KR100355765B1

KR100355765B1 - Torque sensor

Info

Publication number: KR100355765B1
Application number: KR1019980043334A
Authority: KR
Inventors: 안광호
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2002-11-18
Also published as: KR20000025987A

Abstract

본 발명은 축에 작용하는 토오크를 검출하는 토오크 센서에 관한 것으로서, 특히 자동차의 조향 토오크를 감지하는 토오크 센서(torque sensor)에 관한 것이다. 본 발명은, 토오션 바아를 개재하여 동축으로 연결된 상부축 및 하부축과, 상기 상부축과 하부축의 단부에 설치되는 복수의 검출링과, 상기 복수의 검출링의 바깥둘레에 배치되어 이들과 자기회로를 구성하는 자기저항 검출코일 및 온도보상 검출코일을 구비하는 토오크 센서에 있어서, 상기 복수의 검출링은, 상기 상.하부축에 끼워지는 복수의 비자성체 원통과, 상기 복수의 비자성체 원통에 소정 간격을 두고 방사상으로 인서트 성형되는 복수의 자성체칩으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 따라서 종래 방식에 비하여 온도변화로 인한 센서의 출력변화 및 누설을 감소시킬 수 있어 센서의 출력을 향상시킬 수 있게 되고, 또한 자성체의 낭비와 구성부품 및 제조단가를 줄일 수 있게 된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque sensor for detecting torque acting on an axis, and more particularly to a torque sensor for sensing steering torque of an automobile. The present invention is characterized in that the upper and lower shafts connected coaxially via a torsion bar, a plurality of detection rings provided at the ends of the upper and lower shafts, and disposed around the outer periphery of the plurality of detection rings A torque sensor comprising a magnetoresistance detection coil and a temperature compensation detection coil constituting a circuit, wherein the plurality of detection rings comprise a plurality of nonmagnetic cylinders fitted to the upper and lower shafts, and a plurality of nonmagnetic cylinders. It is characterized by consisting of a plurality of magnetic chips that are insert-molded radially at predetermined intervals. Therefore, compared with the conventional method, it is possible to reduce the output change and leakage of the sensor due to the temperature change, thereby improving the output of the sensor, and also reducing the waste of magnetic materials and components and manufacturing costs.

Description

Torque sensor

본 발명은 회전체에 작용하는 토오크를 검출하는 토오크 센서에 관한 것으로서, 특히 자동차의 조향 토오크를 감지하는 토오크 센서(torque sensor)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque sensor for detecting torque acting on a rotating body, and more particularly to a torque sensor for detecting steering torque of an automobile.

자동차의 조향핸들을 조작하는 힘을 보조하는 파워스티어링장치로서 전동식의 것이 개발되고 있다. 이것은 조향핸들에 가하여진 토오크를 검출하고 그 검출 토오크에 따라서 조향기구에 설치하고 있는 전동기를 구동하여 조향기구를 구동하는 힘을 보조하는 구조로 되어 있다.Electric motors have been developed as a power steering apparatus for assisting the power of steering steering wheels of automobiles. This has a structure that detects the torque applied to the steering wheel and assists the driving force of the steering mechanism by driving an electric motor installed in the steering mechanism in accordance with the detected torque.

도 1은 종래 토오크 센서의 일예를 도시한 것으로서, 톱니부의 대향면적의 변화에 기초하여 토오크를 검출하는 토오크센서의 구조를 나타내는 부분단면도이다.1 illustrates an example of a conventional torque sensor, and is a partial cross-sectional view showing a structure of a torque sensor that detects torque based on a change in the opposing area of a tooth part.

도 1에 도시된 바와같이, 상부축(1)과 하부축(2)이 토오션 바아(3)를 개재하여 동축으로 연결하고 있으며, 상부축(1)에는 도시하지 않은 조향핸들이 부착되고 하부축에는 도시하지 않은 조향기구가 부착되게 된다.As shown in Figure 1, the upper shaft (1) and the lower shaft (2) is connected coaxially via a torsion bar (3), the steering shaft (not shown) is attached to the upper shaft (1) A steering mechanism (not shown) is attached to the minor shaft.

그리고 상부축(1)의 하단부(도면좌측)에는 비자성체인 제1슬리이브(4a)를 밖에서 끼워 고정부착하고, 그 외주에 자성체인 제1원통(5)과 제2원통(6)을 축방향으로 적당한 길이의 간격을 두고 밖에서 끼워 고정부착하고 있다.Then, the lower end of the upper shaft 1 (left side of the drawing) is fixed by attaching the first sleeve 4a, which is a nonmagnetic material, to the outside, and the first cylinder 5 and the second cylinder 6, which are magnetic materials, are circumscribed on the outer circumference thereof. It is fixed to the outside by inserting it at intervals of an appropriate length in the direction.

