KR100365702B1 - 차량용 토크감지장치의 댐핑장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 토크감지장치의 댐핑장치에 관한 것으로, 그 목적은 외부로부터 전달되는 진동 및 충격을 흡수하여 센서하우징에 내장된 부품의 조립위치가 변하지 않도록 하는 것이다.

본 발명에 따른 차량용 토크감지장치의 댐핑장치에 의하면, 온도보상 검출코일조립체(21)와 스페이서(23) 및 자기저항 검출코일조립체(22)가 상호 밀착되도록 센서하우징(20)의 하부에 스톱퍼링(31)을 억지 끼워맞춤시키고, 스톱퍼링(31)의 하부에 축방향으로 압력을 가하도록 센서하우징(20)과 랙하우징(80) 사이에 탄지부재(32)가 설치되어, 외부로부터 전달되는 진동이나 충격에 의해 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)의 조립위치가 변하는 것이 방지됨으로써, 토션바(12)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 있다.

Description

차량용 토크감지장치의 댐핑장치{Damping device of torque senser for car}

본 발명은 차량용 토크감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서하우징 내부에 조립되는 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체 등을 탄력적으로 지지할 수 있도록 하는 차량용 토크감지장치의 댐핑장치에 관한 것이다.

토크감지장치는 노면의 저항에 의해 핸들의 회전이 원활하게 이루어지지 않는 것을 개선하기 위해 회전력을 보조하는 파워 스티어링 시스템(Power steeringsystem)에 사용되는 것으로, 핸들의 회전시 토션바의 비틀림상태를 감지한다. 도 1은 이러한 종래 토크감지장치를 개략적으로 보인 단면도이다.

종래 차량용 토크감지장치는 이에 도시한 바와 같이, 토션바(1c)를 매개로 동축으로 연결된 입력축(1a)과 피니언축(1b), 입력축(1a)과 피니언축(1b) 사이의 외주에 일정간격 이격되게 마련되며 자성체로 구성된 3개의 검출링(4)(5)(6), 이들을 감싸는 통형상의 센서하우징(2)을 구비한다.

입력축(1a)은 상단이 조향핸들(미도시)과 결합되며, 피니언축(1b)의 하단은 바퀴(미도시)측과 결합됨으로써, 조향핸들의 회전에 따라 토션바(1c)가 비틀리면서 피니언축(1b)이 회전된다.

복수개의 검출링(4)(5)(6)은 입력축(1a)의 외주에 결합되어 조향핸들과 동일한 각도로 회전운동하는 제1검출링(4)과 제2검출링(5), 그리고 피니언축(1b)의 외주에 결합되어 바퀴와 거의 동일한 각도로 회전운동하는 제3검출링(6)으로 구별된다. 또한, 제1검출링(4)과 제2검출링(5)의 하면과 제3검출링(6)의 상면에는 각각 요철이 반복된 톱니부(4a)(5a)(6a)가 형성되어 있다.

그리고 센서하우징(2) 내부에는 검출링(4)(5)(6)에 형성된 톱니부(4a)(5a)(6a)를 감싸며 이들과 상호 작용하여 자기회로를 형성하도록 코일(7a)(8a)이 권선된 온도보상 검출코일조립체(7)와 자기저항 검출코일조립체(8)가 설치된다.

온도보상 검출코일조립체(7)는 제1검출링(4)과 제2검출링(5) 사이를 감싸도록 배치되며, 자기저항 검출코일조립체(8)는 제2검출링(5)과 제3검출링(6) 사이를감싸도록 배치되는데, 이들 사이에 스페이서(9)를 개재하여 센서하우징(2) 내부에 삽입된다.

그리고 센서하우징(2)의 하부에는 온도보상 검출코일조립체(7)와 자기저항 검출코일조립체(8)를 견고하게 위치 고정시키기 위해 소정두께를 갖는 링형상의 스톱퍼 스크류(3)가 결합된다. 스톱퍼 스크류(3)는 외주에 수나사가 가공되어 센서하우징(2)의 하부에 이물림결합된다.

이와 같이 구성된 종래 토크감지장치가 장착된 차량에서 운전자가 조향핸들을 회전시키면, 바퀴의 노면마찰력에 의해 토션바(1c)가 비틀리면서 입력축(1a)과 피니언축(1b)이 일체로 회전하는데, 조향핸들측과 결합된 토션바(1c)의 상단이 바퀴측과 결합된 하단보다 많이 회전된다.

