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KR20110121706A - 회전 위치 센서 - Google Patents

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KR20110121706A
KR20110121706A KR1020117021131A KR20117021131A KR20110121706A KR 20110121706 A KR20110121706 A KR 20110121706A KR 1020117021131 A KR1020117021131 A KR 1020117021131A KR 20117021131 A KR20117021131 A KR 20117021131A KR 20110121706 A KR20110121706 A KR 20110121706A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnet
sensor
housing
rotor
sensor assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020117021131A
Other languages
English (en)
Inventor
케빈 월슈라거
로버트 뉴먼
킴 쿡
Original Assignee
시티에스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 시티에스 코포레이션 filed Critical 시티에스 코포레이션
Publication of KR20110121706A publication Critical patent/KR20110121706A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

가동 물체를 감지하기 위한 센서 조립체(20, 300)는 일 실시예에서 내부 캐비티를 형성하는 하우징(322)을 포함한다. 회전자(380)가 캐비티 내에 보유된다. 회전자는 중앙 보어(384)를 형성하고, 자석(400)은 회전자에 의해 형성된 편심 포켓(405) 내에 장착된다. 회전자는 그 위치가 측정되는 가동 물체의 샤프트(170)에 결합된다. 센서(430)가 또한 가동 물체의 위치를 지시하는 전기 신호를 생성하도록 자석(400)을 적어도 부분적으로 덮고 적어도 자석에 의해 생성된 자기장의 방향을 감지하도록 적용되는 관계로 캐비티 내에 보유된다. 다른 실시예에서, 회전자(80) 및 센서(121)는 내부 하우징 벽(54)에 의해 분리된 개별 내부 하우징 캐비티(32, 42) 내에 장착된다.

Description

회전 위치 센서{ROTARY POSITION SENSOR}
본 발명은 일반적으로 위치 센서에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 위치 정보를 지시하는 신호를 생성하기 위한 홀 효과 디바이스(Hall effect device)를 사용하는 센서에 관한 것이다.
위치 센서는 기계적 부품의 위치 또는 이동을 전자적으로 모니터링하는데 사용된다. 위치 센서는 해당 부품의 위치가 변화함에 따라 변화하는 전기 신호를 생성한다. 전기 위치 센서는 다수의 제품에 포함된다. 예를 들어, 위치 센서는 다양한 자동차 부품의 상태가 전자적으로 모니터링되고 제어될 수 있게 한다.
위치 센서는 측정된 위치에 기초하여 적절한 전기 신호를 제공해야 하는 점에서 정확할 필요가 있다. 부정확하면, 위치 센서는 잠재적으로는 모니터링되는 부품의 위치의 적절한 평가 및 제어를 방해할 수 있다.
위치 센서는 그 측정에 있어서 적절하게 정밀해야 하는 것이 또한 통상적으로 요구된다. 그러나, 위치를 측정하는데 있어서 요구되는 정밀도는 명백하게는 특정 사용 상황에 의존하여 변화할 것이다. 몇몇 목적으로, 예를 들어 밸브가 거의 개방되었는지 또는 거의 폐쇄되었는지 여부의 지시와 같은 단지 위치의 개략적인 지시만이 필요하다. 다른 용례에서, 위치의 더 정밀한 지시가 요구될 수도 있다.
위치 센서는 또한 이것이 배치되는 환경에 대해 충분히 내구성이 있어야 한다. 예를 들어, 자동차 밸브 상에 사용되는 위치 센서는 자동차가 작동 중에 있는 동안 거의 일정한 이동을 경험할 수 있다. 이러한 위치 센서는 상당한 기계적 진동 및 열적 극단 및 구배에도 불구하고 그 계획된 수명 중에 센서가 정확하고 정밀하게 유지될 수 있게 하는데 충분한 기계적 및 전기적 부품으로 구성되어야 한다.
과거, 위치 센서는 통상적으로 "접촉식" 다양성을 가졌다. 접촉식 위치 센서는 전기 신호를 생성하기 위해 물리적 접촉을 필요로 한다. 접촉식 위치 센서는 통상적으로 부품의 위치의 함수로서 변화하는 전기 신호를 생성하는 전위차계로 이루어진다. 접촉식 위치 센서는 일반적으로 정확하고 정밀하다. 불행하게도, 접촉식 위치 센서의 이동 중에 접촉에 기인하는 마모는 이들의 내구성을 제한하였다. 또한, 접촉으로부터 발생하는 마찰은 부품의 작동을 열화시킬 수 있다. 또한, 전위차계 센서 내로의 물 관입은 센서를 고장나게 할 수 있다.
센서 기술의 하나의 중요한 진보는 비접촉식 위치 센서의 개발이었다. 비접촉식 위치 센서("NPS")는 신호 발생기와 감지 요소 사이의 물리적 접촉을 필요로 하지 않는다. 대신에, NPS는 위치의 함수로서 변화하는 자기장을 생성하기 위해 자석을, 모니터링될 부품의 위치를 측정하기 위해 가변 자기장을 검출하기 위한 디바이스를 이용한다. 종종, 홀 효과 디바이스가 디바이스에 입사되는 자기 플럭스의 크기 및 극성에 의존하는 전기 신호를 생성하는데 사용된다. 홀 효과 디바이스는 모니터링될 부품에 물리적으로 부착될 수 있고, 따라서 부품이 이동함에 따라 고정 자석에 대해 이동한다. 역으로, 홀 효과 디바이스는 자석이 모니터링될 부품에 부착된 상태로 고정될 수 있다. 어느 경우든, 모니터링될 부품의 위치는 홀 효과 디바이스에 의해 생성된 전기 신호에 의해 결정될 수 있다.
NPS의 사용은 접촉식 위치 센서의 사용에 비해 다수의 명확한 장점을 제공한다. NPS는 신호 발생기와 감지 요소 사이의 물리적 접촉을 필요로 하지 않기 때문에, 작동 중에 적은 물리적 마모가 존재하여, 센서의 더 큰 내구성을 유도한다. NPS의 사용은 또한 모니터링되는 품목과 센서 자체 사이의 임의의 물리적 접촉의 결여가 감소된 견인을 초래하기 때문에 장점이 있다.
NPS의 사용은 다수의 장점을 제공하지만, NPS가 다수의 용례에서 만족스러운 위치 센서가 되게 하기 위해 극복해야 하는 다수의 단점이 또한 존재한다. 자기 불규칙성 또는 불완전성은 NPS의 정밀도 및 정확도를 손상시킬 수 있다. NPS의 정확도 및 정밀도는 센서에 의해 경험될 가능성이 있는 다수의 기계적 진동 및 동요에 의해 또한 영향을 받을 수 있다. 모니터링될 품목과 센서 사이에 물리적 접촉이 존재하지 않기 때문에, 이들이 이러한 진동 및 동요에 의해 정렬이 파괴될 가능성이 있다. 오정렬은 원래 정렬시에 있을 수 있는 것이 아닌 임의의 특정 위치에서 측정된 자기장을 생성할 수 있다. 측정된 자기장은 적절하게 정렬될 때 측정된 자기장과는 상이할 수 있기 때문에, 인식된 위치는 부정확할 수 있다. 자기장 강도 및 최종 신호의 선형도도 또한 문제가 된다.
