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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-02
(45)【発行日】2022-05-13
(54)【発明の名称】トルクインデックスセンサおよびこれを含む操向装置
(51)【国際特許分類】
G01L 3/10 20060101AFI20220506BHJP
【ＦＩ】
G01L3/10 305
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2019523852
(86)(22)【出願日】2017-11-08
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2019-11-14
(86)【国際出願番号】 KR2017012572
(87)【国際公開番号】W WO2018088787
(87)【国際公開日】2018-05-17
【審査請求日】2020-11-02
(31)【優先権主張番号】10-2016-0148097
(32)【優先日】2016-11-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2016-0161711
(32)【優先日】2016-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】517099982
【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100137213
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 健司
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(74)【代理人】
【識別番号】100151448
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 孝博
(74)【代理人】
【識別番号】100183519
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻田 芳恵
(74)【代理人】
【識別番号】100196483
【弁理士】
【氏名又は名称】川嵜 洋祐
(74)【代理人】
【識別番号】100203035
【弁理士】
【氏名又は名称】五味渕 琢也
(74)【代理人】
【識別番号】100185959
【弁理士】
【氏名又は名称】今藤 敏和
(74)【代理人】
【識別番号】100160749
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 陽一
(74)【代理人】
【識別番号】100160255
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 祐輔
(74)【代理人】
【識別番号】100202267
【弁理士】
【氏名又は名称】森山 正浩
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(72)【発明者】
【氏名】イ，チャンファン
(72)【発明者】
【氏名】ビョン，スンウク
【審査官】岡田 卓弥
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－２１９１５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／００９００５１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－５８７５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－８８５０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１３９３０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－４４６６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｌ ３／００－ ３／２６
Ｇ０１Ｂ ７／００－ ７／３４
Ｇ０１Ｄ ５／００－ ５／２５２
Ｇ０１Ｄ ５／３９－ ５／６２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外周面に第１マグネットが配置されるロータ；前記ロータの外側に配置されるステータ；
回路基板；
前記回路基板を収容する第１カバー；
前記回路基板に実装される第１ホールセンサと第２ホールセンサ；
前記ステータに結合されるマグネット装着部材；
前記マグネット装着部材に結合される第２マグネット；および
前記第１カバーと結合する、フラックスを誘導可能な金属材質の第２カバーを含み、
前記マグネット装着部材と前記第２マグネットは第１カバーと第２カバーとの間に配置され、
前記第２カバーは貫通ホールが形成された上板と前記上板から回転軸方向に延長された側板を含み、
前記側板は前記第２ホールセンサと対応する位置に形成される溝を含む、トルクインデックスセンサ。
【請求項2】
前記第１カバーは外面から突出して内部に前記第２ホールセンサが位置するホールセンサハウジングを含む、請求項１に記載のトルクインデックスセンサ。
【請求項3】
前記ホールセンサハウジングは、前記第２ホールセンサを収容するスロットが設けられ、前記スロットは開放面を有する、請求項２に記載のトルクインデックスセンサ。
【請求項4】
前記スロットは前記開放面に入口に突出したストッパーを含む、請求項３に記載のトルクインデックスセンサ。
【請求項5】
操向軸；前記操向軸に結合するトルクインデックスセンサを含み、
前記トルクインデックスセンサは、
