KR20030080569A

KR20030080569A - 자동차의 타이어 모니터 시스템

Info

Publication number: KR20030080569A
Application number: KR1020020019265A
Authority: KR
Inventors: 윤승준; 유진광
Original assignee: (주)델텍; 대성전기공업 주식회사
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2003-10-17

Abstract

본 발명은 휠에 일체로 설치되어 휠의 회전운동에 따른 운동에너지를 전기로 변환시키는 발전기유닛과, 발전기유닛으로부터의 전기를 안정된 전원으로 변화시키는 전원안정부와, 타이어 내부의 공기압 변화 및 온도 변화를 감지하는 압력 및 온도센서와, 전원안정부로부터 제공되는 전원에 의해 구동되며 압력 및 온도센서로부터의 신호에 따라 타이어의 공기압 상태와 온도를 판단하고, 자기 고유의 식별자를 발생시키는 CPU와, CPU에 의해 제어되며 CPU로부터 제공되는 공기압 상태와 온도 및 고유의 식별자를 무선 송신하는 송수신유닛으로 이루어진 타이어측유닛과; 타이어측유닛의 송수신유닛과 통신하여 타이어의 상태와 타이어측유닛의 이상 유무를 운전자에게 제공하는 본체부로 구성되어, 타이어의 내부에서 자체적으로 전력을 발생시켜 사용할 수 있도록 하여 회전하는 타이어 내부로의 전원공급문제를 완전히 해결함과 아울러, 운전자에게 보다 다양한 방법으로 타이어의 공기압 상태를 알려줄 수 있도록 함으로써, 차량의 안전운전 및 정숙한 승차감을 확보할 수 있다.

Description

자동차의 타이어 모니터 시스템{TIRE MONITOR SYSTEM OF A VEHICLE}

본 발명은 자동차의 타이어 상태를 실시간으로 운전자가 확인할 수 있도록 하는 타이어 모니터 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타이어의 내압 상태 및 타이어 내부 온도를 운전자가 즉각적으로 인지할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.

타이어는 차량을 지면에 대하여 마찰력을 가진 상태로 지지함으로써, 차량의 지면에 대한 상대적인 이동이 가능하게 하는 기본적인 역할을 수행함은 물론, 차량의 현가장치와 더불어 차량의 안정된 자세를 유지하고 차량의 승차감을 일정수준이상으로 확보하는 데에 중요한 역할을 하는 부품이다.

특히, 상기와 같은 타이어는 대체로 내부에 공기를 충진한 상태로 휠에 장착되어 있어서, 자체적으로 일정한 수준으로 신축하면서 탄성력을 제공하여 상기한 바와 같은 차량의 승차감 및 안정성확보의 역할을 수행한다.

따라서, 타이어의 내부에 충진된 공기압은 차량의 승차감 및 안정성확보에 중요한 요소가 되는바, 운전자는 안전하고 편안한 차량의 운행을 위해 수시로 타이어의 공기압 상태 및 타이어 내부 온도를 점검하여야 한다.

그러나, 타이어는 그 재질이 기본적으로는 고무를 가류 성형하여 이루어진 것이므로, 외부로부터의 충격이나 이물질에 의한 천공 등에 의해 차량의 주행중에도 타이어 내부의 공기가 누출될 수 있는 상태로서, 운전자가 실행하는 일상적인 정차 상태의 점검 등으로는 상기와 같이 주행중 공기가 누출되는 경우에 충분히 대비할 수 없으며 고속 주행시 마찰열에 의한 타이어 내부 온도 및 압력이 일정 수준을 넘어서면 차량의 불안정한 운전상태 및 급격한 차체의 쏠림 등으로 인해 사고가 발생할 소지가 높다.

따라서, 상기한 바와 같은 경우에도 충분한 대비가 되도록 하기 위하여 타이어의 내부의 공기압 변화 및 내부 온도 상황을 차량의 운행 중에도 실시간으로 운전자에게 알려주어 보다 안전한 운행이 가능하도록 하기 위한 장치들이 개발되고 있다.

도 1은 상기한 바와 같은 취지에서 개발된 타이어의 공기압을 측정하는 장치중의 하나로서, 이는 대한민국 특허 공개번호 1997-0034004호 (압전 소자를 이용한 타이어 압력 측정 경보장치)의 기술내용을 도시한 도면이다.

