KR20220108091A - 측정신호를 생성하기 위한 장치 - Google Patents

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KR20220108091A
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magnetic
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KR1020227021270A
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야르스토퍼 요한
베르너 세바스티안
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보우린스, 인크.
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Abstract

본 발명과 관련된 회전축 주위의 토션 샤프트에 가해진 토크에 의존하는 측정신호를 생성하기 위한 장치는, 상기 토션 샤프트의 제1 축방향 위치에 고정되고, 자기장을 생성하기 위한 미리 정의된 수의 자극들을 갖는, 자석링; 상기 토션 샤프트의 상기 제1 축방향 위치와 상이한 제2 축방향 위치에 고정되는 자기센서로서, 상기 자기센서는, 상기 회전축의 주위의 방사 평면(radial plane) 내에 위치하며, 도달되는 자기장에 의존하는 제1 센서신호를 출력하는, 제1 센서요소; 및 상기 제1 센서요소의 상기 방사 평면 내에 위치하나, 인접하는 2개의 자극들의 원주방향 거리보다 작은 상기 제1 센서요소와의 거리를 가지고 이격되어 있으며, 도달되는 상기 자기장에 의존하는 제2 센서신호를 출력하는, 제2 센서요소를 포함한다.

Description

측정신호를 생성하기 위한 장치
본 발명은 회전축 주위의 회전각을 측정하기 위한 장치 및 이 장치를 갖는 차량에 관한 것이다.
청구항 1의 전제부를 따르는 회전축 주위의 토션 샤프트에 가해지는 토크를 측정하기 위한 장치는 EP1870684 A1으로부터 알려져 있다. 상기 공지 장치에서는, 토크를 검출하는데 사용되는 제1 센서요소와 오류 결정을 위한 제2 센서요소가 사용되었다. 오류 결정은 알려져 있는 프로세스에 의하여 만들어질 수 있는데, 예를 들어, 2 개의 센서요소들의 출력들이 시계열로 비교되고, 출력들 사이에 상당한 차이가 있다면, 상기 상당한 차이의 전과 후의 불안정한 출력변화를 보이는 상기 센서요소가 잘못된 조건으로 세팅되어 있다는 결정을 하게 된다.
본 발명의 목적은 상기한 장치를 개선하기 위한 것이다.
상기한 과제는 독립항들의 특징들에 의하여 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속항들의 주제들이다.
본 발명의 일 예에 따르면, 회전축 주위의 토션 샤프트에 가해진 토크에 의존하는 측정신호를 생성하기 위한 장치는, 상기 토션 샤프트의 제1 축방향 위치에 고정되고, 자기장을 생성하기 위한 미리 정의된 수의 자극들을 갖는, 자석링; 상기 토션 샤프트의 상기 제1 축방향 위치와 상이한 제2 축방향 위치에 고정되는 자기센서로서, 상기 자기센서는, 상기 회전축의 주위의 방사 평면(radial plane) 내에 위치하며, 도달되는 자기장에 의존하는 제1 센서신호를 출력하는, 제1 센서요소; 및 상기 제1 센서요소의 상기 방사 평면 내에 위치하나, 인접하는 2개의 자극들의 원주방향 거리보다 작은 상기 제1 센서요소와의 거리를 가지고 이격되어 있으며, 도달되는 상기 자기장에 의존하는 제2 센서신호를 출력하는, 제2 센서요소를 포함한다. 상기 장치는 상기 제2 센서신호에 기초하는 상기 제1 센서신호로부터 표류 자계 신호성분을 필터링하고, 필터링된 상기 제1 센서신호에 기초하는 상기 측정신호를 출력할 수 있게 형성되는, 평가시스템을 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 제1 센서요소는, 바람직하게는, 데카르트 좌표계에서 상기 제1 센서요소에 도달되는 상기 자기장을 측정할 수 있게 형성된다. 또한 상기 제2 센서요소는 데카르트 좌표계에서 상기 제2 센서요소에 도달되는 상기 자기장을 측정할 수 있게 형성된다.
상기 장치는 처음에 언급된 장치에서, 상기 제2 센서요소가, 상기 제2 센서신호에 대한 상기 제1 센서신호 출력을 타당화함으로써 상기 제1 센서요소의 올바른 기능을 모니터링하는 데에만 사용될 수 있다는 생각에 기초한다.
