KR100872638B1 - Absolute angle measuring method using steering angle detecting device - Google Patents

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KR100872638B1
KR100872638B1 KR1020070084149A KR20070084149A KR100872638B1 KR 100872638 B1 KR100872638 B1 KR 100872638B1 KR 1020070084149 A KR1020070084149 A KR 1020070084149A KR 20070084149 A KR20070084149 A KR 20070084149A KR 100872638 B1 KR100872638 B1 KR 100872638B1
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정남영
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현대자동차주식회사
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Abstract

An absolute angle measuring method of the steering wheel is provided to reduce the friction and noise among gears since the number of gear used for the steering sensor is reduced. A steering angle detecting apparatus measuring the absolute angle of the steering wheel comprises a main gear(110) which is fixed to the steering wheel axis and rotates, a luminous body positioned on the top of the slit hole, a photo sensor positioned in the lower part of the slit hole, a sub gear which is connected to the lower side of main gear and is positioned on the top of the circuit board, a magneto resistive sensor which is positioned in the lower part of the sub gear and is mounted to the circuit board. One expensive magneto resistive sensor(124) is used only. The steering angle detecting apparatus(100) is comprised of the cheap luminous body and photo sensor.

Description

조향각 감지장치를 이용한 절대각 측정 방법{Absolute angle measuring method using steering angle detecting device}Absolute angle measuring method using steering angle detecting device

본 발명은 조향각 감지장치와 상기 조향각 감지장치를 이용하여 스티어링 휠의 절대각을 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steering angle sensor and a method for measuring the absolute angle of the steering wheel using the steering angle sensor.

조향장치는 자동차의 진행방향을 운전자가 의도하는 바에 따라 임으로 바꿀때 조작되는 모든 장치들로 스티어링 휠(Steering wheel)을 돌려서 바퀴의 각도를 바꾸어 자동차의 진행 방향을 바꿀 수 있도록 한 것이다. 상기 스티어링 휠을 조작하면 조향기어에 그 회전력이 전달되며, 상기 조향기어에 의해 감속되어 앞바퀴의 방향을 바꿀 수 있도록 되어 있다.Steering device is a device that can be changed when the driving direction is changed as the driver intends by turning the steering wheel to change the angle of the wheel to change the driving direction of the car. When the steering wheel is operated, the rotational force is transmitted to the steering gear, which is decelerated by the steering gear to change the direction of the front wheel.

상기 조향장치의 기능은 조향핸들을 돌려 차량을 원하는 방향으로 조향하고, 운전자의 핸들 조작력이 바퀴를 조작하는데 필요한 조향력으로 증강되며, 상기 차량의 선회 시 좌우 바퀴의 조향각에 차이가 나도록 해야 한다. 또한, 노면의 충격이 핸들에 전달되지 않아야 하고, 상기 차량의 선회 시 저항이 적고 옆 방향으로 미끄러지지 않아야 한다.The function of the steering device is to turn the steering wheel to steer the vehicle in the desired direction, and the steering wheel operating force of the driver is augmented to the steering force required to operate the wheel, and the steering angle of the left and right wheels is different when turning the vehicle. In addition, the impact of the road surface should not be transmitted to the steering wheel, and the resistance of the vehicle should be low and should not slide sideways.

그리고 자동차의 조향장치는 주차나 저속주행 시에는 상기 스티어링 휠의 조작력이 가벼운 것이 좋으나 고속주행 시에는 상기 스티어링 휠이 가벼우면 자동차가 약간의 요동에도 자동차의 조향이 민감하게 영향을 주어 고속 주행성을 떨어뜨리게 하는 문제점이 있다. 그래서 저속에서는 가볍고 고속으로 올라가면서 무거워지는 조향장치를 개발하여 장착하고 있다.In addition, the steering device of the vehicle may have a light operating force of the steering wheel when parking or driving at a low speed. However, when the steering wheel is light during high speed driving, the steering of the vehicle may be sensitively affected by slight fluctuations, resulting in deterioration of high speed driving performance. There is a problem that causes it. Therefore, at low speeds, lighter and higher speed steering gears are developed and installed.

그러므로 상기 조향장치의 조건은 스티어링 휠의 조작력이 적절해야 하고, 바퀴의 조향각도가 적절해야 하며, 고속에서 안전성이 우수해야 하고 운전자의 의지에 따라 조종이 확실히 되어야 한다. 또한, 선회 시 저항이 적고 선회 후에 복원성이 있어야 하며, 노면의 충격이 스티어링 휠에 전달되지 않아야 하고, 좁은 장소에서도 방향전환을 할 수 있도록 회전반경이 작아야 한다.Therefore, the conditions of the steering apparatus should be appropriate steering force of the steering wheel, proper steering angle of the wheel, excellent safety at high speed, and steering must be ensured at the driver's will. In addition, when turning, there should be low resistance, resilience after turning, the impact of the road should not be transmitted to the steering wheel, and the turning radius should be small so that the direction can be changed even in a narrow place.

도 1은 종래의 MR센서를 이용한 절대각을 측정하는 조향각 감지장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a steering angle detection device for measuring the absolute angle using a conventional MR sensor.

절대각이란 스티어링 휠의 실제 회전각(약 -780도~780도)이고, 상대각이란 스티어링 휠의 이전 위치 대비 현재의 위치까지 회전한 각도를 의미한다.The absolute angle is the actual rotation angle of the steering wheel (about -780 degrees to 780 degrees), and the relative angle is the angle rotated from the previous position of the steering wheel to the current position.

상기 절대각을 측정하기 위한 장치로 조향각 감지장치(1)는 메인기어(10), 제1 서브기어(20), 제2 서브기어(22)와 두 개의 자석(26), 두 개의 자기저항센서(MR센서: Magneto-Resistive Sensor, 24)가 사용된다. 상기 절대각의 측정은 상기 각각의 서브기어(20, 22)에 장착된 자석(26)의 회전 각도를 상기 MR센서(24)가 감지하여 차량의 스티어링 휠 각도와 각속도를 감지함으로써 이루어진다.As a device for measuring the absolute angle, the steering angle detecting device 1 includes a main gear 10, a first sub gear 20, a second sub gear 22, two magnets 26, and two magnetoresistive sensors. (MR sensor: Magneto-Resistive Sensor, 24) is used. The absolute angle is measured by the MR sensor 24 detecting the rotation angle of the magnet 26 mounted on each of the subgear 20 and 22 to detect the steering wheel angle and the angular velocity of the vehicle.

상기 절대각을 측정하는 조향각 감지장치(1)는 상기 스티어링 휠(미도시)에 메인기어(10)가 연결되어 있고, 상기 메인기어(10)에는 두 개의 서브기어(20, 22)가 연결되어 있으며, 상기 각 서브기어(20, 22)의 중심에는 자석(26)이 장착되어 있다. 그리고 상기 자석(26)의 바로 아래에는 MR센서(24)가 장착되어 있어서 상기 MR센서(24)는 각각의 서브기어(20, 22) 회전각을 감지한다. 상기와 같이 두 개의 서브기어(20, 22) 회전각의 차이를 이용하여 상기 스티어링 휠의 절대각을 계산하게 된다.In the steering angle detecting device 1 for measuring the absolute angle, a main gear 10 is connected to the steering wheel (not shown), and two sub gears 20 and 22 are connected to the main gear 10. The magnet 26 is mounted at the center of each of the subgear 20 and 22. In addition, an MR sensor 24 is mounted directly under the magnet 26 so that the MR sensor 24 detects rotation angles of the respective subgear 20 and 22. As described above, the absolute angle of the steering wheel is calculated using the difference between the rotation angles of the two subgear 20 and 22.

종래의 MR센서는 0.1도 단위로 각을 측정할 수 있기 때문에 정밀도가 높은 반면에 단가가 높다는 단점이 있다. 그러나 상기와 같은 시스템의 경우 두 개의 서브기어(20, 22)의 회전을 감지하기 위해 상기 MR센서도 두 개가 사용되기 때문에 그만큼의 제조단가가 상승하게 된다는 문제가 있다.The conventional MR sensor has a disadvantage in that the unit price is high while the precision is high because the angle can be measured in units of 0.1 degrees. However, in the case of such a system, since two MR sensors are also used to detect rotation of two subgear 20 and 22, a manufacturing cost increases.

또한, 메인기어, 제1, 제2 서브기어 등 상기 시스템에 사용되는 기어는 세 개가 사용되는데, 상기 세 개의 기어가 맞물려 서로 상호 마찰이 일어나므로 기어의 조기 마모가 발생할 우려가 있고, 작동 시에도 노이즈가 크게 발생한다는 문제가 있다.In addition, three gears used in the system, such as the main gear, the first and the second sub-gear, are used. Since the three gears are engaged with each other and mutual friction occurs, there is a risk of premature wear of the gears. There is a problem that a large noise occurs.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 스티어링 휠의 절대각을 측정하는 조향각 감지장치의 제조단가를 낮추고 상기 조향센서에 사용되는 기어의 수를 줄임으로써 제조 단가를 낮추고 상기 기어 간의 마찰과 노이즈를 줄이는 조향각 감지장치를 제공하고 본 발명의 상기 조향각 감지장치를 이용한 절대각을 측정하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve this problem, the manufacturing cost of the steering angle sensing device for measuring the absolute angle of the steering wheel and the manufacturing cost by reducing the number of gears used in the steering sensor lowers the friction between the gears An object of the present invention is to provide a steering angle sensing device for reducing noise and noise and to measure an absolute angle using the steering angle sensing device of the present invention.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 회로기판, 외측부에 슬릿 홀이 형성되고, 스티어링 휠 축에 고정되어 회전하는 메인기어, 상기 슬릿 홀의 상부에 위치하는 발광체, 상기 슬릿 홀의 하부에 위치하는 포토센서, 상기 메인기어의 하 부 일측에 연결되어 상기 회로기판의 상부에 위치하는 서브기어, 상기 서브기어의 하부에 위치하고 상기 회로기판에 장착된 자기저항센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향각 감지장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a circuit board, a slit hole is formed in the outer portion, the main gear is fixed to the steering wheel shaft to rotate, the light emitting body located in the upper portion of the slit hole, the photosensor located in the lower portion of the slit hole And a sub-gear connected to a lower side of the main gear and positioned above the circuit board, and a magnetoresistive sensor positioned below the sub-gear and mounted to the circuit board. do.

그리고 상기 슬릿 홀은 상기 메인기어의 외측부에 180°위치마다 형성되고 상기 서브기어는 중심에 자석을 포함하며 상기 메인기어와 서브기어의 기어비는 2 대 1인 것을 특징으로 하고 상기 발광체는 발광다이오드를 사용하는 것을 특징으로 하는 조향각 감지장치를 제공한다.And the slit hole is formed at an outer portion of the main gear at every 180 ° position, and the subgear includes a magnet at the center thereof, and the gear ratio of the main gear and the subgear is 2 to 1, and the light emitter is a light emitting diode. It provides a steering angle detection device characterized in that it is used.

