KR20200121423A - 차량 페달장치용 힌지부시 - Google Patents

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송기영
박한길
이성훈
허재성
김재용
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기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량 페달장치용 힌지부시에 관한 것으로, 원통부(41)와 연결된 플랜지부(42)가 페달멤버(10)의 안쪽벽면과의 접촉시 탄성 변형되는 탄성영역(42a) 및 강한 지지력을 발휘하는 비탄성영역(42b)을 포함하는 구성으로, 탄성영역(42a)을 통해 페달암(30)의 좌우방향 유격을 없앨 수 있게 되고, 비탄성영역(42b)을 통해 페달암(30)의 횡방향 강성을 동시에 증대시킬 수 있도록 된 것이다.

Description

차량 페달장치용 힌지부시{HINGE BUSH FOR VEHICLE PEDAL APPARATUS}
본 발명은 차량 페달장치용 힌지부시에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페달암의 좌우방향 유격을 없앨 수 있으면서 횡방향 강성에 유리한 구조를 구비한 차량 페달장치용 힌지부시에 관한 기술이다.
운전자가 직접 차량을 조작해서 운행을 하는 현재의 차량들은 운전석 하부의 공간에 운전자가 발로 직접 조작하는 가속페달 및 브레이크페달이 구비되고, 수동변속기 차량의 경우에는 클러치페달이 함께 구비된다.
이와 같은 페달장치는 운전자가 페달암을 발로 조작할 때에 페달암이 전후방향으로 회전 동작하는 구성으로, 페달암에 하중이 입력될 때에 소음발생의 방지 및 강건성의 확보를 위해 페달암의 좌우방향 움직임을 방지하면서 동시에 횡방향 강성을 함께 확보할 수 있는 구조가 바람직하다.
그런데 페달암의 좌우방향 움직임을 방지하기 위한 유격방지 구조 및 횡방향 강성확보의 구조는 서로 상반되는 개념의 구조로, 종래의 힌지부시는 좌우방향의 유격방지 구조 및 횡방향 강성확보 구조를 동시에 구현할 수 없는 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국공개실용신안공보 20-1999-0032348호
본 발명은, 페달암의 좌우방향 유격을 없앨 수 있도록 해서 외부하중 입력시 페달암의 좌우방향 움직임을 없앨 수 있도록 하고, 동시에 횡방향 강성에 유리한 구조를 구비한 차량 페달장치용 힌지부시로서, 이를 통해 이음에 의한 소음발생을 방지하고, 더 나아가 고객의 감성품질 향상을 통해 상품성 향상을 도모할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량 페달장치용 힌지부시는, 페달암의 파이프부 및 페달암의 회전중심 역할을 하는 회전축사이에 위치하면서 회전축의 길이방향을 따라 연장된 원통부; 및 상기 원통부의 일단에서 반경방향 외측으로 확장되게 형성되면서 파이프부의 단부와 페달멤버사이에 위치하는 플랜지부를 포함하고; 상기 플랜지부는 페달멤버와의 밀착시 탄성 변형되면서 페달암의 좌우방향 유격을 없애주는 탄성영역; 및 상기 파이프부의 단부와 페달멤버에 동시에 밀착되면서 횡강성을 확보하는 비탄성영역;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 플랜지부는 탄성영역과 비탄성영역을 연결하는 구간으로 탄성영역의 변형시 발생하는 응력이 비탄성영역으로 전달되는 것을 차단하는 경계영역;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 탄성영역은 비탄성영역보다 더 얇은 단면두께로 형성되고; 상기 경계영역은 탄성영역보다 더 얇은 단면두께로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 원통부의 끝에 플랜지부의 비탄성영역이 연결되고; 상기 비탄성영역의 끝에 경계영역과 탄성영역이 순차적으로 연결되게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 원통부에는 회전축의 길이방향을 따라 원통부를 절개하는 슬릿이 형성되고; 상기 원통부는 슬릿에 의해 반경방향으로 탄성 변형되면서 페달암의 반경방향의 유격을 없앨 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 원통부는 회전축의 길이방향을 따라 단면이 가변적으로 형성되어서 페달암의 반경방향의 유격을 없앨 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량 페달장치용 힌지부시는, 힌지부시를 구성하는 플랜지부가 페달멤버의 안쪽벽면과의 접촉시 탄성 변형되는 탄성영역 및 강한 지지력을 발휘하는 비탄성영역을 포함하는 구성으로, 탄성영역을 통해 페달암의 좌우방향 움직임을 없앨 수 있게 됨에 따라 유격을 없앨 수 있게 되고, 이를 통해 감성품질의 향상 및 상품성 향상을 도모할 수 있으며, 아울러 이음에 의한 소음발생을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 또한 비탄성영역이 강한 지지력으로 스토퍼 역할을 함에 따라 페달암의 횡방향 강성을 동시에 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 힌지부시가 적용된 페달장치의 사시도,
도 2는 도 1에서 회전축을 중심으로 절단한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 힌지부시의 사시도,
도 4는 도 3의 단면도,
도 5는 페달장치의 정면도로서 페달암에 외부하중이 입력되지 않은 상황일 때의 도면,
도 6은 종래 구조의 힌지부시와 본 발명의 힌지부시를 비교하기 위한 도면,
도 7은 종래 구조 A타입의 힌지부시와 본 발명의 힌지부시를 유격 및 횡강성 그래프를 통해서 비교한 도면,
도 8은 종래 구조 B타입의 힌지부시와 본 발명의 힌지부시를 유격 및 횡강성 그래프를 통해서 비교한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량 페달장치용 힌지부시에 대해 살펴보기로 한다.
