KR101730547B1 - 토크 앵글 센서모듈 - Google Patents

토크 앵글 센서모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101730547B1
KR101730547B1 KR1020150154786A KR20150154786A KR101730547B1 KR 101730547 B1 KR101730547 B1 KR 101730547B1 KR 1020150154786 A KR1020150154786 A KR 1020150154786A KR 20150154786 A KR20150154786 A KR 20150154786A KR 101730547 B1 KR101730547 B1 KR 101730547B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnet
rotor
angle sensor
torque
output shaft
Prior art date
Application number
KR1020150154786A
Other languages
English (en)
Inventor
허용수
한춘수
최정식
박성준
강신호
Original Assignee
한국에스케이에프씰 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에스케이에프씰 주식회사 filed Critical 한국에스케이에프씰 주식회사
Priority to KR1020150154786A priority Critical patent/KR101730547B1/ko
Priority to PCT/KR2016/012291 priority patent/WO2017078334A1/ko
Priority to US15/575,645 priority patent/US10345171B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101730547B1 publication Critical patent/KR101730547B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/02—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to vehicle speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/104—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving permanent magnets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such

Abstract

본 발명은 마그넷 일체형 토크 앵글 센서모듈에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 조향 방향, 조향 각도, 토크, 조향 속도를 검출하기 위해 사용되는 마그넷을 일체화시켜 부품 구성을 간소화함에 따라 조립 시 불량률을 최소화하고 분해능 향상 및 성능 안정화를 유도할 수 있는 토크 앵글 센서모듈에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 조향 입력축과 출력축 사이에 배치되는 토크 앵글 센서모듈로서,
상부케이스와 하부케이스가 상, 하로 결합되어 내부에 일정 수용공간을 형성하며 상부측으로는 입력축이 내입되고 하부측으로 출력축이 내입되는 케이스하우징과; 상기 케이스하우징 내에 배치되며 입력축과 연결되어 동반회전하는 스테이터와; 상기 스테이터 내주면에 이격되어 배치되고 출력축과 연결되어 동반회전하며 외주면에 다중극을 가지는 제1마그네트와 제2마그네트가 각각 형성되는 로터와; 상기 로터의 제1마그네트 외측으로 설치되어 로터의 제1마그네트 자속 변화를 검출하여 출력축 회전량을 검출하는 앵글센서와; 상기 로터의 제2마그네트 외측으로 설치되어 로터의 제2마그네트 자속 변화를 검출하여 입력축과 출력축 간 토크량을 검출하는 토크센서와; 상기 앵글센서 및 토크센서가 전기적으로 연결되는 PCB기판;을 포함하여 구성된다.