이에 따라 제1검출링(4)과 제2검출링(5)의 대향면적은 변하지 않지만, 제2검출링(5)과 제3검출링(6)의 톱니부(5a)(6a) 대향면적은 변화된다.

이러한 제2검출링(5)과 제3검출링(6) 대향면적의 변화에 의하여 자기저항 검출코일조립체(8)의 인덕턴스값이 변화되며, 인덕턴스값의 변화를 측정하여 조향핸들과 바퀴의 회전편차를 검출하게 된다.

그러나, 이러한 종래 토크감지장치는 센서하우징(2)의 내부에 온도보상 검출코일조립체(7)와 스페이서(9) 및 자기저항 검출코일조립체(8)를 순차적으로 삽입하고, 스톱퍼 스크류(3)를 통해 이들을 가압하여 고정시키는데, 센서하우징(2)과 온도보상 검출코일조립체(7) 및 스페이서(9), 자기저항 검출코일조립체(8) 및 스톱퍼 스크류(3)간의 기계가공 공차에 의해 이들 사이에 약간의 유격이 발생된다.

이러한 상태에서 외부로부터 진동이나 충격이 전달되면 이들을 흡수할 수 있는 수단이 없기 때문에, 온도보상 검출코일조립체(7) 및 자기저항 검출코일조립체(8)의 조립위치가 변하게 되며, 이로 인해 토션바(1c)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 없다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 센서하우징 내부에 조립되는 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체 등을 탄력적으로 지지함으로써 외부로부터 전달되는 진동이나 충격에 의해 조립위치가 변하는 것을 방지할 수 있는 차량용 토크감지장치의 댐퍼장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 차량용 토크감지장치를 개략적으로 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 토크감지장치의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 댐핑장치를 발췌하여 보인 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10..입력축 11..피니언축 12..토션바

20..센서하우징 21,22..검출코일조립체 30..댐핑장치

31..스톱퍼링 32..탄지부재 33..안착부

80..랙하우징

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향핸들측과 결합되는 입력축, 일단이 토션바를 매개로하여 입력축과 동축상으로 연계되며 타단에 피니언기어가 마련된 피니언축, 피니언축과 입력축의 연결부위 외주에 설치된 제1,제2,제3검출링, 입력축이 관통하여 회전가능하게 결합되며 제1,제2,제3검출링을 감싸도록 상하부가 개방된 통형상의 센서하우징, 센서하우징에 내장되며 제1검출링과 제2검출링 사이를 감싸도록 배치된 온도보상 검출코일조립체, 온도보상 검출코일조립체와 일정간격 이격되게 스페이서를 개재하여 설치되며 제2검출링과 제3검출링 사이를 감싸도록 배치된 자기저항 검출코일조립체, 센서하우징의 하부에 결합되며 센서하우징 하부로 연장된 피니언축의 타단을 회전가능하게 지지하는 랙하우징을 갖춘 차량용 토크감지장치에 있어서,

자기저항 검출코일조립체 및 온도보상 검출코일조립체를 위치 고정시키도록 센서하우징의 하부에 억지 끼워맞춤된 고리형상의 스톱퍼링,

스톱퍼링의 하부에서 축방향으로 압력을 가하도록 센서하우징과 랙하우징 사이에 배치된 탄지부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

이러한 구성에 의하면, 온도보상 검출코일조립체와 스페이서 및 자기저항 검출코일조립체를 탄력적으로 지지함으로써, 외부로부터 진동이나 충격이 전달되어도 센서하우징에 내장된 부품들의 조립위치가 변하는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 차량용 토크감지장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 토션바(12)를 매개로하여 동축상으로 연계된 입력축(10)과 피니언축(11), 입력축(10)과 피니언축(11)의 연결부위 외주에 마련된 복수개의 검출링(40)(50)(60), 입력축(10)과 피니언축(11)이 관통하도록 결합되며 복수개의 검출링(40)(50)(60)을 감싸도록 통형상으로 마련된 센서하우징(20), 피니언축(11)의 하단을 회전가능하게 지지하도록 센서하우징(20) 하부에 결합된 랙하우징(80), 센서하우징(20)의 외측에 장착되며 인덕턴스 변화값을 감지하여 제어부(미도시)로 전기적 신호를 전달하는 PCB유닛(70)을 구비한다.