外周面に第１マグネットが配置されるロータ；
前記ロータの外側に配置されるステータ；
回路基板；
前記回路基板を収容する第１カバー；
前記回路基板に実装される第１ホールセンサと第２ホールセンサ；
前記ステータに結合されるマグネット装着部材；
前記マグネット装着部材に結合される第２マグネット；および
前記第１カバーと結合する金属材質の第２カバーを含み、
前記マグネット装着部材と前記第２マグネットは第１カバーと第２カバーとの間に配置され、
前記第２カバーは貫通ホールが形成された上板と前記上板から回転軸方向に延長された側板を含み、
前記側板は前記第２ホールセンサと対応する位置に形成される溝を含む、操向装置。
【請求項6】
外周面に第１マグネットが配置されるロータ；前記ロータの外側に配置されるステータ；
前記ステータが貫通するホールを含むカバー；
前記カバーの一側に配置される回路基板；
前記回路基板に実装される第１ホールセンサと第２ホールセンサ；
前記カバーの他側に配置される第２マグネットとマグネットシールド；および
前記ステータは回転軸と結合するホルダーを含み、
前記マグネットシールドは前記ホルダーに結合され、
前記マグネットシールドは上板と前記上板から延長された側板を含み、
前記上板の内径は前記ホルダーの外径と同じであり、
前記上板の外径は、前記ホルダーの中心から第２マグネットまでの距離より大きく、第２ホールセンサまでの距離より小さく、
前記側板は前記第２ホールセンサの幅に対応する大きさで溝が形成された、トルクインデックスセンサ。
【請求項7】
前記第２ホールセンサおよび前記第２マグネットは、それぞれ前記側板を眺めるように配置される、請求項６に記載のトルクインデックスセンサ。
【請求項8】
前記第２ホールセンサと前記第２マグネットは、前記マグネットシールドの円周方向を基準として互いに整列するように配置される、請求項７に記載のトルクインデックスセンサ。
【請求項9】
前記第２マグネットは第１極と第２極を含み、前記マグネットシールドの半径方向を基準として、前記第１極は相対的に内側に配置され、前記第２極は外側に配置される、請求項６に記載のトルクインデックスセンサ。
【請求項10】
操向軸；前記操向軸に結合するトルクインデックスセンサを含み、
前記トルクインデックスセンサは、
外周面に第１マグネットが配置されるロータ；
前記ロータの外側に配置されるステータ；
前記ステータが貫通するホールを含むカバー；
前記カバーの一側に配置される回路基板；
前記回路基板に実装される第１ホールセンサと第２ホールセンサ；
前記カバーの他側に配置される第２マグネットとマグネットシールド；および
前記ステータは回転軸と結合するホルダーを含み、
前記マグネットシールドは前記ホルダーに結合され、
前記マグネットシールドは上板と前記上板から延長された側板を含み、
前記上板の内径は前記ホルダーの外径と同じであり、
前記上板の外径は、前記ホルダーの中心から第２マグネットまでの距離より大きく、第２ホールセンサまでの距離より小さく、
前記側板は前記第２ホールセンサの幅に対応する大きさで溝が形成された、操向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
実施例はトルクインデックスセンサおよびこれを含む操向装置に関する。
【背景技術】
【0002】
パワーステアリングシステム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ以下、ＥＰＳという。）は、運行条件に応じて電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）でモーターを駆動して旋回安定性を保障し、迅速な復原力を提供することによって、運転者に、安全な走行を可能とさせる。
【0003】
ＥＰＳは適切なトルクを提供するために、操向軸のトルク、操向角などを測定するトルクインデックスセンサを含む。トルクインデックスセンサは、操向軸にかかるトルクを測定するトルクセンサと、操向軸の角加速度を測定するインデックスセンサが設けられ得る。操向軸はハンドルに連結される入力軸と車輪側の動力伝達構成と連結される出力軸と、入力軸と出力軸とを連結するトーションバーを含むことができる。
【0004】
トルクセンサはトーションバーのねじり程度を測定して操向軸にかかるトルクを測定する。そして、インデックスセンサは出力軸の回転を感知して操向軸の角加速度を測定する。トルクインデックスセンサにおいて、このようなトルクセンサとインデックスセンサは共に配置されて一体に構成され得る。
【0005】
しかし、このようなトルクインデックスセンサは、トルクセンサとインデックスセンサとの間で磁界干渉が発生する。したがって、磁界干渉を防止するために、トルクセンサとインデックスセンサとの間に磁界遮蔽のための構造が別途に設けられる。そのため、トルクインデックスセンサ全体の厚さを減らそうとすると、磁界遮蔽用プレートとマグネットが近くなって磁気漏れが発生する問題点がある。また、磁界遮蔽構成の設置空間のため、トルクインデックスセンサ全体の厚さを減少させることにおいて限界がある。その結果、このような磁界遮蔽構成はトルクインデックスセンサ全体の厚さを増加させる重要な要因となる問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そこで、磁界干渉を回避しながらも、トルクインデックスセンサの厚さを減らすことができるトルクインデックスセンサおよびこれを含む操向装置を提供することをその目的とする。
【0007】
