KR20020009565A

KR20020009565A - 자동차의 페달장치 및 이에 이용되는 댐퍼

Info

Publication number: KR20020009565A
Application number: KR1020017010538A
Authority: KR
Inventors: 고토다다시; 고지마마사미츠; 이가라시요시테루; 구마자와가츠토시
Original assignee: 에구사 도시유키; 오일레스고교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-02-01
Anticipated expiration: 2020-12-20
Also published as: WO2001046770A1; EP1154345A1; JP2001180457A; CN1341236A; EP1154345A4; DE60042361D1; US20020157495A1; CN1144114C; EP1154345B1; US6591712B2; JP3900767B2; KR100742661B1

Abstract

자동차의 페달장치(1)는, 지지프레임(2)과, 지지프레임(2)에 축(A)을 중심으로 하여 R방향으로 회전가능하도록 지지된 강성금속제의 액셀페달아암(3)과, 액셀페달아암(3)을 초기회동위치로 회동탄성가압하는 스프링수단(4)과, 액셀페달아암 (3)의 R방향의 회동에 저항력을 부여하는 댐퍼(5)와, 액셀페달아암(3)을 초기회동위치에서 그 회동을 정지시키는 스토퍼를 구비하고 있다.

Description

자동차의 페달장치 및 이에 이용되는 댐퍼{Automobile pedal device and damper used therefor}

자동차의 저연비화, 이산화탄소 감소를 위해 자동차엔진의 연료분사의 세심한 제어가 필요해지고, 이에 따라 액셀페달의 밟음에 의한 스로틀밸브의 열림정도 조정을 전자적으로 행하는 것이 실용화되고 있다.

엔진의 연료분사를 전자제어로 행하는 자동차에서는, 액셀페달아암과 스로틀밸브와의 사이에 배치되는 액셀와이어가 통상 생략되는데, 이 액셀와이어리스 자동차에서는, 액셀와이어가 있는 자동차와 비교하여 페달밟는 힘에 대한 반력감이 다른 데다가, 페달밟음방향의 밟는 힘과 페달복귀방향의 유지력과의 관계에 있어서의 히스테리시스특성이 실질적으로 좁은 루프, 바꾸어 말하면 페달밟음량에 대한 페달밟는 힘특성이 직선적으로 되기 때문에, 액셀와이어가 있는 자동차에 타는 것이 익숙해진 일반 운전자가 액셀와이어리스 자동차를 운전하면, 고르지 못한 노면을 주행할 때 액셀페달이 움직이는 것에 의한 차량의 가감속 쇼크나 고속주행시 등의장시간 페달을 일정하게 유지하도록 하였을 때 조기에 피로가 발생하는 등의 문제가 발생한다.

페달밟는 힘에 대한 큰 반력을 얻어 과도한 밟음을 방지하기 위하여, 페달아암을 초기회동위치로 복귀시키는 리턴스프링의 스프링력을 단순히 크게 하면, 정속주행시에 리턴스프링으로부터의 큰 반력에 의해 페달을 밟은 발에 조기의 피로를 발생시킬 우려가 있다.

따라서, 페달아암의 회동에 의해 회전되는 회전체와 이 회전체에 접촉하는 가동체와의 사이의 직선적으로 증가하는 마찰에 따른 저항력을 부여하는 댐퍼가 제안된 바 있는데, 이 댐퍼에 의하면, 페달밟음량에 따라 그 페달밟음량을 일정하게 유지할 수 있는 페달밟는 힘의 범위를 크게 할 수 있는 히스테리시스 특성을 가지고, 또한 컴팩트하게 설치할 수 있으며, 반력조정을 매우 간단히 행할 수 있고, 특성변화를 적게 할 수 있는 등의 바람직한 효과를 얻을 수 있으나, 히스테리시스특성을 동마찰과 정마찰에 의해 얻고 있기 때문에, 페달아암의 초기회동위치로부터의 페달밟음 개시에 있어서 동마찰에 이르기 전의 정마찰에 따른 큰 저항이 페달아암에 반력으로서 가해지는 결과, 페달아암을 조작하는 자동차의 운전자는 밟음 초기에는 움직이지 않는 벽에 발을 밀어 붙이는 듯한 불쾌한 감각을 페달로부터 받아, 페달조작에 피로감을 주게 된다.

이상의 문제는 액셀페달아암에 한하여 발생하는 것이 아니라, 예컨대 브레이크페달아암 또는 클러치페달아암, 발밟음식 파킹에 있어서도 마찬가지로 발생할 수 있는 것이다.

본 발명은 자동차의 액셀페달아암, 브레이크페달아암, 클러치페달아암 등에 적당한 제동을 가하는 댐퍼를 구비한 페달장치 및 이 페달장치에 이용하기에 바람직한 댐퍼에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시형태의 예의 정면단면도이고,

도 2는 도 1에 나타낸 예의 좌측면도이고,

도 3은 도 1에 나타낸 예의 댐퍼의 우측면도이고,

도 4는 도 1에 나타낸 예의 가동체의 좌측면도이고,

도 5는 도 4에 나타낸 가동체의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이고,

도 6의 (a)는 도 1에 나타낸 예의 가동체의 우측면도이고,

도 6의 (b)는 가동체의 돌기, 오목부 및 단부를 전개하여 나타낸 설명도이고,

도 7의 (a)는 도 1에 나타낸 예의 회전체의 좌측면도이고,

도 7의 (b)는 회전체의 돌기, 오목부 및 단부를 전개하여 나타낸 설명도이고,

도 8은 도 1에 나타낸 예의 회전체의 우측면도이고,

도 9는 도 8에 나타낸 예의 회전체의 Ⅸ-Ⅸ선 단면과 회전가능한 축과의 관계설명도이고,

도 10은 도 1에 나타낸 예의 페달아암 회동각과 페달밟는 힘과의 관계도이며, 그리고

도 11은 도 1에 나타낸 예의 댐퍼의 동작설명도이다.

