KR20170071314A - 토크 앵글 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 축 및 제2 축과 연결되는 토크 앵글 센서에 있어서, 제1 케이스; 상기 제1 케이스에 결합하는 제2 케이스; 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치되고, 상기 제1축 및 제2축이 연결되는 토크 센서 모듈; 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치되는 앵글 센서 모듈 및 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치되는 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스 중 어느 하나는 제1 고정부를 포함하고, 상기 기판은 상기 제1 고정부와 결합하는 제2 고정부를 포함하는 토크 앵글 센서를 제공하여, 결합을 위한 별도의 체결부재를 배제시킴으로써, 제조 공정 및 제조 비용을 줄이는 유리한 효과를 제공한다.

Description

토크 앵글 센서{TORQUE ANGLE SENSOR}

실시예는 조향 장치에 사용되는 토크 앵글 센서에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 바퀴와 연결된 스티어링 휠(Steering wheel)을 조작하여 주행 방향을 조작한다. 그러나, 바퀴와 노면과의 저항이 크거나 스티어링의 장애요인 발생시 조작력이 약화되어 신속한 조작이 어려운 경우가 있고, 이를 해결하기 위해 파워 스티어링 시스템(EPS)이 사용된다. 이러한 파워스티어링 장치는 스티어링 휠의 조작에 동력장치를 개입하여 조작의 힘을 경감시키도록 하는 장치이다.

이러한 파워 스티어링 시스템(EPS)은 차속센서, 토크 앵글 센서 및 토크 센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.

토크 앵글 센서는 기능상 토크 센싱 모듈과 앵글(조향각, steering angle) 센싱 모듈로 구분될 수 있다. 각각의 모듈에는 토크를 측정하는 소자와 앵글을 측정하는 소자들이 마련될 수 있으며, 이러한 소자들은 인쇄회로기판에 실장된다. 인쇄회로기판은 케이스에 결합되는데, 일반적으로 스크류와 같은 별도의 체결부재를 통해 케이스에 결합된다.

따라서, 체결부재를 적용함에 따른 제조 공정의 추가와 제조 비용이 증가하는 문제가 발생한다. 또한, 체결부재를 케이스 및 인쇄회로기판에 체결하는 과정에서 제품에 불량이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이에, 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스크류와 같은 체결부재를 사용하지 않고, 인쇄회로기판을 케이스에 결합시킬 수 있는 토크 앵글 센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 실시예는, 제1 축 및 제2 축과 연결되는 토크 앵글 센서에 있어서, 제1 케이스와, 상기 제1 케이스에 결합하는 제2 케이스와, 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치되고, 상기 제1축 및 제2축이 연결되는 토크 센서 모듈과, 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치되는 앵글 센서 모듈 및 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치되는 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스 중 어느 하나는 제1 고정부를 포함하고, 상기 기판은 상기 제1 고정부와 결합하는 제2 고정부를 포함하는 토크 앵글 센서를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 고정부는 상기 제1 케이스에서 돌출된 돌출영역으로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 고정부는 상기 인쇄회로기판에서 상기 제1 고정부가 삽입되는 절개영역으로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 고정부는 상기 인쇄회로기판의 에지에 형성된 홈 형태로 형성되며, 상기 제1 고정부는 상기 제1 케이스의 측벽에서 돌출되어 상기 제1 고정부에 끼움 결합하는 리브 형태로 형성되어, 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부는 상기 제1 방향으로 상기 제1 케이스와 상기 인쇄회로기판을 상호 구속할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 고정부는 상기 인쇄회로기판에 홀 형태로 형성되며, 상기 제1 고정부는 상기 제1 케이스에서 돌출되어 상기 제2 고정부에 삽입되는 돌기 형태로 형성되어, 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부는 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상기 제1 케이스와 상기 인쇄회로기판을 상호 구속할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 고정부는 경사면과 상기 경사면에 끝에 단차면을 가지는 리브 형태일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 케이스는 상기 인쇄회로기판과 결합하는 제3 고정부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제3 고정부는 상기 제2 케이스에서 돌출되어 상기 인쇄회로기판의 하면을 지지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 케이스는 돌출되어 상기 인쇄회로기판과 결합하는 제4 고정부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 인쇄회로기판은 에지에서 홈 형태로 형성되어 상기 제4 고정부와 결합하는 제5 고정부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제4 고정부는 상기 제5 고정부를 지나 상기 제1 케이스에 결합할 수 있다.

실시예에 따르면, 인쇄회로기판과 케이스에 결합부를 구성하여, 결합을 위한 별도의 체결부재를 배제시킴으로써, 제조 공정 및 제조 비용을 줄이는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 인쇄회로기판과 케이스에 구비된 결합부를 좌우유동 방지구성과 아울러 상하유동 방지구성으로 구현하여, 별도의 체결부재를 배제한 상태에서도, 인쇄회로기판과 케이스의 결합력을 높이는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 제1 케이스와 제2 케이스 그리고 중간에 위치한 중간 케이스를 상호 연결하여 케이스의 일체화를 구현하는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 토크 앵글 센서를 도시한 도면,
도 2는 제1 케이스에 결합하는 인쇄회로기판을 도시한 도면,
도 3은 제1 고정부를 도시한 도면,
도 4는 제1 고정부에 결합하는 제 2 고정부를 도시한 도면,
도 5는 상하유동 방지구성으로서, 제1 고정부와 제2 고정부를 도시한 도면,
도 6은 좌우유동 방지구성으로서, 제1 고정부와 제2 고정부를 도시한 도면,
도 7은 제1 고정부와 제2 고정부의 위치를 도시한 도면,
도 8은 제3 고정부와 제4 고정부를 도시한 도면,
도 9는 인쇄회로기판을 지지하는 제3 고정부를 도시한 도면,
도 10은 제4 고정부와 제5 고정부를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 실시예에 따른 토크 앵글 센서를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 제1 케이스(100)와, 중간 케이스(200)와, 제2 케이스(300)와, 토크 센서 모듈(400)과, 앵글 센서 모듈(500)과, 인쇄회로기판(600)을 포함할 수 있다.

제1 케이스(100)와 제2 케이스(300) 사이에 중간 케이스(200)가 배치된다. 그리고 제1 케이스(100)와 제2 케이스(300) 사이에는 토크 센서 모듈(400)과 앵글 센서 모듈(500)이 배치될 수 있다.

토크 센서 모듈(400)은 제1축과 연결되는 로터부(410)와, 제2축과 연결되는 스테이터부(420)를 포함할 수 있다. 또한, 토크 센서 모듈(400)은 로터부(410)와 스테이터부(420)의 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 자기소자와 자기소자와 스테이터부(400) 사이에 배치된 콜렉터 등을 포함할 수 있다.

실시예에서 정의하는 제1축과 제2축 중 어느 하나는 차량의 핸들과 연결된 조향 입력축일 수 있고, 나머지 하나는 차량의 바퀴와 연결된 출력축일 수 있다. 토크 센서 모듈은 제1축과 제2축의 비틀림에 따라 발생하는 자기장을 검출한다.

로터부(410)는 로터 코어가 제1 축에 결합하고, 로터 코어의 외주면에 마그넷이 부착될 수 있다. 로터부(410)는 스테이터부(420)에 회전 가능하게 배치될 수 있다.

스테이터부(420)는 2개의 스테이터링이 마주보는 형태로 배치될 수 있으며, 2개의 스테이터링은 홀더에 수용될 수 있다.

토크 센서 모듈(400)은 로터부(410)와 스테이터부(420)의 상대적 회전에 의해 발생한 자기장을 측정하는 소자를 구비할 수 있으며, 이 소자는 자기저항소자(AMR IC) 및 홀 소자(Hall IC) 중 어느 하나일 수 있다. 이러한 소자는 인쇄회로기판(600)에 연결될 수 있다.

앵글 센서 모듈(500)은 제1축 또는 제2축과 연동 회전하는 메인 기어(510)와, 메인 기어(510)와 기어 결합되는 2개의 서브 기어(520)를 포함할 수 있다. 메인 기어(510)는 제2축과 일체로 회전될 수 있다. 서브 기어(520)는 메인 기어(510)의 회전에 따라 회전된다. 이때, 2개의 서브 기어(520)에는 마그넷이 장착될 수 있다. 인쇄회로기판(600)에는 서브 기어(520)에 장착된 마그넷의 회전에 의해 발생하는 자기장을 측정할 수 있는 소자들이 구비될 수 있으며, 이 소자들은 자기저항소자(AMRIC) 및 홀 소자(Hall IC) 중 어느 하나일 수 있다.

도 2는 제1 케이스에 결합하는 인쇄회로기판을 도시한 도면이다.

인쇄회로기판(600)은 제1 케이스(100)와 제2 케이스(300) 사이에 배치되며, 도 2에서 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(600)은 제1 케이스(100)에 결합할 수 있다. 이때, 별도의 체결부재 없이 인쇄회로기판(600)이 제1 케이스(100)에 결합될 수 있다.

