KR900005634B1 - 회전각도 검출장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

회전각도 검출장치

제1도는 본 발명의 개념구성도.

제2도는 본 발명을 원주체에 실시한 상태를 나타낸 일부파단사시도.

제3도는 종래의 회전각도검출장치의 개념구성도.

제4도는 그 실시예를 나타낸 일부파단사시도.

제5도는 호올출력 및 그 정형파의 이상(理想) 상태와 실제상태의 대비도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 축 2 : 원주체(圓柱體)

3 : 회전각도센서 R(R1-R8) : 착자부(着磁部)

θ, 2θ : 착자폭(着磁幅) α : 소정폭

본 발명은 회전체의 회전각도검출장치에 관한 것으로서, 예를 들면, 엔진의 점화시기등의 기본정보를 얻기가 호적하고, 엔진의 크랭크축과 동시에 회전하는 회전체의 주면에, 극성이 다른 복수의 자석을 번갈아 배설하고, 이들 자석에 감자성소자(感磁性素子)를 대향 설치하여, 이 감자성소자에서 회전체의 자석을 주시함에 따라 회전체의 회전각도를 검출하려는 것이다.

종래 차량에는 전자식제어가 많이 채용되어 있으며, 이 전자석제어의 기본정보의 하나로서 엔진의 크랭크축의 회전각도의 검출이 실행되고 있다.

이런 종류의 회전각도검출장치로는 회전체의 주면에 극성이 다른 자석을 번갈아 배설하여 회전체의 주면으로부터 소정거리를 두고서 설치되는 회전각도센서에 의하여 회전체와 동시에 이동하는 각 자석을 주사하여서 회전각도신호를 뽑아내는 것이 있다.

그런데, 회전각도검출장치의 예로서 일본국 특개소 57-46117호 공보에 기재된 것이 있다. 이 문헌에 시사된 바와 같이 하나의 종류로서, 회전각도검출장치(11)가 제4도 및 제5도에 표시되어 있다.

이 회전각도검출장치(11)는, 예를들면, 엔진의 크랭크축과 동시에 회전하는 회전축(12)에 원주상의 회전체(13)가 일체로 장치되어 있다.

회전체(13)의 주면에는 극성이 다른 N극의 자석 r1, r3, r5, r7와 S극의 자석 r2, r4, r6, r8이 번갈아 배설되어 있다. 회전체(13)의 주면으로부터 소정거리 떨어진 위치에는, 상기 자석의 자계를 감지하는 감자성소자로 이루어진 회전각도센서(14)가 설치되어 있다.

상기 회전체(13)의 주면의 각 자석 r1-r8중, 자석 r3, r4, r5, r6의 폭(회전체의 원주방향에 따른 길이)은 좁게 형성되고, 기타 자석 r1, r2, r7, r8의 폭(상기와 같은 길이)은 넓게 형성되어 있다.

상기 좁은 폭의 자석 r3-r6은 기준신호로서 사용되고, 상기 넓은폭의 자석 r1, r2, r7, r8은 회전각도신호로서 사용된다. 예를 들면 상기 자석 r3-r6는 회전중심(0)에 대하여 'θ로 분할되고, 기타 자석 r1, r2, r7, r8은 2θ로 분할되어 있다.

이 회전각도검출장치(11)에서는 회전체(13)의 회전에 의하여, 회전체(13)의 주면에 배설된 자석 r1-r8이 회전각도센서(14)에 의하여 주사되며, 회전각도센서(14)로부터 각 자석 r1-r8의 폭에 대응하는 대응신호가 출력된다.

이 출력신호에는 제5b도와 같이 폭이 넓은 자석에 대응된 회전각도신호와 폭이 좋은 자석에 대응된 기준신호가 포함되어 있다.

출력신호는 파형정형회로에 의하여 제5d도에 표시한 바와 같이 펄스형의 파형으로 정형되어서, 서로 서로의 신호가 이용된다.

예를 들면, 엔진의 점화시기제어에 있어서는 크랭크각도신호와 기준신호로서 이용된다.

이런 종류의 회전각도검출장치(11)에서는, 하나의 회전각도센서(14)에 의하여 회전각도신호와 기준신호의 쌍방을 검출할 수 있는 이점을 가진다.

그렇지만, 이런 종류의 회전각도검출장치에서는, 회전체주면에 배설된 자석의 폭이 다른 장소에 있어서, 자기밸런스(磁氣 balance)가 깨어지는 것이 본 발명자에 의하여 알게되어, 정형된 출력파형에 각도오차가 생긴다고 하는 문제가 있다.

즉, 회전각도센서에 호올소자(Hall device)를 사용하여 주사된 경우에는 자석 r1-r8에 대응하는 이상적인 센서출력은 제5a도에 표시한 것에 있으며, 실제의 센서출력은 제5b도와 같이 되며 착자폭(着磁幅)이 변하는 장소 A, B점에서 오차가 생긴다. 이 오차는 제5c도에 표시한 이상적인 정형파에 대하여 실제의 정형파에 있어서 제5d도와 같은 각도오차를 생기게 한다.

여기서 주목할것은 착자폭이 변하는 장소 A점에서는, 실제의 센서출력은 슬라이스레벨(Slice level)에 있어서 지연이 생기며, 따라서 실제의 정형파에도 같은 모양의 지연을 가져오게 하는 것이 되지만, 착자폭이 변하는 장소 B점에서는, 이것들은 반대로 빨라진다는 것이다.

본 발명은, 상술한 바와 같이 종래의 회전각도검출장치에서의 문제점을 감안하여 이것을 유효하게 해결하려는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은, 하나의 센서만으로 회전각도신호와 기준신호를 얻을 수 있는 이점을 유지하면서 자석의 폭이 변하는 장소에서 자기밸런스가 깨어지는 일이 없고, 따라서 정형파에 각도오차의 발생이 없이 회전각도검출장치를 제안하려는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 회전체의 주면에 극성이 다른 자석을 번갈아 배설하고, 이중 기준신호를 뽑아내기 위한 자석을 주면의 일부로 하고, 이 일부 자석의 폭과 다른 부분의 자석의 폭을 다르게 하고, 이들 회전체 주면의 자석에 대향시켜 설치한 감자성소자로 이루어진 회전각도센서에 의하여 상기 자석을 주사하는 것이므로, 인접하는 자석의 면적의 합을 일정하게 하는 조건하에서 인접하고 또는 자석의 폭이 다른 자석중, 회전각도센서가 어느것이나 빨리 주사하는 쪽의 자석의 폭이 클 경우에는 그 자석폭을 소정 폭보다 적게 형성하여 반대로 자석의 폭이 적을 경우에는 그 자석폭만을 크게 형성한 회전각도검출장치를 제공하려는 것이다.

이 회전각도검출장치에 있어서는 자석폭이 변하는 장소에 있어서 자속밀도가 변하게 되고, 또한 회전각도 센서가 빨리 주사하는 쪽의 자석의 폭이 클 경우에는 실제의 센서출력을 빠른 방향으로 또, 자석의 폭이 적을 경우에는 지연되는 방향으로 제각기 보정되기 때문에, 센서출력파형에 파형오차가 생기는 것이 없어지고, 이상적인 센서출력이 얻어진다.

이하에 본 발명의 호적한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하겠지만, 이것에 의하여 본 발명의 특징, 목적 및 이익은 자명하게 될 것이다.

제1도 내지 제3도는 본 발명의 호적한 실시예를 표시한 것으로서, 도면중의 부호(1)이 회전각도검출장치를 표시한다. 이 회전축(2)이 예를 들면, 엔진의 크랭크축 등의 동력측으로 연결된다.

이 회전축(2)에는 원주형의 회전체(3)가 일체적으로 장치되어 있으며, 이 회전체(3)의 회전하는 주면에는 각 자석 R1-R8이 장치되어 있다.

이들 자석 R1-R8은 극성이 다른 N극의 자석 R1, R3, R5, R7과 S극의 자석 R2, R4, R6, R8이 회전체(3)의 회전방향에 따라 순차 번갈아 배설되어 있다.

또한, 회전체(3)의 주변으로부터 소정거리 떨어진 위치에는, 회전체주변의 자석 R1-R8의 자계를 감지하는 회전각도센서(4)가 설치되어 있다.

그리고, 회전체(3)의 회전에 따른 주면의 자석 R1-R8이 회전각도센서(4)에 의하여 주사된다.

이 회전각도센서(4)는, 예를 들면 호올소자나 자기저항효과 소자등을 사용해서 구성되어 있다.

상기 회전체주면의 자석 R1-R8중, 자석 R1, R2, R7, R8는 회전각도신호를 뽑아내기 위한 것으로서, 폭이넓게 형성되고, 일부 자석 R3, R4, R5, R6는 기준신호를 뽑아내기 위한 것으로서, 다른 자석 R1, R2, R7, R8과는 다르게 폭이 좁게 형성되어 있다.

또, 각 자석 R1-R8의 폭은 회전체(3)의 원주방향에 따른 길이로서, 회전체(3)의 회전중심(0)에 대한 각도로서 표현할 수가 있다.

예를 들면, 제1도 및 제2도에 표시한 실시예의 경우는, 회전체에 자석 R1-R8를 배설함에 있어, R1, R2, R7, R8를 주면에 등분할하여 설치하여서 회전각도신호의 작동원으로 하는 한편, 자석 R3-R6를 반분(半分)의 면적으로 하여 기준신호의 발생원으로 하고 있다.

이것을 종래의 실시예와 대비시키면, 자석 R3-R6의 폭을 기본적으로 회전체(3)의 회전중심에 대한 각도 θ로 하고, 자석 R1, R2, R7, R8은 각도 2θ로 하였다.

또, 자석의 폭이 변하는 장소, 예를 들면 자석 R2와 R3, 혹은 자석 R6와 R7과의 경계장소에서는 자기밸런스가 깨어지므로, 그 대책을 세우고 있다.

즉, 회전체(3)는 도면중 반시계방향으로 회전하고 자석의 폭이 변하는 자석 R2, R3에서는 자석 R2>자석 R3이므로, 자석 R2, R3의 면적의 합은 변함이 없고, 자석 R2의 폭을 종전의 폭 2θ보다도 소정폭 α만큼 적게 형성한다. 그 결과, 자석 R2의 폭은 2θ-α됨과 동시에, 자석 R3의 폭은 θ+α가 된다. 또, 도면중 2점쇄선으로 종전의 자석폭의 경계선을 표시하고 있다.

또는, 자석 R6, R7에 있어서도 폭이 변하지만, 이 경우에는 자석 R6쪽이 빨리 주사되고, 또한 이들 면적은 자석 R6<자석 R7이므로, 자석 R6, R7의 면적의 합은 변함이 없고 자석 R6의 폭을 종전의 폭 θ보다도 소정폭 α만큼 크게 형성한다. 그 결과, 자석 R6의 폭은 θ+α로 되고, 자석 R7의 폭은 2θ-α로 된다.

또는 상기한 바와 같이 2점쇄선으로 종전의 자석폭의 경계선을 표시하고 있다. 이와 같이 함에 따라 자석의 폭이 변하는 장소에서의 자기밸런스가 시정되어, 호올소자(4)의 출력신호에 각도오차가 발생하지 안헤되고, 제5a도와 같은 이상적인 파형이 얻어진다. 또, 실시예에 있어서는, 자석의 면적이 변하는 장소의 폭을 편의상 2θ와 θ로 표시하고 자석폭을 종전의 자석폭보다도 소정폭 α만큼 적게, 혹은 크게 형성한 것으로 하였지만, 그 소정폭 α의 값은, 각자석의 착자면적(着磁面積)과 회전각도센서사이의 갭(gap)의 비에 의하여 결정되는 것이며, 따라서 실시예 이외의 모든 분할방식에 대하여 적용할 수 있는 동시에, 실시예의 형태에 맞게 적당히 결정하게 된다.

이들 자석 R1-R8는 호올소자(4)에 의하여 주사되고 호올소자(4)의 출력신호에는 기준신호와 회전각도신호가 포함되어 있다. 이들 출력신호는 제3도에 표시한 바와 같이 파형정형회로(5)에 의하여 펄스형의 파형으로 정리된다.

파형정형회로(5)의 출력파형은, 제5c도에 표시한 것과 같이 된다. 그리고, 파형정형회로(5)의 출력신호가 분별회로(6)에 따라서 기준신호와 회전각도로 분리하여 출력된다. 본 발명의 장치의 이점은 다음과 같다.

즉, 하나의 센서만으로 회전각도신호와 기준신호의 쌍방을 얻을 수가 있고, 자석의 폭이 변하는 장소에서 자기밸런스가 깨어지는 일이 없고, 따라서 정형파의 각도오차를 발생하는 일이 없는 회전각도검출장치를 얻을 수 있다.

또한, 자석폭의 변경에도 불구하고 인접하는 자석의 면적의 합이 일정하므로, 당초의 분할비율을 하등변경하는 일 없이, 즉 자석의 폭을 변경하여도 자석의 배설위치에 변경을 가져오는 일 없고, 따라서 회전각도센서의 출력신호에 위상의 차이가 발생하는 일 없이 정밀도가 좋은 회전각도신호와 기준신호를 얻을 수 있는 점에 있다. 이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 회전체의 회전각도를 검출하는 것에는 널리 이용할 수가 있으며, 차량의 엔진의 크랭크각도검출에 한정하여 적용되는 것이 아니다.

Claims (1)

1. 회전체의 주면에 극성이 다른 자석을 번갈아 배설하고, 이중 기준신호를 뽑아내기 위한 자석을 주면의 일부로 하여, 이 일부 자석의 폭과 다른 부분의 자석의 폭을 다르게 하고, 이들 회전체주면에 배설된 자석에 대향시켜서 감자성소자를 사용해서 회전각도센서를 마련하고, 이 회전각도센서에 의하여 회전체주면의 자석을 주사하는 회전각도검출장치에 있어서, 인접하는 자석으로서, 자석의 폭이 다른 자석중, 회전각도센서가 어느것인가 빨리 주사하는 쪽의 자석이 클 경우에는 그 자석의 폭을 소정폭만큼 적게 형성하고, 반대로 자석의 폭이 적을 경우에는 그 착자폭을 소정폭만큼 크게 형성함과 동시에 착자폭의 변경에 불구하고 인접하는 자석의 착자면적의 합을 인정하게 한 회전각도 검출장치.

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