KR101215462B1

KR101215462B1 - 전자식 조향장치의 조향센서 유닛 및 이의 조립방법

Info

Publication number: KR101215462B1
Application number: KR1020110059937A
Authority: KR
Inventors: 이창은
Original assignee: 영일엔지니어링(주)
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2012-12-26

Abstract

본 발명은 조향센서 유닛을 피니언하우징과 함께 유기적으로 연결 구성하기 위한 구조를 제시하고, 또한 이러한 구조로 이루어지는 조립방법을 포함한다.
본 발명의 조향센서 유닛은 센서커버 및 측판, 밑판으로 이루어져 핸들 샤프트에 중앙이 고정되는 환형의 센서하우징을 구비하고, 상기 센서하우징의 내측 공간에는 전기적 신호를 전달하기 위한 회로기판 및 토크와 각도를 감지하기 위한 조향센서를 적층 배치하되, 상기 센서커버와 측판이 중첩되는 모서리 영역에 다수의 끼움부를 형성하여 이와 대응된 개수의 고정익으로 이루어진 핑거링을 결합되게 하고, 상기 센서커버에는 결합홀과 수용홈을 더 형성하여 고정핀과 V형 클립을 각각 삽설할 수 있도록 구성되는 한편,
이러한 조향센서 유닛의 조립방법은, 센서하우징에 고정핀을 삽입하는 단계; 센서하우징에 V형 클립을 끼우는 단계; 센서하우징에 핑거링을 결속하는 단계; 고정핀을 제거하는 단계; 주름형 실링을 핑거링 상방에 배치하는 단계; 및 커버캡과 피니언하우징을 상호 고정 체결하는 단계;로 이루어진다.

Description

전자식 조향장치의 조향센서 유닛 및 이의 조립방법{Sensor Unit for Electronic Power Steering and Method for Assembling Sensor Unit using the same}

본 발명은 핸들 샤프트의 회전에 따라 변화되는 변위에 의해 스티어링 휠의 절대위치 및 각도를 정확히 감지할 수 있도록 구성되는 조향센서에 관한 것으로, 상세하게는 상기 조향센서의 장착 구조를 개선하여 보다 쉽고 정밀한 방식으로 피니언하우징과의 결합을 유도할 수 있는 전자식 조향장치의 조향센서 유닛 및 이의 조립방법에 관한 것이다.

자동차 사고로 인한 인적, 물적 피해가 증대되면서 이를 해결하기 위한 다양한 기술적 시도가 진행되어 왔고, 이의 대표적인 응용 사례가 전자식 조향장치(Electronic Power Steering)라 할 수 있다.

일반적으로, 조향장치는 자동차의 진행 방향을 임의로 바꾸기 위한 장치로서, 조작기구 및 기어장치, 링크기구로 구성된다. 조작기구는 운전자가 직접 조향조작을 하여 그 조작력을 기어장치와 링크기구에 전달하는 부분으로, 조향핸들 및 조향축, 컬럼으로 구성될 수 있으며, 기어장치는 조향축의 회전을 감속하여 조작력을 증가시킴과 아울러 조작기구의 운동방향을 전환하여 링크기구에 전달하게 된다. 또한, 링크기구는 기어장치의 작동을 전륜에 전달하고, 좌우 각 바퀴의 위치관계를 정렬하도록 지지하는 부분으로, 피트먼 암, 드래그 링크, 및 타이 로드로 구성되어 있다.

즉, 운전자가 조향핸들을 돌리면 그 조작력이 기어장치의 조향기어로 전달되면서 감속됨과 동시에 운동 방향이 전환된 후, 링크기구인 피트먼 암, 드래그 링크 및 너클 암을 거쳐서 너클 스핀들로 전달된다. 너클 스핀들은 킹 핀을 중심으로 회전운동을 하기 때문에 전륜의 움직임을 전환시키게 되고, 좌우의 너클은 너클 암을 통해 타이 로드와 연결되어 한쪽 바퀴의 움직임을 반대쪽 바퀴에 전달하도록 구성될 수 있다.

