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KR20130128549A - 앵글센서 - Google Patents

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Publication number
KR20130128549A
KR20130128549A KR1020120052340A KR20120052340A KR20130128549A KR 20130128549 A KR20130128549 A KR 20130128549A KR 1020120052340 A KR1020120052340 A KR 1020120052340A KR 20120052340 A KR20120052340 A KR 20120052340A KR 20130128549 A KR20130128549 A KR 20130128549A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sub
gear
housing
main
angle sensor
Prior art date
Application number
KR1020120052340A
Other languages
English (en)
Inventor
이창환
이영욱
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020120052340A priority Critical patent/KR20130128549A/ko
Priority to CN201610222008.1A priority patent/CN105865679B/zh
Priority to US13/894,480 priority patent/US9109965B2/en
Priority to CN201310180040.4A priority patent/CN103424218B/zh
Priority to EP13167843.5A priority patent/EP2664906B1/en
Priority to JP2013103768A priority patent/JP2013242312A/ja
Publication of KR20130128549A publication Critical patent/KR20130128549A/ko
Priority to US14/755,843 priority patent/US9500543B2/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column
    • B62D15/022—Determination of steering angle by measuring on the steering column on or near the connection between the steering wheel and steering column
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2304/00—Optimising design; Manufacturing; Testing
    • B60Y2304/01—Minimizing space with more compact designs or arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/307—Torque sensors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 앵글센서는, 조향 입력축과 출력축 사이에 배치되어, 조향 입력축 및 출력축의 각도를 측정할 수 있는 앵글센서로서,하우징; 중앙에 결합되는 상기 조향 입력축과 출력축으로 구성되는 회전축의 회전에 연동 회전하는 메인 기어; 상기 메인 기어와 기어 결합되는 제 1 서브 기어; 및 상기 제 1 서브기어와 기어 결합되는 제 2 서브 기어;를 포함하며, 상기 메인 기어와 제 1 및 제 2 서브기어는 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 메인 기어가 1회전 할 때, 상기 제 2 서브 기어가 4 내지 8회전 하는 것을 특징으로 한다.

Description

앵글센서{Angle Sensor}
본 발명은 회전축의 회전각을 측정할 수 있는 앵글센서에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향의 안정성을 보장하기 위한 장치로 별도의 동력으로 보조하는 보조 조향장치가 사용된다. 기존에는 이와 같은 보조 조향장치를 유압을 이용한 장치로 사용하였으나, 최근에는 동력의 손실이 적고 정확성이 우수한 전동식 조향장치(EPS, Electronic Power Steering System}가 사용된다.
상기와 같은 전동식 조향장치는 차속센서, 토크센서 및 앵글센서 등에서 감지한 운행조건 및 운전자 조작정보에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.
차속센서는 운행중인 자동차의 운행 속도를 감지하고, 토크센서(Torque Sensor)는 조향축에 가해지는 토크를 감지하여 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하고, 앵글센서(Angle Sensor)는 조향축의 회전각에 비례하는 전기신호를 출력하는 장치이다. 최근에는 이들 센서들 중, 운전자의 스티어링 휠 조작정보를 감지하는 토크센서와 앵글센서를 하나의 센서로 구성하는 장치로서 토크앵글센서(TAS)가 제안되어 그 사용이 증가하고 있다.
토크앵글센서는 케이스의 내부에 로터와 스테이터가 마련되고, 로터에 설치된 메인 기어와 상기 메인 기어와 치합되는 적어도 2개의 서브 기어를 구비한다. 토크센서의 경우 로터의 외주면을 따라 마그네트가 배치되고 그 외주면에 마그네트의 극성에 대응하는 돌출편을 가진 스테이터가 배치됨으로써 상호 회전량의 차이에 따라 자기량을 검출하여 입력축과 출력축의 토크를 검출하여 전자 제어장치로 전송한다. 앵글센서의 경우 운전자가 조향휠을 회전시킴에 따라 조향축에 부착된 메인 기어가 이에 연동하여 회전하면서 회전각도의 차이가 발생하게 되고, 이때 메인 기어에 치합된 서브 기어들에 부착된 마그네트의 자기장과 회전방향을 자기소자가 인식하여 신호를 전자제어장치로 전송한다. 상기 자기소자는 일반적으로 자기저항소자(AMR IC)와 홀 소자(HALL IC)가 많이 사용된다.
