KR20000025985A - Absolute steering angle sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 절대 조향각 센서에 관한 것으로서, 특히 어떠한 기준점 없이 핸들의 현재 절대 조향각을 정확하게 검출할 수 있도록 한 절대 조향각(absolute steering angle) 센서(sensor)에 관한 것이다.The present invention relates to an absolute steering angle sensor, and more particularly to an absolute steering angle sensor that enables accurate detection of the current absolute steering angle of a handle without any reference point.
도 1은 차량에 적용되는 종래의 조향각 센서를 도시한 것으로서, 포토 다이오드(1)와 포토 트랜지스터(2)로 이루어진 포토 인터럽트와, 상기 상기 포토 인터럽트로부터 입력되는 신호를 처리하는 신호처리부(3)와, 상기 포토 인터럽트의 포토 다이오드(1)와 포토 트랜지스터(2) 사이에 설치되는 회전체 디스크(4)를 구비하며, 회전체 디스크(4)에는 도 2에 도시된 바와같이 다수개의 구멍(5)이 형성되어 있다.1 illustrates a conventional steering angle sensor applied to a vehicle, including a photo interrupt including a photodiode 1 and a photo transistor 2, a signal processor 3 for processing a signal input from the photo interrupt; And a rotating disk 4 provided between the photo interrupt 1 and the photo transistor 2 of the photo interrupt, and the rotating disk 4 has a plurality of holes 5 as shown in FIG. Is formed.
이와같이 구성된 종래 조향각 센서는, 회전체 디스크(4)가 포토 다이오드(1)와 포토 트랜지스터(2) 사이에서 회전할 때, 포토 다이오드(1)의 광이 회전체 디스크(4)의 구멍(5)과 일치할 때에는 구멍(5)을 통하여 포토 트랜지스터(2)에 입력되므로 신호처리부(3)에서 신호를 인식할 수 있게 되고, 상기와 반대로 포토 다이오드(1)의 광이 회전체 디스크(4)의 구멍(5)과 일치하지 않을 때에는 신호를 인식할 수 없게 되므로, 이러한 연속되는 수치의 배열로부터 핸들의 회전정도를 알 수 있었다.In the conventional steering angle sensor configured as described above, when the rotating disk 4 rotates between the photodiode 1 and the phototransistor 2, the light of the photodiode 1 is transmitted to the hole 5 of the rotating disk 4. When the signal coincides with, the signal is input to the photo transistor 2 through the hole 5 so that the signal can be recognized by the signal processing unit 3. On the contrary, the light of the photodiode 1 is transmitted to the rotary disk 4. When it does not coincide with the hole 5, the signal cannot be recognized, and thus the degree of rotation of the handle can be known from such a sequence of numerical values.
그러나 이와같이 구성된 종래의 조향각 센서는, 어떤 기준점에 대하여 상대적인 위치를 계산하여 핸들의 조향각 위치를 측정하는 상대 조향각 센서로서, 기준점을 알기 전까지는 핸들의 조향각 위치를 알 수 없는 문제점이 있었다.However, the conventional steering angle sensor configured as described above is a relative steering angle sensor for measuring a steering angle position of a handle by calculating a relative position with respect to a reference point, and there is a problem in that the steering angle position of the handle cannot be known until the reference point is known.
즉, 핸들이 단순히 1회전(turn)하는 것이 아니라 좌우로 총 3.5회전(turn)하게 되므로, 핸들의 조향각 위치가 1회전된 상태의 각도인지 2회전된 상태의 각도인지를 알 수 없는 문제점이 있었다That is, since the handle is not only one turn (turn), but a total of 3.5 turns to the left and right, there was a problem that the steering angle position of the handle is not known whether the angle of the first rotation or the angle of the second rotation.
예를들어 종래의 조향각 센서는 자동차의 전원이 OFF된 뒤, 다시 전원이 인가되었을 때 어떤 특정위치를 감지하기 전에는 핸들의 조향각과 회전수 즉, 핸들의 현재 위치를 정확하게 감지할 수 없는 것이다.For example, the conventional steering angle sensor is not able to accurately detect the steering angle and the rotational speed of the steering wheel, that is, the steering wheel's current position, until the vehicle is turned off and before a specific position is detected when the power is again applied.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 어떠한 경우에도 현재 핸들의 회전수 및 조향각도를 정확하게 검출할 수 있는 절대 조향각 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and in any case, an object of the present invention is to provide an absolute steering angle sensor capable of accurately detecting the rotational speed and steering angle of a current handle.
상술한 바와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 핸들축과 함께 회전되며, 그 상면에 제1기어가 형성되고, 그 하면 가장자리에 각도검출용 패턴이 형성된 360도 감지코드 디스크와; 상기 360도 감지코드 디스크의 하부에 이와 동축으로 회전가능하게 설치되며, 그 외주면에 제2기어가 형성되고, 그 상면에 회전수검출 패턴이 형성된 핸들 회전수 감지코드 디스크와; 상기 360도 감지코드 디스크와 상기 핸들 회전수 감지코드 디스크 사이에 고정설치되는 회로기판과; 상기 회로기판의 상면에 40도 간격으로 9개 설치되며 상기 각도검출용 패턴과 작용하여 핸들축의 조향 각도를 검출하는 제 1 수광 및 발광소자와; 상기 회로기판의 하면에 90도 간격으로 4개 설치되며 상기 핸들 회전수검출용 패턴과 작용하여 핸들의 회전수를 검출하는 제 2 수광 및 발광소자와; 상기 360도 감지코드 디스크의 제1기어와 상기 회전수 감지코드 디스크의 제2기어와 각각 치합되며, 상기 360도 감지코드 디스크의 1회전당 상기 회전수 감지코드 디스크를 1/4 회전시키는 제3 및 제4기어와; 이들을 수용하는 케이스를 포함하는 절대 조향각 센서를 제공하는데 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, the present invention is a 360-degree sensing code disk is rotated together with the handle shaft, the first gear is formed on the upper surface, the angle detection pattern is formed on the bottom edge thereof; A handle rotational speed detection code disk installed at a lower portion of the 360-degree sensing code disk so as to be rotatably coaxially with the second gear, and having a rotational speed detection pattern formed on an upper surface thereof; A circuit board fixedly installed between the 360 degree sensing code disk and the handle rotation speed sensing code disk; First light receiving and light emitting devices disposed on the upper surface of the circuit board at intervals of 40 degrees and detecting the steering angle of the handle shaft by working with the angle detecting pattern; A second light-receiving and light-emitting device installed on the bottom surface of the circuit board at intervals of 90 degrees and detecting the rotational speed of the steering wheel by working with the handle rotational speed detection pattern; A third gear meshed with a first gear of the 360 degree sensing code disk and a second gear of the rotation speed sensing code disk, respectively, to rotate the rotation speed sensing code disk by a quarter of a revolution of the 360 degree sensing code disk; And a fourth gear; It is a feature of the present invention to provide an absolute steering angle sensor comprising a case for housing them.
도 1은 종래의 조향각 센서를 도시한 개략도.1 is a schematic diagram illustrating a conventional steering angle sensor.
도 2는 종래 조향각 센서의 회전체 디스크를 발췌하여 도시한 평면도.Figure 2 is a plan view showing an extract of the rotating disk of the conventional steering angle sensor.
도 3은 본 발명에 따른 절대 조향각 센서를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view of an absolute steering angle sensor in accordance with the present invention.
