KR20080038444A

KR20080038444A - 전동 조향 장치

Info

Publication number: KR20080038444A
Application number: KR1020087007536A
Authority: KR
Inventors: 도루 세가와
Original assignee: 닛본 세이고 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-05-06
Also published as: US20090255349A1; WO2007039996A1; JP5011794B2; JP2007118927A; EP1939597A1

Abstract

본 발명은 토크를 검출하는 토크 센서를 가지는 전동 조향 장치에 관한 것이다. 토크 센서는 코일 요크, 요크 내에 배치되는 코일, 기부, 및 코일 요크를 덮으며 코일 요크를 기부에 고정하는 요크 리테이너를 가진다.

Description

전동 조향 장치{ELECTRIC POWER STEERING DEVICE}

본 발명은 보조 조향 토크의 발생원으로서 전동기를 이용하는 전동 조향 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 조향 기구의 입력축에서 발생하는 토크를 검출하는 토크 센서의 구조에 관한 것이다.

차량에서 사용되는 전동 조향 장치는 핸들에 의해 부여되는 조향 토크에 따라 전동기를 구동하고 전동기의 회전을 감속 기구를 통해 조향 기구에 연결된 출력축으로 전달함으로써 조향 작업을 보조하도록 구성된다. 이러한 전동 조향 장치는 조향 토크를 검출하는 토크 센서를 갖추고 있다. 토크 센서는 조향 기구의 입력축 및 출력축에 연결되는 비틀림 바(torsion bar)의 변형량을 검출함으로써, 조향 토크를 검출한다.

또한, 비틀림 바의 변형량을 정확히 검출하기 위해서, 이러한 종류의 토크 센서는 코일이 입력축 및 출력축의 축방향으로 이동하지 않도록 하우징에 고정되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 특허 문헌 1 이 상기 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 스냅 링을 이용하여 덜컹거림 없이 고정되는 토크 센서를 개시한다.

도 14 는 특허 문헌 1 에 개시된 종래의 전동 조향 장치의 토크 센서 부분의 예를 도시하는 단면도이다. 도면에서, 토크 센서 (101) 는 한 쌍의 원통형 코 일 요크 (코일 홀더) (103, 104); 각각의 코일 요크 (103, 104) 에 유지되는 코일 (105, 106); 및 코일 (105, 106) 에 의해 둘러싸이는 입력축 (107) 을 가지며, 모두 센서 하우징 (102) 내에 배치된다. 코일 (105, 106) 로부터의 출력에 따라, 토크 센서 (101) 는 조향 토크를 검출하도록 구성된다.

또한, 입력축 (107) 은 비틀림 바 (108) 를 통해 출력축 (109) 에 연결되고, 베어링 (110) 을 통해 하우징 (102) 에 의해 지지된다. 한편, 출력축 (109) 은 베어링 (111, 112) 에 의해 하우징 (102) 에 회전가능하게 지지된다.

또한, 코일 요크 (104) 와 베어링 (110) 의 외부 링 (110a) 사이에는 스페이서 (113) 가 끼워진다. 하우징 (102) 의 내부 반경 둘레에 끼워지는 스냅 링 (114) 은 코일 요크 (103) 의 일단부와 접촉한다. 이 스냅 링 (114) 은 입력축 (107) 및 출력축 (109) 의 축방향으로 탄성적인 가압력을 가하는 구조를 가진다. 이 구조에 의해서, 스페이서 (113) 및 베어링 (110) 의 외부 링 (110a) 에 의해 코일 요크 (103, 104) 를 하우징 (102) 의 수용부 (102a) 에 대해 가압하는 탄성 복원력이 부여된다. 결과적으로, 코일 요크 (103, 104) 는 덜컹거림 없이 하우징 (102) 에 고정된다.

예를 들어, 특허 문헌 2 는 특허 문헌 1 에 개시된 스냅 링 (114) 대신 원반형 스프링이 제공되고, 스프링의 탄성 복원력에 의해 코일 요크가 하우징에 고정되는 토크 센서를 개시한다.

이러한 토크 센서는, 하우징에서의 코일 요크 (센서부) 및 센서 기판 (회로 기판) 의 조립을 용이하게 하고, 센서 기판과 각각의 단자 사이의 연결의 신뢰성을 향상시킴으로써, 연결 실패의 발생을 방지하는 것을 중요한 과제로 한다.

따라서, 예를 들어, 특허 문헌 3 은 과제를 해결하기 위한 토크 센서로서, 도 15 에 도시된 것처럼 센서 코일 (120) 및 회로 기판 (121) 이 서로 연결된 채로, 회로 기판 (121) 의 전후측 및 연결 리드 (122, 122) 의 외측이 수지층 (123) 으로 피복되어, 회로 기판 (121), 센서 코일 (120), 및 온도 보상 코일 (124) 이 일체로 합쳐지는 토크 센서를 개시한다.

