KR200462363Y1 - 토크 측정장치 - Google Patents

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Abstract

토크 측정장치가 개시된다. 상기 토크 측정장치는 컬렉터의 몸체가 스테이터의 일면 및 타면과 대향하는 케이스의 부위에 설치되고, 컬렉터의 제 2 벤딩부가 스테이터측으로 벤딩 형성되므로, 크기를 줄일 수 있다. 따라서, 소형화가 가능하다.

Description

토크 측정장치 {APPARATUS FOR DETECTING TORQUE}
도 1은 종래의 토크 측정장치의 사시도.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 토크 측정장치의 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 케이스 125 : 스테이터
135 : 마그네트 140 : 센서
150 : 컬렉터
본 고안은 토크 측정장치에 관한 것이다.
차량용 파워 스티어링 시스템은 조향 바퀴인 전륜에 걸리는 마찰저항이 커서 조향 핸들을 조향하기 위한 조작력이 클 때, 조향 핸들을 원활하게 조작할 수 있도록 보조 조작력을 제공하는 시스템이다. 조향 핸들의 조향을 보조하는 보조 조작력은 조향 핸들을 조향할 때 토션바에 걸리는 토크를 측정하여 그 크기를 결정한다.
조향 핸들의 토크를 측정하는 장치로 여러 가지 방식의 토크 측정장치가 개발되어 사용되고 있으나, 부품 수가 적고 가격이 저렴한 자기장(Magnetic Field) 방식이 많이 사용되고 있다.
자기장 방식의 종래의 토크 측정장치를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 종래의 토크 측정장치의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 상부케이스(11)와 하부케이스(15)를 가지는 케이스(10)가 마련된다.
케이스(10)의 내부에는 스테이터(21)가 설치되고, 스테이터(21)의 내부에는 링형상의 마그네트(23) 회전가능하게 설치된다. 마그네트(23)는 조향 핸들과 연결된 입력축(미도시)에 결합되어 상기 입력축과 동일하게 회전하고, 스테이터(21)는 토션바를 매체로 상기 입력축과 연결된 출력축(미도시)에 결합되어 상기 출력축과 동일하게 회전한다. 상기 출력축은 조향 바퀴인 전륜측과 연결된다.
그리고, 케이스(10)의 내부에는 컬렉터(Collector)(31) 및 센서(41)가 고정된다. 컬렉터(31)는 홀더(33)에 일체로 형성되어 스테이터(21)와 인접되게 설치되며, 센서(41)는 컬렉터(31)와 인접되게 설치된다. 컬렉터(31)는 스테이터(21)와 마그네트(23) 사이에 형성되는 자기장을 집중하고, 센서(41)는 컬렉터(31)에 집중된 자기장을 감지한다.
그리하여, 상기 조향 핸들에 의하여 상기 입력축이 회전하면 마그네트(23)도 상기 입력축과 동일하게 회전한다. 그리고, 상기 출력축은 상기 입력축의 회전력을 상기 토션바를 통하여 전달받아 회전하고, 이로인해 스테이터(21)도 회전한다. 그런데, 상기 입력축과 상기 출력축은 상기 토션바에 의하여 연결되어 있고, 상기 출력축은 도로와 접촉하는 상기 전륜측과 연결되어 있으므로, 상기 토션바에는 토크 가 발생하고, 이로 인해 마그네트(23)와 스테이터(21)의 회전각도는 상이하게 된다.
그러면, 마그네트(23)의 회전각도와 스테이터(21)의 회전각도 차이에 따라 마그네트(23)와 스테이터(21) 사이에 형성되는 자기장은 각각 다르므로, 센서(41)는 마그네트(23)와 스테이터(21) 사이에 형성되는 자기장을 컬렉터(31)를 통해서 감지하여 제어부(미도시)로 송신하고, 상기 제어부는 센서(41)로부터 수신한 값과 설정된 기준 값을 비교하여 토크를 측정한다. 그리고, 측정된 토크에 따라 차량의 조향에 필요한 보조 조작력을 결정하여 모터 등을 구동시킨다.
상기와 같은 종래의 토크 측정장치는 컬렉터(31)가 홀더(33)에 지지되어 케이스(10)에 설치되므로, 홀더(33)의 크기 만큼 부피가 커지는 단점이 있다.
본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 소형화할 수 있는 토크 측정장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 토크 측정장치는, 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되고, 외력에 의하여 회전하는 입력축에 결합되어 상기 입력축과 동일하게 회전하는 링형상의 마그네트; 상기 마그네트를 감싸는 형태로 상기 케이스의 내부에 설치되며, 토션바를 매체로 상기 입력축과 연결된 출력축에 결합되어 상기 출력축과 동일하게 회전하는 링형상의 스테이터; 상기 케이스의 일면 및 타면에 각각 설치되어 상기 마그네트와 상기 스테이터 사이에 형성되는 자기장을 집중하는 컬렉터(Collector); 상기 컬렉터에 집중된 자기장을 감지하는 센서를 포함하고,
상기 스테이터의 일면 및 타면과 각각 대향하는 상기 케이스의 일면 및 타면에는 상호 대응되게 안치홈이 각각 형성되고,
상기 컬렉터는 상기 안치홈에 각각 안치되어 상기 스테이터의 일면 및 타면과 각각 대향하는 몸체, 상기 각 몸체의 외면에서 연장 형성된 연장부, 상기 연장부의 단부에서 벤딩 형성되어 상기 스테이터의 외주면과 각각 대향하는 제 1 벤딩부, 상기 제 1 벤딩부의 단부에서 상기 스테이터측으로 벤딩 형성되며 상기 센서와 대향하는 제 2 벤딩부를 각각 가진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 토크 측정장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 토크 측정장치의 사시도로서, 본 실시예에 따른 토크 측정장치가 차량의 파워 스티어링 시스템에 채택되어 사용되는 것을 예로 들어 설명한다.
