KR20170139498A

KR20170139498A - 토크 센서 유닛과 증분 센서 유닛을 구비한 센서 장치 및 그 센서 장치를 갖는 자동차

Info

Publication number: KR20170139498A
Application number: KR1020177022426A
Authority: KR
Inventors: 로만 쉐페; 한스-요르크 라입프리드; 에케하르트 프뢰리히
Original assignee: 발레오 샬터 운트 센소렌 게엠베아
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2017-12-19
Also published as: EP3256819A1; JP2018505418A; WO2016128495A1; EP3256819B1; US10466076B2; DE102015102013A1; US20180023980A1

Abstract

본 발명은 회전축을 중심으로 회전 가능한 샤프트, 특히 자동차의 조향 샤프트를 위한 증분 센서 유닛(40, 40', 40")을 갖는 센서 장치(100)로서, 상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")이 상기 샤프트의 적어도 하나의 규정된 회전각 위치를 획득하도록 설계된, 센서 장치에 관한 것이다. 상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")은 송신 요소(41, 41") 및 하우징 고정식 수신 요소(42)를 포함하고, 여기서, 상기 송신 요소(41, 41")에 의해 방출되어 신호 경로를 따라 송신되는 신호(M_lnk _{_planar})는 상기 수신 요소(42)에 의해 수신될 수 있고, 상기 샤프트가 규정된 회전각 위치(δ_def)에 위치되는지 여부를 상기 수신 요소(42)에 의해 수신되는 신호(M_lnk _{_planar})에 기초하여 알아낼 수 있다. 상기 샤프트가 규정된 회전각 위치(δ_def)에 도달한 때에 신호 펄스를 발생시킬 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 송신 요소(41, 41")는 또한 상기 하우징 상에 고정되게 배치되고, 여기서, 상기 샤프트의 회전 운동에 의해 상기 신호(M_lnk _{_planar})의 변화가 유발될 수 있다. 또한, 본 발명은 센서 장치(100)를 구비한 자동차에 관한 것이다.

Description

토크 센서 유닛과 증분 센서 유닛을 구비한 센서 장치 및 그 센서 장치를 갖는 자동차

본 발명은 회전축을 중심으로 회전 가능한 샤프트, 특히 자동차의 조향 샤프트를 위한 증분 센서 유닛을 갖는 센서 장치에 관한 것으로, 여기서, 상기 증분 센서 유닛은 상기 샤프트의 적어도 하나의 규정된 회전각 위치를 획득하도록 설계되며, 송신 요소 및 하우징 고정식 수신 요소를 포함하고; 상기 송신 요소에 의해 방출되어 신호 경로를 따라 송신된 신호는 상기 수신 요소에 의해 수신될 수 있고; 상기 샤프트가 상기 규정된 회전각 위치에 위치되는지 여부를 상기 수신 요소에 의해 수신되는 신호에 기초하여 알아낼 수 있고; 상기 증분 센서 유닛은 상기 규정된 회전각 위치에 도달한 때에 신호 펄스를 발생시키도록 설계된다. 또한, 본 발명은 이러한 센서 장치를 갖는 자동차에 관한 것이다.

증분 센서 유닛을 구비한 자동차의 조향 샤프트용 센서 장치는 종래 기술, 예를 들어 독일 공개 특허 공보 DE 10 2013 006 379 A1호에 원론적으로 개시되어 있다.

증분 센서 장치를 사용하면 샤프트의 적어도 하나의 불연속적인 규정된 회전각 위치(defined rotational angle position) - 예를 들어 제로 크로싱(zero crossing) - 를 얻을 수 있으므로, 특히 샤프트의 회전수를 증분 센서 유닛을 사용하여 확인할 수 있다. 자동차에서는, 증분 센서 유닛을 사용하여 조향 샤프트의 회전수 및 그에 따른 조향 휠의 회전수를 대체로 획득해서, 다른 절대적인, 바람직하게는 아날로그 또는 연속적인, 조향 각도 신호를 타당성 있게 점검한다. 왜냐하면 조향 각도 신호는 각도 범위가 절대 조향각 범위라야 하는 증분 센서 유닛의 디지털 신호에 기초하여 대략적으로 결정될 수 있으므로, 측정된 절대 각도를 검사하는 것이 가능하기 때문이다.

이러한 증분 센서 유닛은 또한, 조향각 검출 범위가 단지 360°인 조향각 센서를 사용할 수 있게 하는데, 왜냐하면 조향 샤프트의 회전수 또는 조향 샤프트에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결된 조향 휠의 회전수는 증분 센서 유닛을 사용하여 획득할 수 있어서, 절대 조향각을 획득된 회전수 및 회전하는 도중의 현재 각도로부터 확인할 수 있기 때문이다.

샤프트가 사전지정된 회전각 위치에 도달한 때, 증분 센서 유닛은 이 경우에서는 디지털 또는 불연속 신호, 특히 신호 펄스를 발생시킨다. 이 경우, 종래 기술로부터, 예를 들어 전술한 독일 공개 특허 공보 DE 10 2013 006 379 A1호에 기술된 증분 센서 유닛으로부터 공지된 증분 센서 유닛에 있어서의 신호 또는 신호 펄스는, 통상적으로는, 고정된 또는 고정형 자기 센서 또는 고정된 수신 요소와 관련하여 샤프트에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결된 영구 자석의 상대적인 운동에 기초하여 생성된다. 영구 자석은 이 경우에서는, 전형적으로, 상기 고정된 센서 또는 수신 요소를 지나게 하는 샤프트의 회전 중에 원주 방향으로 링 모양의 경로를 그리도록 배치되므로, 상기 센서 또는 수신 요소를 통과한 때에 신호 펄스가 발생된다.

증분 센서 유닛을 구비한 센서 장치는 또한 토크 센서 유닛, 예를 들어 전술한 독일 공개 특허 공보 DE 10 2013 006 379 A1호에 설명된 센서 장치도 추가적으로 구비하는 일이 흔한데, 여기서 토크 센서 유닛도 또한 그 자체가 선행 기술로부터, 예를 들어 독일 공개 특허 공보 DE 10 2010 033 769 A1호, DE 10 2012 014 208 A1호, 또는 DE 10 2012 024 383 A1호로부터 원론적으로 공지되어 있다.

이 경우에서 토크 센서 유닛은 자동차에 있어서 샤프트에 가해지는 토크를 얻기 위해, 특히 운전자가 조향 샤프트에 가하는 조향 토크를 얻기 위해 제공된다. 이러한 토크 센서 유닛은, 예를 들어 전기 조향 시스템에 있어서, 운전자에 의해 가해진 조향 토크에 기초하여 조향 시스템의 전기 구동 모터를 작동시켜서 예컨대 대응하는 조향 보조를 제공하기 위해 사용된다.

일반적으로, 이 목적을 위해서는 규정된 기지의 비틀림 강성을 갖는 토션 바를 구비한 토크 센서 유닛이 사용되는데, 여기서 상기 토션 바는 이 경우에서는 축 방향으로 분할된 샤프트의 제 1 부분을 축 방향으로 분할된 샤프트의 제 2 부분에 연결한다.

샤프트에 토크가 가해지면, 그 토크에 의해 샤프트의 상기 두 부분이 서로에 대해서 측정 가능한 비틀림 각도만큼 비틀어지게 되고, 여기서 상기 비틀림 각도는 토션 바의 강성 및 가해진 토크에 따라 결정되므로, 상기 가해진 토크는, 토션 바의 강성이 규정되고 기지인 경우, 검출된 비틀림 각도로부터 알아낼 수 있다.

토크가 가해진 결과로서 발생하는 비틀림 각도를 측정하기 위한 다양한 측정 원리 및 센서 장치가 공지되어 있는데, 아주 흔하게는 자기 센서 시스템이 사용되고 있는 바, 여기서 자기 센서 시스템에 있어서는, 일반적으로 영구 자석으로 설계된 원주 방향 링 자석이 조향 샤프트의 제 1 부분에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결되고, 자기 전도성 고정자를 구비한 홀더가 샤프트의 제 2 부분에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결되며, 상기 고정자는 상기 링 자석 둘레에 작은 공극을 유지하며 동심이 되게 반경 방향으로 배치된다. 링 자석의 자속은 링 디스크 형태의 영역을 각각 갖는 2 개의 개별 고정자 부품으로 전형적으로 구성되는 고정자를 통해 토크 자기 센서, 예를 들어 홀 센서로 전달되어, 분석될 수 있다.

샤프트의 제 1 부분에 회전 가능하게 고정식으로 연결된 링 자석이 샤프트의 회전 운동에 의해서 샤프트의 제 2 부분에 연결된 고정자에 대해 이동되면, 고정자 내의 자속 밀도가 변화하고, 그 자속 밀도는 토크 자기 센서에 의해 검출될 수 있다. 고정자 내의 자속 밀도의 변화는, 이 경우에서는, 특히 고정자에 대한 링 자석의 상대 운동의 크기, 즉 비틀림 각도에 좌우된다. 따라서, 획득된 자속 밀도의 변화로부터 비틀림 각도가 결정될 수 있고, 결국에는, 토션 바의 비틀림 강성이 알려져 있는 경우에는, 그 비틀림 각도를 가지고 샤프트에 가해진 토크를 알아낼 수 있다.

상기 독일 공개 특허 공보 DE 10 2013 006 379 A1호에 개시된 센서 장치와 같은 센서 장치가 증분 센서 유닛 외에 토크 센서 유닛을 갖는 경우, 특히 조향 샤프트의 규정된 불연속 회전각 위치와 그리고 조향 샤프트에 적용되는 토크가 모두 자기 방식으로 획득되는 경우, 특히 증분 센서 유닛의 영구 자석이 각각의 조향 샤프트 회전 중에 토크 자기 센서를 지나서 안내되는 경우, 증분 센서 유닛의 자계와 토크 센서 유닛의 토크 자기 센서와의 원하지 않는 결합이 발생할 수 있고, 특히 증분 센서 유닛의 영구 자석의 자계가 분산된 결과인 소위 "크로스토크(crosstalk)"가 발생할 수 있다.

본 발명의 목적은 증분 센서 유닛을 구비하는 대안적인 센서 장치, 특히 토크 센서 유닛으로부터의 개선된 분리가 가능해진 증분 센서 유닛을 갖는 대안적인 센서 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 각각의 독립 특허 청구항에 따른 특징들을 갖는 본 발명에 따른 센서 장치 및 자동차에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 종속 특허 청구항과 도면의 주제가 되며, 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.

본 발명은 회전축(rotational axis)을 중심으로 회전할 수 있는 샤프트(shaft), 특히 자동차의 조향 샤프트(steering shaft)를 위한 증분 센서 유닛을 구비한 센서 장치에 관한 것이다. 증분 센서 유닛은 이 경우에서는 샤프트의 적어도 하나의 규정된 회전각 위치를 획득하도록 설계되고, 송신 요소 및 하우징 고정식 수신 요소를 구비하며, 여기서 상기 송신 요소에 의해 방출되어 신호 경로를 따라 송신된 신호는 상기 수신 요소에 의해 수신될 수 있다. 샤프트가 규정된 회전각 위치에 있는지 여부는 수신 요소에 의해 수신되는 신호에 기초하여 알아낼 수 있고, 여기서 상기 증분 센서 유닛은 샤프트가 규정된 회전각 위치에 도달한 때에 신호 펄스를 발생시키도록 설계된다.

본 발명에 따르면, 증분 센서 유닛의 송신 요소도 또한, 이 경우에서는, 당해 증분 센서 유닛의 수신 요소와 마찬가지로 하우징에 고정된다. 즉, 증분 센서 요소의 송신 요소와 수신 요소 사이의 상대 이동은 일어나지 않는다. 그러나 수신 요소로부터 수신되는 신호의 변화는 샤프트의 회전 운동에 의해 유발될 수 있다.

증분 센서 유닛의 송신 요소의 본 발명에 따른 하우징 고정식 배치는 토크 센서 유닛을, 특히 토크 자기 센서를 갖는 토크 센서 유닛을 추가로 구비하는 센서 장치에 특히 유리한데, 왜냐하면 증분 센서 유닛의 송신 요소도 또한 하우징 내에 하우징 고정식으로 배치되고 그에 따라 고정된 배치가 이루어짐으로 인해, 증분 센서 유닛의 송신 요소가 매 회전 중에 토크 센서 유닛의 토크 자기 센서를 지나 안내되는 것을 피할 수 있기 때문이다. 따라서, 송신 요소와 토크 자기 센서 간의 부정적인 결합 효과가 감소될 수 있다. 특히, 토크 센서 유닛과 증분 센서 유닛 간의 원하지 않는 상호 작용이 최소화될 수 있고 간섭 영향의 발생이 최소화될 수 있다.

본 발명의 의미에서, 하우징 고정식이라 함은 하우징 내에서 움직이지 않거나 고정된 것을 의미한다.

송신 요소로부터 수신 요소로 송신된 신호에 본 발명에 따른 샤프트의 회전각 위치의 함수로서 영향을 미쳐서, 수신 요소로부터 수신되는 신호의 변화가 샤프트의 회전 운동에 의해 유발될 수 있도록 하기 위해, 증분 센서 유닛은, 유리한 일 실시예에서는, 샤프트에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 결합될 수 있고 반경 방향 외측으로 연장되며 바람직하게는 스크린으로서 작용하는, 차폐 요소를 구비한다.

유리한 일 실시예에서, 송신 요소와 수신 요소는 서로 이격되게 배치되고, 바람직하게는 축 방향으로 서로 이격되게 배치되고, 여기서 상기 송신 요소 및 수신 요소는 각각 특히 서로 평행한 평면에 배치된다. 상기 차폐 요소는, 이 경우에서는, 송신 요소 및 수신 요소가 각각 배치된 평면들 사이에서 샤프트의 회전 운동에 의해 원주 방향으로 이동 가능하도록 바람직하게 설계되어 샤프트에 결합될 수 있고, 여기서 상기 차폐 요소는 특히 송신 요소와 수신 요소 사이를 통해 이동될 수 있다.

이것이 의미하는 바는, 본 발명에 따른 센서 장치의 특히 유리한 실시예에서, 증분 센서 유닛의 차폐 요소는, 샤프트의 회전 운동에 의해서, 고정된 송신 요소와 고정된 수신 요소에 대해서, 특히 송신 요소와 수신 요소 사이를 통해 움직일 수 있도록 설계되어 샤프트에 결합될 수 있다는 것이다.

상기 차폐 요소는, 특히 바람직하게는, 고정된 수신 요소를 지나게 하고 바람직하게는 고정된 송신 요소도 지나게 하는 샤프트의 회전 중에 원주 방향으로 링 모양 경로를 그리도록, 배치된다.

증분 센서 유닛 이외에 토크 센서 유닛을, 특히 토크 자기 센서를 갖는 토크 센서 유닛을 또한 구비하는 센서 장치에서, 상기 차폐 요소도 또한 이 경우에서는 샤프트의 매 회전 중에 토크 자기 센서를 지나 안내된다. 토크 센서 유닛 상의 차폐 요소로부터 기인하는 간섭 영향은 샤프트의 매 회전 중에 토크 자기 센서를 지나 안내되는 영구 자석에서 기인하는 간섭 영향보다 상당히 적다.

특히 유리한 일 실시예에서, 차폐 요소는 샤프트가 규정된 회전각 위치에 도달한 때에 증분 센서 유닛의 송신 요소와 증분 센서 유닛의 수신 요소 사이의 신호 경로 안으로 연장되어, 송신 요소와 수신 요소 사이의 신호 경로, 바람직하게는 최단 신호 경로를 차단하거나, 또는 그 신호를 강하게 감쇠시키고, 여기서, 상기 차폐 요소는, 이러한 목적을 위해, 상기 규정된 회전각 위치와 관련된 원주 방향의 위치에서 샤프트에 결합될 수 있다. 규정된 회전각 위치에 도달한 때의 신호 경로 차단 또는 강한 신호 감쇠는 특히 좁은 날개로 설계된 차폐 요소에 의해 달성될 수 있다.

차폐 요소를 갖는 수신 요소를 통과할 때의 신호 경로 차단 및/또는 강한 신호 감쇠로 인해, 그리고 그에 따른 송신 요소로부터 수신 요소로의 신호 흐름의 차단 또는 감쇠로 인해, 제어 유닛에 의해 분석되거나 추가로 처리될 수 있는 신호 펄스가 생성될 수 있다.

본 발명의 의미에서, 이 경우에서의 신호 펄스는 수신 요소가 수신한 신호의 펄스형 변화로 이해되고, 여기서 상기 펄스형 변화는 바람직하게는 신호 경로 차단과 신호 경로 차단의 종료에 의해 유발될 수 있다. 그러나 수신 요소로부터 수신되는 신호의 펄스형 변화는 또한 신호의 급격한 강한 감쇠 또는 급격한 증가에 의해 유발될 수 있다.

대안적이지만 역시 유리한 일 실시예에서, 차폐 요소는 샤프트의 규정된 회전각 위치 밖에서 증분 센서 유닛의 송신 요소와 증분 센서 유닛의 수신 요소 사이의 신호 경로 안으로 연장되어, 샤프트의 규정된 회전각 위치 밖에서 송신 요소와 수신 요소 사이의 신호 경로, 바람직하게는 최단 신호 경로를 차단하거나, 또는 규정된 회전각 위치 밖에서 신호를 강하게 감쇠시키고, 여기서 상기 차폐 요소는, 이 목적을 위해, 상기 규정된 회전각 위치와 관련된 원주 방향의 위치에서 샤프트에 결합될 수 있다. 규정된 회전각 위치 밖에서의 신호 경로 차단 또는 규정된 회전각 위치 밖에서의 강한 신호 감쇠는, 특히, 개방된 링 디스크로 설계된 차폐 요소에 의해 달성될 수 있다.

따라서, 유리한 일 실시예에서, 차폐 요소는 디스크형 부분, 특히 링 디스크형 부분이고, 여기서 상기 차폐 요소는 사전결정된 회전각 위치에서 샤프트에 결합될 수 있는 날개이거나, 원주 방향으로 개방된 링 디스크로서 당해 링 디스크의 개구의 원주 방향의 위치를 상기 규정된 회전각 위치와 관련되게 한 링 디스크인 것이 바람직하다.

특히 유리한 일 실시예에서, 송신 요소는 자석, 바람직하게는 영구 자석이고, 수신 요소는 자기 센서, 특히 홀 센서이고, 여기서 차폐 요소는 이 경우에서는 본 발명에 따른 수신 요소로부터 수신되는 신호에 영향을 미칠 수 있게 강자성체로 제조되는 것이 바람직하다.

유리한 일 실시예에서, 증분 센서 유닛의 자기 센서는 축 방향으로는 감응하지 않고 접선 방향 및/또는 반경 방향으로 감응하게 설계된다. 따라서, 토크 센서 유닛의 자기 전도성 고정자 부품들의 링 디스크형 영역들 사이에서 축 방향으로 생긴 자계와 증분 센서 유닛의 자기 센서와의 간섭 결합이 감소되거나 거의 완전히 회피된다.

유리한 일 실시예에서, 증분 센서 유닛의 송신 요소를 형성하는 자석은 2극으로 설계되고, 여기서 자석은 디스크 형상인 것이 바람직하고, 특히 인접한 N극 및 S극을 갖는다. 그러나 자석은 예를 들어 원통형 또는 구형과 같은 둥근 형태로도 제조될 수 있다.

특히 유리한 일 실시예에서, 증분 센서 유닛의 자석의 극들을 분리하는 분할면이 반경 방향으로 배향되고, 이에 따라 증분 센서 유닛의 자석의 자계선(field line)들이 샤프트의 회전축에 대해 수직으로 배향된 평면에 정렬된다.

하나의 대안적 실시예에서, 증분 센서 유닛의 자석의 극들의 극 분리를 위한 분할면은 반경 방향에 대해서 소정 각도로 배향되지만, 샤프트의 회전축에는 평행하게 배향된다. 따라서, 차폐 요소의 실시예에 대응해서, 증분 센서 유닛의 송신 요소를 향하는 차폐 요소의 가장자리는 송신 요소에 의해 생성된 자계의 자계 방향에 대해 소정 각도로 배향될 수 있고, 이에 따라, 차폐 요소가 자계에 접근할 때, 특히 차폐 요소의 가장자리가 자계에 접근할 때에는, 자계선들이 회전한다. 차폐 요소가 송신 요소와 수신 요소 사이를 통과하여 이동함에 따라, 송신 요소와 수신 요소 사이의 자계 강도뿐만 아니라 자계 방향도 영향을 받고 그리고/또는 변조된다. 이러한 장점을 이용할 수 있기 위해서는, 수신 요소는, 샤프트의 회전축에 대해 수직으로 배향되어 있고 자계선들이 정렬되어 있는 평면에서 자계의 자계 방향을 검출하는 것도 가능한 자기 센서라야 한다.

대안적 일 실시예에서, 송신 요소는 광원이고, 수신 요소는 광 센서이고, 여기서 차폐 요소는 이 경우에서는 불투명하게 설계되고, 상기 광 센서의 차광(shading)이 상기 차폐 요소에 의해 야기될 수 있다.

그러나, 대안적 일 실시예에서, 송신 요소와 수신 요소 각각이 적어도 하나의 유도 코일에 의해 형성될 수도 있고, 여기서 차폐 요소는, 이 경우에 있어서는, 송신 요소와 수신 요소의 유도 결합에 영향을 줄 수 있도록 금속으로 만들어져야 한다.

특히 유리한 일 실시예에서, 센서 장치는 토크 센서 유닛을 추가로 구비하고, 여기서 상기 토크 센서 유닛은 샤프트에 가해진 토크를 획득하도록, 바람직하게는 제 1 부분 및 이 제 1 부분에 대해 비틀릴 수 있는 제 2 부분을 갖는 샤프트에 가해진 토크를 획득하도록 설계되고, 특히 샤프트의 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분은 토션 바에 의해 서로 연결된다.

이 목적을 위해, 센서 유닛은, 바람직하게는, 샤프트의 제 1 부분에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결 가능한 링 자석, 하우징 고정식 토크 자기 센서, 및 상기 링 자석으로부터 상기 토크 자기 센서로 자속을 전도하기 위해 샤프트의 제 2 부분에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결 가능한 고정자 포함한다.

유리한 일 실시예에서, 증분 센서 유닛의 차폐 요소는 이 경우에 있어서는 토크 센서 유닛의 고정자에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결되고, 여기서 상기 차폐 요소는 고정자에, 특히 고정자 홀더에 체결되는 것이 바람직하다.

조향 샤프트를 구비하고 상기 조향 샤프트의 적어도 하나의 규정된 회전각 위치를 획득하기 위한 센서 장치를 갖는 본 발명에 따른 자동차는 본 발명에 따른 전술한 센서 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

센서 장치와 관련하여 제시한 유리한 실시예들과 그의 이점들은 이 경우에서 센서 장치에 적용될 뿐만 아니라 또한 본 발명에 따른 자동차에도 적용된다.

본 발명의 또 다른 특징들은 청구범위, 도면, 및 도면의 설명으로부터 유래된다. 위의 설명에서 언급한 모든 특징들 및 그 특징들의 조합들과, 도면과 관련한 설명에서 뒤에서 언급하고 그리고/또는 도면에만 도시된 특징들 및 그 특징들의 조합들은, 각각 특정된 조합에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라 그 밖의 다른 조합에서 또는 단독으로 사용될 수도 있다.

언급된 특징들 또는 특성들 중 일부는 본 발명에 따른 센서 장치뿐만 아니라 본 발명에 따른 자동차에도 관련된다. 이러한 특징들 및 특성들 중 몇몇은 때로는 단지 한 번만 기술되지만, 본 발명에 따른 센서 장치와 본 발명에 따른 자동차 모두에 기술적으로 가능한 실시예들의 범위 내에서 서로 독립적으로 적용된다.

이하에서는 본 발명을 여러 바람직한 실시예를 기준으로 해서 첨부된 도면을 참조하면서 더 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 본 발명의 센서 장치의 일부 구성 요소들의 분해도이다.
도 2는 샤프트의 회전축에 평행한 단면 평면에 있어서 토크 자기 센서 영역에서 도 1의 본 발명에 따른 센서 장치를 관통한 1/4 단면을 도시하는 도면이다.
도 3a는 샤프트의 회전축에 대해 수직으로 연장되는 단면 평면을 따르는 단면에서 도 1 및 도 2의 본 발명에 따른 센서 장치의 세부를 도시하는 확대도로서, 도 3b의 증분 센서 유닛의 평면도가 도시되고 있는, 확대도이다.
도 3b는 샤프트의 회전축에 평행한 단면 평면에서, 그렇지만 증분 센서 유닛의 송신 요소 및 수신 요소의 영역에서, 선행 도면의 본 발명에 따른 센서 장치를 관통한 1/4 단면을 도시하는 도면이다.
도 4는 선행 도면의 본 발명에 따른 센서 장치의 증분 센서 유닛을 도시하는 것으로, 차폐 요소가 고정자 홀더 상에 체결되고 송신 요소 및 수신 요소가 본 발명에 따라 하우징 고정식으로 배치된 것을 개략적인 사시도로 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4의 증분 센서 유닛의 수신 요소로부터 수신되는 신호를, 차폐 요소를 도 4에 따라 구체화한 경우에서의 샤프트의 회전각 위치의 함수로서 보여주는 신호 곡선이다.
도 6은 본 발명에 따른 센서 장치의 증분 센서 유닛의 예시적인 대안적 실시예를 도시하는 것으로, 차폐 요소가 고정자 홀더 상에 체결되고 송신 요소 및 수신 요소가 본 발명에 따라 하우징 고정식으로 배치된 것을 이 또한 개략적인 사시도로 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6의 증분 센서 유닛의 수신 요소로부터 수신되는 신호를 도 6에 따라 구체화된 차폐 요소를 갖는 샤프트의 회전각 위치의 함수로서 보여주는 신호 곡선이다.
도 8은 본 발명에 따른 센서 장치의 증분 센서 유닛의 또 다른 예시적인 대안적 실시예를 도시하는 것으로, 차폐 요소가 고정자 홀더 상에 체결되고 송신 요소 및 수신 요소가 본 발명에 따라 하우징 고정식으로 배치된 것을 이 또한 개략적인 사시도로 도시하는 도면이다.

도 1은 토크 센서 유닛(도 1에는 더 이상 상세히 도시되지 않음) 및 증분 센서 유닛(40)을 구비하며 특히 자동차의 조향 샤프트용으로 창안한 본 발명에 따른 센서 장치(100)의 일부 구성 요소들의 분해도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 센서 장치(100)는, 이 경우에서는, 회전축(80)을 중심으로 회전 가능하고 제 1 부분 및 제 2 부분을 갖는 조향 샤프트(도시되지 않음) 상에 배치되도록 설계되고, 여기서 조향 샤프트의 상기 제 1 부분과 제 2 부분은 토션 바(이들 또한 도시되지 않음)를 통해 축 방향으로 서로 연결된다.

이 경우에 있어서는 조향 샤프트에 가해지는 토크를 획득하기 위한 것인, 본 발명에 따른 센서 장치(100)의 토크 센서 유닛은 조향 샤프트의 제 1 부분에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결될 수 있는 영구 링 자석(이 또한 도시되지 않음); 하우징 고정식 토크 자기 센서(22); 및 링 자석으로부터 토크 자기 센서(22)로 자속을 유도하기 위한 것으로서, 조향 샤프트의 제 2 부분에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결될 수 있는 고정자(30)를 포함한다.