도 4는 도 3의 분리 사시도.4 is an exploded perspective view of FIG. 3.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the reference numerals for the main parts of the drawings>
11 : 360도 감지코드 디스크 13 : 제1기어11: 360 degree detection code disk 13: 1st gear
14 : 각도검출용 패턴 15 : 회전수 감지코드 디스크14: angle detection pattern 15: rotation speed detection code disk
16 : 제2기어 17 : 회전수검출용 패턴16: second gear 17: rotation detection pattern
20 : 회로기판 21 : 제 1 수광 및 발광소자(9개의)20: circuit board 21: first light receiving and light emitting elements (nine)
22 : 제 2 수광 및 발광소자(4개의) 23 : 제3기어22: second light receiving and light emitting element (four) 23: third gear
24 : 제4기어 25 : 케이스24: 4th Gear 25: Case
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 절대 조향각 센서의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the absolute steering angle sensor according to the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.
도 3은 본 발명에 따른 절대 조향각 센서를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 분리사시도이다.3 is a cross-sectional view showing an absolute steering angle sensor according to the present invention, Figure 4 is an exploded perspective view of FIG.
본 발명에 따른 절대 조향각 센서는, 360도 감지코드 디스크(11)와, 회전수 감지코드 디스크(15)와; 상면에 제1 수광 및 발광소자(21)가 설치되고 하면에 제2 수광 및 발광소자(22)가 설치된 회로기판(20)과, 상기 360도 감지코드 디스크(11)의 1회전당 상기 회전수 감지코드 디스크(15)를 1/4 회전시키는 제3기어(23) 및 제4기어(24)와; 이들을 수용하는 케이스(25)를 포함한다.Absolute steering angle sensor according to the present invention, the 360 degree detection code disk 11, the rotation speed detection code disk 15; A circuit board 20 having a first light receiving and light emitting element 21 disposed on an upper surface thereof and a second light receiving and light emitting element 22 disposed on a lower surface thereof; A third gear 23 and a fourth gear 24 for rotating the sensing code disk 15 quarterly; And a case 25 for accommodating them.
상기 360도 감지코드 디스크(11)는, 그 중앙부에 핸들축(S)이 결합되는 보스(12)가 형성되어 핸들축(S)과 함께 회전되며, 그 상면에 제1기어(13)가 형성되고, 그 하면 가장자리에는 각도검출용 패턴(14)이 형성되어 있다.The 360-degree sense code disk 11, the boss 12 is formed in the center of the handle shaft (S) is coupled to rotate with the handle shaft (S), the first gear 13 is formed on the upper surface An angle detection pattern 14 is formed at the edge of the bottom surface thereof.
그리고 핸들 회전수 감지코드 디스크(15)는, 상기 360도 감지 코드 디스크(11)의 하부에 이와 동축으로 소정간격을 두고 회전가능하게 설치되는 것으로, 그 외주면에 제2기어(16)가 형성되어 있고, 그 상면에는 회전수검출용 패턴(17)이 형성되어 있다.The handle rotation speed detection code disc 15 is rotatably installed at the lower portion of the 360 degree detection code disc 11 at a predetermined interval coaxially therewith, and a second gear 16 is formed on the outer circumferential surface thereof. The upper surface has a rotation speed detection pattern 17 formed thereon.
여기서 상기 각도검출용 패턴(14)과 회전수검출용 패턴(17)은, 다수개의 돌출편을 소정간격으로 배열시켜 구성할 수도 있고, 또한 원통형 돌출편에 소정간격으로 다수의 구멍을 형성하여 구성할 수도 있다The angle detecting pattern 14 and the number of rotation detecting pattern 17 may be configured by arranging a plurality of protruding pieces at predetermined intervals, or by forming a plurality of holes at predetermined intervals in the cylindrical protruding piece. You may
그리고 상기 360도 감지코드 디스크(11)와 상기 핸들 회전수 감지코드 디스크(15) 사이에는 회로기판(20)이 고정설치되며, 이 회로기판(20)의 상면에는 상기 각도검출용 패턴(14)과 작용하여 핸들축(S)의 조향 각도를 분해능 1도의 완전 독립된 360개의 코드를 생성하여 검출하는 제1 수광 및 발광소자(21)가 40도 간격으로 9개가 설치되어 있다.The circuit board 20 is fixedly installed between the 360 degree sensing code disk 11 and the handle rotation speed sensing code disk 15, and the angle detecting pattern 14 is disposed on an upper surface of the circuit board 20. In this manner, nine first light receiving and light emitting elements 21 are provided at intervals of 40 degrees to detect the steering angle of the steering wheel shaft S by generating 360 independent codes having a resolution of 1 degree.
그리고 회로기판(20)의 하면에는 상기 회전수 감지코드 디스크(15)의 상면에 형성된 회전수검출용 패턴(17)과 작용하여 핸들축(S)의 회전수를 분해능 30도의 코드를 생성하여 검출하는 제2 수광 및 발광소자(22)가 90도 간격으로 4개가 설치되어 있다.In addition, the lower surface of the circuit board 20 works with the rotation speed detection pattern 17 formed on the upper surface of the rotation speed detection code disk 15 to generate and detect a rotational speed of the handle shaft S by generating a code having a resolution of 30 degrees. Four second light receiving and light emitting elements 22 are provided at intervals of 90 degrees.
그리고 상기 360도 감지코드 디스크(11)와 회전수 감지코드 디스크(15)의 일측에는, 이들에 형성된 제1기어(13) 및 제2기어(16)와 각각 치합되어 상기 360도 감지코드 디스크(11)의 1회전당 상기 회전수 감지코드 디스크(15)를 1/4 회전시키는 제3기어(23) 및 제4기어(24)가 설치되어 있다. 그리고 이들은 케이스(25)에 수용되며, 케이스(25)는 몸체와 뚜껑으로 이루어진다.One side of the 360 degree sensing code disk 11 and the rotation speed sensing code disk 15 is engaged with the first gear 13 and the second gear 16 formed thereon, respectively, and the 360 degree sensing code disk ( A third gear 23 and a fourth gear 24 for quarter-turning the rotation speed detection code disk 15 per one revolution of 11) are provided. And they are accommodated in the case 25, the case 25 consists of a body and a lid.
이와같이 구성된 본 발명에 따른 절대 조향각 센서는 다음과 같이 작동된다.The absolute steering angle sensor according to the present invention configured as described above operates as follows.
본 발명은 핸들의 조작에 따라서 핸들축(S)과 함께 360도 감지코드 디스크(11)가 회전하게 되고, 이 360도 감지코드 디스크(11)의 상면에 형성된 제1기어(13)와 치합된 제3기어(23) 및 이와 동축으로 설치된 제4기어(24)가 회전하게 되며, 제4기어(24)와 제2기어(16)에 의해 치합된 회전수 감지코드 디스크(15)가 회전하게 된다.According to the present invention, the 360 degree sensing code disk 11 rotates along with the handle shaft S in accordance with the manipulation of the handle, and meshes with the first gear 13 formed on the upper surface of the 360 degree sensing code disk 11. The third gear 23 and the fourth gear 24 coaxially installed therein rotate, and the rotation speed detection code disk 15 engaged by the fourth gear 24 and the second gear 16 rotates. do.
이때, 제1 내지 제4기어들(13,16,23,24)의 기어비에 의해서 360도 감지코드 디스크(11)의 1회전당 회전수 감지코드 디스크(15)는 1/4 회전하게 된다. 따라서 본 발명에서는 360도 × 4회전 = 1440도 까지의 절대 조향각을 검출할 수 있게 된다.At this time, by the gear ratio of the first to fourth gears 13, 16, 23, 24, the rotation speed detection code disk 15 per revolution of the 360-degree sense code disk 11 is rotated 1/4. Therefore, in the present invention, it is possible to detect an absolute steering angle of 360 degrees × 4 revolutions = 1440 degrees.
먼저, 조향 각도를 감지하는 과정을 설명하면, 360도 감지코드 디스크(11)의 하면 가장자리에 형성된 각도검출용 패턴(14)이 회로기판(20)의 상면에 40도 간격으로 9개 설치된 제 1 수광 및 발광소자들(21)의 사이로 이동하게 된다.First, the process of detecting the steering angle, the first angle detection pattern 14 formed on the lower surface edge of the 360-degree detection code disk 11 is installed on the upper surface of the circuit board 20 nine times at intervals of 40 degrees The light is moved between the light emitting elements 21.
따라서 9개의 제 1 수광 및 발광소자들(21)과 이들 사이로 이동하는 각도검출용 패턴(14)과의 상호 작용에 의하여 분해능 1도의 360도를 감지하게 된다.Accordingly, the 360 degree of resolution of 1 degree is sensed by the interaction between the nine first light receiving and light emitting elements 21 and the angle detecting pattern 14 moving therebetween.
그리고, 조향 핸들의 회전수를 감지하는 과정을 설명하면, 360도 감지코드 디스크(11)의 회전에 따라서 상술한 제3기어(23)와 제4기어(24)에 의해서 회전수 감지코드 디스크(15)가 회전하게 된다. 이때, 회전수 감지코드 디스크(15)는, 제1 내지 제4기어들(13,16,23,24)의 기어비에 의해서 360도 감지코드 디스크(11)의 1회전 당 1/4 회전하게 된다.Then, the process of detecting the rotational speed of the steering wheel, according to the rotation of the 360-degree sensing code disk 11 by the above-described third gear 23 and the fourth gear 24 the rotation speed detection code disk ( 15) will rotate. At this time, the rotation speed detection code disk 15 is rotated 1/4 per rotation of the 360-degree detection code disk 11 by the gear ratio of the first to fourth gears (13, 16, 23, 24). .
그리고 상술한 제3기어(23)와 제4기어(24)에 의해서 회전수 감지코드 디스크(15)가 회전되면서 이의 상면에 형성된 회전수검출용 패턴(17)이 회로기판(20)의 하면에 90도 간격으로 4개 형성된 제 2 수광 및 발광소자들(22)의 사이를 이동하게 되고, 이 과정에서 4개의 제 2 수광 및 발광소자들(22)과 이들 사이로 이동하는 회전수검출용 패턴(17)과의 상호 작용에 의하여 분해능 30도의 회전수를 감지하게 된다.The rotation speed detection code disk 15 is rotated by the third gear 23 and the fourth gear 24 described above, and the rotation speed detection pattern 17 formed on the upper surface thereof is disposed on the lower surface of the circuit board 20. Four second light-receiving and light-emitting elements 22 are moved between the four light-receiving and light-emitting elements 22 formed at intervals of 90 degrees, and in this process, four second light-receiving and light-emitting elements 22 and the number of rotation detection patterns moving therebetween ( 17), the rotational speed of 30 degrees resolution is detected.
따라서 본 발명에서는 어떠한 상황에서도 예를들면, 자동차의 전원이 OFF된 뒤, 다시 전원이 인가되었을 경우에도 현재의 절대 조향각 위치를 정확하게 감지할 수 있게 된다.Accordingly, in the present invention, for example, even when the power of the vehicle is turned off and then again, the current absolute steering angle position can be accurately detected.
그리고 이와같은 본 발명에서는 핸들의 회전수를 4회 까지 검출할 수 있도록 되어 있으므로 최대 360도 × 4회전 = 1440도 까지의 절대 조향각을 검출할 수 있게 된다.In the present invention, since the number of revolutions of the handle can be detected up to four times, the absolute steering angle of up to 360 degrees × 4 revolutions = 1440 degrees can be detected.
이와같은 본 발명에 따른 절대 조향각 센서는 자동차나 선박 등의 핸들 또는 회전기기의 조향각을 검출하는데 사용된다.Such an absolute steering angle sensor according to the present invention is used to detect the steering angle of a steering wheel or a rotating device of an automobile or a ship.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명 절대 조향각 센서에 의하면, 어떠한 상황에서도 현재의 절대 조향각 위치를 정확하게 감지할 수 있게 된다.As described above, according to the absolute steering angle sensor of the present invention, it is possible to accurately detect the current absolute steering angle position under any circumstances.
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