KR102160324B1 - 감지 디바이스를 제조하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동 방향(94)에서 인코더 자석(37)의 위치를 검출하기 위한 센서(48)에 관한 것이며, 이 센서는 이동 방향(94)으로 연장되는 제1 코일(74), 제1 코일(74)과 정렬되며 이동 방향(94)에서 볼 때에 대칭점(96)에 대해서 서로 대칭적으로 배열되고 이에 따라서 제1 코일(74)과 함께 제1 및 제2 변압기를 형성하는 제2 및 제3 코일(76)로서, 이 변압기들의 변환비는 인코더 자석(37)의 위치에 의존하는, 제2 및 제3 코일(76), 및 변압기들 중 한쪽 변압기의 다른 쪽 변압기에 대한 변환비를 변화시키는 자기적 비대칭부를 포함한다.
Description
본 발명은 측정 픽업(measuring pickup)을 생성하는 방법 및 측정 픽업에 관한 것이다.
DE 44 259 03 C3 및 EP 238 922 B1은 PLCD로서 지칭되는, 영구-자석 선형 무접촉 변위에 기초한 선형 위치 측정의 원리에 따라서 동작하는 위치 센서들을 개시한다. 이러한 위치 센서들은 또한 LIPS로서 지칭되는, 선형 유도성 위치 센서들로서 알려져 있다.
본 발명의 목적은 공지된 위치 센서들을 개선하는 데 있다.
이러한 목적은 독립항들의 특징들에 의해서 달성된다. 바람직한 개발사항들이 종속항들의 청구 대상이다.
본 발명의 일 양태에 따라서, 이동 방향에서의 인코더 자석의 위치를 검출하기 위한 센서는 이동 방향으로 연장되는 제1 코일, 제1 코일에 이어서 배향된 제2 코일 및 제3 코일로서, 제2 코일 및 제3 코일은 대칭점과 관련하여서 고려되는 때에, 이동 방향에서 서로에 대해서 대칭적으로 배열되며, 이에 대응하여 제1 코일과 함께 제1 변압기 및 제2 변압기를 형성하며, 제1 변압기 및 제2 변압기의 변환비는 인코더 자석의 위치에 의존하는, 제2 코일 및 제3 코일, 및 제1 변압기 및 제2 변압기 중 한쪽 변압기의 변환비를 다른 쪽 변압기의 변환비에 대해서 변화시키는 자기적 비대칭부(magnetic asymmetry)를 포함한다.
이로써, 이 특정된 센서는 그의 측정 범위에 있어서 대칭적으로 구성된다. 자기적 비대칭부는 본 명세서에서 다음의 텍스트에서는 비대칭성을 측정 범위의 이러한 대칭성으로 도입하는 특정된 센서 내에서의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 이 요소는 모든 측면에서 비대칭적으로 구성될 필요는 없다; 이는 오직 측정 범위 내의 대칭성을 와해시키기만 하면 된다.
특정된 센서의 일 개발예(development)에서, 자기적 비대칭부는 기하학적 비대칭부를 포함한다.
특정된 센서의 다른 개발예에서, 인코더 자석의 이동 방향에서 볼 때에 전방에 배열된 변압기의 변환비는, 인코더 자석의 이동 방향에서 볼 때에 후방에 배열된 변압기의 변환비보다, 자기적 비대칭성만큼 크다.
특정된 센서의 또 다른 개발예에서, 자기적 비대칭부는 제3 코일에 대한 제2 코일의 비대칭적 기하구조를 포함한다.
특정된 센서의 추가 개발예에서, 제3 코일에 대한 제2 코일의 비대칭적 기하구조는 제3 코일에 대한 제2 코일의 비대칭적 권취수(turn number) 및/또는 단위 길이당 권취수를 포함한다.
특정된 센서의 다른 개발예에서, 자기적 비대칭부는 제1 코일의 기하구조에서의 위치-의존적 변화를 포함한다.
특정된 센서의 바람직한 개발예에서, 자기적 비대칭부는 제1 변압기의 제1 코일과 제2 코일 간의 결합(coupling)을 제2 변압기의 제1 코일과 제3 코일 간의 결합에 대해서 변화시키는 요소를 포함한다.
특정된 센서의 특정 개발예에서, 이 요소는 이동 방향에서 볼 때에 위치-의존적 단면 기하구조를 포함한다.
특정된 센서의 특정하게 바람직한 개발예에서, 이 요소는 대칭점으로부터 볼 때에 비대칭적으로 배열된다.
