KR20190075966A - 브레이크 패드 마모 센서 - Google Patents

브레이크 패드 마모 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20190075966A
KR20190075966A KR1020197013980A KR20197013980A KR20190075966A KR 20190075966 A KR20190075966 A KR 20190075966A KR 1020197013980 A KR1020197013980 A KR 1020197013980A KR 20197013980 A KR20197013980 A KR 20197013980A KR 20190075966 A KR20190075966 A KR 20190075966A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
target
brake pad
inductance
brake
Prior art date
Application number
KR1020197013980A
Other languages
English (en)
Inventor
싱 핑 린
데이빗 레오나르드 쥬즈스윅
Original Assignee
티알더블유 오토모티브 유.에스. 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 티알더블유 오토모티브 유.에스. 엘엘씨 filed Critical 티알더블유 오토모티브 유.에스. 엘엘씨
Publication of KR20190075966A publication Critical patent/KR20190075966A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D66/02—Apparatus for indicating wear
    • F16D66/021—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means
    • F16D66/028—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means with non-electrical sensors or signal transmission, e.g. magnetic, optical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F16D65/183—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes with force-transmitting members arranged side by side acting on a spot type force-applying member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/38—Slack adjusters
    • F16D65/40—Slack adjusters mechanical
    • F16D65/52—Slack adjusters mechanical self-acting in one direction for adjusting excessive play
    • F16D65/56—Slack adjusters mechanical self-acting in one direction for adjusting excessive play with screw-thread and nut
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/006—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature without direct measurement of the quantity monitored, e.g. wear or temperature calculated form force and duration of braking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)

Abstract

차량용 디스크 브레이크 시스템의 브레이크 패드 마모를 측정하기 위한 브레이크 패드 마모 측정 시스템은 제 1 자기장을 생성하도록 여기될 수 있는 제 1 코일, 및 상기 제 1 코일과 관련된 제 1 타겟을 포함한다. 상기 제 1 코일 및 상기 제 1 타겟은 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응하여 서로 상대적으로 이동하도록 구성된다. 상대적 이동은 상기 제 1 타겟이 상기 제 1 자기장 내에서 이동시키며 상기 제 1 코일의 인덕턴스에 영향을 준다. 브레이크 패드 마모 측정 시스템은 또한 제 2 자기장을 생성하도록 여기될 수 있는 제 2 코일, 및 상기 제 2 코일과 관련된 제 2 타겟을 포함한다. 상기 제 2 코일 및 상기 제 2 타겟은 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응하여 서로 상대적으로 이동하도록 구성된다. 상대적 이동은 상기 제 2 타겟이 상기 제 2 자기장내에서 이동시키며 상기 제 2 코일의 인덕턴스에 영향을 준다. 상기 제 1 코일 및 상기 제 1 타겟은, 브레이크 패드 마모가 증가함에 따라 상기 제 1 코일의 인덕턴스가 증가하도록 구성된다. 상기 제 2 코일 및 상기 제 2 타겟은, 브레이크 패드 마모가 증가함게 따라 상기 제 2 코일의 인덕턴스가 감소하도록 구성된다.

Description

브레이크 패드 마모 센서
본 발명은 일반적으로 브레이크 패드 마모 감지 시스템 및 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 디스크 브레이킹 시스템의 내외부 브레이크 패드에서 마모를 측정하는 브레이크 패드 마모 센서에 관한 것이다.
자동차 브레이크 패드가 교체될 필요가 있을 때를 감지하여 운전자에게 알려주는 것이 바람직하다. 알려져 있는 전자 브레이크 마모 센서는, 내부 브레이크 패드에 고정되는 저항 회로 센서를 갖는다. 패드가 로터에 의해 마멸되어 버림에 따라, 센서 또한 마멸되어 버리며, 그 저항이 변화한다. 피그 테일 하니스(pigtail harness)가 센서에 연결되며, 센서는 차량의 감지 모듈에 유선 연결되어 있다.
알려진 접근법에는 여러 가지 문제점이 있다. 다수의 유선 하니스가 필요하며 추가 감지 모듈이 이 접근법을 비싼 해법이 되게 한다. 차량 서스펜션 및 바퀴/조향 너클 영역을 통한 하니스의 라우팅은 매우 어려우며, 도로 파편 남용을 갖기 쉽다. 또한, 마모 센서는, 패드가 교체될 때마다 교체되어야 하며, 이것은 고가일 수 있다.
브레이크 패드 마모를 검출하기 위해 전자 센서를 이용하는 동안, 브레이크 패드 및 브레이크 캘리퍼 영역은 300℃ 넘는 온도에 도달할 수 있으며, 이러한 온도는 많은 전자 센서가 견딜 수 없음을 고려하는 것이 중요하다.
가격 및 구현 관점에서, 임의의 유선 하니스를 사용하지 않으며 이미 차량 상에 있는 기존의 제품을 활용하도록 시도하여 패드 마모 정보를 운전자 디스플레이에 전송하는 비용을 감소시키는 것이 바람직하다. 또한, 브레이크 패드가 교체될 때 브레이크 패드 마모 센서를 브레이크 패드와 함께 교체할 필요가 없는 것이 바람직하다. 또한, 브레이크 패드 마모 센서가 진단(예컨대, 박동(heartbeat) 성능을 제공하며, 센서가 브레이크 가동 동안 보게 되는 극한의 온도를 견딜 수 있어야 하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 차량용 디스크 브레이크 시스템의 브레이크 패드 마모를 측정하기 위한 브레이크 패드 마모 측정 시스템은 제 1 자기장을 생성하도록 여기될 수 있는 제 1 코일, 및 상기 제 1 코일과 관련된 제 1 타겟을 포함한다. 상기 제 1 코일 및 상기 제 1 타겟은 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응하여 서로 상대적으로 이동하도록 구성된다. 상대적 이동은 상기 제 1 타겟이 상기 제 1 자기장 내에서 이동시키며 상기 제 1 코일의 인덕턴스에 영향을 준다. 브레이크 패드 마모 측정 시스템은 또한 제 2 자기장을 생성하도록 여기될 수 있는 제 2 코일, 및 상기 제 2 코일과 관련된 제 2 타겟을 포함한다. 상기 제 2 코일 및 상기 제 2 타겟은 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응하여 서로 상대적으로 이동하도록 구성된다. 상대적 이동은 상기 제 2 타겟이 상기 제 2 자기장내에서 이동시키며 상기 제 2 코일의 인덕턴스에 영향을 준다. 상기 제 1 코일 및 상기 제 1 타겟은, 브레이크 패드 마모가 증가함에 따라 상기 제 1 코일의 인덕턴스가 증가하도록 구성된다. 상기 제 2 코일 및 상기 제 2 타겟은, 브레이크 패드 마모가 증가함게 따라 상기 제 2 코일의 인덕턴스가 감소하도록 구성된다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 브레이크 패드 측정 시스템은 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일을 여기시켜 자기장을 생성하고, 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일의 인덕턴스를 측정하도록 구성되는 제어기를 더 포함할 수 있다. 