KR20120007404U

KR20120007404U - 차량 조향각 감지 장치

Info

Publication number: KR20120007404U
Application number: KR2020110003292U
Authority: KR
Inventors: 남철; 양현일; 김용희
Original assignee: 대성전기공업 주식회사
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2012-10-26

Abstract

본 고안은 차량 조향각 감지 장치에 관한 것으로, 메인 기어와 결합되는 서브 기어를 일부 제거하고 메인 기어의 회전 상태를 이용하여 조향각을 산출할 수 있도록 함으로써, 기어 결합 구조가 최소화되어 기어 접촉면에 의한 백래쉬 현상이 감소되고, 이에 따라 조향 각도 산출값에 대한 오차가 감소하여 더욱 정확한 조향각을 산출할 수 있으며, 복잡한 새로운 알고리즘을 개발할 필요없이 단순한 형태의 기존 알고리즘을 그대로 적용할 수 있어 기존 장치를 그대로 활용하여 개선하는 형태로 편리하게 적용할 수 있는 차량 조향각 감지 장치를 제공한다.

Description

차량 조향각 감지 장치{Steering Angle Sensor}

본 고안은 차량 조향각 감지 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 메인 기어와 결합되는 서브 기어를 일부 제거하고 메인 기어의 회전 상태를 이용하여 조향각을 산출할 수 있도록 함으로써, 기어 결합 구조가 최소화되어 기어 접촉면에 의한 백래쉬 현상이 감소되고, 이에 따라 조향 각도 산출값에 대한 오차가 감소하여 더욱 정확한 조향각을 산출할 수 있으며, 복잡한 새로운 알고리즘을 개발할 필요없이 단순한 형태의 기존 알고리즘을 그대로 적용할 수 있어 기존 장치를 그대로 활용하여 개선하는 형태로 편리하게 적용할 수 있는 차량 조향각 감지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 필수적으로 적용되는 조향장치는 자동차의 경로 및 진행방향을 운전자의 요구에 따라 전환하는 장치로서, 스티어링 휠(Steering wheel)과, 스티어링 샤프트(Steering shaft)와, 조향각 감지 장치를 포함한다. 운전자에 의해 조작되는 스티어링 휠은 스티어링 샤프트와 연결되어 스티어링 휠의 회전력이 스티어링 휠에 연동되는 스티어링 샤프트에 전달된다. 조향각 감지 장치는 스티어링 샤프트에 연결되어 스티어링 휠의 회전 각도를 감지하여 운전자의 조향 의도(각도, 각속도)에 대한 데이터를 ECU와 같은 제어 장치로 전달한다.

최근 차량에는 차량 제어 장치의 전장화를 통하여 보다 정밀하고 안정적인 운행 조작을 이룰 수 있는 다양한 안전 장치, 예를 들어 차량 동적 제어(vehicle dynamic control) 또는 트랙션 제어 시스템(traction control system)과 같은 다양한 안전 장치가 구현되고 있는데, 이와 같은 안전 장치를 구현하기 위한 성능 확보를 위해서는 안전 장치의 실행 여부를 판단하기 위해 사용되는 입력 데이터의 정밀성 및 신뢰성이 요구되고 있다. 이러한 점에서 조향각 감지 장치 또한 더욱 고도의 정밀성이 요구되고 있으며, 이에 따라 최근에는 비접촉식 고정밀 조향각 감지 장치가 다양하게 개발되고 있다.

비접촉식 고정밀 조향각 감지 장치의 검출 방식으로는 크게 AMR 센서를 사용한 마그네틱 방식과, 바코드 또는 IRED 등을 사용하는 광학식 방법이 있는데, 일반적으로 널리 사용되는 방법은 자기장을 이용한 마그네틱 방식이다. 마그네틱 방식은 일반적으로 서로 다른 기어비를 갖는 2개의 기어에 마그넷을 삽입하고 기어 회전에 따른 자기장 변화에 의해 발생하는 센서 출력을 이용하여 전체 조향 각도 범위에 대한 절대각을 계산하는 방식으로 구성된다.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 차량 조향각 감지 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

