KR100376400B1 - 전자식 가속페달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전각 조절수단을 이용해 센서의 위상각을 보정할 수 있는 전자식 가속페달장치를 개시한다.

본 발명은 가속페달과, 가속페달에 가해지는 답력에 따른 회전각을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 센서와, 가속페달을 장착하기 위해 차체의 일단에 고정 설치되는 차체 결합부와, 가속페달에 답력을 가함에 따라 힌지점을 기준으로 회전할 수 있도록 차체 결합부와 힌지결합되는 페달암부와, 힌지점과 다른 위치의 차체 결합부의 일단에 형성된 센서 장착부를 구비하며, 센서 장착부의 중심에 형성되는 구멍과; 페달암부의 힌지점을 기준으로 가속페달의 반대편 일단에 설치된 가이드 핀과; 구멍에 삽입될 수 있도록 저면에 보스가 형성되고, 센서에 삽입될 수 있도록 상면에 레버가 형성되고, 가이드 핀과 미끄럼운동할 수 있도록 슬롯이 형성된 회전각 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 위상각이 서로 다른 다양한 센서들을 하나의 형상 및 구조를 갖는 가속페달에 적용할 수 있어 센서의 호환성을 높일 수 있다.

Description

전자식 가속페달장치{AN ELECTRO-ACCELERATOR PEDAL SYSTEMS}

본 발명은 센서가 장착된 전자식 가속페달장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서의 구조 및 설치기준에 따라 서로 다른 위상각을 회전각 조절수단을 이용해 보정할 수 있는 전자식 가속페달장치에 관한 것이다.

일반적으로 운전자가 차량의 가속을 위해 가속페달을 밟으면, 엔진 흡기계통의 관문인 드로틀밸브가 열리면서 많은 공기를 엔진으로 공급하고, 그와 동시에 드로틀 레버가 스프링의 탄성력으로 연료 인젝션 펌프를 작동하여 보다 많은 연료를 엔진으로 공급한다.

한편, 자동차의 가속페달과 드로틀 레버는 케이블로 연결되어 있어서, 가속페달을 밟으면 케이블이 당겨지면서 레버가 그 방향으로 회전하면서 연료 인젝션 펌프와 연결되어 있는 케이블을 당기도록 되어 있었다. 그러나 이와 같은 기계식 가속페달은 주위환경의 변화나 노후화로 인해 케이블의 길이가 변화되는 경우 당겨지는 드로틀 밸브 및 인젝션 펌프의 작동범위에 오차를 가져오는 단점이 있었다.

따라서, 최근에 기계식 가속페달의 단점을 보완한 전자식 가속페달이 개발되기에 이르렀다.

도 1은 종래의 전자식 가속페달 시스템의 계통도를 간략하게 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 종래의 전자식 가속페달장치는 가속페달(1)의 작동방향으로 포지션 센서(2)가 장착되어 가속페달(2)의 작동각도를 감지하여 전기적인 신호를 발생시킨다. 포지션 센서(2)는 드로틀 제어 유니트(3)와 전기적으로 연결되어 있어 가속페달(1)의 작동신호가 입력되면 소정의 신호처리 절차를 통해 전동모터(4) 제어신호를 출력하게 된다. 전동모터(4)는 드로틀 제어 유니트(3)와 연결되어 가속페달(1)의 작동각도에 대한 전동모터 제어신호에 의해 작동된다. 드로틀 밸브(5)는 전동모터(4)로부터 전달되는 회전력에 의해 개폐정도가 조절되어 엔진으로 공급되는 공기량 및 연료 인젝션 펌프에 의해 공급되는 연료량을 조절할 수 있게 되어 있다.

한편, 종래의 전자식 가속페달장치는 크게 가속페달을 차체에 부착, 고정시키기 위한 차체 결합부와, 이 차체 결합부와 힌지결합되어 가속페달에 답력을 가함에 따라 힌지점을 기준으로 회전하는 페달암부와, 이 페달암부의 회전각에 따라 센서축을 회전시키는 센서 장착부를 구비하고 있다.