이 기술내용을 살펴보면, 압전소자를 이용하여 타이어의 압력을 감지하는 감지부(310)와, 상기 감지부로부터 출력된 신호를 증폭하는 증폭부(320)와, 상기 증폭부의 출력된 신호가 일정한 주파수를 갖도록 하는 발진부(330) 및 상기 발진부에서 무선 송신된 신호를 검파하는 수신기(340)와, 타이어에 이상이 생겼을 시에 경고음을 울리는 구동부(350)를 포함하는 수신부(370)로 이루어진 것으로,

상기 감지부(310)가 타이어의 압력변화를 감지하고, 그 감지된 신호가 상기 증폭부(320)와 발진부(330)를 통해 무선송신되면, 이를 상기 수신부(370)에서 검출하여 상기 구동부(350)를 통해 운전자가 알 수 있도록 경보하는 것이다.

그런데, 상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 장치를 보면, 타이어의 압력변화를 검출하기 위하여 사용되는 압전소자와 상기 증폭부(320) 및 발진부(330)는 회전하는 타이어 또는 휠에 설치되어야 하므로 통상의 방법으로는 전원의 공급이 불가함에도 불구하고, 적절한 전원의 공급수단이 제공되지 못하고 있는 상태로서 그 정상적인 작동의 의심스러운 실정이다.

물론, 이와 같은 구성에 사용될 수 있는 방법으로, 전원을 공급할 전지를 휠측에 내장하는 방법이 있으나, 상기한 바와 같이 전지를 내장하는 방법은 잦은 전지의 교체에 따른 번거로움이 있는 것이다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 타이어의 내부에서 자체적으로 전력을 발생시켜 사용할 수 있도록 하여 회전하는 타이어 내부로의 전원공급문제를 해결함과 아울러, 운전자에게 보다 다양한 방법으로 타이어의 공기압 상태 및 내부 온도를 알려줄 수 있도록 하는 자동차의 타이어 모니터 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차의 휠 장착구조를 도시한 설명도,

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 타이어 모니터 시스템의 구성을 도시한 구성도,

도 3은 도 2의 주요 구성부분인 발전기유닛의 구조도,

도 4는 도 2의 본체부의 차량 장착상태를 도시한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100; 타이어측유닛110; 발전기유닛

111; 권선용파이프112; 자석공

113; 권선코일120; 전원안정부

121; 정전압부122; 충전부

123; 전압자동절체부130; 압력 및 온도센서

140; CPU150; 송수신유닛

200; 본체부210; 메인송수신부

220; 경고음발생부231; LCD패널

232; 프로젝션240; 중앙제어부

SW; 스티어링휠T; 타이어

W; 휠WSG; 윈드쉴드글래스

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 자동차의 타이어 모니터 시스템은 휠에 일체로 설치되어 휠의 회전운동에 따른 운동에너지를 전기로 변환시키는 발전기유닛과, 상기 발전기유닛으로부터의 전기를 안정된 전원으로 변화시키는 전원안정부와, 타이어 내부의 공기압 변화 및 온도 변화를 감지하는 압력 및 온도센서와, 상기 전원 안정부로부터 제공되는 전원에 의해 구동되며 상기 압력 및 온도센서로부터의 신호에 따라 타이어의 공기압 상태를 판단하고, 자기의 고유 식별자를 발생시키는 CPU와, 상기 CPU에 의해 제어되며 CPU로부터 제공되는 공기압 상태 및 고유 식별자를 무선 송신하는 송수신 유닛으로 이루어진 타이어측 유닛과; 상기 타이어측 유닛의 송수신 유닛과 통신하여 타이어의 상태와 타이어측 유닛의 이상 유무를 운전자에게 제공하는 본체부로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 타이어 모니터 시스템의 구성을 도시한 구성도이고, 도 3은 그 주요 구성부분인 발전기유닛의 구조도이며, 도 4는 본체부의 차량 장착상태를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 4를 참조하면 알 수 있듯이 본 실시예는 크게 두 구성요소로 이루어지는 바, 각 타이어측의 휠들에 각각 설치되는 타이어측유닛(100)과, 스티어링휠에 설치된 본체부(200)로 이루어진다.

