WO2018124723A1 - 토크 센서 및 이를 포함하는 조향 장치 - Google Patents

토크 센서 및 이를 포함하는 조향 장치 Download PDF

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WO2018124723A1
WO2018124723A1 PCT/KR2017/015532 KR2017015532W WO2018124723A1 WO 2018124723 A1 WO2018124723 A1 WO 2018124723A1 KR 2017015532 W KR2017015532 W KR 2017015532W WO 2018124723 A1 WO2018124723 A1 WO 2018124723A1
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housing
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substrate
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양종엽
손호찬
권예원
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엘지이노텍 주식회사
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    • G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means

Definitions

  • Embodiments relate to a torque sensor and a steering device 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 sensor that measures the torque of the steering shaft to provide adequate torque.
  • 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.
  • a torque sensor may include a rotor, a stator, and a sensor assembly.
  • the sensor assembly may include a collector for measuring the magnetization amount of the stator.
  • the sensor assembly is also contained in a separate housing.
  • the housing includes a collector that collects the magnetic field of the stator. At this time, the substrate of the sensor assembly is fixed to the housing. If there is play between the substrate and the collector, the signal is inaccurate and the substrate must be fixed to the housing through a separate fastening member.
  • the configuration of fixing the substrate to the housing using a screw, or the configuration of fixing the substrate to the housing through thermal fusion has a problem that the manufacturing process and manufacturing cost increase.
  • the sensor assembly may be connected to an electronic control unit (ECU) of the vehicle.
  • ECU electronice control unit
  • the large current of the electronic control device of the vehicle can adversely affect the performance of the sensor assembly.
  • the sensor assembly and the electronic control device of the vehicle are connected with wire harnesses at a distance from each other.
  • this configuration has a problem of increasing the size of the product.
  • an embodiment is to solve the above problems, to provide a torque sensor and a steering apparatus including the same in the torque sensor consisting of a separate sensor assembly and the stator, to secure the alignment position between the stator and the collector. For that purpose.
  • 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.
  • Another object of the present invention is to provide a torque sensor and a steering apparatus including the same, which can reduce the size of a product while avoiding a large current of the electronic control apparatus of the vehicle.
  • An embodiment includes a rotor, a stator disposed outside the rotor, a sensor assembly for measuring a magnetic field generated between the rotor and the stator, a housing, wherein the rotor and the stator are disposed outside the housing,
  • the sensor assembly is disposed inside the housing and includes alignment means for aligning the position of the housing and the stator with respect to the axial direction of the rotor, wherein the alignment means is at least one of the housing and the stator. It is possible to provide a torque sensor disposed in.
  • the alignment means may include a groove disposed in the stator, and a protrusion disposed in the housing and positioned in the groove.
  • the stator includes a mold member and a stator tooth fixed to the mold member, and the groove may be disposed in the mold member.
  • the groove may be disposed in an annular shape along the outer circumferential surface of the mold member.
  • the housing includes a front surface facing the stator, and the protrusion may protrude from the front surface.
  • the housing may include a front surface facing the stator, and the front surface may include a curved portion.
  • the curved portion may be at least greater than the radius of curvature of the stator tooth of the stator.
  • the protrusion may be disposed on the curved portion.
  • the front surface may include a planar portion disposed at both ends of the curved portion.
  • the sensor assembly may include a substrate including a collector collecting the magnetic field and a sensor measuring the magnetic field collected by the collector.
  • the housing may include a slot into which the substrate is inserted.
  • the housing includes a front surface facing the stator and a rear surface opposite to the front surface, and the slot may penetrate the front surface at the rear surface.
  • the substrate includes a connector, and the substrate may be received in the housing such that the connector is exposed to the outside.
  • the housing may include a first coupling portion
  • the collector may include a second coupling portion coupling with the first coupling portion
  • the first coupling portion may be a protruding pin
  • the second coupling portion may be a hole through which the pin passes.
  • the collector includes an upper collector and a lower collector
  • the alignment means may be disposed between the upper collector and the lower collector with respect to the axial direction of the rotor.
  • the housing includes a slot into which the substrate is inserted, the collector includes an upper collector and a lower collector, and the slot is between the upper collector and the lower collector based on the axial direction of the rotor. Can be placed in.
  • the housing may include a fastening portion into which the fastening member is inserted.
  • Another embodiment includes a torque sensor and an electronic control device connected to the torque sensor, wherein the torque sensor includes a rotor, a stator disposed outside the rotor, and a sensor measuring a magnetic field generated between the rotor and the stator.
  • An assembly and a housing wherein the rotor and the stator are disposed outside the housing, the sensor assembly is disposed inside the housing, and relative to the axial direction of the rotor, the position of the housing and the stator. It includes alignment means for aligning, the alignment means may provide a steering device disposed in at least one of the housing and the stator.
  • the housing can be coupled to the housing of the electronic control device.
  • An embodiment includes a rotor, a stator disposed outside the rotor and a sensor assembly for measuring a magnetic field generated between the rotor and the stator, the sensor assembly comprising a housing, the rotor and the stator Disposed on the outside of the housing, the housing including a front surface facing the stator and a rear surface opposite the front surface, wherein the housing penetrates the front surface from the rear surface, thereby inserting a slot into which the substrate of the sensor assembly is inserted; And the slot includes a first locking portion disposed on an inner wall of the slot, and the substrate is disposed on both side surfaces of the substrate, and is disposed to be caught by the first locking portion in an insertion direction of the substrate. It is possible to provide a torque sensor including a second locking portion.
  • the first locking portion may include a step
  • the second locking part may include a protrusion that is caught on the step
  • the substrate may be disposed on both side surfaces of the substrate, and disposed behind the second locking portion, and may include a stopper contacting the inlet of the slot.
  • the housing may be disposed at both sides of the inlet of the slot, and may include guides into which the substrate is inserted.
  • the stopper may contact the end of the guide.
  • the substrate includes a connector, and in a state where the first catching portion and the second catching portion are caught with each other, the connector may be disposed outside the housing.
  • the housing includes a collector that collects the magnetic field of the stator, the collector includes an upper collector and a lower collector, and the slots, based on the axial direction of the rotor, the upper collector and the lower collector. It can be placed between collectors.
  • the substrate may include a sensor for measuring the magnetic field collected by the collector.
  • the housing may include a fastening portion into which the fastening member is inserted.
  • Another embodiment includes a torque sensor and an electronic control device connected to the torque sensor, wherein the torque sensor includes a rotor, a stator disposed outside the rotor, and a sensor measuring a magnetic field generated between the rotor and the stator.
  • An assembly wherein the sensor assembly comprises a housing, the rotor and the stator are disposed outside of the housing, the housing comprising a front face facing the stator and a rear face opposite the front face;
  • the housing includes a slot through which the substrate of the sensor assembly is inserted, passing through the front surface from the rear surface, and the slot includes a first locking portion disposed on an inner wall of the slot, wherein the substrate is formed of the substrate. It is disposed on both sides, and includes a second locking portion arranged to be caught by the first locking portion in the insertion direction of the substrate
  • a steering device may be provided.
