KR20160029990A

KR20160029990A - Torque sensor unit

Info

Publication number: KR20160029990A
Application number: KR1020140119321A
Authority: KR
Inventors: 전창남
Original assignee: 대성전기공업 주식회사
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2016-03-16

Abstract

본 발명의 토크 센서는, 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서, 입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징: 입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 링을 포함하는 마그네트 유니트; 일부가 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어, 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 배치되고 상기 마그네트 유니트와의 자기 회로를 형성하는 컬렉터 유니트; 상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트;를 포함하고, 상기 컬렉터 유니트는: 상기 마그네트 링과 대향하여 회동 가능하게 배치되는 로워 컬렉터와, 상기 로워 컬렉터에 이격 배치되고 단부에 상기 토크 센서가 배치되고, 상기 하우징에 고정 배치되는 픽싱 컬렉터를 구비하고, 상기 로워 컬렉터는: 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 일단에 반경 방향 외주 상에 배치되는 링 형상의 로워 컬렉터 링과, 상기 로워 컬렉터 링의 단부로부터 연장 이격 형성되는 복수 개의 로워 컬렉터 티쓰를 구비하고, 상기 로워 컬렉터 티쓰는 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 반경 방향으로 형성되는 것으로 특징으로 하는 토크 센서 장치를 제공한다.A torque sensor of the present invention is disposed between an input shaft and an output shaft and senses a torque between an input shaft and an output shaft through a relative rotational displacement between an input shaft and an output shaft. The torque sensor device includes an input shaft and an output shaft, A housing capable of rotating relative to an input shaft and an output shaft: a magnet unit connected to one end of an input shaft and an output shaft, and including a magnet ring accommodated in the housing so as to be rotatable within the housing; A collector unit connected to one end of the other of the input shaft and the output shaft so as to be rotatable in the housing and to form a magnetic circuit with the magnet unit; And a sensing unit disposed on an outer circumferential side of the collector unit and sensing a magnetic field focused through the collector unit, wherein the collector unit includes: a lower collector arranged to be rotatable with respect to the magnet ring, And a picking collector which is disposed at a position spaced apart from the lower collector and on which the torque sensor is disposed and fixed to the housing, the lower collector having: an input shaft and an output shaft, And a plurality of lower collector teeth extending from the ends of the lower collector ring, wherein the lower collector tines are formed in a radial direction of the other of the input shaft and the output shaft And a torque sensor device.

Description

TORQUE SENSOR UNIT

본 발명은 토크 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입력축과 출력축을 구비하는 샤프트에 대한 인가 토크를 감지하는 토크 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a torque sensor, and more particularly, to a torque sensor for sensing an applied torque to a shaft having an input shaft and an output shaft.

일반적으로 차량의 주행 또는 정지시에 조향스티어링 휠을 회전시킴에 따라 노면과 접촉하고 있는 바퀴도 회전하게 된다. 즉, 상기 조향스티어링 휠을 좌측 방향 또는 우측 방향으로 회전시키게 되면 이와 동일한 방향으로 바퀴가 회전하게 된다. 그런데, 상기 바퀴는 노면과 접촉된 상태이기 때문에 상기 바퀴와 상기 노면 사이의 마찰력에 의해서 상기 조향스티어링 휠과 상기 바퀴의 회전비는 서로 상이하게 되어 운전자는 상기 조향스티어링 휠을 조작함에 있어 큰 힘을 필요로 하게 된다.Generally, as the steering steering wheel is rotated when the vehicle is running or stopped, the wheel in contact with the road surface also rotates. That is, when the steering wheel is rotated leftward or rightward, the wheel rotates in the same direction. Since the wheel is in contact with the road surface, the steering ratio between the steering steering wheel and the wheel is different from each other due to the friction between the wheel and the road surface, so that the driver needs a large force to operate the steering steering wheel. .

이와 같은 조향력을 보조하는 장치로서 파워 스티어링 시스템(PS;Power Steering System)이 구비되며, 파워 스티어링 시스템 중에서도 전동 모터를 이용하는 EPS 방식이 실생활에서 사용되는 승용 차량 등에서 적용 범위를 넓혀 가고 있다. A power steering system (PS) is provided as a device for assisting the steering force, and an EPS system using an electric motor among power steering systems is expanding its application range in passenger vehicles used in real life.

이와 같은 파워 스티어링 시스템에 있어 동력 보조를 위하여, 조향 스티어링 휠과 연결되는 입력축 측과 차륜 측과 연동하는 출력축 측 간의 토크 부하를 감지하기 위하여 양자 간의 회전각 편차를 측정하는 토크센서(Torque sensor)가 구비된다. In order to assist the power assist in such a power steering system, a torque sensor for measuring the rotational angle deviation between the input shaft side connected to the steering steering wheel and the output shaft side interlocked with the wheel side Respectively.

