KR20040020997A - Torque sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 파워스티어링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검출코일의 인덕턴스 변화를 이용해 토크를 검출할 수 있도록 한 토크센서에 관한 것이다.The present invention relates to a power steering system of a vehicle, and more particularly, to a torque sensor capable of detecting torque using a change in inductance of a detection coil.
일반적으로 자동차에 있어서, 대형차의 경우나 타이어의 공기압이 저압상태인 경우 또는 광폭타이어가 장착된 경우 등에는 바퀴와 노면과의 접지저항이 증가된다. 이렇게 접지저항이 증가된 상태에서는 스티어링휠의 조작력이 약화되어 자동차를 신속하게 조향할 수 없게 되는데 이를 해결하기 위한 것이 파워스티어링 장치이다. 이러한 파워스티어링에는 모두 조향토크를 검출하기 위한 토크센서가 채용된다.In general, in the case of large vehicles, when the air pressure of the tire is low, or when a wide tire is mounted, the ground resistance between the wheel and the road surface is increased. When the ground resistance is increased in this state, the steering wheel's operation force is weakened, so that the vehicle cannot be steered quickly. All of these power steerings employ a torque sensor for detecting steering torque.
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)를 구비한다. 그리고 이러한 축들은 원통형으로 된 외측의 하우징(4)에 회전 가능한 상태로 지지된다.1 is a cross-sectional view showing such a conventional vehicle torque sensor. As shown in FIG. 1, a conventional vehicle torque sensor includes a torsion bar 3 that coaxially connects a lower end of the input shaft 1 and an upper end of the output shaft 2. These axes are then supported in a rotatable state on a cylindrical outer housing 4.
출력축(2)의 하단은 바퀴(미도시)측의 타이로드(미도시)에 형성된 랙바(미도시)와 이물림 결합된 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 side of a wheel (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).
입력축(1)의 외주부에는 입력축(1)과 함께 회전하는 것으로 자성체로 된 원통형의 제1검출링(5)와 제2검출링(6)이 축방향으로 이격되어 설치되고, 출력축(2) 단부에는 출력축(2)와 함께 회전하는 것으로 자성체로 된 원통형의 제3검출링(7)이 제2검출링(6)의 단부와 소정간격 이격된 상태로 설치된다. 그리고 제1검출링(5)의 단부 및 제2검출링(6)과 제3검출링(7)이 상호 마주하는 단부에는 원주방향으로 상호 등 간격을 이루도록 형성된 다수의 치부(5a,6a,7a)가 마련된다.At the outer circumferential portion of the input shaft 1, a cylindrical first detection ring 5 and a second detection ring 6 made of magnetic material are installed to be spaced apart in the axial direction by rotating together with the input shaft 1, and at the end of the output shaft 2. The cylindrical third detection ring 7 made of magnetic material is installed in the state spaced apart from the end of the second detection ring 6 by rotating together with the output shaft 2. In addition, a plurality of teeth 5a, 6a, and 7a formed at equal intervals in the circumferential direction at the end of the first detection ring 5 and the end where the second detection ring 6 and the third detection ring 7 face each other. ) Is provided.
또 하우징(4)의 내측에는 보빈에 코일이 권선된 온도보상검출코일조립체(8)와 자기저항 검출코일조립체(9)가 배치된다. 이때 온도보상 검출코일조립체(8)는 제1검출링(5)과 제2검출링(6) 사이를 감싸도록 배치되며, 자기저항 검출코일조립체(9)는 제2검출링(6)과 제3검출링(7)사이를 감싸도록 배치되고, 이들 사이에는 이격부재(10)가 개재되며, 하우징(4)의 하부에는 두 검출코일조립체(8,9)를 고정하기 위한 고정링(11)이 체결된다.In addition, inside the housing 4, a temperature compensation detection coil assembly 8 and a magnetoresistance detection coil assembly 9 having a coil wound around the bobbin are disposed. In this case, the temperature compensation detection coil assembly 8 is disposed to surround the first detection ring 5 and the second detection ring 6, and the magnetoresistive detection coil assembly 9 is disposed between the second detection ring 6 and the second detection ring 6. It is arranged to surround between the three detection rings (7), between the spacer member 10 is interposed therebetween, the fixing ring (11) for fixing the two detection coil assembly (8, 9) in the lower portion of the housing (4) Is fastened.