인쇄회로기판(600)과 제1 케이스(100)의 결합을 위해 다음과 같은 구성이 구비될 수 있다.

제1 케이스(100)는 제1 고정부(110)를 포함하고, 인쇄회로기판(600)은 제1 고정부(110)와 결합하는 제2 고정부(610)를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 고정부(110)는 돌출된 돌출 영역으로 실시될 수 있으며, 제2 고정부(610)는 천공되거나 오목하게 절개 형성된 절개 영역으로 실시될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 고정부(110)가 절개 영역으로 실시되며, 제2 고정부(610)가 돌출 영역으로 실시되어도 무방하다.

일례로서, 제1 고정부(110)와 제2 고정부(610)는, 인쇄회로기판(600)의 제1 방향의 유동을 방지하기 위한 구성(이하, 상하유동 방지구성이라 한다.)과, 제2 방향의 유동을 방지하기 위한 구성(좌우유동 방지구성이라 한다)으로 구분될 수 있다. 여기서, 제1 방향이라 함은 로터부(200)의 회전축 방향과 평행한 방향을 의미할 수 있으며, 제2 방향이라 함은 로터부(200)의 회전축 방향과 수직인 방향을 의미할 수 있다.

도 3은 제1 고정부를 도시한 도면이고, 도 4는 제1 고정부에 결합하는 제 2 고정부를 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상하유동 방지구성으로서, 제1 고정부(110)는 제1 케이스(100)의 측벽(113)에서 돌출된 리브(111) 형태로 실시될 수 있으며, 제2 고정부(610)는 인쇄회로기판(600)의 에지에서 절개되어 형성된 홈(611) 형태로 실시될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 좌우유동 방지구성으로서, 제1 고정부(110)는 제1 케이스(100)의 천정에서 돌출된 돌기(112) 형태로 실시될 수 있으며, 제2 고정부(610)는 인쇄회로기판(600)에 형성된 홀(612) 형태로 실시될 수 있다.

도 5는 상하유동 방지구성으로서, 제1 고정부와 제2 고정부를 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 고정부(110)는 제1 케이스(100)의 측벽에서 돌출된 리브(111) 형태로 실시되며, 제2 고정부(610)는 리브(111)가 삽입되는 인쇄회로기판(600)읜 홈(611)으로 실시될 수 있다.

인쇄회로기판(600)은 제1 케이스(100)을 마주보고 장착될 수 있는데, 이때, 리브(111)는 홈(611)과의 접촉 영역이 경사면(111b)으로 형성되어 인쇄회로기판(600)의 에지가 리브(111)를 타고 내려올 수 있도록 형성된다. 그리고 경사면(611)의 끝단에는 단차면(111a)이 형성되어, 리브(111)는 제2 방향(도 5의 A)으로 인쇄회로기판(600)이 움직이지 않도록 제2 케이스(300)와 인쇄회로기판(600)을 상호 구속시키게 된다.

도 6은 좌우유동 방지구성으로서, 제1 고정부와 제2 고정부를 도시한 도면이다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 제1 고정부(110)는 제1 케이스(100)의 천정에서 돌출된 돌기(112) 형태로 실시되며, 제2 고정부(610)는 돌기(112)가 삽입되는 인쇄회로기판(600)의 홈(611)으로 실시될 수 있다.

인쇄회로기판(600)은 제1 케이스(100)을 마주보고 장착될 수 있는데, 이때, 돌기(112)는 홀(612)에 삽입된다. 돌기(112) 및 홀(612)은 상호 접촉면이 크도록 단면이 각형이 되도록 형성될 수 있다. 돌기(112)가 홀(612)에 삽입되면 제1 방향(도 5의 B)으로 인쇄회로기판(600)이 움직이지 않도록 제2 케이스(300)와 인쇄회로기판(600)을 상호 구속시키게 된다.

도 7은 제1 고정부와 제2 고정부의 위치를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 인쇄회로기판(600)은 원형으로 구성되는 제1 케이스(100)의 모양을 고려하여 “ㄱ”자 형태로 굽어 형성될 수 있다. 이에, 제1 케이스(100)에 형성된 리브(111) 및 인쇄회로기판(600)에 형성된 홈(111)은 인쇄회로기판(600)의 절곡 부분을 기준으로 어느 한 측과 다른 한 측에 각각 배치될 수 있다. 그 결과, 도 7의 C방향으로 발생하는 유동뿐 아니라 도 7의 D방향으로 발생하는 유동도 효과적으로 방지할 수 있다.

도 8은 제3 고정부와 제4 고정부를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 제2 케이스(300)는 제3 고정부(310)와 제 4고정부(320)를 포함할 수 있다.

도 9는 인쇄회로기판을 지지하는 제3 고정부를 도시한 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 제3 고정부(310)는 상하유동 방지구성으로서, 인쇄회로기판(600)의 하면을 지지하는 역할을 한다. 구체적으로, 인쇄회로기판(600)에는 서브 기어(520)에 장착된 마그넷에 의한 자력 변화를 감지하는 홀IC가 구비될 수 있는데, 제3 고정부(310)는 이러한 홀IC가 위치하는 인쇄회로기판(600)의 부근을 지지함으로써, 인쇄회로기판(600)의 상하 유동으로 인한 앵글 측정의 오류를 방지하는 역할을 한다.

제3 고정부(310)는 제2 케이스(300)에 돌출되어 인쇄회로기판(600)의 하면과 접하는 블록 형태로 형성될 수 있다. 제3 고정부(310)는 복수 개가 마련될 수 있으며, 홀IC 위치에 대응하여 다양한 형상 및 크기로 변경 실시될 수 있다.

도 10은 제4 고정부와 제5 고정부를 도시한 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 제4 고정부(320)는 좌우유동 방지구성으로서, 인쇄회로기판(600)의 측면을 지지함과 동시에 제1 케이스(100)에 결합하여, 제1 케이스(100)와 중간 케이스(200)와 제2 케이스(300)를 결합시키는 역할을 한다. 제4 고정부(320)의 끝단은 압입을 위해 테이퍼 지게 형성될 수 있다. 인쇄회로기판(600)의 에지에는 홈 형태로 형성되어 제4 고정부(320)가 끼워지는 제5 고정부(620)가 형성될 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 토크 앵글 센서에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 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.

100: 제1 케이스
110: 제1 고정부
111: 리브
112: 돌기
113: 측벽
200: 중간 케이스
300: 제2 케이스
310: 제3 고정부
320: 제4 고정부
400: 토크 센서 모듈
500: 앵글 센서 모듈
600: 인쇄회로기판
610: 제2 고정부
611: 홈
612: 홀
620: 제5 고정부

Claims (11)

1. 제1 축 및 제2 축과 연결되는 토크 앵글 센서에 있어서,
   제1 케이스;
   상기 제1 케이스에 결합하는 제2 케이스;
   상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치되고, 상기 제1축 및 제2축이 연결되는 토크 센서 모듈;
   상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치되는 앵글 센서 모듈 및
   상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치되는 인쇄회로기판을 포함하고,
   상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스 중 어느 하나는 제1 고정부를 포함하고, 상기 기판은 상기 제1 고정부와 결합하는 제2 고정부를 포함하는 토크 앵글 센서.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 고정부는 상기 제1 케이스에서 돌출된 돌출영역으로 형성되는 토크 앵글 센서.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제2 고정부는 상기 인쇄회로기판에서 상기 제1 고정부가 삽입되는 절개영역으로 형성되는 토크 앵글 센서.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제2 고정부는 상기 인쇄회로기판의 에지에 형성된 홈 형태로 형성되며, 상기 제1 고정부는 상기 제1 케이스의 측벽에서 돌출되어 상기 제1 고정부에 끼움 결합하는 리브 형태로 형성되어, 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부는 상기 제1 방향으로 상기 제1 케이스와 상기 인쇄회로기판을 상호 구속하는 토크 앵글 센서.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제2 고정부는 상기 인쇄회로기판에 홀 형태로 형성되며, 상기 제1 고정부는 상기 제1 케이스에서 돌출되어 상기 제2 고정부에 삽입되는 돌기 형태로 형성되어, 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부는 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상기 제1 케이스와 상기 인쇄회로기판을 상호 구속하는 토크 앵글 센서.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제1 고정부는 경사면과 상기 경사면에 끝에 단차면을 가지는 리브 형태인 토크 앵글 센서.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 제2 케이스는 상기 인쇄회로기판과 결합하는 제3 고정부를 포함하는 토크 앵글 센서.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제3 고정부는 상기 제2 케이스에서 돌출되어 상기 인쇄회로기판의 하면을 지지하는 토크 앵글 센서.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 제2 케이스는 돌출되어 상기 인쇄회로기판과 결합하는 제4 고정부를 포함하는 토크 앵글 센서.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 에지에서 홈 형태로 형성되어 상기 제4 고정부와 결합하는 제5 고정부를 포함하는 토크 앵글 센서.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 제4 고정부는 상기 제5 고정부를 지나 상기 제1 케이스에 결합하는 토크 앵글 센서.

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