KR20020040241A - 전동식 파워 스티어링 장치의 토오크 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치(electric power steering device)의 토오크 센서를 개시한 것으로, 입력축과 출력축으로 분리되어 토션바에 의해 연결된 조향축과, 서로 대면하는 입력축과 출력축의 선단부에 각각 일정한 간격을 유지한 상태로 설치되는 검출링과, 검출링 사이에 설치된 또 다른 검출링과, 검출링들의 외주연 일단에 보빈을 권선시킬 수 있도록 오목부가 형성된 하우징과, 오목부에 권선된 온도센서 코일 및 검출 센서로 구성된 것으로, 토오크 센서의 구조를 단순화하여 부품수를 감소시키고, 소형 경량화를 가져올 수 있다.

Description

전동식 파워 스티어링 장치의 토오크 센서{A TOQUE SENSOR OF ELECTRIC POWER STEERING DEVICE}

본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치(electric power steering device)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토오크 센서의 구조를 단순화하여 부품수를 감소시키고, 소형 경량화를 가져올 수 전동식 파워 스티어링 장치의 토오크 센서에 관한것이다.

일반적으로 차속 감응형 파워 스티어링 장치는 차량의 속도에 따라 핸들의 조타력을 조절하는 것으로, 차량의 속도가 증가하면 핸들의 조타력을 무겁게 하고, 차량의 속도가 감소하면 핸들의 조타력을 가볍게 하여 고속 주행시 안정감을 주고, 파킹시와 같이 저속 주행시 적은 힘으로도 핸들을 조작할 수 있도록 하는 장치이다.

차속 감응형 파워 스티어링을 구현하는 방법으로는 크게 유압식과 전동식으로 구별되며, 전동식 파워 스티어링을 구현하는 방법에 있어서도 구동모터의 설치위치에 따라서 랙 방식과 칼럼방식으로 구별된다.

종래의 전동식 파워 스티어링 장치(electric power steering device; 이하 EPS라 약칭함.)는 일반적인 랙-피니언 방식의 조향장치를 기반으로 하고 있으며, 조향 핸들의 조향각을 감지하는 조향각 센서와, 조향 컬럼 내에 설치되어 조향시 비틀림이 발생되는 토션바와, 토션바의 비틀림을 감지하는 토오크 센서와, 차량의 진행속도를 감지하는 차속 센서와, 조향 컬럼(10)의 축상에 조향력을 보조할 수 있도록 설치되는 구동 모터(13)와, 조향각 센서, 차속 센서 및 토오크 센서(12)로부터 입력되는 신호를 처리하여 구동 모터(13)의 구동력을 제어하는 전자제어 유니트를 포함하여 구성된다.

한편, 도 1은 종래의 EPS의 토오크 센서 결합구조를 개략적으로 도시한 사시도로서, 조향 컬럼 내에 설치된 조향축(1)은 입력축(1a)과 출력축(1b)으로 분리되어 있으며, 입력축(1a)과 출력축(1b)은 토션 바(2)에 의해 연결되어 있다. 또한,서로 대면하는 입력축(1a)과 출력축(1b)의 선단부에는 각각 자성체로 이루어진 검출링(3, 4)이 설치되어 있으며, 서로 대면하는 검출링(3, 4)의 선단부는 요철 형상을 이루고 있다. 또한, 검출링(3)과 검출링(4) 사이에 또 다른 검출링(5)이 삽입되어 있으며, 각각의 검출링들(3, 4, 5)은 서로 일정한 간격을 유지하고 있다.

제 1 검출링(3)과 제 3 검출링(5) 사이의 외주연에는 일정한 간격을 유지하면서 조향축(1)과 직각방향으로 온도보상 코일(6)이 권선되어 있으며, 제 3 검출링(5)과 제 2 검출링(4) 사이의 외주연에는 온도보상 코일(6)과 마찬가지로 검출코일(7)이 권선되어 있다. 온도보상 코일(6) 및 검출 코일(7)은 차량의 적소에 마련된 신호처리장치(미도시됨)와 전기적으로 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 EPS의 동작은 다음과 같다. 조향 핸들(8)을 어느 일측 방향으로 조작하면, 조향력은 입력축(1a), 토션바(2), 출력축(1b)을 거쳐 바퀴로 전달되는데 일반적으로 토션바(2)의 비틀림으로 인해 조향 핸들(8)을 회전시킨 만큼 바퀴측과 연결된 출력축(1b)이 회전하지 못한다. 따라서, 제 1 검출링(3)과 제 3 검출링(5)의 대향면적은 거의 변하지 않는데, 제 3 검출링(5)과 제 2 검출링(4)의 대향 면적은 변화하게 되면서 검출 코일(7)의 인덕턴스 값의 변화가 일어난다.

즉, 최초에는 검출 코일(7)과 온도보상 코일(6)의 인덕턴스 값이 동일하게 설정되어 있으나 조향 핸들(8)의 회전으로 검출 코일(7)의 인덕턴스 값만 변화게 되므로 온도보상 코일(6)의 인덕턴스 값에 대한 검출 코일(7)의 인덕턴스 값의 변화를 전기적인 전압차로 측정하여 조향 핸들(8)과 바퀴측의 회전편차를 측정한다. 신호처리장치에서는 검출 코일(7)에서 유기되는 출력전압과 온도보상 코일(6)의 출력전압을 증폭시킨 후 이를 전류값으로 변환하여 구동모터를 제어한다.

