KR20190081759A - 차량용 페달 장치 - Google Patents

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; 일단부가 상기 하우징에 고정 장착되는 마찰 부재에 접촉되고, 상기 페달 패드의 작동력을 전달받아 상기 제1 축과 상이한 제2 축을 중심으로 회전하여 상기 마찰 부재에 힘을 가하는 페달 아암; 일단부가 상기 마찰 부재에 접촉되고, 상기 페달 아암을 통해 전달되는 상기 작동력에 따라 상기 마찰 부재에 힘을 가하여 마찰력이 발생되도록 하는 마찰력 발생부; 및 상기 마찰력 발생부로 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 페달을 밟는 경우와 페달로부터 발을 떼는 경우 서로 다른 크기의 답력이 발생되도록 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; 일단부가 상기 하우징에 고정 장착되는 마찰 부재에 접촉되고, 상기 페달 패드의 작동력을 전달받아 상기 제1 축과 상이한 제2 축을 중심으로 회전하여 상기 마찰 부재에 힘을 가하는 페달 아암; 일단부가 상기 마찰 부재에 접촉되고, 상기 페달 아암을 통해 전달되는 상기 작동력에 따라 상기 마찰 부재에 힘을 가하여 마찰력이 발생되도록 하는 마찰력 발생부; 및 상기 마찰력 발생부로 상기 페달 패드의 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 답력을 발생시키는 답력 발생부를 포함한다.

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, 페달에 가해지는 작동력의 크기에 따라 서로 다른 크기의 마찰력이 발생되도록 하고, 운전자가 페달을 밟는 경우와 페달로부터 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 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 측면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 각도로 회전된 페달 패드가 도시된 측면도.
도 9는 도 8의 페달 아암 및 마찰력 발생부가 도시된 측면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제2 각도로 회전된 페달 패드가 도시된 측면도.
도 11은 도 10의 페달 아암 및 마찰력 발생부가 도시된 측면도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 운전자가 페달 패드를 밟는 경우 요구되는 총 답력이 도시된 개략도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 운전자가 페달 패드로부터 발을 떼는 경우 요구되는 총 답력이 도시된 개략도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치에 의해 발생되는 히스테리시스 효과가 도시된 그래프.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 로터가 도시된 사시도.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 페달 센서가 도시된 사시도.

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 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 측면도이며, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치가 도시된 분해 사시도로서, 도 3은 도 2의 하우징 커버(600)가 생략된 경우의 일 예이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 페달 장치(1)는 페달 패드(100), 페달 아암(200), 마찰력 발생부(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)에 제1 축(Ax1)을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 하우징(500)에는 페달 패드(100)의 일단부에 형성된 힌지부(110)가 제1 축(Ax1) 방향으로 삽입되는 힌지 결합부(510)가 형성되어 운전자가 페달 패드(100)를 밟거나 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 페달 패드(100)가 제1 축(Ax1)을 중심으로 하우징(500)에 대하여 상하 방향으로 회전될 수 있도록 한다.

페달 아암(200)은 하우징(500)과 하우징(500)에 결합되는 하우징 커버(600)에 의해 형성되는 내부 공간에 수용되어 운전자가 페달 패드(100)를 밟거나 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 페달 패드(100)와 연동하여 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전 가능하게 설치될 수 있다.

이때, 제2 축(Ax2)은 페달 패드(100)의 작동력이 페달 아암(200)으로 전달될 수 있도록 제1 축(Ax1)과 평행하게 위치할 수 있다.

페달 아암(200)은 제2 축(Ax2)에 가까운 일단부에 하우징(500)에 고정 장착되는 마찰 부재(520)를 수용하는 수용부(210)가 형성될 수 있으며, 페달 아암(200)은 마찰 부재(520)를 중심으로 회전될 수 있으며, 수용부(210)의 내측면 중 적어도 일부는 마찰 부재(520)의 외측면과 접촉되도록 위치할 수 있다.