한편, 메인기어의 1회전 당 서브 기어의 회전수가 2회전 가량되는 일반적인 앵글센서의 경우, 상기 서브 기어의 1회전당 최대 오차가 1도 가량 나올 수 있기 때문에, 앵글센서가 출력하는 전체 비선형 각도(Angle Non-linearity)의 영향을 줄일 수 있는 알고리즘이 제어부에 설치될 필요가 있으며, 이와 같은 오차를 최소화할 수 있는 앵글센서의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 메인 기어와 서브 기어의 잇수를 줄여 메인 기어와 서브 기어를 보다 소형으로 구성하면서, 서브 기어들의 배치 위치를 최적화하여, 제품소형화가 가능하도록 구조가 개선된 앵글센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 서브 기어의 회전수 최적화를 통해, 앵글센서의 오차를 줄여, 출력 선형성(linearity)을 향상시킨 앵글센서를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 앵글센서는, 조향 입력축과 출력축 사이에 배치되어, 조향 입력축 및 출력축의 각도를 측정할 수 있는 앵글센서로서,하우징; 중앙에 결합되는 상기 조향 입력축과 출력축으로 구성되는 회전축의 회전에 연동 회전하는 메인 기어; 상기 메인 기어와 기어 결합되는 제 1 서브 기어; 및 상기 제 1 서브기어와 기어 결합되는 제 2 서브 기어;를 포함하며, 상기 메인 기어와 제 1 및 제 2 서브기어는 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 메인 기어가 1회전 할 때, 상기 제 2 서브 기어가 4 내지 8회전 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 서브기어는 메인기어 1회전 당 4회전 하는 것이 바람직하며, 상기 메인 기어 및 제 1 서브 기어의 회전수의 비율은 1:3.7778으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 메인 기어의 잇수는 68개, 제 1 서브 기어의 잇수는 18개, 제 2 서브 기어의 잇수는 17개로 형성될 수도 있다.
상기 하우징은, 상기 메인 기어가 설치되는 메인 하우징; 및 상기 메인 하우징의 일단에 돌출 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 서브 기어가 설치되는 서브 하우징;을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 메인 하우징은, 상기 메인 기어의 지름보다 큰 지름을 가지며, 평면이 원형이 되도록 형성되고, 바람직하게는 상기 메인 기어와 대응되는 크기의 내부 공간을 가지는 원통형상으로 마련되는 것이 좋다.
상기 서브 하우징은, 상기 메인 하우징의 일측 벽면으로부터 연장 형성되며, 상기 메인 하우징보다 작은 체적을 가지며, 바람직하게는, 상기 메인 하우징의 반지름보다 작은 크기의 폭을 가지는 직육면체 형상으로 마련될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 서브 기어는 몸체에 마그네트가 설치되며, 상기 서브 하우징의 상기 제 1 및 제 2 서브 기어에 설치된 마그네트를 마주보는 면에는, 상기 마그네트의 자기력을 감지하는 자기소자가 설치될 수 있다.
