WO2018199606A1 - 센싱장치 - Google Patents

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WO2018199606A1
WO2018199606A1 PCT/KR2018/004769 KR2018004769W WO2018199606A1 WO 2018199606 A1 WO2018199606 A1 WO 2018199606A1 KR 2018004769 W KR2018004769 W KR 2018004769W WO 2018199606 A1 WO2018199606 A1 WO 2018199606A1
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stator
protrusion
stator ring
sensing device
fixing part
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김성민
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엘지이노텍 주식회사
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    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/09—Magnetic cores comprising laminations characterised by being fastened by caulking

Definitions

  • An embodiment relates to a sensing device.
  • 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 provide fast resilience, allowing the driver to drive safely. Make this possible.
  • 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.
  • the torque sensor measures the amount of twist between the input shaft and the output shaft to measure the torque on the steering shaft.
  • Such torque sensor may include a housing, a rotor, a stator and a sensor unit.
  • the stator may include a stator ring and a stator holder to which the stator ring is fixed.
  • stator holder connected to the output shaft also rotates.
  • stator holder As the continuous rotational force is applied to the stator holder, the play is increased in the region where the stator ring and the stator holder are coupled. Accordingly, a problem arises in that the stator ring flows in the circumferential direction.
  • the R-type EPS since the R-type EPS is installed in the engine room, it requires a more severe mechanical condition than the C-type EPS.
  • the C-type EPS requires a temperature condition of -40 ⁇ 85 °C
  • the R-type EPS requires a temperature condition of -40 ⁇ 125 °C.
  • Embodiments provide a sensing device that improves the coupling force between the stator holder and the stator ring to prevent play between the stator holder and the stator ring due to the rotation of the stator holder.
  • a sensing device that increases the coking force in the rotation direction.
  • the rotor And a stator disposed outside the rotor, wherein the stator includes a stator holder and a stator ring disposed on the stator holder, wherein the stator ring is formed of a body, a plurality of teeth formed to protrude from an inner circumferential surface of the body, and the A projection formed to protrude from an outer circumferential surface of the body, and when viewed in a radial direction, the projection is disposed between the tooth, and the projection is achieved by a sensing device provided with at least two projections spaced apart from each other. .
  • the stator holder may include a stator ring fixing part and a shaft fixing part, and the protrusion may be coupled to the outer surface of the stator fixing part by being cocked.
  • the stator ring fixing part may be formed of synthetic resin.
  • the stator holder includes a stator ring fixing portion and a shaft fixing portion
  • the stator ring fixing portion includes a fixing portion body and a flange portion protruding in a radial direction from the outer circumferential surface of the fixing portion body
  • the projection is the plan It can be fixed by caulking to the branch.
  • a groove may be formed in the flange part by the caulking, and the protrusion may be supported by a locking jaw surface formed by the groove.
  • the stator holder includes a stator ring fixing portion and a shaft fixing portion
  • the stator ring fixing portion includes a fixing portion body and a flange portion protruding in a radial direction from the outer circumferential surface of the fixing portion body
  • the projection is the plan It may be bent and placed in the groove of the branch.
  • the ratio of the separation distance d between the protrusions and the width W of the protrusions may be 1: 1.5.
  • one side of the protrusion may be formed to be inclined at a predetermined angle ( ⁇ ) with a virtual line (L) passing through the center of the protrusion.
  • the protrusion may increase in width away from the body side.
  • the protrusion may be formed in a trapezoidal shape.
  • the body, the tooth and the protrusion may be integrally formed, and the tooth and the protrusion may protrude in the same direction.
  • the height of the protrusion may be smaller than the height of the tooth.
  • the sensing device may further include a sensing unit for measuring a magnetic field generated between the rotor and the stator assembly.
  • the sensing device may improve the coupling force between the stator holder and the stator ring by using the protrusion having at least two protrusions spaced apart from each other.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a sensing device according to an embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a stator according to an embodiment
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a stator according to an embodiment
  • FIG. 4 is a side view of the stator ring of the stator according to the embodiment
  • FIG. 5 is a side view showing another embodiment of a stator ring disposed on the stator according to the embodiment
  • FIG. 6 is a view showing a groove formed in the flange portion of the stator according to the embodiment.
  • 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.
  • the upper (up) or lower (down) (on or under) includes both the two components are in direct contact with each other (directly) or one or more other components are formed indirectly formed between the two (component).
  • the upper (up) or lower (down) (on or under) includes both the two components are in direct contact with each other (directly) or one or more other components are formed indirectly formed between the two (component).
  • 'on' or 'under' it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a sensing device according to an embodiment.
  • the x direction shown in FIG. 1 means an axial direction
  • the y direction means a radial direction.
  • the axial direction and the radial direction are perpendicular to each other.
  • the sensing device 1 may include a housing 100, a stator 200, a rotor 300, and a sensing unit 400.
  • the stator 200 may be called a stator assembly.
  • the housing 100 may form an outer shape of the sensing device 1.
  • the housing 100 may include a first housing 110 and a second housing 120 that are coupled to each other to have an accommodation space therein.
  • a first through hole 111 through which an input shaft (not shown) passes is formed in the first housing 110, and a second through hole 121 through which an output shaft (not shown) passes through the second housing 120 is formed.
  • the input shaft may be connected to the steering wheel
  • the output shaft may be connected to the steering wheel side.
  • the first through hole 111 may be called a first housing hole
  • the second through hole 121 may be called a second housing hole.
  • the stator 200, the rotor 300, and the sensing unit 400 may be disposed in the accommodation space.
  • the stator 200 may include a stator holder 210 and a stator ring 220 disposed on the stator holder 210.
  • the stator ring 220 may be fixed to the stator holder 210.
  • the stator holder 210 may include a cylindrical shaft fixing portion 211 and a stator ring fixing portion 212.
  • a pair of stator rings 220 may be disposed in the stator ring fixing unit 212.
  • the shaft fixing part 211 may be arranged to be connected to an output shaft of the electric steering apparatus.
  • the shaft fixing portion 211 may be formed of a metal material.
  • the present invention is not limited thereto, and the shaft fixing part 211 may be made of a material considering a predetermined strength or more so that the output shaft can be fitted.
  • the stator ring fixing unit 212 may be disposed at one end of the shaft fixing unit 211.
  • the stator ring fixing part 212 may be disposed at one end of the shaft fixing part 211 by an insert injection method using a synthetic resin such as a resin.
  • the stator ring fixing part 212 may include a fixing part body 213, a flange part 214, and an insertion hole 215 formed in the fixing part body 213.
  • the tooth 222 of the stator ring 220 may be inserted into the insertion hole 215.
  • the insertion hole 215 may be called a hole.
  • the flange portion 214 may be formed to protrude outward (radial direction) along the circumferential direction from the ring-shaped fixing portion main body 213.
  • the pair of flange portions 214 may be disposed to be spaced apart vertically. As shown in FIG. 3, the pair of flange portions 214 may be disposed outside the upper and lower ends of the fixing body 213.
  • the outer side means the opposite direction of the direction toward the center (C) relative to the fixing unit main body 213
  • the inner side means the direction opposite to the outer side.
  • the plurality of insertion holes 215 may be formed in the fixing unit body 213 along the circumferential direction with respect to the center C at predetermined intervals.
  • the tooth 222 of the stator ring 220 may be disposed on the inner surface of the stator ring fixing part 212. As shown in FIG. 2, the tooth 222 of the stator ring 220 may be disposed on an inner surface of the fixing unit body 213.
  • the stator ring 220 may be configured in a pair.
  • the stator ring 220 is a ring-shaped body 221, a plurality of teeth 222 are spaced apart from each other along the inner circumferential surface of the body 221 and the protrusions 223 are spaced apart from each other along the outer circumferential surface of the body 221 ) May be included.
  • the tooth 222 and the protrusion 223 may be formed to protrude in the same direction.
  • the body 221, the tooth 222, and the protrusion 223 may be integrally formed.
  • the tooth 222 may be formed to protrude in the axial direction from the inner circumferential surface of the body 221.
  • one of the stator rings 220 is disposed at one side (upper side) of the stator ring fixing unit 212, and the other is disposed at the other side (lower side) of the stator ring fixing unit 212.
  • the teeth 222 of the stator ring 220 may be disposed in a form of interlocking with each other at a predetermined interval, as shown in FIG. 2.
  • the protrusion 223 may protrude from the outer circumferential surface of the body 221 toward the axial direction.
  • the protrusion 223 may be fixed to the outer surface of the stator ring fixing part 212 by caulking. Since the protrusion 223 is coupled to the outer surface of the stator ring fixing part 212 in a caulking method for pressing and bending one side of the protrusion 223, an assembly tolerance does not occur.
  • the protrusion 223 may be fixed to the flange portion 214 of the stator ring fixing portion 212 by caulking. Accordingly, the coupling force of the protrusion 223 to the stator ring fixing portion 212 can be improved.
  • the tooth 222 and the protrusion 223 may be spaced apart from each other based on the radial direction.