수용부(210)의 내측면 중 적어도 일부가 마찰 부재(520)의 외측면과 접촉되도록 위치하는 것은 페달 아암(200)이 페달 패드(100)의 작동력을 전달받아 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전하는 경우 수용부(210)과 마찰 부재(520) 사이에 마찰력이 발생되도록 하기 위한 것으로서, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

마찰 부재(520)는 일측이 하우징(500)의 내측 일면에 고정 장착되고, 타측이 제2 축(Ax2) 방향을 따라 연장되도록 형성될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 마찰 부재(520)가 원통 형상으로 이루어지고, 제2 축(Ax2)이 마찰 부재(520)의 연장 방향으로 마찰 부재(520)의 중심을 지나는 축인 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않고 제2 축(Ax2)과 마찰 부재(520)의 중심은 서로 다를 수도 있다.

이때, 마찰 부재(520)는 페달 아암(200)이 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전될 수 있도록 제2 축(Ax2) 방향을 따라 수용부(210)에 삽입될 수 있으며, 수용부(210)는 마찰 부재(520)가 삽입되는 방향의 면이 개방되도록 형성될 수 있다.

또한, 수용부(210)는 마찰 부재(520)의 둘레를 감싸는 면 중 적어도 일부가 개방되도록 개구부(211)가 형성될 수 있으며, 이는 페달 아암(200)과 후술할 마찰력 발생부(300) 사이의 구조적인 간섭이 발생되는 것이 방지되도록 하기 위한 것이다.

마찰 부재(520)는 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 방향과 반대 방향으로 작용하는 마찰력이 발생되도록 하여 운전자에게 요구되는 힘이 상대적으로 더 증가되도록 하고, 이와 반대로 운전자가 페달 패드(100)에서 발을 떼는 경우 후술할 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하는 마찰력이 발생되도록 하여 운전자에게 요구되는 힘이 상대적으로 더 감소되도록 하는 역할을 할 수 있다.

이때, 마찰 부재(520)에 의해 발생되는 마찰력이 서로 다른 방향으로 작용하는 것은 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우와 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 운전자에게 서로 다른 크기의 힘이 요구되도록 하는 히스테리시스를 발생시키기 위한 것으로서, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

페달 아암(200)은 제2 축(Ax2)과 먼 타단부가 페달 패드(100)와 연결될 수 있으며, 페달 아암(200)은 하우징(500)에 형성되는 관통 홀(530)을 관통하여 위치하는 연결 로드(540)를 통해 하우징(500)의 외부에 위치하는 페달 패드(100)와 연결될 수 있다.

연결 로드(540)는 일단에 형성되는 결합 돌기(541)가 페달 패드(100)의 결합 홈(120)에 삽입되어 회전 가능하게 연결되고, 타단에 형성된 삽입 홈(542)에 페달 아암(200)의 타단부에 형성된 로드(220)가 삽입되어 회전 가능하게 연결될 수 있다.

따라서, 운전자가 페달 패드(100)를 작동시키기 위하여 페달 패드(100)를 밟는 경우 페달 패드(100)의 답입량이 증가하도록 페달 패드(100)에 가해지는 작동력이 연결 로드(540)를 통해 페달 아암(200)으로 전달되어 페달 아암(200)이 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전될 수 있고, 이와 반대로 후술할 답력 발생부(400)에 의해 페달 패드(100)의 작동력과 반대 방향으로 페달 아암(200)에 가해지는 답력이 연결 로드(540)를 통해 페달 패드(100)로 전달되어 페달 패드(100)가 제1 축(Ax1)을 중심으로 답입량이 감소하는 방향으로 회전될 수 있게 된다.

이때, 페달 패드(100)의 답입량은 운전자가 페달 패드(100)를 밟지 않은 초기 상태를 기준으로 페달 패드(100)의 회전 각도로 이해될 수 있으며, 답입량이 크다는 것은 페달 패드(100)의 회전 각도가 크다는 것으로 이해될 수 있다.