차량에 구비된 페달장치는 운전석 하부의 차체패널(대시패널)에 고정되게 결합되는 페달멤버(10), 페달멤버(10)에 회전축(20)을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 페달암(30)을 포함한다.
페달암(30)의 일단(상단)은 원통의 파이프부(31)로 구성되고, 페달암(30)의 타단(하단)에는 운전자가 발로 조작하는 패드(32)가 구비된다.
페달암(30)의 파이프부(31)는 페달멤버(10)내에 위치하도록 배치되고, 파이프부(31)의 양단을 통해 파이프부(31)속에 힌지부시(40)가 삽입되고, 회전축(20)은 페달멤버(10)와 힌지부시(40) 및 페달암(30)의 파이프부(31)를 관통하고, 페달멤버(10)를 관통해서 돌출된 회전축(20)의 일단에는 회전축(20)의 분해를 방지하는 클립(50)이 결합된다.
본 발명에 따른 힌지부시(40)는 2개로 구성되고, 각각의 힌지부시(40)는 페달암(30)의 파이프부(31)의 양끝단에서 파이프부(31)의 내측으로 삽입되게 설치된다.
힌지부시(40)는 크게 원통부(41) 및 플랜지부(42)를 포함하도록 구성된다.
상기 원통부(41)는 페달암(30)의 파이프부(31)속에 위치하고, 회전축(20)의 길이방향을 따라 연장되며, 회전축(20)이 관통하는 부위로서, 바깥의 외주면은 페달암(30)의 파이프부(31)의 안쪽면에 밀착되고, 안쪽의 내주면은 회전축(20)의 바깥면에 밀착되게 설치된다.
상기 플랜지부(42)는 원통부(41)의 일단에서 반경방향 외측으로 확장되면서 원형으로 연결된 형상으로, 페달암(30)의 파이프부(31)의 단부와 페달멤버(10)의 안쪽벽면 사이에 위치하도록 설치된다.
그리고, 플랜지부(42)는 탄성영역(42a)과 비탄성영역(42b) 및 경계영역(42c)을 포함하는 형상으로 형성된다.
상기 탄성영역(42a)은 페달멤버(10)의 안쪽벽면과 접촉해서 밀착되는 구간으로, 페달멤버(10)와 밀착시 원통부(31)쪽으로 휘어지도록 탄성 변형되고, 탄성 복원에 의해 페달멤버(10)의 안쪽벽면에 밀착됨에 따라 페달암(30)의 좌우방향 움직임을 없앨 수 있게 된다.
즉, 탄성영역(42a)을 통해서 페달암(30)의 좌우방향 유격을 없앨 수 있는 구성으로, 이를 통해 감성품질의 향상 및 상품성 향상을 도모할 수 있으며, 아울러 이음에 의한 소음발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 비탄성영역(42b)은 페달암(30)의 파이프부(31)의 단부 및 페달멤버(10)의 안쪽벽면에 동시에 밀착되는 구간으로, 단면두께가 균일하게 변화가 없는 구간이며, 파이프부(31)의 단부와 페달멤버(10)에 동시에 밀착되게 설치됨에 따라 강한 지지력으로 횡강성을 확보할 수 있는 영역이 된다.
탄성영역(42a)이 페달멤버(10)의 안쪽벽면과의 접촉으로 탄성 변형될 때에 비탄성영역(42b)은 강한 지지력으로 추가적인 탄성 변형이 발생하지 않도록 스토퍼 역할을 하는 구간으로, 이를 통해 페달암(30)의 횡방향 강성을 증대시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따라 탄성영역(42a)은 원활한 탄성 변형을 위해 비탄성영역(42b)보다 더 얇은 단면두께로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 경계영역(42c)은 탄성영역(42a)과 비탄성영역(42b)을 연결하는 구간으로, 탄성영역(42a)의 변형시 발생하는 응력이 비탄성영역(42b)으로 전달되는 것을 차단하는 역할을 한다.
