KR101637787B1 - 차량용 페달의 답력 저감 장치 - Google Patents

차량용 페달의 답력 저감 장치 Download PDF

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Abstract

일단이 개구되고 일단부가 페달 멤버에 회전 가능하게 결합된 하우징; 하우징에 삽입된 탄성체; 탄성체와 접하며, 하우징의 길이를 따라 슬라이딩하는 슬라이더; 슬라이더와 결합되고, 슬라이더의 이동을 가이드하도록 하우징의 외주면과 접하는 커버 플레이트; 및 페달 멤버에 회전 가능하게 결합되고 단부가 상기 슬라이더와 회전 가능하게 결합되며, 페달의 회전에 연동되어 회전됨에 따라 상기 슬라이더를 슬라이딩 시키는 레버돌기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치가 소개된다.

Description

차량용 페달의 답력 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING PEDAL EFFORT FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 페달의 답력 저감 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페달 조작시 운전자가 느끼는 답력을 줄일 수 있음과 더불어 엔진 출력이 높은 고 마력 차량에서도 사용이 가능한 차량용 페달의 답력 저감 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 수동변속기 차량에는 플라이휠과 변속기의 입력축 사이에 설치되어 변속기로 전달되는 기관의 동력을 필요에 따라 단속하는 클러치가 구비되며, 상기 클러치는 클러치페달에 의해 작동되는 구조로 되어 있다.
상기 클러치페달은 엑셀페달 및 브레이크페달과 더불어 차량의 주행시에 운전자가 빈번하게 조작하게 되는데, 특히 장거리 운행시 클러치페달 조작에 따른 답력이 지속적으로 운전자에게 전달됨에 따라 운전자의 피로감을 가중시키는 문제가 있었다.
이를 보완하기 위해 턴오버 스프링을 적용한 클러치페달 장치가 개발되는 바, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 턴오버 스프링(1)은 코일형상으로 감겨진 2개의 코일부(1a)를 구비하고 있고, 양단에는 스프링부시(2)가 결합되며, 상기 스프링부시(2)는 페달 멤버(3)의 양쪽 측면부에 각각 관통 결합되고, 상기 2개의 코일부(1a)사이의 중간부위가 스프링브라켓(4)의 걸림홈(4a)으로 끼워져서 결합된 구조로, 상기 턴오버 스프링(1)은 페달 멤버(3)에 대해 회전 가능하게 설치된 구조이다.
여기서, 상기 스프링브라켓(4)은 힌지축부시(5)에 일체로 결합된 구조이고, 상기 힌지축부시(5)는 페달(6)의 상단을 관통하면서 페달(6)과 일체로 결합된 구조이며, 힌지축(7)이 상기 힌지축부시(5)를 관통한 후 페달 멤버(3)에 체결된 구조이다.
따라서, 운전자 발의 조작으로 페달(6)이 도 3과 같이 힌지축(7)을 중심으로 회동하게 되면(점선에서 실선으로), 이때부터 턴오버 스프링(1)은 압축되고 이때의 압축력이 페달(6)로 전달되어 상기 페달(6)에는 페달(6)에 가해지는 하중의 반대방향으로 반력이 발생하게 되는 바, 이로 인해 운전자가 페달(6)에 가해주는 하중 즉 답력은 점차 상승하게 되고, 이때 운전자는 페달(6)로부터 전달되는 반력을 인지하게 됨으로써 페달(6)의 작동상태를 파악하게 된다.
그리고, 페달(6)의 계속된 회전으로 턴오버 스프링(1)이 도 3에 도시된 점선에서 실선으로 넘어가는 순간 턴오버 스프링(1)의 반력은 급격히 감소하게 되고, 페달(6)에 가해지는 운전자의 답력 또한 감소하게 되는 바, 이로 인해 운전자는 감소된 답력으로 인해 페달(6) 작동시 피로감이 줄어들게 되는 것이다.
그런데, 상기와 같이 턴오버 스프링(1)을 이용해서 클러치페달의 답력을 저감시키는 구조는 엔진 출력이 높은 고마력 차량에서 사용시 부품 파손이 종종 발생하는 단점이 있다.
즉, 클러치디스크와 플라이휠이 동력전달이 가능하도록 서로 연결된 상태일 때 클러치디스크와 플라이휠사이에 미끄러짐이 발생하지 않아야만 엔진의 동력을 원활히 전달할 수 있게 된다.
따라서, 엔진 출력이 높은 고마력 차량인 경우에는 다이아프램의 스프링력을 기존보다 더 높여야만 클러치디스크와 플라이휠사이에 미끄러짐이 발생하지 않게 되는 바, 이를 위해 턴오버 스프링(1)을 사용하는 종래의 구조는 턴오버 스프링(1)의 직경을 키워서 다이아프램의 스프링력을 높이는 방안을 사용하고 있다.
하지만, 턴오버 스프링(1)의 직경을 키우게 되면 턴오버 스프링(1)과 패달멤버(3)를 연결하는 스프링부시(2)에 하중이 집중되는 바, 이로 인해 스프링부시(2)가 종종 파손되는 단점이 있었고, 턴오버 스프링(1)의 직경을 키움에 따라 초기 답력도 증가하게 되어 운전자 피로도가 증가하게 되었던 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국등록특허공보 제10-0820241호
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 클러치페달 조작시 운전자가 느끼는 답력을 줄일 수 있고, 특히 엔진 출력이 높은 고마력 차량에서도 부품의 파손 및 손상없이 사용이 가능한 차량용 페달의 답력 저감 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 페달의 답력 저감 장치는 일단이 개구되고 일단부가 페달 멤버에 회전 가능하게 결합된 하우징; 하우징에 삽입된 탄성체; 탄성체와 접하며, 하우징의 길이를 따라 슬라이딩하는 슬라이더; 슬라이더와 결합되고, 슬라이더의 이동을 가이드하도록 하우징의 외주면과 접하는 커버 플레이트; 및 페달 멤버에 회전 가능하게 결합되고 단부가 상기 슬라이더와 회전 가능하게 결합되며, 페달의 회전에 연동되어 회전됨에 따라 상기 슬라이더를 슬라이딩 시키는 레버돌기;를 포함한다.
하우징에는 개구된 일단에서 타단부 측으로 절개된 서로 대향하는 한 쌍의 절개구가 형성될 수 있다.
슬라이더는 하우징의 내측에서 탄성체와 접하고 양단부가 절개구를 관통하며, 양단부에 한 쌍의 커버 플레이트가 각각 결합될 수 있다.
한 쌍의 커버 플레이트의 서로 대응되는 단부 사이에는 간극이 형성되고, 상기 간극은 하우징과 페달 멤버의 결합 위치에 대응되게 형성될 수 있다.
하우징의 외주면에는 하우징의 길이를 따라 장홈이 형성되고, 상기 장홈은 원주방향으로 설정된 간격을 두고 복수개 형성되며, 커버 플레이트에는 상기 장홈에 삽입되어 슬라이더의 이동을 가이드 하는 끼움돌기가 형성될 수 있다.
상기 끼움돌기는 복수개 마련되고, 각각 커버 플레이트의 각 단부에 형성되며, 상기 복수개의 장홈은 각 끼움돌기에 대응되게 형성될 수 있다.
커버 플레이트는 하우징의 외주 형상과 매칭되게 형성되고, 하우징의 외주면과 면 접촉하도록 하우징의 길이방향으로 설정된 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
하우징은 원통형 형상으로 형성되고, 커버 플레이트는 하우징의 외주 형상을 따라 원호를 그리도록 절곡 형성될 수 있다.
페달 멤버와 하우징을 관통결합 하며, 페달 멤버와는 나사 결합하도록 페달 멤버와 체결되는 일단부에 나사산이 형성되고, 하우징과는 자유회전 가능하게 결합되도록 하우징과 결합되는 타단부가 민무늬로 형성된 체결 볼트를 더 포함할 수 있다.
하우징의 일단부에는 하우징의 외측으로 설정된 길이를 갖도록 돌출되고, 체결 볼트의 타단부가 삽입될 수 있도록 내부에 중공이 형성된 지지 돌기가 형성될 수 있다.
페달 멤버와 차체를 상호 결합시키는 고정 브라켓이 더 마련되고, 상기 고정 브라켓에는 차량의 후방 측으로 개구된 이탈 홈이 형성되며, 페달 멤버는 상기 이탈 홈에 결합될 수 있다.
페달의 초기 위치 상태에서, 하우징의 최상단은 고정 브라켓의 최하단 보다 상방에 위치되고; 차량에 충격이 발생되어 페달 멤버가 차량의 후방으로 이동할 때 페달 멤버가 이탈 홈을 따라 고정 브라켓에서 이탈되며, 고정 브라켓은 하우징과 충돌하여 하우징을 회전시킬 수 있다.
