KR20200022429A - 각도 측정 장치의 배치 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 섀시 상에서의 각도 측정 장치의 배치 구조에 관한 것이며, 섀시는 컨트롤암(1)과, 회동 축을 구비한 피벗 베어링(2)을 포함하며, 컨트롤암(1)은 회동 축을 중심으로 회동될 수 있으며, 각도 측정 장치는 센서(3)와 신호 발생기를 포함한다. 센서(3)는 회동 축의 영역에서 컨트롤암(1) 상에 배치되고 신호 발생기는 피벗 베어링(2) 상에 배치되는 것이 제안된다.

Description

각도 측정 장치의 배치 구조

본 발명은 특허 청구항 제1항의 전제부에 따른 차량의 섀시 상에서의 각도 측정 장치의 배치 구조(arrangement)에 관한 것이다.

본원 출원인의 DE 10 2006 061 976 A1호를 통해서는, 차량용 휠 서스펜션이 공지되었으며, 컨트롤암(control arm)은 베어링을 통해 차량의 상부 구조 상에 회동 가능하게 고정된다. 이하 섀시로도 지칭되는 휠 서스펜션 상에는 각도 측정 장치가 제공되며, 이 각도 측정 장치에 의해서는 상부 구조에 상대적으로 베어링의 회동 축을 중심으로 하는 컨트롤암의 회동이 검출될 수 있다. 각도 측정 장치는 2개의 컴포넌트들, 즉, 바람직하게는 자기 센서로서, 그리고 자석으로서 형성되는 센서 및 신호 발생기를 포함한다. 바람직한 실시형태에 따라서, 자석은 회동 축의 영역에서 컨트롤암 상의 바깥쪽에 배치되고, 자기 센서는 차량에 고정된 특수한 장착 브래킷 상에 배치되며, 그럼으로써 자석과 자기 센서는 상호 간에 작동 연결되어 있게 된다.

본 발명의 과제는, 상호 간에 상대적으로 회동 가능한 섀시 컴포넌트들 상에 각도 측정 장치, 특히 센서 및 신호 발생기를 향상된 방식으로 배치하는 것에 있다.

본 발명은 특허 청구항 제1항의 특징들을 포함한다. 바람직한 구현예들은 종속 청구항들에서 분명하게 제시된다.

본 발명에 따라서, 센서는 회동 축의 영역에서 컨트롤암 상에 배치되고 신호 발생기는 피벗 베어링 상에 배치된다. 컨트롤암과 피벗 베어링은 적어도 하나의 회동 축을 중심으로 상호 간에 상대적으로 이동될 수 있으며, 그리고 그에 따라 상호 간에 상이한 각도 위치들을 취할 수 있다. 각각의 각도 위치는 신호 발생기와 센서의 상호 작용을 통해 검출된다. 도입부에 언급한 종래 기술에 비해, 센서의 장착을 위해 추가의 장착 브래킷이 필요하지 않는다는 장점이 달성되는데, 그 이유는 센서가 회동 축의 영역에서 컨트롤암 상에 직접 배치되기 때문이다. 또한, 센서의 본 발명에 따른 배치 구조를 통해, 바람직하게는 센서 하우징 내에 위치하는 센서가 환경의 유해한 영향들에 대해 보호되는 장점도 달성된다. 회동 축 내지 피벗 베어링은 휠 측에, 예컨대 휠 캐리어 상에, 또는 차량 측에, 예컨대 보조 프레임 또는 뒤차축 상에 배치될 수 있다. 이런 두 경우에, 휠 캐리어 또는 차량에 상대적인 컨트롤암의 각도 이동 및 각도 위치가 검출된다.

바람직한 실시형태에 따라서, 컨트롤암은, 베어링 측에, 피벗 베어링, 예컨대 고무 베어링이 그 내에 수용되는 것인 수용 개구부를 구비하여 환형으로 형성된 보스부(boss)를 포함한다.

