KR20070035369A

KR20070035369A - 스티어링 회전수 표시 장치

Info

Publication number: KR20070035369A
Application number: KR1020050090128A
Authority: KR
Inventors: 김범중
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-03-30

Abstract

본 발명은 운전자에 의해 조작되는 스티어링휠에 연동되는 스티어링 칼럼의 일측에 설치되며, 상기 스티어링 칼럼의 회전에 연동하여 회동하는 회전연동수단과, 상기 회전연동수단의 회전량을 감지하여 감지신호를 출력하는 토션감지수단과, 상기 토션감지수단에서 출력된 감지신호를 분석하여 상기 스티어링 칼럼의 회전방향 및 회전수를 산출하는 데이터처리수단 및 상기 데이터처리수단에서 산출된 상기 스티어링 칼럼의 회전방향 및 회전수를 출력하는 표시수단으로 구성된다.

따라서 스티어링의 회전수를 스티어링 휠의 일측 또는 클러스터(Cluster)에 스티어링의 회전수를 표시하여 줌으로써, 운전자(특히 운전이 미숙한 운전자)의 주행 및 주차를 보다 용이하도록 하며, 주차된 차량의 출발시에 발생되는 접촉사고 등을 미연에 방지할 수 있도록 한 것이다.

따라서 사용상의 편리성이 개선되어 보다 상품성이 향상되는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

스티어링, 스티어링 휠, 스티어링 컬럼, 토션, 스트레인 게이지

Description

스티어링 회전수 표시 장치{Steering Revolution Count Indication Device}

도 1은 본 발명에 의한 스티어링 회전수 표시 장치의 개념도.

도 2는 도 1에 나타난 토션감지수단의 비틀림 감지방법에 대한 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 회전연동수단 11 : 제1기어

12 : 제2기어 13 : 토션바

20 : 토션감지수단 21 : 스트레인 게이지

30 : 데이터처리수단 40 : 표시수단

본 발명은 스티어링 회전수 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스티어링의 회전수를 스티어링 휠의 일측 또는 클러스터(Cluster)에 스티어링의 회전수를 표시하여 줌으로써, 운전자(특히 운전이 미숙한 운전자)의 주행 및 주차를 보다 용이하도록 하며, 주차된 차량의 출발시에 발생되는 접촉사고 등을 미연에 방지할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 자동차(이하, 차량과 혼용함)라 함은 원동기를 사용하여 궤조 또는 가선에 의하지 않고 운전되는 운송기계로서, 그 구성으로는 엔진, 연료공급장치, 동력전달장치, 현가 및 조향장치, 제동장치, 배출장치, 공조장치, 냉각 및 윤활장치 등이 있으며, 주로 승객이나 화물의 운송을 위해 사용되고 있다.

상기 차량에 구성된 다양한 장치들 중, 가장 중요한 것 중의 하나가 차량의 주행방향을 제어하기 위한 조향장치이며, 상기 조향장치는 운전자에 의해 회동되는 스티어링 휠(Steering Wheel) 및 상기 스티어링 휠의 회전을 전달하는 스티어링 칼럼(Steering Column)을 포함하여 구성되며, 상기 스티어링 휠의 회전에 의해, 상기 차량에 설치된 바퀴의 방향을 제어하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 스티어링은 차량의 주행방향을 결정함에 있어, 운전자의 감에 의존해야 하기 때문에, 운전이 미숙한 운전자들은 스티어링 휠의 회전수를 쉽게 잊어버리게 되는 문제점이 있었다.

특히, 차량의 주차 시에 스티어링 휠을 몇바퀴를 돌렸는지 모르게 되면, 차량의 주차에 어려움이 많으며, 주차된 차량의 출발 시에도 상기와 같이 스티어링이 어느 정도 회전되어있는지를 모를 경우, 근접되어 주차된 다른 차량과 접촉사고가 발생하게 되는 경우가 많았다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 스티어링의 회전수를 스티어링 휠의 일측 또는 클러스터(Cluster)에 스티어링의 회전수를 표시하여 줌으로써, 운전자(특히 운전이 미숙한 운전자)의 주행 및 주차를 보다 용이하도록 하며, 주차된 차량의 출발시에 발생되는 접촉사고 등을 미연에 방지할 수 있는 스티어링 회전수 표시 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 사용상의 편리성이 개선되어 보다 상품성이 향상되도록 한 스티어링 회전수 표시 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스티어링 회전수 표시 장치는, 운전자에 의해 조작되는 스티어링휠에 연동되는 스티어링 칼럼의 일측에 설치되며, 상기 스티어링 칼럼의 회전에 연동하여 회동하는 회전연동수단과, 상기 회전연동수단의 회전량을 감지하여 감지신호를 출력하는 토션감지수단과, 상기 토션감지수단에서 출력된 감지신호를 분석하여 상기 스티어링 칼럼의 회전방향 및 회전수를 산출하는 데이터처리수단 및 상기 데이터처리수단에서 산출된 상기 스티어링 칼럼의 회전방향 및 회전수를 출력하는 표시수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

따라서 스티어링의 회전수를 표시하여 줌으로써, 운전이 미숙한 운전자의 주행 및 주차를 보다 용이하도록 하며, 주차된 차량의 출발시에 발생되는 접촉사고 등을 미연에 방지할 수 있다.