그러나, 상기 센서요소들이 통상의 자기센서의 형태로 배열되고 상호 밀접하게 위치되어 있을 때, 상기 제1 센서신호 및 상기 제2 센서신호에서의 상기 자석링의 상기 자기장에 중첩되는 간섭 필드는 상기 제2 센서신호 뿐만 아니라 상기 제1 센서신호에서 거의 같은 양이 되고 그렇게 함으로써 필터링되어 제거될 수 있다. 상기 간섭 필드의 영향은 99% 로 감소될 수 있으며, 이는 예를 들어 조향 컨트롤 루프에서 상기 측정 신호의 후처리를 상당히 안정화시킨다.
상기 제시된 장치의 실시예로서, 상기 자석링(16)의 외주(31)의 반경 rencoder과 상기 회전축(18)에서 보았을 때의 상기 센서요소들의 이격각(37) φelements은, φelements = α·arctan(1/rencoder)을 충족하고, 여기서 α는 0.3과 3 사이의 값이다. 제시된 α의 범위 내에서, 상기 자석링의 표면은, 한편으로 상기 자기센서를 위한 평면인 것처럼 보이나, 상이한 센서요소들이 상기 간섭필드를 필터링시킬 수 있는 독립적인 자기 측정을 얻을 수 있다는 점을 보장한다. 그 값은 바람직하게는 2 이다.
상기 제시된 장치의 추가적인 실시예로서, 각각의 센서는 rencoder의 3 %와 15 % 사이, 바람직하게는 7 %의 상기 회전축(8)으로부터의 거리(36)를 갖는다. 이러한 거리 범위에서, 상기 자석링의 자기장은 상기 토션요소의 토션의 정확한 감지를 실질적으로 방해받지 않고 정확하게 가능하게 한다.
상기 제시된 장치의 바람직한 실시예로서, 상기 제2 센서요소는 상기 제1 센서요소로부터 원주방향으로 이격된다. 기본적으로, 상기 제2 센서요소는 상기 제1 센서요소 주위의 상기 방사평면 상에 임의적인 위치에 배치될 수 있다. 그러나, 상기 제1 센서요소로부터 원주방향으로 이격되게 상기 제1 센서요소를 배치할 때, 상기 자석링은 매우 간단한 구조를 가질 수 있다.
상기 제시된 장치의 추가적인 실시예로서, 상기 자기센서는, 상기 제1 센서요소에 대하여 원주방향으로 위치되어 있고, 대하여 축방향으로 이격되어 있으며, 도달되는 상기 자기장에 의존하는 제3 센서신호를 출력하는, 제3 센서요소; 및 상기 제2 센서요소에 대하여 원주방향으로 배치되어 있고, 상기 제3 센서요소에 대하여 축방향으로 배치되어 있으며, 도달되는 상기 자기장에 의존하는 제4 센서신호를 출력하는, 제4 센서요소를 더 포함하며, 상기 원주방향 거리는 자극의 원주방향 거리의 반보다 작다. 이러한 방법에 의하여, 상기 간섭필드는 상기 센서신호들로부터 상쇄되어 없어진다. 이는 상기 제1 센서신호 및 상기 제4 센서신호의 차이와 상기 제2 센서신호 및 상기 제3 센서신호의 차이의 사이의 몫을 생성함으로써 상기 제1 센서신호로부터 상기 표류 자계 신호성분을 필터링할 때 쉽게 얻어질 수 있다.
상기 제시된 장치의 또 다른 실시예로서, 상기 원주방향의 거리는 하나의 자극의 상기 원주방향의 거리의 1/3 이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 차량은, 주행방향으로 이동될 수 있는 샤시, 상기 주행방향에서 보았을 때 후방에서 상기 샤시를 이동 가능하게 끄는 2 개의 후륜들, 상기 주행방향에서 보았을 때 전방에서 상기 샤시를 이동 가능하게 끄는 2 개의 전륜들, 상기 전륜들을 조향시키기 위해 회전축 주위의 조향 칼럼을 회전시키기 위한 조향휠, 액츄에이터와 함께 상기 전륜들을 조향시키기 위해 상기 조향 칼럼에 가해지는 토크를 측정하기 위한 앞서 언급된 장치를 포함한다.
상기 장치는, 상기 제2 센서요소가, 상기 제2 센서신호에 대한 상기 제1 센서신호 출력을 타당화함으로써 상기 제1 센서요소의 올바른 기능을 모니터링하는 데에만 사용될 수 있다는 생각에 기초한다. 그러나, 상기 센서요소들이 통상의 자기센서의 형태로 배열되고 상호 밀접하게 위치되어 있을 때, 상기 제1 센서신호 및 상기 제2 센서신호에서의 상기 자석링의 상기 자기장에 중첩되는 간섭 필드는 상기 제2 센서신호 뿐만 아니라 상기 제1 센서신호에서 거의 같은 양이 되고 그렇게 함으로써 필터링되어 제거될 수 있다. 상기 간섭 필드의 영향은 99% 로 감소될 수 있으며, 이는 예를 들어 조향 컨트롤 루프에서 상기 측정 신호의 후처리를 상당히 안정화시킨다.
본 발명의 상기한 특징들과, 장점들은 그들이 얻어지는 방법 뿐만 아니라 다음의 도면들과 연계되어 상세히 기술된 실시예의 설명들에 의하여 더욱 명확해질 수 있을 것이다.
도 1은 차량의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 차량에서 회전축 주위의 회전각을 측정하기 위한 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 도 2의 장치에서 자석링 및 센서들을 자석링 및 집적회로의 단면도이다.
도 4는 도 3의 장치의 자석링 및 집적회로의 평면도이다.
도 5는 제1 배치의 측정 환경에서의 도 5와 도 6의 부품들의 평면도이다.
도 6은 제2 배치의 측정 환경에서의 도 5와 도 6의 부품들의 평면도이다.
도 7은 제3 배치의 측정 환경에서의 도 5와 도 6의 부품들의 평면도이다.
도 8은 제4 배치의 측정 환경에서의 도 5와 도 6의 부품들의 평면도이다.
도 9는 측정결과들의 표이다.
첨부된 도면에서 동일한 기술요소에는 동일한 지시번호가 부여되었으며, 한 번만 설명되었다. 도면들은 개념적인 것으로, 실제 형태만을 반영하는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 조향 시스템(2)을 갖는 차량(1)의 사시도가 표현되어 있다.
본 실시예에서는, 차량(1)은 2 개의 전륜(3)과 2 개의 후륜(4)에 의해 지지되는 차체(5)를 포함하고 있다. 전륜(3)은 차량(1)이 커브에서 주행될 수 있도록 조향 시스템(4)에 의하여 조향각(28)만큼 돌아갈 수 있게 되어 있다.
조향 시스템(2)은 회전축(8)을 중심으로 회전 가능하게 마운팅되어 있는 제1 조향축(7)에 장착된 조향휠(6)을 포함한다.
제1 조향축(7)은, 제1 조향축(7)에 더 상세히 설명되지는 않지만 연결되어 있는 토션 요소(10)에 가해지는 토크에 의존하는 측정 신호(19)를 생성하기 위한 장치(9)에 가이드된다. 제2 조향축(11)은 상기 회전축(8) 상에서 상기 제1 조향축(7)의 반대쪽에서 상기 토션 요소(10)에 연결되어 있으며, 조향기어(12)에 연결되어 있다. 만약 상기 조향휠(6)이 스티어링 토크(13)에 의하여 회전되면, 스티어링 토크는 조향기어(12)에 전달되고, 그에 의한 작용으로 전륜(3)을 조향각도(28)로 커브에서 조향하게 된다.
조향 프로세스는 돌리는 과정에서 제2 조향축(11)을 돕는 보조 모터(15)에 의하여 지원될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 상기 장치(9)는 조향 토크(13)를 검출한다. 그러면 보조 모터(15)는 그중에서도 검출된 상기 조향 토크(13)에 따라 상기 제2 조향축(11)을 조향각도(28)로 조향시킨다.
