KR101730029B1

KR101730029B1 - 수동 변속기의 변속 제어 장치

Info

Publication number: KR101730029B1
Application number: KR1020150026445A
Authority: KR
Inventors: 홍형석; 김동원
Original assignee: 경창산업주식회사
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2017-05-11
Also published as: KR20160103731A; CN105909784A; DE102016101505A1; US20160245395A1; US9851002B2

Abstract

수동 변속기의 변속 제어 장치가 개시된다. 본 발명에 따른, 수동 변속기의 변속 제어 장치는, 변속을 수행하기 위해, 시프트 방향 및 셀렉트 방향으로 이동 가능한 시프트 레버, 상기 시프트 레버(100)와 연결되는 셀렉트 레버(200), 시프트 레버의 셀렉트 방향 이동을 제한하기 위한 샤프트를 포함하는 셀렉트 락 유닛, 차량 속도에 기초하여, 시프트 레버의 셀렉트 방향 이동을 제한하도록 상기 셀렉트 락 유닛을 제어하는 컨트롤러 및 상기 시프트 레버의 셀렉트 방향 이동이 제한된 상태인지를 센싱하는 자기장 센서를 포함하고, 상기 시프트 레버(100)는 노브(120), 로드(110) 및 연결봉(140)을 포함하고, 상기 노브(120)는 상기 로드(110)의 일단에 배치되고, 운전자가 상기 노브(120)를 움직이면, 상기 시프트 레버(110)가 상기 로드(110)에 배치된 중심을 기준으로 회전하고, 상기 연결봉(140)의 일단은 상기 중심에 연결되고, 상기 연결봉(140)은 상기 일단으로부터 상기 로드(110)의 길이방향에 대해 수직한 셀렉트 방향으로 연장되고, 상기 연결봉(140)의 타단에 연결부가 배치되고, 상기 셀렉트 레버(200)는 상기 연결봉(140)의 연결부와 시프트 방향으로 회전 가능하게 결합하고, 상기 시프트 레버(100)가 시프트 방향으로 회전하면, 상기 셀렉트 레버(200)는 회전하지 않고, 상기 시프트 레버(100)가 셀렉트 방향으로 회전하면, 상기 셀렉트 레버(200)가 상기 중심을 기준으로 회전하고, 상기 셀렉트 레버(200)는 락킹 홈(210)을 포함하고, 상기 셀렉트 락 유닛(300)은 상기 샤프트(310)를 상기 락킹홈(210)에 삽입시켜, 상기 셀렉트 레버(200)의 회전을 제한한다. 이에 따라, 운전자의 의도하지 않은 R단 변속을 방지하여, 안전한 변속을 수행할 수 있게 되며, 셀렉트 락(select lock)의 상태를 센싱할 수 있게 된다. 또한, 셀렉트 락 유닛을 하나의 솔레노이드로 구현하여 원가를 절감하고, 솔레노이드의 과열을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

수동 변속기의 변속 제어 장치{SHIFT CONTROL APPARATUS OF MANUAL TRANSMISSION}

본 발명은 수동 변속기의 변속 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 고속 주행 중 변속시 R단 변속을 제한할 수 있는, 수동 변속기의 변속 제어 장치에 관한 것이다.

변속기(transmission)는 엔진에서 발생한 동력을 속도에 적합한 회전력으로 바꾸어 전달하는 장치로, 클러치와 추진축(propeller shaft) 사이에 설치된다. 차량의 주행 조건이, 정지, 출발, 저속주행, 고속주행, 후진 등 광범위하게 변화하는 만큼, 변속기는 각 주행 조건에 대응하여 엔진 성능을 충분히 발휘시킬 수 있어야 한다.

변속기는 가장 기본적인 수동 변속기부터, 자동 변속기, 무단(CVT) 변속기, 더블클러치(DCT) 변속기 등으로 나뉜다. 수동 변속기는 운전자가 직접 변속기 단(段)수를 조작해야 하기 때문에 번거로운 면이 있지만, 구조가 간단하고 효율이 매우 우수하다.

일반적으로, 자동차 변속은 1단에서 5단 이상의 전진 변속 단계와, R(reverse)단의 후진 변속 단계로 이루어진다. 변속 단수가 낮은 1단 및 2단에서는 힘을 강하게 발휘하도록 감속비(moderating ratio)가 크게 설정되어 있고, 변속 단수가 중간 정도인 3단 및 4단에서는 주행 속도를 유지할 수 있도록 엔진 회전수와 비슷한 변속비로 되어 있다. 또, 변속 단수가 높은 5단 이상은 고속 주행을 위해, 엔진 회전수보다 낮은 변속비로 이루어져 있다.

