JP2010539472A - ステーターアセンブリー及びトルク測定装置 - Google Patents

Abstract

本発明のステーターアセンブリーはステーターホルダーと、前記ステーターホルダーの上端面に接触される第１ボディ、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側に配置される複数の第１歯を含む第１ステーターと、前記ステーターホルダーの下端面に接触される第２ボディ、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側で前記第１歯と交互に配置される複数の第２歯を含む第２ステーターと、前記ステーターホルダーと前記第１ボディ及び前記ステーターホルダーと第２ボディにそれぞれ融着される融着物が含まれる。

Description

本発明はステーターアセンブリー及びトルク測定装置に関するものである。

車両用パワーステアリングシステムは、操向輪である前輪にかかる大きい摩擦抵抗から運転者が操向ハンドルを円滑に操作できるように補助操作力を提供するシステムである。操向ハンドルの操向を補助する補助操作力は、操向ハンドルを操向する時トーションバーにかかるトルクを測定してその大きさを決める。

操向ハンドルのトルクを測定する装置として多様な方式のトルク測定装置が開発及び使用されており、中でも部品数が少なくて安価な磁場方式が多く使用されている。

磁場方式のトルク測定装置はマグネットを入力軸である操向ハンドル側と結合させ、ステーターが固定されるステーターホルダーの一側をトーションバー媒体として入力軸と結合させ、ステーターホルダーの他側を出力軸の前輪側と結合させる。

このようにして、外力を加えて操向ハンドルを回転させた時、入力軸と結合されたマグネットの回転角度とステーターホルダーに結合されて出力軸と一緒に回転するステーターの回転角度の差に基づく磁場を検出してトルクを測定し、測定されたトルクによって車両の操向に必要な補助操作力を決定し、モーターを駆動させる。

本発明はステーターアセンブリー及びトルク測定装置を提供する。

本発明はステーターとステーターホルダーを堅固に結合できるステーターアセンブリー及び該ステーターアセンブリーが適用されたトルク測定装置を提供する。

本発明はステーターとステーターホルダーを容易に結合できるステーターアセンブリー及び該ステーターアセンブリーが適用されたトルク測定装置を提供する。

本発明のステーターアセンブリーはステーターホルダーと、前記ステーターホルダーの上端面に接触される第１ボディ、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側に配置される複数の第１歯を含む第１ステーターと、前記ステーターホルダーの下端面に接触される第２ボディ、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側で前記第１歯と交互に配置される複数の第２歯を含む第２ステーターと、前記ステーターホルダーと前記第１ボディ及び前記ステーターホルダーと第２ボディにそれぞれ融着される融着物が含まれる。

本発明のステーターアセンブリーはステーターホルダーと、前記ステーターホルダーの上端面に接触される第１ボディ、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側に配置される複数の第１歯、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの外側と結合される第１結合フレームを含む第１ステーターと、前記ステーターホルダーの下端面に接触される第２ボディ、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側で前記第１歯と交互に配置される複数の第２歯、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの外側と結合される第２結合フレームを含む第２ステーターが含まれる。

本発明のトルク測定装置はケースと、前記ケース内に配置され、外力によって回転される入力軸に結合されて回転するマグネットと、前記ケース内に配置されて前記マグネットを取り囲み、トーションバーを媒体として前記入力軸と連結された出力軸に結合されて回転するステーターアセンブリーと、前記マグネットとステーターアセンブリーの間の磁場の変化を感知するセンサーが含まれ、前記ステーターアセンブリーはステーターホルダーと、前記ステーターホルダーの上端面に接触される第１ボディ、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側に配置される複数の第１歯を含む第１ステーターと、前記ステーターホルダーの下端面に接触される第２ボディ、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側で前記第１歯と交互に配置される複数の第２歯を含む第２ステーターと、前記ステーターホルダーと前記第１ボディ及び前記ステーターホルダーと第２ボディにそれぞれ融着される融着物が含まれる。

本発明のトルク測定装置はケースと、前記ケース内に配置され、外力によって回転される入力軸に結合されて回転するマグネットと、前記ケース内に配置されて前記マグネットを取り囲み、トーションバーを媒体として前記入力軸と連結された出力軸に結合されて回転するステーターアセンブリーと、前記マグネットとステーターアセンブリーの間の磁場の変化を感知するセンサーが含まれ、前記ステーターアセンブリーはステーターホルダーと、前記ステーターホルダーの上端面に接触される第１ボディ、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側に配置される複数の第１歯、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの外側と結合される第１結合フレームを含む第１ステーターと、前記ステーターホルダーの下端面に接触される第２ボディ、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側で前記第１歯と交互に配置される複数の第２歯、前記第２ボディから延長されてステーターホルダーの外側と結合される第２結合フレームを含む第２ステーターが含まれる。

本発明はステーターアセンブリー及びトルク測定装置を提供することができる。

本発明はステーターとステーターホルダーを堅固に結合できるステーターアセンブリー及び該ステーターアセンブリーが適用されたトルク測定装置を提供することができる。

本発明はステーターとステーターホルダーを容易に結合できるステーターアセンブリー及び該ステーターアセンブリーが適用されたトルク測定装置を提供することができる。

本発明の第１実施例によるトルク測定装置の説明図。 本発明の第１実施例によるトルク測定装置の説明図。 本発明の第２実施例によるステーターアセンブリー及びトルク測定装置の説明図。 本発明の第３実施例によるステーターアセンブリー及びトルク測定装置の説明図。 本発明の第４実施例によるステーターアセンブリー及びトルク測定装置の説明図。 本発明の第５実施例によるステーターアセンブリー及びトルク測定装置の説明図。 本発明の第６実施例によるステーターアセンブリー及びトルク測定装置の説明図。 本発明の第７実施例によるステーターアセンブリー及びトルク測定装置の説明図。

以下、添付された図面を参照して本発明の各実施例によるステーターアセンブリー及びトルク測定装置を説明する。

実施例では、車両用パワーステアリングシステムに適用されたトルク測定装置及びステーターアセンブリーを例として説明する。

（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例によるステーターアセンブリー及びトルク測定装置の斜視図である。図１に示すように、内部に所定の空間が形成されたケース１１０が用意される。前記ケース１１０は仮想の垂直線に対して相対的に上側に位置される上部ケース１１１と下側に位置される下部ケース１１５を有する。前記上部ケース１１１の中央部には貫通孔１１２が形成され、前記下部ケース１１５の中央部にも前記貫通孔１１２に対応する貫通孔（図示しない）が形成される。

以下、各構成要素の面は、前記仮想の垂直線を基準として、上側を向かう面を上面、及び下側を向かう面を下面とする。

前記下部ケース１１５には円筒形状のステーターホルダー２１０が設置され、前記ステーターホルダー２１０の上端面及び下端面にはステーター３１０がそれぞれ結合される。

前記ステーター３１０の内側には円周方向に着磁されて複数の極を有するリング形状のマグネット１２０が配置され、前記マグネット１２０の内側にはマグネットホルダー１３０が配置される。前記マグネット１２０の内周面は円筒形状のマグネットホルダー１３０の外周面と結合され、前記マグネット１２０の外周面は後述するステーター３１０の歯３１３と所定間隔を置いて対向される。

前記マグネットホルダー１３０の内周面には前記上部ケース１１１の貫通孔１１２を貫通する操向軸である入力軸（図示しない）が結合され、前記ステーターホルダー２１０には操向輪である車両の前輪側と連結された出力軸（図示しない）が結合される。

具体的に、前記ステーターホルダー２１０の下端面には内側に延長されるリング形状の連結部２１１が形成され、前記連結部２１１の内周面には下側に突出される突出管２１２が形成される。前記突出管２１１には前記下部ケース１１５の貫通孔を通過して操向輪である車両の前輪側と連結された出力軸（図示しない）が結合される。そして、前記入力軸には操向ハンドルが連結され、前記入力軸と前記出力軸はトーションバー（図示しない）を媒体として連結される。

このようにして、前記操向ハンドルに外力を加えて前記操向ハンドルを回転させると、前記入力軸が回転され、前記入力軸と同様に前記マグネットホルダー１３０及びマグネット１２０も回転する。そして、前記出力軸は前記トーションバーを介在して前記入力軸の回転力を受けて回転され、前記出力軸と同様に前記ステーターホルダー２１０及びステーター３１０も回転する。

ところで、前記出力軸は路面と接触される前輪と連結されているので、路面と前輪の摩擦抵抗によって前記トーションバーにはトルクが発生する。前記トーションバーのトルクによって前記マグネット１２０と前記ステーター３１０は異なる回転角度で回転され、前記マグネット１２０の回転角度と前記ステーター３１０の回転角度の差によって前記マグネット１２０と前記ステーター３１０の間の磁場が変化する。

前記マグネット１２０と前記ステーター３１０の間の磁場は、下部ケース１１５に回路基板１４１を介在して支持されるセンサー１４０によって感知する。そして、前記センサー１４０が感知した磁場の強度を制御部（図示しない）が受信し、受信した値と予め設定されている基準値を比較してトルクを測定する。そして、前記測定されたトルクによって車両の操向に必要な補助操作力を決定し、モーター等を駆動させる。