본 발명은, 상기 여러 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 조작감각이 뛰어나 페달조작에 피로감을 느끼게 하지 않고, 또한 페달밟음량에 따라 그 페달밟음량을 일정하게 유지할 수 있는 페달밟는 힘의 범위를 크게 할 수 있는 자동차의 페달장치 및 이 페달장치에 이용하기에 바람직한 댐퍼를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제1형태의 자동차의 페달장치는, 페달아암의 회동에 저항력을 부여하는 댐퍼를 구비하고 있고, 이 댐퍼가 축방향으로 이동가능하여 축둘레의 방향에서는 움직이지 않도록 배치된 가동체와, 이 가동체에 대면하여 축둘레에서 회전가능하도록 배치된 회전체와, 가동체를 회전체를 향해 탄성적으로 탄성가압하는 스프링수단과, 회전체의 회전에 있어서 상기 저항력으로서 마찰저항력을 발생시키고, 스프링수단의 탄성력에 대하여 가동체를 회전체로부터 축방향으로 이반시켜 스프링수단의 스프링력을 증가시킴으로써, 상기 마찰저항력을 증가시키는 마찰저항력 발생수단을 구비하고 있고, 페달아암의 초기회동위치로부터 그 전체 회동각의 0.5 내지 20% 중 어느 한 각도까지는 서서히 증가하는 회전력을 회전체에 부여하도록 하여 페달아암의 회동을 가능하게 하고, 그런 다음에는 상기 페달아암의 회동과 함께 회전체를 회전시키도록 되어 있다.

제1형태의 페달장치에 의하면, 초기회동위치로부터 전체 회동각의 0.5 내지 20% 중 어느 한 각도까지 서서히 증가하는 회전력을 회전체에 부여하도록 하여 페달아암을 회동시킬 수 있고, 그런 다음, 페달아암의 회동과 함께 회전체를 회전시키도록 되어 있기 때문에, 페달밟음개시에 있어서 그와 함께 페달아암이 회동되는 결과, 마찰저항력 발생수단에 있어서의 정마찰에 따른 큰 저항을 받는 것과 같은 감각을 없앨 수 있고, 따라서 페달아암을 조작하는 운전자가 움직이지 않는 벽에 발을 밀어 붙이는 듯한 불쾌한 감각을 페달로부터 받지 않으며, 자연적인 발진이 가능하고, 또한 피로감을 주지 않고 페달조작을 기분좋게 행할 수 있다.

페달아암의 회동과 함께 회전체를 회전시키는 페달아암의 회동각이 전체 회동각의 0.5% 보다 작으면 페달밟음과 거의 동시에 마찰저항력 발생수단에 있어서의 정마찰에 따른 큰 반력을 받게 되고, 실질적으로 움직이지 않는 벽에 발을 밀어 붙이는 경우와 동일한 상태로 되어 자연적인 발진을 할 수 없다. 한편, 그것이 전체 회동각 20%보다 커지면, 페달밟음량(페달아암의 회동각)에 따라 그 페달밟음량을 일정하게 유지할 수 있는 페달밟는 힘의 범위가 작아지고, 고속에서밖에 이러한 효과를 얻을 수 없게 된다.

이에 더하여, 제1형태의 페달장치에 의하면, 페달밟음에 의한 페달아암의 회동으로 회전체가 회전되면, 마찰저항력 발생수단에 있어서 증대하는 마찰저항력이 발생하기 때문에, 이 저항력에 의해 예컨대 액셀페달을 너무 밟아 연료를 지금까지 이상으로 소비하거나 하는 것을 없앨 수 있고, 또한 페달밟음량에 따라 페달아암의 회동각을 일정하게 유지할 수 있는 페달밟는 힘의 범위를 크게 할 수 있는 결과, 저속으로부터 고속의 각 속도에서의 정속주행시에 해당 속도에 따라 페달밟음량을 용이하게 일정하게 유지할 수 있고, 페달을 밟은 발에 조기의 피로를 발생시키는 등의 불편함을 해소할 수 있다.

본 발명의 제2형태의 자동차의 페달장치에서는, 제1형태의 자동차의 페달장치에 있어서, 마찰저항력 발생수단은, 가동체에 대면하는 회전체의 한쪽면에 형성된 경사면과, 회전체에 대면하는 가동체의 한쪽면에 형성된 상기 경사면에 면접촉하는 경사면을 구비하고 있다.

제2형태의 페달장치에 의하면, 두 경사면에 있어서의 마찰계수를 적당히 설정함으로써 개략 페달아암의 회동에 부여할 수 있는 저항력을 결정할 수 있고, 페달밟음량과 페달밟는 힘과의 관계에 있어서의 히스테리시스특성을 가진 반력조정을 매우 간단히 행할 수 있다.

본 발명의 제3형태의 자동차의 페달장치에서는, 제1 또는 제2형태의 페달장치에 있어서, 가동체는, 가동체 본체와, 이 가동체본체의 한쪽면에 축방향으로 회전체의 한쪽면을 향해 돌출되어 일체적으로 형성된 돌기를 구비하고 있고, 회전체는, 회전체본체와, 이 회전체본체의 한쪽면에 축방향으로서 가동체의 한쪽면을 향해 돌출되어 일체적으로 형성된 돌기를 구비하고 있으며, 마찰저항력 발생수단은 가동체 및 회전체의 두 돌기에 형성되어 서로 면접촉하는 경사면을 구비하고 있다.

제3형태의 페달장치에서는, 마찰저항력 발생수단을 가동체 및 회전체의 두 돌기에 형성되고, 서로 면접촉하도록 되어 있는 경사면으로 구성하기 때문에 매우 컴팩트한 것으로 할 수 있고, 작은 스페이스를 효과적으로 이용하여 설치할 수 있으며, 또한 면접촉하는 경사면에 있어서의 마찰계수를 적당히 설정함으로써 개략 페달아암의 회동에 부여할 수 있는 저항력을 결정할 수 있고, 페달밟음량과 페달밟는 힘과의 관계에 있어서의 히스테리시스특성을 가진 반력조정을 매우 간단히 행할수 있다.

