KR100397711B1 - 차량용 토크감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 토크감지장치에 관한 것으로, 그 목적은 센서하우징에 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체의 조립을 보다 용이하게 하며, 이들의 초기 조립위치가 변하는 것을 방지하는 것이다.

본 발명에 따른 차량용 토크감지장치에 의하면, 센서하우징(20) 내부에 온도보상 검출코일조립체(21)와 스페이서(23) 및 자기저항 검출코일조립체(22)가 스톱퍼 스크류(30)를 통해 조립되는데, 스톱퍼 스크류(30)를 조립하기 전에 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)는 코일조립체 고정부재(80)를 통해 먼저 고정되어 조립위치가 변하지 않고 그대로 유지된다. 이에 따라 토션바(12)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 있어 제품 신뢰성이 향상된다. 또한, 스톱퍼 스크류(30)의 조립 시 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)가 움직이지 않아 이들의 조립 작업성이 보다 향상되며, 케이블(70) 단락현상이 발생되지 않는 이점이 있다.

Description

차량용 토크감지장치{Torque senser for car}

본 발명은 차량의 파워 스티어링 시스템에 적용되는 토크감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서하우징 내부에 온도보상 검출코일조립체와 스페이스 및자기저항 검출코일조립체가 스톱퍼 스크류를 통해 순차적으로 조립되는 차량용 토크감지센서에 관한 것이다.

차량용 토크감지장치는 조향핸들의 회전력을 보조하는 파워 스티어링 시스템(Power steering system)에 사용되는 것으로, 조향핸들의 회전 시 토션바의 비틀림상태를 감지한다. 도 1은 이러한 종래 차량용 토크감지장치를 보인 단면도이다.

종래 차량용 토크감지장치는 이에 도시한 바와 같이, 입력축(1a)의 하단과 피니언축(1b)의 상단을 동축상으로 연결하는 토션바(1c)와, 자성체로 마련되며 입력축(1a)과 피니언축(1b)의 연결부위 외주에 일정간격 이격되게 배치되는 3개의 검출링(4)(5)(6)과, 검출링(4)(5)(6)이 끼워져 설치되는 통형상의 센서하우징(2)을 구비한다.

피니언축(1b)의 하단은 바퀴(미도시)측과 연결되고, 입력축(1a)의 상단은 조향핸들(미도시)과 결합됨으로써, 조향핸들의 회전에 따라 토션바(1c)가 비틀리면서 피니언축(1b)이 회전하게 된다.

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

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

온도보상 검출코일조립체(7)는 제1검출링(4)과 제2검출링(5) 사이를 감싸도록 배치되며, 자기저항 검출코일조립체(8)는 제2검출링(5)과 제3검출링(6) 사이를 감싸도록 배치되며, 이들 사이에 스페이서(9)가 개재된다.

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. 이 스톱퍼 스크류(3)는 외주에 수나사가 가공되어 센서하우징(2)의 하부에 나사 결합된다.

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

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

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

그러나, 종래 토크감지장치는 센서하우징(2) 내부에 온도보상 검출코일조립체(7)와 스페이서(9) 및 자기저항 검출코일조립체(8)를 순차적으로 삽입하고, 스톱퍼 스크류(3)를 통해 이들을 가압 고정시키는데, 센서하우징(2)과 온도보상 검출코일조립체(7) 및 스페이서(9), 자기저항 검출코일조립체(8) 그리고 스톱퍼 스크류(3)의 기계가공 공차에 의해 각 부품 사이에 약간의 틈새가 발생된다.