상기 타이어측유닛(100)은 휠(W)에 일체로 설치되어 휠의 회전운동에 따른 운동에너지를 전기로 변환시키는 발전기유닛(110)과, 상기 발전기유닛(110)으로부터의 전기를 안정된 전원으로 변화시키는 전원안정부(120)와, 타이어 내부의 공기압 변화 및 온도 변화를 감지하는 압력 및 온도센서(130)와, 상기 전원안정부(120)로부터 제공되는 전원에 의해 구동되며 상기 압력 및 온도센서(130)로부터의 신호에 따라 타이어의 공기압 상태를 판단하고, 자기의 고유식별자(ID)를 발생시키는 CPU(140)와, 상기 CPU(140)에 의해 제어되며 CPU(140)로부터 제공되는 공기압 상태 및 고유식별자를 무선 송신하는 송수신유닛(150)으로 이루어져 있고,

상기 본체부(200)는 상기 타이어측유닛(100)의 송수신유닛(150)과 통신하는 메인송수신부(210)와,

운전자가 들을 수 있는 경고음을 발생시키는 경고음발생부(220)와, 운전자가 시각으로 감지하여 판단할 수 있도록 경고내용을 디스플레이하는 디스플레이수단(231, 232)과, 상기 메인송수신부(210)로 각 타이어의 송수신유닛(150)과 통신하여 각 타이어측유닛(100)의 이상유무를 진단함과 아울러 수신된 신호를 판단하여 상기 경고음발생부(220)와 디스플레이수단을 구동하는 중앙제어부(240)로 이루어져, 각 타이어들의 상태와 타이어측유닛(100)들의 이상 유무를 운전자에게 제공할 수 있도록 하며, 도 4에 도시된 바와 같이 스티어링휠(SW)의 중앙상측에 설치한다.

여기서, 상기 발전기유닛(110)은 휠(W)에 휠(W)의 원주방향을 따라 고정되며 내부에 상기 원주방향을 따라 일정한 단면형상의 공간이 구비된 권선용파이프(111)와, 상기 권선용파이프(111)의 내부공간을 따라 자유롭게 이동 가능하게 삽입된 자석공(112)과, 상기 권선용파이프(111)의 외부에 권선된 권선코일(113)로 구성하였다.

즉, 상기 권선용파이프(111)의 내부 공간에 삽입된 자석공(112)은 휠(W)의 회전시 휠(W)과는 별도로 운동할 수 있는 상태가 되어 상기 권선코일(113)에 대한 상대운동으로 자속의 변화를 발생시킬 수 있도록 한 것이다.

물론, 권선용파이프(111)의 내부 공간은 도시된 바와 같은 단순한 원형이외에 상기 자석공(112)이 용이하게 상기 권선용파이프(111) 내에서 운동할 수 있도록마찰력을 저감할 수 있는 다른 형상으로 형성할 수 있으며, 상기 권선코일(113)로부터는 발전된 유도전기를 인출해 내기 위한 단자(114)가 마련되어 상기 전원안정부(120)에 연결되도록 되어 있다.

상기 전원안정부(120)는 상기 발전기유닛(110)에서 발전된 전기를 정류하는 정전압부(121)와, 상기 정전압부(121)에서 제공되는 전기를 충전하는 충전부(122)와, 상기 정전압부(121)와 충전부(122)의 전압을 검사하여 사용할 전원을 택일적으로 선택하는 전압자동절체부(123)로 구성되며, 그 각 회로의 구성의 공지된 것들을 사용하였다.

상기 본체부(200)의 디스플레이수단은 본 실시예에서는 상기 중앙제어부(240)에서 제공하는 신호에 따라 점등되는 LCD패널(231)과, 중앙제어부(240)에서 제공하는 신호에 따라 구동되어 운전자 전방의 윈드쉴드글래스(WSG) 내측면에 경고내용이 디스플레이되도록 하는 프로젝션(232)이 병용되도록 하였다.

물론, 상기 디스플레이수단은 LED들이 배열되어 점등됨으로써 운전자에게 시각적인 정보를 제공할 수 있도록 하는 단일의 LED패널이 사용될 수도 있고, 상기 실시예에서와 같이 단일의 LCD패널(231)이 사용될 수도 있으며, 운전자 전방의 윈드쉴드글래스(WSG) 내측면에 운전자에게 제공할 각종의 경고내용이 디스플레이되도록 하는 프로젝션(232)이 단독으로 사용될 수도 있고, 이들의 다양한 선택적 병용이 가능하다.

한편, 상기 중앙제어부(240)는 상기한 바와 같은 디스플레이수단을 구동하기위한 구동회로를 채택된 각 디스플레이 매체에 맞게 구비하고 있음은 물론, 일정시간마다 또는 소정의 이벤트가 발생시 상기 각 타이어측유닛(100)과의 통신을 통해 자기진단기능을 수행할 수 있도록 하였다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

자동차가 정상적인 주행중에는 상기 본체부(200)의 중앙제어부(240)는 상기 메인송수신부(210)를 통해 각 타이어측의 송수신유닛(150)과 통신하면서 타이어의 상태를 확인함과 동시에 각 타이어측유닛(100)의 이상유무를 주기적으로 확인하는 자기진단 기능을 수행한다.