한편, 이와 같은 종래의 전자식 가속페달은 센서의 회전각과 페달구조 사이의 관계에 있어서 페달암부의 회전중심점과 센서축의 회전중심점이 서로 동일축 상에 위치하는 구조와, 페달암부의 회전중심점과 센서축의 회전중심점이 서로 다른 2가지 구조로 개발되어 있다. 여기서, 페달에 가해지는 답력의 하중을 지속적으로 지탱해야 하는 페달암부의 회전중심점과 센서축의 회전각을 정밀하게 검지하여 센서 출력 값을 얻어야 하는 센서축의 회전중심점을 동일축 선상에 설치하는 것은 기술적으로 어려움이 따른다.

한편, 페달암부의 회전중심점과 센서축의 회전중심점이 서로 다른 구조에서는 근본적으로 페달암부의 회전각과 센서축의 회전각이 불일치한 상태에서 센서의 출력값만을 달성하도록 기구구조를 결정함으로써 비표준적인 여러 종류의 가속페달과 그와 같은 가속페달에 대응하여 센서의 회전각 및 위상각이 결정된 센서의 개발이 필요하게 되었고, 이는 서로 호환성을 갖지 못하는 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 페달암부의 회전중심점과 센서축의 회전중심점이 서로 다른 조건에서 페달암부의 회전각과 센서의 회전각 차이를 보상해 줄 수 있으며 비표준화된 센서의 호환성을 높여줄 수 있는 회전각 조절수단을 구비한 전자식 가속페달장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 가속페달과, 가속페달에 가해지는 답력에 따른 회전각을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 센서와, 가속페달을 장착하기 위해 차체의 일단에 고정 설치되는 차체 결합부와, 가속페달에 답력을 가함에 따라 힌지점을 기준으로 회전할 수 있도록 차체 결합부와 힌지결합되는 페달암부와, 힌지점과 다른 위치의 차체 결합부의 일단에 형성된 센서 장착부를 구비하는 전자식 가속페달장치에 있어서, 센서 장착부의 중심에 형성되는 구멍과; 페달암부의 힌지점을 기준으로 가속페달의 반대편 일단에 설치된 가이드 핀과; 구멍에 삽입될 수 있도록 저면에 보스가 형성되고, 센서에 삽입될 수 있도록 상면에 레버가 형성되고, 가이드 핀과 미끄럼운동할 수 있도록 슬롯이 형성된 회전각 조절수단을 포함하는 전자식 가속페달장치를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래의 전자식 가속페달 시스템의 계통도,

도 2는 본 발명에 따른 전자식 가속페달장치를 도시한 분해 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 센서가 제거된 상태의 전자식 가속페달장치를 도시한 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 전자식 가속페달장치의 회전각 조절수단을 도시한 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 전자식 가속페달장치 설계시 센서의 회전각과 기계구조의 관계를 규명하기 위한 원리도,

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 회전각 조절수단의 동작을 설명하기 위한 원리도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 ; 가속페달 11 ; 센서

12 ; 차체 결합부 13 ; 힌지점

14 ; 페달암부 15 ; 센서 장착부

16 ; 구멍 17 ; 가이드 핀

20 ; 회전각 조절수단 21 ; 보스

22 ; 레버 23 ; 슬롯

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 전자식 가속페달장치를 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 센서가 제거된 상태의 전자식 가속페달장치를 도시한 정면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전자식 가속페달장치의 회전각 조절수단을 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 가속페달장치는 가속페달(10)과, 가속페달(10)에 가해지는 답력에 따른 회전각을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 센서(11)와, 상기 가속페달(10)을 장착하기 위해 차체의 일단에 고정 설치되는 차체 결합부(12)와, 상기 가속페달(10)에 답력을 가함에 따라 힌지점(13)을 기준으로 회전할 수 있도록 차체 결합부(12)와 힌지결합되는 페달암부(14)와, 상기 힌지점(13)과 다른 위치의 차체 결합부(12)의 일단에 형성된 센서 장착부(15) 및 회전각 조절수단(20)으로 구성된다.

본 발명에 따른 회전각 조절수단(20)은 페달암부(14)의 회전중심과 센서의(11) 회전중심의 불일치에 따른 회전각 차이를 조절하는 기능을 수행한다. 한편, 회전각 조절수단(20)의 결합을 위해 센서 장착부(15)의 중심에는 구멍(16)이형성되고, 페달암부(14)의 힌지점(13)을 기준으로 가속페달(10)의 반대편 일단에 가이드 핀(17)이 설치된다. 가이드 핀(17)은 가속페달(10)에 가해지는 답력에 따라 페달암부(14)가 힌지점(13)을 중심으로 회전할 때 소정의 궤적을 그리며 회전된다.

회전각 조절수단(20)은 구멍(16)에 삽입될 수 있도록 저면에 보스(21)가 형성되고, 센서(11)에 삽입될 수 있도록 상면에 레버(22)가 형성되고, 가이드 핀(17)과 미끄럼운동할 수 있도록 슬롯(23)이 형성된다. 따라서 가이드 핀(17)이 회전함에 따라서 회전각 조절수단(20)이 보스(21)를 중심으로 회전하게 되고, 그 회전각만큼 레버(22)가 회전하여 센서(11)에 내장된 센서축(미도시됨.)을 회전시키게 된다.

특히, 본 발명에 따른 회전각 조절수단(20)은 센서(11)의 구조 및 설치기준에 따라 센서축의 회전이 시작되는 위상이 서로 다르더라도 레버(22)의 형성 위치만을 변경함으로써 위상각을 보정할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전자식 가속페달장치의 동작과 함께 위상각 조절이 이루어지는 원리를 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 전자식 가속페달장치 설계시 센서의 회전각과 기계구조의 관계를 규명하기 위한 원리도이다.

설계시 고려되어야 할 설계 변수값으로는,

페달암부의 힌지점에서 가속페달까지의 거리(mm) : L₁

페달암부의 힌지점에서 가이드 핀까지의 거리(mm) : L₂

페달암부의 힌지점에서 센서의 중심인 구멍까지의 거리(mm) : L₃

구멍으로부터 가이드 핀까지의 거리(mm) : L₄

가속페달의 스트로크(mm) : S_t를 생각할 수 있다.

이론적으로 가속페달은 답력(L)에 따라 정지상태에서 스트로크(S_t)만큼 진행하면서 페달암부는 힌지점(P₁)을 중심으로 회전각(α₂)만큼 회전한다. 센서가 요구하는 회전각은 α₁으로서, α₂가 α₁으로 변환되기 위해서 각각의 설계변수는 차체의 조건인 페달암부의 힌지점에서 가속페달까지의 거리(L₁)와 스트로크(S_t)를 제외하고는 α₁을 포함하여 아래의 수학식 1에서 수학식 4와 같은 상호관계를 갖는다.

한편, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 회전각 조절수단의 동작을 설명하기 위한 원리도이다.

도 6에서 가상선1은 페달암부에 설치된 가이드 핀의 궤적을 나타낸 것이며, 가상선 2는 회전각 조절수단의 작동반지름(r)에 따른 궤적을 나타낸 것이다.

이 작동반지름은 센서(11)가 요구하는 회전각 α₁의 연장선과 가이드 핀(17)의 궤적이 서로 만나는 점에 의해서 결정된다. 즉, 작동반지름(r)은 센서(11)가 요구하는 회전각 α₁의 각이 클수록 늘어나게 되며, 반대로 회전각 α₁의 각이 작을수록 작동반지름은 짧아지게 됨을 알 수 있다.

주지하다시피, 페달암부(14)의 힌지점(13)과 센서(11)의 회전중심점(P₂)이 서로 다르므로 센서(11)의 회전중심점(P₂)에서 가이드 핀(17)까지의 거리(L₄)는 (L₄-L^' ₄')까지 가변적임을 알 수 있다. 따라서, 회전각 조절수단(20)에 의해 가이드 핀(17)의 원할한 회전운동이 간섭받지 않기 위해서는 가이드 핀(17)과 회전각 조절수단(20)이 일정범위 내에서 미끄럼운동 가능하도록 슬라이드결합 되어야만 한다.

본 발명에 따른 회전각 조절수단(20)의 슬롯(23)은 가이드 핀(17)이 회전운동하면서 슬롯(23)을 따라 반경방향으로 미끄러질 수 있도록 하여 이와 같은 L₄의가변되는 길이를 보상한다.

한편, 도 7에서 회전각 조절수단의 레버(22)는 센서(11)에 내장된 센서축과 결합되어 실질적으로 센서축을 구동시켜 전기적 신호를 발생시킨다. 예시도면에서 레버(22)는 막대형상을 이루고 있으며, 도면상 미도시하고 있으나, 센서축의 일단에는 막대형상의 레버가 삽입될 수 있는 레버홈이 형성되어 상호 요철(凹凸)결합된다. 따라서, 가이드 핀(17)의 회전운동에 의해 회전각 조절수단(20)이 센서축을 중심점으로 하여 회동하면서 센서축을 회동시키게 된다.

여기서, 센서(11)가 요구하는 회전각 α1은 동일하더라도 센서(11)의 구조 및 설치기준에 따라 센서축의 회전이 시작되는 위상은 서로 다를 수 있다.

이와 같은 센서들의 서로 다른 위상각의 차이는 본 발명에 따른 회전각 조절수단(20)의 레버(22) 형성 위치만을 변경함으로써 보상될 수 있다.

예를 들어 도 7에서, θ는 가이드 핀(17)의 회전 위치에 의해 결정되는 회전각 조절수단(20)의 위상각을 나타내며, θ₁,θ₂는 각각의 센서에 내장된 센서축의 위상각을 나타내는데 센서의 위상각 θ₁과 θ₂는 각각 다르더라도 센서의 위상각 θ₁에 대해서는 θ₁₁의 위상각을 갖는 레버(22a)를 적용하고, 센서의 위상각 θ₂에 대해서는 θ₂₂의 위상각을 갖는 레버(22b)를 적용함으로써 회전각 조절수단의 위상각(θ)에 일치시킬 수 있다. 따라서, 센서의 위상각이 다른 다양한 센서에 대해서 단지, 회전각 조절수단의 레버의 위치를 변경하는 것으로서, 센서의 호환성을 높힐 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 센서축의 회전이 시작되는 위상각이 서로 다른 다양한 센서들을 하나의 형상 및 구조를 갖는 가속페달에 적용할 수 있어 센서의 호환성을 높일 수 있다.

Claims (3)

1. 가속페달과, 가속페달에 가해지는 답력에 따른 회전각을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 센서와, 상기 가속페달을 장착하기 위해 차체의 일단에 고정 설치되는 차체 결합부와, 상기 가속페달에 답력을 가함에 따라 힌지점을 기준으로 회전할 수 있도록 차체 결합부와 힌지결합되는 페달암부와, 상기 힌지점과 다른 위치의 차체 결합부의 일단에 형성된 센서 장착부를 구비하는 전자식 가속페달장치에 있어서,

   상기 센서 장착부의 중심에 형성되는 구멍과;

   상기 페달암부의 힌지점을 기준으로 가속페달의 반대편 일단에 설치된 가이드 핀과;

   상기 구멍에 삽입될 수 있도록 저면에 보스가 형성되고, 상기 센서에 삽입될 수 있도록 상면에 레버가 형성되고, 상기 가이드 핀과 미끄럼운동할 수 있도록 슬롯이 형성된 회전각 조절수단을 포함하는 전자식 가속페달장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서가 요구하는 회전각 α₁의 연장선과 가이드 핀의 궤적이 서로 만나는 점에 의해서 상기 회전각 조절수단의 작동반지름이 결정되는 것을 특징으로 하는 전자식 가속페달장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 센서들의 서로 다른 위상각의 차이에 따라 상기 회전각 조절수단의 레버 형성 위치가 변경되는 것을 특징으로 하는 전자식 가속페달장치.