KR101959797B1 - 차량용 변속기 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 변속기 제어 장치에 관한 것으로, 변속기의 변속단을 제어하기 위한 신호에 따라 구동되는 메인 구동부; 상기 메인 구동부로부터 전달받은 구동력을 메인 샤프트를 통해 변속기로 제공하는 기어 유닛; 및 상기 기어 유닛과 연결되어 상기 변속기의 변속단을 기 설정된 변속단으로 복귀시키는 복귀 어셈블리를 포함하되, 상기 복귀 어셈블리는, 상기 기어 유닛에 연결되어 상기 메인 구동부의 구동에 의해 탄성 에너지를 저장하는 전달부; 및 복귀 신호에 따라 상기 전달부에 접촉하도록 구동되어 상기 전달부에 저장된 탄성 에너지를 상기 기어 유닛에 전달해 상기 변속기의 변속단을 기 설정된 변속단으로 복귀시키는 복귀 구동부를 포함할 수 있다.

Description

차량용 변속기 제어 장치 {Controlling apparatus of automotive transmission}

본 발명은 차량용 변속기의 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속기를 초기단으로 복귀시킬 수 있는 차량용 변속기 제어 장치에 관한 것이다.

일정 범위 내의 rpm을 갖는 엔진을 이용해 저속부터 고속에 이르는 차량 속도를 구현하기 위해, 일반적으로 차량은 엔진의 rpm에 기어비를 변화시키며 구동륜의 회전 속도를 변화시키는 변속 장치(100)를 장착한다. 또한 차량용 변속 장치(100)는 엔진의 출력을 역으로 전달하여 차량을 후진하게 하는 기능도 포함한다.

운전자는 운전석 옆에 위치하는 노브(101)를 조작하여 변속단을 선택함으로써 노브(101)와 연결된 레버의 이동이 변속 장치로 전달되어 기어비를 변화시킬 수 있다.

변속 장치는 수동 변속 장치와 자동 변속 장치로 크게 구분된다.

수동 변속 장치는 운전자가 차량의 주행 속도에 맞추어 1단, 2단, 3단, 4단 등의 변속단을 레버를 이용해 직접 선택하는 변속 장치이고, 자동 변속 장치는 차량의 주행 속도, 엔진 부하, 스로틀 밸브의 개방량 등에 따라 차량의 ECU가 변속단을 자동으로 조절하는 장치이다.

자동 변속 장치는 일반적으로 차량의 주정차 시에 사용되는 P단, 차량의 전진에 사용되는 D단, 차량의 후진에 사용되는 R단 및 엔진의 출력이 구동륜으로 전달되는 것을 차단하는 N단을 포함하는 변속단으로 구성된다.

자동 변속 장치는 레버와 와이어를 통해 연결되어 변속단의 변화를 전달받을 수 있다. 그러나 전자식 레버를 이용하는 경우 센서를 통해 레버의 이동을 감지하고, 선택된 변속단에 대응하는 신호를 TCU(Transmission Control Unit, 102)에 전달한다. TCU(102)가 자동 변속 장치의 변속단을 제어하는 변속기 제어 장치(103)에 제어 신호를 전달함으로써 변속단의 변화가 이루어진다. 변속기 제어 장치(103)는 TRCM(Transmission Range Control Module)이라고도 불리운다.

한편, 운전자가 차량의 변속단을 주차단으로 돌려놓는 것을 잊고 시동을 꺼서 운전석으로부터 이탈하거나, 사고로 인해 주차단이 아닌 변속단에서 TCU(102)에 인가되는 전원이 끊긴 경우, 사고를 막기 위해 차량의 변속단이 주차단 또는 중립단 등의 초기단으로 강제 조정되어야 할 필요가 있다. 다만 정상적으로 TCU(102)의 제어 또는 운전자의 레버에 대한 제어를 통해 변속단을 조절할 수 없으므로, 변속기 제어 장치 자체적으로 변속기(104)의 변속단을 초기단으로 회귀시키는 기능이 요구되었고, 이에 따라 탑재되는 것이 DTP(Default To Park) 기능이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 변속기를 초기단으로 복귀시킬 수 있는 차량용 변속기 제어 장치를 제공하는 것이다.

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

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치는, 변속기의 변속단을 제어하기 위한 신호에 따라 구동되는 메인 구동부; 상기 메인 구동부로부터 전달받은 구동력을 메인 샤프트부를 통해 변속기로 제공하는 기어 유닛; 및 상기 기어 유닛과 연결되어 상기 변속기의 변속단을 기 설정된 변속단으로 복귀시키는 복귀 어셈블리를 포함하되, 상기 복귀 어셈블리는, 상기 기어 유닛에 연결되어 상기 메인 구동부의 구동에 의해 탄성 에너지를 저장하는 전달부; 및 복귀 신호에 따라 상기 전달부에 접촉하도록 구동되어 상기 전달부에 저장된 탄성 에너지를 상기 기어 유닛에 전달해 상기 변속기의 변속단을 기 설정된 변속단으로 복귀시키는 복귀 구동부를 포함할 수 있다.

상기 복귀 구동부는, 복귀 신호에 따라 구동되는 액추에이터; 및 상기 액추에이터에 연결되어 상기 전달부에 접촉되도록 이동하는 복귀 핸들;을 포함할 수 있다.