특정된 센서는 특정하게 바람직하게는 선형 위치 센서(LIPS)이다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 차량의 제동 시스템을 작동시키기 위한 장치는 이동 방향에서 브레이크 페달을 변위시킴으로써 제동력을 설정하기 위한 브레이크 페달, 및 이동 방향에서 브레이크 페달의 위치를 검출하고 브레이크 페달의 검출된 위치에 의존하여 설정될 제동력을 표시하는 신호를 출력하기 위한, 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에서 청구된 센서를 포함한다.
본 발명의 전술한 특성들, 특징들 및 장점들 및 이들이 달성되는 방식은 이하의 예시적인 실시예들의 설명과 연관되어서 보다 명백해질 것이고 보다 용이하게 이해될 것이며, 예시적인 실시예들이 도면들을 참조하여서 보다 상세하게 설명되고, 이 도면들에서;
도 1은 위치 센서를 포함하는 탠덤 마스터 실린더(tandem master cylinder)의 개략적 예시를 도시한 도면;
도 2는 도 1로부터의 위치 센서의 개략적 예시를 도시한 도면;
도 3은 선형 위치 센서의 사시도;
도 4는 도 3으로부터의 선형 위치 센서의 특성을 도시한 도면;
도 5는 도 3으로부터의 선형 위치 센서의 단면도를 도시한 도면;
도 6은 다른 선형 위치 센서의 단면도를 도시한 도면;
도 7은 또 다른 선형 위치 센서의 단면도를 도시한 도면;
도 8은 또한 더 다른 선형 위치 센서의 단면도를 도시한 도면;
도 9는 또한 더 다른 선형 위치 센서의 단면도를 도시한 도면.
동일한 기술적 요소들에는 동일한 참조 부호들이 제공되며 도면들에서 오직 한번만 기술된다.
도 1은 위치 센서를 포함하는 탠덤 마스터 실린더(tandem master cylinder)의 개략적 예시를 도시한 도면;
도 2는 도 1로부터의 위치 센서의 개략적 예시를 도시한 도면;
도 3은 선형 위치 센서의 사시도;
도 4는 도 3으로부터의 선형 위치 센서의 특성을 도시한 도면;
도 5는 도 3으로부터의 선형 위치 센서의 단면도를 도시한 도면;
도 6은 다른 선형 위치 센서의 단면도를 도시한 도면;
도 7은 또 다른 선형 위치 센서의 단면도를 도시한 도면;
도 8은 또한 더 다른 선형 위치 센서의 단면도를 도시한 도면;
도 9는 또한 더 다른 선형 위치 센서의 단면도를 도시한 도면.
동일한 기술적 요소들에는 동일한 참조 부호들이 제공되며 도면들에서 오직 한번만 기술된다.
도 1을 참조하면, 도 1은 위치 센서(4)를 포함하는 탠덤 마스터 실린더(2)를 도시한다.
탠덤 마스터 실린더(2)는 또한 압력 피스톤(6)을 가지며, 해당 압력 피스톤은 하우징(10) 내에서 이동 방향(8)으로 이동가능하게 배열되고, 압력 피스톤(6)의 이동은 풋 페달(미도시)에 의해서 제어될 수 있다. 압력 피스톤(6) 자체가 주 피스톤(12) 및 보조 피스톤(14)으로 분할되며, 주 피스톤(12)은 하우징(10)의 유입구를 폐쇄하며 보조 피스톤(12)은 하우징(10)의 내부를 주 챔버(16) 및 보조 챔버(18)로 분할한다. 보조 칼라(collar)(20)가 주 피스톤(12) 상에서 하우징(10)의 유입구 영역에서 배열되며, 이 보조 칼라는 하우징(10)의 내부를 주변 공기로부터 차단한다. 하우징(10)의 내부를 보면, 주 칼라(22)는 보조 칼라(20)를 따르며, 상기 주 칼라는 주 피스톤(12)과 하우징(10)의 벽 간의 갭을 실링한다(sealing). 보조 피스톤(14) 상의 압력 칼라(24)는 주 챔버(16)의 압력을 보조 챔버(18)의 압력으로부터 격리시킨다. 또한, 보조 피스톤(14) 상의 다른 주 칼라(26)가 보조 피스톤(14)과 하우징(10) 의 벽 간의 갭을 실링한다. 주 피스톤(12)은 제1 스프링(28)을 통해서 보조 피스톤(14)에 대항하여 지지되는 한편, 보조 피스톤은 제2 스프링(30)을 통해서 하우징 베이스에 대항하여 지지된다. 이와 대응하게, 유압 유체(미도시)가 제1 연결부(32) 및 제2 연결부(34)를 통해서 주 챔버(16) 및 보조 챔버(18)로 공급될 수 있다.
