KR20100123482A - Detection apparatus of steering angle in vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 조향각 검출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 메인 기어의 절대 회전각 검출이 용이한 차량의 조향각 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering angle detection device for a vehicle, and more particularly, to a steering angle detection device for a vehicle in which the absolute rotation angle of the vehicle main gear can be easily detected.
차량의 조향각 검출장치는 스티어링 휠(Steering Wheel)의 조향시, 스티어링의 회전량(각도) 및 회전 속도(각속도)를 감지하는 장치이다.The steering angle detection device of a vehicle is a device that detects a rotation amount (angle) and a rotation speed (angular speed) of the steering wheel when steering the steering wheel.
일반적으로, 조향각 검출장치는 스티어링 휠의 움직임을 감지하여 운전자의 조향의지를 판단할 수 있는 중요한 장치이다. 이러한, 조향각 검출장치에서 출력되는 조향각 검출신호는 ABS(Anti-look Brake System), ESP(Electronics Stability Program), EPS(Electronics Power Steering) 등의 여러 유닛에 제어신호로 사용될 수 있다.In general, the steering angle detection device is an important device that can determine the steering intention of the driver by detecting the movement of the steering wheel. The steering angle detection signal output from the steering angle detection device may be used as a control signal for various units such as an anti-look brake system (ABS), an electronics stability program (ESP), and an electronics power steering (EPS).
조향각 검출장치는 신호 측정 방법에 따라 광학형 SAS 와 AMR(Anisotropic Magneto Resistance)형 SAS로 구분할 수 있다.The steering angle detector can be classified into optical SAS and AMR (Anisotropic Magneto Resistance) SAS according to the signal measurement method.
광학형 SAS는 다수의 발광부와 수광부, 여러 개의 슬릿으로 이루어진 회전 디스크 등으로 이루어지며 엔코딩 방식으로 신호 처리를 한다.The optical SAS is composed of a plurality of light emitting parts, a light receiving part, a rotating disk composed of a plurality of slits, and the like, and performs signal processing by an encoding method.
AMR SAS는 자장의 위상 차이를 측정하여 각도를 추출하게 되는데, 레졸루션이 좋은 장점이 있다.AMR SAS extracts the angle by measuring the phase difference of the magnetic field, which has the advantage of good resolution.
최근들어, 차량의 조향각 검출장치를 통하여 메인 기어 회전 시 메인 기어의 회전각을 검출하여 메인 기어의 절대회전각을 검출하는 방법에 대한 연구가 진행중이다.Recently, research on a method of detecting the absolute rotation angle of the main gear by detecting the rotation angle of the main gear when the main gear rotates through the steering angle detection device of the vehicle.
본 발명의 목적은, 차량 메인 기어의 절대 회전각 검출이 용이한 차량의 조향각 검출장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a steering angle detecting apparatus for a vehicle in which the absolute rotation angle of the vehicle main gear can be easily detected.
본 발명의 차량의 조향각 검출장치는, 메인 기어 회전시, 상기 메인 기어와 일체화된 폭이 상이한 디스크와 중첩되어 유도 전압을 출력하는 코일,상기 메인 기어와 연동회전하는 간헐 기어에 설치되는 영구 자석의 회전 자계에 따라 자계 전압을 출력하는 센서 및 상기 유도 전압 및 상기 자계 전압을 기초로, 상기 메인 기어의 절대 회전각을 검출하는 제어부를 포함한다.The steering angle detection apparatus for a vehicle of the present invention includes a coil for outputting an induced voltage by overlapping a disc having a different width integrated with the main gear when the main gear rotates, and a permanent magnet installed in an intermittent gear interlocking with the main gear. And a controller for outputting a magnetic field voltage according to the rotating magnetic field, and a controller for detecting an absolute rotation angle of the main gear based on the induced voltage and the magnetic field voltage.
본 발명의 차량의 조향각 검출장치는 메인 기어에 폭이 상이한 디스크와의 중첩 면접에 따라 유도 전압을 출력하는 코일을 통하여 메인 기어의 절대각을 검출하고, 간헐 기어에 설치된 영구자석의 회전 자계에 따른 자계 전압을 출력하는 센 서를 통하여 메인 기어의 회전수를 검출하여, 메인 기어의 절대 회전각을 검출할 수 있도록 함으로써, 회전수 오차 및 절대 회전각의 오차 보정, 정확한 절대 회전각을 검출할수 있는 이점이 있다.The steering angle detection device of the vehicle of the present invention detects the absolute angle of the main gear through a coil outputting an induced voltage according to the overlapping interview with the disc having a different width in the main gear, and according to the rotating magnetic field of the permanent magnet installed in the intermittent gear. By detecting the rotational speed of the main gear through the sensor that outputs the magnetic field voltage, it is possible to detect the absolute rotational angle of the main gear, thereby correcting the error of the rotational error, the absolute rotational angle, and the accurate absolute rotational angle. There is this.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 조향각 검출장치에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a steering angle detecting apparatus for a vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 조향각 검출장치를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view illustrating an apparatus for detecting a steering angle of a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 차량의 조향각 검출장치는 메인 기어(10), 서브 기어(20), 간헐 기어(30), 인쇄 회로 기판(PCB, 40), 커넥터(50) 및 케이스(60)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the steering angle detector of the vehicle includes a
메인 기어(10)는 차량의 스티어링 휠(미도시)과 일체로 회전하는 스티어링 컬럼(미도시)에 결합되어 연동회전하도록 설치된다.The
또한, 메인 기어(10)는 적어도 일측에 연결되며 디스크(12)를 포함한다.In addition, the
디스크(12)는 폭이 상이하게 형성되며, 메인 기어(10)와 일체형으로 설치되어, 메인 기어(10)어 회전시 연동회전하게된다.The
또한, 메인 기어(10)는 디스크(12) 회전 시, 중첩되는 면접에 따라 유도 전압을 출력하는 코일(14, 16)을 더 포함한다.In addition, the
서브 기어(20)는 메인 기어(10) 회전시 연동회전하여 간헐 기어(30)가 회전되도록 한다.The
간헐 기어(30)는 중앙 부분에 영구 자석(32)이 설치되며, 메인 기어(10) 회전시 연동회전된다.The
인쇄 회로 기판(40)은 간헐 기어(30)의 하측에 위치하며, 영구 자석(32) 회전시 회전 자계에 대한 자계 전압을 출력하는 센서(42)를 포함한다.The printed
여기서, 센서(42)는 영구 자석(32)의 하부에 근접하게 배치되어, 상기 자계 전압을 출력한다.Here, the
커넥터(50)는 외부로부터 인쇄 회로 기판(40)으로 전원을 공급하기 위해 설치된 컨텍터 핀(52)에 의해 연결된다.The
케이스(60)는 메인 기어(10), 서브 기어(20), 간헐 기어(30), 인쇄 회로 기판(40) 및 컨턱터(50)를 수용하는 업 커버(62) 및 다운 커버(64)를 포함한다.The
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 조향각 검출장치를 나타내는 기능블록도이다.2 is a functional block diagram illustrating an apparatus for detecting a steering angle of a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 차량의 조향각 검출장치는 메인 기어(10) 회전시, 메인 기어(10)와 일체화된 폭이 상이한 디스크(12)와 중첩되어 유도 전압을 출력하는 코일(18), 메인 기어(10)와 연동회전하는 간헐 기어(30)에 설치되는 영구 자석(32)의 회전 자계에 따라 자계 전압을 출력하는 센서(42), 상기 유도 전압 및 상기 자계 전압을 기초로, 메인 기어(10)의 절대 회전각을 검출하는 제어부(70) 및 코일(18), 센서(42) 및 제어부(70)로 구동 전원을 공급하는 전원부(80)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the steering angle detecting apparatus of the vehicle includes a
