KR20240042856A - 브레이크 페달 변위 감지 장치 - Google Patents

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하찬준
이주호
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현대모비스 주식회사
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Abstract

개시된 브레이크 페달 변위 감지 장치는, 브레이크 페달의 작동에 의해 이동하는 페달로드의 변위와 같은 변위로 이동하는 마그넷을 구비하는 마그넷 조립체; 및, 마그넷의 자기장 변화를 감지하여 페달로드의 변위에 대응되는 전기신호를 생성하는 센서 소자, 및 전기신호를 브레이크 제어 ECU에 전달하기 위하여 브레이크 제어 ECU에 구비된 ECU 회로보드에 통전 가능하게 연결되는 커넥터를 구비한 감지부;를 포함한다.

Description

브레이크 페달 변위 감지 장치{APPARATUS FOR SENSING DISPLACEMENT OF BRAKE PEDAL}
본 발명은 전동식 브레이크 시스템에서 브레이크 페달을 밟을 때 브레이크 페달의 변위의 감지하는 브레이크 페달의 변위 감지 장치에 관한 것이다.
차량은 제동을 위한 브레이크 장치를 구비한다. 브레이크 장치는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 연결된 부스터를 통해 휠 실린더에 제동을 위한 액압을 공급하여 차량을 제동하도록 구성된다.
근래에는 전동식 브레이크 장치가 적용되는 추세에 있다. 전동식 브레이크 장치는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달 변위 감지 장치가 브레이크 페달의 변위을 감지하여 전기적인 신호를 생성하고, 이 전기적인 신호에 따라 제동에 필요한 액압이 휠 실린더로 공급되어 정밀하게 제동력을 제어할 수 있는 장점이 있다.
종래의 브레이크 페달 변위 감지 장치는 브레이크 페달에 변위를 감지하는 센서가 설치되는데, 이 경우에 센서에 의해 감지되는 브레이크 페달의 변위와 실제 변위 간의 오차가 커지는 문제가 있다. 또한, 브레이크 페달 변위 감지 장치가 고장에 취약하고 제조 원가도 높다는 문제도 있다.
본 발명에 대한 배경기술은, 대한민국 등록특허공보 제10-1315615호(2013.09.30. 등록, 발명의 명칭: 페달 스트로크 센서의 설치 구조)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 브레이크 페달의 변위 측정 정밀도가 향상되고, ECU(electronic control unit)과 전기적 연결 구조가 단순하면서도 전기적 연결의 신뢰성이 향상되는 브레이크 페달 변위 감지 장치를 제공한다.
본 발명은, 브레이크 페달의 작동에 의해 이동하는 페달로드(pedal rod)의 변위와 같은 변위로 이동하는 마그넷(magnet)을 구비하는 마그넷 조립체; 및, 상기 마그넷의 자기장 변화를 감지하여 상기 페달로드의 변위에 대응되는 전기신호를 생성하는 센서 소자(sensor element), 및 상기 전기신호를 브레이크 제어 ECU에 전달하기 위하여 상기 브레이크 제어 ECU에 구비된 ECU 회로보드에 통전 가능하게 연결되는 커넥터(connector)를 구비한 감지부;를 포함하는 브레이크 페달 변위 감지 장치를 제공한다.
상기 마그넷 조립체는, 마스터 실린더(master cylinder)의 피스톤(piston)에 연결되는 피스톤 결합부, 및 상기 마그넷이 탑재되는 마그넷 탑재부를 더 구비할 수 있다.
상기 감지부는, 상기 센서 소자가 실장되고 상기 커넥터가 통전 가능하게 연결되는 센서 회로보드를 더 구비하고, 상기 커넥터는 일 측이 상기 ECU 회로보드에 탄성 밀착되고 타 측이 상기 센서 회로보드에 접촉되는 복수의 연결 스프링을 구비할 수 있다.
상기 복수의 연결 스프링은 코일 스프링이고, 상기 ECU 회로보드의 법선(法線)과 상기 연결 스프링의 길이 방향이 평행할 수 있다.
상기 연결 스프링은, 스틸(steel) 소재로 이루어진 스프링 코어(core), 및 상기 스프링 코어의 표면에 적층된 은(Ag) 소재로 이루어진 통전막을 구비할 수 있다.
상기 감지부는, 마스터 실린더가 내재된 유압 블록에 설치되고 상기 센서 회로보드를 지지하는 감지부 하우징(housing)을 더 구비할 수 있다.
상기 감지부는, 상기 감지부 하우징에 결합되고, 상기 복수의 연결 스프링이 수용되는 내부 공간이 형성된 감지부 캡(cap)을 더 구비할 수 있다.
상기 감지부는, 상기 감지부 캡에 끼워지고, 상기 복수의 연결 스프링이 하나씩 삽입 안착되는 복수의 스프링 안착 홈이 형성된 스프링 홀더(holder)를 더 구비할 수 있다.
상기 마그넷 및 상기 센서 소자는 상기 유압 블록의 내부에 배치되고, 상기 복수의 연결 스프링은 상기 유압 블록의 외부에 배치될 수 있다.
본 발명의 브레이크 페달 변위 감지 장치는, 마그넷과 가까이 마주보게 배치되는 센서 소자를 구비하고, 센서 소자에서 생성된 페달로드의 변위에 대응되는 전기신호가 브레이크 제어 ECU에 전달되는 경로 및 구조가 단순하다. 따라서, 브레이크 페달의 변위 측정의 정밀도 및 신뢰성이 향상되고, 브레이크 페달 변위 감지 장치의 제조 원가도 절감된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 페달 변위 감지 장치를 구비한 전동식 브레이크 장치의 사시도로서, 도 1은 ECU가 유압 블록에 결합된 상태의 도면이고, 도 2는 ECU가 유압 블록에서 분리된 상태의 도면이다.
도 3은 도 2를 III-III에 따라 절개 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 브레이크 페달 변위 감지 장치의 사시도이다.
도 5는 도 4의 감지부를 V-V에 따라 절개 도시한 단면도이다.
도 6은 도 2의 감지부의 회로보드 및 스프링 커넥터와, ECU의 회로보드를 발췌 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 페달 변위 감지 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 페달 변위 감지 장치를 구비한 전동식 브레이크 장치의 사시도로서, 도 1은 ECU가 유압 블록에 결합된 상태의 도면이고, 도 2는 ECU가 유압 블록에서 분리된 상태의 도면이고, 도 3은 도 2를 III-III에 따라 절개 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 브레이크 페달 변위 감지 장치의 사시도이고, 도 5는 도 4의 감지부를 V-V에 따라 절개 도시한 단면도이며, 도 6은 도 2의 감지부의 회로보드 및 스프링 커넥터와, ECU의 회로보드를 발췌 도시한 사시도이다. 도 1 내지 도 6을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 페달 변위 감지 장치(30)는 전동식 브레이크 장치(1)에서 운전자가 브레이크 페달(미도시)을 밟을 때 브레이크 페달의 변위를 감지 및 측정하는 것으로, 마그넷 조립체(31) 및 감지부(50)를 포함한다.
전동식 브레이크 장치(1)는 페달로드(pedal rod)(2), 마스터 실린더(master cylinder)(12), 유압 블록(hydraulic block)(10), 브레이크 제어 ECU(electronic control unit)(20), 및 브레이크 페달 변위 감지 장치(30)를 포함한다. 마스터 실린더(12)는 유압 블록(10)의 내부에 배치된다. 마스터 실린더(12)의 피스톤(piston)(14)은 유압 블록(10)의 전방으로 돌출된다. 페달로드(2)는 브레이크 페달(미도시)에 연결되는 전단부와, 피스톤(14)에 연결되는 후단부를 구비한다. 도 2 및 도 3에 화살표로 도시된 바와 같이 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 페달로드(2)와 피스톤(14)이 유압 블록(10)으로 삽입되는 방향으로 이동하고, 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않으면 페달로드(2)와 피스톤(14)이 원위치로 복귀하도록 유압 블록(10)에서 돌출되는 방향으로 이동한다.
브레이크 제어 ECU(20)는 유압 블록(10)의 일 측면을 가리도록 유압 블록(10)의 일 측에 배치된다. 브레이크 제어 ECU(20)는 유압 블록(10)에 결합 고정되는 ECU 하우징(housing)(21), 및 ECU 하우징(21)의 내부에 배치된 ECU 회로보드(23)를 구비한다.
마그넷 조립체(31)는 도 4에 화살표로 도시된 바와 같이 브레이크 페달의 작동에 의해 이동하는 페달로드(2)의 변위(displacement)와 같은 변위로 이동한다. 마그넷 조립체(31)는 마그넷(32), 즉 영구자석과, 마그넷(32)을 지지하며 피스톤(14)에 결합되는 마그넷 브라켓(bracket)을 구비한다. 마그넷 브라켓은 일체로 형성된 피스톤 결합부(36), 마그넷 탑재부(33), 및 연결 다리부(38)를 구비한다.
피스톤 결합부(36)는 피스톤(14)에 연결되는 반원형의 부분으로서, 피스톤(14)의 외주면에 환형으로 형성된 결합부 끼움 홈(groove)(15)에 끼워진다. 마그넷 탑재부(33)는 마그넷(32)이 탑재되는 부분으로서, 마그넷(32)이 흔들리지 않고 안착되며 상측이 노출된 안착 홈이 형성될 수 있다. 연결 다리부(38)는 피스톤 결합부(36)와 마그넷 탑재부(33)를 연결하는 부분으로 페달 로드의 이동 방향과 평행하게 연장된다.
유압 블록(10)에는 마그넷 탑재부(33)가 끼워지는 마그넷 탑재부 슬라이드 홈(slide groove)(16)이 형성된다. 마그넷 탑재부 슬라이드 홈(16)은 페달로드(2)가 이동하는 거리 및 방향과 같은 거리 및 방향으로 마그넷 탑재부(33)가 유압 블록(10) 내부에서 이동할 수 있도록, 페달로드(2)의 최대 스트로크(stroke)보다 약간 더 길게 연장된다.
감지부(50)는 센서 소자(sensor element)(81), 센서 회로보드(80), 커넥터(connector), 감지부 하우징(51), 감지부 캡(cap)(60), 및 스프링 홀더(spring holder)(70)를 구비한다. 센서 소자(81)는 반도체칩 패키지 형태의 소자로서, 마그넷(32)의 이동으로 인한 자기장 변화를 감지하여 페달로드(2)의 변위에 대응되는 전기신호를 생성한다. 센서 소자(81)는 홀 센서(hall sensor) 소자일 수 있다.
센서 회로보드(80)에는 센서 소자가 통전 가능하게 실장된다. 센서 회로보드(80)는 마그넷(32)의 상측에 배치되고, 센서 소자(81)는 마그넷(32)과 마주보도록 센서 회로보드(80)의 하측면에 실장된다. 센서 회로보드(80)는 마그넷(32)의 이동 방향과 교차하는 수평 방향으로 연장된다. 센서 회로보드(80)의 길이 방향으로 일 측에는 센서 소자(81)가 실장되고, 타 측에는 커넥터의 복수의 연결 스프링(90)이 통전 가능하게 접촉되는 복수의 연결 단자(terminal)(83)가 마련된다.
커넥터는 복수의 연결 스프링(spring)(90)을 구비한다. 각각의 연결 스프링(90)은 코일 스프링이다. 연결 스프링(90)의 길이 방향의 일 측은 소직경부(93)이고 타 측은 대직경부(91)이다. 코일을 형성하는 대직경부(91)의 나선 궤도의 직경이 소직경부(93)의 나선 궤도의 직경보다 크다.
도 6에 도시된 바와 같이 센서 소자(81)에서 생성된 전기신호를 브레이크 제어 ECU(20)에 전달하기 위하여, 복수의 연결 스프링(90)의 대직경부(91)는 센서 회로보드(80)에 통전 가능하게 연결되고, 소직경부(93)는 ECU 회로보드(23)에 통전 가능하게 연결된다.
구체적으로, 복수의 연결 스프링(90)의 소직경부(93)의 말단은 ECU 회로보드(23)의 유압 블록(10)을 마주보는 측면에 마련된 복수의 연결 단자(25)에 탄성 밀착된다. 복수의 연결 단자(25)는 복수의 연결 스프링(90)과 일대일로 대응되며 서로 이격되게 마련된다. 복수의 연결 스프링(90)의 길이 방향은 센서 회로보드(80)의 길이 방향과 평행하다. 또한, 복수의 연결 스프링(90)의 길이 방향은 ECU 회로보드(23)의 법선(法線)의 연장 방향과도 평행하다. 이에 따라, 차량의 운행 중에 전달되는 외력과 진동에 불구하고 복수의 연결 스프링(90)이 ECU 회로보드(23)에 신뢰성있게 접촉 유지될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 복수의 연결 스프링(90)의 대직경부(91)는 측면이 센서 회로보드(80)의 복수의 연결 단자(83)에 접촉된다. 복수의 연결 단자(83)는 센서 회로보드(80)의 상측면 및 하측면에 마련되고, 복수의 연결 스프링(90)과 일대일로 대응되고 서로 이격되게 마련된다.
각각의 연결 스프링(90)은 통전 가능하도록 금속 소재로 형성된다. 바람직하게는, 각각의 연결 스프링(90)은 스틸(steel) 소재로 이루어진 스프링 코어(core), 및 스프링 코어의 표면에 적층된 은(Ag) 소재로 이루어진 통전막을 구비할 수 있다. 스프링 코어는 연결 스프링(90)이 적절한 탄성과 강성을 갖도록 해주고, 통전막은 연결 스프링(90)을 통해 전류가 최소한의 저항으로 흐르도록 해준다. 통전막은 스프링 코어를 은도금하여 형성될 수 있다.
감지부 하우징(51)은 센서 회로보드(80)를 지지하며 유압 블록(10)에 설치된다. 구체적으로, 감지부 하우징(51)은 회로보드 지지부(52), 유압 블록 결합부(54), 및 캡 결합 후크부(56)를 구비한다. 회로보드 지지부(52)는 센서 회로보드(81)의 상측에 배치되어 센서 회로보드(80)를 지지하며, 센서 회로보드(80)와 평행한 방향으로 연장된다.
유압 블록(10)의 내부에는 마그넷 탑재부 슬라이드 홈(16)의 상측에 마그넷 탑재부 슬라이드 홈(16)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 연장된 감지부 삽입 홈(17)이 형성된다. 감지부 삽입 홈(17)에는 센서 회로보드(80), 센서 소자(81), 및 회로보드 지지부(52)가 삽입된다.
유압 블록 결합부(54)는 감지부(50)가 유압 블록(10)에 고정 지지되도록 유압 블록(10)에 착탈 가능하게 결합되는 부분이다. 캡 결합 후크부(56)는 감지부 삽입 홈(17)에 삽입되지 않고 유압 블록(10)의 일 측면에서 브레이크 제어 ECU(20) 측으로 돌출된다.
감지부 캡(60)은 감지부 하우징(51)에 결합된다. 감지부 캡(60)에는 유압 블록(10)의 외부로 돌출된 감지부 하우징(51)의 단부와 복수의 연결 스프링(90)이 끼워지는 내부 공간(61)이 형성된다. 감지부 캡(60)의 내부 공간(61)으로 감지부 하우징(51)의 단부와 복수의 연결 스프링(90)이 삽입되도록 감지부 캡(60)의 일 측은 개방된다. 감지부 캡(60)의 타 측에는 복수의 연결 스프링(90)에 일대일 대응되는 복수의 스프링 통공(63)이 형성된다.
각각의 스프링 통공(63)의 내경(inner diameter)의 크기는, 연결 스프링(90)의 소직경부(93)의 나선 궤도의 직경의 크기보다는 크고 대직경부(91)의 나선 궤도의 직경의 크기보다는 작다. 이에 따라, 내부 공간(61)에 수용된 복수의 연결 스프링(90)의 대직경부(91)는 내부 공간(61)에서 이탈되지 않고, 소직경부(93)만 스프링 통공(63)을 통해 감지부 캡(60)의 외부로 돌출되어서 ECU 회로보드(23)에 탄성 밀착될 수 있다.
감지부 캡(60)은 캡 결합 후크부(56)가 착탈 가능하게 결합되는 후크 결합 브라켓부(67)를 더 구비한다. 캡 결합 후크부(56)가 후크 결합 브라켓부(67)에 결합되면 감지부 캡(60)이 감지부 하우징(51)에 결합 고정되고, 캡 결합 후크부(56)가 후크 결합 브라켓부(67)와 분리되면 감지부 캡(60)이 감지부 하우징(51)에서 분리된다.
스프링 홀더(70)는 복수의 연결 스프링(90)의 대직경부(91)가 센서 회로보드(80)의 복수의 연결 단자(83)에 신뢰성있게 접촉되도록 복수의 스프링 홀더(70)를 지지하며, 감지부 캡(60)에 끼워진다. 구체적으로, 스프링 홀더(70)에는 복수의 연결 스프링(90)의 대직경부(91)가 하나씩 끼워지는 복수의 스프링 안착 홈(71)이 형성된다. 스프링 홀더(70)는 일 측면이 연결 스프링(90)의 대직경부(91)를 접촉 지지하고 타 측면이 감지부 하우징(51)의 단부에 접촉 지지되는 스프링 지지벽(73)을 구비한다. 복수의 스프링 안착 홈(71)은 복수의 스프링 통공(63)을 마주보도록 일 측이 개방된다. 스프링 지지벽(73)의 일 측면은 복수의 스프링 안착 홈(71)의 바닥면이 된다.
스프링 지지벽(73)에는 복수의 연결 단자(83)가 마련된 센서 회로보드(80)의 타 측이 관통하여 대직경부(93)까지 연장되도록 회로보드 관통공(75)이 형성된다. 이와 같은 구성으로, 복수의 연결 스프링(90)은 복수의 스프링 안착 홈(71)에 이탈되지 않게 수용된다. 또한, 연결 스프링(90)이 연장되거나 수축되더라도 복수의 연결 스프링(90)의 대직경부(91)의 측면이 안정적으로 복수의 연결 단자(83)에 통전 가능하게 접촉된다.
도 3에 도시된 것처럼 마그넷(32), 센서 소자(81), 및 감지부 하우징(51)의 회로보드 지지부(52)는 유압 블록(10)의 내부에 배치된다. 또한, 도 2 및 도 5를 참조하여 알 수 있는 바와 같이 감지부 캡(60), 스프링 홀더(70), 및 복수의 연결 스프링(90)은 유압 블록(10)의 외부에 배치된다.
이상에서 설명한 브레이크 페달 변위 감지 장치(30)는, 마그넷(32)과 가까이 마주보게 배치되는 센서 소자(81)를 구비하며, 센서 소자(81)에서 생성된 페달로드(2)의 변위에 대응되는 전기신호가 브레이크 제어 ECU(20)에 전달되는 경로 및 구조가 단순하다. 따라서, 브레이크 페달의 변위 측정의 정밀도 및 신뢰성이 향상되고, 브레이크 페달 변위 감지 장치(30)의 제조 원가도 절감된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 전동식 브레이크 장치 2: 페달로드
10: 유압 블록 12: 마스터 실린더
14: 피스톤 17: 감지부 삽입 홈
20: 브레이크 제어 ECU 23: ECU 회로보드
30: 페달 변위 감지 장치 31: 마그넷 조립체
32: 마그넷 50: 감지부
51: 감지부 하우징 60: 감지부 캡
70: 스프링 홀더 80: 센서 회로보드
81: 센서 소자 90: 연결 스프링

Claims (9)

  1. 브레이크 페달의 작동에 의해 이동하는 페달로드(pedal rod)의 변위와 같은 변위로 이동하는 마그넷(magnet)을 구비하는 마그넷 조립체; 및,
    상기 마그넷의 자기장 변화를 감지하여 상기 페달로드의 변위에 대응되는 전기신호를 생성하는 센서 소자(sensor element), 및 상기 전기신호를 브레이크 제어 ECU에 전달하기 위하여 상기 브레이크 제어 ECU에 구비된 ECU 회로보드에 통전 가능하게 연결되는 커넥터(connector)를 구비한 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 페달 변위 감지 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 마그넷 조립체는,
    마스터 실린더(master cylinder)의 피스톤(piston)에 연결되는 피스톤 결합부, 및
    상기 마그넷이 탑재되는 마그넷 탑재부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 페달 변위 감지 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 감지부는, 상기 센서 소자가 실장되고 상기 커넥터가 통전 가능하게 연결되는 센서 회로보드를 더 구비하고,
    상기 커넥터는 일 측이 상기 ECU 회로보드에 탄성 밀착되고 타 측이 상기 센서 회로보드에 접촉되는 복수의 연결 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 페달 변위 감지 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 연결 스프링은 코일 스프링이고,
    상기 ECU 회로보드의 법선(法線)과 상기 연결 스프링의 길이 방향이 평행한 것을 특징으로 하는 브레이크 페달 변위 감지 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 연결 스프링은,
    스틸(steel) 소재로 이루어진 스프링 코어(core), 및
    상기 스프링 코어의 표면에 적층된 은(Ag) 소재로 이루어진 통전막을 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 페달 변위 감지 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 감지부는, 마스터 실린더가 내재된 유압 블록에 설치되고 상기 센서 회로보드를 지지하는 감지부 하우징(housing)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 페달 변위 감지 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 감지부는, 상기 감지부 하우징에 결합되고, 상기 복수의 연결 스프링이 수용되는 내부 공간이 형성된 감지부 캡(cap)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 페달 변위 감지 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 감지부는, 상기 감지부 캡에 끼워지고, 상기 복수의 연결 스프링이 하나씩 삽입 안착되는 복수의 스프링 안착 홈이 형성된 스프링 홀더(holder)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 페달 변위 감지 장치.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 마그넷 및 상기 센서 소자는 상기 유압 블록의 내부에 배치되고,
    상기 복수의 연결 스프링은 상기 유압 블록의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 브레이크 페달 변위 감지 장치.
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