이러한 구성의 종래 토크센서는 입력축(1)에 회전력이 인가되어 토션바(3)의 비틀림이 발생하면 제2검출링(6)과 제3검출링(7)의 상대회전이 생긴다. 그리고 이러한 상대회전을 통해 제2검출링 치부(6a)와 제3검출링 치부(7a)의 대향면적이 변하면서 자기저항 검출코일조립체(9)의 인덕턴스가 변화하므로, 자기저항 검출코일조립체(9)에는 상대회전에 따라 변화하는 유도전압이 생성된다. 그리고 이러한 동작이 이루어질 때 토크센서는 상부의 제1검출링(5)과 제2검출링(6) 사이에 상대회전이 발생하지 않는 상태에서 회전이 되므로, 온도보상 검출코일조립체(8)를 통해서도 소정의 유도전압이 생기는데, 온도보상 검출코일조립체(8)를 통해 유도되는 전압과 자기저항 검출코일조립체(9)를 통해 유도되는 전압의 차이를 구하여 토션바(3)에 가해지는 토크를 검출한다. 이는 주변온도의 변화에 따라 검출코일조립체(8,9)에 유도되는 전압이 변하더라도 두 검출코일조립체(8,9)의 전압편차를 통해 토크를 검출함으로써 온도 변화에 따른 검출오차를 줄일 수 있게 한 것이다.In the conventional torque sensor having such a configuration, when a rotational force is applied to the input shaft 1 and a torsion of the torsion bar 3 occurs, relative rotation of the second detection ring 6 and the third detection ring 7 occurs. The inductance of the magnetoresistive detection coil assembly 9 is changed while the opposing area of the second detection ring tooth 6a and the third detection ring tooth 7a is changed by the relative rotation, and thus the magnetoresistive detection coil assembly 9 ) Generates an induced voltage that changes with relative rotation. And when this operation is made, the torque sensor is rotated in a state in which the relative rotation does not occur between the first detection ring 5 and the second detection ring 6 of the upper, and also through the temperature compensation detection coil assembly (8) A predetermined induced voltage is generated, and the torque applied to the torsion bar 3 is detected by obtaining a difference between the voltage induced through the temperature compensation detection coil assembly 8 and the voltage induced through the magnetoresistive detection coil assembly 9. . It is possible to reduce the detection error due to the temperature change by detecting the torque through the voltage deviation of the two detection coil assemblies 8 and 9 even if the voltage induced in the detection coil assemblies 8 and 9 changes according to the change of the ambient temperature. It is.
그러나 이러한 구성의 종래 토크센서는 제1, 제2, 제3검출링(5,6,7)이 원통형부재의 단부에 치형(5a,6a,7a)이 형성된 구조로 마련되기 때문에, 구조가 복잡하여 이를 제조하기 어려운 문제가 있을 뿐 아니라 제조비용이 비싼 결점이 있었다.However, in the conventional torque sensor having such a configuration, since the first, second, and third detection rings 5, 6, and 7 have a structure in which teeth 5a, 6a, and 7a are formed at the end of the cylindrical member, the structure is complicated. There is a problem that is difficult to manufacture it, as well as a high manufacturing cost defects.
또한 종래 토크센서는 온도보상 검출코일조립체(8)를 통해 주변조건(온도 등)의 변화에 따른 검출오차를 줄일 수 있도록 한 것이기는 하지만, 자기저항 검출코일조립체(9)를 통해 유도되는 전압의 변화정도와 온도보상 검출코일조립체(8)를 통해 유도되는 전압의 변화정도가 일정하지 않기 때문에 주변조건 변화에 따른 검출오차가 생겨 토크를 정확하게 검출할 수 없는 결점이 있었다.In addition, although the conventional torque sensor is designed to reduce the detection error due to the change of the ambient conditions (temperature, etc.) through the temperature compensation detection coil assembly 8, the torque induced by the magnetoresistive detection coil assembly 9 Since the degree of change and the degree of change of the voltage induced through the temperature compensation detecting coil assembly 8 are not constant, a detection error occurs due to the change of the ambient conditions, and thus there is a drawback in that the torque cannot be accurately detected.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 제조가 용이하며 제작비가 절감될 뿐 아니라 주변조건의 변화와 무관하게 항상 정확한 토크를 검출할 수 있도록 하는 토크센서를 제공하는 것이다.The present invention is to solve such a problem, the object of the present invention is to provide a torque sensor that is easy to manufacture, manufacturing cost is reduced, and can always detect the correct torque irrespective of changes in the ambient conditions.
