KR20040097124A

KR20040097124A - 광학 토크 및 각 센서

Info

Publication number: KR20040097124A
Application number: KR10-2004-7012161A
Authority: KR
Inventors: 놀테메이어랄프
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하; 비숍 이노베이션 리미티드
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2004-11-17
Also published as: WO2003067197A1; US20050115087A1; AU2002249192A1; JP2005517169A; EP1476723A1; CN1618007A

Abstract

본 발명은 조명수단(2, 3; 122, 123, 127, 132)을 가진 광학센서장치(40, 140)에 의해, 회전하는 부품(15, 52)에 할당된 코드운반기(11, 13, 46, 47)의 패턴화된 구역(12, 14)의 검출방법 및 장치에 관한 것이며, 다음의 단계를 포함한다. 코드화된 구역(12, 14)이 회전할 때, 그 반사(16, 17)가 검출되며 ASIC(4)의 표면(5, 31) 상의 표면배열(6, 7) 상에 집광된다. 회전가능한 부품(15, 152)에 할당되며 검출가능한 표면(158, 120)을 가지는 다중회전코드운반기(149, 155)는 상기 코드화된 구역(12, 14)이 구비되는 코드운반기(46, 47)의 회전비와 다른 비율(103, 104)에서 회전가능하다.

Description

광학 토크 및 각 센서 {Optical Torque and Angle Sensor}

미국특허 제5,930,905호는 회전체의 각도측정용 방법 및 장치에 관한 것이다. 이 회전체는 360°이상 회전되도록 장착되어 있으며 균일한 다수의 각표시기(angular marker) 또는 각치(angular teeth)를 포함한다. 이 회전체는 적어도 2개의 다른 회전체와 연동하는데, 이 2개의 회전체는 균일한 다수의 각표시기 또는 각치를 가지고 있어서, 주요한 기하학적 조건이 고려되어 이 2개의 다른 회전체의 각 θ와 ψ가 결정되며, 각이 측정되는 회전체의 각위치 φ는 각 θ와 ψ로부터 결정된다. 제1 단계에서 전체수 k는 기어휠 치의 개수 M에 각 θ을 곱한 값과 기어휠 치의 개수에 ψ을 곱한 값의 차를 형성함으로써 결정된다. 이 수는 각 Ω로 나눠지는 반면, 제2 단계에서는 감지되는 각 φ이 k 값에서부터 시작하여 다음의 식을 계산함으로서 결정되며,

각 φ이 음수인 경우에는 후속적으로 완전한 각주기가 음수 값에 더해진다.

DE-A 100 41 095는 회전체의 각 및/또는 토크 측정용 장치에 관한 것이다. 회전각은 자기센서나 광학센서로 검출된다. 바람직한 실시예에서는, 2개의 장치가 구비되며 각 장치에는 2개의 광학적으로 판독가능한 코드기록기가 구비된다. 각 장치의 이 2개의 코드기록기는 동일한 방법으로 구현되며 상기 장치가 서로에 대해 오프셋되어 할당된 센서가 디지털 신호를 출력하게 하는 방법으로 배치된다. 회전각은 2개의 디지털 신호의 오프셋으로부터 계산된다. 다른 실시에에서는, 일정한 강성을 지닌 토션요소가 2개의 장치 사이에 배치된다. 회전체에 의해 전달된 토크는 2개 장치의 서로 다른 각으로부터 계산될 수 있다. DE-A 190 41 095에 개시된 장치는 모터차량의 조향기둥샤프트에 사용되는 것이 바람직하다.

WO 00/28285는 광학센서에 관한 것이다. 이 센서는 EMR에 대해 고반사성 및 저반사성의 패턴화된 구역을 가지는 이동가능한 표면의 위치를 결정하는 데 이용되며, 이 센서는 응용특정집적회로(ASIC), 적어도 하나의 렌즈, 그리고 적어도 하나의 EMR-소스를 포함한다. ASIC는 적어도 일 배열의 감(感)EMR검출기와 처리수단을 포함하며, EMR-소스는 표면의 조명을 용이하게 하며 상기 적어도 하나의 렌즈는 표면으로부터 반사된 EMR의 포커싱과 표면 상의 패턴에 대응하는 적어도 일 배열의 감EMR검출기에 이미지를 생성하는 것을 용이하게 한다. 상기 ASIC, 적어도 하나의 렌즈, 그리고 적어도 하나의 EMR-소스는 단일한 하우징에 내장되는데, 이 하우징은이 요소들의 서로에 대한 정확한 광학정렬을 제공하며 대체가능한 단일모듈로 일체화되어 있다. ASIC의 처리수단은 이미지처리를 용이하게 하여 표면 상의 패턴 위치를 결정한다.