홀 센서(22)에 의해 형성되는 토크 자기 센서(22)는, 이 경우에서는, 하우징 상에 고정식으로 체결되는 링 디스크 단편 형상(ring-disk-segment-shaped)의 인쇄 회로 기판(60)의 한 측면 상에 배치되고, 여기서 본 발명에 따른 센서 장치(100)의 상기 하우징은 2 개의 하우징 부품(51, 52)에 의해 형성된다. 토크 자기 센서(22)가 배치되는 인쇄 회로 기판(60)은, 이 경우에서는, 조향 샤프트 외부에서 반경 방향으로 배치되고, 여기서 상기 인쇄 회로 기판의 평면은 회전축(80)에 대하여 수직으로 배향된다.

이 예시적인 실시예에서는 플라스틱으로 형성된 고정자 홀더(31)와 2 개의 자기 전도성 고정자 부품(32a, 32b)에 의해 형성된 것이며, 링 자석에 의해 생성된 자속을 인쇄 회로 기판(60) 상의 토크 자기 센서(22)에 전도하기 위해 제공되는 것인, 고정자(30)는 조향 샤프트의 제 2 부분에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결될 수 있고, 센서 장치(100)의 하우징 내에 활주 가능하게 장착되고, 따라서 상기 고정자(30)는 조향 샤프트의 회전 운동을 따를 수 있고, 인쇄 회로 기판(60)을 거쳐 하우징 상에 고정식으로 체결되는 토크 자기 센서(22)와 하우징에 대해서 움직일 수 있다.

2 개의 고정자 부품(32a, 32b)은 특히 연자성으로 만들어지며, 그 각각은, 조향 샤프트의 회전축(80)에 대해 수직으로 배향되고 반경 방향에서 외측으로 연장되는 링 디스크 형상 영역(34)을 갖는다. 상기 2 개의 고정자 부품(32a, 32b)은 이 경우에서는 고정자 홀더(31)에 의해 수용되되, 링 디스크 형상 영역들(34) 각각이 평행한 평면(91, 92)에서 축 방향으로 서로 이격되게 배치되고 링 자석에 대해 동심을 이루며 공기 간극을 갖도록, 수용된다(도 2 참조).

고정자 부품(32a, 32b)은 자기 전도성으로 만들어지기 때문에, 링 자석의 자계의 결과로서, 고정자 부품(32a, 32b)에 자속이 생긴다. 따라서, 특히 축 방향으로 정렬된 자계(35)가 고정자 부품(32a, 32b)의 2 개의 링 디스크 형상 영역들(34) 사이에 형성되고, 상기 자계는 도 2에 도면 부호 35로 확인되는 화살표로 상징적으로 표시되어 있다.

도 2에 도시된 본 발명에 따른 센서 장치(100)의 예시적인 실시예에서와 같이, 인쇄 회로 기판(60)에 체결된 토크 센서(22)가 고정자 부품(32a, 32b)의 링 디스크 형상 영역들(34) 사이에 축 방향으로 배치되면, 고정자 부품(32a, 32b)에서 링 자석에 의해 생성되는 자속을 얻을 수 있다.

상기 센서 장치(100)에 있어서 토크 자기 센서(22)의 영역의 자속 밀도를 증폭시켜 토크 센서 유닛(20)의 분해능을 향상시키기 위해, 토크 자기 센서(22)의 영역에 2 개의 디스크 단편형상의 자속 도체들(33a, 33b)도 추가로 제공되고, 여기서 상기 자속 도체들도 또한 축 방향으로 서로에 대해 이격되게, 대응하는 홀더(36)를 거쳐서 하우징에 고정식으로 체결되고, 그 자속 도체들 각각은 회전축(80)에 대해 수직으로 연장되는 평행한 평면에 있다(도 1 참조).

센서 장치(100)에 있어서, 토크 자기 센서(22)가 체결되어 있는 인쇄 회로 기판(60)은 고정자 부품(32a, 32b)의 링 디스크 형상 영역들(34) 사이에 배치되되, 토크 자기 센서(22)가 고정자 부품(32a, 32b)의 링 디스크 형상 영역들(34) 사이의 정확히 중심에, 즉 반경 방향 중심면(90)에 축 방향으로 위치되도록, 배치된다.

조향 샤프트가 그 조향 샤프트에 가해진 토크에 의해 비틀림 작용을 받아서, 조향 샤프트의 제 1 부분이 조향 샤프트의 제 2 부분에 대해 비틀린 경우, 고정자(30)에 대한 링 자석의 상대 이동이 발생되고, 이에 의해, 토크 자기 센서(22)에 의해 획득될 수 있는 자속 밀도가 2 개의 고정자 부품(32a, 32b), 특히 링 디스크 형상 영역들(34)에서 변한다. 고정자(30)에 대한 링 자석의 상대 위치, 즉 비틀림 각도는 획득된 자속 밀도 또는 획득된 자속 밀도 변화로부터 결정될 수 있다. 토션 바의 강성이 알려져 있다면, 조향 샤프트에 가해지는 토크는 상기 결정으로부터 알아낼 수 있다.

본 발명에 따른 센서 장치(100)의 증분 센서 유닛(40)을 사용하여, 조향 샤프트의 불연속적인 규정된 회전각 위치 δ_def가 획득될 수 있고, 여기서, 상기 규정된 회전각 위치 δ_def는, 이 경우에서는, 제로 크로싱을 정의하므로, 즉 매 경우에서의 회전과 관련한 회전각 δ = 0°를 정의하므로, 조향 샤프트의 회전수를 증분 센서 유닛을 이용하여 알아낼 수 있다. 조향 샤프트의 회전수가 알려져 있다면, 또 다른 절대 조향각 신호, 바람직하게는 아날로그 또는 연속 조향각 신호가 타당성 있게 점검될 수 있다. 이는, 특히, 각도 범위가 절대 조향각 범위인 증분 센서 유닛의 디지털 신호에 기초하여 거칠게 결정될 수 있으므로, 측정된 절대 각도의 점검, 예를 들어 40° 또는 400°의 절대 조향각이 존재하는지 여부를 점검할 수 있다.

이를 위해, 증분 센서 유닛(40)은 인쇄 회로 기판(60)에 배치된 하우징 고정식 자기 홀 센서(42) - 이하에서는 이를 수신 요소(42)라 칭함 - 와, 디스크형 2극 영구 자석(41) 형태의 관련된 송신 요소(41)를 구비한다.

송신 요소(41)는 본 발명에 따르면 하우징 부품(51, 52)에 의해 형성된 센서 장치(100)의 하우징에 하우징 고정식으로 배치되고, 수신 요소(42)에 의해 수신되는 신호의 변화는 조향 샤프트의 회전 운동에 의해 유발될 수 있고, 따라서 조향 샤프트가 사전결정된 회전각 위치 δ_def에 있는지 여부를 알아낼 수 있다.

