KR100471260B1 - 차량의 차체 자세 검출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가속도 센서(G Sensor)와 각속도 센서(Yaw-Rate Sensor)를 하나의 센서로 통합하여 차량의 전반적인 방향의 자세를 감지할 수 있는 차량의 차체 자세 검출장치에 관한 것으로, 일정 간격으로 다수개의 포토 센서가 배열되어 구성되는 가속도 감지부와; 상기 가속도 감지부 사이에 장착되어 상기 가속도 감지부와의 접촉관계에 따라 상기 차량의 차체 횡 가속도를 검출하는 횡 가속도용 변환기와; 상기 횡 가속도용 변환기의 중심부에서 구형의 내주면에 일정 간격으로 다수개의 포토 센서가 배열되는 각속도 감지부와; 상기 각속도 감지부의 중심부에서 구형의 회전체로 형성되어 상기 차량의 차체 각속도를 검출하는 각속도(Yaw-Rate) 변환기를 포함하여 구성한다.

Description

차량의 차체 자세 검출장치{VEHICLE DYNAMICS CONTROL DEVICE}
본 발명은 차량에 관한 것으로서, 특히 차량의 차체 자세 검출장치에 관한 것이다.
통상적으로, 차량에 장착된 차체 자세 제어장치(VDC ; Vehicle Dynamics Control)는 급제동, 급가속 및 급선회 등 차량 주행 중 발생하는 각종 위험상황에서 차체의 안전성을 확보해 준다.
차체 자세 제어장치(VDC)는 차량의 자세를 제어하기 위하여 각속도 센서(Yaw-Rate Sensor)와 횡 가속도 센서의 값을 받아서 차량의 자세를 유지한다.
차량의 자세를 유지하기 위해서는 다른 센서도 필요하지만 상기 2개의 센서는 필수적으로 사용되고 있다.
그러나, 위와 같은 방법을 사용할 때 종래에는 상기 2개의 센서를 별도로 장착함으로써 공간 부족의 문제점이 있었다.
또한, 기존의 센서는 전압을 감지하는 방식이므로 전원 및 접지(GND) 영향을 받을 수 있어 정밀하게 제어하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 가속도 센서(G Sensor)와 각속도 센서(Yaw-Rate Sensor)를 하나의 센서로 통합하여 차량의 전반적인 방향의 자세를 감지할 수 있는 차량의 차체 자세 검출장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 차체 자세 검출장치에 있어서, 일정 간격으로 다수개의 포토 센서가 배열되어 구성되는 가속도 감지부와; 상기 가속도 감지부 사이에 장착되어 상기 가속도 감지부와의 접촉관계에 따라 상기 차량의 차체 횡 가속도를 검출하는 횡 가속도용 변환기와; 상기 횡 가속도용 변환기의 중심부에서 구형의 내주면에 일정 간격으로 다수개의 포토 센서가 배열되는 각속도 감지부와; 상기 각속도 감지부의 중심부에서 구형의 회전체로 형성되어 상기 차량의 차체 각속도를 검출하는 각속도(Yaw-Rate) 변환기를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차체 자세 검출장치의 구성을 설명한다.
본 발명의 실시예는 차량의 차체 자세 검출장치에 있어서, 가속도 감지부(112, 114), 횡 가속도용 변환기(120), 각속도 감지부(130), 각속도(Yaw-Rate) 변환기(140)를 포함하여 구성한다.
가속도 감지부(112, 114)는 도 1에 도시된 바와 같이 횡 가속도용 변환기(120)를 사이에 두고 일정 간격으로 다수개의 포토 센서가 배열되어 구성된다.
횡 가속도용 변환기(120)는 가속도 감지부(112, 114) 사이에 장착되어 가속도 감지부(112, 114)와의 접촉관계에 따라 차량의 차체 횡 가속도를 검출한다.횡 가속도용 변환기(120)가 원점으로 복원하기 위한 구성은 다양한 형태로 구현할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 일반적으로 사용되고 있는 스프링을 사용할 수 있다.예를 들면, 횡 가속도용 변환기(120)의 원주 상면과 하면 중심 위치에 각각 설정된 스프링 상수를 갖는 스프링의 일단을 장착하고 타단을 횡 가속도용 변환기(120)가 장착되는 하우징의 내벽에 고정한다.이러한 구성으로 횡 가속도용 변환기(120)는 좌측 또는 우측으로 회전하여 횡 가속도용 변환기(120)를 사이에 두고 일정 간격으로 배열되는 다수개의 포토 센서를 지나게 되며, 회전된 후에는 스프링의 복원력에 의해 원래의 위치로 복귀하게 된다.
각속도 감지부(130)는 횡 가속도용 변환기(120)의 중심부에서 구형의 내주면에 일정 간격으로 다수개의 포토 센서가 배열되어 구성된다.
각속도(Yaw-Rate) 변환기(140)는 각속도 감지부(130)의 중심부에서 구형의 회전체로 형성되어 차량의 차체 각속도를 검출한다.각속도 변환기(140)가 중앙에 위치되도록 스프링을 이용하여 지지할 수 있다.예를 들면, 구형으로 형성되는 각속도 변환기(140)의 구면에서 각속도 변환기(140)의 위치를 고정하기 위한 해당 위치에 스프링의 일단을 각각 고정하고, 각속도 변환기(140)에 일단이 고정되는 스프링의 타단을 횡 가속도용 변환기(120)에 각각 고정함으로써 구현할 수 있다.스프링의 스프링 상수를 설정함에 있어서는 각속도 변환기(140)의 움직임에 방해되지 않는 범위에서 설정할 수 있다.
횡 가속도용 변환기(120)와 각속도(Yaw-Rate) 변환기(140)는 도 1에 도시된 바와 같이 일체형으로 형성한다.
즉, 본 발명의 실시예는 차량에 사용되고 있는 횡 가속도 센서(G Sensor)와 각속도 센서(Yaw-Rate Sensor)에서 각각의 검출된 신호를 별도로 받아서 차량의 자세를 제어할 수 있도록 하나로 통합한 센서를 구성한다.
도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차체 자세 검출장치의 동작을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차체 자세 검출장치의 신호흐름을 도시한 블록도이다.
횡 가속도용 변환기(120)와 각속도(Yaw-Rate) 변환기(140)는 가속도 감지부(112, 114) 및 각속도 감지부(130)와의 사이에서 발생되는 신호들을 입력 인터페이스를 통해 제어부(210)로 입력하고, 제어부(210)는 차량의 차체 가속도와 각속도 변화를 연산하여 차체 자세 제어장치(220)(VDC)로 전달한다.
먼저, 가속도(G) 연산방법을 설명한다.
차량의 전후방 충격 또는 저감속시 횡 가속도용 변환기(120)는 도 1의 X방향으로 관성에 의하여 회전하게 되어 가속도 감지부(112)에 접촉을 하게 된다.
이러한 상태에서 횡 가속도용 변환기(120)가 가속도 감지부(112)에 접촉하게 되면 제어부(210)는 횡 가속도용 변환기(120)와 입력 인터페이스를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 포토 센서의 변화량을 통해 차량의 X방향과 포토 센서의 변화 속도를 환산하여 가속도를 연산한다.
한편, 차량의 전후방 충격 또는 가속시 횡 가속도용 변환기(120)는 도 1의 Y방향으로 관성에 의하여 회전하게 되어 가속도 감지부(114)에 접촉을 하게 된다.
횡 가속도용 변환기(120)와 가속도 감지부(114)가 접촉하게 되면 제어부(210)는 횡 가속도용 변환기(120)와 입력 인터페이스를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 포토 센서의 변화량을 통해 차량의 Y방향과 포토 센서의 변화 속도를 환산하여 가속도를 연산한다.
이어서, 각속도(Yaw-Rate) 연산방법을 설명한다.
횡 가속도용 변환기(120)의 중앙부에 있는 각속도(Yaw-Rate) 변환기(140)는 차량의 자세를 알 수 있도록 어느 각도로도 움직일 수 있는 구형의 회전체 형태로 구성되어 있다.
그리고, 각속도(Yaw-Rate) 변환기(140)는 차량의 흔들림에 따라 각도를 산출 할 수 있는 구조로 중심부의 회전체가 관성에 의하여 움직이면 제어부(210)는 차량의 흔들림에 연동되어 움직이는 회전체와 각속도 감지부(130)와의 상관관계를 각속도(Yaw-Rate) 변환기(140)로부터 입력받아 관성에 의한 위치변화 및 포토 센서 변화 속도를 분석하여 각속도를 연산한다.
차량의 X/Y 방향을 제외한 Z방향 및 타방향의 속도 변화는 각속도(Yaw-Rate) 변환기(140)의 회전체 방향에 따라서 요잉(Yawing), 바운스(Bounce), 피치(Pitch), 롤(Roll) 등의 자세를 감지할 수 있다.
본 발명의 실시예는 가속도가 변화하면서도 각속도 변화를 감지할 수 있는 이중 구조로 하여 제어부(210)를 통해 도 2에 도시된 바와 같이 차체 자세 제어장치(220)(VDC)에 차량 자세를 전달할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 차체 자세 검출장치는 가속도 센서(G Sensor)와 각속도 센서(Yaw-Rate Sensor)를 하나의 센서로 통합하여 차량의 전반적인 방향의 자세를 감지할 수 있다.
또한, 차량의 자세를 검출하는 부품이 하나로 축소 가능하며, 무게를 감소시킬 수 있다.
또한, 차량의 장착위치 선정이 유리하여 작업자의 편의성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차체 자세 검출장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차체 자세 검출장치의 신호흐름을 도시한 블록도.

Claims (2)

  1. 차량의 차체 자세 검출장치에 있어서,
    일정 간격으로 다수개의 포토 센서가 배열되어 구성되는 가속도 감지부와;
    상기 가속도 감지부 사이에 장착되어 상기 가속도 감지부와의 접촉관계에 따라 상기 차량의 차체 횡 가속도를 검출하는 횡 가속도용 변환기와;
    상기 횡 가속도용 변환기의 중심부에서 구형의 내주면에 일정 간격으로 다수개의 포토 센서가 배열되는 각속도 감지부와;
    상기 각속도 감지부의 중심부에서 구형의 회전체로 형성되어 상기 차량의 차체 각속도를 검출하는 각속도(Yaw-Rate) 변환기를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체 자세 검출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 횡 가속도용 변환기와 각속도(Yaw-Rate) 변환기는 일체형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체 자세 검출장치.
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