이때, 상기 자기소자는, 자기저항소자(AMR IC) 및 홀 소자(Hall IC) 중 어느 하나로 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 토크앵글센서는, 조향 입력축과 출력축 사이에 배치되어, 조향 입력축 및 출력축의 토크와 앵글을 한번에 측정할 수 있는 토크앵글센서로서, 메인 하우징과 서브 하우징으로 구성되는 하우징; 상기 메인 하우징에 설치되며, 중앙에 결합되는 조향 입력축과 출력축으로 구성되는 회전축의 회전에 연동 회전하는 메인 기어; 상기 서브 하우징에 설치되며, 상기 메인 하우징과 서브 하우징의 연결부에서 상기 메인 기어와 기어 결합되는 제 1 서브 기어; 상기 서브 하우징에 설치되며, 상기 서브 하우징의 내부에서 상기 메인기어 및 상기 제 1 서브 기어 중 어느 하나와 기어 결합되는 제 2 서브 기어; 상기 메인 하우징에 상기 메인 기어가 설치된 회전축과 동축이 되도록 설치되는 토크 마그네트; 및 상기 서브 하우징에 마련되어, 상기 토크 마그네트의 자속 변화를 감지하는 토크 감지센서;를 포함하며, 상기 메인 기어가 1회전 할 때, 상기 제 2 서브기어는 4 내지 8회전 하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 상기 메인 기어의 잇수는 68개, 제 1 서브 기어의 잇수는 18개, 제 2 서브 기어의 잇수는 17개로 형성될 수 있다.
상기 메인 하우징은, 상기 메인 기어의 지름보다 큰 지름을 가지며, 평면이 원형이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인 하우징은, 상기 메인 기어와 대응되는 크기의 내부 공간을 가지는 원통형상으로 마련될 수 있다.
상기 서브 하우징은, 상기 메인 하우징의 일측 벽면으로부터 연장 형성되며, 상기 메인 하우징의 반지름보다 작은 크기의 폭을 가지는 직육면체 형상으로 마련될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 서브 기어는 몸체에 마그네트가 설치되며, 상기 서브 하우징의 상기 제 1 및 제 2 서브 기어에 설치된 마그네트를 마주보는 면에는, 상기 마그네트의 자기력을 감지하는 자기소자가 설치되고, 상기 자기소자는, 자기저항소자(AMR IC) 및 홀 소자(Hall IC) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 앵글센서를 구성하는 메인 기어와 서브 기어의 잇수가 줄기 때문에, 기어의 크기를 종래 대비 작게 형성할 수 있고, 메인 기어와 서브 기어를 서로 다른 하우징에 배치하므로, 앵글센서를 구성하는 하우징을 소형화 할 수 있기 때문에, 앵글센서의 소형화에 유리하다.
또한, 본 발명은 서브 기어의 회전수가 기존 대비 증가하도록 구성되므로, 서브 기어의 1회전 당 누적되는 비선형성(Non-Linearity)에 대한 자기소자의 자체 에러 비율을 기존에 비해 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 토크앵글센서의 구성을 개략적으로 도시한 도면, 그리고,
도 2는 도 1의 메인기어와 제 1 및 제 2 서브기어의 연결구조를 도시한 도면 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 앵글센서 및 토크앵글센서를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 토크앵글센서의 구성을 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 도 1의 메인기어와 제 1 및 제 2 서브기어의 연결구조를 도시한 도면 이다. 본 발명은 앵글센서에 관한 것이지만, 최근에는 회전축의 각도만을 측정하는 단일 센서보다는, 회전축의 토크와 회전 각도를 동시에 측정할 수 있는 복합센서가 각광을 받기 때문에, 본 발명은 토크와 앵글 정보를 동시에 측정할 수 있는 토크앵글센서를 기준으로 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 토크앵글센서는 토크센서부와 앵글센서부로 구성되며, 입력축(113)과 출력축(114)과 각각 연결될 수 있다. 이때, 상기 입력축(113)은 운전자의 스티어링휠을 회전시키는 힘에 의해 회전하고, 출력축(114)은 차량의 전륜과 연결되어 상기 입력축으로부터 힘을 전달받아 회전할 수 있다.
토크센서부는 티쓰(111)와 토크 마그네트(112)로 구성된다. 상기 티쓰(111)는, 스테이터에 일체로 형성될 수 있으며, 상기 입력축(113)과 함께 회전하는 상기 토크 마그네트(112)의 외주 측에 일정 간격 이격 배치되어 토크 마그네트(112)의 회전에 따른 자계의 변화는, 상기 스테이터에 결합된 콜렉터(120)를 이용하여 수집할 수 있다.
