KR100458192B1 - detection apparatus for steering angle in vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 최소 검출각을 작게 할 수 있고, 나아가 비록 전원이 차단되었다 복귀되더라도 현재의 조향각을 정확하게 검출할 수 있도록 한 차량의 조향각 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering angle detection device for a vehicle which can reduce the minimum detection angle and further accurately detect the current steering angle even if the power is cut off and returned.

본 발명의 차량의 조향각 검출 장치는 차량의 조향 샤프트의 외측에 삽입된 샤프트 기어; 샤프트 기어와 소정의 기어비로 치결합된 제 1 변환기어; 제 1 변환기어에 동축결합되며 소정의 이빨수를 갖는 제 2 변환기어; 제 2 변환기어와 소정의 기어비로 치결합된 제 3 변환기어; 제 3 변환기어와 소정의 기어비로 치결합된 제 4 변환기어; 제 4 변환기어와 동축결합되며 소정의 이빨수를 갖는 제 5 변환기어; 제 5 변환기어와 소정의 기어비로 치결합된 검출기어; 검출기어의 축 상에 설치되어 회전 자계를 발생시키는 영구자석; 영구자석의 상부에 근접 설치된 자기저항센서 및 상기 자기저항센서로부터 제공된 검출 신호를 미리 정해진 프로그램에 의해 연산 처리하여 조향 샤프트의 회전 방향 및 회전각을 연산하는 연산/제어 수단을 포함하여 이루어진다.The steering angle detecting apparatus for a vehicle of the present invention includes a shaft gear inserted outside the steering shaft of the vehicle; A first transducer gear toothed to the shaft gear at a predetermined gear ratio; A second transducer gear coaxially coupled to the first transducer gear and having a predetermined number of teeth; A third converter gear meshed with the second converter gear at a predetermined gear ratio; A fourth transducer gear engaged with the third transducer gear at a predetermined gear ratio; A fifth transducer gear coaxially coupled with the fourth transducer gear and having a predetermined number of teeth; A detector gear engaged with the fifth converter gear at a predetermined gear ratio; A permanent magnet installed on the axis of the detector and generating a rotating magnetic field; And a calculation / control means for calculating the rotation direction and the rotation angle of the steering shaft by calculating and processing a magnetoresistive sensor provided near the upper part of the permanent magnet and a detection signal provided from the magnetoresistive sensor by a predetermined program.

Description

차량의 조향각 검출 장치{detection apparatus for steering angle in vehicle}Detection apparatus for steering angle in vehicle

본 발명은 차량의 조향각 검출 장치에 관한 것으로, 특히 자기저항센서를 사용하여 구현한 차량의 조향각 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for detecting a steering angle of a vehicle, and more particularly, to an apparatus for detecting a steering angle of a vehicle implemented using a magnetoresistive sensor.

회전체의 회전각을 검출할 수 있는 다양한 장치가 제안되어 있는 바, 이러한 회전각 검출 장치는, 예를 들어 차량의 조향각 검출 장치 등에 사용될 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하면, 차량에서는 쇽업소버의 감쇠력 제어 등을 행함에 있어서 조향시의 롤 억제를 실행하기 위해 조향각 검출 장치를 채택하고 있는 바, 도 1은 종래의 차량의 조향각 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 장치에서 우회전시 및 좌회전시의 검출 파형을 보인 도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 차량의 조향각 검출 장치는 조향 샤프트(11)의 외측에 슬릿 원판(14)이 삽입되어 있는데, 이러한 슬릿 원판(14) 가장자리의 동심원 상에는 다수의 슬릿(12)이 등간격으로 천공되어 있다. 한편, 슬릿 원판(14)을 사이에 두고 양측에 각각 배치된 수광 소자와 발광 소자로 이루어진 포토 인터럽트 2쌍(16),(17)이 조향 칼럼튜브(미도시)에 고정되어 되어 있다.Various devices capable of detecting the rotation angle of the rotating body have been proposed. Such a rotation angle detection device can be used, for example, in a steering angle detection device of a vehicle. In more detail, in the vehicle, a steering angle detection device is adopted to perform roll suppression during steering in performing damping force control of the shock absorber, and so on. FIG. 1 illustrates a structure of a conventional steering angle detection device of a vehicle. 2A and 2B are diagrams showing detection waveforms at the time of turning right and left at the apparatus of FIG. 1, respectively. As shown in FIG. 1, in a conventional steering angle detection apparatus of a vehicle, a slit disc 14 is inserted outside the steering shaft 11, and a plurality of slits 12 are formed on concentric circles of the edge of the slit disc 14. It is drilled at equal intervals. On the other hand, two pairs of photo interrupts 16 and 17 made up of light receiving elements and light emitting elements respectively disposed on both sides with the slit disc 14 interposed therebetween are fixed to a steering column tube (not shown).

