KR0169569B1

KR0169569B1 - 토오크 센서

Info

Publication number: KR0169569B1
Application number: KR1019960005795A
Authority: KR
Inventors: 고이찌 사또; 가즈호 치까라이시
Original assignee: 세끼야 데쯔오; 닛뽄 세이꼬 가부시키가이샤
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1999-05-01
Also published as: KR960034999A; DE19608740A1; US5578767A; DE19608740C2

Abstract

원주상으로 간격진 다수의 홈들(5a)(5b)(5c)(103a)은 자성체로 만들어진 제1회전축의 감싸진 부분에 형성된다. 전도성이고 비자성인 재료로 만들어진 얇은 관형부재(4)(108)는 상기 제1회전축의 외주면을 감싸면서, 회전 방향으로 제2회전축과 일체적으로 연결되어 있다.

다수의 창들(4b)(108a)(108b)은 관형부재(4)(108)에 형성된다. 창들(4b)(108a)(108b)은 각각 홈들(5a)(5b)(5c)(103a)들과 부분적으로 중첩되도록 배치된다.

그와 관련된창(4b)(108a)(108b)과 홈(5a)(5b)(5c)(103a)의 중첩면적은 감싸진 부분에 대한 관형부재(4)(108)의 상대적 회전에 따라 변화된다. 그안에 형성된 창들(4b)(108a)(108b)을 가지고 있는 관형부재(4)(108) 부분은 코일들(10)(11)(110)(111)에 의해 감싸진다. 각 코일(10)(11)(110)(111)의 가지 유도 기전력이 측정된다. 토오크는 측정된 자기 유도 기전력에 따라 탐지된다. 각 창들(4b)(108a)(108b)의 축선 길이는 각 코일들(10)(11)(110)(111)의 축선 길이보다는 길지만 코일들(10)(11)(110)(111)을 파지하기 위한 각 요크들(9)(109A)(109B)의 축선 길이 보다는 짧다. 감싸진 부분의 각 홈들(5a)(5b)(5c)(103a)의 외주폭은 홈들(5a)(5b)(5c)(103a)중 인접한 것들 사이의 감싸진 부분의 상승부의 외주폭보다 넓다. 각 홈들(5a)(5b)(5c)(103a)의 측벽은 제1회전축의 반경 방향으로 상승된다.

Description

토오크 센서

제1도는 본 발명에 따른 토오크 센서의 제1실시예의 구성을 도시하는 길이 방향 단면도.

제2도는 제1도의 A-A선을 따라 취한, 토오크 센서에 사용되는 관형부재의 종단면도.

제3도는 제1도의 B-B선을 따라 취한, 관형부재를 도시하는 종단면도.

제4도는 입력 및 출력축들의 조립체와 그곳에 끼워진 관형부재의 정면도.

제5도는 모터용 제어 회로의 실예를 도시하는 회로도.

제6도는 스티어링(steering) 토오크와 모터 제어회로에서 사용되는 차동 증폭기의 출력신호 사이의 관계를 도시하는 그래프.

제7도는 본 발명의 제2실시예에 따른 입력 및 출력축들의 조립체와 그곳에 끼워진 관형부재의 정면도.

제8도는 본 발명의 제3실시예의 구성을 도시하는 길이 방향의 단면도.

제9도는 제8도의 실시예의 요부를 도시하는 사시도.

제10도는 제8도의 A-A선을 따라 취한, 관형부재와 출력축을 도시하는 종단면도.

제11도는 제8도의 B-B선을 따라 취한, 관형부재와 출력축을 도시하는 종단면도.

제12도는 그 치수를 도시하는데 유용한, 제3실시예의 요부를 도시하는 종단면도.

제13도는 모터를 제어하기 위한 제어회로의 실예를 도시하는 회로도.

제14도는 스티어링 토오크와 코일들의 인덕턴스 사이의 관계를 도시하는 그래프.

제15도는 그 가로축이 그 창들로부터 코일들과 요크들의 중심들의 축방향 변위를 표시하고, 그 세로축은 임피던스 변화율을 표시하는 그래프.

제16도는 제4실시예의 관형부재와 출력축을 도시하는 종단면도.

제17도는 또한 제4실시예의 관형부재와 출력축을 도시하는 종단면도.

제18도는 스티어링 토오크들과 코일들의 인덕턴스 사이의 관계를 도시하는 그래프.

제19도는 각 부분의 크기와 감도비 사이의 관계를 도시하는 그래프.

제20도는 제19도에서 보다 넓은 범위에서 각 부분의 크기와 감도비 사이의 관계를 도시하는 그래프.

제21도 및 제22도는 제5실시예의 관형부재와 출력축 사이의 관계를 도시하는 종단면도.

제23도는 본 발명의 제5실시예의 감도비와 종래예의 감도비를 비교하는 그래프.

제24도는 측정에 사용되는, 본 발명의 제5실시예의 홈들의 윤곽을 도시하는 도면.

제25도는 측정에 사용되는, 종래 토오크 센서의 홈들의 윤곽을 도시하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 입력축 2 : 출력축

3 : 토오션 바 4 : 관형부재

4a : 직사각 구멍 4b : 창(window)

4A : 소경부(small diameta portirn) 5a,5b,5c : 홈

7 : 모터 9 : 요크(yoke)

10,11 : 코일 12 : 보빈

21 : 오실레이터 22,23 : 정류-평활 회로

24A,24B : 차동증폭기 25A,25B : 소음제거필터

26 : 토오크 계산 수단 27 : 모터구동수단

101 : 하우징 102 : 입력축

103 : 출력축 104 : 토오션 바

102A : 슬리브 103a : 홈

106 : 워엄 휠 107 : 모터

107a : 출력축 107b : 워엄

108 : 얇은 관형부재 108a,108b : 직사각 창

109A,109B : 요크 110,111 : 코일

112 : 오일시일(oil seal) 113 : 센서케이스

114 : 제어판(control board) 120 : 전류회로

121 : 오실레이터 122,123 : 정류-평활 회로

124A,124B : 차동 증폭기 125A,125B : 소음 제거 필터

126 : 토오크 계산 수단 127 : 모터구동수단

본 발명은 회전축에 발생하는 토오크를 감지하기 위한 토오크 센서에 관한 것이고, 특히 간단한 구조를 가지고 감도가 개선되며 그 부품들을 조립하는데 있어서 구성부품들의 축방향의 정확도와 축방향의 에러가 토오크 감지 정확도에 거의 영향이 없는 토오크 센서에 관한것이다.

종래 토오크 센서들 중 하나가 미합중국 특허 제4,805,463호에 개시되어 있다. 종래 토오크 센서에 있어서, 입력축은 출력축과 동축선상에 배치되며 출력축과 회전 가능하게 연결되어 있다. 이들 축의 중첩부분은 알루미늄 관형부재에 의해 둘러쌓여 있으며, 비교적 짧다. 축의 중첩부를 덮는 관형부재는 입력축의 출력축에 대한 상대적 운동으로 축선방향으로 움직일 수 있다. 코일은 관형부재 주위에 배치된다. 코일 내에 유도되는 자체-유도 기전력이 측정된다. 출력축에 대한 입력축의 상대적 비틀림(토오트)은 측정결과를 사용해 탐지된다. 관형부재가 축선방향으로 이동될때, 코일의 자기 인덕턴스는 변화한다. 따라서, 입력 및 출력축에 발생된 토오크는 코일의 자가유도 기전력을 사용해 탐지될 수 있다.

그러나, 제2축에 대한 제1축의 상대적 비틀림을 관형부재의 축선변위로 변환하는 기구는 종래의 토오크 센서에 대하여 필수적인 것이다. 이것은 센서 구조의 복잡성을 야기하고 센서 신뢰성의 열화를 가져온다.

또한, 알루미늄 관형부재의 축선상의 운동만으로는 코일의 자기 인덕턴스의 급격된 변화를 일으키기에 불충분하다. 센서의 감도를 증가시키기 위해서는, 예를들어 코일의 비틀림 수를 증가시키는 것이 필수적이다. 이것은 센서 크기를 증가시키는 단점을 야기한다.

또한, 다음과 같은 구성을 가지고 있는 종래의 파우어 스티어링 시스템이 있다. 파우링 스티어링 시스템에 있어서, 그 비틀림 방향으로 탄성적으로 변형가능한 토션 바가 자동차의 스티어링 시스템 내에 합체된다. 스티어링 토오크에 비례하는 상대적 비틀림은 한쌍의 제1 및 제2축 사이에 야기되며, 이들은 토션 바에 의해 서로 연결되어 있다. 스티어링 토오크는 상대적 비틀림을 탐지함으로써 탐지된다. 보조의 스티어링 토오크는 탐지된 토오크에 따라 발생된다. 보조의 스티어링 토오크는 구동기에 대한 하중을 줄인다. 이와같은 상대적 비틀림이 측정되는 형식의 비틀림 센서도 또한 공지되어 있다. 토오크 센서에서, 코일의 임피던스는 스티어링 토오크에 따라 변화되며, 토오크는 코일의 임피던스를 측정함으로써 탐지된다(예를들어, 미합중국 특허 제4,996,890호를 참조하라).

그러나, 전술된 토오크 센서에서, 코일은 하우징에 고정되고, 코일의 임피던스를 변화시키는 부재는 하우징에 대하여 상대적으로 회전하는 축에 고정된다. 따라서, 축선상의 조립 에러 및 제작 에러는 토오크 센서의 감지 정확도에 크게 영향을 끼친다. 만족스러운 감지정확도를 얻기 위해서는 조립정밀도와 부품정밀도가 높아야 한다. 이것은 제조 비용면에서 단점이 된다.

