KR101412677B1 - 히스테리시스 및 킥다운을 갖는 전자식 스로틀 제어장치 - Google Patents

히스테리시스 및 킥다운을 갖는 전자식 스로틀 제어장치 Download PDF

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케이에스알 테크놀로지즈 컴퍼니
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Abstract

히스테리시스 및 킥다운을 갖는 전자식 제어 페달은, 제1곡률반경을 갖는 제1마찰면과, 제2곡률반경을 갖는 제2마찰면과, 이들 사이의 전이부 스텝을 갖는 마찰벽을 구비한 하우징을 포함한다. 히스테리시스 및 킥다운 발생수단은 상부 페달 아암에 회전 가능하게 부착된다. 스프링은 하우징에 대해 상기 발생수단을 바이어스시킨다. 상기 페달 아암에 제1페달 하중을 가하면 히스테리시스 및 킥다운 발생수단과 제1마찰면 사이에서 제1 히스테리시스 힘을 발생시킨다. 상기 페달 아암에 제2페달 하중을 가하면 상기 발생수단과 상기 스텝 사이에서 마찰 킥다운 힘을 발생시키고, 제3페달 하중을 가하면 상기 발생수단과 제2마찰면 사이에서 제2 히스테리시스 힘을 발생시킨다. 제1히스테리시스 힘, 킥다운 힘 및 제2히스테리시스 힘은 후방으로 운전자에게 전달된다.
차량, 브레이크, 페달, 히스테리시스, 킥다운

Description

히스테리시스 및 킥다운을 갖는 전자식 스로틀 제어장치{ELECTRONIC THROTTLE CONTROL WITH HYSTERESIS AND KICKDOWN}
본 출원은 2006년 4월 7일 출원된 미국 가특허출원 60/790,269 및 2007년 4월 6일 출원된 미국 특허출원 11/697,333의 우선권주장출원으로서, 그 내용은 본 명세서에 참고로 반영된다.
본 발명은 일반적으로 차량용 전자 제어장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 히스테리시스 및 킥다운을 갖는 전자식 제어 페달에 관한 것이다.
운송장치, 특히 자동차는 차량의 움직임을 제어하기 위하여 브레이크 페달 또는 스로틀 제어 페달, 또한 액셀러레이터 페달로 일컬어지는 발 작동 장치를 사용한다. 종래의 브레이크 시스템은 제동력을 차량 운전자로부터 차량 바퀴로 전달하는 브레이크 페달을 포함한다. 마찬가지로, 종래의 스로틀 제어 시스템은 차량의 가속과 움직임을 제어하기 위하여 차량 운전자로부터의 신호를 컨트롤러로 전송하는 스로틀 페달을 포함한다. 전자 기술 분야에서의 최근의 혁신으로 인해 스로틀 시스템 또는 브레이크 시스템과 같은 차량 시스템용 전자 제어장치의 사용이 확대되었다.
전자식 제어 스로틀 제어 시스템에서, 페달 아암은 포지션 센서에 부착되고, 이 포지션 센서는 페달 아암의 상대적 위치를 감지하고 신호를 제어 장치로 전송하여 스로틀을 작동시킨다. 전자식 제어 브레이크 시스템은 비슷한 방식으로 작동한다. 그러나, 페달 아암은 로드(rod)나 케이블과 같은 기계장치에 부착되지 않기 때문에 페달의 하강(depression)에 아무런 저항이 없으며 페달은 기계적 시스템을 사용할 때보다 빨리 공칭(nominal) 위치로 되돌아온다. 이 저항을 히스테리시스라고 부른다. 히스테리시스는 운전자에게 더 좋은 페달 '감각(feel)'을 주기 때문에 유용하다. 페달에 소정량의 히스테리시스가 없다면, 운전자는 페달의 급격한 조정으로 인해 심해진 발 피로를, 특히 장시간 운전시, 경험할 수 있다. 과거에는 종래의 페달 시스템에서의 브레이크 로드 또는 스로틀 케이블에 의해 발생된 하강(depression)에 대한 저항을 시뮬레이션하고 페달을 그 정지 위치로 되돌리는데 기계장치를 사용하였다. 기계장치의 일 예는 페달의 하강시 히스테리시스를 발생시키도록 페달 아암의 연장부에 연결된 마찰 패드이다. 그러나, 공지된 히스테리시스 장치는 복잡하고 많은 부품을 사용한다. 전자식 스로틀 제어장치용 히스테리시스 장치의 일 예가 미국특허출원 10/621,904에 개시되어 있으며, 그 내용이 참고로 반영된다.
또한, 기계식 페달 시스템을 갖춘 차량은, 특정 타입의 가속중에 저속기어에 자동변속장치의 킥다운 또는 다운시프트 효과를 발휘하기 위하여 페달과 스로틀의 작동을 자동변속장치로 전달하는 케이블 또는 로드와 같은 기계장치를 포함하였다. 저속기어로의 다운시프트나 킥다운은 일반적으로 차량의 가속도를 향상시킨다. 페달의 작동에 더 많은 힘이 요구되기 때문에 운전자는 킥다운을 느낄 수 있다. 전자 식 스로틀 제어 시스템과 전자식 변속장치를 이용하는 차량에 대해서는 여러 센서를 통해 가속이 감지되어 변속장치에 전송될 수 있기 때문에, 킥다운을 일으키기 위한 로드 또는 케이블과 같은 기계장치가 필요치 않다. 케이블 또는 로드 등과 같은 기계식 링크가 킥다운을 반복하도록(replicate) 전자식 변속장치를 이용한 차량에도 사용될 수 있지만, 이는 추가 비용이다.