상기와 같은 자기진단의 결과 어떤 임의의 타이어측유닛(100)으로부터 회신되어야할 정보가 회신되지 않는 경우에는 중앙제어부(240)가 상기 디스플레이수단의 LCD패널(231) 또는 프로젝션(232)을 통해 운전자에게 경보함과 아울러 상기 경고음발생부(220)를 구동하여 운전자에게 시각적 청각적 정보를 제공한다.

물론, 타이어측유닛(100)으로부터 당해 타이어의 공기압이 정상이 아니라는 정보가 전달되면, 중앙제어부(240)는 이와 같은 사실을 상기한 바와 같이 시청각적인 방법으로 운전자에게 전달하게 된다.

즉, 타이어(T)의 내부 공기압을 각 타이어측유닛(100)의 CPU(140)가 압력 및 온도센서(130)를 통하여 측정하다가 그 압력이 정해진 소정의 값을 벗어나는 경우에는 상기 송수신유닛(150)을 통해 해당 타이어측유닛(100)의 고유식별자(ID)와 함께 측정된 공기압 상태에 대한 정보를 상기 메인송수신부(210)로 송신하여, 상기 중앙제어부(240)가 이를 감지하고 운전자에게 경보하도록 하는 것이다.

물론, 이와 같은 각 타이어측유닛(100)의 동작은 상기한 발전기유닛(110)에서 발전된 전기를 사용하여 구동되는 바, 차량의 운행시 상기 휠(W)의 회전력은 상기 자석공(112)의 관성력과의 상호작용으로 상기 자석공(112)이 상기 권선용파이프(111)의 내부에서 이동되도록 하고, 이와 같은 자석공(112)의 이동으로 상기 권선용파이프(111)의 외측에 권선된 권선코일(113)에서 전기가 발생되어 상기 정전압부(121)를 통해 안정된 전원이 생성되도록 하는 것이다.

상기와 같이 생성된 전원은 상기 충전부(122)에 충전되어 차량이 정차하고 있는 동안에도 타이어측유닛(100)의 동작이 가능하도록 하며, 상기 전압자동절체부(123)는 상기 정전압부(121)로부터의 전기와 충전부(122)로부터의 전기 중 충분한 전압이 제공되는 전원을 선택하여 CPU(140) 및 송수신유닛(150) 등에 제공하며, 만약 양측이 모두 충분한 전압의 제공할 수 있는 상황이면, 즉, 차량이 주행중이어서 발전기유닛(110)에서 충분한 전기가 발생되고 아울러 상기 충전부(122)가 충분히 충전된 상태에서는 상기 정전압부(121)로부터의 전기를 우선적으로 선택하도록 한다.

한편, 상기한 바와 같은 타이어측유닛(100)으로부터의 정보에 의해 본체부(200)의 중앙제어부(240)가 운전자에게 일차적으로 시청각적인 경보를 하였음에도 불구하고 운전자가 별도의 조치를 취하지 않고 소정의 시간이 경과하게 되는 경우에는 보다 큰 소리로 상기 경고음발생부(220)를 구동하고 상기 프로젝션(232)이나 LCD패널(231)의 경고표시를 보다 강하게 시선을 유도할 수 있도록 전환하여, 운전자로 하여금 즉각적인 조치를 종용하도록 한다.

따라서, 운전자는 차량이 주행중에도 타이어의 공기압에 이상이 생기면 즉각적인 조치를 취할 수 있고, 나아가 운전자의 소극적 대처에 대해서도 경고 받을 수 있음으로 인해 보다 확실한 안전운전이 가능해진다.

한편, 상기한 중앙제어부(240)의 자기진단 기능은 다음과 같은 이벤트가 발생되는 경우에도 작용하는바, 본 발명 시스템과 동일한 시스템을 장착한 다른 차량이 당해 차량의 옆을 지날 때, 상기 다른 차량에서 발생된 타이어측유닛으로부터의 고장발생신호가 당해 차량의 본체부(200)에 수신되는 경우에, 중앙제어부(240)는 수신된 고장발생신호가 당해 차량의 것인지를 확인하기 위하여, 상기 메인송수신부(210)를 통해 수신된 고유식별자에 해당하는 타이어측유닛(100)의 송수신유닛(150)과 통신하여 당해 타이어측유닛의 CPU(140)로 하여금 당해 타이어에서 이상이 발생된 것이 맞는지를 확인하여, 운전자에게 잘못된 경보가 이루어지는 것을 방지하도록 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 타이어의 내부에서 자체적으로 전력을 발생시켜 사용할 수 있도록 하여 회전하는 타이어 내부로의 전원공급문제를 완전히 해결함과 아울러, 운전자에게 보다 다양한 방법으로 타이어의 공기압 상태를 알려줄 수 있도록 함으로써, 차량의 안전운전 및 정숙한 승차감을 확보할 수 있다.

