WO2016036185A1 - 토크 센서 장치 - Google Patents

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WO2016036185A1
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collector
output shaft
magnet
input shaft
disposed
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PCT/KR2015/009341
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전창남
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대성전기공업 주식회사
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    • G01L25/003—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency for measuring torque

Definitions

  • the present invention relates to a torque sensor, and more particularly to a torque sensor for sensing the applied torque to the shaft having an input shaft and the output shaft.
  • the wheel that is in contact with the road surface also rotates. That is, when the steering steering wheel is rotated in the left direction or the right direction, the wheel rotates in the same direction.
  • the rotational ratios of the steering steering wheel and the wheels are different from each other by the friction force between the wheels and the road surface, and the driver needs a large force to operate the steering steering wheel. Done.
  • a power steering system is provided as a device for assisting such steering power, and among the power steering systems, an EPS system using an electric motor is expanding its application range in passenger vehicles used in real life.
  • a torque sensor measuring a rotation angle deviation between the two to detect torque load between the input shaft side connected to the steering steering wheel and the output shaft side interlocking with the wheel side is provided. It is provided.
  • Torque sensors are largely classified into contact and non-contact methods, and contact methods have recently adopted non-contact torque sensors due to noise and durability deterioration problems.
  • the non-contact torque sensor is largely divided into a magnetoresistance detection method, a magnetostriction detection method, a capacitance detection method, and an optical detection method.
  • a steering steering wheel that is operated by the driver is coupled to the upper end of the input shaft, the lower end of the input shaft is a torsion bar (Torsion) bar) is connected to the top of the output shaft.
  • the lower end of the output shaft is connected to a wheel, and the lower end of the input shaft including the torsion bar and the upper end of the output shaft are protected by a housing on the outside thereof.
  • the aforementioned torque sensor and power means are installed in the housing.
  • the input shaft is provided with a permanent magnet having a polarity crossing at regular intervals.
  • a detection ring of a gear structure corresponding to the number of poles of the permanent magnet is installed on the output shaft, which is a ferromagnetic material capable of generating magnetic induction by the permanent magnet provided in the input shaft.
  • the detection ring has a structure in which a sensor for detecting magnetism is connected. At this time, a change in the area corresponding to each other occurs due to the relative twist between the permanent magnet installed on the input shaft and the detection ring of the gear structure provided on the output shaft. Accordingly, a change in magnetic force is generated in the detection ring, and the sensor detects the change in the magnetic force so that the output shaft senses an angle in which a twist occurs with respect to the input shaft.
  • the non-contact torque sensor according to the prior art has an excessive component and complicated assembly, increasing the possibility of malfunction, increased manufacturing cost, the problem of durability due to the excessive component.
  • An object of the present invention for solving the above problems is to provide a torque sensor device having a structure that can be manufactured with a simple structure, increased sensitivity, increased detection reliability, and reduced manufacturing cost.
  • the torque sensor device of the present invention for achieving the above object is a torque sensor device disposed between the input shaft and the output shaft, to detect the torque between the input shaft and the output shaft through the relative rotational displacement of the input shaft and the output shaft,
  • a housing accommodating an end of the output shaft and fixedly disposed so as to be rotatable relative to the input shaft and the output shaft: a magnet unit connected to one end of either side of the input shaft and the output shaft and accommodated in the housing to be rotatable inside the housing;
  • a collector unit at least partially connected to one end of the other side of the input shaft and the output shaft, the collector unit being rotatably disposed within the housing and forming a magnetic circuit with the magnet unit;
  • a sensing unit disposed on an outer circumferential side of the collector unit and including a torque sensor configured to sense a magnetic field focused through the collector unit, wherein the collector unit comprises: a radial outer circumference at one end of the other side of the input shaft and the output shaft; And a lower collector having a
  • the torque sensor device for detecting the torque between the input shaft and the output shaft through the relative rotational displacement of the input shaft and the output shaft, the end of the input shaft and the output shaft is fixed and disposed
  • a housing rotatable relative to an input shaft and an output shaft a magnet unit connected to one end of either of the input shaft and the output shaft and including a magnet ring accommodated in the housing to be rotatable inside the housing;
  • a collector unit a part of which is connected to one end of the other side of the input shaft and the output shaft, the collector unit being rotatably disposed in the housing and forming a magnetic circuit with the magnet unit;
  • a sensing unit disposed on an outer circumferential side of the collector unit, the sensing unit including a torque sensor configured to sense a magnetic field focused through the collector unit, wherein the collector unit comprises: a lower collector disposed rotatably opposite to the magnet ring; And a fixing collector spaced apart from the lower collector, at the end of
  • the fixing collector comprises: a lower fixing collector disposed to face the lower collector ring and an upper fixing collector disposed opposite to at least a portion of the lower collector teeth with the magnet ring interposed therebetween. You may.
  • the upper fixing collector comprises: an arc-shaped upper fixing plate disposed opposite at least a portion of the lower collector teeth, and an upper fixing terminal extending from an end of the upper fixing plate
  • the lower fixing A fixing collector comprises: an arcuate lower fixing plate disposed opposite at least a portion of the lower collector ring, and a lower fixing terminal extending from an end of the lower fixing plate, wherein the torque sensor comprises the upper fixing terminal and the lower It may be arranged between the fixing terminals.
  • the upper fixing plate may have a longer length in the radial direction of the lower fixing plate and the upper fixing plate.
  • the torque sensor device for detecting the torque between the input shaft and the output shaft through the relative rotational displacement of the input shaft and the output shaft, the end of the input shaft and the output shaft is fixed and disposed
  • a housing rotatable relative to an input shaft and an output shaft a magnet unit connected to one end of either of the input shaft and the output shaft and including a magnet block housed in the housing to be rotatable inside the housing;
  • a collector unit a part of which is connected to one end of the other side of the input shaft and the output shaft, the collector unit being rotatably disposed in the housing and forming a magnetic circuit with the magnet unit;
  • a sensing unit disposed on an outer circumferential side of the collector unit, the sensing unit including a torque sensor configured to sense a magnetic field focused through the collector unit, wherein the collector unit comprises: a lower collector disposed rotatably to face the magnet block; And a fixing collector spaced apart from the lower collector, at the end of which the
  • the fixing collector comprises: a lower fixing collector disposed to face the lower collector ring, and an upper fixing collector disposed opposite to at least a portion of the lower collector teeth with the magnet block therebetween. You may.
  • the upper fixing collector comprises: an arc-shaped upper fixing plate disposed opposite at least a portion of the lower collector teeth, and an upper fixing terminal extending from an end of the upper fixing plate
  • the lower fixing A fixing collector comprises: an arcuate lower fixing plate disposed opposite at least a portion of the lower collector ring, and a lower fixing terminal extending from an end of the lower fixing plate, wherein the torque sensor comprises the upper fixing terminal and the lower It may be arranged between the fixing terminals.
  • the upper fixing plate may have a longer length in the radial direction of the lower fixing plate and the upper fixing plate.
  • the torque sensor device for detecting the torque between the input shaft and the output shaft through the relative rotational displacement of the input shaft and the output shaft, the end of the input shaft and the output shaft is fixed and disposed
  • a housing rotatable relative to an input shaft and an output shaft a magnet unit connected to one end of either of the input shaft and the output shaft and including a magnet ring accommodated in the housing to be rotatable inside the housing;
  • a collector unit connected to one end of the other side of the input shaft and the output shaft, the collector unit being rotatably disposed in the housing to form a magnetic circuit with the magnet unit;
  • a sensing unit disposed on an outer circumferential side of the collector unit, the sensing unit including a torque sensor configured to sense a magnetic field focused through the collector unit, wherein the collector unit comprises: an upper collector disposed toward one of an input shaft and an output shaft; And a lower collector disposed to be spaced apart from the upper collector, and a fixing collector spaced apart from an outer
  • the upper collector comprises: a ring-shaped upper collector ring disposed on a radially outer periphery at one end of the other of the input shaft and the output shaft, and a plurality of upper collector teeth extending apart from an end of the upper collector ring.
  • the lower collector is one of the other of the input shaft and the output shaft.
  • a ring-shaped lower collector ring disposed on a radial outer periphery, and a plurality of lower collector teeth extending apart from an end of the lower collector ring, wherein one of the upper collector teeth and the lower collector teeth comprises an input shaft; It is formed in the axial length direction of the output shaft, the other of the upper collector teeth and the lower collector teeth provides a torque sensor device characterized in that formed in the radial direction of the input shaft and the output shaft.
  • the upper collector teeth may be formed along the longitudinal direction of the output shaft on the output shaft side.
  • two magnet rings may be provided, and lengths in the axial length direction of the input shaft and the output shaft of the magnet ring may be different from each other.
  • a magnet ring having a larger length in the axial length direction of the input shaft and the output shaft of the magnet ring among the magnet rings is disposed on the upper collector teeth side, and the output shaft longitudinal length of the upper collector teeth is the magnet.
  • the length in the axial length direction of the input shaft and the output shaft of the magnet ring in the ring may be larger than the axial length of the large magnet ring.
  • a magnet ring having a smaller length in the axial length direction of the input shaft and the output shaft of the magnet ring, among the magnet rings, is disposed on the lower collector teeth side, and the output shaft radial length of the lower collector teeth is the magnet.
  • the length of the radial reflection of the input shaft and the output shaft of the magnet ring in the ring may be larger than the radial length of the small magnet ring.
  • the magnet ring comprises: an upper magnet ring disposed in correspondence with the upper collector, a lower magnet ring disposed to face the lower collector, and the upper magnet ring and the lower magnet ring
  • the N pole and the S pole are alternately arranged in the circumferential direction, and the aspect ratio ARu of the upper magnet ring may be less than the aspect ratio ABl of the lower magnet ring with respect to the cross section formed in the longitudinal direction of the input shaft and the output shaft.
  • the magnetic force line of the upper magnet is formed in the circumferential direction on the circumferential surface parallel to the longitudinal direction of the input shaft and the output shaft of the upper magnet
  • the magnetic force line of the lower magnet is perpendicular to the input axis and output shaft of the lower magnet It may be formed in the longitudinal direction of the input shaft and the output shaft on one circumferential surface.
  • the torque sensor device according to the present invention having the configuration as described above has the following effects.
  • the torque sensor device of the present invention has a structure in which the collector of the collector unit is vertically arranged to minimize the leakage of magnetic flux through each collector and increase the amount of magnetic flux transmitted to the torque sensor to achieve more accurate torque sensing.
  • a device can be provided.
  • the torque sensor device of the present invention improves or maintains performance through a single lower collector arrangement structure, but significantly reduces material consumption, thereby simplifying a product manufacturing process and significantly reducing manufacturing costs. Can be provided.
  • the torque sensor device of the present invention has a structure that improves or maintains performance through a magnet block structure spaced apart from the magnet ring structure, while significantly reducing material consumption, thereby simplifying a product manufacturing process and significantly reducing manufacturing costs. It is possible to provide a torque sensor device.
  • FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a torque sensor device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is another partially exploded perspective view of a torque sensor device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial state diagram of a torque sensor device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of a torque sensor device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is another partially exploded perspective view of a torque sensor device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic exploded perspective view of a torque sensor device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is another partially exploded perspective view of a torque sensor device according to another embodiment of the present invention.
  • Torque sensor device 10 of the present invention includes a housing 100, a magnet unit 200, a collector unit 300, a sensing unit 400, the torque sensor device 10 of the present invention is the input shaft (2) And a torque disposed between the input shaft 2 and the output shaft 3 through the relative rotational displacement of the input shaft 2 and the output shaft 3.
  • the housing 100 receives end portions of the input shaft 2 and the output shaft 3 and is fixed in position so that they can be rotated relative to the input shaft 2 and the output shaft 3.
  • the housing 100 includes a housing cover 110 and a housing base 120.
  • the housing cover 110 is engaged with the housing base 120 to form an interior space for accommodating other components.
  • the housing cover 110 is disposed on the input shaft side, and the housing base 120 is disposed on the output shaft 3 side opposite to the housing cover 110.