탠덤 마스터 실린더의 동작 모드가 본 기술 분야의 당업자에게 알려져 있기 때문에, 그 동작에 대한 세부적인 설명은 본 명세서에서는 제공되지 않는다.
위치 센서(4)는 그의 상단부에서 인코더 자석(37)을 포함하는 슬라이드부(36)의 형태로 된 샘플링 요소를 가지며, 이 슬라이드부는 도면의 면(plane) 내로 보여질 때에, 센서 회로(38)(아직 기술되지 않음) 아래로 푸시될 수 있다. 슬라이드부(36)를 푸시하기 위해서, 주 피스톤(12)은 플랜지(40)를 가지며, 슬라이드부(36)가 플랜지와 접한다. 이로써, 플랜지(40) 및 주 피스톤(12)은 함께 측정 대상을 형성하며, 이 측정 대상의 위치는 위치 센서(4)의 센서 회로(38)(아직 기술되지 않음)에 의해서 결정된다. 센서 회로(38)는 리드프레임, 인쇄 회로 보드 또는 다른 기판과 같은, 배선 캐리어(wiring carrier)(42) 상의 복수의 도전체 트랙으로부터 형성된다. 이들을 오염으로부터 보호하기 위해서, 예를 들어서, 커버(46)가 센서 회로(38)를 갖는 인쇄 회로 보드(42) 상에 위치할 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 도시된 위치 센서(4)를 도시한다.
위치 센서의 회로(38)는 트랜스듀서(48)를 포함하며, 이 트랜스듀서는 본 실시예에서 선형 유도성 위치 센서(LIPS)의 형태로 된다. LIPS(48)는 인코더 자석(37)의 자기장(50)를 검출하고 이 자기장에 기초하여서 전기적 인코더 신호(미표시)를 회로(38)에 출력한다. 이 인코더 신호는 제1 신호 처리 칩(52) 및 제2 신호 처리 칩(54)에 의해서 측정 신호(미표시)로 변환되며, 이 측정 신호로부터 슬라이드부(36)의 위치 및 따라서 플랜지(40) 및 주 피스톤(12)의 위치가 제공된다. 이로써 생성된 측정 신호는 최종적으로 케이블(도시되지 않음)을 통해서 위치 센서(4)의 전송 인터페이스(56)에서 배출(tap-off)되어 예를 들어서 차량(도시되지 않음) 내의 모터 제어기와 같은 보다 상위 레벨의 신호 처리 유닛(도시되지 않음)으로 전달될 수 있다.
회로(38)는 예를 들어서 과전압으로부터 2개의 신호 처리 칩(52, 54)을 보호하기 위한 보호 요소들(58)을 포함할 수 있다. 또한, 차폐 플레이트(60)가 회로(38)와 LIPS(48) 간에 배열될 수 있으며, 상기 차폐 플레이트는 회로(38)와 트랜스듀서(48) 간의 전자기장들을 차폐하며 이로써 LIPS(48)에 대한 회로(38)의 영향을 회피한다.
본 실시예에서, LIPS(48)는 배선 캐리어(42) 상의 규정된 위치에서 형태-맞춤 연결부(form-fitting connection)(62)를 통해서 배열된다. 이 경우에, 보호성 합성절연체(protective compound)(64)가 배선 캐리어(42) 및 트랜스듀서(48)를 둘러싼다.
도 3은 LIPS(48)의 사시도를 도시한다. LIPS(48)는 4개의 웹(68)을 통해서 중앙 부문(70) 및 2개의 측면 부문(72)으로 분할되는 권선 공간을 포함한 코일 포머(coil former)(66)를 포함한다. 코일 포머(66)는 주 코일(74)을 유지하며, 주 코일은 코어(이에 대해서는 도 3에서는 더 이상 도시되지 않음)를 따라서 연장되며 본 경우에서는 단일 층의 형태로 되는 것으로 가정되는 것이 의도된다. 코일 포머(66)는 주 코일(74)의 2개의 반대편의 주변 구역들에서 유도 전압을 측정하기 위해 조밀하게 권취된 보조 코일들(76)을 유지한다.
