WO2018088787A1 - 토크 인덱스 센서 및 이를 포함하는 조향 장치 - Google Patents

토크 인덱스 센서 및 이를 포함하는 조향 장치 Download PDF

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WO2018088787A1
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magnet
cover
hall sensor
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이창환
변성욱
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엘지이노텍 주식회사
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields

Definitions

  • Embodiments relate to a torque index sensor and a steering apparatus including the same.
  • the Power Steering System (hereinafter referred to as EPS) operates the motor in the Electronic Control Unit according to the driving conditions to ensure turning stability and provides fast resilience, allowing the driver to drive safely. Do it.
  • the EPS includes a torque index sensor that measures the torque, steering angle, etc. of the steering shaft to provide adequate torque.
  • Torque index sensor may be provided with a torque sensor for measuring the torque applied to the steering shaft, and an index sensor for measuring the angular acceleration of the steering shaft.
  • the steering shaft may include an input shaft connected to the handle and an output shaft connected to the power transmission configuration on the wheel side, and a torsion bar connecting the input shaft and the output shaft.
  • the torque sensor measures the amount of torsion of the torsion bar and the torque applied to the steering shaft.
  • the index sensor detects rotation of the output shaft and measures the angular acceleration of the steering shaft.
  • torque sensor and index sensor may be arranged together and integrally formed.
  • torque index sensor generates magnetic interference between the torque sensor and the index sensor. Therefore, in order to prevent magnetic interference, a structure for shielding the magnetic field is separately provided between the torque sensor and the index sensor. Therefore, to reduce the thickness of the entire torque index sensor, there is a problem in that magnetic leakage occurs while the magnetic shielding plate and the magnet are pinched. In addition, there is a limit in reducing the thickness of the entire torque index sensor due to the installation space of the magnetic field shielding configuration. As a result, this magnetic shielding configuration has a problem of being an important factor for increasing the thickness of the torque index sensor as a whole.
  • an object of the present invention is to provide a torque index sensor and a steering apparatus including the same, which can reduce the thickness of the torque index sensor while avoiding magnetic interference.
  • Embodiments to be solved by the embodiments are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
  • a first embodiment for achieving the above object is a rotor having a first magnet disposed on an outer circumferential surface, a stator disposed outside the rotor, a circuit board, a first cover for receiving the circuit board, and the circuit
  • the magnet seating member and the second magnet are disposed between the first cover and the second cover, the second cover includes a top plate formed with a through hole and a side plate extending in the rotation axis direction from the top plate,
  • the side plate may provide a torque index sensor including a groove formed at a position corresponding to the hall sensor.
  • the first Hall sensor detects the magnetic flux of the stator
  • the second Hall sensor can detect the magnetic flux of the second magnet.
  • the first cover includes a first-first cover and a first-second cover
  • the first-first cover includes a first hole through which the rotor passes
  • the first-second cover is And a second hole through which the stator penetrates
  • the circuit board may be disposed between the first-first cover and the first-second cover.
  • the substrate includes a first surface facing the first-first cover and a second surface facing the first-second cover, wherein the first hall sensor is disposed on the first surface.
  • the second Hall sensor may be disposed on a second surface.
  • the side plate may be disposed between the second magnet and the second Hall sensor based on a direction perpendicular to the axial direction of the rotation axis.
  • the first cover may include a hall sensor housing protruding from an outer surface of the second hall sensor.
  • the Hall sensor housing is provided with a slot for receiving the second Hall sensor, the slot may have an open surface.
  • the slot may include a stopper protruding from the inlet to the open surface.
  • the first cover is disposed on the outer surface, it may include a receiving portion that is recessed along the circumference of the first hole through which the stator penetrates to seat the magnet seating member.
  • the magnet seating member may include a first surface facing the second cover and a second surface facing the first cover, and the second magnet may be disposed on the first surface.
  • the magnet seating member may include a first coupling part coupled to the stator in a direction perpendicular to the axial direction of the rotation axis.
  • the stator may include a mold member for fixing the two stator rings and the two stator rings, and the mold member may include a second coupling part for coupling with the first coupling part. have.
  • the first coupling portion may be at least one protrusion protruding from the inner circumferential surface of the magnet seating member, and the second coupling portion may be a groove disposed on the outer circumferential surface of the stator holder to insert the first coupling portion.
  • the first cover includes a Hall sensor housing protruding from the outer surface and the second Hall sensor is located therein, wherein the groove and the Hall sensor housing of the side plate of the second cover are in a rotational direction of the rotation shaft. Can be sorted by.
  • the inner diameter of the side plate of the second cover may be larger than the outer diameter of the magnet seating member.
  • the second cover may include a hole through which the stator passes.
  • the second cover may include a third coupling portion
  • the first cover may include a fourth coupling portion coupling with the third coupling portion
  • the third coupling part may be a fastening flange protruding from the side plate to include a fastening hole
  • the fourth coupling part may be a fastening protrusion protruding from the first cover and inserted into the fastening hole.
  • Another embodiment for achieving the above object includes a steering shaft, a torque index sensor coupled to the steering shaft, the torque index sensor, a rotor having a first magnet disposed on the outer peripheral surface, and the outer side of the rotor A stator disposed, a circuit board, a first cover for receiving the circuit board, the first hall sensor and a second hall sensor disposed on the circuit board, a magnet seating member coupled to the stator, and the magnet A second magnet coupled to the seating member and a second cover of metal material coupled to the first cover, wherein the magnet seating member and the second magnet is disposed between the first cover and the second cover,
  • the cover may include a top plate having a through hole and a side plate extending in a rotation axis direction from the top plate, and the side plate may include a groove formed at a position corresponding to the hall sensor. .
  • a cover including a rotor having a first magnet disposed on an outer circumferential surface thereof, a stator disposed outside the rotor, and a hole through which the stator penetrates, and on one side of the cover
  • a circuit board disposed, a first hall sensor and a second hall sensor mounted on the circuit board, a second magnet and a magnet shield disposed on the other side of the cover, and the stator includes a holder coupled to a rotating shaft.
  • the magnet shield is coupled to the holder, the magnet shield includes a top plate and a side plate extending from the top plate, the inner diameter of the top plate is the same as the outer diameter of the holder, the outer diameter of the top plate is second from the center of the holder It is larger than the distance to the magnet and smaller than the distance to the second Hall sensor. It may provide.
  • the first Hall sensor detects the magnetic flux of the stator
  • the second Hall sensor can detect the magnetic flux of the second magnet.
  • the second Hall sensor and the second magnet may be disposed to face the side plate, respectively.
  • the second Hall sensor and the second magnet may be arranged to be aligned with each other based on the circumferential direction of the magnet shield.
  • the first Hall sensor and the second magnet may be disposed facing each other.
  • the second magnet comprises a first pole and a second pole, the first pole relative to the radial direction of the magnet shield, and the second pole is disposed on the outside Can be.
  • the second pole may be an N pole.
  • the side plate of the magnet shield may include an outer plate extending from the outer circumferential surface of the upper plate, and an inner plate extending from the inner circumferential surface of the upper plate.
  • the thickness of the outer plate may be smaller than the separation distance between the second hall sensor and the second magnet.
  • the magnet shield can be pressed into the holder.
  • it may be made of a ferromagnetic material of the magnet shield.
  • the second magnet may be disposed inside the side plate, the second Hall sensor may be disposed outside the side plate.
  • the rotor may include a first cover including a first hole through which the rotor passes, and a second cover including a second hole through which the stator passes.
  • the second cover may include a hall sensor housing protruding from an outer surface of the second hall sensor.
  • the second cover may include a magnet housing protruding from the outer surface to fix the second magnet.
  • the magnet shield is coupled to the holder, the magnet shield includes a top plate and a side plate extending from the top plate, the inner diameter of the top plate is the same as the outer diameter of the holder, The outer diameter of the upper plate is greater than the distance from the center of the holder to the second magnet and smaller than the distance to the second hall sensor, and the side plate is formed at the width of the second hall sensor.
  • a groove formed in response to the size it is possible to provide a steering apparatus.
  • the magnetic interference is avoided through the cover of the metal material, thereby providing an advantageous effect of reducing the thickness of the torque index sensor as a whole.
  • the magnet seating member and the stator are coupled in a direction perpendicular to the axial direction of the rotation axis, thereby providing an advantageous effect of further reducing the thickness of the torque index sensor.
  • the magnet shield is directly pressed into the holder to fix the magnet shield, thereby providing an advantageous effect of utilizing the magnet shield as a cover without installing a separate cover.
  • FIG. 1 illustrates a torque index sensor according to an embodiment
  • FIG. 2 is an exploded view of the torque index sensor shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a side view of the circuit board shown in FIG.
  • FIG. 4 is a side view of the magnet seating member shown in FIG. 2;
  • FIG. 5 is a view illustrating a 1-2 cover in FIG. 2;
  • FIG. 6 is a view illustrating a hall sensor housing of a 1-2 cover
  • FIG. 8 is a view illustrating a magnet seating member
  • FIG. 9 is a view showing a coupling state of the mold member and the magnet seating member of the stator
  • FIG. 11 is a view illustrating a magnet seating member included in a second cover
  • FIG. 12 is a view showing a side plate disposed between a second magnet and a second hall sensor
  • 15 is a graph showing the torque output change amount.
  • FIG. 17 is an exploded view of the torque index sensor shown in FIG. 16;
  • FIG. 18 is a side view of the circuit board shown in FIG. 17;
  • FIG. 19 is a view showing the magnet shield shown in FIG.
  • 21 is a view showing the bottom of the magnet shield
  • FIG. 22 is a view illustrating a second magnet and a second hall sensor with reference to a second cover
  • FIG. 23 is a view illustrating a second magnet and a second hall sensor disposed to face each other;
  • 25 is a diagram illustrating an output of the second hall sensor.
  • ordinal numbers such as second and first
  • first and second components may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • FIG. 1 is a view showing a torque index sensor according to the first embodiment
  • Figure 2 is an exploded view of the torque index sensor shown in FIG.
  • the torque index sensor 10 includes a rotor 100, a stator 200, a circuit board 300, a first cover 400, and a first hall sensor 500. ), A second hall sensor 600, a magnet seating member 700, a second magnet 800, and a second cover 900.
  • the rotor 100 is disposed inside the stator 200.
  • the rotor 100 is connected to the input shaft of the steering shaft, where the input shaft may be a steering shaft connected to the steering wheel of the vehicle.
  • the rotor 100 may include a cylindrical yoke 110 and a first magnet 120 disposed on the yoke 110.
  • the input shaft is inserted into the yoke 110.
  • the first magnet 120 may be disposed outside the yoke 110.
  • the first magnet 120 may be adhesively fixed or press-fitted to the outer circumferential surface of the yoke 110.
  • the stator 200 is disposed outside the rotor 100.
  • the stator 200 may include a stator 210, a mold member 220, and a holder 230.
  • the stator 210 may be disposed in a pair apart from each other in a form facing each other.
  • the two stator rings 210 may be fixed to upper and lower sides of the mold member 220, respectively.
  • the holder 230 is coupled to the mold member 220.
  • Holder 230 may be connected to the output shaft of the steering shaft.
  • the output shaft may be a steering shaft connected to the power transmission configuration of the wheel side.
  • the stator 200 is connected to the output shaft and rotates together with the output shaft.
  • stator 200 is disposed adjacent to the stator 210, may be provided with a collector for collecting the magnetization amount of the stator 200.
  • FIG. 3 is a side view of the circuit board shown in FIG. 2.
  • the circuit board 300 includes a first Hall sensor 500 and a second Hall sensor 600.
  • the first cover 400 may include a 1-1 cover 410 and a 1-2 cover 420.
  • the first-first cover 410 and the first-second cover 420 may be disposed to face each other, and a space for accommodating the stator 200 may be provided therein.
  • the circuit board 300 is disposed between the first-first cover 410 and the first-second cover 420.
  • the first-first cover 410 may include a first hole 411 through which the rotor 100 passes.
  • the 1-2 cover 420 may include a second hole 421 through which the stator 200 passes.
  • the circuit board 300 may include a first surface 310 facing the first-first cover 410 and a second surface 320 facing the first-second cover 420. have.
  • the first hall sensor 500 may be disposed on the first surface 310.
  • the second hall sensor 600 may be disposed on the second surface 320.
  • the first hall sensor 500 detects the magnetization amount of the stator 200 generated by the electrical interaction between the first magnet 120 and the stator 200 of the rotor 100.
  • the first hall sensor 500 may be disposed on the circuit board 300.
  • the first hall sensor 500 is disposed between two collectors to detect the magnetization magnetized by the interaction between the stator 210 and the first magnet 120.
  • the rotor 100, the stator 200, and the first hall sensor 500 are configured to measure torque. Torsion occurs in the torsion bar between the input shaft and the output shaft due to the difference between the rotation amounts of the input shaft and the output shaft. When the twist occurs, the rotation amount of the first magnet 120 of the rotor 100 and the rotation amount of the stator 200 are changed. Accordingly, a change in magnetization amount occurs because the opposing surfaces of the first magnet 120 and the stator 210 are different.
  • the first hall sensor 500 may detect such a change in magnetization amount and measure a torque applied to the steering shaft.
  • the second hall sensor 600 may output a detection signal at 360 ° periods every time the second hall sensor 600 is adjacent to the second magnet 800 disposed on the magnet seating member 700 to calculate the angular acceleration of the output shaft.
  • the magnet seating member 700 has a ring shape and is provided with a hole 710 through which the stator 200 penetrates.
  • FIG. 4 is a side view of the magnet seating member shown in FIG. 2.
  • the magnet seating member 700 may include a first surface 710 facing the first cover 400 and a second facing the second cover 900 based on the axial direction C of the rotation shaft. It may include face 720.
  • the second magnet 800 may be disposed on the second surface 720 to face the second cover 900.
  • the magnet seating member 700 is coupled to the holder 230 of the stator 200 and rotates together when the output shaft rotates.
  • the second magnet 800 is disposed in the magnet seating member 700.
  • the second magnet 800 may be insert mold or adhesively fixed to the magnet seating member 700.
  • the second magnet 800 rotates together with the magnet seating member 700. Therefore, as the output shaft rotates, the second magnet 800 repeats the state close to and away from the second hall sensor 600 periodically.
  • the second cover 900 covers the magnet seating member 700.
  • the second cover 900 is coupled to the first cover 400.
  • the second cover 900 is made of a metal material. This is to guide the flux generated in the second magnet 800 to the second cover 900 side. Since the flux generated in the second magnet 800 is restricted to flow to the first magnet 120 by the second cover 900, the torque index sensor according to the embodiment may provide a separate shield to avoid magnetic interference. There is no need to install the plate.
  • FIG. 5 is a view illustrating the 1-2 cover of FIG. 2
  • FIG. 6 is a view illustrating the hall sensor housing of the 1-2 cover
  • FIG. 7 is a bottom view of the 1-2 cover.
  • the 1-2 cover 420 may include a hall sensor housing 422 and a receiving part 423.
  • the hall sensor housing 422 protrudes from the outer surface of the 1-2 cover 420.
  • the hall sensor housing 422 is disposed adjacent to the receiving portion 423.
  • the second hall sensor 600 is positioned inside the hall sensor housing 422.
  • the hall sensor housing 422 serves to fix the position of the second hall sensor 600.
  • the hall sensor housing 422 is provided with a slot 422a for accommodating the second hall sensor 600 therein, and has an open surface open toward the accommodating part 423.
  • a stopper 422b may be protruded from the inlet of the open surface of the hall sensor housing 422 to restrict the second hall sensor 600 from being separated through the open surface.
  • the second hall sensor 600 may be disposed in the slot 422a through the inlet 422c disposed on the bottom surface of the 1-2 cover 420.
  • the accommodating part 423 may be disposed around the second hole 421 in a concave shape on the outer surface of the first-second cover 420.
  • the receiving portion 423 is where the magnet seating member 700 is accommodated therein.
  • the first-second cover 420 may include a fourth coupling part 424.
  • the fourth coupling part 424 is coupled to the second cover 900.
  • a plurality of fourth coupling units 424 may be disposed along the circumference of the receiving unit 423.
  • the fourth coupling part 424 may be a fastening protrusion.
  • the fastening part 425 for coupling with the first-first cover 410 may be provided around the first-second cover 420.
  • FIG. 8 is a view illustrating a magnet seating member
  • FIG. 9 is a view illustrating a coupling state between a mold member of the stator and a magnet seating member.
  • the magnet seating member 700 may include a first coupling part 720 protruding from an inner circumferential surface thereof.
  • the first coupling part 720 may be coupled to the mold member 220 in a direction perpendicular to the axial direction of the rotation shaft.
  • a second coupling part 221 coupled to the first coupling part 720 may be disposed on an outer circumferential surface of the mold member 220.
  • the first coupling part 720 may be a plurality of protruding protrusions
  • the second coupling part 221 may be a plurality of grooves into which the first coupling part 720 is inserted.
  • the first coupling part 720 and the second coupling part 221 are coupled in a direction perpendicular to the axial direction of the rotation axis. Therefore, the thickness of the entire torque index sensor can be reduced.
  • the coupling space is required in the rotation axis direction. This coupling space is a factor that increases the thickness of the entire torque index sensor.
  • the magnet seating member 700 of the torque index sensor according to the embodiment and the mold member 220 of the stator 200 has a configuration that is coupled in a direction perpendicular to the axial direction of the rotation axis is coupled to the rotation axis direction Space can be excluded.
  • FIG. 10 is a view showing a second cover
  • FIG. 11 is a view showing a magnet seating member included in the second cover.
  • the second cover 900 may include an upper plate 910 and a side plate 920.
  • the upper plate 910 has a disc shape, and a through hole 911 through which the holder 230 of the stator 200 penetrates is disposed at the center thereof.
  • the side plate 920 is disposed along the circumference of the top plate 910, and is arranged to be bent downward on the top plate 910.
  • the second cover 900 is coupled to the first cover 400, the side plate 920 is bent to extend in the direction of the rotation axis from the upper plate 910.
  • the inner diameter R1 of the side plate 920 is designed at least larger than the outer diameter R2 of the magnet seating member 700.
  • the side plate 920 is disposed between the magnet seating member 700 and the hall sensor housing 422 based on a direction perpendicular to the rotation axis direction.
  • a third coupling part 922 may be disposed around the side plate 920.
  • the third coupling part 922 is coupled to the fourth coupling part 424 of the 1-2 cover 420 to couple the second cover 900 and the second cover 400.
  • the third coupling part 922 may be a fastening flange protruding from the side plate 920 and including a fastening hole.
  • the third coupling part 922 may be provided in plural numbers.
  • some of the plurality of third coupling parts 922 may be disposed adjacent to the groove 921.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a side plate disposed between the second magnet and the second hall sensor.
  • the side plate 920 is disposed between the magnet seating member 700 and the hall sensor housing 422. Accordingly, the side plate 920 covers the side surface of the second magnet 800 disposed on the magnet seating member 700.
  • the side plate 920 may include a groove 921.
  • the groove 921 is formed by cutting a part of the side plate 920 and is configured to communicate the inside and the outside of the side plate 920.
  • the groove 921 is aligned with the second hall sensor 600. Specifically, when the second cover 900 is coupled to the first cover 400, the groove 921 is aligned with the hall sensor housing 112 in the direction of rotation of the rotary shaft.