그리고 이와 대응되는 하부축(2)의 상단부(도면우측)에는 비자성체인 제2슬리이브(4b)를 밖에서 끼워 고정부착하고, 그 외주에는 자성체인 제3원통(7)을 밖에서 끼워 고정부착하고 있다.Then, the upper end of the lower shaft 2 (the right side of the drawing) corresponding thereto is fixed by attaching a second sleeve 4b, which is a non-magnetic material, on the outer circumference, and the third cylinder 7, which is a magnetic material, is fixed, by the outside. have.

그리고 상술한 제1원통(5)과 제2원통(6)의 상호 대향되는 부위는 소정간격을 두고 평행한 상태로 되어 있으며, 상기 제3원통(7)과 제2원통(6)의 상호 대향되는 면에는 톱니부(7a)(6a)가 각각 형성되어 있다.The portions of the first cylinder 5 and the second cylinder 6 that are opposed to each other are in parallel with a predetermined interval, and the third cylinder 7 and the second cylinder 6 are opposed to each other. Tooth surfaces 7a and 6a are formed, respectively.

그리고 케이스(8)의 내측에는 단면이 ㄷ자 형상을 하고 있는 내향플랜지를 보유하는 자성체의 통체(9)(10)를 안쪽에서 끼워 고정부착하고 있다. 이중 하나의 통체(9)는 제1원통(5) 및 제2원통(6)과 소정폭 겹친 상태로 이들을 둘러싸는 상태로 설치되어 있으며, 또 하나의 통체(10)는 제2원통(6) 및 제3원통(7)과 소정폭 겹친 상태로 이들을 둘러싸는 상태로 설치되어 있다.And the inside of the case 8 is fixed to the cylinder body 9 and 10 of the magnetic body which hold the inward flange which has a c-shaped cross section from the inside. One of the cylinders (9) is provided in a state that surrounds them in a state where they overlap with the first cylinder (5) and the second cylinder (6) by a predetermined width, and another cylinder (10) is the second cylinder (6) And a state in which the third cylinder 7 overlaps with the predetermined width in a state of overlapping with the third cylinder 7.

그리고 이들 통체(9)(10)의 내측에는 각각 온도보상 검출코일(11)과 자기저항 검출코일(12)이 감겨져 있으며, 이들 온도보상 검출코일(11)과 자기저항검출코일(12)은 도시하지 아니한 발진기에 접속하는 것에 의해서, 온도보상 검출코일(11)은 제1원통(5) 및 제2원통(6)과 자기저항 검출코일(12)은 제2원통(6) 및 제3원통(7)과 각각 자기회로를 형성하며 자기저항 검출코일(12)에는 제2원통(6)의 톱니부(6a)와 제3원통(7)의 톱니부(7a)와의 대향면적에 상응하는, 즉, 자기저항에 상응하는 전압이 생긴다.The temperature compensation detection coil 11 and the magnetoresistance detection coil 12 are wound around the cylinders 9 and 10, respectively. These temperature compensation detection coils 11 and the magnetoresistance detection coils 12 are shown in FIG. By connecting to the oscillator which is not used, the temperature compensation detection coil 11 is connected to the first cylinder 5 and the second cylinder 6 and the magnetoresistance detection coil 12 to the second cylinder 6 and the third cylinder ( 7) and a magnetic circuit, respectively, and the magnetoresistive detection coil 12 corresponds to the opposing area between the tooth portion 6a of the second cylinder 6 and the tooth portion 7a of the third cylinder 7, i.e. , The voltage corresponding to the magnetoresistance is generated.

이와같이 구성된 종래의 토오크 센서는 주위온도가 변화하면 열팽창 또는 수축에 의해서 제2원통(6)과 제3원통(7)과의 대향간격이 변화하여 자기저항이 변화한다. 그러면, 그 변화분에 상응하는 오차전압이 자기저항 검출코일(12)에 생긴다. 제1원통(5)과 제2원통(6)과의 대향간격도 동일하게 변화해서, 오차전압이 온도보상 검출코일(11)에 생긴다. 자기저항 검출코일(12)에 생기는 오차전압과 온도보상 검출코일(11)에 생기는 오차전압은 동일하므로, 자기저항 검출코일(12)의 코일전압과 온도보상 검출코일(11)의 코일전압과의 차를 구하는 것에 의해서, 주위 온도변화에 의한 전압변화를 상쇄할 수 있다.In the conventional torque sensor configured as described above, when the ambient temperature changes, the opposing interval between the second cylinder 6 and the third cylinder 7 changes due to thermal expansion or contraction, thereby changing the magnetoresistance. Then, an error voltage corresponding to the change is generated in the magnetoresistive detection coil 12. The opposing intervals between the first cylinder 5 and the second cylinder 6 also change in the same way, and an error voltage is generated in the temperature compensation detection coil 11. Since the error voltage generated in the magnetoresistive detection coil 12 and the error voltage generated in the temperature compensation detection coil 11 are the same, the coil voltage of the magnetoresistive detection coil 12 and the coil voltage of the temperature compensation detection coil 11 are the same. By finding the difference, the voltage change caused by the change in the ambient temperature can be canceled out.