단일회전(360°)응용예에서는 토크 및 각센서(TAS)가 종종 사용된다. 복수의 회전, 즉, 회전체의 다중회전을 검출하기 위해서 이 TAS는 회전수를 전기적으로 측정하도록 작동된다. 이것은 TAS가 배터리 전압에 따라 스위치되며, 차량의 내연기관 점화시 공급전압에 연결된다는 것을 의미한다. 점화시, 센서(TAS)는 대략 500㎲ 안에 실제위치를 측정하며 회전수를 카운트한다. 점화 스위치가 꺼진 후, 센서는 비활성모드(즉, 수면모드)로 작동한다. 이러한 비활성모드에서는, 상기 TAS의 회복시간이 증가하여 TAS를 작동하는데 필요한 평균 공급전류를 감소시킨다. 그러나, TAS는 비활성모드에서도 또한 회전을 카운트한다.

TAS의 다중회전-작동방식은 TAS에 필요한 공급전류가 비활성모드에서조차 배터리를 방전시키고 모터시동문제를 발생시킬 수 있는 점화주기 사이의 시간을 감소시키는 단점을 안고 있다. 따라서, 차량 배터리의 회복주기가 상당하게 감소하여 내연기관의 점화에 심각한 문제를 일으키는데, 이것은 주위 온도가 낮은 경우 극도로 심각하다.

많은 광학센서가 현재 차량 응용분야에서 차량의 이동가능한 부품의 위치를 검출하는 데 사용되고 있다. 광학센서는 기계적 스위치요소를 대체하며 차량 내의 디지털정보교환 개념을 확립시키고 있다. 광학센서는 내부연소엔진의 크랭크샤프트 회전수를 측정하거나 차량 본체에 대한 전방휠의 각을 검출하기 위해 운전자의 조향핸들의 회전수를 측정하는 데 사용될 수 있다.

본 발명을 첨부된 도면으로 더 구체적으로 설명한다.

도1은 선행기술에 따른 패턴화된 구역을 가지는 회전면의 조명계를 나타낸다.

도2는 패턴화된 구역을 가지는 두개의 코드면과 연동하는 토크/각센서(TAS)의 기계적 설계를 나타낸다.

도3.1 및 도3.2는 다양한 기어문제에 대한 노니우스원리에 따른 출력위상신호를 나타낸다.

도4.1 내지 도4.3은 디스크와 같은 코드운반기의 순차적인 측정을 나타낸다.

도5는 본 발명에 따른 제1 실시예에서 다중회전 디스크를 제공하는 기어조립체를 나타낸다.

도6은 본 발명에 따른 제2 실시예에서 다중회전 디스크를 제공하는 기어조립체를 나타낸다.

도7은 본 발명에 따른 제3 실시예에서 베벨기어조립체를 가지는 기어조립체를 나타낸다.

본 발명에 따르면, 차량의 배터리를 방전시키지 않으면서 이동가능한 부품의 다중회전을 검출하는 토크 및 각센서(TAS)가 개시된다. 대신, 패턴화된 표면부를 가지는 표준코드디스크와 다른 추가코드디스크 사이에 기어가 구비된다. TAS-모듈내에 패키지된 하나의 센서소자에 의해, 디스크와 같은 적어도 2개의 코드운반기가 광신호를 코드운반기의 패턴화된 각 표면부에서 디지털로 처리가능한 정보형태로 전송함으로써 비접촉식으로 조사될 수 있다. 조향핸들 및 이에 관련된 조향기둥샤프트와 같은, 이동가능한 차량부품의 다중회전의 횟수는 수정된 노니우스 계산법 또는 n차원 노니우스 계산법으로 검출된다.

광학계 및 조명계가 TAS-모듈의 하우징 내에 배치된다. 조명계는 회전샤프트 또는 다른 회전부품에 배치되어, 코드디스크와 같은 서로 다른 코드운반기들의 순차적인 조명을 가능하게 한다. ASIC 및 센서의 소형사이즈로 인해, 상기 부품들도 또한 소형사이즈의 하우징에 맞게 들어가며, 이 하우징은 그 회전수가 검출되는 이동가능한 부품 근처에 패키지될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 입력코드운반기 및 다중회전정보운반기의 순차적인 조명뿐만 아니라 출력코드운반기 및 다중회전정보운반기의 순차적인 조명도 각각의 위치조건에 따라 달성될 수 있다. 다중회전디스크소자는 샤프트 상의 베어링 측에 배치되거나, 베어링이나 토션바 측에서 떨어져 있는 샤프트의 주연방향 토션에 할당될 수 있다.

