KR20120041263A - 비접촉 센서를 구비한 브레이크 페달 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
종래의 브레이크 페달의 느낌을 모사하기 위해서 캠 표면(cam surface) 위의 스프링-바이어스된 롤러(spring-biased roller)를 활용하는, 비접촉식 위치 센서를 사용하는 페달 어셈블리가 제공된다. 상기 페달 어셈블리는 캠 표면(cam surface)을 구비한 길쭉한 브레이크 서포트 브라켓 및 스프링-바이어스된 롤러를 구비한 페달 암(pedal arm)을 포함한다. 스프링-바이어스된 롤러 어셈블리는 상기 페달 암의 내부면 또는 측면 또는 양면 모두에 마운트된다. 상기 롤러 어셈블리는 페달 암의 내부면으로부터 뻗어나온 고정 레그(fixed leg)와 페달 암에 피벗가능하게 마운트되는 가동 레그(movable leg)를 포함한다. 상기 롤러에 대하여 바이어싱력(biasing force)를 생성하기 위해서, 바이어싱 부재(biasing member)는 고정 레그와 이동 레그 사이에서 서포트 위로 뻗어있다. 페달이 눌러졌을 때, 롤러는 서포트 브라켓의 캠 표면을 따라 움직이고, 그로 인해 종래의 페달 어셈블리의 느낌을 만들어 낼 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 브레이크 페달(brake pedal)에 관한 것이고, 더 상세하게는 비접촉식 센서(non-contacting sensor)를 구비한 브레이크 페달 어셈블리(brake pedal assembly)에 관한 것이다.
본 출원은 2009년 8월 18일에 제출된 미국 가출원 제61/234,822호에 대한 우선권을 주장하며, 여기에서 원용에 의해 전체가 포함된다.
브레이크 페달(brake pedal), 가스 페달(gas pedal)과 같은 "바이 와이어(by wire)" 차량 제어를 위한 페달 어셈블리에는 위치 센서를 사용하는 것으로 알려져 있다. 상기 위치 센서는 페달의 누름 정도를 나타내는 전기신호를 생성한다. 컨트롤러는 이러한 전기신호를 이용하여 스로틀(throttle) 또는 브레이킹 어셈블리의 작동을 제어한다. 그러나, 이러한 페달 어셈블리에는 누름에 대한 저항 또는 종래의 페달 어셈블리에서의 느낌(feel)과 유사한 느낌을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 가볍고 저가로 생산할 수 있으며 종래의 브레이크 페달의 느낌을 모사하는, 위치 센서를 사용한 차량용 페달 어셈블리를 공급하는 것이 바람직하다.
종래의 브레이크 페달의 느낌을 모사하기 위해서 캠 표면(cam surface) 상에 스프링-바이어스된 롤러(spring-biased roller)를 활용하는, 비접촉식 위치 센서를 사용한 페달 어셈블리가 제공된다. 상기 페달 어셈블리는 캠 표면(cam surface)을 구비한 길쭉한 브레이크 서포트 브라켓(elongated brake support bracket) 및 스프링-바이어스된 롤러를 구비한 페달 암(pedal arm)을 포함한다. 한 쌍의 암(arm)은 상기 브라켓의 일측 말단으로부터 연장된다. 상기 암들은 페달 암의 상단 부분을 수용하기 위해서 간격을 두고 배치되어 있다. 피벗 운동(pivotal motion)을 위한 페달 암을 지지하기 위해서, 상기 암들과 페달 암을 관통하여 피벗 로드(pivot rod)가 연장된다. 비접촉식 회전 위치 센서가 상기 암들 중 하나의 암 상에 마운트된다.
상기 페달 암은 피벗 로드에 의해 일측 단부에서 지지되고 반대편 단부에서 페달 패드(pedal pad)를 구비한 길쭉한 부재이다. 스프링-바이어스된 롤러 어셈블리가 페달 암의 안쪽 또는 옆쪽에 마운트된다. 상기 롤러 어셈블리는 페달 암의 내부면으로부터 쭉 연장된 고정 레그(fixed leg)와 페달 암에 피벗가능하게 마운트된 가동 레그(movable leg)를 포함한다. 롤러 서포트는 롤러를 지지하기 위한 한 쌍의 간격을 두고 배치된 플랜지(flange)를 구비하고, 롤러 서포트의 일측 단부는 가동 레그의 자유 단부에 부착되어 있고, 타측 단부는 고정 레그에 피벗 가능하게 부착되어 있다.
상기 롤러에 대한 바이어싱력(biasing force)를 생성하기 위해서, 바이어싱 부재(biasing member)가 고정 레그와 가동 레그 사이에서 상기 서포트 위로 연장되어 있다. 페달을 눌렸을 때, 롤러는 서포트 브라켓의 캠 표면을 따라 움직인다. 종래의 브레이크 페달 어셈블리의 느낌을 모사하는 부하(load)를 생성하기 위해서, 캠의 곡률 반경은 스프링의 힘과 조화를 이룬다.
첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조하면 본 발명을 더 잘 이해할 수 있을 것이다. 일부 도면에 걸쳐 동일한 도면부호는 동일 또는 유사한 부분을 가리킨다.
도 1은 페달 어셈블리의 사시도이고, 여기서 페달 어셈블리는 눌려지지 않은 상태이다.
도 2는 비접촉식 위치 센서를 구비한 페달 어셈블리의 사시도이고, 여기서 페달 암은 완전히 눌려진 상태이다.
도 3은 비접촉식 위치 센서를 구비한 페달 어셈블리의 다른 실시예의 사시도이다.
도 1은 페달 어셈블리의 사시도이고, 여기서 페달 어셈블리는 눌려지지 않은 상태이다.
도 2는 비접촉식 위치 센서를 구비한 페달 어셈블리의 사시도이고, 여기서 페달 암은 완전히 눌려진 상태이다.
도 3은 비접촉식 위치 센서를 구비한 페달 어셈블리의 다른 실시예의 사시도이다.
종래의 브레이크 페달의 느낌을 모사하기 위해서, 비접촉식 위치 센서를 사용한 페달 어셈블리(10)는 캠 표면 상의 스프링-바이어스된 롤러를 활용한다. 상기 페달 어셈블리(10)는 특히 하이브리드 차량에 적합하다. 상기 페달을 누름에 따라, 페달을 더 누르기 위해 필요한 부하의 정도가 증가한다.
상기 페달 어셈블리(10)는 브레이크 서포트 브라켓(11)과 캠 표면(12)을 구비한 서포트(26)를 포함한다. 도 1에서 보여지는 바와 같이, 페달 어셈블리(10)는 스프링-바이어스된 롤러(28)를 구비한 페달 암(14)을 더 포함한다. 상기 서포트(26)는 베이스 브라켓(base bracket)(11)을 구비한 길쭉한 부재이다. 페달 어셈블리(10)는 차량에 마운트하기 위한 개구부(aperture)(18)를 구비한다. 한 쌍의 암(20)이 하나의 페달 어셈블리(10)로부터 연장되어 있다. 페달 암(14)의 상단 부분을 수용하기 위해서 상기 암들은 간격을 두고 배치되어 있다.
피벗 운동을 위한 페달 암(14)을 지지하기 위하여, 피벗 로드(22)가 상기 암들(20)과 페달 암(14)를 관통하여 연장된다. 상기 피벗 로드(20), 암들(20), 페달 암(14) 사이의 상호작용은 피벗 로드(22)에서 피벗 포인트를 형성하고, 상기 피벗 포인트에서 페달 암(14)은 쉽게 피벗할 수 있다. 푸시 너트(push nut)(19)가 피벗 로드(22)를 유지시킨다.
도 2에서 보여지는 것과 같이, 비접촉식 회전 위치 센서(23)가 상기 한 쌍의 암(20) 중 하나 위에 마운트된다. 와전류(eddy current) 센서, 홀효과(Hall Effect) 센서와 같은 다양한 종류의 비접촉식 위치 센서들이 사용될 수 있으나, 바람직한 실시예에서는 본 발명의 양수인이 보유한 미국 특허 번호 제7,221,154호; 제7,276,897호; 제7,345,473호에서 개시된 종류의 위치 센서가 사용된다.
크루즈 컨트롤(cruise control)의 비활성화를 조절하는 스위치를 위한 마운팅 영역(24)이 또한 제공된다. 크루즈 비활성화 스위치의 지지를 위한 마운팅 영역(24)은 베이스 부분의 중간 부분으로부터 연장된다.
또한 캠 표면(12)을 구비한 서포트(26)는 베이스로부터 위쪽으로 연장된다. 아래에 더 자세히 논의되는 바와 같이, 캠 표면은 페달 암에 부착된 롤러(28)를 지지한다. 상기 서포트(26)와 캠 표면(12)은 플라스틱, 폴리머(polymer), 또는 금속 물질로 만들어진다. 종래의 브레이크 페달의 느낌을 모사하기 위한 운전자에 의한 작동 중에 페달 어셈블리(10)의 느낌을 더 조작하기 위해서, 캠 표면(12)은 더 매끄러운 또는 더 거친 표면과 같이 다양한 표면처리(finish)를 가질 수도 있다. 상기 서포트(26)는 바람직하게는 적절한 플라스틱으로 주조되고, 캠 표면(12)은 금속 기질(substrate) 위에 몰딩된 플라스틱으로 형성될 수 있다.
페달 어셈블리(10)의 길이 방향으로 개구부(18)의 반대편에는, 페달 암의 멈춤장치 역할을 하기 위해서 외부로 연장된 핀(pin)(30)이 위치한다. 페달 암(14)이 손상되지 않기 위해서, 상기 핀(30)은 플라스틱, 폴리머, 또는 부드러운 재질로 만들어진다. 상기 핀(30)은 금속으로 만들어질 수도 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 페달 암(14)은 피벗 로드(22)에 의해 일측 단부에서 지지되고, 반대편 단부에서 페달 패드(32)를 구비한 길쭉한 부품이다. 상기 페달 패드(32)는 페달 암에 운전자 신발의 그립(gripping)이 용이하도록 플라스틱 또는 폴리머 재료를 포함한다. 스프링-바이어스된 롤러(28), 롤러 서포트(40), 및 스프링(42)은 페달 암(14)의 안쪽 또는 옆쪽에 마운트된다. 고정 레그(36)는 페달 암(14)의 내측으로부터 연장되고, 가동 레그(38)는 페달 암(14)에 피벗가능하게 마운트된다. 롤러 서포트(40)는 롤러를 지지하기 위해서, 간격을 두고 배치된 한 쌍의 플랜지를 구비하고, 롤러 서포트의 일측 단부는 가동 레그의 자유단에 부착되고, 타측 단부는 고정 레그(36)에 피벗가능하게 부착된다. 롤러 서포트(40)는 첨부된 도면에서 도시된 바 같이 형태가 변한다.
스프링(42)은 (가동 레그(38)에 피벗 가능하게 연결된) 스프링 서포트(43) 및 롤러(28)에 대해 바이어싱력을 생성하는 롤러 서포트(40)의 사이에서 연장되어 있다. 롤러(28)가 캠 표면을 따라 고르게 이동할 수 있도록 하기 위해서, 롤러(28)에는 베어링 및 매끄러운 표면이 구비될 수 있다. 페달 암(14)이 눌려졌을 때, 롤러(28)는 서포트 브라켓(11)의 캠 표면(12)을 따라서 움직인다.
캠 표면(12)의 곡률은 롤러(28)가 고정 레그(36) 방향으로 안쪽으로 압박되어 스프링을 압축시키고, 이로써 부하 또는 누름에 대한 저항이 증가하도록 한다. 종래의 브레이크 페달 어셈블리의 느낌을 모사하는 부하를 생성하기 위해서, 캠의 곡률 반경은 스프링의 힘과 조화를 이룬다. 더 크거나 더 작은 캠 표면의 곡률반경은 운전자가 느끼는 다양한 힘의 충격을 생성한다. 롤러(28), 스프링(42), 및 캠 표면(12)에 의해 생성되는 힘의 변화 정도는 운전자의 요구사항에 따라 수정된다.
도 2에서 보여지는 바와 같이, 페달 암(14)은 눌려진 위치에 있다. 상기 압축된 페달 암(14)은 종래의 브레이킹 모드에서 차량 운전자가 최대 정도까지 제동할 때의 페달 암의 위치를 묘사한다. 페달 패드(32)를 구비한 페달 암(14)은 피벗 로드(22)에서 피벗 포인트에 대하여 피벗한다. 센서(23)는 피벗 로드(22)에 있는 피벗 포인트 위 또는 근처 및 암들(20) 중 하나 위에 위치한다. 페달 어셈블리(10)는 차량에 페달 어셈블리(10)를 마운트하기 위하여 개구부(18)를 더 포함한다. 페달 어셈블리(10)의 암들(20)은 차량 운전자를 향하여 연장되어 있다. 현재 실시예에서, 페달 어셈블리(10)는 둥근 단부 부분(21)을 구비한 두 개의 암(20)을 포함한다.
도 3에서 보여지는 또 다른 실시예에서는, 고정 레그(61)와 가동 레그(63)를 연결하는데 사용되는 바이어싱 부재 또는 스프링(42)를 구비한 페달 어셈블리(80)가 제공된다. 스프링(42)은 스프링 서포트(43) 및 롤러(28)에 대하여 바이어싱력을 생성하는 피벗팅 롤러 서포트(40)의 사이에서 연장된다. 상단 멈춤 볼트(up stop bolt)(62)를 포함하는 캠 표면(72)이 제공된다. 상기 서포트(60)는 상단 부분(58)을 포함하고, 상기 볼트(62)는 개방부(opening) 또는 수용부(acceptor)(64)를 이용하여 서포트(60)에 연결된다. 센서(23)에 대한 홈포지션(home position)을 지정하기 위해서, 상기 볼트(62)는 캠(58)로부터 위쪽으로 뻗어있고, 페달 암(14)를 관통하여 돌출된다. 커플링 너트(66)은 페달 암(14)의 적절한 홈포지션을 세팅하는 캠에 상기 볼트(62)를 단단히 고정시킨다.
스프링(42)는 롤러 서포트(40)에 연결된다. 롤러 서포트(40)는 서포트(60)의 캠 표면(72) 위에서 구르도록 작동가능한 롤러(28)에 연결되어 있다. 종래의 브레이크 페달의 느낌을 모사하기 위해서, 캠 표면(72) 위의 롤러(28)의 구름, 볼트(62), 및 스프링(42)의 누름이 함께 작동한다.
스프링(42)은 고무, 탄성중합체(elastomer), 또는 와이어 등으로 만들어진다. 현재 실시예에서는, 스프링(42)은 천연 고무 압축 스프링이다. 종래의 브레이크 시스템의 느낌을 더 모사하기 위해서 상기 천연 고무 압축 스프링(42)은 이력현상(hysteresis)을 더한다. 상기 탄성중합체는 플라스틱 또는 스틸 링(steel ring)(84, 86)과 결합될 수 있다. 도 3에서 보여지는 바와 같이, 스프링(42)에 원통형 링들(84, 86)이 제공된다. 원통형 링들(84, 86)은 스프링의 주저앉음(collapsing)을 방지한다. 원통형 링들(84,86)을 보유하여 스프링의 주저앉음을 방지하기 위해서, 스프링(42)에 반경방향 절개(radial cut) 또는 돌출부(protrusion)가 추가된다.
또한, 압축되는 동안 부하의 변동을 제공하기 위해 스프링(42)은 그 길이 전체에 걸쳐 횡단면이 변할 수도 있다. 그루브(groove), 모따기(chamfer) 및 라운딩(radius)은 초기 스프링 힘을 감소시키지만, 스프링(42)의 전체 수명에 걸쳐 여전히 스프링의 압축을 가능하게 한다.
브레이크 로드가 개구부(44)에서 페달 암에 부착될 수도 있다. 급격한 제동 상황에서 브레이크 로드가 차량의 브레이크를 작동하는데 사용될 수 있도록 상기 브레이크 로드는 토글(toggle)된다.
본 발명은 도시된 예시 및 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않는다. 실시예들은 본 발명의 범위에 대한 제한으로 의도되지 않는다. 방법(method), 기구(apparatus), 구조(composition) 등 여기에서 설명된 것은 예시들이고, 본 발명의 범위에 대한 제한으로 의도되지 않는다. 변형 및 전용이 본 발명의 통상의 기술자에게 일어날 수 있다. 발명의 범위는 청구항의 범위에 의해 정의된다.
Claims (24)
- 종래의 브레이크 페달의 느낌을 모사하도록 작동 가능하고, 비접촉식 위치 센서 및 제1 피벗 포인트 근처에서 피벗 가능하도록 브라켓에 마운트된 페달 암을 포함하는 브레이크 페달 어셈블리로서,
상기 브라켓에 마운트된 페달 암;
롤러; 및
상기 브라켓 또는 상기 페달 암 중 어느 하나에 마운트된 캠 표면
을 포함하고,
상기 롤러는 상기 브라켓 또는 상기 페달 암 중 다른 하나에 마운트된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제1 항에 있어서,
상기 캠 표면에 대해 상기 롤러를 압박하도록 바이어싱 부재가 상기 페달 암에 마운트된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제2 항에 있어서,
상기 바이어싱 부재는 스프링인, 브레이크 페달 어셈블리 - 제3 항에 있어서,
적어도 하나의 원통형 링이 상기 스프링에 통합된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제4 항에 있어서,
상기 스프링은 상기 적어도 하나의 원통형 링의 포지셔닝(positioning)을 보조하기 위한 그루브들을 포함하는, 브레이크 페달 어셈블리. - 제4 항에 있어서,
상기 스프링은 상기 적어도 하나의 원통형 링의 포지셔닝을 보조하기 위한 돌출부를 포함하는, 브레이크 페달 어셈블리. - 제3 항에 있어서,
상기 스프링은 천연고무인, 브레이크 페달 어셈블리. - 제3 항에 있어서,
상기 스프링의 횡단면은 스프링의 길이에 걸쳐 치수가 변화하는, 브레이크 페달 어셈블리. - 제2 항에 있어서,
상기 바이어싱 부재는 댐퍼인, 브레이크 페달 어셈블리. - 제1 항에 있어서,
제1 단부 및 제2 단부를 구비한 지지 부재(support member)를 포함하고, 상기 제1 단부가 페달 암에 마운트된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제10 항에 있어서,
상기 페달 암의 제2 단부에 롤러가 마운트된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제11 항에 있어서,
고정 레그가 페달 암에 부착된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제13 항에 있어서,
상기 지지 부재의 제2 단부는 상기 고정 레그에 피벗 가능하도록 마운트된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제1 항에 있어서,
가동 레그가 상기 페달 암과 상기 롤러 사이에 배치된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제15 항에 있어서,
상기 가동 레그는 상기 페달 암에 피벗 가능하도록 연결된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제15 항에 있어서,
상기 가동 레그는 상기 롤러에 피벗 가능하도록 연결된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제15 항에 있어서,
상기 가동 레그는 길쭉한 형상의 부재인, 브레이크 페달 어셈블리. - 제1 항에 있어서,
캠의 제1 면은 제1 곡률반경을 가지는, 브레이크 페달 어셈블리. - 제1 항에 있어서,
두 개의 암을 포함하는, 브레이크 페달 어셈블리. - 제20 항에 있어서,
상기 페달 암은 상기 두 개의 암 사이에서 피벗 가능하도록 마운트된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제20 항에 있어서,
위치 센서가 상기 두 개의 암 중 하나 위에 마운트된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제1 항에 있어서,
상기 페달 암의 위치를 유지하기 위한 볼트를 더 포함하는, 브레이크 페달 어셈블리. - 제18 항에 있어서,
상기 볼트는 상기 페달 암에 연결된, 브레이크 페달 어셈블리. - 제24 항에 있어서,
상기 볼트는 길쭉한 형상인, 브레이크 페달 어셈블리.
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