KR101255332B1 - 차량용 가속 페달 작동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일단에 페달 패드가 연결된 페달 아암; 상기 페달 아암의 타단에 연결되고, 일정 영역에 마그넷부를 포함하는 회전 아암; 및 일측 끝단에 회전 롤러 및 상기 회전 롤러를 지지하는 회전 롤러 샤프트를 포함하고, 운전자에게 답력을 제공하는 선형 모터부를 포함하며, 상기 선형 모터부는 패시브 모드 및 액티브 모드의 경우에 회전 아암의 일정 영역에 접촉하는 차량용 가속 페달 작동 장치에 관한 것으로, 회전 아암의 일정 영역에 접촉하는 선형 모터부를 통해 직접 답력을 제공하므로, 오차 범위 없이 목표답력에 도달할 수 있는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공할 수 있다.

Description

차량용 가속 페달 작동 장치{Apparatus for operating acceleration pedal for vehicle}

본 발명은 차량용 가속 페달 작동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조가 단순하고 공간과 비용을 줄일 수 있는 차량용 가속 페달 작동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 가속 페달 작동 장치는, 운전자가 가속 페달을 밟으면 가속 페달에 연결된 회전 아암이 회전하게 되고 이러한 회전 아암의 회전량을 측정하여 차량의 속도를 증가시키는 구조로 이루어졌다. 이러한 방법으로 차량의 속도를 조절하기 위한 장치를 가속 페달 모듈(Accelerator Pedal Module, APM)이라고 한다.

즉, APM은 차량의 속도를 조절하기 위해 엔진의 출력을 제어하는 것으로, 차량을 가속, 등속 및 감속의 3가지 상태가 있으며, 가속 페달의 밟는 량에 따라 차량의 속도가 정해지며, 여러 운전 조건에 따라 밟는 량을 달리하여 안전하고 좀 더 쾌적한 운행을 할 수 있도록 한다.

한편, 차량용 가속 페달 작동 장치에는 차량의 속도가 미리 설정된 속도 이상으로 증가하는 경우, 운전자에게 답력(踏力)을 제공함으로써 경고를 주는 장치를 구비할 수 있는 데, 이러한 장치를 AAP라고 한다. 즉, AAP는 설정된 제한 속도와 실체 차량의 속도를 비교하여, 차량의 속도가 제한 속도보다 큰 경우, 액츄에이터에서 발생한 동력을 전달하여 가속 페달에 답력을 제공함으로써 운전자로 하여금 이를 인식하게 하는 구조이다.

