KR101605904B1 - 조향각 센싱 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 조향각 센싱 장치는 센서 케이스 및 상기 센서 케이스 내에 배치된 조향각 센서를 포함하는 조향각 센서 모듈, 상기 조향각 센서 모듈이 수납되는 컬럼 하우징, 상기 컬럼 하우징의 측벽의 내측면과 마주하는 상기 센서 케이스의 측면에 배치되며 탄성을 갖는 한 쌍의 편심 흡수부들 및 상기 편심 흡수부들과 대응하는 상기 측벽에 형성되며 상기 편심 흡수부들이 삽입되어 고정되는 고정부를 포함한다.

Description

조향각 센싱 장치{APPARATUS FOR SENSING ANGLE OF STEERING}
본 발명은 차량 등에 적용되는 조향각 센싱 장치에 관한 것이다.
최근 차량의 주행 안정성 및 편의성을 향상시키기 위해 조향각 센싱 장치를 포함하는 차량용 파워 스티어링 시스템의 기술 개발이 진행되고 있다.
차량용 파워 스티어링 시스템의 조향각 센싱 장치는 스티어링 휠의 조향 토크 및 조향각을 정밀하게 센싱하며, 조향각 센싱 장치는 조향각 센서 모듈 및 컬럼 하우징을 포함하며, 조향각 센서 모듈은 컬럼 하우징 내에서 회전하지 못하도록 견고하게 고정된다.
컬럼 하우징 내에 조향각 센서 모듈이 견고하게 고정될 경우, 조향각 센서 모듈 중 스티어링 휠과 연결된 입력축 및 입력축과 연결되며 차량의 전륜과 연결된 출력축이 비틀어져 편심 됨에 따라 입력축 및 출력축과 연결된 스테이터와 같은 구성품들 역시 편심 되고 이 과정에서 구성품들간의 접촉에 따라 마모 및 소음이 발생되는 문제점을 갖는다.
본 발명은 스티어링 휠과 연결되는 입력축 및 차량의 전륜과 연결된 출력축의 비틀어짐에 따른 편심에도 불구하고 입력축 및 출력축과 연결된 구성품들의 접촉에 따른 마모 및 소음을 감소시킨 조향각 센싱 장치를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예로서, 조향각 센싱 장치는 센서 케이스 및 상기 센서 케이스 내에 배치된 조향각 센서를 포함하는 조향각 센서 모듈, 상기 조향각 센서 모듈이 수납되는 컬럼 하우징, 상기 컬럼 하우징의 측벽의 내측면과 마주하는 상기 센서 케이스의 측면에 배치되며 탄성을 갖는 한 쌍의 편심 흡수부들 및 상기 편심 흡수부들과 대응하는 상기 측벽에 형성되며 상기 편심 흡수부들이 삽입되어 고정되는 고정부를 포함한다.
일실시예로서, 조향각 센싱 장치는 센서 케이스 및 상기 센서 케이스 내에 배치된 조향각 센서를 포함하는 조향각 센서 모듈, 상기 조향각 센서 모듈이 수납되는 컬럼 하우징, 상기 컬럼 하우징의 측벽과 마주하는 상기 센서 케이스의 측면 으로부터 돌출되며 탄성을 갖는 반원 기둥 형상을 갖는 한 쌍의 편심 흡수부들, 상기 편심 흡수부들 사이에 개재되는 탄성 부재 및 상기 편심 흡수부들과 대응하는 상기 측벽에 형성되며 상기 편심 흡수부들이 삽입되어 고정되는 고정부를 포함한다.
본 발명의 조향각 센싱 장치에 따르면, 차량의 스티어링 휠과 연결된 입력축 및 차량의 전륜과 연결된 출력축의 비틀림 토크에 의하여 발생된 편심을 흡수하여 조향 센서들 및 케이스가 상호 마찰되어 마모되거나 마찰에 따른 노이즈를 보다 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.
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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조향각 센싱 장치를 분해 도시한 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 조향각 센싱 장치(500)는 조향각 센서 모듈(100), 컬럼 하 우징(200), 편심 흡수부(300)들 및 고정부(400)를 포함한다.