그러나 이와 같은 종래의 EPS의 토오크 센서는 온도보상 코일(6) 및 검출코일(7)의 결합구조에 있어서, 별도의 하우징(9)을 가공하여 그 안에 보빈 하우징(10) 및 보빈을 장착하고 상부에서 스크류(11)로 체결해야 하며, 온도보상 코일(6)과 검출 코일(7) 사이의 간격을 유지하기 위해 스페이서(12)를 장착해야 하는 등 복잡한 구조를 이루고 있다. 특히, 하우징(9)의 유동을 방지하기 위해 스크류(11)와 보빈 하우징(10) 사이에 웨이브 와셔(13)를 장착해야 하는 불편함이 있었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 토오크 센서의 구조를 단순화하여 부품수를 감소시키고, 소형 경량화를 가져올 수 있는 EPS의 토오크 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치(electric power steering device)의 토오크 센서에 있어서, 입력축과 출력축으로 분리되어 토션바에 의해 연결된 조향축과, 서로 대면하는 입력축과 출력축의 선단부에 각각 일정한 간격을 유지한 상태로 설치되는 검출링과, 검출링 사이에 설치된 또 다른 검출링과, 검출링들의 외주연 일단에 보빈을 권선시킬 수 있도록 오목부가 형성된 하우징과, 오목부에 권선된 온도센서 코일 및 검출 센서로 구성된 전동식 파워 스티어링 장치의 토오크 센서를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래의 EPS의 토오크 센서 결합구조를 개략적으로 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 EPS의 토오크 센서 결합구조를 개략적으로 도시한 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 조향축 1a ; 입력축

1b ; 출력축 2 ; 토션 바

3, 4, 5 ; 검출링 6 ; 온도보상 코일

7 ; 검출 코일 20 ; 하우징

21 ; 오목부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치(electric power steering device)의 토오크 센서 결합부를 개략적으로 도시한 사시도이며, EPS의 기본적인 구성은 도 1을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치(electric power steering device ; 이하 EPS라 약칭함.)는 일반적인 랙-피니언 방식의 조향장치를 기반으로 하고 있으며, 조향 핸들의 조향각을 감지하는 조향각 센서와, 조향 컬럼 내에 설치되어 조향시 비틀림이 발생되는 토션바와, 토션바의 비틀림을 감지하는 토오크 센서와, 차량의 진행속도를 감지하는 차속 센서와, 조향 컬럼의 축상에 조향력을 보조할 수 있도록 설치되는 구동 모터와, 조향각 센서, 차속 센서 및 토오크 센서로부터 입력되는 신호를 처리하여 구동 모터의 구동력을 제어하는 전자제어 유니트를 포함하여 구성된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 조향 컬럼 내에 설치된 조향축(1)은 입력축(1a)과 출력축(1b)으로 분리되어 있으며, 입력축(1a)과 출력축(1b)은 토션 바(2)에 의해 연결되어 있다. 또한, 서로 대면하는 입력축(1a)과 출력축(1b)의 선단부에는 각각 자성체로 이루어진 검출링(3, 4)이 설치되어 있으며, 서로 대면하는 검출링(3, 4)의 선단부는 요철 형상을 이루고 있다. 또한, 검출링(3)과 검출링(4)사이에 또 다른 검출링(5)이 삽입되어 있으며, 각각의 검출링들(3, 4, 5)은 서로 일정한 간격을 유지하고 있다.

특히, 본 발명에 따른 하우징(20)은 검출링들(3, 4, 5)의 외주연 일단에 보빈을 권선시킬 수 있는 오목부(21)가 일체로 형성되어 있다.

이를 좀 더 자세히 설명하면, 하우징은 제 1 검출링(3)과 제 3 검출링(5) 사이에 온도보상 코일(6)용 보빈을 권취시킬 수 있는 제 1 오목부(21a)와, 제 3 검출링(5)과 제 2 검출링(4) 사이의 외주연에 검출 코일(7)용 보빈을 권취시킬 수 있는 제 2 오목부(21b)로 이루어져 있다. 제 1 오목부(21a)와 제 2 오목부(21b) 사이는 상대적으로 돌출된 형상을 갖게 되므로 종래의 스페이서의 역할을 하게 된다. 이와 같은 하우징(20)은 플라스틱 사출공법 등으로 쉽게 제작할 수 있으며, 검출링들(3, 4, 5)과의 자로 형성 및 검출 기능을 원활히 수행할 수 있다.

((의견))

새롭게 적용되는 하우징의 형상 및 기능을 좀 더 구체적으로 나타내 준다면 권리확보에 유리할 것으로 판단됩니다.

제안 가능한 범위 내에서 보충 설명해 주시면 출원시 보완하도록 하겠습니다.

이와 같이 구성된 EPS의 토오크 센서는 종래의 보빈 하우징, 스페이서, 웨이브 와셔 및 스크류 등을 생략할 수 있으므로 부품수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 하우징(20)을 플라스틱 사출방법 등을 이용해 쉽게 제작할 수 있다. 또한, 전체적인 EPS의 중량을 줄일 수 있어 소형 경량화에 유리하다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 토오크 센서의 구조를 단순화하여 부품수를 감소시키고, 소형 경량화를 가져올 수 있다.

Claims (1)

1. 전동식 파워 스티어링 장치(electric power steering device)의 토오크 센서에 있어서,

   입력축과 출력축으로 분리되어 토션바에 의해 연결된 조향축과;

   서로 대면하는 입력축과 출력축의 선단부에 각각 일정한 간격을 유지한 상태로 설치되는 검출링과;

   상기 검출링 사이에 설치된 또 다른 검출링과;

   상기 검출링들의 외주연 일단에 보빈을 권선시킬 수 있도록 오목부가 형성된 하우징과;

   상기 오목부에 권선된 온도센서 코일 및 검출 센서로 구성된 전동식 파워 스티어링 장치의 토오크 센서.