KR20100040535A - 마그네트 부재의 구조가 개선된 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서 - Google Patents

마그네트 부재의 구조가 개선된 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20100040535A
KR20100040535A KR1020080099702A KR20080099702A KR20100040535A KR 20100040535 A KR20100040535 A KR 20100040535A KR 1020080099702 A KR1020080099702 A KR 1020080099702A KR 20080099702 A KR20080099702 A KR 20080099702A KR 20100040535 A KR20100040535 A KR 20100040535A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stator
magnetic
torque sensor
power steering
steering system
Prior art date
Application number
KR1020080099702A
Other languages
English (en)
Inventor
안영준
정병관
장문규
박용택
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스전선 주식회사 filed Critical 엘에스전선 주식회사
Priority to KR1020080099702A priority Critical patent/KR20100040535A/ko
Priority to PCT/KR2009/000529 priority patent/WO2010041796A1/ko
Publication of KR20100040535A publication Critical patent/KR20100040535A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/104—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving permanent magnets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서는, 적어도 둘 이상의 스테이터(Stator); 검출 대상체의 변동에 의해 상기 스테이터에 대하여 상대적으로 회전하도록 상기 적어도 둘 이상의 스테이터 사이에 설치되고, 비자성체와 상기 비자성체의 양단에 구비된 자성체로 이루어진 마그네트 부재; 및 상기 마그네트 부재와 스테이터 간의 상대적 회전에 의해 상기 자성체로부터 스테이터에 제공되는 자기장을 측정하는 자기센서;를 포함한다.
EPS, 토션바, 스페이서, 로터, 스테이터, 마그네트, 홀 소자

Description

마그네트 부재의 구조가 개선된 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서{Torque sensor for electronic power steering system improved in structure of magnet member}
본 발명은 전자식 파워 스티어링 시스템(EPS: Electronic Power Steering)용 토크센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티어링 휠과 바퀴 사이의 회전 편차를 측정하기 위한 자기적 검출수단의 마그네트(Magnet) 두께를 줄일 수 있는 구조를 가진 토크센서에 관한 것이다.
일반적으로 스티어링 시스템의 컬럼(Column)에는 스티어링 휠이 결합되는 입력 샤프트(Input Shaft)와, 바퀴측 타이로드의 랙바와 치합되는 피니언 기어에 결합되는 출력 샤프트(Output Shaft)가 구비되고, 입력 샤프트와 출력 샤프트는 토션바(Torsion Bar)에 의해 연결된다.
상기와 같은 구조에 따르면 스티어링 휠을 회전시켰을 때 출력 샤프트로 회전력이 전달되고 피니언 기어와 랙바의 기어작용에 의해 타이로드(Tie Rod)에 결합된 바퀴의 방향이 변화하게 된다. 또한, 바퀴와 노면 간의 저항이 큰 경우에는 출력 샤프트에 비해 입력 샤프트가 더 많이 회전하여 토션바가 비틀리게 되는데, 이 러한 토션바의 비틀림 정도는 예컨대, 요철 타입의 자성체 검출링이 마련된 토크센서에 의해 검출되어 전기신호로 전자제어유닛에 입력되고, 전자제어유닛에서는 이 검출 신호에 따라 보조동력장치를 가동시킨다.
전자식 파워 스티어링 시스템에 널리 사용되는 토크센서로는 스트레인 게이지(Strain Gauge), 포텐셔미터(Potentiometer) 등과 같이 토션바의 변형을 직접적으로 측정하는 접촉식 센서와, 자기나 광학적인 방법으로 토션바의 변형을 간접적으로 측정하는 비접촉식 센서가 있다.
도 1 및 도 2에는 종래기술에 따른 토크센서의 주요 구성이 도시되어 있다. 이 토크센서는 US 6,810,336호에 개시되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 토크센서(1)는 입력 샤프트(2)와 출력 샤프트(3)에 대하여 그 양단이 연결핀(8)으로 고정된 토션바(4)와, 토션바(4)의 한 쪽에 고정되고 둘레를 따라 돌출부(6a)와 요입부(6b)가 반복적으로 형성된 제1 및 제2 스테이터(6A,6B)와, 제1 및 제2 스테이터(6A,6B) 사이에 개재되어 간극을 유지하는 스페이서(9)와, 토션바(4)의 다른 쪽에 고정되고 스페이서(9)에 의해 둘러싸인 구조를 갖는 마그네트(5)와, 제1 및 제2 스테이터(6A,6B) 사이에 배치되어 자기장을 측정하는 자기센서(7)를 포함한다.