그런데, 종래의 수동 변속기를 구비한 차량에서는, 운전자가 의도치 않게 시프트 레버를 셀렉트 방향으로 과도하게 이동시킴으로써, 5단이나 6단 등의 고속 변속이 아닌 후진 변속이 이루어지는 경우가 있었다. 이 경우, 미션에 무리한 힘이 가해져서 과부하가 발생하는 등 고장의 원인이 된다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 운전자의 의도하지 않은 R단 변속을 방지할 수 있고, 셀렉트 락(select lock) 상태(위치)를 센싱할 수 있는 수동 변속기의 변속 제어 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 셀렉트 락 유닛을 하나의 솔레노이드로 구현하여 원가를 절감하고, 솔레노이드의 과열을 방지하여 긴 수명을 가지는, 수동 변속기의 변속 제어 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치는, 시프트 방향 및 셀렉트 방향으로 이동 가능한 시프트 레버(shift lever); 상기 시프트 레버(100)와 연결되는 셀렉트 레버(200); 상기 시프트 레버의 셀렉트 방향 이동을 제한하기 위한 샤프트(shaft)를 포함하는 셀렉트 락 유닛(select lock unit); 차량 속도에 기초하여, 상기 시프트 레버의 셀렉트 방향 이동을 제한하도록 상기 셀렉트 락 유닛을 제어하는 컨트롤러(controller); 및 상기 시프트 레버의 셀렉트 방향 이동이 제한된 상태인지를 센싱하는 자기장 센서(magnetic sensor,400);를 포함하고, 상기 시프트 레버(100)는 노브(120), 로드(110) 및 연결봉(140)을 포함하고, 상기 노브(120)는 상기 로드(110)의 일단에 배치되고, 운전자가 상기 노브(120)를 움직이면, 상기 시프트 레버(110)가 상기 로드(110)에 배치된 중심을 기준으로 회전하고, 상기 연결봉(140)의 일단은 상기 중심에 연결되고, 상기 연결봉(140)은 상기 일단으로부터 상기 로드(110)의 길이방향에 대해 수직한 셀렉트 방향으로 연장되고, 상기 연결봉(140)의 타단에 연결부가 배치되고, 상기 셀렉트 레버(200)는 상기 연결봉(140)의 연결부와 시프트 방향으로 회전 가능하게 결합하고,
상기 시프트 레버(100)가 시프트 방향으로 회전하면, 상기 셀렉트 레버(200)는 회전하지 않고, 상기 시프트 레버(100)가 셀렉트 방향으로 회전하면, 상기 셀렉트 레버(200)가 상기 중심을 기준으로 회전하고, 상기 셀렉트 레버(200)는 락킹 홈(210)을 포함하고, 상기 셀렉트 락 유닛(300)은 상기 샤프트(310)를 상기 락킹홈(210)에 삽입시켜, 상기 셀렉트 레버(200)의 회전을 제한한다.

그리고, 상기 컨트롤러는, 차량 속도가 소정 속도 범위에 해당하는 경우, 상기 시프트 레버의 셀렉트 방향 이동을 제한하도록 상기 셀렉트 락 유닛을 제어할 수 있다.

또한, 상기 소정 속도 범위는, 3단 또는 4단에 대응하는 차량 속도 범위일 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치는, 변속을 수행하기 위해, 시프트 방향 및 셀렉트 방향으로 이동 가능한 시프트 레버(shift lever); 상기 시프트 레버의 셀렉트 방향 이동을 제한하기 위한 샤프트(shaft)를 포함하는 셀렉트 락 유닛(select lock unit); 및 변속 단수만을 기초하여, 상기 시프트 레버의 셀렉트 방향 이동을 제한하도록 상기 셀렉트 락 유닛을 제어하는 컨트롤러(controller);를 포함하고, 상기 시프트 레버(100)는 노브(120), 로드(110) 및 연결봉(140)을 포함하고, 상기 노브(120)는 상기 로드(110)의 일단에 배치되고, 운전자가 상기 노브(120)를 움직이면, 상기 시프트 레버(110)가 상기 로드(110)에 배치된 중심을 기준으로 회전하고, 상기 연결봉(140)의 일단은 상기 중심에 연결되고, 상기 연결봉(140)은 상기 일단으로부터 상기 로드(110)의 길이방향에 대해 수직한 셀렉트 방향으로 연장되고, 상기 연결봉(140)의 타단에 연결부가 배치되고, 상기 셀렉트 레버(200)는 상기 연결봉(140)의 연결부와 시프트 방향으로 회전 가능하게 결합하고, 상기 시프트 레버(100)가 시프트 방향으로 회전하면, 상기 셀렉트 레버(200)는 회전하지 않고, 상기 시프트 레버(100)가 셀렉트 방향으로 회전하면, 상기 셀렉트 레버(200)가 상기 중심을 기준으로 회전하고, 상기 셀렉트 레버(200)는 락킹 홈(210)을 포함하고, 상기 셀렉트 락 유닛(300)은 상기 샤프트(310)를 상기 락킹홈(210)에 삽입시켜, 상기 셀렉트 레버(200)의 회전을 제한할 수 있다.

