KR101656939B1 - 토크 센서 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서, 입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징: 상기 하우징에 수용 배치되고, 입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 링을 포함하는 마그네트 유니트; 상기 하우징에 위치 고정되고 상기 마그네트 유니트의 외측에 배치되어 상기 마그네트 유니트의 자기장을 집속시키는 컬렉터 유니트; 상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트; 상기 컬렉터 유니트와 상기 마그네트 유니트의 사이에 배치되고, 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어, 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 상기 마그네트 유니트의 자기장을 입력축과 출력축 간의 상대 회동에 의하여 변화시키는 쉴드 링 유니트;를 구비하고, 상기 마그네트 유니트는: 일단이 입력축에 연결되는 마그네트 홀더와, 상기 마그네트 홀더를 사이에 두고 이격 배치되는 마그네트 링과, 상기 마그네트 홀더와의 사이에 상기 마그네트 링이 배치되도록 배치되어 상기 마그네트 홀더와 연결되는 마그네트 커버와, 상기 마그네트 커버와 상기 마그네트 링 사이에 배치되는 마그네트 버퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치를 제공한다.

Description

토크 센서 장치{TORQUE SENSOR UNIT}

본 발명은 토크 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입력축과 출력축을 구비하는 샤프트에 대한 인가 토크를 감지하는 토크 센서에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 주행 또는 정지시에 조향스티어링 휠을 회전시킴에 따라 노면과 접촉하고 있는 바퀴도 회전하게 된다. 즉, 상기 조향스티어링 휠을 좌측 방향 또는 우측 방향으로 회전시키게 되면 이와 동일한 방향으로 바퀴가 회전하게 된다. 그런데, 상기 바퀴는 노면과 접촉된 상태이기 때문에 상기 바퀴와 상기 노면 사이의 마찰력에 의해서 상기 조향스티어링 휠과 상기 바퀴의 회전비는 서로 상이하게 되어 운전자는 상기 조향스티어링 휠을 조작함에 있어 큰 힘을 필요로 하게 된다.

이와 같은 조향력을 보조하는 장치로서 파워 스티어링 시스템(PS;Power Steering System)이 구비되며, 파워 스티어링 시스템 중에서도 전동 모터를 이용하는 EPS 방식이 실생활에서 사용되는 승용 차량 등에서 적용 범위를 넓혀 가고 있다.

이와 같은 파워 스티어링 시스템에 있어 동력 보조를 위하여, 조향 스티어링 휠과 연결되는 입력축 측과 차륜 측과 연동하는 출력축 측 간의 토크 부하를 감지하기 위하여 양자 간의 회전각 편차를 측정하는 토크센서(Torque sensor)가 구비된다.

토크센서는 접촉방식과 비접촉식방식으로 크게 구분되는데, 접촉방식은 소음과 내구성의 저하문제로 인해 최근에는 비접촉식방식의 토크센서를 채택하고 있다. 또한, 비접촉식방식의 토크센서는 크게 자기저항 검출방식, 자기변형 검출방식, 정전용량 검출방식, 그리고 광학식 검출방식으로 구분된다.

한편, 종래에 제공되고 있는 전기식 동력 조향장치에 구비된 자기저항 검출방식의 토크센서는, 운전자가 조작하게 되는 조향스티어링 휠이 입력 샤프트의 상단에 결합되고, 상기 입력 샤프트의 하단은 토션바(Torsion bar)에 의해 출력 샤프트의 상단과 연결된다. 그리고, 상기 출력 샤프트의 하단은 바퀴와 연결되고, 상기 토션바를 포함하는 상기 입력 샤프트의 하단과 상기 출력 샤프트의 상단은 그 외부에 하우징으로 보호된다. 또한, 상기 하우징의 내부에는 앞서 언급한 토크센서 및 동력수단이 설치된다. 여기서, 상기 입력 샤프트에는 일정한 간격마다 교차되는 극성을 갖는 영구마그네트가 구비된다. 그리고, 상기 입력 샤프트에 구비된 영구마그네트에 의해 자기 유도 발생이 가능한 강자성체의 물질로 영구마그네트의 극수에 상응하는 치차 구조물의 검출링이 출력 샤프트에 설치된다. 그리고, 상기 검출링에는 자기를 검출하는 센서가 연결되는 구조로 이루어진다. 이때, 입력 샤프트에 설치된 영구마그네트와 출력 샤프트에 설치된 치차 구조물의 검출링 사이에서 상대적인 비틀림에 의해 서로 대응하는 면적의 변화가 발생된다. 따라서, 상기 검출링에는 자력의 변화가 발생되고, 이 자력의 변화를 상기 센서가 검출하게 되어 출력 샤프트가 입력 샤프트에 대하여 비틀림이 발생된 각을 감지하게 된다.

하지만, 종래 기술에 따른 비접촉 방식의 토크 센서는 구성요소가 과다하고 조립이 복잡하여 오작동 가능성이 증대되고, 제조 원가가 증대되었으며, 구성요소의 과다로 인한 내구 연한의 문제점이 노출되었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 간단한 구조로 제조 가능하고 감도를 증대시키고 감지 신뢰성을 증대시키며, 제조 원가를 절감시킨 구조의 토크 센서를 제공하는 데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토크 센서 장치는, 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서, 입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징: 상기 하우징에 수용 배치되고, 입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 링을 포함하는 마그네트 유니트; 상기 하우징에 위치 고정되고 상기 마그네트 유니트의 외측에 배치되어 상기 마그네트 유니트의 자기장을 집속시키는 컬렉터 유니트; 상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트; 상기 컬렉터 유니트와 상기 마그네트 유니트의 사이에 배치되고, 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어, 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 상기 마그네트 유니트의 자기장을 입력축과 출력축 간의 상대 회동에 의하여 변화시키는 쉴드 링 유니트;를 구비하고, 상기 마그네트 유니트는: 일단이 입력축에 연결되는 마그네트 홀더와, 상기 마그네트 홀더를 사이에 두고 이격 배치되는 마그네트 링과, 상기 마그네트 홀더와의 사이에 상기 마그네트 링이 배치되도록 배치되어 상기 마그네트 홀더와 연결되는 마그네트 커버와, 상기 마그네트 커버와 상기 마그네트 링 사이에 배치되는 마그네트 버퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치토크 센서 장치를 제공한다.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 마그네트 커버는, 입력축 측에 배치되는 마그네트 어퍼 커버와, 출력축 측에 배치되는 마그네트 로워 커버를 포함하고, 상기 마그네트 링은 입력축 측에 배치되는 마그네트 어퍼 링와, 출력축 측에 배치되는 마그네트 로워 링을 포함하고, 상기 마그네트 버퍼부는, 상기 마그네트 어퍼 커버 및 상기 마그네트 어퍼 링과, 상기 마그네트 로워 커버 및 상기 마그네트 로워 링 사이 중의 하나 이상에 배치될 수도 있다.

본 발명의 토크 센서 장치에 있어서,상기 마그네트 버퍼부는 실리콘 도포층일 수도 있다.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 마그네트 버퍼부는 펠트지 또는 부직포일 수도 있다.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 마그네트 홀더는: 일단이 입력축과 연결되는 마그네트 홀더 샤프트와, 상기 마그네트 홀더 샤프트의 타단에 배치되고 양측에 상기 마그네트 링이 배치되는 마그네트 홀더 베이스를 구비하고, 상기 마그네트 홀더 샤프트는: 입력축과 연결되는 중공 구조의 홀더 샤프트 바디와, 상기 홀더 샤프트 바디의 타단에 반경 방향을 향하여 연장 형성되는 홀더 샤프트 베이스를 구비할 수도 있다.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 홀더 샤프트 베이스는 외주면에 홀더 샤프트 베이스 그루브를 더 구비할 수도 있다.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 마그네트 링은 내주면에 형성되는 마그네트 링 바디 핏(2213,2223)을 구비하고, 상기 마그네트 홀더 베이스는: 상기 마그네트 홀더 샤프트와 연결되는 홀더 베이스 바디와, 상기 홀더 베이스 바디의 일면 상에 상기 마그네트 링 바디 핏과 맞물림 가능한 홀더 베이스 바디 핏(2123-1,2,3,4)을 구비할 수도 있다.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 마그네트 링 바디 핏과 상기 홀더 베이스 바디 핏은 서로 대향하여 복수 개의 쌍을 이루어 배치될 수도 있다.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 복수 개의 쌍을 이루는 마그네트 링 바디 핏 및 홀더 베이스 바디 핏 중, 인접한 두 개의 쌍은 상기 마그네트 링 바디 핏과 상기 홀더 베이스 바디 핏 간에 중간 끼워 맞춤 구조를 이루고, 나머지 쌍은 헐거운 끼워 맞춤 구조를 이룰 수도 있다.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 마그네트 링 바디 핏은 돌기 구조를 이루고, 상기 홀더 베이스 바디 핏은: 상기 마그네트 링 바디 핏을 수용하는 홀더 베이스 바디 핏 수용홈과, 상기 홀더 베이스 바디 핏 수용홈의 외측에 형성되고 상기 홀더 베이스 바디 핏 수용홈의 너비보다 큰 너비를 갖는 홀더 베이스 바디 핏 가이드를 구비할 수도 있다.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 홀더 베이스 바디 핏은 상기 홀더 베이스 바디의 양면에 형성될 수도 있다.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 홀더 베이스 바디 핏은 상기 홀더 베이스 바디의 양면에 대칭 배치될 수도 있다.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 마그네트 홀더 및 상기 마그네트 커버 중 적어도 어느 하나에는 서로 마주하는 면에 돌출 형성되는 융착 돌기가 구비되고, 상기 마그네트 홀더와 상기 마그네트 커버는 초음파 융착될 수도 있다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 토크 센서 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명의 토크 센서 장치는, 마그네트 버퍼부를 마그네트 커버와 마그네트 링 사이에 개재시켜 후속 공정 상에서 발생 가능한 진동 등의 외충격에 마그네트 커버와 마그네트 링 사이에 원활한 대응 공간을 제공하여 양자의 손상을 방지할 수 있다.

