KR100952099B1 - 전자식 브레이크 페달 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 전자식 브레이크 페달에 관한 것으로, 차체에 고정되는 고정체(10)와, 상기 고정체에 회동가능하게 결합되는 페달부(20)와, 상기 고정체에 결합되며 상기 페달부와 접촉하여 페달부의 회전에 따라 답력을 형성하여 페달부에 전달하는 답력형성체(30)를 포함하며, 상기 답력형성체(30)는 봉형의 안착부(40)와, 상기 안착부에 안착되며 동축상에서 겹쳐지는 제1 탄성체(41)와 제2 탄성체(42)와, 상기 제1 탄성체의 상부에 결합되는 상부체(43)를 포함하되, 상기 제1 탄성체의 초기 단부 위치가 상기 제2 탄성체의 초기 단부 위치보다 상부측으로 돌출(H)되도록 형성되어, 상기 페달부의 회전에 따라 상기 상부체가 눌려지면 상기 제1 탄성체에서 우선적으로 답력을 형성하고, 상기 페달부의 회전이 더 진행되면 제1 탄성체와 제2 탄성체가 동시에 협력하여 답력을 형성하도록 구성된다.

브레이크, 페달, 탄성체, 센서.

Description

전자식 브레이크 페달{ELECTRONIC BRAKE PEDAL}

본 발명은 자동차의 전자식 브레이크 페달에 관한 것으로, 운전자의 제동의지에 따른 페달의 답력을 구현하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 페달은 운전자의 제동의지에 따라 밟게 되고, 밟는 정도에 따라 운전자가 인지할 수 있도록 답력을 형성한다. 또한 초기 위치로 이동하여 다음번 운전자의 제동시에 사용될 수 있도록 위치된다.

이러한 답력을 구현하는 장치는 일반적으로 브레이크 페달에 답력 형성장치를 부착하여 브레이크 페달에 직접 답력이 전달되도록 한다. 이러한 답력 형성장치에는 유압을 이용하는 부스터 타입이 있으며, 스프링과 고무를 이용하는 방식이 있다.

유압을 이용하여 답력을 형성하는 방식은 정확한 답력을 형성할 수 있으나 부피가 크고 무겁게 되어 있다. 현재 세계적으로 차량의 경량화가 시도되고 있고, 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차가 개발되고 있는 시점에 크고 무거운 부스터 타입은 적당하지 않다는 문제가 있다.

또한 스프링과 고무를 이용하는 방식은 작고 가벼울 수 있으나 고무의 형상변화가 발생하여 정확한 답력을 형성하기 힘들다는 문제점이 있다. 또한 현재의 추세가 전자화된 자동차 부품을 요구하고 있기 때문에 이러한 방식도 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 이중으로 된 스프링을 장착하여 보다 정확한 답력을 운전자에게 전달하고, 운전자의 제동의지에 따른 페달 입력신호를 3개의 센서를 통해 차량의 ECU(electronic control unit)에 전달하여 오작동 및 미작동을 방지하는 전자식 브레이크 페달을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.
자동차의 전자식 브레이크 페달에 있어서,
차체에 고정되는 고정체(10)와,
상기 고정체에 회동가능하게 결합되는 페달부(20)와,
상기 고정체에 결합되며 상기 페달부와 접촉하여 페달부의 회전에 따라 답력을 형성하여 페달부에 전달하는 답력형성체(30)를 포함하며,
상기 페달부는 운전자가 제동을 원할 때 발로 밟게 되는 누름판(22)과, 상기 누름판(22)에 가해진 가압력을 상기 답력형성체(30)로 전달하는 판형의 가압부(23)를 포함하고,
상기 답력형성체(30)는 실린더와, 봉형의 안착부(40)와, 상기 안착부에 안착되며 동축상에서 겹쳐지는 제1 탄성체(41)와 제2 탄성체(42)와, 상기 제1 탄성체의 상부에 결합되는 상부체(43)를 포함하고,
상기 실린더는 상기 가압부(23)가 삽입되어 상기 상부체에 답력을 직접 전달할 수 있도록 상부에서 측면까지 슬롯(slot)형의 개구가 형성되어 있고,
상기 개구는 상기 안착부의 높이까지만 개방되어 있고,
상기 제1 탄성체의 초기 단부 위치가 상기 제2 탄성체의 초기 단부 위치보다 상부측으로 돌출(H)되도록 형성되어, 상기 페달부의 회전에 따라 상기 상부체가 눌려지면 상기 제1 탄성체에서 우선적으로 답력을 형성하고, 상기 페달부의 회전이 더 진행되면 제1 탄성체와 제2 탄성체가 동시에 협력하여 답력을 형성하는 것이 바랍직하다.

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또한 상기 답력형성체(30)는 상기 안착부의 하부에 위치하는 로드센서(44)를 더 포함하며,

상기 상부체가 페달부의 회전에 의해 눌려지면 발생하는 압력에 의해 상기 안착부가 로드센서를 눌러서, 브레이크 작동 신호를 생성하도록 구성된다.

또한 상기 고정체(10)는 페달부의 회전각 변화를 측정할 수 있는 앵글센서(13)와, 답력형성체의 상부체의 변위를 측정할 수 있는 스트로크센서(12)를 더 포함하여,

상기 페달부의 회전에 의해 답력형성체의 상부체에 변위가 발생하면, 앵글센서에서 페달부의 회전각변화를 측정하고 스트로크센서에서 상부체의 변위를 측정하 여, 브레이크 작동 신호를 생성하도록 구성된다.

또한 상기 브레이크 작동 신호는 상기 로드센서에 의한 신호를 주된 신호로 하여, 상기 앵글센서와 스트로크센서에 의한 신호를 보조 신호로 하여 형성된다.

또한 상기 제1 탄성체(41)와 제2 탄성체(42)는 코일스프링이며,

상기 제2 탄성체의 내경은 상기 제1 탄성체의 외경보다 작지 않도록 형성되어, 상기 제1 탄성체가 상기 제2 탄성체의 내부에서 동축상에 위치하도록 구성된다.

또한 상기 제1 탄성체와 제2 탄성체가 협동하여 답력을 형성할 때의 탄성계수는, 상기 제1 탄성체에서만 우선적으로 답력을 형성할 때의 탄성계수보다 크도록 구성된다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 페달부의 회전에 따라 상부체가 눌려지면 제1 탄성체에서 우선적으로 답력을 형성하고, 페달부의 회전이 더 진행되면 제1 탄성체와 제2 탄성체가 동시에 협력하여 답력을 형성하도록 하여, 브레이크 작동이 정도에 따라 답력 형성이 달라지도록 하였다. 그에 따라 운전자는 보다 정확한 답력을 인지할 수 있으며, 오작동을 방지하는 효과를 가진다.

또한 본 발명은 3개의 센서에 의해 운전자의 브레이크 작동을 측정하게 된다. 그에 따라 단순히 하나의 신호만에 의해 작동을 하게 되면 발생할 수 있는 브레이크의 오작동을 방지할 수 있으며, 운전중에 발생할 수 있는 브레이크 미작동도 3개의 센서에 의해 운전자의 작동을 측정하기 때문에 사전에 방지할 수 있는 효과를 가진다.

이하 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 사시도를, 도 2는 본 발명의 측면도를, 도 3은 본 발명의 답력형성체의 사시도를, 도 4는 본 발명의 답력형성체의 내부 분해 사시도를, 도 5는 본 발명의 답력형성체가 형성하는 답력의 변화 그래프를, 도 6은 본 발명의 브레이크 작동 신호의 형성과 전달과정을 도시한 블럭도를 도시하고 있다.

도 1에 도시되듯이 본 발명의 전자식 브레이크 페달은 고정체(10)와, 페달부(20)와, 답력형성체(30)를 포함하여 구성된다.

