KR100407697B1 - 토오크 센서 - Google Patents

Abstract

축방향으로 상호 떨어져 형성된 2개의 축 원주 홈이 플라스틱과 같은 비자성재료로 제조된 코일보빈에 제공되고 입력축 및 출력축과 동축으로 하우징 내에 고착되도록 배열된다. 또한, 토오크검출코일이 원주홈의 각각을 따라 감긴다. 또한 방사상 외측으로 돌출하는 단자장착부가 연결부의 방사상 외측으로 면하는 단부면에 형성된다. 3개의 금속단자가 단자장착부의 상부면에 고착된다. 코일의 하나의 일 단부는 제 1단자를 따라 감기고, 타 코일의 일 단부는 제 2단자를 따라 감기고, 2개의 코일의 타 단은 제 3단자를 따라 감긴다. 요크는 코일의 일 단부면의 하나와 외면을 덮는 L형단면을 갖는 제 1환형부재와 코일의 타 단부면을 덮는 직사각형단면을 갖는 제 2환형부재를 구비한다. 코일의 외면을 덮는 제 1환형부재의 일 부분은 제 2환형부재의 외면을 또한 덮고, 상기 일 부분에는 동일한 면적을 가지며 원주방향으로 동일한 간격으로 형성된 3개의 절단부가 제공된다. 절단부의 각각은 코일의 외면을 다소 중첩하는 면적을 갖는다. 단자를 갖는 단자고정부재가 코일의 단부를 외측으로 뽑아내기위해 3개의 절단부의 하나에 수용될 수 있도록 제 2환형부재의 외면에 고착된다.

Description

토오크 센서

본 발명은 회전축에서 발생된 토오크를 검출하는 토오크센서에 관한 것으로서 특히 2개의 코일의 단자전압차에 따라 토오크를 검출할 수 있도록 발생된 토오크에 따라 대향방향에서 변화되는 임피던스레벨을 갖는 2개의 코일을 포함하며 토오크를 검출하는데 향상된 정확도를 나타내는 토오크센서에 대한 것이다.

종래의 토오크센서는 예를 들면, 일본 특개평4-47638, 특개평8-5477에 개시된 바 있다. 종래의 토오크센서는 회전축에 작용하는 토오크가 코일의 임피던스레벨의 변화에 나타나고, 임피던스레벨의 변화가 검출되어 토오크가 검출된다. 즉, 코일은 코일의 임피던스레벨이 회전축의 토오크에 대응하는 자기적 또는 기계적 구조변화에 의해 변화하는 방식으로 회전축을 따라 배치된다. 그러므로, 코일의 단자전압을 측정함에 의한 임피던스 변화의 검출은 회전축에서 발생된 토오크가 검출되는 것이 가능하게한다. 또한, 상술된 종래의 토오크센서는 대향방향에서 토오크에 의해서 변화하는 임피던스 레벨을 갖는 2개의 코일이 2개의 코일을 포함하는 브리지회로를 형성하도록 배치되어 토오크가 브리지회로에서의 2개의 출력차에 따라 검출되는 구조를 사용함으로써 온도와 같은 토오크이외의 요인에 의해 발생하는 코일의 임피던스변화를 상쇄하도록 배치된다. 즉, 임피던스가 토오크이외의 요인에 의해 변화되어도, 2개의 코일의 임피던스레벨 변화는 상기 요인으로 인해 동일 방향으로 발생한다. 그러므로, 상기 변화는 브리지회로로부터 출력전압차를 얻음으로써 상쇄될 수 있다.

그러나, 차이를 얻기위해 2개의 코일을 가지며 개별 코일보빈에 감긴 종래의 토오크센서는 코일의 와이어의 직경 및 각 코일보빈을 따라 감긴 코일의 감김장력에 있어서 분산되지 않을 필요가 있다. 그러나, 코일보빈을 따라 와이어를 감는 일반 제조공정에서 사용되는 코일권선기는 시간이 경과하면 사용상태에 따라 감김장력이 변하게 된다. 일반적으로 복수의 코일권선기가 동시에 작동한다. 그러므로 기계중에서 감김장력의 분산이 방지될 수 없다. 더 나쁜 것은 코일을 형성하는 와이어의 직경 등이 분산되는 것이다. 동일한 코일권선기에 의해 코일이 연속적으로 감긴 2개의 코일보빈이 1개의 토오크센서에 포함될 때, 토오크센서는 대체적으로 동일한 특성을 갖는 2개의 코일을 사용하기 때문에 토오크이외의 요소에 의해 발생하는 코일의 임피던스레벨의 변화는 대체적으로 상쇄될 수 있다. 그러나, 처리비용은 상술된 방식에서 감소될 수 없다. 상술된 처리가 수행될 때, 대체적으로 동일하지않은 특성을 갖는 것으로 여겨지는 2개의 코일이 사용되는 가정이 만들어진다. 그러므로, 복잡한 브리지회로의 밸런스조절이 수행되야하므로, 이에따라 제조비용이 확대되는 결과를 낳는다.

또한, 또다른 종래의 토오크센서는 예를 들면 일본 실개평2-89338에 개시된다. 종래의 토오크센서는 회전축에 작용하는 토오크가 코일의 임피던스 변화에 반영되어 임피던스변화를 검출함으로써 토오크를 검출할 수 있다.

코일은 회전축을 둘러싸도록 배치되어 회전축의 토오크에 대응하여 코일의 임피던스를 변화시킨다. 그러므로, 코일의 단자전압을 측정함으로써 임피던스변화가 검출되면, 회전축에서 발생된 토오크는 검출될 수 있다.

상술된 종래의 토오크센서는 보빈에 감겨 플럭스의 누설을 방지하도록 철 요크부재로 덮인 2개의 단면 및 외면을 갖는 코일을 구비한다. 그러나, 코일의 단부는 요크부재의 외부로 뽑아질 필요가 있으므로, 요크부재는 코일의 단부를 외부로 뽑아내기 위한 절단부를 갖는다.

상술된 경우, 절단부로 인해 코일 자계가 원주방향으로 불규칙하므로, 코일의 위상 및 회전축의 위상 사이의 차이는 코일을 횡단하는 플럭스의 수의 변화를 초래한다. 그결과, 바람직하지 않게 코일의 임피던스는 토오크와 상관없이 변화된다. 이와같이하여, 토오크검출정확도는 대응 정도에 의해 저하된다.

상기 공보에 개시된 토오크센서에 의해 사용된 바와 같이, 코일의 임피던스레벨이 토오크에 대응하도록 대향방향에서 변화되는 2개의 코일이 2개의 코일을 포함하는 브리지회로를 형성하도록 제공되어 브리지회로로부터의 2개의 출력사이의차이에 따라 토오크를 검출하는 방식으로 구조가 형성될 때, 온도 등으로 인해 발생하는 임피던스변화는 상기 차이에 의해 상쇄될 수 있다. 그러나, 절단부로 인해 발생하는 임피던스변화는 바람직하지 않게 증폭되고 검출된 토오크에 포함된다.

종래구조에서 경험된 문제의 관점에서, 본 발명의 제 1목적은 비용을 감소시키고 검출정확도를 향상시킬 수 있는 토오크센서를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제 2목적은 절단부로 인해 발생하는 임피던스변화를 감소시킴으로써 토오크검출정확도를 향상시킬 수 있는 토오크센서를 제공하는 것이다.

상술된 제 1목적을 얻기 위해서, 본 발명에 따른 토오크센서는 하우징내에서 회전가능하게 지지되는 회전축과, 회전축을 둘러싸도록 배치된 2개의 코일과, 대향하는 2개의 코일의 임피던스레벨을 회전축에 작용하는 토오크변화에 따라 변화시켜 회전축에 발생된 토오크를 2개의 코일의 단자전압차에 따라 검출하는 임피던스변화수단과, 회전축과 동축이 되도록 하우징에 고착된 코일보빈을 구비하고, 상기 코일보빈에는 2개의 홈이 상호 떨어져 축방향 및 회전축과 동축으로형성되고, 코일은 2개의 홈의 각각을 따라 감긴다.

코일보빈은 일체성형제조될 수 있고 또는 2개 이상의 조각이 조립된 후에 코일이 감길 수 있다.

본 발명에 따라서, 코일은 하나의 코일보빈의 2개의 홈을 따라 각각 감긴다. 그러므로, 대체적으로 동일한 내역을 갖는 2개의 코일이 하나의 토오크센서에 장착될 때 복잡한 처리 등은 필요하지 않다. 그러므로, 2개의 코일 사이의 임피던스에러는 상당히 감소될 수 있다. 예를 들면 브리지회로가 형성되어도, 회로의 밸런스조절이 생략되거나 간이하게 수행될 수 있다. 코일보빈의 2개의 홈 사이에는 예를 들면 환형요크부재를 수용하기 위한 갭이 형성될 수 있다. 또한, 2개의 원통형 요크부재가 요크에 의해 각 코일의 내면을 제외한 부분이 둘러싸이도록 배치되어 코일보빈의 2개의 홈부분을 둘러싼다.

방사상으로 외부로 돌출된 3개의 단자를 갖는 단자부착부가 코일보빈의 2개의 홈 사이부분에서 코일감기가 시작되는 코일의 일 단부가 제 1단자에 고착되는 방식으로 제공될 수 있다. 또한, 감기가 끝나는 타 코일의 일 단부는 제 2단자에 고착될 수 있다. 감기가 끝나는 코일의 일 단부 및 감기가 시작되는 타 코일의 일 단부는 제 3단자에 고착될 수있다. 그결과, 제 3단자는 2개의 코일의 단부가 고착되는 공통단자로 형성된다. 그러므로, 감기명령이 예를 들어 제 1단자→제 3단자→제 2단자로 결정되면, 2개의 코일은 와이어감기에 의해 연속적으로 형성될 수 있다. 와이어가 상술된 감기명령으로 감기는 경우에 있어서, 와이어가 코일보빈의 2개의 홈을 따라 감기는 방향이 제 3단자 부근의 위치에서 역방향으로 되는 것이 바람직하다. 즉, 상술된 감기구조가 예를 들어 공통단자인 제 3단자가 접지단자로서 사용되고, 제 1단자는 코일 중 하나의 전원측단자로 사용되고, 제 2단자는 타 코일의 전원측단자로 사용되는 구조가 사용되면, 동일방향으로 흐르는 구동전류가 2개의 코일에 공급될 수 있다.

제 2목적을 얻기위해, 본 발명에 따른 토오크센서는 동축으로 배치되고 토션봉을 통해 상호 연결된 제 1 및 제 2회전축과, 전도성 및 비 자성재료로 제조되고 회전축 방향으로 제 2회전축과 일체되어 제 1회전축의 외면을 둘러싸는 원통형부재와, 자성재료로 제조되고 적어도 원통형부재에 의해 둘러싸인 제 1회전축의 둘러싸임 부분과, 축방향으로 연장되고 둘러싸임 부분내에 형성된 홈과, 홈에서의 중첩이 제 1회전축에 대한 상대회전에 따라 변화하는 방식으로 원통형부재에 형성된 창과, 제 1 및 제 2 회전축에서 발생된 토오크가 코일의 임피던스변화에 따라 검출되도록 원통형부재의 창이 형성된 부분을 둘러싸도록 배치된 코일을 구비하고, 코일을 포함하는 요크부재가 코일의 일 단부를 요크부재의 외부로 뽑아내는 제 1절단부 및 제 1절단부와 별개인 적어도 하나 이상의 제 2절단부를 가지므로써 제 1절단부에 의해 야기된 코일 자계의 불규칙으로 인해 발생하는 코일의 임피던스변화 및 제 2 절단부에 의해 야기된 코일 자계의 불규칙으로 인해 발생하는 코일의 임피던스변화가 상호 상쇄된다.

본 발명에 따른 비자성재료는 상자성체 및 약간의 반자성체이다. 자성재료는 강자성체이다. 비자성재료의 투자율은 공기의 투자율과 유사하고 자성재료의 투자율보다 작다.

본 발명의 바람직한 실시예가 이하 도면을 참조하여 설명된다.

제 1도 내지 제 10도는 본 발명의 제 1실시예를 도시하는 도면으로서, 본 발명에 따른 토오크 센서가 차량용 전동조향장치에 응용된 것이다.

먼저 구조가 이하 설명된다. 제 1도에서, 하우징(1)은 토션봉(4)에 의해 상호 연결되며 베어링(5a),(5b),(5c)에 의해 회전가능하게 지지되는 입력축(2)과 출력축(3)을 포함한다. 입력축(2), 출력축(3) 및 토션봉(4)은 동축으로 배치된다. 입력축(2) 및 토션봉(4)의 각 일 단부는 슬리브(2A)에 스플라인결합되어 상호 연결된다. 토션봉(4)의 타 단부는 출력축(3)내 심부에 스플라인결합된다. 입력축(2) 및 출력축(3)은 철과 같은 자성재료로 제조된다. 입력축(2), 출력축(3) 및 토션봉(4)이 본 발명의 회전축에 해당됨에 주목한다.

제 1도에서 보이는 입력축(2)의 우측단(도시되지 않음)에 회전방향으로 핸들이 일체부착된다. 제 1도에서 보이는 출력축(3)의 좌측단(도시되지 않음)에 공지의 랙피니언조향장치 등을 형성하는 피니언축이 연결된다. 그러므로, 운전자가 핸들을 작동했을 때 발생되는 조향력은 입력축(2), 토션봉(4), 출력축(3) 및 랙피니언조향장치를 통해 차륜에 전달된다.

입력축(2)의 일 단부에 고착된 슬리브(2A)는 출력축(3)의 일 단부의 외면을 둘러쌀 정도로 충분히 긴 길이를 갖는다. 축방향으로 늘어난 복수의 돌기(2a)가 출력축(3)의 일 단부의 외면을 둘러싸는 슬리브(2A)부분의 내면에 형성된다. 축방향으로 늘어난 복수(돌기(2a)의 수와 동일한 수)의 홈(3a)이 돌기(2a)에 대향하여 출력축(3)의 외면에 형성된다. 돌기(2a) 및 홈(3a)은 원주방향으로 허용되는 틈새를 갖고 상호 결합된다. 결과적으로, 입력축(2)과 출력축(3) 간의 소정범위(예를 들면, 약 ±5°)를 초과하는 상대회전이 방지된다.

출력축(3)과 일체 및 동축으로 회전하도록 배치된 웜휠(6)은 출력축(3)의 외면에 부착된다. 웜휠(6)의 수지결합부(6a)와 전기모터(7)의 출력축(7a)의 외면에 형성된 웜(7b)은 상호 결합된다. 그러므로, 전기모터(7)의 회전력은 출력축(7a), 웜(7b) 및 웜휠(6)을 통해 출력축(3)에 전달된다. 전기모터(7)의 회전방향이 임의로 절환되면, 임의의 방향으로 보조조향토오크가 출력샤프트(3)에 작용한다.

얇은 벽을 갖는 원통형부재(8)는 출력축(3)의 외면을 둘러싸기위해 외면에 가깝게 배치되는 방식으로 회전방향으로 슬리브(2A)에 일체고착된다.

원통형부재(8)는 전도성 및 비자성재료(예를 들면, 알루미늄)으로 제조된다. 또한 원통형부재(8) 및 그 주변부를 도시하는 사시도인 제 2도에 도시된 바와 같이, 원주방향으로 동일간격을 갖고 상호 떨어진 복수개(본 실시예에서는 9개)의 직사각형 창(8a)이 슬리브(2A) 부근의 위치에서 출력축(3)을 둘러싸는 원통형부재(8)의 일부에 형성된다. 또한, 원주방향으로 상호 떨어진 복수개(본 실시예에서는 9개)의 직사각형 창(8b),(창(8a)과 동일한 형상)이 슬리브(2A)에서 떨어진 위치에서 그 위상이 창(8a)으로부터 180°편향되는 방식으로 형성된다.

각각 직사각형의 수평단면형상을 가지며 축방향으로 늘어난 복수개(창(8a),(8b)의 수와 동일한 수, 즉 본 실시예에서는 9개)의 홈(3A)이 원통형부재(8)에 의해 둘러싸인 출력축(3)의 외면에 형성된다.

즉, 원통형부재(8)의 원주를 N(본 실시예에서는 N=9)으로 분할함으로써 얻어지는 각도가 일 주기각도 θ(=360/N, 본 실시예에서는 θ=40°)라고 가정한다. 창(8a)은 출력축(3)으로부터 떨어진 부분에서 일 주기각도 θ범위의 일 단부에서 소정 각도로 원통형부재(8)에 형성되고, 나머지 부분은 막혀있다. 창(8b)은 출력축(3) 부근의 원통형부재(8)의 부분에서 일 주기각도 θ범위의 타 단부에서 창(8a)으로부터의 위상이 반 주기(2/θ)로 편향되는 방식으로 소정 각도로 형성되고, 나머지 부분은 막혀있다.

그러나, 상기 구조는 토션봉(4)에 토션이 없을때(조향토오크가 0일때)창(8a)의 원주방향의 폭중심부가 홈(3A)의 일 원주단부와 중첩되고 창(8b)의 원주방향의 폭중심부가 홈(3A)의 타 원주단부와 중첩되는 방식으로 형성된다. 그러므로, 창(8a) 및 홈(3A)사이의 중첩상태와 창(8b) 및 홈(3a)의 중첩상태는 원주방향으로 대향하게 제조된다. 이와같이하여, 창(8a),(8b)의 원주방향의 폭중심부 및 홈(3A)의 원주방향 폭중심부는 θ/4로 상호 떨어진다.

원통형부재(8)는 동일한 내역의 2개의 코일(10),(11)이 감긴 코일보빈(9)에 의해 둘러싸인다. 즉, 코일(10),(11)은 원통형부재(8)와 동축으로 배치된다. 코일(10)은 코일보빈(9)을 따라 감겨 창(8a)이 형성된 부분을 둘러싸고, 코일(11)은 코일보빈(9)을 따라 감겨 창(8b)이 형성된 부분을 둘러싼다.

코일보빈(9)은 플라스틱과 같은 비자성재료로 제조되고 입력축(2) 및 출력축(3)과 동축으로 하우징(1)에 고착된 부재이다. 코일보빈(9)은 사시도인 제 3도, 정면도인 제 4도, 제 4도의 A-A선 단면도인 제 5도 및 측면도인 제 6도에 도시된 바와 같이, 축방향으로 상호 떨어진 2개의 동축 원주홈(9A),(9B)를 갖는다. 코일(10)은 원주홈(9A)을 따라 감기고, 코일(11)은 원주홈(9B)을 따라 감긴다. 특히, 코일보빈(9)은 상호 축방향으로 갭(9C)에 의해 떨어지고, 동일한 면적을 갖고 외측으로 면하는 2개의 원통부(9D),(9E)를 갖는다. 원통부(9D),(9E)의 내측 플랜지(9b)는 원주방향으로 상호 180°떨어진 2개의 위치에 각각 형성된 연결부(9c),(9d)에 의해 상호 연결된다. 각 연결부(9c),(9d)는 방사상 외측으로 돌출하여 갭(9C)을 횡단하는 리세스형으로 형성된다.

직사각형 평행6면체 단자장착부(9F)가 방사상 외측을 면하는 연결부(9c)의일 단부면에 형성되고, 단자장착부(9F)는 방사상으로 상기 단부면을 넘어 외측으로 돌출한다. 3개의 금속단자(12A),(12B),(12C)가 방사상 외측으로 돌출하는 방식으로 단자장착부(9F)의 상부면에 고착된다. 단자(12A),(12B),(12C)는 원주홈(9A),(9B)의 탄젠트 방향으로 소정간격을 갖고 상호 떨어져 고착된다. 단자장착부(9F)가 상부면에 배치된 상태에서 외측플랜지(9a),(제 5도 참조)에 인접한 부분에서 원통부(9D)를 볼 때, 좌측 단자를 제1 단자(12A)라 하고, 중앙 단자를 제 2단자(12B)라 하고, 우측 단자를 제 3단자(12C)라 한다.

원주홈(9A),(9B)의 탄젠트방향으로 돌출한 2개의 돌기(9e),(9f)가 단자장착부(9F)의 2개의 단부면에 형성된다. 각 돌기(9e),(9f)는 단자장착부(9F)의 단부면의 폭 및 높이보다 작은 폭 및 높이를 갖는 얇은 돌기이다. 또한, 제 5도에 도시된 바와 같이, 원주홈(9A)의 부근 부분을 다소 두껍게함으로써 돌기(9e)아래 부분으로부터 대각선방향으로 우측으로 하향하여 연장하는 얇은 계단부(9g)가 단자장착부(9F)의 측면 및 원주홈(9A)에 인접한 연결부(9c)에 형성된다. 유사하게, 원주홈(9B)의 부근 부분을 다소 두껍게함으로써 돌기(9f)아래 부분으로부터 대각선방향으로 우측으로 하향하여 연장하는 얇은 계단부(9h)가 단자장착부(9F)의 측면 및 원주홈(9B)에 인접한 연결부(9c)에 형성된다.

코일(10),(11)은 상술된 형태를 갖는 코일보빈(9)의 원주홈(9A),(9B)을 따라 감긴다. 코일(10),(11)은 1개의 코일권선기에 의해 연속적으로 감긴다. 코일(10),(11)을 감는 과정이 제 4도를 참조하여 이하 설명된다. 먼저, 와이어가 제 1단자(12A)에 반시계방향으로 감긴다. 그리고나서, 제 4도에서 ①로 표시된 바와 같이 와이어는 대각선 방향으로 좌측으로 상향하여 당겨지고, 와이어를 원주홈(9A)에 인접한 돌기(9e)의 측면으로부터 저면부로 인도한 후 와이어를 원주홈(9A)에 인접한 부분으로 끌어당긴다. 원주홈(9A)에 인접한 부분으로 끌어당겨진 와이어는 계단부(9g)를 따라 원주홈(9A)의 표면에 점차 접근한다. 그리고나서, 와이어는 외측 플랜지(9a)부근 위치에서 원주홈(9A)을 보는 상태(제 5도 참조)일때 시계방향으로 원주홈(9A)을 따라 소정 횟수로 감긴다.

와이어가 소정 횟수로 원주홈(9A)을 따라 감긴 후, 제 4도에서 ②로 표시된 바와 같이 와이어는 다시 원주홈(9A)으로부터 분리된다. 그리고나서, 와이어는 돌기(9f)의 저면으로부터 원주홈(9B)에 인접한 측면을 통해 단자장착부(9F)의 상부면으로 끌어당겨진다. 그리고나서, 와이어는 제 3단자(12C)에 몇차례 감긴다. 그리고나서, 제 4도에서 ③으로 표시된 바와같이, 와이어는 제 4도에서 볼 때 대각선방향으로 우측으로 하향하여 끌어당겨진다. 그리고나서, 와이어는 원주홈(9A)에 인접한 돌기(9f)의 측면으로부터 저면부로 안내되고, 원주홈(9B)에 인접한 부분으로 끌어당겨진다. 원주홈(9B) 부근부분으로 끌어당겨진 와이어는 계단부(9h)를 따라 원주홈(9B)의 표면에 점차 접근하게 된다. 그리고나서, 와이어는 외측플랜지(9a)에 인접한 위치에서 원주홈(9B)을 보는 상태일때 시계방향으로 원주홈(9B)을 따라 소정 횟수로 감긴다.

와이어가 소정횟수로 원주홈(9B)를 따라 감긴 후에, 와이어는 제 4도에서 ④로 표시된 바와 같이 원주홈(9B)로부터 다시 분리되고, 그리고나서 와이어는 돌기(9e)의 저면으로부터 원주홈(9A)에 인접한 측면을 통해 단자장착부(9F)의 상부면으로 끌어당겨진다. 그리고나서, 와이어는 제 2단자(12B)를 따라 몇차례 감긴다. 이와같이하여, 와이어를 감는 동작은 완결된다.

상술한 상태에 있어서, 전도성 와이어가 절연부재에 의해 피복되는 형태의 와이어가 각 단자(12A),(12B),(12C)를 따라 감긴다. 그러므로, 각 단자(12A),(12B),(12C)의 사이에서 전도가 발생하지 않는다. 권선동작이 끝난후, 단자(12A),(12B),(12C)가 그 리드단부터 땜납탱크에 넣어지면, 땜납은 단자(12A),(12B),(12C)의 각각에 점착된다. 또한, 와이어의 피복이 땜납열에 녹는다. 그러므로, 각 단자(12A),(12B),(12C) 및 와이어는 전도될 수 있다. 제 4도로부터 알 수 있는 바와 같이, 상술된 권선과정은 단자장착부(9F)의 상부면에서 와이어가 횡단하는 것을 막을 수 있다. 그러므로, 땜납이 수행될 때 와이어의 단락이 방지될 수 있다.

확대된 방식의 제 3도에 도시된 바와 같이, 각각 원통형을 갖는 요크부재(13A),(13B)가 코일보빈(9)에 고착되어 외측으로부터 원주홈(9A),(9B)을 덮는다. 또한, 환형의 요크부재(13C)가 코일보빈(9)의 갭(9C)내에 수용된다.

각 요크부재(13A),(13B),(13C)가 고착된 상태를 도시하는 정면도인 제 7도, 제 7도의 B-B선 단면도인 제 8도 및 제 8도의 C-C선 단면도인 제 9도에 도시된 바와 같이, 요크부재(13C)는 그 외면에 원주방향으로 180°로 상호 떨어져 형성된 편평부(13a),(13b)를 가지므로 갭(9C)을 횡단하는 2개의 연결부(9c),(9d)의 방사상 내면과 맞춰질 수 있다. 또한, 요크부재(13C)의 내경은 각 원통부(9D),(9E)의 내경과 동일하고, 요크부재(13C)의 외경은 내측 플랜지 부분(9b)의 외경과 동일하다.그러나, 요크부재(13C)의 폭과 동일한 폭을 가지며 각 요크부재(13A),(13B)의 벽두께보다 다소 작은 두께로 요크부재(13A),(13B)의 방사상 외측으로 돌출한 돌기(13c),(13d)가 요크부재(13C)의 외면에 각각 편평부(13a),(13b)로부터 상호 90°떨어진 2개의 부분에 형성된다. 그러므로, 요크부재(13C)가 코일보빈(9)의 갭(9C)내에 수용될 때, 돌기(13c),(13d)는 내측플랜지(9b)를 넘어 돌출한다.

한편, 요크부재(13A),(13B)는 동일한 형상을 가지며, 코일(10),(11)이 감긴 코일보빈(9)을 덮기 위한 원통부(13e)와, 코일보빈(9)에 고착될 때 축방향으로 외측을 면하는 일 단부에 형성된 환형 저부(13f)를 구비한다. 저부(13f)의 내경은 코일보빈(9)의 각 원통부(9D),(9E)의 내경과 동일하다. 또한, 상호 90°떨어진 4개의 리세스(13g),(13h),(13i),(13j)가 축방향으로 원통부(13e)의 저부(13f)에 대향하는 단부에 형성된다.

리세스(13g),(13h),(13i),(13j) 가운데, 리세스(13g)는 단자장착부(9F)를 수용하기 위한 리세스이고, 리세스(13h)는 연결부(9d)를 수용하기 위한 리세스이고, 리세스(13i),(13j)는 요크부재(13C)의 돌기(13c),(13d)를 수용하기 위한 리세스이다.

각 리세스(13i),(13j)는 각 돌기(13c),(13d)의 길이(원주방향)면적보다 다소 작은 폭(원주방향)면적을 갖는다. 그러나, 그 깊이방향(축방향)의 면적은 돌기(13c),(13d)의 두께방향(축방향)면적의 반이다. 그러므로, 요크부재(13C)가 코일보빈(9)에 고착되고 요크부재(13A),(13B)가 코일보빈(9)을 덮기위해 부착될 때, 리세스(13i),(13j)의 저면은 돌기(13c),(13d)와 접하게 된다. 그러므로,요크부재(13A),(13B)의 축방향의 위치가 고정된다.

한편, 리세스(13g)는 돌기(9e),(9f)를 포함하는 단자장착부(9F)의 길이면적과 동일한 폭면적을 갖는다. 그러나, 그 깊이방향의 면적은 단자장착부(9F)의 두께방향의 면적의 반보다 크다. 유사하게, 리세스(13h)는 연결부(9d)의 길이면적과 동일한 폭면적을 갖는다. 그러나, 그 깊이방향의 면적은 연결부(9d)의 두께방향의 면적의 반보다 약간 크다. 그러므로 요크부재(13A),(13B)가 코일보빈(9)을 덮기위해 부착될 때, 리세스(13g),(13h)의 내면이 단자장착부(9F) 및 연결부(9d)의 단부면과 접하게 되므로 요크부재(13A),(13B)의 위치가 고정된다.

리세스(13g)는 상술된 면적을 가지므로, 리세스(13g)의 내면은 돌기(9e),(9f)의 단부면과 접하게 된다. 그러나, 갭이 돌기(9e),(9f)의 측면 및 저면과 리세스(13g)의 내면 사이에서 형성된다. 그 결과, 돌기(9e),(9f)의 외면을 따라 배치된 코일(10),(11)을 위한 와이어는 리세스(13g)의 내면과 돌기(9e),(9f)의 사이에서 접하지 않는다. 그러므로, 와이어를 위한 피복의 손상 및 그에따라 요크부재(13A),(13B)의 사이에서 발생하는 단락이 방지될 수 있다.

웜휠(6)이 배치된 하우징(1)내 공간 및 코일보빈(9)이 배치된 하우징(1) 내 공간은 금속밀봉재(17)에 의해 상호 분리되어 웜휠(6) 및 전기모터(7) 사이의 결합부에 공급된 윤활유가 코일보빈(9)을 포함하는 부분에 유입되는 것이 방지된다.

단자(12A),(12B),(12C)의 단부는 하우징(1)을 통해 센서케이스(18)에 이른다. 코일(10),(11)은 단자(12A),(12B),(12C)를 통해 센서케이스(18)의 제어 보드(19)에 형성된 모터제어회로에 연결된다. 제 10도에 도시된 바와 같이 모터제어회로는 예를 들어 소정 주파수를 갖는 AC전류를 정전류부(20)를 통해 코일(10),(11)에 공급하기 위한 발진부(21), 코일(10)의 단자전압을 정류 및 평활하여 전압을 전달하는 정류 및 평활회로(22), 코일(11)의 단자전압을 정류 및 평활하여 전압을 전달하는 정류 및 평활회로(23), 정류 및 평활회로(22)로부터의 출력과 정류 및 평활회로(23)로부터의 출력차를 증폭하여 증폭차를 전달하는 차동증폭기(24A),(24B), 차동증폭기(24A)로부터의 출력에서 고주파노이즈성분을 제거하는 노이즈제거필터(25A), 차동증폭기(24B)로부터의 출력에서 고주파노이즈성분을 제거하는 노이즈제거필터(25B), 예를 들면 노이즈제거필터(25A),(25B)로부터의 평균값과 같은 출력에 따라 입력축(2)과 원통형부재(8) 사이의 상대회전위치의 방향 및 각도를 연산하고, 소정 비례상수를 가지고 계산결과를 중배하여 조향시스템에서 발생되는 조향토오크를 검출하는 토오크연산부(26) 및 토오크연산부(26)에 의해 수행된 연산결과에 따라 조향토오크를 감소시키기 위해 조향보조토오크를 발생시킬 수 있는 구동전류 I 를 전기모터(7)에 공급하는 모터구동부(27)를 구비한다.

본 실시예에서, 코일(10),(11)은 단자(12A),(12B),(12C)를 통해 모터제어회로에 연결된다. 3개의 단자 가운데, 코일(10)의 일 단부(와이어권선이 시작되는 단부)에 연결되는 제 1단자(12A)는 전기저항 R을 통해 발진부(21)를 포함하는 부분에 연결된다. 코일(11)의 일 단부(와이어감기가 끝나는 단부)가 연결되는 제 2단자(12B)는 타 전기저항 R를 통해 발진부(21)를 포함하는 부분에 연결된다. 각 코일(10),(11)의 타 단부(와이어의 중간부분)가 연결되는 공통단자인 제 3단자(12C)는 접지된다.

본 실시예의 작동이 이하 설명된다.

조향시스템이 직선운동상태에 있고 따라서 조향토오크가 0 이므로, 입력축(2)과 출력축(3) 사이에서 상대회전이 발생하지 않는다고 가정한다. 그러므로 출력축(3)과 원통부재(8) 사이에서 상대회전은 발생하지 않는다.

핸들이 작동되어 회전력이 입력축(2)에서 발생되면, 회전력은 토션봉(4)을 통해 출력축(3)에 전달된다. 이때, 조향된 차륜과 도로면 사이의 마찰력 및 도면의 좌측단에 형성된 랙피니언 조향장치(도시되지 않음)의 기어간 결합에 의해 발생되는 마찰력에 대응하는 저항이 출력축(3)에서 발생된다. 그러므로, 토션봉(4)이 비틀림으로 인해 출력축(3)이 지연되는 방식으로 입력축(2)과 출력축(3) 사이에서 상대회전이 발생된다. 또한, 상대회전은 출력축(3)과 원통형부재(8) 사이에서도 발생된다.

원통형부재(8)가 창을 갖지 않을 상태에서, 코일에 공급되는 AC전류로 인해 코일내 교류자계가 발생하면, 원통형부재(8)가 전도성 및 비자성재료로 제조되기 때문에 코일전류가 흐르는 방향에 대향하는 방향으로 원통형부재98)의 외면에서 와류가 흐르게된다.

와류에 의해 발생된 자계 및 코일에 의해 발생된 자계가 중첩될 때, 원통형부재(8)내의 자계는 상쇄된다.

창(8a),(8b)이 원통형부재(8)에 제공될 때, 원통형부재(8)의 외면에 발생된 와류는 원통형부재(8)에 창(8a),(8b)이 형성되기 때문에 외면을 따라 흐를 수 없다. 그러므로, 와류는 창(8a),(8b)의 단부면을 따라 원통형부재(8)의 내부로 유입되고, 코일전류의 방향과 같은 방향으로 내면을 따라 흐른다. 그리고나서, 와류는 인접 창(8a),(8b)의 단부면을 따라 흐르고, 그리고나서 외면으로 되돌아간다. 이와같이하여, 루프가 형성된다.

즉, 와류의 루프가 주기적으로(θ=360/N) 코일내에 배치됨이 이루어진다.

원주방향의 자계의 주기강약 및 중심을 향한 방향으로 감소되는 경사를 갖는 자계가 원통형부재(8)의 외부 및 내부에 형성되도록 코일전류 및 와류에 의해 발생된 자계는 중첩된다. 원주방향의 자계의 강약은 자계가 인접 와류에 의해 상당히 영향을 받는 창(8a),(8b)의 중심부에서 강화되고, 중심부로부터 1/2 주기(θ/2) 떨어진 부분에서 약화되는 방식으로 일어난다. 원통형부재(8)의 내부에는 자성재료로 제조된 출력축(3)이 동축으로 배치된다. 출력축(3)은 홈(3A)에 의해 창(8a),(8b)의 주기와 같은 주기를 갖는 돌기 및 리세스를 갖는다. 자계에 배치된 자기부재는 자화되고 그에따라 자발자화(자기 플럭스)를 자계의 강화에 따라 그 양이 포화될 때까지 발생시키게 된다.

그러므로, 원통형부재(8)에 의해 발생되는 원주방향의 주기강약 및 방사상으로 경사를 갖는 자계는 출력축(3)의 자발자화가 원통형부재(8)에 대한 상대위상에 따라 확대 또는 감소되게 한다. 자발자화는 창(8a),(8b)의 중심 및 돌기의 중심이 상호 일치하는 위상에서 극대가 되도록 만들어진다.

자발자화의 변화에 대응하여, 각 코일(10),(11)의 인덕턴스는 대체적으로 사인파형으로 변화된다. 토오크가 작용하지 않는 상태에서, 자발자화(인덕턴스)가 극대화되도록 만들어지는 위상으로부터 1/4주기(θ/4)로 떨어진 상태가 이루어진다.또한, 상술된 바와 같이 슬리브(2A)에 인접한 창배열의 위상 및 타 창배열의 위상은 상호 1/2주기(θ/2)로 상이하도록 만들어진다.

그러므로, 토오크로 인한 원통형부재(8) 및 출력축(3) 사이의 위상차의 발생은 코일(10),(11)중 하나의 인덕턴스가 확대되는 결과를 낳는다. 한편, 타 코일의 인덕턴스는 동일한 비율로 감소된다. 각 코일(10),(11)의 인덕턴스가 상술된 바와 같이 변화하면, 전류증폭부(26)로부터 공급된 전기전류가 일정한 조건하에서 코일(10),(11)의 임피던스 레벨은 유사하게 변화된다. 또한, 코일(10),(11)의 자기유도 기전력도 유사하게 변화된다. 그러므로, 코일(10),(11) 사이의 단자전압차를 얻기위한 차동증폭기(24A),(24B)로부터의 출력은 조향토오크의 방향 및 크기에 따라 변화된다. 차동증폭기(24A),(24B)가 정류 및 평활회로(22)와 정류 및 평활회로(23) 사이의 차이를 검출하므로, 온도 등에 의해 발생하는 자기유도의 변화는 상쇄될 수 있다.

토오크연산부(26)는 결과를 모터구동부(27)에 공급함에 따라 조향토오크를 얻을 수 있도록, 노이즈제거필터(24A),(25B)를 통해 공급된 차동증폭기(24A),(24B)로부터의 출력의 평균값을 연산하고, 그리고나서 예를 들면 소정 비례상수로 평균값을 증배한다. 모터구동부(27)는 전기모터(7)에 조향토오크의 방향 및 크기에 대응하는 구동전류 I 를 공급한다.

그 결과, 조향시스템에서 발생된 조향토오크의 방향 및 크기에 대응하는 회전력이 전기모터(7)에서 발생된다 회전력은 웜기어 등을 통해 출력축(3)에 전달된다. 이와같이하여, 조향보조토오크가 출력축(3)에 공급되고, 그러므로 조향토오크는 감소될 수 있고, 운전자에 의해 생긴 부하가 감소될 수 있다.

본 실시예에서, 코일(10),(11)은 온도 등에 의해 발생하는 자기유도의 변화를 상쇄하기위해 제공된다. 코일(10),(11)은 공통 코일보빈(9)을 따라 감긴다. 또한 2개의 코일(10),(11)은 권선기에 의해 연속적으로 감긴다. 그러므로, 코일(10),(11)의 와이어의 장력 및 직경의 분산은 현저히 방지된다. 이와 같이하여, 1개의 토오크센서에서 동일한 내역을 갖는 것으로 여겨지는 2개의 코일(10),(11)을 장착하는데 복잡한 처리가 필요하지 않는다. 또한 코일(10),(11)의 축의 편향이 방지될 수 있기 때문에, 제 10도에 도시된 바와 같이 모터제어회로에 연결될 때 수행될 필요가 있는 브리지회로의 밸런스조절이 불필요해지거나 간략화된다. 그러므로, 비용의 과잉확대를 초래하지 안고, 토오크이외의 요인으로 인해 발생하는 각 코일(10),(11)의 인덕턴스의 변화를 확실히 상쇄하는 것이 가능하다.

그 결과, 뛰어난 검출정확도를 나타내는 토오크센서가 이루어질 수 있다.

본 실시예는 3개의 단자(12A),(12B),(12C)를 따라 와이어를 감는 상술된 절차가 사용되고 갭이 와이어를 수용하기 위해 돌기(9e),(9f)를 따라 형성되는 방식으로 배열되므로, 와이어의 임피던스부분 사이 및 와이어와 요크부재(13A) 또는 요크부재(13B)사이의 단락의 발생이 확실이 방지될 수 있다.

또한, 본 실시예는 원통형 요크부재(13A),(13B) 및 환형 요크부재(13C)가 상호 임의로 결합되는 방식으로 배열되므로, 요크부재(13A),(13B), (13C)의 축의 편향은 방지된다. 또한 요크부재(13A),(13B),(13C)의 각각의 축 사이의 편향 및 코일보빈(9)의 편향이 방지된다. 상술된 이점은 토오크센서의 검출정확도를 향상시키는데 공헌한다. 코일보빈(9)은 2개의 코일(10),(11)에 의해 공통적으로 사용되므로, 기계요소의 수가 감소될 수 있고 기계요소를 하우징(1)에 조립하는데 요구되는 제조공정이 감소될 수 있다. 또한 이러한 사실은 비용절감에 공헌한다.

와이어는 본 실시예에서 코일보빈(9)을 따라 상술된 절차로 감기므로, 제 1단자(12A) 및 제 2단자(12B) 각각은 전기저항 R을 통해 전원부에 연결되고 코일(10),(11)을 위한 공통단자인 제 3단자(12C)는 접지된다. 그러므로, 와이어가 코일(10),(11)을 따라 대향방향으로 감기나, 전기전류는 코일(10),(11)과 동일한 방향으로 흐른다. 그 결과, 코일(10),(11)은 동일한 극성을 갖는다.

상술한 실시예가 제 1단자(12A) 및 제 2단자(12B)가 전기저항 R을 통해 전원에 연결되고 제 3단자(12C)가 접지되는 방식으로 구성되었으나, 구성은 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 제 3단자(12C)가 일정전류부(20)를 통해 발진부(21)를 포함하는 부분에 연결되고 제 1단자(12A)는 전기저항 R을 통해 접지되고 제 2단자 (12B)는 전기저항 R을 통해 접지되어 토오크를 검출한다. 상술된 실시예는 본 발명에 따른 토오크센서가 차량용 전동조향장치에 응용된 구조를 가지고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 구조는 다른 목적을 위한 토오크센서에 응용될 수 있다.

본 실시예에서, 입력축(2), 슬리브(2A), 출력축(3), 홈(3A), 토션봉(40 및 원통형부재(8)는 임피던스변화수단을 형성한다.

상술된 실시에는 코일보빈(9)이 일체적으로 성형제조된 구조를 가지고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 제 11도에 도시된 바와 같이 코일보빈(9)이 원통형부(9D),(9E)의 각각을 위해 연결부(9c),(9d)로부터 분할될 수 있는 구조가 사용될 수 있다. 즉, 원통형부(9D),(9E)의 각각을 위해 분할됨으로써 얻어진 2개의 성형기계요소가 상호 결합하여 코일보빈(9)이 코일(10),(11)이 감긴 코일보빈(9)을 형성할 수 있다. 코일보빈(9)이 분할형기게요소가 되도록 제조되는 경우, 복잡한 형태를 가지고 있을지라도 저비용으로 용이하게 제조될 수 있다. 코일보빈(9)을 조립하는데 요구되는 노동을 감소하기 위해, 제 11도에 도시된 바와같이 분할연결부(9c),(9d)의 각각의 접합면을 결합하도록 배치된 리세스(9i) 및 돌기(9j)가 형성될 수 있다.

상술된 바와같이, 축방향으로 상호 떨어지고 회전축과 동축으로 형성된 2개의 홈이 하우징에 고착된 코일보빈을 위해 제공되고 코일의 각각은 2개의 홈의 각각을 따라 감기는 본 발명에 따라 코일의 장력 및 와이어의 직경의 분산이 현저히 감소될 수 있다. 이와같이하여, 동일한 내역을 갖는 것으로 여겨지는 2개의 코일은 복잡한 처리없이 1개의 토오크센서에 장착될 수 있다. 그러므로, 토오크이외의 요소에 의해 일어나는 코일의 인덕턴스의 변화가 비용의 과도한 증가없이 확실히 상쇄되는 효과가 얻어질 수 있다.

본 발명에 따른 토오크센서의 제 2실시예가 이하 설명된다.

제 12도에 도시된 바와같이, 제 2실시예의 토오크센서는 제 2도에 도시된 제 1실시에의 구조와 유사한 구조를 갖는다. 제 2실시예의 특징은 각 코일(10),(12)의 외면과 양단부면을 덮는 요크부재의 구조에 있다. 제 2실시예의 토오크센서의 타 부품은 제 1실시예의 토오크센서 또는 종래의 토오크센서의 그것과 동일할 수 있다. 제 12도에서, 제 2도의 그것과 동일한 부품이 동일한 참조번호에 의해 표시되며 그 설명은 생략된다.

요크부재는 철로 제조된다. 요크부재는 유사한 구조를 가지므로, 다음 설명은 코일(11)을 덮는 요크부재(14)를 설명한 것이다.

즉, 제 13(a)도는 요크부재(14)의 단면도이고, 제 13(b)도는 요크부재(14)의 정면도이다. 제 13(a)도는 제 3(b)도에 나타난 A-A선 단면도에 대응하는 것이다.

제 13(a)도 및 제 13(b)도에 도시된 바와같이, 요크부재(14)는 코일(11)의 단부면의 일부 및 외면을 덮는 L형 단면을 갖는 환형부재(14A)와, 코일(11)의 타 단부면을 덮고 직사각형 단면을 갖는 환형부재(14B)를 구비한다. 또한, 코일(11)의 외면을 덮는 환형부재(14A)의 일 부분은 환형부재(14)의 외면을 덮는다. 그결과, 코일(11)의 전체 외면 및 2개의 단부면은 요크부재(14)에 의해 덮인다.

절단부(16A),(16B),(16C)가 원주방향으로 일정한 간격을 갖고(즉, 각도 120°) 환형부재(14B)를 덮기위한 부분에 형성된 사실에 주목한다. 절단부(16A),(16B),(16C)는 코일(11)의 외면 상에서 다소 중첩되는 방식으로 결정된 면적을 갖는데 주목한다. 플라스틱과 같은 비전도성재료로 제조된 단자고정부재(17)가 절단부(16A)내에 수용되는 방식으로 환형부재(14B)의 외면에 고착된다. 방사상으로 외부를 면하는 리드단을 갖는 2개의 단자(17A),(17B)가 단자고정부재(17)의 방사상으로 외부를 면하는 표면에 고착된다. 단자(17A)의 베이스부분은 코일(11)의 일 단부에 연결되고, 타 단자(17B)의 베이스부분은 코일(11)의 타 단부에 연결된다. 상술된 구조의 결과, 2개의 코일(11) 단부가 요크부재(14)의 외부로 뽑아진다.

각 절단부(16B),(16C)는 절단부(16A)의 면적과 동일한 면적을 가지나, 단자고정부재 등이 각 절단부(16B),(16C)에 대응 제공되지 않는다. 그러므로, 코일보빈(9'A),(9'B)의 부분은 절단부(16B),(16C)가 형성된 부분에서 외측으로 노출된다.

코일(10)을 덮는 타 요크부재는 요크부재(14)와 유사한 구조를 갖는다. 각 요크부재의 환형부재가 상호 접하고 각 요크부재의 단자장착부재가 중첩하고 상호 맞닿는 방식으로 2개의 요크부재가 차량용 전동조향장치의 하우징(1)(제 1도 참조)내에 배치될 수 있다.

4개의 단자(17A),(17B)의 각각의 리드단부는 하우징(1)을 통해 센서케이스(18)의 내부에 도달한다. 코일(10),(11)은 단자(17A),(17B)를 통해 센서케이스(18)의 제어보드(19)에 형성된 모터제어회로에 연결된다.

제 2실시예의 토오크센서의 작동은 제 1실시예의 그것과 동일하다.

본 실시예에서, 코일(10),(11)을 그 내부에 고정하는 요크부재에는 코일(10),(11)의 단자를 외부로 뽑아내는 절단부(16A)에 더하여 절단부(16A),(16B),(16C)의 위치가 원주방향으로 120°각도로 떨어지는 방식으로 절단부(16B),(16C)가 제공된다. 그러므로, 각 절단부(16A),(16B),(16C)로 인해 야기되는 각 코일(10),(11)내부 자계의 불규칙 때문에 발생하는 각 코일(10,(11)의 임피던스 변화는 감소될 수 있다.

즉, 본 실시예의 토오크센서는 홈(3A), 창(8a),(8b)의 중첩상태의 변화가 각코일(10),(11)의 임피던스를 변화시키는 제 1도에 도시된 바와같이 전동조향장치에 응용되는 것이 가정될 수 있다. 8셋트의 홈(3A), 창(8a),(8b)이 원주방향으로 존재할 때, 예를 들면 절단부(16A)때문에 발생하는 코일(10),(11)의 불규칙은 토오크와 관게없는 임피던스변화의 8개 파형이 출력축(3)의 각 회전에 나타나게한다.

토오크와 관계없는 코일(10),(11)내 자기플럭스의 불규칙 때문에 발생하는 임피던스변화는 절단부(16B) 및 절단부(16C)에 의해 발생한다. 그러므로, 토오크와 관계없는 절단부(16A),(16B),(16C)의 각각에 의해 일어나는 임피던스변화는 절단부(16A),(16B),(16C)의 수와 위치를 임의로 선택함으로써 강화 또는 약화된다.

각 요크부재에 절단부(16A)에 더하여 그로부터 180°편향된 위치에서 절단부(16A)의 면적과 동일한 면적을 갖는 절단부가 제공되면, 또한 8셋트의 홈(3A) 및 창(8a),(8b)이 원주방향으로 동일간격으로 배치될 때, 2개의 절단부에 의해 발생하는 임피던스변화는 동일 타이밍에 발생된다. 그러므로, 임피던스변화는 상호 그 정도를 강화한다.

3개의 절단부(16A),(16B),(16C)가 본 실시에와 같이 형성되면, 또한 8셋트의 홈(3A) 및 창(8a),(8b)이 원주방향으로 동일간격으로 존재할 때, 예를 들면 절단부(16A) 및 각 홈(3A)사이의 위치관계에 대한 절단부(16B) 및 각 홈(3A) 사이의 위치관계의 위상은 2π/3로 지연된다. 더우기, 절단부(16C) 및 각 홈(3A) 사이의 위치관계의 위상은 4π/3으로 지연된다. 그러므로, 토오크와 관계없는 각 절단부(16A),(16B),(16C)에 의한 임피던스변화는 상호 약화된다. 그결과, 임피던스변화가 현저히 감소된다.

제 14도는 8셋트의 홈(3A) 및 창(8a),(8b)이 제공되고,토오크가 0으로 유지되는 상태에서 입력축(2) 및 출력축(3)이 1회 회전될 때, 코일(10)의 임피던스변화률의 측정결과를 도시한다. 그 결과에 따라서, 적은 진폭 및 저주파수(회전당 1주기) 변화와 적은 진폭을 갖는 고주파(회전당 8주기)가 임피던스에서 관찰된다. 저주파변화는 홈(3A), 원통형부재(8) 등이 제조되었을 때 범해진 에러때문에 발생하므로, 제 10도에 도시된 바와같이 구성된 차동 증폭기(24A),(25B)에 의한 차이제거는 제 15도에 도시된 바와같이, 출력전압 변화률이 매우 적은 진폭을 갖는 오직 고주파변화가 되도록한다. 이와같이하여, 토오크의 현저히 정확한 검출이 수행될 수 있다. 그러므로, 정확한 조향보조토오크가 조향시스템에 공급될 수 있다.

종래의 토오크센서와 유사하게 절단부(16A)가 형성되고 절단부(16B),(16C)가 생략되면, 토오크가 0이라도 적은 진폭 및 고주파(회전당 1주기)변화 및 많은 진폭 및 고주파(회전당 8주기)변화가 제 16도에 도시된 바와같이 코일(10)의 임피던스에 발생한다. 또한 코일(11)의 임피던스는 제 17도에 도시된 바와같이 적은 진폭 및 저주파(회전당 1주기)변화 및 넓은 진폭 및 고주파(회전당 8주기)변화를 갖는다. 창(8a),(8b)은 180°의 위상차를 가지므로, 코일(11)의 임피던스의 고주파변화는 코일(10)의 임피던스변화의 고주파부품에 대해 180°로 위치를 바꾼다.

그러므로, 차동증폭기(24A),(24B)가 차이를 제거하여도, 변화의 저주파부품이 상쇄될 수 있어도 고주파부품은 바람직하지 않게 증폭된다. 그결과, 차동증폭기(24A),(24B)로부터의 출력전압은 제 18도에 도시된 바와같이 토오크와 관계없이 상당히 변화된다. 이와같이하여, 만족스런 조향보조토오크제어가 수행될때 토오크검출정확도는 저하되고 문제가 일어난다.

본 실시예에서, 입력축(2)은 제 2회전축에 대응하고, 출력축(3)은 제 1회전축에 대응하고, 원통형부재(8)에 의해 둘러싸인 출력축(3)의 부분은 둘러싸는 부분에 대응하고, 절단부(16A)는 제 1절단부에 대응하고, 절단부(16B),(16C)는 제 2절단부에 대응한다.

상술된 실시예는 8셋트의 홈(3A) 및 창(8a),(8b)이 원주방향으로 존재하고 3개의 절단부(16A),(16B),(16C)가 동일한 간격으로 원주방향으로 형성되어 상호 임피던스변화의 위상을 약화하는 방식으로 구성된다. 그러나, 요크부재내 형성된 절단부의 수와 위치는 본 실시예에 따라 제한되지 않는다. 이는 토오크에 대응하여 임피던스를 변화하는 홈(3A) 및 창(8a),(8b)의 구성 셋트의 수에 대응하여 적당히 결정될 수 있다. 요약하면, 절단부는 요크부재의 외부로 코일(10),(11)의 단부를 뽑아내는 절단부에 의해 발생하는 임피던스변화 및 타 절단부에 의해 발생하는 임피던스변화를 상호 감소시키는 것이 가능하도록 형성된다.

본 발명에 따른 토오크센서가 차량용 전동조향장치에 응용된 구조에 대해 설명이 수행되었으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 구조는 다른 목적의 토오크센서에 응용될 수 있다.

상술된 바와같이, 요크부재에 코일의 단부를 외부로 뽑아내는 제 1절단부 및 제 1절단부와 상이한 2개이상의 절단부가 제공되어 제 1절단부로 인해 야기되는 코일 자계의 불규칙때문에 발생하는 코일의 임피던스변화 및 제 2절단부로 인해 일어나는 코일의 자기장의 불규칙 때문에 발생하는 코일의 임피던스변화가 상호 감소되는 본 발명의 제 2실시예에 따라 정확한 토오크검출이 수행되는 효과를 얻을 수 있다.

제 1도는 본 발명을 도시하는 전체 단면도.

제 2도는 코일 및 코일주변부분의 사시도.

제 3도는 코일보빈 및 요크부재가 조립된 상태를 도시하는 사시도.

제 4도는 코일보빈을 도시하는 정면도.

제 5도는 제 4도의 A-A선 단면도.

제 6도는 코일보빈을 도시하는 측면도.

제 7도는 요크부재가 장착된 상태의 코일보빈을 도시하는 평면도.

제 8도는 제 7도의 B-B선 단면도.

제 9도는 제 8도의 C-C선 단면도.

제 10도는 모터제어회로의 일 실시예의 회로도.

제 11도는 코일보빈이 분할형보빈으로 형성된 상태의 일 실시예를 도시하는 사시도.

제 12도는 코일 및 코일포함부분의 구조를 도시하는 사시도.

제 13(a)도 및 제 13(b)도는 요크부재의 구조를 도시하는 도면.

제 14도는 본 발명에 따라 임피던스변화률을 나타내는 파형을 도시하는 그래프.

제 15도는 본 발명에 따라 차동증폭기로부터의 출력전압변화률을 나타내는 파형를 도시하는 그래프.

제 16도는 종래 토오크센서의 코일 중 하나의 임피던스변화률을 나타내는 파형을 도시하는 그래프.

제 17도는 종래 토오크센서의 타 코일의 임피던스변화률을 나타내는 파형을 도시하는 그래프.

제 18도는 제 16도 및 제 17도에 도시된 결과가 차동증폭기에 공급될 때 출력전압변화률을 도시하는 그래프.

Claims (4)

1. 동축으로 배치되고 토션봉을 통해 상호 연결된 제 1 및 제 2회전축과,

   전도성 및 비자성재료로 제조되며 상기 제 2회전축과 회전방향으로 일체되어 상기 제 1회전축의 외면을 둘러싸는 원통형부재와,

   자성재료로 제조되며 상기 원통부로 둘러싸인 상기 제 1회전축의 적어도 둘러싸임 부분과,

   상기 둘러싸임 부분에 형성되고 축방향으로 연장하는 홈과,

   상기 홈에서의 중첩상태가 상기 제 1회전축에 대한 상대회전위치에 따라 변화되는 방식으로 상기 원통형부재에 형성된 창과,

   상기 제 1 및 제 2회전축에서 발생된 토오크가 코일의 임피던스변화에 따라 검출되도록 상기 원통형부재의 상기 창이 형성된 부분을 둘러싸도록 배치된 코일과,

   상기 코일을 덮는 요크부재를 구비하고,

   상기 요크부재는 상기 코일의 일 단부를 상기 요크부재의 외부로 뽑아 내기 위한 제 1절단부 및 상기 제 1절단부와 별개로 적어도 하나이상의 제 2절단부를 포함하므로써 상기 제 1절단부에 의해 야기되는 상기 코일 자계의 불규칙으로 인해 발생하는 상기 코일의 임피던스변화 및 상기 제 2절단부에 의해 야기되는 상기 코일 자계의 불규칙으로 인해 발생하는 상기 코일의 임피던스변화가 상호 감소되는 것을 특징으로하는 토오크센서.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 요크부재는 상기 코일의 외면 및 일 단부면을 덮기위한 L형단면을 갖는 제 1환형부재와, 상기 코일의 타 단부면을 덮기위한 직사각형단면을 갖는 제 2환형부재를 구비하고, 상기 제 1환형부재는 또한 상기 제 2환형부재의 외면을 덮고, 상기 요크부재의 상기 제 1 및 제 2절단부는 동일한 면적을 갖고 원주방향으로 동일 간격으로 형성된 것을 특징으로하는 토오크센서.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 회전축과 동축으로 상기 하우징에 고착된 코일보빈을 구비하고, 상기 코일보빈에는 상기 회전축과 동축이며 축방향으로 상호 떨어진 2개의 홈이 형성되고, 상기 코일은 상기 2개의 홈의 각각을 따라 감기는 것을 특징으로하는 토오크센서.
4. 제 3항에 있어서,

   동일한 면적을 가지며 갭을 통해 축방향으로 상호 떨어져 형성된 2개의 원통부와,

   상기 원통부의 외측단에 형성되어 외측을 면하는 외측플랜지와,

   상기 원통부의 내측단에 형성되어 상호 대향하는 내측플랜지와,

   방사상 외측으로 돌출하여 갭을 횡단하는 리세스형으로 형성되어 상기 내측플랜지를 상호 연결하는 연결부와,

   상기 연결부 중 하나의 방사상 외측을 면하는 일 단부면에 형성된 단자장착부와,

   상기 단자장착부의 상부면에 고착된 제 1, 제 2 및 제 3 금속단자를 구비하고,

   상기 코일의 하나의 일 단부는 상기 제 1단자를 따라 감기고, 상기 코일의 다른 하나의 일 단부는 제 2단자를 따라 감기고, 상기 2개의 코일의 각각의 타 단부는 제 3단자를 따라 감기는 것을 특징으로하는 토오크센서.

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