한편, 차량의 주행 또는 정지 시에 조향핸들을 회전시키면 노면과 접촉하고 있는 바퀴도 대응되는 방향으로 움직이는바, 바퀴와 노면 사이에는 마찰력이 작용하고 있어서 조향핸들을 조작하는데 큰 힘이 요구된다.

조향센서는 이와 같은 조향핸들의 회전 상태를 측정하고 전동모터에 의해 조향축에 보조 조향력을 제공함으로써 차량의 조향 편의성을 높이기 위한 것으로, 이러한 조향센서가 적용되는 조향시스템에서는 조향핸들에 연결된 입력축과 차륜에 연결된 출력축이 토션바에 의해 연결되고, 상기 입력축과 출력축은 토션바에 의해 서로 다른 방향으로 회전 가능하도록 연결되어 조향핸들과 입력축을 통해 입력되는 조향토크가 토션바에 의해 출력축으로 전달된다. 다시 말해서, 조향핸들을 조작하면 토션바가 변형되면서 입력축과 출력축 사이에 소정각도의 변위가 발생하는데, 이러한 입력축과 출력축 사이에 조향센서를 설치함으로써, 상기 센서에서 발생되는 신호에 의해 출력축에 연결된 모터를 제어하여 보조 토크를 발생시키는 방식으로 조향을 보조하게 된다.

그러나, 종래 기술에 따라 조향센서 유닛을 조립하는 과정에 있어서, 자동조립라인에 이러한 조향센서를 적용하여 조립하는 것이 실질적으로 용이하지 않은 실정이며, 이를 극복할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 적극적으로 해소하기 위하여 안출된 것으로, 조향센서의 비틀림을 보다 완벽하게 방지할 수 있도록 구성하여 정밀도를 향상시키는 것은 물론, 이로 인해 V형 클립의 조립성을 용이하게 하는 것이 해결하려는 과제이다.

또한, 자동조립라인을 통한 조향센서 유닛의 조립공정이 원활하게 수행될 수 있도록 구성하는 것이 본 발명의 또 다른 해결 과제이다.

이러한 해결 과제를 달성하기 위하여 구성되는 본 발명은,

전자식 조향장치의 조향센서 유닛을 구성함에 있어서,

상기 조향센서 유닛은 센서커버 및 측판, 밑판으로 이루어져 핸들 샤프트에 중앙이 고정되는 환형의 센서하우징을 구비하고, 상기 센서하우징의 내측 공간에는 전기적 신호를 전달하기 위한 회로기판 및 토크와 각도를 감지하기 위한 조향센서를 적층 배치하되, 상기 센서커버와 측판이 중첩되는 모서리 영역에 다수의 끼움부를 형성하여 이와 대응된 개수의 고정익으로 이루어진 핑거링을 결합되게 하고, 상기 센서커버에는 결합홀과 수용홈을 더 형성하여 고정핀과 V형 클립을 각각 삽설할 수 있도록 구성되는 것을 포함한다.

또한, 상기 결합홀은 센서커버 및 회로기판, 조향센서, 밑판에 천공되고, 상기 고정핀을 센서커버로부터 밑판에 이르는 영역까지 상하 관통되게 끼우는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 V형 클립은 회로기판의 요홈에 끼워지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 핑거링의 고정익에는 결합돌부를 더 형성하여 끼움부의 돌부홈과 맞물리도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

