KR20240151639A

KR20240151639A - 페달 시뮬레이터

Info

Publication number: KR20240151639A
Application number: KR1020240041106A
Authority: KR
Inventors: 김희준; 홍성준
Original assignee: 에이치엘만도 주식회사
Priority date: 2023-04-11
Filing date: 2024-03-26
Publication date: 2024-10-18

Abstract

페달 시뮬레이터가 개시된다. 상기 페달 시뮬레이터는, 차량의 페달에 답력을 제공하는 페달 시뮬레이터에 있어서, 하우징; 전방의 적어도 일부분이 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 페달과 연결되어 상기 페달의 거동에 따라 전진 또는 후진하는 피스톤; 상기 피스톤에 연결되어 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 피스톤과 함께 변위하는 변위 부재; 및 상기 변위 부재의 변위를 감지하도록 배치되는 센서;를 포함할 수 있다.

Description

페달 시뮬레이터{Pedal simulator}

본 발명은 페달 시뮬레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차량의 페달에 답력을 제공하는 페달 시뮬레이터에 관한 것이다.

차량에는 운전자가 페달을 밟았을 때 상응하는 반발력 즉, 페달의 답력을 제공하는 페달 시뮬레이터가 배치될 수 있다. 예를 들면, 페달 시뮬레이터는 차량의 브레이크 시스템에 배치되어 브레이크 페달의 답력을 형성할 수 있다. 일반적으로, 페달 시뮬레이터는 페달의 답력을 형성하기 위한 댐퍼, 피스톤 및 스프링 등의 구성을 포함한다.

종래의 페달 시뮬레이터는 페달의 답력을 형성하기 위한 구성들만 가지고 있으며, 페달의 변위를 감지하기 위한 구성을 가지고 있지 않다. 이에 따라 페달의 작동 또는 변위를 감지하기 위해 페달에 별도의 스트로크 센서가 장착되었다.

그러나 이와 같은 외장형의 센서는 차량의 페달과 링크를 통해 연결되는 구조를 가지고 있어 리던던시(redundancy)의 확보가 사실상 불가능한 한계를 가지고 있다. 근래 차량의 자율 주행 기술 발전에 따라 각종 센서의 리던던시가 필수적으로 요구되고 있으므로 종래 페달 시뮬레이터의 구조적인 한계를 극복할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.

한국 등록특허 제0654335호, “페달 스트로크센서의 설치구조”, 2006.11.29 등록

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 페달의 답력을 형성하는 구성과 차량의 페달의 변위를 감지하기 위한 구성을 통합적으로 갖춘 페달 시뮬레이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 차량의 페달과의 링크를 통한 연결 없이도 차량의 페달의 변위를 효과적으로 검출할 수 있는 페달 시뮬레이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 차량의 페달의 변위를 센싱하는 것과 관련하여 리던던시(redundancy)를 확보할 수 있게 해주는 페달 시뮬레이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조 과정에서 조립이 용이하게 이루어질 수 있는 페달 시뮬레이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 페달에 답력을 제공하는 페달 시뮬레이터에 있어서, 하우징; 전방의 적어도 일부분이 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 페달과 연결되어 상기 페달의 거동에 따라 전진 또는 후진하는 피스톤; 상기 피스톤에 연결되어 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 피스톤과 함께 변위하는 변위 부재; 및 상기 변위 부재의 변위를 감지하도록 배치되는 센서;를 포함하는 페달 시뮬레이터가 제공된다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 센서는 상기 하우징의 외면에 접하여 배치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 변위 부재는 자석을 포함하고, 상기 센서는 상기 변위 부재의 위치 변동에 따른 자기장의 변화를 감지할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 변위 부재는 상기 자석이 배치되고, 상기 피스톤의 외주면에 결합되는 홀더를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 하우징은, 상기 피스톤이 배치되는 제 1 챔버와, 상기 제 1 챔버와 나란히 형성되고 상기 변위 부재가 배치되는 제 2 챔버를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버 사이에는 장홈이 배치되고, 상기 변위 부재는 상기 장홈을 관통하며 배치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 피스톤은, 원통형으로 이루어지는 피스톤 헤드와, 상기 피스톤 헤드의 후방에 연결되고 상기 페달과 연결되는 피스톤 몸체를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 피스톤 헤드는, 제 1 외경을 가지는 제 1 외경부와, 상기 제 1 외경보다 큰 제 2 외경을 가지고 상기 제 1 외경부의 후방에 배치되며 상기 제 1 외경부와의 경계에 지지 단턱을 형성하는 제 2 외경부와, 상기 제 2 외경보다 큰 제 3 외경을 가지고 반경 방향 외측으로 돌출되며 상기 제 2 외경부의 후방에 배치되는 제 3 외경부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 피스톤 헤드는 상기 제 1 외경보다 작은 제 4 외경을 가지고 상기 제 1 외경부의 전방에 배치되는 제 4 외경부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터는, 상기 제 1 외경에 상응하는 내경을 가지고 상기 제 1 외경부에 끼움 결합되며 상기 지지 단턱에 의해 후방이 지지되고 상기 제 3 외경부와 함께 상기 변위 부재가 끼움 결합될 수 있는 그루브를 형성하는 링형 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 링형 부재는, 상기 제 1 외경에 상응하는 내경을 가지고 상기 제 1 외경부에 끼움 결합되는 링형 몸체와, 상기 링형 몸체에서 반경 방향 외측으로 돌출된 플랜지를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터는, 상기 피스톤의 전진에 따라 압축되도록 상기 하우징 내에 배치되는 스프링을 더 포함하고, 상기 스프링은 후방이 상기 플랜지에 안착되어 상기 플랜지를 후방으로 가압할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터는, 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 피스톤의 전진에 대한 반력을 제공하는 반력 댐퍼를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 하우징; 차량의 페달의 변위에 따라 거동하도록 상기 페달과 연결된 입력축; 전방의 적어도 일부분이 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 입력축과 연결되어 상기 입력축의 거동에 따라 전진 또는 후진하는 피스톤; 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 피스톤의 전진에 대한 반력을 제공하는 반력 댐퍼; 상기 피스톤에 연결되어 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 피스톤과 함께 변위하는 변위 부재; 및 상기 변위 부재의 변위를 감지하도록 배치되는 센서;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 센서는 상기 하우징의 외면에 접하여 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 변위 부재는 자석을 포함하고, 상기 센서는 상기 변위 부재의 위치 변동에 따른 자기장의 변화를 감지할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 변위 부재는 상기 자석이 배치되고, 상기 피스톤의 외주면에 결합되는 홀더를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 하우징은, 상기 피스톤이 배치되는 제 1 챔버와, 상기 제 1 챔버와 나란히 형성되고 상기 변위 부재가 배치되는 제 2 챔버를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버 사이에는 장홈이 배치되고, 상기 변위 부재는 상기 장홈을 관통하며 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 피스톤은, 원통형으로 이루어지는 피스톤 헤드와, 상기 피스톤 헤드의 후방에 연결되고 상기 입력축이 연결되는 피스톤 몸체를 포함하고, 상기 피스톤 헤드는, 제 1 외경을 가지는 제 1 외경부와, 상기 제 1 외경보다 큰 제 2 외경을 가지고 상기 제 1 외경부의 후방에 배치되며 상기 제 1 외경부와의 경계에 지지 단턱을 형성하는 제 2 외경부와, 상기 제 2 외경보다 큰 제 3 외경을 가지고 반경 방향 외측으로 돌출되며 상기 제 2 외경부의 후방에 배치되는 제 3 외경부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 피스톤 헤드는 상기 제 1 외경보다 작은 제 4 외경을 가지고 상기 제 1 외경부의 전방에 배치되는 제 4 외경부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터는, 상기 제 1 외경에 상응하는 내경을 가지고 상기 제 1 외경부에 끼움 결합되며 상기 지지 단턱에 의해 후방이 지지되고 상기 제 3 외경부와 함께 상기 변위 부재가 끼움 결합될 수 있는 그루브를 형성하는 링형 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터에 있어서, 상기 링형 부재는, 상기 제 1 외경에 상응하는 내경을 가지고 상기 제 1 외경부에 끼움 결합되는 링형 몸체와, 상기 링형 몸체에서 반경 방향 외측으로 돌출된 플랜지를 포함할 수 있다.

상기의 구성에 따라 본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터는, 페달의 답력을 형성하는 구성과 차량의 페달의 변위를 감지하기 위한 구성을 통합적으로 갖추고 있어 페달의 변위를 효율적으로 감지한다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터는, 차량의 페달과의 링크를 통한 연결 없이도 차량의 페달의 변위를 효과적으로 검출할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터는, 별도의 외장형 센서와 함께 사용될 수 있어 차량의 페달의 변위 센싱과 관련하여 리던던시(redundancy)를 확보할 수 있게 해준다.

본 발명의 일 측면에 따른 페달 시뮬레이터는, 하우징의 전방 개방 구조, 피스톤의 단차 구조 등을 통해 제조 과정에서 높은 조립 효율성을 제공한다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터가 배치된 차량의 브레이크 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 하우징을 전방 하측에서 바라본 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 종방향 단면도이다.
도 6은 도 5의 A 부분의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 작동을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터가 배치된 차량의 브레이크 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

페달 시뮬레이터(100)는 차량에 배치된다. 페달 시뮬레이터(100)는 운전자가 페달(10)을 밟았을 때 이에 상응하는 반발력 즉, 페달감을 제공한다.

도 1을 참조하면, 페달 시뮬레이터(100)는 차량의 브레이크 시스템에 배치될 수 있다. 더욱 상세하게, 페달 시뮬레이터(100)는 차량의 브레이크 시스템에 배치되어 브레이크 페달(10)에 답력을 제공할 수 있다.

페달 시뮬레이터(100)는 브레이크 페달(10)의 답력을 형성하는 구성과 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하기 위한 구성을 통합적으로 가지고 있다. 이에 따라 페달 시뮬레이터(100)는 브레이크 페달(10)의 작동에 상응하는 반반력을 제공할 뿐만 아니라 브레이크 페달(10)의 변위(작동)를 감지할 수 있다.

한편, 차량의 브레이크 시스템에는 페달 시뮬레이터(100)와 별개로 브레이크 페달(10) 측에 별도의 변위 센서(20)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 변위 센서(20)는 브레이크 페달(10)의 각도를 센싱하는 앵글 센서가 될 수 있다.

본 발명에 따르면, 페달 시뮬레이터(100)에 브레이크 페달(10)의 변위를 센싱하는 구성이 배치되고, 이와 별개로 브레이크 페달(10) 측에 별도의 변위 센서(20)가 마련됨으로써 브레이크 페달(10)의 변위를 센싱하는 데에 있어서 리던던시(redundancy)가 확보될 수 있다.

한편, 페달 시뮬레이터(100) 또는 변위 센서(20)에 의해 감지된 브레이크 페달(10)의 변위 정보는 제동 유압을 생성하는 펌프(30)로 전달될 수 있다. 펌프(30)는 상기 변위 정보에 상응하는 제동 유압을 생성할 수 있다.

또한, 펌프(30)에 의해 생성된 제동 유압은 유압 회로(40)를 통해 차량의 휠(W) 측에 배치된 브레이크(50)로 공급될 수 있다. 상기 제동 유압에 의해 브레이크(50)가 작동함으로써 차량의 제동이 이루어질 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터(100)에 관하여 상세하게 살펴본다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 하우징을 전방 하측에서 바라본 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 종방향 단면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터(100)는 입력축(110), 하우징(120), 피스톤(130), 반력 댐퍼(140), 변위 부재(150), 센서(160), 링형 부재(170) 및 스프링(180)을 포함할 수 있다.

이하에서, 상대적 위치와 관련하여 입력축(110)의 전방에 하우징(120)이 배치된 것으로 기술한다. 즉, 하우징(120) 측이 전방, 입력축(110) 측이 후방으로 설명된다. 또한, 운동 방향과 관련하여 입력축(110)에서 하우징(120)을 향하는 방향을 전진 방향으로 정의하고 하우징(120)에서 입력축(110)을 향하는 방향을 후진 방향으로 정의한다.

입력축(110)은 차량의 페달의 변위에 따라 거동하도록 상기 페달과 연결된다. 입력축(110)은 하우징(120)의 후방으로 연장되며 배치될 수 있다.

상기 페달은 차량의 브레이크 페달(10)이 될 수 있다. 입력축(110)은 브레이크 페달(10)과 연결되어 브레이크 페달(10)의 작동에 따라 전진 또는 후진할 수 있다. 더욱 상세하게, 차량의 운전자에 의해 브레이크 페달(10)이 밟힐 경우 입력축(110)은 전진할 수 있다.

하우징(120)은 피스톤(130)과 변위 부재(150) 등이 배치되도록 제공된다. 본 발명의 일 실시예에서, 하우징(120)은 제 1 챔버(121)와 제 2 챔버(122)를 포함할 수 있다.

제 1 챔버(121)는 반력 댐퍼(140)와 피스톤(130)이 배치되도록 제공된다. 제 1 챔버(121)는 실린더 형상을 가질 수 있다. 제 1 챔버(121)는 하우징(120) 내에서 전후 방향으로 연장될 수 있다.

제 1 챔버(121)의 내경은 피스톤(130)의 외경에 상응하게 형성될 수 있다. 이에 따라 제 1 챔버(121)의 내부에서 피스톤(130)의 전진 또는 후진이 안정적으로 가이드될 수 있다.

제 2 챔버(122)는 제 1 챔버(121)와 나란히 형성되고 변위 부재(150)가 배치되도록 제공된다. 제 2 챔버(122)는 실린더 형상을 가질 수 있다. 제 2 챔버(122)는 하우징(120) 내에서 전후 방향으로 연장될 수 있다. 더욱 상하게, 제 2 챔버(122)는 제 1 챔버(121)와 나란히 전후방으로 연장될 수 있다.

제 2 챔버(122)의 내경은 변위 부재(150)에 상응하는 치수로 형성될 수 있다. 이에 따라 제 2 챔버(122)의 내부에서 변위 부재(150)의 전진 또는 후진이 안정적으로 가이드될 수 있다.

한편, 제 1 챔버(121)와 제 2 챔버(122) 사이에는 장홈(123)이 배치될 수 있다. 즉, 제 1 챔버(121)와 제 2 챔버(122)는 장홈(123)을 통해 연통될 수 있다.

장홈(123)을 관통하며 변위 부재(150)가 배치될 수 있다. 더욱 상세하게, 피스톤(130)에 결합된 변위 부재(150)가 장홈(123)을 관통하여 제 2 챔버(122)에 배치될 수 있다.

또한, 하우징(120)은 외면에 센서(160)의 배치를 위한 센서 배치부(124)를 구비할 수 있다. 센서 배치부(124)는 제 2 챔버(122)의 외면에 구비될 수 있다. 예를 들면, 센서 배치부(124)는 센서(160)가 안착될 수 있는 안착면을 제공하는 플레이트 형상을 가질 수 있다.

하우징(120)과 센서 배치부(124)는 일체로 형성될 수 있다. 물론 이와 다르게, 센서 배치부(124)가 별도의 부재로 형성되고, 하우징(120)에 결합되는 것이 고려될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 하우징(120)은 전방 단부가 개방된 형태를 가진다. 이에 따라 하우징(120)의 전방을 통해 피스톤(130), 반력 댐퍼(140), 변위 부재(150) 등의 구성이 하우징(120)의 내부로 진입하여 배치될 수 있다. 이와 같이 하우징(120)이 전방이 개방된 형태를 가짐으로써 페달 시뮬레이터(100)의 조립이 용이하게 이루어질 수 있다.

이와 관련하여, 페달 시뮬레이터(100)는 하우징(120)의 개방된 전방 단부를 커버하며 배치되는 하우징 커버(120a)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 하우징 커버(120a)는 하우징(120)의 전방 단부의 개방된 부분을 밀폐하며 하우징(120)에 결합될 수 있다.

피스톤(130)은 전방의 적어도 일부분이 하우징(120)의 내부에 배치된다. 피스톤(130)은 입력축(110)과 연결되어 입력축(110)의 거동에 따라 전진 또는 후진한다.

도 3, 도 5 및 도 5의 A 부분의 확대도인 도 6을 참조하면, 피스톤(130)은 피스톤 헤드(131)와 피스톤 몸체(132)를 포함할 수 있다.

피스톤 헤드(131)는 원통형으로 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에서, 피스톤 헤드(131)는 반력 댐퍼(140)가 삽입되도록 축방향을 따라 형성된 댐퍼 홈(131a)을 가질 수 있다. 댐퍼 홈(131a)은 피스톤 헤드(131)의 전방 단부에서 피스톤(130)의 종방향 축을 따라 소정 깊이로 형성될 수 있다.

피스톤 헤드(131)는 제 1 외경부(131c), 제 2 외경부(131d) 및 제 3 외경부(131e)를 포함할 수 있다.

제 1 외경부(131c)는 제 1 외경을 가지는 원통 형상을 가진다. 제 1 외경부(131c)는 길이 방향 중심 축을 따라 댐퍼 홈(131a)의 일부를 구성하는 통공을 가질 수 있다. 제 1 외경부(131c)의 외주면에는 후술되는 링형 부재(170)가 결합될 수 있다.

제 2 외경부(131d)는 상기 제 1 외경보다 큰 제 2 외경을 가지고 제 1 외경부(131c)의 후방에 배치된다. 제 2 외경부(131d)는 길이 방향 중심 축을 따라 댐퍼 홈(131a)의 일부를 구성하는 통공을 가질 수 있다.

제 2 외경부(131d)는 제 1 외경부(131c)와의 경계에 지지 단턱(S2)을 형성한다. 지지 단턱(S2)에 의해 뒤에서 상세하게 설명될 링형 부재(170)가 지지될 수 있다.

제 3 외경부(131e)는 상기 제 2 외경보다 큰 제 3 외경을 가지고 반경 방향 외측으로 돌출되며 제 2 외경부(131d)의 후방에 배치된다. 제 3 외경부(131e)는 길이 방향 중심 축을 따라 댐퍼 홈(131a)의 일부를 구성하는 통공을 가질 수 있다.

제 3 외경부(131e)는 링형 부재(170)와 함께 피스톤 헤드(131)의 외주면에 그루브(G)를 형성할 수 있다. 더욱 상세하게, 피스톤 헤드(131)의 제 3 외경부(131e)는 링형 부재(170)와 함께 피스톤 헤드(131)의 원주 방향을 따라 그루브(G)를 형성할 수 있다.

제 3 외경부(131e) 및 링형 부재(170)에 의해 형성되는 그루브(G)에는 변위 부재(150)가 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 피스톤 헤드(131)는 제 4 외경부(131b)를 더 포함할 수 있다.

제 4 외경부(131b)는 상기 제 1 외경보다 작은 제 4 외경을 가지고 제 1 외경부(131c)의 전방에 배치된다. 링형 부재(170)는 피스톤 헤드(131)의 전방 측으로 진입하여 제 1 외경부(131c)에 결합될 수 있는데, 제 4 외경부(131b)는 링형 부재(170)가 제 1 외경부(131c) 측으로 진입하는 것을 용이하게 해준다.

제 4 외경부(131b)와 제 1 외경부(131c)의 사이에는 경사부(S1)가 형성된다. 이때, 경사부(S1)는 제 4 외경부(131b)에서 제 1 외경부(131c)를 향해 점진적으로 외경이 증가하는 형태로 형성될 수 있다. 경사부(S1)가 이와 같이 전방에서 후방으로 갈수록 점진적으로 외경이 증가하는 형태로 형성될 경우 링형 부재(170)의 조립 시 제 4 외경부(131b)에서 제 1 외경부(131c)로의 진입이 부드럽게 가이드될 수 있다.

피스톤 몸체(132)는 피스톤 헤드(131)의 후방에 연결된다. 피스톤 몸체(132)는 입력축(110)과 연결된다. 피스톤 몸체(132)는 원통 형상을 가질 수 있다. 피스톤 몸체(132)는 소정의 외경을 가지고 피스톤 헤드(131)의 후방으로 연장될 수 있다.

도 5를 참조하면, 피스톤 몸체(132)는 길이 방향 중심축을 따라 후방 단부에서 전방으로 소정 깊이를 가지고 형성된 입력축 홈(132a)을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 댐퍼 홈(131a)과 입력축 홈(132a)은 서로 연통되지 않는다.

입력축 홈(132a)에는 입력축(110)이 삽입 배치된다. 더욱 상세하게, 입력축 홈(132a)에 입력축(110)의 전방 부분이 삽입되어 배치될 수 있다. 입력축 홈(132a)의 전방 측벽은 입력축(110)의 전방 단부와 접하여 배치되고, 브레이크 페달(10)의 작동에 따라 입력축(110)이 전진할 때 입력축(110)은 입력축 홈(132a)의 전방 측벽을 가압하고, 이에 따라 피스톤(130)의 전진이 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 피스톤 몸체(132)는 소정의 외경을 가지고 원통형으로 연장되는 연장부(132c)를 가진다. 전술한 입력축 홈(132a)은 연장부(132c)의 길이 방향 중심 축을 따라 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 피스톤 몸체(132)는 연장부(132c)의 전방 부분에서 반경 방향 내측으로 함입된 축경부(132b)를 더 포함할 수 있다. 축경부(132b)에는 지지링(190)이 결합될 수 있다. 지지링(190)은 피스톤 헤드(131)의 후방 부분이 하우징(120)의 벽체에 직접 접촉하는 것을 방지하고, 완충 등의 역할을 수행할 수 있다.

반력 댐퍼(140)는 하우징(120)의 내부에 배치되고, 피스톤(130)의 전진에 대한 반력을 제공한다. 반력 댐퍼(140)는 피스톤(130)의 전진에 대해 저항하는 힘을 제공하며, 이를 통해 차량의 운전자는 페달감을 느낄 수 있다.

반력 댐퍼(140)는 피스톤(130)의 전진에 저항하는 탄성 복원력을 제공하는 임의의 구조를 가질 수 있다. 또한, 반력 댐퍼(140)는 탄성을 가지는 단일한 재질의 부재로 이루어질 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 반력 댐퍼(140)의 전방 단부는 하우징 커버(120a)에 의해 지지되고, 반력 댐퍼(140)의 후방 단부는 피스톤(130)에 의해 지지된다. 더욱 상세하게, 반력 댐퍼(140)의 후방 부분은 피스톤 헤드(131)의 댐퍼 홈(131a)에 삽입되어 배치될 수 있다. 이때, 반력 댐퍼(140)의 후방 단부는 댐퍼 홈(131a)의 측벽에 의해 지지될 수 있다.

변위 부재(150)는 피스톤(130)에 연결되어 하우징(120)의 내부에 배치되고, 피스톤(130)과 함께 변위한다. 변위 부재(150)의 위치 변동을 감지함으로써 피스톤(130)의 위치가 파악될 수 있다. 피스톤(130)의 변위는 차량의 페달과 연결된 입력축(110)의 변위에 상응하여 이루어지므로, 피스톤(130)의 위치 파악을 통해 상기 페달의 변위가 파악될 수 있다.

변위 부재(150)는 자석(151)을 포함할 수 있다. 이와 같이 변위 부재(150)가 자석(151)을 포함함으로써 후술되는 센서(160)는 변위 부재(150)의 위치 변동에 따른 자기장의 변화를 감지할 수 있다.

변위 부재(150)는 자석(151)이 배치되고, 피스톤(130)의 외주면에 결합되는 홀더(152)를 더 포함할 수 있다. 홀더(152)는 자석(151)이 피스톤(130)의 전진 또는 후진에 따라 함께 전진 또는 후진하도록 자석(151)을 피스톤(130)에 결합시켜준다.

도 3을 참조하면, 홀더(152)는 결합부(152a)와 자석 배치부(152b)를 포함할 수 있다.

결합부(152a)는 피스톤(130)에 결합되는 부분이다. 본 발명의 일 실시예에서, 결합부(152a)는 피스톤(130)의 피스톤 헤드(131)의 외주면에 끼움 결합될 수 있다.

전술한 바와 같이, 피스톤 헤드(131)에 링형 부재(170)가 결합된 상태에서 링형 부재(170)와 피스톤 헤드(131)의 제 3 외경부(131e)는 피스톤 헤드(131)의 원주 방향을 따라 그루브(G)를 형성한다. 결합부(152a)는 그루브(G)에 삽입 결합되는 호형상을 가질 수 있다.

자석 배치부(152b)는 내부에 자석(151)이 배치되도록 제공된다. 자석 배치부(152b)는 결합부(152a)에 연결된다.

본 발명의 일 실시예에서, 자석 배치부(152b)는 내부에 자석(151)이 배치되는 실린더 형상의 부재로 이루어질 수 있다. 더욱 상세하게, 자석 배치부(152a)는 제 2 챔버(122)의 내경에 상응하는 외경을 가질 수 있다.

자석 배치부(152b)는 제 2 챔버(122)의 내부에서 전후 방향을 따라 연장될 수 있다. 이때, 자석 배치부(152b)는 호형의 결합부(152a)와 직교하는 방향으로 연장될 수 있다.

한편, 홀더(152)는 링형 부재(170)와의 접촉을 위해 링형 부재(170)를 향해 돌출된 하나 이상의 돌기(152c)를 더 구비할 수 있다. 돌기(152c)는 변위 부재(15)와 링형 부재(170) 사이의 접촉 부위를 형성하며, 변위 부재(150)가 그루브(G) 내에서 유격없이 안정적으로 고정 상태를 유지할 수 있도록 도와준다. 돌기(152c)는 복수개가 대칭적으로 구비될 수 있다.

센서(160)는 변위 부재(150)의 변위를 감지하도록 배치된다. 센서(160)는 변위 부재(150)의 자석(151)의 전진 또는 후진에 따른 자기장의 변화를 감지할 수 있다. 예를 들면, 센서(160)는 홀(hall) 센서가 될 수 있다.

상기 차량의 페달의 변위에 따라 입력축(110) 및 피스톤(130)이 전진 또는 후진하고, 피스톤(130)의 전진 또는 후진에 따라 변위 부재(150)가 함께 전진 또는 후진한다. 이 과정에서 변위 부재(150)의 자석(151)의 변위에 따른 자기장의 변화가 발생한다.

센서(160)는 이러한 자기장의 변화를 감지함으로써 변위 부재(150)의 위치가 감지할 수 있다. 이와 같은 센서(160)의 센싱 정보에 근거하여 차량의 페달의 변위(위치)가 측정될 수 있다.

센서(160)는 하우징(120)의 외면에 접하여 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 센서(160)는 하우징(120)의 제 2 챔버(122)의 외면에 접하여 배치될 수 있다. 더욱 상세하게, 센서(160)는 하우징(120)의 제 2 챔버(122)의 외면에 접하여 구비된 센서 배치부(124)에 결합될 수 있다.

도 3을 참조하면, 센서(160)는 하우징(120)의 외면 즉, 센서 배치부(124)의 외면에 볼트(B)를 통해 체결될 수 있다. 또한, 센서(160)는 전원의 공급 및 센싱 정보의 송신을 위한 접속 인터페이스(160a)를 가질 수 있다.

링형 부재(170)는 피스톤(130)에 결합되어 변위 부재(150)가 피스톤(130)에 결합될 수 있는 그루브(G)를 형성한다. 링형 부재(170)는 상기 제 1 외경에 상응하는 내경을 가지고 제 1 외경부(131c)에 끼움 결합될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 링형 부재(170)는 상기 제 1 외경에 상응하는 내경을 가지고 제 1 외경부(131c)에 끼움 결합되고 지지 단턱(S2)에 의해 후방이 지지되고 제 3 외경부(131e)와 함께 변위 부재(150)가 끼움 결합될 수 있는 그루브(G)를 형성한다.

본 발명의 일 실시예에서, 링형 부재(170)는 링형 몸체(171)와 플랜지(172)를 포함할 수 있다.

링형 몸체(171)는 상기 제 1 외경에 상응하는 내경을 가진다. 링형 몸체(171)는 제 1 외경부(131c)에 끼움 결합될 수 있다. 이때, 링형 몸체(171)는 피스톤 헤드(131)의 전방 측으로 진입하여 제 1 외경부(131c)에 결합될 수 있다.

전술한 바와 같이, 피스톤 헤드(131)의 제 1 외경부(131c)의 전방에는 제 1 외경부(131c)의 제 1 외경보다 작은 제 4 외경을 가지는 제 4 외경부(131b)가 배치되어 있다. 제 4 외경부(131b)는 링형 부재(170)의 링형 몸체(171)의 내경보다 작은 외경을 가지고 있으므로 링형 몸체(171)가 제 1 외경부(131c) 측으로 진입하는 것을 용이하게 해준다.

또한, 제 4 외경부(131b)와 제 1 외경부(131c)의 사이에는 경사부(S1)가 형성되고, 경사부(S1)는 제 4 외경부(131b)에서 제 1 외경부(131c)를 향해 점진적으로 외경이 증가하는 형태를 가질 수 있다. 이러한 구성은 링형 부재(170)의 조립 시 링형 몸체(171)가 제 4 외경부(131b)에서 제 1 외경부(131c) 측으로 부드럽게 가이드될 수 있게 해준다.

플랜지(172)는 링형 몸체(171)에서 반경 방향 외측으로 돌출된다. 플랜지(172)는 제 3 외경부(131e)와 함께 변위 부재(150)가 끼움 결합될 수 있는 그루브(G)를 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터(100)는 변위 부재(150)가 결합될 수 있는 그루브(G)를 링형 부재(170)와 피스톤 헤드(131)의 제 3 외경부(131e)의 조합을 통해 형성한다. 즉, 링형 부재(170)와 제 3 외경부(131e)의 조합을 통해 피스톤 헤드(131) 중 일 부분이 반경 방향 내측으로 축경되어 형성된 것과 같은 구조를 제공한다.

이러한 구성은 피스톤(130)을 하우징(120)의 제 1 챔버(121)에 배치하고, 변위 부재(150)를 피스톤 헤드(131)에 안착 시킨 후 링형 부재(170)를 피스톤 헤드(131)에 끼움 결합시키는 방식으로 페달 시뮬레이터(100)의 조립이 수행될 수 있게 해준다. 이에 따라 하우징(120) 내에 피스톤(130)과 변위 부재(150)를 배치하는 것이 용이하게 되며 조립 및 제조 측면에서 효율성이 확보될 수 있다.

스프링(180)은 피스톤(130)의 전진에 따라 압축되도록 하우징(120) 내에 배치된다. 스프링(180)은 원통 형상을 가질 수 있다.

스프링(180)은 반력 댐퍼(140)와 더불어 페달감을 형성하는 데에 기여한다. 또한, 스프링(180)은 상기 페달을 밟는 힘이 없어졌을 때 상기 페달이 원위치로 복귀할 수 있도록 피스톤(130)을 후진시키는 역할도 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 스프링(180)은 후방이 플랜지(172)에 안착되어 플랜지(172)를 후방으로 가압할 수 있다. 다시 말하면, 스프링(180)은 링형 부재(170)를 제 1 외경부(131c)와 제 2 외경부(131d) 사이에 형성된 지지 단턱(S2) 측으로 가압한다. 이를 통해 링형 부재(170)와 피스톤(130)의 결합 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 시뮬레이터의 작동을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 차량의 운전자가 상기 페달을 밟을 경우 상기 페달이 전방으로 변위하면서 상기 페달과 연결된 입력축(110)이 전방으로 이동한다. 이에 따라 입력축(110)과 연결된 피스톤(130)이 전진한다. 이때, 피스톤(130)에 결합된 변위 부재(150)가 피스톤(130)과 함께 전진한다.

전술한 바와 같이 변위 부재(150)는 자석(151)을 포함하고 있다. 그러므로 변위 부재(150)가 전진할 때, 자석(151)이 함께 전진하고, 그 결과 변위 부재(150)의 주변 자기장이 변화하게 된다.

센서(160)는 이러한 자기장의 변화를 감지할 수 있다. 센서(160)에 의해 감지된 자기장의 변화를 통해 변위 부재(150)의 위치가 결정될 수 있으며, 변위 부재(150)와 연결된 피스톤(130) 및 상기 차량의 페달의 위치가 결정될 수 있다.

이와 같이 결정된 상기 차량의 페달의 변위(위치)에 따라 차량의 제어가 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 페달이 차량의 브레이크 시스템에 배치된 브레이크 페달(10)인 경우 브레이크 페달(10)의 변위(위치)에 상응하는 제동력의 크기가 결정될 수 있다. 결정된 제동력의 크기에 따라 제동 유압을 생성하는 펌프(30)가 상응하는 제동 유압을 생성하여 차량의 유압 회로(40)를 통해 각 휠(W)에 배치된 브레이크(50)로 제동 유압을 공급할 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 페달 시뮬레이터는, 페달의 답력을 형성하는 구성과 차량의 페달의 변위를 감지하기 위한 구성을 통합적으로 갖추고 있어 페달의 변위를 효율적으로 감지할 수 있다.

본 발명에 따른 페달 시뮬레이터는 차량의 페달과의 링크를 통한 연결 없이도 차량의 페달의 변위를 효과적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 페달 시뮬레이터를 별도의 외장형 센서와 함께 사용할 경우 차량의 페달의 변위 센싱과 관련하여 리던던시(redundancy)를 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 페달 시뮬레이터는, 하우징의 전방 개방 구조, 피스톤의 단차 구조 등을 통해 제조 과정에서 높은 조립 효율성을 제공한다.

본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예들에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. 그러나 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100: 페달 시뮬레이터
110: 입력축 120: 하우징
130: 피스톤 140: 반력 댐퍼
150: 변위 부재 160: 센서
170: 링형 부재 180: 스프링

Claims

차량의 페달에 답력을 제공하는 페달 시뮬레이터에 있어서,
하우징;
전방의 적어도 일부분이 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 페달과 연결되어 상기 페달의 거동에 따라 전진 또는 후진하는 피스톤;
상기 피스톤에 연결되어 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 피스톤과 함께 변위하는 변위 부재; 및
상기 변위 부재의 변위를 감지하도록 배치되는 센서;를 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 1 항에 있어서,
상기 센서는 상기 하우징의 외면에 접하여 배치되는 페달 시뮬레이터.
제 1 항에 있어서,
상기 변위 부재는 자석을 포함하고,
상기 센서는 상기 변위 부재의 위치 변동에 따른 자기장의 변화를 감지하는 페달 시뮬레이터.
제 3 항에 있어서,
상기 변위 부재는 상기 자석이 배치되고, 상기 피스톤의 외주면에 결합되는 홀더를 더 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 피스톤이 배치되는 제 1 챔버와,
상기 제 1 챔버와 나란히 형성되고 상기 변위 부재가 배치되는 제 2 챔버를 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버 사이에는 장홈이 배치되고, 상기 변위 부재는 상기 장홈을 관통하며 배치되는 페달 시뮬레이터.
제 1 항에 있어서,
상기 피스톤은,
원통형으로 이루어지는 피스톤 헤드와,
상기 피스톤 헤드의 후방에 연결되고 상기 페달과 연결되는 피스톤 몸체를 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 7 항에 있어서,
상기 피스톤 헤드는,
제 1 외경을 가지는 제 1 외경부와,
상기 제 1 외경보다 큰 제 2 외경을 가지고 상기 제 1 외경부의 후방에 배치되며 상기 제 1 외경부와의 경계에 지지 단턱을 형성하는 제 2 외경부와,
상기 제 2 외경보다 큰 제 3 외경을 가지고 반경 방향 외측으로 돌출되며 상기 제 2 외경부의 후방에 배치되는 제 3 외경부를 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 8 항에 있어서,
상기 피스톤 헤드는 상기 제 1 외경보다 작은 제 4 외경을 가지고 상기 제 1 외경부의 전방에 배치되는 제 4 외경부를 더 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 외경에 상응하는 내경을 가지고 상기 제 1 외경부에 끼움 결합되며 상기 지지 단턱에 의해 후방이 지지되고 상기 제 3 외경부와 함께 상기 변위 부재가 끼움 결합될 수 있는 그루브를 형성하는 링형 부재를 더 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 10 항에 있어서,
상기 링형 부재는,
상기 제 1 외경에 상응하는 내경을 가지고 상기 제 1 외경부에 끼움 결합되는 링형 몸체와,
상기 링형 몸체에서 반경 방향 외측으로 돌출된 플랜지를 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 11 항에 있어서,
상기 피스톤의 전진에 따라 압축되도록 상기 하우징 내에 배치되는 스프링을 더 포함하고,
상기 스프링은 후방이 상기 플랜지에 안착되어 상기 플랜지를 후방으로 가압하는 페달 시뮬레이터.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 피스톤의 전진에 대한 반력을 제공하는 반력 댐퍼를 더 포함하는 페달 시뮬레이터.
하우징;
차량의 페달의 변위에 따라 거동하도록 상기 페달과 연결된 입력축;
전방의 적어도 일부분이 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 입력축과 연결되어 상기 입력축의 거동에 따라 전진 또는 후진하는 피스톤;
상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 피스톤의 전진에 대한 반력을 제공하는 반력 댐퍼;
상기 피스톤에 연결되어 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 피스톤과 함께 변위하는 변위 부재; 및
상기 변위 부재의 변위를 감지하도록 배치되는 센서;를 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 14 항에 있어서,
상기 센서는 상기 하우징의 외면에 접하여 배치되는 페달 시뮬레이터.
제 14 항에 있어서,
상기 변위 부재는 자석을 포함하고,
상기 센서는 상기 변위 부재의 위치 변동에 따른 자기장의 변화를 감지하는 페달 시뮬레이터.
제 16 항에 있어서,
상기 변위 부재는 상기 자석이 배치되고, 상기 피스톤의 외주면에 결합되는 홀더를 더 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 14 항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 피스톤이 배치되는 제 1 챔버와,
상기 제 1 챔버와 나란히 형성되고 상기 변위 부재가 배치되는 제 2 챔버를 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 18 항에 있어서,
상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버 사이에는 장홈이 배치되고, 상기 변위 부재는 상기 장홈을 관통하며 배치되는 페달 시뮬레이터.
제 14 항에 있어서,
상기 피스톤은,
원통형으로 이루어지는 피스톤 헤드와,
상기 피스톤 헤드의 후방에 연결되고 상기 입력축이 연결되는 피스톤 몸체를 포함하고,
상기 피스톤 헤드는,
제 1 외경을 가지는 제 1 외경부와,
상기 제 1 외경보다 큰 제 2 외경을 가지고 상기 제 1 외경부의 후방에 배치되며 상기 제 1 외경부와의 경계에 지지 단턱을 형성하는 제 2 외경부와,
상기 제 2 외경보다 큰 제 3 외경을 가지고 반경 방향 외측으로 돌출되며 상기 제 2 외경부의 후방에 배치되는 제 3 외경부를 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 20 항에 있어서,
상기 피스톤 헤드는 상기 제 1 외경보다 작은 제 4 외경을 가지고 상기 제 1 외경부의 전방에 배치되는 제 4 외경부를 더 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 20 항에 있어서,
상기 제 1 외경에 상응하는 내경을 가지고 상기 제 1 외경부에 끼움 결합되며 상기 지지 단턱에 의해 후방이 지지되고 상기 제 3 외경부와 함께 상기 변위 부재가 끼움 결합될 수 있는 그루브를 형성하는 링형 부재를 더 포함하는 페달 시뮬레이터.
제 22 항에 있어서,
상기 링형 부재는,
상기 제 1 외경에 상응하는 내경을 가지고 상기 제 1 외경부에 끼움 결합되는 링형 몸체와,
상기 링형 몸체에서 반경 방향 외측으로 돌출된 플랜지를 포함하는 페달 시뮬레이터.