또한, 종래 토오크 센서들 중 하나가 미합중국 특허 제4,356,732호에 개시되어 있다. 토오크 센서에서, 2개의 관형부재는 회전축에 발생된 토오크에 따라 관형부재중의 하나가 다른것에 대하여 회전될 수 있도록 서로 축선방향으로 배치된다. 긴 홈들과 치형 돌기들이 내부 관형부재의 외부면에 선택적으로 형성된다. 절개부들과 홈들의 중첩면적이 관형부재들의 상대적 회전에 따라 변화될 수 있도록 절개부들은 외부 관형부재내에 형성된다. 코일은 외부 관형부재 주위에 배치된다. 절개부들과 홈들의 중첩 면적이 관형부재들의 상대적 회전에 따라 변화되면, 코일의 임피턴스도 변화된다. 따라서, 회전축에 발생된 토오크는 임피턴스를 측정함을써 탐지될 수 있다.

사실, 종래의 토오크 센서는 코일의 임피턴스 변화를 사용함으로써 축에 발생된 토오크를 탐지한다. 그러나, 토오크 센서에서, 임피턴스의 변화는 급격하지 않다. 따라서, 센서 감도는 만족스럽지 않다.

선행기술의 문제점들의 견지에서, 본 발명의 목적은 간단한 구성으로 센서의 감도를 증가시키는 토오크 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하고 구성 부품들의 축선상의 정밀도와 축선상의 조립 에러들이 토오크 감지정확도에 거의 영향이 없는 토오크 센서를 제공하는 것이다.

상기 목적들은 성취하기 위하여, 본 발명에 따라서, 제1 및 제2회전축은 축선상에 배치되며, 토션 바에 의해 서로 연결되는 점에 특징이 있는 토오크 센서가 제공되어 있으며, 전도성이며 비자성인 재료로 만들어진 관형부재는 회전방향에서 제2축과 일체적으로 연결되고, 반면에 제1회전 축의 외주면을 감싸면서, 관형부재에 의해 둘러쌓여진 제1회전 축의 최소 둘러쌓여진 부분은 자성재료로 만들어지며, 축선방향으로 뻗은 홈들은 제1회전축의 둘러쌓여진 부분에 형성되고, 창들이 각각 홈들과 부분적으로 중첩할 수 있도록 창들이 배치되는 방법으로 창들이 관형부재에 형성되고, 창 및 그와 관련된 홈의 중첩 면적은 제1회전축에 대한 관형부재의 상대 각 위치에 따라 변화되며, 그 내부에 형성된 창들을 가진 관형부재 부분은 코일들에 의해 둘러 쌓여지고, 기전력 측정 수단은 코일에 유도되는 기전력들을 측정하기 위해 구비되며 제1 및 제2축에 발생된 토오크는 기전력 측정 수단의 측정 결과 또는 코일들의 임피턴스 변화에 따라 탐지된다.

더욱이, 본 발명의 토오크 센서에서, 각 창들의 축선길이는 그 위에 코일을 지지하기 위한 요크들의 축선 길이보다는 짧지만 각 코일의 축선 길이 보다는 길다. 제1 및 제2회전 축에 발생된 토오크는 코일들의 임피턴스의 변화를 사용함으로써 탐지된다.

또한, 본 발명의 토오크 센서에서, 둘러쌓여진 부분의 각 홈들의 외주폭은 둘러쌓여진 부분의 홈이 없는 부분의 폭보다 넓다.

또한, 본 발명의 토오크 센서에서, 각 홈들의 측면은 제1회전축의 반경 반향으로 상승한다.

예를들어, 제1회전축이 입력축이라고 가정한 경우에, 제2회전축은 출력축이고, 토오크는 제2회전축으로 부터 토션 바를 통해 제2회전축으로 전달된다. 따라서, 제1회전축은 제2회전축에 관하여 회전된다. 이때에, 관형부재에 대한 제1회전축의 상대적 회전이 또한 야기된다. 따라서, 제1회전축의 홈들과 관형부재의 창들은 변화된다.

홈들과 창들의 중첩면적이 큰 경우에는, 둘러쌓여진 부분의 표면이 아닌, 홈들의 바닥면들은 창을 통해 노출된다. 여기에서, 자성체로 만들어진 제1회전축의 둘러쌓여진 부분의 표면의 비교적 큰 부분은 동일하게 비자성 재료로 도포된다. 역으로, 중첩부분이 작은 경우에는, 둘러쌓여진 부분의 표면은 창들을 통해 노출된다. 여기에서, 자성체로 만들어진 제1회전축의 둘러쌓여진 표면의 비교적 작은 부분은 동일하게 전도성이고 비자성인 재료로 도포된다.

본 발명에서, 비자성 재료는 의사자성(paramagnetic) 재료와 및 종류의 반자성(diamagnetic) 재료를 포함한다. 자성재료는 강자성(ferromagnetic) 재료를 의미한다.

비자성 재료의 투자율(permeability)은 공기의 투자율과 거의 동일하고 자성재료의 투자율보다는 적다. 자성흐름(flux)이 도전성 재료를 교차할때, 자성 흐름의 변화를 방해하는 맴돌이 전류(eddy current)는 자성부재내에서 발생되고 그것은 자장을 발전시킨다. 결과적으로, 자성흐름은 부재내에서 균일하게 분포되지 못하고, 부재의 표면부분에 집중된다. 즉, 소위 표면 효과가 야기된다. 따라서, 전도성이고 비자성 재료로 만들어진 부분은 공기보다 자성 흐름의 관통에 대해 좀 더 강하게 저항하는 특성을 가지고 있다.

홈들과 창들의 중첩 면적이 변화되고, 제1회전축의 둘러쌓여진 부분의 표면의 노출 면적의 비율(전도성이고 비자성인 재료로 채워진 부분에 대한 자성 재료에 의해 채워진 부분의 비율)이 변화될 때, 자성 재료의 투자율과 전도성 및 비전도성 재료의 투자율 사이에는 튼 차이가 있기 때문에, 자기 인덕턴스와 상호 인덕턴스는 관형부재에 대한 제1회전축의 상대적 회전에 따라 급격하게 변한다.

코일들의 기전력은 기전력 측정수단에 의해 측정된다. 제1 및 제2축들에 발생된 토오크는 자기 인덕턴스와 상호 인덕턴스가 관형부재에 대한 제1회전축의 상대적 회전에 따라 변화하기 때문에 측정결과에 따라 탐지된다.

본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부 도면들을 참고로 하여 이하에서 설명된다.

제1도 내지 제6도는 본 발명의 제1실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 본 발명의 토오크 센서는 자동차용 모터-구동 파우어 스티어링 시스템에 합체된다.

토오크 센서의 구성이 먼저 설명된다. 자동차 스티어링 시스템의 일부를 도시하는 단면도인 제1도에 도시된 바와같이, 입력축(1)과 출력축(2)은 동축선상에 그리고 회전 가능하게 배치된다. 이들 축들은 토오션 바(3)에 의해 서로 연결된다. 입력축(1) 출력축(2)은 철과 같은 자성체로 만들어진다.

스티어링 휠(도시되지 않음)은 입력축(1)의 우측단부(제1도에 도시된 바와 같음)와 견고하게 연결되고, 축들의 회전 방향에 배치된다. 공지된 래크-및-피니언 우측단부(제1도에 도시된 바와 같음)에 연결된다. 이와같은 구성을 가지고, 운전자가 스티어링 휠을 돌릴때 발생되는 스티어링 힘(조향력)은 입력축(1), 토오션 바(3), 출력축(2) 및 래크-및-피니언 형식의 스티어링 시스템의 경로를 거쳐 조향되는 휠(핸들)(도시되지 않음)로 전달된다.

홈(2a)은 출력축(1)에 좀 더 인접한 출력축(2)의 단부면에 형성된다. 홈(2a)은 토션 바(3)가 그 내부로 삽입되는 부분으로 부터 반경 방향으로 더욱 연장된다. 홈(2a)은 출력축(2)에 더욱 인접한 입력축(1)의 단부면으로 부터 돌출된 돌출부(1a)를 수납한다. 홈(2a)의 폭(외주방향에서 본 크기)은 돌출부(1a)의 폭보다 약간 넓다. 이와같은 상태에서, 출력축(2)에 대한 입력축(1)의 상대적 회전은 소정의 각도 범위(가령, 약± 5°)내로 제한되어 있다.

출력축(2)은 예를들어 워엄 기어를 통해 전기적으로 구동되는 모터(도시되지 않음)의 회전력을 수용한다. 즉, 모터로 공급되는 구동전류의 방향과 크기를 적당히 제어함으로써, 소정의 방향과 소정의 크기를 가지고 있는 보조의 스티어링 토오크는 출력축(2)에 인가된다.

대경부(1A)는 출력축(2)에 더욱 인접해 배치되어 있는 입력축(1)의 일부의 외주면상에 형성된다. 대경부(1A)는 입력축(1)과 동축선상으로 배치되어 있다. 얇은 관형부재(4)는 대경부(1A)의 외주면에 인접하게 그리고 그 주위에 배치된다.

관형부재(4)는 전도성이고 비자성인 재료(가령, 알루미늄)로 만들어진다.

소경부(4A)는 관형부재(4)의 좌측단부(제1도)의 내부측의 구비된다. 소경부(4A)는 출력축(2)과 동축선상에 배치되면서 출력축(2)을 수용한다. 이와 같은 연결을 가지고, 관형부재(4)는 회전 방향으로 출력축(2)과 일체적으로 연결된다.

