KR20050116361A - 차량 바퀴의 위치를 탐지하기 위한 장치 - Google Patents

차량 바퀴의 위치를 탐지하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 차량 특히 타이어 압력 모니터링 시스템이 설치된 차량의 바퀴(2) 위치를 탐지하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명은 수직 평면 내의 성분을 갖는 측정 방향(D1, D2)에 있어서 가속도를 측정할 수 있는 제 1 및 제 2 측정 수단을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 측정 수단의 상기 측정 방향들 수직 평면 내에 있는 상기 성분들은 0° 및 180° 이외의 각도 편차(α)를 갖는 것을 특징으로 하는 차량 바퀴의 위치를 탐지하기 위한 장치를 제공한다.

Description

차량 바퀴의 위치를 탐지하기 위한 장치{DEVICE FOR DETECTING THE POSITION OF A VEHICLE WHEEL}
본 발명은 차량 바퀴(wheel)의 위치를 탐지하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히 자동차(motor vehicle)의 타이어의 압력을 모니터링하기 위한 시스템에 상기 장치가 사용되는 것이 의도되었다.
일부 자동차에는, 특히 펑크(puncture)를 탐지하기 위하여 운전자가 타이어 압력을 모니터링하도록 한 장치가 설치된다. 그러한 차량에 있는 각각의 바퀴에는 타이어 내부에 배치된 압력 센서(pressure sensor)가 설치되어 있다. 압력 측정치(pressure measurement)들을 차량 내부에 고정된 제어 및 관리 장치에 전달하기 위한 트랜스미터(transmitter)는 각각의 센서와 연결되어 있다. 정보가 중앙 처리 장치(central processing unit)로 보내진 경우, 어느 센서로부터 정보가 왔는지를 알 필요가 있으며, 그 결과 만약 문제가 있다면 운전자는 문제가 발생한 바퀴에 대하여 알 수 있다.
바퀴들의 위치를 알아내는 방법 중 하나는, 한편으로는 신호가 오른쪽 바퀴에서 전달된 것인지 또는 왼쪽 바퀴에서 전달된 것인지를 식별하는 방법과, 그리고 다른 한편으로는 신호가 앞바퀴에서 전달된 것인지 또는 뒷바퀴에서 전달된 것인지를 식별하는 방법으로 구성된다.
본 발명은 차량 바퀴의 오른쪽/왼쪽 위치의 문제에 관한 것이다. EP-0 760 299는 회전 커뮤테이터(rolling commutater)로 구성된 센서를 적용함으로써 상기 문제를 푸는 방법을 제공한다. 회전 커뮤테이터 내부에 위치한 볼은, 상기 볼이 연계된 바퀴의 회전 방향이 식별되도록 한다. 차량이 전진하는지 또는 후진하는지를 알게 되면, 상기 바퀴가 차량의 오른쪽 바퀴인지 또는 왼쪽 바퀴인지를 측정할 수 있다.
이렇게 부분적으로 기계적인 장치는 고장을 일으킬 수 있다. 더군다나, 비교적 낮은 속도에서는, 회전 커뮤테이터의 벽을 향한 원심력으로 볼이 압축되어 더 이상 움직이지 않으며, 어떤 지시도 더 이상 제공하지 않는다. 따라서, 차량이 움직이는 최초의 몇 초 내에 회전 방향이 측정되어야 한다.
본 발명의 목적은, 바퀴의 위치를 식별하기 위한 자체 해결 방법, 즉 차량과 정보를 교환할 필요가 없는 방법에 의하여, 바퀴의 오른쪽/왼쪽 위치를 식별하는 신규한 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량, 특히 타이어 압력 모니터링 시스템이 설치된 차량 바퀴의 위치를 탐지하기 위한 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 탐지 장치는 수직 평면 내의 성분을 갖는 방향으로 가속도를 측정할 수 있는 제 1 및 제 2 수단을 포함하며, 그리고 상기 제 1 및 제 2 측정 수단의 측정 방향들의 수직 평면 내에 있는 성분들은, 0° 및 180°가 아닌 각도 편차(angular offset)를 갖는다.
가속도를 측정할 수 있는 상기 수단들에 연계된 바퀴가 회전할 때, 상기 측정 수단들(편의상, 이하 가속도계(accelerometer)라 칭함)은 한편으로는 바퀴의 회전에 의하여 생성되는 구심가속도에 상응하는 연속 성분(continuous component) 그리고 다른 한편으로는 지구 인력에 상응하는 가변 성분을 구비한 가속도를 수직 평면 내에서 측정한다. 가속도계들의 측정 방향이 수직 평면에서 각도가 오프셋되기 때문에, 가속도계에 의해 생성된 측정치의 (사인 곡선으로 변화하는)가변 성분에서 위상 변이(phase shift)가 나타날 것이다. 측정된 위상 변이에 따라서, 관련된 바퀴의 회전 방향을 식별하는 것이 가능하며, 상기 측정된 위상 변이는 측정 방향들 사이의 각도 편차에 절대값으로 상응한다. 만약 차량 운동 방향이 알려져 있다면, 가속도계가 연계된 바퀴가 차량의 오른쪽인지 또는 왼쪽인지를 식별할 수 있다.
제 1 및 제 2 측정 수단의 측정 방향들은, 둘 다 하나의 연직면에 놓이는 것이 바람직하다. 상기 방법에 있어서, 가속도계에 의하여 측정된 신호들은 약화되지 않고, 전적으로 바퀴의 위치를 식별하기 위해 도움을 준다.
가속도계들로부터 전달받은 신호들의 최적화된 이용을 위하여, 제 1 및 제 2 측정 방향의 수직 평면 내에서의 각도 편차는 30°에서 150°사이이다. 그러므로, 0°(또는 180°)에 너무 가까운 위상 변이는 회피된다.
가속도를 측정할 수 있는 제 1 및 제 2 수단은, 예를 들면 충격 센서(shock sensor)들이다. 상기 센서는, 통상 단단한 케이스 내에 위치한 압전 세라믹(piezoelectric ceramic)으로 이루어진 요소와 협력작용하는 변환기(transducer)이다. 센서에 의하여 측정된 가속도는 전기적 신호를 전하기 위하여 압전 요소에 작용한다. 압전 요소 단부에 위치한 전극들은, 전극들 사이에서 나타나는 전위차가 측정되도록 한다.
바람직한 실시예에서, 가속도를 측정할 수 있는 제 1 및 제 2 수단은 동일한 지지대 위에 위치한다.
본 발명은 또한 타이어 압력 모니터링 시스템(tire pressure monitoring system)의 압력 센서에 관한 것으로, 압력을 측정하고, 전자기파를 통하여 정보를 전달하기 위한 다양한 전자 요소들을 지지하는 일체형 회로 기판을 포함한다. 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 상기 센서는 위치 탐지기(position detector)를 더 포함한다.
바람직하게는, 탐지 장치의 가속도를 측정할 수 있는 제 1 및 제 2 수단은 센서의 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 위에 고정된다. 본 발명에 따른 탐지 장치는 센서 및 타이어 압력 모니터링 시스템과 완전히 일체화된다. 따라서, 바퀴의 위치에 관한 정보는 압력 센서에 직접 전달될 수 있다.
본 발명은 또한, 차량 바퀴의 오른쪽/왼쪽 위치를 탐지하는 방법을 제공한다. 상기 방법은:
- 하나의 수직 평면 내에서 각도 편차를 갖는 성분을 가진 측정 방향 각각에 대하여 제 1 가속도 및 제 2 가속도를 측정하는 단계;
- 상기 측정된 두 개의 가속도에 상응하는 신호들 사이의 위상 변이를 계산하는 단계;
- 상기 위상 변이에 따라서 바퀴의 회전 방향을 식별하는 단계; 그리고
- 별도로 측정된 차량 운동 방향으로, 차량에 대한 바퀴의 위치를 식별하는 단계를 포함한다.
