KR20210108017A - 브레이크 페달 이동장치 - Google Patents

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홍광석
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Abstract

브레이크 페달 이동장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 내측에 수용공간을 구비하며 차량의 대시패널에 고정되는 하우징; 상기 수용공간에 마련되어 브레이크 페달의 답력에 따른 반력을 제공하는 페달시뮬레이터; 상기 페달시뮬레이터의 회전을 방지하는 회전방지부; 동력을 제공하는 액츄에이터; 및 상기 페달시뮬레이터와 결합되고 상기 액츄에이터로부터 동력을 전달받아 회전력을 선형 운동으로 변환하여 상기 페달시뮬레이터와 함께 선형 운동하는 스크류;를 포함하고, 상기 브레이크 페달과 연결된 인풋로드는 상기 페달시뮬레이터와 함께 이동하도록 상기 페달시뮬레이터에 연결되는 브레이크 페달 이동장치가 제공될 수 있다.

Description

브레이크 페달 이동장치{Moving device for brake pedal}
본 발명은 브레이크 페달 이동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 운용상황에 따라 브레이크 페달을 전진 및 후진시킬 수 있는 브레이크 페달 이동장치에 관한 것이다.
차량에는 제동을 수행하기 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되며, 운전자 및 승객의 안전을 위해 다양한 방식의 브레이크 시스템이 제안되고 있다.
종래의 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 기계적으로 연결된 부스터를 이용하여 휠 실린더에 제동에 필요한 액압을 공급하는 방식이 주로 이용되었다. 또한 오늘날에는 차량의 운용 환경에 능동적으로 대응하여 다양한 제동 기능을 구현하고자 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달 변위센서로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받고, 이에 근거하여 액압 공급장치를 작동시켜 제동에 필요한 액압을 휠 실린더로 공급하는 전자식 브레이크 시스템이 개발되고 있다.
또한, 전자식 브레이크 시스템은 제동 시 브레이크 페달의 답력에 따라 운전자에게 페달감을 제공하기 위하여 별도의 페달시뮬레이터를 설치하여 페달감을 제공하고 있다.
이와 같은 브레이크 시스템은 운전자의 브레이크 페달 답력에 따라 차량의 제동이 직접적으로 또는 간접적으로 제어되므로, 브레이크 페달은 운전자가 언제라도 조작을 수행할 수 있도록 차량의 승객공간 상에서 운전자를 향해 노출된 상태를 유지해야 한다.
한편, 최근에는 차량에 탑재되는 카메라, 레이더 또는 센서 등으로부터 주변 정보를 인식하고, 이에 근거하여 운전자의 개입 없이도 차량이 자율적으로 운행 및 정지를 수행하는 자율주행 시스템이 개발되고 있다. 차량의 자율주행 시, 운전자의 브레이크 페달 조작여부와 무관하게 감지된 정보에 근거하여 자동적으로 수행하게 되는데, 이 때 브레이크 페달이 차량의 승객공간으로 노출된 상태를 유지할 경우 운전자의 거주 쾌적성을 방해할 뿐만 아니라, 자율주행 중 접촉사고 시 노출된 브레이크 페달에 의해 운전자의 다리가 상해를 입을 우려도 존재한다.
또한, 페달시뮬레이터가 별도로 마련되어 설치됨에 따라 전자식 브레이크 시스템의 부피가 증가함은 물론, 설치가 어렵다는 문제점이 있다.
EP 2 520 473 A1 (Honda Motor Co., Ltd.) 2012. 11. 7.
본 실시 예는 차량의 운용상황에 따라 브레이크 페달의 위치를 조절할 수 있는 브레이크 페달 이동장치를 제공하고자 한다.
본 실시 예는 차량의 자율주행 시 브레이크 페달을 수납하여 운전자의 거주 쾌적성을 향상시킬 수 있는 브레이크 페달 이동장치를 제공하고자 한다.
본 실시 예는 차량의 일반주행 시 브레이크 페달을 운전자를 향해 노출시켜 차량의 조작성을 향상시킬 수 있는 브레이크 페달 이동장치를 제공하고자 한다.
본 실시 예는 단순한 구조로서 브레이크 페달의 전진 및 후진을 용이하게 구현할 수 있는 브레이크 페달 이동장치를 제공하고자 한다.
본 실시 예는 차량의 사고 시 운전자의 상해를 최소화할 수 있는 브레이크 페달 이동장치를 제공하고자 한다.
본 실시 예는 운전자에게 페달감을 제공하는 페달시뮬레이터의 조립성을 향상시킬 수 있는 브레이크 페달 이동장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내측에 수용공간을 구비하며 차량의 대시패널에 고정되는 하우징; 상기 수용공간에 마련되어 브레이크 페달의 답력에 따른 반력을 제공하는 페달시뮬레이터; 상기 페달시뮬레이터의 회전을 방지하는 회전방지부; 동력을 제공하는 액츄에이터; 및 상기 페달시뮬레이터와 결합되고 상기 액츄에이터로부터 동력을 전달받아 회전력을 선형 운동으로 변환하여 상기 페달시뮬레이터와 함께 선형 운동하는 스크류;를 포함하고, 상기 브레이크 페달과 연결된 인풋로드는 상기 페달시뮬레이터와 함께 이동하도록 상기 페달시뮬레이터에 연결되는 브레이크 페달 이동장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 액츄에이터는, 동력을 발생시키는 모터; 상기 모터의 회전축에 연결되는 제1 기어; 및 상기 제1 기어와 치합되어 상기 스크류로 회전력을 전달하는 제2 기어;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스크류의 외주면에는 길이방향으로 제1 나사산이 형성되고, 상기 제2 기어의 중심에는 상기 스크류와 동축으로 나사결합되도록 내주면에 제2 나사산이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 기어는 외주면에 제1 기어이를 구비하고, 상기 기어부는 외주면에 상기 제1 기어이와 치합하는 제2 기어이를 구비할 수 있다.