상기 복귀 구동부는, 상기 액추에이터에 연결된 비상 전력원을 더 포함할 수 있다.

상기 복귀 구동부는, 상기 액추에이터 및 상기 복귀 핸들을 연결하는 웜 및 웜 휠을 더 포함할 수 있다.

상기 복귀 핸들은, 상기 복귀 핸들의 회전축 및 상기 전달부로부터 이격된 위치에서 상기 회전축과 나란한 방향으로 연장되는 핸들부가 형성될 수 있다.

상기 전달부는, 상기 기어 유닛에 연결되어 회전하는 리드 스크류; 상기 리드 스크류의 회전에 따라 이동하는 걸쇠; 상기 걸쇠가 걸리도록 형성된 래치; 및 상기 걸쇠를 지지하고 상기 걸쇠 및 상기 래치 사이의 거리가 가까워짐에 따라 압축되어 탄성 에너지를 저장하는 제1 탄성 부재를 포함할 수 있다.

상기 래치는 상기 걸쇠가 걸리는 복수의 돌기를 포함하고, 상기 복수의 돌기는 각각 상이한 변속단에 상응하는 위치에 배치될 수 있다.

상기 래치는 상기 복귀 핸들이 접촉하여 푸시 가능한 돌출부를 더 포함하고, 상기 래치는 상기 돌출부가 상기 복귀 핸들에 의해 푸시될 때, 상기 걸쇠로부터 벗어날 수 있다.

상기 래치는 상기 돌출부에 연결되어 탄성력을 제공할 수 있는 제2 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 걸쇠는, 상기 리드 스크류의 회전에 따라 직선 이동할 수 있다.

상기 걸쇠는, 상기 래치 방향을 향해 테이퍼지도록 형성될 수 있다.

상기 래치는 상기 걸쇠가 상기 래치에 걸린 후 상기 리드 스크류의 회전에 따라 이동할 때, 상기 걸쇠와 함께 이동할 수 있다.

상기 전달부는 상기 제1 탄성 부재의 일단과 상기 제2 탄성 부재의 일단을 지지하는 홀더를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

자동으로 변속단을 중립단이나 주차단 등의 초기단으로 변경하여, 예기치 못한 사고에 대비할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다. 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 전자식 자동 변속 장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치의 전체 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치의 전체 구조를 저면에서 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치 중 복귀 어셈블리를 제외한 부분을 하방에서 바라본 모습을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치의 전달부의 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치의 전달부가 래치에 걸린 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치를 측면에서 바라본 모습을 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치의 복귀 어셈블리가 작동하고 있는 중간단계를 하방에서 바라본 모습을 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치의 복귀 어셈블리가 작동한 상황을 측면에서 바라본 측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치의 복귀 어셈블리가 작동한 상황을 상방에서 바라본 모습을 나타낸 평면도이다.

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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

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.

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.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

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

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)의 전체 구조를 나타낸 것이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)의 전체 구조를 저면에서 나타낸 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1) 중 복귀 어셈블리(20, 30)를 제외한 부분을 하방에서 바라본 모습을 나타낸 평면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기 제어 장치(1)는, 하우징(10), 메인 구동부(13), 기어 유닛(11) 및 복귀 어셈블리(20, 30)로 구성되어 있음을 확인할 수 있다.

하우징(10)은 메인 구동부(13) 및 기어 유닛(11) 등을 고정시키기 위해 존재하는 프레임과 같은 역할을 하는 구성요소이다. 따라서 하우징(10)에 메인 구동부(13), 기어 유닛(11), 전달부(20) 등의 구성요소들이 연결되어 본래 위치에서 이탈되지 않도록 한다.

메인 구동부(13)는 TCU로부터 제어 신호를 받아 변속기의 변속단을 제어하도록 구동되는 구성요소이다. 따라서 제어 신호를 받아 물리적인 힘을 기계 장치에 가할 수 있는 모터를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 변속단이 일방향으로만 제어되지 않고, 양 방향으로 제어될 수 있어야 하므로 총 2개의 모터가 메인 구동부(13)를 구성하도록 해서 각각의 모터가 동일한 기어 유닛(11)에 연결되는 것으로 도시하였으나, 메인 구동부(13)의 구성은 이에 제한되지 않는다.

기어 유닛(11)은 적어도 하나의 기어로 구성되어 메인 구동부(13) 및 메인 샤프트부(12)와 연결되는 구성요소이다. 메인 샤프트부(12)는 메인 샤프트 기어(122)와 메인 샤프트(121)를 포함한다. 기어 유닛(11)은 메인 구동부(13)와 메인 샤프트 기어(122)에 맞물려 치합됨으로써 메인 구동부(13)의 구동에 따라 전달받은 구동력을 메인 샤프트부(12)에 전달한다. 메인 샤프트 기어(122)는 메인 샤프트(121)와 일체로 구성되어, 메인 샤프트 기어(122)가 회전하면 메인 샤프트(121)도 동일하게 회전한다. 변속기와 연결된 메인 샤프트(121)가 변속기로 회전을 전달한다.

또한 기어 유닛(11)은 후술할 복귀 어셈블리(20, 30)에도 연결되어 메인 구동부(13)의 구동에 의해 전달된 구동력을 복귀 어셈블리(20, 30)로 전달하고, 반대로 복귀 어셈블리(20, 30)가 전달한 복귀력을 메인 샤프트부(12)로 전달해 메인 샤프트 기어(122) 및 이에 상응하는 메인 샤프트(121)의 회전에 따라 메인 샤프트(121)에 연결된 변속기가 기 설정된 변속단으로 복귀하도록 할 수 있다. 여기서 기 설정된 변속단은, 주차단 또는 중립단인 초기단이다.

메인 구동부(13)가 구동됨에 따라 기어 유닛(11)을 통해 구동력이 메인 샤프트부(12)로 전달되어 변속기의 변속단이 제어되므로, 메인 구동부(13), 기어 유닛(11) 및 메인 샤프트부(12)로서 일반적인 변속기 제어 장치(1)의 구성이 완성된다. 따라서 복귀 어셈블리(20, 30)는 이러한 완성된 일반적인 변속기 제어 장치(1)의 구성에 변속단 복귀 기능을 부가하기 위하여 추가로 변속기 제어 장치(1)에 형성된다.

복귀 어셈블리(20, 30)는 기어 유닛(11)과 연결되어 동력을 전달해 기어 유닛(11)을 회전시켜 메인 샤프트부(12)에 연결된 변속기의 변속단을 기 설정된 변속단으로 복귀하도록 하는 구성요소이다. 도면을 참조하면, 복귀 어셈블리(20, 30)는 복귀 구동부(30)와 전달부(20)로 구성됨을 확인할 수 있다.

전달부(20)는 기어 유닛(11)에 연결되어 메인 구동부(13)의 구동에 의해 탄성 에너지를 저장하고, 변속기의 변속단을 기 설정된 변속단으로 복귀시키기 위해 기어 유닛(11)에 저장된 탄성 에너지를 제공하는 구성요소이다.

전달부(20)는 도면을 참조하면, 리드 스크류부(21, 20), 걸쇠(22), 홀더(25) 및 래치(23)로 구성됨을 확인할 수 있다. 리드 스크류(21)에 고정된 걸쇠(22)가 리드 스크류부(21, 26)의 회전에 따라 이동하고, 이동함에 따라 래치(23)에 걸리게 되는 것이다. 전달부(20)의 구체적인 구성 및 탄성 에너지를 저장하고 방출하는 과정에 대해서는 도 5 내지 도 6에 대한 설명에서 설명한다.

복귀 구동부(30)는 변속기의 변속단을 기 설정된 변속단으로 복귀시키기 위해 구동되는 구성요소이다. 따라서 제어 신호를 받아 작동하는 액추에이터(31)를 포함하고, 별도의 기어 어셈블리(32)를 통해 복귀 핸들(33)과 연결되도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 액추에이터(31)의 구동축에 결합된 웜(34) 및 상기 웜에 치합되는 하나의 웜 휠(35)이 기어에 치합되어 복귀 핸들(33)과 연결되는 것으로 도시하였으나, 복귀 구동부(30)의 구성은 이에 제한되지 않고 목적에 따라 다양한 변형이 가능하다.

복귀 핸들(33)은 복귀 구동부(30)에 연결되어 복귀 구동부(30)의 구동에 의해 회전함으로써 래치(23)의 돌출부(232)를 푸시하는 구성요소이다. 따라서 복귀 핸들(33)은 전달부(20)가 포함하는 래치(23)의 돌출부(232)와 이격되어 위치하고 있으나, 그 회전축으로부터 이격되어 편심된 장소에 위치한 핸들부(331)가 회전함과 동시에 래치(23)의 돌출부(232)와 접촉하면서 돌출부(232)를 후방으로 밀어 래치(23)와 걸쇠(22)가 서로 분리되도록 한다.

핸들부(331)는 복귀 핸들(33)의 회전축으로부터 이격됨과 동시에 전달부(20)로부터도 이격되어 배치된다. 복귀 핸들(33)의 회전축으로부터 이격되었으나 전달부(20)에 평상시에도 접촉하도록 배치된다면, 돌출부(232)가 래치(23)를 따라 이동하면서 핸들부(331)와의 사이에서 지속적으로 마찰이 일어날 것이므로, 구성요소의 마모가 일어날 것이다. 또한 핸들부(331)가 전달부 (20) 내의 래치(23)의 돌출부(232)에 접촉함과 동시에 가압하게 되면, 래치(23)와 걸쇠(22)가 서로 걸리지 못해 본 발명의 차량용 변속기 제어 장치(1)의 DTP 기능이 정상적으로 작동할 수 없다. 따라서 평상시에는 핸들부(331)가 전달부 (20)로부터 이격되어 있다가, 복귀 어셈블리(20, 30)가 작동할 때 비로소 전달부 (20) 내의 래치(23)의 돌출부(232)에 접촉하게 되도록 복귀 핸들(33) 및 핸들부(331)를 이격되게 배치하는 것이다.

복귀 핸들(33)은 기어 어셈블리(32)와 동일한 회전축을 가지고 회전함과 동시에, 기어 어셈블리(32)의 회전축으로부터 이격된 위치에서 핸들의 장방향으로 연장된 핸들부(331)를 포함한다. 따라서 복귀 핸들(33)은 기어 어셈블리(32)의 중심으로부터 만곡되어 상기 편심된 위치까지 연장되고, 상기 편심된 위치에서 핸들부(331)가 기어 어셈블리(32)의 회전축과 나란한 방향으로 연장되며, 연장된 핸들부(331)의 일단이 다시 만곡되어 기어 어셈블리(32)의 회전축과 만나는 지점까지 연장되는 'ㄷ'자 형태로 형성된다.