입력축(10)은 상단부가 차량의 조향핸들(미도시)과 결합되어 일체로 회전운동한다. 그리고 피니언축(11)은 하단부가 센서하우징(20)의 하부로 연장되며, 여기에는 바퀴(미도시)측과 결합된 랙바(A)와 이물림결합되도록 피니언기어(11a)가가공된다. 토션바(12)는 이러한 피니언축(11)과 입력축(10)을 동축상으로 연결하여 조향핸들의 조작에 따라 일체로 연동시키는데, 토션바(12)의 상단은 핀(12a)을 통해 입력축(10)에 고정되며, 하단은 피니언축(11)에 압입된다.

자성체로 이루어진 검출링(40)(50)(60)은 입력축(10)과 피니언축(11)의 연결부위에 일정한 틈새를 갖도록 배치되는데, 입력축(10)의 하단 외주에 마련되어 일체로 연동하는 제1검출링(40)과 제2검출링(50), 그리고 피니언축(11)의 상단 외주에 제2검출링(50)과 대응하도록 배치된 제3검출링(60)으로 구별된다. 제1검출링(40)과 제2검출링(50)의 하면과 제3검출링(60)의 상면에는 다수의 요철이 교호적으로 이루어진 톱니부(41)(51)(61)가 각각 형성되어 있다.

그리고 통형상의 센서하우징(20)은 상하부가 개방되게 마련되어 있어서, 제1검출링(40)과 제2검출링(50) 및 제3검출링(60)을 감싸도록 결합하면 입력축(10)은 상측방향으로 돌출되며 피니언축(11)은 하측방향으로 돌출된다. 이 때, 입력축(10)은 롤러 베어링부재(10a)를 통해 센서하우징(20)에 회전운동 가능하게 설치된다.

이러한 센서하우징(20)의 내부에는 제1검출링(40)과 제2검출링(50) 사이의 바깥측 둘레를 감싸는 온도보상 검출코일조립체(21)와 제2검출링(50)과 제3검출링(60) 사이의 바깥측 둘레를 감싸는 자기저항 검출코일조립체(22)가 배치된다. 이러한 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)는 코일(21b)(22b)이 권선된 보빈(21a)(22a), 보빈(21a)(22a)에 삽입되는 보빈하우징(21c)(22c)을 각각 구비하며, 이들은 스페이서(23)를 개재하여 센서하우징(20)내부로 헐겁게 삽입된다.

랙하우징(80)은 센서하우징(20)의 하부에 볼트(90)를 통해 견고하게 결합되며, 센서하우징(20) 하부로 연장된 피니언축(11)의 하단을 베어링부재(81)를 통해 회전운동 가능하게 지지한다. 또한 랙하우징(80)의 내부에는 피니언기어(11a)와 이물림되어 가로방향으로 작동가능하도록 랙바(A)가 설치된다.

한편, 랙하우징(80)과 센서하우징(20) 사이에는 센서하우징(20)내에 삽입된 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)를 위치 고정시킴과 동시에 외부로부터 전달되는 진동 및 충격을 흡수하기 위해 스톱퍼링(31)과 탄지부재(32)를 구비한 댐핑장치(30)가 장착되는데, 이의 상세한 구조는 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 스톱퍼링(31)은 피니언축(11)이 여유있게 관통할 수 있도록 고리형상으로 마련되며, 센서하우징(20)의 하단 내부에 억지 끼워맞춤되도록 외경이 센서하우징(20)의 하단부 내경과 대체로 동일하게 구성된다.

그리고 탄지부재(32)는 소정의 탄성계수를 갖는 코일스프링으로 이루어져 스톱퍼링(31)의 하부에서 축방향으로 압력을 가하는데, 이것은 랙하우징(80)의 상부에 원호상으로 오목하게 형성된 안착부(33)에 안착된다.

따라서 센서하우징(20)의 내부에 온도보상 검출코일조립체(21)와 스페이서(23) 및 자기저항 검출코일조립체(22)와 탄지부재(80)를 순차적으로 삽입한 후, 별도의 지그장치를 통해 스톱퍼링(31)을 억지 끼워맞춤하면, 온도보상 검출코일조립체(21)와 스페이서(23) 및 자기저항 검출코일조립체(22)가 상호 밀착되면서 견고하게 고정되어 부품간에 유격이 발생되지 않는다. 계속하여 안착부(33)에탄지부재(32)를 삽입한 후, 센서하우징(20)의 하부에 랙하우징(80)을 볼트(90)결합하면, 탄지부재(32)는 탄성변형, 즉 압축되면서 스톱퍼링(31)에 상측방향으로 압력을 가하게 된다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 댐핑장치(30)의 작용 및 효과를 설명한다.