여기서, 디스크(12)는 내측부와 외측부 사이의 폭이 상이하게 형성된다.Here, the
즉, 코일(18)은 디스크(12)의 제1 측에 형성된 제1 코일(14) 및 제2 측에 형 성된 제2 코일(16)을 포함한다.That is, the
본 실시 예에서 코일(18)은 2개의 코일을 포함하는 것으로 설명하였으나, 그 수에 한정을 두지 않는다.In this embodiment, the
여기서, 제1, 2 코일(14, 16) 각각은 디스크(12) 회전시, 디스크(12)의 상부 및 하부에 겹쳐서 디스크(12)의 중첩 면적에 따른 제1, 2 유도 전압을 출력한다.Here, each of the first and
즉, 제1, 2 코일(14, 16)은 소정의 시간차를 두고 상기 제1, 2 유도 전압을 발생시키게 되며, 상기 제1, 2 유도 전압을 제어부(70)로 전달한다.That is, the first and
센서(42)는 영구 자석(32)의 극성에 따라 소정 위상 범위에서 회전 자계에 대한 상기 자계 전압을 출력한다.The
센서(42)는 자기저항 센서(Magnetic Resistance)이며, 상기 소정 위상 범위는 180°이다.The
따라서, 센서(42)는 상기 자계 전압을 180°마다 위상을 가변시켜 출력한다.Therefore, the
제어부(70)는 상기 제1, 2 유도 전압 및 상기 자계 전압을 통하여 메인 기어(10)의 절대 회전각을 산출한다.The
즉, 제어부(70)는 상기 제1, 2 유도 전압 및 상기 자계 전압을 증폭 및 필터링하는 증폭 필터부(72) 및 증폭 필터부(72)에서 출력되는 상기 제1, 2 유도 전압 및 상기 자계 전압을 디지털 값으로 변환하고, 설정 프로그램으로 연산 처리하여 메인 기어(10)의 절대 회전각을 산출하는 컨트롤부(76)를 포함한다.That is, the
증폭 필터부(72)는 상기 제1, 2 유도 전압 및 상기 자계 전압에 포함되는 노이즈(잡음)을 제거하고 소정 크기로 증폭시킨다.The
컨트롤부(74)는 증폭 필터부(72)로부터 출력된 상기 제1, 2 유도 전압 및 상기 자계 전압에 대한 신호를 샘플링하고 상기 디지털 값으로 변환하여 상기 설정 프로그램으로 연산 처리하여 상기 절대 회전각을 산출한다.The
도 3은 도 2에 나타낸 메인 기어의 기어 변위를 나타낸 그래프이고, 도 4는 도 2에 나타낸 간헐 기어의 기어 변위를 나타낸 그래프이고, 도 5는 도 3 및 도 4에 나타낸 기어 변위에 대한 절대 회전각을 나타낸 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing gear displacement of the main gear shown in FIG. 2, FIG. 4 is a graph showing gear displacement of the intermittent gear shown in FIG. 2, and FIG. 5 is an absolute rotation with respect to the gear displacement shown in FIGS. 3 and 4. A graph showing angles.
도 3을 참조하면, (a)는 메인 기어(10) 회전시, 제1 코일(14)에서 측정한 제1 유도 전압(p1)을 나타내는 그래프이고, (b)는 메인 기어(10) 회전시, 제2 코일(16)에서 측정한 제2 유도 전압(p2)을 나타내는 그래프이고, (c)는 제1, 2 유도 전압(p1, p2)을 통해 산출된 메인 기어(10)의 회전각을 나타내는 그래프이다.Referring to FIG. 3, (a) is a graph showing the first induced voltage p1 measured by the
즉, (a) 및 (b)는 동일한 주기를 가지는 사인 파형을 나타내는 것을 알수 있다.That is, it can be seen that (a) and (b) represent sinusoidal waveforms having the same period.
그리고, (a) 및 (b)를 결합하면, 소정 위상 차이가 발생하는 것을 알수 있다. 즉, 제1 유도 전압(p1)은 제2 유도 전압(p2) 보다 90°위상 지연 현상 발생하는 것을 알수 있다.And when (a) and (b) are combined, it turns out that a predetermined phase difference arises. That is, it can be seen that the first induced voltage p1 is 90 ° out of phase delay than the second induced voltage p2.