조향각 센서 모듈(100)은 컬럼 하우징(200) 내에 수납되고, 편심 흡수부(300)는 조향각 센서 모듈(100)에 배치되고, 고정부(400)는 컬럼 하우징(200)에 형성된다.
도 2는 도 1의 조향각 센서 모듈을 분해 도시한 조향각 센싱 장치의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 조향각 센서 모듈(100)은 센서 케이스(110) 및 조향각 센서(190)를 포함한다.
센서 케이스(110)는 상부 센서 케이스(112) 및 하부 센서 케이스(114)를 포함한다. 이에 더하여, 센서 케이스(110)는 상부 센서 케이스(112)와 결합되는 커버(120)를 더 포함할 수 있다.
상부 센서 케이스(112)는 상부가 개구된 원통 형상으로 측면(112a) 및 바닥면(112b)을 포함하며, 상부 센서 케이스(112)의 바닥면(112b)에는 관통공이 형성된다.
하부 센서 케이스(114)는 상부 센서 케이스(112)의 바닥면(112b)에 결합되며, 하부 센서 케이스(114)는 상부가 개구된 원통 형상으로 측면 및 바닥면을 포함하며, 하부 센서 케이스(114)의 바닥면에는 관통공이 형성된다.
조향각 센서(190)는 상부 센서 케이스(112) 및 하부 센서 케이스(114)에 결합된다. 본 발명의 일실시예에서, 조향각 센서(190)는 도시 및 설명된 바와 다르게 다양한 구성을 포함할 수 있으며, 단지 본 발명의 일실시예로 도시 및 설명된 바에 의하여 제한되지 않는다.
조향각 센서(190)는 제1 마그네트(191), 스테이터(192), 기어 모듈(193), 제2 및 제3 마그네트(194,195) 및 제1 및 제2 마그네트 센서(196,197)들을 포함한다.
제1 마그네트(191)는, 예를 들어, 링 형상을 갖고, 제1 마그네트(191)는 복수개의 자극을 갖는다.
링 형상을 갖는 제1 마그네트(191)의 내측면에는 입력축(1)이 결합된다. 입력축(1)은, 예를 들어, 차량의 스티어링 휠(미도시)과 연결되고 사용자가 스티어링 휠을 조작하여 스티어링 휠을 회전시킴에 따라 제1 마그네트(191)는 입력축(1)과 연동하여 회전된다. 제1 마그네트(191)는 마그네트 홀더(191a)에 의하여 입력축(1)의 외주면에 결합될 수 있다.
스테이터(192)는 스테이터 홀더(192a)의 상단 및 상단과 대향하는 하단에 각각 설치된다. 스테이터 홀더(192a)는, 예를 들어, 원통 형상을 가질 수 있고 스테이터(192)는 링 형상을 가질 수 있다.
스테이터(192)의 하단부에는 결합부(192b)가 돌출될 수 있다. 결합부(192b)는, 예를 들어, 원통 형상을 갖고 결합부(192b)에는 출력축(101)이 결합된다. 출력축(101)은 도로와 접촉되는 차량의 전륜과 연결되며, 출력축(101) 및 입력축(1)은 토션바(미도시)에 의하여 연결된다. 사용자가 스티어링 휠을 회전시킬 경우 도로와 전륜과의 마찰저항에 의하여 출력축(101) 및 입력축(1)을 연결하는 토션바에는 비틀림 토크가 발생 되고 이로 인해 출력축(101) 및 입력축(1)은 비틀림 토크에 의하여 편심이 발생 된다.
스테이터(192)는 상부 센서 케이스(112)의 내부에 수납되며 제1 마그네트(191)는 스테이터(192) 내부에 배치된다. 결합부(192b)는 상부 센서 케이스(112)의 관통홀을 통해 상부 센서 케이스(112)의 외부로 돌출된다.
토션바에 비틀림 토크가 발생될 경우, 입력축(1)에 연결된 제1 마그네트(191) 및 출력축(101)에 연결된 스테이터(192)의 회전 각도는 비틀림 토크에 의하여 서로 다르게 되고, 이로 인해 스테이터(192) 및 제1 마그네트(191)는 상대 운동한다. 스테이터(192) 및 제1 마그네트(191)의 회전 각도가 서로 다를 경우, 제1 마그네트(191) 및 스테이터(192)의 회전각의 차이에 따라 제1 마그네트(191)와 스테이터(192) 사이에서 자기장이 발생 된다.
제1 마그네트(191) 및 스테이터(192) 사이에서 발생된 자기장은 하부 센서 케이스(112)에 고정된 자기장 센서(199)에 의하여 감지되고, 자기장 센서(199)로부터 감지된 자기장의 세기는 차량의 ECU로 전송된다. ECU는 기 설정된 기준값과 수신된 자기장의 세기를 비교하여 토크를 산출하고, 산출된 토크에 근거하여 사용자가 스티어링 휠을 조작하는데 필요한 보조 조작력을 모터 등으로부터 발생시킨다.
기어 모듈(193)은 메인 기어(193a), 제1 서브 기어(193b) 및 제2 서브 기어(193c)를 포함한다.
메인 기어(193a)는 스테이터(192)로부터 돌출된 결합부(192b)의 외측면에 끼워지고 메인 기어(193a)의 외주면에는 치열이 형성되어 있다. 메인 기어(193a)는 결합부(192b)와 함께 회전된다.
메인 기어(193a)의 치열에는 제1 서브 기어(193b)가 치차 결합되고, 제1 서 브 기어(193b)에는 제2 서브 기어(193c)가 치차 결합된다. 메인 기어(193a) 및 제1 서브 기어(193b)는 제1 기어비를 갖고, 메인 기어(193a) 및 제2 서브 기어(193c)는 제2 기어비를 갖는다.
제1 서브 기어(193b)의 회전 중심에는 제2 마그네트(194)가 배치되고, 제2 서브 기어(193c)의 회전 중심에는 제3 마그네트(195)가 배치된다.
하부 센서 케이스(114)의 내측 바닥면에는 제1 마그네트 센서(196) 및 제2 마그네트 센서(197)가 배치되고, 제1 마그네트 센서(196) 및 제2 마그네트 센서(197)는 제2 마그네트(194) 및 제3 마그네트(195)와 대응하는 위치에 배치된다.
제1 및 제2 마그네트 센서(196,197)들은 제2 및 제3 마그네트(194,195)들의 회전 각도를 센싱하여 센싱 신호들을 발생하며, 센싱 신호들은 ECU로 전송되어 ECU로부터 조향각이 산출된다.
상술된 센서 케이스(110) 및 조향각 센서(190)를 포함하는 조향각 센서 모듈(100)은 컬럼 하우징(200) 내에 수납된다.
컬럼 하우징(200)은 조향각 센서 모듈(100)을 수납하기 위해, 예를 들어, 측벽(210) 및 바닥면(220)을 갖고, 바닥면(220)에는 출력축(101)이 통과하기 위한 관통홀이 형성된다.
도 3은 도 1에 도시된 고정부 및 고정부에 결합된 편심 흡수부의 결합 구조를 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 편심 흡수부(300)들은 조향각 센서 모듈(100)의 상부 센서 케이스(112)의 측면(112a) 상에 배치된다. 편심 흡수부(300)들은 상부 센서 케이스(112)와 일체로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 편심 흡수부(300)들은 상부 센서 케이스(112)에 나사 체결 또는 용접 등에 의하여 조립 또는 용접될 수 있다.
편심 흡수부(300)들은 칼럼 하우징(200)의 측벽(210)의 내측면을 향해 돌출될 수 있고, 편심 흡수부(300)들은 탄성을 발생하기에 적합한 형상을 갖는다.
편심 흡수부(300)는 입력축(1) 및 출력축(101)에 가해진 비틀림 토크에 의하여 편심이 센서 케이스(110)에 가해졌을 때 센서 케이스(110)에 가해진 토크 또는 편심의 일부를 흡수하여 센서 케이스(110) 내에 배치된 조향각 센서(190)들이 상호 마찰되어 마모 또는 마찰에 의한 소음을 감소시킨다.
편심 흡수부(300)들은, 예를 들어, 한 쌍으로 형성되며, 한 쌍의 편심 흡수부(300)들은, 예를 들어, 탄성력을 가질 수 있도록 각각 반원 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 한 쌍의 반원 기둥 형상을 갖는 각 반원 기둥들의 곡면은 상호 대향하고, 반원 기둥들의 평면은 상호 마주하도록 배치된다. 한 쌍의 편심 흡수부(300)들은 도 3에 도시된 바와 같이 D 간격 만큼 상호 이격될 수 있다.
상호 이격된 적어도 2 개의 편심 흡수부(300)들은 상부 센서 케이스(112)의 측면(112a) 상에 상호 동일한 간격으로 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 고정부(400)는 컬럼 하우징(400)의 측벽(210)의 내측면 상에 형성되며, 고정부(400)의 위치는 각 편심 흡수부(300)들과 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 고정부(400)는 측벽(210)의 내측면에 그루브(groove) 형상으로 형성되고, 고정부(400)는 측벽(210)의 내측면 상단 으로부터 내측면 하단을 향하는 방향으로 형성된다. 고정부(400)에는 편심 흡수부(300)들이 배치된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 고정부(400)의 폭은 한 쌍으로 이루어진 편심 흡수부(300)의 폭 이하의 폭을 갖는다. 이로 인해 한 쌍의 편심 흡수부(300)는 고정부(400)에 의하여 형성된 내측면에 밀착되어 조향각 센서 모듈(100)은 컬럼 하우징(400)의 내부에서 유동되지 않고 고정된다.
본 실시예에서, 편심 흡수부(300)의 길이는 고정부(400)의 깊이보다 짧은 길이를 가질 수 있고, 이로 인해 편심 흡수부(300)는 고정부(400)의 깊이 방향으로도 유동될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 편심 흡수부(300)들은 상호 동일한 위치에서 마주하게 배치되고 상호 소정 간격 이격된 것이 도시 및 설명되고 있지만, 이와 다르게 한 쌍의 편심 흡수부(300)들은 서로 마주하지 않게 엇갈리게 배치되고 각각 고정부(400)에 의하여 형성된 내측면에 각각 접촉될 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 편심 흡수부 및 고정부의 작용을 도시한 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 상부 센서 케이스(112)의 측면(112a)에 배치된 편심 흡수부(300)들이 컬럼 하우징(200)의 고정부(400)에 결합된 상태에서 입력축(1) 및 출력축(101)에 비틀림 토크가 시계 방향으로 발생 되어 시계 방향 토크 및 편심이 발생될 경우, 상부 센서 케이스(112)에도 시계 방향 토크 및 편심이 발생 된다.
상부 센서 케이스(112)에 시계 방향 토크 및 편심이 발생 될 경우, 상부 센 서 케이스(112)의 편심 흡수부(300)에도 시계 방향 토크 및 편심이 작용 되고, 상부 센서 케이스(112)의 한 쌍의 편심 흡수부(300)들은 토크 및 편심에 의하여 탄력적으로 변형되면서 상부 센서 케이스(112)의 미소 유동을 허용한다. 이로 인해 상부 센서 케이스(112)에 가해진 토크 및 편심은 편심 흡수부(300)에 의하여 현저히 감소하게 된다.
도 5를 참조하면, 상부 센서 케이스(112)의 측면(112a)에 배치된 편심 흡수부(300)들이 컬럼 하우징(200)의 고정부(400)에 결합된 상태에서 입력축(1) 및 출력축(101)에 비틀림 토크가 반시계 방향으로 발생 되어 반시계 방향 토크 및 편심이 발생될 경우, 상부 센서 케이스(112)에도 반시계 방향 토크 및 편심이 발생 된다.
상부 센서 케이스(112)에 반시계 방향 토크 및 편심이 발생 될 경우, 상부 센서 케이스(112)의 편심 흡수부(300)에도 반시계 방향 토크 및 편심에 작용 되고, 상부 센서 케이스(112)의 한 쌍의 편심 흡수부(300)들은 토크 및 편심에 의하여 탄력적으로 변형되면서 상부 센서 케이스(112)의 미소 유동을 허용한다. 이로 인해 센서 케이스(112)에 가해진 토크 및 편심은 편심 흡수부(300)에 의하여 감소하게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편심 흡수부를 도시한 단면도이다. 도 6에 도시된 편심 흡수부는 탄성 부재를 제외하면 앞서 도시 및 설명된 편심 흡수부와 실질적으로 동일하다. 따라서, 동일한 구성 요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 명칭 및 동일한 참조 부호를 부여 하기로 한다.
도 6을 참조하면, 입력축(1) 및 출력축(101)의 비틀림 토크에 의하여 발생 된 편심의 일부를 흡수하기 위해 상호 이격된 한 쌍의 편심 흡수부(300)들 사이에는 편심 흡수부(300)에 과도한 응력을 흡수하여 편심 흡수부(300)의 손상 및 파손을 방지하는 탄성 부재(450)가 개재될 수 있다. 탄성 부재(450)로서 사용될 수 있는 물질의 예로서는 고무 및 합성 수지 등을 들 수 있다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 차량의 스티어링 휠과 연결된 입력축 및 차량의 전륜과 연결된 출력축의 비틀림 토크에 의하여 발생된 편심을 흡수하여 조향 센서들 및 케이스가 상호 마찰 되어 마모되거나 마찰에 따른 소음을 보다 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조향각 센싱 장치를 분해 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 조향각 센서 모듈을 분해 도시한 조향각 센싱 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 고정부 및 고정부에 결합된 편심 흡수부의 결합 구조를 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 편심 흡수부 및 고정부의 작용을 도시한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 편심 흡수부를 도시한 단면도이다.

Claims (7)

  1. 센서 케이스 및 상기 센서 케이스 내에 배치된 조향각 센서를 포함하는 조향각 센서 모듈;
    상기 조향각 센서 모듈이 수납되는 컬럼 하우징;
    상기 컬럼 하우징의 측벽의 내측면과 마주하는 상기 센서 케이스의 측면에 일체로 형성 및 상기 측면으로부터 기둥 형상으로 돌출되며 탄성을 갖는 한 쌍의 편심 흡수부들; 및
    상기 편심 흡수부들과 대응하는 상기 측벽에 형성되며 상기 편심 흡수부들이 삽입되어 고정되는 고정부를 포함하는 조향각 센싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    한 쌍의 상기 편심 흡수부들은 상기 센서 케이스의 상기 측면으로부터 상기 고정부를 향해 돌출된 반원 기둥들을 포함하며, 상기 각 반원 기둥들의 곡면은 상호 대향하고 상기 각 반원 기둥들의 평탄면은 상호 마주하는 조향각 센싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는 그루브 형상이고, 상기 고정부의 폭은 상기 편심 흡수부들의 폭 보다 작은 폭으로 형성된 조향각 센싱 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    한 쌍의 상기 편심 흡수부들은 상호 엇갈리게 배치되며, 엇갈리게 배치된 상기 각 편심 흡수부들은 상기 고정부의 표면과 접촉되는 조향각 센싱 장치.
  5. 센서 케이스 및 상기 센서 케이스 내에 배치된 조향각 센서를 포함하는 조향각 센서 모듈;
    상기 조향각 센서 모듈이 수납되는 컬럼 하우징;
    상기 컬럼 하우징의 측벽과 마주하는 상기 센서 케이스의 측면에 일체로 형성 및 기둥 형상으로 돌출되며 탄성을 갖는 반원 기둥 형상을 갖는 한 쌍의 편심 흡수부들;
    상기 편심 흡수부들 사이에 개재되는 탄성 부재; 및
    상기 편심 흡수부들과 대응하는 상기 측벽에 형성되며 상기 편심 흡수부들이 삽입되어 고정되는 고정부를 포함하는 조향각 센싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 고무 및 합성 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 조향각 센싱 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 편심 흡수부가 상기 고정부의 깊이 방향으로 유동되도록 상기 편심 흡수부의 길이는 상기 고정부의 깊이보다 짧은 길이로 형성된 조향각 센싱 장치.
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