KR101089437B1 - Non-contacting type torque sensor for steering system - Google Patents

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KR101089437B1 KR1020090083249A KR20090083249A KR101089437B1 KR 101089437 B1 KR101089437 B1 KR 101089437B1 KR 1020090083249 A KR1020090083249 A KR 1020090083249A KR 20090083249 A KR20090083249 A KR 20090083249A KR 101089437 B1 KR101089437 B1 KR 101089437B1
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Abstract

본 발명은 조향장치용 비접촉식 토크센서에 관한 것이다. 본 발명에 따른 조향장치용 비접촉식 토크센서는 입력축과 출력축 사이에 개재하여 상기 입력축과 상기 출력축 간의 회전각 차이를 감지하는 조향장치용 비접촉식 토크센서에 있어서, 상기 입력축에 연결되어 회전하는 원통 상의 마그네트를 구비하는 로터부; 상기 출력축에 연결되어 회전하며 상기 마그네트를 내포하여 상기 마그네트의 자기를 검출하는 링 상의 스테이터 본체와, 상기 스테이터 본체로부터 회전축 방향으로 연장된 자기전달부를 구비하는 스테이터부; 및 상기 자기전달부와 대향하도록 상기 회전축 방향으로 연장되어 상기 스테이터 본체가 검출한 자기를 상기 자기전달부로부터 수령하는 자기수령부를 구비하는 콜렉터부를 포함한다. 이에 따라 스테이터부와 콜렉터부 간의 회전축 방향 거리 변화에 관계 없이 안정적으로 자기를 센싱할 수 있다.The present invention relates to a non-contact torque sensor for a steering device. The non-contact torque sensor for steering apparatus according to the present invention is a non-contact torque sensor for steering apparatus for detecting a difference in rotation angle between the input shaft and the output shaft interposed between the input shaft and the output shaft, the magnet on the cylindrical to rotate connected to the input shaft Rotor part provided; A stator unit which is connected to the output shaft and includes a stator main body on a ring that includes the magnet to detect magnetism of the magnet, and a magnetic transmission unit extending in the rotation axis direction from the stator main body; And a collector portion extending in the direction of the rotation axis so as to face the magnetic transmission portion, and having a magnetic reception portion for receiving the magnetism detected by the stator main body from the magnetic transmission portion. Accordingly, the magnetism can be stably sensed regardless of the change in the rotation axis direction distance between the stator part and the collector part.

조향장치, 토크센서, 비접촉식 Steering Device, Torque Sensor, Non-Contact

Description

조향장치용 비접촉식 토크센서{NON-CONTACTING TYPE TORQUE SENSOR FOR STEERING SYSTEM}Non-contact torque sensor for steering system {NON-CONTACTING TYPE TORQUE SENSOR FOR STEERING SYSTEM}

본 발명은 조향장치용 비접촉식 토크센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조향핸들의 조작에 의해 입력축이 회전될 때, 바퀴와 연결된 출력축이 상기 입력축과 동일하게 회전될 수 있도록 하여 조향력을 향상시키기 위한 조향장치용 비접촉식 토크센서에 관한 것이다.The present invention relates to a non-contact torque sensor for a steering apparatus, and more particularly, when the input shaft is rotated by the steering wheel, the output shaft connected to the wheel can be rotated in the same manner as the input shaft to improve steering force. A non-contact torque sensor for an apparatus.

일반적으로 차량의 주행 또는 정지시에 조향핸들을 회전시킴에 따라 노면과 접촉하고 있는 바퀴도 회전하게 된다. 즉 상기 조향핸들을 좌측 방향 또는 우측 방향으로 회전시키게 되면 이와 동일한 방향으로 바퀴가 회전하게 된다. 그런데 상기 바퀴는 노면과 접촉된 상태이기 때문에 상기 바퀴와 상기 노면 사이의 마찰력에 의해서 상기 조향핸들과 상기 바퀴의 회전각은 서로 상이하게 되어 운전자는 상기 조향핸들을 조작함에 있어 큰 힘을 필요로 하게 된다.In general, as the steering wheel is rotated when the vehicle is driven or stopped, the wheels in contact with the road surface are also rotated. That is, when the steering wheel is rotated in the left direction or the right direction, the wheel rotates in the same direction. However, since the wheel is in contact with the road surface, the rotation angles of the steering wheel and the wheel are different from each other by the friction force between the wheel and the road surface, so that the driver needs a large force to operate the steering wheel. do.

따라서 상기 조향핸들과 상기 바퀴의 회전각 편차를 측정하고, 이를 보상하기 위해 토크센서(Torque sensor)가 구비된다. 즉 상기 토크센서는 상기 조향핸들과 상기 바퀴의 회전각 편차를 측정하고, 이 측정된 편차만큼 별개의 동력수단을 이용하여 상기 바퀴를 회전시킴으로써 차량을 진행하고자 하는 방향으로 안전하고 정확하게 조향할 수 있도록 조향 편의성을 높이기 위한 장치이다.Therefore, the torque sensor (Torque sensor) is provided to measure the deviation of the rotation angle of the steering wheel and the wheel, and to compensate for this. That is, the torque sensor measures the rotation angle deviation between the steering wheel and the wheel, and rotates the wheel using a separate power means by the measured deviation so that the vehicle can safely and accurately steer in the direction to proceed the vehicle. It is a device for improving steering convenience.

상기 토크센서는 접촉방식과 비접촉식방식으로 크게 구분되는데, 접촉방식은 소음과 내구성의 저하문제로 인해 최근에는 비접촉식방식의 토크센서를 채택하고 있다. 또한 비접촉식방식의 토크센서는 크게 자기저항 검출방식, 자기변형 검출방식, 정전용량 검출방식, 그리고 광학식 검출방식으로 구분된다.The torque sensor is largely classified into a contact method and a non-contact method, and the contact method has recently adopted a non-contact torque sensor due to noise and deterioration of durability. In addition, the non-contact torque sensor is largely divided into a magnetoresistance detection method, magnetostriction detection method, capacitive detection method, and optical detection method.