종래 기술에 의한 일반적인 차량 조향각 감지 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 스티어링 샤프트(미도시)에 관통 결합되어 스티어링 샤프트와 일체로 회전하는 하나의 메인 기어(100)와, 메인 기어(100)와 맞물림되어 회전하는 제 1 및 제 2 서브 기어(200a,200b)를 포함하여 구성된다. 제 1 및 제 2 서브 기어(200a,200b)에는 각각 제 1 및 제 2 서브 기어(200a,200b)와 일체로 회전하도록 제 1 및 제 2 마그넷(210a,210b)이 결합되며, 제 1 및 제 2 서브 기어(200a,200b)의 외측에는 제 1 및 제 2 마그넷(210a,210b)의 자기장 변화를 감지하는 제 1 및 제 2 감지 센서(400a,400b)가 장착된다. 이때, 제 1 및 제 2 감지 센서는 AMR 센서가 사용된다.

따라서, 운전자가 스티어링 휠(미도시)을 회전 조작함에 따라 스티어링 샤프트가 회전하면, 메인 기어(100)가 회전하고 이에 따라 제 1 및 제 2 서브 기어(200a,200b)와 제 1 및 제 2 마그넷(210a,210b)이 회전한다. 이러한 제 1 및 제 2 마그넷(210a,210b)의 회전에 따른 자기장 변화는 제 1 및 제 2 감지 센서(400a,400b)에 의해 감지되고, 각각의 감지 신호는 연산부(500)로 전송되어 별도의 알고리즘을 통해 스티어링 휠에 의한 조향 각도를 산출하게 된다.

이러한 종래 기술에 의한 차량 조향각 감지 장치는 다중 회전하는 조향각 전체 범위를 산출할 수 있도록 다수개의 서브 기어를 이용한 구성이 적용되는데, 이러한 다수개의 기어 결합 구조에서는 기어 접촉면에 의한 백래쉬(backlash) 현상이 더욱 증가하게 되므로, 그 구조상 조향 각도에 대한 오차가 매우 증가하게 되는 문제가 있었다. 특히, 최근 차량에서는 이러한 조향 각도 산출값에 대해 허용 오차 범위를 더욱 작은 범위로 하는 고정밀도를 요구하기 때문에, 이러한 요구 조건을 만족시킬 수 없다는 점에서 더욱 문제가 되고 있다.

본 고안은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안한 것으로서, 본 고안의 목적은 메인 기어와 결합되는 서브 기어를 일부 제거하고 메인 기어의 회전 상태를 이용하여 조향각을 산출할 수 있도록 함으로써, 기어 결합 구조가 최소화되어 기어 접촉면에 의한 백래쉬 현상이 감소되고, 이에 따라 조향 각도 산출값에 대한 오차가 감소하여 더욱 정확한 조향각을 산출할 수 있는 차량 조향각 감지 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 메인 기어의 회전 상태를 감지할 수 있는 메인 감지 센서 모듈에 의한 자기 신호를 일반적인 알고리즘을 통해 연산하여 조향각을 산출할 수 있도록 함으로써, 복잡한 새로운 알고리즘을 개발할 필요없이 단순한 형태의 기존 알고리즘을 그대로 적용할 수 있어 기존 장치를 그대로 활용하여 개선하는 형태로 편리하게 적용할 수 있는 차량 조향각 감지 장치를 제공하는 것이다.

본 고안은, 차량의 스티어링 샤프트에 관통 결합되어 상기 스티어링 샤프트와 일체로 회전하는 메인 기어; 상기 메인 기어와 일체로 회전하도록 상기 메인 기어에 결합되는 제 1 마그넷; 상기 메인 기어에 연동하여 회전하는 서브 기어; 상기 서브 기어와 일체로 회전하도록 상기 서브 기어에 결합되는 제 2 마그넷; 상기 제 1 마그넷의 회전에 따른 자기장 변화를 감지하여 제 1 자기 신호를 생성하는 메인 감지 센서 모듈; 상기 제 2 마그넷의 회전에 따른 자기장 변화를 감지하여 제 2 자기 신호를 생성하는 서브 감지 센서 모듈; 및 상기 제 1 및 제 2 자기 신호를 인가받아 연산하여 조향각을 산출하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 조향각 감지 장치를 제공한다.

이때, 상기 제 1 마그넷은 상기 메인 기어의 원주 방향을 따라 동일 간격으로 다극 착자되도록 링 형태로 형성될 수 있다.