종래에는 차량용 가속 페달 작동 장치는, 상기와 같은 APM과 AAP가 별도로 제작되고 따로 설치되어 있으므로, 비용이 많이 들고 구조가 복잡하며 설치 공간을 많이 필요로 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구조를 단순화하여 공간 및 비용을 줄일 수 있는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 일단에 페달 패드가 연결된 페달 아암; 상기 페달 아암의 타단에 연결되고, 일정 영역에 마그넷부를 포함하는 회전 아암; 및 일측 끝단에 회전 롤러 및 상기 회전 롤러를 지지하는 회전 롤러 샤프트를 포함하고, 운전자에게 답력을 제공하는 선형 모터부를 포함하며, 상기 선형 모터부는 패시브 모드 및 액티브 모드의 경우에 회전 아암의 일정 영역에 접촉하는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 선형 모터부는 상기 마그넷부를 기준으로 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 선형 모터부는, 원통 형상의 제2자석부; 상기 제2자석부의 내부에 삽입된 제1자석부; 상기 제2자석부와 상기 제1자석부 사이의 공간에 삽입되는 원통 형상의 코일 가이드; 및 상기 코일 가이드 상에 위치하는 코일부를 더 포함하는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 코일 가이드의 끝단에 상기 회전 롤러 샤프트 및 상기 회전 롤러가 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 회전 아암은 상기 페달 아암으로부터 전해지는 힘을 받아 힌지축을 중심으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 힌지축을 중심으로 상기 페달 아암과 상기 회전 아암은 동일한 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 회전 아암의 하단부에 위치하고, 상기 회전 아암에 연결되어 회전 아암의 회전 반대 방향으로 힘을 제공하는 탄성 부재를 더 포함하는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 회전 롤러가 상기 마그넷부에 부착되어, 상기 선형 모터부를 상기 회전 아암의 일정 영역에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 액티브 모드에서 상기 페달 패드에 힘을 가하는 경우, 상기 선형 모터부는 상기 회전 아암의 회전 방향과 반대 방향으로 직선 운동하는 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 차량용 가속 페달 작동 장치에 따르면, 차량의 속도가 설정된 속도 이상인 경우 사용자에게 답력을 제공하여 경고해 주는 AAP를 포함하는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공함으로써 구조를 단순화하여 설치 공간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 회전 아암의 일정 영역에 접촉하는 선형 모터부를 통해 직접 답력을 제공하므로, 오차 범위 없이 목표답력에 도달할 수 있는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 선형 모터부의 회전 롤러를 회전 아암의 마그넷부에 자성에 의해 접촉시킴으로써, 회전 롤러와 회전 아암의 충돌에 의한 불필요한 불쾌감을 개선할 수 있는 차량용 가속 페달 작동 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1a는 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1b는 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치가 캐리어와의 연결이 해제된 상태에서 작동하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 1c는 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치가 캐리어와 연결된 상태에서 작동하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 1d는 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치의 답력 그래프이다.
도 2a는 본 발명에 따른 차량용 가속 페달 작동 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 X 영역을 나타내는 확대 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 선형 모터부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4a는 운전자가 본 발명에 따른 AAP 시스템을 사용하지 않고 운전을 하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4b는 운전자가 본 발명에 따른 AAP 시스템을 사용하는 경우의 운전을 하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4c는 회전 아암에 마그넷부가 형성되지 않은 경우를 가정한 패시브 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 가속 페달 작동 장치의 답력 그래프이다.

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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

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 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 '~부' 또는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부' 또는 '모듈'은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부' 또는 '모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '~부' 또는 '모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1a는 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 1a를 참조하면, 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치(100)는, 페달 아암(120), 회전 아암(130) 및 캐리어(160)를 포함할 수 있다.

상기 페달 아암(Pedal Arm)(120)은 운전자의 발로 조작하여 엔진 기관으로 공급되는 연료와 공기의 양을 조절하여 기관의 회전을 빠르게 함으로써 차량의 속도를 증가시키는 데 사용된다.

또한, 페달 아암(120)은 그 일단에 페달 패드(Pedal Pad)(110)가 연결되어 있어, 상기 페달 패드(110)는 운전자가 발 뒤꿈치를 받치고 발 끝으로 밟아 조절하기 위해 페달 패드(110) 하단부를 중심으로 일정 각도 회전 운동을 한다.

또한, 페달 패드(110)와 연결된 페달 아암(120)의 반대측 일단에는 회전 아암(130)이 연결되며, 상기 회전 아암(130)은 페달 아암(120)의 이동에 따라 힌지부를 중심으로 회전할 수 있도록 하우징(도시되지 않음)에 고정될 수 있다.

계속해서 도 1a를 참조하면, 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치의 회전 아암(130)의 하단부에는 회전 아암(130)에 연결되어 회전 아암(130)의 회전 반대 방향으로 힘을 제공하는 탄성 부재(150)를 구비할 수 있다.

한편, 상기 회전 아암(130)의 일측 끝단에 캐리어(160)를 포함하고 있으며, 상기 캐리어(160)는 차량의 속도가 미리 설정된 속도 이상이 되는 경우, 회전 아암(130)에 힘을 가하여 운전자에게 답력(踏力)을 제공하는 역할을 할 수 있다.

또한, 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치(100)는 캐리어(160)가 회전 아암(130)에 힘을 가하여 답력을 제공할 수 있도록 캐리어(160)에 회전력을 전달하는 동력 전달 부재(170)와, 동력 전달 부재(170)에 동력을 제공하는 액츄에이터(180)를 포함할 수 있다.

도 1b는 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치가 캐리어와의 연결이 해제된 상태에서 작동하는 모습을 나타내는 도면이며, 도 1c는 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치가 캐리어와 연결된 상태에서 작동하는 모습을 나타내는 도면이다.

도 1b를 참조하면, 도 1b는 운전자가 AAP 시스템을 사용하지 않고 운전을 하는 상태(이하, 패시브 모드(Passive Mode)라고 한다.)를 나타낸다. 이 경우, 캐리어(160)는 액츄에이터(180)에 의해 소정의 초기 각도로 위치하게 되고, 회전 아암(130)에는 확장 로드(133a 또는 133b)가 형성되어 있고, 캐리어(160)에는 슬롯(163)이 형성되어 있어, 확장 로드는 슬롯(163)을 따라 움직일 수 있다. 이 때, 회전 아암(130)의 확장 로드는 슬롯(163)을 따라 초기 위치(133a)에서 최대 이동 위치(133b)까지 캐리어(160)에 간섭되지 않은 상태로 이동할 수 있다. 따라서, 페달 패드(110a 또는 110b)도 초기 위치(110a)와 최대 이동 위치(110b) 사이를 자유롭게 왕복하도록 회전할 수 있다.

다음으로, 도 1c를 참조하면, 도 1c는 운전자가 AAP 시스템을 사용하고자 하는 경우(이하, 액티브 모드(Active Mode)라고 한다.)를 나타내며, 이 경우 캐리어(160)는 액츄에이터(도 1a의 180, 이하 180이라 함)와 동력 전달 부재(도 1a의 170, 이하 170이라 함)에 의해 초기 위치로부터 일정 각도(θ) 회전하여 위치할 수 있다. 일정 각도(θ)는 운전자에게 경고를 전달해 주기 위해 미리 설정된 차량의 속도에 대응하는 회전 아암(130)의 위치에 해당하는 캐리어(160)의 설정 각도를 의미한다.

이때에는, 회전 아암(130)의 확장 로드(133a 또는 133c)가 캐리어(160)의 슬롯(163)을 따라 이동하다가 슬롯(163)의 끝단(165)에 닿아 간섭이 일어나므로, 캐리어(160)를 회전시키는 힘을 전달하여 동력 전달 부재(170)와 액츄에이터(180)를 동작시키게 된다. 또한, 페달 패드(110a 또는 110c)는 초기 위치(110a)와 최대 이동 위치(110c) 사이에서만 왕복 회전할 수 있다.

이 순간은 운전자가 미리 설정한 차량의 속도 이상이 되는 시점이므로, 이 때 액츄에이터(180)가 작동하여 캐리어(160)를 회전시킴으로써 회전 아암(130)의 확장 로드(133)에 답력을 전달하여 운전자에게 경고를 발생시킬 수 있다.

하지만, 이러한 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치는 모터 회전 및 기어 유닛을 적용하여, 회전력을 감속하고 페달 상으로 추가 답력을 제공하기 때문에, 추가 답력의 제공시 목표 답력까지 올라가는 시간이 발생하게 된다.

즉, 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치의 답력 그래프를 나타내는 도 1d를 참조하면, 회전 아암의 확장 로드가 캐리어의 슬롯을 따라 이동하다가 슬롯의 끝단에 닿아 간섭이 일어나면, 캐리어를 회전시키는 힘을 전달하여 동력 전달 부재와 액츄에이터를 동작시키는 방법에 의해 운전자에 답력을 제공하기 때문에, 이들 구성들 서로 간에 힘이 전달되는 과정에서 오차범위(B)가 발생하여, 제공하고자 하는 목표답력(A)에 도달하기까지의 응답시간이 길어지게 된다.

또한, 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치의 경우, 복수의 기어를 적용하므로, 기어간의 편차가 발생할 우려가 있으며, 기어의 이동에 따른 소음이 발생할 수 있다.

도 2a는 본 발명에 따른 차량용 가속 페달 작동 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 X 영역을 나타내는 확대 사시도이다.

