KR102062092B1 - 기어변속 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 형태는 차량의 기어변속 조작을 위한 자동변속차량의 변속조작을 위한 기어변속 장치에 있어서, 기어변속을 위한 회전이 이루어지는 조작 다이얼; 상기 조작 다이얼의 회전에 의해 회전되어, 회전량이 검출될 수 있는 서보모터; 기어변속 간격이 설정되어 있어, 검출되는 조작 다이얼의 회전량에 매칭되는 기어변속을 검출하는 모터제어부; 및 검출된 기어변속을 표시하는 디스플레이 패널;을 포함할 수 있다.

Description

기어변속 장치{Apparatus for gear shift}
본 발명은 기어변속 장치로서, 차량의 기어 변속을 입력받는 기어변속 장치에 관한 것이다.
통상적으로 자동 변속기의 다단 변속 메커니즘은, 복수의 기어세트를 조합하여 구현되고 있으며, 이러한 복수의 기어세트가 조합된 기어 트레인은 토크 컨버터로부터 회전 동력을 입력받아 이를 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 하게 된다.
이러한 자동 변속기에 있어서는 구현 가능한 변속단이 많을수록 보다 적절한 변속비의 설계가 가능할뿐만 아니라 동력성능 및 연비 면에서 우수한 차량을 구현할 수 있기 때문에 보다 많은 변속단을 구현하는 자동변속기는 꾸준한 연구의 관심이 되고 있다.
그리고 동일 변속단을 구현한다고 하더라도 유성기어세트의 조합 방법에 따라 기어 트레인의 내구성, 동력전달 효율, 크기 등이 달라지게 되어, 특히, 변속단이 많을수록 운전자가 변속을 자주 해주어야 하는 불편이 발생하는 수동 변속기와는 달리 자동 변속기는 운전 상태에 따라 제어유닛이 기어 트레인의 작동을 제어함으로써 변속을 수행하게 되므로, 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 기어 트레인의 구성을 찾는 노력이 계속되고 있다.
이러한 관점에서 볼 때, 현재 통상적으로 사용되고 있는 자동 변속기는 다이얼+서보모터+LCD로 구성되어 있는데, 이는, 하나의 차종에 맞게 셋팅될 수 밖에 없어 기어 변속 간격이 다른 다양한 차종에 맞게 변경할 수 없는 단점을 가지는 문제가 있다.
한국공개특허 10-2017-0107845
본 발명의 기술적 과제는 기어 변속 간격이 다른 다양한 차종에 맞게 변경할 수 있는 기어변속 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 차량의 기어변속 조작을 위한 자동변속차량의 변속조작을 위한 기어변속 장치에 있어서, 기어변속을 위한 회전이 이루어지는 조작 다이얼; 상기 조작 다이얼의 회전에 의해 회전되어, 회전량이 검출될 수 있는 서보모터; 기어변속 간격이 설정되어 있어, 검출되는 조작 다이얼의 회전량에 매칭되는 기어변속을 검출하는 모터제어부; 및 검출된 기어변속을 표시하는 디스플레이 패널;을 포함할 수 있다.
차종별로 회전량에 따른 기어변속 간격이 각각 다르게 설정되어 있음을 특징으로 할 수 있다.
상기 기어변속 장치는 USB 포트를 구비하고 있어, 상기 USB 포트를 통해 회전량에 따른 기어변속 간격을 설정함을 특징으로 할 수 있다.
컴퓨터와 모터제어부를 연결하여, 컴퓨터를 통하여 기어변속 간격을 설정함을 특징으로 할 수 있다.
상기 조작 다이얼에는 태그 식별번호가 기록된 NFC 태그가 부착되어 있으며, 상기 컴퓨터는, NFC 태그 판독기를 통해 판독되는 태그 식별번호에 할당된 기어변속 간격으로 설정함을 특징으로 할 수 있다.
상기 조작 다이얼에는 QR 식별번호가 기록된 QR코드가 부착되어 있으며, 상기 컴퓨터는, QR코드 판독기를 통해 판독되는 QR 식별번호에 할당된 기어변속 간격으로 설정함을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 기어 변속 간격을 차종별로 다르게 할당하여 기어 변속 간격이 다른 다양한 차종에 맞게 변경할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기어변속 장치의 구성 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기어변속 장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기어변속 장치의 실제 제품 사진.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 조작 다이얼에 QR코드가 부착 또는 인쇄된 예시 그림.
이하, 본 발명의 장점 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, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기어변속 장치의 구성 블록도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기어변속 장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기어변속 장치의 실제 제품 사진이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 조작 다이얼에 QR코드가 부착 또는 인쇄된 예시 그림이다.