또한, 상기 메인 감지 센서 모듈은 상기 메인 기어와 인접한 위치에 상기 메인 기어의 원주 방향을 따라 배치되는 적어도 2개 이상의 홀 센서를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 홀 센서는 360°를 상기 제 1 마그넷의 다극 착자 개수로 나눈 각도의 1/2 각도만큼 중심 각도를 이루며 원주 방향을 따라 배치될 수 있다.

한편, 상기 제 2 마그넷은 상기 서브 기어의 중심부에 직경 방향을 따라 2극 착자되도록 형성되고, 상기 서브 감지 센서 모듈은 상기 서브 기어와 인접한 위치에 배치되는 AMR 센서를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 제 2 마그넷은 상기 서브 기어의 원주 방향을 따라 동일 간격으로 다극 착자되도록 링 형태로 형성될 수 있다.

이때, 상기 서브 감지 센서 모듈은 상기 서브 기어와 인접한 위치에 상기 서브 기어의 원주 방향을 따라 배치되는 적어도 2개 이상의 홀 센서를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 메인 기어와 서브 기어 사이에는 상기 메인 기어와 서브 기어에 동시에 맞물림되는 아이들 기어가 장착되고, 상기 서브 기어는 상기 아이들 기어를 통해 상기 메인 기어와 연동 회전하도록 구성될 수 있다.

본 고안에 의하면, 메인 기어와 결합되는 서브 기어를 일부 제거하고 메인 기어의 회전 상태를 이용하여 조향각을 산출할 수 있도록 함으로써, 기어 결합 구조가 최소화되어 기어 접촉면에 의한 백래쉬 현상이 감소되고, 이에 따라 조향 각도 산출값에 대한 오차가 감소하여 더욱 정확한 조향각을 산출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 메인 기어의 회전 상태를 감지할 수 있는 메인 감지 센서 모듈에 의한 자기 신호를 일반적인 알고리즘을 통해 연산하여 조향각을 산출할 수 있도록 함으로써, 복잡한 새로운 알고리즘을 개발할 필요없이 단순한 형태의 기존 알고리즘을 그대로 적용할 수 있어 기존 장치를 그대로 활용하여 개선하는 형태로 편리하게 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 차량 조향각 감지 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 차량 조향각 감지 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 차량 조향각 감지 장치의 구성을 개념적으로 도시한 기능 블록도,
도 4 내지 도 6은 본 고안의 또 다른 일 실시예에 따른 차량 조향각 감지 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 차량 조향각 감지 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 차량 조향각 감지 장치의 구성을 개념적으로 도시한 기능 블록도이다.

본 고안의 일 실시예에 따른 차량 조향각 감지 장치는 기어 결합 구조를 최소화하여 백래쉬 현상에 의한 오차 발생량을 감소시킴으로써 더욱 정확한 조향 각도를 산출할 수 있는 장치로서, 메인 기어(100)와 메인 기어(100)에 결합되는 제 1 마그넷(110)과, 서브 기어(200)와 서브 기어(200)에 결합되는 제 2 마그넷(210)과, 제 1 및 제 2 마그넷(110,210)의 자기장 변화를 각각 감지하는 메인 감지 센서 모듈(300) 및 서브 감지 센서 모듈(400)과, 별도의 알고리즘을 통해 조향각을 산출하는 연산부(500)를 포함하여 구성된다.

메인 기어(100)는 운전자에 의해 회전 조작되는 스티어링 휠(미도시)의 회전력이 전달되는 스티어링 샤프트(800)에 관통 결합되어 스티어링 샤프트(800)와 일체로 회전하도록 구성된다. 이러한 메인 기어(100)에는 메인 기어(100)와 일체로 회전하도록 제 1 마그넷(110)이 결합된다.

제 1 마그넷(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 링 형태로 형성되어 메인 기어(100)의 원주 방향을 따라 배치될 수 있으며, 이 경우 메인 기어(100)의 원주 방향을 따라 동일 간격으로 다극 착자되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 N극, S극이 각각 90°각도 범위를 차지하며 교대로 배치되는 형태로 4극 착자되도록 구성될 수 있으며, 이와 달리 N극, S극이 각각 180°각도 범위를 차지하는 형태로 2극 착자되도록 구성될 수도 있는 등 다양한 배치 형태로 변경 가능하다.

