KR100844559B1 - 가속 페달 시스템 - Google Patents

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KR100844559B1
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박한길
조양래
김병기
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현대자동차주식회사
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Abstract

로드와 연결된 가속 페달, 차속 신호와, 설정된 제한속도와 설정된 모드가 입력된 스위치로부터 신호를 입력 받아 상기 두 신호를 비교하여 차속이 제한 속도보다 큰 경우, 설정된 제한속도 및 설정된 모드를 기초로 모드를 선택하고 가속 페달의 반력을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 페달 제어 유닛을 이용하는 가속 페달 시스템은 상기 제어 신호가 출력되는 경우, 상기 제어 신호를 입력받아 상기 가속 페달이 상기 선택된 모드에 따라 작동하도록 상기 가속 페달을 제어하며, 상기 가속 페달의 상부에 배치되는 반력 장치를 포함하되, 상기 반력 장치는, 상기 제어 신호를 기초로 인가되는 전류에 따라 동력을 발생시키는 액추에이터(actuator), 상기 액추에이터에서 발생된 동력을 선택적으로 전달하는 동력 전달 유닛, 및 상기 동력 전달 유닛으로부터 동력을 전달받아 상기 로드를 통해 상기 가속 페달로 동력을 전달하는 휠을 포함하며, 상기 가속 페달 시스템에 의하면 운전자가 보다 안전한 운행을 할 수 있다.
엑셀, 페달, 반력 장치, EMS, 차속 센서, 웜 기어.

Description

가속 페달 시스템{ACCELERATOR PEDAL SYSTEM}
도1은 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템이 배치된 상태를 보여주는 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템의 우측면을 보여주는 도면이다.
도4 및 도5는 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템의 작동을 보여주는 도면이다.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템의 제1,2,3 모드를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101: 스위치
103: 차속 센서
105: 엔진 관리 유닛
107: 엑셀 감지 센서
109: 페달 제어 유닛
111: 반력 장치
201: 케이스
200: 가속 페달
300: 싱크(sink)
401: 액추에이터
410: 동력 전달 유닛
415: 돌기
417: 댐퍼
본 발명은 가속 페달 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 차속이 제한 속도를 초과할 경우, 가속 페달의 반력을 변화시켜 운전자에게 경고하는 가속 페달 시스템에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 가속 페달 시스템은 차량에 설치되며, 가속 페달 을 누를 경우, 차량의 속도가 증가하도록 형성된 시스템이다.
즉, 종래 기술에 의한 가속 페달 시스템은 대한민국 특허(출원 번호 10-2006-0125016)에 기재된 바와 같이, 차량이 제한 속도를 초과한 경우, 탄성 부재의 탄성력에 의하여 가속 페달에 반력을 인가하였다. 즉, 복수개의 탄성 부재에 의하 여 가속 페달에 작용하는 반력이 단계적으로 조절되었다.
예를 들어, 종래 기술에 의하면, 반력을 생성시키는 탄성 부재의 개수를 기초로 반력이 단계적으로 조절되었다.
따라서, 반력이 탄성 부재가 가지는 탄성력에 의하여서만 제어되고, 반력이상세하게 제어되지 아니하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 차량의 속도가 제한 속도를 초과할 경우, 운전자에게 경고할 수 있는 가속 페달 시스템을 제공하는 것이다.
로드와 연결된 가속 페달, 차속 신호와, 설정된 제한속도와 설정된 모드가 입력된 스위치로부터 신호를 입력 받아 상기 두 신호를 비교하여 차속이 제한 속도보다 큰 경우, 설정된 제한속도 및 설정된 모드를 기초로 모드를 선택하고 가속 페달의 반력을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 페달 제어 유닛을 이용하는 가속 페달 시스템은 상기 제어 신호가 출력되는 경우, 상기 제어 신호를 입력받아 상기 가속 페달이 상기 선택된 모드에 따라 작동하도록 상기 가속 페달을 제어하며, 상기 가속 페달의 상부에 배치되는 반력 장치를 포함하되, 상기 반력 장치는, 상기 제어 신호를 기초로 인가되는 전류에 따라 동력을 발생시키는 액추에이터(actuator), 상기 액추에이터에서 발생된 동력을 선택적으로 전달하는 동력 전달 유닛, 및 상기 동력 전달 유닛으로부터 동력을 전달받아 상기 로드를 통해 상기 가속 페달로 동력을 전달하는 휠을 포함한다.
