KR20050118796A - Idle gear position sensing device for variable rack stroke in automobile - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 랙 스트로크 가변 장치의 작동시 아이들 기어의 위치를 확인하는 감지장치를 비접촉식으로 구현함으로써 내구성과 신뢰성이 향상되는 자동차의 랙 스트로크 가변용 아이들 기어의 위치 감지장치를 개시한다.The present invention discloses a device for detecting a position of an idle gear for variable rack stroke of a vehicle in which durability and reliability are improved by non-contactly implementing a sensing device for confirming a position of an idle gear during operation of a variable rack stroke apparatus.
본 발명의 구성은, 랙 스트로크 가변장치를 구성하는 감속 기어와 아이들 기어의 시계방향 및 반시계방향으로의 회전시 상기 아이들 기어의 회전 위치에 대한 감지 신호를 인쇄회로기판을 통해 전자제어장치로 보내는 자동차의 랙 스트로크 가변용 아이들 기어의 위치 감지장치에 있어서, 상기 감속 기어 또는 아이들 기어에 장착되는 자석과, 상기 감속 기어 및 아이들 기어의 시계방향 회전과 반시계 방향 회전시 상기 자석에 각각 근접하거나 이격되어 상기 아이들 기어의 위치를 감지하도록 상기 인쇄회로기판에 설치되는 한쌍의 홀 센서로 이루어진 것을 특징으로 한다. The configuration of the present invention, when the reduction gear and the idle gear in the rack stroke variable device rotates in the clockwise and counterclockwise direction to send a detection signal for the rotational position of the idle gear to the electronic control device via a printed circuit board. A position sensing device of an idle gear for variable rack stroke of an automobile, the magnet mounted on the reduction gear or idle gear, and the magnets mounted close to or spaced apart from each other in clockwise rotation and counterclockwise rotation of the reduction gear and idle gear, respectively. And a pair of hall sensors installed on the printed circuit board to detect the position of the idle gear.
Description
본 발명은 자동차의 스티어링 시스템에 관련된 기술로서, 보다 상세하게는, 자동차의 조향 회전 반경을 제어하기 위한 랙 스트로크 가변 장치에서 아이들 기어의 위치를 확인하는 아이들 기어 위치 감지장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steering system of a vehicle, and more particularly, to an idle gear position sensing device for identifying a position of an idle gear in a rack stroke variable device for controlling a steering turning radius of a vehicle.
자동차의 스티어링 시스템에 적용되고 있는 VRS(Variable Rack Stroke) 장치는 자동차의 조향 회전 반경을 제어하여 차량의 안정성을 도모하는 것으로서, 특히 주차 또는 저속 회전시에 운전자에게 편리함을 주고 있다. 이러한 VRS 장치는 스티어링 기어에 장착되어, 스티어링 기어의 랙 스트로크를 가변시킴으로써 그 기능을 수행한다.VRS (Variable Rack Stroke) device applied to the steering system of the vehicle is to improve the stability of the vehicle by controlling the steering turning radius of the vehicle, especially when the parking or low-speed rotation is convenient for the driver. Such a VRS device is mounted on a steering gear to perform its function by varying the rack stroke of the steering gear.
즉, 자동차의 차체와 타이어 사이에는 간섭을 막기 위해, 겨울철에 사용되는 스노우 체인 공간을 포함하여, 일정 부분의 여유 공간이 형성되어 있는데, 여름철에는 스노우 체인을 사용하지 않는 관계로 스노우 체인의 여유 공간을 이용하여 VRS 장치에 의해 랙 스트로크를 크게 함으로써 차량의 회전 반경을 줄이게 된다.That is, in order to prevent interference between the car body and the tire of the car, a certain amount of free space is formed, including a snow chain space used in winter, but the free space of the snow chain in summer because the snow chain is not used By using the VRS device to increase the rack stroke to reduce the turning radius of the vehicle.
