KR20030077053A - Torque sensor for vehicle - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A torque sensor for a vehicle is provided to intercept magnetic leakage flux from a sensor housing, fix the position of detecting coil assemblies, and absorb vibration given to the detecting coil assemblies or thermal expansion of the detecting coil assemblies. CONSTITUTION: A torque sensor for a vehicle has a torsion bar(30) coaxially connecting the lower end of an input shaft(10) and the lower end of an output shaft(20); plural detecting rings(41,42,43) installed to the periphery of the input shaft and the output shaft; detecting coil assemblies(60,70) formed in a ring shape to cover the detecting rings; a sensor housing(50) receiving the detecting coil assemblies; and a fixing unit disposed to the inside of the sensor housing of the lower side of the detecting coil assemblies, to fix the detecting assemblies to the sensor housing. A magnetic flux-intercepting member(90) of a diamagnetic substance is disposed between the lower end of the detecting coil assemblies and the fixing unit, to intercept magnetic leakage flux from the sensor housing.

Description

차량용 토크센서{Torque sensor for vehicle}Torque sensor for vehicle

본 발명은 차량의 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토크센서의 내부에 설치되는 검출코일조립체의 위치를 고정시키고, 센서하우징 내부로부터의 누설 자속이 차단되도록 하는 차량용 토크센서에 관한 것이다.The present invention relates to a power steering system of a vehicle, and more particularly, to a torque sensor for a vehicle that fixes a position of a detection coil assembly installed inside the torque sensor and blocks leakage magnetic flux from inside the sensor housing.

일반적으로 자동차는 조향축을 통해 바퀴 측과 연결된 스티어링휠을 조작하여 운동방향을 조정하도록 되어 있다. 그러나 바퀴와 노면과의 접지저항이 큰 상태에서는 스티어링휠의 조작력이 약화되어 자동차를 신속하게 조향시킬 수 없게 되는데, 이를 해결하기 위한 것이 파워스티어링 장치이다. 이러한 파워스티어링 장치는 조향장치의 도중에 보조동력장치를 설치하여 스티어링휠의 조작력을 배력작용에 의해 경감시키게 한다.In general, the vehicle is to adjust the direction of movement by operating the steering wheel connected to the wheel side through the steering shaft. However, when the ground resistance between the wheel and the road surface is large, the steering wheel's operating force is weakened, so that the vehicle cannot be steered quickly, and the power steering device is to solve this problem. This power steering device installs an auxiliary power device in the middle of the steering device to reduce the operating force of the steering wheel by the back action.

파워스티어링 장치가 설치된 자동차의 조향축은 입력축과 출력축으로 이루어져 있고, 이중 입력축은 스티어링휠 측에 결합되고 출력축은 타이로드의 랙바와 이물림 결합된 피니언기어 측과 결합된다. 그리고 이러한 입력축과 출력축은 토션바에 의해 연결되는데, 이와 같은 구조에서 스티어링휠을 회전시키면 출력축이 회전하며 피니언기어와 랙바의 기어작용에 의해 타이로드에 결합된 바퀴의 방향이 변화된다. 이때, 바퀴와 노면과의 접지저항이 큰 경우에는 랙바와 피니언기어와의 기어작용도 원활하게 이루어지지 않게 되어 스티어링휠 측과 결합된 입력축에 비해 피니언기어 측과 결합된 출력축이 덜 회전하여 토션바가 비틀리게 된다. 이러한 토션바의 비틀림 정도는 전기적인 신호상태로 전자제어유닛에 입력되고, 전자제어유닛에서는 이 신호를 근거로 상기 랙바에 설치된 보조동력장치를 가동시켜 출력축의 회전을 보상하여 스티어링휠의 조작력이 향상되도록 하는데, 여기서 토션바의 비틀림 감지는 토크센서에 의해 이루어진다.The steering shaft of a vehicle equipped with a power steering device is composed of an input shaft and an output shaft, a dual input shaft is coupled to a steering wheel side, and an output shaft is coupled to a pinion gear side coupled with a rack bar of a tie rod. The input shaft and the output shaft are connected by a torsion bar. In this structure, when the steering wheel is rotated, the output shaft rotates, and the direction of the wheel coupled to the tie rod is changed by the gear action of the pinion gear and the rack bar. At this time, when the ground resistance between the wheel and the road surface is large, the gear action between the rack bar and the pinion gear is also not smoothly performed, and the output shaft combined with the pinion gear side rotates less than the input shaft combined with the steering wheel side. Twisted. The twist degree of the torsion bar is input to the electronic control unit in an electric signal state, and the electronic control unit operates the auxiliary power unit installed in the rack bar based on this signal to compensate for the rotation of the output shaft, thereby improving the operating force of the steering wheel. Where the torsion bar's torsion detection is made by a torque sensor.

도 1은 이러한 종래 차량용 토크센서를 보인 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 차량용 토크센서는 입력축(1)의 하단과 출력축(2)의 상단을 동축상으로 연결하는 토션바(3)와, 자성체로 마련되며 입력축(1)과 출력축(2)의 연결부위 외주에 일정간격 이격되게 배치되는 3개의 검출링(4a,4b,4c)과, 검출링들(4a,4b,4c)이 끼워져 설치되는 통형상의 센서하우징(5)을 구비한다.1 is a cross-sectional view showing such a conventional vehicle torque sensor. As shown in FIG. 1, the conventional torque sensor for a vehicle includes a torsion bar 3 connecting the lower end of the input shaft 1 and the upper end of the output shaft 2 coaxially, and a magnetic body. The input shaft 1 and the output shaft ( 3 detection rings 4a, 4b, and 4c arranged at regular intervals on the outer periphery of the connecting portion of 2) and a cylindrical sensor housing 5 in which the detection rings 4a, 4b and 4c are fitted. do.