토크센서는 접촉방식과 비접촉식방식으로 크게 구분되는데, 접촉방식은 소음과 내구성의 저하문제로 인해 최근에는 비접촉식방식의 토크센서를 채택하고 있다. 또한, 비접촉식방식의 토크센서는 크게 자기저항 검출방식, 자기변형 검출방식, 정전용량 검출방식, 그리고 광학식 검출방식으로 구분된다.The torque sensor is largely classified into a contact type and a non-contact type. Recently, a non-contact type torque sensor is adopted as a contact type due to a problem of reduction in noise and durability. The non-contact type torque sensor is classified into a magnetoresistance detection method, a magnetostriction detection method, a capacitance detection method, and an optical detection method.

한편, 종래에 제공되고 있는 전기식 동력 조향장치에 구비된 자기저항 검출방식의 토크센서는, 운전자가 조작하게 되는 조향스티어링 휠이 입력 샤프트의 상단에 결합되고, 상기 입력 샤프트의 하단은 토션바(Torsion bar)에 의해 출력 샤프트의 상단과 연결된다. 그리고, 상기 출력 샤프트의 하단은 바퀴와 연결되고, 상기 토션바를 포함하는 상기 입력 샤프트의 하단과 상기 출력 샤프트의 상단은 그 외부에 하우징으로 보호된다. 또한, 상기 하우징의 내부에는 앞서 언급한 토크센서 및 동력수단이 설치된다. 여기서, 상기 입력 샤프트에는 일정한 간격마다 교차되는 극성을 갖는 영구마그네트가 구비된다. 그리고, 상기 입력 샤프트에 구비된 영구마그네트에 의해 자기 유도 발생이 가능한 강자성체의 물질로 영구마그네트의 극수에 상응하는 치차 구조물의 검출링이 출력 샤프트에 설치된다. 그리고, 상기 검출링에는 자기를 검출하는 센서가 연결되는 구조로 이루어진다. 이때, 입력 샤프트에 설치된 영구마그네트와 출력 샤프트에 설치된 치차 구조물의 검출링 사이에서 상대적인 비틀림에 의해 서로 대응하는 면적의 변화가 발생된다. 따라서, 상기 검출링에는 자력의 변화가 발생되고, 이 자력의 변화를 상기 센서가 검출하게 되어 출력 샤프트가 입력 샤프트에 대하여 비틀림이 발생된 각을 감지하게 된다.On the other hand, in the conventional torque sensor of the magnetic resistance detection system provided in the electric power steering apparatus, the steering steering wheel to be operated by the driver is coupled to the upper end of the input shaft, and the lower end of the input shaft is connected to a torsion bar bar to the top of the output shaft. The lower end of the output shaft is connected to a wheel, and the lower end of the input shaft including the torsion bar and the upper end of the output shaft are protected by a housing on the outside thereof. In addition, the above-mentioned torque sensor and power means are installed inside the housing. Here, the input shaft is provided with a permanent magnet having a polarity crossing at a constant interval. A detection ring of the gear structure corresponding to the number of poles of the permanent magnet is provided on the output shaft as a ferromagnetic substance which can be magnetically induced by the permanent magnet provided on the input shaft. The detection ring is connected to a sensor for detecting magnetism. At this time, a change in the area corresponding to each other is caused by the relative torsion between the permanent magnet installed on the input shaft and the detection ring of the gear structure provided on the output shaft. Therefore, a change in the magnetic force is generated in the detection ring, and the sensor detects the change in the magnetic force, so that the output shaft senses the angle at which the twist occurs with respect to the input shaft.

하지만, 종래 기술에 따른 비접촉 방식의 토크 센서는 구성요소가 과다하고 조립이 복잡하여 오작동 가능성이 증대되고, 제조 원가가 증대되었으며, 구성요소의 과다로 인한 내구 연한의 문제점이 노출되었다.However, the non-contact type torque sensor according to the related art has a problem that the malfunction is increased, the manufacturing cost is increased, and the durability problem due to the excessive component is exposed because the components are excessive and the assembly is complicated.

또한, 종래 기술의 경우 영구자석과 이에 대응하는 두 개의 투쓰링이 서로 엇갈려 설치되어 누설 자속이 증대되는 문제점을 수반하였다.
In addition, in the case of the prior art, the permanent magnet and the corresponding two toe rings are staggered to each other to increase leakage flux.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 간단한 구조로 제조 가능하고 감도를 증대시키고 감지 신뢰성을 증대시키며, 제조 원가를 절감시킨 구조의 토크 센서를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a torque sensor which can be manufactured with a simple structure, increases sensitivity, increases sensing reliability, and reduces manufacturing cost.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토크 센서는, 입력축 및 출력축의 사이에 배치되어, 입력축과 출력축의 상대 회동 변위를 통하여 입력축 및 출력축 간의 토크를 감지하는 토크 센서 장치로서, 입력축과 출력축의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축 및 출력축에 상대 회동 가능한 하우징: 입력축과 출력축 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 상기 하우징에 수용 배치되는 마그네트 링을 포함하는 마그네트 유니트; 일부가 입력축과 출력축 중 다른 한 측의 일단에 연결되어, 상기 하우징의 내부에서 회동 가능하게 배치되고 상기 마그네트 유니트와의 자기 회로를 형성하는 컬렉터 유니트; 상기 컬렉터 유니트의 외주 측에 배치되어 상기 컬렉터 유니트를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서를 포함하는 센싱 유니트;를 포함하고, 상기 컬렉터 유니트는: 상기 마그네트 링과 대향하여 회동 가능하게 배치되는 로워 컬렉터와, 상기 로워 컬렉터에 이격 배치되고 단부에 상기 토크 센서가 배치되고, 상기 하우징에 고정 배치되는 픽싱 컬렉터를 구비하고, 상기 로워 컬렉터는: 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 일단에 반경 방향 외주 상에 배치되는 링 형상의 로워 컬렉터 링과, 상기 로워 컬렉터 링의 단부로부터 연장 이격 형성되는 복수 개의 로워 컬렉터 티쓰를 구비하고, 상기 로워 컬렉터 티쓰는 입력축 및 출력축 중의 다른 한 측의 반경 방향으로 형성되는 것으로 특징으로 하는 토크 센서 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, a torque sensor according to the present invention is disposed between an input shaft and an output shaft and detects a torque between an input shaft and an output shaft through a relative rotational displacement between an input shaft and an output shaft. And a magnet ring which is connected to one end of the input shaft and the output shaft and is accommodated in the housing so as to be rotatable inside the housing, Unit; A collector unit connected to one end of the other of the input shaft and the output shaft so as to be rotatable in the housing and to form a magnetic circuit with the magnet unit; And a sensing unit disposed on an outer circumferential side of the collector unit and sensing a magnetic field focused through the collector unit, wherein the collector unit includes: a lower collector arranged to be rotatable with respect to the magnet ring, And a picking collector which is disposed at a position spaced apart from the lower collector and on which the torque sensor is disposed and fixed to the housing, the lower collector having: an input shaft and an output shaft, And a plurality of lower collector teeth extending from the ends of the lower collector ring, wherein the lower collector tines are formed in a radial direction of the other of the input shaft and the output shaft And a torque sensor device.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 픽싱 컬렉터는: 상기 로워 컬렉터 링을 마주하여 이격 배치되는 로워 픽싱 컬렉터와, 상기 마그네트 링을 사이에 두고 상기 로워 컬렉터 티쓰의 적어도 일부와 대향 배치되는 어퍼 픽싱 컬렉터를 구비할 수도 있다. In the torque sensor device, the picking collector includes: a lower picking collector spaced apart from the lower collector ring; and an upper picking collector disposed opposite to at least a portion of the lower collector tooth with the magnet ring interposed therebetween You may.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 어퍼 픽싱 컬렉터는: 상기 로워 컬렉터 티쓰의 적어도 일부에 대향 배치되는 호상의 어퍼 픽싱 플레이트와, 상기 어퍼 픽싱 플레이트의 단부에서 연장 형성되는 어퍼 픽싱 터미널을 구비하고, 상기 로워 픽싱 컬렉터는: 상기 로워 컬렉터 링의 적어도 일부에 대향 배치되는 호상의 로워 픽싱 플레이트와, 상기 로워 픽싱 플레이트의 단부에서 연장 형성되는 로워 픽싱 터미널을 구비하고, 상기 토크 센서는 상기 어퍼 픽싱 터미널과 상기 로워 픽싱 터미널 사이에 배치될 수도 있다. In the torque sensor device, the upper-polishing collector includes: an arc-shaped upper-polishing plate arranged opposite to at least a part of the lower collector teeth; and an upper-polishing terminal extending from an end of the upper- The picking collector includes: an arcuate lowering plate disposed opposite at least a portion of the lower collector ring; and a lower picking terminal extending from an end of the lower picking plate, wherein the torque sensor is coupled to the upper picking terminal, And may be disposed between the picking terminals.

상기 토크 센서 장치에 있어서, 상기 로워 픽싱 플레이트와 상기 어퍼 픽싱 플레이트의 반경 방향상 길이는 상기 어퍼 픽싱 플레이트가 더 길 수도 있다.
In the torque sensor device, the radial length of the lower fixing plate and the upper fixing plate may be longer than the upper fixing plate.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 토크 센서 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다. The torque sensor device according to the present invention having the above-described configuration has the following effects.

첫째, 본 발명의 토크 센서 장치는, 컬렉터 유니트의 컬렉터가 수직 배치되는 구조를 취하여 각각의 컬렉터를 통하여 자속의 누설량을 최소화시키고 토크센서까지 전달되는 자속량을 증대시켜 보다 정확한 토크 감지를 이루는 토크 센서 장치를 제공할 수 있다. First, the torque sensor device of the present invention has a structure in which the collector of the collector unit is vertically arranged, the leakage amount of the magnetic flux is minimized through each collector, the torque amount transmitted to the torque sensor is increased, Device can be provided.

