KR20080006308A - Apparatus for detecting torque - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 토크 측정장치를 보인 도.1 is a view showing a conventional torque measuring device.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정장치를 보인 도.2 is a view showing a torque measuring device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 컬렉터의 사시도.3 is a perspective view of the collector shown in FIG. 2;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110 : 케이스 111,115 : 상부,하부케이스110: case 111,115: upper, lower case
120 : 스테이터 130 : 마그네트120: Stator 130: Magnet
140 : 센서 150 : 컬렉터140: sensor 150: collector
본 발명은 토크 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a torque measuring device.
차량용 파워 스티어링 시스템은 조향 바퀴인 전륜에 걸리는 마찰저항이 커서 조행 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 토오크를 측정하여 그 크기를 결정한다.The power steering system for a vehicle is a system that provides auxiliary maneuvering power to smoothly operate the steering wheel when the driving force for steering the steering wheel is large when the frictional resistance applied to the front wheel, which is the steering wheel, is large. Auxiliary maneuvering power to assist the steering wheel steering is determined by measuring the torque applied to the torsion bar when steering the steering wheel.
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.As a device for measuring the torque of the steering wheel, various types of torque measuring devices have been developed and used, but a magnetic field method having a small number of parts and a low price is used.
자기장 방식의 종래의 토크 측정장치를 도 1을 참조하여 설명한다.A conventional torque measuring device of the magnetic field method will be described with reference to FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, 상부케이스(11)와 하부케이스(13)를 가지는 케이스(10)가 마련된다.As shown in FIG. 1, a
케이스(10)의 내부에는 스테이터(21)가 설치되고, 스테이터(21)의 내부에는 링형상의 마그네트(23) 삽입되어 결합된다. 마그네트(23)는 조향 핸들과 연결된 입력축(미도시)에 결합되어 상기 입력축과 동일하게 회전한다. 스테이터(21)는 토션바를 매체로 상기 입력축과 연결된 출력축(미도시)에 결합되어 상기 출력축과 동일하게 회전한다. 상기 출력축은 조향 바퀴인 전륜측과 연결된다.The
상기 입력축과 상기 출력축은 상기 토션바에 의하여 연결되어 있고, 상기 출력축은 노면과 접촉된 전륜측과 연결되어 있으므로, 외력을 가하여 상기 조향 핸들을 회전시켰을 때, 상기 입력축과 상기 출력축의 회전각도는 상이하다. 그러므로, 마그네트(23)와 스테이터(21)의 회전각도도 상이하다.Since the input shaft and the output shaft are connected by the torsion bar, and the output shaft is connected to the front wheel side in contact with the road surface, the rotation angles of the input shaft and the output shaft are different when the steering wheel is rotated by applying an external force. . Therefore, the rotation angles of the
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. 그리하여, 컬렉터(31)는 스테이터(21)와 마그네트(23) 사이에 형성되는 자기장을 집중하고, 센서(41)는 컬렉터(31)에 집중된 자기장을 감지한다.In addition, a
상세히 설명하면, 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 토크가 발생하고, 이로 인해 마그네트(23)와 스테이터(21)의 회전각도는 상이하게 된다.In detail, when the input shaft is rotated by the steering handle, the
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 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.Then, since the magnetic fields formed between the
자기장 방식의 토크 측정장치는 스테이터(21)와 컬렉터(31)의 간격이 설정 범위 내에 존재하여야 컬렉터(31)에 자계가 일정하게 집중된다. 그런데, 상기와 같은 종래의 토크 측정장치는 홀더(33)에 컬렉터(31)가 일체로 형성되고, 홀더(33)가 케이스(10)에 조립된다. 이로인해, 홀더(33)와 케이스(10)의 조립 공차 등으로 인하여 컬렉터(31)와 스테이터(21)의 간격을 설정 범위 이내로 설치하기 어려워, 신뢰성이 저하되는 단점이 있다.In the magnetic field-type torque measuring device, the magnetic field is constantly concentrated in the
또한, 컬렉터(31)를 케이스(10)에 설치하기 위하여 별도의 홀더(33)가 필요 하므로 원가가 상승하는 단점이 있다.In addition, since a
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 원가를 절감할 수 있는 토크 측정장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a torque measuring device that can improve the reliability as well as reduce the cost.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 토크 측정장치는, 상호 결합된 상부케이스와 하부케이스를 가지는 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되고, 외력에 의하여 회전하는 입력축에 결합되어 상기 입력축과 동일하게 회전하는 마그네트; 상기 마그네트를 감싸는 형태로 상기 케이스의 내부에 설치되며, 토션바를 매체로 상기 입력축과 연결된 출력축에 결합되어 상기 출력축과 동일하게 회전하는 스테이터; 사출에 의하여 상기 케이스에 각각 일체로 형성되고 상기 스테이터와 소정 간격을 가지며 상기 마그네트와 상기 스테이터 사이에 형성되는 자기장을 집중하는 컬렉터(Collector); 상기 컬렉터에 집중된 자기장을 감지하는 센서를 포함한다.Torque measuring apparatus according to the present invention for achieving the above object, a case having an upper case and a lower case coupled to each other; A magnet installed inside the case and coupled to an input shaft that is rotated by an external force to rotate the same as the input shaft; A stator installed inside the case in a form surrounding the magnet, the stator being coupled to an output shaft connected to the input shaft using a torsion bar as a medium, and rotating the same as the output shaft; A collector formed integrally with the case by injection and having a predetermined distance from the stator and concentrating a magnetic field formed between the magnet and the stator; It includes a sensor for detecting a magnetic field concentrated in the collector.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, a torque measuring device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정장치를 보인 도이고, 도 3은 도 2에 도시된 컬렉터의 사시도로서, 본 실시예에 따른 토크 측정장치가 차량의 파워 스티어링 시스템에 채택되어 사용되는 것을 예로 들어 설명한다.Figure 2 is a view showing a torque measuring device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view of the collector shown in Figure 2, the torque measuring device according to the present embodiment is used in the power steering system of the vehicle used This will be described using an example.