상기 설정된 모드는, 상기 가속 페달이 반력을 발생시키도록 작동하는 제1 모드, 상기 가속 페달이 진동을 발생시키도록 작동하는 제2 모드, 및 상기 가속 페달이 노킹(knocking)을 발생시키도록 작동하는 제3 모드를 포함한다.
상기 반력 장치는, 상기 가속 페달의 상단부에 형성되며, 상기 반력 장치가위치하는 케이스를 더 포함한다.
상기 케이스의 외면에는 열을 배출하는 싱크(sink)가 형성될 수 있다.
상기 액추에이터는 모터로 형성될 수 있다.
상기 동력 전달 유닛은, 상기 액추에이터로부터 동력을 전달받는 제1 기어, 상기 제1 기어로부터 동력을 전달받는 제2 기어, 및 상기 제2 기어로부터 동력을 전달받아 상기 휠을 설정된 각도로 회전시키는 제3 기어를 포함하되, 상기 제1 및 제2 기어는 스퍼기어로 형성되며, 상기 제3 기어는 웜 기어로 형성될 수 있다.
상기 휠은 웜휠로 형성될 수 있다.
상기 휠에는 상기 가속 페달에 형성된 적어도 하나의 돌기가 결합되는 적어도 하나의 홈이 형성되며, 상기 적어도 하나의 홈에는 댐퍼가 고정될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 반력은 가속 페달이 본래의 위치로 돌아가는 방향으로 작용하는 힘, 즉, 가속 페달이 차량을 가속하기 위하여 작동되는 방향의 반대 방향으로 작용하는 힘을 의미한다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템의 구성을 보여주는 도면이고, 도2는 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템이 배치된 상태를 보여주는 도면이다.
도1 및 도2를 참조하여, 상기 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템에 이용되는 차속 센서(103), 가속 페달(200), 스위치(101), 엔진 관리 유닛(EMS: engine management system)(105), 엑셀 감지 센서(107), 페달 제어 유닛(109)에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
가속 페달(200)은 설정된 형상의 로드(203)에 연결되며, 상기 설정된 형상은 도2에 도시된 바와 같이 'ㄱ'자 형상으로 형성된다.
스위치(101)는 적어도 하나의 제한 속도 및 복수개의 설정된 모드가 입력되어 적어도 하나의 제한 속도 및 복수개의 설정된 모드 중, 선택된 제한 속도 및 모드에 해당하는 신호를 발생시키며, 엔진 관리 유닛(105)은 상기 차속 센서(103)와 스위치(101)로부터 신호를 전달받는다.
엑셀 감지 센서(107)는 상기 가속 페달(200)의 위치를 감지하여 해당하는 신호를 출력한다.
페달 제어 유닛(109)은 상기 엔진 관리 유닛(105)으로부터 차속 신호와 상기 스위치(101)에서 발생된 신호를 입력받아 상기 두 신호를 비교하여 차속이 제한 속도보다 큰 경우, 가속 페달(200)의 반력을 제어하는 제어 신호를 출력한다.
즉, 페달 제어 유닛(109)은 설정된 제한 속도 및 설정된 모드를 기초로 가속페달(200)의 반력을 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다.
본 발명의 실시예에 의한 반력 장치(111)는 상기 제어 신호가 출력되는 경우, 상기 제어 신호를 입력받아 상기 가속 페달(200)이 상기 선택된 모드에 따라 작동하도록 상기 가속 페달(200)을 제어한다.
도3을 참조하면, 상기 반력 장치(111)는 액추에이터(401), 동력 전달 유닛(410), 및 휠(411)을 포함한다.
상기 액추에이터(401)는 상기 제어 신호를 기초로 인가되는 전류에 따라 동력을 발생시킨다.
