KR20070093609A - Torque sensing device of electric power steering - Google Patents

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KR20070093609A
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torque
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전승경
김준형
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주식회사 화승알앤에이
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Abstract

A torque sensing device of an electric power steering is provided to block the influence from a nearby magnetic subject by not measuring the torque from the amplitude of the measured voltage. A torque sensing device of an electric power steering includes a torsion bar, at least one inducing device(20), and at least one sensing part(30). The inducing device includes a coupling part(21) and an inducing body(22). The sensing part includes an inducing part(31) and a detecting part(32). The torsion bar connects an input axis and an output axis at one axis. The inducing device is coupled to one side of the torsion bar and generates inducing currents. The sensing parts are placed at a certain interval on the inducing part and induce induction currents to the inducing part to measure the magnetic field varied by the inducing part which rotates with the torsion bar. The coupling part is coupled at a certain place of the outer circumference of the torsion bar and the inducing body is extended from the coupling part. The inducing body induces currents and the detecting part measures the rotating angle and torque.

Description

전기식 스티어링 토크검출장치{Torque Sensing Device Of Electric Power Steering}Torque Sensing Device Of Electric Power Steering

도 1은 종래의 자기저항(Magneto-Resistive)타입의 자기식 토크검출장치의 구성도.1 is a block diagram of a conventional magnetoresistive torque detecting device of a magneto-resistive type.

도 2는 종래의 자기변형(Magneto-Strictive) 타입의 자기식 토크검출장치의 구성도.2 is a configuration diagram of a magnetic torque detection device of a conventional magneto-strict type.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토크검출장치를 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view showing a torque detection device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 토크검출장치를 나타내는 단면도.4 is a cross-sectional view showing a torque detection device according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 토크검출장치의 측면에서 바라본 단면도. 5 is a sectional view seen from the side of the torque detection device according to another embodiment of the present invention.

도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 토크검출장치를 나타내는 단면도.6 is a cross-sectional view showing a torque detection device according to another embodiment of the present invention.

도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 토크검출장치를 나타내는 단면도.7 is a cross-sectional view showing a torque detection device according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 토션바 20 : 유도부재10: torsion bar 20: guide member

21 : 결합체 22 : 유도체21: conjugate 22: derivative

30 : 센싱부 31 : 여기체30: sensing unit 31: here

32 : 검출부32: detector

본 발명은 유도전류의 원리를 이용한 차량용 전기식 스티어링 토크검출장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 센싱부에 의해 유도전류가 흐르게 되는 유도부재를 토션바에 고정결합하고 센싱부를 통해 유도부재에 의해 변화하는 자속을 검출함으로써 이물질이 유입되거나 온도가 변화되어도 측정 정확도를 보장할 수 있으며, 자화물질의 근접에 따라 측정값의 변화를 방지할 수 있는 전기식 스티어링 토크검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electric steering torque detection device for a vehicle using the principle of induction current. The present invention relates to an electric steering torque detection device capable of ensuring measurement accuracy even when foreign matter is introduced or temperature is changed, and can prevent a change in measured value due to proximity of a magnetic material.

일반적으로 파워스티어링 장치가 설치된 자동차의 조향축은 입력축과 출력축으로 이루어져 있고, 이중 입력축은 스티어링휠 측에 결합되고 출력축은 타이로드의 랙바와 이물림 결합된 피니언기어 측과 결합된다. In general, a steering shaft of a vehicle in which a power steering device is installed 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.

그리고 이러한 입력축과 출력축은 토션바에 의해 연결되는데, 이와 같은 구조에서 스티어링휠을 회전시키면 출력축이 회전하며 피니언기어와 랙바의 기어작용에 의해 타이로드에 결합된 바퀴의 방향이 변화된다. 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.

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. 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.