Description

토크 앵글 센서모듈{Torque angle sensor module}
본 발명은 마그넷 일체형 토크 앵글 센서모듈에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 조향 방향, 조향 각도, 토크, 조향 속도를 검출하기 위해 사용되는 마그넷을 일체화시켜 부품 구성을 간소화함에 따라 조립 시 불량률을 최소화하고 분해능 향상 및 성능 안정화를 유도할 수 있는 토크 앵글 센서모듈에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향의 안정성을 보장하기 위한 장치로 별도의 동력으로 보조하는 보조 조향장치가 사용된다. 기존에는 이와 같은 보조 조향장치를 유압을 이용한 장치로 사용하였으나, 최근에는 동력의 손실이 적고 정확성이 우수한 전동식 조향장치(EPS, Electronic Power Steering System}가 사용된다.
전동식 조향장치는 차속센서, 토크센서 및 앵글센서 등에서 감지한 운행조건 및 운전자 조작정보에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.
차속센서는 운행중인 자동차의 운행 속도를 감지하고, 토크센서(Torque Sensor)는 조향축에 가해지는 토크를 감지하여 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하고, 앵글센서(Angle Sensor)는 조향축의 회전각에 비례하는 전기신호를 출력하는 장치이다.
최근에는 이들 센서들 중, 운전자의 스티어링 휠 조작정보를 감지하는 토크센서와 앵글센서를 하나의 센서로 구성하는 장치로서 토크 앵글 센서(TAS)가 제안되어 그 사용이 증가하고 있다.
도 1은 이와 같은 종래의 토크앵글센서를 나타내는 분해 사시도이다.
토크앵글센서는 상부로부터 상부케이스(100), 로터(500) 및 스테이터(600), PCB(400), 메인기어(410) 및 서브기어(420), 그리고 하부케이스(30)로 구성된다.
상기 PCB(400)를 기준으로 상측에서는 토크센서의 센싱역할을 하게 되는 로터(500)와 스테이터(600)가 배치되고, 하측에는 앵글센서 역할을 하는 기어(410, 420)가 배치된다.
토크센서의 경우 로터(500)의 외주면을 따라 마그네트가 배치되고 그 외주면에 마그네트의 극성에 대응하는 돌출편을 가진 스테이터(600)가 배치됨으로써 상호 회전량의 차이에 따라 자기량을 검출하여 입력축과 출력축의 토크를 검출하여 전자 제어장치로 전송하게 된다.
앵글센서의 경우 운전자가 조향휠을 회전함에 따라 조향축에 부착된 메인기어(410)가 연동하여 회전하면서 회전각도의 차이가 발생하게 되고, 이 때 메인기어(410)에 부착된 서브기어(420)들에 부착된 마그네트의 자기장과 회전방향을 홀 아이씨(Hall IC; 401, 402)가 인식하여 신호를 전자제어장치로 이송하게 되는 것이다.
그러나, 상기 앵글센서는 메인기어와 서브 기어 간의 치합 구조에 따라 백래쉬(한 쌍의 기어 사이의 틈, backlash)가 발생하므로 정확한 조향각 측정이 불가능한 문제가 있다.
아울러 부품수가 많아 조립 시 조립 공수 및 불량률이 상승되는 문제가 초래되고, 많은 부품수에 따른 원가 상승 요인을 가지는 문제가 있는데, 특히 가격이 비교적 고가인 홀 아이씨를 두개 이상 구성하여야 함에 따라 제조원가의 상승을 야기하게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 출력축에 연결되는 로터의 외주면에 다중극 및 3개소 트랙 이상으로 구성되는 마그넷을 형성함으로써 토크 앵글 센서모듈의 부품 구성을 간소화하여 조립 시 불량률을 최소화하고 분해능 향상 및 성능 안정화를 유도할 수 있는 토크 앵글 센서모듈을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 조향 입력축과 출력축 사이에 배치되는 토크 앵글 센서모듈로서,
상부케이스와 하부케이스가 상, 하로 결합되어 내부에 일정 수용공간을 형성하며 상부측으로는 입력축이 내입되고 하부측으로 출력축이 내입되는 케이스하우징과; 상기 케이스하우징 내에 배치되며 입력축과 연결되어 동반회전하는 스테이터와; 상기 스테이터 내주면에 이격되어 배치되고 출력축과 연결되어 동반회전하며 외주면에 다중극을 가지는 제1마그네트와 제2마그네트가 각각 형성되는 로터와; 상기 로터의 제1마그네트 외측으로 설치되어 로터의 제1마그네트 자속 변화를 검출하여 출력축 회전량을 검출하는 앵글센서와; 상기 로터의 제2마그네트 외측으로 설치되어 로터의 제2마그네트 자속 변화를 검출하여 입력축과 출력축 간 토크량을 검출하는 토크센서와; 상기 앵글센서 및 토크센서가 전기적으로 연결되는 PCB기판;을 포함하여 구성된다.
