KR100962928B1 - Steering torque sensor - Google Patents

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KR100962928B1
KR100962928B1 KR1020080060017A KR20080060017A KR100962928B1 KR 100962928 B1 KR100962928 B1 KR 100962928B1 KR 1020080060017 A KR1020080060017 A KR 1020080060017A KR 20080060017 A KR20080060017 A KR 20080060017A KR 100962928 B1 KR100962928 B1 KR 100962928B1
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한기환
이성범
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Abstract

본 발명은 차량의 전기식 조향장치의 토오크를 감지하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 차량의 조향축 작동에 따른 조향토오크의 변화를 비접촉식으로 이루어진 본 발명의 감지장치에 의해 보다 정밀하게 감지할 수 있음은 물론 반영구적으로 사용할 수 있도록 하고자, 본 발명은 조향장치의 조향토오크 감지장치에 있어서, 상기 조향장치의 조향축에 부착하여 조향핸들과 연동하는 자력부재(10)와; 상기 자력부재의 하부 회전판에 부착하여 근접설치되고 자기장에 의해 연동하는 자성체(20)와; 상기 회전판의 가장자리부에 일정간격으로 이격설치된 한 쌍의 자력부재(30a,30b)와; 상기 자력부재(30a,30b)의 사이에서 자기장의 변화를 검출하기 위한 홀센서(40)와; 상기 회전판의 하부에 고정설치하여 홀센서가 장착되는 케이싱(50)으로 구성됨을 특징으로 하는 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치를 제안한다.The present invention relates to an apparatus for sensing torque of an electric steering apparatus of a vehicle, and more particularly, a change in steering torque according to steering shaft operation of a vehicle can be detected more precisely by the sensing apparatus of the present invention made of a non-contact type. In order to be able to be used semi-permanently, the present invention is a steering torque detection device of the steering apparatus, the magnetic member (10) attached to the steering shaft of the steering apparatus and interlocked with the steering wheel; A magnetic body 20 attached to the lower rotating plate of the magnetic member and installed in close proximity and interlocked by a magnetic field; A pair of magnetic members 30a and 30b spaced apart at regular intervals from the edge of the rotating plate; A Hall sensor 40 for detecting a change in the magnetic field between the magnetic force members 30a and 30b; It proposes a non-contact steering torque detection device for an electric steering apparatus of a vehicle, characterized in that the casing (50) is fixed to the lower portion of the rotating plate mounted with a hall sensor.

조향장치, 자력부재, 자성체, 홀센서, 케이싱. Steering device, magnetic member, magnetic material, hall sensor, casing.

Description

차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치{Steering torque sensor}Non-contact steering torque sensor for electric steering system of vehicle {Steering torque sensor}

본 발명은 차량의 전기식 조향장치의 조향토오크를 감지하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 차량의 스티어링휠의 작동에 따른 조향토오크의 변화를 비접촉식으로 이루어진 본 발명의 감지장치에 의해 보다 정밀하게 감지할 수 있음은 물론 반영구적으로 사용할 수 있도록 된 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for sensing steering torque of an electric steering apparatus of a vehicle, and more particularly, to more accurately sense a change in steering torque according to the operation of a steering wheel of a vehicle by a non-contact sensing apparatus. The present invention relates to a non-contact steering torque sensing device for an electric steering apparatus of a vehicle, which can be used semi-permanently.

근자에 들어 자동차 기술이 발전하면서 차량의 안전한 주행을 위해 다방면에 걸쳐 기술이 개발되고 있으며, 대표적으로 전기자동차의 전기식 파워 스티어링장치(이피에스, EPS; Electric Power Steering device)는 차량의 방향을 전환하는 스티어링휠(조향핸들)의 작동에 따른 조향축의 조향토오크 변화를 토오크 감지수단에 의해 전기적인 신호로 검출하여 제어부(ECU)로 전달함으로서 소정의 조향제어수단을 통해 바퀴가 조향방향으로 작동할 수 있도록 이루어진다.In recent years, with the development of automobile technology, technologies are being developed in various fields for safe driving of vehicles. Representatively, electric power steering devices (EPS, EPS) of electric vehicles are used to change the direction of vehicles. The steering torque change of the steering shaft according to the operation of the steering wheel (steering handle) is detected by the torque sensing means as an electric signal and transmitted to the control unit ECU so that the wheel can operate in the steering direction through a predetermined steering control means. Is done.

이와 같이 차량의 조향토오크 감지장치와 관련한 종래의 기술로는 국내 특허출원 제: 2004-44326호의 명칭: '자동차용 조향장치의 토오크센서' 외에도 다수의 건으로 공지된 바 있으며, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.As such, the related art related to the steering torque sensing device of a vehicle has been known as a number of cases in addition to the Korean Patent Application No. 2004-44326 name: 'Torque Sensor of Automotive Steering Device', and a detailed description thereof will be omitted. do.