이를 위해 경계영역(42c)의 단면두께는 탄성영역(42a) 및 비탄성영역(42b)의 단면두께보다 더 얇은 단면두께로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 비탄성영역(42b)은 횡강성 확보를 위해 가장 두꺼운 단면두께로 형성되고, 탄성영역(42a)이 비탄성영역(42b)보다 더 얇은 단면두께로 형성되어서 탄성 변형을 통해 유격발생을 방지하고, 경계영역(42c)이 가장 얇은 단면두께로 형성되어서 탄성영역(42a)의 변형시 발생하는 응력이 비탄성영역(42b)으로 전달되는 것을 차단하는 역할을 하는 것이다.
본 발명에 따른 힌지부시(40)는 원통부(41)의 끝에 플랜지부(42)의 비탄성영역(42b)이 연결되고, 상기 비탄성영역(42b)의 끝에 경계영역(42c)이 연결되고, 상기 경계영역(42c)의 끝에 탄성영역(42a)이 연결된 형상으로 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 힌지부시(40)는 원통부(41)에 회전축(20)의 길이방향을 따라 원통부(41)를 절개하도록 형성된 슬릿(43)을 더 포함하는 구성으로, 페달암(30)에 하중 입력시 원통부(41)는 슬릿(43)에 의해 반경방향으로 탄성 변형되면서 페달암(30)의 반경방향의 유격을 없앨 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따라 힌지부시(40)의 원통부(41)는 회전축(20)의 길이방향을 따라 단면이 가변적으로 형성된 구성으로, 이를 통해 페달암(30)에 하중 입력시 원통부(41)의 반경방향 탄성 변형을 유도할 수 있게 됨에 따라 페달암(30)의 반경방향의 유격을 없앨 수 있도록 하는 데에 도움을 주게 된다.
도 5는 페달장치의 정면도로서, 페달암(30)에 외부하중이 입력되지 않은 상황이며, 이때 패드(32)의 중심이 중심선(C1)에 위치한 상황을 기준으로, 외부하중 F1이 입력되면 페달암(30)은 +(플러스)변위쪽으로 이동하고, 외부하중 F2가 입력되면 페달암(30)은 -(마이너스)변위쪽으로 이동한다.
도 6에는 종래 구조의 힌지부시와 본 발명의 힌지부시를 비교한 도면이 도시되어 있다.
종래 구조 A타입의 힌지부시(100)는 플랜지부(110)가 탄성 변형없이 페달멤버(10)의 안쪽벽면에 밀착됨에 따라 강한 지지력으로 횡강성에는 유리한 구조이지만, 반대로 플랜지부(110)가 탄성 변형되지 않음에 따라 페달암(30)의 좌우방향 유격을 흡수할 수 없는 유격에는 불리한 구조이다.
유격 및 횡강성 그래프를 통해서 살펴보면, A타입의 힌지부시(100)는 페달암(30)에 외부하중(F1,F2)이 작용할 때에 페달암(30)이 중심선(C1)을 기준으로 +변위 및 -변위쪽으로 이동하는 유격구간이 존재함에 따라 유격에 불리한 구조임을 알 수 있고, 반대로 유격구간 이후에는 급격하게 지지력이 증가함에 따라 횡강성에는 유리한 구조임을 알 수 있다.
이에 반해 본 발명에 따른 힌지부시(40)는 전술한 바와 같이 플랜지부(42)의 탄성영역(42a)을 통해 페달암(30)의 좌우방향 유격을 없앨 수 있고, 또한 비탄성영역(42b)을 통해 페달암(30)의 횡방향 강성을 동시에 증대시킬 수 있는 구성으로, 유격 및 횡강성 그래프는 중심선(C1)을 기준으로 +변위 및 -변위쪽으로 점진적으로 상승하는 포물선의 그래프로 표시된다.
본 발명에 따른 힌지부시(40)와 종래의 A타입 힌지부시(100)를 그래프로서 비교해 보면 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 힌지부시(40)는 외부하중(F1,F2)의 입력시 좌우방향 유역구간이 존재하지 않음에 따라 종래의 A타입 힌지부시(100)에 비해 유격에 유리한 구조임을 알 수 있고, 또한 횡강성도 종래의 A타입 힌지부시(100)와 대등한 성능을 발휘함에 따라 횡강성에도 유리한 구조임을 알 수 있다.
그리고, 종래 구조 B타입의 힌지부시(200)는 원통부(210)와 플랜지부(220)가 홈부(230)를 통해 연결된 구조로, 플랜지부(220) 전체가 홈부(230)를 기준으로 원통부(210)에 대해 휘어지는 탄성구조를 구비한 구성이며, 이러한 구조는 플랜지부(220)가 페달멤버(10)와 접촉시 플랜지부(220) 전체가 탄성 변형됨에 따라 페달암(30)의 좌우방향 유격을 흡수하는 데에 유지한 구조이지만, 반대로 플랜지부(220) 전체가 탄성 변형되면서 휘어짐에 따라 횡강성에는 불리한 구조이다.
유격 및 횡강성 그래프를 통해서 살펴보면, B타입의 힌지부시(200)는 페달암(30)에 외부하중(F1,F2)이 작용할 때에 중심선(C1)을 기준으로 +변위 및 -변위쪽으로 점진적으로 상승하는 포물선의 그래프로 표시될 수 있다.
하지만, 도 8에서와 같이 본 발명에 따른 힌지부시(40)와 종래의 B타입 힌지부시(200)를 그래프로서 비교해 보면, 본 발명에 따른 힌지부시(40)와 종래의 B타입 힌지부시(200)는 모두 포물선의 그래프로 표시되지만, 본 발명에 따른 힌지부시(40)가 비탄성영역(42b)에 의해 강한 지지력을 발생시키게 되므로 종래의 B타입 힌지부시(200)에 비해 상대적으로 횡강성에 유리한 구조임을 알 수 있고, 유격발생 방지에 대해서는 서로 비슷한 성능을 발휘하는 구조임을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는, 힌지부시(40)를 구성하는 플랜지부(42)가 페달멤버(10)의 안쪽벽면과의 접촉시 탄성 변형되는 탄성영역(42a) 및 강한 지지력을 발휘하는 비탄성영역(42b)을 포함하는 구성으로, 탄성영역(42a)을 통해 페달암(30)의 좌우방향 움직임을 없앨 수 있게 됨에 따라 유격을 없앨 수 있게 되고, 이를 통해 감성품질의 향상 및 상품성 향상을 도모할 수 있으며, 아울러 이음에 의한 소음발생을 방지할 수 있는 장점이 있으며, 또한 비탄성영역(42b)이 강한 지지력으로 스토퍼 역할을 함에 따라 페달암(30)의 횡방향 강성을 동시에 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 - 페달멤버 20 - 회전축
30 - 페달암 31 - 파이프부
32 - 패드 40 - 힌지부시
41 - 원통부 42 - 플랜지부
42a - 탄성영역 42b - 비탄성영역
42c - 경계영역 50 - 클립

Claims (6)

  1. 페달암의 파이프부 및 페달암의 회전중심 역할을 하는 회전축사이에 위치하면서 회전축의 길이방향을 따라 연장된 원통부; 및
    상기 원통부의 일단에서 반경방향 외측으로 확장되게 형성되면서 파이프부의 단부와 페달멤버사이에 위치하는 플랜지부를 포함하고;
    상기 플랜지부는 페달멤버와의 밀착시 탄성 변형되면서 페달암의 좌우방향 유격을 없애주는 탄성영역; 및
    상기 파이프부의 단부와 페달멤버에 동시에 밀착되면서 횡강성을 확보하는 비탄성영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 페달장치용 힌지부시.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플랜지부는 탄성영역과 비탄성영역을 연결하는 구간으로 탄성영역의 변형시 발생하는 응력이 비탄성영역으로 전달되는 것을 차단하는 경계영역;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 페달장치용 힌지부시.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 탄성영역은 비탄성영역보다 더 얇은 단면두께로 형성되고;
    상기 경계영역은 탄성영역보다 더 얇은 단면두께로 형성된 것을 특징으로 하는 차량 페달장치용 힌지부시.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 원통부의 끝에 플랜지부의 비탄성영역이 연결되고;
    상기 비탄성영역의 끝에 경계영역과 탄성영역이 순차적으로 연결되게 형성된 것을 특징으로 하는 차량 페달장치용 힌지부시.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 원통부에는 회전축의 길이방향을 따라 원통부를 절개하는 슬릿이 형성되고;
    상기 원통부는 슬릿에 의해 반경방향으로 탄성 변형되면서 페달암의 반경방향의 유격을 없앨 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 페달장치용 힌지부시.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 원통부는 회전축의 길이방향을 따라 단면이 가변적으로 형성되어서 페달암의 반경방향의 유격을 없앨 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 페달장치용 힌지부시.
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