여기서, 제어부(70)는 제1, 2 유도 전압(p1, p2)를 설정 프로그램, 즉 탄젠트 함수로 연산처리하여 메인 기어(10)의 회전각을 산출한다.Here, the
즉, (c)는 제1, 2 유도 전압(p1, p2)을 180°주기로 제1, 2 유도 전압(p1, p2)의 차전압으로 산출한다.That is, (c) calculates the first and second induced voltages p1 and p2 as the difference voltages of the first and second induced voltages p1 and p2 at 180 ° periods.
여기서, 제1, 2 유도 전압(p1, p2)의 차전압이 음(-) 값을 가지는 경우, 180 °를 더해주어 그 값을 나타내게 된다.Here, when the difference voltage between the first and second induced voltages p1 and p2 has a negative value, 180 ° is added to represent the value.
따라서, (c)는 180°주기로 상승하는 그래프로 나타나며, 이는 제어부(70)에서 상기 탄젠트 함수에 의해 발생하는 것을 알수 있다.Therefore, (c) is shown as a graph rising in a 180 ° period, it can be seen that the
도 4를 참조하면, 간헐 기어(30) 회전시 180°주기로 회전하는 영구 자석(32)의 회전 자계에 대하여 센서(42)에서 출력하는 자계 전압을 나타낸다.Referring to FIG. 4, the magnetic field voltage output from the
즉, 센서(42)는 180°주기로 증가하는 선형 특성을 가지는 상기 자계 전압을 출력한다.That is, the
따라서, 제어부(70)는 간헐 기어(30)가 1회전시 360°인 것을 상기 자계 전압으로 확인하며, 따라서 간헐 기어(30)의 회전수를 파악한다.Therefore, the
그리고, 제어부(70)는 메인 기어(10) 및 간헐 기어(30)의 기어수 비에 따라 메인 기어(10)의 회전수를 산출할 수 있다.The
도 5를 참조하면, 도 3 및 도 4에 의해 산출된 메인 기어(10)의 회전각 및 회전수에 의해 산출된 절대 회전각을 나타낸다.Referring to FIG. 5, the absolute rotation angle calculated by the rotation angle and the rotation speed of the
즉, (a)는 180°주기로 나타낸 그래프이며, (b)는 회전수에 따른 각도를 나타낸 그래프이다.That is, (a) is a graph shown by 180 degree period, (b) is a graph which shows the angle according to rotation speed.
여기서, (a) 및 (b)는 제어부(70)에서 산출한 메인 기어(10)의 절대 회전각을 나타내며, (b)에 나타낸 그래프를 주로 사용할 것이다.Here, (a) and (b) show the absolute rotation angle of the
즉, 제어부(70)는 회전수에 따라 회전각을 더하는 형태의 그래프를 산출한다.That is, the
따라서, 제어부(70)는 메인 기어(10) 회전시, 회전 위치 즉 절대 회전각을 산출할 수 있다.Therefore, the
본 발명에 따른 차량의 조향각 검출장치는 2개의 코일을 사용함으로써, 메인 기어의 회전각을 산출하고, 센서를 통하여 메인 기어의 회전수를 산출하여, 메인 기어의 절대 회전각을 산출한다.The steering angle detection apparatus for a vehicle according to the present invention calculates the rotation angle of the main gear by using two coils, calculates the rotation speed of the main gear through the sensor, and calculates the absolute rotation angle of the main gear.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various changes without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be appreciated that modifications or variations may be made. Accordingly, modifications of the embodiments of the present invention will not depart from the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 조향각 검출장치를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view illustrating an apparatus for detecting a steering angle of a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 조향각 검출장치를 나타내는 기능블록도이다.2 is a functional block diagram illustrating an apparatus for detecting a steering angle of a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 나타낸 메인 기어의 기어 변위를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the gear displacement of the main gear shown in FIG.
도 4는 도 2에 나타낸 간헐 기어의 기어 변위를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the gear displacement of the intermittent gear shown in FIG.
도 5는 도 3 및 도 4에 나타낸 기어 변위에 대한 절대 회전각을 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing an absolute rotation angle with respect to the gear displacement shown in FIGS. 3 and 4.
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