KR20060067226A - Steering wheel oscillation apparatus for car - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량 주행중 노면상태 등으로 인하여 스티어링 휠에 전달되는 진동을 감소시켜 운전환경을 개선시킴은 물론, 스티어링 휠의 진동력을 이용하여 운전자에게 각종 정보를 제공할 수 있는 차량용 스티어링 휠 진동장치에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은 차량 주행중 휠에 발생되는 진동을 감지하도록 주행 휠의 일측에 설치된 휠 진동 감지센서(20)와, 상기 차량의 고장, 주행상태, 운전자의 졸음감지 및 외부에서 전달되는 각종정보를 감지하는 정보수집부(30)와, 상기 휠 진동 감지센서(20)와 정보수집부(30)의 정보를 입력받아 제어신호를 발생시키는 제어부(10)와, 상기 제어부(10)에서 발생되는 신호에 의해서 동작되면서 스티어링 휠(50)의 진동을 감소시켜 운전자의 피로감을 최소화하고 스티어링 휠(50)을 진동시켜 운전자에게 정보를 전달하도록 스티어링 휠(50)에 내장된 진동부(40)를 포함하여서 된 것이다.The present invention is to improve the driving environment by reducing the vibration transmitted to the steering wheel due to the road surface condition while driving the vehicle, as well as to provide a vehicle steering wheel vibration device that can provide various information to the driver using the vibration force of the steering wheel. Regarding, the characteristic configuration is a wheel vibration sensor 20 installed on one side of the driving wheel to detect the vibration generated in the wheel while driving the vehicle, the failure of the vehicle, the driving state, the driver's drowsiness detection and transmitted from the outside In the information collecting unit 30 for sensing a variety of information, the control unit 10 for receiving the information of the wheel vibration sensor 20 and the information collecting unit 30 to generate a control signal, and in the control unit 10 While operating by the generated signal to reduce the vibration of the steering wheel 50 to minimize the driver's fatigue and by vibrating the steering wheel 50 to transmit information to the driver The hayeoseo will include a vibration (40) embedded in the steering wheel lock (50).
차량, 진동, 스티어링 휠, 정보 전달, 진동소자Vehicle, vibration, steering wheel, information transmission, vibration device
Description
도 1은 일반적인 서스펜션 전후 진동 모드 및 스티어링 휠 토셔널 진동 모드의 주파수와 진동레벨의 관계를 나타낸 그래프.1 is a graph showing the relationship between the frequency and the vibration level of the general suspension mode before and after the vibration and the steering wheel torsional vibration mode.
도 2는 종래 차량의 스티어링휠장치의 일실시예를 나타낸 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing an embodiment of a steering wheel device of a conventional vehicle.
도 3은 본 발명에 따른 진동장치를 나타낸 블록도.Figure 3 is a block diagram showing a vibration device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 진동부를 나타낸 단면도.4 is a sectional view showing a vibration unit according to the present invention.
도 5는 본 발명에 진동장치에 의해서 진동력이 감소되는 상태를 나타낸 그래프.Figure 5 is a graph showing a state in which the vibration force is reduced by the vibration device in the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※
10 : 제어부 20 : 휠 진동 감지센서10: control unit 20: wheel vibration sensor
30 : 정보수집부 41 : 진동소자30: information collecting unit 41: vibration element
42 : 가속도 센서 44 : 인슐레이터42: acceleration sensor 44: insulator
50 : 스티어링 휠 51 : 스프링50: steering wheel 51: spring
51 : 링51: ring
본 발명은 차량용 스티어링 휠 진동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 주행중 노면상태 등으로 인하여 스티어링 휠에 전달되는 진동을 감소시켜 운전환경을 개선시킴은 물론, 스티어링 휠의 진동력을 이용하여 운전자에게 각종 정보를 제공할 수 있는 차량용 스티어링 휠 진동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering wheel vibration device for a vehicle, and more particularly, to improve the driving environment by reducing the vibration transmitted to the steering wheel due to the road surface condition while driving the vehicle, and to the driver by using the vibration force of the steering wheel. The present invention relates to a steering wheel vibration device for a vehicle capable of providing various information.
일반적으로 스티어링 휠 쉬미(steering wheel shimmy) 진동은 타이어 불균형(tire unbalance) 진동이 타이 로드(tie rod)를 좌우로 가진시켜 기어 박스(gear box)와 유-조인트(u-joint) 및 스티어링 컬럼(steering column)을 거쳐서 스티어링 휠(steering wheel)에 전달되는 진동을 말하는데, 이 쉬미(shimmy) 진동은 스티어링 휠(steering wheel)의 토셔널(torsional) 방향의 진동 모드와 밀접한 상관관계가 있다. In general, steering wheel shimmy vibrations cause tire unbalance vibrations to tie the tie rods to the left and right, so that the gear box, u-joint and steering column ( Vibration is transmitted to the steering wheel via a steering column, which shimmy vibration is closely related to the vibration mode in the torsional direction of the steering wheel.
