KR20160148329A - 토크 측정을 위한 등속 조인트 및 등속 조인트를 위한 무선 토크 측정 장치 - Google Patents

토크 측정을 위한 등속 조인트 및 등속 조인트를 위한 무선 토크 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토크 측정을 위한 등속 조인트 및 등속 조인트를 위한 무선 토크 측정 장치에 관한 것으로서, 아우터 레이스의 변형값에 기초하여 드라이브 사프트로부터 인가되는 토크를 측정하는 토크 측정 모듈; 상기 변형값을 무선 신호로 변환하여 외부 수신 장치로 전송하는 측정값 전송 모듈; 및 상기 토크 측정모듈 및 상기 측정값 전송모듈에 전력을 공급하는 전력 공급모듈을 포함하는 무선 토크 측정 장치를 제공한다. 또한, 아우터 레이스의 변형값에 기초하여 드라이브 사프트에 인가되는 토크를 측정하는 토크 측정 모듈; 상기 변형값을 무선 신호로 변환하여 외부 수신 장치로 전송하는 측정값 전송 모듈; 및 전자기장에 의한 유도 전력을 수신하는 수신부를 포함하는 토크 측정을 위한 등속 조인트를 제공한다.

Description

토크 측정을 위한 등속 조인트 및 등속 조인트를 위한 무선 토크 측정 장치{CONSTANT VELOCITY JOINT FOR TORQUE MEASUREMENT AND WIRELESS TORQUE TRANSMISSION DEVICE FOR THE CONSTANT VELOCITY JOINT}
본 발명은 토크 측정을 위한 등속 조인트 및 등속 조인트를 위한 무선 토크 측정 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 등속 조인트에서 발생하는 탄성 변형을 측정하는 토크 측정 모듈 및 측정값 전송 모듈을 구비하는 등속 조인트 및 등속 조인트를 위한 무선 토크 측정 장치에 관한 것이다.
조인트는 회전축의 각도가 서로 다른 회전축에 회전동력(토크)을 전달하기 위한 것으로서, 동력전달 각도가 작은 추진축의 경우에는 후크 조인트, 플렉시블 조인트 등이 사용되고, 동력전달 각도가 큰 전륜 구동차의 구동축의 경우에는 등속 조인트가 사용된다.
전륜 구동 방식 차량에서는 엔진과 트랜스미션의 배치 관계로 인하여 좌우측 드라이브 샤프트의 길이를 비대칭으로 형성하는 것이 일반적이다. 그러나 비대칭의 차이에 의해 좌우측 샤프트에 전가되는 토크의 차이가 발생한다. 이러한 현상을 토크 스티어(torque steer)라고 하며, 토크 스티어 제어 및 차체 자세 제어와 같은 정교한 토크 벡터링 제어를 위해 각 휠에 인가되는 실시간 토크 측정이 요구되고 있는 상황이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상술한 바와 같이 드라이브 샤프트에 인가되는 실시간 토크 값 특정이 가능한 등속 조인트를 제공하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 제1 특징으로서, 아우터 레이스의 변형값에 기초하여 드라이브 사프트로부터 인가되는 토크를 측정하는 토크 측정 모듈; 상기 변형값을 무선 신호로 변환하여 외부 수신 장치로 전송하는 측정값 전송 모듈; 및 상기 토크 측정모듈 및 상기 측정값 전송모듈에 전력을 공급하는 전력 공급모듈을 포함하는 무선 토크 측정 장치를 제공한다.
이때, 상기 토크 측정모듈은 복수의 스트레인 게이지를 포함하고, 각 스트레인 게이지는 상기 아우터 레이스의 외측 표면에 배치될 수 있다.
이때, 상기 전력 공급모듈은 전자기장을 발생하는 송신부; 및 상기 전자기장에 의한 유도 전력을 수신하는 수신부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 송신부는 조향 너클에 배치되고, 상기 수신부는 상기 조향 너클과 대면하는 아웃터 레이스 표면에 배치될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 제2 특징으로서, 아우터 레이스의 변형값에 기초하여 드라이브 사프트에 인가되는 토크를 측정하는 토크 측정 모듈; 상기 변형값을 무선 신호로 변환하여 외부 수신 장치로 전송하는 측정값 전송 모듈; 및 전자기장에 의한 유도 전력을 수신하는 수신부를 포함하는 토크 측정을 위한 등속 조인트를 제공한다.
이때, 상기 토크 측정모듈은 복수의 스트레인 게이지를 포함하고, 각 스트레인 게이지는 상기 아우터 레이스의 외측 표면에 배치될 수 있다.
이때, 상기 수신부는 조향 너클과 대면하는 아웃터 레이스 표면에 배치될 수 있다.
개시된 기술의 실시예들은 다음의 장점을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에 의한 등속 조인트는 등속 조인트의 탄성 변형을 측정하는 토크 측정 모듈 및 측정값 전송 모듈을 포함하며, 각 모듈은 다중 회전체를 위한 무선 전력 공급부에 의해 전력을 공급받으므로 안정적으로 실시간 토크 측정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 등속 조인트를 위한 무선 토크 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 측정 측정값의 무선 전송을 위한 등속 조인트를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 등속 조인트가 조향 너클에 결합되어 무선으로 전력을 수신하는 예를 보여주는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신부의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명에 일 실시예에 따른 전력 수신부의 분해 사시도이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 등속 조인트를 위한 무선 토크 측정 장치의 블록도이다. 본 발명에 따른 무선 토크 측정 장치(1000)는 등속 조인트(400)를 통해 휠에 인가되는 토크를 측정하기 위한 장치이다.
