KR102007756B1 - 차량용 가속 페달 - Google Patents

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KR102007756B1
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김현욱
한종희
현기철
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경창산업주식회사
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Abstract

본 발명에 의한 히스테리시스 발생 구조를 갖는 차량용 가속 페달이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 가속 페달은 상기 피봇 샤프트에 회전 가능하도록 연결되며, 상기 피봇 샤프트가 삽입되는 피봇 홀이 형성된 힌지부를 포함하는 페달부; 상기 페달부의 일부를 수용하며 상기 페달부에 힘이 가해져 상기 페달부가 회전할 때 상기 페달부과 부딪쳐 상기 페달부가 회전하는 방향으로 회전하는 연장부를 갖는 히스테리시스 생성 부재; 및 상기 히스테리시스 생성 부재의 상기 연장부에 일단이 연결되며, 상기 히스테리시스 생성 부재에 탄성력을 인가하는 탄성 부재;를 포함하며, 상기 페달부에 인가된 힘이 제거되면 상기 히스테리시스 생성 부재는 상기 탄성 부재의 탄성력에 의해 상기 페달부가 회전하는 방향의 반대 방향으로 회전하고, 상기 페달부에 힘이 가해지면 상기 힌지부의 일측이 상기 피봇 샤프트의 하측과 접촉하고, 상기 페달부에 인가된 힘이 제거되면 상기 힌지부의 타측이 상기 피봇 샤프트의 상측과 접촉한다.

Description

차량용 가속 페달{ACCELERATOR PEDAL FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 가속 페달에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히스테리시스(hysteresis) 발생 구조를 갖는 차량용 가속 페달에 관한 것이다.
가속 페달(accelerator pedal)은 사용자가 엔진의 회전을 가속시킬 수 있도록 한 장치이다. 사용자가 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. 히스테리시스 효과는 운전자의 반복 조작에 의한 피로도를 줄일 수 있다.
종래의 전자식 가속 페달에 적용되는 히스테리시스 생성 기술에는 구조물 마찰 방식, 하우징 마찰 방식 등이 있지만, 이들은 구조가 복잡하고 많은 부품을 필요로 한다.
등록특허공보 제10-1401403호 등록특허공보 제10-1539140호
이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가속 페달의 반복 작동 시 운전자의 발목 피로를 경감시킬 수 있는 차량용 가속 페달을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 구성으로 히스테리시스 효과를 제공할 수 있는 차량용 가속 페달을 제공하는데 있다.
다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 가속 페달은 피봇 샤프트를 포함하는 하우징; 상기 피봇 샤프트에 회전 가능하도록 연결되며, 상기 피봇 샤프트가 삽입되는 피봇 홀이 형성된 힌지부를 포함하는 페달부; 상기 페달부의 일부를 수용하며 상기 페달부에 힘이 가해져 상기 페달부가 회전할 때 상기 페달부과 부딪쳐 상기 페달부가 회전하는 방향으로 회전하는 연장부를 갖는 히스테리시스 생성 부재; 및 상기 히스테리시스 생성 부재의 상기 연장부에 일단이 연결되며, 상기 히스테리시스 생성 부재에 탄성력을 인가하는 탄성 부재;를 포함하며, 상기 페달부에 인가된 힘이 제거되면 상기 히스테리시스 생성 부재는 상기 탄성 부재의 탄성력에 의해 상기 페달부가 회전하는 방향의 반대 방향으로 회전하고, 상기 페달부에 힘이 가해지면 상기 힌지부의 일측이 상기 피봇 샤프트의 하측과 접촉하고, 상기 페달부에 인가된 힘이 제거되면 상기 힌지부의 타측이 상기 피봇 샤프트의 상측과 접촉할 수 있다.
상기 차량용 가속 페달은 상기 피봇 샤프트와 상기 페달부 사이에 배치된 피봇 부싱을 더 포함할 수 있다.
삭제
상기 페달부는 운전자가 힘을 인가하는 페달 패드, 상기 하우징에 연결되는 힌지부, 및 상기 페달 패드와 상기 힌지부을 연결하는 페달암을 포함할 수 있다.
상기 페달부는 상기 페달암과 상기 힌지부의 연결 부분에 형성되며, 상기 페달부가 선회될 때 상기 히스테리시스 생성 부재와 부딪치는 돌출부를 더 포함할 수 있다.
종래 가속 페달은 히스테리시스를 생성하기 위해 별도의 구조물이나 부품을 채용하여 부품의 개수의 증가 및 구조의 복잡성을 초래하였다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가속 페달에 따르면, 간단한 구조를 통해 히스테리시스 효과를 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 가속 페달을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 가속 페달의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달부의 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 차량용 가속 페달의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달부의 동작 원리를 모식적으로 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 히스테리시스 발생 구조를 갖는 차량용 가속 페달을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 가속 페달을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량용 가속 페달의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 가속 페달은 페달부(100), 하우징(200), 히스테리시스 생성 부재(300) 및 탄성 부재(400)를 포함할 수 있다.
하우징(200)은 베이스(202), 측벽(204), 및 측벽(204)로부터 대략 수직으로 돌출된 피봇 샤프트(220)를 포함한다. 페달부(100)는 피봇 샤프트(220)에 회전 가능하도록 결합된다. 구체적으로, 페달부(100)의 힌지부(120)는 피봇 샤프트(220)가 삽입되는 피봇 홀(122)을 포함한다.
페달부(100)는 하우징(200)의 피봇 샤프트(220)에 회전 가능하도록 연결된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달부의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 페달부(100)는 운전자가 답력(pedal effort)을 인가하는 페달 패드(110), 하우징(200)에 연결되는 힌지부(120), 및 페달 패드(110)와 힌지부(120)을 연결하는 페달암(130)을 포함한다. 페달 패드(110)는 운전자의 조작을 용이하게 하기 위해 평면으로 형성되거나 또는 소정의 곡률로 밖으로 휘어져 형성될 수 있다.
힌지부(120)는 페달부(100)가 용이하게 회전할 수 있도록 원통 형상을 가질 수 있다. 또한, 힌지부(120)는 히스테리시스 생성 부재(300)와 부딪치는 돌출부(124)를 포함한다. 돌출부(124)는 힌지부(120)와 페달암(130)의 연결 부분에서 형성될 수 있다. 돌출부(124)는 페달부(100)가 답력에 의해 회전될 때 히스테리시스 생성 부재(300)에 부딪치는 부분이다. 다시 말해, 페달부(100)가 답력에 의해 회전될 때, 페달부(100)의 돌출부(124)가 히스테리시스 생성 부재(300)에 접촉하여 히스테리시스 생성 부재(300)를 밀게 된다.
히스테리시스 생성 부재(300)는 페달부(100)의 일부 즉, 페달부(100)의 힌지부(120)를 수용한다. 히스테리시스 생성 부재(300)는 페달부(100)가 회전 가능하도록 수용한다. 히스테리시스 생성 부재(300)는 페달부(100)의 힌지부(120)를 수용하는 수용부(310)를 포함한다. 예컨대, 수용부(310)는 페달부(100)의 힌지부(120)의 하부를 수용하도록 반 원통 형상(semi-cylindrical shape)을 갖는다. 또한, 수용부(310)는 하우징(200)의 피봇 샤프트(220)를 지지하는 지지부(312) 및 하우징(200)의 피봇 샤프트(220)가 관통하는 개구부(314)를 갖는다.
히스테리시스 생성 부재(200)는 페달부(100)와 하우징(200) 사이에 배치된다. 구체적으로, 히스테리시스 생성 부재(200)는 연장부(320)가 페달암(130)의 하부에 위치하도록 배치된다. 히스테리시스 생성 부재(300)는 수용부(310)로부터 연장되어 형성된 연장부(320)를 포함한다.
연장부(320)는 페달부(100)에 힘이 가해져 페달부(100)가 회전할 때 페달부(100)와 부딪쳐 페달부(100)로부터의 힘을 반시계 방향으로 받는다. 또한, 연장부(320)는 페달부(100)로부터 힘이 제거되면 탄성 부재(400)의 복원력에 의해 반시계 방향으로 힘을 받는다. 연장부(320)는 수용부(310)와 연결된 연결부(322)와 탄성 부재(400)와 결합된 피압부(324)를 포함한다.
연장부(320)의 연결부(322)는 페달부(100)의 돌출부(124)에 연결되는 부분이다. 따라서, 연장부(320)의 연결부(322)는 돌출부(124)의 표면과 동일한 기울기를 갖도록 형성된다. 피압부(324)는 탄성 부재(400)와 연결되어 탄성 부재(400)에 힘을 주거나 받는 부분이다. 도시되지 않았지만, 피압부(324)는 탄성 부재(400)를 고정하기 위한 고정 홈을 하부 표면에 가질 수 있다.
탄성 부재(400)는 페달암(130)의 하부에 하우징(200)의 베이스(202) 상에 배치된다. 탄성 부재(400)는 예컨대, 스프링일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 가속 페달은 하우징(200)의 피봇 샤프트(220)와 페달부(100) 사이에 배치된 피봇 부싱(500)을 더 포함한다. 피봇 부싱(500)는 하우징(200)의 피봇 샤프트(220)와 페달부(100) 사이의 표면 마찰력을 증대시킬 수 있다.
구체적으로, 피봇 부싱(500)은 페달부(100)의 힌지부(120)가 히스테리시스 생성 부재(300)에 접촉하여 회전할 때 피봇 샤프트(220)와 페달부(100) 사이에서 피봇 샤프트(220)와 페달부(100)에 표면 접촉하며 그에 따라, 마찰력이 증대한다.
한편, 전자식 가속 페달 포지션 센서(accelerator pedal position sensor; APP)(미도시)는 페달암의 회전량을 센싱해서 전기 신호를 생성하여 스로틀 제어부로 전달하고, 스로틀 제어부(도시 생략)는 센서로부터 수신한 전기 신호에 기초하여 액추에이터(도시 생략)를 동작시킴으로써 스로틀 밸브(throttle valve)의 개폐가 제어되어 연소량이 조절된다.
그리고 운전자가 페달 패드(110)에서 발을 떼면 수축되었던 탄성 부재(400)의 탄성력에 의해 페달암(130)이 반대 방향으로 회전하면서 초기 위치로 복귀한다.
도 4 및 도 5는 도 1의 차량용 가속 페달의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달부의 동작 원리를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 운전자가 가속을 위해 페달 패드에 힘을 인가한 경우를 보여주고 있다.
페달암(130)의 하부에 탄성 부재(400)가 위치하고, 운전자가 페달 패드(110)를 밟으면, 페달부(100)에 힘이 인가된다. 페달부(100)에 힘이 인가되면, 페달부(100)가 피봇 샤프트(220)를 중심으로 반시계 방향으로 회전하면서 탄성 부재(400)가 수축된다.
이 경우, 페달 패드(110)의 위치에 하중점(Fp)이 형성된다. 페달부(100)가 히스테리시스 생성 부재(300)를 반시계 방향으로 밀게 된다. 구체적으로 페달부(100)의 돌출부(124)가 히스테리시스 생성 부재(300)의 연장부(320)에 부딪쳐 페달부(100)의 돌출부(124)에 받침점이 형성된다.
받침점은 1종 지렛대 원리의 받침점(Fulcrum)으로 작용한다. 1종 지렛대는 도 6과 같이 받침점이 작용점과 하중점 사이에 있는 지렛대이다. 1종 지렛대는 작용점과 하중점에 가하는 힘의 크기가 정해져 있을 때 받침점에서 하중점까지의 길이가 길면 길수록 하중점에 가하는 힘의 크기(Fp, Fs)가 작아도 지렛대를 쉽게 움직일 수 있다. 이때 하중점에 가하는 힘의 방향과 작용점에 작용하는 힘의 방향은 도 6에 도시된 바와 같이 반대가 된다.
그에 따라, 페달부(100)는 받침점을 기준으로 힌지부(120)가 상향으로 힘을 받는다. 다시 말해, 페달부(100)가 반시계 방향으로 회전할 때, 페달부(100)의 힌지부(120)가 상향으로 힘을 받으면 힌지부(120)의 하부와 피봇 샤프트(220) 사이에서 마찰력이 증가한다. 즉, 힌지부(120)의 하부에서 힌지부(120)의 내측면과 피봇 부싱(500)의 외측면 사이의 마찰력이 증가하여 히스테리시스가 생성된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 운전자가 페달 패드에 인가한 힘을 제거한 경우를 보여주고 있다.
운전자가 페달 패드(110)로부터 예컨대, 발을 떼면, 페달부(100)에 인가되던 힘이 제거된다. 페달부(100)로부터 힘이 제거되면, 페달암(130)의 하부에서 수축되어 있던 탄성 부재(400)가 복원된다.
이 경우, 탄성 부재(400)에 하중점(Fs)이 형성된다. 탄성 부재(400)가 복원하면서 히스테리시스 생성 부재(300)를 시계 방향으로 밀게 된다. 탄성 부재(400)가 히스테리시스 생성 부재(300)를 밀면 페달부(100)가 시계 방향으로 회전한다.
구체적으로, 히스테리시스 생성 부재(300)가 탄성 부재(400)의 복원력에 의해 시계 방향으로 회전하면 페달부(100)가 히스테리시스 생성 부재(300)를 통해 탄성 부재(400)의 복원력에 의해 시계 방향으로 회전한다. 이 때, 히스테리시스 생성 부재(300)의 연장부(320)가 페달부(100)의 돌출부(124)에 부딪쳐 페달부(100)의 돌출부(124)에 받침점이 형성된다. 받침점은 지렛대 원리의 받침점(Fulcrum)으로 작용한다. 그에 따라, 페알부(100)는 받침점을 기준으로 페달부(100)의 힌지부(120)는 하향으로 힘을 받는다.
다시 말해, 페달부(100)가 시계 방향으로 회전할 때, 페달부(100)의 힌지부(120)가 하향으로 힘을 받으면 힌지부(120)의 상부와 피봇 샤프트(220) 사이에서 마찰력이 증가한다. 즉, 힌지부(120)의 하부에서 힌지부(120)의 내측면과 피봇 부싱(500)의 외측면 사이의 마찰력이 증가하여 히스테리시스가 생성된다.
이와 같이, 본 발명은 간단한 구조에 의해 히스테리시스 효과를 발생시킬 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 페달부
200: 하우징
220: 피봇 샤프트
300: 히스테리시스 생성 부재
400: 탄성 부재
500: 피봇 부싱

Claims (5)

  1. 피봇 샤프트(220)를 포함하는 하우징(200);
    상기 피봇 샤프트(220)에 회전 가능하도록 연결되며, 상기 피봇 샤프트(220)가 삽입되는 피봇 홀(122)이 형성된 힌지부(120)를 포함하는 페달부(100);
    상기 페달부(100)의 일부를 수용하며 상기 페달부(100)에 힘이 가해져 상기 페달부(100)가 회전할 때 상기 페달부(100)와 부딪쳐 상기 페달부(100)가 회전하는 방향으로 회전하는 연장부(320)를 갖는 히스테리시스 생성 부재(300); 및
    상기 히스테리시스 생성 부재(300)의 상기 연장부(320)에 일단이 연결되며, 상기 히스테리시스 생성 부재(300)에 탄성력을 인가하는 탄성 부재(400);를 포함하며,
    상기 페달부(100)에 인가된 힘이 제거되면 상기 히스테리시스 생성 부재(300)는 상기 탄성 부재(400)의 탄성력에 의해 상기 페달부(100)가 회전하는 방향의 반대 방향으로 회전하고,
    상기 페달부(100)에 힘이 가해지면 상기 힌지부(120)의 일측이 상기 피봇 샤프트(220)의 하측과 접촉하고, 상기 페달부(100)에 인가된 힘이 제거되면 상기 힌지부(120)의 타측이 상기 피봇 샤프트(220)의 상측과 접촉하는, 차량용 가속 페달.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피봇 샤프트(220)와 상기 페달부(100) 사이에 배치된 피봇 부싱(500)을 더 포함하는 차량용 가속 페달.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페달부(100)는 운전자가 힘을 인가하는 페달 패드(110), 상기 하우징(200)에 연결되는 상기 힌지부(120), 및 상기 페달 패드(110)와 상기 힌지부(120)를 연결하는 페달암(130)을 포함하는 차량용 가속 페달.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 페달부(100)는 상기 페달암(130)과 상기 힌지부(120)의 연결 부분에 형성되며, 상기 페달부(100)가 선회될 때 상기 히스테리시스 생성 부재(300)와 부딪치는 돌출부(124)를 더 포함하는 차량용 가속 페달.
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