KR100458191B1 - detection apparatus for steering angle in vehicle - Google Patents

detection apparatus for steering angle in vehicle Download PDF

Info

Publication number
KR100458191B1
KR100458191B1 KR10-2002-0055403A KR20020055403A KR100458191B1 KR 100458191 B1 KR100458191 B1 KR 100458191B1 KR 20020055403 A KR20020055403 A KR 20020055403A KR 100458191 B1 KR100458191 B1 KR 100458191B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gear
shaft
vehicle
magnetoresistive sensor
teeth
Prior art date
Application number
KR10-2002-0055403A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20040023948A (en
Inventor
이영권
Original Assignee
현대모비스 주식회사
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 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR10-2002-0055403A priority Critical patent/KR100458191B1/en
Publication of KR20040023948A publication Critical patent/KR20040023948A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100458191B1 publication Critical patent/KR100458191B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021Determination of steering angle
    • B62D15/0215Determination of steering angle by measuring on the steering column
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/50Magnetic or electromagnetic sensors
    • B60W2420/503Hall effect or magnetoresistive, i.e. active wheel speed sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/18Steering angle

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 샤프트에 축결합되며 소정의 이빨수를 갖는 샤프트 기어; 상기 샤프트 기어와 소정의 기어비로 치결합되는 하위 기어; 소정의 이빨수를 갖는 상위 기어; 상기 하위 기어와 동축 결합된 채로 상기 상위 기어와 치결합되는 변환 기어; 상기 하위 기어의 축 상에 설치되어 회전 자계를 발생시키는 영구자석; 상기 영구자석의 상부에 근접 설치되어 상기 회전 자계의 회전각을 검출하는 자기저항센서; 상기 상위 기어와 동축 결합되는 종단 접편; 상기 상위 기어에 근접 설치되며 상기 종단 접편에 의해 종단되어 저항값이 변화되는 가변 저항판 및 상기 자기저항센서로부터 제공된 검출 신호와 상기 가변 저항값을 미리 정해진 프로그램에 의해 연산 처리하여 조향 샤프트의 회전 방향 및 회전각을 연산하는 연산/제어 수단을 포함하여 이루어진다.An apparatus for detecting a steering angle of a vehicle according to the present invention includes a shaft gear axially coupled to a steering shaft of a vehicle and having a predetermined number of teeth; A lower gear engaged with the shaft gear at a predetermined gear ratio; An upper gear having a predetermined number of teeth; A conversion gear toothed with the upper gear while being coaxially coupled with the lower gear; A permanent magnet installed on the shaft of the lower gear to generate a rotating magnetic field; A magnetoresistive sensor installed close to the upper portion of the permanent magnet to detect a rotation angle of the rotating magnetic field; A termination piece coaxially coupled with the upper gear; The variable resistance plate which is installed in close proximity to the upper gear and is terminated by the termination contact and the resistance value is changed, and the detection signal provided from the magnetoresistive sensor and the variable resistance value are calculated and processed by a predetermined program to rotate the steering shaft. And calculation / control means for calculating the rotation angle.

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 샤프트에 축결합되며 소정의 이빨수를 갖는 샤프트 기어; 상기 샤프트 기어와 소정의 기어비로 치결합되는 하위 기어; 소정의 이빨수를 갖는 상위 기어; 상기 하위 기어와 동축 결합된 채로 상기 상위 기어와 치결합되는 변환 기어; 상기 하위 기어의 축 상에 설치되어 회전 자계를 발생시키는 영구자석; 상기 영구자석의 상부에 근접 설치되어 상기 회전 자계의 회전각을 검출하는 자기저항센서; 상기 상위 기어와 동축 결합되는 종단 접편; 상기 상위 기어에 근접 설치되며 상기 종단 접편에 의해 종단되어 저항값이 변화되는 가변 저항판 및 상기 자기저항센서로부터 제공된 검출 신호와 상기 가변 저항값을 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 coupled to the steering shaft of the vehicle and having a predetermined number of teeth; A lower gear engaged with the shaft gear at a predetermined gear ratio; An upper gear having a predetermined number of teeth; A conversion gear toothed with the upper gear while being coaxially coupled with the lower gear; A permanent magnet installed on the shaft of the lower gear to generate a rotating magnetic field; A magnetoresistive sensor installed close to the upper portion of the permanent magnet to detect a rotation angle of the rotating magnetic field; A termination piece coaxially coupled with the upper gear; The variable resistance plate which is installed in close proximity to the upper gear and is terminated by the termination contact and the resistance value is changed, and the detection signal provided from the magnetoresistive sensor and the variable resistance value are calculated and processed by a predetermined program to rotate the steering shaft. And calculation / control means for calculating the rotation angle.

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 다른 실시예에 따른 차량의 조향각 검출 장치의 기구적인 구성을 개략적으로 보인 평면도,7 is a plan view schematically showing the mechanical configuration of a steering angle detection apparatus of a vehicle according to another embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 차량의 조향각 검출 장치의 전기적인 블록 구성도,8 is an electrical block diagram of an apparatus for detecting a steering angle of a vehicle according to the present invention;

도 9는 도 5 및 도 7에 도시한 구성에서 각 기어 간의 변위 관계를 보인 그래프이다.9 is a graph showing a displacement relationship between the gears in the configuration shown in FIGS. 5 and 7.

*** 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,40: steering shaft,

50: 샤프트 기어, 52: 하위 자리수 검출 기어,50: shaft gear, 52: lower digit detection gear,

54: 자리수 변환 기어, 56: 영구자석,54: digit conversion gear, 56: permanent magnet,

58, 58': 상위 자리수 검출 기어,58, 58 ': upper digit detection gear,

64, 64': 가변저항판, 66, 66': 받침 부재,64, 64 ': variable resistance plate, 66, 66': support member,

68, 68': 종단 접편, 70: 인쇄회로기판,68, 68 ': termination contact, 70: printed circuit board,

80: 하우징, 90, 92: A/D 변환기,80: housing, 90, 92: A / D converter,

92: 입력 인터페이스, 100: 연산/제어부92: input interface, 100: 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, 서로 45°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, as shown in FIG. 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 치결합되며 조향각의하위 자리수를 나타내는 하위 자리수 기어(이하, '하위 기어'라 한다)(52), 조향 샤프트(40) 회전각의 상위 자리수를 나타내는 상위 자리수 기어(이하, '상위 기어'라 한다)(58), 하위 기어(52)와 동축 결합된 채로 상위 기어(58)와 치결합되어 하위 기어(52)의 미리 정해진 각도만큼의 회전을 상위 기어(58)에 전달하는 자리 변환 기어(이하, '변환 기어'라 한다)(54), 하위 기어(52)의 축 상에 설치되어 회전 자계를 발생시키는 영구자석(56), 영구자석(56)의 상부에 근접 설치된 자기저항센서(20), 상위 기어(58)에 축결합되는 종단 접편(68), 상위 기어(58)에 인접하여 설치되어 종단 접편(68)에 의해 종단되어 그 저항값이 변화되는 가변 저항판(68), 가변 저항판(68)을 소정의 높이로 지지하는 받침 부재(66), 자기저항센서(20)를 지지하며 이외에도 검출 장치에 필요한 전기 회로들이 탑재된 인쇄회로기판(70)을 포함하여 이루어질 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 lower digit gear (hereinafter referred to as 'lower gear') 52 which is engaged with the shaft gear 50 at a predetermined gear ratio and represents the lower digit of the steering angle, and the upper digit that represents the rotation angle of the steering shaft 40. The upper gear 58 is co-engaged with the digit gear 58 (hereinafter referred to as 'upper gear') 58 and the lower gear 52 to rotate the lower gear 52 by a predetermined angle. Seat conversion gear (hereinafter referred to as "conversion gear") 54 to be transmitted to (58), permanent magnets 56, permanent magnets 56 installed on the axis of the lower gear 52 to generate a rotating magnetic field Magnetoresistive sensor 20 installed close to the top of the terminal piece 68 is axially coupled to the upper gear 58, A support member 66 installed adjacent to the upper gear 58 and supported by the terminal piece 68 to support the variable resistance plate 68 and the variable resistance plate 68 whose resistance value changes to a predetermined height. In addition, it may include a printed circuit board 70 supporting the magnetoresistive sensor 20 and mounted with electrical circuits required for the detection device.

전술한 구성에서, 사프트 기어(50), 하위 기어(52), 변환 기어(54) 및 상위 기어(58)는 모두 평기어로 구현될 수 있다. 또한, 샤프트 기어(50)의 이빨수는 하위 기어(52)의 이빨수보다 많게 하는 것이 바람직한 바, 둘 사이의 기어비는 예를 들어 1.5로 할 수 있을 것이다. 즉, 샤프트 기어(50)의 이빨수를 42개로 하는 경우에, 하위 기어(52)의 이빨수를 28개로 할 수 있을 것인데, 이 경우에 샤프트 기어(50)가 1회전할 때 하위 기어(52)는 1.5회전을 하게 되며, 하위 기어(52)와 동축 결합된 변환 기어(54)도 1.5회전을 하게 된다. 물론 요구되는 정밀도에 따라 샤프트 기어(50)의 이빨수와 샤프트 기어(50)와 하위 기어(52)의 기어비를 변경시킬 수도 있다.In the above configuration, the shift gear 50, the lower gear 52, the shift gear 54 and the upper gear 58 may all be implemented in spur gears. In addition, it is preferable that the number of teeth of the shaft gear 50 is larger than the number of teeth of the lower gear 52, so that the gear ratio between the two may be 1.5, for example. That is, when the number of teeth of the shaft gear 50 is 42, the number of teeth of the lower gear 52 may be 28. In this case, when the shaft gear 50 is rotated once, the lower gear 52 is rotated. ) Will be 1.5 revolutions, the lower gear 52 and coaxially coupled to the conversion gear 54 is also 1.5 revolutions. Of course, the number of teeth of the shaft gear 50 and the gear ratio of the shaft gear 50 and the lower gear 52 may be changed according to the required precision.

한편, 변환 기어(54)와 상위 기어(58) 사이의 기어비는, 예를 들어 12로 할 수 있을 것이며, 이 경우에 변환 기어(54)의 이빨수를 2개로 하고, 상위 기어(58)의 이빨수를 24개로 할 수 있을 것이다. 그러나, 본 실시예에서는 위의 기어비 12를 유지한 상태에서 이빨수를 그의 1/2인 12개로 하여 상위 기어(58)를 구성하고 있다. 즉, 이빨수가 12개만 남도록 상위 기어(58)를 반원형으로 구현한 상태에서, 나머지의 반원 부위에는 가변 저항판(64)을 설치하고 있다. 물론, 변환 기어(54)의 이빨수와 상위 기어(58)와 변환 기어(54) 사이의 기어비를 적절하게 변경시킬 수 있을 것이다.On the other hand, the gear ratio between the conversion gear 54 and the upper gear 58 may be 12, for example. In this case, the number of teeth of the conversion gear 54 is two, and the upper gear 58 You can have 24 teeth. However, in the present embodiment, the upper gear 58 is constituted with 12 teeth, which is 1/2 of the teeth, in the state of maintaining the above gear ratio 12. That is, in the state which implemented the upper gear 58 in semicircle shape so that only 12 teeth remain, the variable resistance plate 64 is provided in the remaining semicircle part. Of course, the number of teeth of the conversion gear 54 and the gear ratio between the upper gear 58 and the conversion gear 54 may be appropriately changed.

이러한 기어 구조에 의해 조향 샤프트(40), 즉 샤프트 기어(50)가 중립점에서 좌측 및 우측 방향으로 각각 2회전한다고 가정할 때, 하위 기어(52) 및 변환 기어(54)는 그 중립점에서 좌측 및 우측 방향으로 각각 3회전을 하게 되고, 상위 기어(58)는 그 중립점에서 좌측 및 우측 방향으로 각각 1/4바퀴만큼 회전, 즉 전체적으로 1/2바퀴(180°)의 범위에서 회전하게 되며, 이에 따라 종단 접편(68)이 가변 저항판(64)에 얹힌 채로 그 최소 위치와 최대 위치 사이에서 움직이게 된다.Assuming that the steering shaft 40, ie the shaft gear 50, rotates two in the left and right directions from the neutral point, respectively, by this gear structure, the lower gear 52 and the shift gear 54 at the neutral point. 3 turns each in the left and right directions, and the upper gear 58 rotates each 1/4 turn in the left and right directions at its neutral point, that is, in the range of 1/2 turn (180 °) as a whole. Accordingly, the terminal contact piece 68 is moved between its minimum and maximum positions while being mounted on the variable resistance plate 64.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 조향각 검출 장치의 기구적인 구성을 개략적으로 보인 평면도인 바, 도 5에 도시한 구성과 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 도 7의 실시예에서는 상위 기어(58')를 원판상으로 구현한 상태에서 상위 기어(58')의 내측에 반원형의 동심 구멍(58a)을 형성하고, 이 동심 구멍(58a)의 하부에 가변 저항판(64')을 설치하여 종단 접편(68')이 가변 저항판(64') 위를 이동하도록 구성하고 있다.FIG. 7 is a plan view schematically illustrating a mechanical configuration of a steering angle detecting apparatus for a vehicle according to another exemplary embodiment. The same reference numerals are given to the same parts as those illustrated in FIG. 5, and detailed descriptions thereof are omitted. In the embodiment of Fig. 7, a semicircular concentric hole 58a is formed inside the upper gear 58 'in a state where the upper gear 58' is formed in a disc shape, and the lower part of the concentric hole 58a is variable. The resistor plate 64 'is provided so that the terminal contact piece 68' moves on the variable resistor plate 64 '.

도 8은 본 발명의 차량의 조향각 검출 장치의 전기적인 블록 구성도이다. 도 8에 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), 전원 전압(Vcc)과 접지 사이에 연결된 가변 저항판(64),(64')에서 이동하는 종단 접편(68),(68')의 아날로그 검출 전압값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환기(92) 및 A/D 변환기(90),(92)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.8 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. 8, the electrical configuration of the steering angle detection apparatus of the vehicle according to the present invention is a digital signal having a magnitude corresponding to the detection signal output in analog form from the magnetoresistive sensor 20 and the magnetoresistive sensor 20, respectively. Analog-to-Digital (A / D) converter 90 for converting to V, terminating contact 68, 68 'moving from variable resistor plate 64, 64' connected between power supply voltage Vcc and ground The digital detection signal output from the A / D converter 92 and the A / D converter 90 and 92 for converting the analog detection voltage value of the digital value into It may be made to include a calculation / control unit 100 to substitute the conversion formula or table to finally 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),(92)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 converters 90 and 92 may be integrally provided in the microprocessor unit or implemented as separate elements.

도 9는 도 5 및 도 7에 도시한 구성에서 각 기어 간의 변위 관계를 보인 그래프이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 샤프트 기어(50)가 360°만큼 회전하는 동안 하위 기어(52) 및 변환 기어(54)는 540°만큼 회전하게 되고, 자기저항센서(20)는 하위 기어(52)가 180°만큼 회전할 때마다 이에 비례하여 0-180°범위 내의 각도 변이값을 반복하여 출력하게 된다.9 is a graph showing a displacement relationship between the gears in the configuration shown in FIGS. 5 and 7. As shown in FIG. 9, the lower gear 52 and the shift gear 54 rotate by 540 ° while the shaft gear 50 rotates by 360 °, and the magnetoresistive sensor 20 lower gear 52. Whenever rotates by 180 °, the angle shift value within the range of 0-180 ° is repeatedly outputted in proportion to it.

한편, 상위 기어(58),(58')는 하위 기어(52)가 180°만큼 회전할 때마다 이빨 하나에 해당하는 각도(본 실시예에서는 15°)만큼 회전, 결과적으로 종단접편(68),(68')이 가변 저항판(64),(64') 위에서 15°만큼 회전하게 되는데, 이에 따라 현재의 저항값을 알게 되면 조향 샤프트(40)의 회전수를 알 수 있게 된다.On the other hand, the upper gears 58, 58 'are rotated by an angle corresponding to one tooth (15 ° in this embodiment) whenever the lower gear 52 rotates by 180 °, and consequently the termination piece 68 , 68 'is rotated by 15 ° on the variable resistance plate 64, 64', and thus, knowing the current resistance value, the number of revolutions of the steering shaft 40 can be known.

그리고, 이와 같은 관계에 따라, 연산/제어부(100)에서는 아래의 수학식 2 또는 아래의 수학식 2에 기초한 변환 테이블에 종단 접편(68),(68')에 의해 종단된 현재의 저항값 정보와 하위 기어(52)의 회전각 및 기어들 사이의 기어비를 대입함으로써 조향 샤프트(40)의 미지의 회전 방향과 회전각을 알 수가 있다.Then, in accordance with such a relationship, the calculation / control unit 100 current resistance value information terminated by the termination pieces 68 and 68 'in the conversion table based on Equation 2 or Equation 2 below. And the rotation angle of the lower gear 52 and the gear ratio between the gears, the unknown rotation direction and the rotation angle of the steering shaft 40 can be known.

위의 수학식 2에서,는 샤프트 기어(50), 즉 조향휠의 회전각을 나타내고,는 상위 기어(58),(58')의 회전각, 즉 종단 접편(68),(68')에 의해 종단된 저항값이 대표하는 각도를 나타내고,는 하위 기어(52)의 회전각을 나타내고,은 샤프트 기어(50)와 하위 기어(52) 사이의 기어비를 나타내고,는 상위 기어(58),(58')와 변환 기어(54) 사이의 기어비를 나타낸다.In Equation 2 above, Denotes the rotation angle of the shaft gear 50, that is, the steering wheel, Denotes the rotation angle of the upper gears 58, 58 ', that is, the angle represented by the resistance value terminated by the termination pieces 68, 68', Represents the rotation angle of the lower gear 52, Denotes the gear ratio between the shaft gear 50 and the lower gear 52, Denotes the gear ratio between the upper gear 58, 58 'and the conversion gear 54.

도 9에서 미지의 샤프트 기어의 변위를이라고 가정할 때, 위의 수학식 2에 이미 알고 있는 기어비와 자기저항센서(20)에서 검출된 값과 종단 접편(68),(68')에 의해 종단된 저항값이 대표하는 각도를 대입함으로써이 450°임을 알 수가 있다.The displacement of the unknown shaft gear in FIG. In this case, by substituting the angle represented by the gear ratio and the value detected by the magnetoresistive sensor 20 and the resistance value terminated by the termination pieces 68 and 68 ', which are known in Equation 2 above, It can be seen that this is 450 degrees.

한편, 본 발명에서는 차량의 제조 시에 조향 샤프트, 각 기어들 사이의 위상, 영구자석과 자기저항센서의 위상, 상위 기어의 가변 저항판과 종단 접편 사이의 위상 등을 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 magnetoresistive sensor, the phase between the variable resistance plate and the terminal contact of the upper gear, etc. are properly neutralized when manufacturing the vehicle. Although the point detecting means is not necessary, the neutral point detecting means as shown in FIG. 1 may be further provided in consideration of a detection error according to the secular variation of the vehicle.

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 수 있는 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 it is possible to accurately detect the current rotation angle of the steering shaft.

Claims (4)

차량의 조향 샤프트에 축결합되며 소정의 이빨수를 갖는 샤프트 기어;A shaft gear axially coupled to a steering shaft of the vehicle and having a predetermined number of teeth; 상기 샤프트 기어와 소정의 기어비로 치결합되는 하위 기어;A lower gear engaged with the shaft gear at a predetermined gear ratio; 소정의 이빨수를 갖는 상위 기어;An upper gear having a predetermined number of teeth; 상기 하위 기어와 동축 결합된 채로 상기 상위 기어와 치결합되는 변환 기어;A conversion gear toothed with the upper gear while being coaxially coupled with the lower gear; 상기 하위 기어의 축 상에 설치되어 회전 자계를 발생시키는 영구자석;A permanent magnet installed on the shaft of the lower gear to generate a rotating magnetic field; 상기 영구자석의 상부에 근접 설치되어 상기 회전 자계의 회전각을 검출하는 자기저항센서;A magnetoresistive sensor installed close to the upper portion of the permanent magnet to detect a rotation angle of the rotating magnetic field; 상기 상위 기어와 동축 결합되는 종단 접편;A termination piece coaxially coupled with the upper gear; 상기 상위 기어에 근접 설치되며 상기 종단 접편에 의해 종단되어 저항값이 변화되는 가변 저항판 및A variable resistor plate installed close to the upper gear and terminated by the terminal contact piece to change a resistance value; 상기 자기저항센서로부터 제공된 검출 신호와 상기 가변 저항값을 미리 정해진 프로그램에 의해 연산 처리하여 조향 샤프트의 회전 방향 및 회전각을 연산하는 연산/제어 수단을 포함하여 이루어진 차량의 조향각 검출 장치.And a calculation / control means for calculating the rotation direction and the rotation angle of the steering shaft by calculating and processing the detection signal provided from the magnetoresistive sensor and the variable resistance value by a predetermined program. 제 1 항에 있어서, 상기 자기저항센서는 이방성 자기저항센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 검출 장치.2. The steering angle detection apparatus of a vehicle according to claim 1, wherein the magnetoresistive sensor is made of an anisotropic magnetoresistive sensor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 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; 상기 샤프트 기어, 상기 하위 기어, 상기 변환 기어 및 상기 상위 기어는 이빨수가 각각 42개, 28개, 2개 및 24개인 원판상의 평기어이며;The shaft gear, the lower gear, the shift gear and the upper gear are spur gears of a disc with 42, 28, 2 and 24 teeth, respectively; 상기 상위 기어 상에는 반원 띠상의 동심 구멍이 형성되어 있고;A semicircular band-shaped concentric hole is formed on the upper gear; 상기 동심 구멍의 하부에는 상기 가변 저항판이 고정 설치되며;The variable resistance plate is fixed to a lower portion of the concentric hole; 상기 종단 접편은 상기 동심 구멍을 통해 상기 가변 접점판을 이동하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 검출 장치.And the terminal contact piece moves the variable contact plate through the concentric hole. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 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; 상기 샤프트 기어, 상기 하위 기어 및 상기 변환 기어는 이빨수가 각각 42개, 28개 및 2개인 원판상의 평기어이고, 상기 상위 기어는 이빨수가 12개인 반원판상의 평기어이며;The shaft gear, the lower gear and the shift gear are spur gears of a disc having 42, 28 and 2 teeth, respectively, and the upper gear is a spur gear of a semicircle having 12 teeth; 상기 상위 기어의 외측 하부에는 상기 상위 기어와 함께 볼 때 원형을 이루는 가변 저항판이 고정 설치되고;A variable resistance plate having a circular shape when fixed with the upper gear is fixed to an outer lower portion of the upper gear; 상기 종단 접편은 상기 가변 접점판을 이동하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 검출 장치.The terminal contact piece is a steering angle detection device for a vehicle, characterized in that for moving the variable contact plate.
KR10-2002-0055403A 2002-09-12 2002-09-12 detection apparatus for steering angle in vehicle KR100458191B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0055403A KR100458191B1 (en) 2002-09-12 2002-09-12 detection apparatus for steering angle in vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0055403A KR100458191B1 (en) 2002-09-12 2002-09-12 detection apparatus for steering angle in vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040023948A KR20040023948A (en) 2004-03-20
KR100458191B1 true KR100458191B1 (en) 2004-11-20

Family

ID=37327238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0055403A KR100458191B1 (en) 2002-09-12 2002-09-12 detection apparatus for steering angle in vehicle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100458191B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100765087B1 (en) * 2006-12-01 2007-10-09 현대모비스 주식회사 Steering angle sensor assembly in vehicle
KR102098346B1 (en) * 2014-10-21 2020-04-08 현대자동차주식회사 Motor driving device for a vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5893936A (en) * 1981-11-30 1983-06-03 Japan Electronic Control Syst Co Ltd Throttle opening sensor for internal-combustion engine
KR20000010436A (en) * 1998-07-31 2000-02-15 이형도 Steering wheel sensor of vehicle
JP2001041981A (en) * 1999-07-30 2001-02-16 Nippon Seiki Co Ltd Coil-type instrument
US6324905B2 (en) * 1997-09-11 2001-12-04 Robert Bosch Gmbh Method and device for measuring an angle of a rotatable body

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5893936A (en) * 1981-11-30 1983-06-03 Japan Electronic Control Syst Co Ltd Throttle opening sensor for internal-combustion engine
US6324905B2 (en) * 1997-09-11 2001-12-04 Robert Bosch Gmbh Method and device for measuring an angle of a rotatable body
KR20000010436A (en) * 1998-07-31 2000-02-15 이형도 Steering wheel sensor of vehicle
JP2001041981A (en) * 1999-07-30 2001-02-16 Nippon Seiki Co Ltd Coil-type instrument

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040023948A (en) 2004-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6861837B1 (en) Rotation angle detector
KR100539027B1 (en) detection apparatus for steering angle in vehicle
JP4209155B2 (en) Rotation angle detector
JP5480967B2 (en) Multi-period absolute position detector
EP2693169B1 (en) Absolute encoder device and motor
JP2008026039A (en) Rotational angle detector
JP2006220529A (en) Detection device for absolute angle of rotation and torque
US6687647B2 (en) Rotation-angle detecting device capable of precisely detecting absolute angle
EP1925913A2 (en) Absolute angle detecting apparatus
KR100460423B1 (en) detection apparatus for steering angle in vehicle
KR100460422B1 (en) detection apparatus for steering angle in vehicle
JP2008128962A (en) Absolute angle detector
KR100458191B1 (en) detection apparatus for steering angle in vehicle
EP1583977B1 (en) Use of a ring magnet to achieve a magnetic sensor pulse train output
KR100460421B1 (en) detection apparatus for steering angle in vehicle
JPH11211456A (en) Rotating angle detecting device
KR100458192B1 (en) detection apparatus for steering angle in vehicle
JP2008275517A (en) Multi-rotation absolute angle detector
JP2001056206A (en) Rotary sensor
KR20050100202A (en) Detection apparatus of steering angle in vehicle
KR20000010436A (en) Steering wheel sensor of vehicle
JP2014065367A (en) Rotation angle/rotational torque detecting device
JP2005156163A (en) Rotational angle detector
JPH085310A (en) Rotary angle detector
JP2004264154A (en) Steering angle sensing device of steering apparatus for automobile

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20081103

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee