JP6054625B2 - アングルセンサー - Google Patents

Description

本発明は、アングルセンサーに関し、より具体的には、回転軸によって回転するメインギアの偏心を補償できる構造を持つことにより、ギアの摩耗及び歯強度の低下を防止することができ、作動信頼性及び耐久性を向上させられるアングルセンサーに関する。

一般に自動車の操向（ステアリング）の安全性を保障するための装置として、別途の動力で補助する操向装置が用いられる。既存にはこのような補助操向装置に油圧を利用した装置で用いられたが、最近では動力の損失が少なく正確性が優秀な電動式操向装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が用いられる。前記のような電動式操向装置（ＥＰＳ）は、車速センサー、アングルセンサー及びトルクセンサー等で感知した運行条件により電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）でモーターを駆動して、旋回安全性を保障して迅速な復原力を提供することによって、ドライバーにとって安全な走行が可能になるようにする。

アングルセンサー（Ａｎｇｌｅ Ｓｅｎｓｏｒ）は、操向軸の回転角に比例する電気信号を出力する装置で、最近では操向トルクを測定するトルクセンサー（Ｔｏｒｑｕｅ Ｓｅｎｓｏｒ）と結合され、組み立て（ａｓｓｅｍｂｌｙ）られて形成される場合が多い。

図１は、このようなアングルセンサーの例を示した平面図である。
アングルセンサーの場合、ドライバーの操向ホイールの回転に従って、操向軸に付いたメインギア２０が連動して、回転しながら回転角度の差が生じるようになり、この時メインギア２０にギアを介して連結したサブギア２１、２２に付いたマグネット（ｍａｇｎｅｔ）３１、３２の磁気場と回転方向を磁気素子が認識して、信号を電子制御装置に移送するようになる。

前記メインギア２０とサブギア２１、２２は、ハウジング１０内部に結合して、メインギア２０は前記ハウジング１０の回転軸が貫く部位に結合部材に射出物として一体に形成され、結合部材にボンディングされる方式で共に結合する。

しかし、このような構造で結合する場合、ハウジングや結合部材に振動が伝えられる場合、メインギアの振動につながるようになり、回転軸を中心に偏心が発生する場合、ギアの間の摩耗及び強度低下につながることがあった。このような振動及び偏心の問題は、アングルセンサー全体の機能低下または破損の問題を引き起こすことがあった。

そこで、本発明は、前記問題点を解消するために案出されたもので、アングルセンサーのメインギアが固定結合される構造を改善して、振動及び偏心が発生しても正確な回転の伝達が可能であり、耐久性を保障できる構造を持つアングルセンサーを提供することを目的としている。

本発明に係るアングルセンサーは、回転軸が貫通し、内部に空間を形成するハウジング、前記ハウジング内部に配置され中心部で前記回転軸と結合して共に回転する結合部材、前記結合部材の外周面に結合して結合部材と共に回転するリング状のメインギア、前記メインギアに歯合（Ｔｏｏｔｈ Ｍｅｓｈｉｎｇ）されるサブギア、前記メインギアの内周面で内周方向に突出した内突起及び前記結合部材に形成されて前記結合部材の回転力を前記メインギアに伝達するように前記内突起が挿入されるスリットを含むアングルセンサーを提供する。従って、内突起によって、結合部材の回転力がメインギアに正確に伝えられながらも、圧入され射出される方式で結合する方式に比べて、結合部材の望ましくない遊動に対して補償が可能なメリットがある。

また、本発明に係るアングルセンサーは、前記メインギアと前記結合部材の中心軸が互いに偏心できるように前記メインギアの内周面と前記結合部材の外周面は離隔されて配置されるアングルセンサーを提供する。従って、微細な裕隔によってメインギアの偏心補償が可能となり、ギアの耐久性を向上させられる。

また、本発明に係るアングルセンサーは、前記内突起の側壁と前記スリットの内壁は離隔されて配置されるアングルセンサーを提供する。従って、偏心補償がスムーズに行われるメリットがある。

また、本発明に係るアングルセンサーは、前記スリットは軸方向に長く形成され、前記メインギアは前記結合部材の上側から下側に摺動されて結合されるアングルセンサーを提供する。従って、結合過程が容易で、組み立て過程で破損及び結合不良を最小化できるメリットがある。

また、本発明に係るアングルセンサーは、前記内突起は、２個以上が前記メインギアの内周面から円周方向に等間隔で配置されるアングルセンサーを提供する。従って、回転力の正確な伝達が可能である。

前述した内容のように構成された本発明に係るアングルセンサーは、回転軸によって回転するメインギアの偏心補償のため、メインギアと回転軸との間に結合部材を介在して、結合部材とメインギアの回転力伝達は、内突起とスリットを通して行われるようにする一方、結合部材とメインギアが互いに中心軸が偏心できるように離隔されて配置されることによって、ギアの摩耗及び歯強度の低下を防止することができ、作動信頼性及び耐久性を向上させられる効果がある。

また、結合過程において圧入及び射出する方式で結合する方式に対して、部材の疲労度が最小化され組み立て不良を防止することができ、生産性向上につなげる効果がある。

従来技術に係るアングルセンサーを示した平面図である。 本発明の望ましい実施形態に係るアングルセンサーのメインギア結合部位を示した平面図である。 本発明の望ましい実施形態に係るアングルセンサーのメインギア結合部位を示した斜視図である。

以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態に係るアングルセンサーを詳細に説明する。

図２は、本発明の望ましい実施形態に係るアングルセンサーのメインギア結合部位を示した平面図で、図３は本発明の望ましい実施形態に係るアングルセンサーのメインギア結合部位を示した斜視図である。

アングルセンサーは、所定ハウジング内部にメインギアとサブギアを備えられ、ギアに連結した磁性体、磁気変化を感知するホール素子（Ｈａｌｌ ＩＣ）及び印刷回路基板（ＰＣＢ）を含む形態で形成される。

前記ハウジングは、ステアリングホイールの回転軸上に取り付けられるものであって、回転軸の回転に障害を発生させないと同時に回転有無に関係なく固定されるように配置される。

メインギア１１０は、リング状の外周面上に複数の歯が備わったもので、中心部が回転軸と連結して、ステアリングホイールの回転により共に回転するようになる。

本発明の望ましい実施形態では、ステアリングホイールのアングルセンサーを例として説明されるが、本発明の概念によるアングルセンサーは、多様な回転軸または回転する部材のアングルを測定する装置として用いられることに対し留意しなければならない。

前記メインギア１１０に歯合される第１サブギア(図１の２１)は、メインギア１１０の回転、即ち回転軸の回転によって回転し、回転する比はメインギア１１０と第１サブギアとの間の歯の数に反比例して決まる。

第２サブギア（図１の２２)は第１サブギアに歯合され第１サブギアの回転によって回転しながら、サブギアにはマグネット３１、３２が備わり、回転によって磁場の変化を起こす。

前記磁場の変化は、ハウジング内部に受容されるホール素子によって感知され、回転角度や回転角速度を検出する変化の要素として用いられる。
但し、アングルセンサーの性能及びアングル信号処理のアルゴリズムを考慮し、前記第１サブギア及び第２サブギアは省略されてもよく、第２サブギアがメインギア１１０に歯合されてもよく、場合によって３個以上のサブギアが配置されてもよいことは言うまでもない。

メインギア１１０と回転軸との間には結合部材１００が介在する。

本発明の概念により、結合部材１００とメインギア１１０は、機械的に共に回転するものの、互いの結合部位に裕隔を存在させるように結合する。

より一層具体的には、結合部材１００は略円柱状の部材として下側がハウジングに結合し、上側外周面にメインギア１１０と結合する。

結合部材１００の中心部は、中空状で形成されて、回転軸と結合するように回転軸挿入口１２０が形成されるが、共に回転するため回転軸の中心と結合部材１００の中心軸は一致することが望ましい。

前記回転軸と結合部材の中心軸が偏心したり振動が生じる場合のギアの歯の摩耗や強度低下の問題が生じることは、前述したとおりである。

メインギア１１０の内周面と前記メインギア１１０と結合する部位の結合部材１００の外周面との間には、微細な裕隔が存在する。従って、結合部材１００自体が振動したり偏心しても、メインギア１１０はサブギアとの歯合状態を正しく維持することができ、これは作動信頼性及び耐久性の向上に繋がるメリットがある。

前記結合部材１００とメインギア１１０との間の回転方向の結合力を維持するために、メインギア１１０の内周面で内周方向に突出した内突起１１１が形成される。

結合部材１００でメインギア１１０の内突起１１１に対応される部位には、溝状のスリット１０１が形成されるが、前記内突起１１１は前記スリット１０１に係止することによって、結合部材１００の回転力をメインギア１１０で伝達するようになる。

メインギア１１０は、結合部材１００の上側から下側に摺動する方式で結合されるが、この場合、前記スリット１０１は軸方向に長い形状で形成され、メインギア１１０の内突起１１１は前記スリット１０１の下方に挿入される方式で結合される。

図２では、内突起１１１がメインギア１１０の内周から等間隔で４個形成された例が図示されるが、前記内突起１１１は単一に形成されてもよく、メインギア１１０の内周に沿って２個以上が選択的に形成されてもよいことは言うまでもない。

本発明の概念では、結合部材１００の回転軸に対する振動及び偏心を補償するために、メインギア１１０の内周と結合部材１００の外周との間に微細な裕隔が存在するため、偏心補償がスムーズになされるように、前記内突起１１１とスリット１０１との間にも裕隔が存在してもよく、前記内突起１１１が円錐または半球状で形成されてもよい。

より正確には、前記内突起１１１の側壁とスリット１０１の内壁との間には、微細な裕隔が存在して、このような裕隔によってメインギア１１０の中心軸が結合部材１００の中心軸に対して偏心できるメリットに繋がる。

本発明の概念によるアングルセンサーは、回転軸によって、回転するメインギア１１０の偏心補償のために、メインギア１１０と回転軸との間に結合部材１００を介在し、結合部材１００とメインギア１１０の回転力伝達は、内突起１１１とスリット１０１を介してなされるようにする一方、結合部材１００とメインギア１１０が、互いに中心軸が偏心できるように離隔されて配置されることによって、ギアの摩耗及び歯強度の低下を防止することができ、作動信頼性及び耐久性を向上させられるメリットがある。

詳述した本発明に係るアングルセンサーは、ステアリングホイールの回転軸の回転だけでなく回転する部材や装備の回転角度または角速度を測定する装備を含むものと理解でき、前記メインギアの結合部材との結合構造は、サブギアにも適用できることは言うまでもない。

以上、本発明を実施形態及び貼付図面に基づいて詳細に説明した。しかし、以上の実施形態及び図面によって本発明の範囲が制限されるものではなく、本発明の範囲は後述した特許請求範囲に記載された内容だけで制限されるべきである。

１０ ハウジング
１００ 結合部材
１０１ スリット
１１１ 内突起
１２０ 回転軸挿入口
２０、１１０ メインギア
２１、２２ サブギア
３１、３２ マグネット

Claims (5)

1. 回転軸が貫通し内部に空間を形成するハウジング、
   前記ハウジングの内部に配置されて前記回転軸と結合して、共に回転する結合部材、
   前記結合部材の外周面に結合して前記結合部材の回転によって、回転するリング状のメインギア、
   前記メインギアに歯合されるサブギア、
   前記メインギアの内周面で内側に突出した内突起、及び
   前記結合部材に形成されて前記結合部材の回転力を前記メインギアに伝達するように前記内突起が挿入されるスリット、を含み、
   前記結合部材の下部は前記ハウジングに結合され、前記メインギアは前記結合部材の上部の外周面に結合され、
   前記メインギアと前記結合部材の中心軸が互いに偏心できるように前記メインギアの内周面と前記結合部材の外周面は、離隔されて配置されることを特徴とするアングルセンサー。
2. 前記内突起の側壁と前記スリットの内壁は、離隔されて配置されることを特徴とする請求項１に記載のアングルセンサー。
3. 前記スリットは、軸方向に長く形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のアングルセンサー。
4. 前記内突起は、２個以上が前記メインギアの内周面で円周方向に等間隔で配置されることを特徴とする請求項１に記載のアングルセンサー。
5. 前記サブギアは、前記メインギアと歯合される第１サブギア、及び前記第１サブギアと歯合いされる第２サブギアを含み、
   前記第１サブギア及び前記第２サブギアには各々マグネットが位置し、
   前記ハウジング内部には前記マグネットを感知するホール素子（Ｈａｌｌ ＩＣ）が位置することを特徴とする請求項１に記載のアングルセンサー。

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