말하자면, LIPS(48) 내의 코일들(74, 76)은 2개의 상이한 방식으로 상이할 수 있다. 먼저, 코일들은 측정 변압기의 부분으로서 상호작용하며, 이 변압기에서 주 코일(74)은 자기장을 여기하며 보조 코일들(76)에서 유도 전압을 유도한다. 주 및 보조 코일들(74, 76)의 선정은 원칙적으로는 목표된 바와 같이 되며 도 3에서 도시된 방식으로 구성될 필요는 없다. 본 실시예에서 LIPS(48)는 비율측정(ratiometric) 신호 처리를 사용하여서 평가될 수 있는 것이 의도되며, 이러한 이유로 인해서 주 코일(74) 및 보조 코일들(76)의 선정은 전술한 바와 같다. 이러한 LIPS(48)에 접속된 신호 처리부는 각각의 경우에 양 보조 코일들(76)에서의 유도 전압의 일 측정을 수행하고 고장 억제를 위해서 적합한 알고리즘을 사용하여서 2개의 측정된 유도 전압을 계산한다. 가장 간단한 경우에, 이는 적합한 방식으로 직렬로 접속된 보조 코일들(76)에 의해서 발생할 수 있다. 바람직하게는, 이는 수학적 맵핑의 구성 시에 큰 자유도를 제공하는 아날로그 또는 디지털 신호 처리에 의해서 발생하며, 이 수학적 맵핑을 사용하여서 위치 값이 2개의 유도 전압으로부터 계산된다.
또한, 코일들(74, 76)은, 그들의 기하학적 구성의 차원에서, 대략적으로 전체 코어 길이를 따라서 권취된, 단위 길이당 낮은 권취수를 갖는 코일들(74)(본 예시적인 실시예에서 주 코일(74)) 및 코어(미도시)의 특정 지점에서 단위 길이당 높은 귄취수로 조밀하게 권취된 코일들(본 예시적인 실시예에서 보조 코일들(76))로 분할될 수 있다.
LIPS의 동작 모드에 대한 다른 상세한 사항들은 예를 들어서 문헌들 DE 44 259 03 C3 및 EP 238 922 B1에서 제시된다.
LIPS(48)는 도 4에 예시된 특성(78)을 가지며, 여기서 측정될 변수, 즉, 인코더 자석(37)의 위치(80) 및 측정될 변수를 나타내는 출력 변수, 즉, 보조 코일들(76)에서 유도 전압들(82)이 서로에 대해서 설정된다.
응용 상황에 따라서, LIPS(48)에 대한 특성(78)이 언제나 어느 위치에서도 동일한 구배를 갖는 것이 바람직할 수도 있거나, 상이한 구배들을 갖는 구역들을 영구적으로 갖는 것이 바람직할 수도 있다.
LIPS(48)의 특성(78)이 선형 프로파일을 갖는 경우에, LIPS(48)의 측정 결과들은 아날로그 제어기, 측정 메카니즘에서 또는 수동적 판독을 위한 표시를 위해서 직접적으로 추가-처리(further-processed)될 수 있다(용어와 관련하여 다음을 유의해야 한다: 선형 위치 측정 = 선형 이동 측정; 선형 특성 = 측정된 위치와 출력된 변수 간의 선형 관계). 따라서, 현재에 대부분의 경우에, 선형 특성(78)을 갖는 LIPS(48)를 구성하는 것이 시도된다. 특성(78)이 원칙적으로 비선형이므로, 이 특성은 디지털 시스템들에서 용이하게 보정될 수 있다. 이 경우에, LIPS(48)의 감도 및 따라서 그의 정확도 및 그의 분해능은 일정하며 선형 특성의 구배에 의해 영향을 받는다.
