KR20230027672A

KR20230027672A - 폴더블 전자식 페달장치

Info

Publication number: KR20230027672A
Application number: KR1020210109719A
Authority: KR
Inventors: 김은식; 김현욱; 김지수; 한종환
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사; 경창산업주식회사
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2021-08-19
Publication date: 2023-02-28
Also published as: CN115923505A; DE102022206567A1; US11613236B2; US20230055436A1

Abstract

본 발명은 폴더블 전자식 페달장치에 관한 것으로, 페달의 팝업과 하이드가 가능한 폴더블 기능 및 전자식 페달기능이 함께 구비된 구성이고, 고하중의 스프링모듈(700) 및 히스테리시스레버(900)를 구비하여 차종마다 상이하게 요구되는 답력, 스트로크, 히스테리시스 조작력의 튜닝이 가능하도록 된 것이다.

Description

폴더블 전자식 페달장치{FOLDABLE ELECTRONIC PEDAL APPARATUS}

본 발명은 폴더블 전자식 페달장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴더블 기능과 전자식 페달기능이 함께 구비된 폴더블 전자식 페달장치에 관한 기술이다.

자율주행 차량은 운전자가 핸들과 가속페달 및 브레이크 등을 직접 조작하지 않아도 스스로 목적지까지 찾아가는 자율주행 기술이 접목된 스마트 차량이다.

자율주행 상황이 보편적으로 실현되면 운전자가 직접 운전을 하지 않고 차량이 스스로 목적지까지 주행하는 자율주행모드를 선택할 수 있다.

자율주행모드에서는 운전자가 발을 뻗어서 편안하게 휴식을 취할 수 있어야 하기에 운전석 하부공간에 위치한 페달(가속페달, 브레이크페달)이 실내로 그대로 노출된 상태로 존재하게 되면 운전자의 휴식에 방해가 되거나, 또는 원치 않는 페달의 오조작으로 사고가 발생할 위험이 존재하게 된다.

따라서, 운전자가 직접 운전하는 수동운전모드에서는 운전자에 의한 조작이 가능하도록 페달패드가 운전자를 향해 돌출되도록 노출되고, 자율주행 상황에서는 운전자의 편안한 휴식 및 오조작 방지 등의 안전을 위해 운전자에 의한 조작이 불가능하도록 페달패드의 노출을 차단하는 페달장치의 기술개발이 필요하다.

또한, 자율주행이 가능한 스마트 차량에서는 페달과 가속시스템 또는 페달과 제동시스템사이에 케이블과 같은 기계적인 연결구조가 없는 전자식 페달장치를 사용할 수 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.

대한민국공개특허공보 제10-2020-0070946호

본 발명은, 폴더블 기능과 전자식 페달기능이 함께 구비된 폴더블 전자식 페달장치로서, 자율주행 차량에서 사용이 가능하도록 하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 페달장치는 오르간 타입으로 구성하여 운전자의 조작감 향상 및 발목 피로도를 최소화할 수 있으며, 고하중의 스프링모듈 및 히스테리시스레버를 구비하여 차종마다 상이하게 요구되는 답력(pedal effort), 스트로크(stroke), 히스테리시스(hysteresis) 조작력의 튜닝이 가능하고, 이를 통해 비용절감을 도모할 수 있으며, 구성의 단순화를 통해 패키지 축소 및 원가절감을 도모할 수 있도록 하는 데에 다른 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 폴더블 전자식 페달장치는, 페달하우징; 상기 페달하우징에 힌지핀을 매개로 회전 가능하게 결합되고, 운전자에 의해 조작되는 페달패드; 상기 페달하우징에 고정되고, 페달패드와 연결되며, 페달패드의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 스트로크센서; 상기 페달하우징에 고정되고, 페달패드의 팝업상태 또는 하이드상태를 위해 동력을 발생하는 액추에이터; 상기 페달패드와 액추에이터를 연결하도록 설치된 링크기구 및 스프링모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 페달하우징에 고정되고, 액추에이터의 동작을 제어하는 기능을 구비한 PCB;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 페달패드는 운전자의 발로 조작되는 패드면이 구비된 박스형상의 패드부; 및 상기 패드부와 일단이 연결되고 타단에 힌지핀이 결합되며, 스트로크센서와 연결된 페달암부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 페달하우징에는 패드부가 관통하는 하우징구멍이 형성되고; 상기 액추에이터의 동력으로 페달패드가 회전해서 패드부가 하우징구멍을 통해 페달하우징의 외부로 돌출되면 페달패드는 운전자에 의해 조작이 가능한 팝업상태가 되는 것을 특징으로 한다.

상기 페달하우징에는 패드부가 관통하는 하우징구멍이 형성되고; 상기 액추에이터의 동력으로 페달패드가 회전해서 패드부가 하우징구멍을 통해 페달하우징의 내부로 삽입되면 페달패드는 운전자쪽으로 노출이 차단된 하이드상태가 되는 것을 특징으로 한다.