즉, 도1에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 모드가 서스펜션 전후 진동 모드의 2배가되는 주파수에 설정되어 있고, 타이어 불균형(tire unbalance) 진동이 20㎐로 발생할 경우(일반적으로 110~12kph) 서스펜션 전후 진동 모드의 2차 하모닉(harmonic) 성분과 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 모드 40㎐가 만나 공진이 발생되어 쉬미(shimmy) 진동을 증폭시킨다.That is, as shown in Fig. 1, when the steering wheel torsional vibration mode is set at a frequency that is twice the vibration mode before and after the suspension, and tire unbalance vibration occurs at 20 Hz ( Generally, the second harmonic component of the vibration mode before and after the 110 to 12 kph suspension and the steering wheel
따라서, 일반적으로 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 모드는 서스펜션 전후 진동 모드의 2배가되지 않도록 설계해야 한다.Therefore, in general, the steering wheel torsional vibration mode should be designed so that it does not double the vibration mode before and after the suspension.
상기 스티어링 휠(steering wheel)의 토셔널(torsional) 진동 모드는 도2에 도시된 바와 같은 단순 모델로 생각할 수 있는데. 이때, 토셔널(torsional) 진동 모드의 주파수는 스티어링 컬럼(steering column)의 강성(stiffness)과 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘트(inertia) 특성에 의해 결정된다.The torsional vibration mode of the steering wheel can be thought of as a simple model as shown in FIG. In this case, the frequency of the torsional vibration mode is determined by the stiffness of the steering column and the inertia characteristic of the steering wheel.
즉, 단순 모델화된 스티어링 휠과 컬럼 시스템(steering wheel amp; column system)의 토셔널(torsional) 고유 진동수는 수학식 1과 같이 구해진다.That is, the torsional natural frequencies of the simply modeled steering wheel and column system are calculated as in Equation 1.
[수학식 1][Equation 1]
Wn = SQRT { {K} over {J} } Wn = SQRT {{K} over {J}}
여기서, J 는 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘트(inertia)이고, K 는 스티어링 컬럼(steering column)의 비틀림 스프링 상수이다.Where J is the inertia of the steering wheel and K is the torsion spring constant of the steering column.
이러한 토셔널(torsional) 고유진동수를 변경시키기 위해서는 스티이링 컬럼(steering column)의 가성을 변경시키거나 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘트(inertia)를 변경시켜야 한다.In order to change this torsional natural frequency, it is necessary to change the causticity of the steering column or the inertia of the steering wheel.
그러나, 스티어링 컬럼(steering column)은 핸들링(handling) 특성을 고려하여 충분히 높은 강성을 설정하고 있어 더 이상 높이기 힘들며 또한, 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘터(inertia) 특성은 스티어링 휠(steering wheel)의 모양이 결정되면 변경시키기가 힘들다.However, the steering column is set to a sufficiently high rigidity in consideration of handling characteristics, so that it is difficult to increase any more. Also, the inertia characteristic of the steering wheel is a steering wheel. It is difficult to change the shape of the
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 스티어링 휠(steering wheel)의 관성 모멘트(inertia) 특성을 가변시켜 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 모드 주파수를 변경시키기 위한 차량의 스티어링 휠장치가 개발되었으며 이는 도 2에 나타낸 바와 같다. In order to solve this problem, a steering wheel device of a vehicle for changing a steering wheel torsional vibration mode frequency by varying an inertia characteristic of a steering wheel has been developed. As shown in.