그리고 상부축(1)을 회전시켜서 토오션 바아(3)가 비틀리면, 상술한 바와같이, 주위 온도변화에 의한 전압변화가 상쇄되므로 제2원통(6)과 제3원통(7)의 상대회전량에 상응한 자기저항만을 검출하여 토오션 바아(3)에 작용한 토오크를 검출할 수 있게 된다.When the torsion bar 3 is twisted by rotating the upper shaft 1, as described above, since the voltage change due to the change in the ambient temperature is canceled, the relative time of the second cylinder 6 and the third cylinder 7 is reduced. It is possible to detect the torque acting on the torsion bar 3 by detecting only the magnetoresistance corresponding to the total amount.

그러나 이와같이 구성된 종래의 토오크 센서는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.However, the conventional torque sensor configured as described above has the following problems.

첫째 : 제3원통(7)과 제2원통(6)의 단부에 기계가공을 통하여 톱니부(7a)(6a)를 형성하여야 하므로, 톱니부의 기계가공에 많은 시간이 소요된다.First: Since the teeth 7a, 6a must be formed at the ends of the third cylinder 7 and the second cylinder 6, the machining of the teeth takes a lot of time.

둘째 : 자성체로 이루어진 제3원통(7)과 제2원통(6)의 상호 대응되는 단부에 형성된 톱니부(7a)(6a)만이 토오크 검출에 사용되고 나머지 대부분은 토오크 검출과 관계가 없으므로, 자성체 재료의 낭비가 심하다.Second: Only the teeth 7a, 6a formed at the mutually corresponding ends of the third cylinder 7 and the second cylinder 6 made of magnetic material are used for torque detection, and most of the rest are not related to torque detection. Waste of is severe.

셋째 : 제1원통(5)과 제2원통(6) 및 제3원통(7)이 자성체로 이루어져 있으므로, 상부축(1) 및 하부축(2)과의 누설 문제를 해결하기 위하여 비자성체인 슬리이브(4a)(4b)를 사용하여야 하므로, 부품수 및 조립공수가 증가하여 생산단가가 상승하게 된다.Third: Since the first cylinder (5), the second cylinder (6) and the third cylinder (7) is made of a magnetic material, in order to solve the leakage problem between the upper shaft (1) and the lower shaft (2) Since the sleeves 4a and 4b must be used, the number of parts and the number of assembling work increases, resulting in an increase in production cost.

넷째 : 제1 내지 제3원통이 자성체로 이루어져 있으므로 온도변화에 따른 원통의 팽창 및 수축율이 커서 온도에 따른 센서의 출력변화가 증가하게 된다.Fourth: Since the first to the third cylinder is made of a magnetic material, the expansion and contraction rate of the cylinder according to the temperature change is large, the output change of the sensor according to the temperature increases.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원통을 구성하는 자성체의 낭비를 줄임과 동시에 구성부품 및 제조단가를 줄이고, 나아가 온도변화로 인한 출력변화 및 누설을 감소시켜 센서의 출력을 향상시킬 수 있는 토오크 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, while reducing the waste of the magnetic material constituting the cylinder and at the same time reduce the component and manufacturing cost, and further reduce the output change and leakage due to temperature changes to the output of the sensor The purpose is to provide a torque sensor that can be improved.

상술한 바와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 토오션 바아를 개재하여 동축으로 연결된 상부축 및 하부축과, 상기 상부축과 하부축의 단부에 설치되는 복수의 검출링과, 상기 복수의 검출링의 바깥둘레에 배치되어 이들과 자기회로를 형성하는 자기저항 검출코일 및 온도보상 검출코일을 구비하는 토오크 센서에 있어서,In order to achieve the object as described above, the present invention, the upper and lower shafts are connected coaxially via a torsion bar, a plurality of detection rings provided at the end of the upper and lower shafts, and the plurality of detection rings A torque sensor comprising a magnetoresistance detection coil and a temperature compensation detection coil disposed at an outer circumference of a to form a magnetic circuit therewith,

상기 복수의 검출링은, 상기 상.하부축에 끼워지는 복수의 비자성체 원통과, 상기 복수의 비자성체 원통에 소정 간격을 두고 방사상으로 인서트 성형되는 복수의 자성체칩으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토오크 센서를 제공한다.The plurality of detection rings may include a plurality of nonmagnetic cylinders fitted to the upper and lower shafts, and a plurality of magnetic chips that are radially insert-molded at predetermined intervals on the plurality of nonmagnetic cylinders. To provide.

