KR100837209B1 - 차량용 조향휠 각도 감지장치 - Google Patents

차량용 조향휠 각도 감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 조향휠 각도 감지장치에 관한 것으로서, 조향샤프트에 의해 차륜에 조작력을 전달하여 차량의 주행방향을 조작하는 조향휠의 회전각도를 감지하기 위한 차량용 조향휠 각도 감지장치에 있어서, 상기 로터에 고정되어 일체로 회전하며, 가장자리를 따라 방사상으로 바코드가 형성된 디스크와; 상기 바코드를 감지하여 상기 디스크의 회전각도를 0 ~ 360˚ 사이에서 감지하는 제1감지부와; 상기 로터에 고정되어 상기 디스크와 동일한 회전비로 회전하는 메인기어와; 서브기어와; 상기 메인기어의 다중 회전 대비 상기 서브기어가 1 회전하도록 상기 메인기어로부터 상기 서브기어로 회전력을 전달하는 구동전달부와; 상기 서브기어의 일측에 마련되어 상기 서브기어의 회전각도를 감지하는 제2감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 조향휠이 1회전 이상의 다중 회전을 하는 경우에도 조향휠의 전체 회전각도를 정확히 감지할 수 있다.

Description

차량용 조향휠 각도 감지장치{ANGLE SENSING DEVICE OF STEERING WHEEL}
도 1은 본 발명의 차량용 조향휠 각도 감지장치와 조향휠 및 조향샤프트의 결합관계를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 차량용 조향휠 각도 감지장치의 분해사시도,
도 3은 도 2에 도시된 차량용 조향휠 각도 감지장치의 메인기어, 구동전달부 및 서브기어 측 확대 사시도,
도 4는 제1감지부 및 제2감지부의 감지위치 및 방법을 설명하기 위한 요부 사시도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 차량용 조향휠 각도 감지장치 10 : 로터
15 : 디스크 16 : 바코드
20 : 제1감지부 21 : 광원
23 : 광센서 30 : 메인기어
40 : 구동전달부 41, 42, 43, 44 : 기어열
50 : 제2감지부 51 : 자성체
52 : 자력센서 60 : PCB 어셈블리
70 : 하우징 71 : 상부커버
72 : 하부커버 75 : 서브기어
110 : 조향휠 120 : 조향샤프트
본 발명은 차량용 조향휠 각도 감지장치에 관한 것으로서, 조향휠의 다중 회전 즉, 조향휠이 360도 이상으로 회전하는 경우에도 조향휠의 총 회전각도 및 각속도를 감지할 수 있는 차량용 조향 휠 각도 감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에 필수적으로 적용되는 조향장치는 자동차의 경로 및 진행방향을 운전자의 요구에 따라 전환하는 장치로서, 기본적으로 운전자가 조작하게 되는 조향휠(Steering wheel)과, 상기 조향휠과 연동하여 조작력을 전달하는 조향샤프트(Steering shaft)와, 상기 조향샤프트에 설치되어 조향휠의 회전각도 즉, 조향각을 감지하는 조향휠 각도 감지장치를 포함한다.
이러한 차량용 조향휠 각도 감지장치는 대한민국 공개특허 제1998-54235호 및 대한민국 공개특허 제2001-74741호 등에 개시된 바와 같이, 일반적으로 조향휠과 연결된 조향샤프트에 연동하여 회전하며 표면에 다수 개의 홀이 형성된 디스크와, 상기 홀을 통과한 광(光)을 판독하는 광센서를 포함한다.
여기서, 상기 디스크에 형성된 각 홀은 각각 특정된 다른 형태로 마련되기 때문에, 서로 다른 홀을 통과하여 광센서에 검출된 광은 각기 다른 특성을 갖게 되는데, 광센서에서는 이렇게 검출된 광의 특성에 따라 각각 다른 종류의 검출신호를 발생하게 된다. 이렇게 발생된 검출신호는 조향휠의 회전 각도 및 방향전환 그리고 각속도 등을 연산할 수 있도록 제어부로 송신된다.
