KR20040026839A - 압전소자를 이용한 차속 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변속기의 출력축에 구비된 베어링 외륜 내부에 압전소자를 장착하여, 상기 축의 회전에 맞물려 회전하는 베어링의 볼 위치에 따른 압력분포를 검출 분석하여 차량 주행상태 변화에 따른 차속 변화를 검출할 목적으로;

차량의 출력축과 맞물려 회전하는 베어링 외륜 내부에 구비되어, 상기 베어링 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼의 압력 분포를 검출하는 베어링 압력 검출수단과; 상기 베어링 압력 검출부에서 검출되어 인가되는 베어링 볼 압력 분포를 입력받아 상기 베어링 볼 압력을 분석하여 소정의 차속 신호를 출력하는 엔진 제어 수단과; 상기 엔진 제어 수단에서 출력되는 소정의 차속신호를 입력받아 운전자가 확인 인식 가능하도록 속도 변화를 표시하는 속도 표시수단으로 구비되어 있어서, 종래의 접촉식처럼 마찰 등으로 인한 동력 손실이나 소음 발생이 없고, 전자기적 외란에 취약했던 무접촉식과 다르게 압전소자에 의해 기계-전기 변화를 이용하여 전자기적 외란에 매우 안정적이므로, 차량 주행 변화에 따른 정밀한 차속 변화를 검출할 수 있다.

Description

압전소자를 이용한 차속 검출 장치{APPARATUS FOR MEASURE THE SPEED OF AN AUTOMOBILE USING PIEZO ELECTRIC EFFECT ELEMENT}

본 발명은 압전 소자를 이용한 차속 검출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변속기 출력축 베어링 압력 변화에 따라 차량의 주행차속을 검출하기 위한 압전 소자를 이용한 차속 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 차속을 검출하는 스피드 메타는 속도계와 거리 적산계를 이용해 변속기에서 디프 케이스(diff case)의 시간당 회전수를 검출한다.

그 방법의 하나는 웜기어로 회전수를 검출하여 아날로그 신호나 디지털 신호를 운전석 앞에 위치한 클러스터로 보내는 접촉 방식과, 최근에 사용되는 마그네틱 픽업 장치에서 방출되는 자력선이 디프 케이스에 장착되어 회전하는 철제 케이지(cage)에 유도되는 유도 기전력에 의한 미소한 자기력선 변화를 다시 마그네틱 픽업장치에서 검출하고, 이 신호를 필터링하여 운전석 앞에 구비된 클러스터나 거리 적산계로 보내는 무접촉 방식이 사용되고 있다.

그러나, 상기한 종래의 접촉방식은 웜기어를 작동하기 위한 동력손실이 발생하고, 적절치 못한 작동시에 소음의 원인이 되는 문제점을 내포하고 있다.

그리고, 무접촉 방식은 유도된 유도 기전력에 의한 다시 유도된 자기력선 변화를 검출하는 방식이므로, 그 신호가 미약하여 검출기가 회전하는 케이지에 가까이 위치하여야 하므로 가공 조립에 어려움이 있고, 또 전자기적 외란에 매우 취악한 문제점을 내포하고 있다.

또한, 종래 디프쪽에 장착된 스프드 메타의 경우 디프의 회전속도가 곧 바퀴의 회전속도와 동일하여 정확한 속도의 측정을 위해서는 디프의 1회전당 시그널이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 변속기의 출력축에 구비된 베어링 외륜 내부에 압전소자를 장착하여, 상기 축의 회전에 맞물려 회전하는 베어링의 볼 위치에 따른 압력분포를 검출 분석하여 차량 주행상태 변화에 따른 차속 변화를 검출할 수 있는 압전 소자를 이용한 차속 검출장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변속기의 출력축 베어링 외륜 내부에 압전소자가 장착된 상태도,

도 2 a, b는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 볼 위치에 따른 외륜 표면의 압력 분포 그래프,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 차속 검출장치 구성 블록도 이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 출력축 12 : 베어링 12' : 베어링 볼 14 : 압전소자

100 : 베어링 압력 검출부 200 : 제어부

300 : 속도표시부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

차량의 출력축과 맞물려 회전하는 베어링 외륜 내부에 구비되어, 상기 베어링 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼의 압력 분포를 검출하는 베어링 압력 검출수단과;

상기 베어링 압력 검출부에서 검출되어 인가되는 베어링 볼 압력 분포를 입력받아 상기 베어링 볼 압력을 분석하여 소정의 차속 신호를 출력하는 엔진 제어 수단과;

상기 엔진 제어 수단에서 출력되는 소정의 차속신호를 입력받아 운전자가 확인 인식 가능하도록 속도 변화를 표시하는 속도 표시수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니고, 단지 일예로 제시된 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변속기의 출력축 베어링 외륜 내부에 압전소자가 장착된 상태도, 도 2 a, b는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 볼 위치에 따른 외륜 표면의 압력 분포 그래프, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 차속 검출장치 구성 블록도 이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변속기의 출력축 베어링 외륜 내부에 압전소자가 장착된 상태를 도시한 도면으로서, 변속기의 출력축(10)의 회전과 맞물려 회전하는 베어링(12) 외륜 내부에 압력을 기하면 전압이 변화하는 압전 효과를 이용한 압전소자(14)가 구비되어 있다.

상기 압전소자(14)는 출력축(10)의 회전과 맞물려 구름운동으로 베어링 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼의 압력 변화를 도 2의 a 또는 b와 같이 검출한다.

도 2의 a와 b는 출력축(10)의 회전과 맞물려 구름운동으로 베어링 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼(12')의 압력 변화를 그래프로 도시한 것으로서, 도 2의 a는 베어링 볼(12')이 회전하는 중에 압력소자(14)가 위치한 부분에 위치 될 때, 상기 압력소자(14)에 의해 검출되는 베어링(12)의 최대 압력을 도시한 그래프이다.

도 2의 b는 베어링 볼(12')이 회전하는 중에 압력소자(14)가 위치한 부분을 중심으로 양측에 각각 위치될 때, 상기 압력소자(14)에 의해 검출되는 베어링(12)의 최소 압력을 도시한 그래프이다.

따라서, 본 발명에 따른 압력소자를 이용한 차속 검출장치는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 베어링 압력 검출부(100)에서 차량의 출력축과 맞물려 회전하는 베어링 외륜 내부에 구비되어, 상기 베어링 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼의 압력 분포를 검출하여 출력한다.

이에, 엔진 제어 장치(200)는 상기 베어링 압력 검출부(100)에서 검출되어 인가되는 베어링 볼 압력 분포를 입력받아 상기 베어링 볼 압력을 분석하여 소정의 차속 신호를 출력한다.

상기에서 베어링(12)의 볼(12') 압력을 분석하는 방법은 도 2의 a 및 b에 도시되어 있는 바와 같이 압전소자(14)에 의해 검출되는 베어링(12)의 최대 압력값과 최소 압력 값에 의해 압력소자(14)가 위치한 위치를 베어링(12)의 볼(12')의 몇 개가 지나갔는가를 알 수 있다.

이 때, 차량 변속기 출력축에 구비되는 베어링의 볼 개수를 알고 있고, 베어링 내륜 외측 반경과 , 베어링 외륜 내측 반경을 알고 있을 때, 하기의 수식에 의해 산출할 수 있다.

즉, 베어링 볼 개수 × (베어링 내륜 외측 반경 / 베어링 외륜 내측 반경)로 연산되어 산출되는 값은 출력축(10)의 1회전당 압전소자(14)를 통과하는 베어링(12)의 볼(12') 개수가 된다.

따라서, 상기 베어링(12) 외륜 내부에 구비되어 있는 압전소자(14)가 구비된 위치를 통과하는 베어링(12)의 볼(12') 개수는 상기 압전 소자(14)에 의해 압력 최대 값과 압력 최소 값으로 각각 필터링 된 후 속도 표시신호로 출력된다.

단, 상기에서 출력축(10)의 회전수는 베어링(12)의 사양에 따라 결정된다.

속도 표시부(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 필터링되어 출력되는 속도 표시 신호를 입력받아 운전자가 확인 인식 가능하도록 운전석 앞에 위치한 클러스터의 소정의 위치에 차량 주행상태 변화에 따른 속도 변화를 표시한다.

이로서, 압전소자를 이용한 차속 검출장치는 무접촉식이나 다름없으므로 접촉식처럼 마찰 등으로 인한 동력 손실이나 소음 발생이 없고, 종래의 전자기적 외란에 취약했던 것이 압전소자에 의해 기계-전기 변화를 이용하여 전자기적 외란에 매우 안정적이므로, 차량 주행 변화에 따른 정밀한 차속 변화를 검출할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 변속기의 출력축에 구비된 베어링 외륜 내부에 압전소자를 장착하여, 상기 축의 회전에 맞물려 회전하는 베어링의 볼 위치에 따른 압력분포를 검출 분석하여 차량 주행상태 변화에 따른 차속 변화를 검출함으로써, 종래의 접촉식처럼 마찰 등으로 인한 동력 손실이나 소음 발생이 없고, 전자기적 외란에 취약했던 무접촉식과 다르게 압전소자에 의해 기계-전기 변화를 이용하여 전자기적 외란에 매우 안정적이므로, 차량 주행 변화에 따른 정밀한 차속 변화를 검출할 수 있다.

Claims (1)

1. 차량의 출력축과 맞물려 회전하는 베어링 외륜 내부에 구비되어, 상기 베어링 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼의 압력 분포를 검출하는 베어링 압력 검출수단과;

   상기 베어링 압력 검출부에서 검출되어 인가되는 베어링 볼 압력 분포를 입력받아 상기 베어링 볼 압력을 분석하여 소정의 차속 신호를 출력하는 엔진 제어 수단과;

   상기 엔진 제어 수단에서 출력되는 소정의 차속신호를 입력받아 운전자가 확인 인식 가능하도록 속도 변화를 표시하는 속도 표시수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 압전소자을 이용한 차속 검출장치.