페달은 차량의 전후방향으로 회전될 수 있도록 페달 멤버에 힌지 결합되고, 하우징은 고정 브라켓과의 충돌에 따른 회전시 상기 페달이 초기 위치 상태에서 차량의 전방을 향해 회전되도록 레버돌기에 탄성력을 가할 수 있다.
페달의 초기 위치 상태에서, 페달이 가압되어 회전됨에 따라 슬라이더와 레버돌기의 결합 중심이 하우징의 회전중심과 레버돌기의 회전 중심을 이은 절환 가상선을 지나는 경우, 탄성체는 압축되다가 절환 가상선을 지나는 시점에서 복원되어 상기 레버돌기의 회전에 보조력을 가할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 페달의 답력 저감 장치에 따르면, 클러치 페달의 답력을 낮출 수 있으며, 조립성이 향상되고 초기 답력을 낮출 수 있다.
도 1 내지 도 3은 턴오버 스프링을 구비한 종래의 클러치페달 장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 페달 답력 조절 장치의 사시도 및 측면도이며,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 페달 답력 조절 장치의 분해 사시도 및 조립도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이더의 상측면도이며,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이더의 사시도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 초기 위치 상태에서의 각도 설정 상태를 도시한 도면이며,
도 11 내지 도 13은 페달의 회전에 따른 차량용 페달 답력 조절 장치의 작동 순서를 도시한 도면이고,
도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 페달의 답력 저감 장치의 차량 충돌시 작동 모습을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 페달의 답력 저감 장치에 대하여 살펴본다.
차량용 클러치페달 장치는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 운전석 하부의 전방쪽 차체패널(대시패널)에 고정되게 설치된 페달 멤버(100); 상기 페달 멤버(100)에 힌지축(112)을 매개로 상단부가 회전 가능하게 결합된 페달(110); 상기 페달(110)과 연결된 푸시로드(120)의 작동에 따라 유압을 발생시키는 마스터실린더(130)를 포함한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 페달의 답력 저감 장치는 일단이 개구되고 일단부가 페달 멤버(100)에 회전 가능하게 결합된 하우징(210); 하우징(210)에 삽입된 탄성체(230); 탄성체(230)와 접하며, 하우징(210)의 길이를 따라 슬라이딩하는 슬라이더(220); 슬라이더(220)와 결합되고, 슬라이더(220)의 이동을 가이드 하도록 하우징(210)의 외주면과 접하는 커버 플레이트(221); 및 페달 멤버(100)에 회전 가능하게 결합되고 단부가 상기 슬라이더(220)와 회전 가능하게 결합되며, 페달(110)의 회전에 연동되어 회전됨에 따라 상기 슬라이더(220)를 슬라이딩 시키는 레버돌기(111);를 포함한다.
상기 레버돌기(111)는 바람직하게 상기 페달(110) 또는 페달(110)의 힌지축(112)에 일체로 결합되어 페달(110)의 회전시 힌지축(112)과 함께 회전하게 될 수 있으며, 단부 또한 슬라이더(220)와 힌지 결합되어 자유회전 가능하도록 함이 바람직하다.
구체적으로, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 페달 답력 조절 장치의 분해 사시도 및 조립도로서, 하우징(210)에는 개구된 일단에서 타단부 측으로 절개된 서로 대향하는 한 쌍의 절개구(211)가 형성될 수 있고, 슬라이더(220)는 하우징(210)의 내측에서 탄성체(230)와 접하고 양단부가 절개구(211)를 관통하며, 양단부에 한 쌍의 커버 플레이트(221)가 각각 결합될 수 있다.
상기 슬라이더(220)는 페달(110)의 초기 위치 상태에서 상기 하우징(210)의 일단부에 위치될 수 있으며, 레버돌기(111)의 회전에 따라 하우징(210)의 타단부 측으로 슬라이딩 하면서 탄성체(230)를 압축할 수 있다. 여기서 상기 탄성체(230)는 코일 스프링이 됨이 바람직하지만 반드시 여기에 한정되는 것은 아니며, 상기 페달(110) 초기 위치 상태는 운전자가 페달(110)을 조작하지 않는 상태, 즉 페달(110)에 어떠한 외력을 가하지 않아 페달(110)의 답입이 발생되지 않음으로써 페달(110)이 무 부하 상태에서 상기 탄성체(230) 또는 클러치의 다이어프램 스프링의 탄성력에 의해 가압되어 위치되는 초기 상태가 됨이 바람직하다.
