KR101611458B1 - Torque sensor of steering system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포지션 로터가 하우징 내에서 흔들림 없이 견고하게 고정된 상태를 유지할 수 있는 구조를 갖는 토크 센서를 개시한다. 본 발명에 따른 스티어링 시스템의 토크 센서는 입력축이 관통하는 제 1 하우징; 출력축이 관통하며, 제 1 하우징과 결합되어 소정의 공간을 형성하는 제 2 하우징; 제 1 및 제 2 하우징 사이의 내부 공간에 배치되며, 중앙부에 관통로가 형성되어 있어 관통로 내에서 입력축과 출력축의 종단부가 연결되는 포지션 로터; 및 제 1 및 제 2 하우징 중 어느 한 하우징의 내부면과 포지션 로터의 저면 사이에 배치되어 또 다른 하우징을 향하여 포지션 로터에 탄성력을 가하는 탄성 수단을 포함한다. 탄성 수단은 압축 코일 스프링 또는 소정의 두께 및 탄성을 갖는 링형 고무 부재일 수 있다.The present invention discloses a torque sensor having a structure in which a position rotor can be held firmly fixed in a housing without shaking. A torque sensor of a steering system according to the present invention includes: a first housing through which an input shaft passes; A second housing through which an output shaft passes and which is coupled with the first housing to form a predetermined space; A position rotor disposed in an inner space between the first and second housings and having a through passage formed at a central portion thereof and connecting the input shaft and the output shaft end portion in the through passage; And an elastic means disposed between the inner surface of the housing and the bottom surface of the position rotor to apply an elastic force to the position rotor toward the other housing. The elastic means may be a compression coil spring or a ring-shaped rubber member having a predetermined thickness and elasticity.
토크 센서 Torque sensor
Description
본 발명은 스티어링 시스템의 토크 센서에 관한 것으로서, 특히 하우징 내에서의 포지션 로터의 흔들림 및 그로 인한 소음 발생을 방지할 수 있는 구조를 갖는 토크 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a torque sensor of a steering system, and more particularly, to a torque sensor having a structure capable of preventing shaking of a position rotor in a housing and thereby noise generation.
일반적으로 차량에는 조향 휠(핸들)의 조향력을 경감하여 조향 상태의 안정성을 보장하기 위한 수단으로서 동력 보조 조향 장치가 사용된다. 이러한 기능을 수행하는 동력 보조 조향 장치에는 유압을 이용한 유압식 조향 장치(hydraulic power steering system)가 차량에 널리 이용되었으나, 최근에는 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 조향 조작을 쉽게 해주면서 환경친화적인 전동식 조향 장치(EPS; electronic power steering system)가 차량에 장착되고 있다.Generally, a power assist steering apparatus is used as a means for reducing the steering force of a steering wheel (steering wheel) to ensure stability of a steering state. A hydraulic power steering system using hydraulic power has been widely used for a power assist steering system that performs such a function, but in recent years, an electric power steering system An electronic power steering system (EPS) is mounted on the vehicle.
이와 같은 전동식 조향 장치는 차속 센서, 조향 앵글 센서 및 조향 토크 센서 등을 통하여 얻어진 차량의 운행 조건에 따라 전자 제어 장치(electronic control unit)가 모터를 구동하여 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여한다. 또한 전동식 조향 장치는 조향 휠의 회전각에 따른 조속한 조향 휠의 복원력을 제공 하여 비상 상황에서 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공한다. The electronic steering unit drives the motor according to the driving conditions of the vehicle obtained through the vehicle speed sensor, the steering angle sensor, and the steering torque sensor, thereby giving a lighter and more comfortable steering feeling at low- At high speeds, it provides good directional stability along with heavy steering. In addition, the electric steering system provides rapid restoring force of the steering wheel according to the angle of rotation of the steering wheel, thereby providing a steerable steering in an emergency, thereby providing the optimum steering condition to the driver.
한편, 위와 같은 전동식 조향 장치는 조향 휠의 회전력을 하측으로 전달할 수 있도록 조향 휠과 기어 박스의 사이에 배치되는 조향 컬럼의 외부에 모터가 설치되어 그 내부의 조향축을 회전시킬 수 있도록 구성되어 조향 휠 작동에 따른 운전자의 조향력을 보조하게 된다.In the meantime, the motor-driven steering device is provided with a motor installed outside the steering column disposed between the steering wheel and the gear box so as to transmit the rotational force of the steering wheel to the lower side so as to rotate the steering shaft therein, Thereby assisting the steering force of the driver according to the operation.
전동식 조향 장치는 조향 휠로부터 양측 바퀴까지 이어지는 조향부 및 조향부에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력부를 포함한다. The electric steering apparatus includes a steering portion that extends from the steering wheel to both wheels and an auxiliary power portion that provides steering assist power to the steering portion.
보조 동력부는 조향 휠에 가해지는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서, 조향 휠의 회전각에 비례하는 전기 신호를 출력하는 앵글 센서, 토크 센서와 앵글 센서로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 제어부, 제어부로부터 전달된 제어 신호에 따라 보조 동력을 발생시키는 모터 그리고 모터에서 발생한 보조 동력을 조향축에 전달하는 감속기를 포함한다. The auxiliary power unit includes a torque sensor for sensing a torque applied to the steering wheel and outputting an electric signal proportional to the sensed torque, an angle sensor for outputting an electric signal proportional to the rotation angle of the steering wheel, A control unit for generating a control signal based on the electric signal, a motor for generating auxiliary power in accordance with the control signal transmitted from the control unit, and a reducer for transmitting an auxiliary power generated in the motor to the steering shaft.
도 1은 전동식 조향 장치의 보조 동력부를 구성하는, 일반적인 토크 센서의 분리 사시도로서, 토크 센서(1)는 토크 로터(30)와; 상부 스테이터와 하부 스테이터로 구분되며, 중앙부의 관통 공간 내에 토크 로터(30)가 수용되어 있는 포지션 로터(40)와; 포지션 로터(40)의 주변에 배치된 자기량 검출부(50) 그리고 서로 결합되는 제 1 하우징(10)과 제 2 하우징(20)으로 구분되어 그 내부에 포지션 로터(40)와 자기량 검출부(50)를 수용하는 하우징을 포함한다. Fig. 1 is an exploded perspective view of a general torque sensor constituting an auxiliary power section of an electric steering system. The torque sensor 1 includes a
조향축은 조향 휠에 연결된 입력축(IS)과 (유니버설 조인트 및 감속기를 통하여) 휠에 연결된 출력축(OS)으로 구분된다. 입력축(IS)은 제 1 하우징(10)에 형성된 개구(11)를 통과하여 토크 로터(30)의 중앙부에 형성된 공간(31) 내에 고정적으로 위치하며, 출력축(OS)은 제 2 하우징(20)에 형성된 개구(21)를 통과하여 토크 로터(30)의 중앙부에 형성된 공간(31) 내에 고정적으로 위치한다. 여기서, 입력축(IS)과 출력축(OS)은 대응하는 종단부가 서로 결합된 상태이다. The steering shaft is divided into an input shaft (IS) connected to the steering wheel and an output shaft (OS) connected to the wheel (through the universal joint and reducer). The input shaft IS passes through the
자기량 검출부(50)는 다수의 홀 IC 칩(도시되지 않음)을 구비하고 있으며, 이 자기량 검출부(50)는 입력축(IS)의 회전 각도와 출력축(OS)의 회전 각도의 사이의 편차, 즉 조향 휠의 회전 각도와 휠의 회전 각도 사이의 편차에 의한 자기량의 변화를 감지한다. 자기량 검출부(50)는 자기량 변화를 제어부로 전달하며, 제어부는 이 신호를 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터를 제어하여 보조 동력을 조향축에 전달한다 (자기량 변화를 발생시키는 토크 로터와 포지션 로터의 세부 구성은 일반적인 것이며, 따라서 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다). The magnetic
위에서 설명한 바와 같이, 도 1에 도시된 구조의 토크 센서(1)에서는 서로 결합된 상태의 제 1 하우징(10)과 제 2 하우징(20) 내에 (중앙부 공간(41)에 토크 로터(30)가 수용되어 있는) 포지션 로터(40)가 위치하고 있으며, 따라서 포지션 로터(40)와 각 하우징(10 및 20)의 내부면 간에 유격이 존재한다. 1, the torque sensor 1 has a
포지션 로터(40)와 제 1 및 제 2 하우징(10 및 20)의 내부면 간에 유격이 존재하는 상태 및 차량의 주행시 발생하는 진동으로 인하여 포지션 로터(40)가 결합된 제 1 및 제 2 하우징(10 및 20) 내에서 흔들릴 수 있으며, 이는 소음 발생의 원 인으로 작용한다.The first and second housings (10, 20), to which the position rotor (40) is coupled due to the presence of clearance between the position rotor (40) and the inner surfaces of the first and
특히, 이러한 유격으로 인하여 포지션 로터(40)가 하우징(10 및 20) 내에서 견고하게 고정된 상태를 유지하지 못하기 때문에 자기량 변화를 이용한 토크의 정확한 측정이 어려우며, 따라서 토크 센서(1)의 기능 및 신뢰성을 저하시킬 수 있다. In particular, since the
본 발명은 스티어링 시스템의 토크 센서가 갖고 있는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 포지션 로터가 하우징 내에서 흔들림 없이 견고하게 고정된 상태를 유지할 수 있는 구조를 갖는 토크 센서를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a torque sensor having a structure in which a position rotor can be firmly fixed in a housing without shaking.
