KR19980020406U - 차량용 조향장치의 토오크센서 - Google Patents

Abstract

본 고안은 차량용 조향장치의 토오크센서에 관한 것으로, 더 상세하게는 핸들의 조향각도와 바퀴의 조향각도 사이의 편차를 측정하기 위한 조향장치의 토오크센서에 관한 것이다.

본 고안은 일측은 조향핸들측에 결합되고 타측은 바퀴측에 결합되어 조향핸들에 일정 이상의 외력이 가해지면 비틀리는 토션바, 상기 토션바의 외주면에 고정되되 조향핸들측에 인접된 자성체의 제1검출링과 바퀴측에 인접된 자성체의 제2검출링, 상기 제1,2검출링 사이에 마련되되 제1,2검출링과 일정간격을 가지는 자성체의 제3검출링, 상기 제1검출링과 제3검출링 사이의 외측에 마련된 제1코일과 제2검출링과 제3검출링 사이의 외측에 마련된 제2코일, 상기 제1,2코일을 지지하는 하우징을 구비하는 조향장치의 토오크센서에 있어서,

상기 제3검출링은 조향핸들이 회전되면 제1,2검출링 사이와의 간격(에어갭)이 변화되어 제1,2코일의 인덕턴스 값이 변하도록 상하로만 유동가능하게 마련된 구성이다.

Description

차량용 조향장치의 토오크센서

본 고안은 차량용 조향장치의 토오크센서에 관한 것으로, 더 상세하게는 핸들의 조향각도와 바퀴의 조향각도 사이의 편차를 측정하기 위한 조향장치의 토오크센서에 관한 것이다.

차량의 주행중 또는 정지시에 조향핸들을 회전시키면 노면과 접촉하고 있는 바퀴도 회전하게 된다. 그러나 바퀴와 노면 사이에는 마찰력이 작용하고 있고,또 동력전달 과정중의 손실에 의하여 조향핸들의 회전각도만큼 바퀴가 회전되지 않는다. 차량용 조향핸들의 토오크센서란 조향핸들의 회전각도와 바퀴의 회전각도 사이의 편차를 측정하기 위한 것으로,이렇게 측정된 편차만큼 다른 동력수단으로 바퀴를 회전시켜 주여 차량의 안전성을 높이게 된다.

도 1은 종래 차량용 조향장치의 토오크센서로서,이를 간단히 설명한다.

일측은 조향핸들(30)측과 연결되고 타측은 바퀴측과 연결되는 토션바(Torsion Bar)(1)가 마련되고,토션바(1)의 외주면에는 토션바와 동일하게 운동되는 컬럼(2)이 감싸여 있다. 그리고 컬럼(2)의 외주연에는 자성체의 검출링(10) 3개가 일정간격을 가지며 결합되는데,제1검출링(11)은 조향핸들(30)측에 결합되어 조향핸들과 동일하게 회전되고 제2,3검출링(12,13)은 바퀴측에 결합되어 바퀴와 동일하게 회전된다. 제1검출링(11)의 일면,구체적으로는 제2검출링(12)과 대향되는 제1검출링의 면에는 치(齒)(11a)가 형성되고,제2,3검출링의 대향면에도 치(齒)(12a,13a)가 각각 형성된다. 그리고 제1,2검출링의 대향부위와 제2,3검출링의 대향부위의 외측으로는 제1,2코일(5a,5b)이 감겨있고 코일(5)은 차량의 적소에 마련된 제어부(20)와 접속된다.

상기와 같은 구조의 종래 토오크센서의 동작을 도 1,2를 참조하여 설명하면,조향핸들(30)이 회전되면 토션바(1) 및 칼럼(2)도 회전되는데,조향핸들에 가까이 위치된 토션바가 바퀴측에 가까이 위치된 토션바 보다 많이 회전된다. 즉,제1검출링(11),제2검출링(12),제3검출링(13) 순으로 회전되는 각도가 크다. 그러므로 제1검출링(11)과 제2검출링(12)의 대향면적은 변하지 않고,제2검출링(12)과 제3검출링(13)의 대향면적을 변하게된다. 그러므로 제2,3검출링 사이의 자속이 변하게 되므로 제2코일(5b)이 인덕턴스 값이 변하게 되는 것이다. 즉,최초에는 제1,2코일의 인덕턴스 값이 동일하게 설정되어 있는데,제1코일의 인덕턴스 값은 일정하고 제2코일의 인덕턴스 값만 변하므로 제1코일의 인덕턴스 값에 대한 제2코일의 인덕턴스 값의 변화를 측정하여 조향핸들과 바퀴측의 편차를 측정하는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래 조향장치의 토오크센스는 검출링에 치를 형성하여야 하는데,검출링에 치를 가공하기가 여려운 단점이 있었다.

