KR102365126B1 - 조향토크 감지장치 및 조향토크 감지방법 - Google Patents

조향토크 감지장치 및 조향토크 감지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는 제1조립단계와, 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는 제1측정단계와, 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 제1출력신호의 요동량을 산출하고 요동량을 저장하는 저장단계 및, 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는 제2조립단계에 따라 조립된 회전토크측정장치를 이용하여 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 출력신호인 제2출력신호를 출력하는 출력부와; 제2출력신호에 요동량을 보상하여 제3출력신호를 출력하는 보상부 및; 제3출력신호에 기초하여 조향토크를 산출하는 산출부를 포함하는 조향토크 감지장치에 관한 것이다.

Description

조향토크 감지장치 및 조향토크 감지방법{STEERING TORQUE SENSING APPARATUS AND STEERING TORQUE SENSING METHOD}
본 발명은 조향토크를 감지하는 기술에 관한 것이다.
차량용 조향 제어 장치는 조향 바퀴인 전륜에 걸리는 마찰저항이 커서 조향 핸들을 조향하기 위한 조작력이 클 때, 조향 핸들을 조작할 수 있도록 보조 조작력을 제공하는 장치이다.
주행중인 차량의 조향정도는 차량을 제어하기 위한 데이터로 활용되므로, 조향휠의 조향각 및 조향토크를 측정하여 차량의 조향정도를 검출한다.
조향각 감지장치(모듈)는 앵글센서(steering angle sensor)가 포함되어 있으며, 이 앵글센서는 주행 중인 차량의 제어에 필요한 조향 핸들의 조향 정도를 감지한다.
조향토크 감지장치(모듈)에는 토크센서(torque sensor)가 장착되어 있으며, 이 토크센서는 조향 핸들을 원활하게 조작할 수 있도록 토션바에 걸리는 토크를 감지한다. 위와 같은 앵글센서와 토크센서는 앵글 토크센서 조립체 내에서 다른 구성 부재들과 함께 개별적으로 모듈화, 즉 앵글센서 모듈과 토크센서 모듈로 구성된다.
한편, 상기 조향토크 감지장치(모듈)을 차량에 설치함에 있어 출력신호에 변동이 발생되어 감지의 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다. 이는, 기구적인 치수 오차에 의한 공차 또는 조정불량(Misalignment)에 의한 것일 수 있다.
만약, 조향각 감지장치(모듈) 및 조향토크 감지장치(모듈)를 기구적인 치수 오차 없이 차량에 설치하면 전술한 문제점을 해결할 수 있으나 이는, 현실적으로 어려운 실정이다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 조향토크 감지장치를 차량에 설치함에 있어 기구적인 치수 오차가 발생하더라도 일정한 출력신호를 가질 수 있는 조향토크 감지기술을 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는 제1조립단계와, 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는 제1측정단계와, 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 제1출력신호의 요동량을 산출하고 요동량을 저장하는 저장단계 및, 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는 제2조립단계에 따라 조립된 회전토크측정장치를 이용하여 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 출력신호인 제2출력신호를 출력하는 출력부와; 제2출력신호에 요동량을 보상하여 제3출력신호를 출력하는 보상부 및; 제3출력신호에 기초하여 조향토크를 산출하는 산출부를 포함하는 조향토크 감지장치를 제공한다.
다른 일 측면에서, 본 발명은 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는 제1조립단계와, 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는 제1측정단계, 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는 제2조립단계, 회전각도에 대한 회전토크측정장치의 출력신호인 제2출력신호를 측정하는 제2측정단계 및, 제2출력신호가 미리 설정된 제2정상구간 내에 포함되면 제2출력신호의 요동량을 산출하고 요동량을 저장하는 저장단계를 미리 수행한 회전토크측정장치를 이용하여 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 출력신호인 제3출력신호를 출력하는 출력부와; 제3출력신호에 요동량을 보상하여 제4출력신호를 출력하는 보상부 및; 제4출력신호에 기초하여 조향토크를 산출하는 산출부를 포함하는 조향토크 감지장치를 제공한다.