도시된 바와 같이, 프레임(111)과 프레임(111)의 일면 및 타면에 각각 결합된 제 1 및 제 2 커버(113,115)를 가지면서 내부에 소정 공간이 형성된 케이스(110)가 마련된다. 제 1 및 제 2 커버(113,115)가 케이스(110)의 일면 및 타면을 각각 이루고, 제 1 및 제 2 커버(113,115)에는 상호 대향되게 관통공(113a,115a)이 각각 형성된다.
이하, 케이스(110) 및 다른 구성요소들의 방향 및 면을 지칭함에 있어서, 프 레임(111)을 기준으로 상대적으로 상측에 위치된 제 1 커버(113)측을 향하는 면 및 방향을 "상면 및 상측", 하측에 위치된 제 2 커버(115)측을 향하는 면 및 방향을 "하면 및 하측"이라 한다.
케이스(110)의 내부에는 링형상의 스테이터홀더(120)의 내주면에 결합된 링형상의 스테이터(125)가 설치되고, 스테이터(125)의 내부에는 링형상의 마그네트홀더(130)의 외주면에 결합된 링형상의 마그네트(135)가 회전가능하게 설치된다. 이때, 마그네트홀더(130)와 마그네트(135) 사이에는 요크(138)가 개재될 수도 있다.
스테이터(125)는 한 쌍으로 마련되어 스테이터홀더(120)의 상측 및 하측에서 각각 결합되는데, 각 스테이터(125)의 치(125a)는 스테이터홀더(120)의 내주면에서 상호 맞물리는 형태로 배치된다. 그리고, 스테이터홀더(120)의 하단부측은 제 2 커버(115)의 관통공(115a)을 관통한 출력축(미도시)과 연결되고, 상기 출력축은 조향 바퀴인 차량의 전륜측와 연결된다.
마그네트(135)는 외주면이 스테이터(125)의 치(125a)와 소정 간격을 가지면서 대향하며, 마그네트홀더(130)의 내주면에는 제 1 커버(113)의 관통공(113a)을 관통한 조향축인 입력축(미도시)이 연결된다.
상기 입력축에는 조향 핸들이 연결되고, 상기 입력축과 상기 출력축은 토션바(미도시)를 매체로 연결된다.
상기 조향 핸들을 회전시키면 상기 입력축이 회전되고, 상기 입력축과 동일하게 마그네트홀더(130) 및 마그네트(135)도 회전한다. 그리고, 상기 출력축은 상기 토션바를 통하여 상기 입력축의 회전력을 전달받아 회전하고, 상기 출력축과 동 일하게 스테이터홀더(120) 및 스테이터(125)도 회전한다.
그런데, 상기 출력축은 도로와 접촉된 전륜과 연결되어 있으므로, 도로와 전륜과의 마찰저항에 의하여 상기 토션바에는 토크가 발생한다. 상기 토션바의 토크에 의하여 마그네트(135)와 스테이터(125)의 회전각도는 상이하게 되고, 마그네트(135)의 회전각도와 스테이터(125)의 회전각도 차이에 따라 마그네트(135)와 스테이터(125) 사이에 발생되는 자기장이 다르게 된다.
회전각도에 따른 마그네트(135)와 스테이터(125) 사이에서 발생되는 자기장을 측정하여 토크를 측정하는데, 케이스(110)의 내부에는 마그네트(135)와 스테이터(125) 사이에 발생된 자기장을 감지하는 센서(140)가 설치된다.
그리고, 마그네트(135)와 스테이터(125) 사이에 발생된 자기장을 센서(140)가 정확하게 감지하도록 하기 위하여, 마그네트(135)와 스테이터(125) 사이에 발생된 자기장을 집중하는 금속제의 한쌍의 컬렉터(150)가 대향되게 케이스(110)에 결합된다.
상세히 설명하면, 스테이터(125)의 상면 및 하면과 각각 대향하는 제 1 및 제 2 커버(113,115)의 부위 일측에는 상호 대향되게 안치홈(113a,115b)이 각각 형성된다.
컬렉터(150)는 스테이터(125)의 곡률과 대응되는 곡률의 호형상으로 형성되며 제 1 및 제 2 커버(113,115)의 안치홈(113a,115b)에 각각 안치되는 몸체(151), 몸체(151)의 외주면에서 각각 연장 형성된 연장부(153), 연장부(153)의 단부에서 각각 벤딩 형성되며 스테이터(125)의 외주면과 대향하는 제 1 벤딩부(155) 및 제 1 벤딩부(155)의 단부에서 스테이터(125)측으로 각각 벤딩 형성된 제 2 벤딩부(157)를 가진다.
이때, 제 1 커버(113)의 안치홈(113a)에 컬렉터(150)를 결합하고, 제 2 커버(115)의 안치홈(115a)에 컬렉터를 결합한 후, 제 1 커버(113)와 제 2 커버(115)를 프레임(111)에 결합하면, 제 1 커버(113)에 결합된 컬렉터(150)의 제 2 벤딩부(157)와 제 2 커버(115)에 결합된 컬렉터(150)의 제 2 벤딩부(157)는 상호 소정 간격을 가지면서 대향한다.
그리고, 센서(140)는 제 1 커버(113)에 결합된 컬렉터(150)의 제 2 벤딩부(157)와 제 2 커버(115)에 결합된 컬렉터(150)의 제 2 벤딩부(157) 사이에 위치되어 자기장을 감지한다.
본 실시예에 따른 토크 측정장치는 컬렉터(150)의 몸체(151)가 스테이터(125)의 상면 및 하면과 대향하는 제 1 및 제 2 커버(113,115)에 각각 설치되고, 제 2 벤딩부(157)가 스테이터(125)의 내측으로 벤딩 형성되므로, 케이스(110)의 크기를 줄일 수 있다.
각 컬렉터(150)의 제 1 및 제 2 벤딩부(155,157)를 한쌍으로 형성하고, 센서(140)를 이와 대응되게 2개 설치할 수 있는데, 이는 2군데서 자기장을 감지하여 더욱 정확하게 토크를 측정하기 위함이다.
컬렉터(150)의 견고한 결합 위하여, 제 1 및 제 2 커버(113,115)에는 컬렉터(150)의 몸체(151)를 덮는 형태로 지지부재(160)가 각각 결합된다. 지지부재(160)는 제 1 및 제 2 커버(113,115)에 본딩 또는 융착 등에 의하여 결합된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 토크 측정장치는 컬렉터의 몸체가 스테이터의 일면 및 타면과 대향하는 케이스의 부위에 설치되고, 컬렉터의 제 2 벤딩부가 스테이터측으로 벤딩 형성되므로, 크기를 줄일 수 있다. 따라서, 소형화가 가능하다.
이상에서는, 본 고안의 일 실시예에 따라 본 고안을 설명하였지만, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 고안에 속함은 당연하다.

Claims (2)

  1. 케이스;
    상기 케이스의 내부에 설치되고, 외력에 의하여 회전하는 입력축에 결합되어 상기 입력축과 동일하게 회전하는 링형상의 마그네트;
    상기 마그네트를 감싸는 형태로 상기 케이스의 내부에 설치되며, 토션바를 매체로 상기 입력축과 연결된 출력축에 결합되어 상기 출력축과 동일하게 회전하는 링형상의 스테이터;
    상기 케이스의 일면 및 타면에 각각 설치되어 상기 마그네트와 상기 스테이터 사이에 형성되는 자기장을 집중하는 컬렉터(Collector);
    상기 컬렉터에 집중된 자기장을 감지하는 센서를 포함하고,
    상기 스테이터의 일면 및 타면과 각각 대향하는 상기 케이스의 일면 및 타면에는 상호 대응되게 안치홈이 각각 형성되고,
    상기 컬렉터는 상기 안치홈에 각각 안치되어 상기 스테이터의 일면 및 타면과 각각 대향하는 몸체, 상기 각 몸체의 외면에서 연장 형성된 연장부, 상기 연장부의 단부에서 벤딩 형성되어 상기 스테이터의 외주면과 각각 대향하는 제 1 벤딩부, 상기 제 1 벤딩부의 단부에서 상기 스테이터측으로 벤딩 형성되며 상기 센서와 대향하는 제 2 벤딩부를 각각 가지는 토크 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스의 일면 및 타면에는 상기 컬렉터의 몸체를 덮는 형태로 지지부재가 결합된 토크 측정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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