상기 링크기구는 페달패드와 스프링모듈사이에서 레버핀을 중심으로 페달하우징에 대해 회전 가능하게 결합되고, 전방단에 스프링모듈의 하단이 회전 가능하게 결합된 회전레버; 상기 패드부와 회전레버의 후방단을 연결하면서 회전 가능하게 결합된 연결링크; 및 상기 스프링모듈의 상단과 액추에이터의 동력을 전달하는 기어부재를 연결하면서 회전 가능하게 결합된 스프링링크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 페달하우징의 전방면에서 내측으로 돌출되게 형성된 스톱퍼돌기를 더 포함하고; 상기 스톱퍼돌기는 페달패드가 팝업된 상태에서 스프링링크와 접촉함에 따라 페달패드의 팝업상태 위치를 구속하게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 스프링링크가 스톱퍼돌기와 접촉한 상태에서 스프링모듈의 상하단 중심을 연결한 중심축 및 스프링모듈의 하단 중심과 스프링링크의 상단 중심을 연결한 링크축을 정했을 때, 스프링모듈의 상단 중심은 스프링링크의 상단 중심보다 스톱퍼돌기쪽으로 더 이동된 상태로 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 회전레버를 따라 연장되게 배치되어서 일단은 연결링크의 하단과 회전 가능하게 결합되고, 타단은 레버핀의 둘레를 원호형상으로 감싸면서 레버핀과 접촉하는 마찰부로 구성되고, 마찰부의 단부는 회전레버와 회전 가능하게 결합되며, 페달패드의 회전시 히스테리시스를 발생하는 히스테리시스레버;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 히스테리시스레버는 일자로 연장되고 탄성을 구비한 플라스틱 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 스프링모듈의 스프링력에 의해 히스테리시스레버의 마찰부는 항상 레버핀과 접촉상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.

상기 페달패드가 운전자 조작에 의한 회전으로 패드부가 페달하우징속으로 삽입되는 회전을 할 때에 히스테리시스레버는 연결링크를 통해 패드부의 회전을 전달받아서 회전레버와의 결합점을 중심으로 회전하고, 히스테리시스레버의 회전시 히스테리시스레버의 마찰부와 레버핀의 접촉에 의해 생성되는 마찰력에 의해 히스테리시스가 구현되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결링크의 하단과 회전레버의 후방단의 결합은 연결링크에 형성된 링크돌기 및 회전레버에 형성된 레버홀의 결합에 의해 이루어지고; 상기 링크돌기의 직경보다 레버홀의 직경이 더 크게 형성된 것을 특징으로 한다.

운전자 조작에 의한 페달패드의 정상적인 회전 작동시 링크돌기가 레버홀내에서 이동함에 따라 히스테리시스레버의 탄성변형을 통해 히스테리시스레버의 마찰부의 마찰력을 증대시켜서 히스테리시스를 증대시킬 수 있게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 스프링모듈의 스프링력이 비정상적으로 과도하게 커진 상태이거나 또는 히스테리시스레버의 형상이 비정상적으로 과도하게 변형된 상태에서 페달패드가 회전하는 경우에는 링크돌기가 레버홀의 하측에 접촉함에 따라 히스테리시스레버의 과도한 회전을 방지하게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 페달패드는 페달암부의 하단이 힌지핀을 매개로 페달하우징의 후방단 하측에 회전 가능하게 결합되고, 상측의 패드부가 하측의 힌지핀을 중심으로 전후로 회전하는 오르간타입 구조인 것을 특징으로 한다.

가속페달장치로 사용되거나 또는 브레이크페달장치로 사용이 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폴더블 전자식 페달장치는, 페달의 팝업과 하이드가 가능한 폴더블 기능 및 전자식 페달기능이 함께 구비된 구성으로, 자율주행 차량에서 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 페달장치는 오르간 타입으로 구성하여 운전자의 조작감 향상 및 발목 피로도를 최소화할 수 있으며, 고하중의 스프링모듈 및 히스테리시스레버를 구비하여 차종마다 상이하게 요구되는 답력, 스트로크, 히스테리시스 조작력의 튜닝이 가능하고, 이를 통해 비용절감을 도모할 수 있으며, 구성의 단순화를 통해 패키지 축소 및 원가절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴더블 전자식 페달장치의 분해도,
도 2는 도 1의 결합도로서 페달패드가 팝업된 상태의 도면,
도 3은 본 발명 페달장치의 내부구조가 도시된 도 1의 측면도,
도 4는 도 3에서 액추에이터 및 PCB가 제거된 상태의 도면,
도 5는 도 3에서 페달하우징에 제거된 상태의 사시도,
도 6은 도 5에서 링크기구와 스프링모듈의 확대도
도 7은 도 4에서 페달패드의 조작으로 패드부가 페달하우징속으로 삽입된 상태의 도면,
도 8 내지 도 10는 본 발명에 따른 연결링크의 링크돌기와 회전레버의 레버홀과의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 액추에이터의 작동으로 패드부가 페달하우징속으로 삽입된 하이드상태의 도면이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시 된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제어부(제어기)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폴더블 전자식 페달장치에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 폴더블 전자식 페달장치는 자율주행 차량에 구비되며, 운전자가 직접 운전하는 수동운전모드에서는 운전자에 의한 조작이 가능하도록 페달패드가 운전자를 향해 돌출되도록 노출된 팝업(pop up)상태가 되고, 자율주행 상황에서는 운전자의 편안한 휴식 및 오조작 방지 등의 안전을 위해 운전자에 의한 조작이 불가능하도록 페달패드의 노출을 차단된 하이드(hide, 숨김)상태가 되는 폴더블 기능을 구비하고 있다.

본 발명에 따른 페달장치는 페달패드의 조작시 신호를 발생시켜서 가속시스템 또는 제동시스템을 작동시키는 전자식 시스템이다.

본 발명에 따른 폴더블 전자식 페달장치는 도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 운전석 하부공간에 고정되게 설치된 페달하우징(100); 상기 페달하우징(100)에 힌지핀(200)을 매개로 전후로 회전 가능하게 결합되고, 운전자에 의해 조작되는 페달패드(300); 상기 페달하우징(100)에 고정되고, 페달패드(300)와 연결되며, 페달패드(300)의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 스트로크센서(400); 상기 페달하우징(100)에 고정되고, 페달패드(300)의 팝업상태 또는 하이드상태를 위해 동력을 발생하는 액추에이터(500); 상기 페달패드(300)와 액추에이터를 연결하도록 설치된 링크기구(600) 및 스프링모듈(700);을 포함한다.

페달하우징(100)은 내부가 비어있는 박스형상으로 형성되고, 내부공간에 페달패드(300), 스트로크센서(400), 액추에이터(500), 링크기구(600), 스프링모듈(700), 및 후술하는 PCB(printed circuit board), 히스테리시스레버 등이 설치되며, 양측에는 커버(110)가 분리 가능한 구조로 결합된다.

페달패드(300)는 운전자의 발로 조작되는 패드면(311)이 구비되고 박스형상으로 형성된 패드부(310); 및 상기 패드부(310)와 일단이 연결되고 타단에 힌지핀(200)이 결합되며, 스트로크센서(600)와 연결된 페달암부(320);를 포함한다.

패드부(310)와 페달암부(320)는 측면에서 보았을 때 L형상으로 연결되게 형성되며, 이를 통해 오르간 타입의 페달장치를 구성할 수 있게 된다.

즉, 페달패드(300)는 페달암부(320)의 하단이 힌지핀(200)을 매개로 페달하우징(100)의 후방단 하측에 회전 가능하게 결합되고, 상측의 패드부(310)가 하측의 힌지핀(200)을 중심으로 전후로 회전하는 오르간타입 구조로서, 오르간타입 구조의 패드는 펜던트타입의 구조에 비해 운전자의 조작시 편의성 향상, 조작감 향상 및 발목 피로도를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

패드부(310)는 페달하우징(100)에 형성된 하우징구멍(120)을 관통해서 페달패드(300)의 회전에 따라 페달하우징(100)속으로 삽입되거나 또는 페달하우징(100)으로부터 돌출되고, 페달암부(320)는 페달패드(300)의 회전에 상관없이 항상 페달하우징(100)속에 위치하도록 구성된다.

페달패드(300)는 페달암부(320)의 하단이 힌지핀(200)을 중심으로 페달하우징(100)에 대해 전후방향으로 회전 가능하게 결합되고, 페달암부(320)의 전방 회전시 힌지핀(200)에서 상측으로 이격된 패드부(310)가 페달하우징(100)에 형성된 하우징구멍(120)을 통해 페달하우징(100)속으로 삽입되고, 후방으로 회전시 페달하우징(100)으로부터 운전자가 있는 후방쪽으로 돌출되어서 노출된다.

패드부(310)의 윗면과 밑면은 힌지핀(200)을 중심으로 하는 페달패드(300)의 회전반경과 동일 궤적의 원호모양으로 형성되며, 이를 통해 페달하우징(100)에 형성된 하우징구멍(120)과의 갭(gap)을 일정하게 유지시킬 수가 있어서 이물질 유입을 최대한 방지할 수 있게 된다.

패드부(310)는 페달하우징(100)에 형성된 하우징구멍(120)을 관통하도록 설치되어서 페달패드(300)의 회전에 따라 페달하우징(100)속으로 삽입되거나 또는 페달하우징(100)으로부터 돌출되고, 페달암부(320)는 페달패드(300)의 회전에 상관없이 항상 페달하우징(100)속에 위치해서 운전자와의 접촉이 차단된다.

따라서, 운전자가 발로 페달패드(300)를 조작할 때에 페달하우징(100)으로부터 노출된 패드부(310)의 패드면(311)만 조작할 수 있고, 페달하우징(100)속에 위치한 페달암부(320)는 운전의 발과 접촉이 차단되어서 조작이 불가능하며, 이를 통해 운전자의 오조작을 방지할 수 있다.

액추에이터(500)의 동력으로 페달패드(300)가 회전해서 패드부(310)가 하우징구멍(120)을 통해 페달하우징(100)의 외부로 돌출되면 페달패드(300)는 운전자에 의해 조작이 가능한 팝업상태가 되고(도 2 내지 도 4 참고), 반대로 패드부(310)가 하우징구멍(120)을 통해 페달하우징(100)의 내부로 삽입되면 페달패드(300)는 운전자쪽으로 노출이 차단된 하이드상태가 되며(도 11 참고), 이를 통해 본 발명에 따른 페달장치는 액추에이터(500)의 작동시 폴더블 기능을 구현할 수 있다.

페달하우징(100)의 후방 하측에 페달패드(300)의 페달암부(320)의 하단이 힌지핀(200)을 매개로 회전 가능하게 결합되고, 페달하우징(100)의 전방 상측부에 액추에이터(500)가 설치되고, 페달패드(300)의 패드부(310)와 액추에이터(500)를 연결하도록 링크기구(600) 및 스프링모듈(700)이 설치된 구조이다.

스트로크센서(400)는 회전 가능하게 결합된 센서레버(410)를 구비하고, 센서레버(410)는 페달패드(300)에 구비된 센서핀(330)과 결합되며, 페달패드(300)가 페달하우징(100)에 대해 회전을 하면 센서핀(330)을 통해 센서레버(410)가 회전을 하게 된다.

센서핀(330)은 페달암부(320)에 결합된 힌지핀(200)의 위쪽으로 위치하고, 페달암부(320)의 양측면으로 각각 돌출되도록 형성된다.

센서핀(330)은 패드부(310)와 힌지핀(200)사이의 페달암부(320)에서 양측으로 돌출되게 형성된다.

센서핀(330)이 페달암부(320)에 구비됨에 따라 스트로크센서(400)의 위치를 페달암부(320)측으로 근접시킬 수 있으며, 이를 통해 전체적인 사이즈 축소를 도모할 수 있다.

스트로크센서(400)는 페달패드(300)의 회전시 페달패드(300)의 초기위치 복귀여부를 검출하는 역할, 및 운전자가 페달패드(300)를 밟아서 조작할 때에 페달패드(300)의 회전을 검출하는 역할을 한다.

스트로크센서(400)는 영구자석 및 영구자석과 대면하는 PCB를 구비하고 있어서, 운전자의 조작으로 페달패드(300)가 회전할 때에 영구자석의 위치변화에 따른 자기장 세기의 변화를 통해 페달패드(300)의 회전각을 검출해서 페달기능과 관련된 신호를 발생하게 된다.

스트로크센서(400)는 가속과 관련된 신호를 발생하는 APS(Accelerator Position Sensor, 악셀포지션센서)이거나, 또는 제동과 관련된 신호를 발생하는 BPS(Brake Position Sensor, 브레이크포지션센서) 중 어느 하나가 될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 전자식 페달장치는 가속페달장치 또는 브레이크페달장치 중 어느 하나로 사용되거나, 또는 가속페달장치와 브레이크페달장치로 모두 사용될 수 있다.

본 발명 실시예에 따른 스트로크센서(400)는 기구적 구조인 센서레버(410)를 통해 페달패드(300)와 연결된 접촉식 센서이지만, 필요에 따라 영구자석과 PCB만으로 구성된 비접촉식 센서로도 구성할 수 있다.

액추에이터(500)는 회전식 모터로 구성될 수 있고, 모터축은 웜기어로 형성되며, 웜기어는 기어부재(510)와 치합되고, 기어부재(510)는 후술하는 링크기구(600)의 스프링링크와 결합되어서 액추에이터(500)의 동력을 기어부재(510)를 통해 링크기구(600)의 스프링링크로 전달할 수 있다.

액추에이터(500)와 기어부재(510)는 하우징(520)에 의해 커버링되어서 보호되고, 하우징(520)은 페달하우징(100)에 고정되게 설치된다.

링크기구(600)는 페달패드(300)와 스프링모듈(700)사이에서 레버핀(610)을 중심으로 페달하우징(100)에 대해 회전 가능하게 결합되고, 전방단에 스프링모듈(700)의 하단이 회전 가능하게 결합된 회전레버(620); 상기 패드부(310)와 회전레버(620)의 후방단을 연결하면서 회전 가능하게 결합된 연결링크(630); 및 상기 스프링모듈(700)의 상단과 액추에이터(500)의 동력을 전달하는 기어부재(510)를 연결하면서 회전 가능하게 결합된 스프링링크(640);를 포함한다.