토크센서(1)는 토션바(4)의 비틀림 변형시 제1 및 제2 스테이터(6A,6B)에 대하여 마그네트(5)가 상대적으로 회전하게 되고, 이때 제1 및 제2 스테이터(6A,6B)의 돌출부(6a)와 마그네트(5) 간의 대향면이 변경됨으로써 제1 및 제2 스테이터(6A,6B)가 자기적 극성을 띠게 되므로 자기센서(7)를 이용하여 제1 스테이터(6A) 와 제2 스테이터(6B) 사이를 통과하는 자속밀도(Magnetic Flux Density)를 검출함으로써 입력 샤프트(2)와 출력 샤프트(3)의 회전 편차를 측정할 수 있다.
종래의 토크센서(1)는 마그네트(5)의 길이방향 양단면이 각각 제1 스테이터(6A)와 제2 스테이터(6B)에 대향하거나, 제1 스테이터(6A)와 제2 스테이터(6B)의 중공을 관통하여 돌출된 구성을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 구조에 따르면, 자기장의 누설을 방지하기 위해 제1 스테이터(6A)와 제2 스테이터(6B) 사이의 간극이 스페이서(9)에 의해 충분히 유지되어야 함을 감안할 때, 마그네트(5)의 두께를 매우 두껍게 설계해야만 하는 취약점이 있다.
일반적으로 전자식 파워 스티어링 시스템의 토크센서에 사용하는 마그네트는 매우 고가이므로 마그네트의 크기가 커지게 되면 생산 비용이 과도하게 상승하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 자성체를 스테이터 쪽으로 적정 거리까지 근접시키면서도 자성체의 두께를 가능한 한 얇게 설계할 수 있는 구조의 마그네트 부재를 구비한 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 적어도 둘 이상의 스테이터(Stator); 검출 대상체의 변동에 의해 상기 스테이터에 대하여 상대적으로 회전 하도록 상기 적어도 둘 이상의 스테이터 사이에 설치되고, 비자성체와 상기 비자성체의 양단에 구비된 자성체로 이루어진 마그네트 부재; 및 상기 마그네트 부재와 스테이터 간의 상대적 회전에 의해 상기 자성체로부터 스테이터에 제공되는 자기장을 측정하는 자기센서;를 포함하는 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서를 개시한다.
바람직하게 상기 검출 대상체로는 스티어링 휠과 연결되는 입력 샤프트와 바퀴측으로 회전력을 전달하는 출력 샤프트 사이에 연결되고 상기 입력 샤프트와 출력 샤프트 간의 회전편차에 의해 비틀림 변형되는 토션바(Torsion Bar)가 해당될 수 있다.
상기 적어도 둘 이상의 스테이터는 상기 토션바의 축방향으로 상호 이격되어 서로 마주보도록 상기 토션바의 한 쪽에 연결되고,
상기 마그네트 부재는 상기 검출 대상체의 비틀림 변형 시 상기 스테이터에 대하여 상대적으로 회전하도록 상기 토션바의 다른 쪽에 연결되는 것이 바람직하다.
상기 자성체는 상기 비자성체의 에지(Edge)면 둘레를 따라 N극과 S극이 반복적으로 복수개가 배열되어 링 구조를 이루는 것이 바람직하다.
상기 스테이터는 상기 자성체의 N극 및 S극에 대응하도록 그 안쪽 둘레를 따라 돌출부와 요입부가 반복적으로 형성된 요철 구조를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 마그네트 부재는, 비자성체를 사이에 두고 상호 정대향하는 지점에 놓인 양쪽 자성체의 바깥면이 상호 동일한 자극을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 상기 마그네트 부재를 사이에 두고 한 쪽 스테이터의 돌출부(또는 요입부)가 다른 쪽 스테이터의 요입부(또는 돌출부)와 마주 보도록 양쪽 스테이터의 요철 패턴은 서로 어긋난 구조를 갖는 것이 바람직하다.
바람직하게 상기 한 쪽 스테이터에 대하여 다른 쪽 스테이터는 nθ(n: 홀수, θ: 상호 인접하는 N극과 S극 사이의 기준 중심각)만큼의 각도차를 갖도록 배치될 수 있다.
바람직하게 상기 자기센서는 상기 스테이터들 간에 형성되는 자기장 영역 내에 배치될 수 있다. 상기 자기센서로는 홀 소자가 채용되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 스테이터 사이의 간극과는 무관하게 자성체의 두께를 얇게 설계할 수 있으므로 보다 저렴한 비용으로 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서를 제작할 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3 내지 도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서의 주요 구성이 도시되어 있다. 본 발명에 따른 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서는 스티어링 관련 샤프트들의 회전편차 등에 의한 검출 대상체의 형상이나 상태 변동을 검출하기 위한 자기적 검출수단을 구비한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서는 제1 스테이터(101) 및 제2 스테이터(102)와, 상기 제1 및 제2 스테이터(101,102) 사이에 배치되고 비자성체(105)와 자성체(106)로 이루어진 마그네트 부재(104)와, 상기 제1 및 제2 스테이터(101,102) 사이의 자기장을 측정하는 자기센서(107)를 포함한다.
본 발명에 따른 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서가 적용되는 검출 대상체로는 토션바(100)가 해당되는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되지 않음은 물론이다. 다만, 이해의 편의상 이하에서는 검출 대상체가 토션바인 실시예를 중심으로 본 발명의 구성과 작동을 설명하기로 한다.
검출 대상체인 토션바(100)의 한 쪽은 스티어링 휠로부터 회전력을 전달받는 입력 샤프트에 연결되고, 그 다른 쪽은 바퀴측으로 회전력을 전달하는 출력 샤프트에 연결된다. 토션바(100)는 입력 샤프트와 출력 샤프트 간의 회전편차에 기인하는 토크에 의해 선택적으로 변동, 즉 비틀림 변형될 수 있도록 소정의 탄성을 갖는 것이 바람직하다.
제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102)는 자기장 내에 놓여졌을 때 자화될 수 있는 재료로 구성되며, 그 내부 둘레를 따라 돌출부(V)와 요입부(C)가 반복적으로 형성된 요철 구조를 구비한다. 또한, 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102)는 토션바(100)의 한 쪽에 고정되며, 토션바(100)의 축방향으로 상호 이격되어 서로 마주보도록 배치된다. 후술하게 될 자성체(106)의 배치구조를 고려할 때, 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102)는 요철 패턴이 서로 어긋나게 배치된다. 이에 따라, 토션바(100)에 토크가 가해지지 않는 최초 상태에서 제1 스테이터(101)의 각 돌출부(V)는 제2 스테이터(102)의 각 요입부(C)와 마주 보도록 배치된다.
부가적으로, 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102) 사이에는 간극 유지를 위한 스페이서(미도시)가 개재될 수 있다.
마그네트 부재(104)는 토션바(100)의 비틀림 변형 시 제1 스테이터(101) 및 제2 스테이터(102)에 대하여 상대적으로 회전하도록 토션바(100)에 고정된다.
마그네트 부재(104)는 비자성체(105)의 양단에 자성체(106)가 부착된 구조를 갖는다. 마그네트 부재(104)의 비자성체(105)는 플라스틱으로 구성되는 것이 바람직하나, 이러한 예에 한정되지 않고 다양한 비자성 재료에 의해 구성될 수 있다. 여기서, 비자성체(105)의 두께에 대한 자성체(106)의 두께 비율은 도면에 도시된 것에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.
마그네트 부재(104)는 토션바(100)의 다른 쪽에 고정되고 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102) 사이에 끼워지도록 배치된다. 마그네트 부재(104)의 비자성체(105)는 원통 또는 링 구조를 가지며, 마그네트 부재(104)의 자성체(106)는 비자 성체(105)의 양단 에지(Edge)면 둘레를 따라 N극과 S극이 반복적으로 복수개 배열된 링 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이때 토션바(100)는 마그네트 부재(104)의 중공을 관통하도록 결합된다.
마그네트 부재(104)는 그 양단의 자성체(106) 부분이 각각 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102)에 대향하도록 배치될 수 있으며, 도면에는 미도시되었으나 양단면이 각각 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102)의 중공을 관통하여 돌출되도록 배치될 수도 있다. 어떤 경우이든지 간에 마그네트 부재(104)의 비자성체(105)가 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102) 사이의 공간을 많은 부분 점유하게 되므로, 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102) 사이의 간극에 비해 자성체(106)의 두께를 매우 얇게 설계하더라도 자성체(106)는 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102)에 자기장을 제공하기에 충분한 지점에 근접 배치될 수 있다.