도 1은 종래의 토오크 센서를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional torque sensor.

도 2는 본 발명에 따른 토오크 센서에 적용되는 검출링을 발췌하여 도시한 사시도.Figure 2 is a perspective view showing an extract of the detection ring applied to the torque sensor according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 토오크 센서의 제1실시예를 도시한 일부발췌 단면도.3 is a partial cross-sectional view showing a first embodiment of a torque sensor according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 토오크 센서의 제2실시예를 도시한 개략도4 is a schematic view showing a second embodiment of a torque sensor according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 토오크 센서의 제3실시예를 도시한 개략도.5 is a schematic diagram showing a third embodiment of a torque sensor according to the present invention;

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the reference numerals for the main parts of the drawings>

21 : 상부축 22 : 하부축21: upper shaft 22: lower shaft

23 : 토오션 바아 25 : 온도보상 검출코일23: torsion bar 25: temperature compensation detection coil

26 : 자기저항 검출코일 31,41,51 : 비자성체 원통26: magnetoresistance detection coil 31,41,51: nonmagnetic cylinder

32,42,52 : 자성체칩 31a,41a,51a : 제1비자성체 원통32, 42, 52: magnetic chip 31a, 41a, 51a: first non-magnetic cylinder

31b,41b : 제2비자성체 원통 31c,41c : 제3비자성체 원통31b, 41b: second non-magnetic cylinder 31c, 41c: third non-magnetic cylinder

31d : 제4비자성체 원통31d: fourth non-magnetic cylinder

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 토오크 센서의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the torque sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 토오크 센서의 검출링을 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 토오크 센서의 제1실시예를 도시한 단면도이다.2 is a perspective view showing an extract of the detection ring of the torque sensor according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the torque sensor according to the present invention.

도 2에 도시된 바와같이 본 발명에서 사용되는 검출링(30)은, 상부축(21) 및 하부축(22)과 직접 끼워지는 결합공(33)이 형성된 비자성체 원통(31)과, 상기 비자성체 원통(31)에 소정 간격을 두고 방사상으로 인서트 성형되는 복수의 자성체칩(32)으로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the detection ring 30 used in the present invention includes a nonmagnetic cylinder 31 having a coupling hole 33 fitted directly with the upper shaft 21 and the lower shaft 22. The nonmagnetic cylinder 31 is composed of a plurality of magnetic chips 32 which are radially insert-molded at predetermined intervals.

따라서 종래 검출링 전체가 자성체로 이루어지고, 이중 일면에 기계가공된 톱니부만을 토오크 검출에 사용하는 방식에 비하여 자성체의 낭비를 줄일 수 있고, 또한 검출링의 제조가 용이하게 된다.Therefore, compared with the conventional method in which the entire detection ring is made of a magnetic material, and only the teeth machined on one surface thereof are used for torque detection, the waste of the magnetic material can be reduced, and the detection ring can be easily manufactured.

도 3에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 토오크 센서의 제1실시예는, 상부축(21)과 하부축(22)이 토오션 바아(23)를 개재하여 동축으로 연결되어 있고, 상부축(21)에는 도시하지 않은 조향핸들이 부착되고 하부축(22)에는 도시하지 않은 조향기구가 부착되게 된다.As shown in FIG. 3, in the first embodiment of the torque sensor according to the present invention, the upper shaft 21 and the lower shaft 22 are coaxially connected via a torsion bar 23, and the upper shaft ( A steering wheel (not shown) is attached to 21 and a steering mechanism (not shown) is attached to the lower shaft 22.

그리고 상부축(21)과 하부축(22)의 단부에는 도 2에 도시된 바와같은 검출링(30)이 복수개 부착된다. 즉, 비자성체 원통(31)이 제1 내지 제4비자성체 원통(31a-31d)인 4개의 비자성체 원통으로 구성되고, 자성체칩(32)은 이들 4개의 비자성체 원통(31a-31d)의 한쪽 끝면에 소정간격을 두고 방사상으로 각각 인서트 성형된다.A plurality of detection rings 30 as shown in FIG. 2 are attached to the ends of the upper shaft 21 and the lower shaft 22. That is, the nonmagnetic cylinder 31 is composed of four nonmagnetic cylinders, which are the first to fourth nonmagnetic cylinders 31a-31d, and the magnetic chip 32 is formed of the four nonmagnetic cylinders 31a-31d. The inserts are radially inserted at one end surface at predetermined intervals.

그리고 4개의 비자성체 원통(31a-31d)은 한쪽 끝면에 성형된 자성체칩(32)이 서로 대향되도록 2개씩 마주보는 상태로 즉, 제1비자성체 원통(31a)은 제2비자성체 원통(31b)과, 제3비자성체 원통(31c)은 제4비자성체 원통(31d)과 마주보는 상태로 배치되고, 이중 제1,제2,제3비자성체 원통(31a,31b,31c)은 상부축(21)에 부착되며, 제4비자성체 원통(31d)은 하부축(22)에 부착된다.Four non-magnetic cylinders 31a to 31d face each other so that the magnetic chips 32 formed on one end face each other, that is, the first non-magnetic cylinder 31a is the second non-magnetic cylinder 31b. ) And the third non-magnetic cylinder 31c are disposed to face the fourth non-magnetic cylinder 31d, and the first, second, and third non-magnetic cylinders 31a, 31b, and 31c have upper shafts. Attached to (21), the fourth non-magnetic cylinder (31d) is attached to the lower shaft (22).

이때, 본 실시예에서는 검출링(30)의 대부분이 비자성체 원통(31)으로 이루어져 있으므로, 상부축(21) 및 하부축(22)에 비자성체 원통(31)을 직접 끼워도 이들간에 누설이 발생되지 않게 된다.At this time, since most of the detection ring 30 is made of a nonmagnetic cylinder 31 in this embodiment, even if the nonmagnetic cylinder 31 is directly inserted into the upper shaft 21 and the lower shaft 22, leakage between them occurs. It will not occur.

따라서 본 실시예에서는 종래 검출링이 자성체 원통으로 이루어진 방식에서 축과 자성체 원통간의 누설을 방지하기 위하여 이들 사이에 개재시키던 제1,제2 비자성체 슬리이브(4a)(4b)가 필요없게 됨에따라 그 만큼 센서의 구성부품수가 줄어들게 된다.Therefore, in the present embodiment, the first and second nonmagnetic sleeves 4a and 4b interposed therebetween are not required to prevent leakage between the shaft and the magnetic cylinder in the manner in which the conventional detection ring is made of the magnetic cylinder. The number of components of the sensor is reduced by that amount.

그리고 온도보상 검출코일(25)이 상부축(21)에 부착된 제1 및 제2비자성체 원통(31a)(31b)의 자성체칩(32)과 자기회로를 구성하도록 배치되고, 자기저항 검출코일(26)은 상부축(21)에 부착된 제3비자성체 원통(31c)의 자성체칩(32)과 하부축(22)에 부착된 제4비자성체 원통(31d)의 자성체칩(32)과 자기회로를 구성하도록 배치된다.The temperature compensation detection coil 25 is arranged to form a magnetic circuit with the magnetic chips 32 of the first and second nonmagnetic cylinders 31a and 31b attached to the upper shaft 21, and the magnetoresistance detection coil. 26 is a magnetic chip 32 of the third non-magnetic cylinder 31c attached to the upper shaft 21 and the magnetic chip 32 of the fourth non-magnetic cylinder 31d attached to the lower shaft 22; It is arranged to constitute a magnetic circuit.

그리고 상기 온도보상 검출코일(25)과 자기저항 검출코일(26)은 각각 ㄷ자 형상의 자성체 통체(27)(28)에 수납된 상태로 케이스(29)에 고정설치된다.The temperature compensation detection coil 25 and the magnetoresistance detection coil 26 are fixed to the case 29 in a state of being accommodated in the c-shaped magnetic body bodies 27 and 28, respectively.

도 4는 본 발명에 따른 토오크 센서의 제2실시예를 개략적으로 도시한 것으로서, 비자성체 원통(41)은 제1,제2,제3비자성체 원통(41a - 41c)인 3개의 비자성체 원통으로 이루어지고, 상기 제1 및 제3비자성체 원통(41a)(41c)의 한쪽 끝면에 복수의 자성체칩(42)이 방사상으로 인서트 성형되어 있다.Fig. 4 schematically shows a second embodiment of the torque sensor according to the present invention, wherein the nonmagnetic cylinders 41 are three nonmagnetic cylinders of the first, second and third nonmagnetic cylinders 41a to 41c. And a plurality of magnetic chips 42 are radially insert-molded on one end surface of the first and third non-magnetic cylinders 41a and 41c.

그리고 제2비자성체 원통(41b)의 양쪽 끝면에 각각 복수의 자성체칩(42)이 방사상으로 인서트 성형되고, 상기 제2비자성체 원통(41b)의 양쪽 끝면에 성형된 자성체칩(42)과 상기 제1 및 제3비자성체 원통(41a)(41c)의 한쪽 끝면에 성형된 자성체칩(42)이 서로 대향되도록 배치되어 있다.A plurality of magnetic chips 42 are radially insert-molded at both ends of the second non-magnetic cylinder 41b, respectively, and the magnetic chips 42 formed at both ends of the second non-magnetic cylinder 41b and the The molded magnetic chips 42 are disposed on one end surface of the first and third nonmagnetic cylinders 41a and 41c so as to face each other.

그리고 제1,제2비자성체 원통(41a)(41b)은 상부축(21)에 부착되고, 제3비자성체 원통(41c)은 하부축(22)에 부착되며, 온도보상 검출코일(25)은 제1비자성체 원통(41a)의 자성체칩(42) 및 제2비자성체 원통(41b)의 한쪽 끝면의 자성체칩(42)과 자기회로를 구성하도록 배치되고, 자기저항 검출코일(26)은 제2비자성체 원통(41b)의 다른쪽 끝면의 자성체칩(42) 및 제3비자성체 원통(41c)의 자성체칩(42)과 자기회로를 구성하도록 배치된다.The first and second non-magnetic cylinders 41a and 41b are attached to the upper shaft 21, and the third non-magnetic cylinder 41c is attached to the lower shaft 22, and the temperature compensation detection coil 25 Is disposed so as to form a magnetic circuit with the magnetic chip 42 of one end surface of the magnetic chip 42 of the first non-magnetic cylinder 41a and the second non-magnetic cylinder 41b, and the magnetoresistive detection coil 26 is The magnetic chips 42 on the other end of the second non-magnetic cylinder 41b and the magnetic chips 42 of the third non-magnetic cylinder 41c are arranged to form a magnetic circuit.

그리고 도 5는 본 발명에 따른 토오크 센서의 제3실시예를 도시한 것으로서, 비자성체 원통(51)은 제1,제2비자성체 원통(51a)(51b)인 2개의 비자성체 원통으로 이루어지고, 상기 제1비자성체 원통(51a)과 제 2 비자성체 원통(51b)의 한쪽 끝면에 복수의 자성체칩(52)이 방사상으로 인서트 성형되어 있다.5 shows a third embodiment of the torque sensor according to the present invention, wherein the nonmagnetic cylinder 51 is composed of two nonmagnetic cylinders, which are first and second nonmagnetic cylinders 51a and 51b. A plurality of magnetic chips 52 are insert-molded radially on one end surface of the first nonmagnetic cylinder 51a and the second nonmagnetic cylinder 51b.

그리고 제1 및 제2비자성체 원통(51a)(51b)의 한쪽 끝면에 성형된 자성체칩(52)이 서로 대향되도록 배치되고, 제1비자성체 원통(51a)의 중간부에 자성체칩(52)이 2열로 서로 대향되도록 방사상으로 인서트 성형되어 있다.In addition, the magnetic chips 52 formed on one end surface of the first and second non-magnetic cylinders 51a and 51b are disposed to face each other, and the magnetic chip 52 is disposed in the middle of the first non-magnetic cylinders 51a. The inserts are formed radially so as to face each other in two rows.

그리고 제1비자성체 원통(51a)은 상부축(21)에 부착되고, 상기 제2비자성체 원통(51b)은 하부축(22)에 부착되며, 온도보상 검출코일(25)은 상기 제1비자성체 원통(51a)의 중간부에 2열로 성형된 자성체칩(52)과 자기회로를 구성하도록 배치되고, 자기저항 검출코일(26)은 상기 제1비자성체 원통(51a)의 한쪽 끝면에 성형된 자성체칩(52) 및 상기 제2비자성체 원통(51b)의 자성체칩(52)과 자기회로를 구성하도록 배치된다.The first non-magnetic cylinder 51a is attached to the upper shaft 21, the second non-magnetic cylinder 51b is attached to the lower shaft 22, and the temperature compensation detection coil 25 is connected to the first visa. It is arranged to form a magnetic circuit and the magnetic chip 52 formed in two rows in the middle of the adult cylinder (51a), the magnetoresistance detection coil 26 is formed on one end surface of the first non-magnetic cylinder (51a) The magnetic chips 52 and the magnetic chips 52 of the second non-magnetic cylinder 51b are arranged to form a magnetic circuit.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 토오크 센서의 실시예들은 다음과 같이 동작된다.Embodiments of the torque sensor according to the present invention configured as described above are operated as follows.