동력 전달 유닛(410)은 상기 액추에이터(401)에서 발생된 동력을 선택적으로 전달하며, 휠(411)은 상기 동력 전달 유닛(410)으로부터 동력을 전달받아 상기 가속 페달(200)로 동력을 전달한다.
즉, 액추에이터(401)는 페달 제어 유닛(109)에서 인가되는 전류에 따라 각각 다른 동력을 발생 시킬 수 있다. 즉, 스위치(101)는 적어도 하나의 제한 속도를 선택할 수 있도록 구성되며, 복수개의 모드 중, 하나를 선택할 수 있도록 구현된다.
제한 속도는 차량이 운행 중, 위험한 상황을 초래하는 속도를 의미하며, 이는 당업자에 의하여 설정될 수 있다.
상기 복수개의 모드는 제한 속도가 초과된 경우, 운전자에게 경고하는 방법에 관한 모드이며, 본 발명의 실시예에서는 가속 페달(200)의 작동에 의하여 운전자가 경고를 감지한다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 상기 복수개의 설정된 모드는 제1 모드, 제2 모드, 및 제3 모드를 포함한다.
제1 모드가 선택되면 상기 가속 페달이 반력을 발생시키도록 작동하며, 상기 제2 모드가 선택되면 상기 가속 페달이 진동을 발생시키도록 작동한다.
제3 모드가 선택되면, 상기 가속 페달이 노킹(knocking)을 발생시키도록 작 동한다.
상기 스위치(101)는 운전자에 의하여 작동되므로, 상기 제한 속도 및 상기 모드도 운전자에 의하여 선택될 수 있다.
또한, 각각의 모드의 세기는 액추에이터(401)에 인가되는 전류의 세기에 따라 각각의 모드에서 작동되는 반력의 크기, 진동의 크기, 및 노킹의 크기도 조절될 수 있다.
즉, 예를 들면, 각각의 모드에 대응하는 속도 구간 및 속도의 크기에 따른 반력, 진동, 및 노킹의 크기도 설정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 전류의 세기에 따라 액추에이터가 작동되므로, 모드들 및 그에 대응하는 크기도 더욱 상세하게 설정될 수 있으며, 속도별로 더욱 상세한 반력이 설정될 수 있다.
상기 엔진 관리 유닛(105)은 일반적인 차량에 적용되는 엔진 관리 유닛이며, 본 발명의 실시예에서는 차속 센서(103)와 상기 스위치(101)로부터 전달되는 신호를 상기 페달 제어 유닛(109)에 전달한다.
엑셀 감지 센서(107)는 가속 페달(200)의 위치를 검출하여 상기 페달 제어 유닛(109)에 전달한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 엑셀 감지 센서(107)로 부터 전달된 신호에 의하여 가속 페달(200)의 작동 스트로크 중, 85% 이상 운전자에 의하여 작동되거나, 상기 스위치(101)가 오프(off)되는 경우, 가속 페달 시스템은 작동을 중지한다.
상기 페달 제어 유닛(109)은 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 있으며, 이러한 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예의 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템의 우측면을 보여주는 도면이고, 도4 및 도5는 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템의 작동을 보여주는 도면이다.
도3을 참조하면, 상기 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템은 케이스(201)를 더 포함한다.
케이스(201)의 내부에는 반력 장치(111)가 위치한다. 상기 케이스(201)에는 열이 배출되는 싱크(sink)(300)가 형성되며, 상기 싱크(300)로 액추에이터(401) 또는 동력 전달 유닛(410)에서 발생된 열이 배출된다.
상기 액추에이터(401)는 모터로 실현될 수 있으며, 더욱 상세하게는 DC 모터로 형성될 수 있다.
상기 동력 전달 유닛(410)은 제1 기어(403), 제2 기어(405), 및 제3 기어(407)를 포함하며, 제1 기어(403) 및 제2 기어(405)는 스퍼 기어(spur gear)로 형성될 수 있으며, 제3 기어는 웜기어(worm gear)로 형성될 수 있다.
제1 기어(403)는 상기 액추에이터(401)로부터 동력을 전달받으며, 상기 제2 기어(405) 상기 제1 기어(403)로부터 동력을 전달받으며, 상기 제3 기어(407)는 상기 제2 기어(405)로부터 동력을 전달받아 상기 휠(411)을 설정된 각도로 회전시킨다.
또한, 상기 휠(411)은 웜 휠로 형성될 수 있다.
상기 휠(411)에는 상기 가속 페달(200)에 형성된 적어도 하나의 돌기(415)가 결합되는 적어도 하나의 홈(413)이 형성되며, 상기 적어도 하나의 홈(413)에는 댐퍼(417)가 배치된다.
더욱 상세하게는, 가속 페달(200)과 연결된 로드(203)의 일단은 상기 케이스(201)에 고정된다. 즉, 상기 적어도 하나의 돌기(415)는 상기 로드(203)의 일단과 일체로 형성될 수 있다.
즉, 가속 페달(200)의 일단에 돌기(415)가 일체로 형성되며, 상기 돌기(415)는 휠(411)에 형성된 홈(413)에 결합된다.
또한, 상기 홈(413)에는 가속 페달(200)의 회전 방향에 댐퍼(417)가 고정됨으로써, 반력 장치(111)가 작동된 후, 가속 페달(200)이 작동되더라도 가속 페달(200)의 작동에 따른 충격이 발생되지 아니할 수 있다.
도1, 도3, 및 도4를 참조로 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템이 작동하지 아니한 경우를 보여주는 도면이다.
운전자가 가속 페달(200)을 작동시킬 경우, 스프링(도시되지 아니함)에 의하여 가속 페달(200)은 원래의 위치로 복귀한다.
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예가 적용되는 가속 페달이 회전하더라도, 즉, 가속 페달(200)과 일체로 형성된 돌기(415)는 회전하더라도 댐퍼(417) 와 접촉되지 아니한다.
즉, 반력 장치(111)가 작동되지 아니하고 가속 페달(200)만 회전한 경우, 본 발명의 실시예에서는, 도4에 도시된 바와 같이, 댐퍼(417)와 돌기(415)가 이루는 각도는 2ㅀ로 설정될 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
위험한 상황이 발생되거나, 운전자가 스위치(101)를 작동하여, 제한 속도 및 모드를 선택하고 차량이 제한 속도를 초과한 경우, 엔진 관리 유닛(105)은 해당하는 신호를 입력받아 페달 제어 유닛(109)으로 출력한다.
위험한 상황의 발생은 차량의 네비게이션, 전방 감시 카메라 등과 같은 매체로부터 감지할 수 있으며, 이에 대한 사항은 당업자에게 자명하므로 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.
그러면, 페달 제어 유닛(109)은 반력 장치(111)를 작동시킨다.
즉, 이 때, 페달 제어 유닛(109)이 액추에이터(401)를 작동시키면, 제1 기어(403), 제2 기어(405), 및 제3 기어(407)가 순차적으로 회전한다(도5의 동력 전달 유닛에 도시된 화살표 참조).
그러면, 웜 휠(411)이 시계 방향으로 회전하고, 댐퍼(417)가 돌기(415)에 접촉된다.
따라서, 이 때, 가속 페달(200)을 운전자가 밟게 되면, 휠(411)이 반시계 방향으로 회전하고 제1 기어(403), 제2 기어(405), 및 제3 기어(407)가 반대 방향으로 순차적으로 회전한다.
마지막에는 액추에이터(401)인 모터(401)가 반대방향으로 회전하면서 반력이 발생된다.
이 때, 동력 전달 유닛(410) 및 모터(401)에는 열이 발생하며, 상술한 바와 같이, 발생된 열은 싱크(300)에 의하여 배출된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템에 의하면 상술한 바와 같은 반력이 가속 페달(200)에 전달됨으로써 운전자에게 경고할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 운전자가 킥다운(kick down) 지점, 즉, 가속 페달의 85% 이상을 작동시키거나, 스위치(101)를 오프(off)하면 가속 페달 시스템이 오프 된다.
가속 페달 시스템이 오프된 경우, 도4에 도시된 바와 같이, 반력 장치(111)의 휠(411)은 원래의 위치로 복귀한다.
상기 경고는 제1,2,3모드에 따라 다르게 구현될 수 있다.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 가속 페달 시스템의 제1,2,3 모드를 보여주는 도면이다.
더욱 상세하게는, 도6의 (a)는 제1 모드를 보여주고, (b)는 제2 모드, (c)는 제3 모드를 보여주는 도면이다.
상술한 바와 같이, 페달 제어 유닛(109)에 의하여 반력 장치(111)의 액추에이터(401)에 전류가 인가되며, 페달 제어 유닛(109)은 설정된 모드에 따라 액추에이터(401)에 전류를 인가한다.
도6에 도시된 바와 같이, 모터(401)는 전류의 세기에 의하여 제어되며, (a)에 도시된 바와 같이, 전류를 일정하게 인가할 경우, 제1 모드가 실현될 수 있다.
또한, 도6의 (b)에 도시된 바와 같이, 전류가 일정한 간격으로 인가될 경우, 모터(401)가 전류의 세기에 따라 작동되므로 가속 페달(200)에 진동이 인가된다.
따라서, 제2 모드가 구현될 수 있다.
도6의 (c)에 도시된 바와 같이, 전류가 간헐적으로 인가되면, 가속 페달(200)에 노킹이 전달될 수 있으므로, 제3 모드가 구현될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 위험한 상황 및 운전자가 과속할 경우, 운전자에게 물리적인 느낌을 주는 경고를 할 수 있으므로, 운전자가 차량을 안전하게 운행할 수 있다.

Claims (8)

  1. 로드에 연결된 가속 페달;
    차속 신호와, 설정된 제한속도와 설정된 모드가 입력된 스위치로부터 신호를 입력 받아 상기 두 신호를 비교하여 차속이 제한 속도보다 큰 경우, 설정된 제한속도 및 설정된 모드를 기초로 모드를 선택하고 가속 페달의 반력을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 페달 제어 유닛을 이용하는 가속 페달 시스템에 있어서,
    상기 제어 신호가 출력되는 경우, 상기 제어 신호를 입력받아 상기 가속 페달이 상기 선택된 모드에 따라 작동하도록 상기 가속 페달을 제어하며, 상기 가속 페달의 상부에 배치되는 반력 장치를 포함하며,
    상기 반력 장치는,
    상기 제어 신호를 기초로 인가되는 전류에 따라 동력을 발생시키는 액추에이터(actuator);
    상기 액추에이터에서 발생된 동력을 선택적으로 전달하는 동력 전달 유닛; 및
    상기 동력 전달 유닛으로부터 동력을 전달받아 상기 로드를 통해 상기 가속 페달로 동력을 전달하는 휠;
    을 포함하고,
    상기 동력 전달 유닛은,
    상기 액추에이터로부터 동력을 전달받는 제1 기어;
    상기 제1 기어로부터 동력을 전달받는 제2 기어; 및
    상기 제2 기어로부터 동력을 전달받아 상기 휠을 설정된 각도로 회전시키는 제3 기어;
    를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 기어는 스퍼기어로 형성되며,
    상기 제3 기어는 웜 기어로 형성되는 가속 페달 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 설정된 모드는,
    상기 가속 페달이 반력을 발생시키도록 작동하는 제1 모드;
    상기 가속 페달이 진동을 발생시키도록 작동하는 제2 모드; 및
    상기 가속 페달이 노킹(knocking)을 발생시키도록 작동하는 제3 모드;
    를 포함하는 가속 페달 시스템.
  3. 제1항에서,
    상기 가속 페달의 상단부에 형성되며, 상기 반력 장치가 위치하는 케이스를 더 포함하는 가속 페달 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 케이스의 외면에는 열을 배출하는 싱크(sink)가 형성된 가속 페달 시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 액추에이터는 모터로 형성된 가속 페달 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 휠은 웜휠로 형성되는 가속 페달 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 휠에는 상기 가속 페달에 형성된 적어도 하나의 돌기가 결합되는 적어도 하나의 홈이 형성되며,
    상기 적어도 하나의 홈에는 댐퍼가 고정되는 가속 페달 시스템.
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