이하, 도 5 내지 도 6을 참조하여 메인 구동부(13) 구동시 전달부(20)의 작동 및 전달부(20)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)의 전달부(20)의 모습을 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)의 전달부(20)가 래치(23)에 걸린 모습을 나타낸 도면이다.

전달부(20)의 구성에 대해서 설명한다. 도면을 참조하면, 전달부(20)는 리드 스크류부(21, 26), 걸쇠(22), 래치(23), 홀더(25) 및 제1 탄성 부재(24)로 구성된다.

리드 스크류(21)는 회전 운동을 직선 운동으로 변환해주는 구성요소로, 일체로 형성된 리드 스크류 기어(26)가 기어 유닛(11)으로부터 전달받은 구동력에 의해 회전하고, 일 방향으로 연장된 스크류의 외주면에 나사산(211)이 형성되어 구성된다.

리드 스크류(21)는 연장된 방향과 나란한 회전축을 중심으로 회전함에 따라서 연장된 방향을 따라 이동한다. 따라서 리드 스크류 기어(26) 및 리드 스크류(21)의 회전 운동이 리드 스크류(21)를 길이 방향으로 직선 운동 시킨다.

리드 스크류(21)는 걸쇠(22)에 삽입되고, 걸쇠(22)는 리드 스크류(21)가 회전함에 따라 리드 스크류(21) 위를 리드 스크류(21)의 축 방향과 나란한 방향으로 이동한다. 걸쇠(22)는 리드 스크류(21)의 외주면에 안착되어 이동하되, 이동시 리드 스크류(21)의 회전에 따라 동일한 회전축을 중심으로 회전하지 않고, 직선 방향으로만 이동할 수 있다.

걸쇠(22)는 래치(23)에 걸리는 구성요소로, 래치(23)의 돌기(231)에 걸릴 수 있도록 리드 스크류(21)가 연장된 방향과 동일한 방향으로 연장되고 말단에 단차지게 형성된 걸림부(223)를 포함하는 걸쇠 다리(222)를 포함한다. 걸쇠 다리(222)의 말단은 래치(23)의 돌기(231)를 타고 원활히 진입할 수 있도록 래치(23)를 향해 테이퍼지도록 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서는 걸쇠 다리(222)가 총 2개 형성되고, 걸림부(223)가 화살촉 모양으로 형성되는 것으로 표현하였으나, 걸쇠 다리(222)의 개수 및 걸림부(223)의 형상은 이에 제한되지 않는다.

걸쇠(22)는 리드 스크류(21)의 회전축에 직교하는 평면으로 형성되는 걸쇠 기저부(221)를 가진다. 걸쇠 기저부(221)로부터 걸쇠 다리(222)가 연장되며, 걸쇠 기저부(221)의 중심에 형성된 중공에 리드 스크류(21)가 삽입되어 통과한다. 상술한 바와 같이 메인 구동부(13)의 구동에 의해 리드 스크류(21)가 회전하고 걸쇠(22)가 이동하게 될 경우, 래치(23)의 돌기(231)에 걸려 래치(23)와 걸쇠(22)가 같이 이동하도록 하는 구성요소이다.

도 4에 표시된 화살표의 방향으로 메인 구동부(13)가 회전함에 따라, 그 구동력을 전달받은 기어 유닛(11)이 회전하고, 기어 유닛에 치합된 리드 스크류 기어(26)가 회전하여 리드 스크류(21) 역시 회전한다. 이에 따라 걸쇠(22)가 래치(23)와 가까워지는 방향으로 직선운동 한다. 걸쇠(22)의 이동 방향을 도 4에 화살표로 표시하였다.

래치(23)는 상기 걸쇠(22)가 걸리도록 형성되는 구성요소이다. 리드 스크류(21)의 일단이 걸쇠(22)를 관통하였으므로, 래치(23)는 리드 스크류(21)의 타단에 인접한 위치에 배치된다.

래치(23)의 일측면에는 걸쇠 다리(222)와 상응하는 위치에 복수의 돌기(231)가 형성된다. 돌기(231)는 걸쇠(22)가 인접하여 래치(23) 방향으로 진입하였을 때, 걸림부(223)가 걸릴 수 있는 걸림턱이 되도록 돌출되어 형성되고, 각각 리드 스크류(21)의 회전축과 나란한 방향으로 이격되어 형성되어 걸쇠(22)가 단계별로 걸릴 수 있도록 한다. 복수의 돌기(231)는 각각 상이한 변속단인 R, N D, L에 상응하는 위치 마다 형성되도록 할 수 있고(2311, 2312, 2313, 2314), 본 발명의 변속기 제어 장치(1)의 메인 구동부(13)가 특정 변속단으로 변속단을 변경하고자 하는 구동을 실시했을 때, 이에 상응하는 위치의 돌기(231)에 걸쇠(22)가 위치하도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 돌기(231)가 4개씩 형성되고, 2개로 형성된 걸쇠 다리(222)의 개수에 상응하도록 양 측면에 돌기(231)가 배치되어 총 8개의 돌기(231)가 형성되는 것으로 도시하였으나 돌기(231)의 개수 및 위치는 이에 제한되지 않는다. 또한 돌기(231)의 형상을 직사각형의 형태로 표현하였으나 형상 역시 이에 제한되지 않는다.

도 6에서는 도 4에서의 메인 구동부(13)의 구동에 의해 리드 스크류부(21, 26)가 회전하고, 이에 따라 걸쇠(22)가 직선 이동함으로써 래치(23)의 제1 돌기(2311)에 걸쇠(22)의 걸림부(223)가 걸리게 된 상황을 표현하고 있다. 도 4에서 표시된 방향으로 메인 구동부(13)가 더 구동되어 걸쇠(22)가 동일한 방향으로 더 이동하게 된다면, 제2 돌기(2312), 제3 돌기(2313), 제4 돌기(2314) 순으로 걸림부(223)가 걸리게 된다.

돌출부(232)는 래치(23)의 다른 측면에서 리드 스크류(21)의 회전축에 직교하고, 복귀 핸들(33)이 위치한 방향으로 돌출되어 형성된다. 돌출부(232)는 제2 탄성 부재(233)에 의해서 홀더(25)로부터 요동 가능하게 지지되어, 복귀 핸들(33)에 의해 후방으로 밀려나도 복귀 핸들(33)의 접촉이 사라지면 탄성력에 의해 원래 위치로 돌아온다. 제2 탄성 부재(233)의 위치 및 작용은 도 7에 대한 설명에서 설명한다.

홀더(25)는 리드 스크류(21)의 타단을 지지할 수 있도록 형성되고, 제2 탄성 부재(233)의 일단이 연결되어 래치(23)를 요동 가능하게 지지한다. 래치(23)는 홀더(25)에 형성된 슬릿(251)에 삽입되어, 홀더(25)로부터 이탈되지 않도록 규제된다. 따라서 래치(23)가 리드 스크류(21)의 장방향으로 직선운동을 하면, 홀더(25) 역시 같이 움직인다.

또한 홀더(25)의 중심에 형성된 중공에 리드 스크류(21)가 삽입되어 통과한다. 즉 리드 스크류(21)의 타단과 일단은 각각 홀더(25)와 걸쇠(22)에 삽입되어 통과한다.

제1 탄성 부재(24)는 전달부(20) 전체의 탄성 에너지를 저장하는 구성요소이다. 따라서 제1 탄성 부재(24)는 탄성력을 가진 스프링으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

제1 탄성 부재(24)는 메인 스크류와 동일한 방향으로 연장되어 일단이 걸쇠 기저부(221)에 연결되고, 타단이 홀더(25)에 연결될 수 있다. 또한 도면과 같이 메인 스크류를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 걸쇠(22)와 홀더(25)가 가까워질수록 제1 탄성 부재(24)가 압축되어 저장된 탄성 에너지가 커지므로, 메인 구동부(13)의 구동에 따라 리드 스크류(21)가 회전하여 걸쇠(22)가 이동함으로써 제1 탄성 부재(24)에 저장된 탄성 에너지가 커질 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 메인 구동부(13)가 구동될 때 전달부(20)의 작동을 순서대로 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변속기 제어 장치(1)의 메인 구동부(13)가 구동될 때, 메인 구동부(13)에 연결된 기어 유닛(11)을 통해 메인 샤프트부(12)로 동력이 전달되어 변속기의 변속단이 제어된다. 변속기의 변속단은 일방으로만 제어되는 것이 아니므로, 메인 구동부(13)의 구동에 따라서 기어 유닛(11)은 양 방향으로 모두 회전할 수 있으며, 메인 샤프트부(12) 역시 마찬가지이다.

일반적인 자동 변속 장치에서 변속단의 배치 순서는 P-R-N-D 이므로, P에서 R로, R에서 N으로, N에서 D로 변속단을 변경하는 것을 정방향 변속이라 하고, 그 역으로 변속단을 변경하는 것을 역방향 변속이라 하자.

정방향 변속, 특히 P단에서 R단으로의 변속이 일어날 때, 메인 구동부(13)에 의해서 기어 유닛(11)이 회전하고, 기어 유닛(11)에 연결된 복귀 어셈블리(20, 30)의 리드 스크류 기어(26)도 회전하게 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 기어 유닛(11)과 리드 스크류 기어(26)가 맞물리도록 상하로 배치되어, 기어 유닛(11)이 일 방향으로 회전할 때 리드 스크류 기어(26)는 타 방향으로 회전하도록 형성하였다. 상하로 일반적인 변속기 제어 장치의 구성과 복귀 어셈블리(20, 30)를 배치하여 전체 변속기 제어 장치(1)를 소형화 하기 위함이다.

리드 스크류 기어(26)의 회전에 의해 일체로 형성된 리드 스크류(21)가 회전함에 따라, 리드 스크류(21)의 외주면에 안착되어있는 걸쇠(22)는 래치(23)를 향하여 직선 운동하게 되며, 홀더(25)와 걸쇠 기저부(221)의 사이에 위치한 제1 탄성 부재(24)는 압축된다.

P단에서 R단으로의 변속이 일어나는 경우, R단에 상응하는 돌기(231)는 돌기(231) 중 가장 걸쇠(22)에 가까운 위치에 배치되므로 해당 돌기(231)까지 걸쇠(22)가 이동하게 된다.

R단에 상응하는 돌기(231)에 걸쇠(22)의 걸림부(223)가 접근하고 접촉하기 시작하면, 걸림부(223)의 테이퍼진 화살촉 모양 형상에 의해 고정된 돌기(231)를 빗면이 타고 올라가게 된다. 빗면이 타고 올라감에 따라 걸쇠(22)와 돌기(231)는 정면으로 충돌하지 않고 비껴갈 수 있으며, 접촉된 상태가 유지된 채로 걸쇠(22)가 계속 래치(23) 방향으로 진행하게 된다.

걸쇠(22)가 계속 래치(23) 방향으로 이동하여 걸림부(223)의 끝에 도달하게 되면 빗면이 종료되므로 걸쇠 다리(222)와 걸림부(223)의 후면이 돌기(231)에 접하게 된다. 따라서 걸림부(223)가 돌기(231)의 사이에 걸려있는 상태가 되어 걸쇠(22)는 래치(23)로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수가 없게 된다. 이러한 상황을 락킹(locking)이 일어났다고 표현한다.

제1 탄성 부재(24)는 압축된 상태에서 양 단에 위치한 래치(23)와 걸쇠(22)가 고정되었으므로, 압축된 만큼의 탄성 에너지를 저장하고 있다.

상술한 내용은 P단에서 R단으로 변속단을 제어한 경우 메인 구동부(13)의 구동에 의해 걸쇠(22)와 래치(23)가 서로 맞물려 연결되는 상황을 표현한 것이다. 만일 R단에서 N단으로 운전자가 변속하는 경우, 메인 구동부(13)는 기어 유닛(11)에 구동력을 전달하여 변속기의 변속단을 R단에서 N단으로 제어하려 할 것이다. 기어 유닛(11)의 회전을 전달받은 리드 스크류(21)가 회전하여 걸쇠(22)를 R단에 상응하는 돌기(231)에서 N단에 상응하는 돌기(231)로 이동시킬 것이며, 이 경우 N단에 상응하는 돌기(231)에서 걸림부(223)의 빗면이 올라가고 돌기(231) 사이에 걸리게 되는 과정이 반복되어, 걸쇠(22)와 래치(23)가 R단에 상응하는 돌기(231) 보다 더 가까운 위치에서 서로 고정된다. 마찬가지로 제1 탄성 부재(24)는 R단에 상응하는 돌기(231)에서 걸쇠(22)가 고정되었을때와 비교해 더 압축된 상태에서 더 큰 탄성 에너지를 저장하고 있게 된다. N단에서 D단으로 변속단을 변경하는 경우에도 동일한 과정을 통해 걸쇠(22)와 래치(23)가 가까워진다.

만일 역방향 변속이 이루어지는 경우, 특히 R단에서 P단으로 변속이 일어날 때, 메인 구동부(13)에 의해서 기어 유닛(11)이 정방향 변속시와 반대의 방향으로 회전하고, 기어 유닛(11)에 연결된 복귀 어셈블리(20, 30)의 리드 스크류(21)도 정방향 변속시와 반대 방향으로 회전하게 된다. 리드 스크류(21)가 회전함에 따라 리드 스크류(21)의 외주면에 안착되어있는 걸쇠(22)는 래치(23)로부터 멀어지는 방향으로 직선 운동하게 된다.

그러나 상술한 바와 같이 이미 락킹이 일어나 걸쇠(22)는 래치(23)와 결합되어, 래치(23)로부터 멀어질 수 없다. 따라서 걸쇠(22)가 리드 스크류(21)의 회전에 의해 본래 P단이었을때의 위치로 이동함에 따라 래치(23)도 같이 걸쇠(22)에 결합된 채로 이동하게 된다. 즉, 역방향 변속이 일어날 때에는 래치(23)가 걸쇠(22)와 함께 이동하게 되는 것으로, 제1 탄성 부재(24)는 정방향 변속에 의해서 압축된 상황이 유지된 채로 래치(23) 및 걸쇠(22)와 함께 이동하게 된다.

이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기 제어 장치(1)의 복귀 구동부(30)가 구동될 때의 동작에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)를 측면에서 바라본 모습을 나타낸 측면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)의 복귀 어셈블리(20, 30)가 작동하고 있는 중간단계를 하방에서 바라본 모습을 나타낸 평면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)의 복귀 어셈블리(20, 30)가 작동한 상황을 측면에서 바라본 측면도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)의 복귀 어셈블리(20, 30)가 작동한 상황을 상방에서 바라본 모습을 나타낸 평면도이다.

P단이 아닌 다른 변속단에 변속기가 위치한 상황에서 시동이 꺼지거나 사고가 발생하는 등의 상황에 의해 변속기 제어 장치(1)에 인가된 전원이 차단되는 경우, 2차 사고를 막기 위해 변속단을 주차단인 P단으로 이동시켜야 할 필요가 있다. 따라서 복귀 어셈블리(20, 30)가 작동한다. 본 명세서에서는 복귀 메커니즘을 설명하기 위해 정방향 변속에 의해서 제1 탄성 부재(24)가 압축되고, 이로 인해 탄성 에너지가 저장된 상태에서 P단이 아닌 다른 변속단에 해당하는 위치에 전달부(20)가 위치한 상태에서 전원이 차단된 상황을 가정한다.

변속기 제어 장치(1)에 인가된 전원이 차단됨에 따라, 복귀 구동부(30)의 액추에이터(31)에 연결된 비상 전력원(미도시)이 작동한다. 비상 전력원으로는 일반적인 건전지 또는 콘덴서가 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

비상 전력원에 의해 액추에이터(31)에 전력을 공급함에 따라 액추에이터(31)가 구동되고, 구동된 액추에이터(31)에 의해 액추에이터(31)에 연결된 기어 및 기어 어셈블리(32)가 회전하여 그 회전이 복귀 핸들(33)에 전달된다.

복귀 핸들(33)은 일 회전축을 가지되 중심의 핸들부(331)는 편심되도록 구성되어, 회전축을 중심으로 회전함에 따라, 편심된 핸들부(331)가 회전 전에 접촉하지 않던 구성요소에 접촉할 수 있게 된다. 도 7은 복귀 구동부(30)가 작동하기 전, 복귀 핸들(33)이 원 위치에 놓여있는 상태를 표현한 것이다.

복귀 핸들(33)이 회전함에 따라 래치(23)에 형성된 돌출부(232)에 접촉하게 되고, 돌출부(232)를 돌출부(232)의 돌출 방향과 반대되는 방향으로 밀게 된다. 도 7 및 도 8에서 복귀 핸들(33)은 시계방향으로 회전한다. 따라서 돌출부(232)를 포함하는 래치(23) 전체는 돌출부(232)가 밀려난 방향으로 밀려나게 되고, 제2 탄성 부재(233)는 돌출부(232)가 밀려난 방향에 대해 돌출부(232)를 요동 가능하게 지지하고 있으므로, 제2 탄성 부재(233)가 압축되게 된다. 도 8은 복귀 핸들(33)이 회전함에 따라 돌출부(232)에 핸들부(231)가 최초로 접촉하여 제2 탄성 부재(233)를 압축시키기 시작한 상황을 도시한 것이다. 따라서 도 8을 참조하면, 래치(23)가 하강함에 따라 걸림부(223)가 돌기(231)에 완전히 걸려있지 않고, 서서히 서로로부터 벗어나고 있음을 확인할 수 있다.

도 9는 복귀 핸들(33)이 완전히 돌출부(232)를 밀어낸 상황을 도시한 도면이고, 도 10은 도 9와 같은 상황에서 걸쇠가 래치로부터 벗어나 원위치로 돌아가는 상황을 도시한 도면이다.

복귀 핸들(33)이 완전히 돌출부(232)를 향하여 회전하여 래치(23) 전체가 돌출부(232)가 밀려난 방향으로 밀려남에 따라, 걸림부(223)의 이동을 제한하던 돌기(231)가 걸림부(223)로부터 이탈하게 된다. 따라서 래치(23)와 걸쇠(22)의 접촉면이 사라지게 되고, 결합 관계가 끊어지게 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 복귀 핸들(33)이 직각으로 회동한 경우 가장 돌출부(232)를 많이 밀어내 비로소 래치(23)와 걸쇠(22)의 접촉이 끊어지는 것으로 도시하였으나, 핸들(33)이 회동하는 각도는 이에 제한되지 않는다.

한편, 제1 탄성 부재(24)는 래치(23)와 걸쇠(22) 사이에서 압축되어 탄성 에너지를 저장하고 있는 상태이므로, 래치(23)와 걸쇠(22)의 결합 관계가 사라짐에 따라 저장된 탄성 에너지를 방출하게 된다. 래치(23)와 걸쇠(22)가 각각 제1 탄성 부재(24)의 양 단에 연결되어 있었으므로, 양 구성요소에 대해 압축된 방향의 반대 방향으로 탄성력이 가해진다.

탄성력이 가해짐에 따라 걸쇠(22)와 래치(23)는 원래 배치되었던 위치로 밀려난다. 도 10에서 걸쇠가 밀려나 이동하는 방향이 화살표로 도시되어있다. 걸쇠(22)와 래치(23)가 직선 방향으로 이동함에 따라 걸쇠(22)와 연결된 리드 스크류(21) 역시 본래 위치로 돌아와야 하므로, 역방향 가속이 일어날 때와 동일한 방향으로 회전하여 본래 위치로 돌아간다. 즉, 제1 탄성 부재(24)의 탄성력에 의해 리드 스크류(21)의 역방향 회전이 일어나는 것이다.

리드 스크류 기어(26)에 연결된 기어 유닛(11)은 리드 스크류(21)에 역방향 회전이 일어나므로, 마찬가지로 역방향으로 회전하게 된다. 이 때 회전 방향은 역방향 변속이 일어날 때와 동일한 방향이고, 도 10에 도시되어 있다.

기어 유닛(11)에 연결된 메인 샤프트부(12) 역시 역방향 변속이 일어날 때와 동일한 방향으로 회전한다. 변속기에 연결된 메인 샤프트(121)의 회전 방향은 도 10에 도시되어있다. 따라서 변속기에는 역방향 변속과 동일한 변속단 변화가 일어난다. 제1 탄성 부재(24)가 압축되지 않았을 때의 변속단이 P단이므로, 전원이 꺼질 때의 변속단으로부터 P단까지 변속단의 변화가 일어나게 된다. 이와 같은 과정을 통해 기 설정된 변속단으로의 변속단 복귀가 이루어지게 된다.