그런데, 이러한 종래의 차량용 조향휠 각도 감지장치는 , 상기 각 홀을 디스크의 가장자리를 따라 방사상으로 형성하는 경우, 각 홀이 중복되지 않는 최대 360˚ 이내에서만 형성이 가능하기 때문에, 조향휠의 각도 감지 범위가 360˚이내로 제한될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 조향휠이 1회전 이상의 다중회전을 하는 경우에는 조향휠의 총회전각도를 감지함으로써 조향각 감지 범위를 증가시킬 수 있는 차량용 조향휠 각도 감지장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 조향샤프트에 연동되어 회전하며 슬릿형태의 바코드가 형성된 디스크와 상기 바코드를 감지하는 제1감지부를 통하여 360˚ 이내의 조향휠의 절대 회전각도를 감지하는 한편, 디스크와 동일한 회전비로 회전하는 메인기어로부터 구동전달부에 의해 저감 회전하는 서브기어와 상기 서브기어의 회전을 감지하는 제2감지부를 통하여 메인기어의 회전수를 감지함으로써, 조향휠이 1회전 이상의 다중 회전을 하는 경우에도 총 회전각도를 감지하는 것을 요지로 한다.
이를 위하여 본 발명은, 조향샤프트에 의해 차륜에 조작력을 전달하여 차량 의 주행방향을 조작하는 조향휠의 회전각도를 감지하기 위한 차량용 조향휠 각도 감지장치에 있어서, 상기 조향샤프트에 연동하여 회전하는 로터와; 상기 로터에 고정되어 일체로 회전하며, 가장자리를 따라 방사상으로 바코드가 형성된 디스크와; 상기 바코드를 감지하여 상기 디스크의 회전각도를 0 ~ 360˚ 사이에서 감지하는 제1감지부와; 상기 로터에 고정되어 상기 디스크와 동일한 회전비로 회전하는 메인기어와; 서브기어와; 상기 메인기어의 다중 회전 대비 상기 서브기어가 1 회전하도록 상기 메인기어로부터 상기 서브기어로 회전력을 전달하는 구동전달부와; 상기 서브기어의 일측에 마련되어 상기 서브기어의 회전각도를 감지하는 제2감지부를 포함한다.
여기서, 상기 제2감지부에서 감지된 상기 서브기어의 회전각도에 기초하여 상기 메인기어의 회전수를 연산하고, 상기 회전수와 상기 제1감지부에서 감지된 상기 메인기어의 회전각도로부터 상기 조향휠의 총 회전각도를 연산하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 구동전달부는 상기 메인기어 및 서브기어의 회전수가 3 내지 10 : 1 의 비율로 저감회전하도록 마련되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 구동전달부는 하나 이상의 기어로 마련될 수 있다.
상기 제2감지부는, 상기 서브기어에 마련되어 상기 서브기어와 일체로 회전하는 자성체와, 상기 자성체에 인접하게 마련되어 상기 자성체의 회전에 따라 자기력의 변화를 감지하는 자력센서로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 자력센서는 AMR, GMR 또는 Hall Sensor 중 어느 하나로 마련될 수 있 다.
이 경우, 상기 구동전달부는 상기 메인기어와 서브기어의 회전수가 8 내지 10 : 1의 비율로 저감회전하도록 마련되는 것이 바람직하다.
상기 자력센서는 상기 자성체로부터 20 mm 이하로 이격되게 마련되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1감지부는, 상기 디스크의 일측에 위치하며 상기 바코드에 광을 조사하는 광원과, 상기 디스크의 타측에 위치하여 상기 바코드에 투과된 광을 검출하는 광센서로 마련되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 광원은 적외선, LED 또는 레이저 빔 중 어느 하나를 조사할 수 있도록 마련될 수 있다.
상기 디스크 또는 바코드 중 어느 하나는 투명재로 형성하고, 다른 하나는 불투명재로 형성할 수 있다.
또는, 상기 디스크는 금속재질로 마련되며, 상기 바코드는 상기 디스크의 가장자리를 따라 슬릿형상의 홀로 마련될 수도 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 조향휠 각도 감지장치는 조향샤프트(120)에 연동하여 회전하는 로터(10)와, 로터(10)에 고정되어 회전하며 가장자리를 따라 바코드(16)가 형성된 디스크(15)와, 바코드를 감지하는 제1감지부(20)와, 로터(10)에 고정되어 회전하는 메인기어(30)와, 서브기어(75)와, 메인기어(30)와 서브기어(75) 사이에 마련된 구동전달부(40)와, 서브기어(75)의 회전각도를 감지하는 제2감지부(50, 도 4참조)를 포함한다.
여기서, 제1감지부(20) 및 제2감지부(50)의 감지결과에 기초하여 조향휠(110)의 총 회전각도를 연산하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 로터(10)와, 디스크(15)와, 메인기어(30)와, 제1감지부(20)와, 구동전달부(40)와, 제2감지부(50)를 내부에 수용하는 하우징(70)을 더 포함할 수 있다.
이하, 구성별로 상세히 설명하기로 한다.
하우징 (70) 및 로터 (10)
하우징(70)은 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 조향샤프트(120)가 관통되어 회전할 수 있도록 마련된다.
하우징(70)은 내부에 메인기어(30), 디스크(15), 구동전달부(40), 서브기어(75)와, 제1감지부(20) 및 제2감지부(50)가 설치된 PCB 어셈블리(60)를 수용하도록 마련된다.
하우징(70)은 제한적이지는 않으나, 상부커버(71)와 하부커버(72)로 마련될 수 있으며, 하부커버(72)에는 구동전달부(40) 및 서브기어(75)를 수용할 수 있도록 수용홈이 마련될 수 있다.
로터(10)는 하우징(70) 내부에서 조향샤프트(120)에 연동하여 회전하도록 마련된다.
로터(10)는 조향샤프트(120)에 직접 도는 간접적으로 고정하여 조향샤프트(120)와 연동되도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 핀 결합과 같은 직접결합 방식으로 고정될 수도 있고, 억지 끼움과 같은 간접결합 방식으로 고정될 수도 있다. 또는, 별도의 슬리브(미도시) 또는 부싱(미도시)을 매개로 하여 고정결합될 수도 있다.
디스크(15) 및 제1감지부 (20)
디스크(15)는 로터(10)에 고정되어 일체로 회전하며, 가장자리를 따라 방사상으로 슬릿 형태의 바코드(16)가 형성된다.
디스크(15)는 로터(10)에 다양한 방법으로 고정될 수 있다. 예를 들어, 로터(10)의 일측에 마련된 고정부에 끼워맞춤될 수도 있고, 양면테이프와 같은 접착수단에 의해 고정될 수도 있다. 어느 결합방법에 의하든 디스크(15)는 로터(10)와 동일한 회전비로 회전할 수 있도록 한다.
바코드(16)는 디스크(15)의 가장자리를 따라 원주방향으로 연속되는 형태로 배열된다. 이때, 각 바코드(16)는 각기 다른 형태를 가지도록 마련되어 각 바코드(16)를 통과한 광이 각기 다른 특성을 갖도록 한다.
한편, 디스크(15) 또는 바코드(16) 중 어느 하나는 투명재로 형성하고, 다른 하나는 불투명재로 인쇄 또는 코팅되도록 마련할 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 디스크(15)는 불투명 재질로 마련되고, 바코드(16)는 투명재질 또는 관통홈의 형상으로 마련할 수도 있고, 반대로 디스크(15)를 투명재질로 마련하고 바코드(16)를 불투명재질로 인쇄하거나 코팅하여 마련할 수도 있다. 한편, 바코드(16)를 인쇄하는 방법으로는 고해상도의 인쇄기 또는 프린터기를 사용할 수 있다.
또한, 디스크(15)는 금속재질 예를 들어, 스틸(Steel) 재질로 마련되고, 바코드(16)는 디스크(15)의 가장자리를 따라 슬릿형상의 홀(hole)로 마련될 수 있다.
제1감지부(20)는 바코드(16)를 감지하여 디스크(15)의 회전각도를 0 ~ 360˚ 사이에서 감지하도록 마련된다.
제1감지부(20)는 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 디스크(15)의 일측에 위치하며 바코드(16)의 광을 조사하는 광원(21)과, 디스크(15)의 타측에 위치하며 바코드(16)에 투과된 광을 검출하는 광센서(23)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 광원(21)은 PCB 어셈블리(60)에 설치될 수 있으며, 디스크(15)의 바코드(16)가 지나가는 경로 상에 디스크(15)의 하부에 마련된다. 한편, 광센서(23)는 광원(21)에서 조사된 광이 바코드(16)를 통과하여 진행하는 디스크(15)의 상부에 마련된다. 여기서, 광원(21)을 디스크(15)의 상부에 위치시키고, 광센서(23)를 디스크(15)의 하부에 위치시킬 수도 있음은 물론이다.
광센서(23)는 바코드(16) 영역을 통하여 투과된 각기 다른 특성을 갖는 광을 검출한다. 예를 들어, 바코드(16)를 통과한 광은 밝은 레벨에서 부터 어두운 레벨까지 다양한 밝기를 가지도록 마련될 수도 있고, 통과된 광의 통과면적이 다양하도록 마련될 수도 있다. 이 경우, 광센서(23)는 전술한 광의 특성을 검출할 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다.
광센서(23)는 이렇게 검출된 광의 특성에 따라 다양한 검출신호를 발생시키며, 발생된 검출신호는 제어부로 전송된다.
여기서, 광원(21)은 적외선, LED(Light Emitting Diode) 또는 레이저 빔 중 어느 하나를 조사하도록 마련될 수 있다.
이 경우, 광원(21)은 도 4에 도시된 바와 같이, 디스크(15)의 바코드(16) 영역에서 소정 거리 이상으로 이격되게 설치함으로써 광원(21)으로부터 조사된 광이 평행으로 조사되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 광센서(23)는 바코드(16)에 거의 접하는 수준으로 근접하게 설치되어 바코드(16)를 통과한 광이 유실되지 않게 하는 것이 바람직하다.
메인기어(30) 및 구동전달부 (40)
메인기어(30)는 로터(10)에 고정되어 디스크(15)와 동일한 회전비로 회전하면서 구동전달부(40)를 통하여 서브기어(75)에 회전력을 전달하도록 마련된다.
메인기어(30)는 로터(10)에 다양한 방법으로 고정될 수 있다. 예를 들어, 로 터(10)의 일측에 마련된 고정부에 끼워맞춤될 수도 있고, 양면테이프와 같은 접착수단에 의해 고정될 수도 있다. 어느 결합방법에 의하든 메인기어(30)는 로터(10)와 동일한 회전비로 회전할 수 있도록 한다.
구동전달부(40)는 메인기어(30)와 서브기어(75) 사이에 마련되어, 메인기어(30)의 다중 회전 대비 서브기어(75)가 1 회전하도록 메인기어(30)로부터 서브기어(75)로 회전력을 전달하도록 마련된다.
구동전달부(40)가 메인기어(30)의 회전비를 저감하여 서브기어(75)에 전달하는 것은 운전자가 조향휠(110)을 조작하여 메인기어(30)가 다중회전 하는 경우, 메인기어(30)의 1회전당 서브기어(75)가 소정각도만큼 회전하도록 하여 메인기어(30)의 다중 회전 여부를 감지하기 위한 것이다.
예를 들어, 조향휠(110)의 최대 다중회전수를 3회전이라 하면, 조향휠(110)에 연동되어 회전하는 메인기어(30)도 최대 3회전을 하게 되는데, 구동전달부(40)를 메인기어(30)가 3회전하는 동안 서브기어(75)가 1회전하도록 구성하는 경우, 메인기어(30)의 매 1회전당 서브기어(75)는 120˚를 회전하게 된다.
따라서, 서브기어(75)가 몇도 회전하였는지 여부를 감지하면, 메인기어(30)가 몇 회전을 했는지 여부를 알 수 있게 된다.
일반적인 차량의 경우, 조향휠은 초기상태에서 시계방향으로 1.5회전, 반시계방향으로 1.5회전 정도이므로 총 3회전이 가능하다.
여기서, 구동전달부(40)의 저감 회전비를 너무 작게 하는 경우에는 조향휠(110)의 다중회전을 제대로 감지할 수 없게 되고, 반대로 저감 회전비를 너무 크 게 하는 경우에는 서브기어(75)의 회전각도도 작아지게 되므로 감지 정확도가 저하될 수 있다.
따라서, 구동전달부(40)의 저감회전비는 일정하지는 않으나, 메인기어(30) 및 서브기어(75)의 회전수가 3 내지 10 : 1 인 범위 내에서 마련하는 것이 바람직하다.
구동전달부(40)는 다양한 종류로 마련될 수 있다. 예를 들어, 메인기어(30)와 서브기어(75) 사이에 연결된 벨트 또는 체인으로 마련될 수 있다.
한편, 구동전달부(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 서로 다른 잇수를 갖는 기어열로 마련될 수도 있다. 상기 도 3의 기어간의 잇수와 서브기어(75)의 회전각도로부터 메인기어(30)의 회전수를 감지하는 방법에 대하여는 후술하기로 한다.
서브기어(75) 및 제2감지부 (50)
서브기어(75)는 구동전달부(40)를 통하여 메인기어(30)로부터 회전구동력을 전달받아 회전한다.
제2감지부(50)는 서브기어(75)의 일측에 마련되어 서브기어(75)의 회전각도를 감지하도록 마련된다.
여기서, 제2감지부(50)는 제한적이지는 않으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 서브기어(75)에 마련되어 서브기어(75)와 일체로 회전하는 자성체(51)와, 자성 체(51)에 인접하게 마련되어 자성체(51)의 회전에 따라 발생되는 자기력의 변화를 감지하는 자력센서(52)로 마련될 수 있다.
자성체(51)는 서브기어(75)의 축위에 설치될 수도 있고, 서브기어(75)의 저면 또는 상면에 설치될 수도 있다. 한편, 서브기어(75) 자체를 자석 또는 자성을 갖는 금속재질로 마련할 수도 있다.
도 3을 참조하여, 서브기어(75) 및 제2감지부(50)에서의 메인기어(30) 회전수 감지에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 구동전달부(40)의 구체적인 실시예로서, 구동전달부(40)가 제1기어(41) ,제2기어(42), 제3기어(43) 및 제4기어(44)의 4개의 기어로 구성된 것을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1기어(41), 제3기어(43) 및 서브기어(75)의 잇수가 각각 46, 38, 38 이라 하고, 메인기어(30), 제2기어(42) 및 제4기어(44)의 잇수가 각각 106, 8, 8 이라할 때, 구동전달부(40)의 저감 회전비는,
Figure 112006027057012-pat00001
이 된다. 즉, 메인기어(30)가 9.791 회전할 때, 서브기어(75)는 1회전을 하게 되는 것이다.
위 경우에 있어서, 메인기어(30)가 1회전을 하는 동안 서브기어(75)는 36.8 ˚(360 ÷ 9.791)이 회전하게 되므로, 제2감지부(50)에서 서브기어(75)의 회전각도를 감지하면 메인기어(30)의 회전수를 알 수 있다.
자력센서(52)는 다양한 종류로 마련될 수 있으며, 예를 들어, AMR(Anisotropic Magneto Resistive), GMR(Giant Magneto Resistive) 또는 홀센서(Hall sensor)로 마련될 수 있다.
자력센서(52)가 AMR 센서로 마련되는 경우에는 0.1˚ 이상의 각도 감지가 가능하고, GMR 센서로 마련되는 경우에는 더욱 정밀한 각도 감지가 가능하다.
여기서, 자력센서(52)가 AMR로 마련되는 경우에는, ARM의 감지특성상 감지율이 1/2로 줄어들기 때문에 구동전달부(40)의 전달율은 메인기어(30)와 서브기어(75)의 회전수가 8 내지 10 : 1의 비율로 마련되는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 일반적인 차량의 조향휠(110)은 총 3 내지 4회 정도의 회전이 가능하다. 따라서, 구동전달부(40)의 저감회전비가 4 ~ 5 : 1 의 비율로 설정되면 조향휠(110)의 총회전수를 모두 감지할 수 있다.
그러나, AMR 센서의 경우, 서브기어(75)의 1회전을 감지할 때 2개의 사인파가 검출되기 때문에(즉, 1/2 회전당 1개의 사인파 검출), 서브기어(75)가 1/2 이상 회전을 하는 경우, 동일한 위상을 갖는 점이 2개가 검출되게 되어 정확한 감지가 불가능하게 된다.
따라서, 이러한 중복 위상에 의한 감지불능을 피하기 위해서는 서브기어(75)가 1/2 회전할 때까지만을 유효 감지구간으로 하고, 이를 초과하는 경우에는 검출된 값을 사용하지 않아야 한다. 따라서, 구동전달부(40)의 저감회전비는 다른 자력센서(52)의 2배인 8 ~ 10 : 1로 마련되어야 한다.
한편, 자력센서(52)는 감지능력이 저하되지 않도록 자성체(51)로부터 20mm 이하로 이격되게 마련되는 것이 바람직하다.
제어부
제어부는 제2감지부(50)에서 감지된 서브기어(75)의 회전각도에 기초하여 메인기어(30)의 회전수를 연산하고, 연산된 회전수와 제1감지부(20)에서 감지된 메인기어(30)의 회전각도로부터 조향휠(110)의 총 회전각도를 연산하도록 마련된다.
즉, 조향휠(110)의 총 회전각도는, 제2감지부(50)에서 감지한 서브기어(75)의 회전각도로부터 메인기어(30)의 회전수를 연산하고, 연산된 회전수에 360˚를 곱한 후, 제1감지부(20)에서 감지된 디스크(15)의 절대 회전각도를 더함으로써 연산될 수 있다.
한편, 제어부는 연산처리된 조향 휠의 총 회전각도와 조향휠의 회전에 소요된 시간으로부터 회전 각속도를 연산할 수도 있으며, 제1감지부(20)의 감지결과에 기초하여 조향휠(110)의 방향전환도 판단할 수 있다.
한편, 제어부는 ECM(Electronic Control Module)과 같은 차량의 기본제어부일 수도 있고, 차량용 조향휠 각도 감지장치(1)를 위해 별도 마련될 수도 있다.
실시예
이하에서는, 본 발명에 따른 차량용 조향휠 각도 감지장치의 작동과정을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 차량용 조향휠 각도 감지장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 내부에서 운전자가 직접 조향휠(110)을 구동하여 회전되는 조향샤프트(120)에 설치된다.
차량용 조향휠 각도 감지장치(1)는 조향샤프트(120)가 내부를 관통하여 회전할 수 있도록 내부에 관통공이 마련된 하우징(70)에 수용된다.
운전자가 조향휠을 시계방향으로 회전시키면, 조향휠(110)과 연동된 조향샤프트(120)가 시계방향으로 같은 회전비로 회전하게 되며, 조향샤프트(120)에 고정된 로터(10) 및 메인기어(30) 역시 동일한 회전비로 회전하게 된다.
로터(10)의 일측에는 디스크(15)가 고정되어 있어서, 로터(10)와 동일한 회전비로 회전하게 되는데, 디스크(15)의 외주면에는 가장자리를 따라 방사상으로 슬릿 형태의 바코드(16)가 형성되어 있다.
도 4를 참조하면, 디스크(15)의 일측, 즉, 바코드(16)의 회동 경로 상에는 디스크(15)의 하부에 광원(21)이 설치되며, 광원(21)의 반대측 즉, 디스크(15)의 상부에는 광원(21)에서 조사되어 바코드(16)를 통과한 광을 검출하는 광센서(23)가 설치된다.
광센서(23)는 검출된 광에 따라 검출신호를 제어부로 송신하게 되며, 제어부에서는 수신된 검출신호에 기초하여 조향휠(110)의 절대각도를 연산한다.
한편, 도 3을 참조하면, 메인기어(30)는 맞물리는 다수의 기어열을 포함하는 구동전달부(40)를 통해 서브기어(75)를 회전시키는데, 이때, 구동전달부(40)는 메인기어(30)의 다중 회전 대비 서브기어(75)가 1회전 할 수 있도록 구성된다.
도 4를 참조하면, 서브기어(75)의 일측에는 서브기어(75)에 고정되어 일체로 회전하는 자성체(51)가 설치된다.
자성체(51)의 일측에는 자력센서(52)가 마련되어, 회전하는 자성체(51)의 자기력의 변화를 감지하여 그 결과를 제어부로 송신한다.
제어부는 자력센서(52)로부터 수신된 감지결과에 기초하여 서브기어(75)의 회전각도 및 메인기어(30)의 회전수를 연산한 후에, 제1감지부(20)로부터 수신된 검출신호에 따라 디스크(15)의 절대 회전각도를 더하여 조향휠(110)의 총 회전각도를 연산한다.
여기서, 제어부는 추가로 상기 조향휠(110)의 총 회전각도와 회전에 소요된 시간으로부터 회전각속도를 연산할 수도 있고, 제1감지부(20)의 감지결과에 기초하여 조향휠(110)의 방향전환 여부를 판단할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 차량용 조향휠 각도 감지장치는 조향휠의 절대 회전각도를 감지하는 제1감지부와 조향휠의 회전수를 감지하는 제2감지부를 마련함으로써 조향휠이 1회전 이상의 다중 회전을 하는 경우에도 조향휠의 전체 회전각도를 감지할 수 있다.

Claims (12)

  1. 조향샤프트에 의해 차륜에 조작력을 전달하여 차량의 주행방향을 조작하는 조향휠의 회전각도를 감지하기 위한 차량용 조향휠 각도 감지장치에 있어서,
    상기 조향샤프트에 연동하여 회전하는 로터와;
    상기 로터에 고정되어 일체로 회전하며, 가장자리를 따라 방사상으로 바코드가 형성된 디스크와;
    상기 바코드를 감지하여 상기 디스크의 회전각도를 0 ~ 360˚ 사이에서 감지하는 제1감지부와;
    상기 로터에 고정되어 상기 디스크와 동일한 회전비로 회전하는 메인기어와;
    서브기어와;
    상기 메인기어의 다중 회전 대비 상기 서브기어가 1 회전하도록 상기 메인기어로부터 상기 서브기어로 회전력을 전달하는 구동전달부와;
    상기 서브기어의 일측에 마련되어 상기 서브기어의 회전각도를 감지하는 제2감지부와;
    상기 제1감지부 및 제 2 감지부를 장착하기 위한 PCB 어셈블리와;
    상기 제2감지부에서 감지된 상기 서브기어의 회전각도에 기초하여 상기 메인기어의 회전수를 연산하고, 상기 회전수와 상기 제1감지부에서 감지된 상기 메인기어의 회전각도로부터 상기 조향휠의 총 회전각도를 연산하는 제어부를 포함하며,
    상기 구동전달부는 하나 이상의 평기어로 마련되되, 본 구동전달부에 포함된 하나 이상의 평기어의 축과, 상기 메인기어의 축 및 상기 서브기어의 축은 모두 서로 평행한 상태로 배치되며,
    상기 제 1 감지부는,
    상기 디스크의 일측에 위치하며 상기 바코드에 광을 조사하는 광원과,
    상기 디스크의 타측에 위치하여 상기 바코드에 투과된 광을 검출하는 광센서를 포함하며,
    상기 제2감지부는,
    상기 서브기어에 마련되어 상기 서브기어와 일체로 회전하는 자성체와, 상기 자성체에 인접하게 마련되어 상기 자성체의 회전에 따라 자기력의 변화를 감지하는 자력센서로 마련되되,
    상기 제 1 감지부의 광원과 광센서 및 상기 제 2 감지부의 자력센서는 상기 PCB 어셈블리 내에 배치되어 상기 자력센서는 상기 자성체로부터 20mm 이하의 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향휠 각도 감지장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동전달부는 상기 메인기어 및 서브기어의 회전수가 3 내지 10 : 1 의 비율로 저감회전하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향휠 각도 감지장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 자력센서는 AMR, GMR 또는 Hall Sensor 중 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향휠 각도 감지장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동전달부는 상기 메인기어와 서브기어의 회전수가 8 내지 10 : 1의 비율로 저감회전하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향휠 각도 감지장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 광원은 적외선, LED 또는 레이저 빔 중 어느 하나를 조사할 수 있도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향휠 각도 감지장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 디스크 또는 바코드 중 어느 하나는 투명재로 형성하고, 다른 하나는 불투명재로 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향휠 각도 감지장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 디스크는 금속재질로 마련되며, 상기 바코드는 상기 디스크의 가장자리를 따라 슬릿형상의 홀(hole)로 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향휠 각도 감지장치.
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