KR101177657B1 - Non-contacting type torque sensor for steering system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조향장치용 비접촉식 토크센서에 관한 것으로서, 외주면을 따라 복수의 N극 자석과 S극 자석이 원주방향으로 교대로 배치되는 상부 마그넷 링과 하부 마그넷 링이 구비된 자력발생부와; 상기 자력발생부의 외측 둘레에 상기 N극 자석 또는 상기 S극 자석 중 어느 하나와 대응하여 동일한 간격으로 배치되는 복수의 차폐로드와, 각각의 차폐로드부와 일체로 이루어지는 단일의 연결링이 구비된 자기차폐부와; 상기 자기차폐부의 반경방향 외측에 배치되며, 상기 복수의 차폐로드를 통과하는 자속을 수집하는 상부 및 하부 자속수집링과, 상부 및 하부 자속수집링으로부터 연장 형성된 상부 및 하부 집자터미널이 구비된 자기수집부; 및 상기 상부 및 하부 집자터미널 사이에 위치되는 자기검출 센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 자기차폐부에 속하는 자기회로 부품인 복수의 차폐로드와 연결링이 서로 일체로 이루어져 폐쇄회로를 형성함으로써 이에 대한 자기특성의 측정이 가능해진다.The present invention relates to a non-contact torque sensor for a steering apparatus, comprising: a magnetic force generating unit having an upper magnet ring and a lower magnet ring in which a plurality of N pole magnets and S pole magnets are alternately arranged in a circumferential direction along an outer circumferential surface thereof; Magnetically provided with a plurality of shielding rods disposed at equal intervals corresponding to either the N-pole magnet or the S-pole magnet around the outer periphery of the magnetic force generating unit, and a single connection ring integrally formed with each shielding rod portion. A shield; The magnetic collecting unit is disposed on a radially outer side of the magnetic shield and includes upper and lower magnetic collecting rings for collecting magnetic flux passing through the plurality of shielding rods, and upper and lower magnetic collecting terminals extending from upper and lower magnetic collecting rings. part; And a magnetic detection sensor unit positioned between the upper and lower house terminals. As a result, a plurality of shielding rods and connecting rings, which are magnetic circuit parts belonging to the magnetic shield part, are integrally formed with each other to form a closed circuit, thereby enabling measurement of magnetic characteristics thereof.

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 향상시키는 조향장치용 비접촉식 토크센서에 관한 것이다.The present invention relates to a non-contact torque sensor for a steering apparatus, and more particularly, a steering apparatus for improving steering power by allowing an output shaft connected to a wheel to be rotated in the same manner as the input shaft when the input shaft is rotated by the steering wheel. It relates to a non-contact torque sensor for use.

본 발명은 본 출원인에 의해 선출원된 특허출원 제2008-0060701호(출원일: 2008. 6. 26) "조향장치용 비접촉식 토크센서"의 개량발명에 해당한다.The present invention corresponds to an improved invention of the patent application No. 2008-0060701 (filed date: June 26, 2008) "non-contact torque sensor for steering apparatus" filed by the present applicant.

상기 선 특허출원된 바에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 토크센서(100)는 센서의 자기회로를 보호하는 상하 커버(101, 102), 이들 커버(101, 102)의 내부에 배치되어 상,하 마그넷 링(111, 112)을 구비하는 자력발생부(110), 자기차폐링(121)을 구비하는 자기차폐부(120), 상,하 마그넷 링(111, 112)에서 발생하는 자속(magnetic flux)을 자기검출 센서부(140) 측으로 유도하는 자기회로 부품인 상부 및 하부 자속 수집링(131, 132)을 구비하는 자기수집부(130), 자속의 변화량을 전압값으로 출력해주는 Hall 센서(141)를 포함하는 자기검출 센서부(140)를 포함한다.According to the prior patent application, as shown in Figure 1, the torque sensor 100 is disposed in the upper and lower covers 101 and 102, these covers 101 and 102 to protect the magnetic circuit of the sensor, Magnetic flux generated from the magnetic force generating unit 110 having the lower magnet rings 111 and 112, the magnetic shielding unit 120 having the magnetic shield ring 121, and the upper and lower magnet rings 111 and 112 ( Magnetic collector 130 having upper and lower magnetic flux collecting rings 131 and 132, which are magnetic circuit components for inducing magnetic flux to the magnetic detection sensor unit 140, and a Hall sensor for outputting a change amount of magnetic flux as a voltage value. It includes a magnetic detection sensor unit 140 including a (141).

이러한 토크센서(100)의 센싱 메커니즘을 간략히 설명하자면, 다극으로 착자되어 있는 영구자석인 상,하 마그넷 링(111, 112)에서 발생하는 자기력을 그 외부에 위치한 자기차폐링(121)의 개방된 창(121a)을 통과하여 자속수집링(131, 132)을 거쳐 Hall 센서(141) 주변으로 자기유도 되는 일련의 과정을 통해 상기 Hall 센서(141)는 자속에 상응하는 전압값을 출력하게 된다.To briefly describe the sensing mechanism of the torque sensor 100, the magnetic force generated in the upper and lower magnet rings 111 and 112, which are permanent magnets that are magnetized in multiple poles, is opened in the magnetic shield ring 121 located outside thereof. The Hall sensor 141 outputs a voltage value corresponding to the magnetic flux through a series of processes that are magnetically induced through the window 121a and through the magnetic flux collecting rings 131 and 132 to the periphery of the Hall sensor 141.

이와 같은 메커니즘을 갖는 토크센서(100)는 영구자석인 상,하 마그넷 링(111, 112)과 자기차폐링(121) 및 자속수집링(131, 132)으로 대표되는 자기회로 각각의 부품 특성에 따라서 전체 센서의 성능에 많은 편차가 발생하게 된다.Torque sensor 100 having such a mechanism is characterized in that the magnetic characteristics represented by the upper and lower magnet rings 111 and 112, the magnetic shield ring 121 and the magnetic flux collecting rings 131 and 132, which are permanent magnets. Therefore, a large amount of deviation occurs in the performance of the entire sensor.

그러므로, 토크센서(100)의 제작에 앞서 각 부품의 자기 특성을 검사하는 것은 토크센서 제작의 기본이 된다.Therefore, inspecting the magnetic properties of each component prior to the manufacture of the torque sensor 100 is the basis of the production of the torque sensor.

자기 차폐방식의 토크센서(100)는, 이에 사용되는 자기회로 부품으로서 보자력 특성이 1kA/m 이상인 경자성 재료인 영구자석(즉, 상,하 마그넷 링(111, 112)), 보자력 특성이 1kA/m 미만인 연자성 재료로 이루어진 자기차폐링(121) 및 상,하부 자속수집링(131, 132)을 포함한다.The magnetic shielding torque sensor 100 is a magnetic circuit component used therein, and a permanent magnet (i.e., upper and lower magnet rings 111 and 112), which is a hard magnetic material having a coercive force characteristic of 1 kA / m or more, and a coercive force characteristic of 1 kA. Magnetic shielding ring 121 and upper and lower magnetic flux collecting ring (131, 132) made of a soft magnetic material of less than / m.

