KR20060123536A - 회전체의 각위치 결정 장치 - Google Patents

Abstract

장치(1)는 회전체에 연결된, 자속(32)의 발전기(6)와 지지부(4)에 연결된 자기저항 센서(8)를 포함한다. 자속 발전기(6)는 고리 또는 부분 고리의 형태를 취하고 실질적으로 평행한 방향들(30)로 자속들을 생성하는 일련의 자석들을 구성하는 교번적인 극들(10, 12)을 포함한다.

Description

회전체의 각위치 결정 장치{DEVICE FOR DETERMINATION OF THE ANGULAR POSITION OF A ROTATING BODY}

본 발명은, 지지부(support)에 대한 회전체의 회전 방향으로 각위치(angular position)를 결정하기 위한 장치에 관한 것이다.

이러한 장치는 특히 차량 내에서 클러치 페달(clutch pedal)과 같은 페달 또는 스로틀 밸브(throttle valve)과 같은 밸브의 위치를 알아내기 위하여 사용될 수 있다.

자속 발전기(magnetic flux generator)와, 노출되는 자속(magnetic flux)의 방향에 대한 함수로서 전기신호를 생성하는 자기저항 센서(magnetoresistive sensor)를 포함하는 장치들은 이미 공지되어 있다. 이러한 센서는 자속의 각변동(angular variation)들에 대한 비접촉 측정이 신뢰할만하고, 확고하면서 정확한 방식으로 이루어지도록 한다. 자기저항 센서에 의해 생성된 전기신호의 전송과 연관된 문제점들을 방지하기 위해, 자기저항 센서는 지지부에 연결되고 자속 발전기는 회전체에 연결된다.

문제점은, 90도 이상을 커버하는 각위치들의 범위에 걸쳐 지지부에 대한 회전체의 각위치 함수로서 자기저항 센서의 부근에서 연속적으로 그 방향이 변하는 자속을 생성하는 것에서 발생한다. 이러한 문제점은 자속 발전기가 회전 방향으로 회전체의 한쪽 끝에 배치될 때 쉽게 극복된다. 그러나, 이러한 구현이 가능하지 않을 경우 상황은 완전히 다르다.

실제로, 자속 발전기의 회전은 상기 자속 발전기와 센서 사이의 상대적인 이동을 야기한다. 자속 발전기가 회전체의 회전에도 불구하고 항상 센서의 부근에 있음을 보증하기 위해, 자속 발전기는 고리(ring) 형태로 만들어질 수 있다. 그러나, 자속과 센서 사이의 각도가 회전체의 각위치 함수로서 연속적으로 변하도록 하기 위해 상기 고리-형상의 발전기가 어떻게 자속을 생성할 것인지는 명백하지 않다.

반대로, 자속선(flux line)들이 상호 평행한 자속을 생성하는 (바람직하게는 평평한) 직선 바(rectilinear bar) 형태의 자석들을 생산하는 것은 용이하다. 그러나, 커다란 규모의 바가 제공되지 않을 경우, 자석은 신속히 자신이 센서로부터 멀어져 있음을 발견하고, 그 결과로 단지 좁은 범위의 각위치들만을 커버하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 문제점을 해결하기 위해, 자속 발전기는 실질적으로 평행한 방향들로 자속들을 생성하는 일련의 자석들을 구성하는 교번적인 극(alternating pole)들을 포함한다.

따라서, 비록 자속 발전기가 "미시적 관점에서" 비-직선일지라도, 자속 발전기는 "미시적 관점에서" 실질적으로 서로 대면하며 배치된 일련의 극(pole)들로서 나타난다.

본 발명은 첨부된 도면들을 참조한 하기의 기술로부터 더욱 명백하게 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 위치의 장치에 대한 도면,

도 2는 제2 위치의 도 1 장치에 대한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 자속 발전기가 잘려나온 스트립(strip)에 대한 확대도이다.

도 1 및 도 2는 지지부에 대한 회전체의 각위치(α)를 결정하기 위한 장치(1)를 나타낸다. 여기서, 회전체는 차량의 구조(4)에 대하여 차례로(in rotation) 가이드되는 페달의 힌지 핀(hinge pin)(2)으로 구성된다.

장치(1)는 실질적으로 힌지 핀(2)에 고정된 자속 발전기(6)와, 차량의 구조(4)에 고정된 자기저항 종류의 센서(8)를 포함한다.

자속 발전기(6)는 약 135도의 각도 섹터(angular sector)에 걸쳐 확장된 부분 고리(ring portion)의 형태를 취한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 자속 발전기(6)는 실질적으로 한 방향(18)으로 확장된 일련의 라인들(16)을 포함하는 유연성 있는 스트립(14)으로부터 잘려나온다. 이러한 라인들(16)은 실질적으로 방향(18)에 수직인 일정한 폭(l)을 나타낸다. 상기 라인들(16)은 공지된 방식에 따라 거품으로 코팅된 자기화 금속 입자(magnetizable metallic particle)들로 구성 된다. N극들(10)과 S극들(12)이 교번적으로 나타나도록 하기 위해 라인들(16)은 자기화 된다. 따라서, 두 개의 연속적인 라인들(16)은 방향(18)에 수직으로 확장되는 방향(30)으로 자속을 생성하는 자석을 형성한다. 결과적으로 스트립(14)은 실질적으로 평행하지만 교번적인 방향들로 나타나는 자속들(32)을 생성하는 일련의 자석들을 포함한다.