또한, 두 개의 슬릿 홀이 180°각도를 이루도록 형성되고 스티어링 휠과 일체되어 회전하는 메인기어와, 상기 메인기어와의 기어비가 2 대 1인 서브기어를 포함하는 조향각 감지장치를 마련하는 1단계, 현재 스티어링 휠의 각도를 초기각도로 설정하는 제 2단계, 서브기어 회전방향을 판단하는 제 3단계, 발광체 빛이 슬릿 홀을 통과하는지 여부를 판단하는 제 4단계, 상기 제 3단계에서 서브기어 회전방향은 시계 반대방향으로 회전하고 상기 제 4단계에서 상기 빛이 슬릿 홀을 통과하는 경우에, 상기 스티어링 휠 절대각은 [식 1]에 의해 계산되고, 상기 제 3단계에서 서브기어 회전방향은 시계 반대방향으로 회전하고 상기 제 4단계에서 상기 빛이 슬릿 홀을 통과하지 못하는 경우에, 상기 스티어링 휠 절대각은 [식 2]에 의해 계산되며, 상기 제 3단계에서 서브기어 회전방향은 시계 방향으로 회전하고 상기 제 4단계에서 상기 빛이 슬릿 홀을 통과하는 경우에, 상기 스티어링 휠 절대각은 [식 3]에 의해 계산되고, 상기 제 3단계에서 서브기어 회전방향은 시계 방향으로 회전하고 상기 제 4단계에서 상기 빛이 슬릿 홀을 통과하지 못하는 경우에, 상기 스티어 링 휠 절대각은 [식 4]에 의해 계산되는 제 5단계, 상기 스티어링 휠의 회전방향이 변경되는지 판단하는 제 6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향각 감지장치를 이용한 절대각 측정 방법.In addition, in the first step of providing a steering angle sensing device comprising a main gear is formed so that the two slit holes at an angle of 180 ° and integrally rotated with the steering wheel, and a sub gear having a gear ratio of 2 to 1 with the main gear, A second step of setting the current steering wheel angle as an initial angle, a third step of determining the sub-gear rotation direction, a fourth step of determining whether the light of the illuminator passes through the slit hole, and a rotation of the sub-gear in the third step When the direction rotates counterclockwise and the light passes through the slit hole in the fourth step, the absolute angle of the steering wheel is calculated by [Equation 1], and in the third step, the subgear rotation direction is clockwise. When the light rotates in the opposite direction and the light does not pass through the slit hole in the fourth step, the absolute angle of the steering wheel is calculated by [Equation 2], and in the third step, the sub When the gear rotation direction rotates clockwise and the light passes through the slit hole in the fourth step, the absolute angle of the steering wheel is calculated by [Equation 3], and in the third step, the sub gear rotation direction is If the light rotates clockwise and the light does not pass through the slit hole in the fourth step, the steering wheel absolute angle is the fifth step calculated by Equation 4, whether the rotation direction of the steering wheel is changed. Absolute angle measurement method using a steering angle detection device comprising a sixth step of determining.

[식 1][Equation 1]

Figure 112007060479085-pat00001
Figure 112007060479085-pat00001

[식 2][Equation 2]

Figure 112007060479085-pat00002
Figure 112007060479085-pat00002

[식 3][Equation 3]

Figure 112007060479085-pat00003
Figure 112007060479085-pat00003

[식 4][Equation 4]

Figure 112007060479085-pat00004
Figure 112007060479085-pat00004

또한, 상기 제 3단계와 제 4단계 사이에 상기 스티어링 휠의 절대각을 출력 요청 여부를 판단하는 단계를 더 포함하여 절대각 출력요청이 있는 경우에는 상기발광체 빛의 슬릿 홀 통과여부를 판단하는 제 4단계로 넘어가고, 절대각 출력요청이 없는 경우에는 상기 서브기어의 회전방향이 변경되었는지 판단하는 제 6단계로 넘어가는 것을 특징으로 하는 조향각 감지장치를 이용한 절대각 측정 방법을 제공 한다.The method may further include determining whether to request the output of the absolute angle of the steering wheel between the third and fourth steps. In step 4, if there is no absolute angle output request, the method provides a method for measuring the absolute angle using a steering angle sensing device, characterized in that the method proceeds to a sixth step of determining whether the rotation direction of the subgear has changed.

제 6단계에서, 상기 서브기어의 회전방향이 변경되면 상기 제 2단계에서 제 5단계의 과정을 반복하고, 상기 서브기어의 회전방향 변경이 없는 경우 상기 제 3단계에서 제 5단계의 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 조향각 감지장치를 이용한 절대각 측정 방법을 제공한다.In a sixth step, if the rotation direction of the subgear is changed, the process of the fifth step is repeated in the second step, and if there is no change in the rotation direction of the subgear, the process of the third step and the fifth step is repeated. It provides an absolute angle measuring method using a steering angle sensor, characterized in that.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고가의 MR센서는 하나만을 사용하고 저가의 발광체와 포토센서를 이용하여 조향각 감지장치를 구성하고 상기 조향각 감지장치를 이용하여 절대각을 측정함으로써 원가절감의 효과가 있다. 그리고 상기 조향각 감지장치 내에 사용되는 기어의 수를 두 개로 함으로써 원가를 절감하고 기어 간의 마찰에 의해서 발생하는 노이즈를 줄이는 효과가 있을 뿐 아니라, 두 개의 기어만을 사용하기 때문에 마찰에 의한 기어 마모문제도 개선되어 상기 조향각 감지장치의 내구성이 향상되는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, an expensive MR sensor is used and a low-cost emitter and a photo sensor are used to construct a steering angle sensing device, and the absolute angle is measured using the steering angle sensing device. There is. In addition, the number of gears used in the steering angle sensing device is reduced to two to reduce costs and to reduce noise generated by friction between the gears. In addition, since only two gears are used, the wear of the gears due to friction is also improved. The durability of the steering angle detection device is improved.

이하, 본 발명의 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 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 종래의 포토센서를 이용한 상대각을 측정하는 조향각 감지장치를 도시한 도면이다2 is a view showing a steering angle detection device for measuring a relative angle using a conventional photosensor.

상기 상대각을 측정하기 위한 조향각 감지장치(3)는 스티어링 휠과 중심 회전체(40)가 연결되어 있고, 상기 중심 회전체(40)의 외곽부에는 슬릿 홀(Slit hole, 12)과 톱니가 형성되어 있다. 포토센서(18)와 발광 다이오드(16)는 각각 세 개씩이 IC 스토퍼(32)에 장착되고 상기 중심회전체(40)의 외곽부는 발광 다이오드(16)와 포토센서(18) 사이를 회전하게 된다.The steering angle sensing device 3 for measuring the relative angle is connected to the steering wheel and the center rotor 40, the slit hole (12) and the teeth in the outer portion of the center rotor 40 Formed. Three photosensors 18 and three light emitting diodes 16 are mounted on the IC stopper 32, and the outer portion of the center rotor 40 rotates between the light emitting diodes 16 and the photosensors 18. .

상기 상대각 측정원리는 상기 발광 다이오드(16)에서 빛이 발생하면 상기 빛은 상기 중심회전체(40)의 회전에 따라 외곽부의 상기 슬릿 홀(12)과 톱니 형상에 의해 상기 포토센서(18)에 빛이 전달되거나 차단되고, 상기 빛의 전달 또는 차단을 상기 포토센서(18)가 감지하여 상기 스티어링 휠의 상대각을 감지한다. 이때, 상기 상대각을 측정하는 조향각 감지장치(3)의 경우에는 저렴한 발광 다이오드(16)와 포토센서(18)를 각각 세 개만을 사용하여 각도를 감지하기 때문에 저렴하고 노이즈 성능이 우수한 장점이 있다.The relative angle measuring principle is that when light is generated from the light emitting diodes 16, the light is formed by the slit hole 12 and the sawtooth shape of the outer portion according to the rotation of the center rotor 40. The light is transmitted or blocked, and the photosensor 18 detects the transmission or blocking of the light to detect a relative angle of the steering wheel. At this time, the steering angle sensing device 3 for measuring the relative angle has an advantage of low noise and excellent noise performance since only three light emitting diodes 16 and three photosensors 18 are used to sense the angle. .

그러므로 본 발명에서는 종래의 상대각 측정 방법 및 장치와 절대각 측정 방법 및 장치를 이용하여 스티어링 휠의 절대각을 측정하는 조향각 감지장치와 상기 조향각 감지장치를 이용하여 상기 절대각을 측정하는 방법을 제시한다.Therefore, the present invention proposes a steering angle sensing device for measuring the absolute angle of the steering wheel using a conventional relative angle measuring method and device and an absolute angle measuring method and device, and a method for measuring the absolute angle using the steering angle detecting device. do.

도 3은 본 발명의 일실시예로 스티어링 휠의 절대각을 측정하는 조향각 감지 장치의 구성을 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing the configuration of a steering angle detection device for measuring the absolute angle of the steering wheel in an embodiment of the present invention.

조향각 감지장치(100)는 각각 하나의 메인기어(110)와 서브기어(120)로 구성되고, 상기 메인기어(110)에는 중앙에 스티어링 휠 통과 홀(114)이 형성되어 스티어링 휠(미도시)이 상기 스티어링 휠 통과 홀(114)을 통과하여 상기 메인기어(110)에 고정되며, 상기 서브기어(120) 내에는 자석(122)이 장착된다. 상기 자석(122) 하단에는 회로기판(PCB, 130)에 장착된 MR센서(124)가 위치하여 상기 서브기어(120)의 회전각을 측정한다.The steering angle sensing device 100 is composed of one main gear 110 and a sub gear 120, respectively, and a steering wheel passage hole 114 is formed at the center of the main gear 110, so that a steering wheel (not shown) is provided. The steering wheel passes through the hole 114 and is fixed to the main gear 110, the magnet 122 is mounted in the subgear 120. An MR sensor 124 mounted on a circuit board (PCB) 130 is positioned below the magnet 122 to measure a rotation angle of the subgear 120.

그리고 상기 메인기어(110)에는 180°마다 슬릿 홀(112)이 형성되어 있으며, 상기 메인기어(110)의 상기 슬릿 홀(112) 상부에는 하나의 발광체(116)가 위치하고, 상기 메인기어(110)의 상기 슬릿 홀(112) 하부에는 하나의 포토센서(118)가 위치하여 상기 포토센서(118)는 상기 발광체(116)에서 나오는 빛을 감지한다. 상기 빛은 상기 메인기어(110)에 형성된 슬릿 홀(112)을 통과하는데, 상기 슬릿 홀(112)을 통과한 빛은 상기 포토센서(118)가 감지한다.In addition, a slit hole 112 is formed at every 180 ° in the main gear 110, and one light emitter 116 is positioned at an upper portion of the slit hole 112 of the main gear 110, and the main gear 110 is disposed. One photo sensor 118 is positioned below the slit hole 112 so that the photo sensor 118 detects light emitted from the light emitter 116. The light passes through the slit hole 112 formed in the main gear 110, and the light passing through the slit hole 112 is detected by the photosensor 118.

상기 메인기어(110)는 스티어링 휠과 직접 연결되어 고정되므로 상기 스티어링 휠의 회전각과 상기 메인기어(110)의 회전각은 동일하다. 그리고 상기 메인기어(110)의 외측부에는 180°마다 슬릿 홀(112)이 형성되어 있는데, 상기 메인기어(110)의 외측부 일부분을 기준으로 반대편인 180°위치에 하나의 슬릿 홀(112)이 형성되고, 상기 기준이 되는 상기 메인기어(110)의 외측부 일부분의 위치인 360°위치에 또 하나의 슬릿 홀(112)이 형성된다. 상기 슬릿 홀(112)가 상기 메인기어(110)에 형성되어 있는 것은 상기 스티어링 휠이 시계방향으로 회전하는지, 아니 면 시계 반대방향으로 회전하는지를 판단하기 위함이다.Since the main gear 110 is directly connected to and fixed to the steering wheel, the rotation angle of the steering wheel and the rotation angle of the main gear 110 are the same. In addition, a slit hole 112 is formed at an outer side of the main gear 110 every 180 °, and one slit hole 112 is formed at a 180 ° position opposite to a portion of the outer side of the main gear 110. In addition, another slit hole 112 is formed at a 360 ° position, which is a position of a portion of the outer portion of the main gear 110 as the reference. The slit hole 112 is formed in the main gear 110 to determine whether the steering wheel rotates clockwise or counterclockwise.