여기에서 참조되는 바와 같이 차속센서(110)에서 차량의 속도를 감지하게 되면 제어부(120)는 상기 차속센서(110)에서 감지된 차속에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키기 위한 제어신호를 출력하게 된다. As described herein, when the
즉, 제어부(120)는 상기 차속센서(110)에서 감지된 차속과 기설정된 차속을 비교한 후 그 비교결과에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키기 위한 제어신호를 출력하게 된다.That is, the
이에 따라 유압 발생부(130)는 상기 제어부(120)에서 출력된 제어신호에 따라 일정 유압을 발생하게 된다.Accordingly, the hydraulic
그러면, 쉬미 진동 개선부(160)는 상기 스티어링 휠(steering wheel)(140)의 스티어링 휠 스토크(steering wheel spoke)(150)에 장착되어 상기 유압 발생부(130)에서 발생된 일정 유압에 따라 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키게 된다.Then, the shimmy
즉, 쉬미 진동 개선부(160)의 유압 피스톤(161)은 상기 유압 발생부(130)에서 발생된 일정 유압에 따라 작동하게 된다.That is, the
그러면 제1 및 제2 웨이트(weight)(162)(163)는 상기 유압 피스폰(161)의 작동에 연동되어 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동 주파수를 가변시켜 쉬미(shimmy) 진동을 개선시키게 된다. 즉, 상기 제1 및 제2 웨이트(weight)(162)(163)는 상기 유압 피스톤의 작동에 따라 바깥쪽으로 이동할 경우 관 성 모멘트(inertia)가 증가하여 스티어링 휠 토셔널(steering wheel torsional) 진동을 감소시키게 되고, 상기 유압 피스톤(161)의 작동에 따라 안쪽으로 이동할 경우 광선 모멘트(inertia)가 감소하여 스티어링 휠 토셔널(steering wheel sorsional) 진동을 증가시켜 쉬미 진동을 개선시키게 된다.The first and
이에 따라 제1 및 제2 스프링(162)(163)은 상기 제1 및 제2 웨이트(weight)와 연동되어 압축 및 복원되게 된다.Accordingly, the first and
그러나 이러한 종래의 장치는 스티어링 휠을 통하여 운전자에게 전달되는 진동을 감소시키기 위한 것이나, 스티어링 휠의 진동을 감지하지 않고 전달경로의 진동을 감지하게 되므로 진동의 감소 효과가 저하되는 문제점이 있었다.However, such a conventional device is to reduce the vibration transmitted to the driver through the steering wheel, but because it detects the vibration of the transmission path without detecting the vibration of the steering wheel, there is a problem that the effect of reducing the vibration is reduced.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 스티어링 휠의 둘레를 형성하는 링의 내부에 진동감지센서 및 진동수단을 내장하여 주행중 발생되는 진동을 효과적으로 감소시킴은 물론, 운전자에게 정보 전달을 신속하고 정확하게 제공할 수 있는 차량용 스티어링 휠 진동장치를 제공함에 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, its purpose is to incorporate a vibration sensor and vibration means inside the ring forming the circumference of the steering wheel to effectively reduce the vibration generated during driving, as well as to the driver An object of the present invention is to provide a steering wheel vibration device for a vehicle that can provide information transmission quickly and accurately.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.Referring to the characteristic configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
본 발명의 차량용 스티어링 휠 진동장치는 차량 주행중 휠에 발생되는 진동을 감지하도록 주행 휠의 일측에 설치된 휠 진동 감지센서와, 상기 차량의 고장, 주행상태, 운전자의 졸음감지 및 외부에서 전달되는 각종정보를 감지하는 정보수집 부와, 상기 휠 진동 감지센서와 정보수집부의 정보를 입력받아 제어신호를 발생시키는 제어부와, 상기 제어부에서 발생되는 신호에 의해서 동작되면서 스티어링 휠의 진동을 감소시켜 운전자의 피로감을 최소화하고 스티어링 휠을 진동시켜 운전자에게 정보를 전달하도록 스티어링 휠에 내장된 진동부를 포함하여서 된 것이다.Steering wheel vibration device for a vehicle of the present invention is a wheel vibration sensor installed on one side of the driving wheel to detect the vibration generated in the wheel while driving the vehicle, the vehicle's failure, driving status, driver drowsiness detection and various information transmitted from the outside The controller collects information from the information collecting unit, the wheel vibration sensor and the information collecting unit, and generates a control signal, and is operated by a signal generated by the control unit to reduce vibration of the steering wheel to reduce the fatigue of the driver. It includes a vibrator built into the steering wheel to minimize and vibrate the steering wheel to convey information to the driver.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention having such characteristics in detail as follows.
도 3은 본 발명에 따른 진동저감 및 정보전달장치를 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 진동부를 나타낸 단면도이다.Figure 3 is a block diagram showing a vibration reduction and information transmission device according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing a vibration unit according to the present invention.
여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 차량 주행중 휠에 발생되는 진동을 감지하도록 주행 휠의 일측에 휠 진동 감지센서(20)가 설치되어 있고, 상기 차량의 내부 선택된 곳에는 각종 정보를 수집하는 정보수집부(30)가 설치되어 있으며, 상기 정보는 차량의 고장 및 주행상태, 운전자의 졸음상태, 핸드폰의 수신상태 및 각종 교통상황 등이고 이들 정보는 각 센서(도면 미도시)에 의해서 수집되게 되어 있다.As referred to herein, the
한편, 상기 휠 진동 감지센서(20)와 정보수집부(30)의 정보를 입력받아 제어신호가 발생되는 제어부(10)가 설치되어 있되, 그 제어부(10)는 별도로 설치할 수 도 있지만, 차량에 설치된 ECU를 사용하는 것이 바람직하다.On the other hand, the
또한, 스티어링 휠(50)의 내부에는 상기 제어부(10)에서 발생되는 신호에 의해서 동작되면서 스티어링 휠(50)의 진동을 감소시켜 운전자의 피로감을 최소화하고 스티어링 휠(50)을 진동시켜 운전자에게 정보를 전달하기 위한 진동부(40)가 내장되어 있되, 그 진동부(40)는 스티어링 휠(50)을 이루는 링(51)의 내측 상/하부에 진동소자(41)가 마련되어 있고, 그 진동소자(41)의 양측면에는 스티어링 휠(50)에 전달되는 가속도를 감지하는 가속도 센서(42)가 마련되어 있다.In addition, the
그리고 상기 진동소자(41) 및 가속도 센서(42)의 양측면에는 이를 탄력 지지하기 위한 스프링(51)이 설치되어 있고, 상기 진동소자(41)의 상/하부에는 액체가 충입된 인슐레이터(44)가 설치어 있으며, 상기 인슐레이터(44)는 고무재질로 이루어져 있다.And both sides of the vibrating
이와 같이 구성된 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention configured as described in detail as follows.
먼저, 차량 주행 중 발생되는 진동을 감소시키는 과정을 설명하면 다음과 같다.First, a process of reducing vibration generated while driving a vehicle is as follows.
이때에는 차량의 휠에 설치된 휠 진동 감지센서(20)에서 진동을 감지함과 동시에 진동부(40)에 설치된 가속도 센서(42)에서 진동을 감지하여 제어부(10)로 전송하게 되고, 이때 제어부(10)에서는 휠 진동 감지센서(20) 및 가속도 센서(42)의 검출값을 확인하여 그 진동과 위상이 반대되는 진동이 발생되도록 제어신호를 발생하게 된다.In this case, the vibration is detected by the
상기 제어부(10)로부터 발생되는 제어신호는 진동부(40)에 설치된 진동소자(41)를 동작시키게 되는 것으로서, 그 진동소자(41)의 진동력은 도 5에 나타낸 바와 같이 진동력이 감소되는 것이다.The control signal generated from the
한편, 정보수집부(30)로 입력되는 정보를 운전자에게 전달하는 과정을 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the process of delivering the information input to the
이때에는 정보수집부(30)로부터 발생된 정보가 제어부(10)로 전송되면 제어 부(10)에서는 정보의 종류에 해당하는 제어신호를 발생하게 되고, 그 제어신호를 전달받은 진동부(40)의 진동소자(41)가 진동하게 되므로 그 진동력은 스티어링 휠(50)의 링(51)을 통하여 운전자에게 전달되는 것이다.In this case, when the information generated from the
일예로 운전자의 졸음이 감지된 경우 또는 핸드폰 수신시에는 그 진동의 주기를 서로 다르게 설정하여 운전자에게 전달하게 되는 것이며, 이때 발생되는 진동의 강도는 휠 진동 저감강도 이상으로 설정하여 운전자가 정확하게 인식할 수 있도록 하는 것이다. For example, when the driver's drowsiness is detected or when the mobile phone is received, the period of vibration is set differently to be transmitted to the driver, and the intensity of vibration generated at this time is set above the wheel vibration reduction intensity so that the driver can recognize correctly. To make it possible.
이와 같이 본 발명은 스티어링 휠의 둘레를 형성하는 링의 내부에 진동감지센서 및 진동수단을 내장하여 주행중 발생되는 진동을 감소시켜 운전자의 피로감을 최소화 할 수 있게되는 특유의 효과가 있다.As such, the present invention has a unique effect of minimizing driver's fatigue by reducing vibration generated while driving by incorporating a vibration sensor and a vibration means inside the ring forming the circumference of the steering wheel.
또한 본 발명은 차량의 주행 상태 및 각종 정보를 운전자에게 신속하고 정확하게 제공할 수 있게 되는 특유의 효과가 있다.In addition, the present invention has a unique effect of providing the driver with the driving state and various information quickly and accurately.
Claims (3)
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2004
- 2004-12-14 KR KR1020040105814A patent/KR20060067226A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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