이러한 토션바의 비틀림 정도는 전기적인 신호상태로 전자제어유닛에 입력되 고, E.C.U에서는 이 신호를 근거로 상기 랙바에 설치된 보조동력장치를 가동시켜 출력축의 회전을 보상하여 스티어링휠의 조작력이 향상되도록 하는데, 여기서 토션바의 비틀 림 검출는 토크센서에 의해 이루어진다.The twist degree of the torsion bar is input to the electronic control unit in an electric signal state, and the ECU operates the auxiliary power unit installed in the rack bar based on this signal to compensate for the rotation of the output shaft so that the steering wheel operation force is improved. In this case, the torsion bar torsion detection is performed by the torque sensor.

이러한 전기식 동력조향장치에 사용되는 토크센서는 크게 두 가지로 분류 가능하는데, 이중 하나는 접촉식 방법으로 스트레인 게이지(Strain Gauge) 및 포텐쇼미터(Potentiometer)를 이용하여 토션바의 변형을 직접적으로 측정하는 토크센서이며, 다른 하나는 비접촉식 방법으로 자기 및 광학적 방법으로 토션바의 변형을 간접적으로 측정하는 센서로 크게 나뉠 수 있다.The torque sensors used in the electric power steering system can be classified into two types, one of which is a torque method that directly measures the deformation of the torsion bar by using a strain gauge and a potentiometer. The sensor is classified into a sensor that indirectly measures the deformation of the torsion bar in a non-contact method, magnetically and optically.

이중 접촉식 토크센서의 경우 소음, 내구성능 등에서 비접촉식에 비해 열세이므로 현재는 비접촉식 토크센서를 주로 사용하고 있다.The double contact torque sensor is inferior to the non-contact type in terms of noise and durability, so the non-contact torque sensor is mainly used.

일반적으로 비접촉식 광학식 토크센서는 토션 바에 부착되어 천공된 두 디스크 또는 하나의 디스크를 가지고 이미터에서 발광된 빛이 디스크를 통과할 때 광량 또는 무늬패턴이 변화하도록 유도하고 이 차이를 가지고 토크를 측정하며, 이와 함께 광 펄스(Optical Pulse)의 수를 가지고 회전각을 측정할 수 있도록 이루어져 있다.In general, a non-contact optical torque sensor is attached to a torsion bar and has two discs or one disc perforated to induce a change in the amount of light or pattern when the light emitted from the emitter passes through the disc and measure the torque with this difference. In addition, the rotation angle can be measured with the number of optical pulses.

그러나 광학식 토크센서는 광량을 가지고 토크를 측정하게 되므로 광의 진행을 방해할 수 있는 이물질이 침투하는 경우 오작동을 야기할 수 있다. 특히, 자동차의 경우 운행 중 이물질이 침투할 가능성이 매우 높으며 또한 부식과 작동부의 마모에 의하여 이물질이 생성될 가능성이 높으므로 차량에서의 광학식 토크센서 사용은 큰 문제점을 가지고 있다.However, since the optical torque sensor measures the torque with the amount of light, it may cause a malfunction if a foreign material penetrates the light that may interfere with the progress of the light. In particular, the use of an optical torque sensor in a vehicle has a big problem because a vehicle is very likely to penetrate foreign matters while driving, and foreign matters are generated by corrosion and wear of an operating part.

이하에서는 자기식 토크센서에 대해 첨부된 도면과 함께 설명하기로 한다. 도 1은 종래의 자기저항(Magneto-Resistive)타입의 자기식 토크검출장치의 구성도이며, 도 2는 종래의 자기변형(Magneto-Strictive) 타입의 자기식 토크검출장치의 구성도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 자기식 토크검출장치(9)는 크게 자기 저항(Magneto-Resistive) 및 자기변형(Magneto-Strictive)의 두 타입이 있다.Hereinafter, the magnetic torque sensor will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a block diagram of a conventional magnetoresistive type magnetic torque detecting device, and FIG. 2 is a block diagram of a conventional magneto-strictive type magnetic torque detecting device. As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic torque detecting device 9 is largely classified into two types, magneto-resisttive and magneto-strictive.