고정체(10)는 본 발명의 전자식 브레이크 페달을 차체에 고정되도록 하는 기본적인 구성으로, 브레이크 페달의 회전 기준이 되는 곳이다. 상기 고정체에는 브라켓 상부(11)와 마운팅 플레이트(31)가 결합되어 차체에 결합되도록 되어 있다.

페달부(20)는 상기 고정체의 하부에 회동가능하게 결합되어 있는 구성으로, 도 1과 도 2에 도시되듯이 길게 연장되어 있으며 일단부가 고정체에 회전가능하게 결합된 회전팔(21)과, 상기 회전팔의 끝단부에 결합된 넓은 판형의 누름판(22)으로 구성된다.
상기 페달부는 운전자가 제동을 원할 때 발로 밟게 되는 누름판(22)과, 상기 누름판(22)에 가해진 가압력을 답력형성체(30)로 전달하는 판형의 가압부(23)를 포함한다.

상기 회전팔의 외측면의 일부는 후술할 답력형성체에 접촉하여 압력을 가하는 가압부(23)로 되며, 상기 누름판(22)은 운전자가 제동을 원할 때 발로 밟게 되는 구성이다.

답력형성체(30)는 상기 고정체에 결합되며 상기 페달부와 접촉하여 페달부의 회전에 따라 답력을 형성하여 페달부에 전달하는 구성이다. 상기 답력형성체(30)는 봉형의 안착부(40)와, 상기 안착부에 안착되며 동축상에서 겹쳐지는 제1 탄성체(41)와 제2 탄성체(42)와, 상기 제1 탄성체의 상부에 결합되는 상부체(43)를 포함하여 구성된다.

상기 안착부(40)는 봉형의 구성으로 탄성체들이 안착될 수 있도록 한다. 도 4에 도시되듯이, 상기 안착부는 3개의 부분으로 나뉜다. 각각 원기둥 형상으로 되어 있으며 직경이 각각 다르다. 하부의 원기둥이 직경이 가장 크며, 다음은 중간 부분의 원기둥이 직경이 크며, 상부의 원기둥은 직경이 가장 작다. 상부의 원기둥은 제1 탄성체의 내부에 위치하며, 중간 부분의 원기둥은 제2 탄성체의 내부에 각각 위치한다. 또한 중간부분의 원기둥은 제1 탄성체의 하부를 지지하고 있으며, 하부의 원기둥은 제2 탄성체의 하부를 지지하고 있다.

상기 제1 탄성체(41)와 제2 탄성체(42)는 도 4에 도시되듯이 코일스프링으로 구성된다. 상기 제2 탄성체의 내경은 상기 제1 탄성체의 외경보다 작지 않도록 형성되어, 상기 제1 탄성체가 상기 제2 탄성체의 내부에서 동축상에 위치하도록 구성된다.

도 4에 도시되듯이 상기 제1 탄성체의 초기 단부 위치가 상기 제2 탄성체의 초기 단부 위치보다 상부측으로 돌출(H)되도록 형성되어 있다. 그에 따라 페달부의 회전에 따라 상부체가 눌려지면 상기 제1 탄성체에서 우선적으로 답력을 형성하게 된다. 상기 페달부의 회전이 더 진행되면 제1 탄성체와 제2 탄성체가 동시에 협력하여 답력을 형성한다.

이는 도 5의 변위에 따른 답력 변화 그래프를 보면 알 수 있다. 도 5에서 초기 변위인 10 까지는 제1 탄성체에 의해서만 답력이 형성된다. 그에 따라 답력은 변위당 5씩 증가하여 50의 힘을 발생하였다.

하지만 페달부가 더 회전을 하게 되면 제1 탄성체와 제2 탄성체가 협력하여 답력을 형성하게 된다. 이는 도 5에서 변위 10에서 30까지의 과정에서 그래프의 기울기가 변화된 것을 보면 알 수 있다. 즉, 이 때에는 변위당 12.5식 답력이 증가한다는 것을 알 수 있다. 이는 제1 탄성체와 제2 탄성체의 탄성계수가 합성되어 탄성계수가 증가한 것이다.

따라서, 본 발명에서 상기 제1 탄성체와 제2 탄성체가 협동하여 답력을 형성할 때의 탄성계수는, 상기 제1 탄성체에서만 우선적으로 답력을 형성할 때의 탄성계수보다 크도록 구성된다.

상부체(43)는 원기둥 형상의 구성으로 제1 탄성체의 상부에 얹혀져 있다. 이는 페달부의 회전에 의한 눌림을 탄성체들에게 고르게 전달하기 위하여 탄성체들보다 직경이 크도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 답력 형성체에서 발생한 답력은 상부체를 통해 페달부에 전달되어 운전자가 인지할 수 있게 된다.

한편 상기 답력형성체(30)는 상기 안착부의 하부에 위치하는 로드센서(44)를 더 포함하여 구성된다. 상기 상부체가 페달부의 회전에 의해 눌려지면 압력이 발생한다. 이렇게 발생하는 압력에 의해 상기 안착부가 로드센서를 누르게 되며, 로드 센서는 압력에 따라 변화하는 신호를 발생한다. 이 신호가 ECU로 보내져서 브레이크 작동 신호가 된다.

상기와 같은 답력형성체의 외장은 도 3에 도시되듯이 상부 실린더(32)와 하부 실린더(33)를 포함하고 있다. 상기 2개의 실린더는 내부가 비어 있기 때문에 그 공간에 상기 상부체와 2개의 탄성체가 수용된다. 상기 상부 실린더와 하부 실린더의 결합부에는 평판형의 마운팅플레이트(31)가 형성되어 있다. 답력형성체는 상기 마운팅플레이트(31)에 의해 고정체(10)에 결합되어 고정된다.

상기 상부 실린더(32)는 도 3에 도시되듯이 상부에서 측면까지 형성된 개구가 형성되어 있다. 페달부의 가압부(23)가 개구를 통해 상부체를 누르게 된다. 이때 개구는 상기 안착부의 높이까지만 개방되어 있다. 이는 그 이상 페달부가 진입하게 되면 안착부가 파손되기 때문이다. 그에 따라 페달부의 회전을 제한하기 위한 것이다.
상기 실린더는 상기 가압부(23)가 삽입되어 상기 상부체에 답력을 직접 전달할 수 있도록 상부에서 측면까지 슬롯(slot)형의 개구가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

한편 상기 고정체(10)는 페달부의 회전각 변화를 측정할 수 있는 앵글센서(13)와, 답력형성체의 상부체의 변위를 측정할 수 있는 스트로크센서(12)를 더 포함하고 있다. 이는 도 1과 도 2에 도시되어 있다.

상기 앵글센서(13)는 일반적인 센서로서 회전체의 각변위를 측정한다. 도 1과 같이 앵글센서(13)는 페달부의 측면에 위치하도록 고정체에 결합되어 있다.

상기 스트로크센서(12)는 직선운동을 하는 물체의 변위를 측정하는 센서를 말한다. 도 1과 같이 스트로크센서는 답력형성체의 측면에 위치하도록 고정체에 결합되어 있다. 상기 앵글센서(13)와 스트로크센서(12)는 일반적으로 널리 알려진 센서이기 때문에 보다 상세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 앵글센서(13)와 스트로크센서(12)는 페달부의 회전에 의해 답력형성체의 상부체에 변위가 발생하면, 앵글센서에서 페달부의 회전각변화를 측정하고 스트로크센서에서 상부체의 변위를 측정하여, 브레이크 작동 신호를 생성하게 된다.

이렇게 형성된 브레이크 작동 신호는 상기 로드센서에 의한 신호를 주된 신호로 하여, 상기 앵글센서와 스트로크센서에 의한 신호를 보조 신호로 하여 형성된다. 이는 도 6에 도시되어 있다.

본 발명은 상기와 같이 3개의 센서에 의해 운전자의 브레이크 작동을 측정하게 된다. 그에 따라 단순히 하나의 신호만에 의해 작동을 하게 되면 발생할 수 있는 브레이크의 오작동을 방지할 수 있다. 또한 운전중에 발생할 수 있는 브레이크 미작동도 3개의 센서에 의해 운전자의 작동을 측정하기 때문에 사전에 방지할 수 있다.

이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 사시도.

도 2는 본 발명의 측면도.

도 3은 본 발명의 답력형성체의 사시도.

도 4는 본 발명의 답력형성체의 내부 분해 사시도.

도 5는 본 발명의 답력형성체가 형성하는 답력의 변화 그래프.

도 6은 본 발명의 브레이크 작동 신호의 형성과 전달과정을 도시한 블럭도.

Claims (6)

1. 자동차의 전자식 브레이크 페달에 있어서,

   차체에 고정되는 고정체(10)와,

   상기 고정체에 회동가능하게 결합되는 페달부(20)와,

   상기 고정체에 결합되며 상기 페달부와 접촉하여 페달부의 회전에 따라 답력을 형성하여 페달부에 전달하는 답력형성체(30)를 포함하며,

   상기 페달부는 운전자가 제동을 원할 때 발로 밟게 되는 누름판(22)과, 상기 누름판(22)에 가해진 가압력을 상기 답력형성체(30)로 전달하는 판형의 가압부(23)를 포함하고,

   상기 답력형성체(30)는 실린더와, 봉형의 안착부(40)와, 상기 안착부에 안착되며 동축상에서 겹쳐지는 제1 탄성체(41)와 제2 탄성체(42)와, 상기 제1 탄성체의 상부에 결합되는 상부체(43)를 포함하고,

   상기 실린더는 상기 가압부(23)가 삽입되어 상기 상부체에 답력을 직접 전달할 수 있도록 상부에서 측면까지 슬롯(slot)형의 개구가 형성되어 있고,

   상기 개구는 상기 안착부의 높이까지만 개방되어 있고,

   상기 제1 탄성체의 초기 단부 위치가 상기 제2 탄성체의 초기 단부 위치보다 상부측으로 돌출(H)되도록 형성되어, 상기 페달부의 회전에 따라 상기 상부체가 눌려지면 상기 제1 탄성체에서 우선적으로 답력을 형성하고, 상기 페달부의 회전이 더 진행되면 제1 탄성체와 제2 탄성체가 동시에 협력하여 답력을 형성하는,

   전자식 브레이크 페달.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 답력형성체(30)는 상기 안착부의 하부에 위치하는 로드센서(44)를 더 포함하며,

   상기 상부체가 페달부의 회전에 의해 눌려지면 발생하는 압력에 의해 상기 안착부가 로드센서를 눌러서, 브레이크 작동 신호를 생성하는,

   전자식 브레이크 페달.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 고정체(10)는 페달부의 회전각 변화를 측정할 수 있는 앵글센서(13)와, 답력형성체의 상부체의 변위를 측정할 수 있는 스트로크센서(12)를 더 포함하여,

   상기 페달부의 회전에 의해 답력형성체의 상부체에 변위가 발생하면, 앵글센서에서 페달부의 회전각변화를 측정하고 스트로크센서에서 상부체의 변위를 측정하여, 브레이크 작동 신호를 생성하는,

   전자식 브레이크 페달.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 브레이크 작동 신호는 상기 로드센서에 의한 신호를 주된 신호로 하여, 상기 앵글센서와 스트로크센서에 의한 신호를 보조 신호로 하여 형성되는,

   전자식 브레이크 페달.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,

   상기 제1 탄성체(41)와 제2 탄성체(42)는 코일스프링이며,

   상기 제2 탄성체의 내경은 상기 제1 탄성체의 외경보다 작지 않도록 형성되어, 상기 제1 탄성체가 상기 제2 탄성체의 내부에서 동축상에 위치하는,

   전자식 브레이크 페달.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 제1 탄성체와 제2 탄성체가 협동하여 답력을 형성할 때의 탄성계수는, 상기 제1 탄성체에서만 우선적으로 답력을 형성할 때의 탄성계수보다 큰,

   전자식 브레이크 페달.

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