출력축(2)의 하단은 바퀴(미도시)측의 타이로드(미도시)에 형성된 랙바(미도시)와 이물림결합된 피니언기어(미도시)와 연결되고, 입력축(1)의 상단은 스티어링휠(미도시)과 결합되어 스티어링휠(미도시)의 회전에 따라 입력축(1)과 출력축(2)을 연결하는 토션바(3)가 비틀리면서 출력축(2)이 회전하게 된다.The lower end of the output shaft 2 is connected to a pinion gear (not shown) coupled with a rack bar (not shown) formed on a tie rod (not shown) on the wheel side (not shown), and an upper end of the input shaft 1 is steered. The output shaft 2 is rotated while the torsion bar 3 that is coupled to the wheel (not shown) and connects the input shaft 1 and the output shaft 2 in accordance with the rotation of the steering wheel (not shown).

복수개의 검출링(4a,4b,4c)은 입력축(1) 외주에 결합되어 스티어링휠(미도시)과 동일한 각도로 회전 운동하는 제1검출링(4a)과 제2검출링(4b), 그리고 출력축(2) 외주에 결합되어 출력축(2)과 함께 회전 운동하는 제3검출링(4c)으로 구별된다. 또한, 제1검출링(4a)과 제2검출링(4b)의 하면 및 제3검출링(4c)의 상면에는 각각 요철이 반복된 톱니부(4d,4e,4f)가 형성된다.A plurality of detection rings (4a, 4b, 4c) is coupled to the outer periphery of the input shaft 1, the first detection ring (4a) and the second detection ring (4b) and the rotary motion at the same angle as the steering wheel (not shown), and It is distinguished by a third detection ring 4c which is coupled to the outer periphery of the output shaft 2 and which rotates with the output shaft 2. In addition, tooth portions 4d, 4e, and 4f in which irregularities are repeated are formed on the lower surfaces of the first and second detection rings 4a, 4b, and 4c, respectively.

또한, 센서하우징(5) 내부에는 검출링들(4a,4b,4c)의 톱니부(4d,4e,4f)를 감싸며 이들과 상호 작용하여 자기회로를 형성하도록 코일(6a,7a)이 권선된 온도보상 검출코일조립체(6)와 자기저항 검출코일조립체(7)가 배치된다. 온도보상 검출코일조립체(6)는 제1검출링(4a)과 제2검출링(4b) 사이를 감싸도록 배치되고, 자기저항 검출코일조립체(7)는 제2검출링(4b)과 제3검출링(4c) 사이를 감싸도록 배치되며,이들 사이에는 스페이서(8)가 개재된다. 토션바(3)의 비틀림에 의해 제2검출링(4b)과 제3검출링(4c)의 각 톱니부(4e,4f)들은 그 대향면적이 변화되며, 대향면적의 변화에 의하여 자기저항 검출코일조립체(7)의 인덕턴스값이 변화되고, 입력축(1)과 출력축(2)의 회전편차는 이 인덕턴스 값의 변화를 측정하여 검출된다.In addition, the coils 6a and 7a are wound inside the sensor housing 5 to surround the teeth 4d, 4e and 4f of the detection rings 4a, 4b and 4c and interact with them to form a magnetic circuit. The temperature compensation detection coil assembly 6 and the magnetoresistive detection coil assembly 7 are disposed. The temperature compensation detection coil assembly 6 is disposed to surround the first detection ring 4a and the second detection ring 4b, and the magnetoresistive detection coil assembly 7 is the second detection ring 4b and the third. It is arranged to surround between the detection rings 4c, and a spacer 8 is interposed therebetween. Due to the torsion of the torsion bar 3, the teeth 4e and 4f of the second detection ring 4b and the third detection ring 4c change their opposing areas and detect the magnetoresistance by the change of the opposing area. The inductance value of the coil assembly 7 changes, and the rotational deviation of the input shaft 1 and the output shaft 2 is detected by measuring the change of this inductance value.

그리고 이러한 검출코일조립체(6,7)들을 통해 토션바(3)에 작용하는 토크를 정확히 검출하기 위해서 검출코일조립체(6,7)들은 상기 센서하우징(5)의 내부에서 그 위치가 변화되지 않도록 고정되어야 하는데, 검출코일조립체(6,7)들의 위치고정을 위해 자기저항 검출코일조립체(7) 하부에는 소정두께를 갖는 링형상의 스톱퍼스크류(9)가 결합된다. 이때, 상기 스톱퍼스크류(9)의 외주에는 수나사가 가공되어 암나사가 가공된 센서하우징(5)의 하단 내주에 나사결합 된다. 또한, 상기 스톱퍼스크류(9)와 자기저항 검출코일조립체(7) 사이에는 상측의 검출코일조립체(6,7) 및 스페이서를 탄력적으로 지지하기 위해 탄성체로 마련되며 소정의 굴곡을 갖는 웨이브와셔(9a)가 마련된다.In order to accurately detect the torque acting on the torsion bar 3 through the detection coil assemblies 6 and 7, the detection coil assemblies 6 and 7 may not change their positions inside the sensor housing 5. A ring-shaped stopper screw 9 having a predetermined thickness is coupled to the lower portion of the magnetoresistive detection coil assembly 7 to fix the position of the detection coil assemblies 6 and 7. At this time, the outer periphery of the stopper screw (9) is processed with a male screw is screwed to the inner periphery of the lower end of the sensor housing 5 processed. In addition, between the stopper screw (9) and the magnetoresistive detection coil assembly (7) is provided with an elastic body to elastically support the upper detection coil assemblies (6, 7) and spacers, the wave washer (9a) having a predetermined bend ) Is provided.

