KR102398041B1 - 페달 시뮬레이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 페달 시뮬레이터가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 마스터실린더와 연결되어 운전자의 답력에 따른 유압을 제공받아 운전자에게 페달감을 제공하는 페달 시뮬레이터에 있어서, 상부에 상기 마스터실린더와 연결되는 오일공이 형성되고 상기 오일공과 연통하도록 내부에 보어가 마련된 시뮬레이터블록; 상기 보어에 슬라이딩 가능하게 마련되어 상기 오일공을 통해 유입되는 오일에 의해 가압되는 피스톤; 상기 피스톤과 일정간격 이격되어 상기 보어를 밀폐시키도록 결합되는 캡; 상기 피스톤과 함께 이동하도록 상기 피스톤에 설치되는 댐핑부재; 및 일단이 피스톤에 지지되고 타단이 캡에 지지되어 상기 피스톤에 의해 압축되며 반력을 제공하는 반력 스프링;을 포함하는 페달 시뮬레이터가 제공될 수 있다.

Description

페달 시뮬레이터{Pedal simulator}
본 발명은 페달 시뮬레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 페달감을 향상시킬 수 있는 페달 시뮬레이터에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 이 브레이크 시스템은 제동 시 운전자에게 페달감을 제공하기 위하여 별도의 유압식 페달 시뮬레이터(또는 '페달감 모사 장치'라고도 함)를 설치하여 페달감을 제공하고 있다.
상기 페달 시뮬레이터는 마스터실린더와 연결되어 브레이크 페달의 답력에 따른 유압에 의해 가압되며 브레이크 페달에 반발력을 제공하도록 이루어진다. 이때, 페달 시뮬레이터는 일반적인 유압 브레이크 장치(CBS : Conventional Brake System)의 페달 시뮬레이터와 유사한 반력을 제공하도록 복수의 스프링과 복수의 고무댐퍼를 이용하고 있다. 이러한 페달 시뮬레이터가 일본 공개특허 특개2007-203927호에 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 페달 시뮬레이터는 마스터실린더와 연결되어 브레이크 페달의 답력에 따라 피스톤이 전진하며 두 개의 스프링과 두 개의 고무댐퍼를 통해 반력을 제공하고 있다.
그러나, 상기와 같은 페달 시뮬레이터는 복수의 스프링 및 복수의 고무댐퍼를 통해 페달감을 구현하기 때문에 구성이 복잡해지는 문제점이 있다. 또한, 스프링을 지지하기 위한 스프링 리테이너가 마련되어야 하기 때문에 부품수가 증가하여 중량이 증대되는 문제점이 있다. 또한, 페달 시뮬레이터가 수평방향으로 설치되는 경우 스프링 리테이너를 지지하기 위한 구조가 없어 스프링 리테이너가 치우치게 된다. 즉, 스프링 리테이너가 댐핑부재를 가압시 댐핑부재에 편하중이 발생하여 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
JP 공개특허 특개2007-203927 (TOYOTA MOTOR CORP) 2007. 08. 16.
본 발명의 실시 예에 따른 페달 시뮬레이터는 구조를 단순화시키며 댐핑부재의 내구성 향상 및 유압 브레이크 장치와 유사한 페달감을 제공 할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 마스터실린더와 연결되어 운전자의 답력에 따른 유압을 제공받아 운전자에게 페달감을 제공하는 페달 시뮬레이터에 있어서, 상부에 상기 마스터실린더와 연결되는 오일공이 형성되고 상기 오일공과 연통하도록 내부에 보어가 마련된 시뮬레이터블록; 상기 보어에 슬라이딩 가능하게 마련되어 상기 오일공을 통해 유입되는 오일에 의해 가압되는 피스톤; 상기 피스톤과 일정간격 이격되어 상기 보어를 밀폐시키도록 결합되는 캡; 상기 피스톤과 함께 이동하도록 상기 피스톤에 설치되는 댐핑부재; 및 일단이 피스톤에 지지되고 타단이 캡에 지지되어 상기 피스톤에 의해 압축되며 반력을 제공하는 반력 스프링;을 포함하는 페달 시뮬레이터가 제공될 수 있다.
또한, 상기 피스톤은 일측에 상기 댐핑부재가 끼워져 결합되도록 형성된 장착홈과, 상기 일측 끝단부로부터 반경 방향으로 연장 형성되어 상기 반력 스프링을 지지하도록 형성된 플랜지부를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 댐핑부재는 일단이 상기 피스톤에 결합되고 타단이 상기 캡에 접촉되도록 배치되되, 상기 캡과 접촉되는 댐핑부재는 일정량 눌림 상태로 마련될 수 있다.
또한, 상기 댐핑부재에는 평상 시 캡에 가압 접촉되어 일정량 눌림 상태로 유지되도록 돌출 형성된 보조댐퍼가 마련될 수 있다.
또한, 상기 캡에는 상기 댐핑부재를 향하여 돌출된 가압돌기를 구비하고, 상기 가압돌기는 평상 시 댐핑부재에 가압 접촉되어 상기 댐핑부재를 일정량 눌림 상태로 유지될 수 있다.
또한, 상기 댐핑부재는, 일단이 상기 피스톤으로부터 돌출되도록 상기 피스톤에 결합되는 몸체부; 상기 몸체부의 둘레를 따라 일정간격 이격되어 길이방향으로 형성된 복수의 그루브(groove); 및 상기 몸체부의 타단에 상기 피스톤과 몸체부 사이의 공간을 상기 그루브와 연통시키는 연통부;를 구비할 수 있다.
또한, 상기 캡의 하단에는 상기 캡이 상기 보어에 고정되도록 클립이 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터는 하나의 스프링과 댐핑부재를 통해 페달감을 제공함으로써 구조를 단순화시킬 수 있음은 물론, 중량을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 피스톤이 스프링을 지지하도록 함으로써 별도의 스프링의 지지를 위한 리테이너가 불필요하여 종래에 비해 부품수를 줄일 수 있어 제조비용을 줄일 수 있은 효과가 있다.
또한, 페달 시뮬레이터가 수평으로 설치되더라도 피스톤에 의해 스프링을 지지함으로써 댐핑부재에 발생하는 편하중을 방지할 수 있어 댐핑부재의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터에 마련된 댐핑부재를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페달 시뮬레이터를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터는 브레이크 페달(11)에 의해 제동 유압을 발생시키는 마스터실린더(10)와 연결되어 마스터실린더(10)로부터의 오일을 내부로 수용할 수 있는 시뮬레이터블록(110)과, 시뮬레이터블록(110)에 형성된 보어(112, 113)에 슬라이딩 가능하게 설치되는 피스톤(120)과, 피스톤(120)과 일정간격 이격되게 설치되며 보어(112, 113)를 밀폐시키는 캡(130)과, 피스톤(120)과 함께 이동하도록 설치되는 댐핑부재(160) 및 피스톤(120)과 캡(130) 사이에 마련되는 반력 스프링(150)을 구비한다.
시뮬레이터블록(110)은 상부에 마스터실린더(10)로부터 유압이 유입되도록 오일공(111)이 형성되며, 그 내부에 오일공(111)과 연통하는 보어(112, 113)가 형성된다. 상기 보어(112, 113)는 서로 직경이 다른 제1 보어(112)와 제2 보어(113)를 포함하여 단차진 형상을 갖는다. 도시된 바에 따르면, 제1 보어(112)의 직경은 제2 보어(113)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 이루어진다. 제1 보어(112)에는 피스톤(120)이 슬라이딩 가능하게 배치되고, 제2 보어(113)에는 피스톤(120)과 댐핑부재(160)의 일부 및 반력 스프링(150)이 배치된다. 또한, 제2 보어(113)의 일측에는 리저버(40)와 연결되어 페달 시뮬레이터(100)의 동작에 따라 오일이 유입 또는 유출되는 오일유로(114)가 마련되며, 제2 보어(113)의 하단부는 캡(130)에 의해 밀폐된다.
피스톤(120)은 제1 보어(112)에 슬라이딩 가능하도록 마련된다. 즉, 피스톤(120)은 상부에 위치한 오일공(111)을 통해 오일이 유입되면 하측으로 이동하게 된다. 이러한 피스톤(120)은 하부가 중공되어 내부에 장착홈(126)이 형성된 컵 형상으로 이루어진다. 또한, 피스톤(120)은 일측 즉, 하측 끝단부로부터 반경 방향으로 연장되어 형성된 플랜지부(125)를 구비한다. 장착홈(126)에는 후술할 댐핑부재(160)가 끼워져 결합되고, 플랜지부(125)는 반력 스프링(150)의 상단을 지지하는 역할을 수행한다.
한편, 상기 플랜지부(125)가 피스톤(120)과 일체로 형성됨에 따라 페달 시뮬레이터(100)가 수평방향으로 설치되더라도 하측으로 치우치지 않게 된다. 이에 따라 피스톤(120)이 안정적으로 댐핑부재(160)를 가압할 수 있어 댐핑부재(160)의 편하중에 따른 내구성 문제를 해결할 수 있게 된다.
캡(130)은 피스톤(120)과 일정간격 이격되어 제2 보어(113)의 하단부에 조립되어 보어(112, 113) 내부를 밀폐시키는 역할을 수행한다. 또한, 캡(130)은 후술할 댐핑부재(160)의 타단과 접촉되도록 마련된다. 이러한 캡(130)은 반력 스프링(150) 의 타단을 지지하도록 마련될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 캡(130)의 가장자리 측에는 반력 스프링(150)의 하단을 안정적으로 지지하도록 스프링 수용홈(135)이 형성된다.
상기와 같은 캡(130)의 하단에는 캡(130)이 시뮬레이터블록(110)에 안정적으로 고정되도록 클립(140)이 설치된다. 이에, 캡(130)은 클립(140)에 의해 구속됨으로써 견고히 고정될 수 있다.
한편, 미설명된 참조부호 '129'는 제1 보어(112)와 피스톤(120) 사이의 틈새를 밀봉하기 위한 실링부재이고, 참조부호 '139'는 제2 보어(113)와 캡(130) 사이의 틈새를 밀봉하기 위한 실링부재이다.
댐핑부재(160)는 탄성변형 가능하도록 고무재질로 이루어지며, 피스톤(120)의 장착홈(126)에 끼워져 피스톤(120)과 함께 이동하도록 마련된다. 도시된 바에 따르면, 댐핑부재(160)는 일단이 장착홈(126)에 결합되고 타단이 캡(130)에 접촉되도록 설치된다. 이때, 캡(130)과 접촉되는 댐핑부재(160)는 일정량 눌림 상태로 마련될 수 있다. 이에, 댐핑부재(160)의 타단에는 캡(130)을 향하여 돌출 형성된 보조댐퍼(166)가 마련되고, 이 보조댐퍼(166)는 평상 시 캡(130)에 의해 일정량 눌려진 상태로 설치되게 된다. 이는 하나의 댐핑부재(160)를 통해 반력을 제공함으로써 댐핑부재(160)의 경도에 따른 초기 장착하중이 증가되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 보조댐퍼(166)를 통하여 일정량 눌림상태로 댐핑부재(160)를 마련함으로써 초기 장착하중이 증가되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기 초기 장착하중이 증가되는 것을 방지하기 위하여 댐핑부재(160)에 보조댐퍼(166)를 마련하여 일정량 눌림상태로 설치하는 것으로 도시하고 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 캡(130)을 통하여 댐핑부재(160)가 일정량 눌려지도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페달 시뮬레이터(100')가 도시되어 있다. 여기서, 앞선 실시예에의 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 페달 시뮬레이터(100')는 앞선 실시예와 동일한 구조를 가지며, 다만 캡(130')과 댐핑부재(160')의 접촉구조에서 차이가 있다. 즉, 캡(130')에는 댐핑부재(160')를 향하여 돌출된 가압돌기(136')를 구비하고, 가압돌기(136')는 평상 시 댐핑부재(160')에 가압 접촉되어 댐핑부재(160')를 일정량 눌림 상태로 유지되도록 한다. 이에, 댐핑부재(160')에 별도의 보조댐퍼(도 1의 '166' 참조)를 형성하지 않더라도 가압돌기(135')에 의해 댐핑부재(160')가 일정량 눌려지도록 할 수 있다.
한편, 시뮬레이터블록(110)의 보어(112, 113)에는 오일이 채워지도록 구성되어 안정적인 페달감을 제공하게 된다. 이에, 보어(112, 113) 내에 오일을 채우기 전, 페달 시뮬레이터(100)에 공기가 잔존하지 않도록 에어 블리딩 작업을 시행하고 있다. 상기 에어 블리딩 작업 시 댐핑부재(160)와 피스톤(120) 사이에 잔존하는 공기를 용이하게 배출시키기 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 댐핑부재(160)는 용이하게 공기를 배출시킬 수 있는 구조를 갖는다.
이러한 댐핑부재(160)에 대하여 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면, 댐핑부재(160)는 일부가 피스톤(120)으로부터 돌출되어 캡(130)과 접촉되도록 장착홈(126)에 결합되는 몸체부(161)를 갖는다. 몸체부(161)는 탄성변형되며 장착홈(126)에 끼워져 결합된다. 이러한 몸체부(161)를 장착홈(126)에 결합함에 있어 설치의 용이성과 작동성 및 페달 시뮬레이터(100)의 조립시 후속 공정(에어 블리딩)을 용이하도록 몸체부(161)에 복수의 그루브(163) 및 그루브(163)와 연통하는 연통부(165)가 마련된다.
복수의 그루브(163)는 몸체부(161)의 둘레를 따라 일정간격 이격되어 길이방향으로 형성된다.
연통부(165)는 몸체부(161)의 타단에 형성되어 피스톤(120)과 몸체부(161) 사이의 공간을 그루브(163)와 연통시키는 역할을 수행한다. 이 연통부(165)는 몸체부(161)의 내측으로 요입되어 형성된 중앙홈(165a)과, 상기 중앙홈(165a) 및 복수의 그루브(163)를 각각 연결하도록 형성된 복수의 연결홈(165b)을 구비한다. 이러한 댐핑부재(160)를 피스톤(120)의 장착홈(126)에 결합 시 그루브(163) 및 연통부(165)에 의해 탄성변형이 용이하여 쉽게 설치할 수 있으며, 장착홈(126) 내의 공기가 연통부(165) 및 그루브(163)를 통해 용이하게 배출될 수 있게 된다.
그러면, 상기와 같은 페달 시뮬레이터(100)의 작동 상태에 대해서 도 1 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 페달 시뮬레이터(100)는 평상 시(작동 전) 댐핑부재(160)가 캡(130)과 접촉되며 일정량 눌림 상태로 마련된다. 이때, 댐핑부재(160)에 형성된 보조댐퍼(166)가 캡(130)과 접촉되며 눌려질 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 캡(130')에 형성된 가압돌기(136')를 통하여 댐핑부재(160')가 일정량 눌려질 수 있다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이 사용자가 브레이크 페달(도 1의 '11' 참조)을 밟아 마스터실린더(도 1의 '10' 참조)로부터 시뮬레이터블록(110)의 오일공(111)을 통해 유압이 유입되면, 피스톤(120)이 밀리면서 댐핑부재(160)가 함께 이동하게 된다. 이때, 댐핑부재(160)는 캡(130)과 접촉된 상태로서 가압되며 탄성변형된다. 즉, 댐핑부재(160)의 탄성변형에 따른 반발력을 통해 운전자에게 반력을 제공하게 된다.
또한, 피스톤(120)이 이동함에 따라 댐핑부재(160)와 함께 반력 스프링(150)이 압축되며 운전자에게 반력을 제공하게 된다. 즉, 댐핑부재(160) 및 반력 스프링(150)을 통하여 운전자에게 반력을 제공하게 된다. 여기서, 댐핑부재(160)와 반력 스프링(150)의 설치 시 댐핑부재(160)의 경도 및 반력 스프링(150)의 탄성력을 선택적으로 변경함으로써 운전자가 요구하는 페달감을 제공할 수 있게 된다.
한편, 상기 댐핑부재(160)가 탄성변형 시 피스톤(120)의 장착홈(126)에 끼워진 몸체부(161)의 타단부가 함께 탄성변형된다. 즉, 연통부(165)와 그루브(163)에 의한 공간이 형성됨에 따라 피스톤(120)과 댐핑부재(160) 사이의 오일이 이동될 수 있음은 물론, 댐핑부재(160)가 용이하게 탄성변형되게 된다.
상기와 같은 제동 작동 후 제동 해제 시 댐핑부재(160) 및 반력 스프링(150)의 탄성복원력에 의하여 피스톤(120)이 원위치로 이동하게 된다. 이때, 리저버(도 1의 '40' 참조)로 환원된 오일이 오일유로(114)를 통해 제2 보어(113) 내로 유입된다. 또한, 댐핑부재(160)가 캡(130)에 일정량 눌림상태로 마련됨에 따라 피스톤(120)이 원위치까지 원활히 복귀될 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100, 100' : 페달 시뮬레이터 110 : 시뮬레이터블록
120 : 피스톤 125 : 플랜지부
126 : 장착홈 130, 130' : 캡
136' : 가압돌기 140 : 클립
150 : 반력 스프링 160, 160' : 댐핑부재
163 : 그루브 165 : 연통부
166 : 보조댐퍼

Claims (7)

  1. 마스터실린더와 연결되어 운전자의 답력에 따른 유압을 제공받아 운전자에게 페달감을 제공하는 페달 시뮬레이터에 있어서,
    상부에 상기 마스터실린더와 연결되는 오일공이 형성되고 상기 오일공과 연통하도록 내부에 보어가 마련된 시뮬레이터블록;
    상기 보어에 슬라이딩 가능하게 마련되어 상기 오일공을 통해 유입되는 오일에 의해 가압되는 피스톤;
    상기 피스톤과 일정간격 이격되어 상기 보어를 밀폐시키도록 결합되는 캡;
    상기 피스톤과 함께 이동하도록 상기 피스톤에 설치되는 댐핑부재; 및
    일단이 피스톤에 지지되고 타단이 캡에 지지되어 상기 피스톤에 의해 압축되며 반력을 제공하는 반력 스프링;을 포함하고,
    상기 댐핑부재는 일단이 상기 피스톤에 결합되고 타단이 상기 캡에 접촉되어 일정량 눌림 상태로 마련되도록 배치되되,
    상기 댐핑부재에는 평상 시 캡에 가압 접촉되어 일정량 눌림 상태로 유지되도록 돌출 형성된 보조댐퍼가 마련되는 페달 시뮬레이터.
  2. 마스터실린더와 연결되어 운전자의 답력에 따른 유압을 제공받아 운전자에게 페달감을 제공하는 페달 시뮬레이터에 있어서,
    상부에 상기 마스터실린더와 연결되는 오일공이 형성되고 상기 오일공과 연통하도록 내부에 보어가 마련된 시뮬레이터블록;
    상기 보어에 슬라이딩 가능하게 마련되어 상기 오일공을 통해 유입되는 오일에 의해 가압되는 피스톤;
    상기 피스톤과 일정간격 이격되어 상기 보어를 밀폐시키도록 결합되는 캡;
    상기 피스톤과 함께 이동하도록 상기 피스톤에 설치되는 댐핑부재; 및
    일단이 피스톤에 지지되고 타단이 캡에 지지되어 상기 피스톤에 의해 압축되며 반력을 제공하는 반력 스프링;을 포함하고,
    상기 댐핑부재는 일단이 상기 피스톤에 결합되고 타단이 상기 캡에 접촉되도록 배치되되,
    상기 캡에는 상기 댐핑부재를 향하여 돌출된 가압돌기를 구비하고,
    상기 가압돌기는 평상 시 댐핑부재에 가압 접촉되어 상기 댐핑부재를 일정량 눌림 상태로 유지되도록 하는 페달 시뮬레이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피스톤은 일측에 상기 댐핑부재가 끼워져 결합되도록 형성된 장착홈과, 상기 일측 끝단부로부터 반경 방향으로 연장 형성되어 상기 반력 스프링을 지지하도록 형성된 플랜지부를 더 구비하는 페달 시뮬레이터.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 댐핑부재는,
    일단이 상기 피스톤으로부터 돌출되도록 상기 피스톤에 결합되는 몸체부;
    상기 몸체부의 둘레를 따라 일정간격 이격되어 길이방향으로 형성된 복수의 그루브(groove); 및
    상기 몸체부의 타단에 상기 피스톤과 몸체부 사이의 공간을 상기 그루브와 연통시키는 연통부;를 구비하는 페달 시뮬레이터.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 캡의 하단에는 상기 캡이 상기 보어에 고정되도록 클립이 설치되는 페달 시뮬레이터.
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