또 다른 바람직한 실시형태에 따라서, 환형 보스부는, 센서가 그 상에 배치되어 고정되는 것인 외부 표면을 포함한다. 따라서 센서는 반경 방향에서 신호 발생기의 바깥쪽에 배치되며, 그리고 환형 보스부의 벽 두께를 통해 신호 발생기로부터 분리된다.

또 다른 바람직한 실시형태에 따라서, 외부 표면 내에는 함몰부의 형태인 포켓부(pocket)가 구성되며, 그럼으로써 센서는 컨트롤암 상에서 바람직하게는 접선 방향으로 가이드를 확보하게 된다. 센서는 컨트롤암 상에 고정되며, 이는 컨트롤암과 센서 하우징의 형상 결합식 맞물림을 통해, 또는 추가 연결 수단들, 예컨대 나사 결합부를 통해 수행될 수 있다. 포켓부는 바람직하게는 2개의 평행한 가이드 표면들과 하나의 단부면 측 정지 표면을 포함한다. 제3 측면은 개방되어 있으며, 그럼으로써 센서는 포켓부 안쪽으로 밀어 넣어져 그곳에서 고정될 수 있게 된다. 이런 배치 구조의 경우 바람직하게는 센서와 신호 발생기 사이에 상대적으로 작은 이격 간격이 제공되며, 그럼으로써 신호 발생기의 자계가 약화 또는 저하 없이 센서에 도달하게 된다.

또 다른 바람직한 실시형태에 따라서, 피벗 베어링은, 구상 영역(ball-shaped range)을 구비한 슬리브를 포함하는 볼 슬리브 조인트로서 형성된다. 컨트롤암 보스의 수용 개구부는 구면대(spherical segment)로서 형성되며, 그리고 그에 따라 슬리브의 구상 영역을 수용할 수 있다. 따라서 컨트롤암은 회동 축, 다시 말해 볼 슬리브의 종축을 중심으로 하는 회동 이동을 실행할 수 있을 뿐만 아니라, 추가로 종축에 대해 수직으로 연장되는 축들(횡축들)을 중심으로 하는 회동 이동들을 실행할 수 있다. 더 나아가, 구상 영역은 신호 발생기의 수용을 위한 추가 장착 공간을 제공한다는 장점도 달성된다.

또 다른 바람직한 실시형태에 따라서, 신호 발생기는 슬리브의 구상 영역 내에 배치된다. 이런 배치 구조를 통해, 신호 발생기는 인접한 환경의 유해한 영향들로부터 보호된다.

또 다른 바람직한 실시형태에 따라서, 신호 발생기는 영구자석으로서 형성된다. 영구자석은, 외부에서부터 에너지가 공급될 필요 없이, 반경 방향에서 바깥쪽에 배치된 센서와 작동 연결되어 있는 자계를 생성한다.

또 다른 바람직한 실시형태에 따라서, 센서는 자기 감응형 센서로서, 특히 홀 센서로서 형성된다. 홀 센서들은 자계의 변화에 신호로 반응하는 상업용 부품들이다. 자계의 변화는 신호 발생기, 즉 자석과, 센서, 즉 홀 센서 간의 상대 이동을 통해 야기된다.

또 다른 바람직한 실시형태에 따라서, 영구자석은, 회동 축과 관련하여 반경 방향으로 연장되는 실린더 축을 보유한 실린더로서 형성된다. 다시 말해, 원통형 자석의 북극 및 남극은 반경 방향으로 정렬된다. 회동 축과 관련하여 반경 방향으로, 그리고 원통형 자석의 바깥쪽에는, 짧게 자기 센서로도 지칭되는 자기 감응형 센서가 배치된다. 자석 내지 피벗 베어링 또는 볼 슬리브 조인트의 조립 시, 작동 동안 자석이 센서의 자기 감응 영역 또는 "시정" 영역 내에서 유지되도록 하기 위해, 자석과 센서 간의 조정이 수행되어야 한다.