상기 조향 토크(13)를 감지하기 위해, 상기 장치(9)는, 상기 제1 조향축(7)에 연결되어 있고 자기장(17)을 유도하는, 자석링(16) 형태의 자기장 생성 요소를 포함한다. 상기 장치(9)는 또한 상기 제2 조향축(11)에 연결되는 자기센서(18)를 포함한다. 상기 자기센서(18)는 상기 자석링(16)에 의하여 유도되고 그럼으로써 상기 제2 조향축(11)에 대한 그리고 상기 자기센서(18)에 대한 상기 자석링(16)의 상대적인 각도 위치에 대하여 의존하는 자기장(17)을 측정한다.
상기 자기센서(18)는 평가 시스템(21)에 센서 신호 어레이(20)를 전송한다. 상기 센서 신호 어레이(20)는 뒤에서 상세히 설명될 것이다. 상기 평가 시스템(21)은 센서 신호 어레이(21)를 수신하고 그에 기반하여 측정 신호(19)를 계산하는데, 상기 측정 신호는 상기 2 개의 조향축(7, 11) 사이의 상대적인 회전 위치, 그에 따라 상기 토션 샤프트(10)에 가해진 토크에 의존한다. 이러한 측정 신호(19)는 상기 조향 토크(13)에 기초하는 상기 조향 각도(28)를 세팅하기 위하여 상기 보조 모터(15)를 구동하는데 사용된다.
상기 장치는 도 2에 기초하여 더욱 상세히 설명될 것이다.
상기 제1 조향축(7)은 상기 회전축(8)의 주위로 회전 가능한 제1 수용 소켓(22)에 압입된다. 상기 제1 수용 소켓(22)은 추가적으로 상기 제1 조향축(7)의 반대쪽에 상기 자석링(16)을 지지하는 플랜지(23)를 포함하며, 그에 따라 상기 자석링(16)은 상기 제1 조향축(7)이 회전될 때 상기 회전축의 주위로 돌아갈 수 있게 된다. 마찬가지로, 상기 제2 조향축(11)도 상기 회전축(8)의 주위로 회전 가능한 제2 수용 소켓(24)에 압입된다. 여기서, 상기 제2 수용 소켓(24)은 상기 제2 조향축(11)의 반대쪽에 플랜지(25)를 포함한다. 도 2의 회로 기판으로 구체화된 상기 평가 시스템(21)을 지지하는 홀더(26)가 이 플랜지(25)에 결합된다.
상기 평가 시스템(21)과 함께, 상기 홀더(26)는 상기 자기센서를 상기 자석링(16)의 축방향 레벨(27)에 유지시킨다. 상기 토션 샤프트(10)가 상기 회전축(8)의 주위로 비틀어질 수 있으므로, 상기 자석링(16)이 상기 조향 토크(13)에서 기인하여 상기 회전축(8)의 주위로 회전될 때, 상기 자석링(16)이 상기 회전축(8)의 주위로 원주방향으로 상기 자기센서(18)에 대하여 상대적으로 이격되는 형태로 상기 토션 샤프트(10)가 상기 제2 조향축(11)의 회전관성에 기인하여 상기 회전축(8)의 주위로 비틀어질 것이다. 이러한 원주방향의 거리는 상기 제2 조향축(11)에 대한 상기 제1 조향축(7)의 위에서 언급된 상대적인 각도 위치이다. 상기 자석링(16)으로부터 상기 자기센서(18)에 도달하는 상기 자기장(17)은 상기 자석링(16)과 상기 자기센서(18) 사이의 이러한 원주방향 거리에 의존할 것이다. 즉, 상기 원주방향 거리는 상기 토션 샤프트(10) 및 그에 따른 상기 조향 토크(13)의 비틀림을 지시한다는 것이며, 위에서 언급된 측정 신호(19)를 생성하는데 사용될 수 있다.
앞에서 기술된 측정 원칙은 상기 자석링(16)으로부터의 상기 자기장(17)이 상기 자기 센서(18)에 방해받지 않고 도달할 것을 요한다. 실제 환경에서는, 상기 자석링(16)의 상기 자기장(17)을 방해하는 외부 자기장이 항상 존재한다.
다음의 설명은 외부 방해 자기장들을 상쇄시켜 제거할 수 있는 두 개의 실시예를 보인다.
첫 번째 실시예에서는, 상기 자기센서(18) 뿐만 아니라 상기 자석링(16)은 특별한 형태로서 구체화되어 도 3 및 도 4에서 개념적으로 도시되어 있다.