둘째, 본 발명의 토크 센서 장치는, 마그네트 커버/마그네트 홀더와 마그네트 링 간의 열팽창율 차이로, 제조 공정 내지 작동 과정 중 발생 가능한 열에 의하여 어느 일측이 손상되는 것을 방지할 수도 있다.

셋째, 본 발명의 토크 센서 장치는, 마그네트 링과 마그네트 홀더 간에 프레스 핏을 위한 구성을 통하여 양자 간의 안정적인 장착 구조를 형성할 수도 있다.

넷째, 본 발명의 토크 센서 장치는, 마그네트 링과 마그네트 홀더 간에 프레스 핏을 위한 구성과 함께 복수 개의 프레스 핏 구조 중 인접한 두 개의 프레스 핏 구조에 대한 유격을 이루는 비대칭 구조를 통하여 수직한 방향으로의 이동을 최대한 제한하되 소정의 조립 유격을 제공하여 안정적인 조립 구조를 형성할 수도 있다.

다섯째, 본 발명의 토크 센서 장치는, 마그네트 홀더와 마그네트 커버는 초음파 융착 공정을 통하여 조립됨으로써 내구 연한을 최대화시켜 유지 보수성을 향상시킬 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 하우징의 개략적인 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 하우징의 도면 부호 A,B에 대한 개략적인 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 하우징의 커버 가이드 및 베이스 가이드의 개략적인 외력 대응 상태를 나타내는 부분 선도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서 하우징의 커버 가이드 및 베이스 가이드의 일유형 들의 개략적인 부분 상태도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 마그네트 유니트의 개략적인 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 마그네트 유니트의 개략적인 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 마그네트 홀더 샤프트의 개략적인 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 마그네트 링의 개략적인 부분 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 마그네트 홀더 베이스의 홀더 베이스 바디 핏의 개략적인 부분 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 마그네트 링의 마그네트 홀더 장착 상태의 개략적인 부분 측단면도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 마그네트 링과 마그네트 홀더의 개략적인 프레스 핏 상태를 나타내는 부분 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 마그네트 링과 마그네트 홀더의 개략적인 프레스 핏 상태를 나타내는 부분 확대 평면도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 마그네트 링과 마그네트 홀더의 개략적인 프레스 핏 상태를 나타내는 부분 확대 측단면도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 마그네트 링과 마그네트 커버 사이에 개재되는 마그네트 버퍼부의 장착 상태를 나타내는 부분 확대 측단면도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 마그네트 링과 마그네트 커버 사이에 개지되는 마그네트 버퍼부의 다른 일예의 사시도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 컬렉터 유니트의 개략적인 부분 사시도이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 컬렉터 유니트의 개략적인 부분 확대 평면도이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 컬렉터 유니트의 개략적인 부분 확대 측단면도이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 컬렉터 유니트의 컬렉터 홀드의 변형예의 개략적인 부분 단면도이다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 컬렉터 유니트의 컬렉터 홀드의 변형예의 개략적인 코킹 과정의 부분 단면도이다.
도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 컬렉터 유니트의 컬렉터 홀더의 변형예의 개략적인 부분 단면도이다.
도 26은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 센싱 유니트의 앵귤러 센서 모듈의 개략적인 부분 사시도이다.
도 27은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 센싱 유니트의 앵귤러 센서 모듈 앵귤러 센서 홀더의 배면의 개략적인 부분 배면도이다.
도 28은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 센싱 유니트의 앵귤러 센서 모듈 앵귤러 로터의 개략적인 부분 단면도이다.
도 29는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 앵귤러 로터의 부분 확대 단면도이다.
도 30은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 앵귤러 로터 및 앵귤러 홀더의 부분 확대 단면도이다.
도 31은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 쉴드 링 유니트의 개략적인 부분 분해 사시도이다.
도 32는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 쉴드 슬리브의 개략적인 사시도이다.
도 33은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 쉴드 링 바디의 개략적인 사시도이다.
도 34는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 쉴드 링 바디의 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 35는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 쉴드 링 바디의 변형예의 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 36은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 쉴드 링 피스의 개략적인 사시도이다.
도 37은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 쉴드 링 바디와 쉴드 링 피스의 조립 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 38은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 쉴드 링 오버 바디의 개략적인 사시도이다.
도 39는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 쉴드 링 유니트의 개략적인 사시도이다.
도 40은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 쉴드 링 바디와 쉴드 링 피스의 조립 상태 및 열융착 전의 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 41은 도 40의 부분 확대 사시도이다.
도 42는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서의 쉴드 링 피스의 개략적인 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 토크 센서 장치(10)의 구성 및 작용을 설명하도록 한다.

본 발명의 토크 센서 장치(10)는 하우징(100), 마그네트 유니트(200), 컬렉터 유니트(300), 센싱 유니트(400) 및 쉴드 링 유니트(500)를 포함하는데, 본 발명의 토크 센서 장치(10)는 입력축(2) 및 출력축(3) 사이에 배치되어 입력축(2)과 출력축(3)의 상대 회동 변위를 통하여 입력축(2) 및 출력축(3) 간의 토크를 감지한다.

하우징(100)은 입력축(2)과 출력축(3)의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축(2) 및 출력축(3)에 상대 회동 가능하다.

마그네트 유니트(200)는 하우징(100)에 수용 배치되고, 입력축(2)의 일단에 연결되어 하우징(100)의 내부에서 회동 가능하게 하우징(100)에 수용 배치되는 마그네트 링(220)을 포함한다.

컬렉터 유니트(300)는 하우징(100)에 위치 고정되고 마그네트 유니트(200)의 외측에 배치되어 마그네트 유니트(200)의 자기장을 집속시킨다.

센싱 유니트(400)는 컬렉터 유니트(300)의 외주 측에 배치되어 컬렉터 유니트(300)를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서(410)를 포함한다.

쉴드 링 유니트(500)는 컬렉터 유니트(300)와 마그네트 유니트(200) 사이에 배치되고, 출력축(3)의 일단에 연결되어, 컬렉터 유니트(300)를 통하여 집속되는 마그네트 유니트(200)의 자기장을 입력축(2) 및 출력축(3) 간의 상대 회동에 의하여 변화시킨다.

보다 상세하게는, 하우징(100)은 하우징 커버(110)와 하우징 베이스(120)를 포함한다. 하우징 커버(110)는 하우징 베이스(120)와 체결되어 다른 구성요소를 수용하는 내부 공간을 형성한다.

하우징 커버(110)는 입력축 측에 배치되고, 하우징 베이스(120)는 하우징 커버(110)에 대향하여 출력축(3) 측에 배치된다.

하우징 커버(110)의 외주에는 하우징 커버 장착부(111)가 구비되고, 하우징 베이스(120)의 외주에는 하우징 베이스 장착부(121)가 배치되어 서로 맞물림 체결되는 구조를 형성한다.

하우징 커버(110)와 하우징 베이스(120)는 중앙에 각각 하우징 커버 관통구(113) 및 하우징 베이스 관통구(미도시)를 구비하여 입력축(2) 및 출력축(3), 그리고 입력축(2)과 출력축(3)을 직접 연결하는 토션바(5)의 관통 배치를 가능하게 한다.

하우징 커버(110)와 하우징 베이스(120)의 외측에는 각각 커버 연장부(112) 및 베이스 연장부(122)가 배치되어 커넥터 등의 배치를 가능하게 한다.

한편, 본 발명의 하우징 커버(110)와 하우징 베이스(120)는 서로 맞물림 조립시 자기 정렬 기능과 외력에 대한 내충격성을 강화하기 위한 구성요소를 더 구비할 수 있다. 즉, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(100)은 경사 슬로프 가이드부(115,125)를 더 구비한다.

경사 슬로프 가이드부(115,125)는 하우징 커버(110)와 하우징 베이스(120)의 서로 맞닿는 단부에 배치된다. 경사 슬로프 가이드부(115,125)는 커버 가이드(115)와 베이스 가이드(125)를 포함한다. 커버 가이드(115)는 하우징 커버(110)의 단부로 하우징 베이스(120) 측을 향하여 배치되고, 베이스 가이드(125)는 하우징 베이스(120)의 단부로 커버 가이드(110)에 대향 배치된다.

커버 가이드(115)는 커버 경사면(117)을 구비하고, 베이스 가이드(125)는 베이스 경사면(127)을 구비하고, 커버 경사면(117)과 베이스 경사면(127)은 서로 맞닿아 면접촉을 이루는 구조를 형성한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 외력(F)이 하우징(100)에 가해지는 경우, 커버 가이드(115)와 베이스 가이드(125)의 서로 맞닿는 커버 경사면(117)과 베이스 경사면(127)은 하우징의 중심으로부터 반경 방향을 향하는 선분, 즉 도면 상 수평선에 대하여 소정의 각도(θ)를 이루는데, 커버 경사면(117)과 베이스 경사면(127)에 전달되는 외력(F)은 Fsinθ으로 형성되어 전체적으로 커버 경사면(117)과 베이스 경사면(127)의 접촉 면적에 대한 압력 분산 효과를 이루게 되어, 삼각 슬로프 구조의 경사 슬로프 가이드부(115,125)를 통하여 외력이 분산되어 원치 않는 외력, 즉 충격 등에 대한 내충격성을 강화할 수 있다.

이러한 경사 슬로프 가이드부(115,125)는 복수 개가 배치되어, 커버 가이드(115) 및 베이스 가이드(125)가 서로 대향하여 맞물림 가능하게 복수 개의 쌍을 이루며 배치되는 구조를 형성할 수도 있다. 이와 같은 경사 슬로프 가이드부(115,125)의 원주 상 복수 배치를 통하여 외력에 대한 균등한 압력 분산으로 어느 측으로부터 외충격이 발생하더라도 안정적인 내충격성을 확보할 수 있으며, 경사면 구조를 통하여 자기 정렬 기능을 실행하여 조립 위치를 안정적으로 안내하는 기능을 실행할 수도 있다.