한편 종래에 제공되고 있는 전기식 동력 조향장치에 구비된 자기저항 검출방식의 토크센서는, 운전자가 조작하게 되는 조향핸들이 입력축의 상단에 결합되고, 상기 입력축의 하단은 토션바(Torsion bar)에 의해 출력축의 상단과 연결된다. 그리고 상기 출력축의 하단은 바퀴와 연결되고, 상기 토션바를 포함하는 상기 입력축의 하단과 상기 출력축의 상단은 그 외부에 하우징으로 보호된다. 또한 상기 하우징의 내부에는 앞서 언급한 토크센서 및 동력수단이 설치된다.On the other hand, the torque sensor of the magnetoresistive detection method provided in the conventional electric power steering device is coupled to the top of the input shaft of the steering wheel that the driver operates, the lower end of the input shaft by a torsion bar (Torsion bar) It is connected to the top of the output shaft. The lower end of the output shaft is connected to a wheel, and the lower end of the input shaft including the torsion bar and the upper end of the output shaft are protected by a housing on the outside thereof. In addition, the aforementioned torque sensor and power means are installed in the housing.

운전자가 조향핸들을 조작할 때 입력축에 회전력이 전달되고, 입력축의 회전에 의해 토션바가 회전하게 된다. 그리고 토션바는 출력축과도 연결되어 있기 때문에, 출력축으로 회전력을 전달하게 되어 바퀴가 조향핸들이 조작하는 방향으로 방향이 전환된다.When the driver manipulates the steering wheel, the rotational force is transmitted to the input shaft, and the torsion bar is rotated by the rotation of the input shaft. Since the torsion bar is also connected to the output shaft, the torsion bar transmits rotational force to the output shaft, and the direction of the wheel is shifted to the steering wheel.

도 1은 종래의 조향장치용 비접촉식 토크센서(1)를 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같이, 입력축(미도시)에는 일정한 간격마다 교차되는 극성을 갖는 영구자석(10)이 구비된다.1 is a schematic view showing a non-contact torque sensor 1 for a conventional steering apparatus. As shown, the input shaft (not shown) is provided with a permanent magnet 10 having a polarity that crosses at regular intervals.

입력축(미도시)에 구비된 영구자석(10)에 의해 자기 유도 발생이 가능한 강 자성체의 물질로 영구자석(10)의 극수에 상응하는 치차(22)가 형성된 검출링(20)이 출력축(미도시)에 설치된다. 검출링(20)은 영구자석(10)의 자기를 검출하고, 콜렉터(30)는 비접촉식으로 검출링(20)으로부터 자기를 수집한다. 자기센서(40)는 콜렉터(30)에 수집된 자기를 센싱한다.The detection ring 20 is formed of a ferromagnetic material that can generate magnetic induction by the permanent magnet 10 provided on the input shaft (not shown), and has a gear 22 corresponding to the number of poles of the permanent magnet 10. It is installed in city). The detection ring 20 detects the magnetism of the permanent magnet 10, and the collector 30 collects the magnetism from the detection ring 20 in a non-contact manner. The magnetic sensor 40 senses the magnetic collected in the collector 30.

운전자가 조향핸들(미도시)을 조작할 때, 입력축(미도시)에 설치된 영구자석(10)과 출력축(미도시)에 설치된 치차 구조물의 검출링(20) 사이에서 상대적인 비틀림에 의해 서로 대응하는 면적이 변화가 발생된다. 검출링(20)에는 자기의 변화가 발생되고, 이 자기의 변화를 자기센서(40)가 검출하게 되어 출력축(미도시)이 입력축(미도시)에 대하여 비틀림이 발생된 각을 감지하게 된다.When the driver operates the steering wheel (not shown), the driver corresponds to each other by a relative twist between the permanent magnet 10 installed on the input shaft (not shown) and the detection ring 20 of the gear structure installed on the output shaft (not shown). A change in area occurs. The change of magnetism is generated in the detection ring 20, and the magnetic sensor 40 detects the change of magnetism so that the output shaft (not shown) detects an angle at which a twist occurs with respect to the input shaft (not shown).

그런데 검출링(20)과 콜렉터(30)는 자기를 전달하고 수령하도록 서로 대향하는 부분이 회전축 방향(X)의 수직인 반경 방향(R)으로 연장되어 있다. 따라서 콜렉터(30)가 검출링(20)에 대하여 회전축 방향(X)으로 상대적으로 이동하는 경우 검출링(20)과 콜렉터(30) 사이의 거리(A)는 절대적으로 영향을 받아 작아지거나 커진다.By the way, the detection ring 20 and the collector 30 extend in the radial direction R perpendicular to the rotation axis direction X so that the parts facing each other to transmit and receive magnetism. Therefore, when the collector 30 moves relative to the detection ring 20 in the rotational axis direction X, the distance A between the detection ring 20 and the collector 30 is absolutely affected and becomes smaller or larger.

검출링(20)과 콜렉터(30) 사이의 회전축 방향(X) 거리 변화는 성형 오차에 의해 발생할 수 있다. 특히 검출링(20)과 콜렉터(30)는 회전체인 바 동작 과정에서 회전축 방향(X)으로 이동하기 쉽기 때문에 검출링(20)과 콜렉터(30) 사이의 회전축 방향(X) 거리 변화는 상당한 수준으로 발생할 수 있다.The change in the rotation axis direction X distance between the detection ring 20 and the collector 30 may be caused by a molding error. In particular, since the detection ring 20 and the collector 30 are easy to move in the rotation axis direction X during the bar chain operation, the change in the rotation axis direction X distance between the detection ring 20 and the collector 30 is significant. Can occur at a level.

