KR940006949B1 - 조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치 - Google Patents

조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치
제1도는 조향축 부위에 배치된 통상의 광센서의 사시도.
제2도는 본 발명에 따른 분리가능한 센서 장착대를 갖는 조향축 베어링의 정면도.
제3도는 제2도의 a-a선 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 센서 장착대의 정면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2,12 : 베어링 3,11 : 조향축
4 : 접속기 5 : 디스크
13 : 내륜 14 : 외륜
15 : 베어링클립 16,40 : 센서장착대
17,18,30,41,42,43 : 센서 20 : 부호기
21 : 하우징 23 : 차폐 부제
45,46 : 가요성 핑거
본 발명은 다수의 홀-효과 센서 요소들을 포함하는 분리가능한 또는, "클립 결합식(clip-on)" 센서 장착대를 사용하여 차량 조향축의 속도, 방향 및 각도 위치를 감지하는 새로운 수단을 제공한다.
전기 제어 유니트(ECU)는 센서들로 부터 정보를 측적하여 오늘날의 자동차에 있어서의 많은 중요한 기능의 작동을 명령한다. 전기 제어장치가 실제로 이용되는 부분에는 가) 엔젠, 나) 전동 장치, 다) 현가 장치, 및 라) 안티-록 제동/견인 제어 장치가 있다. 이모든 경우에서 부품들의 회전 운동 또는 위치 변화의 신호들은 ECU에 공급되고, 이 ECU는 그 신호들을 작동상태에 대해 이상적인 계산된 또는 계획된 값과 비교한다. 그다음 이상적인 상태로 부터의 편차를 최소화하기 위해, ECU는 제어된 기능의 변화를 개시한다. 이러한 구성에 따라서 효과적으로 동작하기 위해서는 매우 신뢰도가 높고, 분석이 양호하며, 경제적인 센서 시스템이 요구된다.
자동차에 있어서의 운동/위치를 감지하기 위해서는, 가) 수동 가변 자기 저항 센서들, 나) 홀-효과 센서들과 같은 능동 센서들, 다) 광 센서 및, 라) 가속도계를 포함하는 4개의 다른 시스템들이 있다. 가변 자기저항 센서들은 안티-록 제동 시스템(ABS)에서의 휘일 속도 감지와, 자동 전동 장치의 출력 속도 감지에 널리 이용되어왔다. 홀-효과 센서들은 점화 시스템에 주로 사용되어온 반면, 광센서와 가속도계는 현가 장치 제어 시스템에 사용되었다.
자동차의 승차 특성을 개선시킨 결과로서 승객의 편한감이 향상되어 왔다. 이러한 개선은 다른 것들중에서도 능동 및 반작동 현가 시스템을 도입함으로써 이루어져왔다. 통상의 시스템은 승차 제어 장치(ECU)로 입력되는 형방향 가속도를 감지한다. 횡방향 가속도를 얻는데는 여러 방법이 있다. 한 일반적인 방법은 조향축 회전 위치 정보(조향 휘일 각도)와 차량 속도를 이용하여 그로부터 가속도를 계산하는 것이다.
능동 현가 시스템, 전력 조향 보조 장칠, 안전 운전 경보 시스템 및, 4개의 휘일 조향 장치로 인해 자동차 조향축의 위치를 감지해야할 필요성이 조성되어 왔다. 그와같이, 속도, 방향 및, 기준 펄스(즉, 참 위치)를 검출하기 위한 여러 센서들이 창출되어 왔다. 조향 휘일 각도 정보를 얻기 위한 통상의 수단은 광센서 시스템 또는 가속도계이다.
본 발명은 주로 홀-효과 센서들을 사용하여 자동차 조향축의 속도, 방향 및, 위치를 검출하는 것에 관한것이다. 본 발명에 따른 센서 베어링은 현재의 조향축 지지 베어링을 그대로 이용한다. 또 다른 이점은 무게 경감, 비용 절감, 먼지 또는 이물질에 대한 무감각, 장착의 간단함, 높은 분석력 및, 참 기준 위치를 얻기가 용이함 등이다. 더욱이, 본 발명은 통상의 광센서에 비해 매우 간단화된 구성을 제공하고, "클립 결합식" 센서 장착과, 방향 감지 및 기준 펄스 인식의 부가적인 잇점을 제공한다.
본 발명의 부가적인 잇점은 아래에 기술된것 처럼 명백히 된다.
간단히 기술하면, 조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치는, 연장된 대류(elongated inner race), 연장된 외륜 및 그들 사이에 배치된 구름 요소들을 갖는 조향축 지지 베어링을 포함한다. 내륜은 외륜에 대해 상대적으로 회전가능하다. 부호기는 내륜에 장착된다. 조향축 지지 베어링의 외륜에 분리가능한 센서 장착대가 부착된다. 센서 장착대에 제1센서와 제2센서가 장착되어 부호기로 부터의 반경 방향 자계를 감지한다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
제1도에 도시된 전형적인 광센서 시스템에서, 광센서 하우징(1)은 조향축 지지 베어링(2)에 접속되어 있다. 이 베어링(2)은 조향축(3)상에 장착되어 있다. 광센서 하우징(1)에는 인접한 전기 핀 접속기(4)에 의해 전력이 공급된다. 광센서 하우징(1)내에 수용된 사각형으로 배치된 두세트의 전송 및 수신 센서들(도시 안됨)을 이용하여 조향축(3)의 속도 및 방향이 얻어진다. 센서들의 사각형상은 슬롯이 형성된 디스크(5)의 기하 형상을 통해 언어진다.
제1도에 도시된 바와 같이, 광센서 시스템을 수용하도록 조향축에는 상당한 "영역"이 요구된다. 조향축 주위에 광센서를 사용하는 것은 관련된 비용, 중량 및, 수고를 동반하는 단점이 있다. 별도의 베어링이 조향축위에 배치되어 있기 때문에 수리가 복잡해진다. 광쎈서는 자동차에 따르는 불결한 환경에서는 찾을 수 없는 께끗한 환경을 필요로 하기 때문에 광센서의 보존 유지가 특히 중요한 문제이다. 더욱이, 광 시스템이 조향 휘일축의 참 위치를 검출할 수 있는지가 불확실하다.
본 발명에 따른 센서 베어링은 조향축 지지 베어링의 내륜 및 외륜을 연장함에 의해 그 조향축 지지 베어링을 재구성하는 것을 포함한다. 베어링의 내측 회전 부재는 부호기 즉, 다극 자석링을 수용하도록 연장된다. 베어링의 외측 고정 부재는 센서 장착대가 외륜에 고정 또는 결합될 수 있도록 그리고 그 외륜에 대해 차폐되어 보호되도록 연장된다.
본 발명의 불리가능한 또는 "클립 결합시" 센서 장착대는 제1 및 제 2 센서, 즉 홀-효과 센서물을 포함한다. 이 센서들은 다극 자석링의 반경방향 자계를 검출하도록 그 자석링의 맞은편에 배치된다. 이 센서들은 그들의 출력신호가 위상이 어긋나도록 즉, 한 센서의 출력 신호가 다른 센서의 출력 신호로 부터 90°차이가나도록 배치된다. 두 출력 신호들의 상대 위치를 전기적으로 모니터함에 의해, 방향 정보가 유도될 수 있다.
홀-효과 센서들은 센서 장착대내에 수용된다. 조향축 지지 베어링의 내륜에 다극 자석링이 장착된다. 그다극 자석링이 홀-효과 센서들에 대해 회전할때, 제어 신호가 발생하여 전기 제어 유니트로 송출된다. 제어 신호는 조향 휘일축의 상대 속도를 나타낸다. 서로 위상이 어긋나는 제어 신호를 발생하도록 원주방향으로 이격된 두개의 홀-효과 센서들을 사용함에 의해, 조향축의 방향이 검출될 수 있다.
만일 기준 펄스가 요망되면, 제3홀-효과 센서가 "클립 결합식" 센서 장착대와 통합될 수 있다. 이 경우에, 단극 자석이 자석 캐리어내에 배치된다. 그 자석 캐리어는 연장된 회전 내륜에 조정가능하게 접속된다. 기준 펄스 위치에 있어서, 자석 캐리어에 배치된 태브(tab)가 조향축 슬롯에 끼워져서 절대 또는 감 기준펄스를 설정한다. 더욱이 조향 휘일축 주위의 센서 장착 조립체의 원주 위치는 축 장착 브라켓과 맞물린 센서 장착대의 갈라진 부분들에 의해 보장된다.
본 발명은 조향축(11)의 방향 및 속도를 감지하는데, 주로 사용되는 베어링 센서 조립체(10)가 도시된 제2도 및 제3도를 참조하여 보다 자세히 설명된다. 베어링 센서 조립체(10)는 연장된 내륜(13), 연장된 외륜(14) 및 그들사이에 배치된 구름 요소(22)들을 갖는 조향축 지지 베어링 (12)을 포함한다. 내륜(13)은 O-링(28)에 의해 조향 축(11) 주위에 보유된다. 외륜(14)에는 환형 홈(24)이 제공된다. 외륜은 환형 부재(25)에 의해 원통 베어링 하우징(21)에 대해 적절한 축방향 위치에 유지되는데, 그 환경 부재(25)는 외륜(14)의 부분(26)을 둘러싸는 축방향 부분이 나머지 부분 보다 직경이 크다. 베어링 클립(15)은 환형 홈(24)에 의해 형성된 외륜(l4)상의 견부와 환경 부재(25) 사이에 끼워지는 반경 방향 연장부(27)를 갖는다. 따라서, 외륜은 조향축 베어링 하우징(21)안에 직절히 배치된다. 내륜(13)은 외륜(14)에 대해 상대적으로 회전가능하다.
부호기(20)는 조향축 지지 베어링(12)의 내륜(13)에 장착되고, 분리 가능한 센서 장착대(16)는 외륜(14)에 부착된다. 센서 장착대(16)는 부호기(20)의 맞은편에 배치된 제1센서(17)와 제2센서(18)을 가짐으로써, 제1센서(17)와 제2센서(18)가 부호기(20)에 의해 발생된 자계를 검출할 수 있도록 한다. 센서(17 및 18)들은 홀-효과 검출기인 것이 바람직하다.
센서(17 및 18)들은 한 센서의 출력 신호가 다른 센서의 출력 신호와 위상이 어굿나는 방식으로 센서 장착대(16)내에 수용된다. 상기한 센서(17, 18)들은 접속기(l9)와 일체이거나 전기적으로 연결되어 있다. 접속기(19)는 센서 조립체(10)의 일체로된 부분이고, 센서 장착대(16)와 동일한 재료이다. 센서 장착대(16)는 회로판(49) 및 다른 바람직한 부품들을 포함할 수도 있다. 전형적으로 센서(l7, 18)들과 전기 접속기판들은, 미리 성형된 플라스틱 센서 장착대(16)안으로 삽입된 회로판(49)에 납땜될 수 있다. 그후에 메립용 새로 가사용되어 센서들(17,18)의 뒤에 그리고 회로판(49)을 통해 채워진다.
부호기(20)는 바람직하게 다수의 영구 자화된 자극 부분들을 갖는 다극 자석링이다. 각각의 자극 부분들은 N극과 S극을 가지며, 각각의 극이 반대 극성의 두극들 사이에 있도록 배치된다.
너트 및 보울트와 같이 풀어진 자기 부품들로 부터 부호기(20)를 보호하도록, 조향축 지지 베어링(12) 주위에는 보호 차폐 부재(23)가 제공된다. 그 보호 차폐 부재(23)는 어떤 큰 자기 부품들이 부호기(20)에 둘러붙어서 조향 휘일(도시 안됨)의 회전을 잠정적으로 정지시키는 것을 방지한다. 보호 차폐 부재(23)는 외륜(14)에 접속되고, 센서들(17,18)들이 부호기(20)와 직접 마주하여 배치될 수 있도록 개방부를 포함한다. 보호 차폐 부재(23)는 임의의 적절한 플라스틱으로 형성된다.
임의적으로, 제1센서(17)와, 제2센서(18)에 대해 직각으로 제3센서(30)가 센서 장착대(16)에 장착되고 기준 펄스 자석(31)이 부호기(20)의 출력에 영향을 주지 않는 방식으로 환형 자석 캐리어(32)내에 배치된다. 기준 펄스 자석(31)은 단극 자석이다.
또한 자석 캐리어(32)는 기준 펄스 자석(31)을 조향축(11) 주위의 소정 원주 위치에 유지하는 수단을 포함한다. 소정의 원주 위치를 유지하는 수단은 자석 캐리어(32)의 자유 단부에 배치된 태브(33)이고, 이 태브는 조향축(11)에 형성된 슬롯(34)안으로 끼워진다.
제4도에 도시된 바람직한 실시예의 센서 장착대(40)는 제1센서(41), 제2센서(42), 제3센서(43) 및 일체형 전기 접속기(44)를 갖는다. 센서 장착대(40)는 플라스틱으로 형성되고, 한쌍의 가요성 핑거(45 및 46)들을 포함한다. 가요성 핑거(45 및 46)들은 조향축(도시 안됨)의 외측 부분 주위에 배치되고, 그 조향축 둘레의 대부분을 따라 연장한다. 가요성 핑거(45 및 46)들은 센서(41,42 및 43)들을 베어링 외경부까지 당겨서 그 센서들을 적당한 부호기의 맞은편에 적절히 배치하는 작용을 한다.
이 분리 가능한 센서 장착대(40)는 조향축 위의 임의의 부품을 제거함이 톱니 센서 시스템의 조립 및 분해를 용이하게 하는 구성을 갖는다. 그러므로, 이러한 센서 시스템의 수리는 매우 간단하며 특히, 센서의 대체가 요구될때 매우 간단하다.
센서 장착대(40)의 원주 위치는 센서 장착대(40)의 갈라진 부분(47 및 48)들을 축 장착 브라궷(도시 안됨)과 "맞물리게"하여 보장된다.
본 발명에 따라 도시 및 기재한 여러 실시예를 통해, 본 기술에 숙련된 사람들에 의해 본 기술의 변경 및 수정안의 있을 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 본원에 도시 및 기재된 상세한 설명에 제한을 두지 않고, 청구된 특허 청구 범위내에서 어떤 변경 및 수정안이 이루어질 수 있다.

Claims (8)

  1. 조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치로. 연장된 외륜(14), 그 외륜(14)에 대해 회전 가능한 연장된 내륜(13) 및, 그 내륜 및 외륜(13 및 14)들 사이에 배치된 구름 요소(22)들을 갖는 조향축 지지 베어링(12) ; 상기 내륜(13)에 장착된 부호기(20) ; 상기 조향축 지지 베어링의 상기 외륜(14)에 부착된 센서 장착대(16,40) ; 센서(17 및 18, 41 및 42)들을 통해 회전할 때 상기 부호기(20)에 의해 발생된 가계를 감지하도록 상기 센서(17 및 18, 41 및 42)들이 배치되는데, 상기 센서 장착대(16,40)에 배치된 제1센서(17,41) 및 제2센서(18,42) ; 상기 제1 및 제2센서(17 및 18,41 및 42)들에 직각인 상기 센서 장착대(16,40)에 배치된 제3센서(30,43)와 ; 상기 제1및 제2센서(17 및 18, 41 및 42)들의 출력에 영향을 주지 않는 방식으로 캐리어(32) 내에 배치된 기준 펄스 자석(31)으로, 상기 기준 펄스 자석(31)이 지나갈때 상기 제3센서(30,43)에 의해 한 기준 펄스를 감지하는 기준 펄스 자석(31)을 포함하는 조향축의 방향과 속도를 감지하는장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준 펄스 자석(31)은 단극 자석인 조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 캐리어(32)는 상기 기준 펄스 자석(31)을 상기 조향축상의 소정의 원주 위치에 유지하는 수단을 포함하는 조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 소정의 원주 위치를 유지하는 수단은 상기 조향축이 슬롯안으로 끼워지는 태브인 조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 센서(17 및 18, 41 및 42)들은 홀-효과 센서들인 조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 부호기(20)는 다수의 영구 자화된 자극 부분들을 갖는 다극 자석 링인 조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1및 제2센서(17 및 18, 41 및 42)들은 한 센서의 출력 신호가 다른 센서의 출력 신호와 위상이 어긋나도록 상기 센서 장착대(16,40)에 배치된 조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 센서 장착대(16,40)는 별도의 보유링을 사용할 필요가 없게 되도록 상기 조향축 지지 베어링을 보유할 수 있는 조향축의 방향과 속도를 감지하는 장치.
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