여기서 도 1의 자기저항(MR) 타입의 토크감지장치(9)는 1~3개의 치차형 측정링(3) 또는 극성이 N극 S극으로 연속적으로 배열된 측정링(3)을 이용하여 토크에 의한 자계의 변화를 유도하고 자계의 변화에 따라 변화하는 근접한 센싱수단(5)의 인덕턴스(Inductance)를 가지고 토크를 측정한다.Here, the torque sensing device 9 of the magnetoresistive MR type of FIG. 1 is torqued by using one to three toothed measuring rings 3 or measuring rings 3 of which the polarity is continuously arranged in the N pole S pole. The torque is measured with an inductance of the adjacent sensing means 5 which induces a change in the magnetic field and changes according to the change in the magnetic field.

이러한 자기저항 타입의 구조는 토션바(1)에 축설된 측정링(3)의 치형의 갯수가 다수 형성되어 측정부의 가공 및 조립에서 정밀한 작업을 요하여 제작시 불량률이 높아지며, 생산된 제품의 조립상태에 따라 제품들의 출력 신호특성간 편차가 크게 될 가능성이 높다.The magnetoresistance type structure has a large number of teeth of the measuring ring 3 arranged on the torsion bar 1, which requires precise work in the processing and assembly of the measuring unit, thereby increasing the defect rate during manufacturing and assembling the produced product. Depending on the condition, the deviation between the output signal characteristics of the products is likely to be large.

특히, 자동차용 센서의 경우 그 장착환경에 따라 약 -40℃ ~ 135℃의 온도 변화에서도 정확한 측정이 요구되는데, 상기 자기저항(Magneto-Resistive) 타입의 경우 자기물질의 자기특성이 열에 대한 변화가 큰 점이 약점으로 부각되고 있어 상기 온도범위 내에서 정확한 측정이 어렵게 된다.In particular, in the case of automotive sensors, accurate measurement is required even at a temperature change of about -40 ° C to 135 ° C depending on the mounting environment. In the case of the Magneto-Resistive type, the magnetic property of the magnetic material is changed to heat. A large point is highlighted as a weak point, making accurate measurement within the above temperature range difficult.

또한, 사용 중의 주변 금속물질에 대한 자화로 센싱 부위의 자계변화로 오차가 생길 가능성도 높다. In addition, there is a high possibility that an error may occur due to the change of the magnetic field of the sensing site due to magnetization of the surrounding metal material during use.

그리고 도 2의 자기변형 타입의 토크감지장치는 토션바(1)에 인접한 센싱수 단의 자계변화에 따른 인덕턴스 변화값으로 토크를 측정하는데, 이러한 자기변형 타입은 상기 자기저항식 토크감지장치(9)와 유사하나 응력에 대해 자기성질이 변화하는 물질을 이용하여 자기성질변화에 따른 자계의 변화를 유도한다. In addition, the torque sensor of the magnetostriction type of FIG. 2 measures the torque as a change in inductance according to the magnetic field change of the sensing stage adjacent to the torsion bar 1, and the magnetostrictive type of the magnetoresistive torque sensor 9 It is similar to), but it uses a material whose magnetic property changes with respect to stress to induce the change of magnetic field according to the change of magnetic property.

이러한 자기변형 타입의 경우에도 상기의 자기저항 타입과 같이 온도변화에 따라 정확한 측정이 어려운 문제점 및 회전각을 측정할 수 없는 문제점을 가진다.In the case of such a magnetostriction type, as in the magnetoresistance type, there is a problem in that accurate measurement is difficult due to temperature change and a problem in which the rotation angle cannot be measured.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 센싱부에 의해 유도전류가 흐르게 되는 유도부재를 토션바에 고정결합하고 센싱부를 통해 유도부재에 의해 변화하는 자속을 검출함으로써 이물질이 유입되거나 온도가 변화되어도 측정 정확도를 보장할 수 있으며, 자화물질의 근접에 따라 측정값의 변화를 방지할 수 있는 전기식 스티어링 토크검출장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, the induction member to which the induction current flows by the sensing unit is fixedly coupled to the torsion bar and by detecting the magnetic flux changes by the induction member through the sensing unit, foreign matter is introduced or temperature is changed. Even if the measurement accuracy can be ensured, and the purpose is to provide an electric steering torque detection device that can prevent the change of the measurement value in accordance with the proximity of the magnetic material.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다. The present invention has the following features to achieve the above object.