자기의 전달 및 수령 정도는 검출링(20)과 콜렉터(30) 사이의 이격 거리(A)에 매우 민감하므로, 검출링(20)과 콜렉터(30) 사이의 회전축 방향(X) 거리(A)가 변화하는 경우 검출링(20)과 콜렉터(30) 사이의 자기 전달 및 수령 정도는 불안정하게 되어 결국 자기센서(40)의 자기 센싱에 대한 신뢰성이 현저히 저하된다. 이에 따라 운전자가 느끼는 스티어링 안정성 및 편리성이 저하될 수 있다.Since the degree of transfer and reception of the magnetism is very sensitive to the separation distance A between the detection ring 20 and the collector 30, the distance A in the rotation axis direction X between the detection ring 20 and the collector 30. When is changed, the degree of magnetic transmission and reception between the detection ring 20 and the collector 30 becomes unstable, so that the reliability of magnetic sensing of the magnetic sensor 40 is significantly reduced. Accordingly, steering stability and convenience felt by the driver may be deteriorated.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 스테이터부와 콜렉터부 간의 회전축 방향 거리 변화에 관계 없이 안정적으로 자기를 센싱함으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있는 조향장치용 비접촉식 토크센서를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide a non-contact torque sensor for a steering apparatus that can improve reliability by sensing magnetic stably regardless of a change in rotation axis direction distance between the stator and the collector. have.

본 발명의 다른 목적은 간단한 구성으로 스테이터부와 콜렉터부의 강도를 강화하여 내구성을 향상시킬 수 있는 조향장치용 비접촉식 토크센서를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a non-contact torque sensor for a steering apparatus which can improve durability by strengthening the strength of the stator and the collector with a simple configuration.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조향장치용 비접촉식 토크센서는, 입력축과 출력축 사이에 개재하여 상기 입력축과 상기 출력축 간의 회전각 차이를 감지하는 조향장치용 비접촉식 토크센서에 있어서, 상기 입력축에 연결되어 회전하는 원통 상의 마그네트를 구비하는 로터부; 상기 출력축에 연결되어 회전하며 상기 마그네트를 내포하여 상기 마그네트의 자기를 검출하는 링 상의 스테이터 본체와, 상기 스테이터 본체로부터 회전축 방향으로 연장된 자기전달부를 구비하는 스테이터부; 및 상기 자기전달부와 대향하도록 상기 회전축 방향으로 연장되어 상기 스테이터 본체가 검출한 자기를 상기 자기전달부로부터 수령하는 자기수령부를 구비하는 콜렉터부를 포함한다.In the non-contact torque sensor for steering apparatus of the present invention for achieving the above object, in the non-contact torque sensor for steering apparatus for detecting a difference in the rotation angle between the input shaft and the output shaft interposed between the input shaft and the output shaft, the input shaft A rotor portion having a cylindrical magnet connected to and rotating; A stator unit which is connected to the output shaft and includes a stator main body on a ring that includes the magnet to detect magnetism of the magnet, and a magnetic transmission unit extending in the rotation axis direction from the stator main body; And a collector portion extending in the direction of the rotation axis so as to face the magnetic transmission portion, and having a magnetic reception portion for receiving the magnetism detected by the stator main body from the magnetic transmission portion.

본 발명의 조향장치용 비접촉식 토크센서에 있어서, 상기 자기전달부와 상기 자기수령부는 반경 방향에서 서로 소정 간극 이격되고 상기 회전축 방향에서 소정 길이만큼 겹치도록 마주보는 자기전달면과 자기수령면을 각각 구비한다.In the non-contact torque sensor for a steering apparatus of the present invention, the magnetic transmission part and the magnetic reception part are provided with a magnetic transmission surface and a magnetic reception surface facing each other so as to be spaced apart from each other in a radial direction and overlap by a predetermined length in the rotation axis direction. .

본 발명의 조향장치용 비접촉식 토크센서에 있어서, 상기 자기전달면과 상기 자기수령면은 서로 평행하다.In the non-contact torque sensor for a steering apparatus of the present invention, the magnetic transmission surface and the magnetic receiving surface are parallel to each other.

본 발명의 조향장치용 비접촉식 토크센서에 있어서, 상기 스테이터 본체는 반경 방향으로 연장되고, 상기 자기전달부는 상기 스테이터 본체로부터 절곡되어 상기 회전축 방향으로 연장되고, 상기 콜렉터부는 상기 자기수령부로부터 절곡되어 상기 반경 방향으로 연장된 콜렉터 본체를 포함한다.In the non-contact torque sensor for a steering apparatus of the present invention, the stator main body extends in the radial direction, the magnetic transmission part is bent from the stator main body and extends in the rotation axis direction, and the collector part is bent from the magnetic receiving part and the A radially extending collector body.

본 발명의 조향장치용 비접촉식 토크센서에 있어서, 상기 스테이터부는 상기 회전축 방향을 따라 적층되는 적어도 한 쌍의 어퍼 스테이터부와 로우어 스테이터부를 구비하며, 상기 어퍼 스테이터부의 자기전달부와 상기 로우어 스테이터부의 자기전달부는 서로 근접하도록 상기 회전축 방향으로 연장되고, 상기 컬렉터부는 상기 회전축 방향을 따라 적층되는 적어도 한 쌍의 어퍼 컬렉터부와 로우어 컬렉터부를 구비하며, 상기 어퍼 컬렉터부의 자기수령부와 상기 로우어 컬렉터부의 자기수령부는 서로 멀어지도록 상기 회전축 방향으로 연장된다.In the non-contact torque sensor for a steering apparatus according to the present invention, the stator portion includes at least one pair of upper stator portions and a lower stator portion stacked along the rotation axis direction, and the magnetic staging portion and the lower stator portion of the upper stator portion. The magnetic transmission part extends in the direction of the rotation axis so as to be close to each other, and the collector part includes at least one pair of upper collector parts and a lower collector part stacked along the rotation axis direction, and the self-receiving part and the lower collector part of the upper collector part. The negative self-receiving portion extends in the direction of the rotation axis so as to be far from each other.

