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KR-102960223-B1 - APPARATUS FOR SENSING

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Abstract

실시예는 마그넷을 포함하는 로터; 상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터; 상기 스테이터와 대응되도록 배치되는 콜렉터; 상기 콜렉터에 대응되도록 배치되는 센서; 및 상기 센서가 배치되는 기판을 포함하고, 상기 콜렉터는 플레이트부, 및 상기 플레이트부에서 돌출되게 형성된 제1 레그와 제2 레그를 포함하고, 상기 플레이트부는 바디부, 및 상기 바디부에서 돌출되게 형성된 돌출부를 포함하고, 상기 제1 레그는 상기 돌출부의 일측에서 축 방향으로 연장되고, 상기 제2 레그는 상기 돌출부의 타측에서 축 방향으로 연장되는 센싱 장치를 개시한다. 이에 따라, 상기 센싱 장치는 두 개의 센서에 전달되는 마그넷 플럭스의 경로를 최적화하도록 형성된 콜렉터를 이용하여 토크에 대한 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Inventors

  • 양종엽

Assignees

  • 엘지이노텍 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20201217

Claims (12)

  1. 마그넷을 포함하는 로터; 상기 로터와 대응되도록 배치되는 스테이터; 상기 스테이터와 대응되도록 배치되는 콜렉터; 상기 콜렉터에 대응되도록 배치되는 센서; 및 상기 센서가 배치되는 기판을 포함하고, 상기 콜렉터는 플레이트부, 및 상기 플레이트부에서 돌출되게 형성된 제1 레그와 제2 레그를 포함하고, 상기 플레이트부는 바디부, 및 상기 바디부에서 돌출되게 형성된 돌출부를 포함하고, 상기 제1 레그는 상기 돌출부의 일측에서 축 방향으로 연장되고, 상기 제2 레그는 상기 돌출부의 타측에서 축 방향으로 연장되고, 상기 돌출부는 상기 바디부의 외측에서 반경 방향으로 돌출되게 하나가 형성되며, 상기 스테이터의 중심(C)과 상기 바디부의 중심(C1)을 지나는 가상의 선(L1) 상에 배치되는 센싱 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 각각은 상기 돌출부에서 축 방향으로 연장된 제1 영역, 상기 제1 영역의 단부에서 원주 방향 측으로 연장된 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 영역은 상기 센서와 마주보게 배치되는 센싱 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 레그의 제2 영역과 상기 제2 레그의 제2 영역은 서로 다른 방향으로 연장된 센싱 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 바디부는 축 방향으로 관통되게 형성된 제1 홀을 포함하며, 상기 제1 홀은 반경 방향으로 상기 돌출부와 오버랩되게 배치되는 센싱 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 선(L1) 상에 상기 돌출부의 중심(C2)이 배치되는 센싱 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 바디부의 내주면은 곡면으로 형성되고, 상기 제1 홀에 접하게 배치되는 가상의 접선 중 상기 곡면의 일측 단부를 지나는 가상의 접선(L2) 상에 상기 제1 레그와 상기 돌출부의 모서리가 배치되는 센싱 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 접선(L2) 상에 상기 모서리의 내측 꼭짓점(P2)이 배치되는 센싱 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 곡면은 소정의 곡률을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 곡률의 중심은 상기 로터의 회전 중심인 센싱 장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 바디부는 축 방향으로 관통되게 형성된 짝수 개의 제2 홀을 포함하며, 상기 제2 홀은 상기 제1 홀을 기준으로 회전 대칭되게 배치되는 센싱 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 중심(C)을 기준으로 상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 소정의 중심각(θ)을 형성하고, 반경 방향을 기준으로 상기 중심각(θ) 내에 상기 제1 레그가 배치되는 센싱 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 스테이터는 스테이터 홀더, 상기 스테이터 홀더의 외주면에 배치되는 스테이터 바디, 및 상기 스테이터 바디에 배치되는 한 쌍의 스테이터 투스를 포함하고, 상기 스테이터 투스는 링 형상의 스테이터 투스 바디, 및 상기 스테이터 투스 바디에서 축 방향으로 상호 이격되어 돌출되는 복수 개의 투스를 포함하며, 상기 스테이터 투스 바디는 상기 바디부와 마주보게 배치되는 센싱 장치.

Description

센싱 장치{APPARATUS FOR SENSING} 실시예는 센싱 장치에 관한 것이다. 차량의 조향 안정성을 확보하기 위해 별도의 동력을 이용하여 조향을 보조하는 조향장치가 차량에 사용될 수 있다. 특히, 동력의 손실이 적고 정확성이 우수한 전동식 조향장치(EPS, Electronic Power Steering System}가 차량에 사용된다. 상기 전동식 조향장치는 차속센서, 토크센서 및 앵글센서 등에서 감지한 운행조건 및 운전자 조작정보를 기반으로 전자제어장치(Electronic Control Unit)를 통해 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공할 수 있다. 그에 따라, 상기 전동식 조향장치는 운전자로 하여금 안전한 주행을 가능하게 한다. 상기 토크 센서는 토션바의 비틀림 정도를 측정하여 조향축에 걸리는 토크를 측정한다. 그리고 인덱스 센서는 출력축의 회전을 감지하여, 조향축의 각가속도를 측정한다. 여기서, 상기 토크 센서와 인덱스 센서는 함께 배치되어 일체로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 앵글센서는 로터의 회전에 연동하여 회전하는 메인 기어 및 상기 메인 기어에 치합하여 회동하는 서브 기어, 상기 서브 기어에 결합된 서브 마그넷 및 상기 서브 마그넷의 자력 변화를 감지하는 홀 아이씨(Hall IC) 등을 이용하여 조향 핸들의 조향각도를 측정한다. 상기 토크 센서는 하우징, 링 형상의 마그넷을 포함하는 로터, 스테이터, 한 쌍의 콜렉터 및 상기 콜렉터 사이에 배치되는 센서를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 토크 센서는 상기 마그넷의 회전에 따라 변화하는 마그넷 플럭스를 감지하고, 전기적인 신호를 출력함으로써, 토크를 측정할 수 있다. 여기서, 상기 센서로는 홀 아이씨(Hall IC)가 사용될 수 있다. 상기 콜렉터는 판 형상의 소재를 재단 및 절곡하여 형성할 수 있다. 그에 따라, 상기 콜렉터의 형상을 고려한 판형 소재의 재단에 의해 원자재 손실이 발생할 수 있다. 또한, 상기 콜렉터는 형상에 따라 상기 센서에 인가되는 마그넷 플럭스의 경로 차이를 유발할 수 있으며, 이러한 차이는 센서에서 감지되는 측정 정밀도에 영향을 미치게 된다. 따라서, 측정 정밀도를 향상시킴과 동시에 원자재 손실을 최소화하도록 제작된 콜렉터를 포함하는 센싱 장치의 개발이 요청되고 있는 실정이다. 도 1은 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 저면사시도이고, 도 3은 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 4는 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 평면도이고, 도 5는 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터를 나타내는 사시도이고, 도 6은 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터를 나타내는 평면도이고, 도 7은 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터를 나타내는 정면도이고, 도 8은 비교예에 따른 콜렉터를 나타내는 사시도이고, 도 9는 비교예에 따른 콜렉터를 나타내는 평면도이고, 도 10은 실시예에 따른 센싱 장치의 콜렉터에 의해 감지되는 와블(Wobble)과 비교예에 따른 콜렉터에 의해 감지되는 와블(Wobble)을 비교하는 그래프이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다. 실시예에 따른 센싱 장치는 조향축의 출력축(미도시)과 입력축(미도시) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 입력축은 제1 축이라 불릴 수 있고, 상기 출력축은 제2 축이라 불릴 수 있다. 도 1은 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 저면사시도이고, 도 3은 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 4는 실시예에 따른 센싱 장치를 나타내는 평면도이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 Y 방향은 축 방향을 의미할 수 있으며, X 방향은 반경 방향을 의미할 수 있다. 그리고, 상기 축 방향과 반경 방향은 서로 수직할 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 4에 도시된 도면 부호 'C'는 로터(100)와 스테이터(200)의 회전 중심을 나타낼 수 있다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 센싱 장치는 상기 입력축인 제1 축에 연결되는 로터(100), 상기 출력축인 제2 축에 연결되는 스테이터(200), 스테이터(200)에 대응되게 배치되는 한 쌍의 콜렉터(300), 상기 콜렉터(300)에 대응되게 배치되는 센서(400), 및 상기 센서(400)가 실장되는 회로기판(500)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 축에 연동하여 상기 로터(100)의 마그넷(130)이 회전함에 따라 마그넷 플럭스의 흐름이 변환될 수 있다. 그리고, 상기 스테이터(200)에 배치되는 스테이터 투스(230)와 상기 콜렉터(300)를 통해 상기 센서(400)는 방향과 세기가 달라진 마그넷 플럭스를 감지한 후, 이를 이용하여 전기적 신호를 출력할 수 있다. 이때, 상기 로터(100)의 마그넷(130)은 메인 마그넷 또는 드라이브 마그넷이라 불릴 수 있다. 또한, 상기 센싱 장치는 상기 스테이터(200)에 연동하여 회전하는 제1 기어(600), 상기 제1 기어(600)에 연동하여 회전하는 제2 기어(700), 상기 제2 기어(700)와 결합하는 마그넷(800), 및 상기 마그넷(800)과 대응되도록 배치되는 자기소자(900)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 자기소자(900)는 회로기판(500)에 배치될 수 있으며, 서브 마그넷 센싱 소자라 불릴 수 있다. 그리고, 상기 제1 기어(600)는 메인 기어라 불릴 수 있으며, 상기 제2 기어(700)는 서브 기어라 불릴 수 있다. 그리고, 상기 제2 기어(700)와 결합하는 마그넷(800)은 서브 마그넷이라 불릴 수 있다. 한편, 상기 센싱 장치는 하우징(미도시)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 하우징은 상기 센싱 장치의 외형을 형성하며, 각 구성 요소를 지지 및 보호할 수 있다. 상기 로터(100)는 상기 조향축 중 입력축인 제1 축과 연결될 수 있다. 여기서, 상기 입력축은 차량의 핸들과 연결된 조향축일 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 로터(100)는 스테이터(200)의 내측에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이때, 반경 방향을 기준으로 상기 로터(100)는 에어 갭(Air Gap)이 형성되게 상기 스테이터(200)와 이격되게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 내측이라 함은 반경 방향을 기준으로 중심(C)을 향하는 방향을 의미할 수 있고, 외측이라 함은 상기 내측에 반대되는 방향을 의미할 수 있다. 상기 로터(100)는 원통형의 로터 홀더(110), 상기 로터 홀더(110)의 외주면 일측에 배치되는 로터 바디(120), 및 로터 바디(120)에 결합된 마그넷(130)을 포함할 수 있다. 상기 로터 홀더(110)는 상기 제1 축과 결합할 수 있다. 그에 따라, 상기 로터 홀더(110)는 제1 축의 회전에 연동하여 회전할 수 있다. 상기 로터 홀더(110)는 원통 형상 또는 관 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 로터 홀더(110)의 하부측 단부는 상기 로터 바디(120)와 결합할 수 있다. 여기서, 로터 홀더(110)는 금속 재질로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 축이 끼움 고정될 수 있도록 일정 이상의 강도를 고려한 다른 재질이 이용될 수 있음은 물론이다. 상기 로터 바디(120)는 링 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 로터 바디(120)의 상면에는 세레이션이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 세레이션은 원점 세팅을 위한 외부 장치와 맞물릴 수 있으며, 요철 형상으로 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 또한, 상기 로터 바디(120)는 레진과 같은 합성 수지 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 로터 홀더(110)와 마그넷(130)은 사출 방식을 통해 형성되는 로터 바디(120)에 결합될 수 있다. 즉, 상기 로터 홀더(110)와 마그넷(130)은 상기 로터 바디(120)를 매개로 결합할 수 있으며, 상기 제1 축의 회전에 연동할 수 있다. 상기 마그넷(130)은 로터 바디(120)에 결합되며, 로터 홀더(110)의 회전에 연동되어 회전할 수 있다. 또한, 상기 마그넷(130)은 상기 로터 홀더(110)의 하부측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 마그넷(130)은 스테이터(200)의 투스(232)에 대응되게 배치될 수 있다. 예컨데, 반경 방향을 기준으로 상기 마그넷(130)은 스테이터(200)의 투스(232)의 내측에 마주보게 배치될 수 있다. 이때, 상기 마그넷(130)과 스테이터(200)의 투스(232) 사이에는 상기 에어 갭이 형성될 수 있다. 상기 스테이터(200)는 로터(100)의 외측에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 그리고, 상기 스테이터(200)는 출력축인 제2 축과 연결될 수 있다. 상기 스테이터(200)는 스테이터 홀더(210), 스테이터 바디(220), 스테이터 바디(220)의 상부와 하부에 각각 배치되는 한 쌍의 스테이터 투스(230)를 포함할 수 있다. 상기 스테이터 홀더(210)는 조향축 중 출력축인 제2 축에 연결될 수 있다. 그에 따라, 상기 스테이터 홀더(210)는 상기 제2 축의 회전에 연동하여 회전할 수 있다. 여기서, 상기 스테이터 홀더(210)는 금속 재질로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 상기 스테이터 홀더