KR100459020B1 - 차량의 조향각 확인장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 조향각 확인장치에 관한 것으로, 특히 차량이 주행중 선회할 때 이에 따른 조향각을 정확하게 검출할 수 있도록 한 차량의 조향각 확인장치에 관한 것이다.

본 발명의 차량의 조향각 확인장치는, 조향휠의 하부에 장착된 조향축상에 일체로 고정결합되는 구동기어; 상기 구동기어에 맞물려 회전가능하도록 차체의 적소에 설치되고, 그 외주연에 일정하게 형성된 다수의 이홈을 갖는 피동기어; 상기 피동기어의 이홈에 적어도 하나씩 설치되어 상기 구동기어와 상기 피동기어가 맞물려 회전할 때 발생하는 압력에 따라 전기적인 신호를 출력하는 압력센서; 및 상기 압력센서들로부터 출력된 전기적인 신호에 의해 상기 조향휠의 회전방향 및 각도를 산출하는 마이컴을 포함하여 이루어진다.

Description

차량의 조향각 확인장치{APPARATUS FOR CONFIRMING STEERING WHEEL ANGLE OF A VEHICLE}

본 발명은 차량의 조향각 확인장치에 관한 것으로, 특히 차량이 주행중 선회할 때 이에 따른 조향각을 정확하게 검출할 수 있도록 한 차량의 조향각 확인장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 조향장치는 주행중인 차량의 진행방향을 임의로 바꾸기 위해 조향차륜인 전륜의 정열상태를 전환시키는 장치인 바, 조향시 운전자가 직접 조향휠을 조작하게 되면, 이의 조작력이 조향축을 거쳐 조향기어 및 링크기구에 전달되어 전륜의 정렬상태가 변화되게 된다.

그리고, 차량의 선회시 선회정도는 동력조향장치나 전자현가장치등의 여러 기기들의 입력데이터로 활용되는 바, 이를 위해 자동차의 선회에 따른 조향의 정도는 조향축의 변화되는 각도를 매개로 측정하도록 되어 있다.

한편, 차량의 조향시 조향축의 변화 각도는 조향각 검출센서를 통해 검출되는데, 종래에는 상기 조향각 검출센서로 가변저항 타입이 사용되었다. 상기 가변저항 타입의 조향각 검출센서는 기판의 원주방향에 저항체가 설치되어 있으며, 상기 저항체 위를 금속접점이 슬라이딩하여 저항 변화량을 검출하는 것으로, 운전자가조향휠을 좌ㆍ우로 회전시킴에 따라 상기 금속접점이 저항체 위를 슬라이딩하여 저항 변화량을 통해 조향각을 검출한다.

그러나, 종래의 가변저항 타입의 조향각 검출센서에 따르면 금속접점이 저항체 위를 슬라이딩할 때 소음이 발생하며, 특히 운전자가 조향휠을 좌ㆍ우로 회전시킨 상태에서 조향휠에서 손을 떼면 조향휠이 원래의 위치로 복귀되는데 이때 금속접점이저항체 위를 슬라이딩하는 소음이 더 증가하고, 조향휠이 원래의 위치로 복귀되는데 마찰력으로 작용하여 고급차량에 경우 승차감을 악화시키는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 실용신안 공개번호 제2000-0006158호(엔코더 타입의 조향각 센서)에서는 조향휠 작동시 소음을 발생하지 않으며, 조향휠 복귀시 마찰력을 발생하지 않는 비접촉식 조향각 검출센서가 제안되었다.

도 1은 종래 자동차의 조향각 검출센서를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 종래의 조향각 검출센서는, 조향축(11)에 일체로 결합되어 조향시 동일한 방향 및 각도로 회전하면서 동심원상으로 다수개의 조향각 감지용 슬릿(12)과 하나의 중립위치 판별용 슬릿(13)을 각각 갖춘 회전판(14)과, 회전판(14)의 일측에 조향각 감지용 슬릿(12)을 향하도록 상하로 다소 이격되게 배치된 한 쌍의 포토센서로 이루어지는 바, 이 포토센서는 중앙의 중립감지 포토센서(15)와, 중립감지 포토센서(15)의 좌ㆍ우로 각각 배치된 제 1포토센서(16)와 제 2포토센서(17)로 구성된다.

따라서, 차량의 조향시 조향축(11)이 회전하게 되면, 이에 따라 회전판(14)도 동일한 방향과 속도로 회전하게 되고, 이때 제 1포토센서(16)와 제2포토센서(17)는 회전판(14)에 동심원상으로 형성된 다수개의 조향각 감지용 슬릿(12)을 통해 빛의 투과 또는 차단에 따른 위상이 각각 다른 펄스를 발생시키게 되며, 이 펄스를 매개로 조향시 조향의 방향과 속도를 검출할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 조향각 검출센서를 통한 조향각의 검출에서는, 조향축(11)상에 장착된 회전판(14)을 향해 설치된 중립감지 포토센서(15)와 제 1포토센서(16)및 제 2포토센서(17)에 의해 이루어지는 바, 특히 이러한 포토센서들에 의한 조향각의 검출은 회전판(14)의 조향각 감지용 슬릿(12)과 중립위치 판별용 슬릿(13)을 통해 빛의 투과 및 차단에 따른 위상차가 있는 펄스를 송출함에 따라 이루어지는데, 상기 회전판(14)에 마련된 조향각 감지용 슬릿(12)과 중립위치 판별용 슬릿(13)에 먼지나 이물질이 끼일 경우에는 잘못된 검출된 신호를 송출함에 따라 기기의 오작동을 유발시키게 되고, 3개의 포토센서중 어느 하나라도 제 기능을 발휘하지 못하는 이상 발생시에도 역시 잘못된 검출된 신호를 송출함에 따라 기기의 오작동을 유발시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량이 주행중 선회할 때 이에 따른 조향각의 검출이 오작동없이 정확하게 이루어지게 함으로써, 기기의 오작동에 의한 검출 데이터의 신뢰도 저하를 방지할 수 있도록 한 차량의 조향각 확인장치를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 차량의 조향각 확인장치는, 조향휠의 하부에 장착된 조향축상에 일체로 고정결합되는 구동기어; 상기 구동기어에 맞물려 회전가능하도록 차체의 적소에 설치되고, 그 외주연에 일정하게 형성된 다수의 이홈을 갖는 피동기어; 상기 피동기어의 이홈에 적어도 하나씩 설치되어 상기 구동기어와 상기 피동기어가 맞물려 회전할 때 발생하는 압력에 따라 전기적인 신호를 출력하는 압력센서; 및 상기 압력센서들로부터 출력된 전기적인 신호에 의해 상기 조향휠의 회전방향 및 각도를 산출하는 마이컴을 포함하여 이루어진다.

전술한 구성에서, 상기 피동기어의 이홈중에 일직선상에 있는 어느 한 쌍의 이홈이 다른 이홈보다 더 깊게 형성된 중립홈 및 극한홈이 구비됨이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 압력센서는 상기 중립홈 및 극한홈을 제외한 상기 모든 이홈에 설치된다.

바람직하게는, 상기 압력센서는 압전소자로 이루어진다.

도 1은 종래 차량의 조향각 검출센서를 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향각 확인장치가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향각 확인장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예 따른 차량의 조향각 확인장치의 동작상태를 나타낸 사용상태단면도로서, 도 4a는 본 발명의 조향휠을 좌측방향으로 회전한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 조향휠을 우측방향으로 회전한 상태를 나타낸 단면도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***

100 : 조향휠, 110 : 조향축,

200 : 구동기어, 200a : 톱니돌기,

300 : 피동기어, 300a : 이홈,

310,310' : 중립홈 및 극한홈, 400,400' : 압력센서,

500 : 마이컴

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향각 확인장치가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향각 확인장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 조향각 확인장치는,조향휠(100)과; 조향휠(100)의 하부에 장착된 조향축(110)과; 조향축(110)의 소정위치에 고정결합되는 구동기어(200)와; 구동기어(200)에 맞물려 회전가능하도록 차체의 적소에 설치되고, 그 외주연에 일정하게 형성된 다수의 이홈(300a)을 갖는 피동기어(300)와; 피동기어(300)의 이홈(300a)에 적어도 하나씩 설치되어 구동기어(200)와 피동기어(300)가 맞물려 회전할 때 발생하는 압력에 따라 전기적인 신호를 출력하는 압력센서(400)(400')와; 압력센서(400)(400')들로부터 출력된 전기적인 신호를 제공받아 조향휠(100)의 회전방향 및 각도를 산출하는 마이컴(500)을 포함하여 구성한다.

전술한 구성에서, 피동기어(300)의 외주연에 일정하게 형성된 이홈(300a)중에는 일직선상에 있는 어느 한 쌍의 이홈(300a)이 다른 이홈(300a)보다 더 깊게 형성된 중립홈(310) 및 극한홈(310')이 구비되어 있다. 이러한 중립홈(310)은 조향휠(100)이 중립상태에 있을 때 구동기어(200)의 톱니돌기(200a)가 피동기어(300)의 중립홈(310)에 정확하게 맞물린 상태로 있으며, 극한홈(310')은 어느 한 방향으로 최대 회전했을 때 구동기어(200)의 톱니돌기(200a)가 피동기어(300)의 극한홈(310')에 정확하게 맞물린 상태로 있게 된다.

한편, 구동기어(200)와 피동기어(300)의 회전비는 1 : (1/4~1/5)로 이루어짐이 바람직하다.

압력센서(400)(400')는 중립홈(310) 및 극한홈(310')을 제외한 모든 이홈(300a)에 설치됨이 바람직하다. 또한, 본 발명에서의 압력센서(400)(400')는 일반적으로 공지된 압전소자로 구현되는 바, 상기 압전소자는 압력이 가해졌을 때전압을 발생하고, 전계가 가해졌을 때 기계적인 변형이 일어나는 소자로서 기계적인 진동에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 기계적인 진동에너지로 상호 변환이 가능하며 변환효율이 매우 높다.

마이컴(500)은 차량의 전체적인 제어를 담당하는 전자제어유닛(ECU) 또는 이와는 별도로 마련되어 이루어질 수도 있다.

또한, 마이컴(500)에서는 조향휠(100)의 좌ㆍ우측방향 전환 시 이를 구별하기 위해 중립홈(310)으로부터 반시계방향으로 극한홈(310')까지 형성된 이홈(300a)에 설치된 각각의 압력센서(400)들이 서로 다른 입력단자에 연결되어 좌측방향을 인식하고, 중립홈(310)으로부터 시계방향으로 극한홈(310')까지 형성된 이홈(300a)에 설치된 각각의 압력센서(400')들을 또한 서로 다른 입력단자에 연결되어 우측방향을 인식하게 된다.

이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 차량의 조향각 확인장치의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예 따른 차량의 조향각 확인장치의 동작상태를 나타낸 사용상태단면도로서, 도 4a는 본 발명의 조향휠을 좌측방향으로 회전한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 조향휠을 우측방향으로 회전한 상태를 나타낸 단면도이다.

먼저, 조향휠(100)이 중립상태에 있을 때에는 구동기어(200)의 톱니돌기(200a)가 피동기어(300)의 중립홈(310)에 정확하게 맞물린 상태로 있게 되기 때문에, 마이컴(500)에서는 아무런 전기적인 신호가 제공되지 않아 조향휠(100)이 중립상태에 있음을 인식하게 된다.

도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 조향휠(100)의 중립상태에서 조향휠(100)을 좌측방향으로 회전하게 되면, 이에 따라 조향축(110) 및 구동기어(200)도 동일한 방향과 속도로 회전하게 되고, 이때 구동기어(200)의 톱니돌기(200a)가 피동기어(300)의 이홈(300a)에 맞물리면서 차례로 압력센서(400)들을 누르게 된다. 즉, 이렇게 눌려진 압력에 의해 압력센서(400)들에서는 전기적인 신호들을 발생시킨다. 이후, 마이컴(500)에서는 각각의 압력센서(400)들로부터 출력된 전기적인 신호들에 의해 조향휠(100)의 방향 즉, 좌측방향을 인식함과 아울러 각각의 압력센서(400)들의 전기적인 신호들에 대응되는 조향휠(100)의 각도를 산출하게 된다.

한편, 조향휠(100)의 중립상태에서 조향휠(100)을 우측방향으로 회전하게 되면, 이에 따라 조향축(110) 및 구동기어(200)도 동일한 방향과 속도로 회전하게 되고, 이때 구동기어(200)의 톱니돌기(200a)가 피동기어(300)의 이홈(300a)에 맞물리면서 차례로 압력센서(400')들을 누르게 된다. 즉, 이렇게 눌려진 압력에 의해 압력센서(400')들에서는 전기적인 신호들을 발생시킨다. 이후, 마이컴(500)에서는 압력센서(400')들로부터 출력된 전기적인 신호들에 의해 조향휠(100)의 방향 즉, 우측방향을 인식함과 아울러 각각의 압력센서(400')들의 전기적인 신호들에 대응되는 조향휠(100)의 각도를 산출하게 된다.

따라서, 상기와 같이 조향휠(100)의 회전방향 및 각도를 검출하기 위해 압전소자로 이루어진 압력센서를 이용함으로써, 차량이 주행중 선회할 때 이에 따른 조향각의 검출이 오작동없이 정확하게 이루어지고, 기기의 오작동에 의한 검출한 데이터의 신뢰도 저하를 방지할 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 차량의 조향각 확인장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 차량의 조향각 확인장치에 따르면, 조향휠의 좌ㆍ우 회전 및 회전각도를 감지하기 위해 복수개의 기어들과 압전소자로 이루어진 압력센서들을 이용함으로써, 조향휠의 각도 및 방향변화를 종래보다 훨씬 간단하고 신뢰성 있는 실현을 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 조향휠의 하부에 장착된 조향축상에 일체로 고정결합되는 구동기어;

   상기 구동기어에 맞물려 회전가능하도록 차체의 적소에 설치되고, 그 외주연에 일정하게 형성된 다수의 이홈을 갖는 피동기어;

   상기 피동기어의 이홈에 적어도 하나씩 설치되어 상기 구동기어와 상기 피동기어가 맞물려 회전할 때 발생하는 압력에 따라 전기적인 신호를 출력하는 압력센서; 및

   상기 압력센서들로부터 출력된 전기적인 신호에 의해 상기 조향휠의 회전방향 및 각도를 산출하는 마이컴을 포함하여 이루어진 차량의 조향각 확인장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 피동기어의 이홈중에 일직선상에 있는 어느 한 쌍의 이홈이 다른 이홈보다 더 깊게 형성된 중립홈 및 극한홈이 구비된 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 확인장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 압력센서는 상기 중립홈 및 상기 극한홈을 제외한 상기 모든 이홈에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 확인장치.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력센서는 압전소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 확인장치.