KR102463425B1 - 개선된 토크 센서 장착 구조를 가지는 조향 장치 - Google Patents

개선된 토크 센서 장착 구조를 가지는 조향 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개선된 토크 센서 장착 구조를 가지는 조향 장치에 관한 것으로서, 토크 센서의 로터와 조향축의 결합 구조를 개선하여 부품 수 축소, 제조 및 조립 공정의 단순화, 원가 절감이 가능해지도록 한 조향 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 조향축에 일체로 결합된 로터를 가지는 토크 센서를 포함하며, 상기 로터는, 링(ring) 형상을 가지는 링부; 상기 링부의 외주 부분에 각각 반경방향으로 돌출 형성되고 상기 링부의 외주를 따라 일정 간격으로 배치되는 복수 개의 돌출편; 및 상기 링부에서 꺾인 형상으로 돌출 형성된 고정부를 포함하고, 상기 조향축의 단부에 형성된 고정홈에 상기 고정부가 압입됨으로써 상기 조향축에 일체로 고정되는 것을 특징으로 하는 조향 장치가 개시된다.

Description

개선된 토크 센서 장착 구조를 가지는 조향 장치{STEERING SYSTEM HAVING IMPROVED TORQUE SENSOR MOUNTING STRUCTURE}
본 발명은 조향 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토크 센서의 로터와 조향축의 결합 구조를 개선한 조향 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 운전자가 조향휠(steering wheel)을 조작하여 주행 방향을 조정할 수 있도록 되어 있다.
그러나, 운전자의 조향휠 조작 시에 타이어와 노면 사이의 저항이 크거나 조향의 장애 요인이 있는 경우 운전자 조타력(조작력)이 부족하여 신속한 조작이 어려울 수 있다.
따라서, 최근 생산되는 대부분의 차량에는 운전자의 조향휠 조작을 동력으로 보조하여 실제 운전자가 조향휠에 가해야 하는 조타력을 줄여주는 동력 조향 장치(power steering system)가 적용되고 있다.
차량 조향 시 운전자 조타력을 저감하기 위한 동력 조향 장치로는, 유압펌프에 의해 형성된 유압을 이용하여 운전자의 조타력을 보조(assist)하는 유압식 조향(HPS:Hydraulic Power Steering) 장치와, 전동모터의 동력을 이용하여 운전자의 조타력을 보조하는 전동식 조향(MDPS:Motor Driven Power Steering System, 이하 'MDPS'라 함) 장치가 알려져 있다.
이 중에서 MDPS 장치는 운전자의 조향휠 조작에 따른 조타 보조 기능을 수행함에 있어서 조타 보조를 위한 전동모터(조향 모터)의 출력 토크(즉 모터의 어시스트 토크)가 차량의 주행 조건에 따라 제어될 수 있으므로 유압식 조향 장치에 비해 향상된 조타 성능과 조타감을 제공한다.
MDPS 장치는 운전자의 조향휠 조작에 따른 조향각(칼럼 입력각)을 검출하는 조향각 센서, 조향휠에 입력되는 운전자 조타토크(조향휠 토크, 칼럼 토크)를 검출하는 토크 센서 등의 센서류와 제어기(MDPS ECU), 조향 모터(MDPS 모터)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제어기는 조향 모터의 구동 및 출력을 제어하기 위해 상기 센서들로부터 조향각, 조향각속도, 조타토크 등의 운전자 조향 입력 정보를 수신 및 취득한다.
상기 조향각은 조향휠의 회전위치를 나타내는 것이고, 조향각속도는 별도의 센서를 통해 취득되거나 조향각 신호(조향각 센서 신호)의 미분 신호로부터 취해지는 조향휠의 회전각속도를 나타내는 것이며, 조타토크는 운전자가 조향휠에 가하는 토크, 즉 조향을 위한 운전자 입력 토크이다.
상기 제어기는 운전자 입력 토크인 조타토크, 즉 운전자 조타토크가 토크 센서에 의해 검출되면, 검출된 운전자 조타토크에 따라 조향 모터의 구동을 제어하여 조타 보조를 위한 조절된 토크(Assist Torque)(이하 '어시스트 토크'라 칭함)가 생성되도록 한다.
상기와 같이 운전자의 조타력을 경감시키기 위한 어시스트 토크를 제어하기 위해 조향축에 걸리는 조타토크를 측정할 필요가 있으며, 조타토크를 측정하기 위한 토크 센서로는 자기장 변화를 감지하여 토크 변화량을 산출하는 방식이 알려져 있다.
통상의 조향 장치는 조향휠이 결합되는 축(lower shaft)(도 2에서 도면부호 9임)에 일체 회전되도록 연결된 입력축(input shaft), 차륜 측에 힘을 전달하는 랙바에 치합된 피니언에 결합되는 출력축(output shaft), 그리고 상기 입력축과 출력축을 연결하는 토션바(torsion bar)를 포함한다.
즉, 상기 입력축은 조향휠 측에 연결되는 축이고, 피니언에 결합되는 상기 출력축은 피니언과 랙바를 통해 차륜 측에 연결되는 축이며, 상기 입력축과 출력축 사이에 토션바가 연결된다.
결국, 운전자가 조향휠을 회전시키면 입력축과 토션바를 통해 출력축으로 회전력이 전달되고, 이때 피니언과 랙바의 작용에 의해 차륜의 방향이 변화되는데, 이때 차륜 측에 저항이 작용할 경우 출력축에 비해 입력축이 더 많이 회전되어 토션바가 비틀리게 되고, 이 토션바의 비틀림 정도를 측정하는 것이 자기장 방식의 토크 센서이다.
도 1은 종래의 조향 장치에서 토크 센서가 설치된 상태를 예시한 단면도이고, 도 2는 종래의 조향 장치에서 토크 센서가 설치된 상태의 사시도이며, 도 3은 종래의 조향 장치에서 출력축과 토션바를 분리하여 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 조향 장치는 운전자의 조향휠 조작에 따른 회전력이 전달되는 입력축(11), 랙바 및 피니언 등을 통해 차륜 측에 연결되고 회전력을 전달하는 출력축(13), 상기 입력축(11)과 출력축(13) 사이에 연결되는 토션바(12), 그리고 상기 토션바(12)의 비틀림 정도에 따른 자기장 변화를 감지하는 방식으로 조타토크를 검출하는 토크 센서(20)를 포함한다.
여기서, 토션바(12)는 양단부가 각각 입력축(11)과 출력축(13)에 압입되어 고정되도록 조립된다.
상기 토크 센서(20)는 센서 하우징(21)에 내장되고 입력축(11)에 일체로 회전되도록 결합되는 제1 로터(23), 출력축(13)에 일체로 회전되도록 결합되는 제2 로터(24), 자기장 변화를 감지하기 위한 홀(Hall) IC(도시하지 않음), 및 센서 작동을 위한 회로가 구성되어 있는 PCB(22) 등을 포함한다.
이와 같은 토크 센서(20)에서는 내장된 PCB(22)에 자기장이 유도되어 있게 되며, 조타 시에, 즉 운전자가 조향휠을 조작할 때 토션바(12)가 비틀리면서 제1 로터(23)와 제2 로터(24) 간의 상대 위치가 변화하고, 그로 인해 PCB(22) 상에 유도되어 있는 자기장에 변화가 발생한다.
이러한 자기장 변화를 홀 IC가 감지하여 토크 변화량을 산출하고, 이로써 목적으로 하는 조타토크를 검출할 수 있게 된다.
한편, 토크 센서(20)에서 출력축(13)에는 일체로 회전될 수 있게 로터, 즉 제2 로터(24)가 결합되는데, 도 4는 종래의 조향 장치에서 토크 센서의 로터(즉 제2 로터)(24)가 출력축(13)에 결합된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 5는 종래의 조향 장치에서 토크 센서의 로터(24)를 도시한 결합 사시도 및 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7은 종래의 조향 장치에서 토크 센서의 로터가 결합되는 출력축(13)의 결합 부위를 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 로터(24)는 로터 플레이트(25)와 로터 바디(26)를 포함하여 구성된다.
여기서, 로터 플레이트(25)는 링(ring)부(25a)에 원주방향을 따라 복수 개의 돌출편(25b)이 정해진 일정 간격으로 배치되도록 형성된 형상을 가지며, 금속 소재로 제작되고, 스틸 합금을 프레스 가공하여 제작될 수 있다.