이상과 같은 특징을 갖는 본 발명의 조향장치용 비접촉식 토크센서는 스테이터부와 콜렉터부 간의 회전축 방향 거리 변화에 관계 없이 안정적으로 자기를 센싱함으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 운전자는 안정감 있고 편리하게 스티어링할 수 있다.The non-contact torque sensor for a steering apparatus according to the present invention having the above characteristics can improve reliability by sensing magnetic stably regardless of a change in rotation axis direction distance between the stator portion and the collector portion. This allows the driver to steer comfortably and conveniently.

또한 본 발명의 조향장치용 비접촉식 토크센서는 간단한 구성으로 스테이터 부와 콜렉터부의 강도를 강화하여 내구성을 향상시킬 수 있다.In addition, the non-contact torque sensor for the steering apparatus of the present invention can improve durability by strengthening the strength of the stator part and the collector part with a simple configuration.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 조향장치용 비접촉식 토크센서(100)의 구성 및 작용을 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to explain the configuration and operation of the non-contact torque sensor 100 for the steering apparatus of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 조향장치용 비접촉식 토크센서(100)는 로터부(110), 스테이터부(120) 및 콜렉터부(130)를 구비한다. 로터부(110)는 차량의 핸들에 연결된 입력축(미도시)과 연결되고, 스테이터부(120)는 차량의 바퀴에 연결된 출력축(미도시)과 연결된다. 입력축(미도시)과 출력축(미도시)은 토션바(미도시)에 의해 연결된다.2 and 3, the non-contact torque sensor 100 for the steering apparatus according to the embodiment of the present invention includes a rotor unit 110, a stator unit 120, and a collector unit 130. The rotor unit 110 is connected to an input shaft (not shown) connected to the steering wheel of the vehicle, and the stator unit 120 is connected to an output shaft (not shown) connected to the wheel of the vehicle. The input shaft (not shown) and the output shaft (not shown) are connected by a torsion bar (not shown).

로터부(110)는 입력축(미도시)에 연결되어 회전하는 원통 상의 마그네트(112)를 구비한다. 로터부(110)는 입력축(미도시)과 일체로 회전하도록 입력축(미도시)과 결합된다. 로터부(110)는 입력축(미도시)와 핀 결합 또는 홈과 돌기에 의한 결합 등 다양한 결합 방법에 의해 결합될 수 있다.The rotor unit 110 has a cylindrical magnet 112 that is connected to an input shaft (not shown) and rotates. The rotor unit 110 is coupled to the input shaft (not shown) to rotate integrally with the input shaft (not shown). The rotor unit 110 may be coupled by various coupling methods such as pin coupling with an input shaft (not shown) or coupling with grooves and protrusions.

마그네트(112)는 교호적으로 N극과 S극을 갖도록 복수개로 배치된다. 마그네트(114)는 복수개의 N극자석과 S극자석을 구비한다. N극자석과 S극자석은 서로 엇갈리게 배치되며, 두 자석을 합한 개수는 반드시 짝수로 이루어진다. 즉, N극자석이 8개일 경우에는 S극자석도 8개이고, N극자석이 9개일 경우 S극자석도 9개이다. 또한, N극자석과 S극자석이 각각 분리된 상태에서 로터부(110)에 부착될 수 있으나, 극성이 없는 상태의 강자성체를 로터부(110)에 부착시킨 후, 착자할 때 N극의 자력과 S극의 극성을 갖도록 영역을 구분하여 N극자석과 S극자석을 구성시킬 수도 있다.The magnets 112 are arranged in plural numbers to alternately have the N pole and the S pole. The magnet 114 includes a plurality of N-pole and S-pole magnets. N-pole and S-pole magnets are staggered from each other, the sum of the two magnets must be even. In other words, if there are eight N-pole magnets, there are eight S-pole magnets, and if there are nine N-pole magnets, there are nine S-pole magnets. In addition, although the N pole magnet and the S pole magnet may be attached to the rotor unit 110 in a separate state, respectively, after attaching the ferromagnetic material having no polarity to the rotor unit 110, the magnetic force of the N pole when magnetizing N-pole magnets and S-pole magnets may be configured by dividing the regions to have polarities of the S poles.

스테이터부(120)는 회전축 방향(X)을 따라 적층되는 적어도 한 쌍의 어퍼 스테이터부(122a)와 로우어 스테이터부(122b)를 구비한다. 도 2 및 도 3에서는 한 쌍의 스테이터부(120)가 도시되어 있으나, 본 발명에 따른 조향장치용 비접촉식 토크센서(100)는 두 쌍 이상의 스테이터부(120)를 구비할 수 있다.The stator part 120 includes at least one pair of upper stator parts 122a and a lower stator part 122b stacked along the rotation axis direction X. FIG. 2 and 3, a pair of stator parts 120 are illustrated, but the non-contact torque sensor 100 for the steering apparatus according to the present invention may include two or more pairs of stator parts 120.

어퍼 스테이터부(122a) 및 로우어 스테이터부(122b)는 각각 출력축(미도시)에 연결되어 회전하며 마그네트(112)를 내포하여 마그네트(112)의 자기를 검출하는 링 상의 어퍼 스테이터 본체(124a) 및 로우어 스테이터 본체(124b)(이하 '스테이터 본체(124)'로 통칭할 수 있음)와, 스테이터 본체(124)로부터 회전축 방향(X)으로 연장된 어퍼 자기전달부(126a) 및 로우어 자기전달부(126b)(이하 '자기전달부(126)'로 통칭할 수 있음)를 구비한다. The upper stator portion 122a and the lower stator portion 122b are connected to an output shaft (not shown) and rotated, respectively, and the upper stator main body 124a on the ring containing the magnet 112 to detect magnetism of the magnet 112. And a lower stator body 124b (hereinafter may be referred to collectively as the 'stator body 124'), an upper magnetic transmission unit 126a and a lower magnetic field extending from the stator body 124 in the rotation axis direction X. And a delivery unit 126b (hereinafter, may be referred to collectively as 'self-transmitting unit 126').