여기서 상기 로터의 제1마그네트는 로터의 수평면상 외주면을 따라 상, 하로 다중극을 가지는 제1마그네트띠 및 제2마그네트띠로 구성되되, 상기 제1마그네트띠와 제2마그네트띠는 극성 분포가 상, 하로 어긋나도록 배치되며, 상기 제1마그네트와 제2마그네트 사이에는 제1마그네트와 제2마그네트의 자기장을 차폐하기 위한 차폐블럭이 더 포함된다.
또한 상기 앵글센서 및 토크센서는 자기저항소자(AMR IC) 및 홀 소자(Hall IC) 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 아울러 상기 앵글센서는 2개소가 일정 간격 이격되어 상기 로터의 제1마그네트 외측으로 설치되되, 2개소의 앵글센서 중 어느 하나의 앵글센서만 로터의 제1마그네트 자속변화를 검출하다가 해당 앵글센서가 동작하지 않는 것으로 판단되는 경우 다른 하나의 앵글센서가 동작되도록 이루어진다.
본 발명에 따르면 다중극을 가지는 3개소 이상의 트랙으로 형성되는 로터와 이의 외주면에 이격 배치되는 스테이터의 구성변경에 따라 기존 토크 앵글 센서모듈의 메인기어 및 서브기어를 제거하게 되어 백래쉬 등에 따른 정확성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
아울러 부품수의 간소화에 따라 조립시 발생되는 조립공수 및 불량률을 감소시켜 생산성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 토크 앵글 센서모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 앵글 센서모듈와 입력축 및 출력축의 결합모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 앵글 센서모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로터를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 앵글 센서모듈와 입력축 및 출력축의 결합모습을 나타내는 사시도이다.
본 발명에 따른 토크 앵글 센서모듈(100)은 상기 입력축(S1)과 출력축(S2) 사이에 배치된다.
상기 입력축(S1)은 차량의 운전석에 설치되어 운전자의 조작력이 외력에 의하여 회전하는 스티어링 핸들(미도시)과 연결되어 상기 스티어링 핸들과 동일하게 회전한다.
상기 출력축(S2)는 조향 바퀴인 차량의 전륜과 연결되며 상기 입력축(S1)으로부터 힘을 전달받아 회전한다.
아울러 상기 토크 앵글 센서모듈(100)은 상부케이스(11)와 하부케이스(12)로 구성되는 케이스하우징(10)으로 외형이 이루어지며 상기 케이스하우징(10) 내에 스테이터(20), 로터(30), 앵글센서(40), 토크센서(50) 등이 탑재된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 앵글 센서모듈의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로터를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 토크 앵글 센서모듈(100)은 크게 상부케이스(11)와 하부케이스(12)가 상, 하로 결합되어 내부에 일정 수용공간을 형성하며 상부측으로는 입력축이 내입되고 하부측으로 출력축(S2)이 내입되는 케이스하우징(10)과, 상기 케이스하우징(10) 내에 배치되며 입력축(S1)과 연결되어 동반회전하는 스테이터(20)와, 상기 스테이터(20) 내주면에 이격되어 배치되고 출력축(S2)과 연결되어 동반회전하며 외주면에 다중극을 가지는 제1마그네트(31)와 제2마그네트(32)가 각각 형성되는 로터(30)와, 상기 로터(30)의 제1마그네트(31) 외측으로 설치되어 로터(30)의 제1마그네트(31) 자속 변화를 검출하여 출력축(S2) 회전량을 검출하는 앵글센서(40)와, 상기 로터(30)의 제2마그네트(32) 외측으로 설치되어 로터(30)의 제2마그네트(32) 자속 변화를 검출하여 입력축(S1)과 출력축(S2) 간 토크량을 검출하는 토크센서(50)와, 상기 앵글센서(40) 및 토크센서(50)가 전기적으로 연결되는 PCB기판(60)으로 구성된다.
여기서 상기 스테이터(20)는 상기 입력축(S1)과 연결되어 동반회전하는데, 이러한 스테이터(20)는 중앙부측에 관통구가 형성되어 입력축(S1)이 내입됨에 따라 입력축(S1)과 스테이터(20)가 결합되게 된다.
도면에서는 도시되지 않았으나, 상기 스테이터(20)의 내주면에는 로터(30)의 제1마그네트(31) 및 제2마그네트(32)와 자기장이 형성되도록 치가 형성된다.
한편 상기 로터(30)는 상기 스테이터(20)의 내주면에 이격되어 배치되며, 상기 출력축(S2)과 연결된다. 아울러 상기 로터(30)는 중앙부가 관통되어 상기 출력축(S2)과 결합가능하며 외주면에는 N극 및 S극이 교번하여 배열되는 다중극을 가지는 제1마그네트(31)와 제2마그네트(32)가 각각 형성된다.
상기 제1마그네트(31)의 다중극은 제2마그네트(32)의 하나의 다중극 사이에 다수개 형성된다.
즉 제2마그네트(32)에 형성되어 있는 N극 또는 S극중 하나의 자석의 폭에 대응되는 넓이에 제1마그네트(31)의 N극 및 S극이 교번하여 배열되는 다중극 자석이 다수개 배치되어 있는 것이다.
여기서 상기 로터(30)의 제1마그네트(31)는 로터(30)의 수평면상 외주면을 따라 상, 하로 다중극을 가지는 제1마그네트띠(31a) 및 제2마그네트띠(31b)로 구성되는데, 상기 제1마그네트띠(31a)와 제2마그네트띠(31b)는 극성 분포가 상, 하로 어긋나도록 배치된다.
아울러 상기 제1마그네트(31)와 제2마그네트(32) 사이에는 제1마그네트(31)와 제2마그네트(32)의 자기장을 차폐하기 위한 차폐블럭(33)이 형성됨이 바람직하다.
이러한 로터(30)의 제1마그네트(31)는 이에 일정간격 이격 배치되는 상기 앵글센서(40)에 의해 자속의 변화량이 검출되어 출력축(S2)의 회전량을 검출할 수 있게 된다.
즉, 상기 앵글센서(40)로부터 제1마그네트띠(31a) 및 제2마그네트띠(31b)에 대한 각 자기 신호를 통해 각각 독립적인 조향각이 산출되고, 상기 두 자기 신호를 상호 비교 연산하여 전체 회전 구간에 대한 최종적인 조향각이 산출되게 된다.
아울러 상기 제1마그네트띠(31a)와 제2마그네트띠(31b)를 통해 하나의 앵글센서(40), 예를 들면 하나의 홀 소자(Hall IC)만 있어도 회전 각도 변화량을 측정가능하므로 기존 기어 구성을 통한 출력축의 회전 각도 변화량을 검출할 시에 필요한 2개소의 홀 소자보다 하나의 홀 소자가 제거 가능해진다.
또한 상기 제2마그네트(32)는 이에 일정간격 이격 배치되는 상기 토크센서(50)에 의해 자속의 변화량이 검출되어 입력축(S1)과 출력축(S2)의 토크(비틀림 힘)를 검출하게 된다.
즉, 입력축(S1)에 결합된 스테이터(20)와 출력축(S2)에 결합된 로터(30) 간의 회전각도 차이에 따라 상기 로터(30)의 제2마그네트(32)와 스테이터(20) 사이에 형성되는 자기장이 변화되고 상기 토크센서(50)는 이와 같은 자기장 변화를 감지하게 되는 것이다.
아울러 상기 앵글센서(40) 및 토크센서(50)는 자기저항소자(AMR IC) 및 홀 소자(Hall IC) 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 상기 PCB기판(60) 상에 전기적으로 접속되어 동작구동이 이루어진다.
여기서 상기 앵글센서(40)는 본 발명의 일실시예에 따라 2개소가 일정 간격 이격되어 상기 로터(30)의 제1마그네트(31) 외측으로 설치될 수 있다.
이 경우 상기 2개소의 앵글센서(40) 중 어느 하나의 앵글센서(40)만 로터(30)의 제1마그네트(31) 자속변화를 검출하다가 해당 앵글센서(40)가 동작하지 않는 것으로 판단되는 경우, 즉 오작동이 발생되는 경우에는 다른 하나의 앵글센서(40)가 동작되도록 구성될 수 있는 것이다.
또한 상기 PCB기판(60) 상에 설치되는 커넥터(70)를 통해 앵글센서(40) 및 토크센서(50)로부터 감지된 검출정보는 외부의 마이크로 컨트롤러에 전송되고, 상기 마이크로 컨트롤러는 미리 설정된 기준값과 검출정보를 비교하여 토크량 및 회전량을 판단하게 된다.
상술한 바와 같은 토크 앵글 센서모듈은 앵글센서(40)와 토크센서(50)가 구비되어 운전자의 조향 의지 및 스티어링 핸들이 회전된 각도를 검출할 수 있게 된다.
따라서 상기 운전자의 조향 의지에 따라 보조 조작력을 조향 바퀴측에 제공하여 운전자가 적은 힘으로 스티어링 핸들을 조작할 수 있도록 할 수 있고, 상기 스티어링 핸들이 회전된 각도에 따라 차량을 제어하기 위한 데이터로 사용하거나 사용자에게 스티어링 핸들이 회전된 정보를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 로터(30)에 회전량을 검출하기 위한 제1마그네트(31)와 토크를 검출하기 위한 제2마그네트(32)를 일체화시켜 기존 토크 앵글 센서모듈의 기어부를 완전히 제거할 수 있으며 이러한 부품 간소화를 통해 조립공수의 감소, 조립 시 발생되는 불량률을 제거할 수 있음과 동시에 기존 기어부의 백래쉬 등에 따른 검출정보의 오류를 원천적으로 제거하였다.
이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.
10 : 케이스하우징 20 : 스테이터
30 : 로터 40 : 앵글센서
50 : 토크센서 60 : PCB기판
70 : 커넥터 100 : 토크 앵글 센서모듈

Claims (5)

  1. 조향 입력축과 출력축 사이에 배치되는 토크 앵글 센서모듈로서,
    상부케이스(11)와 하부케이스(12)가 상, 하로 결합되어 내부에 일정 수용공간을 형성하며 상부측으로는 입력축이 내입되고 하부측으로 출력축이 내입되는 케이스하우징(10)과;
    상기 케이스하우징(10) 내에 배치되며 입력축과 연결되어 동반회전하는 스테이터(20)와;
    상기 스테이터(20) 내주면에 이격되어 배치되고 출력축과 연결되어 동반회전하며 외주면에 다중극을 가지는 제1마그네트(31)와 제2마그네트(32)가 각각 형성되는 로터(30)와;
    상기 제2마그네트(32)에 형성되어 있는 N극 또는 S극중 하나의 자석의 폭에 대응되는 넓이에 제1마그네트(31)의 N극 및 S극이 교번하여 배열되는 다중극 자석이 다수개 배치되며;
    상기 로터(30)의 제1마그네트(31) 외측으로 설치되어 로터(30)의 제1마그네트(31) 자속 변화를 검출하여 출력축 회전량을 검출하는 앵글센서(40)와;
    상기 로터(30)의 제2마그네트(32) 외측으로 설치되어 로터(30)의 제2마그네트(32) 자속 변화를 검출하여 입력축과 출력축 간 토크량을 검출하는 토크센서(50)와;
    상기 앵글센서(40) 및 토크센서(50)가 전기적으로 연결되는 PCB기판(60);을 포함하여 구성되고;
    상기 로터(30)의 제1마그네트(31)는 로터(30)의 수평면상 외주면을 따라 상, 하로 다중극을 가지는 제1마그네트띠(31a) 및 제2마그네트띠(31b)로 구성되되, 상기 제1마그네트띠(31a)와 제2마그네트띠(31b)는 극성 분포가 상, 하로 어긋나도록 배치되는 것을 특징으로 하는 토크 앵글 센서모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1마그네트(31)와 제2마그네트(32) 사이에는 제1마그네트(31)와 제2마그네트(32)의 자기장을 차폐하기 위한 차폐블럭(33)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 토크 앵글 센서모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 앵글센서(40) 및 토크센서(50)는 자기저항소자(AMR IC) 및 홀 소자(Hall IC) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 토크 앵글 센서모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 앵글센서(40)는 2개소가 일정 간격 이격되어 상기 로터(30)의 제1마그네트(31) 외측으로 설치되되,
    2개소의 앵글센서(40) 중 어느 하나의 앵글센서(40)만 로터(30)의 제1마그네트(31) 자속변화를 검출하다가 해당 앵글센서(40)가 동작하지 않는 것으로 판단되는 경우 다른 하나의 앵글센서(40)가 동작되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 토크 앵글 센서모듈.
KR1020150154786A 2015-11-04 2015-11-04 토크 앵글 센서모듈 KR101730547B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150154786A KR101730547B1 (ko) 2015-11-04 2015-11-04 토크 앵글 센서모듈
PCT/KR2016/012291 WO2017078334A1 (ko) 2015-11-04 2016-10-28 토크 앵글 센서모듈
US15/575,645 US10345171B2 (en) 2015-11-04 2016-10-28 Torque angle sensor module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150154786A KR101730547B1 (ko) 2015-11-04 2015-11-04 토크 앵글 센서모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101730547B1 true KR101730547B1 (ko) 2017-04-27

Family

ID=58662203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150154786A KR101730547B1 (ko) 2015-11-04 2015-11-04 토크 앵글 센서모듈

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10345171B2 (ko)
KR (1) KR101730547B1 (ko)
WO (1) WO2017078334A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102070409B1 (ko) * 2018-10-24 2020-03-02 허용수 자기유도방식을 적용한 토크앵글센서모듈
KR102264315B1 (ko) * 2020-01-09 2021-06-14 한국에스케이에프씰 주식회사 다회전 절대위치 검출 토크앵글센서 모듈

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11022510B2 (en) * 2016-11-08 2021-06-01 Lg Innotek Co., Ltd. Torque index sensor and steering device comprising same
KR102520962B1 (ko) * 2019-02-15 2023-04-12 현대모비스 주식회사 조향장치용 토크센서 모듈

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101020420B1 (ko) 2009-03-23 2011-03-08 대성전기공업 주식회사 조향장치용 비접촉식 토크센서
KR101675531B1 (ko) * 2009-11-20 2016-11-14 엘지이노텍 주식회사 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치
KR101778301B1 (ko) * 2010-12-21 2017-09-26 엘지이노텍 주식회사 토크앵글센서
KR20130044417A (ko) * 2011-10-24 2013-05-03 엘지이노텍 주식회사 토크 인덱스 센서
CN103424218B (zh) * 2012-05-17 2016-05-04 Lg伊诺特有限公司 转矩角传感器
KR102107155B1 (ko) * 2013-12-26 2020-05-06 엘지이노텍 주식회사 토크 앵글 센서

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102070409B1 (ko) * 2018-10-24 2020-03-02 허용수 자기유도방식을 적용한 토크앵글센서모듈
KR102264315B1 (ko) * 2020-01-09 2021-06-14 한국에스케이에프씰 주식회사 다회전 절대위치 검출 토크앵글센서 모듈
CN113108689A (zh) * 2020-01-09 2021-07-13 韩国Skf密封解决方案(株) 多旋转绝对位置检测扭矩角度传感器模块

Also Published As

Publication number Publication date
US20180120182A1 (en) 2018-05-03
WO2017078334A1 (ko) 2017-05-11
US10345171B2 (en) 2019-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2664906B1 (en) Torque angle sensor
KR102120313B1 (ko) 토크 인덱스 센서
JP5580427B2 (ja) 操向トルク及び操向角測定装置並びにこれを備えた車両用操向装置
KR101681778B1 (ko) 토크앵글센서
KR101730547B1 (ko) 토크 앵글 센서모듈
KR102288523B1 (ko) 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치
KR101778301B1 (ko) 토크앵글센서
KR102107155B1 (ko) 토크 앵글 센서
EP3093625B1 (en) Gear module, angle sensor and vehicle
KR101884229B1 (ko) 토크센서
KR101650457B1 (ko) 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치
KR20120010695A (ko) 자계차폐구조를 가진 토크 인덱스 센서
KR20140005061A (ko) 절대위상각 검출을 이용한 조향장치의 토크센서
JP2014066561A (ja) 回転角度・トルク検出装置
KR101787912B1 (ko) 센싱 조립체
KR20120133404A (ko) 토크앵글센서
KR101640945B1 (ko) 조향각 센싱 장치
KR102068187B1 (ko) 토크앵글센서
KR101257583B1 (ko) 스티어링 시스템의 토크 센서
KR20110055851A (ko) 차량의 조향토크 및 조향각 검출장치
KR101859768B1 (ko) 토크 인덱스 서브 앵글 센서
KR102264315B1 (ko) 다회전 절대위치 검출 토크앵글센서 모듈
CN111284560A (zh) 转向位置旋转传感器配件
KR102070409B1 (ko) 자기유도방식을 적용한 토크앵글센서모듈
KR102293351B1 (ko) 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant