KR102055799B1

KR102055799B1 - 페달 스트로크 측정 센서

Info

Publication number: KR102055799B1
Application number: KR1020130067999A
Authority: KR
Inventors: 이창환
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2020-01-22
Anticipated expiration: 2033-06-13
Also published as: KR20140145489A

Abstract

본 발명은, 차량 페달에 연결된 기어 로드의 변위를 측정하는 페달 스트로크 측정 센서에 있어서, 상기 기어 로드가 삽입되는 제1개구부가 형성된 커버; 상기 삽입된 기어 로드의 직선운동에 따라 회전하는 하나 이상의 회전기어; 상기 회전기어에 각각 결합되어 회전력을 전달받는 마그네트; 및 상기 마그네트의 회전각도를 센싱하여 디지털 신호를 출력하는 로터리 홀 집적회로를 포함하는 페달 스트로크 측정 센서를 개시한다.

Description

페달 스트로크 측정 센서{SENSOR FOR MEASURING STROKE OF PEDAL}

본 발명의 차량의 페달의 스트로크를 측정하는 센서에 관한 것이다.

차량의 페달은 사용자의 조작에 의해 차량의 속도를 가속 또는 감속할 수 있는 장치로서, 페달의 스트로크(페달의 움직임)에 따라 브레이크 시스템 또는 엔진을 제어하는 점에서 차량의 중요한 구성요소 중 하나이다.

따라서, 페달의 스트로크를 정확하게 측정하는 것이 중요하며, 페달의 스트로크를 측정하는 방법은 크게 접촉식과 비접촉식으로 구분될 수 있다.

접촉식은 접촉 가변저항 센서를 이용하여 페달의 스트로크를 측정하는 방식이나, 접촉식이므로 내구성 및 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 최근에는 비접촉식 센서에 대한 기술 개발이 활발하다.

일 예로, 회전기어의 회전수를 광센서를 이용하여 페달의 스트로크를 측정할 수 있으나, 광센서를 이용하는 경우 외부 환경 조건에 따라 회전수를 정확하게 측정하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 로터리 홀 집적회로(Rotary hall IC)를 이용하여 페달의 스트로크를 정확히 측정할 수 있는 페달 스트로크 측정 센서를 제공한다.

본 발명은 기어비가 다른 복수의 회전기어를 사용함으로써 크기를 최소화하면서도 스트로크를 정확하게 측정할 수 있는 페달 스트로크 측정 센서를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 페달 스트로크 측정 센서는, 차량 페달에 연결된 기어 로드의 변위를 측정하는 페달 스트로크 측정 센서에 있어서, 상기 기어 로드가 삽입되는 제1개구부가 형성된 커버; 상기 삽입된 기어 로드의 직선운동에 따라 회전하는 하나 이상의 회전기어; 상기 회전기어에 각각 결합되어 회전력을 전달받는 마그네트; 및 상기 마그네트의 회전각도를 센싱하여 디지털 신호를 출력하는 로터리 홀 집적회로를 포함한다.

본 발명의 일 특징에 따른 페달 스트로크 측정 센서에서, 상기 회전기어는 서로 다른 기어비를 갖는 제1회전기어와 제2회전기어를 포함하고, 상기 제1회전기어와 제2회전기어는 제1소정 간격으로 이격 배치된다.

본 발명의 일 특징에 따른 페달 스트로크 측정 센서에서, 상기 기어 로드는 상기 제1소정 간격에 삽입되는 바형상의 제1기어 로드와 제2기어 로드를 포함하고, 상기 제1기어 로드와 제2기어 로드는 상기 제1회전기어와 제2회전기어와 마주보는 면에 치차부가 형성된다.

본 발명의 일 특징에 따른 페달 스트로크 측정 센서에서, 상기 제1기어 로드와 제2기어 로드를 상기 제1회전기어와 제2회전기어에 밀착시키는 탄성핀을 포함한다.

본 발명의 일 특징에 따른 페달 스트로크 측정 센서에서, 상기 탄성핀은 커버 내벽에서 돌출된 돌출편에 삽입되고, 상기 돌출편의 끝단부에 고정부재가 삽입되어 상기 탄성핀이 커버 내벽에 고정된다.

본 발명의 일 특징에 따른 페달 스트로크 측정 센서에서, 상기 제1개구부는 상기 커버의 일측벽에 형성되고, 상기 커버의 타측벽에는 상기 제1개구부와 대응되는 제2개구부가 형성된다.

본 발명의 일 특징에 따른 페달 스트로크 측정 센서에서, 상기 로터리 홀 집적회로의 출력신호에 따라 상기 페달의 각도를 산출하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 일 특징에 따른 페달 스트로크 측정 센서에서, 상기 로터리 홀 집적회로가 실장되는 기판을 포함하고, 상기 커버는 상기 기판에 결합되어 상기 회전기어와, 마그네트, 및 로터리 홀 집적회로를 밀폐할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기어비가 다른 복수의 회전기어를 사용하기 때문에 회전기어의 크기를 작게 설계할 수 있어 센서의 소형화가 가능하다.

또한, 복수의 마그네트의 회전각도 차를 이용하여 스트로크를 측정하므로 페달의 스트로크 측정범위에 제한이 없다.

또한, 로터리 홀 집적회로(Rotary hall IC)를 이용하므로 별도로 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 필요가 없어 신뢰성이 향상되고 처리속도가 빠른 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 스트로크 측정 센서의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 스트로크 측정 센서의 분해 사시도이고,
도 3a와 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버의 내측에 회전기어와 탄성핀이 삽입된 구조를 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1회전기어 및 제2회전기어가 기어 로드와 결합되어 회전하는 상태를 설명하는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 마그네트의 회전 각도를 제1 및 제2 로터리 홀 집적회로에서 각각 센싱한 디지털 출력값의 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 스트로크 측정 센서의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 스트로크 측정 센서의 분해 사시도이다.

도 1과 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 스트로크 측정 센서는, 기어 로드(G)가 삽입되는 제1개구부(111)가 형성된 커버(110)와, 상기 삽입된 기어 로드(G)의 직선운동에 따라 회전하는 하나 이상의 회전기어(131, 132)와, 상기 회전기어(131, 132)에 각각 결합되어 회전력을 전달받는 마그네트(151, 152), 및 상기 마그네트(151, 152)의 회전각도를 센싱하여 디지털 신호를 출력하는 로터리 홀 집적회로(161, 162)를 포함한다.

상기 커버(110)는 회전기어(131, 132)가 수용될 수 있는 수용공간이 마련되고 일측벽에는 기어 로드(G)가 삽입되는 제1개구부(111)가 형성된다. 커버(110)의 재질은 특별한 한정이 없으며, 커버(110)의 형상은 적용된 차량 또는 제품 특성에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

여기서, 기어 로드(G)는 차량의 페달에 연결되어 페달의 스트로크 각도(페달이 움직인 각도)에 따라 직선 운동을 하는 부재이다. 이때 직선 운동의 변위는 스트로크 각도에 따라 달라진다. 예를 들면, 스트로크 각도가 커질수록(페달이 많이 움직일수록) 기어 로드(G)의 직선 운동 변위는 커질 수 있다. 따라서, 기어 로드(G)의 직선 운동 변위를 측정하면 페달의 각도를 산출할 수 있다.

이러한 기어 로드(G)는 차량의 일 구성요소로서 페달 스트로크 측정 센서에 끼워져 작동하는 것으로 설명하나, 필요에 따라서는 기어 로드(G)가 페달 스트로크 측정 센서의 일 구성요소로 포함되어 차량에 장착될 수도 있다.

회전기어(131, 132)는 기어 로드(G)의 직선 운동에 따라 맞물려 회전한다. 구체적으로 회전기어는 제1회전기어(131)와 제2회전기어(132)가 소정의 간격으로 이격되어 배치되며, 커버(110)의 내측벽에 회전 가능하게 고정된다. 이때 제1회전기어(131)의 기어비와 제2회전기어(132)의 기어비는 서로 다르게 형성된다.

만약, 제2회전기어(132)의 기어비가 제1회전기어(131)의 기어비 보다 큰 경우에는, 기어 로드(G)의 직선 운동시 제1회전기어(131)는 제2회전기어(132)보다 더 많이 회전하게 된다.

제1마그네트(151)와 제2마그네트(152)는 제1회전기어(131) 및 제2회전기어(132)에 각각 결합되어, 제1회전기어(131) 및 제2회전기어(132)와 동일하게 회전한다.

따라서, 제2회전기어(132)의 기어비가 제1회전기어(131)의 기어비 보다 큰 경우에는, 제1마그네트(151)는 제2마그네트(152)보다 더 많이 회전하게 된다.

제1 및 제2로터리 홀 집적회로(161, 162)는 제1 및 제2마그네트(151, 152)와 각각 대향되게 기판(120)에 장착된다. 제1 및 제2로터리 홀 집적회로(161, 162)는 각각 제1 및 제2마그네트(151, 152)의 회전 각도를 센싱하고, 회전에 따른 자속 변화를 센싱하여 그 값을 디지털 신호로 출력한다.

기판(120)은 인쇄회로기판일 수 있으며 다수의 전기 소자가 실장될 수 있다. 기판(120)은 커버(110)와 결합하여 회전기어와, 마그네트, 및 로터리 홀 집적회로를 밀폐시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 기판(120)이 커버(110)와 결합하는 구조로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 별도의 하부 커버(110)를 구비할 수도 있다. 이때, 미설명된 부호(121)는 센싱된 출력값 또는 제어신호를 전송하는 와이어(wire)이다.

탄성핀(140)은 제1회전기어(131)와 제2회전기어(132)의 사이에 배치되며 고정부재(141)에 의해 커버(110)에 고정된다.

본 발명의 일 실시예에서는 회전기어와, 마그네트, 및 로터리 홀 집적회로가 각각 2개인 구조를 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 회전기어와, 마그네트, 및 로터리 홀 집적회로를 각각 하나씩 만을 구비하고 하나의 마그네트의 회전각도를 이용하여 페달 스트로크를 측정할 수도 있는 것이다.

다만, 하나의 기어를 이용하므로 페달 스트로크의 각도를 측정구간을 넓히기 위해서는 상대적으로 회전기어의 크기가 커져야 하는 단점이 있다.

도 3a와 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버에 회전기어와 탄성핀이 삽입된 구조를 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1회전기어 및 제2회전기어가 기어 로드와 결합되어 회전하는 상태를 설명하는 도면이다.

도 3a를 참조하면, 제1회전기어(131)와 제2회전기어(132)는 커버(110)의 내벽에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 또한, 마그네트는 회전기어의 내홈(131a)에 삽입 고정될 수 있다. 제1개구부(111)를 통해 기어 로드가 삽입되면 제1회전기어(131)와 제2회전기어(132)가 회전하게 되고 그에 따라 회전기어에 삽입된 마그네트도 회전하게 된다.

커버(110)는 제1개구부(111)로 삽입된 기어 로드가 노출되는 제2개구부(113)를 포함한다. 제2개구부(113)는 제1개구부(111)가 형성된 일측벽과 마주보는 타측벽에 형성된다. 이러한 구성에 의하여 센서의 크기가 작아져도 기어 로드의 이동 변위를 모두 측정할 수 있는 장점이 있다.

제1회전기어(131)와 제2회전기어(132)의 사이에는 탄성핀(140)이 고정된다. 이러한 탄성핀(140)은 삽입되는 기어 로드를 제1회전기어(131)와 제2회전기어(132)에 밀착시킴으로써, 기어 로드와 제1, 제2회전기어(132) 사이에 틈(Back lash)이 발생하는 것을 방지하여 치합력을 향상시킨다.

탄성핀(140)은 하우징의 내벽에서 돌출된 돌출편에 끼워지고, 도 3b와 같이 돌출편의 끝단에 고정부재가 삽입됨으로써 하우징에 고정될 수 있다. 탄성핀(140)은 U자형상으로 형성되고 U자 형상의 양 끝단은 볼록하게 돌출되어 기어 로드와 회전기어(131, 132)의 밀착력을 높일 수 있다.

도 4를 참조하면, 기어 로드(G)는 제1회전기어(131)와 제2회전기어(132)가 이격된 제1소정간격(W1) 사이에 삽입되며, 제1기어 로드(G1)와 제2기어 로드(G2)를 포함할 수 있다. 제1기어 로드(G1)와 제2기어 로드(G2)는 각각 제1회전기어(131)와 제2회전기어(132)와 마주보는 면에 치차부(G1a, G2a)가 형성된다.

하나의 기어 로드만으로 제1회전기어(131) 및 제2회전기어(132)를 회전시키는 경우에는, 기어 로드의 폭이 제1회전기어(131)와 제2회전기어(132)가 이격된 제1소정간격과 정확히 매칭되지 않으면, 기어 로드와 회전기어의 치합력이 떨어지므로 정확한 페달의 스트로크 각도를 센싱하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기어 로드(G)가 제1기어 로드(G1)와 제2기어 로드(G2)가 제2소정 간격(W2)으로 이격 형성되어 있고, 탄성핀(140)에 의해 제1기어 로드(G1)는 제1회전기어(131)에 밀착되고 제2기어 로드(G2)는 제2회전기어(132)에 밀착되므로, 기어 로드(G)와 회전기어(131, 132) 간의 치합력이 우수해지는 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 마그네트의 회전 각도를 제1 및 제2 로터리 홀 집적회로에서 각각 센싱한 디지털 출력값의 그래프이다.

본 실시예에서는 제1 및 제2로터리 홀 집적회로(161, 162)에서 출력한 디지털 신호값을 이용하여 페달의 스트로크 각도를 연산하는 제어부(도시되지 않음)를 포함한다. 제어부는 센서의 내부에 배치될 수도 있고 외부에 배치될 수도 있다. 도 5를 참고하면, 제1마그네트(151)와 제2마그네트(152)의 회전각도는 파형 S1과 파형 S2로 출력된다.

출력의 최대값은 2ⁿ 인데, n은 로터리 홀 집적회로의 비트(bit) 수이다. 도 5에서는 페달의 스트로크 최대 각도가 40°인 것으로 가정하고 출력값을 도시하였으나, 페달의 스트로크 최대각도는 차량의 종류 및 정밀도에 따라 적절히 변형될 수 있다.

구체적으로 제어부는 수신한 제1로터리 홀 집적회로(161)에서 센싱하여 출력한 제1마그네트(151)의 회전각도(S1)와 제2로터리 홀 집적회로(162)에서 센싱한 제2마그네트(152)의 회전각도(S2)의 차(도 5에서 빗금 친 영역)를 이용하여 페달의 스트로크 각도(θ)를 산출할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제1회전기어(131)와 제2회전기어(132)의 기어비가 서로 다르게 형성되기 때문에 제1 및 제2 마그네트의 회전각도 차이가 발생한다. 따라서, 마그네트의 회전각도 차이를 이용하여 페달의 각도를 정확하게 측정할 수 있다.

따라서, 회전각도차이를 이용하기 때문에 회전기어의 크기를 작게 형성하여도 페달 스트로크의 측정 범위에 제한이 없으므로 제품의 소형화가 가능한 장점이 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

110: 커버
120: 기판
131: 제1회전기어
132: 제2회전기어
140: 탄성핀
151: 제1마그네트
152: 제2마그네트
161: 제1로터리 홀 집적회로
162: 제2로터리 홀 집적회로

Claims

차량 페달에 연결된 기어 로드의 변위를 측정하는 페달 스트로크 측정 센서에 있어서,
상기 기어 로드가 삽입되는 일측벽에 제1개구부가 형성되고 상기 일측벽과 마주보는 타측벽에 제2 개구부가 형성된 커버;
상기 삽입된 기어 로드의 직선운동에 따라 회전하는 하나 이상의 회전기어;
상기 기어 로드를 상기 회전기어에 밀착시키는 탄성핀;
상기 회전기어에 각각 결합되어 회전력을 전달받는 마그네트; 및
상기 마그네트의 회전각도를 센싱하여 디지털 신호를 출력하는 로터리 홀 집적회로를 포함하고,
상기 회전기어는 서로 다른 기어비를 갖는 제1회전기어와 제2회전기어를 포함하고,
상기 제1회전기어와 제2회전기어는 제1 간격으로 이격 배치되고,
상기 기어 로드는 상기 제1 간격에 삽입되는 제1기어 로드와 제2기어 로드를 포함하고,
상기 제1기어 로드는 상기 제1회전기어와 마주보는 제1측면에 톱니부가 형성되고, 상기 제2회전기어와 마주보는 제2측면은 평탄면을 갖고,
상기 제2기어 로드는 상기 제2회전기어와 마주보는 제1측면에 톱니부가 형성되고, 상기 제1회전기어와 마주보는 제2측면은 평탄면을 갖고,
상기 탄성핀은 상기 커버에 고정되는 결합부, 상기 결합부에서 연장되고 상기 제1회전기어의 제2측면을 향해 볼록한 제1지지부 및 상기 결합부에서 연장되고 상기 제2회전기어의 제2측면을 향해 볼록한 제2지지부를 포함하는 페달 스트로크 측정 센서.
제1항에 있어서,
상기 커버는 제1방향으로 연장된 제1커버 및 상기 제1커버의 일단에서 상기 제1방향과 수직한 제2방향으로 연장된 제2커버를 포함하고,
상기 제1방향은 상기 제1회전기어와 상기 제2회전기어가 이격된 방향인 페달 스트로크 측정 센서.
제2항에 있어서,
상기 로터리 홀 집적회로가 배치되는 기판을 포함하고,
상기 기판의 외측으로 연장되는 배선을 포함하고,
상기 제2커버는 상기 배선을 덮는 페달 스트로크 측정 센서.
제1항에 있어서,
상기 탄성핀은 커버 내벽에서 돌출된 돌출편에 삽입되고,
상기 돌출편의 끝단부에 고정부재가 삽입되어 상기 탄성핀이 커버 내벽에 고정되는, 페달 스트로크 측정 센서.
제1항에 있어서,
상기 로터리 홀 집적회로의 출력신호에 따라 상기 페달의 스트로크 각도를 산출하는 제어부를 포함하는, 페달 스트로크 측정 센서.
제1항에 있어서,
상기 로터리 홀 집적회로가 실장되는 기판을 포함하고,
상기 커버는 상기 기판에 결합되어 상기 회전기어와, 마그네트, 및 로터리 홀 집적회로를 밀폐하는, 페달 스트로크 측정 센서.
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