또한, 상기 슬릿 홀(112)의 하단에 위치한 상기 포토센서(118)는 PCB(130)에 연결되어 상기 슬릿 홀(112)을 통과한 상기 발광체(116)에서 발생한 빛을 감지하여 상기 메인기어(110)가 회전할 때, 180°단위로 상기 슬릿 홀(112)이 몇 번을 지나갔는지 감지한다.In addition, the photosensor 118 located at the bottom of the slit hole 112 is connected to the PCB 130 to sense the light generated from the light emitting body 116 passed through the slit hole 112 to the main gear ( When the 110 rotates, it detects how many times the slit hole 112 has passed in units of 180 °.

그리고 서브기어(120)는 상기 메인기어(110)와 서로 맞물려 연결되어 회전을 하고, 상기 메인기어(110)와 서브기어(120)는 2 대 1의 기어비를 갖는다. 상기 서브기어(120)의 중심에는 자석(122)이 장착되어 있으며 상기 자석(122)의 하단에는 MR센서(124)가 PCB(130)에 장착되어 있어서 상기 서브기어(120)의 회전에 따른 상기 자석(122)의 자장 변화를 감지하여 상기 서브기어(120)의 절대 각도를 감지하게 된다.In addition, the subgear 120 is connected to the main gear 110 is connected to each other to rotate, and the main gear 110 and the subgear 120 has a gear ratio of 2: 1. A magnet 122 is mounted at the center of the subgear 120, and an MR sensor 124 is mounted on the PCB 130 at the lower end of the magnet 122 so that the sub-gear 120 is rotated. The magnetic angle of the magnet 122 is sensed to sense the absolute angle of the subgear 120.

즉, 상기 메인기어(110)와 서브기어(120)의 기어비가 2 대 1이므로 상기 서브기어(120)가 한 바퀴를 회전할 때, 상기 메인기어(110)는 반 바퀴를 회전하므로 상기 서브기어(120)에 설치된 상기 MR센서(124)는 상기 서브기어(120)의 회전을 감지하는 것으로 상기 메인기어(110)의 회전을 감지할 수 있다. 상기 MR센서(124)는 0°부터 180°까지의 각을 0.1°간격으로 측정할 수 있기 때문이다.That is, since the gear ratio of the main gear 110 and the sub-gear 120 is 2 to 1, when the sub-gear 120 rotates one wheel, the main gear 110 rotates half a wheel, so the sub-gear The MR sensor 124 installed at 120 may detect the rotation of the subgear 120 to detect the rotation of the main gear 110. This is because the MR sensor 124 can measure the angle from 0 ° to 180 ° at 0.1 ° intervals.

이때, 상기 발광체(116)는 일반적으로 전력 효율이 좋은 발광 다이오드를 사용하는 것이 일반적이다.In this case, the light emitter 116 generally uses a light emitting diode having good power efficiency.

그러므로 상기와 같이 본 발명의 조향각 감지장치(100)에는 메인기어(110)와 서브기어(120)가 각각 하나씩만 사용되어 상기 스티어링 휠의 절대각을 측정할 수 있으므로 종래 세 개의 기어를 사용하던 것에 비하여 사용되는 기어의 수를 줄임으로써 상기 기어 간의 마찰로 인해 발생하는 노이즈 문제와 기어의 마모 문제가 개선될 수 있을 뿐 아니라 원가가 절감된다는 장점이 있다.Therefore, as described above, since only one main gear 110 and one sub-gear 120 are used in the steering angle detecting apparatus 100 of the present invention, the absolute angle of the steering wheel can be measured. By reducing the number of gears used, the noise and gear wear problems caused by the friction between the gears can be improved and the cost can be reduced.

또한, 고가의 MR센서(124)의 수를 줄여 종래 상기 스티어링 휠의 상대각을 측정하기 위해 사용되었던 저가의 발광체(116)와 포토센서(118)를 이용하여 상기 스티어링 휠의 절대각을 측정함으로써 상기 조향각 감지장치(100)의 원가가 절감될 수 있다는 장점이 있다.In addition, by reducing the number of expensive MR sensor 124 by measuring the absolute angle of the steering wheel using a low-cost light emitting body 116 and a photo sensor 118 that was conventionally used to measure the relative angle of the steering wheel. There is an advantage that the cost of the steering angle detection device 100 can be reduced.

도 4는 조향각 감지장치를 이용한 스티어링 휠의 절대각을 측정하는 방법을 도시한 플로우차트이다.4 is a flowchart illustrating a method of measuring an absolute angle of a steering wheel using a steering angle sensing device.

도 3에 도시된 바와 같이 구성된 조향각 감지장치(100)를 이용한 상기 스티어링 휠의 절대각 측정 방법은 상기 스티어링 휠이 시계방향으로 회전하면 초기 스티어링 휠의 각도에 상기 시계방향으로 회전한 각을 더하고, 상기 스티어링 휠이 시계 반대방향으로 회전하면 초기 스티어링 휠의 각도에 상기 시계 반대방향으로 회전한 각을 뺌으로써 상기 스티어링 휠의 절대각을 측정한다.Absolute angle measuring method of the steering wheel using the steering angle sensor 100 configured as shown in Figure 3 when the steering wheel rotates clockwise to add the angle rotated in the clockwise direction to the initial steering wheel angle, When the steering wheel rotates counterclockwise, the absolute angle of the steering wheel is measured by subtracting the angle rotated counterclockwise from the initial steering wheel angle.

또한, 상기 스티어링 휠이 회전하는 방향이 시계방향에서 시계 반대방향으로 방향이 바뀌거나 시계 반대방향에서 시계방향으로 방향이 바뀌는 경우에는 방향이 바뀌는 시점의 각도를 초기 스티어링 휠의 각도로 설정하고 시계방향으로 회전하면 상기 초기 스티어링 휠의 각도에 상기 시계방향으로 회전한 각도만큼을 더하고, 시계 반대방향으로 회전하면 상기 초기 스티어링 휠의 각도에 상기 시계 반대방향으로 회전한 각도만큼을 빼어서 상기 스티어링 휠의 절대각을 측정한다.In addition, when the direction in which the steering wheel is rotated is changed from clockwise to counterclockwise or counterclockwise to clockwise, the angle at which the direction is changed is set to the angle of the initial steering wheel and clockwise. When rotating in the direction of the steering wheel is added to the angle of the initial steering wheel by the clockwise rotation, and when rotating counterclockwise subtracted by the counterclockwise rotation angle of the initial steering wheel by Measure the absolute angle.

즉, 조향각 감지장치(100)에 전원이 인가(S410)되고 스티어링 휠의 초기 각도는 현재의 스티어링의 회전각으로 설정(S420)된다. 그리고 상기 서브기어(120)의 회전 방향은 시계 반대방향인지 확인(S430)되어 상기 스티어링 휠의 절대각 출력 요청이 이루어지는지 판단(S440)된다. EPS(Electronic Power Steering: 전자제어 동력 조향장치)시스템은 10ms마다 출력된 상기 절대각을 전달받는다. 그러므로 상기 절대각을 매 순간마다 출력할 필요 없이 상기 EPS 시스템에 상기 절대각을 전달할 경우에만 상기 절대각을 출력하면 된다.That is, the power is applied to the steering angle detection apparatus 100 (S410) and the initial angle of the steering wheel is set to the rotation angle of the current steering (S420). In addition, it is determined whether the rotation direction of the subgear 120 is counterclockwise (S430), and it is determined whether an absolute angle output request of the steering wheel is made (S440). EPS (Electronic Power Steering) system receives the absolute angle output every 10ms. Therefore, the absolute angle needs to be output only when the absolute angle is transmitted to the EPS system without outputting the absolute angle every moment.

이때, 상기 스티어링 휠 절대각의 출력이 요청되면 상기 발광체(116)에서 나온 빛은 상기 메인기어(110)에 형성된 슬릿 홀(112)에 통과되었는지 판단(S450)되어 상기 스티어링 휠의 절대각이 출력(S460)되고 상기 스티어링 휠의 회전 방향이 변경되었는지 판단(S470)된다. 그리고 상기 스티어링 휠 절대각의 출력이 요청되지 않으면 상기 스티어링 휠의 회전 방향이 변경되었는지 판단(S470)된다.In this case, when the output of the steering wheel absolute angle is requested, it is determined whether the light from the light emitter 116 passes through the slit hole 112 formed in the main gear 110 (S450), and the absolute angle of the steering wheel is output. In operation S460, it is determined whether the rotation direction of the steering wheel is changed in operation S470. When the output of the steering wheel absolute angle is not requested, it is determined whether the rotation direction of the steering wheel is changed (S470).

한편, 상기 스티어링 휠의 회전 방향이 변경되는 경우에는 변경된 상기 스티어링 휠의 회전각은 다시 상기 스티어링 휠의 초기각도로 설정(S420)되고, 상기 스티어링 휠의 회전 방향이 변경되지 않은 경우에는 상기 스티어링 휠 절대각의 출력이 요청되는지 판단(S440)된다.On the other hand, when the rotation direction of the steering wheel is changed, the changed rotation angle of the steering wheel is set to the initial angle of the steering wheel again (S420), and when the rotation direction of the steering wheel is not changed, the steering wheel It is determined whether the output of the absolute angle is requested (S440).

이때, 상기 서브기어(120)의 회전방향의 확인(S430)과 상기 발광체(116)의 빛은 상기 슬릿 홀(112)에 통과되는 지의 여부(S450)에 따라서 출력되는 상기 스티어링 휠의 절대각(S460)이 계산되는 방법이 달라진다.At this time, the absolute angle of the steering wheel output according to whether the (S430) of the rotation direction of the subgear 120 and the light of the light emitter 116 is passed through the slit hole (112) (S450) The way in which S460) is calculated varies.

도 5는 본 발명의 일 실시예로 출력되는 스티어링 휠의 절대각을 계산하는 과정을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a process of calculating an absolute angle of a steering wheel output according to an embodiment of the present invention.

일예로, 상기 서브기어(120)의 회전방향은 시계 반대방향으로 회전되고 상기 발광체(116)의 빛은 상기 슬릿 홀(112)에 통과되는 경우에 출력되는 상기 스티어링 휠의 절대각은,For example, the rotation direction of the subgear 120 is rotated counterclockwise, and the absolute angle of the steering wheel output when the light of the light emitter 116 passes through the slit hole 112,

Figure 112007060479085-pat00005
Figure 112007060479085-pat00005

으로 계산(S464)되는데, 상기 계산된 경우를 이용하여 계산 과정을 설명하고자 한다.It is calculated as (S464), it will be described the calculation process using the calculated case.

도 5의 (a)와 같이 메인기어(110)의 절대각 0°는 포토센서(118)의 위치에 슬릿 홀(112)이 위치한 상태로 설정되고 이때의 상기 서브기어(120)의 절대각 0°는 상기 메인기어(110)와 서브기어(120)의 접점으로 설정된다. 도 5의 (b)와 같이 상기 스티어링 휠이 시계방향으로 45°회전한 상태를 초기각도로 설정하고, 최종 상기 스티어링 휠의 절대각도가 225°가 되는 경우를 이용하여 설명하면, 출력되는 스티어링 휠의 절대각도 계산식에서 첫 번째 항에 해당하는 것은 상기 스티어링 휠의 초기각도로 설정된 45°가 된다.As shown in FIG. 5A, an absolute angle of 0 ° of the main gear 110 is set in a state where the slit hole 112 is located at the position of the photosensor 118, and an absolute angle of the subgear 120 at this time is 0. ° is set to the contact of the main gear 110 and the sub-gear 120. When the steering wheel is rotated 45 ° clockwise as shown in FIG. 5 (b) as an initial angle, and the absolute angle of the final steering wheel is 225 °, the steering wheel is output. The first term in the absolute angle equation is 45 ° set as the initial angle of the steering wheel.

그리고 두 번째 항은 최초 슬릿 홀(112)이 발광체(116)의 광경로에 이를 때까지 상기 서브기어(120)가 시계반대방향으로 회전한 각도의 크기가 이용되는데, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 초기 원점이 135°회전하는 순간이고, 이때, 상기 메인기어(110)와 서브기어(120)의 기어비가 2 대 1이므로 상기 서브기어(120)는 270°만큼 더 회전하여 그때의 상기 서브기어(120)의 절대각은 -360°가 되어 0°가 된다.In the second term, the angle of the sub-gear 120 rotated counterclockwise until the first slit hole 112 reaches the optical path of the light emitter 116 is used. As shown, the initial origin is a moment of rotation of 135 °, at this time, since the gear ratio of the main gear 110 and the sub gear 120 is 2 to 1, the sub gear 120 is further rotated by 270 ° The absolute angle of the subgear 120 is -360 ° and becomes 0 °.

또한, 세 번째 항은 상기 메인기어(110)가 도 5의 (b)에서 45°만큼 더 회전한 상태를 도시한 도 5의 (c)에서와 같이, 이때 상기 서브기어(120)는 90°만큼 더 회전하므로 상기 서브기어(120)의 절대각은 -90°가 되어 270°가 된다.In addition, the third term is as shown in (c) of FIG. 5, which shows the state in which the main gear 110 is further rotated by 45 degrees in FIG. 5 (b), wherein the sub gear 120 is 90 degrees As it rotates further, the absolute angle of the subgear 120 becomes -90 ° to 270 °.

한편, 네 번재 항은 상기 메인기어(110)가 180°만큼씩 몇 번을 회전하는지에 대한 항이므로 지금의 예에서는 소거된다.On the other hand, since the fourth term is a term for how many times the main gear 110 rotates by 180 °, it is eliminated in the present example.

즉, 위의 예를 정리하여 보면, 45°로 설정된 초기각도에서 180°만큼 더 회전한 상기 스티어링 휠의 절대각도는,That is, looking at the above example, the absolute angle of the steering wheel rotated 180 degrees further from the initial angle set to 45 °,

Figure 112007060479085-pat00006
Figure 112007060479085-pat00006

와 같이 계산된다.Is calculated as

상기와 같은 방법으로 계산되는 다른 경우에 대한 계산 방법은 다음과 같다.The calculation method for another case calculated by the above method is as follows.

상기 서브기어(120)의 회전방향은 시계 반대방향으로 회전되고 상기 발광체(116)의 빛은 상기 슬릿 홀(112)에 통과되지 않은 경우에 출력되는 상기 스티어링 휠의 절대각은,The rotation direction of the subgear 120 is rotated counterclockwise and the absolute angle of the steering wheel output when the light of the light emitter 116 is not passed through the slit hole 112,

Figure 112007060479085-pat00007
Figure 112007060479085-pat00007

으로 계산(S462)되고, 상기 서브기어(120)의 회전방향은 시계 방향으로 회전되고 상기 발광체(116)의 빛은 상기 슬릿 홀(112)에 통과되는 경우에 출력되는 상기 스티어링 휠의 절대각은,In operation S462, the rotation direction of the subgear 120 is rotated in a clockwise direction, and the absolute angle of the steering wheel output when the light of the light emitter 116 passes through the slit hole 112 is ,

Figure 112007060479085-pat00008
Figure 112007060479085-pat00008

으로 계산(S466)되며, 상기 서브기어(120)의 회전방향은 시계 방향으로 회전되고 상기 발광체(116)의 빛은 상기 슬릿 홀(112)에 통과되지 않는 경우에 출력되는 상기 스티어링 휠의 절대각은,It is calculated (S466), the rotation direction of the subgear 120 is rotated in the clockwise direction and the absolute angle of the steering wheel output when the light of the light emitting unit 116 does not pass through the slit hole 112. silver,

Figure 112007060479085-pat00009
Figure 112007060479085-pat00009

으로 계산(S468)된다.It is calculated (S468).

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 종래의 MR센서를 이용한 절대각을 측정하는 조향각 감지장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a steering angle detection device for measuring the absolute angle using a conventional MR sensor.

도 2는 종래의 포토센서를 이용한 상대각을 측정하는 조향각 감지장치를 도시한 도면이다.2 is a view showing a steering angle detection device for measuring a relative angle using a conventional photosensor.

도 3은 본 발명의 일실시예로 스티어링 휠의 절대각을 측정하는 조향각 감지장치의 구성을 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing the configuration of a steering angle detection device for measuring the absolute angle of the steering wheel in one embodiment of the present invention.

도 4는 조향각 감지장치를 이용한 스티어링 휠의 절대각을 측정하는 방법을 도시한 플로우차트이다.4 is a flowchart illustrating a method of measuring an absolute angle of a steering wheel using a steering angle sensing device.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 조향각 감지장치 110: 메인기어100: steering angle detection device 110: main gear

112: 슬릿 홀 114: 스티어링 휠 통과 홀112: slit hole 114: steering wheel passage hole

116: 발광체 118: 포토센서116: light emitter 118: photosensor

120: 서브기어 122: 자석120: subgear 122: magnet

124: MR센서 130: PCB124: MR sensor 130: PCB

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 두 개의 슬릿 홀이 180°각도를 이루도록 형성되고 스티어링 휠과 일체되어 회전하는 메인기어(110)와, 상기 메인기어(110)와의 기어비가 2 대 1인 서브기어(120)를 포함하는 조향각 감지장치(100)를 마련하는 1단계;Steering angle sensing device including two main slit holes formed at 180 ° angle and integrally rotated with a steering wheel and a subgear 120 having a gear ratio of two to one with the main gear 110. Step 1 to prepare 100; 현재 스티어링 휠의 각도를 초기각도로 설정하는 제 2단계(S420);A second step (S420) of setting an angle of a current steering wheel to an initial angle; 서브기어(120) 회전방향을 판단하는 제 3단계(S430);A third step (S430) of determining a rotation direction of the subgear 120; 발광체(116) 빛이 슬릿 홀(112)을 통과하는지 여부를 판단하는 제 4단계(S450);A fourth step S450 of determining whether the light emitter 116 passes through the slit hole 112; 상기 제 3단계(S430)에서 서브기어(120) 회전방향은 시계 반대방향으로 회전하고 상기 제 4단계(S450)에서 상기 빛이 슬릿 홀(112)을 통과하는 경우에, 상기 스티어링 휠 절대각은 [식 1]에 의해 계산(S464)되고,When the rotation direction of the subgear 120 rotates counterclockwise in the third step S430 and the light passes through the slit hole 112 in the fourth step S450, the absolute angle of the steering wheel is It is calculated by [Equation 1] (S464), 상기 제 3단계(S430)에서 서브기어(120) 회전방향은 시계 반대방향으로 회전하고 상기 제 4단계(S450)에서 상기 빛이 슬릿 홀(112)을 통과하지 못하는 경우에, 상기 스티어링 휠 절대각은 [식 2]에 의해 계산(S462)되며,In the third step S430, when the sub-gear 120 rotates in a counterclockwise direction and the light does not pass through the slit hole 112 in the fourth step S450, the steering wheel absolute angle. Is calculated by [Equation 2] (S462), 상기 제 3단계(S430)에서 서브기어(120) 회전방향은 시계 방향으로 회전하고 상기 제 4단계(S450)에서 상기 빛이 슬릿 홀(112)을 통과하는 경우에, 상기 스티어링 휠 절대각은 [식 3]에 의해 계산(S466)되고,When the rotation direction of the subgear 120 rotates clockwise in the third step S430 and the light passes through the slit hole 112 in the fourth step S450, the absolute angle of the steering wheel is [ Calculated by Equation 3] (S466), 상기 제 3단계(S430)에서 서브기어(120) 회전방향은 시계 방향으로 회전하고 상기 제 4단계(S450)에서 상기 빛이 슬릿 홀(112)을 통과하지 못하는 경우에, 상기 스티어링 휠 절대각은 [식 4]에 의해 계산(S468)되는 제 5단계(S460);When the rotation direction of the subgear 120 rotates clockwise in the third step S430 and the light does not pass through the slit hole 112 in the fourth step S450, the absolute angle of the steering wheel is A fifth step S460 calculated by Equation 4; 상기 스티어링 휠의 회전방향이 변경되는지 판단하는 제 6단계(S470);A sixth step (S470) of determining whether a rotation direction of the steering wheel is changed; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향각 감지장치를 이용한 절대각 측정 방법.Absolute angle measurement method using a steering angle detection device comprising a. [식 1][Equation 1]
Figure 112007060479085-pat00010
Figure 112007060479085-pat00010
 [식 2][Equation 2]
Figure 112007060479085-pat00011
Figure 112007060479085-pat00011
 [식 3][Equation 3]
Figure 112007060479085-pat00012
Figure 112007060479085-pat00012
 [식 4][Equation 4]
Figure 112007060479085-pat00013
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 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제 3단계(S430)와 제 4단계(S450) 사이에 상기 스티어링 휠의 절대각을 출력 요청 여부를 판단하는 단계(S440)를 더 포함하여 절대각 출력요청이 있는 경우에는 상기발광체(116) 빛의 슬릿 홀(112) 통과여부를 판단하는 제 4단계(S450)로 넘어가고, 절대각 출력요청이 없는 경우에는 상기 서브기어(120)의 회전방향이 변경되었는지 판단하는 제 6단계(S460)로 넘어가는 것을 특징으로 하는 조향각 감지장치를 이용한 절대각 측정 방법.Determining whether or not the absolute angle of the steering wheel output request between the third step (S430) and the fourth step (S450) (S440), if there is an absolute angle output request, the light emitter 116 The fourth step (S450) to determine whether the light passes through the slit hole (112), and if there is no absolute angle output request, the sixth step (S460) to determine whether the rotation direction of the subgear 120 is changed. Absolute angle measurement method using a steering angle detection device, characterized in that going to. 제7항에 있어서, 제 6단계(S460)에서,The method of claim 7, wherein in the sixth step (S460), 상기 서브기어(120)의 회전방향이 변경되면 상기 제 2단계(S420)에서 제 5단계(S460)의 과정을 반복하고, 상기 서브기어(120)의 회전방향 변경이 없는 경우 상기 제 3단계(S430)에서 제 5단계(S460)의 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 조향각 감지장치를 이용한 절대각 측정 방법.When the rotation direction of the subgear 120 is changed, the process of the fifth step S460 is repeated in the second step S420, and when there is no change in the rotation direction of the subgear 120, the third step ( Absolute angle measurement method using a steering angle detection device, characterized in that to repeat the process of the fifth step (S460) in (S430).
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