KR101103997B1

KR101103997B1 - Ｍｄｐｓ 토크센서 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101103997B1
Application number: KR1020090095507A
Authority: KR
Inventors: 박상돈
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-10-08
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2012-01-06
Also published as: KR20110038280A

Abstract

본 발명은 포지션로터를 이루는 로터바디와 어퍼스테이터 및 로워스테이터의 상호 위치관계가 항상 정확하고 안정되게 확보될 수 있고, 상기 로터바디의 내주면으로 드러나는 상기 어퍼스테이터 및 로워스테이터의 자력흡수면의 모양과 위치가 균일하게 확보될 수 있도록 함으로써, 포지션로터의 원주방향에 따른 자기적 특성의 균일화를 이루어 토크센서의 정밀도와 성능이 향상되도록 한다.

토크센서, 조향, 홀IC

Description

ＭＤＰＳ 토크센서 및 그 제조방법{Motor Driven Power Steering Torque Sensor and Manufacturing Method thereof}

본 발명은 MDPS에 사용되는 토크센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보다 정확한 측정이 가능한 토크센서 및 그 제조방법에 관한 기술이다.

종래의 MDPS에 사용되는 토크센서는 도 1에 도시된 바와 같이 토크로터(500)의 영구자석의 자력을 이용하여 포지션로터(502)로 상기 토크로터(500)의 회전에 따른 자력의 변화를 흡수하고, 이로부터 PCB어셈블리(504)의 홀IC 등을 자력의 변화를 감지함으로써, 운전자의 좌, 우 조타를 판단하고 모터의 구동 방향과 구동 전류값을 결정할 수 있도록 되어 있다.

도 2는 상기 포지션로터(502)의 상세도로서, 상기 포지션로터(502)는 로터바디(506)와 어퍼스테이터(508) 및 로워스테이터(510)로 구성되어 있는데, 도시된 바와 같이 어퍼스테이터(508)와 로워스테이터(510)의 자력흡수면(512)이 상기 로터바디(506)의 내주면에 고르게 드러나지 못하게 되는 경우가 있다.

또한, 상기 어퍼스테이터(508)와 로워스테이터(510)의 위치가 정상적인 위치에서 벗어나거나 변형이 발생하는 등의 경우가 있다.

상기한 바와 같은 현상의 원인은, 상기 포지션로터(502)의 제작시에 상기 로터바디(506)를 사출하여 성형할 때, 상기 어퍼스테이터(508)와 로워스테이터(510)를 함께 인서트하여 사출하게 되는데, 이때 사출압력에 의해 상기 어퍼스테이터(508) 또는 로워스테이터(510)가 이동하거나 변형되기 때문이다.

상기한 바와 같이 어퍼스테이터(508)와 로워스테이터(510)의 위치가 정상에서 벗어나거나 변형이 발생하고, 상기 자력흡수면(512)이 로터바디(506)의 내주면에 고르게 드러나지 않게 되면, 포지션로터(502)의 원주방향의 자기적 특성이 불규칙하게 되어 토크센서의 정밀도가 떨어지는 등 성능이 저하되고, 상기 어퍼스테이터(508)와 로워스테이터(510)의 변형에 의한 자체적인 응력 발생으로 토크센서의 내구성이 저하되는 원인이 되게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 포지션로터를 이루는 로터바디와 어퍼스테이터 및 로워스테이터의 상호 위치관계가 항상 정확하고 안정되게 확보될 수 있고, 상기 로터바디의 내주면으로 드러나는 상기 어퍼스테이터 및 로워스테이터의 자력흡수면의 모양과 위치가 균일하게 확보될 수 있도록 함으로써, 포지션로터의 원주방향에 따른 자기적 특성의 균일화를 이루어 정밀도와 성능이 향상되도록 한 MDPS 토크센서 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 MDPS 토크센서는

다수의 자력흡수면이 다수의 절곡된 플레이트 형상으로 구비된 어퍼스테이터 및 로워스테이터와;

상기 어퍼스테이터와 로워스테이터의 자력흡수면을 이루는 플레이트형상이 축방향으로 이동하여 삽입되도록 내주면에 다수의 삽입홈이 형성된 로터바디;

를 포함하여 구성된 포지션로터를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 어퍼스테이터는 상기 로터바디 상측면에 접촉하는 원판형 링으로 이루어진 스테이터베이스와, 상기 스테이터베이스의 내주면으로부터 하측으로 절곡되어 상기 다수의 자력흡수면을 형성하는 다수의 검출플레이트로 이루어지고;

상기 로워스테이터는 상기 로터바디의 하측면에 접촉하는 원판형 링으로 이루어진 스테이터베이스와, 상기 스테이터베이스의 내주면으로부터 상측으로 절곡되어 상기 다수의 자력흡수면을 형성하는 다수의 검출플레이트로 이루어진 구조로 할 수 있다.

상기 로터바디의 삽입홈은 상기 어퍼스테이터의 검출플레이트가 상측으로부터 하측으로 삽입되도록 상기 로터바디의 상측면과 연결되도록 형성된 것과, 상기 로워스테이터의 검출플레이트가 하측으로부터 상측으로 삽입되도록 상기 로터바디의 하측면과 연결되도록 형성된 것이 서로 교번하여 내주면에 고르게 배치된 구조로 할 수 있다.

상기 로터바디의 상측면과 하측면에는 상기 어퍼스테이터의 스테이터베이스와 상기 로워스테이터의 스테이터베이스를 상기 로터바디에 밀착된 상태로 고정하기 위해 다수의 가열융착돌기가 구비된 구조로 할 수 있다.

상기 로터바디의 가열융착돌기는 상기 어퍼스테이터 또는 로워스테이터의 각 검출플레이트가 절곡되는 부위의 양 옆에 각각 구비된 구조로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 MDPS 토크센서 제조방법은

상기 로터바디를 사출성형하는 단계와;

상기 어퍼스테이터와 로워스테이터를 형성하는 단계와;

상기 로터바디에 상기 어퍼스테이터와 로워스테이터를 삽입하는 단계와;

상기 가열융착돌기를 가열하면서 가압하여, 상기 어퍼스테이터와 로워스테이터를 상기 로터바디에 고정하는 단계

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명 실시예는 다수의 자력흡수면이 다수의 절곡된 플레이트 형상으로 구비된 어퍼스테이터(1) 및 로워스테이터(3)와; 상기 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)의 자력흡수면을 이루는 플레이트형상이 축방향으로 이동하여 삽입되도록 내주면에 다수의 삽입홈(5)이 형성된 로터바디(7)를 포함하여 구성된 포지션로터(2)를 구비한다.

상기 어퍼스테이터(1)는 상기 로터바디(7) 상측면에 접촉하는 원판형 링으로 이루어진 스테이터베이스(9)와, 상기 스테이터베이스(9)의 내주면으로부터 하측으로 절곡되어 상기 다수의 자력흡수면을 형성하는 다수의 검출플레이트(11)로 이루어지고;

상기 로워스테이터(3)는 상기 로터바디(7)의 하측면에 접촉하는 원판형 링으로 이루어진 스테이터베이스(9)와, 상기 스테이터베이스(9)의 내주면으로부터 상측 으로 절곡되어 상기 다수의 자력흡수면을 형성하는 다수의 검출플레이트(11)로 이루어진다.

물론, 실질적으로는 상기 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)는 상호 동일한 구조의 부품으로 이루어져 상기 로터바디(7)에 장착됨으로써 서로 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)의 관계가 될 것이다.

참고로, 여기서 축방향은 상기 로터바디(7)의 중심축 방향을 말한다.

상기 로터바디(7)의 삽입홈(5)은 상기 어퍼스테이터(1)의 검출플레이트(11)가 상측으로부터 하측으로 삽입되도록 상기 로터바디(7)의 상측면과 연결되도록 형성된 것과, 상기 로워스테이터(3)의 검출플레이트(11)가 하측으로부터 상측으로 삽입되도록 상기 로터바디(7)의 하측면과 연결되도록 형성된 것이 서로 교번하여 내주면에 고르게 배치된 구조이다.

따라서, 동일한 형상의 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)를 상기 로터바디(7)에 결합하여, 각각 선택적으로 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)로 기능하게 할 수 있다.

상기 로터바디(7)의 상측면과 하측면에는 상기 어퍼스테이터(1)의 스테이터 베이스(9)와 상기 로워스테이터(3)의 스테이터베이스(9)를 상기 로터바디(7)에 밀착된 상태로 고정하기 위해 다수의 가열융착돌기(13)가 구비된다.

본 실시예에서 상기 로터바디(7)의 가열융착돌기(13)는 상기 어퍼스테이터(1) 또는 로워스테이터(3)의 각 검출플레이트(11)가 절곡되는 부위의 양 옆에 각각 구비된 구조로 하였다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)를 로터바디(7)에 장착하기 전에는 상기 로터바디(7)로부터 돌출되어 있던 가열융착돌기(13)를 상기 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)를 상기 로터바디(7)에 끼운 후에는 가열하면서 가압하여 도 3에 도시된 바와 같이 상기 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)가 로터바디(7)에 일체화되도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 MDPS 토크센서를 제작하기 위해서는, 상기 포지션로터(2)를 제작하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 로터바디(7)를 사출성형하는 단계와 상기 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)를 형성하는 단계를 수행한 후, 상기 로터바디(7)에 상기 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)를 삽입하는 단계와, 상기 가열융착돌기(13)를 가열하면서 가압하여, 상기 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)를 상기 로터바디(7)에 고정하는 단계를 차례로 수행하여야 한다.

물론, 상기 로터바디(7)에 상기 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)를 삽입하는 단계는, 상기 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)의 각 검출플레이트(11)가 상기 로터바디(7)의 축방향을 따라 이동하면서 각 삽입홈(5)에 삽입되도록 하며, 상기와 같이 로터바디(7)에 로워스테이터(3)와 어퍼스테이터(1)가 삽입되어 안착된 후에는 상기 가열융착돌기(13)를 한꺼번에 가열하면서 가압하여 신속하게 상기 로터바디(7)와 어퍼스테이터(1) 및 로워스테이터(3)를 일체화시킬 수 있다.

상기와 같은 방법으로 제작된 도 3과 같은 포지션로터(2)를 보면, 상기 어퍼스테이터(1)와 로워스테이터(3)의 각 검출플레이트(11)가 제공하는 자력흡수면이 상기 로터바디(7)의 내주면에 일정한 형상과 간격으로 안정되게 배치된 구조를 이루고 있으므로, 이와 같은 포지션로터(2)를 구비한 토크센서는 상기 포지션로터(2)에서 그 원주방향으로 제공하는 안정되고 균일한 자기적 특성에 기초하여, 보다 정밀하고 안정된 자기력 변화의 센싱이 가능해져 그 성능이 향상되게 된다.

도 1은 종래의 MDPS 토크센서 구조를 설명한 도면,

도 2는 종래 토크센서의 포지션로터의 문제점을 설명한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 MDPS 토크센서의 포지션로터를 도시한 도면,

도 4는 도 3의 포지션로터를 조립하기 전의 상태를 설명한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 MDPS 토크센서 제조방법을 설명한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 어퍼스테이터 3; 로워스테이터

5; 삽입홈 7; 로터바디

9; 스테이터베이스 11; 검출플레이트

13; 가열융착돌기

Claims

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로터바디와, 상기 로터바디 상측면에 접촉하고 자력흡수면인 검출플레이트를 다수로 형성한 어퍼스테이터와, 상기 로터바디 하측면에 접촉하고 자력흡수면인 검출플레이트를 다수로 형성한 로워스테이터로 이루어진 포지션로터에 있어서,

상기 로터바디의 내주면에는 상기 어퍼스테이터의 검출플레이트가 상측으로부터 하측으로 삽입되고 상기 로워스테이터의 검출플레이트가 하측으로부터 상측으로 삽입되는 삽입홈이 형성되고;

상기 로터바디의 상측면과 하측면에는 상기 어퍼스테이터의 원판형 링으로 이루어진 스테이터베이스와 상기 로워스테이터의 원판형 링으로 이루어진 스테이터베이스를 상기 로터바디에 밀착된 상태로 고정하도록, 상기 어퍼스테이터 또는 로워스테이터의 각 검출플레이트 절곡되는 부위로 다수의 가열융착돌기;가 구비된 것을 특징으로 하는 MDPS 토크센서
청구항 4에 있어서,

상기 가열융착돌기는 상기 절곡되는 부위의 양 옆에 각각 구비된 것을 특징으로 하는 MDPS 토크센서.
청구항 4 또는 5항의 MDPS 토크센서를 제조하기 위하여,

상기 로터바디를 사출성형하는 단계와;

상기 어퍼스테이터와 로워스테이터를 형성하는 단계와;

상기 어퍼스테이터와 로워스테이터의 각 검출플레이트가 상기 로터바디의 축방향을 따라 이동하면서 각 삽입홈에 삽입되도록 하는 단계와;

상기 가열융착돌기를 가열하면서 가압하여, 상기 어퍼스테이터와 로워스테이터를 상기 로터바디에 고정하는 단계

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 MDPS 토크센서 제조방법.
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