또한, 상기 하우징은 상기 페달시뮬레이터가 상기 수용공간에서 길이방향으로 진퇴 가능하도록 양측이 관통 형성된 원통형 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면 일측에서 반경방향으로 연장 형성되어 상기 대시패널에 고정되는 장착부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 타측에 결합되는 액츄에이터 하우징;을 더 구비하고, 상기 액츄에이터 하우징은, 상기 제1 기어 및 제2 기어를 수용하며 상기 수용공간과 연통하는 기어수용부가 마련된 제1 하우징; 상기 모터를 수용하여 상기 제1 하우징에 결합되는 제2 하우징; 및 상기 제1 하우징에 결합되어 상기 기어수용부를 밀폐시키는 커버;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 커버에는 상기 스크류의 선형 이동 시 상기 스크류의 일부를 수용하도록 축방향으로 수납부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 페달시뮬레이터는, 상기 인풋로드와 연결되는 반력 피스톤; 일측에 상기 반력 피스톤이 수용되어 진퇴 가능하도록 보어가 형성되고, 타측에 상기 스크류가 결합되는 지지부재; 및 상기 지지부재에 지지되어 상기 반력 피스톤의 가압에 따라 탄성변형되며 반력을 제공하는 댐핑부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지부재와 일정간격 이격되도록 상기 인풋로드에 설치되는 리테이너; 및 일단이 리테이너에 지지되고 타단이 지지부재에 지지되어 상기 브레이크 페달의 답력에 따라 압축되며 반력을 제공하는 반력 스프링;을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 인풋로드가 상기 반력 피스톤과 함께 움직이도록 상기 반력 피스톤의 일측에 압입되는 플런저를 더 구비하고, 상기 인풋로드는 상기 플런저에 회동 가능하게 고정될 수 있다.
또한, 상기 반력 피스톤의 타측에 상기 댐핑부재의 일부가 삽입되도록 삽입홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 개방된 일측에는 상기 반력 피스톤이 상기 지지부재로부터 이탈되는 것을 방지하도록 이탈방지부가 마련될 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 외측면에는 상기 지지부재가 하우징으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈방지돌기가 마련되고, 상기 하우징의 일측에는 상기 이탈방지돌기와 접촉하도록 내측으로 돌출된 이탈방지링이 마련될 수 있다.
또한, 상기 반력 피스톤에는 자석이 설치되고, 상기 하우징의 외측면에는 상기 자석의 자기력을 통해 상기 반력 피스톤의 변위를 측정하는 센서가 마련될 수 있다.
또한, 상기 회전방지부는, 상기 지지부재의 외주면에 고정되는 회전방지체; 상기 회전방지체의 외주면에 돌출 형성되는 적어도 하나의 회전방지돌기; 및 상기 하우징의 내주면에 함몰 형성되어 상기 회전방지돌기가 인입 가능하게 마련되는 적어도 하나의 회전방지홈;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전방지홈은 상기 하우징의 내주면에 상기 하우징의 길이방향을 따라 마련될 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 외주면에는 상기 회전방지체가 결합되는 부분에 톱니부가 형성되고, 상기 회전방지체는 원통 형상으로 마련되어 내주면이 상기 톱니부에 의해 절삭되며 상기 지지부재에 결합 고정될 수 있다.
또한, 상기 액츄에이터는 차량의 전자제어유닛에 의해 자동적으로 작동이 제어되거나, 운전자에 의해 수동적으로 작동이 제어될 수 있다.
본 실시 예에 의한 브레이크 페달 이동장치는 차량의 운용상황에 따라 브레이크 페달의 위치를 효과적으로 조절할 수 있다.
본 실시 예에 의한 브레이크 페달 이동장치는 차량의 자율주행 시 브레이크 페달을 수납하여 운전자의 거주 쾌적성을 향상시킬 수 있다.
본 실시 예에 의한 브레이크 페달 이동장치는 차량의 일반주행 시 브레이크 페달을 운전자를 향해 노출시켜 차량의 조작성을 향상시킬 수 있다.
본 실시 예에 의한 브레이크 페달 이동장치는 단순한 구조로서 브레이크 페달의 전진 및 후진을 용이하게 구현할 수 있다.
본 실시 예에 의한 브레이크 페달 이동장치는 차량의 사고 시 운전자의 상해를 최소화할 수 있다.
본 실시 예에 의한 브레이크 페달 이동장치는 인풋로드를 통해 브레이크 페달과 페달시뮬레이터를 직접 연결되도록 마련함으로써 가공 및 조립이 용이함은 물론 페달감을 향상시킬 수 있다.
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 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치를 나타내는 측단면도이다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치에 구비된 페달시뮬레이터를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 조립 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치에 구비된 회전 방지부 및 액츄에이터 하우징을 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치에 구비된 액츄에이터를 나타내는 부분 분해 사시도이다.
도 8은 도 7의 조립 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치에 의해 브레이크 페달이 승객공간으로부터 수납된 상태(전진한 상태)를 나타내는 측단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치에 의해 브레이크 페달이 승객공간으로 노출된 상태(후진한 상태)를 나타내는 측단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치에 의해 브레이크 페달이 승객공간으로 노출된 상태에서 브레이크 페달이 작동하는 상태를 나타내는 측단면도이다.
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.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치를 나타내는 부분 절개 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치를 나타내는 측단면도이다.
본 실시 예에 의한 브레이크 페달 이동장치(1000)는 차량의 운용상황에 따라 운전자의 거주 쾌적성 및 차량의 조작성이 향상될 수 있도록 브레이크 페달(도 1의 '100' 참조)을 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 차량의 자율주행 시 차량의 제동이 자동적으로 구현되는 바, 운전자의 브레이크 페달(100) 조작이 불필요하다. 따라서, 본 실시 예에 의한 브레이크 페달 이동장치(1000)는 운전자에게 쾌적한 거주성을 제공할 수 있도록 브레이크 페달(100)을 전진(도 3을 기준으로 우측 방향)시켜 차량의 승객공간으로부터 브레이크 페달을 수납시킬 수 있다. 이와는 반대로, 운전자에 의해 차량의 운행 및 제동이 이루어지는 경우 운전자가 브레이크 페달(100)을 용이하게 조작할 수 있도록 브레이크 페달(100)을 후진(도 3을 기준으로 좌측 방향)시켜 브레이크 페달(100)을 차량의 승객공간으로 노출시킬 수 있다. 아울러, 운전자의 신체 규격에 따라 브레이크 페달(100)의 조작이 수월한 위치가 달라질 수 있으며, 차량의 정차상태에서도 운전자가 거주 쾌적성을 필요로 할 수 있으므로 본 실시 예에 의한 브레이크 페달 이동장치(1000)가 브레이크 페달(100)을 적합한 위치로 조절할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치(1000)는 브레이크 페달(100)과 연결되어 페달시뮬레이터(1200)와 연결되는 인풋로드(110)와, 차량의 대시패널(미도시)에 고정되는 하우징(1100)과, 하우징(1100)에 마련되어 브레이크 페달(100)의 답력에 따른 반력을 제공하는 페달시뮬레이터(1200)와, 페달시뮬레이터(1200)의 회전을 방지하는 회전방지부(1300)와, 브레이크 페달(100)의 이동을 위한 동력을 제공하는 액츄에이터(1400)와, 액츄에이터(1400)로부터 동력을 전달받아 선형운동하는 스크류(1500)와, 액츄에이터(1400)를 수용하는 액츄에이터 하우징(1600)을 포함할 수 있다.
브레이크 페달(100, 이미 널리 알려진 구성으로 도 1에만 도시함)은 승객공간 상에 마련되며 클래비스(clevis : 120)를 통해 인풋로드(110)와 회동 가능하게 연결될 수 있다. 이때, 차량은 대시패널(미도시)에 의하여 차량의 엔진룸과 승객공간으로 구획된다. 인풋로드(110)는 후술할 페달시뮬레이터(1200)의 반력 피스톤(1210)과 연결될 수 있다. 브레이크 페달(100)은 운전자의 답력에 따라 반력 피스톤(1210)을 가압하여 변위를 발생시킬 수 있으며, 이에 따른 반력을 제공받을 수 있다. 또한, 운전자의 제동 의지에 따른 브레이크 페달(100)의 작동 시 브레이크 페달 이동장치(1000)와 독립적으로 동작될 수 있다. 즉, 전자제어유닛(미도시)은 센서(160)를 통해 브레이크 페달(100)의 답력에 따라 가압되는 반력 피스톤(1210)의 변위를 측정하여 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받고, 이에 근거하여 액압 공급장치(미도시)를 작동시켜 제동에 필요한 액압을 휠 실린더로 공급할 수 있다. 또한, 브레이크 페달(100)은 브레이크 페달 이동장치(1000)에 의하여 전진 방향으로 폴딩(folding)시 후술할 스크류(1500)와 연동하여 승객공간으로부터 수납될 수 있다. 이러한 브레이크 페달(100)의 이동 상태에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
인풋로드(110)는 일단이 브레이크 페달(100)과 연결되며 타단은 플런저(1211)와 결합되어 반력 피스톤(1210)과 연결된다. 이때, 플런저(1211)는 반력 피스톤(1210)에 압입 고정되도록 설치된다. 또한, 플런저(1211)는 브레이크 페달(100)의 곡선운동을 직선운동으로 변환하는 역할을 수행한다. 이에 플런저(1211)에서 인풋로드(110)의 회전점을 고정시켜 브레이크 페달(100)의 답력에 따른 인풋로드(110)의 곡선운동을 적선운동으로 변환시키게 된다. 또한, 인풋로드(110)는 플런저(1211)를 통하여 반력 피스톤(1210)과 연결됨에 따라 스크류(1500)에 의하여 페달시뮬레이터(1200)의 이동 시 함께 이동하도록 이루어진다.
하우징(1100)은 페달시뮬레이터(1200)를 수용하며 대시패널에 장착될 수 있다. 보다 구체적으로, 하우징(1100)은 원통형 몸체부(1110)와, 몸체부(1110)의 외주면 일측에서 반경방향으로 연장 형성되는 장착부(1120)를 구비할 수 있다. 몸체부(1110)는 소정 길이를 가지며 길이방향으로 양측이 관통 형성되어 내측에 수용공간(1112)을 구비한다. 수용공간(1112)에는 페달시뮬레이터(1200)가 진퇴 가능하게 마련될 수 있다. 이러한 몸체부(1110)의 내주면에는 후술하는 회전방지부(1300)의 회전방지홈(1330)이 형성될 수 있다. 회전방지홈(1330)에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
장착부(1120)는 몸체부(1110)와 일체로 형성되도록 몸체부(1110)의 일측 외주면으로부터 연장 형성된다. 이 장착부(1120)는 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며 복수의 체결볼트(1121)에 의해 대시패널에 고정될 수 있다.
한편, 하우징(1100)은 일측에 페달시뮬레이터(1200)가 마련되고, 타측에 후술할 액츄에이터 하우징(1600)이 결합되어 수용공간(1112)은 폐쇄될 수 있다.
페달시뮬레이터(1200)는 수용공간(1112)에 마련되어 브레이크 페달(100)의 답력에 따른 반력을 제공한다. 이러한 페달시뮬레이터(1200)에 대해서는 도 4 및 도 5에 보다 구체적으로 도시되어 있다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치에 구비된 페달시뮬레이터를 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 조립 단면 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 페달시뮬레이터(1200)는 하우징(1100)의 수용공간(1112)에서 후술할 스크류(1500)에 의해 진퇴 가능하도록 마련될 수 있으며, 이와 별도로 브레이크 페달(100)의 작동 시 페달시뮬레이터(1200)는 고정된 상태에서 답력을 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 페달시뮬레이터(1200)는 반력 피스톤(1210)과, 반력을 제공하는 댐핑부재(1230)와 반력 스프링(1250) 및 반력 스프링(1250)과 댐핑부재(1230)를 지지하는 지지부재(1220)를 포함할 수 있다.
반력 피스톤(1210)은 지지부재(1220)에 형성된 보어(1221) 내에 슬라이딩 가능하게 마련된다. 도시된 바에 따르면, 반력 피스톤(1210)은 인풋로드(110)를 통해 브레이크 페달(100)의 답력을 직접전달 받도록 마련된다. 이러한 반력 피스톤(1210)은 일측에 플런저(1211)가 압입되도록 형성된 압입홈(1212)과, 타측에 댐핑부재(1230)의 일단이 삽입되도록 형성된 삽입홈(1213)을 구비한다. 이에 따라 반력 피스톤(1210)이 브레이크 페달(100)에 따른 답력에 의해 가압 시 지지부재(1220)에 지지된 댐핑부재(1230)가 반력 피스톤(1210)에 의해 가압되며 탄성변형됨에 따라 반력을 제공하게 된다.
지지부재(1220)는 수용공간(1112)에서 회전이 제한된 상태로 슬라이딩 가능하게 마련될 수 있다. 이러한 지지부재(1220)에는 일측에 반력 피스톤(1210)이 수용되어 진퇴 가능하도록 보어(1221)가 형성되고, 타측에 후술할 스크류(1500)가 결합될 수 있다. 또한, 지지부재(1220)는 보어(1221)의 바닥부에 댐핑부재(1230)가 끼워져 고정되도록 형성된 제1 결합홈(1225a)과, 타측에 스크류(1500)의 일단이 결합되도록 형성된 제2 결합홈(1225b)을 구비할 수 있다. 이때, 지지부재(1220)의 보어(1221)에 마련되는 반력 피스톤(1210)과 댐핑부재(1230)는 서로 일정간격 이격되도록 배치되거나 접촉된 상태로 배치될 수 있다.
또한, 지지부재(1220)의 외주면에는 이탈방지돌기(1223)가 형성될 수 있다. 이탈방지돌기(1223)는 지지부재(1220)가 스크류(1500)에 의해 후진(도 3을 기준으로 좌측방향)할 경우 하우징(1100)의 수용공간(1112)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 이에, 하우징(1100)의 개방된 일측 내주면에는 상기 지지부재(1220)의 이동거리를 제한하도록 이탈방지링(1224)이 마련될 수 있다. 즉, 이탈방지돌기(1223)가 이탈방지링(1224)에 접촉되어 지지부재(1220)가 수용공간(1112)으로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
한편, 지지부재(1220)가 스크류(1500)에 의해 전진(도 3을 기준으로 우측방향)할 경우 보어(1221)에 마련된 반력 피스톤(1210)과 함께 이동하도록 이탈방지부(1222)를 더 구비할 수 있다. 이탈방지부(1222)는 반력 피스톤(1210)이 지지부재(1220)의 보어(1221)로부터 이탈되는 것을 방지함은 물론, 스크류(1500)에 의해 지지부재(1220)가 이동 시 반력 피스톤(1210)이 함께 움직이도록 하는 역할을 수행한다. 이탈방지부(1222)는 지지부재(1220)의 개방된 보어(1221) 일측에 설치되는 스토퍼링(1222a) 및 스토퍼링(1222a)을 지지하는 씨클립(1222b)을 구비한다. 이에, 반력 피스톤(1210)은 지지부재(1220)가 전진 시 씨클립(1222b)에 의해 고정되는 스토퍼링(1222a)에 지지되어 함께 이동하게 된다.
반력 스프링(1250)은 댐핑부재(1230)와 함께 브레이크 페달(100)의 답력에 따른 반력을 제공하는 역할을 수행함은 물론, 브레이크 페달(100)의 답력 해제시 브레이크 페달(100)을 원위치로 복귀시키는 역할을 수행한다. 이에, 반력 스프링(1250)이 안정적으로 설치되어 브레이크 페달(100)에 답력을 제공하도록 인풋로드(110)에 설치되는 리테이너(1240)를 더 구비할 수 있다.
리테이너(1240)는 지지부재(1220)와 대향하도록 마련되되, 지지부재(1220)와 일정간격 이격되어 인풋로드(110)에 설치될 수 있다. 이에, 리테이너(1240)는 인풋로드(110)와 함께 움직이도록 마련된다. 반력 스프링(1250)은 리테이너(1250)와 지지부재(1220) 사이에 개재된다. 반력 스프링(1250)은 코일 스프링으로 마련될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 반력 스프링(1250)은 일단이 리테이너(1240)에 지지되고 타단이 지지부재(1220)에 지지되어 브레이크 페달(100)의 답력에 따라 압축되며 반력을 제공하게 된다.
아울러, 지지부재(1220)의 보어(1221)나 하우징(1100) 내로 먼지 등의 이물질이 유입되는 것을 방지하도록 부트(150)가 마련될 수 있다. 부트(150)는 일단이 리테이너(1240)에 설치되고 타단이 지지부재(1220)에 설치될 수 있다. 이러한 부트(150)는 인풋로드(110)의 작동에 따라 수축 및 신장 가능하도록 마련된다.
상기와 같은 페달시뮬레이터(1200)를 통해 브레이크 페달(100)의 답력에 따른 반력을 제공할 때 브레이크 페달(100)의 변위를 측정하여 제동력을 발생시키도록 이루어진다. 즉, 브레이크 페달(100)의 답력을 측정하여 이를 통해 액압 공급장치(미도시)를 작동시켜 요구되는 액압을 휠 실린더로 제공하도록 이루어진다. 이에, 반력 피스톤(1210)에는 자석(1260)이 설치되고, 하우징(1100)의 외측면에는 센서(160)가 마련될 수 있다. 센서(160)는 반력 피스톤(1210)의 이동 시 함께 이동하는 자석(1260)의 위치에 따라 변화되는 자력을 감지하여 이를 통해 변위를 측정할 수 있게 된다. 이러한 자석(1260) 및 센서(160)를 통한 변위 측정은 이미 널리 알려진 공기의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 페달시뮬레이터(1200)와 결합된 스크류(1500)가 회전운동을 선형운동으로 변환하기 위해 회전이 제한되도록 마련되어야 한다. 이에, 회전방지부(1300)를 통해 페달시뮬레이터(1200)의 회전을 방지함으로써 페달시뮬레이터(1200)와 결합된 스크류(1500)의 회전을 제한하도록 이루어질 수 있다. 회전방지부(1300)에 대해서는 도 6에 구체적으로 도시되어 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치에 구비된 회전 방지부 및 액츄에이터 하우징을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 회전방지부(1300)는 지지부재(1220)의 외주면에 고정되는 회전방지체(1310)와, 회전방지체(1310)에 스크류(1500)의 이동방향을 따라 돌출 형성되는 적어도 하나의 회전방지돌기(1320)와, 하우징(1100)에 함몰 형성되어 회전방지돌기(1320)가 인입 가능하게 마련되는 적어도 하나의 회전방지홈(1330)을 포함한다.
회전방지체(1310)는 내부가 중공된 원통 형상으로 마련되어 내측에 지지부재(1220)가 끼워져 결합될 수 있다. 이때, 회전방지체(1310)는 지지부재(1220)에 결실히 고정되어 지지부재(1220)와 함께 이동하며 회전을 방지하도록 지지부재(1220)에 형성된 톱니부(126)에 결합될 수 있다. 예컨대, 지지부재(1220)의 외주면을 따라 톱니부(1226)가 마련되고, 톱니부(1226)의 톱니에 의해 회전방지체(1310)의 내주면이 절삭되며 지지부재(1220)와 회전방지체(1310)가 결합될 수 있다. 이러한 결합구조는 일 실시 예로서 이에 한정되지 않는다.
회전방지돌기(1320)는 회전방지체(1310)의 외주면에 형성될 수 있으며, 스크류(1500)가 회전하지 않고 선형운동이 발생할 수 있도록 지지부재(1220)의 회전을 방지하며 스크류(1500)의 전진 및 후진 방향으로 돌출 형성될 수 있다.
회전방지홈(1330)은 하우징(1100)의 내주면에서 회전방지돌기(1320)와 서로 대향하는 위치에 함몰 형성될 수 있다. 또한 회전방지홈(1330)은 하우징(1100)의 내주면에서 하우징(1100)의 길이방향을 따라 형성된다. 이는 회전방지돌기(1320)가 회전방지홈(1330)에 인입하여 스크류(1500)의 회전을 방지함으로써 스크류(1500)가 선형운동 시 지지부재(1220)와 회전방지체(1310)가 함께 이동하기 때문이다. 즉, 스크류(1500)의 선형운동 시 회전방지돌기(1320)가 회전방지홈(1330)을 따라 가이드되며 이동하게 된다. 이러한 회전방지홈(1330)은 회전방지돌기(1320)의 형상 및 개수에 상응하게 마련될 수 있다.
액츄에이터(1400)는 브레이크 페달(100)과 인풋로드(110)의 이동을 위한 동력을 발생 및 전달하도록 마련된다. 이러한 액츄에이터(1400)에 대해서는 도 7 및 도 8에 보다 구체적으로 도시되어 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치에 구비된 액츄에이터를 나타내는 부분 분해 사시도이고, 도 8은 도 7의 조립 사시도이다.
도 3, 도 7 및 도 8을 참조하면, 액츄에이터(1400)는 차량의 배터리(미도시)로부터 전원을 공급받아 동력을 발생시키는 모터(1410)와, 모터(1410)의 회전축(1411)에 연결되는 제1 기어(1420) 및 제1 기어(1420)와 치합되어 스크류(1500)로 회전력을 전달하는 제2 기어(1430)를 포함할 수 있다.
모터(1410)는 회전력을 출력하는 회전축(1411)을 구비하여 후술할 액츄에이터 하우징(1600)에 고정 지지된다. 모터(1410)는 브레이크 페달(100)의 전진 및 후진을 구현할 수 있도록 정방향 및 역방향 회전을 수행하는 양방향 전기모터(1410)로 마련될 수 있다. 또한, 모터(1410)는 전자제어유닛으로부터 송출되는 전기적 신호에 따라 자동적으로 작동이 제어될 수 있으며, 이와는 달리 운전자의 입력에 의해 송출되는 전기적 신호에 따라 수동적으로 작동이 제어될 수도 있다.
제1 기어(1420)는 모터(1410)의 회전축(1411)에 연결되어 모터(1410)로부터 출력되는 회전력 또는 동력을 제2 기어(1430)로 전달할 수 있다. 제1 기어(1420)의 외주면에는 제1 기어이(1421)가 형성된다. 또한 제1 기어(1420)는 모터(1410)의 회전축(1411)과 동축으로 함께 회전할 수 있으며, 회전축(1411)에 기어이를 가공하여 회전축(1411)을 제1 기어(1420)로 형성할 수도 있다.
제2 기어(1430)는 제1 기어(1420)로부터 회전력을 전달받아 스크류(1500)에 회전력을 전달하도록 마련된다. 제2 기어(1430)는 외주면에 제1 기어이(1421)와 치합되는 제2 기어이(1431)가 마련된다. 이때, 제1 기어(1420)로부터 회전력을 전달받은 제2 기어(1430)가 스크류(1500)로 회전력을 전달하기 위하여, 스크류(1500)의 외주면에는 길이방향으로 제1 나사산(1510)이 형성될 수 있다. 이에, 제2 기어(1430)의 중심에는 스크류(1500)와 동축으로 나사결합되도록 내주면에 제2 나사산(1433)이 형성된다. 따라서, 스크류(1500)는 제2 기어(1430)와 동축으로 연결되어 제2 기어(1430)로부터 회전력을 전달 받게 된다.
한편, 제1 기어(1420)는 웜기어로 마련되고, 제2 기어(1430)는 내주면에 제2 나사산(1433)이 형성된 웜휠기어로 마련되어 모터(1410)로부터 전달받은 동력을 스크류(1500)로 제공할 수 있다. 도면에서는 제1 기어(1420)와 제2 기어(1430)가 웜기어와 웜휠기어로 적용된 것으로 도시되어 있으나, 이는 발명에 대한 이해를 돕기 위한 일 예로서 해당 기어구조에 한정되지 않는다.
스크류(1500)는 소정 길이를 가지며, 외주면에는 길이방향으로 제1 나사산(1510)이 형성되고, 일단에는 지지부재(1220)의 제2 결합홈(1225b)에 결합 고정되는 결합부(1520)가 마련된다. 상기 결합부(1520)에는 톱니가 형성되어 제2 결합홈(1225b)에 결합시 톱니에 의해 제2 결합홈(1225b)의 외측면이 절삭되며 스크류(1500)와 지지부재(1220)가 결합 고정될 수 있다. 이에, 제2 기어(1430)로부터 회전력을 전달받은 스크류(1500)는 회전이 제한된 지지부재(1220)와 결합됨에 따라 회전이 제한되어 회전력을 선형운동으로 변환하여 축 방향으로 슬라이딩 이동가능하게 된다.
한편, 제2 기어(1430)가 제1 기어(1420)로부터 회전력을 전달받아 스크류(1500)로 회전력을 안정적으로 전달하기 위해 제2 기어(1430)는 베어링(1700)에 의해 지지될 수 있다. 베어링(1700)은 제2 기어(1430)와 후술할 액츄에이터 하우징(1600) 사이에 개재될 수 있다. 이에, 제2 기어(1430)는 베어링(1700)이 용이하게 장착되도록 제2 기어(1430)로부터 축방향으로 연장 형성된 연장부(1432)를 구비할 수 있다. 연장부(1432)는 선형운동하는 스크류(1500)와의 간섭을 회피하도록 중심이 중공된 형상을 갖도록 연장 형성될 수 있다.
상기와 같은 액츄에이터(1400)를 지지하기 위한 액츄에이터 하우징(1600)은 대시패널에 고정된 하우징(1100)과 결합된다. 보다 구체적으로, 도 2 및 도 6을 참조하면, 액츄에이터 하우징(1600)은 제1 및 제2 기어(1420, 1430)와 스크류(1500)를 수용하는 제1 하우징(1610)과, 모터(1410)를 수용하는 제2 하우징(1620) 및 커버(1630)를 포함할 수 있다.
제1 하우징(1610)은 내부에 기어수용부(1611)를 갖추어 하우징(1100)의 몸체부(1110) 타측과 결합된다. 이때 하우징(1100) 내에 마련되는 페달시뮬레이터(1200)와 제1 하우징(1610) 내에 마련되는 스크류(1500)와의 연결을 위하여 수용공간(1112)과 기어수용부(1611)가 서로 연통하도록 마련된다. 즉, 제1 하우징(1610)은 양측이 개방된 형태로 마련될 수 있다. 이러한 제1 하우징(1610)에 제1 기어(1420), 제2 기어(1430) 및 스크류(1500)가 수용되도록 마련되고, 제2 기어(1430)의 연장부(1432)와 제1 하우징(1610) 사이에는 베어링(1700)이 개재되어 제2 기어(1430)가 원활히 회전되도록 한다.
제2 하우징(1620)은 모터(1410)를 수용하여 제1 하우징(1610)에 결합된다. 이때, 모터(1410)의 회전축(1411)이 제1 하우징(1610)의 기어수용부(1611)를 향하도록 결합될 수 있다.
커버(1630)는 몸체부(1110)와 결합된 제1 하우징(1610)의 반대측에 결합되어 기어수용부(1611)를 밀페시킨다. 이러한 커버(1630)는 스크류(1500)의 선형 이동 시 스크류(1500)의 일부를 수용하도록 축방향으로 수납부(1635)가 형성된다.
이하에서는 본 실시 예에 의한 브레이크 페달 이동장치의 작동에 대해 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치에 의해 브레이크 페달이 승객공간으로부터 수납된 상태(전진한 상태)를 나타내는 측단면도이다.
도 9를 참조하면, 차량의 자율주행 시 또는 운전자의 요구에 의해 브레이크 페달(100)을 수납 또는 전진(도 9를 기준으로 우측 방향)시키고자 하는 경우 전자제어유닛은 전기적 신호를 송출하여 모터(1410)의 회전축(1411)을 일 방향(시계 방향)으로 회전시킨다. 모터(1410)의 회전축(1411)에 연결되는 제1 기어(1420)가 함께 회전하고, 이에 따라 제2 기어(1430)도 함께 회전하게 된다. 제2 기어(1430)의 회전력 또는 동력은 제2 기어(1430)의 중심에 나사결합된 스크류(1500)로 전달된다. 이때, 스크류(1500)는 회전방지부(1300)에 의해 회전이 제한된 페달시뮬레이터(1200)의 지지부재(1220)와 결합됨에 따라 스크류(1500)의 회전이 제한되어 전진하게 된다. 이때 스크류(1500)는 커버(1630)의 수납부(1635) 측으로 이동하게 되고, 스크류(1500)와 결합된 지지부재(1220)가 함께 이동함에 따라 반력 피스톤(1210), 반력 피스톤(1210)에 연결된 인풋로드(110) 및 인풋로드(110)와 연결된 브레이크 페달(100)이 함께 전진하며 차량의 승객공간으로부터 수납된다.
이하에서는 브레이크 페달이 승객공간으로 노출되어 운용되는 작동상태에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 페달 이동장치에 의해 브레이크 페달이 승객공간으로 노출된 상태(후진한 상태)를 나타내는 측단면도이다.
도 10을 참조하면, 차량의 자율주행이 종료 또는 운전자의 요구에 의해 제동작동을 수행하고자 하는 경우 브레이크 페달(100)을 노출 또는 후진(도 10을 기준으로 좌측 방향)시키게 된다. 즉, 전자제어유닛을 통해 전기적 신호를 송출하여 모터(1410)의 회전축(1411)을 타 방향(반 시계 방향)으로 회전시킨다. 모터(1410)의 회전축(1411)에 연결되는 제1 기어(1420)가 함께 회전하고, 이에 따라 제2 기어(1430)도 함께 회전하게 된다. 제2 기어(1430)의 회전력 또는 동력은 나사결합된 스크류(1500)로 전달되고, 회전방지부(1300)에 의해 회전이 제한된 지지부재(1220)가 스크류(1500)와 결합됨에 따라 스크류(1500)는 후진하며 원래의 위치로 복귀된다. 또한 지지부재(1220)가 이동 시 반력 피스톤(1210), 인풋로드(110) 및 브레이크 페달(100)이 함께 후진하며 차량의 승객공간으로 노출되게 된다.
브레이크 페달이 차량의 승객공간으로 노출된 상태에서 운전자가 제동을 수행하는 작동상태에 대해서 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
도 11을 참조하면, 운전자가 브레이크 페달(100)에 답력을 가함에 따라 인풋로드(110) 및 인풋로드(110)와 연결된 반력 피스톤(1210)이 가압되며 함께 전진하게 된다. 이때, 인풋로드(110)에 설치된 리테이너(1240)가 함께 이동함에 따라 리테이너(1240)에 지지된 반력 스프링(1250)이 압축된다. 즉, 반력 스프링(1250)이 압축됨에 따라 발생하는 탄성복원력에 의해 운전자에게 답력을 제공하게 된다. 또한, 반력 피스톤(1210)이 지지부재(1220)에 지지된 댐핑부재(1230)를 가압하여 댐핑부재(1230)가 탄성변형됨으로써 2차적으로 답력을 제공하게 된다. 이때, 지지부재(1220)는 타단이 스크류(1500)에 의해 결합된 상태이고, 스크류(1500)는 제2 기어(1430)와의 나사결합된 상태이기 때문에 지지부재(1220)의 직선운동을 제한하게 된다.
한편, 반력 피스톤(1210)이 댐핑부재(1230)를 탄성변형 시키도록 가압될 때, 반력 피스톤(1210)에 마련된 자석(1260)이 함께 이동하기 때문에 이를 하우징(1100)의 외측에 마련된 센서(160)가 자석(1260)의 자력 변화를 감지하며 반력 피스톤(1210) 즉 브레이크 페달(100)의 변위를 측정할 수 있게 된다. 따라서, 전자제어유닛은 센서(160)를 통해 브레이크 페달(100)의 답력에 따라 가압되는 반력 피스톤(1210)의 변위를 측정하여 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받고, 이에 근거하여 액압 공급장치를 작동시켜 제동에 필요한 액압을 휠 실린더로 공급함으로써 제동을 구현할 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.
100 : 브레이크 페달 110 : 인풋로드
1000 : 브레이크 페달 이동장치 1100 : 하우징
1112 : 수용공간 1200 : 페달시뮬레이터
1210 : 반력 피스톤 1220 : 지지부재
1230 : 댐핑부재 1240 : 리테이너
1250 : 반력 스프링 1260 : 자석
1300 : 회전방지부 1310 : 회전방지체
1320 : 회전방지돌기 1330 : 회전방지홈
1400 : 액츄에이터 1410 : 모터
1420 : 제1 기어 1430 : 제2 기어
1500 : 스크류 1600 : 액츄에이터 하우징
1610 : 제1 하우징 1620 : 제2 하우징
1630 : 커버 1700 : 베어링

Claims (18)

  1. 내측에 수용공간을 구비하며 차량의 대시패널에 고정되는 하우징;
    상기 수용공간에 마련되어 브레이크 페달의 답력에 따른 반력을 제공하는 페달시뮬레이터;
    상기 페달시뮬레이터의 회전을 방지하는 회전방지부;
    동력을 제공하는 액츄에이터; 및
    상기 페달시뮬레이터와 결합되고 상기 액츄에이터로부터 동력을 전달받아 회전력을 선형 운동으로 변환하여 상기 페달시뮬레이터와 함께 선형 운동하는 스크류;를 포함하고,
    상기 브레이크 페달과 연결된 인풋로드는 상기 페달시뮬레이터와 함께 이동하도록 상기 페달시뮬레이터에 연결되는 브레이크 페달 이동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는,
    동력을 발생시키는 모터;
    상기 모터의 회전축에 연결되는 제1 기어; 및
    상기 제1 기어와 치합되어 상기 스크류로 회전력을 전달하는 제2 기어;를 포함하는 브레이크 페달 이동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스크류의 외주면에는 길이방향으로 제1 나사산이 형성되고,
    상기 제2 기어의 중심에는 상기 스크류와 동축으로 나사결합되도록 내주면에 제2 나사산이 형성되는 브레이크 페달 이동장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 기어는 외주면에 제1 기어이를 구비하고,
    상기 기어부는 외주면에 상기 제1 기어이와 치합하는 제2 기어이를 구비하는 브레이크 페달 이동장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 하우징은
    상기 페달시뮬레이터가 상기 수용공간에서 길이방향으로 진퇴 가능하도록 양측이 관통 형성된 원통형 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면 일측에서 반경방향으로 연장 형성되어 상기 대시패널에 고정되는 장착부를 구비하는 브레이크 페달 이동장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 몸체부의 타측에 결합되는 액츄에이터 하우징;을 더 구비하고,
    상기 액츄에이터 하우징은,
    상기 제1 기어 및 제2 기어를 수용하며 상기 수용공간과 연통하는 기어수용부가 마련된 제1 하우징;
    상기 모터를 수용하여 상기 제1 하우징에 결합되는 제2 하우징; 및
    상기 제1 하우징에 결합되어 상기 기어수용부를 밀폐시키는 커버;를 포함하는 브레이크 페달 이동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 커버에는 상기 스크류의 선형 이동 시 상기 스크류의 일부를 수용하도록 축방향으로 수납부가 형성되는 브레이크 페달 이동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 페달시뮬레이터는,
    상기 인풋로드와 연결되는 반력 피스톤;
    일측에 상기 반력 피스톤이 수용되어 진퇴 가능하도록 보어가 형성되고, 타측에 상기 스크류가 결합되는 지지부재; 및
    상기 지지부재에 지지되어 상기 반력 피스톤의 가압에 따라 탄성변형되며 반력을 제공하는 댐핑부재;를 포함하는 브레이크 페달 이동장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지부재와 일정간격 이격되도록 상기 인풋로드에 설치되는 리테이너; 및
    일단이 리테이너에 지지되고 타단이 지지부재에 지지되어 상기 브레이크 페달의 답력에 따라 압축되며 반력을 제공하는 반력 스프링;을 더 구비하는 브레이크 페달 이동장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 인풋로드가 상기 반력 피스톤과 함께 움직이도록 상기 반력 피스톤의 일측에 압입되는 플런저를 더 구비하고,
    상기 인풋로드는 상기 플런저에 회동 가능하게 고정되는 브레이크 페달 이동장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 반력 피스톤의 타측에 상기 댐핑부재의 일부가 삽입되도록 삽입홈이 형성되는 브레이크 페달 이동장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 지지부재의 개방된 일측에는 상기 반력 피스톤이 상기 지지부재로부터 이탈되는 것을 방지하도록 이탈방지부가 마련되는 브레이크 페달 이동장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 지지부재의 외측면에는 상기 지지부재가 하우징으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈방지돌기가 마련되고,
    상기 하우징의 일측에는 상기 이탈방지돌기와 접촉하도록 내측으로 돌출된 이탈방지링이 마련되는 브레이크 페달 이동장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 반력 피스톤에는 자석이 설치되고,
    상기 하우징의 외측면에는 상기 자석의 자기력을 통해 상기 반력 피스톤의 변위를 측정하는 센서가 마련되는 브레이크 페달 이동장치.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 회전방지부는,
    상기 지지부재의 외주면에 고정되는 회전방지체;
    상기 회전방지체의 외주면에 돌출 형성되는 적어도 하나의 회전방지돌기; 및
    상기 하우징의 내주면에 함몰 형성되어 상기 회전방지돌기가 인입 가능하게 마련되는 적어도 하나의 회전방지홈;을 포함하는 브레이크 페달 이동장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 회전방지홈은 상기 하우징의 내주면에 상기 하우징의 길이방향을 따라 마련되는 브레이크 페달 이동장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 지지부재의 외주면에는 상기 회전방지체가 결합되는 부분에 톱니부가 형성되고,
    상기 회전방지체는 원통 형상으로 마련되어 내주면이 상기 톱니부에 의해 절삭되며 상기 지지부재에 결합 고정되는 브레이크 페달 이동장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 차량의 전자제어유닛에 의해 자동적으로 작동이 제어되거나, 운전자에 의해 수동적으로 작동이 제어되는 브레이크 페달 이동장치.
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