KR20110095070A - 페달 답력 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 페달 답력 측정장치에 관한 것으로서, 특히, 구조가 단순화되고 페달의 답력을 정확히 측정할 수 있는 페달 답력 측정장치에 관한 것이다.
본 발명은 페달이 설치되는 안착부를 구비하는 본체와, 페달의 구동축과 동일선 상에서 회전되고 페달을 조작하는 조작부와, 조작부의 변위 변화와 페달의 답력을 감지하는 센싱부를 포함하는 페달 답력 측정장치를 제공한다.

Description

페달 답력 측정장치 {SENSING APPARATUS FOR PEDAL EFFORT}
본 발명은 페달 답력 측정장치에 관한 것으로서, 특히, 구조가 단순화되고 페달의 답력을 정확히 측정할 수 있는 페달 답력 측정장치에 관한 것이다.
일반적인 차량에는 브레이크 페달, 가속 페달 및 클러치 페달이 설치되고, 자동변속기가 설치된 차량에는 클러치 페달이 생략된다.
이러한 페달은 차량 주행 중에 운전자가 조작하여 차량의 주행 상태를 변화시키므로 운전자나 보행자의 안전과 직결되는 장치이다.
따라서 운전자가 페달을 조작할 때에 운전자의 인체에 전달되는 페달의 답력에 의해 운전자가 피로를 느끼지 않도록 페달을 설계해야 하며, 제작된 페달의 답력을 측정하여 페달의 합리적인 설계 여부를 판단하게 된다.
페달의 답력은 페달암의 무게, 길이 및 형상, 페달에 설치되는 리턴 스프링 및 턴 오버 스프링의 스프링 상수 등에 의해 결정되며, 그 답력은 페달의 종류에 따라 차이가 있지만, 보통 5kgf 이하의 작은 하중값을 가지도록 하고 있다.
이와 같이 페달암에 작용하는 답력은 매우 작은 하중값이기 때문에 정확하게 측정하는 것이 중요하다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
종래기술에 따른 페달 답력 측정장치는 직선운동되는 가압부에 의해 페달을 작동시키면서 페달의 답력을 측정하기 때문에 회전운동되는 페달의 조작부에 발생되는 답력을 정확히 측정하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 작동되는 페달의 답력 변화를 정확히 측정할 수 있는 페달 답력 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 페달이 설치되는 안착부를 구비하는 본체; 상기 페달의 구동축과 동일선 상에서 회전되고 상기 페달을 조작하는 조작부; 및 상기 조작부의 변위 변화와 상기 페달의 답력을 감지하는 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 페달 답력 측정장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 상기 안착부는, 상기 본체에 높이 조절 가능하게 결합되는 플레이트; 및 상기 페달이 장착되고 상기 플레이트에 결합되는 지지블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 조작부는, 상기 본체에 회전 가능하게 설치되는 회전축; 상기 회전축에 연결되는 레일; 및 상기 레일을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되고 상기 페달의 누름부를 가압하는 로드암을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 센싱부는, 상기 로드암에 설치되고 상기 누름부를 가압하면서 상기 누름부에서 발생되는 하중을 측정하는 로드셀; 상기 회전축의 회전 각도를 감지하는 센서; 및 상기 로드셀과 상기 센서로부터 송신되는 신호에 따라 상기 페달의 변위 변화에 따른 하중을 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 로드셀에는 상기 로드암을 따라 슬라이딩되는 가이드부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 센서는 상기 본체에 설치되고 와이어가 출몰 가능하게 설치되는 변위센서를 포함하고, 상기 와이어는 상기 회전축에 설치되는 풀리에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 회전축에는 감속기가 설치되고, 상기 감속기에는 상기 제어부로부터 송신되는 신호에 따라 구동 방향이 전환되는 모터가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 페달 답력 측정장치는 페달과 동일한 회전각으로 회전되는 조작부에 의해 페달의 변위 변화를 측정하므로 다양한 종류의 페달의 답력 변화를 용이하게 측정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 페달 답력 측정장치는 페달과 동일한 회전각으로 회전되는 조작부가 모터에 의해 회전되면서 페달의 작동을 행하므로 페달 작동이 끊이지 않고 선형적인 작동을 행하여 페달의 변위 변화에 따른 답력 변화를 정확하게 측정할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치가 도시된 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치의 안착부가 도시된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치의 안착부가 도시된 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치가 도시된 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치가 도시된 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치의 센싱부가 도시된 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치에 의해 출력된 답력 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 페달 답력 측정장치의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치가 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치가 도시된 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치의 안착부가 도시된 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치의 안착부가 도시된 분해 사시도이다.
또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치가 도시된 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치가 도시된 작동 상태도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치의 센싱부가 도시된 블록도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치에 의해 출력된 답력 그래프이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치는 페달(80)이 설치되는 안착부(12)를 구비하는 본체(10)와, 페달(80)의 구동축(80a)과 동일선 상에서 회전되고 페달(80)을 조작하는 조작부(30)와, 조작부(30)의 변위 변화와 페달(80)의 답력을 감지하는 센싱부(50)를 포함한다.
안착부(12)에 페달(80)을 설치한 후에 조작부(30)를 구동시키면 조작부(30)에 의해 페달(80)이 회전되면서 센싱부(50)에 의해 페달(80)의 누름부(84)에 발생되는 하중이 측정된다.
이때, 안착부(12)에 설치되는 페달(80)의 구동축(80a)을 조작부(30)의 회전축(32)과 동일선 상에 배치시키므로 조작부(30)의 회전각과 페달(80)의 회전각이 일치된다.
따라서 조작부(30)의 회전각, 즉 조작부(30)의 변위 변화를 측정하여 페달(80)의 변위 변화를 판단할 수 있고, 센싱부(50)에서 측정되는 답력을 이용하여 페달(80)의 변위 변화에 따른 답력의 변화량을 측정할 수 있게 된다.
안착부(12)는 본체(10)에 높이 조절 가능하게 결합되는 플레이트(14)와, 페달(80)이 장착되고 플레이트(14)에 결합되는 지지블록(16)을 포함한다.
플레이트(14)가 결합되는 본체(10)에는 다수 개의 체결홀부(10a)가 수직방향으로 일정한 간격을 유지하면서 다수 개 형성되므로 플레이트(14)를 결합하는 체결홀부(10a)를 변경하여 플레이트(14)의 높이를 조절할 수 있다.
이는 플레이트(14)에 장착되는 페달(80)의 구동축(80a) 높이를 후술될 조작부(30)의 회전축(32)과 동일선 상에 배치시키기 위한 것이다.
조작부(30)의 회전축(32)과 페달(80)의 구동축(80a)이 동일선 상에 배치되고 조작부(30)가 페달(80)의 누름부(84)를 가압하여 작동이 이루어지면, 페달(80)의 변위 변화와 조작부(30)의 변위 변화가 동일하게 이루어지게 된다.
따라서 페달(80)의 변위 변화를 측정하기 위해 센싱부(50)를 페달(80)에 직접 연결하지 않고 조작부(30)의 변위 변화를 측정하여 페달(80)의 변위 변화를 측정할 수 있게 된다.
이렇게 조작부(30)의 변위 변화를 측정하여 페달(80)의 변위 변화를 측정하게 되면, 새로운 페달(80)의 답력을 측정할 때에 센싱부(50)를 페달(80)에 연결하지 않고, 플레이트(14)의 높이를 가변시켜 페달(80)의 구동축(80a)과 조작부(30)의 회전축(32)이 동일선 상에 배치되도록 하여 페달(80)의 변위 변화를 측정할 수 있게 된다.
물론, 플레이트(14)에 결합되는 지지블록(16)의 형상은 페달(80)의 브래킷(86) 형상에 따라 다양하게 변경이 가능하며, 이는 본 발명의 기술구성을 인지한 당업자가 용이하게 변경하여 실시할 수 있는 것이므로 다른 실시예에 대한 구체적인 도면이나 설명은 생략하기로 한다.
조작부(30)는 본체(10)에 회전 가능하게 설치되는 회전축(32)과, 회전축(32)에 연결되는 레일(34)과, 레일(34)을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되고 페달(80)의 누름부(84)를 가압하는 로드암(36)을 포함한다.
레일(34)은 회전축(32)에 수직한 방향으로 연결되므로 회전축(32)이 회전되면 레일(34)은 회전축(32)을 중심으로 회전되어 레일(34)의 외측 단부가 수직방향으로 승강되면서 페달암(82)과 동일한 회전운동을 행하게 된다.
로드암(36)은 레일(34)로부터 페달(80)의 누름부(84) 측으로 수직을 이루며 연장되고, 레일(34)을 따라 슬라이딩 가능하게 연결되며, 로드암(36) 단부에 결합되는 체결부재에 의해 레일(34)에 고정된다.
본체(10)에 설치되는 페달(80)은 종류마다 페달암(82)의 길이가 다르기 때문에 로드암(36)의 위치를 가변시켜 페달(80)의 구동축(80a)과 누름부(84) 사이의 거리가 회전축(32)과 로드암(36) 사이의 거리와 동일하도록 조절한다.
상기한 바와 같이 페달(80)의 구동축(80a)과 누름부(84) 사이의 거리가 회전축(32)과 로드암(36) 사이의 거리와 동일하도록 조절하면 조작부(30)의 변위 변화는 페달(80)의 변위 변화와 동일하게 되므로 센싱부(50)는 조작부(30)의 변위 변화를 측정하여 페달(80)의 변위 변화를 측정할 수 있게 된다.
따라서 본체(10)에 설치되는 페달(80)의 종류에 따라 센싱부(50)의 위치를 변경하지 않고, 페달(80)의 구동축(80a)과 회전축(32)을 동일선 상에 배치시키고 페달(80)의 구동축(80a)과 누름부(84) 사이의 거리가 회전축(32)과 로드암(36) 사이의 거리와 동일하도록 조절함으로써, 페달(80)의 변위 변화에 따른 답력 변화를 측정할 수 있게 된다.
센싱부(50)는 로드암(36)에 설치되고 페달(80)의 누름부(84)를 가압하면서 누름부(84)에서 발생되는 하중을 측정하는 로드셀(56)과, 회전축(32)의 회전 각도를 감지하는 센서(54)와, 로드셀(56)과 센서(54)로부터 송신되는 신호에 따라 페달(80)의 변위 변화에 따른 하중을 판단하는 제어부(58)를 포함한다.
페달(80)의 구동축(80a)이 조작부(30)의 회전축(32)과 동일선 상에 배치되도록 페달(80)을 조립한 후에 조작부(30)에 의해 페달(80)을 조작하면, 로드셀(56)에 의해 페달(80)의 누름부(84)에 발생되는 하중이 측정되고, 센서(54)에 의해 조작부(30)의 변위 변화가 측정된다.
이렇게 측정된 데이터는 제어부(58)에 송신되고, 제어부(58)에서 페달(80)의 변위 변화에 따른 답력 변화를 판단하게 된다.
센서(54)는 본체(10)에 설치되고 와이어(54b)가 출몰 가능하게 설치되는 변위센서(54a)를 포함하고, 와이어(54b)는 회전축(32)에 설치되는 풀리(52)에 고정된다.
조작부(30)의 회전축(32)은 비교적 지름이 작은 축부재이므로 회전축(32)의 회전각을 정확하게 측정하기 어려운데, 회전축(32)과 비교하여 지름이 큰 풀리(52)를 회전축(32)에 설치하고 풀리(52)의 둘레면에 변위센서(54a)의 와이어(54b)를 고정시킨다.
회전축(32)이 회전될 때에 회전축(32)에 고정된 풀리(52)가 동일한 회전각으로 회전되므로 풀리(52)의 둘레면에 감기는 와이어(54b)의 길이를 측정하여 회전축(32)의 회전각을 판단할 수 있다.
또한, 회전축(32)의 회전각이 작아도 상대적으로 지름이 큰 풀리(52)에 감기는 와이어(54b)의 길이가 길어지므로 페달(80)의 변위 변화를 정확히 측정할 수 있다.
로드셀(56)에는 로드암(36)을 따라 슬라이딩되는 가이드부(56a)가 형성되므로 로드셀(56)을 로드암(36)을 따라 슬라이딩시키면 로드셀(56)을 페달(80)의 누름부(84)와 대향되게 배치시킬 수 있고, 로드셀(56)은 체결부재에 의해 로드암(36)에 고정된다.
또한, 본 실시예의 회전축(32)에는 감속기(74)가 설치되고, 감속기(74)에는 제어부(58)로부터 송신되는 신호에 따라 구동 방향이 전환되는 모터(72)가 설치된다.
답력 측정실험이 개시되면 모터(72)가 구동되어 조작부(30)를 회전시켜 조작부(30)에 의해 페달(80)이 회전되고, 센싱부(50)에 의해 페달(80)의 회전각과 답력이 측정된다.
페달(80)을 누르는 작동이 완료되면 제어부(58)에 의해 모터(72)의 구동방향이 전환되므로 페달(80)이 원상태로 복원되는 작동이 이루어지게 되며, 이때에도 페달(80)의 변위 변화에 따른 답력 변화가 측정된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 페달 답력 측정장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 페달(80)의 답력 측정실험을 행할 때에는 본체(10)로부터 플레이트(14)를 분리시킨 후에 플레이트(14)에 지지블록(16) 및 페달(80)을 결합하고, 다시 플레이트(14)를 본체(10)에 결합하면서 조작부(30)의 회전축(32)과 페달(80)의 구동축(80a)이 동일선 상에 배치되도록 플레이트(14)의 높이를 조절한다.
이때, 지지블록(16)은 페달(80)의 브래킷(86) 형상 및 페달(80)의 구동축(80a)의 위치가 회전축(30)과 동일선 상에 배치될 수 있는 형상으로 제작된다.
페달(80)의 구동축(80a)과 조작부(30)의 회전축(32)을 동일선 상에 배치시킨 후에는 회전축(32)과 로드암(36) 사이의 거리가 회전축(32)과 누름부(84) 사이의 거리와 동일하도록 로드암(36)을 레일(34)을 따라 슬라이딩시켜 고정시킨다.
이후에, 로드셀(56)을 로드암(36)을 따라 슬라이딩시키면서 로드셀(56)이 누름부(84)에 대향되도록 배치시킨다.
이때, 로드암(36)과 로드셀(56)의 고정은 체결부재에 의해 이루어지며, 로드암(36)과 로드셀(56)을 고정시키는 결합구조는 본 발명의 기술구성을 인지한 당업자가 용이하게 변경하여 실시할 수 있는 것이므로 다른 실시예에 대한 구체적인 도면이나 설명은 생략하기로 한다.
상기한 바와 같이 페달(80)과 조작부(30)의 설치를 완료한 후에 전원을 인가하면 모터(72)가 구동되면서 회전축(32)이 회전되므로 레일(34)의 단부가 하강하게 된다.
레일(34)이 하강하면 로드암(36)에 고정된 로드셀(56)이 누름부(84)를 가압하게 되므로 사용자가 페달(80)의 누름부(84)를 밟는 작동이 이루어지게 된다.
이때, 로드셀(56)에서는 누름부(84)에 발생되는 하중을 측정하여 제어부(58)에 송신한다.
또한, 풀리(52)는 회전축(32)과 함께 회전되므로 풀리(52)에 고정된 와이어(54b)가 변위센서(54a)로부터 돌출되면서 측정되는 페달(80)의 변위 변화량이 제어부(58)에 송신된다.
이렇게 로드셀(56)과 변위센서(54a)로부터 수신되는 데이터에 의해 제어부(58)에서는 페달(80)의 변위 변화에 따른 답력의 변화가 판단된다.
모터(72)가 정회전되어 페달(80)을 밟는 작동이 진행된 후에는 모터(72)가 역회전되어 페달(80)이 원상태로 복귀되는 작동이 이루어지는데, 모터(72)의 구동방향이 바뀌는 작동은 제어부(58)에서 측정되는 시간에 의해 이루어지게 된다.
상기한 바와 같은 작동에 의해 판단되는 페달(80)의 변위 변화에 따른 답력 변화는 변위 변화를 나타내는 회전각의 변화량을 X축으로 하고 답력의 변화를 Y축으로 한 그래프로 표시될 수 있다.(도 8 참조)
또한, 상기한 바와 같이 조작부(30)가 모터(72) 및 감속기(74)에 의해 구동되어 페달(80)을 밟는 작동과 복원 작동이 이루어지면, 모터(72)의 구동방향의 전환되는 시점 외에 작동이 멈추는 구간 없이 연속된 페달(80) 조작이 이루어지기 때문에 답력 그래프가 선형의 곡선을 이루게 된다.
따라서 답력 측정이 단절되지 않고 연속적으로 이루어지므로 페달의 변위 변화에 따른 답력 변화를 정확하게 판단할 수 있게 된다.
이로써, 구동되는 페달의 답력 변화를 정확히 측정할 수 있는 페달 답력 측정장치를 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 페달 답력 측정장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 페달이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 답력 측정장치가 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 본체 12 : 안착부
14 : 플레이트 16 : 지지블록
30 : 조작부 32 : 회전축
34 : 레일 36 : 로드암
50 : 센싱부 52 : 풀리
54 : 센서 54a : 변위센서
54b : 와이어 56 : 로드셀
58 : 제어부 70 : 구동부
72 : 모터 74 : 감속기
80 : 페달 82 : 페달암
84 : 누름부 86 : 브래킷

Claims (7)

  1. 페달이 설치되는 안착부를 구비하는 본체;
    상기 페달의 구동축과 동일선 상에서 회전되고 상기 페달을 조작하는 조작부; 및
    상기 조작부의 변위 변화와 상기 페달의 답력을 감지하는 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 페달 답력 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안착부는,
    상기 본체에 높이 조절 가능하게 결합되는 플레이트; 및
    상기 페달이 장착되고 상기 플레이트에 결합되는 지지블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 페달 답력 측정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조작부는,
    상기 본체에 회전 가능하게 설치되는 회전축;
    상기 회전축에 연결되는 레일; 및
    상기 레일을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되고 상기 페달의 누름부를 가압하는 로드암을 포함하는 것을 특징으로 하는 페달 답력 측정장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 센싱부는,
    상기 로드암에 설치되고 상기 누름부를 가압하면서 상기 누름부에서 발생되는 하중을 측정하는 로드셀;
    상기 회전축의 회전 각도를 감지하는 센서; 및
    상기 로드셀과 상기 센서로부터 송신되는 신호에 따라 상기 페달의 변위 변화에 따른 하중을 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 페달 답력 측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로드셀에는 상기 로드암을 따라 슬라이딩되는 가이드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 페달 답력 측정장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 센서는 상기 본체에 설치되고 와이어가 출몰 가능하게 설치되는 변위센서를 포함하고, 상기 와이어는 상기 회전축에 설치되는 풀리에 고정되는 것을 특징으로 하는 페달 답력 측정장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전축에는 감속기가 설치되고, 상기 감속기에는 상기 제어부로부터 송신되는 신호에 따라 구동 방향이 전환되는 모터가 설치되는 것을 특징으로 하는 페달 답력 측정장치.
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