전술한 구성에서, 조향 샤프트(11)가 회전함에 따라 포토 인터럽트(16),(17)의 발광 소자와 수광 소자 사이에 슬릿(12)이 위치하게 되면 발광 소자에서 발생된 광이 수광 소자에 전달되고, 이와는 달리 슬릿 주위면이 위치하게 되면 발광 소자에서 발생된 광이 수광 소자에 전달되지 않는 원리에 의해 조향각이 9°가 될 때마다 수광 소자에서 온/오프 펄스가 발생된다. 더욱이, 2쌍의 포토 인터럽트(16),(17) 사이에 4.5°의 위상차를 만들어 조향 샤프트(11)의 회전 방향을 판별하고 있다. 즉, 도 2a에 도시한 바와 같이 하나의 포토 인터럽트(16)의 신호 상승시 다른 포토 인터럽트(17)의 신호 상태가 하이(H) 레벨이면 우회전으로 판별하고, 이와는 반대로 도 2b에 도시한 바와 같이 로우 레벨(L)이면 좌회전으로 판별하고 있다.In the above-described configuration, when the slit 12 is positioned between the light emitting element and the light receiving element of the photo interrupts 16 and 17 as the steering shaft 11 rotates, the light generated by the light emitting element is transmitted to the light receiving element. On the contrary, when the slit periphery is positioned, on / off pulses are generated in the light receiving element whenever the steering angle is 9 ° due to the principle that light generated in the light emitting element is not transmitted to the light receiving element. Furthermore, a phase difference of 4.5 ° is made between the two pairs of photo interrupts 16 and 17 to determine the rotational direction of the steering shaft 11. That is, as shown in FIG. 2A, when the signal state of one photo interrupt 16 rises, if the signal state of the other photo interrupt 17 is high (H) level, it is determined to turn right. On the contrary, as shown in FIG. 2B. If it is the low level L, it is discriminated as turning left.

도 1에서 미설명 부호 13은 조향 샤프트(11)의 중립점 감지용 슬릿을 나타내고, 15는 중립점 감지용 슬릿(11)의 통과 여부를 감지하는 포토 인터럽트를 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral 13 denotes a neutral point detecting slit of the steering shaft 11, and 15 denotes a photo interrupt for detecting whether the neutral point detecting slit 11 passes.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 차량의 조향각 검출 장치에 따르면, 설치 공간상의 제약으로 인해 슬릿 원판을 무한정 크게 할 수가 없는 상태에서 포토 인터럽트의 검출 해상도를 고려하여 각 슬릿의 간격을 정하기 때문에 최소 검출각을 작게 할 수 없다는 문제점이 있다.However, according to the conventional steering angle detection apparatus of the vehicle as described above, the minimum detection angle is determined because the interval of each slit is determined in consideration of the detection resolution of the photo interrupt in a state in which the slit disc cannot be enlarged indefinitely due to the limitation of the installation space. There is a problem that can not be made small.

특히, 종래의 장치에서는 중립점 신호가 입력된 시점으로부터 카운트된 펼스 신호의 수에 의거하여 상대적인 방식으로 조향각을 계산하기 때문에, 어떤 이유로 인해 전원이 차단되게 되면 비록 짧은 시간 이내에 다시 전원이 투입되더라도 상기 카운트 값이 모두 지워지기 때문에 현재 차량의 조향각 상태를 전혀 파악할 수 없는 문제점이 있다.In particular, in the conventional apparatus, since the steering angle is calculated in a relative manner based on the number of pull signals counted from the point of time when the neutral point signal is input, when the power is cut off for some reason, the power is turned on again within a short time. Since the count values are all erased, there is a problem in that the steering angle state of the current vehicle cannot be determined at all.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 최소 검출각을작게 할 수 있고, 나아가 비록 전원이 차단되었다 복귀되더라도 현재의 조향각을 정확하게 검출할 수 있도록 한 차량의 조향각 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a steering angle detection apparatus for a vehicle that can make a minimum detection angle small and further accurately detect the current steering angle even when the power is cut off and returned. There is a purpose.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 조향각 검출 장치는 차량의 조향 샤프트의 외측에 삽입된 샤프트 기어; 샤프트 기어와 소정의 기어비로 치결합된 제 1 변환기어; 제 1 변환기어에 동축결합되며 소정의 이빨수를 갖는 제 2 변환기어; 제 2 변환기어와 소정의 기어비로 치결합된 제 3 변환기어; 제 3 변환기어와 소정의 기어비로 치결합된 제 4 변환기어; 제 4 변환기어와 동축결합되며 소정의 이빨수를 갖는 제 5 변환기어; 제 5 변환기어와 소정의 기어비로 치결합된 검출기어; 검출기어의 축 상에 설치되어 회전 자계를 발생시키는 영구자석; 영구자석의 상부에 근접 설치된 자기저항센서 및 상기 자기저항센서로부터 제공된 검출 신호를 미리 정해진 프로그램에 의해 연산 처리하여 조향 샤프트의 회전 방향 및 회전각을 연산하는 연산/제어 수단을 포함하여 이루어진다.Steering angle detection apparatus for a vehicle of the present invention for achieving the above object is a shaft gear inserted to the outside of the steering shaft of the vehicle; A first transducer gear toothed to the shaft gear at a predetermined gear ratio; A second transducer gear coaxially coupled to the first transducer gear and having a predetermined number of teeth; A third converter gear meshed with the second converter gear at a predetermined gear ratio; A fourth transducer gear engaged with the third transducer gear at a predetermined gear ratio; A fifth transducer gear coaxially coupled with the fourth transducer gear and having a predetermined number of teeth; A detector gear engaged with the fifth converter gear at a predetermined gear ratio; A permanent magnet installed on the axis of the detector and generating a rotating magnetic field; And a calculation / control means for calculating the rotation direction and the rotation angle of the steering shaft by calculating and processing a magnetoresistive sensor provided near the upper part of the permanent magnet and a detection signal provided from the magnetoresistive sensor by a predetermined program.

도 1은 종래의 차량의 조향각 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 사시도,1 is a perspective view for explaining the structure of a conventional steering angle detection apparatus of a vehicle,

도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 장치에서 우회전시 및 좌회전시의 검출 파형을 보인 도,2A and 2B show detection waveforms at the right turn and the left turn, respectively, in the apparatus of FIG. 1;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 조향각 검출 장치에 사용되는 자기저항센서의 검출 원리를 설명하기 위한 도,3 is a view for explaining the detection principle of the magnetoresistive sensor used in the steering angle detection device of a vehicle according to an embodiment of the present invention;

도 4는 자기저항센서의 검출 출력 파형도,4 is a detection output waveform diagram of a magnetoresistive sensor;

