KR100738431B1

KR100738431B1 - 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징

Info

Publication number: KR100738431B1
Application number: KR1020030062233A
Authority: KR
Inventors: 노희동
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2007-07-11
Also published as: KR20050025209A

Abstract

본 발명은, 토크 센서에서 발생하는 온도의 영향에 의해 보빈 어셈블리가 반경방향으로 변형 및 진동을 일으키는 것을 방지하는 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징을 개시한다.

본 발명의 주요한 구성은, 조향 입 ·출력축의 외주부에 설치된 검출링과 자기회로를 형성하도록 코일이 권취된 보빈을 내장하며 센서 하우징의 내경부에 설치되는 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징에 있어서, 상기 센서 하우징의 내경부에 접하는 외주면에 반경방향으로 탄성력을 발생하는 탄성체가 설치된 것을 특징으로 한다.

스티어링, 토크 센서, 보빈, 하우징, 탄성체, 스프링, 온도, 변형, 진동

Description

파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징{Bobbin Housing of Torque Sensor for Automobile Power Steering System}

도 1 : 통상적인 토크 센서의 주요부를 발췌 도시한 단면도,

도 2 : 본 발명에 따른 보빈 하우징을 나타낸 사시도,

도 3 : 본 발명에 따른 보빈 하우징에 대한 단면도,

도 4 : 도 1에 대응하여 본 발명에 따른 보빈 하우징이 설치된 토크 센서의 주요부를 발췌 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 보빈 어셈블리 11 : 보빈 하우징

11a : 홈 12 : 코일

13 : 보빈 14 : 탄성체

20 : 센서 하우징 30 : 입력축

40 : 출력측 50 : 토션 바

60 : 검출링 70 : 스냅 링

80 : 웨이브 와셔

본 발명은 자동차의 파워 스티어링장치에 관련된 기술로서, 보다 상세하게는, 스티어링 휠의 조작 상태를 감지하는 토크 센서의 구성 요소중 보빈 어셈블리의 코일 권선용 보빈이 내장되는 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징에 관한 것이다.

자동차의 조향장치 가운데, 전동식 파워 스티어링장치(EPS: Electric Power Steering System)는 기존의 유압 대신 전동기(모터)의 동력으로 조향력을 보조한다.

이러한 전동식 파워 스티어링장치에서는, 우선 운전자의 조향 의도를 스티어링 휠에 직결된 토크 센서를 통하여 감지하며, 감지된 신호를 제어부(ECU)가 받아서 차량의 현재 속도 등을 고려하여 알맞은 힘을 제공하도록 모터를 구동함으로써 조향력을 보조하게 된다.

특히, 상기 토크 센서는, 차륜과 노면 사이에 작용하는 마찰력에 의해 스티어링 휠과 차륜 사이의 회전비가 달라지는 것을 보상하기 위하여, 스티어링 휠과 차륜의 회전 각도 편차에 대한 정보를 제어부로 전달하는 역할도 한다.

이러한 토크 센서는, 스티어링 휠과 차륜측에 각각 연결된 조향 입력축과 출력축의 외주부에 복수개의 검출링이 설치되고 이들 검출링의 외측에는 코일이 권취 되어 있는 보빈이 설치된 구조로 이루어져, 검출링 사이의 대향 면적과 자속 변화로 인한 인덕턴스 값을 측정한다.

첨부도면 도 1에 통상적인 토크 센서의 주요부를 발췌 도시한 단면도가 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 센서 하우징(100)의 내부에 입력축(200)과 출력축(300)이 설치됨과 아울러, 이들 입력축(200)과 출력축(300)은 토션 바(400)로 연결되어 있어, 입력축(200)과 출력축(300)의 회전방향 유격 발생시 토션 바(400)가 비틀리게 된다. 그리고, 입력축(200)과 출력축(300) 및 이들 사이의 외주부에는 각각 검출링(500)이 설치되어 있는데, 이들 검출링(500)의 서로 대향하는 선단에는 요철이 형성되어 있어서, 입력축(200)과 출력축(300)이 회전할 때 그 사이의 마주하는 면적이 변화하게 된다. 또, 이들 검출링(500)의 외측으로는 보빈 어셈블리(600,600')가 설치되어 있으며, 이 보빈 어셈블리(600,600')는 입력축(200)쪽에 위치하는 보상측 보빈 어셈블리(600)와 출력축(300)쪽에 위치하는 검출측 보빈 어셈블리(600')로 구성되어 있다. 한편, 센서 하우징(100)의 내부 일측에는 보상측 보빈 어셈블리(600)의 한쪽 모서리가 안착되는 단턱(100a)이 형성되어 있고, 보상측 보빈 어셈블리(600)와 검출측 보빈 어셈블리(600')의 사이에는 이들 보빈 어셈블리(600,600')를 소정 간격으로 이격시키는 스페이서(700)가 개재되어 있으며, 검출측 보빈 어셈블리(600')의 축방향 외측으로는 웨이브 와셔(800)와 스냅 링(900)이 설치되어 있다.

그런데, 이와 같은 종래의 토크 센서에서, 탄성체인 상기 웨이브 와셔(800)와 스냅 링(900)은, 검출측 보빈 어셈블리(600')의 축방향 외측에 설치되므로, 온 도 영향에 따른 보빈 어셈블리(600,600')의 축방향 변형 및 진동을 흡수할 수는 있지만, 반경방향으로의 변형 및 진동은 흡수할 수 없게 됨으로써 소음 및 진동이 유발되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 토크 센서에서 발생하는 온도의 영향에 의해 보빈 어셈블리가 반경방향으로 변형 및 진동을 일으키는 것을 방지하는 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징을 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징은, 조향 입 ·출력축의 외주부에 설치된 검출링과 자기회로를 형성하도록 코일이 권취된 보빈을 내장하며 센서 하우징의 내경부에 설치되는 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징에 있어서, 상기 센서 하우징의 내경부에 접하는 외주면에 반경방향으로 탄성력을 발생하는 탄성체가 설치된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 탄성체는 상기 외주면의 3개소에 균등한 간격으로 배치된 구조로 이루어질 수 있다.

특히, 상기 외주면의 상기 탄성체가 설치되는 부위에 반경방향으로 홈이 형 성되고, 이 홈안에 상기 탄성체가 설치된 구조로 이루어질 수도 있다.

또, 상기 탄성체는 써큘러 스프링으로 구체화될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도 2와 도 3은 각각 본 발명에 따른 보빈 하우징을 나타낸 사시도와 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 보빈 하우징(11)은, 코일(12)이 권취된 보빈(13)을 내장할 수 있도록 링 형상으로 이루어져 보빈 어셈블리(10)를 구성하게 된다. 특히, 보빈 하우징(11)의 외경을 이루는 외주면에는 탄성체(14)가 설치되어 있는데, 이 탄성체(14)로는 써큘러 스프링(circular spring)을 예로 들 수 있으며 그 밖에도 보빈 하우징(11)의 반경방향으로 탄성력을 발할 수 있는 탄성체라면 어떠한 것이라도 무방하다. 더욱이, 이러한 탄성체(14)는, 하나의 보빈 하우징(11) 외주면에 1개나 2개 또는 3개가 설치될 수 있는데, 본 발명이 목적으로 하는 반경방향으로의 변형 또는 진동을 가장 효율적으로 흡수할 수 있도록 보빈 하우징(11) 외주면의 3개소에 균등한 간격으로 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 이 탄성체(14)를 보빈 하우징(11)에 설치함에 있어서, 보빈 하우징(11)의 외주면에 탄성체(14)를 그대로 설치하기보다는, 보빈 하우징(11) 외주면의 탄성체 설치 부위에 탄성체(14)의 탄발방향 길이만큼 반경방향으로 홈(11a)을 형성하고 이 홈(11a)안에 탄성체(14)를 설치하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 토크 센서의 온도영향에 따라 보빈 어셈블리(10)에 변형이나 진동이 발생하는 경우에, 탄성 체(14)가 탄성력을 발생시킬 때 보빈 하우징(11)의 외경이 균일하게 유지되도록 할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 보빈 하우징이 센서 하우징에 설치된 구조가 도 4에 예시되어 있다. 도면을 보면, 센서 하우징(20)의 내부에 조향 입력축(30)과 출력축(40)이 토션 바(50)로 연결된 상태로 설치되어 있고, 입력축(30)과 출력축(40)의 외주부에 복수개의 검출링(60)들이 설치되어 있으며, 검출링(60)의 외측으로는 본 발명의 보빈 하우징(11)이 적용된 보빈 어셈블리(10)가 설치되어 있다. 검출링(60)과 함께 자기회로를 형성하는 이 보빈 어셈블리(10)는, 센서 하우징(20)의 내주면에 설치된 스냅링(70)과 웨이브 와셔(80)에 의해 축방향으로 탄발 지지되고 있음과 아울러, 보빈 하우징(11)에 설치되어 있는 탄성체(14)에 의하여 센서 하우징(20)의 내경부에 접한 상태에서 반경방향으로 탄성 지지되고 있다.

다음에서는, 위와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용에 대해 설명한다.

일반적으로, 토크 센서가 작동할 때, 검출링(60)과 보빈 어셈블리(10)에 의해 형성된 자기회로로부터 열이 발생하여 센서 하우징(20)의 내부에는 온도의 변화가 일어난다. 이에 따라, 코일(12)이 권취된 보빈(13)을 내장하고 있는 보빈 하우징(11)에 변형이 발생하게 되고, 아울러 센서 하우징(20)의 내주면에 지지되고 있던 보빈 하우징(11)이 차량의 운행에 따라 진동됨으로써 파손의 우려가 있다.

종래에는 이러한 변형과 진동에 대비하여 스냅링(70)과 웨이브 와셔(80)에 의해 보빈 어셈블리(10)가 센서 하우징(20)의 축방향으로만 지지되고 있었으나, 본 발명에서는 보빈 하우징(11)의 외주면에 설치된 탄성체(14)가 반경방향으로도 지지하게 되므로, 보빈 어셈블리(10)가 센서 하우징(20) 내에서 보다 확고하게 고정 상태를 유지하게 된다.

더욱이, 온도변화에 따라 보빈 하우징(11)에 반경방향으로 변형이 발생하더라도, 탄성체(14)가 반경방향에 대해 신축적으로 탄성 변형함으로써, 보빈 하우징(11)의 변형으로 인한 센서 하우징(20)과의 갭을 충분히 보상하게 된다.

또, 토크 센서의 최초 조립공정에서, 보빈 어셈블리(10)를 센서 하우징(20)에 장착할 때에, 반경방향의 공차로 인한 센서 하우징(20)과 보빈 어셈블리(10)간의 갭을 보빈 하우징(11)의 탄성체(14)가 신축적인 탄성 변형에 의해 흡수하게 되므로, 보빈 어셈블리(10)가 적합한 동심도(同心度, concentricity)를 유지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징은, 센서 하우징에 대한 보빈 어셈블리의 최초 조립시 동심도를 최적의 상태로 유지할 수 있음은 물론, 사용중 온도변화에 따른 변형 및 진동 상황에서도 보빈 어셈블리를 센서 하우징에 안정적으로 고정시킬 수 있게 되므로, 토크 센서의 수명 보전과 안정적인 작동에 기여하는 효과가 있다.

Claims

조향 입 ·출력축의 외주부에 설치된 검출링과 자기회로를 형성하도록 코일이 권취된 보빈을 내장하며 센서 하우징의 내경부에 설치되는 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징에 있어서,

상기 센서 하우징의 내경부에 접하는 외주면에 반경방향으로 탄성력을 발생하는 탄성체가 설치되며,

상기 외주면의 상기 탄성체가 설치되는 부위에 반경방향으로 홈이 형성되고, 이 홈안에 상기 탄성체가 설치되는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징.
제1항에 있어서,

상기 탄성체는 상기 외주면의 3개소에 균등한 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 탄성체는 써큘러 스프링인 것을 특징으로 하는 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징.
제1항에 있어서,

상기 탄성체는 써큘러 스프링인 것을 특징으로 하는 파워 스티어링용 토크 센서의 보빈 하우징.