본 발명은 입력축과 출력축이 토션바에 의해 연결되어, 입력 토크가 가해질 경우 출력축에 걸리는 하중에 의해 입출력축 간의 토크 변위가 발생하는 구조를 갖는 스티어링 토크를 검출하는 장치에 있어서, The present invention relates to an apparatus for detecting a steering torque having a structure in which the input shaft and the output shaft are connected by a torsion bar and a torque displacement between the input and output shafts is generated by a load applied to the output shaft when an input torque is applied.

입력축과 출력축을 동축상으로 연결하는 토션바;와, 상기 토션바의 일측에 결합되며 유도전류가 생성되는 적어도 하나이상의 유도부재;와, 상기 유도부재에 일정간격 이격되어 배치되며 상기 유도부재에 유도전류를 여기시키고 토션바와 동반 회전되는 유도부재에 의해 변화하는 자장을 측정하는 적어도 하나이상의 센싱 부;를 포함하여 이루어진다.A torsion bar connecting the input shaft and the output shaft coaxially; and at least one induction member coupled to one side of the torsion bar and generating an induction current; and arranged at a predetermined interval apart from the induction member and inducing the induction member. And at least one sensing unit for exciting a current and measuring a magnetic field that is changed by an induction member which is rotated together with the torsion bar.

또한 상기 유도부재는 토션바의 일정지점 외연에 결합되는 결합체와, 상기 토션바의 외연을 따라 일정거리 이격되어 평행하게 배치되도록 결합체에 연장형성되는 유도체를 포함하여 이루어지며, 상기 토션바의 외연에 한 쌍의 유도부재가 마주하도록 배치되되 토션바와의 이격거리를 상이하게 하며 한 쌍의 유도부재 유도체가 각각 토션바의 동일중심선상에 위치된다.In addition, the induction member comprises a coupling coupled to the outer edge of a certain point of the torsion bar, and a derivative extending to the coupling so as to be arranged parallel to be spaced apart by a predetermined distance along the outer edge of the torsion bar, the outer edge of the torsion bar A pair of induction members are disposed to face each other, and a distance from the torsion bar is different, and a pair of induction member derivatives are positioned on the same center line of the torsion bar, respectively.

아울러 상기 센싱부는 유도부재에 유도전류를 생성시키는 여기체와 유도부재에 의해 변화하는 자장을 측정하여 회전각과 토크를 측정하는 검출부를 포함하여 이루어진다.In addition, the sensing unit comprises a detection unit for measuring the rotation angle and torque by measuring the magnetic field that is changed by the excitation body and the induction member to generate an induction current in the induction member.

이하에서는 본 발명에 따른 토크검출장치에 대하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the torque detection device according to the present invention will be described in detail together with the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토크검출장치를 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 토크검출장치를 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 토크검출장치의 측면에서 바라본 단면도이며, 도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 토크검출장치를 나타내는 단면도이고, 도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 토크검출장치를 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a torque detection device according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing a torque detection device according to another embodiment of the present invention, Figure 5 is a torque according to another embodiment of the present invention 6 is a cross-sectional view of a torque detector according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view of a torque detector according to another embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 토크검출장치는 크게 입력축과 출력축을 동축상으로 연결하는 토션바(10)와, 상기 토션바(10)의 일측에 결합되며 유도전류가 생성되는 적어도 하나이상의 유도부재(20)와, 상기 유도부재(20)에 일정간격 이격되어 배치되며 상기 유도부재(20)에 유도전류를 여기시키고 토션바(10)와 동반 회전되는 유도부재(20)에 의해 변화하는 자장을 측정하는 적어도 하나이상의 센싱부(30)로 구성된다.Referring to the drawings, the torque detection device according to the present invention is largely coupled to the torsion bar 10 that connects the input shaft and the output shaft coaxially, and at least one induction coupled to one side of the torsion bar 10, the induced current is generated A magnetic field that is disposed by the member 20 and the induction member 20 spaced apart from the induction member 20 by the induction member 20 that excites the induction current to the induction member 20 and rotates together with the torsion bar 10. It consists of at least one sensing unit 30 for measuring the.