먼저, 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 가속 페달 작동 장치(200)는 페달 아암(211), 회전 아암(230) 및 선형 모터부(240)를 포함할 수 있다.

상기 페달 아암(Pedal Arm)(211)은 운전자의 발로 조작하여 엔진 기관으로 공급되는 연료와 공기의 양을 조절하여 기관의 회전을 빠르게 함으로써 차량의 속도를 증가시키는 데 사용된다.

이때, 페달 아암(211)은 그 일단에 페달 패드(Pedal Pad)(210)가 연결되어 있다. 상기 페달 패드(210)는 대략 직사각형의 판상 형상을 가지고 있고, 운전자가 발 뒤꿈치를 받치고 발 끝으로 밟아 조절하기 위해 페달 패드(210) 하단부를 중심으로 일정 각도 회전 운동을 할 수 있다.

또한, 페달 아암(211)은 직선 또는 아크 형상을 가지는 부재로 페달 패드(210)의 하단부에 연결될 수 있다.

한편, 페달 패드(210)와 연결된 페달 아암(211)의 반대측 일단에는 회전 아암(230)이 연결될 수 있다. 이때, 상기 페달 아암의 타단에 연결된 회전 아암은 페달 아암과 일체로 형성될 수 있다.

또한, 회전 아암(230)은 페달 아암(211)으로부터 전해지는 힘을 받아 힌지축(212)을 중심으로 회전 가능한 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 페달 아암(211)과 연결된 회전 아암(230)은 페달 아암(211)과 일체로 회전 가능하며, 따라서, 상기 힌지축(212)을 중심으로 상기 페달 아암과 상기 회전 아암은 동일 방향으로 회전하게 된다. 즉, 힌지축을 중심으로, 상기 페달 아암이 시계 방향으로 회전하면, 상기 회전 아암도 시계 방향으로 회전하며, 상기 페달 아암이 반시계 방향으로 회전하면, 상기 회전 아암도 반시계 방향으로 회전하게 된다.

계속해서 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 가속 페달 작동 장치는 회전 아암(230)의 하단부에 위치하고, 상기 회전 아암(230)에 연결되어 회전 아암(230)의 회전 반대 방향으로 힘을 제공하는 탄성 부재(220)를 구비할 수 있다.

즉, 차량의 가속을 위하여, 최초 위치의 페달 패드(210)에 힘을 가해 페달 아암(211)을 반시계 방향으로 회전시키면, 힌지축(212)을 중심으로 회전 아암(230)도 반시계 방향으로 회전하게 되고, 이때, 상기 탄성 부재(220)는 회전 아암의 회전 반대 방향으로 힘을 제공하기 위해 압축력이 작용하게 된다. 이후, 차량의 감속 등을 위하여, 페달 패드(210)에서 힘을 제거하면, 상기 탄성 부재의 복원력에 의해 회전 아암(230)은 시계 방향으로 회전하게 되고, 이때, 힌지축(212)를 중심으로 페달 아암(211)도 시계 방향으로 회전하게 되므로, 결국, 페달 패드(210)는 최초 위치로 복원될 수 있다.

계속해서 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 가속 페달 작동 장치는 상기 회전 아암(230)의 일정 영역에 접촉하는 선형 모터부(240) 및 상기 선형 모터부(240)를 제어하기 위한 제어회로부(260)를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 선형 모터부(240)는 일측 끝단에 회전 롤러(241) 및 상기 회전 롤러를 지지하는 회전 롤러 샤프트(242)가 형성되어, 상기 회전 롤러 샤프트를 축으로 하여, 상기 회전 롤러는 회전할 수 있다.

또한, 상기 회전 롤러(241)가 회전 아암(230)의 일정 영역에 접촉하고 있다. 이때, 상기 회전 롤러는 회전 아암의 상단부에 접촉하는 것이 바람직하며, 이는 회전 아암이 힌지축을 중심으로 회전하는데, 지렛대의 원리에 의해, 힌지축으로부터 멀리 떨어질수록 회전 롤러에 의해 회전 아암에 가해지는 힘이 커지기 때문이다.