페달하우징(100)의 일측면에는 레버축(130)이 구비되고, 레버축(130)에 레버핀(610)이 끼워져서 결합되고, 레버핀(610)은 회전레버(620)에 끼워져서 결합된다.

회전레버(620)는 후방단과 전방단 사이에 레버핀(610)이 끼워지는 구멍이 형성되어서 구멍을 통해 레버핀(610)이 끼워져서 결합되고, 결합된 레버핀(610)을 기준으로 전방단에 스프링모듈(700)의 하단이 회전 가능하게 결합되고, 후방단에 연결링크(630)의 하단이 회전 가능하게 결합된다.

스프링링크(640)의 상단에는 제1핀(810)의 일단이 회전 가능하게 결합되고, 제1핀(810)의 타단은 하우징(520)을 관통한 후 기어부재(510)와 회전 가능하게 결합된다.

스프링링크(640)의 하단은 제2핀(820)을 매개로 스프링모듈(700)의 상단과 회전 가능하게 결합된다.

스프링모듈(700)의 하단은 제3핀(830)을 매개로 회전레버(620)의 전방단과 회전 가능하게 결합된다.

본 발명에 따라 페달하우징(100)의 전방면에는 내측으로 돌출되도록 스톱퍼돌기(140)가 형성되고, 상기 스톱퍼돌기(140)는 도 4와 같이 페달패드(300)가 팝업된 상태에서 스프링링크(640)와 접촉함에 따라 페달패드(300)의 팝업상태 위치를 구속하게 된다.

즉, 상기 스톱퍼돌기(140)는 페달패드(300)가 하이드상태에서 팝업상태로 변경되게 회전할 때에 스프링링크(640)와의 접촉으로 페달패드(300)의 팝업상태 위치를 구속하게 되는 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이 스프링링크(640)가 스톱퍼돌기(140)와 접촉한 상태에서 스프링모듈(700)의 상하단 중심을 연결한 중심축(L1) 및 스프링모듈(700)의 하단 중심과 스프링링크(640)의 상단 중심을 연결한 링크축(L2)을 정했을 때, 스프링모듈(700)의 상단 중심 즉 제2핀(820)의 중심은 스프링링크(700)의 상단 중심 즉 제1핀(810)의 중심보다 스톱퍼돌기(140)쪽으로 더 이동된 상태로 설치된 구조가 특징이다.

이와 같이, 스프링링크(640)가 스톱퍼돌기(140)와 접촉한 상태에서 제2핀(820)의 중심이 제1핀(810)의 중심보다 스톱퍼돌기(140)쪽으로 더 이동된 상태로 설치되면, 운전자가 페달패드(300)를 조작함에 따라 발생한 하중에 의해 스프링링크(640)는 스톱퍼돌기(140)쪽으로 지지되는 힘을 받게 되고, 이를 통해 액추에이터(500)쪽으로는 페달패드(300) 조작시 발생한 하중이 전달되지 않게 됨으로써 액추에이터(500) 및 기어부재(510)의 내구성 향상 도모할 수 있는 장점이 있다.

스프링모듈(700)은 고하중의 스프링모듈로서 페달하우징(100)의 내측 전방위치에서 상하방향으로 설치되며, 상단은 제2핀(820)을 매개로 스프링링크(640)의 하단과 회전 가능하게 결합되고, 하단은 제3핀(830)을 매개로 회전레버(620)의 전방단과 회전 가능하게 결합된다.

차량의 페달장치는 조작시의 안전성을 위해 고하중이 요구되며, 이를 위해 본 발명에 따른 실시예는 고하중의 스프링모듈(700)을 사용하는 구성으로, 고하중의 스프링모듈(700)을 사용해서 필요한 답력을 구현할 수 있다.

고하중 스프링모듈(700)은 보통 직렬로 배치된 2개 이상의 스프링 및 2개 이상의 댐퍼를 구비해서 답력을 구현하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 페달장치는 페달패드(300)의 회전시 히스테리시스를 발생하는 히스테리시스레버(900)를 더 포함한다.

히스테리시스레버(900)는 회전레버(620)를 따라 연장되게 배치되어서 일단은 연결링크(630)의 하단과 회전 가능하게 결합되고, 타단은 레버핀(610)의 둘레를 원호형상으로 감싸면서 레버핀(610)과 접촉하는 마찰부(910)로 구성되고, 마찰부(910)의 단부는 회전레버(620)와 회전 가능하게 결합된 구조로 설치된다.

즉, 연결링크(630)의 상단은 페달패드(300)의 패드부(310)속으로 삽입되어서 제4핀(840)을 매개로 회전 가능하게 결합되고, 연결링크(630)의 하단과 히스테리시스레버(900)의 후방단은 제5핀(850)을 매개로 회전 가능하게 결합된다.

연결링크(630)의 하단은 U형상 홈으로 형성되어서 홈속에 히스테리시스레버(900)의 후방단이 삽입된 후 제5핀(850)을 매개로 연결링크(630)의 하단과 히스테리시스레버(900)의 후방단이 서로 결합된다.

연결링크(630)의 하단과 히스테리시스레버(900)의 후방단에는 제5핀(850)이 관통하는 구멍이 형성되며, 이때 연결링크(630)의 하단과 히스테리시스레버(900)의 후방단에 형성된 구멍의 직경은 제5핀(850)의 직경과 일치하도록 모두 정원으로 형성된다.

연결링크(630)의 하단에는 양쪽의 측면으로 돌출되게 링크돌기(631)가 형성되고, 회전레버(620)의 후방단은 U형상 홈으로 형성되면서 링크돌기(631)가 삽입되는 레버홀(621)이 형성된다.

제5핀(850)에 의해 히스테리시스레버(900)의 후방단과 결합된 연결링크(630)의 하단은 회전레버(620)의 후방단의 홈속으로 삽입되고, 이때 링크돌기(631)가 레버홀(621)에 삽입됨에 따라 연결링크(630)의 하단, 히스테리시스레버(900)의 후방단, 및 회전레버(620)의 후방단은 서로 결합된 구조가 된다.

한편, 링크돌기(631)의 직경보다 레버홀(621)의 직경이 더 크게 형성되어서 링크돌기(631)는 레버홀(6210)속에서 이동이 가능한 구조가 된다.

이와 같이 히스테리시스레버(900)의 후방단이 연결링크(630)의 하단과 결합된 상태에서 히스테리시스레버(900)의 전방단은 회전레버(620)를 따라 전방으로 연장되게 배치되고, 히스테리시스레버(900)의 전방단에 구비된 마찰부(910)는 회전레버(620)에 결합된 레버핀(610)의 바깥 둘레를 호형상으로 감싸면서 접촉하고, 마찰부(910)의 단부는 레버핀(610)의 외측에서 회전레버(620)와 제6핀(860)을 매개로 회전 가능하게 결합된다.

본 발명에 따른 히스테리시스레버(900)는 일자로 연장되고 탄성을 구비한 플라스틱 재질로 형성되어서 페달패드(300)의 조작시 레버핀(610)과의 접촉에 의한 마찰력으로 히스테리시스를 발생시킬 수 있게 되며, 이를 위해 스프링모듈(700)의 스프링력에 의해 히스테리시스레버(900)의 마찰부(910)는 항상 레버핀(610)과 접촉상태를 유지하고 있게 된다.

본 발명에 따른 페달장치는 도 4와 같이 패드부(310)가 페달하우징(100)의 외부로 돌출된 초기상태에서 도 7과 같이 운전자 조작에 의한 페달패드(300)의 회전으로 패드부(310)가 페달하우징(100)속으로 삽입되는 회전을 할 때에, 히스테리시스레버(900)는 연결링크(630)를 통해 패드부(310)의 회전을 전달받아서 회전레버(620)와의 결합점 즉 제6핀(860)을 중심으로 회전하고, 히스테리시스레버(900)의 회전시 히스테리시스레버(900)의 마찰부(910)와 레버핀(610)의 접촉에 의해 생성되는 마찰력에 의해 히스테리시스가 구현된다.

또한, 본 발명에 따른 페달장치는 링크돌기(631)의 직경보다 레버홀(621)의 직경이 더 크게 형성되어서 링크돌기(631)가 레버홀(621)속에서 이동이 가능한 구조이며, 이로 인해 운전자 조작에 의한 페달패드(300)의 정상적인 회전 작동시에는 링크돌기(631)가 레버홀(621)내에서 이동함에 따라 히스테리시스레버(900)의 탄성변형을 통해 히스테리시스레버(900)의 마찰부(910)의 마찰력을 증대시킬 수 있게 되고, 이를 통해 히스테리시스를 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

도 4와 같이 패드부(310)가 페달하우징(100)의 외부로 돌출된 초기상태일 때 링크돌기(631)는 레버홀(621)속에서 도 8과 같이 레버홀(621)의 상측으로 이동한 상태이거나 또는 레버홀(621)의 중앙에 위치한 상태가 된다.

이와 같은 상태에서 운전자 조작에 의한 페달패드(300)의 정상적인 회전 작동시 링크돌기(631)는 레버홀(621)내에서 이동을 하게 되고, 이때 히스테리시스레버(900)는 탄성변형을 하게 되며, 히스테리시스레버(900)의 탄선변형시 히스테리시스레버(900)의 마찰부(910)는 레버핀(610)과의 접촉력이 커져서 마찰력이 증대되고, 마찰력 증대를 통해 히스테리시스를 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

하지만, 스프링모듈(700)의 스프링력이 비정상적으로 과도하게 커진 상태이거나 또는 히스테리시스레버(900)의 형상이 비정상적으로 과도하게 변형된 상태에서 페달패드(300)가 회전하는 경우에는, 도 10과 같이 링크돌기(631)가 레버홀(621)의 하측에 접촉하게 되며, 이를 통해 히스테리시스레버(900)의 과도한 회전을 방지할 수 있게 된다.

만약에, 페달패드(300)의 조작시 히스테리시스레버(900)가 과도하게 회전하게 되면, 마찰부(910)와 레버핀(610)과의 접촉력이 과도하게 커져서 필요 이상의 마찰력이 발생하고, 이럴 경우 히스테리시스레버(900)의 복귀 및 페달패드(300)의 복귀속도가 지연됨으로써 페달장치의 원활한 작동에 이상이 발생할 우려가 높아지게 된다.

본 발명에 따른 페달장치는 페달하우징(100)에 고정되고, 액추에이터(700)의 동작을 제어하는 기능을 구비한 PCB(1000)를 더 포함한다.

PCB(1000)는 액추에이터(700)의 동작제어 기능 뿐만 아니라 고장진단 및 페달관련 부품과 CAN 통신을 하는 역할도 수행할 수 있다.

그리고. 도 1에 도시된 미설명부호 1100은 페달하우징(100)내에 위치하도록 설치되는 내측브라켓이고, 내측브라켓에 스트로크센서(400)가 고정되게 설치될 수 있다.

도 2 내지 도 4는 페달패드(300)의 패드부(310)가 하우징구멍(120)을 통해 페달하우징(100)의 외부로 돌출된 팝업상태이고, 팝업상태에서는 운전자가 페달패드(300)를 수동으로 직접 조작할 수 있게 된다.

도 11은 액추에이터(500)의 동력으로 스프링링크(640)가 회전하고, 스프링모듈(700)이 위로 당겨지고, 회전레버(620) 및 연결링크(630)가 당겨지고, 페달패드(300)가 힌지핀(200)을 중심으로 회전해서 패드부(310)가 하우징구멍(120)을 통해 페달하우징(100)의 내부로 삽입된 하이드상태이다.

하이드상태가 되면, 페달패드(300)는 운전자쪽으로 노출이 차단된 상태가 되어서 운전자에 의한 조작이 불가능한 상태가 된다.

차량의 자율주행 모드시 하이드상태가 구현되며, 페달이 하이드되면 운전석 하부공간은 페달의 간섭이 없는 넓은 공간이 됨에 따라 운전자는 릴렉스모드에서 편안한 휴식을 취할 수가 있게 되며, 또한 자율주행 상황에서 페달의 오조작을 차단함으로써 안전성 향상을 도모할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 폴더블 전자식 페달장치는, 페달의 팝업과 하이드가 가능한 폴더블 기능 및 전자식 페달기능이 함께 구비된 구성으로, 자율주행 차량에서 유용하게 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 페달장치는 오르간 타입으로 구성하여 운전자의 조작감 향상 및 발목 피로도를 최소화할 수 있으며, 고하중의 스프링모듈 및 히스테리시스레버를 구비하여 차종마다 상이하게 요구되는 답력, 스트로크, 히스테리시스 조작력의 튜닝이 가능하고, 이를 통해 비용절감을 도모할 수 있으며, 구성의 단순화를 통해 패키지 축소 및 원가절감을 도모할 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.

100 - 페달하우징 110 - 커버
120 - 하우징구멍 130 - 레버축
140 - 스톱퍼돌기 200 - 힌지핀
300 - 페달패드 310 - 패드부
311 - 패드면 320 - 페달암부
330 - 센서핀 400 - 스트로크센서
410 - 센서레버 500 - 액추에이터
510 - 기어부재 520 - 하우징
600 - 링크기구 610 - 레버핀
620 - 회전레버 621 - 레버홀
630 - 연결링크 631 - 링크돌기
640 - 스프링링크 700 - 스프링모듈
810 - 제1핀 820 - 제2핀
830 - 제3핀 840 - 제4핀
850 - 제5핀 860 - 제6핀
900 - 히스테리시스레버 910 - 마찰부
1000 - PCB 1100 - 내측브라켓
L1 - 스프링모듈의 상하단 중심을 연결한 중심축
L2 - 스프링모듈의 하단 중심과 스프링링크의 상단 중심을 연결한 링크축

Claims

페달하우징;
상기 페달하우징에 힌지핀을 매개로 회전 가능하게 결합되고, 운전자에 의해 조작되는 페달패드;
상기 페달하우징에 고정되고, 페달패드와 연결되며, 페달패드의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 스트로크센서;
상기 페달하우징에 고정되고, 페달패드의 팝업상태 또는 하이드상태를 위해 동력을 발생하는 액추에이터;
상기 페달패드와 액추에이터를 연결하도록 설치된 링크기구 및 스프링모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 페달하우징에 고정되고, 액추에이터의 동작을 제어하는 기능을 구비한 PCB;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 페달패드는 운전자의 발로 조작되는 패드면이 구비된 박스형상의 패드부; 및
상기 패드부와 일단이 연결되고 타단에 힌지핀이 결합되며, 스트로크센서와 연결된 페달암부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 3에 있어서,
상기 페달하우징에는 패드부가 관통하는 하우징구멍이 형성되고;
상기 액추에이터의 동력으로 페달패드가 회전해서 패드부가 하우징구멍을 통해 페달하우징의 외부로 돌출되면 페달패드는 운전자에 의해 조작이 가능한 팝업상태가 되는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 3에 있어서,
상기 페달하우징에는 패드부가 관통하는 하우징구멍이 형성되고;
상기 액추에이터의 동력으로 페달패드가 회전해서 패드부가 하우징구멍을 통해 페달하우징의 내부로 삽입되면 페달패드는 운전자쪽으로 노출이 차단된 하이드상태가 되는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 3에 있어서,
상기 링크기구는 페달패드와 스프링모듈사이에서 레버핀을 중심으로 페달하우징에 대해 회전 가능하게 결합되고, 전방단에 스프링모듈의 하단이 회전 가능하게 결합된 회전레버;
상기 패드부와 회전레버의 후방단을 연결하면서 회전 가능하게 결합된 연결링크; 및
상기 스프링모듈의 상단과 액추에이터의 동력을 전달하는 기어부재를 연결하면서 회전 가능하게 결합된 스프링링크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 6에 있어서,
상기 페달하우징의 전방면에서 내측으로 돌출되게 형성된 스톱퍼돌기를 더 포함하고;
상기 스톱퍼돌기는 페달패드가 팝업된 상태에서 스프링링크와 접촉함에 따라 페달패드의 팝업상태 위치를 구속하게 되는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 7에 있어서,
상기 스프링링크가 스톱퍼돌기와 접촉한 상태에서 스프링모듈의 상하단 중심을 연결한 중심축 및 스프링모듈의 하단 중심과 스프링링크의 상단 중심을 연결한 링크축을 정했을 때, 스프링모듈의 상단 중심은 스프링링크의 상단 중심보다 스톱퍼돌기쪽으로 더 이동된 상태로 설치된 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 6에 있어서,
상기 회전레버를 따라 연장되게 배치되어서 일단은 연결링크의 하단과 회전 가능하게 결합되고, 타단은 레버핀의 둘레를 원호형상으로 감싸면서 레버핀과 접촉하는 마찰부로 구성되고, 마찰부의 단부는 회전레버와 회전 가능하게 결합되며, 페달패드의 회전시 히스테리시스를 발생하는 히스테리시스레버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 9에 있어서,
상기 히스테리시스레버는 일자로 연장되고 탄성을 구비한 플라스틱 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 9에 있어서,
상기 스프링모듈의 스프링력에 의해 히스테리시스레버의 마찰부는 항상 레버핀과 접촉상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 9에 있어서,
상기 페달패드가 운전자 조작에 의한 회전으로 패드부가 페달하우징속으로 삽입되는 회전을 할 때에 히스테리시스레버는 연결링크를 통해 패드부의 회전을 전달받아서 회전레버와의 결합점을 중심으로 회전하고, 히스테리시스레버의 회전시 히스테리시스레버의 마찰부와 레버핀의 접촉에 의해 생성되는 마찰력에 의해 히스테리시스가 구현되는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 9에 있어서,
상기 연결링크의 하단과 회전레버의 후방단의 결합은 연결링크에 형성된 링크돌기 및 회전레버에 형성된 레버홀의 결합에 의해 이루어지고;
상기 링크돌기의 직경보다 레버홀의 직경이 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 13에 있어서,
운전자 조작에 의한 페달패드의 정상적인 회전 작동시 링크돌기가 레버홀내에서 이동함에 따라 히스테리시스레버의 탄성변형을 통해 히스테리시스레버의 마찰부의 마찰력을 증대시켜서 히스테리시스를 증대시킬 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 13에 있어서,
상기 스프링모듈의 스프링력이 비정상적으로 과도하게 커진 상태이거나 또는 히스테리시스레버의 형상이 비정상적으로 과도하게 변형된 상태에서 페달패드가 회전하는 경우에는 링크돌기가 레버홀의 하측에 접촉함에 따라 히스테리시스레버의 과도한 회전을 방지하게 되는 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 3에 있어서,
상기 페달패드는 페달암부의 하단이 힌지핀을 매개로 페달하우징의 후방단 하측에 회전 가능하게 결합되고, 상측의 패드부가 하측의 힌지핀을 중심으로 전후로 회전하는 오르간타입 구조인 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.
청구항 1에 있어서,
가속페달장치로 사용되거나 또는 브레이크페달장치로 사용이 가능한 것을 특징으로 하는 폴더블 전자식 페달장치.