KR102574635B1 - 센서 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터; 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 상기 스테이터의 외측에 배치되는 센서모듈을 포함하고, 상기 로터는 로터 홀더와 상기 로터 홀더와 결합하는 마그넷 및 슬리브을 포함하고, 상기 마그넷은 제1 몸체와, 상기 제1 몸체에서 축방향으로 돌출되는 제1 돌기를 포함하고, 상기 슬리브는 제2 몸체와, 상기 제2 몸체에서 외측으로 돌출되는 제2 돌기를 포함하고, 상기 로터 홀더는 제1 돌기가 배치되는 제1 홈을 포함하는 센서 장치를 제공할 수 있다.

Description

센서 장치{Apparatus for Sensing}

실시예는 센서 장치에 관한 것이다.

파워 스티어링 시스템(EPS)은 차속센서, 토크 앵글 센서 및 토크 센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.

토크 센서, 앵글 센서 또는 토크 앵글 센서는 로터와 스테이터를 포함할 수 있다. 로터는 차량의 조향축과 연결되는 슬리브가 마련된다. 슬리브의 외측에는 관형의 금속소재의 로터 홀더가 마련된다. 로터 홀더의 외주면에는 접착제를 통해 마그넷이 부착된다. 마그넷을 부착하기 위하여 접착제를 사용하는 경우, 고온 조건에서, 마그넷과 로터 홀더의 열팽창 차이로, 마그넷의 표면에 크랙이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이에, 실시예는 접착제 사용없이 로터 홀더와 마그넷의 결합력을 높이고, 제조 공정을 단순화 하고, 부품을 줄이는 센서 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예는, 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터의 외측에 배치되는 센서모듈을 포함하고, 상기 로터는 로터 홀더와 상기 로터 홀더와 결합하는 마그넷 및 슬리브을 포함하고, 상기 마그넷은 제1 몸체와, 상기 제1 몸체에서 축방향으로 돌출되는 제1 돌기를 포함하고, 상기 슬리브는 제2 몸체와, 상기 제2 몸체에서 외측으로 돌출되는 제2 돌기를 포함하고, 상기 로터 홀더는 제1 돌기가 배치되는 제1 홈을 포함하는 센서 장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 돌기는 상기 마그넷의 상면에서 상측으로 연장되는 제1-1 돌기와 상기 제1-1 돌기에서 수직한 방향으로 돌출된 제1-2 돌기를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 마그넷의 반경 방향을 기준하여, 상기 제1-1 돌기의 두께는 상기 상기 마그넷의 제1 몸체의 두께보다 작을 수 있다.

바람직하게는, 상기 로터 홀더는 상기 제1-2 돌기의 상면, 하면 및 측면을 감쌀 수 있다.

바람직하게는, 상기 마그넷의 중심을 바라보는 상기 제1-2 돌기의 전면은 외부로 노출될 수 있다.

바람직하게는, 상기 마그넷의 중심을 기준으로 상기 로터 홀더의 외주면 까지의 거리는 상기 마그넷의 외주면 까지의 거리보다 작을 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 돌기는 복수개의 볼록부를 포함하며, 상기 복수개의 볼록부는 곡률이 상이한 제1 볼록부와 제2 볼록부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 볼록부의 곡률은 상기 제2 볼록부의 곡률보다 작을 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 볼록부는 상기 제2 볼록부의 외주면에서 직사각형 형상으로 오목하게 형성되는 오목부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 오목부는 복수 개가 배치되고, 복수 개의 상기 오목부는 상기 몸체의 중심을 기준으로 회전대칭되게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 로터 홀더의 일부는 상기 볼록부의 상면에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 로터 홀더는 상기 로터 홀더의 상면에 형성되는 세레이션부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 로터 홀더는 상기 제1 돌기가 배치되닌 제2 홈을 포함하고, 상기 제1 홈은 상기 제1 돌기의 형상과 대응하는 형상을 갖고, 상기 제2 홈은 상기 제2 돌기의 형상과 대응하는 형상을 갖을 수 있다.

