KR102288523B1 - 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치 - Google Patents

토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102288523B1
KR102288523B1 KR1020140194400A KR20140194400A KR102288523B1 KR 102288523 B1 KR102288523 B1 KR 102288523B1 KR 1020140194400 A KR1020140194400 A KR 1020140194400A KR 20140194400 A KR20140194400 A KR 20140194400A KR 102288523 B1 KR102288523 B1 KR 102288523B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnet
yoke member
gear
rotor holder
circumferential surface
Prior art date
Application number
KR1020140194400A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160081135A (ko
Inventor
우명철
Original Assignee
엘지이노텍 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 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020140194400A priority Critical patent/KR102288523B1/ko
Priority to EP15875586.8A priority patent/EP3241721B1/en
Priority to JP2017533454A priority patent/JP6745802B2/ja
Priority to PCT/KR2015/014081 priority patent/WO2016108492A1/ko
Priority to CN202010542420.8A priority patent/CN111776067B/zh
Priority to US15/541,348 priority patent/US10345166B2/en
Priority to CN201580071928.1A priority patent/CN107107954B/zh
Publication of KR20160081135A publication Critical patent/KR20160081135A/ko
Priority to JP2020132245A priority patent/JP7071450B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of KR102288523B1 publication Critical patent/KR102288523B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2422/00—Indexing codes relating to the special location or mounting of sensors
    • B60W2422/50—Indexing codes relating to the special location or mounting of sensors on a steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/20—Steering systems
    • B60W2510/202—Steering torque

Abstract

본 발명은 차량의 조향각 센싱장치에 적용되는 토크센서의 구조에 대한 것으로, 로터홀더에 결합하는 요크부재와 마그네트의 결합을 접착제를 사용하지 않고 지지결합부를 사용하여 상부에서 결착하여 접착제 변질과 탈루로 인한 마그네트의 이탈불량을 해소하여 토크센서의 성능을 향상시킬 수 있는 토크센서모듈을 제공한다.

Description

토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치{TORQUE ANGLE SENSOR MODULE AND APPARATUS FOR SENSING STEERING ANGLE OF VEHICLE USING THE SAME}
본 발명은 차량의 조향각 센싱장치에 적용되는 토크센서 및 앵글센서의 구조에 대한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향의 안정성을 보장하기 위한 장치로 별도의 동력으로 보조하는 조향장치가 사용된다. 기존에는 이와 같은 보조 조향장치를 유압을 이용한 장치로 사용하였으나, 최근에는 동력의 손실이 적고 정확성 이 우수한 전동식 조향장치(Electronic Power Streeing System)가 사용된다.
상기와 같은 전동식 조향장치(EPS)는 차속센서, 토크 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다. 이러한 전동식 조향장치에서 토크센서의 경우 로터의 외주면을 따라 마그네트가 배치되고 그 외주면에 마그네트의 극성에 대응하는 돌출 편을 가진 스테이터가 배치됨으로써 상호 회전량의 차이에 따라 자기량을 검출하여 입력축과 출력축의 토크를 검출하여 전자 제어장치로 전송하게 된다. 아울러, 토크앵글센서(Torque Angle Sensor)는 조향축에 가해지는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하고, 조향축의 회전각에 비례하는 전기신호를 출력하는 구성이다.
이러한 구성에서 로터의 외주면에 배치되는 마그네트 사이에는 자력을 효율적으로 증강 및 제어하기 위한 요크부재가 삽입되며, 마그네트와 요크부재는 접착제를 이용하여 결합하게 되어, 하나의 모듈로 구성되게 된다. 그러나 이러한 접착제의 사용으로 인한 결합구조는 접착불량으로 인해 마그네트의 이탈을 가져오게 하는 문제를 발생하고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0108729호(2010. 10. 08. 공개)
본 발명의 실시예들은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 로터홀더에 결합하는 요크부재와 마그네트의 결합을 접착제를 사용하지 않고 지지결합부를 사용하여 상부에서 결착하여 접착제 변질과 탈루로 인한 마그네트의 이탈불량을 해소하여 토크센서의 성능을 향상시킬 수 있는 토크센서모듈을 제공할 수 있도록 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는 내부가 중공되는 로터홀더와 상기 로터홀더의 외주면을 따라 결합되는 요크부재 및 상기 요크부재의 외주면과 접촉하며 결합하는 제1마그네트를 포함하며, 상기 로터홀더의 상면에서 연장되며, 상기 요크부재 및 상기 제1마그네트의 상면에 접촉하는 지지결합부를 포함하는 토크센서모듈을 제공할 수 있도록 한다.