그리고, 상기 컨트롤러는, 소정 변속 단수에 해당하는 경우, 상기 시프트 레버의 셀렉트 방향 이동을 제한하도록 상기 셀렉트 락 유닛을 제어할 수 있다.

또한, 상기 소정 변속 단은 3단 또는 4단일 수 있다.

그리고, 상기 시프트 레버의 셀렉트 방향 이동이 제한된 상태인지를 센싱하는 자기장 센서(magnetic sensor);를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 셀렉트 락 유닛은, 상기 샤프트에 고정된 영구자석(permanent magnet); 및 상기 샤프트의 둘레를 원통형으로 감싸는 코일(coil);을 포함하는 솔레노이드를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하여 상기 솔레노이드에 형성되는 자기장의 극성을 변화시킴으로써, 상기 샤프트에 고정된 영구자석을 이동시킬 수 있다.

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그리고, 상기 샤프트는, 단부에 위치감지용 자석을 구비하고, 상기 자기장 센서는, 상기 위치감지용 자석의 거리 변화에 따른 자기장 변화에 기초하여, 상기 샤프트의 위치를 센싱할 수 있다.

또한, 상기 자기장 센서는 홀 IC(Hall Integrated Circuit)일 수 있다.

그리고, 상기 컨트롤러는, 전자 제어 장치(Electronic Control Unit, ECU)로부터 차량 속도에 대한 정보를 전달받을 수 있다.

상기 구성에 따른 본 발명에 의하면, 운전자의 의도하지 않은 R단 변속을 방지하여, 안전한 변속을 수행할 수 있게 되며, 셀렉트 락(select lock)의 상태를 센싱할 수 있게 된다. 또한, 셀렉트 락 유닛을 하나의 솔레노이드로 구현하여 원가를 절감하고, 솔레노이드의 과열을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치에 있어서, 시프트 레버를 감싸는 노브에 표시된 변속 패턴을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 셀렉트 락이 이루어진 상태도이다.
도 7은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 셀렉트 락이 해제된 상태도이다.
도 8은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 솔레노이드의 동작을 설명하기 위한 구성도이다.
도 9는 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 솔레노이드의 동작을 설명하기 위한 구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 주요 구성을 나타내는 부분 개략도이다.

후술하는 본 발명에 대한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분할 정도로 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다를 뿐 상호 배타적이지는 않다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

또한, 본 발명의 구성요소 중 당업자가 명확하게 파악할 수 있고 용이하게 재현할 수 있다면, 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위하여 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 기본적인 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 1은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치에 있어서, 시프트 레버를 감싸는 노브에 표시된 변속 패턴을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치는 기본적으로, 베이스 브라켓(10), 시프트 레버(100) 및 셀렉트 레버(200)를 포함한다.

시프트 레버(100)는 운전자의 조작에 의해, 셀렉트 방향 혹은 시프트 방향으로 이동된다. 시프트 레버(100)의 노브에는 도 2에 도시된 바와 같은 변속 패턴이 표시되어 있고, 운전자는 차량 속도에 따라, 클러치(미도시)와 시프트 레버(100)를 조정하여, 변속 패턴에 표시된 위치에 따라, 변속 단수를 변경한다.

여기서는 본 발명의 일 실시예에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치는, 제어 가능한 변속 단수를, 1단 내지 6단의 총 6개의 전진 변속과, R단의 후진 변속으로 상정하여 설명하기로 한다. 물론, 변속 단수가 이에 한정되는 것은 아니며, 더 많거나 적은 수의 변속 단수를 가질 수도 있음은, 당업자에 자명할 것이다.

일반적으로, 변속기는 클러치와 종감속 장치(final reduction gears)/차동 장치(differential gears) 사이에 설치되어, 기관의 회전 토크와 회전 속도를 변환시켜 종감속 장치/차동 장치에 전달한다.

변속기에서 단(段) 분할(transmission grading)은 차량의 최고속도와 최대 등반각을 고려해, 최대 변속비와 최저 변속비를 결정한 다음, 중간 단(段)들의 변속비를 결정한다. 여기서, 변속비란 크랭크축에서 발생한 엔진의 출력이 변속기 안에서 구동력으로 변환될 때 각 기어의 비율을 말한다.

운전자는 차량 속도에 기초해, 시프트 레버(100)와 클러치를 조작하여, 속도에 적합한 변속 단으로 변경한다. 각각의 변속 단은 적정 속도 영역(range)을 가진다.

예를 들어, 1단과 2단은 차량속도가 약 40km/h 이하일 때 적용되고, 3단과 4단은 차량속도가 약 40km/h∼80km/h일 때 적용되며, 5단과 6단은 차량속도가 약 80km/h 이상일 때 적용될 수 있다. 물론, 차량의 사양에 따라, 각 변속 단에 대응하는 적정 속도가, 이와 달리 설정될 수도 있다.

