KR20120022441A - 칼럼 타입 변속 레버 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칼럼 타입 변속 레버 장치에 관한 것으로, 마그네트와 감지 센서를 이용한 비접촉 방식으로 변속 레인지 신호를 감지 생성하도록 함으로써, 물리적 접촉으로 인한 노이즈 발생, 접촉 불량 등의 가능성을 제거 내지 저감시키고 동시에 장치를 컴팩트화시키며 더욱 정밀하고 정확하게 변속 레인지를 감지하며 생성할 수 있고, 조작 노브에 조명 수단을 장착하고 변속 레버에 의해 선택된 변속 레인지의 종류에 따라 서로 다른 종류의 빛이 발광되도록 구성함으로써, 사용자가 현재 상태의 변속 레인지를 용이하게 인식할 수 있고, 변속 레인지 조작을 더욱 정확하게 수행할 수 있으며, 차량의 실내 미감을 향상할 수 있는 칼럼 타입 변속 레버 장치를 제공한다.

Description

칼럼 타입 변속 레버 장치{Column Type Transmission Lever Assembly}
본 발명은 칼럼 타입 변속 레버 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 마그네트와 감지 센서를 이용한 비접촉 방식으로 변속 레인지 신호를 감지 생성하도록 함으로써, 물리적 접촉으로 인한 노이즈 발생, 접촉 불량 등의 가능성을 제거 내지 저감시키고 동시에 장치를 컴팩트화시키며 더욱 정밀하고 정확하게 변속 레인지를 감지하며 생성할 수 있고, 조작 노브에 조명 수단을 장착하고 변속 레버에 의해 선택된 변속 레인지의 종류에 따라 서로 다른 종류의 빛이 발광되도록 구성함으로써, 사용자가 현재 상태의 변속 레인지를 용이하게 인식할 수 있고, 변속 레인지 조작을 더욱 정확하게 수행할 수 있으며, 차량의 실내 미감을 향상할 수 있는 칼럼 타입 변속 레버 장치에 관한 것이다.
자동차 등의 차량은 이동 수단으로서의 기능을 넘어서 사용자로 하여금 보다 안정적이면서도 편안한 주행 상태를 제공할 수 있도록 하는 다양한 기능이 추가되고 있는데, 차량의 핵심 구동 요소로서의 엔진 및 변속기에 대한 전자적 제어를 포함한 각종 구성 요소는 전자화되었거나 전자화 단계가 진행되고 있다.
한편, 도심에서의 복잡한 교통 상황에서의 원활하면서도 여유있는 주행을 위하여 자동변속기를 장착한 차량의 비중이 급증하고 있는데, 운전자가 변속 레버를 통하여 원하는 변속 레인지를 설정하는 경우, 운전자의 설정 변속 레인지는 변속기의 제어를 담당하는 TCU(Transmission Control Unit)와 같은 제어부로 전달되어, 차량 시동시 전원 공급 및 차단을 제어하고, 주행 중 설정된 변속 레인지에서의 변속단 설정, 해제 및 후진등 전장 제어를 실시한다.
이와 같은 변속 레버를 통한 변속 레인지에 대한 운전자의 의도는 변속 감지 유닛을 통하여 전기적 신호로 전환되어 상기한 각종 전자적 구성 요소로 전달된다. 한국 공개 특허 공보 제2005-98617호에는 복수 개의 접점 및 셀렉트 레버와의 접속을 통하여 운전자가 설정한 해당 변속 레인지 신호를 발생시키는 방식의 변속 감지 유닛이 개시되어 있다. 이러한 접점과 셀렉트 레버와의 접속, 즉 고정 접점과 가동 접점의 전도체 간의 미끄럼 접속을 통해 변속 레인지 신호를 발생시키는 경우, 접점들 간의 물리적 접속이 완벽하지 못할 뿐만 아니라 반복적이 사용에 의한 마모로 인하여 접촉 불량이 발생할 가능성이 높고, 전도체로서의 접점들간의 접속시 노이즈 발생이 커서 이를 이용하여 중앙 처리 장치 등을 통한 전자적 제어가 어렵고 특정 변속 레인지를 감지하는데 오류가 발생할 수 있다는 문제점이 수반된다.
한편, 이러한 마모 등의 문제를 해결하기 위하여 접촉이 이루어지지 않는 구조의 차량 변속 레인지를 감지하기 위한 다양한 감지 센서가 개발되고 있는데, 종래의 비접촉 방식의 감지 센서는 상당한 가동 공간을 필요로 하여 컴팩트화가 필수인 자동차 부품 개발 방향과 배치되는 문제점이 수반되었다. 특히, 변속 레버가 스티어링 칼럼에 장착되어 있는 경우에는 주변에 많은 스위치 장치들이 장착되기 때문에, 변속 레버 장치의 컴팩트화가 더욱 필수적이라 할 수 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 마그네트와 감지 센서를 이용한 비접촉 방식으로 변속 레인지 신호를 감지 생성하도록 함으로써, 물리적 접촉으로 인한 노이즈 발생, 접촉 불량 등의 가능성을 제거 내지 저감시키고 동시에 장치를 컴팩트화시키며 더욱 정밀하고 정확하게 변속 레인지를 감지하며 생성할 수 있는 칼럼 타입 변속 레버 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 변속 레버의 일단에 장착된 조작 노브에 조명 수단을 장착하고 변속 레버에 의해 선택된 변속 레인지의 종류에 따라 서로 다른 종류의 빛이 발광되도록 구성함으로써, 사용자가 현재 상태의 변속 레인지를 용이하게 인식할 수 있고, 변속 레인지 조작을 더욱 정확하게 수행할 수 있으며, 차량의 실내 미감을 향상할 수 있는 칼럼 타입 변속 레버 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 변속 레인지 신호를 생성하도록 차량의 스티어링 칼럼에 장착되는 칼럼 타입 변속 레버 장치에 있어서, 상기 스티어링 칼럼에 고정 결합되는 본체 하우징; 변속 자동 모드에서 변속 레인지를 선택 조작할 수 있도록 일단부가 상기 본체 하우징 내부에 전후 방향으로 회전 가능하게 결합되고 타단부에는 조작 노브가 장착되는 변속 레버; 및 상기 변속 레버의 조작 위치를 감지하여 변속 레인지 신호를 생성하는 변속 감지 유닛을 포함하고, 상기 변속 감지 유닛은 상기 본체 하우징 내부에 배치되고 차량의 TCU와 전기적 소통을 이루는 메인 인쇄회로기판; 상기 변속 레버의 전후 방향 회전에 연동하여 회전하는 회전 블록; 상기 회전 블록의 일측에 결합되어 상기 회전 블록과 일체로 회전 이동하는 메인 마그네트; 및 상기 메인 마그네트와 일정 간극이 유지되도록 상기 인쇄회로기판에 고정 장착되며 상기 메인 마그네트의 회전 이동에 의한 자기장 변화를 감지하는 메인 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼럼 타입 변속 레버 장치를 제공한다.
이때, 상기 메인 마그네트는 상호 인접하는 자석이 서로 다른 극성을 갖는 형태로 다극 착자화되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 메인 감지센서는 서로 상이한 극성의 자기장 특성을 감지하는 2개의 리니어 홀 센서로 구성될 수 있다.
한편, 상기 변속 레버는 변속 매뉴얼 모드에서 업/다운 시프트 조작할 수 있도록 상기 본체 하우징 내부에 상하 방향으로 회전 가능하게 결합되고, 상기 변속 감지 유닛은 상기 변속 레버의 상하 방향 회전에 연동하여 직선 이동하는 이동 블록; 상기 이동 블록의 일측에 결합되어 상기 이동 블록과 일체로 직선 이동하는 이동 마그네트; 및 상기 이동 마그네트와 일정 간극이 유지되도록 상기 인쇄회로기판에 고정 장착되며 상기 이동 마그네트의 직선 이동에 의한 자기장 변화를 감지하는 시프트 감지센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 이동 마그네트는 상기 이동 블록의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되는 2개의 자석이 서로 다른 극성을 갖는 형태로 다극 착자화되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 시프트 감지센서는 1개의 리니어 홀 센서와, 서로 상이한 극성의 자기장 특성을 감지하는 2개의 스레시홀드 홀 센서로 구성될 수 있다.
한편, 상기 조작 노브는 상기 변속 레버의 일단에 결합되며 상면이 개방된 노브 하우징; 상기 노브 하우징 내부에 장착되어 상기 메인 인쇄회로기판과 전기적으로 소통하는 노브 인쇄회로기판; 및 상기 노브 하우징의 개방된 상면에 장착되며 상기 변속 레버에 의해 선택된 변속 레인지를 표시할 수 있는 변속 레인지 표시부가 형성되는 렌즈를 포함하고, 상기 노브 인쇄회로기판에는 빛을 발광할 수 있는 램프가 장착되며, 상기 변속 레버에 의해 선택된 변속 레인지의 종류에 따라 상기 램프의 빛이 해당 변속 레인지 표시부를 통해 출사되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 조작 노브는 상기 렌즈의 외곽 둘레를 감싸며 상기 램프의 빛이 통과할 수 있도록 형성되는 렌즈 홀더를 더 포함하고, 상기 변속 레버에 의해 선택된 변속 레인지의 종류에 따라 상기 램프의 서로 다른 색상의 빛이 상기 렌즈 홀더를 통해 출사되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 마그네트와 감지 센서를 이용한 비접촉 방식으로 변속 레인지 신호를 감지 생성하도록 함으로써, 물리적 접촉으로 인한 노이즈 발생, 접촉 불량 등의 가능성을 제거 내지 저감시키고 동시에 장치를 컴팩트화시키며 더욱 정밀하고 정확하게 변속 레인지를 감지하며 생성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 변속 레버의 일단에 장착된 조작 노브에 조명 수단을 장착하고 변속 레버에 의해 선택된 변속 레인지의 종류에 따라 서로 다른 종류의 빛이 발광되도록 구성함으로써, 사용자가 현재 상태의 변속 레인지를 용이하게 인식할 수 있고, 변속 레인지 조작을 더욱 정확하게 수행할 수 있으며, 차량의 실내 미감을 향상할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 장착 형태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 변속 레인지를 감지하는 변속 감지 유닛의 동작 상태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 변속 감지 원리를 개념적으로 도시한 개념도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 메인 감지 센서에 대한 동작 상태를 나타내는 그래프,
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치에 대해 매뉴얼 모드에서의 시프트 동작 상태를 감지하는 변속 감지 유닛의 동작 상태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 시프트 감지 센서에 대한 동작 상태를 나타내는 그래프,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 조작 노브에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 조작 노브에 대한 조명 상태를 개략적으로 도시한 상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 장착 형태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 스티어링 칼럼(10)의 에 장착되어 상하 방향 또는 전후 방향으로 회전 조작 가능하게 결합되며, 각 조작 상태에 따라 각각 서로 다른 변속 레인지 신호를 생성한다. 이러한 변속 레버 장치(20)는 본체 하우징(100), 변속 레버(200) 및 변속 감지 유닛(500)을 포함하여 구성된다.
본체 하우징(100)은 스티어링 칼럼(10)에 고정 결합되며, 내부에 수용 공간이 형성되어 변속 레버(200)의 일측단이 본체 하우징(100)의 내부에 회전 가능하게 결합된다. 또한, 변속 레버(200)에 의한 변속 레인지 신호를 감지하는 변속 감지 유닛(500) 또한 본체 하우징(100)의 내부에 구비된다. 이러한 본체 하우징(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 하부 본체 하우징(100)과 상부 본체 하우징(100)으로 분리 형성될 수 있으며, 일측에는 변속 감지 유닛(500)이 외부와 전기적으로 연결될 수 있도록 커넥터 연결부(121)가 형성된다.
변속 레버(200)는 변속 레인지를 선택 조작할 수 있도록 일단부가 본체 하우징(100) 내부에 회전 가능하게 결합되는데, 좀 더 구체적으로는 변속 자동 모드에서 주차(P), 후진(R), 중립(N) 및 주행(D)의 변속 레인지를 선택 조작할 수 있도록 본체 하우징(100) 내부에 전후 방향으로 회전 가능하게 결합되고, 이와 더불어 변속 매뉴얼 모드에서 업/다운 시프트 조작할 수 있도록 본체 하우징(100) 내부에 상하 방향으로 회전 가능하게 결합된다. 또한, 이러한 변속 레버(200)의 타단부에는 사용자의 조작을 용이하게 하도록 별도의 조작 노브(300)가 장착된다.
이러한 변속 레버(200)와 본체 하우징(100)의 회전 결합 구조를 좀 더 자세히 살펴보면, 먼저 변속 레버(200)의 일단에는 변속 레버(200)의 회전 기능을 위해 별도의 회전 결합 블록(210)이 장착되는데, 이러한 회전 결합 블록(210)에는 후술하는 이동 블록(570)과 결합하는 작동 돌기(211)가 형성된다. 또한, 본체 하우징(100)의 내부에는 이러한 회전 결합 블록(210)의 외부를 감싸는 별도의 이동 결합 블록(400)이 장착되며, 변속 레버(200)는 회전 결합 블록(210)이 이동 결합 블록(400)에 결합된 형태로 본체 하우징(100)에 회전 가능하게 결합된다. 즉, 이동 결합 블록(400)에는 변속 레버(200)가 전후 방향으로 회전할 수 있도록 수직 방향의 축을 이루는 수직 회전 돌기(401)가 형성되며, 이러한 수직 회전 돌기(401)가 본체 하우징(100) 내부에 회전 가능하게 결합되고 이에 따라 변속 레버(200)가 수직 회전 돌기(401)를 중심으로 이동 결합 블록(400)과 함께 전후 방향으로 회전할 수 있다. 또한, 변속 레버(200)가 이동 결합 블록(400) 내에서 상하 방향으로 회전할 수 있도록 회전 결합 블록(210)의 양측면에는 수평 방향의 축을 이루는 수평 회전 돌기(212)가 형성되고, 이동 결합 블록(400)에는 이에 대응하여 수평 회전 돌기(212)가 삽입 결합되며 회전할 수 있도록 수평 회전 홀(402)이 형성된다. 따라서, 변속 레버(200)는 수평 회전 돌기(212)가 수평 회전 홀(402)을 중심으로 회전하며 상하 방향으로 회전할 수 있다. 다시 말하면, 변속 레버(200)는 이동 결합 블록(400)의 수직 회전 돌기(401)를 중심축으로 하여 이동 결합 블록(400)과 함께 전후 방향으로 회전하고, 회전 결합 블록(210)의 수평 회전 돌기(212)를 중심축으로 하여 이동 결합 블록(400) 내에서 상하 방향으로 회전하도록 결합된다.
변속 감지 유닛(500)은 이와 같은 변속 레버(200)의 회전 조작 위치를 비접촉 감지 방식으로 감지하여 변속 레인지 신호를 생성하도록 구성되는데, 메인 인쇄회로기판(510), 회전 블록(520), 메인 마그네트(530) 및 메인 감지 센서(540)를 포함하여 구성된다.
메인 인쇄회로기판(510)은 본체 하우징(100)의 내부에 장착되며 일측에 커넥터부(511)가 형성되어 본체 하우징(100)의 커넥터 연결부(121)에 삽입된다. 이러한 메인 인쇄회로기판(510)은 커넥터부(511)를 통해 TCU와 같은 외부 기기와 전기적 소통을 이루도록 연결되며, 후술하는 메인 감지 센서(540) 및 시프트 감지 센서(560)는 메인 인쇄회로기판(510)에 장착되어 감지 신호를 TCU에 전송하도록 구성된다.
회전 블록(520)은 메인 인쇄회로기판(510)의 상부에 위치하도록 본체 하우징(100)에 장착되며 변속 레버(200)의 전후 방향에 회전에 연동하여 회전하도록 배치된다. 즉, 회전 블록(520)은 변속 레버(200)의 회전 결합 블록(210) 하부에 맞물림 결합되어 회전 결합 블록(210)과 함께 일체로 전후 방향 회전하도록 구성되는데, 본체 하우징(100)에는 도 2에 도시된 바와 같이 수직한 방향의 돌출 슬리브(111)가 형성되고, 회전 블록(520)에는 이러한 돌출 슬리브(111)가 삽입되며 회전 가능하게 결합되도록 회전 중심홀(521)이 형성된다. 따라서, 변속 레버(200)가 전후 방향으로 회전하면, 회전 블록(520)은 돌출 슬리브(111)를 중심으로 변속 레버(200)와 함께 전후 방향으로 회전한다.