도 5는 본 발명의 차량의 조향각 검출 장치의 기구적인 구성을 개략적으로 보인 평면도,5 is a plan view schematically showing the mechanical configuration of a steering angle detection device of a vehicle of the present invention;

도 6은 본 도 5에서 A-A 선을 절개하여 본 개략 단면도,6 is a schematic cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 5;

도 7은 본 발명의 차량의 조향각 검출 장치의 전기적인 블록 구성도,7 is an electrical block diagram of an apparatus for detecting a steering angle of a vehicle according to the present invention;

도 8은 도 5에 도시한 구성에서 각 기어 간의 변위 관계를 보인 그래프이다.8 is a graph showing a displacement relationship between the gears in the configuration shown in FIG.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

20: 자기저항센서, 22, 24: 브릿지 소자,20: magnetoresistive sensor, 22, 24: bridge element,

40: 조향 샤프트, 50: 샤프트 기어,40: steering shaft, 50: shaft gear,

52: 제 1 변환기어, 54: 제2 변환기어,52: first translator gear, 54: second translator gear,

56: 제 3 변환기어, 57: 제 4변환기어,56: third converter gear, 57: fourth converter gear,

58: 제 5 변환기어, 59: 검출기어,58: fifth transducer word, 59: detector word,

59a: 지지 리브, 59b: 자석 착좌부,59a: support ribs, 59b: magnetic seat,

60: 영구자석, 70: 인쇄회로기판,60: permanent magnet, 70: printed circuit board,

80: 하우징, 90: A/D 변환기,80: housing, 90: A / D converter,

100: 연산/제어부100: operation / control unit

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 조향각 검출 장치에 대해 상세하게 설명하는데, 이에 앞서 자기저항센서의 검출 원리에 대해 설명한다.Hereinafter, a steering angle detecting apparatus for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 조향각 검출 장치에 사용되는 자기저항센서(Magneto Resistive sensor)의 검출 원리를 설명하기 위한 도이고, 도 4는 자기저항센서의 검출 출력 파형도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 서로45°만큼 틀어진 채로 배치된 2개의 자기저항 브릿지 소자(22),(24)를 갖는 자기저항센서(20)에 외부의 회전 자계(B)가 인가될 때 각 브릿지 소자(22),(24)의 출력단(U1),(U2)에서는 도 4에 도시한 바와 같이 주기가 180°이고 위상이 45°만큼 차이나는 2개의 정현파 신호(VU1),(VU2)가 얻어지게 된다. 이 때 각 정현파 신호(VU1),(VU2)의 진폭을 동일하게 하면, 아래의 수학식 1에 의해 외부 회전 자계(B)의 현재 각도(θ)를 산출할 수 있게 된다.3 is a view illustrating a detection principle of a magnetoresistive sensor used in a steering angle detection apparatus of a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a detection output waveform diagram of the magnetoresistive sensor. As shown in FIG. 3, when an external rotating magnetic field B is applied to the magnetoresistive sensor 20 having two magnetoresistive bridge elements 22 and 24 arranged to be turned by 45 ° from each other. In the output terminals U1 and U2 of the bridge elements 22 and 24, as shown in FIG. 4, two sinusoidal signals VU1 and VU2 having a period of 180 degrees and a phase difference of 45 degrees are generated. Will be obtained. At this time, if the amplitudes of the sinusoidal signals VU1 and VU2 are the same, the current angle θ of the external rotating magnetic field B can be calculated by the following equation (1).