상기 제어기는 자기장에서의 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟의 이동에 의해 유발된 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일의 인덕턴스의 변화에 응하여 브레이크 패드 마모를 표시하는 신호를 제공하도록 구성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 제어기는 상기 제 1 코일의 인덕턴스와 상기 제 2 코일의 인덕턴스 간의 차(differential)를 계산하도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 계산된 상기 차에 응하여 브레이크 패드 마모를 결정하도록 더 구성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 차는 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일의 측정된 상기 인덕턴스들 간의 차이(difference)일 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 차는 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일의 측정된 상기 인덕턴스들의 비일 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 제 1 타겟은 제 1 타겟 평면을 따라 연장하고 상기 제 1 코일의 제 1 권선 평면에 평행하게 배향되는 면을 가질 수 있다. 제 2 타겟은 제 2 타겟 평면을 따라 연장하고 상기 제 2 코일의 제 2 권선 평면에 평행하게 배향되는 면을 가질 수 있다. 상기 제 1 코일에 상대적인 상기 제 1 타겟의 이동은 상기 제 1 타겟 평면과 상기 제 1 코일 권선 평면 양쪽에 평행하게 연장하는 축을 따를 수 있다. 상기 제 2 코일에 상대적인 상기 제 2 타겟의 이동은 상기 제 2 타겟 평면과 상기 제 2 코일 권선 평면 양쪽에 평행하게 연장하는 축을 따를 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 제 1 타겟 평면과 상기 제 2 타겟 평면은 동일한 평면이며, 상기 제 1 코일 평면과 상기 제 2 코일 평면은 동일한 평면일 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은, 상기 제 1 코일 위에 놓인 상기 제 1 타겟의 표면적이 브레이크 패드 마모에 응하여 증가하고, 상기 제 2 코일 위에 놓인 상기 제 2 타겟의 표면적이 브레이크 패드 마모에 응하여 감소하도록 구성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은 테이퍼링되는(tapered) 구성을 가질 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 차량용 디스크 브레이크 시스템의 브레이크 패드 마모를 측정하기 위한 브레이크 패드 마모 측정 시스템은 제 1 자기장을 생성하도록 여기될 수 있는 제 1 코일, 제 2 자기장을 생성하도록 여기될 수 있는 제 2 코일 및 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일을 여기시키고 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일의 인덕턴스를 측정하도록 구성되는 제어기를 지지하는 하우징을 포함하는 센서를 포함할 수 있다. 제 1 타겟은 상기 제 1 자기장 내에서 이동하도록 그리고 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응하여 상기 제 1 코일의 인덕턴스에 영향을 주도록 구성될 수 있다. 제 2 타겟은 상기 제 2 자기장 내에서 이동하도록 그리고 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응하여 상기 제 2 코일의 인덕턴스에 영향을 주도록 구성될 수 있다. 상기 시스템은, 브레이크 패드 마모가 증가함에 따라, 브레이크 패드 마모에 응하는 상기 제 1 타겟의 이동이 상기 제 1 코일의 인덕턴스를 증가시키도록, 그리고, 브레이크 패드 마모가 증가함에 따라, 브레이크 패드 마모에 응하는 상기 제 2 타겟의 이동이 상기 제 2 코일의 인덕턴스를 감소시키도록 구성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 제어기는 자기장에서의 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟의 이동에 의해 유발된 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일의 인덕턴스의 변화에 응하여 브레이크 패드 마모를 표시하는 센서로부터의 신호를 제공하도록 구성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 제어기는 상기 제 1 코일의 인덕턴스와 상기 제 2 코일의 인덕턴스 간의 차를 계산하도록 구성되고, 상기 제어기는 계산된 상기 차에 응하여 브레이크 패드 마모를 결정하도록 더 구성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 차는 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일의 측정된 상기 인덕턴스들 간의 차이일 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 차는 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일의 측정된 인덕턴스들의 비일 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일은 상기 센서의 상기 하우징에서 동일한 평면으로 배열될 수 있으며, 상기 제 1 타겟과 상기 제 2 타겟은 동일한 평면으로 그리고 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일의 평면에 평행하게 배열될 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은, 상기 제 1 코일위에 놓인 상기 제 1 타겟의 표면적이 브레이크 패드 마모에 응하여 증가하고, 상기 제 2 코일 위에 놓인 상기 제 2 타겟의 표면적이 브레이크 패드 마모에 응하여 감소하도록 구성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 단독으로 또는 다른 측면과의 조합에 따라, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은 테이퍼링되는 구성을 가질 수 있다.
본 발명의 앞선 및 기타 특성과 장점은, 수반하는 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽으면, 본 발명이 관련된 당업자에게 자명하게될 것이다.
도 1은, 차량 서스펜션 구성요소 상에 장착된 디스크 브레이크 구성요소를 도시하는 예시적인 차량 구성의 개략적 예시도이다.
도 2는, 예시적인 디스크 브레이크 구성상에 구현되는 브레이크 마모 센서 시스템을 도시하는 개략적 예시도로서, 디스크 브레이크는 비-브레이킹 상태로 도시되어 있다.
도 3은, 도 2의 브레이크 마모 센서 시스템을 도시하는 개략적 예시도로서, 디스크 브레이크는, 제 1 마모도의 브레이크 패드를 갖는 제 1 브레이킹 상태로 도시되어 있다.
도 4는, 도 2의 브레이크 마모 센서 시스템을 도시하는 개략적 예시도로서, 디스크 브레이크는, 제 2 마모도의 브레이크 패드를 갖는 제 2 브레이킹 상태로 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b는 브레이크 마모 센서 시스템의 일 구성을 나타내는 개략도이다.
도 6a 및 도 6b는 브레이크 마모 센서 시스템의 다른 구성을 나타내는 개략도이다.
도 7은 브레이크 마모 센서 시스템의 기능을 설명하는 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 브레이크 마모 센서 시스템의 다른 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 차량 서스펜션 시스템(10)이 상부 제어 아암(12)과 하부 제어 아암(14)을 포함하며, 이들 아암은 선회 움직임을 위해 차량(16)에 연결된다. 조향 너클(20)이 볼 조인트 등에 의해 제어 아암(12, 14)의 자유단에 연결되며, 볼 조인트 등은 너클과 제어 아암 간의 상대적인 움직임을 허용한다. 조향 너클(20)은, 바퀴 축(26) 중심의 회전(화살표(A) 참조)을 위해 바퀴 허브(24)를 지지하는 스핀들(22)을 포함한다. 바퀴, 즉 림(30) 및 타이어(32)는 러그와 러그 너트와 같은 알려진 수단에 의해 바퀴 허브(24) 상에 장착될 수 있다. 바퀴 허브(24)는, 축(26) 중심의 허브, 림(30) 및 타이어(32)의 회전을 용이하게 하는 베어링(34)을 포함한다. 조향 너클(20)은 그 자체가 조향 축(36)을 중심으로 회전할 수 있어서(화살표(B) 참조), 차량(16)을 알려진 방식으로 조향한다.
충격 흡수재 또는 스트러트(strut)와 같은 댐퍼(40)가 하부 제어 아암(14)에 연결되는 피스톤 로드(42)와, 차량 프레임-장착 브라켓과 같은 차량(16)의 구조물에 의해 지지되는 실린더(44)를 갖는다. 댐퍼(40)는 차량(16)에 대한 조향 너클(20)과 제어 아암(14, 16)의 상대적인 움직임을 완충한다. 댐퍼(40)는 그에 따라, 요철(bump), 움푹 패인곳(pothole) 또는 도로 파편과의 충돌과 같이, 도로(38)와 타이어(32) 간의 충돌을 완충하며 흡수하는 것을 도울 수 있으며, 이러한 충돌은 서스펜션 시스템(10), 바퀴(30) 및 타이어(32)의 상하 움직임(화살표(C) 참조)을 발생시킨다.
차량(16)은 디스크 브레이킹 시스템(50)을 포함하며, 이 시스템은 허브, 바퀴(30) 및 타이어(32)와 회전하기 위해 허브(24)에 부착되는 브레이크 디스크(52)를 포함한다. 디스크 브레이킹 시스템(50)은 또한, 브라켓(56)에 의해 조향 너클(20)에 부착되는 브레이크 캘리퍼(54)를 포함한다. 디스크(52)와 캘리퍼(54)는 그에 따라 조향 움직임(화살표(B)) 및 서스펜션 움직임(화살표(C))을 통해 조향 너클(20)과 동시에 움직인다. 디스크(52)는 캘리퍼(54)에 대해 회전하며(화살표(A)), 캘리퍼를 통과하는 외부 방사 방향 부분을 갖는다.
도 1에 도시한 서스펜션 시스템(10)의 구성은 오직 예를 든 것이며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 개시한 브레이크 패드 마모 센서 시스템은 디스크 브레이크를 구현하는 임의의 차량 서스펜션 구성과 활용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 예시한 서스펜션 시스템(10)이 독립적인 전방 서스펜션, 구체적으로 상부 및 하부 제어 아암/A-아암(종종 이중 위쉬본(wishbone)으로 지칭됨) 서스펜션인 반면, 다른 독립적인 서스펜션이 사용될 수 있다. 브레이크 패드 마모 감지 시스템이 구현될 수 있는 독립적인 서스펜션의 예는 스윙 액슬 서스펜션(swing axle suspensions), 슬라이딩 필러 서스펜션(sliding pillar suspensions), 맥퍼슨 스트러트 서스펜션(MacPherson strut suspensions), 채프만 스트러트 서스펜션(Chapman strut suspensions), 멀티-링크 서스펜션, 세미-트레일링 아암 서스펜션, 스윙잉 아암(swinging arm) 서스펜션 및 리프 스프링(leaf spring) 서스펜션을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 또한, 브레이크 패드 마모 감지 시스템은, 샤첼(Satchell) 링크 서스펜션, 팬하드 로드(Panhard rod) 서스펜션, 왓츠 링키지(Watt's linkage) 서스펜션, WOB 링크 서스펜션, 멈포드 링키지(Mumford linkage) 서스펜션 및 리프 스프링 서스펜션을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 의존적인 서스펜션 시스템으로 구현될 수 도 있다. 더 나아가, 브레이크 패드 마모 감지 시스템은 전방 바퀴 디스크 브레이크나 후방 바퀴 디스크 브레이크 상에서 구현될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 디스크 브레이킹 시스템(50)이 개략적으로 및 더 상세하게 예시된다. 브레이크 시스템(50)은 싱글 피스톤 부동식(floating) 캘리퍼 시스템이며, 이 시스템에서, 캘리퍼(54)의 차량(16)으로의 연결로 인해, 캘리퍼는 브레이크 디스크(52)에 대해 축방향으로 움직인다("부동"). 이 부동식 캘리퍼 구성에서, 캘리퍼(54)는 브레이킹 축(60)에 평행하게 디스크(52)를 향해 및 디스크로부터 멀리 축방향으로 움직이게된다(화살표(D)).
브레이크 시스템(50)은 내부 브레이크 패드(72)를 지지하는 내부 브레이크 패드 홀더(70)와, 외부 브레이크 패드(76)를 지지하는 외부 브레이크 패드 홀더(74)를 포함한다. 내부 브레이크 패드 홀더(70)는 피스톤(80) 상에 지지된다. 외부 브레이크 패드 홀더(74)는 부동식 캘리퍼(54) 상에 지지된다. 피스톤(80)은, 부동식 캘리퍼(54) 상에 지지되거나 부동식 캘리퍼(54)에 형성되는 실린더(82)에 배열된다. 브레이크 유체(84)는, 브레이킹 시스템(50)을 작동하기 위해 브레이크 페달(미도시)의 운전자 적용에 응하여 실린더(82)에 펌핑된다.
브레이크 시스템(50)은, 스프링과 같은 바이어싱 부재(미도시)에 의해 적용되는 바이어스를 통해 도 2의 비작동 상태로 유지된다. 브레이크 페달이 적용될 때, 브레이크 유체(84)는 실린더(82)를 채워, 유압을 피스톤(80)에 적용하여, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 피스톤이 왼쪽으로 움직이게 강제한다. 이로 인해, 내부 브레이크 패드 홀더(70)와 패드(72)는 브레이킹 축(60)을 따라 브레이크 디스크(52)를 향해 움직인다. 디스크(52)와 맞물린 내부 브레이크 패드(72)는, 피스톤(80)과 실린더(82)의 지지로 인해 부동식 캘리퍼(54)에 작용하는 반력을 만든다. 피스톤(80)은, 내부 브레이크 패드(72)의 디스크와의 맞물림으로 인해 디스크(52)를 향한 움직임이 막히므로, 실린더(82)에서의 브레이크 유압은 부동식 캘리퍼(54)가, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 오른쪽으로 움직이게 강제한다. 오른쪽으로 움직이는 부동식 캘리퍼(54)는 외부 브레이크 패드 홀더(74)와 패드(76)가 브레이킹 축(60)을 따라 브레이크 디스크(52)를 향해 움직이게 한다. 내부 패드(76)는 결국 디스크(52)와 맞물리며, 내부 브레이크 패드와 외부 브레이크 패드 사이에 이제 클램핑된다.
브레이크 패드(72 및 76)가 마모되어 버림에 따라, 이들은 얇게된다. 이점은, 새것이며 두껍고 마모 안된 도 3의 브레이크 패드(72, 76)를, 오래되며 얇고 다 마모된 도 4의 브레이크 패드와 비교함으로써 예시된다. 도 3 및 도 4의 비교에서 보는 바와 같이, 브레이크 시스템(50)의 부동식 캘리퍼 구성으로 인해, 피스톤(80)과 캘리퍼(54) 모두는, 마모 안된 패드를 적용할 때 이들이 이동하는 것보다 도 4의 마모된 패드를 적용할 때 더 먼 거리를 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 부분은 존재하지 않는다. 마모 감지 시스템(100)은 브레이크 작동 중에 제동 구성 요소가 이동하는 거리를 직접 측정함으로써 이를 달성한다. 브레이크 패드가 새 것이면 주행 거리가 짧다. 패드가 마모되면 이동 거리가 늘어난다. 이러한 주행 거리를 측정하고 모니터링함으로써, 마모 감지 시스템(100)은 브레이크 패드의 마모 정도와 패드가 마모된 것으로 간주되는 지점 모두를 결정할 수 있다.
주행 거리는 다양한 브레이크 시스템(50) 구성요소를 통해 측정될 수 있다. 예를 들어, 이동 거리는 패드(72, 76) 자체, 패드 홀더(70, 74), 부동식 캘리퍼(54) 또는 피스톤(80)을 통해 측정될 수 있다. 이동 거리는 이동하는 구성 요소들 자체 사이에서 또는 이동하는 구성 요소와 고정된 구성 요소사이에서 측정될 수 있다. 고정된 구성 요소는 브레이크 시스템(50)의 구성 요소이거나 또는 서스펜션 시스템(10)과 같은 차량(16)의 구성 요소일 수 있다. 브레이크 패드(72, 76)가 새 것이거나 마모되지 않은 경우, 이동 거리는 비교적 작다. 브레이크 패드(72, 76)가 마모되면, 주행 거리가 증가한다. 주행 거리의 증가는 브레이크 패드의 마모를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 브레이크 패드 마모 센서 시스템(100)은 유도성 센서(102) 및 타겟(104)을 포함한다. 센서(102)는 제 1 구성 요소(120) 상에 장착된다. 타겟(104)은 제 2 구성 요소(122) 상에 장착된다. 선행하는 단락에 기재된 바와 같이, 제 1 및 제 2 구성 요소(120, 122)는 브레이크 시스템(50) 구성 요소, 차량(16) 구성 요소 및 서스펜션 시스템(10) 구성 요소와 같은 다양한 아이덴티티를 가질 수 있다. 적어도 하나의 구성 요소, 센서(102) 및/또는 타겟(104)이 브레이크 작동에 응하여 이동하는 한, 센서(102) 및 타겟(104)은 브레이크 작동(도 5a 및 도 5b의 화살표 참조)에 응하여 이동하거나 또는 브레이크 작동 중에 정지 상태로 유지되도록 장착될 수 있다.
유도성 센서
먼지 및 부식의 영향을 받지 않고 물리적 접촉을 요구하지 않기 때문에, 유도성 센서(102)는 브레이크 패드 마모 감지 시스템(100)에 대한 이상적인 구현일 수 있다. 유도 근접 감지(inductive proximity sensing)는 바이너리 표시, 즉 브레이크 패드(72, 76)에 대한 "교체할 시간" 표시를 제공하는 "예/아니오" 구성으로 구현될 수 있다. 유도 근접 감지는 마모 표시기, 즉, 예를 들어, 브레이크 패드(72, 76)에 대한 "마모된 퍼센트" 표시 및 "교체 시간" 표시를 제공할 수 있는 변화 가능한 출력 구성을 갖는 마모 표시기로서 구현될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 센서(102)는 유도성 코일(110) 및 상기 코일을 여기하고 타겟(104)을 검출하기 위한 LC 회로(112)를 포함한다. LC 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 펌핑 할 때 자기장(114)을 생성한다. 타겟(104)이 센서(102)로부터 멀리 있을 때(도 5a 참조), 상기 액츄에이터는 센서(102)에 의해 생성된 자기장(114)에 영향을 주지 않거나 영향을 약간만 준다. 타겟(104)이 상기 코일에 가까워 질 때(도 5b 참조), 와전류가 액추에이터의 전도성 금속에 형성된다. 와전류의 크기는 타겟(104)의 거리, 재료 및 크기의 함수로서 변화한다. 와전류는 LC 탱크 회로의 발진 진폭을 줄이고 L 인덕터의 유효 인덕턴스를 줄이는 효과가 있는 반대의 자기장을 형성한다.
인덕턴스 값 L은 LC 탱크의 공진 주파수를 결정한다. 따라서 센서(102)는 LC 탱크 회로의 발진기 진폭 변화 또는 LC 탱크의 공진 주파수 변화를 측정하도록 구성될 수 있다. LC 회로(112)는 타겟(104)을 검출하기 위하여 이러한 변화를 측정하도록 구성된다. 센서(102)가 타겟(104)을 검출하는 방식은 LC 회로(112)의 구성에 따른다. 일 구성에서, LC 회로(112)는 액추에이터, 즉, 타겟(104)이 센서에 관하여 특정한 미리 결정된 위치에 도달할 때 켜졌다 꺼졌다되는(toggled) 네/아니오 스위치의 존재를 검출하도록 구성될 수 있다. 다른 구성에서, LC 회로(112)는 타겟(104)에 실제 거리를 결정하도록 구성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b의 예시적인 구성의 브레이크 패드 마모 센서 시스템(100)이 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 필요로한다는 표시를 제공하도록 구성된다. 패드 마모 검출기 구성에서, 시스템(100)은 패드의 마모량(예를 들어, 마모%)을 검출하고, 패드상의 마모량 또는 패드의 남은 수명과 같은 양의 표시를 제공하도록 구성된다. 시스템(100)은 "나머지 50%", "나머지 25%", "나머지 10%"및 "필요한 서비스"와 같이 패드가 마모됨에 따라 정기적인 경고를 제공하도록 구성될 수 있다.
작동 시에, 타겟(104)의 위치가 센서(102)의 피스톤에 대해, 즉 도 5a에 도시된 위치로부터 도 5b에 도시된 위치로 변화할 때, 이는 자기장(114)이 변화하고 LC 회로(112)가 응하게 하여, 센서(102)가 센서 제어기(106)에 출력을 제공하고, 브레이크 패드의 마모 및 브레이크 패드의 교체 여부를 결정하기 위해 관련 계산을 수행한다. 센서(102) 및 타겟(104)의 배치에 따라, 마모 감지 시스템(100)은 센서와 타겟 간의 증가된 거리의 함수로서 증가된 마모를 검출하고, 센서와 타겟 간의 짧아진 거리의 함수로서 증가된 마모를 검출하도록 구성될 수 있다. 센서 제어기(106)는 필요시 차량 운전자에게 경고할 수 있는 차체 제어 모듈(BCM)과 같은 주 제어기(108)에 이러한 계산의 결과를 제공할 수 있다.
일 특정 구성에서, 제어기(106)는 차량 안티-록 브레이킹 시스템(ABS) 제어기에서 또는 이것과 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 제어기에서/제어기와 함께 제어기(106)를 구현하는 것은, 주 제어기(108)와 통신하기 때문에 또한 편리하다. 이러한 방식으로, 시스템(100)에 의해 감지된 브레이크 패드 마모 표시는 센서 제어기(106)를 통해 메인 제어기(108)로 전달될 수 있으며, 이는 예를 들어 계기판/게이지 클러스터를 통해 차량 운전자에게 관련 경고/표시를 제공할 수 있다.
다른 구성에서, 센서(102)는 패드 마모 데이터를 제어기(106)에 무선으로 송신할 수 있으며, 제어기(106)는 데이터를 사용하여 이루어진 데이터 및/또는 계산을 주 제어기(108)에 전달(relay)할 수 있다. 이 구성에서, 예를 들어 센서 제어기(106)는 TPMS 센서로부터 무선 신호를 수신하고 주 제어기(108)와 통신하도록 이미 장착된 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS) 제어기에서 또는 함께 구현될 수 있다.
또 다른 구성에서, 센서 제어기(106)는 센서(102) 자체에 통합될 수 있고, 센서는 패드 마모 데이터 및/또는 계산 결과를 유선 또는 무선의 주 차량 제어기(108)에 직접 전송할 수 있다.
센서(102) 및 타겟(104)이 장착될 수 있는 제 1 및 제 2 구성요소(120, 122)는 다양한 아이덴티티를 가질 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 구성 요소(120)는 부동식 캘리퍼(54)일 수 있으며, 이는 브레이크의 작동에 응하여 센서(102)가 움직일 수 있게 한다. 대안적으로, 제 1 구성 요소(120)는 장착 브래킷(56) 또는 서스펜션 시스템(10)의 구성 요소와 같은 정지 구성 요소일 수 있다. 제 2 구성 요소(122)는 캘리퍼(54), 피스톤(80) 패드 홀더(70, 74) 중 하나, 또는 패드(72, 76) 중 하나와 접촉할 수 있다.
유도성 감지 코일(DS)로부터의 타겟 거리의 효과적인 측정은 코일 크기/직경과 관련되기 때문에, 코일(110)이 클수록 측정 값이 우수하다. 브레이크 시스템(50)의 영역의 제한된 공간 및 그 영역에 많은 금속 구성요소가 존재하기 때문에, 큰 크기/직경의 코일이 가능하지 않을 수 있다. 또한, 브레이크 패드 두께는 수명이 다할 때까지 비교적 적게(예컨대, 약 10mm 내지 15mm) 변화할 수 있다. 차량, 브레이크 및 서스펜션 구성 요소와 같은 주변 구조물과 관련된 일부 허용 오차 스택과 결합 하여 센서(102) 및 비교적 작은 거리(DS)에 대한 이러한 제한된 공간은, 센서(102)와 타겟(104) 간의 축방향 거리의 작은 변화를 감지하는 것이 어려울 수 있다.
도 5a 및 도 5b의 센서 시스템(100)의 이 예시적인 구성에 도시한 바와 같이, 상기 브레이크 패드의 두께는 센서(102) 및 코일(110)에 대해 타겟(104)의 측방향 위치로 변경될(translate) 수 있다. 코일(110)의 면과 타겟(104)의 면 간의 축방향 거리를 측정하는 대신에, 코일 평면과 타겟 평면 간의 간격은 일정하게 유지되고, 타겟은 코일 위로 측방향으로 이동하도록 구성된다. 타겟(104)은 코일(110)에 대해 이동하고, 필드(114)의 인근의 타겟의 표면적은 변화한다. 코일(110) 위로의 타겟(104)의 이동에 기인한 코일 인덕턴스의 감소는 예컨대 LC 회로의 병렬 저항의 공진 주파수 증가 또는 감소된 신호 진폭으로서 측정될 수 있으며 코일에 대한 타겟의 위치를 나타내기 위해 사용될 수 있고, 이는 관련된 브레이크 패드의 두께(및 마모)의 변화와 상호 관련될 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 센서 시스템(100)의 하나의 특정 구성에서, 센서(102)는 각각 자체의 전용 타겟(104)을 갖는 2개의 코일(110)을 포함할 수 있다. 타겟(104) 각각은 불규칙한 대체로 삼각형 형상을 가질 수 있고, 브레이크 작동에 응답하여 그 대응 센서 코일(110) 위로 측방향으로(화살표 E로 지시된 바와 같이) 이동하도록 구성된다.
타겟(104)의 불규칙한 형상 및 상기 센서 코일(110)의 표면으로부터 그 간격이 일정하고 작게 유지된다는 사실은 타겟의 존재에 대한 센서(102)의 응답(response)을 향상시킨다. 이러한 가변 타겟 구성에서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 각각의 코일(110)에 노출된 각각의 삼각형 타겟(104)의 영역은 코일 위에서.코일을 따라 이동함에 따라 변한다. 타겟(104)이 코일(110)에 대해 이동함에 따라, 와전류가 타겟에 생성된다. 코일(110) 위에 놓인 타겟(104)의 표면적이 변함에 따라 와전류가 변화한다. 와전류는 코일의 인덕턴스(L)에 영향을 미친다. 보다 구체적으로, 코일(110)위에 위치된 타겟(104)의 표면적이 증가함에 따라 와전류가 증가하고 코일의 인덕턴스(L)가 감소한다. 코일(110) 위로의 타겟(104)의 이동으로 인한 코일 인덕턴스의 감소는, 예를 들어 LC 회로의 병렬 저항의 공진 주파수 증가 또는 감소된 신호 진폭으로서 측정될 수 있고, 코일과 관련된 타겟의 위치를 표시하도록 사용될 수 있고, 이것은 관련된 브레이크 패드의 두께(및 마모)의 변화와 상관될 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 센서 시스템(100)의 구성은 단일 타겟 및 코일을 포함하는 유도성의 센서에서 발생할 수 있는 문제점을 해결한다. 브레이크 패드 마모는 제동 축(60)을 따라 측정되고(도 2 내지 도 4 참조), 마모는 구체적으로 구성 요소(122)(예를 들어, 브레이크 패드(70, 74), 브레이크 패드 홀더(72, 76), 브레이크 캘리퍼(54))가 차량용 브레이크를 작동할 때 움직이는 거리의 변화에 따라 측정된다. 또한, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 구성 요소(122)는, 마모되지 않은 상태(도 6a)와 마모된 상태(도 6b) 간의 두께의 변화가 설명되도록 오직 예시의 목적으로 브레이크 패드(72, 76)로서 설명된다.
코일(110)에 상대적인 타겟(104)의 이동의 변화가 오직 브레이크 패드의 마모로인한 것이면, 하나의 센서 구성은 정확할 수 있다. 그러나 불행히도, 브레이크 작동 중에 구성 요소(122)가 이동하는 거리에 영향을 줄 수 있는 브레이크 패드 마모 이외의 변수가 존재한다. 예를 들어, 축적될 수 있고 부정확한 측정에 기여할 수 있는 브레이킹 시스템 구성 요소에는 공차가 존재한다. 브레이크 패드 자체는 캘리퍼와 같은 다른 구성 요소와 관련하여 이동할 수 있으므로 오류가 발생할 수 있다. 또한 브레이크 시스템 구성 요소의 마모 및 브레이크 패드 이외의 차량 구성 요소도 주행 거리의 변화에 영향을 주어 오류를 유발할 수 있다.
도 6a 및 도 6b의 센서 시스템(100)의 구성은 차동 감지를 구현함으로써 이들 에러 원인을 설명한다. 이를 수행하기 위해, 센서(102)는 코일(110) 및 그들의 각각의 타겟(104)이 브레이크 패드의 마모를 나타내는 측정 거리(Ds)의 역 유도성 측정(inverse inductive measurement)을 제공하도록 구성된다. 이를 설명하기 위하여, 도 6a 및 도 6b에서, 코일(110)은 C1 및 C2로 라벨링되고, 타겟은 각각 T1 및 T2로 라벨링된다.
타겟(104)들은 서로 미러 이미지(mirror image)이며 대체로 중심에 위치되며 그 개별적인 코일(110)위에 위치된다. 보다 구체적으로는, 도 6a의 마모되지 않은 브레이크 패드 상태에서, 타겟(T1 및 T2)은 대체로 중심에 위치되고 그 대응 코일(C1 및 C2) 위에 놓인다. 도 6b의 완전 마모된 브레이크 패드 상태에서, 타겟(T1 및 T2)은 대응하는 코일(C1 및 C2)로부터 오프셋된다. 이들 위치를 비교하면, 브레이크 패드(72, 76)가 마모됨에 따라, 코일(C1)을 중심으로 하는(centered over) 타겟(T1)의 표면적은 감소하고, 코일(C2)을 중심으로 하는 타겟(T2)의 표면적은 증가한다는 것을 알 수 있다.
브레이크 패드(72, 76)가 마모되어 얇아지면, 타겟(104) 모두는 코일(110)에 대해 동일한 방향으로 이동한다. 이러한 이동은 도 7에 설명된 코일(C1, C2)의 인덕턴스(L1, L2)의 변화를 생성한다. 도 7에서, Ds로 표시된 축은 축을 따라 우측으로 증가하는 브레이크 패드 마모를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 브레이크 패드 마모(Ds)를 증가시키면 코일(C1)에서의 감소된 인덕턴스(L1)(코일(C1) 위의 타겟(T1) 표면적이 감소됨) 및 코일(C2)에서의 증가된 인덕턴스(L2)(코일(C2) 위의 타겟(T2) 표면적이 증가됨)를 초래한다. 임의의 주어진 양의 브레이크 패드 마모에 대해, 타겟(104) 및 코일(110)의 주의깊은 구성을 통해, 인덕턴스(L1 및 L2)의 변화가 동일하고 반대가 될 수 있다.
전술한 바와 같이 코일(110)이 LC 탱크 회로에 구현됨을 상기하면, 동작 중에, 센서(102)는 LC 탱크 회로에서의 발진기의 진폭 변화를 통해 코일(C1 및 C2)의 인덕턴스의 변화 또는 LC 탱크 회로의 공진 주파수의 변화를 측정하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 감지 시스템(100)은 2개의 코일(C1, C2) 간의 차로서 브레이크 패드 마모를 측정하도록 구성될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 측정된 인덕턴스들(L1 및 L2)의 차이를 측정하거나 측정된 인덕턴스(L1 및 L2)의 비를 계산하고 그 차이를 브레이크 패드 마모와 상관시키는 것으로 간단할 수 있다. 브레이크 패드 측정은 또한 공통 모드 에러를 제거하기 위해 센서(102)의 비대칭 배열 및 차동 모드를 이용하는 알고리즘일 수 있다.
센서 시스템 구성 요소, 즉 코일(110) 및 타겟(104)의 축 방향 위치의 에러 원인은 코일 내의 인덕턴스(L1, L2)에 동등하게 그리고 반대로 영향을 미칠 것이다. 예를 들어, 도 6a 및 도 6b에서 타겟(T1 및 T2)을 우측으로 시프트시키는 것은, 인덕턴스(L1)의 감소 및 인덕턴스(L2)의 증가를 유발할 것이다. 도 6a 및 도 6b에서 타겟(T1, T2)을 좌측으로 시프트시키는 것은, 인덕턴스(L1)의 증가 및 인덕턴스(L2)의 감소를 유발할 것이다. 2개의 코일(C1, C2) 간의 차동 판독은 축 방향 위치 오차에 영향을 받지 않을 것이다.
유사한 센서 장치는 도 8a 및 도 8b에 설명된다. 도 8a 및 도 8b의 센서(102)는 도 6a 및 도 6b의 센서와 유사한 차동 센서이다. 도 8a 및 도 8b에서, 센서(102)는 도 6a 및 도 6b의 평행 배열과 반대로 직렬로 배열된 타겟(104) 및 코일(110)을 포함한다. 이는 예를 들어, 브레이크 패드 마모 측정 오차에 기여할 수 있는 차량 및/또는 브레이크 시스템 구성 요소의 운동에 상대적인 각도적, 회전적, 트위스팅(twisting) 또는 피봇팅(pivoting)으로 인한 오류를 방지하는 데 도움이 될 수 있는 것이 유리하다. 병렬 또는 직렬의 선택은 또한 공간 가용성에 달려 있다.
직렬 모드를 사용하는 또 다른 이점은 이동 거리(DS)의 더 넓은 범위를 감지할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 3개의 상이한 스테이지가 존재할 수 있고: 스테이지 1 : 시작시 단일 타겟 모드: T2은 감지를 시작하기 위해 도 8a에서와 같이 C1위의 T1의 위치에 있을 수 있다. 이 시간 동안, T1은 코일(C1 및 C2)의 감지 범위 바깥에 있게 된다. 단계 2: 도 8a에 도시된 바와 같이 중간의 차동 감지 모드. 단계 3: 종료시 단일 타겟 모드: T1은 감지를 종료하기 위하여 도 8a의 C2 위의 T2의 위치에 있을 수 있다. 물론, 차동 모드 감지의 이점은 오직 하나의 타겟이 감지되는 시작과 끝 단계에서 손실된다.
도 8a 및 도 8b의 센서 시스템(100)은 도 6a 및 도 6b의 센서 시스템의 것과 유사하거나 동일한 방식으로 차동 인덕턴스 측정을 구현하는 것을 가능하게 한다. 센서(102)는 코일(110) 및 그 각각의 타겟(104)이 브레이크 패드의 마모를 나타내는 측정된 거리(Ds)의 역 유도성 측정을 제공하도록 구성된다. 이를 설명하기 위해, 도 8a 및 도 8b에서, 코일(110)은 C1 및 G2로 라벨링되고, 타겟은 각각 T1 및 T2로 라벨링된다.
타겟(104)들은 서로 미러 이미지이며 대체로 중심에 위치되며 그 개별적인 코일(110)위에 위치된다. 도시된 바와 같이, 타겟(104)들은 단일 구성요소로서 함께 이동하도록 서로 상호 연결될 수 있다. 도 8a의 마모되지 않은 브레이크 패드 상태에서, 타겟(T1 및 T2)은 대체로 중심에 위치되고 그 대응 코일(C1 및 C2) 위에 놓인다. 도 8b의 완전 마모된 브레이크 패드 상태에서, 타겟(T1 및 T2)은 대응하는 코일(C1 및 C2)로부터 오프셋된다. 이들 위치를 비교하면, 브레이크 패드(72, 76)가 마모됨에 따라, 코일(C1)을 중심으로 한 타겟(T1)의 표면적은 감소하고, 코일(C2)을 중심으로 한 타겟(T2)의 표면적은 증가한다는 것을 알 수 있다.
브레이크 패드(72, 76)가 마모되어 얇아지면, 타겟(104) 모두는 코일(110)에 대해 동일한 방향으로 이동한다. 이러한 이동은 도 7에 또한 설명된 코일(C1, C2)의 인덕턴스(L1, L2)의 변화를 생성한다. 도 7에서, Ds로 표시된 축은 축을 따라 우측으로 증가하는 브레이크 패드 마모를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 브레이크 패드 마모(Ds)를 증가시키면 코일(C1)에서의 감소된 인덕턴스(L1)(코일(C1) 위의 타겟(T1) 표면적이 감소됨) 및 코일(C2)에서의 증가된 인덕턴스(L2)(코일(C2) 위의 타겟(T2) 표면적이 증가됨)를 초래한다. 임의의 주어진 양의 브레이크 패드 마모에 대해, 타겟(104) 및 코일(110)의 주의깊은 구성을 통해, 인덕턴스(L1 및 L2)의 변화가 동일하고 반대가 될 수 있다.
동작 중에, 센서(102)는 LC 탱크 회로에서의 발진기의 진폭 변화를 통해 코일(C1 및 C2)의 인덕턴스의 변화 또는 LC 탱크 회로의 공진 주파수의 변화를 측정하도록 구성될 수 있다. 유리하게는, 감지 시스템(100)은 2개의 코일(C1, C2) 간의 차로서 브레이크 패드 마모를 측정하도록 구성될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 측정된 인덕턴스들(L1 및 L2)의 차이를 측정하거나 측정된 인덕턴스(L1 및 L2)의 비를 계산하고 그 차이를 브레이크 패드 마모와 상관시키는 것으로 간단할 수 있다.
센서 시스템 구성요소, 즉, 코일(110) 및 타겟(104)의 축방향 위치의 에러의 원인은 코일에서의 인덕턴스(L1, L2)에 동등하게 그리고 반대로 영향을 미칠 것이다. 예를 들어, 도 8a 및 도 8b에서 타겟(T1 및 T2)을 우측으로 시프트시키는 것은, 인덕턴스(L1)의 감소 및 인덕턴스(L2)의 증가를 유발할 것이다. 도 8a 및 도 8b에서 타겟(T1, T2)을 좌측으로 시프트시키는 것은, 인덕턴스(L1)의 증가 및 인덕턴스(L2)의 감소를 유발할 것이다. 또한, 도 8a 및 도 8b에서 곡선 화살표로 전반적으로 표시된 피봇팅 또는 회전은 차동 판독에 영향을 미치지 않는데, 이는, 코일이 원형이고 대칭이어서, 도 8a 및 도 8b에서 상향으로 하나의 타겟(104)이 이동하는 경향인 피봇팅 이동은 다른 타겟의 동일하고 반대인 하향 이동을 야기할 것이기 때문이다. 따라서, 코일(C1, C2)의 인덕턴스(L1, L2)에 상대적인 이러한 이동의 효과는 동일할 것이며 코일들 간의 차동 판독은 영향받지 않을 것이다.
본 발명의 상기 기재로부터, 당업자는 개선, 변화 및 변경을 인지할 것이다. 당업계 내에서의 그러한 개선, 변화 및 변경은 첨부되는 청구범위에 의해 커버되고자 한다.

Claims (17)

  1. 차량용 디스크 브레이크 시스템의 브레이크 패드 마모를 측정하기 위한 브레이크 패드 마모 측정 시스템으로서,
    제 1 자기장을 생성하도록 여기될 수 있는 제 1 코일, 및 상기 제 1 코일과 관련된 제 1 타겟 - 상기 제 1 코일 및 상기 제 1 타겟은 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응하여 서로 상대적으로 이동하도록 구성되고, 상대적 이동은 상기 제 1 타겟을 상기 제 1 자기장 내에서 이동시키며 상기 제 1 코일의 인덕턴스에 영향을 줌 - ; 및
    제 2 자기장을 생성하도록 여기될 수 있는 제 2 코일, 및 상기 제 2 코일과 관련된 제 2 타겟 - 상기 제 2 코일 및 상기 제 2 타겟은 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응하여 서로 상대적으로 이동하도록 구성되고, 상대적 이동은 상기 제 2 타겟을 상기 제 2 자기장내에서 이동시키며 상기 제 2 코일의 인덕턴스에 영향을 줌 - 을 포함하되;
    상기 제 1 코일 및 상기 제 1 타겟은, 브레이크 패드 마모가 증가함에 따라 상기 제 1 코일의 인덕턴스가 증가하도록 구성되며, 상기 제 2 코일 및 상기 제 2 타겟은, 브레이크 패드 마모가 증가함에 따라 상기 제 2 코일의 인덕턴스가 감소하도록 구성되는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일을 여기시켜 자기장을 생성하고, 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일의 인덕턴스를 측정하도록 구성되는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 자기장에서의 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟의 이동에 의해 유발된 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일의 인덕턴스의 변화에 응하여 브레이크 패드 마모를 표시하는 신호를 제공하도록 구성되는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제어기는 상기 제 1 코일의 인덕턴스와 상기 제 2 코일의 인덕턴스 간의 차(differential)를 계산하도록 구성되고, 상기 제어기는 계산된 상기 차에 응하여 브레이크 패드 마모를 결정하도록 더 구성되는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 차는 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일의 측정된 상기 인덕턴스들 간의 차이(difference)를 포함하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 차는 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일의 측정된 상기 인덕턴스들의 비를 포함하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 타겟은 제 1 타겟 평면을 따라 연장하고 상기 제 1 코일의 제 1 권선 평면에 평행하게 배향되는 면(face)을 갖고;
    상기 제 2 타겟은 제 2 타겟 평면을 따라 연장하고 상기 제 2 코일의 제 2 권선 평면에 평행하게 배향되는 면을 갖고;
    상기 제 1 코일에 상대적인 상기 제 1 타겟의 이동은 상기 제 1 타겟 평면과 상기 제 1 코일 권선 평면 양쪽에 평행하게 연장하는 축을 따르며;
    상기 제 2 코일에 상대적인 상기 제 2 타겟의 이동은 상기 제 2 타겟 평면과 상기 제 2 코일 권선 평면 양쪽에 평행하게 연장하는 축을 따르는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제 1 타겟 평면과 상기 제 2 타겟 평면은 동일한 평면(co-planar)이며, 상기 제 1 코일 평면과 상기 제 2 코일 평면은 동일한 평면인, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은, 상기 제 1 코일 위에 놓인 상기 제 1 타겟의 표면적이 브레이크 패드 마모에 응하여 증가하고, 상기 제 2 코일 위에 놓인 상기 제 2 타겟의 표면적이 브레이크 패드 마모에 응하여 감소하도록 구성되는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은 테이퍼링되는(tapered) 구성을 갖는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  10. 차량용 디스크 브레이크 시스템의 브레이크 패드 마모를 측정하기 위한 브레이크 패드 마모 측정 시스템으로서,
    제 1 자기장을 생성하도록 여기될 수 있는 제 1 코일, 제 2 자기장을 생성하도록 여기될 수 있는 제 2 코일 및 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일을 여기시키고 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일의 인덕턴스를 측정하도록 구성되는 제어기를 지지하는 하우징을 포함하는 센서;
    상기 제 1 자기장 내에서 이동하도록 그리고 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응하여 상기 제 1 코일의 인덕턴스에 영향을 주도록 구성된 제 1 타겟; 및
    상기 제 2 자기장 내에서 이동하도록 그리고 상기 디스크 브레이크 시스템의 작동에 응하여 상기 제 2 코일의 인덕턴스에 영향을 주도록 구성된 제 2 타겟을 포함하되;
    상기 시스템은, 브레이크 패드 마모가 증가함에 따라, 브레이크 패드 마모에 응하는 상기 제 1 타겟의 이동이 상기 제 1 코일의 인덕턴스를 증가시키도록, 그리고, 브레이크 패드 마모가 증가함에 따라, 브레이크 패드 마모에 응하는 상기 제 2 타겟의 이동이 상기 제 2 코일의 인덕턴스를 감소시키도록 구성되는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제어기는 자기장에서의 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟의 이동에 의해 유발된 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일의 인덕턴스의 변화에 응하여 브레이크 패드 마모를 표시하는 센서로부터의 신호를 제공하도록 구성되는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 제어기는 상기 제 1 코일의 인덕턴스와 상기 제 2 코일의 인덕턴스 간의 차를 계산하도록 구성되고, 상기 제어기는 계산된 상기 차에 응하여 브레이크 패드 마모를 결정하도록 더 구성되는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 차는 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일의 측정된 상기 인덕턴스들 간의 차이를 포함하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 차는 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일의 측정된 인덕턴스들의 비를 포함하는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일은 상기 센서의 상기 하우징에서 동일한 평면으로 배열되며, 상기 제 1 타겟과 상기 제 2 타겟은 동일한 평면으로 그리고 상기 제 1 코일과 상기 제 2 코일의 평면에 평행하게 배열되는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  16. 청구항 10에 있어서, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은, 상기 제 1 코일위에 놓인 상기 제 1 타겟의 표면적이 브레이크 패드 마모에 응하여 증가하고, 상기 제 2 코일 위에 놓인 상기 제 2 타겟의 표면적이 브레이크 패드 마모에 응하여 감소하도록 구성되는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은 테이퍼링되는 구성을 갖는, 브레이크 패드 마모 측정 시스템.
KR1020197013980A 2016-10-17 2017-10-13 브레이크 패드 마모 센서 KR20190075966A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662408883P 2016-10-17 2016-10-17
US62/408,883 2016-10-17
PCT/US2017/056507 WO2018075349A1 (en) 2016-10-17 2017-10-13 Brake pad wear sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190075966A true KR20190075966A (ko) 2019-07-01

Family

ID=61904316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197013980A KR20190075966A (ko) 2016-10-17 2017-10-13 브레이크 패드 마모 센서

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10337576B2 (ko)
EP (1) EP3526484A1 (ko)
JP (1) JP2019536951A (ko)
KR (1) KR20190075966A (ko)
CN (1) CN109906322A (ko)
WO (1) WO2018075349A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3494326A4 (en) * 2016-08-02 2020-04-08 BCS Automotive Interface Solutions US LLC BRAKE PAD WEAR SENSOR
WO2018075352A1 (en) * 2016-10-17 2018-04-26 Trw Automotive U.S. Llc Brake pad wear sensor
DE102018120477A1 (de) * 2018-08-22 2020-02-27 Wabco Gmbh Elektronisches Bremssystem
US11215252B2 (en) 2019-03-29 2022-01-04 Bendix Commercial Vehicle Systems Llc Wheel end brake pad wear sensor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19814042C1 (de) * 1998-03-30 1999-07-15 Sew Eurodrive Gmbh & Co Verfahren zum Überwachen des Verschleißes von Bremsbelägen bei Elektromotoren mit Bremse
GB2361542A (en) * 2000-04-19 2001-10-24 Federal Mogul Technology Ltd Sensor for measuring wear in brakes
DE10062839A1 (de) * 2000-07-06 2002-01-17 Continental Teves Ag & Co Ohg Anordnungen und Verfahren zur Erfassung und Übermittlung von Sensorsignalen in Kraftfahrzeugen, sowie Sensor
US6257374B1 (en) * 2000-08-18 2001-07-10 Trw Inc. Brake pad wear sensing system and method
DE10147817C5 (de) * 2001-09-27 2011-02-24 Siemens Ag Verfahren zur Verschleisserkennung bei einer Bremse oder einer Kupplung
DE102012012830A1 (de) * 2012-06-28 2014-01-02 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs
DE102013013280C5 (de) * 2013-08-09 2019-03-14 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Bremsbelageinheit für eine Fahrzeugbremse, Verfahren zum Erkennen von Bremsbelägen und Fahrzeugbremse mit einer Bremsbelageinheit
US11226211B2 (en) * 2014-09-08 2022-01-18 Texas Instruments Incorporated Inductive position detection

Also Published As

Publication number Publication date
EP3526484A1 (en) 2019-08-21
JP2019536951A (ja) 2019-12-19
US10337576B2 (en) 2019-07-02
US20180106320A1 (en) 2018-04-19
CN109906322A (zh) 2019-06-18
WO2018075349A1 (en) 2018-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190073436A (ko) 브레이크 패드 마모 센서
US20190225202A1 (en) Brake pad wear sensor
US20190264765A1 (en) Magnetic brake pad wear sensor
US20190264764A1 (en) Brake pad wear sensor
KR20190073437A (ko) 브레이크 패드 마모 센서
KR20190075966A (ko) 브레이크 패드 마모 센서
US20180031066A1 (en) Brake pad wear sensor
JP2000214012A (ja) 車輪の動荷重特性計測装置
EP1736387A2 (en) Wheel-end mounted multipurpose acceleration sensing device
JP2004517337A (ja) 特に自動車のホイール軸受けに配置された、物理的な測定量を検出するための装置
KR100784377B1 (ko) 선형 차고 센서를 구비한 차량의 현가장치 및 차고 제어방법
EP4110630B1 (en) A wheel suspension control system for a vehicle and a method of controlling a suspension device