KR100851320B1 - 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페달 아암의 힌지부위에 설치된 리턴 스프링에 대한 예압축력의 조절과 페달 아암의 선회단부에 대한 마찰력의 조절을 통해 페달의 답입과 해제시 각각 운전자가 받게 되는 반력의 정도를 상이하게 설정함으로써 빈번한 가속 조작에 따라 수반되는 발목 부위의 피로감을 경감시킬 수 있도록 함과 더불어, 반력의 적절한 조절을 통해 사용자의 요구에 부합하는 페달장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차체에 고정되는 하우징(10)과; 상기 하우징(10)에 힌지결합되는 페달 아암(20); 상기 하우징(10)과 상기 페달 아암(20) 사이의 힌지부위에 설치되어 상기 페달 아암(20)에 복원력을 제공하는 탄성부재; 상기 페달 아암(20)에 설치되어 상기 탄성부재의 일측 선단부를 가압하여 상기 탄성부재에 대한 예압축력을 조절하는 답력 조절부 및; 상기 페달 아암(20)의 선회단부를 가압하도록 상기 하우징(10)에 대해 이동가능하게 설치되어 상기 페달 아암(20)의 작동시 답력 대비 스트로크에 대한 변화의 정도를 조절하는 히스테리시스 조절부를 포함하여 구성된다.

페달, 답력, 스트로크, 히스테리시스

Description

답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치{pedal device with function for adjusting pedal effort and hysteresis}

도 1은 본 발명에 따른 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치의 구성을 도시한 사시도.

도 2는 답력 조절부의 구성을 도시하기 위해 도 1의 요부를 가상선으로 도시한 도면.

도 3은 토션 스프링의 설치 상태를 도시한 분해 사시도.

도 4는 답력 조절부의 구성 상태를 도시한 분해 사시도.

도 5는 답력 조절부의 구성 상태를 도시한 단면도.

도 6은 히스테리시스 조절부의 구성중 제1 마찰부재의 설치 상태를 도시한 분해 사시도.

도 7은 히스테리시스 조절부의 설치 상태를 도시한 사시도.

도 8은 히스테리시스 조절부의 구성중 제2 마찰부재와 위치조절수단의 설치 상태를 도시한 분해 사시도.

도 9는 히스테리시스 조절부의 구성 상태를 도시한 단면도.

도 10은 페달의 작동시 답력 대비 스트로크의 변화를 나타낸 그래프로서, 답 력 조절의 전후 상태를 각각 도시한 그래프.

도 11은 페달의 작동시 답력 대비 스트로크의 변화를 나타낸 그래프로서, 히스테리시스 조절의 전후 상태를 각각 도시한 그래프.

본 발명은 자동차의 페달장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페달의 가압에 의해 이루어지는 답입의 정도를 전기적 신호로 검출하는 전자식 페달장치에 있어, 페달 아암의 힌지부위에 설치되어 복원력을 제공하는 리턴 스프링의 탄성력과 페달 아암의 선회단부에 대한 마찰력의 조절을 통해 운전자의 성향과 습성에 부합하는 답력 및 히스테리시스의 특성변화를 도모할 수 있도록 하는 페달장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 있어 주행을 위한 가속 조작은 운전자에 의한 페달장치의 가압에 의해 구현되는 바, 이러한 페달장치는 주행중 운전자가 빈번하게 답입하여 사용해야 하므로, 조작감의 개선을 위해 많은 노력들이 이루어지고 있는 실정이다.

그리고, 가속 조작을 위한 페달장치의 종류로는 크게 기계식과 전자식으로 구분되는 바, 기계식의 가속 페달장치는 차실내에 회동가능하게 설치된 가속페달과, 엔진룸내 흡기 계통에 설치된 스로틀 기구 및, 상기 가속페달과 스로틀 기구 사이에서 조작력의 전달을 위해 이들을 연결하도록 설치된 케이블을 포함하여 구성된다.

또한, 전자식의 가속 페달장치는 차실내에 회동가능하게 설치된 가속페달과, 이 가속페달측에 설치되어 가속페달의 회동량을 실시간으로 검출하는 포텐시오 미터와 같은 회동각 검출센서를 포함하여 구성된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 가속 페달장치에 있어, 기계식의 가속 페달장치에서는 가속페달의 가압 및 해제시에 각각 케이블내 와이어와 튜브 사이의 마찰에 의해 가압시 운전자가 받게 되는 반력 대비 해제시 운전자가 받게 되는 반력이 작게 되는 이른 바, 히스테리시스가 발생하여 답력 튜닝에는 별다른 문제가 없었다.

이에 반해, 종래 전자식의 가속 페달장치에서는 페달의 가압 및 해제시에 각각 운전자가 받게 되는 반력의 정도는 페달아암을 탄력적으로 복원시키는 리턴 스프링의 고유한 탄성에 의해서만 결정되는 데, 이러한 반력의 정도는 가속의 해제 보다는 가속을 위한 가압을 기준으로 설정되므로, 페달의 가압 및 해제시에 동일한 크기의 반력이 발생하는 종래의 전자식 가속 페달장치에서는 운전자가 빈번한 가속의 실시 및 해지를 반복하다 보면 운전자의 발목 부위가 받게 되는 피로감이 가중되어 페달의 조작성이 저하된다는 단점이 있게 된다.

또한, 종래 전자식의 가속 페달장치에서는 리턴 스프링이 가지는 고유한 탄성에 의해 반력이 결정되므로, 사용자의 취향 등에 따른 답력의 튜닝에 있어 그 자유도가 떨어지는 단점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 페달의 가압에 의해 이루어지는 답입의 정도를 전기적 신호로 검출하는 전자식 페달장치에 있어, 페달 아암의 힌지부위에 설치된 리턴 스프링에 대한 예압축력의 조절과 페달 아암의 선회단부에 대한 마찰력의 조절을 통해 페달의 답입과 해제시 각각 운전자가 받게 되는 반력의 정도를 상이하게 설정함으로써 빈번한 가속 조작에 따라 수반되는 발목 부위의 피로감을 경감시킬 수 있도록 함과 더불어, 반력의 적절한 조절을 통해 사용자의 요구에 부합하는 페달장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차체에 고정되는 하우징과;

상기 하우징에 힌지결합되는 페달 아암;

상기 하우징과 상기 페달 아암 사이의 힌지부위에 설치되어 상기 페달 아암에 복원력을 제공하는 탄성부재;

상기 페달 아암에 설치되어 상기 탄성부재의 일측 선단부를 가압하여 상기 탄성부재에 대한 예압축력을 조절하는 답력 조절부 및;

상기 페달 아암의 선회단부를 가압하도록 상기 하우징에 대해 이동가능하게 설치되어 상기 페달 아암의 작동시 답력 대비 스트로크에 대한 변화의 정도를 조절하는 히스테리시스 조절부를 포함하여 구성된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전자식 페달장치는 차체에 고정되는 하우징(10)과, 상기 하우징(10)에 대해 힌지핀(H)을 매개로 힌지결합되는 페달 아암(20) 및, 상기 하우징(10)과 상기 페달 아암(20) 사이의 힌지부위에 설치되어 상기 페달 아암(20)에 복원력을 제공하는 탄성부재를 포함하여 구성된다.

그리고, 본 발명은 답력 조절부와 히스테리시스 조절부를 더 포함하여 구성되는 바, 상기 답력 조절부는 상기 페달 아암(20)에 설치되어 상기 탄성부재의 일측 선단부를 가압함으로써 상기 탄성부재에 대한 예압축력을 조절하여 상기 페달 아암(20)에 대한 답력을 조절하게 된다. 상기 히스테리시스 조절부는 상기 페달 아암(20)의 선회단부를 가압하도록 상기 하우징(10)에 대해 이동가능하게 설치되어 상기 페달 아암(20)의 선회 및 복원의 작동시 답력 대비 스트로크에 대한 변화의 정도를 조절하게 된다.

상기 탄성부재는 상기 하우징(10)과 상기 페달 아암(20) 사이의 힌지부위에 설치되는 데, 보다 상세하게는 상기 탄성부재의 일측 선단부는 상기 하우징(10)에 고정되고 타측 선단부는 상기 페달 아암(20)에 고정되는 토션 스프링(30)으로 이루어진다. 즉, 상기 토션 스프링(30)은 상기 하우징(10)과 상기 페달 아암(20) 사이의 힌지부위로 설치되는 상기 힌지핀(H)에 끼워져 고정 지지된다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 답력 조절부는 상기 페달 아암(20)에 형성된 관통구멍(20a)에 삽입되어 고정되고 길이방향을 따라 형성된 체결구멍(21a)을 갖춘 인서트(21)와, 상기 체결구멍(21a)에 치합되어 상기 토션 스프링(30)의 일 측 선단부를 가압하는 조절나사(22)로 이루어진다. 이 경우, 상기 조절나사(22)는 상기 인서트(21)의 체결구멍(21a)에 대한 체결정도에 따라 상기 토션 스프링(30)의 일측 선단부에 대한 예압축력의 정도를 조절할 수 있게 된다.

상기 페달 아암(20)에 형성된 상기 관통구멍(20a)에는 가압체(23)가 이동가능하게 설치되는 바, 상기 가압체(23)는 상기 토션 스프링(30)의 일측 선단부를 수용한 상태에서 상기 조절나사(22)의 하단부와 직접 접촉하고 있어, 상기 인서트(21)의 체결구멍(21a)에 대한 상기 조절나사(22)의 체결정도에 따라 상기 가압체(23)는 상기 토션 스프링(30)의 일측 선단부에 대한 예압축력의 정도를 조절하게 된다.

상기 조절나사(22)는 하단부에 상기 가압체(23)와의 접촉을 위한 구형의 가압부(22a)를 일체로 구비하고, 상기 가압체(23)는 상단부에 상기 구형의 가압부(22a)와 접촉되도록 중앙에 형성된 안착홈(23a)과 상기 안착홈(23a)을 중심으로 형성된 슬롯(23b)을 일체로 구비하며, 상기 가압체(23)는 하단부에 상기 토션 스프링(30)의 일측 선단부를 삽입하여 고정하는 끼움구멍(23c)을 구비하고 있다.

상기 인서트(21)에는 상기 인서트(21)에 형성된 체결구멍(21a)의 외부 노출을 은폐시키기 위해 캡(24)이 결합되는 바, 상기 인서트(21)와 상기 캡(24) 사이의 결합을 위해, 상기 인서트(21)의 양단부에는 끼움홈(21b)이 형성되고, 상기 캡(24)에는 상기 끼움홈(21b)에 결합되는 끼움돌기(24a)가 일체로 형성된다.

도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 히스테리시스 조절부는 상기 페달 아암(20)의 선회단부에 선회가능하게 설치된 제1 마찰부재(40)와, 상기 제1 마찰부 재(40)에 접촉되도록 상기 하우징(10)에 선회가능하게 설치된 제2 마찰부재(50) 및, 상기 하우징(10)에 대해 상기 제2 마찰부재(50)의 고정위치를 가변화시킬 수 있도록 설치되어 상기 제1 마찰부재(40)에 대한 상기 제2 마찰부재(50)의 가압정도를 조절하는 위치조절수단을 포함하여 구성된다.

상기 제1 마찰부재(40)는 상기 페달 아암(20)의 선회단부에 형성된 수용홈(25)에 결합되어 힌지부(42)와, 상기 힌지부(42)로부터 일체로 연장형성되어 상기 제2 마찰부재(50)에 면착되는 접촉부(44) 및, 상기 접촉부(44)로부터 일체로 연장형성되어 상기 페달 아암(20)의 선회단부에 V자형상으로 개구되게 형성된 장착홈(26)에 결합되어 탄발지지력을 구현하도록 역시 V자형상으로 경사진 형태의 탄성돌기부(46)를 일체로 갖추고 있다.

상기 제2 마찰부재(50)는 상기 하우징(10)에 형성된 수용홈(12)에 결합되는 상단 힌지부(52)와, 상기 상단 힌지부(52)로부터 일체로 연장형성되어 상기 제1 마찰부재(40)의 접촉부(44)에 면착되는 접촉부(54) 및, 상기 접촉부(54)로부터 일체로 연장형성되어 상기 위치조절수단에 결합되는 하단 힌지부(56)를 일체로 갖추고 있다.

상기 위치조절수단은 상기 하우징(10)의 일단에서 상기 제1 마찰부재(40)의 설치부위를 향해 길게 형성된 가이드 홈(14)과, 상기 가이드 홈(14)에 이동가능하게 결합되면서 상기 제2 마찰부재(50)의 하단 힌지부(56)와 결합되는 슬라이드 블럭(60) 및, 상기 가이드 홈(14)에 대한 상기 슬라이드 블럭(60)의 위치를 고정시키는 와이어 스프링(62)으로 구성된다.

즉, 상기 와이어 스프링(62)은 상기 가이드 홈(14)의 내주면에 형성된 치합부(14a)에 탄력적으로 결합되어, 상기 가이드 홈(14)에 대한 상기 슬라이드 블럭 (60)의 위치를 가변적으로 고정시키게 된다. 이를 위해 상기 와이어 스프링(62)은 상기 슬라이드 블럭(60)에 결합되는 고정 블럭(64)에 의해 그 일단부가 상기 슬라이드 블럭(60)의 내부에 고정 지지된다.

상기 슬라이드 블럭(60)과 상기 고정 블럭(64) 사이의 결합을 위해, 상기 슬라이드 블럭(60)에는 다수의 결합돌기(60a)가 형성되고, 상기 고정 블럭(64)에는 상기 결합돌기(60a)를 수용하는 다수의 결합홈(64a)이 형성된다.

아울러, 상기 슬라이드 블럭(60)에는 상기 제2 마찰부재(50)의 하단 힌지부(56)를 고정시키기 위한 끼움홈(60b)이 형성된다.

한편, 도면중 미설명 부호 70은 상기 하우징(10)에 설치되어 페달의 답입시 상기 페달 아암(20)의 선회정도를 전기적으로 검출하여 출력하는 회동각 검출센서이다.

이하, 본 발명에 따른 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치의 작동을 상세히 설명한다.

먼저, 상기 페달 아암(20)에 대한 답력의 조절은 상기 인서트(21)의 체결구멍(21a)에 체결된 조절나사(22)의 조정을 통해 이루어지는 바, 상기 인서트(21)에 대한 상기 조절나사(22)의 체결깊이를 조절하게 되면, 상기 토션 스프링(30)의 일측 선단부에 대한 예압축력이 종속적으로 조절되어, 상기 페달 아암(20)의 작동시 구현되는 답력의 정도가 가변적으로 조정될 수 있게 된다.

즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 조절나사(22)의 조정을 통해 상기 토션 스프링(30)에 대한 예압축력을 조절하게 되면, 페달의 스트로크 대비 페달의 답력 이 변화하게 된다.

이 경우, 페달의 답력에 대한 변화는 상기 인서트(21)의 체결구멍(21a)에 대한 상기 조절나사(22)의 체결깊이에 대한 조정을 통해 미세한 범위내에서 적절하게 조절될 수 있게 된다.

또한, 상기 페달 아암(20)에 대한 히스테리시스의 조절은 상기 제1 마찰부재(40)와 상기 제2 마찰부재(50) 사이에서 발생되는 마찰력의 조정을 통해 이루어지는 바, 상기 가이드 홈(14)에 대한 상기 슬라이드 블럭(60)의 위치를 가변적으로 조절하게 되면, 즉 상기 가이드 홈(14)에 형성된 치합부(14a)를 따라 상기 슬라이드 블럭(60)과 고정 블럭(64) 사이에 지지된 상기 와이어 스프링(62)의 결합위치를 변화시키게 되면, 상기 제1 마찰부재(40)와 상기 제2 마찰부재(50) 사이의 접촉 정도가 가변적으로 조정되고, 이러한 조정을 통해 페달 아암(20)의 작동시 페달의 답력 대비 페달의 스트로크에 변화가 수반된다.

즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 홈(14)에 대한 상기 슬라이드 블럭(60)의 체결위치에 대한 조정을 통해 상기 제1 마찰부재(40)와 상기 제2 마찰부재(50) 사이의 접촉 정도를 조절하게 되면, 페달의 작동과 해제시 답력 대비 스트로크에 변화가 수반된다.

이 경우, 페달의 히스테리시스에 대한 변화는 상기 가이드 홈(14)의 치합부(14a)에 대한 상기 와이어 스프링(62)의 체결위치에 대한 조정을 통해 미세한 범위내에서 적절하게 조절될 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치에 의하면, 페달의 답입과 해제시 각각 운전자가 받게 되는 반력의 정도를 상이하게 설정하여 주행중 빈번한 가속시 수반되는 운전자의 발목 부위에 대한 피로감의 누적을 경감시킬 수 있게 되고, 아울러 반력의 정도를 운전자의 성향과 습성에 부합하여 자유롭게 조절할 수 있으므로 페달장치에 대한 상품성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 페달장치의 답력에 대한 자유로운 조정을 통해, 페달장치의 생산에 있어 품질의 산포를 줄여 제품 성능의 안정화에 기여할 수 있고, 이종의 차량에 적용시 엔진의 출력 특성에 따른 조작성의 튜닝이 용이해지는 효과가 있게 된다.