본 발명의 제4형태의 자동차의 페달장치에서는, 상기 어느 하나의 형태의 페달장치에 있어서, 페달아암의 회동은 회전가능한 축을 통해 회전체에 전달되도록 되어 있고, 댐퍼는 가동체 및 회전체를 수용한 원통체와, 이 원통체의 일단면에 축둘레의 방향에서는 움직이지 않도록 배치된 뚜껑을 더 구비하고 있으며, 회전체는 축둘레의 방향에서 슬라이딩가능하도록 그리고 스프링수단의 스프링력에 탄성가압되어 뚜껑에 접촉되어 있고, 가동체는 축방향으로 슬라이딩가능하도록 원통체에 접촉되어 있다.

제4형태의 페달장치에서는, 회전체의 회전에 있어서, 회전체와 뚜껑과의 사이의 마찰저항 및 가동체와 원통체와의 사이의 마찰저항의 각각을 마찰저항력 발생수단의 마찰저항에 부가할 수 있기 때문에, 마찰저항력 발생수단을 보다 컴팩트하게 구성할 수 있다.

본 발명의 제5형태의 자동차의 페달장치에서는, 제4형태의 페달장치에 있어서, 페달아암 및 회전가능축은 원통체, 회전체, 가동체 및 뚜껑과 비교하여 실질적으로 강체이고, 초기회동위치로부터 전체 회동각의 0.5 내지 20% 중 어느 한 각도까지의 페달아암의 회동은 주로 원통체, 회전체 및 가동체 중 적어도 하나의 탄성변형에 의해 행해지도록 되어 있다.

제5형태의 페달장치에 의하면, 페달아암의 초기회동을 원통체, 회전체 및 가동체 중 적어도 하나의 탄성변형에 의해 가능하도록 하고 있기 때문에, 밟음량에 비례하여 서서히 탄성반력이 밟고있는 발에 발생하기 때문에, 페달아암의 초기회동에 있어서의 조작감각을 매우 뛰어난 것으로 할 수 있다.

페달아암의 초기회동을 원통체, 회전체 및 가동체의 탄성변형에 의해 행하도록 하는 경우에는, 이들 탄성률을 적당히 설정함으로써 페달아암의 초기회동에 있어서 최적의 조작감각을 가진 페달장치를 제공할 수 있다.

탄성변형을 행하게 하는 원통체, 회전체 및 가동체의 형성재료로는 다음의 것이 요구된다. 먼저, 회전체에는, 통상 회전가능한 축이 삽입되고, 이 회전가능한 축이 회전운동을 반복하기 때문에, 회전체는 이 반복응력에 견딜 수 있는 것이어야 하며, 파손, 피로변형(영구변형)을 발생하여서는 안된다. 또한, 회전체는 가동체와, 경우에 따라 뚜껑부재와도 슬라이딩하기 때문에, 내마모성이 뛰어나고 안정된 마찰토오크를 발생하는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 회전체에 회전가능한 축이 직접 삽입되는 경우에는, 회전체에 상당한 강도가 요구되는데, 회전가능한 축을 직접 삽입하지 않고 링크기구 등을 개재함으로써, 회전체에 걸리는 부하를 작게 할 수 있다.

가동체, 원통체에 대하여는 회전체만큼 그 강도는 필요하지 않지만, 기본적으로는 회전체와 마찬가지로 회전체의 반복회전에 있어서 파손, 피로변형을 발생시켜서는 안되고, 상대재와의 슬라이딩에 있어서 내마모성이 뛰어나고 안정된 마찰토오크를 발생하는 재료로 형성되는 것이 바람직하다.

이들을 고려하여, 원통체의 형성재료의 굽힘탄성률(E)은 본 발명의 제6형태의 페달장치와 같이 2×10⁴kgf/㎠≤E이면 되고, 또한, 원통체의 형성재료로는 본 발명의 제7형태의 페달장치와 같이 베이스재로서 수지로 이루어지는 것이 바람직하며, 이러한 수지로는 가동체 및 회전체와의 관련 및 본 발명의 제6형태의 페달장치와의 관련으로, 필요한 굽힘탄성률을 만족하는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 수지단체 또는 2종 이상의 수지를 조합한 것, 또한 이들 수지에 각종 충진재를 배합한 것을 사용할 수 있고, 바람직하기로는 원통체의 형성재료는 본 발명의 제8형태의 페달장치와 같이 수지로서 나일론 6, 나일론 66, 나일론 12, 나일론 46 또는 나일론 MXD6등의 폴리아미드수지, 아세탈코폴리머 또는 아세탈호모폴리머 등의 폴리옥시메틸렌수지, 폴리에틸렌텔레프탈레이트 또는 폴리부틸렌텔레프탈레이트 등의 열가소성 폴리에스테르수지, 액정폴리에스테르수지, 변성폴리페닐렌에테르수지, 폴리페닐렌설파이드수지, 폴리에테르술폰수지, 지방족폴리케톤수지 및 폴리에테르케톤수지로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 이루어지고, 또한, 충진재는, 본 발명의 제9형태의 페달장치와 같이, 그라파이트, 불소수지, 2황화몰리브덴, 질화붕소, 글래스섬유, 탄소섬유, 방향족폴리아미드섬유, 티탄산칼륨위스커 및 납, 아연, 주석, 구리 및 이들의 합금으로부터 선택되는 1종 또는 2종이상을 함유하고 있다. 또한, 원통체의 형성재료로는 경우에 따라서는 본 발명의 제10형태의 페달장치와 같이 거의 강체로 간주할 수 있는 금속이어도 좋다.