그러나 이러한 종래의 차량용 토크센서에 있어서, 상기 웨이브와셔(9a)는 자속의 흐름을 통과시키는 탄성체로 마련되는 관계로 센서하우징(5) 내부로부터 누설되는 자속을 차단하지 못하게 된다. 따라서 센서하우징(5) 내부의 자속은 상기 자기저항 검출코일조립체(7)의 하단의 웨이브와셔(9a)를 통해 센서하우징(5) 외부로 누설될 우려가 있다.However, in such a conventional vehicle torque sensor, the wave washer (9a) is not provided to block the magnetic flux leaking from the sensor housing 5 because the wave washer (9a) is provided with an elastic body for passing the flow of the magnetic flux. Therefore, the magnetic flux inside the sensor housing 5 may leak to the outside of the sensor housing 5 through the wave washer 9a at the lower end of the magnetoresistive detection coil assembly 7.

또한, 상기 온도보상 검출코일조립체(6)와 스페이서(8) 및 자기저항 검출코일조립체(7)와 웨이브와셔(9a)는 센서하우징 내부에 순차적으로 삽입된 상태에서센서하우징(5) 내주에 나사결합되는 상기 스톱퍼스크류(9)를 통해 센서하우징 내부에 고정되는데, 스톱퍼스크류(9)를 나사결합시키는 과정에서 상기 스톱퍼스크류(9)의 상단과 웨이브와셔(9a)의 하단 사이에는 마찰력이 작용하게 된다. 그리고 이러한 마찰력에 의해 상기 웨이브와셔(9a)의 위치는 쉽게 틀어지게 되며, 이에 따라 웨이브와셔(9a) 상단에 위치한 자기저항 검출코일조립체(7)와 스페이서(8) 및 온도보상 검출코일조립체(6)의 위치도 함께 변화하게 된다.In addition, the temperature compensation detection coil assembly 6, the spacer 8, the magnetoresistance detection coil assembly 7 and the wave washer 9a are screwed around the sensor housing 5 in the state of being sequentially inserted into the sensor housing. It is fixed to the inside of the sensor housing through the stopper screw (9) to be coupled, the friction force acts between the upper end of the stopper screw (9) and the bottom of the wave washer (9a) in the process of screwing the stopper screw (9). do. The position of the wave washer 9a is easily shifted by the frictional force, and thus the magnetoresistive detection coil assembly 7, the spacer 8, and the temperature compensation detection coil assembly 6 located on the top of the wave washer 9a. ) Will also change position.

또한, 검출코일조립체(6,7)의 코일(6a,7a)로부터 발생되는 열에 의해 센서하우징(5)과 검출코일조립체(6,7)들은 열팽창을 일으키게 되는데, 서로 다른 재질로 마련되는 센서하우징(5)과 검출코일조립체(6,7)는 각기 다른 정도로 열팽창하게 되고, 이러한 열팽창 정도의 차이에 따른 센서하우징(5)과 검출코일조립체(6,7)들의 체적변화는 센서하우징(5)과 검출코일조립체(6,7)들을 파손시키는 원인이 된다. 이와 같은 사항을 고려하여 검출코일조립체(6,7)들은 상기 센서하우징(5)의 내면과 소정간격을 유지하며 센서하우징(5) 내부에 설치된다.In addition, the sensor housing 5 and the detection coil assemblies 6 and 7 are thermally expanded by heat generated from the coils 6a and 7a of the detection coil assemblies 6 and 7, and the sensor housings are made of different materials. (5) and the detection coil assembly (6,7) is thermally expanded to a different degree, the volume change of the sensor housing (5) and the detection coil assembly (6,7) according to the difference of the thermal expansion is the sensor housing (5) And damage to the detection coil assemblies 6 and 7. In consideration of such matters, the detection coil assemblies 6 and 7 maintain a predetermined distance from the inner surface of the sensor housing 5 and are installed inside the sensor housing 5.

그러나 상기와 같은 센서하우징(5)과 검출코일조립체(6,7) 사이의 미세한 간격에 의해 외부로부터 토크센서 내부로 진동이나 충격 등이 전달되면, 센서하우징(5) 내의 온도보상 검출코일조립체(6) 및 자기저항 검출코일조립체(7)의 위치는 변하게 되어 토션바(3)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 없게 되는 문제점이 발생한다.However, when vibration or shock is transmitted from the outside to the inside of the torque sensor due to the minute gap between the sensor housing 5 and the detection coil assemblies 6 and 7, the temperature compensation detection coil assembly in the sensor housing 5 ( 6) and the position of the magnetoresistive detection coil assembly 7 is changed so that the torque acting on the torsion bar 3 cannot be accurately detected.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 차량의파워 스티어링 시스템에 있어서 토크센서의 구조를 개선하여 센서하우징 내부로부터의 누설 자속을 차단시킴은 물론 검출코일조립체의 위치가 효과적으로 고정되도록 하고, 검출코일조립체들에 가해지는 충격이나 열적변형을 흡수하여 토션바에 작용하는 토크를 보다 정확하게 검출할 수 있게 하는 차량용 토크센서를 제공하는 것이다.The present invention is to solve this problem, an object of the present invention is to improve the structure of the torque sensor in the power steering system of the vehicle to block the magnetic flux leakage from the inside of the sensor housing as well as effectively fix the position of the detection coil assembly The present invention provides a torque sensor for a vehicle that can more accurately detect torque acting on a torsion bar by absorbing shock or thermal deformation applied to the detection coil assemblies.