Claims (14)

1. 차체에 고정되는 하우징(10)과;

   상기 하우징(10)에 힌지결합되는 페달 아암(20);

   상기 하우징(10)과 상기 페달 아암(20) 사이의 힌지부위에 설치되어 상기 페달 아암(20)에 복원력을 제공하는 탄성부재;

   상기 페달 아암(20)에 설치되어 상기 탄성부재의 일측 선단부를 가압하여 상기 탄성부재에 대한 예압축력을 조절하는 답력 조절부 및;

   상기 페달 아암(20)의 선회단부를 가압하도록 상기 하우징(10)에 대해 이동가능하게 설치되어 상기 페달 아암(20)의 작동시 답력 대비 스트로크에 대한 변화의 정도를 조절하는 히스테리시스 조절부를 포함하고;

   상기 히스테리시스 조절부는 상기 페달 아암(20)의 선회단부에 선회가능하게 설치된 제1 마찰부재(40)와, 상기 제1 마찰부재(40)에 접촉되도록 상기 하우징(10)에 선회가능하게 설치된 제2 마찰부재(50) 및, 상기 하우징(10)에 대해 상기 제2 마찰부재(50)의 고정위치를 가변화시킬 수 있도록 설치되어 상기 제1 마찰부재(40)에 대한 상기 제2 마찰부재(50)의 가압정도를 조절하는 위치조절수단을 구비하며;

   상기 위치조절수단은 치합부(14a)를 갖추고서 상기 하우징(10)에 형성된 가이드 홈(14)과, 상기 치합부(14a)에 탄력적으로 결합되는 와이어 스프링(62)을 갖추고서 상기 가이드 홈(14)에 고정위치를 가변시키도록 결합되는 슬라이드 블럭(60)을 구비하는 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 탄성부재는 상기 하우징(10)과 상기 페달 아암(20) 사이의 힌지부위에 설치되어 일측 선단부가 상기 하우징(10)에 고정되고 타측 선단부가 상기 페달 아암(20)에 고정되는 토션 스프링(30)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 답력 조절부는 상기 페달 아암(20)에 형성된 관통구멍(20a)에 삽입되어 고정되고 체결구멍(21a)을 갖춘 인서트(21)와, 상기 체결구멍(21a)에 치합되어 상기 토션 스프링(30)의 일측 선단부를 가압하는 조절나사(22)로 이루어진 것을 특징으로 하는 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 관통구멍(20a)에는 상기 토션 스프링(30)의 일측 선단부를 수용하고 상기 조절나사(22)에 직접 접촉되도록 이동가능하게 설치된 가압체(23)가 구비된 것을 특징으로 하는 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 조절나사(22)는 하단부에 구형의 가압부(22a)를 일체로 구비하고, 상기 가압체(23)는 상단부에 상기 구형의 가압부(22a)와 접촉되도록 중앙에 형성된 안착홈(23a)을 구비하며, 상기 가압체(23)는 하단부에 상기 토션 스프링(30)의 일측 선단부를 삽입하여 고정하는 끼움구멍(23c)을 구비한 것을 특징으로 하는 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치.
6. 청구항 3에 있어서,

   상기 인서트(21)는 이에 결합되어 상기 인서트(21)에 형성된 체결구멍(21a)의 외부 노출을 배제하기 위한 캡(24)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치.
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 마찰부재(40)는 상기 페달 아암(20)의 선회단부에 형성된 수용홈(25)에 결합되어 힌지부(42)와, 상기 힌지부(42)로부터 일체로 연장형성되어 상기 제2 마찰부재(50)에 면착되는 접촉부(44) 및, 상기 접촉부(44)로부터 일체로 연장형성되어 상기 페달 아암(20)의 선회단부에 형성된 장착홈(26)에 결합되어 탄발지지력을 구현하도록 경사진 형태의 탄성돌기부(46)를 일체로 갖춘 것을 특징으로 하는 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 제2 마찰부재(50)는 상기 하우징(10)에 형성된 수용홈(12)에 결합되는 상단 힌지부(52)와, 상기 상단 힌지부(52)로부터 일체로 연장형성되어 상기 제1 마찰부재(40)의 접촉부(44)에 면착되는 접촉부(54) 및, 상기 접촉부(54)로부터 일체로 연장형성되어 상기 슬라이드 블럭(60)에 결합되는 하단 힌지부(56)를 일체로 갖춘 것을 특징으로 하는 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치.
10. 삭제
11. 삭제
12. 청구항 9에 있어서,

    상기 와이어 스프링(62)은 상기 슬라이드 블럭(60)에 결합되는 고정 블럭(64)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 슬라이드 블럭(60)에는 다수의 결합돌기(60a)가 형성되고, 상기 고정 블럭(64)에는 상기 결합돌기(60a)를 수용하는 다수의 결합홈(64a)이 형성된 것을 특징으로 하는 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치.
14. 청구항 9에 있어서,

    상기 슬라이드 블럭(60)에는 상기 하단 힌지부(56)를 고정시키기 위한 끼움홈(60b)이 형성된 것을 특징으로 하는 답력 및 히스테리시스 조절기능을 갖춘 페달장치.

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