서브 기어(200)는 종래 기술과 달리 1개만 구비되며, 메인 기어(100)에 직접 맞물림되어 메인 기어(100)에 연동하여 회전하도록 구성되거나 또는 아디들 기어(도 6 참조)와 같은 별도의 연동 수단을 통해 메인 기어(100)에 연동하여 회전하도록 구성되어 메인 기어(100)와 좀더 멀게 배치되도록 구성될 수 있다. 이때, 메인 기어(100)와 서브 기어(200)에는 서로 맞물림 가능한 기어 치형이 형성되고, 서로 직경이 다르거나 치형의 갯수가 서로 다르게 형성되는 등의 방식으로 서로 기어비가 다르도록 각각 형성된다. 이러한 서브 기어(200)에는 서브 기어(200)와 일체로 회전하도록 제 2 마그넷(210)이 결합된다.

제 2 마그넷(210)은 서브 기어(200)와 함께 회전함에 따라 주변 둘레에 자기장 변화를 크게 발생시킬 수 있도록 배치되는 것이 바람직한데, 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 서브 기어(200)의 중심부에 서브 기어(200)의 직경 방향을 따라 N극, S극이 하나씩 배치되는 형태로 2극 착자되도록 구성될 수 있다. 또한, 전술한 제 1 마그넷(110)과 동일한 방식으로 링 형태로 형성되어 서브 기어(200)의 원주 방향을 따라 배치될 수 있으며, 이 경우 서브 기어(200)의 원주 방향을 따라 동일 간격으로 다극 착자되도록 구성될 수 있는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

메인 감지 센서 모듈(300)은 메인 기어(100)의 외측에 고정 배치되며, 메인 기어(100)에 결합된 제 1 마그넷(110)의 회전에 따른 자기장 변화를 감지하여 제 1 자기 신호(α1,α2)를 생성하도록 구성된다. 서브 감지 센서 모듈(400)은 마찬가지로 서브 기어(200)의 외측에 고정 배치되며, 서브 기어(200)에 결합된 제 2 마그넷(210)의 회전에 따른 자기장 변화를 감지하여 제 2 자기 신호(β1,β2)를 생성하도록 구성된다.

연산부(500)는 메인 감지 센서 모듈(300) 및 서브 감지 센서 모듈(400)을 통해 생성된 제 1 자기 신호 및 제 2 자기 신호를 인가받아 별도의 알고리즘을 통해 연산하여 스티어링 휠의 조향각을 산출하도록 구성된다. 연산부(500)를 통해 산출된 조향각은 ECU와 같은 별도의 차량 제어부(700)으로 전송되어 각종 차량 제어 시스템 정보로서 활용된다.

이와 같은 구조에 따라 본 고안의 일 실시예에 따른 차량 조향각 감지 장치는 메인 기어(100)의 제 1 마그넷(110)과, 메인 기어(100)에 연동하여 회전하는 서브 기어(200)의 제 2 마그넷(210)의 회전에 따른 자기장 변화를 메인 감지 센서 모듈(300)과 서브 감지 센서 모듈(400)을 통해 각각 감지하고, 감지된 2개의 자기 신호를 연산하여 스티어링 휠의 조향각을 산출할 수 있다. 즉, 메인 기어(100)와 1개의 서브 기어(200)와의 기어 결합 구조를 통해 스티어링 휠의 조향각을 산출할 수 있기 때문에, 종래 기술과 달리 기어 결합 구조가 최소화되므로 기어 접촉면에서 발생하는 백래쉬 등의 현상이 감소되어 조향각 산출값에 대한 오차가 감소되며, 이에 따라 더욱 정확한 조향각을 산출할 수 있다.

한편, 서브 기어(200)에 결합된 제 2 마그넷(210)은 전술한 바와 같이 서브 기어(200)의 중심부에 직경 방향으로 2극 착자되는 형태로 형성될 수 있는데, 이러한 제 2 마그넷(210)의 회전에 따른 자기장 변화를 감지하는 서브 감지 센서 모듈(400)은 도 2에 도시된 바와 같이 서브 기어(200)의 외측에 서브 기어(200)와 인접하게 배치되는 1개의 AMR 센서(410)로 적용될 수 있다. 이러한 AMR 센서(410)는 제 2 마그넷(210)의 회전에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 소정의 위상차가 존재하는 2개의 제 2 자기 신호(β1,β2)를 생성할 수 있고, 이러한 제 2 자기 신호(β1,β2)가 연산부(500)로 인가되어 제 1 자기 신호(α1,α2)와 함께 연산되어 조향각이 산출된다.

또한, 메인 기어(100)에 결합된 제 1 마그넷(110)은 전술한 바와 같이 메인 기어(100)의 원주 방향을 따라 동일 간격으로 다극 착자되도록 링 형태로 형성될 수 있는데, 이러한 제 1 마그넷(110)의 회전에 따른 자기장 변화를 감지하는 메인 감지 센서 모듈(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 메인 기어(100)와 인접한 위치에 메인 기어(100)의 원주 방향을 따라 배치되는 2개의 홀 센서(310,320)로 구성될 수 있다.

이때, 2개의 홀 센서(310,320)는 다극 착자되는 제 1 마그넷(110)의 형상에 따라 배치 형태가 달라질 수 있는데, 360°를 제 1 마그넷(110)의 다극 착자 개수로 나눈 각도의 1/2 각도만큼 중심 각도를 이루며 원주 방향을 따라 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 마그넷(110)이 4극 착자되어 각각 90°각도 범위로 N극, S극 교대로 원주 방향을 따라 배치되는 경우, 2개의 홀 센서(310,320)는 360°를 다극 착자 개수인 4로 나눈 각도의 1/2 각도인 45°로 중심 각도를 이루며 원주 방향을 따라 배치되는 것이 바람직하다. 만약, 제 1 마그넷(110)이 2극 착자되어 각각 180°각도 범위로 N극, S극이 원주 방향을 따라 배치되는 경우라면, 2개의 홀 센서(310,320)는 360°를 다극 착자 개수인 2로 나눈 각도의 1/2 각도인 90°로 중심 각도를 이루며 원주 방향을 따라 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 2개의 홀 센서(310,320)가 장착됨에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 홀 센서(310,320)에서 서브 감지 센서 모듈(400)의 제 2 자기 신호와 동일한 형태로 소정의 위상차가 존재하는 2개의 제 1 자기 신호(α1,α2)를 생성하게 되고, 이러한 2개의 제 1 자기 신호(α1,α2)가 연산부(500)로 인가되어 제 2 자기 신호(β1,β2)와 함께 별도의 알고리즘을 통해 연산되어 조향각이 산출된다. 이때, 2개의 제 1 자기 신호(α1,α2)의 위상차는 제 1 마그넷(110) 및 2개의 홀 센서(310,320)의 배치 상태에 따라 결정되는데, 연산부(500)의 조향각 산출 알고리즘을 고려하여 제 1 마그넷(110) 및 2개의 홀 센서(310,320)에 대한 배치 상태를 조정하는 것이 바람직하다.

연산부(500)에서 조향각을 산출하는 알고리즘을 간략하게 살펴보면, 메인 감지 센서 모듈(300) 및 서브 감지 센서 모듈(400)로부터 각각 위상차가 존재하는 2개씩의 제 1 자기 신호(α1,α2) 및 제 2 자기 신호(β1,β2)를 인가받아 각 신호로부터 제 1 조향각 및 제 2 조향각을 연산하고, 제 1 및 제 2 조향각을 상호 비교 연산하여 최종적으로 스티어링 휠의 조향각을 산출하는 방식으로 진행된다.

먼저, 메인 기어(100)의 특정 회전 위치를 임의로 선택하여 기준 위치로 설정하고, 이러한 기준 위치로 메인 기어(100)가 회전한 상태에서 제 1 자기 신호 및 제 2 자기 신호의 출력값을 통해 기준 위치에 대한 각각의 회전 각도, 즉 제 1 및 제 2 오프셋 각도를 각각 설정한다. 이후 스티어링 휠의 조작에 의해 메인 기어(100)가 기준 위치로부터 일정 구간 회전하면, 이 상태에서 발생된 제 1 자기 신호 및 제 2 자기 신호의 출력값을 연산하여 제 1 및 제 2 연산 각도를 각각 산출하고, 이러한 제 1 및 제 2 연산 각도에서 제 1 및 제 2 오프셋 각도를 고려하여 각각 제 1 및 제 2 조향각을 산출한다.

이와 같이 메인 감지 센서 모듈(300)의 제 1 자기 신호(α1,α2)와 서브 감지 센서 모듈(400)의 제 2 자기 신호(β1,β2)를 통해 각각 독립적인 조향각, 즉 제 1 및 제 2 조향각이 산출되는데, 이러한 제 1 조향각 및 제 2 조향각을 상호 비교 연산하여 전체 회전 구간에 대한 최종적인 조향각을 산출하게 된다.

이러한 조향각 산출 알고리즘은 일반적으로 사용되는 알고리즘을 그대로 이용하는 방식으로 적용될 수 있으며, 이때, 메인 감지 센서 모듈(300)은 2개의 홀 센서(310,320)를 이용하여 위상차를 갖는 2개의 제 1 자기 신호(α1,α2)를 생성하기 때문에, 1주기마다 제 1 조향각을 산출할 수 있는 알고리즘에 적용될 수 있고, 이에 따라 별도의 알고리즘을 복잡하게 구성할 필요없이 전술한 바와 같은 단순한 형태의 조향각 산출 알고리즘에 용이하게 적용될 수 있다.

도 4 내지 도 6은 본 고안의 또 다른 일 실시예에 따른 차량 조향각 감지 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4에는 도 2에 도시된 차량 조향각 감지 장치와 비교하여 메인 감지 센서 모듈(300)의 구성이 변화된 형태가 도시된다. 즉, 본 고안의 또 다른 일 실시예에 따른 메인 감지 센서 모듈(300)은 메인 기어(100)와 인접한 위치에 메인 기어(100)의 원주 방향을 따라 배치되는 3개의 홀 센서(310,320,330)로 구성된다. 이때, 3개의 홀 센서(310,320,330)는 전술한 바와 마찬가지로 360°를 제 1 마그넷(110)의 다극 착자 개수로 나눈 각도의 1/2 각도만큼 중심 각도를 이루며 원주 방향을 따라 배치되며, 3개의 홀 센서 중 서로 인접한 2개의 홀 센서(310&320, 310&330)는 전술한 바와 같이 서로 위상차를 갖는 2개의 제 1 자기 신호(α1,α2)를 생성하고, 나머지 하나의 홀 센서는 제 1 자기 신호를 생성하는 2개의 홀 센서에 대한 신뢰성을 보증하기 위해 사용된다. 물론, 제 1 자기 신호를 생성하는 2개의 홀 센서가 오작동하는 경우 이를 대신하여 사용될 수 있다.

따라서, 본 고안의 일 실시예에 따른 메인 감지 센서 모듈(300)은 적어도 2개 이상의 홀 센서를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 이를 통해 메인 감지 센서 모듈(300)을 통해 생성되는 제 1 자기 신호의 신뢰성을 높일 수 있어 더욱 정확한 조향각 검출이 가능할 것이다.

한편, 제 2 마그넷(210)은 도 5에 도시된 바와 같이 서브 기어(200)의 원주 방향을 따라 동일 간격으로 다극 착자되도록 링 형태로 형성될 수 있다. 이는 제 1 마그넷(110)과 동일한 방식으로 적용되는 것으로, 이러한 배치 구조에 따라 서브 감지 센서 모듈(400) 또한 메인 감지 센서 모듈(300)과 동일한 방식으로 적용되는 것이 바람직하다. 즉, 서브 감지 센서 모듈(400)은 서브 기어(200)와 인접한 위치에 서브 기어(200)의 원주 방향을 따라 배치되는 적어도 2개 이상의 홀 센서(420,430)을 포함하여 구성될 수 있으며, 각 홀 센서(420,430)는 360°를 제 2 마그넷(210)의 다극 착자 개수로 나눈 각도의 1/2 각도만큼 중심 각도를 이루며 원주 방향을 따라 배치되는 것이 바람직하다.

이때, 서브 감지 센서 모듈(400)을 통해 생성되는 제 2 자기 신호(β1,β2)는 전술한 바와 동일하게 위상차를 갖는 2개의 자기 신호(β1,β2) 형태로 형성되며, 이를 통해 도 2에 도시된 서브 감지 센서 모듈(400)에 의한 작동 방식과 동일한 알고리즘 방식으로 조향각이 산출될 수 있다.

한편, 제 2 마그넷(210)의 자기장 변화를 감지하는 서브 감지 센서 모듈(400)과 제 1 마그넷(110)의 자기장 변화를 감지하는 메인 감지 센서 모듈(300)이 서로 근접하게 위치하는 경우, 서브 감지 센서 모듈(400)은 제 1 마그넷(110)에 의한 영향을 받을 수 있고 메인 감지 센서 모듈(300)은 제 2 마그넷(210)에 의한 영향을 받을 수 있으므로, 서브 감지 센서 모듈(400)은 제 1 마그넷(110)으로부터 멀리 위치하는 것이 바람직하고 메인 감지 센서 모듈(300)은 제 2 마그넷(210)으로부터 멀리 위치하는 것이 바람직하다.

이러한 배치 구조를 위해 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 마그넷(110)과 제 2 마그넷(210)의 이격 거리가 상대적으로 증가할 수 있도록 제 1 마그넷(110)이 결합되는 메인 기어(100)와 제 2 마그넷(210)이 결합되는 서브 기어(200) 사이에는 별도의 아이들 기어(600)가 장착될 수 있다. 아이들 기어(600)는 메인 기어(100)와 서브 기어(200)에 동시에 맞물림되도록 형성되며, 서브 기어(200)는 아이들 기어(600)를 통해 메인 기어(100)와 연동하여 회전하도록 구성될 수 있다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 메인 기어 110: 제 1 마그넷
200: 서브 기어 210: 제 2 마그넷
300: 메인 감지 센서 모듈 400: 서브 감지 센서 모듈
500: 연산부 600: 아이들 기어

Claims

차량의 스티어링 샤프트에 관통 결합되어 상기 스티어링 샤프트와 일체로 회전하는 메인 기어;
상기 메인 기어와 일체로 회전하도록 상기 메인 기어에 결합되는 제 1 마그넷;
상기 메인 기어에 연동하여 회전하는 서브 기어;
상기 서브 기어와 일체로 회전하도록 상기 서브 기어에 결합되는 제 2 마그넷;
상기 제 1 마그넷의 회전에 따른 자기장 변화를 감지하여 제 1 자기 신호를 생성하는 메인 감지 센서 모듈;
상기 제 2 마그넷의 회전에 따른 자기장 변화를 감지하여 제 2 자기 신호를 생성하는 서브 감지 센서 모듈; 및
상기 제 1 및 제 2 자기 신호를 인가받아 연산하여 조향각을 산출하는 연산부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 조향각 감지 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 마그넷은 상기 메인 기어의 원주 방향을 따라 동일 간격으로 다극 착자되도록 링 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 조향각 감지 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 메인 감지 센서 모듈은 상기 메인 기어와 인접한 위치에 상기 메인 기어의 원주 방향을 따라 배치되는 적어도 2개 이상의 홀 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 조향각 감지 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 홀 센서는 360°를 상기 제 1 마그넷의 다극 착자 개수로 나눈 각도의 1/2 각도만큼 중심 각도를 이루며 원주 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 조향각 감지 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 마그넷은 상기 서브 기어의 중심부에 직경 방향을 따라 2극 착자되도록 형성되고, 상기 서브 감지 센서 모듈은 상기 서브 기어와 인접한 위치에 배치되는 AMR 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 조향각 감지 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 마그넷은 상기 서브 기어의 원주 방향을 따라 동일 간격으로 다극 착자되도록 링 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 조향각 감지 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 서브 감지 센서 모듈은 상기 서브 기어와 인접한 위치에 상기 서브 기어의 원주 방향을 따라 배치되는 적어도 2개 이상의 홀 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 조향각 감지 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 기어와 서브 기어 사이에는 상기 메인 기어와 서브 기어에 동시에 맞물림되는 아이들 기어가 장착되고, 상기 서브 기어는 상기 아이들 기어를 통해 상기 메인 기어와 연동 회전하는 것을 특징으로 하는 차량 조향각 감지 장치.