KR101913145B1 - 페달 시뮬레이터 - Google Patents

Abstract

페달 시뮬레이터가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 페달 시뮬레이터는 오일이 충진되는 챔버를 갖는 시뮬레이터 블록과, 챔버에 유입되는 오일의 압력에 의해 이동하는 제1 피스톤과, 제1 피스톤이 이동하는 도중에 걸리도록 챔버 내벽에 결합되는 지지부재와, 제1 피스톤 내부에서 독립적으로 이동할 수 있게 설치된 제2 피스톤과, 제2 피스톤의 내부에 배치되어 반력을 제공하는 제1 댐퍼부재와, 일측이 제1 댐퍼부재와 접촉되며, 타측은 반력을 제공하는 스프링에 지지되고, 제2 피스톤이 소정거리 이동할 때 접촉하도록 챔버 내에 배치되는 스프링 리테이너 및 스프링 리테이너가 이동할 때 반력을 제공하는 제2 댐퍼부재를 포함한다.

Description

페달 시뮬레이터{PEDAL SIMULATOR}

본 발명은 페달 시뮬레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페달감을 향상시킬 수 있는 페달 시뮬레이터에 관한 것이다.

일반적으로, 능동형 제동 장치(Active Hydraulic Booster)는 운전자가 페달을 밟으면 전자제어유닛이 이를 감지하고 유압발생유닛을 작동하여 유압을 마스터실린더에 공급함으로써 각 바퀴의 휠 실린더에 제동유압을 전달하여 제동력을 발생하는 브레이크 시스템이다. 이러한 능동형 유압제어 부스터는 정상 제동 시에 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 페달변위센서가 브레이크 페달의 변위를 감지한다. 전자제어유닛은 유압발생유닛을 동작시키고 작동유저장소에 저장된 작동유를 마스터실린더의 부스트 챔버로 공급되게 제어하여 마스터실린더 내부에 압력을 형성시킨다. 이렇게 형성된 마스터실린더 내부의 압력은 마스터실린더 피스톤을 가압하여 제동유압을 발생한다. 이 제동유압은 휠 실린더에 전달되어 제동력을 발생한다.

이때, 회생 제동 시 마스터실린더의 압력이 변하게 되면 브레이크 페달에 그대로 힘이 전달되어 페달감(Pedal Feeling)에 악영향을 미치게 되는 문제가 있다. 이렇게 페달감이 떨어지게 되면 운전자가 제동 시 느끼는 페달감과 실제 휠 실린더에서 브레이크패드의 브레이크 디스크 압착 정도와의 사이에 괴리가 생겨 과다 또는 과소한 제동이 이루어지게 되어 브레이크패드 등 소모부품의 잦은 교체를 요구하게 되고 급제동이나 미제동등 차량의 안전사고에 아주 큰 지장을 초래할 수 있게 된다.

이에, 종래에는 능동형 제동 장치에 페달 시뮬레이터를 채용하여 브레이크 페달에 반력을 내주도록 하고 있다. 이러한 페달 시뮬레이터는 한국 등록특허 제10-0657576호 등에 개시되어 있다.

한국등록특허 제10-0657576호(2006.12.07 등록)

본 발명의 실시 예들은 운전자의 페달감을 향상시킬 수 있는 페달 시뮬레이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 운전자의 페달 조작에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터에 있어서, 오일이 충진되는 챔버를 갖는 시뮬레이터 블록과, 상기 챔버에 유입되는 오일의 압력에 의해 이동할 수 있게 상기 챔버 내부에 설치되는 제1 피스톤과, 상기 챔버에 유입되는 오일의 압력에 의해 상기 제1 피스톤이 이동하는 도중에 걸리도록 상기 챔버 내벽에 결합되는 지지부재와, 상기 제1 피스톤과 함께 이동하되, 상기 제1 피스톤이 상기 지지부재에 걸릴 때 상기 제1 피스톤 내부로 유입되는 오일의 압력에 의해 상기 제1 피스톤 내부에서 독립적으로 이동할 수 있게 설치된 제2 피스톤과, 상기 제2 피스톤의 내부에 배치되며, 상기 제1 피스톤이 이동할 때 반력을 제공하는 제1 댐퍼부재와, 일측이 상기 제1 댐퍼부재와 접촉되며, 타측은 반력을 제공하는 스프링에 지지되고, 상기 제2 피스톤이 소정거리 이동할 때 접촉하도록 상기 챔버 내에 배치되는 스프링 리테이너 및 상기 스프링 리테이너와 접촉하게 배치되며, 상기 스프링 리테이너가 이동할 때 반력을 제공하는 제2 댐퍼부재를 포함하는 페달 시뮬레이터가 제공될 수 있다.

