KR20230049184A

KR20230049184A - 전자식 페달장치

Info

Publication number: KR20230049184A
Application number: KR1020210131905A
Authority: KR
Inventors: 김은식; 김현욱; 김지수; 한종환
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사; 경창산업주식회사
Priority date: 2021-10-05
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2023-04-13
Also published as: US11602990B1; US20230106641A1; CN115923506A; DE102022206407A1

Abstract

본 발명은 전자식 페달장치에 관한 것으로, 기본적인 구성을 활용해서 전자식 페달기능을 수행하고, 기본 구성에서 일부 구성을 추가하여 폴더블 기능도 함께 수행할 수 있는 구성으로, 자율주행 차량에서 유용하게 사용할 수 있도록 된 것이다.

Description

전자식 페달장치{ELECTRONIC PEDAL APPARATUS}

본 발명은 차량에서 가속페달 및 브레이크페달로서 사용하는 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, 기본적인 구성을 활용해서 전자식 페달기능을 수행하고, 기본 구성에서 일부 구성을 추가하여 폴더블 기능도 함께 수행할 수 있는 전자식 페달장치로서, 자율주행 차량에서 사용이 가능하도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 전자식 페달장치는, 페달하우징; 상기 페달하우징에 힌지핀을 매개로 회전 가능하게 결합되고, 운전자에 의해 조작되는 페달암; 상기 페달하우징에 고정되고, 페달암과 연결되며, 페달암의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 스트로크센서; 상기 힌지핀의 전방쪽으로 이격되고, 페달암의 하측에서 페달하우징에 고정되게 설치된 링크블록; 상기 링크블록과 회전 가능하게 결합되고, 페달암과 접촉하도록 설치된 회전링크; 및 상기 힌지핀과 회전링크에 양단이 회전 가능하게 결합되어서 페달암에 복귀력을 제공하는 스프링모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 힌지핀의 전방쪽 위치에서 페달하우징에 고정되게 설치되고, 페달암의 회전시 페달암과 접촉해서 페달암의 풀 스트로크 위치를 규제하는 페달암스톱퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 페달암스토퍼의 윗면은 힌지핀의 중심과 회전링크의 회전중심을 일직선으로 연결한 중심선의 위쪽으로 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 페달암은 운전자에 의해 조작되는 조작부; 및 상기 조작부와 일단이 연결되고 타단에 힌지핀이 결합되며, 스트로크센서와 연결된 암부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 페달암은 암부의 하단이 힌지핀을 매개로 페달하우징의 후방단 하측에 회전 가능하게 결합되고, 상측의 조작부가 하측의 힌지핀을 중심으로 전후로 회전하는 오르간타입 구조인 것을 특징으로 한다.

상기 회전링크는 링크블록의 양측면에 회전 가능하게 결합된 한 쌍의 링크부; 및 상기 링크부를 연결하고, 암부와 접촉해서 페달암을 지지하며, 스프링모듈이 회전 가능하게 결합되는 링크핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 페달암의 암부는 2개가 좌우측으로 이격되어서 평행하게 형성되고; 상기 스프링모듈은 2개의 암부사이에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 한다.

가속페달장치로 사용되거나 또는 브레이크페달장치로 사용이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 하는 전자식 페달장치는, 페달하우징; 상기 페달하우징에 힌지핀을 매개로 회전 가능하게 결합되고, 운전자에 의해 조작되는 페달암; 상기 페달하우징에 고정되고, 페달암과 연결되며, 페달암의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 스트로크센서; 상기 힌지핀의 전방쪽으로 이격되고, 페달암의 하측에 위치하며, 페달하우징에 대해 슬라이드 이동할 수 있도록 설치된 링크블록; 상기 링크블록과 회전 가능하게 결합되고, 페달암과 접촉하도록 설치된 회전링크; 상기 힌지핀과 회전링크에 양단이 회전 가능하게 결합되어서 페달암에 복귀력을 제공하는 스프링모듈; 및 상기 페달하우징에 고정되고, 작동시 링크블록 및 회전링크와 접촉해서 페달암의 팝업상태 또는 하이드상태를 위해 동작하는 폴더블 액추에이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 페달하우징과 링크블록에 양단이 지지되게 설치되어서 슬라이드 이동한 링크블록에 복귀력을 제공하는 리턴스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

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

상기 링크블록과 페달하우징에는 각각 가이드홈과 가이드돌기가 형성되어서 가이드홈과 가이드돌기에 의해 링크블록의 슬라이드 이동이 안내되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드돌기의 일단에는 링크블록의 일방향 이동을 제한하기 위한 스톱퍼돌기가 가이드돌기에 직교되는 방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 폴더블 액추에이터는 링크블록의 일측에서 페달하우징에 고정되게 설치되고, PCB의 제어에 의해 작동하는 모터; 상기 모터 작동시 회전하는 리드스크루를 따라 직선 이동해서 링크블록과 접촉되거나 접촉이 해제되고, 링크블록과 접촉할 때에 링크블록의 이동을 구속하는 가이드블록; 및 상기 가이드블록에 연결되게 구비되어서 가이드블록과 함께 이동하고, 가이드블록이 링크블록의 전면과 접촉하도록 이동할 때에 회전링크의 밑으로 삽입되면서 회전링크를 상측으로 들어 올리도록 힘을 가하는 삼각가이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드블록이 링크블록의 전면과 접촉해서 링크블록의 이동을 구속한 상태일 때 삼각가이드는 회전링크의 하측에 위치하고, 운전자의 조작으로 페달암이 힌지핀을 중심으로 회전할 때에 회전링크가 삼각가이드에 접촉함에 따라 페달암의 풀 스트로크 위치가 규제되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드블록이 링크블록의 이동을 구속한 상태에서 운전자의 조작으로 페달암이 힌지핀을 중심으로 회전할 때에 스트로크센서는 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드블록이 링크블록과 접촉하여 링크블록의 이동을 구속한 상태에서 모터의 작동에 의한 가이드블록의 이동으로 가이드블록이 링크블록의 구속을 해제하게 되면, 링크블록은 리턴스프링의 스프링력에 의해 힌지핀의 반대방향으로 이동하고, 링크블록의 이동시 스프링모듈의 스프링력에 의해 회전링크는 페달하우징의 바닥을 향해 회전하며, 회전링크의 회전시 페달암이 자중에 의해 힌지핀을 중심으로 페달하우징속으로 삽입되는 방향으로 회전을 하게 됨에 따라 페달암은 운전자쪽으로 노출이 차단된 하이드상태가 되는 것을 특징으로 한다.

상기 페달암이 하이드된 상태에서 모터 작동에 의한 가이드블록의 이동으로 가이드블록이 링크블록과 접촉하게 되면 링크블록은 힌지핀을 향한 방향으로 이동하게 되고, 가이드블록이 링크블록과 접촉하는 방향으로 이동할 때에 삼각가이드는 회전링크의 밑으로 삽입되면서 회전링크를 상측으로 들어올리게 되고, 삼각가이드에 의한 회전링크의 상방향 회전시 페달암은 회전링크에 지지된 상태로 힌지핀을 중심으로 페달하우징으로부터 돌출되는 방향으로 회전을 하게 됨에 따라 페달암은 운전자에 의해 조작이 가능한 팝업상태가 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자식 페달장치는, 기본적인 구성을 활용해서 전자식 페달기능을 수행하고, 기본 구성에서 일부 구성을 추가하여 폴더블 기능도 함께 수행할 수 있는 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 스프링모듈을 구비하여 차종마다 상이하게 요구되는 답력의 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 전자식 페달장치의 분해도,
도 2는 도 1의 결합상태 도면,
도 3은 도 2에서 페달하우징이 제거된 상태의 도면,
도 4는 운전자가 페달암을 조작하지 않았을 때의 도면,
도 5는 도 4에서 운전자가 페달암을 발로 밟아서 조작했을 때의 도면,
도 6은 본 발명에 따라 폴더블 기능이 추가된 전자식 페달장치의 분해도,
도 7 내지 도 8은 도 6의 결합상태 도면으로 페달암이 팝업된 상태의 도면,
도 9 내지 도 13은 페달암이 팝업된 상태일 때를 설명하기 위한 도면,
도 14는 팝업된 페달암을 운전자가 정상 조작한 상태의 도면,
도 15 내지 도 20은 페달암이 하이드된 상태일 때를 설명하기 위한 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 전자식 페달장치에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 전자식 페달장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 페달하우징(100); 상기 페달하우징(100)에 힌지핀(200)을 매개로 회전 가능하게 결합되고, 운전자에 의해 조작되는 페달암(300); 상기 페달하우징(100)에 고정되고, 페달암(300)과 연결되며, 페달암(300)의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 스트로크센서(400); 상기 힌지핀(200)의 전방쪽으로 이격되고, 페달암(300)의 하측에서 페달하우징(100)에 고정되게 설치된 링크블록(500); 상기 링크블록(500)과 회전 가능하게 결합되고, 페달암(300)과 접촉하도록 설치된 회전링크(600); 및 상기 힌지핀(200)과 회전링크(600)에 양단이 회전 가능하게 결합되어서 페달암(300)에 복귀력을 제공하는 스프링모듈(700);을 포함한다.

페달하우징(100)은 내부가 비어있는 박스형상으로 형성되고, 내부공간에 페달암(300), 스트로크센서(400), 링크블록(500), 회전링크(600), 스프링모듈(700), 및 후술하는 페달암스톱퍼 등이 설치되며, 양측에는 커버(110)가 분리 가능한 구조로 결합된다.

페달암(300)은 운전자의 발로 조작되는 조작부(310); 및 상기 조작부(310)와 일단이 연결되고 타단에 힌지핀(200)이 결합되며, 스트로크센서(400)와 연결된 암부(320);를 포함한다.

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

즉, 페달암(300)은 암부(320)의 하단이 힌지핀(200)을 매개로 페달하우징(100)의 후방단 하측에 회전 가능하게 결합되고, 상측의 조작부(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.

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

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

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

따라서, 운전자가 발로 페달암(300)을 조작할 때에 페달하우징(100)으로부터 노출된 조작부(310)의 표면만 조작할 수 있고, 페달하우징(100)속에 위치한 암부(320)는 운전의 발과 접촉이 차단되어서 조작이 불가능하며, 이를 통해 운전자의 오조작을 방지할 수 있다.

스트로크센서(400)는 페달암(300)에 구비된 센서핀(330)과 결합되며, 페달암(300)이 페달하우징(100)에 대해 회전하면 센서핀(330)을 통해 스트로크센서(400)가 작동한다.

센서핀(330)은 페달암(300)의 암부(320)에 결합된 힌지핀(200)의 위쪽으로 위치하고, 암부(320)의 양측면으로 각각 돌출되도록 형성된다.

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

센서핀(330)이 페달암(300)의 암부(320)에 구비됨에 따라 스트로크센서(400)의 위치를 암부(320)측으로 근접시킬 수 있으며, 이를 통해 전체적인 사이즈 축소를 도모할 수 있다.

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

스트로크센서(400)는 영구자석 및 영구자석과 대면하는 PCB를 구비하고 있어서, 운전자의 조작으로 페달암(300)이 회전할 때에 영구자석의 위치변화에 따른 자기장 세기의 변화를 통해 페달암(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 센서핀(330)을 통해 페달암(300)와 연결된 접촉식 센서이지만, 필요에 따라 영구자석과 PCB만으로 구성된 비접촉식 센서로도 구성할 수 있다.

링크블록(500)은 힌지핀(200)을 기준으로 전방쪽으로 이격되고, 페달암(300)의 하측에서 다수개의 볼트 또는 스크루와 같은 결합부재(800)를 매개로 페달하우징(100)에 고정되게 설치된다.

회전링크(600)는 링크블록(500)의 양측면에 회전 가능하게 결합된 한 쌍의 링크부(610); 및 상기 링크부(610)를 연결하고, 암부(320)와 접촉해서 페달암(300)을 지지하며, 스프링모듈(700)이 회전 가능하게 결합되는 링크핀(620);을 포함한다.

링크부(610)는 2개가 평행하게 배치되어서 전방단이 각각 링크블록(500)의 양측면에 회전 가능하게 결합되고, 링크부(610)의 후방단은 링크핀(620)에 의해 연결된 구조가 된다.

링크핀(620)은 좌우로 연장되게 배치되어서 암부(320)의 하단과 접촉하게 설치됨에 따라 페달암(300)을 하측에서 지지하는 구조가 된다.

스프링모듈(700)은 고하중의 스프링모듈로서 페달암(300)의 2개의 암부(320)사이에 위치하도록 설치되며, 이를 통해 페달장치의 외형적 사이즈를 축소시킬 수 있게 된다.

스프링모듈(700)의 전방단은 회전링크(600)의 링크핀(620)에 회전 가능하도록 결합되고, 스프링모듈(700)의 후방단은 힌지핀(200)에 회전 가능하게 결합되며, 탄성력으로 페달암(300)에 복귀력을 제공하는 역할을 한다.

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 전자식 페달장치는 힌지핀(200)의 전방쪽 위치에서 페달하우징(100)에 고정되게 설치된 페달암스톱퍼(900)를 더 포함한다.

페달암스톱퍼(900)는 힌지핀(200)과 센서핀(320)사이의 위치에서 페달하우징(100)의 바닥면에 고정되게 설치되며, 페달암(300)의 회전시 페달암(300)과 접촉해서 페달암(300)의 풀 스트로크(full stroke) 위치를 규제하는 역할을 한다.

도 4는 운전자가 페달암(300)을 조작하지 않았을 때의 상태이고, 도 5는 도 4에서 운전자가 페달암(300)의 조작부(310)를 발로 밟아서 조작했을 때의 상태이다.

도 5와 같이 운전자가 페달암(300)의 조작부(310)를 발로 밟아서 조작하면(F1), 페달암(300)은 힌지핀(200)을 중심으로 회전하고(R1), 회전링크(600)는 링크블록(500)과의 결합점을 중심으로 회전하며(R2), 이때 스프링모듈(700)이 압축되면서 스프링모듈(700)과 회전링크(600)는 일자로 연장된 상태가 된다.

링크블록(500)은 결합부재(800)에 의해 페달하우징(100)에 고정된 상태이므로 페달암(300)의 조작시 회전링크(600)의 안정정인 회전을 유도할 수 있게 된다.

운전자가 페달암(300)으로부터 조작력을 해제하면 스프링모듈(700)의 스프링력에 의해 페달암(300)과 회전링크(600)는 도 4와 같은 초기상태로 복귀하게 된다.

한편, 페달암스토퍼(900)의 윗면은 힌지핀(200)의 중심과 회전링크(600)의 회전중심을 일직선으로 연결한 중심선(L1)보다 위쪽으로 위치하는 것이 특징이다.

운전자가 페달암(300)을 밟아서 조작하면(F1), 페달암(300)의 암부(320)는 페달암스토퍼(900)의 윗면과 접촉하고, 이때 페달암(300)의 풀 스트로크 위치가 규제되며, 운전자가 페달암(300)으로부터 조작력을 해제하면 페달암(300)은 스프링모듈(700)의 스프링력에 의해 초기상태로 복귀하게 된다.

조작된 페달암(300)이 스프링모듈(700)의 스프링력에 의해 초기상태로 원활히 복귀하도록 하기 위해서는 페달암(300)의 암부(320)와 접촉하는 페달암스토퍼(900)의 윗면이 중심선(L1)보다 위쪽으로 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

만약에, 중심선(L1)의 아래쪽에서 페달암(300)의 암부(320)와 페달암스토퍼(900)의 윗면이 접촉하게 되면, 페달암(300)에 스프링모듈(700)의 스프링력이 작용하더라도 페달암(300)은 초기위치로 원활히 복귀할 수 없게 되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명에 따른 전자식 페달장치는 전자식 페달기능과 폴더블 기능을 함께 구비할 수 있으며, 이를 위해 링크블록을 슬라이드 이동이 가능하도록 구성하고, 추가로 폴더블 액추에이터 및 링크블록의 복귀를 위한 리턴스프링을 구비할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 전자식 페달장치는 도 6 내지 도 20에 도시된 바와 같이 페달하우징(100); 상기 페달하우징(100)에 힌지핀(200)을 매개로 회전 가능하게 결합되고, 운전자에 의해 조작되는 페달암(300); 상기 페달하우징(100)에 고정되고, 페달암(300)과 연결되며, 페달암(300)의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 스트로크센서(400); 상기 힌지핀(200)의 전방쪽으로 이격되고, 페달암(300)의 하측에 위치하며, 페달하우징(100)에 대해 슬라이드 이동할 수 있도록 설치된 링크블록(500); 상기 링크블록(500)과 회전 가능하게 결합되고, 페달암(300)과 접촉하도록 설치된 회전링크(600); 상기 힌지핀(200)과 회전링크(600)에 양단이 회전 가능하게 결합되어서 페달암(300)에 복귀력을 제공하는 스프링모듈(700); 및 상기 페달하우징(100)에 고정되고, 작동시 링크블록(500) 및 회전링크(600)와 접촉해서 페달암(300)의 팝업(pop up)상태 또는 하이드(hide)상태를 위해 동작하는 폴더블 액추에이터(1000);을 포함한다.

페달하우징(100)은 내부가 비어있는 박스형상으로 형성되고, 내부공간에 페달암(300), 스트로크센서(400), 링크블록(500), 회전링크(600), 스프링모듈(700), 폴더블 액추에이터(1000), 및 후술하는 리턴스프링과 PCB(printed circuit board) 등이 설치되며, 양측에는 커버(110)가 분리 가능한 구조로 결합된다.

링크블록(500)은 힌지핀(200)을 기준으로 전방쪽으로 이격되고, 페달암(300)의 하측에 위치하며, 전후의 경사진 방향으로 슬라이드 이동할 수 있도록 설치된다.

이를 위해 링크블록(500)의 밑면에는 일자형상 가이드홈(510)이 형성되고, 페달하우징(100)에는 가이드돌기(130)가 형성되며, 가이드홈(510)과 가이드돌기(130)에 의해 링크블록(500)은 전방 상측방향 및 후방 하측방향으로 경사진 방향을 따라 슬라이드 이동이 가능한 구조로 설치된다.

반대로, 페달하우징(100)에 가이드홈이 형성되고, 링크블록(500)의 밑면에 가이드돌기가 형성된 구조도 가능하다.

페달하우징(100)에 형성된 가이드돌기(130)의 전방 끝에는 링크블록(500)의 전방이동을 제한하기 위한 스톱퍼돌기(140)가 가이드돌기(130)에 직교되는 방향으로 형성된다.

그리고, 링크블록(500)의 후방이동은 리턴스프링(2000)에 의해 제한된다.

즉, 리턴스프링(2000)은 페달하우징(100)과 링크블록(500)에 양단이 지지되게 설치되어서 후방으로 슬라이드 이동한 링크블록(500)에 전방으로 이동하는 복귀력을 제공하는 역할을 한다.

리턴스프링(2000)의 전방단은 링크블록(500)의 후방면에 지지되고, 리턴스프링(2000)의 후방단은 페달하우징(100)에 구비된 지지돌기(150)에 지지되도록 설치된다.

본 발명에 따른 전자식 페달장치는 폴더블 기능의 수행을 위해 페달암(300)을 팝업 동작 또는 하이드 동작시키는 폴더블 액추에이터(1000)를 포함하고, 폴더블 액추에이터(1000)의 동작을 제어하는 기능을 구비한 PCB(3000)를 더 포함한다.

PCB(3000)는 폴더블 액추에이터(1000)의 동작제어 기능 뿐만 아니라 고장진단 및 페달관련 부품과 CAN 통신을 하는 역할도 수행할 수 있다.

폴더블 액추에이터(1000)는 링크블록(500)의 측부에 위치하도록 설치되고, PCB(3000)는 커버(110)에 결합되어서 페달하우징(100)속에 위치하도록 설치된다.

폴더블 액추에이터(1000)의 작동으로 페달암(300)이 회전해서 조작부(310)가 하우징구멍(120)을 통해 페달하우징(100)의 외부로 돌출되면 페달암(300)은 운전자에 의해 조작이 가능한 팝업상태가 되고(도 7 내지 도 13 참고), 반대로 조작부(310)가 하우징구멍(120)을 통해 페달하우징(100)의 내부로 삽입되면 페달암(300)은 운전자쪽으로 노출이 차단된 하이드상태가 되며(도 15 내지 도 20 참고), 이를 통해 본 발명에 따른 전자식 페달장치는 폴더블 액추에이터(1000)의 작동시 폴더블 기능을 구현할 수 있다.

폴더블 액추에이터(1000)는 링크블록(500)의 일측에서 페달하우징(100)에 고정되게 설치되고, PCB(3000)의 제어에 의해 작동하는 모터(1100); 상기 모터(1100) 작동시 회전하는 리드스크루(1200)를 따라 직선 이동해서 링크블록(500)과 접촉되거나 접촉이 해제되고, 링크블록(500)과 접촉할 때에 링크블록(500)의 이동을 구속하는 가이드블록(1300); 및 상기 가이드블록(1300)에 연결되게 구비되어서 가이드블록(1300)과 함께 이동하고, 가이드블록(1300)이 링크블록(500)의 전면과 접촉하도록 이동할 때에 회전링크(600)의 밑으로 삽입되면서 회전링크(600)를 상측으로 들어 올리도록 힘을 가하는 삼각가이드(1400);를 포함한다.

모터(1100)는 회전식 모터이고, 모터(1100) 회전시 리드스크루(1200)가 회전하고, 리드스크루(1200)와 결합된 가이드블록(1300)은 리드스크루(1200) 회전시 리드스크루(1200)를 따라 직선 이동하게 된다.

링크블록(500)의 일측면은 경사면으로 형성되어서 가이드블록(1300)이 접촉할 때에 가이드블록(1300)이 링크블록(500)의 전면쪽으로 원활히 이동할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

가이드블록(1300)이 링크블록(500)의 전면과 접촉해서 링크블록(500)의 이동을 구속한 상태일 때 삼각가이드(1400)는 회전링크(600)의 하측에 위치하며, 운전자의 조작으로 페달암(300)이 힌지핀(200)을 중심으로 회전할 때에 회전링크(600)가 삼각가이드(1400)에 접촉함에 따라 페달암(300)의 풀 스트로크 위치가 규제되는 구조가 된다.

그리고, 가이드블록(1300)이 링크블록(500)의 이동을 구속한 상태에서 운전자의 조작으로 페달암(300)이 힌지핀(200)을 중심으로 회전할 때에 스트로크센서(400)는 페달기능과 관련한 신호를 발생해서 정상적인 전자식 페달기능을 수행하게 된다.

도 7 내지 도 13은 페달암(300)의 조작부(310)가 하우징구멍(120)을 통해 페달하우징(100)의 외부로 돌출된 팝업상태이고, 팝업상태에서는 운전자가 페달암(300)을 발로 밟아서 수동으로 직접 조작할 수 있다.

도 14는 페달암(300)이 팝업된 상태에서 운전자가 페달암(300)의 조작부(310)를 발로 밟아서 조작했을 때의 상태이다.

운전자가 팝업된 페달암(300)의 조작부(310)를 발로 밟아서 조작하면(F1), 페달암(300)은 힌지핀(200)을 중심으로 회전하고(R1), 회전링크(600)는 링크블록(500)과의 결합점을 중심으로 회전하며(R2), 이때 스프링모듈(700)이 압축되면서 스프링모듈(700)과 회전링크(600)는 일자로 연장된 상태가 된다.

링크블록(500)의 전방면은 가이드블록(1300)에 의해 지지되어서 고정된 상태이므로 페달암(300)의 조작시 회전링크(600)의 안정정인 회전을 유도할 수 있게 된다.

도 15 내지 도 20은 폴더블 액추에이터(1000)의 작동으로 페달암(300)이 힌지핀(200)을 중심으로 회전해서 조작부(310)가 하우징구멍(120)을 통해 페달하우징(100)의 내부로 삽입된 하이드상태이다.

도 7 내지 도 13과 같이 페달암(300)이 팝업된 상태에서 모터(1100)의 작동에 의한 가이드블록(1300)의 이동으로 가이드블록(1300)이 링크블록(500)의 구속을 해제하게 되면, 링크블록(500)은 리턴스프링(200)의 스프링력에 의해 힌지핀(200)의 반대방향인 전방으로 이동하고, 링크블록(500)의 전방 이동시 스프링모듈(700)의 스프링력에 의해 회전링크(600)는 페달하우징(100)의 바닥을 향해 회전하며, 회전링크(600)의 회전시 페달암(300)이 자중에 의해 힌지핀(200)을 중심으로 페달하우징(100)속으로 삽입되는 방향으로 회전을 하게 되는 바, 이로 인해 페달암(300)은 운전자쪽으로 노출이 차단된 하이드상태가 된다.

힌지핀(200)에 복귀스프링을 적용하게 되면, 복귀스프링의 스프링력으로 페달암(300)의 하이드동작을 보다 수월하게 진행할 수 있게 된다.

페달암(300)이 하이드상태가 되면, 페달암(300)은 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.

그리고, 페달암(300)이 하이드된 상태에서 모터(1100) 작동에 의한 가이드블록(1300)의 이동으로 가이드블록(1300)이 링크블록(500)과 접촉하게 되면 링크블록(500)은 힌지핀(200)이 있는 후방으로 이동하게 되고, 가이드블록(1300)이 링크블록(500)과 접촉하는 방향으로 이동할 때에 삼각가이드(1400)는 회전링크(600)의 밑으로 삽입되면서 회전링크(600)를 상측으로 들어올리게 되며, 삼각가이드(1400)에 의한 회전링크(600)의 상방향 회전시 페달암(300)의 암부(320)는 회전링크(600)에 지지된 상태로 힌지핀(200)을 중심으로 페달하우징(100)으로부터 돌출되는 방향으로 회전을 하게 되는 바, 이로 인해 페달암(300)은 도 7 내지 도 13과 같이 운전자에 의해 조작이 가능한 팝업상태로 변경된다.

페달암(300)이 팝업된 상태에서는 가이드블록(1300)이 링크블록(500)의 전면에 위치하여 링크블록(500)과 접촉한 상태가 되므로 링크블록(500)은 가이드블록(1300)에 의해 이동이 구속된 상태가 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전자식 페달장치는, 기본적인 구성을 활용해서 전자식 페달기능을 수행하고, 기본 구성에서 일부 구성을 추가하여 폴더블 기능도 함께 수행할 수 있는 구성으로, 자율주행 차량에서 유용하게 사용할 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 - 가이드돌기
140 - 스톱퍼돌기 150 - 지지돌기
200 - 힌지핀 300 - 페달암
310 - 조작부 320 - 암부
330 - 센서핀 400 - 스트로크센서
500 - 링크블록 510 - 가이드홈
600 - 회전링크 610 - 링크부
620 - 링크핀 700 - 스프링모듈
800 - 결합부재 900 - 페달암스톱퍼
1000 - 폴더블 액추에이터 1100 - 모터
1200 - 리드스크루 1300 - 가이드블록
1400 - 삼각가이드 2000 - 리턴스프링
3000 - PCB
L1 - 힌지핀의 중심과 회전링크의 회전중심을 일직선으로 연결한 중심선

Claims

페달하우징;
상기 페달하우징에 힌지핀을 매개로 회전 가능하게 결합되고, 운전자에 의해 조작되는 페달암;
상기 페달하우징에 고정되고, 페달암과 연결되며, 페달암의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 스트로크센서;
상기 힌지핀의 전방쪽으로 이격되고, 페달암의 하측에서 페달하우징에 고정되게 설치된 링크블록;
상기 링크블록과 회전 가능하게 결합되고, 페달암과 접촉하도록 설치된 회전링크; 및
상기 힌지핀과 회전링크에 양단이 회전 가능하게 결합되어서 페달암에 복귀력을 제공하는 스프링모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 힌지핀의 전방쪽 위치에서 페달하우징에 고정되게 설치되고, 페달암의 회전시 페달암과 접촉해서 페달암의 풀 스트로크 위치를 규제하는 페달암스톱퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 2에 있어서,
상기 페달암스토퍼의 윗면은 힌지핀의 중심과 회전링크의 회전중심을 일직선으로 연결한 중심선의 위쪽으로 위치하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 페달암은 운전자에 의해 조작되는 조작부; 및
상기 조작부와 일단이 연결되고 타단에 힌지핀이 결합되며, 스트로크센서와 연결된 암부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 4에 있어서,
상기 페달암은 암부의 하단이 힌지핀을 매개로 페달하우징의 후방단 하측에 회전 가능하게 결합되고, 상측의 조작부가 하측의 힌지핀을 중심으로 전후로 회전하는 오르간타입 구조인 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 4에 있어서,
상기 회전링크는 링크블록의 양측면에 회전 가능하게 결합된 한 쌍의 링크부; 및
상기 링크부를 연결하고, 암부와 접촉해서 페달암을 지지하며, 스프링모듈이 회전 가능하게 결합되는 링크핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 3에 있어서,
상기 페달암의 암부는 2개가 좌우측으로 이격되어서 평행하게 형성되고;
상기 스프링모듈은 2개의 암부사이에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 1에 있어서,
가속페달장치로 사용되거나 또는 브레이크페달장치로 사용이 가능한 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
페달하우징;
상기 페달하우징에 힌지핀을 매개로 회전 가능하게 결합되고, 운전자에 의해 조작되는 페달암;
상기 페달하우징에 고정되고, 페달암과 연결되며, 페달암의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 스트로크센서;
상기 힌지핀의 전방쪽으로 이격되고, 페달암의 하측에 위치하며, 페달하우징에 대해 슬라이드 이동할 수 있도록 설치된 링크블록;
상기 링크블록과 회전 가능하게 결합되고, 페달암과 접촉하도록 설치된 회전링크;
상기 힌지핀과 회전링크에 양단이 회전 가능하게 결합되어서 페달암에 복귀력을 제공하는 스프링모듈; 및
상기 페달하우징에 고정되고, 작동시 링크블록 및 회전링크와 접촉해서 페달암의 팝업상태 또는 하이드상태를 위해 동작하는 폴더블 액추에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 9에 있어서,
상기 페달하우징과 링크블록에 양단이 지지되게 설치되어서 슬라이드 이동한 링크블록에 복귀력을 제공하는 리턴스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 9에 있어서,
상기 페달하우징에 고정되고, 폴더블 액추에이터의 동작을 제어하는 기능을 구비한 PCB;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 9에 있어서,
상기 페달암은 운전자에 의해 조작되는 조작부; 및
상기 조작부와 일단이 연결되고 타단에 힌지핀이 결합되며, 스트로크센서와 연결된 암부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 12에 있어서,
상기 회전링크는 링크블록의 양측면에 회전 가능하게 결합된 한 쌍의 링크부; 및
상기 링크부를 연결하고, 암부와 접촉해서 페달암을 지지하며, 스프링모듈이 회전 가능하게 결합되는 링크핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 9에 있어서,
상기 링크블록과 페달하우징에는 각각 가이드홈과 가이드돌기가 형성되어서 가이드홈과 가이드돌기에 의해 링크블록의 슬라이드 이동이 안내되는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 14에 있어서,
상기 가이드돌기의 일단에는 링크블록의 일방향 이동을 제한하기 위한 스톱퍼돌기가 가이드돌기에 직교되는 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 11에 있어서,
상기 폴더블 액추에이터는 링크블록의 일측에서 페달하우징에 고정되게 설치되고, PCB의 제어에 의해 작동하는 모터;
상기 모터 작동시 회전하는 리드스크루를 따라 직선 이동해서 링크블록과 접촉되거나 접촉이 해제되고, 링크블록과 접촉할 때에 링크블록의 이동을 구속하는 가이드블록; 및
상기 가이드블록에 연결되게 구비되어서 가이드블록과 함께 이동하고, 가이드블록이 링크블록의 전면과 접촉하도록 이동할 때에 회전링크의 밑으로 삽입되면서 회전링크를 상측으로 들어 올리도록 힘을 가하는 삼각가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 16에 있어서,
상기 가이드블록이 링크블록의 전면과 접촉해서 링크블록의 이동을 구속한 상태일 때 삼각가이드는 회전링크의 하측에 위치하고, 운전자의 조작으로 페달암이 힌지핀을 중심으로 회전할 때에 회전링크가 삼각가이드에 접촉함에 따라 페달암의 풀 스트로크 위치가 규제되는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 16에 있어서,
상기 가이드블록이 링크블록의 이동을 구속한 상태에서 운전자의 조작으로 페달암이 힌지핀을 중심으로 회전할 때에 스트로크센서는 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 16에 있어서,
상기 가이드블록이 링크블록과 접촉하여 링크블록의 이동을 구속한 상태에서 모터의 작동에 의한 가이드블록의 이동으로 가이드블록이 링크블록의 구속을 해제하게 되면, 링크블록은 리턴스프링의 스프링력에 의해 힌지핀의 반대방향으로 이동하고, 링크블록의 이동시 스프링모듈의 스프링력에 의해 회전링크는 페달하우징의 바닥을 향해 회전하며, 회전링크의 회전시 페달암이 자중에 의해 힌지핀을 중심으로 페달하우징속으로 삽입되는 방향으로 회전을 하게 됨에 따라 페달암은 운전자쪽으로 노출이 차단된 하이드상태가 되는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.
청구항 19에 있어서,
상기 페달암이 하이드된 상태에서 모터 작동에 의한 가이드블록의 이동으로 가이드블록이 링크블록과 접촉하게 되면 링크블록은 힌지핀을 향한 방향으로 이동하게 되고, 가이드블록이 링크블록과 접촉하는 방향으로 이동할 때에 삼각가이드는 회전링크의 밑으로 삽입되면서 회전링크를 상측으로 들어올리게 되고, 삼각가이드에 의한 회전링크의 상방향 회전시 페달암은 회전링크에 지지된 상태로 힌지핀을 중심으로 페달하우징으로부터 돌출되는 방향으로 회전을 하게 됨에 따라 페달암은 운전자에 의해 조작이 가능한 팝업상태가 되는 것을 특징으로 하는 전자식 페달장치.