이때, 복수 개의 경사 슬로프 가이드부(115,125)는 모두 동일한 구조를 이룰 수도 있으나, 경우에 따라 경사 슬로프 가이드부(115,125)는 서로 상이한 구조, 예를 들어 적어도 두 개의 경사 슬로프 가이드부, 즉 두 쌍의 커버 가이드(115) 및 베이스 가이드(125)가 구비하는 각각의 경사면이 하우징(100)의 중심으로부터 서로 상이하게 교차되는 구조를 취할 수도 있다. 즉, 도 6의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 경사면을 달리하거나 수직 내지 수평 접촉부의 배치 위치를 서로 달리하는 구성을 취할 수도 있다. 이와 같은 적어도 두 쌍의 커버 가이드 및 베이스 가이드가 서로 상이한 구조를 이룸으로써 오조립 가능성을 방지할 수도 있다.

마그네트 유니트(200, 도 7 참조)는 앞서 기술한 바와 같이, 하우징(100)에 수용 배치되고, 입력축(2)의 일단에 연결되어 하우징(100)의 내부에서 회동 가능하게 하우징(100)에 수용 배치되는 마그네트 링(220)을 포함하는데, 마그네트 유니트(200)는 마그네트 홀더(210)와 마그네트 링(220)과 마그네트 커버(230)와 마그네트 버퍼부(240)를 포함한다.

마그네트 홀더(210)은 일단이 입력축(2) 측에 연결되고, 마그네트 링(220)은 마그네트 홀더(210)를 사이에 두고 이격 배치되고, 마그네트 커버(230)는 마그네트 홀더(210)와의 사이에 마그네트 링(220)이 배치되도록 형성되어 마그네트 홀더(210)와 연결되고, 마그네트 버퍼부(240)는 마그네트 커버(230)와 마그네트 링(220) 사이에 배치되어 마그네트 커버(230)와 마그네트 링(220) 간의 완충 기능을 실행한다.

마그네트 홀더(210)는 마그네트 홀더 샤프트(2110)와 마그네트 홀더 베이스(2120)를 포함한다. 마그네트 홀더 샤프트(2110)는 일단이 입력축(2)과 연결되는데, 마그네트 홀더 샤프트(2110)는 적어도 입력축(2) 측과 연결되는 부위는 원통형 구조를 이룬다. 마그네트 홀더 베이스(2120)는 마그네트 홀더 샤프트(2110)의 타단에 배치되고 양측에 마그네트 링(220)이 배치된다.

본 실시예에서 마그네트 홀더 샤프트(2110)는 입력축(2) 측과의 안정적인 연결 상태를 유지하는 강성을 확보하도록 오스테나이트계 스테인레스 스틸 등의 재료로 형성될 수 있으나, 소정의 강성 등을 확보하는 범위에서 다양한 재료 선택이 가능하다. 마그네트 홀더 샤프트(2110)는 홀더 샤프트 바디(2111)와 홀더 샤프트 베이스(2113)를 구비한다. 홀더 샤프트 바디(2111)는 중앙에 홀더 샤프트 바디 관통구(2112)가 구비되는 원통형 중공 구조를 이루어 입력축(2) 측과의 연결 및 토션바(5) 등의 관통을 가능하게 하고, 홀더 샤프트 베이스(2113)는 홀더 샤프트 바디(2111)의 타단에 반경 방향으로 연장 형성된다.

이때, 홀더 샤프트 베이스(2113)의 외주면에는 홀더 샤프트 베이스 그루브(2114)를 더 구비하는 구조를 취하여 마그네트 홀더 베이스(2120)와의 맞물림을 통한 양자 간의 상대 회동을 방지할 수도 있다.

마그네트 링(220)은 링 타입의 마그네트로 구비되는데, 본 실시예에서 마그네트 링(220)은 원주 방향으로 다극 착자, 예를 들어 원주 방향으로 N,S,N,S,..의 순서로 극성이 교번 배치되는 구조의 마그네트로 형성된다. 본 실시예에서 마그네트 링(220)은 마그네트 어퍼 링(2210)와 마그네트 로워 링(2220)을 포함하는데, 이들은 서로 동일한 구조를 이루어 장착시 뒤집어 장착하여 제조 원가를 절감시키는 구조를 취할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

마그네트 어퍼 링(2210)과 마그네트 로워 링(2220)은 각각 마그네트 어퍼 링 바디(2211)와 마그네트 로워 링 바디(2221)를 포함하는데, 마그네트 어퍼 링 바디(2211)는 입력축 측 방향에 배치되고 마그네트 로워 링 바디(2221)는 출력축 측 방향에 배치된다.

마그네트 링(220)의 내주면에는 마그네트 링 바디 핏(2213,2223)이 배치되는데, 마그네트 어퍼 링(2210)과 마그네트 로워 링(2220)에는 각각 마그네트 어퍼 링 바디 핏(2213)과 마그네트 로워 링 바디 핏(2223)이 배치된다. 마그네트 어퍼 링과 마그네트 로워 링은 서로 동일하게 제조되고 뒤집어져 장착되어 각각의 어퍼/로워 구조를 취할 수도 있다. 마그네트 어퍼 링 바디 핏(2213) 및 마그네트 로워 링 바디 핏(2223)은 각각의 마그네트 링의 내주면의 단부 일측에 배치되는데, 이와 같은 구조를 통하여 불필요한 재료 낭비를 방지하고 자속의 불필요한 변동을 최소화하고, 마그네트 링이 입력축 및 출력축 측에 각각 동일한 요소가 뒤집어져 장착되는 경우 다른 구성요소와의 간섭 등을 최소화하는 구조를 취할 수도 있다.

마그네트 어퍼 링 바디 핏과 마그네트 로워 링 바디 핏은 홈 구조로 형성될 수도 있으나, 본 실시예에서는 돌출 구조로 형성되며 마그네트 링과 마그네트 홀더 간의 맞물림을 이루는 범위에서 다양한 구성이 가능하다.

마그네트 커버(230)는 마그네트 홀더(210)와의 사이에 마그네트 링(220)이 배치되도록 형성되어 마그네트 홀더(210)와 연결되는데, 마그네트 커버(230)는 마그네트 어퍼 커버(2310)와 마그네트 로워 커버(2320)를 포함한다.

마그네트 어퍼 커버(2310)는 입력축(2) 측에 배치되고, 마그네트 로워 커버(2320)는 출력축(3) 측에 배치되는데, 마그네트 어퍼 커버(2310)는 마그네트 홀더(210)의 입력축(2)을 향한 일면과 체결되고, 마그네트 로워 커버(2320)는 마그네트 홀더(210)의 출력축(3)을 향한 일면과 체결된다.

마그네트 어퍼 커버(2310)에는 마그네트 어퍼 커버 안착부(2311)와 마그네트 어퍼 커버 바디(2313)를 포함하는데, 마그네트 어퍼 커버 안착부(2311)는 마그네트 어퍼 커버 바디(2313)보다 넓은 직경을 구비하고 마그네트 어퍼 커버 바디(2313)는 마그네트 홀더(210)의 축 길이 방향으로 넓은 길이를 구비한다. 마그네트 어퍼 커버 안착부(2311)에는 마그네트 어퍼 링(2210)이 안정적인 수용 배치 구조를 형성하고, 마그네트 어퍼 커버 바디(2313)는 마그네트 홀더(210)와 연결된다.

마찬가지로, 마그네트 로워 커버(2320)에는 마그네트 로워 커버 안착부(2321)와 마그네트 로워 커버 바디(2323)를 포함하는데, 마그네트 로워 커버 안착부(2321)는 마그네트 로워 커버 바디(2323)보다 넓은 직경을 구비하고 마그네트 로워 커버 바디(2323)는 마그네트 홀더(210)의 축 길이 방향으로 넓은 길이를 구비한다. 마그네트 로워 커버 안착부(2321)에는 마그네트 로워 링(2220)이 안정적인 수용 배치 구조를 형성하고, 마그네트 로워 커버 바디(2323)는 마그네트 홀더(210)와 연결된다.

마그네트 버퍼부(240)는 마그네트 커버(230)와 마그네트 링(220) 사이에 배치되어 마그네트 커버(230)와 마그네트 링(220) 간의 완충 기능을 실행하는데, 마그네트 버퍼부(240)는 마그네트 어퍼 커버(2310)와 마그네트 어퍼 링(2210) 및 마그네트 로워 커버(2320)와 마그네트 로워 링(2220)의 사이 중의 적어도 하나에 개재되는데, 본 실시예에서 마그네트 버퍼부(240)는 양측 모두에 배치된다.

마그네트 버퍼부(240)는 마그네트 어퍼 버퍼부(2410)와 마그네트 로워 버퍼부(2420)를 구비하고, 각각은 마그네트 어퍼 커버(2310)와 마그네트 어퍼 링(2210) 및 마그네트 로워 커버(2320)와 마그네트 로워 링(2220)의 사이에 배치된다.

마그네트 버퍼부(240)는 마그네트 커버(230)와 마그네트 링(220)의 접촉면 사이에 개재되어 양자의 직접적인 접촉을 지양하고 완충 기능을 실행하여 양자 간의 맞닿음에 의한 조립 제조 공정 과정 상에서의 구성요소의 파손을 최소화시킬 수 있다. 마그네트 커버와 마그네트 홀더 간에는 조립 장착 구조가 형성되는데, 본 실시에에서 양자는 초음파 융착 공정을 통하여 연결되는 구조를 형성한다. 마그네트 커버와 마그네트 홀더 사이에는 상당한 진동수의 미세 진동이 발생하고 마그네트 커버와 마그네트 홀더의 접촉면 사이에서 융착이 발생하여 양자 간의 공고한 결합을 이루게 되는데, 이 과정에서 마그네트 커버와 마그네트 홀더 간에 발생하는 상대 진동, 즉 미세 병진 운동에 의한 미세 진동 압축력 내지 충격력은 마그네트 커버(230)와 마그네트 홀더(210) 사이에 개재되는 마그네트 링(220)에 직접 전달될 수 있고 이러한 과정에서 마그네트 링의 크랙 내지 파손 가능성이 상당히 높은바, 본 발명의 마그네트 유니트(200)는 마그네트 버퍼부(240)를 구비하고, 마그네트 버퍼부(240)가 마그네트 링(220)과 마그네트 커버(240) 사이에 개재되어 양자 간의 직접적인 접촉을 방지하고 축 길이 방향으로의 소정의 완충 유격을 허용함으로써 마그네트 링(220)의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 마그네트 버퍼부(240)는 마그네트 커버와 마그네트 링의 사이에 개재되는데, 경우에 따라 마그네트 홀더와 마그네트 링 사이에 부가적으로 구비되는 구성을 취할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

본 발명의 마그네트 버퍼부(240)는 조립 제조 과정 상에서의 완충을 통한 충격량 감쇠 기능과 더불어 작동 과정 상에서의 성능 유지 기능을 실행할 수도 있다. 예를 들어, 마그네트 링(220)과 마그네트 커버(220) 내지 마그네트 홀더(210)는 상이한 재료로 인하여 상이한 열팽창 계수를 구비하고, 작동 과정 상에서 소정의 열을 받는 경우 또는 조립 제조 과정 상에서 열이 전달되는 경우 소정의 이들 구성 간의 상이한 열팽창으로 인하여 발생하는 점유 공간의 상이함으로 인하여 직접적 접촉 구조를 이루는 경우 발생 가능한 박리 내지 파손 등의 위험성을 최소화시킬 수 있다.