둘째, 본 발명의 토크 센서 장치는, 단수 개의 로워 컬렉터 배치 구조를 통하여 성능을 향상 내지 유지시키되 재료 소비량을 현저하게 감소시켜 제품 제조 공정을 간단하게 하고 제조 원가를 현저하게 저감시키는 구조의 토크 센서 장치를 제공할 수 있다. Secondly, the torque sensor device of the present invention has a structure in which the performance is improved or maintained through a single lower collector arrangement structure, but the material consumption is remarkably reduced to simplify the product manufacturing process and significantly reduce the manufacturing cost. Can be provided.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서 장치의 다른 부분 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 센서 장치의 부분 상태도이다. 1 is a schematic exploded perspective view of a torque sensor device according to an embodiment of the present invention.
2 is another partial exploded perspective view of a torque sensor device according to an embodiment of the present invention.
3 is a partial state view of a torque sensor device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 토크 센서 장치(10)의 구성 및 작용을 설명하도록 한다.
Hereinafter, the configuration and operation of the torque sensor device 10 of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 토크 센서 장치(10)는 하우징(100), 마그네트 유니트(200), 컬렉터 유니트(300), 센싱 유니트(400)를 포함하는데, 본 발명의 토크 센서 장치(10)는 입력축(2) 및 출력축(3) 사이에 배치되어 입력축(2)과 출력축(3)의 상대 회동 변위를 통하여 입력축(2) 및 출력축(3) 간의 토크를 감지한다.
The torque sensor device 10 of the present invention includes a housing 100, a magnet unit 200, a collector unit 300 and a sensing unit 400. The torque sensor device 10 of the present invention includes an input shaft 2, And the output shaft 3 to sense the torque between the input shaft 2 and the output shaft 3 through the relative rotational displacement of the input shaft 2 and the output shaft 3.

하우징(100)은 입력축(2)과 출력축(3)의 단부를 수용하고 위치 고정 배치되어 입력축(2) 및 출력축(3)에 상대 회동 가능하다.The housing 100 accommodates the end portions of the input shaft 2 and the output shaft 3 and is positionally fixed and movable relative to the input shaft 2 and the output shaft 3.

하우징(100)은 하우징 커버(110)와 하우징 베이스(120)를 포함한다. 하우징 커버(110)는 하우징 베이스(120)와 체결되어 다른 구성요소를 수용하는 내부 공간을 형성한다.
The housing 100 includes a housing cover 110 and a housing base 120. The housing cover 110 is fastened to the housing base 120 to form an interior space for receiving other components.

하우징 커버(110)는 입력축 측에 배치되고, 하우징 베이스(120)는 하우징 커버(110)에 대향하여 출력축(3) 측에 배치된다. 하우징 커버(110)의 외주에는 하우징 커버 장착부(미도시)가 구비되고, 하우징 베이스(120)의 외주에는 하우징 베이스 장착부(미도시)가 배치되어 서로 맞물림 체결되는 구조를 형성한다.
The housing cover 110 is disposed on the input shaft side and the housing base 120 is disposed on the output shaft 3 side facing the housing cover 110. A housing cover mounting portion (not shown) is provided on the outer periphery of the housing cover 110, and a housing base mounting portion (not shown) is disposed on the outer periphery of the housing base 120 to form a structure in which they are engaged with each other.

하우징 커버(110)와 하우징 베이스(120)는 중앙에 각각 하우징 커버 관통구(113) 및 하우징 베이스 관통구(미도시)를 구비하여 입력축(2) 및 출력축(3), 그리고 입력축(2)과 출력축(3)을 직접 연결하는 토션바(5)의 관통 배치를 가능하게 한다.
The housing cover 110 and the housing base 120 each have a housing cover through-hole 113 and a housing base through-hole (not shown) respectively at the center thereof to receive the input shaft 2 and the output shaft 3, So that the torsion bar 5, which directly connects the output shaft 3, can be arranged to be inserted therethrough.

마그네트 유니트(200)는 입력축(2)과 출력축(3) 중 어느 한 측의 일단에 연결되어 하우징(100)의 내부에서 회동 가능하게 수용 배치되는 마그네트 링(220)을 포함한다. The magnet unit 200 includes a magnet ring 220 connected to one end of the input shaft 2 and the output shaft 3 and rotatably received in the housing 100.

즉, 마그네트 유니트(200)는 입력축 및 출력축 중 어느 하나, 즉 본 실시예에서 입력축(2) 측에 연결되어 입력축(2)과 함께 회동함으로서, 하우징(100)에 대하여 상대 회동 가능하게 내부에 수용 배치되는 구조를 이룬다. That is, the magnet unit 200 is connected to either the input shaft or the output shaft, that is, to the input shaft 2 side in the present embodiment and rotates together with the input shaft 2, so that the magnet unit 200 is accommodated in the housing 100 so as to be rotatable relative to the housing 100 .

마그네트 유니트(200)는 다양한 구성이 가능하나 본 실시예에서 마그네트 유니트(200)는 마그네트 링(220)을 포함한다.
The magnet unit 200 may have various configurations. However, in this embodiment, the magnet unit 200 includes the magnet ring 220.

본 실시예에서 도시되지는 않았으나 마그네트 유니트는 마그네트 홀더를 더 구비하여 마그네트 홀더가 마그네트 링(220)을 입력축 측에 지지하는 구성을 취할 수도 있다. 본 발명의 마그네트 링(220)은 도면에서 명료하게 도시되지는 않았으나 입력축(2)과 출력축(3)의 길이 방향으로 자기장을 형성하도록 N,S 또는 S,N극이 배치 내지 착자 배치되는 구조를 형성한다.
Although not shown in this embodiment, the magnet unit may further include a magnet holder so that the magnet holder supports the magnet ring 220 on the input shaft side. The magnet ring 220 of the present invention has a structure in which N, S, S, and N poles are arranged or magnetized so as to form a magnetic field in the longitudinal direction of the input shaft 2 and the output shaft 3 .

마그네트 링은 복수 개가 구비될 수도 있으나 본 실시예서 마그네크 링은 한 개가 구비된다. 마그네트 링(220)은 원주 방향으로 N극과 S극이 교번 배치된다. 마그네트 링(220)은 입력축 및 출력축의 길이 방향으로 자기장이 형성되도록 착자된다.
A plurality of magnet rings may be provided, but one magnet ring is provided in this embodiment. The magnet ring 220 has N poles and S poles alternately disposed in the circumferential direction. The magnet ring 220 is magnetized to form a magnetic field in the longitudinal direction of the input shaft and the output shaft.

컬렉터 유니트(300)는 적어도 일부가 입력축 및 출력축 측 중 다른 하나, 즉 본 실시예에서는 출력축(3) 측에 고정 장착되어 함께 하우징(100)에 대하여 상대 회동 가능하게 수용 배치된다. At least a part of the collector unit 300 is fixedly mounted on the other of the input shaft and the output shaft side, that is, on the output shaft 3 side in this embodiment, and is accommodated so as to be rotatable relative to the housing 100.

또한, 컬렉터 유니트(300)의 적어도 일부가 입력축(3) 및 출력축(4)의 반경 방향으로 마그네트 링(220)의 외측에 배치되어 마그네트 유니트(200)의 마그네트 링(220)에서 형성되는 자기장의 자기 경로를 형성하거나 자기장을 집속시켜 하기되는 센서 유니트(400)로 전달하여 보다 정확한 감지 기능을 이루도록 한다.
At least a part of the collector unit 300 is disposed outside the magnet ring 220 in the radial direction of the input shaft 3 and the output shaft 4 so that the magnetic field generated by the magnet ring 220 of the magnet unit 200 And transmits the signal to the sensor unit 400 which forms a magnetic path or focuses the magnetic field, thereby realizing a more accurate sensing function.

센싱 유니트(400)는 컬렉터 유니트(300)의 외주 측에 배치되어 컬렉터 유니트(300)를 통하여 집속되는 자기장을 감지하는 토크 센서로 구현된다. 센싱 유니트는 경우에 따라 별도의 센서를 더 구비할 수도 있다. The sensing unit 400 is implemented as a torque sensor that is disposed on the outer circumferential side of the collector unit 300 and senses a magnetic field to be focused through the collector unit 300. The sensing unit may further include a separate sensor as the case may be.

본 실시예에서 센싱 유니트는 한 개의 토크 센서로 구현되나 경우에 따라 두 개의 토크 센서를 구비하는 구성을 취하여 이는 감도 정확성 향상 및 어느 하나의 페일 시 다른 신호 출력을 통한 페일 세이프 기능 구현을 할 수도 있다.
In this embodiment, the sensing unit is implemented by one torque sensor, but it may include two torque sensors depending on the case, thereby improving the sensitivity accuracy and implementing a fail-safe function by outputting other signals in any one of failures .

한편, 본 발명의 컬렉터 유니트(300)는 로워 컬렉터(320)와 픽싱 컬렉터(330)를 포함한다. Meanwhile, the collector unit 300 of the present invention includes a lower collector 320 and a picking collector 330.

로워 컬렉터(320)는 출력축 측에 연결되어 출력축과 함께 회동한다. The lower collector 320 is connected to the output shaft side and rotates together with the output shaft.

로워 컬렉터(320)와 출력축(3) 사이에는 로워 컬렉터 슬리브(미도시)와 로워 컬렉터 홀더(미도시)가 더 구비될 수 있다. 로워 컬렉터 슬리브는 일단이 출력축(3)과 연결되는데, 로워 컬렉터 슬리브와 출력축(3) 간의 연결은 용접, 플라스틱 스냅핏, 코킹(caulking) 등 양자 간의 상대 회동을 방지하는 범위에서 다양한 결합 방식이 가능하다. A lower collector sleeve (not shown) and a lower collector holder (not shown) may be further provided between the lower collector 320 and the output shaft 3. The lower collector sleeve is connected to the output shaft 3 at one end. The connection between the lower collector sleeve and the output shaft 3 can be variously combined to prevent relative rotation between welding, plastic snap fit, and caulking. Do.

또한, 로워 컬렉터 슬리브는 스틸 구조일 수도 있고 합성 수지 구조일 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다. Further, the lower collector sleeve may be a steel structure or a synthetic resin structure, and various modifications are possible according to design specifications.

또한, 로워 컬렉터 슬리브의 외주에는 로워 컬렉터 홀더가 연결된다. 로워 컬렉터 홀더는 로워 컬렉터 슬리브와 로워 컬렉터를 연결하는 구성요소로 궁극적으로 입력축과 로워 컬렉터(320) 간의 상대 회동을 방지하는 연결 기능을 구현한다. Further, a lower collector holder is connected to the outer periphery of the lower collector sleeve. The lower collector holder is a component for connecting the lower collector sleeve to the lower collector and ultimately implements a coupling function to prevent relative rotation between the input shaft and the lower collector 320.

로워 컬렉터(320)는 퍼멀로이, 규소강판, 스틸 강판 등 자성체를 사용하며, 프레스 가공될 수도 있고 주조될 수도 있는 등 소정의 구조를 이루는 범위에서 재료와 제조 방법은 다양한 변형이 가능하다. The lower collector 320 may be made of a magnetic material such as permalloy, a silicon steel plate, a steel plate, and the like. The material and manufacturing method may be variously modified within a predetermined structure, such as being pressed or cast.

로워 컬렉터(320)는 로워 컬렉터 링(321)과 로워 컬렉터 티쓰(323)을 포함한다. The lower collector 320 includes a lower collector ring 321 and a lower collector column 323.

로워 컬렉터 링(321)은 출력축(3)의 회전 방향으로 형성 배치되는 소정의 링 형상을 구비한다. 로워 컬렉터 티쓰(323)는 복수 개가 구비되고 로워 컬렉터 링(321)의 단부로부터 출력축(3)에 수직한 평면 상에서 내측 반경 방향으로 형성되되 원주를 따라 이격 형성된다.
The lower collector ring 321 has a predetermined ring shape formed and arranged in the rotating direction of the output shaft 3. A plurality of lower collector teeth 323 are formed and spaced along the circumference from the end of the lower collector ring 321 in the inner radial direction on a plane perpendicular to the output shaft 3.

한편, 픽싱 컬렉터(330)는 어퍼 컬렉터(310)와 로워 컬렉터(320)의 외주에 이격되어 하우징(100)에 위치 고정되어 배치되고 각각의 일단이 토크 센서(400)를 사이에 두고 배치된다. The picking collector 330 is positioned and fixed to the housing 100 by being spaced apart from the outer periphery of the upper collector 310 and the lower collector 320 and each end of the picking collector 330 is disposed with the torque sensor 400 interposed therebetween.

픽싱 컬렉터(330)는 어퍼 픽싱 컬렉터(340)와 로워 픽싱 컬렉터(350)를 포함한다. The picking collector 330 includes an upper picking collector 340 and a lower picking collector 350.

어퍼 픽싱 컬렉터(340)는 어퍼 픽싱 플레이트(341) 및 어퍼 픽싱 터미널(343)을 포함한다. The upper picking collector 340 includes an upper picking plate 341 and an upper picking terminal 343.

어퍼 픽싱 플레이트(341)는 어퍼 컬렉터(310)의 외주 측에 호상으로 배치되고, 어퍼 픽싱 터미널(343)는 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 외주로 토크 센서(400)를 향하여 배치된다. 입력축 및 출력축에 수직한 평면 상에서 볼 때 어퍼 픽싱 플레이트(341)는 어퍼 픽싱 플레이트(341)가 마그네트 링(220)에 중첩되도록, 보다 바람직하게는 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 내측 및 외측의 사이 간격이 마그네트 링(220)의 내경 및 외경의 사이 간격보다 큰 값을 구비하여 마그네트 링(220)으로부터 자속 누설을 최소화시키는 구성을 취할 수도 있다.The upper fixing plate 341 is disposed on the outer periphery side of the upper collector 310 in an arc and the upper fixing terminal 343 is disposed toward the torque sensor 400 on the outer periphery of the upper fixing plate 341. The upper fixing plate 341 is formed so as to overlap the upper side of the upper ring plate 341 with respect to the magnet ring 220 when viewed on a plane perpendicular to the input shaft and the output shaft, The magnet ring 220 may have a larger value than the gap between the inner and outer diameters so as to minimize magnetic flux leakage from the magnet ring 220.

어퍼 픽싱 터미널(343)은 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 외주로 토크 센서(400)를 향하여 배치된다. 어퍼 픽싱 터미널(343)은 소정의 굴곡 형상을 구비하여 단부가 토크 센서(400)에 근접토록 하여 에어갭을 줄임으로써 집자된 자속을 토크 센서(400) 측으로의 전달성을 증대시켜 보다 정확한 감지를 이루도록 한다. The upper fixing terminal 343 is disposed toward the torque sensor 400 on the outer periphery of the upper fixing plate 341. The upper picking terminal 343 is provided with a predetermined bending shape so that the end portion thereof is brought close to the torque sensor 400 to reduce the air gap, thereby increasing the transfer of the magnetic flux to the torque sensor 400 side, .

어퍼 픽싱 플레이트(341)와 어퍼 픽싱 터미널(343)은 일체형으로 형성된다. 어퍼 픽싱 플레이트(341)의 일단은 마그네트 링(220)에 근접하여 배치되고, 어퍼 픽싱 터미널(343)의 단부는 어퍼 컬렉터(310)의 반대편으로 토크 센서(400)에 근접하여 배치된다.
The upper fixing plate 341 and the upper fixing terminal 343 are integrally formed. One end of the upper fixing plate 341 is disposed close to the magnet ring 220 and an end of the upper fixing terminal 343 is disposed close to the torque sensor 400 on the opposite side of the upper collector 310.

로워 픽싱 컬렉터(350)는 로워 픽싱 플레이트(351) 및 로워 픽싱 터미널(353)을 포함한다. 전체적 구조는 앞서의 어퍼 픽싱 컬렉터(340)와 동일하나 경우에 따라 다소 상이한 구성을 취할 수도 있다. The lower picking collector 350 includes a lower picking plate 351 and a lower picking terminal 353. The overall structure is the same as that of the above-described upper picking collector 340, but may take a somewhat different configuration depending on the case.

로워 픽싱 플레이트(351)는 로워 컬렉터(310)의 외주에 호상으로 배치되고, 입력축 및 출력축에 수직한 평면 상에서 볼 때 로워 픽싱 플레이트(351)는 로워 픽싱 플레이트(351)가 로워 컬렉터(310)의 로워 컬렉터 링(321)에 중첩되도록, 보다 바람직하게는 로워 픽싱 플레이트(351)의 내측 및 외측의 사이 간격이 로워 컬레터 링(321)의 내경 및 외경의 사이 간격보다 큰 값을 구비하여 로워 컬렉터 링으로부터 자속 누설을 최소화시키는 구성을 취할 수도 있다.
The lower fixing plate 351 is disposed on the outer periphery of the lower collector 310 in an arc shape and the lower fixing plate 351 is lowered when viewed on a plane perpendicular to the input shaft and the output shaft. The distance between the inner and outer sides of the lower picking plate 351 is preferably larger than the interval between the inner diameter and the outer diameter of the lower collector ring 321, It is possible to adopt a configuration that minimizes flux leakage from the ring.

로워 픽싱 터미널(353)는 로워 픽싱 플레이트(351)의 외주로 토크 센서(400)를 향하여 배치된다. 로워 픽싱 터미널(353)은 소정의 굴곡 형상을 구비하여 단부가 토크 센서(400)에 근접토록 하여 에어갭을 줄임으로써 집자된 자속을 토크 센서(400) 측으로의 전달성을 증대시켜 보다 정확한 감지를 이루도록 한다. The lowering terminal 353 is disposed toward the torque sensor 400 on the outer periphery of the lower fixing plate 351. The lowering terminal 353 has a predetermined bending shape so that the end portion thereof is brought close to the torque sensor 400 to reduce the air gap, thereby increasing the magnetic flux attracted to the torque sensor 400 side for more accurate detection .

로워 픽싱 플레이트(351)와 로워 픽싱 터미널(353)은 일체형으로 형성된다. 로워 픽싱 플레이트(351)의 일단은 로워 컬렉터(310)에 근접하여 배치되고, 로워 픽싱 터미널(353)의 단부는 로워 컬렉터(310)의 반대편으로 토크 센서(400)에 근접하여 배치된다. The lower fixing plate 351 and the lower fixing terminal 353 are integrally formed. One end of the lower picking plate 351 is arranged close to the lower collector 310 and an end of the lower picking terminal 353 is arranged close to the torque sensor 400 on the opposite side of the lower collector 310.

어퍼 픽싱 컬렉터 플레이트와 로워 픽싱 컬렉터 플레이트는 반경 방향 상 길이가 서로 상이하고 어퍼 픽싱 플레이트의 길이가 더 긴 구조를 취할 수도 있다.
The upper and lower picking collector plates and the lower picking collector plates may have different lengths in the radial direction and may have a structure in which the length of the upper fixing plate is longer.

본 발명의 특징은, 하나의 마그네트 링과 이에 대응하는 하나의 로워 컬렉터와, 그리고 고정 구조의 픽싱 컬렉터 구조이다. 이 같은 본 발명은 원가 절감을 이루고 토크 센싱 성능은 유지 내지 향상시킬 수 있다. A feature of the present invention is a single magnet ring, a corresponding one lower collector, and a fixing structure of a fixed collector structure. The present invention can reduce the cost and maintain or improve the torque sensing performance.

또한, 축방향으로 착자된 마그네트 링의 경우 입력축과 출력축 간의 비틀림 토션이 없는 경우 로워 컬렉터에 의하여 수집되는 자속의 N극과 S극이 50:50으로 배치되어 자기적 중립 상태를 형성한다(도 3 참조). Also, in the case of the magnet ring magnetized in the axial direction, when there is no twist torsion between the input shaft and the output shaft, the N pole and S pole of the magnetic flux collected by the lower collector are arranged at 50:50 to form a magnetically neutral state Reference).

반면, 입력축과 출력축 간의 비틀림 토션이 있는 경우, 로워 컬렉터에 의하여 수집되는 자속의 N극과 S극이 50:50의 균형을 벗어나 비균등 상태를 형성하고 로워 컬렉터 티쓰에 의하여 N극과 S극의 대응하는 면적의 변화가 발생하고, 면적 변화에 비례하는 자력이 픽싱 컬렉터를 통해 유도되어 마그네트 링(220)의 상부로 되돌아가는 자기경로를 형성하고 이 때 토크센서가 자기장의 변화를 감지하여 소정의 비틀림 토션 발생량을 감지할 수 있다.
On the other hand, when there is a torsional torsion between the input shaft and the output shaft, the N pole and S pole of the magnetic flux collected by the lower collector are out of balance of 50:50 and form an unequal state. A magnetic field proportional to the change in the area is induced through the picking collector to form a magnetic path for returning to the upper portion of the magnet ring 220. At this time, the torque sensor detects a change in the magnetic field, It is possible to detect the amount of twist torsion generated.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 샤프트에 인가되는 토크를 비접촉식 방식을 통하여 감지하는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.
As described above, according to the present invention, the torque applied to the shaft can be variously changed within a range of sensing through a non-contact type method.

100...하우징 110...하우징 커버
120...하우징 베이스 200...마그네트 유니트
300...컬렉터 유니트 400...센싱 유니트100 ... housing 110 ... housing cover
120 ... housing base 200 ... magnet unit
300 ... collector unit 400 ... sensing unit

Claims

A torque sensor device disposed between an input shaft and an output shaft for sensing a torque between an input shaft and an output shaft through relative rotational displacement between an input shaft and an output shaft,
A housing rotatable relative to the input shaft and the output shaft, the housing being adapted to receive an end of the input shaft and the output shaft,
A magnet unit connected to one end of an input shaft and an output shaft and including a magnet ring accommodated in the housing so as to be rotatable within the housing;
A collector unit connected to one end of the other of the input shaft and the output shaft so as to be rotatable in the housing and to form a magnetic circuit with the magnet unit;
And a torque sensor disposed on an outer circumferential side of the collector unit and sensing a magnetic field focused through the collector unit,
The collector unit comprises:
A lower collector disposed so as to be rotatable in opposition to the magnet ring,
And a picking collector disposed on the lower collector and spaced apart from the lower collector, the torque sensor disposed at an end of the lower collector and fixed to the housing,
The lower collector includes:
A ring-shaped lower collector ring disposed at one end of the other of the input shaft and the output shaft on a radially outer periphery,
And a plurality of lower collector teeth spaced apart from ends of the lower collector ring,
Wherein the lower collectors tooth is formed in the radial direction of the other one of the input shaft and the output shaft.

The method according to claim 1,
The picking collector comprises:
A lower picking collector spaced apart from the lower collector ring,
And an upper-polishing collector disposed opposite to at least a part of the lower collector tooth with the magnet ring interposed therebetween.

3. The method of claim 2,
The upper-picking collector includes:
An upper-side upper-polishing plate disposed opposite to at least a part of the lower collector teeth,
And an upper fixing terminal extending from an end of the upper fixing plate,
The lower picking collector comprises:
An upper downwardly-raking plate disposed opposite at least a portion of the lower collector ring,
And a lower picking terminal extending from an end of the lower picking plate,
Wherein the torque sensor is disposed between the upper picking terminal and the lower picking terminal.

The method of claim 3,
Wherein the radial direction length of the lower fixing plate and the upper fixing plate is longer than the upper fixing plate.