KR20020004205A - 차량용 토크감지장치의 스페이서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 토크감지장치의 스페이서에 관한 것으로, 그 목적은 센서하우징내에 제1 검출 코일 조립체와 제2 검출 코일 조립체를 정확하게 조립하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 차량용 토크감지장치의 스페이서(23)에 의하면, 제1 검출 코일 조립체(21) 및 제2 검출 코일 조립체(22) 외측 단부와 인접하는 모서리부분을 따라 접촉 방지홈(23a)(23b)이 오목하게 마련되어 있어서, 가공 편차에 의해 제1 검출 코일 조립체(21) 및 제2 검출 코일 조립체(22)에서 발생될 수 있는 보빈하우징(21c)(22c)의 측면 돌출부위(B)(B')가 접촉 방지홈(23a)(23b)에 수용된다. 이에 따라 제1 검출 코일 조립체(21)와 제2 검출 코일 조립체(22)는 스페이서(23)를 매개로 전체적으로 일정한 간격이 유지되게 조립되며, 외부로부터 충격이나 진동이 전달되어도 조립위치가 변하지 않음으로써, 토션바(12)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 토크감지장치의 스페이서{Spacer of torque senser for car}

본 발명은 차량의 파워 스티어링 시스템에 적용되는 토크감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1 검출 코일 조립체와 제2 검출 코일 조립체 사이에 일정한 간격이 유지되도록 이들 사이에 배치되는 차량용 토크감지장치의 스페이서에 관한 것이다.

차량용 토크감지장치는 조향핸들의 회전력을 보조하는 파워 스티어링 시스템(Power steering system)에 사용되는 것으로, 조향핸들의 회전 시 토션바의 비틀림상태를 감지한다. 도 1은 이러한 종래 차량용 토크감지장치를 보인 단면도이다.

종래 차량용 토크감지장치는 이에 도시한 바와 같이, 입력축(1a)의 하단과 피니언축(1b)의 상단을 동축상으로 연결하는 토션바(1c)와, 자성체로 마련되며 입력축(1a)과 피니언축(1b)의 연결부위 외주에 일정간격 이격되게 배치되는 3개의 검출링(4)(5)(6)과, 검출링(4)(5)(6)이 관통하여 설치되는 통형상의 센서하우징(2)을 구비한다.

피니언축(1b)의 하단은 바퀴(미도시)측과 연결되고, 입력축(1a)의 상단은 조향핸들(미도시)과 결합됨으로써, 조향핸들의 회전에 따라 토션바(1c)가 비틀리면서 피니언축(1b)이 회전하게 된다.

그리고, 복수개의 검출링(4)(5)(6)은 입력축(1a) 외주에 결합되어 조향핸들과 동일한 각도로 회전 운동하는 제1검출링(4)과 제2검출링(5), 그리고 피니언축(1b) 외주에 결합되어 바퀴와 거의 동일한 각도로 회전 운동하는 제3검출링(6)으로 구별된다. 또한, 제1검출링(4)과 제2검출링(5)의 하면 및 제3검출링(6)의 상면에는 각각 요철이 반복된 톱니부(4a)(5a)(6a)가 형성되어 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 센서하우징(2) 내부에는 검출링(4)(5)(6)의 톱니부(4a)(5a)(6a)를 감싸며 이들과 상호 작용하여 자기회로를 형성하도록 코일(7a)(8a)이 권선된 제1 검출 코일 조립체(7)와 제2 검출 코일 조립체(8)가 설치된다. 즉, 제1 검출 코일 조립체(7)는 제1검출링(4)과 제2검출링(5) 사이를 감싸도록 배치되며, 제2 검출 코일 조립체(8)는 제2검출링(5)과 제3검출링(6) 사이를 감싸도록 배치되며, 이들 사이에 일정한 간격이 유지되도록 스페이서(9)가 마련된다. 이러한 제1 검출 코일 조립체(7)와 제2 검출 코일 조립체(8)는 코일(7a)(8a)이 수회 권선된 보빈(7b)(8b)을 밑면과 내면이 개방된 보빈하우징(7c)(8c)내에 삽입한 후 보빈하우징(7c)(8c)의 밑면에 밑판(7d)(8d)을 압입하여 제조되며, 스페이서(9)를 중심으로 센서하우징(2)내에 대칭되게 설치된다.