여기서, 상기 토션바(10)는 입력축과 출력축에 동축상으로 연결되며, 입력축과 연결된 스티어링휠의 회전에 따라 동반회전하도록 구성된다.Here, the torsion bar 10 is coaxially connected to the input shaft and the output shaft, and configured to co-rotate according to the rotation of the steering wheel connected to the input shaft.

본 발명에 따른 토크검출장치가 이러한 토션바(10)의 회전에 의해 변형되는 정도를 검출하여 보조동력장치의 동력에 의해 출력축의 회전을 보상할 수 있는 것이다. The torque detecting device according to the present invention can detect the degree of deformation by the rotation of the torsion bar 10 to compensate for the rotation of the output shaft by the power of the auxiliary power unit.

이러한 상기 토션바(10)에는 유도부재(20)가 고정결합되는데, 상기 유도부재(20)는 토션바(10)의 일정지점 외연에 결합되는 결합체(21)와, 상기 토션바(10)의 외연을 따라 일정거리 이격되어 평행하게 배치되도록 결합체(21)에 연장형성되는 유도체(22)로 구성된다.The induction member 20 is fixedly coupled to the torsion bar 10, wherein the induction member 20 is coupled to a certain point of the periphery of the torsion bar 10 and the torsion bar 10. It is composed of a derivative 22 extending to the assembly 21 so as to be spaced apart at a certain distance along the outer edge in parallel.

여기서 상기 결합체(21)는 중공을 가지는 원판형상으로 형성되며, 상기 중공의 직경이 토션바(10)의 외연직경보다 일정길이만큼 작게 형성되어 압입하여 고정될 수 있도록 구성하거나 결합체(21)와 토션바(10) 간에 용접 등을 통하여 고정될 수 있도록 구성할 수 있다.Here, the assembly 21 is formed in a disk shape having a hollow, and the diameter of the hollow is formed by a predetermined length smaller than the outer diameter of the torsion bar 10 is configured to be fixed by pressing or to the assembly 21 and torsion The bar 10 may be configured to be fixed by welding or the like.

또한 상기 결합체(21)의 일측 원주면에는 유도체(22)가 일정거리 이격되어 연장형성되는데, 상기 유도체(22)는 토션바(10)의 외연과 일정거리 이격되어 평행하게 배치된다. In addition, the derivative 22 is formed on one side of the circumferential surface of the combination 21 to be spaced apart by a predetermined distance, and the derivative 22 is disposed parallel to the outer edge of the torsion bar 10 at a predetermined distance.

또한 상기 유도체(22)는 후술될 센싱부의 여기체(31)에 의해 유도 전류가 발생되며, 상기 유도체(22) 및 결합체(21)는 강철 또는 알루미늄 등의 금속재질임은 물론이다.In addition, the derivative 22 is induced current is generated by the excitation body 31 of the sensing unit to be described later, the derivative 22 and the combination 21 is of course a metal material such as steel or aluminum.

또한 상기 센싱부(30)는 유도부재(20)에 유도전류를 여기시키고, 이에 따라 유도 전류에 의한 자속 변화를 검출함으로써 토션바에 가해지는 토크를 측정하기 위해 마련되는데, 여기서 상기 센싱부(30)는 유도부재(20)에 유도전류를 생성시키는 여기체(31)와 유도부재(20)에 의해 변화하는 자장을 측정하여 회전각과 토크를 측정하는 검출부(32)로 이루어진다.In addition, the sensing unit 30 is provided to excite the induction current to the induction member 20, and thus to measure the torque applied to the torsion bar by detecting a change in magnetic flux caused by the induction current, wherein the sensing unit 30 Is composed of an excitation body 31 for generating an induction current in the induction member 20 and a detection unit 32 for measuring a rotation angle and torque by measuring a magnetic field changed by the induction member 20.