가동체의 형성재료의 굽힘탄성률(E)은, 본 발명의 제11형태의 페달장치와 같이, 2×10⁴kgf/㎠≤E≤20×10⁴kgf/㎠, 바람직하기로는, 본 발명의 제12형태의 페달장치와 같이 5×10⁴kgf/㎠≤E≤20×10⁴kgf/㎠, 더욱 바람직하기로는 본 발명의 제13형태의 페달장치와 같이 7×10⁴kgf/㎠≤E≤18×10⁴kgf/㎠이고, 회전체의 형성재료의굽힘탄성률(E)은 본 발명의 제14형태의 페달장치와 같이 2.5×10⁴kgf/㎠≤E≤25× 10⁴kgf/㎠, 바람직하기로는 본 발명의 제15형태의 페달장치와 같이, 5×10⁴kgf/㎠≤ E≤23×10⁴kgf/㎠, 더욱 바람직하기로는, 본 발명의 제16형태의 페달장치와 같이, 10×10⁴kgf/㎠≤E≤20×10⁴kgf/㎠이다.

또한, 회전체의 형성재료의 굽힘탄성률(E)이 25×10⁴kgf/㎠을 초과하는 경우에는, 가동체, 원통체의 굽힘탄성률(E)을 상당히 작게 할 필요가 있고, 파손이나 피로변형을 발생시키며, 내구성에 문제를 발생시킬 우려가 있다.

페달아암의 초기회동을 원통체, 회전체 및 가동체의 탄성변형에 의해 행하게 하는 경우에는, 가동체 및 회전체의 각 부재는 상기 굽힘탄성률을 만족하는 재료로부터 적당히 선택할 수 있는데, 재료의 조합에 대항하여는 필요한 히스테리시스특성 및 슬라이딩특성을 고려하여 정하면 된다.

가동체 및 회전체의 각각의 형성재료로는 본 발명의 제17형태의 페달장치와 같이, 원통체의 형성재료와 마찬가지로 수지로 이루어져 있는 것이 바람직하며, 이러한 경우, 가동체 및 회전체를 형성하는 수지로는 원통체와의 관련에서 필요한 굽힘탄성률을 만족하는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 원통체의 형성재료와 마찬가지로, 수지단체 또는 2종 이상의 수지를 조합한 것, 또한 이들 수지에 각종 충진재를 배합한 것을 사용할 수 있다.

가동체 및 회전체의 형성재료는, 수지로는 바람직하기로는 본 발명의 제18형태의 페달장치와 같이, 나일론 6, 나일론 66, 나일론 12, 나일론 46 또는 나일론 MXD 6 등의 폴리아미드수지, 아세탈코폴리머 또는 아세탈호모폴리머 등의 폴리옥시메틸렌수지, 폴리에틸렌텔레프탈레이트 또는 폴리부틸렌텔레프탈레이트 등의 열가소성 폴리에스테르수지, 액정폴리에스테르수지, 변성폴리페닐렌에테르수지, 폴리페닐렌설파이드수지, 폴리에테르술폰수지, 지방족폴리케톤수지 및 폴리에테르케톤수지로부터 선택되는 1종 또는 2종이상으로 이루어지고, 그에 배합되는 충진재는 바람직하기로는, 본 발명의 제19태양의 페달장치와 같이, 그라파이트, 불소수지, 2황화몰리브덴, 질화붕소, 글래스섬유, 탄소섬유, 방향족폴리아미드섬유, 티탄산칼륨위스커 및 납, 아연, 주석, 구리 및 그들의 합금으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하고 있다.

또한, 본 발명의 장치에 있어서의 페달아암으로는, 바람직하기로는, 상술한 액셀페달아암인데, 이에 대신하여, 브레이크페달아암 또는 클러치페달아암 등의 어느 하나여도 좋다.

다음, 본 발명 및 그 실시형태를 도면에 나타낸 바람직한 예를 참조하여 설명하기로 한다. 또한, 본 발명은 이들 예에 전혀 한정되지 않는다.

도 1 내지 도 9에 있어서, 본 예의 자동차의 페달장치(1)는, 지지프레임(2)과, 지지프레임(2)에 축(A)을 중심으로 하여 R방향으로 회동가능하도록 지지된 페달아암, 본 예에서는 강성금속제의 액셀페달아암(3)과, 액셀페달아암(3)을 초기회동위치에 회동탄성가압하는 스프링수단(4)과, 액셀페달아암(3)의 R방향의 회동에 저항력을 부여하는 댐퍼(5)와, 액셀페달아암(3)을 초기회동위치에서 그 회동을 정지시키는 스토퍼(미도시)를 구비하고 있다.

지지프레임(2)은, 차체(11)에 리벳 또는 볼트(12) 등에 의해 그 바닥판부 (13)에서 고정되어 있고, 강성금속제의 회전가능한 축(14)을 그 양측벽부(15 및 19)에서 회전가능하도록 지지하고 있다.

액셀페달아암(3)은 선단에 액셀페달(미도시)을 가지고, 회전가능한 축(14)의 일단부(20)에 고정장착되어 있으며, 상기 회전가능한 축(14)을 통해 지지프레임(2)에 R방향으로 회전가능하도록 지지되어 있다.

스프링수단(4)은 본 예에서는 코일스프링, 특히 바람직하기로는 비틀림코일스프링(16)으로 이루어지고, 일단부(17)가 지지프레임(2)의 측벽부(15)에 맞물림결합하고, 타단부(18)가 액셀페달아암(3)에 맞물림결합하여, 도 2에 있어서 액셀페달아암(3)을 R방향에 있어서 반시계방향으로 항상 탄성적으로 탄성가압하고 있다. 스프링수단(4)으로는 비틀림코일스프링(16) 대신 압축스프링이어도 좋다.