바람직하게는, 상기 슬리브 및 상기 마그넷은 상기 로터 홀더에 의해 결합되며, 상기 로터 홀더는 사출물일 수 있다.

바람직하게는, 상기 슬리브는 상기 로터 홀더의 상측에 결합하고, 상기 마그넷은 상기 로터 홀더의 하측에 결합할 수 있다.

바람직하게는, 상기 슬리브와 상기 마그넷은 축방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

다른 실시예는, 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터의 외측에 배치되는 센서모듈을 포함하고, 상기 로터는 로터 홀더와 상기 로터 홀더와 결합하는 마그넷 및 슬리브을 포함하고, 상기 마그넷은 제1 몸체와, 상기 제1 몸체에서 축방향으로 돌출되는 제1 돌기를 포함하고, 상기 슬리브는 제2 몸체와, 상기 제2 몸체에서 외측으로 돌출되는 제2 돌기를 포함하고, 상기 제1 돌기는 상기 로터 홀더에 삽입되는 센서 장치를 제공할 수 있다.

실시예에 따르면, 로터의 마그넷과 로터 홀더의 결합력을 높이는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 슬리브의 상하 유동 및 회전이 방지되는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 센서 장치를 도시한 도면,
도 2는 로터를 도시한 사시도.
도 3은 도 2에서 도시한 로터의 분해도,
도 4는 도 1에서 도시한 로터 홀더를 도시한 사시도,
도 5는 도 4의 A-A를 기준으로 하는 로터 홀더의 측단면도,
도 6은 마그넷을 도시한 사시도,
도 7은 도 6의 B-B를 기준으로 하는 마그넷의 단면도,
도 8은 마그넷과 로터 홀더의 결합 상태를 도시한 도면,
도 9는 슬리브를 도시한 도면,
도 10은 볼록부를 도시한 슬리브의 저면도,
도 11은 제1 볼록부와 제2 홈이 맞물린 상태를 도시한 도면,
도 12는 로터 홀더와 마그넷과 슬리브의 결합 상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 실시예에 따른 센서 장치를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 센서 장치는 로터(10)와, 스테이터(20)와, 센서모듈(30)을 포함할 수 있다.

로터(10)는 스테이터(20)의 내측에 배치된다. 로터(10)는 조향축의 입력축과 연결된다, 여기서, 입력축이란, 차향의 핸들과 연결된 조향축일 수 있다. 로터(10)는 로터 홀더(100)와, 마그넷(200)과, 슬리브(300)를 포함할 수 있다. 슬리브(300)에 입력축이 삽입된다.

스테이터(20)는 로터(10)의 외측에 배치된다. 스테이터(20)는 환형의 스테이터 투스(21)와, 몰드부재(22)와, 홀더(23)를 포함할 수 있다. 스테이터 투스(21)는 마주보는 형태로 한 쌍이 떨어져 배치될 수 있다. 그리고, 2개의 스테이터 투스(21)는 몰드부재(22)의 상측 및 하측에 각각 고정될 수 있다. 홀더(23)는 몰드부재(22)에 결합한다. 홀더(23)는 조향축의 출력축과 연결될 수 있다. 여기서, 출력축이란, 바퀴측의 동력전달구성과 연결되는 조향축일 수 있다. 따라서, 스테이터(20)는 출력축과 연결되어 출력축과 함께 회전한다.

센서모듈(30)은 로터(10)와 스테이터(20)의 사이에서 발생한 자기장을 측정한다. 센서모듈(30)은 회로기판(31)과, 회로기판(31)에 실장된 홀센서(32)를 포함할 수 있다. 그리고, 센서모듈(30)은 콜랙터(33)를 포함할 수 있다. 입력축과 출력축의 회전량의 차이로 인하여 입력축과 출력축의 토션바에 비틀림이 발생한다, 비틀림이 발생하면, 로터(10)의 마그넷(200)의 회전량과 스테이터(20)의 회전량이 달라지게 된다 따라서, 마그넷(200)과 스테이터(20)의 대향면이 달라짐으로써 자화량 변화가 발생한다. 홀센서(32)는 이러한 자화량 변화를 검출하여, 조향축에 걸리는 토크를 측정할 수 있다.

도 2는 로터를 도시한 사시도이고. 도 3은 도 2에서 도시한 로터의 분해도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 로터(10)는 로터 홀더(100)와, 마그넷(200)과, 슬리브(300)를 포함할 수 있다. 로터 홀더(100)의 회전중심과, 마그넷(200)의 호전중심과 슬리브(300)의 회전중심은 일치하는 것으로 가정한다. 이하, 회전중심은 도면에서 중심(C)이라 칭한다.

로터 홀더(100)는 관형 부재일 수 있다. 로터 홀더(100)의 하측에는 마그넷(200)이 배치된다. 그리고, 로터 홀더(100)의 상측에는 슬리브(300)가 배치된다. 슬리브(300)와 마그넷(200)은 로터 홀더(100)에 의해 결합된다. 로터 홀더(100)는 사출 성형으로 제조된 사출물이다.

도 4는 도 1에서 도시한 로터 홀더를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 A-A를 기준으로 하는 로터 홀더의 측단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 로터 홀더(100)는 제1 홈(110)과 제2 홈(120)과 세레이션부(130)를 포함한다.

제1 홈(110)은 마그넷(200)과 결합을 위한 곳이다. 제1 홈(110)은 사출 성형시 마그넷(200)의 제1 돌기(220)에 의해 형성된 것일 수 있다. 제1 홈(110)의 형상은 마그넷(200)의 제1 돌기(220)의 형상과 대응한다. 예를 들어, 제1 홈(110)의 형상은 로터 홀더(100)의 하면에서 시작하여 로터 홀더(100)의 내측면을 향하여 “ㄱ”자 형태로 꺽인 형상일 수 있다.

제2 홈(120)은 슬리브(300)와 결합을 위한 곳이다. 제2 홈(120)은 제1 홈(110)의 상측에 배치될 수 있다. 그리고 제2 홈(120)은 로터 홀더(100)의 반경 방향을 기준으로 로터 홀더(100)의 내측면에서 오목한 형태를 갖는다. 예를 들어, 제2 홈(120)은 로터 홀더(100)의 내측면에서 돌출된 2개의 돌기(121) 사이에 위치한 영역일 수 있다.

세레이션부(130)는 로터 홀더(100)의 상면에 배치된다. 세레이션부(130)는 요철 형태를 갖는다. 세레이션부(130)는 원점 세팅을 위한 외부장치와 맞물린다.

도 6은 마그넷을 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 B-B를 기준으로 하는 마그넷의 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 마그넷(200)은 제1 몸체(210)와, 제1 돌기(220)를 포함한다. 제1 몸체(210)는 링형이다. 제1 돌기(220)는 제1 몸체(210)의 상면에서 축방향으로 돌출된다. 사출 성형으로, 제1 돌기(220)는 로터 홀더(100)의 내부에 배치된다. 그리고, 제1 돌기(220)는 복수 개일 수 있다. 복수 개의 제1 돌기(220)는 제1 몸체(210)의 상면을 따라 일정 간격으로 배치될 수 있다. 이러한 제1 돌기(220)는 제1-1 돌기(221)와 제1-2 돌기(222)를 포함할 수 있다.

제1-1 돌기(221)는 제1 몸체(210)의 상면에서 상측으로 연장된다. 그리고 제1-2 돌기(222)는 제1-1 돌기(221)에서 수직한 방향으로 돌출된다. 제1 돌기(220)는 전체적으로 “ㄱ”자 형태일 수 있다. 제1-1 돌기(221)의 두께(t1)는 제1 몸체(210)의 두께(t2)보다 작을 수 있다. 이는 제1 돌기(220)의 외측면과 로터 홀더(100)의 접촉 면적을 확보하기 위한 것이다.

도 8은 마그넷과 로터 홀더의 결합 상태를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 사출 성형 후, 로터 홀더(100)는 제1 돌기(220)의 상면(222a), 제1-2 돌기(222)의 하면(222b) 및 측면(도 6의 222c)을 감싼다. 중심(C)을 향하여 돌출된 제1-2 돌기(222)는 로터 홀더(100)와 마그넷(200)을 축방향으로 구속한다. 로터 홀더(100)는 제1 돌기(220)의 외측면과 접촉하며, 제1 몸체(210)의 상면과 접촉한다.

한편, 중심(C)을 기준으로, 로터 홀더(100)의 외경(D1)은 마그넷(200)의 외경(D2)보다 작을 수 있다. 이는, 로터(10)의 회전 중, 중심(C)을 기준으로 하는 반경 방향으로, 로터 홀더(100)의 간섭을 배제하기 위한 것이다.

도 9는 슬리브를 도시한 도면이고, 도 10은 볼록부를 도시한 슬리브의 저면도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 슬리브(300)는 제2 몸체(310)와, 제2 돌기(320)를 포함할 수 있다. 제2 몸체(310)는 관형의 금속부재이다. 제2 돌기(320)는 제2 몸체(310)의 하단에서 외측으로 연장되어 배치된다. 제2 돌기(320)는 로터 홀더(100)와 결합력을 높이기 위한 것이다.

제2 돌기(320)는 제1 볼록부(321A)와 제2 볼록부(321B)를 포함할 수 있다. 제1 볼록부(321A)의 곡률반경(R1)과 제2 볼록부(321B)의 곡률반경(R2)은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 볼록부(321A)의 곡률반경(R1)은 제2 볼록부(321B)의 곡률반경(R1)보다 작을 수 있다. 제1 볼록부(321A)는 로터 홀더(100)의 제2 홈(120)에 삽입되어, 회전 방향으로, 슬리브(300)의 회전을 방지하는 구성이다. 반면에, 제2 볼록부(321B)는 슬리브(300)의 회전을 방지하면서도 오목부(322)의 공간을 확보하기 위한 것이다. 따라서, 기능상, 제1 볼록부(321A)의 곡률반경(R1)은 제2 볼록부(321B)의 곡률반경(R1)보다 작은 것이, 슬리브(300)의 회전을 방지하는데 유리하다.

도 11은 제1 볼록부와 제2 홈이 맞물린 상태를 도시한 도면이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 볼록부(321A)가 제2 홈(120)에 삽입한다. 제1 볼록부(321A)가 제2 홈(120)에 삽입되면, 회전 방향으로, 슬리브(300)와 로터 홀더(100)는 서로 구속되어 슬립이 방지된다. 한편, 제2 볼록부(321B)가 배치된다. 오목부(322)는 제2 볼록부(321B)의 외면에서 오목한 형태를 갖는다. 오목부(322)는 직사각형일 수 있다. 로터 홀더(100)에는 오목부(322)와 대응하는 위치에 홈(140)이 위치한다. 홈(140)은 직사각형일 수 있다. 오목부(322)와 홈(140)에는 원점 세팅을 위한 외부장치의 지그가 삽입될 수 있다.

도 12는 로터 홀더와 마그넷과 슬리브의 결합 상태를 도시한 도면이다.

도 12를 참조하면, 로터 홀더(100)의 일부가 슬리브(300)의 볼록부(321)의 상면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 12의 P와 같이, 로터 홀더(100)의 일부가 볼록부(321)를 덮을 수 있다. 이에, 슬리브(300)가 축방향으로 유동하지 않고 고정될 수 있다.

이상으로 실시예에 따른 센서 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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.

10: 로터
20: 스테이터
30: 센서모듈
100: 로터 홀더
110: 제1 홈
120: 제2 홈
200: 마그넷
210: 제1 몸체
220: 제1 돌기
300: 슬리브
310: 제2 몸체
320: 제2 돌기

Claims (17)

1. 로터;
   상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;
   상기 스테이터의 외측에 배치되는 센서모듈을 포함하고,
   상기 로터는 로터 홀더와 상기 로터 홀더와 결합하는 마그넷 및 슬리브을 포함하고,
   상기 슬리브는 상기 로터 홀더의 상측에 결합하고, 상기 마그넷은 상기 로터 홀더의 하측에 결합하며,
   상기 마그넷은 제1 몸체와, 상기 제1 몸체에서 축방향으로 돌출되는 제1 돌기를 포함하고,
   상기 슬리브는 제2 몸체와, 상기 제2 몸체에서 외측으로 돌출되는 제2 돌기를 포함하고,
   상기 로터 홀더는 제1 돌기가 배치되는 제1 홈을 포함하고,
   상기 제1 돌기는 상기 마그넷의 상면에서 상측으로 연장되는 제1-1 돌기와 상기 제1-1 돌기에서 수직한 방향으로 돌출된 제1-2 돌기를 포함하며,
   상기 제1 홈은 상기 로터 홀더의 하면에서 내측면을 향하여 꺽인 형상인 센서 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 마그넷의 반경 방향을 기준하여, 상기 제1-1 돌기의 두께는 상기 마그넷의 제1 몸체의 두께보다 작고,
   상기 로터 홀더는 상기 제1-2 돌기의 상면, 하면 및 측면을 감싸는 센서 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 마그넷의 중심을 바라보는 상기 제1-2 돌기의 전면은 외부로 노출된 센서 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 마그넷의 중심을 기준으로 상기 로터 홀더의 외주면 까지의 거리는 상기 마그넷의 외주면 까지의 거리보다 작은 센서 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 돌기는 복수개의 볼록부를 포함하며, 상기 복수개의 볼록부는 곡률이 상이한 제1 볼록부와 제2 볼록부를 포함하고,
   상기 제1 볼록부의 곡률은 상기 제2 볼록부의 곡률보다 작은 센서 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제2 볼록부는 상기 제2 볼록부의 외면에서 오목하게 형성되는 오목부를 포함하고,
   상기 로터 홀더는 상기 오목부와 대응하는 위치에 형성된 홈을 포함하는 센서 장치.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 로터 홀더의 일부는 상기 볼록부의 상면에 배치되는 센서 장치.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 로터 홀더는 상기 로터 홀더의 상면에 형성되는 세레이션부를 포함하는 센서 장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 로터 홀더는 상기 제2 돌기가 배치되는 제2 홈을 포함하고,
   상기 제1 홈은 상기 제1 돌기의 형상과 대응하는 형상을 갖고, 상기 제2 홈은 상기 제2 돌기의 형상과 대응하는 형상을 갖는 센서 장치.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 슬리브 및 상기 마그넷은 상기 로터 홀더에 의해 결합되며, 상기 로터 홀더는 사출물인 센서 장치
11. 제1 항에 있어서,
    상기 슬리브와 상기 마그넷은 축방향으로 서로 이격되어 배치되는 센서 장치.
12. 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터의 외측에 배치되는 센서모듈을 포함하고,
    상기 로터는 로터 홀더와 상기 로터 홀더와 결합하는 마그넷 및 슬리브을 포함하고,
    상기 슬리브와 상기 마그넷은 축방향으로 서로 이격되어 배치되며,
    상기 마그넷은 제1 몸체와, 상기 제1 몸체에서 축방향으로 돌출되는 제1 돌기를 포함하고,
    상기 슬리브는 제2 몸체와, 상기 제2 몸체에서 외측으로 돌출되는 제2 돌기를 포함하고,
    상기 제1 돌기는 상기 마그넷의 상면에서 상측으로 연장되는 제1-1 돌기와 상기 제1-1 돌기에서 수직한 방향으로 돌출된 제1-2 돌기를 포함하며,
    상기 로터 홀더에 삽입되는 상기 제1 돌기는 상기 로터 홀더의 제1 홈에 대응되는 형상을 갖는 센서 장치.
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