먼저, 본 발명에 따른 제1실시예의 동작을 설명하면, 주위온도가 변화하면 열팽창 또는 수축에 의해서 제4비자성체 원통(31d)과 제3비자성체 원통(31c)의 자성체칩(32)간의 대향간격이 변화하여 자기저항이 변화한다. 그러면, 그 변화분에 상응하는 오차전압이 자기저항 검출코일(26)에 생긴다. 제1비자성체 원통(31a)과 제2비자성체 원통(31b)의 자성체칩(32)간의 대향간격도 동일하게 변화해서, 오차전압이 온도보상 검출코일(25)에 생긴다.First, the operation of the first embodiment according to the present invention will be described. When the ambient temperature changes, the magnetic chips 32 of the fourth nonmagnetic cylinder 31d and the third nonmagnetic cylinder 31c are opposed by thermal expansion or contraction. The spacing changes and the magnetoresistance changes Then, an error voltage corresponding to the change is generated in the magnetoresistive detection coil 26. The opposing interval between the magnetic chips 32 of the first nonmagnetic cylinder 31a and the second nonmagnetic cylinder 31b is also changed in the same manner, and an error voltage is generated in the temperature compensation detection coil 25.

이때 자기저항 검출코일(26)에 생기는 오차전압과 온도보상 검출코일(25)에 생기는 오차전압은 동일하므로, 자기저항 검출코일(26)의 코일전압과 온도보상 검출코일(25)의 코일전압과의 차를 구하는 것에 의해서, 주위 온도변화에 의한 전압변화를 상쇄할 수 있다.At this time, since the error voltage generated in the magnetoresistive detection coil 26 and the error voltage generated in the temperature compensation detection coil 25 are the same, the coil voltage of the magnetoresistive detection coil 26 and the coil voltage of the temperature compensation detection coil 25 By calculating the difference of, the voltage change caused by the change in the ambient temperature can be canceled out.

이때, 본 발명의 제1실시예에서는 검출링의 대부분이 비자성체 원통으로 이루어져 있으므로, 종래 자성체 원통으로 이루어진 방식에 비하여 온도변화시 발생되는 원통의 팽창 및 수축율이 줄어들기 때문에 온도에 의한 출력변화가 감소하게 된다.At this time, since the majority of the detection ring is made of a nonmagnetic cylinder in the first embodiment of the present invention, the expansion and contraction rate of the cylinder generated at the time of temperature change is reduced as compared with the conventional magnetic cylinder, and thus the output change due to temperature is reduced. Will decrease.

그리고 상부축(1)을 회전시켜서 토오션 바아(3)가 비틀리면, 상술한 바와같이, 주위 온도변화에 의한 전압변화가 상쇄되므로 제4 비자성체 원통(31d)과 제3비자성체 원통(31c)의 상대회전량에 상응한 자기저항만을 검출하여 토오션 바아(23)에 작용한 토오크를 검출할 수 있게 된다.When the torsion bar 3 is twisted by rotating the upper shaft 1, as described above, the voltage change due to the change in the ambient temperature is canceled out, so that the fourth nonmagnetic cylinder 31d and the third nonmagnetic cylinder 31c are offset. It is possible to detect the torque acting on the torque bar 23 by detecting only the magnetoresistance corresponding to the relative rotational amount of.

이때 본 발명의 제1실시예에서는 검출링의 대부분이 비자성체 원통으로 이루어져 있으므로 주위에서 발생하는 누설이 최소화되므로 비틀림에 따라서 발생되는 센서의 출력이 향상되게 된다. 본 출원인의 실험결과 약 20%의 출력이 향상됨을 알 수 있었다.At this time, since most of the detection ring is made of a nonmagnetic cylinder in the first embodiment of the present invention, the leakage generated from the surroundings is minimized, so that the output of the sensor generated by the torsion is improved. Applicant's experiment showed that the output of about 20% was improved.

또한 본 발명의 제1실시예에서는 검출링의 대부분이 비자성체 원통으로 이루어지고, 이 비자성체 원통에 자성체칩이 방사상으로 인서트 성형되어 있으므로, 종래 검출링 전체가 자성체로 이루어지고, 이중 일면에 기계가공된 톱니부만을 토오크 검출에 사용하는 방식에 비하여 지성체의 낭비를 줄일 수 있고, 또한 검출링의 제조가 용이하게 된다.In addition, in the first embodiment of the present invention, since most of the detection rings are made of nonmagnetic cylinders, and the magnetic chips are radially insert-molded on the nonmagnetic cylinders, the entire detection rings are made of magnetic materials. Compared with the method of using only the processed tooth part for torque detection, the waste of the oily body can be reduced, and the manufacturing of the detection ring becomes easy.

그리고 도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 제2, 제3실시예들은 비자성체 원통을 3개와 2개로 구성하고 있으나, 상술한 제1실시예와 동일하게 동작되므로 설명을 생략한다.In addition, although the second and third embodiments of the present invention shown in FIGS. 4 and 5 constitute three and two non-magnetic cylinders, the description thereof will be omitted because it operates in the same manner as the first embodiment.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명 토오크 센서에 의하면, 검출링이 비자성체 원통과 이 비자성체 원통에 방사상으로 인서트 성형되는 복수의 자성체칩으로 이루어져 있으므로, 종래 방식에 비하여 온도변화로 인한 센서의 출력변화 및 누설을 감소시킬 수 있어 센서의 출력을 향상시킬 수 있게 되고, 또한 자성체의 낭비와 구성부품 및 제조단가를 줄일 수 있게 된다.As described above, according to the torque sensor of the present invention, since the detection ring is formed of a nonmagnetic cylinder and a plurality of magnetic chips that are radially insert-molded on the nonmagnetic cylinder, the sensor output changes due to temperature changes compared to the conventional method. The leakage can be reduced, so that the output of the sensor can be improved, and the waste of magnetic material, components, and manufacturing cost can be reduced.

Claims

The upper and lower shafts coaxially connected via a torsion bar, a plurality of detection rings provided at the ends of the upper and lower shafts, and a plurality of detection rings disposed at outer peripheries of the plurality of detection rings to form a magnetic circuit therewith. A torque sensor comprising a magnetoresistance detection coil and a temperature compensation detection coil,

The plurality of detection rings may include a plurality of nonmagnetic cylinders fitted to the upper and lower shafts, and a plurality of magnetic chips that are radially insert-molded at predetermined intervals on the plurality of nonmagnetic cylinders. .

The nonmagnetic cylinder of claim 1, wherein the plurality of nonmagnetic cylinders are formed of first, second, third, and fourth nonmagnetic cylinders, and the magnetic chips are respectively insert-molded on one end surface of the four nonmagnetic cylinders. Four non-magnetic cylinders in which magnetic chips are formed on one end face are arranged so as to face each other so that the magnetic chips face each other. The first, second and third cylinders are attached to the upper shaft, and the fourth cylinder is The temperature compensation detection coil comprises a magnetic chip and a magnetic circuit of the first and second non-magnetic cylinders, and the magnetoresistance detection coil is a magnetic chip and a magnet of the third and fourth non-magnetic cylinders. A torque sensor arranged to constitute a circuit.

The nonmagnetic cylinder of claim 1, wherein the nonmagnetic cylinder comprises first, second, and third nonmagnetic cylinders, wherein the magnetic chip is insert-molded at one end surface of the first and third nonmagnetic cylinders, and the second The magnetic chips are insert-molded at both end surfaces of the non-magnetic cylinder, and the magnetic chips formed at both end surfaces of the second non-magnetic cylinder and the magnetic chips formed at one end surface of the first and second non-magnetic cylinders face each other. The first and second non-magnetic cylinders are attached to the upper shaft, the third non-magnetic cylinder is attached to the lower shaft, and the temperature compensation detection coil is formed of the magnetic chips and the first non-magnetic cylinders. And a magnetic circuit and a magnetic circuit on one end of the non-magnetic cylinder, and the magnetoresistance detection coil comprises a magnetic chip on the other end of the second non-magnetic cylinder and the magnetic chip and magnetic circuit of the third non-magnetic cylinder. Configuration Torque sensor which is arranged to.

The nonmagnetic cylinder of claim 1, wherein the nonmagnetic cylinder is formed of first and second nonmagnetic cylinders, and the magnetic chip is insert-molded on one end surface of the first nonmagnetic cylinder and the second nonmagnetic cylinder, And magnetic chips formed on one end surface of the second non-magnetic cylinder are opposed to each other, and the magnetic chips are insert-molded such that the magnetic chips are opposed to each other in two rows at an intermediate portion of the first non-magnetic cylinder, and the first non-magnetic cylinder Is attached to the upper shaft, the second non-magnetic cylinder is attached to the lower shaft, and the temperature compensation detection coil forms a magnetic chip and a magnetic circuit formed in two rows in the middle of the first non-magnetic cylinder. The magnetoresistance detection coil is arranged to form a magnetic circuit with a magnetic chip formed on one end surface of the first non-magnetic cylinder and the magnetic chip of the second non-magnetic cylinder. .