종래 기술의 디바이스는 또한 온도에 따른 자기장의 변화를 고려하기 위해 특정 전자 기기를 필요로 한다. 자석에 의해 생성된 필드는 온도에 따라 변화하고, 센서는 온도의 변화와 위치의 변화 사이를 구별하는 것이 가능해야 한다.
본 발명의 특징은 일 실시예에서 편심 관계로 가동 물체의 샤프트에 결합된 자석을 포함하는 샤프트에 결합된 가동 물체의 위치를 감지하기 위한 센서 조립체를 제공하는 것이다. 샤프트 및 자석은 회전을 위해 적용되고, 자석은 자석의 표면 중 적어도 하나와 수직인 방향을 갖는 자기 플럭스 필드를 생성하도록 적용된다. 센서는 자석 부근에서 하우징 내에 보유된다. 자석 및 센서는 서로에 대해 이동 가능하고, 센서는 플럭스 필드의 방향을 감지하고 플럭스 필드의 방향, 샤프트의 위치 및 샤프트에 결합된 가동 물체의 위치를 지시하는 전기 신호를 생성하도록 적용된다.
일 실시예에서, 센서 조립체는 하우징을 포함하고, 하우징 내의 회전자는 가동 물체의 샤프트를 수용하도록 구성된 보어를 형성한다. 자석은 회전자 내의 포켓 내에 위치된다.
일 실시예에서, 회전자는 칼라를 포함하고, 포켓은 칼라로부터 편위된다. 회전자 및 센서는 적어도 부분적으로 중첩하는 관계로 하우징 내에 위치된다. 일 실시예에서, 회전자의 칼라는 하우징 내에 형성된 칼라에 대해 안착된다.
일 실시예에서, 회전자는 적어도 부분적으로 칼라를 둘러싸고, 자석을 위한 포켓을 형성하고, 하우징을 제 1 및 제 2 부분으로 분할하는 적어도 하나의 슬롯을 형성하는 하우징을 포함하고, 제 2 부분은 온도의 변화에 응답하여 제 1 부분과 독립적으로 굴곡하도록 적용된다.
다른 실시예에서, 하우징은 내부벽 및 회전자에 의해 분리된 제 1 및 제 2 캐비티를 형성하고, 회전자 및 센서는 적어도 부분적으로 중첩 및 이격 관계로 제 1 및 제 2 캐비티 내에 각각 위치된다. 제 1 및 제 2 플레이트는 제 1 및 제 2 캐비티를 각각 덮는다.
일 실시예에서, 샤프트는 하우징 내로 그리고 회전자의 보어 및 칼라 내로 연장된다.
일 실시예에서, 자석은 반원형 형상이고, 직선형 표면을 포함하고, 자기장의 방향은 일반적으로 자석의 직선형 표면과 수직이다.
본 발명의 일 실시예의 이하의 상세한 설명, 도면 및 첨부된 청구범위로부터 더 즉시 명백하게 될 본 발명의 이들 및 다른 장점 및 특징이 존재한다.
명세서의 부분을 형성하고 유사한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타내는데 이용되는 첨부 도면에서,
도 1은 본 발명에 따른 회전 위치 센서의 평면 사시도.
도 2는 회전 위치가 측정되는 부품의 샤프트가 분해도 형태로 도시되어 있는 도 1의 회전 위치 센서의 저면 사시도.
도 3은 도 1 및 도 2의 회전 위치 센서의 개략 분해 사시도.
도 4는 도 1의 라인 4-4를 따라 취한 본 발명의 회전 위치 센서의 개략 수평 단면도.
도 5a 내지 도 5c는 3개의 상이한 측정 각도/자석 위치에서 본 발명의 회전 위치 센서의 자석에 의해 생성된 플럭스를 도시하는 플럭스 다이어그램.
도 6은 본 발명에 따른 회전 위치 센서의 다른 실시예의 평면 사시도.
도 7은 도 6의 회전 위치 센서의 저면 사시도.
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 회전 위치 센서의 개략 분해 사시도.
도 9는 자석이 내부에 오버 몰딩되어 있는 회전자 및 관련 자석 하우징의 확대 파단 사시도.
도 10은 도 6의 라인 10-10을 따라 취한 회전 위치 센서의 개략 수평 단면도.
도 11a 내지 도 11c는 3개의 상이한 측정 각도/자석 위치에서 도 6 내지 도 10의 회전 위치 센서의 자석에 의해 생성된 플럭스를 도시하는 플럭스 다이어그램.
본 발명에 따른 회전 위치 센서 조립체(20)의 제 1 실시예가 도 1 내지 도 4에 도시되고, 이는 다른 요소 중에서, 하우징(22), 회전자(80), 자석(100)(도 3) 및 회로 기판 센서 조립체(120)(도 3 및 도 4)를 포함한다.
하우징(22)은 대향하는 상부면(25) 및 저부면(26)을 각각 포함하고, 일반적으로 원형 베이스 또는 회전자부(23) 및 베이스 또는 회전자부(23)에 인접하여 그와 일체인 일반적으로 정사각형 센서부(29)를 형성한다. 커넥터부(24)(도 1 및 도 2)는 센서부(29)의 측면으로부터 외향으로 일체로 연장한다. 장착 플랜지 또는 브래킷(27, 28)은 하우징(22)의 대향하는 대각선 코너들 상에 형성되고 이들 코너들로부터 외향으로 돌출한다. 브래킷(27)은 센서부(29)의 측면으로부터 외향으로 돌출되고, 브래킷(28)은 회전자부(23)의 측면으로부터 외향으로 돌출된다. 하우징(22)은 사출 성형 플라스틱으로부터 형성될 수 있다.
하우징(22)은 2개의 섹션, 캐비티 또는 포위체를 형성한다. 구체적으로, 하우징(22)의 베이스부(23)는 회전자(80)를 수용하는 회전자 캐비티(32)(도 3)를 형성하고, 센서부(29)는 회로 기판 조립체(120)를 수용하는 센서 또는 전자 기기 캐비티(42)(도 4)를 형성한다.
회전자 캐비티(32)는 일반적으로 원통형 형상이고, 하우징(22)의 측면(26) 상에 위치되고 형성된다. 센서 캐비티(42)(도 4)는 일반적으로 정사각형 형상이고, 하우징(22)의 대향 측면(25)에 형성되고, 따라서 각각의 캐비티(32, 42)는 하우징(22)의 대향 측면들 상에 부분적으로 중첩하는 관계로 위치된다.
회전자 캐비티(32)(도 3 및 도 4)는 원형 내부 수직 주위벽(34) 및 내부 수평벽 또는 표면(36)의 조합에 의해 형성된다. 벽(34)은 표면(26) 상에 외주 원주 림(40)을 형성한다. 중앙 보어 또는 관통 구멍(37)을 형성하는 칼라 및 원통형 벽(35)은 하우징 표면(25)의 방향에서 수평면(36) 내에 형성되고 그로부터 연장된다.
센서 캐비티(42)(도 4)는 원주방향으로 연장하는 내부 수직 측벽(44), 칼라벽(35) 및 측벽(44)에 수직인 내부 저부벽 또는 표면(48)의 조합에 의해 형성된다.
측벽(44)은 표면(25)의 상부에 원주방향 외부 림(52)(도 4)을 형성한다. 일반적으로 수평 분리벽(54)(도 4)이 하우징(22)의 내부에 형성되고, 수직 칼라벽(35)과 함께 회전자 캐비티(32)로부터 센서 캐비티(42)를 분리하고 격리한다. 분리벽(54)은 회전자 캐비티 벽(34) 및 센서 캐비티 벽(44)과 일체이고 이들에 대해 실질적으로 수직으로 배향된다. 회전자 캐비티(32)의 저부면(36)은 분리벽(54)의 일 측면에 위치되고 센서 캐비티(42)의 저부면(48)은 분리벽(54)의 다른 측면에 위치된다.
한 쌍의 타원형 개구 또는 관통 구멍(56)(도 1 내지 도 4)이 하우징(22)의 각각의 플랜지(27, 28) 내에 형성되고 이들을 통해 통과된다. 타원형 폐쇄 금속 인서트(160)(도 1 내지 도 4)가 가압 끼워맞춤 등에 의해 개구(56) 내에 장착된다. 체결구(미도시)가 개구(56) 및 인서트(160)의 각각을 통해 통과되어 하우징(22)을 다른 물체에 부착하도록 적용된다.
커넥터부 또는 하우징(24)(도 2)은 센서 하우징부(29)의 측면 중 하나로부터 외향으로 연장된다. 와이어 하네스(66)가 커넥터부(24)에 접속된다. 단자(150)(도 3)가 커넥터부(24) 내에 위치되어 와이어 하네스(66)와 정합하도록 적용된다. 와이어 하네스(66)는 센서 조립체(20)를 다른 전기 회로에 전기적으로 접속한다.
일반적으로 원형 회전자(80)가 도 2 내지 도 4에 도시되고, 이는 상부 수평면(83), 하부 수평면(84) 및 이들 사이의 외주 수직면 또는 벽(85)을 갖는 중앙 플레이트 또는 디스크(82)를 포함한다. 회전자(80)는 사출 성형된 플라스틱으로 형성될 수 있다.
제 1 원통형 칼라(87)가 디스크(82)의 상부면(83)의 중심으로부터 외향으로 수직으로 연장되고 중앙 샤프트 보어 또는 관통 구멍(92)을 형성한다. 제 2 원통형 칼라(93)가 디스크(82)의 하부면(84)의 중심으로부터 외향으로 수직으로 연장된다. 샤프트 보어 또는 관통 구멍(92)이 회전자(80)를 통해, 더 구체적으로는 칼라(87), 디스크(82) 및 칼라(93)를 통해 연속적으로 연장된다.
칼라(93)는 세장형 일반적으로 수직 슬롯(99)에 의해 4개의 섹션 또는 세그먼트(97)로 분할된다. 세그먼트(97)는 이격된 평행 관계로 벽(93) 주위에 원주방향으로 연장한다.
편심 또는 샤프트외 또는 축외 자석 리세스 또는 포켓(88)이 내부 측벽(89) 및 측벽(89)에 수직인 저부벽(90)의 조합에 의해 회전자(80)의 디스크(82) 내에 형성된다. 자석 포켓(88)은 중앙 보어(92)와 외주벽(85) 사이에 위치된 디스크(82)의 편심 부분 상에 형성된다. 자석(100)은 포켓(88) 내에 수용되어 안착된다.
원주방향 리세스(96)(도 4)가 칼라(93)의 외부면 내에 형성되어 위치된다. 금속 파지 링(98)(도 3 및 도 4)이 칼라(93)를 둘러싸고 리세스(96) 내에 안착되고 회전자(80)와 하우징 칼라벽(35) 사이에 밀봉을 제공하고 또한 하우징(22)에 수직인 관계로 회전자(80)를 보유하도록 적용된다.
회전자(80)의 보어(92)는 그 회전 위치가 측정될 물체의 샤프트(170)를 수용한다. 도시된 실시예에서, 샤프트(170)는 예를 들어 직사각형 단부(172)(도 2)와 같은 정합 특징부를 갖는다. 샤프트(170)는 대향하는 원통형 단부(171)를 또한 갖는다. 샤프트(170)는 일반적으로 하우징(22)으로부터 외향으로 수직으로 연장되고, 그 회전 위치가 측정되는 임의의 유형의 물체에 부착될 수 있다.
샤프트(170)의 직사각형 단부(172)는 회전자 보어(92)를 통해 칼라(93)의 내부 내로 연장된다. 샤프트(170)의 직사각형 단부(172)의 외부면에 대해 내향으로 칼라(93)의 세그먼트(97)의 압축 및 굴곡은 샤프트(170)를 회전자(80)에 고정한다.
도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 자석(100)은 일반적으로 반타원형 또는 달 형상이고, 회전자(80)의 보어(92)에 대해 편위 또는 축외 관계로 회전자(80)의 디스크(82) 내에 형성된 포켓(88) 내에 장착되도록 구성되고, 열 스테이크(heat stake)(미도시)로 그 내부에 적소에 유지되고, 또는 대안적으로 그 내부에 가압 끼워맞춤된다. 도시된 실시예에서, 포켓(88)은 자석(100)과 동일한 일반적인 형상을 갖는다. 자석(100)은 N극(104) 및 S극(105)(도 5a 내지 도 5c)을 형성하는 방식으로 분극되는 영구 자석이다. 자석(100)은 이들에 한정되는 것은 아니지만 페라이트 또는 사마륨 코발트 또는 니오브-철-붕소와 같은 다수의 상이한 자성 재료로부터 제조될 수 있다.
자석(100)은 상부 수평면(101), 면(101)으로부터 이격되고, 그에 대향되고, 그에 평행한 저부 수평면(102), 만곡된 반원형 측면 수직면(103), 반원형 면(103)에 대향하는 직선형 수직 측면(106) 및 면(103, 106)의 단부 사이로 연장하는 한 쌍의 대향하는 단부 측면 수직면(107, 109)을 형성한다.
회전자(80)는 회전자(80)의 칼라(93)가 캐비티(32) 내의 개구(37)를 통해 하우징(22) 내의 칼라(35) 내로 연장하고 회전자(80)의 디스크(82)는 회전자 캐비티(32) 내에 안착되는 관계로 그 내부에서 회전 이동을 위해 회전자 캐비티(32) 내에 안착되어 지지된다. 커버 플레이트(110)(도 2 내지 도 4)가 하우징(22)의 림(40) 및 표면(26) 상에 장착되고, 캐비티(32), 따라서 그 내부에 수납된 회전자(80)를 덮는다. 커버(110)는 중앙 개구(111) 및 주연 나사 개구(112)를 형성한다. 환형 슬롯 또는 리세스(113)가 커버(110) 내에 형성되고, 샤프트 개구(111)를 둘러싸고 그로부터 이격된다. 링 또는 면 밀봉부(114)가 슬롯(113) 내에 가압 끼워맞춤된다. 체결구 또는 나사(115)는 각각의 개구(111)를 통해 연장되어 커버(110)를 하우징(22)에 부착한다. 면 밀봉부(114)는 센서 하우징(22)이 장착되도록 구성되는 다른 장착면(미도시)을 갖는 밀봉부를 형성한다. 회전자(80)의 칼라(87)는 플레이트(110) 내의 개구(111)를 통해 연장된다.
도 3 및 도 4는 하우징부(29) 내에 형성된 센서 캐비티(42) 내에 안착되어 장착되고, 상부면(124), 분리벽(54)의 바닥부(125)에 대해 지지된 저부면(125) 및 상부면(124)과 저부면(125) 사이로 연장되는 도금된 관통 구멍(130)을 갖는 일반적으로 직사각형 인쇄 회로 기판(122)을 포함하는 회로 기판 센서 조립체(120)를 도시한다. 인쇄 회로 기판(122)은 FR4 재료로부터 형성된 통상의 인쇄 회로 기판일 수 있다.
예를 들어 자기장 센서와 같은 센서(121)가 예를 들어 납땜과 같은 통상의 전자 조립 기술에 의해 상부면(124)에 장착된다. 자기장 센서(121)는 자석(100)에 의해 생성된 자기장 또는 플럭스의 크기 및 방향의 모두를 측정하도록 구성된 벨기에 예페르 소재의 멜레시스 코포레이션(Melexis Corporation)으로부터의 모델 번호 MLX90316 홀 효과 집적 회로일 수 있다. 예를 들어 캐패시터, 저항기, 인덕터 및 다른 유형의 조절, 증폭 및 필터링 디바이스를 포함하는 다른 전자 부품(126)(도 4)이 통상의 전자 조립 기술을 사용하여 상부면(124)에 장착된다.
센서(121)는 바람직하게는 캐비티(32) 내에 안착된 회전자(80)의 리세스(88) 내의 자석(100)을 덮는 관계로 캐비티(42) 내에서 기판(120) 상에 안착된다.
예를 들어, 실리콘 겔과 같은 포팅 화합물(potting compound)(136)(도 4)이 표면(124) 상에서 인쇄 회로 기판(122), 센서(121) 및 다른 부품(126) 상에 적용되어 인쇄 회로 기판(122), 센서(121) 및 부품(126)을 외부 환경으로부터 밀봉한다.
다수의 일반적으로 L-형 전기 전도성 금속 단자(150)(도 3)가 또한 일 단부에서 커넥터(24)와 다른 단부에서 인쇄 회로 기판(122) 사이에서 하우징 벽들 중 하나를 통해 연장된다. 구체적으로, 단자(150)는 서로에 대해 일반적으로 90도 각도로 굴곡된 단부(151, 152)를 형성한다. 임의의 상세로 도시되거나 설명되지는 않았지만, 단자 단부(151)는 인쇄 회로 기판(122) 내의 각각의 관통 구멍(130)에 납땜되고, 단자 단부(152)는 하우징(22)의 외부로부터 이들이 와이어 하네스(66)에 접속되는 커넥터부(24) 내로 연장된다는 것이 이해된다.
다른 커버 플레이트(138)(도 1, 도 3 및 도 4)는 그 내부의 캐비티(42) 및 인쇄 회로 기판(122)을 덮기 위해 하우징부(29)의 림(52) 상에 안착된다. 커버 플레이트(138)는 체결구 또는 나사(139)에 의해 하우징(22)의 하우징부(29)의 림(52)에 부착된다.
회전 위치 센서 조립체(20)는 전술된 바와 같이 커버 플레이트(110) 내의 개구(111)를 통해 그리고 회전자(80)의 보어(92)를 통해 연장되는 제 1 단부(172) 및 예를 들어 차량 변속기를 포함하는 광범위한 회전 또는 이동 물체로의 접속을 위해 구성된 대향 단부(171)를 포함하는 샤프트(170)와 같은 회전 또는 가동 물체의 위치를 확인하는데 사용된다.
도 4 및 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 샤프트(170)가 회전될 때, 회전자(80) 및 자석(100)은 또한 전술된 바와 같이 자석(100)으로부터 이격되어 이를 덮고 있는 고정형 센서(121)에 대해 회전된다. 내부 수평 하우징벽(54) 및 인쇄 회로 기판(122)은 자석(100)으로부터 센서(121)를 분리한다. 자석(100)에 의해 생성된 자기 플럭스 필드는 내부 하우징 벽(54) 및 인쇄 회로 기판(122)을 통해 통과하고 자기 플럭스 필드의 크기/강도 및 방향/극성은 센서(121)에 의해 감지된다. 구체적으로, 자기장은 자석 파라미터(플럭스의 라인)가 측정되는 위치 및 자석(100)의 위치에 따라 크기/강도 및 극성/방향에서 변경될 수 있다는 것이 이해된다.
센서(121)는 자석(100)의 위치 및 샤프트(170)의 위치에 응답하여 변화하는 전기 출력 신호를 생성한다. 자석(100)에 의해 생성된 자기장(즉, 크기/강도 및 극성/방향)은 샤프트(170) 및 회전자(80)의 회전에 따라 변하기 때문에, 센서(121)에 의해 생성된 전기 출력 신호는 이에 따라 변화하여, 따라서 샤프트(170)의 위치가 판정되거나 확인될 수 있게 한다. 센서(121)는 자석(100)이 회전함에 따라 변하는 자기장(즉, 크기/강도 및 극성/방향)을 감지한다. 일 실시예에서, 센서(121)에 의해 생성된 전기 신호는 샤프트(170)의 위치에 비례한다.
도 5a 내지 도 5c는 자석(100) 상의 수평 평면에 있고 3개의 상이한 샤프트 및 자석 회전 각도 또는 위치, 즉 0도(도 5a), 45도(도 5b) 및 90도(도 5c)에서 자기 플럭스 센서(121) 상에서 이를 통해 통과하는 자기장/플럭스 라인(210)의 위치 및 배향을 도시한다.
더 구체적으로, 자석(100)은 폭을 통해 일반적으로 직선이고 그 방향에서 자석(100)의 상부 만곡된 N극 표면(103) 및 자석 표면(105)에 일반적으로 수직인 관계 및 배향에서 자석(100)의 대향하는 저부 직선형 S극 표면(105)의 방향으로부터 지향하여 흐르는 플럭스 라인(210)을 생성한다.
샤프트 또는 자석 회전 또는 0도의 위치 각도(도 5a)에서, 플럭스 라인 또는 벡터(210)는 자기 플럭스 센서(121)의 상부 좌측 코너로부터 저부 우측 코너로 일반적으로 대각선으로 지향하는 플럭스 방향을 갖는데, 즉 플럭스 라인 또는 벡터는 센서 측면의 각각에 대해 45도 각도로 배향된다. 센서(121)는 자기장(210)의 이 방향을 감지하고 플럭스 방향, 자석(100)의 위치, 회전자(80)의 위치, 샤프트(170)의 위치 및 궁극적으로는 샤프트(170)에 결합된 물체의 위치를 표현하는 전기 신호를 생성한다.
샤프트 또는 자석 회전 또는 45도의 위치 각도(도 5b)에서, 플럭스 라인 또는 벡터(210)는 자기 플럭스 센서(121)의 상부로부터 저부로 일반적으로 직선으로 지향하는 플럭스 방향을 갖는데, 즉 플럭스 라인 또는 벡터는 2개의 센서 측면에 평행하고 다른 2개의 센서 측면에 수직인 관계로 배향된다. 센서(121)는 자기장 플럭스 라인(210)의 이 방향을 감지하고 방향 및 따라서 전술된 바와 같이 자석(100) 및 샤프트(170)의 위치를 표현하는 전기 신호를 생성한다.
샤프트 또는 자석 회전 또는 90도의 위치 각도(도 5c)에서, 플럭스 라인 또는 벡터(210)는 자기 플럭스 센서(121)의 상부 우측 코너로부터 저부 좌측 코너로 일반적으로 대각선으로 지향하는 플럭스 방향을 갖는데, 즉 플럭스 라인 또는 벡터는 센서 측면의 각각에 대해 45도 각도로 배향된다. 도 5c의 플럭스 라인(210)의 각도 방향 및 배향은 도 5a의 플럭스 라인(210)의 각도 방향 및 배향에 정반대된다.
본 발명은 다수의 장점을 갖는다. 회전자(80)를 통해 연장하는 중앙 보어(92)의 사용 및 샤프트(170)에 인접하여 그로부터 편심하여 회전자(80) 내의 자석(100)의 위치 설정은 샤프트(170)의 단부(172)가 보어(92) 및 회전자(80)를 통해 완전히 연장될 수 있게 하고, 센서 조립체(20)가 샤프트(170)의 길이가 센서 조립체에 의해 수용되어야 하는 용례에 사용될 수 있게 한다.
추가적으로, 전자 부품(홀 효과 센서) 캐비티(42)로부터 분리하여 하우징 섹션 또는 캐비티(32) 내의 회전자(80) 및 자석(100)의 장착은 더 콤팩트한 디자인을 허용하고, 캐비티(42) 내의 전자 부품이 외부 환경 조건으로부터 더 양호하게 격리되고, 보호되고, 밀봉될 수 있게 한다. 이는 센서 조립체(20)가 높은 열 및 습도를 갖고 더 수요적인 용례에서 사용될 수 있게 한다.
더욱이, MLX90316 집적 회로 홀 효과 센서의 사용은 MLX90316 디바이스가 직교축에서 자기장 벡터의 방향을 측정하고 위치를 계산하기 위해 이 정보를 사용하기 때문에 온도 보상 전자 기기에 대한 필요성을 감소시키거나 제거한다.
또한, 자석(100)의 반원형 또는 달 형상은 항상 그리고 자석(100)의 각도 또는 위치에 무관하게 균일한 신호 출력 선형성을 보장하고 제공하기 위해 자석(100)의 폭 및 베이스면(105)을 통해 일반적으로 수직으로 연장하고 배향된 방향을 갖는 필드를 생성하는 그를 통한 균일한 플럭스 필드의 생성을 제공한다.
도 6 내지 도 10은 다른 요소 중에서, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 하우징(332), 회전자(380), 자석(400) 및 인쇄 회로 기판 센서 조립체(420)를 포함하는 본 발명에 따른 회전 위치 센서(300)의 다른 실시예를 도시한다.
하우징(322)은 일반적으로 반타원형 형상이고, 플라스틱으로 제조되고, 한 쌍의 대향하는 이격되고 일반적으로 평행한 직선형 섹션(324a, 324b), 그 일 단부에서 2개의 직선형 섹션(324a, 324b)을 연결하는 만곡된 섹션(324c) 및 만곡된 섹션(324c)에 대향하고 2개의 직선형 섹션(324a, 324b)의 대향 단부들을 함께 연결하는 직선형 섹션(324d)을 포함하는 주연 원주방향 수직벽(324)을 포함한다. 하우징(322)은 벽(324)과 조합하여 내부 하우징 캐비티(332)를 형성하는 저부면 또는 바닥부(326)를 또한 포함한다. 하우징벽(324)은 원주방향 주연 림(325)(도 8)을 추가로 형성한다.
원형 개구(334)(도 8 및 도 9)가 하우징 벽 섹션(324d)에 인접하여 그로부터 이격된 위치에서 하우징(322)의 바닥부(326) 내에 형성된다. 개구(334)는 바닥부(326)로부터 캐비티(332) 내로 외향으로 돌출하는 칼라(336)에 의해 둘러싸인다. 한 쌍의 이격된 포스트 또는 정지부(336, 338)가 칼라(336)의 림 및 하우징벽(324)의 내부면으로부터 외향으로 돌출된다. 만곡된 벽(340)이 칼라(336)에 인접하여 그로부터 이격된 하우징(322)의 바닥부(326)로부터 외향으로 돌출된다. 한 쌍의 직선형 벽(341, 343)이 또한 바닥부(326)로부터 외향으로 돌출된다. 벽(341)은 하우징 벽 섹션(324C)의 내부와 벽(341) 사이로 연장한다. 벽(343)은 벽(340)과 칼라(336) 사이로 연장한다.
각형성된 장착 플랜지 또는 브래킷(342)이 하우징(322)의 벽 섹션(324b)의 외부면으로부터 외향으로 돌출되고 연장된다. 각형성된 장착 플랜지 또는 브래킷(344)이 하우징(322)의 벽부(324a)의 외부면으로부터 외향으로 돌출되고 연장된다. 도시된 실시예에서, 브래킷(344)은 브래킷(342)보다 길다. 각각의 브래킷(342, 344)은 원형 폐쇄 인서트(348)를 수용하는 원형 개구 또는 관통 구멍(346)을 형성한다. 체결구(미도시)가 회전 위치 센서(300)를 다른 구조체에 장착하여 고정하기 위해 각각의 개구(346) 및 관련 인서트(348)의 각각을 통해 연장하도록 적용된다.