특허 문헌 1 : 일본특허 공개공보 JP-A-2002-130234

특허 문헌 2 : 일본특허 공개공보 JP-A-2000-193541

특허 문헌 3 : 일본특허 공개공보 JP-A-2004-233296

그러나, 특허 문허 1 및 2 에 개시된 토크 센서에 스냅 링 (114), 원반형 스프링 등의 고정 부재가 배치되기 때문에, 고정 부재를 위한 공간이 하우징 (102) 내에 확보되어야 한다. 이것은 입력축 (107) 및 출력축 (109) 의 축방향 치수를 증가시켜, 콜랩스 스트로크를 확보하기 어렵게 한다.

상기 고정 부재를 가지는 것에 더하여, 특허 문헌 1 및 2 에 개시된 토크 센서는 코일 요크의 외경을 지지 및 고정하기 위한 부재를 필요로 한다. 따라서, 소형화를 이루는 것이 어려워진다.

특허 문헌 3 에 개시된 토크 센서에서, 회로 기판 (121) 의 전후측은 수지층 (123) 으로 성형된다. 따라서, 회로 기판 (121) 의 납땜을 확실하게 하기가 어려울 뿐만 아니라, 구성요소의 높은 정밀도가 필요하게 되어, 제조 비용의 증가를 야기하는 문제가 생긴다.

따라서, 본 발명은 상기 문제를 고려하였으며, 코일이 입력축 및 출력축의 축방향으로 이동하는 것을 방지하고, 토크 센서를 하우징에 조립할 때 필요한 축방향 공간을 줄일 수 있도록 개량된 토크 센서를 가지며, 토크 센서의 조립 구조를 용이하게 하며, 제조 비용을 감소시키는 전동 조향 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 토크를 검출하는 토크 센서를 포함하는 전동 조향 장치에 있어서,

상기 토크 센서는

코일 요크(yoke);

상기 코일 요크 내에 배치되는 코일;

기부; 및

상기 코일을 덮고 상기 코일 요크를 상기 기부에 고정하는 요크 리테이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 요크 리테이너는 상기 코일 요크를 상기 기부에 대해 가압하는 탄성부를 포함하는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 기부는

상기 코일 요크의 외경 주위에 끼워지는 중공 기둥형 돌출부; 및

상기 중공 기둥형 돌출부의 내주를 따라 형성되는 피결합부를 포함하며,

상기 요크 리테이너는 상기 피결합부와 맞물리는 결합부를 포함하는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 결합부는 반경 방향으로 바깥쪽으로 구부러진 폴(pawl)을 포함하며,

상기 요크 리테이너가 상기 중공 기둥형 돌출부 안으로 밀어 넣어질 때, 상기 결합부가 상기 피결합부에 탄성적으로 눌리는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 탄성부는 디스크 스프링인 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 탄성부는 판 스프링인 것도 가능하다.

상기 토크 센서는

코일 요크;

상기 코일 요크 내에 배치되는 코일;

상기 코일에 의해 검출되는 토크에 따라 신호를 출력하는 센서 기판;

상기 센서 기판을 수용하는 케이스부;

상기 센서 기판 및 상기 케이스부를 그 위에 지지 및 고정하는 판부를 포함하는 기부; 및

상기 센서 기판에 연결되며 상기 판부 및 상기 케이스부 사이에 끼워지는 하니스(harness) 단자부를 포함하며,

상기 센서 기판이 고정 부재에 의해 상기 판부에 고정되어서, 상기 센서 기판, 상기 케이스부, 및 상기 하니스 단자부의 위치가 결정되며, 상기 센서 기판, 상기 케이스부, 및 상기 하니스 단자부가 일체로 고정되는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치가 제공된다.

상기 토크 센서는

코일 요크;

상기 코일 요크 내에 배치되는 코일;

상기 코일 요크가 고정되는 판형 기부;

상기 기부에 수직하게 제공되는 금속 프레임 부재; 및

고정 부재에 의해 상기 프레임 부재에 고정되며 상기 코일에 의해 검출되는 토크에 따라 신호를 출력하는 센서 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면,

상기 프레임 부재는

상기 센서 기판이 고정되는 기판대를 포함하는 하면부;

상기 하면부의 한쪽 단부면을 따라 형성되며 상기 기부에 고정되는 고정부; 및

상기 하면부의 다른쪽 단부면을 따라 형성되며, 상기 센서 기판의 표면으로부터 돌출되는 높이를 가지는 보호벽부를 포함하는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 프레임 부재는 하나의 강판으로 만들어지는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 고정부는 상기 하면부의 한쪽 단부면이 아래로 직각으로 접혀서 형성되며,

상기 보호벽부는 상기 하면부의 다른쪽 단부면이 위로 직각으로 접혀서 형성되는 것도 가능하다.

본 발명의 전동 조향 장치의 토크 센서에 따르면, 코일 요크를 기부에 지지 방식으로 고정하기 위해서, 코일 요크를 덮으면서 코일 요크를 기부에 가압 및 고정할 수 있는 요크 리테이너가 제공된다. 결과적으로, 입력축 및 출력축의 축방향으로 고정 요소를 제공할 필요가 없게 된다. 따라서, 토크 센서가 소형화될 수 있고, 충분한 콜랩스 스트로크가 확보될 수 있다.