또는, 미국특허 공개번호 제: 2004-11138호에 의해 '조향주의 비틀림을 탐지하기 위한 위치센서'로 개시된 바 있으며, 개략적으로 살펴보면, 조향주의 비틀림을 탐지하기 위하여 여러개의 자석을 포함하고 있는 첫번째 자석구조물과, 여러개의 톱니를 가지고 최소한의 감지부가 위치하는 공극을 한정하는 두개의 강자성 고리를 포함하고 있는 두번째 자석구조물로 이루어져 있다.Alternatively, US Patent Publication No. 2004-11138 discloses a position sensor for detecting steering twist, which is roughly described as the first magnet including several magnets to detect steering twist. It consists of a second magnet structure containing a structure and two ferromagnetic rings that define the air gap with several teeth and the minimum sensing section.

위와 같이 종래의 기술로 언급된 미국특허는 주요부를 구성하는 여러개의 자석들을 가지는 자석구조물이나 고리 등이 복잡한 구성 및 구조를 가짐으로 제작이 난해하며, 생산성의 저하는 물론 제품의 가격이 상대적으로 증가하는 등 비경제적인 문제점들이 있었다.As mentioned above, the US patent mentioned in the prior art is difficult to manufacture due to the complicated structure and structure of a magnet structure or a ring having a plurality of magnets constituting the main part, a decrease in productivity as well as a relatively high price of the product. There were uneconomical problems.

또한, 센서의 주요부를 구성하는 구성요소 및 유기적인 결합의 정밀도에 따라 출력전압의 오차 및 노이즈의 발생률이 증가하는 등 오작동의 발생률이 증가하는 등의 문제점이 있었다. In addition, there is a problem such as an increase in the incidence of malfunction, such as an error in the output voltage and the occurrence rate of noise increases according to the components constituting the main part of the sensor and the precision of the organic coupling.

이러한 조향장치의 오작동은 차량의 주행성에 지대한 영향을 끼침으로 차량 사고를 예방하고 안전성적인 주행을 위해 시급한 개선을 필요로 하고 있다.This malfunction of the steering system has a great effect on the running of the vehicle, and therefore urgent improvement is required for preventing a vehicle accident and driving safely.

이미 상기와 같은 문제점들을 해결하고자, 본 발명의 출원인에 의해 특허출원 제: 2008-51415호로서 선 제안된 바에 있으나, 이 또한 홀센서가 부착된 회전판이 접속단자와 접촉식으로 이루어져 있어서, 이에 따른 장치의 오작동 내지는 출력신호의 불균일, 접촉부의 마모 등이 예상되었던 것이다.In order to solve the above problems, it has been previously proposed as a patent application No. 2008-51415 by the applicant of the present invention, but also this is because the rotating plate is attached to the connection terminal and the Hall sensor is attached, Malfunctions of the device or uneven output signals, abrasion of contacts, etc. were expected.

본 발명은 조향장치의 조향토오크 감지장치에 있어서, 상기 조향장치의 조향축에 부착하여 조향핸들과 연동하는 자력부재(10)와; 상기 자력부재의 하부 회전판에 부착하여 근접설치되고 자기장에 의해 연동하는 자성체(20)와; 상기 회전판의 가장자리부에 일정간격으로 이격설치된 한 쌍의 자력부재(30a,30b)와; 상기 자력부재(30a,30b)의 사이에서 자기장의 변화를 검출하기 위한 홀센서(40)와; 상기 회전판의 하부에 고정설치하여 홀센서가 장착되는 케이싱(50)으로 구성됨을 특징으로 하는 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치를 제안한다.The present invention relates to a steering torque sensing device of a steering apparatus, comprising: a magnetic member (10) attached to a steering shaft of the steering apparatus and interlocked with a steering handle; A magnetic body 20 attached to the lower rotating plate of the magnetic member and installed in close proximity and interlocked by a magnetic field; A pair of magnetic members 30a and 30b spaced apart at regular intervals from the edge of the rotating plate; A Hall sensor 40 for detecting a change in the magnetic field between the magnetic force members 30a and 30b; It proposes a non-contact steering torque detection device for an electric steering apparatus of a vehicle, characterized in that the casing (50) is fixed to the lower portion of the rotating plate mounted with a hall sensor.

또는, 본 발명의 상기 자력부재(30a,30b)는 서로 대향하는 극성(極性)이 동일한 구성됨을 특징으로 한다.Alternatively, the magnetic force members 30a and 30b of the present invention are characterized by having the same polarity opposite to each other.

또는, 본 발명의 상기 홀센서는 한 쌍으로 구비하되, 축방향으로 상·하 나란하게 설치된 구성임을 특징으로 한다.Alternatively, the Hall sensor of the present invention is provided in a pair, characterized in that the configuration installed side by side in the axial direction.

