KR101203689B1 - 스티어링 휠 각도 센서 유니트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 하우징부; 상기 하우징부에 배치되는 인쇄회로기판; 상기 하우징부 및 상기 인쇄회로기판을 관통하여 상기 하우징부에 회동 가능하게 배치되고 스티어링 샤프트가 관통 배치되는 메인 기어와, 상기 메인 기어와 치합되어 상기 메인 기어의 회동과 연동하여 회동하는 서브 기어를 포함하는 기어부; 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 자기 센서 및 상기 자기 센서에 대응하는 위치로 상기 서브 기어에 배치되는 자기 마그네트를 구비하는 센서부; 상기 서브 기어와 상기 메인 기어가 일정한 간격을 유지하도록 상기 하우징에 가동 가능하게 배치되어 상기 서브 기어를 탄성 지지하는 기어 홀더부;를 포함하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트를 제공한다.

Description

스티어링 휠 각도 센서 유니트{STEERING WHEEL ANGLE SENSING UNIT FOR A VEHICLE}
본 발명은 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 스티어링 휠의 회전 상태를 감지하는 차량 스티어링 휠 센서에 관한 것이다.
스티어링 장치는 차량의 조향을 위하여 필수적으로 사용되는 장치로서, 스티어링 장치는 스티어링 휠과, 스티어링 샤프트와, 스티어링 감지 장치를 포함한다. 운전자에 의하여 조향되는 스티어링 휠은 스티어링 샤프트와 연결되어 스티어링 휠의 회전력은 스티어링 휠에 연동되는 스티어링 샤프트에 전달된다. 스티어링 감지 장치는 스티어링 샤프트에 연결되어 스티어링 휠의 회동량을 감지하고 이를 ECU와 같은 제어 장치로 전달한다.
차량 제어 장치의 전장화를 통하여, 보다 정밀하고 안정적인 운행 조작을 이룰 수 있는 다양한 안전 장치, 예를 들어 차량 동적 제어(vehicle dynamic control) 또는 트랙션 제어 시스템(traction control system)과 같은 다양한 안전 장치가 구현되고 있는데, 이와 같은 안전 장치를 구현하기 위한 성능 확보를 위하여 안전 장치를 실행여부를 판단하기 위하여 사용되는 입력 데이터의 정밀성 및 신뢰성을 요구하고 있다. 하지만, 종래 기술에 따른 스티어링 감지 장치의 경우 센서를 통한 센싱 과정 중 기어 등을 통한 회동 상태 전달에 있어 기어의 백래시 내지, 온도 변화에 따른 치차의 부피 변화로 인한 오차 내지 마모 등으로 인한 오차 등과 같이 시간 내지 주변 환경 조건 변화로 인한 오차 발생에 능동적으로 대처하기 어려워 정확한 조향 각도 감지 정보를 취득하기 어렵고 이로 인하여 다른 기타 차량 안전 장치에 복잡한 실험을 통한 보정 연산 과정을 적용하여야 하는 등 문제점이 있었다.
본 발명은 간단한 구조를 통하여 상기와 같이 시간 내지 주변 환경 조건 변화로 인하여 발생하는 히스테리시스 내지 오차 밴드를 축소시켜 보다 정확한 스티어링 휠 각도 감지를 가능하게 하는 구조의 스티어링 휠 각도 센서 유니트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징부; 상기 하우징부에 배치되는 인쇄회로기판; 상기 하우징부 및 상기 인쇄회로기판을 관통하여 상기 하우징부에 회동 가능하게 배치되고 스티어링 샤프트가 관통 배치되는 메인 기어와, 상기 메인 기어와 치합되어 상기 메인 기어의 회동과 연동하여 회동하는 서브 기어를 포함하는 기어부; 상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 자기 센서 및 상기 자기 센서에 대응하는 위치로 상기 서브 기어에 배치되는 자기 마그네트를 구비하는 센서부; 상기 서브 기어와 상기 메인 기어가 일정한 간격을 유지하도록 상기 하우징에 가동 가능하게 배치되어 상기 서브 기어를 탄성 지지하는 기어 홀더부;를 포함하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트를 제공한다.
상기 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 있어서, 상기 기어 홀더부는: 상기 서브 기어와 접촉 가능한 기어 홀더 바디부와, 상기 기어 홀더 바디부의 단부에 배치되고 상기 기어 홀더 바디부에 사전 설정된 탄성력을 제공하는 기어 홀더 탄성부를 구비할 수도 있다.
상기 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 있어서, 상기 기어 홀더 탄성부는: 상기 기어 홀더 바디부에 배치되는 기어 홀더 탄성체 수용부와, 일단은 상기 하우징부의 내측에 접촉 지지되고 타단은 상기 기어 홀더 탄성체 수용부에 접촉 지지되는 기어 홀더 탄성체를 구비할 수도 있다.
상기 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 있어서, 상기 기어 홀더 탄성체는 코일 스프링일 수도 있다.
상기 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 있어서, 상기 기어 홀더 탄성체는 판 스프링일 수도 있다.
상기 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 있어서, 상기 기어 홀더부는 상기 기어 홀더 바디부의 가동을 안내하기 위한 기어 홀더 가이드부를 더 구비하고, 상기 기어 홀더 가이드부는: 상기 하우징부에 배치되는 기어 홀더 가이드와, 상기 기어 홀더 가이드에 대응되는 위치로 상기 기어 홀더 바디부의 일면 상에 배치되는 기어 홀더 가이드 대응부를 구비할 수도 있다.
상기 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 있어서, 상기 기어 홀더부는 상기 기어 홀더 바디부의 가동은 제한하기 위한 기어 홀더 제한부를 더 구비하고, 상기 기어 홀더 제한부는: 상기 기어 홀더 바디부의 단부에 배치되는 기어 홀더 스톱퍼와, 상기 하우징부의 내부에 상기 기어 홀더 바디부가 가동되는 경우 상기 기어 홀더 스톱퍼의 가동 영역을 제한하도록 접촉 가능하게 형성되는 기어 홀더 스톱퍼 대응부를 구비할 수도 있다.
상기 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 있어서, 상기 서브 기어는: 상기 하우징부에 회동 가능하게 배치되고 상기 자기 마그네트를 수용하는 서브 기어 바디와, 상기 서브 기어 바디의 외측면에 형성되는 서브 기어 치차부를 구비할 수도 있다.
상기 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 있어서, 상기 기어 홀더 바디부는: 상기 하우징부 내부에 가동 가능하게 배치되는 기어 홀더 바디와, 상기 기어 홀더 바디의 상기 서브 기어를 향한 일측에 형성되고 상기 서브 기어 바디와 접촉 가능한 기어 홀더 바디 접촉부와, 상기 기어 홀더 바디의 상기 기어 홀더 바디 접촉부가 형성되는 일측에 형성되고 상기 서브 기어 치차부를 수용할 수 있는 기어 홀더 바디 치차 수용부를 구비할 수도 있다.
상기 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 있어서, 상기 하우징부는, 하우징 커버와 상기 하우징 커버와 함께 내부 공간을 형성하는 하우징 바디를 구비하고, 상기 하우징 커버와 상기 하우징 바디에는 각각 스티어링 샤프트 및 상기 메인 기어의 관통을 허용하는 커버 관통구 및 바디 관통구가 구비되고, 상기 커버 관통구 및 상기 바디 관통구에는 상기 메인 기어의 회동을 원활하게 지지하는 커버 메인 기어 회동 리브 및 바디 메인 기어 회동 리브가 구비될 수도 있다.
상기 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 있어서, 상기 서브 기어는 복수 개가 구비될 수도 있다.
상기 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 있어서, 상기 기어부는 평기어 및 헬리컬 기어 타입을 포함하는 기어 타입 중 어느 하나일 수도 있다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 스위치 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트는, 자기 센서와 대응되는 위치에 배치되는 자기 마그네트가 배치된 서브 기어와, 스티어링 휠 샤프트가 관통 배치되는 메인 기어 간의 접촉 상태를 탄성 지지하는 기어 홀더부를 구비함으로써, 제조 공차, 백래시, 조립 오차, 및 작동 온도 변화에 따른 부피 변화로 인한 변형, 마모 등과 같이 감지 기능의 변화를 발생시키는 오차 발생 요인을 제거 내지 최소화함으로써 히스테리시스 및 오차 밴드를 축소시켜 자기 센서를 통한 스티어링 휠 각도의 보다 정확한 회동 각도 감지 상태를 형성할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트는, 기어 홀더 가이드부를 통한 기어 홀더부의 안정적인 가동 상태를 안내함으로써 편향된 탄성 지지 상태로 인한 오차 발생 가능성을 최소화할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트는, 기어 홀더 스톱퍼부를 통한 기어 홀더부의 과도한 위치 변동으로 인한 오차 증대를 방지하기 위하여 기어 홀더부의 소정의 가동 영역을 구획함으로써, 자기 센서를 통한 스티어링 휠의 회동 각도의 정확한 감지 성능을 증대시킬 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 개략적인 정면도이다.
도 5는 도 3의 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 선 A-A를 따라 취한 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 3의 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 선 B-B를 따라 취한 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 4의 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 선 C-C를 따라 취한 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 7의 도면 부호 D로 지시되는 부분에 대한 부분 확대 사시도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 헬리컬 기어 치합 구조를 구비하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 부분 사시도 및 부분 평면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 일실시에에 따른 기어 홀더 탄성부를 구비하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 개략적인 부분 평면도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트에 대한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 개략적인 사시도가 도시되고, 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 개략적인 분해 사시도가 도시되고, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 개략적인 평면도가 도시되고, 도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 개략적인 정면도가 도시되고, 도 5에는 도 3의 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 선 A-A를 따라 취한 개략적인 단면도가 도시되고, 도 6에는 도 3의 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 선 B-B를 따라 취한 개략적인 단면도가 도시되고, 도 7에는 도 4의 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 선 C-C를 따라 취한 개략적인 단면도가 도시되고, 도 8에는 도 7의 도면 부호 D로 지시되는 부분에 대한 부분 확대 사시도가 도시되고, 도 9 및 도 10에는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 헬리컬 기어 치합 구조를 구비하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 부분 사시도 및 부분 평면도가 도시되고, 도 11에는 본 발명의 다른 일실시에에 따른 기어 홀더 탄성부를 구비하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트의 개략적인 부분 평면도가 도시된다.
본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 각도 센서 유니트하우징부(100)는 하우징부(100)와, 인쇄회로기판(200)과, 기어부(300)와, 센서부(500)와, 기어 홀더부(400)를 구비하는데, 하우징부(100)에는 다른 구성요소들이 안정적으로 수용 배치된다.
하우징부(100)는 하우징 커버(110)와 하우징 바디(120)를 구비하는데, 하우징 커버(110)와 하우징 바디(120)의 외주에는 각각 커버 장착부(111) 및 바디 장착부(121)가 배치되고 상호 맞물림 체결되어 안정적인 장착 구조를 형성함으로써 다른 구성요소들이 배치되는 내부 공간을 형성한다. 도시되지는 않았으나, 볼트와 같은 별도의 체결 수단을 통하여 하우징 커버(110)와 하우징 바디(120)의 체결이 이루어져 보다 공고한 양자 간의 결합을 이룰 수도 있다. 도 2에서 커버 장착부(111)는 돌기 구조로 그리고 바디 장착부(121)는 홈 구조로 형성되었으나, 이들은 서로 반대되는 구성을 취할 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 구성이 가능하다.
하우징 커버(110)에는 커버 관통구(113)가 형성되고 하우징 바디(120)에는 커버 관통구(113)와 일직선 상에 바디 관통구(123)가 배치되는데, 이들을 통하여 스티어링 휠 샤프트(미도시)의 관통이 허용되고 스티어링 휠 샤프트의 외주에 장착될 수 있는 하기되는 기어부(300)의 메인 기어(310)가 회동 가능하게 장착 배치된다. 하우징 바디(120)의 일측에는 하기되는 커넥터핀(201)의 관통 배치를 허용하는 바디 커넥터(127)가 배치되는데, 이를 통하여 외부 전기 장치와의 원활한 전기적 신호의 전달이 이루어질 수 있다.
인쇄회로기판(200)은 하우징부(100), 즉 하우징 커버(110)와 하우징 바디(120)에 의하여 형성되는 내부 공간에 안정적으로 배치된다. 본 실시예에서 명확하게 도시되지는 않았으나, 하우징 커버(110) 및 하우징 바디(120)의 내측에는 인쇄회로기판(200)의 안정적인 위치 확보를 위한 리브(미도시) 등이 더 구비될 수도 있다. 인쇄회로기판(200)에는 각종 전기 소자 및 회로배선이 배치되고 하기되는 센서부(500)의 자기 센서(510)가 배치될 수 있다. 상기한 바와 같이 인쇄회로기판(200)은 커넥터핀(201)을 통하여 외부 전기 장치와의 전기적 신호 전달을 이룰 수 있다.
기어부(300)는 스티어링 휠 샤프트(미도시)와 센서부(500) 간의 연결 구성요소로서, 센서부(500)로 하여금 스티어링 휠 샤프트(미도시)의 회동 상태에 대한 정보를 전달하는 기능을 수행한다. 기어부(300)는 메인 기어(310)와 서브 기어(320)를 구비하는데, 메인 기어(310)는 하우징부(100)를 관통하여 하우징부(100)에 회동 가능하게 배치된다. 보다 상세하게 메인 기어(310)는 메인 기어 바디(311,312)와 메인 기어 치차부(313)를 구비하는데, 메인 기어 바디(311,312)의 양단은 메인 기어 치차부(313)를 사이에 두고 배치된다. 본 실시예에서 메인 기어 바디(311,312)의 양단은 일체형 구조를 이루고 메인 기어 치차부(313)가 이들 사이의 외주면에 배치되어 메인 기어 바디(311,312)의 외경보다 메인 기어 치차부(313)의 외경이 더 큰 구조를 취하는데, 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다. 본 실시예에서 메인 기어 바디(311,312)는 하우징 커버(110)와 하우징 바디(120)에 각각 형성되는 커버 관통구(113) 및 바디 관통구(123)를 관통하여 배치되는데, 메인 기어(310)의 안정적인 회동을 지지하기 위한 구성요소가 하우징부(100)에 더 구비될 수 있다. 즉, 커버 관통구(113) 및/또는 바디 관통구(123)에는, 보다 구체적을 커버 관통구(113) 및/또는 바디 관통구(123)를 구획하는 영역의 단부에는 하우징부(100)의 내부 공간을 향하여 연장 형성되는 커버 메인 기어 회동 리브(114, 도 5 참조) 및 바디 메인 기어 회동 리브(124)가 구비된다. 커버 메인 기어 회동 리브(114) 및 바디 메인 기어 회동 리브(124)는 메인 기어 치차부(313)의 각각의 일면과 접촉되는 구조를 취하여 소정의 저널 베어링 기능을 실행함으로써 , 메인 기어(310)의 평면 상에서의 회동 운동시 뒤틀림없이 회동 지지하는 기능을 실행하여 메인 기어(310)의 안정적인 회동을 이루도록 할 수 있다.
서브 기어(320)는 하우징부(100)의 내부에 회동 가능하게 장착되되 메인 기어(310)와의 접촉을 통하여 치합되어 메인 기어(310)의 회동과 연동하여 회동 가능하다. 서브 기어(320)의 개수는 다양한 구성이 가능하다. 본 실시예에서는 안정적인 감지 기능을 확보하기 위하여 서브 기어(320)의 개수가 두 개가 대칭적으로 배치되는 구조를 취한데, 이와 같이 서브 기어(320)의 개수는 복수 개가 구비될 수도 있다.
하우징 바디(120)의 내측 일면에는 서브 기어(320)를 안정적으로 지지 수용하기 위한 구성요소가 구비된다. 하우징 바디(120)의 내측 일면으로 하우징 커버(110)를 향한 일면 상에는 바디 서브 기어 회동 장착부(125)가 배치되고, 바디 서브 기어 회동 장착부(125)를 중심으로 하우징 바디(120)의 일면에는 바디 서브 기어 수용홈(126)이 배치된다. 바디 서브 기어 회동 장착부(125)는 돌기 형상으로 하우징 바디(120)의 일면으로부터 돌출 형성되는데, 본 실시예에서 돌출 형성되는 바디 서브 기어 회동 장착부(125)의 중앙에는 서브 기어 돌기(327, 도 6 참조)이 수용 배치되는 바디 서브 기어 회동 장착부 수용홈(129)이 구비될 수도 있다.
서브 기어(320)는 서브 기어 바디(321)와 서브 기어 치차부(323)를 포함하는데, 서브 기어 치차부(323)는 서브 기어 바디(321)의 외측면에 형성되는 구조를 취하고 서브 기어 바디(321)의 외경보다 서브 기어 치차부(323)의 외경이 보다 큰 값을 갖는다. 서브 기어 바디(321)의 일면으로 인쇄회로기판(200)을 향한 일면에는 서브 기어 마그네트 수용부(325)가 배치되고, 서브 기어 마그네트 수용부(325)에는 하기되는 센서부(500)의 자기 마그네트(520)가 배치된다.
센서부(500)는 스티어링 휠 샤프트(미도시)의 회동을 감지하여 현재 운전자에 의하여 조향된 스티어링 휠의 조향 각도를 감지할 수 있다. 센서부(500)는 본 실시예에서 자기 센서 구조로 형성되는데, 센서부(500)는 자기 센서(510)와 자기 마그네트(520)를 포함한다. 자기 센서(510)는 인쇄회로기판(200) 상에 배치되고 자기 마그네트(520)는 자기 센서(510)에 대응하는 위치에 배치되는데, 본 실시예에서 자기 마그네트(520)는 서브 기어(320)의 서브 기어 마그네트 수용부(325)에 수용 배치된다.
기어 홀더부(400)는 서브 기어(320)와 메인 기어(310)에 일정한 간격을 유지하도록 하우징(100)에 가동 가능하게 배치되어 서브 기어(320)를 탄성 지지한다. 기어 홀더부(400)는 기어 홀더 바디부(410)와 기어 홀더 탄성부(440)를 포함하는데, 기어 홀더 바디부(410)는 서브 기어(320)와 접촉 가능한 구조를 취하고 하우징부(100)의 내부에서 가동 가능한 구조를 취하고, 기어 홀더 탄성부(440)는 기어 홀더 바디부(410)의 단부에 배치되고 기어 홀더 바디부(410)에 사전 설정된 탄성력(440)을 제공한다. 기어 홀더 바디부(410)는 기어 홀더 바디(411)와 기어 홀더 바디 접촉부(412)와 기어 홀더 바디 치차 수용부(413)를 구비한다. 기어 홀더 바디(411)는 하우징부(100)의 내부에 가동 가능하게 배치되고, 기어 홀더 바디 접촉부(412)와 기어 홀더 바디 치차 수용부(413)는 기어 홀더 바디(411)의 측단부로 서브 기어(320)를 향한 측면 단부에 배치된다. 즉, 기어 홀더 바디 접촉부(412)는 기어 홀더 바디(411)의 서브 기어(320)를 향한 일측에 형성되고 서브 기어 바디(321)와 접촉 가능한 구조를 취한다. 즉, 소정의 탄성력이 기어 홀더 바디(411)에 가해지는 경우 기어 홀더 바디 접촉부(412)는 서브 기어(320)의 서브 기어 바디(321)와 소정의 접촉 상태를 형성하여 서브 기어(320)에 소정의 탄성력을 전달한다. 여기서 기어 홀더 바디 접촉부(412)와 서브 기어 바디(321) 간의 접촉은 마찰력을 최소화시키는 재료로 형성되어 이들 간의 원활한 상대 회동 운동을 가능하게 할 수 있다. 이때, 서브 기어 바디(321)의 외측면에 형성되는 서브 기어 치차부(323)와의 간섭을 방지하기 위하여 기어 홀더 바디(411)의 기어 홀더 바디 접촉부(412)와 인접한 영역으로 서브 기어 치차부(323)의 대응되는 위치에는 기어 홀더 바디 치차 수용부(413)가 배치된다. 즉, 탄성력에 의하여 기어 홀더 바디(411)가 서브 기어(320) 측으로 이동하는 경우 서브 기어 치차부(323)는 기어 홀더 바디 치차 수용부(413)에 수용 배치되는 구조를 취함으로써 서브 기어 치차부(323)와 기어 홀더 바디(411) 간의 간섭이 방지될 수 있다.
기어 홀더 탄성부(440)는 기어 홀더 바디(411)에 소정의 사전 설정된 탄성력을 제공하는데, 기어 홀더 탄성부(440)는 기어 홀더 탄성체(441)와 기어 홀더 탄성체 수용부(443)를 포함한다. 기어 홀더 탄성체 수용부(443)는 기어 홀더 바디(411)의 일측에 배치되는데, 보다 구체적으로 기어 홀더 탄성체 수용부(443)는 본 실시예에서 기어 홀더 바디 접촉부(412)의 반대측에 배치된다. 기어 홀더 탄성체(441)는 일단은 하우징부(100), 보다 구체적으로 하우징 바디(120)의 내측면에 의하여 지지되고 타단은 기어 홀더 탄성체 수용부(443)에 의하여 지지된다. 본 실시예에서 기어 홀더 탄성체(441)는 코일 스프링 타입으로 구성되어 기어 홀더 바디(411)를 탄성 지지하는 구조를 취하는데, 이는 본 발명의 일실시예일뿐 본 발명의 기어 홀더 탄성체가 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 기어 홀더 탄성부는 판 스프링 타입의 탄성 철강재 및/또는 고무 등과 같은 탄성 재료의 기어 홀더 탄성체(441-2)를 구비할 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 구성이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 기어 홀더부(400)는 안정적인 가동을 위한 구성요소를 더 구비할 수도 있다. 즉, 기어 홀더부(400)는 기어 홀더 가이드부(430)를 더 구비할 수 있는데, 기어 홀더 가이드부(430)는 기어 홀더 바디부(410), 보다 구체적으로 기어 홀더 바디(411)를 안정적으로 가동될 수 있도로 가이드하는 기능을 실행한다. 기어 홀더 가이드부(430)는 기어 홀더 가이드(431)와 기어 홀더 가이드 대응부(433)를 구비하는데, 기어 홀더 가이드(431)는 하우징부(100), 보다 구체적으로 하우징 바디(120)의 내측 일면으로 기어 홀더 바디(411)를 향한 일면 상에 돌출 형성되고, 기어 홀더 가이드 대응부(433)는 기어 홀더 바디부(410), 보다 구체적으로 기어 홀더 바디(411)의 일면으로 기어 홀더 가이드(431)를 향한 일면 상에 배치된다. 기어 홀더 가이드(431)는 돌기 구조로 형성되고 기어 홀더 가이드 대응부(433)는 요홈 구조로 형성되어 기어 홀더 가이드(431)가 기어 홀더 가이드 대응부(433)에 수용 배치되는 구조를 취한다. 따라서, 기어 홀더 바디(411)가 기어 홀더 탄성부(440)에 의하여 탄성력을 전달받아 가동되는 경우, 기어 홀더 가이드(431)와 기어 홀더 가이드 대응부(433)는 상대 직선 운동을 이루어 기어 홀더 바디(411)의 안정적인 직선 가동 운동을 확보할 수 있다. 본 실시예에서 기어 홀더 가이드는 돌기 구조로 그리고 기어 홀더 가이드 대응부는 요홈 구조로 형성되었으나, 이들은 서로 반대되는 구조를 취할 수도 있는 등 기어 홀더 바디의 안정적인 가동을 이루는 범위에서 다양한 구성이 가능하다.
또한, 기어 홀더부(400)는 기어 홀더 바디(411)의 가동을 제한하여 기어 홀더 바디의 과도한 이동으로 인한 센서 오차 발생 가능성을 제한하는 구성요소를 더 구비할 수도 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 기어 홀더부(400)는 기어 홀더 제한부(420)를 더 구비할 수 있는데, 기어 홀더 제한부(420)는 기어 홀더 바디부(410)의 가동, 보다 구체적으로 직선 가동 운동을 제한하여 서브 기어(320)의 과도한 위치 보정을 제한한다. 기어 홀더 제한부(420)는 기어 홀더 스톱퍼(421)와 기어 홀더 스톱퍼 대응부(423)를 포함하는데, 기어 홀더 스톱퍼(421)는 기어 홀더 바디부(410), 보다 구체적으로 기어 홀더 바디(411)의 단부에 배치되고, 기어 홀더 스톱퍼 대응부(423)는 하우징부(100)의 내부로, 보다 구체적으로 하우징 바디(120)의 내측면에 형성된다. 기어 홀더 스톱퍼 대응부(423)는 기어 홀더 바디부(410)의 기어 홀더 바디(411)가 과도하게 가동되는 경우 접촉 가능하게 형성되어 기어 홀더 스톱퍼(421)의 가동 영역을 제한함으로써, 궁극적으로 서브 기어(320)에 배치되는 자기 마그네트(520)의 과도한 위치 변동으로 인한 자기 센서(510)의 감지 오차 발생을 방지할 수 있다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 기어 홀더 바디(411)가 가동하는 경로 상에 기어 홀더 스톱퍼(421)와 접촉하도록 이격되어 배치되는 기어 홀더 스톱퍼 대응부(423,424)가 배치되는데, 기어 홀더 스톱퍼 대응부(423,424)는 정상 상태에 위치된 기어 홀더 스톱퍼(421)와 각각 도면 부호 D1, D2의 값을 가지도록 유격을 형성하며 이격 배치된다. 즉, 메인/서브 기어의 마모 내지 온도 변화로 인한 팽창 내지 수축 등으로 인하여 위치 변동이 발생할 수 있는데, 도면 부호 D1, D2로 지시되는 일정한 사전 설정된 유격 거리를 통한 가동 범위를 형성함으로써 기어 홀더 바디의 과도한 이동을 방지하여, 궁극적으로 서브 기어 및 서브 기어에 배치되는 자기 마그네트의 과도한 위치 변동을 방지하여 자기 센서를 통한 감지 신호의 오차 발생을 방지 내지 최소화시킬 수도 있다.
한편, 상기 실시예의 기어부(300)의 메인 기어(310)와 서브 기어(320) 간의 치합 구조는 소정의 회전 상태를 전달하는 구조에서 다양한 구성이 가능하다. 즉, 앞선 실시예에서와 같이 메인 기어와 서브 기어는 평기어 치합 구조를 취하여 소정의 평기어비에 따른 회전 상태 전달을 이룰 수 있다. 또한, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 메인 기어(310-1)의 메인 기어 치차부(313-1)와 서브 기어(320-1)의 서브 기어 치차부(323-1)을 헬리컬 치합 구조를 사용할 수도 있는데, 이와같은 메인 기어 및 서브 기어의 헬리컬 치합 구조를 통하여 양자 간의 치합 회동시 발생하는 소음을 최소화시킬 수 있고 보다 원활한 회동 상태를 형성하여 서브 기어 상에 배치되는 자기 마그네트의 진동 발생을 최소화하여 궁극적으로 자기 센서의 보다 정확한 회전 상태 감지, 즉 각도 감지를 이룰 수 있다.
상기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 일예들로, 본 발명이 이에 국한되지 않고, 기어 홀더 바디의 기어 홀더 바디 접촉부에 별도의 베어링이 배치되는 구조를 취할 수도 있는 등 기어의 마모 내지 부피 변화로 인한 백래시 및 오차 등으로 인한 다양한 작동 조건 하에서의 히스테리시스 및 에러 밴드를 축소시켜 감지 성능 향상을 이루는 구조를 취하는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10...스티어링 휠 각도 센서 유니트 100...하우징부
200...인쇄회로기판 300...기어부
310...메인 기어 320...서브 기어
400...기어 홀더부 410...기어 홀더 바디부
420...기어 홀더 제한부 430...기어 홀더 가이드부
440...기어 홀더 탄성부 500...센서부

Claims (12)

  1. 하우징부;
    상기 하우징부에 배치되는 인쇄회로기판;
    상기 하우징부 및 상기 인쇄회로기판을 관통하여 상기 하우징부에 회동 가능하게 배치되고 스티어링 샤프트가 관통 배치되는 메인 기어와, 상기 메인 기어와 치합되어 상기 메인 기어의 회동과 연동하여 회동하는 서브 기어를 포함하는 기어부;
    상기 인쇄회로기판 상에 배치되는 자기 센서 및 상기 자기 센서에 대응하는 위치로 상기 서브 기어에 배치되는 자기 마그네트를 구비하는 센서부;
    상기 서브 기어와 상기 메인 기어가 일정한 간격을 유지하도록 상기 하우징에 가동 가능하게 배치되어 상기 서브 기어를 탄성 지지하는 기어 홀더부;를 포함하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기어 홀더부는:
    상기 서브 기어와 접촉 가능한 기어 홀더 바디부와,
    상기 기어 홀더 바디부의 단부에 배치되고 상기 기어 홀더 바디부에 사전 설정된 탄성력을 제공하는 기어 홀더 탄성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기어 홀더 탄성부는:
    상기 기어 홀더 바디부에 배치되는 기어 홀더 탄성체 수용부와,
    일단은 상기 하우징부의 내측에 접촉 지지되고 타단은 상기 기어 홀더 탄성체 수용부에 접촉 지지되는 기어 홀더 탄성체를 구비하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기어 홀더 탄성체는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 기어 홀더 탄성체는 판 스프링인 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 기어 홀더부는 상기 기어 홀더 바디부의 가동을 안내하기 위한 기어 홀더 가이드부를 더 구비하고,
    상기 기어 홀더 가이드부는:
    상기 하우징부에 배치되는 기어 홀더 가이드와,
    상기 기어 홀더 가이드에 대응되는 위치로 상기 기어 홀더 바디부의 일면 상에 배치되는 기어 홀더 가이드 대응부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 기어 홀더부는 상기 기어 홀더 바디부의 가동은 제한하기 위한 기어 홀더 제한부를 더 구비하고,
    상기 기어 홀더 제한부는:
    상기 기어 홀더 바디부의 단부에 배치되는 기어 홀더 스톱퍼와,
    상기 하우징부의 내부에 상기 기어 홀더 바디부가 가동되는 경우 상기 기어 홀더 스톱퍼의 가동 영역을 제한하도록 접촉 가능하게 형성되는 기어 홀더 스톱퍼 대응부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 서브 기어는:
    상기 하우징부에 회동 가능하게 배치되고 상기 자기 마그네트를 수용하는 서브 기어 바디와,
    상기 서브 기어 바디의 외측면에 형성되는 서브 기어 치차부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트,
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기어 홀더 바디부는:
    상기 하우징부 내부에 가동 가능하게 배치되는 기어 홀더 바디와,
    상기 기어 홀더 바디의 상기 서브 기어를 향한 일측에 형성되고 상기 서브 기어 바디와 접촉 가능한 기어 홀더 바디 접촉부와,
    상기 기어 홀더 바디의 상기 기어 홀더 바디 접촉부가 형성되는 일측에 형성되고 상기 서브 기어 치차부를 수용할 수 있는 기어 홀더 바디 치차 수용부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 하우징부는, 하우징 커버와 상기 하우징 커버와 함께 내부 공간을 형성하는 하우징 바디를 구비하고, 상기 하우징 커버와 상기 하우징 바디에는 각각 스티어링 샤프트 및 상기 메인 기어의 관통을 허용하는 커버 관통구 및 바디 관통구가 구비되고,
    상기 커버 관통구 및 상기 바디 관통구에는 상기 메인 기어의 회동을 원활하게 지지하는 커버 메인 기어 회동 리브 및 바디 메인 기어 회동 리브가 구비되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 서브 기어는 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 기어부는 평기어 및 헬리컬 기어 타입을 포함하는 기어 타입 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 각도 센서 유니트.
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