댐퍼(5)는, 지지프레임(2)의 측벽부(15)에 볼트(21) 등에 의해 고정된 바닥이 있는 원통체(22)와, 원통체(22)내에 상기 원통체(22)에 대하여 그 축(A)방향으로 이동가능하여 그 축(A)둘레의 방향, 즉 R방향에서는 움직이지 않도록 하여 수용된 원판형상의 가동체(23)와, 일단(24)이 원통체(22)의 바닥부(25)에, 타단(26)이 가동체(23)에 각각 맞닿아 가동체(23)와 원통체(22)의 바닥부(25)와의 사이에 배치된 스프링수단으로서의 코일스프링, 특히 바람직하기로는 압축코일스프링(27)과, 원통체(22)내에 가동스프링받침으로서의 가동체(23)에 대면하여 또한 원통체(22)에 대항하여 그 축(A)둘레에서 R방향으로 회전가능해지도록 하여 수용된 회전체(28)와, 원통체(22)의 일단면에 축둘레의 방향에서는 움직이지 않도록 배치된 뚜껑(30)과, 회전체(28)의 R방향의 회전에 있어서 상기 저항력으로서 마찰저항력을 발생시키고, 코일스프링(27)의 탄성력에 대하여 가동체(23)를 회전체(28)로부터 축방향으로 이반시켜 원통체(22)의 바닥부(25)에 접근시켜서 코일스프링(27)의 스프링반력을 증대시킴으로써, 상기 마찰저항력을 증대시키는 마찰저항력 발생수단(29)을 구비하고 있다.

본 예의 바닥이 있는 원통체(22)는, 원통부(31)와, 원통부(31)의 타단면에 일체적으로 형성된 고정스프링받침으로서의 상기 바닥부(25)를 구비하고 있다.

원통부(31)는, 그 내주면(33)에 축(A)방향으로 연장되어 형성된 적어도 하나, 본 예에서는 6개의 홈(41)을 구비하고 있고, 홈(41)은 R방향에 있어서 등각도 간격으로 배치되어 있다.

외경이 대략 타원형인 턱부(32)는 장축방향의 양단부에 관통공(43 및 44)을 각각 가지고 있고, 관통공(43 및 44)을 통과한 볼트(21) 등에 의해 턱부(32)에 있어서 원통체(22)는 측벽부(15)에 고정지지되어 있다.

바닥부(25)의 일단면(45)에는 환상의 홈(46)이 형성되어 있고, 홈(46)에 있어서 코일스프링(27)의 일단(24)이 착좌(着座)되어 있다.

원통체(22)는, 본 예에서는 폴리아세탈코폴리머로 이루어지는 굽힘탄성률 E=2.6×10⁴kgf/㎠의 형성재료에 의해 일체형성되어 있다.

가동체(23)는, 도 4, 도 5 및 도 6에 특히 상세하게 나타낸 바와 같이, 중앙에 관통공(55)을 가진 원판형상의 가동체본체(56)와, 가동체본체(56)의 외주면(57)에 일체적으로 형성된 적어도 한 개, 본 예에서는 6개의 돌기(58)와, 바닥부(25)의일단면(45)에 면한 면(59)에 형성된 환상의 홈(60)과, 회전체(28)의 회전체본체 (67)의 면(82)에 대면하는 면(81)의 외주측에 축(A)방향으로서 회전체(28)의 면(82)을 향해 돌출되어 일체적으로 형성된 적어도 한 개, 본 예에서는 세 개의 돌기(86)와, 돌기(86)에 연결접촉된 단부(92)를 규정하여 면(81)에 형성된 오목부 (91)를 구비하고 있으며, 각 돌기(58)는 R방향에 있어서 등각도 간격으로 배치되어, 각 홈(41)에 축(A)방향으로 움직일 수 있도록 배치되어 있고, 이에 의해 가동체 (23)는 축(A)방향으로 이동가능하여 R방향에서는 움직이지 않게 되어, 각 돌기(58)에 있어서 축(A)방향으로 슬라이딩가능하도록 원통체(22)에 접촉되어 있으며, 각 돌기(86)는 R방향에 있어서 등각도 간격으로 배치되어 있고, 홈(60)에 있어서 코일스프링(27)의 타단(26)이 가동체본체(56)에 착좌되어 있다.

가동체(23)는, 본 예에서는 불소수지함유 액정폴리에스테르수지조성물로 이루어지는 굽힘탄성률 E=10×10⁴kgf/㎠의 형성재료에 의해 일체형성되어 있다.

코일스프링(27)은, 원통부(31)내에 원통부(31)와 동심으로, 또한 가동체(23)를 바닥부(25)로부터 축(A)방향으로 이반시키도록 탄성적으로 압축되어 배치되어 있다.

회전체(28)는, 특히 도 7, 도 8 및 도 9에 상세하게 나타낸 바와 같이, 원통부(65)와, 원통부(65)의 외주면(66)의 일단부측에 일체적으로 형성된 원판형상의 회전체본체(67)와, 회전체본체(67)의 환상의 면(82)의 외주측에 축(A)방향으로서 가동체(23)의 면(81)을 향해 돌출되어 일체적으로 형성된 적어도 한 개, 본 예에서는 3개의 돌기(84)와, 돌기(84)에 연결 접촉된 단부(94)를 규정하여 면(82)에 형성된 오목부(93)를 구비하고 있으며, 원통부(65)의 일단측은 뚜껑(30)의 관통공(64)에 배치되어 상기 관통공(64)을 규정하는 뚜껑(30)의 내주면에 R방향으로 회전가능하도록 지지되어 있고, 원통부(65)의 타단측은 관통공(55)을 통과하여 또한 상기 관통공(55)을 규정하는 가동체본체(56)의 내주면(68)과 축(A)방향 및 R방향으로 상대적으로 슬라이딩가능하도록 접촉되어 연장되어 있으며, 원통부(65)의 중앙구멍 (69)에 회전가능한 축(14)의 타단부(70)가 고정적으로 삽입장착되어 있고, 각 돌기(84)는 R방향으로 등각도간격으로 배치되어 있다.

또한, 관통공(55)을 관통하도록 원통부(65)를 길게 형성하면, 회전체(28)의 R방향의 회전을 가동체본체(56)의 내주면(68)에 의해 안내할 수 있기 때문에 바람직하나, 이를 대신하여, 관통공(55)까지 연장하지 않고 원통부(65)를 짧게 형성하고, 회전체(28)의 회전을 관통공(64)을 규정하는 뚜껑(30)의 내주면에 의해 안내시키도록 하여도 좋다.

회전체(28)는, 본 예에서는, 글래스섬유 함유 나일론 MXD 6/폴리페닐렌에테르수지조성물로 이루어지는 굽힘탄성률 E=18×10⁴kgf/㎠의 형성재료에 의해 일체형성되어 있다.

회전가능한 축(14)이 관통한 관통공(64)을 갖는 뚜껑(30)은 원통부(31)의 내주면(33)에 형성된 나사부에 나사결합되어, 원통부(31)의 일단면에 고정장착되어 축(A)둘레의 방향에서는 움직일 수 없도록 배치되어 있고, 뚜껑(30)의 한쪽면인 고정면(88)에는 회전체본체(67)의 환상의 면(87)이 축(A)둘레의 방향에서 슬라이딩가능하도록 또한 코일스프링(27)의 스프링력에 탄성가압되어 접촉되어 있다. 또한,원통부(31)에의 뚜껑(30)의 나사삽입상태를 바꿈으로써, 코일스프링(27)의 초기 압축상태를 바꿀 수 있고, 이에 의해 초기저항력을 임의로 조정, 설정할 수 있어, 최적의 초기저항력을 얻을 수 있다.

뚜껑(30)은, 본 예에서는 탄소섬유함유 폴리아세탈코폴리머수지 조성물로 이루어지는 굽힘탄성률 E=16×10⁴kgf/㎠의 형성재료에 의해 일체형성되어 있다.

마찰저항력 발생수단(29)은, 돌기(84)의 각각에 형성된 경사면(83)과, 경사면(83)에 면접촉하도록 돌기(86)의 각각에 형성된 경사면(85)과, 회전체본체(67)의 환상의 면(87)과, 상기 회전가능한 면(87)에 면접촉하는 뚜껑(30)의 고정면(88)과, 홈(41)에 있어서의 돌기(58) 및 원통체본체(31)의 상호슬라이딩면을 구비하고 있다.

경사면(83 및 85)은, 서로 면접촉하도록 상보적으로 또한 바람직하기로는 축(A)에 관하여 약 45°의 기울기로 경사되어 형성되어 있다.

오목부(91)에는 돌기(84)의 각각의 축(A)방향의 선단이 들어가고, 오목부 (93)에는 돌기(86)의 각각의 축(A)방향의 선단이 들어가며, 따라서 단부(92) 및 단부(94)에 의해 경사면(83)과 경사면(85)과의 초기 면접촉위치가 규정되어 있다.

액셀페달아암(3) 및 회전가능한 축(14)은 원통체(22), 회전체(28), 가동체 (23) 및 뚜껑(30)과 비교하여 실질적으로 강체인 금속재료로 형성되어 있다.

이상의 페달장치(1)를 구비한 차량, 예컨대 자동차에서는 액셀페달의 밟음으로 액셀페달아암(3)이 코일스프링(16)의 탄성력에 대항하여 도 2에 있어서 R방향에 관하여 시계방향으로 회동되면, 액셀페달아암(3)의 회동각을 검출하는 검출기를 포함하는 도시하지 않은 전자제어장치에 의해 엔진에 대한 연료분사가 촉진되어 가속되고, 반대로, 액셀페달의 밟음해제로, 액셀페달아암(3)이 코일스프링(16)의 탄성력에 의해 도 2에 있어서 R방향에 관하여 반시계방향으로 회동되면, 도시하지 않은 전자제어장치에 의해 엔진에 대한 연료분사가 감소되어 감속된다.

그리고, 페달장치(1)에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 액셀페달이 밟혀져 액셀페달아암(3)이 초기회동위치 0°부터 전체 회동각 θmax°의 0.5 내지 20%의 어느 한 각도까지 회동될 때까지는 상기 액셀페달아암(3)의 회동은 회전체(28)에 회전을 거의 발생시키는 일 없이 원통체((22), 회전체(28) 및 가동체(23)의 탄성변형을 우선적으로 발생시키고, 액셀페달아암(3)이 각도 θb°를 초과하여 회동되면, 액셀페달아암(3)의 회동에 따라 회전체(28)에 R방향의 회전이 발생하도록 되어 있다. 즉, 페달장치(1)에서는 액셀페달아암(3)의 초기회동위치 0°로부터 각도 θb°까지는 선 a-b로 나타낸 바와 같이, 서서히 증대하는 회전력(페달밟는 힘)(T)을 회전체(28)에 부여하도록 하여 액셀페달아암(3)의 회동을 가능하게 하고, 그런 다음에는 상기 액셀페달아암(3)의 회동과 함께 회전체(28)를 R방향으로 회전시키도록 되어 있다.

회전체(28)가 R방향으로 회전되면, 돌기(84)도 R방향으로 회전되어, 돌기 (84)의 R방향의 회전에 의해 경사면(85)에서 경사면(83)에 면접촉한 돌기(86)를 가진 가동체(23)는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 축(A)방향에 있어서 코일스프링(27)의 탄성력에 대항하여 바닥부(25)를 향해 이동되고, 반대로, 예컨대 각도 θef°에서 페달밟음이 해제되면, 코일스프링(16)의 탄성력에 의해 액셀페달아암(3)은 원래의 위치 0°로 복귀되고, 마찬가지로, 가동체(23)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 원래의 위치로 복귀된다.

