KR20120117292A - 앵글센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전축에 의하여 회전하는 메인기어의 편심을 보상을 할 수 있는 구조를 가짐으로써 기어의 마모 및 치강도의 저하를 방지할 수 있어 작동 신뢰성을 및 내구성을 향상시킬 수 있는 앵글센서에 관한 것이으로, 회전축이 관통하며 내부에 공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 배치되고 중심부에서 상기 회전축과 결합하여 함께 회전하는 결합부재, 상기 결합부재의 외주면에 결합하고 결합부재와 함께 회전하는 링 형상의 메인기어, 상기 메인기어에 치합되는 서브기어, 상기 메인기어의 내주면에서 내주방향으로 돌출된 내돌기 및 상기 결합부재에 형성되고 상기 결합부재의 회전력을 상기 메인기어에 전달하도록 상기 내돌기가 삽입되는 슬릿을 포함하는 앵글센서를 제공한다. 따라서, 내돌기에 의하여 결합부재의 회전력이 메인기어에 정확하게 전달될 수 있으면서도, 결합부재의 바람직하지 않은 유동에 대해 편심보상이 가능한 이점이 있다.

Description

앵글센서{ANGLE SENSOR}

본 발명은 앵글센서에 관한 것으로 보다 구체적으로는, 회전축에 의하여 회전하는 메인기어의 편심을 보상을 할 수 있는 구조를 가짐으로써 기어의 마모 및 치강도의 저하를 방지할 수 있어 작동 신뢰성을 및 내구성을 향상시킬 수 있는 앵글센서에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향의 안정성을 보장하기 위한 장치로 별도의 동력으로 보조하는 조향장치가 사용된다. 기존에는 이와 같은 보조 조향장치를 유압을 이용한 장치로 사용하였으나, 최근에는 동력의 손실이 적고 정확성이 우수한 전동식 조향장치(Electronic Power Streeing System}가 사용된다.

상기와 같은 전동식 조향장치(EPS)는 차속센서, 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.

앵글센서(Angle Sensor)는 조향축의 회전각에 비례하는 전기신호를 출력하는 장치로, 최근에는 조향 토크를 측정하는 토크 센서(Torque Sensor)와 결합되어 아세이(Assey)로 이루어지는 경우가 많다.

도 1은 이와 같은 앵글센서의 예를 나타내는 평면도이다.

앵글센서의 경우 운전자가 조향휠을 회전함에 따라 조향축에 부착된 메인기어(20)가 연동하여 회전하면서 회전각도의 차이가 발생하게 되고, 이때 메인기어(20)에 기어를 통해 연결된 서브기어(21, 22)들에 부착된 마그넷(31, 32)의 자기장과 회전방향을 자기소자가 인식하여 신호를 전자제어장치로 이송하게 되는 것이다.

상기 메인기어(20)와 서브기어(21, 22)들은 하우징(10) 내부에 결합하고, 메인기어(20)는 상기 하우징(10)의 회전축이 관통하는 부위에 결합부재에 사출물로서 일체로 형성되거나, 결합부재에 본딩되는 방식으로 함께 결합한다.

그런데, 이러한 구조로 결합하는 경우 하우징이나 결합부재에 진동이 전달되는 경우 메인기어의 진동으로 이어지게 되고, 회전축을 중심으로 편심이 발생하는 경우 기어들 간의 마모 및 강도 저하로 이어질 수 있었다. 이러한 진동 및 편심의 문제는 앵글 센서 전체의 기능 저하 또는 파손의 문제를 야기할 수 있었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 앵글센서의 메인기어가 고정결합되는 구조를 개선하여, 진동 및 편심이 발생하더라도 정확한 회전의 전달이 가능하고 내구성을 보장할 수 있는 구조를 가지는 앵글센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 앵글센서는, 회전축이 관통하며 내부에 공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징 내부에 배치되고 중심부에서 상기 회전축과 결합하여 함께 회전하는 결합부재, 상기 결합부재의 외주면에 결합하고 결합부재와 함께 회전하는 링 형상의 메인기어, 상기 메인기어에 치합되는 서브기어, 상기 메인기어의 내주면에서 내주방향으로 돌출된 내돌기 및 상기 결합부재에 형성되고 상기 결합부재의 회전력을 상기 메인기어에 전달하도록 상기 내돌기가 삽입되는 슬릿을 포함하는 앵글센서를 제공한다. 따라서, 내돌기에 의하여 결합부재의 회전력이 메인기어에 정확하게 전달될 수 있으면서도, 압입되거나 사출되는 방식으로 결합하는 방식에 비해 결합부재의 바람직하지 않은 유동에 대해 보상이 가능한 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 앵글센서는, 상기 메인기어와 상기 결합부재의 중심축이 상호 편심될 수 있도록 상기 메인기어의 내주면과 상기 결합부재의 외주면은 이격되어 배치되는 앵글센서를 제공한다. 따라서, 미세한 유격으로 인하여 메인기어의 편심보상이 가능하여 기어의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 앵글센서는, 상기 내돌기의 측벽과 상기 슬릿의 내벽은 이격되어 배치되는 앵글센서를 제공한다. 따라서, 편심보상이 원활하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 앵글센서는, 상기 슬릿은 축방향으로 길게 형성되고, 상기 메인기어는 상기 결합부재의 상측에서 하측으로 슬라이딩되어 결합되는 앵글센서를 제공한다. 따라서, 결합과정이 용이하며 조립과정에서 파손 및 결합불량을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 앵글센서는, 상기 내돌기는 2개 이상이 상기 메인기어의 내주면에서 원주방향으로 등간격으로 배치되는 앵글센서를 제공한다. 따라서, 회전력의 정확한 전달이 가능하다.

