KR101326191B1 - 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조 - Google Patents

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KR101326191B1
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Abstract

본 발명은 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조에 관한 것으로서, 관통홀이 형성되는 하우징; 스티어링 샤프트(steering shaft)와 함께 축회전되도록 상기 스티어링 샤프트에 축고정되고, 상기 하우징의 관통홀에 회전이 자유롭게 설치되며, 일측에 적어도 하나 이상의 체결부가 형성되는 로터(rotor); 및 상기 로터의 체결부에 삽입되어 체결되도록 일측에 상기 체결부와 대응되는 형상으로 형성되는 제 1 스냅핏(snap fit)이 설치되고, 타측에 기어이빨이 형성되는 전체적으로 링형상인 기어;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에 부품의 개수를 줄여서 제품의 단가를 줄일 수 있고, 작업 시간과 작업 인력을 절감하여 생산성을 크게 향상시키고, 부품의 변형이나 파손을 방지하여 제품의 내구성을 크게 증대시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조{Rotor fixing structure of torque sensor}
본 발명은 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품의 개수를 줄여서 생산성을 향상시키고, 부품의 변형을 방지하여 제품의 내구성을 증대시킬 수 있게 하는 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 사용되는 조향 장치는 주행 중인 차량의 진행 방향을 전환하기 위하여 스티어링 휠(steering wheel)을 통해 바퀴의 방향을 바꾸는 장치이다.
이러한, 조향 장치는 주행의 안전성과 편의성을 고려하여 전동 파워 스티어링 시스템(electric power steering system; EPS 시스템)이 적용되고, 이러한 전동 파워 스티어링 시스템에는 토크 측정 장치 등이 포함된다.
일반적으로, 토크 측정 장치에는 토크 센서가 장착되어 있고, 이러한 토크 센서는 스티어링 샤프트에 인가되는 토크를 측정할 수 있도록, 하우징과, 상기 스티어링 샤프트(steering shaft)와 함께 축회전되는 로터(rotor) 및 기어이빨이 형성되는 전체적으로 링형상인 기어를 구비하여 이루어진다.
특히, 이러한 종래의 토크 센서는, 상기 로터와 기어를 고정시키기 위하여 상기 로터와 기어 사이에 나사, 리벳, 볼트, 너트, 접착제, 땜납 등 각종 고정구가 설치되는 별도의 리테이너(retainer)가 설치된다.
그러나, 이러한 종래의 토크 센서는, 고정구 및 리테이너 등 부품의 개수가 증대되어 제품의 단가가 상승하게 되고, 고정구 및 리테이너를 로터와 기어 사이에 설치하는 작업이 매우 번거로워서 작업 시간과 작업 인력이 낭비되어 생산성을 떨어뜨리고, 로터의 잦은 회동에 의해 상기 고정구 및 리테이너가 쉽게 파손되어 제품의 내구성을 크게 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
본 발명의 사상은, 부품의 개수를 절감하여 제품의 단가를 줄일 수 있고, 로터와 기어의 고정 작업이 원터치 방식으로 매우 간단하여 작업 시간과 작업 인력을 절감함으로써 생산성을 크게 향상시키고, 로터의 잦은 회동에도 제품의 내구성을 크게 증대시킬 수 있게 하는 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조를 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조는, 원형의 관통홀이 형성되는 하우징; 스티어링 샤프트(steering shaft)와 함께 축회전되도록 상기 스티어링 샤프트에 축고정되고, 상기 하우징의 관통홀에 회전이 자유롭게 설치되며, 일측에 적어도 하나 이상의 체결부가 형성되는 로터(rotor); 및 상기 로터의 체결부에 삽입되어 체결되도록 일측에 상기 체결부와 대응되는 형상으로 형성되는 제 1 스냅핏(snap fit)이 설치되고, 타측에 기어이빨이 형성되는 전체적으로 링형상인 기어;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 스냅핏은, 상기 체결부와 체결시 쉽게 빠지지 않도록 선단부의 단면이 화살촉 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 스냅핏은, 상기 기어의 하면에 스티어링 샤프트의 축방향으로 길게 돌출되어 형성되고, 상기 기어의 회전 중심을 기준으로 등각 배치되며, 상기 제 1 스냅핏의 좌측 및 우측에 각각 한 쌍의 밀림 방지용 리브(rib)가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 스냅핏은, 상기 기어의 회전 중심을 기준으로 90도 등각을 이루어서 4개가 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 체결부는, 상기 로터의 테두리부에 형성되는 단턱부에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 체결부는, 상기 제 1 스냅핏을 안내하는 삽입 안내홈부; 및 상기 제 1 스냅핏의 화살촉 형상의 선단부가 걸림 결합되는 선단 걸림홀부;를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 스냅핏은 상기 기어에 일체로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조는, 상기 로터의 테두리부에 형성되는 상기 체결부의 단턱부에 형성되고, 상기 하우징의 관통홀의 내경면에 형성되는 걸림턱과 체결시 쉽게 빠지지 않도록 선단부의 단면이 화살촉 형상으로 형성되는 제 2 스냅핏;을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조는, 부품의 개수를 줄여서 제품의 단가를 줄일 수 있고, 작업 시간과 작업 인력을 절감하여 생산성을 크게 향상시키고, 부품의 변형이나 파손을 방지하여 제품의 내구성을 크게 증대시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.
도 1은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조의 부품 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 기어를 나타내는 확대 사시도이다.
도 3은 도 1의 로터를 나타내는 확대 사시도이다.
도 4는 도 1의 부품 조립 사시도이다.
도 5는 도 4의 제 1 스냅핏 및 제 2 스냅핏을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 제 1 스냅핏 및 제 2 스냅핏을 나타내는 확대 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조의 부품 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 기어(30)를 나타내는 확대 사시도이고, 도 3은 도 1의 로터(20)를 나타내는 확대 사시도이고, 도 4는 도 1의 부품 조립 사시도이다.
먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조는, 크게 하우징(10)과, 로터(20)(rotor) 및 기어(30)(gear)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하우징(10)은, 원형의 관통홀(10a)이 형성되고, 상기 관통홀(10a)의 내경면에 걸림턱(11)이 형성된다.
이러한 상기 하우징(10)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 로터(20)와 기어(30)가 내장될 수 있도록 수용 공간이 형성되고, 도시하지 않았지만, 별도의 커버와 결합되어 제품의 케이스를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 하우징(20)의 하방에는 상기 로터(20)의 회전을 감지할 수 있도록 각종 전자 부품들이 장착되는 인쇄회로기판(PCB)이 설치될 수 있다.
또한, 상기 로터(20)는, 스티어링 샤프트(1)(steering shaft)와 함께 축회전되도록 상기 스티어링 샤프트(1)에 축고정되는 것으로서, 상기 하우징(10)의 관통홀(10a)에 회전이 자유롭게 설치될 수 있다.
또한, 상기 로터(20)는, 일측에 적어도 하나 이상의 체결부(21)가 형성된다. 여기서, 상기 체결부(21)는 상기 기어(30)와 체결될 수 있고, 상기 체결부(21)는, 상기 로터(20)의 테두리부에 형성되는 단턱부(22)에 형성될 수 있다.
한편, 상기 기어(30)는, 상기 로터(20)의 체결부(21)에 삽입되어 체결되도록 일측에 상기 체결부(21)와 대응되는 형상으로 형성되는 제 1 스냅핏(31)(snap fit)이 설치되고, 타측에 기어이빨(32)이 형성되는 전체적으로 링형상인 기어이다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 스냅핏(31)은, 상기 체결부(21)와 체결시 쉽게 빠지지 않도록 선단부(311)의 단면이 화살촉 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 스냅핏(31)은, 상기 기어(30)의 하면에 스티어링 샤프트(1)의 축방향으로 길게 돌출되어 형성되고, 상기 기어(30)의 회전 중심을 기준으로 등각 배치되며, 상기 제 1 스냅핏(31)의 좌측 및 우측에 각각 한 쌍의 밀림 방지용 리브(33)(rib)가 형성될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 스냅핏(31)은, 상기 기어(30)의 회전 중심을 기준으로 90도 등각을 이루어서 4개가 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 스냅핏(31)의 설치 개수는 180도 등각을 이루어서 2개가 설치되거나, 120도 등각을 이루어서 3개가 설치되는 등 다양한 형태와 종류로 변경이 가능하다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 체결부(21)는, 삽입 안내홈부(211) 및 선단 걸림홀부(212)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 삽입 안내홈부(211)는, 상기 제 1 스냅핏(31)을 안내하는 홈으로서, 상기 제 1 스냅핏(31)과 대응되도록 축방향으로 길게 형성되는 홈일 수 있다.
또한, 상기 선단 걸림홀부(212)는, 상기 삽입 안내홈부(211)의 하방에 상기 제 1 스냅핏(31)의 선단부(311)와 대응되도록 설치되는 것으로서, 상기 제 1 스냅핏(31)의 화살촉 형상의 선단부(311)가 걸림 결합되는 홀이다. 여기서, 이러한 상기 제 1 스냅핏(31)은 상기 기어(30)에 일체로 형성될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조는, 제 2 스냅핏(23)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 스냅핏(23)은, 상기 로터(20)의 테두리부에 형성되는 상기 체결부(21)의 단턱부(22)에 형성되고, 상기 하우징(10)의 관통홀(10a)의 내경면에 형성되는 걸림턱(11)과 체결시 쉽게 빠지지 않도록 선단부(231)의 단면이 화살촉 형상으로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조의 부품 조립 사시도이고, 도 5는 도 4의 제 1 스냅핏(31) 및 제 2 스냅핏(23)을 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5의 제 1 스냅핏(31) 및 제 2 스냅핏(23)을 나타내는 확대 단면도이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 로터(20)를 상기 하우징(10)에 조립한다. 여기서, 상기 로터(20)의 제 2 스냅핏(23)이 상기 하우징(10)의 걸림턱(11)에 체결될 수 있도록 화살촉 형상의 상기 선단부(231)를 상기 걸림턱(11)에 억지물림시킬 수 있다. 따라서, 상기 선단부(231)의 형상이 화살촉 형상이므로 상기 걸림턱(11)에 억지물림된 상기 선단부(231)가 쉽게 빠지지 않고 견고하게 결합될 수 있다.
이어서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)과 결합된 상기 로터(20)에 상기 기어(30)를 조립한다. 여기서, 상기 기어(30)의 제 1 스냅핏(31)이 상기 체결부(21)의 삽입 안내홈부(211)를 따라 안내되어 상기 제 1 스냅핏(31)의 화살촉 형상의 선단부(311)가 상기 체결부(21)의 선단 걸림홀부(212)에 걸림 결합된다. 따라서, 상기 선단부(311)의 형상이 화살촉 형상이므로 상기 선단 걸림홀부(212)에 억지물림된 상기 선단부(311)가 쉽게 빠지지 않고 견고하게 결합될 수 있다.
이 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 스냅핏(31)과 제 2 스냅핏(23)은 서로 엇갈려서 마치 2중 쐐기처럼 서로에 의해 견고하게 접촉 지지될 수 있다. 즉, 상기 제 2 스냅핏(23)의 움직임을 상기 제 1 스냅핏(31)이 견제할 수 있고, 역으로 상기 제 1 스냅핏(31)의 움직임을 상기 제 2 스냅핏(23)이 견제하여 서로 맞물리는 형상으로 견고하게 지지될 수 있는 것이다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 밀림 방지용 리브(33)가 상기 제 1 스냅핏(31)의 전후좌우 방향의 움직임을 견고하게 붙잡아서 고정시킬 수 있다.
그러므로, 본 발명의 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조는, 제 1 스냅핏(31)과 제 2 스냅핏(23)을 이용하여 종래의 리테이너가 없이도 상기 하우징(10)과, 로터(20) 및 기어(30)를 서로 견고하게 원터치방식으로 쉽게 결합시켜서 생산성을 향상시키고, 상기 로터(20) 및 기어(30)의 움직임으로 방지하여 고정상태를 견고하게 유지시켜서 부품의 변형을 방지하고, 제품의 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.
따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.
1: 스티어링 샤프트(steering shaft) 10: 하우징
10a: 관통홀 11: 걸림턱
20: 로터(rotor) 21: 체결부
211: 삽입 안내홈부 212: 선단 걸림홀부
22: 단턱부 23: 제 2 스냅핏(snap fit)
231: 선단부 30: 기어
31: 제 1 스냅핏(snap fit) 311: 선단부
32: 기어이빨 33: 밀림 방지용 리브(rib)
PCB: 인쇄회로기판

Claims (8)

  1. 관통홀이 형성되는 하우징;
    스티어링 샤프트(steering shaft)와 함께 축회전되도록 상기 스티어링 샤프트에 축고정되고, 상기 하우징의 관통홀에 회전이 자유롭게 설치되며, 일측에 적어도 하나 이상의 체결부가 형성되는 로터(rotor); 및
    상기 로터의 체결부에 삽입되어 체결되도록 일측에 상기 체결부와 대응되는 형상으로 형성되는 제 1 스냅핏(snap fit)이 설치되고, 타측에 기어이빨이 형성되는 전체적으로 링형상인 기어;를 포함하고,
    상기 제 1 스냅핏은, 상기 기어의 하면에 스티어링 샤프트의 축방향으로 길게 돌출되어 형성되고, 상기 기어의 회전 중심을 기준으로 등각 배치되며, 상기 제 1 스냅핏의 좌측 및 우측에 각각 한 쌍의 밀림 방지용 리브(rib)가 형성되는 것을 특징으로 하는 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스냅핏은, 상기 체결부와 체결시 쉽게 빠지지 않도록 선단부의 단면이 화살촉 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스냅핏은, 상기 기어의 회전 중심을 기준으로 90도 등각을 이루어서 4개가 배치되는 것을 특징으로 하는 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결부는, 상기 로터의 테두리부에 형성되는 단턱부에 형성되는 것을 특징으로 하는 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결부는,
    상기 제 1 스냅핏을 안내하는 삽입 안내홈부; 및
    상기 제 1 스냅핏의 화살촉 형상의 선단부가 걸림 결합되는 선단 걸림홀부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스냅핏은 상기 기어에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터의 테두리부에 형성되는 상기 체결부의 단턱부에 형성되고, 상기 하우징의 관통홀의 내경면에 형성되는 걸림턱과 체결시 쉽게 빠지지 않도록 선단부의 단면이 화살촉 형상으로 형성되는 제 2 스냅핏;
    을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토크 센서에 적용되는 로터 고정 구조.
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