이러한 페달장치(1)에 의하면, 액셀페달아암(3)을 주로 원통체(22), 회전체 (28) 및 가동체(23)의 탄성변형에 의해 초기회동위치 0°로부터 각도 θb°까지 회동시킬 수 있고, 그런 다음, 액셀페달아암(3)의 회동과 함께 회전체(28)를 회전시키도록 되어 있기 때문에, 페달밟음개시에 있어서, 그와 함께 액셀페달아암(3)이 회동되는 결과, 마찰저항력 발생수단(29)에 있어서의 정마찰에 따른 큰 저항을 받는 듯한 감각을 없앨 수 있고, 따라서 액셀페달아암(3)을 조작하는 자동차의 운전자가 움직이지 않는 벽에 발을 밀어 붙이는 듯한 불쾌한 감각, 즉 도 10에 있어서 선 a-g로 나타낸 바와 같은 반력에 의한 감각을 액셀페달로부터 받지 않고, 또한 피로감을 주지 않고 페달조작을 기분좋게 행할 수 있다.

그리고, 페달장치(1)에서는, 각도 θb°를 초과하는 페달밟음에서는, 코일스프링(27)의 순차 증대하는 탄성력에 의해 서로 밀어 붙혀진 경사면(83)과 경사면(85)에 있어서의 마찰저항, 면(87)과 고정면(88)에 있어서의 마찰저항 및 홈(41)에서의 돌기(58)와 원통체(31)에 있어서의 마찰저항에 의해 도 10의 b-c로 나타낸 바와 같이, 페달밟음에 따른 액셀페달아암(3)의 회동에 적당한 순차 증대하는 저항력(반력)이 부여되고, 따라서 액셀페달을 너무 밟아 연료를 필요이상으로 소비하는 사태를 없앨 수 있고, 또한, 각도 θef°에서의 페달밟음해제에서는, 경사면(83)과 경사면(85)에 있어서의 마찰저항, 면(87)과 고정면(88)에 있어서의 마찰저항 및 홈(41)에서의 돌기(58)와 원통면(31)에 있어서의 마찰저항은 매우 작아지고, 액셀페달아암(3)은 코일스프링(16)의 탄성력에 의해 작은 저항력을 가지고 조기에 초기위치로 회동복귀되게 된다.

이에 더하여, 페달장치(1)에서는, 페달밟음후, 예컨대 정상주행시에 상당하는 각도 θef°에서 페달밟음을 유지하는 경우에는, 페달밟는 힘을 Te로부터 Tf까지 감소시켜도, 경사면(83)과 경사면(85)에 있어서의 마찰저항, 면(87)과 고정면(88)에 있어서의 마찰저항 및 홈(41)에서의 돌기(58)와 원통체(31)에 있어서의 마찰저항에 따른 페달아암회동각과 페달밟는 힘과의 히스테리시스특성 a-b-e-f에 의해, 그 액셀페달아암(3)의 회동각 θef°을 유지할 수 있기 때문에, 페달을 밟은 발에 조기의 피로를 발생시키는 등의 불편함을 해소할 수 있다. 즉 페달장치(1)에서는 페달밟음량에 따라 그 페달밟음량에서의 액셀페달아암(3)의 회동각 θef°을 일정하게 유지할 수 있는 페달밟는 힘(T)의 범위 Te-Tf를 크게 할 수 있는 결과, 저속으로부터 고속의 각 속도에서의 정속주행시에 해당 속도에 따라 페달밟음량을 용이하게 일정하게 유지할 수 있고, 페달을 밟은 발에 조기에 피로를 발생시키는 등의 불편함을 해소할 수 있다.

또한 페달장치(1)에 의하면, 경사면(83)과 경사면(85)에 있어서의 마찰저항, 면(87)과 고정면(88)에 있어서의 마찰저항 및 홈(41)에서의 돌기(58)와 원통체(31)에 있어서의 마찰저항에 의해 개략 액셀페달아암(3)의 회동에 부여할 수 있는 저항력을 결정할 수 있기 때문에, 히스테리시스특성을 가진 반력조정을 매우 간단히 행할 수 있고, 또한 각각의 값을 적당히 설정함으로써 매우 컴팩트한 것으로 할 수 있으며, 작은 스페이스를 효과적으로 이용하여 설치할 수 있다.

이에 더하여, 페달장치(1)에 의하면, 코일스프링(27)으로부터는 액셀페달아암(3)을 초기위치로 복귀시키는 복귀력을 거의 발생시키지 않기 때문에, 정속주행시에는 액셀페달아암(3)에 반력을 실질적으로 발생시키지 않고, 따라서 페달을 밟은 발에 조기의 피로를 발생시키지 않는다는 이점이 더 있다.

또한, 페달장치(1)에 의하면, 코일스프링(27)은 상호 상대회전하지 않는 가동체(23)와 원통체(22)의 바닥부(25)와의 사이에 배치되어 있기 때문에, 회전체(28)의 회전에 있어서도 비틀리지 않고, 따라서 코일스프링(27)의 비틀림에 의한 작동불량 등의 불편함이 발생하지 않는다.

본 예의 페달장치(1)에 있어서, 초기회동위치 0°로부터 최대회동각 θmax° (풀스트로크)까지의 액셀페달아암(3)의 회동(도 10에 있어서 선 a-b-c-d의 루프에 상당)을 300만회 반복하여 시험하였더니, 원통체(22), 가동체(23), 회전체(28) 및 뚜껑(30)의 각각에는 파손, 피로변형 등이 발생하지 않고, 회동각 θb°는 θmax°의 0.5 내지 20%의 범위에 있으며, 정속주행시에서의 회동각 θef°를 일정하게 유지할 수 있는 페달밟는 힘의 범위 Te-Tf는 만족할 수 있는 것이었다.

본 발명에 의하면, 조작감각이 뛰어나고, 페달조작에 피로감을 느끼게 하지 않으며, 또한 페달밟음량에 따라 그 페달밟음량을 일정하게 유지할 수 있는 페달밟는 힘의 범위를 크게 할 수 있는 자동차의 페달장치 및 이 페달장치에 이용하기에 바람직한 댐퍼를 제공할 수 있다.