또 다른 바람직한 실시형태에 따라서, 신호 발생기는 링 자석으로서 형성될 수 있으며, 다시 말하면 볼 슬리브의 환형 그루브 내에 배치되는 환형 자석으로서 형성될 수 있다. 링 자석은 바람직하게는 본원 출원인의 DE 103 58 763 A1호를 통해 공지된 것과 같은 폴 휠(pole wheel)로서 형성된다. 이 경우, 폴 휠은 반경 방향으로 자화되는 복수의 영역들을 포함하며, 인접한 영역들은 각각 서로 반대되는 자화 방향들을 보유하며, -다시 말해 원주방향으로 볼 때- 각각 북극이 남극을 뒤따른다. 이런 점에 한해, 링 자석으로서 형성된 신호 발생기는 센서의 시정 영역 내에서 각자의 각도 위치에 위치한다. 여기서, 센서와 관련하여 링 자석의 원주방향으로의 조정 및/또는 고정은 필요하지 않다. 특히 조립 시 센서와 관련하여 신호 발생기로서의 링 자석의 정렬은 필요하지 않다.

또 다른 바람직한 실시형태에 따라서, 신호 발생기는, 주연 상에 분포되어 자신들의 실린더 축과 관련하여 반경 방향으로 정렬되는 복수의 원통형 개별 자석들을 통해 형성된다. 이런 경우에도, 특히 조립 시 신호 발생기와 센서 간의 조정 및/또는 정렬은 필요하지 않다.

본 발명의 실시예들은 도면에 도시되어 있으며 하기에서 보다 더 상세하게 기술되며, 본원 설명 및/또는 도면에서는 또 다른 특징들 및/또는 장점들이 분명하게 제시될 수 있다.

도 1은 센서 및 볼 슬리브 조인트를 포함한 차량 컨트롤암을 (부분적으로) 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 컨트롤암을 상부에서 보고 도시한 도면이다.
도 3은 컨트롤암을 도시한 측면도이다.
도 4는 자석 및 센서를 포함하는 볼 슬리브 조인트를 절단하여 도시한 반경 방향 단면도이다.
도 5 는 링 자석을 포함하는 본 발명의 또 다른 실시형태를 도시한 도면이다.
도 6은 주연에 걸쳐 분포된 실린더 자석들을 포함하는 본 발명의 또 다른 실시형태를 도시한 도면이다.

도 1에는, 볼 슬리브 조인트(2)로서 형성된 피벗 베어링(2)과 센서(3)를 포함하는 자동차의 섀시의 컨트롤암(1)이 (부분적으로) 3D 도로 도시되어 있다. 컨트롤암(1), 바람직하게는 횡방향 컨트롤암(1)은 자동차의 섀시, 또는 뒤차축의 휠 서스펜션의 부분이다. 바람직한 실시형태에 따라서, 컨트롤암(1)은 볼 슬리브 조인트(2)를 통해 미도시된 휠 캐리어 상에 고정된다. 컨트롤암(1)은, 볼 슬리브 조인트(2)가 그 내에 수용되는 것인 수용 개구부(5)를 구비하여 환형으로 형성된 보스부(4)를 포함한다. 보스부(4)의 외주연 내에는, 센서(3)를 수용하는 포켓부(6)가 구성된다.

도 2에는, 컨트롤암(1)이 상부에서 바라본 도면으로 도시되어 있으며, 이 도면에서는 컨트롤암(1) 상에서의 센서(3)의 배치 구조를 분명하게 확인할 수 있다. 볼 슬리브 조인트(2)의 축은 a로 표시되어 있으며, 그리고 하기에서는 회동 축(a)으로도 지칭되는데, 이는 컨트롤암(1)이 특히 회동 축(a)을 중심으로 하는 회동 이동을 실행하기 때문이다. 그러나 볼 슬리브 조인트(2)로서 피벗 베어링의 형성을 기반으로, 종축(a)에 대한 횡방향 축들을 중심으로 하는 회동 이동들 역시도 가능하다. 볼 슬리브 조인트(2)는, 도 2에서 단지 부분적으로만, 요컨대 컨트롤암 보스부(4)의 폭을 넘어서는 자신의 외부 선단부(front end)들(7a, 7b)로만 알 수 있는 볼 슬리브를 포함한다. 볼 슬리브는 자신의 두 선단부들(7a, 7b)로 휠 캐리어의 미도시된 베어링 블록들 사이에 맞물려 고정된다. 포켓부(6)는 -상부에서 바라본 도면에서 확인할 수 있는 것처럼- 센서(3)의 형태에 매칭되며, 그럼으로써 상기 센서는 측면 가이드와 그에 따라 비틀림 방지부 역시도 확보하게 된다. 센서(3)의 하우징은, 직사각형(A)을 통해 윤곽이 도시된 자신의 단부면 상에서 회동 축(a)에 대해 횡방향으로 변위되지 않도록, 적합한 형상 결합 또는 마찰 결합 수단들을 통해 고정될 수 있다.