스테이터 본체(124)는 출력축(미도시)과 일체로 회전하도록 출력축(미도시)과 결합된다. 스테이터 본체(124)는 출력축(미도시)와 핀 결합 또는 홈과 돌기에 의한 결합 등 다양한 결합 방법에 의해 결합될 수 있다. 스테이터 본체(124)는 중공의 링상으로 형성되어 로터부(110)가 자유로이 회전 가능하도록 로터부(110)를 내포한다.The stator body 124 is coupled to the output shaft (not shown) to rotate integrally with the output shaft (not shown). The stator body 124 may be coupled by various coupling methods such as pin coupling with the output shaft (not shown) or coupling with grooves and protrusions. The stator main body 124 is formed in a hollow ring shape to include the rotor part 110 so that the rotor part 110 can freely rotate.

스테이터부(120)는 스테이터 본체(124)로부터 회전축 방향(X)으로 연장되어 마그네트(114)의 자기를 검출하는 복수의 자기검출티스(129)를 구비한다. 자기검출티스(129)는 스테이터 본체(124)의 원주를 따라 일정한 간격으로 배치되어 있다. 자기검출티스(129)는 강자성체로 형성되어 마그네트(112)로부터 발생하는 자기 변 화를 검출한다. 입력축(미도시)이 출력축(미도시)에 대해 상대적으로 회전하여 로터부(110)가 스테이터부(120)에 대해 상대적으로 회전하면, 자기검출티스(129)와 대향하는 마그네트(112)의 겹침 위치가 변화하여 자기검출티스(129)에 검출되는 마그네트(112)의 극성 분포가 변화된다. 자기검출티스(129)에 검출된 마그네트(112)의 극성 분포의 변화는 자기전달부(126)을 통하여 콜렉터부(130)에 집자되어 자기센서(미도시)에 의해 감지된다.The stator unit 120 includes a plurality of magnetic detection teeth 129 extending from the stator main body 124 in the rotation axis direction X to detect magnetism of the magnet 114. The magnetic detection teeth 129 are arranged at regular intervals along the circumference of the stator main body 124. The magnetic detection teeth 129 are formed of a ferromagnetic material to detect the magnetic change generated from the magnet 112. When the input shaft (not shown) rotates relative to the output shaft (not shown) so that the rotor portion 110 rotates relative to the stator portion 120, the magnet 112 facing the magnetic detection teeth 129 overlaps with each other. As the position is changed, the polarity distribution of the magnet 112 detected by the magnetic detection teeth 129 is changed. The change in the polarity distribution of the magnet 112 detected by the magnetic detection teeth 129 is collected in the collector 130 through the magnetic transmission unit 126 and sensed by a magnetic sensor (not shown).

스테이터 본체(124)는 반경 방향(R)으로 연장되고, 자기전달부(126)는 스테이터 본체(124)로부터 절곡되어 회전축 방향(X)으로 연장되어 있다. 스테이터부(120)가 절곡된 부분을 가짐에 따라 스테이터부(120)가 반경 방향(R)으로만 연장되어 있는 경우와 비교하여 스테이터부(120)의 강도가 강화된다. 이에 따라 본 발명에 따른 조향장치용 비접촉식 토크센서(100)는 간단한 구성으로 내구성을 향상시킬 수 있다.The stator main body 124 extends in the radial direction R, and the magnetic transmission part 126 is bent from the stator main body 124 and extends in the rotation axis direction X. As shown in FIG. As the stator 120 has a bent portion, the strength of the stator 120 is enhanced as compared with the case in which the stator 120 extends only in the radial direction R. As shown in FIG. Accordingly, the non-contact torque sensor 100 for the steering apparatus according to the present invention can improve durability with a simple configuration.

자기전달부(126)는 강자성체로 형성되어 자기검출티스(129)가 검출하고 스테이터 본체(124)를 경유한 자기를 컬렉터부(130)의 자기수령부(136a, 136b)로 전달한다.The magnetic transmission unit 126 is formed of a ferromagnetic material and detected by the magnetic detection teeth 129 and transfers the magnetism via the stator main body 124 to the magnetic receiving units 136a and 136b of the collector unit 130.

어퍼 스테이터부(122a)의 어퍼 자기전달부(126a)와 로우어 스테이터부(122b)의 로우어 자기전달부(126b)는 서로 근접하도록 회전축 방향(X)으로 연장되어 있다. 즉 어퍼 자기전달부(126a)는 로우어 자기전달부(126b)를 향하는 회전축 방향(X)으로 연장되어 있고, 로우어 자기전달부(126b)는 어퍼 자기전달부(126a)를 향하는 회전축 방향(X)으로 연장되어 있다. 이에 따라 어퍼 스테이터부(122a)와 로우 어 스테이터부(122b)는 서로 대칭을 이루어 회전의 안정성을 향상시킬 수 있다.The upper magnetic transfer portion 126a of the upper stator portion 122a and the lower magnetic transfer portion 126b of the lower stator portion 122b extend in the rotation axis direction X so as to be close to each other. That is, the upper magnetic transmission part 126a extends in the rotation axis direction X toward the lower magnetic transmission part 126b, and the lower magnetic transmission part 126b faces the rotation axis direction toward the upper magnetic transmission part 126a ( Extends to X). Accordingly, the upper stator part 122a and the lower stator part 122b may be symmetrical with each other to improve rotational stability.