또한, 상기 로터 플레이트(25)의 링부(25a)에는 결합부(25c)가 돌출 형성되고, 이 결합부(25c)가 로터 바디(26)에 일체로 결합된다.
상기 로터 바디(26)는 로터 플레이트(25)를 출력축(13)(조향축)에 고정하기 위한 중간구조체로서, 합성수지로 성형하여 제작될 수 있고, 로터 플레이트(25)의 결합부(25c)가 일체로 고정될 수 있게 로터 플레이트(25)의 결합부(25c)에 일체로 몰딩하여 성형된다.
이러한 로터 바디(26)는 대략 원통 형상으로 제작되는데, 내주면이 출력축(13)의 단부 외주면에 압착된 상태로 일체 회전될 수 있게 고정되고, 이를 위해 출력축(13)의 단부 외주면에는 도 6에 나타낸 바와 같이 그 면에 압착되는 로터 바디가 회전되지 않도록(제2 로터가 회전되지 않도록) 세레이션 가공이 이루어진다.
또한, 도 6에서 출력축(13)의 단부 외주면에 축 방향을 따라 길게 가공된 홈(13a)은 제2 로터(24)의 조립 방향을 규제하기 위한 규제홈으로서, 로터 바디(26)의 내주면에 형성된 돌기(26a)가 상기 출력축(13)의 규제홈(13a)에 삽입되도록 제2 로터(24)의 조립이 이루어진다.
이에 더하여, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 로터 바디(26)의 벌어짐을 방지하고 출력축(13)의 외주면에 로터 바디(26)가 압착된 상태를 유지하도록 로터 바디의 외주면을 가압해주는 가압링(27)이 설치된다.
상기 가압링(27)은 고무 등을 재질로 사용하여 사출 성형하여 제작된다.
또한, 도 7은 출력축(13)의 단부에 형성되어 내측으로 위치되는 입력축(11) 및 토션바(12)의 상대 회전을 방지하는 스토퍼홈(13b)을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 출력축(13)의 단부에 형성된 스토퍼홈(13b)에 입력축(11)의 단부가 삽입되고, 토션바(12)가 중공축인 입력축(11)과 출력축(13)의 내측에 축방향을 따라 길게 배치되도록 삽입된다.
이때, 토션바(12)의 일단부(즉 도면상 상단부)는 입력축(11)에, 토션바(12)의 타단부(즉 도면상 하단부)는 출력축(13)에 압입되어 고정되며, 입력축(11)이 출력축(13)의 스토퍼홈(13b)에서 일정 각도 미세하게 회전되면 입력축(11)의 단부 외측면이 출력축(13)의 스토퍼홈(13b) 내측면에 접촉하여 입력축의 상대 회전이 방지되도록 되어 있다.
또한, 토션바(12)의 일단부가 입력축(11)에 일체 회전 가능하게 고정되어 있으므로, 상기 스토퍼홈(13b)은 입력축(11)은 물론 스토퍼(12)에 대해서도 회전되지 않게 막아주는 스토퍼 기능을 하게 된다.
이러한 스토퍼 기능을 위해, 입력축(11)의 단부가 각진 단면 형상(각형의 단면 형상)을 가지도록 형성되고, 출력축(13)의 스토퍼홈(13b) 역시 각진 홈 형상(각형의 홈 형상)으로 형성되어, 출력축(13)의 스토퍼홈(13b)에 입력축(11)의 단부가 삽입되면 상기 각진 형상으로 인해 출력축(13)에 대한 입력축(11)의 상대 회전이 방지될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 로터(24)는 링부(25a)에 복수 개의 돌출편(25b)을 가지는 형상에 더하여, 출력축(13)과의 일체 결합을 위한 복잡한 구성을 가지고 있다.
즉, 로터 플레이트(25)를 출력축(13)에 일체로 결합하기 위해 로터 바디(26)와 가압링(27) 등이 필요하며, 이들 부품을 제조해야 하는 것은 물론, 로터 플레이트(25)와 일체가 되도록 제조해야 하므로 제조 공정 역시 복잡하다.