또한, 페달 패드(100)의 작동력은 운전자가 페달 조작 시 요구되는 총 답력으로 이해될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 연결 로드(540)가 페달 패드(100) 및 페달 아암(200)에 회전 가능하게 연결되는 구조는 전술한 예로 한정되는 것은 아니며, 힌지 연결 구조 등과 같이 연결 로드(540)의 양단 각각이 페달 패드(100) 및 페달 아암(200)에 회전 가능하게 연결될 수 있는 다양한 연결 구조가 사용될 수 있다.

전술한 페달 아암(200)은 수용부(210)의 내측면 중 적어도 일부가 마찰 부재(520)의 외측면과 접촉되도록 위치하기 때문에 수용부(210)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘의 크기에 따라 수용부(210) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력의 크기가 가변될 수 있다.

수용부(210) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력은 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 페달 패드(100)의 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하여 운전자에게 요구되는 힘이 더 증가되도록 하며, 이와 반대로 운전자가 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우와 반대 방향으로 작용하여 운전자에게 요구되는 힘이 상대적으로 더 감소되도록 하여 히스테리시스를 발생시키게 된다.

수용부(210) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력은 페달 패드(100)의 답입량, 즉 페달 패드(100)의 회전 각도가 커질수록 증가할 수 있다.

마찰력 발생부(300)는 일단부가 마찰 부재(520)의 외측면 중 적어도 일부와 접촉되도록 위치할 수 있으며, 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 페달 아암(200)을 통해 페달 패드(100)의 작동력을 전달받아 페달 아암(200)과 함께 회전될 수 있다.

마찰력 발생부(300)는 제2 축(Ax2)에 가까운 단부에 마찰 부재(520)의 외측면 중 적어도 일부와 접촉되도록 형성되는 접촉부(310) 및 접촉부(310)로부터 페달 아암(200)의 타단부를 향하여 연장되도록 형성되는 연장부(320)를 포함할 수 있다.

마찰력 발생부(300)는 접촉부(310) 및 마찰 부재(520) 사이에서 마찰력이 발생될 수 있으며, 접촉부(310)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘의 크기에 따라 접촉부(310) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력의 크기가 가변될 수 있다.

마찰력 발생부(300)에 의해 발생되는 마찰력은 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 페달 패드(100)의 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하는 마찰력을 발생시켜 운전자에게 요구되는 힘이 상대적으로 더 증가되도록 하고, 운전자가 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우에는 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우와 반대 방향으로 작용하여 운전자에게 요구되는 힘이 상대적으로 더 감소되도록 하여 히스테리시스를 발생시키게 된다.

접촉부(310)는 마찰 부재(520)와 접촉되는 면이 마찰 부재(520)의 외측면에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 페달 패드(100)의 작동력이 페달 아암(200)을 통해 전달되는 경우 마찰력 발생부(300)가 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전함에 따라 마찰 부재(520)의 외측면과 접촉된 상태로 마찰 부재(530)의 외측면을 따라 이동될 수 있다.

접촉부(310)는 마찰 부재(520)의 외측면 중 페달 패드(100)를 향하는 일부와 접촉되도록 위치할 수 있으며, 이는 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 페달 아암(200)을 통해 페달 패드(100)의 작동력에 따라 접촉부(310)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘이 증가되도록 하기 위한 것이다.

다시 말해서, 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우, 페달 패드(100)의 답입량이 커질수록 운전자에게 더 큰 힘이 요구되도록 할 필요가 있으며, 이를 위해 접촉부(310) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력의 크기가 증가되도록 할 필요가 있다.

이때, 접촉부(310) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력의 크기는 접촉부(310)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘이 커질수록 증가할 수 있으며, 페달 패드(100)의 답입량이 커질수록 접촉부(310)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘이 증가되도록 접촉부(310)가 마찰 부재(520)의 외측면 중 페달 아암(200)을 향하는 일부와 접촉되는 것이다.

접촉부(310)는 수용부(210)의 개구부(211)를 통해 노출되도록 위치할 수 있으며, 이는 페달 아암(200)과 마찰력 발생부(300) 사이의 구조적인 간섭을 방지하기 위한 것으로서, 페달 아암(200)과 마찰력 발생부(300)의 형상이나 크기 등에 따라 접촉부(310)는 수용부(210) 내부에 수용될 수도 있고, 이 경우 수용부(210)의 개구부(211)는 생략될 수도 있다.

본 발명의 실시예에서 수용부(210)는 페달 패드(100)를 향하는 면에 접촉부(310)가 위치할 수 있는 개구부(211)가 형성되기 때문에 수용부(210)의 내측면 중 마찰 부재(520)와 접촉되는 면은 마찰 부재(520)를 기준으로 접촉부(310)와 반대 방향에 위치하게 되며, 이로 인해 마찰 부재(520)가 접촉부(310)와 접촉되는 면과 마찰 부재(520)가 수용부(210)의 내측면과 접촉되는 면이 제2 축(Ax2)을 중심으로 서로 대칭되도록 위치하게 된다.

이와 같이, 마찰 부재(520)가 접촉부(310)와 접촉되는 면과 마찰 부재(520)가 수용부(210)의 내측면과 접촉되는 면이 서로 대칭되도록 위치하는 경우, 안정적으로 히스테리시스를 발생시킬 수 있다.

예를 들어, 제조 공차나 조립 공차 등으로 인하여 마찰 부재(520) 및 접촉부(310) 사이에 유격이 발생하거나 마찰 부재(520)와 수용부(210)의 내측면 사이에 유격이 발생할 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 마찰 부재(520)가 접촉부(310)와 접촉되는 면과 마찰 부재(520)가 수용부(210)의 내측면과 접촉되는 면이 서로 대칭되도록 위치하기 때문에 마찰 부재(520)가 접촉부(310) 및 수용부(210)의 내측면 중 어느 하나와 유격이 발생하는 경우라도 다른 하나에 의해 발생되는 마찰력으로 인하여 안정적으로 히스테리시스를 발생시킬 수 있게 되는 것이다.

연장부(320)는 접촉부(310)으로부터 페달 아암(200)의 타단부를 향하여 연장될 수 있으며, 연장부(320) 중 페달 패드(100)를 향하는 면의 적어도 일부는 페달 아암(200)에 형성된 차단부(230)에 의해 차폐되어 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 페달 아암(200)을 통해 페달 아암(100)의 작동력이 마찰력 발생부(300)로 전달될 수 있다.

즉, 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 페달 패드(100)이 작동력은 연결 로드(540)를 통해 페달 아암(200)으로 전달되고, 페달 아암(200)으로 전달된 페달 패드(100)의 작동력은 차단부(230)를 통해 연장부(320)로 전달될 수 있으며, 이로 인해 페달 아암(200)과 함께 마찰력 발생부(300)가 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전되어 접촉부(310)가 마찰 부재(530)의 외측면을 따라 이동하면서 마찰력이 발생될 수 있게 되는 것이다.

또한, 차단부(230)는 페달 패드(100)의 작동력을 마찰력 전달부(300)로 전달하는 역할과 더불어 접촉부(310)가 마찰 부재(520)와 접촉되는 상태를 유지하도록 위치를 고정시키는 역할을 할 수 있다.

즉, 접촉부(310)는 마찰 부재(520) 중 페달 패드(100)를 향하는 일부와 접촉되도록 위치하고, 차단부(230)는 연장부(320) 중 페달 패드(100)를 향하는 면의 적어도 일부를 차폐시키도록 형성되기 때문에 차단부(230)에 의해 접촉부(310)가 마찰 부재(520)와 이격되지 않고 접촉되는 상태를 유지하게 되는 것이다.

이때, 페달 패드(100)의 답입량이 커질수록 접촉부(310)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘이 증가하게 되고, 이로 인해 마찰 부재(520)로부터 접촉부(310)를 향하여 발생되는 수직 항력이 증가하게 되어 접촉부(310) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력의 크기가 증가하게 되는 것이다.

한편, 연장부(320)는 후술할 답력 발생부(400)에 의해 탄성 지지되기 때문에 차단부(230)를 통해 연장부(320)로 전달되는 페달 아암(200)의 작동력이 커질수록 연장부(320)에 의해 차단부(230)에 가해지는 힘도 상대적으로 커지게 되어 수용부(210)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘도 증가하여 수용부(210) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력의 크기가 증가될 수 있다.

접촉부(310) 및 마찰 부재(520) 사이의 마찰력의 크기가 증가한다는 것은, 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 방향과 반대 방향으로의 저항력이 증가한다는 것으로 이해될 수 있으며, 이로 인해 운전자는 페달 패드(100)를 밟을 경우, 페달 패드(100)이 답입량이 커질수록 상대적으로 더 큰 힘이 요구되는 것이다.

수용부(210) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력과 접촉부(310) 및 마찰 부재(520) 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, 수용부(210)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘이 커질수록 마찰 부재(520)로부터 발생되는 수직 항력이 증가하여 마찰력의 크기가 증가하고, 이와 유사하게 접촉부(310)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘이 커질수록 마찰 부재(520)로부터 발생되는 수직 항력이 증가하여 마찰력의 크기가 증가하기 때문에 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 초기 상태로부터 운전자가 페달 패드(100)를 밟아 페달 패드(100)가 도 8과 같이 제1 각도(θ1)로 회전되는 경우에는 도 9와 같이 마찰 부재(520)로부터 N11 및 N12의 수직 항력이 발생될 수 있다.

도 9의 N11은 수용부(210)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘에 따라 마찰 부재(520)로부터 발생되는 수직 항력이고, N12는 접촉부(310)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘에 따라 마찰 부재(520)로부터 발생되는 수직 항력을 의미한다.

도 9에서 수용부(210)를 향하여 발생되는 수직 항력은 수용부(210)와 마찰 부재(520)가 접촉되는 면의 소정 지점에서의 접선 방향에 대한 수직한 방향으로 발생되고, 접촉부(310)를 항하여 발생되는 수직 항력은 접촉부(310)와 마찰 부재(520)가 접촉되는 면의 소정 지점에서 접선 방향에 대한 수직한 방향으로 발생되는 것으로서, N11는 수용부(210)와 마찰 부재(520)가 접촉되는 면의 각 지점에서 발생되고, N12는 접촉부(310)와 마찰 부재(520)가 접촉되는 면의 각 지점에서 발생되는 것으로 이해될 수 있다.

이때, 페달 패드(100)가 도 10과 같이 제1 각도(θ1)에 비하여 큰 제2 각도(θ2)로 회전된 경우에는 수용부(210) 및 접촉부(310)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘이 더 커지기 때문에 수용부(210)를 향하여 N11보다 큰 N21의 수직 항력이 발생되고, 접촉부(310)를 향하여 N12보다 큰 N22의 수직 항력이 발생될 수 있는 것이다.

이와 같이, 페달 패드(100)의 답입량이 커질수록 수용부(210) 및 접촉부(310)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘의 크기가 증가되어 마찰 부재(520)로부터 발생되는 수직 항력이 증가되고, 이로 인해 수용부(210) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력의 크기와 접촉부(310) 및 마찰 부재(520) 사이에 발생되는 마찰력의 크기도 증가될 수 있는 것이다.

본 발명의 실시예에서는 페달 패드(100)가 동일한 회전 각도로 회전되는 경우, 수용부(210)를 향하여 발생되는 수직 항력과 접촉부(310)를 향하여 발생되는 수직 항력이 서로 다른 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로서, 이에 한정되지 않고 마찰 부재(520), 수용부(210) 및 접촉부(310)의 형상이나 접촉되는 면의 면적 등에 따라 수용부(210)를 향하여 발생되는 수직 항력과 접촉부(310)를 향하여 발생되는 수직 항력은 다양하게 변경될 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 실시예에서 답력 발생부(400)는 적어도 하나의 탄성 부재로 구성되어 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 압축되고, 그에 따라 발생되는 복원력에 대응되는 답력이 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 방향과 반대 방향으로 작용할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서 답력 발생부(400)가 코일 스프링으로 구성되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 답력 발생부(400)는 탄성력을 가지는 다양한 종류의 스프링이 사용될 수 있다.

답력 발생부(400)는 일단이 하우징(500)의 내측 일면에 위치하고, 타단이 마찰력 발생부(300)의 연장부(320)를 탄성 지지하도록 위치할 수 있으며, 이로 인해 마찰력 발생부(300)의 연장부(320)는 답력 발생부(400)의 탄성력에 의해 페달 아암(200)의 차단부(230)와 서로 밀착될 수 있게 된다.

즉, 페달 아암(200)의 차단부(230)와 마찰력 발생부(300)의 연장부(320) 사이가 이격되는 경우 페달 패드(100)의 작동력이 페달 아암(200)을 통해 마찰력 발생부(300)로 제대로 전달되지 않거나 답력 발생부(400)의 답력이 페달 아암(200)으로 제대로 전달되지 않을 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 답력 발생부(400)에 의해 마찰력 발생부(300)의 연장부(320)와 페달 아암(200)의 차단부(230)가 서로 밀착되도록 위치할 수 있기 때문에 페달 아암(100)의 작동력이 보다 정확하게 마찰력 발생부(300)로 전달될 수 있게 되는 것이다.

이때, 연장부(320) 및 차단부(230)가 밀착되도록 위치한다는 것은 서로 마주보는 면이 전체적으로 접촉되는 경우뿐만 아니라 상호 간에 힘의 전달이 정상적으로 이루어질 수 있도록 적어도 일부가 접촉되는 경우도 포함될 수 있다.

또한, 답력 발생부(400)에 의해 연장부(320)가 탄성 지지되는 경우, 전술한 바와 같이 페달 아암(200)의 작동력이 커질수록 수용부(210)에 의해 마찰 부재(520)에 가해지는 힘도 커지게 되어 수용부(210) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력의 크기가 증가될 수 있다.

답력 발생부(400)는 페달 암(200)의 답입량이 커질수록 압축되는 정도가 커지게 되어 복원력이 증가하기 때문에 페달 아암(200)의 회전 각도가 커질수록 더 큰 답력을 발생시키게 된다.

답력 발생부(400)는 전술한 도 7과 같이 페달 패드(100)의 초기 상태에서 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 페달 패드(100)의 회전 각도에 따라 전술한 도 8 및 도 10과 같이 압축되는 정도가 달라질 수 있으며, 이 경우 답력 발생부(400)로부터 발생되는 답력의 크기도 달라지게 되는 것이다.

한편, 수용부(210) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력과 접촉부(310) 및 마찰 부재(520) 사이에서 발생되는 마찰력은 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우에는 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 방향과 반대 방향으로 작용하는 반면, 운전자가 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우에는 답력 발생부(400)에 의해 답력이 발생되는 방향과 반대 방향으로 작용하게 되어 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우 운전자에게 요구되는 총 답력은 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력에 수용부(210) 및 접촉부(310)에 의해 발생된 마찰력을 더한 힘이 되고, 운전자가 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 운전자에게 요구되는 총 답력은 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력에서 수용부(210) 및 접촉부(310)에 의해 발생된 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, 수용부(210) 및 접촉부(310)에 의해 발생되는 마찰력이 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우와 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 작용하는 방향이 달라지는 것은 마찰력은 물체의 이동을 방해하는 힘으로서 항상 물체의 운동 방향과 반대 방향으로 작용하기 때문이다.

즉, 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우에는 수용부(210) 및 접촉부(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 수용부(210) 및 접촉부(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 12와 같이 수용부(210) 및 접촉부(310)에 의해 발생되는 마찰력(f)과 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력(Fr)을 합한 힘이 되며, 이와 반대로 운전가가 페달 패드(100)로부터 발을 떼어 페달 패드(100)의 답입량이 감소하는 경우 운전자에게 요구되는 총 답력은 도 13과 같이 답력 발생부(400)에 의해 발생된 답력(Fr)에서 수용부(210) 및 접촉부(310)에 의해 발생된 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 14의 (a)와 같이 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력(Fr)과 수용부(210) 및 접촉부(310)에 의해 발생되는 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 14의 (b)와 같이 답력 발생부(400)에 의해 발생되는 답력(Fr)의 일부가 수용부(210) 및 접촉부(310)에 의해 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.

이때, 도 14의 (c)는 수용부(210) 및 접촉부(310)에 의해 발생되는 마찰력(f)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.

이와 같이, 본 발명의 차량용 페달 장치(1)는 수용부(210) 및 접촉부(310)에 의해 페달 패드(100)의 회전 각도에 따라 서로 다른 크기의 마찰력이 발생되고, 운전자가 페달 패드(100)를 밟는 경우와 페달 패드(100)로부터 발을 떼는 경우 마찰력이 작용하는 방향이 달라지도록 하여 용이하게 히스테리시스를 발생시킬 수 있기 때문에 별도로 히스테리시스를 발생시키기 위한 장치를 구비하지 않고도 간단한 구성으로 히스테리시스를 발생시킬 수 있어 부품 수가 감소하여 전체적인 크기나 중량 등을 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시에에 따른 차량용 페달 장치(1)는 페달 패드(100)의 위치를 감지하여 연소량이 조절되도록 하는 위치 감지부(700)를 더 포함할 수 있다.

위치 감지부(700)는 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전하도록 페달 아암(200)에 구비되는 로터(710) 및 로터(710)의 회전에 따른 페달 패드(100)의 위치를 감지하는 페달 센서(720)를 포함할 수 있다.

로터(710)는 도 15와 같이 일측에 적어도 하나의 마그넷(711)이 구비되고, 타측에 페달 아암(200)의 일단부에 형성된 적어도 하나의 돌출 돌기(240)가 삽입되는 삽입 홈(712)이 형성되어 페달 아암(200)이 제2 축(Ax2)을 중심으로 회전하는 경우 페달 아암(200)과 함께 회전될 수 있다.

페달 센서(720)는 로터(710)의 회전에 따른 마그넷(711)의 자력 변화를 감지하는 홀 센서 등으로 구성될 수 있으며, 페달 센서(720)의 감지 결과는 스로틀 제어 장치로 잔달되어 스로틀 밸브를 개폐시킴으로써 연소량을 조절하게 된다.

본 발명의 실시예에서 페달 센서(720)는 도 16과 같이 하우징(500)에 결합되는 하우징 커버(600)의 내측면에 장착되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 로터(710)의 회전에 따른 마그넷(711)의 자력 변화를 감지할 수 있는 다양한 위치에 장착될 수 있다.

또한, 페달 패드(100)의 위치를 감지할 수 있는 위치 감지부(700)는 전술한 예로 한정되지 않으며, 위치 감지부(700)는 기계식, 자기식, 전기식, 광학식 등과 같은 다양한 방식이 사용되는 접촉식 또는 비접촉식 센서를 통해 페달 패드(100)의 위치를 감지할 수 있다.

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: 결합 홈
200: 페달 암
210: 수용부
211: 개구부
220: 로드
230: 차단부
240: 돌출 돌기
300: 마찰력 발생부
310: 접촉부
320: 연장부
400: 답력 발생부
500: 하우징
510: 힌지 결합부
520: 마찰 부재
530: 관통 홀
540: 연결 로드
600: 하우징 커버
700: 위치 감지부
710: 로터
711: 마그넷
712: 삽입 홈
720: 페달 센서

Claims (15)

1. 하우징에 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 페달 패드;
   일단부가 상기 하우징에 고정 장착되는 마찰 부재에 접촉되고, 상기 페달 패드의 작동력을 전달받아 상기 제1 축과 상이한 제2 축을 중심으로 회전하여 상기 마찰 부재에 힘을 가하는 페달 아암;
   일단부가 상기 마찰 부재에 접촉되고, 상기 페달 아암을 통해 전달되는 상기 작동력에 따라 상기 마찰 부재에 힘을 가하여 마찰력이 발생되도록 하는 마찰력 발생부; 및
   상기 마찰력 발생부로 상기 페달 패드의 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 답력을 발생시키는 답력 발생부를 포함하는 차량용 페달 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 축 및 상기 제2 축은,
   서로 평행한 차량용 페달 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 마찰 부재는,
   일측이 상기 하우징에 고정 장착되며, 타측이 상기 제2 축 방향을 따라 연장되도록 형성되는 차량용 페달 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 페달 아암과 접촉되는 상기 마찰 부재의 외측면은,
   상기 마찰력 발생부와 접촉되는 상기 마찰 부재의 외측면과 상기 제2 축을 기준으로 서로 대칭되도록 위치하는 차량용 페달 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 페달 아암은,
   상기 마찰 부재를 수용하는 수용부가 형성되는 일단부로부터 연장되는 타단부가 상기 페달 패드와 연결 로드를 통해 연결되며,
   상기 수용부는,
   내측면 적어도 일부가 상기 마찰 부재의 외측면에 접촉되는 차량용 페달 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 마찰력 발생부는,
   일단부에 상기 마찰 부재의 외측면 중 적어도 일부와 접촉되도록 형성되는 접촉부; 및
   상기 접촉부로부터 상기 페달 아암의 타단부를 향하여 연장되는 연장부를 포함하며,
   상기 페달 아암은,
   상기 연장부 중 상기 페달 패드를 향하는 면의 적어도 일부를 차폐시키는 차단부를 포함하는 차량용 페달 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 마찰 부재가 상기 접촉부와 접촉되는 면은,
   상기 마찰 부재가 상기 수용부의 내측면과 접촉되는 면과 상기 제2 축을 기준으로 서로 대칭되도록 위치하는 차량용 페달 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 접촉부는,
   상기 마찰 부재의 외측면 중 상기 페달 패드를 향하는 일부와 접촉되는 차량용 페달 장치.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 접촉부는,
   상기 수용부에 형성된 개구부를 통해 노출되는 차량용 페달 장치.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 차단부는,
    상기 페달 아암으로 전달되는 상기 작동력을 상기 연장부로 전달하며,
    상기 접촉부는,
    상기 작동력에 의해 상기 마찰력 발생부가 상기 제2 축을 중심으로 회전되어 상기 마찰 부재의 외측면을 따라 이동하는 차량용 페달 장치.
11. 제 6 항에 있어서,
    운전자가 상기 페달 패드를 밟는 경우, 상기 수용부와 상기 마찰 부재 사이에서 발생되는 마찰력과 상기 접촉부와 상기 마찰 부재 사이에서 발생되는 마찰력은 상기 작동력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하고,
    상기 운전자가 상기 페달 패드로부터 발을 떼는 경우, 상기 수용부와 상기 마찰 부재 사이에서 발생되는 마찰력과 상기 접촉부와 상기 마찰 부재 사이에서 발생되는 마찰력은 상기 답력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 작용하는 차량용 페달 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 접촉부 및 상기 마찰 부재 사이에서 발생되는 마찰력의 크기는,
    상기 접촉부에 의해 상기 마찰 부재에 가해지는 힘에 따라 상기 마찰 부재로부터 발생되는 수직 항력의 크기에 따라 가변되며,
    상기 수용부 및 상기 마찰 부재 사이에서 발생되는 마찰력의 크기는,
    상기 수용부에 의해 상기 마찰 부재에 가해지는 힘에 따라 상기 마찰 부재로부터 발생되는 수직 항력의 크기에 따라 가변되는 차량용 페달 장치.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 답력 발생부는,
    상기 마찰력 발생부를 탄성 지지하는 적어도 하나의 탄성 부재를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 탄성 부재는,
    상기 작동력에 따라 압축되어 발생되는 복원력에 대응되는 답력을 발생시키는 차량용 페달 장치.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 페달 패드의 위치를 감지하는 위치 감지부를 더 포함하며,
    상기 감지 감지부는,
    상기 제2 축을 중심으로 회전되도록 상기 페달 아암에 결합되는 로터; 및
    상기 로터에 구비되는 마그넷에 의한 자력 변화를 감지하는 페달 센서를 포함하는 차량용 페달 장치.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 페달 센서는,
    상기 하우징과 결합되어 상기 페달 아암이 수용되는 내부 공간을 형성하는 하우징 커버에 장착되는 차량용 페달 장치.

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