이와 같은 자성 재료들은 각각의 재료에 따른 자기이력곡선을 가지는 바, 이러한 자기이력 특성에 따라 토크센서(100)의 중요 특성인 분해능, 선형성, 히스테리시스 등에 크게 영향을 미치게 된다.Such magnetic materials have magnetic hysteresis curves corresponding to the respective materials, and greatly affect the resolution, linearity, hysteresis, etc., which are important characteristics of the torque sensor 100, according to the magnetic hysteresis characteristics.

여기서, 보자력 특성이 1kA/m 미만인 연자성 재료를 사용하는 자기차폐링(121)과 자속수집링(131, 132)은 자기회로를 디자인하는 과정에서 다양한 형상으로 변형을 해야 하는 구조를 취한다.Here, the magnetic shield ring 121 and the magnetic flux collecting rings 131 and 132 using a soft magnetic material having a coercive force characteristic of less than 1 kA / m take a structure that must be deformed into various shapes in the process of designing a magnetic circuit.

즉, 이들 연자성 재료는 일반적으로 강판 재질을 프레스 가공 등의 1차 가공을 한 뒤 연자성 재료가 갖는 고유한 자기특성을 갖추도록 열처리 등의 후가공을 실시한다.That is, these soft magnetic materials are generally subjected to primary processing such as press working of steel sheet material, and then subjected to post processing such as heat treatment so as to have inherent magnetic properties of the soft magnetic material.

이처럼 후가공에 의하여 최종적인 자기특성을 갖는 연자성 재료들은 그 재료의 고유특성상 열처리의 조건 및 열처리 이후 제품에 가해지는 외력 등의 요인에 의하여 자성재료가 가져야 할 기본적 특성인 자기이력곡선이 변하게 된다.As described above, the soft magnetic materials having the final magnetic properties by the post-processing change the magnetic history curve, which is a basic characteristic of the magnetic material, due to factors such as heat treatment conditions and external force applied to the product after the heat treatment.

따라서, 토크센서(100)의 제조 시 이와 같은 연자성 재료의 자기특성을 확인하는 것은 제조상 중요한 공정이라 할 수 있다.Therefore, in the manufacture of the torque sensor 100 to check the magnetic properties of such a soft magnetic material can be said to be an important manufacturing process.

한편, 연자성 재료의 자기특성을 확인하는 방식은 엡스타인 방법에 의한 자기특성 측정방법과, 단일강판 시험기에 의한 자기특성 측정방법, 폐쇄자기회로 상에서 수행하는 링 방식의 자기특성 측정방법이 있다.On the other hand, the magnetic properties of the soft magnetic material is a method of measuring the magnetic properties by the Epstein method, a magnetic property measuring method by a single steel sheet tester, a ring-type magnetic property measuring method performed on a closed magnetic circuit.

엡스타인 방식과 단일강판 시험기를 이용하는 방식은 모두 규격화된 시료를 이용하여 자기특성을 측정하는 방식이어서 본 발명이 속하는 토크센서(100)에서 제시되는 연자성 재료의 자기회로 부품에 대한 자기특성 측정에는 부적합하다.Both the Epstein method and the method using a single steel plate tester are methods for measuring magnetic properties using standardized samples, and thus are not suitable for measuring magnetic properties of magnetic circuit components of soft magnetic materials presented by the torque sensor 100 to which the present invention belongs. Do.

바꾸어 말하면, 본 발명이 속하는 토크센서(100)에서 사용되는 연자성 재료의 부품 디자인에 대한 자기특성 측정을 위해서는 폐쇄자기회로에서의 링 방식에 의한 자기적 특성측정 방법에 의하는 것이 바람직하다.In other words, in order to measure the magnetic characteristics of the part design of the soft magnetic material used in the torque sensor 100 to which the present invention belongs, it is preferable to use the magnetic characteristic measurement method by the ring method in the closed magnetic circuit.

도 3은 연자성 재료에 대한 링 방식에 의한 자기특성 측정에 이용되는 회로로서 KS 규격 및 IEC 국제 규격(아래 참조)의 내용을 인용한 것이다.FIG. 3 is a circuit used for measuring magnetic properties by a ring method for soft magnetic materials, and the contents of the KS standard and the IEC international standard (see below) are cited.

- IEC 60404-4 "Magnetic materials - Part 4 : Methods of measurement of D.C. magnetic properties of magnetically soft materials"IEC 60404-4 "Magnetic materials-Part 4: Methods of measurement of D.C. magnetic properties of magnetically soft materials"

- IEC 60404-6 "Methods of measurement of the magnetic properties of isotropic nickel-iron soft magnetic alloys, types E1, E3, and E4"-IEC 60404-6 "Methods of measurement of the magnetic properties of isotropic nickel-iron soft magnetic alloys, types E1, E3, and E4"

- KS C IEC 60404-4 "자성재료- 연자성 재료의 DC 자기적 특성 측정 방법"-KS C IEC 60404-4 "Magnetic materials-How to measure the DC magnetic properties of soft magnetic materials"

- KS C IEC 60404-6 "등방성 니켈- 철 연자성 합금의 자기 특성 측정 방법"
-KS C IEC 60404-6 "Measuring magnetic properties of isotropic nickel-iron soft magnetic alloys"

도 4의 좌측 그래프는 자성재료가 갖는 자기특성의 자기이력곡선(Hysteresis Curve)으로서, 모든 종류의 자성재료는 이와 유사한 자기이력특성을 지닌다.4 is a hysteresis curve of magnetic properties of the magnetic material, and all kinds of magnetic materials have similar magnetic history characteristics.

보자력 특성이 1kA/m미만인 연자성 재료들의 경우에는 외부 환경에 의하여 자기적 성질을 유지하거나 자기적 성질을 잃는 보자력 특성이 각기 다르다.In the case of soft magnetic materials having a coercive force of less than 1 kA / m, the coercive force characteristics that maintain or lose magnetic properties due to the external environment are different.

따라서, 이와 같은 히스테리시스 특성을 갖는 연자성 재료를 사용하여 자기 회로를 구성하는 토크센서에 있어서는 해당 연자성 재료의 자기이력특성에 따라 센서의 성능에 확연한 차이가 나타난다.Therefore, in the torque sensor constituting the magnetic circuit using the soft magnetic material having such hysteresis characteristics, there is a marked difference in the performance of the sensor according to the magnetic hysteresis characteristics of the soft magnetic material.

일반적으로 MDPS(Motor Driven Power Steering) 시스템에 사용되는 토크센서는 그 동작 구간이 ± 10도 미만으로서 적은 작동구간과 짧은 작동시간 동안에도 센싱이 이루어져야 하므로 연자성 재료의 보자력 특성값이 커지게 되면 센서의 성능을 만족시킬 수 없다.In general, the torque sensor used in the MDPS (Motor Driven Power Steering) system has an operating range of less than ± 10 degrees. Therefore, the sensor must be sensed even during a small operating period and a short operating time. Can not satisfy the performance.

또한, 일반적인 연자성 재료는 형상을 가공하여 해당 제품을 만든 후 별도의 열처리를 실시함으로써 연자성 재료가 갖는 자기적 성질을 최적화하는 경우가 많고, 또한 열처리 후 외력에 의하여 자기이력특성이 변화하는 경우도 비일비재하다.In addition, in general, the soft magnetic material is processed by the shape to make the product and then subjected to a separate heat treatment to optimize the magnetic properties of the soft magnetic material, and also in the case that the magnetic history characteristics change by external force after heat treatment It is also unusual.

그러므로, 이와 같은 연자성 재료를 사용하는 토크센서의 제작에 앞서 해당 연자성 재료의 자기적 특성을 확인하는 작업은 제품의 성능을 확인하는 중요한 지표로 작용될 것이다.
Therefore, prior to fabricating the torque sensor using the soft magnetic material, the task of checking the magnetic properties of the soft magnetic material will serve as an important indicator of the performance of the product.

도 3 및 도 4의 우측그림을 통해 KS규격 및 국제규격에서 언급하고 있는 연자성 재료의 자기 이력 특성을 측정하는 방식을 설명하면 다음과 같다.3 and 4 illustrate the method of measuring the hysteresis characteristics of the soft magnetic material mentioned in the KS standard and the international standard as follows.

(1) 장치의 연결(1) device connection

기기는 도 3과 같이 연결한다. 직류 전류원은 배터리 또는 안정된 직류 정전류 공급 장치이며, 전류계 A, 반전스위치 S1, 변환스위치 S4를 통하여 링형상의 "시험편"의 1차(자화) 권선 N1에 연결된다.The device is connected as shown in FIG. The DC current source is a battery or a stable DC constant current supply and is connected to the primary (magnetizing) winding N1 of the ring-shaped "test piece" via ammeter A, inverting switch S1 and conversion switch S4.

스위치 S5가 닫혔을 때 자화회로의 전류는 저항 R1으로 조절한다. 이것은 표준 자화곡선을 결정하고 자기이력 곡선의 끝점을 측정하기 위한 자화 회로의 연결이다. 완전한 자기이력 곡선을 얻는데 스위치 S5와 저항 R4를 사용한다.When switch S5 is closed, the current in the magnetization circuit is regulated by resistor R1. This is the connection of the magnetization circuit to determine the standard magnetization curve and to measure the end point of the hysteresis curve. Switch S5 and resistor R4 are used to obtain a complete hysteresis curve.

2차 회로에서 2차 권선 N2(B코일)가 저항 R2(감도조절)를 통하여 자속적분기 F와 연결되어 있다. 저항 R3는 어떤 종류의 자속적분기에 요구되는 분류 제어이다.In the secondary circuit, the secondary winding N2 (coil B) is connected to the magnetic flux integrator F via the resistor R2 (sensitivity control). Resistor R3 is the class control required for some kind of flux integrator.

(2) 표준자화곡선의 결정(2) Determination of standard magnetization curve

"시험편"은 적어도 보자력의 10배의 자기장 세기에서 직류 전류를 천천히 줄여 점차 영 또는 역방향 전류로 주의깊게 탈자화시켜야 한다. 스위치 S4가 위치 2에서 닫히면 작은 자기장 세기에 해당하는 작은 전류가 1차(자화)권선 N1을 통하여 흐르게 된다."Test specimens" shall be carefully demagnetized to zero or reverse current gradually by slowly decreasing the direct current at least 10 times the magnetic field strength of the coercive force. When switch S4 is closed in position 2, a small current corresponding to the small magnetic field strength flows through the primary (magnetizing) winding N1.

재료가 안정된 주기 상태로 있게 스위치 S1을 이용하여 전류를 약 10회 정도 반전시킨다. 스위치 S2는 자속적분기가 영을 유지하면서 작동되는 동안 닫힌다. 스위치 S2가 개방되면 자장의 반전에 대응하는 자속적분기 값이 기록되고 이에 대응하는 자속밀도가 계산된다.Invert the current about 10 times with switch S1 to keep the material in a stable cycle. Switch S2 is closed while the flux integrator is operating at zero. When the switch S2 is opened, the magnetic flux integrator value corresponding to the inversion of the magnetic field is recorded and the corresponding magnetic flux density is calculated.

자화전류를 연속적으로 증가하고, 이 절차를 반복함으로써 자기장의 세기와 자속밀도에 대응하는 값을 얻을 수 있으며, 이것으로부터 표준자화곡선을 얻을 수 있다. 자화 전류는 측정하는 동안 절대 감소되어서는 안되며, 그렇지 않은 경우에는 "시험편"을 다시 측정하기 전에 탈자시켜야 한다.By increasing the magnetization current continuously and repeating this procedure, values corresponding to the strength and magnetic flux density of the magnetic field can be obtained, from which the standard magnetization curve can be obtained. The magnetizing current must never be reduced during the measurement, otherwise it must be demagnetized before the "test piece" can be measured again.

(3) 완전한 자기이력곡선의 결정(3) Determination of complete magnetic hysteresis curve

"시험편"은 탈자되어야 한다. 그리고, 자기이력곡선의 끝점은 (2)의 표준자화곡선의 결정에 따라서 자기장 세기와 자속밀도에 대응하는 값을 측정함으로써 얻는다."Test specimen" shall be demagnetized. The end point of the magnetic hysteresis curve is obtained by measuring values corresponding to magnetic field strength and magnetic flux density in accordance with the determination of the standard magnetization curve in (2).

자기이력곡선의 PQ 부분(도 4의 그래프에서)은 스위치 S5를 개방하고 반전스위치 S1이 위치 1에 닿아 있을때의 자기장의 세기와 자속밀도의 변화를 측정함으로써 결정된다.The PQ portion of the magnetic hysteresis curve (in the graph of FIG. 4) is determined by opening switch S5 and measuring the change in magnetic field strength and magnetic flux density when reversal switch S1 reaches position 1.

저항을 조정함으로써 곡선 PQ상의 많은 점을 얻을 수 있다. 점 Q는 스위치 S5를 단락해서 얻을수 있고, 스위치 S1을 개방할 때 자속밀도의 변화를 측정함으로써 얻을 수 있다.By adjusting the resistance, many points on the curve PQ can be obtained. Point Q can be obtained by shorting switch S5 and by measuring the change in magnetic flux density when opening switch S1.