본 발명에 따른 TAS-다중회전 영상 및 조명 원리가 코드디스크와 같은 서로 다른 3개의 코드운반기의 측정을 위해 제공되며, 이것은 12개의 트랙을 가지고 ASIC 표면 상에 있는 2개의 추적배열(8개의 트랙)에 의해 측정된다. 코드패턴이 구비된 각 운반기는 서로 다른 반사특성을 포함하여 TAS-모듈의 하우징 상부에 제공되는 ASIC의 대조발생(contrast-generation)을 증진시킨다.

최대 대조발생은 비대칭 회전표시와 레이저표시면 간의 구별력을 높이는 데중요한다.

측정원리의 강건성(robustness)을 증가시키기 위해서, 코드 디스크와 같은 두개의 코드운반기의 순차적인 측정이 동시에 실행될 수 있다. 이것은 TAS-모듈-응용의 신뢰성을 향상시킨다.

개시된 바와 같은 이동원리는 단일회전센서장치뿐만 아니라, 전기적 다중회전센서를 위해서도 사용될 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 측정원리는 기계적인 다중회전센서와 함께 사용될 수 있다.

도1은 코드운반기 소자의 각 표면에 할당되며 선행기술에 따른 패턴화된 구역을 가지는 회전면의 조명계를 나타낸다.

도1로부터 더욱 구체적으로 도출되는 바와 같이, 인쇄회로판(1)은 제1 광방사다이오드(이하, LED)(2) 및 제2 LED(3)를 포함한다. 상기 LED(2, 3) 사이에 ASIC가 배치된다. 상기 ASIC(4)는 렌즈(8)을 향하는 방위를 가진 표면(5)을 포함한다. ASIC(4)의 ASIC-표면(5)은 제1 배열(6) 및 제2 배열(7)을 포함한다. 상기 제1 LED(2) 및 상기 제2 LED(3) 아래에 제1 광안내부(9) 및 제2 광안내부(10)가 구비되며, 이들은 각각 제1 및 제2 코드화패턴(12, 14)을 검출하며, 이들 코드화패턴은 각각 제1 코드디스크(11) 및 제2 코드디스크(13)의 주연면에 구비된다. 도1의 실시예에 따르면, 제1 및 제2 코드디스크(11, 13)는 개략적으로 도시된 샤프트(15) 상에 장착된다.

도면부호 16은 제1 코드디스크(11) 표면 상에 배치된 제1 코드화패턴(12)으로부터 반사된 광선을 지시하며, 도면부호 17은 제2 코드디스크(13) 표면 상에 배치된 제2 코드화패턴(14)으로부터 반사된 광선을 지시한다. 제1 및 제2 코드화패턴(12, 14) 사이에 배치된 렌즈(8)와, 인쇄회로판(1)의 하부에 배치된 ASIC(4)에 의해, 반사된 광선(16, 17)은 ASIC(4)의 표면(5) 상에 배치된 제1 및 제2 배열(6, 7) 상에 집광된다.

제1 및 제2 코드디스크(11, 13)의 표면 상에 구비된 제1 및 제2 코드화패턴(12, 14)의 윤곽 및 형상은 확대도(18)에서 상세히 보여준다.

도면부호 19, 20은 각각 제1 및 제2 회전표시를 나타낸다. 제1 및 제2 회전표시(19, 20)는 만곡면(22)을 포함하는 톱니형상(21)으로 형성된다. 형상(21)은 나아가 경사면(23)을 포함한다. 제1 빔(24)은 제1 반사광선(25)를 만든다. 형상(21)의 만곡면(22)에 이르는 제2 빔(26)은 제2 반사광선(27)을 만든다. 제1 및 제2 반사광선(25, 27)은 제1 및 제2 LED(2, 3) 사이에 장착된 ASIC(4)의 표면(5) 상에서 광학 ASIC-정보(28)를 생성한다. 광학 ASIC-정보(28)는 ASIC 표면(5) 상에 있는 제1 및 제2 배열(6, 7) 상 각각에서 명/암윤곽(29)을 포함한다. ASIC(4)에 의해, 명/암윤곽(29)은 도1에서는 자세히 도시되지 않은 부품에서 더 처리될 수 있는 디지털정보로 바뀐다.