나아가, 본 발명의 다른 실시예에서는 상술한 토크센서모듈을 적용하여 중공을 통해 입력축과 연결되며, 외주면에 요크부재와 제1마그네트가 결합하는 로터와 상기 로터의 외주면에 이격되어 배치되며, 출력축과 연결되는 스테이터, 그리고 상기 스테이터 하측에 결합하며, 상기 스테이터와 함께 회동하는 메인기어 및 상기 메인기어와 연동하며 제2마그네트 및 제3마그네트를 포함하는 복수 개의 서브기어를 포함하는 기어모듈를 포함하는 조향 센싱장치를 구현할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 로터홀더에 결합하는 요크부재와 마그네트의 결합을 접착제를 사용하지 않고 지지결합부를 사용하여 상부에서 결착하여 접착제 변질과 탈루로 인한 마그네트의 이탈불량을 해소하여 토크센서의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 지지결합부를 로터홀더에서 연장되는 부분을 융착하여 형성하고, 나아가 요크부재와 마그네트의 경계 결합부 상부를 덮는 구조로 형성하는 경우 제조공정의 효율성은 물론 결착성을 더욱 향상할 수 있는 효과도 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토크센서모듈의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 1은 요크부재와 로터홀더의 분리개념도, 도 2 및 도 3은 요크부재가 결합한 로터홀더에 마그네트 부재를 결합하는 개념도를 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 도 3에서 도시한 본 발명의 실시예에 따른 토크센서모듈에서 지지결합부의 형성 실시예를 도시한 것이다.
도 6은, 도 1 내지 도 5에서 상술한 본 발명의 실시예에 따른 토크센서모듈을 적용한 조향각 센싱장치의 일 구현예의 분리도면을 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 기어모듈의 부분을 도시한 요부 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토크센서모듈의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 1은 요크부재와 로터홀더의 분리개념도, 도 2 및 도 3은 요크부재가 결합한 로터홀더에 마그네트 부재를 결합하는 개념도를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 토크센서모듈은 내부가 중공되는 로터홀더(110)와 상기 로터홀더의 외주면을 따라 결합되는 요크부재(120), 그리고 상기 요크부재(120)의 외주면과 접촉하며 결합하는 제1마그네트(130)를 포함하며, 특히, 상기 로터홀더(130)의 상면에서 연장되며, 상기 요크부재 및 상기 제1마그네트의 상면에 접촉하는 지지결합부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 로터홀더(110)는 도시된 것과 같이, 내부가 중공되는 구조를 가지며, 외주면이 일정한 폭을 가지고 원통형상으로 구현되는 구조를 가진다. 이 경우 상기 로터홀더(110)는 외주면인 몸체(111)와 상기 몸체(111)의 상단부에서 외부 방향으로 절곡되는 상부지지부(113) 및, 하단부에서 외부 방향으로 돌출되어 절곡되는 하부지지부(113)가 구현되는 구조로 형성될 수 있다. 상기 상부지지부(113)와 하부지지부(113)는 도 1 및 도 2에서 도시된 것과 같이 상기 몸체(111)의 외주면에 밀착하여 결합하는 요크부재(120)이 안착하여 지지할 수 있도록 하며, 상하부의 이탈을 방지할 수 있도록 안정적인 지지력을 구현하게 된다. 아울러, 상기 로터홀더(110)의 내부의 중공부는 추후 입력축(도 6참조)에 연결되어 함께 회전하게 된다.
상기 요크부재(120)는 상기 로터홀더(110)의 몸체(111)의 외주면에 밀착할 수 있는 구조로 링형상으로 구현됨이 일반적이며, 제조공정은 인서트 사출 공정에 의해 구현될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 최종 결합구조인 도 3의 구조를 구현하기 이전의 로터홀더(110)의 외주부 상부면에는 지지결합부를 형성하기 위한 돌출구조물(P1, P2, P3)이 마련되는 구조로 구현된다. 상기 돌출구조물(P1, P2, P3)의 경우, 상기 로터홀더(110)를 제조할 때, 사출공정에서 미리 형성할 수 있으며, 또는 이와는 달리 별도의 부재를 이용하여 돌출구조물이 부착되는 구조로 구현할 수 있다. 상기 돌출구조물(P1, P2, P3)은 요크부재(120)와 제1마그네트(130)가 결합한 이후, 융착 공정을 통해 도 3에 도시된 것과 같이, 요크부재와 제1마그네트를 상부에서 강하게 결착할 수 있는 지지결합부(141, 142)의 구조로 구현되게 된다.
도 4 및 도 5는 도 3에서 도시한 본 발명의 실시예에 따른 토크센서모듈에서 지지결합부의 형성 실시예를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 토크센서모듈에서 지지결합부(141, 142, 143)는 로터홀더(110)의 상부의 외주면에서 연장형성되어 외부방향으로 돌출되며 상호 이격되는 2 개 이상의 단위 지지결합부(141, 142, 143)를 포함하는 구조로 구현될 수 있다. 물론, 단위 지지결합부는 1개일 수도 있으나, 안정적인 구조를 구현하기 위해서는 2개 이상으로 구현되는 것이 더욱 효율적이다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 요크부재(120)의 외주면과 제1마그네트(130)의 내주면이 상호 접착제를 사용하지 않고 결착하는 구조(이하, '비점착결합구조'라한다.)로 접촉하게 되며, 이러한 비점착결합구조임에도 상술한 지지결합부의 구성으로 인해 상하부 방향에 안정적인 결합력을 형성할 수 있게 된다.