다른 실시예로서, 필요한 경우 자기전달부(126)는 서로 멀어지도록 회전축 방향(X)으로 연장되거나, 상방이나 하방과 같이 서로 같은 방향의 회전축 방향(X)으로 연장될 수도 있다.As another example, the magnetic transmission part 126 may extend in the rotation axis direction X to be separated from each other, or may extend in the rotation axis direction X in the same direction as each other, such as upward or downward, if necessary.

콜렉터부(130)는 회전축 방향(X)을 따라 적층되는 적어도 한 쌍의 어퍼 컬렉터부(132a)와 로우어 컬렉터부(132b)를 구비한다. 도 2 및 도 3에서는 한 쌍의 콜렉터부(130)가 도시되어 있으나, 본 발명에 따른 조향장치용 비접촉식 토크센서(100)는 두 쌍 이상의 콜렉터부(130)를 구비할 수 있다.The collector unit 130 includes at least one pair of upper collector portions 132a and a lower collector portion 132b stacked along the rotation axis direction X. FIG. 2 and 3, a pair of collector portions 130 are shown, but the non-contact torque sensor 100 for the steering apparatus according to the present invention may be provided with two or more collector portions 130.

어퍼 컬렉터부(132a) 및 로우어 컬렉터부(132b)는 각각 어퍼 자기전달부(126a)와 로우어 자기전달부(126b)와 대향하도록 회전축 방향(X)으로 연장되어 스테이터 본체(124)가 검출한 자기를 어퍼 자기전달부(126a)와 로우어 자기전달부(126b)로부터 수령하는 어퍼 자기수령부(136a) 및 로우어 자기수령부(136b)(이하 '자기수령부(136)'로 통칭할 수 있음)를 구비한다.The upper collector portion 132a and the lower collector portion 132b extend in the rotation axis direction X to face the upper magnetic transfer portion 126a and the lower magnetic transfer portion 126b, respectively, so that the stator main body 124 is detected. An upper magnetic receiver 136a and a lower magnetic receiver 136b (hereinafter referred to as 'magnetic receiver 136') for receiving a magnetism from the upper magnetic transmitter 126a and the lower magnetic transmitter 126b. Can be).

자기수령부(136)는 강자성체로 형성되어 자기전달부(126)가 전달하는 자기를 수령하여 자기센서(미도시)가 감지할 수 있도록 한다. 자기센서(미도시)는 어퍼 콜렉터부(132a)와 로우어 콜렉터부(132b) 사이에 비접촉으로 개재하여 콜렉터부(130)에 집자된 자기의 변화를 센싱한다. 조향장치용 비접촉식 토크센서(100)는 자기센서(미도시)가 감지한 자기의 변화에 기초하여 로터부(110)와 스테이터부(120) 간의 회전각 차이를 감지한다. 자기센서(미도시)는 기계 산업 분야에서 널리 사용되고 있는 센서이므로, 자세한 설명은 생략한다.The magnetic receiver 136 is formed of a ferromagnetic material so that the magnetic sensor (not shown) receives the magnetism transmitted by the magnetic transmitter 126. The magnetic sensor (not shown) senses the change of the magnetic force collected in the collector unit 130 through non-contact between the upper collector unit 132a and the lower collector unit 132b. The non-contact torque sensor 100 for the steering apparatus detects a difference in rotation angle between the rotor unit 110 and the stator unit 120 based on the magnetic change detected by the magnetic sensor (not shown). Magnetic sensor (not shown) is a sensor widely used in the mechanical industry, detailed description thereof will be omitted.

어퍼 컬렉터부(132a) 및 로우어 컬렉터부(132b)는 각각 어퍼 자기수령부(136a) 및 로우어 자기수령부(136b)로부터 절곡되어 반경 방향(R)으로 연장된 어퍼 콜렉터 본체(134a) 및 로우어 콜렉터 본체(134b)(이하 '콜렉터 본체(134)'로 통칭할 수 있음)를 구비한다. 콜렉터부(130)가 절곡부를 가짐에 따라 반경 방향(R)으로만 연장된 경우와 비교하여 강도가 강화되므로 간단한 구성으로 내구성이 향상된다.The upper collector portion 132a and the lower collector portion 132b are each an upper collector body 134a that is bent from the upper magnetic receiver 136a and the lower magnetic receiver 136b and extends in the radial direction R, and And a lower collector body 134b (hereinafter, collectively referred to as a 'collector body 134'). As the collector portion 130 has a bent portion, the strength is enhanced as compared with the case in which the collector portion 130 extends only in the radial direction R, thereby improving durability with a simple configuration.

어퍼 자기수령부(136a)와 로우어 자기수령부(136b)는 서로 멀어지도록 회전축 방향(X)으로 연장되어 있다. 이에 따라 어퍼 콜렉터부(132a)와 로우어 콜렉터부(132b)는 서로 대칭을 이루어 회전의 안정성을 향상시킬 수 있다.The upper magnetic receiver 136a and the lower magnetic receiver 136b extend in the rotation axis direction X so as to be far from each other. Accordingly, the upper collector portion 132a and the lower collector portion 132b may be symmetrical with each other to improve rotational stability.

다른 실시예로서, 필요한 경우 자기수령부(136)는 서로 근접하도록 회전축 방향(X)으로 연장되거나, 상방이나 하방과 같이 서로 같은 방향의 회전축 방향(X)으로 연장될 수도 있다.As another example, the magnetic receiver 136 may extend in the rotation axis direction X to be close to each other, or may extend in the rotation axis direction X in the same direction as each other, such as upward or downward, if necessary.