자속 발전기(6)가 스트립(14)으로부터 잘려나옴에 따라, 라인들(16) 각각의 폭(l)은 충분히 작아야만 하고 그 결과로 자속 발전기(6)의 비-직선 형상에도 불구하고 두 개의 연속적인 극들(poles)(10, 12)은 방향(18)으로 상호 간에 거의 오프셋되지 않는다.

바람직하게도, 따라서 자속 발전기(6)는 적어도 10개의 극(pole)들, 상기 예시의 경우에는 15개의 극(pole)들을 포함하고, 상기 라인들의 폭은 5밀리미터 미만이거나 바람직하게는 2밀리미터 미만이거나 또는 동일하다.

도 1 및 도 2의 혼잡함을 피하기 위해, 상기 일련의 극들(poles)(10, 12)은 도면들에 도시되지 않았고, 단지 몇 개의 자속들(32)이 나타나 있다.

센서(8)는 물리적으로 45도 만큼 오프셋된 두 개의 자기저항 엘리먼트들(20, 22)과 상기 자기저항 엘리먼트들(20, 22)이 연결된 마이크로제어기(24)를 포함한다. 자기저항 엘리먼트(20)는 값 : Asin2α을 가정하여 전압 형태의 전기신호(26)를 생성하는데, 여기서 A는 상수이고 α는 자기저항 엘리먼트(20)와 상기 자기저항 엘리먼트(20)가 노출된 자속(32) 사이의 각도이다. 자기저항 엘리먼트(22)가 자기저항 엘리먼트(20)에 대하여 45도 만큼 오프셋되므로, 자기저항 엘리먼트(22)는 값 : Acos2α를 가정하여 전압 형태의 전기신호(28)를 생성한다.

전기신호들(26, 28)은 마이크로제어기(24)에 의해 수집되고, 상기 마이크로제어기(24)는 180도 내에서 상기 전기신호들로부터 α의 값을 추론한다. 자속(32) 발전기(6)가 회전체(2)에 고정되고 센서(8)가 차량의 구조(4)에 고정되므로, 각도(α)는 회전체의 각위치(α)에 대한 함수이다. 이 경우, 상기 두 개의 각도들은 일치하고, 그 결과로 마이크로제어기(24)는 자기저항 엘리먼트들(20, 22)로부터 제공되는 전기신호들(26, 28)로부터 차량의 구조에 대한 회전체(2)의 각위치(α)를 나타낸다.

한 라인(16)에서 그 다음으로, 자속(32)의 방향은 변화한다. 그러나, 단지 위에서 기술된 자기저항 엘리먼트들(20, 22)에 대한 소정의 특징들, 특히 각도(α)에 관해서 생성되는 전기신호들(26, 28)의 180도 주기를 가정하면, 자속(32)의 역방향은 센서(8)에 의해 결정되는 각위치에 있어서 감지할 수 있을 정도의 어떠한 불연속성도 유발하지 않는다.

Claims (6)

1. 회전체(2)에 연결된 자속(32) 발전기(6)와 지지부(4)에 연결된 자기저항 센서(8)를 포함하는, 상기 지지부(4)에 대한 상기 회전체의 각위치(α)를 결정하기 위한 장치로서,

   상기 자속(32)의 발전기(6)는 고리 또는 부분 고리의 형태를 취하고 실질적으로 평행한 방향들(30)로 자속들(32)을 생성하는 일련의 자석들을 구성하는 교번적인 극들(10, 12)을 포함하는,

   각위치 결정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 자속 발전기(6)는, 동일한 방향(18)으로 확장된 일정한 폭(l)을 가지며 상기 극(pole)들을 구성하는 일련의 라인들(16)로 구성된 스트립(14)으로부터 잘려나온,

   각위치 결정 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 라인들의 폭(l)은 5밀리미터 미만인,

   각위치 결정 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 자속 발전기(6)는 적어도 10 개의 교번적인 극들(alternating poles)(10, 12)을 포함하는,

   각위치 결정 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 자속 발전기(6)는 적어도 120도에 걸쳐 확장된 부분 고리의 형태를 취하는,

   각위치 결정 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   자기저항 센서(8)는 각도적으로 45도 만큼 오프셋된 두 개의 자기저항 엘리먼트들(20, 22)과 상기 자기저항 엘리먼트들로부터 전송되는 전기신호들(26, 28)로부터 회전체(2)의 각위치를 결정하기 위한 마이크로제어기(24)를 포함하는,

   각위치 결정 장치.

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