또한, 센서하우징(2)의 하부에는 제1 검출 코일 조립체(7)와 제2 검출 코일 조립체(8)를 견고하게 위치 고정시키기 위해 소정두께를 갖는 링형상의 스톱퍼 스크류(3)가 결합된다. 이 스톱퍼 스크류(3)는 외주에 수나사가 가공되어 센서하우징(2)의 하부에 나사 결합된다.

이와 같이 구성된 종래 토크감지장치가 장착된 차량에서 운전자가 조향핸들을 조작함에 따라 입력축(1a)과 피니언축(1b)이 일체로 회전하는데, 바퀴의 노면 마찰력에 의해 토션바(1c)가 비틀리면서 조향핸들측과 결합된 토션바(1c)의 상단이 바퀴측과 결합된 하단보다 많이 회전된다.

따라서 제1검출링(4)과 제2검출링(5)의 대향면적은 변하지 않지만, 제2검출링(5)과 제3검출링(6)의 톱니부(5a)(6a) 대향면적이 변화된다. 이러한 제2검출링(5)과 제3검출링(6) 대향면적의 변화에 의하여 제2 검출 코일 조립체(8)의 인덕턴스값이 변화되며, 이 인덕턴스값의 변화를 측정하여 조향핸들과 바퀴의 회전편차를 검출한다.

그러나, 종래 토크감지장치는 센서하우징(2) 내부에 제1 검출 코일 조립체(7)와 스페이서(9) 및 제2 검출 코일 조립체(8)를 순차적으로 삽입하고, 스톱퍼 스크류(3)를 통해 이들을 가압 고정시키는데, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 검출 코일 조립체(7)와 스페이서(9) 및 제2 검출 코일 조립체(8) 등의 각 부품 기계가공 공차에 의해서 불필요한 틈새(G)가 발생되며, 각 부품 사이의 간격이 일정하게 유지되지 않는다.

특히, 제1 검출 코일 조립체(7)와 제2 검출 코일 조립체(8)는 코일(7a)(8a)이 권선된 보빈(7b)(8b)을 보빈하우징(7c)(8c)내에 삽입한 후 밑판(7d)(8d)을 압입하여 제조되는데, 가공 편차에 의해 밑판(7d)(8d)의 압입이 깊게 이루어지는 경우가 발생된다. 이와 같이 제조된 제1 검출 코일 조립체(7)와 제2 검출 코일 조립체(8)를 스페이서(9)를 사이에 두고 센서하우징(2)내에 설치하면, 보빈하우징(7c)(8c)의 측면 단부가 스페이서(9)의 가장자리부분에 먼저 접하기 때문에 보빈하우징(7c)(8c)의 밑판(7d)(8d)이 전체적으로 스페이서(9)의 상ㆍ하면에 면접촉되지 않아 이들 사이에 불필요한 사이틈새(G)가 발생된다. 이러한 틈새발생으로 인해 제1 검출 코일 조립체(7)와 제2 검출 코일 조립체(8)가 헐겁게 조립되며, 진동이나 충격이 전달되면 이들의 초기 조립위치가 변하여 토션바(1c)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제1 검출 코일 조립체와 제2 검출 코일 조립체 사이에 설치되는 스페이서를 개선하여 제1 검출 코일 조립체와 제2 검출 코일 조립체에 가공편차가 발생되어도 이들을 정확하게 조립할 수 있게 하는 차량용 토크감지장치의 스페이서를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 차량용 토크감지장치를 개략적으로 보인 단면도이다.