또한, 상기 회전 아암의 상단부는 경사진 것이 바람직하며, 보다 구체적으로, 상기 회전 아암의 상단부 접촉면은 상기 선형 모터부의 직선 이동축과 80° 내지 110°의 경사각을 갖는 것이 바람직하다.

이 경우, 회전 아암의 상단부 접촉면과 선형 모터부의 직선 이동축이 90°인 경우가 회전 롤러에 의해 회전 아암에 가해지는 힘이 최대인 경우일 것이나, 선형 모터부는 직선 운동을 하고, 회전 아암은 회전 운동을 하므로, 이들의 이동시, 경사각이 90°로 계속 유지할 수 없다.

즉, 선형 모터부와 회전 아암이 모두 직선 운동을 하거나, 모두 회전 운동을 한다면, 경사각을 90°로 유지한 상태로 이들을 이동시킬 수 있을 것이나, 서로 다른 운동을 하므로, 선형 모터부가 회전 아암의 접촉면에 접촉되는 접촉점은 이동시마다 달라지므로, 이동시 계속해서 경사각을 90°로 유지할 수 없다

따라서, 회전 롤러에 의해 회전 아암에 가해지는 힘을 최대화하기 위해 상기 회전 아암의 상단부 접촉면은 상기 선형 모터부의 직선 이동축과 80° 내지 110°의 경사각을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 상기 회전 롤러(241)가 회전 아암(230)의 일정 영역에 접촉하기 위해, 상기 회전 아암(230)의 상단부에 마그넷부(231)를 포함하고 있다. 상기 회전 아암의 상단부에 마그넷부를 형성하는 것은 회전 아암의 상단부 일정 영역에 홈(미도시)을 형성하고, 상기 홈에 마그넷을 장착하여 형성할 수 있다. 이때, 상술한 회전 아암의 상단부 접촉면은 상기 마그넷부에 해당한다.

즉, 상기 회전 롤러를 금속재질로 형성함으로써, 상기 회전 롤러는 상기 마그넷부에 자성에 의해 접촉될 수 있고, 따라서, 상기 선형 모터부는 회전 아암의 일정영역에 접촉시킬 수 있다.

이때, 상기 선형 모터부(240)는 회전 아암과 접촉된 상태로, 운전자에 답력(踏力)을 제공하기 위한 구성으로, 이에 관해 후술하기로 한다.

한편, 본 발명에 따른 차량용 가속 페달 작동 장치는 상기 힌지축(212), 탄성 부재(220) 및 선형 모터부(240)를 수용하는 하우징(250)을 포함할 수 있으며, 상기 힌지축(212), 탄성 부재(220) 및 선형 모터부(240)는 상기 하우징의 일정 영역에 고정될 수 있다. 또한, 상기 하우징(250)은 상술한 회전 아암(230) 및 제어회로부(260)를 수용할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 선형 모터부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 선형 모터부(240)는 원통 형상의 제2자석부(245b)와 상기 제2자석부(245b)의 내부에 삽입된 제1자석부(245a)를 포함하며, 상기 제2자석부(245b)와 상기 제1자석부(245a) 사이의 공간에 삽입된 원통 형상의 코일 가이드(246) 및 상기 코일 가이드 상에 위치하는 코일부(247)을 포함하고 있다. 한편, 상기 코일 가이드의 끝단에 상술한 바와 같은 회전 롤러 샤프트 및 회전 롤러가 위치할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 선형 모터부(240)는 상기 하우징의 일정 영역에 고정되는데, 원통 형상의 제2자석부(245b)가 하우징의 일정 영역에 고정되고, 제1자석부(245a)는 제2자석부(245b)에 삽입되어 제2자석부(245b)의 내부에 고정될 수 있다.

이때, 상기 코일부에 전류가 인가되면, 코일에 자력선이 발생하게 되고, 발생된 자력선과 제1자석부 및 제2자석부의 상호 작용에 의해 코일 가이드가 직선 운동(L-L 방향)하게 된다. 한편, 상기 코일부에 전류를 인가하는 것은 운전자가 본 발명에 따른 AAP 시스템을 사용하는 경우로써, 전류인가의 제어는 상술한 선형 모터부를 제어하기 위한 제어회로부를 통해 가능하며, 인가되는 전류에 따라, 상기 코일 가이드는 제2자석부와 제1자석부 사이의 공간에서 전진 또는 후진의 직선 운동을 할 수 있다.

즉, 코일에 전류가 인가되면, 상기 코일 가이드의 직선 운동에 의해, 상기 코일 가이드에 위치하는 회전 롤러 샤프트 및 회전 롤러가 직선운동을 하게 된다. 상기 선형 모터의 동작은 잘 알려진 사항이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 4a는 운전자가 본 발명에 따른 AAP 시스템을 사용하지 않고 운전을 하는 상태(이하, 패시브 모드(Passive Mode)라고 한다.)를 나타내는 도면이며, 도 4b는 운전자가 본 발명에 따른 AAP 시스템을 사용하는 경우의 운전을 하는 상태(이하, 액티브 모드(Active Mode)라고 한다.)를 나타내는 도면이다.

먼저, 도 4a를 참조하면, 차량의 가속을 위하여, 페달 패드(미도시)에 힘을 가해 페달 아암(미도시)을 반시계 방향으로 회전시키면, 힌지축(212)을 중심으로 회전 아암(230)은 반시계 방향(화살표 방향)으로 회전하게 된다.

이때, 도 4a는 패시브 모드이기 때문에, 선형 모터부(240)에 전류가 인가되지 않으며, 따라서, 선형 모터부(240)의 회전 롤러(241) 및 상기 회전 롤러를 지지하는 회전 롤러 샤프트(242)는 회전 아암(230)의 회전 방향에 따라 좌측방향(화살표 방향)으로 직선 이동하게 된다.

또한, 차량의 감속 등을 위하여, 페달 패드(미도시)에서 힘을 제거하면, 탄성 부재(220)의 복원력에 의해 회전 아암(230)은 시계 방향으로 회전하게 되고, 이때, 선형 모터부(240)의 회전 롤러(241) 및 상기 회전 롤러를 지지하는 회전 롤러 샤프트(242)는 회전 롤러가 회전 아암의 마그넷부에 부착되어 있으므로, 회전 아암(230)의 회전 방향에 따라 우측방향으로 직선 이동하게 된다.

즉, 운전자가 본 발명에 따른 AAP 시스템을 사용하지 않고 운전을 하는 상태인 패시브 모드에서는 선형 모터부에 전류가 인가되지 않으므로, 회전 아암 및 페달 아암은 선형 모터부와 무관한 회전운동을 하게 되며, 회전 롤러 및 회전 롤러 샤프트는 회전 아암의 이동방향을 따라 직선 이동하게 된다.

다음으로, 도 4b를 참조하면, 차량의 가속을 위하여, 페달 패드(미도시)에 힘을 가해 페달 아암(미도시)을 반시계 방향으로 회전시키면, 힌지축(212)을 중심으로 회전 아암(230)은 반시계 방향으로 회전하게 된다.

하지만, 도 4a에서와는 달리, 도 4b는 액티브 모드이기 때문에, 선형 모터부(240)에 전류가 인가된다. 따라서, 선형 모터부는 직선 운동을 하게 되는데, 인가되는 전류의 조절을 통해, 선형 모터부(240)의 회전 롤러(241) 및 상기 회전 롤러를 지지하는 회전 롤러 샤프트(242)는 회전 아암(230)의 회전 방향과 반대 방향인 우측 방향(화살표 방향)으로 직선 운동하게 된다.

결국, 상기 회전 롤러부가 회전 아암의 회전 방향과 반대 방향으로 직선 운동함에 따라, 선형 모터부는 회전 아암에 답력을 전달하게 되고, 따라서, 운전자는 선형 모터부에 의해 제공된 답력을 페달 아암 및 페달을 통해 전달받게 된다.

이때, 운전자는 AAP 시스템을 사용함에 있어, AAP 시스템이 작동되기 위한 속도를 미리 설정할 수 있으며, 따라서, 차량의 속도가 미리 설정된 속도 이상이 되는 경우, 선형 모터 제어부에서 선형 모터부에 일정 전류를 인가함으로써, 상기 선형 모터부가 직선 운동할 수 있다.

또한, 차량의 감속 등을 위하여, 페달 패드(미도시)에서 힘을 제거하면, 탄성 부재(220)의 복원력에 의해 회전 아암(230)은 시계방향(화살표 방향)으로 회전하게 되고, 이때, 선형 모터부(240)의 회전 롤러(241) 및 상기 회전 롤러를 지지하는 회전 롤러 샤프트(242)는 전류가 인가되어 있어, 여전히 우측 방향(화살표 방향)으로 직선 운동하게 된다. 물론, 회전 롤러 샤프트 및 회전 롤러는 이러한 전류 인가에 의한 직선 운동 이외에도, 회전 롤러가 회전 아암의 마그넷부에 부착되어 있으므로, 회전 아암의 회전 방향에 따라 우측방향으로 이동할 수 있다.

도 4c는 회전 아암에 마그넷부가 형성되지 않은 경우를 가정한 패시브 모드를 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 차량의 가속을 위하여, 페달 패드(미도시)에 힘을 가해 페달 아암(미도시)을 반시계 방향으로 회전시키면, 도 4a에서와 같이, 힌지축(212)을 중심으로 회전 아암(230)은 반시계 방향(화살표 방향)으로 회전하게 된다.

한편, 도 4c는 도 4a와 같은 패시브 모드에 해당하므로, 선형 모터부(240)에 전류가 인가되지 않으며, 따라서, 선형 모터부(240)의 회전 롤러(241) 및 상기 회전 롤러를 지지하는 회전 롤러 샤프트(242)는 회전 아암(230)의 회전 방향에 따라 좌측방향으로 이동하게 될 것이다.

하지만, 차량의 감속 등을 위하여, 페달 패드(미도시)에서 힘을 제거하더라도, 도 4c의 경우는 회전 아암에 마그넷부가 형성되지 않는 경우를 가정하였으므로, 선형 모터부(240)의 회전 롤러(241) 및 회전 롤러 샤프트(242)는 회전 아암을 따라 복귀하지 않고, 페달 패드에 힘이 가해졌던 상태의 위치에 남아 있게 된다.

따라서, 회전 아암에 마그넷부가 형성되지 않은 경우를 가정한 패시브 모드에서는 페달 패드에 힘을 가했다가, 다시 힘을 제거한 경우에는 회전 롤러(241)와 회전 아암(230) 간의 이격 공간(Y)이 발생하게 된다.

이때, 회전 롤러(241)와 회전 아암 간의 이격 공간(Y)이 발생한 상태에서 패시브 모드를 액티브 모드로 변경하는 경우, 선형 모터부(240)의 회전 롤러(241) 및 회전 롤러 샤프트(242)는 회전 아암 방향으로 갑작스런 직선운동을 하게 되고, 회전 롤러가 회전 아암에 소음과 함께 부딛치게 되어, 운전자는 페달 패드를 통해 불필요한 불쾌감을 느끼게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 차량용 가속 페달 작동 장치는 회전 롤러를 금속재질로 형성하고, 회전 아암의 일정 영역에 마그넷부를 형성함으로써, 패시브 모드 및 액티브 모드의 어느 경우에라도 회전 롤러를 마그넷부에 자성에 의해 접촉시킴으로써, 즉, 선형 모터부를 회전 아암의 일정 영역에 접촉시킴으로써, 회전 롤러와 회전 아암의 충돌에 의한 불필요한 불쾌감을 개선할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 차량용 가속 페달 작동 장치의 답력 그래프이다. 이때, 도 5에서 X축은 페달의 작동 각도로써, 페달의 작동 각도에 따라 차량의 속도가 증가할 수 있으며, Y축은 운전자에 전달되는 하중을 의미한다. 또한, A 영역은 운전자에 전달되는 하중 중에서 단순한 답력을 제공하는 영역을 표시하였으며, B 영역은 운전자에 전달되는 하중 중에서 바이브레이션을 제공하는 영역을 표시하였다. 다만, 답력을 제공하는 영역과 바이브레이션을 제공하는 영역은 일례일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않다.

도 5를 참조하면, A 영역 및 B 영역 모두에서 오차 범위가 발생됨이 없이 실시간으로 제공하고자 하는 목표 답력에 도달함을 알 수 있다.

즉, 일반적인 구조의 차량용 가속 페달 작동 장치의 답력 그래프를 나타내는 도 1d에서는 구성들 서로 간에 힘이 전달되는 과정에서 오차범위(B)가 발생하여, 제공하고자 하는 목표답력(A)에 도달하기까지의 응답시간이 길어졌으나, 본 발명에서는 선형 모터부에서 직접적으로 회전 아암에 답력을 전달하기 때문에, 답력을 제공하는 동안 힘이 전달되는 별도의 구성이 없어, 오차 범위가 발생됨이 없이 실시간으로 제공하고자 하는 목표 답력에 도달함을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 차량용 가속 페달 작동 장치는 회전 아암의 일정 영역에 접촉하는 선형 모터부를 통해 직접 답력을 제공하므로, 오차 범위 없이 목표답력에 도달할 수 있다.

또한, 선형 모터부의 회전 롤러를 회전 아암의 마그넷부에 자성에 의해 접촉시킴으로써, 회전 롤러와 회전 아암의 충돌에 의한 불필요한 불쾌감을 개선할 수 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.

200 : 차량용 가속 페달 작동 장치 210 : 페달 패드
211 : 페달 아암 212 : 힌지축
230 : 회전 아암 231 : 마그넷부
240 : 선형 모터부 241 : 회전 롤러
242 : 회전 롤러 샤프트 250 : 하우징
260 : 제어회로부

Claims (11)

1. 일단에 페달 패드가 연결된 페달 아암;
   상기 페달 아암의 타단에 연결되고, 일정 영역에 마그넷부를 포함하는 회전 아암; 및
   일측 끝단에 회전 롤러 및 상기 회전 롤러를 지지하는 회전 롤러 샤프트를 포함하고, 운전자에게 답력을 제공하는 선형 모터부를 포함하며,
   상기 선형 모터부는 상기 회전 롤러가 상기 마그넷부에 부착되어 패시브 모드 및 액티브 모드의 경우에 상기 회전 아암의 일정 영역에 접촉하는 차량용 가속 페달 작동 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 선형 모터부는 상기 마그넷부를 기준으로 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 롤러는 금속 재질인 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 선형 모터부는,
   원통 형상의 제2자석부;
   상기 제2자석부의 내부에 삽입된 제1자석부;
   상기 제2자석부와 상기 제1자석부 사이의 공간에 삽입되는 원통 형상의 코일 가이드; 및
   상기 코일 가이드 상에 위치하는 코일부를 더 포함하는 차량용 가속 페달 작동 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 코일 가이드의 끝단에 상기 회전 롤러 샤프트 및 상기 회전 롤러가 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 아암은 상기 페달 아암으로부터 전해지는 힘을 받아 힌지축을 중심으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 힌지축을 중심으로 상기 페달 아암과 상기 회전 아암은 동일한 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전 아암의 하단부에 위치하고, 상기 회전 아암에 연결되어 회전 아암의 회전 반대 방향으로 힘을 제공하는 탄성 부재를 더 포함하는 차량용 가속 페달 작동 장치.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,
    액티브 모드에서 상기 페달 패드에 힘을 가하는 경우, 상기 선형 모터부는 상기 회전 아암의 회전 방향과 반대 방향으로 직선 운동하는 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 아암의 마그넷부는 상기 선형 모터부의 직선 이동축과 80° 내지 110°의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 가속 페달 작동 장치.

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