중공 커넥터부 또는 하우징(348)은 하우징(322)의 벽부(324c)의 외부면으로부터 외향으로 연장하고 돌출한다. 복수의 커넥터 단자(350)(도 8 및 도 9)가 하우징(322)의 벽(324c) 내에 형성된 각각의 개구(327)를 통해 하우징(322)의 캐비티(332) 내로 연장된다.
회전자(380)(도 6 내지 도 10)는 내부의 일반적으로 원통형 관통 구멍 또는 개구(384)를 형성하는 세장형 일반적으로 원통형 중앙 칼라(382)를 포함한다. 일반적으로 반원형 또는 달 형상 자석 하우징(386)이 편심 또는 축외 또는 편위 관계로 칼라(382)의 외부면의 하부 부분에 결합되어 그로부터 외향으로 연장한다.
자석 하우징(386)은 상부면(388)과, 상부면(388)으로부터 이격되고 그에 평행하고 그 사이에 개방 내부 캐비티(392)(도 8)를 갖는 하우징(386)을 함께 형성하는 저부 수평면(390)을 포함한다. 자석 하우징(386), 더 구체적으로는 각각의 상부 및 저부면(388, 390)은 중앙 칼라(382)로부터 이격되어 그 곡선 및 형상을 따르는 주연 세장형 반원형 외부 에지(389)를 포함한다. 복수의 포스트(391)가 이격되고 일반적으로 평행한 관계로 상부면(388)의 에지(389)와 저부면(390)의 에지(389) 사이로 연장된다.
자석 하우징(386), 더 구체적으로는 그 상부 및 저부면(388, 390)의 각각은 칼라(382)의 외부면에 결합되어 그로부터 외향으로 연장하는 중앙 베이스부(399) 내로 자석 하우징(386)을 형성하여 분리하는 한 쌍의 대각선으로 대향하는 일반적으로 눈물 방울 형상 슬롯(395, 397)과, 베이스(399)의 대향되는 측면들로부터 외향으로 일체로 연장하고 각각의 상부 및 저부면(388, 390)의 외부 에지(389)에 의해 부분적으로 형성되는 한 쌍의 대각선으로 대향하는 주연 만곡된 세장형 핑거 또는 윙부(401, 403)를 더 형성한다. 각각의 핑거(401, 403)는 칼라(382)의 방향으로 만곡되고, 각각의 슬롯(395, 397)에 의해 베이스(399)로부터 분리되는 결과로서, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 온도 변화에 응답하여 베이스(399)를 향해 또는 그로부터 이격하여 굴곡되고 만곡되도록 적용된다. 핑거(401, 403)는 상부 및 저부 하우징 표면(388, 390)과 함께 각각의 핑거(401, 403)의 단부에 말단 폐쇄 포켓(405)을 형성하는 각각의 수직 말단 단부벽(387a, 387b)(도 8)에서 종료한다.
자석(400)(도 8 및 도 9)은 일반적으로 반원형 또는 달 형상이고, 자석(100)과 동일한 재료로 제조되고, 상부 및 저부의 대향하는 이격되고 평행한 표면(402, 404), 상부 및 저부면(402, 404) 사이에 일반적으로 수직으로 연장하고 자석의 N극을 형성하는 제 1 주연 만곡 측면(406), 제 1 만곡 측면(406)에 대향하고 자석의 S극을 형성하는 제 2 주연 직선 측면(408) 및 만곡된 측면(406)과 직선 측면(408)의 단부 사이로 연장하는 제 3 및 제 4 대각선으로 대향하는 직선 주연 측면(410, 412)을 포함한다.
자석 하우징(386)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 자석 하우징(386)의 상부면(388), 더 구체적으로는 그 베이스(399)의 상부면이 자석(400)의 상부면(402)에 접촉하고, 자석 하우징(386)의 저부면(390), 더 구체적으로는 그 베이스(399)의 저부면이 자석(400)의 저부면(404)에 접하고, 자석 하우징(386)의 포스트(391)가 자석(400)의 만곡된 주위면(406)의 외부면에 접하고, 자석(400)의 단부(410, 412)가 자석 하우징(386)의 각각의 가요성 핑거(401, 403)의 각각의 말단부에 형성된 각각의 포켓(405) 내로 연장되고 그 주위에 감겨지는 관계로 자석(400) 주위에 오버 몰딩되는 플라스틱 재료로 제조된다.
본 발명에 따르면, 자석 하우징(386)의 형상 및 가요성 구조 및 구성은 온도 편차에 노출될 때 자석 하우징(386)을 포함하는 플라스틱 재료가 균열하거나 파괴하는 것을 방지한다. 구체적으로, 자석 재료는 통상적으로 온도에 따른 매우 작은 치수 변화를 갖고, 오버 몰딩을 위해 사용된 플라스틱은 통상적으로 온도에 따른 더 큰(비교에 의해) 치수 변화를 갖는 것이 이해된다. 따라서, 자석(400)이 플라스틱 재료의 전체 커버로 오버 몰딩되고 온도 극단에 또는 자동차 용례에 대해 요구되는 바와 같은 온도 사이클링에 노출되면, 치수 변화의 차이, 즉 자석(400)에 대해 작고 플라스틱 재료에 대해 큰 것은 플라스틱 재료의 균열 또는 파괴, 따라서 그 내부에 오버 몰딩된 자석(400)의 이동 또는 시프트를 초래할 수 있다. 자석(400)의 이동 또는 시프트는 자석(400)의 위치가 샤프트(170)의 위치를 감지하고 측정하는데 사용되기 때문에 물론 바람직하지 않다.
자석 하우징(386)의 만곡된 형상은 각각의 슬롯(395, 397)에 의해 분리된 베이스(399) 및 핑거(401, 403)의 그 내부의 합체와 함께 자석 하우징(386)을 생성하고, 여기서 핑거(401, 403)는 온도의 변화 및 자석(400) 및 하우징(386)에 대한 최종 치수 변화에 응답하여 베이스(399)에 독립적으로 굴곡되고 만곡되도록 허용되어 자석 하우징(386)의 표면(388, 390) 상의 응력을 최소화하고, 이는 이어서 자석 하우징(386)의 균열 또는 파괴의 위험을 제거하고 따라서 그 내부에 오버 몰딩된 자석(400)의 이동 또는 시프트의 위험을 제거한다.
인쇄 회로 기판 조립체(420)(도 8 및 도 10)는 일반적으로 직사각형 단자 또는 베이스 섹션(424) 및 그와 일체인 상부 측면 센서 섹션(426)을 갖는 인쇄 회로 기판(422)을 포함한다. 단자 섹션(424)은 복수의 이격된 동일 선상의 도금된 단자 용기 또는 관통 구멍(428)을 형성하고, 센서 섹션(426)은 그 상부면에 안착되고 장착된 센서(430)를 포함한다. 슬롯(432)이 단자와 센서 섹션(424, 426) 각각 사이에서 기판(422) 내에 형성된다.