액추에이터(31)는 복귀 핸들(33)이 돌출부(232)를 푸시한 이후 계속 같은 방향으로 돌아 원 위치로 복귀 핸들(33)을 복귀시킬 수 있고, 역으로 회전해 복귀 핸들(33)을 원 위치로 복귀시킬 수도 있다. 돌출부(232)는 제2 탄성 부재(233)에 의해서 요동 가능하도록 지지되고 있으므로, 복귀 핸들(33)과의 접점이 사라지면 제2 탄성 부재(233)의 탄성력이 본래 위치로 래치(23)를 돌려놓는다. 따라서 최초의 상태로 돌아오게 되고, 다시 변속기 제어 장치(1) 및 복귀 어셈블리(20, 30)가 작동할 수 있게 된다. 즉, 도 10의 상태에서 도 4의 상태로 돌아오게 되는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변속기 제어 장치(1)의 작동을 설명하면서 지시된 회전 또는 이동 방향은 예시로서 받아들여져야 하고, 구성의 변경에 따라 달라질 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 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. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1 : 변속기 제어 장치 10 : 하우징
11 : 기어 유닛 12 : 메인 샤프트부
13 : 메인 구동부 20 : 전달부
21 : 리드 스크류 22 : 걸쇠
23 : 래치 24 : 제1 탄성 부재
25 : 홀더 26 : 리드 스크류 기어
30 : 복귀 구동부 31 : 액추에이터
32 : 복귀 기어 어셈블리 33 : 복귀 핸들
34 : 웜 35 : 웜 휠
100 : 일반적인 변속 장치 101 : 노브
102 : TCU 103 : 변속기 제어 장치
104 : 변속기 121 : 메인 샤프트
122 : 메인 샤프트 기어 211 : 리드 스크류 나사산
221 : 걸쇠 기저부 222 : 걸쇠 다리
223 : 걸림부 231 : 돌기
232 : 돌출부 233 : 제2 탄성 부재
251 : 슬릿 331 : 핸들부

Claims (13)

1. 변속기의 변속단을 제어하기 위한 신호에 따라 구동되는 메인 구동부;
   상기 메인 구동부로부터 전달받은 구동력을 메인 샤프트를 통해 변속기로 제공하는 기어 유닛; 및
   상기 기어 유닛과 연결되어 상기 변속기의 변속단을 기 설정된 변속단으로 복귀시키는 복귀 어셈블리를 포함하되,
   상기 복귀 어셈블리는,
   상기 메인 구동부에 의해 상기 기어 유닛의 회전 시 탄성 에너지를 저장하는 전달부; 및
   복귀 신호에 따라 상기 저장된 탄성 에너지가 상기 기어 유닛에 전달되도록 하여 상기 변속기의 변속단을 기 설정된 변속단으로 복귀시키는 복귀 구동부를 포함하고,
   상기 전달부는,
   상기 기어 유닛에 연결되어 리드 스크류;
   상기 리드 스크류의 회전에 따라 이동하는 걸쇠;
   상기 걸쇠가 걸리도록 형성되는 래치; 및
   상기 리드 스크류의 회전에 의해 상기 걸쇠가 상기 래치에 가까워짐에 따라 압축되어 상기 탄성 에너지를 저장하는 제1 탄성 부재를 포함하며,
   상기 복귀 구동부는,
   액추에이터; 및
   상기 액추에이터에 연결되고, 상기 제1 탄성 부재의 탄성력에 의해 상기 걸쇠가 원래의 위치로 이동하도록 상기 걸쇠 및 상기 래치를 분리시키는 복귀 핸들을 포함하는 변속기 제어 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 복귀 구동부는,
   상기 액추에이터 및 상기 복귀 핸들을 연결하는 웜 및 웜 휠을 더 포함하는 변속기 제어 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복귀 핸들은,
   상기 복귀 핸들의 회전축 및 상기 전달부로부터 이격된 위치에서 상기 회전축과 나란한 방향으로 연장되는 핸들부가 형성되는 변속기 제어 장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 래치는 상기 걸쇠가 걸리는 복수의 돌기를 포함하고,
   상기 복수의 돌기는 각각 상이한 변속단에 상응하는 위치에 배치되는 변속기 제어 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 복귀 구동부는,
   복귀 신호에 따라 구동되는 액추에이터; 및
   상기 액추에이터에 연결되어 상기 전달부에 접촉되도록 이동하는 복귀 핸들;을 포함하되,
   상기 래치는 상기 복귀 핸들이 접촉하여 푸시 가능한 돌출부를 더 포함하고,
   상기 래치는 상기 돌출부가 상기 복귀 핸들에 의해 푸시될 때, 상기 걸쇠로부터 벗어나는 변속기 제어 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 래치는, 상기 돌출부에 연결되어 탄성력을 제공할 수 있는 제2 탄성 부재를 더 포함하는 변속기 제어 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 걸쇠는, 상기 리드 스크류의 회전에 따라 직선 이동하는 변속기 제어 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 걸쇠는, 상기 래치 방향을 향해 테이퍼지도록 형성되는 변속기 제어 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 래치는, 상기 걸쇠가 상기 래치에 걸린 후 상기 리드 스크류의 회전에 따라 이동할 때, 상기 걸쇠와 함께 이동하는 변속기 제어 장치.
13. 제9항에 있어서,
    상기 전달부는, 상기 제1 탄성 부재의 일단과 상기 제2 탄성 부재의 일단을 지지하는 홀더를 더 포함하는 변속기 제어 장치.

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