KR20090097378A - 토크 앵글 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치 - Google Patents

토크 앵글 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토크 앵글 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은 포지션 앵글 로터의 중앙에 삽입되는 토크 로터와; 하부 스테이터의 외주면에 기어부가 구비되어 있는 포지션 앵글 로터와; 포지션 앵글 로터의 기어부와 치합되는 제 1 서브기어와 제 2 서브기어와; 이들 서브기어에 부착된 마그넷의 자기장과 회전방향을 감지하는 제 1 홀 IC 칩과 제 2 홀 IC 칩과; 조향각을 연산하는 마이콤과; 제 3 홀 IC 칩과 제 4 홀 IC 칩이 구비된 컨센트레이터를 구비한 자기량 검출부; 및 자기량 검출부의 토크값을 연산하는 전자 제어장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 토크 앵글 센서와 이를 구비한 전동식 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 하나의 토크 앵글 센서로 종래의 토크 센서와 앵글 센서의 기능을 동시에 수행할 수 있어서 제조 원가와 조립 공정을 줄일 수 있게 되고, 단순한 구조를 구비함으로써 그 부피를 줄일 수 있는 효과가 있다.
전동식 조향장치, 토크 앵글 센서, 마그넷, 토크 로터, 포지션 앵글 로터

Description

토크 앵글 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치{The Torque Angle Sensor and The Electronic Power Steering Apparatus Having The Same}
본 발명은 토크 앵글 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 하나의 토크 앵글 센서로 종래의 토크 센서와 앵글 센서의 기능을 동시에 수행할 수 있어서 제조 원가와 조립 공정을 줄일 수 있고, 단순한 구조를 구비함으로써 그 부피를 줄일 수 있는 토크 앵글 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 조향휠(핸들)의 조향력을 경감하여 조향 상태의 안정성을 보장하기 위한 수단으로서 동력보조 조향장치가 사용되는데, 이와 같은 동력보조 조향장치에는 기존에 유압을 이용한 유압식 조향장치(HPS; Hydraulic Power Steering System)가 차량에 널리 이용되었으나, 최근에는 유압을 사용하던 기존의 방식과는 달리 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 조향력을 쉽게 해주며 환경친화적인 전동식 조향장치(EPS; Electronic Power Steering System)가 차량에 보편적으로 설치되고 있다.
이와 같은 전동식 조향장치(EPS)는 차속센서, 조향 앵글 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자 제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 조향휠의 회전각에 따른 조속한 조향휠의 복원력을 제공하여 비상 상황에서 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하게 된다.
한편, 상기와 같은 전동식 조향장치는 운전자의 조향휠 회전력을 하측으로 전달할 수 있도록 조향휠과 기어박스의 사이에 배치되는 조향컬럼의 외부에 모터가 설치되어 그 내부의 조향축을 회전시킬 수 있도록 구성되어 조향휠 조타에 따른 운전자의 조향력을 보조하게 된다.
도 1은 종래의 전동식 조향장치의 개략적인 구성도로서, 도 1에서 도시된 바와 같이 전동식 조향장치(100)는 조향휠(102)로부터 양측 바퀴(126)까지 이어지는 조향 계통(130) 및 조향 계통(130)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(140)를 포함하여 구성된다.
조향 계통(130)은 일측이 조향휠(102)에 연결되어 조향휠(102)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(104)를 매개로 피니언축(108)에 연결되는 조향축(106)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(108)은 랙-피니언 기구부(110)를 통해 랙바(112)에 연결되고, 랙바(112)의 양단은 타이로드(122)와 너클암(124)을 통해 차량의 바퀴(126)에 연결된다.
보조 동력 기구(140)는 운전자가 조향휠(102)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서(142), 조향휠의 회전각에 비례하는 전기 신호를 출력하는 앵글 센서(143), 토크 센서(142)와 앵글 센서(143)로부터 전해지는 전기신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(144), 전자 제어 장치(144)로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(146) 및 모터(146)에서 발생한 보조 동력을 조향축(106)에 전달하기 위하여 웜 기어(152) 및 웜휠 기어(156)을 구비한 감속기(150)를 포함하여 구성된다.
다만, 웜휠 기어(156)의 일측에 마련되는 토크 센서(142)와 앵글 센서(143)는 경우에 따라서 각각 하나씩만 구비되거나, 양자 모두 구비되어 전동식 조향장치(100)를 구성할 수 있다.
도 2는 종래의 토크 센서의 분해도이고, 도 3은 종래 앵글 센서의 분해도이다.
도 2에서 도시된 바와 같이 종래의 토크 센서(142)는 제 1 자성체(225)가 외주면을 따라 구비되어 있는 몸체부(224)와 몸체부(224)의 중앙에 형성되어 있는 입력축(180)이 결합되는 입력축 삽입공(221)과, 입력축 삽입공(221)의 둘레를 따라 돌출되어 수개 형성되는 압착부(222) 및 압착부(222)에 끼워지는 압착링(223)을 포함하여 구성되는 토크 로터(220)와; 토크 로터(220)가 내주하는 토크 로터 삽입부(239)와 출력축(140)의 일단이 끼워지는 출력축 결합부(237)가 형성되어 있고 상부 스테이터(231)와 연결되는 제 2 자성체(236)와 하부 스테이터(232)와 연결되는 제 3 자성체(235)가 토크 로터 삽입부(239)의 둘레를 따라 교대로 반복하여 배열되어 있는 포지션 로터(230)와; 포지션 로터(230)의 외주면 일측에 끼워지고 포지션 로터(230)의 상, 하부 스테이터(231, 232) 사이에 상, 하로 마련되는 컨센트레이 터(242)와, 컨센트레이터(242) 사이에 마련되는 기판(241)에 제 3 홀 IC 칩(243)과 제 4 홀 IC 칩(245)이 구비되며 포지션 로터(230)와 상대회전이 가능한 자기량 검출부(240)와; 상부 하우징(210)과 하부 하우징(250)으로 분리되어 구성되어 포지션 로터(230)와 자기량 검출부(240)를 감싸는 하우징(255);을 포함하여 구성된다.
이러한 토크 센서는 조향축의 입력축과 출력축의 토크를 측정하여 전자 제어장치로 전송하고 이에 따라 전자 제어장치에서 구동 모터를 작동시켜 조향 보조력을 제공하게 되는데, 최근에는 자기장의 변화량을 측정하여 토크의 변화를 측정하는 비접촉식이 많이 사용된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 종래의 앵글 센서(143)는 전자 회로가 구비되어 있는 PCB 기판(315)과, 조향축의 회전을 감지하기 위해 조향축에 부착되는 메인 기어(330)와, 메인 기어(330)의 회전시 같이 회전되는 제 1 서브기어(340) 및 제 2 서브기어(345)와, 이들 서브기어에 부착되는 마그넷(347)과, 서브기어들의 회전시 마그넷(347)의 자기장과 회전 방향을 감지하는 제 1 홀 IC 칩(325) 및 제 2 홀 IC 칩(327)과, 이들 홀 IC 칩(325 및 327)에서 검출된 값으로 조향각을 연산하는 마이콤(320)과, 이들 부품을 감싸는 상부 커버(310) 및 하부 커버(350) 등을 포함하여 구성된다.
이와 같은 종래의 앵글 센서(143)는 운전자가 조향휠을 회전시킴에 따라 조향축에 부착된 메인 기어(330)가 연동하여 회전하면서 회전 각도의 차이가 발생하게 되고, 이 때 메인 기어(330)와 같이 회전되는 서브 기어들에 부착된 마그넷(347)의 자기장과 회전 방향을 홀 IC 칩(325)이 인식하고 이를 마이콤(320)에서 측정하여 전자 제어 장치로 전송하고 이에 따라 전자 제어장치에서 구동 모터를 작동시키게 되는 것이다.
그러나, 운전자의 조향휠 작동시 발생되는 토크와 조향각을 측정하기 위해서는 각각의 토크 센서와 앵글 센서가 이용되어야 하고 이들을 조향축에 조립하여야 하였으므로, 부피가 커지며 제조 원가와 조립 공정이 증가하는 문제점이 있었다.
그리고, 최근에는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 토크 센서와 앵글 센서의 기능을 하나로 통합하기 위한 노력이 대두되고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 하나의 토크 앵글 센서로 종래의 토크 센서와 앵글 센서의 기능을 동시에 수행할 수 있어서 제조 원가와 조립 공정을 줄일 수 있고, 단순한 구조를 구비함으로써 그 부피를 줄일 수 있는 토크 앵글 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제 1 자성체가 외주면을 따라 구비되어 있고 입력축과 결합되어 포지션 앵글 로터의 중앙에 삽입되는 토크 로터; 중앙에 토크 로터 삽입부와 출력축 결합부가 형성되어 있고 상부 스테이터와 연결되는 제 2 자성체와 하부 스테이터와 연결되는 제 3 자성체가 상기 토크 로터 삽입부의 둘레를 따라 교번으로 배열되어 있되, 상기 하부 스테이터의 외주면에는 기어의 치가 형성된 기어부가 구비되어 있는 포지션 앵글 로터; 외주면에 상기 포지션 앵글 로터의 기어부와 치합되는 치가 형성되어 있고, 일측면은 하우징에 삽입되어 안착되며 타측면은 하우징의 내면에 부착된 PCB 기판 상부를 이동하는 마그넷이 부착되어 있는 제 1 서브기어와 제 2 서브기어; 상기 제 1 서브기어와 제 2 서브기어의 회전시 함께 회전하는 마그넷의 자기장과 회전방향을 감지하는 제 1 홀 IC 칩과 제 2 홀 IC 칩; 상기 제 1 홀 IC 칩과 제 2 홀 IC 칩으로부터 신호를 받아 조향각을 연산하는 마이콤; 상기 포지션 앵글 로터의 외주면 일측에 이격되어 하우징에 결합되며 양측에 상기 토크 로터와 상기 포지션 앵글 로터의 자기장 변화를 감지하는 제 3 홀 IC 칩과 제 4 홀 IC 칩이 구비된 컨센트레이터를 포함하여 구성되는 자기량 검출부; 및 상기 포지션 앵글 로터와 상기 자기량 검출부를 감싸는 상부 하우 징과 하부 하우징으로 이루어지는 하우징;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 토크 앵글 센서를 제공한다.
또한, 본 발명은 구동 모터와, 구동 모터에 형성된 웜 기어와, 웜 기어와 치합하는 웜휠 기어와, 웜휠 기어의 일측에 마련되는 토크 앵글 센서를 포함하여 구성되는 전동식 조향장치에 있어서, 상기 토크 앵글 센서는, 제 1 자성체가 외주면을 따라 구비되어 있고 입력축과 결합되어 포지션 앵글 로터의 중앙에 삽입되는 토크 로터; 중앙에 토크 로터 삽입부와 출력축 결합부가 형성되어 있고 상부 스테이터와 연결되는 제 2 자성체와 하부 스테이터와 연결되는 제 3 자성체가 상기 토크 로터 삽입부의 둘레를 따라 교번으로 배열되어 있되, 상기 하부 스테이터의 외주면에는 기어의 치가 형성된 기어부가 구비되어 있는 포지션 앵글 로터; 외주면에 상기 포지션 앵글 로터의 기어부와 치합되는 치가 형성되어 있고, 일측면은 하우징에 삽입되어 안착되며 타측면은 하우징의 내면에 부착된 PCB 기판 상부를 이동하는 마그넷이 부착되어 있는 제 1 서브기어와 제 2 서브기어; 상기 제 1 서브기어와 제 2 서브기어의 회전시 함께 회전하는 마그넷의 자기장과 회전방향을 감지하는 제 1 홀 IC 칩과 제 2 홀 IC 칩; 상기 제 1 홀 IC 칩과 제 2 홀 IC 칩으로부터 신호를 받아 조향각을 연산하는 마이콤; 상기 포지션 앵글 로터의 외주면 일측에 이격되어 하우징에 결합되며 양측에 상기 토크 로터와 상기 포지션 앵글 로터의 자기장 변화를 감지하는 제 3 홀 IC 칩과 제 4 홀 IC 칩이 구비된 컨센트레이터를 포함하여 구성되는 자기량 검출부; 및 상기 포지션 앵글 로터와 상기 자기량 검출부를 감싸는 상부 하우징과 하부 하우징으로 이루어지는 하우징;을 포함하여 구성되는 것을 특 징으로 하는 전동식 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 하나의 토크 앵글 센서로 종래의 토크 센서와 앵글 센서의 기능을 동시에 수행할 수 있어서 제조 원가와 조립 공정을 줄일 수 있게 되고, 단순한 구조를 구비함으로써 그 부피를 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 토크 앵글 센서를 나타내는 분해도이며, 설명 및 도시의 편의상 일부 부품의 상세한 구조는 도 2 및 도 3을 참조하고, 그 참조 부호를 부여하여 설명하기로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 토크 앵글 센서(400)는 제 1 자성체(225)가 외주면을 따라 구비되어 있고 입력축(180)과 결합되어 포지션 앵글 로터(430)의 중앙에 삽입되는 토크 로터(220); 중앙에 토크 로터 삽입부(239)와 출력축 결합부(237)가 형성되어 있고 상부 스테이터(231)와 연결되는 제 2 자성체(236)와 하부 스테이터(232)와 연결되는 제 3 자성체(235)가 상기 토크 로터 삽입부(239)의 둘레를 따라 교번으로 배열되어 있되, 상기 하부 스테이터(232)의 외 주면에는 기어의 치가 형성된 기어부(420)가 구비되어 있는 포지션 앵글 로터(430); 외주면에 상기 포지션 앵글 로터의 기어부(420)와 치합되는 치가 형성되어 있고, 일측면은 하우징(255)에 삽입되어 안착되며 타측면은 하우징(255)의 내면에 부착된 PCB 기판(315) 상부를 이동하는 마그넷(347)이 부착되어 있는 제 1 서브기어(340)와 제 2 서브기어(345); 상기 제 1 서브기어(340)와 제 2 서브기어(345)의 회전시 함께 회전하는 마그넷(347)의 자기장과 회전방향을 감지하는 제 1 홀 IC 칩(325)과 제 2 홀 IC 칩(327); 상기 제 1 홀 IC 칩(325)과 제 2 홀 IC 칩(327)으로부터 신호를 받아 조향각을 연산하는 마이콤(320); 상기 포지션 앵글 로터(430)의 외주면 일측에 이격되어 하우징(255)에 결합되며 양측에 상기 토크 로터(220)와 상기 포지션 앵글 로터(430)의 자기장 변화를 감지하는 제 3 홀 IC 칩(243)과 제 4 홀 IC 칩(245)이 구비된 컨센트레이터(242)를 포함하여 구성되는 자기량 검출부(240); 및 상기 포지션 앵글 로터(430)와 상기 자기량 검출부(240)를 감싸는 하우징(255);을 포함하여 구성된다.
또한, 이에 추가적으로 상기 자기량 검출부(240)의 제 3 홀 IC 칩과 제 4 홀 IC 칩으로부터 신호를 받아 토크값을 연산하는 전자 제어장치(도 1의 144 참조);가 구비될 수 있다.
특히 본 발명에 의한 토크 앵글 센서(400)는 종래 토크 센서와 앵글 센서의 기능을 동시에 수행하면서도 간단한 구조로 부피가 최소화될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
토크 로터(220)는 제 1 자성체(225)가 외주면을 따라 구비되어 있는 몸체 부(224)와 몸체부(224)의 중앙에 형성되어 있는 입력축 삽입공(221)과 입력축 삽입공(221)의 둘레를 따라 돌출되어 수개 형성되는 압착부(222) 및 압착부(222)에 끼워지는 압착링(223)을 포함하여 구성된다.
몸체부(224)는 통상 환형 고리 형상의 요크(미도시)에 플라스틱 등을 사출 성형하여 만드는데, 그 외주면에는 둘레를 따라 N극과 S극이 교대로 반복되는 제 1 자성체(225)가 구비되어 있다.
몸체부(224)의 중앙에는 입력축이 끼워지는 입력축 삽입공(221)이 형성되어 있고, 압착링(223)은 입력축 삽입공(221)의 둘레를 따라 돌출되어 수개 형성되어 있는 압착부(222)에 끼워지는데, 압착링(223)은 환형 고리 형상이되, 일정 부분이 절개되어 있는 형상으로써 압착부(222)와 함께 입력축(180)을 고정하는 역할을 한다.
포지션 앵글 로터(430)는 중앙에 토크 로터 삽입부(239)와 출력축 결합부(237)가 형성되어 있고 상부 스테이터(231)와 연결되는 제 2 자성체(236)와 하부 스테이터(232)와 연결되는 제 3 자성체(235)가 토크 로터 삽입부(239)의 둘레를 따라 교대로 반복하여 배열되어 있다.
포지션 앵글 로터(430)의 중앙에는 토크 로터(220)가 내주하는 토크 로터 삽입부(239)와 출력축(140)의 일단이 끼워지는 출력축 결합부(237)가 형성되어 있다.
또한, 토크 로터 삽입부(239)의 상측면에는 제 2 자성체(236)와 연결되는 상부 스테이터(231)가 형성되어 있고 제 3 자성체(235)와 연결되는 하부 스테이터(232)는 상부 스테이터(231)로부터 일정길이만큼 떨어져서 형성되며 상부 스테이 터(231)와 하부 스테이터(232)는 그보다 직경이 작은 포지션 앵글 로터의 몸체부(433)로 연결되어 있다.
상부 스테이터(231)와 이에 연결되어 있는 제 2 자성체(236)는 N극으로 자화된 철판이고 하부 스테이터(232)와 이에 연결되어 있는 제 3 자성체(235)는 S극으로 자화되어 있는 철판으로, 여기서 N극과 S극의 위치는 바뀔 수 있다.
제 2 자성체(236)와 제 3 자성체(235)는 토크 로터 삽입부(239)의 둘레를 따라 교대로 반복하여 배열되어 토크 로터 삽입부(239)에 끼워지는 토크 로터(220)의 외주면을 따라 구비되어 있는 제 1 자성체(225)와의 사이에서 자기장을 형성하게 된다.
포지션 앵글 로터(430)의 출력축 결합부(237)에 끼워지는 출력축(140)과 토크 로터(220)에 끼워지는 입력축(180)은 토션바(미도시)로 연결된다.
하부 스테이터(232)의 외주면에는 기어의 치가 형성된 기어부(420)가 구비되어 있고, 이 기어부(420)와 치합되는 제 1 서브기어(340)와 제 2 서브 기어(345)가 하부 스테이터(232)와 같은 면 상에서 기어 결합되어 있다.
따라서, 포지션 앵글 로터(430)와 연결된 출력축(140)의 회전시 하부 스테이터의 기어부(420)가 제 1 서브기어(340)와 제 2 서브 기어(345)를 회전시키도록 되어 있다.
제 1 서브기어(340)와 제 2 서브 기어(345)에는 각각의 일측면(하부 하우징 방향) 중앙에 마그넷(347)이 부착되어 있어서 포지션 앵글 로터(430)를 중심으로 제 1 서브기어(340)와 제 2 서브 기어(345)가 회전시 동시에 회전하도록 되어 있 다.
또한, 제 1 서브기어(340)와 제 2 서브 기어(345)의 타측면(상부 하우징 방향) 중앙에는 회전시 축이 되는 돌기부(410)가 구비되어 있어서, 상부 하우징(210)의 내부면에 형성된 원호 형상의 요홈(415)과 맞닿아 회전하면서 지지되도록 되어 있다.
하부 하우징(250)의 내부면에 삽입 고정되는 PCB 기판(315)에는 제 1 서브기어와 제 2 서브 기어에 부착된 마그넷(347)의 회전시 변화되는 자기장을 감지하는 제 1 홀 IC 칩(325)과 제 2 홀 IC 칩(327)이 부착되어 있어서 변화된 자기장을 PCB 기판의 마이콤(320)에 보내어 마이콤이 회전된 조향각을 연산하게 된다.
이렇게 연산된 값은 전자 제어 장치로 보내지게 되는데 경우에 따라서는 CAN(Controller Area Network) 트랜시버(335)를 구비하여 전자 제어 장치로 송출할 수도 있을 것이다.
한편, 자기량 검출부(240)는 포지션 앵글 로터(430)의 외주면 일측에 끼워지며, 포지션 앵글 로터(430)의 상, 하부 스테이터(231, 232) 사이에 상, 하로 구비되는 컨센트레이터(242)와, 컨센트레이터(242) 사이에 마련되는 기판(241)에 제 3 홀 IC 칩(243)과 제 4 홀 IC 칩(245)이 구비되어 있으며, 포지션 앵글 로터(430)의 외주면 일측에 끼워지는 자기량 검출부(240)와 포지션 앵글 로터(430)는 상대회전이 가능하게 구성된다.
이러한 컨센트레이터(242)는 상부 스테이터(231)와 하부 스테이터(232) 사이에 발생하는 자속(Flux)을 모아 자기장의 변화량을 자기량 검출부에서 출력 신호로 생성하여 전자 제어 장치로 보내주는 역할을 하게 된다.
본 발명에 의한 토크 앵글 센서의 토크값 및 조향각 측정에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.
운전자가 조향축을 회전하게 되면 포지션 앵글 로터(430)의 원주를 따라 교대로 반복하여 구비되어 있는 제 2 자성체(236) 및 제 3 자성체(235)와 토크 로터의 제 1 자성체(225) 사이에 형성되어 있던 자기장이 변화하게 되어 이를 제 3 홀 IC 칩(243)과 제 4 홀 IC 칩(245)이 감지하여 토크값을 측정하게 되고, 또한 제 1 서브기어(340)와 제 2 서브기어(345)의 마그넷(347)이 회전하며 변화되는 자기장의 변화를 제 1 홀 IC 칩(325)과 제 2 홀 IC 칩(327)이 감지하여 조향각을 동시에 측정할 수 있게 되는 것이다.
이러한 자기장의 변화를 출력신호로 생성하여 전자 제어장치에 보내어 모터의 구동으로 조향력의 보조를 받는 것은 종래와 동일하므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 전동식 조향장치뿐만 아니라, 임의의 두 축 사이에서 작용하는 토크와 앵글의 크기를 측정하는 경우에도 유용하게 적용될 수 있을 것이다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 하나의 토크 앵글 센서로 종래의 토크 센서와 앵글 센서의 기능을 동시에 수행할 수 있어서 제조 원가와 조립 공정을 줄일 수 있게 되고, 단순한 구조를 구비함으로써 그 부피를 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것으로서, 본 발명 이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 전동식 조향장치의 개략적인 구성도;
도 2는 종래의 토크 센서의 분해도;
도 3은 종래의 앵글 센서의 분해도;
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 토크 앵글 센서를 나타내는 분해도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
140: 출력축 142: 토크 센서
143: 앵글 센서 180: 입력축
220: 토크 로터 225: 제 1 자성체
230: 포지션 로터 231: 상부 스테이터
232: 하부 스테이터 236: 제 2 자성체
235: 제 3 자성체 240: 자기량 검출부
243: 제 3 홀 IC 칩 245: 제 4 홀 IC 칩
315: PCB 기판 320: 마이콤
325: 제 1 홀 IC 칩 327: 제 2 홀 IC 칩
340: 제 1 서브기어 345: 제 2 서브기어
347: 마그넷 350: 하우징
400: 토크 앵글 센서 410: 돌기부
420: 기어부 430: 포지션 앵글 로터

Claims (8)

  1. 제 1 자성체가 외주면을 따라 구비되어 있고 입력축과 결합되어 포지션 앵글 로터의 중앙에 삽입되는 토크 로터;
    중앙에 토크 로터 삽입부와 출력축 결합부가 형성되어 있고 상부 스테이터와 연결되는 제 2 자성체와 하부 스테이터와 연결되는 제 3 자성체가 상기 토크 로터 삽입부의 둘레를 따라 교번으로 배열되어 있되, 상기 하부 스테이터의 외주면에는 기어의 치가 형성된 기어부가 구비되어 있는 포지션 앵글 로터;
    외주면에 상기 포지션 앵글 로터의 기어부와 치합되는 치가 형성되어 있고, 일측면은 하우징에 삽입되어 안착되며 타측면은 하우징의 내면에 부착된 PCB 기판 상부를 이동하는 마그넷이 부착되어 있는 제 1 서브기어와 제 2 서브기어;
    상기 제 1 서브기어와 제 2 서브기어의 회전시 함께 회전하는 마그넷의 자기장과 회전방향을 감지하는 제 1 홀 IC 칩과 제 2 홀 IC 칩;
    상기 제 1 홀 IC 칩과 제 2 홀 IC 칩으로부터 신호를 받아 조향각을 연산하는 마이콤;
    상기 포지션 앵글 로터의 외주면 일측에 이격되어 하우징에 결합되며 양측에 상기 토크 로터와 상기 포지션 앵글 로터의 자기장 변화를 감지하는 제 3 홀 IC 칩과 제 4 홀 IC 칩이 구비된 컨센트레이터를 포함하여 구성되는 자기량 검출부; 및
    상기 포지션 앵글 로터와 상기 자기량 검출부를 감싸는 상부 하우징과 하부 하우징으로 이루어지는 하우징;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 토크 앵글 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기량 검출부의 제 3 홀 IC 칩과 제 4 홀 IC 칩으로부터 신호를 받아 토크값을 연산하는 전자 제어장치를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 토크 앵글 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이콤에서 연산된 조향각 신호를 외부로 송부하는 CAN 트랜시버를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 토크 앵글 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 하우징에는 상기 제 1 서브기어와 제 2 서브기어가 삽입 안착되어 회전 가능하도록 상부 하우징의 내부면에 원호 형상의 요홈이 형성되어 있고, 상기 제 1 서브기어와 제 2 서브기어의 일측면 중앙에는 이 요홈과 맞닿는 돌기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 토크 앵글 센서.
  5. 구동 모터와, 구동 모터에 형성된 웜 기어와, 웜 기어와 치합하는 웜휠 기어와, 웜휠 기어의 일측에 마련되는 토크 앵글 센서를 포함하여 구성되는 전동식 조향장치에 있어서,
    상기 토크 앵글 센서는,
    제 1 자성체가 외주면을 따라 구비되어 있고 입력축과 결합되어 포지션 앵글 로터의 중앙에 삽입되는 토크 로터;
    중앙에 토크 로터 삽입부와 출력축 결합부가 형성되어 있고 상부 스테이터와 연결되는 제 2 자성체와 하부 스테이터와 연결되는 제 3 자성체가 상기 토크 로터 삽입부의 둘레를 따라 교번으로 배열되어 있되, 상기 하부 스테이터의 외주면에는 기어의 치가 형성된 기어부가 구비되어 있는 포지션 앵글 로터;
    외주면에 상기 포지션 앵글 로터의 기어부와 치합되는 치가 형성되어 있고, 일측면은 하우징에 삽입되어 안착되며 타측면은 하우징의 내면에 부착된 PCB 기판 상부를 이동하는 마그넷이 부착되어 있는 제 1 서브기어와 제 2 서브기어;
    상기 제 1 서브기어와 제 2 서브기어의 회전시 함께 회전하는 마그넷의 자기장과 회전방향을 감지하는 제 1 홀 IC 칩과 제 2 홀 IC 칩;
    상기 제 1 홀 IC 칩과 제 2 홀 IC 칩으로부터 신호를 받아 조향각을 연산하는 마이콤;
    상기 포지션 앵글 로터의 외주면 일측에 이격되어 하우징에 결합되며 양측에 상기 토크 로터와 상기 포지션 앵글 로터의 자기장 변화를 감지하는 제 3 홀 IC 칩과 제 4 홀 IC 칩이 구비된 컨센트레이터를 포함하여 구성되는 자기량 검출부; 및
    상기 포지션 앵글 로터와 상기 자기량 검출부를 감싸는 상부 하우징과 하부 하우징으로 이루어지는 하우징;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자기량 검출부의 제 3 홀 IC 칩과 제 4 홀 IC 칩으로부터 신호를 받아 토크값을 연산하는 전자 제어장치를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 마이콤에서 연산된 조향각 신호를 외부로 송부하는 CAN 트랜시버를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 상부 하우징에는 상기 제 1 서브기어와 제 2 서브기어가 삽입 안착되어 회전 가능하도록 상부 하우징의 내부면에 원호 형상의 요홈이 형성되어 있고, 상기 제 1 서브기어와 제 2 서브기어의 일측면 중앙에는 이 요홈과 맞닿는 돌기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치.
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