KR100534018B1 - 타이어 상태 감지 장치 및 그 방법 - Google Patents

타이어 상태 감지 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어 상태 감지 장치에 관한 것으로서, 차량의 각각의 타이어 내에 실장되어 타이어의 압력을 감지하는 압력센서와, 각 타이어의 내측휠에 설치되고 상기 압력센서로부터 유선으로 각각의 타이어의 압력신호를 받아 발신하는 발신장치와, 상기 발신장치와 연결되고 각각의 타이어에 설치된 발신장치의 에너지를 제공하는 배터리와, 각각의 타이어에 가까운 내측프레임에 설치되어 발신장치로부터 각각의 타이어의 압력신호를 무선으로 수신하고 무선 수신한 신호를 다시 유선으로 연결된 차량의 내부의 계기판, 또는 대쉬보드에 설치되어 전용의 타이어 압력 표시 장치로 GUI, 문자, 음성 정보의 매체를 통해 전달하는 유무선통신부와, 차량의 내부에 운전석 부근에 설치되며, 상기 유무선 통신부와 유선으로 연결되어 상기 유무선 통신부로부터 각각의 타이어의 상기 압력신호를 수신하여 수신한 압력신호를 GUI 또는 문자 형태로 각 타이어의 압력을 나타낸 디스플레이부로 구성되며, 타이어의 압력을 운전자가 항상 감시하고, 타이어의 내측에 설치된 배터리의 수명을 반영구적으로 연장시켜 배터리의 교체없이 지속적으로 타이어의 압력을 디스플레이시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

타이어 상태 감지 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR OBSERVING THE TIRES CONDITION AND METHOD THEREOF}
본 발명은 타이어 상태 감지 장치에 관한 것으로서, 차량 운행의 안전성을 향상시키기 위해 타이어의 상태, 즉 타이어의 공기압을 감지하여 이를 운전자에게 실시간으로 알려주는 타이어 상태 감지 장치에 관한 것이다.
차량의 전륜 타이어에 펑크가 발생하는 경우, 핸들이 펑크난 쪽으로 돌아가려고 하는 현상이 발생하며, 후륜 타이어가 펑크나면 좌우로기우뚱거리면서 헤엄치는 것 같은 느낌을 준다. 특히 전륜 타이어의 경우 급작스런 펑크로 인하여 핸들이 펑크가 난 타이어가 있는 방향으로 급격히 쏠리게 되고 그 결과 차선이 변경되어 추돌 또는 충돌 사고가 우려가 있다.
자동차 운행의 안전성을 향상시키기 위하여 차량 실내에 있는 운전자가 차량의 타이어 상태(주로 타이어 공기압)를 확인할 수 있도록 타이어 상태 감시장치가 제안되었다. 이러한 타이어 상태 감시장치가 타이어의 공기압을 감시하는 방법으로는 타이어의 공기압 차이에 의하여 바퀴의 회전수가 변화하는 원리를 이용하는 간접 측정방식과, 타이어 내부에 압력센서를 설치하여 직접적으로 공기압을 측정하는 직접 측정방식으로 구분된다. 여기서, 바퀴의 회전수 차이를 이용하는 간접 측정방식은 가격 및 설치작업 측면에서 경제적이긴 하지만 측정오차가 과다하여 경보오류가 발생되기 쉽고, 압력의 상대적인 비교만이 가능하며, 장치 교정 작업이 복잡하다는 문제점이 있다.
