KR101650457B1 - Apparatus for detecting steering torque and steering angle of vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering torque of a vehicle and a steering angle detecting apparatus.

본 발명의 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치로서 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되고, 외력에 의하여 회전하는 입력축에 결합되어 상기 입력축과 동일하게 회전하는 회전신호 출력부와, 상기 케이스의 내부에 설치되며, 토션바를 매체로 상기 입력축과 연결된 출력축에 결합되어 상기 출력축과 동일하게 회전하는 스테이터와, 상기 케이스의 내부에 설치되어 조향토크를 감지하기 위한 토크센서와, 상기 회전신호 출력부의 근방에 설치되어, 회전신호 출력부의 회전에 따라 회전 인덱스 신호를 출력하는 회전신호 감지부를 포함한다.A rotation signal output unit that is installed inside the case and is coupled to an input shaft that is rotated by an external force and rotates in the same manner as the input shaft; A torque sensor coupled to an output shaft connected to the input shaft via a torsion bar and rotated in the same manner as the output shaft, a torque sensor installed in the case for sensing a steering torque, And a rotation signal sensing unit for outputting a rotation index signal in accordance with the rotation of the rotation signal output unit.

조향토크, 조향각도, 홀 스위치 Steering torque, steering angle, Hall switch

Description

차량의 조향토크 및 조향각 검출장치{APPARATUS FOR DETECTING STEERING TORQUE AND STEERING ANGLE OF VEHICLE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a steering torque detecting apparatus and a steer angle detecting apparatus,

본 발명은 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering torque of a vehicle and a steering angle detecting apparatus.

차량용 파워 스티어링 시스템은 조향 바퀴인 전륜에 걸리는 마찰저항이 커서 조향 핸들을 조향하기 위한 조작력이 클 때, 조향 핸들을 조작할 수 있도록 보조 조작력을 제공하는 시스템이다.The vehicle power steering system is a system that provides auxiliary operating force to operate the steering wheel when the steering wheel has a large frictional resistance to the steering wheel, thereby increasing steering force.

주행중인 차량의 조향정도는 차량을 제어하기 위한 데이터로 활용되므로, 조향축의 조향토크 및 조향각을 측정하여 차량의 조향정도를 검출한다.Since the degree of steering of the vehicle during driving is used as data for controlling the vehicle, the steering torque of the steering shaft and the steering angle are measured to detect the degree of steering of the vehicle.

조향각 측정 장치(모듈)는 앵글센서(steering angle sensor)가 포함되어 있으며, 이 앵글센서는 주행 중인 차량의 제어에 필요한 조향 핸들의 조향 정도를 측정한다. The steering angle measuring device (module) includes a steering angle sensor, which measures the degree of steering of the steering wheel required to control the vehicle while driving.

또한, 토크 측정 장치(모듈)에는 토크센서(torque sensor)가 장착되어 있으며, 이 토크센서는 조향 핸들을 원활하게 조작할 수 있도록 토션 바에 걸리는 토크를 측정한다. 위와 같은 앵글센서와 토크센서는 앵글 토크센서 조립체 내에서 다른 구성 부재들과 함께 개별적으로 모듈화, 즉 앵글센서 모듈과 토크센서 모듈로 구성 된다.The torque measuring device (module) is equipped with a torque sensor, which measures the torque applied to the torsion bar so that the steering wheel can be smoothly operated. The angle sensor and the torque sensor as described above are individually modulized together with other constituent members in the angle torque sensor assembly, namely, an angle sensor module and a torque sensor module.

종래에는 차량의 조향토크 및 조향각을 검출하기 위하여, 상기와 같이 조향토크 및 조향각을 감지하기 위한 토크센서 및 앵글센서를 각각 설치하여 사용한다. 그러므로, 부품수가 증가하고, 설치공정이 복잡하여 원가가 상승하는 문제가 있다. 특히, 앵글센서의 경우에는 그 비용이 고가이고, 설치가 까다로운 단점이 있다. Conventionally, a torque sensor and an angle sensor for detecting the steering torque and the steering angle are installed and used as described above in order to detect the steering torque and the steering angle of the vehicle, respectively. Therefore, there is a problem that the number of components increases, the installation process is complicated, and the cost increases. In particular, in the case of an angle sensor, the cost is high and the installation is difficult.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원가를 절감할 수 있는 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a steering torque detecting apparatus and a steering angle detecting apparatus for a vehicle which can reduce costs.