어퍼 자기전달부(126a)와 로우어 자기전달부(126b)는 각각 어퍼 자기수령부(136a)와 로우어 자기수령부(136b)에 대향하는 측에 형성된 어퍼 자기전달면(128a)과 로우어 자기전달면(128b)(이하 '자기전달면(128)'으로 통칭할 수 있음)을 구비한다. 어퍼 자기수령부(136a)와 로우어 자기수령부(136b)는 각각 어퍼 자기전달부(126a)와 로우어 자기전달부(126b)에 대향하는 측에 형성된 어퍼 자기수령면(138a)과 로우어 자기수령면(138b)(이하 '자기수령면(138)'으로 통칭할 수 있음)을 구비한다.The upper magnetic transfer unit 126a and the lower magnetic transfer unit 126b respectively have an upper magnetic transfer surface 128a and a lower magnetic field formed on the side opposite to the upper magnetic receiver 136a and the lower magnetic receiver 136b. It is provided with a moon face 128b (hereinafter may be referred to collectively as 'self-transfer surface 128'). The upper magnetic receiving portion 136a and the lower magnetic receiving portion 136b are respectively formed on the side opposite to the upper magnetic transferring portion 126a and the lower magnetic transferring portion 126b. And a magnetic receiving surface 138b (hereinafter may be referred to collectively as 'magnetic receiving surface 138').

자기전달면(128)과 자기수령면(138)은 반경 방향(R)에서 서로 소정 간극(a) 이격되고 회전축 방향(X)에서 소정 길이(b)만큼 겹치도록 마주보도록 마련되어 있다. 간극(a)의 크기는 자기의 전달 및 수령 감도에 결정적인 영향을 미치는 바, 간극(a)은 자기의 전달 및 수령이 효율적이고 안정적으로 이루어질 수 있도록 결정되는 것이 바람직하다. 길이(b)는 자기전달면(128)이 자기수령면(138)에 대해 회전축 방향으로 상대적으로 이동하더라도 자기전달면(128)과 자기수령면(138)의 겹침이 충분하도록 결정되는 것이 바람직하다. 이에 따라 콜렉터부(130)는 자기전달면(128)과 자기수령면(138)에 의해 스테이터부(120)가 검출한 마그네트(112)의 자기를 안정적으로 수집할 수 있다.The magnetic transfer surface 128 and the magnetic receiving surface 138 are provided to face each other so as to be spaced apart from each other by a predetermined gap a in the radial direction R and overlap by a predetermined length b in the rotation axis direction X. The size of the gap (a) has a decisive effect on the transmission and reception sensitivity of the bar, it is preferable that the gap (a) is determined so that the delivery and reception of the magnet can be made efficiently and stably. The length b is preferably determined so that the overlap between the magnetic transmission surface 128 and the magnetic receiving surface 138 is sufficient even if the magnetic transmission surface 128 moves relative to the magnetic receiving surface 138 in the rotational axis direction. Accordingly, the collector unit 130 can stably collect the magnetism of the magnet 112 detected by the stator unit 120 by the magnetic transfer surface 128 and the magnetic receiving surface 138.

성형 오차가 발생하거나, 조향장치용 비접촉식 토크센서(100)의 작동 중 스테이터부(120)와 컬렉터부(130)가 독립적으로 회전축 방향(X)으로 이동함에 따라 스테이터부(120)와 컬렉터부(130) 사이의 회전축 방향(X) 거리가 달라질 수 있다. 특히 스테이터부(120)와 컬렉터부(130)는 회전체이기 때문에 반경 방향(R) 보다는 회전축 방향(X)으로 이동하기 쉽다.As the molding error occurs or the stator unit 120 and the collector unit 130 independently move in the rotation axis direction X during the operation of the non-contact torque sensor 100 for the steering apparatus, the stator unit 120 and the collector unit ( The rotation axis direction X distance between the 130 may vary. In particular, since the stator unit 120 and the collector unit 130 are rotating bodies, the stator unit 120 and the collector unit 130 are more easily moved in the rotation axis direction X than in the radial direction R. FIG.

스테이터부(120)와 컬렉터부(130) 사이의 회전축 방향(X) 거리가 달라지더라도 자기전달부(126)와 자기수령부(136)는 회전축 방향(X)으로 연장되어 있으므로, 자기전달면(128)과 자기수령면(138) 사이의 거리는 상기 간극(a)으로 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라 스테이터부(120)가 검출한 마그네트(112)의 자기는 안정적이고 일정하게 콜렉터부(130)에 전달되고 수령될 수 있다.Even if the rotation axis direction (X) distance between the stator unit 120 and the collector unit 130 is different, since the magnetic transmission unit 126 and the magnetic receiving unit 136 extend in the rotation axis direction X, the magnetic transmission surface ( The distance between the 128 and the magnetic receiving surface 138 may be kept constant with the gap a. Accordingly, the magnetism of the magnet 112 detected by the stator unit 120 may be stably and consistently transmitted to and received from the collector unit 130.

자기전달면(128)과 자기수령면(138)은 서로 평행하게 마련되는 것이 바람직하다. 이에 따라 스테이터부(120)가 컬렉터부(130)에 대하여 회전축 방향(X)으로 상대적으로 이동하더라도 자기전달면(128)과 자기수령면(138) 사이의 거리는 국부적으로도 일정하게 유지될 수 있으므로, 자기의 전달 및 수령의 안정성 및 신뢰성이 보다 향상될 수 있다.The magnetic transfer surface 128 and the magnetic receiving surface 138 are preferably provided in parallel with each other. Accordingly, even if the stator unit 120 moves relatively to the collector unit 130 in the rotation axis direction X, the distance between the magnetic transmission surface 128 and the magnetic receiving surface 138 may be kept constant locally. The stability and reliability of the delivery and receipt of magnetism can be further improved.