도 2는 도 1의 A부 확대단면도로서, 가공편차 발생 시 코일조립체의 조립상태를 보인 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 차량용 토크감지장치의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 스페이서를 이용한 코일조립체 설치구조를 발췌하여 보인 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 스페이서와 코일조립체를 보인 분해사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20..센서하우징 21,22..검출코일조립체

21a,22a..보빈 21b,22b..코일

21c,22c..보빈하우징 21d,22d..밑판

23..스페이서 23a,23b..접촉방지홈

30..스톱퍼 스크류

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

조향핸들측과 결합되는 입력축과, 입력축에 토션바를 매개로 동축상으로 연계된 피니언축과, 피니언축과 입력축의 연결부위 외주에 설치된 제1,제2,제3검출링과, 제1,제2,제3검출링을 감싸며 입력축이 관통하여 회전 가능하게 결합되는 센서하우징과, 센서하우징내에 제1검출링과 제2검출링 사이를 감싸도록 배치된 제1 검출 코일 조립체와, 제1 검출 코일 조립체와 일정한 간격이 유지되게 스페이서를 사이에 두고 배치되며 제2검출링과 제3검출링을 감싸는 제2 검출 코일 조립체를 갖춘 차량용 토크감지장치에 있어서,

스페이서의 외측에는 제1 검출 코일 조립체 및 제2 검출 코일 조립체 외측 단부와의 접촉을 방지하기 위해 모서리부분을 따라 접촉 방지홈이 마련된 것을 특징으로 하는 구성이다.

이러한 구성에 의하면, 제1 검출 코일 조립체 및 제2 검출 코일 조립체 외측 단부에 가공편차가 발생되어도 가공편차부분이 접촉방지홈에 수용됨으로써, 제1 검출 코일 조립체와 제2 검출 코일 조립체를 정확한 위치에 조립할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면을 간략히 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 토크감지장치의 전체적인 구조를 보인 것이고, 도 4와 도 5는 스페이서를 이용한 코일조립체의 설치구조를 보인 단면도와 분해사시도이다.

본 발명에 따른 차량용 토크감지장치는 도 3에 도시한 바와 같이, 동축상으로 연계된 입력축(10)과 피니언축(11), 입력축(10)과 피니언축(11)의 연결부위 외주에 마련된 복수개의 검출링(40)(50)(60), 입력축(10)과 피니언축(11)이 관통하도록 결합되며 복수개의 검출링(40)(50)(60)을 감싸도록 통형상으로 마련된 센서하우징(20), 센서하우징(20)의 외측에 장착되며 인덕턴스 변화값을 감지하여 제어부(미도시)로 전기적 신호를 전달하는 I/F 회로(미도시)를 구비한다.

입력축(10)은 상단이 차량의 조향핸들(미도시)과 결합되어 일체로 회전 운동하며, 하단에 토션바(12)를 매개로 피니언축(11)이 동축상으로 연계된다. 그리고 피니언축(11)은 하단이 센서하우징(20)의 하부로 연장되며, 여기에는 바퀴(미도시)측과 결합된 랙바(미도시)와 이물림결합되도록 피니언기어(11a)가 가공되어 있다.

토션바(12)는 피니언축(11)과 입력축(10)을 동축상으로 연결하여 조향핸들의 조작에 따라 이들을 일체로 연동시키는데, 토션바(12)의 상단은 평행핀(12a)을 통해 입력축(10)에 고정되며, 하단은 피니언축(11)에 압입 고정된다.

그리고, 자성체로 이루어진 검출링(40)(50)(60)은 입력축(10)과 피니언축(11)의 연결부위에 일정한 사이틈을 갖도록 배치되는데, 입력축(10)의 하단 외주에 마련되어 일체로 연동하는 제1검출링(40)과 제2검출링(50), 피니언축(11)의 상단 외주에 제2검출링(50)과 대응하도록 배치된 제3검출링(60)으로 구별된다. 또한, 제1검출링(40)과 제2검출링(50)의 하면과 제3검출링(60)의 상면에는 다수의 요철이 교호적으로 이루어진 톱니부(41)(51)(61)가 각각 형성되어 있다.

통형상의 센서하우징(20)은 상하부가 개방되게 마련되어 있어서, 제1검출링(40)과 제2검출링(50) 및 제3검출링(60)을 감싸도록 결합하면, 입력축(10)이 상측방향으로 노출되며 피니언축(11)은 하측방향으로 노출된다. 이 때, 입력축(10)은 롤러 베어링부재(10a)를 통해 센서하우징(20)에 회전운동 가능하게 설치된다.