  • the protrusion 223 When viewed in the radial direction (y direction), the protrusion 223 may be disposed between the teeth 222. When looking in the radial direction (y direction), if the protrusion 223 is disposed to overlap the tooth 222, the magnetic field is affected. The protrusion 223 is disposed between the tooth 222 to influence the magnetic field. Can be prevented.
  • the protrusion 223 may be provided as at least two first protrusions 223a spaced apart from each other. As shown in FIGS. 3 and 4, the protrusion 223 may implement a double caulking structure to further improve the coupling force of the protrusion 223 to the stator ring fixing unit 212. In addition, since the double caulking structure increases the contact area with the stator ring fixing part 212, the caulking force with respect to the rotational direction of the protrusion 223 may be increased.
  • the two first protrusions 223a may be spaced apart from each other by a predetermined distance d.
  • the first protrusion 223a may be formed in a quadrangular shape, and the height of the first protrusion 223a is smaller than the height of the tooth 222.
  • the separation distance d may be formed by the following vertical.
  • the ratio of the separation distance d and the width W of the first protrusion 223a may be 1: 1.5. That is, by arranging each of the first protrusions 223a adjacent to each other at a distance d, the caulking force in the rotational direction of the protrusion 223 can be increased. Furthermore, since one region of the stator ring fixing part 212 is disposed between the first protrusions 223a, the coupling force between the stator holder 210 and the stator ring 220 is improved.
  • FIG. 5 is a side view showing another embodiment of the stator ring disposed on the stator according to the embodiment.
  • the stator ring 220a according to another embodiment may be disposed in the stator holder 210 in place of the stator ring 220 described above.
  • stator ring 220a the same components as the stator ring 220 are described with the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the stator ring 220a may include a body 221, a plurality of teeth 222, and protrusions 223 spaced apart from each other along the outer circumferential surface of the body 221.
  • the protrusion 223 may be provided as at least two second protrusions 223b spaced apart from each other.
  • One side of the second protrusion 223b may be formed to be inclined at a predetermined angle ⁇ .
  • one side of the second protrusion 223b may be formed to be inclined at a predetermined angle ⁇ with a virtual line L passing through the center of the protrusion. Accordingly, since the contact area with the stator ring fixing part 212 is increased in the second protrusion 223b, the caulking force with respect to the rotational direction of the protrusion 223 can be increased.
  • the width of the second protrusion 223b may be narrower at the body 221 and may increase as the distance from the body 221 increases.
  • the second protrusion 223b may be formed in a trapezoidal shape.
  • the present invention is not limited thereto, and the second protrusion 223b may be formed in various shapes in consideration of the contact area with the stator ring fixing part 212.
  • the flange portion 214 of the stator ring fixing portion 212 Grooves 216 may be formed therein.
  • the groove 216 is formed to correspond to the number of the projections (223a, 223b). Accordingly, the locking jaw surface 217 formed by the groove 216 may be disposed to face each other.
  • the protrusions 223a and 223b are in close contact with the locking jaw surface 217.
  • the locking jaw surface 217 may support side surfaces of the protrusions 223a and 223b to increase the caulking force in the rotational direction.
  • the second protrusion 223b has an increased contact area with the locking jaw surface 217, and thus the caulking force and the supporting force in the rotational direction are further increased than the first protrusion 223a.
  • the groove 216 is formed by caulking the protrusion 223, but is not limited thereto.
  • a groove 216 is formed in the flange portion 214, and the protrusions 223a and 223b are joined to the groove 216 so that the stators 220 and 220a are fixed to the stator ring fixing portion 212. It may be.
  • the ends of the protrusions 223a and 223b may be bent, so that the protrusions 223a and 223b may be disposed in the groove 216. Accordingly, the protrusions 223a and 223b may be supported by the locking jaw surface 217.
  • the rotor 300 is disposed inside the stator rings 220 and 220a.
  • the rotor 300 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 300 may include a cylindrical yoke 310 and a magnet 320 disposed on the yoke 310.
  • the input shaft is inserted into the yoke 310.
  • the magnet 320 may be disposed outside the yoke 310.
  • the magnet 320 may be adhesively fixed or press-fitted to the outer circumferential surface of the yoke 310.
  • the sensing unit 400 measures a magnetic field generated between the stator 200 and the rotor 300.
  • the sensing unit 400 is connected to the electronic control autonomous (ECU) of the motor assisting the steering force and calculates and transmits a torque based on the measured magnetic field change.
  • ECU electronic control autonomous
  • the sensing unit 400 may include a collector 410 and a substrate 420 including a sensor.
  • the collector 410 collects the flux of the stator 200.
  • the collector 410 may be formed of a metal material and may be fixed inside the housing 100.
  • the sensor disposed on the substrate 420 may detect a change in the magnetic field.
  • the sensor may be provided with a Hall IC. Accordingly, the sensor detects the magnetization amounts of the stators 220 and 220a generated by the electrical interaction between the magnet 320 of the rotor 300 and the stators 220 and 220a.
  • the sensing device 1 may measure torque based on the detected amount of magnetization.
  • Sensing apparatus 100: housing, 200: stator, 210: stator holder, 211: shaft fixing part, 212: stator ring fixing part, 220, 220a: stator ring, 221: body, 222: tooth, 223: protrusion part, 223a, 223b: protrusion, 300: rotor, 400: sensing part

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Abstract

실시예는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하며, 상기 스테이터는 스테이터 홀더 및 상기 스테이터 홀더에 배치되는 스테이터 링을 포함하며, 상기 스테이터 링은 바디, 상기 바디의 내주면에서 돌출되게 형성된 복수 개의 투스, 및 상기 바디의 외주면에서 돌출되게 형성된 돌기부를 포함하고, 반경 방향에서 바라볼 때, 상기 돌기부는 상기 투스 사이에 배치되며, 상기 돌기부는 서로 이격되어 배치되는 적어도 둘의 돌기로 제공되는 센싱장치에 관한 것이다. 이에 따라, 스테이터 홀더와 스테이터 링 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다.

Description

센싱장치
실시예는 센싱장치에 관한 것이다.
파워 스티어링 시스템(Electronic Power System 이하, 'EPS'라 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 출력축을 포함할 수 있다.
토크 센서는 입력축과 출력축 사이의 비틀림 정도를 측정하여 조향축에 걸리는 토크를 측정한다. 이러한 토크 센서는 하우징, 로터, 스테이터 및 센서부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스테이터는 스테이터 링 및 상기 스테이터 링이 고정되는 스테이터 홀더를 포함할 수 있다.
상기 핸들의 회전에 따라, 상기 출력축과 연결된 스테이터 홀더 또한 회전하게 된다.
그리고, 지속적인 회전력이 상기 스테이터 홀더에 인가됨에 따라, 스테이터 링과 스테이터 홀더가 결합되는 영역에서는 유격이 증대된다. 그에 따라, 스테이터 링이 원주 방향으로 유동되는 문제가 발생한다.
특히, R-type EPS의 경우 엔진룸에 설치되기 때문에, C-type EPS보다 가혹한 미케니컬(Mechanical) 조건을 요구하고 있다. 예를 들어, C-type EPS의 경우 -40~85℃의 온도 조건을 요구하고 있으나, R-type EPS의 경우 -40~125℃의 온도 조건을 요구한다.
따라서, 강화된 신뢰성 요구조건을 만족하기 위해 스테이터 홀더와 스테이터 링 간의 결합력을 향상시켜, 지속적인 회전력에 따른 유격의 증대를 방지할 필요가 있다.
실시예는 스테이터 홀더의 회전에 따른 스테이터 홀더와 스테이터 링 사이의 유격을 방지하도록 스테이터 홀더와 스테이터 링 사이의 결합력을 향상시키는 센싱장치를 제공한다.
특히, 스테이터 링에 형성된 적어도 둘의 돌기를 이용하여 회전방향에 대한 코킹력을 증대시킨 센싱장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제는 실시예에 따라, 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하며, 상기 스테이터는 스테이터 홀더 및 상기 스테이터 홀더에 배치되는 스테이터 링를 포함하며, 상기 스테이터 링은 바디, 상기 바디의 내주면에서 돌출되게 형성된 복수 개의 투스, 및 상기 바디의 외주면에서 돌출되게 형성된 돌기부를 포함하고, 반경 방향에서 바라볼 때, 상기 돌기부는 상기 투스 사이에 배치되며, 상기 돌기부는 서로 이격되어 배치되는 적어도 둘의 돌기로 제공되는 센싱장치에 의해 달성된다.
그리고, 상기 스테이터 홀더는 스테이터 링 고정부와 샤프트 고정부를 포함하며, 상기 돌기는 상기 스테이터 고정부의 외면에 코킹되어 결합될 수 있다.
그리고, 상기 스테이터 링 고정부는 합성수지로 형성될 수 있다.
또한, 상기 스테이터 홀더는 스테이터 링 고정부와 샤프트 고정부를 포함하며, 상기 스테이터 링 고정부는 고정부 본체 및 상기 고정부 본체의 외주면에서 반경방향으로 돌출된 플랜지부를 포함하며, 상기 돌기는 상기 플랜지부에 코킹에 의해 고정될 수 있다.
그리고, 상기 코킹에 의해 상기 플랜지부에 홈이 형성되고, 상기 홈에 의해 형성되는 걸림턱면에 상기 돌기가 지지될 수 있다.
또한, 상기 스테이터 홀더는 스테이터 링 고정부와 샤프트 고정부를 포함하며, 상기 스테이터 링 고정부는 고정부 본체 및 상기 고정부 본체의 외주면에서 반경방향으로 돌출된 플랜지부를 포함하며, 상기 돌기는 상기 플랜지부의 홈에 절곡되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 돌기 사이의 이격거리(d)와 상기 돌기의 폭(W)의 비는 1:1.5일 수 있다.
또한, 상기 돌기의 일측면은 상기 돌기의 중심을 지나는 가상의 선(L)과 소정의 각도(θ)로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌기는 상기 바디측에서 멀어질수록 폭이 증가할 수 있다.
여기서, 상기 돌기는 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 바디, 상기 투스 및 상기 돌기는 일체로 형성되며, 상기 투스와 상기 돌기는 동일한 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 돌기의 높이는 상기 투스의 높이보다 작을 수 있다.
한편, 상기 센싱장치는 상기 로터와 상기 스테이터 조립체 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센싱부를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 센싱장치는 서로 이격되게 배치되는 적어도 두 개의 돌기를 갖는 돌기부를 이용하여 스테이터 홀더와 스테이터 링 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다.
이때, 코킹 방식을 통해 상기 돌기와 스테이터 홀더 사이의 회전방향의 접촉 면적 및 결합력을 증대시켜 스테이터 홀더의 회전에 따른 유동의 발생을 방지 또는 최소화할 수 있다.
즉, 스테이터 링과 스테이터 홀더 사이의 코킹력을 증대시켜 스테이터 링의 돌기를 스테이터 홀더에 고정시킴으로써, 스테이터 홀더가 회전함에 따라 스테이터 링이 유동되는 것을 방지할 수 있다.
실시예의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시예에 따른 센싱장치를 나타내는 분해사시도이고,
도 2는 실시예에 따른 스테이터를 나타내는 사시도이고,
도 3은 실시예에 따른 스테이터를 나타내는 분해사시도이고,
도 4는 실시예에 따른 스테이터의 스테이터 링의 측면도이고,
도 5는 실시예에 따른 스테이터에 배치되는 스테이터 링의 다른 실시예를 나타내는 측면도이고,
도 6은 실시예에 따른 스테이터의 플랜지부에 형성된 홈을 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 '상(위) 또는 하(아래)(on or under)'로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 센싱장치를 나타내는 분해사시도이다. 여기서, 도 1에 도시된 x 방향은 축 방향을 의미하며, y 방향은 반경 방향을 의미한다. 그리고, 축 방향과 반경 방향은 서로 수직한다.
도 1을 참조하여 살펴보면, 실시예에 따른 센싱장치(1)는 하우징(100), 스테이터(200), 로터(300) 및 센싱부(400)를 포함할 수 있다. 여기서, 스테이터(200)는 스테이터 조립체라 불리울 수 있다.
하우징(100)은 상기 센싱장치(1)의 외형을 형성할 수 있다.
하우징(100)은 내부에 수용공간을 갖도록 상호 결합하는 제1 하우징(110)과 제2 하우징(120)을 포함할 수 있다.
제1 하우징(110)에는 입력축(미도시)이 통과하는 제1 관통홀(111)이 형성되고, 제2 하우징(120)에는 출력축(미도시)이 통과하는 제2 관통홀(121)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 입력축은 조향 핸들과 연결되고, 상기 출력축은 조향 바퀴측과 연결될 수 있다. 여기서, 제1 관통홀(111)은 제1 하우징 홀이라 불릴 수 있고, 제2 관통홀(121)은 제2 하우징 홀이라 불릴 수 있다.
한편, 상기 수용공간에는 스테이터(200), 로터(300) 및 센싱부(400)가 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 살펴보면, 실시예에 따른 스테이터(200)는 스테이터 홀더(210) 및 스테이터 홀더(210)에 배치되는 스테이터 링(220)을 포함할 수 있다.
스테이터 홀더(210)에는 스테이터 링(220)이 고정되게 배치될 수 있다.
스테이터 홀더(210)는 원통 형상의 샤프트 고정부(211)와 스테이터 링 고정부(212)를 포함할 수 있다. 여기서, 스테이터 링 고정부(212)에는 한 쌍의 스테이터 링(220)이 배치될 수 있다.
샤프트 고정부(211)는 전동식 조향장치의 출력축(Output shaft)에 연결되게 배치될 수 있다. 여기서, 샤프트 고정부(211)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 상기 출력축이 끼움 고정될 수 있도록 샤프트 고정부(211)는 일정 이상의 강도를 고려한 재질이 이용될 수 있음은 물론이다.
스테이터 링 고정부(212)는 샤프트 고정부(211)의 일측 단부에 배치될 수 있다. 예컨데, 스테이터 링 고정부(212)는 레진과 같은 합성수지를 이용한 인서트 사출 방식에 의해 샤프트 고정부(211)의 일측 단부에 배치될 수 있다.
스테이터 링 고정부(212)는 고정부 본체(213), 플랜지부(214) 및 고정부 본체(213)에 형성된 삽입홀(215)을 포함할 수 있다. 여기서, 삽입홀(215)에는 스테이터 링(220)의 투스(222)가 삽입될 수 있다. 여기서, 삽입홀(215)은 홀이라 불릴 수 있다.
플랜지부(214)는 링 형상의 고정부 본체(213)에서 원주 방향을 따라 외측(반경 방향)으로 돌출되게 형성될 수 있다.
한 쌍의 플랜지부(214)는 상하로 이격되게 배치될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 플랜지부(214)는 고정부 본체(213)의 상단 및 하단의 외측에 배치될 수 있다. 여기서, 외측이라 함은 고정부 본체(213)를 기준으로 중심(C)을 향하는 방향의 반대 방향을 의미하고, 내측이라 함은 외측에 반대되는 방향을 의미한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 삽입홀(215)은 소정의 간격을 두고 중심(C)를 기준으로 원주 방향을 따라 고정부 본체(213)에 형성될 수 있다.
그리고, 삽입홀(215)에 스테이터 링(220)의 투스(222)가 삽입됨에 따라, 스테이터 링(220)의 투스(222)는 스테이터 링 고정부(212)의 내면에 배치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스테이터 링(220)의 투스(222)는 고정부 본체(213)의 내면에 배치될 수 있다.
스테이터 링(220)은 한 쌍으로 구성될 수 있다.
스테이터 링(220)은 링 형상의 바디(221), 바디(221)의 내주면을 따라 서로 이격되어 배치되는 복수 개의 투스(222) 및 바디(221)의 외주면을 따라 서로 이격되어 배치되는 돌기부(223)를 포함할 수 있다. 여기서, 투스(222)와 돌기부(223)는 동일한 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 그리고, 바디(221), 투스(222) 및 돌기부(223)는 일체로 형성될 수 있다.
투스(222)는 바디(221)의 내주면에서 축 방향을 향해 돌출되게 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스테이터 링(220) 중 어느 하나는 스테이터 링 고정부(212)의 일측(상부)에 배치되고, 다른 하나는 스테이터 링 고정부(212)의 타측(하부)에 배치될 수 있다. 그에 따라, 스테이터 링(220)의 투스(222)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 간격을 두고 상호 맞물리는 형태로 배치될 수 있다.
돌기부(223)는 바디(221)의 외주면에서 축 방향을 향해 돌출되게 형성될 수 있다.
돌기부(223)는 코킹에 의해 스테이터 링 고정부(212)의 외면에 고정될 수 있다. 돌기부(223)의 일측을 가압하여 절곡시키는 코킹 방식으로 돌기부(223)는 스테이터 링 고정부(212)의 외면에 결합되기 때문에, 조립 공차가 발생하지 않는다.
도 6에 도시된 바와 같이, 돌기부(223)는 스테이터 링 고정부(212)의 플랜지부(214)에 코킹에 의해 고정될 수 있다. 그에 따라, 스테이터 링 고정부(212)에 대한 돌기부(223)의 결합력이 향상될 수 있다.
한편, 상기 반경 방향을 기준으로 투스(222)와 돌기부(223)는 상호 이격되게 배치될 수 있다.
반경 방향(y 방향)에서 바라볼 때, 돌기부(223)는 투스(222) 사이에 배치될 수 있다. 반경 방향(y 방향)에서 바라볼 때, 돌기부(223)가 투스(222)와 오버랩되게 배치된다면 자계에 영향을 주게 되는바, 돌기부(223)를 투스(222) 사이에 배치하여 자계에 대한 영향을 방지할 수 있다.
돌기부(223)는 서로 이격되어 배치되는 적어도 둘의 제1 돌기(223a)로 제공될 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 돌기부(223)는 더블 코킹(Double Caulking) 구조를 구현하여, 스테이터 링 고정부(212)에 대한 돌기부(223)의 결합력은 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 더블 코킹 구조는 스테이터 링 고정부(212)와의 접촉면적을 증가시키기 때문에, 돌기부(223)의 회전방향에 대한 코킹력을 증대시킬 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 두 개의 제1 돌기(223a)는 기 설정된 이격거리(d)로 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 제1 돌기(223a)는 사각형의 형상으로 형성될 수 있으며, 제1 돌기(223a)의 높이는 투스(222)의 높이보다 작다. 이때, 이격거리(d)는 하기의 수직에 의해 형성될 수 있다.
d:W=1:1.5
도 4에 도시된 바와 같이, 이격거리(d)와 제1 돌기(223a)의 폭(W)의 비는 1:1.5일 수 있다. 즉, 제1 돌기(223a) 각각을 이격거리(d)로 상호 인접하게 배치함으로써, 돌기부(223)의 회전방향에 대한 코킹력을 증대시킬 수 있다. 나아가, 제1 돌기(223a) 사이에 스테이터 링 고정부(212)의 일 영역이 배치되기 때문에, 상기 스테이터 홀더(210)와 스테이터 링(220) 사이의 결합력은 향상된다.
도 5는 실시예에 따른 스테이터에 배치되는 스테이터 링의 다른 실시예를 나타내는 측면도이다. 다른 실시예에 따른 스테이터 링(220a)은 상술된 스테이터 링(220)를 대체하여 스테이터 홀더(210)에 배치될 수 있다.
이하, 상기 스테이터 링(220a)을 설명함에 있어서, 스테이터 링(220)과 동일한 구성요소는 동일한 도면부호로 기재되는바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하여 살펴보면, 다른 실시예에 따른 스테이터 링(220a)은 바디(221), 복수 개의 투스(222) 및 바디(221)의 외주면을 따라 서로 이격되어 배치되는 돌기부(223)를 포함할 수 있다. 여기서, 돌기부(223)는 서로 이격되어 배치되는 적어도 둘의 제2 돌기(223b)로 제공될 수 있다.
제2 돌기(223b)는 일측면이 소정의 각도(θ)로 경사지게 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 돌기(223b)의 일측면은 상기 돌기의 중심을 지나는 가상의 선(L)과 소정의 각도(θ)로 경사지게 형성될 수 있다. 그에 따라, 제2 돌기(223b)는 스테이터 링 고정부(212)와의 접촉면적이 증가되기 때문에, 돌기부(223)의 회전방향에 대한 코킹력을 증대시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 돌기(223b)는 바디(221)측의 폭은 좁고, 바디(221)에서 멀어질수록 폭이 증가할 수 있다. 예컨데, 제2 돌기(223b)는 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 돌기(223b)는 스테이터 링 고정부(212)와의 접촉면적을 고려하여 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.
한편, 돌기부(223)의 코킹에 의해 돌기부(223)가 스테이터 링 고정부(212)의 외면에 고정됨에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 스테이터 링 고정부(212)의 플랜지부(214)에는 홈(216)이 형성될 수 있다. 여기서, 홈(216)은 상기 돌기(223a, 223b)의 갯수에 대응되게 형성된다. 그에 따라, 상기 홈(216)에 의해 형성되는 걸림턱면(217)은 상호 마주보게 배치될 수 있다.
그리고, 걸림턱면(217)에는 상기 돌기(223a, 223b)가 밀착된다.
따라서, 걸림턱면(217)은 상기 돌기(223a, 223b)의 측면을 지지하여 회전방향에 대한 코킹력을 증대시킬 수 있다. 특히, 제2 돌기(223b)는 걸림턱면(217)과의 접촉면적이 증대되기 때문에 제1 돌기(223a) 보다 회전방향에 대한 코킹력 및 지지력이 더욱 증대된다.
상기 홈(216)은 돌기부(223)를 코킹시켜 형성되는 것을 그 예로 하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 플랜지부(214)에 홈(216)을 형성하고, 상기 돌기(223a, 223b)를 상기 홈(216)에 형합시켜 스테이터(220, 220a)가 스테이터 링 고정부(212)에 고정되게 할 수도 있다. 이때, 상기 돌기(223a, 223b)의 단부를 절곡함으로써, 상기 홈(216)에 돌기(223a, 223b)가 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 돌기(223a, 223b)는 걸림턱면(217)에 지지될 수 있다.
로터(300)는 스테이터 링(220, 220a)의 내측에 배치된다. 로터(300)는 조향축의 입력축과 연결된다, 여기서, 입력축이란, 차향의 핸들과 연결된 조향축일 수 있다. 로터(300)는 원통형의 요크(310)와 요크(310)에 배치되는 마그넷(320)을 포함할 수 있다. 요크(310)의 내측으로 입력축이 삽입된다. 그리고 요크(310)의 외측으로 마그넷(320)이 배치될 수 있다. 마그넷(320)에 요크(310)의 외주면에 접착 고정되거나 압입 고정될 수 있다.
센싱부(400)는 스테이터(200)와 로터(300) 사이에 발생한 자기장을 측정한다. 이러한 센싱부(400)는 조향력을 보조하는 모터의 전자 제어 자치(ECU)와 연결되어 측정된 자기장의 변화에 기초하여 토크를 산출하여 전달한다.
센싱부(400)는 콜렉터(410)와, 센서를 포함하는 기판(420)을 포함할 수 있다.
콜렉터(410)는 스테이터(200)의 플럭스(flux)을 수집한다. 여기서, 콜렉터(410)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 하우징(100) 내부에 고정될 수 있다.
기판(420)에 배치되는 센서는 자기장의 변화를 검출할 수 있다. 상기 센서로는 Hall IC가 제공될 수 있다. 그에 따라, 상기 센서는 로터(300)의 마그넷(320)과 스테이터(220, 220a)의 전기적 상호 작용에 의해 발생하는 스테이터(220, 220a)의 자화량을 검출한다. 그리고, 검출된 자화량을 기반으로 상기 센싱장치(1)는 토크를 측정할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
<부호의 설명>
1: 센싱장치, 100: 하우징, 200: 스테이터, 210: 스테이터 홀더, 211: 샤프트 고정부, 212: 스테이터 링 고정부, 220, 220a: 스테이터 링, 221: 바디, 222: 투스, 223: 돌기부, 223a, 223b: 돌기, 300: 로터, 400: 센싱부

Claims (13)

  1. 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하며,
    상기 스테이터는 스테이터 홀더 및 상기 스테이터 홀더에 배치되는 스테이터 링를 포함하며,
    상기 스테이터 링은
    바디,
    상기 바디의 내주면에서 돌출되게 형성된 복수 개의 투스, 및
    상기 바디의 외주면에서 돌출되게 형성된 돌기부를 포함하고,
    반경 방향에서 바라볼 때, 상기 돌기부는 상기 투스 사이에 배치되며,
    상기 돌기부는 서로 이격되어 배치되는 적어도 둘의 돌기로 제공되는 센싱장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터 홀더는 스테이터 링 고정부와 샤프트 고정부를 포함하며,
    상기 돌기는 상기 스테이터 고정부의 외면에 코킹되어 결합되는 센싱장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스테이터 링 고정부는 합성수지로 형성되는 센싱장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터 홀더는 스테이터 링 고정부와 샤프트 고정부를 포함하며,
    상기 스테이터 링 고정부는 고정부 본체 및 상기 고정부 본체의 외주면에서 반경방향으로 돌출된 플랜지부를 포함하며,
    상기 돌기는 상기 플랜지부에 코킹에 의해 고정되는 센싱장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 코킹에 의해 상기 플랜지부에 홈이 형성되고,
    상기 홈에 의해 형성되는 걸림턱면에 상기 돌기가 지지되는 센싱장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터 홀더는 스테이터 링 고정부와 샤프트 고정부를 포함하며,
    상기 스테이터 링 고정부는 고정부 본체 및 상기 고정부 본체의 외주면에서 반경방향으로 돌출된 플랜지부를 포함하며,
    상기 돌기는 상기 플랜지부의 홈에 절곡되어 배치되는 센싱장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 돌기 사이의 이격거리(d)와 상기 돌기의 폭(W)의 비는 1:1.5인 센싱장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 돌기의 일측면은 상기 돌기의 중심을 지나는 가상의 선(L)과 소정의 각도(θ)로 경사지게 형성되는 센싱장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 바디측에서 멀어질수록 폭이 증가하는 센싱장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 돌기는 사다리꼴 형상으로 형성되는 센싱장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 바디, 상기 투스 및 상기 돌기는 일체로 형성되며,
    상기 투스와 상기 돌기는 동일한 방향으로 돌출되게 형성되는 센싱장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 돌기의 높이는 상기 투스의 높이보다 작은 센싱장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 로터와 상기 스테이터 조립체 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 센싱부를 더 포함하는 센싱장치.
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