KR20130016950A - 조향 복합 센싱 장치 - Google Patents

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Abstract

조향 복합 센싱 장치는 제1 및 제2 케이스들을 포함하는 케이스; 상기 제1 케이스를 관통하는 입력축; 상기 입력축에 결합된 마그네트 홀더 및 상기 마그네트 홀더의 외측면에 배치된 토크 마그네트를 포함하는 마그네트 어셈블리; 상기 토크 마그네트를 감싸는 스테이터; 및 상기 제2 케이스를 관통하며 토션바를 매개로 상기 입력축과 결합되며 상기 스테이터와 함께 회전되며 각도 센서부가 장착된 출력축을 포함하며, 상기 마그네트 홀더의 측면에는 곡면으로 형성된 제1 곡면부 및 상기 제1 곡면부와 연결된 평탄면인 제1 내회전 방지부가 형성되고, 상기 입력축에는 상기 제1 곡면부와 대응하는 곡면인 제2 곡면부 및 상기 제1 내회전 방지부와 대응하는 평탄면인 제2 내회전 방지부가 형성된다.

Description

조향 복합 센싱 장치{MANIFOLD SENSING APPARATUS FOR STEERING}
본 발명은 조향 복합 센싱 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 스티어링 시스템은 조향 핸들을 원활하게 조작할 수 있도록 보조 조작력을 제공하며, 차량용 스티어링 시스템에서 조향 핸들의 조향을 보조하는 보조 조작력은 입력축 및 출력축 사이에 결합된 토션바에 걸리는 비틀림 토크를 측정함으로써 산출된다.
조향 핸들의 토크를 측정하기 위해서는 자기장 방식이 널리 사용되고 있다.
종래 조향 복합 센싱 장치는 입력축의 단부에 마그네트 홀더가 배치되고, 마그네트 홀더의 외주면에는 마그네트가 장착되며, 마그네트는 스테이터 내부에 배치된다.
마그네트는 조향 핸들과 연결된 입력축에 결합되어 입력축과 함께 회전하고 스테이터는 토션바를 매개로 입력축과 연결된 출력축에 결합되어 출력축과 함께 회전된다.
한편, 운전자가 조향 핸들에 힘을 가해 조향 핸들을 회전시키면 토션바에 의하여 입력축과 출력축의 회전 각도가 상이하고 이로 인해 마그네트 및 스테이터 각각의 회전각이 틀리게 된다. 즉 마그네트 및 스테이터는 동일한 각도로 회전하지 않고 서로 다른 각도로 회전된다.
종래 조향 복합 센싱 장치는 마그네트의 회전에 따른 자속의 변화를 감지하여 조향 각도와 조향 토크를 센싱하고, 센싱된 조향 각도 및 조향 토크에 의하여 EPS 모터를 작동시켜 보조 조작력을 스티어링 휠에 제공한다.
그러나, 종래 입력축 및 입력축의 단부에 캡 형상을 갖는 마그네트 홀더가 입력축에 대하여 회전할 수 있는 구조를 갖기 때문에 마그네트 홀더가 입력축에 대하여 자전할 수 있고 이로 인해 조향 각도 센싱 편차 및 조향 토크 편차가 크게 발생되어 정확하지 않은 보조 조작력이 스티어링 휠에 제공되어 사고 발생 위험이 있는 문제점을 갖는다.