이와 같이, 각 부품 사이에 기계가공 공차에 의한 틈새발생으로 인해 외부로부터 진동이나 충격 등이 전달되면, 온도보상 검출코일조립체(7) 및 자기저항 검출코일조립체(8)의 초기 조립위치가 변하게 되며, 이것에 의해 토션바(1c)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 없어 제품 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 스톱퍼 스크류(3)를 조이는 과정에서 이의 상면이 자기저항 검출코일조립체(7)의 하면과 면접촉하기 때문에, 이의 마찰력에 의해 자기저헝 검출코일조립체(7)가 회전되며 이것에 의해 코일(8a)과 접속된 케이블(8b)이 단락될 우려가 있어 조립 시 상당한 주의가 요구되는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 센서하우징 내부에 온도보상 검출코일조립체와 스페이서 및 자기저항 검출코일조립체를 스톱퍼 스크류를 통해 조립하는 공정 중에 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체의 움직임을 방지하여 이들의 조립을 보다 용이하게 할 수 있으며, 조립위치가 변하는 것을 방지할 수 있는 차량용 토크감지장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 차량용 토크감지장치를 개략적으로 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 토크감지장치의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 코일조립체 고정부재의 결합구조를 발췌하여 보인 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 코일조립체 고정부재의 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10..입력축 11..피니언축

12..토션바 20..센서하우징

21..온도보상 검출코일조립체 22..자기저항 검출코일조립체

21d,22d..삽입구 24a,24b..고정홀

30..스톱퍼 스크류 80..코일조립체 고정부재

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

조향핸들측과 결합되는 입력축과, 토션바를 매개로 입력축과 동축상으로 연계된 피니언축과, 피니언축과 입력축의 연결부위 외주에 설치된 제1,제2,제3검출링과, 입력축이 관통하여 회전 가능하게 결합되며 제1,제2,제3검출링을 감싸도록 상하부가 개방된 통형상의 센서하우징과, 센서하우징에 내장되며 제1검출링과 제2검출링 사이를 감싸도록 배치된 온도보상 검출코일조립체와, 제2검출링과 제3검출링 사이를 감싸도록 스페이서를 매개로 온도보상 검출코일조립체와 이격되게 배치된 자기저항 검출코일조립체와, 자기저항 검출코일조립체와 스페이서 및 온도보상 검출코일조립체를 위치 고정시키도록 센서하우징의 하부에 결합되는 스톱퍼 스크류를 갖춘 차량용 토크감지장치에 있어서,

온도보상 검출코일조립체 및 자기저항 검출코일조립체의 측면과 대응하는 센서하우징의 측면에는 외부와 연통된 고정홀이 천공되어 있으며,

센서하우징의 측면에는 스톱퍼 스크류를 결합하기 전에 고정홀을 통해 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체의 움직임을 방지하기 위한 고정부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 구성이다.

이러한 구성에 의하면, 센서하우징에 순차적으로 삽입된 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체가 고정부재에 의해 우선적으로 고정되기 때문에, 스톱퍼 스크류를 조립하는 공정 중에 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체의 움직임이 방지되어 이들의 조립을 보다 용이하게 할 수 있으며, 초기 조립위치가 변하는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면을 간략히 설명하면, 도 2와 3은 본 발명에 따른 차량용 토크감지장치의 전체적인 구조와 코일조립체 고정부재의 결합구조를 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 코일조립체 고정부재를 보인 사시도이다.

본 발명에 따른 차량용 토크감지장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 토션바(12)를 매개로 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), 센서하우징(20)의 외측에 장착되며 인덕턴스 변화값을 감지하여 제어부(미도시)로 전기적 신호를 전달하는 PCB유닛(미도시)을 구비한다.

입력축(10)은 상단이 차량의 조향핸들(미도시)과 결합되어 일체로 회전 운동한다. 그리고 피니언축(11)은 하단이 센서하우징(20)의 하부로 연장되며, 여기에는 바퀴(미도시)측과 결합된 랙바(미도시)와 이물림결합되도록 피니언기어(11a)가 가공되어 있다.

토션바(12)는 이러한 피니언축(11)과 입력축(10)을 동축상으로 연결하여 조향핸들의 조작에 따라 이들을 일체로 연동시키는데, 토션바(12)의 상단은 평행핀(12a)을 통해 입력축(10)에 고정되며, 하단은 피니언축(11)에 압입 고정된다.

자성체로 이루어진 검출링(40)(50)(60)은 입력축(10)과 피니언축(11)의 연결부위에 일정한 사이틈을 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. 또한, 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)이 상측방향으로 노출되며 피니언축(11)이 하측방향으로 노출된다. 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. 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)는 코일(21b)(22b)이 권선된 보빈(21a)(22a), 보빈(21a)(22a)에 삽입되는 원통상의 보빈하우징(21c)(22c)을 각각 구비하며, 이들은 스페이서(23)를 매개로 센서하우징(20) 내부에 일정한 간격이 유지되게 배치된다. 미설명부호 70은 일단이 코일(21b)(22b)과 접속되며 타단이 PCB유닛의 회로기판과 접속된 케이블이다.

한편, 센서하우징(20)의 하단 내주에는 암나사(20a,도 3참조)가 가공되어 있으며, 여기에 온도보상 검출코일조립체(21)와 스페이서(23) 및 자기저항 검출코일조립체(22)를 위치 고정시키기 위한 링형상의 스톱퍼 스크류(30)가 결합된다. 이 스톱퍼 스크류(30)는 피니언축(11)이 여유있게 관통할 수 있도록 소정의 두께를 갖는 링형상으로 마련되며 외주에 수나사(30a,도 3참조)가 가공된다.

또한, 도 3과 도 4를 참조하면, 센서하우징(20)의 외측면에는 스톱퍼 스크류(30)를 결합하는 도중에 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 코일조립체(22)가 움직이는 것을 방지하기 위해 두 개의 고정홀(24a)(24b)이 천공되어 있으며, 여기에 코일조립체 고정부재(80)가 설치된다.

두 개의 고정홀(24a)(24b)은 링형상의 온도보상 검출코일조립체(21) 및 자기저항 검출코일조립체(22)의 외측 원주상과 대응하는 센서하우징(20)의 측면에 외부와 연통되도록 천공된다.

그리고 코일조립체 고정부재(80)는 센서하우징(20)의 측면에 볼트(84) 고정되는 원판상의 몸체(81)와, 몸체(81) 배면 상하부에 각각 돌출되게 마련되어 고정홀(24a)(24b)에 헐겁게 끼워져 결합되는 한쌍의 고정돌기(82a)(82b)와, 각 코일(21b)(22b)과 접속된 케이블(70)이 인출되도록 몸체(81)의 배면 중심부에 고정돌기(82a)(82b)와 동일방향으로 돌출되게 마련된 인출구(83)를 구비한다.

한쌍의 고정돌기(82a)(82b)는 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)에 직접 접촉되어 이의 움직임을 방지하는 것으로, 이를 위해 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)의 보빈하우징(21c)(22c) 외측 원주상에는 고정홀(24a)(24b)을 관통하여 센서하우징(20) 내부로 돌출되는 고정돌기(82a)(82b)의 선단부가 여유있게 삽입되는 삽입구(21d)(22d)가 마련된다.

다음에는 본 별명에 따른 코일조립체 고정부재(80)를 통한 온도보상 검출코일조립체(21)와 스페이서(23) 및 자기저항 검출코일조립체(22)의 조립공정을 설명한다.

먼저, 통상의 센서하우징(20) 내부에 온도보상 검출코일조립체(21)와 스페이서(23) 및 자기저항 검출코일조립체(22)를 순차적으로 삽입한다.

그리고 인출구(83)를 통해 케이블(70)을 외부로 인출시킨 후 고정홀(24a)(24b)에 고정돌기(82a)(82b)가 삽입되도록 코일조립체 고정부재(80)를 센서하우징(20) 측면에 볼트(84) 결합한다. 이 때, 고정돌기(82a)(82b)의 단부가 고정홀(24a)(24b)을 관통한 후 삽입구(21d)(22d)에 삽입되도록 초기에 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)를 적절하게 위치시킨다.

이와 같이, 코일조립체 고정부재(80)를 통해 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)를 예비조립 한 후 스톱퍼 스크류(30)를 조이면, 온도보상 검출코일조립체(21)와 스페이서(23) 및 자기저항 검출코일조립체(22)가 상호 밀착되면서 견고하게 고정된다. 이 때, 스톱퍼 스크류(30)의 풀림을 방지하기 위해 수나사(31)부위에 본드를 도포하여 조이는 것이 바람직하다.

한편, 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)는 코일조립체 고정부재(80)의 고정돌기(82a)(82b)에 의해 먼저 고정된 상태이기 때문에, 스톱퍼 스크류(30)를 조이는 과정에서 헛돌지 않는다.

이에 따라 코일(21b)(22b)과 접속된 케이블(70)의 단락현상이 발생되지 않으며, 스톱퍼 스크류(30) 조립을 보다 용이하게 할 수 있다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 토크감지장치의 작용 및 효과를 설명한다.

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

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

이 유기전압의 변화는 코일(22b)의 자기저항 변화에 의한 것으로 PCB유닛을 통해 제어부에 입력되고, 계속하여 제어부에서는 입력된 신호를 근거로 조향편차를 측정 판단하고, 동력수단(미도시)을 가동하여 이를 보상한다.

이러한 토크감지장치의 작동 중에 외부로부터 진동이나 충격 등이 가해지는데, 온도보상 검출코일조립체(21)와 자기저항 검출코일조립체(22)는 스톱퍼 스크류를 통해 고정됨과 동시에 코일조립체 고정부재(80)의 고정돌기(82a)(82b)를 통해 위치 고정된 상태이기 때문에 조립위치가 변하지 않고 초기상태로 유지됨으로써, 토션바(12)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 토크감지장치에 의하면, 센서하우징 내부에 온도보상 검출코일조립체와 스페이서 및 자기저항 검출코일조립체가 스톱퍼 스크류를 통해 조립되는데, 스톱퍼 스크류를 조립하기 전에 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체는 코일조립체 고정부재를 통해 조립위치가 변하지 않고 그대로 유지된다. 이에 따라 토션바에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 있어 제품 신뢰성이 향상된다. 또한, 스톱퍼 스크류의 조립 시 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체가 움직이지 않아 이들의 조립 작업성이 보다 향상되며, 케이블 단락현상이 발생되지 않는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 조향핸들측과 결합되는 입력축과, 토션바를 매개로 상기 입력축과 동축상으로 연계된 피니언축과, 상기 피니언축과 입력축의 연결부위 외주에 설치된 제1,제2,제3검출링과, 상기 입력축이 관통하여 회전 가능하게 결합되며 상기 제1,제2,제3검출링을 감싸도록 상하부가 개방된 통형상의 센서하우징과, 상기 센서하우징에 내장되며 상기 제1검출링과 상기 제2검출링 사이를 감싸도록 배치된 온도보상 검출코일조립체와, 상기 제2검출링과 제3검출링 사이를 감싸며 스페이서를 매개로 상기 온도보상 검출코일조립체와 이격되게 배치된 자기저항 검출코일조립체와, 상기 자기저항 검출코일조립체와 스페이서 및 온도보상 검출코일조립체를 위치 고정시키도록 센서하우징의 하부에 결합되는 스톱퍼 스크류를 갖춘 차량용 토크감지장치에 있어서,

   상기 온도보상 검출코일조립체(21) 및 상기 자기저항 검출코일조립체(22)의 측면과 대응하는 상기 센서하우징(20)의 측면에는 외부와 연통된 고정홀(24a)(24b)이 천공되어 있으며,

   상기 센서하우징(20)의 측면에는 상기 스톱퍼 스크류(30)를 결합하기 전에 상기 고정홀(24a)(24b)을 통해 상기 온도보상 검출코일조립체(21) 및 자기저항 검출코일조립체(22)의 움직임을 방지하기 위한 코일조립체 고정부재(80)가 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 토크감지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 코일조립체 고정부재(80)는;

   상기 센서하우징(20)의 측면에 볼트 고정되는 판상의 몸체(81)와,

   상기 몸체(81)의 배면에 돌출되게 마련되며 상기 고정홀(24a)(24b)에 각각 삽입되어 상기 온도보상 검출코일조립체(21) 및 자기저항 검출코일조립체(22)와 접하는 한쌍의 고정돌기(82a)(82b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 토크감지장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 온도보상 검출코일조립체(21) 및 자기저항 검출코일조립체(22)의 외측 원주상에는 상기 고정돌기(82a)(82b)의 단부가 삽입되도록 삽입구(21d)(22d)가 천공된 것을 특징으로 하는 차량용 토크감지장치.