  • a housing cover mounting part (not shown) is provided on an outer circumference of the housing cover 110, and a housing base mounting part (not shown) is disposed on an outer circumference of the housing base 120 to form a structure in which the housing cover 110 is engaged with each other.
  • the housing cover 110 and the housing base 120 have a housing cover through hole 113 and a housing base through hole (not shown) at the center thereof, respectively, so that the input shaft 2 and the output shaft 3, and the input shaft 2 and It allows for a through arrangement of the torsion bar 5 directly connecting the output shaft 3.
  • the magnet unit 200 includes a magnet ring 220 connected to one end of either side of the input shaft 2 and the output shaft 3 to be rotatably disposed in the housing 100.
  • the magnet unit 200 is accommodated therein relative to the housing 100 by being rotated together with the input shaft 2 by being connected to one of the input shaft and the output shaft, that is, the input shaft 2 in this embodiment.
  • a structure is arranged.
  • the magnet unit 200 may be configured in various ways, but in the present embodiment, the magnet unit 200 includes a magnet ring 220.
  • the magnet unit may further include a magnet holder such that the magnet holder supports the magnet ring 220 on the input shaft side.
  • the magnet ring 220 of the present invention has a structure in which N, S, or S, N poles are arranged or magnetized so as to form a magnetic field in the longitudinal direction of the input shaft 2 and the output shaft 3. Form.
  • a plurality of magnet rings may be provided, but in this embodiment, one magnet ring is provided.
  • the N pole and the S pole are alternately disposed in the circumferential direction.
  • the magnet ring 220 is magnetized to form a magnetic field in the longitudinal direction of the input shaft and the output shaft.
  • At least a part of the collector unit 300 is fixedly mounted on the other of the input shaft and the output shaft side, that is, on the output shaft 3 side in the present embodiment, and is disposed to be rotatable relative to the housing 100 together.
  • At least a part of the collector unit 300 is disposed outside the magnet ring 220 in the radial direction of the input shaft 3 and the output shaft 4 to form a magnetic field formed at the magnet ring 220 of the magnet unit 200. Form a magnetic path or transmit the magnetic field to the sensor unit 400 to be focused to achieve a more accurate detection function.
  • the sensing unit 400 is implemented as a torque sensor disposed on the outer circumferential side of the collector unit 300 to sense a magnetic field focused through the collector unit 300, and is implemented as a non-contact type sensor such as a hall sensor. In some cases, the sensing unit may further include a separate sensor.
  • the sensing unit is implemented as one torque sensor, but in some cases, the configuration may include two torque sensors, which may improve sensitivity accuracy and implement a fail safe function through another signal output during one fail. .
  • the collector unit 300 of the present invention includes a lower collector 320 and a fixing collector 330.
  • the lower collector 320 is connected to the output shaft side and rotates together with the output shaft.
  • a lower collector sleeve (not shown) and a lower collector holder (not shown) may be further provided between the lower collector 320 and the output shaft 3.
  • the lower collector sleeve has one end connected to the output shaft 3, and the connection between the lower collector sleeve and the output shaft 3 can be variously coupled in a range that prevents relative rotation between the welder, plastic snap-fit, caulking and the like. Do.
  • the lower collector sleeve may be a steel structure or a synthetic resin structure, and various modifications may be made according to design specifications.
  • a lower collector holder is connected to an outer circumference of the lower collector sleeve.
  • the lower collector holder is a component that connects the lower collector sleeve and the lower collector to implement a connection function that ultimately prevents relative rotation between the input shaft and the lower collector 320.
  • the lower collector 320 uses magnetic materials such as permalloy, silicon steel sheet, and steel sheet, and may be variously modified in materials and manufacturing methods within a range of forming a predetermined structure such as being pressed or cast.
  • Lower collector 320 includes a lower collector ring 321 and a lower collector teeth 323.
  • the lower collector ring 321 has a predetermined ring shape which is formed and disposed in the rotational direction of the output shaft 3.
  • the lower collector teeth 323 are provided in plural and are formed in an inner radial direction on a plane perpendicular to the output shaft 3 from the ends of the lower collector rings 321 and spaced apart along the circumference.
  • the fixing collector 330 is spaced apart from the outer circumference of the upper collector 310 and the lower collector 320 is positioned fixed to the housing 100, each end is disposed with the torque sensor 400 in between.
  • the fixing collector 330 includes an upper fixing collector 340 and a lower fixing collector 350.
  • the upper fixing collector 340 includes an upper fixing plate 341 and an upper fixing terminal 343.
  • the upper fixing plate 341 is disposed on the outer circumferential side of the upper collector 310 in an arc shape, and the upper fixing terminal 343 is disposed toward the torque sensor 400 on the outer circumference of the upper fixing plate 341.
  • the upper fixing plate 34 when viewed in a plane perpendicular to the input axis and the output axis, spaces between the inside and the outside of the upper fixing plate 341 such that the upper fixing plate 341 overlaps the magnet ring 220.
  • the magnet ring 220 may have a value larger than the distance between the inner and outer diameters of the magnet ring 220 to minimize the magnetic flux leakage from the magnet ring 220.
  • the upper fixing terminal 343 is disposed toward the torque sensor 400 on the outer circumference of the upper fixing plate 341.
  • the upper fixing terminal 343 has a predetermined curved shape, and the end thereof is close to the torque sensor 400 to reduce the air gap, thereby increasing the transferability of the collected magnetic flux to the torque sensor 400, thereby providing more accurate sensing. To achieve.
  • the upper fixing plate 341 and the upper fixing terminal 343 are integrally formed. One end of the upper fixing plate 341 is disposed close to the magnet ring 220, and the end of the upper fixing terminal 343 is disposed close to the torque sensor 400 opposite to the upper collector 310.
  • the lower fixing collector 350 includes a lower fixing plate 351 and a lower fixing terminal 353.
  • the overall structure is the same as the upper fixing collector 340 described above, but may have a slightly different configuration in some cases.
  • the lower fixing plate 351 is disposed on the outer circumference of the lower collector 310, and when viewed in a plane perpendicular to the input axis and the output axis, the lower fixing plate 351 has a lower fixing plate 351 of the lower collector 310. More preferably, the distance between the inner and outer sides of the lower fixing plate 351 is greater than the distance between the inner and outer diameters of the lower collector ring 321 so as to overlap the lower collector ring 321. A configuration may be taken to minimize magnetic flux leakage from the ring.
  • the lower fixing terminal 353 is disposed toward the torque sensor 400 on the outer circumference of the lower fixing plate 351.
  • the lower fixing terminal 353 has a predetermined bent shape so that the end portion is close to the torque sensor 400 to reduce the air gap, thereby increasing the transferability of the collected magnetic flux to the torque sensor 400 side to provide more accurate sensing. To achieve.
  • the lower fixing plate 351 and the lower fixing terminal 353 are integrally formed. One end of the lower fixing plate 351 is disposed in proximity to the lower collector 310, and the end of the lower fixing terminal 353 is disposed in proximity to the torque sensor 400 on the opposite side of the lower collector 310.
  • the upper fixing collector plate and the lower fixing collector plate may have a structure in which the length in the radial direction is different from each other and the length of the upper fixing plate is longer.
  • a feature of the present invention is one magnet ring and one lower collector corresponding thereto, and a fixed collector fixing structure.
  • the present invention can achieve cost reduction and maintain or improve torque sensing performance.
  • the torque sensor senses the change in the magnetic field and The amount of torsion torsion can be detected.
  • the present invention may take a structure other than the magnet ring as in the embodiment of FIGS. 1 to 3, that is, a structure implemented by a magnet unit having a magnet block, which will be described later with reference to FIGS. 4 and 5.
  • a structure implemented by a magnet unit having a magnet block which will be described later with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the overlapping description using the same reference numerals and names is omitted.
  • the magnet unit 200 of another embodiment of the present invention is connected to one end of either side of the input shaft 2 and the output shaft 3 so as to be rotatable inside the housing 100. And a magnet block 220 arranged to be received.
  • the magnet unit 200 is accommodated therein relative to the housing 100 by being rotated together with the input shaft 2 by being connected to one of the input shaft and the output shaft, that is, the input shaft 2 in this embodiment.
  • the magnet unit 200 may be configured in various ways, but in the present embodiment, the magnet unit 200 includes a magnet block 220.
  • the magnet unit may further include a magnet holder such that the magnet holder supports the magnet block 220 on the input shaft side.
  • the magnet block 220 of the present invention forms a structure in which different polarities are arranged in the circumferential direction of the input shaft 2 and the output shaft 3, that is, a structure in which N, S, S, or N poles are arranged or magnetized in the circumferential direction. do.
  • a plurality of magnet blocks are provided, and have a structure in which the magnet blocks are circumferentially spaced in the rotation directions of the input shaft and the output shaft.
  • the plurality of magnet blocks may have a structure that is arranged evenly at equal intervals, but in the preceding embodiment, one magnet ring is provided.
  • each magnet block is formed by magnetizing the N pole and the S pole in the vertical direction, that is, the length direction of the input shaft and the output shaft, and the magnet block 220 has the length direction of the input shaft and the output shaft. Magnetic field is formed.
  • At least a part of the collector unit 300 is fixedly mounted on the other of the input shaft and the output shaft side, that is, on the output shaft 3 side in the present embodiment, and is disposed to be rotatable relative to the housing 100 together.
  • At least a part of the collector unit 300 may be disposed outside the magnet block 220 in the radial direction of the input shaft 3 and the output shaft 4 to form a magnetic field formed in the magnet block 220 of the magnet unit 200. Form a magnetic path or transmit the magnetic field to the sensor unit 400 to be focused to achieve a more accurate detection function.
  • the sensing unit 400 is disposed on the outer circumferential side of the collector unit 300 and implemented as a torque sensor that senses a magnetic field focused through the collector unit 300. In some cases, the sensing unit may further include a separate sensor.
  • the sensing unit is implemented as one torque sensor, but in some cases, the configuration may include two torque sensors, which may improve sensitivity accuracy and implement a fail safe function through another signal output during one fail. .
  • the collector unit 300 of the present invention includes a lower collector 320 and a fixing collector 330.
  • the lower collector 320 is connected to the output shaft side and rotates together with the output shaft.
  • a lower collector sleeve (not shown) and a lower collector holder (not shown) may be further provided between the lower collector 320 and the output shaft 3.
  • the lower collector sleeve has one end connected to the output shaft 3, and the connection between the lower collector sleeve and the output shaft 3 can be variously coupled in a range that prevents relative rotation between the welder, plastic snap-fit, caulking and the like. Do.
  • the lower collector sleeve may be a steel structure or a synthetic resin structure, and various modifications may be made according to design specifications.
  • a lower collector holder is connected to an outer circumference of the lower collector sleeve.
  • the lower collector holder is a component that connects the lower collector sleeve and the lower collector to implement a connection function that ultimately prevents relative rotation between the input shaft and the lower collector 320.
  • the lower collector 320 uses magnetic materials such as permalloy, silicon steel sheet, and steel sheet, and may be variously modified in materials and manufacturing methods within a range of forming a predetermined structure such as being pressed or cast.
  • Lower collector 320 includes a lower collector ring 321 and a lower collector teeth 323.
  • the lower collector ring 321 has a predetermined ring shape which is formed and disposed in the rotational direction of the output shaft 3.
  • the lower collector teeth 323 are provided in plural and are formed in an inner radial direction on a plane perpendicular to the output shaft 3 from the ends of the lower collector rings 321 and spaced apart along the circumference.
  • the fixing collector 330 is spaced apart from the outer circumference of the upper collector 310 and the lower collector 320 is positioned fixed to the housing 100, each end is disposed with the torque sensor 400 in between.
  • the fixing collector 330 includes an upper fixing collector 340 and a lower fixing collector 350.
  • the upper fixing collector 340 includes an upper fixing plate 341 and an upper fixing terminal 343.
  • the upper fixing plate 341 is disposed on the outer circumferential side of the upper collector 310 in an arc shape, and the upper fixing terminal 343 is disposed toward the torque sensor 400 on the outer circumference of the upper fixing plate 341.
  • the upper fixing plate 341 When viewed on a plane perpendicular to the input axis and the output axis, the upper fixing plate 341 has a gap between the inside and the outside of the upper fixing plate 341 such that the upper fixing plate 341 overlaps the magnet block 220.
  • the magnetic block 220 may have a value larger than a distance between the inner diameter and the outer diameter of the magnet block 220 to minimize the magnetic flux leakage from the magnet block 220.
  • the upper fixing terminal 343 is disposed toward the torque sensor 400 on the outer circumference of the upper fixing plate 341.
  • the upper fixing terminal 343 has a predetermined curved shape, and the end thereof is close to the torque sensor 400 to reduce the air gap, thereby increasing the transferability of the collected magnetic flux to the torque sensor 400, thereby providing more accurate sensing. To achieve.
  • the upper fixing plate 341 and the upper fixing terminal 343 are integrally formed. One end of the upper fixing plate 341 is disposed close to the magnet block 220, and an end of the upper fixing terminal 343 is disposed close to the torque sensor 400 opposite to the upper collector 310.
  • the lower fixing collector 350 includes a lower fixing plate 351 and a lower fixing terminal 353.
  • the overall structure is the same as the upper fixing collector 340 described above, but may have a slightly different configuration in some cases.
  • the lower fixing plate 351 is disposed on the outer circumference of the lower collector 310, and when viewed in a plane perpendicular to the input axis and the output axis, the lower fixing plate 351 has a lower fixing plate 351 of the lower collector 310. More preferably, the distance between the inner and outer sides of the lower fixing plate 351 is greater than the distance between the inner and outer diameters of the lower collector ring 321 so as to overlap the lower collector ring 321. A configuration may be taken to minimize magnetic flux leakage from the ring.
  • the lower fixing terminal 353 is disposed toward the torque sensor 400 on the outer circumference of the lower fixing plate 351.
  • the lower fixing terminal 353 has a predetermined bent shape so that the end portion is close to the torque sensor 400 to reduce the air gap, thereby increasing the transferability of the collected magnetic flux to the torque sensor 400 side to provide more accurate sensing. To achieve.
  • the lower fixing plate 351 and the lower fixing terminal 353 are integrally formed. One end of the lower fixing plate 351 is disposed in proximity to the lower collector 310, and the end of the lower fixing terminal 353 is disposed in proximity to the torque sensor 400 on the opposite side of the lower collector 310.
  • the upper fixing collector plate and the lower fixing collector plate may have a structure in which the length in the radial direction is different from each other and the length of the upper fixing plate is longer.
  • a feature of the present invention is one magnet block and one lower collector corresponding thereto, and a fixed collector fixing structure.
  • the present invention can achieve cost reduction and maintain or improve torque sensing performance.
  • the N pole and the S pole of the magnetic flux collected by the lower collector are disposed at 50:50 to form a magnetic neutral state.
  • the torque sensor senses the change in the magnetic field and The amount of torsion torsion can be detected.
  • the collector unit may further include an upper collector.
  • the same to substantially the same to the equivalent components are given the same name and the same reference numerals and duplicate descriptions are omitted.
  • a torque sensor device 10 according to another embodiment of the present invention includes a housing 100, a magnet unit 200, a collector unit 300, and a sensing unit 400.
  • the torque sensor device 10 of the present invention is disposed between the input shaft (2) and the output shaft (3) between the input shaft (2) and the output shaft (3) through the relative rotational displacement of the input shaft (2) and the output shaft (3) Detect torque
  • the magnet unit 200 in the present embodiment includes a magnet ring 220 connected to one end of either side of the input shaft 2 and the output shaft 3 so as to be rotatably accommodated inside the housing 100. .
  • the magnet unit 200 is accommodated therein relative to the housing 100 by being rotated together with the input shaft 2 by being connected to one of the input shaft and the output shaft, that is, the input shaft 2 in this embodiment.
  • a structure is arranged.
  • the magnet unit 200 may be configured in various ways, but in the present embodiment, the magnet unit 200 includes a magnet ring 220.
  • the magnet unit may further include a magnet holder such that the magnet holder supports the magnet ring 220 on the input shaft side.
  • the magnet ring 220 of the present invention forms a structure in which different polarities are arranged in the circumferential direction of the input shaft 2 and the output shaft 3, that is, a structure in which N, S, S, or N poles are arranged or magnetized in the circumferential direction. do.
  • a plurality of magnet rings are provided. More specifically, two magnetic rings are provided, and the magnet ring 220 includes an upper magnet ring 2210 and a lower magnet ring 2220.
  • the upper magnet ring 2210 is disposed corresponding to the upper collector 310 of the collector unit described below, and the lower magnet ring 2220 is disposed facing the lower collector 320, and the upper magnet ring 2210 and the lower magnet are arranged.
  • the ring 2220 has N poles and S poles alternately arranged in the circumferential direction, and the aspect ratio ARu of the upper magnet ring 2210 is a lower magnet ring with respect to a cross section formed in the longitudinal direction of the input shaft 2 and the output shaft 3. It has a value less than the aspect ratio AR1 of 2220.
  • both the upper magnet 2210 and the lower magnet 2210 are formed with magnetic force lines, as shown in FIG.
  • the magnetic force lines of the lower magnet 2220 are formed in the circumferential direction on the circumferential surface parallel to the longitudinal direction of the input shaft 2 and the output shaft 3 on the main surface to form magnetic force lines with other polarities adjacent to each other.
  • Magnetic force lines with other polarities are formed, and are formed in the longitudinal direction of the input shaft 2 and the output shaft 3 on the circumferential surfaces perpendicular to the input shaft 2 and the output shaft 3.
  • the upper magnet 2210 is mainly formed of the magnetic field between the adjacent polarity on the outer and inner surfaces
  • the lower magnet 2220 is mainly formed of the magnetic field on the surface facing the input shaft and the output shaft.
  • At least a part of the collector unit 300 is fixedly mounted on the other of the input shaft and the output shaft side, that is, on the output shaft 3 side in the present embodiment, and is disposed to be rotatable relative to the housing 100 together.
  • At least a part of the collector unit 300 is disposed outside the magnet ring 220 in the radial direction of the input shaft 3 and the output shaft 4 to form a magnetic field formed at the magnet ring 220 of the magnet unit 200. Form a magnetic path or transmit the magnetic field to the sensor unit 400 to be focused to achieve a more accurate detection function.
  • the sensing unit 400 is disposed on the outer circumferential side of the collector unit 300 and implemented as a torque sensor that senses a magnetic field focused through the collector unit 300. In some cases, the sensing unit may further include a separate sensor.
  • the sensing unit is implemented as one torque sensor, but in some cases, the configuration may include two torque sensors, which may improve sensitivity accuracy and implement a fail safe function through another signal output during one fail. .
  • the collector unit 300 of the present invention includes an upper collector 310, a lower collector 320, and a fixing collector 330.
  • the upper collector 310 is disposed toward one of the input shaft and the output shaft, and the lower collector 320 is disposed to be spaced apart from the upper collector 310, and the fixing collector 330 is the upper collector 310 and the lower collector ( Spaced apart from the outer circumference of the 320 is positioned fixed to the housing 100, each end is disposed with a sensing unit 400, which is implemented by a torque sensor therebetween.
  • the upper collector 310 includes an upper collector ring 311 and an upper collector teeth 313.
  • the upper collector ring 311 has a predetermined ring shape which is formed on the other side of the input shaft 2 and the output shaft, that is, on the radially outer periphery of the output shaft 3 in this embodiment.
  • the upper collector teeth 313 are provided in plural and are formed in the longitudinal direction of the output shaft 2 from the end of the upper collector ring 311 but spaced apart in the circumferential direction.
  • the lower collector 320 is connected to the output shaft side and rotates together with the output shaft.
  • a lower collector sleeve (not shown) and a lower collector holder (not shown) may be further provided between the lower collector 320 and the output shaft 3, which may take the same configuration even in the case of the upper collector described above.
  • the lower collector sleeve has one end connected to the output shaft 3, and the connection between the lower collector sleeve and the output shaft 3 can be variously coupled in a range that prevents relative rotation between the welder, plastic snap-fit, caulking and the like. Do.
  • the lower collector sleeve may be a steel structure or a synthetic resin structure, and various modifications may be made according to design specifications.
  • a lower collector holder is connected to an outer circumference of the lower collector sleeve.
  • the lower collector holder is a component that connects the lower collector sleeve and the lower collector to implement a connection function that ultimately prevents relative rotation between the input shaft and the lower collector 320.
  • Lower collector 320 includes a lower collector ring 321 and a lower collector teeth 323.
  • the lower collector ring 321 has a predetermined ring shape which is formed and disposed in the rotational direction of the output shaft 3.
  • the lower collector teeth 323 are provided in plural and are formed in an inner radial direction on a plane perpendicular to the output shaft 3 from the ends of the lower collector rings 321 and spaced apart along the circumference.
  • the upper collector teeth and the lower collector teeth form a vertical arrangement relationship.
  • a plurality of magnet rings are provided. More specifically, two magnet rings are provided, and the magnet ring 220 includes an upper magnet ring 2210 and a lower magnet ring 2220.
  • the lengths of the upper magnet ring 2210 and the lower magnet ring 2220 in the longitudinal direction of the input shaft and the output shaft are different from each other. That is, the length t1 in the longitudinal direction of the input shaft and the output shaft of the upper magnet ring 2210 has a value greater than the length t2 of the input shaft and the output shaft of the lower magnet ring 2220.
  • the length l2 in the longitudinal direction perpendicular to the input axis and the output axis of the lower collector teeth 323 is greater than the length d2 in the direction perpendicular to the input axis and the output axis of the lower magnet ring 2210. It may be provided to facilitate the collection of the magnetic field from the lower magnet ring 2210.
  • the fixing collector 330 is spaced apart from the outer circumference of the upper collector 310 and the lower collector 320 is positioned fixed to the housing 100, each end is disposed with the torque sensor 400 in between.
  • the fixing collector 330 includes an upper fixing collector 340 and a lower fixing collector 350.
  • the upper fixing collector 340 includes an upper fixing plate 341 and an upper fixing terminal 343.
  • the upper fixing plate 341 is disposed on the outer circumferential side of the upper collector 310, and the upper fixing terminal 343 is disposed toward the torque sensor 400 on the outer circumference of the upper fixing plate 341.
  • the upper fixing plate 341 is more preferably an upper fixing plate 341 such that the upper fixing plate 341 overlaps the upper collector ring 311 of the upper collector 310.
  • the gap between the inner and outer sides of the upper collector ring 311 may have a value larger than the gap between the inner diameter and the outer diameter of the upper collector ring 311 to minimize the magnetic flux leakage from the upper collector ring.
  • the upper fixing terminal 343 has a predetermined curved shape, and the end thereof is close to the torque sensor 400 to reduce the air gap, thereby increasing the transferability of the collected magnetic flux to the torque sensor 400, thereby providing more accurate sensing. To achieve.
  • the upper fixing plate 341 and the upper fixing terminal 343 are integrally formed. One end of the upper fixing plate 341 is disposed close to the upper collector 310, and the end of the upper fixing terminal 343 is disposed close to the torque sensor 400 on the opposite side of the upper collector 310.
  • the lower fixing collector 350 includes a lower fixing plate 351 and a lower fixing terminal 353.
  • the overall structure is the same as the upper fixing collector 340 described above, but may have a slightly different configuration in some cases.
  • the lower fixing plate 351 is disposed on the outer circumference of the lower collector 310,
  • the lower fixing plate 351 is more preferably a lower fixing plate 351 such that the lower fixing plate 351 overlaps the lower collector ring 321 of the lower collector 310.
  • the gap between the inner and outer sides of the lower collector ring 321 may have a value larger than the interval between the inner diameter and the outer diameter of the lower collector ring 321 to minimize the magnetic flux leakage from the lower collector ring.
  • the lower fixing terminal 353 is disposed toward the torque sensor 400 on the outer circumference of the lower fixing plate 351.
  • the lower fixing terminal 353 has a predetermined bent shape so that the end portion is close to the torque sensor 400 to reduce the air gap, thereby increasing the transferability of the collected magnetic flux to the torque sensor 400 side to provide more accurate sensing. To achieve.
  • the lower fixing plate 351 and the lower fixing terminal 353 are integrally formed. One end of the lower fixing plate 351 is disposed in proximity to the lower collector 310, and the end of the lower fixing terminal 353 is disposed in proximity to the torque sensor 400 on the opposite side of the lower collector 310.
  • the present invention is capable of various modifications in the range of detecting the torque applied to the shaft through a non-contact method.
  • the present invention can be utilized in various industrial technologies, such as a torque sensor such as an electric bicycle or an electric two-wheeled vehicle in addition to the steering shaft of the vehicle in the range of detecting the torque applied to the shaft through a non-contact method.
  • a torque sensor such as an electric bicycle or an electric two-wheeled vehicle in addition to the steering shaft of the vehicle in the range of detecting the torque applied to the shaft through a non-contact method.

Landscapes

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Abstract

본 발명의 토크 센서 장치는, 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서, 입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징: 입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 유니트; 적어도 일부가 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어, 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 배치되고 상기 마그네트 유니트와의 자기 회로를 형성하는 컬렉터 유니트; 상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트;를 포함하고, 상기 컬렉터 유니트는: 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 일단에 반경 방향 외주 상에 배치되는 링 형상의 로워 컬렉터 링을 구비하는 로워 컬렉터를 포함한다.

Description

토크 센서 장치
본 발명은 토크 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입력축과 출력축을 구비하는 샤프트에 대한 인가 토크를 감지하는 토크 센서에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 주행 또는 정지시에 조향스티어링 휠을 회전시킴에 따라 노면과 접촉하고 있는 바퀴도 회전하게 된다. 즉, 상기 조향스티어링 휠을 좌측 방향 또는 우측 방향으로 회전시키게 되면 이와 동일한 방향으로 바퀴가 회전하게 된다. 그런데, 상기 바퀴는 노면과 접촉된 상태이기 때문에 상기 바퀴와 상기 노면 사이의 마찰력에 의해서 상기 조향스티어링 휠과 상기 바퀴의 회전비는 서로 상이하게 되어 운전자는 상기 조향스티어링 휠을 조작함에 있어 큰 힘을 필요로 하게 된다.
이와 같은 조향력을 보조하는 장치로서 파워 스티어링 시스템(PS;Power Steering System)이 구비되며, 파워 스티어링 시스템 중에서도 전동 모터를 이용하는 EPS 방식이 실생활에서 사용되는 승용 차량 등에서 적용 범위를 넓혀 가고 있다.
이와 같은 파워 스티어링 시스템에 있어 동력 보조를 위하여, 조향 스티어링 휠과 연결되는 입력축 측과 차륜 측과 연동하는 출력축 측 간의 토크 부하를 감지하기 위하여 양자 간의 회전각 편차를 측정하는 토크센서(Torque sensor)가 구비된다.
토크센서는 접촉방식과 비접촉식방식으로 크게 구분되는데, 접촉방식은 소음과 내구성의 저하문제로 인해 최근에는 비접촉식방식의 토크센서를 채택하고 있다. 또한, 비접촉식방식의 토크센서는 크게 자기저항 검출방식, 자기변형 검출방식, 정전용량 검출방식, 그리고 광학식 검출방식으로 구분된다.
한편, 종래에 제공되고 있는 전기식 동력 조향장치에 구비된 자기저항 검출방식의 토크센서는, 운전자가 조작하게 되는 조향스티어링 휠이 입력 샤프트의 상단에 결합되고, 상기 입력 샤프트의 하단은 토션바(Torsion bar)에 의해 출력 샤프트의 상단과 연결된다. 그리고, 상기 출력 샤프트의 하단은 바퀴와 연결되고, 상기 토션바를 포함하는 상기 입력 샤프트의 하단과 상기 출력 샤프트의 상단은 그 외부에 하우징으로 보호된다. 또한, 상기 하우징의 내부에는 앞서 언급한 토크센서 및 동력수단이 설치된다. 여기서, 상기 입력 샤프트에는 일정한 간격마다 교차되는 극성을 갖는 영구마그네트가 구비된다. 그리고, 상기 입력 샤프트에 구비된 영구마그네트에 의해 자기 유도 발생이 가능한 강자성체의 물질로 영구마그네트의 극수에 상응하는 치차 구조물의 검출링이 출력 샤프트에 설치된다. 그리고, 상기 검출링에는 자기를 검출하는 센서가 연결되는 구조로 이루어진다. 이때, 입력 샤프트에 설치된 영구마그네트와 출력 샤프트에 설치된 치차 구조물의 검출링 사이에서 상대적인 비틀림에 의해 서로 대응하는 면적의 변화가 발생된다. 따라서, 상기 검출링에는 자력의 변화가 발생되고, 이 자력의 변화를 상기 센서가 검출하게 되어 출력 샤프트가 입력 샤프트에 대하여 비틀림이 발생된 각을 감지하게 된다.
하지만, 종래 기술에 따른 비접촉 방식의 토크 센서는 구성요소가 과다하고 조립이 복잡하여 오작동 가능성이 증대되고, 제조 원가가 증대되었으며, 구성요소의 과다로 인한 내구 연한의 문제점이 노출되었다.
또한, 종래 기술의 경우 영구자석과 이에 대응하는 두 개의 투쓰링이 서로 엇갈려 설치되어 누설 자속이 증대되는 문제점을 수반하였다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 간단한 구조로 제조 가능하고 감도를 증대시키고 감지 신뢰성을 증대시키며, 제조 원가를 절감시킨 구조의 토크 센서 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토크 센서 장치는, 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서, 입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징: 입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 유니트; 적어도 일부가 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어, 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 배치되고 상기 마그네트 유니트와의 자기 회로를 형성하는 컬렉터 유니트; 상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트;를 포함하고, 상기 컬렉터 유니트는: 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 일단에 반경 방향 외주 상에 배치되는 링 형상의 로워 컬렉터 링을 구비하는 로워 컬렉터를 포함할 수 있다.
상기 토크센서 장치에 있어서, 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서, 입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징: 입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 링을 포함하는 마그네트 유니트; 일부가 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어, 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 배치되고 상기 마그네트 유니트와의 자기 회로를 형성하는 컬렉터 유니트; 상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트;를 포함하고, 상기 컬렉터 유니트는: 상기 마그네트 링과 대향하여 회동 가능하게 배치되는 로워 컬렉터와, 상기 로워 컬렉터에 이격 배치되고 단부에 상기 토크 센서가 배치되고, 상기 하우징에 고정 배치되는 픽싱 컬렉터를 구비하고, 상기 로워 컬렉터는: 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 일단에 반경 방향 외주 상에 배치되는 링 형상의 로워 컬렉터 링과, 상기 로워 컬렉터 링의 단부로부터 연장 이격 형성되는 복수 개의 로워 컬렉터 티쓰를 구비하고, 상기 로워 컬렉터 티쓰는 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 반경 방향으로 형성될 수도 있다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 픽싱 컬렉터는: 상기 로워 컬렉터 링을 마주하여 이격 배치되는 로워 픽싱 컬렉터와, 상기 마그네트 링을 사이에 두고 상기 로워 컬렉터 티쓰의 적어도 일부와 대향 배치되는 어퍼 픽싱 컬렉터를 구비할 수도 있다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 어퍼 픽싱 컬렉터는: 상기 로워 컬렉터 티쓰의 적어도 일부에 대향 배치되는 호상의 어퍼 픽싱 플레이트와, 상기 어퍼 픽싱 플레이트의 단부에서 연장 형성되는 어퍼 픽싱 터미널을 구비하고, 상기 로워 픽싱 컬렉터는: 상기 로워 컬렉터 링의 적어도 일부에 대향 배치되는 호상의 로워 픽싱 플레이트와, 상기 로워 픽싱 플레이트의 단부에서 연장 형성되는 로워 픽싱 터미널을 구비하고, 상기 토크 센서는 상기 어퍼 픽싱 터미널과 상기 로워 픽싱 터미널 사이에 배치될 수도 있다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 로워 픽싱 플레이트와 상기 어퍼 픽싱 플레이트의 반경 방향상 길이는 상기 어퍼 픽싱 플레이트가 더 길 수도 있다.
상기 토크센서 장치에 있어서, 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서, 입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징: 입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 블록을 포함하는 마그네트 유니트; 일부가 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어, 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 배치되고 상기 마그네트 유니트와의 자기 회로를 형성하는 컬렉터 유니트; 상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트;를 포함하고, 상기 컬렉터 유니트는: 상기 마그네트 블록과 대향하여 회동 가능하게 배치되는 로워 컬렉터와, 상기 로워 컬렉터에 이격 배치되고 단부에 상기 토크 센서가 배치되고, 상기 하우징에 고정 배치되는 픽싱 컬렉터를 구비하고, 상기 로워 컬렉터는: 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 일단에 반경 방향 외주 상에 배치되는 링 형상의 로워 컬렉터 링과, 상기 로워 컬렉터 링의 단부로부터 연장 이격 형성되는 복수 개의 로워 컬렉터 티쓰를 구비하고, 상기 로워 컬렉터 티쓰는 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 반경 방향으로 형성될 수도 있다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 픽싱 컬렉터는: 상기 로워 컬렉터 링을 마주하여 이격 배치되는 로워 픽싱 컬렉터와, 상기 마그네트 블록을 사이에 두고 상기 로워 컬렉터 티쓰의 적어도 일부와 대향 배치되는 어퍼 픽싱 컬렉터를 구비할 수도 있다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 어퍼 픽싱 컬렉터는: 상기 로워 컬렉터 티쓰의 적어도 일부에 대향 배치되는 호상의 어퍼 픽싱 플레이트와, 상기 어퍼 픽싱 플레이트의 단부에서 연장 형성되는 어퍼 픽싱 터미널을 구비하고, 상기 로워 픽싱 컬렉터는: 상기 로워 컬렉터 링의 적어도 일부에 대향 배치되는 호상의 로워 픽싱 플레이트와, 상기 로워 픽싱 플레이트의 단부에서 연장 형성되는 로워 픽싱 터미널을 구비하고, 상기 토크 센서는 상기 어퍼 픽싱 터미널과 상기 로워 픽싱 터미널 사이에 배치될 수도 있다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 로워 픽싱 플레이트와 상기 어퍼 픽싱 플레이트의 반경 방향상 길이는 상기 어퍼 픽싱 플레이트가 더 길 수도 있다.
상기 토크센서 장치에 있어서, 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서, 입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징: 입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 링을 포함하는 마그네트 유니트; 일부가 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어,상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 배치되어 상기 마그네트 유니트와의 자기 회로를 형성하는 컬렉터 유니트; 상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트;를 포함하고, 상기 컬렉터 유니트는: 입력축과 출력축 중 어느 한 측을 향하여 배치되는 어퍼 컬렉터와, 상기 어퍼 컬렉터와 이격되어 배치되는 로워 컬렉터와, 상기 어퍼 컬렉터와 상기 로워 컬렉터의 외주에 이격되어 상기 하우징에 위치 고정 배치되고 각각의 일단이 상기 토크 센서를 사이에 두고 배치되는 픽싱 컬렉터를 구비하고 상기 어퍼 컬렉터는: 입력축 및 출력축 중 다른 한 측의 일단에 반경 방향 외주 상에 배치되는 링 형상의 어퍼 컬렉터 링과, 상기 어퍼 컬렉터 링의 단부로부터 연장 이격 형성되는 복수 개의 어퍼 컬렉터 티쓰를 구비하고, 상기 로워 컬렉터는: 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 일단에 반경 방향 외주 상에 배치되는 링 형상의 로워 컬렉터 링과, 상기 로워 컬렉터 링의 단부로부터 연장 이격 형성되는 복수 개의 로워 컬렉터 티쓰를 구비하고, 상기 어퍼 컬렉터 티쓰와 상기 로워 컬렉터 티쓰 중의 하나는 입력축 및 출력축의 축 길이 방향으로 형성되고, 상기 어퍼 컬렉터 티쓰와 상기 로워 컬렉터 티쓰 중의 다른 하나는 입력축 및 출력축의 반경 방향으로 형성되는 것으로 특징으로 하는 토크 센서 장치를 제공한다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 어퍼 컬렉터 티쓰는 출력축 측에 출력축의 길이 방향을 따라 형성될 수도 있다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 마그네트 링은 두 개가 구비되고, 상기 마그네트 링의 입력축 및 출력축의 축 길이 방향의 길이가 서로 상이할 수도 있다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 마그네트 링 중 상기 마그네트 링의 입력축 및 출력축의 축 길이 방향의 길이가 큰 마그네트 링은 상기 어퍼 컬렉터 티쓰 측에 배치되고, 상기 어퍼 컬렉터 티쓰의 출력축 길이 방향 길이는 상기 마그네트 링 중 상기 마그네트 링의 입력축 및 출력축의 축 길이 방향의 길이가 큰 마그네트 링의 축방향 길이보다 클 수도 있다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 마그네트 링 중 상기 마그네트 링의 입력축 및 출력축의 축 길이 방향의 길이가 작은 마그네트 링은 상기 로워 컬렉터 티쓰 측에 배치되고, 상기 로워 컬렉터 티쓰의 출력축 반경 방향 길이는 상기 마그네트 링 중 상기 마그네트 링의 입력축 및 출력축의 반경 반향의 길이가 작은 마그네트 링의 반경 방향 길이보다 클 수도 있다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 마그네트 링은: 상기 어퍼 컬렉터에 대응하여 배치되는 어퍼 마그네트 링과, 상기 로워 컬렉터와 마주하여 배치되는 로워 마그네트 링을 구비하고, 상기 어퍼 마그네트 링과 상기 로워 마그네트 링은 원주 방향으로 N극과 S극이 교번 배치되되, 입력축 및 출력축의 길이 방향으로 형성된 단면에 대하여 상기 어퍼 마그네트 링의 종횡비(ARu)는 상기 로워 마그네트 링의 종횡비(ABl) 미만일 수도 있다.
상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 어퍼 마그네트의 자기력선은 상기 어퍼 마그네트의 입력축 및 출력축의 길이 방향에 평행한 원주면 상에서 원주 방향으로 형성되고, 상기 로워 마그네트의 자기력선은 상기 로워 마그네트의 입력축 및 출력축에 수직한 원주면 상에서 입력축 및 출력축의 길이 방향으로 형성될 수도 있다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 토크 센서 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명의 토크 센서 장치는, 컬렉터 유니트의 컬렉터가 수직 배치되는 구조를 취하여 각각의 컬렉터를 통하여 자속의 누설량을 최소화시키고 토크센서까지 전달되는 자속량을 증대시켜 보다 정확한 토크 감지를 이루는 토크 센서 장치를 제공할 수 있다.
둘째, 본 발명의 토크 센서 장치는, 단수 개의 로워 컬렉터 배치 구조를 통하여 성능을 향상 내지 유지시키되 재료 소비량을 현저하게 감소시켜 제품 제조 공정을 간단하게 하고 제조 원가를 현저하게 저감시키는 구조의 토크 센서 장치를 제공할 수 있다.
셋째, 본 발명의 토크 센서 장치는, 마그네트 링 구조이외 이격 배치되는 마그네트 블록 구조를 통하여 성능을 향상 내지 유지시키되 재료 소비량을 현저하게 감소시켜 제품 제조 공정을 간단하게 하고 제조 원가를 현저하게 저감시키는 구조의 토크 센서 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서 장치의 다른 부분 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서 장치의 부분 상태도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 토크 센서 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 토크 센서 장치의 다른 부분 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 토크 센서 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 토크 센서 장치의 다른 부분 분해 사시도이다.
도 8은 컬렉터 유니트의 부분 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 토크 센서 장치(10)의 구성 및 작용을 설명하도록 한다.
본 발명의 토크 센서 장치(10)는 하우징(100), 마그네트 유니트(200), 컬렉터 유니트(300), 센싱 유니트(400)를 포함하는데, 본 발명의 토크 센서 장치(10)는 입력축(2) 및 출력축(3) 사이에 배치되어 입력축(2)과 출력축(3)의 상대 회동 변위를 통하여 입력축(2) 및 출력축(3) 간의 토크를 감지한다. 먼저 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
하우징(100)은 입력축(2)과 출력축(3)의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축(2) 및 출력축(3)에 상대 회동 가능하다.
하우징(100)은 하우징 커버(110)와 하우징 베이스(120)를 포함한다. 하우징 커버(110)는 하우징 베이스(120)와 체결되어 다른 구성요소를 수용하는 내부 공간을 형성한다.
하우징 커버(110)는 입력축 측에 배치되고, 하우징 베이스(120)는 하우징 커버(110)에 대향하여 출력축(3) 측에 배치된다. 하우징 커버(110)의 외주에는 하우징 커버 장착부(미도시)가 구비되고, 하우징 베이스(120)의 외주에는 하우징 베이스 장착부(미도시)가 배치되어 서로 맞물림 체결되는 구조를 형성한다.
하우징 커버(110)와 하우징 베이스(120)는 중앙에 각각 하우징 커버 관통구(113) 및 하우징 베이스 관통구(미도시)를 구비하여 입력축(2) 및 출력축(3), 그리고 입력축(2)과 출력축(3)을 직접 연결하는 토션바(5)의 관통 배치를 가능하게 한다.
마그네트 유니트(200)는 입력축(2)과 출력축(3) 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 하우징(100)의 내부에서 회동 가능하게 수용 배치되는 마그네트 링(220)을 포함한다.
즉, 마그네트 유니트(200)는 입력축 및 출력축 중 어느 하나, 즉 본 실시예에서 입력축(2) 측에 연결되어 입력축(2)과 함께 회동함으로서, 하우징(100)에 대하여 상대 회동 가능하게 내부에 수용 배치되는 구조를 이룬다.
마그네트 유니트(200)는 다양한 구성이 가능하나 본 실시예에서 마그네트 유니트(200)는 마그네트 링(220)을 포함한다.
본 실시예에서 도시되지는 않았으나 마그네트 유니트는 마그네트 홀더를 더 구비하여 마그네트 홀더가 마그네트 링(220)을 입력축 측에 지지하는 구성을 취할 수도 있다. 본 발명의 마그네트 링(220)은 도면에서 명료하게 도시되지는 않았으나 입력축(2)과 출력축(3)의 길이 방향으로 자기장을 형성하도록 N,S 또는 S,N극이 배치 내지 착자 배치되는 구조를 형성한다.
마그네트 링은 복수 개가 구비될 수도 있으나 본 실시예서 마그네크 링은 한 개가 구비된다. 마그네트 링(220)은 원주 방향으로 N극과 S극이 교번 배치된다. 마그네트 링(220)은 입력축 및 출력축의 길이 방향으로 자기장이 형성되도록 착자된다.
컬렉터 유니트(300)는 적어도 일부가 입력축 및 출력축 측 중 다른 하나, 즉 본 실시예에서는 출력축(3) 측에 고정 장착되어 함께 하우징(100)에 대하여 상대 회동 가능하게 수용 배치된다.
또한, 컬렉터 유니트(300)의 적어도 일부가 입력축(3) 및 출력축(4)의 반경 방향으로 마그네트 링(220)의 외측에 배치되어 마그네트 유니트(200)의 마그네트 링(220)에서 형성되는 자기장의 자기 경로를 형성하거나 자기장을 집속시켜 하기되는 센서 유니트(400)로 전달하여 보다 정확한 감지 기능을 이루도록 한다.
센싱 유니트(400)는 컬렉터 유니트(300)의 외주 측에 배치되어 컬렉터 유니트(300)를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서로 구현되는데, 홀센서 등의 비접촉 방식 센서로 구현된다. 센싱 유니트는 경우에 따라 별도의 센서를 더 구비할 수도 있다.
본 실시예에서 센싱 유니트는 한 개의 토크 센서로 구현되나 경우에 따라 두 개의 토크 센서를 구비하는 구성을 취하여 이는 감도 정확성 향상 및 어느 하나의 페일 시 다른 신호 출력을 통한 페일 세이프 기능 구현을 할 수도 있다.
한편, 본 발명의 컬렉터 유니트(300)는 로워 컬렉터(320)와 픽싱 컬렉터(330)를 포함한다.
로워 컬렉터(320)는 출력축 측에 연결되어 출력축과 함께 회동한다.
로워 컬렉터(320)와 출력축(3) 사이에는 로워 컬렉터 슬리브(미도시)와 로워 컬렉터 홀더(미도시)가 더 구비될 수 있다. 로워 컬렉터 슬리브는 일단이 출력축(3)과 연결되는데, 로워 컬렉터 슬리브와 출력축(3) 간의 연결은 용접, 플라스틱 스냅핏, 코킹(caulking) 등 양자 간의 상대 회동을 방지하는 범위에서 다양한 결합 방식이 가능하다.
또한, 로워 컬렉터 슬리브는 스틸 구조일 수도 있고 합성 수지 구조일 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.
또한, 로워 컬렉터 슬리브의 외주에는 로워 컬렉터 홀더가 연결된다. 로워 컬렉터 홀더는 로워 컬렉터 슬리브와 로워 컬렉터를 연결하는 구성요소로 궁극적으로 입력축과 로워 컬렉터(320) 간의 상대 회동을 방지하는 연결 기능을 구현한다.
로워 컬렉터(320)는 퍼멀로이, 규소강판, 스틸 강판 등 자성체를 사용하며, 프레스 가공될 수도 있고 주조될 수도 있는 등 소정의 구조를 이루는 범위에서 재료와 제조 방법은 다양한 변형이 가능하다.
로워 컬렉터(320)는 로워 컬렉터 링(321)과 로워 컬렉터 티쓰(323)을 포함한다.
로워 컬렉터 링(321)은 출력축(3)의 회전 방향으로 형성 배치되는 소정의 링 형상을 구비한다. 로워 컬렉터 티쓰(323)는 복수 개가 구비되고 로워 컬렉터 링(321)의 단부로부터 출력축(3)에 수직한 평면 상에서 내측 반경 방향으로 형성되되 원주를 따라 이격 형성된다.
한편, 픽싱 컬렉터(330)는 어퍼 컬렉터(310)와 로워 컬렉터(320)의 외주에 이격되어 하우징(100)에 위치 고정되어 배치되고 각각의 일단이 토크 센서(400)를 사이에 두고 배치된다.
픽싱 컬렉터(330)는 어퍼 픽싱 컬렉터(340)와 로워 픽싱 컬렉터(350)를 포함한다.
어퍼 픽싱 컬렉터(340)는 어퍼 픽싱 플레이트(341) 및 어퍼 픽싱 터미널(343)을 포함한다.
어퍼 픽싱 플레이트(341)는 어퍼 컬렉터(310)의 외주 측에 호상으로 배치되고, 어퍼 픽싱 터미널(343)는 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 외주로 토크 센서(400)를 향하여 배치된다. 입력축 및 출력축에 수직한 평면 상에서 볼 때 어퍼 픽싱 플레이트(341)는 어퍼 픽싱 플레이트(341)가 마그네트 링(220)에 중첩되도록, 보다 바람직하게는 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 내측 및 외측의 사이 간격이 마그네트 링(220)의 내경 및 외경의 사이 간격보다 큰 값을 구비하여 마그네트 링(220)으로부터 자속 누설을 최소화시키는 구성을 취할 수도 있다.
어퍼 픽싱 터미널(343)은 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 외주로 토크 센서(400)를 향하여 배치된다. 어퍼 픽싱 터미널(343)은 소정의 굴곡 형상을 구비하여 단부가 토크 센서(400)에 근접토록 하여 에어갭을 줄임으로써 집자된 자속을 토크 센서(400) 측으로의 전달성을 증대시켜 보다 정확한 감지를 이루도록 한다.
어퍼 픽싱 플레이트(341)와 어퍼 픽싱 터미널(343)은 일체형으로 형성된다. 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 일단은 마그네트 링(220)에 근접하여 배치되고, 어퍼 픽싱 터미널(343)의 단부는 어퍼 컬렉터(310)의 반대편으로 토크 센서(400)에 근접하여 배치된다.
로워 픽싱 컬렉터(350)는 로워 픽싱 플레이트(351) 및 로워 픽싱 터미널(353)을 포함한다. 전체적 구조는 앞서의 어퍼 픽싱 컬렉터(340)와 동일하나 경우에 따라 다소 상이한 구성을 취할 수도 있다.
로워 픽싱 플레이트(351)는 로워 컬렉터(310)의 외주에 호상으로 배치되고, 입력축 및 출력축에 수직한 평면 상에서 볼 때 로워 픽싱 플레이트(351)는 로워 픽싱 플레이트(351)가 로워 컬렉터(310)의 로워 컬렉터 링(321)에 중첩되도록, 보다 바람직하게는 로워 픽싱 플레이트(351)의 내측 및 외측의 사이 간격이 로워 컬레터 링(321)의 내경 및 외경의 사이 간격보다 큰 값을 구비하여 로워 컬렉터 링으로부터 자속 누설을 최소화시키는 구성을 취할 수도 있다.
로워 픽싱 터미널(353)는 로워 픽싱 플레이트(351)의 외주로 토크 센서(400)를 향하여 배치된다. 로워 픽싱 터미널(353)은 소정의 굴곡 형상을 구비하여 단부가 토크 센서(400)에 근접토록 하여 에어갭을 줄임으로써 집자된 자속을 토크 센서(400) 측으로의 전달성을 증대시켜 보다 정확한 감지를 이루도록 한다.
로워 픽싱 플레이트(351)와 로워 픽싱 터미널(353)은 일체형으로 형성된다. 로워 픽싱 플레이트(351)의 일단은 로워 컬렉터(310)에 근접하여 배치되고, 로워 픽싱 터미널(353)의 단부는 로워 컬렉터(310)의 반대편으로 토크 센서(400)에 근접하여 배치된다.
어퍼 픽싱 컬렉터 플레이트와 로워 픽싱 컬렉터 플레이트는 반경 방향 상 길이가 서로 상이하고 어퍼 픽싱 플레이트의 길이가 더 긴 구조를 취할 수도 있다.
본 발명의 특징은, 하나의 마그네트 링과 이에 대응하는 하나의 로워 컬렉터와, 그리고 고정 구조의 픽싱 컬렉터 구조이다. 이 같은 본 발명은 원가 절감을 이루고 토크 센싱 성능은 유지 내지 향상시킬 수 있다.
또한, 축방향으로 착자된 마그네트 링의 경우 입력축과 출력축 간의 비틀림 토션이 없는 경우 로워 컬렉터에 의하여 수집되는 자속의 N극과 S극이 50:50으로 배치되어 자기적 중립 상태를 형성한다(도 3 참조).
반면, 입력축과 출력축 간의 비틀림 토션이 있는 경우, 로워 컬렉터에 의하여 수집되는 자속의 N극과 S극이 50:50의 균형을 벗어나 비균등 상태를 형성하고 로워 컬렉터 티쓰에 의하여 N극과 S극의 대응하는 면적의 변화가 발생하고, 면적 변화에 비례하는 자력이 픽싱 컬렉터를 통해 유도되어 마그네트 링(220)의 상부로 되돌아가는 자기경로를 형성하고 이 때 토크센서가 자기장의 변화를 감지하여 소정의 비틀림 토션 발생량을 감지할 수 있다.
한편, 본 발명은 도 1 내지 도 3의 실시예에서와 같은 마그네트 링 이외 다른 구조, 즉 마그네트 블록을 구비하는 마그네트 유니트로 구현되는 구조를 취할 수도 있는데, 이하 도 4 및 도 5를 참조하여 다른 일시예를 설명한다. 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호 및 명칭을 사용하여 중복된 설명은 생략한다.
마그네트 링로 구현되는 앞선 실시예에서와 달리 본 발명의 다른 실시예의 마그네트 유니트(200)는 입력축(2)과 출력축(3) 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 하우징(100)의 내부에서 회동 가능하게 수용 배치되는 마그네트 블록(220)을 포함한다.
즉, 마그네트 유니트(200)는 입력축 및 출력축 중 어느 하나, 즉 본 실시예에서 입력축(2) 측에 연결되어 입력축(2)과 함께 회동함으로서, 하우징(100)에 대하여 상대 회동 가능하게 내부에 수용 배치되는 구조를 이루는데, 마그네트 유니트(200)는 다양한 구성이 가능하나 본 실시예에서 마그네트 유니트(200)는 마그네트 블록(220)을 포함한다.
본 실시예에서 도시되지는 않았으나 마그네트 유니트는 마그네트 홀더를 더 구비하여 마그네트 홀더가 마그네트 블록(220)을 입력축 측에 지지하는 구성을 취할 수도 있다. 본 발명의 마그네트 블록(220)은 입력축(2)과 출력축(3)의 원주 방향으로 상이한 극성이 배치되는 구조, 즉 원주 방향으로 N,S 또는 S,N극이 배치 내지 착자 배치되는 구조를 형성한다.
마그네트 블록은 복수 개가 구비되고, 입력축 및 출력축의 회전 방향으로 원주 이격 배열되는 구조를 취한다. 복수 개의 마그네트 블록은 등간격 균등 배열되는 구조를 취하여 될 수도 있으나 앞선 실시예에서 마그네크 링은 한 개가 구비된다. 마그네트 블록(220)은 도면에서 명확하게 되지는 않았으나 각 마그네트 블록은 수직 방향, 즉 입력축과 출력축의 길이 방향으로 N극과 S극이 착자 형성되어, 마그네트 블록(220)은 입력축 및 출력축의 길이 방향으로 자기장이 형성된다.
컬렉터 유니트(300)는 적어도 일부가 입력축 및 출력축 측 중 다른 하나, 즉 본 실시예에서는 출력축(3) 측에 고정 장착되어 함께 하우징(100)에 대하여 상대 회동 가능하게 수용 배치된다.
또한, 컬렉터 유니트(300)의 적어도 일부가 입력축(3) 및 출력축(4)의 반경 방향으로 마그네트 블록(220)의 외측에 배치되어 마그네트 유니트(200)의 마그네트 블록(220)에서 형성되는 자기장의 자기 경로를 형성하거나 자기장을 집속시켜 하기되는 센서 유니트(400)로 전달하여 보다 정확한 감지 기능을 이루도록 한다.
센싱 유니트(400)는 컬렉터 유니트(300)의 외주 측에 배치되어 컬렉터 유니트(300)를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서로 구현된다. 센싱 유니트는 경우에 따라 별도의 센서를 더 구비할 수도 있다.
본 실시예에서 센싱 유니트는 한 개의 토크 센서로 구현되나 경우에 따라 두 개의 토크 센서를 구비하는 구성을 취하여 이는 감도 정확성 향상 및 어느 하나의 페일 시 다른 신호 출력을 통한 페일 세이프 기능 구현을 할 수도 있다.
한편, 본 발명의 컬렉터 유니트(300)는 로워 컬렉터(320)와 픽싱 컬렉터(330)를 포함한다.
로워 컬렉터(320)는 출력축 측에 연결되어 출력축과 함께 회동한다.
로워 컬렉터(320)와 출력축(3) 사이에는 로워 컬렉터 슬리브(미도시)와 로워 컬렉터 홀더(미도시)가 더 구비될 수 있다. 로워 컬렉터 슬리브는 일단이 출력축(3)과 연결되는데, 로워 컬렉터 슬리브와 출력축(3) 간의 연결은 용접, 플라스틱 스냅핏, 코킹(caulking) 등 양자 간의 상대 회동을 방지하는 범위에서 다양한 결합 방식이 가능하다.
또한, 로워 컬렉터 슬리브는 스틸 구조일 수도 있고 합성 수지 구조일 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.
또한, 로워 컬렉터 슬리브의 외주에는 로워 컬렉터 홀더가 연결된다. 로워 컬렉터 홀더는 로워 컬렉터 슬리브와 로워 컬렉터를 연결하는 구성요소로 궁극적으로 입력축과 로워 컬렉터(320) 간의 상대 회동을 방지하는 연결 기능을 구현한다.
로워 컬렉터(320)는 퍼멀로이, 규소강판, 스틸 강판 등 자성체를 사용하며, 프레스 가공될 수도 있고 주조될 수도 있는 등 소정의 구조를 이루는 범위에서 재료와 제조 방법은 다양한 변형이 가능하다.
로워 컬렉터(320)는 로워 컬렉터 링(321)과 로워 컬렉터 티쓰(323)을 포함한다.
로워 컬렉터 링(321)은 출력축(3)의 회전 방향으로 형성 배치되는 소정의 링 형상을 구비한다. 로워 컬렉터 티쓰(323)는 복수 개가 구비되고 로워 컬렉터 링(321)의 단부로부터 출력축(3)에 수직한 평면 상에서 내측 반경 방향으로 형성되되 원주를 따라 이격 형성된다.
한편, 픽싱 컬렉터(330)는 어퍼 컬렉터(310)와 로워 컬렉터(320)의 외주에 이격되어 하우징(100)에 위치 고정되어 배치되고 각각의 일단이 토크 센서(400)를 사이에 두고 배치된다.
픽싱 컬렉터(330)는 어퍼 픽싱 컬렉터(340)와 로워 픽싱 컬렉터(350)를 포함한다.
어퍼 픽싱 컬렉터(340)는 어퍼 픽싱 플레이트(341) 및 어퍼 픽싱 터미널(343)을 포함한다.
어퍼 픽싱 플레이트(341)는 어퍼 컬렉터(310)의 외주 측에 호상으로 배치되고, 어퍼 픽싱 터미널(343)는 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 외주로 토크 센서(400)를 향하여 배치된다. 입력축 및 출력축에 수직한 평면 상에서 볼 때 어퍼 픽싱 플레이트(341)는 어퍼 픽싱 플레이트(341)가 마그네트 블록(220)에 중첩되도록, 보다 바람직하게는 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 내측 및 외측의 사이 간격이 마그네트 블록(220)의 내경 및 외경의 사이 간격보다 큰 값을 구비하여 마그네트 블록(220)으로부터 자속 누설을 최소화시키는 구성을 취할 수도 있다.
어퍼 픽싱 터미널(343)은 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 외주로 토크 센서(400)를 향하여 배치된다. 어퍼 픽싱 터미널(343)은 소정의 굴곡 형상을 구비하여 단부가 토크 센서(400)에 근접토록 하여 에어갭을 줄임으로써 집자된 자속을 토크 센서(400) 측으로의 전달성을 증대시켜 보다 정확한 감지를 이루도록 한다.
어퍼 픽싱 플레이트(341)와 어퍼 픽싱 터미널(343)은 일체형으로 형성된다. 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 일단은 마그네트 블록(220)에 근접하여 배치되고, 어퍼 픽싱 터미널(343)의 단부는 어퍼 컬렉터(310)의 반대편으로 토크 센서(400)에 근접하여 배치된다.
로워 픽싱 컬렉터(350)는 로워 픽싱 플레이트(351) 및 로워 픽싱 터미널(353)을 포함한다. 전체적 구조는 앞서의 어퍼 픽싱 컬렉터(340)와 동일하나 경우에 따라 다소 상이한 구성을 취할 수도 있다.
로워 픽싱 플레이트(351)는 로워 컬렉터(310)의 외주에 호상으로 배치되고, 입력축 및 출력축에 수직한 평면 상에서 볼 때 로워 픽싱 플레이트(351)는 로워 픽싱 플레이트(351)가 로워 컬렉터(310)의 로워 컬렉터 링(321)에 중첩되도록, 보다 바람직하게는 로워 픽싱 플레이트(351)의 내측 및 외측의 사이 간격이 로워 컬레터 링(321)의 내경 및 외경의 사이 간격보다 큰 값을 구비하여 로워 컬렉터 링으로부터 자속 누설을 최소화시키는 구성을 취할 수도 있다.
로워 픽싱 터미널(353)는 로워 픽싱 플레이트(351)의 외주로 토크 센서(400)를 향하여 배치된다. 로워 픽싱 터미널(353)은 소정의 굴곡 형상을 구비하여 단부가 토크 센서(400)에 근접토록 하여 에어갭을 줄임으로써 집자된 자속을 토크 센서(400) 측으로의 전달성을 증대시켜 보다 정확한 감지를 이루도록 한다.
로워 픽싱 플레이트(351)와 로워 픽싱 터미널(353)은 일체형으로 형성된다. 로워 픽싱 플레이트(351)의 일단은 로워 컬렉터(310)에 근접하여 배치되고, 로워 픽싱 터미널(353)의 단부는 로워 컬렉터(310)의 반대편으로 토크 센서(400)에 근접하여 배치된다.
어퍼 픽싱 컬렉터 플레이트와 로워 픽싱 컬렉터 플레이트는 반경 방향 상 길이가 서로 상이하고 어퍼 픽싱 플레이트의 길이가 더 긴 구조를 취할 수도 있다.
본 발명의 특징은, 하나의 마그네트 블록과 이에 대응하는 하나의 로워 컬렉터와, 그리고 고정 구조의 픽싱 컬렉터 구조이다. 이 같은 본 발명은 원가 절감을 이루고 토크 센싱 성능은 유지 내지 향상시킬 수 있다.
또한, 축방향으로 착자된 마그네트 블록의 경우 입력축과 출력축 간의 비틀림 토션이 없는 경우 로워 컬렉터에 의하여 수집되는 자속의 N극과 S극이 50:50으로 배치되어 자기적 중립 상태를 형성한다.
반면, 입력축과 출력축 간의 비틀림 토션이 있는 경우, 로워 컬렉터에 의하여 수집되는 자속의 N극과 S극이 50:50의 균형을 벗어나 비균등 상태를 형성하고 로워 컬렉터 티쓰에 의하여 N극과 S극의 대응하는 면적의 변화가 발생하고, 면적 변화에 비례하는 자력이 픽싱 컬렉터를 통해 유도되어 마그네트 블록(220)의 상부로 되돌아가는 자기경로를 형성하고 이 때 토크센서가 자기장의 변화를 감지하여 소정의 비틀림 토션 발생량을 감지할 수 있다.
또 한편, 앞선 실시예들에서는 반경 중심 방향으로 연장되는 로워 컬렉터 티쓰와 이를 구비하는 로워 컬렉터 링을 포함하는 로워 컬렉터를 구비하는 구조를 취하였으나, 컬렉터 유니트는 어퍼 컬렉터를 더 구비할 수도 있다. 앞선 경우와 마찬가지로 동일 내지 실질적 동일 내지 대등 구성요소에 대하여는 동일 명칭 및 동일 도면 부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 토크 센서 장치(10)는 하우징(100), 마그네트 유니트(200), 컬렉터 유니트(300), 센싱 유니트(400)를 포함하는데, 본 발명의 토크 센서 장치(10)는 입력축(2) 및 출력축(3) 사이에 배치되어 입력축(2)과 출력축(3)의 상대 회동 변위를 통하여 입력축(2) 및 출력축(3) 간의 토크를 감지한다.
본 실시예에서의 마그네트 유니트(200)는 입력축(2)과 출력축(3) 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 하우징(100)의 내부에서 회동 가능하게 수용 배치되는 마그네트 링(220)을 포함한다.
즉, 마그네트 유니트(200)는 입력축 및 출력축 중 어느 하나, 즉 본 실시예에서 입력축(2) 측에 연결되어 입력축(2)과 함께 회동함으로서, 하우징(100)에 대하여 상대 회동 가능하게 내부에 수용 배치되는 구조를 이룬다.
마그네트 유니트(200)는 다양한 구성이 가능하나 본 실시예에서 마그네트 유니트(200)는 마그네트 링(220)을 포함한다.
본 실시예에서 도시되지는 않았으나 마그네트 유니트는 마그네트 홀더를 더 구비하여 마그네트 홀더가 마그네트 링(220)을 입력축 측에 지지하는 구성을 취할 수도 있다. 본 발명의 마그네트 링(220)은 입력축(2)과 출력축(3)의 원주 방향으로 상이한 극성이 배치되는 구조, 즉 원주 방향으로 N,S 또는 S,N극이 배치 내지 착자 배치되는 구조를 형성한다.
본 실시예에서 마그네트 링은 복수 개가 구비된다. 보다 구체적으로 마그네르 링은 두 개가 구비되고, 마그네트 링(220)은 어퍼 마그네트 링(2210)과 로워 마그네트 링(2220)을 포함한다. 어퍼 마그네트 링(2210)은 하기되는 컬렉터 유니트의 어퍼 컬렉터(310)에 대응하여 배치되고, 로워 마그네트 링(2220)은 로워 컬렉터(320)와 마주하여 배치되며, 어퍼 마그네트 링(2210)과 로워 마그네트 링(2220)은 원주 방향으로 N극과 S극이 교번 배치되되, 입력축(2) 및 출력축(3)의 길이 방향으로 형성된 단면에 대하여 어퍼 마그네트 링(2210)의 종횡비(ARu)는 로워 마그네트 링(2220)의 종횡비(ARl) 미만의 값을 갖는다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 어퍼 마그네트 링(2210)의 종횡비(AR1=d1/t1)는 로워 마그네트 링(2220)의 종횡비(AR2=d2/t2)보다 작은 값을 구비한다.
이와 같은 구성을 통하여 어퍼 마그네트(2210) 및 로워 마그네트(2210)는 모두 도 8에서와 같이 자기력선이 형성되되, 어퍼 마그네트(2210)의 자기력선은 어퍼 마그네트(2210)의 원주면, 보다 구체적으로 외주 원주면 상에서 입력축(2) 및 출력축(3)의 길이 방향에 평행한 원주면 상에서 원주 방향으로 형성되어 원주 상으로 인접한 다른 극성과의 자기력선이 형성되고, 로워 마그네트(2220)의 자기력선은 원주 방향으로 인접한 다른 극성과의 자기력선이 형성되되, 입력축(2) 및 출력축(3)에 수직한 원주면 상에서 입력축(2) 및 출력축(3)의 길이 방향으로 형성된다.
즉, 어퍼 마그네트(2210)는 외측 및 내측면 상에서 인접 타극성 간에 자기장이 주로 형성되고, 로워 마그네트(2220)는 입력축 및 출력축을 향한 면에서 자기장이 주로 형성된다.
컬렉터 유니트(300)는 적어도 일부가 입력축 및 출력축 측 중 다른 하나, 즉 본 실시예에서는 출력축(3) 측에 고정 장착되어 함께 하우징(100)에 대하여 상대 회동 가능하게 수용 배치된다.
또한, 컬렉터 유니트(300)의 적어도 일부가 입력축(3) 및 출력축(4)의 반경 방향으로 마그네트 링(220)의 외측에 배치되어 마그네트 유니트(200)의 마그네트 링(220)에서 형성되는 자기장의 자기 경로를 형성하거나 자기장을 집속시켜 하기되는 센서 유니트(400)로 전달하여 보다 정확한 감지 기능을 이루도록 한다.
센싱 유니트(400)는 컬렉터 유니트(300)의 외주 측에 배치되어 컬렉터 유니트(300)를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서로 구현된다. 센싱 유니트는 경우에 따라 별도의 센서를 더 구비할 수도 있다.
본 실시예에서 센싱 유니트는 한 개의 토크 센서로 구현되나 경우에 따라 두 개의 토크 센서를 구비하는 구성을 취하여 이는 감도 정확성 향상 및 어느 하나의 페일 시 다른 신호 출력을 통한 페일 세이프 기능 구현을 할 수도 있다.
또 한편, 본 발명의 컬렉터 유니트(300)는 어퍼 컬렉터(310)와 로워 컬렉터(320)와 픽싱 컬렉터(330)를 포함한다.
어퍼 컬렉터(310)는 입력축과 출력축 중 어느 한 측을 향하여 배치되고, 로워 컬렉터(320)는 어퍼 컬렉터(310)와 이격되어 배치되고, 픽싱 컬렉터(330)는 어퍼 컬렉터(310)와 로워 컬렉터(320)의 외주에 이격되어 하우징(100)에 위치 고정되어 배치되고 각각의 일단이 토크 센서로 구현되는 센싱 유니트(400)를 사이에 두고 배치된다.
어퍼 컬렉터(310)는 어퍼 컬렉터 링(311)과 어퍼 컬렉터 티쓰(313)을 포함한다.
어퍼 컬렉터 링(311)은 입력축(2) 및 출력축 중 다른 한 측, 즉 본 실시예에서는 출력축(3)의 반경 방향 외주 상에 형성 배치되는 소정의 링 형상을 구비한다. 어퍼 컬렉터 티쓰(313)는 복수 개가 구비되고 어퍼 컬렉터 링(311)의 단부로부터 출력축(2)의 길이 방향으로 형성되되 원주 방향으로 이격 형성된다.
또한, 로워 컬렉터(320)는 출력축 측에 연결되어 출력축과 함께 회동한다.
로워 컬렉터(320)와 출력축(3) 사이에는 로워 컬렉터 슬리브(미도시)와 로워 컬렉터 홀더(미도시)가 더 구비될 수 있는데, 이는 앞서 기술된 어퍼 컬렉터의 경우에도 동일한 구성을 취할 수도 있다. 로워 컬렉터 슬리브는 일단이 출력축(3)과 연결되는데, 로워 컬렉터 슬리브와 출력축(3) 간의 연결은 용접, 플라스틱 스냅핏, 코킹(caulking) 등 양자 간의 상대 회동을 방지하는 범위에서 다양한 결합 방식이 가능하다.
또한, 로워 컬렉터 슬리브는 스틸 구조일 수도 있고 합성 수지 구조일 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.
또한, 로워 컬렉터 슬리브의 외주에는 로워 컬렉터 홀더가 연결된다. 로워 컬렉터 홀더는 로워 컬렉터 슬리브와 로워 컬렉터를 연결하는 구성요소로 궁극적으로 입력축과 로워 컬렉터(320) 간의 상대 회동을 방지하는 연결 기능을 구현한다.
로워 컬렉터(320)는 로워 컬렉터 링(321)과 로워 컬렉터 티쓰(323)을 포함한다.
로워 컬렉터 링(321)은 출력축(3)의 회전 방향으로 형성 배치되는 소정의 링 형상을 구비한다. 로워 컬렉터 티쓰(323)는 복수 개가 구비되고 로워 컬렉터 링(321)의 단부로부터 출력축(3)에 수직한 평면 상에서 내측 반경 방향으로 형성되되 원주를 따라 이격 형성된다.
즉, 어퍼 컬렉터 티쓰와 로워 컬렉터 티쓰는 수직한 배치 관계를 형성한다.
한편, 본 실시예에서 마그네트 링은 복수 개가 구비된다. 보다 구체적으로 마그네트 링은 두 개가 구비되고, 마그네트 링(220)은 어퍼 마그네트 링(2210)과 로워 마그네트 링(2220)을 포함한다. 어퍼 마그네트 링(2210)과 로워 마그네트 링(2220)의 입력축 및 출력축의 길이 방향으로의 길이는 서로 상이하다. 즉, 어퍼 마그네트 링(2210)의 입력축 및 출력축의 길이 방향의 길이(t1)는 로워 마그네트 링(2220)의 입력축 및 출력축의 길이 방향의 길이(t2)보다 큰 값을 갖는다.
이때, 로워 컬렉터 티쓰(323)의 입력축 및 출력축에 수직한 길이 방향의 길이(l2)는 로워 마그네트 링(2210)의 입력축 및 출력축에 수직한 방향, 즉 반경 방향의 길이(d2)보다 큰 값을 구비하여 로워 마그네트 링(2210)으로부터의 자기장의 수집을 용이하게 하도록 할 수도 있다.
한편, 픽싱 컬렉터(330)는 어퍼 컬렉터(310)와 로워 컬렉터(320)의 외주에 이격되어 하우징(100)에 위치 고정되어 배치되고 각각의 일단이 토크 센서(400)를 사이에 두고 배치된다.
픽싱 컬렉터(330)는 어퍼 픽싱 컬렉터(340)와 로워 픽싱 컬렉터(350)를 포함한다.
어퍼 픽싱 컬렉터(340)는 어퍼 픽싱 플레이트(341) 및 어퍼 픽싱 터미널(343)을 포함한다.
어퍼 픽싱 플레이트(341)는 어퍼 컬렉터(310)의 외주 측에 배치되고, 어퍼 픽싱 터미널(343)는 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 외주로 토크 센서(400)를 향하여 배치된다. 입력축 및 출력축에 수직한 평면 상에서 볼 때 어퍼 픽싱 플레이트(341)는 어퍼 픽싱 플레이트(341)가 어퍼 컬렉터(310)의 어퍼 컬렉터 링(311)에 중첩되도록, 보다 바람직하게는 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 내측 및 외측의 사이 간격이 어퍼 컬레터 링(311)의 내경 및 외경의 사이 간격보다 큰 값을 구비하여 어퍼 컬렉터 링으로부터 자속 누설을 최소화시키는 구성을 취할 수도 있다.
어퍼 픽싱 터미널(343)은 소정의 굴곡 형상을 구비하여 단부가 토크 센서(400)에 근접토록 하여 에어갭을 줄임으로써 집자된 자속을 토크 센서(400) 측으로의 전달성을 증대시켜 보다 정확한 감지를 이루도록 한다.
어퍼 픽싱 플레이트(341)와 어퍼 픽싱 터미널(343)은 일체형으로 형성된다. 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 일단은 어퍼 컬렉터(310)에 근접하여 배치되고, 어퍼 픽싱 터미널(343)의 단부는 어퍼 컬렉터(310)의 반대편으로 토크 센서(400)에 근접하여 배치된다.
로워 픽싱 컬렉터(350)는 로워 픽싱 플레이트(351) 및 로워 픽싱 터미널(353)을 포함한다. 전체적 구조는 앞서의 어퍼 픽싱 컬렉터(340)와 동일하나 경우에 따라 다소 상이한 구성을 취할 수도 있다.
로워 픽싱 플레이트(351)는 로워 컬렉터(310)의 외주에 배치되고,
입력축 및 출력축에 수직한 평면 상에서 볼 때 로워 픽싱 플레이트(351)는 로워 픽싱 플레이트(351)가 로워 컬렉터(310)의 로워 컬렉터 링(321)에 중첩되도록, 보다 바람직하게는 로워 픽싱 플레이트(351)의 내측 및 외측의 사이 간격이 로워 컬레터 링(321)의 내경 및 외경의 사이 간격보다 큰 값을 구비하여 로워 컬렉터 링으로부터 자속 누설을 최소화시키는 구성을 취할 수도 있다.
로워 픽싱 터미널(353)는 로워 픽싱 플레이트(351)의 외주로 토크 센서(400)를 향하여 배치된다. 로워 픽싱 터미널(353)은 소정의 굴곡 형상을 구비하여 단부가 토크 센서(400)에 근접토록 하여 에어갭을 줄임으로써 집자된 자속을 토크 센서(400) 측으로의 전달성을 증대시켜 보다 정확한 감지를 이루도록 한다.
로워 픽싱 플레이트(351)와 로워 픽싱 터미널(353)은 일체형으로 형성된다. 로워 픽싱 플레이트(351)의 일단은 로워 컬렉터(310)에 근접하여 배치되고, 로워 픽싱 터미널(353)의 단부는 로워 컬렉터(310)의 반대편으로 토크 센서(400)에 근접하여 배치된다.
이상에서 본 바와 같이 본 발명은 샤프트에 인가되는 토크를 비접촉식 방식을 통하여 감지하는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.
본 발명은 샤프트에 인가되는 토크를 비접촉식 방식을 통하여 감지하는 범위에서 자동차의 스티어링 샤프트 이외에 전기 자전거 내지 전기 이륜차 등의 토크센서로 구현될 수도 있는 등 다양한 산업 기술 분야에서 활용 가능하다.

Claims (16)

  1. 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서,
    입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징:
    입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 유니트;
    적어도 일부가 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어, 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 배치되고 상기 마그네트 유니트와의 자기 회로를 형성하는 컬렉터 유니트;
    상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트;를 포함하고,
    상기 컬렉터 유니트는:
    입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 일단에 반경 방향 외주 상에 배치되는 링 형상의 로워 컬렉터 링을 구비하는 로워 컬렉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트 유니트는 마그네트 링을 포함하고,
    상기 로워 컬렉터는 상기 마그네트 링과 대향하여 회동 가능하게 배치되고,
    상기 로워 컬렉터에 이격 배치되고 단부에 상기 토크 센서가 배치되고, 상기 하우징에 고정 배치되는 픽싱 컬렉터를 구비하고
    상기 로워 컬렉터는:
    상기 로워 컬렉터 링의 단부로부터 연장 이격 형성되는 복수 개의 로워 컬렉터 티쓰를 더 구비하고,
    상기 로워 컬렉터 티쓰는 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 반경 방향으로 형성되는 것으로 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 픽싱 컬렉터는:
    상기 로워 컬렉터 링을 마주하여 이격 배치되는 로워 픽싱 컬렉터와,
    상기 마그네트 링을 사이에 두고 상기 로워 컬렉터 티쓰의 적어도 일부와 대향 배치되는 어퍼 픽싱 컬렉터를 구비하는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 어퍼 픽싱 컬렉터는:
    상기 로워 컬렉터 티쓰의 적어도 일부에 대향 배치되는 호상의 어퍼 픽싱 플레이트와,
    상기 어퍼 픽싱 플레이트의 단부에서 연장 형성되는 어퍼 픽싱 터미널을 구비하고,
    상기 로워 픽싱 컬렉터는:
    상기 로워 컬렉터 링의 적어도 일부에 대향 배치되는 호상의 로워 픽싱 플레이트와,
    상기 로워 픽싱 플레이트의 단부에서 연장 형성되는 로워 픽싱 터미널을 구비하고,
    상기 토크 센서는 상기 어퍼 픽싱 터미널과 상기 로워 픽싱 터미널 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 로워 픽싱 플레이트와 상기 어퍼 픽싱 플레이트의 반경 방향상 길이는 상기 어퍼 픽싱 플레이트가 더 긴 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트 유니트는 마그네트 블록을 포함하고,
    상기 로워 컬렉터는 상기 마그네트 링과 대향하여 회동 가능하게 배치되고,
    상기 로워 컬렉터에 이격 배치되고 단부에 상기 토크 센서가 배치되고, 상기 하우징에 고정 배치되는 픽싱 컬렉터를 구비하고
    상기 로워 컬렉터는:
    상기 로워 컬렉터 링의 단부로부터 연장 이격 형성되는 복수 개의 로워 컬렉터 티쓰를 더 구비하고,
    상기 로워 컬렉터 티쓰는 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 반경 방향으로 형성되는 것으로 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 픽싱 컬렉터는:
    상기 로워 컬렉터 링을 마주하여 이격 배치되는 로워 픽싱 컬렉터와,
    상기 마그네트 블록을 사이에 두고 상기 로워 컬렉터 티쓰의 적어도 일부와 대향 배치되는 어퍼 픽싱 컬렉터를 구비하는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 어퍼 픽싱 컬렉터는:
    상기 로워 컬렉터 티쓰의 적어도 일부에 대향 배치되는 호상의 어퍼 픽싱 플레이트와,
    상기 어퍼 픽싱 플레이트의 단부에서 연장 형성되는 어퍼 픽싱 터미널을 구비하고,
    상기 로워 픽싱 컬렉터는:
    상기 로워 컬렉터 링의 적어도 일부에 대향 배치되는 호상의 로워 픽싱 플레이트와,
    상기 로워 픽싱 플레이트의 단부에서 연장 형성되는 로워 픽싱 터미널을 구비하고,
    상기 토크 센서는 상기 어퍼 픽싱 터미널과 상기 로워 픽싱 터미널 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 로워 픽싱 플레이트와 상기 어퍼 픽싱 플레이트의 반경 방향상 길이는 상기 어퍼 픽싱 플레이트가 더 긴 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트 유니트는 마그네트 링을 포함하고,
    상기 컬렉터 유니트는:
    입력축과 출력축 중 어느 한 측을 향하여 배치되는 어퍼 컬렉터와,
    상기 어퍼 컬렉터와 상기 로워 컬렉터의 외주에 이격되어 상기 하우징에 위치 고정 배치되고 각각의 일단이 상기 토크 센서를 사이에 두고 배치되는 픽싱 컬렉터를 더 구비하고
    상기 로워 컬렉터는 상기 어퍼 컬렉터와 이격되어 배치되고,
    상기 어퍼 컬렉터는:
    입력축 및 출력축 중 다른 한 측의 일단에 반경 방향 외주 상에 배치되는 링 형상의 어퍼 컬렉터 링과,
    상기 어퍼 컬렉터 링의 단부로부터 연장 이격 형성되는 복수 개의 어퍼 컬렉터 티쓰를 구비하고,
    상기 로워 컬렉터는:
    상기 로워 컬렉터 링의 단부로부터 연장 이격 형성되는 복수 개의 로워 컬렉터 티쓰를 더 구비하고,
    상기 어퍼 컬렉터 티쓰와 상기 로워 컬렉터 티쓰 중의 하나는 입력축 및 출력축의 축 길이 방향으로 형성되고,
    상기 어퍼 컬렉터 티쓰와 상기 로워 컬렉터 티쓰 중의 다른 하나는 입력축 및 출력축의 반경 방향으로 형성되는 것으로 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 어퍼 컬렉터 티쓰는 출력축 측에 출력축의 길이 방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 마그네트 링은 두 개가 구비되고,
    상기 마그네트 링의 입력축 및 출력축의 축 길이 방향의 길이가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 마그네트 링 중 상기 마그네트 링의 입력축 및 출력축의 축 길이 방향의 길이가 큰 마그네트 링은 상기 어퍼 컬렉터 티쓰 측에 배치되고,
    상기 어퍼 컬렉터 티쓰의 출력축 길이 방향 길이는 상기 마그네트 링 중 상기 마그네트 링의 입력축 및 출력축의 축 길이 방향의 길이가 큰 마그네트 링의 축방향 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 마그네트 링 중 상기 마그네트 링의 입력축 및 출력축의 축 길이 방향의 길이가 작은 마그네트 링은 상기 로워 컬렉터 티쓰 측에 배치되고,
    상기 로워 컬렉터 티쓰의 출력축 반경 방향 길이는 상기 마그네트 링 중 상기 마그네트 링의 입력축 및 출력축의 반경 반향의 길이가 작은 마그네트 링의 반경 방향 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 마그네트 링은:
    상기 어퍼 컬렉터에 대응하여 배치되는 어퍼 마그네트 링과,
    상기 로워 컬렉터와 마주하여 배치되는 로워 마그네트 링을 구비하고,
    상기 어퍼 마그네트 링과 상기 로워 마그네트 링은 원주 방향으로 N극과 S극이 교번 배치되되,
    입력축 및 출력축의 길이 방향으로 형성된 단면에 대하여 상기 어퍼 마그네트 링의 종횡비(ARu)는 상기 로워 마그네트 링의 종횡비(ABl) 미만인 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 어퍼 마그네트의 자기력선은 상기 어퍼 마그네트의 입력축 및 출력축의 길이 방향에 평행한 원주면 상에서 원주 방향으로 형성되고,
    상기 로워 마그네트의 자기력선은 상기 로워 마그네트의 입력축 및 출력축에 수직한 원주면 상에서 입력축 및 출력축의 길이 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 토크 센서 장치.
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