KR20190042584A - 브레이크 패드 마모 센서 - Google Patents

브레이크 패드 마모 센서 Download PDF

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KR20190042584A
KR20190042584A KR1020197005401A KR20197005401A KR20190042584A KR 20190042584 A KR20190042584 A KR 20190042584A KR 1020197005401 A KR1020197005401 A KR 1020197005401A KR 20197005401 A KR20197005401 A KR 20197005401A KR 20190042584 A KR20190042584 A KR 20190042584A
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brake pad
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brake
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KR1020197005401A
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데이비드 레오나드 주스윅
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티알더블유 오토모티브 유.에스. 엘엘씨
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Abstract

내부 브레이크 패드를 지지하는 피스톤 및 외부 브레이크 패드를 지지하는 플로팅 캘리퍼를 포함하는 플로팅 캘리퍼 디스크 브레이크 시스템으로서, 상기 피스톤 및 상기 플로팅 캘리퍼는 상기 브레이크 패드가 맞물리고 브레이크 로터에 제동력을 가하도록 상기 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 제동축을 따라 서로를 향하여 이동한다. 상기 브레이크 패드 마모 측정 시스템은: 상기 플로팅 캘리퍼 상에 장착되고 상기 플로팅 캘리퍼와 함께 상기 제동축을 따라 이동 가능한 센서; 및 상기 제동축을 따라 상기 피스톤과 함께 이동하도록 장착된 액추에이터를 포함한다. 상기 센서 및 상기 액추에이터는 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 서로를 향하여 이동한다. 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 상기 센서 및 상기 액추에이터가 서로를 향하여 이동한 거리는 상기 내부 브레이크 패드 및 외부 브레이크 패드의 총 마모와 동일한 양을 증가시킨다. 상기 센서는 상기 액추에이터의 존재에 응답하여 브레이크 패드 마모를 나타내는 신호를 제공한다.

Description

브레이크 패드 마모 센서
본 출원은 2016년 7월 29일 출원된 미국 가출원 번호 제62/368,208호의 이익을 주장하며, 그 내용 전체가 본원에 참조로서 포함된다.
본 발명은 일반적으로 브레이크 패드 마모 감지 시스템 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 디스크 제동 시스템의 내부 및 외부 브레이크 패드의 마모를 측정하는 브레이크 패드 마모 센서에 관한 것이다.
자동차 브레이크 패드가 교체될 필요가 있을때 운전자에게 감지하고 알려주는 것이 바람직하다. 공지된 전자 브레이크 마모 센서는 내부 브레이크 패드에 클리핑된 저항 회로 센서를 갖는다. 패드가 로터에 의해 마모됨에 따라 센서가 마모되어, 저항을 변화시킨다. 피그테일 하네스는 차량의 감지 모듈에 선연결된 센서에 연결된다.
공지된 접근법에는 몇 가지 문제점이 있다. 여러 개의 와이어 하네스가 필요하며 추가 감지 모듈을 사용하면 값비싼 솔루션이 된다. 하네스를 차량 서스펜션 장치 및 휠/조향 너클 영역을 통해 라우팅하는 것은 매우 어렵고 도로 잔해 손상을 일으키는 경향이 있다. 또한 마모 센서는 패드를 교체할 때마다 교체해야 하므로 비용이 많이 든다.
브레이크 패드 마모를 검출하기 위해 전자 센서를 사용하는 동안, 브레이크 패드 및 브레이크 캘리퍼스 영역이 300 ℃를 초과하는 온도에 도달할 수 있다는 것을 고려하는 것이 중요하며, 이는 많은 전자 센서가 견딜 수 없다.
비용 및 구현의 관점에서, 와이어 하네스를 사용하지 않고 차량에 이미 존재하는 제품을 활용하여 패드 마모 정보를 드라이버 디스플레이로 전달하는 비용을 감소시키는 것이 바람직하다. 또한, 브레이크 패드가 교체될 때 브레이크 패드 마모 센서는 교체될 필요가 없는 것이 바람직하다. 또한, 브레이크 패드 마모 센서는 진단(예를 들어, 박동) 성능을 제공하고, 센서는 제동 동안 보이는 극한의 온도를 견딜 수 있어야 하는 것이 바람직하다.
일 측면에 따르면, 브레이크 패드 마모 측정 시스템은 내부 브레이크 패드를 지지하는 피스톤 및 외부 브레이크 패드를 지지하는 플로팅 캘리퍼를 포함하는 플로팅 캘리퍼 디스크 브레이크 시스템에 이용하기 위한 것으로서, 상기 피스톤 및 상기 플로팅 캘리퍼는 상기 브레이크 패드가 맞물리고 브레이크 로터에 제동력을 가하도록 상기 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 제동축을 따라 서로를 향하여 이동한다. 상기 브레이크 패드 마모 측정 시스템은: 상기 플로팅 캘리퍼 상에 장착되고 상기 플로팅 캘리퍼와 함께 상기 제동축을 따라 이동 가능한 센서; 및 상기 제동축을 따라 상기 피스톤과 함께 이동하도록 장착된 액추에이터를 포함한다. 상기 센서 및 상기 액추에이터는 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 서로를 향하여 이동한다. 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 상기 센서 및 상기 액추에이터가 서로를 향하여 이동한 거리는 상기 내부 브레이크 패드 및 외부 브레이크 패드의 총 마모와 동일한 양을 증가시킨다. 상기 센서는 상기 액추에이터의 존재에 응답하여 브레이크 패드 마모를 나타내는 신호를 제공한다.
다른 측면에 따르면, 브레이크 패드 마모 측정 시스템은 상기 센서로부터의 출력을 수신하고 상기 출력을 해석하여 브레이크 패드 마모를 결정하는 제어기를 더 포함할 수 있다. 상기 제어기는 또한 상기 센서로부터 수신된 출력에 응답하여 브레이크 패드 마모량을 결정할 수 있다. 상기 제어기는 상기 센서로부터 수신된 출력에 응답하여 상기 브레이크 패드가 서비스가 필요함을 결정할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 센서는 유도성 센서를 포함하며, 상기 액추에이터는 금속 부재일 수 있다. 다른 측면에 따르면, 상기 유도성 센서는 자기장을 생성할 수 있고, 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 서로를 향하여 이동하는 상기 센서 및 상기 액추에이터에 응답하여 상기 액추에이터 내에 와전류가 유도된다. 상기 유도성 센서의 출력은 상기 센서와 상기 액추에이터 사이의 거리에 비례할 수 있다. 상기 유도성 센서의 출력은 상기 브레이크 패드 상의 마모량을 나타낼 수 있다. 상기 유도성 센서의 출력은 상기 브레이크 패드가 서비스가 필요함을 나타낼 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 센서는 용량성 센서를 포함하며, 상기 액추에이터는 금속성 또는 비금속성 부재일 수 있다. 상기 용량성 센서는 상기 액추에이터의 존재에 응답하며, 상기 브레이크 패드가 서비스를 필요로 함을 나타내는 출력을 생성할 수 있다. 상기 용량성 센서의 출력은 상기 센서와 상기 액추에이터 사이의 거리에 비례할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 센서는 기계적 스위치를 포함하며, 상기 액추에이터는 상기 제동 시스템의 작동에 응답하여 스위치를 작동시켜, 상기 센서가 상기 브레이크 패드가 서비스를 필요로 함을 나타내는 출력을 생성할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 센서는 상기 제동 시스템의 작동에 응답하여 상기 액추에이터의 이동에 응답하여 저항이 변하는 저항성 요소를 포함한다. 상기 저항성 요소는 브리지 회로 내에 배치된 스트레인 게이지를 포함하며, 상기 액추에이터가 상기 센서와 맞물려 상기 제동 시스템의 작동에 응답하여 게이지에 스트레인(strain)을 줌으로써 상기 센서가 상기 브레이크 패드 마모를 나타내는 출력을 생성하도록 할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 센서는 빔을 송신하기 위한 발광기 및 빔을 수신하기 위한 광 수신기를 포함하는 광학 센서일 수 있다. 상기 액추에이터는 상기 제동 시스템의 작동에 응답하여 광 빔을 적어도 부분적으로 차단하여, 상기 센서가 상기 브레이크 패드 마모를 나타내는 출력을 생성하도록 할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 센서는 자기장의 존재에 민감한 자기 센서를 포함하며, 상기 액추에이터는 영구 자석을 포함할 수 있다. 상기 액추에이터는 상기 제동 시스템의 작동에 응답하여 상기 자기 센서에 작용하는 자기장을 생성하여, 상기 센서가 상기 브레이크 패드 마모를 나타내는 출력을 생성하도록 할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 브레이크 시스템은 내부 브레이크 패드를 지지하는 피스톤 및 외부 브레이크 패드를 지지하는 플로팅 캘리퍼를 포함하는 플로팅 캘리퍼 디스크 브레이크 시스템을 포함할 수 있다. 상기 피스톤 및 플로팅 캘리퍼는 상기 브레이크 패드가 브레이크 로터에 맞물려서 제동력을 가하도록 제동 동안 제동축을 따라 서로를 향하여 이동할 수 있다. 센서는 상기 플로팅 캘리퍼 상에 장착되고 상기 제동축을 따라 상기 캘리퍼와 함께 이동 가능하다. 액추에이터는 상기 제동축을 따라 상기 피스톤과 함께 이동하도록 장착될 수 있다. 상기 센서 및 액추에이터는 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 서로를 향하여 이동할 수 있다. 상기 센서와 상기 액추에이터가 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 서로를 향하여 이동하는 거리는 상기 내부 브레이크 패드와 상기 외부 브레이크 패드에 총마모와 동일한 양을 증가시킨다. 상기 센서는 브레이크 패드 마모를 나타내는 신호를 제공하기 위하여 상기 액추에이터의 존재에 응답한다.
본 발명의 상술한 특징 및 다른 특징 및 이점은 본 발명이 관련된 기술 분야의 당업자에게 첨부된 도면을 참조하여 다음의 설명을 읽음으로써 자명하게 될 것이다.
도 1은 차량 서스펜션 장치 구성 요소 상에 장착된 디스크 브레이크 구성 요소를 도시하는 예시적인 차량 구성의 개략도이다.
도 2는 예시적인 디스크 브레이크 구성에 구현된 브레이크 마모 센서 시스템을 도시한 개략도이며, 디스크 브레이크는 비제동 상태로 도시되어 있다.
도 3은 도 2의 브레이크 마모 센서 시스템을 나타내는 개략도이며, 디스크 브레이크는 브레이크 패드가 제1 마모 레벨에 있는 제1 제동 상태에 있는 것으로 도시되어 있다.
도 4는 도 2의 브레이크 마모 센서 시스템을 도시한 개략도이며, 디스크 브레이크는 브레이크 패드가 제2 마모 레벨에 있는 제2 제동 상태에 있는 것으로 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b는 브레이크 마모 센서 시스템의 일 구성을 나타내는 개략도이다.
도 6은 브레이크 마모 센서 시스템의 다른 구성을 도시하는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 차량 서스펜션 시스템(10)은 피벗 이동을 위해 차량(16)에 연결된 상부 제어 암(12) 및 하부 제어 암(14)을 포함한다. 조향 너클(20)은 너클과 제어 암 사이의 상대 이동을 허용하는 볼 조인트 등으로 제어 암(12, 14)의 자유 단부에 연결된다. 조향 너클(20)은 휠 축(26) 주위로 회전(화살표 A 참조)을 위해 휠 허브(24)를 지지하는 스핀들(22)을 포함한다. 휠 또는 림(30)과 타이어(32)는 러그 및 러그 너트와 같은 공지 수단에 의해 휠 허브(24) 상에 장착될 수 있다. 휠 허브(24)는 허브, 림(30) 및 타이어(32)의 축(26)을 중심으로 한 회전을 용이하게하는 베어링(34)을 포함한다. 조향 너클(20)은 자체가 공지된 방식으로 차량(16)을 조향하기 위하여 조향축(36)(화살표 B 참조)을 중심으로 회전 가능하다.
쇼크 업소버 또는 스트럿과 같은 댐퍼(40)는 하부 제어 암(14)에 연결된 피스톤 로드(42) 및 차량 프레임 장착 브래킷과 같은 차량(16)의 구조에 의해 지지되는 실린더(44)를 갖는다. 댐퍼(40)는 차량(16)에 대한 제어 암(14, 16) 및 조향 너클(20)의 상대 이동을 감쇠시킨다. 따라서 댐퍼(40)는 서스펜션 시스템(10), 휠(30) 및 타이어(32)의 상하 이동(화살표 C 참조)을 일으키는 요철(bump), 포트홀(potholes), 또는 도로 잔해(road debris)와의 충격과 같은 도로(38)와 타이어(32) 사이의 충격을 감쇠하고 흡수할 수 있다.
차량(16)은 허브, 휠(30) 및 타이어(32)와 함께 회전하도록 허브(24)에 고정된 브레이크 디스크(52)를 포함하는 디스크 제동 시스템(50)을 포함한다. 디스크 제동 시스템(50)은 또한 브라켓(56)에 의해 조향 너클(20)에 고정되는 브레이크 캘리퍼(54)를 포함한다. 따라서 디스크(52) 및 캘리퍼(54)는 조향 동작(화살표 B) 및 서스펜션 동작(화살표 C)을 통해 조향 너클(20)과 일체로 움직인다. 디스크(52)는 캘리퍼(54)에 대해 회전하고(화살표 A), 캘리퍼를 통과하는 외부 방사상 부분을 갖는다.
도 1에 도시된 서스펜션 시스템(10)의 구성은 단지 예로서, 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 본 명세서에 개시된 브레이크 패드 마모 센서 시스템은 디스크 브레이크를 구현하는 임의의 차량 서스펜션 구성과 함께 이용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도시된 서스펜션 시스템(10)은 독립적인 프론트 서스펜션, 특히 상부 및 하부 제어 암/A- 암(때때로 더블 위시 본(double wishbone)이라고도 함) 서스펜션이지만, 다른 독립적인 서스펜션이 사용될 수 있다. 브레이크 패드 마모 감지 시스템이 구현될 수 있는 독립적인 서스펜션의 예는 스윙 차축 서스펜션, 슬라이딩 필러 서스펜션, 맥퍼슨 스트럿 서스펜션, 채프먼 스트럿 서스펜션, 멀티 링크 서스펜션, 세미 트레일링 암 서스펜션, 스윙 암 서스펜션 및 판 스프링 서스펜션을 포함한다. 또한, 브레이크 패드 마모 감지 시스템은 사첼(Satchell) 링크 서스펜션, 파나르(Panhard) 로드 서스펜션, 와츠 링키지 서스펜션(Watt's linkage suspensions), WOB 링크 서스펜션, Mumford 링키지 서스펜션 및 판 스프링 서스펜션을 포함하되 이에 국한되지 않는 종속 서스펜션 시스템으로 구현할 수 있다. 또한, 브레이크 패드 마모 감지 시스템은 전륜 디스크 브레이크 또는 후륜 디스크 브레이크 상에 구현될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 디스크 제동 시스템(50)이 개략적으로 그리고 보다 상세하게 도시되어 있다. 브레이크 시스템(50)은 차량(16)에 대한 캘리퍼(54)의 연결이 브레이크 디스크(52)에 대한 캘리퍼("플로트")의 축 방향 이동을 허용하는 단일 피스톤 플로팅 캘리퍼 시스템이다. 이 플로팅 캘리퍼 구성에서, 캘리퍼(54)는 제동 축(60)에 평행하게 디스크(52)로 축방향으로 이동하고 디스크(52)로부터 멀어지도록 축방향으로 이동한다(화살표 D 참조).
브레이크 시스템(50)은 내부 브레이크 패드(72)를 지지하는 내부 브레이크 슈(70) 및 외부 브레이크 패드(76)를 지지하는 외부 브레이크 슈(74)를 포함한다. 내부 브레이크 슈(70)는 피스톤(80) 상에 지지된다. 외부 브레이크 슈(74)는 플로팅 캘리퍼(54) 상에 지지된다. 피스톤(80)은 플로팅 캘리퍼(54) 상에 지지되거나 형성되는 실린더(82) 내에 배치된다. 브레이크 유체(84)는 브레이크 시스템(50)을 작동시키기 위하여 운전자의 브레이크 페달(도시 없음) 인가에 응답하여 실린더로 펌핑된다.
브레이크 시스템(50)은 스프링과 같은 바이어싱 부재(도시되지 않음)에 의해인가되는 바이어스를 통해 도 2의 비작동 상태로 유지된다. 브레이크 페달이 가해질 때, 브레이크 유체(84)는 실린더(82)를 채우고, 유체 압력을 피스톤(80)에 가하여, 도 2 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 좌측으로 이동하도록 강제한다. 이는 내부 브레이크 슈(70) 및 패드(72)가 제동축(60)을 따라 브레이크 디스크(52)를 향해 이동하게 한다. 내부 브레이크 패드(72)는 디스크(52)와 맞물려 플로팅 캘리퍼(54)가 피스톤(80) 및 실린더(82)를 지지함으로 인하여, 플로팅 캘리퍼(54)에 작용하는 반력을 생성한다. 피스톤(80)은 디스크와 내부 브레이크 패드(72)의 맞물림으로 인해 디스크(52)를 향한 이동에 대해 차단되기 때문에, 실린더(82) 내의 브레이크 유체 압력은 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼 우측으로 이동한다. 우측으로 이동하는 플로팅 캘리퍼(54)는 외부 브레이크 슈(74) 및 패드(76)가 제동축(60)을 따라 브레이크 디스크(52)를 향하여 이동하도록 한다. 내부 패드(76)는 결국 이제는 내부 브레이크 패드와 외부 브레이크 패드 사이에서 클램핑되는 디스크(52)와 맞물린다.
브레이크 패드(72, 76)가 마모됨에 따라, 브레이크 패드(72, 76)는 더 얇아지게 된다. 이것은 신선하고 두껍고 마모되지 않은 도 3의 브레이크 패드(72, 76)를 노후하고, 박형 및 마모된 도 4의 브레이크 패드와 비교함으로써 예시된다. 도 3와 도 4의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 브레이크 시스템(50)의 플로팅 캘리퍼 구성으로 인해, 피스톤(80) 및 캘리퍼(54)는 마모되지 않은 패드를 적용할 때보다도 4의 마모 패드를 적용할 때 더 멀리 이동한다.
브레이크 패드 마모 감지 시스템(100)은 시스템의 임의의 부분을 파괴하지 않고 브레이크 패드(72, 76)의 마모량을 측정한다. 이러한 방식으로, 일상적인 유지 보수 및 브레이크 패드 교체 중에 교체를 요구하는 마모 감지 시스템(100)의 부분이 없다. 마모 감지 시스템(100)은 브레이크 패드(72, 76) 자체의 마모보다는 브레이크 캘리퍼(54) 및 피스톤(80)의 이동 거리를 측정함으로써 이를 달성한다. 새로운 브레이크 패드(72, 76)가 설치될 때, 디스크 제동 시스템(50)의 구성 요소, 특히 캘리퍼(54) 및 피스톤(80)은 새로운 패드 위치로 복귀한다(도 2 참조). 이 상태에서, 브레이크 패드 마모 감지 시스템(100)은 구성 요소의 상대 위치를 감지하고, 이에 기초하여 브레이크 패드(72, 76)가 교체할 필요가 없음을 결정한다. 새로운 패드가 마모됨에 따라, 캘리퍼(54) 및 피스톤(80)은 필연적으로 검출 시스템(100)이 캘리퍼와 피스톤의 상대 위치로부터 패드 교체가 요구됨을 결정하는 포인트(도 4 참조)에 도달할 때까지 제동력을 가하기 위해 추가로 이동한다 .
브레이크 패드 마모 센서 시스템(100)은 센서(102) 및 액추에이터(104)를 포함한다. 센서(102)는 제동 시스템(50)의 플로팅 캘리퍼(54) 상에 장착된다. 액추에이터(104)는 제동 시스템(50)의 피스톤(80) 상에, 피스톤 자체에 또는 내부 브레이크 패드 홀더(70)에 장착된다. 센서(102)는 유선 또는 무선 중 하나에 의해 차량 기반 제어기(106)에 작동 가능하게 연결된다. 하나의 특정 구성에서, 제어기(106)는 차량 안티록 제동 시스템(ABS) 제어기 내에 또는 ABS와 함께 구현될 수 있다. 이는 타이어 회전 센서를 사용하는 ABS 시스템이 이미 케이블/배선이 브레이크 패드 마모 감지 시스템(100)이 이용할 수 있는 영역으로 라우팅될 것을 요구하기 때문에 편리할 수 있다. ABS 제어기 내에 있는/와 함께 하는 제어기(106)를 구현하는 것은 또한 차량 본체 제어 모듈(BCM)과 같은 주 차량 제어기(108)와 통신하기 때문에 편리하다. 이러한 방식으로, 시스템(100)에 의해 감지된 브레이크 패드 마모 표시는 제어기(106)를 통해 BCM(108)에 전달될 수 있으며, 예를 들어 계기 패널/게이지 클러스터를 통해 차량 조작자에게 관련 경고/표시를 제공할 수 있다.
플로팅 캘리퍼(54)에 장착된 센서(102)는 제동 시스템(50)의 작동 중에 캘리퍼와 함께 이동한다. 브레이크 작동 중에, 플로팅 캘리퍼(54) 및 센서(102)는 도 2 내지 도 4에서 보았을 때 우측으로 이동한다. 피스톤(80)에 연결된 액추에이터(104)는 제동 시스템(50)의 작동 중에 피스톤과 함께 이동한다. 브레이크 작동 중에, 피스톤(80) 및 액추에이터(104)는 도 2 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 좌측으로 이동한다.
브레이크 패드(72, 76)가 새 것이거나 마모되지 않은 경우, 브레이크 작동 중에 센서(102) 및 액추에이터(104)가 이동하는 거리는 비교적 작다. 브레이크 패드(72, 76)가 마모됨에 따라, 브레이크 작동 중에 센서(102) 및 액추에이터(104)가 이동하는 거리가 증가한다. 센서(102)가 이동하는 거리의 증가는 외부 브레이크 패드(76)의 마모를 나타낸다. 액추에이터(104)가 이동하는 거리의 증가는 내부 브레이크 패드(72)의 마모를 나타낸다. 센서(102) 및 액추에이터(104)의 상대 위치는 내부 및 외부 패드(72, 76)의 총 마모 표시를 제공한다.
액추에이터(104)는 센서에 대한 액추에이터의 위치를 나타내는 신호를 생성하기 위해 센서(102)를 작동시킨다. 이 신호는 가변적이어서 브레이크 패드(72, 76)상의 마모의 양(예를 들어, 퍼센트)을 나타낼 수 있거나 또는 브레이크가 마모되었는지 여부의 이진 표시 일 수있다(예/아니오, 패드 OK/패드 마모). 이를 달성하기 위해, 센서(102)는 전기적 스위칭, 저항 감지, 유도 감지, 광학 감지, 자기 감지 및 용량성 감지와 같은 다양한 상이한 감지 기술을 사용할 수 있다.
유도형 센서 구현
먼지 및 부식의 영향을 받지 않고 물리적 접촉을 요구하지 않기 때문에, 유도 근접 감지는 브레이크 패드 마모 감지 시스템(100)에 대한 이상적인 구성일 수있다. 유도 근접 감지는 바이너리 표시, 즉 브레이크 패드(72, 76)에 대한 "교체 할 시간" 표시를 제공하는 "예/아니오" 구성으로 구현될 수 있다. 유도 근접 감지는 마모 표시기로서, 즉, 예를 들어, 브레이크 패드(72, 76)에 대한 "마모된 퍼센트" 표시 및 "교체 시간" 표시를 포함한다.
도 5a 및 도 5b을 참조하면, 브레이크 패드 마모 감지 시스템(100)의 예시적인 구성에서, 센서(102)는 유도 센서이다. 센서(102)와 액추에이터(104) 사이에 어떠한 물리적 접촉도 필요하지 않으며, 제동 시스템(50)의 거친 환경(먼지, 부식, 습기, 온도 등)으로부터 밀봉되거나 보호될 수 있다.
도 5a 및 도 5b의 센서(102)는 잘 알려진 종래의 유도성 센서 기술을 구현한다. 센서(102)는 유도성 코일(110) 및 코일을 여기하고 액추에이터(104)를 검출하기 위한 LCR 회로(112)를 포함한다. LCR 회로(112)는 인덕터-커패시터(LC) 탱크 회로 및 LC 탱크 회로를 펌핑하기 위한 발진기를 포함한다. LC 탱크 회로의 인덕터는 코일(110)이며, 이는 발진기가 LC 탱크 회로를 펌핑할 때 자기장(114)을 생성한다. 액추에이터(104)가 센서(102)(도 5a 참조)로부터 멀어질 때, 액추에이터는 센서(102)에 의해 생성된 필드(14)에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않는다. 액추에이터(104)가 코일 부근으로 갈 때(도 5b 참조), 와전류가 액추에이터의 전도성 금속에 형성된다. 와전류의 크기는 액추에이터(104)의 거리, 재료 및 크기의 함수로서 변화한다. 와전류는 대향하는 자기장을 형성하며, 와전류가 증가함에 따라 발진 주파수인 LC 탱크 회로 내의 임피던스를 증가시키는 효과를 갖는다.
LCR 회로(112)는 액추에이터(104)를 검출하기 위해 이러한 변화를 측정하도록 구성된다. 센서(102)가 액추에이터(104)를 검출하는 방식은 LCR 회로(112)의 구성에 의존한다. 일 구성에서, LCR 회로(112)는 액추에이터의 존재를 검출하도록 구성될 수 있다 즉. 액추에이터(104)가 센서에 대해 특정 소정의 위치에 도달할 때 토글되는 예/아니오 스위치이다. 다른 구성에서, LCR 회로(112)는 액추에이터(104)에 대한 실제 거리를 결정하도록 구성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b의 예시적 구성의 브레이크 패드 마모 센서 시스템(100)은 마모된 패드 검출기(존재 검출기) 또는 패드 마모 검출기(거리 검출기)로서 구성될 수 있다. 마모된 패드 검출기 구성에서, 시스템(100)은 브레이크 패드가 미리 정해진 양의 마모에 도달했을 때만을 검출하고 패드가 마모되어 서비스를 필요하다는 표시를 제공하도록 구성된다. 패드 마모 검출기 구성에서, 시스템(100)은 패드의 마모량(예를 들어, 마모율)을 검출하고, 패드가 마모함에 따라 패드의 마모량 또는 패드에 남아 있는 유효 수명과 같은 양의 표시를 제공한다. 시스템(100)은 "50 % 남음", "25 % 남음", "10 % 남음" 및 "서비스 필요"와 같이 패드가 마모됨에 따라 주기적 경고를 제공하도록 구성될 수 있다. 작동시, 피스톤(80) 및 캘리퍼(54)가 브레이크 작동에 응답하여 이동하는 경우, 피스톤에 대한 액추에이터(104)의 위치는 도 5a에 도시된 위치로부터 도 5b에 도시된 위치로 이동한다. 도면에 도시된 것처럼, 이러한 이동은 자기장(114)이 변하게 하고 LCR 회로(112)가 응답하도록 하여, 제어기(106)에 출력을 제공하고, 이는 차량 운전자에게 적절한 표시를 제공한다.
용량성 센서 구현
도 6을 참조하면, 용량성 감지 구성에서, 감지 시스템(100)은 금속성 또는 비금속성일 수 있는 액추에이터(104)를 검출할 수 있는 용량성 센서(102)를 포함한다. 이 용량성 센서 구현 예에서, (상이한 전위에서의) 2 개의 도전 판을 포함하는 커패시터(120)가 센서(102)에 하우징되고 절연체로서 작용하는 공기를 갖는 개방 커패시터처럼 작동하도록 위치된다. 당해 기술 분야에 공지된 바와 같이, 유도성 센서들과 같이 용량성 센서(102)에서, 커패시터(120)는 발진기를 포함하는 제어 회로(122)에 링크된다. 액추에이터(104)가 감지 영역에 진입함에 따라 커패시터(120)의 커패시턴스가 증가하여, 발진기 진폭 변화가 발생하여 출력 신호가 트리거된다.
당 업계에 공지된 바와 같이, 유도성 센서 구현(도 5a 및 도 5b) 및 용량성 센서 구현(도 6)의 유사성은 액추에이터(104)의 근접성에 대한 그들의 발진 주파수 변화이다. 따라서, 작동시, 피스톤(80) 및 캘리퍼(54)가 브레이크 작동에 응답하여 움직일 때, 피스톤에 대한 액추에이터(104)의 위치는 도 6의 104 '에서 점선으로 도시된 위치로 이동한다. 일 구성에서, 피스톤(80) 및 캘리퍼(54)가 이들 위치에 도달하면, 센서(102)는 발진하기 시작하여 브레이크 패드 마모 신호를 출력할 수 있다. 또 다른 구성에서, 센서(102)의 주파수는 변하고 남아있는 브레이크 패드의 %를 출력한다.
전기 스위치 구현
전기 스위칭 구성에서, 액추에이터(104)는 마모된 브레이크 패드를 나타내는 회로를 만들거나 파괴하기 위해 센서(102) 상의 기계적 스위치 메커니즘을 물리적으로 움직일 수 있다. 대안적으로, 액추에이터(104)는 닫혀있을 때 마모된 브레이크 패드를 나타내는 회로를 완성하기 위해 센서(102) 상의 접촉부와 맞물리는 전기 전도성 요소를 포함할 수 있다. 추가의 대안으로서, 액추에이터(104)는 회로를 완성하고 브레이크 패드 마모가 허용될 때 "패드 OK" 신호를 제공하는 센서(102)상의 접촉부와 맞물리는 전기 전도성 요소를 포함할 수 있다. 브레이크 패드가 마모되면, 액추에이터(104)는 접촉부로부터 분리되어 회로를 파괴하고 "패드 교체" 신호를 제공한다.
저항성 감지 구현
저항성 감지 구성에서, 액추에이터(104)는 브레이크 패드의 두께의 변화에 응답하여 저항성 요소의 저항값을 변경할 수 있다. 이 가변 저항이 휘트스톤 브리지 회로(Wheatstone bridge circuit)의 일부가 되도록 센서(102)를 구성하면, 패드의 마모량을 나타내는 저항 변화로 인해 브리지 양단에서 측정된 전압이 변하게 된다. 가변 저항기의 일반적인 브리지 구현 중 하나는 기계적 스트레인에 따라 저항이 변하는 구성 요소인 스트레인 게이지를 포함한다. 특정 구현에서, 센서(102)는 공지된 브리지 회로 구성으로 구현된 스트레인 게이지를 포함할 수 있다. 액추에이터(104)는 센서(102)와 물리적 접촉을 형성하고 브레이크 패드가 미리 정해진 양의 마모에 도달할 때 스트레인 게이지에 스트레인을 주도록 구성될 수 있다. 패드가 액추에이터(104)가 게이지에 임계량의 스트레인을 야기할 정도로 충분히 마모되면, 센서(102)는 제어기가 브레이크 패드 서비스가 요구된다는 것을 차량 운전자에게 지시하는데 사용할 수 있는 출력을 제어기(106)에 제공할 수 있다.
광 감지 구현
광 감지 구성에서, 센서(102)는 발광기(예를 들어, 이미터 다이오드), 광 수신기(예를 들어, 광 다이오드 또는 광 트랜지스터), 및 수신기 신호를 증폭하기 위한 전자 회로를 포함할 수 있다. 센서(102)는 이미터로부터의 광을 리플렉터로 전송하며, 리플렉터는 수신기에 의해 수신되도록 광을 반사시킨다. 이 구성에서, 센서(102)는 광이 액추에이터(104)에 의해 차단되는 때를 검출할 수 있다. 이러한 방식으로, 센서 시스템(100)은 패드가 소정량의 마모에 도달할 때 광 빔을 차단하도록 구성될 수 있다.
자기 감지 구현
자기 감지 구성에서, 센서(102)는 자기장의 존재에 민감한 홀 센서와 같은 요소를 포함할 수 있다. 이 구성에서, 액추에이터(104)는 영구 자석을 포함할 수 있다. 센서 시스템(100)은 패드가 미리 정해진 양의 마모에 도달할 때 액추에이터(104)의 자기장이 홀 센서 상에 작용하여 센서(102) 출력이 서비스가 요구됨을 나타내도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템(100)은 피스톤(80)과 캘리퍼(54) 사이의 상대 이동을 측정하여 브레이크 패드의 마모 정도를 추론한다. 이는 특히 시스템(100)이 마모%를 측정하는 경우에 유용할 수 있는 센서 분해능을 증가시키는 효과를 갖는다. 브레이크 패드가 내부 패드와 외부 패드 사이에서 고르게 마모된다는 합리적 가정을 하면, 브레이크 패드 상의 임의의 주어진 마모량은 센서(102)와 액추에이터(104) 사이에서 측정된 상대 위치에서 2배(2X)의 변화를 초래할 것이다. 브레이크 패드 마모 감지 시스템은 거리의 작은 변화, 즉 브레이크 패드 마모를 측정하므로, 이 2배 인수는 시스템(100)의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상기 설명으로부터, 당업자는 개선, 변경 및 수정을 인식할 것이다. 이러한 기술 분야의 숙련 내에서의 그러한 개선, 변경 및 변형은 첨부된 청구 범위에 의해 커버되도록 의도된다.

Claims (18)

  1. 내부 브레이크 패드를 지지하는 피스톤 및 외부 브레이크 패드를 지지하는 플로팅 캘리퍼를 포함하는 플로팅 캘리퍼 디스크 브레이크 시스템용 브레이크 패드 마모 측정 시스템으로서, 상기 피스톤 및 상기 플로팅 캘리퍼는 상기 브레이크 패드가 맞물리고 브레이크 로터에 제동력을 가하도록 상기 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 제동축을 따라 서로를 향하여 이동하며, 상기 브레이크 패드 마모 측정 시스템은:
    상기 플로팅 캘리퍼 상에 장착되고 상기 플로팅 캘리퍼와 함께 상기 제동축을 따라 이동 가능한 센서; 및
    상기 제동축을 따라 상기 피스톤과 함께 이동하도록 장착된 액추에이터를 포함하며,
    상기 센서 및 상기 액추에이터는 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 서로를 향하여 이동하며, 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 상기 센서 및 상기 액추에이터가 서로를 향하여 이동한 거리는 상기 내부 브레이크 패드 및 외부 브레이크 패드의 총 마모와 동일한 양을 증가시키며, 상기 센서는 상기 액추에이터의 존재에 응답하여 브레이크 패드 마모를 나타내는 신호를 제공하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 센서로부터의 출력을 수신하고 상기 출력을 해석하여 브레이크 패드 마모를 결정하는 제어기를 더 포함하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제어기는 상기 센서로부터 수신된 출력에 응답하여 브레이크 패드 마모량을 결정하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제어기는 상기 센서로부터 수신된 출력에 응답하여 상기 브레이크 패드가 서비스가 필요함을 결정하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 센서는 유도성 센서를 포함하며, 상기 액추에이터는 금속 부재인, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 유도성 센서는 자기장을 생성하고, 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 서로를 향하여 이동하는 상기 센서 및 상기 액추에이터에 응답하여 상기 액추에이터 내에 와전류가 유도되는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 유도성 센서의 출력은 상기 센서와 상기 액추에이터 사이의 거리에 비례하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 유도성 센서의 출력은 상기 브레이크 패드 상의 마모량을 나타내는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 유도성 센서의 출력은 상기 브레이크 패드가 서비스가 필요함을 나타내는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 센서는 용량성 센서를 포함하며, 상기 액추에이터는 금속성 또는 비금속성 부재인, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 용량성 센서는 상기 액추에이터의 존재에 응답하며, 상기 브레이크 패드가 서비스를 필요로 함을 나타내는 출력을 생성하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 용량성 센서의 출력은 상기 센서와 상기 액추에이터 사이의 거리에 비례하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 센서는 기계적 스위치를 포함하며, 상기 액추에이터는 상기 제동 시스템의 작동에 응답하여 스위치를 작동시켜, 상기 센서가 상기 브레이크 패드가 서비스를 필요로 함을 나타내는 출력을 생성하게 하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 센서는 상기 제동 시스템의 작동에 응답하여 상기 액추에이터의 이동에 응답하여 저항이 변하는 저항성 요소를 포함하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 저항성 요소는 브리지 회로 내에 배치된 스트레인 게이지를 포함하며, 상기 액추에이터가 상기 센서와 맞물려 상기 제동 시스템의 작동에 응답하여 게이지에 스트레인(strain)을 줌으로써, 상기 센서가 상기 브레이크 패드 마모를 나타내는 출력을 생성하도록 하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 센서는 빔을 송신하기 위한 발광기 및 빔을 수신하기 위한 광 수신기를 포함하는 광학 센서를 포함하며, 상기 액추에이터는 상기 제동 시스템의 작동에 응답하여 광 빔을 적어도 부분적으로 차단하여, 상기 센서가 상기 브레이크 패드 마모를 나타내는 출력을 생성하도록 하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 센서는 자기장의 존재에 민감한 자기 센서를 포함하며, 상기 액추에이터는 영구 자석을 포함하며, 상기 액추에이터는 상기 제동 시스템의 작동에 응답하여 상기 자기 센서에 작용하는 자기장을 생성하여, 상기 센서가 상기 브레이크 패드 마모를 나타내는 출력을 생성하도록 하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  18. 브레이크 시스템으로서:
    내부 브레이크 패드를 지지하는 피스톤 및 외부 브레이크 패드를 지지하는 플로팅 캘리퍼를 포함하는 플로팅 캘리퍼 디스크 브레이크 시스템 - 상기 피스톤 및 플로팅 캘리퍼는 상기 브레이크 패드가 브레이크 로터에 맞물려서 제동력을 가하도록 제동 동안 제동축을 따라 서로를 향하여 이동함 - ;
    상기 플로팅 캘리퍼 상에 장착되고 상기 제동축을 따라 상기 캘리퍼와 함께 이동 가능한 센서; 및
    상기 제동축을 따라 상기 피스톤과 함께 이동하도록 장착된 액추에이터를 포함하며;
    상기 센서 및 액추에이터는 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 서로를 향하여 이동하며, 상기 센서와 상기 액추에이터가 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응답하여 서로를 향하여 이동하는 거리는 상기 내부 브레이크 패드와 상기 외부 브레이크 패드에 총마모와 동일한 양을 증가시키고, 상기 센서는 브레이크 패드 마모를 나타내는 신호를 제공하기 위하여 상기 액추에이터의 존재에 응답하는, 브레이크 시스템.
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