본 명세서에서 "차량"이라는 용어는 자동차, 버스, 트럭 등의 다양한 형태의 차량을 말하는 것으로서, 이밖에 타이어 회전에 의하여 이동할 수 있는 다른 다양한 형태의 이동체를 모두 포함하는 개념이다.
본 발명은 다이얼+서보모터+모터제어부+LCD로 구성되어 차종의 기어변속 간격에 맞게 모터제어부로 입력하거나 별도의 USB 포트를 구비하여 외부 입력 하도록 구현하여 다양한 차종에 범용적으로 사용할 수 있도록 한다.
이를 위하여 차량의 기어변속 조작을 위한 자동변속차량의 변속조작을 위한 기어변속 장치에 있어서, 본 발명의 기어변속 장치는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 기어변속을 위한 회전이 이루어지는 조작 다이얼(100)과, 조작 다이얼(100)의 회전에 의해 회전되어 회전량이 검출될 수 있는 서보모터(200)와, 기어변속 간격이 설정되어 있어 검출되는 조작 다이얼(100)의 회전량에 매칭되는 기어변속을 검출하는 모터제어부(300)와, 검출된 기어변속을 표시하는 디스플레이 패널(400)을 포함할 수 있다. 이하 상술한다.
조작 다이얼(100)은, 기어변속을 위한 회전이 이루어지는 조그 형태의 다이얼이다.
차량의 변속시스템을 기계식이 아닌 전자식으로 제어하는 시프트 바이 와이어(Shift by Wire) 시스템이 개발되고 있는데, 시프트 바이 와이어 시스템은 변속기와 변속 레버의 기계적인 연결구조를 전기적으로 작동하게 하는 액츄에이터와 전자식 변속레버 및 ECU(Electric Control Unit)를 이용하여 전자적으로 변속 제어 를 이루는 변속시스템을 말한다. 이러한 시프트 바이 와이어 변속시스템은 변속레버의 위치변화를 위치센서수단을 이용하여 변속레버의 변화된 위치를 전기적인 신호로 변환하고, 이 신호를 TCU(Transmission Control unit)로 입력하며, 상기 TCU의 제어에 따라 변속이 이루어진다. 이와 같은 시프트 바이 와이어 변속시스템은 기존의 기계식 변속레버 시스템과 비교해볼 때 레버 조작력이나 조작감이 우수하며, 또한 간단한 스위치 버튼 조작으로 변속조작이 가능한 장점을 갖고 있다. 최근에는 콘솔 공간의 활용성 제고 및 변속 레버 시스템의 패키지 축소화를 위해 다이얼 타입의 변속 레버가 사용되고 있는 추세이다. 다이얼 레버를 회전시켜 P, R, N, D 단으로 변속 레버를 변경시키게 된다.
서보모터(200)는, 조작 다이얼(100)의 회전량을 검출하는 기능을 수행한다. 서보모터(200;servo-motor)는, 최종 제어요소에서 입력신호에 응답해 조작부의 기계적 부하를 구동(驅動)하는 동력원을 말하는 것으로서, 서보모터(200)는, 자동제어계에 있어서 피드백해서 사용되는 높은 성능의 속도검출기(TG)나, 높은 정밀도의 위치검출기(펄스 제너레이터 또는 부호기)를 구비하는데, 예컨대, 서브모터 축에 가변저항이 달려있고 가변저항 값을 읽어서 각도를 추적하여 결과적으로 회전량을 검출할 수 있게 된다.
디스플레이 패널(400)은, 모터제어부(300)를 통해 검출되는 기어변속이 표시되는 패널이다. 이러한 디스플레이 패널(400)은, LCD패널, LED패널, OLED패널 등의 다양한 디스플레이 수단으로 구현될 수 있다. 또한 디스플레이 패널(400)은, 터치스크린패널로 구현될 수 있는데, 터치스크린패널은, 입력과 표시를 동시에 수행할 수 있는 터치 스크린 화면을 제공하여 단말기의 전면에 마련되어 작업 화면을 표시하는 표시창으로서, 사용자와의 소통을 위한 그래픽 유저 인터페이스(GUI;Graphic User Interface)를 표시한다.
모터제어부(300)는, 메모리와 연산칩이 구비된 PCB회로기판으로서, 기어변속 간격이 설정되어 있는데, 특히 본 발명은 차종별로 회전량에 따른 기어변속 간격이 각각 다르게 설정될 수 있다.
예를 들어, 제1차량에 장착되는 기어변속 장치의 경우에는 1단, 2단, 3단의 세단계의 기어변속 간격을 가지도록 모터제어부(300)에 설정되며, 제2차량에 장착되는 기어변속 장치의 경우에는 1단, 2단, 3단, 4단의 네 단계의 기어변속 간격을 가지도록 모터제어부(300)에 설정되며, 제3차량에 장착되는 기어변속 장치의 경우에는 1단, 2단, 3단, 4단, 5단의 다섯 단계의 기어변속 간격을 가지도록 모터제어부(300)에 설정된다. 따라서 본 발명의 기어변속 장치는, 다양한 차종에 범용적으로 사용할 수 있게 된다.
이와 같이 기어변속 장치가 적용되는 차량에 따른 기어변속 간격의 설정은, 모터제어부(300) 내에 메모리를 구비하여, 메모리에 기어변속 간격이 저장된다. 이러한 메모리는, 플래시메모리(Flash Memory), CF카드(Compact Flash Card), SD카드(Secure Digital Card), SM카드(Smart Media Card), MMC 카드(Multi-Media Card) 또는 메모리 스틱(Memory Stick) 등 정보의 입출력이 가능한 모듈로서 모터제어부(300)의 내부에 구비될 수 있다.
기어변속 간격이 설정된 모터제어부(300)는, 검출되는 조작 다이얼(100)의 회전량에 매칭되는 기어변속을 검출할 수 있게 된다. 예를 들어, 세 단계의 기어변속 간격으로 설정된 기어변속 장치의 경우, 조작 다이얼(100)이 정해진 단위만큼 회전할 때마다 1단, 2단, 3단으로 기어변속 검출된다. 마찬가지로, 네 단계의 기어변속 간격으로 설정된 기어변속 장치의 경우, 조작 다이얼(100)이 정해진 단위만큼 회전할 때마다 1단, 2단, 3단, 4단으로 기어변속 검출된다.
한편, 모터제어부(300)에 기어변속 간격을 설정하는 방식은, 다음과 같이 두 가지 방식이 있을 수 있다.
첫 번째 방식은, 기어변속 장치에 별도의 USB 포트를 구비하여 USB 포트를 통해 회전량에 따른 기어변속 간격을 설정할 수 있다. 외부의 단말을 USB 포트를 통해 연결하여 모터제어부(300)에 기어변속 간격을 설정할 수 있다.
다른 두 번째 방식은, 외부의 컴퓨터와 모터제어부(300)를 연결하여, 컴퓨터를 통하여 기어변속 간격을 설정할 수 있다. 컴퓨터와 모터제어부(300)의 연결은, 이더넷(Ethernet), 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus), IEEE 1394, 직렬통신(serial communication) 및 병렬 통신(parallel communication)과 같은 유선 통신 방식이 사용될 수 있으며, 적외선 통신(Infrared Radiation), 블루투스(Bluetooth), RF(Radio Frequency) 및 무선 랜(Wireless LAN)과 같은 무선 통신 방식이 사용될 수 있다.
한편, 조작 다이얼(100)에는, 기어 변속의 단수가 표시되는데, 예컨대, 3단 변속에 적용되는 조작 다이얼(100)에는 1단, 2단, 3단이 표시되며, 4단 변속에 적용되는 조작 다이얼(100)에는 1단, 2단, 3단, 4단이 표시되며, 5단 변속에 적용되는 조작 다이얼(100)에는 1단, 2단, 3단, 4단, 5단이 표시된다.
그런데, 기어변속 장치를 조립할 때, 작업자의 실수로 조작 다이얼(100)과 모터제어부(300)를 서로 미스매칭시켜 조립하는 실수가 발생될 수 있다.
예를 들어, 1단, 2단, 3단이 표시된 3단 변속 조작 다이얼(100)을 3단의 변속 간격으로 설정된 모터제어부(300)가 아니라, 4단이나 5단의 변속 간격으로 설정된 모터제어부(300)에 연결하여 조립하는 실수를 할 수 있다.
마찬가지로, 1단, 2단, 3단, 4단이 표시된 4단 변속 조작 다이얼(100)을 4단의 변속 간격으로 설정된 모터제어부(300)가 아니라, 3단이나 5단의 변속 간격으로 설정된 모터제어부(300)에 연결하여 조립하는 실수를 할 수 있다.
마찬가지로, 1단, 2단, 3단, 4단, 5단이 표시된 5단 변속 조작 다이얼(100)을 5단의 변속 간격으로 설정된 모터제어부(300)가 아니라, 3단이나 4단의 변속 간격으로 설정된 모터제어부(300)에 연결하여 조립하는 실수를 할 수 있다.
이러한 조립 실수를 방지하기 위하여, 별도의 판독기를 구비하여 조작 다이얼(100)의 단수를 판독하여 판독된 조작 다이얼(100)의 단수를 고려하여 모터제어부(300)의 설정이 이루어지게 한다.
첫 번째 방식은, 조작 다이얼(100)에 태그 식별번호가 기록된 NFC 태그가 부착되어 있도록 한다. 따라서 컴퓨터는, NFC 태그 판독기를 통해 판독되는 태그 식별번호에 할당된 기어변속 간격으로 설정하도록 한다.
NFC는 전자 디바이스들 사이에서 단순하고 안전한 2-웨이 상호 작용을 가능하게 하는 표준 기반 근거리(수 센티미터) 무선 접속 기술이다. NFC 디바이스들은 그들의 동작 모드가 리더/라이터, 피어-투-피어 또는 카드 에뮬레이션 모드 내에 있게 변경할 수 있다. 상이한 동작 모드들은 ISO/IEC 18092 NFCIP-1 및 ISO/IEC 14443 무접촉스마트 카드 표준들에 기초한다. 리더/라이터 모드에서 NFC 디바이스는 포스터 태그 시나리오에서와 같이 NFC태그 유형을 판독할 수 있다. 또한, 리더/라이터 모드는 (ISO 18092, 수동식 통신 모드로부터 도출되는) Sony Corporation's FeliCa 및 ISO 14443을 따르는 RF 인터페이스이다.
두 번째 방식은, 도 4에 도시한 바와 같이 조작 다이얼(100)에 QR 식별번호가 기록된 QR코드가 부착되어 있도록 한다. 따라서 컴퓨터는, QR코드 판독기를 통해 판독되는 QR 식별번호에 할당된 기어변속 간격으로 설정한다.
QR코드의 경우, 데이터 영역의‘바둑판 무늬’가 밝은 색이냐 어두운색이냐에 따라 0과 1을 구분하는 것이다. 바둑판무늬가 조밀할수록 많은 데이터를 넣을 수 있다. 들어가는 정보량에 따라 바둑판의 개수를 다르게 할 수 있는데, 현재 버전1(바둑판무늬가 가로 21개×세로 21개)부터 버전40(177×177)까지 가능하다. 가장 높은 버전40을 데이터로 환산하면 23,648비트다. 숫자 7,089개, 영문자 4,296개, 바이너리 2,953개까지 담을 수 있는 양이다.
따라서 QR코드에 고유의 QR식별번호가 담긴 패턴을 표시하여 판독되는 QR식별번호에 매칭되는 기어변속 간격으로 모터제어부(300)를 설정한다.
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.
100:조작 다이얼
200;서보모터
300:모터제어부
400:디스플레이 패널

Claims (6)

  1. 차량의 기어변속 조작을 위한 자동변속차량의 변속조작을 위한 기어변속 장치에 있어서,
    기어변속을 위한 회전이 이루어지는 조작 다이얼;
    상기 조작 다이얼의 회전에 의해 회전되어, 회전량이 검출될 수 있는 서보모터;
    기어변속 간격이 설정되어 있어, 검출되는 조작 다이얼의 회전량에 매칭되는 기어변속을 검출하는 모터제어부; 및
    검출된 기어변속을 표시하는 디스플레이 패널을 포함하되,
    컴퓨터와 모터제어부를 연결하여, 컴퓨터를 통하여 기어변속 간격을 설정하고,
    상기 조작 다이얼에는 태그 식별번호가 기록된 NFC 태그가 부착되어 있으며,
    상기 컴퓨터는, NFC 태그 판독기를 통해 판독되는 태그 식별번호에 할당된 기어변속 간격으로 설정함을 특징으로 하는
    기어변속 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    차종별로 회전량에 따른 기어변속 간격이 각각 다르게 설정되어 있음을 특징으로 하는 기어변속 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기어변속 장치는 USB 포트를 구비하고 있어, 상기 USB 포트를 통해 회전량에 따른 기어변속 간격을 설정함을 특징으로 하는 기어변속 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 조작 다이얼에는 QR 식별번호가 기록된 QR코드가 부착되어 있으며,
    상기 컴퓨터는, QR코드 판독기를 통해 판독되는 QR 식별번호에 할당된 기어변속 간격으로 설정함을 특징으로 하는 기어변속 장치.
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KR20170107845A (ko) 2016-03-16 2017-09-26 현대자동차주식회사 차량용 자동변속기의 유성기어트레인

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