도1의 좌측에 도시된 광학 ASIC-정보(31)는 제2 코드디스크(13)의 제2 코드화패턴(14)의 표면에 의해 반사된 방사선에 따라 생성된다. 화살표(32)는 제2 코드화패턴(14)의 평평한 표면(33)의 방사에 의해 초래된 반사방사선을 나타낸다.

도2는 패턴화된 구역을 가지는 두개의 코딩면과 연동하는 토크/각센서(TAS)의 기계적 설계를 나타낸다.

인쇄회로판(1)이 TAS-모듈(40) 내에 장착되며, 렌즈(8)를 향하는 방위를 가진 표면(5)를 가지는 ASIC(4)를 포함한다. 샤프트(45) 상에는 출력코드디스크(46) 및 입력코드디스크(47)가 배치되며, 검출영역(48)을 형성한다. 검출영역(48) 내에는 출력 및 입력코드디스크(46, 47)의 표면이 렌즈(8)에 의해 각각 ASIC(4)의 표면(5)의 제1 및 제2 배열(6, 7) 상에서 검출 및 집광된다.

샤프트(45)의 중공내부(44)에 토션소자(43)가 장착된다. 상기 샤프트(45)는 제1 및 제2 볼베어링(41, 42)에 의해 회전가능식으로 장착된다.

도1 및 도2에 도시된 장치의 단점은 이 구성에 따른 TAS-모듈(40)이 사용되지 않아도, 즉, 수면모드에서도 차량 배터리를 방전시킨다는 점이다.

도3.1 및 도3.2는 본 발명에 따른 다양한 기어비에 대한 노니우스원리에 따른 출력위상신호를 나타낸다.

도3.1은 톱형상을 가진 입력코드디스크(47)의 입력코드신호(100)를 나타낸다. 도면부호 101은 출력코드신호(101)의 톱형상을 표시한다. 본 발명에 따르면, 다중회전 코드신호(102)가 다중회전 추가디스크(149, 155) 각각에 의해 생성된다. 상기 다중회전 코드디스크(149, 155)는 각각 미리 선택된 기어비(103)을 가지는 중간기어링에 의해 장착된다. 미리 선택된 기어비(103)에 의해, 선택된 제1 기어비에 따라 복수의 단일한 다중회전신호(110)가 생성될 수 있다. 상기 단일 다중회전신호(110)는 각각 제1 기어비(103)에 따라 다중회전신호(110)를 포함하며, 도3.1에 도시된 신호순열에 따라 19개의 신호최대치(112)를 생성한다. 각 단일 다중회전신호(110)는 신호최대치(112)와 신호종단(113)에 의해 형성된다. 4회의 회전(106 내지 109) 동안 입력코드디스크(47)는 20개의 입력신호를 생성하는 반면, 출력코드디스크(46)는 16개의 출력신호를 생성한다. 그러나, 제1 기어비(103)에 의해, 다중회전코드신호(102)는 19개의 단일 다중회전신호를 포함한다.

도3.2에서 입력코드신호(100)는 제1 기어비에 관련된 예시에서 주어진 것과동일한 것, 즉, 20개의 단일 입력코드신호이다. 나아가, 출력코드신호(101)는 4회전(106 내지 109) 주기 동안 16개의 단일 출력신호를 포함한다. 제2 기어비(104)에 따라 제2 다중회전코드신호 순열은 15개의 단일 다중회전신호(110)를 포함하며, 이것은 노니우스원리에 따라 조향휠샤프트(152)(도5 내지 도7 참조)와 같은 회전가능한 각 요소의 회전수를 계산하게 한다. 제2 다중회전코드디스크신호 순열(105)은 다중회전디스크 장치(149, 155)(도5 내지 도7 참조)에 의해 생성된다.

다중회전코드신호 순열(102, 105)에 관련된 서로 다른 기어비(103, 104)에 의해, 도3.2의 순열(105)의 단일 다중회전신호(111)는 도3.1에 주어진 기어비에 따른 단일 다중회전신호(110) 보다 신호지속이 더 길다.

ASIC 상의 명(明)상은 빛이 ASIC에 미칠 수 있는 위치에서 생성된다. 이것은 빛이 회전표시에서 반사되며 렌즈에 의해 집광될 때 일어난다. ASIC 상의 암(暗)상은 빛이 레이저표시에서 반사되나 렌즈와 ASIC에 미치지 않을 때 생성된다.