마그네트 부재(104)에 있어서 자성체(106)는 비자성체(105)의 양단에 각각 부착된다. 이때 비자성체(105)를 사이에 두고 상호 정대향하는 지점에 놓인 양쪽 자성체(106)의 바깥면은 상호 동일한 자극(Magnetic Pole)을 갖도록 배치된다.
전술한 바와 같이 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102)는 요철 패턴이 서로 어긋나게 배치되므로 제1 스테이터(101)의 각 돌출부(V)에 대향하는 자성체의 자극과, 제2 스테이터(102)의 각 돌출부(V)에 대향하는 자성체의 자극은 상호 반대 극성을 갖게 된다. 이때, 자기장 검출효율을 높이기 위해 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102)는 도 6에 도시된 바와 같이 요철 패턴이 어긋난 배치구조를 갖는 것이 바람직하다. 도 6에서 (a)는 제1 스테이터(101)의 배치구조를 도시한 요부 상면 도이며, (b)는 제2 스테이터(102)의 배치구조를 도시한 요부 저면도이다.
도 6을 참조하면, 제1 스테이터(101)에 대하여 제2 스테이터(102)는 nθ만큼의 각도차를 갖도록 회전된 상태로 배치된다. 여기서, n은 홀수이며, θ는 기준 중심각으로서 상호 인접하는 N극과 S극의 중심을 지나는 지시선들이 이루는 중심각으로 정의된다. 상기와 같은 배치구조에 따르면, 제1 스테이터(101)의 돌출부(V)가 예컨대, N극과 대향할 때 제2 스테이터(102)의 돌출부(V)는 정확히 S극과 대향하게 되므로 효율적으로 자기회로가 형성되어 자속이 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102) 사이를 통과하게 된다.
자기센서(107)는 토션바(100)의 비틀림 변형시 자성체(106)로부터 제공되어 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102) 사이를 통과하는 자속에 대응하는 자기장을 측정하도록 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102) 간의 자기장 영역 내에 배치된다. 자기센서(107)는 예컨대, 홀(Hall) 소자에 의해 형성된다.
토션바(100)에 토크가 가해져서 토션바(100)가 비틀림 변형되면 이에 연동하여 제1 스테이터(101) 및 제2 스테이터(102)에 대하여 마그네트 부재(104)가 상대적으로 회전하게 된다. 이때 제1 스테이터(101) 및 제2 스테이터(102)의 요철 구조와 자성체(106) 간의 대향면이 변경되고, 이에 따라 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102)가 자화되어 자기적 극성을 띠게 되므로 자기센서(107)를 이용하여 제1 및 제2 스테이터(101,102) 사이를 통과하는 자기장을 측정함으로써 입력 샤프트와 출력 샤프트의 회전 편차를 측정할 수 있다.
바람직하게, 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102) 부근에는 자화 가능한 재료로 형성된 컬렉터(Collector)(103)가 배치되고, 자기센서(107)는 컬렉터(103) 사이에 끼워진 구조로 배치된다. 여기서, 컬렉터(103)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102)에 접촉하도록 설치되는 것이 바람직하다. 대안으로 컬렉터(103)는 도 4나 도 5에 도시된 바와 같이 제1 스테이터(101)와 제2 스테이터(102)로부터 미세 간극을 두고 이격되게 설치될 수도 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토크센서는 운전자가 스티어링 휠을 회전시켜 바퀴를 조향할 때 스티어링 휠과 바퀴 사이에 발생하는 회전 편차를 검출하여 전자제어유닛으로 전달함으로써 보조동력장치에 의한 출력 샤프트의 회전 보조가 이루어지도록 작동한다.
도 7 내지 도 9에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서의 작동이 개략적으로 도시되어 있다.
토션바(100)에 토크가 가해지지 않는 최초 상태에서 토크센서는 도 7에 도시된 바와 같은 배치구조를 갖는다. 이 경우 제1 스테이터(101) 및 제2 스테이터(102)의 각 돌출부(V)는 상호 인접하는 N극 일부와 S극 일부에 일괄적으로 대향하게 되고(도 7의 (a) 참조), 이때 제1 스테이터(101) 및 제2 스테이터(102)에 연결된 컬렉터(103)는 극성을 띠지 않으므로 자기센서(107)에서는 자기장 검출신호가 발생하지 않는다(도 7의 (b) 참조).