도시된 바와 같이, 상호 결합되어 내부에 소정 공간을 형성하는 상부케이스(111)와 하부케이스(115)를 가지는 케이스(110)가 마련된다. 상부케이스(111) 및 하부케이스(110)의 중앙부에는 각각 관통공(112)(미도시)이 형성된다.As shown, a
하부케이스(110)의 내부에는 스테이터(120)가 설치되는데, 스테이터(120)는 링형상의 스테이터홀더(128)에 지지된다. 스테이터(120)는 한 쌍으로 마련되어 스테이터홀더(128)의 상면 및 하면에 각각 결합된다. 즉, 스테이터(120)는 링형상으로 마련되어 스테이터홀더(128)의 상면 및 하면에 결합되는 몸체(121)와 몸체(121)의 내주면에서 연장 형성되어 스테이터홀더(128)의 내주면에 결합되는 소정 간격을 가지는 복수의 치(齒)(123)를 가진다. 이때, 스테이터홀더(128)의 상면에 결합된 스테이터(120)의 치(123)와 스테이터홀더(128)의 하면에 결합된 스테이터(120)의 치(123)는 상호 맞물리는 형태로 배치된다. 스테이터홀더(128)의 하단부측은 하부케이스(115)의 상기 관통공을 통과하여 조향 바퀴인 차량의 전륜측와 연결된 출력축(미도시)과 결합된다.The
스테이터(120)의 내측에는 원주방향으로 착자되어 복수의 극을 갖는 링형상의 마그네트(130)가 삽입된다. 마그네트(130)는 링형상의 마그네트홀더(138)의 외주면에 결합되어 지지되는데, 외주면이 스테이터(120)의 치(123)와 소정 간격을 가지면서 대향한다. 그리고, 마그네트홀더(138)의 내주면에는 상부케이스(111)의 관통공(112)을 관통한 조향축인 입력축(미도시)이 결합된다.Inside the
상기 입력축에는 조향 핸들이 연결되고, 상기 입력축과 상기 출력축은 토션바(미도시)를 매체로 연결된다.A steering wheel is connected to the input shaft, and the input shaft and the output shaft are connected to a torsion bar (not shown) by a medium.
상기 조향 핸들에 외력을 가하여 상기 조향 핸들을 회전시키면 상기 입력축이 회전되고, 상기 입력축과 동일하게 마그네트홀더(138) 및 마그네트(130)도 회전한다.When the steering wheel is rotated by applying an external force to the steering wheel, the input shaft is rotated, and the
그리고, 상기 출력축은 상기 토션바를 통하여 상기 입력축의 회전력을 전달받아 회전하고, 상기 출력축과 동일하게 스테이터홀더(128) 및 스테이터(120)도 회전한다.The output shaft rotates by receiving the rotational force of the input shaft through the torsion bar, and also rotates the
그런데, 상기 출력축은 도로와 접촉된 전륜과 연결되어 있으므로, 도로와 전륜과의 마찰저항에 의하여 상기 토션바에는 토크가 발생한다. 상기 토션바의 토크에 의하여 마그네트(130)와 스테이터(120)의 회전각도는 상이하게 되고, 마그네트(130)의 회전각도와 스테이터(120)의 회전각도 차이에 따라 마그네트(130)와 스테이터(120) 사이에 발생되는 자기장이 다르게 된다.However, since the output shaft is connected to the front wheel in contact with the road, torque is generated in the torsion bar due to the frictional resistance between the road and the front wheel. The rotation angles of the
본 실시예에 따른 토크 검출장치는 마그네트(130)와 스테이터(120) 사이에 발생된 자기장을 이용하여 토크를 측정하는데, 케이스(110)의 내부에는 마그네트(130)와 스테이터(120) 사이에 발생된 자기장을 감지하는 센서(140)가 설치된다. 그리고, 마그네트(130)와 스테이터(120) 사이에 발생된 자기장을 센서(140)가 정확하게 감지하도록 하기 위하여, 마그네트(130)와 스테이터(120) 사이에 발생된 자기장을 집중하는 금속제의 컬렉터(150)가 케이스(110)에 사출로 일체로 형성된다.Torque detection apparatus according to the present embodiment measures the torque by using a magnetic field generated between the
컬렉터(150)는 몸체(151), 연장부(153) 및 벤딩부(155)를 가지면서 스테이터(120)와 소정 거리 이격되어 인접되게 설치된다. 상세히 설명하면, 몸체(151)는 상부케이스(111) 및 하부케이스(115)에 각각 일체로 형성되며 표면은 외부로 노출 되어 스테이터(120) 소정거리 이격 되어 대향한다. 연장부(153)는 몸체(151)의 외면에서 연장 형성되며 상호 소정 간격을 가지는 한쌍으로 마련되고, 벤딩부(155)는 연장부(153)의 단부에서 벤딩 형성된다.The