Claims

페달아암의 회동에 저항력을 부여하는 댐퍼를 구비하고 있고, 이 댐퍼는 축방향으로 이동가능하며 축둘레의 방향에서는 움직일 수 없도록 배치된 가동체와, 이 가동체에 대면하여 축둘레에서 회전가능하도록 배치된 회전체와, 가동체를 회전체를 향해 탄성적으로 탄성가압하는 스프링수단과, 회전체의 회전에 있어서 상기 저항력으로서 마찰저항력을 발생시키고, 스프링수단의 탄성력에 대항하여 가동체를 회전체로부터 축방향으로 이반시켜, 스프링수단의 스프링력을 증대시킴으로써 상기 마찰저항력을 증대시키는 마찰저항력 발생수단을 구비하고 있으며, 페달아암의 초기회동위치로부터 그 전체 회동각의 0.5 내지 20% 중 어느 한 각도까지는 서서히 증대하는 회전력을 회전체에 부여하도록 하여 페달아암의 회동을 가능하게 하고, 그런 다음에는 상기 페달아암의 회동과 함께 회전체를 회전시키도록 되어 있는 자동차의 페달장치.
제1항에 있어서,

마찰저항력 발생수단은, 가동체에 대면하는 회전체의 한쪽면에 형성된 경사면과, 회전체에 대면하는 가동체의 한쪽면에 형성되어 상기 경사면에 면접촉하는 경사면을 구비하고 있는 자동차의 페달장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

가동체는, 가동체본체와, 이 가동체본체의 한쪽면에 축방향으로서 회전체의 한쪽면을 향해 돌출되어 일체적으로 형성된 돌기를 구비하고 있고, 회전체는, 회전체본체와, 이 회전체본체의 한쪽면에 축방향으로서 가동체의 한쪽면을 향해 돌출되어 일체적으로 형성된 돌기를 구비하고 있으며, 마찰저항력 발생수단은 가동체 및 회전체의 두 돌기에 형성되어 서로 면접촉하는 경사면을 구비하고 있는 자동차의 페달장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

페달아암의 회동은 회전가능한 축을 통해 회전체에 전달되도록 되어 있고, 댐퍼는, 가동체 및 회전체를 수용한 원통체와, 이 원통체의 일단면에 축둘레의 방향에서는 움직일 수 없도록 배치된 뚜껑을 더 구비하고 있으며, 회전체는 축둘레의 방향에서 슬라이딩가능하도록 또한 스프링수단의 스프링력에 탄성가압되어 뚜껑에 접촉되어 있고, 가동체는 축방향으로 슬라이딩가능하도록 원통체에 접촉되어 있는 자동차의 페달장치.
제4항에 있어서,

페달아암 및 회전가능한 축은, 원통체, 회전체, 가동체 및 뚜껑과 비교하여 실질적으로 강체이고, 초기회동위치로부터 전체 회동각의 0.5 내지 20% 중 어느 한 각도까지의 페달아암의 회동은 원통체, 회전체 및 가동체 중 적어도 하나의 탄성변형에 의해 행해지도록 되어 있는 자동차의 페달장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,

원통체의 형성재료의 굽힘탄성률(E)은 2×10⁴kgf/㎠≤E인 자동차의 페달장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

원통체의 형성재료는 수지로 이루어지는 자동차의 페달장치.
제7항에 있어서,

원통체의 형성재료는 폴리아미드수지, 폴리옥시메틸렌수지, 열가소성폴리에스테르수지, 액정폴리에스테르수지, 변성폴리페닐렌에테르수지, 폴리페닐렌설파이드수지, 폴리에테르술폰수지, 지방족폴리케톤수지 및 폴리에테르케톤수지로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 자동차의 페달장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,

원통체의 형성재료는 그라파이트, 불소수지, 2황화몰리브덴, 질화붕소, 글래스섬유, 탄소섬유, 방향족폴리아미드섬유, 티탄산칼륨위스커 및 납, 아연, 주석, 구리 및 이들의 합금으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 자동차의 페달장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

원통체의 형성재료는 금속으로 이루어지는 자동차의 페달장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

가동체의 형성재료의 굽힘탄성률(E)은 2×10⁴kgf/㎠≤E≤20×10⁴kgf/㎠인 자동차의 페달장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

가동체의 형성재료의 굽힘탄성률(E)은 5×10⁴kgf/㎠≤E≤20×10⁴kgf/㎠인 자동차의 페달장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

가동체의 형성재료의 굽힘탄성률(E)은 7×10⁴kgf/㎠≤E≤18×10⁴kgf/㎠인 자동차의 페달장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

회전체의 형성재료의 굽힘탄성률(E)은 2.5×10⁴kgf/㎠≤E≤25×10⁴kgf/㎠인 자동차의 페달장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

회전체의 형성재료의 굽힘탄성률(E)은 5×10⁴kgf/㎠≤E≤23×10⁴kgf/㎠인 자동차의 페달장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

회전체의 형성재료의 굽힘탄성률(E)은 10×10⁴kgf/㎠≤E≤20×10⁴kgf/㎠인 자동차의 페달장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

회전체 및 가동체의 형성재료는 수지로 이루어지는 자동차의 페달장치.
제17항에 있어서,

회전체 및 가동체의 형성재료는, 폴리아미드수지, 폴리옥시메틸렌수지, 열가소성폴리에스테르수지, 액정폴리에스테르수지, 변성폴리페닐렌에테르수지, 폴리페닐렌설파이드수지, 폴리에테르술폰수지, 지방족폴리케톤수지 및 폴리에테르케톤수지로부터 선택되는 1종 또는 2종이상으로 이루어지는 자동차의 페달장치.
제17항 또는 제18항에 있어서,

회전체 및 가동체의 형성재료는 그라파이트, 불소수지, 2황화몰리브덴, 질화붕소, 글래스섬유, 탄소섬유, 방향족폴리아미드섬유, 티탄산칼륨위스커 및 납, 아연, 주석, 구리 및 그들의 합금으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 자동차의 페달장치.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 자동차의 페달장치에 사용하기 위한 댐퍼.