또한 상기 챔버는 상기 제1 피스톤이 슬라이딩 이동할 수 있게 지지되는 제1 보어와, 상기 지지부재가 결합되며 상기 제1 보어보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2 보어와, 상기 제2 보어보다 상대적으로 큰 직경을 가지며 상기 스프링 및 상기 제2 댐퍼부재를 지지하는 덮개가 지지되는 제3 보어를 포함한다.

또한 상기 스프링과 상기 댐퍼부재는 각각 양단이 상기 스프링 리테이너와 상기 덮개에 지지될 수 있다.

또한 상기 제1 피스톤의 외면에는 상기 제1 피스톤이 이동하는 도중 상기 지지부재와 간섭되기 위한 외향플랜지가 구비될 수 있다.

또한 상기 지지부재는 상기 챔버 내벽에 지지되는 지지부와, 상기 지지부에서 상기 챔버 내측을 향해 벤딩되어 상기 제1 피스톤이 이동하는 도중 상기 외향플랜지와 접촉 가능한 걸림부를 포함한다.

또한 상기 지지부에는 상기 외향플랜지가 접촉할 때 오일의 흐름을 허용하기 위한 적어도 하나 이상의 연통홀이 형성될 수 있다.

또한 상기 제1 보어에는 상기 제1 보어와 상기 제1 피스톤 사이 틈새를 밀봉하기 위한 제1 실링부재가 설치될 수 있다.

또한 상기 제2 피스톤의 외면에는 상기 제1 피스톤과 상기 제2 피스톤 사이 틈새를 밀봉하기 위한 제2 실링부재가 설치될 수 있다.

또한 상기 스프링 리테이너는 상기 스프링 및 상기 제2 댐퍼부재가 지지되는 원판부와, 상기 원판부의 중앙에서 상기 제1 댐퍼부재를 향해 연장되는 원뿔부를 포함하고, 상기 제1 피스톤을 원 위치로 이동시키는 힘을 제공하기 위해 상기 원뿔부는 평상 시 상기 제1 댐퍼부재에 가압 접촉되어 상기 제1 댐퍼부재를 일정량 눌림 상태로 유지할 수 있다.

또한 상기 제1 피스톤의 헤드부에는 상기 제1 피스톤 내외로 오일 흐름을 허용하기 위한 오일유로가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 시뮬레이터 피스톤이 작동되는 시점에서의 답력 변화를 줄임에 따라 페달의 이질감을 최소화할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 페달 시뮬레이터를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 페달 시뮬레이터의 1차 반력 발생상태를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 페달 시뮬레이터의 2차 반력 발생상태를 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 페달 시뮬레이터를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 페달 시뮬레이터의 1차 반력 발생상태를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 페달 시뮬레이터의 2차 반력 발생상태를 도시한 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 페달 시뮬레이터(10)는 브레이크 페달(1)의 작동에 의해 제동유압을 발생시키는 마스터실린더(3) 및 오일이 저장되는 리저버(5)와 연결되는 시뮬레이터 블록(11)을 포함한다.

페달 시뮬레이터(10)는 브레이크 페달(1)에 반력을 내주기 위한 것으로서, 시뮬레이터 블록(11) 내에 설치된 제1 피스톤(20), 제2 피스톤(30), 지지부재(40), 스프링 리테이너(50), 제1 댐퍼부재(60), 제2 댐퍼부재(70) 및 덮개(80)를 포함한다.

시뮬레이터 블록(11)은 내부에 오일이 충진되는 챔버(12)를 가지며 하부가 개방된 형태로 마련되고, 개방된 하부에는 덮개(80)가 결합되어 밀폐될 수 있다.

시뮬레이터 블록(11)의 상단 중앙에는 마스터실린더(3)와 챔버(12)를 연결하여 오일이 출입하는 제1 오일공(13)이 상하로 관통 형성되고, 제1 오일공(13)의 측방으로 리저버(5)와 챔버(12)를 연결하여 오일이 출입하는 제2 오일공(14)이 상하로 관통 형성된다.

챔버(12)는 상하 길이방향을 따라 단차를 갖는 다단 형태로 이루어질 수 있고, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 커지는 제1 내지 제3 보어(12a,12b,12c)를 포함한다.

제1 보어(12a)는 제1 오일공(13)과 연통하며, 그 내벽을 따라 제1 피스톤(20)이 슬라이딩 이동할 수 있게 설치된다.

제2 보어(12b)는 제1 보어(12a)의 하단에서 제1 보어(12a)보다 확장된 직경을 갖도록 형성되고, 제2 오일공(14)과 연통하며, 그 내벽에는 지지부재(40)가 결합될 수 있다.

제3 보어(12c)는 제2 보어(12b)의 하단에서 제2 보어(12b)보다 확장된 직경을 갖도록 형성되고, 그 하단 개구에는 덮개(80)가 결합되어 챔버(12)의 개구를 밀폐한다.

제1 보어(12a)에는 제1 오일공(13)을 통해 유입되는 오일의 압력에 의해 하방으로 이동하는 제1 피스톤(20)이 배치된다.

제1 피스톤(20)은 하부가 개방된 중공 원통형상으로 이루어지고, 상단에는 제1 오일공(13)을 통해 유입된 오일의 압력을 받도록 헤드부(21)가 제1 오일공(13)과 마주하게 배치된다.

헤드부(21)에는 제1 피스톤(20) 내외로 오일 흐름을 허용하기 위한 오일유로(22)가 상하로 관통 형성된다.

제1 피스톤(20)과 제1 보어(12a) 사이 틈새는 제1 실링부재(25)에 의해 밀봉될 수 있다. 제1 실링부재(25)는 제1 보어(12a)에 내벽에 오목하게 형성된 제1 실링부재 장착홈(26)에 결합되어, 제1 보어(12a)와 제2 보어(12b) 사이를 밀봉한다.

제1 피스톤(20)의 외면에는 외측 방향으로 돌출된 외향플랜지(23)가 형성된다.

외향플랜지(23)는 제1 오일공(13)을 통해 유입된 오일의 압력에 의해 제1 피스톤(20)이 소정거리 하강할 때 지지부재(40)에 간섭되어 걸림에 의해 제1 피스톤(20)의 하강위치를 규제한다.

지지부재(40)는 제2 보어(12b)의 내벽에 압입되어 결합되거나, 나사 체결 방식에 의해 결합될 수 있다.

지지부재(40)는 제2 보어(12b)의 내벽에 지지되는 링 형태의 지지부(41)와, 지지부(41)의 하단에서 챔버(12) 중앙을 향해 벤딩되는 걸림부(42)를 포함한다.

걸림부(42)는 제1 피스톤(20)이 소정거리 하강할 때 외향플랜지(23)와는 접촉하나, 제1 피스톤(20)의 외면과는 접촉하지 않는 길이를 갖도록 연장된다. 이러한 걸림부(42)는 제2 보어(12b)와 제3 보어(12c)를 구분한다.

걸림부(42)에는 제1 피스톤(20)의 외향플랜지(23)가 접촉되더라도 제2 보어(12b)와 제3 보어(12c) 사이에서 오일의 흐름을 허용하기 위한 적어도 하나 이상의 연통홀(43)이 형성된다.

적어도 하나 이상의 연통홀(43)은 그 개수 및 크기를 적절히 변경함에 의해 추가적인 유로저항을 부여하여 운전자의 선호에 따른 페달 반력을 제공할 수 있다.

제2 피스톤(30)은 하부가 개방된 중공 원통형상으로 이루어지고, 제1 피스톤(20)의 내측에서 슬라이딩 이동할 수 있게 설치된다.

제2 피스톤(30)의 외면에는 제1 피스톤(20)과 제2 피스톤(30) 사이를 밀봉하기 위한 제2 실링부재(35)가 설치된다.

제2 피스톤(30)은 제1 피스톤(20)이 하강할 때 함께 하강되고, 제1 피스톤(20)이 지지부재(40)에 걸려 이동이 정지되면 오일유로(22)를 통해 제1 피스톤(20) 내부로 유입된 오일의 압력에 의해 제1 피스톤(20)과 별개로 하강된다.

제2 피스톤(30) 내부에는 제1 피스톤(20)과 함께 제2 피스톤(30)이 하강할 때 브레이크 페달(1)에 반력을 제공하는 제1 댐퍼부재(60)가 배치된다.

제1 댐퍼부재(60)는 탄성을 갖는 고무재질로 형성되고, 제2 피스톤(30) 내부에 형성된 댐퍼장착홈(31)에 장착될 수 있다.

댐퍼장착홈(31)에 장착된 제1 댐퍼부재(60)의 하단은 평상 시 스프링 리테이너(50)에 가압 접촉되어 일정량 눌림 상태를 유지한다. 이는 제1 및 제2 피스톤(20,30)이 하강 후 원 위치로 복귀시키는 복원력을 확보하기 위함이다.

스프링 리테이너(50)는 그 하방에 배치된 제2 댐퍼부재(70) 및 스프링(90)에 지지되는 원판부(51)와, 원판부(51)의 상면 중앙에서 제1 댐퍼부재(60)를 향해 연장되는 원뿔부(52))를 포함한다.

원판부(51)는 제2 피스톤(30)의 하단과 소정간격 이격되게 위치되고, 원뿔부(52))는 원판부(51)의 상면 중앙에서 제2 피스톤(30)의 내부에 배치된 제1 댐퍼부재(60)를 향해 상부로 연장된다.

원뿔부(52))의 상단은 제2 피스톤(30)이 이동하지 않을 때 제1 댐퍼부재(60)의 하단을 일정량 눌림 상태를 유지하도록 가압 접촉되게 된다.

스프링 리테이너(50)의 원판부(51) 하부에는 반력을 제공하는 스프링(90) 및 제2 댐퍼부재(70)가 지지된다.

제2 피스톤(30)이 하강하여 그 하단이 스프링 리테이너(50)의 원판부(51)에 접촉되면, 스프링 리테이너(50)는 제2 피스톤(30)과 함께 하강되면서 스프링(90) 및 제2 댐퍼부재(70)를 압축시킨다.

원판부(51)의 하면 가장자리에는 스프링(90)의 상단을 지지하도록 단차지게 형성되고, 하면 중심부는 제2 댐퍼부재(70)를 가압할 수 있도록 평편한 면으로 이루어질 수 있다.

덮개(80)는 스프링(90)의 하단 및 제2 댐퍼부재(70)의 하측을 지지하며 챔버(12)의 개방된 하부를 밀폐하도록 결합된다.

덮개(80)는 제3 보어(12c)에 지지되며 스프링(90)의 하단을 지지하는 마개부(81)와, 마개부(81)의 상면 중앙에서 상부로 연장 형성되는 보스부(82)를 포함한다.

보스부(82)는 내부에 제2 댐퍼부재(70)의 일부를 수용할 수 있는 수용공간을 구비한다.

마개부(81)는 보스부(82) 주위에 위치한 상면이 스프링(90)의 하단을 지지하고, 외주면 둘레에는 챔버(12)의 기밀을 유지하기 위한 제3 실링부재(83)가 설치된다.

마개부(81)가 챔버(12) 내측에 지지된 후에는 스토퍼(84)에 의해 구속됨에 의해 덮개(80)는 견고히 고정될 수 있다.

제2 댐퍼부재(70)는 탄성변형 가능하도록 고무재질로 이루어지고, 하부가 보스부(82) 내측 수용공간에 수용된 상태에서 상단은 스프링 리테이너(50)와 접촉되게 배치된다.

제2 댐퍼부재(70)의 변형이 용이하도록 보스부(82)의 상측은 상부로 갈수록 점진적으로 폭이 넓어지도록 형성된 경사면(85)을 구비할 수 있다.

한편 본 실시 예에서는 초기 상태에서 제2 댐퍼부재(70)의 상단이 스프링 리테이너(50)와 접촉된 구성을 도시하나, 스프링 리테이너(50)와 소정거리 이격되게 위치될 수도 있다.

또 제1 댐퍼부재(60)와 제2 댐퍼부재(70)는 제동 시 브레이크 페달(1)의 스트로크를 전기 구간과 후기 구간을 구분하여 운전자가 선호하는 반력을 제공할 수 있도록 서로 다른 경도 또는 동일한 경도를 가지도록 선택될 수 있다.

이러한 구성을 통해, 도 2와 같이, 운전자가 페달(1)을 밟아 마스터실린더(3)로부터 제공되는 오일이 제1 오일공(13)에 유입되면, 제1 피스톤(20)이 밀리면서 제2 피스톤(30)과 함께 이동하게 된다.

이때 제1 댐퍼부재(60)는 스프링 리테이너(50)와 접촉된 상태로서 스프링 리테이너(50)에 의해 압축되면서 전기 구간에서의 반력을 제공한다.

이후 제1 피스톤(20)이 지지부재(40)에 걸려 이동이 제한되게 되면, 제1 피스톤(20)의 오일유로(22)를 통해 제1 피스톤(20) 내부로 유입된 오일은 도 3과 같이 제2 피스톤(30)을 가압하게 되고, 제2 피스톤(30)은 오일의 압력에 의해 이동된다.

제2 피스톤(30)에 의해 스프링 리테이너(50)가 이동되면 스프링(90)을 압축하여 페달 반력이 발생한다. 또한 스프링 리테이너(50)와 접촉된 제2 댐퍼부재(70)가 눌리면서 추가적인 페달 반력이 발생한다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

1: 브레이크 페달, 3: 마스터실린더,
10: 페달 시뮬레이터, 11: 시뮬레이터블록,
12: 챔버, 12a: 제1 보어,
12b: 제2 보어, 12c: 제3 보어,
13: 제1 오일공, 20: 제1 피스톤,
22: 오일유로, 13: 외향플랜지,
30: 제2 피스톤, 40: 지지부재,
41: 지지부, 42: 걸림부,
43: 연통홀, 50: 스프링 리테이너,
51: 원판부, 52: 원뿔부,
60: 제1 댐퍼부재, 70: 제2 댐퍼부재,
80: 덮개, 90: 스프링.

Claims (10)

1. 운전자의 페달 조작에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터에 있어서,
   오일이 충진되는 챔버를 갖는 시뮬레이터 블록;
   상기 챔버에 유입되는 오일의 압력에 의해 이동할 수 있게 상기 챔버 내부에 설치되는 제1 피스톤;
   상기 챔버에 유입되는 오일의 압력에 의해 상기 제1 피스톤이 이동하는 도중에 걸리도록 상기 챔버 내벽에 결합되는 지지부재;
   상기 제1 피스톤과 함께 이동하되, 상기 제1 피스톤이 상기 지지부재에 걸릴 때 상기 제1 피스톤 내부로 유입되는 오일의 압력에 의해 상기 제1 피스톤 내부에서 독립적으로 이동할 수 있게 설치된 제2 피스톤;
   상기 제2 피스톤의 내부에 배치되며, 상기 제1 피스톤이 이동할 때 반력을 제공하는 제1 댐퍼부재;
   일측이 상기 제1 댐퍼부재와 접촉되며, 타측은 반력을 제공하는 스프링에 지지되고, 상기 제2 피스톤이 소정거리 이동할 때 접촉하도록 상기 챔버 내에 배치되는 스프링 리테이너; 및
   상기 스프링 리테이너와 접촉하게 배치되며, 상기 스프링 리테이너가 이동할 때 반력을 제공하는 제2 댐퍼부재;를 포함하는 페달 시뮬레이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 챔버는 상기 제1 피스톤이 슬라이딩 이동할 수 있게 지지되는 제1 보어와, 상기 지지부재가 결합되며 상기 제1 보어보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2 보어와, 상기 제2 보어보다 상대적으로 큰 직경을 가지며 상기 스프링 및 상기 제2 댐퍼부재를 지지하는 덮개가 지지되는 제3 보어를 포함하는 페달 시뮬레이터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 스프링과 상기 댐퍼부재는 각각 양단이 상기 스프링 리테이너와 상기 덮개에 지지되는 페달 시뮬레이터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 피스톤의 외면에는 상기 제1 피스톤이 이동하는 도중 상기 지지부재와 간섭되기 위한 외향플랜지가 구비되는 페달 시뮬레이터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 지지부재는 상기 챔버 내벽에 지지되는 지지부와, 상기 지지부에서 상기 챔버 내측을 향해 벤딩되어 상기 제1 피스톤이 이동하는 도중 상기 외향플랜지와 접촉 가능한 걸림부를 포함하는 페달 시뮬레이터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 지지부에는 상기 외향플랜지가 접촉할 때 오일의 흐름을 허용하기 위한 적어도 하나 이상의 연통홀이 형성되는 페달 시뮬레이터.
7. 제2항에 있어서,
   상기 제1 보어에는 상기 제1 보어와 상기 제1 피스톤 사이 틈새를 밀봉하기 위한 제1 실링부재가 설치되는 페달 시뮬레이터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 피스톤의 외면에는 상기 제1 피스톤과 상기 제2 피스톤 사이 틈새를 밀봉하기 위한 제2 실링부재가 설치되는 페달 시뮬레이터.
9. 제1항에 있어서,
   상기 스프링 리테이너는 상기 스프링 및 상기 제2 댐퍼부재가 지지되는 원판부와, 상기 원판부의 중앙에서 상기 제1 댐퍼부재를 향해 연장되는 원뿔부를 포함하고,
   상기 제1 피스톤을 원 위치로 이동시키는 힘을 제공하기 위해 상기 원뿔부는 평상 시 상기 제1 댐퍼부재에 가압 접촉되어 상기 제1 댐퍼부재를 일정량 눌림 상태로 유지하는 페달 시뮬레이터.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피스톤의 헤드부에는 상기 제1 피스톤 내외로 오일 흐름을 허용하기 위한 오일유로가 형성되는 페달 시뮬레이터.

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