또한, 출력축(13)에 로터(24)의 회전 방지를 위한 세레이션 가공을 해야 하는 것은 물론, 로터(24)의 조립 방향 규제를 위한 홈(13a)을 가공하고 있으며, 결국 부품 수 과다, 조립을 위한 공정 수 과다, 원가 상승의 여러 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 토크 센서의 로터와 조향축의 결합 구조를 개선하여 부품 수 축소, 제조 및 조립 공정의 단순화, 원가 절감이 가능해지도록 한 조향 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 조향축에 일체로 결합된 로터를 가지는 토크 센서를 포함하며, 상기 로터는, 링(ring) 형상을 가지는 링부; 상기 링부의 외주 부분에 각각 반경방향으로 돌출 형성되고 상기 링부의 외주를 따라 일정 간격으로 배치되는 복수 개의 돌출편; 및 상기 링부에서 꺾인 형상으로 돌출 형성된 고정부를 포함하고, 상기 조향축의 단부에 형성된 고정홈에 상기 고정부가 압입됨으로써 상기 조향축에 일체로 고정되는 것을 특징으로 하는 조향 장치를 제공한다.
이로써, 본 발명에 따른 조향 장치에 의하면, 토크 센서에서 로터의 구성이 단순해지고, 로터와 조향축의 결합 구조가 개선됨으로써, 부품 수 축소, 제조 공정 및 조립 공정의 단순화, 원가 절감이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 종래의 조향 장치에서 토크 센서가 설치된 상태를 예시한 단면도이다.
도 2는 종래의 조향 장치에서 토크 센서가 설치된 상태의 사시도이다.
도 3은 종래의 조향 장치에서 출력축과 토션바를 분리하여 도시한 사시도이다.
도 4는 종래의 조향 장치에서 토크 센서의 로터가 출력축에 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 종래의 조향 장치에서 토크 센서의 로터를 도시한 결합 사시도 및 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7은 종래의 조향 장치에서 토크 센서의 로터가 결합되는 출력축의 결합 부위를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 조향 장치에서 토크 센서의 로터가 조향축에 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 조향 장치에서 토크 센서의 로터가 조향축에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 조향 장치에서 토크 센서의 로터를 도시한 사시도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 조향 장치에서 토크 센서의 로터가 결합되는 조향축의 결합 부위를 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 조향 장치에서 토크 센서의 로터가 조향축에 결합된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 조향 장치에서 토크 센서의 로터가 조향축에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 조향 장치에서 토크 센서의 로터를 도시한 사시도이다.
도 8 내지 도 10에 예시한 토크 센서의 로터(24)는 조향 장치의 조향축(13)에 결합되는 로터로서, 이 로터(24)는 제2 로터일 수 있고, 이때 상기 조향축(13)은 랙과 피니언을 통해 차륜 측에 연결되는 출력축일 수 있다.
통상의 토크 센서에서 제2 로터(24)는 출력축(13)에 일체로 회전되도록 결합된다.
그리고, 본 발명에서 토크 센서 장착 구조라 함은 로터(24)와 조향축(13)의 결합 구조를 포함하는 것으로서, 구체적인 예로서 제2 로터(24)와 출력축(13)의 결합 구조를 포함하는 것일 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 조향 장치에서 토크 센서의 로터가 결합되는 조향축의 결합 부위를 도시한 사시도로서, 본 발명의 실시예에 따른 조향 장치는 로터(24)의 구성 및 로터(24)와 조향축(13)의 결합 구조를 개선한 것이며, 여기서 로터(14)는 전술한 바와 같이 제2 로터(24)일 수 있고, 조향축(13)은 출력축(13)일 수 있다.
통상의 토크 센서(20)에서 제1 로터(23)가 입력축(11)에 고정되고, 제2 로터(24)는 전술한 바와 같이 출력축(13)에 고정되어 제1 로터(23)와의 상대 위치 변화 시 자기장 변화를 유도하게 된다(도 2 내지 도 4 참조).
본 발명에서 제시하는 로터와 조향축의 개선된 결합 구조 외에는, 토크 센서의 기본 구성 및 조향 장치의 기본 구성은 종래와 차이가 없으며, 이러한 토크 센서의 기본 구성 및 조향 장치의 기본 구성에 대해서 도 1 내지 도 4를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조향 장치는 운전자의 조향휠 조작에 따른 회전력이 전달되는 입력축(11), 랙바 및 피니언 등을 통해 차륜 측으로 연결되고 회전력을 전달하는 출력축(13), 상기 입력축(11)과 출력축(13) 사이에 연결되는 토션바(12), 그리고 상기 토션바(12)의 비틀림 정도에 따른 자기장 변화를 감지하는 방식으로 조타토크를 검출하는 토크 센서(20)를 포함할 수 있다.
여기서, 입력축(11)은 조향휠 측으로 연결되는 축이고, 출력축(13)은 차륜 측으로 연결되는 축이며, 토션바(12)는 양단부가 각각 입력축(11)과 출력축(13)에 압입되어 고정된다.
또한, 토크 센서(20)는 토션바(12)의 비틀림 정도에 상응하는 토크 신호를 출력한다.
이러한 토크 센서(20)는 센서 하우징(21)에 내장되고 입력축(11)에 일체로 회전되도록 결합되는 제1 로터(23), 출력축(13)에 일체로 회전되도록 결합되는 제2 로터(24), 자기장 변화를 감지하기 위한 홀(Hall) IC(도시하지 않음), 및 센서 작동을 위한 회로가 구성되어 있는 PCB(22) 등을 포함할 수 있다.
이러한 구성 중, 전술한 바와 같이, 도 8 내지 도 10에 예시된 토크 센서의 로터(24)는 제2 로터일 수 있고, 조향축(13)은 랙과 피니언을 통해 차륜 측에 연결되는 출력축일 수 있다.
여기서, 로터, 즉 제2 로터(24)는 종래의 로터 바디가 삭제된 구성, 즉 로터 플레이트만으로 구성되며, 이하 설명에서는 로터 플레이트라 구분하여 칭하지 않고 로터라 칭하기로 한다.
제2 로터(24)는 금속 소재로 제작될 수 있고, 예로서 스틸 합금을 프레스 가공하여 제작될 수 있다.
상기 제2 로터(24)는 링(ring) 형상의 플레이트 부분인 링부(25a)에 복수 개의 돌출편(25b)이 형성된 형상을 가지며, 상기 돌출편(25b)들은 링부(25a)의 외주 부분에서 반경방향으로 돌출된 형상으로 형성된다.
또한, 상기 제2 로터(24)의 링부(25a)와 돌출편(25b)은 모두 정해진 두께의 플레이트 형상으로 형성되고, 돌출편(25b)들이 링부(25a)의 외주를 따라 정해진 일정 간격으로 배치되도록 형성된다.
이와 함께 제2 로터(24)의 링부(25a)에는 조향축, 즉 출력축(13)에 결합되는 고정부(25d)가 돌출 형성되는데, 상기 고정부(25d)는 제2 로터(24)의 링부(25a) 내주를 따라 정해진 간격으로 배치되도록 복수 개가 형성될 수 있다.
상기 제2 로터(24)의 고정부(25d)는 링 형상의 플레이트 부분인 링부(25a)의 내주 부분에서 플레이트 면과는 직각 방향으로, 즉 도면상 하측으로 꺾인 구조를 이루도록 돌출 형성될 수 있다.
이러한 제2 로터(24)의 고정부(25d)들은 출력축(13)의 단부에 형성된 고정홈(13c) 내측으로 압입되며, 종래의 로터 바디와 같은 중간구조체 없이 제2 로터(24)가 고정부(25d)들과 고정홈(13c)을 통해 직접 출력축(13)의 단부에 일체로 고정되도록 결합된다.
즉, 제2 로터(24)의 고정부(25d)들이 출력축(13)의 고정홈(13c) 내측으로 압입됨으로써 제2 로터(24)가 출력축(13)의 단부에 일체로 고정 및 결합되며, 이로써 제2 로터(24)가 출력축(13)에 일체로 회전될 수 있는 구조가 된다.
한편, 입력축(11)과 출력축(13)은 종래의 토크 센서에서와 마찬가지로 중공축 형태로 구비되며, 토션바(12)가 중공축인 입력축(11)과 출력축(13)의 내측에 축방향을 따라 길게 배치되도록 삽입된다(도 1 참조).