또는, 본 발명은 상기 자력부재를 회전판에 장착하기 위한 비자성의 지지대(32)가 더 구비됨을 특징으로 한다.Or, the present invention is characterized in that the non-magnetic support 32 for mounting the magnetic member on the rotating plate is further provided.

또는, 본 발명은 상기 자력부재(30a,30b)를 탄성적으로 지지하는 탄성부 재(38)가 더 구비됨을 특징으로 한다.Alternatively, the present invention is characterized in that the elastic member 38 is further provided to elastically support the magnetic force members (30a, 30b).

또는, 본 발명은 상기 홀센서의 양측에 부착되는 도금판(45)을 포함하는 구성임을 특징으로 한다.Or, the present invention is characterized in that it comprises a plate 45 attached to both sides of the Hall sensor.

또는, 본 발명은 상기 홀센서 및 구성요소들을 수용하는 케이싱(50)이 더 구비됨을 특징으로 한다.Alternatively, the present invention is characterized in that the casing 50 for accommodating the Hall sensor and components are further provided.

또는, 본 발명의 상기 자력부재(10)와 자성체(20)는 요철(凹凸)로 대응하도록 구성됨을 특징으로 한다.Alternatively, the magnetic force member 10 and the magnetic body 20 of the present invention is characterized in that it is configured to correspond to the irregularities (凹凸).

상기와 같은 특징을 가지는 본 발명의 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치는, 조향축과 하부의 출력축 간에 자기장에 의해 비접촉식으로 연동하도록 되고, 조향축의 비틀림 토오크를 홀센서에 의해 비접촉식으로 감지하여 제어부로 전달함으로서 조향장치의 작동을 원활하게 하는 효과가 있다. The non-contact steering torque sensing device for an electric steering apparatus of a vehicle according to the present invention having the above characteristics is to be contactlessly interlocked by a magnetic field between a steering shaft and an output shaft of the lower portion, and detects the torsional torque of the steering shaft in a non-contact manner by a Hall sensor. By transmitting to the control unit has an effect of smoothing the operation of the steering apparatus.

물론, 본 발명의 조향토오크 감지장치는 비접촉식의 구성과 작동을 통해 종래의 접촉식에 따른 문제점들을 일소에 해소하는 장점과, 조향핸들 및 조향축을 포함한 차량 바퀴의 조향수단 등의 구조를 간소화할 수 있음은 물론, 중량 및 소음을 현저히 감소시킬 수 있고, 동시에 보다 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.Of course, the steering torque sensing device of the present invention has the advantage of eliminating the problems of the conventional contact type through the configuration and operation of the non-contact, and simplify the structure of the steering means of the vehicle wheel including the steering wheel and the steering shaft. Of course, the weight and noise can be significantly reduced, while at the same time providing the effect of more precise control.

그리고, 본 발명은 간단한 구조로서 제작은 물론 수리보수가 용이하며, 생산원가는 물론 제품의 가격을 현저히 낮출 수 있는 경제적인 이점이 있다.In addition, the present invention has a simple structure, as well as easy to repair and repair, there is an economic advantage that can significantly reduce the production cost as well as the price of the product.

또는, 본 발명은 양측 자력부재 사이에서 동작하는 홀센서를 통해 보다 정확한 출력전압을 얻을 수 있으며, 출력전압의 오차범위를 최소화할 수 있는 등 고도의 정밀성을 제공하며, 이는 곧 제어부로 하여금 안정적인 바퀴의 조향제어 및 주행성을 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Alternatively, the present invention can obtain a more accurate output voltage through the Hall sensor operating between the two magnetic members, and to provide a high degree of precision, such as to minimize the error range of the output voltage, which is a control wheel for the stable wheel There is an advantage that can significantly improve the steering control and runability.

또는, 본 발명은 홀센서의 양측 자력부재가 탄성부재로 지지되어 있어서 자력부재와 홀센서 간의 충격력을 완화하며 센서의 손상을 방지하는 장점이 있다.Alternatively, the present invention has the advantage that the magnetic force of both sides of the Hall sensor is supported by the elastic member to alleviate the impact force between the magnetic force member and the Hall sensor and to prevent damage to the sensor.

그리고, 본 발명은 자력부재와 자력체가 서로 요철(凹凸)로 대응하도록 구성하여 자기장의 작용력을 증가시킬 수 있으며, 서로 간에 긴밀하게 연동하도록 함은 물론 오작동을 방지하고 장치의 성능을 향상시키는 이점이 있다.In addition, the present invention can be configured so that the magnetic member and the magnetic body to correspond to each other with concave-convex (작용) to increase the action force of the magnetic field, to work closely with each other, as well as to prevent malfunction and improve the performance of the device have.

