KR102609696B1 - 페달 각도 센서 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페달 각도 센서 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 등에 설치되며 연속적으로 변화하는 회전체의 회전 각도 변위를 체크할 수 있으며, 메인 IC 패키지 외에 리던던시 IC 패키지를 포함하여 작동 신뢰성이 향상되고 수밀 구조를 가지는 페달 각도 센서 유닛에 관한 것이다.

Description

페달 각도 센서 유닛{PEDAL STROKE SENSOR UNIT}

본 발명은 페달 각도 센서 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 등에 설치되며 연속적으로 변화하는 페달의 변위를 체크할 수 있으며, 메인 IC 패키지 외에 리던던시 IC 패키지를 포함하여 작동 신뢰성이 향상되고 수밀 구조를 가지는 페달 각도 센서 유닛에 관한 것이다.

페달 각도 센서 유닛은, 연속적으로 변화하는 페달의 물리적 변화량을 측정하여 전기적 작동 신호를 생성하는 데 사용되며, 예컨대 차량의 엑셀레이터, 브레이크 페달 등에 적용되고 있다.

일반적으로, 자동차 산업에 있어서 페달 각도 센서 유닛은 차량의 브레이크 작동, 엑셀레이터, 전기자동차의 회생 제동 등에 사용되고 있으며, 최근에는 전기차의 개발 및 자율주행 차량의 개발에 따라서 페달 각도 센서 유닛이 차량의 ON/OFF 등에도 적용되고 있는 추세이다. 이를 위해서, 정밀도가 높은 동시에, 작동 신뢰성이 향상되고 안전성이 확보된 페달 각도 센서 유닛의 필요성이 높아지고 있다.

또한, 최근에는 브레이크 또는 엑셀러레이터 페달 센서가, 웨이크 업(Wake-up)기능을 동시에 갖는 페달 센서도 개발되고 있다. 이에, 브레이크 또는 엑셀러레이터 센싱 기능과 웨이크 업 기능을 모두 정밀하고 신뢰성있게 달성할 수 있는 페달 각도 센서 유닛을 개발할 필요가 있다.

공개특허 10-2010-0029696

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 메인 IC 패키지 외에 리던던시 IC 패키지를 포함하여 작동 신뢰성이 향상되고 수밀 구조를 가지는 페달 각도 센서 유닛을 제공하는 데 그 목적이 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은, 전기 자동차의 회생 제동 기능과 웨이크 업 기능을 모두 정밀하고 신뢰성있게 달성할 수 있는 페달 각도 센서 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 페달 각도 센서 유닛은, 하우징; 상기 하우징 내에 탑재되는 기판 모듈; 및 적어도 일 부분이 상기 하우징 내에 탑재되며 외력에 의해서 회전하는 선회 모듈; 을 포함하고, 상기 하우징은, 탑재 공간을 갖는 제1 하우징, 및 상기 제1 하우징에 결합되며 상기 탑재 공간을 덮는 제2 하우징을 포함하고, 상기 기판 모듈은 자기장의 변화를 감지하는 IC 패키지를 포함하고, 상기 선회 모듈은, 상기 탑재 공간 내에 위치하는 선회 바디, 상기 하우징 외부에 위치하고 상기 선회 바디와 연결되는 레버, 및 상기 선회 바디에 고정되며 자기장을 생성하는 마그넷 부재를 포함하며, 상기 선회 모듈의 선회는 상기 마그넷 부재에서 생성되는 자기장을 변화시킨다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 선회 모듈을 일 위치로 탄성 바이어스하는 탄성 모듈; 을 더 포함하고, 상기 탄성 모듈은, 소정의 내경을 갖는 토션 스프링으로 구성되고, 상기 토션 스프링은 스프링 바디, 및 상기 스프링 바디의 양 단에 각각 구비되는 제1 스프링 암, 및 제2 스프링 암을 포함하고, 상기 제1 하우징은, 상기 스프링 바디가 탑재되는 스프링 탑재 홈, 및 상기 제1 스프링 암이 위치 고정되는 제1 스프링 고정부를 포함하며, 상기 선회 바디는 상기 제2 스프링 암이 위치 고정되는 제2 스프링 고정부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 스프링 암과 상기 제2 스프링 암은 제1 사이각을 갖고, 상기 제1 스프링 고정부와 제2 스프링 고정부는 제2 사이각을 가지며, 상기 제2 사이각은 상기 제1 사이각보다 크다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 하우징은, 소정의 각범위를 갖는 각도 제한 홈을 구비하고, 상기 선회 바디는 소정의 크기를 갖는 각도 제한 블록을 포함하며, 상기 각도 제한 블록은 상기 각도 제한 홈 내에 위치하여, 상기 각도 제한 블록의 선회 각도가 상기 각도 제한 홈의 각범위 내로 제한된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 선회 바디는, 상기 하우징을 관통하는 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트의 단부에는 후크가 구비되며, 상기 레버는, 상기 후크가 관통하여 체결될 수 있는 체결 홀을 포함하고, 상기 후크는 상기 체결 홀에 끼움 고정된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 레버의 후면에는 상기 후크가 내삽될 수 있는 내삽 홈이 구비된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 마그넷은, 양 자극 단부가 곡률을 갖고, 상기 양 자극 단부 사이 구간은 직선 구간으로 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 IC 패키지는, 메인 IC 소자 및 상기 메인 IC 소자와 소정 거리 이격되게 배치되는 리던던시 IC 소자를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 IC 패키지는, 상기 마그넷 부재가 회전할 때, 상기 마그넷 부재의 회전 각도 변화량을 감지하는 자력 각도 센서, 및 상기 마그넷의 지정 극성이 소정의 범위 이상의 각도 변화량을 가질 때 ON/OFF 신호를 생성하는 극성 인식 온오프 센서를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 페달 각도 센서 유닛은, 메인 IC 패키지 외에 리던던시 IC 패키지를 포함하여 작동 신뢰성이 향상되고, 수밀 구조를 가지므로 안전성이 향상될 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 외관을 나타낸 도면이다.
도 2 및 3 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 분해 구조를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 제1 하우징의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 기판 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7, 8 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈의 마그넷 부재의 구조를 나타낸 도면이다.
도 10a 및 10b 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈의 마그넷 부재의 선회에 따른 자기장 분포의 변화를 나타낸 도면이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈의 레버의 구조를 나타낸 도면이다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈의 결합 구조 및 수밀 구조를 나타낸 도면이다.
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 탄성 모듈을 구성하는 토션 스프링의 구조를 나타낸 도면이다.
도 14 내지 18 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 탄성 모듈의 탑재 구조를 나타낸 도면이다.
도 19 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈의 선회 작동을 나타낸 도면이다.
도 20 내지 23 은, IC 패키지 및 IC 패키지 내에 포함된 IC 소자의 예시를 나타낸 도면이다.
도 24 내지 26 은 본 발명의 일 실시예에 의한 마그넷 부재와 IC 소자 사이의 위치 관계를 나타낸 도면이다.
도 27 은, 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 작동 범위를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 외관을 나타낸 도면이다. 도 2 및 3 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 분해 구조를 나타낸 도면이다. 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 단면 구조를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛은, 하우징 모듈(10); 상기 하우징 모듈(10) 내에 탑재되는 기판 모듈(20); 적어도 일 부분이 상기 하우징 모듈(10) 내에 탑재되며 외력에 의해서 회전하는 선회 모듈(30); 을 포함한다.

아울러, 일 실시예에 의하면, 상기 선회 모듈(30)을 일 위치로 탄성 바이어스하는 탄성 모듈(40);을 더 포함한다.

<하우징 모듈(10)>

하우징 모듈(10)은, 제1 하우징(100), 및 제2 하우징(200)을 포함한다.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 제1 하우징(100)의 구조를 나타낸 도면이다.

제1 하우징(100)은, 탑재 공간(112)이 형성된 하우징 바디(110)와, 외부 케이블 등이 연결되는 연결 바디(120)를 포함할 수 있다.

하우징 바디(110)는, 탑재 공간(112)을 가질 수 있다. 아울러, 하우징 바디(110)는, 전후 방향으로 관통되는 원형의 통공(114)을 가질 수 있다.

연결 바디(120)는 외부 케이블 등이 연결될 수 있는 부분이다. 연결 바디(120)는 연결 단자(122)를 구비한다. 탑재 공간(112) 내에 기판 모듈(20)이 탑재되면 상기 기판 모듈(20)은 상기 연결 단자(122)와 연결될 수 있다. 따라서 기판 모듈(20)에 구비되는 IC 패키지(310)는 연결 단자(122)를 통해서 외부 케이블과 연결되며, IC 패키지(310)에서 발생한 전기 신호가 외부로 전달될 수 있다.

상기 하우징 바디(110)는, 각도 제한부(130), 스프링 유동 제한 홈(140)를 구비할 수 있다.

각도 제한부(130)는, 선회 모듈(30)의 선회 각도를 제한하는 구성 요소이다.

각도 제한부(130)는 상기 통공(114) 주변에 구비될 수 있다. 실시예에 의하면, 각도 제한부(130)는, 상기 통공(114)과 동심원인 원형 벽으로 구성되는 벽부(132), 및 소정의 제1 각범위(θ1)를 갖는 각도 제한 홈(134)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 각도 제한 홈(134)은, 예컨대 상기 벽부(132)의 적어도 일 부분이 소정 각범위만큼 제거됨으로서 형성되는 부분일 수 있다.

단, 상기 각도 제한부(130)의 구체적인 구성은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 실시예에 의하면, 상기 벽부(132)가 구비되지 않고, 상기 각도 제한 홈(134) 양 단에 소정의 각도 제한 돌기 등이 구비되는 실시 형태도 가능하다.

스프링 유동 제한 홈(140)는 상기 각도 제한부(130)의 외측에 형성될 수 있다. 스프링 유동 제한 홈(140)는 제1 스프링 고정부(142) 및 스프링 탑재부(144)를 포함할 수 있다.

제1 스프링 고정부(142)은 상기 통공(114) 및 각도 제한부(130)와 동심원이며 소정의 깊이를 갖는 원형 홈으로 구성될 수 있다.

제1 스프링 고정부(142)의 내측에는 스프링 탑재부(144)가 구비될 수 있다. 상기 스프링 탑재부(144)는 제1 스프링 고정부(142)의 외측 방향으로 함몰된 홈일 수 있다.

제2 하우징(200)은 하우징 모듈(10)의 후방을 구성하는 부분이다. 제2 하우징(200)은 소정의 패널 형태의 구성 요소일 수 있다. 제2 하우징(200)은, 제1 하우징(100)에 결합되며, 제1 하우징(100)에 마련된 탑재 공간(112)을 덮어서 상기 탑재 공간(112)을 밀폐시킬 수 있다.

<기판 모듈(20)>

도 6 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 기판 모듈(20)의 구조를 나타낸 도면이다.

기판 모듈(20)은, 탑재 기판(300), 및 상기 탑재 기판(300)에 탑재되는 IC 패키지(310)를 포함할 수 있다.

탑재 기판(300)은 상기 제1 하우징(100)의 탑재 공간(112) 내에 탑재되고, 고정될 수 있다. 탑재 기판(300)에는 IC 패키지(310)와 연결 바디(120)의 연결 단자(122) 사이를 연결하는 도전 패턴이 구비될 수 있다.

IC 패키지(310)는 탑재 기판(300)에 탑재될 수 있다. IC 패키지(310)는 하나, 또는 복수 개일 수 있다.

IC 패키지(310)는 복수 개의 IC 소자를 포함할 수 있다. 예컨대, IC 패키지(310)는, 메인 IC 소자와, 리던던시 IC 소자를 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 메인 IC 소자와 리던던시 IC 소자는 하나의 칩에 일체로 내장될 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 상기 메인 IC 소자와 리던던시 IC 소자는 각각 별개의 IC 패키지(310)에 구비되며, 상기 별개의 IC 패키지(310)가 기판에 탑재되는 구성을 가질 수도 있다.

상기 복수 개의 IC 소자는 소정의 구성 및 배치를 가질 수 있다.

IC 소자는 자력의 변화를 감지할 수 있는 센서일 수 있다. 상기 IC 소자가 구현하는 센서는, 예컨대, 자력 각도 센서(320)와 극성 인식 온오프 센서(330)일 수 있다.

자력 각도 센서(320)는 IC 주변에 일정 거리 이내에 마그넷 부재가 위치한 상태에서 마그넷 부재의 회전 또는 물리적인 변화에 의해서 X, Y, Z 축의 자기장이 변화하면 IC 내부의 Hall-effect element 에서 아날로그 값을 DSP 로 12 bits 디지털 값으로 변환하고 설정값에 의해 SENT serial massage 로 출력하는 센서일 수 있다. 따라서, 자기력 각도 센서는 마그넷 부재가 회전할 때, 회전 각도를 인식할 수 있다.

아울러, 극성 인식 온오프 센서(330)는 IC 주변에 일정 거리 이내에 마그넷 부재가 위치한 상태에서 마그넷 부재의 회전 또는 물리적인 변화에 의해서 X, Y, Z 축의 자기장이 변화하면 Hall-effect element 에서 아날로그 값을 소정의 디지털 값으로 변환하고 설정값에 의해 Open-drain type 으로 출력하는 센서일 수 있다. 이에 따라서, 극성 인식 온오프 센서(330)는 극 위치를 인식하며 마그넷 부재가 일정 범위의 이상의 각도 변화량을 가질 때, ON/OFF 신호를 생성할 수 있다.

상기 IC 소자의 구체적인 구성 및 배치는 후술한다.

<선회 모듈(30)>

도 7, 8 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈(30)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈(30)의 마그넷 부재(450)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 10a 및 10b 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈(30)의 마그넷 부재(450)의 선회에 따른 자기장 분포의 변화를 나타낸 도면이다. 도 11 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈(30)의 레버(500)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 12 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈(30)의 결합 구조 및 수밀 구조를 나타낸 도면이다.

선회 모듈(30)은, 적어도 일 부분이 상기 하우징 내에 탑재되며, 외력에 의해서 회전 및 초기 위치 복원 가능한 모듈이다.

선회 모듈(30)은 선회 바디(400)와, 레버(500)을 포함할 수 있다.

선회 바디(400)는 선회 패널부(410), 넥부(420), 샤프트(430), 후크(440) 및 마그넷 부재(450)를 포함할 수 있다.

선회 패널부(410)는 소정의 직경을 갖는 패널(412)일 수 있다. 선회 패널부(410)의 가장자리에는 제2 스프링 고정부(414)가 구비된다. 상기 제2 스프링 고정부(414)는 소정의 돌기로 구성될 수 있다.

넥부(420)는 선회 패널의 중심에 위치하며, 전방으로 소정의 높이를 갖고 돌출된 부분이다. 넥부(420)에는 각도 제한 블록(422)이 구비된다. 각도 제한 블록(422)은 소정의 돌기로 구성될 수 있다.

샤프트(430)는 넥부(420)의 중심에 위치하며, 전방으로 소정의 높이를 갖고 돌출된 부분이다. 샤프트(430)는 원통형의 바(bar)로 구성될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 샤프트(430)는 별개의 부재로 구성되며 상기 넥부(420)에 압입되는 구성을 가질 수 있다.

후크(440)는 샤프트(430)의 단부에 구비된다. 후크(440)는 십자(+) 형태로 형성된 바일 수 있다. 후크(440)의 중간 부분에는 후크 홈부(442)가 형성되며, 후크 홈부(442)의 전방에는 후크 헤드(444)가 구비될 수 있다.

마그넷 부재(450)는 선회 패널부(410)의 후면에 구비될 수 있다. 마그넷 부재(450)는 소정의 자기장 분포를 제공할 수 있다.

마그넷 부재(450)는 예컨대 양 자극 단부가 곡률을 갖고, 상기 양 자극 단부 사이 구간은 직선 구간으로 구성되는 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 마그넷 부재(450)는, 소정의 직경을 갖는 원기둥 형상에서, 좌우 측이 소정 폭만큼 컷팅된 형상을 가질 수 있다. 이에 따라서, 마그넷 부재(450)는, 양 자극 단부에 형성되는 곡면부(452, 454) 및 측부에 형성되는 직선부(456)를 포함할 수 있다.

도 10a 및 10b 는 마그넷 부재(450)의 자기장 분포를 나타낸 것이다. 마그넷 부재(450)가 회전함에 따라서 자기장 분포가 가변할 수 있다.

선회 패널부(410)의 후면에는, 마그넷 부재(450)가 고정되어 결합될 수 있는 마그넷 결합 홈(416)이 구비될 수 있다. 마그넷 결합 홈(416)은 상기 마그넷 부재(450)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기와 같이 곡선부와 직선부(454)가 구비됨으로서, 마그넷 부재(450)가 마그넷 결합 홈(416)에 고정된 상태에서 불필요한 회전 또는 이탈을 방지할 수 있다.

레버(500)은 레버 바디(510) 및 레버 암(530)을 포함할 수 있다.

레버 바디(510)에는 후크 홀(520)이 형성된다. 후크 홀(520)은 선회 바의 후크(440)가 체결될 수 있는 소정의 홀로 구성될 수 있다. 후크 홀(520)은 십자(+) 형태의 홀로 구성될 수 있다. 즉, 후크 홀(520)은 4 방향으로 연장되는 브랜치 홀(522)을 가질 수 있다.

레버 바디(510)의 후면에는 후크(440)가 내삽될 수 있는 내삽 홈(524)이 형성될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이 내삽 홈(524)은 후크 홀(520)을 중심으로 하여 십자(+) 형태로 형성된 홈일 수 있다.

레버 암(530)은 레버 바디(510)로부터 측 방향으로 돌출되는 소정의 암일 수 있다. 레버 암(530)은, 바(bar) 등의 다른 장치가 결합될 수 있는 구조를 가질 수 있다.

<탄성 모듈(40)>

도 13 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 탄성 모듈(40)을 구성하는 토션 스프링(600)의 구조를 나타낸 도면이다.

탄성 모듈(40)은 토션 스프링(600)일 수 있다.

상기 탄성 모듈(40)은, 소정의 내경을 갖는 스프링 바디(610), 및 상기 스프링 바디(610)의 양 단에 각각 구비되는 제1 스프링 암(620), 및 제2 스프링 암(630)을 포함할 수 있다.

상기 제1 스프링 암(620)과 상기 제2 스프링 암(630)은 소정의 크기의 제2 사이각(θ2)을 가질 수 있다.

상기 제1 스프링 암(620)과 제2 스프링 암(630) 사이의 사이각을 크게 하거나, 작게 하면, 복원력이 발생한다. 즉, 상기 제1 스프링 암(620)과 제2 스프링 암(630) 사이의 사이각을 크게 하는 방향으로 탄성 모듈(40)을 변형시키면, 상기 사이각이 작아지는 방향으로 탄성 복원력이 발생한다. 반대로, 상기 제1 스프링 암(620)과 제2 스프링 암(630) 사이의 사이각이 작아지는 하는 방향으로 탄성 모듈(40)을 변형시키면, 상기 사이각이 커지는 방향으로 탄성 복원력이 발생한다.

도 14 내지 18 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 탄성 모듈(40)의 탑재 구조를 나타낸 도면이다. 도 19 는 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 선회 모듈(30)의 선회 작동을 나타낸 도면이다. 도 20 은 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 기판 모듈(20)에 포함되는 IC 패키지(310) 및 IC 패키지(310) 내의 IC 소자의 구조를 나타낸 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 각각의 모듈의 결합 관계, 작동 및 효과에 대해서 설명한다.

먼저, 탄성 모듈(40)을 구성하는 토션 스프링(600)과 하우징 모듈(10) 및 선회 모듈(30) 사이의 결합 관계를 설명한다.

토션 스프링(600)의 스프링 바디(610)는 제1 스프링 고정부(142) 내에 위치한다. 제1 스프링 암(620)은 스프링 탑재부(144) 내에 위치한다. 따라서 토션 스프링(600)의 위치가 유지된다.

선회 모듈(30)의 선회 바디(400)는 탑재 공간(112) 내에 위치한다. 선회 바디(400)에 구비되는 샤프트(430)는 통공(114) 내에 위치한다. 이때, 선회 바디(400)에 구비되는 샤프트(430)는 통공(114)의 내면에 밀착하고, 넥부(420)는 통공(114)의 후방에 밀착함으로서, 수밀 구조가 달성될 수 있다.

선회 모듈(30)에 구비되는 각도 제한 블록(422)은 각도 제한 홈(134) 내에 위치한다. 따라서, 선회 모듈(30)은 탑재 공간(112) 내에서 선회하되, 선회 모듈(30)의 선회 각도는 각도 제한 홈(134)의 각범위인 제1 각범위(θ1) 내로 제한된다.

토션 스프링(600)의 제2 스프링 암(630)은 제2 스프링 고정부(414)에 맞닿아 지지된다. 이때, 토션 스프링(600)의 제1 스프링 암(620)과 제2 스프링 암(630) 사이의 사이각인 제2 사이각의 크기(θ2)는, 상기 스프링 탑재부(144)와 제2 스프링 고정부(414) 사이의 사이각의 크기보다 작다. 따라서, 제2 스프링 고정부(414)에 제2 스프링 암(630)을 맞닿아 지지키시기 위해서는, 제2 스프링 암(630)을 소정의 크기의 제3 사이각(θ3)만큼 변위(T)시켜야 하므로, 토션 스프링(600)을 압축 트위스팅 시켜야 한다. 따라서, 토션 스프링(600)은, 상기 제3 사이각(θ3) 만큼 트위스팅 된 상태로 탄성 바이어스 된다. 따라서 토션 스프링(600)은 선회 모듈(30)이 선회하기 전 상태에서도 선회 모듈(30)에 대해서 탄성 복원력을 가하는 상태가 된다. 따라서, 적절한 크기의 탄성력 복원력을 제공할 수 있다.

선회 바디(400)가 탑재 공간(112) 내에 탑재된 상태에서, 선회 바디(400)와 레버(500)이 연결될 수 있다. 이때, 선회 바디(400)에 구비되는 후크(440)가 레버(500)에 구비되는 후크 홀(520)에 끼워지는 형태로 연결이 이루어질 수 있다. 후크(440)는 십자(+)형태로 구성되며, 레버 바디(510)의 후면에 형성되는 내삽 홈(524) 또한 상기 후크(440)가 내삽될 수 있는 십자(+) 형태로 구성되므로, 견고한 결합 및 수밀 구조가 달성될 수 있다.

아울러, 상기 선회 바디(400)가 탑재 공간(112) 내에 탑재된 상태에서, 기판 모듈(20)이 탑재 공간(112) 내에 결합되며, 이어서, 제2 하우징(200)이 제1 하우징(100)에 결합될 수 있다.

외력에 의해서 화살표 R 과 같이 레버(500)이 선회하면 선회 바디(400)가 탑재 공간(112) 내에서 선회할 수 있다. 선회 바디(400)가 선회하면 토션 스프링(600)의 제1 스프링 암(620)과 제2 스프링 암(630) 사이의 사이각의 크기가 변화하고, 따라서 토션 스프링(600)의 탄성 복원력의 크기가 커지게 된다. 외력이 제거하면, 토션 스프링(600)에 의해서 선회 바디(400) 및 레버(500)은 원래 위치로 원복할 수 있다.

다만, 상기 선회 모듈(40) 및 선회 모듈(40)을 구성하는 토션 스프링(600)은 본 발명에 의한 페달 각도 센서 유닛의 필수 구성 요소는 아니며, 토션 스프링(600)이 생략된 실시 형태도 가능하다. 즉, 본 발명에 의한 페달 각도 센서 유닛은, 레버(500)가 페달에 고정된 상태로 사용되며, 이 경우, 페달의 선회에 따라서 레버(500)가 선회한다. 이러한 사용 형태에서는, 토션 스프링(600)이 생략/파손/손실되더라도 레버(500)가 페달에 고정되어 있기 때문에 레버(500)가 페달의 움직임에 따라서 선회, 및 원복 가능하다. 따라서, 토션 스프링(600)이 없이 마그넷 부재(450)만으로도 페달 각도 센서 유닛의 기능이 달성될 수 있다.

선회 바디(400)에는 마그넷 부재(450)가 구비되어 있으며, 마그넷 부재(450)는 선회 바디(400)와 일체로 선회한다. 따라서 선회 모듈(30)이 선회하면 마그넷 부재(450)에 의한 자기장 구배가 가변한다. IC 패키지(310)는 상기 자기장 구배의 변화를 감지하여, 전기적 신호를 생성한다. 이때, IC 패키지(310)는 메인 IC 소자와 리던던시 IC 소자를 포함한다. 따라서, 어느 하나의 IC 소자에 작동 이상이 발생한 경우에도 안정적으로 전기적 신호를 생성할 수 있다.

한편, 상기 마그넷 부재(450)와 IC 패키지(410) 사이는 소정의 정해진 이격거리를 가질 수 있다. 상기 이격거리에 의해서, 상기 마그넷 부재(450)와 IC 패키지(410) 사이에는 에어 갭(air gap)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 에어 갭이 클수록 높은 가우스 값을 갖는 마그넷 부재(450)가 필요하기 때문에, 설계 공차를 허용할 수 있는 수준에서 에어 갭을 최소로 하는 것이 바람직하다.

아울러, 마그넷 부재(450) 또한, 설정된 에어 갭의 크기에 따라서 마그넷 부재(450)의 필요 물성이 결정될 수 있다. 이때, IC 패키지(310)에 포함된 IC 소자에 따라서 인식에 필요한 절대 가우스 값은 정해져 있다. 그런데, 같은 표면 가우스 값을 갖는 마그넷 부재의 경우에도, 제작 방식(사출/소결), 착자 방향 등에 따라서 마그넷 부재의 장착 위치에서 수직 방향으로 에어 갭 크기만큼 이격되어 있는 IC 소자에서 인식하는 가우스 값이 다르게 된다. 아울러, 사용되는 IC 칩에 따라서 인식에 필요한 극성도 다르기 때문에, 센서에 포함되는 기능에 따라서 IC 칩이 선정되고, 마그넷 부재(450)의 착자 방향이 결정될 수 있다. 따라서, 온도 조건, 마그넷 타입, 마그넷 종류, 위치, 에어 갭 등에 따라서 적절한 제원의 마그넷 부재(450)가 선택되어 적용될 수 있다.

아울러, IC 패키지(310)의 중심과, 마그넷 부재(450)의 중심 및 마그넷 부재(450)의 회전 중심은 일 중심선(C) 상에 위치할 수 있다.

이하에서는, 도 20 내지 23 을 참조하여, IC 패키지(310) 및 IC 패키지(310) 내에 포함된 IC 소자의 예시를 설명한다. 도 20 내지 23 에서 표시된 P1~P8 은, 각각의 IC 소자와 연결된 신호 전달 수단(예컨대 배선 등)을 나타낸 것이다.

도 20 은 탑재 기판(300)에 IC 패키지(310)가 2 개 탑재되어, 제1 IC 패키지(310-1), 및 제2 IC 패키지(310-2)가 구비되며, 각각의 IC 패키지(310-1, 310-2) 내에 각각 IC 소자가 탑재되어 있는 실시예를 나타낸 것이다.

예컨대, 제1 IC 패키지(310-1) 내에 탑재된 IC 소자는 자기력 각도 센서(320)일 수 있으며, 제2 IC 패키지(310-2) 내에 탑재된 IC 소자는 극성 인식 온오프 센서(330)일 수 있다.

여기서, 하나의 IC 패키지(310-1, 310-2) 내에 각각 하나의 IC 소자가 탑재된 것으로 도시되었으나, 이에 반드시 한정하는 것은 아니며, 하나의 IC 패키지(310-1, 310-2) 내에 각각 복수의 IC 소자가 탑재되는 것도 가능하다.

도 21 은 탑재 기판(300)에 IC 패키지(310)가 1 개 탑재되며, 1 개의 IC 패키지(310) 내에 복수(2 개)의 IC 소자가 탑재되어 있는 실시예를 나타낸 것이다.

상기 IC 패키지(310) 내에 탑재된 복수의 IC 소자는, 자기력 각도 센서(320)와 극성 인식 온오프 센서(330)일 수 있다.

도 21 과 같은 실시예의 경우, 하나의 IC 패키지(310) 내에 복수의 IC 소자가 탑재되어 있으므로, 도 20 의 실시예에 비해서, 제조 원가가 감소하고, IC 패키지(310)의 편차가 축소될 수 있다.

도 22 및 23 은 탑재 기판(300)에 IC 패키지(310)가 1 개 탑재되며, 1 개의 IC 패키지(310) 내에 복수(3 개 이상)의 IC 소자가 탑재되어 있는 실시예를 나타낸 것이다.

예컨대, 도 22 는1 개의 IC 패키지(310) 내에 3 개의 IC 소자가 탑재된 것을 나타내며, 여기서, IC 소자는 자기력 각도 센서(320)와 극성 인식 온오프 센서(330)이며, 이중 어느 하나는 리던던시 IC 소자를 포함할 수 있다.

예컨대, 도 22 에서, IC 패키지(310) 내에는 1 개의 자기력 각도 센서(320)와 2 개의 극성 인식 온오프 센서(330)가 구비되고, 상기 2 개의 극성 인식 온오프 센서(330) 중 어느 하나는 메인 IC 소자이며, 다른 하나는 리던던시 IC 소자일 수 있다. 물론, 다른 예로, 2 개의 자기력 각도 센서(320)와 1 개의 극성 인식 온오프 센서(330)가 구비되고, 상기 2 개의 자기력 각도 센서(320) 중 어느 하나는 메인 IC 소자이며, 다른 하나는 리던던시 IC 소자인 것도 가능하다.

이 경우, 제조 원가가 감소하고, IC 패키지(310)의 편차가 축소되며, 동시에 기능안전이 강화될 수 있다. 즉, 메인 IC 소자 외에 리던던시 IC 소자가 포함되므로, 메인 IC 소자에 기능 이상이 발생한 경우 리던던시 IC 소자가 기능을 발휘함으로서, 작동 불량 발생을 방지할 수 있다.

도 23 은 1 개의 IC 패키지(310) 내에 4 개의 IC 소자가 탑재된 것을 나타낸다. 여기서, 4 개의 IC 소자는 자기력 각도 센서(320)와 극성 인식 온오프 센서(330)를 포함하며, 각각의 소자는 메인 IC 소자와 리던던시 IC 소자를 포함한다.

이 경우, 제조 원가가 감소하고, IC 패키지(310)의 편차가 축소되며, 동시에 기능안전이 강화될 수 있다. 특히, 자기력 각도 감지 기능과 극성 인식 온오프 기능 모두에 대해서 리던던시 IC 소자를 포함하므로, 기능안전이 충분히 확보될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛은, 상기 실시예에서 설명한 바와 같이, IC 패키지(310) 및 IC 소자를 복수 개 구비할 수 있다. 아울러, 마그넷 부재(450)는 1 개 구비될 수 있다. 또한, IC 패키지(310)와 마그넷 부재(450)는 소정의 배치 구조를 가질 수 있다.

이에 따라서, 본 발명의 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛은, 하나의 마그넷 부재(450)로 다수의 IC 소자를 작동시킬 수 있다. 실시예와 같이, 다수의 IC 소자가 하나의 마그넷 부재(450)에 의해서 작동함으로서, 다수의 마그넷 부재(450)에 의해서 작동하는 경우에 비해서 IC 소자 간의 작동 편차 및 오류가 방지될 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 마그넷 부재(450)와 IC 소자 사이의 위치 관계를 설명한다.

도 24 내지 26 은 본 발명의 일 실시예에 의한 마그넷 부재(450)와 IC 소자 사이의 위치 관계를 나타낸 것이다. 여기서, 도 24 는 마그넷 부재(450)와 IC 소자가 서로 겹친 방향에서 본 것을 나타내며, 도 25 및 26 은 마그넷 부재(450)와 IC 소자를 측 방향에서 본 것을 나타낸 것이다. 이하에서, 마그넷 부재(450)와 IC 소자가 서로 겹친 방향은 "전후 방향"으로 명명한다.

먼저, 도 24 를 참조하여 마그넷 부재(450)와 IC 소자의 위치 관계를 설명하면 이하와 같다.

자기력 각도 센서(320)의 중심은 마그넷 부재(450)의 회전 중심과 동축 선상에 위치할 수 있다. 즉, 마그넷 부재(450)가 회전할 때, 마그넷 부재(450)는 자기력 각도 센서(320)의 중심점을 중심으로 하여 회전할 수 있다.

극성 인식 온오프 센서(330)는 마그넷 부재(450)의 회전 중심과 소정 거리를 두고 이격된 위치에 위치할 수 있다. 예컨대, 극성 인식 온오프 센서(330)의 중심과 마그넷 부재(450)의 회전 중심은 소정의 거리 D1 을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 이격 거리 D1 은 0.5~5 mm 일 수 있다.

상기와 같은 위치 관계를 가짐으로서, 자기력 각도 센서(320)는 마그넷 부재(450)의 회전에 의한 자기장의 각도 변화를 감지할 수 있다. 아울러, 극성 인식 온오프 센서(330)는 마그넷 부재(450)의 회전에 의해 자기장의 변화가 임계값을 넘을 경우에 따른 ON/OFF 작동을 수행할 수 있다.

아울러, 25 및 26 을 참조하여 마그넷 부재(450)와 IC 소자의 이격 거리를 설명하면 이하와 같다.

마그넷 부재(450)와 자기력 각도 센서(320)는 전후 방향으로 서로 소정의 이격 거리 D2 를 가질 수 있다. 상기 이격 거리 D2 는 0.5~2 mm 일 수 있다. 아울러, 마그넷 부재(450)와 극성 인식 온오프 센서(330) 또한 전후 방향으로 서로 소정의 이격 거리 D3 을 가질 수 있다. 상기 이격 거리 D3 은 0.5~1.5 mm 일 수 있다.

상기와 같은 이격 거리를 가짐으로서, 자기장의 변화를 세밀하게 감지하고, 정밀한 작동을 수행할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 레버(500)의 작동 및 IC 소자의 인식 각도를 설명한다. 도 27 은, 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 작동 범위를 나타낸 것이다.

도 27 에서, (A) 는 자기력 각도 센서(320)의 초기 각도이며, (B) 는 자기력 각도 센서(320)가 인식 가능한 동작 가능 최대 각도를 나타낸 것이다. 즉, 마그넷 부재(450)의 회전에 따른 자기장의 변화를 자기력 각도 센서(320)가 인식할 수 있는 최대 범위는 θ1 이 된다.

한편, (C) 는 레버(500)에 연결되는 페달의 초기 각도 위치를 나타내며, (D) 는 페달이 동작하는 최대 각도를 나타낸다. 즉, 페달의 동작 범위는 θ2 가 된다.

실시예와 같이, 자기력 각도 센서(320)가 인식할 수 있는 자기장 변화 범위가, 페달의 동작 범위보다 큼으로서, 본 발명의 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛은 다양한 페달 및 차량에 적용될 수 있다. 예컨대, 서로 상이한 차종에 본 발명의 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛을 설치하고, 사용할 경우에도, 자기력 각도 센서(320)의 인식 범위 내에서 페달의 동작이 이루어지므로, 범용성이 확보되며 사용 오류를 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛의 동작 및 사용에 대해서 설명한다.

본 발명의 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛은, 페달(엑셀러레이터, 브레이크 등)에 장착되어, 스트로크 양을 비접촉 디지털 센서로 인식한다. 페달이 밟히면 구동축의 마그넷 부재(450)가 회전하고, 마그넷 부재(450)가 회전하면 자기력 각도 센서(320)가 마그넷 부재(450)의 회전을 인식하여 디지털 신호를 출력할 수 있다. 상기 디지털 신호는, 브레이크 작동 신호, 또는 엑셀러레이터 신호일 수 있다.

아울러, 차량의 시동이 꺼지고 일정 시간이 경과하면 Wake-up 기능이 작동한다. Wake-up 기능이 작동한 상태에서, 페달을 일정 각도 이상 밟으면 극성 인식 온오프 센서(330)가 마그넷 부재(450)의 회전을 감지하고, 차량의 전원을 ON 시킬 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 의한 페달 각도 센서 유닛은, 메인 IC 외에 리던던시 IC 를 포함함으로서, 메인 IC 가 외부 충격 등에 의한 성능 불만족 시, 리던던시 IC 가 그 기능을 대체함으로서, 기능 불량에 의한 사고 등을 미연에 방지할 수 있다.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

10: 하우징 모듈
20: 기판 모듈
30: 선회 모듈
40: 탄성 모듈
100: 제1 하우징
110: 하우징 바디
112: 전면 패널
114: 통공
120: 연결 바디
122: 연결 단자
130: 각도 제한부
132: 벽부
134: 각도 제한 홈
140: 스프링 탑재부
142: 스프링 탑재 홈
144: 제1 스프링 고정부
200: 제2 하우징
300: 탑재 기판
310: IC 패키지
312: 메인 IC 소자
314: 리던던시 IC 소자
400: 선회 바디
410: 선회 패널부
412: 패널
414: 제2 스프링 고정부
416: 마그넷 결합 홈
420: 넥부
422: 각도 제한 블록
430: 샤프트
440: 후크
442: 후크 홈부
444: 후크 헤드
450: 마그넷 부재
452, 454: 곡면부
456: 직선부
500: 레버
510: 레버 바디
520: 후크 홀
522: 브랜치 홀
524: 내삽 홈
530: 레버 암
600: 토션 스프링
610: 스프링 바디
620: 제1 스프링 암
630: 제2 스프링 암

Claims (9)

1. 페달 각도 센서 유닛에 있어서,
   하우징;
   상기 하우징 내에 탑재되는 기판 모듈; 및
   적어도 일 부분이 상기 하우징 내에 탑재되며 외력에 의해서 회전하는 선회 모듈; 을 포함하고,
   상기 하우징은,
   탑재 공간을 갖는 제1 하우징, 및
   상기 제1 하우징에 결합되며 상기 탑재 공간을 덮는 제2 하우징을 포함하고,
   상기 기판 모듈은 자기장의 변화를 감지하는 IC 패키지를 포함하고,
   상기 선회 모듈은,
   상기 탑재 공간 내에 위치하는 선회 바디,
   상기 하우징 외부에 위치하고 상기 선회 바디와 연결되는 레버, 및
   상기 선회 바디에 고정되며 자기장을 생성하는 마그넷 부재를 포함하며,
   상기 선회 모듈의 선회는 상기 마그넷 부재에서 생성되는 자력 분극 위치를 변화시키고,
   상기 IC 패키지는 상기 마그넷 부재의 분극 회전 및 극성 변위를 감지하는 비접촉식 디지털 IC 패키지이며,
   상기 제1 하우징은,
   상기 선회 바디가 관통하는 통공, 및 각도 제한부를 포함하며,
   상기 각도 제한부는 상기 통공과 동심원인 원형 벽으로 구성되는 벽부, 및 상기 벽부의 적어도 일 부분이 소정 각범위만큼 제거되어 형성된 각도 제한 홈을 포함하고,
   상기 선회 바디는,
   선회 패널부,
   상기 선회 패널부의 중심에 위치하는 넥부, 및
   상기 넥부의 중심에 위치하며 상기 통공 내에 위치하고 상기 레버와 연결되는 샤프트를 포함하며,
   상기 넥부는 상기 샤프트의 연장 방향과 나란한 방향으로 돌출되는 각도 제한 블록을 포함하고,
   상기 각도 제한 블록은 상기 각도 제한 홈 내에 위치하며, 상기 선회 모듈의 선회 각도는 상기 각도 제한 홈의 각범위 내로 제한되고,
   상기 IC 패키지 내에는 복수의 IC 소자가 탑재되되,
   상기 IC 소자는,
   상기 마그넷 부재가 회전할 때 상기 마그넷 부재의 회전 각도 변화량을 감지하는 자력 각도 센서와,
   상기 마그넷의 지정 극성이 소정의 범위 이상의 각도 변화량을 가질 때 ON/OFF 신호를 생성하는 극성 인식 온오프 센서를 포함하며,
   상기 자력 각도 센서와 극성 인식 온오프 센서는, 각각 메인 IC 소자, 및 상기 메인 IC 소자와 소정 거리 이격되게 배치되는 리던던시 IC 소자를 포함하는 페달 각도 센서 유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 선회 모듈을 일 위치로 탄성 바이어스하는 탄성 모듈;을 더 포함하고,
   상기 탄성 모듈은,
   소정의 내경을 갖는 토션 스프링으로 구성되고,
   상기 토션 스프링은 스프링 바디, 및 상기 스프링 바디의 양 단에 각각 구비되는 제1 스프링 암, 및 제2 스프링 암을 포함하고,
   상기 제1 하우징은,
   상기 스프링 바디가 탑재되는 스프링 탑재 홈, 및
   상기 제1 스프링 암이 위치 고정되는 제1 스프링 고정부를 포함하며,
   상기 선회 바디는 상기 제2 스프링 암이 위치 고정되는 제2 스프링 고정부를 포함하는 페달 각도 센서 유닛.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 스프링 암과 상기 제2 스프링 암은 제1 사이각을 갖고,
   상기 제1 스프링 고정부와 제2 스프링 고정부는 제2 사이각을 가지며,
   상기 제2 사이각은 상기 제1 사이각보다 큰 페달 각도 센서 유닛.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 샤프트의 단부에는 후크가 구비되며,
   상기 레버는,
   상기 후크가 관통하여 체결될 수 있는 체결 홀을 포함하고,
   상기 후크는 상기 체결 홀에 끼움 고정되는 페달 각도 센서 유닛.
6. 제5항에 있어서,
   상기 레버의 후면에는 상기 후크가 내삽될 수 있는 내삽 홈이 구비되는 페달 각도 센서 유닛.
7. 제1항에 있어서,
   상기 마그넷은,
   양 자극 단부가 곡률을 갖고,
   상기 양 자극 단부 사이 구간은 직선 구간으로 구성되는 페달 각도 센서 유닛.
8. 삭제
9. 삭제

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