등속 조인트(400)는 회전 구동하며, 브러쉬 방식에 의한 전력 공급이 용이하지 않으므로, 본 발명에 따른 무선 토크 측정 장치(1000)는 무선 전력 방식을 이용하여 등속 조인트에 구비는 토크 측정 모듈(300) 및 측정값 전송 모듈(200)에 전력을 공급한다.
도 1에 도시된 바에 의하면 무선 토크 측정 장치(1000)는 전력 공급 모듈(100), 토크 측정 모듈(300) 및 측정값 전송 모듈(200)을 포함한다.
전력 공급 모듈(100)은 전력 송신부(110), 전력 수신부(120) 및 정전압부(130)를 포함한다.
전력 송신부(110)는 전자기장을 발생하여 전력 수신부(120)로 공급한다.
도 4를 참조하면, 전력 송신부(110)는 케이스(112), 전자기장 발생부(114) 및 케이스 덮개(118)를 포함하여 구성된다.
케이스(112)는 조향 너클(500)의 등속 조인트(400) 수용면에 접하도록 환형을 가지며, 구체적으로 일측면 및 내주연측 면이 개방된 'ㄱ' 형태의 단면을 가지도록 형성되고 이 공간에 전자기장 발생부(114)를 수용한다. 그리고 케이스(112)의 재질은 절연이 되는 재질을 사용한다.
전자기장 발생부(114)는 차량의 전력 공급 장치로부터 전력 공급받아 전자기장을 발생시킨다. 전자기장 발생부(114)는 페라이트에 전자기장 발생코일을 감는 형태로 구성될 수도 있으며, 전자기장 발생코일 단독으로 이루질 수도 있다.
케이스(112)는 전자기장 발생부(114)를 수용할 뿐만 아니라 전자기장 발생부(114)에서 발생된 전자기장이 등속 조인트(400) 방향으로 집중되도록 측면과 후면을 막는 역할을 겸한다.
케이스 덮개(118)는 케이스(112)의 개방된 면을 덮어 전자기장 발생부(114)가 외력이나 다른 물리적으로 영향을 받지 않도록 한다. 구체적으로 케이스 덮개(118)은 'ㄱ'형상의 케이스(112) 에 맞물려 결합되도록 'ㄴ'형태의 단면을 가지도록 형성된다.
전력 수신부(120)는 전력 송신부(110)에서 발생된 전자기장을 수신한다.
도 5를 참조하면, 전력 수신부(120)는 케이스(122), 전자기장 수신부(124) 및 케이스 덮개(128)를 포함하여 구성된다.
도시된 바와 같이 전력 수신부(120)는 등속 조인트(400)에, 보다 상세하게는 아우터레이스에 끼워질 수 있도록 환형으로 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 전력 수신부(120)는 등속 조인트(400)가 조향 너클(500)에 결합되었을 때, 조향 너클(500)에 배치된 전력 송신부(110)가 전력 수신부(120)에 정확히 마주하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
따라서 등속 조인트(400) 장착된 수신부(120)는 송신부(110)에서 발생된 전자기장의 영향으로 전력을 유도 받는다.
케이스(122)는 등속 조인트(400)에 끼워지는 환형으로 일면이 개방된 '∪'형태의 단면을 가지도록 형성한다. 일면이 개방된 수용공간에는 전자기장 수신부(124)가 수용된다.
전자기장 수신부(124)는 케이스(122)의 수용공간에 수용 설치되는데, 케이스(122)의 내측 벽에 감긴 상태로 수용된다. 필요에 따라 전자기장 수신부(124)는 페라이트링(미도시)을 포함할 수 있다. 페라이트 링은 수용공간 내측 면 전체를 덮으면서 수용될 수 있도록 납작하게 형성되며, 와셔(washer)와 같은 형상을 갖는다.
페라이트 링은 전력 송신부(110)에서 발생된 전자기장이 전자기장 수신부(124)에 집중되도록 하여 전자기장의 영향을 극대화하기 위해 설치될 수 있다. 이를 위해 페라이트 링이 케이스(122)의 수용공간 내측에 먼저 수용된 다음에 전자기장 수신부(124)가 설치된다.
케이스 덮개(128)는 케이스(122)의 개방된 일면을 덮어 전자기장 수신부(124)이 외력이나 다른 물리적으로 영향을 받지 않도록 한다.
정전압부(130)는 전력 송신부(110)에 발생된 전자기장의 영향으로 코일에서 전력이 유도된 전력을 직류로 변환하고 안정된 전압을 유지토록하여 이를 토크 측정 모듈(300) 및 측정값 전송모듈(400)에 전력을 공급한다.
도 3에 도시된 바에 의하면 전력 수신부(120)는 등속 조인트(400)의 아우터 레이스에 배치되는 것으로 되어 있으나, 이는 실시예 중의 하나일 뿐으로서 전력 송신부(110) 및 전력 수신부(120)가 배치되는 위치는 조향 너클(500)과 등속 조인트(400)의 형태에 따라 적절히 변형 실시 가능하다.
토크 측정 모듈(300)은 등속 조인트(400)의 변형 값에 기초하여 드라이브 사프트로부터 인가되는 토크를 측정한다. 본 발명에서 토크 측정 모듈(300)은 복수개의 스트레인 게이지(미도시)로 이루어질 수 있다. 각 스트레인 게이지는 등속 조인트(400)에 배치되며, 구체적으로는 탄성 변형 값이 측정이 용이한 아우터 레이스에 배치하는 것이 바람직하다. 이때, 스트레인 게이지가 배치되는 부분은 게이지 장착을 위해 홈 형태로 가공하는 것이 바람직하다.
측정값 전송 모듈(200)은 토크 측정 모듈(300)로부터 전달받은 스트레인 게이지의 변형값을 무선 신호로 변환하여 외부 수신 장치로 전송한다. 측정값 전송 모듈(200)은 등속 조인트(400)의 적절한 위치에 배치될 수 있으나, 무선 신호의 효율적 전송을 위해 외부 수신장치와 인접하게 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어 외부 수신장치는 조향 너클(400)에 배치될 수 있다.
이러한 개시된 기술인 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 개시된 기술의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
1000 : 무선 토크 측정 장치
100 : 전력 공급 모듈
110 : 전력 송신부
120 : 전력 수신부
130 : 정전압부
300 : 토크 측정 모듈
200 : 측정값 전송 모듈
400 : 등속 조인트
500 : 조향 너클

Claims (7)

  1. 아우터 레이스의 변형값에 기초하여 드라이브 사프트로부터 인가되는 토크를 측정하는 토크 측정 모듈;
    상기 변형값을 무선 신호로 변환하여 외부 수신 장치로 전송하는 측정값 전송 모듈; 및
    상기 토크 측정모듈 및 상기 측정값 전송모듈에 전력을 공급하는 전력 공급모듈을 포함하는 무선 토크 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크 측정모듈은 복수의 스트레인 게이지를 포함하고, 각 스트레인 게이지는 상기 아우터 레이스의 외측 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 토크 측정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 공급모듈은 전자기장을 발생하는 송신부; 및
    상기 전자기장에 의한 유도 전력을 수신하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 토크 측정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 송신부는 조향 너클에 배치되고,
    상기 수신부는 상기 조향 너클과 대면하는 아웃터 레이스 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 토크 측정 장치.
  5. 아우터 레이스의 변형값에 기초하여 드라이브 사프트에 인가되는 토크를 측정하는 토크 측정 모듈;
    상기 변형값을 무선 신호로 변환하여 외부 수신 장치로 전송하는 측정값 전송 모듈; 및
    전자기장에 의한 유도 전력을 수신하는 수신부를 포함하는 토크 측정을 위한 등속 조인트.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 토크 측정모듈은 복수의 스트레인 게이지를 포함하고, 각 스트레인 게이지는 상기 아우터 레이스의 외측 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 토크 측정을 위한 등속 조인트.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 수신부는 조향 너클과 대면하는 아웃터 레이스 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 토크 측정을 위한 등속 조인트.
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