상기 토크 마그네트(112)는 대략 링 형상으로 마련될 수 있으며, 그 외주면에는 N극과 S극이 교번 배치되어, 상기 입력축(113)의 회전에 연동하여, 상기 토크 마그네트(112)가 회전할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 콜렉터(120)에서 수집된 자기정보는 자기소자(130)에 감지되어, 상기 입력축(113)의 토크를 감지할 수 있다. 이때, 상기 자기소자(130)는 홀 소자(Hall IC)로 구성되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 자기저항 소자(AMR IC)로 구성될 수도 있다. 상기 자기소자(130)는 소정의 인쇄회로기판(131)에 고정 결합되는 것이 바람직하다.
앵글센서부는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(10) 내부에 설치되는 메인 기어(20) 및 서브 기어(30)로 구성될 수 있다.
하우징(10)은 상기 메인 기어(20)가 설치되는 메인 하우징(11)과, 상기 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)가 설치되는 서브 하우징(12)으로 구획되어 마련되는 것이 좋다.
메인 하우징(11)은 상기 메인 기어(20)의 지름보다 조금 큰 지름을 가지도록 형성되며, 도시된 바와 같이 평면이 대략 원형을 가지도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 메인 하우징(11)의 중앙에는 상기 입력축(113)과 출력축(114)이 통과할 수 있는 통공(13)이 형성되는 것이 바람직하다.
서브 하우징(12)은 상기 메인 하우징(11)의 일측 벽면과 연통되도록 형성되고, 상기 메인 하우징(11)과 서브 하우징(12)의 연결부에서 상기 메인 기어(20)와 제 1 서브 기어(31)가 서로 기어 결합될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 서브 하우징(12)의 형상은 다양하게 구성될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 서브 하우징(12)은 상기 메인 하우징(11)과 대응되는 두께를 가지도록 구성되며, 대략 직육면체가 되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 서브 하우징(12)의 폭은 상기 메인 하우징(11)의 지름보다 작게 형성되는 것이 좋으며, 바람직하게는 상기 메인 하우징(11)의 반지름과 대응되도록 구성될 수도 있다.
한편, 메인 기어(20)는 상기 입력축(113) 및/또는 출력축(114)과 함께 회전하는 링 형상으로 마련될 수 있고, 상기 서브 기어(30)는 상기 메인 기어(20)에 연동하여 회전하는 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)로 구성될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 서브기어(31)(32)에는 도 1에 도시된 바와 같이 마그네트(31a)가 설치되고, 상기 마그네트(31a)와 대응되는 하우징(10)(도 2 참조)에는 상기 마그네트(31a)의 자기력을 감지하는 자기소자(31b)가 설치될 수 있다. 상기 자기소자(31b)는, 자기저항소자(AMR IC) 또는 홀 소자(Hall IC)로 구성될 수 있다. 상기 자기소자(31b)는 상기 마그네트(31a)와 마주보는 면에 배치될 필요가 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)의 일부를 구성하는 서브 하우징(12)의 바닥면에 설치되는 것이 좋다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 메인 기어(20)와 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32) 각각은 서로 기어 결합되어, 상기 메인 기어(20)의 회전에 연동하여, 상기 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)가 회전하는 것도 가능하다. 즉, 상기 메인 기어(20)가 회전하면, 상기 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)는 개별적으로 상기 메인 기어(20)와 기어 결합되므로, 상기 메인 기어(20)의 회전에 연동하여 개별적으로 회전할 수 있는데, 만일 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)의 기어 잇수를 동일하게 구성하면, 메인 기어(20)의 회전에 대하여 동일한 회전수로 작동할 수 있으며, 서로 다른 기어 잇수를 가진다면, 각각의 기어비에 따라 회전수가 달라질 수 있다. 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)의 회전수의 비율은 필요에 따라 가변될 수 있다.
메인 기어(20) 및 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)로 구성되는 서브 기어(30)는 동일한 종류의 기어로 구성되는 것이 좋은데, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 기어들(20)(31)(32)은 모두 스퍼기어(spur gear)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 메인 기어(20)와 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)는 일정 비율의 잇수를 가지도록 형성되는데, 메인 기어(20)의 1회전에 대하여, 상기 제 2 서브 기어(32)의 회전수는 4 내지 8회전 이내로 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 메인 기어(20)와 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)의 잇수에 따른 기어 회전수의 비는 1:3.7778:4로 마련되어, 메인 기어(20)의 1회전에 대하여 제 2 서브 기어(32)가 4회전하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 메인 기어(20)는 68개의 기어 잇수를 가지고, 제 1 서브 기어(31)는 18개, 제 2 서브 기어(32)는 17개를 가질 수 있다.
종래에는, 메인 기어(20)와 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32) 사이의 기어비는 1:1.7778:2로 설정되어 메인 기어(20)의 1회전 시 제 2 서브 기어(32)가 2회전하고, 상기 메인 기어(20)와 서브 기어들(31)(32) 사이의 주기는 1,620도로 구성하여 사용하였으나, 상기한 본 발명에서는, 상기 기어들 사이의 주기는 동일하게 1,620도의 주기를 유지하면서, 상기 메인 기어(20)와 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)의 잇수에 따른 기어 회전수의 비는 1:3.7778:4로 변경하여, 상기 메인 기어(20)의 1회전 시 제 2 서브 기어(32)가 4회전 하도록 구성하였다.
이때, 상기 기어들 사이의 주기를 1,620도로 고정한다는 의미는, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 1,620도 메인 기어(20)와 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)를 회전시켰을 경우, 최초 위치로 상기 메인 기어(20)와 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)가 돌아온다는 의미로, 이 범위 내에서 본 발명에 의한 앵글센서가 사용 가능함을 의미하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 각 기어들 사이의 주기는 종래구성과 동일하게 유지되므로, 기존 제품의 오차보정을 위해 제어부에 인스톨된 프로그램 변경 없이 본 발명에 의한 개선된 토크앵글센서를 바로 교체하여 사용 가능하다.
또한, 상기한 바와 같이 메인 기어(20)에 대한 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)의 잇수를 축소하면서 회전수를 증가시키면, 메인 기어(20)와 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)의 전체적인 크기를 줄일 수 있기 때문에, 보다 소형화된 앵글센서를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 출력의 파인 게인(Fine Gain)을 담당하는 제 2 서브 기어(32)와 메인 기어(20)의 회전수의 비율이 기존 2회전에서 4회전으로 2배 증가하기 때문에, 자기소자에서 측정되는 데이터량이 2배 증가하므로, 측정 오차를 50% 가량 줄일 수 있다.
한편, 상기 제 2 서브 기어(32)는 상기 메인 기어(20)의 1회전에 대하여, 2n의 회전수 비율로 회전하는 것이 좋다. 그러나, 상기 제 2 서브 기어(32)의 회전수를 지나치게 크게 형성할 경우, 상기 제 2 서브 기어(32)의 크기가 지나치게 작게 형성되어, 기어의 제작이 어려워지는 문제점이 있기 때문에, 상기 제 2 서브 기어(32)는 최대 8회전(23) 하도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 바와 같이, 토크앵글센서에 본 발명이 적용될 경우, 상기 하우징(10)은 토크앵글센서의 외관을 형성하는 케이스로 사용 가능하므로, 상기 메인 기어(20)는 스테이터의 하측에 설치될 수 있으며, 상기 메인 기어(20)와 동일한 평면 상에 상기 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)가 배치될 수 있다. 일반적으로, 서브 기어를 도시된 바와 같이 2개를 배치하는 이유는, 효과적인 회전량 차이를 구현하기 위한 것이므로, 설계상 필요할 경우 한 개 또는 세 개 이상이 배치될 수 있음은 물론이다.
한편, 위에서는 이해를 돕기 위해 토크앵글센서에 본 발명을 적용한 구성을 예시로 하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한 되는 것이 아니다. 즉, 상기한 바와 같이 토크센서 등과 함께 결합되는 토크앵글센서(TAS, Torque Angle Sensor)는 물론, 토크인덱스센서(TIS, Torque Index Sensor)와 같은 복합센서에도 적용 가능하며, 토크센서가 제외된 순수하게 회전축의 회전 각도만을 계산하기 위한 앵글센서(Angle Sensor)에도 적용 가능하다.
예컨대, 상기한 구성을 토크 인덱스 센서와 같은 복합 센서에 적용할 경우, 도시하지는 않았지만, 인덱스 마그네트는 상기 메인 하우징(11) 내부의 출력축(114)과 연동하는 위치로서, 상기 메인 기어(20)의 하측에 배치될 수 있으며, 상기 인덱스 마그네트의 1회전을 감지하는 인덱스 센서는 서브 하우징(11) 측에 설치될 수 있다.
이상과 같이 앵글센서부를 구성하면, 제 2 서브 기어(32)의 회전수가 기존의 2회전에서 4회전으로 2배 증가하기 때문에, 비선형성(Non-Linearity)에 대한 상기 홀 소자의 자체 에러 비율은 기어 회전 비에 따라 감소하기 때문에, 앵글센서부의 출력값의 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)의 잇수가 기존 대비 줄어들면서, 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)의 크기도 함께 소형화 되므로, 앵글센서부의 크기의 소형화에 유리하다. 즉, 메인 기어(20)는 메인 하우징(11)에, 제 1 및 제 2 서브 기어(31)(32)는 상기 메인 하우징(11)과 별도의 공간부를 형성하는 서브 하우징(12)에 수용되므로, 상기 메인 하우징(11)의 지름을 최소화할 수 있기 때문이다.
이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
10; 하우징 11; 메인 하우징
12; 서브 하우징 20; 메인 기어
31; 제 1 서브 기어 31a; 마그네트
31b; 자기소자 32; 제 2 서브 기어
111; 티쓰 112; 토크 마그네트
120; 콜렉터 130; 자기소자

Claims (20)

  1. 조향 입력축과 출력축 사이에 배치되어, 조향 입력축 및 출력축의 각도를 측정할 수 있는 앵글센서로서,
    하우징;
    중앙에 결합되는 상기 조향 입력축과 출력축으로 구성되는 회전축의 회전에 연동 회전하는 메인 기어;
    상기 메인 기어와 기어 결합되는 제 1 서브 기어; 및
    상기 메인 기어 및 상기 제 1 서브기어 중 어느 하나와 기어 결합되는 제 2 서브 기어;를 포함하며,
    상기 메인 기어와 제 1 및 제 2 서브기어는 상기 하우징의 내부에 설치되고,
    상기 메인 기어가 1회전 할 때, 상기 제 2 서브 기어는 4 내지 8회전 하는 앵글센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 기어가 1회전 할 때, 상기 제 2 서브 기어는 4회전 하는 앵글센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 기어 및 제 1 서브 기어의 회전수의 비율은 1:3.7778인 앵글센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 기어의 잇수는 68개, 제 1 서브 기어의 잇수는 18개, 제 2 서브 기어의 잇수는 17개인 앵글센서.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은,
    상기 메인 기어가 설치되는 메인 하우징; 및
    상기 메인 하우징의 일단에 돌출 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 서브 기어가 설치되는 서브 하우징;을 포함하는 앵글센서.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 하우징은,
    상기 메인 기어의 지름보다 큰 지름을 가지는 내부 공간부를 가지며, 상기 서브 하우징과 연통되는 연결부를 가지는 앵글센서.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 메인 하우징은,
    상기 메인 기어와 대응되는 크기의 내부 공간을 가지는 원통형상으로 마련되는 앵글센서.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 서브 하우징은,
    상기 메인 하우징의 일측 벽면으로부터 연장 형성된 별도 구획부로 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 서브 기어의 체적보다는 크고, 상기 메인 하우징보다는 작은 체적을 가지는 앵글센서.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 서브 하우징은,
    상기 메인 하우징의 반지름보다 작은 크기의 폭을 가지는 앵글센서.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 서브 하우징은,
    상기 메인 하우징과 대응되는 두께를 가지며, 직육면체 형상으로 마련되는 앵글센서.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 서브 기어는 몸체에 마그네트가 설치되며,
    상기 서브 하우징의 상기 제 1 및 제 2 서브 기어에 설치된 마그네트를 마주보는 면에는, 상기 마그네트의 자기력을 감지하는 자기소자가 설치되는 앵글센서.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 자기소자는,
    자기저항소자(AMR IC) 및 홀 소자(Hall IC) 중 어느 하나인 앵글센서.
  13. 조향 입력축과 출력축 사이에 배치되어, 조향 입력축 및 출력축의 토크와 앵글을 한번에 측정할 수 있는 토크앵글센서로서,
    메인 하우징과 서브 하우징으로 구성되는 하우징;
    상기 메인 하우징에 설치되며, 중앙에 결합되는 조향 입력축과 출력축으로 구성되는 회전축의 회전에 연동 회전하는 메인 기어;
    상기 서브 하우징에 설치되며, 상기 메인 하우징과 서브 하우징의 연결부에서 상기 메인 기어와 기어 결합되는 제 1 서브 기어;
    상기 서브 하우징에 설치되며, 상기 서브 하우징의 내부에서 상기 메인기어 및 상기 제 1 서브 기어 중 어느 하나와 기어 결합되는 제 2 서브 기어;
    상기 메인 하우징에 상기 메인 기어가 설치된 회전축과 동축이 되도록 설치되는 토크 마그네트; 및
    상기 서브 하우징에 마련되어, 상기 토크 마그네트의 자속 변화를 감지하는 토크 감지센서;를 포함하며,
    상기 메인 기어가 1회전 할 때, 상기 제 2 서브기어는 4 내지 8회전 하는 토크앵글센서.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 메인 기어가 1회전 할 때, 상기 제 2 서브 기어는 4회전 하는 토크앵글센서.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 메인 기어 및 제 1 서브 기어의 회전수의 비율은 1:3.7778인 토크앵글센서.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 메인 기어의 잇수는 68개, 제 1 서브 기어의 잇수는 18개, 제 2 서브 기어의 잇수는 17개인 토크앵글센서.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 메인 하우징은, 상기 메인 기어의 지름보다 큰 지름을 가지는 내부 공간부를 가지며, 상기 서브 하우징과 연통되는 연결부를 가지는 토크앵글센서.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 서브 하우징은,
    상기 메인 하우징의 반지름보다 작은 크기의 폭을 가지며, 상기 메인 하우징의 일측 벽면으로부터 연장 형성되는 직육면체 형상을 가지는 토크앵글센서.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 서브 기어는 몸체에 마그네트가 설치되며,
    상기 서브 하우징의 상기 제 1 및 제 2 서브 기어에 설치된 마그네트를 마주보는 면에는, 상기 마그네트의 자기력을 감지하는 자기소자가 설치되는 앵글센서.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 자기소자는,
    자기저항소자(AMR IC) 및 홀 소자(Hall IC) 중 어느 하나인 앵글센서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150075878A (ko) * 2013-12-26 2015-07-06 엘지이노텍 주식회사 토크 앵글 센서
KR20180071831A (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 엘지이노텍 주식회사 스테이터 홀더
CN114151675A (zh) * 2021-12-29 2022-03-08 广西英伦信息技术股份有限公司 一种基于5g信号的智能终端定位装置

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