또한, 본 발명은 장치의 각 구성요소들이 케이싱으로 감싸져 오작동을 예방하고 보다 안정적인 작동이 가능하며 손상을 방지하는 효과가 있다.In addition, the present invention is that each component of the device is wrapped in a casing to prevent malfunction, more stable operation is possible and there is an effect of preventing damage.

그리고, 본 발명은 홀센서의 양측에 도금판이 부착되어져 있어서 감지 능력을 향상시켜 보다 정밀한 측정이 가능하도록 함은 물론 센서가 손상되지 않도록 보호하는 이점이 있다.In addition, the present invention has a plate plate is attached to both sides of the Hall sensor to improve the detection capability to enable more accurate measurement as well as to protect the sensor from damage.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치의 구성을 나타낸 분리사시도이고, 도 2와 도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 조향토오크 감지장치를 단면으로 나타낸 정면도와 평면도이다.
상기의 도면에 따른 본 발명의 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치는, 조향장치의 조향토오크 감지장치에 있어서, 상기 조향장치의 조향축에 부착하여 조향핸들과 연동하는 자력부재(10)와; 상기 자력부재의 하부 회전판에 부착하여 근접설치되고 자기장에 의해 연동하는 자성체(20)와; 상기 회전판의 가장자리부에 일정간격으로 이격설치된 한 쌍의 자력부재(30a,30b)와; 상기 자력부재(30a,30b)의 사이에서 자기장의 변화를 검출하기 위한 홀센서(40)와; 상기 회전판의 하부에 고정설치하여 홀센서가 장착되는 케이싱(50)으로 구성된다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 자력부재(30a,30b)는 서로 대향하는 극성(極性)이 동일한 구성이다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 홀센서는 한 쌍으로 구비하되, 축방향으로 상·하 나란하게 설치된 구성이다.
바람직하게는, 본 발명은 상기 자력부재를 회전판에 장착하기 위한 비자성의 지지대(32)가 더 구비된다.
바람직하게는, 본 발명은 상기 자력부재(30a,30b)를 탄성적으로 지지하는 탄성부재(38)가 더 구비된다.
*바람직하게는, 본 발명은 상기 홀센서의 양측에 부착되는 도금판(45)을 포함하는 구성이다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 자력부재(10)와 자성체(20)는 요철(凹凸)로 대응하도록 구성된다.
위를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 자력부재(10)는 조향축(1)에 부착하여 조향핸들의 작동에 따라 연동하도록 되고, 보다 구체적으로는 자력부재(10)가 토션바(2)에 부착되며, 회전동작하기 적합하도록 둥근 링으로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 자성체(20)는 자력부재의 자기장이 작용하면 자기화되는 금속부재가 가장 바람직하며, 또는 자력부재(10)의 자기장에 의해 당겨지도록 반대의 극성(極性)을 가지는 자력부재로 이루어질 수도 있다. 예컨대, 상기 자력부재(20)가 'N'극 이면 자력체는 'S'극을 가지도록 하거나, 자력부재가 'S'극이면 자력체는 'N'극을 가지도록 하는 것이다. 즉, 상기 자성체(20)를 자력부재(10)의 자기장이 작용하도록 근접설치하여 자기장에 의해 연동하도록 하는 것이다. 물론, 상기 자성체 및 회전판이 자력부재와 일정간격을 유지한 상태에서 연동하도록 소정의 지지수단을 구비하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 자성체(20)는 회전판의 일측에 부착되고, 상기 회전판의 타측면에 부착된 또 다른 자력부재(30a,30b)에 의해 홀센서가 작동된다.
상기 자력부재(30a,30b)는 회전판의 가장자리부에 일정한 간격을 두고 이격 설치되도록 한 쌍으로 마련되며, 양측 자력부재의 사이에 홀센서(40)가 구비된다.
상기 자력부재(30a,30b)는 도 3에서처럼, 홀센서의 양측으로 동일한 간격을 두고 이격 설치되며, 상기 회전판은 회전 동작이 적합하도록 원판으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 자력부재(30a,30b)를 회전판에 장착하기 위한 소정의 지지대(32)가 구비된다.
상기 지지대(32)는 가로방향으로 연장되고 회전판의 회전반경을 따라 만곡되게 굽어져 있고 중간에 체결구멍(33)이 형성되며, 상기 회전판의 하부에 형성된 소정의 돌출테에 유동구멍(24)을 형성하여 볼트, 너트 등의 체결구(34)로서 조립함으로서, 상기 홀센서가 자력부재(30a,30b)의 중심에 위치하도록 용이하게 조절할 수 있다.
상기의 자력부재(30a,30b)들은 영구자석으로 이루어지는 것이 바람직하며,상기 지지대(32)는 자력부재의 자력이 직접적으로 작용하지 않도록 비자성체로 이루어지는 것이 바람직하며, 예컨대 1mm~2mm의 두께를 가지는 알루미늄 및 알루미늄합금 등으로 이루어지는 것이 가장 적합하다.
상기 홀센서(40)는 일반적으로 공지된 것으로, 상기 자력부재(30a,30b)의 자기장 변화(세기)에 따른 출력전압 세기의 변화를 검출하는 것이다.
상기 홀센서(40)는 양측 자력부재의 중심에 위치하도록 지지대를 조절하여 고정시킨다. 여기서 상기 자력부재(30a,30b)는 홀센서의 양측으로 배치하되, 조향축으로부터 연장선 중심선 상에서 양측으로 자력부재가 이격된 각도(θ)가 동일하도록 설치되며, 그 각도(θ)는 5도가 가장 바람직하다.
여기서, 상기 자력부재(30a,30b)는 서로 마주하는 극성(極性)이 동일하도록 배치하여 홀센서에 의해 자기장이 변화하는 것을 감지한다. 다시말해, 상기 자력부재(30a)의 내측 극이 'N'극이면 타측 자력부재(30b)도 'N'극을 가지도록 하며 또는 역으로, 'S'극으로 통일시키는 것이다.
*상기 홀센서(40)는 케이블(42)을 통해 제어부(ECU)와 연결되며, 홀센서의 입력전압 및 출력전압 등을 각각 담당한다.
상기 홀센서는 고정된 상태에서 조향토오크를 감지하게 되는데 이를 위해, 소정의 케이싱(50)을 구비하여 하우징(3)에 부착된다.
상기 케이싱(50)은 내부 일측에 홀센서가 부착되고 케이블이 통과하도록 통공(52)이 마련되며, 홀센서를 포함한 자력부재 등의 구성요소들을 수용할 수 있도록 오목하게 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 차량의 전기식 조향장치용 토오크 감지장치는 이어지는 작동상태의 설명으로 보다 용이하게 이해될 것이다.
도 4는 본 발명의 차량의 전기식 조향장치용 토오크 감지장치의 작동상태를 나타낸 평면도이다.
상기 도면들을 참조하면, 홀센서(40)가 양측 자력부재(30a,30b)의 중심에 위치한 상태에서 일예로, 상기 조향핸들과 연동하는 조향축이 시계방향으로 회전하게 되면, 자력부재(30a)가 홀센서의 일측으로 근접함과 동시에 타측의 자력부재(10b)는 멀어진다.
이때, 상기 홀센서(40)에 작용하는 자기장의 변화(세기)가 발생하게 되며, 이와 함께 홀센서의 출력전압이 변화함으로 상기 조향축의 작동에 따른 조향토오크가 검출되며, 이와 상응하는 출력값이 케이블을 통해 제어부로 전달되는 것이다.
상기 홀센서의 검출신호는 제어부로 전달되고 제어부에서는 바퀴 조향수단을 통해 바퀴를 조향방향으로 작동시킬 수 있도록 한다.
여기서, 상기 조향핸들을 지속적으로 회전시킬 경우, 상기 회전판과 자력부재는 자석부재(10)와 비접촉한 상태에서 자기장에 의해 연동함으로 상기 자력부재(30a)가 홀센서와 근접 또는 밀착한 상태로 정지하게 되고, 상기 조향핸들 및 토션바는 지속적으로 회전(360도 회전)작동이 가능함은 물론 홀센서를 통해 조향토오크를 검출할 수 있도록 되는 것이다.