한편, 토션바(100)에 대하여 예컨대, 시계방향으로 토크가 가해지는 경우에는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 스테이터(101)의 각 돌출부(V)는 비자성체(105)를 기준으로 위쪽에 위치한 자성체(106)들의 N극에 대향하게 된다. 이때 제 2 스테이터(102)의 요철패턴은 제1 스테이터(101)의 요철패턴과 어긋나도록 구성되므로 제2 스테이터(102)의 각 돌출부(V)는 비자성체(105)를 기준으로 아래쪽에 위치한 자성체(106)들의 S극에 대향하게 된다. 따라서, 제1 스테이터(101)에 연결된 컬렉터(103)와 제2 스테이터(102)에 연결된 컬렉터(103)가 상호 반대의 극성을 띠게 되고, 스테이터들 사이에 자기장이 형성되므로 자기센서(107)에서 토션바(100)의 시계방향 비틀림 변형과 그 크기에 대응하는 자기장 검출신호가 발생하게 된다(도 8의 (b) 참조).
반대로, 토션바(100)에 반시계방향으로 토크가 가해지는 경우에는 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 스테이터(101)의 각 돌출부(V)는 비자성체(105)를 기준으로 위쪽에 위치한 자성체(106)들의 S극에 대향하게 된다. 이때 제2 스테이터(102)의 각 돌출부(V)는 비자성체(105)를 기준으로 아래쪽에 위치한 자성체(106)들의 N극에 대향하게 된다. 따라서, 제1 스테이터(101)에 연결된 컬렉터(103)와 제2 스테이터(102)에 연결된 컬렉터(103)는 도 8과는 반대의 극성을 띠게 되고, 스테이터들 사이에 자기장이 형성되므로 자기센서(107)에서 토션바(100)의 반시계방향 비틀림 변형과 그 크기에 대응하는 자기장 검출신호가 발생하게 된다(도 9의 (b) 참조).
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서의 개략적인 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 결합 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서의 주요 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따라 제1 및 제2 스테이터의 요철 패턴이 서로 어긋나게 배치된 구조를 도시한 구성도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서의 작동을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
100: 토션바 101: 제1 스테이터
102: 제2 스테이터 103: 컬렉터
104: 마그네트 부재 105: 비자성체
106: 자성체 107: 자기센서
V: 돌출부 C: 요입부

Claims (8)

  1. 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서에 있어서,
    적어도 둘 이상의 스테이터(Stator);
    검출 대상체의 변동에 의해 상기 스테이터에 대하여 상대적으로 회전하도록 상기 적어도 둘 이상의 스테이터 사이에 설치되고, 비자성체와 상기 비자성체의 양단에 구비된 자성체로 이루어진 마그네트 부재; 및
    상기 마그네트 부재와 스테이터 간의 상대적 회전에 의해 상기 자성체로부터 스테이터에 제공되는 자기장을 측정하는 자기센서;를 포함하는 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출 대상체는, 스티어링 휠과 연결되는 입력 샤프트와 바퀴측으로 회전력을 전달하는 출력 샤프트 사이에 연결되고 상기 입력 샤프트와 출력 샤프트 간의 회전편차에 의해 비틀림 변형되는 토션바(Torsion Bar)인 것을 특징으로 하는 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 둘 이상의 스테이터는 상기 토션바의 축방향으로 상호 이격되어 서로 마주보도록 상기 토션바의 한 쪽에 연결되고,
    상기 마그네트 부재는 상기 검출 대상체의 비틀림 변형 시 상기 스테이터에 대하여 상대적으로 회전하도록 상기 토션바의 다른 쪽에 연결된 것을 특징으로 하는 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자성체는 상기 비자성체의 에지(Edge)면 둘레를 따라 N극과 S극이 반복적으로 복수개가 배열되어 링 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스테이터는 상기 자성체의 N극 및 S극에 대응하도록 그 안쪽 둘레를 따라 돌출부와 요입부가 반복적으로 형성된 요철 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마그네트 부재는, 비자성체를 사이에 두고 상호 정대향하는 지점에 놓인 양쪽 자성체의 바깥면이 상호 동일한 자극을 가지며,
    상기 마그네트 부재를 사이에 두고 한 쪽 스테이터의 돌출부(또는 요입부)가 다른 쪽 스테이터의 요입부(또는 돌출부)와 마주 보도록 양쪽 스테이터의 요철 패턴이 서로 어긋난 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 한 쪽 스테이터에 대하여 다른 쪽 스테이터가 nθ(n: 홀수, θ: 상호 인접하는 N극과 S극 사이의 기준 중심각)만큼의 각도차를 갖도록 배치되어 양쪽 스테이터의 요철 패턴이 서로 어긋난 것을 특징으로 하는 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자기센서는 상기 스테이터들 간에 형성되는 자기장 영역 내에 배치되고,
    상기 자기센서는 홀(Hall) 소자인 것을 특징으로 하는 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서.