도 1은 종래 토크센서의 구성을 보인 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional torque sensor.
도 2는 본 발명에 따른 토크센서의 구성을 보인 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the configuration of a torque sensor according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 토크센서의 요부 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view of main parts of a torque sensor according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 입력축이 시계방향으로 회전된 상태를 도시한 것이다.4 illustrates a state in which the input shaft according to the present invention is rotated in a clockwise direction.
도 5는 본 발명에 따른 출력축이 반시계방향으로 회전된 상태를 도시한 것이다.5 illustrates a state in which the output shaft according to the present invention is rotated counterclockwise.
도 6은 본 발명에 따른 토크센서의 제1검출코일조립체와 제2검출코일조립체인덕턴스변화를 보인 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the change in inductance of the first detection coil assembly and the second detection coil assembly of the torque sensor according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
20: 하우징,20a: 암나사부,20: housing, 20a: female thread part,
20b: 지지홈21: 입력축,20b: support groove 21: input shaft,
21a: 경사부,22: 출력축,21a: inclined portion, 22: output shaft,
23: 캠부재, 23a: 가이드부,23: cam member, 23a: guide portion,
23b: 장공,24: 지지돌기,23b: long hole, 24: support protrusion,
25: 탄지부,26: 스토퍼링,25: bullet stop, 26: stopper ring,
26a: 수나사부,27: 스프링,26a: male thread, 27: spring,
28: 베어링,29: 이격부재,28: bearing, 29: spacer,
31: 검출링,32: 제1검출코일조립체,31: detection ring, 32: first detection coil assembly,
33: 제2검출코일조립체33: second detection coil assembly
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 토크센서는, 하우징과, 상기 하우징 내에 회전 가능하게 설치되되 일단이 상기 하우징의 외부로 연장되어 스티어링휠과 결합되는 입력축과, 상기 입력축과 토션바를 개재하여 연결되는 출력축과, 상기 출력축의 단부에 설치되며 상기 입력축의 회전에 따라 축방향으로 진퇴이동 하도록 설치된 캠부재와, 상기 캠부재와 함께 진퇴이동 하도록 상기 캠부재의 외주면에 고정되되 자성체로 이루어진 검출링과, 상기 캠부재를 상기 입력축 방향으로 탄성 복원시키는 탄지부와, 상기 검출링의 축방향 이동에 따른 자속의 변화를 검출하는 제1검출코일조립체 및 제2검출코일조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.Torque sensor according to the present invention for achieving the above object, through the housing, the input shaft is rotatably installed in the housing and one end is extended to the outside of the housing and coupled to the steering wheel, the input shaft and the torsion bar A detection ring made of a magnetic material fixed to an outer circumferential surface of the cam member to be moved forward and backward with the cam member, the cam member being installed at an end of the output shaft connected to the output shaft connected to the axial direction according to the rotation of the input shaft. And a tungsten portion for elastically restoring the cam member in the input axis direction, and a first detection coil assembly and a second detection coil assembly for detecting a change in magnetic flux according to the axial movement of the detection ring. .
또한 상기 입력축의 단부에는 소정의 기울기를 가지는 경사부가 마련되며,In addition, the end of the input shaft is provided with an inclined portion having a predetermined slope,
상기 캠부재에는 상기 경사부와 대응되게 형성되어 상기 캠부재가 상기 경사부를 따라 이동하며 축방향으로 이동하도록 하는 가이드부가 구비되는 것을 특징으로 한다.The cam member is provided to correspond to the inclined portion, characterized in that the cam member is provided with a guide portion to move along the inclined portion in the axial direction.
또한 상기 출력축에는 상기 캠부재가 상기 입력축과 함께 회전되는 것을 방지하도록 상기 캠부재를 관통하여 설치되는 고정돌기가 마련되며, 상기 캠부재가 상기 고정돌기에 의해 회전은 구속되되 축방향으로 진퇴가능 하도록 상기 캠부재에는 축방향으로 길게 장공이 마련된 것을 특징으로 한다.In addition, the output shaft is provided with a fixing projection installed through the cam member to prevent the cam member is rotated together with the input shaft, the cam member is constrained by the fixing projections to be retractable in the axial direction The cam member is characterized in that the long hole is provided in the axial direction.
또한 상기 탄지부는 상기 캠부재의 축방향 이동을 제한하는 스토퍼링과 상기 스토퍼링에 일단이 고정되되 상기 캠부재를 탄지하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the stopper portion is characterized in that it comprises a stopper ring for limiting the axial movement of the cam member and a spring is fixed to the stopper ring one end to the cam member.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 토크센서는 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 내부에 토션바(미도시)를 매개로 동축상에 연결된 입력축(21)과 출력축(22)을 구비하며, 입력축(21)은 하우징(20) 내에 설치되는 베어링(28)을 통해 회전 가능한 상태로 지지되며, 또한 출력축(22)도 하우징(20) 내에 도시하지 않은 별도의 지지수단(미도시)을 통해 회전 가능한 상태로 지지된다.As shown in FIG. 2, the torque sensor according to the present invention includes an input shaft 21 and an output shaft 22 connected coaxially with a torsion bar (not shown) inside the housing 20, and includes an input shaft ( 21 is supported in a rotatable state through a bearing 28 installed in the housing 20, and the output shaft 22 is also rotatable through a separate support means (not shown) not shown in the housing 20. Is supported by.
입력축(21)은 도시하지는 않았지만 통상적인 차량의 파워스티어링휠(미도시)과 연결되고, 출력축(22)은 일측의 피니언기어부(미도시)가 통상적인 파워스티어링장치의 랙바(미도시)와 치합되도록 구성된다. 따라서 운전자가 파워스티어링휠(미도시)을 회전시키는 동작에 의해 발생하는 조향력은 입력축(21), 토션바(미도시), 출력축(22) 및 파워스티어링장치를 통해 차량의 바퀴(미도시) 쪽으로 전해진다.Although not shown, the input shaft 21 is connected to a power steering wheel (not shown) of a typical vehicle, and the output shaft 22 is connected to a rack bar (not shown) of a power steering apparatus of which a pinion gear part (not shown) of one side is conventional. Configured to mate. Therefore, the steering force generated by the driver rotating the power steering wheel (not shown) is transmitted to the wheel (not shown) of the vehicle through the input shaft 21, the torsion bar (not shown), the output shaft 22 and the power steering device. It is passed.
또 하우징(20) 내부의 출력축(22) 단부에는 입력축(21)의 회전에 따라 축방향으로 진퇴이동 하도록 설치된 캠부재(23)가 마련되고, 이러한 캠부재(23)를 탄성을 이용하여 입력축(21) 방향으로 이동시키도록 하는 탄지부(25)가 하우징(20) 내부에 마련된다. 그리고 캠부재(23)와 함께 진퇴이동하도록 캠부재(23)의 외주면에는 검출링(31)이 고정되고, 하우징(20) 내면에는 검출링(31)과 함께 자기회로를 형성하는 제1검출코일조립체(32) 및 제2검출코일조립체(33)가 설치된다.In addition, a cam member 23 provided at the end of the output shaft 22 in the housing 20 to move forward and backward in the axial direction according to the rotation of the input shaft 21 is provided. A tungsten part 25 for moving in the direction of 21 is provided in the housing 20. The detection ring 31 is fixed to the outer circumferential surface of the cam member 23 to move forward and backward with the cam member 23, and the first detection coil forms a magnetic circuit together with the detection ring 31 on the inner surface of the housing 20. The assembly 32 and the second detection coil assembly 33 are installed.
두 검출코일조립체(32,33)는 동일한 구조로 이루어지며 내부에는 각각코일(32a,33a)이 권선되도록 마련된다. 또한, 각 검출코일조립체(32,33)는 그 사이에 개재된 이격부재(29)에 의해 일정간격을 유지하게 되는데 두 검출코일조립체(32,33)가 축방향으로 이동되지 않도록 하우징(20)내면에 형성된 지지홈(20b)에 끼워져서 결합된다.The two detection coil assemblies 32 and 33 have the same structure, and the coils 32a and 33a are respectively wound therein. In addition, each of the detection coil assemblies 32 and 33 is maintained at a predetermined interval by the spacer 29 interposed therebetween, so that the two detection coil assemblies 32 and 33 are not moved in the axial direction. It is coupled to the support groove 20b formed on the inner surface.
또한, 출력축(22) 단부에는 고정돌기(24)가 마련되어 캠부재(23)가 입력축(21)과 함께 회전하는 것을 방지하는데 캠부재(23)에는 축방향의 장공(23b)이 형성되어 고정돌기(24)가 장공(23b)을 관통하도록 마련된다.In addition, a fixing protrusion 24 is provided at the end of the output shaft 22 to prevent the cam member 23 from rotating together with the input shaft 21, but the cam member 23 has an axial long hole 23b formed therein. 24 is provided to penetrate the long hole 23b.
검출링(31)은 자성체로 이루어져서 캠부재(23)의 외주면에 고정되는데, 입력축(21)이 회전되지 않은 경우 검출링(31)은 각각의 검출코일조립체(32,33)와 이격되어 소정면적 겹치도록 마련되되 각 검출코일조립체(32,33)와 겹치는 면적이 동일하도록 마련된다.The detection ring 31 is made of a magnetic material and is fixed to the outer circumferential surface of the cam member 23. When the input shaft 21 is not rotated, the detection ring 31 is spaced apart from each of the detection coil assemblies 32 and 33 to have a predetermined area. It is provided to overlap, but the overlapping area with each detection coil assembly (32, 33) is provided to be the same.
또한, 탄지부(25)는 하우징(20)내면에 설치되는 스토퍼링(26) 및 스토퍼링(26)과 캠부재(23)사이에 설치되는 스프링(27)을 포함하는 것으로, 스프링(27)은 캠부재(23)가 상승되도록 탄지하며, 스토퍼링(26)은 캠부재(23)의 하강을 제한한다. 그리고, 이러한 스토퍼링(26)의 외주면에는 수나사 가공된 수나사부(26a)가 마련되고, 하우징 하단 내면에는 암나사 가공된 암나사부(20a)가 구비되어 스토퍼링(26)이 하우징(20)에 스크류 체결이 되도록 한다.In addition, the tungsten portion 25 includes a stopper ring 26 installed on the inner surface of the housing 20 and a spring 27 installed between the stopper ring 26 and the cam member 23, and the spring 27. Is touched so that the cam member 23 is raised, and the stopper ring 26 restricts the lowering of the cam member 23. In addition, the outer circumferential surface of the stopper ring 26 is provided with a male threaded portion 26a, and a female threaded portion 20a with a female thread is provided on the lower surface of the housing so that the stopper ring 26 is screwed into the housing 20. Be sure to tighten.
입력축(21)의 단부 및 캠부재(23)의 형상은 도3에 도시한 바와 같이, 입력축(21)의 단부는 소정의 기울기를 가지는 경사부(21a)를 가지며, 캠부재(23)에는 입력축(21)의 경사부(21a)와 대응되게 형성되어 캠부재(23)가 경사부(21a)를 따라 이동하며 축방향으로 이동하도록 하는 가이드부(23a)가 마련된다.As shown in Fig. 3, the end of the input shaft 21 and the shape of the cam member 23 have an inclined portion 21a having a predetermined slope, and the cam member 23 has an input shaft. A guide portion 23a is formed to correspond to the inclined portion 21a of the 21 so that the cam member 23 moves along the inclined portion 21a and moves in the axial direction.
다음은 이러한 구성의 본 발명에 따른 토크센서의 동작을 설명한다.The following describes the operation of the torque sensor according to the present invention in this configuration.
운전자가 스티어링휠(미도시)을 조작하지 않아 입력축(21)이 회전하지 않을 때에는 입력축(21)과 출력축(22) 사이의 상대회전을 발생하지 않는다. 또한 입력축(21)과 출력축(22)단부에 설치된 캠부재(23)와도 상대회전을 발생하지 않는다. 따라서 이때는 도2에 도시된 바와 같이, 검출링(31)이 두 코일검출조립체(32,33)에 각각 동일한 면적만큼 겹쳐진 상태로 유지된다.When the driver does not operate the steering wheel (not shown) and the input shaft 21 does not rotate, relative rotation between the input shaft 21 and the output shaft 22 does not occur. In addition, relative rotation does not occur with the cam member 23 provided at the input shaft 21 and the output shaft 22 end. Therefore, at this time, as shown in Figure 2, the detection ring 31 is maintained in the state overlapping the two coil detection assembly (32, 33) by the same area, respectively.
운전자가 스티어링휠(미도시)을 조작하여 입력축(21)에 회전력이 가해지면, 이 회전력은 토션바(미도시)를 통해 출력축(22)에 전해진다. 이때 출력축(22)에는 바퀴(미도시)의 노면 마찰력 등으로 인해 저항력이 생기기 때문에 토션바(미도시)가 소정각도 비틀리면서 입력축(21)과 출력축(22)사이에 상대회전이 생기고, 입력축(21)과 출력축(22) 단부의 캠부재(23)사이에도 상대회전이 생긴다. 이때 캠부재(23)는 고정돌기(24)에 의해 회전이 제한되어 있으므로 축방향으로 이동을 하게 된다.When a driver operates a steering wheel (not shown) and a rotational force is applied to the input shaft 21, this rotational force is transmitted to the output shaft 22 through a torsion bar (not shown). At this time, the output shaft 22 has a resistance due to the road frictional force of the wheel (not shown), so that the torsion bar (not shown) is twisted by a predetermined angle, and a relative rotation occurs between the input shaft 21 and the output shaft 22, and the input shaft ( Relative rotation also occurs between 21) and the cam member 23 at the end of the output shaft 22. At this time, since the rotation of the cam member 23 is limited by the fixing protrusion 24, the cam member 23 moves in the axial direction.
또한 캠부재(23)의 축방향 이동을 통하여 캠부재(23)의 외주면에 고정된 검출링(31)도 캠부재(23)와 같이 축방향으로 이동하게 된다.In addition, the detection ring 31 fixed to the outer circumferential surface of the cam member 23 through the axial movement of the cam member 23 also moves in the axial direction like the cam member 23.
도4에 도시된 바와 같이, 입력축(21)이 시계방향으로 회전하게 되면 입력축(21)의 경사부(21a)가 캠부재(23)의 가이드부(23a)를 밀게 되는데 이때 캠부재(23)는 고정돌기(24)에 의해 회전이 구속되므로 하강하게 된다. 따라서, 캠부재(23)의 외주면에 고정된 검출링(31)도 같이 하강하게 된다.As shown in FIG. 4, when the input shaft 21 rotates in the clockwise direction, the inclined portion 21a of the input shaft 21 pushes the guide portion 23a of the cam member 23. Since the rotation is constrained by the fixing protrusion 24 is lowered. Therefore, the detection ring 31 fixed to the outer circumferential surface of the cam member 23 also descends.
따라서 검출링(31)이 하강하면서 제1검출코일조립체(32)와 검출링(31)이 겹치는 면적은 작아지고 제2검출코일조립체(33)와 검출링(31)이 겹치는 면적은 커진다. 이때, 도6을 참조하면 전자기 유도원리에 따라 제1검출코일조립체(32)에는 인덕턴스가(L1)가 감소하여 유도되는 출력전압이 낮아지지만 제2검출코일조립체(33)에는 인덕턴스(L2)가 증가하여 유도되는 출력전압이 높아진다.Therefore, as the detection ring 31 descends, the area where the first detection coil assembly 32 and the detection ring 31 overlap with each other decreases, and the area where the second detection coil assembly 33 and the detection ring 31 overlap with each other increases. 6, the inductance L1 decreases in the first detection coil assembly 32 and the inductance L2 decreases in the second detection coil assembly 33 according to the electromagnetic induction principle. Increasing the induced output voltage increases.
반대로, 도5에 도시한 경우처럼 입력축(21)이 반시계방향으로 회전하게 되면 캠부재(23)는 스토퍼링(26)에 일단이 고정된 스프링(27)의 복원력에 의해 상승하게 되며, 캠부재(23)의 외주면에 고정된 검출링(31)도 같이 상승하게 된다.On the contrary, when the input shaft 21 rotates counterclockwise as shown in FIG. 5, the cam member 23 is raised by the restoring force of the spring 27 having one end fixed to the stopper ring 26 and the cam. The detection ring 31 fixed to the outer circumferential surface of the member 23 also rises together.
이때 검출링(31)이 상승하면서 제1검출코일조립체(32)와 검출링(31)이 겹치는 면적은 커지고 제2검출코일조립체(33)와 검출링(31)이 겹치는 면적은 작아진다. 따라서, 도6을 참조하면 제1검출코일조립체(32)에는 인덕턴스가(L1)가 증가하여 유도되는 출력전압이 높아지지만 제2검출코일조립체(33)에는 인덕턴스(L2)가 감소하여 유도되는 출력전압이 낮아진다.At this time, as the detection ring 31 rises, the area where the first detection coil assembly 32 and the detection ring 31 overlap with each other increases, and the area where the second detection coil assembly 33 and the detection ring 31 overlap with each other decreases. Therefore, referring to FIG. 6, the output voltage induced by increasing the inductance L1 in the first detection coil assembly 32 increases, but the output induced by decreasing the inductance L2 in the second detection coil assembly 33. The voltage is lowered.
이처럼 입력축(21)과 출력축(22)이 소정각도 범위 내에서 상대 회전할 경우, 제1검출코일조립체(32)와 제2출코일조립체(33)의 인덕턴스 변화(L1,L2) 및 그에 따른 출력전압의 변화는 상호 반대로 증감될 뿐 아니라 선형적으로 변화한다. 따라서 입력축(21)의 토크는 두 검출코일조립체(32,33)를 통해 유도되는 출력전압의 차이를 구하는 것을 통해 정확히 검출할 수 있다.As such, when the input shaft 21 and the output shaft 22 rotate relative to each other within a predetermined angle range, the inductance change (L1, L2) of the first detection coil assembly 32 and the second output coil assembly 33 and the output thereof accordingly The change in voltage not only increases and decreases opposite to each other but also changes linearly. Therefore, the torque of the input shaft 21 can be accurately detected by obtaining the difference between the output voltages induced through the two detection coil assemblies 32 and 33.
또한 본 발명은 주변의 조건(온도 등)이 변화하더라도 제1검출코일조립체(32)와 제2검출코일조립체(33)를 통해 유도되는 출력전압이 동일한 경향으로 증가하거나 감소되도록 변화하기 때문에, 두 검출코일조립체(32,33)에 야기되는 유도전압의 차를 구하는 방식으로 토크를 검출하면 주변조건의 변화와 무관하게 항상 정확한 토크변화의 검출이 가능해진다.In addition, since the present invention changes the output voltage induced through the first detection coil assembly 32 and the second detection coil assembly 33 increases or decreases in the same tendency even if the ambient conditions (temperature, etc.) change, By detecting the torque in such a way as to obtain a difference in induced voltage caused by the detection coil assemblies 32 and 33, it is possible to always detect an accurate torque change irrespective of the change in the ambient conditions.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 토크센서는 토크 검출을 위한 검출링의 구성이 종래 토크센서의 제1, 제2, 제3의 검출링 구성에 비하여 크게 단순화되기 때문에, 제조가 용이해지며 또한 제조비용이 크게 절감되는 효과가 있다.As described in detail above, the torque sensor according to the present invention is easy to manufacture because the configuration of the detection ring for torque detection is greatly simplified compared to the configuration of the first, second and third detection rings of the conventional torque sensor. In addition, the manufacturing cost is greatly reduced.
또한 본 발명은 제1검출코일조립체와 제2검출코일조립체를 통해 유도되는 유도전압이 동일한 경향으로 증가하거나 감소되도록 변화하고, 두 검출코일조립체에 야기되는 유도전압의 차를 구하는 방식으로 토크를 검출하기 때문에, 온도 등의 주변조건의 변화와 무관하게 항상 일정하고 정확한 토크의 검출이 가능한 효과가 있다.In addition, the present invention changes the induction voltage induced through the first detection coil assembly and the second detection coil assembly to increase or decrease in the same tendency, and to detect the torque in a manner to obtain the difference of the induced voltage caused by the two detection coil assembly Therefore, there is an effect that it is possible to always detect a constant and accurate torque irrespective of changes in ambient conditions such as temperature.
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