운전자는 각 변속 단으로 변경하기 위해, 시프트 레버(100)를 도 2에 도시된 패턴과 같이 상하좌우로 이동시켜야 한다. 이때, 도 2의 패턴의 좌우 방향을 셀렉트 방향이라 하고, 상하 방향을 시프트 방향이라 한다.

2단으로 주행 중 속도가 높아져 3단에 대응하는 속도가 되면, 운전자는 클러치 페달을 밟고, 시프트 레버(100)를 패턴 상의 '3'의 위치로 이동시킨다.

나아가, 4단에 대응하는 속도까지 상승하면, 운전자는 클러치 페달을 밟고, 시프트 레버(100)를 패턴 상의 '4'의 위치로 이동시킨다.

이와 같이, 운전자는 시프트 레버(100)를 셀렉트 방향 혹은 시프트 방향으로 이동시킴으로써, 1단에서 6단, 혹은 R단으로 변경할 수 있다.

운전자가 시프트 레버(100)를 셀렉트 방향으로 이동시키면(도 1의 S_R방향 및 S_L방향), 셀렉트 레버(200)는 회동축을 중심으로 회전 운동(도 1의 R방향)을 한다.

시프트 레버(100)와 셀렉트 레버(200)의 동작에 대해 도 4 및 도 5를 참조하면서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 분해사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 단면도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 시프트 레버(100)는 로드(rod,110), 노브(knob,120), 볼샤프트(ball shaft,130) 및 연결봉(connecting rod,140)을 포함한다.

변속기를 조작하기 위한 로드(110)의 일단(一端)에는 노브(120)가 구비되며, 노브(120)에는 도 2와 같은 변속 패턴이 표시되어 있다. 노브(120)는 변속기 조작을 편리하게 하기 위한, 다양한 형상과 재질로 이루어질 수 있다.

로드(120)의 타단(他端)에는 볼샤프트(130)가 연결된다. 또한, 로드(120)의 길이 방향에 대해 수직으로 연결봉(140)이 연결되며, 연결봉(140)의 일단은 볼샤프트(130)에 연결된다. 연결봉(140)의 타단은 셀렉트 레버(200)에 연결된다.

운전자가 노브(120)를 잡고 시프트 레버(100)를 셀렉트 방향(S_R방향 혹은 S_L방향)으로 움직이면, 로드(120)에 연결된 구형의 볼샤프트(130)가 구심을 기준으로 회전운동을 한다.

이에 대응하여, 볼샤프트(130)에 연결된 연결봉(140)은, 볼샤프트(130)의 구심을 중심으로 한 원주상에서 회전 운동을 하고, 연결봉(140)의 타단에 연결된 셀렉트 레버(200)는 회전축을 중심으로 회전 운동(R방향)을 하게 된다.

즉, 시프트 레버(100)의 셀렉트 방향 이동은, 셀렉트 레버(200)의 회전 운동을 수반하게 된다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 셀렉트 락킹(select locking) 동작을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 6은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 셀렉트 락이 이루어진 상태도이고, 도 7은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 셀렉트 락이 해제된 상태도이다. 여기서 셀렉트 락킹 동작이란, 셀렉트 레버(200)의 움직임을 차단함으로써, 시프트 레버(100)의 이동을 차단 혹은 허용하는 동작을 의미한다.

본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치는, 위에서 설명한 시프트 레버(100), 셀렉트 레버(200)의 구성 외에 셀렉트 락 유닛(select lock unit,300), 컨트롤러(controller,500)를 더 포함한다.

셀렉트 락 유닛(300)은 운전자의 오조작에 의해, 고속 주행 중 시프트 레버(100)를 R단에 위치시키는 것을 방지하는 기능을 가진다.

상술한 바와 같이, 운전자는 시프트 레버(100)를 조작하면서 변속 단을 변경한다. 이때, 셀렉트 방향 및 시프트 방향으로의 이동이 적절히 수행되어야, 운전자가 원하는 변속 단으로 변경할 수 있게 된다.

문제는, 3단/4단에서 5단/6단으로 변경시, 운전자의 오조작으로, 5단 및 6단이 위치하는 지점을 넘어, R단이 위치하는 지점까지 시프트 레버(100)를 이동시키는 경우이다. 이때, 무리한 힘이 가해져 미션에 과부하가 발생하게 된다.

본 발명의 셀렉트 락 유닛(300)은, 3단/4단에서 5단/6단으로 변경시, R단이 위치하는 지점으로의 셀렉트 방향 이동을 차단하여, 상기와 같은 문제를 미연에 방지한다.