본 발명은 마그네트 홀더가 마그네트 홀더가 결합되는 입력축에 대하여 회전하는 것을 방지한 조향 복합 센싱 장치를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예로서, 조향 복합 센싱 장치는 제1 및 제2 케이스들을 포함하는 케이스; 상기 제1 케이스를 관통하는 입력축; 상기 입력축에 결합된 마그네트 홀더 및 상기 마그네트 홀더의 외측면에 배치된 토크 마그네트를 포함하는 마그네트 어셈블리; 상기 토크 마그네트를 감싸는 스테이터; 및 상기 제2 케이스를 관통하며 토션바를 매개로 상기 입력축과 결합되며 상기 스테이터와 함께 회전되며 각도 센서부가 장착된 출력축을 포함하며, 상기 마그네트 홀더의 측면에는 곡면으로 형성된 제1 곡면부 및 상기 제1 곡면부와 연결된 평탄면인 제1 내회전 방지부가 형성되고, 상기 입력축에는 상기 제1 곡면부와 대응하는 곡면인 제2 곡면부 및 상기 제1 내회전 방지부와 대응하는 평탄면인 제2 내회전 방지부가 형성된다.
본 발명에 따른 조향 복합 센싱 장치에 의하면, 스티어링 휠에 연결된 입력축에 결합된 마그네트 홀더 및 입력축의 회전 슬립 또는 마그네트 홀더의 자전을 방지하여 입력축의 회전과 동일하게 마그네트 홀더에 결합된 토크 마그네트가 회전할 수 있도록 하여 스티어링 휠의 회전과 대응하여 정확한 보조 조작력을 스티어링 휠에 인가할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조향 복합 센싱 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 마그네트 어셈블리의 사시도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 도 3의 후면도이다.
도 5는 입력축 및 마그네트 어셈블리의 종단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조향 복합 센싱 장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 마그네트 어셈블리의 사시도이다. 도 3은 도 2의 정면도이다. 도 4는 도 3의 후면도이다. 도 5는 입력축 및 마그네트 어셈블리의 종단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 복합 센싱 장치(100)는 케이스(110), 입력축(1), 마그네트 어셈블리(125), 스테이터(130) 및 출력축(4)을 포함한다.
케이스(110)는 제1 케이스(112), 중간 케이스(114) 및 제2 케이스(115)를 포함한다.
제1 케이스(112)는 중간 케이스(114)와 결합되어 내부에 공간부가 형성되며, 제1 케이스(112) 및 중간 케이스(114)에는 관통공이 형성된다. 관통공으로는 입력축(1) 및 마그네트 어셈블리(125)가 삽입된다. 제2 케이스(115)는 중간 케이스(114)의 후면에 배치된다.
중간 케이스(114)의 내부에는 원통 형상의 스테이터 홀더(130)가 장착되고, 스테이터 홀더(130)의 상단면 및 하단면에는 스테이터(131)가 각각 결합 된다.
스테이터(131)의 내부에는 마그네트 어셈블리(125)가 배치된다.
마그네트 어셈블리(125)는 마그네트 홀더(121) 및 토크 마그네트(120)를 포함한다.
마그네트 홀더(121)는 상하면이 개구된 원통 형상으로 형성되며, 마그네트 홀더(121)의 측면은 서로 다른 직경으로 형성된다.
이하, 마그네트 홀더(121) 중 작은 직경으로 형성된 부분을 제1 마그네트 홀더부(121a)로서 정의하기로 하며, 마그네트 홀더(121) 중 큰 직경으로 형성된 부분을 제2 마그네트 홀더(121b)로서 정의하기로 한다.
마그네트 홀더(121) 중 큰 직경으로 형성된 제2 마그네트 홀더(121b)에는 토크 마그네트(120)가 배치된다. 토크 마그네트(120)는 링 형상으로 형성되며, 토크 마그네트(120)는 스테이터(131) 내부에 배치된다.
한편, 마그네트 홀더(121) 중 큰 직경으로 형성된 제2 마그네트 홀더(121b) 및 토크 마그네트(120)의 사이에는 요크(124)가 배치되며, 요크(124)는 금속 림(rim) 형상으로 형성되며 토크 마그네트(120)의 자속 누설을 방지하는 역할을 한다.
마그네트 홀더(121)에는 차량의 스티어링 휠과 연결되어 스티어링 휠과 함께 회전하는 입력축(input shaft,1)이 결합된다.
마그네트 홀더(121)는 입력축(1)과 함께 회전되어야 하며, 마그네트 홀더(121)가 입력축(1)에 대하여 회전 슬립 될 경우 입력축(1)의 회전각과 마그네트 홀더(121)에 배치된 토크 마그네트(120)의 회전각이 서로 다르게 되고 이로 인해 정확한 조향 보조력을 산출하지 못하게 된다.
본 발명의 일실시예에서는 토크 마그네트(120)가 장착된 마그네트 홀더(121) 및 입력축(1)의 회전 슬립을 방지하기 위하여 마그네트 홀더(121)의 제1 마그네트 홀더(121a)는 제1 곡면부(121c) 및 제1 내회전 방지부(122)가 형성된다.
마그네트 홀더(121)의 제1 마그네트 홀더(121a)의 대부분은 제1 곡면부(121c)로 형성되며, 제1 내회전 방지부(122)는 제1 마그네트 홀더(121a)의 일부를 평탄면으로 형성하여 형성되며, 제1 곡면부(121c) 및 평탄면인 제1 내회전 방지부(122)는 상호 연결된다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 마그네트 홀더(121a)에는 적어도 2 개의 제1 내회전 방지부(122)가 형성될 수 있고, 제1 내회전 방지부(122)는 상호 동일한 간격으로 형성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 제1 마그네트 홀더(121a)는 상호 마주하게 배치될 수 있다.
입력축(1)은 제2 곡면부(2a) 및 제2 내회전 방지부(2b)를 포함한다.
제2 곡면부(2a)는 제1 마그네트 홀더(121a)에 형성된 제1 곡면부(121c)와 대응하는 위치에 형성되며, 제2 곡면부(2a) 및 제1 곡면부(121c)는 상호 동일한 곡률로 형성될 수 있다.
입력축(1)의 제2 내회전 방지부(2b)는 제1 마그네트 홀더(121a)에 형성된 제1 내회전 방지부(122)와 대응하는 위치에 형성된다.
제2 곡면부(2a) 및 제2 내회전 방지부(2b)가 형성된 입력축(1)은 제1 마그네트 홀더(121a)에 맞춤 결합되며, 제1 마그네트 홀더(121a)의 제1 내회전 방지부(122) 및 입력축(1)의 제2 내회전 방지부(2b)에 의하여 입력축(1)의 회전에 따른 마그네트 홀더(121)의 회전 슬립 또는 자전을 방지할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 마그네트 어셈블리(125)의 토크 마그네트(120)는 스테이터(131)의 내부에 스테이터(131)와 소정 간격 이격되어 배치된다.
스테이터(131)가 결합된 스테이터 홀더(130)의 하부측에 형성된 결합관(132)에는 차량의 조향 바퀴와 연결된 출력축(4)이 결합된다. 또한, 입력축(1)의 선단에는 조향 핸들이 연결될 수 있고, 입력축(1)과 출력축(4)은 토션바(미도시)를 매개로 연결된다.
운전자에 의하여 스티어링 휠이 회전되면, 입력축(1)이 회전되고, 입력축(1)과 동일하게 마그네트 홀더(121) 및 토크 마그네트(120)도 회전되며, 출력축(4)은 토션바를 통하여 입력축(1)으로부터 회전력을 전달받아 회전되고, 출력축(4)과 동일하게 스테이터 홀더(130) 및 스테이터(131)도 회전된다.
한편, 도로와 바퀴 사이의 마찰저항에 의하여 토션바에는 토크가 발생하며, 이러한 토크에 의하여 토크 마그네트(120)와 스테이터(131)의 회전 각도는 상이해지며, 이러한 회전 각도의 차이에 의하여 토크 마그네트(120)와 스테이터(131) 사이에 발생되는 자기장이 달라지게 되며, 이러한 자기장은 자기 센서(미도시)에 의하여 감지된다. 또한, 상기 자기 센서는 자기장을 집중하는 컬렉터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조향 복합 센싱 장치(100)는 출력축(4)과 함께 회전하는 메인기어(170), 상기 메인기어(170)와 연동하여 회전하는 제 1 및 제 2 보조기어(171, 172), 상기 제 1 및 제 2 보조기어(171, 172)에 각각 장착된 제 1 및 제 2 앵글 마그네트(173, 174)를 포함하는 각도 센싱부를 포함한다.
여기서, 메인기어(170)는 결합관(132)의 외부면에 결합되어, 스테이터 홀더(130)와 함께 회전한다. 메인 기어(170)는 제 1 보조기어(171)와 맞물려 연동하고, 제 1 보조기어(171)는 제 2 보조기어(172)와 맞물려 연동하며, 이때 제 1 보조기어(171)의 기어비와 제 2 보조기어(172)의 기어비는 상호 다르게 형성되며, 제 1 케이스의 하단부에 결합되는 하부 케이스(160)에 결합되어 지지된다.
마그네트 어셈블리(125)의 토크 마그네트(120)는 각도 센싱부의 제 1 및 제 2 앵글 마그네트(173, 174)보다 크기가 크며, 토크 마그네트(120)는 스테이터 홀더(130)의 내부에 위치되고, 제 1 및 제 2 앵글 마그네트(173, 174)는 스테이터 홀더의 외부에 위치되며, 이로 인해 토크 마그네트(120)에서 발생된 자속에 의하여 제 1 및 제 2 앵글 마그네트(173, 174)에서 발생된 자속이 간섭을 받는다.
본 발명의 일 실시에에 따른 조향용 복합 센싱 장치(100)는 상기 제 1 케이스의 하단부에 장착되며 토크 마그네트(120)와 상기 제 1 및 제 2 앵글 마그네트(173, 174)의 자기 간섭을 방지하는 제 1 및 제 2 요크(175, 176)를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 요크(175, 176)는 상기 중간 케이스(140)에 각각 장착될 수 있고, 제 1 및 제2 앵글 마그네트(173, 174)의 수직 상방에 각각 배치될 수 있다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면 스티어링 휠에 연결된 입력축에 결합된 마그네트 홀더 및 입력축의 회전 슬립 또는 마그네트 홀더의 자전을 방지하여 입력축의 회전과 동일하게 마그네트 홀더에 결합된 토크 마그네트가 회전할 수 있도록 하여 스티어링 휠의 회전과 대응하여 정확한 보조 조작력을 스티어링 휠에 인가할 수 있는 효과를 갖는다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100...조향 복합 센싱 장치 110...케이스
1...입력축 125...마그네트 어셈블리
130...스테이터 4...출력축

Claims (4)

  1. 제1 및 제2 케이스들을 포함하는 케이스;
    상기 제1 케이스를 관통하는 입력축;
    상기 입력축에 결합된 마그네트 홀더 및 상기 마그네트 홀더의 외측면에 배치된 토크 마그네트를 포함하는 마그네트 어셈블리;
    상기 토크 마그네트를 감싸는 스테이터; 및
    상기 제2 케이스를 관통하며 토션바를 매개로 상기 입력축과 결합되며 상기 스테이터와 함께 회전되며 각도 센서부가 장착된 출력축을 포함하며,
    상기 마그네트 홀더의 측면에는 곡면으로 형성된 제1 곡면부 및 상기 제1 곡면부와 연결된 평탄면인 제1 내회전 방지부가 형성되고, 상기 입력축에는 상기 제1 곡면부와 대응하는 곡면인 제2 곡면부 및 상기 제1 내회전 방지부와 대응하는 평탄면인 제2 내회전 방지부가 형성된 조향 복합 센싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내회전 방지부는 상기 마그네트 홀더의 상기 측면에 적어도 2 개가 형성된 조향 복합 센싱 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 내회전 방지부들은 상호 마주하게 형성된 조향 복합 센싱 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트 홀더 및 상기 토크 마그네트 사이에 개재된 요크를 포함하는 조향 복합 센싱 장치.
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