KR1020080099702A 2008-10-10 2008-10-10 마그네트 부재의 구조가 개선된 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서 KR20100040535A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080099702A KR20100040535A (ko) 2008-10-10 2008-10-10 마그네트 부재의 구조가 개선된 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서
PCT/KR2009/000529 WO2010041796A1 (ko) 2008-10-10 2009-02-04 마그네트 부재의 구조가 개선된 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080099702A KR20100040535A (ko) 2008-10-10 2008-10-10 마그네트 부재의 구조가 개선된 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100040535A true KR20100040535A (ko) 2010-04-20

Family

ID=42100734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080099702A KR20100040535A (ko) 2008-10-10 2008-10-10 마그네트 부재의 구조가 개선된 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20100040535A (ko)
WO (1) WO2010041796A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101330529B1 (ko) * 2013-08-21 2013-11-18 재단법인대구경북과학기술원 자성체를 이용한 토크 측정 장치
US9354130B2 (en) 2011-06-27 2016-05-31 Measurement Specialties (China), Ltd. Torque measurement device for steering wheel
KR20180062447A (ko) * 2018-05-28 2018-06-08 엘지이노텍 주식회사 토크 센서

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101814804B1 (ko) * 2011-04-15 2018-01-30 엘지이노텍 주식회사 토크 센서
CN105403340B (zh) * 2014-09-15 2018-04-17 联创汽车电子有限公司 非接触式扭矩传感器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4713335B2 (ja) * 2005-12-28 2011-06-29 株式会社日立産機システム モータ及び電動パワーステアリング装置
JP2007322144A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Jtekt Corp 回転角度検出装置およびそれを備える電動パワーステアリング装置
KR100855794B1 (ko) * 2007-09-21 2008-09-01 엘에스전선 주식회사 전자식 파워 스티어링 시스템용 비접촉식 토크센서

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9354130B2 (en) 2011-06-27 2016-05-31 Measurement Specialties (China), Ltd. Torque measurement device for steering wheel
KR101330529B1 (ko) * 2013-08-21 2013-11-18 재단법인대구경북과학기술원 자성체를 이용한 토크 측정 장치
KR20180062447A (ko) * 2018-05-28 2018-06-08 엘지이노텍 주식회사 토크 센서

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010041796A1 (ko) 2010-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9366590B2 (en) Torque sensor for measuring torsion of steering column and measurement method using the same
US20030233889A1 (en) Torque sensor having a magnet and a magnetic sensor
US8087305B2 (en) System including a magnet and first and second concentrators
KR20100040535A (ko) 마그네트 부재의 구조가 개선된 전자식 파워 스티어링 시스템용 토크센서
JP2016003984A (ja) トルクセンサおよび電動パワーステアリング装置
JP2012225914A (ja) トルクセンサー
JP4518818B2 (ja) トルクセンサ
KR20120027658A (ko) 토크 인덱스 센서
WO2005111565A1 (ja) トルク検出装置
KR101741963B1 (ko) 토크 센서 및 이를 갖는 스티어링 시스템
US9057652B2 (en) Torque detecting apparatus
JP2016114405A (ja) 角度センサ、トルクセンサ、電動パワーステアリング装置、トランスミッション及び車両
CN108344533B (zh) 扭矩检测装置
JP2008216019A (ja) トルクセンサ及び電動式パワーステアリング装置
CN111442863B (zh) 转向柱监视系统及传感器
KR101680898B1 (ko) 스티어링 시스템의 토크 센서
JP5469937B2 (ja) 相対角度検出装置及びパワーステアリング装置
WO2018180626A1 (ja) トルク検出装置
KR100855794B1 (ko) 전자식 파워 스티어링 시스템용 비접촉식 토크센서
JP2008203176A (ja) トルクセンサ及びこれを使用した電動パワーステアリング装置
JP2009020064A (ja) トルク検出器及び電動パワーステアリング装置
JP6817102B2 (ja) トルク検出装置
JP2002090109A (ja) 回転角検出装置、トルク検出装置、及び舵取装置
JP4456163B2 (ja) 回転角検出装置
JP2011080783A (ja) 相対角度検出装置、回転角度検出装置及びパワーステアリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application