KR20100090321A - Torque sensors using differential gear - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A torque sensor using a differential gear is provided to detect the rotational angle or power easily and transmit accurate torque of an input shaft to a drive wheel. CONSTITUTION: A torque sensor comprises an input side operating unit(21), an output side operating unit(31), a snap ring(5), a differential gear unit, and a detection unit(8). The input side operating unit is extended from the leading end of an input shaft(2) and expanded in the shape of pipe. The output side operating unit is extended from the leading end of an output shaft(3) and expanded in the shape of pipe. The snap ring is arranged inside the input side operating unit and directly transfers the torque of the input shaft to the output shaft. The differential gear unit is inserted to the input shaft and the output shaft and fixed by a fastening ring(12). The detection unit is fixed to a rotary body(6) with a pair of pinions(42) in the differential gear unit.

Description

차동기어를 이용한 토오크 센서{TORQUE SENSORS USING DIFFERENTIAL GEAR}Torque sensor using differential gear {TORQUE SENSORS USING DIFFERENTIAL GEAR}

본 발명은 차량의 조향핸들측에 연결되는 입력축에서 발생하는 토크량을 검출하는 토오크 센서에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 핸들이 연결된 입력축으로부터 전해지는 토오크량을 개량된 차동기어부를 통해 검출수단에 정확히 전달함으로써 검출수단에 입력된 입력측의 토오크량을 구동수단을 통해 조향바퀴측에 전달할 수 있고 기존의 검출수단의 적용 및 교체가 용이하게 이루어지도록 한 차동기어를 이용한 토오크 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a torque sensor for detecting an amount of torque generated from an input shaft connected to a steering wheel side of a vehicle. More particularly, the torque amount transmitted from an input shaft to which a handle is connected is provided to the detecting means through an improved differential gear unit. The present invention relates to a torque sensor using a differential gear that transmits the torque amount of the input side inputted to the detection means to the steering wheel side through the driving means and makes it easy to apply and replace the existing detection means.

일반적으로 차량의 핸들은 정지 또는 주행시 노면에 접촉되어 회전되는 바퀴의 진행 각도를 조정하도록 연결되어 있다. 이때 차량의 무게가 바퀴에 가해지므로 핸들을 통해 바퀴를 회전시키기 위해서는 큰 힘이 요구된다. 이를 해소하기 위해 조향장치에 전자제어식 파워스티어링 시스템을 장착하여 운전자가 핸들을 회전시킬 경우 조향 핸들과 바퀴 사이에서 발생하는 토크량을 검출한 후 그 편차만큼 조향장치에 의해 바퀴를 회전시키는데 필요한 회전력을 발생시킴으로써 적은 힘으로도 편리하게 핸들을 조작할 수 있도록 구성하고 있다.In general, the steering wheel of the vehicle is connected to adjust the traveling angle of the wheel that is rotated in contact with the road surface when stopped or driving. At this time, since the weight of the vehicle is applied to the wheels, a large force is required to rotate the wheels through the steering wheel. To solve this problem, an electronically controlled power steering system is installed in the steering system. When the driver rotates the steering wheel, the driver detects the amount of torque generated between the steering wheel and the wheel, and then adjusts the torque required to rotate the wheel by the steering system. It is configured to handle the handle conveniently with little force.

상기 전자제어식 파워스티어링(EPS-Electronic Power Steering) 시스템은 최 초 구입시의 비용부담이 크기 때문에 오일펌프를 가동시켜야 하는 유압식에 비하여 연료절감 이점이 있어도 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다. 또한 토오크를 발생시키는 토션바가 필요하므로 장치가 대형화되는 문제점이다.The electronic control system (EPS-Electronic Power Steering) is a situation that is not widely used even if there is a fuel saving advantage compared to the hydraulic pressure to operate the oil pump because the cost of the initial purchase is large. In addition, since a torsion bar for generating torque is required, the device becomes larger.

또한, 종래 차량의 조향 핸들로부터 발생하는 토오크를 측정하는 센서에는 접촉식과 비접촉식으로 구분되며, 접촉식은 스트레인 게이지나 포텐시오 메터를 이용하고, 비접촉식은 인덕션코일, 자기트랜스포머, 광센서 및 마그네틱 센서 등을 이용하고 있다.In addition, a sensor for measuring torque generated from a steering wheel of a conventional vehicle is classified into a contact type and a non-contact type, and a contact type uses a strain gauge or a potentiometer, and a non-contact type uses an induction coil, a magnetic transformer, an optical sensor, and a magnetic sensor. I use it.

상기와 같은 종래의 접촉식 조향 토오크 센서는 입력축에 인가한 토오크에 의해 입력축이 회전하면, 조향계의 부하에 대응하여 토션바에 뒤틀림이 발생하고, 태양기어나 유성기어 등의 기어기구에 의해서 이러한 뒤틀림이 직선변위로 변환되고, 그 변위를 포텐시오-메터에서 전기적인 신호로 변환하여 검출하기 때문에 이를 위한 직선변위 기구부가 필요하다. 따라서 토오크 센서는 기계적 구조물의 가공이 난이한 이외에 부피가 크고, 필요 부품수가 많으며, 토오크 검출부가 비대해지고 유지보수 및 장착이 까다롭다.In the conventional contact steering torque sensor as described above, when the input shaft is rotated by the torque applied to the input shaft, distortion occurs in the torsion bar in response to the load of the steering system, and such distortion is caused by a gear mechanism such as a sun gear or a planetary gear. This linear displacement is converted, and the displacement is converted into an electrical signal in the potentiometer to detect the linear displacement mechanism for this. Therefore, the torque sensor is bulky in addition to the difficult processing of the mechanical structure, the number of parts required, the torque detection unit is enlarged, and the maintenance and mounting is difficult.

또한, 상기 종래의 비접촉식 조향 토오크 센서들은 자성체의 구조물의 부피가 크기 때문에 경량화가 어렵고, 전자유도(電磁誘導)의 영향이 크기 때문에 차폐가 필요하고, 부피 및 중량이 증가한다는 문제점이 있었다. 이외에도 신호처리회로가 복잡하여 제작비용이 고가인 단점과 부분 수리가 어려워 전체를 교체하여야만 하는 단점이 있다.In addition, the conventional non-contact steering torque sensors have a problem in that it is difficult to reduce the weight due to the large volume of the structure of the magnetic body, shielding is necessary because of the large influence of the electromagnetic induction, and the volume and weight increase. In addition, there are disadvantages in that the signal processing circuit is complicated and the manufacturing cost is expensive, and partial repair is difficult and the whole must be replaced.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 개량된 차동기어부를 통해 입력축의 토크량을 정확하게 검출부에 전달할 수 있도록 하고, 검출부에 전달된 회전 각도 또는 회전력을 다양한 검출수단을 통해 용이하게 검출하여 입력측의 토오크량을 정확히 구동수단를 통해 조향바퀴측에 전달하여 제어함과 아울러 기존의 검출수단의 적용 가능 및 교체가 용이하게 이루어지도록 한 차동기어를 이용한 토오크 센서를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-described problems, the object of the present invention to accurately transmit the torque amount of the input shaft through the improved differential gear portion to the detection unit, and the rotation angle or rotational force transmitted to the detection unit Torque sensor using a differential gear that easily detects the torque on the input side and transmits it to the steering wheel through the driving means to control it easily, and makes it easy to apply and replace the existing detection means. In providing.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 차동기어를 이용한 토오크 센서는 조향핸들측에 결합되는 입력축과, 조향바퀴측에 연결되는 출력축 및 상기 입력축과 출력축에 장착되어 토오크량을 검출부에 전달하는 차동기어부 그리고 검출부에 전달된 입력축의 토오크를 제어수단 및 구동수단를 통해 조향바퀴측을 작동시키는 차동기어를 이용한 토오크 센서에 있어서, 상기 입력축의 선단에 관형태로 확장되면서 연장되고 둘레면에 개구부가 형성되는 입력측 작동부와; 상기 출력축의 선단에 관형태로 확장되면서 연장되고 둘레면에 개구부가 형성되며 상기 입력축의 작동부를 내측으로 끼울 수 있는 출력측 작동부와: 상기 입력측 작동부의 내측으로 배치되면서 입력측 작동부의 개구부 및 출력측 작동부의 개구부로 머리부가 관통되도록 돌출 형성하여 입력축의 회전력을 출력축에 직접전달하는 스냅링들과; 상기 입력축과 출력축으로 각각 끼워진 후 고정링에 의해 체결되어 입,출력측 작동부에 접하여 고정되면서 탄성력을 제공하는 주름부를 갖는 상측 링기어 및 하측 링기어와, 상기 상측 링기어 및 하측 링기어에 맞물려 회전되도록 회전 몸체에 축설되는 한 쌍의 피니언을 구비하여 이루어지는 차동기어부와; 상기 차동기어부의 한 쌍의 피니언을 축설한 회전 몸체에 고정되어 상기 입력축의 토오크를 제어수단 및 구동수단에 전달하기 위한 작동축을 갖는 검출부와; 상기 입력측의 작동부, 출력측 작동부, 스냅링, 차동기어부를 하우징에 삽입하여 작동하도록 하우징의 개방부에 체결되는 체결부재 및 검출부의 작동축이 관통된 차단판이 하우징의 측면에 관통 형성된 수납공간부를 폐쇄하면서 지지하도록 구성됨을 기술적 구성상의 특징으로 할 수 있다.Torque sensor using a differential gear for achieving the above object of the present invention is an input shaft coupled to the steering wheel side, an output shaft connected to the steering wheel side and a differential mounted to the input shaft and the output shaft to transfer the torque amount to the detection unit A torque sensor using a differential gear that operates a steering wheel side through a control means and a driving means to control torque of an input shaft transmitted to a fisherman and a detector, wherein an extension is formed while extending in a tubular shape at an end of the input shaft and an opening is formed in a circumferential surface thereof. An input side operating portion; An output side operating portion which extends while extending in a tubular shape at the tip of the output shaft and has an opening formed on a circumferential surface thereof, and which can insert the operating portion of the input shaft inward: an opening of the input side operating portion and an output side operating portion disposed inside the input side operating portion Snap rings protruding the head portion through the opening to directly transfer the rotational force of the input shaft to the output shaft; The upper ring gear and the lower ring gear having a corrugated portion that is elastically secured while being fixed in contact with the input and output operation parts after being fitted to the input shaft and the output shaft, respectively, and engaged with the upper and lower ring gears. A differential gear portion having a pair of pinions arranged on the rotating body so as to be possible; A detector having an operating shaft fixed to a rotating body on which a pair of pinions of the differential gear portion is arranged, and having an operating shaft for transmitting torque of the input shaft to a control means and a drive means; The accommodating space portion of the input side, the output side actuating portion, the snap ring, and the differential gear portion is inserted into the housing so that the fastening member fastened to the opening of the housing and the blocking plate through which the operating shaft of the detector passes through the side of the housing. It may be characterized by a technical configuration that is configured to support while closing.

본 발명의 일 실시 예로서, 상기 차동기어부의 상측 링기어 및 하측 링기어 사이에 맞물려 회전될 때 수평을 유지하도록 한 쌍의 피니언을 축설한 보조 회전 몸체를 균등 각도로 2개소에 더 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.As an embodiment of the present invention, the auxiliary rotation body having a pair of pinions arranged in two more at equal angles so as to maintain a horizontal when engaged between the upper ring gear and the lower ring gear of the differential gear portion to rotate. Characterized in that made.