컬렉터(150)는 상부 및 하부케이스(111,115)에 각각 일체로 형성되어 상호 대응되는데, 상부케이스(111)에 형성된 컬렉터(150)의 벤딩부(155)와 하부케이스(115)에 형성된 컬렉터(150)의 벤딩부(155)는 상호 소정 간격을 가지면서 대향한다. 그리고, 센서(140)는 상부케이스(111)에 형성된 컬렉터(150)의 벤딩부(155)와 하부케이스(115)에 형성된 컬렉터(150)의 벤딩부(155)는 사이에 위치되어 집중된 자기장을 감지한다.The
그리하여, 센서(140)가 감지한 자기장의 세기를 제어부(미도시)가 수신하여, 수신한 값과 설정된 기준 값을 비교하여 토크를 측정하고, 측정된 토크에 따라 차량의 조향에 필요한 보조 조작력을 결정하여 모터 등을 구동시킨다.Thus, the controller (not shown) receives the strength of the magnetic field sensed by the
자기장을 감지하여 토크를 측정하는 자기장 방식의 토크 측정장치에 있어서는, 스테이터(120)와 컬렉터(150)의 간격이 설정 범위 내에 존재하여야 컬렉터(150)에 자계가 일정하게 집중된다. 본 실시예에 따른 토크 측정장치는 사출에 의하여 컬렉터(150)가 케이스(110)에 일체로 형성되므로, 컬렉터(150)는 항상 케이스(110)의 일정 부위에 형성된다. 그러므로, 컬렉터(150)와 스테이터(120)는 항상 설정된 범위 이내에 위치되는 것이다.In the magnetic field-type torque measuring device for detecting torque by sensing a magnetic field, the magnetic field is constantly concentrated in the
미설명 부호, 113 및 117은 컬렉터(150)의 연장부(153) 및 벤딩부(155)가 흔들리는 것을 방지하기 위하여, 상부케이스(111) 및 하부케이스(116)에 형성되어 연 장부(153) 및 벤딩부(155)를 지지하는 지지돌기(113)(117)이다.
컬렉터(150)의 연장부(153) 및 벤딩부(155)를 한쌍으로 형성하고, 센서(140)를 이와 대응되게 2개 설치한 이유는, 2군데서 자기장을 감지하여 더욱 정확하게 토크를 측정하기 위함이다.The reason why the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 토크 측정장치는 입력축과 동일하게 회전하는 마그네트와 출력축과 동일하게 회전하는 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 집중하기 위한 컬렉터가 사출에 의하여 케이스에 일체로 형성되므로, 컬렉터가 항상 케이스의 정해진 부위게 형성된다. 그러므로, 케이스에 스테이터가 결합되었을 때, 컬렉터와 스테이터가 항상 설정된 범위 이내에 위치되므로, 컬렉터에는 자기장이 일정하게 집중된다. 이로인해, 센서에서는 자기장을 정확하게 검출할 수 있으므로, 제품의 신뢰성이 향상된다.As described above, the torque measuring device according to the present invention is a collector for concentrating the magnetic field generated between the magnet rotating in the same way as the input shaft and the stator rotating the same as the output shaft is formed integrally in the case by injection, the collector Is always formed in a defined part of the case. Therefore, when the stator is coupled to the case, the collector and stator are always located within the set range, so that the magnetic field is constantly concentrated in the collector. As a result, the sensor can accurately detect the magnetic field, thereby improving the reliability of the product.
그리고, 컬렉터를 설치하기 위한 별도의 부품이 필요 없으므로 원가가 절감된다.In addition, since a separate part for installing the collector is not required, cost is reduced.
이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.In the above, the present invention has been described in accordance with one embodiment of the present invention, but those skilled in the art to which the present invention pertains have been changed and modified without departing from the spirit of the present invention. Of course.
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