KR20190038822A - 자기 센서 장치와 액추에이터를 상호 조정하기 위한 방법, 그리고 액추에이터 및 자기 센서 장치를 갖는 액추에이터 장치 - Google Patents

자기 센서 장치와 액추에이터를 상호 조정하기 위한 방법, 그리고 액추에이터 및 자기 센서 장치를 갖는 액추에이터 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자기 센서 장치와 액추에이터를 상호 조정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 이 경우 자기 센서 장치는 하나 이상의 영구 자석(112)을 갖는 표시 모듈 및 회전수를 카운트하기 위한 센서(116)를 갖는 센서 모듈을 구비하고, 액추에이터는 고정자 및 회전자(104)를 갖는 전기 모터, 스핀들 로드(108) 및 외부 링을 구비하며, 이 경우 표시 모듈은 외부 링에 배치되며, 이 경우 다음의 단계들: 사전 설정된 조정 값에 도달할 때까지, 스핀들 로드(108) 또는 외부 링을 회전시키는 단계, 및 사전 설정된 조정 값에 도달한 후에, 스핀들 로드(108)와 외부 링을 서로 일체로 회전하도록 고정 연결하는 단계가 수행된다. 또한, 본 발명은, 액추에이터 및 자기 센서 장치를 구비한 액추에이터 장치(100)에 관한 것으로, 상기 액추에이터는 고정자 및 회전자(104)를 갖는 전기 모터, 스핀들 로드(108) 및 외부 링을 구비하고; 자기 센서 장치는 하나 이상의 영구 자석(112)을 갖는 표시 모듈 및 회전수를 카운트하기 위한 센서(116)를 갖는 센서 모듈을 구비하며, 이 경우 표시 모듈은 외부 링에 배치되고, 자기 센서 장치와 액추에이터는 상기와 같은 방법에 따라 상호 조정되어 있다.

Description

자기 센서 장치와 액추에이터를 상호 조정하기 위한 방법, 그리고 액추에이터 및 자기 센서 장치를 갖는 액추에이터 장치
본 발명은, 자기 센서 장치와 액추에이터를 상호 조정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 이 경우 자기 센서 장치는 하나 이상의 영구 자석을 갖는 표시 모듈 및 회전수를 카운트하기 위한 센서를 갖는 센서 모듈을 구비하고, 액추에이터는 고정자 및 회전자를 갖는 전기 모터, 스핀들 로드 및 외부 링을 구비하며, 이 경우 표시 모듈은 외부 링에 배치된다. 또한, 본 발명은, 액추에이터 및 자기 센서 장치를 구비한 액추에이터 장치와도 관련이 있으며, 상기 액추에이터는 고정자 및 회전자를 갖는 전기 모터, 스핀들 로드 및 외부 링을 구비하고, 자기 센서 장치는 하나 이상의 영구 자석을 갖는 표시 모듈 및 회전수를 카운트하기 위한 센서를 갖는 센서 모듈을 구비하며, 이 경우 표시 모듈은 외부 링과 함께 회전될 수 있다.
DE 10 2013 205 905 A1호로부터, 특히 자동차의 클러치 작동 시스템 내에서 전기 모터의 위치를 결정 및/또는 제어하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 이 경우 전기 모터의 회전자의 위치가 전기 모터의 회전축 외부에서 전기 모터의 고정자에 배치된 센서 장치에 의해 수신되고, 상기 센서 장치에 의해 수신된 위치 신호가 평가 유닛에 의해 평가되며, 전기 모터의 정현파 제어 동안 센서 장치로부터 송출된 위치 신호는 전기 모터의 블록 제어 동안 검출된 하나 이상의 위치 신호를 이용해서 검증된다.
DE 10 2013 208 986 A1호로부터, 전기적으로 정류된 모터의 회전자 위치 센서 장치의 자기 인코더 링이 공지되어 있으며, 상기 자기 인코더 링은 전기적으로 정류된 모터의 회전자와 일체로 회전하도록 고정 연결되어 있고, 교번하는 자화 방향을 가진 사전 설정된 개수의 자극을 가지며, 이때 각각의 자극 쌍은 하나 이상의 오목부(indentation)를 갖는다.
DE 10 2013 211 041 A1호로부터, 특히 자동차의 클러치 작동 시스템 내에서의 전기 모터의 위치를 결정하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 이 방법에서는 전기 모터의 회전자의 위치 신호가 전기 모터의 회전축 외부에서 전기 모터의 고정자에 배치된 센서 장치에 의해 수신되어, 평가 유닛에 의해 전기 모터의 위치와 관련하여 평가되고, 이 경우 위치 신호의 변화가 검출된 후에 전기 모터의 제어의 정류가 개시되며, 상기 위치 신호의 변화가 검출된 후에 회전자의 현재 위치의 결정이 실시되고, 이 경우 전기 모터의 정류는 회전자의 검출된 현재 위치에 따라 개시된다.
DE 10 2013 213 948 A1호로부터, 특히 자동차의 클러치 작동 시스템 내에서의 전기 모터의 위치를 결정하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 이 방법에서는 전기 모터의 회전자의 위치 신호가 전기 모터의 회전축 외부에서 전기 모터의 고정자에 배치된 센서에 의해 수신되고, 상기 위치 신호는 평가 유닛에 의해 전기 모터의 위치와 관련하여 평가되며, 이 경우 회전자의 정지 상태에서 상기 회전자에 전압이 공급되고, 회전자의 위치에 상응하는 응답 반응이 전기 모터의 정류에 할당된다.
DE 10 2013 222 366 A1호로부터, 특히 자동차의 클러치 작동 시스템 내에서의 전기 모터의 위치를 결정 및/또는 제어하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 이 방법에서는 전기 모터의 회전자의 위치가 전기 모터의 회전축 외부에서 전기 모터의 고정자에 배치된 센서 장치에 의해 수신되고, 상기 센서 장치에 의해 수신된 위치 신호는 평가 유닛에 의해 평가되며, 상기 위치 신호는 센서 장치와 평가 유닛 간의 전송 거리에 기초하여, 전송 거리가 짧은 경우에는 SPI 프로토콜 신호에 의해전송되고, 그리고/또는 전송 거리가 상대적으로 긴 경우에는 PWM 신호에 의해 전송된다.
본 발명의 과제는, 도입부에 언급된 방법을 개선하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 도입부에 언급된 액추에이터를 구조적으로 그리고/또는 기능적으로 개선하는 것이다.
상기 과제는, 청구항 1의 특징을 갖는 방법에 의해 해결된다.
자기 센서 장치와 액추에이터는, 확실한 회전각 검출 및 확실한 회전수 카운팅이 가능해지도록 상호 조정될 수 있다. 자기 센서 장치와 액추에이터는, 센서의 검출 범위 및 액추에이터 이동 범위가 서로 상관되도록 상호 조정될 수 있다. 자기 센서 장치와 액추에이터는, 공차 오류가 보상되도록 상호 조정될 수 있다.
스핀들 로드 또는 외부 링은 선택적으로 회전될 수 있다. 스핀들 로드가 회전될 수 있는 반면, 외부 링은 회전되지 않는다. 외부 링이 회전될 수 있는 반면, 스핀들 로드는 회전되지 않는다. 사전 설정된 조정 값은 회전수 카운트 값일 수 있다. 사전 설정된 조정 값은 액추에이터 위치일 수 있다. 스핀들 로드와 외부 링은 서로 해체 가능하게 연결될 수 있다.
스핀들 로드 또는 외부 링이 회전되기 전에, 상기 스핀들 로드와 외부 링 상호간의 일체 회전식 고정 연결이 해제될 수 있다.
자기 센서 장치와 액추에이터의 상호 조정을 위해, 다음의 단계들: 센서 모듈에 사전 설정된 조정 자계를 인가하는 단계; 센서의 회전수 카운트 범위를 벗어날 때까지, 조정 자계와 센서 모듈을 제1 회전 방향으로 상대 회전시키는 단계; 센서를 사전 설정된 회전수 카운트 값으로 조정하기 위하여, 조정 자계와 센서 모듈을 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 사전 설정된 회전수만큼 상대 회전시키는 단계;, 조정 자계의 배향을 저장하고, 센서 모듈로의 조정 자계의 인가를 종료하는 단계; 센서 모듈을 고정시키는 단계; 및 사전 설정된 회전수 카운트 값에 상응하게 액추에이터를 기계적으로 조정하는 단계로서, 이때 스핀들 로드는 회전되고 외부 링은 회전되지 않는, 단계;가 수행된다.
상기 방법은 조정 장치에 의해 수행될 수 있다. 조정 장치는 하나 이상의 조정 자석을 구비할 수 있다. 조정 자석은, 센서 모듈에 사전 설정된 조정 자계를 인가하기 위해서 이용될 수 있다. 조정 자석은 축방향으로 센서 모듈에 근접해서 설치될 수 있다. 조정 자석은 회전 가능할 수 있다. 조정 자계는 센서 모듈에 대해 상대 회전될 수 있다. 조정 자계는 회전될 수 있는 한편, 센서 모듈은 고정되어 있다. 조정 자계와 센서 모듈이 서로 상대 회전을 하는 동안, 센서의 자계 강도 정보가 검출되어 저장될 수 있다. 센서 모듈로의 조정 자계의 인가를 종료하기 위하여, 조정 자석이 센서 모듈로부터 제거될 수 있다. 센서 모듈을 고정자 측에 고정시킬 때, 영구 자석의 자계의 배향이 조정 자계의 배향에 상응하게 조정될 수 있다. 액추에이터를 사전 설정된 액추에이터 위치로 기계적으로 조정하기 위하여, 조정 측정 장치가 사용될 수 있다. 조정 장치는 액추에이터를 기계적으로 조정하기 위한 조정 측정 장치를 구비할 수 있다. 센서 모듈이 고정자 측에 고정된 후에, 액추에이터 기구가 완성될 수 있다.
액추에이터의 기계적인 조정 동안, 외부 링이 일체로 회전하도록 고정될 수 있다.
자기 센서 장치와 액추에이터의 상호 조정을 위해, 다음의 단계들: 액추에이터를 사전 설정된 액추에이터 위치로 기계적으로 조정하는 단계; 센서의 회전수 카운트 범위를 벗어날 때까지, 외부 링과 센서 모듈을 제1 회전 방향으로 상대 회전시키는 단계로서, 이때 스핀들 로드는 회전되지 않는 단계; 그리고 외부 링과 센서 모듈을 사전 설정된 액추에이터 위치에 상응하게 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 상대 회전시키는 단계로서, 이때 스핀들 로드는 회전되지 않는 단계가 수행될 수 있다.
외부 링의 회전 동안에는, 스핀들 로드가 일체로 회전하도록 고정될 수 있다.
또한, 본 발명의 과제는, 청구항 7의 특징을 갖는 액추에이터 장치에 의해서 해결된다.
액추에이터 장치는, 마찰 클러치 장치를 작동시키기 위해서 이용될 수 있다. 액추에이터 장치는, 마찰 클러치 장치의 유체 정역학적 작동 장치의 마스터 실린더를 작동시키기 위해서 이용될 수 있다. 유체 정역학적 작동 장치는 유압 구간을 가질 수 있다. 유체 정역학적 작동 장치는 슬레이브 실린더를 구비할 수 있다. 이 슬레이브 실린더는 마찰 클러치 장치에 할당될 수 있다.
액추에이터 장치는 전기 컨트롤 장치에 의해서 제어될 수 있다. 전기 컨트롤 장치는 제어 장치일 수 있다. 전기 컨트롤 장치는 로컬 액추에이터 제어 장치일 수 있다. 전기 컨트롤 장치는 계산 장치를 구비할 수 있다. 전기 컨트롤 장치는 메모리 장치를 구비할 수 있다. 전기 컨트롤 장치는 하나 이상의 전기 신호 입력을 구비할 수 있다. 전기 컨트롤 장치는 하나 이상의 전기 신호 출력을 구비할 수 있다. 전기 컨트롤 장치는 하나 이상의 또 다른 전기 컨트롤 장치와 구조적으로 그리고/또는 기능적으로 신호 전달 방식으로 연결될 수 있다. 신호 전달 방식의 연결을 위해서는, CAN 버스와 같은 버스 시스템이 이용될 수 있다.
마찰 클러치 장치는 차량의 파워 트레인 내에 배치하기 위한 것일 수 있다. 파워 트레인은 하나 이상의 구동 기계를 구비할 수 있다. 하나 이상의 구동 기계는 내연 기관일 수 있다. 하나 이상의 구동 기계는 전기 기계일 수 있다. 전기 기계는 모터로서 작동될 수 있다. 전기 기계는 제너레이터로서 작동될 수 있다. 파워 트레인은 마찰 클러치 장치를 구비할 수 있다. 파워 트레인은 변속기를 구비할 수 있다. 변속기는 수동 변속기(manual transmission)일 수 있다. 파워 트레인은 하나 이상의 구동 가능한 차량 휠을 구비할 수 있다. 차량은 하이브리드 전기 자동차일 수 있다.
표시 모듈은 회전자 측에서 액추에이터에 고정될 수 있다. 센서 모듈은 고정자 측에서 액추에이터에 고정될 수 있다. 표시 모듈 및 센서 모듈은, 비접촉식 회전각 측정 및 회전수 카운팅을 위한 측정 간극을 제한할 수 있다.
센서는 GMR 센서(Giant Magneto Resistance Sensor)일 수 있다. GMR 센서는, 거대 자기 저항 효과를 기반으로 하는 센서이다. GMR 센서는 코일을 구비할 수 있다. 이 코일은 나선형 암(spiral arm)을 구비할 수 있다. 코일은 마름모 형상으로 배치될 수 있다. GMR 센서는 GMR 층 스택을 구비할 수 있다. GMR 센서는 기준 층 및 센서 층을 구비할 수 있다. 센서 층의 자화 상태는 변할 수 있다. GMR 센서는 자벽 발생기(domain wall generator)를 구비할 수 있다. 자벽 발생기는 코일의 일 단부에 배치될 수 있다. 자벽 발생기 내에서 180°자구(domain)가 발생할 수 있다. 자구는 코일 내로 유도될 수 있고, 그리고/또는 다시 소거될 수 있다. 나선형 암의 자화 상태는 이동된 자계의 영향하에 변할 수 있다. 나선형 암의 자화 상태는, 자계와 나선이 서로에 대해 상대 회전을 함으로써 변할 수 있다. 회전수는 자기적으로 저장될 수 있다. 회전 운동은 전압 공급 없이도 검출될 수 있다. 회전 운동은 전압 공급 없이도 저장될 수 있다. 나선의 전기 저항 값은 자화 상태에 따라 좌우될 수 있다. 자기 센서 장치는 하나의 추가 센서를 구비할 수 있다. 추가 센서는 회전각 측정을 위해 이용될 수 있다. 추가 센서는 약 360°의 측정 범위를 가질 수 있다. 추가 센서는 하나 이상의 홀 소자를 구비할 수 있다. 추가 센서는, 이 추가 센서의 원주 방향으로 분포 배열된 복수의 홀 소자를 구비할 수 있다. 센서와 추가 센서가 하나의 공통 회로 기판상에 배치될 수 있다.
액추에이터 장치는 하우징을 구비할 수 있다. 하우징은 커버를 구비할 수 있다. 고정자는 하우징에 고정되어 배치될 수 있다. 회전자는 하우징 내에서 회전 가능하게 지지될 수 있다. 액추에이터는 변속기를 구비할 수 있다. 변속기는 회전 운동을 선형 운동으로 변환하는 데 이용될 수 있다. 변속기는 스핀들 로드를 구비할 수 있다. 스핀들 로드는 하우징 내에 회전 가능하게 그리고 축방향으로 변위 가능하게 배치될 수 있다. 변속기는 볼 스크루 스핀들을 구비할 수 있다. 변속기는 유성 볼 스크루 드라이브를 구비할 수 있다. 변속기는 롤러 스크루 스핀들을 구비할 수 있다. 변속기는 유성 롤러 스크루 드라이브를 구비할 수 있다. 변속기는 스핀들 너트를 구비할 수 있다. 스핀들 너트는 회전자와 일체로 회전하도록 고정 연결될 수 있다. 스핀들 너트는 하우징 내에서 회전 가능하게 그리고 축방향으로 고정되어 지지될 수 있다. 스핀들 로드는 마스터 실린더와 축방향 운동을 전달하도록 연결될 수 있다. 외부 링은 하우징에 고정되어 배치될 수 있다.
액추에이터는, 스핀들 로드와 외부 링을 상호간의 형상 결합식 연결을 위한 비틀림 방지 요소를 구비할 수 있다. 비틀림 방지 요소는 슬리브 형상을 가질 수 있다. 비틀림 방지 요소는 성형된 횡단면을 가질 수 있다. 비틀림 방지 요소는 한편으로는 스핀들 로드와의 형상 결합식 연결을 위해, 그리고 다른 한편으로는 외부 링과의 형상 결합식 연결을 위해 이용될 수 있다.
이로써, 요약해서 달리 표현하면, 본 발명에 의해 특히, 비틀림 방지 장치의 제거를 이용한 멀티턴 센서 시운전 및 교정을 위한 방법이 구현된다. 멀티턴 센서는 조정/교정될 수 있다. 멀티턴 센서 정보는 측정할 경로 축(path axis) 상에 세팅될 수 있다.
어느 한 절차는, 3개의 모든 공간 방향으로 B-장의 강도를 검출할 수 있는 360° 자기 각 센서를 구비한 (경로) 측정 시스템과 관련이 있을 수 있다. 그 외에, 자구 천이로 인한 GMR 효과에 의해 경로 축의 전체 회전수를 출력할 수 있는 멀티턴 센서도 존재할 수 있으며, 이 경우 상기 정보는 공급 전압 손실 이후에도 그대로 존재한다. 2개의 센서는, 이들 센서를 향해 센서 자석의 B-장이 배향됨으로써 상기 센서 자석의 각위치를 검출할 수 있다. 경로 센서가 적용되는 장치는, 센서들을 구비한 회로 기판 및 기계 부분으로 이루어질 수 있으며, 상기 기계 부분의 스핀들 회전수 또는 상기 기계 부분의 스트로크 정보가 검출되어야 한다. 두 모듈의 최초 조립 시, 센서가 기구의 경로 정보에 맞추어 1회 조정되어야 한다. 작동 동안 기구의 센서와 경로 구간(총 회전각) 간에 조정 과정이 수행될 수 없게 하기 위해, 경로 축이 센서의 커버 영역보다 작아야 한다. 이는, 멀티턴 센서의 총 검출 각이 초과되어, 결국 하나의 회전 방향으로 센서의 얼마나 많은 회전이 초과되는지에 따라, 후속하는 회전 방향의 방향 전환 시에는 전환 때부터의 포인트가 새로운 영점으로 해석될 수도 있고, 그럼으로써 경로 축의 원점 교정이 조정될 수 있는 경우일 수 있다. 이로부터, 장치의 작동 중에 센서에 의해 전체 스트로크와 관련하여 잘못 해석될 수 있는 조정 과정들이 나타날 수 있다(실제로 존재하는 것보다 지나치게 작거나 지나치게 큰 스트로크). 본 절차의 목적은, 센서 정보(회전수)를 이전에 공지되지 않은 교정점과 연결하는 것일 수 있다.
센서 회전수 카운트 값에 맞추어 경로 축을 조정하기 위한 일 변형예에 따르면, 센서와 기구는 다음과 같이 상호 교정/설계될 수 있다:
- 공지된 자기 강도를 가지며 장치에 연결된 센서 조정 자석이, 설계에 상응하게 정의되고 공지된 축방향 치수에 대하여, 2개 센서에 근접해서 설치될 수 있다.
- 센서는, 멀티턴 센서의 총 비틀림각 검출 범위보다 큰 회전수만큼 일 방향으로 회전될 수 있다.
- 회전 방향은 반전될 수 있고, 정해진 회전수까지 진행될 수 있다.
- 상기 조정 과정 동안, 회전각 센서 및/또는 멀티턴 센서의 자계 강도 정보가 판독 출력되어 저장될 수 있다.
- 자석은 센서로부터 축방향으로 멀어지도록 이동될 수 있으며, 이때 자계 배향은 마지막으로 조정된 각도에 상응하게 기록/검출될 수 있다.
- 센서는 이제 기구에 장착될 수 있다. 이 경우, 센서 자석의 회전각이 최초 조정 센서의 회전각과 일치한다는 것을 알 수 있다.
- 센서 자석 및 선형 구동부(linear drive)는, 외부 링이 센서 자석과 강성으로 결합되도록 배치될 수 있다. 선형 구동부의 외부 링의 회전 시, 경로 축의 조정이 구현될 수 있도록, 스핀들 축이 상응하게 비틀림 방지될 수 있다.
- 상기 조정 동작 중에 센서 자석이 함께 회전하는 것을 방지하기 위해, 마찬가지로 외부 링이 제동될 수 있고, 그 대신 스핀들이 회전될 수 있다.
- 이를 위해, 조정 과정을 위한 스핀들의 비틀림 방지 장치가 제거될 수 있음으로써, 스핀들이 외부 링 대신 조정 과정을 위해 회전될 수 있다.
- 이를 위해 전자 유닛의 커버가 두 부분으로 구현될 수 있음으로써, 비틀림 방지 장치는 전자 장치의 시운전 후에도 여전히 연결될 수 있다.
- 이로써, 센서 자석이 자신의 최초 위치에 고정될 수 있고, 스트로크가 조정될 수 있다.
- 조정 과정 후에, 이어서 스핀들의 비틀림 방지 장치가 다시 장착될 수 있다.
센서 회전수 카운트 값에 맞추어 경로 축을 조정하기 위한 일 변형예에 따르면, 센서 및 기구는 다음과 같이 상호 교정/설계될 수 있다:
- 스핀들의 위치는 정의된 축방향 값으로 사전 설정될 수 있고, 그런 다음에 비로소 멀티턴 센서가 상응하는 카운트 값에 맞추어 조정될 수 있다.
- 이를 위해, 스핀들의 비틀림 방지 장치도 다시 제거될 수 있고, 이 경우 외부 링은 멀티턴 센서가 자신의 검출 범위를 벗어나서 제어될 때까지, 일 방향으로 회전될 수 있다. 그 다음에, 다른 방향으로의 회전에 의해서, 멀티턴 센서의 카운트 값이 스핀들 축에 이전에 세팅되었던 값으로 조정될 수 있다.
- 스핀들이 자체적으로 비틀림 억제될 수 없기 때문에, 이 방법에서는 스핀들 축의 축방향 위치가 변경되지 않고 유지됨으로써, 스트로크도 실행되지 않는다. 외부 링과 스핀들은 강성 유닛으로서 회전할 수 있는데, 그 이유는 스핀들과 외부 링 간의 마찰값이 축방향 위치에서 스핀들의 조정을 방해할 정도로 충분히 클 수 있기 때문이다. 대안적으로, 케이지가 차단될 수도 있다.
- 멀티턴 센서의 조정 이후에 비틀림 방지 장치가 다시 연결될 수 있다.
본 발명에 의해, 액추에이터 상에서 자기 센서 장치의 조정된 고정이 가능해진다. 시운전이 가능해진다. 자기 센서 장치와 액추에이터의 최초 조립이 가능해진다. 기구의 경로 정보에 맞추어 자기 센서 장치의 조정이 가능해진다. 선형 축상에서 센서 신호의 참조가 가능해진다. 작동 중 의도치 않은 조정이 방지된다. 액추에이터 동작의 오해석이 방지된다. 완벽한 회전각 검출 및 완벽한 회전수 카운팅이 보장된다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들이 각각의 도면을 참조하여 더욱 상세하게 기술된다. 이하의 상세한 설명에서는, 추가의 특징들 및 장점들이 나타난다. 이들 실시예의 구체적인 특징들은 본 발명의 일반적인 특징들을 나타낼 수 있다. 다른 특징들과 연계된 이들 실시예의 특징들은 또한 본 발명의 개별적인 특징들을 나타낼 수도 있다.
도 1은 액추에이터; 및 상기 액추에이터 상에 조정되어 고정되며 표시 모듈 및 센서 모듈을 갖는 자기 센서 장치;를 구비한 액추에이터 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 외부 링, 영구 자석, 스핀들 로드, 커버를 가진 하우징, 및 비틀림 방지 요소를 구비한 액추에이터 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 외부 링, 영구 자석, 스핀들 로드 및 개방된 하우징을 구비한 액추에이터 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 외부 링, 영구 자석, 및 사전 설정된 조정 값에 맞추어 조정된 스핀들 로드를 구비한 액추에이터 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 액추에이터, 액추에이터 하우징의 커버 및 비틀림 방지 요소를 도시한 도면이다.
도 1은, 액추에이터; 및 상기 액추에이터에 조정된 상태로 고정되고 표시 모듈 및 센서 모듈을 갖는 자기 센서 장치;를 구비한 액추에이터 장치(100)를 보여준다.
액추에이터 장치(100)는, 자동차의 마찰 클러치 장치의 유체 정역학적 작동 장치의 마스터 실린더를 작동시키기 위해서 이용된다. 액추에이터는 하우징(102), 그리고 고정자 및 회전자(104)를 갖는 전기 모터를 구비한다. 고정자는 하우징에 고정되어 배치된다. 회전자(104)는 하우징(102) 내에 회전 가능하게 지지된다. 액추에이터는, 스핀들 너트(106) 및 스핀들 로드(108)를 갖는 스핀들 드라이브를 구비한다. 스핀들 드라이브는, 회전자(104)의 회전 운동을 스핀들 로드(108)의 선형 운동으로 변환하기 위해서 이용된다. 스핀들 로드(108)는, 도면에 상세하게 도시되지 않은 마스터 실린더의 피스톤(110)과 축방향 운동을 전달하도록 연결된다.
자기 센서 장치의 표시 모듈은 영구 자석(112)을 구비하고, 전기 모터의 회전자(104)에 고정 배치된다. 본 경우에는 영구 자석(112)이 압입되어 있다. 자기 센서 장치의 센서 모듈은 하우징에 고정되도록 배치된다. 센서 모듈은, 회전각을 측정하기 위한 제1 센서(114) 및 회전수를 카운트하기 위한 제2 센서(116)를 구비한다. 제1 센서(114)는 홀 소자를 구비하며, 360°이하의 회전각 및 B-장의 강도를 검출할 수 있다. 제2 센서(116)는 카운팅 기능을 갖춘 GMR 센서이다. 이들 센서(114, 116)는 하나의 공통 회로 기판(118) 상에 배열된다.
자기 센서 장치와 액추에이터가 상호 조정됨으로써, 액추에이터의 경로 축과 제2 센서(116)의 회전수 카운트 값이 서로 매칭된다. 따라서, 자기 센서 장치는, 액추에이터 경로(120)가 제2 센서(116)의 측정 범위(122) 내부에 놓이도록, 그리고 상기 측정 범위(122)가 액추에이터의 최종 위치(124, 126)를 벗어나지 않도록 조정되어 액추에이터에 고정된다. 센서 신호는 선형 축에 표시되어 있다.
도 2는, 도 1에 도시된 액추에이터 장치(100)와 마찬가지로, 외부 링(202), 예컨대 영구 자석(204), 스핀들 로드(206), 커버(210)를 가진 하우징(208), 및 비틀림 방지 요소(212)를 구비한 액추에이터 장치(200)를 보여준다. 도 3은, 커버 없이 개방된 하우징(208)을 갖는 액추에이터 장치(200)를 보여준다. 도 4는, 사전 설정된 조정 값(214)에 맞추어 조정된 스핀들 로드(206)를 갖는 액추에이터 장치(200)를 보여준다. 도 5는, 고정자(216), 외부 링(202) 및 비틀림 방지 요소(212)를 보여준다.
액추에이터 장치(200)는, 전기 모터 및 유성 롤러 스크루 드라이브를 갖는 액추에이터를 구비한다. 전기 모터는 고정자(216) 및 회전자를 갖는다. 고정자(216)는 하우징에 고정되어 배치된다. 외부 링(202)은 유성 롤러 스크루 드라이브에 속한다. 외부 링(202)은 하우징 내에 회전 가능하게 그리고 축방향으로 고정되도록 배치된다. 외부 링(202)과 영구 자석(204)은 전기 모터의 회전자와 일체로 회전하도록 고정 연결되어, 회전자와 함께 회전한다. 스핀들 로드(206)는 유성 롤러 스크루 드라이브에 속한다. 스핀들 로드(206)가 일체로 회전하도록 고정된 경우, 전기 모터의 회전자의 회전은 스핀들 로드(206)의 축방향 변위를 야기한다.
비틀림 방지 요소(212)는, 스핀들 로드(206)를 일체로 회전하도록 고정시키기 위해서 이용된다. 비틀림 방지 요소(212)는 커버(210)의 개방 시, 스핀들 로드(206)와 하우징에 고정된 고정자(216) 간의 연결을 해제하기 위해, 제거될 수 있다. 비틀림 방지 요소(212)는 슬리브 형태의 형상을 갖는다. 비틀림 방지 요소(212)는, 고정자(216) 상의 상응하는 프로파일부(220)와 형상 결합식으로 일체로 회전하도록 고정 연결하기 위해 성형된 외부 횡단면(218)과; 스핀들 로드(206) 상의 상응하는 프로파일부(224)와 형상 결합식으로 일체로 회전하도록 고정 연결하기 위해 성형된 내부 횡단면(222);을 구비한다. 비틀림 방지 요소(212)는, 고정자(216) 및 스핀들 로드(206) 상에 축방향으로 변위 가능하게 배치된다.
자기 센서 장치와 액추에이터의 상호 조정을 위해, 먼저 스핀들 로드(206)와 하우징에 고정된 고정자(216) 간의 연결이 해제된다. 이어서, 자기 센서 장치의 사전 설정된 회전수 카운트 값에 상응하게 액추에이터를 조정 값(214)에 맞추어 조정하기 위해, 스핀들 로드(206)가 회전되는 한편, 외부 링(202)은 일체로 회전하도록 고정된다. 나머지는 특히 도 1 및 관련 설명을 추가적으로 참조한다.
100: 액추에이터 장치
102: 하우징
104: 회전자
106: 스핀들 너트
108: 스핀들 로드
110: 피스톤
112: 영구 자석
114: 센서, 제1 센서
116: 추가 센서, 제2 센서
118: 회로 기판
120: 액추에이터 경로
122: 측정 범위
124: 최종 위치
126: 최종 위치
200: 액추에이터 장치
202: 외부 링
204: 영구 자석
206: 스핀들 로드
208: 하우징
210: 커버
212: 비틀림 방지 요소
214: 조정 값
216: 고정자
218: 외부 횡단면
220: 프로파일부
222: 내부 횡단면
224: 프로파일부

Claims (10)

  1. 하나 이상의 영구 자석(112)을 갖는 표시 모듈 및 회전수를 카운트하기 위한 센서(116)를 갖는 센서 모듈을 포함하는 자기 센서 장치와; 고정자(206) 및 회전자(104)를 갖는 전기 모터, 스핀들 로드(108, 206), 및 표시 모듈이 배치되어 있는 외부 링(202)을 구비한 액추에이터;를 상호 조정하기 위한 방법에 있어서, 다음의 단계들, 즉:
    - 사전 설정된 조정 값(214)에 도달할 때까지 스핀들 로드(108, 206) 또는 외부 링(202)을 회전시키는 단계, 및
    - 사전 설정된 조정 값에 도달한 후에, 스핀들 로드(108, 206)와 외부 링(202)을 서로 일체로 회전하도록 고정 연결하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는, 자기 센서 장치와 액추에이터의 상호 조정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 스핀들 로드(108, 206) 또는 외부 링(202)을 회전시키기 전에, 상기 스핀들 로드(108, 206)와 상기 외부 링(202) 상호간의 일체 회전식 고정 연결을 해제하는 것을 특징으로 하는, 자기 센서 장치와 액추에이터의 상호 조정 방법.
  3. 제1항 내지 제2항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 다음의 단계들, 즉:
    - 센서 모듈에 사전 설정된 조정 자계를 인가하는 단계,
    - 센서(116)의 회전수 카운트 범위를 벗어날 때까지, 조정 자계와 센서 모듈을 제1 회전 방향으로 상대 회전시키는 단계,
    - 센서(116)를 사전 설정된 회전수 카운트 값으로 조정하기 위하여, 조정 자계와 센서 모듈을 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 사전 설정된 회전수만큼 상대 회전시키는 단계,
    - 조정 자계의 배향을 저장하고, 센서 모듈에 상기 조정 자계를 인가하는 단계를 종료하는 단계,
    - 센서 모듈을 고정시키는 단계, 및
    - 사전 설정된 회전수 카운트 값에 상응하게 액추에이터를 기계적으로 조정하는 단계로서, 이때 스핀들 로드(108, 206)는 회전되고 외부 링(202)은 회전되지 않는, 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는, 자기 센서 장치와 액추에이터의 상호 조정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 액추에이터의 기계적 조정 동안 외부 링(202)이 일체로 회전하도록 고정되는 것을 특징으로 하는, 자기 센서 장치와 액추에이터의 상호 조정 방법.
  5. 제1항 내지 제2항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 다음의 단계들, 즉:
    - 액추에이터를 사전 설정된 액추에이터 위치로 기계적으로 조정하는 단계,
    - 센서(116)의 회전수 카운트 범위를 벗어날 때까지, 외부 링(202)과 센서 모듈을 제1 회전 방향으로 상대 회전시키는 단계로서, 스핀들 로드(108, 206)는 회전되지 않는, 단계, 및
    - 외부 링(202)과 센서 모듈을 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 사전 설정된 액추에이터 위치에 상응하게 상대 회전시키는 단계로서, 스핀들 로드(108, 206)는 회전되지 않는, 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는, 자기 센서 장치와 액추에이터의 상호 조정 방법.
  6. 제5항에 있어서, 외부 링(202)의 회전 동안 스핀들 로드(108, 206)가 일체로 회전하도록 고정되는 것을 특징으로 하는, 자기 센서 장치와 액추에이터의 상호 조정 방법.
  7. 액추에이터 및 자기 센서 장치를 구비한 액추에이터 장치(100, 200)로서, 상기 액추에이터는 고정자(216) 및 회전자(104)를 갖는 전기 모터, 스핀들 로드(108, 206), 및 외부 링(202)을 포함하고; 상기 자기 센서 장치는 하나 이상의 영구 자석(112)을 갖는 표시 모듈 및 회전수를 카운트하기 위한 센서(116)를 갖는 센서 모듈을 포함하며; 상기 표시 모듈이 외부 링(202)과 함께 회전할 수 있는, 액추에이터 장치에 있어서,
    상기 자기 센서 장치와 액추에이터가 제1항 내지 제7항 중 적어도 어느 한 항에 따른 방법으로 상호 조정되어 있는 것을 특징으로 하는, 액추에이터 장치(100, 200).
  8. 제7항에 있어서, 상기 액추에이터가, 스핀들 로드(108, 206)와 외부 링(202) 상호간의 형상 결합식 연결을 위한 비틀림 방지 요소(212)를 구비한 것을 특징으로 하는, 액추에이터 장치(100, 200).
  9. 제7항 내지 제8항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 액추에이터 장치(100, 200)가 커버(210)를 갖는 하우징(208)을 구비한 것을 특징으로 하는, 액추에이터 장치(100, 200).
  10. 제7항 내지 제9항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 센서(116)가 GMR 센서인 것을 특징으로 하는, 액추에이터 장치(100, 200).
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