본 발명의 일 실시 예로서, 상기 검출부는 작동축으로부터 전달되는 회전 각도 또는 회전력이 포터센서, 마그네틱센서, 광센서, 저항센서 중 어느 하나의 검출수단에 전달되도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the detection unit is characterized in that the rotation angle or rotational force transmitted from the operating shaft is made to be transmitted to any one of the detection means of the porter sensor, magnetic sensor, optical sensor, resistance sensor.

본 발명에 따른 토오크 센서는 개량된 차동기어부의 탄성력을 지닌 상측 링기어 및 하측 링기어 사이에 배치된 한 쌍의 피니언이 맞물려 회전될 때 한 쌍의 피니언이 축설된 회전 몸체에 고정되어 있는 작동축을 통해 입력축의 토크량을 검출부에 회전 각도 또는 회전력으로 정확하게 전달이 가능하며, 검출부에 전달된 회전 각도 또는 회전력은 다양한 검출수단 중 선택된 어느 하나에 의해 검출된 후 제어수단 및 구동수단를 통해 조향바퀴측을 작동시킬 수 있으며, 각 요소의 부품 및 검출수단의 단독 교체가 가능하여 매우 경제성을 지니는 유용한 것이다.The torque sensor according to the present invention operates when a pair of pinions are fixed to a rotating body in which a pair of pinions are rotated when the pair of pinions disposed between the upper ring gear and the lower ring gear having elasticity of the improved differential gear portion is rotated in engagement. Through the shaft, the torque of the input shaft can be accurately transmitted to the detector at a rotation angle or rotational force, and the rotation angle or rotational force transmitted to the detection unit is detected by any one selected from various detection means, and then the steering wheel side through the control means and the drive means. It is possible to operate, and it is useful to have a very economical because it is possible to replace the parts and detection means of each element alone.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 차동기어를 이용한 토오크 센서를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3은 결합 단면도로서, 부호 1은 하우징, 2는 입력축, 3은 출력축, 4는 차동기어부, 5는 스냅링, 6은 회전 몸체, 8은 검출부, 9는 체결부재, 100은 제어수단, 200은 구동수단, 300은 조향비퀴측, 400은 조향핸들측을 나타낸다.1 is a perspective view showing a torque sensor using a differential gear according to the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1, Figure 3 is a coupling cross-sectional view, 1 is a housing, 2 is an input shaft, 3 is an output shaft, 4 is The differential gear part, 5 is a snap ring, 6 is a rotating body, 8 is a detection part, 9 is a fastening member, 100 is a control means, 200 is a driving means, 300 is a steering bee side, and 400 is a steering wheel side.

본 발명의 차동기어를 이용한 토오크 센서는 미도시된 핸들을 포함하는 조향핸들측(400)이 결합되는 입력축(2)과, 미도시된 바퀴를 포함하는 조향바퀴측(300)에 장착된 래크와 치합되는 출력축(3) 및 상기 입력축(2)과 출력축(3)에 장착되는 차동기어부(4) 그리고 입력축(2)의 토오크량을 감지하는 차동기어부(4) 들을 하우징(1)에 순차적으로 장착하여 검출부(8)에 전달된 입력축(2)의 토오크량 만큼 제어수단(100) 및 구동수단(200)를 통해 조향바퀴측(300)을 작동시키고, 상기 조향바퀴측(300)에 연결되는 출력축(3)은 바퀴의 회전과 연동하도록 이루어지는 것이 기본 구성이다.The torque sensor using the differential gear of the present invention includes a rack mounted on the steering wheel side 300 including an input shaft 2 and a steering wheel side 400 including a steering wheel side 400 including a handle not shown. The output shaft 3 to be engaged, the differential gear portion 4 mounted on the input shaft 2 and the output shaft 3, and the differential gear portion 4 sensing torque amounts of the input shaft 2 are sequentially disposed in the housing 1. The steering wheel side 300 through the control means 100 and the driving means 200 as much as the torque amount of the input shaft 2 transmitted to the detection unit 8 and connected to the steering wheel side 300. The output shaft 3 is a basic configuration that is made to interlock with the rotation of the wheel.

상기 제어수단(100)은 통상적인 포터센서, 마그네틱센서, 광센서, 저항센서 중 어느 하나의 검출수단으로 이루어지는 검출부(8)로부터 전달되는 신호를 처리하기에 적합한 제어장치이며, 상기 구동수단(200)는 통상적인 정역회전이 가능한 모 터를 제어하면서 조향바퀴측(300)을 작동시키도록 이루어진다. 상기 출력축(3)은 입력측(2)에서 발생되는 토오크량을 측정하는 기준축의 역할을 하게 되고, 입력측(2)의 회전에 위해 발생된 토오크량에 적합하게 구동수단(200)을 통해 조향바퀴측(300)을 작동하면 출력축(3)은 연동하도록 이루어진다.The control means 100 is a control device suitable for processing a signal transmitted from the detection unit 8 made of any one of a conventional porter sensor, magnetic sensor, optical sensor, resistance sensor, the drive means 200 ) Is made to operate the steering wheel side 300 while controlling the motor capable of normal forward and reverse rotation. The output shaft 3 serves as a reference axis for measuring the amount of torque generated at the input side 2, the steering wheel side through the drive means 200 to suit the amount of torque generated for the rotation of the input side (2) When operating 300, the output shaft 3 is made to interlock.