셀렉트 락 유닛(300)은, 영구자석(permanent magnet)과 코일(coil)로 이루어진 솔레노이드(solenoid) 및, 솔레노이드의 코일에 전류를 공급하기 위한 전류공급부를 포함한다. 이때, 영구자석은 샤프트(shaft)에 직간접적으로 고정된다.

컨트롤러(500)는 셀렉트 락 유닛(300)으로 공급되는 전류를 제어하여, 솔레노이드 내부에 자기장을 형성해, 솔레노이드 내부에 구비된 샤프트를 이동시킨다.

특히, 컨트롤러(500)는, 차량 속도 또는 변속 단수에 기초하여, 상기 동작을 수행한다. 즉, 컨트롤러(500)는, 차량 속도 또는 변속 단수에 기초하여, 셀렉트 락 유닛(300)으로 공급되는 전류를 제어하여, 솔레노이드 내부에 구비된 샤프트를 이동시켜, 셀렉트 락 유닛(300)으로 하여금 셀렉트 락 동작을 이루거나, 해제하도록 한다.

차량 속도에 기초한 셀렉트 락 유닛(300)의 셀렉트 락 동작을 먼저 설명한다. 컨트롤러(500)는, 차량 속도에 기초해 셀렉트 락 유닛(300)을 제어한다.

구체적으로, 컨트롤러(500)는 차량의 주행 속도가 3단 혹은 4단에 대응하는 속도 범위에 있는 경우(예를 들어, 40∼80km/h), R단으로의 오조작을 방지하기 위해, 셀렉트 락 유닛(300)으로 하여금, 시프트 레버(100)가 셀렉트 방향으로 이동하지 못하도록 차단하게 한다.

컨트롤러(500)는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit,600)로부터 차량 속도에 대한 정보를 수신할 수 있다.

전자 제어 장치(600)는, 각종 센서들로부터 정보를 받아들여 여러 회로와 시스템을 가동하도록 이루어진 장치이다. 전자 제어 장치(600)는 차량의 모든 작동 상태에 응답하여 엔진이 최적의 성능으로 작동할 수 있게끔 차량의 운전성, 배출가스 및 연비 등에 중요한 영향을 미치는 연료량, 점화시기, 공기량 등을 여러 센서로부터 입력 신호를 받아 각 운전조건에 따른 최적의 연료 분사량, 분사시기, 점화시기 및 공기량을 계산하여 인젝터, 점화코일 등의 액추에이터(actuator)를 통해 엔진을 제어하는 역할을 한다. 전자 제어 장치(600)가 각종 센서들로부터 차량 속도를 센싱할 수 있다.

변속 단수에 기초한 셀렉트 락 유닛(300)의 셀렉트 락 동작을 설명하면, 컨트롤러(500)는 변속 단수가 3단 혹은 4단에 있는 경우, R단으로의 오조작을 방지하기 위해, 셀렉트 락 유닛(300)으로 하여금, 시프트 레버(100)가 셀렉트 방향으로 이동하지 못하도록 차단하게 한다.

이때, 변속 단수에 관한 정보를 검출하기 위한 별도의 장치가 더 포함될 수 있다. 변속 단수 검출 장치(미도시)는 물리적, 전자적인 방법을 이용하여, 변속 단수의 변화를 실시간으로 검출할 수 있다. 이는 공지된 다양한 방법을 이용할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 6은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 셀렉트 락이 이루어진 상태를 보여준다.

시프트 레버(100)의 셀렉트 방향 이동에 따라, 셀렉트 레버(200)는 회전축을 중심으로 회전운동을 한다. 하지만, 셀렉트 락이 이루어지면, 셀렉트 락 유닛(300)의 샤프트(310)가 돌출되고, 돌출된 샤프트(310)가 셀렉트 레버(200)에 형성된 락킹 홈(locking groove,210)에 삽입되면서, 셀렉트 레버(200)의 회전이 차단된다.

이에 따라, 운전자는 시프트 레버(100)를 R단에 해당하는 위치까지 이동시킬 수 없게 된다.

그 외의 상황에서, 컨트롤러(500)는 셀렉트 락 유닛(300)으로 하여금, 셀렉트 락을 해제하도록 한다. 셀렉트 락이 해제된 상태를 나타내는 도 7을 참조하면,셀렉트 락 유닛(300)의 샤프트(310)가 원상 복귀됨으로써, 셀렉트 레버(200)가 다시 자유로이 회전할 수 있게 된다.

이에 따라, 운전자는 시프트 레버(100)를 셀렉트 방향으로, R단이 위치하는 지점까지 이동할 수 있게 된다.

이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하면서, 셀렉트 락 유닛(300)의 구조 및 동작과, 이를 제어하는 컨트롤러(500)의 동작에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 일구성인 셀렉트 락 유닛(300)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 샤프트(310), 영구자석(320), 코일(330)을 포함한다. 코일(330)에는 전류 공급부(340)가 연결된다. 전류 공급부(340)는 코일(330)에 전류를 공급한다.

