KR20100006435U - 일렉트릭 파워 스티어링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 EPS 시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 EPS 시스템은 조향핸들과 연결된 입력축; 상기 입력축에 토션바를 매체로 연결되고 조향륜과 연결된 출력축; 상기 입력축 및 출력축과 결합되어 조향각 및 조향 토크 중 적어도 어느 하나를 측정하고, 측면에 결합 돌기가 형성된 센서; 및 상기 결합 돌기가 삽입되는 결합 홈이 내면에 형성되고 상기 입력축 및 출력축이 관통하는 하우징을 포함한다.
센서 장치

Description

일렉트릭 파워 스티어링 시스템{ELECTRIC POWER STEERING SYSTEM}
본 고안은 EPS(Electric Power Steering) 시스템에 관한 것이다.
차량에 사용되는 조향장치는 주행중인 차량의 진행방향을 전환하기 위하여 조향핸들을 통해 조향륜의 방향을 전환시키는 장치이다. 최근, 조향장치에는 주행 안정성과 사용자 편의성을 고려하여 EPS(Electric Power Steering) 시스템이 적용된다.
EPS 시스템에는 조향각 측정 장치와 토크 측정 장치가 설치된다.
조향각 측정 장치는 주행 중인 차량을 제어하기 위하여 조향 정도를 측정하기 위한 장치이고, 토크 측정 장치는 조향 핸들을 원활하게 조작할 수 있도록 보조 조작력을 제공하기 위해 토션바에 걸리는 토크를 측정하기 위한 장치이다.
실시예는 조향각 측정 장치 및/또는 토크 측정 장치를 포함하는 센서가 견고하게 지지되는 센서 장치를 포함하는 EPS 시스템을 제공한다.
실시예에 따른 EPS 시스템은 조향핸들과 연결된 입력축; 상기 입력축에 토션바를 매체로 연결되고 조향륜과 연결된 출력축; 상기 입력축 및 출력축과 결합되어 조향각 및 조향 토크 중 적어도 어느 하나를 측정하고, 측면에 결합 돌기가 형성된 센서; 및 상기 결합 돌기가 삽입되는 결합 홈이 내면에 형성되고 상기 입력축 및 출력축이 관통하는 하우징을 포함한다.
실시예는 조향각 측정 장치 및/또는 토크 측정 장치를 포함하는 센서가 견고하게 지지되는 센서 장치를 포함하는 EPS 시스템을 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 EPS 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1과 도 2는 실시예에 따른 센서 장치를 설명하는 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 센서와 하우징의 결합 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 실시예에 따른 센서의 결합 사시도이고, 도 5는 실시예에 따른 센서의 분해 사시도이다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 센서 장치는 제1 하우징(10)과 제2 하우 징(20)을 포함하는 하우징과, 상기 하우징 내에 설치되는 센서(100)를 포함한다.
상기 센서(100)는 조향 핸들(미도시)과 연결된 입력축(30) 및 상기 입력축(30)에 토션바(미도시)를 매체로 연결되고 조향륜(미도시)과 연결된 출력축(40)의 주위에 배치되어 조향각 및/또는 토크를 측정한다.
상기 제1 하우징(10)에는 내주면에 결합 홈(11)이 형성되고, 상기 센서(100)에는 측면으로 돌출된 결합 돌기(111)가 형성되어 상기 결합 돌기(111)가 상기 결합 홈(11)에 삽입되어 지지된다.
상기 결합 돌기(111)는 일정 간격 이격되어 바 형태로 돌출된 두개의 돌기가 집게 형태로 연장되어 형성될 수 있다. 상기 결합 돌기(111)는 측면 및 단부가 상기 제1 하우징(10)과 접촉함에 따라 상기 센서(100)가 상기 제1 하우징(10) 내에서 유동되지 않도록 한다.
즉, 상기 센서(100)의 중심을 기준으로 상기 결합 돌기(111)와 상기 제1 하우징(10)은 적어도 일부분이 동일 원주 상에 배치된다. 따라서, 상기 센서(100)가 상기 제1 하우징(10) 내에서 회전되지 않고 고정된다.
또한, 상기 결합 돌기(111)의 단부는 상기 제1 하우징(10)의 결합 홈(11)에 완전히 삽입되어 상기 제1 하우징(10)에 접촉된다. 따라서, 상기 센서(100)가 상기 제1 하우징(10) 내에서 상기 센서(100)의 중심을 기준으로 반경 방향으로 유동되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 결합 돌기(111)는 하면이 상기 제1 하우징(10)에 접촉되고, 상면이 상기 제2 하우징(20)에 접촉되기 때문에, 상기 결합 돌기(111)는 수직 방향, 즉 축 방향으로 유동되지 않는다.
즉, 상기 결합 돌기(111)는 상기 제1 하우징(10)에 형성된 결합 홈(11)에 삽입되어 상기 제1 하우징(10) 및 제2 하우징(20)을 포함하는 하우징과 반경 방향, 원주 방향 및 축 방향에서 접촉한다.
한편, 상기 센서(100)에는 접촉 돌기(112)가 형성될 수 있다. 상기 접촉 돌기(112)는 상기 제1 하우징(10)의 내주면에 접촉하여 상기 센서(100)가 상기 제1 하우징(10) 내에서 상기 센서(100)의 중심을 기준으로 반경 방향으로 움직이거나 비틀리는 것을 방지한다. 상기 접촉 돌기(112)는 반경 방향으로 볼록하게 돌출된 형태로 형성될 수 있으며, 상기 센서(100)의 측면에 원주 방향을 따라 상기 결합 돌기(111)와 교대로 배치된다. 상기 접촉 돌기(112)는 선택적으로 형성될 수 있으며, 상기 접촉 돌기(112)에 의해 상기 센서(100)가 상기 하우징 내에서 보다 견고하게 지지될 수 있다.
상기 센서(100)는 조향각 측정 장치 또는 토크 측정 장치가 될 수 있다. 또한, 상기 센서(100)는 조향각 측정 장치와 토크 측정 장치가 모두 포함될 수 있다.
다만, 실시예에서는 설명의 편의를 위해 조향각 측정 장치와 토크 측정 장치가 모두 포함된 센서(100)를 예시하였다.
도 4와 도 5를 참조하면, 상기 센서(100)는 제1 커버(110), 제2 커버(120) 및 제3 커버(130)를 포함한다.
상기 제1 커버(110)는 상기 제2 커버(120)와 제3 커버(130) 사이에 배치되며, 상기 제1 커버(110)에는 외주면을 따라 복수의 체결 돌기(116)가 형성되고, 상 기 제2 커버(120)와 제3 커버(130)에 형성된 제2 체결부(123)와 제3 체결부(133)가 상기 체결 돌기(116)와 체결되어 상기 제1 커버(110), 제2 커버(120) 및 제3 커버(130)가 견고히 결합된다.
실시예에서는 상기 제1 커버(110)와 제3 커버(130) 사이에는 토크 측정 장치가 배치되고, 상기 제1 커버(110)와 제2 커버(120) 사이에는 조향각 측정 장치가 배치된 것이 예시되어 있다.
먼저, 토크 측정 장치에 대해 설명하면, 마그네트 홀더(150)는 상기 제1 커버(110)와 제3 커버(130) 사이에 배치되고, 상기 입력축(30)은 상기 제3 커버(130)의 제3 관통공(131)을 지나 상기 마그네트 홀더(150)와 결합된다.
상기 마그네트 홀더(150)의 외주면에는 원주 방향으로 복수의 극이 교대로 착자된 링 형상의 마그네트(151)가 결합된다. 따라서, 상기 마그네트(151)는 상기 입력축(30)과 동일하게 회전된다.
그리고, 상기 출력축(40)에 스테이터 홀더(160)가 결합되고, 상기 스테이터 홀더(160)에는 스테이터(161)가 결합된다. 따라서, 상기 스테이터(161)는 상기 출력축(40)과 동일하게 회전된다.
상기 마그네트(151)는 상기 스테이터(161)의 내측에 배치되고, 상기 스테이터 홀더(160)의 일측은 상기 제1 커버(110)의 중앙부에 형성된 제1 관통공(113)을 지나 상기 제2 커버(120)의 제2 관통공(121)을 관통한 상기 출력축(40)과 결합된다.
상기 입력축(30)과 출력축(40)은 토션바(미도시)에 의하여 연결되어 있고, 상기 출력축(40)은 노면과 접촉된 조향륜과 연결되어 있으므로, 외력을 가하여 조향 핸들을 회전시키는 경우 상기 조향 핸들과 연결된 입력축(30)과 상기 조향륜과 연결된 출력축(40)의 회전 각도는 상이하다. 따라서, 상기 마그네트(151)와 스테이터(161)의 회전 각도는 상이하게 된다.
한편, 상기 제1 커버(110)와 제3 커버(130) 사이에 제1,2 컬렉터(191,192) 및 센싱 소자(172)가 배치된다. 상기 제1 컬렉터(191)는 상기 제3 커버(130)에 고정되고, 상기 제2 컬렉터(192)는 상기 제2 커버(120)에 고정되어 상기 스테이터(161)와 인접한 위치에 배치된다.
그리고, 상기 센싱 소자(172)는 링 형상의 메인 기판(170)에 설치된 서브 기판(171)에 결합되어 상기 제1,2 컬렉터(191,192)와 인접한 위치에 배치된다.
상기 제2 컬렉터(192) 및 상기 센싱 소자(172)는 상기 제1 커버(110)에 형성된 연통홀(115)을 통해 상기 제1 커버(110)와 제3 커버(130) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1,2 컬렉터(191,192)는 상기 스테이터(161)와 마그네트(151) 사이에 형성되는 자기장을 집중하고, 상기 센싱 소자(172)는 상기 제1,2 컬렉터(191,192)에 집중된 자기장을 감지한다.
그런데, 상술한 바와 같이, 상기 마그네트(151)와 상기 스테이터(161)는 회전 각도가 상이하고, 상기 회전 각도의 차이에 따라 상기 마그네트(151)와 상기 스테이터(161) 사이에 형성되는 자기장은 변화되므로 상기 센싱 소자(172)는 상기 자기장의 변화를 감지한다.
그리고, 상기 센싱 소자(172)는 감지한 자기장 값을 상기 서브 기판(171), 메인 기판(170) 및 연결 단자(140)를 통해 차량의 제어부(미도시)로 전송한다. 한편, 상기 연결 단자(140)는 상기 제1 커버(110)에 형성된 제1 개구(114)와 제3 커버(130)에 형성된 제3 캐구(132)를 통해 외부로 노출되어 상기 제어부와 연결될 수 있다.
따라서, 상기 제어부는 상기 센싱 소자(172)로부터 전송된 값과 미리 설정된 기준 값을 비교하여 토크를 측정할 수 있고, 측정된 토크에 따라 차량의 조향에 필요한 보조 조작력을 결정하여 모터를 구동할 수 있다.
다음으로 조향각 측정 장치에 대해 설명하면, 상기 제1 커버(110)와 제2 커버(120) 사이에는 메인 기어(180)와 제1,2 서브 기어(181,182)가 배치된다. 그리고, 상기 제1,2 서브 기어(181,182)에는 각각 제1,2 마그네트(185,186)가 설치되고, 상기 제1 커버(110)와 상기 제1,2 서브 기어(181,182) 사이에는 제1,2 백 요크(183,184)가 배치된다.
상기 제1,2 서브 기어(181,182)에 설치된 상기 제1,2 마그네트(185,186)에 대향하는 상기 메인 기판(170)에는 제1,2 로터리 홀 집적회로(187,188)가 설치된다.
상기 메인 기어(180)는 상기 스테이터 홀더(160)의 외주면에 결합되어 상기 출력축(40)과 함께 회전한다. 그리고, 상기 제1,2 서브 기어(181,182)는 상기 메인 기어(180)와 맞물려 회전되는데, 상기 제1 서브 기어(181)와 제2 서브 기어(182)는 서로 기어비가 다르게 형성되어 상기 메인 기어(180)가 회전됨에 따라 각각 상이한 회전수로 회전된다.
상기 제1,2 서브 기어(181,182)에는 각각 제1,2 마그네트(185,186)가 설치되어 상기 제1,2 서브 기어(181,182)와 함께 회전된다.
한편, 상기 메인 기판(170)에 설치된 제1,2 로터리 홀 집적회로(187,188)는 상기 제1,2 마그네트(185,186)의 회전에 따른 자속의 변화를 감지하여 그 값을 디지털 신호로 출력하고, 상기 디지털 신호는 상기 메인 기판(170) 및 연결 단자(140)를 통해 차량의 제어부(미도시)로 전송한다.
따라서, 상기 제어부는 상기 제1,2 로터리 홀 집적회로(187,188)로부터 전송된 값으로부터 조향 정도를 측정할 수 있고, 측정된 조향 정도에 따라 차량에 필요한 정보를 제공할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 고안을 한정하는 것이 아니며, 본 고안이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1과 도 2는 실시예에 따른 센서 장치를 설명하는 도면.
도 3은 실시예에 따른 센서와 센서 하우징의 결합 구조를 도시한 도면.
도 4는 실시예에 따른 센서의 결합 사시도.
도 5는 실시예에 따른 센서의 분해 사시도.

Claims (5)

  1. 조향핸들과 연결된 입력축;
    상기 입력축에 토션바를 매체로 연결되고 조향륜과 연결된 출력축;
    상기 입력축 및 출력축과 결합되어 조향각 및 조향 토크 중 적어도 어느 하나를 측정하고, 측면에 결합 돌기가 형성된 센서;
    상기 결합 돌기가 삽입되는 결합 홈이 내면에 형성되고 상기 입력축 및 출력축이 관통하는 하우징을 포함하는 EPS 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결합 돌기는 바 형태로 돌출된 두개의 돌기가 이격되어 형성된 EPS 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 결합 돌기는 반경방향, 원주방향 및 축 방향에서 상기 하우징과 접촉하는 EPS 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 센서의 측면에는 볼록하게 돌출되어 상기 하우징의 내면과 접촉하는 접촉 돌기가 형성된 EPS 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 결합 돌기가 형성된 제1 커버와, 상기 제1 커버의 양측에서 상기 제1 커버와 결합되는 제1 커버 및 제3 커버를 포함하는 EPS 시스템.
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