본 고안은 상기의 단점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 조향핸들이 회전되면 검출링의 대향면적이 변화되는 것이 아니라 검출링 사이의 에어갭이 변하도록 하여 검출링에 치를 형성할 필요가 없는, 그리하여 그 가공이 간단한 조향장치의 토오크센서를 제공함에 있다.

도 1은 종래 토오크센서의 사시도,

도 2a 내지 2c는 종래 토오크센서의 작동상태를 보인 정면도,

도 3은 본 고안에 따른 토오크센서의 사시도,

도 4a 내지 4c는 본 고안에 따른 토오크센서의 작동상태를 보인 도 3의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20:제어부,30:조향핸들,

50:하우징,51:토션바,

58:고정부재,51a:돌기,

61,62,63:제1,2,3검출링,63a:관통공.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 일측은 조향핸들측에 결합되고 타측은 바퀴측에 결합되어 조향핸들에 일정 이상의 외력이 가해지면 비틀리는 토션바, 상기 토션바의 외주면에 고정되되 조향핸들측에 인접된 자성체의 제1검출링과 바퀴측에 인접된 자성체의 제2검출링, 상기 제1,2검출링 사이에 마련되되 제1,2검출링과 일정간격을 가지는 자성체의 제3검출링, 상기 제1검출링과 제3검출링 사이의 외측에 마련된 제1코일과 제2검출링과 제3검출링 사이의 외측에 마련된 제2코일을 구비하는 차량용 조향장치의 토오크센서에 있어서,

상기 제3검출링은 조향핸들이 회전되면 제1,2검출링 사이와의 간격(에어갭)이 변화되어 제1,2코일의 인덕턴스 값이 변하도록 상하로만 유동가능하게 마련된 구성이다.

이하 첨부한 도면에 의하여 본 고안에 따른 조향장치의 토오크센서의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 조향장치의 토오크센서는 도 3에 도시하듯이, 일측은 조향핸들(30)측에 결합되고 타측은 바퀴측과 결합된 토션바(51)가 설치된다. 상기 토션바(51)에는 칼럼(Column)(52)이 토션바를 감싸는 형태로 결합된다. 상기 토션바는 조향핸들에 일정 이상의 외력이 작용되면 비틀리는데,상기 칼럼(52)도 토션바와 동일하게 비틀린다.

상기 칼럼(52)의 외주면에는 자성체의 검출링(61,62,63)이 3개 결합된다. 제1검출링(61)은 조향핸들측에 인접되게 결합되고,제2검출링(62)은 바퀴측에 인접되게 결합된다. 그리고 제3검출링(63)은 제1,2검출링(61,62) 사이에서 상하로만 유동가능하게 마련되는데,상기 제3검출링(63)은 제1,2검출링과 각각 일정간격(64a,64b)을 가지도록 마련된다. 상기 간격(64a,64b)은 에어갭으로 아래에서 상세히 설명한다.

또,상기 제1검출링(61)과 제3검출링(63)이 형성하는 에어갭(64a)의 외측으로는 제1코일(66)이 마련되고,상기 제2검출링(62)과 제3검출링(63)이 형성하는 에어갭(64b)의 외측으로는 제2코일(67)이 마련된다. 상기 제1,2코일(66,67)은 차량의 적소에 마련된 제어부(20)와 접속되며,상기 코일의 외측에는 코일을 지지하는 하우징(50)이 마련된다.

상기 제3검출링(63)과 제1,2검출링(61,62) 사이에는 제3검출링이 회전되지 못하도록 하는 탄성을 가진 고정부재(58)가 마련되어 제3검출링이 회전되는 것을 방지한다. 즉,제1검출링의 외주면 하측 및 제2검출링의 외주면 상측에는 다수의 홈(61b,62b)이 각각 형성되고,제3검출링의 외주면 상하측에는 제1,2검출링의 홈(61b,62b)과 대응되는 홈(63b)이 각각 형성된다. 상기 제3검출링의 홈과 제1검출링의 홈에 스프링 등과 같이 탄성을 가진 고정부재(58)가 삽입되고,제3검출링의 홈과 제2검출링의 홈에 스프링 등과 같은 탄성을 가진 고정부재가 삽입되는 것이다.

본 고안에 따른 제3검출링(63)은 위에서 잠시 언급했듯이, 상하로 유동가능하게 마련되어 있다. 상세히 설명하면 상기 조향핸들(30)에 외력이 가해져서 토션바(51)가 비틀리게 되면,상기 토션바의 비틀림에 의하여 제3검출링이 상하로 유동되도록 마련되어 있다. 상기 제3검출링(63)이 상하로 이동되면 제1검출링(61)과 제3검출링(63) 사이의 간격 및 제2검출링(62)과 제3검출링(63) 사이의 간격이 변하게 된다. 즉,에어갭(64a,64b)이 변하게 되므로 제1,2코일에 흐르는 전류의 값도 변하게 되어 코일의 자기저항(인던턴스)이 변하게 된다. 이 변화된 자기저항을 분석하여 조향핸들과 바퀴 사이의 회전편차를 측정하는 것이다.

