KR100804486B1 - 스티어링 시스템의 토크센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 시스템의 토크센서에 관한 것으로서, 그 목적은 자기성질이 우수한 자성재료를 사용치 않음과 동시에 회전되는 부품간의 기계적인 마찰이 방지되는 스티어링 시스템의 토크센서를 제공하는 것이며, 코일을 감싸도록 마련되는 보빈과, 상기 보빈과 마주하도록 마련되는 검출링을 구비한 토크센서에 있어서, 상기 보빈과 검출링은 비투자율이 공기보다 크지 않은 비자성 재료로 마련되어 기계적 접촉이 일어나지 않도록 이격되어 설치되는 구성이다.

보빈, 검출링, 비투자율, 플라스틱, 알루미늄, 비자성재료

Description

스티어링 시스템의 토크센서{TORQUE SENSOR OF STEERING SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 토크센서를 보인 부분 절개 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 토크센서의 중립상태를 보인 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 토크센서의 입력축이 우회전된 상태의 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 토크센서의 입력축이 좌회전된 상태의 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 입력축 2: 출력축

3: 토션바 4: 하우징

5a,5b: 베어링 6: 보빈

7a,7b: 코일1,2 9a,9b,9c,9d: 검출링1,2,3,4

본 발명은 스티어링 시스템의 토크센서에 관한 것으로, 자기성질이 우수한 자성재료를 사용치 않음과 동시에 회전되는 부품간의 기계적인 마찰이 방지되는 스티어링 시스템의 토크센서에 관한 것이다.

일반적으로 스티어링 시스템은 스티어링휠을 회전시켜 바퀴를 조향시키는 것 으로서, 바퀴와 노면 사이에 작용하는 마찰력에 의해 스티어링휠과 바퀴 사이의 회전비가 다르게 나타난다.

따라서, 이를 측정하여 보상하기 위해 토크센서를 구비하는데, 이 토크센서는 스티어링휠과 바퀴의 회전각도 편차를 측정하여, 측정된 편차만큼 다른 동력수단으로 바퀴를 회전시켜 차량의 안전성을 높이게 된다.

이러한 토크센서는 스티어링휠과 연결되는 입력축과, 바퀴측에 연결되는 출력축의 외측에 다수개의 검출링을 설치하고 그 외측에 코일이 권선된 보빈을 설치하여 검출링 사이의 대향 면적과 자속 변화로 인한 인덕턴스 값을 측정한다.

이때, 토션바의 비틀림 정도를 검출하기 위해서는 히스테리시스(Hysteresis)가 작은 연자석재료를 사용하여 AC 전압으로 가진되는 코일을 감싸는 자기 회로를 구성해야한다.

그러나, 이러한 구성의 토크센서는 비투자율이 높은 재료를 사용해야하므로 재료비의 증가로 인해 제작원가가 높아지고, 재료특성의 산포에 의한 오차를 동반하므로 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

아울러, 이와는 달리 구성된 토크센서로서, 토션바의 비틀림 정도를 검출하기 위해 AC 전압으로 가진되는 코일을 감싸는 자기회로가 공기와 같은 비투자율을 가지는 재료 및 비자성전도성재료(알루미늄)로 이루어진 토크센서가 있다.

이때, 비틀림각 검출은 회전체 내의 두개의 부품이 캠구조로 서로 연동되어 토션바의 비틀림에 따라 두 개의 부품간의 축방향 거리가 변하면서 그 중에 하나의 부품에 부착된 비자성전동성재료(알루미늄)가 자기회로에 작용하는 정도가 달라지 면서 발생하는 자기회로의 인덕턴스의 변화를 전기신호로 바꾸어서 얻는다.