  • the side plate 920 covers the side surface of the second magnet 800 to cover the second magnet 800 and the second hall sensor 600, and the second magnet 800 and the second magnet 800 through the groove 921. This is to face the Hall sensor 600.
  • the second magnet 800 With the rotation of the output shaft, the second magnet 800 rotates. Periodically, as the second magnet 800 rotates, the second magnet 800 approaches or moves away from the second hall sensor 600.
  • the second hall sensor 600 may generate a detection signal every 360 ° period through this.
  • 13 is a graph showing the flux due to the second cover.
  • the flux generated by the rotation of the second magnet 800 may include the second cover 900. You can see that it is derived from).
  • FIG. 14 is a table comparing torque output changes
  • FIG. 15 is a graph showing torque output changes.
  • FIGS. 14 and 15A are torque index sensors provided with a shield plate
  • FIGS. 14 and 15B are torque index sensors without a shield plate
  • FIGS. 14 and 15C are second covers of a metallic material according to an embodiment.
  • 900 is a torque index sensor installed.
  • FIG. 16 is a view illustrating a torque index sensor according to the second embodiment
  • FIG. 17 is an exploded view of the torque index sensor shown in FIG. 16
  • FIG. 18 is a side view of the circuit board shown in FIG. 17.
  • the torque index sensor 20 includes a rotor 1000, a stator 1200, a cover 1300, a circuit board 1400, a first hall sensor 1500, and the like.
  • the second hall sensor 1600, the second magnet 1700, the magnet shield 1800, and the holder 1230 may be included.
  • the rotor 1000 is disposed inside the stator 1200.
  • the rotor 1000 is connected to the input shaft of the steering shaft, where the input shaft may be a steering shaft connected to the steering wheel of the vehicle.
  • the rotor 1000 may include a cylindrical yoke 1110 and a first magnet 1120 disposed on the yoke 1110.
  • the input shaft is inserted into the yoke 1110.
  • the first magnet 1120 may be disposed outside the yoke 1110.
  • the first magnet 1120 may be adhesively fixed or press-fitted to the outer circumferential surface of the yoke 1110.
  • the stator 1200 is disposed outside the rotor 1000.
  • the stator 1200 may include a stator 1210, a mold member 1220, and a holder 1230.
  • the stator 1210 may be disposed to face away from each other in a pair.
  • the two stator rings 1210 may be fixed to upper and lower sides of the mold member 1220, respectively.
  • the holder 1230 is coupled to the mold member 1220.
  • the holder 1230 may be connected to the output shaft of the steering shaft.
  • the output shaft may be a steering shaft connected to the power transmission configuration of the wheel side.
  • the stator 1200 is connected to the output shaft and rotates together with the output shaft.
  • stator 1200 may be disposed adjacent to the stator 1210, a collector for collecting the magnetization amount of the stator 1200 may be provided.
  • the cover 1300 may include a first cover 1310 and a second cover 1320.
  • the first cover 1310 and the second cover 1320 may be disposed to face each other, and a space for accommodating the stator 1200 may be provided therein.
  • the circuit board 1400 is disposed between the first cover 1310 and the second cover 1320.
  • the first cover 1310 may include a first hole 1311 through which the rotor 1000 passes.
  • the second cover 1320 may include a second hole 1321 through which the stator 1200 penetrates.
  • the circuit board 1400 includes a first Hall sensor 1500 and a second Hall sensor 1600.
  • the circuit board 1400 may include a first surface 1410 facing the first cover 1310 and a second surface 1420 facing the second cover 1320.
  • the first hall sensor 1500 may be disposed on the first surface 1410.
  • the second hall sensor 1600 may be disposed on the second surface 1420.
  • the first hall sensor 1500 detects the magnetization amount of the stator 1200 generated by the electrical interaction between the first magnet 1120 of the rotor 1000 and the stator 1200.
  • the first Hall sensor 1500 is disposed between the two collectors to detect the magnetization magnetized by the interaction between the stator 1210 and the first magnet 1120.
  • the rotor 1000, the stator 1200, and the first hall sensor 1500 are configured to measure torque. Torsion occurs in the torsion bar between the input shaft and the output shaft due to the difference between the rotation amounts of the input shaft and the output shaft. When the twist occurs, the rotation amount of the first magnet 1120 of the rotor 1000 and the rotation amount of the stator 1200 are changed. Accordingly, a change in magnetization amount occurs due to a change in the opposing surfaces of the first magnet 1120 and the stator 1210.
  • the first hall sensor 1500 may detect the change in the amount of magnetization and measure the torque applied to the steering shaft.
  • the second hall sensor 1600 may output a detection signal at a 360 ° period to calculate an angular acceleration of the output shaft.
  • the magnet shield 1800 has a ring shape and is provided with a hole 1811 through which the stator 1200 penetrates.
  • FIG. 19 is a view showing the magnet shield shown in FIG. 17, and FIG. 20 is a view showing the positions of the magnet shield and the second cover.
  • the magnet shield 1800 may include an upper plate 1810 and a side plate 1820.
  • the upper plate 1810 has a disc shape, and a hole 1811 through which the holder 1230 of the stator 1200 penetrates is disposed at the center thereof.
  • the side plate 1820 is disposed along the circumference of the top plate 1810.
  • the outer plate 1821 and the inner plate 1822 of the side plate 1820 may be included.
  • the outer plate 1821 is disposed to be bent downward from the outer circumference of the upper plate 1810.
  • the outer plate 1821 extends in the axial direction at an outer circumference of the upper plate 1810.
  • the inner plate 1822 is arranged to be bent downward from the inner circumference of the upper plate 1810.
  • the magnet shield 1800 is directly coupled to the holder 1230 of the stator 1200.
  • the holder 1230 of the stator 1200 is press-fitted into the hole 1811 of the top plate 1810, and the holder 1230 and the magnet shield 1800 are coupled to each other.
  • the inner plate 1822 induces the holder 1230 to be easily pressed into the hole 1811 of the upper plate 1810. Since the magnet shield 1800 and the holder 1230 are directly coupled, the magnet shield 1800 immediately rotates when the holder 1230 rotates.
  • Outer plate 1821 includes a groove 1830. The groove 1830 communicates the inside and the outside of the outer plate 1821.
  • the magnet shield 1800 may be made of ferromagnetic material.
  • the second cover 1320 may include a hall sensor housing 1322 and a magnet housing 1323.
  • the hall sensor housing 1322 protrudes from the outer surface of the second cover 1320 and has a space in which the second hall sensor 1600 is located.
  • the front surface of the hall sensor housing 1322 that is, the surface facing the second magnet 1700 may be opened.
  • the magnet housing 1323 protrudes from an outer surface of the second cover 1320, and includes a second magnet 1700 therein.
  • the magnet housing 1323 may fix the second magnet 1700 to expose a portion of the second magnet 1700.
  • the second magnet 1700 is fixed to the second cover 1320 through the magnet housing 1323 and does not move.
  • the hall sensor housing 1322 and the magnet housing 1323 are disposed to face each other.
  • FIG. 21 is a view illustrating a bottom surface of the magnet shield
  • FIG. 22 is a view illustrating a second magnet and a second hall sensor based on the second cover.
  • the inner diameter R1 of the upper plate 1810 of the magnet shield 1800 and the outer diameter R2 of the holder 1230 may be the same.
  • the magnet shield 1800 is pressed into the holder 1230.
  • the outer diameter R3 of the upper plate 1810 is larger than the distance L1 from the center C of the holder 1230 to the second magnet 1700, and the second hall sensor at the center C of the holder 1230. It may be smaller than the distance L2 to 1600. This is to position the side plate 1820 between the second hall sensor 1600 and the second magnet 1700 based on the radial direction of the magnet shield 1800.
  • the thickness (t of FIG. 21) of the outer plate 1821 is smaller than the separation distance (d of FIG. 22) between the second hall sensor 1600 and the second magnet 1700. This is to allow the outer plate 1821 to pass between the second hall sensor 1600 and the second magnet 1700 while the magnet shield 1800 rotates.
  • FIG. 23 is a view illustrating a second magnet and a second hall sensor disposed to face each other.
  • the second hall sensor 1600 and the second magnet 1700 are disposed to face each other. That is, the second hall sensor 1600 and the second magnet 1700 may be arranged to be aligned with each other based on the circumferential direction of the magnet shield 1800.
  • the second hall sensor 1600 is disposed to face the outside of the outer plate 1821
  • the second magnet 1700 is disposed to face the inside of the outer plate 1821.
  • the outer plate 1821 is disposed between the second hall sensor 1600 and the second magnet 1700.
  • the groove 1830 disposed on the outer plate 1821 is disposed between the second hall sensor 1600 and the second magnet 1700.
  • the width W of the second hall sensor 1600 may correspond to the size of the groove 1830.
  • the second magnet 1700 may include a first pole 1710 and a second pole 1720.
  • the first pole 1710 may be an N pole, and the second pole 1720 may be an S pole.
  • the first pole 1710 may be disposed relatively outside, and the second pole 1720 may be disposed relatively inside.
  • the first pole 1710 is disposed to face the second hall sensor 1600.
  • the magnet shield 1800 rotates together as the holder 1230 of FIG. 17 rotates. At this time, the second magnet 1700 is in a fixed state. Therefore, the flux of the second magnet 1700 that causes magnetic interference in the first magnet 1120 and the first hall sensor 1500 does not occur. Therefore, it is not necessary to provide a separate shielding plate for shielding the magnetic field.
  • the shield plate When the shield plate is installed, there is a problem of greatly increasing the overall thickness of the torque index sensor due to its installation space. Since the torque index sensor according to the embodiment does not need to install the shield plate, the total thickness of the torque index sensor is reduced. There is an advantage to this.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating the positions of the rotating magnet shield and the groove
  • FIG. 25 is a diagram illustrating the output of the second hall sensor.