上述において説明されていない符号１５０は、前記センサー１４０が磁場の強度を効果的に感知できるように磁場を集中させるコレクターである。

一方、正確に磁場を測定するために、前記ステーターホルダー２１０に結合された前記ステーター３１０がステーターホルダー２１０の上で流動しないことが必要である。

本実施例によるトルク測定装置は、前記ステーターホルダー２１０に前記ステーター３１０を直接堅固に結合させるが、これを図１及び図２を参照して説明する。図２は図１に図示されたステーターとステーターホルダーの斜視図である。

図２に示すように、前記ステーターホルダー２１０は円筒形状に形成され、下端面には前述の連結部２１１及び突出管２１２が形成される。前記突出管２１２には前記出力軸が結合される。

前記ステーター３１０はリング形状のボディ３１１と前記ボディ３１１の内周面に一定間隔でベンディング形成された複数の歯３１３を有する。前記ステーター３１０のボディ３１１は前記ステーターホルダー２１０の上端面及び下端面とそれぞれ接触され、前記歯３１３は前記ステーターホルダー２１０の内部に位置されて前記ステーターホルダー２１０の内周面と接触される。

前記ステーターホルダー２１０の上端面に結合される前記ステーター３１０の歯３１３と前記ステーターホルダー２１０の下端面に結合される前記ステーター３１０の歯３１３は交互に配置される。

この時、前記ステーターホルダー２１０の下端面に結合される前記ステーター３１０の歯３１３は、前記連結部２１１に形成された連通孔２１１ａを通過して前記ステーターホルダー２１０の内部に位置される。そして、前記歯３１３は前記マグネット１２０の外周面と対向される。

前記ステーター３１０を前記ステーターホルダー２１０に結合させるために、前記ステーターホルダー２１０の上端面及び下端面には熱または超音波によって融着可能な複数の突起２１３が一定間隔に設けられる。前記突起２１３は前記ステーター３１０のそれぞれの歯３１３の両側面が接触されるが、前記ステーター３１０のそれぞれの歯３１３の両側面が前記突起２１３に接触されるように、前記ステーター３１０を前記ステーターホルダー２１０に挿入した後、前記突起２１３を熱または超音波によって溶融させる。すると、溶融された突起２１３の部分が前記歯３１３を覆うので、前記ステーター３１０が前記ステーターホルダー２１０に堅固に融着されて結合される。

前記ステーターホルダー２１０の内周面には、複数の歯３１３が一定間隔に区画されて配置されるように案内する区画溝２１５が複数個形成される。なお、前記区画溝２１５の代わりに前記ステーターホルダー２１０の内周面に突出するガイド（図示しない）を形成しでもよい。

（第２乃至第７実施例）
図３乃至図８は、本発明の第２乃至第７実施例によるステーターアセンブリーのステーターとステーターホルダーの斜視図として、主に第１実施例との差異点を説明する。

本発明の第２実施例によるトルク測定装置は図３に示すように、ステーター３２０のボディ３２１には結合ホール３２１ａがそれぞれ形成され、ステーターホルダー２２０の上端面及び下端面には前記結合ホール３２１ａに挿入されて熱または超音波によって溶融される複数の突起２２３が形成される。前記突起２２３は熱または超音波によって溶融されると、前記突起２２３の溶融された部分がボディ３２１を覆い、前記ボディ３２１と前記ステーターホルダー２２０が融着されて結合される。

本発明の第３実施例によるトルク測定装置は図４に示すように、ステーターホルダー２３０の上端面及び下端面の外周面に突出部２３０ａが形成される。

前記突出部２３０ａはリング形状に形成されて前記ステーターホルダー２３０と同一材質により一体に形成される。即ち、前記突出部２３０ａは前記ステーターホルダー２３０と一体に射出成形される。

ステーター３３０のボディ３３１は前記ステーターホルダー２３０の上端面及び下端面にそれぞれ設置され、前記ステーター３３０のボディ３３１の外周面は前記突出部２３０ａの内周面と接触される。また、前記突出部２３０ａの高さは前記ステーター３３０のボディ３３１の厚さより高く形成される。

前記突出部２３０ａに熱または超音波を加えることで前記突出部２３０ａを溶融させ、前記突出部２３０ａの溶融された部分が前記ステーター３３０のボディ３２１を覆い、前記ボディ３２１と前記ステーターホルダー２２０が融着されて結合される。

本発明の第４実施例によるトルク測定装置は図５に示すように、ステーター３４０はステーターホルダー２４０の上端面及び下端面とそれぞれ接触されるボディ３４１と、それぞれのボディ３４１の内周面でベンディング形成された複数の歯３４３、及びそれぞれのボディ３１の外周面でベンディング形成されて前記ステーターホルダー２４０の外周面と対向される結合フレーム３４５を有する。前記結合フレーム３４５は複数箇所３４５ａがコーキングされ、前記ステーターホルダー２４０の外周面に結合される。これによって、前記ステーター３４０がステーターホルダー２４０に堅固に結合される。

本発明の第５実施例によるトルク測定装置は図６に示すように、ステーターホルダー２５０は、上端面及び下端面の外周面側に突出フレーム２５５が延長形成される。ステーター３５０は、第４実施例のステーター３４０と同様にボディ３５１、歯３５３及び結合フレーム３５５を有する。この時、前記ボディ３５１はそれぞれステーターホルダー２５０の上端面と突出フレーム２５５に接触され、下端面と突出フレーム２５５にそれぞれ接触される。そして、前記結合フレーム３５５は前記突出フレーム２５５の外周面と対向され、複数箇所３５５ａがコーキングされて前記突出フレーム２５５に結合される。

この時、前記結合フレーム３５５の長さは前記突出フレーム２５５の厚さより長く形成される。

本発明の第６実施例によるトルク測定装置は図７に示すように、ステーターホルダー２６０は第５実施例と同一である。

ステーター３６０は、ステーターホルダー２６０の上端面と突出フレーム２６５及びステーターホルダー２６０の下端面と突出フレーム２６５にそれぞれ接触されるボディ３６１、それぞれのボディ３６１の内周面でベンディング形成された複数の歯３６３、それぞれのボディ３６１の外周面で延長形成された複数の結合突起３６７を有する。前記結合突起３６７はベンディングされて前記突出フレーム２６５に結合され、これによって、ステーター３６０がステーターホルダー２６０に結合される。

ここで、前記結合突起３６７は、図５における前記結合フレーム３４５が前記ボディ３４１の外周を沿って部分的に形成されているものと見なすこともできる。

本発明の第７実施例によるトルク測定装置は図８に示すように、ステーターホルダー２７０は円筒形状に形成され、前記ステーターホルダー２７０の上端面及び下端面にステーター３７０のボディ３７１が接着剤によって固定される。

そして、本発明の更に他の実施例によるトルク測定装置は、第７実施例の形状を有するステーター３７０を、射出成形されるステーターホルダー２７０と一体に射出成形することもできる。

本発明のトルク測定装置は、融着されるステーターホルダーの突起、融着されるステーターホルダー、コーキングされるステーターまたはベンディングされるステーターによって、ステーターがステーターホルダーに直接結合される。したがって、前記ステーターホルダーとステーターを結合させるための別途の部品を必要とせず、製造コストが節減される。

以上、本発明を実施例を中心に説明したが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。本発明の精神と範囲を離脱することなく、多様な変形と応用が可能であることは、当業者によって自明である。例えば、本発明の実施例に具体的に示された各構成要素は変形して実施することができるものであり、このような変形と応用に係る差異点は、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

本発明はトルク測定装置に適用することができる。

１１０ ケース
１１１ 上部ケース
１１２ 貫通孔
１１５ 下部ケース
１２０ マグネット
１３０ マグネットホルダー
１４０ センサー
１４１ 回路基板
１５０ コレクター
２１０ ステーターホルダー
２１１ 連結部
２１１ａ 連通孔
２１２ 突出管
２１３ 突起
２１５ 区画溝
３１０ ステーター
３１１ ボディ
３１３ 歯

Claims (15)

1. ステーターホルダーと、
   前記ステーターホルダーの上端面に接触される第１ボディと、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側に配置される複数の第１歯を含む第１ステーターと、
   前記ステーターホルダーの下端面に接触される第２ボディと、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側で前記第１歯と交互に配置される複数の第２歯を含む第２ステーターと、
   前記ステーターホルダーと前記第１ボディ、及び前記ステーターホルダーと第２ボディにそれぞれ融着される融着物が含まれるステーターアセンブリー。
2. 前記融着物は熱または超音波によって溶融される請求項１に記載のステーターアセンブリー。
3. 前記ステーターホルダーは円筒形状に形成され、前記第１歯及び第２歯は前記ステーターホルダーの内周面と接触される請求項１に記載のステーターアセンブリー。
4. 前記ステーターホルダーの内周面には溝が形成され、前記第１歯及び第２歯は前記溝に挿入される請求項３に記載のステーターアセンブリー。
5. 前記第１ボディ及び第２ボディの幅はそれぞれ前記ステーターホルダーの上端面及び下端面の幅より狭く、前記融着物は前記第１ボディと前記ステーターホルダーの上端面の境界領域、及び前記第２ボディと前記ステーターホルダーの下端面の境界領域に配置される請求項１に記載のステーターアセンブリー。
6. 前記第１ボディ及び第２ボディにはそれぞれ結合ホールが形成され、前記融着物は前記結合ホールを介在して前記第１ボディと前記ステーターホルダーの上端面及び前記第２ボディと前記ステーターホルダーの下端面に配置される請求項１に記載のステーターアセンブリー。
7. 前記ステーターホルダーの上端面及び下端面にはそれぞれ外周面にリング形状の突出部が形成され、前記第１ボディ及び第２ボディはそれぞれ前記突出部の内周面に接触され、前記融着物は前記突出部が溶融されることで形成される請求項１に記載のステーターアセンブリー。
8. 前記突出部は前記ステーターホルダーと同一材質で一体に形成される請求項７に記載のステーターアセンブリー。
9. ステーターホルダーと、
   前記ステーターホルダーの上端面に接触される第１ボディと、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側に配置される複数の第１歯と、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの外側と結合される第１結合フレームを含む第１ステーターと、
   前記ステーターホルダーの下端面に接触される第２ボディと、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側で前記第１歯と交互に配置される複数の第２歯と、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの外側と結合される第２結合フレームを含む第２ステーターが含まれるステーターアセンブリー。
10. 前記ステーターホルダーは円筒形状に形成され、
    前記第１歯は前記ステーターホルダーの内周面と接触され、前記第１結合フレームは前記ステーターホルダーの外周面と接触され、
    前記第２歯は前記ステーターホルダーの内周面と接触され、前記第２結合フレームは前記ステーターホルダーの外周面と接触される請求項９に記載のステーターアセンブリー。
11. 前記第１結合フレーム及び第２結合フレームはそれぞれコーキングされて前記ステーターホルダーと結合される請求項１０に記載のステーターアセンブリー。
12. 前記ステーターホルダーの上端面は半径外側方向に突出された第１突出フレームが形成され、前記ステーターホルダーの下端面は半径外側方向に突出された第２突出フレームが形成され、
    前記第１結合フレームはコーキングされて前記第１突出フレームと結合され、前記第２結合フレームはコーキングされて前記第２突出フレームと結合される請求項１０に記載のステーターアセンブリー。
13. 前記ステーターホルダーの上端面は半径外側方向に突出された第１突出フレームが形成され、前記ステーターホルダーの下端面は半径外側方向に突出された第２突出フレームが形成され、
    前記第１結合フレームはベンディングされて前記第１突出フレームと結合されて、前記第２結合フレームはベンディングされて前記第２突出フレームと結合される請求項１０に記載のステーターアセンブリー。
14. ケースと、
    前記ケース内に配置され、外力によって回転される入力軸に結合されて回転するマグネットと、
    前記ケース内に配置されて前記マグネットを取り囲み、トーションバーを媒体として前記入力軸と連結された出力軸に結合されて回転するステーターアセンブリーと、
    前記マグネットとステーターアセンブリーの間の磁場の変化を感知するセンサーが含まれ、
    前記ステーターアセンブリーは、
    ステーターホルダーと、
    前記ステーターホルダーの上端面に接触される第１ボディと、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側に配置される複数の第１歯を含む第１ステーターと、
    前記ステーターホルダーの下端面に接触される第２ボディと、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側で前記第１歯と交互に配置される複数の第２歯を含む第２ステーターと、
    前記ステーターホルダーと前記第１ボディ、及び前記ステーターホルダーと第２ボディにそれぞれ融着される融着物が含まれるトルク測定装置。
15. ケースと、
    前記ケース内に配置され、外力によって回転される入力軸に結合されて回転するマグネットと、
    前記ケース内に配置されて前記マグネットを取り囲み、トーションバーを媒体として前記入力軸と連結された出力軸に結合されて回転するステーターアセンブリーと、
    前記マグネットとステーターアセンブリーの間の磁場の変化を感知するセンサーが含まれ、
    前記ステーターアセンブリーは、
    ステーターホルダーと、
    前記ステーターホルダーの上端面に接触される第１ボディと、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側に配置される複数の第１歯と、前記第１ボディから延長されて前記ステーターホルダーの外側と結合される第１結合フレームを含む第１ステーターと、
    前記ステーターホルダーの下端面に接触される第２ボディと、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの内側で前記第１歯と交互に配置される複数の第２歯と、前記第２ボディから延長されて前記ステーターホルダーの外側と結合されて第２結合フレームを含む第２ステーターが含まれるトルク測定装置。

Images