상세하게 도시되거나 설명되지는 않았지만, 인쇄 회로 기판 조립체(420)는 인쇄 회로 기판(422)의 단자 섹션(424)이 하우징 벽(340, 341) 사이에 웨지 결합되고 인쇄 회로 기판(422)의 센서 섹션(426)은 하우징(340)과 칼라(336) 사이에 웨지 결합되는 칼라(336)에 인접한 관계로 하우징(322)의 바닥부(326)의 외부면에 대해 하우징(322)의 캐비티(332) 내에 안착되는 것이 이해된다. 각각의 단자(350)의 단부는 기판(422) 내에 형성된 각각의 단자 용기(428) 내에 수용된다.
회전자(360)는 이어서 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이 회전자(380)의 칼라(382)의 저부가 캐비티(332) 내에 형성된 칼라(336)의 림의 상부에 안착되고 하우징(322) 내의 칼라(336)에 형성된 보어(384)가 회전자(380)의 칼라(382) 내에 형성된 보어(334)와 정렬되는 관계로 하우징(322)의 캐비티(332) 내에 안착된다.
회전자(380) 상의 자석 하우징(386)의 하부면(390)은 따라서 하우징(322)의 바닥부(332)에 이격되고 평행한 관계로 그리고 기판 조립체(420)의 센서 섹션(422)으로부터 이격되어 이를 덮고 있는 관계로, 더 구체적으로는 기판 조립체(420)의 상부에 장착된 센서(430)로부터 이격되고 이를 덮고 있는 관계로 하우징 캐비티(332) 내의 벽(340)의 상부 림부에 인접하여 안착된다.
자석 하우징(386)의 핑거(401, 403)의 각각의 단부에서의 단부 접촉면 또는 벽(387a, 387b)은 하우징 캐비티(332) 내의 정지부(336, 338)에 접촉하고 접하도록 적용되어 총 90도로 하우징 캐비티(332) 내의 회전자(380), 더 구체적으로는 그 자석 하우징(386)의 회전을 제한한다.
커버 플레이트(450)(도 6, 도 8 및 도 10)가 하우징(322)의 벽(324)의 림(325) 상에 안착되어 캐비티(332) 및 더 구체적으로는 그 내부에 수납된 기판 조립체(420) 및 회전자(380)를 덮는다. 플레이트(450)의 윤곽은 일반적으로 반타원형이고, 하우징(322)의 일반적으로 반타원형 형상을 따른다. 플레이트(450)는 일반적으로 원형 개구(452)를 형성하고, 개구(452)를 둘러싸는 플레이트(450) 내에 리세스(456)를 형성하고 개구(452)로부터 이격되고 이를 둘러싸는 일반적으로 원형 수직 내부벽(454)을 포함한다.
플레이트(450)는 회전자(380)의 칼라(382)의 상부가 플레이트(450)의 개구(452)를 통해 그리고 리세스(456) 내로 연장되는 관계로 하우징(322)에 결합된다. 밀봉 링(458)이 회전자(380)의 칼라(382)와 커버 플레이트(450)의 벽(454) 사이의 리세스(456) 내에 안착되어 플레이트(450)와 회전자(380) 사이에 밀봉을 제공한다.
본 명세서에 임의의 상세로 도시되거나 설명되지는 않았지만, 회전 위치 센서(20)에 대해 전술되고 도시된 샤프트(170)와 유사한 샤프트는 센서 조립체(300) 내로, 더 구체적으로는 하우징(322)의 바닥부(326) 내의 개구(334)를 통해 그리고 회전자(380)의 칼라(382) 내의 보어(384)를 통해 연장되도록 적용된다는 것이 이해된다.
더욱이, 또한 임의의 상세로 설명되지는 않았지만, 센서 조립체(300)는 센서(20)와 실질적으로 동일한 방식으로 작동하고 센서 조립체(20)에 대해 전술된 바와 동일한 장점을 제공하고, 따라서 상기 작동 설명 및 센서 조립체(20)의 장점은 센서 조립체(300)에 대해 참조로서 본 명세서에 포함되어 있는 것이 또한 이해된다.
구체적으로, 샤프트(170)가 회전될 때, 회전자(380) 및 자석(400)은 또한 자석(400)으로부터 이격되어 이를 덮는 고정형 센서(430)에 대해 회전된다. 자석(400)에 의해 생성된 자기장, 더 구체적으로는 적어도 그 자기장의 방향은 센서(430)에 의해 감지된다. 더 구체적으로, 센서 조립체(20)에 대해 전술된 바와 같이, 자기장은 자석 파라미터(플럭스의 라인)가 측정되는 위치 및 배치에 따라 크기/강도 및 극성/방향이 변할 수 있다는 것이 이해된다.
센서(430)는 자석(400)의 위치에 응답하여 변화하는 전기 출력 신호를 생성한다. 자석(400)에 의해 생성된 자기장(즉, 크기 및 극성/방향)은 샤프트(170) 및 회전자(480)의 회전에 따라 변하기 때문에, 센서(430)에 이해 생성된 전기 출력 신호가 이에 따라 변화하고, 따라서 샤프트(170)의 위치가 판정되거나 확인될 수 있게 한다. 센서(430)는 자석(400)이 회전될 때 변하는 자기장(즉, 변하는 크기 및 극성/방향)을 감지한다.
도 11a 내지 도 11c는 자석(400) 상의 수평 평면에 있고 3개의 상이한 샤프트 및 자석 회전 각도 또는 위치, 즉 0도(도 11a), 45도(도 11b) 및 90도(도 11c)에서 자기 플럭스 센서(430) 상에서 이를 통해 통과하는 자기장/플럭스 라인(450)의 위치 및 배향을 도시한다.
더 구체적으로, 자석(400)은 폭을 통해 일반적으로 직선이고 그 방향에서 자석(400)의 상부 만곡된 N극 표면(406) 및 표면(408)에 일반적으로 수직인 방향 및 배향에서 자석(400)의 대향하는 저부 직선형 S극 표면(408)으로부터 지향하여 흐르는 플럭스 라인(450)을 생성한다.
샤프트 또는 자석 회전 또는 0도의 위치 각도(도 11a)에서, 플럭스 라인 또는 벡터(450)는 자기 플럭스 센서(430)의 상부 좌측 코너로부터 저부 우측 코너로 일반적으로 대각선으로 지향하는 플럭스 방향을 갖는데, 즉 플럭스 라인 또는 벡터는 센서 측면의 각각에 대해 45도 각도로 배향된다. 센서(430)는 자기장(210)의 이 방향을 감지하고 이 방향 및 따라서 자석(400) 및 샤프트(170)의 위치를 표현하는 전기 신호를 생성한다.