슬라이더(220)는 하우징(210)의 내측 공간에서 하우징(210)의 길이를 따라 슬라이딩 하되, 슬라이더(220)의 양단부는 절개구(211)를 따라 슬라이딩 할 수 있다. 또한, 상기 커버 플레이트(221)는 중앙부가 상기 슬라이더(220)의 양단부에 결합되어 슬라이더(220)와 함께 하우징(210)의 길이를 따라 이동할 수 있으며, 바람직하게는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 하우징(210)의 외주 형상과 매칭되게 형성되고 하우징(210)의 외주면과 면 접촉하도록 하우징(210)의 길이방향으로 설정된 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
하우징(210)의 길이방향으로 소정의 폭을 가지도록 형성되고 하우징(210)의 외주면과 면 접촉 함으로써 슬라이더(220)의 하우징(210) 길이방향 이동을 안정적으로 지지할 수 있다. 상기 커버 플레이트(221)의 폭은 슬라이더(220)의 이동을 지지할 수 있도록 설계자의 의도에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 더욱 바람직한 실시예로서, 상기 하우징(210)이 원통형 형상으로 형성되고, 커버 플레이트(221)가 하우징(210)의 외주 형상을 따라 원호를 그리도록 절곡 형성될 수 있다. 원형으로 형성됨에 따라 슬라이더(220)의 이동시 다양한 방향으로의 진동 또는 흔들림 등을 지지할 수 있고 슬라이더(220)의 지지시 커버 플레이트(221)의 어느 한쪽에 하중이 집중되는 일 없이 커버 플레이트(221)에 고르게 하중이 분포되어 자연스러운 슬라이딩이 가능하게 될 수 있다.
또한, 상기 슬라이더(220)의 중앙부에는 탄성체 지지 돌기(223)가 형성될 수 있으며, 슬라이더(220)가 하우징(210)에 삽입될 때 상기 탄성체 지지 돌기(223)가 탄성체(230)의 내측에 삽입됨으로서 탄성체(230)가 슬라이더(220) 상에서 상시 일정한 위치에 놓여질 수 있도록 할 수 있고, 슬라이더(220)의 이동시에도 탄성체(230)와 안정된 접촉관계를 유지할 수 있도록 할 수 있다. 상기 탄성체(230)는 슬라이더(220) 중 탄성체 지지 돌기(223)와 커버 플레이트(221) 사이에 대응되는 위치에 접하게 됨이 바람직하다.
한편, 한 쌍의 커버 플레이트(221)가 슬라이더(220)의 양단부에 각각 결합되어 서로 대향하게 형성될 수 있고, 각 커버 플레이트(221)의 서로 대응되는 단부와 단부 사이에는 간극(222)이 형성될 수 있다. 상기 간극(222)은 하우징(210)과 페달 멤버(100)의 결합 위치에 대응되게 형성될 수 있는데, 바람직하게는 상기 절개구(211)와 하우징(210)의 원주 방향으로 수직한 위치에서 하우징(210)이 페달 멤버(100)와 결합되어 상기 한 쌍의 커버 플레이트(221) 및 한 쌍의 간극(222)이 서로 대칭성을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 하우징(210)과 페달 멤버(100)의 결합에 대해 더 구체적으로 설명하자면, 도 6 및 7에 도시된 바와 같이 페달 멤버(100)와 하우징(210)을 관통결합 하는 체결 볼트(300)가 더 마련될 수 있는데, 상기 체결 볼트(300)는 페달 멤버(100)와 나사 결합하도록 페달 멤버(100)와 체결되는 일단부에 나사산(310)이 형성되고 하우징(210)과는 자유회전 가능하게 결합되도록 하우징(210)과 결합되는 타단부가 민무늬로 형성될 수 있다.
또한, 하우징(210)의 일단부에는 하우징(210)의 외측으로 설정된 길이를 갖도록 돌출되고 체결 볼트(300)의 타단부가 삽입될 수 있도록 단부가 개구되며 내부에 중공이 형성된 한 쌍의 지지 돌기(213)가 형성될 수 있다.
상기 지지 돌기(213)는 단부가 페달 멤버(100)의 내측면에 접하거나 인접하게 위치될 수 있을 정도의 돌출 길이를 가짐이 바람직한데, 이로 인해 체결 볼트(300)와 접하는 면적을 충분히 확보하여 하우징(210)이 체결 볼트(300)에 의해 지지되는 면적을 증가시킬 수 있고, 또한 하우징(210)의 지지성 향상과 하우징(210)이 회전할 때의 흔들림을 억제하여 하우징(210)의 안정적인 회전이 가능하게 할 수 있다. 또한, 상기 체결 볼트(300)가 일부분에만 나사산(310)이 형성되도록 함으로써 하우징(210)을 페달 멤버(100)에 회전 가능하게 고정시킴에 있어서 조립의 용이성이 향상될 수 있다.
한편, 상기 한 쌍의 간극(222)이 각각 한 쌍의 지지 돌기(213)에 대응되는 위치에 형성됨에 따라 슬라이더(220)의 슬라이딩 시 상기 지지 돌기(213)와 걸리는 일 없이 슬라이딩이 가능하며, 지지 돌기(213)가 형성된 지점의 인근에 슬라이더(220)가 위치될 수 있기 때문에 하우징(210)의 회전 중심에서 슬라이더(220)와 레버돌기(111)의 결합 중심까지의 거리가 더 좁혀질 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(210)의 외주면에는 하우징(210)의 길이를 따라 장홈(212)이 형성되고, 상기 장홈(212)은 원주방향으로 설정된 간격을 두고 복수개 형성되며, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 커버 플레이트(221)에는 상기 장홈(212)에 삽입되어 슬라이더(220)의 이동을 가이드 하는 끼움 돌기(224)가 형성될 수 있다. 상기 끼움 돌기(224)는 커버 플레이트(221)에 복수개 형성될 수 있으며, 바람직하게는 각각 커버 플레이트(221)의 각 단부에 형성되고, 상기 복수개의 장홈(212)은 각 끼움 돌기(224)에 대응되게 형성될 수 있다.
상기 끼움 돌기(224)와 장홈(212)이 형성됨에 따라 슬라이더(220)의 이동시 슬라이더(220)가 하우징(210)의 원주방향으로 회전되는 것을 방지하고 상시 일정한 경로를 따라 하우징(210)의 길이방향으로 이동할 수 있도록 하며, 커버 플레이트(221)와 하우징(210) 간의 밀착성을 증대시켜 슬라이더(220)의 안정적인 이동이 가능하도록 할 수 있다.
한편, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 초기 위치 상태에서의 각도 설정 상태를 도시한 도면으로서, 상기 레버돌기(111)의 회전 중심을 C1, 레버돌기(111)와 슬라이더(220)의 결합 중심을 C2, 하우징(210)의 회전 중심을 C3, 상기 C1에서 C2까지를 L1, C2에서 C3까지를 L2라고 할 때, C1을 중심으로 L1을 반지름으로 하는 제1원호(R1)와 C3를 중심으로 L2를 반지름으로 하는 제2원호(R2)가 중첩되는 구간(y)을 갖도록 하우징(210)이 페달 멤버(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
여기서 상기 C1은 레버돌기(111)와 페달(110)이 결합된 힌지축(112)의 축중심이 될 수 있고, C2는 레버돌기(111)와 슬라이더(220)의 힌지 결합 축 중심, C3는 하우징(210)과 페달 멤버(100)와의 볼트 결합 축 중심이 될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이 하우징(210)은 페달 멤버(100)에 일단부가 회전 가능하게 결합되고 슬라이더(220)는 페달의 초기 위치 상태에서 하우징(210)의 일단부에 조립됨으로써 제1원호(R1)와 제2원호(R2)의 중첩 구간(y)을 증대 시킬 수 있다. 다시 말해, 하우징(210)의 결합 위치에 따라 L2가 L1 보다 작게 되도록 구성되어 있기 때문에 C3가 제1원호(R1)에 근접하게 위치될 수 있으며, 따라서 C3가 하우징(210)의 타단부에 형성되는 경우 보다 제1원호(R1)와 제2원호(R2)의 중첩 구간(y)을 더 크게 증가시킬 수 있게 되는 것이다.
이 때 C1과 C3를 잇는 가상의 선을 L3라고 할 때, 상기 중첩 구간(y)은 제1원호(R1)와 제2원호(R2)가 중첩되어 발생되는 공간 중 L3에 해당되는 부분이 될 수 있으며, 중첩 구간(y)이 증대될수록 페달(110)의 회전에 따른 탄성체(230)의 최대 압축량, 즉 탄성체(230)의 최대 변위가 증가되어 탄성체(230)의 복원시 페달(110)에 가하는 상기 보조력의 크기를 키울 수 있다.
또한, 탄성체(230)의 변위를 증가시킬 수 있기 때문에 탄성체(230)로서 낮은 스프α링 상수를 가지는 스프링을 사용하더라도 충분한 만큼 보조력을 키울 수 있으며, 스프링 상수가 낮은 스프링을 사용함으로써 초기 답력을 낮출 수 있어 운전자가 받는 피로도를 낮추게 되는 효과가 있다. 또한, 스프링 상수를 낮출 수 있음에 따라 탄성체(230)와 슬라이더(220)의 조립시 탄성체(230)의 압축이 용이하게 되어 전체적인 조립성이 향상될 수 있다.
한편, L3가 레버돌기(111)의 회전 각도 범위(α) 내에 위치되고, L1이 L2 보다 2배 이상의 길이를 갖도록 하우징(210)이 페달 멤버(100)에 결합될 수 있다. 더욱 바람직하게는 페달의 초기 위치 상태에서 L1의 길이가 L2의 길이보다 2.1배 이상 3.5배 이하의 값 중 어느 하나의 배수값을 가지도록 형성될 수 있는데, L1의 길이가 L2의 길이보다 2.1배 미만의 배수값을 가지는 경우, 예컨데 1.5배 또는 1.8배의 배수값을 가지는 경우 레버돌기(111)의 회전 각도 범위(α) 내에서 하중 절환이 이루어지지 않을 수 있다.
이 경우, 상기 하중 절환은 회전 돌기의 회전에 따라 L1과 L2가 이루는 각(θ)이 180도가 되는 지점, 즉 L3와 평행하게 되는 때를 기점으로 하여 페달에 인가되는 하중에 절환이 발생될 수 있다. 즉, 도 11과 같이 페달(110)의 초기 위치 상태에서 운전자에 의해 답입이 시작되어 레버돌기(111)가 회전하게 되면, 레버돌기(111)의 회전에 따라 L1과 L2가 이루는 각(θ)이 도 12에서와 같이 180도를 지나기 전까지는 탄성체(230)가 압축되어 레버돌기(111)의 회전에 반력을 가하다가, 도 13과 같이 180도를 지나는 경우, 즉 절환 가상선인 L3를 지나는 경우 탄성체(230)가 복원되면서 레버돌기(111)의 회전에 보조력을 더하도록 하중 절환이 이루어지게 될 수 있는 것이다. 이후 페달(110)에서 발을 떼면 클러치 디스크에 설치된 다이어프램 스프링의 복원력에 의해 페달(110)은 다시 초기 위치 상태로 복귀하게 된다.
한편, L1의 길이가 L2의 길이보다 2.1배 미만의 배수값을 가지는 경우 페달의 초기 위치에서 L1이 레버돌기(111)의 회전 각도 범위(α)를 벗어나거나 거의 근접하게 위치되어 실질적으로 운전자가 페달을 밟을 경우 절환이 발생되는 것으로 인지하지 못하는 상황이 발생될 수 있다. 반면, 상기 L1의 길이가 L2의 길이보다 3.5배 초과하는 배수값을 가지게 되도록 설정된 경우 L2의 길이가 더욱 짧아져 제1원호(R1)와 제2원호(R2)의 중첩 구간(y)이 증가됨으로써 탄성체(230)의 압축량을 더욱 증가시킬 수 있으나, 동시에 레버돌기(111)의 회전에 따른 하우징(210)의 회전량이 증가하게 되고 탄성체(230)의 변위 증가에 따른 탄성체(230)와 하우징(210)의 길이도 증가하게 됨으로써 하우징(210)이 페달 멤버(100)나 푸시로드 등과 부딪히게 되는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 페달(110)의 답입 중에 하중 절환이 발생되고 주변 구조물과의 레이아웃을 고려하여 L1 및 L2의 길이 비율이 설정됨이 바람직하고, 더 바람직하게는 상기 L1의 길이가 L2의 길이보다 2.1배 이상 및 3.5배 이하의 배수값을 가지도록 설정될 수 있는 것이다.
상기 L1과 L2의 길이 비를 조절함에 있어서 L1을 조정하기 보다는 하우징(210)과 페달 멤버(100)와의 결합 위치를 조절하여 L2을 조절함으로써 비율을 설정함이 바람직하다. 물론, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니며 레버돌기(111)의 길이를 조절하여 비율을 설정할 수도 있을 것이다. 여기에는 다양한 실시예의 적용이 가능할 것이다.
한편, L1과 L2가 이루는 각(θ)은 90도 이상의 각을 갖도록 설정됨이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 L1과 L2가 이루는 각(θ)이 100도 이상 180도 미만의 각 중 어느 하나의 각을 이루도록 하우징(210)이 페달 멤버(100)에 결합될 수 있다.
L1과 L2가 이루는 각(θ)이 100도 미만인 경우, 페달의 초기 위치 상태에서 하우징(210)이 페달 멤버(100) 또는 페달 멤버(100)에 설치된 구조물 및 장치들과 충돌되어 간섭이 발생될 수 있으며, 180도 이상인 경우 하중 절환이 발생되지 않을 수 있다. 따라서, L1과 L2가 이루는 각(θ)은 페달 멤버(100)와의 간섭 및 하중 절환을 고려하여 100도~180도 사이의 초기 각도를 이루도록 설정됨이 바람직하다.
전술한 L1과 L2의 길이 비율 및 각도 설정은 상기한 바와 같은 값 범위를 가지게 됨이 바람직하나, 반드시 그 범위에 한정되는 것은 아니다. 즉, 각 범위를 설정한 목적을 달성하기 위해 페달 멤버(100), 하우징(210), 슬라이더(220), 탄성체(230), 레버돌기(111)등의 레이아웃과 설치 관계에 따라 더 넓거나 좁은 범위를 가질 수도 있다.
한편, 도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 페달의 답력 저감 장치의 차량 충돌시 작동 모습을 도시한 도면으로서, 도 14는 충돌 전 모습을, 도 15는 충돌 후 모습을 도시하고 있다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 페달 멤버(100)와 차체(400)를 상호 결합시키는 고정 브라켓(120)이 더 마련되고, 상기 고정 브라켓(120)에는 도 4에서와 같이 차량의 후방 측으로 개구된 이탈 홈(121)이 형성되며, 페달 멤버(100)는 상기 이탈 홈(121)에 볼팅, 리벳팅 등 다양한 체결 수단을 통해 결합될 수 있다.
구체적으로, 페달(110)은 답입시 차량의 전후방향으로 회전하도록 페달 멤버(100)에 힌지 결합됨이 바람직하고, 상기 고정 브라켓(120)은 페달 멤버(100)의 상단에 결합되어 상기 페달 멤버(100)의 상단이 차체(400) 중 대시패널(410)과 연결된 카울(420)에 고정될 수 있도록 함이 바람직하다.
종래에는 승객에게 심각한 상해를 입힐 정도의 충격이 발생되는 경우 엔진룸과 차량의 실내를 나누는 대시패널(410)이 실내 측으로 함입되면서 페달 멤버(100)를 함께 차량의 실내 측으로 이동시켰던 바, 순간적인 충격으로 페달 멤버(100)의 이동과 함께 페달(110)이 승객을 향해 이동하면서 승객의 발목이 꺾이는 문제점이 발생되어 왔다.
이러한 문제를 방지하고자, 도 4에서와 같이 상기 고정 브라켓(120)에 차량의 후방 측으로 개구된 이탈 홈(121)을 형성하여 충돌에 따른 대시패널(410)의 함입시 고정 브라켓(120)은 그대로 있고 페달 멤버(100)만 고정 브라켓(120)에서 이탈 되어 차량의 실내 측, 즉 차량의 후방측으로 이동할 수 있도록 하고, 페달(110)의 초기 위치 상태에서 하우징(210)의 최상단(A)이 고정 브라켓(120)의 최하단(B) 보다 상방에 위치되도록 함으로써 도 15와 같이 페달 멤버(100)의 차량 실내측 이동시 하우징(210)이 고정 브라켓(120)과 충돌하여 하우징(210)이 회전되도록 할 수 있다.
이때, 상기 하우징(210)의 타단부는 차량의 전방 측으로 회전할 수 있으며, 하우징(210)의 회전 및 탄성체(230)의 탄성력에 의해 페달(110)이 답입시와 같이 차량의 전방을 향해 회전되어, 비록 페달 멤버(100)가 실내 측으로 돌출 이동하게 되더라도 페달(110)이 차량의 전방으로 이동하게 됨으로써 승객의 발목에 상해를 입히는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 페달 멤버 110 : 페달
111: 레버돌기 120 : 고정 브라켓
121 : 이탈 홈 210 : 하우징
211 : 절개구 212 : 장홈
213 : 지지 돌기 220 : 슬라이더
221 : 커버 플레이트 222 : 간극
223 : 탄성체 지지 돌기 224 : 끼움 돌기
230 : 탄성체 300 : 체결 볼트
400 : 차체

Claims (14)

  1. 일단이 개구되고 일단부가 페달 멤버에 회전 가능하게 결합된 하우징;
    하우징에 삽입된 탄성체;
    탄성체와 접하며, 하우징의 길이를 따라 슬라이딩하는 슬라이더;
    슬라이더와 결합되고, 슬라이더의 이동을 가이드하도록 하우징의 외주면과 접하는 커버 플레이트; 및
    페달 멤버에 회전 가능하게 결합되고 단부가 상기 슬라이더와 회전 가능하게 결합되며, 페달의 회전에 연동되어 회전됨에 따라 상기 슬라이더를 슬라이딩 시키는 레버돌기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하우징에는 개구된 일단에서 타단부 측으로 절개된 서로 대향하는 한 쌍의 절개구가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    슬라이더는 하우징의 내측에서 탄성체와 접하고 양단부가 절개구를 관통하며, 양단부에 한 쌍의 커버 플레이트가 각각 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    한 쌍의 커버 플레이트의 서로 대응되는 단부 사이에는 간극이 형성되고, 상기 간극은 하우징과 페달 멤버의 결합 위치에 대응되게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    하우징의 외주면에는 하우징의 길이를 따라 장홈이 형성되고, 상기 장홈은 원주방향으로 설정된 간격을 두고 복수개 형성되며, 커버 플레이트에는 상기 장홈에 삽입되어 슬라이더의 이동을 가이드 하는 끼움돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 끼움돌기는 복수개 마련되고, 각각 커버 플레이트의 각 단부에 형성되며, 상기 복수개의 장홈은 각 끼움돌기에 대응되게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    커버 플레이트는 하우징의 외주 형상과 매칭되게 형성되고, 하우징의 외주면과 면 접촉하도록 하우징의 길이방향으로 설정된 폭을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    하우징은 원통형 형상으로 형성되고, 커버 플레이트는 하우징의 외주 형상을 따라 원호를 그리도록 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    페달 멤버와 하우징을 관통결합 하며, 페달 멤버와는 나사 결합하도록 페달 멤버와 체결되는 일단부에 나사산이 형성되고, 하우징과는 자유회전 가능하게 결합되도록 하우징과 결합되는 타단부가 민무늬로 형성된 체결 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    하우징의 일단부에는 하우징의 외측으로 설정된 길이를 갖도록 돌출되고, 체결 볼트의 타단부가 삽입될 수 있도록 내부에 중공이 형성된 지지 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    페달 멤버와 차체를 상호 결합시키는 고정 브라켓이 더 마련되고, 상기 고정 브라켓에는 차량의 후방 측으로 개구된 이탈 홈이 형성되며, 페달 멤버는 상기 이탈 홈에 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    페달의 초기 위치 상태에서, 하우징의 최상단은 고정 브라켓의 최하단 보다 상방에 위치되고;
    차량에 충격이 발생되어 페달 멤버가 차량의 후방으로 이동할 때 페달 멤버가 이탈 홈을 따라 고정 브라켓에서 이탈되며, 고정 브라켓은 하우징과 충돌하여 하우징을 회전시키는 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    페달은 차량의 전후방향으로 회전될 수 있도록 페달 멤버에 힌지 결합되고, 하우징은 고정 브라켓과의 충돌에 따른 회전시 상기 페달이 초기 위치 상태에서 차량의 전방을 향해 회전되도록 레버돌기에 탄성력을 가하는 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    페달의 초기 위치 상태에서, 페달이 가압되어 회전됨에 따라 슬라이더와 레버돌기의 결합 중심이 하우징의 회전중심과 레버돌기의 회전 중심을 이은 절환 가상선을 지나는 경우, 탄성체는 압축되다가 절환 가상선을 지나는 시점에서 복원되어 상기 레버돌기의 회전에 보조력을 가하는 것을 특징으로 하는 차량용 페달의 답력 저감 장치.
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