도4.1 내지 도4.3은 패턴화된 표면구역을 가진 코드운반기의 순차적인 측정장치을 나타낸다.

도4.1에 도시된 제1 해결방안에 따라, 출력 및 입력 코드디스크(46, 47) 각각의 회전표시윤곽(120)은 동일한 방위로 배치되는 반면, 다중회전코드디스크(149, 155)의 회전표시윤곽(120)은 출력 및 입력 코드디스크(46, 47) 각각의 회전표시윤곽(120)에 대해 반대방향의 방위를 가진다.

인쇄회로판의 하부 상에서 ASIC(4)는 제1 및 제2 포트(128, 129) 사이에 장착된다. 상기 제1 및 제2 포트(128, 129) 아래로, 제1 및 제2 굽은 광안내부(122,123)가 배치된다. 제2 굽은 광안내부(123)에 의해, 다중회전디스크(149, 155)의 회전표시윤곽(120)이 검출된다. 다중회전코드디스크(149, 155)의 표면 상에 배치된 회전표시윤곽(120)으로부터 온 반사된 배열은 각각 ASIC(4)의 배열(여기에는 자세히 도시되지 않음) 상에 있는 렌즈조합(124)의 제1 렌즈(125)에 의해 집광된다. 제1 굽은 광안내부(122)에 의해 방사된 빛의 반사된 배열은 렌즈조합(124)을 향하는 ASIC(4) 표면 상에 있는 각 배열 상에서 렌즈조합(124)의 제2 렌즈(126)에 의해 집광된다.

도4.2에 도시된 측정장치에 따르면, 제1 내지 제3 포트(128, 129, 133)가 인쇄회로판의 하부면 상에 배치된다. 상기 제1 포트(128) 및 상기 제2 포트(129) 사이에 ASIC(4)가 배치된다. 도4.1에 도시된 실시예에서와 같이, 제1 및 제2 렌즈(125, 126)를 포함하는 렌즈조합(124)은 ASIC(4)와 회전표시윤곽(120) 사이에 배치된다. 제1 포트(128)에 할당된 제1 굽은 광안내부(122)는 빛을 입력코드디스크(47)의 회전표시(120)로 향하게 한다. 제2 및 제3 포트(129, 130)에 할당된 결합된 광안내부(127)는 그 빛을 출력코드디스크(46) 및 다중회전코드디스크(149, 155)의 표면으로 향하게 한다.

제1 렌즈(125)는 다중회전코드디스크(149, 155) 각각의 표면의 코드패턴으로부터 반사된 광선을 할당된 ASIC(4)의 배열 상에 집광시킨다. 입력 및 출력 코드 디스크(47, 46) 표면의 반사는 ASIC(4) 표면(131) 상의 제2 렌즈(126)에 의해 집광된다.

도4.3은 인쇄회로판의 하부면에 제1 내지 제3 포트(128 내지 130)가 배치된측정장치의 제3 해결방안을 나타낸다. 이 실시예에 따르면, 제1 굽은 광안내부(122)는 입력코드디스크(47) 표면 상으로 빛을 방사하는 반면, 단일 광안내부(132)는 다중회전코드디스크(149, 155) 각각의 표면에만 빛을 방사한다. 인쇄회로판의 제3 포트(130)에 할당된 제2 굽은 광안내부(123)는 출력디스크(46) 표면 상으로 빛을 방사한다.

다중회전코드디스크의 코드구조 및 입력코드디스크는 각도계레이저표시에 대해 동일한 방위를 가진다. 회전표시의 방위는 그것으로부터 영향을 받지 않는다. 회전표시는 단지 빛을 렌즈에 반사한다. 회전표시의 각도은 단지 광안내부와 LED 및 렌즈의 위치에만 의존한다. 이것은 제1 내지 제3 해결방안에서 코드를 포함하는 코드디스크가 두개의 렌즈에 의해 ASIC의 동일한 구역에 결상되는 것을 의미한다. 따라서, ASIC는 반드시 양 코드와, 회전표시 및 레이저표시 또는 이들의 조합을 읽을 수 있어야 한다.

도5는 본 발명에 따른 제1 실시예에서 다중회전디스크를 제공하는 기어조립체를 나타낸다.

도5는 조향휠샤프트(152)의 외주연에 할당된 TAS-모듈(140)을 나타낸다. TAS-모듈(140) 내의 ASIC(4)는 제1 및 제2 렌즈(125, 126)을 포함하는 렌즈조합(124) 위에 배치된다. 렌즈장치(125, 126) 아래에 검출영역(148)이 위치한다.