도 4와 도 5를 참조하면, 이러한 센서하우징(20) 내부에는 제1검출링(40)과 제2검출링(50) 사이의 바깥측 둘레를 감싸는 제1 검출 코일 조립체(21)와, 제2검출링(50)과 제3검출링(60) 사이의 바깥측 둘레를 감싸는 제2 검출 코일 조립체(22)가 배치되며, 제1 검출 코일 조립체(21)와 제2 검출 코일 조립체(22)를 위치 고정시키기 위한 링형상의 스톱퍼 스크류(30)가 나사 결합된다.

제1 검출 코일 조립체(21)와 제2 검출 코일 조립체(22)는 소정의 두께를 갖는 도넛형상의 스페이서(23)를 사이에 두고 대칭되게 배치되어 일정한 간격이 유지되는데, 일종의 솔레노이드로서 코일(21b)(22b)이 수회 권선된 보빈(21a)(22a)과, 보빈(21a)(22a)이 끼워져 결합되도록 내측과 밑면이 개방된 통상의 보빈하우징(21c)(22c)과, 보빈(21a)(22a)이 삽입된 보빈하우징(21c)(22c)의 밑면에결합되어 보빈(21a)(22a)의 이탈을 방지하기 위한 밑판(21d)(22d)을 각각 구비하며, 밑판(21d)(22d)을 압입 결합하기 위해 보빈하우징(21c)(22c)의 측단부 내주에는 단차부(21e)(22e)가 가공되어 있다.

이러한 온도보상 검출코일체(21)와 제2 검출 코일 조립체(22)의 조립과정에서 부품간의 가공편차에 의해 밑판(21d)(22d)의 압입이 깊게 이루어져 보빈하우징(21c)(22c)의 측면 단부가 돌출되는 경우가 발생되는데, 본 발명에 따른 스페이서(23)에는 가공편차에 의해 발생된 제1 검출 코일 조립체(21) 및 제2 검출 코일 조립체(22)의 보빈하우징(21c)(2c) 돌출부위(B)(B')가 수용되어 이들이 정확하게 조립되도록 하는 접촉 방지홈(23a)(23b)이 마련되어 있다. 접촉 방지홈(23a)(23b)은 보빈하우징(21c)(22c)의 측면 단부와 인접하는 스페이서(23)의 외측 모서리부분을 따라 오목하게 가공된다. 즉, 스페이서(23) 외측의 상하 모서리부분에는 모따기 가공을 통해 접촉 방지홈(23a)(23b)이 형성되어 있어서, 제1 검출 코일 조립체(21) 및 제2 검출 코일 조립체(22)의 보빈하우징(21c)(22c) 측면 단부가 접하는 것이 방지되게 된다.

다음에는 본 별명에 따른 스페이서(23)를 통한 제1 검출 코일 조립체(21)와 제2 검출 코일 조립체(22)의 조립공정을 설명한다.

먼저, 통상의 센서하우징(20) 내부에 제1 검출 코일 조립체(21)와 스페이서(23) 및 제2 검출 코일 조립체(22)를 순차적으로 삽입한다.

그리고 센서하우징(20)의 하부에 스톱퍼 스크류(30)를 조이면, 제1 검출 코일 조립체(21)와 스페이서(23) 및 제2 검출 코일 조립체(22)가 상호 밀착되면서 견고하게 고정된다. 이 때, 스톱퍼 스크류(30)의 풀림을 방지하기 위해 외주에 본드를 도포하여 조이는 것이 바람직하다.

한편, 각 제1 검출 코일 조립체(21)와 제2 검출 코일 조립체(22)의 부품 가공편차에 의해 보빈하우징(21c)(22c)의 측면 단부가 돌출되는 경우가 발생될 소지가 있다. 그러나, 보빈하우징(21c)(22c)의 돌출부분(B)(B')은 본 발명에 따른 스페이서(23)의 접촉 방지홈(23a)(23b)에 수용되기 때문에, 각 보빈하우징(21c)(22c)에 압입된 밑판(21d)(22d)이 전체적으로 스페이서(23)의 상ㆍ하면에 면접촉되어 이들 사이에 불필요한 틈새가 발생되지 않는다.

이에 따라 제1 검출 코일 조립체(21)와 제2 검출 코일 조립체(22)가 전체적으로 일정한 간격을 유지하면서 정확한 위치에 조립되며, 진동이나 충격이 전달되어도 이들의 초기 조립위치가 변하지 않게 된다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 토크감지장치의 작용 및 효과를 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 토크감지장치가 장착된 차량이 주행하고 있는 상태에서 운전자가 조향핸들을 조향시키면, 입력축(10)과 토션바(12) 및 피니언축(11)을 통해 바퀴가 조향되어 주행방향이 바뀐다.

이 때, 일정이상의 조향력이 작용하면, 바퀴와 노면과의 마찰력에 의해 조향핸들을 통해 직접적으로 회전하는 입력축(10)보다 토션바(12)로 연계된 피니언축(11)의 회전각도가 줄어 토션바(12)가 비틀린다. 이러한 현상에 의해 제2검출링(50)의 톱니부(51)와 제3검출링(60)의 톱니부(61) 대향면적이 변화되며, 이로 인해 제2 검출 코일 조립체(22)의 인덕턴스 값이 변화됨과 동시에 코일(22b)에 흐르는 유기전압이 변화된다.

이 유기전압의 변화는 제2 검출 코일 조립체(22) 코일(22b)의 자기저항 변화에 의한 것으로 I/F 회로를 통해 제어부에 입력되고, 계속하여 제어부에서는 입력된 신호를 근거로 조향편차를 측정 판단하고, 동력수단(미도시)을 가동하여 이를 보상한다.

이러한 기능을 하는 제1 검출 코일 조립체(21)와 제2 검출 코일 조립체(22)는 스톱퍼 스크류(30)를 통해 견고하게 고정됨과 동시에 부품 가공편차에 의해 발생될 수 있는 보빈하우징(21c)(22c)의 돌출부위(B)(B')가 스페이서(23)의 모서리부분에 형성된 접촉 방지홈(23a)(23b)에 수용되어 있어서, 토크감지장치의 작동 중에 외부로부터 진동이나 충격 등이 가해져도 조립위치가 변하지 않고 초기 상태로 유지됨으로써 토션바(12)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 토크감지장치의 스페이서에 의하면, 제1 검출 코일 조립체 및 제2 검출 코일 조립체 외측 단부와 인접하는 모서리부분을 따라 접촉 방지홈이 오목하게 마련되어 있어서, 가공 편차에 의해 제1 검출 코일 조립체 및 제2 검출 코일 조립체에서 발생될 수 있는 보빈하우징의 측면 돌출부위가 접촉 방지홈에 수용된다. 이에 따라 제1 검출 코일 조립체와 제2 검출 코일 조립체는 스페이서를 매개로 전체적으로 일정한 간격이 유지되게 조립되며, 외부로부터 충격이나 진동이 전달되어도 조립위치가 변하지 않음으로써, 토션바에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 조향핸들측과 결합되는 입력축과, 상기 입력축에 토션바를 매개로 동축상으로 연계된 피니언축과, 상기 피니언축과 입력축의 연결부위 외주에 설치된 제1,제2,제3검출링과, 상기 제1,제2,제3검출링을 감싸며 상기 입력축이 관통하여 회전 가능하게 결합되는 센서하우징과, 상기 센서하우징내에 상기 제1검출링과 상기 제2검출링 사이를 감싸도록 배치된 제1 검출 코일 조립체와, 상기 제1 검출 코일 조립체와 일정한 간격이 유지되게 스페이서를 사이에 두고 배치되며 상기 제2검출링과 제3검출링을 감싸는 제2 검출 코일 조립체를 갖춘 차량용 토크감지장치에 있어서,

   상기 스페이서(23)의 외측에는 상기 제1 검출 코일 조립체(21) 및 제2 검출 코일 조립체(22) 외측 단부와의 접촉을 방지하기 위해 모서리부분을 따라 접촉 방지홈(23a)(23b)이 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 토크감지장치의 스페이서.