KR20100052692A - Torque sensor, electronic control unit and power steering apparatus comprising the same - Google Patents

Torque sensor, electronic control unit and power steering apparatus comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR20100052692A
KR20100052692A KR1020080111512A KR20080111512A KR20100052692A KR 20100052692 A KR20100052692 A KR 20100052692A KR 1020080111512 A KR1020080111512 A KR 1020080111512A KR 20080111512 A KR20080111512 A KR 20080111512A KR 20100052692 A KR20100052692 A KR 20100052692A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
torque sensor
torque
contact
power steering
electronic control
Prior art date
Application number
KR1020080111512A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101281338B1 (en
Inventor
송준규
Original Assignee
주식회사 만도
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 만도 filed Critical 주식회사 만도
Priority to KR1020080111512A priority Critical patent/KR101281338B1/en
Publication of KR20100052692A publication Critical patent/KR20100052692A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101281338B1 publication Critical patent/KR101281338B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/307—Torque sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

PURPOSE: A torque sensor, an electronic control unit and a power steering apparatus including the same is provided to process a failsafe control for a contact torque sensor and a driving motor by a cheap micro control unit which transfers a torque signal of the contact torque sensor to driving current for the motor. CONSTITUTION: A torque sensor, an electronic control unit and a power steering apparatus comprises :a contact torque sensor(510) which creates and transfers a torque signal which nonlinearly changes by the amount of change of the torque; and an electronic control unit(520) which receives the torque signal from the contact torque sensor and transfers the torque signal into the motor driving current and the supplies to a drive motor(120). The electronic control unit comprises a voltage-current converter which transfers the torque signal which is a nonlinear voltage signal to the motor driving current and the supplies to the drive motor, an interface unit which receives the torque signal from the contact torque sensor and transfers to the voltage-current converter, and a micro control unit which processes the fail safe control for the drive motor and contact torque sensor.

Description

토크 센서, 전자 제어 장치 및 이들을 포함한 파워 스티어링 장치{Torque Sensor, Electronic Control Unit and Power Steering Apparatus Comprising the Same}Torque Sensor, Electronic Control Unit and Power Steering Apparatus Comprising the Same}

본 발명은 토크 센서, 전자 제어 장치 및 이들을 포함한 파워 스티어링 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 비선형적인 토크 신호를 발생하는 토크 센서, 비선형적인 토크 신호를 모터 구동 전류로 변환하고 토크 센서 및 구동 모터에 대한 페일 세이프 제어를 수행하는 전자 제어 장치 및 이들을 포함한 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a torque sensor, an electronic control device and a power steering device including the same. More particularly, the present invention relates to a torque sensor for generating a non-linear torque signal, an electronic control device for converting the non-linear torque signal into a motor driving current and performing fail safe control for the torque sensor and the driving motor, and a power steering device including the same. .

일반적으로 차량에는 스티어링 휠(핸들)의 조향력을 경감하여 조향 상태의 안정성을 보장하기 위한 수단으로서 파워 스티어링 장치가 적용되는 바, 이와 같은 파워 스티어링 장치는 기존에 유압을 이용한 유압식 파워 스티어링 장치(HPS; Hydraulic Power Steering System)가 차량에 널리 이용되었으나, 최근에는 유압을 사용하던 기존의 방식과는 달리 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 조향력을 쉽게 해주며 환경친화적인 전동식 파워 스티어링 장치(EPS; Electric Power Steering System)가 차량에 보편적으로 설치되고 있다.In general, a vehicle is applied with a power steering device as a means for reducing the steering force of the steering wheel (handle) to ensure the stability of the steering state. Such a power steering device is a conventional hydraulic power steering device (HPS) using hydraulic pressure; Hydraulic Power Steering System (WD) has been widely used in vehicles, but recently, unlike conventional methods that use hydraulic pressure, the motor's rotational power makes the driver's steering power easier and an environmentally friendly electric power steering system (EPS). System is commonly installed in vehicles.

이와 같은 전동식 파워 스티어링 장치(EPS)는, 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상 상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하게 된다.The electric power steering device (EPS) drives a motor in an electronic control unit (ECU) according to the driving conditions of the vehicle detected by the vehicle speed sensor and the steering torque sensor, thereby providing light and comfortable steering at low speed. In addition, it provides a good steering stability with a heavy steering feeling at high speeds, and provides an optimal steering condition to the driver by allowing rapid steering to be made in an emergency situation.