본 발명의 마그네트 유니트(200)가 구비하는 마그네트 버퍼부(240)는 마그네트 링의 파손을 방지한 범위에서 다양한 재료가 선택될 수 있는데, 본 발명의 일시예에 따른 마그네트 버퍼부(240)는 실리콘 도포층이다. 즉, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 마그네트 커버(230), 즉 마그네트 어퍼 커버(2310)와 마그네트 어퍼 링(2210) 사이에 도포된 후, 양자를 가압함으로써 양자 사이에 소정의 마그네트 버퍼부(240)를 형성할 수 있다. 이때, 도포되는 실리콘은 내열성 실리콘으로 형성되어 발열로 인한 완충 기능의 약화를 방지할 수도 있다.

본 실시예에서 마그네트 버퍼부(240)는 실리콘 도포층으로 형성하였으나, 도 18에 도시된 바와 같이 링 타입의 펠트지 내지 부직포의 재료 형성된 마그네트 버퍼부로 형성될 수도 있다. 펠트지 내지 부직포의 두께는 완충 기능의 설정 사양에 따라 다양한 구성이 가능하며, 마그네트 버퍼부의 일면 내지 양면 상에 접착층이 더 구비될 수도 있다.

이와 같이 마그네트 버퍼부는 등 양자 간의 접촉에 의한 충격량을 감쇠시키는 범위에서 다양한 재료가 선택될 수 있다.

한편, 마그네트 홀더 베이스(2120)는 홀더 베이스 바디(2121)와 홀더 베이스 바디 핏(2123;2123-1,2123-2,2123-3,2123-4)를 포함한다. 홀더 베이스 바디(2121)는 마그네트 홀더 샤프트(2110)와 연결되어 마그네트 홀더 샤프트(2110)와 함께 일체 회동하고, 홀더 베이스 바디 핏(2123;2123-1,2123-2,2123-3,2123-4)은 홀더 베이스 바디(2121)의 일면 상에 마그네트 링(220)의 내주면에 형성되는 마그네트 링 바디 핏(2213,2223)과 맞물림 가능하다.

홀더 베이스 바디 핏(2123;2123-1,2123-2,2123-3,2123-4)과 마그네트 링 바디 핏(2213,2223)은 서로 대향 배치되어 서로 맞물림 가능한 쌍을 이루는 구조를 형성하는데, 홀더 베이스 바디 핏과 마그네트 링 바디 핏의 쌍은 복수 개가 구비될 수 있다.

앞서 기술된 바와 같이, 마그네트 링 바디 핏은 수용홈 구조를 이루고 대응되는 홀더 베이스 바디 핏은 돌기 구조를 이룰 수도 있으나, 본 발명의 일실시예에서 마그네트 링 바디 핏은 돌기 구조를 그리고 대응되는 홀더 베이스 바디 핏은 수용홈 구조를 취한다.

홀더 베이스 바디 핏이 수용홈 구조를 이루는 경우 돌기 구조의 마그네트 링 바디 핏의 원활한 수용을 이루는 구조를 더 취할 수도 있다. 즉, 홀더 베이스 바디 핏(2123;2123-1,2123-2,2123-3,2123-4)은 홀더 베이스 바디 핏 수용홈(2123a)과 홀더 베이스 바디 핏 가이드(2123b)를 구비한다. 홀더 베이스 바디 핏 수용홈(2123a)은 마그네트 링 바디 핏(2213,2223)을 수용하는 요홈 구조이고, 홀더 베이스 바디 핏 가이드(2123b)는 홀더 베이스 바디 핏 수용홈(2123b)의 외측에 형성되고 홀더 베이스 바디 핏 수용홈(2123b)의 너비보다 큰 너비를 갖는다.

이와 같은 구조를 통하여 마그네트 링과 마그네트 홀더 간의 맞물림을 통한 위치 정렬을 원활하게 하고 조립성을 개선할 수 있다.

이와 같은 홀더 베이스 바디 핏은 홀더 베이스 바디(2121)의 앙면에 형성될 수 있고, 홀더 베이스 바디(2121)의 양면에 형성된 홀더 베이스 바디 핏(2123)은 마그네트 어퍼 링 및 마그네트 로워 링에 형성된 각각의 마그네트 어퍼 링 바디 핏(2213) 및 마그네트 로워 링 바디 핏(2223)과 맞물림 체결될 수 있다.

이때, 마그네트 홀더의 마그네트 홀더 베이스(2120)의 홀더 베이스 바디(2121)의 양면에 각각 형성되는 홀더 베이스 바디 핏(2123)은 서로 양면 대칭 배치되는 구조를 취할 수도 있고, 서로 소정의 사전 설정된 각도(θ)를 갖도록 사이각 배치되는 구조를 취할 수도 있다. 양면 배치되는 구조를 취할 경우 조립 위치 대칭화로 조립 공정이 단순하고 명확해질 수 있다.

또한, 마그네트 홀더와 마그네트 링 간의 핏 장착시 원활한 조립을 위한 프레스 핏 구조를 형성할 수 있다. 즉, 복수 개의 쌍을 이루는 마그네트 링 바디 핏(2213,2223) 중, 인접한 두 개의 쌍은 마그네트 링 바디 핏(2213-1;2213-2,2223-1;2223-2)과 홀더 베이스 바디 핏(2123-1,2123-2) 간에 중간 끼워 맞춤 구조를 이루고, 나머지, 즉 본 실시예에서 마그네트 링 바디 핏(2213-3;2213-3,2223-4;2223-4)과 홀더 베이스 바디 핏(2123-3,2123-4)는 헐거원 끼워 맞춤 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이 중간 끼워 맞춤을 이루는 마그네트 링 바디 핏(2213-1;2213-2,2223-1;2223-2)과 홀더 베이스 바디 핏(2123-1,2123-2) 간에는 유격이 거의 발생하지 않으나, 헐거운 끼워 맞춤을 이루는 마그네트 링 바디 핏(2213-3;2213-3,2223-4;2223-4)과 홀더 베이스 바디 핏(2123-3,2123-4) 간에는 각각의 방향으로 xt,yt의 유격 오차가 발생한다. 이와 같은 각 방향으로의 완전 구속 상태를 배제하고 소정의 유격을 허용하되 두 지점에서의 중간 끼워 맞춤을 통하여 조립 위치 기준 확보를 이룰 수 있다.

한편, 마그네트 홀더와 마그네트 커버 간에는 별도의 체결 요소를 통하여 조립되는 구조를 취할 수도 있으나, 본 발명은 초음파 융착을 통한 맞물림 체결 구조를 형성하여 양자의 사이 공간에 배치되는 마그네트 링 및 마그네트 버퍼부를 안정적으로 유지시킬 수 있다.

앞서 기술된 바와 같이, 마그네트 어퍼 커버(2310)의 마그네트 어퍼 커버 바디(2313) 및 마그네트 로워 커버(2320)의 마그네트 로워 커버 바디(2323)는 마그네트 홀더(210)의 마그네트 홀더 베이스(2120)의 홀더 베이스 바디(2121)과 접하는데,

마그네트 어퍼 커버 바디(2313) 및 마그네트 로워 커버 바디(2323) 측과, 홀더 베이스 바디(2121) 측 중의 적어도 일측는 초음파 융착을 위한 융착 돌기(2315,2325)가 구비된다. 본 실시예에서는 초음파 융착을 위한 융착 돌기가 마그네트 어퍼 커버 바디(2313) 및 마그네트 로워 커버 바디(2323) 측에 형성된다. 마그네트 어퍼 커버 바디(2313) 및 마그네트 로워 커버 바디(2323)에는 각각 마그네트 어퍼 커버 융착 돌기(2315) 및 마그네트 로워 커버 융착 돌기(2325)가 형성되고, 마그네트 커버(230)와 마그네트 홀더(210) 간의 초음파 융착 공정을 통하여 초음파 미세 진동시, 양자 간에 열융착 접합되어 양자 간의 공고한 결합 상태를 형성하고, 마그네트 링의 위치 이동을 방지할 수 있다.

본 발명의 컬렉터 유니트(300)는 하우징(100)에 위치 고정되고 마그네트 유니트(200)의 외측에 배치되어 마그네트 유니트(200)의 자기장을 집속시키는데, 본 발명의 컬렉터 유니트(300)는 컬렉터 홀더(310)와 컬렉터(320)를 포함한다.

컬렉터 홀더(310)는 하우징(100)에 위치 고정 장착되고, 컬렉터(320)는 컬렉터 홀더(310)에 위치 고정 장착되어 내부에 배치되는 마그네트 유니트(200)에 의하여 형성되는 자기장의 집속시켜 컬렉터 유니트(300)에 인접 배치되는 센싱 유니트(400)의 토크 센서(410) 등에 전달하고, 토크 센서(410) 등의 센서가 자속 변화를 감지하여 입력축, 출력축 측의 회전 변위를 감지하여 이로부터 토크를 산출할 수 있다.