実施例が解決しようとする課題は以上で言及された課題に限定されず、ここで言及されていないさらに他の課題は下記の記載から当業者に明確に理解されるはずである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記目的を達成するための第１実施例は、外周面に第１マグネットが配置されるロータと、前記ロータの外側に配置されるステータと、回路基板と、前記回路基板を収容する第１カバーと、前記回路基板に実装される第１ホールセンサと第２ホールセンサと、前記ステータに結合されるマグネット装着部材と、前記マグネット装着部材に結合される第２マグネットおよび前記第１カバーと結合する金属材質の第２カバーを含み、前記マグネット装着部材と前記第２マグネットは第１カバーと第２カバーとの間に配置され、前記第２カバーは貫通ホールが形成された上板と前記上板から回転軸方向に延長された側板を含み、前記側板は前記第２ホールセンサと対応する位置に形成される溝を含むトルクインデックスセンサを提供することができる。
【0009】
好ましくは、前記第１ホールセンサは前記ステータの磁束を感知し、前記第２ホールセンサは前記第２マグネットの磁束を感知することができる。
【0010】
好ましくは、前記第１カバーは第１－１カバーと第１－２カバーを含み、前記第１－１カバーは前記ロータが貫通する第１ホールを含み、前記第１－２カバーは前記ステータが貫通する第２ホールを含み、前記回路基板は前記第１－１カバーと前記第１－２カバーとの間に配置され得る。
【0011】
好ましくは、前記基板は前記第１－１カバーに向かう第１面と、前記第１－２カバーに向かう第２面を含み、前記第１面には前記第１ホールセンサが配置され、前記第２面には前記第２ホールセンサが配置され得る。
【0012】
好ましくは、回転軸の軸方向と垂直な方向を基準として、前記側板は前記第２マグネットと前記第２ホールセンサとの間に配置され得る。
【0013】
好ましくは、前記第１カバーは外面から突出して内部に前記第２ホールセンサが位置するホールセンサハウジングを含むことができる。
【0014】
好ましくは、前記ホールセンサハウジングは、前記第２ホールセンサを収容するスロットが設けられ、前記スロットは開放面を有することができる。
【0015】
好ましくは、前記スロットは前記開放面に入口に突出したストッパーを含むことができる。
【0016】
好ましくは、前記第１カバーは外側面に配置され、前記ステータが貫通する第１ホールの周りに沿って凹んで配置されて前記マグネット装着部材が装着される収容部を含むことができる。
【0017】
好ましくは、前記マグネット装着部材は前記第２カバーに向かう第１面と、前記第１カバーに向かう第２面を含み、前記第２マグネットは前記第１面に配置され得る。
【0018】
好ましくは、前記マグネット装着部材は回転軸の軸方向と垂直な方向に前記ステータに結合する第１結合部を含むことができる。
【0019】
好ましくは、前記ステータは２個のステータリングと２個の前記ステータリングを固定するモールド部材を含み、前記モールド部材は、前記第１結合部と結合する第２結合部を含むことができる。
【0020】
好ましくは、前記第１結合部は前記マグネット装着部材の内周面から突出した少なくとも一つの突起であり、前記第２結合部は前記ステータホルダーの外周面に配置されて前記第１結合部が挿入される溝であり得る。
【0021】
好ましくは、前記第１カバーは外面から突出して内部に前記第２ホールセンサが位置するホールセンサハウジングを含み、前記第２カバーの前記側板の前記溝と前記ホールセンサハウジングは回転軸の回転方向を基準として整列され得る。
【0022】
好ましくは、前記第２カバーの側板の内径は前記マグネット装着部材の外径より大きくてもよい。
【0023】
好ましくは、前記第２カバーは前記ステータが貫通するホールを含むことができる。
【0024】
好ましくは、前記第２カバーは第３結合部を含み、前記第１カバーは前記第３結合部と結合する第４結合部を含むことができる。
【0025】
好ましくは、前記第３結合部は前記側板から突出して締結ホールを含む締結フランジであり、前記第４結合部は前記第１カバーから突出して前記締結ホールに挿入される締結突起であり得る。
【0026】
前記目的を達成するための他の実施例は、操向軸と、前記操向軸に結合するトルクインデックスセンサを含み、前記トルクインデックスセンサは、外周面に第１マグネットが配置されるロータと、前記ロータの外側に配置されるステータと、回路基板と、前記回路基板を収容する第１カバーと、前記回路基板に配置される前記第１ホールセンサと第２ホールセンサと、前記ステータに結合されるマグネット装着部材と、前記マグネット装着部材に結合される第２マグネットおよび前記第１カバーと結合する金属材質の第２カバーを含み、前記マグネット装着部材と前記第２マグネットは第１カバーと第２カバーとの間に配置され、前記第２カバーは貫通ホールが形成された上板と前記上板から回転軸方向に延長された側板を含み、前記側板は前記ホールセンサと対応する位置に形成される溝を含むことができる。
【0027】
前記目的を達成するための第２実施例は、外周面に第１マグネットが配置されるロータと、前記ロータの外側に配置されるステータと、前記ステータが貫通するホールを含むカバーと、前記カバーの一側に配置される回路基板と、前記回路基板に実装される第１ホールセンサと第２ホールセンサと、前記カバーの他側に配置される第２マグネットとマグネットシールドおよび前記ステータは回転軸と結合するホルダーを含み、前記マグネットシールドは前記ホルダーに結合され、前記マグネットシールドは上板と前記上板から延長された側板を含み、前記上板の内径は前記ホルダーの外径と同じであり、前記上板の外径は前記ホルダーの中心から第２マグネットまでの距離より大きくて第２ホールセンサまでの距離より小さく、前記側板は前記第２ホールセンサの幅に対応する大きさで溝が形成されたトルクインデックスセンサを提供することができる。
【0028】
好ましくは、前記第１ホールセンサは前記ステータの磁束を感知し、前記第２ホールセンサは前記第２マグネットの磁束を感知することができる。
【0029】
好ましくは、前記第２ホールセンサおよび前記第２マグネットはそれぞれ前記側板を眺めるように配置され得る。
【0030】