이때, 토션바(12)의 일단부(즉 도 1에서 상단부)는 입력축(11)에, 토션바(12)의 타단부(즉 도 1에서 하단부)는 출력축(13)에 압입되어 고정된다.
또한, 출력축(13)의 단부에는 상기 고정홈(13c)과 별개로 스토퍼홈(13b)이 형성되고, 종래와 마찬가지로 스토퍼홈(13b)에 입력축(11)의 단부가 삽입된다.
상기 입력축(11)이 출력축(13)의 스토퍼홈(13b)에서 일정 각도 미세하게 회전되면 입력축(11)의 단부 외측면이 출력축(13)의 스토퍼홈(13b) 내측면에 접촉하여 입력축의 상대 회전이 방지되도록 되어 있다.
또한, 토션바(12)의 일단부가 입력축(11)에 일체 회전 가능하게 고정되어 있으므로, 상기 스토퍼홈(13b)은 입력축(11)은 물론 스토퍼(12)에 대해서도 회전되지 않게 막아주는 스토퍼 기능을 하게 된다.
이러한 스토퍼 기능을 위해, 입력축(11)의 단부가 각진 단면 형상(각형의 단면 형상)을 가지도록 형성되고, 출력축(13)의 스토퍼홈(13b) 역시 각진 홈 형상(각형의 홈 형상)으로 형성되어, 출력축(13)의 스토퍼홈(13b)에 입력축(11)의 단부가 삽입되면 상기 각진 형상으로 인해 출력축(13)에 대한 입력축(11)의 상대 회전이 방지될 수 있다.
한편, 본 발명에서 제2 로터(24)를 고정하기 위한 고정홈(13c)와, 입력축 및 토션바의 회전을 방지하기 위해 각진 형상으로 형성된 스토퍼홈(13b)이 모두 출력축(13)의 단부에 형성된다.
출력축(13)에서 고정홈(13c) 또한 제2 로터(24)의 고정부가 압입된 상태에서 제2 로터(24)의 회전이 방지되어야 하므로, 상기 고정홈(13c) 또한 스토퍼홈(13b)과 마찬가지로 각진 단면 형상의 홈으로 형성된다.
상기 고정홈(13c)과 스토퍼홈(13b)은 출력축(13)의 단부에 단조 가공 등의 방법으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 출력축(13)의 단부에서 고정홈(13c)은 제2 로터(24)의 고정부(25d)가 내측으로 압입되어 빠지지 않도록 고정될 수 있는 크기로 형성된다.
또한, 상기 출력축(13)의 단부에서 스토퍼홈(13b)은, 입력축(13)의 단부가 삽입된 상태에서 입력축(13)이 정해진 각도만큼 미세하게 회전되었을 때, 상기 삽입된 입력축(11)의 단부 외측면이 출력축(13)의 스토퍼홈(13b) 내측면에 접촉되고, 이로써 입력축(11)의 상대 회전이 방지될 수 있는 크기로 형성된다.
이와 같은 고정홈(13c)와 스토퍼홈(13b)은 모두 각진 단면 형상의 홈으로 형성되되, 그 크기는 상이한 크기로 형성되고, 이때 스토퍼홈(13b)의 크기가 고정홈(13c)의 크기에 비해 크게 형성될 수 있다.
이에 출력축(13)의 단부에서 종단면 형상을 살펴보면, 고정홈(13c)와 스토퍼홈(13b)는 각각 단차진 구조를 형성하게 되고, 이때 두 홈이 출력축(13)의 단부 중공 내측에서 축방향을 따라 다단 구조를 나타내도록 형성될 수 있다.
결국, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 링부(25a)에 형성된 복수 개의 고정부(25d)가 고정홈(13c)의 내측으로 강제 압입되어 결합되고, 이때 각 고정부(25d)가 고정홈(13c)의 내측면에 밀착되도록 압입되면, 상기 고정홈(13c)의 각진 형상에 의해 로터(24)는 출력축(13)의 단부에 회전되지 않도록 일체로 고정될 수 있게 된다.
또한, 입력축(11)의 단부 또한 종래와 마찬가지로 출력축(13)의 단부에 형성된 스토퍼홈(13b) 내측에 삽입된 상태에서 상대 회전이 제한되며, 이로써 스토퍼홈(13b)이 입력축(11)과 토션바(12)의 회전을 제한하는 스토퍼 기능을 수행할 수 있게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 로터와 출력축 간의 개선된 결합 구조에 따르면, 로터(24)의 조립 방향을 규제하기 위한 종래의 규제홈(도 6에서 도면부호 13a임)을 출력축(13)의 외주면에 가공하지 않아도 된다.
또한, 로터(24)의 회전을 방지하기 위한 세레이션 가공(도 6 참조)을 출력축(13)의 외주면에 할 필요가 없으며, 로터(24)를 출력축에 고정하기 위한 중간구조체인 로터 바디(도 5에서 도면부호 26임) 및 가압링(도 5에서 도면부호 27임) 등을 별도로 제조할 필요가 없게 된다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에서 출력축(13)의 외주면에 별도의 세레이션 가공이 되어 있지 않음을 볼 수 있다.
결국, 토크 센서에서 로터의 구성이 단순해지고, 로터와 조향축의 결합 구조가 개선됨으로써 부품 수 축소, 제조 공정 및 조립 공정의 단순화, 원가 절감이 가능해지는 효과가 있게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
9 : 축 11 : 입력축
12 : 토션바 13 : 출력축
13a : 규제홈 13b : 스토퍼홈
13c : 고정홈 20 : 토크 센서
21 : 센서 하우징 22 : PCB
23 : 제1 로터 24 : 제2 로터
25 : 로터 플레이트 25a : 링부
25b : 돌출편 25c : 결합부
25d : 고정부 26 : 로터 바디
26a : 돌기 27 : 가압링

Claims (7)

  1. 조향축에 일체로 결합된 로터를 가지는 토크 센서를 포함하며,
    상기 로터는,
    링(ring) 형상을 가지는 링부;
    상기 링부의 외주 부분에 각각 반경방향으로 돌출 형성되고 상기 링부의 외주를 따라 일정 간격으로 배치되는 복수 개의 돌출편; 및
    상기 링부에서 꺾인 형상으로 돌출 형성된 고정부를 포함하고, 상기 조향축의 단부에 형성된 고정홈에 상기 고정부가 압입됨으로써 상기 조향축에 일체로 고정되며,
    상기 고정부는 상기 링부의 내주를 따라 배치되도록 복수 개가 형성되고,
    상기 조향축이 중공축이고, 상기 조향축의 단부에 고정홈이 각진 홈 형상으로 형성되며, 상기 복수 개의 고정부가 상기 각진 홈 형상의 고정홈 내측면에 밀착되도록 압입되는 것을 특징으로 하는 조향 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 링부가 링 형상의 플레이트 형상으로 형성되고,
    상기 고정부는 상기 링부의 내주 부분에 각각 링부의 플레이트 면과 직각 방향으로 꺾인 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조향 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향축이 차륜 측으로 연결되는 출력축이고,
    상기 토크 센서의 로터가 상기 출력축에 일체로 회전되도록 결합되는 제2 로터인 것을 특징으로 하는 조향 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    조향휠 측으로 연결되는 입력축; 및
    상기 입력축과 출력축 사이에 연결되는 토션바를 더 포함하고,
    상기 토크 센서는,
    상기 토션바의 비틀림 정도에 상응하는 토크 신호를 출력하도록 된 것으로,
    상기 입력축에 일체로 결합된 제1 로터를 더 포함하고,
    상기 제1 로터와 제2 로터의 상대 위치 변화 시 유도되는 자기장 변화를 감지하는 자기장 방식의 토크 센서인 것을 특징으로 하는 조향 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 출력축의 단부에 입력축의 단부가 삽입되는 스토퍼홈이 더 형성되고,
    상기 스토퍼홈이 각진 홈 형상으로 형성되어 내측에 단부가 삽입된 입력축 및 상기 입력축에 단부가 고정된 토션바의 회전을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 조향 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 고정홈과 상기 스토퍼홈은 출력축 단부의 중공 내측에서 축방향을 따라 다단 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 조향 장치.
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