*이후, 상기 조향핸들이 정지시키면 자력부재의 자기장에 의해 회전판이 반대방향 즉, 반시계 방향으로 회동복귀하여 자력부재의 중심에 홀센서가 위치하게 된다.
[실시예 2]
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 비접촉식 조향토오크 감지장치의 자력부재(10) 및 자성체(20)를 단면으로 나타낸 부분 상세도이다.
본 발명에 따른 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치는 상기 자력부재(10a)와 자성체(20a)가 요철(凹凸)로 이루어져 대응면적이 확대되도록 구성함으로서 자기장의 작용력을 증가시키고 보다 긴밀하게 연동하도록 된다. 이는 도 5에서처럼, 자력부재와 자성체의 마주하는 면에 요입부(12) 및 돌출테(21)가 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 요입부가 돌출테를 수용하되 서로 간섭되지 않도록 밀접한 간격을 두고 있으며, 간격이나 형태의 변화를 통해 자기장의 작용을 적절히 조절할 수 있음은 물론 원활하게 연동되도록 구성한다.
[실시예 3]
도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 비접촉식 조향토오크 감지장치를 예시한 평면도이다.
그리고, 본 발명은 홀센서(40)의 양측에 도금판(45)을 부착하여 감지 능력을 향상시키며, 상기 도금판(45)은 홀센서 감지부의 양측에 부착되도록 하고, 니켈, 코발트 또는 니켈-코발트합금으로 도금하는 것이 바람직하며, 외부의 충격력에 의해 센서가 손상되지 않도록 보호한다.
그리고, 상기 지지대(32)의 양측 단부에 받침대(36)를 설치하고, 상기 받침대와 탄성부재의 사이에 탄성부재(38)를 구비하여 상기 자력부재에 탄성복원력이 작용하도록 지지한다. 다시말해, 상기 자력부재가 회전작동하면서 홀센서와 접촉하게 되면 탄성부재에 의해 충격력을 완화하여 손상되지 않도록 하는 것이다.
[실시예 4]
도 7은 본 발명의 제 4실시예에 따른 비접촉식 조향토오크 감지장치의 이중구조의 홀센서를 통해 얻어지는 출력값을 나타낸 그래프이다.
본 발명에 따른 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치는 상기 홀센서(40a,40b)를 한 쌍으로 마련하되, 축방향으로 상·하 나란한 이중구조로 구성된다. 상기 홀센서(40a,40b)는 각각의 센서 또는 감지부에 독립적으로 작용하는 자기장의 변화에 반하여 역커브로 동작하도록 된다. 이로서 도 7에서 예시한 것처럼 상기 홀센서(40a,40b)의 전압값이 서로 교차하는 출력값을 얻을 수 있으며, 보다 정밀한 조향토오크를 검출할 수 있는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is an exploded perspective view showing the configuration of a non-contact steering torque detection device for an electric steering apparatus of a vehicle according to an embodiment of the present invention, Figures 2 and 3 is a front view showing a non-contact steering torque detection device according to the present invention in cross section. And top view.
The non-contact steering torque sensing device for an electric steering apparatus of the present invention according to the drawings, in the steering torque sensing device of the steering apparatus, a magnetic member 10 attached to the steering shaft of the steering apparatus and interlocked with the steering wheel Wow; A magnetic body 20 attached to the lower rotating plate of the magnetic member and installed in close proximity and interlocked by a magnetic field; A pair of magnetic members 30a and 30b spaced apart at regular intervals from the edge of the rotating plate; A Hall sensor 40 for detecting a change in the magnetic field between the magnetic force members 30a and 30b; It is fixed to the lower portion of the rotating plate consists of a casing (50) to which the hall sensor is mounted.
Preferably, the magnetic force members 30a and 30b of the present invention have the same polarity opposite to each other.
Preferably, the Hall sensor of the present invention is provided in a pair, the configuration is installed side by side in the axial direction.
Preferably, the present invention is further provided with a non-magnetic support 32 for mounting the magnetic member on the rotating plate.
Preferably, the present invention is further provided with an elastic member 38 for elastically supporting the magnetic force members (30a, 30b).
Preferably, the present invention comprises a plated plate 45 attached to both sides of the hall sensor.
Preferably, the magnetic force member 10 and the magnetic body 20 of the present invention is configured to correspond to the irregularities.
The above is described in more detail as follows.
First, the magnetic force member 10 is attached to the steering shaft (1) to interlock according to the operation of the steering wheel, more specifically the magnetic force member (10) is attached to the torsion bar (2), suitable for rotational operation It is preferable that the round ring be configured.
The magnetic body 20 is most preferably a metal member that is magnetized when the magnetic field of the magnetic member is applied, or may be made of a magnetic member having an opposite polarity so as to be pulled by the magnetic field of the magnetic member 10. For example, when the magnetic member 20 is the 'N' pole, the magnetic body has a 'S' pole, or when the magnetic member is the 'S' pole, the magnetic body has a 'N' pole. That is, the magnetic body 20 is to be installed in close proximity to the magnetic field of the magnetic force member 10 to act by the magnetic field. Of course, the magnetic body and the rotating plate is preferably provided with a predetermined support means so as to interlock with the magnetic force member at a predetermined interval.