상기와 같은 목적을 달성하고자 하는 본 발명의 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치로서 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되고, 외력에 의하여 회전하는 입력축에 결합되어 상기 입력축과 동일하게 회전하는 회전신호 출력부와, 상기 케이스의 내부에 설치되며, 토션바를 매체로 상기 입력축과 연결된 출력축에 결합되어 상기 출력축과 동일하게 회전하는 스테이터와, 상기 케이스의 내부에 설치되어 조향토크를 감지하기 위한 토크센서와, 상기 회전신호 출력부의 근방에 설치되어, 회전신호 출력부의 회전에 따라 회전 인덱스 신호를 출력하는 회전신호 감지부를 포함한다.The present invention provides a steering torque and steering angle detecting apparatus for a vehicle, comprising: a case; a rotation signal output unit coupled to an input shaft rotated by an external force and rotating in the same direction as the input shaft, A stator installed inside the case and coupled to an output shaft connected to the input shaft via a torsion bar and rotated in the same manner as the output shaft; a torque sensor installed in the case to sense a steering torque; And a rotation signal sensing unit provided in the vicinity of the rotation signal output unit and outputting a rotation index signal in accordance with rotation of the rotation signal output unit.

또한, 본 발명의 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치에서 상기 회전신호 출 력부는, 원통형상으로 비자기체로 이루어진 회전유닛과, 상기 회전유닛의 외면에 삽입 설치된 마그네트이다.Further, in the steering torque and steering angle detecting apparatus of a vehicle of the present invention, the rotation signal output section is a rotation unit formed of a non-magnetic body in a cylindrical shape and a magnet inserted into the outer surface of the rotation unit.

또한, 본 발명의 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치에서 상기 회전신호 감지부는 상기 회전신호 출력부의 마그네트가 근접할 때 신호를 발생하여 출력하는 홀 스위치 센서이다.Further, in the steering torque and steering angle detecting apparatus of the present invention, the rotation signal sensing unit is a Hall switch sensor that generates and outputs a signal when the magnet of the rotation signal output unit approaches.

또한, 본 발명의 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치에서 상기 홀 스위치는, 상기 토크센서가 설치된 인쇄회로기판에 전기적으로 연결된다. In the vehicle steering torque and steering angle detecting apparatus of the present invention, the Hall switch is electrically connected to a printed circuit board provided with the torque sensor.

또한, 본 발명의 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치에서 상기 마그네트는 상기 회전유닛의 외면 일정부분에 삽입 설치되고, 상기 홀 스위치 센서는 상기 회전유닛의 회전에 의한 마그네트의 360°회전시 마다 신호를 출력한다.Further, in the steering torque and steering angle detecting apparatus for a vehicle according to the present invention, the magnet is inserted into a certain portion of the outer surface of the rotating unit, and the hall switch sensor outputs a signal whenever the magnet rotates by 360 ° Output.

상기와 같은 본 발명의 차량의 조향토크 및 조향각 감지장치는 기존의 조향 토크를 측정하기 위한 구조에 조향각을 측정하기 위한 홀 스위치 센서 및 마그네트 조향시 회전하는 마그네트를 구비하여, 차량의 조향각을 측정한다. 따라서, 부품수가 줄어들고, 조립이 용이하므로 공정이 간단해지고 원가가 절감되는 효과가 있다.The steering torque and steering angle sensing apparatus of the present invention as described above includes a hole switch sensor for measuring a steering angle in a structure for measuring a steering torque and a magnet for rotating during magnet steering to measure a steering angle of the vehicle . Therefore, the number of parts is reduced and the assembling is easy, so that the process is simplified and the cost is reduced.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발 명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징 들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 조향토크 및 조향각 감지장치에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Now, a vehicle steering torque and a steering angle sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, May be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조향 토크 및 조향각 감지장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 조향각 감지장치를 설명하기 위한 간략도이며, 도 3은 도 1에 도시된 조향 토크 및 조향각 감지장치의 단면도이며, 도 4는 본 실시예에 따른 홀 스위치 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a perspective view for explaining a steering torque and a steering angle sensing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view for explaining a steering angle sensing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view for explaining the operation of the Hall switch sensor according to the present embodiment. FIG.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상부케이스(11)와 하부케이스(13)를 가지는 케이스(10)가 마련된다. 케이스(10)의 내부에는 기존의 토크 센서모듈(20)이 설치되는데, 상기 토크 센서모듈(20)을 간략하게 살펴보면 다음과 같다. As shown in FIGS. 1 and 3, a case 10 having an upper case 11 and a lower case 13 is provided. A conventional torque sensor module 20 is installed inside the case 10. The torque sensor module 20 will be briefly described as follows.

스테이터(도면에 표시하지 않음)가 설치되고, 스테이터의 내부에는 원통 링형상의 토크 감지용 마그네트(도면에 표시되지 않음)가 삽입되어 결합된다. 상기 마그네트는 조향 핸들과 연결된 입력축(미도시)에 결합되어 상기 입력축과 동일하게 회전한다. 스테이터(도면에 표시되지 않음)는 토션바를 매체로 상기 입력축과 연결된 출력축(미도시)에 결합되어 상기 출력축과 동일하게 회전한다. 상기 출력축은 조향 바퀴인 전륜측과 연결된다. 상기 입력축과 상기 출력축은 상기 토션바에 의하여 연결되어 있고, 상기 출력축은 노면과 접촉된 전륜측과 연결되어 있으므로, 외력을 가하여 조향 핸들을 회전시켰을 때, 상기 입력축과 상기 출력축의 회전각도는 상이하다. 그러므로, 마그네트와 스테이터의 회전각도도 상이하다. A stator (not shown in the figure) is provided, and a torque sensing magnet (not shown in the figure) of a cylindrical ring shape is inserted and coupled to the inside of the stator. The magnet is coupled to an input shaft (not shown) connected to the steering wheel and rotates in the same manner as the input shaft. A stator (not shown) is coupled to an output shaft (not shown) connected to the input shaft through a torsion bar as a medium, and rotates in the same manner as the output shaft. The output shaft is connected to a front wheel side which is a steering wheel. Since the input shaft and the output shaft are connected to each other by the torsion bar and the output shaft is connected to the front wheel side in contact with the road surface, the rotation angle of the input shaft and the output shaft is different when an external force is applied to rotate the steering wheel. Therefore, the angle of rotation of the magnet and the stator also differs.

그리고, 케이스(10)의 내부에는 컬렉터(Collector) 및 토크센서(60)가 고정된다. 컬렉터는 홀더에 일체로 형성되어 스테이터와 인접되게 설치되며, 토크센서(60)는 컬렉터와 인접되게 설치된다. 그리하여, 컬렉터는 스테이터와 마그네트 사이에 형성되는 자기장을 집중하고, 토크센서(40)는 컬렉터(31)에 집중된 자기장을 감지한다. 상기 토크센서(40)는 인쇄회로기판(60)에 고정 설치되어 있다. A collector and a torque sensor 60 are fixed to the inside of the case 10. The collector is integrally formed with the holder and is disposed adjacent to the stator, and the torque sensor 60 is installed adjacent to the collector. Thus, the collector concentrates the magnetic field formed between the stator and the magnet, and the torque sensor 40 senses the magnetic field concentrated at the collector 31. The torque sensor 40 is fixed to the printed circuit board 60.

상기와 같은 토크 센서모듈(20)의 도면상 하부에는 조향각에 대한 인덱스 감지신호를 출력하는 회전신호 출력부(50)와, 회전신호 출력부(50)의 회전에 따라 회전 인덱스 신호를 출력하는 회전신호 감지부(30)가 설치된다.In the lower part of the drawing of the torque sensor module 20, a rotation signal output unit 50 for outputting an index sensing signal with respect to the steering angle, a rotation sensor 50 for outputting a rotation index signal according to rotation of the rotation signal output unit 50, A signal sensing unit 30 is provided.

상기 회전신호 출력부(50)는 사용자의 조향력에 의하여 회전하는 입력축에 결합되어 상기 입력축과 동일하게 회전하도록 설치되는 것으로서, 원통형상으로 비자기체로 이루어진 회전유닛(51)과, 상기 회전유닛(51)의 외면에 삽입 설치된 마그네트(52)를 포함한다.The rotation signal output unit 50 is coupled to an input shaft that rotates by a user's steering force and rotates in the same way as the input shaft. The rotation signal output unit 50 includes a rotation unit 51 made of a non-magnetic cylinder, And a magnet 52 inserted into the outer surface of the magnet 52.

상기 회전신호 감지부(30)는 통상의 홀 센서(30), 홀 스위치 소자 또한 이에 포함된다.The rotation signal sensing unit 30 includes a Hall sensor 30 and a Hall switch device.

상기와 같은 회전신호 출력부(50) 및 회전신호 감지부(30)는 도 2에 도시된 간략도에 도시된 바와 같이, 마그네트(52)의 자기에 의해 홀 센서(30)에서 이를 감지하여 신호를 출력하는 것으로서, 회전유닛(51)의 회전으로 마그네트(52) 역시 회전하게 되어 360°회전시 마다 도 4와 같이 신호를 발생, 출력하게 된다. 2, the rotation signal output unit 50 and the rotation signal sensing unit 30 detect the rotation signal output from the hall sensor 30 by the magnetic force of the magnet 52, And the magnet 52 is also rotated by the rotation of the rotation unit 51 so that a signal is generated and output as shown in FIG. 4 every 360 ° rotation.

통상의 토크 센서는 V/Deg[Voltage/Degree] 값으로 출력되는데, 상기 각도는 토션바의 비틀림 각도를 나타내며, 이때 각도량에 비례하는 전압 출력을 감지하는 것이다. 따라서, 운전자의 조향력에 의한 비틀림 각도를 적분하면 총 이동한 각도량을 유추할 수 있다. 이때, 상기 회전신호 출력부(50) 및 회전신호 감지부(30)는 상기와 같은 유추 각도량 정보에 360°회전시 마다 인덱스 신호값을 출력시킴에 따라 동일 방향으로 360°이상 회전하는 절대각 연산이 가능하게 되거나, 계산된 각도의 범위를 확인하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 시계방향(Clock Wise)으로 상기 회전신호 감지부(30)의 출력신호 신호가 1번으로 기록되면 해당 조향각 범위는 360°~ 720° 범위에 있는 것으로 유추할 수 있다. A conventional torque sensor outputs a value of V / Deg [Voltage / Degree], which indicates the twist angle of the torsion bar, and detects a voltage output proportional to the degree of the torque. Therefore, by integrating the torsional angle by the driver's steering force, the total amount of travel can be deduced. At this time, the rotation signal output unit 50 and the rotation signal sensing unit 30 output the index signal value every 360 ° rotation to the analogue angle information, Computation can be enabled or can be used to determine the range of calculated angles. For example, when the output signal signal of the rotation signal sensing unit 30 is written in the clockwise direction, the corresponding steering angle range is estimated to be in the range of 360 ° to 720 °.

앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiment of the present invention described above should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of protection of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조향 토크 및 조향각 감지장치를 설명하기 위한 사시도1 is a perspective view for explaining a steering torque and a steering angle sensing apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 실시예에 따른 조향각 감지장치를 설명하기 위한 간략도2 is a schematic diagram for explaining a steering angle sensing apparatus according to the present embodiment;

도 3은 도 1에 도시된 조향 토크 및 조향각 감지장치의 단면도3 is a cross-sectional view of the steering torque and steering angle sensing apparatus shown in Fig. 1

도 4는 본 실시예에 따른 홀 스위치 센서의 동작을 설명하기 위한 도면4 is a view for explaining the operation of the Hall switch sensor according to the present embodiment;

Claims (5)

케이스와,The case, 상기 케이스의 내부에 설치되고, 조향력에 의하여 회전하는 입력축에 결합되어 상기 입력축과 동일하게 회전하는 회전유닛 및 상기 회전유닛의 외면에 삽입 설치된 마그네트를 포함하는 회전신호 출력부와,A rotation signal output unit including a rotation unit installed in the case and coupled to an input shaft rotated by a steering force to rotate in the same manner as the input shaft, and a magnet inserted in an outer surface of the rotation unit; 상기 케이스의 내부에 설치되며, 토션바를 매체로 상기 입력축과 연결된 출력축에 결합되어 상기 출력축과 동일하게 회전하는 스테이터와,A stator installed inside the case and coupled to an output shaft connected to the input shaft via a torsion bar, 상기 케이스의 내부에 설치되어 조향토크를 감지하기 위한 토크센서와,A torque sensor installed in the case to sense a steering torque, 상기 회전신호 출력부의 근방에 설치되어, 회전신호 출력부의 회전에 따라 회전 인덱스 신호를 출력하는 회전신호 감지부를 포함하며,And a rotation signal sensing unit provided in the vicinity of the rotation signal output unit and outputting a rotation index signal in accordance with rotation of the rotation signal output unit, 상기 입력축의 360° 회전시마다 상기 회전신호 감지부와 상기 마그네트가 마주하여 상기 회전신호 감지부가 상기 마그네트의 자기를 감지하는 차량의 조향토크 및 조향각 감지장치.Wherein the rotation signal sensing unit and the magnet face each other every time the input shaft rotates 360 degrees so that the rotation signal sensing unit senses the magnetism of the magnet. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 회전유닛은 원통형상의 비자기체로 이루어진 차량의 조향토크 및 조향각 감지장치.Wherein the rotating unit is made of a cylindrical non-magnetic body, and the steering torque and the steering angle of the vehicle are detected. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 회전신호 감지부는 상기 회전신호 출력부의 마그네트가 근접할 때 신호를 발생하여 출력하는 홀 스위치 센서인 차량의 조향토크 및 조향각 감지장치.Wherein the rotation signal sensing unit is a Hall switch sensor that generates and outputs a signal when the magnet of the rotation signal output unit is close to the steering angle sensor. 제3항에 있어서The method of claim 3, wherein 상기 홀 스위치는,The Hall switch includes: 상기 토크센서가 설치된 인쇄회로기판에 전기적으로 연결된 차량의 조향토크 및 조향각 감지장치.And a steering torque and a steering angle sensor for a vehicle electrically connected to a printed circuit board on which the torque sensor is installed. 삭제delete
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