수신 요소(42)는 이 경우에서의 본 발명에 따른 센서 유닛(100)의 예시적인 실시예에서는 인쇄 회로 기판(60) 상의 토크 자기 센서(22)와 동일한 측면에 배치되지만 그 토크 자기 센서에 대해서 원주 방향으로 편위되게 배치된다. 이와 관련하여 도 2 및 도 3b를 참조할 수 있는데, 여기서 도 2는 샤프트의 회전축(80)에 평행한 단면의 평면에 있어서 토크 자기 센서(22)의 영역에서 도 1의 본 발명에 따른 센서 장치(100)의 1/4 단면을 도시하고 있고, 도 3b는 증분 센서 유닛의 송신 요소 및 수신 요소의 영역에서의 대응하는 단면을 도시하고 있다. 그러나, 수신 요소(42)와 토크 자기 센서(22)가 인쇄 회로 기판(60)의 상이한 측면 상에 배치되는 것도 물론 가능하다.

수신 요소(42) 상에서 고정자 부품(32a, 32b)의 링 디스크형 영역들(34) 사이에 일어나는 것이며 홀 센서(42)에 의해서도 형성되는 것인 축 방향으로 정렬된 자계(35)로 인한 간섭 영향을 최소화하기 위해, 수신 요소(42) 또는 홀 센서(42)는 이 예시적인 실시예에서는 축 방향으로는 둔감하게 설계되고 회전축(80)에 수직하게 배향된 평면(90)에서만 민감하게 설계되는 것이 유리하다. 이는 송신 요소(41)에 의해 생성된 자계의 변화가 링 디스크형 영역들(34)에 평행한 고정자 부품(32a, 32b)의 평면(90) 또는 인쇄 회로 기판(60)에 평행한 평면 중심면(90)에 있는 수신 요소(42)에 의해서만 검출될 수 있다는 것을 의미한다.

수신 요소(42)를 사용하여 대응 신호를 검출할 수 있게 하기 위해, 송신 요소(41) 또는 송신 요소를 형성하는 영구 자석(41)은 수신 요소(42)의 평면(90)에 작용하는 자계를 발생시킬 수 있도록 그에 상응해서 설계된다. 이는 영구 자석(41)이 그에 상응하게 배향된 자계를 일으킬 수 있도록 설계되어야 한다는 것을 의미한다.

2극 디스크형 영구 자석(41)의 형태인 송신 요소(41)는, 도 4를 기준으로 하여 개략적으로 도시된 바와 같이, S극에 인접하게 배치된 N극을 갖는 이 경우에서 특히 유리한 것으로 입증되었고, 여기서 N극 및 S극은, N극에서 S극으로 연장되는 자계의 자계선들이 적어도 부분적으로 정렬되되 평면(90)에서 조향 샤프트에 대해 접선 방향 및/또는 반경 방향으로 연장될 수 있게 그리고 수신 요소(42)에 의해 신호 M_lnk _{_planar}로서 수신될 수 있게 정렬되도록, 배향된다. 이를 위해, 도 4에 도시된 예에서 알 수 있는 바와 같이, N극을 S극으로부터 분리시키는 영구 자석(41)의 분할면(43)은 반경 방향으로 배향되는 것이 바람직하다.

송신 요소(41) 및 수신 요소(42)는 도 4에 도시된 본 발명에 따른 센서 장치 100)의 증분 센서 유닛(40)에 있어서의 축 방향으로 평행한 평면들에서 서로에 대해서 이격되게 배치되고, 여기서 송신 요소(41)는 수신 요소(42)와 관련하여 인쇄 회로 기판(60)의 수신 요소(42)와 동일한 측면에 배치된다. 따라서, 송신 요소(41)로부터 나와서 신호 경로를 따라 송신된 신호는 수신 요소(42)에 의해 수신될 수 있다. 조향 샤프트가 규정된 회전각 위치 δ_def에 위치하는지 여부는 수신 요소(42)에 의해 수신되는 신호에 기초하여 알아낼 수 있다. 이 경우, 증분 센서 유닛(40)은 조향 샤프트가 규정된 회전각 위치 δ_def에 도달한 때에 신호 펄스를 생성하도록 설계된다.

수신 요소(42)에 의해 수신되는 신호가 조향 샤프트의 회전 운동에 의해 변화되도록 하기 위해, 증분 센서 유닛(40)은 강자성 차폐 요소(70)를 구비하고, 이 강자성 차폐 요소는 고정자 홀더(31)에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 체결되며, 도 1에 도시된 본 발명에 따른 센서 장치(100)의 예시적인 실시예에서는 반경 방향 외측으로 연장된 날개 형태의 디스크형 강자성 판(70)에 의해 형성된다. 차폐 요소(70)는, 이 경우에서는, 조향 샤프트가 송신 요소(41)와 수신 요소(42)가 각각 위치된 평면들 사이에서, 특히 송신 요소(41)와 수신 요소(42) 사이를 관통해서, 회전하는 동안, 원주 방향으로 이동될 수 있도록 설계되어 고정자 홀더(31) 상에 배치된다.

조향 샤프트의 회전 운동의 결과로서 강자성 차폐 요소(70)가 송신 요소(41)와 수신 요소(42) 사이에서 움직이면, 자계선들이 차폐 요소(70)에 의해서 그의 강자성 특성의 결과로서 "모아지고" 그에 따라 수신 요소(42)가 차광되므로, 수신 요소(42)에 의해 획득된 평면 자계 성분의 자계 강도가 강하게 떨어지고, 그에 따라 수신 요소(42)에 의해 수신된 신호 M_lnk _{_planar}도 강하게 떨어진다.

도 5는 수신 요소(42)가 회전각 위치 δ에 걸쳐 수신한 신호 M_lnk _{_planar}의 관련된 신호 곡선을 도시하고 있는 것으로, 여기서 사전결정된, 규정된 회전각 위치 δ_def에 도달한 때, 수신 요소(42)가 차폐 요소(70)에 의해 차광된 결과로서, 대응하는 신호 펄스가 발생된다. 차폐 부재(70)가, 이 경우에서, 이 증분 센서 유닛(40)에서처럼 좁은 날개에 의해 형성되는 경우(도 3a 및 도 3b 참조), 상기 신호 펄스는 신호 M_lnk _{_planar}의 차단에 의해 발생된다. 규정된 회전각 위치 δ_def에 도달한 때 신호 펄스를 발생시키기 위해, 차폐 요소(70)는 고정자 홀더(31) 상의 원주 방향에 있어서의, 규정된 회전각 위치 δ_def와 관련된 대응 위치에 고정된다.

이 경우에서는 평면 자계 강도를 반영하는, 수신 요소에 의해 수신되는 신호 M_{lnk_planar}는, 출력 신호로서 바로 제공될 수 있고, 분석이 수행될 수 있는 제어 유닛으로 송신되어 조향 샤프트의 회전수를 결정할 수 있게 한다. 발생된 신호 펄스를, 특정 자계 강도를 초과하거나 그 자계 강도 아래로 떨어질 때에는 출력을 절환하는 절환 기능을 위한 트리거로서 제공하는 것도 물론 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 센서 장치용 증분 센서 유닛(40')의 예시적인 대안 실시예를 도시하고 있는 것으로, 여기서, 이 예시적인 실시예에서 차폐 요소(70')는 원주 방향으로 개방된 링 디스크(70')에 의해 형성되고, 링 디스크(70')의 원주 방향에서의 개구의 위치는 규정된 회전각 위치 δ_def와 관련된다. 이 경우에서, 링 디스크(70')의 개구로 인해 사전지정진 회전각 위치 δ_def에 도달될 때, 즉 링 디스크(70')의 개구가 송신 요소(41)와 수신 요소(42) 사이에 위치될 때, 신호 경로의 차단을 취소함으로써 신호 펄스가 발생된다.

이 경우로 귀착되는, 수신 요소(42)에 의해 수신되는 신호 M_lnk _{_planar}의 관련된 곡선이 도 7에 도시되어 있다.

신호 펄스의 펄스 지속 기간은 차폐 요소(70 또는 70')의 원주 방향의 폭에 의해, 즉 날개 또는 개구의 폭에 의해 영향을 받을 수 있다. 다수의 개구를 갖는 개방된 링 디스크로서 설계된 차폐 요소 또는 다수의 차폐 요소를 제공하여서 다수의 규정된 회전각 위치들에서 신호 펄스가 발생할 수 있도록 하는 것도 물론 가능하다.

도 8은 증분 센서 유닛(40")의 또 다른 가능한 실시예를 도시하는 것으로, 여기서, 전술한 예시적인 실시예들과 대비되는 이 실시예에 있어서는, 송신 요소(41")의 N극과 S극 사이의 분할면(43")이 반경 방향으로 배향되지 않고 오히려 반경 방향에 대해 소정의 각도로 배향되되 회전축(80)과는 여전히 평행하게 배향되므로, 송신 요소(41")에 의해 생성된 자계의 자계선들은 평면(90)에서 접선 방향이 아니라 반경-접선 방향으로 정렬된다.

이는 차폐 요소(70 또는 70')의 가장자리가 접근할 때 자계선이 회전하는 결과를 가져온다. 차폐 요소(70 또는 70')가 송신 요소(41")와 수신 요소(42) 사이를 통해 이동함에 따라, 자계 강도뿐만 아니라 자계 방향도 변조된다. 따라서, 사전결정된, 규정된 회전각 위치 δ_def를 알 수 있을 뿐만 아니라, 상기 사전결정된 회전각 위치 δ_def에 도달한 회전 방향도, 즉 조향 샤프트가 마지막으로 왼쪽 또는 오른쪽으로 회전하였는지 여부도 추가로 알 수 있다.

이 효과를 이용하기 위해서는, 수신 요소(42), 즉 홀 센서(42)는 자계의 자계 강도를 얻으려는 목적 이외에 평면(90)에서 자계 방향을 추가로 검출하려는 목적을 위해서도 설계되는 자기 센서에 의해 형성되는 것이 유리하다.

그러나, 반경 방향에 대하여 소정 각도로 배향된 분할면(43")에서도, 차폐 요소(70, 70')의 가장자리들 각각을 반경 방향에 대하여 소정 각도로 상응하여 연장되게 함으로써, 반경 방향으로 배향된 분할면(43)과 유사한 효과가 달성될 수 있다. 이것은 날개의 가장자리들 또는 링 디스크의 개구의 가장자리들이 반경 방향으로 배향되지 않고 오히려 반경 방향에 대해 경사진다는 것을 의미한다.

고체 자석을 송신 요소(41 또는 41")로서 제공하는 대신에, 2극 표면만 자화되게 한 송신 요소를 제공하는 것도 생각할 수 있는데, 여기서 두 개의 극, 즉 N극과 S극은 이 경우에서는 오히려 수신 요소(42)를 향하는 표면상에 형성되는 것이 바람직하다.

송신 요소 내의 평면(90)에 평행한 평면에만 자화를 제공하는 것도 물론 생각할 수 있다.

전술한 예시적인 실시예들에서, 송신 요소(41 또는 41")와 수신 요소(42)는 각각 이 경우에서는 평행한 평면들에, 즉 본질적으로 대향된 평면들에 축 방향으로 서로 이격되게 배치된다. 그러나, 수신 요소가 자기 센서이고 송신 요소가 자석으로 설계되는 경우, 송신 요소를 수신 요소 외측에서 반경 방향으로 하우징 상에 고정되게 배치하는 것도 가능하다. 그 이유는 차폐 요소(70 또는 70')가 이렇게 배치된 수신 요소(42)를 지나 이동함에 따라 송신 요소에 의해 발생되는 자계의 강도 및/또는 방향도 변하기 때문이다. 송신 요소와 수신 요소 사이에 배치되지 않은 강자성 타겟을 갖는 수신 요소로서의 자기 센서와 자기 송신 요소를 구비하는 위와 같은 장치 - 여기서, 본 발명에 따라 대응하여 설계된 센서 장치에서는 차폐 요소(70 또는 70')가 타겟을 형성하게 됨 - 는 종래 기술로부터 근본적으로 알려져 있으며, 예를 들어 크랭크샤프트 또는 캠샤프트의 위치를 검출하는 경우에 또는 ABS 시스템에 사용된다. 이와 관련하여, 미국 특허 제5,814,985호를 한 예로 참조한다.

자석을 송신 요소(41, 41")로서 사용하는 대신에 광원을 송신 요소(41, 41")로서 사용하는 것과, 그에 대응해서, 자기 센서(42) 대신에, 광학 차광막을 형성하며 다양한 구조적 형태로 이용 가능한 광 센서를 수신 요소(42)로서 제공하는 것도 물론 가능하다. 차폐 요소(70, 70')는, 이 경우에서는, 광 센서(42)의 차광 또는 차광 중지를 야기할 수 있도록 불투명하게 구현될 것이다.

광학 차광막을 사용하게 되면 특히 차폐 요소(70, 70")를 플라스틱으로 제조할 수 있고 예를 들어 고정자 홀더(31) 상에 직접 사출 성형할 수 있다는 이점이 있다.

그러나, 광학 시스템의 경우의 단점은 예를 들어 설치 공간 내의 윤활 그리스 등에 의해 송신 요소(41, 41") 및/또는 수신 요소(42)가 오염될 위험이 있고 수분이 응축되는 위험도 있다는 것인데, 여기서 상기 오염의 영향은, 그럼에도 불구하고, 제어 유닛 내의 대응하는 보상 알고리즘에 의해 많은 경우가 감소되거나 계산될 수 있다.

물론 그 밖의 다른 측정 원리, 예를 들어 유도성 또는 용량성 측정 원리를 사용해서, 증분 센서 유닛의 송신 요소(41, 41")에 의해 방출된 신호를 수신 요소(42)가 수신하도록 하는 것도 가능하다.

예를 들어, 송신 요소(41, 41") 및 수신 요소(42) 각각은 또한, 송신 요소(41, 41")와 수신 요소(42)의 유도 결합에 영향을 줄 수 있고 그리고 신호 펄스를 발생시킬 수 있게, 금속 차폐 요소(70, 70")와 함께 유도 코일에 의해 형성될 수도 있다.

Claims

회전축을 중심으로 회전 가능한 샤프트, 특히 자동차의 조향 샤프트를 위한 증분 센서 유닛(40, 40', 40")을 갖는 센서 장치(100)로서, 상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")은 상기 샤프트의 적어도 하나의 규정된 회전각 위치(δ_def)를 획득하도록 설계되며, 송신 요소(41, 41") 및 하우징 고정식 수신 요소(42)를 포함하고; 상기 송신 요소(41, 41")에 의해 방출되어 신호 경로를 따라 송신되는 신호(M_{lnk_planar})는 상기 수신 요소(42)에 의해 수신될 수 있고; 상기 샤프트가 규정된 회전각 위치(δ_def)에 위치되는지 여부를 상기 수신 요소(42)에 의해 수신되는 신호(M_{lnk_planar})에 기초하여 알아낼 수 있고; 상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")은 상기 샤프트가 규정된 회전각 위치(δ_def)에 도달한 때에 신호 펄스를 발생시키도록 설계된, 상기 센서 장치(100)에 있어서,
상기 송신 요소(41, 41")가 상기 하우징 상에 고정되게 배치되고, 상기 수신 요소(42)에 의해 수신되는 신호(M_lnk _{_planar})의 변화가 상기 샤프트의 회전 운동에 의해 유발될 수 있는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")은, 샤프트에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 결합될 수 있고 반경 방향 외측으로 연장되는 차폐 요소(70, 70')를 포함하고, 상기 차폐 요소(70, 70')는 상기 송신 요소(41, 41")로부터 상기 수신 요소(42)로 송신된 신호(M_lnk _{_planar})에 상기 샤프트의 회전각 위치(δ)의 함수로서 영향을 미쳐서 상기 수신 요소(42)에 의해 수신되는 신호(M_lnk _{_planar})의 변화가 상기 샤프트의 회전 운동에 의해 유발될 수 있도록 설계된 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 송신 요소(41, 41")와 상기 수신 요소(42)는 평행한 평면들에서 축 방향으로 서로 이격되게 배치되고, 상기 차폐 요소(70, 70')는 송신 요소(41, 41") 및 수신 요소(42)가 배치되는 평면들 사이에서의 상기 샤프트의 회전 운동에 의해서, 원주 방향으로, 특히 상기 송신 요소(41, 41")와 상기 수신 요소(42) 사이를 통해 이동 가능하도록 바람직하게 설계되어 상기 샤프트에 결합되는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차폐 요소(70, 70')는 상기 샤프트가 규정된 회전각 위치(δ_def)에 도달한 때에 상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")의 송신 요소(41, 41")와 상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")의 수신 요소(42) 사이의 신호 경로 안으로 연장되어 상기 송신 요소(41, 41")와 상기 수신 요소(42) 사이의 상기 신호 경로를 차단하고, 여기서, 상기 차폐 요소(70, 70')는 상기 규정된 회전각 위치(δ_def)와 관련된 원주 방향의 위치에서 상기 샤프트에 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차폐 요소(70, 70')는 상기 샤프트의 규정된 회전각 위치(δ_def) 밖에서 상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")의 송신 요소(41, 41")와 증분 센서 유닛(40, 40', 40")의 수신 요소(42) 사이의 신호 경로 안으로 연장되어 상기 송신 요소(41, 41")와 상기 수신 요소(42) 사이의 상기 신호 경로를 차단하고, 여기서, 상기 차폐 요소(70, 70')는 상기 규정된 회전각 위치(δ_def)와 관련된 원주 방향의 위치에서 상기 샤프트에 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차폐 요소(70, 70')는 디스크형 부분, 특히 링 디스크형 부분이고, 여기서, 상기 차폐 요소(70, 70 ')는, 바람직하게는, 상기 규정된 회전각 위치(δ_def)와 관련된 위치에서 상기 샤프트에 결합될 수 있는 날개(70)이거나, 또는 상기 규정된 회전각 위치(δ_def)와 관련된 원주 방향으로의 링 디스크(70')의 개구의 위치를 갖는, 원주 방향으로 개방된 링 디스크(70')인 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 송신 요소(41, 41")는 자석, 바람직하게는 영구 자석이고, 상기 수신 요소(42)는 자기 센서, 특히 홀 센서이고, 상기 차폐 요소(70, 70')는 바람직하게는 강자성체로 제조되는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")의 자기 센서(42)는 축 방향으로는 감응하지 않고 접선 방향 및/또는 반경 방향으로 감응하도록 설계되는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")의 송신 요소(41, 41")를 형성하는 자석(41, 41")은 2극으로 설계되고, 여기서, 상기 자석(41, 41")은 바람직하게는 디스크 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")의 자석(41)의 극들(N, S)을 분리하는 분할면(43)이 반경 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")의 자석(41")의 극들(N, S)을 분리하는 분할면(43")이 반경 방향에 대해서 소정의 각도로 배향되는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 송신 요소(41)는 광원이고, 상기 수신 요소(42)는 광 센서이고, 여기서, 상기 차폐 요소(70, 70')는 불투명하게 제조되고, 상기 광 센서(42)의 차광이 상기 차폐 요소(70, 70')에 의해 유발될 수 있는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 송신 요소(41) 및 상기 수신 요소(42) 각각은 적어도 하나의 유도 코일에 의해 형성되고, 상기 차폐 요소(70, 70')는 금속으로 제조되고, 상기 송신 요소(41)와 상기 수신 요소(42)의 유도 결합은 상기 차폐 요소(70, 70')에 의해 영향을 받을 수 있는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 장치(100)는 토크 센서 유닛(20)을 추가로 포함하고, 여기서, 상기 토크 센서 유닛(20)은 상기 샤프트에 가해진 토크를 획득하도록, 바람직하게는 제 1 부분 및 상기 제 1 부분에 대해 비틀릴 수 있는 제 2 부분을 갖는 샤프트에 가해진 토크를 획득하도록 설계되고, 특히 상기 샤프트의 제 1 부분과 제 2 부분은 토션 바에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 토크 센서 유닛(20)은, 상기 샤프트의 제 1 부분에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결 가능한 링 자석, 하우징 고정식 토크 자기 센서(22), 및 상기 링 자석으로부터 상기 토크 자기 센서(22)로 자속을 전도하기 위해 상기 샤프트의 제 2 부분에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결 가능한 고정자(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 증분 센서 유닛(40, 40', 40")의 차폐 요소(70, 70')는 상기 토크 센서 유닛(20)의 고정자(30)에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결되고, 여기서, 상기 차폐 요소(70, 70')는 바람직하게는 상기 고정자(30), 특히 고정자 홀더(31)에 고정되는 것을 특징으로 하는
센서 장치.
조향 샤프트와, 상기 조향 샤프트의 적어도 하나의 규정된 회전각 위치(δ_def)를 획득하기 위한 센서 장치(100)를 갖는 자동차에 있어서,
상기 센서 장치(100)는 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따라 설계되는 것을 특징으로 하는
자동차.