KR20190043686A - 페달 스트로크 센서의 설치구조 - Google Patents

페달 스트로크 센서의 설치구조 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 브레이크 페달과 연결되는 마스터실린더가 마련되며 내부에 제동유압의 조절을 위한 다수의 유로 및 밸브가 마련되는 유압블록과, 상기 유압블록과 결합되고 상기 브레이크 페달의 변위를 감지하는 감지센서를 통해 신호를 출력하여 작동하는 모터를 갖추어 제동유압을 발생하는 액압 발생장치 및 압력 정보 및 페달 변위 정보를 기반으로 모터 및 밸브들을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 통합형 브레이크 시스템의 페달 스트로크 센서의 설치구조에 있어서, 상기 브레이크 페달과 연동하도록 상기 마스터실린더에 슬라이딩 가능하게 마련된 피스톤에 마그네트가 설치되고, 상기 감지센서는 상기 피스톤의 이동에 따라 마그네트의 자속밀도를 감지하도록 상기 피스톤이 이동하는 방향으로 일정간격 이격되게 배치되는 제1 센서 및 제2 센서를 구비하는 페달 스트로크 센서의 설치구조가 제공될 수 있다.

Description

페달 스트로크 센서의 설치구조{Installation structure for pedal stroke sensor}
본 발명은 페달 스크로크 센서의 설치구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 브레이크 페달의 움직임에 따른 절대 위치를 판단할 수 있는 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 제10-2011-0053777호, 공개특허 10-2013-0071904호 등에 개시되어 있다. 개시된 문헌을 참조하면, 브레이크 페달 또는 클러치 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.
이러한 페달 스트로크 센서는 전자식 브레이크 시스템의 일 예인 통합형 브레이크(IDB : Integrated Dynamic Brake) 시스템에 접목되어 사용될 수 있다. 예컨대, 통합형 브레이크 시스템은 페달 스트로크 센서를 통하여 페달의 변위에 따른 동작을 전기적 신호로 전달받아 브레이크 시스템을 제어하도록 마련된다.
그러나, 상기한 각도 타입의 페달 스트로크 센서는 통합형 브레이크 시스템과 별도로 직접 페달에 설치됨에 따라 추가적으로 커버, 인쇄회로기판, 센싱 유닛 및 이를 수용하는 하우징과 메인 인쇄회로기판이 설치된 전자제어유닛(ECU : Electronic Control Unit)과 연결을 위한 커넥터 등이 마련되어야 하기 때문에 전체적인 시스템의 패키지(package)화가 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 센싱 유닛의 오작동이나 파손 시 페달의 변위를 측정할 수 없어 안전사고의 발생 가능성이 있으며, 이에 따른 제품 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
공개특허 10-2011-0053777 (현대자동차, 기아자동차) 2011. 05. 24, 도면 1 내지 도면 5 공개특허 10-2013-0071904 (주식회사 트루윈) 2013. 07. 01, 도면 2 내지 도면 5
본 발명의 실시 예에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조는 브레이크 페달의 절대 위치를 판단할 수 있음은 물론, 구성을 단순화시켜 통합형 브레이크 시스템과 용이하게 패키지화 시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 브레이크 페달과 연결되는 마스터실린더가 마련되며 내부에 제동유압의 조절을 위한 다수의 유로 및 밸브가 마련되는 유압블록과, 상기 유압블록과 결합되고 상기 브레이크 페달의 변위를 감지하는 감지센서를 통해 신호를 출력하여 작동하는 모터를 갖추어 제동유압을 발생하는 액압 발생장치 및 압력 정보 및 페달 변위 정보를 기반으로 모터 및 밸브들을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 통합형 브레이크 시스템의 페달 스트로크 센서의 설치구조에 있어서, 상기 브레이크 페달과 연동하도록 상기 마스터실린더에 슬라이딩 가능하게 마련된 피스톤에 마그네트가 설치되고, 상기 감지센서는 상기 피스톤의 이동에 따라 마그네트의 자속밀도를 감지하도록 상기 피스톤이 이동하는 방향으로 일정간격 이격되게 배치되는 제1 센서 및 제2 센서를 구비하는 페달 스트로크 센서의 설치구조가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 센서 및 제2 센서는 상기 전자제어유닛에 마련된 인쇄회로기판에 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 센서는 자력 세기의 변화를 감지하는 홀 IC로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 감지센서는 상기 피스톤의 이동 시 상기 제1 센서의 출력값과 상기 제2 센서의 출력값에 의해 감지된 위치가 중첩되는 위치를 통하여 상기 피스톤의 절대 위치를 판단하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조는 통합형 브레이크 시스템에 마련된 마스터실린더의 피스톤과 전자제어유닛의 인쇄회로기판에 각각 마그네트와 감지센서를 마련함으로써, 기존 페달의 변위를 감지하기 위해 별도로 감지센서가 마련된 인쇄회로기판과, 커버, 하우징, 커넥터 등을 제작하지 않아도 되기 때문에 구조를 단순화시킬 수 있음은 물론, 통합형 브레이크 시스템과 패키지화가 유리하다는 장점이 있다.
또한, 서로 일정 간격 이격되도록 두 개의 감지센서를 마련함으로써 브레이크 페달의 동작에 따른 움직임에 대해 절대 위치 판단이 가능함은 물론, 어느 하나의 감지센서가 오작동 또는 파손되더라도 페달의 변위를 측정할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
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 스트로크 센서가 마련된 통합형 브레이크 시스템을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 스트로크 센서가 마련된 통합형 브레이크 시스템을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조를 통해 브레이크 페달의 답력에 따라 절대 위치를 판단하는 상태를 나타내는 도면이다.
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.
본 발명의 일 측면에 따르면, 통합형 브레이크 시스템과 패지키화가 용이하도록 페달 스트로크 센서가 설치된다. 이에, 페달 스트로크 센서의 설치구조를 설명하기 앞서 페달 스트로크 센서와 패키지화되는 통합형 브레이크 시스템에 대해 도 1 및 도 2를 참조하여 간략히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 스트로크 센서가 마련된 통합형 브레이크 시스템을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 상기 페달 스트로크 센서가 마련된 통합형 브레이크 시스템을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 개시된 통합형 브레이크 시스템(1)은 내부에 제동유압의 조절을 위한 다수의 유로 및 밸브가 마련되는 유압블록(10)과, 유압블록(10)과 결합되고 브레이크 페달(미도시)의 변위를 감지하는 페달 스트로크 센서로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적으로 작동하는 액압 발생장치(20) 및 압력 정보 및 페달 변위 정보를 기반으로 시스템을 제어하는 전자제어유닛(30)을 포함한다.
유압블록(10)은 육면체의 형태를 갖추어 제동유압을 각 차륜에 마련된 휠 실린더(미도시)로 전달하는 역할을 수행한다. 즉, 유압블록(10)은 휠 실린더로 전달되는 제동유압을 제어하기 위하여 내부에 유로가 형성되고, 복수의 밸브가 적소에 설치된다. 또한, 유압블록(10)의 내부에는 마스터실린더(11)가 마련된다. 이 마스터실린더(11)는 브레이크 페달과 연결되어 브레이크 페달의 답력에 따라 가압되는 적어도 하나의 피스톤(12)과, 적어도 하나의 챔버로 구성되어 액압을 발생시키도록 이루어진다. 즉, 마스터실린더(11)는 브레이크 페달과 결합되는 클래비스(14) 및 클래비스(14)와 결합된 입력축(13)으로 구성되어 브레이크 페달의 답력에 따라 피스톤(12)이 가압되며 액압을 발생하도록 이루어진다. 이러한 마스터실린더(11)의 구성은 통상적으로 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 비록 도시되지는 않았으나, 마스터실린더(11)가 마련되는 유압블록(10)의 상부에는 오일을 저장하는 리저버가 결합되어 마스터실린더(11)로 액압을 제공하도록 마련된다.
액압 발생장치(20)는 유압블록(10)의 측면에 결합되는 모터(21)와, 모터(21)와 결합되어 회전력을 직선운동으로 변환하는 동력변환유닛(미도시)과, 동력변환유닛에 의해 가압되는 슬레이브 실린더(22)를 구비한다.
모터(21)는 브레이크 페달의 답력에 따른 변위를 감지하는 페달 스트로크 센서의 전기적 신호를 통하여 작동하게 된다. 즉, 운전자가 요구하는 제동력을 수행하도록 회전력을 발생시키도록 정역회전하게 된다.
동력변환유닛은 모터(21)의 회전축(미도시)으로부터 회전력을 전달받아 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 복수의 기어를 갖도록 마련된다. 예컨대, 동력변환유닛은 웜과 웜휠 및 렉과 피니언 기어의 조립구조를 갖추어 회전력을 직선운동으로 변환하도록 이루어질 수 있다. 이러한 동력변환유닛은 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 장치로서 이미 널리 알려지 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
슬레이브 실린더(22)는 마스터실린더(11)와 별도로 유압블록(10) 내에 설치되어 동력변환유닛에 의해 왕복 이동하며 제동유압을 발생하는 슬레이브 피스톤과, 슬레이브 피스톤에 의해 가압되는 액압챔버 및 슬레이브 피스톤을 탄성 지지하는 리턴스프링을 구비한다. 이때, 슬레이브 피스톤은 동력변환유닛을 통해 직선운동하도록 슬레이브 피스톤의 일부에 렉기어가 형성될 수 있다.
전자제어유닛(30)은 유압블록(10)의 측면에 결합되어 압력 정보 및 페달 변위 정보를 기반으로 모터(21) 및 밸브들을 제어한다. 이러한 전자제어유닛(30)에는 모터(21) 및 밸브들을 제어하기 위해 각종 소자가 실장된 인쇄회로기판(도 3의 '31' 참조)이 마련된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 페달의 변위를 감지하기 위한 감지센서(210, 220)는 전자제어유닛(30)의 인쇄회로기판(31)에 설치되어 별도의 인쇄회로기판이 불필요하여 구조를 단순화시킬 수 있음은 물론, 제조비용을 절감할 수 있게 된다.
이하에서는 전술한 통합형 브레이크 시스템(1)에 페달 스트로크 센서가 설치되는 구조에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조는 마스터실린더(도 2의 '11' 참조)의 피스톤(12)에 마그네트(100)가 설치되고, 전자제어유닛(도 2의 '30' 참조)의 인쇄회로기판(31)에 마그네트(100)의 자속밀도를 감지하는 감지센서(210, 220)가 설치된다.
마그네트(100)는 피스톤(12)에 설치되어 브레이크 페달의 답력에 따라 피스톤(12)과 함께 이동한다. 이 마그네트(100)는 감지센서(210, 220)와 대향하도록 설치될 수 있으며, 또한 링 형상으로 마련되어 피스톤(12)에 설치될 수 있다.
감지센서(210, 220)는 전자제어유닛(30)의 인쇄회로기판(31)에 설치된다. 즉, 개시된 일 측면에 따르면 기존 감지센서의 설치를 위해 별도의 인쇄회로기판을 마련하지 않고, 전자식(통합형) 브레이크 시스템(1)에 필수적으로 사용되는 전자제어유닛(30)의 인쇄회로기판(31)에 감지센서(210, 220)를 설치함에 따라 구조가 단순해짐은 물론 패키지화가 용이하게 된다. 이러한 감지센서(210, 220)는 인쇄회로기판(31)에 설치되어 자력 세기 변화를 감지하는 홀 IC(Hall integrated circuit)로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 감지센서(210, 220)는 피스톤(12)의 이동에 따라 마그네트(100)의 자속밀도를 감지하도록 피스톤(12)이 이동하는 방향으로 일정간격 이격되게 배치되는 제1 센서(210) 및 제2 센서(220)를 구비한다.
상기 제1 센서(210)와 제2 센서(220)가 서로 일정간격 이격 시 각 센서(210, 220)로부터 감지되는 출력값이 일정부분 중첩되도록 이격되어야 한다. 이는 도 4에 도시된 바와 같이, 브레이크 페달의 답력에 따라 피스톤(12)이 이동 시, 제1 및 제2 센서(210, 220)가 피스톤(12)에 설치된 마그네트(100)의 자속밀도를 감지하되 각 센서(210, 220)에 의해 감지된 출력값이 중첩되는 위치를 통하여 피스톤(12) 즉, 마그네트(100)의 절대 위치를 판단하기 위함이다. 보다 구체적으로 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴보면, 브레이크 페달에 답력이 제공되지 않은 상태에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 센서(210)의 출력값에 감지된 P1 부분에 피스톤(12)이 위치되어 있다는 것을 측정하게 된다. 이 상태에서 브레이크 페달의 답력에 따라 피스톤(12)이 이동되면, 제1 센서(210)의 출력값에 감지되는 피스톤(12)의 위치가 P1 부분에서 P1' 부분으로 옮겨지게 된다. 이와 함께, 제2 센서(220)의 출력값의 P2 부분에 피스톤(12)의 위치가 감지된다. 즉, 제1 센서(210)에 의해 감지된 P1' 부분과 제2 센서(220)에 의해 감지된 P2 부분이 중첩됨으로써 감지센서(210, 220)는 피스톤(12)의 절대 위치를 판단 가능하게 된다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조를 통해 피스톤(12)의 이동에 따른 브레이크 페달의 변위를 정밀하게 측정할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 페달 스트로크 센서의 설치구조는 감지센서를 제1 센서(210)와 제2 센서(220)로 마련함으로써, 어느 하나의 센서가 파손되더라도 나머지 하나의 센서를 통해 안정적으로 브레이크 페달의 변위를 측정할 수 있게 된다. 이에 자율주행 용도 및 크루즈 제어를 위한 리던던시(redundancy)를 확보할 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.
1 : 통합형 브레이크 시스템 10 : 유압블록
11 : 마스터실린더 12 : 피스톤
20 : 액압발생장치 30 : 전자제어유닛
31 : 인쇄회로기판 100 : 마그네트
210 : 제1 센서 220 : 제2 센서

Claims (4)

  1. 브레이크 페달과 연결되는 마스터실린더가 마련되며 내부에 제동유압의 조절을 위한 다수의 유로 및 밸브가 마련되는 유압블록과, 상기 유압블록과 결합되고 상기 브레이크 페달의 변위를 감지하는 감지센서를 통해 신호를 출력하여 작동하는 모터를 갖추어 제동유압을 발생하는 액압 발생장치 및 압력 정보 및 페달 변위 정보를 기반으로 모터 및 밸브들을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 통합형 브레이크 시스템의 페달 스트로크 센서의 설치구조에 있어서,
    상기 브레이크 페달과 연동하도록 상기 마스터실린더에 슬라이딩 가능하게 마련된 피스톤에 마그네트가 설치되고,
    상기 감지센서는 상기 피스톤의 이동에 따라 마그네트의 자속밀도를 감지하도록 상기 피스톤이 이동하는 방향으로 일정간격 이격되게 배치되는 제1 센서 및 제2 센서를 구비하는 페달 스트로크 센서의 설치구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서 및 제2 센서는 상기 전자제어유닛에 마련된 인쇄회로기판에 설치되는 페달 스트로크 센서의 설치구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 센서는 자력 세기의 변화를 감지하는 홀 IC로 이루어지는 페달 스트로크 센서의 설치구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감지센서는 상기 피스톤의 이동 시 상기 제1 센서의 출력값과 상기 제2 센서의 출력값에 의해 감지된 위치가 중첩되는 위치를 통하여 상기 피스톤의 절대 위치를 판단하도록 마련되는 페달 스트로크 센서의 설치구조.
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