샤프트(310)에는 영구자석(320)이 고정된다. 본 실시예에서는, 제1 영구자석(320-1)과 제2 영구자석(320-2)이 서로 척력이 작용하는 방향으로, 샤프트(310)의 길이 방향을 따라 고정된다.

다시 말해, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 영구자석(320-1)의 착자 방향은 제2 영구자석(320-2)의 착자 방향과 반대로 형성되어 있다. 물론, 2개의 영구자석이 아닌, 1개의 영구자석이 이용될 수도 있다.

코일(330)에 전류를 인가하면, 셀렉트 락 유닛(300)에 자기장이 형성된다. 도 8은 솔레노이드 내부의 제1 영구자석(320-1)이 위치한 영역이 N극으로 자화되어 있고, 솔레노이드 내부의 제2 영구자석(320-2)이 위치한 영역이 S극으로 자화된 상태를 나타낸다.

이때, N극으로 자화된 영역은, 제1 영구자석(320-1)의 N극과의 사이에서 척력이 작용하므로, 서로 밀어내게 된다. 이와 반대로, S극으로 자화된 영역은, 제2 영구자석(320-2)의 N극과의 사이에서 인력이 작용하므로, 서로 끌어당기게 된다.

따라서, 영구자석(320-1,320-2)이 이동하며, 영구자석(320-1,320-2)이 고정된 샤프트(310)도 같이 이동하게 된다. 도 8에서 샤프트(310)는 S극으로 자화된 방향, 즉, 셀렉트 레버(200)에서 멀어지는 방향으로 이동한다.

도 8과 같이 샤프트(310)가 셀렉트 레버(200)에서 멀어지는 방향으로 이동하면, 셀렉트 락이 해제된다. 즉, 샤프트(310)가 셀렉트 레버(200)의 락킹 홈(210)에서 벗어나므로, 셀렉트 레버(200)가 자유롭게 회전할 수 있게 된다. 이는, 운전자가 시프트 레버(100)를 R단 지점까지 셀렉트 방향 이동시킬 수 있다는 것을 의미한다.

셀렉트 락 해제 상태와 관련하여, 컨트롤러(500)는, 현재 차량의 속도가 차량 속도가 3단 또는 4단의 변속 단수에 대응하는 속도에 해당하지 않거나, 변속 단수가 3단 또는 4단에 해당하지 않는다고 판단할 때, 셀렉트 락 유닛(300)을 제어하여, 샤프트(310)가 돌출되지 않도록 한다.

이와 반대로, 컨트롤러(500)는, 현재 차량의 속도가 차량 속도가 3단 또는 4단의 변속 단수에 대응하는 속도이거나, 변속 단수가 3단 또는 4단에 해당한다고 판단되면, 셀렉트 락 유닛(300)을 제어하여, 샤프트(310)가 돌출된 셀렉트 락 상태로 만든다.

셀렉트 락 상태는, 컨트롤러(500)가 셀렉트 락 유닛(300)의 코일(330)에 대해, 전류를 반대 방향으로 공급함으로써 이룰 수 있다. 즉, 컨트롤러(500)는 도 8의 반대방향으로 전류를 공급함으로써, 솔레노이드 내부의 자기장을 반대 방향으로 형성시킨다. 이와 같은 동작이 도 9에 도시되어 있다.

도 9에서 코일(310)에 흐르는 전류 방향은, 도 8에 도시된 전류 방향의 반대 방향이다. 전류 방향이 반대이므로, 솔레노이드 내부에 형성되는 자기장은 반대가 된다. 한편, 샤프트(310)와 영구자석(320-1,320-2)의 구성은 동일하므로, 영구자석(320-1,320-2)은 반대 방향으로 이동하고, 이에 따라 샤프트(310)도 도 8과 반대 방향으로 이동한다.

구체적으로, 솔레노이드의 S극으로 자화된 영역은 제1 영구자석(320-1)의 N극과의 사이에서 인력이 작용하고, N극으로 자화된 영역은 제2 영구자석(320-2)의 N극과의 사이에서 척력이 작용한다.

따라서, 영구자석(320-1,320-2)은 도 9의 도면에서 상방으로 이동하며, 샤프트(310)도 함께 이동하여, 외측으로 돌출된다.

샤프트(310)가 이동하여, 셀렉트 락 유닛(300)의 외측으로 돌출되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 샤프트(310)가 셀렉트 레버(200)의 락킹 홈(210)에 삽입된다.

이에 따라, 셀렉트 레버(200)의 회전이 차단된다. 이는, 운전자가 시프트 레버(100)를 셀렉트 방향으로, R단이 위치하는 지점까지 이동시킬 수 없게 됨을 의미한다.