이와 같은 랙 스트로크 조절은, 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같은 장치 구성에 의해 이루어지는데, 랙 바(100)를 수용하는 랙 하우징(200)의 말단부에 케이싱(300)이 장착되고, 이 케이싱(300)에 모터(410)와 모터 기어(420) 및 감속 기어(430)와 아이들 기어(440) 등으로 구성된 VRS 장치(400)가 설치되며, 이 VRS 장치(400)에 대해 스톱 돌기(510)를 구비한 이너 볼 조인트(500)가 연결되어 있다. 이에 따라, 이너 볼 조인트(500)의 스톱 돌기(510) 및 VRS 장치(400)의 아이들 기어(440)에 의해 랙 스트로크가 결정되는데, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 이너 볼 조인트(500)의 스톱 돌기(510)는 고정된 상태에서 아이들 기어(440)가 회전함으로써 랙 스트로크가 조절된다.The rack stroke adjustment is performed by the device configuration as shown in FIG. 1, and the casing 300 is mounted at the distal end of the rack housing 200 that accommodates the rack bar 100, and the casing ( The VRS device 400 including the motor 410, the motor gear 420, the reduction gear 430, the idle gear 440, and the like is installed in the 300, and the stop protrusion 510 is applied to the VRS device 400. Inner ball joint 500 having a is connected. Accordingly, the rack stroke is determined by the stop protrusion 510 of the inner ball joint 500 and the idle gear 440 of the VRS device 400. As shown in FIGS. 2A and 2B, the inner ball joint ( The stop protrusion 510 of the 500 is fixed by the idle stroke 440 rotates the rack stroke.
한편, VRS 장치(400)의 작동시 아이들 기어(440)의 위치가 운전자가 원하는 위치에 있지 않는 등의 이상이 발생한 경우에는, 이를 운전자에게 신호함으로써 안전 조치를 취할 수 있도록 하여야 한다. 이에 따라 기어 위치 감지장치를 구비하고 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래에는 감속 기어(430)의 밑에 얇은 구리판(450)을 접착시켜서, 감속 기어(430)의 하측에 위치하는 인쇄회로기판(PCB:600)의 접촉부(A,B)에 감속 기어(430)의 구리판(450)이 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 접촉함에 따라 통전이 이루어져 감속 기어(430)와 치합된 아이들 기어(440)의 위치를 확인시키게 된다.On the other hand, when an abnormality such that the position of the idle gear 440 is not in the desired position of the driver when the VRS device 400 is operated, it should be signaled to the driver to take safety measures. Accordingly, a gear position sensing device is provided. As shown in FIG. 3, in the related art, a thin copper plate 450 is adhered to the bottom of the reduction gear 430 so that the printed circuit board is located below the reduction gear 430. As the copper plate 450 of the reduction gear 430 contacts the contact portions A and B of the PCB 600 while rotating clockwise or counterclockwise, energization is performed to engage the idle gear engaged with the reduction gear 430. 440 is confirmed.
그런데, 이와 같은 종래의 기어 위치 감지장치는, 아이들 기어(440)의 좌우 회전시 감속 기어(430)의 구리판(450)과 PCB의 접촉부(A,B)가 접촉을 해야만 통전이 이루어져 시스템의 이상 유무가 확인되는 방식이기 때문에, 조립 공차에 따른 유격이나 내구에 따른 마모와 접촉불량 및 부식에 의해 내구성과 신뢰성이 저하되는 문제점을 나타내게 된다. However, in the conventional gear position sensing device, when the copper plate 450 of the reduction gear 430 and the contact portions (A, B) of the PCB contact with each other when the idle gear 440 rotates left and right, an abnormality of the system occurs. Since the presence or absence is confirmed, durability and reliability are deteriorated due to wear, poor contact and corrosion due to play or durability caused by assembly tolerances.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 랙 스트로크 가변 장치의 작동시 아이들 기어의 위치를 확인하는 감지장치를 비접촉식으로 구현함으로써 내구성과 신뢰성이 향상되는 자동차의 랙 스트로크 가변용 아이들 기어의 위치 감지장치를 제공하는 데에 있다. The present invention has been made to improve the conventional problems as described above, the object of the vehicle is to improve the durability and reliability by implementing a non-contact sensing device for checking the position of the idle gear during operation of the rack stroke variable device It is to provide a position detection device of the idle gear for variable rack stroke.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차의 랙 스트로크 가변용 아이들 기어의 위치 감지장치는, 랙 스트로크 가변장치를 구성하는 감속 기어와 아이들 기어의 시계방향 및 반시계방향으로의 회전시 상기 아이들 기어의 회전 위치에 대한 감지 신호를 인쇄회로기판을 통해 전자제어장치로 보내는 자동차의 랙 스트로크 가변용 아이들 기어의 위치 감지장치에 있어서, 상기 감속 기어에 장착되는 자석과, 상기 감속 기어의 시계방향 회전과 반시계 방향 회전시 상기 자석에 각각 근접하거나 이격되어 상기 아이들 기어의 위치를 감지하도록 상기 인쇄회로기판에 설치되는 한쌍의 홀 센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.Position detection device of the idle gear for variable rack stroke of the vehicle according to the first embodiment of the present invention for achieving the above object, in the clockwise and counterclockwise direction of the reduction gear and idle gear constituting the rack stroke variable device. In the position detection device of the rack gear variable idle gear of the vehicle for transmitting a detection signal for the rotational position of the idle gear to the electronic control device through a printed circuit board, a magnet mounted to the reduction gear, the deceleration And a pair of hall sensors installed on the printed circuit board to detect the position of the idle gear, respectively, close to or spaced from the magnet when the gears rotate clockwise and counterclockwise.
한편, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 자석은 아이들 기어에 장착될 수도 있다. On the other hand, according to the second embodiment of the present invention, the magnet may be mounted to the idle gear.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
첨부도면 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 아이들 기어 위치 감지장치가 구비된 VRS 장치 부위를 나타낸 사시도로서, VRS 장치와 그 주변 장치에 대해서는 전술한 종래 기술에 설명되어 있으므로 여기서는 아이들 기어 위치 감지장치 자체에 대해서만 설명하기로 한다. 도시된 바와 같이, 모터(1)의 기어(1a)에 감속 기어(2)가 물려 있고, 이 감속 기어(2)에는 아이들 기어(3)가 치합되어 있다. 그리고, 모터(1)의 상측에는 인쇄회로기판(4)이 설치되어 있고, 이 인쇄회로기판(4)상에는 전기적 회로(4a)가 구비되어 있다. 여기서, 본 실시예에서는 아이들 기어 위치 감지장치로서, 감속 기어(2)에 장착되는 자석(5)과, 감속 기어(2)의 시계방향 회전 및 반시계 방향 회전시 상기 자석(5)에 각각 근접하거나 이격되어 아이들 기어(3)의 위치를 감지하도록 인쇄회로기판(4)에 설치되는 한쌍의 홀 센서(6,6')를 개시하고 있다. 즉, 상기 자석(5)은 일정한 자기장을 발생시키고, 홀 센서(6,6')는 이러한 자석(5)의 자기장에 반응하게 되는데, 랙 스트로크 가변장치의 작동시 아이들 기어(3)와 함께 감속 기어(2)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 되면, 감속 기어(2)에 장착되어 있는 자석(5)이 인쇄회로기판(4) 상의 홀 센서(6,6') 중 어느 하나에 대해서는 근접하게 되는 반면 다른 하나에 대해서는 이격됨으로써, 아이들 기어(3)의 회전 위치를 감지하게 된다. 이렇게 감지된 아이들 기어(3)의 위치 정보는 인쇄회로기판(4)의 회로(4a)를 통해 전자제어장치(미도시)로 전달됨으로써, 운전자가 아이들 기어(3)의 위치를 인지할 수 있게 된다.4 is a perspective view showing a portion of a VRS device equipped with an idle gear position detecting device according to a first embodiment of the present invention. The VRS device and its peripheral devices are described in the above-described prior art, and thus, the idle gear position is shown here. Only the sensing device itself will be described. As shown, the reduction gear 2 is bitten by the gear 1a of the motor 1, and the idle gear 3 is meshed with this reduction gear 2. A printed circuit board 4 is provided above the motor 1, and an electrical circuit 4a is provided on the printed circuit board 4. Here, in the present embodiment, as an idle gear position sensing device, the magnet 5 mounted on the reduction gear 2 and the magnet 5 in the clockwise rotation and the counterclockwise rotation of the reduction gear 2 are respectively close to each other. A pair of Hall sensors 6 and 6 'is provided on the printed circuit board 4 so as to sense the position of the idle gear 3 or spaced apart. That is, the magnet 5 generates a constant magnetic field, and the Hall sensors 6 and 6 'respond to the magnetic field of the magnet 5, which decelerates with the idle gear 3 when the rack stroke variable device is operated. When the gear 2 is rotated in the clockwise or counterclockwise direction, the magnet 5 mounted on the reduction gear 2 is not connected to any one of the Hall sensors 6 and 6 'on the printed circuit board 4. By being close to each other while being spaced apart, the rotational position of the idle gear 3 is sensed. The detected position information of the idle gear 3 is transmitted to the electronic controller (not shown) through the circuit 4a of the printed circuit board 4 so that the driver can recognize the position of the idle gear 3. do.
