KR102661134B1 - 차량용 페달 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 페달 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자의 페달 조작 시 히스테리시스를 발생시킬 수 있는 차량용 페달 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치는, 하우징에 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 페달 패드; 상기 하우징에 형성되는 샤프트가 내부에 삽입되도록 위치하여 제2 축을 중심으로 회전되는 회전부와, 상기 페달 패드의 작동력이 상기 회전부에 전달되도록 상기 회전부로부터 연장되도록 형성되는 연장부를 포함하는 캐리어; 상기 페달 패드의 작동력에 따라 상기 회전부에 힘을 가하여 상기 회전부 및 상기 샤프트 사이에서 마찰력이 발생되도록 하는 레버; 및 상기 캐리어 및 상기 레버 사이에 위치하여 상기 페달 패드의 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 답력을 발생시키는 답력 발생부를 포함한다.

Description

차량용 페달 장치{Pedal apparatus for vehicle}
본 발명은 차량용 페달 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자의 페달 조작 시 히스테리시스를 발생시킬 수 있는 차량용 페달 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에 구비된 가속 페달은 운전자가 페달을 밟는 힘에 의해 페달이 회전하는 각도에 따라서 엔진에 흡입되는 공기량이나 엔진에 분사되는 연료량을 조절하여 차량을 가속시키는 장치이다.
가속 페달은 장착 구조에 따라 대시 패널에 매달아 설치하는 팬던트 타입과 플로어 패널에 설치하는 오르간 타입이 있고, 작동 방식에 따라 기계식과 전자식으로 나뉘어진다.
펜던트 타입의 가속 페달은 운전자의 조작 시 투박한 느낌을 받기 때문에 조작감이 저하되어 피로감이 증가하며, 스로틀 밸브의 개폐 동작을 정교하게 조작하기 어렵기 때문에 최근에는 오르간 타입의 가속 페달의 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.
가속 페달은 운전자가 페달을 밟을 경우와 페달로부터 발을 떼는 경우 운전자의 발에 가해지는 힘의 크기를 서로 다르게 함으로써, 운전자가 페달을 조작할 때 느끼게 되는 피로감을 줄여줄 수 있도록 히스테리시스(hysterisis)를 발생시키게 되며, 일반적으로 히스테리시스는 페달의 회전 시 페달과 연동하여 마찰을 일으키도록 작동하는 장치에 의해 발생된다.
그러나, 운전자의 페달 조작 시 히스테리시스를 발생시키기 위한 장치를 별도로 구비하는 경우 부품 수가 증가하여 구성이 복잡해지고 비용이 증가할 가능성이 높기 때문에 부품 수를 줄이면서도 효과적으로 히스테리시스를 발생시킬 수 있는 방안이 요구되고 있다.
공개특허공보 제10-2005-0048817호 (2005.05.25. 공개)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명의 이루고자 하는 기술적 과제는 운전자의 페달 조작 시, 운전자가 페달 패드를 밟는 경우와 페달 패드로부터 발을 떼는 경우 서로 다른 크기의 답력이 요구되도록 하는 차량용 페달 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치는, 하우징에 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 페달 패드; 상기 하우징에 형성되는 샤프트가 내부에 삽입되도록 위치하여 제2 축을 중심으로 회전되는 회전부와, 상기 페달 패드의 작동력이 상기 회전부에 전달되도록 상기 회전부로부터 연장되도록 형성되는 연장부를 포함하는 캐리어; 상기 페달 패드의 작동력에 따라 상기 회전부에 힘을 가하여 상기 회전부 및 상기 샤프트 사이에서 마찰력이 발생되도록 하는 레버; 및 상기 캐리어 및 상기 레버 사이에 위치하여 상기 페달 패드의 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 답력을 발생시키는 답력 발생부를 포함한다.
또한, 상기 회전부는, 상기 제2 축 방향으로 상기 샤프트를 향하는 면에 상기 샤프트가 삽입되기 위한 개구부가 형성된다.
또한, 상기 회전부는, 상기 제2 축을 중심으로 상기 샤프트의 외측면을 둘레를 감싸도록 형성된다.
또한, 상기 회전부 및 상기 샤프트 중 적어도 하나는, 서로 마주보는 면 중 적어도 일부에 마찰 부재가 구비된다.
또한, 운전자가 상기 페달 패드를 밟는 경우, 상기 회전부 및 상기 샤프트 사이에서 발생되는 마찰력은, 상기 페달 패드의 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하고, 상기 운전자가 상기 페달 패드로부터 발을 떼는 경우, 상기 회전부 및 상기 샤프트 사이에서 발생되는 마찰력은, 상기 답력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용한다.
또한, 상기 레버는, 일단부에 상기 회전부의 외측면에 접촉되는 접촉면이 형성되고, 상기 접촉면은, 상기 캐리어를 통해 상기 레버의 타단부로 전달되는 상기 페달 패드의 작동력에 대응되는 힘이 상기 회전부의 외측면에 가해지도록 한다.
또한, 운전자가 상기 페달 패드를 밟는 경우, 상기 접촉면 및 상기 회전부 사이에서 발생되는 마찰력은, 상기 페달 패드의 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하고, 상기 운전자가 상기 페달 패드로부터 발을 떼는 경우, 상기 접촉면 및 상기 회전부 사이에서 발생되는 마찰력은, 상기 답력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용한다.
또한, 상기 접촉면 및 상기 회전부의 외측면 중 적어도 하나는, 서로 마주보는 면에 마찰 부재가 구비된다.
또한, 상기 회전부 및 상기 샤프트 사이에서 발생되는 마찰력의 크기는, 상기 레버에 의해 상기 회전부에 가해지는 힘에 따라 상기 샤프트로부터 발생되는 수직 항력의 크기에 의해 가변된다.
또한, 상기 답력 발생부는, 상기 연장부 및 상기 레버 사이에 양측이 각각 위치하는 탄성 부재를 포함하며, 상기 탄성 부재는, 상기 페달 패드의 작동력에 따라 압축되어 발생되는 복원력에 대응되는 답력을 발생시킨다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기와 같은 본 발명의 차량용 페달 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
운전자의 페달 조작 시, 페달 패드에 가해지는 작동력의 크기에 따라 서로 다른 크기의 마찰력이 발생되도록 하고, 운전자가 페달 패드를 밟는 경우와 페달 패드로부터 발을 떼는 경우 마찰력이 서로 다른 방향으로 작용되도록 하여 히스테리시스를 발생시킴으로써, 운전자의 페달 조작 시 피로도를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 측면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 각도로 회전된 페달 패드가 도시된 단면도.
도 8은 도 7의 샤프트에서 발생되는 수직 항력이 도시된 개략도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제2 각도로 회전된 페달 패드가 도시된 단면도.
도 10은 도 9의 샤프트에서 발생되는 수직 항력이 도시된 개략도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 운전자가 페달 패드를 밟는 경우 요구되는 총 답력이 도시된 개략도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 운전자가 페달 패드로부터 발을 떼는 경우 요구되는 총 답력이 도시된 개략도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치에 의해 발생되는 히스테리시스 효과가 도시된 그래프.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 페달 장치에 의해 발생되는 히스테리시스 효과가 도시된 그래프.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 측면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 사시도, 단면도, 측면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 또한, 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 차량용 페달 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 측면도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 단면도로서, 도 1 내지 도 5는 하우징(500)의 내부가 보이도록 하우징(500)의 일부가 생략된 경우의 일 예이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치(1)는 페달 패드(100), 캐리어(200), 레버(300) 및 답력 발생부(400)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 차량용 페달 장치(1)는 차량의 플로어 패널에 설치되는 오르간 타입으로서, 차량의 가속을 위한 용도로 사용되는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 차량용 페달 장치(1)는 차량의 감속 등과 같이 다양한 용도로 사용될 수 있다.
페달 패드(100)는 하우징(500)의 외부에 제1 축(Ax1)을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 운전자는 페달 패드(100)를 밟거나 페달 패드(100)로부터 발을 떼어 차량을 가속 또는 감속시킬 수 있게 된다.
페달 패드(100)는 일단부에 하우징(500)에 형성된 힌지 결합부(510)에 제1 축(Ax1) 방향으로 삽입되는 힌지부(110)가 형성될 수 있으며, 운전자가 페달 패드(100)를 밟거나 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 페달 패드(100)의 타단부가 하우징(500)과 가까워지거나 멀어지도록 제1 축(Ax1)을 중심으로 회전될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 페달 패드(100)가 하우징(500)의 상측에 위치하고, 페달 패드(100)의 타단부가 상하 방향으로 이동되도록 제1 축(Ax1)을 중심으로 회전되는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않고, 하우징(500)을 기준으로 페달 패드(100)가 위치하는 방향에 따라 페달 패드(100)가 실제로 회전하는 방향은 달라질 수 있다.
캐리어(200)는 운전자가 페달 패드(100)를 밟거나 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 페달 패드(100)의 회전과 연동하여 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전 가능하도록 하우징(500) 내부에 위치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 페달 패드(100)의 회전에 따라 캐리어(200)가 회전될 수 있도록 제1 축(Ax1) 및 제2 축(Ax2)은 서로 평행한 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.
캐리어(200)는 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전하는 회전부(210) 및 회전부(210)로부터 연장되도록 형성되도록 형성되어 페달 패드(100)의 작동력이 회전부(210)로 전달되도록 하는 연장부(220)를 포함할 수 있다.
회전부(210)는 하우징(500)에 형성되는 샤프트(520)가 내부에 삽입되어 위치하도록 일면에 개구부(211)가 형성될 수 있으며, 연장부(220)는 페달 패드(100)와 연결되어 운전자가 페달 패드(100)를 밟거나 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 페달 패드(100)의 회전과 연동하여 회전부(210)가 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전되도록 하는 역할을 할 수 있다.
회전부(210)는 제2 축(Ax2) 방향으로 샤프트(520)를 향하는 면에 개구부(211)가 형성되기 때문에 샤프트(520)가 회전부(210)에 내부에 삽입되어 위치되는 경우, 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전부(210)가 샤프트(520)의 외측면을 감싸도록 위치되어 본 발명의 차량용 페달 장치(1)의 조립 완료 이전에 캐리어(200)가 하우징(500)에 가조립 가능한 상태가 되어 조립성이 향상될 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 차량용 페달 장치(1)는 캐리어(200)를 하우징(500)에 조립한 상태에서 레버(300)나 답력 발생부(400) 등의 조립이 가능하기 때문에 캐리어(200), 레버(300), 답력 발생부(400)를 일시에 조립하는 경우에 비하여 조립성이 향상될 수 있게 되는 것이다.
회전부(210)가 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전되는 경우, 회전부(210)의 내측면과 샤프트(520)의 외측면 사이에서 마찰력이 발생될 수 있으며, 회전부(210) 및 샤프트(520) 사이에서 발생되는 마찰력은 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우와 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 운전자에게 서로 다른 크기의 힘이 요구되도록 하는 히스테리시스를 발생시키는 역할을 하며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
이때, 회전부(210)의 내측면에는 회전부(210) 및 샤프트(520) 사이에서 적절한 크기의 마찰력이 발생될 수 있도록 마찰 부재(212)가 구비될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 회전부(210)의 내측면 및 회전부(210)의 내측면과 마주보는 샤프트(520)의 외측면 중 적어도 하나에 적절한 크기의 마찰력이 발생되도록 하는 마찰 부재가 구비될 수 있으며, 회전부(210) 및 샤프트(520)의 재질이나 접촉 면적 등에 의해 회전부(210)의 내측면 및 샤프트(520)의 외측면이 접촉되어 적절한 크기의 마찰력이 발생될 수 있는 경우 마찰 부재(212)는 생략될 수도 있다.
전술한 회전부(210)의 회전 각도는 페달 패드(100)의 답입량이나 회전 각도의 판단을 위하여 감지될 수 있으며, 회전부(210)의 회전 각도는 회전부(210)와 일체로 회전되는 마그넷부(213) 및 마그넷부(213)의 위치에 따른 자력 변화를 감지하는 센서부(214)에 의해 감지될 수 있다.
마그넷부(213)는 회전부(210)로부터 외측으로 돌출되도록 형성되는 장착부(213a) 및 장착부(213a)에 장착되는 적어도 하나의 마그넷(213b)을 포함할 수 있으며, 센서부(214)는 홀 센서 등으로 구성되어 회전부(210)가 회전되는 경우 회전부(210)와 일체로 회전되는 적어도 하나의 마그넷(213b)에 위치에 따른 자력 변화에 대응되는 감지 신호를 출력하여 페달 패드(100)의 위치 판단을 가능하게 한다.
본 발명의 실시예에서는 후술할 연장부(220)가 회전부(210)로부터 제1 축(Ax)을 향하는 방향(이하, "전방"이라 함)으로 연장되도록 형성되기 때문에 회전부(210) 및 마그넷부(213) 사이의 구조적인 간섭이 발생되지 않도록 마그넷부(213)가 회전부(210)로부터 연장부(220)의 반대 방향(이하, "후방"이라 함)으로 돌출되도록 형성되고, 센서부(214)는 기판(214a)에 설치되어 제2 축(Ax2) 방향으로 마그넷부(213)의 측방에 위치될 수 있게 되며, 이로 인해 적어도 하나의 마그넷(213b)의 위치에 따른 자력 변화를 감지하는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않고, 구조적인 간섭이 발생되지 않는 조건 하에서 마그넷부(213) 및 센서부(214)의 위치는 달라질 수 있다.
연장부(220)는 하우징(500)에 형성되는 관통 홀(530)을 관통하여 양단이 하우징(300)의 외부와 내부에 각각 위치하는 연결 로드(120)에 의해 하우징(500) 외부에 위치하는 페달 패드(100)와 연결될 수 있다.
연결 로드(120)는 일단에 형성되는 결합 돌기(121)가 페달 패드(100)에 형성되는 결합 홈(130)에 삽입되어 회전 가능하게 연결되고, 타단에 형성된 삽입 홈(122)에 연장부(220)의 단부에 형성되는 삽입부(221)가 삽입되어 회전 가능하게 연결될 수 있다.
삽입부(221)는 연장부(220)의 단부로부터 내측 방향으로 소정 거리에 형성되는 삽입 홀(221a)에 의해 형성될 수 있으며, 이러한 삽입 홀(221a)로 인해 삽입부(221)가 연결 로드(120)의 삽입 홈(122)에 삽입되어 위치될 수 있게 된다.
따라서, 운전자가 페달 패드(100)를 작동시키기 위하여 페달 패드(100)를 밟아 페달 패드(100)의 답입량이 증가하는 경우, 페달 패드(100)에 가해지는 작동력이 연결 로드(120)를 통해 연장부(220)로 전달되어 회전부(210)가 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전될 수 있고, 이와 반대로 후술할 답력 발생부(400)에 의해 페달 패드(100)의 작동력과 반대 방향으로 연장부(220)에 가해지는 답력이 연결 로드(120)를 통해 페달 패드(100)로 전달되어 페달 패드(100)가 답입량이 감소되도록 제1 축(Ax1)을 중심으로 회전될 수 있게 된다.
이때, 페달 패드(100)의 답입량은 운전자가 페달 패드(100)를 밟지 않은 초기 상태를 기준으로 페달 패드(100)가 회전한 회전 각도로 이해될 수 있으며, 페달 패드(100)의 답입량이 크다는 것은 페달 패드(100)의 회전 각도가 크다는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 페달 패드(100)의 작동력은 운전자가 페달 패드(100)를 초기 상태에서 회전시키기 위하여 요구되는 총 답력으로 이해될 수 있다.
연결 로드(120) 및 연장부(220)가 연결되는 구조는 전술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 힌지 연결 구조 등과 같이 연결 로드(120)의 양단이 각각 페달 패드(100) 및 연장부(220)에 회전 가능하게 연결될 수 있는 다양한 연결 구조가 사용될 수 있다.
레버(300)는 일단부에 회전부(210)의 외측면에 접촉되는 접촉면(310)이 형성되고, 타단부는 캐리어(200)를 통해 전달받은 페달 패드(100)의 작동력에 따른 힘이 접촉면(310)에 의해 회전부(210)의 외측면에 가해지도록 하는 역할을 할 수 있다.
레버(300)는 양단부 사이에 형성되는 지지 샤프트(320)가 하우징(500)에 형성되는 지지 홈(540)에 삽입되도록 위치될 수 있으며, 이로 인해 캐리어(200)로부터 레버(300)의 타단부로 전달되는 페달 패드(100)의 작동력이 레버(300)의 일단부로 전달될 수 있게 된다.
레버(300)의 접촉면(310)에 의해 회전부(210)의 외측면에 가해지는 힘의 크기가 증가할수록 회전부(210)의 내측면에 의해 샤프트(520)의 외측면에 가해지는 힘이 크기가 증가하게 되고, 이 경우 샤프트(520)의 외측면에서 회전부(210)의 내측면을 향하여 발생되는 수직 항력이 증가하게 되어 회전부(210) 및 샤프트(520) 사이에서 발생되는 마찰력의 크기가 증가하게 된다.
회전부(210) 및 샤프트(520) 사이에서 발생되는 마찰력의 크기가 증가한다는 것은 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 방향과 반대 방향으로의 저항력이 증가한다는 것으로 이해될 수 있으며, 이 경우 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 페달 패드(100)의 답입량이 커질수록 상대적으로 더 큰 힘이 요구될 수 있다.
회전부(210)의 내측면과 샤프트(520)의 외측면 사이에서 발생되는 마찰력은 아래의 수학식 1에 의해 구해질 수 있다.
[수학식 1]
f = μ x N
수학식 1에서 f는 마찰력, μ는 마찰 계수, N은 수직 항력을 의미하며, 회전부(210)의 내측면에 의해 샤프트(520)의 외측면에 가해지는 힘이 커질수록 샤프트(520)의 외측면으로부터 발생되는 수직 항력이 증가하여 마찰력의 크기가 증가하고, 이로 인해 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 방향과 반대 방향으로 작용하는 저항력이 커지게 되는 것이다.
예를 들어, 도 7과 같이 운전자가 페달 패드(100)를 밟지 않은 상태로부터 운전자가 페달 패드(100)를 밟아 페달 패드(100)가 제1 각도(θ1)로 회전되는 경우에는 도 8과 같이 레버(300)의 접촉면(310)에 의해 회전부(210)의 외측면에 F1의 힘이 가해질 때 샤프트(520)의 외측면으로부터 N1의 수직 항력이 발생될 수 있다.
또한, 페달 패드(100)가 도 9와 같이 전술한 제1 각도(θ1)보다 큰 제2 각도(θ2)로 회전되는 경우에는 레버(300)의 접촉면(310)에 의해 전술한 F1보다 큰 F2의 힘이 회전부(210)의 외측면에 가해지게 되고, 이로 인해 도 10과 같이 회전부(210)의 내측면이 샤프트(520)의 외측면에 가하는 힘이 더 커지게 되어 전술한 N1보다 큰 N2의 수직 항력이 발생될 수 있는 것이다.
답력 발생부(400)는 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 압축되어 복원력에 따른 답력을 발생시킬 수 있으며, 답력 발생부(400)는 페달 패드(100)의 답입량이 커질수록 압축되는 정도가 커지게 되어 복원력이 증가하기 때문에 페달 패드(100)의 답입량이 커질수록 더 큰 답력을 발생시키게 된다.
즉, 답력 발생부(400)는 전술한 도 7과 같이 페달 패드(100)가 제1 각도(θ1)로 회전되는 경우에 비하여 전술한 도 9와 같이 페달 패드(100)가 제1 각도(θ1)보다 큰 제2 각도(θ2)로 회전되는 경우 압축되는 정도가 크게 되고, 이 경우 답력 발생부(400)로부터 발생되는 답력의 크기도 커지게 되는 것이다.
답력 발생부(400)는 양단이 각각 캐리어(200) 및 레버(300)에 위치할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 답력 발생부(400)의 일단이 연장부(220)의 단부에 위치하고, 타단이 레버(300)의 타단부에 위치하여 페달 패드(100)의 작동력이 캐리어(200)를 통해 레버(300)로 전달되도록 하는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 답력 발생부(400)는 페달 패드(100)의 작동력이 캐리어(200)를 통해 레버(300)로 전달되도록 하는 다양한 위치에 설치될 수 있다.
답력 발생부(400)는 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우, 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 방향과 반대 방향으로 답력을 발생시킬 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 답력 발생부(400)가 코일 스프링 등과 같은 탄성 부재로 구성되는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않고 답력 발생부(400)는 탄성력을 가지는 다양한 종류의 스프링이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 답력 발생부(400)가 단일의 탄성 부재로 구성되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 요구되는 답력에 따라 탄성 부재의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
답력 발생부(400)는 운전자가 페달 패드(100)를 밟아 페달 패드(100)가 답입량이 증가하도록 회전되는 경우 페달 패드(100)의 작동력에 의해 압축되고, 운전자가 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 복원력에 의해 페달 패드(100)가 답입량이 감소되도록 회전되도록 할 수 있다.
한편, 회전부(210)의 내측면 및 샤프트(520)의 외측면 사이에서 발생되는 마찰력은 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우에는 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 방향과 반대 방향으로 작용하고, 운전자가 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우에는 답력 발생부(400)에 의해 답력이 발생하는 방향과 반대 방향으로 작용하게 되어 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 운전자에게 요구되는 총 답력은 답력 발생부(400)의 답력과 회전부(210)와 샤프트(520) 사이에서 발생되는 마찰력을 더한 힘이 되고, 운전자가 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 운전자에게 요구되는 총 답력은 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력에서 회전부(210)와 샤프트(520) 사이에서 발생되는 마찰력을 뺀 힘이 되어 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우와 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 발생되는 총 답력이 달라지게 되는 히스테리시스를 발생시킬 수 있게 된다.
이때, 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우와 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 회전부(210)와 샤프트(520) 사이에서 발생되는 마찰력이 작용하는 방향이 달라지게 되는 것은 마찰력은 물체의 이동을 방해하는 힘으로서 항상 물체의 운동 방향과 반대 방향으로 작용하기 때문이다.
즉, 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우에는 회전부(210) 및 샤프트(310)에 의해 발생되는 마찰력이 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 방향과 반대 방향으로 작용하게 되고, 이와 달리 운전자가 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우에는 회전부(210) 및 샤프트(310)에 의해 발생되는 마찰력이 답력 발생부(400)의 복원력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하게 되는 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 차량용 페달 장치(1)는 운전자가 페달 패드(100)를 밟아 페달 패드(100)의 답입량이 증가하는 경우 운전자에게 요구되는 총 답력는 도 11과 같이 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력(fs)에 회전부(210) 및 샤프트(520) 사이에서 발생되는 마찰력(f)을 합한 힘이 되며, 이와 반대로 운전자가 페달 패드(100)로부터 발을 떼어 페달 패드(100)의 답입량이 감소하는 경우 운전자에게 요구되는 총 답력은 도 12와 같이 답력 발생부(400)에 의해 발생된 답력(fs)에서 회전부(210) 및 샤프트(520) 사이의 마찰력(f)을 뺀 힘이 되어 운전자의 페달 조작 시 히스테리시스를 발생시킬 수 있게 되는 것이다.
즉, 본 발명의 차량용 페달 장치(1)는 운전자가 페달 패드(100)를 밟은 경우 운전자에게 요구되는 총 답력은 도 13의 (a)와 같이 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력(fs)과 회전부(210) 및 샤프트(520) 사이의 마찰력(f)을 더한 힘으로서 페달 패드(100)의 회전 각도(스트로크)이 커질수록 증가하게 되고, 운전자가 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 운전자에게 요구되는 총 답력은 도 13의 (b)와 같이 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력(fs)의 일부가 회전부(210) 및 샤프트(520) 사이의 마찰력(f)에 의해 상쇄되어 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우보다 상대적으로 감소하게 되어 운전자가 페달 조작 시 느끼게 되는 피로감이 줄어들 수 있게 되는 것이다.
이때, 도 13의 (c)는 회전부(210) 및 샤프트(520) 사이의 마찰력(fs)이 없을 경우 운전자에게 요구되는 답력을 나타낸 것으로서, 이 경우 답력 발생부(400)에 의한 답력만 작용하게 되어 운전자가 페달 패드(100)를 밟은 경우와 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 동일한 답력이 발생되기 때문에 운전자의 피로도가 증가할 수 있게 된다.
전술한 실시예에서는 레버(300)의 접촉면(310)과 회전부(210)의 외측면 사이에서 발생되는 마찰력은 고려하지 않았으나, 이는 레버(300)의 접촉면(310)과 회전부(210)의 외측면 사이에서 발생되는 마찰력의 크기가 히스테리시스에 영향을 주지 않을 정도로 작은 크기를 가지는 경우를 예를 들어 설명한 것으로서, 이에 한정되지 않고, 레버(300)의 접촉면(310)과 회전부(210)의 외측면 사이에서 발생되는 마찰력의 크기가 히스테리시스에 영향을 줄 수도 있으며, 이 경우 도 14의 (a)와 같이 운전자가 페달 패드(100)을 밟는 경우 요구되는 총 답력은 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력(fs), 회전부(210) 및 샤프트(520) 사이에서 발생되는 마찰력(f), 레버(300)의 접촉면(310)과 회전부(210)의 외측면 사이에서 발생되는 마찰력(f')을 합한 힘이 되고, 운전자가 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 운전자에게 요구되는 총 답력은 도 14의 (b)와 같이 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력(fs)의 일부가 회전부(210) 및 샤프트(520) 사이의 마찰력(f)과 레버(300)의 접촉면(310)과 회전부(210)의 외측면 사이에서 발생되는 마찰력(f')에 의해 상쇄되어 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우보다 상대적으로 감소하게 되어 운전자가 페달 조작 시 느끼게 되는 피로감이 줄어들 수 있게 되는 것이다.
또한, 도 14의 (c)는 회전부(210) 및 샤프트(520) 사이의 마찰력(f), 레버(300)의 접촉면(310)과 회전부(210)의 외측면 사이에서 발생되는 마찰력(f')이 없을 경우 운전자에게 요구되는 답력을 나타낸 것으로서, 이 경우 답력 발생부(400)에 의한 답력만 작용하게 되어 전술한 도 13의 (c)와 마찬가지로 운전자가 페달 패드(100)를 밟은 경우와 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 동일한 답력이 발생되기 때문에 운전자의 피로도가 증가할 수 있게 된다.
이때, 도 14에서 점선은 전술한 도 13의 (a)와 (b)를 나타내는 것으로서, 레버(300)의 접촉면(310)과 회전부(210)의 외측면 사이에서 발생되는 마찰력을 고려하는 경우와 그렇지 않은 경우 총 답력의 차이를 나타내기 위하여 표시한 것이다.
전술한 실시예에서는 연장부(220)가 회전부(210)로부터 전방으로 연장되고, 마그넷부(213)가 회전부(220)로부터 후방으로 연장되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 차량용 페달 장치(1)의 레이 아웃이나 설계 상의 이유 등에 따라 달라질 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 측면도로서, 도 15는 하우징(500)의 내부가 보이도록 하우징(500)의 일부가 생략된 경우의 일 예이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서 전술한 실시예와 동일한 역할을 하는 구성 요소는 동일한 참조 부호를 사용하기로 하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 페달 장치(1)는 회전부(210)로부터 후방으로 연장부(220)가 연장되도록 형성되고, 회전부(210)로부터 전방으로 마그넷부(213)가 형성되는 것을 알 수 있으며, 이 경우 회전부(210)의 회전 각도 감지를 위하여 센서부(213)가 마그넷부(213)의 측방에 위치하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에서는 전술한 실시예와 달리 마그넷부(213)가 회전부(210)로부터 전방으로 연장되도록 형성되는 것을 알 수 있는데, 이는 본 발명의 차량용 페달 장치(1)의 후방에 센서부(214)를 위한 공간이 충분히 않은 경우에도 센서부(214)에 의해 회전 각도 감지가 가능하게 하기 위한 것으로 이해될 수 있다.
다시 말해서, 마그넷부(213) 및 센서부(214)는 위치가 고정되는 것이 아니라, 본 발명의 차량용 페달 장치(1)의 레이 아웃이나 설계 상의 이유 등에 따라 연장부(220)와의 구조적인 간섭이 발생되지 않도록 하는 위치에 형성될 수 있는 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 페달 패드 110: 힌지부
120: 연결 로드 121: 결합 돌기
122: 삽입 홈 130: 결합 홈
200: 캐리어 210: 회전부
211: 개구부 212: 마찰 부재
213: 마그넷부 213a: 장착부
213b: 마그넷 214: 센서부
220: 연장부 221: 삽입부
221a: 삽입 홀 300: 레버
310: 접촉면 320: 지지 샤프트
400: 답력 발생부 500: 하우징
510: 힌지 결합부 520: 샤프트
530: 관통 홀 540: 지지 홈

Claims (10)

  1. 하우징에 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 페달 패드;
    상기 하우징에 형성되는 샤프트가 내부에 삽입되도록 위치하여 상기 제1 축과 평행한 제2 축을 중심으로 회전되는 회전부와, 상기 페달 패드의 작동력이 상기 회전부에 전달되도록 상기 회전부로부터 연장되도록 형성되는 연장부를 포함하는 캐리어;
    상기 페달 패드의 작동력에 따라 상기 회전부의 외측면에 힘을 가하여 상기 회전부의 내측면 및 상기 샤프트의 외측면 사이의 면접촉에 의해 마찰력이 발생되도록 하는 레버; 및
    상기 캐리어 및 상기 레버 사이에 위치하여 상기 페달 패드의 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 답력을 발생시키는 답력 발생부를 포함하고,
    상기 캐리어는,
    일단이 상기 페달 패드에 회전 가능하게 결합되고 타단이 상기 연장부에 회전 가능하게 결합되는 연결 로드를 통해 상기 페달 패드의 작동력 전달받고, 상기 전달받은 작동력이 상기 답력 발생부를 통해 상기 레버로 전달되도록 하며,
    상기 레버는,
    양단부 사이에 상기 하우징의 지지 홈에 삽입되어 위치되는 지지 샤프트가 형성되고,
    상기 지지 홈과 상기 지지 샤프트의 대향면은,
    서로 대응되는 곡면 형상을 가지도록 형성되어 상기 캐리어의 회전에 의해 상기 작동력이 상기 레버에 전달되는 경우 상기 레버가 상기 곡면 형상을 따라 슬라이딩되도록 하는 차량용 페달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전부는,
    상기 제2 축 방향으로 상기 샤프트를 향하는 면에 상기 샤프트가 삽입되기 위한 개구부가 형성되는 차량용 페달 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전부는,
    상기 제2 축을 중심으로 상기 샤프트의 외측면을 둘레를 감싸도록 형성되는 차량용 페달 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전부 및 상기 샤프트 중 적어도 하나는,
    서로 마주보는 면 중 적어도 일부에 마찰 부재가 구비되는 차량용 페달 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    운전자가 상기 페달 패드를 밟는 경우, 상기 회전부 및 상기 샤프트 사이에서 발생되는 마찰력은, 상기 페달 패드의 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하고,
    상기 운전자가 상기 페달 패드로부터 발을 떼는 경우, 상기 회전부 및 상기 샤프트 사이에서 발생되는 마찰력은, 상기 답력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하는 차량용 페달 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 레버는,
    일단부에 상기 회전부의 외측면에 접촉되는 접촉면이 형성되고,
    상기 접촉면은,
    상기 캐리어를 통해 상기 레버의 타단부로 전달되는 상기 페달 패드의 작동력에 대응되는 힘이 상기 회전부의 외측면에 가해지도록 하는 차량용 페달 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    운전자가 상기 페달 패드를 밟는 경우, 상기 접촉면 및 상기 회전부 사이에서 발생되는 마찰력은, 상기 페달 패드의 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하고,
    상기 운전자가 상기 페달 패드로부터 발을 떼는 경우, 상기 접촉면 및 상기 회전부 사이에서 발생되는 마찰력은, 상기 답력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하는 차량용 페달 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 접촉면 및 상기 회전부의 외측면 중 적어도 하나는,
    서로 마주보는 면에 마찰 부재가 구비되는 차량용 페달 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전부 및 상기 샤프트 사이에서 발생되는 마찰력의 크기는,
    상기 레버에 의해 상기 회전부에 가해지는 힘에 따라 상기 샤프트로부터 발생되는 수직 항력의 크기에 의해 가변되는 차량용 페달 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 답력 발생부는,
    상기 연장부 및 상기 레버 사이에 양측이 각각 위치하는 탄성 부재를 포함하며,
    상기 탄성 부재는,
    상기 페달 패드의 작동력에 따라 압축되어 발생되는 복원력에 대응되는 답력을 발생시키는 차량용 페달 장치.
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