전술한 내용과 같이 구성된 본 발명에 따른 앵글센서는, 회전축에 의하여 회전하는 메인기어의 편심보상을 위하여 메인기어와 회전축 사이에 결합부재를 개재하고, 결합부재와 메인기어의 회전력 전달은 내돌기와 슬릿을 통해 이루어지도록 하는 한편, 결합부재와 메인기어가 상호간에 중심축이 편심될 수 있도록 이격되어 배치됨으로써 기어의 마모 및 치강도의 저하를 방지할 수 있어 작동 신뢰성을 및 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 결합 과정에서 압입 및 사출하는 방식으로 결합하는 방식에 대해 부재의 피로도가 최소화되고 조립불량을 방지할 수 있어 생산성 향상으로 이어질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 앵글센서를 나타내는 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 앵글센서의 메인기어 결합부위를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 앵글센서의 메인기어 결합부위를 나타내는 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 앵글센서를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 앵글센서의 메인기어 결합부위를 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 앵글센서의 메인기어 결합부위를 도시한 사시도이다.

앵글센서는 소정 하우징 내부에 메인기어와 서브기어를 구비하며, 기어에 연결된 자성체, 자기변화를 감지하는 홀소자 및 피씨비를 포함하는 형태로 이루어진다.

상기 하우징은 스티어링 휠의 회전축 상에 장착할 수 있는 것으로서, 회전축의 회전에 장애를 발생하지 않으면서도 회전 여부에 관계없이 고정될 수 있도록 배치된다.

메인기어(110)는 링 형상의 외주면상에 복수의 치가 구비된 것으로, 중심부가 회전축과 연결되어 스티어링 휠의 회전에 의하여 함께 회전하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 스티어링 휠의 앵글센서를 예로 설명되지만, 본 발명의 개념에 따른 앵글센서는 다양한 회전축 또는 회전하는 부재들의 앵글을 측정하는 장치로서 사용될 수 있음에 유의하여야 한다.

상기 메인기어(110)에 치합되는 제1서브기어(도 1의 21)는 메인기어(110)의 회전 즉, 회전축의 회전에 의해 회전하며 회전하는 비율은 메인기어(110)와 제1서브기어 간의 치의 수에 반비례하여 정해진다.

제2서브기어(도 1의 22)는 제1서브기어에 치합되어 제1서브기어의 회전에 의하여 회전하며, 서브기어에는 마그넷(31, 32)이 구비되어 회전에 의해 자기장의 변화를 일으킨다.

상기 자기장의 변화는 하우징 내부에 수용되는 홀소자에 의해 감지되어 회전각도나 회전 각속도를 검출하는 변수로서 사용된다.

다만, 앵글센서의 성능 및 앵글신호처리의 알고리즘을 고려하여 상기 제1서브기어 및 제2서브기어는 생략될 수도 있고, 제2서브기어가 메인기어(110)에 치합될 수도 있으며, 경우에 따라 3개 이상의 서브기어가 배치될 수도 있음은 물론이다.

메인기어(110)와 회전축의 사이에는 결합부재(100)가 개재된다.

본 발명의 개념에 따라, 결합부재(100)와 메인기어(110)는 기계적으로 함께 회전하되, 상호간의 결합부위에 유격이 존재하도록 결합한다.

더욱 구체적으로 설명하면, 결합부재(100)는 대략 원기둥 형상의 부재로서 하측이 하우징에 결합하고, 상측 외주면에 메인기어(110)를 결합한다.

결합부재(100)의 중심부는 중공의 형상으로 이루어지고 회전축과 결합하도록 회전축 삽입구(120)가 형성되는데, 함께 회전하므로 회전축의 중심과 결합부재(100)의 중심축은 일치하는 것이 바람직하다.

상기 회전축과 결합부재의 중심축이 편심되거나 진동이 발생하는 경우의 기어의 치의 마모나 강도 저하의 문제가 발생함은 상기한 바와 같다.

메인기어(110)의 내주면과 상기 메인기어(110)와 결합하는 부위의 결합부재(100)의 외주면 사이에는 미세한 유격이 존재한다. 따라서, 결합부재(100) 자체가 진동하거나 편심되더라도 메인기어(110)는 서브기어와의 치합상태를 정확하게 유지할 수 있으며, 이는 작동 신뢰성 및 내구성의 향상으로 이어지는 이점이 있다.

상기 결합부재(100)와 메인기어(110) 사이의 회전방향의 결합력을 유지하기 위하여, 메인기어(110)의 내주면에서 내주방향으로 돌출된 내돌기(111)가 형성된다.

결합부재(100)에서 메인기어(110)의 내돌기(111)에 대응되는 부위에는 홈 형상의 슬릿(101)이 형성되는데, 상기 내돌기(111)는 상기 슬릿(101)에 걸림됨으로써 결합부재(100)의 회전력을 메인기어(110)로 전달하게 된다.

메인기어(110)는 결합부재(100)의 상측에서 하측으로 슬라이딩 되는 방식으로 결합될 수 있는데, 이 경우 상기 슬릿(101)은 축방향으로 긴 형상으로 이루어지고 메인기어(110)의 내돌기(111)는 상기 슬릿(101)의 하방으로 삽입되는 방식으로 결합된다.

도 2에서는 내돌기(111)가 메인기어(110)의 내주에서 등간격으로 4개가 형성된 예가 도시되었지만, 상기 내돌기(111)는 단일로 형성될 수도 있고, 메인기어(110)의 내주를 따라 2개 이상이 선택적으로 형성될 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 개념에서는 결합부재(100)의 회전축에 대한 진동 및 편심을 보상하기 위해 메인기어(110)의 내주와 결합부재(100)의 외주 사이에 미세한 유격이 존재하기 때문에, 편심보상이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 내돌기(111)와 슬릿(101) 사이에도 유격이 존재할 수도 있고, 상기 내돌기(111)가 원추 또는 반구 형상으로 이루어질 수도 있다.

더욱 정확하게는 상기 내돌기(111)의 측벽과 슬릿(101)의 내벽 사이에는 미세한 유격이 존재하고, 이러한 유격으로 인하여 메인기어(110)의 중심축이 결합부재(100)의 중심축에 대해 편심될 수 있는 이점으로 이어진다.

본 발명의 개념에 따른 앵글센서는 회전축에 의하여 회전하는 메인기어(110)의 편심보상을 위하여 메인기어(110)와 회전축 사이에 결합부재(100)를 개재하고, 결합부재(100)와 메인기어(110)의 회전력 전달은 내돌기(111)와 슬릿(101)을 통해 이루어지도록 하는 한편, 결합부재(100)와 메인기어(110)가 상호간에 중심축이 편심될 수 있도록 이격되어 배치됨으로써 기어의 마모 및 치강도의 저하를 방지할 수 있어 작동 신뢰성을 및 내구성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

상술한 본 발명에 따른 앵글센서는 스티어링 휠의 회전축의 회전뿐만이 아니라 회전하는 부재나 장비의 회전 각도 또는 각속도를 측정하는 장비를 포함하는 것으로 이해되며, 상기 메인기어의 결합부재와의 결합구조는 서브기어에 적용될 수도 있음은 물론이다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...결합부재 101...슬릿
110...메인기어 111...내돌기
120...회전축 삽입구

Claims (5)

1. 회전축이 관통하고 내부에 공간을 형성하는 하우징;
   상기 하우징 내부에 배치되고 상기 회전축과 결합하여 함께 회전하는 결합부재;
   상기 결합부재의 외주면에 결합하고 상기 결합부재의 회전에 의해 회전하는 링 형상의 메인기어;
   상기 메인기어에 치합되는 서브기어;
   상기 메인기어의 내주면에서 내주방향으로 돌출된 내돌기; 및
   상기 결합부재에 형성되고 상기 결합부재의 회전력을 상기 메인기어에 전달하도록 상기 내돌기가 삽입되는 슬릿;을 포함하는 앵글센서.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 메인기어와 상기 결합부재의 중심축이 상호 편심될 수 있도록 상기 메인기어의 내주면과 상기 결합부재의 외주면은 이격되어 배치되는 앵글센서.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 내돌기의 측벽과 상기 슬릿의 내벽은 이격되어 배치되는 앵글센서.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 슬릿은 축방향으로 길게 형성되고, 상기 메인기어는 상기 결합부재의 상측에서 하측으로 슬라이딩되어 결합되는 앵글센서.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 내돌기는 2개 이상이 상기 메인기어의 내주면에서 원주방향으로 등간격으로 배치되는 앵글센서.
   

Images