위와 같은 목적을 구현하기 위한, 본 발명의 한 실시예에 따른 스티어링 시스템의 토크 센서는 입력축이 관통하는 제 1 하우징; 출력축이 관통하며, 제 1 하우징과 결합되어 소정의 공간을 형성하는 제 2 하우징; 제 1 및 제 2 하우징 사이의 내부 공간에 배치되며, 중앙부에 관통로가 형성되어 있어 관통로 내에서 입력축과 출력축의 종단부가 연결되는 포지션 로터; 및 제 1 및 제 2 하우징 중 어느 한 하우징의 내부면과 포지션 로터의 저면 사이에 배치되어 또 다른 하우징을 향하여 포지션 로터에 탄성력을 가하는 탄성 수단을 포함한다. In order to achieve the above object, a torque sensor of a steering system according to an embodiment of the present invention includes a first housing through which an input shaft passes; A second housing through which an output shaft passes and which is coupled with the first housing to form a predetermined space; A position rotor disposed in an inner space between the first and second housings and having a through passage formed at a central portion thereof and connecting the input shaft and the output shaft end portion in the through passage; And an elastic means disposed between the inner surface of the housing and the bottom surface of the position rotor to apply an elastic force to the position rotor toward the other housing.
여기서, 탄성 수단은 압축 코일 스프링 또는 소정의 두께 및 탄성을 갖는 링형 고무 부재일 수 있다.Here, the elastic means may be a compression coil spring or a ring-like rubber member having a predetermined thickness and elasticity.
본 발명에 따른 토크 센서는 어느 한 하우징의 내면과 포지션 로터 사이에 유격(간격)이 발생하지 않으며, 또한 또 다른 하우징과 포지션 로터 사이에는 압축 코일 스프링이 위치하고 있어 포지션 로터는 하우징에 대하여 유동하지 않는다. 따라서, 양 하우징에 의하여 형성된 공간 내에서 포지션 로터는 유동(흔들림)하지 않아 소음이 발생되지 않으며, 특히 이로 인하여 토크 센서의 안정적인 그리고 신뢰성있는 기능을 얻을 수 있다. The torque sensor according to the present invention does not generate a clearance between the inner surface of the housing and the position rotor and the compression coil spring is positioned between the housing and the position rotor so that the position rotor does not flow with respect to the housing . Therefore, the position rotor does not flow (shake) in the space formed by both housings, so that no noise is generated, and in particular, a stable and reliable function of the torque sensor can be obtained.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 토크 센서의 분해 사시도로서, 본 발명의 실시예에 따른 토크 센서(100)는 상부 스테이터와 하부 스테이터로 구분되며, 중앙부의 공간(141) 내에 토크 로터(도시되지 않음)가 수용되어 있는 포지션 로터(140)와; 포지션 로터(140)의 주변에 배치된 자기량 검출부(150); 그리고 서로 결합되어 내부에 소정의 공간을 형성하는 제 1 하우징(110)과 제 2 하우징(120)을 포함한다. FIG. 2 is an exploded perspective view of a torque sensor according to an embodiment of the present invention. The
한편, 도 2에서는 조향 휠(도시되지 않음)에 연결된 입력축(IS)과 휠(도시되지 않음)에 연결된 출력축(OS)으로 이루어진 조향축의 일부만을 도시하였으며, 입력축(IS)은 제 1 하우징(110)에 형성된 개구(111)를 통과하여 포지션 로터(140)의 중심부(즉, 토크 로터 중심부)에, 출력축(OS)은 제 2 하우징(120)에 형성된 개구 (도시되지 않음)를 관통하여 포지션 로터(140)의 중심부(즉, 토크 로터 중심부)에 위치하며, 입력축(IS)과 출력축(OS)은 대응하는 종단부가 서로 결합된 상태이다. 2 shows only a part of the steering shaft composed of the input shaft IS connected to the steering wheel (not shown) and the output shaft OS connected to the wheel (not shown), and the input shaft IS is connected to the
본 발명은 포지션 로터(140)와 제 2 하우징(120) 사이에 배치된 탄성 수단을 더 포함한다. 본 실시예에서 이용된 탄성 수단은 소정 직경의 압축 코일 스프링(160)으로서, 한 종단부는 포지션 로터(140)의 저면 외곽부에, 또 다른 종단부는 제 2 하우징(120)의 바닥면 외곽부에 각각 대응한다. 이 때, 제 1 및 제 2 하우징(110 및 120)을 각각 관통하여 포지션 로터(140) 내에 위치하는 입력축(IS)과 출력축(OS)은 압축 코일 스프링(160)과 접촉하지 않음은 물론이다. The present invention further includes an elastic means disposed between the position rotor (140) and the second housing (120). The elastic means used in this embodiment is a
이와 같은 구성 부재로 이루어진 토크 센서(100)를 조립하는 과정을 설명하면 다음과 같다. A process of assembling the
포지션 로터(140) 및 압축 코일 스프링(160)이 내부에 배치된 상태에서 제 1 하우징(110)과 제 2 하우징(120)을 결합한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 하우징(120)의 외주면에는 다수의 고리부가 그리고 제 1 하우징(110)의 외주면에는 다수의 후크가 형성되어 있으며, 따라서 제 1 하우징(110)과 제 2 하우징(120)은 견고하게 결합된다. The
제 1 하우징(110)과 제 2 하우징(120)의 결합에 따라서, 제 1 하우징(110), 포지션 로터(140), 압축 코일 스프링(160) 그리고 제 2 하우징(120)은 서로 적층된 상태이다. 이러한 배치 상태, 즉 압축 코일 스프링(160)이 포지션 로터(140)의 저면과 제 2 하우징(120)의 바닥면 사이에 위치한 상태에서, 압축 코일 스프링(160)의 탄성력은 제 1 하우징(110)을 향하여 작용한다.The
따라서, 포지션 로터(140)의 제 2 하우징 대응부가 압축 스프링(160)과 항상 접촉하는 상태이며, 압축 코일 스프링(160)의 탄성력에 의하여 포지션 로터(140)는 제 1 하우징(110)의 내부면과 항상 접촉한 상태를 유지한다.The
결과적으로, 이러한 구조의 토크 센서(100)에서는 제 1 하우징(110)의 내면과 압축 코일 스프링(160)의 탄성력이 작용하는 포지션 로터(140) 사이에 유격(간격)이 발생하지 않으며, 또한 제 2 하우징(120)과 포지션 로터(140) 사이에는 압축 코일 스프링(160)이 위치하고 있어 포지션 로터(140)는 제 2 하우징(120)에 대하여 유동하지 않는다. 따라서, 결합된 제 1 및 제 2 하우징(110 및 120)에 의하여 형성된 공간 내에서 포지션 로터(140)는 유동(흔들림)하지 않아 소음이 발생되지 않으며, 특히 이로 인하여 토크 센서(100)의 안정적인 그리고 신뢰성있는 기능을 얻을 수 있다. As a result, in the
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The foregoing description of the preferred embodiments of the present invention has been presented for purposes of illustration and various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention, And additions should be considered as falling within the scope of the following claims.
예를 들어, 위의 실시예에서는 제 1 하우징(100)을 향하여 포지션 로터(140)에 탄성력을 제공하는 수단으로서 압축 코일 스프링(160)을 예를 들어 설명되었지만, 탄성 수단이 제 2 하우징(120)과 접촉한 상태에서 포지션 루터를 제 1 하우징(110)을 향하여 가압할 수 있다면, 이에 제한되지 않는다. For example, in the above embodiment, although the
즉, 탄성 수단으로서 소정의 두께 및 탄성을 갖는 링(ring)형 고무 부재를 이용할 수 있으며, 이때 외력에 의하여 변형된 고무 부재가 출력축(OS)과 접촉하는 것을 방지하기 위하여 제 2 하우징(120)의 바닥면의 내측, 즉 출력축(OS)이 통과하는 개구 주변에 소정 높이의 턱부(도 2의 121)를 구성하는 것이 바람직하다. That is, a ring-shaped rubber member having a predetermined thickness and elasticity may be used as the elastic means. In order to prevent the rubber member deformed by the external force from contacting the output shaft OS, the
또한, 도 2에서는 탄성 수단(압축 코일 스프링)이 출력축(OS)이 관통하는 제 2 하우징(120)의 바닥면과 포지션 로터(140)의 저면 사이에 배치되어 있음을 도시하고 있지만, 입력축(IS)이 관통하는 제 1 하우징(110)의 바닥면과 포지션 로터(140)의 상부면 사이에 배치될 수 있음은 물론이다. 2 shows that the resilient means (compression coil spring) is disposed between the bottom surface of the
도 1은 일반적인 토크 센서의 분해 사시도.1 is an exploded perspective view of a general torque sensor.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 토크 센서의 분해 사시도.2 is an exploded perspective view of a torque sensor according to an embodiment of the present invention;
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Legal Events
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20150901 Patent event code: PE09021S01D |
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