본 발명의 컬렉터 유니트(300)는 컬렉터(320)의 인서트 몰딩 구조를 배제하여 열변형을 방지하고 장기간 사용시 수지제와의 박리로 인한 손상 가능성을 최소화하되, 별도의 체결 수단을 요하지 않고 신속한 조립이 가능하고 유지성이 우수한 구조의 컬렉터 유니트이다.

본 발명의 컬렉터(320)는 컬렉터 홀더(310)의 양면 측에 각각 배치되는 구조를 취하며, 두 개의 컬렉터(320) 각각이 컬렉터 홀더(310)의 각 측에 배치되는데, 각각의 컬렉터(320)는 소정의 간극을 갖고 마그네트 유니트 회동축 길이 방향으로 이격 배치된다. 컬렉터(320)는 소정의 링 구조를 형성하고 내부에는 마그네트 유니트(200)가 상대 회동 가능하게 이격 수용 배치된다.

컬렉터(320)는 컬렉터 링(3210)과 컬렉터 터미널(3220)을 포함한다. 컬렉터 링(3210)는 컬렉터 링 수평부(3211,3221)과 컬렉터 링 수직부(3213,3223)을 포함한다. 컬렉터 링 수평부(3211,3221)는 마그네트 유니트(200)의 회동축 길이 방향에 수직한 평면 상에 형성되고, 컬렉터 링 수직부(3213,3223)는 마그네트 유니트(200)의 회동축 길이 방향으로 형성되며 일단이 컬렉터 링 수평부(3211,3221)의 내측 단부와 연결된다.

컬렉터 터미널(3220)는 컬렉터 링(3210)의 컬렉터 링 수평부(3211,3221)의 일측 단부에서 토크 센서(410)를 향하여 연장 형성되며 소정의 굴곡 구조를 형성하여 인접 배치되는 토크 센서(410)와의 에어갭을 최소화시키는 구조를 취할 수 있다.

컬렉터 링(320)에는 컬렉터 링 장착부(3215,3225)가 구비되는데, 컬렉터 링 장착부(3215,3225)는 컬렉터 홀더(310) 측과 연결된다.

컬렉터 홀더(310)는 컬렉터 홀더 바디(311)와 컬렉터 홀더 연장부(313)을 포함하는데, 컬렉터 홀더 연장부(313)는 컬렉터 홀더 바디(311)에 연결되어 센싱 유니트(400)의 토크 센서(410) 등의 위치 고정을 위한 장착 구조 기능을 실행할 수도 있다. 컬렉터 홀더 바디(311)에는 컬렉터 링 장착부(3215,3225)에 대응 배치되는 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111)이 형성된다. 본 실시예에서 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111)는 돌기 구조를 이루고 컬렉터 링 장착부(3215,3225)는 관통구 구조를 형성한다. 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111)와 컬렉터 링 장착부(3215,3225)가 맞물림되는 구조를 통하여 컬렉터 홀더 바디(311)와 컬렉터 링(320) 간의 안정적인 체결 구조를 형성할 수 있다.

경우에 따라 관통구 구조의 컬렉터 링 장착부(3215,3225)는 복수 개가 구비되는 경우 서로 상이한 관통 형상을 구비하여 오조립 방지 내지 정위치 확보후 조립 과정 상에서의 유격 제공을 이룰 수도 있다. 즉, 복수 개의 컬렉터 링 장착부 중 어느 하나는 원형 구조를 이루고 다른 하나는 타원형 구조를 이루어 최소한의 조립 위치를 확보하되, 다른 컬렉터 링 장착부를 통하여 소정의 유격 공간을 제공하여 안정적인 조립 공정을 가능하게 할 수도 있다.

또한, 컬렉터 홀더 바디(311)에는 컬렉터 홀더 바디 장착단(3115)가 형성되는데, 컬렉터 홀더 바디 장착단(3115)은 컬렉터 홀더 바디(311)의 일면, 즉 본 실시예에서는 양면 상에 컬렉터 홀더 바디(311)의 일면, 즉 본 실시예에서는 양면에 대하여 단차 형성되는 구조를 이루는데, 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111)는 컬렉터 홀더 바디 장착단(3115)의 일면 상에 배치되고, 컬렉터 링(320)의 일부는 컬렉터 홀더 바디 장착단(3115)의 일면과 접하여 지지됨으로써 컬렉터 링(320)의 적어도 일부는 컬렉터 홀더 바디(311)의 일면, 즉 본 실시예에서는 양면에 대하여 이격 배치되는 구조를 취한다. 이와 같은 면접촉 제한 구조로 인하여 컬렉터 링(320)에 부여되는 스트레스를 최소화할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 컬렉터 링(320)이 컬렉터 홀더(310)에 대하여 3점 장착 지지되되, 컬렉터 홀더 바디 장착단(3115)의 지점 이외의 영역에서 도면 부호 t로 지시되는 이격 단차 높이를 형성하여 면접촉을 최소화시킴으로써 컬렉터 링(320)에 가해지는 스트레스, 즉 열팽창율의 상이함으로 인하여 발생하는 스트레스 내지 조립 과정에서 볼트 체결 등에 의하여 발생하는 응력 차이로 인한 스트레스 등을 최소화시켜 궁극적으로 집속 기능을 일정하게 유지시켜 토크 센서(410)를 통한 감도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111)와 컬렉터 링 장착부(3215,3225)의 연결은 코킹(caulking)을 통한 고정 구조를 취할 수도 있다. 즉, 도 21에 도시된 바와 같이, 컬렉터 링이 컬렉터 홀더에 장착된 후, 즉 컬렉터 링 장착부(3215,3225)가 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111)에 삽입 장착된 후, 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111)는 코킹 가공(3111-1)되어 컬렉터 링(320)과 컬렉터 홀더(310) 간의 안정적인 장착 구조를 가능하게 하고, 자동화 공정을 통하여 복수 개의 위치에 대하여도 코킹 높이(h, 도 21 참조)을 일정하게 유지시키고 작업 누락을 방지하며, 궁극적으로 작업 시간을 단축시켜 종전의 볼트 내지 스크류 체결을 통한 작업 속도 저하를 방지할 수도 있다.

또한, 본 발명의 일예에 따르면, 컬렉터 홀더와 컬렉터 링 간의 코킹 작업 과정 상에서의 강성 저하로 인한 좌굴 내지 파손을 방지하도록 본 발명의 컬렉터 홀더 바디(311)는 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111)가 형성되는 컬렉터 홀더 바디 장착단(3115)의 하부에는 컬렉터 홀더 바디(311)의 외주 단면보다 큰 단면, 즉 두께가 더 두꺼운 부분으로서 컬렉터 홀더 바디 장착 보강부(3113)을 구비하여 강성을 보강할 수도 있다. 또한, 컬렉터 홀더 바디(311)의 외주에는 컬렉터 홀더 바디 리브(315)를 통하여 강성을 더욱 보강할 수도 있다.

한편, 코킹 및 조립 과정 상에서 컬렉터 링의 자기 정렬을 위하여 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111)가 경사 구조를 취할 수도 있다. 즉, 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111)의 외주면은 컬렉터 홀더 바디 장착단(3115)을 향할수도록 외주가 커지는 구조(DA<DB)를 이루어 코킹을 위한 초기 삽입 과정 상에서 소정의 자기 정렬을 통하여 소정의 위치 정렬을 이루도록 할 수도 있다.

또한, 컬렉터 홀더와 컬렉터 링의 장착은 코킹 구조 이외에 다양한 구조를 취할 수도 있다.

도 22 및 도 25에 도시된 바와 같이, 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111b,3111d)는 스냅 핏 구조로 형성될 수 있는데, 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111b,3111d)의 단부는 후크 단부를 이루고, 중앙에 후크 요홈(3112b,3112d)가 구비되어 소정의 탄성 동작을 가능하게 한다. 또한 경우에 따라 컬렉터 홀더 바디 장착부(3111d)의 외주에 핏 리브(3114d)가 배치되어 후크 단부와 핏 리브 사이에 컬렉터 링이 배치되도록 하여 컬렉터 링에 인가되는 스트레스를 최소화하는 구조를 더 구비할 수도 있다.

본 발명의 센싱 유니트(400)는 앞서 기술된 바와 같이, 컬렉터 유니트(300)의 외주 측에 배치되어 컬렉터 유니트(300)를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서(410)를 포함하는데, 본 실시예에서 토크 센서(410)는 두 개가 배치되어 감지 성능을 증대시키고, 페일세이프 기능을 더 부여할 수도 있다. 토크 센서(410)는 토크 센서 기판(401) 상에 장착되고, 토크 센서(410)는 컬렉터 유니트(300)의 컬렉터 링(320)에 형성되는 컬렉터 링 터미널(3220)의 사이에 배치되어 자장 변화를 전기적 신호로 추출하고 이로부터 입력축 및 출력축 간의 토크를 산출 가능하게 한다.

토크 센서(410)는 비접촉 방식의 홀센서(홀센서 IC) 내지 MR 센서, AMR 센서, GMR 센서일 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다. 즉, 토크 센서(410)는 입력축(2)과 출력축(3)에서의 상대 회동 차이를 마그네트 유니트(200)와 쉴 링 유니트(500) 간의 상대 회동에 의하여 발생하는 자기장의 변화로 인하여 발생하는 전기적 신호의 차이를 통하여 토크 산출 가능한 구조를 취한다.

한편, 본 발명의 센싱 유니트(400)는 토크 센서(410)이외에 회전 변위, 즉 차량의 스티어링 휠의 경우 조향각을 감지하는 앵귤러 센서 모듈(420)을 더 포함할 수 있다. 앵귤러 센서 모듈(420)은 앵귤러 센서(4240)와 앵귤러 마그네트(4230)와 앵귤러 로터(4220)와 오버 바디 앵귤러 기어를 포함한다. 앵귤러 센서(4240)는 비접촉 방식의 홀센서 내지 MR 센서, AMR 센서, GMR 센서일 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다. 앵귤러 센서(4240)는 하우징(100)에 대하여 위치 고정되어 배치되는데, 앵귤러 센서(4240)는 앵귤러 센서 기판(402, 도 19 참조)에 장착되고, 앵귤러 센서 기판(402)은 하우징(100)의 하우징 베이스(120)에 위치 고정되어 장착된다. 토크 센서 기판(401)은 앵귤러 센서 기판(402)과 전기적 소통을 위한 연결 구조를 형성할 수도 있다. 앵귤러 마그네트(4230)는 앵귤러 센서(4210)에 상대 회동 가능하게 배치되는데, 앵귤러 로터(4220)에는 앵귤러 마그네트(4230)가 배치된다.

본 실시예에서 앵귤러 센서(4240) 및 앵귤러 로터(4220), 앵귤러 마그네트(4230)는 두 개가 배치되어 보정 및 크로스체크를 통한 감도 증진 및 페일 세이프 기능을 통하여 하나의 센서의 오류시 다른 하나를 통한 신호 검출을 가능하게 할 수 있는데, 본 발명이 개수에 한정되는 것은 아니다. 이들 쌍을 이루는 구성요소는 치수의 상이함은 있으나 기본적으로 동일한 구조를 취하는바, 두 개의 구조 중 하나를 중심으로 설명한다.

앵귤러 로터(4220)는 로터 바디(4221)와 로터 기어(4225)와 로터 가이드(4227)를 포함하는데, 로터 바디(4221)에는 로터 바디 수용부(4223)이 형성되는데, 로터 바디 수용부(4223)에 앵귤러 마그네트(4230)가 배치된다.

로터 기어(4225)는 로터 바디(4221)의 외주 단부에 배치되고 하기되는 오버 바디 앵귤러 기어(533)와 치합되어 상대 회동을 이루어 앵귤러 마그네트(4230)의 회동을 통한 회전각 감지를 이루도록 한다.

로터 바디 수용부(4223)는 로터 바디 수용부 스톱퍼(42233,42235)을 포함한다. 로터 바디 수용부(4233,42235)는 로터 바디 수용부 개구(42231)의 내측면에 형성되어 앵귤러 마그네트(4230)의 원치 않는 로터 바디(4221)로부터의 이탈을 방지한다. 본 실시예에서 로터 바디 수용부에 앵귤러 마그네트가 인서트 사출되는 방식으로 형성되었으나, 경우에 따라 이와 같은 로터 바디 수용부 스톱퍼 구조를 통하여 직접 삽입 배치되는 구조를 취할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

로터 가이드(4227)는 로터 바디(4221)로부터 로터 바디(4221)의 회전축 길이 방향으로 돌출 형성되는데, 로터 가이드(4227)는 다른 구성요소, 즉 앵귤러 홀더와의 접촉을 통하여 로터 바디의 안정적 회동을 이루도록 한다.

오버 바디 앵귤러 기어(533)는 쉴드 링 유니트(500)의 쉴드 링 오버 바디(530)에 구비되는데, 출력축(3) 측에서의 회전 변위 감지를 통하여, 예를 들어 차량의 스티어링 샤프트와 연결되는 차륜 측에서의 조향각을 감지할 수 있다. 오버 바디

앵귤러 센서 모듈(420)은 하우징(100), 보다 구체적으로 하우징 베이스(120) 측에 배치되는 앵귤러 홀더(4210)를 더 구비할 수 있는데, 앵귤러 홀더(4210)는 일측이 개방되고 앵귤러 로터(4220)를 회동 가능하게 수용한다. 보다 구체적으로, 앵귤러 홀더(4210)는 앵귤러 홀더 수용부(4213)와, 앵귤러 홀더 가이드(4211)와 앵귤러 홀더 탄성 수용부(4217)와 앵귤러 홀더 탄성부(4215)를 포함한다.

앵귤러 홀더 수용부(4213)는 로터 바디(4221)의 회동 시 로터 기어(4225)를 간섭없이 수용 가능한 공간으로 형성되며, 앵귤러 홀더 가이드(4211)는 로터 가이드(4227;42271,42273)의 대응되는 위치로 로터 가이드(4227), 즉 로터 바디(4221)를 상대 회동 가능하게 면접촉 지지하고, 앵귤러 홀더 탄성 수용부(4217)는 앵귤러 홀더(4210)의 개방된 일측의 반대편, 즉 앵귤러 로터(4220)가 수용되는 측의 반대편에 배치되고, 앵귤러 홀더 탄성부(4215)는 일단이 앵귤러 홀더 탄성 수용부(4217, 도 27 참조)에 수용 지지되고, 타단이 하우징(100) 측에 지지되어 앵귤러 홀더(4210)에 탄성 지지력을 제공한다.

경우에 따라 앵귤러 홀더(4210)에는 앵귤러 홀더(4210)의 가동 방향을 따라 길이 형성되는 홀더 가동 가이드(4218)이 구비되고 이에 대응되는 위치로 하우징 측에는 홀더 가동 가이드 대응부(미도시)가 구비되어 앵귤러 홀더(4210)의 탄성 지지 상태에서의 안정적인 가동을 이루도록 할 수 있다.

여기서, 앵귤러 홀더 가이드(4211)와 로터 가이드(42271,42273)는 서로 대응 배치되도, 로터 바디(4211)의 회동축의 길이 방향으로 쌍을 이루어 배치된다. 즉, 도 26에 도시된 바와 같이, 앵귤러 홀더 가이드 및 로터 가이드는 앵귤러 로터의 회동축 길이 방향으로 두 개가 배치된다.

이들의 맞닿음 구조를 통하여 저널 베어링의 기능을 실행하여 앵귤러 로터가 앵귤러 홀더에 대하여 안정적인 회동 안내 구조를 형성하도록 할 수도 있다.

한편, 이와 같이 회동축 길이 방향에 대하여 이격된 쌍을 이루는 앵귤러 홀더 가이드 및 로터 가이드는 서로 상이한 구조를 취할 수 있다. 즉, 로터 가이드는 로터 어퍼 가이드(42271)와 로터 로워 가이드(42273)을 포함하고, 앵귤러 홀더 가이드(4211)는 앵귤러 홀더 어퍼 가이드(42111)와 앵귤러 홀더 로워 가이드(42113)을 포함하는데, 이들이 이루는 쌍, 즉 어퍼 파트와 로워 파트 간에 상이한 치수를 구비하여 앵귤러 로터가 뒤집어져 반전된 상태로 삽입 수용 배치되는 오조립 상태를 완전하게 차단할 수 있다.

본 실시예에서는 회전축의 상하, 즉 어퍼/로우 파트에 대한 치수의 상이한 구조만을 기술하였으나, 앵귤러 로터가 복수 개가 배치되는 경우 복수 개의 앵귤러 로터 간에 어퍼 파트와 로워 파트 중 적어도 하나가 중첩되지 않는 치수를 구비하도록 하여 모든 앵귤러 로터가 정해진 위치 이외의 위치에 삽입 배치되는 것을 방지할 수도 있다.

또한, 로터 어퍼 가이드(42271)와 로터 로워 가이드(42273), 그리고 앵귤러 홀더 어퍼 가이드(42111)와 앵귤러 홀더 로워 가이드(42113)는 앵귤러 로터의 안정적인 회동을 강화하는 구성을 더 취할 수도 있다. 즉, 앵귤러 홀더 어퍼 가이드(42111)와 앵귤러 홀더 로워 가이드(42113)는 경사면을 구비하되 어퍼 파트와 로워 파트가 이루는 경사면은 앵귤러 로터의 중심 측을 향하도록, 달리 표현하면, 경사면의 법선(선 I-I,II-II)이 앵귤러 로터의 회동축 중심 측을 향하여 서로 교차(Oc)되는 구조를 취하고, 로터 어퍼 가이드(42271)와 로터 로워 가이드(42273)도 도 대응하는 경사면 구조를 형성할 수 있다(도 30 참조). 이와 같이 로터 어퍼 가이드(42271)와 로터 로워 가이드(42273)는 ">" 타입의 중심을 향하여 경사면의 법선이 회동축 중심 측을 향하여 배치되는 구조를 취함으로써, 앵귤러 로터를 상하에 대하여 안정적으로 수용할 수 있다. 즉, 앵귤러 로터의 회동시 회동축 길이 방향으로의 위치 이동을 방지하여 보다 안정적인 작동 상태 형성을 통한 감지 불량 상태 발생 가능성을 현저하게 감소시킬 수도 있다. 물론, 이 경우에도 로터 어퍼 가이드와 로터 로워 가이드의 앵귤러 로터 회동축을 향하여 돌출된 길이는 상이한 값을 구비하여 상하 내지 쌍을 이루는 앵귤러 로터의 오조립을 방지할 수도 있다. 이와 같은 구조를 통하여 앵귤러 로터는 앵귤러 홀더의 수용부에서 안정적인 회동 구조를 형성할 수 있다.

본 발명의 쉴드 링 유니트(500)는 앞서 기술한 바와 같이, 컬렉터 유니트(300)와 마그네트 유니트(200) 사이에 배치되고, 출력축(3)의 일단에 연결되어, 컬렉터 유니트(300)를 통하여 집속되는 마그네트 유니트(200)의 자기장을 입력축(2) 및 출력축(3) 간의 상대 회동에 의하여 변화시킴으로써 자속의 변화로 인하여 상기한 센싱 유니트(400)의 토크 센서(410)로 하여금 변화된 전기적 신호 출력을 형성하여 입력축 및 출력축 간의 인가 토크를 감지할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 쉴드 링 유니트(500)는 쉴드 링 바디(510)와 쉴드 링 피스(520)를 포함한다. 쉴드 링 바디(510)는 컬렉터 유니트(300)의 내측에 배치되고 마그네트 유니트(200)를 상대 회동 가능하게 내부에 수용하는데, 쉴드 링 바디(510)는 입력축 측에 배치되는 마그네트 유니트(200)와 컬렉터 유니트(300) 사이에 개재되어 출력축(3)과 함께 회동한다. 쉴드 링 피스(520)는 쉴드 링 바디(510)에 사전 설정된 간격으로 쉴드 링 바디(510)의 외주에 복수 개가 이격 배치된다.

쉴드 링 피스(520)는 마그네트 유니트와 컬렉터 유니트 간의 자기장의 경로를 변화시키는 기능을 수행하도록 퍼멀로이 등의 연자성체로 형성되는데, 이에 국한되는 것은 아니다. 쉴드 링 피스(520)는 스트립 타입의 재료의 펀칭 및 커팅 공정을 통하여 제조 가능하며, 릴 타입으로 형성되어 소정의 자동화 공정을 통합 쉴드 바디에 삽입 배치될 수 있다.

쉴드 링 피스(520)는 링 피스 바디(521)와 링 피스 연결부(523)을 구비하고, 링 피스 바디(521)는 쉴드 링 유니트(500)의 반경 방향에 실질적으로 수직하게 배치되고 쉴드 링 바디(510), 보다 구체적으로 하기되는 쉴드 바디 홀더 링 피스 안착부(51311)에 배치된다. 링 피스 연결부(523)는 링 피스 바디(521)의 단부에 수직 하게 연장 배치되고 쉴드 바디 라운더 안착부(51311)에 안착된다. 쉴드 링 피스(520)는 단위체로 형성되어 절곡 공정을 통하여 제조되는 방식을 취할 수 있다. 링 피스 연결부(523)에는 링 피스 연결 장착부(525)가 형성된다.

링 피스 바디(521)의 단부에는 링 피스 바디 챔퍼링(528)이 형성되어 쉴드 링 바디(510) 측으로의 삽입 배치 과정에서 안정적이고 원활한 삽입 구조를 형성토록 할 수도 있다.

이와 같은 쉴드 링 피스(520)를 삽입 장착하는 방식을 통하여 재료 원가 절감과 더불어 자동화 공정을 통한 공정 원가 절감을 이룰 수 있다. 또한, 쉴드 링 피스(520)의 형상의 단순 최적화를 통하여 스크랩 등의 양을 최소화시켜 불필요한 재료 낭비를 방지하여 원가 절감을 이룰 수 있다. 이외에도, 자동 조립을 가능하게 하여 공정 오차 내지 양품 수율을 증대시킬 수도 있다.

뿐만 아니라, 복수 개의 쉴드 링 피스(520)의 하기되는 쉴드 링 바디(510) 측으로의 삽입 배치 구조를 통하여 차폐부와 비차폐부 영역의 명확한 분리 및 원치 않는 영역의 노출 가능성을 완전하게 방지하여 감도의 저하 내지 불량 문제를 차단할 수 있다. 즉, 종래의 쉴드 링으로서의 쉴드 링 피스 대신 동일 기능의 구성요소로 비차폐부로서 관통구를 갖는 스트립 타입의 쉴드 링이 형성되고, 스트립 타입의 쉴드 링을 쉴드 링 바디에 인서트 사출되는 경우 쉴드 링 바디의 두께의 치수 제한으로 인하여 스트립 타입의 쉴드 링의 몰딩 부위에 대한 몰딩 두께를 일정하게 균일화 형성하는 것이 용이하지 않아 노출이 필요치 않는 몰딩 부위에 대하여도 쉴드 링이 노출되는 불량 문제가 발생할 수 있는데, 본 발명의 피스 타입의 삽입 배치 구조를 통하여 이와 같은 불량 문제를 원천적으로 차단시킬 수 있다.

쉴드 링 바디(510)는 쉴드 슬리브(511)와 쉴드 바디(513)를 구비한다. 쉴드 슬리브(511)는 출력축(3) 측과의 안정적인 연결 상태를 유지하는 강성을 확보하도록 오스테나이트계 스테인레스 스틸 등의 재료로 형성될 수 있으나, 소정의 강성 등을 확보하는 범위에서 다양한 재료 선택이 가능하다.

쉴드 슬리브(511)는 입력축(2) 측의 일단과 연결되는데, 쉴드 슬리브(5111)는 슬리브 샤프트(5111)와 슬리브 패리페럴(5113)을 포함한다. 슬리브 샤프트(5111)는 입력축(2) 측의 일단과 연결되고, 슬리브 샤프트(5111)의 중앙에는 슬리브 샤프트 관통구(5112)가 형성되어 토션바와 같은 구성요소의 관통을 허용한다.

슬리브 페리페럴(5113)은 슬리브 샤프트(5111)의 단부로 반경 방향으로 연장 형성된다. 슬리브 패리페럴(5113)에는 하나 이상의 슬리브 패리페럴 그루브(5115)가 형성되어 쉴드 바디(513)과의 상대 회동을 방지할 수 있다. 본 발명의 쉴드 링 바디는 쉴드 슬리브와 쉴드 바디의 별도의 체결 구조를 통하여 형성될 수도 있으나, 본 발명의 쉴드 링 바디는 쉴드 슬리브의 인서트 사출을 통하여 쉴드 바디와 일체 형성되는 구조를 취한다.

쉴드 바디(513)는 쉴드 슬리브와 연결되고 쉴드 링 피스가 장착된다. 쉴드 바디(513)는 쉴드 바디 라운더(5131)와 쉴드 바디 홀더(5133)을 포함한다. 쉴드 바디 라운더(5131)는 쉴드 슬리브와 연결되고, 쉴드 바디 홀더(5133)는 쉴드 바디 라운더(5131)에 연결되어 쉴드 링 피스(520)의 수용 장착을 가능하게 한다.

쉴드 바디 라운더(5131)에는 쉴드 링 피스(520)의 일단을 안착시키는 쉴드 바디 라운더 안착부(51311)가 구비된다. 쉴드 바디 라운더 안착부(51311)는 안착 그루브(51311a)와 안착 융착 돌기(5131b)를 포함하는데, 안착 그루브(51311a)는 쉴드 바디 라운더 안착부(51311)의 일면에 형성된다. 안착 그루브(51311a)는 요홈 구조로 형성되어 쉴드 링 피스(520)의 링 피스 바디(521)에 연결되는 링 피스 연결부(523)를 수용 배치 가능하게 한다.

안착 융착 돌기(51311b)는 안착 그루브(51311a)의 일면에 형성되는데, 링 피스 연결 장착부(525)에 대응하여 삽입 가능한 돌기 구조로 형성된다. 본 실시예의 안착 융착 돌기(51311b)는 링 피스 연결 장착부(525)에 관통 삽입된 후 열융착을 통하여 압압되어 쉴드 링의 이탈을 방지할 수 있다.

쉴드 바디 홀더(5133)에는 쉴드 바디 홀더 링 피스 관통구(5134)가 구비되고, 쉴드 바디 홀더 링 피스 관통구(5134)의 내측에는 쉴드 바디 홀더 링 피스 안착부(5135)가 구비되는데, 쉴드 바디 홀더 링 피스 안착부(5135)는 쉴드 링 피스(520)의 타단, 즉 링 피스 바디(521)를 안착 지지함으로써 쉴드 바디 홀더 내에서의 안정적인 장착 구조를 형성한다.

쉴드 바디 홀더 링 피스 안착부(5135)는 링 피스 안착 얼라인 가이드(5135a)를 구비하는데, 링 피스 안착 얼라인 가이드(5135a)는 쉴드 바디 홀더 링 피스 관통구(5134)의 내측으로 쉴드 바디 홀더(5133)의 중심 측을 향하도록 도브 테일 구조로 경사 형성된다. 즉, 링 피스 안착 얼라인 가이드(5135a)가 형성하는 내측 너비는 쉴드 바디 홀더 링 피스 관통구(5134)의 너비보다 큰 값을 구비하여 링 피스 바디의 단부가 외부로 이탈하는 것을 방지한다.

또한, 쉴드 바디 홀더 링 피스 안착부(5135)는 링 피스 안착 스톱퍼(5135b)를 포함하는데, 링 피스 안착 스톱퍼(5135b)는 쉴드 바디 홀더 링 피스 안착부(5135)의 단부로 쉴드 바디 홀더(5133)의 회동축에 실질적으로 수직한 단부에 형성되어 쉴드 링 피스의 링 피스 바디의 단부를 지지 가능한 구조를 취한다.

이때, 링 피스 안착 스톱퍼(5135b)의 일면 상에는 링 피스 가이드 대응부(5137)가 형성되고, 링 피스 바디(521)의 단부에는 링 피스 가이드(527)가 형성되고, 링 피스 가이드 대응부(5137)와 링 피스 가이드(527)가 서로 맞물림되는 구조를 형성하는데, 본 실시예에서 링 피스 가이드(527)는 요홈 구조를, 그리고 링 피스 가이드 대응부(5137)는 돌기 구조를 취하나 서로 반대되는 구조를 취할 수도 있다. 본 실시예에서 링 피스 가이드(527) 및 링 피스 가이드 대응부(5137)는 두 개가 구비되었으나 본 발명의 링 피스 가이드(527) 및 링 피스 가이드 대응부(5137)가 개수에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 쉴드 링 유니트(500)는 쉴드 링 오버 바디(530)를 더 포함하는데, 쉴드 링 오버 바디(530)는 쉴드 링 바디(510)와 결합하여 쉴드 링 바디(510)에 장착된 쉴드 링 피스(520)를 고정 지지한다.

쉴드 링 오버 바디(530)는 오버 바디 관통구(531)를 통하여 다른 구성요소의 관통을 허용하고, 외주에는 오버 바디 앵귤러 기어(533)를 형성하여 센싱 유니트(400)의 앵귤러 마그네트(4230)가 배치되는 앵귤러 로터(4220)와 치합된다.

쉴드 링 오버 바디(530)는 별도의 체결 방식을 통하여 결합될 수도 있으나, 본 실시예서는 쉴드 링 피스가 장착된 쉴드 링 바디를 인서트 사출하여 오버 몰딩하는 방식을 취하여 구성요소의 위치 변동을 방지하는 일체화 구조를 제공할 수 있다.

쉴드 슬리브(511)가 1차 몰딩 공정을 통하여 쉴드 바디(513)가 형성되어 쉴드 링 바디(510)를 형성하고, 쉴드 링 피스(520)를 펀칭 내지 커팅 및 절곡 공정 등을 통하여 준비한다(도 32, 도 33, 도 36 참조)

그런 후, 쉴드 링 바디(510)에 쉴드 링 피스(520)가 삽입 배치된다(도 37 참조). 쉴드 링 바디(510)에 쉴드 링 피스(520)가 삽입 배치된 후, 즉 안착 융착 돌기(51311b)가 쉴드 링 피스(520)의 링 피스 연결 장착부(525)를 관통하도록 배치되어 링 피스 연결부(523)가 쉴드 바디 라운더 안착부(51311)의 안착 그루브(51311a)에 수용 안착 배치되고, 쉴드 링 피스(520)의 링 피스 바디(521)의 타단이 쉴드 바디 홀더 링 피스 안착부(5135)의 링 피스 안착 얼라인 가이드(5135a)에 의하여 안내되고 링 피스 안착 스톱퍼(5135b)에 의하여 단부 지지되어 쉴드 링 피스의 원치 않는 이탈이 방지되는 삽입 배치가 완료된 후, 안착 융착 돌기는 열융착되어 쉴드 링 피스의 위치를 고정시킬 수도 있다. 그런 후, 쉴드 링 바디의 일단, 즉 쉴드 링 피스의 링 피스 연결부 측에 오버 몰딩되어 쉴드 링 오버 바디(530)가 쉴드 링 바디의 일측에 형성 배치될 수 있다(도 38 및 도 39 참조).

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 샤프트에 인가되는 토크를 비접촉식 방식을 통하여 감지하는 범위에서 다양한 변형이 가능하다. 또한, 앞선 실시예들에서 입력축 측에는 마그네트 유니트가 그리고 출력축 측에는 쉴드 링 유니트가 배치되는 구조를 중심으로 설명하였으나, 서로 반대되는 구성을 취할 수도 있다는 점은 본 발명으로부터 명백하다.

100...하우징 110...하우징 커버
120...하우징 베이스 200...마그네트 유니트
210...마그네트 홀더 220...마그네트 링
230...마그네트 커버 240...마그네트 버퍼부
300...컬렉터 유니트 310...컬렉터 홀더
320...컬렉터 400...센싱 유니트
410...토크 센서 420...앵귤러 센서 모듈

Claims (13)

1. 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서, 입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징: 상기 하우징에 수용 배치되고, 입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 링을 포함하는 마그네트 유니트; 상기 하우징에 위치 고정되고 상기 마그네트 유니트의 외측에 배치되어 상기 마그네트 유니트의 자기장을 집속시키는 컬렉터 유니트; 상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트; 상기 컬렉터 유니트와 상기 마그네트 유니트의 사이에 배치되고, 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어, 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 상기 마그네트 유니트의 자기장을 입력축과 출력축 간의 상대 회동에 의하여 변화시키는 쉴드 링 유니트;를 구비하고, 상기 마그네트 유니트는: 일단이 입력축에 연결되는 마그네트 홀더와, 상기 마그네트 홀더를 사이에 두고 이격 배치되는 마그네트 링과, 상기 마그네트 홀더와의 사이에 상기 마그네트 링이 배치되도록 배치되어 상기 마그네트 홀더와 연결되는 마그네트 커버와, 상기 마그네트 커버와 상기 마그네트 링 사이에 배치되는 마그네트 버퍼부를 구비하고,
   상기 마그네트 홀더는: 일단이 입력축과 연결되는 마그네트 홀더 샤프트와, 상기 마그네트 홀더 샤프트의 타단에 배치되고 양측에 상기 마그네트 링이 배치되는 마그네트 홀더 베이스를 구비하고, 상기 마그네트 홀더 샤프트는: 입력축과 연결되는 중공 구조의 홀더 샤프트 바디와, 상기 홀더 샤프트 바디의 타단에 반경 방향을 향하여 연장 형성되는 홀더 샤프트 베이스를 구비하고,
   상기 마그네트 커버는, 입력축 측에 배치되는 마그네트 어퍼 커버와, 출력축 측에 배치되는 마그네트 로워 커버를 포함하고, 상기 마그네트 링은 입력축 측에 배치되는 마그네트 어퍼 링와, 출력축 측에 배치되는 마그네트 로워 링을 포함하고, 상기 마그네트 버퍼부는, 상기 마그네트 어퍼 커버 및 상기 마그네트 어퍼 링과, 상기 마그네트 로워 커버 및 상기 마그네트 로워 링 사이 중의 하나 이상에 배치되고,
   상기 마그네트 버퍼부는 펠트지 또는 부직포이고,
   상기 홀더 샤프트 베이스는 외주면에 홀더 샤프트 베이스 그루브를 더 구비하고,
   상기 마그네트 링은 내주면에 형성되는 마그네트 링 바디 핏(2213,2223)을 구비하고, 상기 마그네트 홀더 베이스는: 상기 마그네트 홀더 샤프트와 연결되는 홀더 베이스 바디와, 상기 홀더 베이스 바디의 일면 상에 상기 마그네트 링 바디 핏과 맞물림 가능한 홀더 베이스 바디 핏(2123-1,2,3,4)을 구비하고,
   상기 마그네트 링 바디 핏과 상기 홀더 베이스 바디 핏은 서로 대향하여 복수 개의 쌍을 이루어 배치되고,
   상기 홀더 베이스 바디 핏은 상기 홀더 베이스 바디의 양면에 형성되어, 상기 홀더 베이스 바디 핏(2123)은 상기 마그네트 어퍼 링 및 상기 마그네트 로워 링에 형성된 상기 마그네트 링 바디 핏(2213,2223)의 각각의 마그네트 어퍼 링 바디 핏(2213) 및 마그네트 로워 링 바디 핏(2223)과 맞물림 체결되는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서,
   상기 복수 개의 쌍을 이루는 마그네트 링 바디 핏 및 홀더 베이스 바디 핏 중, 인접한 두 개의 쌍은 상기 마그네트 링 바디 핏과 상기 홀더 베이스 바디 핏 간에 중간 끼워 맞춤 구조를 이루고, 나머지 쌍은 헐거운 끼워 맞춤 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트 링 바디 핏은 돌기 구조를 이루고,
    상기 홀더 베이스 바디 핏은:
    상기 마그네트 링 바디 핏을 수용하는 홀더 베이스 바디 핏 수용홈과,
    상기 홀더 베이스 바디 핏 수용홈의 외측에 형성되고 상기 홀더 베이스 바디 핏 수용홈의 너비보다 큰 너비를 갖는 홀더 베이스 바디 핏 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
11. 삭제
12. 제 1항에 있어서,
    상기 홀더 베이스 바디 핏은 상기 홀더 베이스 바디의 양면에 대칭 배치되는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
13. 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서, 입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징: 상기 하우징에 수용 배치되고, 입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 링을 포함하는 마그네트 유니트; 상기 하우징에 위치 고정되고 상기 마그네트 유니트의 외측에 배치되어 상기 마그네트 유니트의 자기장을 집속시키는 컬렉터 유니트; 상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트; 상기 컬렉터 유니트와 상기 마그네트 유니트의 사이에 배치되고, 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어, 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 상기 마그네트 유니트의 자기장을 입력축과 출력축 간의 상대 회동에 의하여 변화시키는 쉴드 링 유니트;를 구비하고, 상기 마그네트 유니트는: 일단이 입력축에 연결되는 마그네트 홀더와, 상기 마그네트 홀더를 사이에 두고 이격 배치되는 마그네트 링과, 상기 마그네트 홀더와의 사이에 상기 마그네트 링이 배치되도록 배치되어 상기 마그네트 홀더와 연결되는 마그네트 커버와, 상기 마그네트 커버와 상기 마그네트 링 사이에 배치되는 마그네트 버퍼부를 구비하고,
    상기 마그네트 홀더는: 일단이 입력축과 연결되는 마그네트 홀더 샤프트와, 상기 마그네트 홀더 샤프트의 타단에 배치되고 양측에 상기 마그네트 링이 배치되는 마그네트 홀더 베이스를 구비하고, 상기 마그네트 홀더 샤프트는: 입력축과 연결되는 중공 구조의 홀더 샤프트 바디와, 상기 홀더 샤프트 바디의 타단에 반경 방향을 향하여 연장 형성되는 홀더 샤프트 베이스를 구비하고,
    상기 마그네트 커버는, 입력축 측에 배치되는 마그네트 어퍼 커버와, 출력축 측에 배치되는 마그네트 로워 커버를 포함하고, 상기 마그네트 링은 입력축 측에 배치되는 마그네트 어퍼 링와, 출력축 측에 배치되는 마그네트 로워 링을 포함하고, 상기 마그네트 버퍼부는, 상기 마그네트 어퍼 커버 및 상기 마그네트 어퍼 링과, 상기 마그네트 로워 커버 및 상기 마그네트 로워 링 사이 중의 하나 이상에 배치되고,
    상기 마그네트 버퍼부는 펠트지 또는 부직포이고,
    상기 홀더 샤프트 베이스는 외주면에 홀더 샤프트 베이스 그루브를 더 구비하고,
    상기 마그네트 링은 내주면에 형성되는 마그네트 링 바디 핏(2213,2223)을 구비하고, 상기 마그네트 홀더 베이스는: 상기 마그네트 홀더 샤프트와 연결되는 홀더 베이스 바디와, 상기 홀더 베이스 바디의 일면 상에 상기 마그네트 링 바디 핏과 맞물림 가능한 홀더 베이스 바디 핏(2123-1,2,3,4)을 구비하고,
    상기 마그네트 링 바디 핏과 상기 홀더 베이스 바디 핏은 서로 대향하여 복수 개의 쌍을 이루어 배치되고,
    상기 홀더 베이스 바디 핏은 상기 홀더 베이스 바디의 양면에 형성되어, 상기 홀더 베이스 바디 핏(2123)은 상기 마그네트 어퍼 링 및 상기 마그네트 로워 링에 형성된 상기 마그네트 링 바디 핏(2213,2223)의 각각의 마그네트 어퍼 링 바디 핏(2213) 및 마그네트 로워 링 바디 핏(2223)과 맞물림 체결되고,
    상기 마그네트 홀더 및 상기 마그네트 커버 중 적어도 어느 하나에는 서로 마주하는 면에 돌출 형성되는 융착 돌기가 구비되고, 상기 마그네트 홀더와 상기 마그네트 커버는 초음파 융착되는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.

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