KR20180108238A - 휠 속도 검출 장치 - Google Patents

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이상준
김영태
임재완
허종우
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주식회사 일진글로벌
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Abstract

본 개시의 일 측면에 따른 휠 속도 검출장치는, 회전축에 결합되는 내륜과 회전축을 중심으로 내륜에 대하여 상대 회전하는 외륜을 가지는 휠 베어링에 설치 가능한 휠 속도 검출 장치이며, 회전축과 동심으로 회전축에 결합되는 제1 타겟과, 내륜의 외주부를 따라 배치되는 제2 타겟과, 제1 타겟 및 제2 타겟을 덮도록 외륜에 결합되는 캡과, 회전축의 회전에 따른 제1 타겟의 자기장 변화를 감지하고 캡에 배치되는 제1 센서와, 내륜의 회전에 따른 제2 타겟의 자극 변화를 감지하고 캡에 배치되는 제2 센서를 포함한다.

Description

휠 속도 검출 장치{WHEEL SPEED DETECTING APPARATUS}
본 개시는 휠 속도 검출 장치에 관한 것이다.
종래의 차량에 적용되고 있는 ABS(Anti-Lock Brake System) 등과 같은 여러 응용 시스템에서, 휠의 회전 속도 및 방향이 측정된다. 예컨대, ABS는 차량의 제동시 휠이 브레이크에 의해 완전히 록킹되어 차량이 전복되거나 회전하는 것을 방지하는 시스템으로서, 휠의 회전 속도 및 방향은 이러한 목적에 따라 휠 스피드 센서에 의해 측정된다. 휠 스피드 센서는, 예컨대, 휠의 회전축과 결합되는 베어링의 내륜 상에 링 형태로 제공되는 타겟을 포함할 수 있다. 타겟은 다수 개의 자극 쌍으로 이루어진다. 이러한 구조의 휠 스피드 센서에서는 타겟의 회전 속도 및 방향에 기초하여 휠의 회전 속도 및 방향이 측정되는데, 그 정밀도는 자극 쌍의 수에 의해 결정된다.
차량의 자율 주행, 자동 주차 등의 기능을 구현하기 위해서는 휠의 정밀한 제어가 요구되며, 이를 위해 휠의 회전 속도, 회전 방향에 대한 더욱 정밀한 측정이 필요하지만, 종래의 휠 스피드 센서에서 자극 쌍의 수를 증가시키는 것은 한계가 있다.
본 개시는, 상술한 종래 기술의 결함을 해결하기 위한 것으로, 휠의 정밀한 제어를 가능하게 하는 휠 속도 검출 장치를 제공한다.
본 개시의 일 측면에 따른 휠 속도 검출장치는, 회전축에 결합되는 내륜과 회전축을 중심으로 내륜에 대하여 상대 회전하는 외륜을 가지는 휠 베어링에 설치 가능한 휠 속도 검출 장치이며, 회전축과 동심으로 회전축에 결합되는 제1 타겟과, 내륜의 외주부를 따라 배치되는 제2 타겟과, 제1 타겟 및 제2 타겟을 덮도록 외륜에 결합되는 캡과, 회전축의 회전에 따른 제1 타겟의 자기장 변화를 감지하고 캡에 배치되는 제1 센서와, 내륜의 회전에 따른 제2 타겟의 자극 변화를 감지하고 캡에 배치되는 제2 센서를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 제1 센서는 제1 타겟의 자기장 변화에 기초하여 회전축의 회전각도 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 센서는 회전축과 동심으로 배치되는 감지부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 센서는 회전축에 동심으로 캡에 배치되는 원통형의 하우징을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 센서를 캡에 고정하는 마운트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 타겟은, 회전축에 결합되는 핀과, 핀의 선단에 위치하고 서로 다른 한 쌍의 자극을 가지고 원통형상인 헤드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 헤드는 자성체와 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 캡은 비자성체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 캡은 외륜에 수밀하게 결합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 캡은 제1 타겟 쪽으로 오목하게 형성되고 제1 센서를 수용하는 센서 수용부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 캡은 외륜의 내주면에 결합되는 제1 캡과, 외륜의 외주면에 결합되는 제2 캡을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 센서는 회전축에 수직으로 캡에 배치되는 막대형의 하우징을 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치는, 회전축에 결합되는 내륜과 회전축을 중심으로 내륜에 대하여 상대 회전하는 외륜을 가지는 휠 베어링에 설치 가능한 휠 속도 검출 장치이며, 회전축과 동심으로 회전축에 결합되는 제1 타겟과, 내륜의 외주부를 따라 배치되는 제2 타겟과, 제1 타겟 및 제2 타겟을 덮도록 외륜에 결합되는 캡과, 회전축의 회전에 따른 제1 타겟의 자기장 변화를 감지하는 제1 감지부와, 내륜의 회전에 따른 제2 타겟의 자극 변화를 감지하는 제2 감지부를 가지고, 캡에 배치되는 센서를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 센서는 제1 감지부와 제2 감지부가 장착되고 회전축에 수직으로 배치되는 막대형의 하우징을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 타겟은, 회전축에 결합되는 핀과, 핀의 선단에 위치하고 서로 다른 한 쌍의 자극을 가지고 원통형상인 헤드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 헤드는 자성체와 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 캡은 비자성체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 캡은 외륜에 수밀하게 결합될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치는 복수의 서로 다른 분해능의 회전정보를 제공함으로써, 휠의 정밀한 제어를 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치에 있어서, 제1 타겟이 회전축과 동심(concentric)으로 회전축에 결합되고, 제2 타겟이 회전축과 동심으로 내륜에 결합되고, 제1 타겟과 제2 타겟을 덮도록 베어링의 외륜에 결합되는 캡 상에 배치되는 센서가 회전축의 회전에 따른 제1 타겟 및 제2 타겟으로부터 유도되는 자기장을 감지하도록 구성된다. 따라서, 예컨대, 회전축 센서를 직접적으로 연결하는 커플링 부재가 설치될 필요가 없으며, 휠 속도 검출 장치의 조립이 간단하고 그 제조 비용이 낮아질 수 있다. 또한, 캡이 제1 타겟 및 제2 타겟을 덮도록 외륜에 결합되므로, 휠 베어링의 내부로 먼지나 물과 같은 이물이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치에 있어서, 센서는 제1 타겟의 자기장 변화를 감지하는 제1 감지부와 제1 타겟의 반경방향 외측에 위치하는 제2 타겟의 자극 변화를 감지하는 제2 감지부를 가지므로, 하나의 센서가 제1 타겟의 자기장 변화와 제2 타겟의 자극 변화를 측정할 수 있다. 따라서, 휠 속도 검출 장치 이외에 제2 타겟의 감지를 위한 별도의 센서가 필요 없으므로, 별도의 센서가 장착될 공간이 절약될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 휠 속도 검출 장치를 보인 분해사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 제1 센서와 마운트의 다른 실시예를 보인 분해사시도이다.
도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치를 보인 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 휠 속도 검출 장치를 보인 분해사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치를 보인 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 휠 속도 검출 장치의 분해사시도이다.
도 10은 도 8에 도시된 X-X선을 따라 취한 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 XI-XI선을 따라 취한 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 캡과 센서의 다른 실시예를 보인 단면도이다.
본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 개시에서 사용되는 용어 "부"는, 소프트웨어, 또는 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세서, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 더 분리될 수 있다.
본 개시에서 사용되는 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 기술되는, 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되며, 이 표현은 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지 않는다.
본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 기재되는 치수와 수치는 기재된 치수와 수치만으로 한정되는 것은 아니다. 달리 특정되지 않는 한, 이러한 치수와 수치는 기재된 값 및 이것을 포함하는 동등한 범위를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 기재된 '0.01 mm'라는 치수는 '약 0.01 mm'를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치를 보인 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 휠 속도 검출 장치를 보인 분해사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(100)는 제1 타겟(110), 제2 타겟(161), 캡(120)과, 제1 센서(130), 제2 센서(162)를 포함한다. 휠 속도 검출 장치(100)는 휠 베어링(10)에 장착된다. 휠 베어링(10)은 회전축(11)에 결합되는 내륜(12)과 회전축(11)을 중심으로 내륜(12)에 대하여 상대 회전하는 외륜(13)을 가진다.
제1 타겟(110)은 서로 다른 한 쌍의 자극을 가지고 회전축(11)과 동심으로 회전축(11)에 결합된다. 일 실시예에 있어서, 제1 타겟(110)은 회전축(11)에 결합되는 핀(111)과, 핀(111)의 선단에 위치하고 서로 다른 한 쌍의 자극을 가지는 헤드(112)를 포함할 수 있다. 이 실시예에 있어서, 서로 다른 한 쌍의 자극이라 함은 서로 다른 자극(예를 들어, N극과 S극)이 한 쌍을 이루는 것을 말한다. 핀(111)은 헤드(112)의 자기장 형성에 영향을 미치지 않도록 비자성체로 이루어질 수 있다. 제1 타겟(110)의 핀(111)은 회전축(11)과 동심을 이루도록 회전축(11)의 중심에 결합된다. 예를 들어, 핀(111)은 압입, 나사결합, 용접 등과 같은 결합 방법에 의해 회전축(11)의 중심에 결합될 수 있다.
헤드(112)는 원통형상 또는 디스크 형상을 가질 수 있다. 헤드(112)는 반원 형상의 N극(112N)과 반원 형상의 S극(112S)을 포함한다. 헤드(112)는 자성체와 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 헤드(112)가 자성체와 플라스틱 재료로 이루어지는 경우, 자성체 분말이 용융된 플라스틱 재료에 혼합되어 원통형상으로 성형되고, 성형된 헤드(112)를 자화시킴으로써 헤드(112)가 제조될 수 있다. 다른 실시예로서, 헤드(112)는 자성체를 원통형으로 제작하고 자화시킨 후 자화된 자성체를 인서트로 하여 플라스틱 재료를 인서트 사출성형에 의해 제조될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 헤드(112)는 자성체를 원통형으로 제작하고 자화시킨 후 자화된 자성체를 플라스틱 재료로 이루어지는 바디에 압입함으로써 제조될 수 있다.
제2 타겟(161)은 링 형상을 가지고 원주방향을 따라 서로 다른 자극이 번갈아 배치된다. 예를 들어, 제2 타겟(161)에는 N극과 S극이 번갈아 배치되고, N극과 S극으로 이루어지는 자극 쌍이 복수 쌍으로 배치될 수 있다. 제2 타겟(161)은 제1 타겟(110)의 반경방향 외측에 위치하도록 내륜(12)에 결합된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 타겟(161)은 결합 부재(163)에 의해 내륜(12)에 결합될 수 있다. 결합 부재(163)는 제2 타겟(161)의 형상에 대응하는 제2 타겟 결합부(163a)와 제2 타겟 결합부(163a)로부터 수직으로 연장하여 내륜(12)의 외주면(12a)에 결합되는 내륜 결합부(163b)를 포함할 수 있다. 제2 타겟(161)은 내륜 결합부(163b)를 내륜(12)의 외주면(12a)에 압입시킴으로써 내륜(12)에 결합될 수 있다.
캡(120)은 제1 타겟(110)을 전체적으로 덮도록 외륜(13)에 결합된다. 일 실시예에 있어서, 캡(120)은 비자성체를 포함할 수 있다. 캡(120)이 비자성체로 이루어지므로 제1 타겟(110)의 자기장 형성에 영향을 미치지 않는다. 구체적으로, 캡(120)은 강화 플라스틱 또는 비자성체의 금속(예를 들어, 스테인리스 스틸)으로 이루어질 수 있다. 캡(120)이 비자성체의 금속으로 이루어지는 경우, 캡(120)은 얇은 판상의 금속 재료를 프레스 가공 또는 펀칭 가공 등에 의해 제조될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 캡(120)은 외륜(13)의 내주면(13a)에 결합되는 제1 캡(121)과 외륜(13)의 외주면(13b)에 결합되는 제2 캡(122)을 포함할 수 있다. 제1 캡(121)은 제1 타겟(110), 내륜(12)의 전체를 덮도록 외륜(13)에 결합된다. 제1 캡(121)은 외륜(13)의 내주면(13a)에 결합하기 위해 회전축(11)의 축방향으로 연장하는 내주면 결합부(121a)를 포함한다. 제1 캡(121)은 내주면 결합부(121a)를 외륜(13)의 내주면(13a)에 압입시킴으로써 외륜(13)에 기밀(air-tightly sealing) 또는 수밀(water-tightly sealing)하게 결합될 수 있다.
제2 캡(122)은 제1 캡(121)과 외륜(13)을 덮도록 외륜(13)에 결합된다. 제2 캡(122)은 외륜(13)의 외주면(13b)에 결합하기 위해 회전축(11)의 축방향으로 연장하는 외주면 결합부(122a)를 포함한다. 제2 캡(122)은 외주면 결합부(122a)가 외륜(13)의 외주면(13b)을 감싸도록 배치된 상태에서 코킹(caulking), 스웨이징(swaging), 강제 압입 등에 의해 외륜(13)에 결합될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 캡(122)은 제1 센서(130)의 하우징(132)이 관통하는 개구(122b)와, 제2 센서(162)가 관통하는 통공(122c)과, 유입된 먼지나 유체가 배출되는 배수공(122d)을 포함할 수 있다. 개구(122b)는 제2 캡(122)의 중앙에 형성된다. 통공(122c)은 개구(122b)로부터 반경방향 외측으로 미리 결정된 거리만큼 이격되어 형성된다. 통공(122c)은 휠 속도 검출 장치(100)가 차량에 장착된 상태에서 개구(122b)의 중심을 지나고 수평을 이루는 선상에 형성된다. 예를 들어, 2개의 통공(122c)이 개구(122b)를 중심으로 180도를 이루도록 배치될 수 있다. 배수공(122d)은 휠 속도 검출 장치(100)가 차량에 장착된 상태에서 개구(122b)의 중심을 지나고 수직을 이루며 제2 캡(122)의 최하측에 형성된다.
제1 센서(130)는 회전축(11)의 회전에 따른 제1 타겟(110)의 자기장 변화를 감지하고 캡(120)에 배치된다. 제1 센서(130)는 제1 타겟(110)의 자기장 변화에 기초하여 회전축(11)의 회전각도에 관한 신호를 생성하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 제1 센서(130)는 회전축(11)과 동심으로 배치되는 감지부(131)를 포함할 수 있다. 제1 센서(130)의 감지부(131)는 제1 타겟(110)으로부터 회전축(11)의 축방향을 따라 미리 정해진 거리만큼 이격되고 제1 타겟(110)에 대향하도록 위치한다. 타겟(110)이 회전축(11)과 함께 1회전하면, 타겟(110)으로부터 발생하는 자기장이 주기를 가지고 변한다. 제1 센서(130)의 감지부(131)가 이러한 주기에 따른 펄스 형태의 신호를 생성하고, 차량의 ECU(Electronic Control Unit)는 이 신호에 기초하여 회전축(11)의 회전각도, 회전속도, 및 회전방향에 관한 정보를 생성하도록 구성된다.
제1 센서(130)의 감지부(131)는 회전축(11)의 회전에 따른 제1 타겟(110)의 자기장 변화를 감지할 수 있도록 홀(Hall) 효과, AMR(Anisotropic Magneto Resistance) 효과, GMR(Giant Magneto Resistance) 효과 및 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 효과 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 홀 효과는 전류가 흐르는 전기 전도체에 자기장이 인가될 때, 전류와 자기장의 방향 모두 수직한 방향으로 전위 차이가 발생되는 효과이다. 예를 들어, 제1 센서(130)의 감지부(131)는 홀 효과에 의해 발생되는 전위 차이를 측정함으로써, 전기 전도체에 유도된 자기장의 세기 값을 측정할 수 있다. MR(Magneto Resistance) 효과는 자성체에 인가되는 자기장의 세기 및/또는 방향에 기초하여, 자성체의 저항값이 변화되는 효과이다. AMR 효과는 강자성체에 인가된 자기장에 의해 형성된 자화 특성 및 강자성체에 인가되는 전류의 방향에 따라, 강자성체의 저항이 변화되는 효과이다. GMR 효과는 2개의 강자성체 및 그 사이에 배치된 전기 전도체를 포함하는 자성체에 유도된 자기장에 의해 형성된 자화 특성 및 전자의 스핀 방향에 따라 자성체의 저항이 변화되는 효과이다. TMR 효과는 2개의 강자성체 및 그 사이에 배치된 절연체를 포함하는 자성체에 유도된 자기장에 의해 형성된 자화 특성에 따라 자성체의 저항이 변화되는 효과이다. 일 실시예에 따르면, 제1 센서(130)의 감지부(131)는 자성체에 인가되는 전류에 따라 변하는 전압을 측정하여, AMR, GMR 또는 TMR 효과에 의해, 유도된 자기장에 따라 변화하는 자성체의 저항값을 측정함으로써, 자성체에 유도된 자기장의 세기 값을 측정할 수 있다.
다른 실시예로서, 제1 센서(130)의 감지부(131)가 자기장 변화를 감지하여 신호를 발생시키고 이 신호에 기초하여 회전축(11)의 회전각도, 회전속도, 및 회전방향에 관한 정보를 직접적으로 생성하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 센서(130)의 감지부(131)로부터 수신한 신호에 기초하여 회전축(11)의 회전각도, 회전방향, 및 회전속도에 관한 정보를 생성하는 프로세서를 더 포함할 수도 있다. 또한, 감지부(131)와 프로세서는 IC(Integrated Circuit) 칩으로 구성될 수 있다. 따라서, 제1 센서(130)의 소형화가 가능하다.
감지부(131)와 제1 타겟(110) 사이의 간극은 대략 0.1mm 내지 4mm의 범위일 수 있다. 감지부(131)와 제1 타겟(110) 사이의 간극이 0.1mm 미만인 경우에는, 이 조건을 만족하도록 제1 타겟(110)과 제1 센서(130)를 제작하기 어렵다. 또한, 감지부(131)와 제1 타겟(110) 사이의 간극이 4mm를 초과하는 경우에는, 제1 타겟(110)으로부터 생성되어 감지부(131)에 도달하는 자기장의 세기가 약해지므로, 감지부(131)가 제1 타겟(110)을 감지하는 정확도가 낮아질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 센서(130)는 회전축(11)과 동심을 이루도록 캡(120)에 배치되는 원통형의 하우징(132)을 포함할 수 있다. 회전축(11), 제1 타겟(110), 캡(120)이 원형을 가지므로, 제1 센서(130)는 원통형의 하우징(132)의 중심과 회전축(11), 제1 타겟(110), 캡(120)의 중심을 정렬시킴으로써 용이하게 회전축(11)과 동심으로 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 휠 속도 검출 장치(100)는 제1 센서(130)를 제2 캡(122)에 고정하는 마운트(140)를 더 포함할 수 있다. 마운트(140)는 제2 캡(122)의 반경방향 외측(즉, 제1 센서(130)가 배치되는 쪽)에 형성되는 바디(141)와, 제2 캡(122)의 반경방향 내측(즉, 제1 캡(121)이 배치되는 쪽)에 형성되는 버튼부(142)를 포함한다. 마운트(140)는 제2 캡(122)을 금형에 고정한 상태에서 바디(141)와 버튼부(142)가 형성되도록 플라스틱 재료를 사출 성형 또는 오버 몰딩에 의해 제조될 수 있다. 바디(141)는 제1 센서(130)의 하우징(132)이 관통하는 개구(141a)와, 제1 센서(130)의 체결을 위한 하나의 체결부(141b)를 포함한다. 체결부(141b)는 나사공 또는 너트로 구성될 수 있다. 마운트(140)가 제2 캡(122)으로부터 분리되지 않도록 버튼부(142)는 바디(141)의 외경 보다 크게 형성될 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 센서(130)는 마운트(140)의 체결부(141b)와 결합하기 위한 플랜지(133)를 포함할 수 있다. 플랜지(133)는 하우징(132)의 외주면으로부터 외측으로 돌출되어 형성된다. 플랜지(133)에는 볼트나 나사와 같은 체결 수단이 체결되거나 관통하는 하나의 나사공(133a)이 형성되어 있다. 제1 센서(130)가 마운트(140)에 대하여 회전하는 것을 방지하기 위해, 바디(141)의 개구(141a)의 내주면에는 오목부 또는 돌출부가 형성되고, 오목부 또는 돌출부에 각각 상보적으로 맞물리도록 제1 센서(130)의 하우징(132)의 외주면에는 돌출부 또는 오목부가 형성될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 제1 센서와 마운트의 다른 실시예를 보인 분해사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 마운트(240)는 바디(241)와 버튼부(142)를 포함할 수 있다. 바디(241)는 제1 센서(230)의 하우징(132)이 관통하는 개구(141a)와 제1 센서(130)의 체결을 위한 2개의 체결부(241b)를 포함한다. 2개의 체결부(241b)는 개구(141a)의 중심을 기준으로 180도를 이루도록 배치될 수 있다. 제1 센서(230)는 마운트(240)의 체결부(241b)와 결합하기 위한 플랜지(233)를 포함할 수 있다. 플랜지(233)에는 볼트나 나사와 같은 체결 수단이 체결되거나 관통하는 2개의 나사공(233a)이 형성되어 있다. 따라서 제1 센서(230)가 마운트(240)에 대하여 회전하는 것이 방지될 수 있다.
제2 센서(162)는 내륜(12)의 회전에 따른 제2 타겟(161)의 자극 변화 (또는 자기장의 변화)를 감지하고 제2 캡(122)의 통공(122c)을 관통하여 제1 캡(121)에 장착 또는 배치된다. 제2 센서(162) 는 제2 타겟(161)으로부터 회전축(11)의 축방향을 따라 미리 정해진 거리만큼 이격되고 제2 타겟(161)에 대향하도록 위치한다. 제2 타겟(161)이 회전축(11)과 함께 1회전하는 동안, 제2 타겟(161)에 형성된 자극이 복수의 주기로 변한다. 제2 센서(162)는 이러한 주기를 검출하여 펄스 형태의 신호를 발생시켜 차량의 ECU가 회전축(11)의 회전속도에 관한 정보를 생성한다.
일 실시예에 있어서, 제2 센서(162)는 제2 타겟(161)으로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 출력하도록 구성될 수 있다.
제2 센서(162)는, 기존의 휠 속도 센서와 유사한 방식으로 동작할 수 있다. 예컨대, 제2 센서(162)는 제2 타겟(161)의 N극에 가까울 경우에는 자기장의 세기 값을 (+) 전기 신호로 출력하고, 제2 타겟(161)의 S극에 가까울 경우 자기장의 세기 값을 (-) 전기 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 1쌍의 N-S극을 가진 제2 타겟(161)이 한 바퀴 회전을 하는 경우, N-S극의 경계에서는 자기장의 세기 값이 0으로 출력되고, N극, S극 각각의 중간에서는 자기장의 세기 값이 최대의 (+) 및 (-) 전기 신호로 각각 출력되므로, 자기장의 세기 값이 1주기의 사인파의 전기 신호로 출력되게 된다. 이러한 동작 원리 하에서, 제2 센서(162)의 분해능은 제2 타겟(161)의 자석의 극수에 기초하여 결정될 수 있다. 제2 타겟(161)이 5쌍의 N극, S극을 가지는 것으로 가정하면, 제2 타겟(161)이 한 바퀴 회전하는 동안 총 5주기의 사인파의 전기 신호가 출력될 것이고, 이에 따라 제2 센서(162)에 의해, 360도/5=72도의 분해능으로 휠의 회전 속도를 측정하는 것이 가능하다. 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템 하에서 내륜(12)에 장착된 제2 타겟(161)은 일반적으로 43 내지 80 쌍의 자극 쌍을 가지므로, 제2 센서(162)에 의해, 약 3도 내지 8도의 분해능으로 차량용 휠의 회전 속도를 측정하여 전기적인 신호로 출력할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 차량의 ECU가, 차량의 저속 운행시에는 제1 센서(130)에 의한 신호로부터 회전축(11)의 회전각도, 회전속도 및 회전방향에 관한 정보를 생성하고, 제2 센서(162)에 의한 신호로부터 회전축(11)의 회전속도에 관한 정보를 생성하고, 차량의 고속 운행시에는 제2 센서(162)에 의한 신호로부터 회전축(11)의 회전속도에 관한 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 차량의 저속 운행시에는, 제1 센서(130)의 신호로부터 생성된 회전축(11)의 회전각도, 회전속도, 및 회전방향에 관한 정보가 자율 주행, 자동 주차 등을 위한 휠의 정밀한 제어에 이용될 수 있다. 이와 동시에 제2 센서(162)의 신호로부터 생성된 회전축(11)의 회전속도에 관한 정보가 ABS를 위한 휠의 속도 제어에 이용될 수 있다. 차량의 고속 운행시에는, 제1 센서(130)의 신호에 의한 회전정보 없이 제2 센서(162)의 신호에 의한 회전축(11)의 회전속도만이 측정되고, 이 회전정보는 ABS를 위한 휠의 속도 제어에 이용될 수 있다. 이는 제1 센서(130)의 신호로부터 정밀한 회전정보(즉, 회전각도)를 생성하는데 소요되는 시간을 절약하고 ECU의 부하를 감소시키기 위함이다. 본 개시에 있어서, 차량의 저속은, 예컨대, 약 60 Km/h 미만의 경우이고 고속은 약 60 Km/h이상의 경우로 상정될 수 있다. 이러한 저속과 고속의 기준은 차량의 요구사양에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치를 보인 사시도이다. 도 6은 도 5에 도시된 휠 속도 검출 장치를 보인 분해사시도이다. 도 7은 도 5에 도시된 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(300)는 제1 타겟(110)과, 캡(320)과, 제1 센서(330)를 포함한다. 이 실시예의 설명에 있어서, 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(100)와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(100)의 다양한 변형 실시예들은 도 5 내지 도 7에 도시된 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(300)에서도 다양하게 조합되어 적용될 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 센서(330)는 감지부(331)와 회전축(11)에 수직으로 배치되는 막대형의 하우징(332)을 포함한다. 제1 센서(330)의 하우징(332)은 일단이 너클과 같은 차체의 일부에 결합되고 타단이 회전축(11)의 중심에 인접하여 배치될 수 있다. 이 실시예에 따른 감지부(331)는 회전축(11)과 동심으로 배치되도록 하우징(332)의 타단 부근에 위치할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 캡(320)은 제1 타겟(110) 쪽으로 오목하게 형성되고 제1 센서(330)를 수용하는 센서 수용부(321)를 포함할 수 있다. 이 실시예에 있어서, 센서 수용부(221)는 캡(320)의 중앙 부근으로부터 반경방향 외측으로 직선형으로 형성될 수 있다. 구체적으로는, 센서 수용부(321)는 일단이 캡(320)의 반경방향 외측 단부에서 개방되어 있고, 타단이 캡(320)의 중앙 부근에서 폐쇄되어 있다. 센서 수용부(321)는, 제1 센서(330)를 제1 타겟(110)에 대하여 정확하게 위치시키고, 차량의 주행시 제1 센서(330)가 제1 타겟(110)에 대하여 이동하는 것을 방지하는 역할을 한다. 예를 들어, 제1 센서(330)는 센서 수용부(321)의 타단과 하우징(332)의 일단에 의해 제1 센서(330)의 길이방향을 따른 이동 및 센서 수용부(321)의 직선형상에 의해 제1 센서(330)의 길이방향에 수직인 방향을 따른 이동이 효과적으로 방지될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 캡(320)은 외륜(13)의 외주면(13b)에 결합하기 위해 회전축(11)의 축방향으로 연장하는 외주면 결합부(322)를 포함한다. 캡(320)은 외주면 결합부(322)가 외륜(13)의 외주면(13b)을 감싸도록 배치된 상태에서 코킹(caulking), 스웨이징(swaging), 강제 압입 등에 의해 외륜(13)에 결합될 수 있다.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치를 보인 사시도이다. 도 9는 도 8에 도시된 휠 속도 검출 장치의 분해사시도이다. 도 10은 도 8에 도시된 X-X선을 따라 취한 단면도이다. 도 11은 도 8에 도시된 XI-XI선을 따라 취한 단면도이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(400)는 제1 타겟(110)과, 제2 타겟(161)과, 캡(420)과, 센서(430)를 포함한다. 이 실시예의 설명에 있어서, 도 1 내지 도 7에 도시된 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(100, 300)와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 1 내지 도 7에 도시된 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(100, 300)의 다양한 변형 실시예들은 도 8 내지 도 11에 도시된 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(400)에서도 다양하게 조합되어 적용될 수 있다.
도 8 내지 도 11에 도시된 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(400)의 캡(420)은 도 5 내지 도 7에 도시된 실시예에 다른 휠 속도 검출 장치(100, 300)의 캡(320)과 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 8 내지 도 11에는 캡(420)이 센서(430)를 수용하기 위한 센서 수용부를 가지지 않는 것으로 도시되어 있지만, 캡(420)은 도 5 내지 도 7에 도시된 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(300)의 캡(320)과 유사하게 센서 수용부를 가질 수 있다.
센서(430)는 제1 감지부(431)와 제2 감지부(432)를 가지고 캡(420)에 배치된다. 제1 감지부(431)는 회전축(11)의 회전에 따른 제1 타겟(110)의 자기장 변화를 감지하고, 제2 감지부(432)는 내륜(12)의 회전에 따른 제2 타겟(161)의 자극 변화를 감지한다. 도 8 내지 도 11에 도시된 실시예에 따른 휠 속도 검출 장치(400)의 제1 감지부(431) 및 제2 감지부(432)는 도 1 내지 도 7에 도시된 실시예에 따른 휠 속도 검출장치(100, 300)에 있어서 제1 센서(130, 330)의 감지부(131, 331) 및 제2 센서(162) 에 각각 대응할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 센서(430)는 제1 감지부(431)와 제2 감지부(432)가 장착되고 회전축(11)에 수직으로 배치되는 막대형의 하우징(433)과 하우징(433)의 내부에서 제1 감지부(431)와 제2 감지부(432)를 전기적으로 연결하는 인쇄회로기판(434)(printed circuit board)을 포함할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 감지부(431)는 제1 타겟(110)으로부터 회전축(11)의 축방향으로 미리 정해진 거리만큼 이격되고 제1 타겟(110)에 대향하도록 위치한다. 제2 감지부(432)는 제1 감지부(431)로부터 반경방향 외측으로 이격되어 위치하고, 제2 타겟(161)으로부터 미리 정해진 거리만큼 회전축(11)의 축방향으로 이격되고 제2 타겟(161)에 대향하도록 위치한다. 제1 감지부(431)와 제2 감지부(432)는 제1 타겟(110)과 제2 타겟(161) 사이의 반경의 차이만큼 이격되어 위치할 수 있다. 제1 감지부(431)와 제2 감지부(432)가 센서(430)의 하우징(433)에 일체로 형성되므로, 하나의 센서(400)가 제1 타겟(110)의 자기장 변화와 제2 타겟(161)의 자극 변화를 모두 측정할 수 있다. 따라서, 휠 속도 검출 장치 이외에 제2 타겟(161)의 감지를 위한 별도의 센서가 필요 없으므로, 별도의 센서가 장착될 공간이 절약될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 센서(430)는, 차량의 저속 운행시에는 제1 감지부(431)에 의한 신호로부터 회전축(11)의 회전각도, 회전속도, 및 회전방향에 관한 정보를 생성하고 제2 감지부(432)에 의한 신호로부터 회전축(11)의 회전속도에 관한 정보를 생성하고, 차량의 고속 운행시에는 제2 감지부(432)에 의한 신호로부터 회전축(11)의 회전속도에 관한 정보를 생성하도록 구성되는 제어부를 더 포함할 수 있다. 차량의 저속 운행시에는, 제1 감지부(431)의 신호로부터 생성된 회전축(11)의 회전각도, 회전속도 및 회전방향에 관한 정보가 자율 주행, 자동 주차 등을 위한 휠의 정밀한 제어에 이용될 수 있다. 이와 동시에 제2 감지부(432)의 신호로부터 생성된 회전축(11)의 회전속도에 관한 정보가 ABS를 위한 휠의 속도 제어에 이용될 수 있다. 차량의 고속 운행시에는, 제1 감지부(431)의 신호에 의한 회전정보 없이 제2 감지부(432)의 신호에 의한 회전축(11)의 회전속도가 측정되고, 이 회전정보는 ABS를 위한 휠의 속도 제어에 이용될 수 있다. 이는 제1 감지부(431)의 신호로부터 정밀한 회전정보(즉, 회전각도)를 생성하는데 소요되는 시간을 절약하고 제어부의 부하를 감소시키기 위함이다.
도 12는 도 11에 도시된 캡과 센서의 다른 실시예를 보인 단면도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 센서(530)는 제1 감지부(431)와 제2 감지부(432)를 가지고 캡(520)에 배치된다. 이 실시예에 있어서, 캡(520)은 제2 타겟(161)에 대응하는 외주부(521)와 외주부(521)로부터 센서(530)를 향하여 돌출하고 제1 타겟(110)에 대응하는 중앙부(522)를 포함할 수 있다. 이 경우에, 기존의 제2 타겟(161)의 위치를 변경할 필요가 없이 기존과 같이 적용가능하다. 일 실시예에 있어서, 센서(530)는 제1 감지부(431)와 제2 감지부(432)가 장착되고 회전축(11)에 수직으로 배치되는 막대형의 하우징(533)과 하우징(533)의 내부에서 제1 감지부(431)를 전기적으로 연결하는 인쇄회로기판(534)을 포함할 수 있다. 하우징(533)은 제2 타겟(161) 또는 캡(520)의 외주부(521)에 대향하는 위치에서 캡(520)을 향하여 돌출하는 돌출부(533a)를 가질 수 있다. 제1 감지부(431)는 제1 타겟(110)에 대향하도록 인쇄회로기판(534)에 장착될 수 있다. 제2 감지부(432)는 제2 타겟(161)에 대향하도록 하우징(533)의 돌출부(533a)에 위치하고 와이어 또는 플렉시블 인쇄회로기판을 통해 인쇄회로기판(534)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100, 300, 400: 휠 속도 검출장치 110: 제1 타겟
111: 핀 112: 헤드
120, 320, 420: 캡 121: 제1 캡
122: 제2 캡 321: 센서 수용부
130, 330: 제1 센서 131, 331: 감지부
132, 332: 하우징 140, 240: 마운트
141, 241: 바디 142, 242: 버튼부
161: 제2 타겟 162: 제2 센서
163: 결합부재 430: 센서
431: 제1 감지부 432: 제2 감지부
433: 하우징 434: 인쇄회로기판

Claims (18)

  1. 회전축에 결합되는 내륜과 상기 회전축을 중심으로 상기 내륜에 대하여 상대 회전하는 외륜을 가지는 휠 베어링에 설치 가능한 휠 속도 검출 장치이며,
    상기 회전축과 동심으로 상기 회전축에 결합되는 제1 타겟과,
    상기 내륜의 외주부를 따라 배치되는 제2 타겟과,
    상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟을 덮도록 상기 외륜에 결합되는 캡과,
    상기 회전축의 회전에 따른 상기 제1 타겟의 자기장 변화를 감지하고 상기 캡에 배치되는 제1 센서와,
    상기 내륜의 회전에 따른 상기 제2 타겟의 자극 변화를 감지하고 상기 캡에 배치되는 제2 센서
    를 포함하는 휠 속도 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는 상기 제1 타겟의 자기장 변화에 기초하여 상기 회전축의 회전각도 정보를 생성하는, 휠 속도 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는 상기 회전축과 동심으로 배치되는 감지부를 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는 상기 회전축에 동심으로 상기 캡에 배치되는 원통형의 하우징을 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 센서를 상기 캡에 고정하는 마운트를 더 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 타겟은,
    상기 회전축에 결합되는 핀과,
    상기 핀의 선단에 위치하고 서로 다른 한 쌍의 자극을 가지고 원통형상인 헤드를 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 헤드는 자성체와 플라스틱 재료를 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 비자성체를 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 상기 외륜에 수밀하게 결합되는, 휠 속도 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 상기 제1 타겟 쪽으로 오목하게 형성되고 상기 제1 센서를 수용하는 센서 수용부를 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 캡은 상기 외륜의 내주면에 결합되는 제1 캡과, 상기 외륜의 외주면에 결합되는 제2 캡을 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는 상기 회전축에 수직으로 상기 캡에 배치되는 막대형의 하우징을 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  13. 회전축에 결합되는 내륜과 상기 회전축을 중심으로 상기 내륜에 대하여 상대 회전하는 외륜을 가지는 휠 베어링에 설치 가능한 휠 속도 검출 장치이며,
    상기 회전축과 동심으로 상기 회전축에 결합되는 제1 타겟과,
    상기 내륜의 외주부를 따라 배치되는 제2 타겟과,
    상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟을 덮도록 상기 외륜에 결합되는 캡과,
    상기 회전축의 회전에 따른 상기 제1 타겟의 자기장 변화를 감지하는 제1 감지부와, 상기 내륜의 회전에 따른 상기 제2 타겟의 자극 변화를 감지하는 제2 감지부를 가지고, 상기 캡에 배치되는 센서
    를 포함하는 휠 속도 검출 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 센서는 상기 제1 감지부와 상기 제2 감지부가 장착되고 상기 회전축에 수직으로 배치되는 막대형의 하우징을 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 타겟은,
    상기 회전축에 결합되는 핀과,
    상기 핀의 선단에 위치하고 서로 다른 한 쌍의 자극을 가지고 원통형상인 헤드를 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 헤드는 자성체와 플라스틱 재료를 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 캡은 비자성체를 포함하는, 휠 속도 검출 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 캡은 상기 외륜에 수밀하게 결합되는, 휠 속도 검출 장치.
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