한편, 도 5에는 본 발명의 제2실시예가 도시되어 있는데, 여기서는 전술한 실시예와는 달리 자석(50)이 감속 기어(20)에 장착되지 아니하고 아이들 기어(30)에 장착되는 것을 특징으로 하고 있다. 즉, 인쇄회로기판(40)이 아이들 기어(30)에 인접하도록 넓게 형성되는 것을 전제로 하여, 아이들 기어(30)에 자석(50)이 장착되고, 랙 스트로크 가변장치의 작동에 따른 아이들 기어(30)의 시계방향 또는 반시계방향으로의 회전시 자석(50)의 자기장에 영향을 받을 수 있도록 인쇄회로기판(40)의 적정 위치에 한쌍의 홀 센서(60,60')가 각각 설치된다. 이에 따라, 아이들 기어(30)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 되면, 아이들 기어(30)에 장착되어 있는 자석(50)이 인쇄회로기판(40) 상의 홀 센서(60,60') 중 어느 하나에 대해서는 근접하게 되는 반면 다른 하나에 대해서는 이격됨으로써, 아이들 기어(30)의 회전 위치를 감지하게 된다.Meanwhile, FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, in which, unlike the above-described embodiment, the magnet 50 is not mounted on the reduction gear 20 and is mounted on the idle gear 30. have. That is, on the premise that the printed circuit board 40 is formed to be adjacent to the idle gear 30, the magnet 50 is mounted on the idle gear 30, and the idle gear according to the operation of the rack stroke variable device ( A pair of Hall sensors 60 and 60 'are installed at appropriate positions of the printed circuit board 40 so as to be affected by the magnetic field of the magnet 50 during rotation in the clockwise or counterclockwise direction of 30). Accordingly, when the idle gear 30 is rotated in the clockwise or counterclockwise direction, the magnet 50 mounted on the idle gear 30 is moved out of the hall sensors 60 and 60 'on the printed circuit board 40. By being close to one and spaced apart from the other, the rotational position of the idle gear 30 is sensed.
이와 같이, 본 발명에서는 감속 기어(2) 혹은 아이들 기어(30)에 장착되는 자석(5,50)이 인쇄회로기판(4,40)에 설치되는 홀 센서(6,6';60,60')과 일정 간격으로 이격된 상태에서 작동하는 비접촉식 구조를 갖게 된다. As described above, in the present invention, the magnets 5 and 50 mounted on the reduction gear 2 or the idle gear 30 are hall sensors 6 and 6 '; 60 and 60' installed on the printed circuit boards 4 and 40. ) And a non-contact structure that operates at spaced intervals.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 랙 스트로크 가변용 아이들 기어의 위치 감지장치에 의하면, 아이들 기어의 위치를 감지하는 부품들이 비접촉식 구조로 설치됨으로써 마모와 부식의 문제가 없어 내구성과 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.As described above, according to the position sensing device of the variable idle rack gear of the vehicle according to the present invention, since the components for detecting the position of the idle gear is installed in a non-contact structure, there is no problem of wear and corrosion, so durability and reliability There is an effect to be improved.
도 1 : 통상의 VRS 장치가 설치되는 스티어링 기어 부위를 나타낸 분리 사시도1: An exploded perspective view showing a steering gear portion in which a conventional VRS device is installed
도 2a : 도 1에서 랙 스트로크 조절전의 VRS 장치 부위를 나타낸 분리 사시도Figure 2a: An exploded perspective view showing the portion of the VRS device before adjusting the rack stroke in Figure 1
도 2b : 도 1에서 랙 스트로크 조절시의 VRS 장치 부위를 나타낸 분리 사시도FIG. 2B: An exploded perspective view showing the portion of the VRS device when adjusting the rack stroke in FIG. 1
도 3 : 종래의 아이들 기어 위치 감지장치가 구비된 VRS 장치를 나타낸 사시도3 is a perspective view showing a conventional VRS device equipped with an idle gear position sensing device
도 4 : 본 발명의 제1실시예에 따른 아이들 기어 위치 감지장치가 구비된 VRS 장치 부위를 나타낸 사시도4 is a perspective view showing a portion of the VRS device equipped with an idle gear position detecting device according to a first embodiment of the present invention
도 5 : 본 발명의 제2실시예에 따른 아이들 기어 위치 감지장치가 구비된 VRS 장치 부위를 나타낸 사시도5 is a perspective view showing a portion of the VRS device equipped with an idle gear position sensing device according to a second embodiment of the present invention
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
2,20 : 감속 기어 3,30 : 아이들 기어 2,20: reduction gear 3,30: idle gear
4,40 : 인쇄회로기판 5,50 : 자석4,40: printed circuit board 5,50: magnet
6,6';60,60' : 홀 센서 6,6 '; 60,60': Hall sensor
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