탐지 장치의 경우에서 언급된 바와 같이, 측정 방향들은 수직 평면 내에 놓이는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서는, 어떠한 외부로부터의 정보 없이 오른쪽/왼쪽 위치를 알 수 있고, 차량이 전진한다는 것을 가정할 때, 오직 미리 정해진 최소 속도로 차량이 이동하는 경우에만 측정이 이루어진다. 차량 속도는 본 발명에 따른 탐지 장치에 의해 측정된 구심가속도에 비례하기 때문에, 상기 장치는 바퀴의 위치를 찾을 수 있는 순간을 판단하기 위하여 차량 속도를 측정할 수 있다.
본 발명의 세부 사항 및 이점들은 후술할 기재로서 명백해 질 것이며, 첨부된 다음 도면에서 설명될 것이다.
도 1은, 바퀴 위에 위치한 오른쪽/왼쪽 위치 탐지 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는, 본 발명에 따른 장치가 설치된 압력 센서를 사시도로서 개략적으로 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 탐지 장치(4)가 설치된 차량의 오른쪽 바퀴(2)를 매우 개략적으로 도시한다. 바퀴(2) 및 탐지 장치(4)가 크기를 맞추어 비례로 도시된 것은 아니다. 바퀴(2)가 화살표(6)가 지시하는 방향으로 회전하고, 이에 상응하여 차량이 전진한다는 것이 가정된다.
상기 바퀴(2)는 통상적인 차량의 오른쪽 바퀴이다. 차량에는 타이어 압력 모니터링 시스템이 설치되어 있다. 따라서 상기 바퀴(2)는, 탐지 장치(4)에 연계된 압력 센서를 더 포함한다.
탐지 장치(4)는, 상호 평행하도록 지지대(10) 위에 고정된 2개의 가속도계(8)를 포함한다. 예를 들어, 상기 지지대는 바퀴(2)에 연계된 타이어 내에 위치한 압력 센서의 인쇄 회로 기판(PCB)이다. 상기 인쇄 회로 기판은 압력 센서 및 이에 연계된 전자기기들을 지지한다. 이러한 압력 센서는 본 기술분야의 통상의 기술을 갖는 자에게 공지되어 있으며, 본 발명을 위한 설명으로서 개시할 필요는 없다.
예를 들어, 각각의 가속도계(8)는 2개의 전극을 갖고, 센서에 의하여 측정된 가속도에 비례하는, 전극들에 걸린 전위차를 전달할 수 있는 충격 센서이다. 이 경우, 이미 자동차 산업에서 에어백을 작동시키기 위해 사용되고 있는 것과 같은 충격 센서를 사용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 무라타(muRata) 사에 의하여 판매되며, 상품명은 피에조티테(PIEZOTITE)이고, 제품 번호는 PKGS-00RA인 충격 센서를 참고할 수 있다. 이러한 충격 센서는 에어백을 작동시키기 위해 사용되며, 그러므로 당연히 안전상의 이유를 위하여 매우 엄격한 기준을 만족해야만 한다. 본 발명에서는, 동일한 유형의 센서를 사용하는 것도 가능하지만, 에어백에 비하여 본 발명의 기기가 안전상의 요구가 보다 적기 때문에 낮은 비용의 센서를 사용하는 것도 가능하다.
예를 들어, 상기 가속도계는 직육면체의 형태이다. 충격 센서는, 전술한 바를 참고하여, 약 1.5mm의 두께, 약 2.8mm의 너비, 약 6.4mm의 길이를 갖는다. 상기 가속도계(8)들은 지지대(10) 위에 편평하게 놓여 있으며, 상호 평행하게 배향되어 있다. 그러나, 상기 가속도계들은, 각 방향 사이의 각도가 0°및 180°가 아니도록 만든 서로 다른 방향을 갖도록 하며, 지지대(10)가 겪는 가속도를 각각 측정하도록 선택된다. 상기 방향들은 바람직하게는 바퀴(2) 위치의 연직면에 놓이도록 선택된다. 가속도 측정 방향들은 도 1에서 화살표(12)에 의하여 지시된다. 상기 화살표들의 각각은 가속도계(8)의 측정 방향을 지시한다. 상기 2개의 방향은 그 사이의 각도(α)를 형성한다. 도면에서 도시된 실시예에서, 상기 각도(α)는 약 60°이다. 이 각도는 비교적 넓은 범위 내에서 값을 취할 수 있다. 0° 또는 180°에 근접한 값을 선택하지 않는 것이 바람직하다. 바람직하게는, α는 30°에서 150°의 값을 취할 것이다.
각각의 가속도계(8)에 의하여 측정된 가속도는 2개의 성분을 갖는다. 연속적인 제 1 성분은 구심력에 의한 것이며, 가변적인 제 2 성분은 지구 인력에 의한 것이다. 연속적인 제 1 성분은 바퀴(2)의 회전 속도에 비례하며, 따라서 차량의 속도에 비례한다. 제 2 성분은 사인 곡선과 같이 변한다. 사실상, 바퀴에 관한 가속도계(8)의 위치에 의존하여 상기 가속도계는 -1G (=9.81m/s2)에서 1G 사이에서 변하는 가속도를 나타낸다. 오직 수직성분만 바퀴(2)의 회전 방향을 탐지하는데 사용된다.
전진할 때, 바퀴의 위치 파악이 실시된다. 따라서, 예를 들면 차량이 미리 정해진 속도, 예를 들어 40 또는 50km/h에 이를 때까지만 탐지 가능하다. 그러므로, 당연히 차량이 그러한 속도로 후진하지 않는 것이 가정된다. 차량이 전진하는지 후진하는지를 별도로 탐지하는 것 또한 가능하다. 자동 기어 박스(automatic gearbox)가 설치된 차량의 경우, 기어 셀렉터(gear selector)의 위치가 정보를 전달하는데 사용될 수 있다. 다른 차량 유형에서는, 후진 기어 선택을 탐지하고, 후진 라이트를 켜기 위하여 컨택터(contactor)가 통상 제공된다. 따라서, 상기 컨택터가 차량이 전진하는지 후진하는지를 식별하는데 사용될 수 있다.
2개의 가속도계(8)로부터 출력된 신호들은, 각도(α)에 의하여 절대값으로 위상 변이된다. 바퀴 회전 방향은 각각의 가속도계로부터 출력된 신호들 사이에서의 위상 변이를 분석함으로써 탐지된다. 만약 D1 방향(도 1 참조)에 상응하는 신호의 가변 성분이 D2 방향에 상응하는 가속도계의 출력 신호의 가변 성분에 비교하여 지연된다면, 바퀴가 화살표(6) 방향으로 회전하고 있는 것이다. 만약 차량이 전진한다면, 이는 바퀴(2)가 오른쪽 바퀴라는 것을 의미한다. 반대의 경우(D1에 상응하는 성분이 D2에 비하여 앞서는 경우), 차량이 마찬가지로 전진한다면, 바퀴가 왼쪽 바퀴일 것이다.
요약컨대, 본 발명에 따른 일 실시예에서, 차량이 전진한다는 가정에서 차량 바퀴(2)의 오른쪽/왼쪽 위치는 최소 속도 이상에서 탐지된다. 차량의 왼쪽에 고정된 바퀴들은, 차량의 오른쪽에 고정된 바퀴들의 반대방향으로 회전한다. 따라서, 본 발명에 따른 탐지 장치(4)가 각각의 바퀴의 회전 방향을 식별한다. 바퀴의 위치(오른쪽/왼쪽)에 관한 정보는 각각의 바퀴에서 입수 가능하기 때문에, 압력 측정값에 관한 정보가 보내짐과 동시에, 상기 정보가 차량 또는 보다 정확하게 타이어 압력 모니터링 시스템을 제어하기 위한 모듈에 전달될 수 있다.
본 발명에 따른 탐지 장치와 협력 작용하는 타이어 압력 센서는 바퀴의 타이어 내부에 고정되며, 차량 왼쪽에 삽입된 바퀴 내부에 있는지 또는 차량 오른쪽에 삽입된 바퀴 내부에 있는지를 독자적으로 나타낸다. 상기 정보는 전파를 통하여 전달된다. 상기 통신 채널은 이미 타이어 내부 압력을 전달하는데 사용되고 있다. 따라서 바퀴의 위치 판단은 외부 요소 없이도 가능하다.
본 발명은, 한정되지 않은 실시에 의한 방법에 의하여, 전술한 바람직한 실시예 또는 제안된 다양한 요소에 제한되는 바 없다. 또한, 본 발명은 이후 첨부된 청구 범위 내용에서, 본 기술 분야의 통상의 지식을 갖는 자의 능력에 의한 모든 다양한 실시예에 관한 것이다.
따라서, 예를 들면 차량의 바퀴들은, 단지 차량이 최소 속도에 이르렀을 때에만이 아니라 어느 시점에서나 위치 판단이 이루어질 수 있다. 앞서 지시한 바와 같이, 가속도계들은 전술한 설명과 다를 수 있다. - 필요한 것은, 주어진 방향 내에서 가속도를 측정하기 위한 센서를 구비하는 것뿐이다.
가속도계로부터 전달받은 신호를 사용하는 것을 보다 쉽게 하기 위해서, 가속도계의 가속도 측정 방향들은 연직면에 놓이는 것이 바람직하다. 그러나, 필요한 모든 것은, 각각의 가속도계가 연직 성분을 갖는 방향 내에서 가속도를 측정하는 것뿐이다.

Claims (10)

  1. 차량, 특히 타이어의 압력을 모니터링할 수 있는 시스템을 설치한 차량 바퀴(2)의 위치를 탐지하기 위한 장치에 있어서,
    하나의 수직 평면 내의 성분을 갖는 측정 방향(D1, D2)으로 가속도를 측정할 수 있는 제 1 및 제 2 측정 수단(8)을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 측정 수단의 상기 측정 방향들의 수직 평면 내에 있는 성분들은 0° 및 180° 이외의 각도 편차(α)를 갖는 것을 특징으로 하는 차량 바퀴의 위치를 탐지하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 측정 수단들의 상기 측정 방향들(D1, D2) 모두가 하나의 수직 평면 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 차량 바퀴의 위치를 탐지하기 위한 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 측정 방향(D1, D2)의 수직 평면 내에 있는 상기 각도 편차(α)는 30°와 150° 사이인 것을 특징으로 하는 차량 바퀴의 위치를 탐지하기 위한 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 가속도를 측정할 수 있는 상기 제 1 및 제 2 측정 수단은 충격 센서(8)들인 것을 특징으로 하는 차량 바퀴의 위치를 탐지하기 위한 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 가속도를 측정할 수 있는 상기 제 1 및 제 2 측정 수단은 동일한 지지대(10) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 바퀴의 위치를 탐지하기 위한 장치.
  6. 압력 측정 및 전자기파를 통한 정보 전달을 위해 다양한 전자 요소들을 지지하는 일체형 회로 기판(10)을 포함하는, 타이어 압력 모니터링 시스템의 압력 센서에 있어서,
    제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 위치 탐지 장치(4)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 탐지 장치의 가속도를 측정할 수 있는 제 1 및 제 2 측정 수단(8)이 상기 센서의 인쇄 회로 기판(10) 위에 설치되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  8. 차량 바퀴의 좌우측 위치를 탐지하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    - 하나의 수직 평면 내에서 각도 편차를 갖는 성분을 가진 측정 방향 각각에 대하여 제 1 가속도 및 제 2 가속도를 측정하는 단계;
    - 상기 측정된 두 개의 가속도에 상응하는 신호들 사이의 위상 변이를 계산하는 단계;
    - 상기 위상 변이에 따라서 바퀴의 회전 방향을 식별하는 단계; 그리고
    - 별도로 측정된 차량 운동 방향으로, 차량에 대한 바퀴의 위치를 식별하는 단계를 포함하는 탐지 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 측정 방향들은 하나의 수직 평면 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 탐지 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 차량이 전진한다고 가정하고, 상기 차량이 미리 정해진 최소 속도로 이동중인 때에만 측정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 탐지 방법.
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