KR102035050B1 - 차량용 가속 페달 - Google Patents

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KR102035050B1
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박민성
구보희
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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 피봇 샤프트를 포함하는 하우징; 하우징에 피봇가능하게 연결된 힌지부를 포함하는 페달부; 상기 페달부가 피봇하면 하방으로 수축되도록 페달부의 하부 영역에 위치하는 제1 스프링; 상기 하우징에 피봇가능하게 연결되며 상기 힌지부와 접촉하는 마찰 부재; 상기 마찰 부재에 탄성력을 제공하는 제2 스프링; 및 상기 마찰 부재와 상기 제2 스프링 사이에 위치하며 상기 제2 스프링의 탄성력을 상기 마찰 부재에 전달하는 힘 전달 부재;를 포함하고, 상기 마찰 부재는 상기 힌지부의 일부와 접촉하며, 상기 힌부의 곡률에 대응한 곡률을 가진 제1 접촉면, 및 상기 힘 전달 부재와 접촉하는 제2 접촉면을 가지고, 상기 제1 접촉면과 상기 힌지부의 일부 사이에 발생한 제1 마찰력은 상기 제2 접촉면과 상기 힘 전달 부재 사이에 제2 마찰력을 발생시킬 수 있다.

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.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 가속 페달은 피봇 샤프트를 포함하는 하우징; 하우징에 피봇가능하게 연결된 힌지부를 포함하는 페달부; 상기 페달부가 피봇하면 하방으로 수축되도록 페달부의 하부 영역에 위치하는 제1 스프링; 상기 하우징에 피봇가능하게 연결되며 상기 힌지부와 접촉하는 마찰 부재; 상기 마찰 부재에 탄성력을 제공하는 제2 스프링; 및 상기 마찰 부재와 상기 제2 스프링 사이에 위치하며 상기 제2 스프링의 탄성력을 상기 마찰 부재에 전달하는 힘 전달 부재;를 포함하고, 상기 마찰 부재는 상기 힌지부의 일부와 접촉하며, 상기 힌부의 곡률에 대응한 곡률을 가진 제1 접촉면, 및 상기 힘 전달 부재와 접촉하는 제2 접촉면을 가지고, 상기 제1 접촉면과 상기 힌지부의 일부 사이에 발생한 제1 마찰력은 상기 제2 접촉면과 상기 힘 전달 부재 사이에 제2 마찰력을 발생시킬 수 있다.
상기 차량용 가속 페달은 상기 제2 스프링을 수용하며, 상기 힘 전달 부재의 일부가 슬라이드 가능하게 삽입되는 커버 부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 페달부는 상기 피봇 샤프트가 삽입되는 피봇 홀을 포함할 수 있다.
상기 마찰 부재는 상기 힌지부의 일부와 접촉하며, 상기 힌지부의 곡률에 대응한 곡률을 가진 제1 접촉면, 및 상기 힘 전달 부재와 접촉하는 제2 접촉면을 가질 수 있다.
상기 커버 부재는 상기 제2 스프링을 수용하는 수용홀을 가질 수 있다.
상기 힘 전달 부재는 상기 수용홀에 슬라이드 가능하게 삽입되는 삽입부를 가질 수 있다.
상기 하우징은 상기 제1 스프링이 설치되는 리세스를 가질 수 있다.
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 도 1에 도시된 차량용 가속 페달에서 히스테리시스를 발생시키는 구성의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 차량용 가속 페달 내에 위치된 히스테리시스를 발생시키는 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 3의 커버 부재를 아래쪽에서 바라본 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가속 페달에서 히스테리시스 발생 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가속 페달에서 마찰 부재와 힘 전달부재의 위치 관계를 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. 또한, 도 3은 도 1에 도시된 차량용 가속 페달에서 히스테리시스를 발생시키는 구성의 분해 사시도이다. 도 4는 도 1에 도시된 차량용 가속 페달 내에 위치된 히스테리시스를 발생시키는 구성을 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 가속 페달은 페달부(100), 제1 스프링(200), 마찰 부재(310), 힘 전달 부재(330), 커버 부재(320), 및 하우징(400)을 포함할 수 있다.
하우징(400)은 제1 하우징(410) 및 제2 하우징(420)을 포함한다. 제1 하우징(410)은 바닥(bottom)을 이루는 베이스(432), 측벽(434), 및 측벽(434)로부터 대략 수직으로 돌출된 피봇 샤프트(412)를 포함한다. 페달부(100)는 피봇 샤프트(412)에 피봇 또는 회전 가능하도록 결합된다. 구체적으로, 페달부(100)의 힌지부(120)가 피봇 샤프트(412)가 삽입되는 피봇 홀(122)을 포함한다. 페달부(100)는 하우징(400)의 피봇 샤프트(412)에 피봇 가능하도록 연결된다.
페달부(100)는 운전자가 답력(pedal effort)을 인가하는 페달 패드(110), 하우징(400)에 연결되는 힌지부(120), 및 페달 패드(110)와 힌지부(120)를 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 피봇할 수 있도록 원통 형상을 가질 수 있다.
제1 스프링(200)은 페달부(100)가 피봇하면 하방으로 수축되도록 페달부(100)의 하부 영역에 위치한다. 제1 스프링(200)은 제1 하우징(410)의 베이스(432) 상에 하방으로 수축하도록 설치되어 있다. 제1 스프링(200)은 제1 하우징(410)의 베이스(432)에 상에 형성된 리세스(414)에 설치된다. 리세스(414)는 그 중심에 제1 스프링(200)의 움직임을 고정하는 돌출부(425)를 포함할 수 있다.
마찰 부재(310)는 하우징(400)에 피봇 가능하게 결합되며 페달부(100)의 힌지부(120)와 접촉한다. 마찰 부재(310)의 일단을 하우징(400)에 피봇 가능하게 고정되고, 타단은 힌지부(120)와 접촉한다. 페달부(100)가 답력에 의해 회전하면, 힌지부(120)의 회전에 의해 페달부(100)의 힌지부(120)와 마찰 부재(310) 사이에는 마찰력이 발생한다.
마찰 부재(310)는 페달부(100)의 힌지부(120)의 일부와 접촉하는 제1 접촉면(314) 및 힘 전달 부재(330)와 접촉하는 제2 접촉면(312)을 갖는다. 제1 접촉면(314)는 힌지부(120)의 곡률에 대응한 곡률을 가질 수 있다. 도 3에서는, 힌지부(120)의 표면과 접촉하는 마찰 부재(310)의 접촉면이 곡률을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 평면면으로 형성될 수 있다. 또한, 마찰 부재(310)는 하우징(400)에 회전가능하도록 고정된 샤프트(317)를 포함한다. 마찰 부재(310)는 샤프트(317)와 힌지부(120)와 접촉하는 부분을 연결하는 연결부(316)를 포함할 수 있다.
커버 부재(320)는 제2 스프링(340)을 수용하며, 힘 전달 부재(330)의 일부가 삽입될 수 있다. 힘 전달 부재(330)의 일부는 커버 부재(320) 내에서 슬라이드 가능하다. 구체적으로 커버 부재(320)는 제2 스프링(340)을 수용하는 수용홀(322)을 갖는다. 본 실시예에서는 커버 부재(320)는 제2 스프링(340)을 수용하기 위해 2개의 수용홀(322)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 커버 부재(320)는 제2 스프링(340)의 개수와 동일한 개수의 수용홀(322)을 가질 수 있다.
힘 전달 부재(330)의 일부는 커버 부재(320)의 수용홀(322)에슬라이드 가능하게 삽입될 수 있다. 커버 부재(320)는 페달부(100) 내에 설치된다. 도 5는 커버 부재(320)를 아래쪽에서 바라본 사시도이다.
도 5를 참조하면, 커버 부재(320)는 하부에 제1 스프링(200)이 설치되는 설치부(324)와 제1 스프링(200)을 고정하기 위한 설치 돌출부(326)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 커버 부재(320)는 페달부(100) 내에 수용되며, 제1 스프링(200)은 커버 부재(320)의 아래에 설치된다. 제1 스프링(200)이 커버 부재(320)의 아래에 안정적으로 설치되도록 커버 부재(320)의 하부에 설치부(324)가 형성되어 있다.
힘 전달 부재(330)는 마찰부 재(310)와 제2 스프링(340) 사이에 위치하며 제2 스프링(340)의 탄성력을 상기 마찰 부재(310)에 전달한다. 힘 전달 부재(330)는 제2 스프링(340)에 결합되고, 마찰 부재(310)와 접촉한다.
힘 전달 부재(330)는 수용홀(322) 내에서 슬라이드 가능하게 삽입되는 삽입부(332)를 갖는다. 삽입부(332)는 커버 부재(320)의 수용홀(322)에 대응한 형상을 갖는다. 다른 실시예에서, 수용홀(322)과 삽입부(332)는 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 또한 도 3에서는, 수용홀(322)이 실린더 형상을 가지며, 삽입부(332)는 수용홀(322)에 대응하여 실린더 형상을 가진다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 수용홀(322)과 삽입부(332)는 예컨대, 사각 기둥 형상을 가질 수 있다.
마찰 부재(310)와 접촉하는 힘 전달 부재(330)의 면은 마찰 부재(310)에 대응한 곡률을 가질 수 있다. 선택적으로, 마찰 부재(310)와 접촉하는 힘 전달 부재(330)의 면은 평면을 가질 수 있다.
제2 스프링(340)은 마찰 부재(310)에 탄성력을 제공한다. 제2 스프링(340)은 커버 부재(320)의 수용홀(322)에 수용된다. 제2 스프링(340)의 일단이 힘 전달 부재(330)와 연결되어 있다. 제2 스프링(340)의 탄성력은 힘 전달 부재(330)를 통해 마찰 부재(310)에 전달된다. 제2 스프링(340)의 탄성력은 마찰 부재(310)에 지속적으로 전달되어 히스테리시스 효과를 발생시킨다.
한편, 전자식 가속 페달 포지션 센서(accelerator pedal position sensor; APP)(미도시)는 페달부의 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 제1 스프링(200)의 탄성력에 의해 페달암(130)이 반대 방향으로 회전하면서 초기 위치로 복귀한다.
도 6 및 도 7은 도 1의 차량용 가속 페달의 동작을 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가속 페달에서 히스테리시스 발생 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 가속 페달에서 마찰 부재와 힘 전달부재의 위치 관계를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7를 참조하면, 운전자가 가속을 위해 페달 패드에 힘을 인가한 경우를 보여주고 있다.
도 6을 참조하면, 페달부(100)가 답력에 의해 회전하면, 페달부(100)의 힌지부(120)는 반시계 방향으로 회전한다. 페달부(100)의 힌지부(120)는 반시계 방향으로 회전하면, 페달부(100)의 힌지부(120)와 마찰 부재(310) 사이에 제1 마찰력(f1)이 발생한다.
또한, 페달부(100)의 힌지부(120)와 마찰 부재(310) 사이에 발생한 제1 마찰력(f1)은 마찰 부재(310)와 힘 전달 부재(330) 사이에 제2 마찰력(f2)를 발생시킨다.
도 7에서, (a)는 페달부(100)의 페달패드(110)에 힘이 인가되기 전에 마찰 부재(310)와 힘 전달부재(330)의 위치 관계를 나타내고, (b)는 페달부(100)의 페달패드(110)에 힘이 인가된 후에 마찰 부재(310)와 힘 전달부재(330)의 위치 관계를 나타낸다.
도 7에 도시된 바와 같이, 페달부(100)의 페달패드(110)에 힘이 인가되어 페달부(100)가 회전하면, 페달부(100)의 힌지부(120)가 회전한다. 페달부(100)의 힌지부(120)가 회전하면 힌지부(120)와 힌지부(120)에 접촉한 마찰 부재(310) 사이에 제1 마찰력(f1)이 발생한다.
힌지부(120)에 접촉한 마찰 부재(310)는 제1 마찰력(f1)에 의해 자신의 샤프트(317)를 기준으로 피봇된다. 마찰 부재(310)가 피봇되면 마찰 부재(310)와 마찰 부재(310)에 접촉한 힘 전달 부재(330) 사이에 제2 마찰력(f2)이 발생된다.
즉, 제1 마찰력(f1)은 마찰 부재(310)와 힘 전달 부재(330) 사이에 제2 마찰력(f2)를 발생시킨다. 제1 마찰력(f1) 및 제2 마찰력(f2)는 차량용 가속 페달에서 히스테리시스 효과를 발생시킨다.
한편, 힘 전달 부재(330)는 커버 부재(320)의 수용홀(322) 내에서 화살표 방향, 즉 제2 스프링(340)의 수축 방향으로 밀릴 수 있다. 힘 전달 부재(330)가 화살표 방향으로 밀리면 제2 스프링(340)이 수축된다.
이후, 제2 스프링(340)은 수축된 후 복원력에 의해 복원되면서 히스테리시스를 발생시킬 수 있다.
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: 제1 스프링
220: 피봇 샤프트
310: 마찰 부재
320: 커버 부재
330: 힘 전달 부재
340: 제2 스프링
400: 하우징

Claims (7)

  1. 피봇 샤프트(220)를 포함하는 하우징(400);
    하우징(400)에 피봇 가능하게 연결된 힌지부(120)를 포함하는 페달부(100);
    상기 페달부(100)가 피봇하면 하방으로 수축되도록 페달부(100)의 하부 영역에 위치하는 제1 스프링(200);
    상기 하우징(400)에 피봇가능하게 연결되며 상기 힌지부(120)와 접촉하는 마찰 부재(310);
    상기 마찰 부재(310)에 탄성력을 제공하는 제2 스프링(340); 및
    상기 마찰 부재(310)와 상기 제2 스프링(340) 사이에 위치하며 상기 제2 스프링(340)의 탄성력을 상기 마찰 부재(310)에 전달하는 힘 전달 부재(330);를 포함하고,
    상기 마찰 부재(310)는
    상기 힌지부(120)의 일부와 접촉하며, 상기 힌지부(120)의 곡률에 대응한 곡률을 가진 제1 접촉면(314), 및 상기 힘 전달 부재(330)와 접촉하는 제2 접촉면(312)을 가지고,
    상기 제1 접촉면(314)과 상기 힌지부(120)의 일부 사이에 발생한 제1 마찰력은 상기 제2 접촉면(312)과 상기 힘 전달 부재(330) 사이에 제2 마찰력을 발생시키는 차량용 가속 페달.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스프링(340)을 수용하며, 상기 힘 전달 부재(330)의 일부가 슬라이드 가능하게 삽입되는 커버 부재(320);를 더 포함하는 차량용 가속 페달.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 페달부(100)는 상기 피봇 샤프트(220)가 삽입되는 피봇 홀(122)을 포함하는 차량용 가속 페달.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 커버 부재(320)는 상기 제2 스프링(340)을 수용하는 수용홀(322)을 갖는, 차량용 가속 페달.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 힘 전달 부재(330)는 상기 수용홀(322)에 슬라이드 가능하게 삽입되는 삽입부(332)를 갖는 차량용 가속 페달.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징(400)은 상기 제1 스프링(200)이 설치되는 리세스(414)를 갖는, 차량용 가속 페달.
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