KR101447806B1 - 비접촉 브레이크 스위치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스위치의 사용기간에 따라 접촉부위의 마모로 인해 파손되어 내구성이 낮으며, 스위치의 동작시 접촉부위에서 소음을 발생 및 접촉 불량과, 스프링 파손에 의한 기계적 딜레이를 발생시키는 기존의 접촉식 스위치의 문제점을 해결한 비접촉 브레이크 스위치 구조에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 비접촉 브레이크 스위치는 차체에 고정된 프레임; 상기 프레임의 소정의 위치에 배치된 자성체; 및 상기 프레임에 상기 자성체와 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 자계센서소자;를 포함하되, 브레이크 작동 시 브레이크 페달에 의하여, 상기 자성체와 상기 자계센서소자 사이의 자기적 연결이 해제되고, 상기 자기적 연결의 해제 여부에 기초하여 브레이크 스위치의 동작이 결정될 수 있다.

Description

비접촉 브레이크 스위치{Contactless brake switch}

본 발명은 비접촉 브레이크 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스위치 내에 위치한 자성체에 의해 자계센서소자로 유도되는 유도전압을 통해 스위치의 동작 여부를 결정하는 비접촉 브레이크 스위치에 관한 것이다.

일반적으로 배터리로부터 부하에 공급되는 전류의 흐름을 제어하는 스위치, 특히 자동차에 사용되는 스위치의 경우 외부의 압력에 의해 배터리로부터 부하로 공급되는 전기적 경로를 연결하거나 차단하는 접촉식 구조가 주로 채택되고 있다. 이러한 접촉식 구조의 스위치는 스위치의 구성이 간단하여 생산이 용이한 장점이 있으나, 스위치의 사용기간이 장기화되는 경우 접촉부위의 마모 등으로 인하여 스위치 자체의 내구성이 낮다는 점과 상기 접촉부위의 마모형상에 따라 소음이 발생하는 단점이 있다.

이에 따라, 상기 기존 스위치의 단점을 극복하기 위해 다양한 형태의 비접촉식 스위치가 제안되고 있으며, 이와 관련한 종래기술로 광센서를 이용한 기술적 구성(한국등록특허 0275150호)이나 적외선 센서를 사용한 기술적 구성(한국등록실용신안 0180845호)등이 출원된 바 있다.

도 1a, 도 1b 및 도 2는 종래의 브레이크 스위치 구조 및 내부 블록 구성을 나타낸 것이다.

도 1a를 참조하면, 사용자가 브레이크를 밟지 않으며 페달(210)로 인해 브레이크 스위치(100)의 로드(190)가 눌려져 있게 되고, 사용자가 브레이크를 밟게 되면 페달이 이동함으로써, 로드(190)가 로드(190) 내부의 스프링(미도시)에 의해 앞으로 도출되게 된다. 브레이크 스위치(100)의 내부 구조는 2개의 입력핀(미도시)과 2개의 출력핀(미도시)으로 구성되어지고, 브레이크 작동여부에 따라 핀이 움직이고 도통여부를 결정한다.

좀 더 상세하게, 도 2를 참조하면, 사용자가 브레이크를 밟은 경우, 제1 스위치(181)는 도통되고, 제2 스위치(183)은 오픈되어 정지신호전자모듈 등에 전력이 공급된다. 이와 반대로, 사용자가 브레이크를 밟지 않은 경우, 제1 스위치(181)는 오픈되고, 제2 스위치가 도통되어 VDC(Vehicle Dynamics Control)모듈이나 PCM(Powertrain Control Module) 모듈 등에 전력이 공급된다. 이처럼 상기 두 스위치를 통한 출력은 항상 반전되어 나오게 된다.

그러나 상기 전술한 종래기술은 브레이크 페달(200)과 로드(190)가 기계적으로 접촉하여 출력을 결정하는 구조인바, 구조적인 여러 가지 한계를 지니고 있다.