그러나, 이러한 토크센서는 회전축내의 두 개 부품의 접촉에 의한 이동구조(캠구조)가 있으므로, 회전방향이 전환될 때 캠의 백래쉬(Backlash)에 의한 신호의 데드존(DEAD ZONE)이 존재하며 기계적인 접촉에 의한 내구성의 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 자기성질이 우수한 자성재료를 사용치 않음과 동시에 회전되는 부품간의 기계적인 마찰이 방지되는 스티어링 시스템의 토크센서를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 스티어링 시스템의 토크센서는, 코일을 감싸도록 마련되는 보빈과, 상기 보빈과 마주하도록 마련되는 검출링을 구비한 토크센서에 있어서, 상기 보빈과 검출링은 비투자율이 공기보다 크지 않은 비자성 재료로 마련되어 기계적 접촉이 일어나지 않도록 이격되어 설치된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 토크센서를 보인 부분 절개 사시도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명은 토션바(3)의 비틀림각을 계측하기 위해, 자기회로를 구성하는 재료들을 비투자율이 공기보다 크지 않은 재료(공기, 플라스틱)를 사용하여 토션바(3)의 비틀림이 발생했을 때 일어나는 인덕턴스의 변화를 얻은 구조로서, 기계 적인 접촉이 필요하지 않은 구조이다.

즉, 중공으로 마련된 하우징(4)의 내부에는 상,하측으로 서로 연결되는 입력축(1)과 출력축(2)이 하우징(4)과의 사이에 베어링(5a,5b)을 개재하여 설치된다.

그리고 하우징(4)의 내부에는 상,하측으로 보빈(6)이 설치되는데, 이 보빈(6)은 플라스틱으로 형성되며, 이의 내부에는 코일1(7a), 코일2(7b)가 설치되고, 이 보빈(6)은 락스크류(8)를 통해 하우징(4)에 고정된다.

또, 입력축(1)의 외부에는 검출링1(9a)이 고정되고, 출력축(2)의 외부에는 검출링2,3,4(9b,9c,9d)가 설치되는데, 이 검출링1,2,3,4(9a,9b,9c,9d)는 외주측에 다수개의 치가 형성되도록 알루미늄으로 형성된다.

이로써, 입력축(1)과 출력축(2)의 그 끝단이 토션바(3)의 양끝단에 고정되므로, 토션바(3)가 비틀렸을 때 이에 고정된 부품들의 회전위치가 변동된다.

이와 같이 구성된 본 발명 스티어링 시스템의 토크센서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 중립상태에서는 토션바(3)가 비틀리지 않고 검출링1(9a) 검출링2(9b)는 코일1(7a)에 의해 발생하는 자기력의 통로를 절반은 열어주고 절반은 검출링에 발생하는 와전류에 의한 자기차폐효과를 통해 막는다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 입력축(1)을 출력축(2)에 대해 오른쪽으로 비틀면 검출링1(9a), 검출링2(9b)가 중첩되는 면적이 줄어들어 코일1(7a)의 자기회로의 인덕턴스를 증가시킨다.

아울러, 도 4에 도시된 바와 같이, 입력축(1)을 출력축(2)에 대해 왼쪽으로 비틀면 검출링1(9a), 검출링2(9b)가 중첩되는 면적이 늘어나서 코일1(7a)의 자기회 로의 인덕턴스를 감소시킨다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스티어링 시스템의 토크센서는, 제어하기 힘든 자성재료를 사용하지 않고 기계적 접촉구조를 피함으로써 원가측면에서 유리하고 내구성이 향상되는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 코일을 감싸도록 마련되는 보빈과, 상기 보빈과 마주하도록 마련되는 검출링을 구비한 토크센서에 있어서,

   상기 보빈과 검출링은 각각 비투자율이 공기보다 크지 않은 비자성 재료로 마련되어 상호 기계적 접촉이 일어나지 않도록 이격되어 설치되며, 상기 검출링은 외주면에 접선방향으로 일정한 요철을 가진 것을 특징으로 하는 스티어링 시스템의 토크센서.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보빈과 검출링은 비투자율이 2.0 미만으로서 플라스틱과 알루미늄으로 각각 형성되는 것을 특징으로하는 스티어링 시스템의 토크센서.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 검출링은 중립상태에서 90도의 위상차를 가지고 축방향으로 중첩되어 설치되는 것을 특징으로 하는 스티어링 시스템의 토크센서.

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