먼저, 본 발명이 적용된 토크감지장치가 장착된 차량이 주행하고 있는 상태에서 운전자가 조향핸들을 조향시키면, 입력축(10)과 토션바(12) 및 피니언축(11)을 통해 바퀴가 조향되어 주행방향이 바뀌게 된다.

이 때, 일정이상의 조향력이 작용하게 되면, 바퀴와 노면과의 마찰력에 의해 조향핸들에 의해 직접적으로 회전하는 입력축(10)보다 토션바(12)로 연계된 피니언축(11)의 회전각도가 줄어 토션바(12)가 비틀리게 된다. 이러한 현상에 의해 제2검출링(50)의 톱니부(51)와 제3검출링(60)의 톱니부(61) 대향면적이 변화되며, 이로 인해 자기저항 검출코일조립체(22)의 인덕턴스값이 변화됨과 동시에 코일(22b)에 흐르는 유기전압이 변화된다.

유기전압의 변화는 코일(22b)의 자기저항변화에 의한 것으로 PCB유닛(70)을 통해 제어부에 입력되고, 계속하여 제어부에서는 입력된 신호를 근거로 조향편차를 측정 판단하고, 동력수단을 가동하여 이를 보상하게 된다.

이러한 토크감지장치의 작동 중에 외부로부터 진동이나 충격 등이 가해지는데, 진동이나 충격은 랙하우징(80)에 형성된 안착부(33)에 안착되어 스톱퍼링(31)을 탄력적으로 지지하는 탄지부재(32)에 의해 흡수됨으로써, 온도보상 검출코일조립체(21)와 스페이서(23) 및 자기저항 검출코일조립체(22)의 조립위치가 변하지 않고 일정하게 유지되어 토션바(12)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 토크감지장치의 댐핑장치에 의하면, 온도보상 검출코일조립체와 스페이서 및 자기저항 검출코일조립체가 상호 밀착되도록 센서하우징의 하부에 스톱퍼링을 억지 끼워맞춤시키고, 스톱퍼링의 하부에 축방향으로 압력을 가하도록 센서하우징과 랙하우징 사이에 탄지부재가 설치되어, 외부로부터 전달되는 진동이나 충격에 의해 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체의 조립위치가 변하는 것이 방지됨으로써, 토션바에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 있다.

Claims (2)

1. 조향핸들측과 결합되는 입력축(10), 일단이 토션바(12)를 매개로하여 상기 입력축(10)과 동축상으로 연계되며 타단에는 피니언기어(11a)가 마련된 피니언축(11), 상기 피니언축(11)과 입력축(10)의 연결부위 외주에 설치된 제1,제2,제3검출링(40)(50)(60), 상기 입력축(10)이 관통하여 회전가능하게 결합되며 상기 제1,제2,제3검출링(40)(50)(60)을 감싸도록 상하부가 개방된 통형상의 센서하우징(20), 상기 센서하우징(20)에 내장되며 상기 제1검출링(40)과 상기 제2검출링(50) 사이를 감싸도록 배치된 온도보상 검출코일조립체(21), 상기 온도보상 검출코일조립체(20)와 일정간격 이격되게 스페이서(23)를 개재하여 설치되며 상기 제2검출링(50)과 제3검출링(60) 사이를 감싸도록 배치된 자기저항 검출코일조립체(22), 상기 센서하우징(20)의 하부에 결합되며 상기 센서하우징(20) 하부로 연장된 상기 피니언축(11)의 타단을 회전가능하게 지지하는 랙하우징(80)을 갖춘 차량용 토크감지장치에 있어서,

   상기 자기저항 검출코일조립체(22) 및 상기 온도보상 검출코일조립체(21)를 위치 고정시키도록 상기 센서하우징(20)의 하부에 억지 끼워맞춤된 고리형상의 스톱퍼링(31),

   상기 스톱퍼링(31)의 하부에서 축방향으로 압력을 가하도록 상기 센서하우징(20)과 상기 랙하우징(80) 사이에 배치된 탄지부재(32)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 토크감지장치의 댐핑장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 탄지부재(32)는 코일스프링으로 이루어지며,

   상기 랙하우징(80)의 상부에는 상기 탄지부재(32)가 안착되도록 원호상으로 오목하게 형성된 안착부(33)가 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 토크감지장치의 댐핑장치.