본 발명의 토오크 센서는 도 2 내지 도 4에서와 같이 입력축(2)의 선단에 관형태로 확장되면서 연장되고 둘레면 양측에 개구부(22)가 형성되는 입력측 작동부(21)를 마련하게 되고, 출력축(3)의 선단에 관형태로 확장되면서 연장되고 둘레면 양측에 개구부(32)가 형성되면서 상기 입력측 작동부(21)를 내측으로 끼울 수 있는 출력측 작동부(31)를 마련하게 된다. 또한, 상기 입력측 작동부(21)의 내측으로 배치되면서 입력측 작동부(21)의 개구부(22) 및 출력측 작동부(31)의 개구부(33)로 머리부(51)가 관통되도록 돌출 형성하여 입력축(2)의 회전력을 출력축(3)에 직접 전달가능하도록 2~6개의 금속 스냅링(5) 들을 배치하게 된다. 상기 금속 스냅링(5)의 수량은 입력축(2)의 회전력을 전달받는 것으로 소재 또는 열처리에 따라 탄성력이 차이가 있으므로 그 수량은 증감될 수 있으며 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 입력축(2)과 출력축(3)으로 각각 끼워진 후 고정링(12,12')이 입력축(2)과 출력축(3)에 나사방식으로 체결될 때 입,출력측 작동부(21,31)에 접하여 고정되는 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')을 마련함과 아울러 상기 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')에 맞물려 회전되도록 회전 몸체(6)에 축설되는 한 쌍의 피니언(42)을 구비하는 차동기어부(4)를 구비하게 된다. 또한, 상기 차동기어부(4)의 한 쌍의 피니언(42)을 축설한 회전 몸체(6)의 중앙 부분에 축설되어 상기 입력축(2)의 토오크를 제어수단(100)에 전달할 수 있도록 작동축(81)을 갖는 검출부(8)를 더욱 마련하게 된다. 또한, 상기 입력측 작동부(21), 출력측 작동부(31), 스냅링(5), 차동기어부(4) 들이 하우징(1)에 순차적으로 삽입되어 배치된 후 작동 가능하도록 하우징(1)의 개방부에 나사 체결되는 체결부재(9) 그리고 검출부(8)의 작동축(81)을 관통시킨 차단판(82)이 하우징(1)의 측면에 관통 형성된 수납공간부(11)에 나사결합되어 폐쇄하도록 구성된다.The torque sensor of the present invention is provided with an input side operating part 21 which extends while extending in a tubular shape at the tip of the input shaft 2 and has openings 22 formed on both sides of the circumferential surface, as shown in FIGS. The output side operating portion 31 which extends while extending in a tubular shape at the front end of the output shaft 3 and the opening 32 is formed on both sides of the circumferential surface can be fitted into the input side operating portion 21. In addition, the input shaft is formed to protrude so that the head 51 penetrates through the opening 22 of the input side operating portion 21 and the opening 33 of the output side operating portion 31 while being disposed inside the input side operating portion 21. 2 to 6 metal snap rings 5 are arranged to transmit the rotational force of (2) directly to the output shaft 3. The quantity of the metal snap ring 5 is to receive the rotational force of the input shaft (2), so the elastic force is different depending on the material or heat treatment, the quantity can be increased or decreased, but is not limited thereto. In addition, when the fixed ring (12, 12 ') is screwed to the input shaft (2) and the output shaft (3) after being fitted into the input shaft (2) and output shaft (3), respectively, the input and output operating parts (21, 31) And an upper ring gear 41 and a lower ring gear 41 'fixed to the upper surface of the rotary body 6 so as to rotate in engagement with the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41'. A differential gear portion 4 having a pair of pinions 42 is provided. In addition, an operation shaft is installed in a central portion of the rotating body 6 in which the pair of pinions 42 of the differential gear portion 4 are arranged to transmit the torque of the input shaft 2 to the control means 100. The detection part 8 which has 81 is further provided. In addition, the input side actuating part 21, the output side actuating part 31, the snap ring 5, and the differential gear part 4 are sequentially inserted into the housing 1 and arranged to open the housing 1 to be operable. The fastening member 9 which is screwed to the part and the blocking plate 82 which penetrates the operation shaft 81 of the detection part 8 are screwed to the storage space part 11 which penetrates the side surface of the housing 1, and is closed. It is configured to.

한편, 상기 차동기어부(4)의 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')는 입력축(2)의 토오크 발생시 회전할 때 그 사이에 맞물려 회전되는 한 쌍의 피니언(42)이 검출부(8)의 작동축(81)을 중심으로 함께 회전하여 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')의 간격이 좁아지거나 원상태로의 복원이 원활하게 작동되도록 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')의 수평부분에 탄성력을 갖는 주름부(43,43')를 형성하게 된다.On the other hand, the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 'of the differential gear portion 4, when the torque of the input shaft (2) is rotated when a pair of pinions (42) rotated in engagement therebetween detection unit The upper ring gear 41 and the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 'so as to rotate together about the operating shaft 81 of the (8) so that the interval between the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41' Corrugations 43 and 43 'having elastic force are formed in the horizontal portion of the lower ring gear 41'.

본 발명의 다른 실시 예로서, 상기 차동기어부(4)의 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41') 사이에 검출부(8)의 작동축(81)을 고정하고 한 쌍의 피니언(42)을 축설한 회전 몸체(6)만을 배치할 경우 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')의 작동으로 간격이 좁아지고 복귀될 때 한 쌍의 피니언(42)과 접하지 않는 반대측 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')는 자유단이 되므로 수평을 이루지 못하고 간격이 좁아질 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 도 5에서와 같이 맞물려 회전될 때 한 쌍의 피니언(42')을 축설한 보조 회전 몸체(6')를 균등 각도로 2개소에 더 배치하여 하우징(1)에 지지되도록 장착함으로써 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')가 항상 수평 상태를 유지하면서 회전할 수 있다.In another embodiment of the present invention, between the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 'of the differential gear portion 4, the operating shaft 81 of the detector 8 is fixed and a pair of pinions ( In the case of disposing only the rotary body 6 on which 42) has been arranged, the opposite side that is not in contact with the pair of pinions 42 when the gap is narrowed and returned by the operation of the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 '. Since the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 'are free ends, they may not be horizontal and the gap may be narrowed. Thus, in order to prevent this, a pair of pinions 42' are rotated as shown in FIG. The auxiliary ring body 6 ', which has been built up, is placed at two positions at equal angles and mounted so as to be supported by the housing 1 so that the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41' are always horizontal. Can rotate

본 발명의 다른 실시 예로서, 검출부(8)는 하우징(1)의 일측에 형성되는 수납공간부(11)에 배치될 때 통상적인 포터센서, 마그네틱센서, 광센서, 저항센서 중 어느 하나의 검출수단을 선정하여 배치하게 되고, 작동축(81)으로부터 전달되는 회전 각도 또는 회전력을 검출한 후 검출된 값을 연산 또는 증폭 과정 등을 수행하는 제어수단(100)으로 송출하도록 구성하게 되며, 상기 제어수단(100)은 연이어 구동수단(200)을 작동시켜 구동수단(200)의 모터가 조향바퀴측(300)을 작동시켜 바퀴의 회전이 이루어지도록 구성하게 된다. 상기 검출부(8)에 장착되는 검출수단은 동 분야 및 제어기술분야에서 널리 사용되는 각종 센서를 사용하는 것이므로 그 구성의 상세한 설명은 생략한다.As another embodiment of the present invention, when the detection unit 8 is disposed in the receiving space 11 formed on one side of the housing 1, detection of any one of a conventional porter sensor, magnetic sensor, optical sensor, resistance sensor Selecting and placing the means, after detecting the rotational angle or rotational force transmitted from the operating shaft 81 is configured to send the detected value to the control means 100 for performing the calculation or amplification process, the control The means 100 successively operates the driving means 200 so that the motor of the driving means 200 operates the steering wheel side 300 so that the rotation of the wheel is achieved. Since the detection means mounted on the detection unit 8 uses various sensors widely used in the field and the control technology field, detailed description of the configuration is omitted.

도면 중 미설명부호 7은 체결부재(9)의 풀림을 방지하는 스톱링, 71은 베어링. 71'는 베어링, 72는 리테이너(retainer), 72'는 리테이너(retainer), 73은 부싱(bushing), 74는 부싱(bushing)으로서 이들은 입력축(2)과 출력축(3)의 원활한 회전을 위하여 지지하는 부품이고, 75는 고무재의 완충재, 76은 검출된 신호를 출력하는 케이블이다.In the figure, reference numeral 7 is a stop ring to prevent loosening of the fastening member 9, 71 is a bearing. 71 'is the bearing, 72 is the retainer, 72' is the retainer, 73 is the bushing, 74 is the bushing and they are supported for smooth rotation of the input shaft 2 and output shaft 3 75 is a rubber buffer material, and 76 is a cable which outputs the detected signal.

다음에는, 이와 같은 차동기어를 이용한 토오크 센서의 조립 및 작동 과정을 상세하게 설명한다.Next, the assembly and operation of the torque sensor using the differential gear will be described in detail.

조립과정을 도 2 및 도 3을 통해 살펴보면, 먼저, 입력축(2)과 출력측(3)에 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')을 끼운 후 고정링(12,12')을 입력축(2)과 출력측(3)에 나사 결합으로 견고하게 고정한다. 이어서 입력축(2)에 베어링(71)과 리 테이너(72)를 끼우면서 하우징(1)에 끼워 넣고 입력축(2)의 작동부(21) 내측으로 스냅링(5)들을 배치하게 된다.2 and 3, first, the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 'are inserted into the input shaft 2 and the output side 3, and then the fixing rings 12 and 12' are inserted. The screw is firmly fixed to the input shaft (2) and the output side (3). Subsequently, the bearing 71 and the retainer 72 are inserted into the input shaft 2 and inserted into the housing 1 to arrange the snap rings 5 into the operating part 21 of the input shaft 2.

다음으로 출력축(3)의 작동부(21) 내측의 축으로 부싱(73)과 완충재(75)를 끼우고 선단에 부싱(74)를 끼우며 작동부(31)의 상측으로는 베어링(71')과 리테이너(72')를 끼운 상태에서 출력축(3)을 하우징(1)에 배치되어 있는 입력축(2)과 동일 축선을 이루도록 끼워 조립한다.Next, the bushing 73 and the cushioning material 75 are inserted into the shaft inside the operating part 21 of the output shaft 3, and the bushing 74 is inserted into the tip, and the bearing 71 'is located above the operating part 31. ) And the retainer 72 'are fitted to assemble the output shaft 3 to form the same axis as the input shaft 2 disposed on the housing 1.

다음으로 한 쌍의 피니언(42)을 축설한 회전 몸체(6)의 중심에 차단판(82)의 중심으로 관통한 검출부(8)의 작동축(81)을 고정한 후 상기 차단판(82)를 하우징(1)의 수납공간부(11)에 나사 결합시킬 때 한 쌍의 피니언(42)이 상기 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41') 사이로 끼워져 맞물려 회전되도록 결합시키게 되고, 검출부(8)에 케이블(76)을 접속시킨 후 커버(11')로서 수납공간부(11)를 폐쇄하게 된다.Next, the operating plate 81 of the detection unit 8 penetrates to the center of the blocking plate 82 at the center of the rotating body 6 in which the pair of pinions 42 are arranged, and then the blocking plate 82 is fixed. When screwing into the storage space portion 11 of the housing 1, a pair of pinions 42 are fitted between the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 'to engage and rotate so as to engage and rotate the detection unit ( 8) After the cable 76 is connected, the storage space 11 is closed as the cover 11 '.

다음으로 체결부재(9)를 하우징(1)의 개방부에 나사 체결하게 되면 체결부재(9)는 내측에 끼워지는 베어링(71')을 밀착하고 베어링(71')은 출력축(3)을 입력축(2)의 방향으로 이동시키면서 상측 링기어(41)와 하측 링기어(41')의 간격을 좁히게 되므로 간격의 적절한 조정을 통해 그 사이에 배치되는 한 쌍의 피니언(42)과 양호한 맞물림 상태를 유지시키게 되고, 소망하는 간격이 설정되면 체결부재(9)에 나사결합되는 스톱링(7)을 조여서 케이싱(1)으로부터 체결부재(9)의 풀림을 방지하게 된다.Next, when the fastening member 9 is screwed into the opening of the housing 1, the fastening member 9 comes into close contact with the bearing 71 'fitted inside, and the bearing 71' receives the output shaft 3 as the input shaft. Since the gap between the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 'is narrowed while moving in the direction of (2), it is in good engagement with a pair of pinions 42 disposed therebetween through proper adjustment of the gap. When the desired interval is set, the stop ring 7 is screwed to the fastening member 9 to prevent loosening of the fastening member 9 from the casing (1).

상기와 같이 구성된 본 발명의 토오크 센서는 미도시된 조향 핸들을 포함하 는 조향핸들측(400)이 고정되는 입력축(21)의 회전에 의하여 작동이 이루어지는 것으로 초기상태는 도 6(a) 및 도 7(a)와 같이 차동기어부(4)의 한 쌍의 피니언(42)이 수직선상에 위치되고 스냅링(5)의 머리부(51)의 양단이 입력축(2)의 개구부(22) 및 출력축(3)의 개구부(32)에 접촉된 상태에서 도 6(b) 및 도 7(b), 7(b')에서와 같이 입력축(2)을 회전시켜 작동부(21)의 개구부(22)가 스냅링(5)의 머리부(51)를 압착할 때 동시에 상측 링기어(41)가 우측으로 회전하면서 맞물려 있는 한 쌍의 피니언(42)을 회전시키게 된다. 상기 한 쌍의 피니언(42)의 회전은 곧 한 쌍의 피니언(42)을 축설하고 있는 회전 몸체(6)의 회전으로 이어지고, 회전 몸체(6)는 중앙에 고정된 작동축(81)을 회전함으로써 입력축(2)에서 발생한 토오크가 검출부(8)에 회전 각도 또는 회전력으로 전달되고, 상기 검출부(8)로부터 송출되는 신호는 도 1에서와 같이 통상적인 제어수단(100)으로 출력하고 제어수단(100)으로 입력된 신호는 변환을 통해 구동수단(200)의 미도시된 모터의 작동으로 이어져 최종적으로 바퀴의 방향을 우측으로 조정하는 조향바퀴측(300)의 작동으로 이어지게 된다.The torque sensor of the present invention configured as described above is operated by rotation of the input shaft 21 to which the steering wheel side 400 including the steering wheel is not shown. The initial state is shown in FIGS. A pair of pinions 42 of the differential gear portion 4 are positioned on a vertical line as shown in 7 (a), and both ends of the head portion 51 of the snap ring 5 are connected to the opening 22 of the input shaft 2 and the output shaft. The opening 22 of the operating part 21 is rotated by rotating the input shaft 2 as shown in Figs. 6 (b), 7 (b) and 7 (b ') in contact with the opening 32 of (3). The upper ring gear 41 is rotated to the right when the head 51 of the snap ring 5 is pressed to rotate the pair of pinions 42 engaged. The rotation of the pair of pinions 42 soon leads to the rotation of the rotating body 6, which constitutes the pair of pinions 42, which rotate the operating shaft 81 fixed in the center. As a result, the torque generated in the input shaft 2 is transmitted to the detection unit 8 at a rotation angle or rotational force, and the signal transmitted from the detection unit 8 is output to the conventional control means 100 as shown in FIG. The signal input to 100 leads to the operation of the motor (not shown) of the driving means 200 through conversion, and finally to the operation of the steering wheel side 300 to adjust the direction of the wheel to the right.

상기 과정의 반대로 도 6(c) 및 도 7(c), 7(c')에서와 같이 입력축(2)을 회전시켜 작동부(21)의 개구부(22)가 스냅링(5)의 머리부(51)를 압착할 때 동시에 상측 링기어(41)가 좌측으로 회전하면서 맞물려 있는 한 쌍의 피니언(42)을 회전시키게 된다. 상기 한 쌍의 피니언(42)의 회전은 곧 한 쌍의 피니언(42)을 축설하고 있는 회전 몸체(6)의 회전으로 이어지고, 회전 몸체(6)는 중앙에 고정된 작동축(81)을 회전함으로써 입력축(2)에서 발생한 토오크가 검출부(8)에 회전 각도 또는 회전력의 전달로 이어져 최종적으로 바퀴의 방향을 좌측으로 조정하는 조향바퀴측(300) 의 작동으로 이어지게 된다. 이때, 출력축(3)은 조향바퀴측(300)과 연결되어 있으므로 함께 연동되어 바퀴의 회전이 이루어짐과 동시에 도 6(a) 및 도 7(a)와 같이 초기 상태의 위치로 복귀되는 것이며, 상기 과정이 반복적으로 연이어지면 바퀴의 회전 각도를 최대 한계까지 도달시킬 수 있는 것이다.In contrast to the above process, as shown in FIGS. 6 (c), 7 (c) and 7 (c '), the input shaft 2 is rotated so that the opening portion 22 of the operating portion 21 is the head of the snap ring 5 ( At the same time as pressing 51, the upper ring gear 41 rotates to the left to rotate the pair of pinions 42 engaged. The rotation of the pair of pinions 42 soon leads to the rotation of the rotating body 6, which constitutes the pair of pinions 42, which rotate the operating shaft 81 fixed in the center. By doing so, the torque generated in the input shaft 2 leads to the transmission of the rotational angle or the rotational force to the detection unit 8 and finally leads to the operation of the steering wheel side 300 which adjusts the direction of the wheel to the left. At this time, since the output shaft (3) is connected to the steering wheel side 300 is interlocked together and the wheel is rotated and at the same time to return to the position of the initial state as shown in Figure 6 (a) and 7 (a), If the process is repeated repeatedly, the rotation angle of the wheel can be reached to the maximum limit.

상기 과정 중 차동기어부(4)의 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')는 입력축(2)의 토오크 발생시 회전할 때 그 사이에 맞물려 회전되는 한 쌍의 피니언(42)이 검출부(8)의 작동축(81)을 중심으로 함께 좌,우측으로 회전할 때 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')의 간격이 도 6(a,b,c)에서와 같이 평상시의 간격(D)보다 간격(D')와 같이 좁아지거나 원상태로 원활하게 복원되는 것은 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')의 수평부분에 형성된 탄성력을 갖는 주름부(43,43')의 작동에 의하여 이루어진다.In the above process, the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 'of the differential gear part 4 rotate in engagement with each other when the torque of the input shaft 2 is generated. When the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 'are rotated in the left and right directions together with the operating shaft 81 of (8) as usual, as shown in Fig. 6 (a, b, c). It is narrower than the distance (D ') or smoothly restored to its original state than the distance (D) of the wrinkles having elastic force formed in the horizontal portion of the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41' (43,43) By the operation of ').

또한, 검출부(8), 제어수단(100) 및 구동수단(200)의 고장이 발생하면 도 7(b') 및 동 7(c')에서와 같이 입력축(2)의 개구부(22)가 스냅링(5)의 머리부(51) 일측을 밀착하고 스냅링(5)의 머리부(51)의 타측은 출력축(3)의 개구부(32)에 접하면서 스냅링(5)의 머리부(51)의 틈새가 없을 때 입력측(2)의 토오크가 출력축(3)에 직접 전달되므로 바퀴를 직접 회동시킬 수 있게 되는 것이다. In addition, when a failure of the detection unit 8, the control means 100 and the driving means 200 occurs, the opening 22 of the input shaft 2 is snapped as shown in Figs. 7 (b ') and 7 (c'). One side of the head 51 of the snap ring 5 and the other side of the head 51 of the snap ring 5 are in contact with the opening 32 of the output shaft 3 while the gap of the head 51 of the snap ring 5 is close. When there is no torque of the input side 2 is transmitted directly to the output shaft (3) will be able to rotate the wheel directly.

또한, 도 3에서와 같이 한 쌍의 피니언(42')을 축설한 보조 회전 몸체(6')를 균등 각도로 2개소에 더 배치하여 한 쌍의 피니언(42')이 차동기어부(4)의 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41') 사이에 맞물려 회전되도록 배치하면 수평을 유지하면서 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')의 원활한 작동이 이루어지도록 돕게 된 다.In addition, as shown in FIG. 3, the auxiliary rotating body 6 'having the pair of pinions 42' arranged therein is further disposed at two positions at equal angles, so that the pair of pinions 42 'are arranged at the differential gear portion 4. Arranged so as to rotate between the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 'of the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41' of the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 '.

또한, 입력축(2)의 토오크를 전달받은 검출부(8)는 동 분야에서 널리 사용되는 포터센서, 마그네틱센서, 광센서, 저항센서 중 어느 하나의 검출수단을 선정하여 하우징(1)의 일측에 형성되는 수납공간부(11)에 배치할 수 있고, 검출된 값을 연산 또는 증폭 과정 등을 수행하기 적합한 제어수단(100)으로 송출하고, 상기 제어수단(100)은 연이어 구동수단(200)을 작동시켜 바퀴를 포함하는 조향바퀴측(300)을 작동시키도록 구성할 수 있으므로 상기 검출부(8)에 장착되는 검출수단의 적용이 편리하고 수리 및 교체가 용이한 효과를 얻을 수 있는 것이다. In addition, the detection unit 8, which receives the torque of the input shaft 2, selects any one of a porter sensor, a magnetic sensor, an optical sensor, and a resistance sensor widely used in the field and is formed on one side of the housing 1. It may be disposed in the storage space 11 to be transmitted, and transmits the detected value to the control means 100 suitable for performing the operation or amplification process, the control means 100 successively operates the drive means 200 It can be configured to operate the steering wheel side 300 including the wheel so that the application of the detection means mounted to the detection unit 8 is convenient and easy to repair and replace can be obtained.

이상에서와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 상기 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에 한정하는 것은 아니다. 따라서 상기 실시 예를 적절히 변형 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있으므로 적절한 변경 및 수정과 균등물들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다.Although described and illustrated in connection with the preferred embodiment of the present invention as described above, it is not limited to the configuration and operation as shown and described above. Therefore, it will be appreciated by those skilled in the art that the above embodiments can be appropriately modified and modified, and therefore, appropriate changes, modifications, and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 차동기어를 이용한 토오크 센서의 사시도.1 is a perspective view of a torque sensor using a differential gear according to the present invention.

도 2는 도 1의 분해 사시도.2 is an exploded perspective view of FIG.

도 3은 도 1의 결합 단면도3 is a cross-sectional view of FIG.

도 4는 본 발명에 따른 차동기어를 이용한 토오크 센서의 중요한 부분만을 나타낸 분해 사시도.Figure 4 is an exploded perspective view showing only an important part of the torque sensor using a differential gear according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 차동기어를 이용한 토오크 센서의 다른 실시 예를 나타낸 횡단면도.5 is a cross-sectional view showing another embodiment of a torque sensor using a differential gear according to the present invention.

도 6는 본 발명에 따른 차동기어를 이용한 토오크 센서의 상,하측 링기어 및 한 쌍의 피니언의 작동 과정을 설명하기 위한 부분 확대 단면도.Figure 6 is an enlarged cross-sectional view for explaining the operation of the upper, lower ring gear and a pair of pinions of the torque sensor using a differential gear according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 차동기어를 이용한 토오크 센서의 입력축의 작동부, 출력축의 작동부 및 스냅링의 작동 과정을 설명하기 위한 부분 확대 종단면도이다.7 is a partially enlarged longitudinal sectional view illustrating an operation process of an input shaft, an output shaft operating portion, and a snap ring of a torque sensor using a differential gear according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1 : 하우징 2 : 입력축1 housing 2 input shaft

3 : 출력축 4 : 차동기어부3: output shaft 4: differential gear part

5 : 스냅링 6 : 회전 몸체5: snap ring 6: rotating body

8 : 검출부 9 : 체결부재8 detection unit 9 fastening member

100 : 제어수단 200 : 구동수단100: control means 200: drive means

300 : 조향바퀴측 400 : 조향핸들측300: steering wheel side 400: steering wheel side

Claims (4)

조향핸들측(400)이 결합되는 입력축(2)과, 조향바퀴측(300)에 연결되는 출력축(3) 및 상기 입력축(2)과 출력축(3)에 장착되어 토오크량을 검출부(8)에 전달하는 차동기어부(4) 그리고 검출부(8)에 전달된 입력축(4)의 토오크를 제어수단(100) 및 구동수단(200)을 통해 제어되어 조향바퀴측(300)을 작동시키도록 이루어지는 차동기어를 이용한 토오크 센서에 있어서,The input shaft 2 to which the steering wheel side 400 is coupled, the output shaft 3 connected to the steering wheel side 300, and the input shaft 2 and the output shaft 3 are mounted to the detection unit 8. The torque of the differential gear part 4 to be transmitted and the input shaft 4 transmitted to the detection part 8 is controlled through the control means 100 and the driving means 200 to operate the steering wheel side 300. In the torque sensor using a gear, 상기 입력축(2)의 선단에 관형태로 확장되면서 연장되고 둘레면에 개구부(22)가 형성되는 입력측 작동부(21)와;An input side operating part 21 extending while extending in a tubular shape at the tip of the input shaft 2 and having an opening 22 formed in a circumferential surface thereof; 상기 출력축(3)의 선단에 관형태로 확장되면서 연장되고 둘레면에 개구부(32)가 형성되며 상기 입력측 작동부(21)를 내측으로 끼울 수 있는 출력측 작동부(31)와:An output side actuating part 31 which extends while extending in a tubular shape at the tip of the output shaft 3 and has an opening 32 formed on a circumferential surface thereof and which can insert the input side actuating part 21 inwardly; 상기 입력측 작동부(21)의 내측으로 배치되면서 입력측 작동부(21)의 개구부(22) 및 출력측 작동부(31)의 개구부(33)로 머리부(51)가 관통되도록 돌출 형성하여 입력축(2)의 회전력을 출력축(3)에 직접 전달하는 스냅링(5)들과;The input shaft 2 is formed to protrude so that the head 51 penetrates through the opening 22 of the input side operating part 21 and the opening 33 of the output side operating part 31 while being disposed inward of the input side operating part 21. Snap rings (5) for directly transmitting the rotational force of the output shaft (3); 상기 입력축(2)과 출력축(3)으로 각각 끼워진 후 고정링(12,12')에 의해 체결되어 입,출력측 작동부(21,31)에 접하여 고정되는 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')와, 상기 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')에 맞물려 회전되도록 회전 몸체(6)에 축설되는 한 쌍의 피니언(42)을 구비하여 이루어지는 차동기어부(4)와;The upper ring gear 41 and the lower ring gear, which are fitted into the input shaft 2 and the output shaft 3, respectively, are fastened by fixing rings 12 and 12 ′ and fixed to contact the input and output operating parts 21 and 31. A differential gear portion 4 comprising a 41 'and a pair of pinions 42 arranged on the rotating body 6 to rotate in engagement with the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41'. Wow; 상기 차동기어부(4)의 한 쌍의 피니언(42)을 축설한 회전 몸체(6)에 고정되 어 상기 입력축(2)의 토오크를 제어수단(100)에 전달하기 위한 작동축(81)을 갖는 검출부(8)와;An actuating shaft 81 is fixed to the rotating body 6 in which the pair of pinions 42 of the differential gear portion 4 are arranged to transmit the torque of the input shaft 2 to the control means 100. A detection section 8 having; 상기 입력측 작동부(21), 출력측 작동부(31), 스냅링(5), 차동기어부(4)를 하우징(1)에 삽입하여 작동하도록 하우징(1)의 개방부에 체결되는 체결부재(9) 및 검출부(8)의 작동축(81)을 관통시킨 차단판(82)이 하우징(1)의 측면에 관통 형성된 수납공간부(11)를 폐쇄하면서 지지하도록 구성됨을 특징으로 하는 차동기어를 이용한 토오크 센서.The fastening member 9 which is fastened to the opening of the housing 1 so that the input side operating part 21, the output side operating part 31, the snap ring 5, and the differential gear part 4 are inserted into the housing 1 and operated. ) And a blocking plate 82 which penetrates the operating shaft 81 of the detection unit 8 is configured to support the closing space 11 formed through the side of the housing 1 while closing the housing 1. Torque sensor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41')의 수평부분에 탄성력을 갖는 주름부(43,43')를 형성한 것을 특징으로 하는 차동기어를 이용한 토오크 센서.Torque sensor using a differential gear, characterized in that the pleated portion (43, 43 ') having an elastic force is formed in the horizontal portion of the upper ring gear (41) and the lower ring gear (41'). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차동기어부(4)의 상측 링기어(41) 및 하측 링기어(41') 사이에 맞물려 회전될 때 수평을 유지하도록 한 쌍의 피니언(42')을 축설한 보조 회전 몸체(6')를 균등 각도로 2개소에 더 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차동기어를 이용한 토오크 센서.Auxiliary rotary body 6 'which has a pair of pinions 42' arranged to be horizontal when engaged between the upper ring gear 41 and the lower ring gear 41 'of the differential gear portion 4 and rotated. Torque sensor using a differential gear, characterized in that is arranged in two more at equal angles. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 검출부(8)는 포터센서, 마그네틱센서, 광센서, 저항센서 중 어느 하나 의 검출수단을 통해 작동축(81)으로부터 전달되는 회전 각도 또는 회전력을 검출하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 차동기어를 이용한 토오크 센서.The detection unit 8 is a torque using a differential gear, characterized in that for detecting the rotational angle or rotational force transmitted from the operating shaft 81 through any one of the detection means of the porter sensor, magnetic sensor, optical sensor, resistance sensor sensor.
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