메인 마그네트(530)는 회전 블록(520)의 회전 중심의 맞은편에 결합되어 회전 블록(520)과 일체로 회전 이동하도록 구성된다. 예를 들면, 회전 블록(520)이 도 2에 도시된 바와 같이 부채꼴 형상으로 형성되고 회전 중심이 되는 회전 중심홀(521)은 부채꼴 형상의 중심에 위치하도록 형성되며, 이때, 메인 마그네트(530)는 회전 블록(520)의 부채꼴 외주면에 원주 방향을 따라 길게 장착되어 회전 블록(520)과 함께 전후 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다.
메인 감지 센서(540)는 메인 마그네트(530)와 일정 간극이 유지되도록 메인 인쇄회로기판(510)에 고정 장착되며, 메인 마그네트(530)의 회전 이동에 의한 자기장의 변화를 감지하도록 구성된다. 이때, 메인 마그네트(530)와 메인 감지 센서(540)는 서로 일정 간극 이격되어 비접촉되도록 배치되므로, 메인 마그네트(530)가 회전 이동하더라도 메인 감지 센서(540)와 마찰 및 마모 현상이 발생하지 않는 구조이다.
이에 따라 변속 자동 모드에서 변속 레인지를 선택 조작하도록 변속 레버(200)가 전후 방향으로 회전하게 되면, 변속 레버(200)와 함께 회전 블록(520) 및 메인 마그네트(530)가 회전하게 되고, 이러한 메인 마그네트(530)의 회전 이동에 따른 자기장 변화를 메인 감지 센서(540)에 의해 감지하여 해당 회전 위치에 따른 변속 레인지에 대한 신호를 생성하여 차량의 TCU에 전송하게 된다.
한편, 이와 같은 변속 감지 유닛(500)은 이상에서 설명한 바와 같이 변속 자동 모드에서 변속 레버(200)의 조작에 의한 변속 레인지 신호를 감지 생성하도록 구성되는데, 이에 더하여 변속 매뉴얼 모드에서 업/다운 시프트 신호를 감지 생성하도록 별도의 이동 블록(570), 이동 마그네트(550) 및 시프트 감지 센서(560)를 더 포함할 수 있다.
변속 레버(200)는 전술한 바와 같이 변속 매뉴얼 모드에서 업/다운 시프트 조작할 수 있도록 본체 하우징(100) 내부에 상하 방향으로 회전 가능하게 결합되는데, 이동 블록(570)은 메인 인쇄회로기판(510)의 상부에 배치되어 변속 레버(200)의 상하 방향 회전에 연동하여 직선 이동하도록 구성된다. 이동 블록(570)에는 전술한 회전 결합 블록(210)의 작동 돌기(211)가 삽입 맞물림되도록 가이드 홈(571)이 형성되며, 이에 따라 변속 레버(200)가 수평 회전 돌기(212)를 중심으로 전후 방향으로 회전하면, 작동 돌기(211) 또한 수평 회전 돌기(212)를 중심으로 전후 방향으로 회전하게 된다. 이때, 이동 블록(570)은 가이드 홈(571)이 작동 돌기(211)와 맞물림되며 변속 레버(200)의 상하 방향 회전축과 직각 방향으로 직선 이동하도록 구성된다. 이러한 이동 블록(570)의 직선 이동을 가이드할 수 있도록 본체 하우징(100) 내부에는 별도의 가이드 블록(130)이 장착될 수 있다.
이동 마그네트(550)는 이동 블록(570)의 일측에 결합되어 이동 블록(570)이 직선 이동할 때 이동 블록(570)과 함께 직선 이동하도록 구성되고, 시프트 감지 센서(560)는 이러한 이동 마그네트(550)와 일정 간극이 유지되도록 메인 인쇄회로기판(510)에 고정 장착되며 이동 마그네트(550)의 직선 이동에 따른 자기장 변화를 감지하도록 구성된다. 이때, 이동 마그네트(550)와 시프트 감지 센서(560)는 서로 일정 간극 이격되어 비접촉되도록 배치되므로, 이동 마그네트(550)가 이동하더라도 시프트 감지 센서(560)와 마찰 및 마모 현상이 발생하지 않는 구조이다.
이에 따라, 변속 매뉴얼 모드에서 업/다운 시프트 조작을 위해 변속 레버(200)가 상하 방향으로 회전하게 되면, 변속 레버(200)와 함께 이동 블록(570) 및 이동 마그네트(550)가 직선 이동하게 되고, 이러한 이동 마그네트(550)의 직선 이동에 따른 자기장 변화를 시프트 감지 센서(560)에 의해 감지하여 해당 이동 위치에 따른 업/다운 시프트에 대한 신호를 생성하여 차량의 TCU에 전송하게 된다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 변속 레인지를 감지하는 변속 감지 유닛의 동작 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 변속 감지 원리를 개념적으로 도시한 개념도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 메인 감지 센서에 대한 동작 상태를 나타내는 그래프이다. 이때, 도 3 내지 도 6은 변속 레버 장치가 조립된 상태에서 하부 본체 하우징(110)을 제거한 상태로 하부측에서 바라본 사시도이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 변속 레버의 조작 상태는 각각 P 변속 레인지, R 변속 레인지, N 변속 레인지, D 변속 레이지를 도시한 것으로, 도 3에 도시된 P 변속 레인지 상태로부터 각각 α각도만큼씩 전후 방향으로 회전함으로써 조작된다.
변속 레버(200)는 전술한 바와 같이 수직 회전 돌기(401)를 중심으로 회전하고, 이에 연동하여 회전 블록(520)이 회전 중심홀(521)을 중심으로 회전하며, 회전 블록(520)의 일측에 메인 마그네트(530)가 장착되어 메인 마그네트(530) 또한 회전 블록(520)과 함께 회전 이동하게 된다.
메인 마그네트(530)는 상호 인접하는 자석(531,532)이 서로 다른 극성을 갖는 형태로 다극 착자화되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 회전 블록(520)의 외주면을 따라 일측 구간에 N극 자석(531)이 착자되고 나머지 구간에 S극 자석(532)이 착자되는 형태로 구성될 수 있다. 메인 감지 센서(540)는 이러한 메인 마그네트(530)와 일정 간격 이격되게 메인 마그네트(530)의 외측에 배치되며, 서로 상이한 극성의 자기장 특성을 감지하는 2개의 리니어 홀 센서(541,542)로 구성될 수 있다. 예를 들면, S극의 극성을 감지하는 리니어 홀 센서(541)와, N극의 극성을 감지하는 리니어 홀 센서(542)로 구성될 수 있다.
도 3은 P 변속 레인지 상태를 도시한 것으로, 변속 레버(200)의 회전 상태가 기준선(P1)과 동일한 상태로 위치하며, 이 경우 메인 마그네트(530)와 메인 감지 센서(540)의 상대 위치는 2개의 리니어 홀 센서(541,542) 모두 N극 자석(531)과 근접한 상태로 위치한다. 도 4는 R 변속 레인지 상태를 도시한 것으로, 도 3의 상태에서 도 4에 도시된 상태로 변속 레버(200)가 α각도만큼 후방 방향으로 회전하게 되면, 2개의 리니어 홀 센서(541,542)는 모두 N극 자석(531)으로부터 멀어지며 S극 자석(532)과 근접한 상태로 접근하게 된다. 도 5는 N 변속 레인지 상태를 도시한 것이고, 도 6은 D 변속 레인지 상태를 도시한 것으로, 변속 레버(200)가 순차적으로 α각도만큼 후방 방향으로 회전하게 되면, 2개의 리니어 홀 센서(541,542)는 점점 더 N극 자석(531)으로부터 멀어지며 S극 자석(532)과 근접하도록 위치하게 된다.
도 7은 이와 같은 변속 레버(200)의 회전에 따른 메인 마그네트(530: 531,532)와 메인 감지 센서(540: 541,542)의 상대 위치 변화 상태를 개념적으로 도시한 것으로, 각 변속 레인지의 변화에 따라 N극 자석(531)이 메인 감지 센서(540: 541,542)로부터 멀어지고 S극 자석(531)이 메인 감지 센서(540: 541,542)와 근접해진다. 이때, 메인 감지 센서(540: 541,542)는 N 레인지 상태에서 상이한 극석의 자석 접촉 경계 선상에 배치되도록 구성될 수 있다.
따라서, 메인 마그네트(530)가 α각도만큼씩 후방으로 회전하는 경우, S극성을 감지하는 리니어 홀 센서(541)는 S극성 자석(532)의 근접됨을 감지하고 이와 동시에 N극성을 감지하는 리니어 홀 센서(542)는 N극성 자석(531)이 멀어짐을 감지한다. 이와 같이 구성된 메인 감지 센서(540: 541,542)는 도 8의 출력 선도와 같이 각각 비례적으로 증가하거나 또는 비례적으로 감소하는 선형적인 출력 변화를 갖도록 구성되는데, 이는 이들 메인 감지 센서(540: 541,542)에 대한 변수들을 변경하는 방식으로 프로그램화되어 구현될 수 있으며, 이러한 방식은 홀 센서에 대한 공지된 기술에 해당되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8에는 이러한 메인 감지 센서(540: 541,542)에 의해 출력되는 선형 전기적 신호가 도시되는데, 도 8에 도시된 바와 같이 서로 다른 극성을 감지하는 메인 감지센서는 서로 반대되는 전압 출력 신호를 생성함으로써 이중 체크를 통한 신뢰성 높은 변속 레인지 데이터 확보를 가능하게 한다. 또한, 메인 감지 센서에 의한 전기적 신호는 메인 인쇄회로기판(510)을 통하여 TCU와 같은 제어부로 전달되고, TCU에 사전 설정되어 저장된 값과 비교를 통하여 현재 운전자에 의하여 선택된 변속 레인지가 어느 것인지가 파악되고, 이에 적절한 유압 제어를 통하여 변속기 제어가 수행된다.
즉, TCU에는 사전 설정되어 저장된 전압 기준값이 존재하고, 저장된 전압 기준값과 메인 감지센서로부터 입력되는 감지 신호를 비교한다. 그런 후, TCU는 메인 감지센서로부터 입력되는 감지 신호와 사전 설정 저장된 기준값을 비교하는 비교 단계가 수행되고, 비교 단계에서 얻어진 결과를 이용하여 이에 대한 소정의 변속 레인지를 파악하는 판단 단계가 수행된다. 여기서, 비교 단계는 복수 개의 메인 감지센서로부터 입력되는 복수개의 입력값에 대하여 각각 사전 설정된 저장값과 비교하는 방식으로 수행되는데, 이때 비교 단계에서 얻어진 각각의 결과를 통해 판단되는 변속 레인지들이 동일한 값을 가지는 경우, TCU는 판단 단계에서 판단된 변속 레인지가 운전자에 의하여 선택된 현재의 변속 레인지라고 판단한다. 반면, 비교 단계에서 얻어진 결과를 통해 판단되는 변속 레인지들이 각각 다른 값을 가지는 경우에는 TCU는 전 단계에서의 변속 레인지가 현재에도 유지된다고 판단하고, 이에 따라 트랜스미션을 제어할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치는 변속 레버(200)와 함께 전후 방향으로 회전 이동하는 메인 마그네트(530)의 자기장 변화를 메인 감지 센서(540)에 의해 비접촉 방식으로 감지하여 현재 선택 조작된 변속 레인지에 대한 신호를 정확하게 감지 생성한다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치에 대해 매뉴얼 모드에서의 시프트 동작 상태를 감지하는 변속 감지 유닛의 동작 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 시프트 감지 센서에 대한 동작 상태를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변속 감지 유닛(500)은 전술한 바와 같이 변속 매뉴얼 모드에서 변속 레버(200)의 업/다운 시프트 조작에 대한 신호를 감지하여 TCU와 같은 제어부에 전송할 수 있도록 구성되는데, 변속 레버(200)가 상하 회전하면, 이에 따라 이동 블록(570) 및 이동 마그네트(550)가 직선 이동하고, 이동 마그네트(550)의 직선 이동에 따른 자기장 변화를 시프트 감지 센서(560)가 감지하도록 구성된다.
이동 마그네트(550)는 이동 블록(570)의 일측에 결합되는데, 2개의 서로 다른 극성을 갖는 자석(551,552)이 다극 착자화되는 방식으로 구성되며, 2개의 자석(551,552)은 이동 블록(570)의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치된다. 예를 들면, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 이동 블록(570)의 이동 방향을 따라 전방에 N극 자석(551)이 착자되고 후방에 S극 자석(552)이 착자되는 형태로 구성될 수 있다. 시프트 감지 센서(560)는 이러한 이동 마그네트(550)와 일정 간격 이격되게 메인 인쇄회로기판(510)에 배치되며, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 1개의 리니어 홀 센서(561)과, 서로 다른 극성의 자기장을 감지하는 2개의 스레시홀드 홀 센서(562,563)로 구성될 수 있다. 예를 들면, N극의 극성을 감지하는 1개의 스레시홀드 홀 센서(562)와, S극의 극성을 감지하는 1개의 스레시홀드 홀 센서(563)와, N극 또는 S극 극성을 감지하는 1개의 리니어 홀 센서(561)로 구성될 수 있다. 이때, 리니어 홀 센서는 자기력의 세기에 따라 연속적인 신호를 출력하는 방식으로 동작하고, 스레시홀드 홀 센서는 자기력의 세기가 일정 크기 이상이면 온 신호를 출력하고 일정 크기 이하이면 오프 신호를 출력하는 방식으로 동작하는데, 이는 공지된 기술에 해당하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 9는 변속 매뉴얼 모드에서 업 또는 다운 시프트 조작되지 않는 중립 상태를 도시한 것으로, 이 경우 변속 레버(200)는 상하 회전 구간의 중간 지점인 기준 위치에 위치하게 된다. 이러한 기준 위치에서 시프트 감지 센서(560)는 도 9에 도시된 바와 같이 1개의 리니어 홀 센서(561)가 이동 마그네트(550)의 서로 다른 극성의 자석 경계 선상에 위치하고, N극성을 감지하는 1개의 스레시홀드 홀 센서(562)는 N극 자석(551)에 근접하게 위치하며, S극성을 감지하는 또 다른 1개의 스레시홀드 홀 센서(563)는 S극 자석(552)에 근접하게 위치한다. 따라서, 리니어 홀 센서(561)는 이상태에서 일정 크기의 전압 출력 신호를 생성하게 되고, 2개의 스레시홀드 홀 센서(562,563)는 각각 온 신호를 생성하게 된다.
이 상태에서 도 10에 도시된 바와 같이 변속 레버(200)가 β각도만큼 상향 회전하며 업 시프트 조작되면, 이동 블록(570)은 도 10에 도시된 방향을 기준으로 우측으로 이동하게 되고, 이에 따라 1개의 리니어 홀 센서(561)가 이동 마그네트(550)의 서로 다른 극성의 자석 경계 선상으로부터 N극성 자석(551)에 근접하는 방향으로 이동하고, S극성을 감지하는 1개의 스레시홀드 홀 센서(563)는 S극성 자석(552)로부터 N극성 자석(551)에 근접하게 이동하게 된다. 따라서, 리니어 홀 센서(561)가 N극성을 감지하는 종류인 경우 자기력에 의한 전압 출력 신호가 더 커지고, S극성을 감지하는 스레시홀드 홀 센서(563)는 S극성에 대한 자기력의 세기가 약화되어 오프 신호를 출력하게 된다. 물론, N극성을 감지하는 스레시홀드 홀 센서(562)는 그대로 온 신호를 출력하게 된다. 한편, 리니어 홀 센서(561)가 S극성을 감지하는 종류인 경우라면, 자기력에 의한 전압 출력 신호는 더 작아질 것이다.
한편, 도 9에 도시된 중립 상태에서 도 11에 도시된 바와 같이 변속 레버(200)가 β각도만큼 하향 회전하며 다운 시프트 조작되면, 이동 블록(570)은 도 11에 도시된 방향을 기준으로 좌측으로 이동하게 되고, 이에 따라 1개의 리니어 홀 센서(561)가 이동 마그네트(550)의 서로 다른 극성의 자석 경계 선상으로부터 S극성 자석(551)에 근접하는 방향으로 이동하고, N극성을 감지하는 1개의 스레시홀드 홀 센서(562)는 N극성 자석(551)로부터 S극성 자석(552)에 근접하게 이동하게 된다. 따라서, 리니어 홀 센서(561)가 N극성을 감지하는 종류인 경우 자기력에 의한 전압 출력 신호가 더 작아지고, N극성을 감지하는 스레시홀드 홀 센서(562)는 N극성에 대한 자기력의 세기가 약화되어 오프 신호를 출력하게 된다. 물론, S극성을 감지하는 스레시홀드 홀 센서(562)는 그대로 온 신호를 출력하게 된다. 한편, 리니어 홀 센서(561)가 N극성을 감지하는 종류인 경우라면, 자기력에 의한 전압 출력 신호는 더 커질 것이다.
도 12는 리니어 홀 센서(561)에 작용하는 자기장의 종류에 따른 전압 출력 신호의 크기를 개념적으로 도시한 것으로, 도 12에 도시된 바와 같이 변속 매뉴얼 모드에서 변속 레버(200)가 중립 상태(M0)에 있는 경우 리니어 홀 센서(561)의 출력 전압 신호는 0의 값을 나타낼 수 있고, 변속 레버(200)가 업 시프트 상태(M+)에 있는 경우 리니어 홀 센서(561)의 출력 전압 신호는 (+)값을 나타내며, 변속 레버(200)가 다운 시프트 상태(M-)에 있는 경우 리니어 홀 센서(561)의 출력 전압 신호는 (-)값을 나타낼 수 있다. 이러한 리니어 홀 센서(561)의 출력 전압 신호는 N극성을 감지하는 종류와 S극성을 감지하는 종류인 경우 서로 반대로 나타날 것이다.
이와 같은 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 변속 감지 유닛(500)은 변속 레버(200)에 의해 업 시프트 상태로 조작되면, 리니어 홀 센서(561)의 출력 전압 신호가 커지거나 작아지는 방식으로 변화함과 동시에, 스레시홀드 홀 센서(562,563) 중 어느 하나가 오프 신호를 출력하게 되고, 다운 시프트 상태로 조작되면, 이와 반대로 출력 변화하게 된다. 따라서, 이들 시프트 감지 센서(560:561,562,563)에 대한 선형적인 출력 변화 및 온/오프 출력 변화를 이용하여 변속 매뉴얼 모드에서 업/다운 시프트 조작을 감지할 수 있다. 특히, 1개의 리니어 홀 센서(561)에 의한 선형적인 출력 신호와, 2개의 스레시홀드 홀 센서(562,563)에 의한 온/오프 출력 신호를 생성함으로써 이중 체크를 통한 신뢰성 높은 업/다운 시프트 조작 데이터 확보를 가능하게 한다. 또한, 이러한 시프트 감지 센서(560)에 의한 전기적 신호는 전술한 메인 감지 센서(540)와 마찬가지 방식으로 TCU에 전달되어 변속기 제어가 수행되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치는 변속 자동 모드 및 변속 매뉴얼 모드에서 변속 레버(200)의 조작에 의한 변속 레인지 및 업/다운 시프트 조작 신호를 정확하게 감지 생성할 수 있고, 이때, 메인 마그네트(530) 및 이동 마그네트(550)를 이용한 비접촉 방식으로 변속 레버(200)의 조작 신호를 감지함으로써, 마찰이나 마모 현상을 방지하고 컴팩트화가 가능한 구조이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 조작 노브에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치의 조작 노브에 대한 조명 상태를 개략적으로 도시한 상태도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변속 레버 장치는 변속 레버(200)의 일단에 조작 노브(300)가 장착되는데, 조작 노브(300)는 도 13에 도시된 바와 같이 상면이 개방되며 변속 레버(200)의 일단에 결합되는 노브 하우징(310)과, 노브 하우징(310) 내부에 장착되어 메인 인쇄회로기판(510)과 전기적으로 소통하는 노브 인쇄회로기판(340)과, 노브 하우징(310)의 개방된 상면에 장착되며 변속 레버(200)에 의해 선택된 변속 레인지를 표시할 수 있는 변속 레인지 표시부(351)가 형성되는 렌즈(350)를 포함하여 구성된다. 이때, 노브 하우징(310)의 상면에는 렌즈(350)를 감싸며 고정하도록 별도의 베젤 커버(320)이 장착될 수 있다.
또한, 노브 인쇄회로기판(340)에는 도 13에 도시된 바와 같이 빛을 발광할 수 있는 램프(330)가 다수개 장착되며, 변속 레버(200)에 의해 선택된 변속 레인지의 종류에 따라 다수개의 램프(330) 중 어느 하나의 램프(330)가 발광하며 해당 램프의 빛이 변속 레인지 표시부(351)를 통해 출사되도록 구성된다.
이 경우, 램프(330)와 렌즈(350) 사이에는 별도의 렌즈 홀더(360)가 장착될 수 있고, 렌즈 홀더(360)는 렌즈(350)의 외곽 둘레를 감싸도록 프레임 형태로 형성되며, 내부에는 각 변속 레인지 표시부(351)에 하나의 램프(330)의 빛이 출사되도록 램프(330)의 빛을 가이드하는 파티션(361)이 형성될 수 있다. 또한, 이러한 렌즈 홀더(360)는 그 자체로 램프(330)의 빛이 통과하도록 형성되며, 렌즈 홀더(360)의 하부에 위치하도록 노브 인쇄회로기판(340)에는 가장 자리 둘레를 따라 다수개의 램프(330)가 장착될 수 있다. 이때, 노브 인쇄회로기판(340)의 가장 자리 둘레에 배치된 램프(330)는 변속 레버(200)에 의해 선택된 변속 레인지의 종류에 따라 서로 다른 색상의 빛이 렌즈 홀더(360)를 통해 출사되도록 구성될 수 있다. 여기서 사용되는 램프(330)는 LED 램프를 통해 다양한 색상을 구현하도록 구성되는 것이 바람직할 것이다.
이러한 조작 노브(300)의 조명 동작 상태는 도 14에 개략적으로 도시되는데, 도 14의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이 각 변속 레인지의 종류에 따라 "P", "R", "N", "D" 변속 레인지 표시부(351)에 선택적으로 램프(330)의 빛이 출사되도록 구성될 수 있고, 이때, 렌즈 홀더(360)에는 각 변속 레인지의 종류에 따라 각각 서로 다른 종류의 램프(330) 색상이 표시되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 칼럼 타입 변속 레버 장치는 이러한 조명 동작에 따라 사용자가 현재의 변속 레인지 상태를 더욱 용이하게 인식할 수 있고, 변속 레버(200)의 조작시에도 좀 더 정확한 변속 조작을 수행할 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 본체 하우징 200: 변속 레버
300: 조작 노브 310: 노브 하우징
330: 램프 350: 렌즈
351: 변속 레인지 표시부 360: 렌즈 홀더
400: 이동 결합 블록 500: 변속 감지 유닛
510: 메인 인쇄회로기판 520: 회전 블록
530: 메인 마그네트 540: 메인 감지 센서
550: 이동 마그네트 560: 시프트 감지 센서
570: 이동 블록

Claims (8)

  1. 변속 레인지 신호를 생성하도록 차량의 스티어링 칼럼에 장착되는 칼럼 타입 변속 레버 장치에 있어서,
    상기 스티어링 칼럼에 고정 결합되는 본체 하우징;
    변속 자동 모드에서 변속 레인지를 선택 조작할 수 있도록 일단부가 상기 본체 하우징 내부에 전후 방향으로 회전 가능하게 결합되고 타단부에는 조작 노브가 장착되는 변속 레버; 및
    상기 변속 레버의 조작 위치를 감지하여 변속 레인지 신호를 생성하는 변속 감지 유닛
    을 포함하고, 상기 변속 감지 유닛은
    상기 본체 하우징 내부에 배치되고 차량의 TCU와 전기적 소통을 이루는 메인 인쇄회로기판;
    상기 변속 레버의 전후 방향 회전에 연동하여 회전하는 회전 블록;
    상기 회전 블록의 일측에 결합되어 상기 회전 블록과 일체로 회전 이동하는 메인 마그네트; 및
    상기 메인 마그네트와 일정 간극이 유지되도록 상기 인쇄회로기판에 고정 장착되며 상기 메인 마그네트의 회전 이동에 의한 자기장 변화를 감지하는 메인 감지 센서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼럼 타입 변속 레버 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 마그네트는 상호 인접하는 자석이 서로 다른 극성을 갖는 형태로 다극 착자화되는 것을 특징으로 하는 칼럼 타입 변속 레버 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 감지센서는 서로 상이한 극성의 자기장 특성을 감지하는 2개의 리니어 홀 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 칼럼 타입 변속 레버 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속 레버는 변속 매뉴얼 모드에서 업/다운 시프트 조작할 수 있도록 상기 본체 하우징 내부에 상하 방향으로 회전 가능하게 결합되고,
    상기 변속 감지 유닛은
    상기 변속 레버의 상하 방향 회전에 연동하여 직선 이동하는 이동 블록;
    상기 이동 블록의 일측에 결합되어 상기 이동 블록과 일체로 직선 이동하는 이동 마그네트; 및
    상기 이동 마그네트와 일정 간극이 유지되도록 상기 인쇄회로기판에 고정 장착되며 상기 이동 마그네트의 직선 이동에 의한 자기장 변화를 감지하는 시프트 감지센서
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼럼 타입 변속 레버 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이동 마그네트는 상기 이동 블록의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되는 2개의 자석이 서로 다른 극성을 갖는 형태로 다극 착자화되는 것을 특징으로 하는 칼럼 타입 변속 레버 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 시프트 감지센서는 1개의 리니어 홀 센서와, 서로 상이한 극성의 자기장 특성을 감지하는 2개의 스레시홀드 홀 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 칼럼 타입 변속 레버 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조작 노브는
    상기 변속 레버의 일단에 결합되며 상면이 개방된 노브 하우징;
    상기 노브 하우징 내부에 장착되어 상기 메인 인쇄회로기판과 전기적으로 소통하는 노브 인쇄회로기판; 및
    상기 노브 하우징의 개방된 상면에 장착되며 상기 변속 레버에 의해 선택된 변속 레인지를 표시할 수 있는 변속 레인지 표시부가 형성되는 렌즈
    를 포함하고, 상기 노브 인쇄회로기판에는 빛을 발광할 수 있는 램프가 장착되며, 상기 변속 레버에 의해 선택된 변속 레인지의 종류에 따라 상기 램프의 빛이 해당 변속 레인지 표시부를 통해 출사되는 것을 특징으로 하는 칼럼 타입 변속 레버 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조작 노브는
    상기 렌즈의 외곽 둘레를 감싸며 상기 램프의 빛이 통과할 수 있도록 형성되는 렌즈 홀더를 더 포함하고, 상기 변속 레버에 의해 선택된 변속 레인지의 종류에 따라 상기 램프의 서로 다른 색상의 빛이 상기 렌즈 홀더를 통해 출사되는 것을 특징으로 하는 칼럼 타입 변속 레버 장치.

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