또 다른 일 측면에서, 본 발명은 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는 제1조립단계와; 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는 제1측정단계와; 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 제1출력신호의 요동량을 산출하고 요동량을 저장하는 저장단계와; 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는 제2조립단계와; 회전토크측정장치를 이용하여 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 출력신호인 제2출력신호를 출력하는 출력단계와; 제2출력신호에 요동량을 보상하여 제3출력신호를 출력하는 보상단계 및; 제3출력신호에 기초하여 조향토크를 산출하는 산출단계를 포함하는 조향토크 감지방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 조향토크 감지장치를 차량에 설치함에 있어 기구적인 치수 오차가 발생하더라도 일정한 출력신호를 가질 수 있는 조향 토크 감지 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 출력부가 사용하는 회전토크측정장치를 조립하는 일 단계를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전토크측정장치를 조립하는 단계 중 일부인 제1조립단계를 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전토크측정장치를 조립하는 단계 중 일부인 제1측정단계를 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전토크측정장치를 조립하는 단계 중 일부인 저장단계를 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전토크측정장치를 조립하는 단계 중 일부인 제2조립단계를 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 출력부의 동작을 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보상부의 동작을 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 출력부가 사용하는 회전토크측정장치를 조립하는 다른 일 단계를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치(100)는 토션바, 토크센서 및 샤프트를 포함하는 회전토크측정장치를 이용하여 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 출력신호인 제2출력신호를 출력하는 출력부(110)와 제2출력신호에 미리 저장된 요동량을 보상하여 제3출력신호를 출력하는 보상부(120) 및 제3출력신호에 기초하여 조향토크를 산출하는 산출부(130)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 출력부(110)가 사용하는 상기 회전토크측정장치를 조립하는 단계에 대해 도 2 내지 도 6을 이용하여 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 출력부가 사용하는 회전토크측정장치를 조립하는 일 단계를 도시한 도면이다. 또한, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6 각각은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전토크측정장치를 조립하는 단계 중 일부인 제1조립단계, 제1측정단계, 저장단계 및 제2조립단계를 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 출력부가 사용하는 회전토크측정장치는 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고(S200) 상기 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는(S210) 제1조립단계와, 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는(S220) 제1측정단계와, 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 제1출력신호의 요동량을 산출하고 상기 요동량을 저장하는(S230) 저장단계 및, 상기 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는(S240) 제2조립단계에 따라 조립될 수 있다.
도 3을 더 참조하여 설명하면, S200 단계는 (A)에 도시된 바와 같이 토션바(310)을 토크센서(320)에 삽입하여(S1) 제1장치(300a)로 조립할 수 있다.
상기 토션바(310)는 곧바른 봉의 한쪽 끝을 고정하고 다른쪽 끝을 비틀어, 그때의 비틀림 변위를 측정할 수 있는 스프링으로 구성될 수 있다. 토션바(310)에 사용되는 스프링은 다른 스프링에 비하여 단위 체적당 얻을 수 있는 탄성에너지가 크고, 모양이 간단해서 좁은 장소에도 설치할 수 있는 특징이 있다.
상기 토크센서(320)는 동력 전달축의 비틀림 각이나 변형 등을 측정하는 방법을 적용하여 토크를 측정하는 장치로서, 동력 전달축이 실제로 움직일 때의 전달 토크가 계측되는 특징이 있다. 이러한 측정방법에 의한 센서를 토크미터라 명명한다. 이 외에도, 토크센서는 토크를 측정하는 데는 동력 전달축을 제동 장치와 결합하여 그 일을 열 또는 전기 에너지의 형태로 방산시켜 그때의 제동량으로부터 구하는 방법을 적용하여 토크를 측정할 수 있다. 이러한 측정방법에 의한 센서를 흡수 동력계라 명명하며 전기, 물, 공기, 고체 마찰 동력계로 분류될 수 있다.
S210 단계는 (B)에 도시된 바와 같이 S200 단계를 수행하여 조립된 제1장치(300a)를 샤프트(331, 333)에 삽입하여(S1, S2) 피니언센서(300b)로 조립할 수 있다.
상기 샤프트(331, 333)는 회전운동 또는 직선왕복운동에 의해 동력을 떨어져 있는 곳에 전하는 막대 모양의 기계부품으로서, 보통 중실환축(中實丸軸)이 사용되며, 지름이 클 때나 가벼워야 할 때는 중공환축(中空丸軸)이 사용된다. 축에는 다음과 같이, 2개의 바퀴 사이에 사용되며 차체를 지탱하는 축인 차축(axle), 전동기나 원동기와 같은 동력원에서 작업부(作業部)에 동력을 전달하는 축인 전동축(傳動軸 : transmission shaft), 공작기계의 작업축이며, 주로 밀링머신의 공구를 지탱하는 축인 아버(arbor), 내연기관 또는 증기기관 등의 크랭크 부분에 사용되는 축인 크랭크축(crank shaft), 운동방향을 자유롭게 바꾸면서 회전할 수 있는 축인 가요성축(flexible shaft) 및 베어링으로 지지되며, 지지되는 축부(軸部)인 저널(journal) 등이 있다.
일 예를 들어, 상부에 위치한 제1샤프트(331)는 운전자에 의한 조향휠의 회전운동을 토션바(310)의 상부에 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 이에, 피니언센서(300b)는 상기 조향휠의 회전운동에 따른 비틀림을 갖는 토션바(310)를 토크센서(320)가 감지함으로써, 피니언센서(300b)의 출력신호인 제1출력신호를 출력할 수 있다. 또한, 하부에 위치한 제2샤프트(333)는 토션바(310)의 하부를 고정하는 기능을 수행할 수 있다. 이에, 토션바(310)는 조향휠의 회전운동에 따른 비틀림만을 포함할 수 있다. 전술한 S200 단계 및 S210 단계는 통상적으로 보조 어셈블리(Sub-Assembly) 또는 피니언센서 어셈블리(Pinion Sensor-Assembly)로 명명한다.
S220 단계는 토션바(310)를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정할 수 있다. 이와 같이 측정되는 제1출력신호는 도 4의 신호(410; 회전각도(θW1)에 대한 S(θ))과 같을 수 있다.
상기 제1출력신호는 토크센서(320)의 센서신호의 값과 S200 단계 및 S210 단계에서 발생되는 공차 또는 조정불량(Misalignment)에 의해 변동되는 신호에 의한 요동량을 포함할 수 있다. 상기 요동량은 기구적으로 같다면 항상 동일할 수 있는 특징이 있다. 상기 센서신호는 무부하로 선회하는(Rotating) 토크센서(320)에 회전각도를 입력하여 출력되는 신호로서, 상기 회전각도에 상관없이 일정할 수 있다.
자세히 설명하면, 토크센서(320)는 토크센서 자체적인 공차, 자속, 자화 및 산화 등의 외부요인에 의해 변동이 생길 수 있으나, 캘리브레이션(Calibration) 동작에 의해 일정한 값인 센서신호를 가질 수 있다. 상기 센서신호는 통상적으로 베어링 프릭션(Bearing Friction)으로 명명한다.
S230 단계는 S220 단계에서 측정된 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 상기 제1출력신호의 요동량(Wobble)을 산출하고, 산출된 요동량을 저장할 수 있다.
도 5를 참조하여 자세히 설명하면, S230 단계는 제1출력신호(410)가 미리 설정된 제1정상구간(S1(θ)을 최소값으로 하고 S2(θ)을 최대값으로 하는 구간)에 포함되면 제1출력신호(410)의 요동량(평균값이 0이고 dS(θ)의 진폭을 가질 수 있음)을 산출하고, 요동량을 저장할 수 있다. 상기 제1정상구간은 정상적으로 수행된 S200 단계 및 S210 단계에서 발생되는 공차 또는 조정불량(Misalignment)에 의해 변동되는 신호에 의한 요동량에 기초되는 값일 수 있다. 이에 따라, 피니언센서로부터 출력되는 제1출력신호가 상기 제1정상구간에 포함되지 않는다면, S200 단계 및 S210 단계가 정상적으로 수행되지 않음을 의미할 수 있다.
S240 단계는 S210 단계에서 조립된 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립할 수 있다. 전술한 S240 단계는 통상적으로 메인 어셈블리(Main-Assembly)로 명명한다.
도 6을 참조하여 자세히 설명하면, S240 단계는 피니언센서(300b)를 랙하우징(610)에 설치하여(S3) 회전토크측정장치로 조립할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 랙하우징(610)은 제1장치(300b)의 하부를 고정하는 기능을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이 S200 단계 내지 S240 단계에 따라 조립되는 회전토크측정장치는 조립단계가 단순해지는 효과가 있다. 이는, 장치를 생산함에 있어 효율성 또는 경제성 등의 이유에 따른 분업화된 산업구조에 의한 효과일 수 있다. 즉, 요동량 산출 및 저장하는 단계인 S230 단계를 앞서 수행함으로써, 기존의 조립단계에 쉽게 적용될 수 있음을 의미할 수 있다.
운전자가 조종하는 조향휠의 조향토크를 측정하는 장치는 전술한 바와 같이 도 2 내지 도 6에서 언급된 회전토크측정장치의 부품(토션바, 토크센서, 피니언 및 랙하우징)뿐만 아니라, 더 정밀한 회전토크를 측정하기 위해 더 많은 부품(베어링, 볼트, 너트 등)을 사용할 수 있다. 다만, 본 발명의 조향토크 감지장치는 조립과정(공차 또는 조정불량 등의 기구적인 요소가 일부 변경됨)에 의해 발생하는 요동량을 보상하는 장치이므로, 상기 요동량에 큰 영향을 미치는 부품을 중점으로 설명하는 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 출력부의 동작을 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 7을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치(100)의 출력부(110)는 토션바, 토크센서 및 샤프트를 포함하는 회전토크측정장치(600)를 이용하여 상기 토션바를 비틀리도록 입력되는(710) 조향각에 대한 출력신호인 제2출력신호를 출력할 수 있다. 상기 제2출력신호는 토크센서의 센서신호의 값과 회전토크측정장치(600)를 조립하는 과정에서 발생되는 공차 또는 조정불량(Misalignment)에 의해 변동되는 신호에 의한 요동량을 포함할 수 있다.
일 예를 들어, 상기 제2출력신호는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보상부의 동작을 설명하기 위한 예를 도시한 도면인 도 8의 (A)와 같은 파형일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치(100)의 보상부(120)는 출력부(110)가 출력한 제2출력신호에 회전토크측정장치(600)를 조립하는 과정에서 저장된 요동량을 보상하여 제3출력신호를 출력할 수 있다.
이에 대해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 보상부(120)의 동작을 설명하기 위한 예를 도시한 도면인 도 8을 이용하여 자세히 설명한다.
도 8(A)는 회전토크측정장치(600)의 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각(θS)에 의한 출력신호(S(θ))이고, 도 8(B)는 회전토크측정장치(600)를 조립하는 과정 중 일부인 저장단계에서 저장된 요동량으로서, 회전각도(θW2)에 의한 출력신호(S(θ))이며, 도 8(C)는 도 8(A)의 출력신호에 도 8(B)의 출력신호를 보상한 신호로서, 조향각(θS)에 의한 출력신호(S(θ))일 수 있다.
도 8을 참조하면, 출력부(110)에 의해 (A)와 같은 제2출력신호가 출력될 수 있다. 이에, 보상부(120)는 (A)와 같은 제2출력신호에 회전토크측정장치(600)를 조립하는 과정에서 저장된 (B)와 같은 요동량을 보상함으로써, (C)와 같은 제3출력신호를 출력할 수 있다.
자세히 설명하면, 조향각(θS)에 의한 출력신호(S(θ))인 (A)와 달리, (B)는 회전각도(θW2)에 의한 출력신호(S(θ))인 차이점이 있다. 이에, 보상부(120)는 요동량(B)의 회전각도(θW2)를 평행이동시켜 제2출력신호(A)의 조향각에 대응시킬 수 있다. 이후, 보상부(120)는 제2출력신호(A)에서 평행이동된 요동량(B)을 뺄셈하여 제3출력신호(C)를 출력할 수 있다.
상기 제3출력신호는 (C)에 도시된 바와 같이 조향각에 대해서는 일정값을 가질 수 있으나, 조향토크에 대해서는 비례 또는 반비례하는 값을 가질 수 있다().
본 발명의 일 실시 예에 따른 산출부(130)는 보상부(120)에서 출력된 제3출력신호에 기초하여 토션바(310)를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 조향토크를 산출할 수 있다.
일 예를 들어, 산출부(130)는 실험데이터에 기초하여 미리 저장된 제3출력신호와 조향각의 데이터에 기초함으로서 상기 조향각에 대한 조향토크를 산출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 2 내지 도 8을 이용하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치는 토크센서가 토션바와 샤프트에 고정되는 과정에서 기구적인 요소(공차 또는 조정불량(Misalignment))가 변동되어도 일정한 출력신호를 발생할 수 있는 효과가 있다. 이에, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치를 정밀하게 조향토크를 감지할 수 있다.
반면, 일반적인 조향토크 감지장치는 토크센서가 토션바와 샤프트에 고정되는 과정에서 기구적인 요소(공차 또는 조정불량(Misalignment))가 변동됨에 따라 일정하지 않는 출력신호를 발생하는 문제점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치와 달리, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치는 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는 제1조립단계와, 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 상기 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는 제1측정단계, 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는 제2조립단계, 회전각도에 대한 회전토크측정장치의 출력신호인 제2출력신호를 측정하는 제2측정단계 및, 제2출력신호가 미리 설정된 제2정상구간 내에 포함되면 제2출력신호의 요동량을 산출하고 상기 요동량을 저장하는 저장단계를 미리 수행한 상기 회전토크측정장치를 이용하여 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 출력신호인 제3출력신호를 출력하는 출력부와; 제3출력신호에 저장된 요동량을 보상하여 제4출력신호를 출력하는 보상부 및; 제4출력신호에 기초하여 조향토크를 산출하는 산출부를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치를 설명함에 있어, 도 2 내지 도 8을 이용한 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치와 일부 유사한 점에 대해서는 간략하게 설명한다. 따라서, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치의 동작을 이해함에 있어, 도 2 내지 도 8의 설명을 일부 참조할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 출력부가 사용하는 회전토크측정장치를 조립하는 단계에 대해 도 9을 이용하여 자세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 출력부가 사용하는 회전토크측정장치를 조립하는 다른 일 단계를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면 출력부가 사용하는 회전토크측정장치는 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고(S200) 상기 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는(S210) 제1조립단계와, 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는(S220) 제1측정단계와, 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는(S240) 제2조립단계와, 회전각도에 대한 회전토크측정장치의 출력신호인 제2출력신호를 측정하는(S900) 제2측정단계 및, 제2출력신호가 미리 설정된 제2정상구간 내에 포함되면 제2출력신호의 요동량을 산출하고 상기 요동량을 저장하는(S910) 저장단계를 포함할 수 있다.
상기 S900 단계에 의한 제2출력신호는 토크센서의 센서신호의 값과 S200 단계, S210 단계 및 S240 단계에서 발생되는 공차 또는 조정불량(Misalignment)에 의해 변동되는 신호에 의한 요동량을 포함할 수 있다. 상기 요동량은 기구적으로 같다면 항상 동일할 수 있는 특징이 있다. 상기 센서신호는 무부하로 선회하는(Rotating) 토크센서(320)에 회전각도를 입력하여 출력되는 신호로서, 상기 회전각도에 상관없이 일정할 수 있다.
S910 단계는 S900 단계에서 측정된 제2출력신호가 미리 설정된 제2정상구간 내에 포함되면 상기 제2출력신호의 요동량(Wobble)을 산출하고, 산출된 요동량을 저장할 수 있다. 즉, S910 단계는 제2출력신호와 미리 알고 있는 회전각도에 대한 토크센서의 출력신호인 센서신호를 비교하여 요동량을 산출할 수 있다. 이는, S900 단계에 의한 제2출력신호는 토크센서의 센서신호의 값과 공차 또는 조정불량(Misalignment)에 의해 변동되는 신호에 의한 요동량을 포함하는 특성에 기반한 것일 수 있다.
도 9에 도시된 단계에 따라 조립되는 회전토크측정장치는 S200 단계, S210 단계, S220 단계 및 S240 단계를 수행한 후 출력되는 제2출력신호를 측정하고(S900), 제2출력신호의 요동량 산출 및 산출된 요동량을 저장함으로써, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 보상부가 제3출력신호를 보다 정확하게 보상할 수 있는 효과가 있다.
이는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 보상부가 사용하는 요동량은 피니언센서를 조립하는 과정에서 발생하는 값인 반면, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 보상부가 사용하는 요동량은 회전토크측정장치를 조립하는 과정에서 발생하는 값이기 때문이다. 즉, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 보상부가 사용하는 요동량은 피니언센서를 랙하우징에 설치하는 과정에서 발생할 수 있는 공차 또는 조정불량을 더 포함하는 값일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 보상부는 미리 수행되어 저장된 요동량의 회전각도를 평행이동시켜 제3출력신호의 조향각에 대응시킬 수 있다. 이후, 보상부는 제3출력신호에서 평행이동된 요동량을 뺄셈하여 제4출력신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 산출부는 보상부에서 출력된 제4출력신호에 기초하여 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 조향토크를 산출할 수 있다.
일 예를 들어, 산출부는 실험데이터에 기초하여 저장된 제4출력신호와 조향각의 데이터에 기초함으로서 상기 조향각에 대한 조향토크를 산출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 9를 이용하여 설명한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 조향토크 감지장치는 토크센서가 토션바와 샤프트에 고정되고(보조 어셈블리), 랙하우징에 더 고정되는(메인 어셈블리) 과정에서 기구적인 요소(공차 또는 조정불량(Misalignment))가 변동되어도 일정한 출력신호를 발생할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 9을 이용하여 설명한 본 발명의 조향토크 감지장치가 수행하는 동작인 조향토크 감지방법에 대해서 간략하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향토크 감지방법은 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고 상기 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는 제1조립단계(S1000)와; 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는 제1측정단계(S1010)와; 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 제1출력신호의 요동량을 산출하고 요동량을 저장하는 저장단계(S1020)와; 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는 제2조립단계(S1030)와; 회전토크측정장치에 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 출력신호인 제2출력신호를 출력하는 출력단계(S1040)와; 제2출력신호에 요동량을 보상하여 제3출력신호를 출력하는 보상단계(S1050) 및; 제3출력신호에 기초하여 조향토크를 산출하는 산출단계(S1060)를 포함할 수 있다.
제1조립단계(S1000)는 도 2의 S200 단계 및 S210 단계에 대응될 수 있다. 이에, 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고 상기 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는 제1조립단계(S1000)는 도 2의 S200 단계 및 S210 단계에 대한 설명을 참조할 수 있다.
제1측정단계(S1010)는 도 2의 S220 단계에 대응될 수 있다. 이에, 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 상기 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는 제1측정단계(S1010)는 도 2의 S220 단계에 대한 설명을 참조할 수 있다.
저장단계(S1020)는 도 2의 S230 단계에 대응될 수 있다. 이에, 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 제1출력신호의 요동량을 산출하고 요동량을 저장하는 저장단계(S1020)는 도 2의 S230 단계에 대한 설명을 참조할 수 있다.
제2조립단계(S1030)는 도 2의 S240 단계에 대응될 수 있다. 이에, 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는 제2조립단계(S1030)는 도 2의 S240 단계에 대한 설명을 참조할 수 있다.
출력단계(S1040)는 도 1의 출력부의 동작과 대응될 수 있다. 이에, 회전토크측정장치에 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 출력신호인 제2출력신호를 출력하는 출력단계(S1040)는 도 1의 출력부에 대한 설명을 참조할 수 있다.
보상단계(S1050)는 도 1의 보상부의 동작과 대응될 수 있다. 이에, 제2출력신호에 요동량을 보상하여 제3출력신호를 출력하는 보상단계(S1050)는 도 1의 보상부에 대한 설명을 참조할 수 있다.
산출단계(S1060)는 도 1의 산출부의 동작과 대응될 수 있다. 이에, 제3출력신호에 기초하여 조향토크를 산출하는 산출단계(S1060)는 도 1의 산출부에 대한 설명을 참조할 수 있다.
이 외에도 본 발명의 조향토크 감지방법은 도 1 내지 도 9에 기초하여 설명한 본 발명의 조향토크 감지장치가 수행하는 각 동작을 모두 수행할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고 상기 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는 제1조립단계와, 상기 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 상기 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는 제1측정단계와, 상기 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 상기 제1출력신호의 요동량을 산출하고 상기 요동량을 저장하는 저장단계 및, 상기 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는 제2조립단계에 따라 조립된 상기 회전토크측정장치를 이용하여 상기 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 출력신호인 제2출력신호를 출력하는 출력부;
    상기 제2출력신호에 상기 요동량을 보상하여 제3출력신호를 출력하는 보상부; 및
    상기 제3출력신호에 기초하여 조향토크를 산출하는 산출부를 포함하며,
    상기 저장단계는, 상기 제1출력신호와 미리 알고 있는 상기 회전각도에 대한 상기 토크센서의 출력신호인 센서신호를 비교하여 상기 요동량을 산출하는 조향토크 감지장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센서신호는, 무부하로 선회하는(Rotating) 상기 토크센서에 상기 회전각도를 입력하여 출력되는 신호인 것을 특징으로 하는 조향토크 감지장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 요동량은, 상기 제1조립단계에서 발생되는 공차 또는 조정불량(Misalignment)에 의해 변동되는 신호이며, 기구적으로 같다면 동일함을 특징으로 하는 조향토크 감지장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보상부는,
    상기 제2출력신호에서, 상기 조향각에 대응하도록 상기 회전각도를 평행이동시키고 이에 따라 평행이동된 요동량을 뺄셈하여 상기 제3출력신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 조향토크 감지장치.
  6. 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고 상기 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는 제1조립단계와, 상기 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 상기 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는 제1측정단계, 상기 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 상기 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는 제2조립단계, 상기 회전각도에 대한 상기 회전토크측정장치의 출력신호인 제2출력신호를 측정하는 제2측정단계 및, 상기 제2출력신호가 미리 설정된 제2정상구간 내에 포함되면 상기 제2출력신호의 요동량을 산출하고 상기 요동량을 저장하는 저장단계를 미리 수행한 상기 회전토크측정장치를 이용하여 상기 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 출력신호인 제3출력신호를 출력하는 출력부;
    상기 제3출력신호에 상기 요동량을 보상하여 제4출력신호를 출력하는 보상부; 및
    상기 제4출력신호에 기초하여 조향토크를 산출하는 산출부를 포함하며,
    상기 저장단계는, 상기 제2출력신호와 미리 알고 있는 상기 회전각도에 대한 상기 토크센서의 출력신호인 센서신호를 비교하여 상기 요동량을 산출하는 조향토크 감지장치.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 요동량은, 상기 제1조립단계 및 상기 제2조립단계에서 발생되는 공차 또는 조정불량(Misalignment)에 의해 변동되는 신호이며, 기구적으로 같다면 동일함을 특징으로 하는 조향토크 감지장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 보상부는,
    상기 제3출력신호에서, 상기 조향각에 대응하도록 상기 회전각도를 평행이동시키고 이에 따라 평행이동된 요동량을 뺄셈하여 상기 제4출력신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 조향토크 감지장치.
  10. 토션(Torsion)바를 토크센서에 삽입하여 제1장치로 조립하고 상기 제1장치를 샤프트(Shaft)에 삽입하여 피니언(Pinion)센서로 조립하는 제1조립단계;
    상기 토션바를 비틀리도록 입력되는 회전각도에 대한 상기 피니언센서의 출력신호인 제1출력신호를 측정하는 제1측정단계;
    상기 제1출력신호가 미리 설정된 제1정상구간 내에 포함되면 상기 제1출력신호의 요동량을 산출하고 상기 요동량을 저장하는 저장단계;
    상기 피니언센서를 랙하우징에 설치하여 회전토크측정장치로 조립하는 제2조립단계;
    상기 회전토크측정장치를 이용하여 상기 토션바를 비틀리도록 입력되는 조향각에 대한 출력신호인 제2출력신호를 출력하는 출력단계;
    상기 제2출력신호에 상기 요동량을 보상하여 제3출력신호를 출력하는 보상단계; 및
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    상기 저장단계는, 상기 제1출력신호와 미리 알고 있는 상기 회전각도에 대한 상기 토크센서의 출력신호인 센서신호를 비교하여 상기 요동량을 산출하는 조향토크 감지방법.
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