Claims

휠에 일체로 설치되어 휠의 회전운동에 따른 운동에너지를 전기로 변환시키는 발전기유닛과,

상기 발전기유닛으로부터의 전기를 안정된 전원으로 변화시키는 전원안정부와,

타이어 내부의 공기압 변화 및 온도 변화를 감지하는 압력 및 온도센서와,

상기 전원안정부로부터 제공되는 전원에 의해 구동되며 상기 압력 및 온도센서로부터의 신호에 따라 타이어의 공기압 상태를 판단하고, 자기의 고유식별자를 발생시키는 CPU와,

상기 CPU에 의해 제어되며 CPU로부터 제공되는 공기압 상태 및 고유식별자를 무선 송신하는 송수신유닛

으로 이루어진 타이어측유닛과;

상기 타이어측유닛의 송수신유닛과 통신하여 타이어의 상태와 타이어측유닛의 이상 유무를 운전자에게 제공하는 본체부;

로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 타이어 모니터 시스템.
제1항에 있어서, 상기 발전기유닛은

휠에 휠의 원주방향을 따라 고정되며 내부에 상기 원주방향을 따라 일정한 단면형상의 공간이 구비된 권선용파이프와,

상기 권선용파이프의 내부공간을 따라 자유롭게 이동 가능하게 삽입된 자석공과,

상기 권선용파이프의 외부에 권선된 권선코일로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 타이어 모니터 시스템.
제1항에 있어서, 상기 전원안정부는,

상기 발전기유닛에서 발전된 전기를 정류하는 정전압부와,

상기 정전압부에서 제공되는 전기를 충전하는 충전부와,

상기 정전압부와 충전부의 전압을 검사하여 사용할 전원을 택일적으로 선택하는 전압자동절체부로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 타이어 모니터 시스템.
제1항에 있어서, 상기 본체부는,

상기 타이어측유닛의 송수신유닛과 통신하는 메인송수신부와,

운전자가 들을 수 있는 경고음을 발생시키는 경고음발생부와,

운전자가 시각으로 감지하여 판단할 수 있도록 경고내용을 디스플레이하는 디스플레이수단과,

상기 메인송수신부로 각 타이어의 송수신유닛과 통신하여 각 타이어측유닛의 이상유무를 진단함과 아울러 수신된 신호를 판단하여 상기 경고음발생부와 디스플레이수단을 구동하는 중앙제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 타이어 모니터 시스템.
제4항에 있어서, 상기 디스플레이수단은,

상기 중앙제어부에서 제공하는 신호에 따라 점등되는 LED패널로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 타이어 모니터 시스템.
제4항에 있어서, 상기 디스플레이수단은,

상기 중앙제어부에서 제공하는 신호에 따라 구동되는 LCD패널로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 타이어 모니터 시스템.
제4항에 있어서, 상기 디스플레이수단은,

상기 중앙제어부에서 제공하는 신호에 따라 구동되어, 운전자 전방의 윈드쉴드글래스 내측면에 경고내용이 디스플레이되도록 하는 프로젝션으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 타이어 모니터 시스템.
제4항에 있어서, 상기 디스플레이수단은,

상기 중앙제어부에서 제공하는 신호에 따라 점등되는 LED패널과,

상기 중앙제어부에서 제공하는 신호에 따라 구동되어, 운전자 전방의 윈드쉴드글래스 내측면에 경고내용이 디스플레이되도록 하는 프로젝션이 병용되는 것을 특징으로 하는 자동차의 타이어 모니터 시스템.
제4항에 있어서, 상기 디스플레이수단은,

상기 중앙제어부에서 제공하는 신호에 따라 점등되는 LCD패널과,

상기 중앙제어부에서 제공하는 신호에 따라 구동되어, 운전자 전방의 윈드쉴드글래스 내측면에 경고내용이 디스플레이되도록 하는 프로젝션이 병용되는 것을 특징으로 하는 자동차의 타이어 모니터 시스템.