이와 같이, 컨트롤러(500)는 차량 속도 및 변속 단수에 기초해, 셀렉트 락 유닛(300)을 제어함으로써, R단으로의 시프트 레버(100) 이동을 차단하거나 허용할 수 있게 된다. 이에 따라, 운전자는 고속 주행 중 R단으로 변경할 수 없게 되어, 고장이나 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

도 10은 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치의 구성을 확대한 개략도이다. 도 10에 있어서, 베이스 브라켓(10), 시프트 레버(100), 셀렉트 레버(200), 셀렉트 락 유닛(300), 샤프트(310)의 기능 및 구조는 위와 동일하므로, 중복 설명은 피하기로 한다.

다만, 본 발명에 따른 수동 변속기의 변속 제어 장치는, 위치감지용 자석(350) 및 자기장 센서(400)를 더 포함할 수 있다.

위치감지용 자석(350)은 셀렉트 락 유닛(300)의 일구성인 샤프트(310)의 끝단에 구비될 수 있다.

자기장 센서(400)는, 컨트롤러(500)의 제어에 의한 셀렉트 락 유닛(300)의 동작에 의해, 시프트 레버(100)의 셀렉트 방향 이동이 제한된 상태인지를 센싱하는 기능을 가진다.

더욱 구체적으로, 자기장 센서(400)는, 샤프트(310)의 일단에 구비된 위치감지용 자석(350)의 거리 변화에 따른 자기장 변화에 기초하여, 샤프트(310)의 위치를 센싱한다. 이에 따라, 셀렉트 락이 이루어진 상태인지, 해제된 상태인지를 알 수 있다.

자기장 센서(400)는 홀 IC(Hall Integrated Circuit)로 구성될 수 있다. 홀 IC는 홀 효과를 이용해 자계의 방향이나 강도를 측정하는 자기 센서이다.

자기장 센서(400)는 위치감지용 자석(350)과 동일선상에 일정한 간격을 두고 위치하여, 자계의 강도를 통해, 샤프트(310)의 이동에 따른 위치감지용 자석(350)의 거리 변화를 측정한다.

위의 원리로, 자기장 센서(400)는 셀렉트 락 여부를 판단할 수 있게 된다.

한편, 컨트롤러(500)는 자기장 센서(400)에 의해 센싱된 셀렉트 락에 대한 정보를 이용하여, 셀렉트 락 유닛(300)을 효율적으로 제어할 수 있게 된다.

또한, 자기장 센서(400)에 의해 센싱된 셀렉트 락 상태 정보(샤프트(310)의 위치 정보)는 전자 제어 장치(600)로 전송되어, 차량 운행에 유용하게 이용될 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용과 관련한 차이점들 역시 청구범위에서 규정하는 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥베이스 브라켓
100‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥시프트 레버
110‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥로드
120‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥노브
130‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥볼샤프트
140‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥연결봉
200‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥셀렉트 레버
210‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥락킹 홈
300‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥셀렉트 락 유닛
310‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥샤프트
320,320-1,320-2‥‥‥‥‥‥영구자석
330‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥코일
340‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥전류 공급부
350‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥위치감지용 자석
400‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥자기장 센서
500‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥컨트롤러
600‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥전자 제어 장치

Claims

시프트 방향 및 셀렉트 방향으로 이동 가능한 시프트 레버(shift lever,100);
상기 시프트 레버(100)와 연결되는 셀렉트 레버(200);
상기 시프트 레버(100)의 셀렉트 방향 이동을 제한하기 위한 샤프트(shaft,310)를 포함하는 셀렉트 락 유닛(select lock unit,300);
차량 속도에 기초하여, 상기 시프트 레버(100)의 셀렉트 방향 이동을 제한하도록 상기 셀렉트 락 유닛(300)을 제어하는 컨트롤러(controller,500); 및
상기 시프트 레버(100)의 셀렉트 방향 이동이 제한된 상태인지를 센싱하는 자기장 센서(magnetic sensor,400);를 포함하고,
상기 시프트 레버(100)는 노브(120), 로드(110) 및 연결봉(140)을 포함하고,
상기 노브(120)는 상기 로드(110)의 일단에 배치되고,
운전자가 상기 노브(120)를 움직이면, 상기 시프트 레버(100)가 상기 로드(110)에 배치된 중심을 기준으로 회전하고,
상기 연결봉(140)의 일단은 상기 중심에 연결되고,
상기 연결봉(140)은 상기 일단으로부터 상기 로드(110)의 길이방향에 대해 수직한 셀렉트 방향으로 연장되고,
상기 연결봉(140)의 타단에 연결부가 배치되고,
상기 셀렉트 레버(200)는 상기 연결봉(140)의 연결부와 시프트 방향으로 회전 가능하게 결합하고,
상기 시프트 레버(100)가 시프트 방향으로 회전하면, 상기 셀렉트 레버(200)는 회전하지 않고,
상기 시프트 레버(100)가 셀렉트 방향으로 회전하면, 상기 셀렉트 레버(200)가 상기 중심을 기준으로 회전하고,
상기 셀렉트 레버(200)는 락킹 홈(210)을 포함하고,
상기 셀렉트 락 유닛(300)은 상기 샤프트(310)를 상기 락킹홈(210)에 삽입시켜, 상기 셀렉트 레버(200)의 회전을 제한하는,
수동 변속기의 변속 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러(500)는,
차량 속도가 소정 속도 범위에 해당하는 경우, 상기 시프트 레버(100)의 셀렉트 방향 이동을 제한하도록 상기 셀렉트 락 유닛(300)을 제어하는, 수동 변속기의 변속 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 소정 속도 범위는, 3단 또는 4단에 대응하는 차량 속도 범위인, 수동 변속기의 변속 제어 장치.
시프트 방향 및 셀렉트 방향으로 이동 가능한 시프트 레버(shift lever,100);
상기 시프트 레버(100)와 연결되는 셀렉트 레버(200);
상기 시프트 레버(100)의 셀렉트 방향 이동을 제한하기 위한 샤프트(shaft,310)를 포함하는 셀렉트 락 유닛(select lock unit,300); 및
변속 단(段)수만을 기초하여, 상기 시프트 레버(100)의 셀렉트 방향 이동을 제한하도록 상기 셀렉트 락 유닛(300)을 제어하는 컨트롤러(controller,500);를 포함하고,
상기 시프트 레버(100)는 노브(120), 로드(110) 및 연결봉(140)을 포함하고,
상기 노브(120)는 상기 로드(110)의 일단에 배치되고,
운전자가 상기 노브(120)를 움직이면, 상기 시프트 레버(110)가 상기 로드(110)에 배치된 중심을 기준으로 회전하고,
상기 연결봉(140)의 일단은 상기 중심에 연결되고,
상기 연결봉(140)은 상기 일단으로부터 상기 로드(110)의 길이방향에 대해 수직한 셀렉트 방향으로 연장되고,
상기 연결봉(140)의 타단에 연결부가 배치되고,
상기 셀렉트 레버(200)는 상기 연결봉(140)의 연결부와 시프트 방향으로 회전 가능하게 결합하고,
상기 시프트 레버(100)가 시프트 방향으로 회전하면, 상기 셀렉트 레버(200)는 회전하지 않고,
상기 시프트 레버(100)가 셀렉트 방향으로 회전하면, 상기 셀렉트 레버(200)가 상기 중심을 기준으로 회전하고,
상기 셀렉트 레버(200)는 락킹 홈(210)을 포함하고,
상기 셀렉트 락 유닛(300)은 상기 샤프트(310)를 상기 락킹홈(210)에 삽입시켜, 상기 셀렉트 레버(200)의 회전을 제한하는,
수동 변속기의 변속 제어 장치.
제4항에 있어서,
상기 컨트롤러(500)는,
소정 변속 단수에 해당하는 경우, 상기 시프트 레버(100)의 셀렉트 방향 이동을 제한하도록 상기 셀렉트 락 유닛(300)을 제어하는, 수동 변속기의 변속 제어 장치.
제4항에 있어서,
상기 소정 변속 단은 3단 또는 4단인, 수동 변속기의 변속 제어 장치.
제4항에 있어서,
상기 시프트 레버(100)의 셀렉트 방향 이동이 제한된 상태인지를 센싱하는 자기장 센서(magnetic sensor,400);를 더 포함하는, 수동 변속기의 변속 제어 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 셀렉트 락 유닛(300)은,
상기 샤프트(310)에 고정된 영구자석(permanent magnet,320); 및
상기 샤프트(310)의 둘레를 원통형으로 감싸는 코일(coil,330);을 포함하는 솔레노이드를 포함하고,
상기 컨트롤러(500)는, 상기 코일(330)에 흐르는 전류를 제어하여 상기 솔레노이드에 형성되는 자기장의 극성을 변화시킴으로써, 상기 샤프트(310)에 고정된 영구자석(320)을 이동시키는, 수동 변속기의 변속 제어 장치.
삭제
제1항 또는 제7항에 있어서,
상기 샤프트(310)는,
일단에 위치감지용 자석(350)을 구비하고,
상기 자기장 센서(400)는, 상기 위치감지용 자석(350)의 거리 변화에 따른 자기장 변화에 기초하여, 상기 샤프트(310)의 위치를 센싱하는, 수동 변속기의 변속 제어 장치.
제1항 또는 제7항에 있어서,
상기 자기장 센서(400)는 홀 IC(Hall Integrated Circuit)인, 수동 변속기의 변속 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러(500)는, 전자 제어 장치(Electronic Control Unit, 600)로부터 차량 속도에 대한 정보를 전달받는, 수동 변속기의 변속 제어 장치.