KR20080017355A

KR20080017355A - 체결 볼트 장치가 해제 단부 위치의 방향으로 변위될 때선택가능한 스위칭 위치를 가지는 스티어링 샤프트용 체결장치

Info

Publication number: KR20080017355A
Application number: KR1020077029143A
Authority: KR
Inventors: 마르크 히르헤; 한스-요아힘 림부르그; 호르스트 찔만; 덴 붐 안드레아스 판
Original assignee: 후프 휼스벡 운트 휘르스트 게엠베하 운트 콤파니 카게
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2008-02-26
Also published as: CN101198500A; EP1893456B1; US20090133452A1; DE502006001407D1; CN101198500B; EP1893456A1; KR101288940B1; ATE405459T1; DE102005027777A1; US7714459B2; WO2006133760A1

Abstract

본 발명은, 체결 볼트 장치(3), 상기 체결 볼트 장치(3)에 연결되는 제어요소(4)로서, 상기 체결 볼트 장치(3)는 상기 제어 요소(4)의 회전에 의해 체결 위치 및 해제 단부 위치 사이에서 그 축방향으로 변위할 수 있게 되는 제어요소(4), 상기 제어 요소(4)의 회전을 위한 모터 구동부(6, 7, 8), 상기 모터 구동부(6-8)의 제어를 위한 전동 제어 유니트(30, 36) 및, 상기 체결 볼트 장치(3)의 하나 이상의 축방향 위치를 탐지하기 위하여 상기 전자 제어 유니트(30, 36)에 연결되는 센서 장치(19)로서, 상기 전차 제어 유니트(30, 35)는 체결 볼트 장치(3)가 체결 위치로부터 해제 단부 위치로 축방향 방향으로 변위될 때 상기 모터 구동부(6-8)를 스위치 차단하며, 상기 센서 장치(19)는 상기 체결 볼트 장치(3)의 스위치 차단 위치가 도달된 것을 나타내는 출력 신호를 제공하는, 센서 장치(19)를 포함하는 스티어링 샤프트(13)를 위한 체결 장치(1)에 있어서, 상기 센서 장치(19)는, 상기 해제 단부 위치에 선행하는 체결 볼트 장치(3)의 하나 이상의 변위 간격(25)에서, 상기 출력 신호(Ua)가 축방향 위치에 따른 다수의 단조로운 출력 신호값을 수신하여 속하는 출력 신호값의 선택에 의해 원하는 스위치 차단 위치의 선택이 가능하게 되도록 구성되며, 상기 전자 제어 유니트(30)는 쓰레스홀드 값으로서 원하는 스위치 차단 위치에 대응하는 출력 신호값을 선택할 수 있게 하는 선택 수단을 구비하여, 상기 쓰레스홀드 값이 도달, 초과 또는 신호 아래로 떨어될 때, 상기 모터 구동부가 스위치 차단되게 되도록 신호가 방출되는 것을 특징으로 하는 체결 장치에 관한 것이 다.

체결 장치

Description

체결 볼트 장치가 해제 단부 위치의 방향으로 변위될 때 선택가능한 스위칭 위치를 가지는 스티어링 샤프트용 체결 장치{Locking device for a steering shaft having a selectable switching position when the locking bolt arrangement is displaced in the direction of a release end position}

본 발명은 체결 볼트 장치와, 제어요소를 구비한 스티어링 샤프트용 체결 장치용 체결 장치에 관한 것으로서, 상기 제어요소는 상기 체결 볼트 장치에 연결되어, 상기 체결 볼트 장치는 상기 제어 요소의 회전에 의해 체결 위치와 해제 단부 위치 사이에서 그 축방향으로 변위될 수 있으며, 상기 스티어링 샤프트는 상기 제어 요소의 회전을 위한 모터 구동부와, 상기 모터 구동부의 제어를 위한 전자 제어 유니트와, 상기 체결 볼트 장치의 적어도 하나의 축방향 위치의 탐지를 위하여 전자 제어 유니트에 연결되는 센서 장치도 구비하는데, 여기서, 상기 전자 제어 유니트는 상기 체결 볼트 장치가 체결 위치로부터 해제 단부 위치로 축방향 변위될 때 모터 구동부의 스위치를 끊게 되며, 상기 센서 장치는 상기 체결 볼트 장치의 스위치가 끊어진 위치에 도달된 것을 나타내는 출력 신호를 전송한다.

전술한 유형의 체결 장치는 DE 101 09 609 C1 의 특허 명세서에서 예시적으로 알려진바 있다. 상기 문헌은 체결을 위하여 스티어링 샤프트(steering shaft) 상에 고정된 체결 슬리브의 체결 노치(notch)에 연결되는 체결 볼트에 의해 차량의 스티어링 샤프트를 체결하는 체결 장치(스티어링 체결부)를 설명하고 있다. 상기 사각형상의 체결 볼트는 하우징의 채널에서 축방향으로 변위가능하도록 장착된다. 상기 체결 위치(또는 래칭 위치) 및 비체결 위치(또는 해제 위치) 사이에서 체결 볼트의 축방향 변위를 위하여, 회전식 제어 요소는 전동 모터에 의해 구동되도록 제공된다. 상기 체결 볼트는 안내 수단에 의해 상기 제어 요소에 연결되어, 상기 체결 볼트는 상기 제어 요소가 회전할 때 축방향으로 이동하게 된다. 상기 제어 요소는 내측의 워엄(worm)과 외측의 치형(toothing)을 가진 부시(bush) 형상의 워엄 기어로 구성된다. 전동 모터의 샤프트상에 고정된 구동 워엄은 외측 치형에 맞물리게 된다. 상기 체결 볼트는 제어 요소의 내측 워엄의 돌출부에 맞물리게 되며, 상기 돌출부는 스티어링 샤프트의 방향으로 상기 체결 볼트를 밀어주는 스프링의 힘에 의해 상기 제어 요소의 내측 워엄의 가이드면에 대하여 축방향으로 가압된다. 상기 제어 요소가 회전할 때, 상기 가이드면은 상기 체결 볼트의 돌출부 아래로 진행하게 되어, 상기 돌출부는 상기 제어 요소의 주변 방향을 따라 가이드면이 상승하거나 하강하는 것에 기인하여 각각 체결 위치 또는 해제 위치로 이동하게 된다.

상기 체결 요소의 상승하거나 하강한 가이드면의 양측 단부는 축방향에 수직한 평면에 놓이는 단부면에 의해 결합된다. 상기 제어 요소가 회전할 때 상기 체결 볼트의 돌출부가 상기 단부면에 도달하자마자, 상기 제어 요소는 추가적인 회전은 상기 체결 볼트의 추가적인 축방향 운동에 대하여 더이상 일어나지 않는데, 그 이유는 상기 체결 볼트의 돌출부가 동일한 축방향 위치(예를 들어, 체결 위치 또는 해제 위치 중 두가지 모두의 경우)의 단부면상에 머물게 되기 때문이다.

예를 들어, 상기 해제 위치가 상기 제어 요소를 구동하는 전동 모터에 도달한 후에, 어느정도 시간이 경과 바로 후에 스위치가 차단되지 않는담ㄴ, 평평한 단부면은 축방향으로 체결 볼트를 추가적으로 이동하지 않고서도 체결 볼트의 돌출부 아래로 슬라이딩하게 된다. 평평한 단부면이 충분한 회전각을 채용하는 한에는 해제 위치가 도달된 후에 전동 모터의 운전은 문제를 일으키지 않는다.

체결 위치 도는 해제 위치가 도달되면, 그것은 체결 볼트가 바로 작동하는 기계적인 제한 스위치의 도움으로 탐지된다. 비체결 위치에 도달될 때, 상기 제한 스위치가 작동하게 되면, 상기 전동 모터는 스위치가 차단(switch off)되게 된다(제안 스위치 및 전동 모터에 연결된 제어 수단에 의해 차단됨). 공지의 장치에서, 모터의 스위치 차단을 일으키는 체결 볼트의 위치, 즉 스위치 차단 위치는 상기 제어 요소의 내측 워엄 가이드의 대응하는 단부면상에 체결 볼트의 돌출부가 안착되는 비체결 위치 또는 해제 위치에 동시에 대응해야 한다.

기술적인 공차를 보상하기 위하여, 해제 위치로 이동하게 된 체결 볼트가 해제 단부 위치에 아직 도달하지 못했을 때(돌출부는 단부면에 안착됨), 스위치 차단 신호를 발생시키는 방식으로 제한 스위치를 구성할 필요가 있다. 다른 한편으로, 상기 제한 스위치는 상기 체결 볼트의 돌출부가 상기 제어 요소의 상기 단부면상에 이미 안착되어 있고 축방향으로 더이상 이동하지 않을 때조차도 반응하지 않게 되어, 어떠한 스위치 차단 신호도 발생하지 않는 경우가 실제로 있을 수 있다. 따라 서, 상기 제한 스위치는 상기 체결 볼트의 돌출부가 상기 제어 요소의 단부면에 도달하기 전에 벌써 반응하여야 한다면, 그것은 상기 제한 스위치를 차단시킨 후에 상기 돌출부가 상기 단부면에 도달할 때까지 상기 제어 요소가 적어도 추가적으로 이동하게 되는 것을 보장하게 된다. 따라서, 모터 스위치의 차단이 최소한으로 지연되게 된다. 따라서, 모터 스위치의 차단을 일으키는 제한 스위치의 정확한 위치 설정은 제조시의 비용 증가를 필연적으로 수반하게 된다.

선택적으로, 상기 전동 모터 구동을 위한 스위치 차단 신호 또는 브레이크 신호는 이러한 위치가 도달될 때 모터 구동에 대한 제동이 시작되는 제어 요소의 회전 위치를 탐지하는 센서로부터 얻어질 수 있다. 그러나, 이러한 구조는 해제 단부 위치에 대응하는 회전 위치를 탐지하는 센서에 추가하여 추가적인 센서를 필요로 하게 된다.

상기 제한 스위치의 위치 설정의 어려움은, 기계적인 제한 스위치 대신에 체결 볼트의 스위치 차단 위치를 탐지하여 위하여 이진 홀 센서(binary Hall sensor)가 사용되는 경우, 증가하게 된다. 기술적인 오차로 인하여, 이진 홀 센서뿐만 아니라 상기 홀 센서와 그 장착부를 구동시키는 영구 자석에서도, 상시 홀 센서를 스위칭하는 홀 센서의 표면과 영구 자석간의 거리는 상당한 불안정 상태를 겪게 된다.

본 발명의 목적은 체결 볼트의 스위치 차단 위치를 탐지하는 센서의 정확한 위치 설정에 대한 조건을 감소시키는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 구성을 구비한 체결 장치에 의해 본 발명의 구성으로 달성된다.

본 발명에 따르면, 도입부로 칭되는 유형의 체결 장치에서, 센서 장치는 상기 해제 단부에 선행하며 원하는 스위치 차단 위치를 포함하는 체결 볼트의 적어도 1회 변위 간격에서, 상기 출력 신호가 축방향 위치에 따른 다수의 단일 톤의 출력 신호 수치를 수신하게 되어, 원하는 스위치 차단 위치의 선택이 부속된 출력 신호 수치의 선택에 의해 가능하게 되는 방식으로 구성된다. 또한, 전자 제어 유니트는 쓰레스홀드값으로서, 원하는 스위치 차단 위치에 대응하는 출력 신호값을 선택할 수 있는 선택 수단을 구비하여, 쓰레스홀드 값에 도달하거나, 초과하거나 떨어졌을 때, 신호는 방출되어 모터 구동부는 스위치 차단되게 된다. 변위 간격에서의 축방향 위치에 따른 출력 신호값에 대한 단조로운(monotone) 의존성(dependence)은 상기 스티어링 샤프트로부터 체결 볼트 장치의 증가된 이격에 따라 출력 신호가 증가하는 단조로운 증가 의존성 또는 출력 신호값이 떨어지는 단조로운 하강 의존성으로 이해되어야 한다. 출력 신호값 및 경로 변화 사이의 선형 의존성은 필수적이지는 않지만 변위 간격에서 바람직하다.

본 발명에 따른 체결 장치는 체결 장치의 조립체에 따른 원하는 스위치 차단 위치의 선택을 가능하게 한다. 필요한 모든 것은 전자 제어 유니트에 제공되는 적절한 신호 인터페이스에 대한 것이다. 상기 체결 볼트의 축방향 위치를 탐지하는 센서의 정확한 위치 설정은, 원하는 스위치 차단 위치가 그것에 뷸균일하게 할당된 수반하는 출력 신호값을 가질 수 있는 한, 불필요하다.

브레이크 신호가 방출되는 체결 볼트 장치의 위치(예를 들어, 원하는 스위치 차단 신호에서)는 예를 들어 체결 장치의 조립 후에 세팅된다. 그러면, 수반되는 출력 신호값에 대응하는 기준값이 저장된다. 작동시에, 상기 브레이크 작동은 체결 해제시에 기준값에 출력 신호가 도달할 때 유발된다.

상기 센서 장치의 출력 신호는 상기 변위 간격의 특정 부분 간격에 각각 할당되는 다수의 분별되는 수치를 상정할 수 있는 신호일 수 있다. 그러나, 상기 출력 신호는 변위 간격에서 단조롭게 상승하거나 하강하는 아날로그 출력 신호인 것이 바람직하다. 상기 경로에 대한 출력 시호의 의존성은 적어도 거의 선형인 것이 바람직하지만, 예를 들어 이차곡선이거나 대수곡선일 수도 있다. 이러한 바람직한 실시예에서, 상기 전자 제어 유니트는 디지털 출력 값으로 아날로그 출력신호를 변환하는 아날로그/디지털 컨버터을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 아날로그/디지털 컨버터는 예를 들어 전자 제어를 행하는데 사용되는 제어기에서 저렴하게 사용될 수 있다.

상기 전자 제어 유니트에서 사용되는 선택 수단은 예를 들어 상기 전자 제어 유니트의 터미널에 인가되는 전압의 도움으로 설정된다. 그러나, 상기 선택 수단은 예를 들어 가용가능한 제어기에서 구동되는 프로그램을 사용하여 프로그램가능한 것이 바람직하다.

센서 장치가 아날로그 출력 신호를 제공하는 체결 장치의 경우, 상기 선택 수단은 아날로그 신호 비교기와 기준 전압 발생기를 포함한다. 상기 아날로그 신호 비교기는 상기 기준 전압 발생기에 의해 발생된 전압을 수신하며 그것을 아날로그 출력 신호와 비교하게 된다. 상기 기준 전압 발생기의 기준 전압은 외부 전압의 도움으로 조절되거나 다시 프로그래밍될 수 있다. 바람직한 실시예에서처럼, 전자 제어 유니트가 아날로그/디지털 컨버터를 구비하는 경우, 상기 선택 수단은 상기 아날로그/디지털 컨버터에 연결되는 비교기와, 기준 전압을 구비한 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 값을 비교하는 것이 바람직하며, 여기서 기준 값은 상기 기준 값 메모리로부터 상기 비교기로 공급된다. 상기 디지털 비교기의 기능은 제어기에 의해 수행되는 프로그램의 도움으로 수행된다.

본 발명에 따른 체결 장치의 바람직한 변형례는 변위 간격의 적어도 일부분에서 상기 체결 볼트 장치에 연결되는 자석의 접근을 탐지하도록 배치된 적어도 하나의 홀 센서를 상기 센서 장치가 구비하는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 복수의 이진 홀 센서는 축방향으로 서로 뒤에 엇갈리게 배치되고 체결 볼트가 해제 단부 위치로 이동하게 되는 경우에 자석에 의해 연속적으로 걸리게 되도록 사용될 수 있다. 그러나, 상기 센서 장치는 변위 간격에서 축방향 위치에 따라 단조롭게 의존하게 되는 출력 신호를 방출하는 방식으로 배치되는 아날로그 홀 센서를 구비하는 것이 바람직하다. 체결 장치에 아날로그 홀 센서를 사용하는 것은 DE 199 29 435 C2 의 특허 문헌으로부터 공지된 사실이다. 아날로그 홀 센서는 비체결 위치에서의 추가적인 탐지를 위하여 이진 홀 센서와 결합되어 사용되는데, 여기서, 사용되는 아날로그 홀 센서의 탐지 범위는 비체결 위치 및 체결 위치 모두를 커버하게 된다. 이러한 넓은 탐지 범위는 본 발명의 목적을 위하여 사용되는 아날로그 홀 센서에서 필요한 것은 아니며; 여기서 단순히 사용되는 아날로그 홀 센서의 탐지 범위는 원하는 스위치 차단 위치를 둘러싸고 해제 단부 위치에 선행하는 체결 볼트 장치의 변위 간격을 커버하는데 필요할 뿐이며, 여기서, 홀 센서 장치와 영구 자석의 설계와 장착에서의 기술적인 공차는 고려되어야 한다.

본 발명에 따른 체결 장치의 바람직한 실시예는, 상기 센서 장치가 상기 제어 요소의 회전 위치를 탐지하기 위하여 적어도 하나의 센서를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 체결 볼트 장치는 상기 제어 요소에서의 개구를 통하여 안내되어, 상기 제어 요소가 체결 장치 조립체에 대하여 회전할 수 있게 되고, 여기서 제1 영구 자석은 상기 체결 볼트 조립체상에 고정되고 상기 해제 단부 위치에 접근하게 되면 아날로그 제1 홀 센서에 그것이 접근하게 되고, 적어도 하나의 제 2 영구 자석은 상기 제어 요소의 상측면에 고정되어 그것은 상기 제어 요소의 소정의 회전 위치에 도달되었을 때 제2 홀 센서상에서 작동하게 된다. 상기 아날로그 제1 홀 센서 및 적어도 하나의 제2 홀 센서가 하나의 평면에 배치되는 방식으로 상기 체결 볼트 장치상의 영구 자석과 상기 제어요소가 배치되는 것이 바람직하다. 상기 제1 홀 센서와 적어도 2개의 제2 홀 센서는 공통 회로기판에 배치된다. 그 결과, 모터 제어부를 포함하는 전자 제어 유니트와 모든 센서 구성요소제조 과정을 간단하게 한 회로 기판상에 수용될 수 있다. 또한, 이러한 장치로 인하여 체결 장치의 전체 높이는 보다 콤팩트하게 된다.

본 발명의 바람직한 변형례에 따르면, 상기 제어 요소상에 배치된 적어도 하나의 영구 자석들과 적어도 하나의 제 2 홀 센서는, 체결 볼트 장치의 체결 위치 및 해제 단부 위치 모두에 대응하는 제어 요소의 회전 위치가 탐지될 수 있는 방식으로 배치된다. 상기 아날로그 홀 센서에 의해 체결 볼트 위치의 탐지와 관련된 제어 요소의 2개의 회전 위치의 탐지로 인하여, 신뢰할 수 있는 모터 제어와 결합된 해제 위치의 탐지에 대한 신뢰도 증가, 특히 올바른 시간에서의 모터의 제동을 시작하는 것에 관한 해제 위치의 신뢰도가 증가하게 된다.

본 발명의 바람직하고 양호한 실시예는 종속항에 기재된 특징적 사항을 구비한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 하기에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 제거된 하우징 커버와 제거된 전자 제어 유니트 회로 기판을 구비한 본 발명에 따른 체결 장치의 일실시예에 대한 평면도이다.

도 2a는 체결 위치에서 A-A 선을 따라 취한 단면도로서, 회로 기판이 삽입되어 있고 하우징 커버가 놓여져 있는 도 1에 도시된 체결 장치에 대한 도면이다.

도 2b는 C-C 선을 따라 취한 도 2a에 도시된 체결 장치를 도시하는 도면이다.

도 3a는 회로 기판이 삽입되어 있고 하우징 커버가 놓여져 있는, 비체결 위치에서 A-A 선을 따라 취한 단면에서의 도 1에 도시된 체결 장치에 대한 도면이다.

도 3b는 D-D 선을 따라 취한 도 3a 에 도시된 체결 장치에 대한 도면이다.

도 4a 내지 4c는 체결 위치로부터 해제 위치로의 경로상에 제어 요소의 3개의 위치를 도시하는 개략적인 평면도로서 도 1에 도시된 체결 장치에 대한 도면이다.

도 5는 상기 제어 요소의 회전 경로에 따라, 체결 볼트에 연결된 영구 자석의 접근을 탐지하는, 아날로그 홀 센서의 출력 전압의 의존성을 도시하는 다이아그램이다.

도 6은 센서 장치를 구비한 전자 제어 유니트에 대한 블록 다이아그램이다.

도 1은 하우징 커버와 전자 제어 유니트 회로 기판이 제거된, 본 발명에 따른 체결 장치의 일실시예에 대한 평면도이다. 하우징(2)은 체결 볼트에 대한 가이드 및 구동부를 둘러싼다. 상기 구동부의 도움으로, 상기 체결 볼트는 축방향으로 이동하게 되어, 그 체결 위치 또는 래치 위치에서, 그것은 스티어링 샤프트 상에 고정된 체결 슬리브의 노치에 맞물리게 되어, 상기 스티어링 샤프트는 회전할 수 없게 된다. 해제 위치 또는 비체결 위치에서, 상기 체결 볼트는 체결 노치로부터 배출되어, 상기 스티어링 샤프트는 회전할 수있게 된다. 도 1은 체결 볼트(3)의 단부면에 대한 평면도를 도시하는데, 여기서, 체결 볼트(3)가 도면의 평면에 수직하게 연장되는 방향이 축방향이 된다. 사각형의 체결 볼트(3)는 도 1의 도면의 평면에 수직한 가이드 채널에서의 회전에 대하여 고정되도록 장착되어진다. 내측 워엄 및 외측 치형을 구비한 부시 형상의 워엄 기어와 같은 구조의 제어 요소(4)는 상기 체결 볼트(3)를 둘러싼다. 상기 제어 요소(4)는 회전가능하도록 장착된다. 전동 모터(7)의 샤프트(6)상에 고정된 구동 워엄(8)은 제어 요소(4)의 외측 치형(5)에 맞물리게 된다. 상기 체결 볼트(3)는 상기 제어 요소(4)의 내측 워엄에서 돌출부(9a, 9b)에 맞물리게 되어, 상기 돌출부(9a, 9b)는 상기 스티어링 샤프트의 방향으로 체결 볼트(3)를 가압하는 스프링 힘에 의해 상기 제어 요소(3)의 내측 워엄의 가이드 표면에 대하여 축방향으로 밀려진다. 상기 제어요소(3)가 회전하게 되면, 상기 가이드 펴면은 상기 체결 볼트(3)의 돌출부(9a, 9b) 아래로 움직이게 되어, 상기 돌출부(9a, 9b)는 체결 위치 또는 해제 위치 각각으로 축방향에서 상기 제어 요소(3)의 원주방향을 따라 상기 가이드 표면들의 상승 또는 하강에 기인하여 이동하게 된다.

도 2a, 2b, 3a 및 3b 는 전자 제어 유니트 회로 기판(10)이 삽입되고 하우징 커버(11)가 놓여진 상태의, 도 1에 도시된 체결 장치의 단면도를 도시한다. 이 경우, 도 2a, 3a는 도 1의 A-A 선을 따라 취한 단면을 도시하는데, 도 2a 는 상기 체결 볼트(3)가 체결 위치에 배치되어 있는 것을 도시하는 반면에, 도 3a는 상기 체결 볼트(3)가 해제 위치에 배치된 체결 장치(1)의 단면도를 도시한다. 도 2b 는 도 2a의 C-C 선을 따라 취한 체결 장치의 단면도를 도시한다. 도 3b는 도 3a의 D-D 선을 따라 취한 단면도를 도시한다. 도 1에 따른 예에서, 상기 체결 장치는 해제 위치(비체결 위치)에 놓여 있다.

도 2a 및 2b에 도시된 바와 같은 체결 위치에서, 상기 체결 볼트(3)는 상기 스티어링 샤프트(13)에 고정된 체결 슬리브(14)의 체결 노치(12)에서 맞물리게 된다. 상기 체결 슬리브(14)는 그 주변부를 따라 균일하게 분포되며 스티어링 샤프트(13)의 축방향으로 연장되며 상기 스티어링 샤프트(13)를 향하는 체결 볼트(3)의 전방부보다 폭이 넓은 다수의 체결 너트(12)를 구비하여, 상기 스티어링 샤프트(13)을 향하여 이동된 후에 상기 체결 볼트(3)는 상기 체결 노치(12)에서 맞물리 게 된다. 상기 체결 노치(12)에서의 체결 볼트(3)의 맞물림은 스티어링 샤프트(13)의 추가적인 회전을 방지하게 된다. 상기 체결 장치(1)의 하우징(2)은 스티어링 칼럼의 케이싱(15)의 리쎄스에 고정된다.