각 지점에서 자기장 세기의 값은 스위치 S5가 개방되고, 저항 R1과 R4가 각각 다음의 값을 얻을 수 있도록 조정될 때 흐르는 전류 측정값으로 부터 계산할 수 있다.The value of the magnetic field strength at each point can be calculated from the measured current flow when switch S5 is opened and resistors R1 and R4 are adjusted to obtain the following values, respectively.

자기이력곡선의 QS 부분은 스위치 S5를 개방했을때 결정된다. 자기장 세기와 자속밀도의 변화는 스위치 S1이 개방위치에서 시작하여 이 스위치를 위치 2에서 닫음으로써 측정된다.
The QS part of the hysteresis curve is determined when the switch S5 is opened. The change in magnetic field strength and magnetic flux density is measured by switch S1 starting in the open position and closing this switch in position 2.

한편, 이상에서 스위치의 작동 순서는 도 4의 우측 표를 참조한다.On the other hand, the operation sequence of the switch in the above refer to the right table of FIG.

도 4의 그래프에서 곡선의 STUP 부분이 PQRS 부분과 대칭이기 때문에 측정은 보통 이력곡선의 절반에 대해서만 측정한다.Since the STUP portion of the curve in the graph of FIG. 4 is symmetrical with the PQRS portion, measurements are usually made only for half of the hysteresis curve.

한편, 자기이력곡선의 측정에서 중요한 것은 이러한 링 방식에 의한 자기특성을 측정하기 위해서는 해당 자기회로가 폐쇄회로로 제작되어 있어야 한다는 점이다.On the other hand, the important thing in the measurement of the magnetic hysteresis curve is that the magnetic circuit must be manufactured as a closed circuit in order to measure the magnetic characteristics by the ring method.

이와 관련하여, 상기한 토크센서(100)에서 자기회로 부품인 자기차폐링(121)은 연자성 재료를 가공하여 그 벽면에 다수의 창(121a)을 형성한 구조를 취한다.In this regard, the magnetic shield ring 121, which is a magnetic circuit component in the torque sensor 100, has a structure in which a plurality of windows 121a are formed on a wall thereof by processing a soft magnetic material.

그러나, 일반적으로 연자성 강판을 프레스 가공과 같은 방식을 이용하여 단일의 차폐링(121)으로 제작하기는 매우 난해하므로, 상기 자기차폐링(121)은 도 2에서 보는 바와 같이 2개의 분할링(121-1, 121-2)을 벤딩하여 제작하는 방식을 취하게 된다.However, in general, it is very difficult to fabricate a soft magnetic steel sheet into a single shielding ring 121 by using a method such as press working, so that the magnetic shield ring 121 has two split rings (as shown in FIG. 2). 121-1 and 121-2) to be manufactured by bending.

이로 인해, 종래의 일반적인 방식으로 제작되는 자기회로 부품인 자기차폐링(121)은 폐쇄회로를 취할 수 없으므로 연자성 재료의 자기특성을 측정할 수 없다는 문제가 생기게 된다.As a result, the magnetic shield ring 121, which is a magnetic circuit component manufactured by a conventional general method, cannot take a closed circuit, thereby causing a problem in that magnetic properties of the soft magnetic material cannot be measured.

본 발명의 목적은 자기특성의 측정이 용이하도록 형상이 개선된 자기회로 부품을 갖는 조향장치용 비접촉식 토크센서를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a non-contact torque sensor for a steering apparatus having a magnetic circuit component whose shape is improved to facilitate the measurement of the magnetic properties.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 조향장치용 비접촉식 토크센서에 있어서, 외주면을 따라 복수의 N극 자석과 S극 자석이 원주방향으로 교대로 배치되는 상부 마그넷 링과 하부 마그넷 링이 구비된 자력발생부와; 상기 자력발생부의 외측 둘레에 상기 N극 자석 또는 상기 S극 자석 중 어느 하나와 대응하여 동일한 간격으로 배치되는 복수의 차폐로드와, 각각의 차폐로드부와 일체로 이루어지는 단일의 연결링이 구비된 자기차폐부와; 상기 자기차폐부의 반경방향 외측에 배치되며, 상기 복수의 차폐로드를 통과하는 자속을 수집하는 상부 및 하부 자속수집링과, 상부 및 하부 자속수집링으로부터 연장 형성된 상부 및 하부 집자터미널이 구비된 자기수집부; 및 상기 상부 및 하부 집자터미널 사이에 위치되는 자기검출 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치용 비접촉식 토크센서를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the non-contact torque sensor for steering apparatus, a magnetic force provided with an upper magnet ring and a lower magnet ring are arranged alternately in the circumferential direction of the plurality of N-pole magnets and S-pole magnets along the outer peripheral surface A generator; Magnetically provided with a plurality of shielding rods disposed at equal intervals corresponding to either the N-pole magnet or the S-pole magnet around the outer periphery of the magnetic force generating unit, and a single connection ring integrally formed with each shielding rod portion. A shield; The magnetic collecting unit is disposed on a radially outer side of the magnetic shield and includes upper and lower magnetic collecting rings for collecting magnetic flux passing through the plurality of shielding rods, and upper and lower magnetic collecting terminals extending from upper and lower magnetic collecting rings. part; And it provides a non-contact torque sensor for the steering apparatus comprising a magnetic detection sensor unit located between the upper and lower collector terminals.

여기서, 상기 연결링은 상기 복수의 차폐로드의 각 일단부에 연결되어 일체로 이루어지도록 할 수도 있다.Here, the connection ring may be connected to each one end of the plurality of shielding rod to be made integral.

이때, 상기 복수의 차폐로드와 상기 연결링은, 연자성 재질의 금속판을 펀칭 가공함으로써 상기 연결링과 그 외측에 방사상으로 연장되는 상기 복수의 차폐로드를 성형하는 단계와, 상기 복수의 차폐로드의 각 내측 일단부를 구부려 상기 연결링에 수직되게 성형하는 단계를 거쳐 제조되도록 할 수도 있다.At this time, the plurality of shielding rod and the connection ring, forming a plurality of shielding rod extending radially to the connection ring and the outside by punching a metal plate of soft magnetic material, and the plurality of shielding rod The inner one end may be bent to be manufactured through a step of forming a shape perpendicular to the connection ring.

한편, 상기 복수의 차폐로드는 각각 상기 상부 내지 하부 마그넷 링의 N극과 S극의 폭보다 작은 폭으로 형성되도록 할 수도 있다.Meanwhile, the plurality of shielding rods may be formed to have a width smaller than the width of the N pole and the S pole of the upper to lower magnet rings, respectively.

그리고, 상기 복수의 차폐로드와 연결링은 철판(steel plate), 탄소강판, 규소강판, 철-코발트합금 강판 중 어느 하나로 이루어지도록 할 수도 있다.The plurality of shielding rods and the connection ring may be made of any one of a steel plate, a carbon steel sheet, a silicon steel sheet, and an iron-cobalt alloy steel sheet.

이상의 본 발명에 따른 조향장치용 비접촉식 토크센서에 의하면, 자기차폐부에 속하는 자기회로 부품인 복수의 차폐로드와 연결링이 서로 일체로 이루어져 폐쇄회로를 형성함으로써 이에 대한 자기특성의 측정이 가능해진다.According to the non-contact torque sensor for a steering apparatus according to the present invention, a plurality of shielding rods and connecting rings, which are magnetic circuit components belonging to the magnetic shield, are integrally formed with each other to form a closed circuit, thereby measuring magnetic characteristics thereof.

도 1은 종래의 조향장치용 비접촉식 토크센서를 도시한 분해사시도,
도 2는 도 1의 조향장치용 비접촉식 토크센서의 일부 구성요소를 확대하여 도시한 부분 분해사시도,
도 3은 자성재료의 자기적 특성인 자기이력곡선을 얻기 위한 통상의 회로구성도,
도 4는 도 3의 회로구성에 대한 작동순서 및 이러한 작동순서를 통해 얻어지는 자기이력곡선,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 조향장치용 비접촉식 토크센서를 도시한 분해사시도,
도 6은 도 5의 조향장치용 비접촉식 토크센서의 주요부를 도시한 부분 분해사시도,
도 7a 및 도 7b는 도 5의 조향장치용 비접촉식 토크센서를 구성하는 자기차폐부를 제조하는 과정을 설명하기 위한 평면도 및 사시도,
도 8a 및 도 8b는 도 5의 조향장치용 비접촉식 토크센서의 작동을 설명하기 위한 부분 결합 사시도이다.
1 is an exploded perspective view showing a conventional non-contact torque sensor for a steering device;
2 is an enlarged partial exploded perspective view showing some components of the non-contact torque sensor for the steering apparatus of FIG.
3 is a general circuit diagram for obtaining a magnetic history curve which is a magnetic property of a magnetic material;
4 is an operation sequence of the circuit configuration of FIG. 3 and a magnetic history curve obtained through the operation sequence;
5 is an exploded perspective view showing a non-contact torque sensor for a steering apparatus according to an embodiment of the present invention;
6 is a partially exploded perspective view showing the main part of the non-contact torque sensor for the steering apparatus of FIG.
7A and 7B are a plan view and a perspective view for explaining a process of manufacturing a magnetic shield constituting the non-contact torque sensor for the steering apparatus of FIG. 5;
8A and 8B are partially coupled perspective views illustrating the operation of the non-contact torque sensor for the steering apparatus of FIG. 5.

본 발명의 실시예에 따른 조향장치용 비접촉식 토크센서(200)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 외주면을 따라 복수의 N극 자석과 S극 자석이 원주방향으로 교대로 배치되는 상부 마그넷 링(211)과 하부 마그넷 링(212)이 구비된 자력발생부(210), 이 자력발생부(210)의 외측 둘레에 배치되는 자기차폐부(220), 이 자기차폐부(220)의 반경방향 외측에 배치되는 자기수집부(230), 자기수집부(230)로부터 수집된 자기력을 검출하기 위한 자기검출 센서부(240)를 포함하여 구성된다.The non-contact torque sensor 200 for the steering apparatus according to the embodiment of the present invention, as shown in Figure 5, the upper magnet ring in which a plurality of N pole magnets and S pole magnets are alternately arranged in the circumferential direction along the outer circumferential surface 211 and the lower magnet ring 212, the magnetic force generating portion 210, the magnetic shield portion 220 disposed around the outer side of the magnetic force generating portion 210, the radially outer side of the magnetic shielding portion 220 It comprises a magnetic collector 230, a magnetic detection sensor 240 for detecting the magnetic force collected from the magnetic collector 230 is disposed in the.

본 실시예에서, 자력발생부(210)는 일부 구성을 제외하고는 상기 배경기술에서 언급된 선행발명의 해당 구성과 동일하고, 자기수집부(230)와 자기검출 센서부(240)는 각각 상기 선행발명의 해당 구성과 완전히 동일하다.In the present embodiment, the magnetic force generating unit 210 is the same as the corresponding configuration of the preceding invention mentioned in the background art except for some components, the magnetic collecting unit 230 and the magnetic detection sensor unit 240 are respectively It is exactly the same as that of the preceding invention.

자력발생부(210)를 구성하는 상부 마그넷 링(211)과 하부 마그넷 링(212)은 각각 N극 자석과 S극 자석이 교대로 이어져 링 형상을 이루고, 상,하부 마그넷 링(211, 212) 간에는 서로 다른 극의 자석이 배치된다(도 8a 참조).The upper magnet ring 211 and the lower magnet ring 212 constituting the magnetic force generating unit 210 are alternately connected to the N pole magnet and the S pole magnet to form a ring shape, and the upper and lower magnet rings 211 and 212, respectively. The magnets of different poles are arranged in the liver (see FIG. 8A).

자기차폐부(220)는 상기 선행발명과 마찬가지로 합성수지 몰드(223)와 일체로 성형되는 연자성 재료(221 등)를 구비한다.The magnetic shield 220 includes a soft magnetic material 221 integrally formed with the synthetic resin mold 223 as in the foregoing invention.

이 연자성 재료는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 마그넷 링(211 또는 212)의 N극 자석 또는 S극 자석 중 어느 하나와 대응하여 동일한 간격으로 배치되는 복수의 차폐로드(221)와, 각각의 차폐로드(221)와 일체로 이루어지는 단일의 연결링(222)으로 형성된다.As shown in FIG. 6, the soft magnetic material includes a plurality of shielding rods 221 disposed at equal intervals corresponding to either the N pole magnet or the S pole magnet of the magnet ring 211 or 212, It is formed of a single connection ring 222 integrally formed with each shielding rod 221.

도 6에서 233, 234는 상부 및 하부 집자 터미널로서 상기한 상부 및 하부 자속수집링(231, 232)으로부터 일체로 연장 형성된다.In FIG. 6, 233 and 234 are integrally formed from the upper and lower magnetic flux collecting rings 231 and 232 as upper and lower conduit terminals.

본 실시예에서, 연결링(222)은 복수의 차폐로드(221)의 각 하단부에 연결되어 일체로 이루어진다.In this embodiment, the connection ring 222 is connected to each lower end of the plurality of shielding rod 221 is made integral.

이러한 차폐로드(221)와 연결링(222)의 구조를 제작하기 위해서는, 먼저 연자성 재질의 금속판을 펀칭 가공함으로써 도 7a에 도시된 바와 같이 중앙의 연결링(222)과 그 외측에 방사상으로 연장되는 복수의 차폐로드(221)를 성형하고, 이어서 각 차폐로드(221)의 내측 단부를 구부려, 도 7b에 도시된 바와 같이, 연결링(222)에 수직되게 성형함으로써 완성된다.In order to fabricate the structure of the shielding rod 221 and the connection ring 222, by first punching a metal plate made of a soft magnetic material, as shown in Figure 7a and radially extending to the outer connection ring 222 and the outside thereof The plurality of shielding rods 221 are formed, and then the inner ends of the shielding rods 221 are bent, and as shown in FIG. 7B, the molding is completed perpendicular to the connection ring 222.

즉, 차폐로드(221)와 연결링(222)의 성형체는 이에 대한 자기적 특성을 측정할 수 있도록 원형의 폐회로를 취한다.That is, the molded body of the shielding rod 221 and the connection ring 222 takes a circular closed circuit to measure the magnetic properties thereof.

도 8a 및 도 8b는 상기와 같은 구조를 갖는 토크센서(200)의 센싱 동작 원리를 설명하기 위해 동작에 따른 주요 자기회로 부품의 위치를 모식화 해놓은 도면이다.8A and 8B are diagrams illustrating the positions of main magnetic circuit components according to the operation in order to explain the sensing operation principle of the torque sensor 200 having the structure as described above.

상부와 하부의 마그넷 링(211, 212)은 각각 같은 수량의 극수로(본 실시예에서는 16극) 착자되어 있으며, 상하 서로 대항하는 극성이 다르게 배치된다.The upper and lower magnet rings 211 and 212 are magnetized in the same number of poles (16 poles in this embodiment), respectively, and are arranged differently in polarity opposite to each other.

마그넷 링(211, 212)의 외주면으로는 일정한 간격(air gap)을 두고 다수의 차폐로드(221)가 배치된다.A plurality of shielding rods 221 are disposed on the outer circumferential surfaces of the magnet rings 211 and 212 at regular air gaps.

차폐로드(221)는 마그넷 링(211, 212)의 자기력을 차폐하는 면으로서 기능하고, 이웃하는 차폐로드(221)의 사이마다 상기 자기력을 통과시키기 위한 공간이 형성된다.The shielding rod 221 serves as a surface for shielding the magnetic forces of the magnet rings 211 and 212, and a space for passing the magnetic force is formed between the neighboring shielding rods 221.

차폐로드(221)는 마그넷 링(211, 212)의 N극과 S극의 폭보다 작은 폭으로 형성되며, 마그넷 링(211, 212)을 구성하는 극수의 절반으로 설치된다(본 실시예에서는 8개).The shielding rod 221 is formed to have a width smaller than the width of the N pole and the S pole of the magnet rings 211 and 212, and is provided with half the number of poles constituting the magnet rings 211 and 212 (8 in this embodiment). dog).

차폐로드(221)의 외주면에 일정한 간극을 두고 상부와 하부의 마그넷 링(211, 212)에 대향하도록 상부 및 하부 자속수집링(도 6의 231, 232)이 축방향으로 일정한 간격을 두고 설치된다.The upper and lower magnetic flux collecting rings (231 and 232 of FIG. 6) are provided at regular intervals in the axial direction so as to face the upper and lower magnet rings 211 and 212 with a predetermined gap on the outer circumferential surface of the shielding rod 221. .

상기와 같은 자기회로를 갖는 토크센서(200)의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the torque sensor 200 having the magnetic circuit as described above is as follows.

먼저, 토크센서(200)는 입력축에 연결된 상,하부 마그넷 링(211, 212)과 출력측에 연결된 자기차폐부(221, 222) 간의 대향하는 위치의 변화에 따라서 그에 상응하는 출력값을 나타내주는 센서이다.First, the torque sensor 200 is a sensor that shows an output value corresponding to the change of the opposite position between the upper and lower magnet rings 211 and 212 connected to the input shaft and the magnetic shields 221 and 222 connected to the output side. .

이러한 토크센서(200)에 비틀림이 발생하지 않을 때에는, 도 8a의 중립위치에서와 같이, 차폐로드(221)가 상부와 하부의 마그넷 링(211, 212)의 N극과 S극에 각각 50:50으로 위치한다.When the torsion does not occur in the torque sensor 200, as shown in the neutral position of FIG. 8A, the shielding rod 221 is formed on the N and S poles of the upper and lower magnet rings 211 and 212, respectively. It is located at 50.

그러므로, 상부와 하부에 설치된 마그넷 링(211, 212)에서 발생하는 자기력선은 바로 이웃한 극성으로 흐르게 되어(N극->S극), 차폐로드(221)의 외주면에 설치된 자속수집링(도 6의 231, 232)으로 흐르지 않는다(일부 미소량이 흐르기는 하지만 센서의 성능을 저하시키지 못하는 양이므로 본 설명에서는 무시하기로 한다).Therefore, the lines of magnetic force generated in the magnet rings 211 and 212 provided at the top and the bottom flow in the immediately adjacent polarity (N pole-> S pole), and the magnetic flux collecting ring installed at the outer circumferential surface of the shielding rod 221 (Fig. 6). 231, 232) (some amount of micro flows but does not degrade the performance of the sensor will be ignored in this description).

이와 같은 중립상태로부터, 차량의 스티어링 휠의 조작 방향에 따라 비틀림이 발생한다.From this neutral state, torsion occurs in accordance with the operating direction of the steering wheel of the vehicle.

한편, 좌측으로 비틀림이 발생하는 원리와 우측으로 비틀림이 발생하는 원리는 서로 같으며, 다면 대향하는 극성이 서로 달라 출력값의 부호(+, -)만 달라질 뿐이므로 여기서는 한쪽 방향으로 비틀림이 일어날 경우만 설명하기로 한다.On the other hand, the principle of twisting to the left and the principle of twisting to the right are the same, and if the opposite polarities are different, only the sign (+,-) of the output value is different, so here only when twisting occurs in one direction Let's explain.

차량의 스티어링 휠의 조작시 마그넷 링(211, 212)과 차폐로드(221)의 대향하는 면적의 변화가 발생한다.When the steering wheel of the vehicle is operated, a change in the area that opposes the magnet rings 211 and 212 and the shielding rod 221 occurs.

최대 비틀림이 발생하는 경우를 예로 들면, 도 8b에 도시된 바와 같이, 차폐로드(221)는 내측 마그넷 링(211, 212)의 극성을 최대로 가리게 됨으로써 결국 상부의 마그넷 링(211)은 N극만이 차폐로드(221) 사이의 공간을 통해 자속수집링(도 6의 231)로 전달되고, 이때 발생하는 N극의 자기력은 외부의 Hall 센서(도 5의 241)가 위치한 곳을 거쳐 하부의 자속수집링(도 6의 232)을 거쳐 하부의 마그넷 링(212)의 S극으로 흐르게 된다.For example, when the maximum twist occurs, as shown in FIG. 8B, the shielding rod 221 covers the polarities of the inner magnet rings 211 and 212 to the maximum, so that the upper magnet ring 211 has only the N pole. It is transmitted to the magnetic flux collecting ring (231 of FIG. 6) through the space between the shielding rods 221, and the magnetic force of the N pole generated at this time passes through the external Hall sensor (241 of FIG. 5) and is located at the lower magnetic flux. It passes through the collecting ring (232 of FIG. 6) to the S pole of the lower magnet ring 212.

이와 같은 흐름으로 인하여 Hall 센서(241)의 주변에 자기력이 발생하게 되고 이때의 자기력의 크기에 대응하는 출력 전압값을 상기 Hall 센서(241)에서 출력하게 된다.Due to such a flow, a magnetic force is generated around the Hall sensor 241, and an output voltage value corresponding to the magnitude of the magnetic force at this time is output from the Hall sensor 241.

중립의 상태에서 최대 비틀림의 발생 시까지 마그넷 링(211, 212)과 차폐로드(221) 간의 위치변화에 따른 면적변화가 선형적으로 증가하므로 Hall 센서(241)의 주변에 형성되는 자기력값 또한 선형적으로 증가하며, 결과적으로 Hall 센서(241)에서 출력하는 전압값 또한 선형적으로 변화하는 구조를 갖는다.
Since the change in area according to the position change between the magnet rings 211 and 212 and the shielding rod 221 increases linearly until the maximum twist occurs in the neutral state, the magnetic force value formed around the Hall sensor 241 is also linear. As a result, the voltage value output from the Hall sensor 241 also changes linearly.

한편, 모든 종류 자성재료는 도 4 (a)의 그래프와 같은 자기이력 특성을 지닌다.On the other hand, all kinds of magnetic materials have magnetic history characteristics as shown in the graph of Fig. 4 (a).

보통 보자력 특성이 1 [kA/m] 미만인 자성재료를 연자성 재료라 명하는 바, 이와 같은 연자성 재료는 외부에서 자력이 인가되면 자력을 유지하고 인가된 자력이 제거되면 자기적 성질이 제거되는 재료이다.In general, magnetic materials having coercive force characteristics of less than 1 [kA / m] are called soft magnetic materials. Such soft magnetic materials maintain magnetic force when an external magnetic force is applied, and magnetic properties are removed when the applied magnetic force is removed. Material.

또한, 보자력 특성이 1 [kA/m] 이상인 재료를 경자성 재료라 명하며 이와 같은 재료를 통상적으로 영구자석이라 칭한다.In addition, materials having coercive force characteristics of 1 [kA / m] or more are referred to as hard magnetic materials, and such materials are commonly referred to as permanent magnets.

경자성 재료는 외부에서 자력이 인가되어 자력이 형성되면 외부 자력이 제거 되더라도 자력의 성질을 잃지 않는 재료이다.Hard magnetic material is a material that does not lose the properties of the magnetic force, even if the external magnetic force is removed when the magnetic force is formed from the external magnetic force.

본 발명에서와 같이, 자기유도 방식을 사용하는 토크센서(200)는 경자성 재료인 영구자석(본 발명에서는 상,하부 마그넷 링(211, 212)에 해당함)과 연자성 재료를 사용하는 자기 회로(본 발명에서는 상,하부 자속 수집링(231, 232) 및 집자 터미널(233, 234)에 해당함)로 구성된다 할 수 있다.As in the present invention, the torque sensor 200 using the magnetic induction method is a magnetic circuit using permanent magnets (in the present invention, upper and lower magnet rings 211 and 212) and soft magnetic materials, which are hard magnetic materials. (In the present invention, the upper and lower magnetic flux collecting rings 231 and 232 and the collector terminals 233 and 234).

모든 종류의 연자성 재료는 외부자기가 유기될때 및 외부 자기가 제거 될 때, 도 4의 (a)에서 보는 바와 같이, 재료 내부에 일정량의 잔류자력(B1)이 남게 되며 이를 영(0)으로 만들기 위해 외부에서 임의 크기의 자력(Hc)을 가하는 바, 이때 가해지는 외부자력의 크기를 보자력이라 한다.All types of soft magnetic materials are retained when the external magnetic is induced and when the external magnetic is removed, as shown in FIG. 4 (a), a certain amount of residual magnetic force B 1 remains inside the material, which is zero (0). In order to make it as the external magnetic force (Hc) of any size is applied, the magnitude of the external magnetic force applied at this time is called coercive force.

자기 회로(자로)의 용도로 연자성 재료를 사용하는 모든 종류의 토크센서는 이와 같은 보자력 특성이 원인이 되어 센서의 히스테리시스 특성이 발생하게 되며, 사용되는 연자성 재료의 보자력 특성에 준하여 토크센서의 히스테리시스 특성이 달라진다.All types of torque sensors that use soft magnetic materials for magnetic circuits are caused by these coercive force characteristics, resulting in hysteresis characteristics of the sensor. Hysteresis characteristics are different.

본 발명이 속하는 조향장치용 비접촉식 토크센서는 일반적으로 1 ~ 2 [%] 수준의 낮은 히스테리시스 특성을 요구하는 바, 이와 같은 낮은 히스테리시스 특성을 만족하기 위하여 종래의 토크센서들은 니켈-철 합금과 같이 보자력 특성이 0.5 ~ 12 [A/m] 수준의 비교적 고가인 연자성 재료를 사용하여야만 시스템에서 요구하는 센서의 히스테리시스 성능을 만족할 수 있었다.The non-contact torque sensor for steering apparatus to which the present invention belongs generally requires low hysteresis characteristics of 1 to 2 [%] levels. In order to satisfy such low hysteresis characteristics, conventional torque sensors are coercive force such as nickel-iron alloy. The hysteresis performance of the sensor required by the system could be satisfied only by using a relatively expensive soft magnetic material with a characteristic of 0.5 to 12 [A / m].

이에 비해, 본 발명에 따른 조향장치용 비접촉식 토크센서는 이와 같은 재료 선정의 제약에서 보다 유동적인 구조라 할 수 있다.In contrast, the non-contact torque sensor for steering apparatus according to the present invention can be said to be a more flexible structure in the constraint of the material selection.

즉, 도 6에서 차폐로드(221)와 연결링(222)으로 이루어진 자기차폐부(220)를 자기 회로로서 포함하는 본 발명의 기본 구조에 있어서, 자로 역할을 하는 자기 수집부(231, 232, 233, 234)는 종래기술에서와 같이 니켈-철 합금(Permalloy, 펌얼로이)과 같이 보자력 특성이 0.5 ~ 12 [A/m] 수준인 연자성 재료를 사용하여야 한다는 제약을 갖지만, 자력의 차폐 및 개방의 역할만을 수행할 뿐 자로(磁路)로서의 역할을 하지 않는 자기차폐부(220)는 연자성 재료의 보자력 특성 값에 제약을 받지 않고 모든 종류의 연자성 재료를 사용할 수 있으므로 범용으로 많이 이용하는 연자성 재료의 사용이 가능하다.That is, in the basic structure of the present invention including the magnetic shield 220 consisting of the shielding rod 221 and the connection ring 222 as a magnetic circuit in Figure 6, magnetic collectors 231, 232, 233 and 234 have the limitation of using a soft magnetic material having a coercive force level of 0.5 to 12 [A / m], such as nickel-iron alloy (Permalloy) as in the prior art, but the magnetic shielding and The magnetic shield 220, which only serves as an opening but does not serve as a gyro, can use all kinds of soft magnetic materials without being limited by the coercive force characteristic value of the soft magnetic material. The use of soft magnetic materials is possible.

이는 곧 전체 센서의 원가를 절감하는 중요한 요인으로 작용될 수 있다.This can be an important factor in reducing the cost of the entire sensor.

이와 같은 연자성 재료로는 철판(steel plate), 탄소강판, 규소강판, 철-코발트합금 강판 등이 있다.Such soft magnetic materials include steel plates, carbon steel sheets, silicon steel sheets, and iron-cobalt alloy steel sheets.

여기서, 상기 철판으로는 일반적인 철판을 비롯하여 전기아연도금 강판(SECC), 냉간압연 강판(SPCC) 등이 이용 가능하다.Here, as the iron plate, a general iron plate, an electrogalvanized steel sheet (SECC), a cold rolled steel sheet (SPCC), etc. may be used.

토크센서의 전체 제조원가 중 상기와 같은 연자성 재료가 차지하는 비중이 30 ~ 50 [%]임을 고려할 때, 니켈-철 합금과 규소강판의 가격은 10배 정도의 차이가 있으므로 이를 통한 원가 절감의 효과는 매우 크다고 볼 수 있다.Considering that the soft magnetic material accounts for 30 to 50 [%] of the total manufacturing cost of the torque sensor, the price of nickel-iron alloy and silicon steel sheet is about 10 times different, so the cost reduction effect is It is very large.

한편, 이상에서 설명된 토크센서(200)는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과할 뿐이므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 된다.On the other hand, the torque sensor 200 described above is only one embodiment to help the understanding of the present invention, so the scope of the present invention to the technical scope should not be understood to be limited thereto.

본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.The scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

200: 토크센서 210: 자력발생부
211: 상부 마그넷 링 212: 하부 마그넷 링
220: 자기차폐부 221: 차폐로드
222: 연결링 223: 몰드
230: 자기수집부 231: 상부 자속수집링
232: 하부 자속수집링 233: 상부 집자터미널
234: 하부 집자터미널 240: 자기검출 센서부
241: Hall 센서
200: torque sensor 210: magnetic force generating unit
211: upper magnet ring 212: lower magnet ring
220: magnetic shield 221: shielding rod
222: connecting ring 223: mold
230: self-collecting unit 231: upper magnetic flux collecting ring
232: lower magnetic flux collecting ring 233: upper magnetic terminal
234: lower house terminal 240: magnetic detection sensor unit
241: Hall sensor

Claims (5)

조향장치용 비접촉식 토크센서에 있어서,
외주면을 따라 복수의 N극 자석과 S극 자석이 원주방향으로 교대로 배치되는 상부 마그넷 링과 하부 마그넷 링이 구비된 자력발생부와;
상기 자력발생부의 외측 둘레에 상기 N극 자석 또는 상기 S극 자석 중 어느 하나와 대응하여 동일한 간격으로 배치되는 복수의 차폐로드와, 각각의 차폐로드와 일체로 이루어지는 단일의 연결링이 구비된 자기차폐부와;
상기 자기차폐부의 반경방향 외측에 배치되며, 상기 복수의 차폐로드를 통과하는 자속을 수집하는 상부 및 하부 자속수집링과, 상부 및 하부 자속수집링으로부터 연장 형성된 상부 및 하부 집자터미널이 구비된 자기수집부; 및
상기 상부 및 하부 집자터미널 사이에 위치되는 자기검출 센서부를 포함하고,
상기 연결링은 상기 복수의 차폐로드의 각 일단부에 연결되어 일체로 이루어지며,
상기 복수의 차폐로드와 상기 연결링은,
연자성 재질의 금속판을 펀칭 가공함으로써 상기 연결링과 그 외측에 방사상으로 연장되는 상기 복수의 차폐로드를 성형하는 단계와, 상기 복수의 차폐로드의 각 내측 일단부를 구부려 상기 연결링에 수직되게 성형하는 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 비접촉식 토크센서.
In the non-contact torque sensor for steering device,
A magnetic force generating unit having an upper magnet ring and a lower magnet ring in which a plurality of N-pole magnets and S-pole magnets are alternately arranged in a circumferential direction along an outer circumferential surface thereof;
Magnetic shield provided with a plurality of shielding rods disposed at equal intervals corresponding to any one of the N-pole magnet and the S-pole magnet around the outer periphery of the magnetic force generating unit, and a single connection ring integrally formed with each shielding rod. Wealth;
The magnetic collecting unit is disposed on a radially outer side of the magnetic shield and includes upper and lower magnetic collecting rings for collecting magnetic flux passing through the plurality of shielding rods, and upper and lower magnetic collecting terminals extending from upper and lower magnetic collecting rings. part; And
It includes a magnetic detection sensor unit located between the upper and lower house terminals,
The connection ring is made integrally connected to each end of the plurality of shielding rods,
The plurality of shielding rod and the connection ring,
Punching a metal plate made of a soft magnetic material to form the connecting ring and the plurality of shielding rods extending radially on the outside thereof, and bending one inner end of each of the plurality of shielding rods to be perpendicular to the connection ring. Non-contact torque sensor for steering apparatus, characterized in that the step is manufactured through.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수의 차폐로드는 각각 상기 상부 내지 하부 마그넷 링의 N극과 S극의 폭보다 작은 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 비접촉식 토크센서.
The method of claim 1,
The plurality of shielding rods are non-contact torque sensor for the steering device, characterized in that formed in a width smaller than the width of the N pole and S pole of the upper to lower magnet ring, respectively.
제1항에 있어서,
상기 복수의 차폐로드와 연결링은 철판(steel plate), 탄소강판, 규소강판, 철-코발트합금 강판 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 조향장치용 비접촉식 토크센서.
The method of claim 1,
The plurality of shielding rod and the connection ring is a non-contact torque sensor for a steering device, characterized in that made of any one of a steel plate (steel plate), carbon steel sheet, silicon steel sheet, iron-cobalt alloy steel sheet.
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