아울러, 상기 지지결합부는 상기 요크부재의 외주면과 상기 제1마그네트의 내주면이 직접 접촉하는 경계면의 상부를 덮을 수 있도록 형성되는 것이 결합력을 향상할 수 있게 하는 점에서 더욱 안정적인 효과를 구현할 수 있게 된다. 이를 위해, 상기 단위 지지결합부(141, 142, 143)는, 상기 요크부재(120) 및 상기 제1 마그네트(130)의 두께의 합(d1+d2) 이하의 돌출 폭(d3)을 가질 수 있도록 한다. 즉, 상기 단위 지지결합부(141, 142, 143)의 길이는, 상기 로터홀더(110)의 외주면에서 연장되는 길이(d3)가 상기 요크부재(120)과 제1마그네트(130)의 경계면을 넘어서는 지점까지 연장될 수 있도록 하여 결합력을 강화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 지지결합부의 다른 구현예는 도 5에 도시된 구조와 같이 구현될 수 있다. 즉, 도 4에서 서로 이격되는 다수의 지지결합부를 구현하는 구조가 아니라, 지지결합부(140) 자체를 상기 로터홀더(110)의 외주면을 따라서 외부방향으로 돌출되는 링형상의 구조로 구현할 수도 있다. 물론, 이 경우에도 상기 로터홀더(110)의 외주면에서 연장되는 길이(d3)가 상기 요크부재(120)과 제1마그네트(130)의 경계면을 넘어서는 지점까지 연장될 수 있도록 하여 결합력을 강화할 수 있도록 구현할 수 있음은 상술한 바와 같다.
이상에서 상술한 본 발명의 실시예에 따른 토크센서모듈은 로터홀더에 결합하는 요크부재와 마그네트의 결합을 접착제를 사용하지 않고 지지결합부를 사용하여 상부에서 결착하여 접착제 변질과 탈루로 인한 마그네트의 이탈불량을 해소할 수 있는 장점이 구현되어 더욱 신뢰성 있는 조향각 센싱장치를 구현할 수 있게 된다.
도 6은, 도 1 내지 도 5에서 상술한 본 발명의 실시예에 따른 토크센서모듈을 적용한 조향각 센싱장치의 일 구현예의 분리도면을 도시한 것이다. 이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 토크센서모듈을 적용한 조향각 센싱장치의 구조를 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조향각 센싱장치(200)는, 중공을 통해 입력축(10)과 연결되는 로터홀더(110)의 외주면에 요크부재(120)와 제1마그네트가 결합하는 로터(100)가 구비된다. 상기 로터(100)는 상술한 도 1 내지 도 5에서 상술한 토크센서모듈에서 상술한 구조가 그대로 적용될 수 있음은 물론이다.
아울러, 상기 로터(100)의 외주면에 이격되어 배치되며, 출력축(11)과 연결되는 스테이터(20)와, 상기 스테이터(20) 하측에 결합하며, 상기 스테이터와 함께 회동하는 메인기어(32) 및 상기 메인기어(32)와 연동하며 제2마그네트(40) 및 제3마그네트(50)를 포함하는 복수 개의 서브기어(34, 36)를 포함하는 기어모듈(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 로터(100)와 스테이터(20)는 토크센서모듈을 구성하게 된다.
구체적으로, 토크센서모듈의 경우 로터(100)의 외주면을 따라 제1마그네트(130)가 배치되고 그 외주면에 마그네트의 극성에 대응하는 돌출편을 가진 스테이터(20)가 배치됨으로써 상호 회전량의 차이에 따라 자기량을 검출하여 입력축(10)과 출력축(11)의 토크를 검출하여 전자 제어장치로 전송하게 하는 기능을 수행한다. 이 경우 특히 상기 로터(100)는 도 1 내지 도 5에서 상술한 것과 같이, 상기 로터홀더의 상면에서 연장되며, 상기 요크부재 및 상기 제1마그네트의 상면에 접촉하는 지지결합부를 통해 접착제를 사용하지 않는 결착구조를 구현할 수 있도록 하여 안정적인 기능을 수행하는 조향 센싱장치를 제공할 수 있게 함은 상술한 바와 같다.
또한, 도 6의 구조와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 로터(100)에 포함되는 링 형상을 갖는 제1 마그네트(130)의 내측면에는 입력축(10)이 결합 된다. 입력축(10)은, 차량의 스티어링 휠(미도시)과 연결되고 운전자가 스티어링 휠을 조작하여 스티어링 휠을 회전시킴에 따라 제1 마그네트(130)는 입력축(10)과 연동하여 회전된다. 제1 마그네트(130)는 로터홀더(110)에 의하여 입력축(10)의 외주면에 결합 될 수 있다. 이 경우 상술한 요크부재가 더 포함될 수 있다. 또한, 조향각 센싱장치의 상부 쪽의 커버(C)와 하부 쪽의 제1 케이스(80) 및 제2 케이스(90)를 구비하여 스테이터 및 앵글센서모듈 등을 수용할 수 있는 구조로 구현될 수 있다.
상기 스테이터(20)는 스테이터 홀더(22)의 상단 및 상단과 대향 하는 하단에 각각 설치된다. 스테이터 홀더(22)는, 예를 들어, 원통 형상을 가질 수 있고 스테이터(20)는, 예를 들어, 링 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 스테이터(20)의 하단부로부터는 결합부(24)가 돌출될 수 있다. 상기 결합부(24)는, 예를 들어, 원통 형상을 갖고 결합부(24)에는 출력축(11)이 결합될 수 있다. 이 경우 상기 출력축(11)은 도로와 접촉되는 차량의 전륜과 연결되며, 상기 출력축(11) 및 입력축(10)은 토션바(미도시)에 의하여 연결된다. 이를 통해, 운전자가 스티어링 휠을 회전시킬 경우, 도로와 전륜과의 마찰저항에 의하여 출력축(11) 및 입력축(10)을 연결하는 토션바에는 비틀림 토크가 발생 된다. 토션바에 비틀림 토크가 발생될 경우, 입력축(10)에 연결된 제1 마그네트(130) 및 출력축(11)에 연결된 스테이터(20)의 회전 각도는 비틀림 토크에 의하여 서로 다르게 되고, 이로 인해 스테이터(20) 및 제1 마그네트(130)는 상대 운동을 하게 된다.
이 경우, 스테이터(20) 및 제1 마그네트(130)의 회전 각도가 서로 다를 경우, 제1 마그네트(130) 및 스테이터(20)의 회전각의 차이에 따라 제1 마그네트(130)와 스테이터(20) 사이에서 자기장이 발생 된다. 제1 마그네트(130) 및 스테이터(20) 사이에서 발생 된 자기장은 자기장 센서(84)에 의하여 감지되고, 자기장 센서(84)로부터 감지된 자기장의 세기는 차량의 ECU(Electric Control Unit)로 전송되게 된다. 이 경우 ECU는 기 설정된 기준 자기장의 세기와 자기장 센서(84)로부터 수신된 자기장의 세기를 비교하여 조향 토크를 산출하고, 산출된 조향 토크에 근거하여 사용자가 스티어링 휠을 조작하는데 필요한 보조 조작력을 EPS(Electric Power Steering) 모터 등으로부터 발생시킬 수 있게 된다. 도 6에 도시된 구조에서, 제1 케이스(80)는 스테이터(20)를 수납한다. 제1 케이스(80)는 스테이터(20)를 수납하기 위해 상단이 개구되고, 하단에는 스테이터(20)로부터 돌출된 결합부(24)가 관통하기에 적합한 관통홀(82)이 형성되는 구조를 구비한다.
상기 토크센서모듈과 연동하는 앵글센서모듈을 이하에서 도 6을 참조하여 설명하기로 한다. 앵글센서모듈의 경우, 일반적으로 운전자가 조향휠을 회전함에 따라 조향축에 부착된 메인기어(32)가 연동하여 회전하면서 회전각도의 차이가 발생하게 되고, 이 때 메인기어(32)에 부착된 서브기어(34, 36)들에 부착된 마그네트(40, 50)의 자기장과 회전방향을 홀 아이씨(Hall IC)가 인식하여 신호를 전자제어장치로 이송하게 되는 것이다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 조향각 센싱장치의 기어 모듈(30) 및 제2마그네트(40) 및 제3 마그네트(50;도 7참조)들은 사용자의 스티어링 휠의 조향각을 센싱할 수 있도록 한다. 따라서 상기 기어 모듈(30)은 메인 기어(32), 제1 서브 기어(34) 및 제2 서브 기어(36)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 메인 기어(32)는 상기 스테이터(20)로부터 돌출된 결합부(24)의 외측면에 끼워지고, 상기 메인 기어(32)의 외주면에는 치열이 형성되어 있다.
상기 메인 기어(32)가 상기 결합부(24)에 결합 되고, 상기 결합부(24)는 상기 출력축(11)과 결합 되기 때문에 메인 기어(32)는 출력축(11)의 회전에 연동하여 회전된다.
아울러, 상기 메인 기어(32)가 결합부(24)의 외측면으로부터 슬립되는 것을 방지하기 위하여 메인 기어(32) 및 결합부(24)에는 각각 걸림돌기(미도시) 또는 걸림 돌기와 결합되는 걸림홈(미도시)을 형성할 수 있다.
상기 기어모듈에 포함되는 상기 제1 서브 기어(34)는, 예를 들어, 원판 형상을 갖고, 제1 서브 기어(34)의 외주면에는 치열이 형성되는 구조로 형성될 수 있다. 이 경우 상기 제1 서브 기어(34)는 상기 메인 기어(32)의 치열과 직접 치차 결합 되고, 제1 서브 기어(34) 및 메인 기어(32)는 상호 평행하게 배치된다. 상기 메인 기어(32) 및 제1 서브 기어(34)는, 예를 들어, 제1 기어비를 갖는다. 또한, 상기 제2 서브 기어(36)는, 예를 들어, 원판 형상을 갖고, 제2 서브 기어(36)의 외주면에는 치열이 형성되며, 상기 제2 서브 기어(36)는 제1 서브 기어(34)와 마찬가지로 메인 기어(32)의 치열과 직접 치차 결합 되며, 제2 서브 기어(36) 및 메인 기어(32)는, 예를 들어, 제2 기어비를 갖는다.
즉, 기어모듈의 구조에서 상기 제1 서브 기어(34) 및 제2 서브 기어(36)는 각각 상기 메인 기어(32)와 직접 치차 결합 된다. 상기 제1 및 제2 서브 기어(34,36)들을 메인 기어(32)에 직접 치차 결합할 경우, 메인 기어(32)에 제1 서브기어(34)를 직접 치차 결합 및 제1 서브 기어(34)에 제2 서브 기어(34)를 직접 치차 결합할 때에 비하여 백래쉬(backlash)를 크게 감소시킬 수 있다.
도 7은 도 6의 기어모듈의 부분을 도시한 요부 단면도이다.
도 7 및 도 6을 참조하면, 제2 마그네트(40)는 제1 서브 기어(34)의 회전 중심에 배치되고, 제3 마그네트(50)는 제2 서브 기어(36)의 회전 중심에 배치된다. 제2 케이스(90)는 제1 케이스(80)의 하부에 결합 되며, 제2 케이스(90)는 상단이 개구 되고 하단에는 출력축(11)이 통과하는 관통홀(92)이 형성된다.
제1 마그네트 센서(60)는 상기 제1 서브 기어(34)의 회전 중심에 고정된 상기 제2 마그네트(40)와 마주하게 후술 될 인쇄회로기판(210)의 상면 상에 배치된다. 상기 제1 마그네트 센서(60)는 상기 제2 마그네트(40)의 회전 각도를 측정하여 발생된 신호를 ECU로 전송한다. 아울러, 상기 제2 마그네트 센서(70)는 상기 제2 서브 기어(36)의 회전 중심에 고정된 상기 제3 마그네트(50)와 마주하게 후술 될 인쇄회로기판(210)의 상기 상면과 대향하는 하면 상에 배치된다.
상술한 상기 제2 마그네트 센서(70)는 상기 제3 마그네트(50)의 회전각도를 측정하여 발생된 신호를 ECU로 전송한다. 이 후, 상기 ECU는 상기 제1 마그네트 센서(60) 및 제2 마그네트 센서(70)로부터 각각 출력된 신호를 연산하고 이 결과 조향륜의 회전각도가 산출할 수 있게 된다.
본 발명의 일실시예에서, ECU로부터 산출된 조향륜의 회전각도는 기어 모듈(30)의 메인 기어(32)와 치차 결합된 제1 및 제2 서브 기어(34,36)들의 회전 중심에 배치된 제2 및 제3 마그네트(40,50)들의 회전을 제1 및 제2 마그네트 센서(60,70)가 각각 센싱함으로써 산출된다.
아울러, 본 발명의 일실시예와 같이 기어 모듈(30)의 메인 기어(32)에 제1 및 제2 서브 기어(34,36)들을 직접 치차 결합할 경우, 메인 기어(32), 제1 서브 기어(34) 및 제2 서브 기어(34) 사이에서 발생되는 백래쉬를 감소시킬 수 있고, 백래쉬를 감소시킴에 따라 출력축(11)의 실제 회전 각도 및 제1 및 제2 마그네트 센서(60,70)에 의하여 센싱된 회전각도 사이의 편차를 크게 감소 시킬 수 있다.
아울러, 본 발명의 실싱예에 따른 조향각 센싱 장치(200)는 인쇄회로기판(210)을 더 포함할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(210)은, 예를 들어, 개구를 갖는 도우넛 형상을 갖고, 상기 인쇄회로기판(210)의 양쪽 면에는 제1 서브기어(34) 및 제2 서브 기어(36)가 회전 가능하게 결합 된다. 또한, 상기 인쇄회로기판(210)은, 예를 들어, 메인 기어(32), 제1 서브 기어(34) 및 제2 서브 기어(36)와 평행하게 배치될 수 있고, 제1 및 제2 서브 기어(34,36)들은 메인 기어(32)와 직접 치차 결합 될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(210)의 상면 및 상기 상면과 대향 하는 하면에는 제1 및 제2 마그네트 센서(60,70)들이 각각 배치된다.
