KR101287142B1

KR101287142B1 - 차량의 파워 조향장치용 토오크 센서장치

Info

Publication number: KR101287142B1
Application number: KR1020120102585A
Authority: KR
Inventors: 전영산
Original assignee: 하이드로텍(주)
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2013-07-17

Abstract

본 발명은 비접촉식 토오크 센서에 관한 것으로, 특히 차량의 파워 조향장치의 조향 컬럼(10)에 설치되어 조향 컬럼(10)의 토오크를 비접촉식으로 검출하는 토오크 센서에 관한 것이다. 본 발명의 토오크 센서는 상부 컬럼(11)이 회전함에 따라 하단에 구비된 제1경사면(12)이 제2경사면(13)을 축방향으로 밀어서 하부 컬럼(16)의 설치 링(21)에 고정설치된 자석부(23a,23b)가 축방향으로 이동하면서 자속 밀도를 변화시키고, 이 자석부의 자석 밀도 변화량은 홀 센서(24)에서 검출되어 상부 컬럼(10)의 토오크 변화량에 상응하는 전기적 신호를 출력한다.

Description

차량의 파워 조향장치용 토오크 센서장치{ TORQUE SENSOR FOR A POWER STEERING SYSTEM OF A VEHICLE}

본 발명은 토오크 센서장치에 관한 것으로, 특히 차량의 파워조향장치의 조향 컬럼에 장착되어 조향 컬럼의 토오크를 검출하는 토오크 센서에 관한 것이다.

차량용 파워 조향 장치는 통상 스트레인 게이지 타입의 토오크 센서가 이용되고 있다. 그러나 종래 차량의 파워 조향장치에서 조향 컬럼(steering column) 사용되는 스트레인 게이지 타입의 토오크 센서의 경우, 토오크 센서 및 배선이 스티어링 컬럼와 함께 회전하기 때문에, 토오크 센서로부터 연장되는 신호선을 조향 컬럼에 감아서 설치되게 되어 있고, 이에 따라 이 신호선이 트위스트되어 단락되는 문제점을 가지고 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 비접촉식으로 조향 컬럼의 비틀림 변형을 측정하는 비접촉식 토오크 센서가 제안되고 있으나, 이러한 종래의 비접촉식 토오크 센서의 경우, 컬럼의 비틀림 변형량을 회전량으로 직접 검출하므로 구조가 복잡하고, 검출되는 값에 오차가 발생하여 정밀도가 떨어지는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래의 토오크 센서가 가진 단점을 해결하여, 구조가 간단하면서도 검출 정밀도를 높일 수 있는 토오크 센서장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 조향 컬럼의 토오크를 검출하기 위한 차량의 파워 조향장치용 토오크 센서장치에 있어서,

상기 조향 컬럼은 상부 컬럼과 하부 컬럼으로 구성되고, 상기 상부 컬럼과 하부 컬럼은 서로 동축으로 배치되어 중심축방향으로 결합되는 토션바아로써 연결되며,

상기 상부 컬럼은 하단에 중심축에 대하여 일정한 각도로 경사진 제1경사면을 가지고, 상기 하부 컬럼은 상기 상부 컬럼과 대면하는 상단에 상기 제1경사면과 동일한 각도로 맞닿아 면접촉하는 제2경사면을 구비하여, 상기 상부 컬럼의 일방향 회전시, 상기 상부 컬럼의 비틀림 변형량에 비례하여 상기 하부 컬럼의 축방향 변위량을 발생시키며,

상기 하부 컬럼에는 상기 하부 컬럼의 축방향 변위량과 동조하여 축방향으로 이동하면서 자속을 변화시키는 자석부가 고정설치되고,

상기 자석부의 축방향 이동에 따라 변화하는 자속밀도를 검출하여 자속밀도 변화량에 대응하는 전기적 신호를 출력하는 홀센서를 구비한 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 토오크 센서장치는 하부 컬럼에 원주방향을 따라 외주면에서 일정한 두께로 돌출된 설치 링이 구비되고, 상기 자석부는 상기 설치 링에 고정설치된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 토오크 센서장치는, 상기 하부 컬럼의 제2경사면에 상부 컬럼과 하부 컬럼의 변형전 기준 위치를 고정하는 볼 플런저가 구비되고, 상기 상부 컬럼의 제1경사면에는 상기 볼 플런저의 볼이 수용되는 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 토오크 센서에 의하면, 회전 비틀림 변형을 받는 조향 컬럼의 회전 비틀림 변형을 직접 검출하지 않고 그 회전 비틀림 변형에 비례적으로 대응하는 축방향 선형 변위량에 따른 자속 밀도의 변화량으로 토오크를 검출하므로, 정밀한 토오크 값을 검출할 수 있다.

더구나, 본 발명의 토오크 센서는 비접촉식 구조를 가지므로 전체 구조를 단순하게 하여 간편하게 설치할 수 있는 장점과, 사용시 신호선의 꼬임현상에 따른 불량발생을 방지할 수 있고 장점을 가진다.

도 1은 본 발명의 토오크 센서가 장착된 차량의 파워 스티어링 시스템의 개략적 구성도이고,
도 2는 본 발명의 토오크 센서의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 도 2의 'A-A'선에서 도시한 평단면도이고,
도 4는 도 2의 'B-B'선에서 도시한 평단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 토오크 센서의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 토오크 센서가 적용된 차량의 파워 조향장치 개략적인 구성도이다. 차량용 파워 조향장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 조향 컬럼(10)이 상부 컬럼(11)과 하부 컬럼(16)으로 분리 구성되고, 상부 컬럼(11)에는 조향각도를 검출하는 조향각도 검출부(30)가 구비되고, 상하부 컬럼(11,16)의 연결부 상에 조향 컬럼(10)의 토오크를 검출하기 위한 토오크 센서부(20)가 장착되어 있다.

그리고 차량의 제어부(50)는 상기 조향각도 검출부(30)에서 검출한 조향각도신호와, 상기 토오크 센서부(20)에서 검출된 조향 컬럼(10)의 토오크를 수신하여 조향각도에 대응하는 조향 제어신호를 조향장치(40)에 출력한다.

도 2는 본 발명의 토오크 센서장치를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 조향 컬럼(10)은 상부 컬럼(11)과 하부 컬럼(16)으로 구성되고, 상기 상부 컬럼(11)과 하부 컬럼(16)은 서로 동축으로 배치되어 중심축방향으로 결합되는 토션바아(15)로써 연결되어 있다.

상기 상부 컬럼(11)은 하단에 중심축에 대하여 일정한 각도로 경사진 제1경사면(12)을 가진다. 상기 하부 컬럼(16)은 상기 상부 컬럼(11)과 대면하는 상단에 상기 제1경사면(12)과 동일한 각도로 기울어지게 형성되어 상기 제1경사면(12)과 맞닿아 면접촉하는 제2경사면(13)을 구비한다.

따라서, 상기 상부 컬럼(11)을 어느 한 방향으로 회전시키면, 상부 컬럼(11)의 제1경사면(12)에 맞닿은 하부 컬럼(16)의 제2경사면(13)을 밀어서 하부 컬럼(16)이 축방향을 따라 상측 또는 하측으로 이동한다. 이에 따라 하부 컬럼(16)의 설치 링(21)에 고정설치된 자석부(23a,23b)도 하부 컬럼(16)과 함께 축방향으로 이동하면서 자속 밀도에 변화를 일으킨다. 이 자속 밀도의 변화량은 자석부(23a,23b)에 인접하게 배치된 홀 센서(24)에서 검출되어 자속 밀도 변화량에 대응하는 전기적 신호를 제어부(50)로 출력한다.

한편, 조향각도 검출부(30)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 컬럼(11)상에 상부 컬럼의 원주둘레를 따라 N극자석편과 S극 자석편들이 교대로 반복하여 장착된 자석링(31)와, 이 자석링(31)이 상부 컬럼(11)의 회전에 의해 회전하면서 발생시키는 자속밀도의 변화량에 따라 조향각도를 검출하는 조향각도센서(32)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 조향각도센서(32)는 홀센서로 이루어진다.

제어부(50)는 상기 상부 컬럼(11)의 회전량(조향각도)에 따라 조향각도센서(32)에서 출력하는 조향각도와, 상기 토오크 센서부(20)의 홀센서(24)에서 출력하는 토오크신호에 따라 조향 장치(40)에 조향 제어신호를 출력한다.

한편, 상기 하부 컬럼(16)의 제2경사면(13)에는 상부 컬럼(11)과 하부 컬럼(16)의 변형전 기준 위치를 고정하는 볼 플런저(32)가 구비되고, 상기 상부 컬럼(11)의 제1경사면(12)에는 상기 볼 플런저(32)의 볼이 수용되는 홈이 형성되어 있다.

이러한 구조로부터, 상부 컬럼(11)을 소정의 회전각도만큼 회전시킨 외력이 제거되어 상부 컬럼(11)이 다시 원래의 위치(회전력이 가해지지 않았을 때의 위치)로 복귀할 때, 상기 상부 컬럼(11)의 제1경사면(12)에 구비된 홈이 하부 컬럼(16)의 제2경사면(13)위로 돌출된 볼 플런저(32)와 결합하여 상부 컬럼(11)의 초기 위치에 안착시켜 하부 컬럼과 정렬시키게 된다.

10: 조향 컬럼 11: 상부 컬럼
12: 제1경사면 13: 제2경사면
15: 토션 바아 16: 하부 컬럼
20: 토오크 센서부 21: 설치 링
22: 설치부 23a: 자석부(N극)
23b: 자석부(S극) 24: 홀센서(hall sensor)
30: 조향각도 검출부 31: 자석링
32: 조향각도센서
40: 조향 장치 50: 제어부

Claims

차량의 조향 컬럼(10)의 토오크를 검출하기 위한 차량의 파워 조향장치용 토오크 센서장치이고,
상기 조향 컬럼(10)은 상부 컬럼(11)과 하부 컬럼(16)으로 구성되고, 상기 상부 컬럼(11)과 하부 컬럼(16)은 서로 동축으로 배치되어 중심축방향으로 결합되는 토션바아(15)로써 연결되며, 상기 상부 컬럼(11)은 하단에 중심축에 대하여 일정한 각도로 경사진 제1경사면(12)을 가지고, 상기 하부 컬럼(16)은 상기 상부 컬럼(11)과 대면하는 상단에 상기 제1경사면과 동일한 각도로 맞닿아 면접촉하는 제2경사면(13)을 구비하여, 상기 상부 컬럼(11)이 어느 한 방향으로 회전시, 그 상부 컬럼(11)의 회전각도 변위량에 비례하여 상기 하부 컬럼(16)의 축방향 변위량이 발생되며, 상기 하부 컬럼(16)에는 자석부(23a,23b)가 고정설치되어 하부 컬럼(16)의 축방향 변위량에 따라 축방향으로 이동하면서 자속밀도를 변화시키고, 상기 자석부(23a,23b)의 축방향 이동에 따라 변화하는 자속밀도를 검출하여 자속밀도 변화량에 대응하는 전기적 신호를 출력하는 홀센서(24)를 구비한 차량용 파워 조향장치의 토오크 센서장치에 있어서,
상기 하부 컬럼(16)에는 원주방향을 따라 외주면에서 일정한 두께로 돌출된 설치 링(21)이 구비되고, 상기 자석부(23a,23b)는 상기 설치 링(21)에 고정설치된 것을 특징으로 하는 차량용 파워 조향장치의 토오크 센서장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 하부 컬럼(16)의 제2경사면(13)에는 상부 컬럼(11)과 하부 컬럼(16)의 변형전 기준 위치를 고정하는 볼 플런저(32)가 구비되고, 상기 상부 컬럼(11)의 제1경사면(12)에는 상기 볼 플런저(32)의 볼이 수용되는 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 파워 조향장치의 토오크 센서장치.