KR100819068B1 - 차량용 토크 센서 - Google Patents

차량용 토크 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 파워 스티어링시스템에 적용되는 토크센서의 스페이서에 터미널을 구비하여 인출코일을 상기 터미널에 납땜할 수 있도록 함으로써 인출코일이 납땜된 터미널을 외부의 기판에 직접 꽂아서 납땜할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인하여 인출코일을 기판에 연결하는 작업성을 향상시키고, 인출코일의 단선을 방지할 수 있도록 하는 차량용 토크센서에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 스티어링 휠측에 결합되는 입력축과, 상기 입력축에 토션바를 매개로 동축상으로 연결된 피니언축과, 상기 피니언축과 상기 입력축의 연결부위 외주에 설치된 복수의 검출링과, 상기 입력축과 상기 피니언축 및 상기 복수의 검출링이 내부의 중심축선 상에 배치되는 하우징과, 상기 입력축의 상기 검출링과 상기 중앙의 검출링 사이의 외곽을 감싸도록 상기 하우징에 내장되는 온도보상 검출코일조립체와, 상기 피니언축의 상기 검출링과 상기 중앙의 검출링 사이의 외곽을 감싸도록 상기 하우징에 내장되는 자기저항 검출코일조립체와, 상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체의 사이가 일정한 간격을 유지하도록 상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체의 사이에 스페이서가 마련된 차량용 토크센서에 있어서, 상기 스페이서의 외주부에는 다수의 터미널이 마련되고, 상기 하우징의 일측면에는 상기 스페이서가 측면으로 삽입될 수 있도록 개구부가 마련되며, 상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체에서 인출되어 상기 터미널에 고정되는 인출코일을 갖춘 것을 특징으로 한다.
토크센서, 스페이서

Description

차량용 토크 센서{TORQUE SENSOR FOR VEHICLE}
도 1은 종래 토크센서를 조인 단면도
도 2는 본 발명의 토크센서를 보인 단면도
도 3은 본 발명의 토크센서를 분해한 단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 입력축 11, 13, 14 : 검출링
12 : 피니언축 15 : 토션바
20 : 하우징 21 : 스토퍼 스크류
22 : 온도보상 검출코일조립체 23, 26 : 권취코일
25 : 자기저항 검출코일조립체 30 : 스페이서
31, 32, 33, 34 : 터미널 210 : 개구부
231, 232, 261, 262 : 인출코일 310 : 고정부재
본 발명은 차량의 파워 스티어링시스템에 적용되는 토크센서에 관한 것으로,
특히 하우징내에 온도보상 검출코일조립체와 스페이서 및 자기저항 검출코일조립체가 순차적으로 조립되는 토크센서에서 스페이서에 터미널을 구비하고 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체에서 인출된 인출코일을 상기 터미널에 납땜하여 작업성을 향상시키고 인출코일의 단선을 방지할 수 있도록 하는 차량용 토크센서에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 토크감지장치는 스티어링 휠(steering wheel)의 회전력을 보조하기 위한 파워 스티어링 시스템(Powersteering system)에 사용되는 것으로, 스티어링 휠의 회전 시 토션바의 비틀림 상태를 감지하는 기능을 수행한다. 도 1은 이러한 종래 차량용 토크감지장치의 내부구조를 보인 것이다.
도 1을 참조하면, 종래 차량용 토크감지장치는 입력축(1a) 하단과 피니언축(1b) 상단을 동축상으로 연결하는 토션바(1c)와, 이 입력축(1a)과 피니언축(1b)의 연결부위 외주에 일정간격 이격되게 배치되는 복수개의 검출링(4)(5)(6)과, 입력축(1a) 및 피니언축(1b)이 관통하여 설치되는 하우징(2)을 구비한다.
피니언축(1b) 하단은 바퀴(미도시)측과 연결되고, 입력축(1a) 상단은 스티어 링 휠(미도시)과 결합됨으로써, 스티어링 휠의 회전에 따라 토션바(1c)가 비틀리면서 피니언축(1b)이 회전하게 된다.
복수개의 검출링(4)(5)(6)은 입력축(1a) 외주에 결합되어 스티어링 휠과 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 하우징(2) 내부에는 검출링(4)(5)(6)의 톱니부(4a)(5a)(6a)를 감싸며 이들과 상호 작용하여 자기회로를 형성하도록 권취코일(7a)(8a)이 권선된 온도보상 검출코일조립체(7)와 자기저항 검출코일조립체(8)가 배치된다.
온도보상 검출코일조립체(7)는 제1검출링(4)과 제2검출링(5) 사이를 감싸며, 자기저항 검출코일조립체(8)는 제2검출링(5)과 제3검출링(6) 사이를 감싸도록 배치되는데, 이들 사이에는 스페이서(9)가 개재된다.
또한, 하우징(2) 하부에는 온도보상 검출코일조립체(7)와 자기저항 검출코일조립체(8)를 견고하게 위치 고정시키기 위해소정두께를 갖는 링형상의 스토퍼 스크류(3)가 결합된다. 이 스토퍼 스크류(3)는 외주에 수나사가 가공되어 하우징(2)하부에 나사 결합된다.
이와 같이 구성된 종래 토크감지장치가 장착된 차량에서 운전자가 스티어링 휠을 조작함에 따라 입력축(1a)과 피니언축(1b)이 일체로 회전하는데, 바퀴와 노면과의 마찰력에 의해 토션바(1c)가 비틀린다. 즉, 스티어링 휠측과 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 인덕턴스 값이 변화되며,이 변화된 인덕턴스 값을 측정하여 스티어링 휠과 바퀴의 회전편차를 검출한다.
그러나 종래 토크감지장치는 하우징(2)내에 온도보상 검출코일조립체(7)와 스페이서(9) 및 자기저항 검출코일조립체(8)를 순차적으로 삽입하고, 스토퍼 스크류(3)를 통해 이들을 가압 고정시켜야 하기 때문에, 각 구성부품들의 조립 작업성이 떨어지는 단점이 있다.
또한, 온도보상 검출코일조립체(7)와 스페이서(9) 및 자기저항 검출코일조립체(8)는 온도변화에 따른 열팽창 시 변형공간을 확보하기 위해 하우징(2)내에서 약간의 움직임이 가능하게 배치되어 있다. 이에 따라 외부로부터 진동이나 충격 등이전달되면, 온도보상 검출코일조립체(7) 및 자기저항 검출코일조립체(8)의 초기 조립위치가 변하며, 토션바(1c)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 없어 제품 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
특히, 스페이서(9)에 의해 일정한 간격을 가지도록 결합된 온도보상 검출코일조립체(7)와 자기저항 검출코일조립체(8)의 권취코일(7a)(8a)에서 인출코일(7b)(8b)을 인출하여 그 인출코일(7b)(8b)을 외부의 기판에 연결하기 위하여 그 인출코일(7b)(8b)에 커넥터를 연결해야 했다.
따라서 상기와 같이 인출코일(7b)(8b)에 커넥터를 연결하고 그 커넥터를 이용하여 외부의 기판에 연결하는 작업은 조립성이 매우 나쁠 뿐만 아니라, 얇은 인출코일(7b)(8b)의 단선이 발생될 가능성이 매우 높고, 선저항 등으로 작업환경이 매우 열악한 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 차량의 파워 스티어링시스템에 적용되는 토크센서의 하우징 내에 온도보상 검출코일조립체와 스페이서 및 자기저항 검출코일조립체를 순차적으로 조립하고, 상기 스페이서에 터미널을 구비하여 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체에서 인출된 인출코일을 상기 터미널에 납땜할 수 있도록 함으로써 인출코일이 납땜된 터미널을 외부의 기판에 직접 꽂아서 납땜할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 이로 인하여 인출코일을 기판에 연결하는 작업성을 향상시키고, 인출코일의 단선을 방지할 수 있도록 하는 차량용 토크센서를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스티어링 휠측에 결합되는 입력축과, 상기 입력축에 토션바를 매개로 동축상으로 연결된 피니언축과, 상기 피니언축과 상기 입력축의 연결부위 외주에 설치된 복수의 검출링과, 상기 입력축과 상기 피니언축 및 상기 복수의 검출링이 내부의 중심축선 상에 배치되는 하우징과, 상기 입력축의 상기 검출링과 상기 중앙의 검출링 사이의 외곽을 감싸도록 상기 하우징에 내장되는 온도보상 검출코일조립체와, 상기 피니언축의 상기 검출링과 상기 중앙의 검출링 사이의 외곽을 감싸도록 상기 하우징에 내장되는 자기저항 검출코일조립체와, 상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체의 사이가 일정한 간격을 유지하도록 상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체의 사이에 스페이서가 마련된 차량용 토크센서에 있어서,
상기 스페이서의 외주부에는 다수의 터미널이 마련되고, 상기 하우징의 일측면에는 상기 스페이서가 측면으로 삽입될 수 있도록 개구부가 마련되며, 상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체에서 인출되어 상기 터미널에 고정되는 인출코일을 갖춘 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체와 상기 스페이서가 상기 하우징에 삽입되어 고정되도록 상기 하우징의 일단부에 결합되는 스크류를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서의 외주부에는 고정부재가 마련되고, 상기 다수의 터미널이 소정 이격거리를 유지하면서 상기 스페이서에 고정되도록 상기 다수의 터미널이 상기 고정부재에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체에서 인출된 각각의 인출코일들이 서로 다른 상기 터미널에 감겨서 납땜 고정되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
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이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
스티어링 휠측에 결합되는 입력축(10)의 하측에 검출링(11)을 구비하고, 상기 입력축(10)에 토션바(15)를 매개로 동축상의 피니언축(12)을 연결하면서 그 상측에 검출링(13)을 구비하며, 상기 입력축(10)의 검출링(11)과 상기 피니언축(12)의 검출링(13) 사이에 중앙의 검출링(14)을 구성한다.
또한 상기 입력축(10)과 상기 피니언축(12) 및 상기 복수의 검출링(11)(13)(14)이 내부의 중심축선 상에 배치되도록 하우징(20)을 구성하고, 상기 하우징(20)에는 온도보상 검출코일조립체(22)와 자기저항 검출코일조립체(25)를 고정되게 구성한다.
이때 상기 하우징(20)에 고정되는 온도보상 검출코일조립체(22)는 상기 입력축(10)의 검출링(11)과 상기 중앙의 검출링(14) 사이의 외곽을 감싸도록 하우징(20)에 고정하고, 상기 하우징(20)에 고정되는 자기저항 검출코일조립체(25)는 상기 피니언축(12)의 검출링(13)과 상기 중앙의 검출링(14) 사이의 외곽을 감싸도록 하우징(20)에 고정한다.
상기 온도보상 검출코일조립체(22)와 자기저항 검출코일조립체(25)는 그 사이에 하우징(20) 일측의 개구부(210)로 삽입되는 스페이서(30)를 구비하여 일정한 간격이 유지되도록 한다.
이때 상기 스페이서(30)의 일측에는 고정부재(310)를 부착하고, 그 고정부재(310)에 다수의 터미널(31)(32)(33)(34)을 각각 삽입 고정하여 상기 온도 보상 검출코일조립체(22)의 권취코일(23)에서 인출된 인출코일(231)(232)과 상기 자기저항 검출코일조립체(25)의 권취코일(26)에서 인출된 인출코일(261)(262)을 감아서 고정한다.
상기와 같이 터미널(31)(32)(33)(34)에 인출코일(231)(232)(261)(262)을 감아서 고정할 때는 인출코일(231)(232)(261)(262)이 서로 연결되지 않도록 서로 다른 터미널(31)(32)(33)(34)에 각각 감은 후 납땜하여 고정하여야 하며, 상기 터미널(31)(32)(33)(34)들도 서로 연결되지 않은 절연상태를 유지해야 한다.
한편, 상기 인출코일(231)(232)(261)(262)이 감겨서 납땜된 터미널(31)(32)(33)(34)은 외부의 기판에 꽂아서 납땜하면 인출코일(231)(232)(261)(262)을 기판에 연결하는 작업이 매우 간편하고 안전하게 이루어지는 것이다.
이와 같은 구성의 본 발명은 스페이서(30)의 일측에 고정부재(310)를 부착하고 그 고정부재(310)에 다수의 터미널(31)(32)(33)(34)을 각각 삽입하여 고정되게 준비한 후, 하우징(20)의 하측에서 온도보상 검출코일조립체(22)를 먼저 삽입한다. 이어서 자기저항 검출코일조립체(25)를 삽입하되 온도보상 검출코일조립체(22)와 자기저항 검출코일조립체(25)의 사이로 하우징(20)의 일측 개구부(210)를 통해 스페이서(30)를 삽입한 후, 자기저항 검출코일조립체(25)를 밀어 올려서 온도보상 검출코일조립체(22)와 스페이서(30) 및 자기저항 검출코일조립체(25)가 밀착되도록 한다.
상기와 같이 온도보상 검출코일조립체(22)와 스페이서(30) 및 자기저항 검출 코일조립체(25)의 조립이 완료된 후 자기저항 검출코일조립체(25)의 하측에서 스크류(21)를 하우징(20)에 체결하여 조이면 온도보상 검출코일조립체(22)와 스페이서(30) 및 자기저항 검출코일조립체(25)가 축방향으로 일정한 압력을 받게 되므로 스페이서(30)는 하우징(20)의 개구부(210)로 빠지지 않게 된다.
상기 조립이 완료된 후, 스페이서(30)의 고정부재(310)에 마련된 터미널(31)(32)(33)(34)에 온도보상 검출코일조립체(22)의 권취코일(23)에서 인출된 인출코일(231)(232)과 자기저항 검출코일조립체(25)의 권취코일(26)에서 인출된 인출코일(261)(262)을 감는다.
상기 스페이서(30)의 서로 다른 터미널(31)(32)(33)(34)에 각각 감긴 인출코일(231)(232)(261)(262)은 터미널(31)(32)(33)(34)에 고정되도록 납땜하여 인출코일(231)(232)(261)(262)이 터미널(31)(32)(33)(34)에서 이탈되지 못하도록 하면 온도보상 검출코일조립체(22)와 스페이서(30) 및 자기저항 검출코일조립체(25)는 일체화가 된다.
또한 인출코일(231)(232)(261)(262)은 스페이서(30)의 고정부재(310)에 구비된 터미널(31)(32)(33)(34)에 감아놓은 상태에서 납땜을 하는 것이므로 비교적 안정되게 인출코일(231)(232)(261)(262)에 대한 납땜작업을 편리하게 할 수 있게 된다.
한편 상기와 같이 하우징(20)에 온도보상 검출코일조립체(22)와 자기저항 검출코일조립체(25) 및 스페이서(30)를 삽입하고, 인출코일(231)(232)(261)(262)과 터미널(31)(32)(33)(34)을 납땜 연결한 후에는 상기 스페이서(30)의 터미널(31)(32)(33)(34)을 외부의 기판에 꽂아서 납땜하면 인출코일(231)(232)(261)(262)을 용이하게 외부의 기판에 접속시킬 수 있게 된다.
상기에서와 같이 본 발명은 차량의 파워 스티어링시스템에 적용되는 토크센서의 하우징 내에 온도보상 검출코일조립체와 스페이서 및 자기저항 검출코일조립체를 순차적으로 조립하고, 상기 스페이서에 구비된 터미널에는 온도보상 검출코일조립체와 자기저항 검출코일조립체에서 인출된 인출코일들을 각각 감은 후 납땜할 수 있도록 함으로써 인출코일이 납땜된 터미널을 외부의 기판에 직접 꽂아서 납땜할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 이로 인하여 인출코일을 기판에 연결하는 작업성을 향상시키고, 인출코일의 단선을 방지할 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

Claims (5)

  1. 스티어링 휠측에 결합되는 입력축과, 상기 입력축에 토션바를 매개로 동축상으로 연결된 피니언축과, 상기 피니언축과 상기 입력축의 연결부위 외주에 설치된 복수의 검출링과, 상기 입력축과 상기 피니언축 및 상기 복수의 검출링이 내부의 중심축선 상에 배치되는 하우징과, 상기 입력축의 상기 검출링과 상기 중앙의 검출링 사이의 외곽을 감싸도록 상기 하우징에 내장되는 온도보상 검출코일조립체와, 상기 피니언축의 상기 검출링과 상기 중앙의 검출링 사이의 외곽을 감싸도록 상기 하우징에 내장되는 자기저항 검출코일조립체와, 상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체의 사이가 일정한 간격을 유지하도록 상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체의 사이에 스페이서가 마련된 차량용 토크센서에 있어서,
    상기 스페이서의 외주부에는 다수의 터미널이 마련되고, 상기 하우징의 일측면에는 상기 스페이서가 측면으로 삽입될 수 있도록 개구부가 마련되며, 상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체에서 인출되어 상기 터미널에 고정되는 인출코일을 갖춘 것을 특징으로 하는 차량용 토크 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체와 상기 스페이서가 상기 하우징에 삽입되어 고정되도록 상기 하우징의 일단부에 결합되는 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 토크센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스페이서의 외주부에는 고정부재가 마련되고, 상기 다수의 터미널이 소정 이격거리를 유지하면서 상기 스페이서에 고정되도록 상기 다수의 터미널이 상기 고정부재에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 토크센서.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 온도보상 검출코일조립체와 상기 자기저항 검출코일조립체에서 인출된 각각의 인출코일들이 서로 다른 상기 터미널에 감겨서 납땜 고정되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 토크센서.
  5. 삭제
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