KR20150083221A - 토크센서 - Google Patents

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KR20150083221A
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권도욱
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Abstract

본 발명은 토크센서에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 종래 대비 제작 방식의 간편함, 구조의 컴팩트화, 온도 영향성 저하 등을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Description

토크센서{Torque sensor}
본 발명은 토크센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 대비 제작 방식의 간편함, 구조의 컴팩트화, 온도 영향성 저하 등을 도모할 수 있는 토크센서에 관한 것이다.
자동차에는 조향휠이 구비된 축상에 소정의 토크센서가 구비되어서, 조향휠의 회전각과 바퀴의 방향전환을 위한 조향각을 결정하는 회전각 사이의 편차를 측정하고, 그로부터 산출되는 편차만큼 별도의 동력수단으로부터 바퀴의 방향전환에 필요한 구동력이 제공되게 함으로써 운전자가 원하는 방향으로 차량을 안정적으로 운행할 수 있도록 하게 되어 있다.
도 1은 종래 차량용 토크센서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 차량용 토크센서는, 조향휠(101) 쪽으로 연결되는 입력축(103)과 바퀴 쪽으로 연결되는 출력축(105)이 마련되고, 입력축(103)과 출력축(105)을 연결하면서 운전자에 의한 조향휠(101)의 회전 정도에 따라 비틀리는 토션바(107)를 포함하여 구성된다.
즉, 토션바(107)는 일단이 입력축(103)에 결합되는 동시에 타단이 출력축(105)에 결합되게 된다.
그리고 입력축(103)과 출력축(105) 간에는 자성체와 같은 복수의 검출링(109)이 일정간격으로 구성된다. 이 때, 제1검출링(109a)은 조향휠(101) 쪽의 입력축(103) 외주면 상에 결합되어 조향휠(101)과 동일하게 회전가능하게 구성되고, 제2검출링(109c)은 토션바(107)의 중간 외주면 상에, 제3검출링(109f)은 바퀴 쪽의 출력축(105) 외주면 상에 각각 구비되어 조향휠(101)과 한 방향으로 회전하게 이루어진다.
이 때, 제1검출링(109a)의 일면, 즉 제2검출링(109c)과 마주보는 면에는 요철부(109b)가 형성되고, 제2검출링(109c)과 제3검출링(109f) 간에 대응하는 면상에도 요철부(109d,109e)가 각각 형성된다.
또한, 제1검출링(109a)과 제2검출링(109c) 간의 외측면과 제2검출링(109c)과 제3검출링(109f) 간의 외측면 상에는 제1검출코일(111)과 제2검출코일(113)이 각각 권선되며, 이는 차량의 적소에 마련된 신호변환기(117)로 연결되도록 구성된다.
그러나 이러한 구성의 종래 차량용 토크센서는, 복수의 검출링 설치를 위한 별도의 구조변화가 필요하고 핀 박음 등의 작업이 필요하여 제조과정이 복잡한 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 종래 대비 제작 방식의 간편함, 구조의 컴팩트화, 온도 영향성 저하 등을 도모할 수 있는 토크센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 센서기판의 일측에 배치되며 제1축이 결합되는 제1로터를 포함하되, 제1로터는, 환형이며 제1축의 외주면에 형성된 키삽입홈에 삽입되도록 내주면에 경방향 내측으로 돌출키가 형성된 몸체부; 및 몸체부에 일체로 형성되며, 경방향 외측을 향해 방사형으로 뻗은 수개의 날개부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크센서가 제공될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 종래 대비 제작 방식의 간편함, 구조의 컴팩트화, 온도 영향성 저하 등을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 차량용 토크센서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토크센서가 입력축과 출력축에 결합된 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 도 2의 분해 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하는 데 있어서, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토크센서가 입력축과 출력축에 결합된 상태를 보여주는 도면이다. 도 3은 도 2의 단면도이다. 도 4는 도 2의 분해 사시도이다.
이들 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 토크센서(201)는, 센서기판(207)의 일측에 배치되며 제1축(203)이 결합되는 제1로터(209)를 포함하되, 제1로터(209)는, 환형이며 제1축(203)의 외주면에 형성된 키삽입홈(401)에 삽입되도록 내주면에 경방향 내측으로 돌출키(403)가 형성된 몸체부(405); 및 몸체부(405)에 일체로 형성되며, 방사형으로 뻗은 수개의 날개부(407);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는, 제1축(203)을 출력축으로, 제1로터(209)를 출력축에 결합되는 출력축로터로, 제2축(205)을 입력축으로, 센서기판(207)의 타측에 배치되며 제2축(205)이 결합되는 제2로터(211)를 입력축로터로 지정하며, 이해의 편의를 위해 출력축(203), 출력축로터(209), 입력축(205), 입력축로터(211)로 표시한다.
센서기판(207)의 일측에는 출력축로터(209)가 배치되는데, 센서기판(207)은 입력축로터(211)의 날개편(411)과 출력축로터(209)의 날개부(407) 사이의 위치 변화(즉, 날개편(411)에 대해 날개부(407)의 위치가 비틀리는 정도)에 따른 겹침으로부터 신호를 검출할 수 있는 인덕턴스 검출수단으로 구성된다.
한편, 전술한 출력축로터(209)의 구조에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 출력축로터(209)는 환형이되 출력축(203)의 외주면에 형성된 키삽입홈(401)에 삽입되도록 내주면에 경방향 내측으로 돌출키(403)가 형성된 몸체부(405); 및 몸체부(405)에 일체로 형성되며, 방사형으로 뻗은 수개의 날개부(407);를 포함하여 이뤄질 수 있다.
몸체부(405)는 환형으로 형성되는데, 몸체부의 내주면에는 경방향 내측으로 돌출된 돌출키(403)가 형성되어 있으며, 출력축로터(209)가 출력축(203)에 결합될 때, 돌출키(403)가 출력축(203)의 키삽입홈(401)에 삽입됨으로써, 출력축로터(209)와 출력축(203)이 결합됨과 동시에, 출력축(203)과 출력축로터(209) 사이의 슬립이 방지되게 된다.
이러한 돌출키(403)는 하나 또는 2개 이상으로 형성될 수 있고, 키삽입홈(401) 역시 돌출키(403)의 개수에 따라 하나 또는 2개 이상으로 형성될 수 있으며, 돌출키(403)가 복수개로 형성되는 경우, 몸체부(405)의 중심축에 대해 대칭되는 위치에 형성되고, 키삽입홈(401)이 복수개로 형성되는 경우, 출력축(203)의 중심축에 대해 대칭되는 위치에 형성될 수 있다.
물론, 도면들에서는 돌출키(403)와 키삽입홈(401)이 각각 1개씩 형성된 예를 도시하였다.
한편, 몸체부(405)의 내주면에는, 경방향 내측으로 돌출된 돌출압입부(415)가 더 형성될 수 있는데, 이러한 돌출압입부(415)는 몸체부(405)의 내주면에 원주방향으로 이격되며 복수개로 형성되며, 또한 몸체부(405)의 내주면에 원주방향으로 등간격을 이루며 형성될 수 있다.
이와 같이 몸체부(405)의 내주면에 돌출압입부(415)를 형성함으로써, 출력축로터(209)가 출력축(203)에 견고히 결합될 수 있게 된다.
즉, 일예로 몸체부(405)의 중심에서 돌출압입부(415)의 경방향 내주면까지의 거리를 출력축(203) 단부의 외주면 반경보다 미세히 크게 형성하여서, 출력축로터(209)가 출력축(203) 단부에 원활히 끼워지도록 한 후, 돌출압입부(415) 부위를 경방향 내측으로 가압하여서 몸체부(405)의 내주면과 출력축(203) 단부 외주면 사이를 완전히 밀착시켜 출력축로터(209)와 출력축(203) 사이가 견고히 결합되게 할 수 있는 것이다.
물론, 이 때 몸체부(405)의 내주면에 형성된 돌출키(403)는 출력축(203)에 형성된 키삽입홈(401)에 삽입되어 있는 상태가 될 것이다.
이어서, 날개부(407)는 몸체부(405)에 일체로 형성되며, 방사형으로 뻗어 형성되는데, 날개부(407)의 원주방향 폭은 경방향 외측으로 갈수록 점차 증가하는 구조로 이뤄질 수도 있다.
한편, 이와 같이 몸체부(405)와 날개부(407)를 포함하여 이뤄지는 출력축로터(209)는 일예로, 스틸 재질을 이용하여 소결 방식으로 만들어질 수 있으며, 이처럼 출력축로터(209)가 소결 방식으로 제작됨으로써, 종래 대비 제작 방식이 간편해지고, 구조가 컴팩트해지는 효과를 도모할 수 있게 된다.
또한, 출력축로터(209)가 스틸 재질로 만들어짐으로써, 토크센서(201)가 장착된 주변 온도로 인한 영향성이 줄어들게 되며, 정확한 센싱 데이터를 얻을 수 있는 효과도 도모할 수 있게 된다.
이어서, 입력축로터(211)는 입력축(205)에 결합되어서, 조향휠의 회전에 따라 연동되어 회전하는 입력축(205)과 함께 회전하게 된다.
이러한 입력축로터(211)는 입력축(205)의 외주면에 결합되는 원통 형상의 결합부(409); 및 결합부(409)에 경방향 외측으로 뻗어서 형성되되 원주방향으로 요부(凹部)와 철부(凸部)가 교번으로 형성된 날개편(411);을 포함하여 이뤄진다.
여기서, 결합부(409)는 일예로 플라스틱 재질로 만들어질 수 있고, 날개편(411)은 스틸 재질로 만들어질 수 있으며, 날개편(411)이 결합부(409)의 단부에 압입되어서 결합될 수 있다.
이어서, 하우징(213)에는 관통홀(413)이 형성되어 있으며, 입력축(205)은 하우징(213)의 관통홀(413)을 통과하여 구비된다.
또한, 하우징(213)에는 센서기판(207)의 단자결합부(419)를 감쌀 수 있도록 절곡형성된 덮개부(421)가 형성되어 있다.
이어서, 커버(215)는 센서기판(207)을 감싸도록 하우징(213)에 결합되는데, 커버(215)에는 중앙홀(417)이 형성되어 있어서, 입력축(205)이 하우징(213)의 관통홀(413)과 커버(215)의 중앙홀(417)을 통과하여 출력축(203)에 결합되게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 종래 대비 제작 방식의 간편함, 구조의 컴팩트화, 온도 영향성 저하 등을 도모할 수 있는 효과가 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
201 : 토크센서 203 : 제1축
205 : 제2축 207 : 센서기판
209 : 제1로터 211 : 제2로터
213 : 하우징 215 : 커버
401 : 키삽입홈 403 : 돌출키
405 : 몸체부 407 : 날개부
409 : 결합부 411 : 날개편
413 : 관통홀 415 : 돌출압입부
417 : 중앙홀 419 : 단자결합부
421 : 덮개부

Claims (6)

  1. 센서기판의 일측에 배치되며 제1축이 결합되는 제1로터를 포함하되,
    상기 제1로터는,
    환형이며 상기 제1축의 외주면에 형성된 키삽입홈에 삽입되도록 내주면에 경방향 내측으로 돌출키가 형성된 몸체부; 및
    상기 몸체부에 일체로 형성되며, 경방향 외측을 향해 방사형으로 뻗은 수개의 날개부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1축이 압입되어 결합되도록, 상기 몸체부의 내주면에 경방향 내측으로 돌출된 돌출압입부가 형성된 것을 특징으로 하는 토크센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 돌출압입부는,
    상기 몸체부의 내주면에 원주방향으로 이격되며 복수개로 형성된 것을 특징으로 하는 토크센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 돌출압입부는,
    상기 몸체부의 내주면에 원주방향으로 등간격을 이루며 형성된 것을 특징으로 하는 토크센서.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1로터는, 소결 방식으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 토크센서.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서기판의 타측에 배치되며 제2축이 결합되는 제2로터를 더 포함하되,
    상기 제2로터는,
    상기 제2축의 외주면에 결합되는 결합부; 및
    상기 결합부에 경방향 외측으로 뻗어서 형성되되 원주방향으로 요부와 철부가 교번으로 형성된 날개편;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크센서.
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KR20200022732A (ko) * 2018-08-23 2020-03-04 엘지이노텍 주식회사 센싱 장치
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