KR100459021B1 - 차량의 조향각 확인장치 - Google Patents
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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 조향축이 회동가능하도록 관통됨과 아울러 차체의 적소에 고정설치된 하우징; 상기 하우징내의 상기 조향축상에 고정결합되고, 외부의 압력에 의해 전기적인 신호를 출력하는 제 1압력센서; 일단이 상기 제 1압력센서의 외주연에 고정결합되고, 시계방향으로 복수회 감겨져 타단이 상기 하우징의 내측면에 고정결합된 제 1밴드스프링; 상기 제 1압력센서와 소정간격으로 이격되어 상기 하우징내의 상기 조향축상에 고정결합되고, 외부의 압력에 의해 전기적인 신호를 출력하는 제 2압력센서; 일단이 상기 제 2압력센서의 외주연 일측에 고정결합되고, 반시계방향으로 복수회 감겨져 타단이 상기 하우징의 내측면에 고정결합된 제 2밴드스프링; 및 상기 제 1압력센서와 상기 제 2압력센서로부터 출력된 전기적인 신호에 따라 상기 조향휠의 회전방향 및 각도를 산출하는 마이컴을 포함하여 이루어진다.
Description
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, 운전자가 조향휠을 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 조향 휠을 좌ㆍ우로 회전시킨 상태에서 조향 휠에서 손을 떼면 조향 휠이 원래의 위치로 복귀되는데 이때 금속접점이저항체 위를 슬라이딩하는 소음이 더 증가하고, 조향 휠이 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 조향 휠 작동시 소음을 발생하지 않으며, 조향 휠 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 제 2포토센서(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 압전소자로 이루어진 압력센서를 이용하여 차량의 주행중 선회할 때 이에 따른 조향방향 및 각도의 검출을 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 조향축이 회동가능하도록 관통됨과 아울러 차체의 적소에 고정설치된 하우징; 상기 하우징내의 상기 조향축상에 고정결합되고, 외부의 압력에 의해 전기적인 신호를 출력하는 제 1압력센서; 일단이 상기 제 1압력센서의 외주연에 고정결합되고, 시계방향으로 복수회 감겨져 타단이 상기 하우징의 내측면에 고정결합된 제 1밴드스프링; 상기 제 1압력센서와 소정간격으로 이격되어 상기 하우징내의 상기 조향축상에 고정결합되고, 외부의 압력에 의해 전기적인 신호를 출력하는 제 2압력센서; 일단이 상기 제 2압력센서의 외주연 일측에 고정결합되고, 반시계방향으로 복수회 감겨져 타단이 상기 하우징의 내측면에 고정결합된 제 2밴드스프링; 및 상기 제 1압력센서와 상기 제 2압력센서로부터 출력된 전기적인 신호에 따라 상기 조향휠의 회전방향 및 각도를 산출하는 마이컴을 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 제 1밴드스프링 및 상기 제 2밴드스프링은 상기 조향휠이 중립상태에 있을 때, 상기 제 1압력센서 및 상기 제 2압력센서에 압력을 가하지 않도록 설치됨이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 제 1압력센서 및 상기 제 2압력센서는 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 도 2의 A-A' 확대단면도,
도 4는 도 2의 B-B'확대단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향각 확인장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예 따른 차량의 조향각 확인장치에서 조향휠을 좌측방향으로 회전한 상태를 나타낸 사용상태단면도로서, 도 6a는 본 발명의 제 1압력센서 및 제 1밴드스프링의 동작상태를 나타낸 단면도, 도 6b는 본 발명의 제 2압력센서 및 제 2밴드스프링의 동작상태를 나타낸 단면도,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예 따른 차량의 조향각 확인장치에서 조향휠을 우측방향으로 회전한 상태를 나타낸 사용상태단면도로서, 도 7a는 본 발명의 제 1압력센서 및 제 1밴드스프링의 동작상태를 나타낸 단면도이고, 도 7b는 본발명의 제 2압력센서 및 제 2밴드스프링의 동작상태를 나타낸 단면도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***
100 : 조향휠, 200 : 조향축,
300 : 하우징, 400 : 제 1압력센서,
500 : 제 1밴드스프링, 600 : 제 2압력센서,
700 : 제 2밴드스프링, 800 : 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 도 2의 A-A' 확대단면도이며, 도 4는 도 2의 B-B'확대단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 조향각 확인장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 조향각 확인장치는, 조향휠(100)과; 조향휠(100)의 하부에 장착된 조향축(200)과; 조향축(200)이 회동가능하도록 관통됨과 아울러 차체의 적소에 고정설치된 하우징(300)과; 하우징(300)내의 조향축(200)상에 고정결합되고, 외부의 압력에 의해 전기적인 신호를 출력하는 제 1압력센서(400)와; 일단이 제 1압력센서(400)의 외주연에 고정결합되고, 시계방향으로 복수회 감겨져 타단이 하우징(300)의 내측면에 고정결합된 제 1밴드스프링(500)과; 제 1압력센서(400)와 소정간격으로 이격되어 하우징(300)내의 조향축(200)상에 고정결합되고, 외부의 압력에 의해 전기적인 신호를 출력하는 제 2압력센서(600)와; 일단이 제 2압력센서(600)의 외주연 일측에 고정결합되고, 반시계방향으로 복수회 감겨져 타단이 하우징(300)의 내측면에 고정결합된 제2밴드스프링(700)과; 제 1압력센서(400) 및 제 2압력센서(600)로부터 출력된 전기적인 신호에 따라 조향휠(100)의 회전방향 및 각도를 산출하는 마이컴(800)을 포함하여 구성한다.
전술한 구성에서, 제 1압력센서(400) 및 제 2압력센서(600)는 압력을 감지할 수 있는 것이면 어느 것이라도 상관없지만, 일반적으로 널리 공지된 압전소자(Piezoelectric Element)로 구현됨이 바람직하다. 이때, 상기 압전소자는 압력이 가해졌을 때 전압을 발생하고, 전계가 가해졌을 때 기계적인 변형이 일어나는 소자로서 기계적인 진동에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 기계적인 진동에너지로 상호 변환이 가능하며 변환효율이 매우 높다.
상기 각각의 제 1밴드스프링(500) 및 제 2밴드스프링(700)은 조향휠(100)이 중립상태에 있을 때, 제 1압력센서(400) 및 제 2압력센서(600)에 압력을 가하지 않도록 설치됨이 바람직하다.
마이컴(800)은 차량의 전체적인 제어를 담당하는 전자제어유닛(ECU) 또는 이와는 별도로 마련되어 이루어질 수도 있다.
또한, 마이컴(800)에서는 제 1압력센서(400) 및 제 2압력센서(600)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있는 통상의 A/D컨버터(미도시)가 내장됨이 바람직하다.
이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 차량의 조향각 확인장치의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.
먼저, 조향휠(100)이 중립상태에 있을 때에는 제 1밴드스프링(500) 및 제 2밴드스프링(700)이 제 1압력센서(400) 및 제 2압력센서(600)에 아무런 압력을 가하지 않기 때문에, 마이컴(800)에서는 아무런 전기적인 신호가 제공되지 않아 조향휠(100)이 중립상태에 있음을 인식하게 된다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예 따른 차량의 조향각 확인장치에서 조향휠을 좌측방향으로 회전한 상태를 나타낸 사용상태단면도로서, 도 6a는 본 발명의 제 1압력센서 및 제 1밴드스프링의 동작상태를 나타낸 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 제 2압력센서 및 제 2밴드스프링의 동작상태를 나타낸 단면도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 조향휠(100)의 중립상태에서 조향휠(100)을 좌측방향으로 회전하게 되면, 이에 따라 조향축(200)도 동일한 방향과 속도로 회전하게 되고, 이때 제 1밴드스프링(500)이 감겨지면서 제 1압력센서(400)를 누르게 된다. 즉, 이렇게 눌려진 압력에 비례하여 제 1압력센서(400)에서는 전기적인 신호를 발생시킨다. 이후, 마이컴(800)에서는 제 1압력센서(400)로부터 출력된 전기적인 신호를 제공받아 조향휠(100)의 방향 즉, 좌측방향을 인식함과 아울러 조향휠(100)의 각도를 산출하게 된다. 한편, 제 2밴드스프링(700)은 풀려져서 제 2압력센서(600)에 압력을 가하지 않게 되어 제 2압력센서(600)에서는 아무런 전기적인 신호들을 출력하지 않게 된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예 따른 차량의 조향각 확인장치에서 조향휠을 우측방향으로 회전한 상태를 나타낸 사용상태단면도로서, 도 7a는 본 발명의 제 1압력센서 및 제 1밴드스프링의 동작상태를 나타낸 단면도이고, 도 7b는 본 발명의 제 2압력센서 및 제 2밴드스프링의 동작상태를 나타낸 단면도이다.
도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 조향휠(100)의 중립상태에서 조향휠(100)을 우측방향으로 회전하게 되면, 이에 따라 조향축(200)도 동일한 방향과 속도로 회전하게 되고, 이때 제 2밴드스프링(700)이 감겨지면서 제 2압력센서(600)를 누르게 된다. 즉, 이렇게 눌려진 압력에 비례하여 제 2압력센서(600)에서는 전기적인 신호를 발생시킨다. 이후, 마이컴(800)에서는 제 2압력센서(600)로부터 출력된 전기적인 신호를 제공받아 조향휠(100)의 방향 즉, 우측방향을 인식함과 아울러 조향휠(100)의 각도를 산출하게 된다. 한편, 제 1밴드스프링(500)은 풀려져서 제 1압력센서(400)에 압력을 가하지 않게 되어 제 1압력센서(400)에서는 아무런 전기적인 신호를 출력하지 않게 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 압전소자로 이루어진 압력센서를 이용함으로써, 조향휠의 각도 및 방향변화를 종래보다 훨씬 간단하고 신뢰성 있는 실현을 할 수 있는 이점이 있다.
Claims (3)
- 조향휠의 하부에 장착된 조향축이 회동가능하도록 관통됨과 아울러 차체의 적소에 고정설치된 하우징;상기 하우징내의 상기 조향축상에 고정결합되고, 외부의 압력에 의해 전기적인 신호를 출력하는 제 1압력센서;일단이 상기 제 1압력센서의 외주연에 고정결합되고, 시계방향으로 복수회 감겨져 타단이 상기 하우징의 내측면에 고정결합된 제 1밴드스프링;상기 제 1압력센서와 소정간격으로 이격되어 상기 하우징내의 상기 조향축상에 고정결합되고, 외부의 압력에 의해 전기적인 신호를 출력하는 제 2압력센서;일단이 상기 제 2압력센서의 외주연 일측에 고정결합되고, 반시계방향으로 복수회 감겨져 타단이 상기 하우징의 내측면에 고정결합된 제 2밴드스프링; 및상기 제 1압력센서와 상기 제 2압력센서로부터 출력된 전기적인 신호에 따라 상기 조향휠의 회전방향 및 각도를 산출하는 마이컴을 포함하여 이루어진 차량의 조향각 확인장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1밴드스프링 및 상기 제 2밴드스프링은 상기 조향휠이 중립상태에 있을 때, 상기 제 1압력센서 및 상기 제 2압력센서에 압력을 가하지 않도록 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 확인장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1압력센서 및 상기 제 2압력센서는 압전소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 조향각 확인장치.
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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 |