KR101301799B1 - 변속 록을 구비한 작동 장치 - Google Patents

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안드레아스 기이퍼
요르크 메이어
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젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

본 발명은 기술적 시스템용 작동 장치(1), 특히 시프트-바이-와이어 변속 트랜스미션의 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치에 관한 것이다. 작동 장치(1)는 2개 이상의 변속 위치를 가진 작동 부재(2) 및 록 장치(8)를 포함한다. 상기 록 장치(8)는 보조 에너지로 구동되는 하나 이상의 액추에이터(7)를 포함하고, 상기 작동 부재(2)의 변속 이동 거리를 감소시키기 위해 또는 상기 작동 부재(2)를 록하기 위해 사용된다. 작동 장치는 액추에이터(7)가 3개 이상의 상이한 변속 상태를 갖는다는 것을 특징으로 한다. 작동 레버의 필요한 록 기능은 감소된 수의 액추에이터로 그리고 그에 따라 비교적 복잡하지 않은 구조로 실시될 수 있다. 이로 인해, 설치 공간, 중량 및 비용이 절감될 수 있다.
작동 장치, 작동 부재, 록 장치, 액추에이터, 작동 레버.

Description

변속 록을 구비한 작동 장치{ACTIVATION DEVICE WITH SHIFT LOCK}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 기술적 시스템의 수동 제어 또는 작동 장치에 관한 것이다.
이러한 작동 장치는 예컨대 자동차의 트랜스미션에서 변속 단의 수동 선택을 위해 또는 변속 단의 예비 선택을 위해 사용된다.
자동차 타입의 수가 증가함에 따라, 변속 단의 예비 선택 또는 자동차 트랜스미션의 작동 상태의 제어는 전기적 또는 전자적 신호 전송에 의해 이루어진다. 그러나, 기술적 시스템 또는 트랜스미션의, 기계적 연결 없이 상기 방식으로 이루어지는 전기적 또는 전자적 제어는 불가피하게 일련의 특수성을 수반한다. 조작자 또는 운전자는 공지된 기계적 작동 장치에 의한 조작과는 달리, 일반적으로 그 작동 요구가 허용되지 않음에 대한 직접적인 확인(acknowledgement)을 받지 못한다.
특정 상황에서 오조작을 피하기 위해, 예컨대 자동차 운전자에게 특정 자동차 상태 또는 고장(예컨대, 회로와 트랜스미션 간의 통신 두절)을 신호화하기 위해, 작동 장치는 종종 록 시스템을 구비하며, 상기 록 시스템은 특정 경계 조건에서 작동 부재의 특정 운동을 허용하지 않는다.
예컨대 자동차 분야에서 공지된, 자동 트랜스미션용 작동 장치의 소위 키 록(keylock) 시스템은 위치 "P"(파킹 위치)에서 작동 부재 또는 선택 레버의 록을 야기한다. 따라서, 특히 선택 레버가 엔진의 시동 전에 주행 단들 중 하나로 이동되어, 자동차가 시동 시에 이미 바람직하지 않게 움직이는 것이 방지되어야 한다.
록 장치의 사용에 대한 다른 예는 자동 트랜스미션의 경우 안전을 위해 브레이크를 밟을 때만 변속 위치 "P"(파킹 록) 및 "N"(중립)로부터 변속될 수 있도록 하기 위해 사용되는 P/N 록이다. 이는, 하나의 주행 단을 선택하는 순간에 이미 자동차의 제어되지 않은 출발을 방지하기 위해서도 사용된다.
작동 부재와 이것에 의해 제어되는 시스템 사이의 기계적 연결이 이루어지지 않는, 또는 예컨대 키록 또는 P/N-록과 같은 록 장치와의 기계적 연결이 이루어지지 않는, 점점 더 많이 사용되는, 전기 또는 전자 신호 전송 방식 작동 장치의 경우, 그러한 록 기능을 실시하기 위해, 종종 전기 기계식 액추에이터가 사용된다.
달리 표현하면, 작동 부재의 상황에 따른 록이 로드 또는 와이어 로프에 의해 이루어지지 않고, 전기적 또는 전자적 신호들만이 작동 장치로 전송된다. 상기 신호들은 작동 장치 내에서 변환되어, 록 장치의 상응하는 전기 액추에이터를 제어하기 위해 사용된다. 액추에이터로는 종종 전자기적으로 작동되는 액추에이터가 사용된다.
변속 레버의 운동이 상황에 따라 제한되는 시프트-바이-와이어(shift-by-wire) 트랜스미션에서 다수의 록 미믹(lock mimic)으로 인해, 선행 기술에서는 공지된 작동 장치에 비교적 복잡한 록 시스템이 종종 필요하다. 기존 록 시스템의 경우, 제어 또는 록은 대개 전자석의 사용 하에 이루어지며, 상기 전자석은 전류의 흐름에 따라 액추에이터를 이동시킨다. 그러나, 액추에이터에 "전류가 흐름" 또는 "전류가 흐르지 않음" 의 2가지 상태에 상응하는 단 2개의 위치만이 주어진다.
달리 표현하면, 이로 인해 하나의 액추에이터에 의해 단 2개의 록 상태, 예컨대 "록" 또는 "록되지 않음" 만이 나타내질 수 있다. 그로부터, 예컨대 시프트-바이-와이어 트랜스미션의 작동 장치에 사용되는, 점점 더 복잡해지는 록 시스템의 경우, 각각 2개의 변속 위치에 대해 제공되는 전자기 액추에이터의 수를 증가할 필요가 생긴다.
그러나, 이는 상기 다수의 액추에이터에 대한 설치 공간이 제공될 수 없다는 단점을 갖는다. 또한, 이러한 전자기 액추에이터는 그 안에 존재하는 구리 권선으로 인해 큰 질량을 가지며, 이는 변속 유닛의 중량을 바람직하지 않게 증가시킨다. 더구나, 다수의 별도 액추에이터는 변속 유닛에 대한 비용을 증가시키며, 이는 비용 압력으로 인해 기술적 자동차 시스템의 분야에서 종종 허용될 수 없다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 록 장치를 포함하며 선행 기술의 상기 단점을 갖지 않는, 기술적 시스템의 작동 장치, 예컨대 트랜스미션의 전기적 또는 전자적 시프트-바이-와이어 작동을 위한 장치를 제공하는 것이다. 특히, 록 장치는 복잡한 록 미믹의 경우에도 가급적 적은 수의 액추에이터로 이루어짐으로써, 특히 중량, 설치 공간 및 비용이 절감되어야 한다.
상기 목적은 청구항 1의 특징을 가진 작동 장치에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속 청구항에 제시된다.
본 발명에 따른 작동 장치는 공지된 방식으로 작동 부재를 포함하며, 작동 부재는 2개 이상의 상이한 변속 위치에 배치될 수 있다. 또한, 작동 장치는 작동 부재의 변속 이동 거리를 제한하기 위한 또는 변속 운동에 대한 작동 부재의 록을 위한 록 장치를 포함한다. 록 장치는 가동 부재를 가진 하나 이상의 액추에이터를 포함한다.
본 발명에 따라 작동 장치는 액추에이터가 3개 이상이 상이한 변속 상태를 가질 수 있는 것을 특징으로 한다.
달리 표현하면, 단일 액추에이터에 의해 작동 부재에 대한 3개 이상의 상이한 록 상태가 나타내질 수 있다.
이로 인해, 복잡한 변속 미믹 또는 다수의 록 상태를 가진 작동 장치의 전술한 단점이 감소하거나 또는 제거된다. 3개 이상의 상이한 변속 상태를 가진 액추에이터로 인해, 단일 액추에이터에 의해서도 예컨대 트랜스미션 작동 유닛의 변속 레버의 많은 수의 상이한 록 상태가 실현될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해 구조적 비용이 절감되고, 특히 복잡한 록 요구의 경우 선행 기술에 비해 중량, 설치 공간 및 비용이 감소될 수 있다.
본 발명은, 록 장치 또는 액추에이터에 의해 작동 부재의 상응하는 자유도의 확실한 록이 보장된다면, 록 장치 또는 액추에이터가 어떻게 구조적으로 실시되고 배치되는지와는 관계없이 실시된다. 보조 에너지의 종류 및 소스도 본 발명에서 중요하지 않다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 액추에이터가 전기적으로 작동될 수 있거나, 또는 액추에이터가 전자기 작용 원리를 기초로 한다. 전기적으로 또는 특히 전자기적으로 작동되는 액추에이터는 확실하며, 작동 장치 또는 트랜스미션 작동 유닛의 비교적 공간 절감 구조를 가능하게 한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 액추에이터는 선형 모터이다. 이 실시예는 특히 선형 모터의 사용에 의해 더 많은 수의 상이한 변속 상태 또는 록 상태가 단일 액추에이터에 의해 실현될 수 있다는 장점을 갖는다. 왜냐하면, 선형 모터의 액추에이터 부재가 선형 모터의 특별한 특성으로 인해 그 선형 운동 범위 내에서 실제로 임의로 위치 설정되기 때문이다. 따라서, 선형 모터의 아마추어 부재의 다수의 상이한 상대 위치가 각각 작동 장치의 상이한 록 상태에 할당될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 액추에이터, 더 정확히 말하면 액추에이터의 부재가 가동 록 블록과 연결된다. 록 블록이 실제로 임의의 블록 형상으로 실시될 수 있기 때문에, 액추에이터 부재의 간단한 선형 운동에도 불구하고 비교적 복잡한 록 미믹이 구현될 수 있다.
액추에이터가 하나 이상의 가동 록 블록과 연결되는 것이 특히 바람직하다. 달리 표현하면, 다수의 서로 분리된, 가동 록 블록 또는 가동 록 바아가 하나의 동일한 액추에이터와 연결되거나, 또는 하나의 동일한 액추에이터에 의해 제어된다. 이는 이로 인해 복잡한 록 미믹이 구현될 수 있다는 점에서 바람직하다. 특히 이로 인해 록 기능이 작동 부재의 상이한 운동 방향으로 또는 운동 평면으로 동시에 또는 서로 관계없이 실시될 수 있다.
원칙적으로 본 발명은 작동 장치가 어떤 종류인지, 어떤 기술적 시스템이 작동 장치 또는 작동 부재에 의해 제어되는지와는 관계없이 실시된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 작동 부재는 자동차 트랜스미션, 특히 시프트-바이-와이어 트랜스미션 또는 자동 트랜스미션의 선택 레버이다. 본 발명은 자동차 트랜스미션의 작동 영역에 특히 바람직하게 사용될 수 있는데, 그 이유는 여기에 종종 다수의 안전 관련 록 시스템이 있기 때문이며, 상기 록 시스템은 가급적 복잡하지 않은 구조로 작동 부재의 영역에, 예컨대 자동차의 앞 좌석들 사이에 장착된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 록 장치 및 관련 액추에이터는 보조 에너지가 없는 경우 작동 부재가 블로킹되는 또는 작동 부재의 운동이 매우 심하게 제한되는 위치에 놓인다. 달리 표현하면, 예컨대 작동 장치의 전체 고장시, 또는 전류가 흐르지 않는 경우, 작동 부재의 직접적으로 감지 가능한 블로킹이 이루어진다.
이는, 이로 인해 보조 에너지가 없는 경우, 예컨대 고장의 경우 작동 부재가 자동으로 블로킹되는 것이 보장된다는 점에서 바람직하다. 따라서, 시스템이 작동 준비 상태에 있지 않다는 것, 또는 일시적으로 작동 장치에 의해 제어될 수 없다는 것, 즉 예컨대 자동 트랜스미션의 작동이 불가능하다는 것이 명확하게 조작자 또는 운전자에게 신호화된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 작동 장치는 또한 록 장치의 기계적 해제 장치를 포함한다. 상기 해제 장치는 특히 록 장치의 구동 장치가 오동작하는 경우에 소위 오버라이드(override) 기능으로서 제공된다. 따라서, 상기 해제 장치는 록 장치의 수동 기계적 해제에 의해, 예컨대 록 장치 또는 액추에이터만의 고장시 작동 부재가 비상 작동의 의미로 작동되게 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.
도 1은 차량 트랜스미션용 작동 장치의 실시예를 도시한 부분 단면도.
도 2는 하나의 작동 위치에서 도 1에 따른 작동 장치의, 도 1에 상응하는 도면.
도 3은 제 1 액추에이터 위치에서 작동 장치의 다른 실시예의 평면도.
도 4는 제 2 액추에이터 위치에서 도 3에 따른 작동 장치의, 도 3에 상응하는 도면.
도 5는 제 3 액추에이터 위치에서 도 3 및 도 4에 따른 작동 장치의, 도 3 및 도 4에 상응하는 도면.
도 1은 본 발명에 따른 작동 장치(1)의 실시예를 도시한다. 상기 실시예는 자동 트랜스미션용 작동 장치이다.
도 1 및 도 2에는, 변속 레버(2)로서 형성된 작동 부재가 나타나며, 상기 작동 부재는 볼(3)에 의해 작동 장치(1)의, 절반으로 절단되어 도시된 하우징(4) 내에 배치된다. 변속 레버(2)는 볼(3)에 의한 현수로 인해, 2개의 파선 화살표(5 또는 6)로 도시된 바와 같이, 주행 방향으로 전후로, 및 주행 방향에 대해 횡으로 왕복으로 움직일 수 있다.
액추에이터를 포함하는 록 장치(8)는 운동 자유도, 또는 작동을 위해 각각 제공되는 변속 이동 거리 및 작동 레버(2)에서 각각 제공되는 변속 방향이 자동차의 작동 상태 또는 주행 상태에 따라, 그리고 다른 경계 조건에 따라 각각 제한되거나 또는 해제될 수 있게 한다. 다른 경계 조건은 브레이크 페달의 상태(밟고/밟지 않음) 또는 점화 록의 상태(점화 접속 /차단)일 수 있다.
도 1 및 도 2에 따른 작동 장치(1) 또는 변속 레버(2)의 록 장치(8)는 단일 전자기 액추에이터(7)에 의해서만 제어된다. 록 장치(8)는 액추에이터(7) 및 그 핀(9)과 더불어 특히 주행 방향에 대해 횡으로 왕복 운동 가능한 록 블록(10), 및 상기 록 블록에 의해 간접적으로 구동되는 추가 록 부재(11)를 포함한다. 핀(9) 및 록 블록(10)은 도 3과 관련해서 그 좌측 스토퍼에 배치되는 한편, 핀(9)은 도 2에서 액추에이터(7)의 바디로부터 나오고, 그에 따라 록 블록(10)은 도면과 관련해서 우측으로 이동된다.
록 블록(10)은 규정된 리세스 윤곽(12)(도 3 내지 도 5 참고)을 갖는다. 리세스 윤곽(12)은 변속 레버(2)의 하부 영역에 배치된 록 돌출부(13)에 대응한다. 액추에이터(7)의 핀(9) 또는 상기 핀(9)과 연결된 록 블록(10)의 수평 위치에 따라, 자동차의 주행 방향에서 변속 레버(2)의 운동 자유도(즉, 변속 레버의 전방 및 후방 운동, 파선 화살표 5 참고)가 다소 심하게 제한된다.
이에 반해, 록 블록(10)을 통해 간접적으로 액추에이터(7)에 의해 구동되는 추가 록 부재(11)는 주행 방향에 대해 횡으로(파선 화살표 6) 변속 레버(2)의 운동 자유도를 록하거나 상황에 따라 제한하기 위해 사용된다. 액추에이터(7)에 의한 추가 록 부재(11)의 제어에 의해, 변속 레버(2)가 주행 방향으로 나란히 놓인 상이한 변속 레인 사이에서 왕복 운동할 수 있는지의 여부, 또는 상기 왕복 운동이 상황에 따라 록 되어야 하는지의 여부가 결정될 수 있다.
따라서, 도시된 작동 장치의 중요한 장점은 단 하나의 액추에이터(7)에 의해, 주행 방향(5)으로 변속 레버(2) 운동의 다단 록, 및 주행 방향(6)에 대해 횡으로 변속 레버(2) 운동의 상황에 따른 록이 이루어질 수 있다는 것이다. 이로 인해, 구조적 복잡성, 설치 공간, 중량이 상당히 감소하며 비용도 현저히 절감된다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 록 장치를 가진 작동 장치(1)의 다른 실시예를 도시한다. 도 3 내지 도 5에 도시된, 액추에이터(7), 핀(9), 록 블록(10), 리세스 윤곽(12) 및 록 돌출부(13)를 가진 록 장치(1)는 도 1 및 도 2에 따른 작동 장치(1)의 대응 부품과 일치한다.
도 3 내지 도 5에는 먼저 핀(9)을 통해 록 블록(10)에 연결된 액추에이터(7)가 도시된다. 록 블록(10)은 리세스 윤곽(12)을 가지며, 상기 리세스 윤곽은 (평면도에서는 횡단면으로만 나타나는) 작동 레버(2)에 있는 록 돌출부(13)에 대응한다.
도 3 내지 도 5에서는 주행 방향으로 작동 레버(2)의 운동이 록 블록(10)의 각각의 위치에 따라 완전히 록되거나(도 3) 또는 록 블록(10)에 의해 부분적으로(도 5) 또는 완전히 해제되는(도 4) 것이 나타난다.
도시된 실시예에서, 액추에이터(7)는 전류가 공급되지 않은 상태에서 도 4에 따른 그 중심 위치를 갖도록 형성된다. 이는 도시된 실시예에서, 액추에이터에 전 류가 공급되지 않거나 또는 액추에이터가 고장난 경우에도 선택 레버가 도 3에 따른 그 출발 위치와 도 4에 따른 그 중심 위치 사이로 항상 왕복 운동할 수 있다는 점에서 바람직하다.
결과적으로, 본 발명에 의해, 작동 레버의 필요한 록 기능이 훨씬 덜 복잡한 구조 및 비교적 낮은 비용으로 실시될 수 있는, 전기적으로 또는 전자적으로 제어되는 기술적 시스템용, 특히 자동차의 변속 트랜스미션용 작동 장치가 형성된다. 따라서, 자동차에서 본 발명에 따라 실시 가능한 록 기능에 의해 -작동 안전성 및 주행 안전성의 의미에서- 허용되지 않는 변속 순서 또는 트랜스미션 상태의 선택이 확실하게 방지될 수 있다. 또한, 특정 변속 요구가 허용되지 않음이 조작자 또는 운전자에게 명확하게 신호화될 수 있다.
따라서, 본 발명은 특히 자동차 시스템 및 자동차 트랜스미션의 영역에 사용될 경우 기술적 시스템의 안전성, 인간 공학 및 조작 가능성에 기여한다.

Claims (16)

  1. 시프트-바이-와이어 트랜스미션의 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치(1)로서, 상기 작동 장치(1)는 2개 이상의 변속 위치를 가진 작동 부재(2)와 록 장치(8)를 포함하고, 상기 록 장치(8)는 보조 에너지로 구동되는 하나 이상의 액추에이터(7)를 포함하며 상기 작동 부재(2)의 변속 이동 거리를 감소시키기 위해 또는 상기 작동 부재(2)를 록 하기 위해 사용되는, 작동 장치에 있어서,
    상기 액추에이터(7)는 3개 이상의 상이한 변속 상태를 갖고,
    상기 록 장치(8)는 제1 록 블록(10)과 제2 록 블록(11)을 포함하고,
    상기 제1 록 블록(10)은 차량의 주행 방향(5)을 따라서 상기 작동 부재(2)의 변속 이동 거리를 감소시킬 수 있거나 또는 상기 작동 부재(2)를 록 할 수 있도록 상기 주행 방향(5)에 대한 횡방향(6)으로 이동가능하고, 상기 제2 록 블록(11)은 상기 횡방향(6)을 따라서 상기 작동 부재(2)의 변속 이동 거리를 감소시킬 수 있거나 또는 상기 작동 부재(2)를 록 할 수 있도록 구성되고,
    상기 제1 록 블록(10)은 상기 액추에이터(7)에 직접적으로 연결되고, 상기 제2 록 블록(11)은 상기 제1 록 블록(10)을 통해서 상기 액추에이터(7)에 간접적으로 연결되고 상기 액추에이터(7)에 의하여 간접적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 액추에이터(7)는 전기로 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 액추에이터(7)는 전자기로 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 액추에이터(7)는 선형 모터인 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 작동 부재(2)는 자동차 트랜스미션의 선택 레버인 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 록 장치(8) 및 상기 액추에이터(7)는 보조 에너지가 없는 경우 블로킹 위치에 있는 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 작동 장치(1)는 상기 록 장치의 극복을 위한 기계적 해제 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  10. 제 3항에 있어서, 상기 작동 부재(2)는 자동차 트랜스미션의 선택 레버인 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  11. 제 4항에 있어서, 상기 작동 부재(2)는 자동차 트랜스미션의 선택 레버인 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  12. 제 3항에 있어서, 상기 록 장치(8) 및 상기 액추에이터(7)는 보조 에너지가 없는 경우 블로킹 위치에 있는 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  13. 제 4항에 있어서, 상기 록 장치(8) 및 상기 액추에이터(7)는 보조 에너지가 없는 경우 블로킹 위치에 있는 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치..
  14. 제 7항에 있어서, 상기 록 장치(8) 및 상기 액추에이터(7)는 보조 에너지가 없는 경우 블로킹 위치에 있는 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 록 장치(8) 및 상기 액추에이터(7)는 보조 에너지가 없는 경우 블로킹 위치에 있는 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 록 장치(8) 및 상기 액추에이터(7)는 보조 에너지가 없는 경우 블로킹 위치에 있는 것을 특징으로 하는 변속 단을 선택하기 위한 작동 장치.
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