好ましくは、前記第２ホールセンサと前記第２マグネットは前記マグネットシールドの円周方向を基準として互いに整列するように配置され得る。
【0031】
好ましくは、前記第１ホールセンサと前記第２マグネットは向かい合って配置され得る。
【0032】
好ましくは、前記第２マグネットは第１極と第２極を含み、前記マグネットシールドの半径方向を基準として、前記第１極は相対的に内側に配置され、前記第２極は外側に配置され得る。
【0033】
好ましくは、前記第２極はＮ極であり得る。
【0034】
好ましくは、前記マグネットシールドの側板は前記上板の外周面から延びる外側板と、前記上板の内周面から延びる内側板を含むことができる。
【0035】
好ましくは、前記外側板の厚さは第２ホールセンサと前記第２マグネットの離隔距離より小さくてもよい。
【0036】
好ましくは、前記マグネットシールドは前記ホルダーに圧入され得る。
【0037】
好ましくは、前記マグネットシールドの強磁性体で構成され得る。
【0038】
好ましくは、前記マグネットシールドの半径方向を基準として、前記第２マグネットは前記側板の内側に配置され、前記第２ホールセンサは前記側板の外側に配置され得る。
【0039】
好ましくは、前記ロータが貫通する第１ホールを含む第１カバーと、前記ステータが貫通する第２ホールを含む第２カバーを含むことができる。
【0040】
好ましくは、前記第２カバーは外面から突出して内部に前記第２ホールセンサが位置するホールセンサハウジングを含むことができる。
【0041】
好ましくは、前記第２カバーは外面から突出して前記第２マグネットを固定するマグネットハウジングを含むことができる。
【0042】
操向軸と、前記操向軸に結合するトルクインデックスセンサを含み、前記トルクインデックスセンサは、外周面に第１マグネットが配置されるロータと、前記ロータの外側に配置されるステータと、前記ステータが貫通するホールを含むカバーと、前記カバーの一側に配置される回路基板と、前記回路基板に実装される第１ホールセンサと第２ホールセンサと、前記カバーの他側に配置される第２マグネットとマグネットシールドおよび前記ステータは回転軸と結合するホルダーを含み、前記マグネットシールドは前記ホルダーに結合され、前記マグネットシールドは上板と前記上板から延長された側板を含み、前記上板の内径は前記ホルダーの外径と同じであり、前記上板の外径は前記ホルダーの中心から第２マグネットまでの距離より大きくて第２ホールセンサまでの距離より小さく、前記側板は前記第２ホールセンサの幅に対応する大きさで溝が形成された操向装置を提供することができる。
【発明の効果】
【0043】
実施例によると、金属素材のカバーを通じて磁界干渉を回避して、トルクインデックスセンサ全体の厚さを減らすことができる有利な効果を提供する。
【0044】
実施例によると、マグネット装着部材とステータが回転軸の軸方向と垂直な方向に結合することによって、トルクインデックスセンサの厚さをさらに減らすことができる有利な効果を提供する。
【0045】
実施例によると、第２マグネットを固定し、マグネットシールドを回転させて信号を検出することによって、磁界干渉を回避しながらも、トルクインデックスセンサ全体の厚さを減らすことができる有利な効果を提供する。
【0046】
実施例によると、マグネットシールドをホルダーに直接圧入して固定することにより、別途にカバーを設置することなくマグネットシールドをカバーとして活用できる有利な効果を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】実施例に係るトルクインデックスセンサを図示した図面。
【図6】第１－２カバーのホールセンサハウジングを図示した図面。
【図7】第１－２カバーの底面図。
【図8】マグネット装着部材を図示した図面。
【図9】ステータのモールド部材とマグネット装着部材の結合状態を図示した図面。
【図10】第２カバーを図示した図面。
【図11】第２カバーに含まれたマグネット装着部材を図示した図面。
【図12】第２マグネットと第２ホールセンサとの間に配置される側板を図示した図面。
【図13】第２カバーによるフラックス（ｆｌｕｘ）を図示したグラフ。
【図14】トルク出力変化量を比較した表。
【図15】トルク出力変化量を図示したグラフ。
【図16】第２実施例に係るトルクインデックスセンサを図示した図面。
【図20】マグネットシールドと第２カバーの位置を図示した図面。
【図21】マグネットシールドの底面を図示した図面。
【図22】第２カバーを基準として第２マグネットと第２ホールセンサを図示した図面。
【図23】向かい合って配置された第２マグネットと第２ホールセンサを図示した図面。
【図24】回転するマグネットシールドと溝の位置を図示した図面。
【図25】第２ホールセンサの出力を図示した図面。
【発明を実施するための形態】
【0048】
以下、本発明の好ましい実施例を添付された図面を参照して詳細に説明する。本発明の目的、特定の長所および新規の特徴は、添付された図面と関連する以下の詳細な説明と好ましい実施例からさらに明白となるはずである。そして、本明細書および特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則て、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されるべきである。そして、本発明の説明において、本発明の要旨を不要に曖昧にさせる恐れがある関連した公知技術に対する詳細な説明は省略する。
【0049】
第２、第１等のように序数を含む用語は多様な構成要素の説明に使われ得るが、前記構成要素は前記用語によって限定されはしない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使われる。例えば、本発明の技術的範囲を逸脱することなく第２構成要素は第１構成要素と命名され得、同様に第１構成要素も第２構成要素と命名され得る。および／またはという用語は、複数の関連した記載された項目の組み合わせまたは複数の関連した記載された項目のいずれかの項目を含む。
【0050】
【0051】
図１および図２を参照すると、トルクインデックスセンサ１０は、ロータ１００と、ステータ２００と、回路基板３００と、第１カバー４００と、第１ホールセンサ５００と、第２ホールセンサ６００と、マグネット装着部材７００と、第２マグネット８００と、第２カバー９００を含むことができる。
【0052】
ロータ１００はステータ２００の内側に配置される。ロータ１００は操向軸の入力軸と連結される。ここで、入力軸とは、車両のハンドルと連結された操向軸であり得る。ロータ１００は、円筒形のヨーク１１０とヨーク１１０に配置される第１マグネット１２０を含むことができる。ヨーク１１０の内側に入力軸が挿入される。そして、ヨーク１１０の外側に第１マグネット１２０が配置され得る。第１マグネット１２０にヨーク１１０の外周面に接着固定されたり圧入固定され得る。
【0053】
ステータ２００はロータ１００の外側に配置される。ステータ２００はステータリング２１０と、モールド部材２２０と、ホルダー２３０を含むことができる。ステータリング２１０は向かい合う形態で一対が離れて配置され得る。そして、２個のステータリング２１０はモールド部材２２０の上側および下側にそれぞれ固定され得る。ホルダー２３０はモールド部材２２０に結合される。ホルダー２３０は操向軸の出力軸と連結され得る。ここで、出力軸とは、車輪側の動力伝達構成と連結される操向軸であり得る。したがって、ステータ２００は出力軸と連結されて出力軸と共に回転する。
【0054】
一方、ステータ２００はステータリング２１０に隣接して配置され、ステータ２００の磁化量を収集するコレクターが備えられ得る。
【0055】
【0056】
【0057】
第１カバー４００は第１－１カバー４１０と第１－２カバー４２０を含むことができる。第１－１カバー４１０と第１－２カバー４２０は互いに向かい合って配置され、内部にステータ２００を収容する空間が設けられ得る。第１－１カバー４１０と第１－２カバー４２０の間には回路基板３００が配置される。第１－１カバー４１０はロータ１００が貫通する第１ホール４１１を含むことができる。そして、第１－２カバー４２０はステータ２００が貫通する第２ホール４２１を含むことができる。
【0058】
図３を参照すると、回路基板３００は第１－１カバー４１０に向かう第１面３１０と、第１－２カバー４２０に向かう第２面３２０を含むことができる。第１面３１０には第１ホールセンサ５００が配置され得る。第２面３２０には第２ホールセンサ６００が配置され得る。
【0059】
第１ホールセンサ５００はロータ１００の第１マグネット１２０とステータ２００の電気的相互作用によって発生するステータ２００の磁化量を検出する。第１ホールセンサ５００は回路基板３００に配置され得る。具体的には、第１ホールセンサ５００は２個のコレクターの間に配置されてステータリング２１０と第１マグネット１２０間の相互作用によって磁化した磁化量を検出する。
【0060】
ロータ１００とステータ２００と第１ホールセンサ５００はトルクを測定する構成である。入力軸と出力軸の回転量の差によって入力軸と出力軸のトーションバーにねじりが発生する。ねじりが発生すると、ロータ１００の第１マグネット１２０の回転量とステータ２００の回転量が変わってくる。したがって、第１マグネット１２０とステータリング２１０の対向面が変わってくることによって磁化量の変化が発生する。第１ホールセンサ５００はこのような磁化量の変化を検出し、操向軸にかかるトルクを測定することができる。
【0061】
第２ホールセンサ６００はマグネット装着部材７００に配置された第２マグネット８００に隣接するたびに３６０°周期で検出信号を出力して、出力軸の角加速度を演算することができる。
【0062】
マグネット装着部材７００はリング状であって、ステータ２００が貫通するホール７１０が設けられる。
【0063】
【0064】
図４を参照すると、マグネット装着部材７００は回転軸の軸方向Ｃを基準として、第１カバー４００に向かう第１面７１１と、第２カバー９００に向かう第２面７２１を含むことができる。第２マグネット８００は第２カバー９００に向かうように第２面７２1に配置され得る。マグネット装着部材７００はステータ２００のホルダー２３０に結合されて、出力軸が回転する場合、共に回転する。
【0065】
第２マグネット８００はマグネット装着部材７００に配置される。第２マグネット８００はマグネット装着部材７００にインサートモールド（ｉｎｓｅｒｔ ｍｏｌｄ）されるか接着固定され得る。第２マグネット８００は出力軸が回転する場合、マグネット装着部材７００とともに回転する。したがって、第２マグネット８００は出力軸が回転するにつれて周期的に第２ホールセンサ６００に近接して遠くなる状態を繰り返す。
【0066】
第２カバー９００はマグネット装着部材７００を覆う。第２カバー９００は第１カバー４００に結合する。第２カバー９００は金属素材で構成される。これは、第２マグネット８００で発生するフラックス（ｆｌｕｘ）を第２カバー９００側に誘導するためである。第２カバー９００により、第２マグネット８００で発生するフラックスは第１マグネット１２０に流れることが制限されるため、実施例に係るトルクインデックスセンサは磁界干渉を回避するために別途の遮蔽板を設置する必要がない。
【0067】
【0068】
【0069】
ホールセンサハウジング４２２は第１－２カバー４２０の外面から突出する。ホールセンサハウジング４２２は収容部４２３に隣接して配置される。ホールセンサハウジング４２２の内部には第２ホールセンサ６００が位置する。このようなホールセンサハウジング４２２は第２ホールセンサ６００の位置を固定する役割をする。ホールセンサハウジング４２２は内部に第２ホールセンサ６００を収容するスロット４２２ａが設けられ、収容部４２３に向かって開放された開放面を有する。また、ホールセンサハウジング４２２の開放面の入口には第２ホールセンサ６００が開放面を通じて離脱しないように制限するストッパー４２２ｂが突出され得る。図７で図示した通り、第２ホールセンサ６００は第１－２カバー４２０の底面に配置された入口４２２ｃを通じてスロット４２２ａに配置され得る。
【0070】
収容部４２３は第１－２カバー４２０の外面で凹んだ形態で、第２ホール４２１周辺に配置され得る。収容部４２３はマグネット装着部材７００が内部に収容されるところである。
【0071】
一方、第１－２カバー４２０は第４結合部４２４を含むことができる。第４結合部４２４は第２カバー９００と結合する。第４結合部４２４は収容部４２３の周りに沿って複数個が配置され得る。このような第４結合部４２４は締結突起であり得る。そして、第１－２カバー４２０の周りには第１－１カバー４１０と結合のための締結部４２５が設けられ得る。
【0072】
【0073】
図８および図９を参照すると、マグネット装着部材７００は内周面から突出した第１結合部７２０を含むことができる。マグネット装着部材７００がステータ２００のモールド部材２２０に結合される時、第１結合部７２０は回転軸の軸方向と垂直な方向にモールド部材２２０に結合され得る。この時、モールド部材２２０の外周面には第１結合部７２０と結合する第２結合部２２１が配置され得る。第１結合部７２０は突出した複数個の突起であり得、第２結合部２２１は第１結合部７２０が挿入される複数個の溝であり得る。
【0074】
マグネット装着部材７００がステータ２００のモールド部材２２０に結合する時、第１結合部７２０と第２結合部２２１が回転軸の軸方向と垂直な方向に結合するため、トルクインデックスセンサ全体の厚さを減らすことができる。換言すると、第１結合部７２０と第２結合部２２１が回転軸の軸方向に結合すると、回転軸方向に結合空間が必要となるが。このような結合空間はトルクインデックスセンサ全体の厚さを増加させる要因である。その反面、実施例に係るトルクインデックスセンサのマグネット装着部材７００とステータ２００のモールド部材２２０は、回転軸の軸方向と垂直な方向に結合する構成を有するため、回転軸方向に配置される結合空間を排除できる。
【0075】
【0076】
図１０および図１１を参照すると、第２カバー９００は上板９１０と側板９２０を含むことができる。上板９１０は円板の形態であり、中心にステータ２００のホルダー２３０が貫通する貫通ホール９１１が配置される。側板９２０は上板９１０の周りに沿って配置され、上板９１０に下向きに折れて配置される。第２カバー９００が第１カバー４００に結合する時、側板９２０は上板９１０から回転軸方向に折れて延びる形態である。図１０で図示した通り、側板９２０の内径Ｒ１は、少なくともマグネット装着部材７００の外径Ｒ２より大きく設計される。回転軸方向と垂直な方向を基準として、側板９２０がマグネット装着部材７００とホールセンサハウジング４２２の間に配置されるためである。
【0077】
一方、側板９２０の周りには第３結合部９２２が配置され得る。第３結合部９２２は第１－２カバー４２０の第４結合部４２４と結合して、第２カバー９００と第1カバー４００を結合させる。第３結合部９２２は側板９２０から突出して締結ホールを含む締結フランジであり得る。このような第３結合部９２２は複数個が配置され得る。また、このような、複数個の第３結合部９２２のうち一部は溝９２１に隣接して配置され得る。
【0078】
図１２は、第２マグネットと第２ホールセンサ間に配置される側板を図示した図面である。
【0079】
図２および図１２を参照すると、側板９２０はマグネット装着部材７００とホールセンサハウジング４２２の間に配置される。したがって、側板９２０はマグネット装着部材７００に配置された第２マグネット８００の側面を覆う。そして、側板９２０は溝９２１を含むことができる。溝９２１は側板９２０の一部が切開されて形成されたものであって、側板９２０の内側と外側を連通させる構造である。このような溝９２１は第２ホールセンサ６００に整列される。具体的には、第２カバー９００が第１カバー４００に結合する時、溝９２１は回転軸の回転方向にホールセンサハウジング１１２に整列される。これは側板９２０が第２マグネット８００の側面を覆って第２マグネット８００と第２ホールセンサ６００の間を塞ぐようになるが、溝９２１を通じて第２マグネット８００と第２ホールセンサ６００を対向させるためである。
【0080】
出力軸の回転と共に、第２マグネット８００が回転する。第２マグネット８００が回転するにつれて周期的に、第２マグネット８００は第２ホールセンサ６００に近接するか遠ざかる。第２ホールセンサ６００はこれを通じて３６０°周期ごとに検出信号を生成することができる。
【0081】
図１３は、第２カバーによるフラックス（ｆｌｕｘ）を図示したグラフである。
【0082】
第１マグネット１２０と第２マグネット８００の間に遮蔽構造がない状態で、図１３を参照すると、第２マグネット８００の回転によって発生するフラックス（ｆｌｕｘ）が第２カバー９００を通じて誘導されるのを確認することができる。
【0083】
【0084】
図１４および図１５のＡは遮蔽板が設置されたトルクインデックスセンサであり、図１４および図１５のＢは遮蔽板がないトルクインデックスセンサであり、図１４および図１５のＣは実施例に係る金属素材の第２カバー９００が設置されたトルクインデックスセンサである。
【0085】
【0086】
その反面、金属素材の第２カバー９００が設置された「Ｃ」の場合、遮蔽板が設置された「Ａ」の場合と類似してトルク出力変化量が検出されることを確認することができる。したがって、実施例に係るトルクインデックスセンサの場合、別途の遮蔽板を設置しなくても、磁界干渉を効果的に遮蔽していることを確認することができる。
【0087】
【0088】
図１６～図１８を参照すると、トルクインデックスセンサ２０は、ロータ１０００と、ステータ１２００と、カバー１３００と、回路基板１４００と、第１ホールセンサ１５００と、第２ホールセンサ１６００と、第２マグネット１７００と、マグネットシールド１８００と、ホルダー１２３０を含むことができる。
【0089】
ロータ１０００はステータ１２００の内側に配置される。ロータ１０００は操向軸の入力軸と連結される、ここで、入力軸とは、車両のハンドルと連結された操向軸であり得る。ロータ１０００は円筒形のヨーク１１１０とヨーク１１１０に配置される第１マグネット１１２０を含むことができる。ヨーク１１１０の内側に入力軸が挿入される。そして、ヨーク１１１０の外側に第１マグネット１１２０が配置され得る。第１マグネット１１２０にヨーク１１１０の外周面に接着固定されるか圧入固定され得る。
【0090】
ステータ１２００はロータ１０００の外側に配置される。ステータ１２００はステータリング１２１０と、モールド部材１２２０と、ホルダー１２３０を含むことができる。ステータリング１２１０は向かい合う形態で一対が離れて配置され得る。そして、２個のステータリング１２１０はモールド部材１２２０の上側および下側にそれぞれ固定され得る。ホルダー１２３０はモールド部材１２２０に結合される。ホルダー１２３０は操向軸の出力軸と連結され得る。ここで、出力軸とは、車輪側の動力伝達構成と連結される操向軸であり得る。したがって、ステータ１２００は出力軸と連結されて出力軸と共に回転する。
【0091】
一方、ステータ１２００はステータリング１２１０に隣接して配置され、ステータ１２００の磁化量を収集するコレクターが備えられ得る。
【0092】
カバー１３００は第１カバー１３１０と第２カバー１３２０を含むことができる。第１カバー１３１０と第２カバー１３２０は互いに向かい合って配置され、内部にステータ１２００を収容する空間が設けられ得る。第１カバー１３１０と第２カバー１３２０の間には回路基板１４００が配置される。第１カバー１３１０はロータ１０００が貫通する第１ホール１３１１を含むことができる。そして、第２カバー１３２０はステータ１２００が貫通する第２ホール１３２１を含むことができる。
【0093】
【0094】
回路基板１４００は第１カバー１３１０に向かう第１面１４１０と、第２カバー１３２０に向かう第２面１４２０を含むことができる。第１面１４１０には第１ホールセンサ１５００が配置され得る。第２面１４２０には第２ホールセンサ１６００が配置され得る。
【0095】
第１ホールセンサ１５００はロータ１０００の第１マグネット１１２０とステータ１２００の電気的相互作用によって発生するステータ１２００の磁化量を検出する。第１ホールセンサ１５００は２個のコレクターの間に配置されてステータリング１２１０と第１マグネット１１２０間の相互作用によって磁化した磁化量を検出する。
【0096】
ロータ１０００とステータ１２００と第１ホールセンサ１５００はトルクを測定する構成である。入力軸と出力軸の回転量の差によって入力軸と出力軸のトーションバーにねじりが発生する、ねじりが発生すると、ロータ１０００の第１マグネット１１２０の回転量とステータ１２００の回転量が変わってくる。したがって、第１マグネット１１２０とステータリング１２１０の対向面が変わってくることによって磁化量の変化が発生する。第１ホールセンサ１５００はこのような磁化量の変化を検出して、操向軸にかかるトルクを測定することができる。
【0097】
第２ホールセンサ１６００はマグネットシールド１８００の溝１８３０と第２マグネット１７００が整列するたびに３６０°周期で検出信号を出力して、出力軸の角加速度を演算することができる。
【0098】
マグネットシールド１８００はリング状であり、ステータ１２００が貫通するホール１８１１が設けられる。
【0099】
【0100】
図１９を参照すると、マグネットシールド１８００は上板１８１０と側板１８２０を含むことができる。上板１８１０は円板の形態であり、中心にステータ１２００のホルダー１２３０が貫通するホール１８１１が配置される。側板１８２０は上板１８１０の周りに沿って配置される。
【0101】
側板１８２０の外側板１８２１と内側板１８２２を含むことができる。外側板１８２１は上板１８１０の外周縁から下向きに折れて配置される。第２カバー１３２０が第１カバー１３１０に結合する時、外側板１８２１は上板１８１０の外周縁から軸方向に折れて延びる形態である。内側板１８２２は上板１８１０の内周縁から下向きに折れて配置される。
【0102】
このようなマグネットシールド１８００はステータ１２００のホルダー１２３０と直接結合する。具体的には、ステータ１２００のホルダー１２３０が上板１８１０のホール１８１１に圧入されて、ホルダー１２３０とマグネットシールド１８００が結合する。この時、内側板１８２２はホルダー１２３０が上板１８１０のホール１８１１に容易に圧入され得るように誘導する。マグネットシールド１８００とホルダー１２３０が直接結合するため、ホルダー１２３０が回転するとすぐにマグネットシールド１８００が回転する。外側板１８２１は溝１８３０を含む。溝１８３０は外側板１８２１の内側と外側を連通させる。
【0103】
一方、マグネットシールド１８００は強磁性体で構成され得る。
【0104】
図２０を参照すると、第２カバー１３２０はホールセンサハウジング１３２２とマグネットハウジング１３２３を含むことができる。ホールセンサハウジング１３２２は第２カバー１３２０の外面から突出し、内部に第２ホールセンサ１６００が位置する空間を有する。ホールセンサハウジング１３２２の前面すなわち、第２マグネット１７００を眺める面は開放され得る。マグネットハウジング１３２３は第２カバー１３２０の外面から突出し、内部に第２マグネット１７００を含む。マグネットハウジング１３２３は第２マグネット１７００の一部が露出するように第２マグネット１７００を固定することができる。第２マグネット１７００はマグネットハウジング１３２３を通じて第２カバー１３２０に固定されて動かない。このようなホールセンサハウジング１３２２とマグネットハウジング１３２３は互いに向かい合って配置される。
【0105】
【0106】
図２１で図示した通り、マグネットシールド１８００の上板１８１０の内径Ｒ１とホルダー１２３０の外径Ｒ２は同じであり得る。マグネットシールド１８００はホルダー１２３０に圧入される。そして、上板１８１０の外径Ｒ３はホルダー１２３０の中心Ｃから第２マグネット１７００までの距離Ｌ１より大きく、ホルダー１２３０の中心Ｃから第２ホールセンサ１６００までの距離Ｌ２より小さくてもよい。これは、マグネットシールド１８００の半径方向を基準として、側板１８２０を第２ホールセンサ１６００と第２マグネット１７００の間に位置させるためである。
【0107】
一方、外側板１８２１の厚さ（図２１のｔ）は第２ホールセンサ１６００と第２マグネット１７００の離隔距離（図２２のｄ）より小さく形成される。これは、マグネットシールド１８００が回転しながら外側板１８２１が第２ホールセンサ１６００と第２マグネット１７００の間を通るようにするためである。
【0108】
図２３は、向かい合って配置された第２マグネットと第２ホールセンサを図示した図面である。
【0109】
図２２および図２３を参照すると、第２ホールセンサ１６００と第２マグネット１７００は向かい合って配置される。すなわち、第２ホールセンサ１６００と第２マグネット１７００はマグネットシールド１８００の円周方向を基準として、互いに整列するように配置され得る。この時、第２ホールセンサ１６００は外側板１８２１の外側を眺めるように配置され、第２マグネット１７００は外側板１８２１の内側を眺めるように配置される。したがって、第２ホールセンサ１６００と第２マグネット１７００の間に外側板１８２１が配置される。そして、外側板１８２１に配置された溝１８３０が第２ホールセンサ１６００と第２マグネット１７００の間に配置される。第２ホールセンサ１６００の幅Ｗは溝１８３０の大きさに対応され得る。
【0110】
一方、第２マグネット１７００は第１極１７１０と第２極１７２０を含むことができる。第１極１７１０はＮ極であり得、第２極１７２０はＳ極であり得る。第１極１７１０は相対的に外側に配置され得、第２極１７２０は相対的に内側に配置され得る。第１極１７１０は第２ホールセンサ１６００と向かい合うように配置される。
【0111】
マグネットシールド１８００はホルダー（図１７の１２３０）が回転するにつれて共に回転する。この時、第２マグネット１７００は固定された状態である。このため、第１マグネット１１２０と第１ホールセンサ１５００で磁界干渉を引き起こす第２マグネット１７００のフラックスが発生しない。したがって、磁界を遮蔽するための別途の遮蔽板を設置する必要がない。遮蔽板が設置される場合、その設置空間のため、トルクインデックスセンサの全体の厚さを大きく増加させる問題点があるが、実施例に係るトルクインデックスセンサは遮蔽板を設置する必要がないため、トルクインデックスセンサの全体の厚さを減らすことができる利点がある。
【0112】
【0113】
図２４の（ａ）は外側板１８２１が第２ホールセンサ１６００と第２マグネット１７００を塞いでいる状態である。図２４の（ａ）の状態で、図２５で図示した通り、第２ホールセンサ１６００の出力が発生しないため信号はオフ（ｏｆｆ）状態を維持する。その後、マグネットシールド１８００が時計回り方向ＣＷに回転すると、外側板１８２１に配置された溝１８３０も時計回り方向ＣＣＷに回転する。図２４の（ｂ）の状態で、溝１８３０が第２ホールセンサ１６００に近接すると、第２マグネット１７００と第２ホールセンサ１６００が連通されて第２ホールセンサ１６００の出力が発生し、信号はオン（ｏｎ）の状態に切り替わる。その後、マグネットシールド１８００の回転が持続されて、溝１８３０が第２ホールセンサ１６００を通るまで、すなわち、外側板１８２１が第２ホールセンサ１６００と第２マグネット１７００を完全に塞ぐまで、図２４の（ｃ）および（ｄ）状態で第２ホールセンサ１６００の出力が発生し、信号はオン（ｏｎ）の状態に維持される。その後、マグネットシールド１８００の回転が持続されて、外側板１８２１が第２ホールセンサ１６００と第２マグネット１７００を完全に塞ぐと、図２４の（ｅ）状態で第２ホールセンサ１６００の出力が発生せず、信号はオフ（ｏｆｆ）状態に切り替わる。
【0114】
前述した通り、マグネットシールド１８００が時計回り方向ＣＷに回転する場合を例示して説明したが、マグネットシールド１８００が反時計回り方向ＣＷに回転する場合にも、外側板１８２１の溝１８３０の位置により第２ホールセンサ１６００の出力に対応した信号のオンオフが切り替わり得る。
【0115】
このように実施例に係るトルクインデックスセンサ２０は、第２マグネット１７００を回転させずに固定した状態で、マグネットシールド１８００の側板１８２０に配置された溝１８３０の位置と、第２ホールセンサ１６００と第２マグネット１７００の位置が整列する周期によりオンオフ信号を生成することができる。したがって、第２マグネット１７００の回転によってフラックスが発生し、発生したフラックスが磁界干渉を引き起こすことを防止することができる。
【0116】
以上、本発明の好ましい一実施例に係るトルクインデックスセンサおよびこれを含む操向装置について、添付された図面を参照して具体的に詳察した。
【0117】
前述された本発明の一実施例は、すべての面において例示的なものであって限定的ではないものと理解されるべきであり、本発明の範囲は前述された詳細な説明よりは後述される特許請求の範囲によって示されるべきである。そして、この特許請求の範囲の意味および範囲はもちろん、その等価概念から導き出されるすべての変更または変形可能な形態も本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】