본 발명의 목적은, 스위치의 사용기간에 따라 접촉부위의 마모로 인해 파손되어 내구성이 낮으며, 스위치의 동작시 접촉부위에서 소음을 발생 및 접촉 불량과, 스프링 파손에 의한 기계적 딜레이를 발생시키는 기존의 접촉식 스위치의 문제점을 해결한 비접촉 브레이크 스위치 구조를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 비접촉 브레이크 스위치는, 차체에 고정된 프레임; 상기 프레임의 소정의 위치에 배치된 자성체; 및 상기 프레임에 상기 자성체와 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 자계센서소자;를 포함하되, 브레이크 작동 시 브레이크 페달에 의하여, 상기 자성체와 상기 자계센서소자 사이의 자기적 연결이 해제되고, 상기 자기적 연결의 해제 여부에 기초하여 브레이크 스위치의 동작이 결정될 수 있다.

또한, 상기 자계센서소자와 전기적으로 연결되어 상기 자계센서소자의 유도전압의 발생여부를 감지하는 구동회로를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 브레이크 페달은 제1 위치 또는 제2 위치에 위치할 수 있으며, 상기 브레이크 페달의 위치에 따라 상기 자계센서소자의 신호 발생여부가 결정될 수 있다.

또한, 제1 위치는 상기 자계센서소자와 상기 자성체의 사이일 수 있다.

또한, 상기 프레임은 'ㄷ'자 혹은 'Y'자 형상으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 브레이크 페달은 강자성체 물질로 코팅될 수 있다.

또한, 상기 강자성체 물질은 철, 코발트, 니켈, 망간, 규소 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 자계센서소자는,

홀소자(Hall device), 리드 스위치(Reed switch), AMR(Anisotropic Magneto-Resistive) 센서 및 GMR(Giant Magneto-Resistive) 센서 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명을 통해 스위치 동작 시 접촉 부위의 소음 발생 및 접촉 불량을 원척적으로 제거하며, 스프링 파손 등에 의한 기계적 딜레이를 발생을 줄일 수 있다. 또한, 기계적 접촉을 원천적으로 제거함으로써, 내구성을 높일 수 있으며, 도한 방수 효과도 뛰어나다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 발명에 따른 브레이크 스위치를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 발명에 따른 브레이크 스위치의 내부 모듈의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크 스위치 및 브레이크 페달을 나타낸 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크 스위치 및 브레이크 페달이 위치 관계를 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 브레이크 스위치가 장착된 차량의 브레이크 시스템을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비접촉 브레이크 스위치는 차체의 소정의 위치에 고정되고, 브레이크 스위치 내부의 각 구성을 고정시키는 프레임, 상기 프레임의 소정의 위치에 배치된 자성체, 상기 프레임에 상기 자성체와 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 자계센서소자 및 구동회로를 포함한다.

먼저, 프레임의 일부가 차체에 고정된다. 프레임은 차체와 볼트 등으로 연결고정될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 프레임은 자성체, 자계센서소자 및 구동회로를 고정시키는 역할을 하며, 또한, 프레임은 자성체와 자계센서소자가 자기력을 차단하거나 개방할 수 있도록 브레이크 페달의 일부를 수납할 수 있는 공간을 포함하여 형성된다.

자성체는 자계센서소자가 수신할 수 있는 자기력 선을 발생시키는 역할을 한다. 상기 자성체는 일반적인 자석이 될 수 있다.

자계센서소자는 상기 자성체로부터 발산되는 자기력을 수신받아 유도전압을 발생시키고, 발생된 유도전압을 통해 구동회로로 신호를 전달하는 역할을 한다.

자성체와 자계센서소자는, 자성체와 자계센서소자 간에 어떠한 물체도 위치하지 않은 상태에서, 자성체로부터 발산되는 자기력이 자계센서소자에 도달하여 자계센서소자에서 유도전압이 발생될 수 있을 정도로 서로 이격시켜 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자성체와 자계센서소자는 상기 프레임에 배치되는데, 그 프레임의 형상은 도 3에서 보는 바와 같이 'ㄷ' 자 형상이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 프레임은 'Y'자 형상으로 구성되어도 무방하다.