전술한, 자기저항센서로는 철과 니켈 합금의 일종인 퍼멀로이(등록상표임) 박막으로 제조된 이방성 자기저항센서(Anistropic Magneto Resistive sensor)가 양호하게 사용될 수 있다. 도 3에서, 부호 Vcc1과 Vcc2는 각각 브릿지 소자(22),(24)에 인가되는 전원 전압을 나타내고, +Vo1과 -Vo1은 각각 브릿지 소자(22)의 양의 출력 전압 및 음의 출력 전압을 나타내며, +Vo2와 -Vo1은 각각 브릿지 소자(24)의 양의 출력 전압 및 음의 출력 전압을 나타낸다.As the magnetoresistive sensor described above, an anisotropic magneto resistive sensor made of a permalloy (registered trademark) thin film, which is a kind of iron and nickel alloys, may be preferably used. In Fig. 3, reference signs Vcc1 and Vcc2 denote power supply voltages applied to the bridge elements 22 and 24, respectively, and + Vo1 and -Vo1 denote the positive output voltage and the negative output voltage of the bridge element 22, respectively. + Vo2 and -Vo1 represent the positive output voltage and the negative output voltage of the bridge element 24, respectively.

도 5는 본 발명의 차량의 조향각 검출 장치의 기구적인 구성을 개략적으로 보인 평면도이고, 도 6은 본 도 5에서 A-A 선을 절개하여 본 개략 단면도이다.FIG. 5 is a plan view schematically illustrating a mechanical configuration of a steering angle detection device of a vehicle of the present invention, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 5.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 차량의 조향각 검출 장치의 기구적인 구성은 장치가 수납되는 하우징(80), 차량의 조향 샤프트(40)의 외측에 삽입된 샤프트 기어(50), 샤프트 기어(50)와 소정의 기어비로 치결합된 제 1 변환기어(52), 제 1 변환기어(52)에 동축 결합되며 소정의 이빨수를 갖는 제 2변환기어(54), 제 2 변환기어(54)와 소정의 기어비로 치결합된 제 3 변환기어(56), 제 3 변환기어(56)와 소정의 기어비로 치결합된 제 4 변환기어(57), 제 4 변환기어(57)와 동축 결합되며, 소정의 이빨수를 갖는 제 5 변환기어(58), 제 5 변환기어(58)와 소정의 기어비로 치결합된 검출기어(59), 검출기어(59)의 축 상에 설치되어 회전 자계를 발생시키는 영구자석(60) 및 영구자석(60)의 상부에 근접 설치된 자기저항센서(20) 및 자기저항센서(20)를 지지하며 이외에도 검출 장치에 필요한 전기 회로들이 탑재된 인쇄회로기판(70)을 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고, 검출 장치의 전체적인 크기를 감소시키기 위해 검출기어(59)는 내접 기어로 구현하는 것이 바람직한 바, 이 경우에 영구자석(60)은 지지 리브(59a)에 의해 지지되어 검출기어(59)의 중심부에 형성된 자석 착좌부(59b)에 장착될 수 있다.As shown in Figs. 5 and 6, the mechanical configuration of the steering angle detection device of the vehicle of the present invention is a housing 80 in which the device is housed, a shaft gear 50 inserted outside the steering shaft 40 of the vehicle. , The second converter gear 54 coaxially coupled to the first converter gear 52 and the first converter gear 52 which are tooth-coupled with the shaft gear 50 at a predetermined gear ratio, and having a predetermined number of teeth, and the second conversion. Third transducer gear 56, which is engaged with the gear 54 at a predetermined gear ratio, fourth transducer gear 57, and fourth transducer gear 57, which is engaged with the third transducer gear 56 at a predetermined gear ratio. And coaxially coupled with and mounted on a shaft of a fifth transducer gear 58 having a predetermined number of teeth, a fifth detector gear 58 having a predetermined gear ratio, and a detector gear 59 coupled with a predetermined gear ratio. To support the magnetoresistance sensor 20 and the magnetoresistance sensor 20 which are installed in the upper part of the permanent magnet 60 and the permanent magnet 60 to generate a rotating magnetic field, and also detect other It can be performed by an electrical circuit necessary for the value to include a substrate 70 with a printed circuit. In addition, in order to reduce the overall size of the detection device, it is preferable to implement the detector word 59 as an internal gear. In this case, the permanent magnet 60 is supported by the support rib 59a so that It can be mounted to the magnet seating portion 59b formed at the center.

전술한 구성에서, 각 기어의 이빨수는 샤프트 기어(50)가 42개, 제 1 변환기어(52)가 28개, 제 2 변환기어(54)가 14개, 제 3 변환기어(56)가 16개, 제 4 변환기어(57)가 50개, 제 5 변환기어(58)가 14개, 검출기어(59)가 50개로 될 수 있는 바, 적절하게 변경할 수 있을 것이다. 이 경우에, 샤프트 기어(50)가 4회전할 때, 제 1 변환기어(52)와 제 2 변환기어(54)는 6회전(4*42/28)을 하게 되고, 제 3 변환기어(54)는 5.25회전(6*14/16)을 하게 되고, 제 4 변환기어(57)와 제 5 변환기어((58)는 1.68회전(5.25*16/50)을 하게 되고, 마지막으로 검출기어(59)는 0.47회전(1.68*14/50)을 하게 되어 하나의 자기저항센서(20)를 사용하여 샤프트 기어(40)가 4회전하는 동안의 각도 변위를 모두 검출할 수가 있다.In the above-described configuration, the teeth of each gear include 42 shaft gears 50, 28 first transducer gears 52, 14 second transducer gears 54, and 3rd transducer gears 56. There may be 16, the fourth transducer gear 57, the fifth transducer gear 58, the fourteen transducer gears 59, and the number of the detector gear 59 may be 50, which may be appropriately changed. In this case, when the shaft gear 50 is rotated four times, the first transducer gear 52 and the second transducer gear 54 make six revolutions (4 * 42/28), and the third transducer gear 54 ) Is 5.25 revolutions (6 * 14/16), the fourth transducer gear 57 and the fifth transducer gear (58) is 1.68 revolutions (5.25 * 16/50), and finally the detector gear ( 59 rotates 0.47 (1.68 * 14/50) so that the angular displacement during four rotations of the shaft gear 40 can be detected using one magnetoresistive sensor 20.

도 7은 본 발명의 차량의 조향각 검출 장치의 전기적인 블록 구성도이다. 도7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 차량의 조향각 검출 장치의 전기적인 구성은 자기저항센서(20), 자기저항센서(20)로부터 아날로그 형태로 출력된 검출 신호를 각각 대응하는 크기의 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털(A/D) 변환기(90) 및 A/D 변환기(90)로부터 출력된 디지털 형태의 검출 신호를 상기한 수학식 1로 처리한 후 미리 정해진 변환 공식이나 테이블에 대입시켜 최종적으로 조향 샤프트(40)의 회전 방향 및 회전각을 연산해 내는 연산/제어부(100)를 포함하여 이루어질 수 있다.7 is an electrical block diagram of an apparatus for detecting a steering angle of a vehicle according to the present invention. As shown in FIG. 7, the electrical configuration of the steering angle detecting apparatus for a vehicle according to the present invention is a digital signal having a magnitude corresponding to the detection signal output from the magnetoresistive sensor 20 and the magnetoresistive sensor 20 in analog form, respectively. The analog-to-digital (A / D) converter 90 and the digital detection signal output from the A / D converter 90 are processed by Equation 1, and then substituted into a predetermined conversion formula or table. Finally, the operation / control unit 100 may calculate the rotation direction and the rotation angle of the steering shaft 40.

전술한 구성에서, 연산/제어부(100)는 마이크로 프로세서 유닛으로 구현되거나 전용의 제어 로직으로 구현될 수 있다. A/D 변환기(90)는 마이크로 프로세서 유닛에 일체로 구비되거나 별개의 소자로 구현될 수도 있다.In the above-described configuration, the operation / control unit 100 may be implemented as a microprocessor unit or dedicated control logic. The A / D converter 90 may be integrally provided in the microprocessor unit or implemented as a separate element.

도 8은 도 5에 도시한 구성에서 각 기어 간의 변위 관계를 보인 그래프이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 샤프트 기어(50)가 360°만큼 회전하는 동안 제 1 변환기어(52)는 540°만큼 회전하게 되고, 검출기어(59)는 대략 45°만큼 회전을 하게 된다. 결과적으로, 샤프트 기어(50)가 4회전을 하는 동안에 검출기어(59)는 반바퀴 약간 못미치게 회전을 하게 되므로 하나의 자기저항센서(20)로 샤프트 기어(50)의 회전각, 즉 조향각을 거의 선형적으로 검출할 수 있게 된다.8 is a graph showing a displacement relationship between the gears in the configuration shown in FIG. As shown in FIG. 8, the first transducer gear 52 is rotated by 540 ° while the shaft gear 50 is rotated by 360 °, and the detector gear 59 is rotated by approximately 45 °. As a result, the detector gear 59 rotates slightly less than half a turn while the shaft gear 50 makes four revolutions, and thus the rotation angle of the shaft gear 50, that is, the steering angle, is changed by one magnetoresistive sensor 20. It can be detected almost linearly.

그리고, 이와 같은 관계에 따라, 연산/제어부(100)에서는 전술한 기어비들을 대입하여 얻어진 아래의 수학식 2 또는 아래의 수학식 2에 기초한 변환 테이블에 자기저항센서(20)에서 얻어진 검출각을 대입함으로써 조향 샤프트(40)의 미지의 회전 방향과 회전각을 알 수가 있다.Then, in accordance with such a relationship, the calculation / control unit 100 substitutes the detection angle obtained by the magnetoresistive sensor 20 into a conversion table based on Equation 2 below or Equation 2 obtained by substituting the aforementioned gear ratios. By this, the unknown rotation direction and rotation angle of the steering shaft 40 can be known.

위의 수학식 2에서,는 샤프트 기어(50), 즉 조향 샤프트(40)의 회전각을 나타내고,는 자기저항센서(20)에 의해 검출된 검출기어(52)의 회전각을 나타낸다.In Equation 2 above, Denotes the rotation angle of the shaft gear 50, that is, the steering shaft 40, Denotes a rotation angle of the detector word 52 detected by the magnetoresistive sensor 20.

한편, 본 발명에서는 차량의 제조 시에 조향 샤프트, 각 기어들 사이의 위상, 영구자석과 자기저항센서의 위상을 적절하게 고정시키면 별도의 중립점 감지 수단이 필요치 않게 되나, 차량의 경년 변화 등에 따른 검출 오차를 고려하여 도 1에 도시한 바와 같은 중립점 감지 수단을 추가로 구비시켜 중립점을 감지하도록 할 수도 있을 것이다.On the other hand, in the present invention, if the steering shaft, the phase between each gear, the phase of the permanent magnet and the magnetoresistance sensor is properly fixed during the manufacture of the vehicle, a separate neutral point detection means is not required, In consideration of the detection error may be further provided with a neutral point detection means as shown in Figure 1 may be to detect the neutral point.

본 발명의 차량의 조향각 검출 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변환하여 실시할 수가 있다. 예를 들어, 전술한 실시예에서는 자기저항센서의 내부에 2개의 브릿지 소자가 포함된 것으로 설명하였지만, 이에 국한되는 것은 아니고 공지의 단일 브릿지 소자로 된 것이나 저항 분할형의 것이 사용될 수도 있을 것이다.The steering angle detection apparatus for a vehicle of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously converted and implemented within the range allowed by the technical idea of the present invention. For example, in the above-described embodiment, it has been described that two bridge elements are included in the magnetoresistive sensor. However, the present invention is not limited thereto, and a known single bridge element or a resistor split type may be used.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 차량의 조향각 검출 장치에 따르면, 포토 인터럽트에 비해 높은 분해능을 갖는 자기저항센서를 사용하여 장치를 구현하고 있기 때문에 조향각을 보다 정밀하게 검출할 수 있으며, 이외에도 차량 전원이 제거되었다 복귀되더라도 조향 샤프트의 현재의 회전 각도를 정확하게 검출할 수있는 효과가 있다.According to the steering angle detection device of the vehicle of the present invention as described above, since the device is implemented using a magnetoresistive sensor having a higher resolution than the photo interrupt, the steering angle can be detected more precisely. Even if it is removed and returned, there is an effect that can accurately detect the current rotation angle of the steering shaft.

Claims (4)

차량의 조향 샤프트의 외측에 삽입된 샤프트 기어;A shaft gear inserted outside the steering shaft of the vehicle; 샤프트 기어와 소정의 기어비로 치결합된 제 1 변환기어;A first transducer gear toothed to the shaft gear at a predetermined gear ratio; 제 1 변환기어에 동축결합되며 소정의 이빨수를 갖는 제 2 변환기어;A second transducer gear coaxially coupled to the first transducer gear and having a predetermined number of teeth; 제 2 변환기어와 소정의 기어비로 치결합된 제 3 변환기어;A third converter gear meshed with the second converter gear at a predetermined gear ratio; 제 3 변환기어와 소정의 기어비로 치결합된 제 4 변환기어;A fourth transducer gear engaged with the third transducer gear at a predetermined gear ratio; 제 4 변환기어와 동축결합되며 소정의 이빨수를 갖는 제 5 변환기어;A fifth transducer gear coaxially coupled with the fourth transducer gear and having a predetermined number of teeth; 제 5 변환기어와 소정의 기어비로 치결합된 검출기어;A detector gear engaged with the fifth converter gear at a predetermined gear ratio; 검출기어의 축 상에 설치되어 회전 자계를 발생시키는 영구자석;A permanent magnet installed on the axis of the detector and generating a rotating magnetic field; 영구자석의 상부에 근접 설치된 자기저항센서 및Magnetoresistive sensor installed close to the upper part of the permanent magnet and 상기 자기저항센서로부터 제공된 검출 신호를 미리 정해진 프로그램에 의해 연산 처리하여 조향 샤프트의 회전 방향 및 회전각을 연산하는 연산/제어 수단을 포함하여 이루어진 차량의 조향각 검출 장치.And an arithmetic / control means for calculating a rotational direction and a rotational angle of a steering shaft by calculating and processing the detection signal provided from the magnetoresistive sensor by a predetermined program. 제 1 항에 있어서, 자기저항센서는 이방성 자기저항센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 검출 장치.2. The steering angle detection apparatus for a vehicle according to claim 1, wherein the magnetoresistive sensor comprises an anisotropic magnetoresistive sensor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 자기저항센서는 상호 45°의 위상차를 갖는 2개의 브릿지 소자를 포함하여 이루어지며;3. The magnetoresistance sensor according to claim 1 or 2, wherein the magnetoresistive sensor comprises two bridge elements having a phase difference of 45 DEG from each other; 샤프트 기어, 제 1 변환기어, 제 2 변환기어, 제 3 변환기어, 제 4 변환기어, 제 5 변환기 및 검출기어의 이빨수가 각각 42개, 28개, 14개, 16개, 50개, 14개 및 50개로 이루어진 평기어인 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 검출 장치.The teeth of the shaft gear, the first transducer gear, the second transducer gear, the third transducer gear, the fourth transducer gear, the fifth transducer and the detector gear are 42, 28, 14, 16, 50, 14, respectively. And 50 spur gears. 제 3 항에 있어서, 검출기어는 영구자석이 장착되는 자석 착좌부와 자석 착좌부가 중심부에 위치하도록 지지하는 지지 리브를 구비한 내접기어로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 검출 장치.4. The steering angle detection apparatus for a vehicle according to claim 3, wherein the detector gear comprises an internal gear having a magnet seating portion on which the permanent magnet is mounted and a support rib supporting the magnet seating portion at the center thereof.
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