KR20080109358A - 자동차 배기가스 순환밸브의 회전체 각도센싱을 위한자석부 - Google Patents

Abstract

본 발명은 홀센서를 이용하여 배기가스 순환밸브의 회전축의 각도센싱을 위한 자석부에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 회전축의 외측에 구비되는 원형의 계철, 상기 계철의 일측 외주에 구비되는 반원 형상의 이너 자석과, 그리고 상기 이너 자석과 일정 간격 이격되도록 구비되는 아우터 자석을 포함하는 자석부; 및 상기 이너 자석 및 아우터 자석 사이에 구비되는 홀센서;를 포함하여 이루어짐으로써, 회전축에 대해 180° 및/또는 그 이상의 범위에 대해 운동각 즉, 각도 센싱을 할 수 있는데 이는 상기 반원 형상의 이너 자석 및 아우터 자석의 구조에 의해 자속밀도의 선형성을 형성할 수 있어 가능한 것이며, 자석의 두께를 얇게 제조하는 부분의 한계가 있어 부피가 커질 수 있는 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 4극 착자 가능한 자석을 이용함으로써 자석의 두께를 일정하게 줄이거나 늘릴 수 있어 다양하게 요구되는 위치 및 구조에 적용할 수 있다.

배기가스 순환밸브(EGR Valve), 홀 센서, 위치 센싱, 비접촉식 센서

Description

자동차 배기가스 순환밸브의 회전체 각도센싱을 위한 자석부{Round-shaped magnets for rotary positioning sensing of EGR valve for a vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 순환 밸브의 각도센싱을 위한 자석부를 개략적으로 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자석부를 개략적으로 나타내는 평면도 및 측면도,

도 3은 도 2의 자석부의 자석의 일 변형예를 개략적으로 나타내는 부분 확대도,

도 4는 도 2의 자석부의 자석의 다른 변형예를 개략적으로 나타내는 부분 확대도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자석부를 개략적으로 나타내는 평면도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1: 배기가스 순환밸브 3: 회전축

10: 자석부 11: 아우터 자석

13: 이너 자석 15: 계철

20: 홀 센서

본 발명은 회전축의 외측에 구비되는 원형의 계철, 상기 계철의 일측 외주에 구비되는 반원 형상의 이너 자석과, 그리고 상기 이너 자석과 일정 간격 이격되도록 구비되는 아우터 자석을 포함하는 자석부; 및 상기 이너 자석 및 아우터 자석 사이에 구비되는 홀센서;를 포함하여 이루어짐으로써, 회전축에 대해 180° 및/또는 그 이상의 범위에 대해 운동각 즉, 각도 센싱을 할 수 있는데 이는 상기 반원 형상의 이너 자석 및 아우터 자석의 구조에 의해 자속밀도의 선형성을 형성할 수 있어 가능한 것이며, 자석의 두께를 얇게 제조하는 부분의 한계가 있어 부피가 커질 수 있는 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 4극 착자 가능한 자석을 이용함으로써 자석의 두께를 일정하게 줄이거나 늘릴 수 있어 다양하게 요구되는 위치 및 구조에 적용할 수 있는 자동차 배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위한 자석부에 관한 것이다.

일반적으로, Hall 효과를 이용하는 자기 센서는 비접촉, 무접촉 스위치의 기 능과 Hall 전압이 자속 밀도에 비례하는 성질을 이용하여 공장 및 업무 자동화 등의 자동화 처리 장치에서 제어 시스템의 중요한 구성 요소로 사용되어지고 있다.

또한, 가전제품, 자동차 등에의 응용은 그 수요가 급속히 증가되어가고 있다. 자계는 벡터이기 때문에 임의의 자장을 검출하기 위해서는 3차원적인 측정이 이루어져야 한다. 그런데, 상용되고 있는 자기감지 소자들은 자장의 한 성분만을 감지할 수 있기 때문에 자장을 측정할 때에는 소자를 자장에 대하여 정확한 각도에 놓지 않으면 안된다.

홀센서(Hall Effect Sensor)는 1879년에 Hall 이라는 사람이 발견한 Hall Effect에 기반을 둔 센서로서, 영구자석 사이에 도체를 놓고 도체에 전기를 흘리면 기존에 있던 영구자석 사이에 발생하는 자속의 변화로 인하여 전압변화가 발생되며 그 전압변화를 측정하여 센싱을 하는 원리 입니다.

축의 회전속도를 측정하는데 사용되는데 홀 센서는 자동차의 속도 검출 엔진의 캠 샤프트(흡/배기 밸브를 열고 닫게 해주는 역할)의 각도, 모터의 회전각 등 많은 회전체의 속도나 위치를 검출하는데 사용된다.

이러한 홀센서는 자동차의 경우, 본 발명의 명세서에서는 배기가스 순환밸브에서 밸브축 즉, 회전축의 각도센싱을 하고자 적용하고 있다.

가변저항을 사용해 구성된 접촉식 센서가 오차범위가 넓고 수명이 짧은 단점이 있는 반면, 이러한 홀센서는 비접촉식 센서로서 자석의 자속 밀도를 선형적으로 형성을 하여 기계적 공차나 오차에 둔감하게 반응하도록 적용하고 있다.

이때, 비접촉식 센서의 경우 중요한 부분은 자석부의 구성요소인 자석의 형 상이 중요하나 자속 밀도를 선형적으로 하기 위해 자석의 형상을 변형하게 될 경우 시스템 내에서의 부피가 늘어나게 되는 문제점 있다.

따라서 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 4극 착자가 가능한 자석을 서로 대칭되는 위치에 구비하되, 반원 형상의 이너 자석 및 아우터 자석을 구비하여 그 사이에서 홀센서가 회전축의 각도 센싱이 가능하게 한 것으로서, 자석의 두께를 얇게 제조하는 부분의 한계가 있어 부피가 커질 수 있는 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 4극 착자 가능한 자석을 이용함으로써 자석의 두께를 일정하게 줄이거나 늘릴 수 있어 다양하게 요구되는 위치 및 구조에 적용할 수 있는 자동차 배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위한 자석부를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위해 회전축의 외측에 구비되는 홀센서를 포함하는 자동차 배기가스 순환 밸브에 있어서,

상기 회전축의 외측에 구비되는 원형의 계철, 상기 계철의 일측 외주에 구비되는 반원 형상의 이너 자석과, 그리고 상기 이너 자석과 일정 간격 이격되도록 구비되는 아우터 자석을 포함하는 자석부; 및

상기 이너 자석 및 아우터 자석 사이에 구비되는 홀센서;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 자석부의 상기 이너 자석 및 아우터 자석은 4극 착자가 가능한 자석인 것을 특징으로 한다.

상기 이너 자석 및 아우터 자석은 중앙부로 갈수록 두께가 일정하게 감소되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 이너 자석 및 아우터 자석은 상기 회전축에 대해 180°의 센싱각을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 이너 자석 및 아우터 자석의 상기 회전축에 대해 다양한 범위의 센싱각을 가질 수 있도록 크기를 변경하여 형성시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 순환 밸브의 각도센싱을 위한 자석부를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자석부를 개략적으로 나타내는 평면도 및 측면도이고, 도 3은 도 2의 자석부의 자석의 일 변형예를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이고, 도 4는 도 2의 자석부의 자석의 다른 변형예를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자석부를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 자동차의 배기가스 순환밸브(1)는 상부에 원주 방향으로 회전하는 회전축(3)이 구비되고, 엔진의 운전 환경에 따라서 진공압의 공급 및 차단에 의해 상기 배기가스 순환밸브(1)를 개방하거나 차단하게 된다.

이때, 상기 회전축(3) 외측에는 본 발명에 따른 자석부(10)가 구비된다.

더욱 상세히 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 자석부(10)는 상기 회전축(3)의 외측에 구비되는 원형의 계철(15), 상기 계철(15)의 일측 외주에 구비되는 반원 형상의 이너 자석(13)과, 그리고 상기 이너 자석(13)과 일정 간격 이격되도록 구비되는 아우터 자석(11)을 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11) 사이에 홀센서(20)가 사출물로 고정되어 구비된다.

따라서, 상기와 같은 구조로 이루어진 상기 자석부(10)에 의해 상기 회전축(3)에 대하여 180°만큼의 각도 센싱이 가능해지는데, 이러한 각도 센싱은 본 발명의 명세서 내에서는 180°로 도시하여 나타내었지만, 그 이상의 범위에 대하여 각도 센싱을 할 필요가 있을 경우 상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11)의 크기를 원주 방향으로 더 크게 변경하여 형성할 수 있다.

또한, 자속 밀도의 선형성을 위해 자석의 두께를 얇게 제조할 필요없이 상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11)의 각 중앙부(13a,11a)로 갈수록 일정하게 두께가 감소하도록 형성하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 자석부(10)의 상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11)은 4극 착자가 가능한 자석이어야 선형적 자속밀도를 바람직하게 형성할 수 있다.

따라서, 상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11)은 상기 회전축(3)에 대해 180°의 센싱각을 갖는다.

상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11)의 상기 회전축(3)에 대해 다양한 범위의 센싱각을 가질 수 있도록 크기를 변경하여 형성시킬 수 있어 시스템 내에서 다양하게 요구되는 위치 및 구조에 적용할 수 있다.

상기 자석부(10)의 상기 이너 자석(13) 및 상기 아우터 자석(11) 사이에 위치하는 상기 홀센서(hall sensor,20)는 상기 회전축(3)의 일정 위치에 저항 또는 콘덴서 등과 함께 솔더링(soldering) 또는 웰딩(welding) 공정에 의해 바람직하게 고정된다.

그리고, 상기 자석부(10)는 상기 이너 자석(13), 아우터 자석(11) 및 계철(15)를 사출시킴으로써 일체화되어 형성된다.

이때, 상기 자석부(10)를 이루는 상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11)은 4극 착자가 가능한 자석이며, 상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11)은 반원 형상으로 형성됨으로써, 요구되는 선형적 자속 밀도를 형성시킬 수 있다.

그리고, 상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11)에서의 각 자화 방향(13b,11b)은 수직으로 형성되는 것으로 간주하여 도시하였다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 배기가스 순환 밸브의 각도센싱을 위한 자석부(10)의 경우, 반원 형상으로 형성되어 중앙부로 갈수록 그 두께가 일정하게 감소하는 형상을 갖는 4극 착자가 가능한 상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11)을 구비하여 상기 홀센서(20)로 상기 회전축(3)에 대해 각도센싱을 하게 됨으로써, 자속 밀도의 선형성을 효과적으로 형성할 수 있어 정밀하게 위치를 센싱하여 나아가 생산성을 확보할 수 있다.

그리고, 상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11)의 경우, 자석의 특성인 한 극을 3등분하여 끝단에서 1/3이 되는 부분이 자속밀도가 가장 높은데, 이 부분의 자속 밀도를 효과적으로 감소시켜 자속밀도의 선형성이 바람직하게 형성될 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4에서와 같이, 상기 이너 자석(13) 및 아우터 자석(11)의 각 중앙부(11a,13a)에서 반원 형상의 그루브(11c,13c)를 형성하거나, 사각 형상의 그루브(11c',13c')를 추가적으로 형성함으로써, 상기 배기가스 순환밸브(1) 내에서의 상기 자석부(10)의 결합성을 강화시킬 수 있으며 상기 홀센서(20)에서의 센싱에 오차가 발생될 요소를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차의 배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위한 자석부는 도 5에 도시되어 있다.

여기서 상기 본 발명의 다른 실시예의 경우 발명의 구성 요소들은 상기 본 발명의 일실시예와 동일하므로, 동일한 구성요소의 도시 및 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 상기 회전축(3)의 수직방향으로 하측에 위치되되, 상기 회전축(3)에 홀센서(20')가 저항 또는 콘덴서 등과 함께 솔더링(soldering) 또는 웰딩(welding) 공정에 의해 고정되어 구비된다.

그리고 상기 홀센서(20')로부터 수직방향으로 하측에 일정간격 이격되도록 자석부(10')가 구비된다.

이때, 상기 자석부(10')는 상측 및 하측에 계철(15')이 구비되고, 상기 각 계철(15')에 일측 단면이 곡면을 이루는 자석(13)이 각각 고정되어 이루어진다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허 청구 범위내에 기재된 범주내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

본 발명은 4극 착자가 가능한 자석을 서로 대칭되는 위치에 구비하되, 반원 형상의 이너 자석 및 아우터 자석을 구비하여 그 사이에서 홀센서가 회전축의 각도 센싱이 가능하게 한 것으로서, 자석의 두께를 얇게 제조하는 부분의 한계가 있어 부피가 커질 수 있는 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 4극 착자 가능한 자석을 이용함으로써 자석의 두께를 일정하게 줄이거나 늘릴 수 있어 다양하게 요구되는 위치 및 구조에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위해 회전축의 외측에 구비되는 홀센서를 포함하는 자동차 배기가스 순환 밸브에 있어서,

   상기 회전축의 외측에 구비되는 원형의 계철, 상기 계철의 일측 외주에 구비되는 반원 형상의 이너 자석과, 그리고 상기 이너 자석과 일정 간격 이격되도록 구비되는 아우터 자석을 포함하는 자석부; 및

   상기 이너 자석 및 아우터 자석 사이에 구비되는 홀센서;

   를 포함하여 이루어지는 자동차 배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위한 자석부.
2. 제1항에 있어서, 상기 자석부의 상기 이너 자석 및 아우터 자석은 4극 착자가 가능한 자석인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위한 자석부.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이너 자석 및 아우터 자석은 중앙부로 갈수록 두께가 일정하게 감소되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위한 자석부.
4. 제3항에 있어서, 상기 이너 자석 및 아우터 자석은 상기 회전축에 대해 180°의 센싱각을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위한 자석부.
5. 제4항에 있어서, 상기 이너 자석 및 아우터 자석의 상기 회전축에 대해 다양한 범위의 센싱각을 가질 수 있도록 크기를 변경하여 형성시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위한 자석부.
6. 배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위해 회전축의 외측에 구비되는 홀센서를 포함하는 자동차 배기가스 순환 밸브에 있어서,

   상기 회전축의 수직방향으로 하측에 위치되되, 상기 회전축에 고정되어 구비되는 홀센서; 및

   상기 홀센서로부터 수직방향으로 하측에 일정간격 이격되도록 구비되는 자석부;

   를 포함하여 이루어지되, 상기 자석부는 상측 및 하측에 계철이 구비되고, 상기 각 계철에 일측 단면이 곡면을 이루는 자석이 각각 고정되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 순환밸브의 각도센싱을 위한 자석부.

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