상기 여기체(31) 및 검출부(32)는 코일형태로 구성되는 것이 바람직하며, 검출부(32)는 브릿지회로를 구성한다. The excitation body 31 and the detection unit 32 are preferably configured in the form of a coil, and the detection unit 32 constitutes a bridge circuit.

이러한 상기 유도부재(20)와 센싱부(30)를 통하여 회전각과 토크를 측정하는 원리는 유도 전류를 이용한 것으로 상기 유도체(22)에 도통되는 유도전류의 원리는 다음과 같다. The principle of measuring the rotation angle and torque through the induction member 20 and the sensing unit 30 is an induction current, and the principle of the induction current conducted to the derivative 22 is as follows.

일반적으로 코일에 교류를 통하면 그 주위에 정형적으로 변화하는 자장(교류자장)이 생기게 된다. 이 경우 이 교류자장 안에 도체가 존재하면 자장이 시간적으로 변화하므로 전자유도 법칙에 의해 기전력이 발생되고 도체에 전류가 흐르게 된다. 이 전류를 유도 전류(誘導 電流)라 한다. In general, when an alternating current is applied to a coil, a magnetic field (alternating magnetic field) that changes formally around the coil is generated. In this case, if a conductor exists in the alternating magnetic field, the magnetic field changes in time, so electromotive force is generated by the law of electromagnetic induction and current flows in the conductor. This current is called induction current.

이러한 원리는 발전설비나 화학 장치 내 열 교환기 튜브(tube) 등의 부식 등 도체구조물의 각종 결함을 검출하는데 이미 사용되고 있다. This principle has already been used to detect various defects in conductor structures such as corrosion of heat exchanger tubes in power plants or chemical devices.

본 발명에 따른 토크검출장치에서의 토크 검출 원리를 설명하면, 결합체(21)에 연장형성된 유도체(22)에 도 3에서와 같이 여기체(31)를 일정거리 이격시켜 위치시키고 교류전류를 흘려 주면 자속이 발생되고 이에 따라 유도체(22)에는 유도전 류가 생성된다.Referring to the principle of torque detection in the torque detecting device according to the present invention, if the excitation body 31 is formed to be spaced apart a certain distance as shown in Fig. Magnetic flux is generated and thus induced current is generated in the derivative (22).

이는 다시 자속 변화를 유도하여 여기체(31)에 근접한 검출부(32)의 인덕턴스를 변화시키고, 이 인덕턴스의 변화는 브릿지 회로(bridge circuit)를 이용하여 전압으로 측정되는 것이다.This induces a change in the magnetic flux to change the inductance of the detector 32 close to the excitation body 31, and the change of the inductance is measured as a voltage using a bridge circuit.

즉 스티어링휠에 의한 회전각 측정은 토션바(10)가 회전각에 비례하여 다음과 같은 수식으로 계산될 수 있다. That is, the rotation angle measurement by the steering wheel may be calculated by the following equation in proportion to the rotation angle of the torsion bar 10.

{360°/(유도체의 수 × 2)} × 전압변화값 = 회전각{360 ° / (number of derivatives × 2)} × voltage change = rotation angle

한편 토션바(10)에 가해지는 토크값 측정을 측정하기 위해서는 도 4와 같이 토션바(10)의 외연에 한 쌍의 유도부재(20)가 마주하도록 배치되되 토션바(10)와의 이격거리를 상이하게 하며 한 쌍의 유도부재 유도체(22)가 각각 토션바(10)의 동일중심선상에 위치되도록 구성한다.Meanwhile, in order to measure the torque value applied to the torsion bar 10, a pair of induction members 20 are disposed on the outer edge of the torsion bar 10 as shown in FIG. 4, but the separation distance from the torsion bar 10 is measured. Differently, a pair of induction member derivatives 22 are configured to be positioned on the same center line of the torsion bar 10, respectively.

이에 따라 토션바(10)가 토크로 인한 변형이 발생하는 경우 토션바(10)의 변형으로 동일중심선상에 배치된 유도체(22)가 어긋나게 되며 이는 위와 마찬가지의 원리로 발생하는 전압의 미소한 변화가 시간간격을 두고 발생하게 한다. 즉, 이 시간간격을 가지고 토크값을 검출할 수 있게 된다. Accordingly, when the torsion bar 10 is deformed due to torque, the inductor 22 disposed on the same center line is displaced due to the deformation of the torsion bar 10, which is a slight change in voltage generated by the same principle as above. Causes the interval to occur. That is, the torque value can be detected at this time interval.

여기서 상기 센싱부(30)와 유도체(22)는 최대한 가까이 거리를 유지하는 것이 측정의 정확을 위하여 필요하며, 자동차의 진동 등의 영향을 고려하여 바람직한 이격거리는 1mm 내지 10mm 이다. Here, the sensing unit 30 and the inductor 22 are required to maintain the distance as close as possible for the accuracy of the measurement, in consideration of the influence of the vibration of the car, the preferred separation distance is 1mm to 10mm.

또한 도 7에서 도시된 바와 같이 센싱부(30)의 갯수는 측정 정확도를 높이기 위해 유도체(22)로부터 이격된 지점에 여러 개 배치할 수 있음은 물론이다.In addition, as shown in FIG. 7, the number of the sensing units 30 may be arranged at a plurality of points separated from the derivative 22 in order to increase measurement accuracy.

또한 결합체(21)로부터 연장형성되는 유도체(22)의 갯수는 필요에 따라 다르게 할 수 있으며, 정확한 회전각의 측정을 위해 10 내지 50개인 것이 바람직하다. In addition, the number of derivatives 22 extending from the binder 21 can be varied as necessary, and 10 to 50 is preferable for accurate measurement of the rotation angle.

또한 토크 측정의 정확을 기하기 위하여 유도체(22)의 단면 형상을 삼각형 또는 사다리꼴 형태로 할 수 있으며 유도체(22)의 길이 또한 길게 할수록 측정이 정확해 지지만 구조의 한계 상 100mm 내지 200mm인 것이 바람직하며, 상기 유도체(22)과 센싱부 여기체(31) 코일축과는 수직이 되도록 배치하는 것이 바람직하다. In addition, the cross-sectional shape of the inductor 22 may have a triangular or trapezoidal shape in order to accurately measure the torque. The longer the length of the inductor 22 is, the more accurate the measurement is, but preferably 100 mm to 200 mm due to the limitation of the structure. Preferably, the derivative 22 and the sensing unit exciter 31 are disposed perpendicular to the coil axis.

상기와 같이 본 발명에 따른 토크검출장치는 도 3에서 도시된 바와 같이 유도부재(20)를 하나 설치하여 회전각을 측정할 수 있으며, 도 4와 같이 한쌍의 유도부재를 설치함으로써 회전각 및 토크량을 측정할 수 있다.As described above, the torque detecting device according to the present invention can measure the rotation angle by installing one induction member 20 as shown in FIG. 3, and the rotation angle and torque by installing a pair of induction members as shown in FIG. 4. Quantity can be measured.

또한 도 6과 같이 각각 이격된 지점의 토션바(10)에 분리되어 유도부재가 다수개 설치되고 이에 대응되는 센싱부를 구비함으로써 회전각 및 토크량을 측정할 수 있으며, 도 7과 같이 유도부재(20)의 유도체(22)의 형성길이를 보다 연장하여 센싱부(30)를 다수개 설치할 수 있도록 구성함으로써 보다 정확한 측정이 이루어지도록 할 수도 있다. In addition, as shown in FIG. 6, the induction members are separated from each other by the torsion bar 10, and the sensing parts corresponding thereto may be used to measure the rotation angle and the torque, and as shown in FIG. 7. The length of formation of the derivative 22 of 20) may be further extended to configure more than one sensing unit 30 so that more accurate measurement may be made.

한편 상기에서는 도 3 내지 도 7에 도시된 실시예로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. On the other hand, it has been described in the embodiment shown in Figures 3 to 7, but this is only illustrative and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. .

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 센싱부에 의해 유도전류가 흐르게 되는 유도부재를 토션바에 고정결합하고 센싱부를 통해 유도부재에 의해 변화하는 자속을 검출함으로써 이물질이 유입되거나 온도가 변화되어도 측정 정확도를 보장할 수 있다. As described above, the present invention is fixed to the torsion bar by inducing member through which the induced current flows by the sensing unit and detects the magnetic flux that is changed by the inducing member through the sensing unit to ensure measurement accuracy even if foreign matters are introduced or the temperature is changed. can do.

또한 측정된 전압의 진폭을 통해 토크를 측정하지 않으므로 자성물체가 가까이 있어도 영향을 받지 않는다Also, the torque is not measured by the amplitude of the measured voltage, so it is not affected even when the magnetic object is close.

아울러, 측정 메카니즘을 구성하는 재료로 일반적으로 널리 사용되고 있는 금속재질을 사용하므로 재료 원가를 절감할 수 있다.In addition, since the metal material generally used as a material constituting the measurement mechanism is used, the material cost can be reduced.

Claims (4)

입력축과 출력축이 토션바(10)에 의해 연결되어, 입력 토크가 가해질 경우 출력축에 걸리는 하중에 의해 입출력축 간의 토크 변위가 발생하는 구조를 갖는 스티어링 토크검출장치에 있어서,In the steering torque detecting device having an structure in which an input shaft and an output shaft are connected by a torsion bar 10, and a torque displacement between the input and output shafts is generated by a load applied to the output shaft when an input torque is applied. 입력축과 출력축을 동축상으로 연결하는 토션바(10);와,A torsion bar 10 connecting the input shaft and the output shaft coaxially; 상기 토션바(10)의 일측에 결합되며 유도전류가 생성되는 적어도 하나이상의 유도부재(20);와,At least one induction member 20 coupled to one side of the torsion bar 10 and generating an induction current; 상기 유도부재(20)에 일정간격 이격되어 배치되며 상기 유도부재(20)에 유도전류를 여기시키고 토션바(10)와 동반 회전되는 유도부재(20)에 의해 변화하는 자장을 측정하는 적어도 하나이상의 센싱부(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기식 스티어링 토크검출장치.At least one or more spaced apart from the induction member 20 to excite an induction current to the induction member 20 and measure a magnetic field that is changed by the induction member 20 which is rotated together with the torsion bar 10. Electric steering torque detection device comprising a; sensing unit (30). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유도부재(20)는 토션바(10)의 일정지점 외연에 결합되는 결합체(21)와, 상기 토션바(10)의 외연을 따라 일정거리 이격되어 평행하게 배치되도록 결합체(21)에 연장형성되는 유도체(22)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기식 스티어링 토크검출장치.The induction member 20 extends to the combination 21 so that the coupling body 21 is coupled to the outer edge of the torsion bar 10 at a predetermined point, and is parallelly spaced apart by a predetermined distance along the outer edge of the torsion bar 10. Electric steering torque detection device comprising a derivative 22 to be made. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 토션바(10)의 외연에 한 쌍의 유도부재(20)가 마주하도록 배치되되 토션바(10)와의 이격거리를 상이하게 하며 한 쌍의 유도부재 유도체(21)가 각각 토션바(10)의 동일중심선상에 위치되는 것을 특징으로 하는 전기식 스티어링 토크검출장치.A pair of induction members 20 are disposed on the outer edge of the torsion bar 10 so as to have a different distance from the torsion bar 10, and a pair of induction member derivatives 21 are torsion bars 10, respectively. Electric steering torque detection device, characterized in that located on the same center line of the. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센싱부(30)는 유도부재(20)에 유도전류를 생성시키는 여기체(31)와 유도부재(20)에 의해 변화하는 자장을 측정하여 회전각과 토크를 측정하는 검출부(32)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기식 스티어링 토크검출장치.The sensing unit 30 includes an excitation body 31 for generating an induction current in the induction member 20 and a detection unit 32 for measuring a rotation angle and torque by measuring a magnetic field changed by the induction member 20. Electric steering torque detection device, characterized in that made.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114526853A (en) * 2022-02-23 2022-05-24 深圳瑞湖科技有限公司 Shaft torque detection device

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