도 3에는, 센서 케이블(3a)을 구비하여 포켓부(6) 내에 수용되고 부분적으로 절단된 센서(3)를 포함하는 컨트롤암(1)이 회동 축(a)의 방향으로 바라본 도면으로 도시되어 있다. 원형 링 횡단면을 통해 도시되어 있는 볼 슬리브(7)는 관통 개구부(7c)를 포함하며, 이 관통 개구부를 통과하여 볼 슬리브 조인트(2)는 미도시된 볼트를 통해 휠 캐리어와 결합된다. 그에 따라, 볼 슬리브(7)는 휠 캐리어에 고정된다.

도 4에는, 컨트롤암(1)이 회동 축(a)에 대해 수직인 단면도로, 다시 말해 반경 방향 단면도로 도시되어 있다. 여기서는, 센서(3)의 하면, 또는 센서의 하우징이, 컨트롤암 보스부(4)의 외주연에 대해 함몰부를 형성하는 포켓부(6)의 바닥부 상에 평평하게 안착되어 있는 점이 확인된다. 케이블(3a)을 통해 미도시된 전자 평가 유닛과 연결되어 있는 센서(3)는, 컨트롤암(1)의 보어(1a) 내에 수용되고 그에 따라 센서(3)의 비틀림 방지부를 형성하는 돌출된 핀(pin)의 형태인 이른바 센서 돔부(3b)(sensor dome)를 포함한다. 그러나 상기 비틀림 방지부는 선택적으로 포켓부(6)의 전술한 가이드 기능으로 인해 생략될 수 있다. 볼 슬리브(7) 내에는, 원통형 자석(8)으로서 형성된 신호 발생기(8)가 배치되며, 더욱 정확하게 말하면 반경 방향에서 센서(3)의 안쪽에 배치되며, 신호 발생기(8)와 센서(3) 사이에 상대적으로 작은 이격 간격이 존재하며, 상기 센서는 짧게 자기 센서(3)로 지칭되는 자기 감응형 센서(3)로서, 그리고 바람직한 실시형태에 따라서는 홀 센서(3)로서 형성된다. 자석(8)의 극부(pole)들은, 반경 방향으로 정렬되어 있는 실린더 축(z) 상에 배치된다. 자석(8)은 바람직하게는 영구자석(8)으로서 형성되어 자계를 생성하며, 이 자계의 자계선들은 실질적으로 반경 방향으로 정렬되어 자기 센서(3)와 작동 연결된다. 컨트롤암(1)과 볼 슬리브(7) 간의 상대 이동을 통해 야기되는 자계의 변화 시, 신호가 생성된다. 자석(8)(주연 상의 단일의 자석)과 볼 슬리브 조인트(2), 특히 볼 슬리브(7)의 조립 시, 조정을 통해, 자석(8)이 센서(3)의 "시정 영역" 내에 위치되는 점을 보장해야 한다.

도 5에는, 최대로 가능한 한 이전 실시예에 상응하는 본 발명의 제2 실시예가 도시되어 있으며, 그로 인해 동일한 부재들에 대해 동일한 도면부호들이 이용된다. 원통형으로 형성되는 영구자석(8)(도 4) 대신, 여기서는 링 자석(9)이 제공되며, 이 링 자석은 볼 슬리브(7) 내에서 볼 슬리브 축(a)에 대해 동축으로 배치된다. 링 자석(8)의 자계는, 링 자석(9)과 센서(3) 간의 상대 이동이 신호를 트리거링하는 방식으로, 센서(3)와 작동 연결된다. 바람직하게 링 자석은, 예컨대 본원 출원인의 DE 103 58 763 A1호를 통해 공지된 것과 같은 극 휠로서 형성된다. 이 경우, 주연 상에서는 상이하게 자화되는 영역들이 서로 반대되는 배향을 가지면서 제공된다.