또한, 기부가 코일 요크의 외경 주위에 끼워지는 중공 기둥형 돌출부를 가지고, 중공 기둥형 돌출부보다 직경이 큰 피결합부가 중공 기둥형 돌출부의 내주를 따라 형성되며, 요크 리테이너가 반경 방향 바깥쪽으로 구부러진 폴을 가지는 결합부 및 코일 요크를 기부에 대해 가압하는 탄성부를 가진다. 결과적으로, 코일 요크를 덮는 요크 리테이너의 결합부를 중공 기둥형 돌출부에 밀어 넣어 피결합부의 위치와 일치시키는 것만으로, 코일 요크가 기부에 지지 및 고정된다. 따라서, 조립에 필요한 공정의 수 및 수고를 줄일 수 있고, 시스템의 비용을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 토크 센서는 코일을 수용하는 코일 요크; 코일에 의해 검출되는 토크에 따라 신호를 출력하는 센서 기판; 코일 요크 및 센서 기판을 고정시켜 지지하는 기부; 센서 기판을 수용하는 케이스부; 및 센서 기판에 연결되는 하니스 단자부를 가진다. 상기 구성요소들은 모듈화된다. 결과적으로, 상기 부품들을 공통으로 할 수 있고, 제조 비용을 줄일 수 있다.

또한, 센서 기판을 고정 부재에 의해 판부에 고정하는 것만으로, 센서 기판의 위치, 케이스부의 위치, 및 하니스 단자부의 위치가 결정되고, 센서 기판, 케이스부, 및 하니스 단자부가 일체식으로 고정된다. 결과적으로, 각각의 구성요소가 조립될 때 필요한 수고를 줄일 수 있다. 또한, 각각 구성요소는 납땜될 때 이미 기판에 고정된다. 따라서, 확실한 납땜이 이루어진다.

코일 요크는 강판 등으로 만들어진 평판형 기부에 지지 및 고정된다. 기부에 수직하게 제공되는 금속 프레임 부재에 센서 기판이 고정 부재에 의해 고정된다. 이러한 구조에 의해, 센서 기판의 각각의 연결부의 납땜을 확실히 하는 것이 어려워지지 않고, 센서 기판을 고정할 수 있다. 따라서, 토크 센서가 수고스러운 작업 없이 효율적으로 조립될 수 있다.

기부는 강판 등의 평평한 금속판으로 형성되고, 프레임 부재는 압착 등에 의해 강판 등의 하나의 평판으로 형성될 수 있다. 따라서, 부재의 가공 작업이 용이해지고, 제조 비용을 줄일 수 있다.

프레임 부재는, 기부에 고정되는 고정부의 반대편 단부면에 제공되며 프레임에 의해 고정되어 지지되는 센서 기판의 표면으로부터 돌출되는 높이를 가지는 보호벽부를 가진다. 이러한 구조에 의해, 토크 센서가 기어 상자에 조립될 때, 기어 상자와 토크 센서 사이에서 발생하는 간섭으로부터 센서 기판을 보호함으로써, 파손을 방지할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태의 전동 조향 장치를 도시하는 부분 파단 측면도이다.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태의 토크 센서의 외관을 도시하는 부분 파단 측면도이다.

도 3 은 도 2 에 도시된 선 III-III 에 따른 단면을 화살표 방향에서 본 토크 센서의 단면도를 .

도 4 는 제 1 실시형태의 토크 센서를 구성하는 각각의 구성요소를 도시하는 전개도이다.

도 5 는 제 1 실시형태의 토크 센서의 기부에 제공되는 중공 기둥형 돌출부를 도시하는 주요 부분의 사시도이다.

도 6 은 제 1 실시형태의 토크 센서의 요크 리테이너를 도시하는 사시도이다.

도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태의 토크 센서의 외관을 도시하는 배면도이다.

도 8 은 도 7 에 도시된 선 VIII-VIII 에 따른 단면을 화살표 방향에서 본 토크 센서의 단면도이다.

도 9 는 제 2 실시형태의 토크 센서의 요크 리테이너를 도시하는 사시도이다.

도 10 은 본 발명의 제 3 실시형태의 토크 센서의 외관을 도시하는 부분 파단 정면도이다.

도 11 은 도 10 에 도시된 화살표 XI 의 방향에서 본 토크 센서의 평면도이다.

도 12 는 도 11 에 도시된 선 XII-XII 를 따른 단면을 화살표 방향에서 본 토크 센서의 단면도이다.

도 13 은 기어 상자에 부착된 제 3 실시형태의 토크 센서를 핸들로부터 본 도면이다.

도 14 는 종래의 전동 조향 장치의 토크 센서 부분의 일례를 도시한 단면도이다.

도 15 는 종래의 토크 센서의 일례를 도시하는 부분 파단 사시도이다.