한편, 타이어 내에 압력센서를 설치하여 직접 공기압을 측정하는 방식은 통상 타이어 내에 설치되어 타이어 상태를 무선으로 송신하는 송신기들과, 차량의 대쉬보드(Dash Board)상에 설치되어 타이어의 상태를 운전자에게 알려주는 수신기로 이루어진다. 이때 각각의 송신기는 타이어 내의 공기압을 측정하기 위해 휠(wheel)에 설치되며, 각 송신기는 배터리로 구동되기 때문에 배터리가 모두 소모된 경우에는 송신기의 동작이 멈추게 된다. 그리고 배터리가 소모될 경우 이를 교환하기 위해서는 타이어를 휠에서 분리시켜야 하므로 배터리 교환이 매우 어려운 문제점이 있다. 더욱이, 송신기는 타이어 내에서 거친 상태를 견딜 수 있도록 높은 정밀도로 조립되어야 하므로 배터리 교환을 위해 송신기 케이스를 개봉하는 것은 송신기 신뢰성을 저하시킬 우려가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 차량의 내측 타이어에 압력센서를 설치하고 타이어의 내압을 감지하여 알려주는 발신장치를 각 타이어의 휠에 설치하고 발신장치로부터 타이어의 압력 신호를 수신하는 수신장치를 바퀴측에 가까운 프레임에 설치함으로 배터리의 수명을 연장시킬 수 있고 이를 다시 유선으로 차량의 내부의 계기판 또는 대쉬보드에 GUI 및 문자 정보 등으로 운전자에게 알려주도록 하는 계기판을 설치하여 타이어의 압력을 운전자가 항상 감시할 수 있는 타이어 상태 감시 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 상태 감시 장치는 차량의 각각의 타이어 내에 실장되어 타이어의 압력을 감지하는 압력센서와, 각 타이어의 내측휠에 설치되고 상기 압력센서로부터 유선으로 각각의 타이어의 압력신호를 받아 발신하는 발신장치와, 상기 발신장치와 연결되고 각각의 타이어에 설치된 발신장치의 에너지를 제공하는 배터리와, 각각의 타이어에 가까운 내측프레임에 설치되어 발신장치로부터 각각의 타이어의 압력신호를 무선으로 수신하고 무선 수신한 신호를 다시 유선으로 연결된 차량의 내부의 계기판, 또는 대쉬보드에 설치되어 전용의 타이어 압력 표시 장치로 GUI, 문자, 음성 정보의 매체를 통해 전달하는 유무선 통신부와, 차량의 내부에 운전석 부근에 설치되며, 상기 유무선 통신부와 유선으로 연결되어 상기 유무선 통신부로부터 각각의 타이어의 상기 압력신호를 수신하여 수신한 압력신호를 GUI 또는 문자 형태로 각 타이어의 압력을 나타낸 디스플레이부를 포함하여 구성된다.
본 발명의 구성에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 타이어 상태 감시 장치가 채용된 차량을 개략적으로 도시한 투시평면도이다.
도 1을 참조하여 보면, 본 발명이 적용된 차량의 각각의 타이어(110, 120, 130, 140)와 결합하는 외측 프레임 측에 압력센서(112, 122, 132, 142)를 구성하여 타이어를 장착하면 압력센서(112, 122, 132, 142)가 타이어(110, 120, 130, 140)에 실장되도록 한다. 각 압력센서(112, 122, 132, 142)는 타이어 내의 공기압을 직접 감지할 수 있도록 휠의 중앙 림에 고정 설치되거나 공기 주입 밸브와 함께 설치될 수 있다.
또한, 각 압력센서(112, 122, 132, 142)에서 감지된 압력신호는 트리거(108)의 설정에 따라 일정 시간 간격, 예컨대 대략 5초 간격으로 발신장치(114, 124, 134, 144)로 전송한다. 타이어압을 감지한 신호는 트리거(108) 등을 이용하여 간략하게 구성하여 내구성을 증대시키는 것이 바람직하다. 이는 타이어 및 타이어의 휠이 항시 심한 충격에 노출되기 때문에 IC 등의 전자장치를 장착하는 것은 바람직하지 않기 때문이다.
각각의 타이어(110, 120, 130, 140)에 연결된 내측의 각각의 대응하는 압력센서(112, 122, 132, 142)는 대응하는 타이어(110, 120, 130, 140)의 압력을 감지하여 압력신호를 계속적으로 생성한다.