직사각형인 다수(본 실시예에서는 6개)의 창들(4a…4a)이 대경부(1A)를 감싸는, 관형부재(4)의 얇은 부분의 (소경부(4A)로 부터 멀리 떨어져 배치된)일부에 형성된다. 이들 창들은 외주방향으로 등간격으로 배치된다. 유사하게, 창들(4a)과 동일한 형상인 직삭각형인 다수(본 실시예에서는 6개)의 창들(4b,…4b)이 관형부재(4)의 얇은 부분의(소경부(4A)에 더욱 인접해 배치된)일부에 형성된다. 이들 창들은 외주 방향으로 등간격으로 배치되고 외주 방향에서 볼때 상의 180˚만큼 창들(4a,…4a)로 부터 이동된다.

특히, 관형부재(4)의 외부면은 12개의 부분들로 등간격으로 분할된다. 이들 부분의 면적은 모든 다른 부분의 면적을 개방하고, 그에 의해 직사각형 구멍들(4a,…4a)을 형성한다. 창들(4b,…4b)을 형성하기 위하여, 인접한 창들(4a) 사이의 부분면적에 상당하는 관형부재(4)의 부분들이 개방되어 있다.

다수(본 실시예에서는 6개)의 홈들(5a,…5a)이 출력축(1)의 (관형부재(4)에 의해 둘러쌓인) 대경부(1A)의 (창들(4a,…4a)의 내측) 일부에 형성된다. 위에서 볼때 홈들은 (창들(4a)과 동일한 형상으로) 각각 직사각형이다. 이들 홈들은 외주 방향으로 등간격으로 배열되어 있다. 유사하게, 다수(본 실시예에서는 6개)의 홈들(5b,…5b)이 창들(4b,…4b)의 내측에 형성되어 있다. 위에서 볼때, 홈들은 (홈들(5a)과 동일한 형상인) 각각 직사각형이다. 이들 홈들은 또한 외주 방향으로 등간격으로 배열된다.

관형부재(4)와 홈들(5a)은 출력축(2)에 대한 입력축(1)의 상대적인 회전이 일어나지 않을때(스티어링 토오크가 영(0)일 때), 각 창(4a)의 절반이 제1도의 A-A선으로 취해진 입력축(1)과 관형부재(4)의 종단면으로써 제2도에 도시된 바와같이 각 홈(5a)의 절반 중첩되는 방법으로 배치된다. 따라서, 스티어링 토오크가 영(0)일 때, 각 창(4b)의 절반도 또한 제1도의 B-B선으로 취해진 입력축(1)과 관형부재(4)의 종단면으로써 제3도에 도시된 바와같이 각 홈(5b)의 절반과 중첩한다. 창들(4a)과 창들(4b)은 상의 밖에 있거나 또는 상의 180˚만큼 서로로 부터 이동된다. 그 후에, 창(4a)과 홈(5a)의 중첩상태는 입력축(1), 출력축(2)과 그곳으로 끼워지는 관형부재(4)의 조립체의 정면도인 제2도, 제3도 및 제4도로 부터 알 수 있는 바와같이, 관련된 홈에 대하여 각각의 창(4b)과 각각의 홈(5b)의 중첩상태에 대향한다.

관형부재(4)는 그 안에 보빈(12)을 지지하기 위하여, 자성체로 만들어진 요크(9)에 의해 둘러 쌓여진다. 보빈(12)은 기술적으로 동일한 사양을 가지고 있는 코일들(10)(11)에 의해 감겨진다. 코일들(10)(11)은 관형부재(4)와 동축선상으로 배치되어 있다. 코일(10)은 창들(4a,…4a)이 형성되어 있는 관형부재(4) 부분을 감쌀수 있도록 보빈(12) 주위에 감긴다. 코일(11)은 창들(4b,…4b)이 형성되어 있는 관형부재(4) 부분을 감쌀수 있도록 보빈(12) 주위에 감긴다.

코일들(10)(11)들은 도시되지 않은, 센서 케이스내에 수용되어 있는 모터 제어 회로에 연결된다. 제5도에 도시된 바와같이, 모터 제어 회로는 오실 레이터(21), 오실레이터(21)는 코일들(10)(11)로 소정의 주파수로 AC 전류를 공급한다. 정류-평활 회로(22), 다른 정류-평활 회로(23), 차동 증폭기들(24A)(24B), 소음 제거 필터들(25A)(25B), 토오크 계산 수단(26) 및 모터구동 수단(27)으로 구성된다. 오실레이터(21)는 코일들(10)(11)로 소정의 주파수로 AC 전류를 공급한다. 정류-평활 회로(22)는 코일(10)의 자기 유도 기전력을 평활하게 한다. 또한, 정류-평활 회로(23)는 코일(11)의 자기 유도 기전력을 정류하고 평활하게 한다. 차동 증폭기들(24A)(24B)들은 각각 정류-평활 회로들(22)(23)의 출력 신호들 사이의 편차를 증폭한다. 소음 제거 필터(25A)의 출력신호로 부터 고주파 소음 성분을 제거한다. 토오크 계산 수단(26)은 예를들어 소음제거 필터들(25A)(25B)의 출력 신호들의 평균값에 따라 관형부재(4)에 대한 입력축(1)의 상대 각 변위의 방향과 크기를 계산하고, 소정의 계수만큼 나머지를 곱하며, 그에 의해 스티어링 시스템에 발생된 스티어링 토오크를 획득한다. 모터구동수단(27)은 스티어링 토오크를 감소시키는, 보조의 스티어링 토오크를 발생시킬 수 있도록 구동전류(I)를 모터에 공급한다. 구동 전류(I)는 토오크 계산 수단(26)에 의한 계산 결과에 의해 결정된다.

본 발명 실시예의 운전은 이하에서 서술한다.

스티어링 시스템이 직선-주행 상태에 있고, 스티어링 토오크가 영(0)이라고 가정한다. 그때 어떠한 출력축(2)에 대한 입력축(1)의 상대적 회전이 야기되지 않는다. 따라서, 관형부재(4)에 대한 입력축(1)의 어떠한 상대적 회전도 또한 야기되지 않는다.

스티어링 휠과 입력축(1)이 회전될 때, 발생된 회전력은 토오션 바(3)를 통해 출력축(2)으로 전달된다. 이때에, 출력축(2)에 저항이 야기된다. 저항은 조향된 휠들과 정지 사이에 야기된 마찰력과 출려축(2)의 왼쪽 단부에 형성된 도시되지 않은 래프-및-피니언 형식의 스티어링 시스템의 기어들에 야기된 마찰력에 따른다. 상기 저항에 의해, 토오션 바(3)는 비틀리고, 따라서 출력축(2)은 입력축(1) 다음에 회전된다. 이것을 관형부재(4)에 대한 입력축(1)의 상대적 회전을 야기한다.

예를들어, 시계방향 스티어링 토오크(휠이 시계 방향으로 회전될 때 발생되는 스티어링 토오크)가 발생될 때, 창(4a)과 홈(5a)의 중첩 면적은 스티어링 토오크가 영(0)일때와 비교하여 감소되고, 반면에 창(4b)과 창(5b)의 중첩 면적은 증가된다. 반시계 방향 스티어링 토오크(휠이 반시계 방향으로 회전될때 발생되는 스티어링 토오크)가 발생될 때, 창(4a)과 홈(5a)의 중첩면적은 스티어링 토오크가 영(0)일 때와 비교하여 증가하고, 반면에 창(4b)과 창(5b)의 중첩 면적은 감소된다.

창(4a)과 홈(5a)의 중첩부들과 창(4b)과 창(5b)의 중첩부들은 대경부(1A)의 표면이 아니라 홈들(5a)(5b)의 바닥면들이 노출되도록 한다. 다시말해서, 전도성이고 비자성인 재료로 만들어진 관형부재(4)에 의해 둘러쌓여진 창들(4a)(4b)들과 그 일부를 통해 노출된 대경부(1A)의 표면 부분의 비율은 스티어링 토오크에 따라 변화된다. 좀 더 상세히 말하자면, 시계 방향 스티어링 토오크가 발생될 때, 대경부(1A)의 노출 비율은 코일(10)의 내부 측상의 스티어링 토오크의 증가와 함께 증가하고, 반면에 그것은 코일(11)의 내부측상에서는 감소된다. 반시계 방향 스티어링 토오크가 발생될 때, 대경부(1A) 표면의 노출 비율은 코일(10)의 내부측상의 스티어링 토오크의 증가에 따라 감소되고, 반면에 그것은 코일(11)의 내부측상에서는 증가한다.

대경부(1A)는 관형부재(4)에 비하여 자기 흐름에 관통에 대해 보다 적은 저항을 가지고 있다. 따라서, 시계 방향 스티어링 토오크가 발생될 때, 코일(10)의 자기 인덕턴스는 코일(11)의 자기 인덕턴스가 감소하는 반면에 증가한다. 따라서, 코일(10)의 자기 유도 기전력은 크지만, 코일(11)의 자기 유도 기전력은 작다. 반시계 방향 스티어링 토오크가 발생될 때, 코일(10)의 자기 인덕턴스는 감소하는 반면에 코일(11)의 자기 인덕턴스는 증가한다. 따라서, 코일(10)의 자기 유도 기전력은 작지만, 코일(111)의 자기 유도 기전력은 크다. 따라서, 각각 코일들(10)(11) 사이의 편차를 수용하는 차동 증폭기들(24A)(24B) 각각의 출력신호는 스티어링 토오크의 방향 및 크기에 따라 선형적으로 변화한다. 차동증폭기들(24A)(24B)의 각각에서 증폭된 신호 정류-평활 회로들(22)(23)로 부터 출력된 신호들 사이의 편차이다. 따라서 예를들어 온도 변화에 기인한 자기 인덕턴스의 변화는 취소된다.

토오크 계산 수단(26)은 차동증폭기들(24A)(24B)로 부터 소음제거 필터들(25A)(25B)를 통해 수용되는 출력 신호들의 평균값을 계산하고, 나머지를 소정의 비례 상수만큼 곱하며, 나머지를 모터구동수단(27)으로 공급한다. 모터구동수단(27)은 스티어링 토오크의 방향 및 크기에 근거하는 구동전류(I)를 모터에 공급한다.

그 후에, 스티어링 시스템에 발생된 스티어링 토오크의 방향 및 크기에 기초한 회전력이 모터에 발생된다. 회전력은 워엄 기어등을 통해 출력축(2)으로 전달된다. 결과적으로, 보조의 스티어링 토오크는 출력축(2)에 추가적으로 공급되고, 스티어링 토오크는 감소되며 운전자에 대한 부하도 감소된다.

전도성이고 비자성인 재료로 만들어진 관형부재(4)는 교류장(alternating fied)와 함께 교차하고, 맴돌이 전류가 관형부재(4)내에 야기된다. 이것은 자기 흐름이 관형부재(4)를 관통하기 어렵게 한다. 결과적으로, 관형부재(4)는 공기에 비해 자기 흐름의 관통에 대한 더욱 큰 저항을 가지고 있다. 반면에, 자성체로 만들어진 입력축(1)의 대경부(1A)는 (공기에 비해) 자기 흐름의 관통에 대한 더욱 작은 저항을 가지고 있다. 따라서, 대경부(1A) 표면의 노출 비율의 변화는 코일들(10)(11)의 자기 인덕턴스를 급격하게 변화시킨다. 따라서, 차동증폭기들(24A)(24B)의 출력신호들도 또한 급격하게 변화하고, 그에 의해 센서의 감도를 증가시킨다. 반면에, 센서의 감도를 증가시킬 필요가 없는 경우에는 코일들(10(11)은 코일의 감김수를 증가 시킴으로서 코일들(10)(11)은 그 크기를 감소시킬 수 있다.

관형부재(4)를 관통하는 자기 흐름은 관형부재(4)의 표피 또는 표면 부분에 집중되고, 관형부재(4)는 그 내부의 맴돌이 전류로 인한 표피 효과때문에 코일들(10)(11)에 인접하게 배치된다. 코일들(10)(11)에 공급되는 AC 전류의 주파수가 f이고, 관형부재(4) 재료의 투자율이 M이며, 재료의 전기 전도도가 δ라고 하면, 자기 흐름이 집중되는 표피의 두께( )는 다음 방정식(1)으로 주어진다.

방정식(1)에 의해 계산된 S 또는 두께의 값은 관형부재(4)의 두께로 충분하다. 따라서, 관형부재(4)를 포함하는 센서부분의 외경은 감소될 수 있다. 만일 관형부재(4)가 얇다면, 센서의 외관 치수는 현저하게 감소될 수 있으며, 코일들(10(11)로 부터 대경부(1A)까지의 거리도 또한 감소될 수 있다. 결과적으로, 센서의 감도는 더욱 증가한다.

전술된 설명으로 알 수 있는 바와같이, 토오크 센서가 배치되어 있는 부분은 그 크기가 더욱 감소된다(얇아진다). 토오크 센서가 설치공간에 제약을 받는 자동차에 적용된다면, 본 실시예는 특히 유용하다.

더욱이, 본 발명의 토오크 센서는 입력축(1)의 상대적인 회전운동을 선형운동으로 전환하기 위한 기구를 필요로 하지 않는다. 따라서, 토오크 센서의 구성이 간단하고, 센서의 정확도가 훨씬 개선된다.

본 실시예에서, 입력축(1)은 제1회전축에 상당하고; 출력축(2)은 제2회전축에 상당하며; 대경부(1A)는 자성체로 만들어진 둘러쌓여진 부분에 상당한다. 오실레이터(21), 정류-평할 회로들(22)(23) 및 차동증폭기들(24A)(24B)은 기전력 측정수단을 형성한다.

제7도는 본 발명의 제2실시예를 도시한다. 제1실시예의 제4도와 같이 제7도는 입력축(1), 출력축(2)과 그곳에 끼워지는 관형부재(4)이 조립체의 정면도이다. 도면에서, 동일 또는 상당 부분은 제1실시예의 설명에서 인용한 도면들에서와 동일한 참고 부호에 의해 표시된다.

축선상으로 분리된 두(2) 그룹의 홈들(5a,…5a)및 (5b,…,5b)이 제1실시예에서 사용된다. 제2실시예에서는, 한(1) 그룹의 홈들(5c,…,5c)이 두(2) 그룹의 홈들 대신에 사용된다. 따라서, 제조 비용이 감소된다. 제1실시예의 다른 유용한 효과는 제2실시예에 의해서도 역시 달성된다.

전술된 실시예들은 각각 2개의 증폭기/필터 시스템들을 사용한다; 즉, 신뢰성을 개선하기 위하여 한쌍의 차동증폭기들(24A)(24B) 및 한쌍의 소음제거 필터(25A)(25B)들을 사용한다. 한개의 증폭기/필터 시스템은 만일 각 회로의 신뢰성이 만족스러운 경우에 사용될 수 있다. 만일 필요한 경우에는 3개의 증폭기/필터 시스템이 사용될 수 있다.

전술된 실시예에서, 본 발명의 토오크 센서는 자동차용의 모터구동 파우어 시트어링 시스템에 적용되지만, 본 발명의 적용은 이것에 제한되지 않는다.

상기 실시예들은 각각 코일들(10)(11)의 자기 유도 기전력을 측정하기 위해 구성된 것이다. 상호 유도 기전력은 오실레이션 코일을 구비함으로써 측정될 수 있다. 또한, 토오크는 2개의 코일들로 부터의 신호들 사이의 편차를 사용하는 것이 아니라 1개 코일의 자기 유도 기전력 또는 상호 유도 기전력을 사용함으로써 탐지될 수 있다.

전술된 바와같이, 제1 및 제2실시예에 따라서, 창들은 제2회전축과 함께 회전되며, 전도성이고 배자성인 재료로 만들어진 관형부재내에 형성된다. 최소한 관형부재에 의해 둘러쌓인 부분은 자성제로 만들어진다. 축선상으로 뻗은 홈들은 둘러쌓여진 부분에 형성된다. 창과 홈의 중첩 면적의 변화는 코일의 기전력의 관점에서 측정된다. 제1 및 제2 회전축에 발생되는 토오크는 측정 결과를 근거로 해 탐지된다. 따라서, 높은 정확도를 가진 토오크 탐지가 간단한 구조로 수행될 수 있고 그 장치가 콤팩트하게 만들어질 수 있다는 효과가 얻어진다.

본 발명의 제3실시예가 첨부 도면을 참고로 하여 이하에서 설명된다.

제8도는 본 발명의 제3실시예의 전체 구성을 도시하는 길이 방향의 단면도이다. 이 실시예에서, 본 발명의 토오크 센서는 자동차용의 모터-구동 파우어 스티어링 시스템내로 합체된다.

토오크 센서의 구성이 먼저 설명된다. 제8도에 도시된 바와같이, 토오션 바(104)에 의해 서로 연결된 입력축(102)과 출력축(103)은 하우징(101)내에서 베어링들(105a)(105b)에 의해서 회전 가능하게 지지된다. 입력 및 출력축들(102)(103)고 토오션 바(104)는 동축선상에 배치된다. 입력축(102)과 토오션 바(104)는 이들 구성 부품의 단부들이 스플라인 방식으로 연결되는 슬리브(102A)에 의해 서로 연결된다. 토오션 바(104)의 다른쪽 단부는 출력축(103)내로 연결되는 스플라인이다. 입력축(102)과 출력축(103)은 가령, 철과 같은 자성체로 만들어진다.

스티어링 휠(도시되지 않음)은 축들의 회전 방향으로 배치된 상태로, 입력축(102)(제8도에서 보는 바와 같음) 우측 단부와 견고히 연결된다. 예를 들어, 공지된 래크-및-피니언 형식의 스티어링 시스템을 부분적으로 형성하는 피니언 축은 출력축(103)의 (제8도에서 보는바와 같음) 좌측 단부와 연결된다. 이와같은 구성을 가지고, 운전자가 스티어링 휠을 돌릴때 발생하는 조향력은 입력축(102), 토오션 바(104), 출력축(103) 및 래크-및-피니언 형식의 스티어링 시스템의 경로들 경유해 조향되는 휠(도시되지 않음)로 전달된다.

입력축(102)의 단부에 끼워지는 슬리브(102A)는 슬리브(102A) 단부의 외주면을 덮을수 있도록 충분히 길다. 축선상으로 뻗은 다수의 상승된 스트립들(102a)은 출력축(103)의 단부의 외주면을 덮는 슬리브(102A) 부분의 내부 표면에 형성된다. 축선상으로 뻗은 다수의 홈들(103a)(상승된 스트립들(102a)의 갯수와 동일함)은 상승된 부품들(102a)에 대면하는 출력축(103)의 외주면에 형성된다. 상승된 부품들(102a)은 외주 방향으로 어느정도 자유로운 운동으로 개별적으로 홈들(103a)내로 삽입된다. 이와같은 구성을 가지고, 출력축(103)에 대한 입력축(102)의 상대적인 회전은 소정의 각도범위(가령, ±5˚)내로 제한된다.

워엄 휠(106)은 출력축(103)과 함께 회전될 수 있도록 출력축(103)에 동축선상으로 고정된다. 워엄 휠(106)의 (수지로 만들어진) 결합부(106a)는 전기적으로 구동되는 모터(107)의 출력축(107a)의 외주면에 형성된 워엄(107b)과 결합한다. 모터(107)의 회전력은 출력축(107a), 워엄(107b), 및 워엄 휠(106)을 경유하여 출력축(103)에 전달된다. 적절한 방향의 보조 스티어링 토오크는 모터(7)의 회전 방향을 적절히 변화시킴으로서 출력축(103)에 적용된다.

얇은 관형부재(108)는 그 외주면에 밀접하게 인접한 상태로 출력축(103)의 외주면을 감싸는 상태로, 입력축(102)과 일체적으로 연결되는 슬리브(102A)에 견고하게 고정된다.

관형부재(108)는 전도성이고 비자성인 재료(가령, 알루미늄)로 만들어진다. 출력축(103)을 감싸는, 관형부재(108)의 (이하 감싸는 부분 이라 함) 부분의, 그 인접부와 관형부재(108)를 사시도로 도시하는 제9도에 도시되 바와같이, 슬리브(102A)에 인접한 부분의 일부는 외주 방향으로 등간격으로 배치된 다수의 (본 실시예에서는 9개) 직사각 창들(108a,…108a)을 포함한다. 슬리브(102A)로 부터 멀리 이격되어 배치된 감싸는 부분의 다른 부품은 외주방향에서 등간격으로 배치되며, 외주 방향으로 볼 때 상의 180˚만큼 창들 (108a)(108b)로 부터 이동되는 다수의(본 실시예에서는 9개) 직사각창들(108b,…108b)(창들(108a)의 형태와 동일함)을 포함한다.

다수의 (창들(108a)(108b)의 갯수와 동일함, 따라서 9개) 홈들 (103A)은 단면이 거의 직사각형이고 축선방향으로 뻗으며, 관형부재(108)에 의해 감싸지는 출력축(103) 부분의 외주면에 형성된다.

이와같은 구조의 상세한 설명은 제8도의 B-B선을 따라 취해진 관형부재(108)와 출력축(103)의 단면을 도시하는 제11도와 제8도의 A-A선을 따라 취해진 그들의 단면을 도시하는 제10도를 참고로 하여 이하에서 진술된다. 도시된 바와같이, 관형부재(108)의 외부면은 N개(본 실시예에서의 N=9)의 파편으로 분할된다. 각 부분의 양 단부의 단면에서 볼 때 관형부재(108)이 중심으로 부터 반경 방향으로 연장된 선들 사이의 각도는 1주기 각θ(=360/N, 본 실시예에서 θ=40˚)으로 정의된다. 출력축(103)에 대한 관형부재(108)의 (출력축(103)에 대한 입력축(102)의) 상대적 회전이 허용되는 범위는 각 c˚에 의해 형성된다.

관형부재(108)는 기술적으로 동일한 사양을 가지고 있는 코일들(110)(111)에 의해 각각 감기는 요크들(109A)(109B)에 의해 감싸진다. 이들 코일들(110)(111)은 관형부재(108)와 동축선상에 배치된다. 코일(110)은 그 안에 형성된 창들(108a,…,108a)을 가지고 있는 관형부재 부분을 감쌀수 있도록 요크(109A) 위에 놓여진다. 유사하게, 코일(111)은 그 안에 형성된 창들(108b,…108b)을 가지고 있는 관형부재 부분을 감쌀수 있도록 요크(109B) 위에 놓여진다. 요크들(109A)(109B)은 하우징(101)에 고착된다. 하우징(101)내에서, 워엄 휠(106)이 배치되는 공간은 오일 시일(112)에 의해 요크들(109A)(109B)이 배치되는 공간으로 부터 격리된다. 오일시일(112)의 구비는 워엄 휠(106)과 모터(107)이 맞물리는 부분으로 공급되는 윤활유가 요크들(109A)(109B)로 가는 것을 방지한다.

본 실시예는 다음의 표현식(3)을 만족할 수 있도록 배치된다.

여기에서 A:코일(111)의 축선 방향의 길이

B:요크(109B)의 축선 방향의 길이

Lw:창(108b)의 축선 방향의 길이(제12도 참조)

특별하게 설명되지는 않았지만, 코일(110)은 코일(111)과 동일한 윤곽을 가지고 있고; 요크(109A)는 요크(109B)와 동일한 윤곽을 가지고 있으며; 창(108a)은 창(108b)과 동일한 형상을 가지고 있다. 따라서 표현식(3)은 또한 코일(110)의 축선길이(A), 요크(109A)의 축선 길이(B) 및 창(108a)의 축선 길이 사이에도 성립한다.

코일들(110)(111)은 센서 케이스(113)내의 제어판(114) 위에 장착된 모터 제어 회로에 연결된다. 제13도에 도시된 바와같이 모터제어 회로는 오실레이터(121), 정류-평활 회로(122), 다른 정류-평활 회로(123), 소음 제거 필터들(125A)(125B), 토오크 계산 수단(126) 및 모터구동수단(127)으로 구성된다. 오실레이터(121)는 일정한 전류회로(120)를 통해 코일들(110)(111)로 소정의 주파수로 AC전류를 공급한다. 정류-평활 회로(122)는 코일(110)의 자기 유도 기전력을 정류하고 평활하게 한다. 정류-평활 회로(123)는 또한 코일(111)의 자기 유도 기전력을 정류하고 평활하게 한다. 차동 증폭기들(124A)(124B)은 각각 정류-평활 회로들(122)(123)의 출력 신호들 사이의 편차를 증폭한다. 소음 제거 필터(125A)는 차동 증폭기(124A)의 출력 신호로부터 고주파 소음 성분을 제거한다. 토오크 계산 수단(126)은 예를들어 소음 제거 필터들(125A)(125B)의 출력 신호들의 평균값에 따라 관형부재(108)에 대한 입력축(102)의 상대각 변위의 방향 및 크기를 측정하고, 그 결과에 소정의 계수를 곱하며, 그에 의해 스티어링 시스템에 발생한 스티어링 토오크를 구한다. 모터구동수단(127)은 스티어링 토오크를 감소시키는 보조의 스티어링 토오크를 발생시킬수 있는 정도의 구동전류(I)를 모터에 공급한다. 구동전류(I)는 토오크 계산 수단(126)에 의한 계산결과에 의해 결정된다.

본 발명 실시예의 동작이 이하에서 설명된다.

스티어링 시스템이 직선 주행상태에 있고, 스티어링 토오크가 영(0)이라고 가정한다. 그때에는 어떠한 출력축(103)에 대한 입력축(102)의 상대적 회전도 생기지 않는다. 따라서, 관형부재(108)에 대한 입력축(102)의 상대적 회전도 생기지 않는다.

스티어링 휠과 입력축(102)이 회전될 때, 발생된 회전력은 토오션 바(104)를 통해 출력축(103)으로 전달된다. 이때에, 출력축(103)에 저항이 야기된다. 상기 저항은 스티어링 휠과 지면사이에서 생기는 마찰력과 출력축(103)이 래크-및-피니언 형식의 스티어링 시스템과 연결되는 맞물리는 부분의 마찰력에 따른다. 상기 저항에 의해서, 토오션 바(104)는 비틀리고 따라서 출력축(103)은 입력축(102)을 따라 회전한다. 이것은 관형 부재(108)에 대한 입력축(102)의 상대적 회전을 생기게 한다.

시계 방향의 스티어링 토오크(휠이 시계 방향으로 회전할때 발생하는 스티어링 토오크)가 발생할때, 관형부재(108)는 제10도 및 제11도에서 반시계 방향으로 회전되며, 따라서 창(108a)과 상승부(103B)의 중첩면적은 스티어링 토오크가 영(0)일때의 중첩면적에 비해 증가하며, 반면에(108b)과 상승부(103B)의 중첩면적은 감소된다. 반시계 방향의 스티어링 토오크(휠이 반시계 방향으로 회전할때 발생되는 스티어링 토오크)가 발생할 때, 관형부재(108)는 제10도 및 제11도에서 시계 방향으로 회전되며, 따라서 창(108a)와 상승부(103B)의 중첩면적은 스티어링 토오크가 영(0)일때의 중첩면적에 비해 감소하며, 반면에 창(108b)과 상승부(103B)의 중첩면적은 증가한다.

전술한 바와같이, 제14도에 있어서 시계 방향의 토오크가 증가함에 따라 코일(110)의 인덕턴스(L₁₀)가 증가하고, 반면에 코일(111)의 인덕터스(L₁₁)은 감소한다. 반시계 방향의 토오크가 증가함에 따라 코일(110)의 인덕턴스(L₁₀)은 감소하지만 코일(111)의 인덕턴스(L₁₁)는 증가한다. 출력축(103)에 대한 관형부재(108)의 상대적 회전과 스티어링 토오크 사이의 관계 또한 제14도에 도시되어 있다.

인덕턴스 값들(L₁₀)(L₁₁)이 제14도에 도시된 바와같이 변화되는 곳에서, 만일 코일들(110(111)에 공급되는 전류의 주파수(W)가 고정된다면, 코일들(110)(111)의 임피던스 값들도 또한 유사한 방식으로 변화된다. 코일들(110)(111)의 자기 인덕턴스 기전력도 또한 유사한 방식으로 변화된다. 따라서, 코일들(110)(111)의 자기 유도 기전력들 사이의 편차를 각각 증폭하기 위한 차동 증폭기들(124A)(124B)의 출력 신호들은 시티어링 토오크의 방향 및 크기에 따라 선형적으로 변화된다. 예를들어 온도에의해 유발되는 자기 인덕턴스 변화는 취소되며, 이는 정류-평활 회로들(122)(123)의 출력 신호들 사이의 편차가 차동 증폭기들(124A)(124B) 각각의 의해 진행되기 때문이다.

토오크 계산 수단(126)은 소음 제거 필터들(125A)(125B)을 통해 차동 증폭기들(124A)(124B)로 받은 출력 신호들의 평균값을 계산하고, 그 결과에 소정의 비례 상수를 곱하며, 그 결과를 모터구동수단(127)에 공급한다. 모터 구동수단(127)은 스티어링 토오크의 방향 및 크기에 근거한 구동전류(I)를 모터에 공급한다.