또, 사용상의 편리성이 개선되어 보다 상품성이 향상되는 것이다.

이하에서 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 의한 스티어링 회전수 표시 장치의 개념도로서, 회전연동수단(10), 토션감지수단(20), 데이터처리수단(30), 표시수단(40)으로 구성된다.

상기 회전연동수단(10)은 운전자에 의해 조작되는 스티어링 휠(51)에 연동되는 스티어링 칼럼(52)의 일측에 설치되며, 제1기어(11)와 제2기어(12) 및 토션바(13)로 구성된다.

상기 제1기어(11)는 상기 스티어링 칼럼(51)의 일측에 고정 설치되어, 상기 스티어링 칼럼(51)이 회전함에 따라 회동하는 것으로, 상기 스티어링 칼럼(51)에 형성하거나, 별도의 기어를 상기 스티어링 칼럼(51)에 고정설치하여 구성할 수 있다.

상기 제2기어(12)는 상기 제1기어(11)에 맞물려 회동하는 것으로, 상기 제1기어(11)의 직경보다 크도록 형성함이 바람직하다.

상기 토션바(13)는, 일측이 상기 제2기어(12)의 중심에 고정 설치되고, 다른 일측은 차량의 내부에 구성된 프레임(F)에 고정 설치되는 것으로, 상기 제2기어(12)가 회동함에 따라, 상기 토션바(13)의 일측은 회동하고 다른 일측은 고정되어 상기 토션바(13)가 비틀리게 된다.

여기서, 상기 토션바(13)는 비틀림이 가능함은 물론 충분한 복원력을 갖는 재질로 구성되며, 상기 재질은 그 목적을 달성할 수 있는 것이면 특정한 것에 한정하지 않음은 물론이다.

또한, 상기 제1기어(11)와 제2기어(12)의 기어비는, 상기 스티어링 칼럼(52)이 충분히 회전된 상태(2바퀴 반)에서, 상기 토션바(13)가 탄성영역(복원가능한 비틀림 회전각)을 벗어나지 않도록 형성함은 당연하다.

상기 토션감지수단(20)은 상기 회전연동수단(10)의 회전량을 감지하여 감지신호를 출력하는 것으로, 상기 토션바(13)의 일측에 다수의 스트레인 게이지(Strain Gage)(21)를 설치하고, 상기 스트레인 게이지(21)를 이용하여 도 2에 나타난 바와 같이 휘스톤브리지 회로를 구성하며, 상기 휘스톤브리지 회로의 출력값을 감지신호로 출력하여 상기 데이터처리수단(30)으로 전송하게 된다.

여기서, 스트레인은 변형도 또는 변형률을 나타내며, 어느 물체가 인장 또는 압축을 받을 때, 원래의 길이에 대하여 늘어나거나 줄어든 길이를 비율로 표시한 값이다.

즉, 상기 스트레인 게이지(21)는, 구조체의 변형되는 상태와 그 양을 측정하기 위하여 구조체 표면에 부착하는 것으로, 전기식(Electrical) 스트레인 게이지와 기계식(Mechanical) 스트레인 게이지 등이 있다.

본 발명에서는 상기 전기식 스테리인 게이지를 이용하게 되며, 상기 전기식 스트레인 게이지는 구조체가 변형을 일으킬 경우, 부착된 스트레인 게이지의 전기적 저항이 변하는 것에 의해 구조체의 변형률을 측정하게 된다.

상기 데이터처리수단(30)은 상기 토션감지수단(20)에서 출력되는 감지신호를 분석하여 상기 스티어링 칼럼(52)의 회전방향 및 회전수를 산출하는 것으로, 상기 회전방향 및 회전수를 산출방법은 당업자의 요구에 따라 다양하게 적용될 수 있다.

상기 표시수단(40)은 상기 데이터처리수단(30)에서 산출된 상기 스티어링 칼럼(52)의 회전방향 및 회전수를 출력하는 것으로, LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode) 등으로 구성되며, 상기 스티어링 휠(51)의 일측에 설치됨이 바람직하나, 클러스터(Cluster)등에 설치할 수도 있음은 당연하다.

상기 토션감지수단(20)과 데이터처리수단(30) 및 표시수단(40)의 전기적 연결관계는, 차량의 내부 구성에 대응하여 당업자의 요구에 따라 다양하게 변형될 수 있으므로 특정한 것에 한정하지 않음은 당연하다.

이하에서 도 2를 참조하여, 상기 토션감지수단(20)이, 상기 토션바(13)의 비틀림에 따른 상기 스티어링 칼럼(52)의 회전방향 및 회전수를 감지하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

상기 토션바(13)의 일측에 서로 다른 4개의 스트레인 게이지(21)를 부착하되, 상기 서로 다른 4개의 스트레인 게이지(21)를 연결하는 전기적 연결관계는 도 2에 나타난 바와 같다.