이 경우 상기 인쇄회로기판(210)의 상면에 배치된 상기 제1 마그네트 센서(60)는 상기 제2 마그네트(40)의 회전각을 센싱하여 센싱 신호를 ECU로 전송하고, 상기 제2 마그네트 센서(70)는 상기 제3 마그네트(50)의 회전각을 센싱하여 센싱 신호를 ECU로 전송한다.
상기 ECU는 상기 제1 및 제2 마그네트 센서(60,70)들로부터 전송된 센싱 신호들을 연산하여 조향각을 산출한다. 한편, 상기 인쇄회로기판(210)의 양쪽에 제1 서브 기어(34)와 제2 마그네트(40) 및 제2 서브 기어(36)와 제3 마그네트(50)가 배치될 경우, 제2 마그네트(40) 및 제3 마그네트(50)로부터 각각 발생된 자기장들이 상호 간섭을 일으켜 제1 및 제2 마그네트 센서(60,70)들이 상호 간섭을 일으킬 수 있다. 이를 방지하기 위해서 제1 및 제2 서브 기어(34,36)들과 대응하는 인쇄회로기판(210)의 양쪽면들 중 적어도 하나의 면에 자기 차폐막(95)을 배치 및/또는 형성할 수 있다. 자기 차폐막(95)에 의하여 제2 및 제3 마그네트(40,50)들로부터 각각 발생 된 자기장의 간섭을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 로터
110: 로터홀더
120: 요크부재
130: 제1마그네트
140: 지지결합부
200: 조향각 센싱장치

Claims (11)

  1. 내부가 중공되는 로터홀더;
    상기 로터홀더의 외주면에 결합되는 요크부재; 및
    상기 요크부재의 외주면과 접촉하며 결합하는 제1마그네트;를 포함하며,
    상기 로터홀더의 상면에서 연장되며, 상기 요크부재 및 상기 제1마그네트의 상면에 접촉하는 지지결합부;를 포함하며,
    상기 지지결합부는 원주 방향으로 서로 이격된 복수 개의 단위 지지결합부를 포함하고,
    상기 요크부재의 외주면과 상기 제1마그네트의 내주면은 직접 접촉하는 비점착결합구조인 토크센서모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    복수 개의 상기 단위 지지결합부는 일정한 회전 각도로 이격된 토크센서모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지결합부는,
    상기 로터홀더의 상부의 외주면을 따라 외부방향으로 돌출되는 링형상으로 마련되는 토크센서모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지결합부는,
    상기 요크부재 및 상기 제1마그네트의 두께의 합 이하의 돌출 폭을 가지는 토크센서모듈.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 로터홀더는,
    상기 로터홀더 몸체의 상단에서 외부로 연장되어 돌출되는 상부지지부와,
    상기 로터홀더 몸체의 하단에서 외부로 연장되어 돌출되는 하부 지지부가 마련되는 토크센서모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지결합부는 상기 요크부재 및 상기 제1마그네트의 윗면과 융착되는 토크센서모듈.
  8. 중공을 통해 입력축과 연결되는 로터홀더의 외주면에 요크부재와 제1마그네트가 결합하는 로터;
    상기 로터의 외주면에 이격되어 배치되며, 출력축과 연결되는 스테이터;
    상기 스테이터 하측에 결합하며, 상기 스테이터와 함께 회동하는 메인기어 및 상기 메인기어와 연동하며 제2마그네트 및 제3마그네트를 포함하는 복수 개의 서브기어를 포함하는 기어모듈;를 포함하며,
    상기 로터홀더의 상면에서 연장되며, 상기 요크부재 및 상기 제1마그네트의 상면에 접촉하는 지지결합부;를 포함하고,
    상기 지지결합부는 원주 방향으로 서로 이격된 복수 개의 단위 지지결합부를 포함하고,
    상기 요크부재의 외주면과 상기 제1마그네트의 내주면은 직접 접촉하는 비점착결합구조인 조향각 센싱장치.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 지지결합부는,
    상기 로터홀더의 외주면에서 연장되며, 상기 요크부재와 상기 제1마그네트의 접촉 결합부분의 경계선 이상의 길이로 연장되는 조향각 센싱장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수 개의 서브기어는,
    상기 메인기어의 치열에 각각 치차결합하는 제1서브기어 및 제2서브기어를 포함하며,
    상기 제1서브기어 및 상기 제2서브기어의 회전의 중심에 상기 제2마그네트 및 상기 제3마그네트가 각각 배치되는 조향각 센싱장치.
