KR102392748B1

KR102392748B1 - 페달 스트로크 센서의 설치구조

Info

Publication number: KR102392748B1
Application number: KR1020170127002A
Authority: KR
Inventors: 홍광석; 김진영
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2022-05-03
Also published as: KR20190037544A

Abstract

본 발명에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조는 페달 작동에 의해 진퇴하는 피스톤; 상기 피스톤에 마련되는 연장부재; 상기 연장부재에 체결되는 제1 샤프트; 상기 제1 샤프트의 제1 기어와 치합되는 제2 기어를 구비하는 제2 샤프트; 및 상기 제2 샤프트에 마련되는 계측부;를 포함할 수 있다.

Description

페달 스트로크 센서의 설치구조{INSTALLATION STRUCTURE FOR PEDAL STROKE SENSOR}

본 발명은 운전자의 답력에 대한 페달의 이동거리를 측정하는 페달 스트로크 센서의 설치구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 브레이크 페달 및 악셀 페달 등의 페달 암의 회동각도를 상시 검출하고, 그 검출된 데이터에 기초하여 정밀한 제어를 가능하게 하는 기구가 구비되도록 하고 있다.

예를 들면, 브레이크 페달의 페달 암이 어느 정도 회동되었는지를 페달 스트로크 센서로 검출하여 전기적으로 기기를 제어하게 된다. 이러한 페달 스트로크 센서는 공개특허 제10-2011-0053777호에 개시된 바와 같이, 브레이크 페달의 각도를 검출하는 타입으로서, 페달 암이 회동되도록 설치된 힌지축 부근에 마련되어 브레이크 페달의 회동각도에 따른 출력값의 변화를 통해 브레이크 페달의 진행 정도를 측정하는 방식으로 이루어진다.

그러나, 이러한 각도 타입의 페달 스트로크 센서는 브레이크 모듈로부터 이격된 브레이크 페달에 설치됨에 따라 조립이 완료된 상태에서 오프셋(offset) 보정을 위한 교정이 이루어져 교정 보정 및 품질이 저하되는 문제가 있다.

또한, 접촉방식에 의해 회전각도를 검출함에 따라 구조가 복잡함은 물론, 마찰소음의 발생 및 내구성 변화에 의한 정확한 검출에 대한 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

공개특허 10-2011-0053777 (2011. 05. 24, 공개)

본 발명은 단순한 구조와 향상된 기구적 정밀도를 가지는 페달 스트로크 센서의 설치구조를 제공하는데 그 목적이 있다. 나아가 본 발명은 동력전달을 위한 기어들 사이의 유격을 줄이고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 페달 작동에 의해 진퇴하는 피스톤; 상기 피스톤에 마련되는 연장부재; 상기 연장부재에 체결되는 제1 샤프트; 상기 제1 샤프트의 제1 기어와 치합되는 제2 기어를 구비하는 제2 샤프트; 및 상기 제2 샤프트에 마련되는 계측부; 를 포함하는 페달 스트로크 센서의 설치구조가 제공될 수 있다.

상기 제2 샤프트에 마련되고, 상기 제1 기어와 제2 기어 사이의 유격을 줄이는 치합유지부;를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 기어는 랙기어이고, 상기 제2 기어는 피니언기어로써 상기 제1 샤프트의 직선운동을 상기 제2 샤프트의 회전운동으로 바꾸고, 상기 치합유지부는 일단이 고정되고 타단이 제2 기어에 결합되는 토션스프링으로써 상기 제2 기어가 상기 제1 기어에 맞물린 상태를 유지시킬 수 있다.

상기 연장부재는 상기 제1 샤프트를 고정부재를 매개로 연결하고, 상기 고정부재는 고무 소재로 이루어져 상기 제1 샤프트의 전후진 운동을 구속할 수 있다.

상기 연장부재는 상기 피스톤의 진퇴 방향에 수직으로 연장되고, 상기 제1 샤프트는 상기 연장부재에 수직으로 체결되어 상기 피스톤의 진퇴 방향으로 상기 피스톤과 함께 운동하고, 상기 연장부재와 블록에 축 지지될 수 있다.

상기 제2 샤프트는 상기 블록 내부에서 상기 제1 샤프트의 진퇴방향에 수직으로 배치 및 축 지지되고, 상기 계측부는 상기 제2 샤프트의 단부에 설치되어 상기 제2 샤프트의 회전신호를 읽어 페달의 위치를 판단할 수 있다.

본 발명에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조는 전자식 브레이크 시스템(Electronic Brake System)에 장착되는 내장형 PTS(Pedal Travel Sensor) 중 기어타입의 기구적 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 치합유지부를 통해 랙 앤 피니언 구조의 제1 기어와 제2 기어 치형의 한 방향은 항상 맞닿아 있도록 하여, 간단한 구조를 이용해 페달의 움직임과 계측부 사이에 발생할 수 있는 기계적 유격을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조에 대한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조에서 하우징이 제거된 상태의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피스톤과 연장부재의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 페달 스트로크 센서의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 페달 스트로크 센서의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 샤프트와 제2 샤프트의 작동구조의 확대도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 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 일실시예에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조에 대한 측면도이고, 도 2는 하우징이 제거된 상태의 사시도이며, 도 3은 연장부재가 마련된 피스톤의 정면도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조는, 블록(10)에 설치되어 페달 작동에 의해 진퇴하는 피스톤(100), 피스톤(100)에 마련되는 연장부재(110), 연장부재(110)에 체결되는 제1 샤프트(120), 제1 샤프트(120)의 제1 기어(120a)와 치합되는 제2 기어(130a)를 구비하는 제2 샤프트(130), 및 제2 샤프트(130)에 마련되는 계측부(140)를 포함한다.

블록(10)에는 브레이크 페달(미도시)의 답력에 의해 연동하는 인풋로드(20)가 전후진하도록 마련된다. 인풋로드(20)는 브레이크 페달의 답력에 의해 수평방향으로 이동하는 피스톤(100)과 연결될 수 있다.

블록(10)의 외측에는 피스톤(100)이 진퇴하는 실린더(10a)와, 후술할 제1 샤프트(120)가 삽입되고 내부와 외부를 관통하는 체결홀(10b)이 형성될 수 있다. 이때 실린더(10a)와 체결홀(10b)은 각각 피스톤(100)와 제1 샤프트(120)가 이동하는 방향으로 길게 형성될 수 있다.

피스톤(100)은 블록(10) 내의 실린더(10a)를 왕복운동하는 부분으로, 차량 브레이크 시스템에서 마스터실린더를 구성할 수 있다. 이러한 마스터실린더는 피스톤(100)을 둘러싸며 블록(10)에 체결되는 하우징(102)과, 페달과 연결되는 피스톤(100)과, 피스톤(100)에 의해 체적이 달라지는 실린더 챔버와, 피스톤(100)에 후퇴력을 제공하는 탄성부재(101)를 포함할 수 있다. 이러한 피스톤(100)은 페달에 가해지는 답력 해제시 탄성부재(101)에 의해 가압되어 후퇴될 수 있다.

연장부재(110)는 피스톤(100)의 전후진 운동 방향에 수직으로 연장되어 제1 샤프트(120)의 일단을 고정 체결할 수 있다. 이때 고정부재(111)는 제1 샤프트(120)와 연장부재(110)의 연결을 매개할 수 있다. 도 3에서는 이러한 고정부재(111)에 제1 샤프트(120)가 제거된 상태의 피스톤(100)과 연결부재(110)를 도시한다.

고정부재(111)는 고무 소재로 이루어져 제1 샤프트(120)의 전후진 운동은 구속하나 횡 방향 이동은 자유롭게 할 수 있다. 이로써 고정부재(111)는 인풋로드(20) 또는 피스톤(100)에서의 횡 방향 운동이 제1 샤프트(120)로 전달되는 것을 줄일 수 있다. 인풋로드(20) 또는 피스톤(100)은 페달의 이동에 의한 전후진 과정에서 횡방향 유동 또는 진동이 발생하는데, 고무 소재로 이루어지는 고정부재(111)는 소재 자체의 탄성으로 상술한 진동이 제1 샤프트(120)로 전달되는 것을 감소시키는 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 페달 스트로크 센서의 사시도이고, 도 5는 측면도이고, 도 6은 제1 샤프트와 제2 샤프트의 작동구조의 확대도로써, 치합유지부(150)가 제1 기어(120a)에 회전력을 부여하여 제2 기어(130a)에 항상 맞닫게 하는 방식을 도시한다.

제1 샤프트(120)는 연장부재(110)에 수직으로 체결되어 피스톤(100)의 진퇴 방향으로 피스톤(100)과 함께 운동하고, 연장부재(110)와 블록(10)의 체결홀(10b)에 축 지지될 수 있다. 이러한 제1 샤프트(120)에는 제1 기어(120a)가 마련될 수 있다. 이때 도 1에 도시된 체결부재(121)는 제1 샤프트(120)를 연장부재(110)에 결합하기 위한 수단으로, 연장부재(110)를 관통하여 제1 샤프트(120)의 단부와 볼팅 방식으로 체결될 수 있다.

제2 샤프트(130)는 블록(10) 내부에서 제1 샤프트(120)의 진퇴방향에 수직으로 배치되고, 회전지지부재(131,132,133)에 의해 축 지지될 수 있다. 제2 샤프트(130)에는 제1 기어(120a)와 치합되는 제2 기어(130a)가 마련되는데, 이때 제1 기어(120a)는 랙 기어이고 제2 기어(130a)는 피니언 기어로써 제1 샤프트(120)의 직선운동을 제2 샤프트(130)의 회전운동으로 바꿀 수 있다.

제1 내지 제3 회전지지부재(131,132,133)는 블록(10) 내에서 제2 샤프트(130)를 축 지지할 수 있다. 제1 내지 제3 회전지지부재(131,132,133)는 부쉬 또는 베어링으로써 제2 샤프트(130)의 축 방향 회전을 용이하게 하면서 전후좌우 이동을 구속할 수 있다.

계측부(140)는 제2 샤프트(130)의 단부에 설치되어 제2 샤프트(130)의 회전신호를 읽어 페달의 위치를 판단할 수 있다. 일례로 계측부(140)는 마그넷과 IC가 내장된 전자식 차속 센서로써, 제2 샤프트(130)에 의해 인풋로드(20)의 변위가 감지되면, 감지된 신호를 전자제어유닛(미도시)에 출력함으로써 브레이크 페달의 기계적인 운동량을 검출하고, 검출된 측정값을 기초로 브레이크 시스템을 제어할 수 있다.

도 6을 참조하면, 치합유지부(150)는 제2 샤프트(130)에 마련되고, 제1 기어(120a)와 제2 기어(130a) 사이의 유격을 줄일 수 있다. 다시 말해, 치합유지부(150)는 일단이 고정되고 타단이 제2 기어(130a)에 결합되는 토션스프링(Torsion Spring)으로써 제2 기어(130a)가 제1 기어(120a)에 맞물린 상태를 유지시킬 수 있다.

예를 들어, 치합유지부(150)는 일단이 블록(10)에 고정 설치된 제1 회전지지부재(131)에 고정되고, 타단이 제2 기어(130a)에 회전력을 부여함으로써, 제2 기어(130a)와 제1 기어(120a)가 항상 맞물린 상태를 유지시킬 수 있다. 페달이 작동되지 않은 상태에서는 제1 샤프트(120)와 그에 설치된 제1 기어(120a)도 고정된 상태를 유지하게 되는데, 제2 기어(130a)가 치합유지부(150)에 의해 축방향으로 회전하므로, 그에 따라 제1 기어(120a) 및 제2 기어(130a)의 돌기가 서로 맞닿은 상태를 유지하는 원리이다.

그러면, 이하에서는 상기와 같은 페달 스트로크 센서에 의해 인풋로드(20)의 이동변화에 따른 변위를 감지하는 상태에 대해 설명하기로 한다.

운전자가 제동을 위해 브레이크 페달(미도시)을 밟으면 브레이크 페달의 작동에 의해 이 브레이크 페달과 연결된 인풋로드(20)를 가압하여 피스톤(100)이 전진하게 된다. 이때 피스톤(100)에 체결된 제1 샤프트(120)의 전진에 의해 제1 기어(120a)는 제2 기어(130a)를 회전시키고, 제2 기어(130a)와 함께 회전하는 제2 샤프트(130)에 의하여 계측부(140)도 같이 회전하게 된다. 이에 따라, 계측부(140)는 그에 마련된 마그넷(Magnet)의 자력 세기 변화를 감지함에 따라 인풋로드(20)의 이동 변위를 감지하게 된다.

마스터 실린더(Master Cylinder)의 피스톤(100)과 기구적으로 연결되는 제1 샤프트(120)의 전후진 움직임을 랙 앤 피니언 구조(Rack & Pinion)에 의해 블록(10) 내부의 피니언인 제2 기어(130a)의 회전운동으로 변환하여, 제2 샤프트(130)(Pinion Shaft)의 끝단에 장착되어 있는 계측부(140)를 이용해 회전신호를 읽어 페달의 위치를 제어적으로 판단할 수 있는 것이다.

이때, 치합유지부(150)를 통해 랙 앤 피니언 구조의 제1 기어(120a)와 제2 기어(130a) 치형의 한 방향은 항상 맞닿아 있도록 하여 기계적 유격을 줄임으로써, 페달의 움직임과 계측부(140)가 감지하는 이동 변위 값 사이에 발생하는 오차를 줄일 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 블록 10a: 실린더
10b: 체결홀 20: 인풋로드
100: 피스톤 101: 탄성부재
102: 하우징 110: 연장부재
111: 고정부재 120: 제1 샤프트
120a: 제1 기어 121: 체결부재
130: 제2 샤프트 130a: 제2 기어
131: 제1 회전지지부재 132: 제2 회전지지부재
133: 제3 회전지지부재 140: 계측부
150: 치합유지부

Claims

페달 작동에 의해 진퇴하는 피스톤;
상기 피스톤으로부터 연장되어 마련되는 연장부재;
상기 연장부재에 체결되는 제1 샤프트;
상기 제1 샤프트의 제1 기어와 치합되는 제2 기어를 구비하는 제2 샤프트; 및
상기 제2 샤프트에 마련되는 계측부;를 포함하고,
상기 연장부재는 상기 제1 샤프트를 고정부재를 매개로 연결하고,
상기 고정부재는 고무 소재로 이루어져 상기 제1 샤프트의 전후진 운동을 구속하며 횡 방향으로 이동되고, 상기 제1 샤프트로 진동이 전달되는 것을 감소시키는 페달 스트로크 센서의 설치구조.
제1항에 있어서,
상기 제2 샤프트에 마련되고, 상기 제1 기어와 제2 기어 사이의 유격을 줄이는 치합유지부;를 더 포함하는 페달 스트로크 센서의 설치구조.
제2항에 있어서,
상기 제1 기어는 랙기어이고, 상기 제2 기어는 피니언기어로써 상기 제1 샤프트의 직선운동을 상기 제2 샤프트의 회전운동으로 바꾸고,
상기 치합유지부는 일단이 고정되고 타단이 상기 제2 기어에 결합되는 토션스프링으로써 상기 제2 기어가 상기 제1 기어에 맞물린 상태를 유지시키는 페달 스트로크 센서의 설치구조.
삭제
제1항에 있어서,
상기 연장부재는 상기 피스톤의 진퇴 방향에 수직으로 연장되고,
상기 제1 샤프트는 상기 연장부재에 수직으로 체결되어 상기 피스톤의 진퇴 방향으로 상기 피스톤과 함께 운동하는 페달 스트로크 센서의 설치구조.
제5항에 있어서,
상기 제2 샤프트는 상기 피스톤이 진퇴하는 실린더가 형성된 블록 내부에서 상기 제1 샤프트의 진퇴방향에 수직으로 배치되고,
상기 계측부는 상기 제2 샤프트의 단부에 설치되어 상기 제2 샤프트의 회전신호를 읽어 페달의 움직임를 감지하는 페달 스트로크 센서의 설치구조.