  • 24A illustrates a state in which the outer plate 1821 blocks the second hall sensor 1600 and the second magnet 1700.
  • the output of the second hall sensor 1600 is not generated, so the signal remains off.
  • the magnet shield 1800 rotates in the clockwise direction CW
  • the groove 1830 disposed in the outer plate 1821 also rotates in the clockwise direction CW.
  • the second magnet 1700 and the second Hall sensor 1600 communicate with each other to form the second Hall sensor 1600. An output is generated and the signal is turned on.
  • the rotation of the magnet shield 1800 is continued, so that the groove 1830 passes through the second hall sensor 1600, that is, the outer plate 1821 is the second hall sensor 1600 and the second magnet ( Until the 1700 is completely covered, the output of the second Hall sensor 1600 is generated in the states of FIGS. 24C and 24D and the signal is kept on. Subsequently, when the magnet shield 1800 is rotated so that the outer plate 1821 completely covers the second hall sensor 1600 and the second magnet 1700, the second hall sensor in the state (e) of FIG. 24 (e). The output of 1600 does not occur and the signal is turned off.
  • the torque index sensor 20 has a position of the groove 1830 disposed on the side plate 1820 of the magnet shield 1800 in a state where the second magnet 1700 is fixed without being rotated.
  • the on-off signal may be generated according to a period in which the positions of the second hall sensor 1600 and the second magnet 1700 are aligned. Therefore, flux may be generated by the rotation of the second magnet 1700, and the generated flux may be prevented from causing magnetic interference.

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Abstract

기판; 상기 회로기판을 수용하는 제1 커버; 상기 회로기판에 배치되는 상기 제1 홀센서와 제2 홀센서; 상기 스테이터에 결합되는 마그넷 안착 부재; 상기 마그넷 안착 부재에 결합되는 제2 마그넷; 및 상기 제1 커버와 결합하는 금속 재질의 제2 커버를 포함하며, 상기 마그넷 안착 부재와 상기 제2 마그넷은 제1 커버와 제2 커버 사이에 배치되며, 상기 제2 커버는 관통홀이 형성된 상판과 상기 상판으로부터 회전축 방향으로 연장된 측판을 포함하고, 상기 측판은 상기 홀센서와 대응되는 위치에 형성되는 홈을 포함하는 토크 인덱스 센서를 제공할 수 있다.

Description

토크 인덱스 센서 및 이를 포함하는 조향 장치
실시예는 토크 인덱스 센서 및 이를 포함하는 조향 장치에 관한 것이다.
파워 스티어링 시스템(Electronic Power System 이하, EPS라 한다.)은 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써, 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.
EPS는 적절한 토크를 제공하기 위하여, 조향축의 토크, 조향각 등을 측정하는 토크 인덱스 센서를 포함한다. 토크 인덱스 센서는 조향축에 걸리는 토크를 측정하는 토크 센서와, 조향축의 각가속도를 측정하는 인덱스 센서가 마련될 수 있다. 조향축은 핸들에 연결되는 입력축과 바퀴측의 동력전달구성과 연결되는 출력축과, 입력축과 출력축을 연결하는 토션바를 포함할 수 있다.
토크 센서는 토션바의 비틀림 정도를 측정하여 조향축에 걸리는 토크를 측정한다. 그리고 인덱스 센서는 출력축의 회전을 감지하여, 조향축의 각가속도를 측정한다. 토크 인덱스 센서에서, 이러한 토크 센서와 인덱스 센서는 함께 배치되어 일체로 구성될 수 있다.
그러나, 이러한 토크 인덱스 센서는 토크 센서와 인덱스 센서 사이에서 자계간섭이 발생한다. 따라서, 자계간섭을 막기 위하여, 토크 센서와 인덱스 센서 사이에 자계 차폐를 위한 구조가 별도로 마련된다. 때문에 토크 인덱스 센서 전체의 두께를 줄이고자 하면, 자계 차폐용 플레이트과 마그넷이 가끼워지면서 자기 누설이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 자계 차폐 구성의 설치 공간으로 인하여 토크 인덱스 센서 전체의 두께를 줄이는데 있어서 한계가 있다. 결과적으로, 이러한 자계 차폐 구성은 토크 인덱스 센서 전체의 두께를 증가시키는 중요한 요인이 되는 문제점이 있다.
이에, 자계간섭을 회피하면서도, 토크 인덱스 센서의 두께를 줄일 수 있는 토크 인덱스 센서 및 이를 포함하는 조향 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
실시예가 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 제 1실시예는, 외주면에 제1 마그넷이 배치되는 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터와, 회로기판과, 상기 회로기판을 수용하는 제1 커버와, 상기 회로기판에 실장되는 상기 제1 홀센서와 제2 홀센서와, 상기 스테이터에 결합되는 마그넷 안착 부재와, 상기 마그넷 안착 부재에 결합되는 제2 마그넷 및 상기 제1 커버와 결합하는 금속 재질의 제2 커버를 포함하며, 상기 마그넷 안착 부재와 상기 제2 마그넷은 제1 커버와 제2 커버 사이에 배치되며, 상기 제2 커버는 관통홀이 형성된 상판과 상기 상판으로부터 회전축 방향으로 연장된 측판을 포함하고, 상기 측판은 상기 홀센서와 대응되는 위치에 형성되는 홈을 포함하는 토크 인덱스 센서를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 홀센서는 상기 스테이터의 자속을 감지하는, 상기 제2 홀센서는 상기 제2 마그넷의 자속을 감지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 커버는 제1-1 커버와 제1-2 커버를 포함하고, 상기 제1-1 커버는 상기 로터가 관통하는 제1 홀을 포함하고, 상기 제1-2 커버는 상기 스테이터가 관통하는 제2 홀을 포함하고, 상기 회로기판은 상기 제1-1 커버와 상기 제1-2 커버 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판은 상기 제1-1 커버를 향하는 제1 면과, 상기 제1-2 커버를 향하는 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면에는 상기 제1 홀센서가 배치되고, 상기 제2 면에는 상기 제2 홀센서가 배치될 수 있다.
바람직하게는, 회전축의 축방향과 수직한 방향을 기준으로, 상기 측판은 상기 제2 마그넷과 상기 제2 홀센서 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 커버는 외면에서 돌출되어 내부에 상기 제2 홀센서가 위치하는 홀센서하우징을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 홀센서하우징은, 상기 제2 홀센서를 수용하는 슬롯이 마련되며, 상기 슬롯은 개방면을 갖을 수 있다.
바람직하게는, 상기 슬롯은 상기 개방면에 입구에 돌출된 스토퍼를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 커버는 외측면에 배치되며, 상기 스테이터가 관통하는 제1 홀의 둘레를 따라 오목하게 배치되어 상기 마그넷 안착 부재가 안착되는 수용부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 마그넷 안착 부재는 상기 제2 커버를 향하는 제1 면과, 상기 제1 커버를 향하는 제2 면을 포함하고, 상기 제2 마그넷은 상기 제1 면에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 마그넷 안착 부재는 회전축의 축방향과 수직한 방향으로 상기 스테이터에 결합하는 제1 결합부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스테이터는 2개의 스테이터링과 2개의 상기 스테이터링을 고정하는 몰드부재를 포함하고, 상기 몰드부재는, 상기 제1 결합부와 결합하는 제2 결합하는 제2 결합부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 결합부는 상기 마그넷 안착 부재의 내주면에서 돌출된 적어도 하나의 돌기이며, 상기 제2 결합부는 상기 스테이터홀더의 외주면에 배치되어 상기 제1 결합부가 삽입되는 홈일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 커버는 외면에서 돌출되어 내부에 상기 제2 홀센서가 위치하는 홀센서하우징을 포함하고, 상기 제2 커버의 상기 측판의 상기 홈과 상기 홀센서하우징은 회전축의 회전 방향을 기준으로 정렬될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 커버의 측판의 내경은 상기 마그넷 안착 부재의 외경보다 클 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 커버는 상기 스테이터가 관통하는 홀을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 커버는 제3 결합부를 포함하고, 상기 제1 커버는 상기 제3 결합부와 결합하는 제4 결합부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제3 결합부는 상기 측판에서 돌출되어 체결홀을 포함하는 체결플랜지이고, 상기 제4 결합부는 상기 제1 커버에서 돌출되어 상기 체결홀에 삽입되는 체결돌기일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 실시예는, 조향축과, 상기 조향축에 결합하는 토크 인덱스 센서를 포함하고, 상기 토크 인덱스 센서는, 외주면에 제1 마그넷이 배치되는 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터와, 회로기판과, 상기 회로기판을 수용하는 제1 커버와, 상기 회로기판에 배치되는 상기 제1 홀센서와 제2 홀센서와, 상기 스테이터에 결합되는 마그넷 안착 부재와, 상기 마그넷 안착 부재에 결합되는 제2 마그넷 및 상기 제1 커버와 결합하는 금속 재질의 제2 커버를 포함하며, 상기 마그넷 안착 부재와 상기 제2 마그넷은 제1 커버와 제2 커버 사이에 배치되며, 상기 제2 커버는 관통홀이 형성된 상판과 상기 상판으로부터 회전축 방향으로 연장된 측판을 포함하고, 상기 측판은 상기 홀센서와 대응되는 위치에 형성되는 홈을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 제2 실시예는, 외주면에 제1 마그넷이 배치되는 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터가 관통하는 홀을 포함하는 커버와, 상기 커버의 일측에 배치되는 회로기판과, 상기 회로기판에 실장되는 제1 홀센서와 제2 홀센서와, 상기 커버의 타측에 배치되는 제2 마그넷과 마그넷 쉴드 및 상기 스테이터는 회전축과 결합하는 홀더를 포함하며, 상기 마그넷 쉴드는 상기 홀더에 결합되며, 상기 마그넷 쉴드는 상판과 상기 상판으로부터 연장된 측판을 포함하고, 상기 상판의 내경은 상기 홀더의 외경과 동일하고, 상기 상판의 외경은 상기 홀더의 중심에서 제2 마그넷까지 거리보다 크고 제2 홀센서까지 거리보단 작으며, 상기 측판은 상기 제2 홀센서의 폭에 대응하는 크기로 홈이 형성된 토크 인덱스 센서를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 홀센서는 상기 스테이터의 자속을 감지하는, 상기 제2 홀센서는 상기 제2 마그넷의 자속을 감지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 홀센서 및 상기 제2 마그넷은 각각 상기 측판을 바라보도록 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 홀센서와 상기 제2 마그넷은 상기 마그넷 쉴드의 원주 방향을 기준으로 서로 정렬되도록 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 홀센서와 상기 제2 마그넷은 마주보고 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 마그넷은 제1 극과 제2 극을 포함하고, 상기 마그넷 쉴드의 반경 방향을 기준으로, 상기 제1 극은 상대적으로 내측에 배치되고, 상기 제2 극은 외측에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 극은 N극일 수 있다.
바람직하게는, 상기 마그넷 쉴드의 측판은 상기 상판의 외주면에서 연장되는 외측판과, 상기 상판의 내주면에서 연장되는 내측판을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 외측판의 두께는 제2 홀센서와 상기 제2 마그넷의 이격 거리보다 작을 수 있다.
바람직하게는, 상기 마그넷 쉴드는 상기 홀더에 압입될 수 있다.
바람직하게는, 상기 마그넷 쉴드의 강자성체로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 마그넷 쉴드의 반경 방향을 기준으로, 상기 제2 마그넷은 상기 측판의 내측에 배치되고, 상기 제2 홀센서는 상기 측판의 외측에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 로터가 관통하는 제1 홀을 포함하는 제1 커버와, 상기 스테이터가 관통하는 제2 홀을 포함하는 제2 커버를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 커버는 외면에서 돌출되어 내부에 상기 제2 홀센서가 위치하는 홀센서하우징을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 커버는 외면에서 돌출되어 상기 제2 마그넷을 고정하는 마그넷하우징을 포함할 수 있다.
조향축과, 상기 조향축에 결합하는 토크 인덱스 센서를 포함하고, 상기 토크 인덱스 센서는, 외주면에 제1 마그넷이 배치되는 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터가 관통하는 홀을 포함하는 커버와, 상기 커버의 일측에 배치되는 회로기판과, 상기 회로기판에 실장되는 제1 홀센서와 제2 홀센서와, 상기 커버의 타측에 배치되는 제2 마그넷과 마그넷 쉴드 및 상기 스테이터는 회전축과 결합하는 홀더를 포함하며, 상기 마그넷 쉴드는 상기 홀더에 결합되며, 상기 마그넷 쉴드는 상판과 상기 상판으로부터 연장된 측판을 포함하고, 상기 상판의 내경은 상기 홀더의 외경과 동일하고, 상기 상판의 외경은 상기 홀더의 중심에서 제2 마그넷까지 거리보다 크고 제2 홀센서까지 거리보단 작으며, 상기 측판은 상기 제2 홀센서의 폭에 대응하는 크기로 홈이 형성된 조향 장치를 제공할 수 있다.
실시예에 따르면, 금속 소재의 커버를 통해 자계간섭을 회피하여, 토크 인덱스 센서 전체의 두께를 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
실시예에 따르면, 마그넷 안착 부재와 스테이터가 회전축의 축방향과 수직한 방향으로 결합함으로써, 토크 인덱스 센서의 두께를 더욱 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
실시예에 따르면, 제2 마그넷을 고정하고, 마그넷 쉴드를 회전시켜, 신호를 검출함으로써, 자계간섭을 회피하면서도, 토크 인덱스 센서 전체의 두께를 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
실시예에 따르면, 마그넷 쉴드를 홀더에 직접 압입하여 고정함으로써, 별도의 커버 설치 없이 마그넷 쉴드를 커버로 활용할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 실시예에 따른 토크 인덱스 센서를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 토크 인덱스 센서의 분해도,
도 3은 도 2에서 도시한 회로기판의 측면도,
도 4는 도 2에서 도시한 마그넷 안착 부재의 측면도,
도 5는 도 2에서 제1-2 커버를 도시한 도면,
도 6은 제1-2 커버의 홀센서하우징을 도시한 도면,
도 7은 제1-2 커버의 저면도,
도 8은 마그넷 안착 부재를 도시한 도면,
도 9는 스테이터의 몰드부재와 마그넷 안착 부재의 결합 상태를 도시한 도면,
도 10은 제2 커버를 도시한 도면,
도 11은 제2 커버에 포함된 마그넷 안착 부재를 도시한 도면,
도 12는, 제2 마그넷과 제2 홀센서 사이에 배치되는 측판을 도시한 도면,
도 13은 제2 커버로 인한 플럭스(flux)를 도시한 그래프,
도 14는 토크 출력 변화량을 비교한 표,
도 15는 토크 출력 변화량을 도시한 그래프이다.
도 16은 제2 실시예에 따른 토크 인덱스 센서를 도시한 도면,
도 17은 도 16에서 도시한 토크 인덱스 센서의 분해도,
도 18은 도 17에서 도시한 회로기판의 측면도,
도 19는 도 17에서 도시한 마그넷 쉴드를 도시한 도면,
도 20은 마그넷 쉴드와 제2 커버의 위치를 도시한 도면,
도 21은 마그넷 쉴드의 저면을 도시한 도면,
도 22는 제2 커버를 기준으로 제2 마그넷과 제2 홀센서를 도시한 도면,
도 23은 마주보고 배치된 제2 마그넷과 제2 홀센서를 도시한 도면,
도 24는 회전하는 마그넷 쉴드와 홈의 위치를 도시한 도면,
도 25는 제2 홀센서의 출력을 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.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 토크 인덱스 센서를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시한 토크 인덱스 센서의 분해도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 토크 인덱스 센서(10)는, 로터(100)와, 스테이터(200)와, 회로기판(300)과, 제1 커버(400)와, 제1 홀센서(500)와, 제2 홀센서(600)와, 마그넷 안착 부재(700)와, 제2 마그넷(800)과, 제2 커버(900)를 포함할 수 있다.
로터(100)는 스테이터(200)의 내측에 배치된다. 로터(100)는 조향축의 입력축과 연결된다, 여기서, 입력축이란, 차향의 핸들과 연결된 조향축일 수 있다. 로터(100)는 원통형의 요크(110)와 요크(110)에 배치되는 제1 마그넷(120)을 포함할 수 있다. 요크(110)의 내측으로 입력축이 삽입된다. 그리고 요크(110)의 외측으로 제1 마그넷(120)이 배치될 수 있다. 제1 마그넷(120)에 요크(110)의 외주면에 접착 고정되거나 압입 고정될 수 있다.
스테이터(200)는 로터(100)의 외측에 배치된다. 스테이터(200)는 스테이터링(210)과, 몰드부재(220)와, 홀더(230)를 포함할 수 있다. 스테이터링(210)은 마주보는 형태로 한 쌍이 떨어져 배치될 수 있다. 그리고, 2개의 스테이터링(210)은 몰드부재(220)의 상측 및 하측에 각각 고정될 수 있다. 홀더(230)는 몰드부재(220)에 결합된다. 홀더(230)는 조향축의 출력축과 연결될 수 있다. 여기서, 출력축이란, 바퀴측의 동력전달구성과 연결되는 조향축일 수 있다. 따라서, 스테이터(200)는 출력축과 연결되어 출력축과 함께 회전한다.
한편, 스테이터(200)는 스테이터링(210)에 인접하게 배치되어, 스테이터(200)의 자화량을 수집하는 콜렉터가 구비될 수 있다.
도 3은 도 2에서 도시한 회로기판의 측면도이다.
회로기판(300)은, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 제1 홀센서(500)와 제2 홀센서(600)가 배치된다.
제1 커버(400)는 제1-1 커버(410)와 제1-2 커버(420)를 포함할 수 있다. 제1-1 커버(410)와 제1-2 커버(420)는 서로 마주보고 배치되며 내부에 스테이터(200)를 수용하는 공간이 마련될 수 있다. 제1-1 커버(410)와 제1-2 커버(420) 사이에는 회로기판(300)이 배치된다. 제1-1 커버(410)는 로터(100)가 관통하는 제1 홀(411)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1-2 커버(420)는 스테이터(200)가 관통하는 제2 홀(421)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 회로기판(300)은 제1-1 커버(410)를 향하는 제1 면(310)과, 제1-2 커버(420)를 향하는 제2 면(320)을 포함할 수 있다. 제1 면(310)에는 제1 홀센서(500)가 배치될 수 있다. 제2 면(320)에는 제2 홀센서(600)가 배치될 수 있다.
제1 홀센서(500)는 로터(100)의 제1 마그넷(120)과 스테이터(200)의 전기적 상호 작용에 의해 발생하는 스테이터(200)의 자화량을 검출한다. 제1 홀센서(500)는 회로기판(300)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 홀센서(500)는 2개의 콜렉터 사이에 배치되어 스테이터링(210)과 제1 마그넷(120)간의 상호 작용에 의해 자화된 자화량을 검출한다.
로터(100)와 스테이터(200)와 제1 홀센서(500)는 토크를 측정하는 구성이다. 입력축과 출력축의 회전량의 차이로 인하여 입력축과 출력축의 토션바에 비틀림이 발생한다, 비틀림이 발생하면, 로터(100)의 제1 마그넷(120)의 회전량과 스테이터(200)의 회전량이 달라지게 된다 따라서, 제1 마그넷(120)과 스테이터링(210)의 대향면이 달라짐으로써 자화량 변화가 발생한다. 제1 홀센서(500)는 이러한 자화량 변화를 검출하여, 조향축에 걸리는 토크를 측정할 수 있다.
제2 홀센서(600)는 마그넷 안착 부재(700)에 배치된 제2 마그넷(800)에 인접할 때 마다 360° 주기로 검출신호를 출력하여, 출력축의 각가속도를 연산할 수 있다.
마그넷 안착 부재(700)는 링 형상으로, 스테이터(200)가 관통하는 홀(710)이 마련된다.
도 4는 도 2에서 도시한 마그넷 안착 부재의 측면도이다.
도 4를 참조하면, 마그넷 안착 부재(700)는 회전축의 축방향(C)을 기준으로, 제1 커버(400)를 향하는 제1 면(710)과, 제2 커버(900)를 향하는 제2 면(720)을 포함할 수 있다. 제2 마그넷(800)은 제2 커버(900)를 향하도록 제2 면(720)에 배치될 수 있다. 마그넷 안착 부재(700)는 스테이터(200)의 홀더(230)에 결합되어, 출력축이 회전하는 경우, 함께 회전한다.
제2 마그넷(800)은 마그넷 안착 부재(700)에 배치된다. 제2 마그넷(800)은 마그넷 안착 부재(700)에 인서트 몰드(insert mold)되거나 접착 고정될 수 있다. 제2 마그넷(800)은 출력축이 회전하는 경우, 마그넷 안착 부재(700)와 함께 회전한다. 따라서, 제2 마그넷(800)은 출력축이 회전함에 따라 주기적으로 제2 홀센서(600)에 근접하고 멀어지는 상태를 반복한다.
제2 커버(900)는 마그넷 안착 부재(700)를 덮는다. 제2 커버(900)는 제1 커버(400)에 결합한다. 제2 커버(900)는 금속 소재로 이루어 진다. 이는 제2 마그넷(800)에서 발생되는 플럭스(flux)를 제2 커버(900) 측으로 유도하기 위함이다. 제2 커버(900)에 의해, 제2 마그넷(800)에서 발생되는 플럭스는 제1 마그넷(120)으로 흐르는 것이 제한되기 때문에, 실시예에 따른 토크 인덱스 센서는 자계 간섭을 회피하기 위해 별도의 차폐판을 설치할 필요가 없다.
도 5는 도 2에서 제1-2 커버를 도시한 도면이고, 도 6은 제1-2 커버의 홀센서하우징을 도시한 도면이고, 도 7은 제1-2 커버의 저면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1-2 커버(420)는 홀센서하우징(422)과, 수용부(423)를 포함할 수 있다.
홀센서하우징(422)은 제1-2 커버(420)의 외면에서 돌출된다. 홀센서하우징(422)은 수용부(423)에 인접하여 배치된다. 홀센서하우징(422)의 내부에는 제2 홀센서(600)가 위치한다, 이러한 홀센서하우징(422)은 제2 홀센서(600)의 위치를 고정하는 역할을 한다. 홀센서하우징(422)은 내부에 제2 홀센서(600)를 수용하는 슬롯(422a)이 마련되며, 수용부(423)를 향하여 개방된 개방면을 갖는다. 또한, 홀센서하우징(422)의 개방면의 입구에는 제2 홀센서(600)가 개방면을 통해 이탈되지 않도록 제한하는 스토퍼(422b)가 돌출될 수 있다. 도 7에서 도시한 바와 같이, 제2 홀센서(600)는 제1-2 커버(420)의 저면에 배치된 입구(422c)를 통해 슬롯(422a)에 배치될 수 있다.
수용부(423)는 제1-2 커버(420)의 외면에서 오목한 형태로, 제2 홀(421)주변에 배치될 수 있다. 수용부(423)는 마그넷 안착 부재(700)가 내부에 수용되는 곳이다.
한편, 제1-2 커버(420)는 제4 결합부(424)를 포함할 수 있다. 제4 결합부(424)는 제2 커버(900)와 결합한다. 제4 결합부(424)는 수용부(423)를 둘레를 따라 복수 개가 배치될 수 있다. 이러한 제4 결합부(424)는 체결돌기일 수 있다. 그리고, 제1-2 커버(420)의 둘레에는 제1-1 커버(410)와 결합을 위한 체결부(425)가 마련될 수 있다.
도 8은 마그넷 안착 부재를 도시한 도면이고, 도 9는 스테이터의 몰드부재와 마그넷 안착 부재의 결합 상태를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 마그넷 안착 부재(700)는 내주면에서 돌출된 제1 결합부(720)을 포함할 수 있다. 마그넷 안착 부재(700)가 스테이터(200)의 몰드부재(220)에 결합될 때, 제1 결합부(720)는 회전축의 축방향과 수직한 방향으로 몰드부재(220)에 결합될 수 있다. 이때, 몰드부재(220)의 외주면에는 제1 결합부(720)와 결합하는 제2 결합부(221)가 배치될 수 있다. 제1 결합부(720)는 돌출된 복수 개의 돌기일 수 있으며, 제2 결합부(221)는 제1 결합부(720)가 삽입되는 복수 개의 홈일 수 있다.
마그넷 안착 부재(700)가 스테이터(200)의 몰드부재(220)에 결합할 때, 제1 결합부(720)와 제2 결합부(221)가 회전축의 축방향과 수직한 방향으로 결합하기 때문에, 토크 인덱스 센서 전체의 두께를 줄일 수 있다. 다시 말해서, 제1 결합부(720)와 제2 결합부(221)가 회전축의 축방향으로 결합하면, 회전축 방향으로 결합공간이 필요한데. 이러한 결합 공간은 토크 인덱스 센서 전체의 두께를 증가시키는 요인이다. 반면에, 실시예에 따른 토크 인덱스 센서의 마그넷 안착 부재(700)와 스테이터(200)의 몰드부재(220)는 회전축의 축방향과 수직한 방향으로 결합하는 구성을 갖기 때문에 회전축 방향으로 배치되는 결합공간을 배제할 수 있다.
도 10은 제2 커버를 도시한 도면이고, 도 11은 제2 커버에 포함된 마그넷 안착 부재를 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제2 커버(900)는 상판(910)과 측판(920)을 포함할 수 있다. 상판(910)은 원판 형태이며, 중심에 스테이터(200)의 홀더(230)가 관통하는 관통홀(911)이 배치된다. 측판(920)은 상판(910)의 둘레를 따라 배치되며, 상판(910)에 하향하여 꺽여 배치된다. 제2 커버(900)가 제1 커버(400)에 결합할 때, 측판(920)은 상판(910)에서 회전축 방향으로 꺽여 연장되는 형태이다. 도 10에서 도시한 바와 같이, 측판(920)의 내경(R1)은 마그넷 안착 부재(700)의 외경(R2) 보다 적어도 크게 설계된다. 회전축 방향과 수직한 방향을 기준으로, 측판(920)이 마그넷 안착 부재(700)와 홀센서하우징(422)의 사이에 배치되기 위함이다.
한편, 측판(920)의 둘레에는 제3 결합부(922)가 배치될 수 있다. 제3 결합부(922)는 제1-2 커버(420)의 제4 결합부(424)와 결합하여, 제2 커버(900)와 제2 커버(400)를 결합시킨다. 제3 결합부(922)는 측판(920)에서 돌출되어 체결홀을 포함하는 체결플랜지일 수 있다. 이러한 제3 결합부(922)는 복수 개가 배치될 수 있다. 또한, 이러한, 복수 개의 제3 결합부(922)중 일부는 홈(921)에 인접하여 배치될 수 있다.
도 12는, 제2 마그넷과 제2 홀센서 사이에 배치되는 측판을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 12를 참조하면, 측판(920)은 마그넷 안착 부재(700)와 홀센서하우징(422)의 사이에 배치된다. 따라서, 측판(920)은 마그넷 안착 부재(700)에 배치된 제2 마그넷(800)의 측면을 덮는다. 그리고 측판(920)은 홈(921)을 포함할 수 있다. 홈(921)은 측판(920)의 일부가 절개되어 형성된 것으로, 측판(920)의 내측과 외측을 연통시키는 구조이다. 이러한 홈(921)은 제2 홀센서(600)에 정렬된다. 구체적으로, 제2 커버(900)가 제1 커버(400)에 결합할 때, 홈(921)은 회전축의 회전방향으로 홀센서하우징(112)에 정렬된다. 이는 측판(920)이 제2 마그넷(800)의 측면을 덮어 제2 마그넷(800)과 제2 홀센서(600) 사이를 가리게 되는데, 홈(921)을 통해 제2 마그넷(800)과 제2 홀센서(600)을 마주보게 하기 위함이다.
출력축의 회전과 함께, 제2 마그넷(800)이 회전한다. 제2 마그넷(800)이 회전함에 따라 주기적으로, 제2 마그넷(800)은 제2 홀센서(600)에 근접하거나 멀어진다. 제2 홀센서(600)는 이를 통해 360° 주기마다 검출신호를 생성할 수 있다.
도 13은 제2 커버로 인한 플럭스(flux)를 도시한 그래프이다.
제1 마그넷(120)과 제2 마그넷(800) 사이에 차폐구조가 없는 상태에서, 도 12를 참조하면, 제2 마그넷(800)의 회전에 의해 발생하는 플럭스(flux)가 제2 커버(900)를 통해 유도됨을 확인할 수 있다.
도 14는 토크 출력 변화량을 비교한 표이며, 도 15는 토크 출력 변화량을 도시한 그래프이다.
도 14 및 도 15의 A는 차폐판이 설치된 토크 인덱스 센서며, 도 14 및 도 15의 B는 차폐판이 없는 토크 인덱스 센서고, 도 14 및 도 15의 C는 실시예에 따른 금속 소재의 제2 커버(900)가 설치된 토크 인덱스 센서다.