샤프트 또는 자석 회전 또는 45도의 위치 각도(도 11b)에서, 플럭스 라인 또는 벡터(450)는 자기 플럭스 센서(430)의 상부로부터 저부로 일반적으로 직선으로 지향하는 플럭스 방향을 갖는데, 즉 플럭스 라인 또는 벡터는 2개의 센서 측면에 평행하고 다른 2개의 센서 측면에 수직인 관계로 배향된다. 센서(430)는 자기장(210)의 방향을 감지하고 이 방향 및 따라서 자석(400) 및 샤프트(170)의 위치를 표현하는 전기 신호를 생성한다.
샤프트 또는 자석 회전 또는 90도의 위치 각도(도 11c)에서, 플럭스 라인 또는 벡터(450)는 자기 플럭스 센서(430)의 상부 우측 코너로부터 저부 좌측 코너로 일반적으로 대각선으로 지향하는 플럭스 방향을 갖는데, 즉 플럭스 라인 또는 벡터는 센서 측면의 각각에 대해 45도 각도로 배향된다. 도 11c의 플럭스 라인(450)의 각도 방향 및 배향은 도 11a의 플럭스 라인(450)의 각도 방향 및 배향에 정반대된다.
본 발명이 2개의 실시예를 특히 참조하여 교시되었지만, 당 기술 분야의 숙련자들은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 형태 및 상세에 변경이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 설명된 실시예는 모든 관점에서 한정적인 것이 아니라 단지 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범주는 상기 설명에 의해서보다는 첨부된 청구범위에 의해 지시된다. 청구범위의 등가물의 의미 및 범주 내에 있는 모든 변경은 이들의 범주 내에 포함되는 것이다.
22: 하우징 23: 베이스
24: 커넥터부 25: 상부면
26: 저부면 27, 28: 브래킷
29: 센서부 32: 회전자 캐비티
42: 센서 캐비티 80: 회전자
82: 디스크 87: 칼라
92: 보어 100: 자석

Claims (15)

  1. 샤프트에 결합된 가동 물체의 위치를 감지하기 위한 센서 조립체로서,
    편심 관계로 상기 가동 물체의 샤프트에 결합된 자석으로서, 상기 샤프트 및 상기 자석은 회전하도록 적용되고, 상기 자석은 상기 자석의 표면들 중 적어도 하나와 수직인 방향을 갖는 자기 플럭스 필드를 생성하도록 적용되는, 상기 자석; 및
    상기 자석에 근접하여 하우징 내에 보유되는 센서로서, 상기 자석 및 상기 센서는 서로에 대해 이동 가능하고, 상기 센서는 상기 플럭스 필드의 방향을 감지하고 상기 플럭스 필드의 방향, 상기 샤프트의 위치 및 상기 샤프트에 결합된 가동 물체의 위치를 지시하는 전기 신호를 생성하도록 적용되는, 상기 센서를 포함하는 센서 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 하우징, 상기 하우징 내에 있고 상기 가동 물체의 샤프트를 수용하도록 적용된 보어를 형성하는 회전자를 추가로 포함하고, 상기 자석은 상기 회전자 내의 포켓에 위치되는 센서 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 하우징은 내부벽에 의해 분리된 제 1 및 제 2 캐비티를 형성하고, 상기 회전자 및 상기 센서는 적어도 부분적으로 중첩 및 이격 관계로 각각 상기 제 1 및 제 2 캐비티 내에 위치되는 센서 조립체.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 회전자 및 상기 자석은 적어도 부분적으로 중첩 및 이격 관계로 상기 하우징 내에 보유되는 센서 조립체.
  5. 가동 물체의 위치를 감지하기 위한 센서 조립체로서,
    제 1 및 제 2 캐비티를 형성하는 하우징과;
    상기 제 1 및 제 2 캐비티를 분리하는 벽과;
    상기 제 1 캐비티 내에 있는 회전자로서, 보어 및 상기 보어로부터 편위된 포켓을 형성하고, 상기 가동 물체와 결합을 위해 적용되는, 상기 회전자와;
    상기 회전자의 포켓 내에 있고, 자기장을 생성하도록 적용되는 자석; 및
    상기 제 2 캐비티 내에 있는 센서로서, 상기 센서 및 상기 회전자는 서로에 대해 이동 가능하고, 상기 센서는 자기장을 감지하고 상기 자석의 위치 및 상기 가동 물체의 위치를 지시하는 전기 신호를 생성하도록 적용되는, 상기 센서를 포함하는 센서 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서, 샤프트가 상기 하우징 및 상기 회전자의 보어 내로 연장되는 센서 조립체.
  7. 제 5 항에 있어서, 제 1 및 제 2 플레이트가 상기 제 1 및 제 2 캐비티를 각각 덮는 센서 조립체.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 캐비티는 서로 적어도 부분적으로 중첩하고, 상기 하우징의 대향 측면들로부터 접근 가능한 센서 조립체.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 자석에 의해 생성된 자기장은 상기 자석의 표면들 중 적어도 하나와 수직인 플럭스 방향을 갖는 센서 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 자석은 적어도 제 1 만곡된 표면 및 적어도 제 2 직선형 표면을 포함하고, 상기 플럭스 방향은 상기 제 2 직선형 표면에 수직인 센서 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 자석은 일반적으로 반원형 형상인 센서 조립체.
  12. 가동 물체의 위치를 감지하기 위한 센서 조립체로서,
    내부 캐비티를 형성하고 개구를 형성하는 벽을 구비하는 하우징과;
    상기 캐비티 내의 센서와;
    상기 캐비티 내의 회전자로서, 상기 회전자는 칼라 및 포켓을 포함하고, 상기 칼라는 상기 하우징의 벽 내의 개구와 정렬되고 상기 포켓은 상기 센서를 적어도 부분적으로 덮는, 상기 회전자와;
    상기 회전자의 포켓 내의 자석으로서, 자기장을 생성하는 상기 자석을 포함하고,
    상기 자석 및 상기 센서는 서로에 대해 이동 가능하고, 상기 센서는 자기장을 감지하고 상기 센서에 의해 감지된 자기장에 응답하여 전기 신호를 생성하도록 적용되는 센서 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 하우징에 고정되고 상기 캐비티를 덮고 있는 플레이트를 추가로 포함하고, 상기 플레이트는 상기 회전자의 칼라와 정렬하는 개구를 형성하는 센서 조립체.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 하우징은 내부 칼라를 형성하고, 상기 회전자 상의 칼라는 상기 하우징 내의 칼라에 대해 접하여 그에 대해 회전하는 센서 조립체.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 회전자는 상기 칼라를 적어도 부분적으로 둘러싸고 상기 자석을 위한 포켓을 형성하는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 상기 하우징을 제 1 및 제 2 부분으로 분할하는 적어도 하나의 슬롯을 형성하고, 상기 제 2 부분은 온도의 변화에 응답하여 상기 제 1 부분과 독립적으로 굴곡되도록 적용되는 센서 조립체.
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