KR20230096205A - 오르간 타입 전자식 페달장치 - Google Patents

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김현욱
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 오르간 타입 전자식 페달장치에 관한 것으로, 고하중의 스프링모듈(500)과 히스테리시스레버(400)를 구비한 구성으로, 필요시 히스테리시스레버(400)의 부품변경을 통해 차종마다 상이하게 요구되는 답력, 스트로크, 히스테리시스 조작력의 튜닝이 가능하도록 된 것이다.

Description

오르간 타입 전자식 페달장치{ORGAN TYPE ELECTRONIC PEDAL APPARATUS}
본 발명은 오르간 타입 전자식 페달장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히스테리시스레버의 부품변경을 통해 운전자가 요구하는 답력(pedal effort), 스트로크(stroke), 히스테리시스(hysteresis) 조작력의 튜닝이 가능한 오르간 타입 전자식 브레이크페달장치에 관한 기술이다.
일반적으로, 차량의 페달장치는 장착구조에 따라 대시패널에 매달아 설치하는 펜던트 타입(pendant type), 및 플로어패널에 설치하는 오르간 타입(organ type)이 있다.
펜던트 타입은 페달패드의 회전중심이 상측에 있어서 운전자가 발의 앞꿈치를 사용해서 페달패드의 하부를 눌러서 조작하거나 또는 전방으로 밀어서 조작하고, 오르간 타입은 페달패드의 회전중심이 하측에 있어서 운전자가 페달패드의 상부를 전방으로 회전시켜서 조작하게 된다.
오르간 타입 페달장치는 운전자가 발로 밟는 페달패드의 면적이 크고, 페달패드의 움직임이 운전자 발의 궤적과 유사해서 조작감을 상승시킬 수 있으며, 이로 인해 운전자는 펜던트 타입 페달장치보다 보다 편안하게 조작할 수 있는 장점이 있다.
하지만, 현재 사용되고 있는 오르간 타입 페달장치는 차종마다 상이하게 요구되는 답력, 스트로크, 히스테리시스 조작력에 효과적으로 대응이 불가능하고, 이로 인해 필요시마다 페달장치 전체를 새로 제작해야 했기 때문에 투자비가 과다하게 소요되는 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.
대한민국공개특허공보 제10-2020-0070946호
본 발명은, 고하중의 스프링모듈과 히스테리시스레버를 구비한 오르간 타입 전자식 페달장치로서, 히스테리시스레버의 부품변경을 통해 차종마다 상이하게 요구되는 답력, 스트로크, 히스테리시스 조작력의 튜닝이 가능하도록 하고, 이를 통해 비용절감을 도모할 수 있으며, 구성의 단순화를 통해 패키지 축소 및 원가절감을 도모할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 오르간 타입 전자식 페달장치는, 페달하우징; 상기 페달하우징에 회전 가능하게 결합되고, 운전자에 의해 조작되는 페달패드; 상기 페달하우징에 대해 회전 가능하게 설치되고, 상측이 페달패드의 내측으로 삽입되어서 페달패드의 안쪽면과 접촉하며, 페달패드의 회전시 페달패드와의 마찰력으로 히스테리시스를 발생하는 히스테리시스레버; 및 상기 페달패드와 히스테리시스레버에 양단이 지지되도록 설치된 스프링모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 페달하우징에 고정되고, 페달패드와 연결되며, 페달패드의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 복수개의 스트로크센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 페달패드는 운전자의 발로 조작되는 패드면이 구비되고, 스프링모듈의 일단이 내측으로 삽입되어서 설치되며, 히스테리시스레버의 상측이 내측으로 삽입되는 박스형상의 패드부; 상기 패드부의 안쪽면에 결합되어서 히스테리시스레버와의 접촉으로 마찰력을 발생하는 패드부마찰판; 및 상기 패드부와 일단이 연결되고 타단에 힌지핀이 결합된 페달암부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 패드부와 페달암부는 L형상으로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 페달암부에서 힌지핀의 위쪽으로 센서핀이 구비되고; 상기 센서핀은 스트로크센서의 센서레버와 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 패드부는 페달하우징에 형성된 하우징구멍을 관통해서 페달패드의 회전에 따라 페달하우징속으로 삽입되거나 또는 페달하우징으로부터 돌출되고; 상기 페달암부는 페달패드의 회전에 상관없이 항상 페달하우징속에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 페달하우징에는 패드부가 관통하는 하우징구멍이 형성되고; 상기 하우징구멍의 테두리를 따라 이물질 유입방지 가이드가 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 이물질 유입방지 가이드는 하우징구멍의 테두리를 따라 고정되게 결합되는 고정부; 및 상기 고정부에서 연장되고, 패드부의 바깥면과 접촉해서 패드부와의 사이에 틈새를 없애는 텐션부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 페달하우징의 내부 바닥면에는 페달하우징의 내부로 유입된 이물질을 외부로 배출하기 위한 이물질 배출홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 페달하우징의 내부 바닥면에는 페달하우징의 내부로 유입된 이물질이 스트로크센서쪽으로 침투되는 것을 차단하기 위한 이물질 침투 방지턱이 돌출되게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 히스테리시스레버는 스프링모듈의 하단이 지지되고, 후방쪽 단부가 레버축을 중심으로 페달하우징에 대해 회전 가능하게 설치되는 플레이트부; 상기 플레이트부에서 상측으로 연장 형성되고, 패드부의 내측으로 삽입되는 레버부; 및 상기 레버부의 끝에서 돌출되게 구비되고, 패드부마찰판과 접촉하는 레버마찰부를 포함하고; 상기 히스테리시스레버는 페달하우징내에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 패드부의 윗면과 패드부마찰판 및 레버마찰부는 각각의 중심부에서 양측방향으로 하향 경사진 경사면으로 형성되면서 서로 동일한 모양으로 형성되고; 상기 패드부마찰판과 레버마찰부는 서로 면접촉으로 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 패드부마찰판은 패드부의 길이방향을 따라 페달패드의 회전반경과 동일한 원호로 형성되어서 페달패드의 회전시 레버마찰부와 상시 접촉상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
상기 패드부가 페달하우징속으로 삽입되는 회전을 할 때에 스프링모듈의 스프링력이 증가하고, 스프링력에 의한 히스테리시스레버의 회전으로 레버마찰부가 패드부마찰판을 가압하는 힘이 증가하여 마찰력이 상승하며, 상승하는 마찰력에 의해 페달패드의 조작시 히스테리시스가 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기 플레이트부에는 페달패드의 회전시 페달암부와의 접촉으로 탄성 변형되면서 답력을 생성하는 고무댐퍼가 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 플레이트부와 레버부는 L형상으로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 히스테리시스레버는 스프링모듈의 하단이 지지되는 플레이트부; 상기 플레이트부에서 상측으로 연장 형성되고, 패드부의 내측으로 삽입되는 레버부; 상기 레버부의 끝에서 돌출되게 구비되고, 패드부마찰판과 접촉하는 레버마찰부; 및 상기 레버부로부터 후방으로 이격된 플레이트부의 양측에서 상측으로 연장 형성되고, 단부가 페달하우징에 대해 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 측면부를 포함하고; 상기 히스테리시스레버는 페달하우징내에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 스프링모듈은 로드부가 구비되고 패드부의 안쪽면에 설치된 상부커버; 상기 로드부가 삽입되는 내측가이드홈 및 외측가이드홈이 형성되고 히스테리시스레버에 설치된 하부커버; 상기 하부커버의 외측가이드홈에 끼워져서 고정되는 고무스톱퍼; 상기 하부커버의 외측가이드홈에 끼워져서 이동 가능하도록 설치된 스프링가이드; 상기 상부커버와 스프링가이드의 일면에 양단이 지지되도록 설치된 상부스프링; 상기 하부커버와 스프링가이드의 타면에 양단이 지지되도록 설치된 하부스프링; 및 상기 스프링가이드를 관통해서 상부커버와 하부커버에 양단이 지지되도록 설치된 센터스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상부스프링과 하부스프링 및 센터스프링의 길이는 센터스프링이 가장 길고, 하부스프링이 가장 짧고, 상부스프링이 센터스프링과 하부스프링사이의 중간 길이로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 오르간 타입 전자식 페달장치는, 페달하우징에 페달패드 및 히스테리시스레버가 회전 가능하게 설치되면서 히스테리시스레버의 상측이 페달패드의 내측으로 삽입되어서 페달패드의 안쪽면과 서로 접촉하도록 설치되고; 상기 페달패드의 회전중심이 히스테리시스레버의 회전중심보다 더 후방으로 위치하고; 상기 페달패드의 패드부가 페달하우징속으로 삽입되는 회전할 때에 페달패드와 히스테리시스레버의 회전궤적의 차이에 의해 히스테리시스레버와 페달패드의 접촉력이 증가함에 따라 마찰력이 상승하며, 상승하는 마찰력에 의해 페달패드의 조작시 히스테리시스가 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 오르간 타입 전자식 페달장치는, 고하중의 스프링모듈과 히스테리시스레버를 구비한 구성으로, 필요시 히스테리시스레버의 부품변경을 통해 차종마다 상이하게 요구되는 답력, 스트로크, 히스테리시스 조작력의 튜닝이 가능하며, 이를 통해 비용절감을 도모할 수 있으며, 구성의 단순화를 통해 패키지 축소 및 원가절감을 도모할 수 있고, 운전자의 발목 피로도를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 오르간 타입 전자식 페달장치의 분해도,
도 2는 도 1의 결합상태 도면,
도 3은 도 2이 평면도,
도 4는 도 2에서 우측의 커버를 제거한 상태의 도면,
도 5는 본 발명 페달장치의 내부구조가 도시된 도면,
도 6은 본 발명에 따라 페달패드가 조작되기 전 상태의 측면도,
도 7은 도 6의 페달패드와 히스테리시스레버 및 스프링모듈의 도면,
도 8은 본 발명에 따른 이물질 유입방지 가이드를 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 L형상 히스테리시스레버를 설명하기 위한 도면,
도 10 내지 도 11은 고하중 스프링모듈을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 페달장치의 페달스트로크와 답력에 대한 그래프선도,
도 13은 도 6에서 페달패드의 조작으로 패드부가 페달하우징속으로 삽입된 상태의 도면,
도 14는 도 13의 페달패드와 히스테리시스레버 및 스프링모듈의 도면,
도 15 내지 도 17은 본 발명에 따른 U형상 히스테리시스레버를 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 오르간 타입 전자식 페달장치에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 오르간 타입 전자식 페달장치는 도 1 내지 도 17에 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)내에 위치하면서 페달하우징(100)에 대해 회전 가능하게 설치되고, 상측이 페달패드(300)의 내측으로 삽입되어서 페달패드(300)의 안쪽면과 접촉하며, 페달패드(300)의 회전시 페달패드(300)와의 마찰력으로 히스테리시스(hysteresis)를 발생하는 히스테리시스레버(400); 및 상기 페달패드(300)와 히스테리시스레버(400)에 양단이 지지되도록 설치된 스프링모듈(500);을 포함한다.
페달하우징(100)은 내부가 비어있는 박스형상으로 형성되고, 내부공간에 페달패드(300), 히스테리시스레버(400), 고하중의 스프링모듈(500), 및 후술하는 스트로크센서, PCB(printed circuit board) 등이 설치되며, 양측에는 커버(110)가 분리 가능한 구조로 결합된다.
페달패드(300)는 운전자의 발로 조작되는 패드면(311)이 구비되고, 스프링모듈(500)의 일단이 내측으로 삽입되어서 회전 가능하게 설치되며, 히스테리시스레버(400)의 상측이 내측으로 삽입되는 박스형상의 패드부(310); 상기 패드부(310)의 안쪽면에 결합되어서 히스테리시스레버(400)와의 접촉으로 마찰력을 발생하는 패드부마찰판(320); 및 상기 패드부(310)와 일단이 연결되고 타단에 힌지핀(200)이 결합되며, 스트로크센서(600)와 연결된 페달암부(330);를 포함한다.
패드부(310)와 페달암부(330)는 측면에서 보았을 때 L형상으로 연결되게 형성되며, 이를 통해 오르간 타입의 페달장치를 구성할 수 있게 된다.
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(330)는 페달패드(300)의 회전에 상관없이 항상 페달하우징(100)속에 위치하도록 구성된다.
패드부(310)는 히스테리시스레버(400) 및 스프링모듈(500)이 삽입되는 하측만 개구되고 나머지 모든 부위는 이물질 유입방지를 위해 밀폐되게 형성된 구조가 된다.
페달패드(300)는 페달암부(330)의 후방측 단부가 힌지핀(200)을 중심으로 페달하우징(100)에 대해 전후방향으로 회전 가능하게 결합되고, 페달암부(330)의 전방 회전시 힌지핀(200)에서 전방쪽으로 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 윗면(312)과 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(330)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(330)는 운전의 발과 접촉이 차단되어서 조작이 불가능하며, 이를 통해 운전자의 오조작을 방지할 수 있다.
본 발명에 따라 페달하우징(100)에 형성된 하우징구멍(120)에는 하우징구멍(120)의 테두리를 따라 이물질 유입방지 가이드(130)가 결합된다.
이물질 유입방지 가이드(130)는 페달하우징(100)의 하우징구멍(120)과 페달패드(300)의 패드부(310)와의 사이에 틈새를 없애주는 역할을 해서 하우징구멍(120)을 통해 페달하우징(100)속으로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이물질 유입방지 가이드(130)는 패드부(310)와의 접촉으로 인한 마모방지 및 소음방지를 위해 탄성을 구비한 고무재질로 형성된 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이물질 유입방지 가이드(130)는 도 8과 같이 하우징구멍(120)의 테두리를 따라 고정되게 결합되는 고정부(131); 및 상기 고정부(131)에서 연장되고, 패드부(310)의 바깥면과 접촉해서 패드부(310)와의 사이에 틈새를 없애는 텐션부(132);를 포함한다.
페달하우징(100)에는 하우징구멍(120)의 테두리를 따라 결합홈(121)이 형성되어서 결합홈(121)속에 이물질 유입방지 가이드(130)의 고정부(131)가 끼워져서 고정되게 설치되며, 텐션부(132)는 고정부(131)의 내측으로 연장되게 형성되어서 패드부(310)의 바깥면과 접촉하도록 설치된다.
페달하우징(100)의 내부 바닥면에는 도 5와 같이 페달하우징(100)의 내부로 유입된 이물질을 외부로 배출하기 위한 이물질 배출홀(140)이 형성될 수 있고, 또한 페달하우징(100)의 내부로 유입된 이물질이 스트로크센서(600)쪽으로 침투되는 것을 차단하기 위한 이물질 침투 방지턱(150)이 상측으로 돌출되게 형성될 수 있다.
이물질 침투 방지턱(150)은 이물질에 의한 스트로크센서(600)의 손상 및 파손을 방지하는 역할을 한다.
스프링모듈(500)은 고하중의 스프링모듈로서 패드부(310)가 이동하는 방향을 따라 사선방향으로 위치하도록 설치되며, 상단은 페달패드(300)의 패드부(310)속으로 삽입되어서 패드부(310)와 회전 가능하게 결합되고, 하단은 히스테리시스레버(400)와 접촉되면서 회전 가능하도록 설치된다.
스프링모듈(500)이 회전 가능하게 설치되기 위해 스프링모듈(500)의 양단은 각각 원호형상으로 형성되고, 패드부(310)에서 패드면(311)의 안쪽면과 히스테리시스레버(400)에는 각각 원호홈(313, 411)이 형성된다.
차량의 페달장치는 조작시의 안전성을 위해 고하중이 요구되며, 이를 위해 본 발명에 따른 실시예는 고하중의 스프링모듈(500)을 사용하는 구성으로, 고하중의 스프링모듈(500)을 사용해서 필요한 답력을 구현할 수 있다.
고하중의 스프링모듈(500)은 보통 직렬로 배치된 2개 이상의 스프링 및 2개 이상의 댐퍼를 구비해서 답력을 구현하도록 구성될 수 있다.
즉, 고하중의 스프링모듈(500)은 도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이 로드부(511)를 구비한 상부커버(510), 내측가이드홈(521)과 외측가이드홈(522)이 형성된 하부커버(520), 고무스톱퍼(530), 스프링가이드(540), 상부스프링(550), 하부스프링(560), 센터스프링(570)을 포함한다.
상부커버(510)의 상측은 원호로 형성되어서 패드면(311)의 안쪽면에 형성된 원호홈(313)에 회전 가능하게 설치된다.
하부커버(520)의 하측도 원호로 형성되어서 히스테리시스레버(400)에 형성된 원호홈(411)에 회전 가능하게 설치된다.
하부커버(520)의 내측가이드홈(521)에는 상부커버(510)의 로드부(511)가 삽입되고, 외측가이드홈(522)에는 고무스톱퍼(530)가 끼워져서 고정되고 또한 스프링가이드(540)가 이동 가능하도록 설치된다.
상부스프링(550)은 상부커버(510)와 스프링가이드(540)의 일면에 양단이 지지되도록 설치되고, 하부스프링(560)은 하부커버(520)와 스프링가이드(540)의 타면에 양단이 지지되도록 설치되며, 센터스프링(570)은 상부커버(510)와 하부커버(520)에 양단이 지지되도록 설치된다.
본 발명에 따른 고하중의 스프링모듈(500)은 스프링이 3개의 스프링 즉 상부스프링(550)과 하부스프링(560) 및 센터스프링(570)으로 구성됨에 따라, 사용 중에 어느 하나가 절손되더라도 절손되지 않은 나머지 2개의 스프링력으로 페달패드(300)를 원활하게 복귀시킬 수가 있게 된다.
스프링의 길이는 센터스프링(570)이 가장 길고, 하부스프링(560)이 가장 짧고, 상부스프링(550)이 중간 길이로 형성된다.
스프링의 스프링상수 K값은 상부스프링(550)이 가장 크고, 센터스프링(570)이 가장 작으며, 하부스프링(560)이 중간 값을 갖도록 형성된다.
도 12에는 페달스트로크와 답력에 대한 그래프선도가 도시되어 있다.
스프링의 길이 및 스프링상수 K값의 크기에 따라 페달패드(300)의 조작시 센터스프링(570)과 하부스프링(560)이 먼저 압축되면서 초기답력(0~A1구간)을 생성하게 되고, 하부스프링(560)의 압축이 완료되고 나면 다음으로 센터스프링(570)과 상부스프링(550)이 압축되면서 중기답력(A1~A2구간)을 생성하게 되며, 마지막으로 후술하는 고무댐퍼(800)가 압축되면서 가장 큰 말기답력(A2~A3)구간을 생성하게 된다.
본 발명에 따른 실시예는 페달하우징(100)내에 고정되게 설치되고, 페달패드(300)와 연결되며, 페달패드(300)의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 복수개의 스트로크센서(600)를 더 포함한다.
스트로크센서(600)는 회전 가능하게 결합된 센서레버(610)를 구비하고, 센서레버(610)는 페달패드(300)에 구비된 센서핀(340)과 결합되며, 페달패드(300)가 페달하우징(100)에 대해 회전을 하면 센서핀(340)을 통해 센서레버(610)가 회전을 하게 된다.
센서핀(340)은 페달암부(330)에 결합된 힌지핀(200)의 위쪽으로 위치하고, 페달암부(330)의 양측면으로 각각 돌출되도록 형성된다.
센서핀(340)은 패드부(310)와 힌지핀(200)사이의 페달암부(330)에서 양측으로 돌출되게 형성된다.
센서핀(340)이 페달암부(330)에 구비됨에 따라 스트로크센서(600)의 위치를 페달암부(330)측으로 근접시킬 수 있으며, 이를 통해 전체적인 사이즈 축소를 도모할 수 있다.
스트로크센서(600)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(600)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(600)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(600)는 기구적 구조인 센서레버(610)를 통해 페달패드(300)와 연결된 접촉식 센서이지만, 필요에 따라 영구자석과 PCB만으로 구성된 비접촉식 센서로도 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 히스테리시스레버(400)는 크게 L형상 타입 및 U형상 타입으로 구성될 수 있다.
먼저, L형상 타입의 히스테리시스레버(400)는 도 1 내지 도 14에 도시된 바와 같이 스프링모듈(500)의 하단이 회전 가능하게 지지되고, 후방쪽 단부가 레버축(700)을 중심으로 페달하우징(100)에 대해 회전 가능하게 설치되는 플레이트부(410); 상기 플레이트부(410)에서 상측으로 연장 형성되고, 패드부(310)의 내측으로 삽입되는 레버부(420); 및 상기 레버부(420)의 끝에서 돌출되게 구비되고, 패드부마찰판(320)과 접촉하는 레버마찰부(430);를 포함한다.
레버축(700)은 페달하우징(100)에 일체로 형성되거나 또는 페달하우징(100)과 분리된 별물로 구성되어서 페달하우징(100)에 고정되게 결합될 수 있다.
레버축(700)은 히스테리시스레버(400)에서 플레이트부(410)의 후방단부를 관통하며, 이로 인해 히스테리시스레버(400)는 레버축(700)을 중심으로 회전하는 구조로 설치된다.
플레이트부(410)에는 스프링모듈(500)의 하단이 회전 가능하게 지지되는 원호홈(411)이 형성된다.
플레이트부(410)와 레버부(420)는 측면에서 보았을 때 L형상으로 연결되게 형성되며, 이를 통해 페달패드(300)의 회전시 히스테리시스의 구현이 가능하게 된다.
본 발명에 따라 스프링모듈(500)의 양단(상하단)이 페달패드(300)의 패드부(310)와 히스테리시스레버(400)의 플레이트부(410)에 지지되도록 설치되면, 스프링모듈(500)의 스프링력에 의해 히스테리시스레버(400)의 레버마찰부(430)는 항상 패드부마찰판(320)과 접촉상태를 유지하게 되며, 이를 통해 페달패드(300)의 회전시 히스테리시스의 구현이 가능하고, 특히 스프링모듈(500)의 스프링력에 의해 페달패드(300)의 초기 조작력 발생이 가능하게 된다.
본 발명에 따라 스프링모듈(500)의 하단은 볼록하게 돌출된 라운드(round)로 형성되고, 히스테리시스레버(400)의 플레이트부(410)에는 스프링모듈(500)의 하단의 라운드와 형상이 매칭되는 원호홈(411)이 형성된다.
따라서, 스프링모듈(500)의 하단이 히스테리시스레버(400)의 플레이트부(410)에 지지되도록 설치될 때에, 스프링모듈(500)의 하단의 라운드가 플레이트부(410)의 원호홈(411)에 삽입되게 설치되는 구성으로, 이를 통해 페달패드(300)의 조작시 스프링모듈(500)의 회전이 가능하게 되고, 특히 스프링모듈(500)의 이탈을 방지할 수 있게 된다.
본 발명에 따라 히스테리시스레버(400)의 레버마찰부(430)와 접촉하는 패드부마찰판(320)은 패드부(310)의 길이방향을 따라 힌지핀(200)을 중심으로 하는 페달패드(300)의 회전반경과 동일한 원호로 형성되며, 이로 인해 페달패드(300)의 회전시 패드부마찰판(320)과 히스테리시스레버(400)의 레버마찰부(430)는 항상 접촉 상태를 유지할 수 있게 된다.
페달패드(300)의 회전시 히스테리시스레버(400)의 레버마찰부(430)와 패드부마찰판(320)과의 접촉에 의해 히스테리시스 조작력이 형성되며, 이때 스프링모듈(500)의 스프링력을 제외하고 페달패드(300)의 조작시 레버마찰부(430)와 패드부마찰판(320)과의 접촉량이 일정해야만 스프링력을 반영한 히스테리시스 값을 정확히 예측할 수 있게 되는 바, 이를 위해 패드부마찰판(320)은 패드부(310)의 길이방향을 따라 힌지핀(200)을 중심으로 하는 페달패드(300)의 회전반경과 동일한 원호로 형성된 것이 바람직하다.
패드부(310)의 윗면(312)과 밑면은 힌지핀(200)을 중심으로 하는 페달패드(300)의 회전반경과 동일 궤적의 원호모양으로 형성되며, 이로 인해 페달하우징(100)에 형성된 하우징구멍(120)과의 갭(gap)을 일정하게 유지시킬 수가 있어서 이물질 유입을 최대한 방지할 수 있게 된다.
또한, 패드부(310)의 윗면(312)과 패드부마찰판(320) 및 레버마찰부(430)는 각각의 중심부에서 양측방향으로 하향 경사진 경사면으로 형성되면서 서로 동일한 모양으로 형성되고, 패드부마찰판(320)과 레버마찰부(430)는 서로 면접촉으로 설치된다.
먼저, 패드부(310)의 윗면(312)이 중심부에서 양측방향으로 하향 경사진 경사면으로 형성되면, 이물질이 윗면(312)에 접촉했을 때 이물질은 도 3의 화살표 M1과 같이 경사면을 따라 좌우로 이동해서 배출되므로 페달하우징(100)속으로 이물질이 유입되는 것은 근본적으로 예방할 수 있게 된다.
그리고, 패드부(310)에 결합된 패드부마찰판(320)과 히스테리시스레버(400)의 레버마찰부(430)도 패드부(310)의 윗면(312)과 동일한 형상의 경사면으로 형성되면, 패드부마찰판(320)과 레버마찰부(430)는 서로 면접촉으로 설치가 가능하며, 이를 통해 패드부(310)의 지지력을 강화할 수 있게 됨에 따라 외팔보 형태로 설치된 페달패드(300)의 강도 및 강성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 페달장치는, 운전자의 페달패드(300) 조작으로 패드부(310)가 페달하우징(100)속으로 삽입되는 회전을 할 때에 스프링모듈(500)의 스프링력이 증가하고, 스프링력에 의한 히스테리시스레버(400)의 회전으로 레버마찰부(430)가 패드부마찰판(320)을 가압하는 힘이 증가하여 마찰력이 상승하며, 상승하는 마찰력에 의해 페달패드(300)의 조작시 히스테리시스가 구현되는 구조가 된다.
본 발명에 따라 히스테리시스레버(400)의 플레이트부(410)에는 페달패드(300)의 회전시 페달암부(330)와의 접촉으로 탄성 변형되면서 답력을 생성하는 고무댐퍼(800)가 결합된다.
고무댐퍼(800)는 페달암부(330)와 접촉하는 끝단부가 뾰족한 원뿔형상으로 형성되며, 이로 인해 페달암부(330)의 초기 접촉단계에서는 변형되는 면적이 작아서 답력이 약하게 상승하다가 나중에는 변형되는 면적이 커지게 되어 답력이 급격하게 상승하게 되며, 이를 통해 페달패드(300)의 조작시 답력이 가장 큰 말기답력을 생성할 수 있게 된다.
U형상 타입의 히스테리시스레버(400)는 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 스프링모듈(500)의 하단이 회전 가능하게 지지되는 원호홈(411)이 형성된 플레이트부(410); 상기 플레이트부(410)에서 상측으로 연장 형성되고, 패드부(310)의 내측으로 삽입되는 레버부(420); 상기 레버부(420)의 끝에서 돌출되게 구비되고, 패드부마찰판(320)과 접촉하는 레버마찰부(430); 및 상기 레버부(420)로부터 후방으로 이격된 플레이트부(410)의 양측에서 상측으로 연장 형성되고, 단부가 페달하우징(100)에 대해 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 측면부(440);를 포함한다.
플레이트부(410)에 전술한 바와 동일한 고무댐퍼(800)가 설치된다.
U형상 히스테리시스레버(400)는 L형상 히스테리시스레버(400)와 비교해 볼 때 한 쌍의 측면부(440)가 더 구비된 구성이 다르고, 측면부(440)의 단부가 페달하우징(100)에 회전 가능하게 결합된 구성이 다르며, 나머지는 서로 동일하다.
U형상 히스테리시스레버(400)는 플레이트부(410)와 한 쌍의 측면부(44)가 U형상으로 연결된 구조가 특징이다.
L형상 히스테리시스레버(400)는 U형상 히스테리시스레버(400)에 비해 상대적으로 레버비가 낮으며, 이로 인해 히스테리시스력은 U형상 히스테리시스레버(400)에 비해 상대적으로 낮으나, 강도가 높고, 크기가 작아 레이아웃에 유리하며, 성형성이 좋고, 중량 측면에서 유리한 장점이 있다.
반대로, U형상 히스테리시스레버(400)는 L형상 히스테리시스레버(400)에 비해 상대적으로 레버비가 높아서 히스테리시스력이 높은 장점이 있다.
도 1에 도시된 미설명부호 900은 페달하우징(100)내에 위치하도록 설치되는 내측브라켓이고, 내측브라켓에 스트로크센서(600)가 고정되게 설치될 수 있으며, 또한 미설명부호 1000은 페달하우징(100)내에 고정되게 설치되는 PCB로서, PCB는 고장진단 및 페달관련 부품과 CAN 통신을 하는 역할을 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 오르간 타입 페달장치는, 고하중의 스프링모듈(500)과 히스테리시스레버(400)를 구비한 구성으로, 필요시 히스테리시스레버(400)의 부품변경을 통해 차종마다 상이하게 요구되는 답력, 스트로크, 히스테리시스 조작력의 튜닝이 가능하며, 이를 통해 비용절감을 도모할 수 있으며, 구성의 단순화를 통해 패키지 축소 및 원가절감을 도모할 수 있고, 운전자의 발목 피로도를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 오르간 타입 전자식 페달장치는 가속페달장치로 사용되거나 또는 브레이크페달장치로 사용이 가능한 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 121 - 결합홈
130 - 이물질 유입방지 가이드 131 - 고정부
132 - 텐션부 140 - 이물질 배출홀
150 - 이물질 침투 방지턱 200 - 힌지핀
300 - 페달패드 310 - 패드부
311 - 패드면 312 - 윗면
313 - 원호홈 320 - 패드부마찰판
330 - 페달암부 340 - 센서핀
400 - 히스테리시스레버 410 - 플레이트부
411 - 원호홈 420 - 레버부
430 - 레버바찰부 440 - 측면부
500 - 스프링모듈 510 - 상부커버
511 - 로드부 520 - 하부커버
521 - 내측가이드홈 522 - 외측가이드홈
530 - 고무스톱퍼 540 - 스프링가이드
550 - 상부스프링 560 - 하부스프링
570 - 센터스프링 600 - 스트로크센서
610 - 센서레버 700 - 레버축
800 - 고무댐퍼 900 - 내측브라켓
1000 - PCB

Claims (20)

  1. 페달하우징;
    상기 페달하우징에 회전 가능하게 결합되고, 운전자에 의해 조작되는 페달패드;
    상기 페달하우징에 대해 회전 가능하게 설치되고, 상측이 페달패드의 내측으로 삽입되어서 페달패드의 안쪽면과 접촉하며, 페달패드의 회전시 페달패드와의 마찰력으로 히스테리시스를 발생하는 히스테리시스레버; 및
    상기 페달패드와 히스테리시스레버에 양단이 지지되도록 설치된 스프링모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 페달하우징에 고정되고, 페달패드와 연결되며, 페달패드의 회전시 페달기능과 관련한 신호를 발생하는 복수개의 스트로크센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 페달패드는 운전자의 발로 조작되는 패드면이 구비되고, 스프링모듈의 일단이 내측으로 삽입되어서 설치되며, 히스테리시스레버의 상측이 내측으로 삽입되는 박스형상의 패드부;
    상기 패드부의 안쪽면에 결합되어서 히스테리시스레버와의 접촉으로 마찰력을 발생하는 패드부마찰판; 및
    상기 패드부와 일단이 연결되고 타단에 힌지핀이 결합된 페달암부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 패드부와 페달암부는 L형상으로 연결된 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 페달암부에서 힌지핀의 위쪽으로 센서핀이 구비되고;
    상기 센서핀은 스트로크센서의 센서레버와 결합된 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 패드부는 페달하우징에 형성된 하우징구멍을 관통해서 페달패드의 회전에 따라 페달하우징속으로 삽입되거나 또는 페달하우징으로부터 돌출되고;
    상기 페달암부는 페달패드의 회전에 상관없이 항상 페달하우징속에 위치하는 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 페달하우징에는 패드부가 관통하는 하우징구멍이 형성되고;
    상기 하우징구멍의 테두리를 따라 이물질 유입방지 가이드가 결합된 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 이물질 유입방지 가이드는 하우징구멍의 테두리를 따라 고정되게 결합되는 고정부; 및
    상기 고정부에서 연장되고, 패드부의 바깥면과 접촉해서 패드부와의 사이에 틈새를 없애는 텐션부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 페달하우징의 내부 바닥면에는 페달하우징의 내부로 유입된 이물질을 외부로 배출하기 위한 이물질 배출홀이 형성된 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 페달하우징의 내부 바닥면에는 페달하우징의 내부로 유입된 이물질이 스트로크센서쪽으로 침투되는 것을 차단하기 위한 이물질 침투 방지턱이 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 히스테리시스레버는 스프링모듈의 하단이 지지되고, 후방쪽 단부가 레버축을 중심으로 페달하우징에 대해 회전 가능하게 설치되는 플레이트부;
    상기 플레이트부에서 상측으로 연장 형성되고, 패드부의 내측으로 삽입되는 레버부; 및
    상기 레버부의 끝에서 돌출되게 구비되고, 패드부마찰판과 접촉하는 레버마찰부를 포함하고;
    상기 히스테리시스레버는 페달하우징내에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 패드부의 윗면과 패드부마찰판 및 레버마찰부는 각각의 중심부에서 양측방향으로 하향 경사진 경사면으로 형성되면서 서로 동일한 모양으로 형성되고;
    상기 패드부마찰판과 레버마찰부는 서로 면접촉으로 설치된 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 패드부마찰판은 패드부의 길이방향을 따라 페달패드의 회전반경과 동일한 원호로 형성되어서 페달패드의 회전시 레버마찰부와 상시 접촉상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 패드부가 페달하우징속으로 삽입되는 회전을 할 때에 스프링모듈의 스프링력이 증가하고, 스프링력에 의한 히스테리시스레버의 회전으로 레버마찰부가 패드부마찰판을 가압하는 힘이 증가하여 마찰력이 상승하며, 상승하는 마찰력에 의해 페달패드의 조작시 히스테리시스가 구현되는 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 플레이트부에는 페달패드의 회전시 페달암부와의 접촉으로 탄성 변형되면서 답력을 생성하는 고무댐퍼가 결합된 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 플레이트부와 레버부는 L형상으로 연결된 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  17. 청구항 3에 있어서,
    상기 히스테리시스레버는 스프링모듈의 하단이 지지되는 플레이트부;
    상기 플레이트부에서 상측으로 연장 형성되고, 패드부의 내측으로 삽입되는 레버부;
    상기 레버부의 끝에서 돌출되게 구비되고, 패드부마찰판과 접촉하는 레버마찰부; 및
    상기 레버부로부터 후방으로 이격된 플레이트부의 양측에서 상측으로 연장 형성되고, 단부가 페달하우징에 대해 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 측면부를 포함하고;
    상기 히스테리시스레버는 페달하우징내에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  18. 청구항 3에 있어서,
    상기 스프링모듈은 로드부가 구비되고 패드부의 안쪽면에 설치된 상부커버;
    상기 로드부가 삽입되는 내측가이드홈 및 외측가이드홈이 형성되고 히스테리시스레버에 설치된 하부커버;
    상기 하부커버의 외측가이드홈에 끼워져서 고정되는 고무스톱퍼;
    상기 하부커버의 외측가이드홈에 끼워져서 이동 가능하도록 설치된 스프링가이드;
    상기 상부커버와 스프링가이드의 일면에 양단이 지지되도록 설치된 상부스프링;
    상기 하부커버와 스프링가이드의 타면에 양단이 지지되도록 설치된 하부스프링; 및
    상기 스프링가이드를 관통해서 상부커버와 하부커버에 양단이 지지되도록 설치된 센터스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 상부스프링과 하부스프링 및 센터스프링의 길이는 센터스프링이 가장 길고, 하부스프링이 가장 짧고, 상부스프링이 센터스프링과 하부스프링사이의 중간 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
  20. 페달하우징에 페달패드 및 히스테리시스레버가 회전 가능하게 설치되면서 히스테리시스레버의 상측이 페달패드의 내측으로 삽입되어서 페달패드의 안쪽면과 서로 접촉하도록 설치되고;
    상기 페달패드의 회전중심이 히스테리시스레버의 회전중심보다 더 후방으로 위치하고;
    상기 페달패드의 패드부가 페달하우징속으로 삽입되는 회전할 때에 페달패드와 히스테리시스레버의 회전궤적의 차이에 의해 히스테리시스레버와 페달패드의 접촉력이 증가함에 따라 마찰력이 상승하며, 상승하는 마찰력에 의해 페달패드의 조작시 히스테리시스가 구현되는 것을 특징으로 하는 오르간 타입 전자식 페달장치.
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