출력코드디스크(46)로부터 거리(150)만큼 떨어진 입력코드디스크(47)는 조향휠샤프트(152)의 외주연에 할당된다. 나아가, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 다중회전디스크(149)가 출력코드디스크(46)에 대해 장착 또는 할당된다.

제1 다중회전코드디스크(149)는 내측기어(143)를 포함하며, 이 내측기어는 그 주연 상에 배치된 복수의 치(153)를 가진다. 내측기어(143)는 복수의 외측치(154)를 가지는 외측기어(144)와 연동한다. 내측 및 외측기어(153, 154)의 메싱구역은 도면부호 145으로 표시된다. 메싱구역(145)와는 반대로, 도면부호 146은 제1 다중회전코드디스크(149)에 할당된 기어링(142)의 최대 편심거리(146)를 표시한다. 상기 기어링(142)은 결합된 베어링(141)과 일체를 이루며, 이 결합된 베어링(141)은 조향휠축(152)의 외주연 상에 배치된다. 밀봉요소(147)(O-링)가 출력코드디스크(46)를 향해 있는 기어링(142)의 각 면 상에 장착된다. 이것은 도5에에 잘 나타나 있는데, 그 배치는 앞의 도4에 도시된 배치와 유사하다. 제1 렌즈(125)에 의해 ASIC(4) 표면(131) 상에 집광되는 빛을 제1 다중회전코드디스크(149)의 외주연이 반사한다. 도5에 따른 실시예에서는 상세하게 주어지진 않았지만, 조명계에 의해 생성된 반사된 빛은 제2 렌즈(126)에 의해 ASIC(4) 표면(131) 상으로 집광된다. 기어링(142)의 내측기어(143) 및 외측기어(144) 사이의 편심거리(146)에 의해, 다중회전신호의 기어비에 의존하는 다른 개수가 제1 렌즈(129)에 의해 검출되며 TAS-모듈(140)로 할당되는 ASIC(4) 상에 있는 각 배열 상에 집광된다. 그러나, 입력 및 출력코드디스크(47, 46)는 각각 편심없이 회전하며 방사선을 제2 렌즈(126) 상으로 반사하며, 이 제2 렌즈(126)는 반사된 광선을 TAS-모듈(140)의 ASIC(4) 상으로 집광한다. 도5의 해결방안은 2개의 코드디스크를 동시에 순차적으로 측정할 수 있게 한다. 동시에 2개의 코드디스크를 측정하는 것은 측정원리의 신뢰성과 성능을 향상시킨다.

도6은 본 발명에 따른 제2 실시예에서 다중회전디스크를 제공하는 기어조립체를 나타낸다.

도6에 주어진 실시예에 따르면, 제2 다중회전코드디스크(155)가 입력코드디스크(47)에 할당된다. 제2 다중회전코드디스크(155)는 메싱구역(145)에서 복수의 외치(154)와 연동하는 복수의 내치(153)를 포함한다. 메싱구역(145)과는 반대로, 내치(153) 및 외치(154) 사이의 최대편심거리는 도면부호 146으로 표시된다. 편심거리에 따라 기어링(142)의 내측기어링(143) 및 외측기어링(144) 사이의 기어비를 정의하면, 순차적 코드패턴이 생성되며 이것은 TAS-모듈(145)에 추가된 ASIC(4) 상의 제1 렌즈(125)에 의해 집광된다. 이 실시예에서, 볼베어링이 제2 다중회전코드디스크(155)에 할당된다. 출력 및 입력코드디스크(46, 47) 사이의 거리는 도면부호 150으로 표시된다. 입력 및 출력코드디스크(47, 46) 각각의 표면패턴은 ASIC(4)의 하부면(131)으로 반사된 광선을 집광시키는 제2 렌즈(126)에 의해 검출된다.

도5 및 도6 각각의 우측편에, 기어링(142)의 절결측면도가 도시된다. 메싱구역(145) 내에서 내측기어링(143)의 내치(143)는 기어링(142)의 외측기어링(144)의 외치(154)와 치합된다. 메싱구역(145)과는 반대로, 최대편심거리는 도면부호 146으로 표시된다. 도3.1에 따른 회전비 1:1.05(즉 4개 회전)와 1:1.025(8개 회전) 그리고 도3.2에 주어진 기어비 1:1.0625(4개 회전)와 1:1.03125(8개 회전)는 편심거리(146)와, 내측기어링(143)에 할당된 내치(153)의 개수 및 결과적으로 기어링(142)의 외측기어링(144)에 할당된 외치(154)의 개수에 의해 형성된다. 본 발명의 도5 및 도6의 실시예에서, 조향휠샤프트(152)의 중공내부는 토션소자(43)를 감싸는데, 이 도면에서는 더 상세하게 나타나지 않는다.

도5 및 도6 각각에 주어진 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따르면, 제1 및 제2 다중회전디스크(149, 155)의 표면의 측정은 추가의 ASIC(4) 없이, 즉, 입력/출력코드디스크(47, 46) 및 다중회전코드디스크(149, 150)의 순차적인 조명에 의해 실행되며, 제2 ASIC(4)는 불필요하다. 노니우스 측정원리가 적용되어 회전가능한 부품의 다중회전수를 계산하므로, 이 경우, 조향휠샤프트(152)는 차량 배터리의 방전을 일으키지 않게 할 수 있다.

본 발명의 이 실시예는 도5 및 도6에서 각각 주어진 바와 같은 제1 및 제2 실시예와 베벨기어장치(159)가 구비되는 점에서 구별된다. 조향휠샤프트(152)의 외주연 상에 입력코드디스크(47)가 출력코드디스크(46)로부터 거리(150) 만큼의 간격을 가진다. 출력 코드 디스크(46)에 수정된 TAS-모듈(140)에 배치된 베벨기어코드디스크(160)와 연동하는 베벨기어가 구비된다. 메싱구역(145) 내에서 출력코드 디스크(46)의 외주연에 할당된 베벨기어는 베벨기어코드디스크(160)와 연동한다.

수정된 TAS-모듈(140)의 하우징 내에 렌즈조합(124)이 배치되며, 이것은 각 하우징의 밀봉부 상에 배치된 ASIC(4)와 연동한다. 상기 렌즈조합(124) 아래로, 입력 및 출력코드디스크(47, 46)의 외주연(156, 157)의 광반사는 집광되어 수정된 TAS-모듈(140)에 배치된 ASIC(4)로 전송된다. 다중회전코드디스크(160)(각도계전송홀드)와 각 입력코드디스크(47)(각도계레이저표시를 가짐)의 코드구조는 동일하다. 본 발명의 도7에 따른 장치에서, 프리즘(161)은 수정된 TAS-모듈(140) 내의 ASIC(4)에 할당되거나 일체가 된다. 프리즘(161)의 하부평면(162) 상에서 빛은 수용유닛(163)으로 반사되는데, 이 수용유닛은 수정된 TAS-모듈(140) 내에 배치된다. 밀봉소자(164)는 도7에 따른 장치의 이동하는 부품들 사이에 배치되어 습기가 수정된 TAS-모듈(140)의 중공내부로 들어가는 것을 방지한다. 다른 밀봉소자(151)는 조향휠샤프트(152)의 외주연 상에 배치된 볼베어링에 할당된다.

본 발명에 따르면 위상각특성을 가지는 노니우스원리는 2개 코드디스크의 정보를 이용하는 다중회전코드디스크(149, 155)의 수정된 노니우스 계산법에 기초한다. n-차원 노니우스 계산법 원리는 정보에 3개의 코드디스크를 이용하는데, 즉, 입력 및 출력 및 다중회전코드디스크(47, 46, 149, 155) 각각의 패턴정보를 이용한다. 2개의 코드디스크 정보를 이용하는 수정된 노니우스 계산법은 각 2개의 코드디스크(47, 46 또는 47, 155 또는 46, 149, 155)의 순차적인 측정에 의해 실행된다. 제1 및 제2 다중회전코드디스크(149, 155)는 3개의 레이저표시가 할당된 차량의 조향휠축 상에서 조립될 수 있다. 서로 다른 코드디스크(46, 47, 149, 155)의 패턴화된 구역의 순차적인 측정은 서로 다른 순차적인 모드에서 검출되는 표면을 가지는 각 디스크의 순차적인 조명에 의해 실행된다.

Claims

조명수단(2, 3, 122, 123, 127, 132)을 가진 광학센서장치(40, 140)에 의해, 회전하는 부품(15, 52)에 할당된 코드운반기(11, 13, 46, 47)의 패턴화된 구역(12, 14)의 검출방법이며,

회전 상의 코팅된 패턴(12, 14)의 반사(16, 17)를 검출하며 상기 반사를 ASIC(4)의 표면(5, 31)의 표면배열(6, 7) 상에 집광시키는 단계,

다중회전코드운반기(149, 155)를 검출가능한 표면과, 상기 코드화된 패턴(12, 14)이 구비되는 코드운반기(46, 47)의 회전비와는 다른 기어비(103, 104)에서 회전가능한 다중회전 코드운반기(149, 155)를 가진 회전하는 부품(15, 152)에 할당하는 단계를 포함하는 검출방법.
제1항에 있어서, 코드운반기(46, 47)와 다중회전코드운반기(149, 155)가 영상을 생성하기 위해, 다중회전 정보를 판단하기 위한 정보를 저장하여 순차적으로 또는 동시에 조명되는 검출방법.
제2항에 있어서, 다중회전코드운반기(149, 155) 상의 각도계 레이저표시(121)의 코드화된 패턴이미지와 입력코드운반기(47)가 서로 대응하는 검출방법.
제2항에 있어서, 다중회전코드운반기(149, 155) 상의 각도계레이저표시(122)의 코드화된 패턴이미지와 출력코드운반기(46)가 서로 대응하는 검출방법.
제1항에 있어서, 회전가능한 부품(15, 152)의 회전이 2개의 코드운반기(46,47; 149,155)의 코드정보를 이용하는 수정된 노니우스 계산법에 의해 검출되는 검출방법.
제1항에 있어서, 회전가능한 부품(15, 152)의 회전이 3개의 코드운반기(46,47; 149,155)의 코드정보를 이용하는 n-차원 노니우스 계산법에 의해 검출되는 검출방법.
제1항에 있어서, 코드운반기(46, 47) 및 다중회전코드운반기(149, 155)의 외주연면(156, 157) 상의 회전표시(120)가 비대칭적으로 배치되어 조명수단(2, 3; 122, 123, 127, 132)의 조명효율을 증가시키는 검출방법.
조명수단(2, 3; 122, 123, 127, 132)과 반사(16, 17)를 ASIC-부품(4)의 표면(5, 31) 상으로 집광시키는 렌즈장치(8, 124)를 포함하며,

코드운반기(46, 47)의 회전비와 다른 비(103, 104)로 구동되는 다중회전코드운반기(149, 155; 159)가 회전가능한 부품(15, 152)에 할당되는 것을 특징으로 하며,

광학센서장치에 의해 회전가능한 부품(15, 152)에 할당된 코드운반기(11,13, 46, 47)의 패턴구역(12, 14)의 검출장치.
제8항에 있어서, 상기 렌즈장치(124)가 하우징 내에 배치된 제1 및 제2 렌즈(125, 126)를 포함하는 이중렌즈장치이며, 상기 렌즈(125, 126) 중 하나는 상기 다중회전코드운반기(149, 155)에 할당되며, 상기 다중회전코드운반기의 반사를 ASIC(4)의 배열(6, 7) 상으로 집광시키는 검출장치.
제8항에 있어서, 이중렌즈장치(124)가 ASIC-부품(4)의 동일한 배열(6 또는 7) 상의 2개의 코드운반기(46, 47; 149, 155)의 코드화된 패턴을 결상하는 검출장치.
제8항에 있어서, ASIC이미지(28, 130) 상에 최대대조가 비대칭회전표시(120) 및 각도계레이저표시(121)에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 검출장치.
제8항에 있어서, 적어도 하나의 조명수단(122, 123, 127, 132)이 다중회전코드운반기(149, 155)에 할당되는 검출장치.
제8항에 있어서, 다중회전 코드운반기(149, 155)가 코드운반기(46, 47) 중 하나에 각각 할당되는 검출장치.
제9항에 있어서, 제2 렌즈(126)가 코드운반기(46, 47)의 표면(156, 157) 반사의 검출에 할당되는 검출장치.
조명수단(2,3; 122,123,127,132)과 반사(16, 17)를 ASIC-부품(4)의 표면(5, 31) 상으로 집광시키는 렌즈장치(8, 24)를 포함하며,

베벨기어장치(159)가 토크 및 각센서 모듈(140)에 할당되며, 코드운반기(46, 47) 중 하나 상의 각도계레이저표시(122)에 각각 대응하는 각도계전송개구의 코드패턴이 있는 베벨기어코드운반기(160)를 가지며,

광학센서장치에 의해 회전가능한 부품(15, 152)에 할당된 코드운반기(11, 13, 46, 47)의 패턴화된 구역(12, 14)의 검출장치.