The magnetic body 20 is attached to one side of the rotating plate, the hall sensor is operated by the other magnetic force members (30a, 30b) attached to the other side of the rotating plate.
The magnetic force members 30a and 30b are provided in pairs so as to be spaced apart at regular intervals from the edge of the rotating plate, and the hall sensors 40 are provided between the magnetic force members on both sides.
The magnetic members 30a and 30b are spaced apart at equal intervals on both sides of the hall sensor, as shown in FIG. 3, and the rotating plate is preferably formed of a disc to suit the rotation operation.
And a predetermined support 32 for mounting the magnetic member (30a, 30b) to the rotating plate is provided.
The support 32 extends in the horizontal direction and is bent along the radius of rotation of the rotating plate, and a fastening hole 33 is formed in the middle thereof, and the flow hole 24 is formed in a predetermined protruding frame formed at the bottom of the rotating plate. By forming and assembling as fasteners 34 such as bolts and nuts, the Hall sensor can be easily adjusted to be located at the center of the magnetic force members 30a and 30b.
The magnetic member 30a, 30b is preferably made of a permanent magnet, the support 32 is preferably made of a non-magnetic material so that the magnetic force of the magnetic member does not directly act, for example having a thickness of 1mm ~ 2mm It is most suitable that it consists of aluminum, aluminum alloy, etc.
The Hall sensor 40 is generally known and detects a change in the output voltage intensity according to the change (intensity) of the magnetic field of the magnetic force members 30a and 30b.
The hall sensor 40 is fixed by adjusting the support so as to be located at the center of the two magnetic members. Wherein the magnetic force member (30a, 30b) is disposed on both sides of the Hall sensor, the magnetic force member spaced apart on both sides on the extension line centerline from the steering axis is installed so that the angle (θ) is the same, the angle (θ) is the most 5 degrees desirable.
Here, the magnetic force members 30a and 30b are arranged to have the same polarity facing each other so that the magnetic field is changed by the hall sensor. In other words, when the inner pole of the magnetic member 30a is an 'N' pole, the other magnetic force member 30b also has an 'N' pole, or vice versa, to unify the 'S' pole.
The hall sensor 40 is connected to the control unit ECU through a cable 42 and is responsible for an input voltage and an output voltage of the hall sensor, respectively.
The hall sensor detects steering torque in a fixed state. To this end, the hall sensor is provided with a predetermined casing 50 and attached to the housing 3.
The casing 50 has a hall sensor attached to one side of the casing 50, and a through hole 52 is provided to allow a cable to pass therethrough, and the casing 50 is concave to accommodate components such as a magnetic member including the hall sensor.
The torque sensing device for the electric steering apparatus of the vehicle of the present invention configured as described above will be more easily understood by the following description of the operating state.
4 is a plan view showing an operating state of a torque sensing device for an electric steering apparatus of a vehicle of the present invention.
Referring to the drawings, in the state where the Hall sensor 40 is located at the center of both magnetic members (30a, 30b), for example, when the steering shaft interlocked with the steering wheel in the clockwise direction, the magnetic member (30a) Close to one side of the Hall sensor and at the same time the magnetic force member (10b) of the other side away.
At this time, a change (intensity) of the magnetic field acting on the hall sensor 40 is generated, and the steering torque according to the operation of the steering shaft is detected by changing the output voltage of the hall sensor. It is delivered to the control unit through.
The detection signal of the Hall sensor is transmitted to the control unit so that the control unit can operate the wheel in the steering direction through the wheel steering means.
In this case, when the steering wheel is continuously rotated, the rotating plate and the magnetic force member are interlocked by a magnetic field in a non-contact state with the magnet member 10 to stop the magnetic force member 30a in close or close contact with the hall sensor. The steering wheel and the torsion bar are capable of continuously rotating (rotating 360 degrees) as well as detecting the steering torque through a hall sensor.
Afterwards, when the steering wheel is stopped, the rotating plate rotates in the opposite direction, that is, counterclockwise, by the magnetic field of the magnetic member, so that the hall sensor is positioned at the center of the magnetic member.
Example 2
5 is a partial detailed view showing, in cross section, the magnetic force member 10 and the magnetic body 20 of the non-contact steering torque sensing device according to the second embodiment of the present invention.
The non-contact steering torque sensing device for an electric steering apparatus of a vehicle according to the present invention is configured such that the magnetic force member 10a and the magnetic body 20a are made of irregularities to increase the corresponding area, thereby increasing the action force of the magnetic field and more closely. It will work. 5, the indentation part 12 and the protruding frame 21 are preferably formed on the opposing surfaces of the magnetic member and the magnetic body. The indenting part accommodates the protruding frame but is closely spaced so as not to interfere with each other. In addition, it is possible to properly control the action of the magnetic field by changing the interval or form, as well as to configure smoothly.
Example 3
6 is a plan view illustrating a non-contact steering torque sensing device according to a third embodiment of the present invention.
In addition, the present invention improves the sensing ability by attaching the plate 45 to both sides of the Hall sensor 40, the plate 45 is to be attached to both sides of the Hall sensor detection, nickel, cobalt or nickel- Plating with a cobalt alloy is preferred and protects the sensor from damage by external impact forces.
In addition, a pedestal 36 is installed at both ends of the support 32, and an elastic member 38 is provided between the pedestal and the elastic member to support the elastic restoring force on the magnetic force member. In other words, when the magnetic member is in contact with the hall sensor while rotating, the impact force is relieved by the elastic member so as not to be damaged.
Example 4
7 is a graph showing an output value obtained through the hall sensor of the dual structure of the non-contact steering torque sensing device according to the fourth embodiment of the present invention.
The non-contact steering torque sensing device for an electric steering apparatus of a vehicle according to the present invention is provided with the pair of hall sensors 40a and 40b, and is configured in a dual structure in the axial direction. The hall sensors 40a and 40b operate in reverse curves against a change in the magnetic field acting independently of each sensor or sensing unit. Thus, as illustrated in FIG. 7, an output value at which voltage values of the Hall sensors 40a and 40b intersect with each other can be obtained, and more precise steering torque can be detected.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치의 구성을 나타낸 분리사시도.1 is an exploded perspective view showing the configuration of a non-contact steering torque detection device for an electric steering apparatus of a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 조향토오크 감지장치를 단면으로 나타낸 정면도와 평면도.2 and 3 are a front view and a plan view showing, in cross section, a non-contact steering torque sensing device according to the present invention.