상기 자석링(16)은 원주방향으로 24 개의 자석들로 분할되어 있으며, 각각의 자석은 N극(28)과 N극(28)에 대하여 방사방향으로 인접된 S극(29)을 갖는다. 그러므로, 제1실시예에서의 상기 자석링(16)은 48개의 자극들을 포함하게 되고, 상기 자석링(16)은 축방향 높이(30)가 8 ㎜이고 반경이 20.5 ㎜이다.
상기 자석링(18)은 에어갭(32)으로서 1.09 ㎜로 방사향향으로 이격되어 있다. 상기 자기센서(18)는 방사방향 및 원주방향으로 동등하게 배치된 제1 센서요소(33)와 제2 센서요소(34)를 포함한다. 상기 2 개의 센서 요소들(33, 34)은 축방향 거리(35)가 1.84 ㎜로 축방향으로 이격되어 있다. 거기에서 상기 센서 요소들(33, 34)의 상기 자석링(16)으로부터의 반경방향 거리(36)는 1.39 ㎜이다. 상기 제1 센서요소(33)와 상기 제2 센서요소(34)는 상기 축방향 자극 경계로부터 동일한 축방향 거리를 가지며, 상기 제1 센서요소(33)는 상기 축방향의 상부 자극들에 축방향으로 위치되어 있고 제2 센서요소(34)가 상기 축방향의 하부 자극들에 대하여 축방향으로 위치되어 있다.
상기 제1 및 제2 센서 요소들(33, 34)는 원주방향 거리(37)가 1.84 ㎜로, 제3 센서요소(38) 및 도시되지 않은 제4 센서요소가 원주방향으로 이격되게 배치되어 있다. 상기 제1 및 제2 센서요소(33, 34)와 마찬가지로, 상기 제3 센서요소(38) 및 상기 제4 센서요소는 방사방향 및 원주방향으로 동등하게 배치되어 있다. 즉, 상기 제3 센서요소(38) 및 상기 제4 센서요소는 축방향 거리 1.84 ㎜로 축방향으로 배치되어 있고, 상기 제3 센서요소(38) 및 상기 제4 센서요소의 상기 자석링(16)으로부터의 거리는 1.39 ㎜이다. 상기 제3 센서요소(38) 및 상기 제4 센서요소는 상기 축방향 자극 경계로부터 동일한 축방향 거리를 가지며, 상기 제3 센서요소(38)는 상기 축방향 상부 자극들에 대하여 축방향으로 배치되어 있고, 상기 제4 센서요소는 상기 축방향 하부 자극들에 대하여 축방향으로 배치되어 있으며, 그에 따라 상기 제4 센서 요소는 도 3 및 도 4의 사시도에서 보이지 않는다.
상기 제1 센서요소(33)와 상기 제3 센서요소(38)에 도달하는 상기 자석링(16)의 상기 자기장(17)은 반경방향 성분 Br, 원주방향 성분 Bt 및 축방향 성분 Ba로 분할될 수 있다. 상기 자기센서(18)가 위치되어 있는 상기 축방향 위치에서, 상기 축방향 자기장 성분 Ba은 상기 자석링(16)과 상기 자기센서(18) 사이의 원주방향 이격에 대하여 일정하고 그에 따라 무시될 수 있다. 즉, 상기 자기센서(18)에 도달하는 상기 자기장(17)은 축방향 평면에서 회전하는 벡터들로 간주될 수 있다. 상기 센서요소들(33, 34, 38) 중 하나에 의해 측정된 상기 자기장(17)의 벡터 각은 상기 자석링(16)과 측정될 상기 자기센서(18)의 사이에서의 원주방향 이격으로부터 직접 의존한다.
상기 센서 요소들(33, 34, 38) 중 하나에 의해 측정된 상기 자기장(17)의 벡터 각은 그렇지만 직접 측정될 수 없는데, 이는 상기 각 센서 요소(33, 34, 38)가 원통형 좌표계의 자기장을 측정하는 것이 아니고 데카르트 좌표계에서의 자기장을 측정하기 때문이다. 예를 들어 상기 센서 요소들(33, 34, 38)이 3 개의 홀(Hall) 제너레이터로 구현될 수 있고, 각각의 홀 제너레이터는 하나의 데카르트 공간 방향에서의 상기 자기장(17)을 측정한다.
본 특허출원의 출원일 기준 Melexis NV에 의해 판매되는 Melexis MLX90372와 같은, 많은 자기센서들은, 그들의 측정 결과를 비교하고 표류 자계, 특히 방해하는 자기장을 필터링 하기 위해, 원주방향으로 이경된 상기 센서 요소들(33, 34, 38) 중 적어도 2 개를 사용한다. 그러나, 상기 센서들 중 하나, 예를 들어 상기 센서요소(33)는 다른 센서요소, 예를 들어 센서요소(38)를 언제나 원부방향으로 리드하므로, 표류 자계를 필터링하기 위한 많은 전략들의 적용은 상기 자석링(16) 내에서의 적용에서 타당하지 않다.
다만, 상기 자기센서(18)와 같은 상기 언급된 자기센서 Melexis MLX90372를 가지고 하는 예시적인 측정 테스트들은 표류 자계를 필터링하기 위한 전략들이 상기 자석링(160의 반경(31), 이하 rencoder, 상기 회전축(8)에서 보았을 때 상기 제1 센서요소(33)와 상기 제3 센서요소(38) 사이의 이격각(37), 이하 φelements일 때, 다음의 식(1)을 충족할 때 신뢰성을 갖는다.
(1) φelements = α·arctan(1/rencoder)
여기서, α는 0.3과 3 사이의 값임.
이것은 실험결과에 기초하여 보여져야 하며, 상기 값 α는 2로 선택되었다. 외부의 방해 자기장은 도 5 내지 도 8에 보인 상기 자기센서(18)로서 Melexis MLX90372를 이용하는 테스트 셋업을 가지고 실험적으로 상쇄되어 제거되었다. 거기에서, 상기 자석링(16)과 상기 자기센서(18)는 상기 장치(9)의 상기 평가 시스템(21)과 함께 외부의 방해 자기장을 모사하는 헬름홀쯔 코일들(39) 사이에서 상호간 정지되도록 위치되었다.
상기 회전축(9)으로 보았을 때, 상기 헬름홀쯔 코일들(39)은 상기 회전축(9)에 대하여 점대칭 형태로 배열되어 있다. 상기 자석링(16)과 실험을 위하여 상기 자석링(16)에 대하여 정지된 상기 자기센서(18)는 임의의 회전각(40)에 의하여 상기 회전축(9) 주위로 함께 회전될 수 있다.
도 5가 0°의 회전각(40)을 갖고서 제1 위치(41)로 된 테스트 셋업을 보이고 있다고 가정하면, 도 6은 90°의 회전각(40)으로 제2 위치(42)로 테스트 셋업된 것을 보이며, 도 7은 180°의 회전각으로 제3 위치(43)로 된 테스트 셋업을 보이고, 도 8은 270°의 회전각(40)으로 제4 위치(44)로 된 테스트 셋업을 보인다.
상기 측정 신호(19)를 생성하기 위해 Melexis MLX90372의 표류 자계 필터링 기술을 사용하는지로부터 또는 상기 측정 신호(19)를 생성하기 위해 상기 센서 요소들(33, 34, 38) 중 오로지 하나만 취했는지로부터 관계없이, 아무런 외부의 방해 자기장이 인가되지 않을 때, 상기 측정 신호(19)는 언제나 동일한 측정 신호(19)를 출력해야 한다. 만약 헬름홀쯔 코일들(39)가 켜지고 외부의 방해 자기장이 상기 테스트 셋업에 작용한다면, 상기 측정 신호(19)는 상기 회전 각도(40)에 따라 변화할 것이다.
상기 테스트 셋업의 첫 번째 시행에서, 상기 측정 신호(19)가 4 개의 서로 다른 외부 방해 자기장들과 함께 생성되었으며, 어떠한 표류 자계 필터링 전략이 적용되지 않았다. 이미 언급되었듯이, 이는 예를 들어 상기 자기센서(18)의 상기 센서들(33, 34, 38) 중 하나의 오로지 출력을 고려함으로써 얻어질 수 있다.
도 9에 결과 커브들을 보였다. 제1 커브(45)는, 상기 외부 방해 자기장이 0 A/m일 때, 상기 회전각(40)에 걸쳐 상기 자기센서로 생성된 상기 측정신호(19)의 진행을 보인다. 제2 커브(46)는, 상기 외부 방해 자기장이 1000 A/m일 때, 상기 회전각(40)에 걸쳐 상기 종래기술의 자기센서로 생성된 상기 측정신호(19)의 진행을 보인다. 제3 커브(47)는, 상기 외부 방해 자기장이 2500 A/m일 때, 상기 회전각(40)에 걸쳐 상기 종래기술의 자기센서로 생성된 상기 측정신호(19)의 진행을 보인다. 제4 커브(48)는, 상기 외부 방해 자기장이 4000 A/m일 때, 상기 회전각(40)에 걸쳐 상기 종래기술의 자기센서로 생성된 상기 측정신호(19)의 진행을 보인다.
도 9에서 볼 수 있듯이, 만약 외부의 방해 자기장이 인가되지 않을 경우, 상기 측정 신호(19)는 기존의 자기센서를 포함하는 상기 장치의 작용점(49) 상에 일정하게 유지된다. 만약 외부의 방해 자기장이 인가되면, 상기 측정신호(19)는, 상기 외부 방해 자기장의 강도에 대하여 의존하는, 추가적으로 지시되지는 않은 진폭들을 가지고 상기 장치의 작용점(49)의 주위에서 진동한다.
또 다른 테스트 셋업에서는, Melexis MLX90372의 표류 자계 필터링 기능이 사용됨으로써 상기 측정 신호(19)가 추가적으로 생성되었다. 거기에서, 상기 측정 신호(19)는 동일하게 앞에서 언급된 4개의 다른 외부 방해 자기장으로 생성되었다. 결과 커브가 도 9에 일부 다이어그램이 윈도우(50)에 확대된 형태로 도시되었다. 제5 커브(51)는, Bdist = 0 A/m 일때, 상기 회전각(40)에 걸쳐 상기 자기센서(18)로 생성된 상기 측정신호(19)의 진행을 보인다. 제6 커브(52)는, Bdist = 1000 A/m 일때, 상기 회전각(40)에 걸쳐 상기 자기센서(18)로 생성된 상기 측정신호(19)의 진행을 보인다. 제7 커브(53)는, Bdist = 2500 A/m 일때, 상기 회전각(40)에 걸쳐 상기 자기센서(18)로 생성된 상기 측정신호(19)의 진행을 보인다. 제8 커브(54)는, Bdist = 4000 A/m 일때, 상기 회전각(40)에 걸쳐 상기 자기센서(18)로 생성된 상기 측정신호(19)의 진행을 보인다.
도 9로부터 보여지는 것과 같이, 만약 외부 방해 자기장이 인가되지 않는다면, 상기 자기센서(18)로 생성되는 상기 측정 신호(19)가 상기 자기센서(18)를 포함하는 상기 장치(9)의 작용점(55) 상에 일정하게 유지된다. 만약 외부 방해 자기장이 인가되면, 상기 측정 신호(19)는 상기 외부 방해 자기장의 강도에 의존하며 상세히 지시되지는 않지만 진폭들로 상기 작용점(55)의 주위에서 진동한다. 이러한 진폭들은 커브(45) 내지 커브(48)의 진폭보다 최대 99% 작다.
상기 측정 결과들은 위에서 기술된 실시예들이, 비록 상기 자기센서(18)의 상기 센서 요소들이 데카르트 좌표계에서의 상기 자기장을 검출하더라도, 상기 외부 방해 자기장의 영향을 줄인다는 점을 보여준다.

Claims (9)

  1. 회전축(8) 주위의 토션 샤프트(10)에 가해진 토크(13)에 의존하는 측정신호(19)를 생성하기 위한 장치(9)로서,
    - 상기 토션 샤프트(10)의 제1 축방향 위치에 고정되고, 자기장(17)을 생성하기 위한 미리 정의된 수의 자극들(28, 29)를 갖는, 자석링(16);
    - 상기 토션 샤프트(10)의 상기 제1 축방향 위치와 상이한 제2 축방향 위치에 고정되는 자기센서(18)로서, 상기 자기센서(18)는,
    -- 상기 회전축(8)의 주위의 방사 평면(radial plane)(36) 내에 위치하며, 도달되는 자기장(17)에 의존하는 제1 센서신호를 출력하는, 제1 센서요소(33); 및
    -- 상기 제1 센서요소(33)의 상기 방사 평면(36) 내에 위치하나, 인접하는 2개의 자극들의 원주방향 거리보다 작은 상기 제1 센서요소(33)와의 거리(35)를 가지고 이격되어 있으며, 도달되는 상기 자기장(17)에 의존하는 제2 센서신호를 출력하는, 제2 센서요소(34, 38)를 포함하고,
    - 상기 제2 센서신호에 기초하는 상기 제1 센서신호로부터 표류 자계 신호성분(39)을 필터링하고, 필터링된 상기 제1 센서신호에 기초하는 상기 측정신호(19)를 출력할 수 있게 형성되는, 평가시스템(21)을, 포함하는 것을 특징으로 하는,
    측정신호(19)를 생성하기 위한 장치(9).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자석링(16)의 외주(31)의 반경 rencoder과 상기 회전축(18)에서 보았을 때의 상기 센서요소들의 이격각(37) φelements은,
    φelements = α·arctan(1/rencoder)을 충족하고,
    여기서 α는 0.3과 3 사이의 값으로서 바람직하게는 2 인,
    측정신호(19)를 생성하기 위한 장치(9).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 센서요소는 데카르트 좌표계에서 상기 제1 센서요소에 도달되는 상기 자기장을 측정할 수 있게 형성되고, 상기 제2 센서요소는 데카르트 좌표계에서 상기 제2 센서요소에 도달되는 상기 자기장을 측정할 수 있게 형성된,
    측정신호(19)를 생성하기 위한 장치(9).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    각각의 센서(33, 34, 38)는 rencoder의 3 %와 15 % 사이, 바람직하게는 7 %의 상기 회전축(8)으로부터의 거리(36)를 갖는,
    측정신호(19)를 생성하기 위한 장치(9).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2 센서요소(38)는 상기 제1 센서요소(33)로부터 원주방향으로 이격(37)된, 측정신호(19)를 생성하기 위한 장치(9).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 자기센서(18)는,
    상기 제1 센서요소(33)에 대하여 원주방향으로 위치되어 있고, 대하여 축방향으로 이격되어 있으며, 도달되는 상기 자기장(17)에 의존하는 제3 센서신호를 출력하는, 제3 센서요소(34); 및
    상기 제2 센서요소(37)에 대하여 원주방향으로 배치되어 있고, 상기 제3 센서요소(34)에 대하여 축방향으로 배치되어 있으며, 도달되는 상기 자기장(17)에 의존하는 제4 센서신호를 출력하는, 제4 센서요소를 더 포함하고,
    상기 원주방향 거리(37)는 자극(28, 29)의 원주방향 거리의 반보다 작은,
    측정신호(19)를 생성하기 위한 장치(9).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 평가시스템(21)은 상기 제1 센서신호와 상기 제4 센서신호의 차이 및 상기 제2 센서신호와 상기 제3 센서신호의 차이 사이의 몫을 생성함으로써 상기 제1 센서신호로부터 상기 표류 자계 신호성분을 필터링할 수 있게 형성된,
    측정신호(19)를 생성하기 위한 장치(9).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 원주방향의 거리는 하나의 자극의 상기 원주방향의 거리의 1/3 인,
    측정신호(19)를 생성하기 위한 장치(9).
  9. 주행방향으로 이동될 수 있는 샤시(5);
    상기 주행방향에서 보았을 때 후방에서 상기 샤시(5)를 이동 가능하게 끄는 2 개의 후륜들(4);
    상기 주행방향에서 보았을 때 전방에서 상기 샤시(5)를 이동 가능하게 끄는 2 개의 전륜들(3);
    상기 전륜들(3)을 조향시키기 위해 회전축(8) 주위의 조향 칼럼(7)을 회전시키기 위한 조향휠(6); 및
    액츄에이터와 함께 상기 전륜들(3)을 조향시키기 위해 상기 조향 칼럼(7)에 가해지는 토크를 측정하기 위한 제1 항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 따른 장치(9)를 포함하는, 차량(1).
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