그 때, 스티어링 시스템에서 발생된 스티어링 토오크의 방향 및 크기에 따르는 회전력이 모터(107)내에 발생된다. 회전력은 워엄 기어등을 통해 출력축(103)으로 전달된다. 결과적으로, 보조의 스티어링 토오크가 추가적으로 출려축(103)에 공급되고, 따라서 스티어링 토오크가 감소되며, 운전자에 대한 하중이 감소된다.

전술된 바와같이, 본 실시예에서, 코일들(110)(111)의 축선길이, 요크들(109A)(109B)의 축선길이(B) 및 창들(108a)(108b)의 축선길이(Lw)는 표현식(3)을 만족시킬수 있도록 선택된다. 따라서, 그 축선 방향에서 볼때 코일들(110)(111)과 요크들(109A)(109B)의 중심이 관형부재(108)를 하우징(101)내로 조립하는데 있어서의 축선상의 에러와 관형부재(108) 창들(108a)(108b)의 축선 이동등에 의해 창들(108a)(108b)의 중심으로 부터 축선상으로 이동되는 경우에도, 코일들(110)(111) 임피턴스의 현저한 감소는 결코 발생하지 않는다.

제15도는 그 가로축이 창들(108a)(108b)의 중심들로 부터의 코일들(110)(111) 및 요크들(109A)(109B)의 중심들의 축선 이동을 표시하고, 그 세로축은 임피던스의 변화율을 표시하는 그래프이다. 그 결과들이 그래프에 표시되는 측정에 있어서, 코일들(110)(111)의 축선길이(A)는 8mm이고, 창들(108a)(108b)의 축선길이(Lw)는 1mm씩 10mm로 부터 14mm까지 변화한다.

보는 바와같이, 축선이동에 의해 발생되는 코일들(110)(111)의 임피던스의 변화가 작아질수록 축선길이(Lw)는 더욱 길어진다.

다음의 표현식을 만족하는 것은 요크들(109A)(109B)의 축선길이(B)에 대하여 충분하다.

여기에서 S: 흐름통과 깊이, 그러나, 코일들(110)(111)의 상호 효과들과, 창들(108a)(108b)이 구성부품들은 조립하는 경우의 축선상의 에러로 인한 요크들(109A)(109B)의 외측으로 부터의 효과들을 제거할 필요가 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위하여는, 다음 관계를 만족할 수 있도록 요크들(109A)(109B)의 축선길이(B)와 창들(108a)(108b)의 축선길이(Lw)를 선택하는 것이 바람직하다.

전술한 바와같이, 본 실시예에서, 축선 길이(A),(B) 및 (Lw)는 표현식(3)을 만족할 수 있도록 선택된다.

코일들(110)(111)의 임피던스 변화가 감소되면, 탐지 정확도의 열화도 그만큼 줄어든다. 다시 말해서, 더이상의 탐지 정확도의 개선이 요구되지 않는 경우에는 조립 및 구성부품들의 상대적으로 낮은 정밀도도 허용된다. 이것은 제조비용을 낮추도록 한다.

본 실시예에서, 입력축(102)은 제2회전축에 상당하고; 출력축(103)은 제1회전축에 상당하며; 관형부재(108)에 의해 둘러쌓인 출력축(103) 부분은 감싸진 부분에 상당한다.

상기 설명으로부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 본 실시예에서, 창들은 제2회전축과 함께 회전될 수 있는, 전도성이고 비자성인 재료를 만들어진 관형부재에 형성되고, 관형부재에 의해 둘러 쌓여지는 제2회전축의 감싸진 부분은 자성체로 만들어지며, 축선상으로 뻗은 홈들은 제1회전축의 감싸진 부분에 형성되고, 토오크는 창들과 홈들의 중첩면적의 변화로 부터 유래하는, 코일들의 임피던스 값들의 변화를 이용하여 탐지되며; 창 각각의 축선길이는 그 위에 코일들을 지지하기 위한 요크들의 축선 길이 보다는 짧지만 코일들의 축선 길이 보다는 길다. 이와같은 구성이기 때문에, 본 실시예의 토오크 센서는 그 구성이 간단하고, 구성부품들의 축선상의 정밀도와 부품들 조립상의 축선상의 에러가 토오크 감지 정확도에 거의 영향을 미치지 않는 바람직한 효과를 가지고 있다.

본 발명의 제4실시예가 이하에서 설명된다.

제4실시예의 전체 구성은 제3실시예의 구성과 동일하며 따라서 동일 또는 유사한 구성부품은 동일한 부호를 사용하고 그 설명은 생략한다.

관형부재(18)와 출력축(103)의 단면을 각각 도시하는 제16도 및 제17도에 도시된 바와같이, 관형부재(108)의 외부면은 N개(본 실시예에서 N=9)의 파편으로 분할된다. 각 파편의 양 단부들에 대한 단면에서 볼때 그리고 단면에서 볼때 관형부재(108)의 중심으로 부터 반경방향으로 뻗은 선들사이에 형성되는 각도는 1주기각 θ1(=360/N, 본 실시에에서 B1=40˚)으로 정의된다. 슬리브(102A)에 더욱 근접한 관형부재(108)의 감싸는 부분의 부품에서, 창들(108a,…,108a) 각각은 파편의 한쪽 단부로부터 각a1만큼 그 단부로 부터 이격된 점에 이른다. 각b1(=θ1-a1)만큼 형성된 파편의 나머지 부분은 절개되지 않은채 유지된다. 슬리브(102A)로 부터 멀리 이격된 감싸는 부분의 부품에 있어서, 창들(108b,…108b)의 각각은 파편의 다른쪽 단부로부터 각a1만큼 그 단부로 부터 이격된 점에 이르며, 절반주기(θ1/2)만큼 창(108a)으로 부터 이동된다. 각b1(=θ1-a1)에 의해 형성된 파편의 나머지 부분은 절개되지 않은채이다. 인접홈들(103A,…,103A) 사이의 각 상승부(103B)이 (외주 방향에서 볼때) 외주폭은 각c1˚에 의해 형성되고, 각 홈들(103A,…103A)의 폭은 각d1˚의해 형성되며, 출려축(103)에 대한 관형부재(108)(출력축(103)에 대한 입력축(102))의 상대적인 회전이 허용되는 범위는 각e1˚에 의해 형성된다.

토오션 바(4)가 비틀리지 않은 때(스티어링 토오크가 영(0)인 때), 예를 들어, c1=20˚, 외주 방향에서 볼 때 창(108a)의 중심은 창(108a)과 관련하여 현재 배치된 홈(103A)의 좌측단부(그 좌측면 위에 배치된 상승부(103B)의 우측 모서리)와 반경방향으로 정렬된다(제16도 참조). 창(108b)의 중심은 창(108b)과 관련하여 현재 배치된 홈(103A)의 우측단부(그 우측면위에 배치된 상승부(103B)의 좌측모서리)와 반경 방향으로 정렬된다.(제17도 참조). 따라서, 창(108b)과 홈(103A)의 중첩면적은 외주 방향에서 볼 때 창(108b)과 홈(103A)의 중첩면적에 대향한다. 외주 방향에서 볼때 각 창들(108a)(108b)의 중심은 θ1/4만큼 상당 홈(103A)의 중심으로 부터 이동된다.

본 실시예에서, 이들 각 사이의 관계는 다음과 같이 표현된다.

부등식(11)(12)의 조건은 후술되는 코일들의 임피던스의 급격한 변화를 확보하기 위해 필요한 것이다. 부등식(13)의 조건은 코일들의 임피던스를 단조롭게 증가 또는 감소시키기 위한 것이다.

본 발명의 제4실시예의 동작이 제3실시예의 동작과 거의 동일하지만, 그 동작을 이하에서 설명한다.

스티어링 시스템이 직선 주행 상태에 있고, 스티어링 토오크는 영(0)이라고 가정한다. 그때, 출력축(103)에 대한 입력축(102)의 어떠한 상대적 회전도 생기지 않는다. 따라서 관형부재(108)에 대한 입력축(102)의 어떠한 상대적 회전도 역시 생기지 않는다.

스티어링 휠과 입력축(102)이 회전될 때, 발생된 회전력은 토오션 바(104)를 통해 출력축(103)으로 전달된다. 이때에, 저항이 출력축(103)에 야기된다. 저항은 조향된 휠들과 지면 상이에 야기된 마찰력과 출력축(103)이 래크-및-피니언 형식의 스티어링 시스템과 연결되는 결합부의 마찰력에 따른다. 상기 저항에 의해, 토오션 바(104)는 비틀리고, 따라서 출력축(103)은 입력축(102) 다음에 회전되다. 이것은 관형부재(108)에 대한 입력축(102)의 상대적 회전을 야기한다.

관형부재(108)가 그 안에 형성되는 창들을 가지고 있지 않은 경우에는, Ac 전류가 공급될 때, 그에 의해 그 내부에 교류장이 형성되고, 관형부재(108)가 정도성이고 비자성인 재료로 만들어 지기때문에, 맴돌이 전류가 관형부재(108)의 외부면에 발생된다. 발생된 맴돌이 전류의 방향은 코일로 공급되는 전류의 방향과 반대이다.

맴돌이 전류에 의해 형성된 자기장이 코일들에 형성된 자기장에 겹쳐지게 배치될 때, 이들 자기장은 관형부재(108)내에서 서로에 의해서 말살된다.

관형부재(108)가 그 안에 형성되는 창들(108a)(108b)을 가지고 있는 경우에, 창들(108a)(108b)은 관형부재(108)의 외부면에 발생되는 맴돌이 전류가 외주면을 통해 순환되는 것을 방지한다. 그러므로, 맴돌이 전류는 각 창(108a)(108b)의 단부면들 중 하나를 따라 관형부재(108)의 내부측면으로 흐른다. 관형부재(108)의 내부 측면으로 흐른다. 관형부재(108)의 내부 측면에서, 맴돌이 전류는 코일 전류와 동일한 방향으로 흐른다. 맴돌이 전류는 관형부재(8)의 내주 측면으로 부터 방사하고, 창의 다른쪽 단부면을 관통하며, 그 외부측 또는 외부면으로 되돌아간다. 따라서 맴돌이 전류 경로는 고리 모양이 된다.

다시말해서, 다수의 맴돌이 전류 고리들은 각 코일내에서 주기적으로(θ1=360˚/N)순환적으로 배열된다.

코일 전류에 의해 형성된 자기장은 맴돌이 전류내에 포개어져 배치된다. 그 결과적인 자기장은 그 밀도가 외주 방향으로, 즉 단면에서 볼때 관형부재(108) 셀을 따라, 그 위 및 그 밑에서 주기적으로 변화할 수 있도록 분산되고, 점차적으로 관형부재(108)의 중심을 향해 검소된다. 원주 방향으로 분산되는 자기장은 자기장이 인접한 맴돌이 전류에 의해 크게 영향을 받는 각 창들(108a)(108b)의 중심에서 가장 밀도가 높고, 절반주기(θ1/2)만큼 창의 중심으로 부터 이동된 위치에서는 약하다.

관형부재(108)내에서, 자성체로 만들어진 축(103)은 관형부재(8)와 동축선상으로 배치된다. 창들(108a)(108b)과 동일한 주기로 배치된 홈들(103A)과 상승부들(103B)은 출력축(103)의 외부면에 형성되어 있다.

자성체가 자기장에 배치된 때, 그것은 자화되고 자화된 자성체는 동시에 자기 흐름을 형성한다. 자기 흐름양은 자성체가 자기적으로 포화될 때까지 자기장의 밀도에 비례하여 증가한다.

출력축(103)의 동시 자화는 외주 방향으로 주기적으로 변하는 자기장 및 반경 방향으로 변하는 자기장에 의한 영향하에서 관상 부재(108)에 대한 출력축(103)의 상대적 상에 따라 변화한다.

동시 자화를 최대화하는 출력축의 상은 창들(108a)(108b) 각각의 센터가 상승부들(103B) 각각의 센터와 일치하는 점에 세트된다.

코일 인덕턴스는 동시 자화의 변화에 따라 변화한다. 코일 인덕턴스 변화의 윤곽은 실질적으로 싸인 곡선이다. 어떤 토오크도 축 그자체에 작용하지 않는 출력축의 상은 동시 자화(인덕턴스)를 최대화하는 상으로부터 1/4주기(θ1/4)만큼 이동된다. 슬리브(102A)에 인접해 배치된 창 시리즈와 슬리브(102A)로 부터 떨어져 배치된 창 시리즈 사이의 상 차이는 전술된 바와같이 1/2주기(θ1/2)이다.

전기적이고 기계적인 구성을 가지고, 토오크가 축상에 작용하고 상 차이가 출력축(103)과 관형부재(108) 사이에 생길때, 코일들(110)(111)중 하나는 그 인덕턴스가 증가하고, 반면에 다른 하나는 동일한 변화율로 감소한다.

시계 방향의 스티어링 토오크가 발생될 때, 관형부재(108)는 제16도 및 제17도에서 반시계 방향으로 회전된다. 이때에, 코일(110)의 인덕턴스(L₁₀)는 스티어링 토오크가 영(0)인 때의 인덕턴스 값으로 부터 증가하고, 반면에 코일(111)의 인덕턴스(L₁₁)는 제18도에 도시된 바와같이 감소한다. 반시계 방향의 스티어링 토오크의 증가에 따라, 코일(111)의 인덕턴스(L₁₁)는 감소하고, 반면에 코일(111)의 인덕턴스(L₁₁)는 증가한다. 출력축(103)에 대한 관형부재(108)의 상대적 회전각과 스티어링 토오크 사이의 관계가 또한 제18도에 도시되어 있다. 도면의 그래프로 부터 알 수 있듯이, 스티어링 토오크가 시계 방향의 스티어링 토오크 또는 반시계방향의 스티어링 토오크가 증가하는 방향에서 영(0)인 범위에서, 인덕턴스(L₁₀)(L₁₁)는 단조롭게 변화한다. 스티어링 토오크가 상기 범위를 넘어서 증가할 때에는, 인덕턴스(L10)(L11)역방향으로 변화한다. 상대적 회전의 범위가 ±e1°내로 제한되는 것은 이와같은 이유 때문이다.

인덕턴스 값들(L₁₀)(L₁₁)이 제18도에 도시된 바와같이 변화하는곳에서, 코일들(110)(111)의 임피던스 값들 또한 코일들(110)(111)로 공급되는 전류의 주파수(W)가 고정되어 있다면 동일한 방식으로 변화된다. 따라서, 코일들(110)(111)의 자기 인덕턴스 기전력들간의 편차를 각각 증폭하기 위한 차동증폭기들(124A)(124B)의 출력 신호들은 스티어링 토오크의 방향 및 크기에 따라 변화된다. 예를들어 온도에 의해 발생되는 자기 인덕턴스 변화들은 정류-평활 회로들(122)(123)의 출력 신호들 사이의 차이는 각각의 차동 증폭기들(124A)(124B)에 의해 진행되기 때문에 취소된다.

토오크 계산 수단(126)은 소음 제거 필터들(125A)(125B)을 통해 차동증폭기들(125A)(125B)로 부터 받은 출력 신호들의 평균값을 계산하고, 그 결과에 소정의 비례 상수를 곱하며, 그 결과를 모터구동수단(127)으로 공급한다.

모터구동수단(127)은 스티어링 토오크의 방향 및 크기에 근거한 구동 전류(I)를 모터로 공급한다.

그 때, 스티어링 시스템에 발생되는 스티어링 토오크의 방향 및 크기에 따르는 회전력이 모터(107)에 발생된다. 회전력은 워엄 기어등을 통해 출력축(103)으로 전달된다. 결과적으로, 보조의 스티어링 토오크는 출력축(103)에 보조적으로 공급되고, 따라서 스티어링 토오크는 감소되며, 운전자에 대한 부하도 감소된다.

제16도 및 제17도에 도시된 바와같은 각도 관계에서, 모든 창들(108a)(108a)(108b)(108b), 홈들(103A) 및 상승부들(103B)의 외주폭들이 서로 동일하다고 가정하면, 다음 방정식이 성립한다:

N=9 이기 때문에, θ1/2=20°이다

임피던스는 a=b=c=d=20˚의 관계위에 각a1 내지 d1을 적절히 변경함으로써 측정된다.

측정결과들은 제19도에 도시된 바와같다. 제19도에서, 세로축은 각 d1을 표시하고, 세로축은 토오크 센서의 감도비(임피던스 변화율)를 표시한다. 측정에 있어서, 각 a1은 20˚ 및 80 사이의 범위내에서 변경된다. 제19도에서, 다각의 선들은 각각의 각 a1에서의 측정결과를 표시한다.

측정 결과들을 도시하는 그래프로 부터 알 수 있듯이, 만일 각 홈들(103A)의 외주폭을 형성하는 각d1은 20˚보다 크게 설정된다면(즉, 각d1은 상승부들(103B) 각각의 외주폭을 형성하는 각c1보다 크게 설정된다면), 감도비는 증가된다. 그래프는 또한 만일 각 창들(108a)(108b)의 외주폭을 형성하는 각a1이 20˚보다 작게 설정된다면(즉, 각a1이 각b1보다 작게 설정된다면), 감도비가 증가된다는 것을 알려준다.

본 실시예는 부등식(11)(12)을 만족할 수 있도록 배치되기 때문에 변경되지 않는 다른 부품들의 재료 성질 및 치수를 변경하지 않은채 유지하면서 본 실시예는 임피턴스 변화율 및 그에 따른 센서 감도를 증가시킬 수 있다.

토오크 센서의 감도는 코일들의 권수를 변경시키지 않은 채 증가될 수 있다. 이 사실은 더이상 강도의 증가가 필요치 않은 경우에; 센서 크기는 코일들(110)(111)의 회전수를 감소시킴으로써 줄어질 수 있으며, 사용된 전자 부품의 온도 특성에 따른 요구 조건들은 완화될 수 있거나 또는 사용된 전자 회로는 증폭기의 이득을 감소시킴으로써 교환에 민감하지 않도록 만들 수 있다는 것을 암시한다. 센서의 크기 감소가 가능하다는 사실은 본 실시예에서 같이, 제한된 공간을 가지고 있는 자동창 적용될 때 특히 매우 유용하다.

제20도의 그래프에서, 감도비는 각d1의 경계 범위에 걸쳐 8˚, 10˚및 12˚의 각a1 위에서 측정된다. 상기 그래프는 홈(103A)의 가장 적정한 폭이 28˚(즉, d1=28˚이고 c1=12˚)라는 것을 알려준다. 제19도 및 제20도의 그래프들은 창(108a)(108b)의 적정한 폭이 12˚(즉, a1=12˚이고 b1=28˚)라는 것을 알려준다. 이들 적정한 값들에 기초한 감도비는 각d1이 각c1과 동일한 경우(d1=c1=20˚)와 비교할 때 약50%정도 개선된다. 최적값들은 토오크 센서의 다른 부품들의 재료 성질 및 크기에 따라 다소 변화하지만, 이들은 용이하게 측정될 수있다. 따라서, 최적값들은 실제로 토오크 센서들을 제조함에 있어서 설계 단계에서 실험에 의해어 획득될 수 있다.

전술된 실시예는 부등식(11)(12)을 만족할 수 있도록 배치된다. 제19도 및 제20도의 측정 결과들로 부터 알 수 있듯이, 토오크 센서의 감도는 만일 부등식들중 하나가 만족된다면 종래것의 감도와 비교할 때 개선된다.

본 실시예에서, 입력축(102)은 제2회전축에 상당하고; 출력축(103B)은 제1회전축에 상당하며; 상승부들(103B)은 비홈 부품들에 상당하고; 관형부재(109)에 의해 감싸진 출력축(103) 부분은 감싸진 부분에 상당하다.

전술된 설명으로 부터 알 수 있듯이, 제4실시예에서, 창들은 제1회전축과 함께 회전가능한 전도성이고 비자성인 재료로 만들어진 관형부재내에 형성되고, 관형부재에 의해 감싸지는 제2회전축의 감싸진 부분은 자성체로 만들어지고, 축선으로 뻗은 홈들은 제1회전축의 감싸진 부분내에 형성되고, 각 홈들의 외주폭은 비홈(nongroove) 부품의 외주폭보다 넓으며, 창들 각각과 홈과 관련됨 홈의 중첩 면적의 변화는 그와 관련된 코일내에 발생되는 기전력의 관점에서 측정되고, 제1 및 제2회전축들에 발생되는 토오크는 측정결과를 사용함으로써 탐지되며, 그에 의해 센서 감도는 증가되는 코일의 임피던스 변화율과 함께 개선된다.

이하에서 본 발명의 제5실시예를 설명한다.

제5실시예의 전체적 구성은 제3실시예의 구성과 동일하고, 따라서 동일 또는 유사한 구성 부품들은 동일한 참고 부호에 의해 표시되며, 그 설명은 생략된다.

본 실시예에서, 홈들(103A) 각각의 측벽(103c)은 단면을 표시하는 제21도 및 제22도에 도시된 바와같이 출력축(103)으로 부터 반경 방향으로 상승된다. 특히, 홈들(103) 각각의 측벽(103c)은 반경 방향으로(토오션 바(104)의 축선 중심과 동일한) 출력축(103)의 중심으로 부터 뻗은 선을 따라 상승된다.

제21도 및 제22도에 도시된 바와같은 각도 관계에 있어서, 모든 창들(108a)(108b), 홈들(103A) 및 상승부들(103B)의 외주폭들이 서로 동일하다고 가정하면, 다음 방정식을 만족한다.

N=9 이기때문에, θ/2=20˚이다.

임피던스는 b=(θ-b)-20˚로 고정된 상태에서 20˚와 8˚사이의 범위내에서 각a를 적절히 변경함으로써 측정되었다. 측정 결과들은 제23도에 도시된 바와같다. 제23도에서, 2개의 선중 하나는 제24도에 도시된 바와같은 회전축(103)의 반경 방향을 따라 홈(103A)의 측변(103c)이 상승되는 경우에 대한 측정결과(즉, 본 발명 실시예의 형태)를 표시하고, 다른 하나는 홈(103A)이 제25도에 도시된 바와같은 직사각 단면을 가지고 있는 경우에 대한 측정결과(선행기술)를 표시한다. 제25도에 도시된 구조에서, 홈(103A) 상단부 폭의 각도는 20˚로 설정된다.

측정 결과를 표시하는 그래프로 부터 알 수 있듯이, 감도비는 직사각 단면의 종래 홈 형상과 비교할 때 회전축(103)의 반경 방향을 따라 상승되는 경우에 증가된다(감도는 선행 기술과 비교하여 약10%만큼 증가한다). 즉, 본 실시예에 따라, 측벽(103c)이 회전축(103)의 반경 방향을 따라 상승하기 때문에, 임피던스의 변화율은 다른 구성 부품의 재료 품질 또는 크기가 동일한 한 센서의 감도를 개선할 수 있도록 증가될 수 있다.

토오크 센서의 감도는 가령, 코일들의 회전수를 변화시키지 않고도 증가될 수 있다. 이 사실은 더이상 감도의 증가가 필요치 않은 경우에, 센서 크기는 코일들(110)(111)의 회전수를 감소시킴으로써 작아질 수 있고, 사용되는 전자 부품의 온도 특성에 대한 요구 조건들은 완화될 수 있거나 또는 증폭기의 이득을 검소시킴으로써 장애에 대한 민감하지 않도록 만들어질 수 있다. 센서의 크기를 줄일 수 있다는 사실은 본 실시예에서와 같이, 제한된 공간을 가지고 있는 자동차에 적용될 때 특히 매우 유용하다.

제23도는 또한 만일 창들(108a)(108b)의 폭이 적절히 조정될 수 있다면, 감도비는 더욱 증가될 수 있다는 것을 보여준다. 그래프는 창들(108a)(108b)의 최적폭이 12˚(즉, a=12˚, (θ-1)=28˚)라는 것을 알려준다. 최적값들은 토오크 센서의 다른 부품들의 재료 품질 및 치수에 따라 다소 변경되지만, 용이하게 측정될 수 있다. 따라서, 최적값들은 실제 토오크 센서의 제작과정중의 설계 단계에서 실험에 의해 얻어질 수 있다.

홈(103A)이 측벽(103c)이 회전축(103)의 반경 방향을 따라 상승되도록 형상을 갖게되면, 홈(103A)의 단면을 홈의 가공이 용이하게 될 수 있도록 상부측면보다 좁은 바닥 측면을 갖게 된다. 즉, 제25도에 도시된 바와같은 홈의 종래 형상에서, 홈(103A)은 절삭에 의해 형상되어야 한다. 반면에, 홈의 형상이 제24도에 도시된 바와같다면, 홈은 절삭에 추가하여 단조 또는 주조에 의해 용이하게 형성될 수 있다. 제조 공정의 옵션이 증가하기 때문에, 비용은 감소될 수 있다. 예를들어 본 실시예의 형상을 가진 구조에 따르면, 회전 방향에서 스톱퍼로서 기능하는 홈(103a)의 측면은 회전축(103)의 반경 방향을 따라 증가되기 때문에, 홈(103A)과 홈(103a) 양자는 회전축(103)을 단조(냉간단조) 또는 주조할때에 형성될 수 있다. 따라서 제조비용은 홈(103A)의 절삭 작업이 불필요하게 되는 정도만큼 감소될 수 있다.

본 실시예에서, 입력축(102)은 제2회전축에 상당하고; 출력축(103)은 제1회전축에 상당하며; 상승부들(103B)은 비홈 부분에 상당하고; 관형부재(108)에 의해 싸여진 출력축(103) 부분은 감싸진 부분에 상당한다.

전술된 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명에서, 창들은 제1회전축과 함께 회전될 수 있는 전도성이고 비자성인 재료로 만들어진 관형부재에 형성되고, 관형부재에 의해 감싸진 제2회전축 감싸진 부분은 자성체로 만들어지며, 축선 방향으로 뻗고 그 측면이 단면에서 볼 때 제1회전축으로 부터 반경 방향으로 상승되는 홈들은 제1회전축의 감싸진 부분에 형성되고, 각각의 창들과 창과 관련된 홈의 중첩면적은 그와 관련된 코일에서 발생되는 기전력의 관점에서 측정되며, 제1 및 제2회전축에서 발생되는 토오크는 측정결과를 이용함으로써 탐지되고, 그에 의해 센서의 감도는 증가되는 코일의 임피던스 변화율과 함께 개선된다

Claims

제1회전축; 상기 제1회전축과 동축선상으로 배치된 제2회전축; 상기 제1회전축을 상기 제2회전축에 연결하기 위한 토오션 바(3)(104); 전도성이고 비자성인 재료로 만들어지고, 상기 제2회전축과 일체적으로 연결되는 관형부재(4)(108); 상기 관형부재(4)(108)를 감싸는 코일(10)(11)(110)(111); 상기 코일(10)(11)(110)(111)내에서 유도된 기전력을 측정하기 위한 기전력 측정 수단; 으로 구성된 토오크 센서에 있어서, 상기 관형부재(10)(11)(110)(111)에 의해 감싸지는 사이 제1회전축 최소한 감싸진 부분이 자성체로 만들어지고; 상기 제1회전축의 감싸진 부분이 축선상으로 뻗은 홈들(5a)(5b)(5c)(103a)을 포함하며; 상기 관형부재(4)(108)는 상기 창들(4b)(108a)(108b)이 상기 홈들 (5a)(5b)(5c)(103a)과 각각 부분적으로 중첩될 수 있도록 배치되고, 상기 창 (4b)(108a)(108b)과 상기 홈(5a)(5b)(5c)(103a)의 중첩면적은 상기 제1회전축에 대한 상기 제2회전축의 상대 각 위치에 따라 변화되며; 상기 코일(10)(11)(110)(111)은 상기 창들(4b)(108a)(108b)이 형성되는 상기 관형부재(4)(108)의 부분을 감싸고 따라서 상기 제1 및 제2회전축에서 발생된 토오크가 상기 기전력 측정수단의 측정 결과에 의해 탐지되는 것을 특징으로 하는 토오크 센서.
제1항에 있어서, 상기 창들(4b)(108a)(108b)의 축선 길이는 상기 코일(10)(11)(110)(111)의 축선 길이보다는 길지만 상기 코일(10)(11)(110)(111)을 파지하기 위한 요크(9)의 축선길이보다는 짧은 것을 특징으로 하는 토오크 센서.
제1항에 있어서, 상기 감싸진 부분의 상기 홈들(5a)(5b)(5c)(103a) 각각의 외주폭이 상기 홈들(5a)(5b)(5c)(103a) 중 인접한 것들 사이에 있는 상기 감싸진 부분의 상승부의 외부폭 보다는 넓은 것을 특징으로 하는 토오크 센서.
제1항에 있어서, 상기 홈(5a)(5b)(5c)(103a)의 측벽에 상기 제1회전축의 반경 방향으로 상승되는 것을 특징으로 하는 토오크 센서.