도 1은 종래 차량용 토크센서를 개략적으로 보인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional vehicle torque sensor.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 토크센서의 단면도이다2 is a cross-sectional view of a vehicle torque sensor according to the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 자속차단부재와 멈춤링의 결합구조를 발췌하여 보인 개략도이다.3 is a schematic view showing an extract of the coupling structure of the magnetic flux blocking member and the stop ring shown in FIG.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

50: 센서하우징60: 온도보상 검출코일조립체50: sensor housing 60: temperature compensation detection coil assembly

70: 자기저항 검출코일조립체61,71 코일70: magnetoresistance detection coil assembly 61,71 coil

62,72: 보빈63,73: 보빈하우징62,72: bobbin 63,73: bobbin housing

80: 스페이서90: 자속차단부재80: spacer 90: magnetic flux blocking member

100: 멈춤링101: 장착홈100: set ring 101: mounting groove

110: 밀착부재111: 개구부110: contact member 111: opening

112: 마찰재113: 지지리브112: friction material 113: support rib

114, 121: 인출구114, 121: outlet

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 스티어링휠 측에 결합되는 입력축과 바퀴 측에 결합되는 출력축을 동축상으로 연결하는 토션바, 상기 입력축과 출력축의 외면에 설치되는 복수의 검출링, 상기 복수의 검출링 사이를 감싸도록 링형상으로 마련되는 검출코일조립체, 상기 검출코일조립체를 수용하도록 마련되는 센서하우징, 상기 검출코일조립체를 상기 센서하우징 내부에 고정시키도록 상기 검출코일조립체의 하부 측 상기 센서하우징 내부에 마련되는 고정수단을 구비하는 토크센서에 있어서, 상기 검출코일조립체의 하단과 상기 고정수단 사이에는 상기 센서하우징 내부로부터의 누설 자속을 차단하기 위해 반자성체로 형성되는 자속차단부재가 링형상으로 마련된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a torsion bar for coaxially connecting an input shaft coupled to a steering wheel and an output shaft coupled to a wheel side, a plurality of detection rings installed on an outer surface of the input shaft and the output shaft, and the plurality of detections. A detection coil assembly provided in a ring shape to surround a ring, a sensor housing provided to receive the detection coil assembly, and a lower side of the detection coil assembly to fix the detection coil assembly to the sensor housing. In the torque sensor having a fixing means provided in the, between the lower end of the detection coil assembly and the fixing means is provided with a magnetic flux blocking member formed of a semi-magnetic material to block the magnetic flux leakage from the inside of the sensor housing in a ring shape It features.

그리고 상기 고정수단은 상기 자속차단부재의 하단과 인접하는 상기 센서하우징의 내주에 띠형상으로 마련되는 장착홈과, 상기 검출코일조립체의 하단을 지지하도록 상기 장착홈에 끼워지는 멈춤링을 포함하는 것을 특징으로 한다.And the fixing means includes a mounting groove provided in a band shape on an inner circumference of the sensor housing adjacent to the lower end of the magnetic flux blocking member, and a stop ring fitted to the mounting groove to support the lower end of the detection coil assembly. It features.

또한, 상기 센서하우징의 측면 일측에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에는 상기 검출코일조립체의 외면에 지지되도록 마련되는 밀착부재가 설치되며, 상기밀착부재의 외면에는 상기 밀착부재를 상기 검출코일조립체 측으로 탄력적으로 지지하기 위한 탄성지지부재가 마련된 것을 특징으로 한다.In addition, an opening is formed at one side of the sensor housing, and an opening member is installed in the opening to be supported on an outer surface of the detection coil assembly, and an outer surface of the adhesion member is elastically attached to the detection coil assembly side. It characterized in that the elastic support member is provided for supporting.

또한, 상기 검출코일조립체와 대응하는 상기 밀착부재의 내면에는 마찰재가 도포된 것을 특징으로 한다.In addition, the inner surface of the contact member corresponding to the detection coil assembly is characterized in that the friction material is applied.

다음에는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 차량용 토크센서의 구조는 도 2에 도시한 바와 같이, 입력축(10)의 하단과 출력축(20)의 상단을 동축상으로 연결하는 토션바(30)와, 입력축(10)과 출력축(20)의 외주에 설치되는 복수의 검출링(41,42,43), 그리고 상기 각 검출링(41,42,43)을 내부에 수용하도록 마련된 센서하우징(50)을 구비한다.As shown in FIG. 2, the torque sensor for a vehicle according to the present invention has a torsion bar 30 connecting the lower end of the input shaft 10 and the upper end of the output shaft 20 coaxially, the input shaft 10, and the output shaft. A plurality of detection rings (41, 42, 43) provided on the outer circumference of the (20), and the sensor housing 50 provided to accommodate each of the detection rings (41, 42, 43) therein.

출력축(20)은 바퀴(미도시)측의 조향기구(미도시)와 결합되는데 출력축(20)의 하단에는 바퀴(미도시)측의 타이로드(미도시)에 설치된 랙바(미도시)와 이물림결합되도록 피니언기어(21)가 가공되며, 입력축(10)의 상단은 스티어링휠(미도시)과 결합되어 있어, 바퀴(미도시)와 노면과의 마찰력이 클 경우 스티어링휠(미도시)의 회전에 따라 토션바(30)가 비틀리면서 출력축(20)이 회전하게 된다. 이때, 토션바(30)의 상단은 평행핀(10a)을 통해 입력축(10)에 고정되고, 하단은 센서하우징(50)의 하부로 연장된 출력축(20)에 압입 고정되며, 센서하우징(50)의 상부에는 입력축(10)이 회전 가능하게 설치되도록 하는 롤러베어링부재(10b)가 마련된다.The output shaft 20 is coupled to a steering mechanism (not shown) on the wheel side (not shown), and a rack bar (not shown) installed on a tie rod (not shown) on the wheel (not shown) side of the output shaft 20. The pinion gear 21 is processed to be engaged, and the upper end of the input shaft 10 is coupled with a steering wheel (not shown), so that when the friction force between the wheel (not shown) and the road surface is large, the steering wheel (not shown) As the torsion bar 30 is twisted according to the rotation, the output shaft 20 rotates. At this time, the upper end of the torsion bar 30 is fixed to the input shaft 10 through the parallel pin 10a, the lower end is press-fit fixed to the output shaft 20 extending to the lower portion of the sensor housing 50, the sensor housing 50 The upper portion of the) is provided with a roller bearing member 10b for allowing the input shaft 10 to be rotatably installed.

검출링(41,42,43)은 제1검출링(41)과 제2검출링(42) 그리고 제3검출링(43)이있는데 이들은 각각 자성체로 마련되어 입력축(10)과 출력축(20)의 연결부에 설치된다. 제1검출링(41)과 제2검출링(42)은 입력축(10)의 하단 외주에 마련되며, 제3검출링(43)은 출력축(20)의 상단 외주에 마련된다. 그리고 제1검출링(41), 제2검출링(42)의 하단과 제3검출링(43)의 상단에는 각각 다수의 요철이 형성된 톱니부(41a,42a,43a)가 마련된다.The detection rings 41, 42, and 43 have a first detection ring 41, a second detection ring 42, and a third detection ring 43, each of which is formed of a magnetic material to form an input shaft 10 and an output shaft 20. It is installed in the connection part. The first detection ring 41 and the second detection ring 42 are provided on the outer circumference of the lower end of the input shaft 10, and the third detection ring 43 is provided on the outer circumference of the upper end of the output shaft 20. In addition, teeth 41a, 42a and 43a having a plurality of irregularities are provided at the lower end of the first detection ring 41 and the second detection ring 42 and the upper end of the third detection ring 43, respectively.

센서하우징(50)은 통형상으로 마련되고 상하부가 개방되어 있어 그 내주면이 각 검출링(41,42,43)을 감싸도록 결합되며, 센서하우징(50)의 내부에는 각 검출링(41,42,43)의 톱니부(41a,42a,43a)를 감싸며 이들과 상호 작용하여 자기회로를 형성하는 검출코일조립체들(60,70)이 배치된다. 이중 제1검출링(41)과 제2검출링(42) 사이에는 온도보상 검출코일조립체(60)가 마련되고, 제2검출링(42)과 제3검출링(43) 사이에는 자기저항 검출코일조립체(70)가 마련된다. 각 검출코일조립체(60,70)는 동일한 구조의 링형상으로 형성되며 코일(61,71)이 권선된 보빈(62,72)과 보빈(62,72)이 수용되는 보빈하우징(63,73)을 각각 구비한다. 또한, 각 검출코일조립체(60,70)는 그 사이에 개재된 스페이서(80)에 의해 일정간격을 유지하게 된다.The sensor housing 50 is provided in a cylindrical shape, and the upper and lower portions thereof are opened so that an inner circumferential surface thereof is coupled to surround each of the detection rings 41, 42, and 43, and each detection ring 41, 42 is formed inside the sensor housing 50. The detection coil assemblies 60 and 70 are disposed to surround the teeth 41a, 42a, 43a of 43 and interact with them to form a magnetic circuit. The temperature compensation detection coil assembly 60 is provided between the first detection ring 41 and the second detection ring 42, and the magnetoresistance detection is performed between the second detection ring 42 and the third detection ring 43. Coil assembly 70 is provided. Each of the detection coil assemblies 60 and 70 is formed in a ring shape having the same structure, and bobbins 62 and 72 in which coils 61 and 71 are wound, and bobbin housings 63 and 73 in which bobbins 62 and 72 are accommodated. It is provided with each. In addition, each of the detection coil assemblies 60 and 70 is maintained at a predetermined interval by the spacer 80 interposed therebetween.

한편, 상기 자기저항 검출코일조립체(70) 하단의 센서하우징(50) 내부에는 링형상의 판으로 형성되는 자속차단부재(90)가 마련되는데, 상기 자속차단부재(90)는 센서하우징(50) 내부로부터의 누설 자속을 차단하기 위한 것으로 반자성체로 형성된다. 상기 자속차단부재(90)로 인해 센서하우징(50) 내부의 자속이 센서하우징(50) 외부로 누설되는 것이 방지되어 검출링(41,42,43)과 검출코일조립체(60,70)를 통해 형성되는 자기회로는 센서하우징(50) 외부에서 발생되는 다른 자속의 영향을 받지 않게 된다. 그리고 상기 자속차단부재(90)는 누설 자속의 차단이 보다 효과적으로 이루어지도록 링형상으로 마련되는 상기 자기저항 검출코일조립체(70)의 하단 전체에 걸쳐 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, in the sensor housing 50 of the lower end of the magnetoresistive detection coil assembly 70, there is provided a magnetic flux blocking member 90 formed of a ring-shaped plate, the magnetic flux blocking member 90 is the sensor housing 50 It is made of diamagnetic material to block leakage magnetic flux from inside. The magnetic flux inside the sensor housing 50 is prevented from leaking to the outside of the sensor housing 50 due to the magnetic flux blocking member 90, and thus, through the detection rings 41, 42, 43, and the detection coil assembly 60, 70. The formed magnetic circuit is not affected by other magnetic fluxes generated outside the sensor housing 50. The magnetic flux blocking member 90 may be formed over the entire lower end of the magnetoresistive detection coil assembly 70 provided in a ring shape to more effectively block leakage magnetic flux.

상기 온도보상 검출코일조립체(60)와 스페이서(80) 그리고 상기 자기저항 검출코일조립체(70)와 자속차단부재(90)는 조립시 상기 센서하우징(50) 내부에 순차적으로 삽입되는데, 상기 자속차단부재(90)의 하단의 센서하우징(50) 내부에는 자속차단부재(90)와 상기 검출코일조립체(60,70) 및 스페이서(80)의 위치가 고정되도록 이들을 축방향으로 지지하는 동시에 탄력적으로 지지하기 위한 고정수단이 설치된다. 상기 고정수단은 도 3에 자세히 도시한 바와 같이, 센서하우징(50)의 하단 내주에 띠형상으로 마련되는 장착홈(101)과, 상기 자속차단부재(90)의 하단을 지지하도록 상기 장착홈에 끼워지는 멈춤링(100)을 포함한다. 상기 멈춤링(100)은 고리형상의 탄성재질로 마련되며 단면이 원형상으로 형성되어 외측이 장착홈(101)에 삽입되고 내측이 상기 자속차단부재(90)의 가장자리를 따라 지지하도록 노출된다. 또한, 링형상의 상기 멈춤링(100)은 일부가 절결되도록 형성되는데, 이러한 구조에 의해 상기 멈춤링(100)은 오므려진 상태로 센서하우징(50) 내부에 삽입되고, 센서하우징(50) 내부에 삽입된 다음에는 반경방향으로 확장되며 장착홈(101)에 끼워지게 된다. 이와 같이 상기 멈춤링(100)은 그 설치방법이 간단할 뿐만 아니라, 센서하우징(50)에 체결시 상부 측에 지지되는 자속차단부재(90) 및 검춤코일조립체(60,70)와 스페이서(80)의 위치가 틀어지지 않게 한다.The temperature compensation detection coil assembly 60, the spacer 80, and the magnetoresistance detection coil assembly 70 and the magnetic flux blocking member 90 are sequentially inserted into the sensor housing 50 during assembly. In the sensor housing 50 at the lower end of the member 90, the magnetic flux blocking member 90, the detection coil assemblies 60 and 70, and the spacer 80 are fixed in an axial direction, and at the same time, they are elastically supported. Fixing means for installing is installed. As shown in detail in Figure 3, the fixing means is provided in the mounting groove 101 and the mounting groove so as to support the lower end of the magnetic flux blocking member 90 and the mounting groove 101 is provided in a band shape on the inner periphery of the lower end of the sensor housing (50). It includes a stop ring 100 fitted. The stop ring 100 is provided with an annular elastic material and is formed in a circular cross section so that the outer side is inserted into the mounting groove 101 and the inner side is exposed to support along the edge of the magnetic flux blocking member 90. In addition, the ring-shaped stop ring 100 is formed so that a part is cut, by this structure the stop ring 100 is inserted into the sensor housing 50 in a closed state, the sensor housing 50 inside After being inserted into it is radially expanded and fitted to the mounting groove 101. In this way, the stop ring 100 is not only a simple installation method, but also the magnetic flux blocking member 90 and the inspection coil assembly (60, 70) and the spacer (80) supported at the upper side when the sensor ring (50) is fastened. The position of the

또한, 센서하우징(50)과 검출코일조립체(60,70)들 사이에는 서로 다른 열팽창률을 갖는 상기 검출코일조립체(60,70)와 센서하우징(50)이 코일(61,71)에서 발생되는 열에 의해 각기 다른 정도로 열팽창을 할 경우 이를 흡수하여 센서하우징(50)과 검출코일조립체(60,70)들이 파손되는 것을 방지하기 위한 소정간격의 틈이 형성되는데, 상기 틈에 의해 검출코일조립체(60,70)의 열팽창이 발생하거나, 외부로부터 검출코일조립체(60,70)에 진동이나 충격이 전달될 경우, 검출코일조립체(60,70)들은 그 위치가 변화되어 토션바(30)에 작용하는 토크를 정확히 검출할 수 없게 될 우려가 있다. 따라서 센서하우징(50)의 측면 일측에는 검출코일조립체(60,70)의 열팽창 및 상기 검출코일조립체(60,70)에 가해지는 진동을 효과적으로 흡수하기 위한 밀착부재(110)와 탄성지지부재(120)가 마련된다.In addition, between the sensor housing 50 and the detection coil assemblies 60 and 70, the detection coil assemblies 60 and 70 and the sensor housing 50 having different thermal expansion coefficients are generated in the coils 61 and 71. When the thermal expansion to different degrees by the heat is absorbed by this to form a gap of a predetermined interval to prevent the sensor housing 50 and the detection coil assembly (60, 70) is broken, the detection coil assembly (60) by the gap. When the thermal expansion of 70 or the vibration or shock is transmitted to the detection coil assemblies 60 and 70 from the outside, the detection coil assemblies 60 and 70 are changed in position to act on the torsion bar 30. There is a fear that the torque cannot be detected accurately. Therefore, one side of the sensor housing 50 has a close contact member 110 and the elastic support member 120 to effectively absorb the thermal expansion of the detection coil assembly (60, 70) and the vibration applied to the detection coil assembly (60, 70). ) Is provided.

상기 밀착부재(110)는 온도보상 검출코일조립체(60) 및 자기저항 검출코일조립체(70)의 측면 일부를 감싸도록 마련되는데, 센서하우징(50)의 측면 일측에는 개구부(111)가 형성되고, 상기 밀착부재(110)는 상기 개구부(111)를 통해 검출코일조립체(60,70)의 측면에 지지되도록 설치된다. 또한, 상기 밀착부재(110)는 검출코일조립체(60,70)의 인덕턴스 값에 영향을 미치지 못하도록 반자성체로 마련되며, 검출코일조립체(60,70)의 외면에 지지되는 밀착부재(110)의 내면은 검출코일조립체(60,70)의 측면 외주와 같은 곡률을 갖도록 곡면으로 형성되고, 곡면으로 마련되는 밀착부재(110)의 내면에는 검출코일조립체(60,70)에 대한 밀착부재(110)의 지지력이 증대되도록 하는 마찰재(112)가 도포된다.The close contact member 110 is provided to surround a part of the side surface of the temperature compensation detection coil assembly 60 and the magnetoresistance detection coil assembly 70, the opening 111 is formed on one side of the sensor housing 50, The contact member 110 is installed to be supported on the side surfaces of the detection coil assemblies 60 and 70 through the opening 111. In addition, the contact member 110 is provided as a diamagnetic material so as not to affect the inductance values of the detection coil assembly (60, 70), the inner surface of the contact member 110 is supported on the outer surface of the detection coil assembly (60, 70). Is formed in a curved surface to have the same curvature as the outer circumference of the detection coil assembly (60, 70), the inner surface of the contact member 110 provided in the curved surface of the contact member 110 to the detection coil assembly (60, 70) Friction material 112 is applied to increase the bearing force.

그리고 탄성지지부재(120)는 밀착부재(110)가 설치된 상태에서 상기개구부(111)를 덮도록 센서하우징(50)의 측면에 결합되는 판상으로 형성되며, 판스프링 역할을 수행하도록 탄성변형 가능한 재질로 마련되는데, 탄성지지부재(120)에 대응되는 밀착부재(110)의 외면에는 상기 개구부(111) 외측으로 연장되도록 마련되는 지지리브(113)가 형성된다. 상기 지지리브(113)는 밀착부재(110)의 두께가 검출코일조립체(60,70)의 외주와 탄성지지부재(120)의 내주 사이의 간격보다 커지도록 함으로써 탄성지지부재(120)의 탄성변형을 유발시키는데, 이렇게 탄성변형된 탄성지지부재(120)의 탄성복원력에 의해 밀착부재(110)는 검출코일조립체(60,70) 측으로 탄력지지되어 밀착부재(110) 내면의 마찰재(112)가 검출코일조립체(60,70)의 외면에 밀착되도록 한다.And the elastic support member 120 is formed in a plate shape that is coupled to the side of the sensor housing 50 to cover the opening 111 in the state in which the close contact member 110 is installed, elastically deformable material to perform the role of leaf spring Is provided, the support rib 113 is formed on the outer surface of the contact member 110 corresponding to the elastic support member 120 to extend to the outside of the opening 111. The support ribs 113 are elastic deformation of the elastic support member 120 by making the thickness of the contact member 110 larger than the distance between the outer circumference of the detection coil assembly (60, 70) and the inner circumference of the elastic support member 120. By the elastic restoring force of the elastically deformed elastic support member 120, the close contact member 110 is elastically supported toward the detection coil assemblies 60 and 70 to detect the friction material 112 on the inner surface of the close contact member 110. To be in close contact with the outer surface of the coil assembly (60, 70).

상기 탄성지지부재(120) 및 밀착부재(110)에 의해 검출코일조립체(60,70)의 열팽창은 물론, 외부로부터 검출코일조립체(60,70)에 가해지는 진동이나 충격이 효과적으로 흡수되므로 검출코일조립체(60,70)의 인덕턴스값은 일정하게 변화되며, 이에 따라 토션바(30)에 작용하는 토크를 정확하게 검출할 수 있게 되어 제품의 신뢰성이 향상된다.Since the elastic support member 120 and the contact member 110 not only thermally expand the detection coil assemblies 60 and 70, but also vibration or shock applied to the detection coil assemblies 60 and 70 from the outside, the detection coil is effectively absorbed. The inductance values of the assemblies 60 and 70 are constantly changed, thereby making it possible to accurately detect the torque acting on the torsion bar 30, thereby improving the reliability of the product.

또한, 온도보상 검출코일조립체(60)와 자기저항 검출코일조립체(70)의 각 코일(61,71)은 케이블(40)에 의해 차량의 적소에 마련된 신호처리장치(미도시)와 연결되기 때문에 밀착부재(110) 및 탄성지지부재(120)의 중앙에는 케이블의 인출을 위한 인출구(114,121)가 각각 마련된다.In addition, the coils 61 and 71 of the temperature compensation detection coil assembly 60 and the magnetoresistive detection coil assembly 70 are connected to a signal processing device (not shown) provided in place of the vehicle by the cable 40. At the centers of the contact member 110 and the elastic support member 120, outlets 114 and 121 for drawing out cables are provided, respectively.

다음은 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 토크센서의 동작을 설명한다.The following describes the operation of the torque sensor according to the present invention configured as described above.

본 발명에 따른 토크센서가 장착된 차량의 주행 중 운전자가 스티어링휠(미도시)을 조향시키면, 입력축(10)과 토션바(30)로 연계된 출력축(20)을 통해 조향기구(미도시)가 작동되며 바퀴(미도시)의 방향이 변화된다. 이때, 일정크기 이상의 조향력이 작용하게 되면, 바퀴(미도시)와 노면과의 마찰력에 의해 스티어링휠(미도시)을 통해 직접적으로 회전하는 입력축(10)에 비해 토션바(30)로 연계된 출력축(20)의 회전각도가 작아 토션바(30)가 비틀린다. 토션바(30)의 비틀림으로 제2검출링(42)과 제3검출링(43)의 각 톱니부(42a,43a)는 그 대향면적이 변화되고, 이에 따라 자기저항 검출코일조립체(70)의 인덕턴스 값이 변화됨과 동시에 코일(61,71)에 흐르는 유기전압이 변화된다. 이러한 유기전압의 변화는 코일(61,71)의 자기저항의 변화에 의한 것으로 신호처리장치(미도시)를 통해 제어부(미도시)에 입력된다. 제어부(미도시)에서는 입력된 신호를 근거로 조향편차를 측정하고, 동력수단(미도시)을 가동시켜 이를 보상한다.When the driver steers a steering wheel (not shown) while driving a vehicle equipped with a torque sensor according to the present invention, a steering mechanism (not shown) is provided through an output shaft 20 connected to the input shaft 10 and the torsion bar 30. Is activated and the direction of the wheel (not shown) is changed. At this time, when a steering force of a predetermined size or more is applied, the output shaft connected to the torsion bar 30 compared to the input shaft 10 directly rotating through the steering wheel (not shown) by the friction force between the wheel (not shown) and the road surface. The rotation angle of the 20 is small and the torsion bar 30 is twisted. Due to the torsion of the torsion bar 30, the toothed portions 42a and 43a of the second detection ring 42 and the third detection ring 43 change their opposing areas, and thus the magnetoresistive detection coil assembly 70 As the inductance value of is changed, the induced voltage flowing through the coils 61 and 71 is changed. The change in the induced voltage is caused by a change in the magnetoresistance of the coils 61 and 71 and is input to a controller (not shown) through a signal processing device (not shown). The controller (not shown) measures the steering deviation based on the input signal, and compensates for this by operating the power means (not shown).

그리고 이때 센서하우징(50) 내부에 형성되는 자속은 상기 자속차단부재(90)에 의해 외부로 누설되는 것이 방지되며, 센서하우징(50) 내부에 축방향으로 적재되는 상기 검출코일조립체(60,70)와 스페이서(80) 및 자속차단부재(90)는 상기 멈춤링(100)을 통해 그 위치가 안정적으로 유지된다. 또한, 검출코일조립체(60,70)의 측면을 지지하는 상기 밀착부재(110)와 탄성지지부재(120)의 마련으로 검출코일조립체(60,70)들에 가해지는 충격이나 열적변형이 효과적으로 흡수되어 상기 토크센서는 토션바(30)에 작용하는 토크를 보다 정확하게 검출할 수 있게 한다.In this case, the magnetic flux formed in the sensor housing 50 is prevented from leaking to the outside by the magnetic flux blocking member 90, and the detection coil assemblies 60 and 70 are axially loaded in the sensor housing 50. ), The spacer 80 and the magnetic flux blocking member 90 are stably held in position through the stop ring 100. In addition, by providing the contact member 110 and the elastic support member 120 to support the side of the detection coil assembly (60, 70), the impact or thermal deformation applied to the detection coil assembly (60, 70) is effectively absorbed. Thus, the torque sensor can more accurately detect the torque acting on the torsion bar 30.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 토크센서는 상기 자기저항 검출코일조립체의 하단에 마련되는 자속차단부재를 통해 센서하우징 내부로부터의 누설 자속이 차단되며, 상기 멈춤링에 의해 센서하우징 내부에 축방향으로 설치되는 자속차단부재 및 검출코일조립체와 스페이서의 위치가 안정적으로 유지된다. 또한, 검출코일조립체의 측면과 대향하는 센서하우징의 외주에 마련되는 탄성지지부재 및 검출코일조립체와 탄성지지부재 사이에 삽입되는 밀착부재에 의해 검출코일조립체의 열팽창이나 검출코일조립체에 외부로부터 가해지는 충격이 효과적으로 흡수되므로, 토션바에 작용하는 토크를 보다 정확하게 검출할 수 있게 된다.As described above in detail, the torque sensor according to the present invention is blocked by the magnetic flux blocking member provided at the lower end of the magnetoresistive detection coil assembly, the magnetic flux leakage from the inside of the sensor housing is blocked, the inside of the sensor housing by the stop ring The positions of the magnetic flux blocking member, the detection coil assembly, and the spacer installed in the axial direction are stably maintained. In addition, thermal expansion of the detection coil assembly or externally applied to the detection coil assembly by an elastic support member provided on the outer circumference of the sensor housing facing the side of the detection coil assembly and an adhesive member inserted between the detection coil assembly and the elastic support member. Since the shock is effectively absorbed, the torque acting on the torsion bar can be detected more accurately.

Claims (4)

스티어링휠 측에 결합되는 입력축과 바퀴 측에 결합되는 출력축을 동축상으로 연결하는 토션바, 상기 입력축과 출력축의 외면에 설치되는 복수의 검출링, 상기 복수의 검출링 사이를 감싸도록 링형상으로 마련되는 검출코일조립체, 상기 검출코일조립체를 수용하도록 마련되는 센서하우징, 상기 검출코일조립체를 상기 센서하우징 내부에 고정시키도록 상기 검출코일조립체의 하부 측 상기 센서하우징 내부에 마련되는 고정수단을 구비하는 토크센서에 있어서,A torsion bar connecting the input shaft coupled to the steering wheel side and the output shaft coupled to the wheel coaxially, a plurality of detection rings provided on the outer surface of the input shaft and the output shaft, provided in a ring shape to surround between the plurality of detection rings A detection coil assembly, a sensor housing provided to receive the detection coil assembly, and a fixing means provided inside the sensor housing at a lower side of the detection coil assembly to fix the detection coil assembly to the inside of the sensor housing. In the sensor, 상기 검출코일조립체의 하단과 상기 고정수단 사이에는 상기 센서하우징 내부로부터의 누설 자속을 차단하기 위해 반자성체로 형성되는 자속차단부재가 링형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 토크센서.And a magnetic flux blocking member formed of a diamagnetic body in a ring shape between the lower end of the detection coil assembly and the fixing means to block the magnetic flux leakage from the inside of the sensor housing. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고정수단은 상기 자속차단부재의 하단과 인접하는 상기 센서하우징의 내주에 띠형상으로 마련되는 장착홈과, 상기 검출코일조립체의 하단을 지지하도록 상기 장착홈에 끼워지는 멈춤링을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 토크센서.The fixing means includes a mounting groove provided in a band shape on the inner circumference of the sensor housing adjacent to the lower end of the magnetic flux blocking member, and a stop ring fitted to the mounting groove to support the lower end of the detection coil assembly. Vehicle torque sensor. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센서하우징의 측면 일측에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에는 상기 검출코일조립체의 외면에 지지되도록 마련되는 밀착부재가 설치되며, 상기 밀착부재의 외면에는 상기 밀착부재를 상기 검출코일조립체 측으로 탄력적으로 지지하기 위한 탄성지지부재가 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 토크센서.An opening is formed at one side of the sensor housing, and an opening is provided at the opening to support the outer surface of the detection coil assembly, and the support member is elastically supported to the detection coil assembly at the outer surface of the contact member. A torque sensor for a vehicle, characterized in that an elastic support member is provided for the purpose. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 검출코일조립체와 대응하는 상기 밀착부재의 내면에는 마찰재가 도포된 것을 특징으로 하는 차량용 토크센서.And a friction material applied to an inner surface of the contact member corresponding to the detection coil assembly.
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