도 4는 본 발명의 차량의 전기식 조향장치용 토오크 감지장치의 작동상태를 나타낸 평면도.Figure 4 is a plan view showing the operating state of the torque sensing device for an electric steering apparatus of a vehicle of the present invention.

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 비접촉식 조향토오크 감지장치의 자력부재 및 자성체를 단면으로 나타낸 부분 상세도.FIG. 5 is a partial detailed view showing, in cross section, a magnetic member and a magnetic body of a non-contact steering torque sensing device according to a second embodiment of the present invention; FIG.

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 비접촉식 조향토오크 감지장치를 예시한 평면도.6 is a plan view illustrating a non-contact steering torque sensing device according to a third embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제 4실시예에 따른 비접촉식 조향토오크 감지장치의 이중구조의 홀센서를 통해 얻어지는 출력값을 나타낸 그래프.Figure 7 is a graph showing the output value obtained through the hall sensor of the dual structure of the non-contact steering torque detection device according to a fourth embodiment of the present invention.

Claims (7)

조향장치의 조향토오크 감지장치에 있어서,In the steering torque detection device of the steering device, 상기 조향장치의 조향축에 부착하여 조향핸들과 연동하는 자력부재(10)와;A magnetic member (10) attached to the steering shaft of the steering apparatus and interlocked with the steering wheel; 상기 자력부재의 하부 회전판에 부착하여 근접설치되고 자기장에 의해 연동하는 자성체(20)와;A magnetic body 20 attached to the lower rotating plate of the magnetic member and installed in close proximity and interlocked by a magnetic field; 상기 회전판의 가장자리부에 일정간격으로 이격설치된 한 쌍의 자력부재(30a,30b)와; A pair of magnetic members 30a and 30b spaced apart at regular intervals from the edge of the rotating plate; 상기 자력부재(30a,30b)의 사이에서 자기장의 변화를 검출하기 위한 홀센서(40)와;A Hall sensor 40 for detecting a change in the magnetic field between the magnetic force members 30a and 30b; 상기 회전판의 하부에 고정설치하여 홀센서가 장착되는 케이싱(50)으로 구성됨을 특징으로 하는 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치.Non-contact steering torque detection device for an electric steering apparatus of a vehicle, characterized in that the casing (50) is fixed to the lower portion of the rotating plate is mounted to the hall sensor. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 자력부재(30a,30b)는 서로 대향하는 극성(極性)이 동일함을 특징으로 하는 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치.The magnetic force member (30a, 30b) is a non-contact steering torque sensing device for an electric steering apparatus of the vehicle, characterized in that the same polarity opposite each other. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 홀센서는 한 쌍으로 구비하되, 축방향으로 상·하 나란하게 설치됨을 특징으로 하는 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치.The hall sensor is provided in a pair, the contactless steering torque detection device for an electric steering apparatus of the vehicle, characterized in that installed in parallel in the axial direction. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 자력부재를 회전판에 장착하기 위한 비자성의 지지대(32)가 더 구비됨을 특징으로 하는 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치.Non-contact steering torque sensing device for an electric steering apparatus of a vehicle, characterized in that the non-magnetic support for mounting the magnetic member on the rotating plate (32) is further provided. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,The method according to claim 1 or 4, 상기 자력부재(30a,30b)를 탄성적으로 지지하는 탄성부재(38)가 더 구비됨을 특징으로 하는 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치.Non-contact steering torque sensing device for an electric steering apparatus of a vehicle, characterized in that it further comprises an elastic member (38) to elastically support the magnetic force member (30a, 30b). 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 홀센서의 양측에 부착되는 도금판(45)을 포함하는 구성임을 특징으로 하는 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치.Non-contact steering torque sensing device for an electric steering apparatus of a vehicle, characterized in that it comprises a plate 45 attached to both sides of the hall sensor. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 자력부재(10)와 자성체(20)는 요철(凹凸)로 대응하도록 구성됨을 특징으로 하는 차량의 전기식 조향장치용 비접촉식 조향토오크 감지장치.The magnetic force member 10 and the magnetic body 20 is a non-contact steering torque sensing device for an electric steering apparatus of a vehicle, characterized in that configured to correspond to the irregularities (凹凸).
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