차량 운전자는 가속중 킥다운 및 페달 작동중 히스테리시스와 관련된 '감각(feel)'에 익숙하다. 따라서, 종래 기술에는 페달 히스테리시스와 기계적 킥다운을 반복하는 전자식 제어 페달이 필요하다.
따라서, 히스테리시스 및 킥다운 생성 장치를 갖는 전자식 제어 페달을 제공한다. 전자식 제어 페달 어셈블리는 장착벽과, 한 쌍의 대향하는 측벽과, 말단벽을 갖는 하우징을 포함한다. 상기 말단벽은 페달 아암 피봇 포인트 상에 중심이 있는 제1곡률반경을 갖는 제1마찰면과, 상기 페달 아암 피봇 포인트 상에 중심이 있는, 상기 제1곡률반경보다 작은 제2곡률반경을 갖는 제2마찰면과, 상기 제1마찰면과 상기 제2마찰면 사이의 전이부 스텝을 갖는 마찰벽을 포함한다. 페달 아암은 상기 피봇 포인트에서 하우징에 작동 가능하게 부착되어 있다. 히스테리시스 및 킥다운 발생수단은 상기 상부 페달 아암에 회전 가능하게 부착되어 있다. 스프링은 상기 하우징과 상기 히스테리시스 및 킥다운 발생수단 사이에 배치되어 상기 히스테리시스 및 킥다운 발생수단을 바이어스시킨다. 상기 페달 아암에 제1페달 하중을 가함에 의해 상기 페달 아암의 회전이 상기 히스테리시스 및 킥다운 발생수단과 상기 마찰벽의 제1마찰면 사이에서 상기 페달 아암을 통해 후방으로 전달되는 제1 마찰 히스테리시스 힘을 발생시키도록 상기 스프링을 압축한다. 또한 상기 페달 아암에 제2페달 하중을 가함에 의해 상기 페달 아암의 회전이 상기 히스테리시스 및 킥다운 발생수단과 상기 마찰벽의 상기 스텝 사이에서 마찰 킥다운 힘을 발생시킨다. 상기 페달 아암에 제3페달 하중을 가함에 의해 상기 페달 아암의 계속되는 회전이 상기 히스테리시스 및 킥다운 발생수단과 상기 마찰벽의 제2마찰면 사이에서 제2 마찰 히스테리시스 힘을 발생시킨다. 상기 제1 마찰 히스테리시스 힘, 킥다운 힘 및 제2 마찰 히스테리시스 힘은 상기 페달 아암을 통해 후방으로 전달된다.
본 발명의 이점은, 가속중에 페달의 하강 및 변속기의 다운시프트에 대한 저항을 실험(simulate)하기 위한 일체화된 히스테리시스 및 킥다운 장치를 포함하는 전자식 제어 페달 어셈블리를 제공한다는 점이다. 본 발명의 다른 이점은 전자식 제어 페달용으로 일체화된 히스테리시스 및 킥다운 발생장치가 종래의 경우보다 디자인이 더 간단하여 차량의 내부 환경의 패키지 가능성을 향상시킬 수 있다는 점이다. 본 발명의 또 다른 이점은 일체화된 히스테리시스 및 킥다운 발생장치를 갖는 페달 어셈블리가 제조비용 면에서 효율적이라는 점이다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 첨부 도면을 참조한 후속 설명에 의해 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전자식 제어 페달 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 히스테리시스 및 킥다운 발생장치의 일 실시예를 구 비한 도 1의 페달 어셈블리의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 히스테리시스 및 킥다운 발생장치의 다른 실시예를 구비한 도 1의 페달 어셈블리의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 히스테리시스 및 킥다운 발생장치의 또 다른 실시예를 구비한 도 1의 페달 어셈블리의 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 히스테리시스 및 킥다운 발생장치의 또 다른 실시예를 구비한 도 1의 페달 어셈블리의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따라 초기 위치에 있는 도 4의 페달 어셈블리의 확대도이다.
도 7은 본 발명에 따라 킥다운 위치에 있는 도 4의 페달 어셈블리의 확대도이다.
도 8은 본 발명에 따른 마찰벽의 내측 표면의 부분도이다.
도 9는 본 발명에 따라 페달 대 페달경로 상의 하중을 나타낸 그래프이다.
도 1 및 도 2는 전자식 제어 페달 어셈블리를 나타낸다. 본 실시예에서 전자식 제어 페달은 자동차와 같은 차량용 스로틀 페달(throttle pedal)일 수 있다. 또한, 차량은 전자식 제어 자동변속장치를 포함한다.
본 예의 전자식 스로틀 제어 페달 어셈블리(10)는 차량의 움직임에 대해 신호를 운전자로부터 스로틀 컨트롤러(미도시)로 전송한다. 페달 어셈블리(10)는 하우징(12)을 포함하고, 하우징(12)은 페달 어셈블리(10)를 차량(미도시)에 장착하는 탭(tabs)이 형성된 장착벽(16)을 갖는다. 하우징은 한 쌍의 이격된 측벽(14)과, 측벽(14) 사이의 곡선형 말단벽(15)을 포함하여, 캐비티를 한정한다. 말단벽(15)과 장착벽(16) 사이에서, 하우징의 하부에 19로 도시된 바와 같은 개구가 형성되어 있다.
말단벽(15)은 전체적으로 아치형이고, 페달 아암 피봇 포인트(20)에 중심이 있는 곡률 반경을 포함하는 마찰벽(18)을 갖는다. 도 8에 도시된 바와 같이, 마찰벽(18)은 제1마찰면(18a)과 제2마찰면(18b)을 포함한다. 제1마찰면(18a)은 장착벽(16)에 인접하고, 54a로 표시된 바와 같은 페달 아암 피봇 포인트(20)에 의해 한정된 곡률 반경에 중심이 있다. 제1마찰면(18a)은 소정의 제1두께(50)를 갖는다. 제2마찰면(18b)은 제1마찰면(18a)의 외측에 있다. 제2마찰면(18b)은 소정의 제2두께(52)를 갖는다. 소정의 제2마찰벽 두께(52)는 소정의 제1마찰벽 두께(50)보다 크다. 결과적으로, 제2마찰면(18b)은 제1마찰면(18a)에 대한 제1곡률반경(54a)보다 작은 제2곡률반경(54b)을 갖는다. 예컨대, 제1마찰면 벽 두께(50)는 제2마찰면 벽 두께(52)보다 7mm작다. 제1반경(54a)과 제2반경(54b) 간의 차이는 킥다운 힘과 제2 히스테리시스 힘을 수정하기 위하여 조정될 수 있다.
제1마찰면(18a)과 제2마찰면(18b)은 스텝(18c)에 의해 분리되고, 특히 스텝(18)은 경사면을 포함하고, 이 경사면은 제2마찰면에서 제1마찰면으로 급격하게 연장되어, 제1마찰면과 제2마찰면을 서로 연결한다. 스텝(18c)은 마찰벽(18)의 제1마찰면(18a)과 제2마찰면(18b) 간의 전이부를 제공한다. 스텝(18c)은 원하는 킥다운 힘에 따라 다양한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 스텝(18c)은 제1마찰면(18a)에서 소정 각도로, 예컨대 45도로 하방으로 돌출된 경사벽(18c)일 수 있다. 또 다른 예로서, 스텝(18c)은 거꾸로 된 'J'자와 같은 다른 벽 형태를 취할 수 있다. 제1마찰면(18a)과 스텝(18c) 사이 또는 스텝(18c)과 제2마찰면(18b) 사이의 모서리는 반경을 가질 수 있다. 상기 스텝(18c)의 형상 및 치수 특성은 킥다운 '감각'에 영향을 주고, 원하는 킥다운 '감각'을 얻기 위해 변형될 수 있다. 또한, 스텝(18c)의 위치와 제1마찰면(18a) 또는 제2마찰면(18b)의 길이는 일반적으로 미리 정해진 변속기 시프트 포인트(transmission shift points)에 따라 결정된다. 일반적으로 스텝(18c)은 페달 경로의 시작보다 말단에 더 가깝게 배치된다.
마찰벽(18)의 마찰 특성에 영향을 주기 위해 다양한 기술이 사용될 수 있다. 예컨대, 제1마찰면(18a), 제2마찰면(18b) 또는 전이부 스텝(18c) 중 어느 하나는 마모될 수 있다. 다른 예에서, 마찰패드 등과 같은 마찰부재(56)가 제1마찰면(18a), 제2마찰면(18b) 또는 전이부 스텝(18c) 중 어느 하나 상에 추가 저항을 제공하도록 배치될 수 있다. 또 다른 예에서, 소정의 마찰 계수를 갖는, 후술될 마찰 슈(friction shoe)용 소재가 원하는 히스테리시스 및 킥다운 감각을 얻기 위하여 선택된다.
페달 어셈블리(10)는 도면번호 24로 표시된 장착부에 의해 회전가능하게 지지된 페달 아암(22)을 포함한다. 페달 아암(22)은 장착부(24)에 의해 지지되는, 디스크 형상부를 포함한다. 또한, 페달 아암(22)은 전체적으로 마찰벽(18)을 향해 장착부(26)의 상단으로부터 방사상으로 연장된 상부 페달 아암 부재(32)를 포함한다. 페달 아암(22)은 또한 장착부(26)의 하단으로부터 방사상으로 연장된 하부 페달 아암 부재(34)를 포함한다. 운전자의 발(미도시)에 의해 작동되는 페달 패드(36)는 피봇 핀 등과 같은 부착수단을 이용하여 하부 페달 아암 부재(34)의 말단에 부착된다. 하부 페달 아암(22)은 하우징(12)의 하부 개구(19)를 통해 연장된다. 상부 페달 아암(32)과 하부 페달 아암(34)은 하나의 부재로 일체로 형성되거나 또는 함께 작동하는 두 개의 부재로 형성될 수 있다.
장착부(24)는 페달 아암(22)이 페달 아암 피봇 포인트(20)를 중심으로 회전하도록 페달 아암(22)을 회전 가능하게 지지한다. 장착부(24)의 여러 예들이 고려될 수 있다. 장착부의 일례는 피봇 핀이다. 장착부(24)의 다른 예는 페달 아암의 각 측면 상의 허브(hub)이다. 장착부(24)의 또 다른 예는 허브 및 포스트(hub and post) 구조이다.
허브 및 포스트 예에서, 장착부(24)는 하우징에 장착되어 페달 아암을 지지하는 피봇 핀일 수 있다. 또는, 장착부는 페달 아암 피봇 포인트(20)에서 페달 아암(26) 장착부의 일측으로부터 방사상으로 연장된 포스트를 포함할 수 있다. 포스트는 위치감지장치(70)를 수용하는, 길이방향으로 부분 연장된 구멍(bore)(28)을 포함한다. 포스트는 하우징에 의해 지지된다. 페달 아암 디스크부(26)의 반대쪽은 하우징에 일체로 형성된 다른 포스트를 수용하는, 길이방향으로 연장된 구멍(미도시)을 포함한다. 장착부(24)는 부싱(bushing)(30)을 포함할 수 있다.
전자식 제어 페달 어셈블리(10)는 일체화된 히스테리시스 및 킥다운 발생장치(38)를 더 포함한다. 상부 페달 아암 부재(32)는 일체화된 히스테리시스 및 킥다운 발생장치(38)와 상호 작용한다. 이 예에서, 일체화된 히스테리시스 및 킥다운 장치(38)는 42로 도시된 마찰 레버 피봇 포인트(핑거 피봇 포인트로도 언급됨)에서 상부 페달 아암 부재(32)의 말단에 회전 가능하게 장착된 마찰 레버(40)(핑거로도 언급됨)를 포함한다. 이 예에서, 마찰 레버(40)는 전체적으로 'S' 자 형상을 가지며 일체형으로 하나의 부재로 형성된다.
본 예의 마찰 레버(40)는 상호 일체로 형성된, 메인 부재(40a)와, 메인 부재(40a)의 상단으로부터 방사상으로 연장된 상부 부재(40b)(여기에서 핑거로도 언급됨)와, 상기 메인 부재(40a)의 하단으로부터 방사상으로 연장된 하부 부재(40c)를 포함한다. 마찰 레버 하부 부재(40c)의 말단은 마찰 레버 피봇 포인트(42)에서 상부 페달 아암 부재(32)에 회전 가능하게 연결된다. 핑거(40b)는, 전체적으로 아치부를 한정하도록, 마찰벽(18)의 제1마찰면(18a)의 형태와 상보적인 아치형태를 갖는다. 마찰 레버 상부 부재(18b)는 히스테리시스 또는 킥다운 감각 발생에 영향을 주는 마찰 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 마찰 레버 상부 부재(40b)의 바깥 표면(40d)은, 핑거의 마찰부(40d)를 한정하도록, 마찰벽(18)의 대응 아치형 표면과 마찰 결합하도록 마모될 수 있다. 다른 예에서, 마찰 레버 상부 부재(40b)의 소재는 마찰 레버 상부 부재(40b)와 마찰벽(18) 사이에서 발생되길 원하는 마찰 양에 따라 선택된다. 소재의 예는 플라스틱 또는 금속이다.
마찰 레버(40)는 처음에는 44로 도시된 바와 같이 스프링 부재(46)에 의해 하우징(12) 쪽으로 바이어스된다. 이 예에서, 스프링(46)은 압축 스프링이다. 스프링(46)은 마찰 레버(40), 특히 마찰 레버(40)의 메인 부재(40a)와 48로 도시된 바와 같은 하우징(12) 말단벽(15)의 스프링 부착부(48) 사이에 위치한다. 두 개의 스프링(46)이 서로 병렬로 배치될 수 있다. 이 예에서, 스프링(46)은 하우징 말단벽의 스프링 부착부(48)에 고정 부착된 일단부와, 마찰 레버(40)에 고정 부착된 제2단부를 갖는다. 스프링(46)은 하우징(12)과 마찰 레버(40) 사이에서 신장(extend) 하여, 차량 운전자에게 히스테리시스 감각을 제공하도록 페달의 작동중에 마찰을 발생시킨다.
전자식 제어 페달 어셈블리(10)는 페달 아암 피봇 포인트(24)에서 장착부(24)에 의해 작동 가능하게 지지되는 위치감지장치(70)를 더 포함한다. 감지장치(70)는 상대적 페달 위치를 나타내는 페달 아암(22)의 회전 운동을 감지하고 제어수단(미도시)으로 신호를 전송하여 스로틀 콘트롤러(미도시) 및 이에 따른 차량의 움직임을 작동 가능하게 제어하는데 사용된다. 이 신호는 바람직하게는 비례전압신호이다. 전자식 제어 페달 어셈블리(10)는 작동 중에 페달 아암(22)의 위치를 나타내는 신호를 발생시키기 위하여 감지장치(70)에 작동 가능하게 연결되는 블레이드(미도시)를 포함할 수 있다.
회전 운동을 감지하기 위한 다양한 종류의 위치감지장치가 기술분야에 공지되어 있다. 이와 같은 감지장치의 일 예가 전위차계(potentiometer)이다. 감지장치의 다른 예는 유도 센서(induction sensor)이다. 유도 센서는 페달 아암(22) 위치변화를 나타내는 출력 신호를 산출하기 위해 변환기 회로에서의 인덕턴스(inductance) 변화를 이용한다. 유도 센서는 거친 환경 또는 온도 변화에 영향을 받는 환경에서 잘 작동하는 것이 바람직하다. 유도 센서의 일 예는 변위 또는 각도 측정을 전자신호 또는 전자기 신호로 변환시키기 위하여 선형 또는 회전형 차동변압기 또는 마그네틱 변화의 Hall 효과 검출(Hall effect detection)을 이용한다. 이와 같은 종류의 센서는 잘 작동하지만, 신호를 변환하기 위하여 복잡한 전자식 회로소자를 필요로 하고, 이에 따라 제조비용이 비싸진다.
유도 센서의 다른 예는 그 내용이 본 명세서에 참고로 반영된 미국특허 6,384,596에 개시되어 있다. 전자식 제어 페달 어셈블리에 사용되는 캡 어셈블리의 일 예가 본 명세서에 참고로 반영된 미국특허출원 10/621,904에 개시되어 있다. 유도 센서(70)는 페달 아암 피봇 포인트(20)를 중심으로 한 페달 아암(22)의 각도 이동을 효과적으로 감지하여 전압 신호와 같은 비례 신호를 콘트롤러로 전송한다. 컨트롤러는 그 신호를 분석하여 스로틀 컨트롤러에 신호를 전송하고, 이에 따라 스로틀을 작동시키도록 스로틀 컨트롤러에게 지시한다.
