KR101234457B1 - 센서 - Google Patents

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배승규
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Abstract

본 발명은 센서에 관한 것이다.
실시예에 따른 센서는 제1 커버 및 상기 제1 커버와 결합된 제2 커버; 상기 제1 커버를 관통하고, 조향 작동에 따라 회전되며, 일측에 메인 기어가 일체로 형성된 홀더; 상기 제1 커버에 설치되어 상기 메인 기어의 회전에 따라 함께 회전되는 제1,2 서브 기어; 상기 제1,2 서브 기어에 결합된 제1,2 마그네트; 상기 제2 커버에 설치된 메인 기판; 및 상기 메인 기판에 설치되어 상기 제1,2 마그네트에 대향하는 제1,2 로터리 홀 집적회로를 포함한다.
센서

Description

센서{SENSOR}
본 발명은 센서에 관한 것이다.
차량에 사용되는 조향장치는 주행중인 차량의 진행방향을 전환하기 위하여 조향핸들을 통해 조향륜의 방향을 전환시키는 장치이다.
차량의 조향장치에는 조향각 측정 센서 및/또는 토크 측정 센서가 설치된다.
조향각 측정 센서는 주행 중인 차량을 제어하기 위하여 조향 정도를 측정하기 위한 센서이고, 토크 측정 센서는 조향 핸들을 원활하게 조작할 수 있도록 보조 조작력을 제공하기 위해 토션바에 걸리는 토크를 측정하기 위한 센서이다.
실시예는 새로운 구조의 센서를 제공한다.
실시예는 조향 정도를 정확히 측정할 수 있는 센서를 제공한다.
실시예에 따른 센서는 제1 커버 및 상기 제1 커버와 결합된 제2 커버; 상기 제1 커버를 관통하고, 조향 작동에 따라 회전되며, 일측에 메인 기어가 일체로 형성된 홀더; 상기 제1 커버에 설치되어 상기 메인 기어의 회전에 따라 함께 회전되는 제1,2 서브 기어; 상기 제1,2 서브 기어에 결합된 제1,2 마그네트; 상기 제2 커버에 설치된 메인 기판; 및 상기 메인 기판에 설치되어 상기 제1,2 마그네트에 대향하는 제1,2 로터리 홀 집적회로를 포함한다.
실시예에 따른 센서는 제1 커버와, 상기 제1 커버의 양측에 배치되어 상기 제1 커버와 결합되는 제2 커버 및 제3 커버; 상기 제1 커버와 상기 제3 커버 사이에 배치되어 마그네트가 설치된 마그네트 홀더; 상기 제1 커버를 관통하고, 상기 마그네트와 대향하는 스테이터가 설치되며, 메인 기어가 일체로 형성된 홀더; 상기 제1 커버에 설치되어 상기 메인 기어와 연결되는 제1,2 서브 기어; 상기 제1,2 서브 기어에 설치된 제1,2 마그네트; 상기 제2 커버에 설치된 메인 기판; 상기 메인 기판에 지지되어 상기 마그네트와 스테이터 사이의 자기장의 변화를 감지하는 센싱 소자; 및 상기 메인 기판에 설치되어 상기 제1,2 마그네트와 대향하는 제1,2 로터리 홀 집적회로를 포함한다.
실시예는 새로운 구조의 센서를 제공할 수 있다.
실시예는 조향 정도를 정확히 측정할 수 있는 센서를 제공할 수 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 센서에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1과 도 2는 실시예에 따른 센서 장치를 설명하는 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 센서와 하우징의 결합 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 실시예에 따른 센서의 사시도이고, 도 5는 실시예에 따른 센서의 분해 사시도이다. 그리고, 도 6은 메인 기어가 일체로 형성된 홀더와 제1,2 서브 기어를 도시한 도면이고, 도 7은 메인 기어와 제1,2 서브 기어가 맞물려 연결된 것을 도시한 도면이다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 센서 장치는 제1 하우징(10)과 제2 하우징(20)을 포함하는 하우징과, 상기 하우징 내에 설치되는 센서(100)를 포함한다.
상기 센서(100)는 조향 핸들(미도시)과 연결된 입력축(30) 및 상기 입력축(30)에 토션바(미도시)를 매체로 연결되고 조향륜(미도시)과 연결된 출력축(40)의 주위에 배치되어 조향각 및/또는 토크를 측정한다.
상기 제1 하우징(10)에는 내주면에 결합 홈(11)이 형성되고, 상기 센서(100) 에는 측면으로 돌출된 결합 돌기(111)가 형성되어 상기 결합 돌기(111)가 상기 결합 홈(11)에 삽입되어 지지된다. 상기 결합 돌기(111)는 하면, 측면 및 단부가 상기 제1 하우징(10)과 접촉함에 따라 상기 센서(100)가 상기 하우징 내에서 유동되지 않도록 한다.
상기 센서(100)에는 접촉 돌기(112)가 형성될 수 있다. 상기 접촉 돌기(112)는 상기 제1 하우징(10)의 내주면에 접촉하여 상기 센서(100)가 상기 제1 하우징(10) 내에서 상기 센서(100)의 중심을 기준으로 반경 방향으로 움직이거나 비틀리는 것을 방지한다. 상기 접촉 돌기(112)는 선택적으로 형성될 수 있으며, 상기 접촉 돌기(112)에 의해 상기 센서(100)가 상기 하우징 내에서 보다 견고하게 지지될 수 있다.
상기 센서(100)는 조향각 측정 센서 또는 토크 측정 센서가 될 수 있다. 또한, 상기 센서(100)는 조향각 측정 센서와 토크 측정 센서가 모두 포함될 수 있다.
다만, 실시예에서는 설명의 편의를 위해 조향각 측정 센서와 토크 측정 센서가 모두 포함된 센서(100)를 예시하였다.
도 4와 도 5를 참조하면, 상기 센서(100)는 제1 커버(110), 제2 커버(120) 및 제3 커버(130)를 포함한다. 상기 제1 커버(110)는 상기 제2 커버(120)와 제3 커버(130) 사이에 배치된다.
상기 제1 커버(110)에는 외주면을 따라 복수의 체결 돌기(116)가 형성되고, 상기 제2 커버(120)와 제3 커버(130)에는 제2 체결부(123)와 제3 체결부(133)가 형성되어, 상기 체결 돌기(116)와 상기 제2 체결부(123)와 제3 체결부(133)가 체결됨 으로써, 상기 제1 커버(110), 제2 커버(120) 및 제3 커버(130)가 견고히 결합된다.
실시예에서는 상기 제1 커버(110)와 제3 커버(130) 사이에는 토크 측정 센서가 배치되고, 상기 제1 커버(110)와 제2 커버(120) 사이에는 조향각 측정 센서가 배치된 것이 예시되어 있다.
먼저, 토크 측정 센서에 대해 설명하면, 마그네트 홀더(150)는 상기 제1 커버(110)와 제3 커버(130) 사이에 배치되고, 상기 입력축(30)은 상기 제3 커버(130)의 제3 관통공(131)을 지나 상기 마그네트 홀더(150)와 결합된다.
상기 마그네트 홀더(150)의 외주면에는 원주 방향으로 복수의 극이 교대로 착자된 링 형상의 마그네트(151)가 결합된다. 따라서, 상기 마그네트(151)는 상기 입력축(30)과 동일하게 회전된다.
그리고, 상기 출력축(40)에 홀더(160)가 결합된다. 상기 홀더(160)에는 스테이터(161)가 결합되고, 상기 홀더(160)의 일측에는 메인 기어(162)가 일체로 형성된다. 따라서, 상기 스테이터(161) 및 메인 기어(162)는 상기 출력축(40)과 동일하게 회전된다.
실시예에 따른 센서에서는 상기 홀더(160)와 메인 기어(162)를 일체로 형성시킴으로써 상기 출력축(40)의 회전이 상기 메인 기어(162)에 정확히 전달될 수 있다. 상기 홀더(160)에 대해서는 이하에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
상기 마그네트(151)는 상기 스테이터(161)의 내측에 배치되고, 상기 홀더(160)의 일측은 상기 제1 커버(110)의 중앙부에 형성된 제1 관통공(113)을 지나 상기 제2 커버(120)의 제2 관통공(121)을 관통한 상기 출력축(40)과 결합된다.
상기 입력축(30)과 출력축(40)은 토션바(미도시)에 의하여 연결되어 있고, 상기 출력축(40)은 노면과 접촉된 조향륜과 연결되어 있으므로, 외력을 가하여 조향 핸들을 회전시키는 경우 상기 조향 핸들과 연결된 입력축(30)과 상기 조향륜과 연결된 출력축(40)의 회전 각도는 상이하다. 따라서, 상기 마그네트(151)와 스테이터(161)의 회전 각도는 상이하게 된다.
한편, 상기 제1 커버(110)와 제3 커버(130) 사이에 제1,2 컬렉터(191,192) 및 센싱 소자(172)가 배치된다. 상기 제1 컬렉터(191)는 상기 제3 커버(130)에 고정되고, 상기 제2 컬렉터(192)는 상기 제2 커버(120)에 고정되어 상기 스테이터(161)와 인접한 위치에 배치된다.
그리고, 상기 센싱 소자(172)는 링 형상의 메인 기판(170)에 설치된 서브 기판(171)에 결합되어 상기 제1,2 컬렉터(191,192)와 인접한 위치에 배치된다.
상기 제2 컬렉터(192) 및 상기 센싱 소자(172)는 상기 제1 커버(110)에 형성된 연통홀(115)을 통해 상기 제1 커버(110)와 제3 커버(130) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1,2 컬렉터(191,192)는 상기 스테이터(161)와 마그네트(151) 사이에 형성되는 자기장을 집중하고, 상기 센싱 소자(172)는 상기 제1,2 컬렉터(191,192)에 집중된 자기장을 감지한다.
그런데, 상술한 바와 같이, 상기 마그네트(151)와 상기 스테이터(161)는 회전 각도가 상이하고, 상기 회전 각도의 차이에 따라 상기 마그네트(151)와 상기 스테이터(161) 사이에 형성되는 자기장은 변화되므로 상기 센싱 소자(172)는 상기 자 기장의 변화를 감지한다.
그리고, 상기 센싱 소자(172)는 감지한 자기장 값을 상기 서브 기판(171), 메인 기판(170) 및 연결 단자(140)를 통해 차량의 제어부(미도시)로 전송한다. 한편, 상기 연결 단자(140)는 상기 제1 커버(110)에 형성된 제1 개구(114)와 제3 커버(130)에 형성된 제3 개구(132)를 통해 외부로 노출되어 상기 제어부와 연결될 수 있다.
따라서, 상기 제어부는 상기 센싱 소자(172)로부터 전송된 값과 미리 설정된 기준 값을 비교하여 토크를 측정할 수 있고, 측정된 토크에 따라 차량의 조향에 필요한 보조 조작력을 결정하여 모터를 구동할 수 있다.
다음으로 조향각 측정 센서에 대해 설명하면, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 커버(110)와 제2 커버(120) 사이에는 상기 홀더(160)에 일체로 형성된 메인 기어(162)와 제1,2 서브 기어(181,182)가 배치된다. 그리고, 상기 제1,2 서브 기어(181,182)에는 각각 제1,2 마그네트(185,186)가 설치되고, 상기 제1 커버(110)와 상기 제1,2 서브 기어(181,182) 사이에는 제1,2 백 요크(183,184)가 배치된다.
상기 제1,2 서브 기어(181,182)에 설치된 상기 제1,2 마그네트(185,186)에 대향하는 상기 메인 기판(170)에는 제1,2 로터리 홀 집적회로(187,188)가 설치된다.
상기 메인 기어(180)는 상기 홀더(160)에 일체로 형성되어 상기 출력축(40)과 함께 회전한다. 상기 메인 기어(180)가 상기 홀더(160)와 일체로 형성되지 않고 돌기와 홈 등의 구조로 결합되는 경우, 상기 메인 기어(180)와 홀더(160)의 유격에 의해 상기 출력축(40)의 회전이 정확히 상기 메인 기어(180) 및 제1,2 서브 기어(181,182)에 전달되지 않는다.
따라서, 실시예에 따른 센서에서는 상기 메인 기어(180)를 상기 홀더(160)와 일체로 형성시켜 상기 출력축(40)의 회전에 따라 상기 메인 기어(180) 및 제1,2 서브 기어(181,182)가 정확히 회전되도록 한다.
상기 제1,2 서브 기어(181,182)는 상기 메인 기어(180)와 맞물려 회전되는데, 상기 제1 서브 기어(181)와 제2 서브 기어(182)는 서로 기어비가 다르게 형성되어 상기 메인 기어(180)가 회전됨에 따라 각각 상이한 회전수로 회전된다.
상기 제1,2 서브 기어(181,182)에는 각각 제1,2 마그네트(185,186)가 설치되어 상기 제1,2 서브 기어(181,182)와 함께 회전된다.
한편, 상기 메인 기판(170)에 설치된 제1,2 로터리 홀 집적회로(187,188)는 상기 제1,2 마그네트(185,186)의 회전에 따른 자속의 변화를 감지하여 그 값을 디지털 신호로 출력하고, 상기 디지털 신호는 상기 메인 기판(170) 및 연결 단자(140)를 통해 차량의 제어부(미도시)로 전송한다.
따라서, 상기 제어부는 상기 제1,2 로터리 홀 집적회로(187,188)로부터 전송된 값으로부터 조향 정도를 측정할 수 있고, 측정된 조향 정도에 따라 차량에 필요한 정보를 제공할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실 시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1과 도 2는 실시예에 따른 센서 장치를 설명하는 도면.
도 3은 실시예에 따른 센서와 센서 하우징의 결합 구조를 도시한 도면.
도 4는 실시예에 따른 센서의 결합 사시도.
도 5는 실시예에 따른 센서의 분해 사시도.
도 6은 메인 기어가 일체로 형성된 홀더와 제1,2 서브 기어를 도시한 도면.
도 7은 메인 기어와 제1,2 서브 기어가 맞물려 연결된 것을 도시한 도면.

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  11. 제 1 커버 및 상기 제 1 커버와 결합된 제 2 커버;
    출력축과 결합되어 조향 작동에 따라 회전되며, 일측에 메인 기어가 일체로 형성된 홀더;
    상기 메인기어의 회전에 연동하여 함께 회전하는 제 1 및 제 2 서브 기어;
    상기 제 1 및 제 2 서브 기어에 설치되는 제 1 및 제 2 마그네트; 및
    상기 제 1 및 제 2 마그네트와 마주보는 위치에 설치되어, 상기 제 1 및 제 2 서브 기어의 회전수를 감지하는 제 1 및 제 2 자기소자;를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 서브 기어는 상기 제 1 커버에 설치되고,
    상기 제 1 커버와 상기 제 1 및 제 2 서브 기어 사이에 제 1 및 제 2 백 요크가 개재되는 센서.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 홀더는,
    스테이터와 결합되어, 상기 홀더와 일체로 형성된 메인기어와 스테이터가 상기 출력축과 동일하게 회전되는 센서.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 홀더는,
    스테이터의 하측에 상기 메인기어가 일체로 형성되는 센서.
  14. 삭제
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 커버는,
    상기 제 1 및 제 2 마그네트와 대응되는 위치에 상기 제 1 및 제 2 자기소자가 설치되는 메인 기판을 포함하는 센서.
  16. 제 11 항 내지 제 13 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 자기소자는 로터리 홀 소자(rotary Hall IC)인 센서.
  17. 삭제
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 백 요크는,
    상기 제 1 및 제 2 서브 기어의 상기 제 1 및 제 2 마그네트가 설치된 면의 반대쪽 면에 설치되는 센서.
  19. 입력축의 회전에 연동하여 회전하는 토크 마그네트와 출력축과 함께 회전하는 스테이터 사이의 자기장의 변화를 감지하여, 입력축과 출력축 사이에 부가되는 토크를 측정하는 조향토크 센싱장치;
    출력축의 회전에 연동하여 회전하는 메인기어와, 상기 메인기어의 회전에 연동하여 회전하는 제 1 및 제 2 마그네트를 가지는 제 1 및 제 2 서브 기어 및 상기 제 1 및 제 2 마그네트의 자기장 변화를 감지하는 제 1 및 제 2 자기소자를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 마그네트의 자기장을 감지하여, 상기 제 1 및 제 2 서브 기어의 회전수를 통해 상기 출력축의 회전수를 측정하는 조향각 센싱장치;
    상기 토크 마그네트의 자기장이 상기 제 1 및 제 2 마그네트에 전달되는 것을 차단하는 제 1 및 제 2 백 요크; 및
    상기 토크 마그네트와 마주보는 위치에 설치되는 스테이터와 결합되며, 상기 메인기어가 일체로 형성되는 홀더;를 포함하는 센서.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 홀더는,
    상기 스테이터의 하측에 상기 메인기어가 일체로 형성되는 센서.
  21. 제 19 항에 있어서,
    제 1 커버 및 상기 제 1 커버와 결합된 제 2 커버를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 서브 기어는 상기 제 1 커버에 설치되는 센서.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제 2 커버는,
    상기 제 1 및 제 2 마그네트와 대응되는 위치에 상기 제 1 및 제 2 자기소자가 설치되는 메인 기판을 포함하는 센서.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 자기소자는 로터리 홀 소자(rotary Hall IC)인 센서.
  24. 제 19 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 백 요크는,
    상기 제 1 커버와 상기 제 1 및 제 2 서브 기어 사이에 개재되는 센서.
  25. 제 19 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 백 요크는,
    상기 제 1 및 제 2 서브 기어의 상기 제 1 및 제 2 마그네트가 설치된 면의 반대쪽 면에 설치되는 센서.
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