도 6에는, 신호 발생기의 형성에서 이전 실시예들과 구분되는 본 발명의 제3 실시예가 도시되어 있다. 여기서는, (도면에서는 8개로, 각각 45도만큼 오프셋 되어 있는) 복수의 실린더 자석들(10)이 주연에 걸쳐 균일하게 분포된 방식으로 볼 슬리브(7) 내에 배치되며, 실린더 축은 반경 방향으로 정렬된다. 자석들(10)에서 출발하는 자계들은 센서(3)와 작동 연결된다.

제1 실시예의 경우에서처럼 조립 시 조정은, 제2 및 제3 실시예의 경우 필요하지 않는데, 그 이유는 볼 슬리브(7)와 센서(8) 간 각자의 각도 위치에서 링 자석(9)(도 5) 또는 실린더 자석(10)(도 6)과 센서(3) 사이에 작동 연결이 존재하기 때문이다.

1: 컨트롤암
1a: 보어
2: 볼 슬리브 조인트
3: 센서
3a: 센서 케이블
3b: 센서 돔부
4: 보스부
5: 수용 개구부
6: 포켓부
7: 볼 슬리브
7a: 선단부
7b: 선단부
8: 신호 발생기/자석
9: 링 자석
10: 실린더 자석
A: 직사각형
a: 회동 축
z: 자석(8)의 실린더 축

Claims (11)

1. 차량의 섀시 상에서의 각도 측정 장치의 배치 구조로서, 섀시는 컨트롤암(1)과, 회동 축(a)을 보유한 피벗 베어링(2)을 포함하며, 컨트롤암(1)은 회동 축(a)을 중심으로 회동될 수 있으며, 각도 측정 장치는 센서(3)와 신호 발생기(8, 9, 10)를 포함하는, 상기 각도 측정 장치의 배치 구조에 있어서,
   상기 센서(3)는 상기 회동 축(a)의 영역에서 컨트롤암(1) 상에 배치되고, 상기 신호 발생기(8, 9, 10)는 피벗 베어링(2) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 각도 측정 장치의 배치 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤암(1)은, 베어링 측에, 상기 피벗 베어링(2)을 위한 수용 개구부(5)를 구비하여 환형으로 형성된 보스부(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 각도 측정 장치의 배치 구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 보스부(4)는 외부 표면을 포함하며, 상기 센서(3)는 상기 외부 표면 상에 배치되어 고정되는 것을 특징으로 하는, 각도 측정 장치의 배치 구조.
4. 제3항에 있어서, 상기 외부 표면은, 상기 센서(3)가 그 내에서 안내되고 파지되는 것인 포켓부(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 각도 측정 장치의 배치 구조.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피벗 베어링은, 구상 영역을 구비한 슬리브(7)를 포함하는 볼 슬리브 조인트(2)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 각도 측정 장치의 배치 구조.
6. 제5항에 있어서, 신호 발생기(8, 9, 10)는 상기 슬리브(7)의 구상 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 각도 측정 장치의 배치 구조.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 발생기는 영구자석(8)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 각도 측정 장치의 배치 구조.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서는 자기 감응형 센서(3)로서, 특히 홀 센서(3)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 각도 측정 장치의 배치 구조.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 영구자석은, 상기 회동 축(a)과 관련하여 반경 방향으로 배치되는 실린더 축(z)을 보유한 실린더(8)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 각도 측정 장치의 배치 구조.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 신호 발생기는 링 자석(9)으로서, 특히 폴 휠(9)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 각도 측정 장치의 배치 구조.
11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 신호 발생기는 주연 상에 배치되는 복수의 자석들(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 각도 측정 장치의 배치 구조.

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