운전자가 스티어링 휠(51)을 회전시키게 되면, 상기 스티어링 휠(51)이 회전함에 따라 상기 스티어링 칼럼(52)이 회전하게 된다.

이때, 상기 제1기어(11) 및 제2기어(12)가 맞물려 있는 상태이기 때문에, 상기 제2기어(12)가 회전하게 됨에 따라, 상기 토션바(13)에 비틀림이 발생하게 된다.

도 2에 나타난 회로도에서 출력값(Vo)이 0이기 위해서는 R1×R3=R2×R4이지만, 상기 토션바(13)에 비틀림이 발생하게 되면, R1과 R3에서는 인장(압축)이 일어 나고, R2와 R4에서는 압축(인장)이 일어나게 된다.

여기서, 상기 R1 내지 R4는 스트레인 게이지(21)를 말하며, 상기 스트레인 게이지(21)는 상기 토션바(13)에 비틀림이 발생할 경우, 전기적 저항이 변하게 된다.

따라서 상기 토션바(13)에 비틀림이 발생하게 될 경우, 상기 출력값(Vo)이 달라지며, 상기 데이터처리수단(30)은 상기 출력값(Vo)의 변화에 따라 상기 스티어링 휠(51)의 회전방향 및 회전수를 감지하게 된다.

상기 토션바(13)의 변형률(ε)과 출력값(Vo)의 관계는 아래 식 (1)과 같다.

(1)

여기서, K는 게이지 팩터(Gage Factor)이다.

또한, 상기 R1과 R3에서는 인장이 일어날 경우, 상기 스티어링 휠(51)이 일측 방향으로 회전한 것으로 판단하고, 상기 R1과 R3에서는 압축이 일어날 경우, 상기 스티얼이 휠(51)이 다른 일측 방향으로 회전한 것으로 판단하게 된다.

또한, 당업자의 요구에 따라 R1과 R4를 스트레인게이지(21)로 구성하고, R2와 R3를 일정값을 갖는 고정저항으로 구성할 수도 있음은 당연하다.

따라서 상기 스트레인게이지(21)를 이용한 휘트스톤 브리지 회로의 출력값에 의해 상기 스티어링 휠(51)의 회전방향 및 회전수를 감지할 수 있으며, 이를 상기 표시수단(40)을 통해 운전자에게 알려주게 되는 것이다.

상기 본 발명은 당업자의 요구에 따라 기본 개념을 벗어나지 않는 범위 내에 서 다양한 변형이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 스티어링의 회전수를 스티어링 휠의 일측 또는 클러스터(Cluster)에 스티어링의 회전수를 표시하여 줌으로써, 운전이 미숙한 운전자의 주행 및 주차를 보다 용이하도록 할 수 있는 것이다.

또한, 주차된 차량의 출발시, 스티어링의 회전을 인지하지 못하여 발생되는 접촉사고 등을 미연에 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

운전자에 의해 조작되는 스티어링휠(51)에 연동되는 스티어링 칼럼(52)의 일측에 설치되며, 상기 스티어링 칼럼(52)의 회전에 연동하여 회동하는 회전연동수단(10)과,

상기 회전연동수단(10)의 회전량을 감지하여 감지신호를 출력하는 토션감지수단(20)과,

상기 토션감지수단(20)에서 출력된 감지신호를 분석하여 상기 스티어링 칼럼(52)의 회전방향 및 회전수를 산출하는 데이터처리수단(30) 및

상기 데이터처리수단(30)에서 산출된 상기 스티어링 칼럼(52)의 회전방향 및 회전수를 출력하는 표시수단(40)으로 구성된 것을 특징으로 하는 스티어링 회전수 표시 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 회전연동수단(10)은,

상기 스티어링 칼럼(51)의 일측에 고정 설치되어, 상기 스티어링 칼럼(51)이 회전함에 따라 회동하는 제1기어(11)와,

상기 제1기어(11)에 맞물려 회동하는 제2기어(12) 및

상기 제2기어(12)의 중심에 일측이 고정 설치되어 상기 제2기어(12)가 회전 함에 따라 회동하고, 다른 일측은 회동하지 않도록 차량의 내부 일측에 고정 설치되는 토션바(13)로 구성된 것을 특징으로 하는 스티어링 회전수 표시 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 토션감지수단(20)은,

상기 토션바(13)의 일측에, 스트레인 게이지(21)를 하나 이상 설치하고, 상기 스트레인 게이지(21)를 이용하여 휘스톤브리지 회로를 구성하며, 상기 휘스톤브리지 회로의 출력값을 감지신호로 출력하여 상기 데이터처리수단(30)으로 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스티어링 회전수 표시 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 표시수단(40)은 상기 스티어링 휠(51)의 일측에 설치되는 것을 특징으로 하는 스티어링 회전수 표시 장치.