KR101665709B1 - 페달 시뮬레이터장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페달(1)의 눌림에 따른 반력을 전달하는 페달시뮬레이터(5)가 페달(1)쪽에서 멀어질수록 순차적으로 낮아지는 경도를 갖는 제3탄성체(13)와 제2탄성체(12) 및 제1탄성체(11)를 배열한 구조를 가짐으로서, 페달(1)의 눌려짐 증대에 맞춘 상기 제1탄성체(11)와 제2탄성체(12) 및 제3탄성체(13)의 순차적인 압축변형으로 유압 히스테리시스 특성을 추종하는 반력을 페달(1)쪽에 전달하는 특징을 갖는다.

Description

페달 시뮬레이터장치{Pedal simulator device}

본 발명은 페달 시뮬레이터장치에 관한 것으로, 특히 고무재질의 탄성력을 이용해 유압과 같은 답력특성을 구현할 수 있는 페달 시뮬레이터장치에 관한 것이다.

일반적으로 전동브레이크(Brake-by-Wire System)는 전자제어장치(ECU)의 신호로 작동되므로, 운전자와 제동륜 사이의 기계적 연결을 갖지 않는다.

이로 인해, 전동브레이크에는 페달 조작시 운전자가 적절한 페달감(Pedal Feeling)을 느낄수 있도록 유압답력특성을 제공하는 기계적 장치와 더불어, 운전자의 페달 의지를 파악 할 수 있는 전기적 장치를 갖추어야 한다.

상기와 같은 장치를 전자페달이라 칭하며, 전자페달에는 히스테리시스(Hysterisis)특성을 이용해 유압과 같은 페달감을 제공해주는 페달시뮬레이터(Pedal Simulator)를 구비한다.

히스테리시스 특성이란, 페달작동후 해제시 페달답력과 페달경로(Travel)사이의 상관관계로서 페달스트로크 감소없이 제거가능한 페달답력의 양을 나타낸다.

그러므로, 페달시뮬레이터는 운전자에게 최적의 페달감을 제공하도록 히스테리시스 특성을 유압에 최대한 근접시켜줄 필요가 있으므로, 스프링탄성력이나, 자석의 자기력이나, MR유체의 점도변화등을 적용해 유압이 아니면서도 유압과 같은 답력특성을 구현할 수 있는 방식을 적용한다.

하지만, 이러한 방식을 적용한 페달시뮬레이터는 유압과 같은 답력특성 구현에 한계를 가지면서도 가격상승과 부품수량 증가등을 가져올 수밖에 없다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 고무재질을 페달 스트로크에 따라 다단으로 압축변형해 유압과 같은 답력특성을 구현하면서도 낮은 가격과 적은 부품수량을 갖는 페달 시뮬레이터를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 페달의 답입에 따라 페달쪽에 반력을 제공하는 페달시뮬레이터에 있어서,

상기 페달의 눌림에 따라 낮은 경도부터 높은 경도순으로 압축변형되어 상기 페달에 반력을 제공하는 다수의 탄성체를 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 탄성체는 고무재질로 이루어진다.

상기 탄성체는 상기 페달에 연결된 입력로드와 함께 움직이는 피스톤을 수용한 실린더의 챔버내부에 배열되고, 상기 피스톤이 가하는 가압력으로 가장 낮은 경도를 갖는 탄성체부터 압축변형된다.

상기 탄성체는 상기 피스톤의 움직임을 안내하도록 상기 실린더쪽으로 일단이 고정된 가이드로드에 설치된 와셔로 분리된다.

상기 와셔는 2개로 이루어져 상기 실린더 내부공간을 3개의 챔버공간으로 구획하고, 상기 3개의 챔버공간에는 각각 탄성체가 위치된다.

상기 피스톤은 상기 가이드로드를 삽입한 축홀에 연통되는 에어벤트홀이 뚫려지고, 상기 와셔는 상기 가이드로드를 끼우는 축홀에 대해 동심원으로 에어벤트홀이 뚫려진다.

이러한 본 발명에 의하면, 고무재질을 압축변형시켜 유압과 같은 답력특성을 구현하므로, MR유체나 전자석과 같은 값비싼 재료에 비해 가격을 낮추고 부품수량을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.

부품수량과 축소와 단순 조립구조를 이용해 크기 소형화와 중량을 저감하고, 제품의 장착성과 조립성을 향상시킬 수 있는 효과도 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 전자페달의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 페달 시뮬레이터의 내부 구성도이며, 도 3(가)내지 (다)는 본 발명에 따른 페달 시뮬레이터의 페달 스트로크에 비례한 작동도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 전자페달의 구성도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 전자페달은 스프링 반력을 제공하는 리턴스프링(3)을 갖추고 마운팅브래킷(2)으로 매개로 그 사단부위가 힌지체결된 페달(1)과, 상기 페달(1)의 눌림량에 따라 히스테리시스 특성을 유압에 최대한 근접시킨 답력을 운전자에게 제공하는 페달시뮬레이터(5)로 구성한다.

상기 전자페달에는 페달(1)의 작동상태를 감지해 ECU로 전송하는 센서(4)를 더 구비한다.

본 실시예에서 상기 페달시뮬레이터(5)는 상기 페달(1)의 눌림량을 추종하는 입력로드(6)와, 상기 입력로드(6)에 고정되어 함께 이동하는 피스톤(7)과, 상기 피스톤(7)의 이동을 수용하도록 한쪽이 막힌 실린더(8)와, 상기 피스톤(7)의 밀림으로 상기 실린더(8)의 내부에서 탄성변형되어 유압에 근접된 답력을 운전자에게 제공하는 답력부재(10)로 구성한다.

상기 답력부재(10)는 일단이 피스톤(7)의 축홀(7a)로 삽입되고, 타단은 실린더(8)쪽에 고정된 가이드로드(16)와, 상기 가이드로드(16)에 고정되어 실린더(8)의 내부챔버를 적어도 1개 이상의 공간으로 구획하는 와셔와, 상기 와셔로 구획된 공간에 충진된 탄성체로 이루어진다.

도 2는 본 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 내부 구성도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 와셔는 실린더(8)의 내부챔버를 3개의 공간으로 구획하는 제1·2 와셔(14,15)로 이루어지며, 상기 제1·2 와셔(14,15)에는 축홀에 대해 동심원으로 다수의 에어벤트홀(20)이 뚫려진다.

상기 에어벤트홀(20)은 1개 이상이지만 60도 간격으로 6개를 형성함이 바람직하다.

본 실시예에서 상기 에어벤트홀(20)은 실린더(8)의 내부 공기 압축에 의한 이상 작동을 방지하기 위한 공기통로로 작용한다.

상기 탄성체는 제1·2 와셔(14,15)가 구획한 실린더(8)의 3개 챔버에 충진된 제1·2·3탄성체(11,12,13)로 구성되며, 상기 제1·2·3탄성체(11,12,13)는 탄성력을 갖는 고무재질로 이루어진다.

본 실시예에서 상기 제1·2·3탄성체(11,12,13)는 서로 다른 경도를 갖도록 구성한다.

일례로, 상기 제1탄성체(11)가 갖는 경도는 발포고무정도이며, 상기 제2탄성체(12)는 발포고무 경도를 갖는 제1탄성체(11)에 비해서 높은 경도인 압축고무정도이고, 상기 제3탄성체(13)는 압축고무 경도를 갖는 제2탄성체(12)에 비해서 높은 경도인 압축고무정도이다.

상기 제1·2 와셔(14,15)는 상기 제1·2·3탄성체(11,12,13)의 압축변형시 고무의 비정상적인 압축과 고무간 마찰에 의한 찢어짐을 방지하는 작용을 구현한다.

본 실시예에서 상기 제1·2·3탄성체(11,12,13)는 페달(1)쪽에서 멀어질수록 순차적으로 낮아지는 경도를 갖는 상태로 배열되지만, 이는 다양하게 변형 일례로, 페달(1)쪽에서 멀어질수록 순차적으로 높아지는 경도를 갖는 상태로 배열되거나, 또는 가장낮은 경도를 갖는 제1탄성체(11)가 제2·3탄성체(12,13)사이로 위치될 수 도 있다.

또한, 본 실시예에 따른 상기 피스톤(7)은 축홀(7a)의 끝단에 축홀(7a)과 연통된 에어벤트홀(30)을 뚫어주고, 상기 에어벤트홀(30)은 1개 이상이지만 60도 간격으로 6개를 형성함이 바람직하다.

상기와 같은 에어벤트홀(20)은 실린더(8)의 내부 공기 압축에 의한 이상 작동을 방지하기 위한 공기통로로 작용한다.

도 3(가)내지 (다)는 본 발명에 따른 페달 시뮬레이터의 페달 스트로크에 비례한 작동도를 나타낸다.

도 3(가)는 페달(1)의 답력을 배력하기 전까지 구간인 점프-인(Hump-In)구간으로서, 페달(1)의 눌림(Fa)에 따른 입력로드(6)의 이동으로 피스톤(7)이 실린더(8)쪽으로 들어가게 된다.

상기와 같이 가이드로드(16)를 따라 실린더(8)쪽으로 들어간 피스톤(7)은 제3탄성체(13)쪽을 가압하고, 상기 제3탄성체(13)쪽에 가해진 가압력은 제2탄성체(12)를 거쳐 제1탄성체(11)쪽으로 전달된다.

본 실시예에서는 제3탄성체(13)쪽 경도가 제2탄성체(12)보다 크고, 제2탄성체(12)쪽 경도가 제1탄성체(11)보다 큰 특성을 가짐으로서, 제3탄성체(13)와 제2탄성체(12)는 압축변형되지 않고 제1탄성체(11)쪽만 압축변형된다.

이러한 상태에서 운전자가 느끼는 답력은 페달(1)에 가하는 페달시뮬레이터(5)의 반력 즉, 상기 제1탄성체(11)의 압축변형에 따른 반발력이다.

도 3(나)는 페달(1)이 더 많이 눌려지는 구간으로서, 페달(1)의 증대된 눌림(Fb)에 따른 입력로드(6)의 이동으로 피스톤(7)의 실린더(8)쪽 유입량도 증대된다.

상기와 같이 실린더(8)쪽으로 더 들어간 피스톤(7)은 제3탄성체(13)쪽을 가압하고, 상기 제3탄성체(13)쪽에 가해진 가압력은 제2탄성체(12)를 거쳐 제1탄성체(11)쪽으로 전달된다.

이로 인해, 가장 큰 경도를 갖는 제3탄성체(13)는 압축변형되지 않지만, 제3탄성체(13)에 비해 경도가 낮은 제2탄성체(12)와 제1탄성체(11)는 함께 압축변형이 일어나게 된다.

이때, 제2탄성체(12)가 압축변형되는 시점은 제1탄성체(11)가 최대한 압축변형된 후 발생된다.

이러한 상태에서 운전자가 느끼는 답력은 페달(1)에 가하는 페달시뮬레이터(5)의 반력 즉, 상기 제1탄성체(11)와 제2탄성체(12)의 압축변형에 따른 반발력이다.

상기와 같이 페달시뮬레이터(5)가 페달(1)에 가하는 반력이 제1탄성체(11)와 제2탄성체(12)의 압축변형에 따라 증대됨으로서, 운전자가 느끼는 답력은 유압에 따른 히스테리시스 특성과 유사함을 갖게 된다.

도 3(다)는 페달(1)이 최대로 눌려지는 구간으로서, 페달(1)의 더욱 증대된 눌림(Fc)에 따른 입력로드(6)의 이동으로 피스톤(7)의 실린더(8)쪽 유입량도 최대가 된다.

상기와 같이 실린더(8)쪽으로 최대한 들어간 피스톤(7)은 제3탄성체(13)쪽을 가압해 변형함으로서, 제1탄성체(11)와 제2탄성체(12)와 함께 제3탄성체(13)쪽에서도 압축변형이 일어나게 된다.

이러한 상태에서 운전자가 느끼는 답력은 제1·2·3탄성체(11,12,13)의 압축변형을 통한 반력이다.

본 실시예에서는 상기와 같이 페달(1)의 눌려짐 증대에 맞추어 반발력도 제1탄성체(11)와 제2탄성체(12) 및 제3탄성체(13)을 통해 점진적으로 증대됨으로서 유압에 따른 히스테리시스 특성을 추종할 수 있게 된다.

1 : 페달 2 : 마운팅브래킷
3 : 리턴스프링 4 : 센서
5 : 페달시뮬레이터 6 : 입력로드
7 : 피스톤 7a : 축홀
8 : 실린더 10 : 답력부재
11,12,13 : 제1·2·3탄성체
14,15 : 제1·2 와셔 16 : 가이드로드
20,30 : 에어벤트홀

Claims (7)

1. 페달의 답입에 따라 페달쪽에 반력을 제공하는 페달시뮬레이터에 있어서,
   상기 페달의 눌림에 따라 낮은 경도부터 높은 경도순으로 압축변형되어 상기 페달에 반력을 제공하는 다수의 탄성체를 포함해 구성되고,
   상기 탄성체는 상기 페달에 연결된 입력로드와 함께 움직이는 피스톤을 수용한 실린더의 챔버내부에 배열되고, 상기 피스톤이 가하는 가압력으로 가장 낮은 경도를 갖는 탄성체부터 압축변형이 일어나며, 상기 피스톤의 움직임을 안내하도록 상기 실린더쪽으로 일단이 고정된 가이드로드에 설치된 와셔로 분리되며;
   상기 피스톤은 상기 가이드로드를 삽입한 축홀에 연통되는 에어벤트홀이 뚫려지고, 상기 와셔는 상기 가이드로드를 끼우는 축홀에 대해 동심원으로 에어벤트홀이 뚫려진 것을 특징으로 하는 페달 시뮬레이터장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 탄성체는 고무재질인 것을 특징으로 하는 페달 시뮬레이터장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 와셔는 2개로 이루어져 상기 실린더 내부공간을 3개의 챔버공간으로 구획하고, 상기 3개의 챔버공간에는 각각 탄성체가 위치된 것을 특징으로 하는 페달 시뮬레이터장치.
   
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서, 상기 에어벤트홀은 1개 이상인 것을 특징으로 하는 페달 시뮬레이터장치.

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