상기 체결 장치(1)의 하우징 커버(11)에 대하여 지지되는 스프링(16)은 상기 스티어링 샤프트(13)의 방향으로 체결 볼트(3)를 밀어주게 된다. 그 결과, 상기 스티어링 샤프트(13)를 향하는 체결 볼트(3)의 돌출부(9a, 9b)는 상기 제어 요소의 각각의 가이드 표면(17a, 17b)에 대하여 가압되게 된다.

영구자석(18)은 상기 스티어링 샤프트(13)로부터 이격되어 있는 체결 볼트(3)의 단부면상에 고정된다. 상기 회로 기판(10) 상에 고정된 아날로그 홀 센서는 영구자석(18)에 할당된다. 상기 아날로그 홀 센서(19)에 의해 제공된 출력 전압은 영구 자석(18)으로부터의 거리에 의존하게 된다. 도 2a 및 2b 에 도시된체결 위치 또는 래치 위치에서, 상기 영구 자석(18)은 아날로그 홀 센서(19)로부터 가능한 한 더 먼 거리에 놓이게 된다.

도 1, 3a 및 3b 는 해제 위치 또는 비체결 위치에 있는 체결 장치를 도시한다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 체결 볼트(3)는 상기 체결 슬리브(14)의 로치(12)로부터 완전히 배출되며, 상기 체결 장치(1)의 하우징(2) 내로 진입하게 된다. 이러한 해제 위치에서, 상기 체결 볼트(3)의 단부면상에 고정된 영구 자석(18)은 상기 홀 센서(19)에 가능한 한 가깝게 배치된다. 도 3a 는 상기 스티어링 샤프트로부터 이격되어 있는 제어 요소(4)의 단부면에 고정된 추가적인 영구 자석(20)을 도시한다. 상기 제어 요소의 영구 자석(20)은 회로 기판(10) 상에 고정 된 것과 같은 추가적인 홀 센서(21)에 대하여 작용한다. 상기 영구 자석(20)의 형상은 도 1에 도시되어 있다. 상기 영구 자석(20)은 제어 요소(4)의 주변부를 따라 곡선으로 연장되며 중앙에서 S극과 그 단부에서 N극을 가지게 된다. S극과 N극 사이에서의 연결부는 자석상에서 횡방향 선으로 도시된다. 상기 영구 자석(20)의 남/N극 연결부가 상기 홀 센서(21) 아래로 이동하게 될 때, 상기 홀 센서(21)는 반응하게 된다. 상기 홀 센서(21)는 2개의 가능한 상태 중 하나를 고려할 수 있는 이진 출력 신호를 도시한다. 상기 홀 센서(21) 및 영구 자석(20)의 도움으로, 해제 위치 또는 비체결 위치에 대응하는 제어 요소의 회전 위치를 탐지할 수 있게 된다. 추가적인 홀 센서(도 1 내지 3b에 미도시)는 상기 영구 자석(20)과 함께 작동하여, 상기 체결 위치 또는 래치 위치에 대응하는 제어 요소(4)의 회전 위치를 탐지할 수 있는 위치에서 상기 회로 기판(10)상에 배치된다.

도 4a 내지 도 4c는 상기 체결 볼트(3)의 단부면에 수용된 영구 자석과 과 상기 제어 요소상에 고정된 영구 자석과 함께 작동하는 3개의 홀 센서에 의해, 상기 체결 볼트(3)의 해제 위치뿐만 아니라 상기 제어 요소(4)의 다양한 회전 위치도 개략적으로 도시한다. 도 4a 내지 도 4b는 그 구동 샤프트(6)와 그 상에 고정된 구동 워엄(8)을 구비한 전동 모터(7)와, 상기 구동 워엄(8)에 맞물리는 외측 치형(5)을 구비한 제어 요소를 개략적으로 도시한다. 또한, 상기 회로 기판(10)은 상기 홀 센서상에서 작용하는 영구 자석뿐만 아니라 그 상부에 고정된 홀 센서(19, 21, 23)를 구비하는 것으로 도시된다. 상기 제어 요소(4)의 단부면 상에 고정된 영구 자석은 약 96도의 원주각을 넘어서 연장되며, 그들 사이에서 연장되는 S 극(south pole)과 그 단부 각각에 있는 N극(north pole)을 구비한다(영구자석의 극성은 바뀔 수 있다).

도 4a는 상기 제어 요소(4)의 영구 자석(20)이 상기 홀 센서(23) 아래에 배치되는 체결 위치에 있는 체결 장치를 도시한다. 도 4a에 도시된 위치에서, 상기 영구 자석(20)의 중앙은 상기 홀 센서(23) 아래에 배치된다. 체결 단부 위치에서, 상기 제어요소는 도 4a에 도시된 것에 대하여 반시계 방향으로 약 45도 추가적으로 회전되어 있다. 이러한 체결 위치로부터 해제 위치 또는 비체결 위치에 도달하기 위하여, 상기 전동 모터(7)는 상기 제어 요소(4)가 화살표(24)의 방향으로 시계방향으로 회전하도록 제어된다. 이 경우, 상기 영구 자석(20)은 시계방향으로 추가적으로 이동하여, 체결 위치를 탐지하는 홀 센서(23)를 떠나게 된다. 상기 영구 자석(21)이 홀 센서(23)를 떠났지만 상기 홀 센서(21)에는 아직 도달하지 않는 회전 위치가 도 4b에 도시되어 있다. 상기 제어 요소가 시계방향으로 추가적으로 회전하게 되면, 상기 영구자석(20)은 상기 센서(21)에 최종적으로 도달하게 되어, 우선 모든 N극이 홀 센서 아래로 이동하고 그 다음으로 N극/S극 연결부가 홀 센서 아래로 이동하게 된다. 따라서, 상기 홀 센서(21)는 상기 제어 요소(4)가 해제 위치 또는 비체결 위치에 도달하는 것을 탐지하게 된다. 도 4c는 상기 홀 센서(21)가 영구 자석(20)의 거의 중앙에 배치되는 해제 위치에 있는 장치를 도시한다. 여기서도, N극과 S극의 연결부가 상기 홀 센서(21)에 도달할 때까지(도 4c에 도시된 위치 뒤로 약 45도) 시계방향으로 추가적으로 회전하는 것이 가능하게 된다.

상기 제어 요소(4)의 회전과 동시에, 상기 체결 볼트(3)는 상기 아날로그 홀 센서(19)를 향하여 도 4a 내지 4c의 도면상의 평면에 수직하게 이동하게 된다. 이 경우, 상기 홀 센서(19)는 상기 전동 모터(7)의 스위치 차단이 시작되어야 하는 위치를 포함하고 해제 단부 위치 이전의 특정 간격에서 그 출력 전압이 급격히 변화하게 되도록 배치되고 구성된다. 지연에 기인하여, 상기 제어 요소의 회전 운동은 상기 스위치 차단 위치가 도달되는 지점에서 즉각적으로 그러나 다소 지연되어 종료되지는 않는다.

상기 제어 요소(4)의 회전 위치 또는 상기 홀 센서(19)로의 상기 체결 볼트(3)의 영구 자석(18)의 접근에 대한 상기 아날로그 홀 센서(19)의 출력 전압의 의존성은 도 5에 예시적으로 도시된다. 도 5에서, 상기 아날로그 홀 센서의 출력 전압은 상기 제어 요소(40)의 회전 위치에 대한 측정 위로 플로팅된다. 상기 다이아그램은 상기 체결 볼트의 체결 위치에서 좌측에서 시작된다. 상기 체결 볼트가 상기 체결 위치로부터 천천히 이동하기 때문에, 출력 전압은 초기에는 변화하지 않는다. 상기 해제 단부 위치 이전의 구간(25)에서, 도달된 출력 전압(Ua)은 상기 체결 볼트의 경로에 따라 어느 정도 거의 선형으로 큰 의존성을 나타내게 된다. 이 경우, 상기 영구 자석의 장치와 상기 홀 센서의 장치는 상기 체결 볼트(3)에 의해 진행되는 경로에 따른 아날로그 홀 센서의 출력 전압의 최대 의존성에 대한 간격(25)이 전동 모터(7)의 스위치 차단이 시작되어야 하는 범위를 커버하도록 선택된다.

본 발명에 따른 체결 장치의 바람직한 실시예에서, 출력 전압은 아날로그/디지털 컨버터, 바람직하게는 상기 회로 기판(10)상에 제공된 제어기에서의 아날로그 /디지털 컨버터에 공급된다. 상기 제어기는 상기 전동 모터(7)에 대한 제동 또는 스위치 차단 순서가 시작되어야 하는 아날로그/디지털 컨버터의 출력값 또는 홀 센서의 출력 전압을 세팅하는 것이 가능하게 되는 것의 도움으로 입력 장치도 구비하게 된다.

도 6은 연결된 홀 센서 및 모터(7)를 구비한 전자 제어 유니트의 블록 다이아그램을 도시한다. 상기 전자 제어 유니트는 프로세서(32) 및 메모리(33)를 구비한 제어기(30)를 포함한다 상기 메모리(33)는 프로그램과 데이터 모두를 저장한다. 이진 홀 센서(21, 23)는 상기 제어기(30)의 이진 입력 포트에 연결된다. 상기 제어기(30)의 아날로그 입력 포트에서, 아날로그/디지털 컨버터(31)가 배치되어, 그 디지털 출력값은 상기 프로세서(32)에 의해 판독된다. 상기 프로세서(32)는 원하는 모터 제어에 대응하는 디지털 출력값을 발생시킨다. 상기 디지털 출력값은 디지털/아날로그 컨버터(35)에 입력된다. 상기 디지털/아날로그 컨버터(35)로부터의 아날로그 출력 신호는 상기 모터(7)를 제어하는 동력 구동 단계(36)에 입력된다. 상기 프로세서(32)는 화살표(34)에 도시된 다양한 출력 및 입력 장치를 구비한다. 상기 제어기(30)는 이러한 입력/출력 터미널을 경유하여 프로그램될 수 있다.

특히, 상기 제어기(30)가 본 발명에 따라 작동될 때, 상기 체결 볼트가 체결 위치로부터 해제 단부 위치로 이동할 때 상기 모터(7)의 스위치 차단이 시작되어야 하는 아날로그/디지털 컨버터(31)의 출력값을 선택하는 것이 가능하게 된다.

Claims

체결 볼트 장치(3),

상기 체결 볼트 장치(3)에 연결되는 제어요소(4)로서, 상기 체결 볼트 장치(3)는 상기 제어 요소(4)의 회전에 의해 체결 위치 및 해제 단부 위치 사이에서 그 축방향으로 변위할 수 있게 되는 제어요소(4),

상기 제어 요소(4)의 회전을 위한 모터 구동부(6, 7, 8),

상기 모터 구동부(6-8)의 제어를 위한 전동 제어 유니트(30, 36) 및,

상기 체결 볼트 장치(3)의 하나 이상의 축방향 위치를 탐지하기 위하여 상기 전자 제어 유니트(30, 36)에 연결되는 센서 장치(19)로서, 상기 전차 제어 유니트(30, 35)는 체결 볼트 장치(3)가 체결 위치로부터 해제 단부 위치로 축방향 방향으로 변위될 때 상기 모터 구동부(6-8)를 스위치 차단하며, 상기 센서 장치(19)는 상기 체결 볼트 장치(3)의 스위치 차단 위치가 도달된 것을 나타내는 출력 신호를 제공하는, 센서 장치(19)를 포함하는 스티어링 샤프트(13)를 위한 체결 장치(1)에 있어서,

상기 센서 장치(19)는, 상기 해제 단부 위치에 선행하는 체결 볼트 장치(3)의 하나 이상의 변위 간격(25)에서, 상기 출력 신호(Ua)가 축방향 위치에 따른 다수의 단조로운 출력 신호값을 수신하여 속하는 출력 신호값의 선택에 의해 원하는 스위치 차단 위치의 선택이 가능하게 되도록 구성되며,

상기 전자 제어 유니트(30)는 쓰레스홀드 값으로서 원하는 스위치 차단 위치 에 대응하는 출력 신호값을 선택할 수 있게 하는 선택 수단을 구비하여, 상기 쓰레스홀드 값이 도달, 초과 또는 신호 아래로 떨어될 때, 상기 모터 구동부가 스위치 차단되게 되도록 신호가 방출되는 것을 특징으로 하는 체결 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 출력 신호(Ua)는 변위 간격(25)에서 단조롭게 상승하거나 단조롭게 하강하는 아날로그 출력 신호인 것이 바람직한 것을 특징으로 하는 체결 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 전자 제어 유니트(30)는 상기 아날로그 출력 신호(Ua)를 수신하는 아날로그/디지털 컨버터(31)를 구비하는 것이 바람직한 것을 특징으로 하는 체결장치.
제 1 항에 있어서,

상기 선택 수단은 프로그램가능한 것을 것을 특징으로 하는 체결 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 선택 수단은 아날로그 신호 비교기 및 기준 전압 발생기를 포함하며, 상기 아날로그 신호 비교기는 상기 기준 전압 발생기에 의해 발생된 기준 전압을 아날로그 출력 신호와 비교하며, 상기 기준 전압은 조절가능한 것을 특징으로 하는 체결 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 선택 수단은 상기 비교기에 연결된 기준값 메모리 및 상기 아날로그/디지털 컨버터에 연결된 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 센서 장치는 상기 변위 간각의 적어도 일부분에서 상기 체결 볼트 장치(3)에 연결된 자석(18)의 접근을 탐지할 수 있도록 배치된 하나 이상의 홀 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 체결 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 센서 장치는 변위 간격에서 축방향 위치에 단조롭게 의존하는 출력 신호를 전송하도록 배치된 아날로그 홀 센서(19)를 구비하는 것을 특징으로 하는 체결 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 센서 장치는 제어 요소(4)의 회전 위치를 탐지하기 위하여 하나 이상의 센서(21, 23)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 체결 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 체결 볼트 장치(3)는 상기 제어 요소(4)가 체결 장치(3)에 대하여 회전할 수 있도록 상기 제어 요소(4)의 개구를 통하여 가이드되는 것이 바람직하며,

상기 체결 볼트 장치(3)에 제 1 영구자석(18)이 고정되며, 상기 해제 단부 위치에 접근함에 따라 아날로그 제 1 홀 센서(19)에 접근하게 되며,

하나 이상의 제2 영구 자석(20)은 상기 제어 요소(4)의 상부면상에 고정되어, 상기 제어 요소(4)의 소정의 회전 위치에 도달되면 제 2 홀 센서상에서 작용하게 되는 것을 특징으로 하는 체결 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 체결 볼트 장치상의 영구 자석(18, 20)은, 아날로그 제 1 홀 센서(19) 및 하나 이상의 제 2 홀 센서(21, 23)가 하나의 평면에 배치될 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 체결 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 제 1 홀 센서(19) 및 하나 이상의 제 2 홀 센서(21, 23)는 공통 회로 기판(10) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 체결 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 제어 요소(4) 상에 배치된 하나 이상의 영구 자석(20)은 및 하나 이상의 제 2 홀 센서(21, 23)는, 상기 체결 볼트 장치(3)의 해제 단부 위치 및 체결 위 치 모두에 대응하는 제어 요소(4)의 회전 위치가 탐지되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 체결 장치.