제3검출링(63)을 유동시키기 위하여 상기 토션바(51)의 외주면에는 돌기(51a)가 형성된다. 그리고 상기 제3검출링(63)의 몸체에는 상기 돌기(51a)가 관통되는 관통공(63a)이 형성된다. 토션바가 비틀리게 되면 돌기는 상측,또는 하측으로 이동하게 된다. 돌기(51a)가 상,하측으로 이동하게 되면 제3검출링(63)도 상,하측으로 이동하게 되므로 에어갭(64a,64b)의 폭도 변하게 되는 것이다. 부언하면 토션바의 비틀림에 의하여 돌기(51a)가 이동되면,상기 돌기와 접촉되는 관통공(63a)의 측면은 힘을 받게된다. 이 힘에 의하여 제3검출링은 상하로 운동되는 것이다.

상기와 같은 구조로 된 본 고안에 따른 조향장치의 토오크센서의 작용을 도 4를 참조하여 다시한번 정리한다.

차량의 주행중 차량의 진행방향을 바꾸기 위하여 조향핸들에 외력을 가하여 조향핸들을 회전시키면 차량의 주행방향이 바뀌게 된다. 이때,일정 외력 이상의 힘이 작용하게 되면 바퀴에 작용하는 바퀴와 노면과의 마찰력등에 의하여 토션바가 비틀리게 된다. 토션바가 시계방향으로 비틀리게 되면 제3검출링(63)이 하강되어 제1검출링(61) 사이와의 간격은 넓어지고,제2검출링(62) 사이와의 간격을 좁아지게 된다(도 4b). 반대로 반시계방향으로 토션바가 비틀리게 되면 제3검출링(63)은 제1검출링과의 간격은 좁아지고,제2검출링과의 간격은 넓어지게 된다(도 4c). 즉,제3검출링의 이동에 의하여 제3검출링 상하측에 있는 에어갭(64as,64b)의 폭이 변하게 되므로 자속이 변하게 되어 제1,2코일(66,67)에 흐르는 전류의 값도 변하게 된다. 이는 제1,2코일의 자기저항의 변화에 의한 것이므로 변화된 자기저항의 값이 제어부로 수신되어 조향핸들과 바퀴와의 회전편차는 측정되는 것이다.

이상에서 설명하듯이 본 고안에 따른 조향장치의 토오크센서는, 조향핸들이 회전되면 검출링이 상하로 이동되게 되는데,이동되는 검출링에 의하여 변화되는 에어갭의 폭으로 회전편차를 측정하므로 검출링에 치를 형성할 필요가 없다. 그러므로 검출링의 가공이 간단한 특징이 있다.

Claims (3)

1. 일측은 조향핸들측에 결합되고 타측은 바퀴측에 결합되어 조향핸들에 일정 이상의 외력이 가해지면 비틀리는 토션바(51), 상기 토션바(51)의 외주면에 고정되되 조향핸들측에 인접된 자성체의 제1검출링(61)과 바퀴측에 인접된 자성체의 제2검출링(62), 상기 제1,2검출링(61,62) 사이에 마련되되 제1,2검출링과 일정간격(64a,64b)을 가지는 자성체의 제3검출링(63), 상기 제1검출링(61)과 제3검출링(63) 사이의 외측에 마련된 제1코일(66)과 제2검출링(62)과 제3검출링(63) 사이의 외측에 마련된 제2코일(67)을 구비하는 차량용 조향장치의 토오크센서에 있어서,

   상기 제3검출링(63)은 조향핸들이 회전되면 제1,2검출링(61,63) 사이와의 간격(에어갭)(64a,64b)이 변화되어 제1,2코일의 인덕턴스 값이 변하도록 상하로만 유동가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 토오크센서.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 토션바(51)의 외주면에는 돌기(51a)가 형성되고,

   상기 제3검출링(63)의 몸체에는 상기 돌기(51a)가 관통,결합되어 돌기에 의하여 제3검출링이 상하로 운동되도록 하는 관통공(63a)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 토오크센서.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제3검출링(63)의 외측면 상하측에는 다수의 홈(63b)이 형성되고, 상기 제1,2검출링(61,62)의 외측면에는 상기 홈(63b)에 대응되는 홈(61b,62b)이 각각 형성되며,

   상기 제1검출링의 홈(61b)과 이에 대응되는 제3검출링의 홈(63b) 및 제2검출링의 홈(62b)과 이에 대응되는 제3검출링의 홈(63b)에는 제3검출링이 회전되지 못하도록 지지하는 고정부재(58)가 각각 마련된 것을 특징으로 하는 조향장치의 토오크센서.