동작 시에, 페달 아암(22)이 운전자에 의해 눌려지면, 장착부(26)와 상부 페달 아암(32)이 회전한다. 페달 아암(22)과 마찰 레버(40)가 회전함에 따라, 스프링(46)은 하우징(12)의 마찰 레버(44)와 말단벽(15) 사이에서 압축된다. 이 때, 마찰 레버 상부 부재(40a)는 도 6에 도시된 바와 같이 마찰벽(18)의 제1마찰면(18a)을 따라 이동하게 된다. 스프링(46)의 힘은 페달 아암의 힘에 반대로 작용하여 마찰 레버(40)를 약간 회전시킨다. 마찰 레버 아치부(40d)는 캠과 같이 마찰벽(18)의 아치형 제1마찰면(18a)에 대해 약간 경사져서 제1 히스테리시스 힘을 제공하는 마찰을 발생시킨다. 계속되는 페달 작동에 의해, 마찰 레버 상부 부재(40b)는 마찰벽(18)의 돌출된 스텝(18c)에 도달하게 된다. 운전자는 도 7에 도시된 바와 같이 스텝(18c) 위로 마찰 레버 상부 부재(40b)를 움직이려면 페달 패드 및 페달 아암 상의 하중을 증가시켜야 한다. 스텝을 넘기 위한 하중 증가는 차량 운전자에게 킥다운 감각(feel)을 준다. 경사진 스텝은 회전 방향에 접하는 방향으로 마찰 부재 상의 힘을 증대시킨다. 페달 아암의 추가적인 작동으로 인해, 마찰 레버 상부 부 재(40b)는 마찰벽(18)의 제2마찰면(18b)을 따라 이동한다. 차량 운전자는 마찰벽(18)의 제1마찰면(18a)을 따라 마찰 레버 상부 부재(40b)를 이동시키는데 사용되는 하중보다 더 큰 하중을 마찰벽(18)의 제2마찰면(18b)를 따라 마찰 레버 상부 부재(40b)를 이동시키기 위해 사용하여 제2 히스테리시스 힘을 발생시킨다. 스텝(18c)의 위치는 가속 중에 기계식 킥다운 시스템으로 경험하는 바와 같은 킥다운 감각(feel)이 유사한 변속기 시프트 포인트에서 발생하도록 미리 결정될 수 있다.
페달 아암(22) 상의 하중이 해제되어 페달 아암(22)이 정지위치 쪽으로 복귀할 때, 마찰 레버(18)의 후방 벽에 대한 스프링 힘이 아치형 마찰면(18)과 동축 정렬 상태로 마찰 레버 상부(40b)를 회전시키고, 이에 따라 마찰 레버 상부(40b)의 마찰면(40d)과 마찰벽(18) 간의 마찰을 줄이고, 이에 이해 페달 아암(22)을 정지위치로 복귀시킨다.
도 9를 참조하면, 히스테리시스 및 킥다운 발생장치(38)로 인한 페달 어셈블리 상의 하중 대 페달 회전에 대한 그래프를 66으로 도시하였다. 60으로 도시된 바와 같이, 하중은 마찰 레버(40)가 제1마찰면을 따라 이동하는 동안 상당히 일정하고, 이 하중은 제1 히스테리시스 힘을 나타낸다. 62로 도시된 증대된 하중은 스텝을 극복하기 위해 필요하며, 이 하중은 킥다운 힘을 나타낸다. 64로 도시된 제2하중은 제2마찰면(18b)을 따라 이동함에 의해 생성되는 제2 히스테리시스 힘을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 히스테리스시 및 킥다운 장치(138)를 구비한 전자식 스로틀 제어 페달 어셈블리(10)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 동일한 구성요소는 도 1의 실시예에 비해 100씩 커진 참조 번호를 가짐을 알 수 있다. 하우징은 상술한 하우징과 유사하다. 마찰벽(118)은 제1마찰면(118a)과, 제2마찰면(118b)과, 제1마찰면(118a) 및 제2마찰면(118b) 사이에서 전이되는 스텝(118c)을 포함한다.
본 실시예에서, 페달 아암(122)은 마찰벽(118)을 향해 페달 아암 장착부(126)로부터 방사상으로 연장된 상부 페달 아암(132)을 포함한다. 또한, 페달 아암(122)은 페달 패드가 장착도니 하부 페달 아암을 페달 패드를 포함한다. 본 실시예의 상부 페달 아암(132)은 이전 실시예의 상부 페달 아암보다 길다. 마찰 레버(140)는 142로 도시된 마찰 레버 피봇 포인트에서 상부 페달 아암(132)의 말단에 회전 가능하게 장착된다. 마찰 레버(140)는 메인 부재(140a)와, 메인 부재(140a)로부터 전방으로 연장된 상부 부재(140b)를 갖는다. 마찰 레버 상부 부재(140b)는 아치형으로, 마찰벽(118)의 안쪽 아치형 표면과 사보적인 바깥쪽 표면(140d)을 갖는다. 상술한 바와 같이, 마찰 저항은 미리 결정될 수 있다. 예컨대, 상부 부재 아치형 표면(140d)은 마모될 수 있고, 이에 의해 상부 부재 아치형 표면(140d)과 역시 마모될 수 있는 마찰벽(118) 간의 저항을 마찰 증대시킬 수 있다.
페달 어셈블리(110)는 마찰 레버 메인 부재(140a)와 말단벽(115)의 스프링 부착부(148) 사이에 배치된 압축 스프링과 같은 스프링 부재(146)를 더 포함한다. 마찰 레버는 스프링의 일단부를 수용하도록 구성되고 말단벽(115)은 스프링의 제2단부를 수용하도록 구성된다. 본 예에서는, 두 개의 스프링 즉 내부 스프링 및 외부 스프링이 병렬로 마련되어 있다. 내부 및 외부 스프링은 시스템 내의 하중과 운전자에 의해 인지되는 히스테리시스 감각을 발생시키기 위해 사용된다. 바람직하 게, 스프링 중 하나가 고장나면, 다른 하나가 작동한다.
본 실시예에서, 페달 아암(122)이 눌려지면, 페달 아암의 장착부(126)가 회전하고 스프링(146)이 하우징(112)의 마찰 레버(140)와 말단벽(115) 사이에서 압축된다. 스프링(146)의 힘은 페달 아암(112)의 힘에 반대로 작용하여 마찰 레버(140)를 약하게 회전시킨다. 마찰 레버 아치형 부분(140d)은 캠처럼 제1마찰면(118a)에 대해 약간 경사져 있어서, 제1마찰면(118a)을 따라 이동할 때 운전자에게 히스테리시스로서 전달되는 마찰을 발생시킨다. 마찰 레버가 스텝(118c)에 도달할 때, 스텝(118c) 위로 마찰 레버(140)를 움직이도록 추가적인 힘이 요구된다. 이 추가적인 힘은 운전자에게 킥다운 감각을 제공한다. 제2마찰면(118b)을 따라 마찰 레버(140)를 계속 움직이기 위해서는 약간 작은 힘이 요구된다. 페달 아암(122) 상의 하중이 페달 아암(122)이 정지위치를 향해 복귀하도록 해제될 때, 마찰 레버(140a)의 후방벽 상의 스프링 힘이 마찰벽(118)과 동축 정렬 상태로 마찰 레버 상부 부재(140b)를 회전시키고, 이에 따라 상부 부재(140b)의 마찰면과 마찰벽(118) 사이의 마찰을 줄이고 페달 아암(122)을 정지위치로 복귀시킨다. 본 실시예에서, 히스테리시스는 페달 아암(122)이 마찰 레버(140)에 대해 더 큰 호(arc)를 통해 움직이기 때문에 높은 비율로 늘어날 수 있다. 결과적으로, 마찰 레버(140)과 마찰벽(118)의 마찰면들 사이에 더 큰 간섭이 존재하게 된다. 마찬가지로, 킥다운 감각이 똑같이 증대될 수 있다.
도 4를 참조하면, 히스테리시스 킥다운 장치(238)를 구비한 전자식 스로틀 제어 페달 어셈블리(210)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 동일한 구성요소는 도 1 의 실시예에 대해 200씩 커진 참조 번호를 가짐을 알 수 있다. 페달 어셈블리(210)가 상술한 실시예들과 비슷함도 알 수 있다. 페달 아암(222)은 장착부(226)와, 장착부(226)의 상단으로부터 방사상으로 연장되는 상부 페달 아암(232)과, 장착부(226)의 하단으로부터 방사상으로 연장되는 하부 페달 아암(234)을 포함한다. 상부 페달 아암(232), 페달 아암 장착부(226) 및 하부 페달 아암(234)은 상술한 바와 같이 일체로 하나의 부재로서 형성될 수 있다.
페달 어셈블리(210)는 장착벽(216), 한 쌍의 이격된 측벽(214) 및 말단벽(215)을 갖는 하우징을 포함한다. 말단벽(215)의 일 부분은 도 8에 도시된 바와 같은 마찰벽(218)이다. 마찰벽(218)의 안쪽 표면은 마모될 수 있다. 상술한 바와 같이, 마찰벽(218)의 제1마찰면(218a)은 아치형으로, 페달 아암 피봇 포인트(220)에 중심이 있는 제1곡률반경을 가질 수 있다. 마찰벽(218)의 전이부 스텝(218c)은 제1 및 제2마찰면(218a, 218b)을 각각 분리시킨다. 제1마찰면(218a)은 도면번호 250으로 표시된 미리 결정된 제1벽두께를 가진다. 제2마찰면(218b)은 제1마찰면(218a)의 바깥쪽에 있다. 제2마찰면(218b)은 도면번호 252로 표시된 미리 결정된 제2벽두께를 가진다. 미리 결정된 제2벽두께(252)는 미리 결정된 제1벽두께(250)보다 크다. 제2마찰면(218b)은 페달 아암 피봇 포인트(220)에 중심이 있는 제2곡률반경을 가진다. 제1곡률반경은 제2곡률반경보다 크다.
히스테리시스 및 킥다운 발생장치(238)는 마찰 레버 피봇 포인트(242)에서 상부 페달 아암(232)에 회전 가능하게 장착된 마찰 레버(240)를 포함한다. 마찰 레버(240)는 상부 페달 아암(232)의 바깥쪽 부분으로부터 연장되어 하우징(212)의 말단벽을 향해 후방으로 구부러진다(curved). 마찰 레버(240)는 상술한 바와 같이 마찰 저항을 늘리기 위하여 마모된 표면(240d) 또는 다른 특징을 포함할 수 있다. 마찰 레버는 푸쉬 아암(249)과 스프링(246)에 의해 마찰벽(218)에 접하도록 바이어스된다. 스프링(246)은, 도면번호 248로 표시된, 하우징(212)의 말단벽(215)의 스프링 부착부에 장착된다.
푸쉬 아암(249)은 푸쉬 레버 피봇 포인트(247)에서 상부 페달 아암(232)에 회전 가능하게 장착된다. 본 실시예에서 푸쉬 레버 피봇 포인트(247)는 마찰 레버 피봇 포인트(242)로부터 안쪽으로 방사상으로 배치된다. 푸쉬 레버 아암(249)은 241로 도시된 소정 접촉점에서 마찰 레버(240)의 하부 표면과 접촉하도록 마찰벽(218)을 향해 상방 및 후방으로 구부러져 있다. 접촉점(241)은 원하는 마찰력 양에 따라 선택될 수 있다. 즉, 접촉점(241)과 마찰 레버 피봇 포인트(242) 간의 거리 증가는 히스테리시스 및 킥다운 발생장치(238)에 의해 발생한 마찰량을 증대시킨다. 시스템(210)은 또한 하우징(212)의 말단벽(215)에 장착된 일단부와 푸쉬 아암(249)에 장착된 타단부를 갖는 스프링(246)을 포함한다. 스프링(246)은 상술한 바와 같이 푸쉬 아암(249)을 마찰 레버(240)에 접하도록 밀어 더 큰 마찰을 발생시킨다. 마찰 레버는 페달의 작동 중에 히스테리시스 및 킥다운 감각을 발생시키도록 상술한 바와 같이 작동한다.
도 5를 참조하면, 히스테리시스 및 킥다운 발생장치(338)를 구비한 전자식 스로틀 페달 어셈블리(310)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 동일한 구성요소는 도 1의 실시예에 대해 300씩 커진 참조 번호를 가짐을 알 수 있다. 페달 어셈블리(310)는 상술한 실시예들과 비슷하다. 페달 아암(322)은 장착부(326)와, 장착부(326)의 상단으로부터 방사상으로 연장되는 상부 페달 아암(332)과, 장착부(326)의 하단으로부터 방사상으로 연장된 하부 페달 아암(334)을 포함한다. 페달 어셈블리(310)는 상술한 바와 같이 장착벽(316), 장착벽(316)의 단부로부터 연장되는 측 벽들(314) 및 말단벽(315)을 갖는 하우징(312)을 포함한다. 이 실시예에서, 마찰벽(318)은 하우징(312)의 측벽(314)로부터 방사상으로 연장되고 마찰 레버(340) 아래쪽에 배치된다. 마찰벽(318)은 페달 아암 장착부(326)으로부터 방사상으로 바깥쪽으로, 그러나 상부 페달 아암(332)의 단부로부터 안쪽으로, 이격된다. 마찰벽(318)은 아치형으로 제1마찰면(318a), 제2마찰면(318b) 및 제1마찰면(318a)과 제2마찰면(318b) 사이의 전이부 스텝(381c)을 포함한다. 본 예에서, 제1마찰면(318a)의 제1벽두께(350)는 제2마찰면(318b)의 제2벽두께(352)보다 작다.
히스테리시스 및 킥다운 발생장치(338)는 마찰 레버 피봇 포인트(342)에서 상부 페달 아암(332)에 회전 가능하게 장착되는 메인 부재부(340a)와, 상부 페달 아암(332)에서 안쪽 및 뒤쪽으로 경사진 하부 부재(340c)를 갖는 마찰 레버(340)를 포함한다. 하부 부재(340c)는 아치형 마찰면(340d)을 포함한다. 아치형 마찰면(340d)은 마찰벽(318)의 마찰면과 상보적이다.
도 1과 관련하여 상술한 바와 같이, 페달 어셈블리(310)는 하우징(312)의 말단벽(315)에 부착된 일단부와 마찰 레버 메인 부재(340a)에 부착된 타단부를 갖는 스프링(346)을 포함한다. 본 실시예에서, 스프링(346)은 마찰 레버(340)의 마찰 레버 피봇 포인트(342) 아래 위치에서 마찰 레버에 고정되어 마찰 레버(340) 상에서 작용하는 합력이 마찰 레버(340)를 마찰벽(318)의 마찰면(318a)에 접하도록 하방으로 향하게 한다.
동작시, 마찰 레버(342)가 마찰벽(318)의 제1마찰면(318a)을 따라 움직이는 동안 페달 아암(322)의 회전으로 인해 스프링(316)이 페달 어셈블리(310) 내에서 압축되어 마찰 히스테리시스 힘을 발생시킨다. 마찰 레버가 스텝(318c)을 만나면, 킥다운 힘을 반복하기 위해 마찰 레버(340)를 스텝(318c)을 지나 이동시키기 위한 추가적인 페달 노력이 요구된다. 마찰 레버(340)는 제2마찰면(381c)을 따라 이동한다. 그러나, 페달 어셈블리(310)를 작동시키기 위해 제1마찰면(318a)을 통해 사용되는 노력보다 약간 더 많은 노력이 운전자에 의해 요구된다. 본 실시예에서, 두 개의 스프링, 즉 상술한 바와 같은 내부 스프링과 외부 스프링이 마련될 수 있다.
상술한 페달 어셈블리 중 어느 하나는 조정 가능한 페달 높이 메커니즘(484) 또는 전기적 커넥터 등과 같은 기술분야에서 공지된 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명을 예시적 방식으로 설명하였다. 여기에 사용된 용어는 한정적이 아닌 설명을 위한 것임을 알아야 한다.
본 발명의 각종 수정 및 변형은 상술한 설명에 비추어 가능하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위 내에서 특정 설명과 달리 실시될 수 있다.

Claims (19)

  1. 히스테리시스 및 킥다운을 갖는 전자식 제어 페달 어셈블리로서,
    하우징, 페달 아암, 및 스프링을 포함하고,
    상기 하우징은 장착벽, 한 쌍의 대향하는 측벽, 장착부, 및 마찰벽을 가지는 말단벽을 포함하고, 상기 마찰벽은 제1곡률반경을 가지는 제1마찰면, 상기 제1곡률반경보다 작은 제2곡률반경을 가지는 제2마찰면, 및 평면인 경사면을 포함하고, 상기 경사면은 상기 제2마찰면에서 상기 제1마찰면으로 둔각으로(obtusely) 연장되고, 상기 경사면은 상기 제1마찰면과 상기 제2마찰면을 서로 연결하고,
    상기 페달 아암은 상기 하우징에 회전가능하게 장착되고, 상기 페달 아암은 상부 페달 아암, 하부 페달 아암, 및 마찰 레버를 포함하고, 상기 마찰 레버는 상기 상부 페달 아암의 원단부에 회전가능하게 장착되어, 상기 마찰벽과 미끄럼 접촉하고, 상기 마찰 레버는 상기 마찰벽과 접촉하는 상부면을 가지고, 상기 상부면의 일부분이 마모되고, 상기 페달 아암은 상기 장착부에 대하여 회전가능하고, 상기 제1곡률반경과 상기 제2곡률반경은 둘 다 상기 장착부 상에 중심을 가지고,
    상기 스프링은 상기 하우징의 상기 말단벽과 상기 페달 아암 사이에서 축방향으로 연장되고, 상기 스프링은 상기 하우징에 대해 상기 마찰 레버를 바이어스시키고, 제1페달 하중을 가함에 의한 상기 페달 아암의 회전은, 상기 마찰 레버가 상기 마찰벽의 상기 제1마찰면을 따라 미끄러지게 함으로써, 상기 스프링을 압축하여 제1마찰 히스테리시스 힘을 발생시키게 하고; 제2페달 하중을 상기 페달 아암에 가함에 의한 상기 페달 아암의 회전은, 상기 마찰 레버가 상기 마찰벽의 상기 경사면을 따라 미끄러져서 상기 말단벽을 향하여 회전하게 함으로써, 상기 마찰 레버가 상기 페달 아암과 상기 말단벽 사이에서 축방향으로 상기 스프링을 압축하여 킥다운 힘을 발생시키게 하고; 제3페달 하중을 상기 페달 아암에 가함에 의한 상기 페달 아암의 회전은, 상기 마찰 레버가 상기 마찰벽의 상기 제2마찰면을 따라 미끄러지게 함으로써, 상기 스프링을 더 압축하여 제2마찰 히스테리시스 힘을 발생시키게 하고, 상기 제1마찰 히스테리시스 힘, 상기 킥다운 힘, 및 상기 제2마찰 히스테리시스 힘은 상기 페달 아암을 통하여 역으로 전달되는,
    페달 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마찰벽의 상기 제1마찰면은 제1벽두께를 가지고, 상기 마찰벽의 상기 제2마찰면은 제2벽두께를 가지며, 상기 제1벽두께는 상기 제2벽두께보다 작은, 페달 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 페달 아암은, 마찰 레버 피봇 포인트에서 피봇 핀에 의해, 상기 하부 페달 아암에 회전가능하게 연결되는, 페달 어셈블리.
  4. 히스테리시스 및 킥다운을 갖는 페달 어셈블리로서,
    말단벽을 포함하는 하우징, 마찰벽, 및 장착부 주위에서 상기 하우징에 회전가능하게 연결된 페달 아암을 포함하고,
    상기 페달 아암은 하부 페달 아암에 회전가능하게 연결된 상부 페달 아암을 가지고, 상기 상부 페달 아암은 상부 페달 아암에 회전가능하게 연결된 마찰 레버를 가지고, 상기 마찰 레버는 마모 상부면을 가져서, 상기 마찰벽과 미끄럼 접촉하는 상기 마찰벽의 마찰부와 마찰 결합하고,
    상기 마찰벽은 제1원주면을 가지는 제1마찰면, 제2원주면을 가지는 제2마찰면, 및 평면인 경사면을 포함하고, 상기 제1원주면은 제1원주면과 상기 장착부 사이에서 연장되는 제1반경에 의해 정해지고, 상기 제2원주면은 제2원주면과 상기 장착부 사이에서 연장되는 제2반경에 의해 정해지고, 상기 경사면은 상기 제2마찰면에서 상기 제1마찰면으로 둔각으로 연장되어, 상기 제1마찰면과 상기 제2마찰면을 서로 연결하고,
    스프링이, 상기 상부 페달 아암의 상기 마찰 레버를 상기 말단벽으로부터 멀어지는 방향으로 바이어스하도록, 상기 하우징의 상기 말단벽과 상기 페달 아암 사이에서 축방향으로 연장되어, 제1페달 하중을 상기 페달 아암에 가함에 의한 상기 페달 아암의 회전은, 상기 스프링을 압축함으로써, 상기 상부 페달 아암과 상기 마찰벽의 상기 제1마찰면 사이에 제1마찰 히스테리시스 힘을 발생시키고; 제2페달 하중을 상기 페달 아암에 가함에 의한 상기 페달 아암의 회전은, 상기 마찰 레버의 상기 마모 상부면이 상기 마찰벽의 상기 제2마찰면을 향하여 상기 경사면을 따라 미끄러질 때, 킥다운 감각을 발생시키고; 상기 마찰 레버는, 상기 말단벽을 향해 회전함으로써, 상기 페달 아암과 상기 말단벽 사이에서 상기 스프링을 축방향으로 압축하는,
    페달 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1마찰면의 상기 제1반경은 상기 제2마찰면의 상기 제2반경보다 큰, 페달 어셈블리.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 경사면은 상기 제2마찰면에서 상기 제1마찰면으로 둔각으로 연장되는, 페달 어셈블리.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 마찰벽은 상기 하우징의 후방벽과 상기 페달 아암 사이에서 상기 하우징의 측벽으로부터 방사상으로 연장되고, 상기 제1마찰면과 상기 제2마찰면은 전체적으로 아치형인, 페달 어셈블리.
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