위치-의존 정확도 및 분해능 요건들 및 전체 측정 범위에 걸쳐서 고려되는 비선형 특성을 갖는 사용의 실례는 도 1에 도시된 탠덤 마스터 실린더(2)를 포함하는 전기유압형 제동 시스템이며, 이 시스템에서 LIPS(48)는 브레이크 페달 위치를 측정하는데 사용된다. LIPS(48)는 브레이크 페달 위치에 의해서, 운전자의 의도를 검출하고, 관련된 제어 시스템(더 이상 도시되지 않음)에서의 측정 결과를 사용한다. 정상적인 도로 교통 시에 주행하는 승용차에서, 브레이크 페달 위치는 레스트 위치(rest position) 또는 거의 레스트 위치에서 주로 있는데 반해서, 완전 제동에 대응하는 크게 편위된 브레이크 페달은 흔하지 않은 주행 상황에서의 위치이다. 이러한 상황은 차량의 안전을 위해서 매우 중요한 상황이지만, 브레이크 페달에서의 최대 감도를 요구하지는 않는다. 한편, 제동 시스템에서의 제어 품질과 관련하여서 엄격한 요건들은 수많은 제동 동작들에서 작은 지연을 갖도록 설정되는데, 그 이유는 제동 동작을 민감하게 제어하는 것은 이러한 제동 동작들 시에 안락함 및 드라이빙 응답에서 중요하기 때문이다. 이러한 측면에서 높은 정도의 안락함은, 가능하게는 측정 범위의 끝에서 대응하는 값들을 희생하고서도, 초기 범위에서 위치 센서의 정확도 및 분해능이 증가함으로써 달성될 수 있다. 운전자는 높은 정도의 정확도로부터 이점을 얻을 것인데 그 이유는 이러한 시스템이 달성된 지연과 관련하여서 특정하게 재현가능한 방식으로 브레이크 페달의 특정 편위에 반응하기 때문이다. 운전자는 높은 정도의 분해능으로부터도 이점을 얻을 것인데 그 이유는 측정된 변수의 잠재적으로 와해적인 이산성(potentially disruptive discretization)이 본 경우에서는 디지털 시스템에서 은폐된 채 유지되기 때문이다.
따라서, LIPS(48)는 그의 특성(78)이 응용 상황에 맞게 구성되어야 한다. 둘째로, LIPS(48)의 코일들(74, 76)은 측정 범위의 엔드 포인트들을 넘어서 가능한 한 적게 돌출되어야 한다. 이는 높은 정확도 및 분해능이 측정 범위의 시작 시에 그리고 그 근방에서 요구되고 이와 동시에 측정 범위의 이 부분에서 물리적 공간이 특히 제한되는 전기유압식 제동 시스템들에서 특히 적합한 구성이다. 작은 지연을 갖는 브레이크 페달 및 제동의 레스트 위치를 포함하는 이러한 범위부분, 즉, 특히 긴급상황이 없는 정상적인 도로 교통에서의 주행 동안에 계속적으로 사용되는 범위는 예를 들어서 측정 범위의 시작 부분으로서 고려될 수 있다.
본 명세서에서 LIPS(48)의 특성(78)이 의도적으로 비선형인 예시적인 실시예가 시작된다. 이러한 비선형 특성(78)은, 이 비선형 특성(78)이 각각의 응용상황의 위치-의존 정확도 및 분해능 요건에 맞기 때문에, LIPS(48)의 성능을 개선하는데 사용될 수 있다.
분해능 및 정확도는 국부적으로 증가되는데, 이 경우에 LIPS(48)의 비선형 특성은 더 가파른데(steeper), 즉, 측정된 변수에서의 특정 변화는 출력 변수에서의 큰 변화를 낳는다(= 증가된 감도). 이와 반대로, 분해능 및 정확도는 국부적으로 감소하는데, 이 경우에 비선형 특성(78)은 보다 편평한(flatter) 프로파일을 갖는다. 통상적으로, 오직 한정된 값 범위만이 출력 변수에서 가용하며, 따라서 이러한 특성들 중 하나는 다른 지점에서의 특성(78)의 그리고 분해능 및 정확도의 상승 레이트(rise rate)에서의 국부적 증가를 위해서 희생될 필요가 있다.
구배의 분해능 및 정확도에 대한 의존성의 원인은 LIPS(48) 또는 신호 처리부의 다른 스테이지들로부터 출력 변수로서의 유도 전압들(82)에 유사하게 전송되는 간섭 및 노이즈는 특성(78)에 의해서(즉, 측정된 변수에 대해서) 그들의 진폭이 통상적으로 변하지 않는다는 것이다. 따라서, 특성(78) 상의 임의의 지점에서, 간섭 및 노이즈는 인접하는 값들의 구별능력(distinguishability)을 하향 제한시키는 특성 변수의 전형적인 값(진폭, 스펙트럼 전력 밀도, rms 값 등)을 갖는다. 특성(78)이 보다 가파를수록, 측정 변수로서 검출될 위치(80)의 연관된 구별가능한 값들은 서로 더 근접하며, 이는 도 4에서 예시적으로 예시된다.
출력 차(84)만큼 상이한 출력 변수로서의 유도 전압들(82)의 출력값들(81, 83)의 구별능력이 존재한다고 도 4의 실례를 사용하여서 가정된다면, 제1 측정 차(90)만큼 상이한 측정된 변수로서 검출될 위치(80)의 2개의 값들값(86, 88)의 구별능력은 특성(78)의 편평한 영역을 낳는다. 한편, 특성(78)의 가파른 영역에서, 유도 전압들(82)에 대한 동일한 출력 차(84)는 제2 측정 차(92)를 낳으며, 이 차는 제1 측정 차(90)보다 작으며 따라서 그로부터 구별가능하다. 구별능력을 위해서 요구된 인터벌(interval)이 직접적으로 분해능이다. 많은 간섭은 통상적으로 유사하게, 유도 전압들(82) 내의 특정 인터벌 내에서 오직 출력 변수로서만 작용하기 때문에, 정확도와 관련된 관계도 유사하다.
전술한 제동 시스템의 맥락에서, 예를 들어서, 검출될 위치(80)의 보다 하위값 범위에서 간섭에 대해서 덜 민감하게 되도록 LIPS(48)을 구성하는 것이 바람직할 것인데, 그 이유는 운전자가, 검출될 위치(80)의 상위값 범위에서보다 이미 언급한 바와 같은 이러한 값 범위에서 보다 큰 민감성을 가지고 브레이크 페달을 작동시킬 가능성이 있을 것이기 때문이다. 이를 위해서, LIPS(48)의 특성(78)의 구배는 상위값 범위에서보다 하위값 범위에서 작게 되도록 구성될 수 있다.
이를 위해서, 본 실시예의 범위 내에서, 코일들(74, 76)로 이루어진 변압기의 기하학적 구성이 수정된다. LIPS(48)의 완전하게 대칭적인 설계 대신에, 적어도 비대칭이 목표 방식으로 변압기 내로 도입되며, 이러한 방식에서는 LIPS(48)의 적어도 하나의 구성요소(권선들 중 하나, 권선 쌍의 절반부들 또는 코어)가 측정될 위치(80)의 측정 범위의 중앙에서 측정 방향에 대해서 수직으로 배열된 면(plane)에 대해서 비대칭적이다. 대응하는 비대칭 구성이 주어지면, 코어 및/또는 유도 전압들(82)의 포화의 측정 결과에 대한 기여 정도는 인코더 자석(37)의 위치(80)에 따라서 변하며, 이로써 특성(78)에서의 목표된 비선형성이 달성된다.
목표된 특성 변화로 비대칭성을 생성하기 위한 가능사항들이 더 아래의 지점에서 예시적으로 예시된다. 이러한 가능사항들은 원칙적으로 결합될 수 있다. 그들의 효과는 일반적으로 서로 결합될 시에 강화될 것이다. LIPS(48)의 동작 원리의 큰 비선형성으로 인해서, 이러한 결합은 중첩 원리에 따라서 처리될 수 없음이 가정될 수 있다. 따라서, 코일들(74, 76)을 포함하는 변압기의 구성에 대한 특정 변경의 기여도는 또한 이 구성에 대한 다른 변경사항들에도 의존한다.
구성에 대한 개별 변경사항들은 다음과 같다(위에서와 같이 "시작부분"의 정의 및 이에 대응하게 "끝부분"의 정의는 측정 범위 및 따라서 인코더 자석(37)의 검출된 위치와 관련된다):
1. (도 3에서는 도시되지 않은) 코어의 길이 변화
a. 시작부분에서의 코어의 연장
b. 끝부분에서의 코어의 단축.
2. 보조 권선들의 권취수 변화
a. 시작부분에서의 보조 권선의 권취수 증가
b. 끝부분에서의 보조 권선의 권취수 감소.
3. 주 권선의 단위 길이당 권취수의 위치-의존적 변화
a. 시작부분에서의 단위 길이당 권취수 증가
b. 끝부분에서의 단위 길이당 권취수 감소.
4. 제2 코어가 권선들의 외측에 제공되는 경우(자기적(magnetic) 복귀 경로 코어)
a. 시작부분에서의 자기적 복귀 경로 코어의 재료 단면 감소
b. 끝부분에서의 자기적 복귀 경로 코어의 재료 단면 증가.
구성 1.a. 내지 3.a.에서의 변경사항들로 인해서 보다 높은 전압들이 유도되고, 이는 일반적을 이점이다. 그러나, 이는 특히 시작부분에서 재료의 추가적 소비 및 보다 높은 보다 높은 설치 공간 요건을 수반한다. 따라서, 구성 1.b. 내지 3.b.에서의 상보적 변경사항들이 감소된 전압들에도 불구하고 적절한데 그 이유는 재료 및 설치 공간이 그에 대응되게 절감되기 때문이다.
도 5는 센서의 측정 범위(94)에 대한 규모(scale)를 추가적으로 도시한다. (측정 범위의 화살표 방향에 의해서 표시된) 측정 범위(94)의 시작부분 및 끝부분이 2개의 보조 코일(76) 간에서 명시적으로 존재하는데, 그 이유는 LIPS(48)의 출력 전압은 인코더 자석(37)(미도시)이 보조 코일들에 근접하게 될 때에 극값에 도달하기 때문이다. 인코더 자석(37) 이 이 지점을 넘어서 이동하면, 측정 범위(94) 내에서와 같이 동일한 측정 결과들이 이러한 위치들에서 달성된다. 따라서, 인코더 자석(37)은 보조 코일들(76)로부터의 최소의 이격 정도를 유지할 필요가 있으며, 이로써 측정 범위(94)는 제한된다. 따라서, 측정 범위(94)의 중심은 코일 포머(66) 및 측정 변압기들에 대해서 전술한 비대칭 면을 표시하며(mark) 이로써 명료성의 이유로 인해서 이 중심에는 참조 부호(96)가 제공된다.
이 경우에, 코일들(74, 76)로부터 측정 변압기를 구성하기 위해서 사용된 LIPS(48)의 코어(98)는, 이 코어(98)가 시작부분에서 연장되고/되거나 끝부분에서 단축되기 때문에, 도 5에서 대칭면(96)에 대해서 비대칭적으로 배열된다.
도 6은 위의 항목 중 항목 2b에 대응하는 방식을 도시한다. 보조 코일(76) 은 측정 범위(94)의 끝부분에서, 측정 범위(94)의 시작부분에서의 보조 코일(76)에 비해서, 보다 적은 권취수, 예를 들어서 오직 권취수의 1/2만을 갖는다. 도 6으로부터의 코어(98)가 여기에서 그리고 다음의 도면들 모두에서 대칭면(96)에 대해서 다시 한번 대칭적으로 사용될 수 있다. 보조 코일(76)이 보다 적은 권취수를 갖기 때문에, 측정 범위(94)의 끝부분에서의 설치 공간 요건은 감소하는 한편, 반대되는 방식(항목 2a)은 시작부분에서의 증가된 설치 공간 요건을 낳을 것이다. 끝부분에서의 보조 코일(76)의 권취수 감소는 측정 범위(94)의 시작 부분에서의 특정 관심 영역에서의 정확도 및 분해능의 증가를 낳기 때문에, LIPS(48)의 크기는 값들을 초기 레벨로 감소시키도록 전체적으로 감소될 수 있다. 따라서, 측정 범위의 시작부분에서도 역시 설치 공간이 절감될 수 있다. 동일한 바가 또한 이하에서 논의되는 도면들에도 적용되어야 한다.
도 7은 마찬가지로 위의 항목 2.b에 따른 방식을 나타낸다. 측정 범위(94)의 끝부분에서의 보조 코일(76)은, 이 경우에, 그 길이가 절반만큼 감소될 수 있다. 이러한 방식의 기술적 효과들은 도 6의 기술적 효과들과 명시적으로 유사하다. 도 6에 비한 장점은 LIPS(48)의 전체 길이가 이제 단축될 수 있다는 것 또는 동일한 외측 크기의 경우에 보조 코일들(76) 간의 거리가 증가하여서 이로써 보다 큰 측정 범위(94)가 가능하게 된다는 것 중 하나일 것이다.
도 8은 위의 항목 3.b에 따른 방식을 나타낸다. 주 코일(74)의 단위 길이당 권취수는 측정 범위(94)의 끝부분을 향해서 절반으로 되었다. 단위 길이당 권취수를 측정 범위(94)를 따라서 갑작스럽지 않게 그러나 연속적으로 변화시키는 것이 바람직한데, 그 이유는 LIPS(48)의 국부적 분해능은 갑작스러운 변화 지점 근방에서 제로로 감소할 수 있기 때문이다.