다시 설명하면, 본 발명에서는 'ㄷ' 자나 'Y'자 형상으로 구성된 프레임의 일측에 고정된 자성체에서 발생한 자기력이, 상기 자성체가 고정된 반대측에 설치된 자계센서소자에 도달할 수 있고, 동시에, 프레임 사이에 브레이크 페달이 수납되어 자기력이 차단될 수 있도록, 자성체와 자계센서소자가 브레이크 스위치의 프레임 내 배치되기만 하면 된다.

반드시 도 3에서 보는 바와 같이, 자성체와 자계센서소자가 마주보는 형태로 구성될 필요는 없으며, 자력선을 측정하여, 브레이크 페달이 자력을 효과적으로 차단할 수 있도록 배치되기만 하면 된다. 자력선은 반드시 직선으로 발산되는 것이 아니므로, 자성체와 자계센서소자는 프레임의 형태에 따라 자기력을 효과적으로 개방하고 차단할 수 있도록 배치되면 족하다.

한편, 상기 자계센서소자는, 홀소자(Hall device), 리드 스위치(Reed switch), AMR(Anisotropic Magneto-Resistive) 센서 및 GMR(Giant Magneto-Resistive) 센서 중 어느 하나인 것이 바람직하나, 다만 이에 한정되지 아니한다.

구동회로는 자계센서소자에서 발생된 신호를 전달받아, 이를 브레이크 스위치의 외부로 전달하는 역할을 한다. 구동회로는 차량의 브레이크 표시등을 제어하는 정지신호전자모듈, VDC 모듈 또는 PCM 모듈에 연결되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 설명하여, 사용자에 의해 브레이크 페달이 눌려진 경우, 구동회로는 자계센서소자로부터 신호를 전달받아 상기 신호를 다시 정지신호전자모듈에 전달한다. 이를 통하여, 차량의 후미등을 점등시킬 수 있다.

구동회로는 자성체 및 자계센서소자와 달리, 브레이크 스위치의 프레임 내에 자계센서소자와 전기적으로 연결될 수 있는 어떤 곳에 위치하여도 무방하다.

자계센서소자 및 구동회로의 동작과 관련하여, 사용자가 브레이크 페달을 사용하지 않는 경우, 자계센서소자는 자성체로부터 자기력을 수신받지 못하며, 이 경우, 구동회로는 VCD 모듈이나 PCM 모듈에 신호를 전달하는 역할을 한다. 이렇듯, 구동회로는 자계센서소자에서 발생된 유도전압에 따른 신호를 전달받아, 브레이크의 사용 여부에 따라 각각 반전된 신호를 출력하는 역할을 한다.

한편, 구동회로는 브레이크 스위치의 외부에 있는 구성으로 신호를 전달하기 위한 통신부(미도시)를 더 포함하여도 무방하다. 또한, 구동회로는 대신 IPS(Intelligent Power Switching)소자가 사용되어도 무방하다.

또한, 구동회로 및 자계센서소자에는 전원부(미도시)가 전기적으로 연결되어, 전체 회로를 구동하게 하는 전원을 공급하는 역할을 한다.

브레이크 페달은 일반적으로 철로 구성되나 이에 한정되지 않는다. 철은 강자성을 띠는 물체로 자성체로부터 발산되는 자기력을 효과적으로 차단할 수 있다. 일반적으로, 강자성체는 외부 자기장이 없는 상태에서도 자화되는 물질의 자기적 성질을 띄는 물체로, 자성체로부터 발산되는 자기력을 차단할 수 있다.

차량의 경량화 등을 위해, 브레이크 페달의 소재로 약자성체 물질이 이용될 수 있다. 이 경우, 브레이크 페달이 브레이크 스위치 내에 수납되어도 자성체에서 발산되어 자계센서소자로 도달하는 자기력을 제대로 차단시킬 수 없어, 브레이크 사용 여부 결정에 오류를 발생시킬 수도 있다. 이러한 오류 발생을 막기 위해, 브레이크 페달의 소재는 강자성체 물질을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 브레이크 페달의 외부만을 강자성체로 코팅하여, 자기력선을 차단하는 본연의 목적을 달성하여도 무방하다. 또한, 브레이크 페달 중 브레이크 스위치의 내부에 수납되는 부분을 중심으로, 강자성체 코팅을 하여도 무방하다.

한편, 본 발명에서는 상기 브레이크 페달에 사용되는 강자성체는 철, 코발트, 니켈, 망간, 규소 등이 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4a 및 도4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비접촉식 브레이크 스위치 및 브레이크 페달의 동작을 나타낸 도면이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 브레이크 페달이 브레이크 스위치의 내부에 수납되어 있다. 도 4a와 같이, 브레이크 페달이 브레이크 스위치의 내부에 수납되면, 자기력이 차단되어 자계센서소자에 유도전압이 발생되지 않고, 이러한 상황에 따른 자계센서소자의 신호를 바탕으로 구동회로가 동작하게 된다.

또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 브레이크 페달이 브레이크 스위치의 외부에 위치하면, 자성체로부터 발산되는 자기력이 자계센서소자에 전달되어 유도전압이 발생되고, 상기 신호를 바탕으로 구동회로가 동작하게 된다.

본 발명의 실시 예와 같은 비접촉 브레이크 스위치를 통해 스위치 동작 시 접촉 부위의 소음 발생 및 접촉 불량을 원천적으로 제거하며, 스프링 파손 등에 의한 기계적 딜레이를 발생을 줄일 수 있다. 또한, 기계적 접촉을 원천적으로 제거함으로써, 내구성을 높일 수 있으며, 도한 방수 효과도 뛰어나다.

이상으로, 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 상기 설명 및 도시대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니다. 아울러 본 발명의 기술적 사상의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 모든 적절한 변경 및 수정이 가해진 발명 및 본 발명의 균등물에 속하는 발명들도 본 발명에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100: 브레이크 스위치
130: 자성체
150: 자기센서소자
170: 구동회로
181: 제1 스위치
183: 제2 스위치
190: 로드
200: 브레이크 페달

Claims (8)

1. 차체에 고정된 'ㄷ'자 혹은 'Y'자 형상으로 구성된 프레임;
   상기 프레임의 말단에 배치된 자성체; 및
   상기 프레임의 상기 자성체가 배치된 말단과 마주 보는 다른 말단에 상기 자성체와 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 자계센서소자;를 포함하되,
   브레이크 작동 시 브레이크 페달이 상기 프레임의 상기 말단들 사이에 수납되어, 상기 자성체와 상기 자계센서소자 사이의 자기적 연결이 해제되고, 상기 자기적 연결의 해제 여부에 기초하여 브레이크 스위치의 동작이 결정되는 것을 특징으로 하는 비접촉 브레이크 스위치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 자계센서소자와 전기적으로 연결되어 상기 자계센서소자의 유도전압의 발생여부를 감지하는 구동회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 브레이크 스위치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 브레이크 페달은, 상기 자성체와 상기 자계센서소자 사이의 자기적 연결을 해제시키는 제1 위치 또는 상기 자성체와 상기 자계센서소자 사이의 자기적 연결이 유지되는 제2 위치에 위치할 수 있으며,
   상기 브레이크 페달의 위치에 따라 상기 구동회로의 신호 발생여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 비접촉 브레이크 스위치.
   
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 위치는 상기 자계센서소자와 상기 자성체의 사이인 것을 특징으로 하는 비접촉 브레이크 스위치.
   
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서,
   상기 브레이크 페달은 강자성체 물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 비접촉 브레이크 스위치.
   
7. 제6 항에 있어서,
   상기 강자성체 물질은 철, 코발트, 니켈, 망간, 규소 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비접촉 브레이크 스위치.
   
8. 제1 항에 있어서,
   상기 자계센서소자는,
   홀소자(Hall device), 리드 스위치(Reed switch), AMR(Anisotropic Magneto-Resistive) 센서 및 GMR(Giant Magneto-Resistive) 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비접촉 브레이크 스위치.

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