한편, 조향센서 유닛의 조립방법에 있어서,

센서하우징에 고정핀을 삽입하는 단계; 센서하우징에 V형 클립을 끼우는 단계; 센서하우징에 핑거링을 결속하는 단계; 상기 고정핀을 제거하는 단계; 주름형 실링을 상기 핑거링 상방에 배치하는 단계; 및 커버캡과 피니언하우징을 상호 고정 체결하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서하우징에 고정핀을 삽입하여 센서커버; 회로기판; 조향센서;의 결합홀을 얼라인시킨 후, 센서커버의 수용홈과 회로기판의 요홈에 V형 클립을 끼우는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, V형 클립과 고정핀, 핑거링을 적절하게 배치 사용함에 따라, 조향센서의 비틀림 현상을 보다 적극적으로 방지하여 조립성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 이러한 필수구성요소들의 상호 작용을 통한 조향센서 유닛의 조립방법을 제공함으로써 일련의 조립라인에 의한 피니언하우징과의 상호 결합을 유도할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 조향센서 유닛 결합 사시도.
도 2는 도 1의 일부 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 조향센서 유닛의 저면도.
도 4는 본 발명의 요부를 발췌 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 고정핀 사시도.
도 6은 본 발명이 적용되는 조향장치의 결합 사시도.
도 7은 도 6의 분해 사시도.

본 발명은 전자 제어 타입으로 운용되는 조향장치를 구축하기 위하여 상기 장치를 구성하는 필수 부품들을 일괄적으로 순차 조립하는 공정의 일부로서, 핸들 샤프트의 회전에 따라 변화되는 변위에 의해 스티어링 휠의 절대위치 및 각도를 정확히 감지할 수 있는 조향센서 유닛 및 이의 조립방법에 관련된다.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고, 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 조향센서 유닛의 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 조향센서 유닛의 저면 구성도이고, 도 4는 본 발명의 요부를 발췌 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 고정핀 사시도를 나타낸다.

자동차 조향장치는 크게 검지부인 조향센서; 판단부인 EPS ECU; 구동부인 모터로 구성될 수 있으며, 본 발명에서는 이러한 조향센서를 피니언하우징과 함께 유기적으로 연결 구성하기 위한 구조를 제시하는 것은 물론, 이러한 구조로 이루어지는 조립방법을 포함하여 기술하기로 한다.

본 발명의 조향센서 유닛(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 환형의 센서하우징(10)을 구비하여 상기 센서하우징의 중심을 통해 핸들 샤프트(7)가 상하 관통 배치되고, 특히 이러한 센서하우징(10)에 고정핀(20); V형 클립(30); 핑거링(260);이 순차 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 센서하우징(10)은 그 내측 공간에 전기적 신호를 전달하기 위한 회로기판(80) 및 토크와 각도를 감지하기 위한 조향센서(90)를 적층 배치할 수 있으며, 센서커버(11) 및 측판(12), 밑판(13)의 조합으로 이루어질 수 있다. 이와 관련하여서는 첨부도면 4에 상세 도시한 것과 같다.

통상, 자동차는 주행 중이나 정지시 조향핸들을 회전시킴에 따라 노면과 접촉하고 있는 바퀴도 회전하여 조향되는데, 바퀴와 노면 사이에는 마찰력이 작용하고 있어 동력전달 과정 중의 손실에 의해 조향핸들의 회전각도만큼 바퀴가 회전되지 않는다. 이에 따라, 상기 조향핸들과 바퀴의 회전각도 편차를 측정하여 이를 보상하기 위한 수단이 필요하게 되는바, 이러한 기능을 위해 통상의 조향센서가 적용된다. 즉, 조향센서를 통해 조향핸들의 회전각도와 바퀴의 회전각도 사이의 회전각도 편차를 측정하고, 측정된 편차만큼 별개의 동력수단을 이용하여 바퀴를 회전시킴으로써 차량을 진행시키고자 하는 방향으로 안전하고 정확하게 조향할 수 있게 되는 것으로, 본 발명의 조향센서(90)는 각도 및 토크 센서의 개념을 포함한다.

또한, 상기 센서하우징(10)에는 결합홀(40); 수용홈(50); 끼움부(60);를 더 구비하여 고정핀(20); V형 클립(30); 핑거링(260);이 각각 이의 공간으로 수용될 수 있도록 하였다.

상세하게는, 상기 결합홀(40)은 센서커버(11) 및 회로기판(80), 조향센서(90), 밑판(13)에 공통으로 천공시키되, 고정핀(20)이 입설될 수 있도록 핸들 샤프트(7)와 동일한 원주거리에 각각 형성되는 것이 바람직하고, 이로 인해 센서커버(11)로부터 밑판(13)에 이르는 영역까지 상하 관통되게 상기 고정핀(20)을 끼움 결속하게 된다.

상기 고정핀(20)은 도 5에 도시된 것처럼 헤드(21)와 몸통(22)으로 구분하되, 헤드(21)로부터 몸통(22)으로 이어지는 영역은 절곡 형성하여 용이하게 제거될 수 있도록 하고, 몸통(22)에는 양 방향 연장 형성되는 돌출편(22a)이 구비될 수 있으며, 이와 동일한 형상이 되도록 십(十)자 형태로 결합홀(40)을 형성시켜 고정핀(20)이 맞물려 끼워질 수 있게 하였다. 결합홀(40)에 결속되는 고정핀(20)은 결과적으로 센서커버(11) 및 회로기판(80), 조향센서(90)를 록킹하여 조립공정에서나 기타 이동시 그 비틀림을 방지할 수 있다.

상기 V형 클립(30)은 센서커버(11)의 수용홈(50)으로 삽설되어 회로기판(80)의 요홈(미도시함)에 결착되는 구성요소로, 전술한 바와 같은 고정핀(20)의 결속에 의하여 수용홈(50) 및 요홈이 수직선상에 일치되게 배치됨으로써, 보다 쉽고 용이하게 V형 클립(30)을 끼워넣을 수 있게 되는바, 상기 고정핀(20)이 결속된 상태에서 V형 클립(30)을 끼워넣은 후, 재차 고정핀(20)을 결합홀(40)로부터 탈거하는 방식으로 이루어진다. 본 발명의 V형 클립(30) 또한 고정핀(20)과 마찬가지로 조향센서의 비틀림(회전)을 방지하기 위하여 장착되고, 다만 상기 고정핀(20)이 센서하우징(10)을 관통하여 끼워지는 것과 달리, V형 클립(30)은 도 4에서와 같이 회로기판(80)의 요홈 영역까지만 끼워져 조향센서(90)의 작동에는 전혀 지장을 초래하지 않게 하였다.

상기 핑거링(260)은 센서하우징(10) 외주연에 결착되어 커버캡(250) 및 피니언하우징(180)의 상호 결합에 의하여 상기 센서하우징(10)의 유동을 억제하게 된다. 이를 위하여, 상기 센서커버(11)와 측판(12)이 중첩되는 모서리 영역에 다수의 끼움부(60)를 형성하여 핑거링(260)을 결합되게 하고, 핑거링에는 끼움부(60)와 대응되는 고정익(261)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 핑거링의 고정익(261)에는 결합돌부(262)를 더 형성하여 끼움부(60)의 돌부홈(61)과 맞물리도록 구성함으로써 센서하우징의 측판(12)은 물론, 나아가 센서커버(11)를 고정되게 하여 완벽한 결속상태를 도모할 수 있게 된다.

한편, 도 6은 본 발명이 적용되는 조향장치의 결합 사시도이고, 도 7은 도 6의 분해 사시도이다.

상기 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명은 조향장치(100)를 구성함에 있어서 필수적으로 수반되는 조향센서 유닛(1)을 상호 유기적으로 조립하기 위한 조립방법을 포함한다.

보다 상세하게는, 센서하우징(10)의 센서커버(11)를 통해 고정핀(20)을 삽입하고, 이러한 고정핀(20)은 센서커버(11)는 물론 회로기판(80), 조향센서(90), 밑판(13)에 각각 천공된 결합홀(40)을 수단으로 상하 관통되게 끼워지는 단계; 센서하우징(10)의 센서커버(11)에 V형 클립(30)을 끼우고, 이러한 V형 클립은 수용홈(50)을 통해 끼움 결속되는 단계; 센서하우징(10) 외주연에 핑거링(260)을 결속하고, 이러한 핑거링(260)은 그 고정익(261)을 센서하우징의 끼움부(60)에 안착시켜 상호 고정되게 하는 단계; 고정핀(20)을 결합홀(40)로부터 제거하는 단계; 주름형 실링(270)을 핑거링(260) 상방에 배치하는 단계; 및 커버캡(250)과 피니언하우징(180)을 볼트 등의 체결수단으로 고정 체결하는 단계;로 이루어질 수 있다.

특히, 상기 센서하우징(10)의 결합홀(40)에 고정핀(20)을 삽입하여 센서커버(11); 회로기판(80); 조향센서(90);의 결합홀(40)을 얼라인시킨 후, 센서커버의 수용홈(50)과 회로기판(80)의 요홈에 V형 클립(30)을 끼우는 것을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 관련 설명을 생략하였으나, 통상의 것과 동일한 개념으로 센서하우징을 통해 센서케이블의 일단을 연결 설치하여 벨트에 구동력을 전달할 수 있는 모터에 상기 센서케이블의 타단을 연결할 수 있음은 자명하다 할 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 조향센서 유닛 7: 핸들 샤프트
10: 센서하우징 11: 센서커버
12: 측판 13: 밑판
20: 고정핀 21: 헤드
22: 몸통 22a: 돌출편
30: V형 클립 40: 결합홀
50: 수용홈 60: 끼움부
61: 돌부홈 80: 회로기판
90: 조향센서 100: 조향장치
180: 피니언하우징 250: 커버캡
260: 핑거링 261: 고정익
262: 결합돌부 270: 주름형 실링

Claims

전자식 조향장치의 조향센서 유닛에 있어서,
센서커버(11) 및 측판(12), 밑판(13)으로 이루어져 핸들 샤프트(7)에 중앙이 고정되는 환형의 센서하우징(10)을 구비하고, 상기 센서하우징(10)의 내측 공간에는 전기적 신호를 전달하기 위한 회로기판(80) 및 토크와 각도를 감지하기 위한 조향센서(90)를 적층 배치하되,
상기 센서커버(11)와 측판(12)이 중첩되는 모서리 영역에 다수의 끼움부(60)를 형성하여 이와 대응된 개수의 고정익(261)으로 이루어진 핑거링(260)을 결합되게 하고,
상기 센서커버(11)에는 결합홀(40)과 수용홈(50)을 더 형성하여 고정핀(20)과 V형 클립(30)을 각각 삽설할 수 있도록 구성되는 것을 포함하는 전자식 조향장치의 조향센서 유닛.
제1항에 있어서,
상기 결합홀(40)은 센서커버(11) 및 회로기판(80), 조향센서(90), 밑판(13)에 천공되고, 상기 고정핀(20)을 센서커버(11)로부터 밑판(13)에 이르는 영역까지 상하 관통되게 끼우는 것을 특징으로 하는 전자식 조향장치의 조향센서 유닛.
제1항에 있어서,
상기 V형 클립(30)은 회로기판(80)의 요홈에 끼워지는 것을 특징으로 하는 전자식 조향장치의 조향센서 유닛.
제1항에 있어서,
상기 핑거링(260)의 고정익(261)에는 결합돌부(262)를 더 형성하여 끼움부(60)의 돌부홈(61)에 맞물리도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 조향장치의 조향센서 유닛.
조향센서 유닛의 조립방법에 있어서,
센서하우징에 고정핀(20)을 삽입하는 단계; 센서하우징에 V형 클립(30)을 끼우는 단계; 센서하우징에 핑거링(260)을 결속하는 단계; 고정핀(20)을 제거하는 단계; 주름형 실링(270)을 핑거링(260) 상방에 배치하는 단계; 및 커버캡(250)과 피니언하우징(180)을 상호 고정 체결하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 조향장치의 조향센서 유닛 조립방법.
제5항에 있어서,
상기 센서하우징에 고정핀(20)을 삽입하여 센서커버(11); 회로기판(80); 조향센서(90);의 결합홀(40)을 얼라인시킨 후, 센서커버의 수용홈(50)과 회로기판(80)의 요홈에 V형 클립(30)을 끼우는 것을 특징으로 하는 전자식 조향장치의 조향센서 유닛 조립방법.