KR101691035B1

KR101691035B1 - 전자식 가속 페달

Info

Publication number: KR101691035B1
Application number: KR1020150070985A
Authority: KR
Inventors: 변성일
Original assignee: 경창산업주식회사
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2016-12-29
Also published as: KR20160136859A; CN106274471B; CN106274471A; US9921604B2; US20160342173A1

Abstract

전자식 가속 페달이 개시된다. 본 발명에 따른 전자식 가속 페달은, 하우징에 회전 가능하게 연결된 힌지부를 포함하는 페달암, 페달암에 고정되어 상기 힌지부의 회전시 상기 페달암에 탄성력을 인가하는 스프링, 일단은 하우징에 고정되고, 타단은 스프링과 평행한 방향으로 연장되어, 스프링의 하방을 지지하는 L자 형상의 스프링 지지보, 및 스프링 지지보의 상기 타단에, 상기 힌지부와 접촉하도록 구비된 마찰부재를 포함한다. 이에 의하여, 적은 수의 부품으로, 운전자의 조작감을 향상시키고 피로감을 경감시키는 히스테리시스를 생성할 수 있다. 아울러, 전자식 가속 페달의 구조를 단순화하고, 제조비용을 절감할 수 있다.

Description

전자식 가속 페달{ELECTRONIC ACCELERATOR PEDAL}

본 발명은 전자식 가속 페달에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 히스테리시스(hysteresis)를 부여하여 조작감을 향상시키고 피로감을 경감시킬 수 있는 전자식 가속 페달에 관한 것이다.

가속 페달(accelerator pedal)은 엔진의 회전을 가속시키는 페달이다. 엔진의 회전속도를 높여 가속하려면 가속 페달을 밟고, 회전 속도를 낮추려면 가속 페달에서 발을 뗀다. 가속 페달은 와이어(wire)와 링키지(linkage)를 통해 스로틀 밸브(throttle valve)에 연결된다. 가속 페달을 밟으면 스로틀 밸브가 열려 실린더에 공기가 흡입되고, 전자제어 연료분사장치가 공기량을 검출하여, 엔진 운전상태에 적합한 가솔린을 공급한다.

가속 페달은 기계식 가속 페달과 전자식 가속 페달이 있다. 기계식 가속 페달은 가속 페달과 엔진의 스로틀 밸브가 케이블에 의해 기계적으로 연결되는 방식이고, 전자식 가속 페달은 페달의 위치가 센서에 의해 센싱되어, 센싱된 위치 신호에 기초해 스로틀 밸브의 동작이 제어되는 방식이다.

기계식 가속 페달은 주변 환경과 온도 변화, 케이블의 열화 등에 의해 동작상의 문제를 일으킨다는 문제점이 있었다. 이에 따라, 현재는 기계식 가속 페달이 전자식 가속 페달로 대체되었다. 전자식 가속 페달은 케이블을 필요로 하지 않으므로, 설치공간에 여유가 있고, 운전자의 피로감을 줄일 뿐만 아니라, 연비를 향상시키는 이점을 갖는다.

하지만, 운전자는 종래의 기계식 가속 페달에서 운전자가 느끼는 촉감 반응(tactile response)을 선호한다. 또한, 전자식 가속 페달의 조작에 따른 운전자의 피로감을 경감시키기 위해, 히스테리시스를 생성할 수 있어야 한다.

종래의 전자식 가속 페달에 적용되는 히스테리시스 생성 기술에는 구조물 마찰 방식, 하우징 마찰 방식 등이 있지만, 이들은 구조가 복잡하고 많은 부품을 필요로 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 운전자의 조작감을 향상시키고, 피로감을 경감시키기 위해 히스테리시스를 생성할 수 있는 전자식 가속 페달을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 정밀 제어가 가능하면서 적은 수의 부품으로 히스테리시스를 생성할 수 있는 단순한 구조의 전자식 가속 페달을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자식 가속 페달은, 하우징에 회전 가능하게 연결된 힌지부를 포함하는 페달암; 상기 페달암에 고정되어 상기 힌지부의 회전시 상기 페달암에 탄성력을 인가하는 스프링; 및 상기 스프링을 지지하는 스프링 지지보;를 포함하고, 상기 스프링 지지보의 일단은 상기 하우징에 고정되고, 상기 스프링 지지보의 타단에는 상기 힌지부와 접촉하는 마찰부재가 구비될 수 있다.

또한, 상기 페달암의 하향 이동 및 상기 힌지부의 회전에 따라 상기 스프링이 수축하면, 상기 스프링 지지보의 타단이 상기 힌지부측으로 이동하면서, 상기 힌지부와 상기 마찰부재 사이의 마찰력이 증가할 수 있다.

그리고, 상기 힌지부와 접촉하는 상기 마찰부재의 마찰면은 평면 또는 곡면일 수 있다.

또한, 상기 마찰면의 곡률 변화에 의해, 히스테리시스가 변형될 수 있다.

그리고, 상기 마찰부재는 상기 스프링 지지보의 타단에 탈부착 가능하도록 연결될 수 있다.

또한, 상기 스프링 지지보는 캔틸레버(cantilever)로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 스프링 지지보의 일단에는 적어도 하나의 돌출부가 형성되어, 상기 적어도 하나의 돌출부가 상기 하우징의 고정단에 연결될 수 있다.

상기 구성에 의한 본 발명의 전자식 가속 페달에 의하면, 적은 수의 부품으로, 운전자의 조작감을 향상시키고 피로감을 경감시키기 위한 히스테리시스를 생성할 수 있다. 아울러, 전자식 가속 페달의 구조를 단순화하고, 제조비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 가속 페달의 사시도 및 주요 구성의 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 가속 페달의 구성을 나타내는 사시단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 가속 페달의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 가속 페달의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 가속 페달에 의해 생성되는 히스테리시스를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 전자식 가속 페달의 마찰부재의 형상을 변형함으로써 야기되는 히스테리시스의 변형을 보여주는 그래프이다.

본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부 도면에 도시된 특정 실시예에 대하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시하기에 충분하도록 상세히 설명된다. 특정 실시예 이외의 다른 실시예는 서로 상이하지만 상호배타적일 필요는 없다. 아울러, 후술의 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아님을 이해해야 한다.

첨부 도면에 도시된 특정 실시예에 대한 상세한 설명은, 그에 수반하는 도면들과 연관하여 읽히게 되며, 도면은 전체 발명의 설명에 대한 일부로 간주된다. 방향이나 지향성에 대한 언급은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 어떠한 방식으로도 본 발명의 권리범위를 제한하는 의도를 갖지 않는다.

구체적으로, "아래, 위, 수평, 수직, 상측, 하측, 상향, 하향, 상부, 하부" 등의 위치를 나타내는 용어나, 이들의 파생어(예를 들어, "수평으로, 아래쪽으로, 위쪽으로" 등)는, 설명되고 있는 도면과 관련 설명을 모두 참조하여 이해되어야 한다. 특히, 이러한 상대어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 장치가 특정 방향으로 구성되거나 동작해야 함을 요구하지는 않는다.

또한, "장착된, 부착된, 연결된, 이어진, 상호 연결된" 등의 구성 간의 상호 결합 관계를 나타내는 용어는, 별도의 언급이 없는 한, 개별 구성들이 직접적 혹은 간접적으로 부착 혹은 연결되거나 고정된 상태를 의미할 수 있고, 이는 이동 가능하게 부착, 연결, 고정된 상태 뿐만 아니라, 이동 불가능한 상태까지 아우르는 용어로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 가속 페달의 사시도 및 주요 구성의 확대도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전자식 가속 페달은 페달 패드(100), 페달암(200) 및 하우징(300)으로 구성된다. 하우징(300)은 페달암(200)의 일단에 형성된 힌지부(210)와 연결되고, 페달암(200)이 하향 이동하는 경우, 수축되면서 상방으로 탄성력을 가하는 스프링(220)을 수용한다. 한편, 스프링(220)은 스프링 지지보(320)에 의해 지지되며, 스프링 지지보(320)의 구성에 대해서는 도 2를 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1의 전자식 가속 페달은 운전석 하부의 대시보드(dashboard)에 설치된다. 페달 패드(100)는 운전자의 답력(pedal effort)을 페달암(200)에 전달해, 힌지축(210a)을 중심으로 페달암(200)을 선회시킨다. 페달 패드(100)는 운전자의 조작을 용이하게 하기 위해 평면으로 이루어진다.

스프링(220)은 소정의 탄성 계수를 가지며, 운전자가 페달 패드(100)에 답력을 인가하면, 페달암(200)이 선회하면서 스프링(220)을 수축시킨다. 스프링(220)은 페달암(200)과 하우징(300)이 연결되는 영역, 즉, 힌지부(210)가 위치하는 영역의 근방에 수용될 수 있다. 나아가, 스프링(220)은 페달암(200)이 하방 이동하면서 수축되도록 페달암(200)의 하부 영역에 위치하고, 스프링(220)의 상단은 페달암(200)의 일면에 고정될 수 있다. 이때, 스프링(220)을 페달암(200)의 일면에 고정시키기 위한 별도의 부재가 더 포함될 수 있다.

운전자가 페달 패드(100)를 밟으면, 페달암(200)에 답력이 인가되어 힌지축(210a)을 중심으로 선회하여 스프링(220)이 수축된다. 한편, 전자식 가속 페달 포지션 센서(Accelerator Pedal Position Sensor: APP)(미도시)는 페달암(200)의 회전량을 센싱해서 전기신호를 생성하여, 스로틀 제어부로 전달한다. 스로틀 제어부는 상기 센서로부터 수신한 전기신호에 기초해 액추에이터를 동작시킴으로써 스로틀 밸브의 개폐가 제어되고 연소량이 조절된다.

운전자가 페달 패드(100)에서 발을 떼면, 수축되었던 스프링(220)에 의해 페달암(200)이 반대방향으로 선회하면서 초기 위치로 복귀한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 가속 페달의 구성을 나타내는 사시단면도이다. 스프링(220)의 상단부는 페달암(200)에 고정되고, 하단부는 스프링 지지보(320)에 의해 지지된다.

한편, 스프링 지지보(320)는 캔틸레버 형상이다. 더욱 구체적으로, 스프링 지지보(320)는 L자 형상으로, 일단(321)은 하우징(300)의 고정단(310)에 고정되어 있다. 도 2에서는 스프링 지지보(320)의 일단에 2개의 돌출부(325,326)가 도시되어 있고, 상기 2개의 돌출부(325,326)가 하우징(300)에 형성된 고정단(310)에 연결되어 있다. 스프링 지지보(320)에 외력이 가해지면, 스프링 지지보(320)가 고정단(310)을 중심으로 소정 범위의 회전이 이루어질 수 있다. 이때, 2개의 돌출부(325,326)는 스프링 지지보(320)가 고정단(310)에 너무 타이트하게 고정되지 않도록 하여, 소정 범위에서의 스프링 지지보(320)의 움직임을 허용한다.

도 2에서는 2개의 돌출부(325,326)를 상정했지만, 이에 한정되지 않고, 더 적거나 많은 수의 돌출부가 구비될 수도 있다. 또한, 스프링 지지보(320)가 캔틸레버 형상인 경우, 어느 정도의 회동이 가능하므로, 돌출부를 구비하지 않아도 무방하다.

한편, 스프링 지지보(320)의 타단(322)은 스프링(220)과 평행하게 연장된다. 즉, 스프링 지지보(320)의 일단(321)은 스프링(220)의 길이 방향에 수직인 방향으로 연장되고, 스프링 지지보(320)의 타단(322)은 스프링(220)의 길이 방향에 평행한 방향으로 연장되어, 스프링 지지보(320)는 L자 형상을 갖게 된다.

스프링 지지보(320)의 타단(322)에는 소정의 마찰 계수를 가지는 마찰부재(330)가 구비되며, 마찰부재(330)는 힌지부(210)의 표면과 접촉한다. 도 2에서는, 힌지부(210)의 표면과 접촉하는 마찰부재(330)의 접촉면이 평면으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 적절한 곡률을 가지는 곡면으로 형성될 수 있다. 후술하겠지만, 마찰부재(330)의 접촉면의 형상에 따라, 히스테리시스를 달리 생성시킬 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 가속 페달의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3에서는 가속을 위해 운전자가 답력을 인가한 경우를 도시한다. 운전자가 페달 패드(100)를 밟으면, 페달암(200)이 힌지축(210a)을 중심으로 회전하고, 스프링(220)이 수축된다. 페달암(200)에 인가되는 답력은 스프링(220)에 전달되고, 스프링(220)은 수축되면서 스프링 지지보(320)를 하방으로 밀어낸다.

이때, 스프링 지지보(320)의 일단(321)은 하우징(300)의 고정단(310)에 고정되어 있기에, 고정단(310)에 고정되지 않은 부위는 고정단(310)을 중심으로 소정 범위의 회전운동이 이루어지게 된다. 특히, 스프링 지지보(320)의 일단(321)에 형성된 돌출부(325,326)는 고정단(310)의 움직임을 허용한다.

스프링 지지보(320)는 페달암(200)과 스프링(220)으로부터 인가된 힘에 의해, 타단(322)이 힌지부(210)측으로 이동한다. 스프링 지지보(320)의 타단(322)에 구비된 마찰부재(330)는 힌지부(210)의 표면에 접촉하고 있기 때문에, 상기 마찰부재(330)와 힌지부(210)가 더욱 밀착하여, 마찰력이 증가한다.

결국, 운전자가 페달 패드(100)에 답력을 가할수록 마찰부재(330)와 힌지부(210) 사이의 마찰력이 증가함으로써 히스테리시스가 생성된다.

도 4는 운전자가 페달 패드(100)에서 답력을 제거하는 경우를 나타낸다. 운전자가 페달 패드(100)에서 발을 떼면 스프링(220)의 탄성력에 의해 페달암(200)이 상방으로 이동하여 원래 상태로 복귀한다. 또한, 스프링 지지보(320)에 가해지는 힘도 제거되므로, 스프링 지지보(320)는 고정단(310)을 중심으로 원래의 위치로 회복되며, 이에 따라 마찰부재(330)와 힌지부(210) 사이의 마찰력도 감소하게 된다.

이와 같은 방식에 의하면, 종래의 히스테리시스 생성 장치에 비해서, 더욱 적은 수의 부품(본 실시예에서는 스프링 지지보(320)와 마찰부재(330))만으로 히스테리시스를 생성할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 가속 페달에 의해 생성되는 히스테리시스를 나타내는 그래프이다.

도 5에서 세로축은 페달암(200)을 회동시키는데 필요한 답력(F)을 나타내고, 가로축은 페달 회동 각도를 나타낸다. 경로a는 운전자가 페달 패드(100)를 밟기 시작할 때 요구되는 답력을 나타낸다.

경로b는 운전자가 페달 패드(100)를 지속적으로 움직이는데 요구되는 답력이 증가함을 보여준다. 경로c는 운전자가 페달 패드(100)에서 발을 떼기 전에 답력이 감소되는 것을 보여준다. 경로c의 무이동 영역은 운전자에 의한 답력이 감소되면서도 동일한 회동 각도를 계속 유지한다.

마지막으로, 경로d는 답력이 감소 혹은 제거됨에 따라 페달이 원래 상태로 복귀함을 보여준다.

본 발명에 따른 전자식 가속 페달은, 스프링 지지보(320)와 마찰부재(330)만으로 도 5와 같은 히스테리시스를 생성하기 때문에, 종래의 히스테리시스 생성 장치에 비해, 전자식 가속 페달의 구조를 단순화하고, 제조 비용도 절감하는 효과를 가진다.

도 6은 본 발명의 전자식 가속 페달의 마찰부재의 형상을 변형함으로써 야기되는 히스테리시스의 변형을 보여주는 그래프이다.

도 6에서 세로축은 페달암(200)을 회동시키는데 필요한 답력(F)을 나타내고, 가로축은 페달 회동 각도를 나타낸다. 도 2 내지 도 4에서는 힌지부(210)에 접촉한 마찰부재(330)의 마찰면이 평면인 경우를 도시했다.

하지만, 힌지부(210)에 접촉한 마찰부재(330)의 마찰면을 소정 곡률을 갖는 곡면으로 구현하는 경우, 힌지부(210)와 마찰부재(330) 사이의 마찰력이 달라질 수 있다.

마찰부재(330)는 스프링 지지보(320)의 타단(322)에 탈부착 가능하게 구비될 수 있기 때문에, 다른 형상의 마찰부재(330)를 스프링 지지보(320)에 부착시킴으로써, 다른 양상의 히스테리시스를 생성시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 위와 같은 원리를 이용하여, 마찰부재(330)의 재질을 달리함으로써, 다른 양상의 히스테리시스를 생성시킬 수도 있다.

도 6은 다른 형상 혹은 다른 재질의 마찰부재(330)로 변경한 경우, 히스테리시스의 양상이 달라진 모습(실선에서 점선으로)을 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 경로a에서 경로b로 이동하는 시점의 답력과 페달 회동 각도가 달라질 수 있다.

즉, 본 발명에 의하면, 마찰부재(330)의 형상이나 재질을 변경하는 것만으로, 히스테리시스의 양상을 달리 하는 효과를 갖는다.

위에서는, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 포함하는 특정 실시예의 관점에서 본 발명을 설명했지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 위에서 설명된 발명의 구성에 있어서, 다양한 치환이나 변형을 예측할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 권리범위와 기술적 사상을 벗어나지 않는 한, 구조적이고 기능적인 변조가 다양하게 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상이나 권리범위는 본 명세서에 첨부된 청구범위에 기술된 바와 같이 광범위하게 이해될 수 있을 것이다.

100‥‥‥‥‥‥‥‥페달 패드 200‥‥‥‥‥‥‥‥페달암
210‥‥‥‥‥‥‥‥힌지부 220‥‥‥‥‥‥‥‥스프링
310‥‥‥‥‥‥‥‥고정단 320‥‥‥‥‥‥‥‥스프링 지지보
330‥‥‥‥‥‥‥‥마찰부재 300‥‥‥‥‥‥‥‥하우징

Claims

하우징에 회전 가능하게 연결된 힌지부를 포함하는 페달암;
상기 페달암에 고정되어 상기 힌지부의 회전시 상기 페달암에 탄성력을 인가하는 스프링; 및
상기 스프링을 지지하는 스프링 지지보;를 포함하고,
상기 스프링 지지보의 일단은 상기 하우징에 고정되고, 상기 스프링 지지보의 타단에는 상기 힌지부와 접촉하는 마찰부재가 구비되며,
상기 스프링 지지보는 캔틸레버(cantilever)로 이루어진, 전자식 가속 페달.
하우징에 회전 가능하게 연결된 힌지부를 포함하는 페달암;
상기 페달암에 고정되어 상기 힌지부의 회전시 상기 페달암에 탄성력을 인가하는 스프링; 및
상기 스프링을 지지하는 스프링 지지보;를 포함하고,
상기 스프링 지지보의 일단은 상기 하우징에 고정되고, 상기 스프링 지지보의 타단에는 상기 힌지부와 접촉하는 마찰부재가 구비되며,
상기 스프링 지지보의 일단에는 적어도 하나의 돌출부가 형성되어, 상기 적어도 하나의 돌출부가 상기 하우징의 고정단에 연결되는, 전자식 가속 페달.
하우징에 회전 가능하게 연결된 힌지부를 포함하는 페달암;
상기 페달암에 고정되어 상기 힌지부의 회전시 상기 페달암에 탄성력을 인가하는 스프링; 및
상기 스프링을 지지하는 스프링 지지보;를 포함하고,
상기 스프링 지지보의 일단은 상기 하우징에 고정되고, 상기 스프링 지지보의 타단에는 상기 힌지부와 접촉하는 마찰부재가 구비되며,
상기 스프링 지지보는, 상기 타단이 상기 스프링의 길이방향과 평행한 방향으로 연장되어 L자 형상을 이루는, 전자식 가속 페달.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페달암의 하향 이동 및 상기 힌지부의 회전에 따라 상기 스프링이 수축하면, 상기 스프링 지지보의 타단이 상기 힌지부측으로 이동하면서, 상기 힌지부와 상기 마찰부재 사이의 마찰력이 증가하는, 전자식 가속 페달.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 힌지부와 접촉하는 상기 마찰부재의 마찰면은 평면 또는 곡면인, 전자식 가속 페달.
제5항에 있어서,
상기 마찰면의 곡률 변화에 의해, 히스테리시스가 변형되는, 전자식 가속 페달.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마찰부재는 상기 스프링 지지보의 타단에 탈부착 가능하도록 연결되는, 전자식 가속 페달.
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