도 2 및 도 3에는 자기전달부(126)와 자기전달면(128)이 스테이터 본체(124)의 외주면 전체에 걸쳐 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 필요한 경우 자기전달부(126)와 자기전달면(128)은 스테이터 본체(124)의 전체 외주면 중 콜렉터부(130)와 마주하는 일부 외주면에만 형성될 수 있다.2 and 3 show that the magnetic transfer unit 126 and the magnetic transfer surface 128 are formed over the entire outer circumferential surface of the stator body 124, but if necessary, the magnetic transfer unit 126 and the magnetic transfer surface 128 May be formed only on a part of the outer circumferential surface of the stator body 124 facing the collector unit 130.

도 1은 종래의 조향장치용 비접촉식 토크센서를 도시한 개략도이고,1 is a schematic diagram showing a non-contact torque sensor for a conventional steering apparatus;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조향장치용 비접촉식 토크센서를 도시한 분해사시도이고,2 is an exploded perspective view showing a non-contact torque sensor for a steering apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 3은 도 2의 조향장치용 비접촉식 토크센서의 스테이터부 및 콜렉터부를 도시한 측면도이다.3 is a side view illustrating the stator part and the collector part of the non-contact torque sensor for the steering apparatus of FIG. 2.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 조향장치용 비접촉식 토크센서 110 : 로터부100: non-contact torque sensor for steering device 110: rotor part

112 : 마그네트 120, 122a, 122b : 스테이터부112: magnet 120, 122a, 122b: stator part

124a, 124b : 스테이터 본체 126a, 126b : 자기전달부124a, 124b: Stator main body 126a, 126b: Magnetic transmission part

128a, 128b : 자기전달면 129 : 자기검출티스128a, 128b: magnetic transmission plane 129: magnetic detection teeth

130, 132a, 132b : 컬렉터부 134a, 134b : 컬렉터 본체130, 132a, 132b: collector portions 134a, 134b: collector body

136a, 136b : 자기수령부 138a, 138b : 자기수령면136a, 136b: self-receiving unit 138a, 138b: self-receiving surface

Claims (5)

입력축과 출력축 사이에 개재하여 상기 입력축과 상기 출력축 간의 회전각 차이를 감지하는 조향장치용 비접촉식 토크센서에 있어서,In the non-contact torque sensor for steering apparatus for detecting a difference in the rotation angle between the input shaft and the output shaft interposed between the input shaft and the output shaft, 상기 입력축에 연결되어 회전하는 원통 상의 마그네트를 구비하는 로터부; 상기 출력축에 연결되어 회전하며 상기 마그네트를 내포하여 상기 마그네트의 자기를 검출하는 링 상의 스테이터 본체와, 상기 스테이터 본체로부터 회전축 방향으로 연장된 자기전달부를 구비하는 스테이터부; 및 상기 자기전달부와 대향하도록 상기 회전축 방향으로 연장되어 상기 스테이터 본체가 검출한 자기를 상기 자기전달부로부터 수령하는 자기수령부를 구비하는 콜렉터부를 포함하는 조향장치용 비접촉식 토크센서로서,A rotor part having a cylindrical magnet connected to the input shaft and rotating; A stator unit which is connected to the output shaft and includes a stator main body on a ring that includes the magnet to detect magnetism of the magnet, and a magnetic transmission unit extending in the rotation axis direction from the stator main body; And a collector part extending in the rotation axis direction so as to face the magnetic transmission part, and having a magnetic receiving part receiving the magnetism detected by the stator main body from the magnetic transmission part. 상기 스테이터 본체는 반경 방향으로 연장되고, 상기 자기전달부는 상기 스테이터 본체로부터 절곡되어 상기 회전축 방향으로 연장되고, 상기 콜렉터부는 상기 자기수령부로부터 절곡되어 상기 반경 방향으로 연장된 콜렉터 본체를 포함하며,The stator body extends in a radial direction, the magnetic transmission part is bent from the stator body and extends in the rotational axis direction, and the collector part includes a collector body bent from the magnetic receiving part and extended in the radial direction, 상기 스테이터부는 상기 회전축 방향을 따라 적층되는 적어도 한 쌍의 어퍼 스테이터부와 로우어 스테이터부를 구비하며, 상기 어퍼 스테이터부의 자기전달부와 상기 로우어 스테이터부의 자기전달부는 서로 근접하도록 상기 회전축 방향으로 연장되고,The stator part includes at least one pair of upper stator parts and a lower stator part stacked along the rotation axis direction, and the magnetic transmission part of the upper stator part and the magnetic transmission part of the lower stator part extend in the rotation axis direction to be close to each other. , 상기 컬렉터부는 상기 회전축 방향을 따라 적층되는 적어도 한 쌍의 어퍼 컬렉터부와 로우어 컬렉터부를 구비하며, 상기 어퍼 컬렉터부의 자기수령부와 상기 로우어 컬렉터부의 자기수령부는 서로 멀어지도록 상기 회전축 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 비접촉식 토크센서.The collector part includes at least one pair of upper collector parts and a lower collector part which are stacked along the rotation axis direction, and the self-receiving part of the upper collector part and the self-receiving part of the lower collector part extend in the rotation axis direction to be far from each other. Non-contact torque sensor for steering apparatus, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자기전달부와 상기 자기수령부는 반경 방향에서 서로 소정 간극 이격되고 상기 회전축 방향에서 소정 길이만큼 겹치도록 마주보는 자기전달면과 자기수령면을 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 조향장치용 비접촉식 토크센서.And the magnetic transmission part and the magnetic reception part have magnetic transmission surfaces and magnetic reception surfaces facing each other so as to be spaced apart from each other in a radial direction and overlap each other by a predetermined length in the rotation axis direction. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 자기전달면과 상기 자기수령면은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 조향장치용 비접촉식 토크센서.The magnetic contact surface and the magnetic receiving surface of the non-contact torque sensor for steering, characterized in that parallel to each other. 삭제delete 삭제delete
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KR100915264B1 (en) 2008-03-25 2009-09-03 엘에스전선 주식회사 Torque sensor and electric power steering device with the same

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