발신장치(114, 124, 134, 144)는 각각의 대응하는 휠프레임의 내측 외부에 설치된다. 발신장치(114, 124, 134, 144)는 압력센서(112, 122, 132, 142)와 유선으로 연결되며 대응하는 타이어(110, 120, 130, 140)의 내측휠에 장착되어 타이어의 내측에 설치되게 된다. 각각의 발신장치(114, 124, 134, 144)는 대응하는 압력센서(112, 122, 132, 142)로부터 타이어(110, 120, 130, 140)의 압력신호를 받아 이를 대응하는 유무선통신장치(116, 126, 136, 146)로 무선 전송한다.
이때, 상기 발신장치(114, 124, 134, 144)로는 휠프레임의 내측 외부에 있는 소형 배터리(118, 128, 138, 148)를 연결하여 각각의 발신장치(114, 124, 134, 144) 및 센서(112, 122, 132, 142)에 전원을 공급하고, 각각의 유무선통신장치(116, 126, 136, 146)와 디스플레이 장치(160)에는 차량의 배터리로 전원을 공급받게 된다. 이와 같이 배터리(118, 128, 138, 148)로부터 전원을 받는 발신장치(114, 124, 134, 144)는 단거리의 IR 통신으로 주기적인 간격으로 통신하므로 타이어(110, 120, 130, 140)의 휠에 설치된 배터리(118, 128, 138, 148)의 수명은 길어지게 된다. 배터리(118, 128, 138, 148)의 외측은 방수장치를 하여 수분이 침투하는 것을 방지한다.
유무선통신장치(116, 126, 136, 146)는 차량의 배터리로부터 전원을 받으며, 각각의 타이어(110, 120, 130, 140)에 가깝게 차축의 내측프레임에 설치되어 발신장치(114, 124, 134, 144)로부터 각각의 타이어(110, 120, 130, 140)의 압력신호를 IR 방식으로 무선으로 수신하고 무선수신한 압력신호를 차축(150)을 따라 연결된 유선을 통해 타이어 압력제어부(170)에 전송한다.
또한, 각각의 유무선통신장치(116, 126, 136, 146)는 각각의 위치에 고정되어 자신의 위치정보, 즉, 전륜의 좌측 차축에 설치된 유무선통신장치(116)인 경우에는 압력신호에 자신의 위치정보, 예컨대 00이라는 신호를 부가하여 타이어 압력제어부(170)로 전송한다. 전륜 우측의 유무선통신장치(126)는 01, 후륜 좌측의 유무선통신장치(136)는 10, 후륜 우측의 유무선통신장치(146)는 11의 신호를 부가하여 타이어 압력제어부(170)로 전송함으로써, 압력제어부(170)는 압력신호를 전송한 해당 타이어의 위치를 인지할 수 있다. 예에서는 디지털 신호를 예로 들었지만, 아날로그 신호를 부가하여 자신의 위치를 인지하도록 할 수도 있다.
압력제어부(170)는 압력신호를 수신하여 압력신호에 포함된 타이어위치정보에 따라 각각의 타이어(110, 120, 130, 140)와 그에 대응하는 압력정보를 디스플레이 신호로 변환하여 계기판, 또는 대쉬보드에 설치되어 전용으로 타이어의 압력을 표시하는 디스플레이장치(160)로 전송한다. 디스플레이장치(160)는 압력제어부(170)로부터 해당 타이어(110, 120, 130, 140)의 압력을 나타내는 신호를 수신하고 수신한 신호를 대응하는 GUI, 문자 등의 매체를 통해 각각의 차량 타이어의 상태를 디스플레이한다.
도 2는 본 발명의 도 1에 따른 A 부분의 블록 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다. 도 2를 참조하여 보면, 배터리(118)로부터 전원을 인가받아 센서(112) 및 발신장치(114)에 전원을 인가한다. 센서(112)는 타이어의 압력을 계속적으로 감시한다. 감시된 정보는 발신장치로 유선으로 전송된다. 발신장치(114)는 트리거(108)에 의해 일정시간 간격, 예컨대 5초 간격으로 타이어의 압력정보를 유무선통신장치(116)로 전송한다. 이와 같은 일정한 시간 간격은 트리거의 설정에의해 변경이 가능하다.
유무선통신장치(116)에서는 무선통신부(202)가 타이어의 압력정보를 발신장치(114)로부터 무선, 예컨대 IR 방식으로 수신한다. 수신된 타이어의 압력정보는 유선통신부(204)로 전송된다. 이때, 유무선통신장치(116)에서는 차량의 배터리 전원을 사용하며 차량의 배터리 전원을 무선통신부(202) 및 유선통신부(204)가 사용하기에 적합한 전압으로 강하시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 타이어 상태 감지 장치가 동작하는 동작 단계를 나타낸 순서도이다.
각각의 타이어(110, 120, 130, 140)에 실장된 대응하는 압력센서(112, 122, 132, 142)는 타이어의 압력을 계속적으로 감지하여 압력신호를 생성한다(단계 302).
감지되어 생성된 압력신호는 일정 시간 간격으로 발신장치(114)로 유선으로 전송한다(단계 304).
발신장치(114, 124, 134, 144)는 압력센서(112, 122, 132, 142)로부터 유선으로 압력신호를 수신하고 대응하는 유무선통신장치(116, 126, 136, 146)로 무선 전송한다(단계 306).
각각의 유무선통신장치(116, 126, 136, 146)는 각각의 위치에 고정되어 자신의 위치정보를 압력신호에 부가하여 타이어 압력제어부(170)로 하여금 해당 압력신호가 어떤 타이어(110, 120, 130, 140)에서 입력된 신호인지의 여부를 인지할 수 있도록 한다(단계 308)
유무선통신장치(116, 126, 136, 146)는 발신장치(114, 124, 134, 144)로부터 각각의 타이어(110, 120, 130, 140)의 압력신호를 IR 방식으로 무선으로 수신하고 무선수신한 압력신호를 차축(150)을 따라 연결된 유선을 통해 타이어 압력제어부(170)로 전송한다(단계 310).
압력제어부(170)는 압력신호를 수신하여 압력신호에 포함된 타이어위치정보에 따라 각각의 타이어(110, 120, 130, 140)와 그에 대응하는 압력신호를 디스플레이 신호로 변환하여 계기판, 또는 대쉬보드에 설치되어 전용으로 타이어의 압력을 표시하는 디스플레이장치(160)로 전송한다(단계 312).
디스플레이장치(160)는 압력제어부(170)로부터 해당 타이어(110, 120, 130, 140)의 압력을 나타내는 신호를 수신하고 수신한 신호를 대응하는 GUI, 문자 등의 매체를 통해 각각의 차량 타이어의 상태를 디스플레이한다(단계 314).
본 발명은 차량의 타이어의 내부에 센서를 설치하고 타이어의 내압을 감지하여 타이어의 압력을 알려주는 발신장치를 각 타이어의 휠에 설치하고 발신장치로부터 타이어의 압력 신호를 수신하는 수신장치를 바퀴측에 가까운 프레임에 설치함으로 배터리의 수명을 연장시킬 수 있고 이를 다시 유선으로 차량의 내부의 계기판 또는 대쉬보드에 GUI, 문자 등으로 운전자에게 알려주도록 하는 계기판을 설치하여 타이어의 압력을 운전자가 항상 감시할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 차량의 내측에 설치된 센서와 이를 동작시키는 배터리에서 유선으로 발신장치를 연결하고 발신장치에서 차축에 가까운 부분에 유무선통신장치로 타이어의 압력신호만을 일정주기 간격으로 전송하므로, 타이어의 내측프레임의 외부에 설치된 배터리의 수명을 반영구적으로 연장시켜 배터리의 교체없이 지속적으로 타이어의 압력을 디스플레이시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 상태 감시 장치가 채용된 차량을 개략적으로 도시한 투시평면도.
도 2는 본 발명의 도 1에 따른 A 부분의 블록 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 타이어 상태 감지 장치가 동작하는 동작 단계를 나타낸 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
108 : 트리거 110, 120, 130, 140 : 타이어
112, 122, 132, 142 : 압력센서 114, 124, 134, 144 : 발신장치
116, 126, 136, 146 : 유무선통신장치 118, 128, 138, 148 : 배터리
150 : 차축 160 : 디스플레이 장치
170 : 타이어 압력제어부 202 : 무선통신부
204 : 유선통신부 206 : 전압강하부

Claims (2)

  1. 타이어 상태 감지 장치에 있어서,
    차량의 각각의 타이어 내에 실장되어 타이어의 압력을 감지하는 압력센서와;
    각 타이어의 내측휠에 설치되고 상기 압력센서로부터 유선으로 각각의 타이어의 압력신호를 받아 발신하는 발신장치와;
    상기 발신장치와 연결되고 각각의 발신장치에 전원을 제공하는 타이어의 내측 외부에 설치된 배터리와;
    각각의 타이어에 가까운 내측프레임에 설치되어 발신장치로부터 각각의 타이어의 압력신호를 무선으로 수신하고 무선 수신한 신호를 다시 유선으로 연결된 차량의 내부의 계기판, 또는 대쉬보드에 설치되어 전용의 타이어 압력 표시 장치로 GUI, 문자, 음성 정보의 매체를 통해 전달하는 유무선통신부와;
    차량의 내부에 운전석 부근에 설치되며, 상기 유무선 통신부와 유선으로 연결되어 상기 유무선 통신부로부터 각각의 타이어의 상기 압력신호를 수신하여 수신한 압력신호를 GUI 또는 문자 형태로 각 타이어의 압력을 나타낸 디스플레이부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 감지 장치.
  2. 차량의 각각의 타이어 내에 실장되어 타이어의 압력을 감지하는 압력센서와, 상기 타이어의 내측휠에 설치되고 상기 압력센서로부터 유선으로 상기 각각의 타이어의 압력신호를 받아 발신하는 발신장치와, 상기 발신장치와 연결되고 상기 각각의 타이어에 설치된 상기 발신장치에 에너지를 제공하는 배터리와, 상기 각각의 타이어에 가까운 내측프레임에 설치되어 상기 발신장치로부터 각각의 타이어의 압력신호를 무선으로 수신하고 무선 수신한 신호를 다시 유선으로 연결된 차량의 내부의 압력표시장치로 GUI, 문자정보를 전달하는 유무선통신부와, 차량의 내부에 운전석 부근에 설치되며, 상기 유무선 통신부와 유선으로 연결되어 상기 유무선 통신부로부터 각각의 타이어의 상기 압력신호를 수신하여 수신한 압력신호를 GUI 또는 문자 형태로 각 타이어의 압력을 나타낸 디스플레이부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 감지 방법에 있어서,
    각각의 타이어에 실장된 대응하는 압력센서는 타이어의 압력을 계속적으로 감지하여 압력신호를 생성하는 단계와;
    상기 압력신호를 일정 시간 간격으로 발신장치로 유선으로 전송하는 단계와;
    상기 발신장치는 압력센서로부터 유선으로 압력신호를 수신하고 대응하는 유무선통신장치로 무선 전송하는 단계와;
    각각의 유무선통신장치는 압력신호가 어떤 타이어에서 입력된 신호인지의 여부를 인지할 수 있도록 자신의 위치정보를 압력신호에 부가하는 단계와;
    유무선통신장치발신장치로부터 각각의 타이어압력신호를 무선으로 수신하고 무선수신한 압력신호를 유선을 통해 타이어 압력제어부로 전송하는 단계와;
    상기 압력제어부는 상기 압력신호를 수신하여 상기 압력신호에 포함된 타이어위치정보에 따라 각각의 상기 타이어와 그에 대응하는 상기 압력신호를 디스플레이 신호로 변환하여 디스플레이장치로 전송하는 단계와;
    상기 디스플레이장치는 상기 압력제어부로부터 해당 타이어의 압력을 나타내는 디스플레이 신호를 수신하고 이를 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 감지 장치 및 그 방법.
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