KR1020140194400A 2014-12-30 2014-12-30 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치 KR102288523B1 (ko)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140194400A KR102288523B1 (ko) 2014-12-30 2014-12-30 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치
EP15875586.8A EP3241721B1 (en) 2014-12-30 2015-12-22 Torque sensor module and steering angle sensing device comprising same
JP2017533454A JP6745802B2 (ja) 2014-12-30 2015-12-22 トルクセンサーモジュール及びこれを含む操舵角センシング装置
PCT/KR2015/014081 WO2016108492A1 (ko) 2014-12-30 2015-12-22 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치
CN202010542420.8A CN111776067B (zh) 2014-12-30 2015-12-22 扭矩传感器模块和包括该扭矩传感器模块的转向角度感测装置
US15/541,348 US10345166B2 (en) 2014-12-30 2015-12-22 Torque angle sensor module and apparatus for sensing steering angle of vehicle using the same
CN201580071928.1A CN107107954B (zh) 2014-12-30 2015-12-22 扭矩传感器模块和包括该扭矩传感器模块的转向角度感测装置
JP2020132245A JP7071450B2 (ja) 2014-12-30 2020-08-04 トルクセンサーモジュール及びこれを含む操舵角センシング装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140194400A KR102288523B1 (ko) 2014-12-30 2014-12-30 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160081135A KR20160081135A (ko) 2016-07-08
KR102288523B1 true KR102288523B1 (ko) 2021-08-11

Family

ID=56284579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140194400A KR102288523B1 (ko) 2014-12-30 2014-12-30 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10345166B2 (ko)
EP (1) EP3241721B1 (ko)
JP (2) JP6745802B2 (ko)
KR (1) KR102288523B1 (ko)
CN (2) CN111776067B (ko)
WO (1) WO2016108492A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102288523B1 (ko) * 2014-12-30 2021-08-11 엘지이노텍 주식회사 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치
KR102363168B1 (ko) * 2017-04-25 2022-02-15 엘지이노텍 주식회사 센싱장치
JP7340525B2 (ja) * 2017-09-29 2023-09-07 ヘラ ゲーエムベーハー ウント コー．カーゲーアーアー 内輪と外輪とセンサとを含む軸受、およびかかる軸受を含むシステム
US11585707B2 (en) * 2018-06-08 2023-02-21 Lg Innotek Co., Ltd. Sensing device for reducing contact amount between a stator and a housing to reduce noise
SE543724C2 (en) * 2018-10-24 2021-06-29 Husqvarna Ab Articulated robotic working tool with goniometer arrangement
KR102520962B1 (ko) * 2019-02-15 2023-04-12 현대모비스 주식회사 조향장치용 토크센서 모듈
KR102645000B1 (ko) * 2019-03-08 2024-03-08 에이치엘만도 주식회사 스티어 바이 와이어식 조향장치
JP7268510B2 (ja) * 2019-07-09 2023-05-08 株式会社ジェイテクト センサ装置
US20230032374A1 (en) * 2019-12-26 2023-02-02 Lord Corporation Compliant shaft-rotor coupling for improved end stop exit
KR102264315B1 (ko) * 2020-01-09 2021-06-14 한국에스케이에프씰 주식회사 다회전 절대위치 검출 토크앵글센서 모듈
CN116735064A (zh) 2022-03-01 2023-09-12 操纵技术Ip控股公司 用于扭矩传感器的下转子组件

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4401868B2 (ja) * 2004-05-20 2010-01-20 アルプス電気株式会社 ポジションセンサ
WO2014046076A1 (ja) * 2012-09-18 2014-03-27 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 トルクセンサ

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54113374A (en) * 1978-02-24 1979-09-04 Victor Co Of Japan Ltd Rotation detector
JPH0681437B2 (ja) * 1987-05-19 1994-10-12 三菱電機株式会社 磁石発電機
JP2770047B2 (ja) 1989-06-13 1998-06-25 東京パーツ工業株式会社 回転ヨーク型面対向ブラシレスモータ
JPH04172934A (ja) * 1990-11-01 1992-06-19 Seiko Epson Corp ロータ用磁石の固定方法
US5197338A (en) * 1991-07-22 1993-03-30 Liberty Technology Center, Inc. System and method for determining torque output of motor actuated valve operators
JPH05300679A (ja) * 1992-04-17 1993-11-12 Asmo Co Ltd モータのロータ止着構造
JP2001028853A (ja) * 1999-07-12 2001-01-30 Tokyo Parts Ind Co Ltd 永久磁石ロータおよびその製造方法
JP2001275325A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Honda Motor Co Ltd 電動パワーステアリング装置
JP2005274436A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Nsk Ltd エンコーダ及び当該エンコーダを備えた転がり軸受
US7663274B2 (en) * 2004-09-21 2010-02-16 Nidec Corporation Motor
CN101258390B (zh) * 2005-09-07 2010-05-19 雅马哈发动机株式会社 旋转检测器和扭矩检测器
EP1934082B1 (de) * 2005-10-06 2012-03-21 ThyssenKrupp Presta Aktiengesellschaft Überlagerungslenkung mit mechanischer rückfallebene
US8083431B2 (en) * 2007-04-16 2011-12-27 Nexteer (Beijing) Technology Co., Ltd. Magnetic ring systems for attachment to a shaft and methods of making and using
KR101128608B1 (ko) 2008-03-11 2012-03-26 주식회사 만도 토크 앵글 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치
CN102027670B (zh) * 2008-05-28 2013-07-31 本田技研工业株式会社 电动机的控制装置及电动转向装置
JP5267033B2 (ja) * 2008-06-04 2013-08-21 株式会社ジェイテクト 着磁パルサリング及びこれを用いたセンサ付き転がり軸受装置
JP5221679B2 (ja) * 2008-06-26 2013-06-26 テソン エレクトリック シーオー エルティディ 操舵装置用非接触式トルクセンサー
JP2010203777A (ja) * 2009-02-27 2010-09-16 Jtekt Corp 着磁パルサリング、その製造方法および転がり軸受装置
KR101034113B1 (ko) * 2009-03-20 2011-05-13 대성전기공업 주식회사 조향장치용 비접촉식 토크센서
KR101279774B1 (ko) 2009-03-30 2013-07-04 주식회사 만도 토크 로터 및 이의 제작방법
KR101632692B1 (ko) * 2009-10-12 2016-06-22 엘지이노텍 주식회사 조향각 센서 모듈
CN101708736B (zh) 2009-12-11 2011-08-10 北汽福田汽车股份有限公司 方向盘转角传感器装置以及汽车电子稳定系统
KR101640945B1 (ko) * 2010-01-29 2016-07-19 엘지이노텍 주식회사 조향각 센싱 장치
JP2012168046A (ja) * 2011-02-15 2012-09-06 Kayaba Ind Co Ltd トルクセンサ
KR101872897B1 (ko) * 2011-04-25 2018-06-29 엘지이노텍 주식회사 토크 센서의 로터 및 이를 포함하는 토크 센서
KR101821817B1 (ko) 2011-07-22 2018-01-24 엘지이노텍 주식회사 리니어 스텝모터
JP5843099B2 (ja) * 2011-11-08 2016-01-13 株式会社ジェイテクト トルク検出装置および電動パワーステアリング装置
KR101863780B1 (ko) 2011-11-29 2018-06-01 엘지이노텍 주식회사 토크 센서
KR101337835B1 (ko) * 2012-01-30 2013-12-06 주식회사 티엠테크아이 개방된 자석 구조의 습식 모터를 갖는 조향 펌프
MX344866B (es) * 2013-01-11 2017-01-11 Nissan Motor Dispositivo de control de dirección y método de control de dirección.
JP2014190850A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Showa Corp 回転角度検出装置、電動パワーステアリング装置
DE102013006567A1 (de) 2013-04-05 2014-10-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Magneteinheit für eine Sensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs, Magneteinheit, Sensoreinrichtung und Kraftfahrzeug
KR102288523B1 (ko) * 2014-12-30 2021-08-11 엘지이노텍 주식회사 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4401868B2 (ja) * 2004-05-20 2010-01-20 アルプス電気株式会社 ポジションセンサ
WO2014046076A1 (ja) * 2012-09-18 2014-03-27 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 トルクセンサ

Also Published As

Publication number Publication date
CN111776067B (zh) 2023-06-13
CN111776067A (zh) 2020-10-16
JP6745802B2 (ja) 2020-08-26
JP7071450B2 (ja) 2022-05-19
JP2018502295A (ja) 2018-01-25
KR20160081135A (ko) 2016-07-08
EP3241721B1 (en) 2020-02-05
US10345166B2 (en) 2019-07-09
EP3241721A4 (en) 2018-11-14
US20170350776A1 (en) 2017-12-07
JP2020197536A (ja) 2020-12-10
WO2016108492A1 (ko) 2016-07-07
EP3241721A1 (en) 2017-11-08
CN107107954A (zh) 2017-08-29
CN107107954B (zh) 2020-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102288523B1 (ko) 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치
KR101279774B1 (ko) 토크 로터 및 이의 제작방법
KR101128608B1 (ko) 토크 앵글 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치
US10081388B2 (en) Torque sensor
JP6054625B2 (ja) アングルセンサー
KR20120004031A (ko) 토크앵글센서
KR20090002876A (ko) 토크 센서 및 이를 구비한 전동식 파워 스티어링 장치
KR20110008508A (ko) 조향용 복합 센싱 장치
KR102327238B1 (ko) 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치
US10345171B2 (en) Torque angle sensor module
KR102142532B1 (ko) 토크 센서
KR102293351B1 (ko) 토크센서모듈 및 이를 포함하는 조향각 센싱장치
KR20150029943A (ko) 전동식 조향장치의 토크 센서
KR101640945B1 (ko) 조향각 센싱 장치
KR20120133404A (ko) 토크앵글센서
KR101787912B1 (ko) 센싱 조립체
KR20150018282A (ko) 토크앵글센서
KR102441128B1 (ko) 토크 센서 및 이를 포함하는 전동식 조향장치
KR200470046Y1 (ko) 일렉트릭 파워 스티어링 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant