KR101257583B1 - Torque sensor of steering system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스티어링 시스템의 토크센서에 관한 것으로, 로터와, 상기 로터와 일정 갭을 두고 배치되는 스테이터와, 상기 로터와 스테이터에서 발생되는 자기장을 감지하는 단일의 듀얼 홀 센서와, 상기 스테이터와 듀얼 홀 센서 사이에 배치되고 일체형으로 형성되는 컬렉터로 구성되어, 제조공정 및 조립공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있고 제조비용을 줄일 수 있다. The present invention relates to a torque sensor of a steering system, comprising: a rotor, a stator disposed with a predetermined gap with the rotor, a single dual hall sensor for detecting a magnetic field generated in the rotor and the stator, and the stator and the dual hole. It is composed of a collector disposed between the sensor and integrally formed, it is possible to simplify the manufacturing process and assembly process to improve productivity and reduce the manufacturing cost.
Description
본 발명은 스티어링 시스템의 토크 센서에 관한 것으로, 구체적으로는 듀얼 홀 IC를 사용하는 스티어링 시스템의 토크 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to a torque sensor of a steering system, and more particularly, to a torque sensor of a steering system using a dual hall IC.
일반적으로 자동차는 바퀴와 연결된 스티어링 휠을 조작하여 주행 방향을 조작할 수 있도록 되어 있다. 그러나, 바퀴와 노면과의 저항이 크거나 스티어링의 장애요인 발생시 조작력이 약화되어 신속한 조작이 어려운 경우가 있고, 이를 해결하기 위해 파워스티어링 장치가 사용된다. 이러한 파워스티어링 장치는 스티어링 휠의 조작에 동력장치를 개입하여 조작의 힘을 경감시키도록 하는 장치이다.Generally, the automobile is able to operate the steering direction by operating the steering wheel connected to the wheels. However, when the resistance between the wheel and the road surface is large or when a steering obstacle is generated, the operation force is weakened, which may make it difficult to operate quickly. To solve this problem, a power steering device is used. Such a power steering device is a device for reducing the force of operation by intervening a power unit in the operation of the steering wheel.
이러한 동력장치가 스티어링 휠을 조작하는 힘에 개입하기 위해서는 조향축에 걸리는 토크를 측정할 필요성이 있다. 따라서, 스티어링 휠의 토크를 측정하는 장치로 여러가지 방식의 장치가 사용되는데, 특히 조향축에 결합된 마그네트와의 상호 자기장을 측정하여 토크를 검출하는 방식이 경제성이 우수하여 많이 사용되고 있다.In order for this power unit to intervene in the force of manipulating the steering wheel, it is necessary to measure the torque applied to the steering shaft. Accordingly, various apparatuses are used for measuring the torque of the steering wheel. In particular, a method of detecting the torque by measuring the mutual magnetic field with the magnet coupled to the steering shaft has been widely used because of its excellent economy.
일반적인 스티어링 구조는, 스티어링 휠이 결합되는 입력축, 바퀴측의 랙바와 치합되는 피니언에 결합되는 출력축 및 상기 입력축와 출력축를 연결하는 토션바(torshion bar)로 이루어진다.The general steering structure includes an input shaft to which a steering wheel is coupled, an output shaft to be coupled to a pinion to be engaged with a rack bar on the wheel side, and a torsion bar to connect the input shaft and the output shaft.
스티어링 휠을 회전하면 출력축으로 회전력이 전달되고 피니언과 랙바의 작용에 의해 바퀴의 방향이 변화한다. 이 경우, 저항이 크게 작용하는 경우에 입력축이 더 많이 회전하게 되므로, 토션바가 비틀리게 되는데, 이러한 토션바의 비틀림 정도를 측정하는 것이 자기장 방식의 토크 센서이다.When the steering wheel is rotated, rotational force is transmitted to the output shaft, and the direction of the wheel changes due to the action of the pinion and the rack bar. In this case, since the input shaft rotates more when the resistance is large, the torsion bar is twisted, and the torque sensor of the magnetic field method is used to measure the degree of torsion of the torsion bar.
도 1은 종래기술에 따른 토크 센서를 도시한 사시도이며, 도 2는 이러한 토크 센서의 측면도이다. 입력축에는 로터(10)가 결합되고, 따라서 상기 로터(10)는 링 형상을 하게 된다. 1 is a perspective view of a torque sensor according to the prior art, and FIG. 2 is a side view of such a torque sensor. The
출력축에는 스테이터(20)가 배치되는데, 상기 스테이터(20)는 로터(10)의 외주면에서 이격되어 배치된다.The
로터(10)에 결합된 입력축과 스테이터(20)에 결합된 출력축의 회전량 차이에 의하여 토션바에 비틀림이 발생하면, 로터(10)와 스테이터(20)가 상대적으로 회전하게 되고, 이때 로터(10)의 외주면과 스테이터(20) 대향면이 변화하게 되어 자화값이 변화하게 되므로 이를 활용하면 토크를 측정할 수 있다.When the torsion bar is distorted due to the difference in the rotation amount of the input shaft coupled to the
이러한 자화값을 집중하기 위해 컬렉터(30)가 배치되고, 홀 IC(40)가 컬렉터(30)에 의해 집중된 자기값을 검출하게 되는 것이다.The
상기와 같은 토크 센서의 컬렉터(30)는 스테이터(20)의 상부 및 하부에 배치되고, 스테이어(20)의 측부에서 홀 IC(40)와 연결된다.The
상부 및 하부에 각각 배치된 컬렉터(30)는 스테이터(20)의 외주 측에서 인접하는 구조로 이루어지는데, 홀 IC(40)와 연결을 위해 각각 수평방향으로 절곡된 돌출부(31)가 형성된다.The
일반적으로 홀 IC(40)는 원주방향으로 나란하게 두 개가 배치되고 전압의 차이를 통해 토크 센서의 페일세이프 모드(fail safe mode)로 이용하는 방식을 사용한다.In general, two
상기와 같이 두 개의 홀 IC(40)를 연결하기 위해 상하부의 컬렉터(30)는 각각 두 개의 돌출부(31)를 포함하게 된다. 또한, 홀 IC(40)와의 연결을 위해 돌출부(31) 간에는 일정한 갭(gap)을 유지하여야 한다.In order to connect the two
그런데, 이와 같은 구조를 가진 컬렉터(30)를 제작하고 배치하는 과정의 생산 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 결합 과정에서 손상이 발생할 우려가 있었다.By the way, not only the production process of the process of manufacturing and arranging the
또한, 홀 IC(40) 두 개가 돌출부(31) 사이의 갭에 정확하게 삽입되어야 하고, 이러한 작업에는 생산비용이 증가할 뿐만 아니라 조립 신뢰성의 문제점도 제기된다.In addition, two
또한, 콜렉터(30)가 두 개를 사용해야되므로 형상 및 가공 공정이 복잡해지고 제조비용이 증가되는 문제점이 있다.
In addition, since the
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 컬렉터 구조를 일체화하여 가공 로스를 저감시키고 생산성을 향상시키면서도 제조비용을 줄일 수 있는 스티어링 시스템의 토크 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a torque sensor of a steering system that can reduce the manufacturing cost while reducing the processing loss and improving productivity by integrating a collector structure.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 시스템의 토크 센서는 로터와, 상기 로터와 일정 갭을 두고 배치되는 스테이터와, 상기 로터와 스테이터에서 발생되는 자기장을 감지하는 단일의 듀얼 홀 센서와, 상기 스테이터와 듀얼 홀 센서 사이에 배치되고 일체형으로 형성되는 컬렉터를 포함한다.Torque sensor of the steering system according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a single dual to detect the rotor, the stator disposed with a predetermined gap with the rotor, and the magnetic field generated in the rotor and the stator And a collector disposed between the hall sensor and the stator and the dual hall sensor.
일 실시예에 컬렉터는 제1스테이터의 상면에 제1스테이터와 수평하게 배치되는 제1수평부와, 제2스테이터의 하면에 제2스테이터와 수평하게 배치되는 제2수평부와, 상기 제1수평부와 제2수평부 사이에 일체로 연결되고 듀얼 홀 센서와 마주보게 배치되는 수직부를 포함한다.
In one embodiment, the collector includes a first horizontal portion disposed horizontally with the first stator on an upper surface of the first stator, a second horizontal portion disposed horizontally with the second stator on the lower surface of the second stator, and the first horizontal portion. And a vertical portion integrally connected between the portion and the second horizontal portion and facing the dual hall sensor.
전술한 내용과 같이 구성된 본 발명에 따른 토크 센서는 컬렉터의 구조를 일체형으로 형성하여 제조공정 및 조립공정을 단순화하여 생산성을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있다.
The torque sensor according to the present invention configured as described above can form the structure of the collector integrally to simplify the manufacturing process and assembly process to improve productivity and reduce the manufacturing cost.
도 1은 종래기술에 따른 토크 센서를 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래기술에 따른 토크 센서를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 토크 센서를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 토크 센서의 측면도이다.1 is a perspective view showing a torque sensor according to the prior art.
Figure 2 is a side view showing a torque sensor according to the prior art.
3 is a perspective view showing a torque sensor according to the present invention.
4 is a side view of a torque sensor according to the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.
도 3은 본 발명에 따른 스티어링 시스템의 토크 센서의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스티어링 시스템의 토크 센서의 측면도이다.3 is a perspective view of a torque sensor of the steering system according to the invention, and FIG. 4 is a side view of a torque sensor of the steering system according to the invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 토크 센서는 로터(100)와, 이 로터(100)의 외주면에 배치되어 로터(100)와 상호 작용하는 스테이터(200,300)와, 스테이터(200,300)와 로터(100) 사이에서 발생되는 자기장을 감지하는 홀 IC(400)를 포함한다. Torque sensor according to an embodiment of the present invention is a
로터(100)는 링 형상으로 형성되는데, 일반적으로 입력축의 외주면에 배치되어 함께 회전하도록 결합된다. The
또한, 스테이터(200, 300)는 출력축에 연결되어 함께 회전하도록 결합된다. 바퀴의 저항으로 인해 입력축과 출력축의 회전량이 다른 경우 토션이 발생한 것으로 이해할 수 있고, 이 차이를 자기장으로 측정하게 됨은 상기한 바와 같다. In addition, the
다만, 로터(100)가 출력축에 연결되고 스테이터(200, 300)가 입력축에 연결될 수 있음은 물론이다.However, the
이하, 입력축 또는 출력축과 연결되는 방향을 축방향이라고 하며, 축방향에서 상부 및 하부 방향을 상측 및 하측으로 정의하여 사용한다. Hereinafter, a direction connected to the input shaft or the output shaft is called an axial direction, and the upper and lower directions are defined as upper and lower sides in the axial direction.
로터(100)는 링 형상으로 형성되며, 일반적으로 절연 재질의 요크(yoke) 외주면에 마그네트가 배열되는 형상으로 이루어진다. 다만, 상기 로터(100)는 마그네트만으로 배열될 수도 있음은 물론이다. 마그네트는 바람직하게는 2개 이상의 마그네트 조각이 연결된다. 따라서, 복수개의 단면상 호 형상의 마그네트 조각들이 링 형상의 마그네트를 이루게 되는 것이다. 이 경우, 각각의 마그네트 조각들은 원주방향으로 착자된고, 상호 반대극성으로 교차하여 배열된다. The
스테이터(200,300)는 스테이터 홀더(210)의 외면에 링 형태로 고정되고 스테이터 홀더(210)의 내주면에 결합되는 복수의 스테이터 투스(Tooth)(220,320)가 형성된다. The
즉, 스테이터(200,300)는 링 형태로 형성되어 스테이터 홀더(210)의 일측에 안착되고, 복수의 스테이터 투스(220,320)가 절곡되어 스테이터 홀더(210)의 내면에 일정 간격을 두고 배열된다.That is, the
이러한 스테이터(200,300)는 한 쌍으로 구성된다. 즉, 스테이터 홀더(210)의 상측에 고정되는 제1스테이터(200)와 스테이터 홀더(210)의 하측에 고정되는 제2스테이터(300)로 구성되고, 제1스테이터(200)와 제2스테이터(300)의 스테이터 투스(220,320)는 일정 간격을 두고 상호 맞물리는 형태로 배치된다. These
스테이터(200, 300)에는 스테이터(200, 300)에 유도된 자화량을 검출할 수 있도록 집중하는 역할을 하는 컬렉터(500)가 전기적/자기적으로 연결된다. The
이러한 컬렉터(500)는 자화량을 집중하여야 하기 때문에 자성체로 이루어진다.The
또한, 컬렉터(500)에 집중된 자화량을 검출하기 위해 듀얼 홀 센서(400)가 연결된다. 상기 듀얼 홀 센서(400)는 컬렉터(500)와 일정 갭을 두고 배치된다. In addition, the
듀얼 홀 센서(400)는 Dual Programmable Linear Effect Sensor를 의미하는 것으로, 종래의 두 개의 홀 센서가 배치된 것과 같은 기능을 하나의 부품에서 수행할 수 있도록 한다.The
이러한 듀얼 홀 센서(400)는 인쇄회로기판(410)에 고정되고 컬렉터(500)와 일정 갭을 두고 배치된다. The
한편, 종래에는 두 개의 홀 센서가 배치되므로 별도의 신호라인에 의해 인쇄회로기판에 연결되는 구조를 가지게 되지만, 본 발명의 개념에 따라 단일의 듀얼 홀 센서(400)가 배치되므로 인쇄회로기판(410)과 직접 연결되어 구조적으로도 단순한 이점이 있음에 유의하여야 한다.Meanwhile, conventionally, since two Hall sensors are arranged, the structure is connected to the printed circuit board by a separate signal line, but according to the concept of the present invention, since a single
컬렉터(500)는 듀얼 홀 센서(400)와 인접하게 배치되고, 제1스테이터와 제2스테이터의 상면과 하면에 인접하여 배치되며, 하나의 단일 부품으로 형성된다.The
즉, 컬렉터(500)는 하나의 부품인 일체형으로 형성하므로 제조공정 및 조립공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있고 제조비용을 줄일 수 있게 된다.That is, since the
이러한 컬렉터(500)는 구체적으로, 제1스테이터(200)의 상면에 제1스테이터(200)와 수평하게 배치되는 제1수평부(510)와, 제2스테이터(300)의 하면에 제2스테이터(300)와 수평하게 배치되는 제2수평부(520)와, 제1수평부(510)와 제2수평부(520) 사이에 일체로 연결되고 듀얼 홀 센서(400)와 마주보게 배치되는 수직부(530)를 포함한다. Specifically, the
즉, 컬렉터(500)는 전체적인 형태가 "ㄷ" 자 형태로 형성되어, 제1수평부(510)와 제2수평부(520)가 제1스테이터(200)와 제2스테이터(300)의 상면 및 하면에 수평하게 배치되고, 수직부(530)가 듀얼 홀 센서(400)와 마주보게 배치되는 구조를 갖는다. That is, the
이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
In the foregoing, the present invention has been described in detail based on the embodiments and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the content of the following claims.
100: 로터 200: 제1스테이터
210: 스테이터 홀더 220: 스테이터 투스
300: 제2스테이터 320: 스테이터 투스
400: 듀얼 홀 센서 410: 인쇄회로기판
500: 콜렉터 510: 제1수평부
520: 제2수평부 530: 수직부
100: rotor 200: first stator
210: stator holder 220: stator tooth
300: second stator 320: stator tooth
400: dual hall sensor 410: printed circuit board
500: collector 510: first horizontal portion
520: second horizontal portion 530: vertical portion
Claims (3)
상기 로터와 일정 갭을 두고 배치되는 스테이터;
상기 로터와 스테이터에서 발생되는 자기장을 감지하며, 내부에 개별적으로 동작하는 적어도 2개 이상의 홀 소자가 단일의 센서모듈로 패키징 되는 듀얼 홀 센서; 및
상기 스테이터와 듀얼 홀 센서 사이에 배치되고 일체형으로 형성되는 단일의 컬렉터;를 포함하며,
상기 듀얼 홀 센서는 상기 컬렉터의 바깥쪽에 배치되는 스티어링 시스템의 토크 센서.
Rotor;
A stator disposed at a predetermined gap with the rotor;
A dual hall sensor that senses a magnetic field generated by the rotor and the stator, and at least two or more hall elements operating separately therein are packaged into a single sensor module; And
And a single collector disposed between the stator and the dual hall sensor and integrally formed.
The dual hall sensor is torque sensor of the steering system disposed outside the collector.
상기 컬렉터는 제1스테이터의 상면에 제1스테이터와 수평하게 배치되는 제1수평부와, 제2스테이터의 하면에 제2스테이터와 수평하게 배치되는 제2수평부와, 상기 제1수평부와 제2수평부 사이에 일체로 연결되고 듀얼 홀 센서와 마주보게 배치되는 수직부를 포함하는 스티어링 시스템의 토크 센서.
The method of claim 1,
The collector includes a first horizontal portion disposed horizontally with the first stator on the upper surface of the first stator, a second horizontal portion disposed horizontally with the second stator on the lower surface of the second stator, and the first horizontal portion and the first horizontal portion. A torque sensor of a steering system comprising a vertical portion integrally connected between two horizontal portions and facing the dual hall sensor.
상기 듀얼 홀 센서의 후면에 고정되는 인쇄회로기판;을 더 포함하는 스티어링 시스템의 토크센서.The method of claim 1,
The printed circuit board is fixed to the rear of the dual Hall sensor; Torque sensor of the steering system further comprising.
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