도 14 및 도 15에서 도시한 바와 같이, 차폐판이 없는 토크 인덱스 센서(B)의 경우, 각도가 40°에서 160° 구간에서 토크 출력 변화량이 크게 감소함을 알 수 있다. 이는 자계간섭이 발생하기 때문이다.
반면에, 금속 소재의 제2 커버(900)가 설치된 “C”의 경우, 차폐판이 설치된 “A”의 경우와 유사하게 토크 출력 변화량이 검출됨을 확인할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 토크 인덱스 센서의 경우, 별도의 차폐판을 설치하지 않고서도, 자계간섭을 효과적으로 차폐하고 있음을 확인할 수 있다.
도 16은 제2 실시예에 따른 토크 인덱스 센서를 도시한 도면이고, 도 17은 도 16에서 도시한 토크 인덱스 센서의 분해도이고, 도 18은 도 17에서 도시한 회로기판의 측면도이다.
도 16 내지 도 18을 참조하면, 토크 인덱스 센서(20)는, 로터(1000)와, 스테이터(1200)와, 커버(1300)와, 회로기판(1400)과, 제1 홀센서(1500)와, 제2 홀센서(1600)와, 제2 마그넷(1700)과, 마그넷 쉴드(1800)와, 홀더(1230)를 포함할 수 있다.
로터(1000)는 스테이터(1200)의 내측에 배치된다. 로터(1000)는 조향축의 입력축과 연결된다, 여기서, 입력축이란, 차향의 핸들과 연결된 조향축일 수 있다. 로터(1000)는 원통형의 요크(1110)와 요크(1110)에 배치되는 제1 마그넷(1120)을 포함할 수 있다. 요크(1110)의 내측으로 입력축이 삽입된다. 그리고 요크(1110)의 외측으로 제1 마그넷(1120)이 배치될 수 있다. 제1 마그넷(1120)에 요크(1110)의 외주면에 접착 고정되거나 압입 고정될 수 있다.
스테이터(1200)는 로터(1000)의 외측에 배치된다. 스테이터(1200)는 스테이터링(1210)과, 몰드부재(1220)와, 홀더(1230)를 포함할 수 있다. 스테이터링(1210)은 마주보는 형태로 한 쌍이 떨어져 배치될 수 있다. 그리고, 2개의 스테이터링(1210)은 몰드부재(1220)의 상측 및 하측에 각각 고정될 수 있다. 홀더(1230)는 몰드부재(1220)에 결합된다. 홀더(1230)는 조향축의 출력축과 연결될 수 있다. 여기서, 출력축이란, 바퀴측의 동력전달구성과 연결되는 조향축일 수 있다. 따라서, 스테이터(1200)는 출력축과 연결되어 출력축과 함께 회전한다.
한편, 스테이터(1200)는 스테이터링(1210)에 인접하게 배치되어, 스테이터(1200)의 자화량을 수집하는 콜렉터가 구비될 수 있다.
커버(1300)는 제1 커버(1310)와 제2 커버(1320)를 포함할 수 있다. 제1 커버(1310)와 제2 커버(1320)는 서로 마주보고 배치되며 내부에 스테이터(1200)를 수용하는 공간이 마련될 수 있다. 제1 커버(1310)와 제2 커버(1320) 사이에는 회로기판(1400)이 배치된다. 제1 커버(1310)는 로터(1000)가 관통하는 제1 홀(1311)을 포함할 수 있다. 그리고, 제2 커버(1320)는 스테이터(1200)가 관통하는 제2 홀(1321)을 포함할 수 있다.
회로기판(1400)은, 도 17 및 도 18에서 도시한 바와 같이, 제1 홀센서(1500)와 제2 홀센서(1600)가 배치된다.
회로기판(1400)은 제1 커버(1310)를 향하는 제1 면(1410)과, 제2 커버(1320)를 향하는 제2 면(1420)을 포함할 수 있다. 제1 면(1410)에는 제1 홀센서(1500)가 배치될 수 있다. 제2 면(1420)에는 제2 홀센서(1600)가 배치될 수 있다.
제1 홀센서(1500)는 로터(1000)의 제1 마그넷(1120)과 스테이터(1200)의 전기적 상호 작용에 의해 발생하는 스테이터(1200)의 자화량을 검출한다. 제1 홀센서(1500)는 2개의 콜렉터 사이에 배치되어 스테이터링(1210)과 제1 마그넷(1120)간의 상호 작용에 의해 자화된 자화량을 검출한다.
로터(1000)와 스테이터(1200)와 제1 홀센서(1500)는 토크를 측정하는 구성이다. 입력축과 출력축의 회전량의 차이로 인하여 입력축과 출력축의 토션바에 비틀림이 발생한다, 비틀림이 발생하면, 로터(1000)의 제1 마그넷(1120)의 회전량과 스테이터(1200)의 회전량이 달라지게 된다 따라서, 제1 마그넷(1120)과 스테이터링(1210)의 대향면이 달라짐으로써 자화량 변화가 발생한다. 제1 홀센서(1500)는 이러한 자화량 변화를 검출하여, 조향축에 걸리는 토크를 측정할 수 있다.
제2 홀센서(1600)는 마그넷 쉴드(1800)의 홈(1830)과 제2 마그넷(1700)이 정렬될 때 마다 360° 주기로 검출신호를 출력하여, 출력축의 각가속도를 연산할 수 있다.
마그넷 쉴드(1800)는 링 형상으로, 스테이터(1200)가 관통하는 홀(1811)이 마련된다.
도 19는 도 17에서 도시한 마그넷 쉴드를 도시한 도면이고, 도 20은 마그넷 쉴드와 제2 커버의 위치를 도시한 도면이다.
도 19를 참조하면, 마그넷 쉴드(1800)는 상판(1810)과 측판(1820)을 포함할 있다. 상판(1810)은 원판 형태이며, 중심에 스테이터(1200)의 홀더(1230)가 관통하는 홀(1811)이 배치된다. 측판(1820)은 상판(1810)의 둘레를 따라 배치된다.
측판(1820)의 외측판(1821)과 내측판(1822)을 포함할 수 있다. 외측판(1821)은 상판(1810)의 외주연에서 하향하여 꺽여 배치된다. 제2 커버(1320)가 제1 커버(1310)에 결합할 때, 외측판(1821)은 상판(1810)의 외주연에서 축방향으로 꺽여 연장되는 형태이다. 내측판(1822)은 상판(1810)의 내주연에서 하향하여 꺽여 배치된다.
이러한 마그넷 쉴드(1800)는 스테이터(1200)의 홀더(1230)와 직접 결합한다. 구체적으로, 스테이터(1200)의 홀더(1230)가 상판(1810)의 홀(1811)에 압입되어, 홀더(1230)와 마그넷 쉴드(1800)가 결합한다. 이때, 내측판(1822)은 홀더(1230)가 상판(1810)의 홀(1811)에 용이하게 압입될 수 있도록 유도한다. 마그넷 쉴드(1800)와 홀더(1230)가 직접 결합하기 때문에, 홀더(1230)가 회전하면 바로 마그넷 쉴드(1800)가 회전한다. 외측판(1821)은 홈(1830)을 포함한다. 홈(1830)은 외측판(1821)의 내측과 외측을 연통시킨다.
한편, 마그넷 쉴드(1800)는 강자성체로 이루어질 수 있다.
도 20을 참조하면, 제2 커버(1320)는 홀센서하우징(1322)과 마그넷하우징(1323)을 포함할 수 있다. 홀센서하우징(1322)은 제2 커버(1320)의 외면에서 돌출되며, 내부에 제2 홀센서(1600)가 위치하는 공간을 갖는다. 홀센서하우징(1322)의 전면 즉, 제2 마그넷(1700)을 바라보는 면은 개방될 수 있다. 마그넷하우징(1323)은 제2 커버(1320)의 외면에서 돌출되며, 내부에 제2 마그넷(1700)을 포함한다. 마그넷하우징(1323)은 제2 마그넷(1700)의 일부가 노출되도록 제2 마그넷(1700)을 고정할 수 있다. 제2 마그넷(1700)은 마그넷하우징(1323)을 통해 제2 커버(1320)에 고정되어 움직이지 않는다. 이러한 홀센서하우징(1322)과 마그넷하우징(1323)은 서로 마주보고 배치된다.
도 21은 마그넷 쉴드의 저면을 도시한 도면이고, 도 22는 제2 커버를 기준으로 제2 마그넷과 제2 홀센서를 도시한 도면이다.
도 21에서 도시한 바와 같이, 마그넷 쉴드(1800)의 상판(1810)의 내경(R1)과 홀더(1230)의 외경(R2)은 동일할 수 있다. 마그넷 쉴드(1800)는 홀더(1230)에 압입된다. 그리고 상판(1810)의 외경(R3)은 홀더(1230)의 중심(C)에서 제2 마그넷(1700)까지의 거리(L1)보다 크고, 홀더(1230)의 중심(C)에서 제2 홀센서(1600)까지의 거리(L2)보다 작을 수 있다. 이는 마그넷 쉴드(1800)의 반경 방향을 기준으로, 측판(1820)을 제2 홀센서(1600)와 제2 마그넷(1700) 사이에 위치시키기 위함이다.
한편, 외측판(1821)의 두께(도 21의 t)는 제2 홀센서(1600)와 제2 마그넷(1700)의 이격 거리(도 22의 d)보다 작게 형성된다. 이는 마그넷 쉴드(1800)가 회전하면서 외측판(1821)이 제2 홀센서(1600)와 제2 마그넷(1700) 사이를 지나가게 하기 위함이다.
도 23은 마주보고 배치된 제2 마그넷과 제2 홀센서를 도시한 도면이다.
도 22 및 도 23을 참조하면, 제2 홀센서(1600)와 제2 마그넷(1700)은 마주 보고 배치된다. 즉, 제2 홀센서(1600)와 제2 마그넷(1700)은 마그넷 쉴드(1800)의 원주 방향을 기준으로 서로 정렬되도록 배치될 수 있다. 이때, 제2 홀센서(1600)는 외측판(1821)의 외측을 바라보도록 배치되며, 제2 마그넷(1700)은 외측판(1821)의 내측을 바라보도록 배치된다. 따라서, 제2 홀센서(1600)와 제2 마그넷(1700) 사이에 외측판(1821)이 배치된다. 그리고 외측판(1821)에 배치된 홈(1830)이 제2 홀센서(1600)와 제2 마그넷(1700) 사이에 배치된다. 제2 홀센서(1600)의 폭(W)은 홈(1830)의 크기에 대응될 수 있다.
한편, 제2 마그넷(1700)은 제1 극(1710)과 제2 극(1720)을 포함할 수 있다. 제1 극(1710)은 N극일 수 있으며, 제2 극(1720)은 S극일 수 있다. 제1 극(1710)은 상대적으로 외측에 배치될 수 있으며, 제2 극(1720)은 상대적으로 내측에 배치될 수 있다. 제1 극(1710)은 제2 홀센서(1600)를 마주보도록 배치된다.
마그넷 쉴드(1800)는 홀더(도 17의 1230)가 회전함에 따라 함께 회전한다. 이때, 제2 마그넷(1700)은 고정된 상태이다. 때문에 제1 마그넷(1120)과 제1 홀센서(1500)에서 자계간섭을 야기하는 제2 마그넷(1700)의 플럭스가 발생하지 않는다. 따라서, 자계를 차폐하기 위한 별도의 차폐판을 설치할 필요가 없다. 차폐판이 설치되는 경우, 그 설치 공간으로 인하여 토크 인덱스 센서의 전체 두께를 크게 증가시키는 문제점이 있는데, 실시예에 따른 토크 인덱스 센서는 차폐판을 설치할 필요가 없기 때문에, 토크 인덱스 센서의 전체 두께를 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 24는 회전하는 마그넷 쉴드와 홈의 위치를 도시한 도면이고, 도 25는 제2 홀센서의 출력을 도시한 도면이다.
도 24의 (a)는 외측판(1821)이 제2 홀센서(1600)와 제2 마그넷(1700)를 막고 있는 상태이다. 도 24의 (a)의 상태에서, 도 25에서 도시한 바와 같이, 제2 홀센서(1600)의 출력이 발생되지 않아 신호는 오프(off) 상태를 유지한다. 이후, 마그넷 쉴드(1800)가 시계 방향(CW)으로 회전하면, 외측판(1821)에 배치된 홈(1830)도 시계 방향(CW)으로 회전한다. 도 24의 (b)의 상태에서, 홈(1830)이 제2 홀센서(1600)에 근접하면 제2 마그넷(1700)과 제2 홀센서(1600)가 연통되면서 제2 홀센서(1600)의 출력이 발생하고 신호는 온(on) 상태로 전환된다. 이후, 마그넷 쉴드(1800)의 회전이 지속되어, 홈(1830)이 제2 홀센서(1600)를 지날 때까지, 즉, 외측판(1821)이 제2 홀센서(1600)와 제2 마그넷(1700)을 완전히 가릴 때까지, 도 24의 (c) 및 (d) 상태에서 제2 홀센서(1600)의 출력이 발생하고 신호는 온(on) 상태로 유지된다. 이후, 마그넷 쉴드(1800)의 회전이 지속되어, 외측판(1821)이 제2 홀센서(1600)와 제2 마그넷(1700)을 완전히 가리면, 도 24의 (e) 상태에서 제2 홀센서(1600)의 출력이 발생하지 않고 신호는 오프(off) 상태로 전환된다.
상술한 바와 같이, 마그넷 쉴드(1800)가 시계 방향(CW)으로 회전하는 경우를 예시하여 설명하였으나, 마그넷 쉴드(1800)가 반시계 방향(CW)으로 회전하는 경우에도, 외측판(1821)의 홈(1830)의 위치에 따라 제2 홀센서(1600)의 출력에 대응한 신호의 온오프가 전환될 수 있다.
이와 같이 실시예에 따른 토크 인덱스 센서(20)는, 제2 마그넷(1700)을 회전시키지 않고 고정한 상태에서, 마그넷 쉴드(1800)의 측판(1820)에 배치된 홈(1830)의 위치와, 제2 홀센서(1600)와 제2 마그넷(1700)의 위치가 정렬되는 주기에 따라 온오프 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 제2 마그넷(1700)의 회전에 의해 플럭스가 발생하고 발생된 플럭스가 자계간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 토크 인덱스 센서 및 이를 포함하는 조향 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 외주면에 제1 마그넷이 배치되는 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;
    회로기판;
    상기 회로기판을 수용하는 제1 커버;
    상기 회로기판에 실장되는 상기 제1 홀센서와 제2 홀센서;
    상기 스테이터에 결합되는 마그넷 안착 부재;
    상기 마그넷 안착 부재에 결합되는 제2 마그넷; 및
    상기 제1 커버와 결합하는 금속 재질의 제2 커버를 포함하며,
    상기 마그넷 안착 부재와 상기 제2 마그넷은 제1 커버와 제2 커버 사이에 배치되며,
    상기 제2 커버는 관통홀이 형성된 상판과 상기 상판으로부터 회전축 방향으로 연장된 측판을 포함하고,
    상기 측판은 상기 홀센서와 대응되는 위치에 형성되는 홈을 포함하는 토크 인덱스 센서.
  2. 제1 항에 있어서.
    상기 제1 커버는 외면에서 돌출되어 내부에 상기 제2 홀센서가 위치하는 홀센서하우징을 포함하는 토크 인덱스 센서.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 홀센서하우징은,
    상기 제2 홀센서를 수용하는 슬롯이 마련되며, 상기 슬롯은 개방면을 갖는 토크 인덱스 센서.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 개방면에 입구에 돌출된 스토퍼를 포함하는 토크 인덱스 센서.
  5. 조향축;
    상기 조향축에 결합하는 토크 인덱스 센서를 포함하고,
    상기 토크 인덱스 센서는,
    외주면에 제1 마그넷이 배치되는 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;
    회로기판;
    상기 회로기판을 수용하는 제1 커버;
    상기 회로기판에 실장되는 상기 제1 홀센서와 제2 홀센서;
    상기 스테이터에 결합되는 마그넷 안착 부재;
    상기 마그넷 안착 부재에 결합되는 제2 마그넷; 및
    상기 제1 커버와 결합하는 금속 재질의 제2 커버를 포함하며,
    상기 마그넷 안착 부재와 상기 제2 마그넷은 제1 커버와 제2 커버 사이에 배치되며,
    상기 제2 커버는 관통홀이 형성된 상판과 상기 상판으로부터 회전축 방향으로 연장된 측판을 포함하고,
    상기 측판은 상기 홀센서와 대응되는 위치에 형성되는 홈을 포함하는 조향 장치.
  6. 외주면에 제1 마그넷이 배치되는 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터가 관통하는 홀을 포함하는 커버;
    상기 커버의 일측에 배치되는 회로기판;
    상기 회로기판에 실장되는 제1 홀센서와 제2 홀센서;
    상기 커버의 타측에 배치되는 제2 마그넷과 마그넷 쉴드; 및
    상기 스테이터는 회전축과 결합하는 홀더를 포함하며,
    상기 마그넷 쉴드는 상기 홀더에 결합되며,
    상기 마그넷 쉴드는 상판과 상기 상판으로부터 연장된 측판을 포함하고,
    상기 상판의 내경은 상기 홀더의 외경과 동일하고,
    상기 상판의 외경은 상기 홀더의 중심에서 제2 마그넷까지 거리보다 크고 제2 홀센서까지 거리보단 작으며,
    상기 측판은 상기 제2 홀센서의 폭에 대응하는 크기로 홈이 형성된 토크 인덱스 센서.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 홀센서 및 상기 제2 마그넷은 각각 상기 측판을 바라보도록 배치되는 토크 인덱스 센서.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 홀센서와 상기 제2 마그넷은 상기 마그넷 쉴드의 원주 방향을 기준으로 서로 정렬되도록 배치되는 토크 인덱스 센서.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 마그넷은 제1 극과 제2 극을 포함하고,
    상기 마그넷 쉴드의 반경 방향을 기준으로, 상기 제1 극은 상대적으로 내측에 배치되고, 상기 제2 극은 외측에 배치되는 토크 인덱스 센서.
  10. 조향축;
    상기 조향축에 결합하는 토크 인덱스 센서를 포함하고,
    상기 토크 인덱스 센서는,
    외주면에 제1 마그넷이 배치되는 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터가 관통하는 홀을 포함하는 커버;
    상기 커버의 일측에 배치되는 회로기판;
    상기 회로기판에 실장되는 제1 홀센서와 제2 홀센서;
    상기 커버의 타측에 배치되는 제2 마그넷과 마그넷 쉴드; 및
    상기 스테이터는 회전축과 결합하는 홀더를 포함하며,
    상기 마그넷 쉴드는 상기 홀더에 결합되며,
    상기 마그넷 쉴드는 상판과 상기 상판으로부터 연장된 측판을 포함하고,
    상기 상판의 내경은 상기 홀더의 외경과 동일하고,
    상기 상판의 외경은 상기 홀더의 중심에서 제2 마그넷까지 거리보다 크고 제2 홀센서까지 거리보단 작으며,
    상기 측판은 상기 제2 홀센서의 폭에 대응하는 크기로 홈이 형성된 조향 장치.
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