* 부호의 설명 *

12 : 코일 요크 13 : 코일

14, 14A : 토크 센서 15 : 센서 기판

16, 16A : 기부 16a : 중공 기둥형 돌출부

16b : 판부 17, 17A : 요크 리테이너

18 : 케이스부 21 : 하니스 단자부

22, 22A : 나사 25 : 피결합부

26 : 결합부 27 : 탄성부

28 : 폴 37 : 프레임 부재

37a : 하면부 37b : 고정부

37c : 보호벽부 39 : 기판대

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태의 전동 조향 장치를 도시하는 부분 파단 측면도이다. 도면에서, 핸들의 조작에 따라 회전하는 조향축 (1) 은 원통축형의 중실(solid) 내부축 (입력축) (3) 을 원통형 외부축 (2) 에 가압 끼워맞추어 고정시킴으로써 결합된다. 이 조향축 (1) 은 베어링 (4) 을 통해 조향 기둥 (5) 의 단부에 회전가능하게 지지된다. 조향 기둥 (5) 은 원통형 내부 기둥 (6) 을 외부 기둥 (7) 에 가압 끼워맞추어 고정시킴으로써 결합된다.

조향축 (1) 과 조향 기둥 (5) 은, 축방향으로 큰 하중이 가해지는 경우에, 외부축 (2) 과 내부 기둥 (6) 이 각각 내부축 (3) 과 외부 기둥 (7) 을 따라 축방향으로 이동하여 탄성 변형함으로써, 충돌에 의한 물리적 충격을 줄이는 콜랩서블 구조를 가진다.

입력축 (3) 및 출력축 (9) 은 비틀림 바 (8) 에 의해 조향축 (1) 의 기단측 (도 1 에서 하부측) 에서 서로 결합된다. 이 비틀림 바 (8) 는 출력축 (9) 에 삽입되고, 한 단부 (도 1 에서 상단부) 가 입력축 (3) 에 가압 끼워맞춤되어 고정된다. 다른 단부 (도 1 에서 하단부) 는 핀 등을 통해 출력축 (9) 에 고정된다.

출력축 (9) 은 가압 끼워맞춤됨으로써 출력축의 외주에 부착되어 고정되는 웜 휠 (10) 을 가진다. 출력축 (9) 은 웜 휠 (10) 과 맞물리는 웜 기어를 통해 전동기 (11) 의 회전축에 결합된다. 특히, 본 실시형태의 전동 조향 장치는 ECU (미도시) 에 의해 전동기 (11) 의 구동을 제어하여, 웜 기어 및 웜 휠 (10) 에 의해 전동기 (11) 의 회전력을 출력축으로 전달하고 출력축 (9) 에 보조 조향 토크를 부여한다.

웜 휠 (10) 및 웜 기어를 수용하는 기어 상자 (5a) 는, 코일 요크 (12) 및 그 내부에 수용되는 코일 (13) 을 가지며 입력축 (3) 의 기단측 (도 1 에서 하부측) 주위에 배치되는 토크 센서 (14) 를 갖추고 있다. 이 토크 센서 (14) 는, 비틀림 바 (8) 의 비틀림에 의해 발생되는, 핸들에 의해 입력되는 조향 토크에 따라 발생하는 자기적인 변화를 코일 (13) 로 검출하도록 구성된다.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태의 토크 센서 (14) 의 외관을 도시하는 부분 파단 정면도이다. 도 3 은 도 2 에 도시된 선 III-III 을 따라 취한 토크 센서의 단면도이다. 또한, 도 4 는 도 3 에 도시된 토크 센서의 전개도이다. 상기 도면들에서, 토크 센서 (14) 는 코일 (13) 을 수용하는 코일 요크 (12); 코일 (13) 에 의해 검출되는 토크에 따라 신호를 출력하는 센서 기판 (15); 센서 기판 (15) 과 한 쌍의 코일 요크 (12, 12) 를 지지 및 고정하는 기부 (16); 한 쌍의 코일 요크 (12, 12) 를 덮으면서 기부 (16) 를 고정하는 요크 리테이너 (17); 센서 기판 (15) 을 수용하는 케이스부 (18); 및 센서 기판 (15) 을 ECU 에 연결하는 하니스(harness) (19) 로 구성된다. 상기 구성요소들은 모듈화된다.

하니스 (19) 는 그 일단부에서 ECU 에 연결되는 커넥터 (20) (도 4 참조) 를 가지고, 그 타단부에서는 센서 기판 (15) 에 연결되는 하니스 단자부 (21) 를 가진다. 센서 기판 (15) 으로부터 출력되는 신호는 하니스 (19) 에 의해 ECU 로 전달된다.

기부 (16) 는 코일 요크 (12) 의 외경 주위에 끼워맞춰지는 중공 기둥형 돌출부 (16a), 및 센서 기판 (15) 이 나사 (22, 22) 에 의해 지지되는 방식으로 고정되는 판부 (16b) 를 가진다.

코일 (13) 을 센서 기판 (15) 에 연결하기 위해서 코일 요크 (12) 의 일부에 핀 (23) 이 형성된다. 도 5 의 주요 부분 사시도에서 도시되었듯이, 핀 (23) 이 돌출되는 기부 (16) 의 중공 기둥형 돌출부 (16a) 의 위치에 노치 (24) 가 형성된다. 중공 기둥형 돌출부 (16a) 보다 큰 직경을 가지는 피결합부 (25) 가 중공 기둥형 돌출부 (16a) 의 내주에 형성된다. 피결합부 (25) 는 중공 기둥형 돌출부 (16a) 내에서 그 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 제공된다.

도 6 의 사시도에서 도시되었듯이, 코일 요크 (12) 를 중공 기둥형 돌출부 (16a) 에 고정시키는데 이용되는 요크 리테이너 (17) 는 중공 기둥형 돌출부 (16a) 의 피결합부 (25) 와 맞물리는 결합부 (26), 및 한 쌍의 코일 요크 (12, 12) 를 기부 (16) 에 가압하는 탄성부 (27) 를 가지며, 하나의 판재로 형성된다.

결합부 (26) 는 각각의 피결합부 (25) 에 대응하도록 원주 방향으로 일정한 간격으로 제공되며, 복수의 폴(pawl) (28, 28) 이 반경 방향 바깥쪽으로 돌출되도록 각각의 결합부 (26) 에 제공된다. 중공 기둥형 돌출부 (16a) 와 피결합부 (26) 사이의 치수 차이 "d" (도 5 참조) 는 요크 리테이너 (17) 의 두께보다 크고 폴 (28) 의 높이 (외주면으로부터 돌출되는 결합부 (26) 의 높이) 보다 작다.

탄성부 (27) 는 요크 리테이너 (17) 의 외경으로부터 그 내경을 향해 연장되는 복수는 아암(arm) 부재로 형성된다. 아암 부재는 요크 리테이너 (17) 의 안쪽을 향해 (축방향으로 기부 (16) 를 향해) 구부려진다. 도 6 에 도시되었듯이, 본 실시형태에서, 요크 리테이너 (17) 의 탄성부 (27) 는 복수의 아암 부재로 형성되는 판 스프링으로 형성된다. 그러나, 탄성부 (27) 는 판 스프링에 한정되지 않고, 예를 들어 원주 방향으로 서로 연결되는 디스크 스프링으로 형성될 수도 있다.

요크 리테이너 (17) 는 한 쌍의 코일 요크 (12, 12) 를 덮으면서 중공 기둥형 돌출부 (16a) 안으로 밀어 넣어져서, 결합부 (26) 의 위치가 피결합부 (25) 의 위치와 원주 방향으로 일치하게 된다. 결과적으로, 요크 리테이너 (17) 로 덮이는 한 쌍의 코일 요크 (12, 12) 가 탄성부 (27) 의 휨에 의해 기부 (16) 쪽으로 가압된다. 이 때, 기부 (16) 에 반대되는 방향으로 요크 리테이너 (17) 를 가압하는 반력이 탄성부 (27) 에 의해 야기된다. 그러나, 반력이 작용하는 방향에 반대되는 방향을 향하도록 형성된 폴 (28) 이 피결합부 (25) 에 탄성적으로 가압된다. 따라서, 폴 (28) 과 피결합부 (25) 사이에 결합이 이루어진다. 결과적으로, 요크 리테이너 (17) 는 코일 (13) 이 입력축 (3) 및 출력축 (4) 의 축방향으로 이동하는 일 없이, 기부 (16) 에 코일 요크 (12) 를 고정시켜 유지한다. 또한, 폴 (28) 의 방향은 요크 리테이너가 가압되는 방향에 대해 전방이며, 결합은 이루어지지 않는다. 따라서, 요크 리테이너 (17) 가 중공 기둥형 돌출부 (16a) 에 용이하고 원활하게 부착된다.

또한, 수지로 만들어진 케이스부 (18) 가 알루미늄 기부 (16) 의 판부 (16b) 상에 배치되며, 판부 (16b) 와 센서 기판 (15) 사이의 통전성을 확보하기 위한 슬리브 (29) (도 4 참고) 및 센서 기판 (15) 을 코일 (13) 의 핀 (23) 에 연결하기 위한 제 1 단자 (30) 를 가진다. 이 케이스부 (18) 는 센서 기판 (15) 의 외주를 둘러싸는 상자 형상으로 형성되며, 그 안에 수용되는 센서 기판 (15) 을 보호한다.

센서 기판 (15) 과 케이스부 (18) 각각은 나사 (22) 를 삽입시키기 위해 사용되는 나사 구멍을 가진다. 따라서, 센서 기판 (15) 과 케이스부 (18) 는 나사 (22) 에 의해 판부 (16b) 에 동시에 고정된다.

또한, 케이스부 (18) 와 판부 (16b) 사이에는 센서 기판 (15) 에 연결되는 하니스 단자부 (21) 가 끼워진다. 이 하니스 단자부 (21) 는 센서 기판 (15) 에 연결되어 납땜되는 제 2 단자 (31) 및 제 2 단자 (31) 주위에 배치되는 그로밋(grommet) (32) 을 가진다.

본 실시형태의 토크 센서 (14) 가 조립되는 경우에, 하니스 단자부 (21) 가 케이스부 (18) 의 한쪽 (도 2 의 좌측) 에 형성되는 노치 (18a) 에 결합된 채로, 센서 기판 (15) 과 이 센서 기판 (15) 을 수용하는 케이스부 (18) 가 나사 (22) 에 의해 판부 (16b) 에 고정된다(도 4 참고). 이 때, 케이스부 (18) 와 판부 (16b) 사이에 끼워지는 하니스 단자부 (21) 는 그로밋 (32) 이 나사 체결과 동시에 압착되는 결과로서 기부 (16b) 에 고정된다. 다음으로, 각각의 연결부, 즉, 중 공 기둥형 돌출부 (16a) 에 의해 고정되어 지지되는 코일 요크 (12) 의 핀 (23) 과 제 1 단자 (30), 제 1 단자 (30) 와 센서 기판 (15), 및 센서 기판 (15) 과 제 2 단자 (31) 를 함께 납땜한다. 케이스부 (18) 의 상부 (도 3 의 위쪽 참고) 에는 기판 커버 (33) 가 부착되어, 토크 센서 모듈이 완성된다.

본 실시형태에서, 기부 (16) 는 알루미늄으로 만들어진다. 그러나, 본 발명은 알루미늄에 한정되지 않고, 도전성을 가지는 재료이기만 하면 어떠한 재료일 수도 있다.

전술한 것처럼, 본 발명의 제 1 실시형태의 토크 센서 (14) 에서, 요크 리테이너 (17) 에 코일 요크 (12) 를 덮는 기능과 코일 요크 (12) 를 기부 (16) 에 고정하는 기능을 둘 다 가진다. 따라서, 종래 기술에 요구되었던, 코일 요크를 입력축 (3) 및 출력축 (4) 의 축방향으로 고정하는 부재를 사용하지 않아도 된다. 따라서, 토크 센서 (14) 의 소형화, 및 입력축 (3) 및 출력축 (4) 의 축방향으로의 공간의 절약을 달성할 수 있다. 이러한 이유로, 조향축 (1) 및 조향 기둥 (5) 에서 충분한 콜랩스 스트로크를 확보할 수 있다.

센서 기판 (15) 을 판부 (16b) 에 나사 (22) 로 고정하는 것만으로, 센서 기판 (15), 케이스부 (18), 및 하니스 단자부 (21) 가 일체적으로 위치선정 및 고정된다. 따라서, 각각의 부분이 조립될 때 이용되는 공정의 수를 줄일 수 있다. 또한, 각각의 단자 (30, 31) 를 납땜하기 위한 작업이 수행될 때, 각각의 구성 요소는 이미 고정되어 있다. 따라서, 납땜 작업의 용이화 및 납땜 신뢰도의 향상을 달성할 수 있다.

이하, 도 7 내지 도 9 를 참고하여 본 발명의 제 2 실시형태를 설명한다. 이 도면에서, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 부재는 동일한 도면 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전동 조향 장치의 토크 센서의 배면도이다. 도 8 은 도 7 에 도시된 선 VIII-VIII 에 따른 토크 센서의 단면도이다. 도 7 및 도 8 에 도시된 것처럼, 본 실시형태의 토크 센서 (14') 의 기부 (16') 는 제 1 실시형태의 기부 (16) 에 제공된 중공 기둥형 돌출부 (16a) 를 가지지 않는다.

도 9 에 도시된 것처럼, 코일 요크 (12, 12) 를 기부 (16') 에 고정하는데 사용되는 요크 리테이너 (17') 는 한 쌍의 코일 요크 (12, 12) 를 기부 (16') 에 대해 가압하는 탄성부 (27) 및 기부 (16') 에 형성된 연결 구멍 (34) 에 끼워지는 돌출부 (35) 를 가지며, 하나의 판재로 형성된다. 이 요크 리테이너 (17') 에서, 코일 요크 (12) 의 핀 (23) 이 돌출되는 위치에 노치 (36) 가 형성된다.

본 실시형태에서, 요크 리테이너 (17') 의 탄성부 (27) 는 복수의 아암 부재로 형성되는 판 스프링으로 형성된다. 그러나, 탄성부는 판 스프링에 한정되지 않는다. 탄성부는 요크 리테이너 (17') 로 덮이는 코일 요크 (12, 12) 를 기부 (16') 에 대해 누르는 탄력을 부여할 수만 있다면, 원주 방향으로 연결되는 디스크 스프링으로 형성될 수도 있다.

이러한 구성의 요크 리테이너 (17') 는 돌출부 (35) 를 기부 (16') 의 연결 구멍 (34) 에 끼우고 이 연결부를 용접 또는 코킹(caulking)하는 연결 수단에 의 해, 한 쌍의 코일 요크 (12, 12) 를 덮으면서 기부 (16) 에 고정된다. 결과적으로, 요크 리테이너 (17') 내에서 덮이는 코일 요크 (12, 12) 가 입력축 (3) 및 출력축 (4) 의 축방향으로 이동하지 않고 기부 (16') 에 의해 고정되어 지지된다.

전술한 것처럼, 본 발명의 제 2 실시형태의 토크 센서 (14') 에 따르면, 한 쌍의 코일 요크 (12, 12) 를 덮는 요크 리테이너 (17') 에는 코일 요크 (12, 12) 를 기부 (16') 에 대해 가압하는 탄성부 (27) 및 기부 (16') 에 형성된 연결 구멍 (34) 에 끼워지는 돌출부 (35) 가 함께 제공된다. 돌출부 (35) 와 연결 구멍 (34) 이 같이 연결됨으로써, 코일 요크 (12, 12) 가 기부 (16') 에 고정된다. 결과적으로, 제 1 실시형태에 의해 얻어지는 것과 유사한 작용 효과에 더해, 요크 리테이너 (17') 및 기부 (16') 의 구성이 용이해질 수 있고, 제조 비용이 감소될 수 있다.

이하, 도 10 내지 도 13 을 참고하여 본 발명의 제 3 실시형태를 설명한다. 이 도면에서, 제 1 및 제 2 실시형태와 동일한 부재는 동일한 도면 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도 10 은 본 발명의 제 3 실시형태의 토크 센서의 외관을 도시하는 정면도이다. 도 11 은 도 10 에 도시된 화살표 XI 방향에서 본 토크 센서의 평면도이다. 도 12 는 도 11 에 도시된 선 XII-XII 에 따른 단면을 화살표 방향에서 본 토크 센서의 단면도이다. 도 13 은 기어 상자에 부착된 제 3 실시형태의 토크 센서를 핸들로부터 본 도면이다.

본 실시형태의 토크 센서 (14A) 는 강판 등으로 형성된 평판형 기부 (16A); 기부 (16A) 에 수직으로 제공되는 프레임 부재 (37); 프레임 부재 (37) 에 나사 (22A) 에 의해 고정되며 코일 (13) 에 의해 검출되는 토크에 따라 신호를 출력하는 센서 기판 (15A); 한 쌍의 코일 요크 (12, 12) 를 덮으면서 기부 (16A) 에 고정하는 요크 리테이너 (17A); 및 센서 기판 (15A) 을 ECU 에 연결하는 하니스 (19) 를 가진다. 상기 구성요소들은 모듈화된다.

코일 요크 (12, 12) 를 덮는 요크 리테이너 (17A) 는 제 2 실시형태에 관해 설명된 요크 리테이너 (17') 와 유사하다. 요크 리테이너 (17A) 는 기부 (16A) 에 형성되는 연결 구멍 (34A) (도 13 참고) 에 끼워지는 세 개의 돌출부 (35A) 를 가지고, 연결 구멍 (34A) 으로부터 돌출하는 돌출부 (35A) 에 코킹, 용접 등을 함으로써, 요크 리테이너 (17A) 에 의해 덮이는 코일 요크 (12, 12) 가 기부 (16A) 에 의해 고정되어 지지된다.

도 12 에 도시되었듯이, 프레임 부재 (37) 는 기부 (16A) 에 수직으로 제공되는 하면부 (37a); 하면부 (37a) 의 한쪽 단부 (도 12 의 오른쪽) 가 직각으로 아래로 접혀서 형성되는 고정부 (37b); 하면부 (37a) 의 다른쪽 단부 (도 12 의 왼쪽) 가 직각으로 위로 접혀서 형성되는 보호벽부 (37c) 를 가진다. 즉, 프레임 부재 (37) 는 강판 등의 하나의 평판에 압착을 가하여 판의 단면 형상이 S 형이 되도록 형성된다.

하면부 (37a) 의 윗면에는 센서 기판 (15A) 을 고정하는데 사용되는 기판대 (39) 가 위치하며, 센서 기판 (15A) 이 나사 (22A) 에 의해 기판대 (39) 에 고정된다. 프레임 부재 (37) 의 한쪽 단부면에 형성되는 고정부 (37b) 가 스폿 용접 등에 의해 기부 (16A) 의 소정 위치에 고정됨으로써, 센서 기판 (15A) 을 고정시켜 지지하는 프레임 부재 (37) 의 하면부 (37a) 가 기부 (16A) 에 수직하게 제공된다. 한편, 프레임 부재 (37) 의 다른쪽 단부면을 따라 형성된 보호벽부 (37c) 는 기판대 (39) 가 고정되는 센서 기판의 표면으로부터 돌출되는 높이를 가진다. 도 13 에 도시되었듯이, 보호벽부는 센서 기판 (15A) 과 기어 박스 (5a) 사이의 간섭의 발생을 방지하며, 그렇지 않으면 토크 센서 (14A) 가 기어 상자 (5a) 내에 조립될 때 상기 간섭이 야기될 수 있다.

도 10 에 도시되었듯이, 프레임 부재 (37) 의 하면부 (37a) 와 센서 기판 (15A) 사이에는, 센서 기판 (15A) 에 연결 및 납땜되는 제 2 단자 (31) 및 제 2 단자 (31) 주위의 그로밋 (32) 으로 형성된 하니스 단자부 (21) 가 끼워진다. 제 2 단자 (31) 및 센서 기판 (15A) 이 서로 연결된 채로, 센서 기판 (15A) 이 프레임 부재 (37) 에 고정됨으로써, 프레임 부재 (37) 의 하면부 (37a) 와 센서 기판 (15A) 사이에 끼워지는 그로밋 (32) 이 압축되고, 하니스 단자부 (21) 가 소정 위치에 고정된다. 한편, 센서 기판 (15A) 이 프레임 부재 (37) 에 고정된 후에, 요크 리테이너 (17A) 에 의해 기부 (16A) 에 지지 및 고정되는 코일 요크 (12) 의 핀 (23) 이 센서 기판 (15A) 에 직접 납땜된다.

전술한 것처럼, 본 발명의 제 3 실시형태의 토크 센서 (14A) 에 따르면, 평판형 기부 (16A) 에는 코일 요크 (12) 가 고정되어 지지되고, 기부 (16A) 에 수직으로 제공되는 프레임 부재 (37) 에는 센서 기판 (15A) 이 나사 (22A) 에 의해 고정된다. 결과적으로, 제 1 및 제 2 실시형태에 의해 얻어지는 것과 유사한 작 용 효과에 더하여, 센서 기판 (15A) 과 제 2 단자 (31) 사이의 연결부의 납땜 및 센서 기판 (15A) 과 코일 요크 (12) 의 핀 (23) 사이의 연결부의 납땜을 확실하게 하는 것을 어렵지 않게 하면서, 센서 기판 (15A) 이 고정되어 지지될 수 있다. 토크 센서는 복잡한 작업을 수행하지 않고도 효율적으로 조립될 수 있다.

또한, 기부 (16A) 는 강판 등의 평평한 금속판으로 형성될 수 있고, 프레임 부재 (37) 는 하나의 강판을 프레스 가공하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 부재를 가공하는 작업이 용이해지고, 제조 비용을 줄일 수 있다.

특정 실시형태를 참고하여 본 발명을 상세히 설명하였지만, 당업자가 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경할 수 있다는 것은 명백하다.

본 출원은 일본에서 2005년 9월 30일에 출원된 일본 특허출원 JP-A-2005-286829 호 및 2006년 4월 6일에 출원된 일본 특허출원 JP-A-2006-105018 호에 근거한 것이며, 그 내용은 본 명세서에 참고로 수반된다.

본 발명의 전동 조향 장치는 코일이 입력축 및 출력축의 축방향으로 이동하는 것을 방지하며, 토크 센서가 하우징에 조립될 때 필요한 축방향 공간의 절약을 가능하게 한다. 또한, 상기 시스템은 토크 센서가 조립되는 구조를 간단하게 하고, 제조 비용의 감소를 가져온다.

Claims

토크를 검출하는 토크 센서를 포함하는 전동 조향 장치에 있어서,

상기 토크 센서는

코일 요크;

상기 코일 요크 내에 배치되는 코일;

기부; 및

상기 코일을 덮고 상기 코일 요크를 상기 기부에 고정하는 요크 리테이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 요크 리테이너는 상기 코일 요크를 상기 기부에 대해 가압하는 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 기부는

상기 코일 요크의 외경 주위에 끼워지는 중공 기둥형 돌출부; 및

상기 중공 기둥형 돌출부의 내주를 따라 형성되는 피결합부를 포함하며,

상기 요크 리테이너는 상기 피결합부와 맞물리는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 결합부는 반경 방향으로 바깥쪽으로 구부러진 폴을 포함하며,

상기 요크 리테이너가 상기 중공 기둥형 돌출부 안으로 밀어 넣어질 때, 상기 결합부가 상기 피결합부에 탄성적으로 눌리는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 탄성부는 디스크 스프링인 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 탄성부는 판 스프링인 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치.
토크를 검출하는 토크 센서를 포함하는 전동 조향 장치에 있어서,

상기 토크 센서는

코일 요크;

상기 코일 요크 내에 배치되는 코일;

상기 코일에 의해 검출되는 토크에 따라 신호를 출력하는 센서 기판;

상기 센서 기판을 수용하는 케이스부;

상기 센서 기판 및 상기 케이스부를 그 위에 지지 및 고정하는 판부를 포함 하는 기부; 및

상기 센서 기판에 연결되며 상기 판부 및 상기 케이스부 사이에 끼워지는 하니스 단자부를 포함하며,

상기 센서 기판이 고정 부재에 의해 상기 판부에 고정되어서, 상기 센서 기판, 상기 케이스부, 및 상기 하니스 단자부의 위치가 결정되며, 상기 센서 기판, 상기 케이스부, 및 상기 하니스 단자부가 일체로 고정되는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치.
토크를 검출하는 토크 센서를 포함하는 전동 조향 장치에 있어서,

상기 토크 센서는

코일 요크;

상기 코일 요크 내에 배치되는 코일;

상기 코일 요크가 고정되는 판형 기부;

상기 기부에 수직하게 제공되는 금속 프레임 부재; 및

고정 부재에 의해 상기 프레임 부재에 고정되며 상기 코일에 의해 검출되는 토크에 따라 신호를 출력하는 센서 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 프레임 부재는

상기 센서 기판이 고정되는 기판대를 포함하는 하면부;

상기 하면부의 한쪽 단부면을 따라 형성되며 상기 기부에 고정되는 고정부; 및

상기 하면부의 다른쪽 단부면을 따라 형성되며, 상기 센서 기판의 표면으로부터 돌출되는 높이를 가지는 보호벽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 프레임 부재는 하나의 강판으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 고정부는 상기 하면부의 한쪽 단부면이 아래로 직각으로 접혀서 형성되며,

상기 보호벽부는 상기 하면부의 다른쪽 단부면이 위로 직각으로 접혀서 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 조향 장치.