도 9는 위의 항목 4.b에 따른 방식을 나타낸다. 이 경우에, 코일들(74, 76)은 자기적 복귀 경로 코어(100)에 의해서 둘러싸이며, 자기적 복귀 경로 코어는 이전의 도면들에 따른 LIPS(48)의 다른 변형들에서도 또한 선택사양적으로 제공될 수도 있다. 도 9의 특정 특징은 이 자기적 복귀 경로 코어(100)가 측정 범위(94) 내의 위치에 의존하는 단면적을 가지며 측정 범위(94)의 끝부분을 향해서 그 크기가 증가한다는 것이다. 이 경우에, 도 9에 도시된 LIPS(48)의 실시예는 (도시된 바와 같이) 방사상 방향으로 가변하는 단면 및 이에 수직으로, 즉, 원주 방향으로 가변하는 단면 양자를 나타내는 것으로 의도된다. 또한, 자기적 복귀 경로 코어(100)는 반드시 LIPS(48)의 측정 변압기의 절반 부문의 예시에만 속할 필요는 없는데, 그 이유는 자기적 복귀 경로 코어(100)가 측정 변압기의 일 측 상에 위치하는 경우에도 동작하기에 충분하기 때문이다.
Claims (10)
- 이동 방향(94)에서의 인코더 자석(37)의 위치를 검출하기 위한 센서(48)로서,
- 이동 방향(94)으로 연장되는 제1 코일(74);
- 상기 제1 코일(74)에 이어서 배향된 제2 코일 및 제3 코일(76)로서, 상기 제2 코일 및 제3 코일은 대칭점(96)과 관련하여 고려될 때에, 상기 이동 방향(94)에서 서로에 대해서 대칭적으로 배열되며, 이에 대응하여 상기 제1 코일(74)과 함께 제1 변압기 및 제2 변압기를 형성하며, 상기 제1 변압기 및 제2 변압기의 변환비는 상기 인코더 자석(37)의 위치에 의존하는, 상기 제2 코일 및 제3 코일(76); 및
- 상기 제1 변압기 및 제2 변압기 중 한쪽 변압기의 변환비를 다른 쪽 변압기의 변환비에 대해서 변화시키는 자기적 비대칭부(magnetic asymmetry)를 포함하는, 위치 검출 센서(48). - 제1항에 있어서, 상기 자기적 비대칭부는 기하학적 비대칭부를 포함하는, 위치 검출 센서(48).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인코더 자석(37)의 이동 방향(94)에서 볼 때에 전방에 배열된 변압기의 변환비는, 상기 인코더 자석(37)의 이동 방향(94)에서 볼 때에 후방에 배열된 변압기의 변환비보다 자기적 비대칭성만큼 큰, 위치 검출 센서(48).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자기적 비대칭부는 상기 제3 코일(76)에 대한 상기 제2 코일(76)의 비대칭적 기하구조를 포함하는, 위치 검출 센서(48).
- 제4항에 있어서, 상기 제3 코일(76)에 대한 상기 제2 코일(76)의 비대칭적 기하구조는 상기 제3 코일(76)에 대한 상기 제2 코일(76)의 비대칭적 권취수(turn number) 및/또는 단위 길이당 권취수를 포함하는, 위치 검출 센서(48).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자기적 비대칭부는 상기 제1 코일(74)의 기하구조에서의 위치-의존적 변화를 포함하는, 위치 검출 센서(48).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자기적 비대칭부는 상기 제1 변압기의 상기 제1 코일(74)과 상기 제2 코일(76) 간의 결합(coupling)을 상기 제2 변압기의 상기 제1 코일(74)과 상기 제3 코일(76) 간의 결합에 대해서 변화시키는 요소(98, 100)를 포함하는, 위치 검출 센서(48).
- 제7항에 있어서, 상기 요소(98, 100)는 상기 이동 방향(94)에서 볼 때에 위치-의존적 단면 기하구조를 포함하는, 위치 검출 센서(48).
- 제7항에 있어서, 상기 요소(98, 100)는 상기 대칭점(96)으로부터 볼 때에 비대칭적으로 배열된, 위치 검출 센서(48).
- 차량의 제동 시스템(2)을 작동시키기 위한 장치로서,
이동 방향(94)에서 브레이크 페달을 변위시킴으로써 제동력을 설정하기 위한 브레이크 페달; 및
상기 이동 방향(94)에서 상기 브레이크 페달의 위치를 검출하고 상기 브레이크 페달의 검출된 위치에 의존하여 설정될 제동력을 표시하는 신호를 출력하기 위한, 제1항 또는 제2항에 따른 센서(48)를 포함하는, 제동 시스템 작동 장치.
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