  • the housing can be coupled to the housing of the electronic control device.
  • An embodiment includes a rotor, a stator disposed outside the rotor and a sensor assembly for measuring a magnetic field generated between the rotor and the stator, the sensor assembly comprising a housing, the rotor and the stator Is disposed outside the housing, the housing may include a collector and a back yoke, the rotor and the stator is disposed in front of the collector, the back yoke may provide a torque sensor disposed behind the collector.
  • the housing may include a front surface facing the stator and a rear surface opposite to the front surface, and the housing may include a slot through the front surface at the rear surface, into which the substrate of the sensor assembly is inserted. have.
  • the back yoke may be disposed at the rear of the housing.
  • the housing may include a back yoke accommodating portion disposed in the rear of the housing to accommodate the back yoke.
  • the back yoke may include a protrusion protruding from an edge, and the back yoke accommodation portion may include a groove portion in which the protrusion is located.
  • the singer back yoke may include a first hole aligned with the slot and through which the substrate passes.
  • the slots may be disposed at both sides of the inlet of the slot to include guides into which the substrate is inserted.
  • the back yoke may include a second hole through which the guide passes.
  • the substrate includes a connector, and in a state where the first catching portion and the second catching portion are caught with each other, the connector may be disposed outside the housing.
  • the collector includes an upper collector and a lower collector, and the slot may be disposed between the upper collector and the lower collector based on the axial direction of the rotor.
  • the substrate may include a sensor for measuring the magnetic field collected by the collector.
  • the housing may include a fastening portion into which the fastening member is inserted.
  • Another embodiment includes a torque sensor and an electronic control device connected to the torque sensor, wherein the torque sensor measures a rotor, a stator disposed outside the rotor, and a magnetic field generated between the rotor and the stator.
  • a sensor assembly including a housing, the rotor and the stator disposed outside the housing, the housing including a collector and a back yoke, and the rotor and the stator in front of the collector. And a back yoke may be provided at the rear of the collector.
  • the housing can be coupled to the housing of the electronic control device.
  • the alignment means for aligning the position of the housing and the stator to secure the alignment position between the stator tooth and the collector, it provides an advantageous effect that can increase the torque performance.
  • the substrate is configured to be inserted into the slot and mounted, and the substrate is fixed to the slot without a separate fastening member, thereby providing an advantageous effect of simplifying the manufacturing process and reducing the manufacturing cost.
  • the use of the fastening member is excluded, thereby providing an advantageous effect of eliminating manufacturing defects that may occur in the fastening process.
  • the gap between the sensor assembly and the electronic control device is provided to provide an advantageous effect of reducing the size of the entire product.
  • eliminating the wire harness for connecting the sensor assembly and the electronic control device provides an advantageous effect of reducing manufacturing costs.
  • FIG. 2 is an exploded view of the torque sensor shown in FIG.
  • FIG. 4 is a view showing a curved portion disposed in the front of the housing
  • FIG. 6 is a view showing a stator including a groove of the alignment means
  • FIG. 7 is a view illustrating a position where a stator and a collector are aligned
  • FIG. 8 is a view showing a state where the projection of the housing is coupled to the groove of the stator
  • FIG. 9 is a front view of the housing as seen from the front;
  • FIG. 12 is a plan view of a housing in which a substrate is inserted
  • FIG. 13 shows a torque sensor coupled to an electronic control device
  • FIG. 15 is a plan view of the back yoke shown in FIG.
  • FIG. 16 is an enlarged view of a portion A of FIG. 14;
  • 17 is a side cross-sectional view of the torque sensor shown in FIG.
  • FIG. 18 is a diagram comparing magnetic flux density of a collector of a sensor assembly with a back yoke and a collector magnetic flux density of a sensor assembly without a back yoke.
  • 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 sensor according to an embodiment
  • Figure 2 is an exploded view of the torque sensor shown in FIG.
  • the torque sensor 10 may include a rotor 100, a stator 200, a sensor assembly 300, and a housing 400.
  • 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 magnet 120 disposed on the yoke 110.
  • the input shaft is inserted into the yoke 110.
  • the magnet 120 may be disposed outside the yoke 110.
  • the 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 an annular stator tooth 210, a mold member 220, and a holder 230.
  • the stator teeth 210 may be disposed to face each other in pairs.
  • the two stator teeth 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.
  • the sensor assembly 300 measures the magnetic field generated between the rotor 100 and the stator 200.
  • the sensor assembly 300 is connected to the electronically controlled autonomous ECU (ECU) of the steering assisting motor to calculate and transmit torque based on the measured change in the magnetic field.
  • ECU electronically controlled autonomous ECU
  • the sensor assembly 300 may include a collector 310 and a substrate 320 including a sensor 321.
  • the collector 310 collects the flux of the stator 200.
  • the bottom collector 312 may be included. With the upper collector 311.
  • the lower collector 312 may be spaced apart based on the axial direction of the rotor 100.
  • the substrate 320 includes a sensor 321.
  • the sensor 321 may be a Hall IC that detects a change in the magnetic field.
  • the sensor 321 detects the magnetization amount of the stator 200 generated by the electrical interaction between the magnet 120 of the rotor 100 and the stator 200.
  • the sensor 321 is the upper collector 311 with respect to the axial direction of the rotor 100. Disposed between the bottom collector 312.
  • the substrate 320 includes a connector 322.
  • the connector 322 is connected with an electronic control unit (ECU).
  • ECU electronice control unit
  • the housing 400 fixes the collector 310 and the substrate 320.
  • the housing 400 is disposed outside the rotor 100 and the stator 200.
  • the housing 400 may be disposed in a housing (not shown) of the electronic control device.
  • the housing 400 may include a slot 410 into which the substrate 320 is inserted.
  • the slot 410 is disposed through the front surface 400A and the rear surface 400B of the housing 400.
  • the front surface 400A of the housing 400 refers to a surface facing the stator 200 when the housing 400 is disposed in the housing of the electronic control device, and the rear surface 400B of the housing 400 is the front surface.
  • the inlet of the slot 410 into which the substrate 320 is inserted is located.
  • Guides 411 may be disposed at both sides of the inlet of the slot 410, respectively. Both edges of the substrate 320 are inserted into the guide 411.
  • the substrate 320 is inserted into the slot 410 along the guide 411.
  • the connector 322 is located outside the housing 400.
  • the housing 400 may be provided with a plurality of fastening parts 412 that couple with the housing of the electronic control device.
  • FIG. 4 is a view showing a curved portion disposed on the front of the housing.
  • the front surface 400A of the housing 400 may include a curved portion 420 and a flat portion 430.
  • the radius of curvature R1 of the curved portion 420 may be at least greater than the radial direction R2 of the stator tooth 210.
  • Planes 430 are disposed at both sides of the curved portion 420.
  • a plurality of fastening protrusions 440 may be disposed on the flat portion 430. The fastening protrusion 440 is coupled to the collector 310.
  • FIG 5 is a view showing a housing including the projection of the alignment means
  • Figure 6 is a view showing a stator including a groove of the alignment means
  • Figure 7 is a view showing a position where the stator and the collector is aligned.
  • the alignment means 500 serves to align the position of the stator tooth 210 and the position of the collector 310 based on the axial direction of the rotor 100. Since the stator 200 including the stator tooth 210 is connected to the steering shaft, and the housing 400 including the collector 310 is connected to the housing of the electronic control device, the position and the collector of the stator tooth 210 are connected. There is a high risk of misalignment at the location of 310.
  • the alignment means 500 physically connects the stator 200 and the housing 400 to reduce this alignment error.
  • the protrusion 450 is provided in the housing 400, and the groove 221 is provided in the mold member 220 of the stator 200.
  • the protrusion 450 is disposed on the front surface 400A of the housing 400.
  • the protrusion 450 may be disposed on the curved portion 420 of the housing 400. Based on the axial direction of the rotor 100, the protrusion 450 may be disposed between the upper collector 311 and the lower collector 312.
  • the front surface 451 of the protrusion 450 may be formed in a curved surface.
  • the groove 221 is disposed along the outer circumferential surface of the mold member 220.
  • the groove 221 is formed concave on the outer circumferential surface of the mold member 220.
  • the groove 221 may be annular in overall shape.
  • FIG. 8 is a view showing a state in which the projection of the housing is coupled to the groove of the stator.
  • the torque sensor according to the embodiment has an advantage of increasing torque performance.
  • FIG. 9 is a front view of the housing as seen from the front.
  • the slot 410 may be disposed between the upper collector 311 and the lower collector 312. Accordingly, the substrate 320 inserted into the slot 410 may also be disposed between the upper collector 311 and the lower collector 312.
  • the substrate 320 may include a second locking portion 323.
  • the second locking portion 323 serves to fix the substrate 320 so that the substrate 320 is not removed from the slot 410 in a state where the substrate 320 is inserted into the slot 410.
  • the second locking portion 323 may be disposed on both side surfaces of the substrate 320.
  • the second locking portion 323 may be a protrusion protruding from both sides of the substrate 320.
  • the second catching part 323 may be disposed in front of the substrate 320.
  • the sensor 321 is disposed in front of the substrate 320.
  • the protrusion as the second locking portion 323 may include an inclined surface inclined toward the rear, and the end may have a stepped portion.
  • the second locking portion 323 moves along the inner wall of the slot 410 when the substrate 320 is inserted into the slot 410. It catches on the 1st catching part 413.
  • the substrate 320 may include a stopper 324.
  • the stopper 324 serves to prevent the substrate 320 from being inserted into the slot 410 over its original position when the substrate 320 is inserted into the slot 410.
  • the stopper 324 may be disposed behind the substrate 320.
  • the connector 322 is disposed behind the substrate 320.
  • the stopper 324 is disposed to be stepped on both sides of the substrate 320. The stopper 324 contacts the end of the guide 411 when the substrate 320 is inserted into the slot 410, thereby preventing the substrate 320 from being inserted into the slot 410 more than necessary.
  • FIG. 11 is a view illustrating the inside of a slot of the housing.
  • a first locking portion 413 is disposed on an inner wall of the slot 410.
  • the first locking portion 413 includes a step.
  • the second locking portion 323 is caught by the first locking portion 413 having a stepped shape. Accordingly, when the substrate 320 is about to be pulled out of the slot 410, the second locking portion 323 of the substrate 320 is caught by the first locking portion 413 of the slot 410, and the substrate 320 is in the slot. It is not missed at 410.
  • the stopper 324 of the substrate 320 is caught by the end of the guide 411, so that the substrate 320 is closed. To prevent excessive insertion into the slot 410.
  • FIG. 12 is a plan view of a housing in which a substrate is inserted.
  • Terminal 322 may be coupled to the connector of the electronic control device of the vehicle. Accordingly, in a state where the substrate 320 is inserted into the slot 410, the substrate 320 is primarily fixed to the terminal 322 through the first locking portion 413 and the second locking portion 323. By coupling the connector of the electronic control device of the vehicle, it is secondarily fixed, and can be stably fixed without a separate fastening member.
  • FIG. 13 illustrates a torque sensor coupled to an electronic control device.
  • the torque sensor 10 may be connected adjacent to the electronic control device 20. In this case, the large current generated by the electronic control device 20 may affect the torque sensor 10.
  • FIG. 14 shows a housing and a back yoke.
  • the housing 400 may include a back yoke.
  • the back yoke 460 blocks a large current of the electronic control device 20 from flowing into the sensor assembly 300.
  • this back yoke 460 may be disposed behind the collector 310. This is to block the large current of the electronic control apparatus 20 from affecting the collector 310.
  • the back yoke 460 may be disposed on the rear surface 400B of the housing 400.
  • the housing 400 may be provided with a back yoke accommodating part 470 on the rear surface 400B.
  • the back yoke receiving portion 470 may be concavely disposed on the rear surface 400B of the housing 400.
  • the back yoke 460 is seated in the back yoke receiving portion 470.
  • the shape of the back yoke 460 may be a rectangular plate shape, but the present invention is not limited thereto, and various modifications may be made in consideration of the shape of the rear surface 400B of the housing 400.
  • the back yoke 460 may include a first hole 461 through which the substrate 320 passes.
  • the first hole 461 has a long hole shape arranged horizontally.
  • the first hole 461 is aligned with the slot 410 when the back yoke 460 is mounted in the back yoke receiving portion 470.
  • the back yoke 460 may include a second hole 462 through which the guide 411 passes.
  • the second hole 462 has a long hole shape vertically disposed in consideration of the shape of the guide 411.
  • the first hole 461 and the second hole 462 may be connected.
  • FIG. 15 is a plan view of the back yoke illustrated in FIG. 14.
  • the back yoke 460 includes a main plate 460A including a first hole 461 and a second hole 462 and side plates 460B disposed at both sides of the main plate 460A. It may include. Side plate 460B may include protrusion 463.
  • FIG. 16 is an enlarged view of a portion A of FIG. 14.
  • grooves 471 may be provided at both sidewalls of the back yoke accommodating part 470, respectively.
  • the protrusion 463 of the back yoke 460 is inserted into the groove 471.
  • the groove 471 and the protrusion 463 prevent the back yoke 460 from being separated from the back yoke receiving portion 470.
  • 17 is a side cross-sectional view of the torque sensor shown in FIG. 1.
  • the upper collector 311 and the lower collector 312 are disposed with the sensor 321 interposed therebetween.
  • a large current flows in the electronic control device (20 in FIG. 3) a change in magnetic flux occurs in a part of the collector 310 facing the sensor 321. Due to the disturbance, when a change in the magnetic flux occurs in the collector 310, a fatal problem that cannot accurately measure the torque occurs.
  • the back yoke 460 disposed at the rear of the collector 310 blocks a large current flowing from the electronic control device 20 of FIG. 3, thereby preventing a change of magnetic flux in the collector 310 due to disturbance. .
  • FIG. 18 is a diagram comparing magnetic flux density of a collector of a sensor assembly with a back yoke and a collector magnetic flux density of a sensor assembly without a back yoke.
  • FIG. 18 (a) shows the magnetic flux density of the collector 310 of the sensor assembly 300 without the back yoke, and the measured magnetic flux density is 0.2987 mT.
  • FIG. 18B illustrates the magnetic flux density of the collector of the sensor assembly with the back yoke 460 disposed, and the measured magnetic flux density is 0.2078 mT.
  • the magnetic flux density is relatively high in the collector 310 of the sensor assembly 300 without the back yoke. This is because the large current flowing from the electronic control device 20 of FIG. 13 is affected. However, in the state where the back yoke 460 is disposed, it can be seen that the normal magnetic flux density is measured because the back yoke 460 blocks the large current flowing into the disturbance.

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Abstract

본 발명은 로터; 상기 로터 외측에 배치되는 스테이터; 상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체;및 상기 센서 조립체는 하우징을 포함하고, 상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 센서 조립체는 상기 하우징의 내부에 배치되며, 상기 로터의 축 방향을 기준으로, 상기 하우징과 상기 스테이터의 위치를 정렬하는 정렬수단을 포함하고, 상기 정렬수단은 상기 하우징 및 상기 스테이터 중 적어도 어느 하나에 배치되는 토크 센서를 제공할 수 있다.

Description

토크 센서 및 이를 포함하는 조향 장치
실시예는 토크 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 토크를 측정하는 토크 센서를 포함한다. 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. 이러한 토크 센서는 로터와 스테이터와 센서 조립체를 포함할 수 있다, 센서 조립체는 스테이터의 자화량을 측정하는 콜렉터를 포함할 수 있다.
한편, 센서 조립체와 스테이터가 별물로 구성되는 축소형 토크 센서가 있다. 그러나 이러한 토크 센서는 센서 조립체와 스테이터가 별물로 구성되기 때문에 스테이터와 콜렉터간 정렬 위치에 오차가 발생하여, 정확하게 토크를 측정할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 센서 조립체는 별도의 하우징에 포함된다. 하우징에는 스테이터의 자기장을 수집하는 콜렉터가 포함된다. 이때, 센서 조립체의 기판은 하우징에 고정된다. 기판과 콜렉터 사이에 유격이 발생하면, 신호가 부정확하기 때문에, 별도의 체결부재를 통해 기판을 하우징에 고정하여야 한다.
그러나, 스크류를 사용하여 하우징에 기판을 고정하는 구성이나, 열융착을 통해 기판을 하우징에 고정하는 구성은, 제조 공정 및 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 센서 조립체는 차량의 전자 제어 장치(ECU)와 연결될 수 있다. 이때. 차량의 전자 제어 장치의 대전류는 센서 조립체의 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 전자 제어 장치의 대전류를 회피하기 위하여, 센서 조립체와 차량의 전자 제어 장치는 서로 거리를 두고 와이어 하네스(wire harness)로 연결된다. 그러나 이러한 구성은 제품의 크기를 증가시키는 문제점이 있다.
이에, 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 센서 조립체와 스테이터가 별물로 구성되는 토크 센서에서, 스테이터와 콜렉터간 정렬 위치를 확보할 수 있는 토크 센서와 이를 포함하는 조향 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 별도의 체결부재 없이 기판을 슬롯에 고정할 수 있는 토크 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.
또한, 차량의 전자 제어 장치의 대전류를 회피하면서도, 제품의 크기를 줄일 수 있는 토크 센서 및 이를 포함하는 조향 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
실시예는, 로터와, 상기 로터 외측에 배치되는 스테이터 및 상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체와, 하우징을 포함하고, 상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 센서 조립체는 상기 하우징의 내부에 배치되며, 상기 로터의 축 방향을 기준으로, 상기 하우징과 상기 스테이터의 위치를 정렬하는 정렬수단을 포함하고, 상기 정렬수단은 상기 하우징 및 상기 스테이터 중 적어도 어느 하나에 배치되는 토크 센서를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 정렬수단은, 상기 스테이터에 배치되는 홈과, 상기 하우징에 배치되어 상기 홈에 위치하는 돌기를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스테이터는 몰드부재와 상기 몰드부재에 고정되는 스테이터 투스를 포함하고, 상기 홈은 상기 몰드부재에 배치돨 수 있다.
바람직하게는, 상기 홈은 상기 몰드부재의 외주면을 따라 환형으로 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 스테이터를 향하는 전면을 포함하고, 상기 돌기는 상기 전면에서 돌출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 스테이터를 향하는 전면을 포함하고, 상기 전면은 곡면부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 곡면부는 상기 스테이터의 스테이터 투스의 곡률 반경보다 적어도 클 수 있다.
바람직하게는, 상기 돌기는 상기 곡면부에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전면은 상기 곡면부의 양 단부에 배치되는 평면부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 센서 조립체는, 상기 자기장을 수집하는 콜렉터와, 상기 콜렉터에서 수집된 상기 자기장을 측정하는 센서를 포함하는 기판을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 기판이 삽입되는 슬롯을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 스테이터를 향하는 전면과 상기 전면의 반대에 위치하는 후면을 포함하고, 상기 슬롯은 상기 후면에서 상기 전면을 관통할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판은 커넥터를 포함하고, 상기 기판은 상기 커넥터가 외부로 노출되도록 상기 하우징에 수용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 제1 결합부를 포함하고, 상기 콜렉터는 상기 제1 결합부와 결합하는 제2 결합부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 결합부는 돌출된 핀이고, 상기 제2 결합부는 상기 핀이 관통하는 홀일 수 있다.
바람직하게는, 상기 콜렉터는 상부 콜렉터와 하부 콜렉터를 포함하고, 상기 정렬수단은 상기 로터의 축 방향을 기준으로, 상기 상부 콜렉터와 상기 하부 콜렉터 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 기판이 삽입되는 슬롯을 포함하고, 상기 콜렉터는 상부 콜렉터와 하부 콜렉터를 포함하고, 상기 슬롯은, 상기 로터의 축 방향을 기준으로, 상기 상부 콜렉터와 상기 하부 콜렉터 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 체결부재가 삽입되는 체결부를 포함할 수 있다.
다른 실시예는, 토크 센서 및 상기 토크 센서와 연결되는 전자 제어 장치를 포함하고, 상기 토크 센서는, 로터와, 상기 로터 외측에 배치되는 스테이터 및 상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체와, 하우징을 포함하고, 상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 센서 조립체는 상기 하우징의 내부에 배치되며, 상기 로터의 축 방향을 기준으로, 상기 하우징과 상기 스테이터의 위치를 정렬하는 정렬수단을 포함하고, 상기 정렬수단은 상기 하우징 및 상기 스테이터 중 적어도 어느 하나에 배치되는 조향 장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 전자 제어 장치의 하우징에 결합할 수 있다.
실시예는, 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터 및 상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체를 포함하고, 상기 센서 조립체는 하우징을 포함하고, 상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 하우징은 상기 스테이터를 향하는 전면과 상기 전면의 반대에 위치하는 후면을 포함하고, 상기 하우징은 상기 후면에서 상기 전면을 관통하여, 상기 센서 조립체의 기판이 삽입되는 슬롯을 포함하고, 상기 슬롯은, 상기 슬롯의 내측벽에 배치되는 제1 걸림부를 포함하고, 상기 기판은, 상기 기판의 양 측면에 배치되어, 상기 기판의 삽입 방향으로 상기 제1 걸림부에 걸리도록 배치되는 제2 걸림부를 포함하는 토크 센서를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 걸림부는 단턱을 포함하고, 상기 제2 걸림부는 상기 단턱에 걸리는 돌기를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판은, 상기 기판의 양 측면에 배치되며, 상기 제2 걸림부의 후방에 배치되어, 상기 슬롯의 입구에 접촉하는 스토퍼를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은, 상기 슬롯의 입구의 양 측에 배치되어, 상기 기판이 삽입되는 가이드를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스토퍼는 상기 가이드의 끝단에 접촉할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판은 커넥터를 포함하고, 상기 제1 걸림부와 상기 제2 걸림부가 상호 걸린 상태에서, 상기 커넥터는 상기 하우징의 외부에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 스테이터의 자기장을 수집하는 콜렉터를 포함하고, 상기 콜렉터는 상부 콜렉터와 하부 콜렉터를 포함하고, 상기 슬롯은, 상기 로터의 축 방향을 기준으로, 상기 상부 콜렉터와 상기 하부 콜렉터 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판은 상기 콜렉터에서 수집된 상기 자기장을 측정하는 센서를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 체결부재가 삽입되는 체결부를 포함할 수 있다.
다른 실시예는, 토크 센서 및 상기 토크 센서와 연결되는 전자 제어 장치를 포함하고, 상기 토크 센서는, 로터와, 상기 로터 외측에 배치되는 스테이터 및 상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체를 포함하고, 상기 센서 조립체는 하우징을 포함하고, 상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 하우징은 상기 스테이터를 향하는 전면과 상기 전면의 반대에 위치하는 후면을 포함하고, 상기 하우징은 상기 후면에서 상기 전면을 관통하여, 상기 센서 조립체의 기판이 삽입되는 슬롯을 포함하고, 상기 슬롯은, 상기 슬롯의 내측벽에 배치되는 제1 걸림부를 포함하고, 상기 기판은, 상기 기판의 양 측면에 배치되어, 상기 기판의 삽입 방향으로 상기 제1 걸림부에 걸리도록 배치되는 제2 걸림부를 포함하는 조향 장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 전자 제어 장치의 하우징에 결합할 수 있다.
실시예는, 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터 및 상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체를 포함하고, 상기 센서 조립체는 하우징을 포함하고, 상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 하우징은 콜렉터와 백요크를 포함하고, 상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 콜렉터의 전방에 배치되고, 상기 백요크는 상기 콜렉터의 후방에 배치되는 토크 센서를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 스테이터를 향하는 전면과 상기 전면의 반대에 위치하는 후면을 포함하고, 상기 하우징은 상기 후면에서 상기 전면을 관통하여, 상기 센서 조립체의 기판이 삽입되는 슬롯을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 백요크는 상기 하우징의 후면에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 후면에서 오목하게 배치되어 상기 백요크를 수용하는 백요크 수용부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 백요크는 테두리에서 돌출되는 돌기부를 포함하고, 상기 백요크 수용부는 상기 돌기가 위치하는 홈부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 싱기 백요크는, 상기 슬롯과 정렬 배치되어 상기 기판이 관통하는 제1 홀을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 슬롯의 입구의 양 측에 배치되어, 상기 기판이 삽입되는 가이드를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 백요크는 상기 가이드가 관통하는 제2 홀을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판은 커넥터를 포함하고, 상기 제1 걸림부와 상기 제2 걸림부가 상호 걸린 상태에서, 상기 커넥터는 상기 하우징의 외부에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 콜렉터는 상부 콜렉터와 하부 콜렉터를 포함하고, 상기 슬롯은, 상기 로터의 축 방향을 기준으로, 상기 상부 콜렉터와 상기 하부 콜렉터 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판은 상기 콜렉터에서 수집된 상기 자기장을 측정하는 센서를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 체결부재가 삽입되는 체결부를 포함할 수 있다.
다른 실시예는, 토크 센서 및 상기 토크 센서와 연결되는 전자 제어 장치를 포함하고, 상기 토크 센서는, 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터 및 상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체를 포함하고, 상기 센서 조립체는 하우징을 포함하고, 상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 하우징은 콜렉터와 백요크를 포함하고, 상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 콜렉터의 전방에 배치되고, 상기 백요크는 상기 콜렉터의 후방에 배치되는 조향 장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 상기 전자 제어 장치의 하우징에 결합할 수 있다.
실시예에 따르면, 하우징과 스테이터의 위치를 정렬하는 정렬수단을 통해, 스테이터 투스와 콜렉터간 정렬 위치를 확보하여, 토크 성능을 높일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
실시예에 따르면, 기판을 슬롯에 삽입하여 장착하도록 구성하고, 별도의 체결부재 없이 기판을 슬롯에 고정하여, 제조 공정을 간소화하고, 제조 비용을 줄이는 유리한 효과를 제공한다.
실시예에 따르면, 하우징에 기판을 조립하는데 있어서, 체결부재의 사용을 배제하여, 체결 공정에 발생할 수 있는 제조 불량을 제거할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
실시예에 따르면, 백요크를 통해 전자 제어 장치의 대전류를 차단함으로써, 센서 조립체와 전자 제어 장치의 간격을 좁혀 제품 전체의 크기를 줄이는 유리한 효과를 제공한다.
실시예에 따르면, 센서 조립체와 전자 제어 장치를 연결하기 위한 와이어 하네스를 제거하여, 제조 비용을 줄이는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 실시예에 따른 토크 센서를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 토크 센서의 분해도,
도 3은 하우징을 도시한 도면,
도 4는 하우징의 전면에 배치된 곡면부를 도시한 도면,
도 5는 정렬 수단의 돌기를 포함하는 하우징을 도시한 도면,
도 6은 정렬수단의 홈을 포함하는 스테이터를 도시한 도면,
도 7은 스테이터와 콜렉터가 정렬되는 위치를 도시한 도면,
도 8은 스테이터의 홈에 하우징의 돌기가 결합된 상태를 도시한 도면,
도 9는 하우징을 정면에서 바라본 정면도,
도 10은 기판을 도시한 도면,
도 11은 하우징의 슬롯의 내부를 도시한 도면,
도 12는 기판이 삽입된 하우징의 평면도,
도 13은 전자 제어 장치에 결합하는 토크 센서를 도시한 도면,
도 14는 하우징과 백요크를 도시한 도면,
도 15는 도 14에서 도시한 백요크의 평면도,
도 16은 도 14의 A부분의 확대도,
도 17은 도 1에서 도시한 토크 센서의 측단면도,
도 18은 백요크가 배치된 센서 조립체의 콜렉터의 자속 밀도와 백요크가 없는 센서 조립체의 콜렉터의 자속 밀도를 비교한 그림이다.
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 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 실시예에 따른 토크 센서를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시한 토크 센서의 분해도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 토크 센서(10)는, 로터(100)와, 스테이터(200)와, 센서 조립체(300)와, 하우징(400)을 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 마그넷(120)을 포함할 수 있다. 요크(110)의 내측으로 입력축이 삽입된다. 그리고 요크(110)의 외측으로 마그넷(120)이 배치될 수 있다. 마그넷(120)에 요크(110)의 외주면에 접착 고정되거나 압입 고정될 수 있다.
스테이터(200)는 로터(100)의 외측에 배치된다. 스테이터(200)는 환형의 스테이터 투스(210)과, 몰드부재(220)와, 홀더(230)를 포함할 수 있다. 스테이터 투스(210)는 마주보는 형태로 한 쌍이 떨어져 배치될 수 있다. 그리고, 2개의 스테이터 투스(210)는 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.
센서 조립체(300)는 로터(100)와 스테이터(200) 사이에 발생한 자기장을 측정한다. 이러한 센서 조립체(300)는 조향적으로 보조하는 모터의 전자 제어 자치(ECU)와 연결되어 측정된 자기장의 변화에 기초하여 토크를 산출하여 전달한다.
센서 조립체(300)는 콜렉터(310)와, 센서(321)를 포함하는 기판(320)을 포함할 수 있다.
콜렉터(310)는 스테이터(200)의 플럭스(flux)을 수집한다. 콜렉터(310)는 상부 콜렉터(311)와. 하부 콜렉터(312)를 포함할 수 있다. 상부 콜렉터(311)와. 하부 콜렉터(312)는 로터(100)의 축 방향을 기준으로 떨어져 배치될 수 있다.
기판(320)은 센서(321)를 포함한다. 센서(321)는 자기장의 변화를 검출하는 Hall IC일 수 있다. 센서(321)는 로터(100)의 마그넷(120)과 스테이터(200)의 전기적 상호 작용에 의해 발생하는 스테이터(200)의 자화량을 검출한다. 센서(321)는 로터(100)의 축 방향을 기준으로, 상부 콜렉터(311)와. 하부 콜렉터(312) 사이에 배치된다. 기판(320)은 커넥터(322)를 포함한다. 커넥터(322)는 전자 제어 장치(ECU)와 연결된다.
도 3은 하우징을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 하우징(400)은 콜렉터(310)와, 기판(320)을 고정한다. 그리고 하우징(400)은 로터(100)와 스테이터(200)의 외부에 배치된다. 하우징(400)은 전자 제어 장치의 하우징(미도시)에 배치될 수 있다. 이러한 하우징(400)은 기판(320)이 삽입되는 슬롯(410)을 포함할 수 있다. 슬롯(410)은 하우징(400)의 전면(400A)과 후면(400B)을 관통하여 배치된다.
하우징(400)의 전면(400A)이라 함은 하우징(400)이 전자 제어 장치의 하우징에 배치될 때, 스테이터(200)와 마주보는 면을 의미하며, 하우징(400)의 후면(400B)은 전면(400A)의 반대방향에 위치하며, 기판(320)이 삽입되는 슬롯(410)의 입구가 위치한다. 슬롯(410)의 입구의 양 측에는 가이드(411)가 각각 배치될 수 있다. 가이드(411)에는 기판(320)의 양 측 에지가 삽입된다. 기판(320)은 가이드(411)를 따라 슬롯(410)에 삽입된다. 기판(320)에 슬롯(410)된 상태에서 커넥터(322)는 하우징(400)의 외부에 위치한다. 하우징(400)에는 전자 제어 장치의 하우징과 결합하는 복수 개의 체결부(412)가 마련될 수 있다.
도 4는 하우징의 전면에 배치된 곡면부를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 하우징(400)의 전면(400A)은 곡면부(420)와 평면부(430)를 포함할 수 있다. 곡면부(420)의 곡률 반경(R1)은 스테이터 투스(210)의 반경 방향(R2)보다 적어도 클 수 있다. 곡면부(420)의 양 측에는 각각 평면부(430)가 배치된다. 평면부(430)가 복수 개의 체결돌기(440)가 배치될 수 있다. 체결돌기(440)는 콜렉터(310)와 결합한다.
도 5는 정렬 수단의 돌기를 포함하는 하우징을 도시한 도면이고, 도 6은 정렬수단의 홈을 포함하는 스테이터를 도시한 도면이고, 도 7은 스테이터와 콜렉터가 정렬되는 위치를 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 정렬수단(500)은 로터(100)의 축 방향을 기준으로, 스테이터 투스(210)의 위치와 콜렉터(310)의 위치를 정렬하는 역할을 한다. 스테이터 투스(210)가 포함된 스테이터(200)는 조향축에 연결되며, 콜렉터(310)가 포함된 하우징(400)은 전자 제어 장치의 하우징에 연결되기 때문에, 스테이터 투스(210)의 위치와 콜렉터(310)의 위치에 정렬 오차가 발생할 위험이 크다. 정렬수단(500)은 스테이터(200)와 하우징(400)을 물리적으로 연결하여, 이러한 정렬 오차를 줄인다.
정렬수단(500)으로서, 하우징(400)에 돌기(450)가 마련되며, 스테이터(200)의 몰드부재(220)에 홈(221)이 마련된다.
돌기(450)는 하우징(400)의 전면(400A)에 배치된다. 구체적으로, 돌기(450)는 하우징(400)의 곡면부(420)에 배치될 수 있다. 로터(100)의 축 방향을 기준으로, 돌기(450)는 상부 콜렉터(311)와 하부 콜렉터(312) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 돌기(450)의 전면(451)은 곡면으로 형성될 수 있다.
홈(221)은 몰드부재(220)의 외주면을 따라 배치된다. 홈(221)은 몰드부재(220)의 외주면에서 오목하게 형성된다. 그리고 홈(221)은 전체 형상이 환형이 될 수 있다.
로터(100)의 축 방향을 기준으로, 홈(221)과 돌기(450)가 정렬되면, 스테이터 투스(210)와 콜렉터(310)가 정렬된다.
도 8은 스테이터의 홈에 하우징의 돌기가 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 홈(221)에 돌기(450)가 결합되면, 로터(100)의 축 방향을 기준으로, 스테이터 투스(210)와 콜렉터(310)가 정렬된다. 따라서, 스테이터(200)와 센서 조립체(300)가 별물로 배치되는 토크 센서에서, 실시예에 따른 토크 센서는 성능을 토크 성능을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 9는 하우징을 정면에서 바라본 정면도이다.
도 9를 참조하면, 로터(100)의 축 방향을 기준으로, 슬롯(410)은 상부 콜렉터(311)와 하부 콜렉터(312) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 슬롯에(410)에 삽입된 기판(320) 또한, 상부 콜렉터(311)와 하부 콜렉터(312) 사이에 배치될 수 있다.
도 10은 기판을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 기판(320)은 제2 걸림부(323)를 포함할 수 있다. 제2 걸림부(323)는 기판(320)이 슬롯(410)에 삽입된 상태에서 기판(320)이 슬롯(410)에서 빠지지 않도록 고정하는 역할을 한다.
이러한 제2 걸림부(323)는 기판(320)의 양 측면에 배치될 수 있다. 제2 걸림부(323)는 기판(320)의 양 측면에서 돌출된 돌기일 수 있다. 제2 걸림부(323)는 기판(320)의 전방에 배치될 수 있다. 기판(320)의 전방에는 센서(321)가 배치된다. 제2 걸림부(323)로서 돌기는 후방을 향하여 경사진 경사면을 포함할 수 있으며, 끝단은 단턱이 형성될 수 있다. 이러한 제2 걸림부(323)는, 기판(320)이 슬롯(410)에 삽입될 때, 슬롯(410)의 내측벽을 따라 이동하다가. 제1 걸림부(413)에 걸린다.
기판(320)은 스토퍼(324)를 포함할 수 있다. 스토퍼(324)는 기판(320)이 슬롯(410)에 삽입될 때, 기판(320)이 본래 위치보다 지나치게 슬롯(410) 안으로 삽입되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이러한 스토퍼(324)는 기판(320)의 후방에 배치될 수 있다. 기판(320)의 후방에는 커넥터(322)가 배치된다. 스토퍼(324)는 기판(320)의 양 측면에 단턱이 지도록 배치된다. 스토퍼(324)는 기판(320)이 슬롯(410)에 삽입될 때, 가이드(411)의 끝단과 접촉하여, 기판(320)이 필요 이상으로 슬롯(410)에 삽입되는 것을 방지한다.
도 11은 하우징의 슬롯의 내부를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 슬롯(410)의 내측벽에는 제1 걸림부(413)가 배치된다. 제1 걸림부(413)는 단턱을 포함한다.
기판(320)이 슬롯(410)에 삽입되면, 단턱 형태의 제1 걸림부(413)에 제2 걸림부(323)가 걸린다. 따라서, 기판(320)이 슬롯(410)에서 빠지려 할 때, 기판(320)의 제2 걸림부(323)가 슬롯(410)의 제1 걸림부(413)에 걸리면서, 기판(320)이 슬롯(410)에서 빠지지 않게 된다.
또한, 기판(320)이 슬롯(410)에 삽입되고, 센서(321)가 목표 위치에 정렬되면, 기판(320)의 스토퍼(324)가 가이드(411)의 끝단에 걸리면서, 기판(320)이 슬롯(410)에 과도하게 삽입되는 것을 방지한다.
도 12는 기판이 삽입된 하우징의 평면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 기판(320)이 슬롯(410)에 삽입된 상태에서, 터미널(322)은 하우징(400)의 외부에 위치한다. 기판(320)이 슬롯(410)에 삽입될 때, 슬롯(410)의 입구에서 돌출된 가이드(411)는 터미널(322)이 배치되는 공간을 확보한다. 터미널(322)은 차량의 전자 제어 장치의 커넥터가 결합될 수 있다. 따라서, 기판(320)이 슬롯(410)에 삽입된 상태에서, 기판(320)은 제1 걸림부(413)와 제2 걸림부(323)를 통해 1차적으로 고정되고, 터미널(322)에 차량의 전자 제어 장치의 커넥터가 결합됨으로써, 2차적으로 고정되어, 별도의 체결부재 없이, 안정적으로 고정이 가능하다.
도 13은 전자 제어 장치에 결합하는 토크 센서를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 토크 센서(10)는 전자 제어 장치(20)에 인접하여 연결될 수 있다. 이때 전자 제어 장치(20)에서 발생한 대전류가 토크 센서(10)에 영향을 미칠 수 있다.
도 14는 하우징과 백요크를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 14를 참조하면, 하우징(400)은 백요크(back yoke)를 포함할 수 있다. 백요크(460)는 전자 제어 장치(20)의 대전류가 센서 조립체(300) 내부로 유입되는 것을 차단하는 역할을 한다. 스테이터(200)가 콜렉터(310)의 전방에 배치될 때, 이러한 백요크(460)는 콜렉터(310)의 후방에 배치될 수 있다. 이는 전자 제어 장치(20)의 대전류가 콜렉터(310)에 영향을 미치는 것을 차단하기 위함이다.
예를 들어, 백요크(460)는 하우징(400)의 후면(400B)에 배치될 수 있다. 하우징(400)은 후면(400B)에는 백요크 수용부(470)가 마련될 수 있다. 백요크 수용부(470)는 하우징(400)의 후면(400B)에 오목하게 배치될 수 있다. 백요크(460)는 백요크 수용부(470)에 안착된다. 백요크(460)의 형상은 사각 플레이트 형상일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하우징(400)의 후면(400B)의 형상을 고려하여 다양하게 변경 실시가 가능하다.
백요크(460)는 기판(320)이 관통하는 제1 홀(461)을 포함할 수 있다. 제1 홀(461)은 수평하게 배치된 장공 형상을 갖는다. 제1 홀(461)은 백요크 수용부(470)에 백요크(460)가 장착될 때, 슬롯(410)과 정렬된다. 그리고, 백요크(460)는 가이드(411)가 관통하는 제2 홀(462)을 포함할 수 있다. 제2 홀(462)은 가이드(411)의 형상을 고려하여 수직하게 배치된 장공 형상을 갖는다. 제1 홀(461)과 제2 홀(462)은 연결될 수 있다.
도 15는 도 14에서 도시한 백요크의 평면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 백요크(460)는 제1 홀(461)과 제2 홀(462)을 포함하는 주판(460A)과 주판(460A)의 양측에서 꺽여 배치되는 측판(460B)을 포함할 수 있다. 측판(460B)은 돌기(463)를 포함할 수 있다.
도 16은 도 14의 A부분의 확대도이다.
도 14 및 도 16을 참조하면, 백요크 수용부(470)의 양 측벽에는 각각 홈부(471)가 마련될 수 있다. 홈부(471)에는 백요크(460)의 돌기(463)가 삽입된다. 홈부(471)와 돌기(463)는 백요크(460)가 백요크 수용부(470)에서 이탈되는 것을 방지한다.
도 17은 도 1에서 도시한 토크 센서의 측단면도이다.
도 17의 B에서 도시한 바와 같이, 센서(321)를 사이에 두고, 상부 콜렉터(311)와 하부 콜렉터(312)가 배치된다. 전자 제어 장치(도 3의 20)에서 대전류가 유입되면, 센서(321)를 마주보는 콜렉터(310) 부위에 자속의 변화가 발생한다. 외란으로 인하여, 콜렉터(310) 부위에 자속의 변화가 발생하면, 토크를 정확하게 측정할 수 없는 치명적인 문제가 발생한다. 콜렉터(310)의 후방에 배치되는 백요크(460)는 전자 제어 장치(도 3의 20)에서 유입되는 대전류를 차단하여, 외란으로 인하여 콜렉터(310) 부위에 자속의 변화가 발생하는 것을 방지한다.
도 18은 백요크가 배치된 센서 조립체의 콜렉터의 자속 밀도와 백요크가 없는 센서 조립체의 콜렉터의 자속 밀도를 비교한 그림이다.
도 18의 (a)는 백요크가 없는 센서 조립체(300)의 콜렉터(310)의 자속 밀도를 나타낸 것으로, 측정된 자속 밀도는 0.2987mT이다. 도 18의 (b)는 백요크(460)가 배치된 상태에서 센서 조립체의 콜렉터의 자속 밀도를 나타낸 것으로, 측정된 자속 밀도는 0.2078mT이다.
백요크가 없는 센서 조립체(300)의 콜렉터(310)에서 상대적으로 자속 밀도가 높게 나타남을 알 수 있다. 전자 제어 장치(도 13의 20)에서 유입되는 대전류에 영향을 받기 때문이다. 그러나, 백요크(460)가 배치된 상태는, 외란으로 유입되는 대전류를 백요크(460)가 차단하기 때문에 정상적인 자속 밀도가 측정됨을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 토크 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. 로터;
    상기 로터 외측에 배치되는 스테이터;
    상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체;및
    상기 센서 조립체는 하우징을 포함하고,
    상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고,
    상기 센서 조립체는 상기 하우징의 내부에 배치되며,
    상기 로터의 축 방향을 기준으로, 상기 하우징과 상기 스테이터의 위치를 정렬하는 정렬수단을 포함하고,
    상기 정렬수단은 상기 하우징 및 상기 스테이터 중 적어도 어느 하나에 배치되는 토크 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 정렬수단은,
    상기 스테이터에 배치되는 홈과, 상기 하우징에 배치되어 상기 홈에 위치하는 돌기를 포함하는 토크 센서.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 스테이터는 몰드부재와 상기 몰드부재에 고정되는 스테이터 투스를 포함하고,
    상기 홈은 상기 몰드부재에 배치되는 토크 센서.
  4. 토크 센서;및
    상기 토크 센서와 연결되는 전자 제어 장치를 포함하고,
    상기 토크 센서는,
    로터;
    상기 로터 외측에 배치되는 스테이터;및
    상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체;
    하우징을 포함하고,
    상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고,
    상기 센서 조립체는 상기 하우징의 내부에 배치되며,
    상기 로터의 축 방향을 기준으로, 상기 하우징과 상기 스테이터의 위치를 정렬하는 정렬수단을 포함하고,
    상기 정렬수단은 상기 하우징 및 상기 스테이터 중 적어도 어느 하나에 배치되는 조향 장치.
  5. 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;및
    상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체;
    상기 센서 조립체는 하우징을 포함하고,
    상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고,
    상기 하우징은 상기 스테이터를 향하는 전면과 상기 전면의 반대에 위치하는 후면을 포함하고,
    상기 하우징은 상기 후면에서 상기 전면을 관통하여, 상기 센서 조립체의 기판이 삽입되는 슬롯을 포함하고,
    상기 슬롯은, 상기 슬롯의 내측벽에 배치되는 제1 걸림부를 포함하고,
    상기 기판은, 상기 기판의 양 측면에 배치되어, 상기 기판의 삽입 방향으로 상기 제1 걸림부에 걸리도록 배치되는 제2 걸림부를 포함하는 토크 센서.
  6. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 걸림부는 단턱을 포함하고, 상기 제2 걸림부는 상기 단턱에 걸리는 돌기를 포함하는 토크 센서.
  7. 토크 센서;및
    상기 토크 센서와 연결되는 전자 제어 장치를 포함하고,
    상기 토크 센서는,
    로터;
    상기 로터 외측에 배치되는 스테이터;및
    상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체를 포함하고,
    상기 센서 조립체는 하우징을 포함하고,
    상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고,
    상기 하우징은 상기 스테이터를 향하는 전면과 상기 전면의 반대에 위치하는 후면을 포함하고,
    상기 하우징은 상기 후면에서 상기 전면을 관통하여, 상기 센서 조립체의 기판이 삽입되는 슬롯을 포함하고,
    상기 슬롯은, 상기 슬롯의 내측벽에 배치되는 제1 걸림부를 포함하고,
    상기 기판은, 상기 기판의 양 측면에 배치되어, 상기 기판의 삽입 방향으로 상기 제1 걸림부에 걸리도록 배치되는 제2 걸림부를 포함하는 조향 장치.
  8. 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;및
    상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체를 포함하고,
    상기 센서 조립체는 하우징을 포함하고,
    상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고,
    상기 하우징은 콜렉터와 백요크를 포함하고,
    상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 콜렉터의 전방에 배치되고, 상기 백요크는 상기 콜렉터의 후방에 배치되는 토크 센서.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 스테이터를 향하는 전면과 상기 전면의 반대에 위치하는 후면을 포함하고, 상기 하우징은 상기 후면에서 상기 전면을 관통하여, 상기 센서 조립체의 기판이 삽입되는 슬롯을 포함하는 토크 센서.
  10. 토크 센서;및
    상기 토크 센서와 연결되는 전자 제어 장치를 포함하고,
    상기 토크 센서는,
    로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;및
    상기 로터와 상기 스테이터 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센서 조립체를 포함하고,
    상기 센서 조립체는 하우징을 포함하고,
    상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 하우징의 외부에 배치되고,
    상기 하우징은 콜렉터와 백요크를 포함하고,
    상기 로터 및 상기 스테이터는 상기 콜렉터의 전방에 배치되고, 상기 백요크는 상기 콜렉터의 후방에 배치되는 조향 장치.
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