전동식 파워 스티어링 장치는 조향 보조력을 제공하는 모터의 설치 위치에 따라 다양하게 구분되는데, 그 중 컬럼 타입 전동식 파워 스티어링 장치(Coulmn assist type Electric Power Steering System: 이하, "C-EPS"라 칭함)는, 운전자의 스티어링 휠 회전력을 하측으로 전달할 수 있도록 스티어링 휠과 기어박스의 사이에 배치되는 조향 컬럼의 외부에 모터가 설치되어 그 내부의 스티어링 샤프트를 회전시킬 수 있도록 구성되어 스티어링 휠 조타에 따른 운전자의 조향력을 보조하게 된다.The electric power steering device is classified according to the installation position of the motor providing the steering assistance power, among which the column assist type electric power steering system (hereinafter referred to as "C-EPS") The motor is installed outside the steering column disposed between the steering wheel and the gearbox so as to transmit the driver's steering wheel rotational force to the lower side, and the motor rotates the steering shaft therein. To assist in steering.

도 1은 종래의 C-EPS의 개략적인 구성을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional C-EPS.

도 1에서 도시된 바와 같이 종래의 C-EPS에는 중공으로 마련된 조향컬럼(130)의 내부에 회전 가능하도록 입력축(140)이 설치되는데, 이 입력축(140)은 일단이 운전석에 마련되는 스티어링 휠(미도시)에 결합되고, 타단은 출력축(110)과 연결되어 기어박스 측에 설치되는 유니버셜 조인트(미도시)와 연결된다.As shown in FIG. 1, the input shaft 140 is installed in the conventional C-EPS to be rotatable inside the steering column 130 provided in a hollow, and the input shaft 140 has a steering wheel (one end of which is provided in the driver's seat). It is coupled to, and the other end is connected to the output shaft 110 and the universal joint (not shown) installed on the gearbox side.

그리고, 조향 컬럼(160)의 외부에는 이와 직교하는 방향으로 조향보조력을 위한 구동 모터(150)가 설치되되, 구동 모터(120)의 회전축 단부 및 출력축의 일단 에는 한쌍의 구동기어와 종동기어로 이루어진 감속기부가 마련되어 상호 치합됨으로써 구동 모터(120)의 구동력이 출력축으로 전달될 수 있도록 이루어져 있다.In addition, a drive motor 150 for steering assisting power is installed outside the steering column 160 in a direction orthogonal thereto, and a pair of drive gears and driven gears are provided at one end of the rotation shaft end and the output shaft of the drive motor 120. The reduction gear unit is provided so that the driving force of the driving motor 120 can be transmitted to the output shaft.

이때, C-EPS에 사용되는 감속기부는 두 축이 엇갈린 상태에서 동력전달이 이루어져야 하기 때문에 통상 웜과 웜휠을 한 쌍으로 사용하고 있다.At this time, the reduction gear part used in the C-EPS is usually used as a pair of worms and worm wheels because the power transmission must be made in a state in which the two axes are staggered.

도 2는 종래의 C-EPS에 사용되는 감속기부를 도시한 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view showing a reducer portion used in a conventional C-EPS.

도 2에서 도시된 바와 같이, 출력축(110)의 일단에 구비되는 웜휠(220)에는 구동모터(120)의 회전축에 결합되는 웜(210)이 치합되어 구동모터(120)로부터 발생된 동력을 출력축(110)으로 전달하게 된다.As shown in FIG. 2, the worm wheel 220 provided at one end of the output shaft 110 is engaged with the worm 210 coupled to the rotating shaft of the drive motor 120 to output power generated from the drive motor 120. And to (110).

그리고 출력축(110)과 입력축(140) 사이에는 토션바(미도시)가 구비되어 입력축(140)과 출력축(110)에 발생하는 비틀림 정도를 측정하게 된다.A torsion bar (not shown) is provided between the output shaft 110 and the input shaft 140 to measure the degree of torsion occurring in the input shaft 140 and the output shaft 110.

토크 센서(230)는 입력축(140)과 출력축(110)의 토크를 측정하여 전자 제어 장치(미도시)로 전송하고 이에 따라 전자 제어 장치(미도시)에서 구동 모터(120)를 작동시켜 조향 보조력을 제공하게 된다.The torque sensor 230 measures torque of the input shaft 140 and the output shaft 110 and transmits it to an electronic controller (not shown). Accordingly, the torque sensor 230 operates the driving motor 120 in the electronic controller (not shown) to assist steering. To provide power.

여기서, 토크 센서(230)의 작동 원리는 다음과 같다.Here, the operating principle of the torque sensor 230 is as follows.

우선, 스티어링 휠(미도시)의 회전 조작에 의해 입력축(140)에 토크가 가해지면, 일정 토크 이하에서 입력축(140)과 출력축(110)은 토션바(미도시)에 걸리는 토크 및 이로 인해 발생되는 비틀림에 의해 상대변위가 발생하면서 토크 전달이 이루어지게 된다.First, when torque is applied to the input shaft 140 by the steering operation of the steering wheel (not shown), the torque applied to the torsion bar (not shown) is caused by the input shaft 140 and the output shaft 110 at a predetermined torque or less. The torque is transmitted while the relative displacement occurs due to the torsion.

이때에 토션바(미도시)의 비틀림이 발생함에 따라 토크 센서(230)에서는 입력 로터(미도시)에 구성된 두 개의 접촉 단자와 출력 로터(미도시)에 구성된 저항 층이 접촉하는 위치가 변하게 되고 이러한 위치 변화는 저항층의 저항값을 변화시킨다. 여기서, 입력 로터(미도시) 및 출력 로터(미도시)는 토션바(미도시)에 걸리는 토크를 측정하기 위한 토크 센서(230)의 구성 요소이다. At this time, as the torsion bar (not shown) occurs, the torque sensor 230 changes the contact position between the two contact terminals configured in the input rotor (not shown) and the resistance layer configured in the output rotor (not shown). This change in position changes the resistance of the resistive layer. Here, the input rotor (not shown) and the output rotor (not shown) are components of the torque sensor 230 for measuring the torque applied to the torsion bar (not shown).

토크 센서(230)는 도 3과 같이 변화된 저항값, 즉 토크의 변화량에 대해 선형적으로 발생하는 선형 전압 신호, 즉 선형적으로 변화하는 토크 신호를 생성하여 전자 제어 장치(미도시)에 전달한다.The torque sensor 230 generates a linear voltage signal that is generated linearly with respect to the changed resistance value, that is, the torque change amount as shown in FIG. 3, that is, transmits the linearly changed torque signal to the electronic controller (not shown). .

이와 같이 토크 센서(230)에서 토크 신호를 전자 제어 장치(미도시)에 전달하면, 전자 제어 장치(미도시)는 차속 센서(미도시)로부터 수신한 차속 신호와 토크 신호를 연산하여 도 4와 같이 비선형적으로 변화하는 모터 구동 전류를 생성하고, 이를 구동 모터(150)에 공급하는 전류 제어를 수행한다. 여기서, 전자 제어 장치(미도시)가 모터 구동 전류를 비선형적으로 변화하도록 생성하는 이유는 일정 범위 이내의 스티어링 휠 조작에 대해서는 보조 조향력을 제공하지 않도록 하여 차량의 고속 주행시에 발생할 수 있는 급조타를 예방하기 위해서이다.As described above, when the torque sensor 230 transmits the torque signal to the electronic control device (not shown), the electronic control device (not shown) calculates the vehicle speed signal and the torque signal received from the vehicle speed sensor (not shown), and then, FIG. As described above, a motor driving current that varies nonlinearly is generated and current control is supplied to the driving motor 150. Here, the reason why the electronic control device (not shown) generates the motor driving current to change nonlinearly is to prevent the steering of the steering wheel within a certain range so as not to provide the auxiliary steering force so as to avoid the sudden steering that may occur during the high speed driving of the vehicle. To prevent it.

상기와 같이 설명된 종래의 C-EPS에서는 전자 제어 장치(미도시)에서 전류 제어와 페일 세이프(Fale Safe) 제어 및 복원 제어 등을 수행하기 위해 16 비트 또는 32 비트의 고가 사양 MCU(Micro Control Unit)를 전자 제어 장치(미도시)에 사용하여야 했다.In the conventional C-EPS described above, a 16-bit or 32-bit high-priced microcontrol unit (MCU) for performing current control, fail safe control, and restoration control in an electronic control device (not shown). ) Had to be used in an electronic control device (not shown).

따라서, 종래의 C-EPS에서 전자 제어 장치(미도시)의 생산 원가가 높기 때문에 C-EPS 자체의 생산 원가도 높아지는 문제점이 있다.Therefore, since the production cost of the electronic control device (not shown) in the conventional C-EPS is high, the production cost of the C-EPS itself is also high.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 비선형적인 토크 신호를 발생하는 토크 센서, 비선형적인 토크 신호를 모터 구동 전류로 변환하고 토크 센서 및 구동 모터에 대한 페일 세이프 제어를 수행하는 전자 제어 장치 및 이들을 포함한 파워 스티어링 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a torque sensor for generating a nonlinear torque signal, an electronic control device for converting the nonlinear torque signal into a motor driving current, and performing fail safe control for the torque sensor and the driving motor, and The purpose is to provide a power steering device including.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 구동 모터를 포함하는 파워 스티어링 장치에 있어서, 토크의 변화량에 대해 비선형적으로 변화하는 토크 신호를 생성 및 전달하는 접촉식 토크 센서; 및 상기 접촉식 토크 센서로부터 상기 토크 신호를 수신하고, 상기 토크 신호를 모터 구동 전류로 변환하여 상기 구동 모터에 공급하는 전자 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a power steering apparatus including a drive motor, comprising: a contact torque sensor for generating and transmitting a torque signal that varies nonlinearly with respect to an amount of torque change; And an electronic control unit for receiving the torque signal from the contact torque sensor, converting the torque signal into a motor driving current, and supplying the torque signal to the driving motor.

또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 두 개의 접촉 단자를 가지는 입력 로터를 포함한 접촉식 토크 센서에 있어서, 출력축 체결홀을 중심으로 서로 반대 방향에 각각 배치되어 상기 두 개의 접촉 단자와 접촉하는 저항층을 구비하고, 상기 저항층의 중간 지점에 일정 크기의 도체부를 설치한 출력 로터를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 센서를 제공한다.In addition, according to another object of the present invention, in the contact torque sensor including an input rotor having two contact terminals, the resistance layer which is disposed in opposite directions with respect to the output shaft fastening hole, respectively, in contact with the two contact terminals It is provided with a torque sensor, characterized in that it comprises an output rotor provided with a conductor portion of a predetermined size in the intermediate point of the resistance layer.

또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 접촉식 토크 센서 및 구동 모터를 포함한 파워 스티어링 장치를 제어하는 전자 제어 장치에 있어서, 비선형 전압 신호인 토크 신호를 모터 구동 전류로 변환하여 상기 구동 모터에 공급하는 전압-전류 변환부; 상기 접촉식 토크 센서로부터 상기 토크 신호를 수신하여 상기 전압-전류 변환부로 전달하는 인터페이스부; 및 상기 접촉식 토크 센서 및 상기 구동 모터에 대한 페일 세이프 제어를 수행하는 MCU(Micro Control Unit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치를 제공한다.In addition, according to another object of the present invention, in the electronic control device for controlling a power steering device including a contact torque sensor and a drive motor, converting a torque signal which is a non-linear voltage signal into a motor drive current to supply to the drive motor A voltage-current converter; An interface unit which receives the torque signal from the contact torque sensor and transfers the torque signal to the voltage-current converter; And a micro control unit (MCU) configured to perform fail safe control on the contact torque sensor and the driving motor.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 파워 스티어링 장치의 접촉식 토크 센서에서 토크 신호를 비선형적으로 발생하고, 전자 제어 장치에서는 토크 신호를 모터 구동 전류로만 변환하고 저가 사양 MCU를 사용하여 접촉식 토크 센서 및 구동 모터에 대한 페일 세이프 제어만을 수행하기 때문에 전자 제어 장치의 생산 원가가 종래보다 저렴해질 뿐만 아니라, 파워스티어링 장치의 생산 원가 또한 저렴해지는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, a torque signal is generated nonlinearly by the contact torque sensor of the power steering device, and the electronic control device converts the torque signal only into the motor driving current and uses the low-cost specification MCU to contact torque. Since only fail-safe control of the sensor and the drive motor is performed, not only the production cost of the electronic control device is lower than that of the related art, but also the production cost of the power steering device is also low.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파워 스티어링 장치의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.5 is a block diagram schematically showing the internal configuration of the power steering apparatus according to the embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 파워 스티어링 장치(500), 즉 컬럼 타입 전동식 파워 스티어링 장치(Coulmn assist type Electric Power Steering System)는 접촉식 토크 센서(510), 전자 제어 장치(520), 복원 스프링(530) 및 구동 모터(120)를 포 함한다. 여기서, 구동 모터(120)에 대한 기술은 공지된 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.The power steering apparatus 500 according to the embodiment of the present invention, that is, the column assist type Electric Power Steering System, includes a contact torque sensor 510, an electronic controller 520, and a restoring spring 530. ) And a drive motor 120. Here, since the technology for the drive motor 120 is a known technology, a detailed description thereof will be omitted.

본 발명에서 접촉식 토크 센서(510)는 도 6과 같이 변화된 저항값, 즉 토크의 변화량에 대해 비선형적으로 변화하는 비선형 전압 신호, 즉 비선형적으로 변화하는 토크 신호를 생성하여 전자 제어 장치(520)에 전달한다.In the present invention, the contact torque sensor 510 generates a non-linear voltage signal that changes non-linearly with respect to the changed resistance value, that is, the torque change amount as shown in FIG. 6, that is, the electronic control device 520 by generating a non-linearly varying torque signal. To pass).

이를 위해 접촉식 토크 센서(510)는 도 7과 같이 토크 센서(510)의 출력 로터(710)에 구비된 저항층(712)의 중간 지점, 즉 토크 신호가 "0"인 지점을 기준으로 일정 구간을 도체(Conductor)부(714)로 구성하되, 저항층(712)의 중간 지점을 기준으로 좌우 대칭되게 구성한다.To this end, the contact torque sensor 510 is constant based on an intermediate point of the resistance layer 712 provided in the output rotor 710 of the torque sensor 510, that is, the point at which the torque signal is "0" as shown in FIG. 7. The section is composed of a conductor part 714, but is configured to be symmetrical with respect to the intermediate point of the resistance layer 712.

전자 제어 장치(520)는 접촉식 토크 센서(510)로부터 비선형적으로 변화하는 토크 신호, 즉 비선형 전압 신호를 수신하고, 도 8과 같이 전압-전류 변환부(820)를 통해 비선형 전압 신호를 모터 구동 전류로 변환하여 구동 모터(120)에 공급한다. 여기서, 모터 구동 전류는 비선형적으로 변화한다.The electronic controller 520 receives a non-linearly varying torque signal from the contact torque sensor 510, that is, a non-linear voltage signal, and transmits the non-linear voltage signal through the voltage-current converter 820 as shown in FIG. 8. It converts into driving current and supplies it to the driving motor 120. Here, the motor drive current changes nonlinearly.

복원 스프링(530)은 도 9와 같이 상측 나사선형 스프링(532) 및 하측 나사선형 스프링(534)을 포함한다. 여기서, 상측 나사선형 스프링(532)은 도 10과 같이 일단이 출력축(110)에 고정되되, 출력축(110)을 중심으로 시계 방향 및 시계 반대 방향 중 어느 하나의 방향으로 감긴 상태에서 타단이 차체에 고정되어 있고, 하측 나사선형 스프링(534)은 상측 나사선형 스프링(532)보다 아래에 위치하여 일단이 출력축(110)에 고정되되, 출력축(110)을 중심으로 상기 상측 나사선형 스프링(534)과 반대되는 방향으로 감긴 상태에서 타단이 차체에 고정되어 있다.The recovery spring 530 includes an upper threaded spring 532 and a lower threaded spring 534 as shown in FIG. Here, the upper threaded spring 532 is fixed to the output shaft 110, one end as shown in Figure 10, the other end is wound around the output shaft 110 in any one of the clockwise and counterclockwise direction to the vehicle body The lower threaded spring 534 is fixed below the upper threaded spring 532 so that one end is fixed to the output shaft 110, and the upper threaded spring 534 is centered around the output shaft 110. The other end is fixed to the vehicle body while being wound in the opposite direction.

상기와 같이 출력축(110)에 설치된 복원 스프링(530)은 회전된 스티어링 휠을 원위치로 되돌리기 위한 복원력을 출력축(110)에 제공한다. 여기서, 복원 스프링(530)은 도 11과 같이 스티어링 휠이 원위치로부터 일정 각도 이내로 회전할 경우에는 출력축(110)에 복원력을 제공하지 않는 것이 바람직하다.As described above, the restoring spring 530 installed on the output shaft 110 provides the restoring force to the output shaft 110 to return the rotated steering wheel to its original position. Here, it is preferable that the restoring spring 530 does not provide restoring force to the output shaft 110 when the steering wheel rotates within a predetermined angle from the original position as shown in FIG. 11.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 접촉식 토크 센서의 출력 로터 및 입력 로터를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating an output rotor and an input rotor of a contact torque sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 접촉식 토크 센서(510)는 출력 로터(710) 및 입력 로터(720) 등을 구성 요소로 가진다. 여기서, 입력 로터(720)에는 출력 로터(710)의 저항층(712)에 접촉하는 두 개의 접촉단자(722)가 170° 이상 190° 이하의 각도로 이격되어 배치되어 있다.The contact torque sensor 510 according to the embodiment of the present invention includes an output rotor 710 and an input rotor 720 as a component. Here, two contact terminals 722 contacting the resistance layer 712 of the output rotor 710 are spaced apart from each other at an angle of 170 ° or more and 190 ° or less in the input rotor 720.

출력 로터(710)에는 출력축 체결홀(716)을 중심으로 서로 반대 방향에 각각 배치되어 두 개의 접촉 단자(722)와 접촉하는 저항층(712)을 구비하고, 저항층(712)의 중간 지점, 즉 토크 신호가 "0"인 지점에는 일정 크기의 도체(Conductor)부(714)를 설치하되, 저항층(712)의 중간 지점을 기준으로 좌우 대칭되게 설치한다.The output rotor 710 is provided with a resistance layer 712 disposed in opposite directions with respect to the output shaft fastening hole 716 and contacting the two contact terminals 722, and an intermediate point of the resistance layer 712. That is, a conductor portion 714 having a predetermined size is installed at a point where the torque signal is "0", and is symmetrically installed based on the intermediate point of the resistance layer 712.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 접촉식 토크 센서(510)는 출력 로터(710)에 구비된 저항층(712)의 중간 지점에 일정 크기의 도체부(714)를 설치하기 때문에, 운전자가 스티어링 휠을 조작할 때에 토션바(미도시)에 가해지는 토크를 토크 센서(510)에서 측정할 때에 두 개의 접촉단자(722)가 도체부(714)를 접촉 이동할 때에는 토크 신호가 출력되지 않고, 두 개의 접촉 단자(722)가 도체부(714)를 벗어나서 저항층(712)과 접촉이동할 때부터 토크 신호가 출력되는 것이다. 다시 말해, 두 개의 접촉단자(722)가 도체부(174)에 위치할 때, 즉 일정 범위 이내의 스티어링 휠 조작에 대한 토크 신호값은 "0"이다.As such, the contact torque sensor 510 according to the exemplary embodiment of the present invention installs a conductor portion 714 having a predetermined size at an intermediate point of the resistance layer 712 provided in the output rotor 710, so that the driver may steer. When the torque applied to the torsion bar (not shown) when the wheel is operated by the torque sensor 510, when the two contact terminals 722 move the conductor portion 714, the torque signal is not output. The torque signal is outputted when the two contact terminals 722 move out of the conductor portion 714 and move in contact with the resistance layer 712. In other words, when the two contact terminals 722 are located in the conductor portion 174, that is, the torque signal value for steering wheel operation within a certain range is "0".

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 장치의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.8 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an electronic control apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 장치(520)는 인터페이스부(810), 전압-전류 변환부(820), 센서 전원 공급부(830) 및 MCU(840)를 포함한다.The electronic control apparatus 520 according to the embodiment of the present invention includes an interface unit 810, a voltage-current converter 820, a sensor power supply unit 830, and an MCU 840.

인터페이스부(810)는 접촉식 토크 센서(510)로부터 토크 신호를 수신하여 전압-전류 변환부(820)에 전달한다.The interface unit 810 receives the torque signal from the contact torque sensor 510 and transmits the torque signal to the voltage-current converter 820.

전압-전류 변환부(820)는 도 6과 같은 비선형 전압 신호인 토크 신호를 도 4와 같은 모터 구동 전류로 변환하여 구동 모터(120)에 공급한다. 여기서, 모터 구동 전류는 비선형적으로 변화한다.The voltage-current converter 820 converts a torque signal, which is a non-linear voltage signal as shown in FIG. 6, into a motor driving current as shown in FIG. 4, and supplies it to the driving motor 120. Here, the motor drive current changes nonlinearly.

센서 전원 공급부(830)는 접촉식 토크 센서(510)에 전원을 공급한다.The sensor power supply 830 supplies power to the contact torque sensor 510.

MCU(840)는 접촉식 토크 센서(510) 및 구동 모터(120)에 대한 페일 세이프(Fail-Safe) 제어를 수행한다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 장치(520)에 포함되는 MCU(840)에 4비트의 저가 사양 MCU를 사용할 수 있다.The MCU 840 performs fail-safe control of the contact torque sensor 510 and the driving motor 120. Therefore, a 4-bit low-cost MCU can be used for the MCU 840 included in the electronic control apparatus 520 according to the embodiment of the present invention.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 장치(520)는 종래의 전자 제어 장치보다 저렴한 MCU(840)가 사용되므로 종래의 전자 제어 장치보다 생산 원가가 저렴하다.Therefore, the electronic control apparatus 520 according to the embodiment of the present invention is cheaper than the conventional electronic control apparatus because the MCU 840 is used, the production cost is lower than the conventional electronic control apparatus.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 파워스티어링 장치(500)는 접촉식 토크 센서(510)에서 토크 신호를 비선형적으로 발생하고, 전자 제어 장치(520)에서는 토크 신호를 모터 구동 전류로만 변환하고, 저가 사양 MCU(840)를 사용하여 접촉식 토크 센서(510) 및 구동 모터(520)에 대한 페일 세이프 제어만을 수행하기 때문에 전자 제어 장치(520)의 생산 원가가 종래보다 저렴해질 뿐만 아니라, 파워스티어링 장치(500)의 생산 원가 또한 저렴해지게 된다.As described above, the power steering apparatus 500 according to the embodiment of the present invention non-linearly generates a torque signal from the contact torque sensor 510, and converts the torque signal into a motor driving current only in the electronic control apparatus 520. Since only the fail-safe control of the contact torque sensor 510 and the drive motor 520 is performed using the low-cost specification MCU 840, the production cost of the electronic control device 520 is not only cheaper than conventional, but also power steering. The production cost of the apparatus 500 also becomes cheaper.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 종래의 C-EPS의 개략적인 구성을 나타낸 사시도,1 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional C-EPS,

도 2는 종래의 C-EPS에 사용되는 감속기부를 도시한 부분 단면도,2 is a partial cross-sectional view showing a reducer portion used in a conventional C-EPS,

도 3은 종래의 토크 신호를 나타낸 도면,3 is a view showing a conventional torque signal,

도 4는 종래의 모터 구동 전류를 나타낸 도면,4 is a view showing a conventional motor drive current,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파워 스티어링 장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도,5 is a block diagram schematically showing the configuration of a power steering apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 토크 신호를 나타낸 도면,6 is a view showing a torque signal according to an embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 접촉식 토크 센서의 출력 로터 및 입력 로터를 나타낸 도면,7 is a view showing an output rotor and an input rotor of a contact torque sensor according to an embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 장치의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도,8 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an electronic control apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 파워 스티어링 장치에 설치된 복원 스프링을 개략적으로 나타낸 도면,9 is a view schematically showing a restoring spring installed in a power steering apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 10는 본 발명의 실시예에 따른 상측 나사선형 스프링 및 하측 나사선형 스프링의 설치 단면도,10 is a cross-sectional view of the installation of the upper threaded spring and the lower threaded spring according to an embodiment of the present invention,

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 복원 스프링의 복원력을 예시적으로 나타낸 도면이다.11 is a diagram illustrating restoring force of a restoring spring according to an exemplary embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

110: 출력축 120: 구동모터110: output shaft 120: drive motor

130: 조향컬럼 140: 입력축130: steering column 140: input shaft

210: 웜 기어 220: 웜휠 기어210: worm gear 220: worm wheel gear

230: 토크 센서 500: 파워 스티어링 장치230: torque sensor 500: power steering device

510: 접촉식 토크 센서 520: 전자 제어 장치510: contact torque sensor 520: electronic control unit

710: 출력 로터 712: 저항층710: output rotor 712: resistive layer

714: 도체부 716: 출력축 체결홀714: conductor portion 716: output shaft fastening hole

720: 입력 로터 722: 접촉 단자720: input rotor 722: contact terminal

810: 인터페이스부 820: 전압-전류 변환부810: interface unit 820: voltage-current conversion unit

830: 센서 전원 공급부 840: MCU830: sensor power supply 840: MCU

Claims (8)

구동 모터를 포함하는 파워 스티어링 장치에 있어서, In a power steering apparatus comprising a drive motor, 토크의 변화량에 대해 비선형적으로 변화하는 토크 신호를 생성 및 전달하는 접촉식 토크 센서;A contact torque sensor for generating and transmitting a torque signal that varies nonlinearly with respect to the amount of torque change; 상기 접촉식 토크 센서로부터 상기 토크 신호를 수신하고, 상기 토크 신호를 모터 구동 전류로 변환하여 상기 구동 모터에 공급하는 전자 제어 장치An electronic control apparatus that receives the torque signal from the contact torque sensor, converts the torque signal into a motor drive current and supplies the torque signal to the drive motor. 를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.Power steering device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 일단이 상기 파워 스트어링 장치의 출력축에 고정되되, 상기 출력축을 중심으로 시계 방향 및 시계 반대 방향 중 어느 하나의 방향으로 감긴 상태에서 타단이 차체에 고정되는 상측 나사선형 스프링 및 상기 상측 나사선형 스프링보다 아래에 위치하여 일단이 출력축에 고정되되, 출력축을 중심으로 상기 상측 나사선형 스프링과 반대되는 방향으로 감긴 상태에서 타단이 차체에 고정되는 하측 나사선형 스프링을 포함하여 회전된 스티어링 휠을 원위치로 되돌리기 위한 복원력을 상기 출력축에 제공하는 복원 스프링One end is fixed to the output shaft of the power stringing device, and the other end is fixed to the vehicle body in the state of winding in one of the clockwise and counterclockwise direction around the output shaft than the upper threaded spring and the upper threaded spring It is located below and fixed to the output shaft, while the other end is wound around the output shaft in the direction opposite to the upper threaded spring including the lower threaded spring fixed to the vehicle body to return the rotated steering wheel to its original position Restoration spring providing restoring force to the output shaft 을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.Power steering device further comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 접촉식 토크 센서는The method of claim 1, wherein the contact torque sensor is 두 개의 접촉 단자를 가지는 입력 로터; 및An input rotor having two contact terminals; And 출력축 체결홀을 중심으로 서로 반대 방향에 각각 배치되어 상기 두 개의 접촉 단자와 접촉하는 저항층을 구비하고, 상기 저항층의 중간 지점에 일정 크기의 도체부를 설치한 출력 로터Output rotors each having a resistance layer arranged in opposite directions with respect to the output shaft fastening holes and contacting the two contact terminals, and having a conductor portion having a predetermined size at an intermediate point of the resistance layer. 를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.Power steering device comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는The method of claim 1, wherein the electronic control device 비선형 전압 신호인 토크 신호를 모터 구동 전류로 변환하여 상기 구동 모터에 공급하는 전압-전류 변환부; A voltage-current converter for converting a torque signal, which is a nonlinear voltage signal, into a motor driving current and supplying the torque signal to the driving motor; 상기 접촉식 토크 센서로부터 상기 토크 신호를 수신하여 상기 전압-전류 변환부로 전달하는 인터페이스부; 및 An interface unit which receives the torque signal from the contact torque sensor and transfers the torque signal to the voltage-current converter; And 상기 접촉식 토크 센서 및 상기 구동 모터에 대한 페일 세이프 제어를 수행하는 MCU(Micro Control Unit)MCU (Micro Control Unit) to perform fail safe control for the contact torque sensor and the drive motor 를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.Power steering device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 파워 스티어링 장치는 컬럼 타입 전동식 파워 스티어링 장치인 것을 특징으로 하는 파워 스티어링 장치.And the power steering device is a column type electric power steering device. 두 개의 접촉 단자를 가지는 입력 로터를 포함한 접촉식 토크 센서에 있어 서, In a contact torque sensor with an input rotor with two contact terminals, 출력축 체결홀을 중심으로 서로 반대 방향에 각각 배치되어 상기 두 개의 접촉 단자와 접촉하는 저항층을 구비하고, 상기 저항층의 중간 지점에 일정 크기의 도체부를 설치한 출력 로터Output rotors each having a resistive layer arranged in opposite directions with respect to the output shaft fastening holes and contacting the two contact terminals, and having a conductor portion having a predetermined size at an intermediate point of the resistive layer. 를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 센서.Torque sensor comprising a. 접촉식 토크 센서 및 구동 모터를 포함한 파워 스티어링 장치를 제어하는 전자 제어 장치에 있어서, An electronic control device for controlling a power steering device including a contact torque sensor and a drive motor, 비선형 전압 신호인 토크 신호를 모터 구동 전류로 변환하여 상기 구동 모터에 공급하는 전압-전류 변환부; A voltage-current converter for converting a torque signal, which is a nonlinear voltage signal, into a motor driving current and supplying the torque signal to the driving motor; 상기 접촉식 토크 센서로부터 상기 토크 신호를 수신하여 상기 전압-전류 변환부로 전달하는 인터페이스부; 및 An interface unit which receives the torque signal from the contact torque sensor and transfers the torque signal to the voltage-current converter; And 상기 접촉식 토크 센서 및 상기 구동 모터에 대한 페일 세이프 제어를 수행하는 MCU(Micro Control Unit)MCU (Micro Control Unit) to perform fail safe control for the contact torque sensor and the drive motor 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.Electronic control device comprising a. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 접촉식 토크 센서에 전원을 공급하는 센서 전원 공급부Sensor power supply for supplying power to the contact torque sensor 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.Electronic control device comprising a.
KR1020080111512A 2008-11-11 2008-11-11 Torque Sensor, Electronic Control Unit and Power Steering Apparatus Comprising the Same KR101281338B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080111512A KR101281338B1 (en) 2008-11-11 2008-11-11 Torque Sensor, Electronic Control Unit and Power Steering Apparatus Comprising the Same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080111512A KR101281338B1 (en) 2008-11-11 2008-11-11 Torque Sensor, Electronic Control Unit and Power Steering Apparatus Comprising the Same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100052692A true KR20100052692A (en) 2010-05-20
KR101281338B1 KR101281338B1 (en) 2013-07-02

Family

ID=42277896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080111512A KR101281338B1 (en) 2008-11-11 2008-11-11 Torque Sensor, Electronic Control Unit and Power Steering Apparatus Comprising the Same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101281338B1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6510750B2 (en) * 2000-05-03 2003-01-28 Cts Corporation Steering wheel torque and position sensor
KR100816393B1 (en) 2004-03-23 2008-03-26 주식회사 만도 Motor state confirmation method of eps system
KR100761193B1 (en) * 2005-07-08 2007-09-21 현대모비스 주식회사 A torque sensor for steering system of vehicle
KR20070065105A (en) * 2005-12-19 2007-06-22 현대자동차주식회사 Steering wheel return device

Also Published As

Publication number Publication date
KR101281338B1 (en) 2013-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103241285B (en) Electric power-assisted steering apparatus and control method thereof
JP3521249B2 (en) Car steering system
JP4425297B2 (en) Steering assist device
KR101477855B1 (en) Reducer of Electric Power Steering Apparatus
JP5088530B2 (en) Vehicle steering system
US20130311042A1 (en) Electric power steering systems and methods
KR20080022425A (en) Electric power steering apparatus having rattle diminished
KR101281338B1 (en) Torque Sensor, Electronic Control Unit and Power Steering Apparatus Comprising the Same
CN110914137A (en) Device for turning steerable wheels
JP2004090784A (en) Steering system for vehicle
KR100707280B1 (en) Steer-by-wire type power steering apparatus for automotive vehicle
JP2015071356A (en) Electric power steering device
JP2011093442A (en) Control device of electric power steering device
JP4957076B2 (en) Vehicle steering system
KR100804570B1 (en) Electric Power Steering Apparatus Having Planetary Gear Train as Speed Reduction Mechanism
JP4604750B2 (en) Vehicle steering system
KR101098090B1 (en) Power Steering Apparatus Having Return Improvement Device
JP2007283926A (en) Steering device for vehicle
KR20120139968A (en) Torque sensor system and electric power steering apparatus having the same
KR102222578B1 (en) Electric Power Steering Apparatus
KR100469075B1 (en) Torque detecting apparatus of torsion bar for steering system
KR20120061478A (en) Steering apparatus and control method in case of malfunction steer by wire system thereof
KR101285508B1 (en) Torque Measuring Method of Electronic Power Steering Apparatus and Eletronic Power Steering Apparatus using The Same
KR20110116638A (en) Reducer of electrical power steering apparatus and electrical power steering apparatus having the same
KR20120075780A (en) Electrical power steering apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee