KR20130013919A

KR20130013919A - 통합 제어 변속레버장치

Info

Publication number: KR20130013919A
Application number: KR1020110075855A
Authority: KR
Inventors: 최지혁; 조양래; 허춘녕; 이광기
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 에스엘 주식회사
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-02-06
Also published as: JP5905244B2; US9169918B2; JP2013032133A; US20130025397A1; CN102900837A; DE102011056356A1; KR101305824B1

Abstract

본 발명의 통합 제어 변속레버장치는 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)의 오토모드(4)와 함께 다이내믹한 변속조작감을 느낄 수 있는 +/-의 M모드(5)를 기본기능으로 제공하면서도, 게이트패턴(3)에서 오토레버(8)의 위치 변화에 따른 전기신호를 ECU(50,Engine Control Unit)로 제공하는 통합모드(6)를 더 제공함으로써, 운전자의 간단한 오토레버(8)조작만으로 변속기이외에 엔진이나 현가장치나 조향장치등에 대한 제어가 가능해 편리성을 크게 향상할 수 있고 특히 실차 적용시 자동차의 성능과 품질 및 상품성을 더욱 높여주는 특징을 갖는다.

Description

통합 제어 변속레버장치{Integrated Control Shift Lever Device}

본 발명은 차량의 조작장치인 변속레버에 관한 것으로, 특히 M(스포츠)모드외에 부가적인 다양한 모드가 변속레버를 이용해 더 구현됨으로써 운전자 편의성을 극대화시킨 통합 제어 변속레버장치에 관한 것이다.

일반적으로 변속레버는 수동변속기나 기계식 자동변속기나 자동변속기의 변속단을 차속에 맞춰 변경하기 위한 조작장치로서, P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)와 같은 변속단을 구현하기 위한 게이트 패턴(Gate Pattern)을 따라 움직이게 된다.

차량의 품질과 상품성에 대한 만족도는 자동차 주행시 이루어지는 변속조작감에 크게 좌우될 뿐 만 아니라 운전자의 변속취향을 만족시킬 수 있는 변속패턴에도 크게 좌우될 수밖에 없다.

운전자의 변속취향을 만족시키기 위한 예로서, 자동변속기 차량에서 수동변속기 감각의 수동변속모드 조작을 가능하게 하는 소위 팁트로닉(tiptronic)타입 변속레버장치가 있다.

도 12는 통상적으로 팁트로닉(tiptronic)타입 변속레버장치에 적용되어진 게이트패턴을 나타낸다.

도 12(가)는 인디케이팅패널(100)에 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)의 오토변속모드(120)와 2-L의 수동변속모드(130)가 일직선상으로 배열된 게이트패턴(110)을 나타내고, 도 12(나)는 인디케이팅패널(200)에 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)의 오토변속모드(220)과 +/-의 수동변속모드(230)가 J형상으로 배열된 게이트패턴(210)을 나타내며, 도 12(다)는 인디케이팅패널(300)에 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)의 오토변속모드(320)과 +/-의 수동변속모드(330)가 H형상으로 배열된 게이트패턴(310)을 나타낸다.

통상, 상기와 같은 오토변속모드(120,220,320)는 오토모드라 칭하며, 상기와 같은 수동변속모드(130,230,330)는 스포츠모드나 M모드라 칭한다.

오토변속모드(120,220,320)는 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)를 따라 변속단이 변속되는 방식이고, 수동변속모드(130,230,330)는 변속레버를 자동변속기의 상태로 조작하여 운전하다가 운전자의 필요에 의해 현재의 변속단에서 1속을 감속 또는 가속하여 고정할 수 있는 방식이다.

즉, 수동변속모드(130,230,330)시에는 변속레버를 D(주행)에서 분기된 수동변속모드(130,230,330)로 이동시켜주면 현재 변속단을 유지한 상태가 되고, 이 상태에서 변속레버를 후방으로 당겼다 놓으면 1단 다운쉬프트로 감속(-)할 수 있고 반면에 전방으로 밀었다가 놓으면 1단 업쉬프트로 가속(+)할 수 있게 된다.

이러한 조작시, 운전자는 수동변속기와는 달리 클러치페달을 밟거나 가속페달에서 발을 떼지 않아 신속한 변속응답성을 느낄 수 있고, 이를 통해 운전자의 변속취향을 만족시킴으로써 변속조작감과 더불어 차량의 품질과 상품성에 대한 만족성을 크게 높일 수 있게 된다.

하지만, 운전자는 자동차로부터 보다 많은 편리성을 제공받기 원하는 추세이고, 이러한 추세를 따라가는 한 예로서 변속조작을 통해 차량의 품질과 상품성에 대한 만족성을 크게 높여줄 수 있는 스마트 변속레버가 있다.

스마트 변속레버는 변속기와 기계적으로 연결되는 변속레버와 달리 레버의 위치변화를 감지하는 컨트롤러(TCU 또는 ECU)와 이를 동력으로 전달하는 액추에이터를 이용하는 방식이며, 이 경우에도 운전자는 게이트패턴(Gate Pattern)을 따라 변속레버를 위치변경하여 원하는 변속단을 변경하지만 다른 부가 기능을 보다 다양하고 편리하게 구현할 수 있게 된다.

스마트 변속레버는 모든 종류의 변속기를 위한 조작장치로 사용되며, 이를 적용한 대표적인 예로 시프트바이와이어(SBW; Shift By Wire)타입 변속시스템을 들 수있다.

상기와 같은 스마트 변속레버에 적용된 다양한 조작기능 구현을 위한 부가 기능으로서 파킹 릴리이즈 액추에이터(PRA; Parking Release Actuator)구성을 예로들 수 있다.

이는, 변속레버가 게이트패턴의 특정위치에 있을 때 파킹 릴리이즈 액추에이터(PRA; Parking Release Actuator)로 제어신호를 보내 줌으로써, 변속기를 제어하는 TCU 고장(Fail)이나 시동 꺼짐 또는 N단주차/세차/수동해제/악의적 강제해제차단등에 대한 안전성을 강화할 수 있는 부가 기능의 한 예이다.

스마트 변속레버를 통해 보다 많은 편리성을 제공받은 운전자는 더욱더 많은 편리성을 원하는 추세일 수밖에 없고, 이로 인해 스마트 변속레버에서도 보다 더 많은 기능을 구현하여 더욱 높아지고 있는 품질요구와 상품성요구에 부흥하여야 하는 과제를 안을 수밖에 없게 된다.

국내특허공개10-2008-0021386(2008.03.07)는 모드전환용 변속레버장치에 관한 것이며, 이는 도 2및 3쪽 식별번호15 참조.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 다양한 변속모드를 구현하면서도 오토레버의 특정한 게이트패턴위치에서 변속모드와 다른 제어신호를 발생시켜줌으로써, M(스포츠)모드와 같은 다이내믹한 변속조작감을 느낄 수 있으면서도 오토레버의 위치조작에 따른 전기신호로 엔진제어와 현가제어 및 조향제어를 가능케 하는 편리성도 구현될 수 있는 통합 제어 스마트 변속레버장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 통합 제어 변속레버장치는 손으로 쥐고 움직이는 오토레버가 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)의 오토모드를 기본적인 이동경로로 하는 게이트패턴을 갖추고,

상기 게이트패턴에는 1단 업쉬프트 가속상태인 +모드와 1단 다운쉬프트 감속상태인 -모드를 위한 전기신호를 상기 오토레버의 위치이동으로 발생시켜주는 M모드가 상기 D(주행)위치에서 상기 오토모드의 측면부위로 분기되며,

변속기 제어와 관계없으면서 차량의 장치를 제어하기 위한 또 다른 전기신호를 상기 오토레버의 위치이동으로 발생시켜주는 통합모드가 상기 D(주행)위치에서 직선경로로 이어져 상기 M모드와 간섭되지 않는 위치로 분기되어진 것을 특징으로 한다.

상기 통합모드에서는 상기 오토레버의 서로 다른 이동위치인 E-S와 S-E위치에서 각각 다른 전기신호를 발생시켜준다.

상기 통합모드는 상기 오토레버의 통합모드 진입에 따른 에포트(Effort)감을 부여하고 E-S 통합모드와 S-E 통합모드 진입 위치를 감지하는 통합모드센서유닛과, 상기 오토레버가 E-S 통합모드와 S-E 통합모드로 이동되더라도 상기 D(주행)상태를 유지시주는 주행유지유닛과, E-S 통합모드나 S-E 통합모드 조작에 따른 변속절도감을 부여해주는 절도감유닛을 이용해 구현되어진다.

상기 통합모드센서유닛은 상기 오토레버의 통합모드이동시 상기 오토레버에 결합되고 레버하우징에 시프트축을 매개로 힌지결합되어진 변속로드와 체결되는 이동블록과, 상기 오토레버의 E-S -> S-E 위치이동시 상기 이동블록의 직선이동을 회전운동으로 전환함과 동시에 E-S -> S-E 위치이동을 검출하고 에포트(Effort)감을 생성해주는 모드전환검출부로 구성되어진다.

상기 모드전환검출부는 상기 이동블록과 랙-피니언결합되어 자전되는 편심캠과, 상기 편심캠을 좌우양쪽에서 지지하고 적어도 한쪽에서 상기 편심캠의 회전에 의한 위상변화로 밀려나 압축탄성변형됨으로써 에포트감을 형성시키는 한쌍의 롤러와, 상기 편심캠의 회전에 의한 위상변화를 검출해 E-S 통합모드나 S-E 통합모드에 대한 전기신호를 발생시키는 센싱부재로 구성되어진다.

상기 센싱부재는 비접촉식을 적용하여 준다.

상기 센싱부재는 상기 편심캠에 설치되어 함께 회전되는 마그네트와, 상기 마그네트의 회전에 따른 N-S 극상변화를 감지하여 ECU로 전송되는 전기신호를 발생하는 검출센서로 구성되어진다.

상기 주행유지유닛은 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)을 따라 변속단을 변화시키도록 컨트롤케이블이 연결되고 상기 시프트축을 힌지축으로 하여 상기 레버하우징에 결합되어진 인게이징레버와, 상기 오토레버의 M모드진입 후 상기 인게이징레버를 M모드 상태로 유지하는 M걸림부재와, 상기 오토레버의 통합모드진입 후 상기 인게이징레버를 통합모드 상태로 유지하는 통합모드걸림부재와, 상기 오토레버에 구비된 세이프티버튼의 누름시 상기 변속로드와의 결합을 해제시켜줌으로써 상기 M모드나 상기 통합모드의 진입 후 D(주행)위치를 유지시켜주는 연동해제부재로 구성되어진다.

상기 M걸림부재와 상기 통합모드걸림부재는 상기 변속로드의 위치이동시 상기 변속로드로부터 힘을 받아 상기 인게이징레버를 가압함으로써 상기 레버하우징으로 고정시키는 락핀과, 상기 락핀의 밀림이동시 압축되어 탄성복귀력을 생성하는 리턴스프링으로 동일하게 구성되어진다.

상기 연동해제부재는 눌려진 상기 세이프티버튼을 감지한 상기 ECU를 통해 작동되는 솔레노이드의 작용으로 상기 인게이징레버와 상기 변속로드의 결합을 해제시켜주게 된다.

상기 절도감유닛은 상기 변속로드의 M모드와 통합모드의 이동경로에서 상기 레버하우징의 내면부위를 이용해 형성된 그루브와, 상기 그루브에 접촉되어 움직이는 불렛으로 구성되어진다.

상기 그루브는 상기 D(주행)위치에 대한 변속절도감을 형성하는 D홈을 기준으로 상기 M모드에 대한 변속절도감을 형성하는 M홈과, 상기 통합모드에 대한 변속절도감을 형성하는 통합모드홈으로 구성되어진다.

상기 M홈과 상기 통합모드홈은 상기 D홈에 대해 더 깊게 함몰되어 단차를 형성하게 된다.

상기 불렛은 상기 변속로드의 하부에 형성된 불렛축을 이용해 결합되고, 상기 그루브에 접촉되는 끝부위를 볼형상으로 형성하여준다.

이러한 본 발명은 M(스포츠)모드와 같은 다이내믹한 변속조작감을 기본적으로 제공하면서도 게이트패턴에 대한 오토레버의 특정한 위치 변화에 따른 전기신호로 엔진제어와 현가제어 및 조향제어를 가능케 함으로써, 운전자에게 보다 많은 기능과 함께 보다 나은 편리성도 제공할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 게이트패턴에 대한 오토레버의 특정한 위치 변화에 따른 전기신호로 변속모드이외의 다양한 기능을 편리하게 구현함으로써, 자동차의 성능과 품질 및 상품성을 더욱 높여줄 수 있는 효과도 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 통합 제어 변속레버장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 게이트패턴이며, 도 3은 본 발명에 따른 게이트패턴의 변형례이고, 도 4는 본 발명에 따른 M센서 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 통합모드센서 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 통합모드 전환시 D(주행)위치를 고정시켜주는 인게이징레버의 구성도이며, 도 7은 본 발명에 따른 세이프티버튼의 조작시 변속단을 변화시켜주는 인게이징레버와 결합상태를 해제함으로써 M모드나 통합모드 전환 후 인게이징레버가 D(주행)위치를 유지하도록 하는 연동해제부재의 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따라 M모드나 통합모드시 변속절도감을 주기위한 절도감유닛의 구성도이고, 도 9는 본 발명에 따른 통합모드 이동과 그에 따른 통합모드센서유닛의 작동도이며, 도 10은 본 발명에 따른 통합모드 이동과 그에 따른 주행유지유닛의 작동도이며, 도 11은 본 발명에 따른 통합모드 이동과 그에 따른 절도감유닛의 작동도이고, 도 12는 통상적으로 시프트바이와이 오토레버장치에 구비된 M모드 구현 게이트패턴이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 통합 제어 변속레버장치의 구성도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 통합 제어 변속레버장치는 운전석부위로 구비된 레버하우징(1)과, 게이트패턴(3)의 오토모드와 M모드 및 통합모드를 따라 위치변화되는 운전자 조작용 오토레버(8)를 갖춘 변속로드(7)와, 오토레버(8)의 M모드위치전환과정과 그에 따른 M단 제어신호를 발생시키는 M센서유닛(10)과, 오토레버(8)의 통합모드위치전환과정과 그에 따른 다양한 통합제어신호를 발생시키는 통합모드구현수단과, 오토레버(8)의 오토모드와 M모드전환에 따른 변속단에 맞춰 TCU(60,Transmission Control Unit)를 제어하고 통합모드전환시 TCU(60)제어와 함께 변속기이외의 차량 전장기기인 제어대상(70)의 제어 로직을 더 포함한 ECU(50,Engine Control Unit)로 구성되어진다.

상기 레버하우징(1)에는 변속로드(7)의 하부부위가 시프트축(9)을 매개로 힌지결합되고, 상기 레버하우징(1)의 상면을 이루는 인디케이팅패널(2)에 형성된 게이트패턴(3)에는 상기 변속로드(7)에 결합되어 운전자가 잡고 조작하는 오토레버(8)가 위치되어진다.

상기 오토레버(8)에는 운전자가 손가락으로 눌러주는 세이프티버튼이 구비되는데, 세이프티버튼은 엔진시동시 오토레버(8)의 잠금상태 해제작용을 기본으로 제공하도록 통상적으로 적용하는 장치이다.

본 실시예에서 상기 세이프티버튼은 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)을 따라 변속단을 변화시키는 컨트롤케이블을 연결한 인게이징레버(31)와 오토레버(8)사이의 연결상태을 해제하도록 구성되며, 이러한 구성은 이후 상세 기술되어진다.

도 2는 본 실시예에 따른 게이트패턴을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 게이트패턴(3)은 변속단 변경을 위한 오토모드와 M모드를 기본으로 이와 다른 적어도 1개 이상의 기능이 제공되는 통합모드를 더 구비함으로써 보다 다양한 제어기능을 구현할 수 있게 된다.

이를 위해, 상기 게이트패턴(3)은 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)의 오토모드(4)와, 오토모드(4)의 한쪽 측면으로 수직하게 분기되어진 +/-의 M모드(5)와, 상기 M모드(5)와 다른 위치에서 좌우양쪽부위로 수평하게 분기되어진 E-S/S-E의 통합모드(6)로 형성되어진다.

상기 M모드(5)의 분기 위치는 오토모드(4)의 D(주행)위치이며, 상기 통합모드(6)의 분기 위치는 오토모드(4)의 직선경로 끝에서 분기되어진다.

상기와 같은 게이트패턴(3)에서 통합모드(6)는 M모드(5)의 아래쪽으로 위치되어진 D-E타입 J로 칭한다.

전술된 바와 같이, 오토모드(4)에서는 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)를 따라 변속단이 변속되는 자동변속기 제어방식이고, M모드(5)에서는 현재의 변속단에서 1속을 감속(-) 또는 가속(+)하는 수동변속기 제어방식이며, 이는 통상적으로 구현되고 있는 방식을 의미한다.

반면, 통합모드(6)에서는 오토레버(8)를 우측(도 2에서)으로 밀었다 놓거나(S-E) 또는 좌측(도 2에서)으로 밀었다 놓아(E-S)줌으로써 변속기이외의 차량 전장기기인 제어대상(70)을 제어하기 위한 전기신호를 발생시킬 수 있는 방식이며, 통합모드(6)에서 발생되는 전기신호는 통상 ECU(50)로 입력되어진다.

한편, 상기와 같은 게이트패턴(3)은 다양하게 변형될 수 있으며, 도 3은 그 변형례를 나타낸다.

도 3의 게이트패턴(301)은 D-E타입 H로서, 이는 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)이 단계를 갖도록 구성되어진 오토모드(401)와, 오토모드(401)의 D(주행)에서 우측측면부위(도 3에서)로 분기되어진 +/-의 M모드(402)와, 오토모드(401)의 D(주행)에서 이어진 직선경로의 끝에서 좌측양쪽부위(도 3에서)로 분기되어진 E-S/S-E의 통합모드(403)로 형성되어진다.

상기와 같은 게이트패턴(301)에서 통합모드(403)는 M모드(402)의 아래쪽으로 위치되어진다.

본 실시예에서 상기 게이트패턴(3,301,302,303)은 동일한 구현 기능을 가지며 필요에 따라 적절히 적용되어진다.

한편, 도 4는 본 실시예에 따른 M센서유닛의 구성을 나타내며, 도시된 바와 같이 상기 M센서유닛(10)은 M모드(5)를 형성한 레버하우징(1)부위로 설치되어 오토레버(8)의 전방 밀림(+)과 후방 당김(-)을 감지하고, 감지된 M+나 M-위치에 대한 전기신호를 ECU(50)로 제공해줌으로써 TCU(60)를 통한 M+나 또는 M- 변속제어가 구현되어진다.

즉, 오토모드(4)의 D(주행) 주행중 운전자가 M모드(5)를 구현하고자 하면, 오토레버(8)를 M모드(5)쪽으로 밀어 변속로드(7)를 이동시킨 다음, 오토레버(8)를 M+쪽으로 살짝 밀어 주거나 또는 M-쪽으로 살짝 당겨주는 동작으로 수행되어진다.

이때, M센서유닛(10)은 오토레버(8)와 결합된 변속로드(7)의 한쪽 측면으로 돌출된 제1레버돌기(7a)가 M+쪽으로 이동됨과 M-쪽으로 이동됨을 감지하며, 전술한 바와 같이 M모드(5)의 M+는 1단 업쉬프트 가속상태이고, M모드(5)의 M-는 1단 다운쉬프트 감속상태를 의미한다.

한편, 도 5는 본 실시예에 따른 통합모드구현수단의 구성을 나타내는데, 도시된 바와 같이 상기 통합모드구현수단은 레버하우징(1)부위로 설치되어 오토레버(8)의 통합모드 진입에 따른 에포트(Effort)를 부여하고 E-S 통합모드와 S-E 통합모드 진입 위치를 감지하는 통합모드센서유닛(20)과, 오토레버(8)가 E-S 통합모드와 S-E 통합모드로 이동되더라도 D(주행)상태를 유지시주는 주행유지유닛(30)과, E-S 통합모드나 S-E 통합모드 조작에 따른 변속절도감을 부여해주는 절도감유닛(40)으로 구성되어진다.

상기 E-S 통합모드는 오토레버(8)를 좌측으로 밀었다가 놓을 때 전기신호를 발생시키고, S-E 통합모드는 오토레버(8)를 우측으로 밀었다가 놓을 때 전기신호를 발생시키는 방식이며, 이는 M모드(5)의 M+와 M- 방식과 동일하다.

하지만, M모드(5)의 M+와 M- 전기신호는 ECU(50)를 거쳐 TCU(60)로 출력되는데 반해, 통합모드(6)의 E-S와 S-E 전기신호는 ECU(50)를 거쳐 제어대상(70)으로 출력되어진다.

이때, ECU(50)는 E-S 전기신호와 S-E 전기신호를 각각 달리 인식함으로써 제어대상(70)으로 제공하는 출력신호를 달리하여 준다.

본 실시예에서 제어대상(70)은 변속기이외의 전자제어타입 전장기기로서, 일례로 ECU(50)에 포함된 제어로직에 따라 제어되는 엔진이나 전자식 현가장치나 전동식 조향장치등을 예로 하지만, 실제적인 실차 적용시에는 통합모드(6)에서 발생되는 전기신호의 다양성을 이용함으로써 모든 전자제어타입 전장기기를 포함하게 된다.

그리고, 상기 통합모드센서유닛(20)은 오토레버(8)의 통합모드(6)쪽 이동시 오토레버(8)가 고정된 변속로드(7)에 결합되어 변속로드(7)의 움직임을 따르는 이동블록(21)과, 오토레버(8)의 E-S 통합모드쪽 S-E 통합모드쪽 이동에 따른 이동블록(21)의 직선이동을 회전운동으로 전환함과 동시에 E-S -> S-E 위치이동을 검출하고 에포트(Effort)감을 생성해주는 모드전환검출부로 구성되어진다.

상기 이동블록(21)이 변속로드(7)의 움직임을 따르기 위한 구조는 다양하게 적용될 수 있지만, 본 실시예에서는 이동블록(21)에 개구된 연동공간(21a)이 형성되고 변속로드(7)의 한쪽 측면에 제2레버돌기(7b)가 돌출된 구조를 적용하여 준다.

이로 인해 오토레버(8)가 통합모드(6)로 이동되면, 오토레버(8)의 움직임으로 변속로드(7)의 제2레버돌기(7b)가 이동블록(21)의 연동공간(21a)으로 끼워질 수 있게 된다.

그리고, 상기 모드전환검출부는 이동블록(21)에 형성된 랙기어(21b)와 치합되는 피니언(22a)을 갖추고 자전되는 회전축(22)과, 회전축(22)에 고정되어 함께 회전되고 서로 대칭되는 위치에서 돌출부위를 형성한 편심캠(23)과, 편심캠(23)의 위상변화에 따른 반력을 생성해주는 롤러와, 상기 편심캠(23)의 회전에 의한 위상변화를 검출해 E-S 통합모드나 S-E 통합모드에 대한 전기신호를 발생시키는 센싱부재로 구성되어진다.

상기 롤러는 레버하우징(1)부위로 설치되어 자전되고 편심캠(23)과 직접 접촉되는 고정롤러(24)와, 고정롤러(24)의 반대쪽에서 레버하우징(1)부위로 설치되어 편심캠(23)의 위상변화에 따라 편심캠(23)에서 밀려나고 편심캠(23)으로 다가오는 가변롤러(25)로 구성되어진다.

상기 가변롤러(25)는 편심캠(23)의 위상변화에 따라 직접적인 힘을 받는 롤러(25a)와, 상기 롤러(25a)가 자전되도록 힌지축으로 결합한 브래킷(25b)과, 상기 브래킷(25b)을 탄발지지하면서 브래킷(25b)의 밀림시 탄성압축되는 탄성부재(25c)로 구성되어진다.

상기 탄성부재(25c)는 코일스프링을 적용한다.

또한, 상기 센싱부재는 비접촉식으로서, 이를 위해 편심캠(23)에 설치되어 편심캠(23)과 함께 회전되는 마그네트(26)와, 마그네트(26)의 회전에 따른 극상변화를 감지하는 검출센서(27)로 구성되어진다.

이에 따라, 상기 검출센서(27)는 캠(23)과 함께 회전되는 마그네트(26)의 전면부에서 마그네트(26)의 회전에 따른 N극과 S극의 위상변화를 감지하고, 이를 전기신호로 변환하여 ECU(50)로 전송하는 작용을 하게 된다.

도 6은 본 실시예에 따른 통합모드 전환시 D(주행)위치를 고정시켜주는 주행유지유닛의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 주행유지유닛(30)은 오토모드(4)인 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)을 따라 컨트롤케이블이 당겨져 변속단을 변화시키도록 컨트롤케이블을 연결한 인게이징레버(31)와, 오토레버(8)의 M모드(5)진입 후 인게이징레버(31)를 M모드 상태로 유지하는 M걸림부재(32)와, 오토레버(8)의 통합모드(6)진입 후 인게이징레버(31)를 통합모드 상태로 유지하는 통합모드걸림부재(33)와, 오토레버(8)에 구비된 세이프티버튼의 누름시 변속로드(7)와의 결합을 해제시켜줌으로써 M모드(5)나 통합모드(6)의 진입 후 D(주행)위치를 유지시켜주는 연동해제부재(34)로 구성되어진다.

그리고, 상기 인게이징레버(31)는 좌우양쪽으로 측면부를 형성해 그 내부공간으로 변속로드(7)를 수용하며, 연결된 컨트롤케이블을 당기도록 시프트축(9)을 힌지축으로 하여 레버하우징(1)에 결합되어진다.

또한, 상기 M걸림부재(32)는 변속로드(7)가 M모드(5)쪽으로 위치이동될 때 변속로드(7)에서 돌출된 접촉돌기(7e)의 한쪽면으로부터 힘을 받아 인게이징레버(31)의 한쪽 측면부(좌측)를 가압함으로써 레버하우징(1)에 대한 고정력을 생성하는 락핀(32a)과, 상기 락핀(32a)의 밀림이동시 압축되어 탄성복귀력을 생성하는 리턴스프링(32b)으로 구성되어진다.

상기 통합모드걸림부재(33)는 변속로드(7)가 통합모드(6)쪽으로 위치이동될 때 변속로드(7)에서 돌출된 접촉돌기(7e)의 반대쪽면으로부터 힘을 받아 인게이징레버(31)의 반대쪽 측면부(우측)를 가압함으로써 레버하우징(1)에 대한 고정력을 생성하는 락핀(33a)과, 상기 락핀(33a)의 밀림이동시 압축되어 탄성복귀력을 생성하는 리턴스프링(33b)으로 구성되어진다.

여기서, 상기 락핀(32a,33a)은 그 끝단부위가 인게이징레버(31)의 양쪽 측면부(좌측과 우측)에 형성된 홈부위로 끼워져 결합된 상태를 형성하게 된다.

상기 리턴스프링(33b)은 코일스프링 타입을 적용한다.

또한, 상기 연동해제부재(34)는 오토레버(8)에 구비된 세이프티버튼이 눌려져 인게이징레버(31)와 변속로드(7)의 결합이 해제된 상태에서 인게이징레버(31)를 잡아주기 위한 구성이며, 도 7과 같은 구성은 통상적으로 적용되는 한 예를 나타낸다.

도 7(가)와 같이, 연동해제부재(34)는 변속로드(7)부위에서 승하강되고 튜브(36)를 관통한 연동핀(35)과, 세이프티버튼의 조작을 감지한 ECU(50)의 제어로 작동되는 솔레노이드(37)와, 솔레노이드(37)의 로드 인출시 지렛대 작용을 통해 그 반대부위가 상승되어지는 연동레버(38)와, 아래쪽부위가 연동레버(38)의 움직임으로 승하강되고 위쪽부위로는 탄성부재(39b)로 탄발지지된 튜브(36)를 결합한 연동로드(39)와, 상기 연동로드(39)의 상승시 인게이징레버(31)의 한쪽 측면부에 형성된 걸림홈(31a)에서 빠져나가는 슬라이드돌기(39a)로 구성되어진다.

여기서, 상기 슬라이드돌기(39a)는 통상 M센서유닛(10)쪽으로 위치되어진다.

도 7(나)는 통합모드(6)의 진입전 오토레버(8)에 구비된 세이프티버튼이 눌려져 연동해제부재(34)가 작동됨으로써, 통합모드(6)로 진입된 후 변속로드(7)는 인게이징레버(31)와 결합을 해제할 수 있게 된다.

도시된 바와 같이, 세이프티버튼을 누름에 따라 연동핀(35)이 하강되고 동시에 솔레노이드(37)의 작동됨으로써 연동레버(38)를 통해 슬라이드돌기(39a)가 올라가 인게이징레버(31)의 걸림홈(31a)으로부터 빠져나간 상태로 전환됨을 알 수 있다.

이에 따라, 오토레버(8)로 인해 변속로드(7)가 움직이더라도 인게이징레버(31)는 변속로드(7)로부터 자유로운 상태를 유지하며, 이러한 상태에서 M모드(5)나 통합모드(6)가 구현되면 인게이징레버(31)는 M걸림부재(32)나 통합모드걸림부재(33)의 작용으로 레버하우징(1)의 브래킷부위와 밀착되어 구속된 상태로 전환될 수 있게 된다.

도 8은 본 실시예에 따라 M모드나 통합모드시 변속절도감을 주기위한 절도감유닛의 구성도를 나타낸다.

도 8(가)와 같이, 절도감유닛(40)은 변속로드(7)의 M모드(5)와 통합모드(6)의 이동경로에서 레버하우징(1)의 내면부위를 이용해 형성된 그루브(41)와, 그루브(41)쪽을 향하는 변속로드(7)의 불렛축(7d)을 이용해 결합되어 그 끝단을 그루브(41)에 접촉시킨 상태를 유지하는 불렛(42)으로 구성되어진다.

그리고, 상기 그루브(41)는 오토모드(4)의 D(주행)위치에 대한 절도감을 형성하는 D홈(41a)과, 상기 D홈(41a)을 기준으로 M모드(5)쪽으로 형성된 M홈(41b)과, 상기 D홈(41a)을 기준으로 통합모드(6)쪽으로 형성된 통합모드홈(41c)으로 구성되어진다.

여기서, 상기 M홈(41b)과 통합모드홈(41c)은 D홈(41a)에 대해 더 깊게 함몰되어 단차를 형성한 구조로 이루어진다.

도 8(나)와 같이, 상기 D홈(41a)은 오토레버(8)를 D(주행)으로 이동시킬 때 변속절도감을 부여하고, 상기 M홈(41b)은 M모드(5)에서 오토레버(8)를 이동시킬 때 변속절도감을 부여하며, 상기 통합모드홈(41c)은 통합모드(6)에서 오토레버(8)를 이동시킬 때 변속절도감을 부여하여준다.

이때, 상기 M홈(41b)의 한쪽 끝부위는 M+위치이고 반대쪽 끝부위는 M-위치이며, 상기 통합모드홈(41c)의 한쪽 끝부위는 E-S위치이고 반대쪽 끝부위는 S-E위치를 나타낸다.

또한, 상기 불렛(42)은 그루브(41)에 접촉되는 끝부위를 볼형상으로 만들어줌으로써 그루브(41)에 접촉시킨 상태에서 그루브(41)를 따라 이동될 때 마찰저항을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 도 9는 통합모드 구현시 오토레버(8)의 이동을 나타내는데, 본 실시예에선 통합모드 구현시 도 7을 통해 설명된 바와 같이 세이프티버튼을 눌러 먼저 연동해제부재(34)를 작동시켜주게 된다.

상기와 같이 세이프티버튼이 눌러져 연동해제부재(34)가 작동되고 나면, 도 9(가)와 같이 D(주행)위치에 있는 오토레버(8)를 통합모드(6)의 E-S쪽으로나 또는 S-E쪽으로 이동시킬 수 있게 되고, 이러한 이동 조작으로 인해 오토레버(8)에 결합된 변속로드(7)가 에코모드(6)쪽으로 이동되면서 변속로드(7)의 제2레버돌기(7b)도 함께 밀려나 이동블록(21)의 연동공간(21a)에 끼워지게 된다.

상기와 같이 D(주행) -> 통합모드(6)의 E-S쪽으로나 또는 S-E쪽으로 이동은 그루브(41)의 D홈(41a)에서 통합모드홈(41c)으로 위치전환을 의미하고, 이로 인해 운전자는 변속 절도감을 느낄 수 있게 된다.

도 9(나)는 통합모드 이동 후 D(주행)위치에서 E-S위치로 이동될 때 통합모드센서유닛(20)의 작동상태를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 변속로드(7)와 이동블록(21)이 함께 결합된 상태에서 오토레버(8)가 좌측으로 밀려나 D(주행)위치에서 E-S위치로 이동되면, 이동블록(21)은 변속로드(7)의 제2레버돌기(7b)를 통해 오토레버(8)의 이동방향으로 함께 움직이게 된다.

이때, 오토레버(8)가 D(주행) -> E-S 위치로 이동완료되는 시점에서 변속로드(7)의 제2레버돌기(7b)를 통해 오토레버(8)의 이동방향으로 인게이징레버(31)도 힘을 받음으로써 시프트축(9)을 힌지축으로 한 움직임을 발생할 수 있지만, 이러한 작은 움직임으로는 변속단을 이동시키는 컨트롤케이블이 영향을 받지 않게 된다.

이어, 이동블록(21)이 오토레버(8)의 이동방향으로 함께 움직이면, 회전축(22)은 이동블록(21)의 랙기어(21b)에 치합된 피니언(22a)을 매개로 회전되고, 회전축(22)에 고정된 편심캠(23)이 회전축(22)과 같은 방향으로 회전됨으로써 편심캠(23)에 구비된 마그네트(26)의 N극과 S극의 위상에 변화가 일어나게 된다.

이러한 편심캠(23)의 회전과정에서 캠편심부위가 가변롤러(25)의 롤러(25a)를 밀어냄으로써 가변롤러(25)에선 탄성부재(25c)의 압축변형에 의한 반력이 생성되고, 이로 인해 운전자는 통합모드(6)가 D(주행) -> E-S로 전환되었음을 인식할 수 있게 된다.

상기와 같은 과정에서 검출센서(27)는 회전에 의한 마그네트(26)의 극상변화에 따라 변화된 전기신호를 ECU(50)로 송출하고, ECU(50)는 이를 로직에 적용해 처리한 다음 그 결과에 따라 제어대상(70)을 제어하기 위해 산출된 신호값을 출력하게 된다.

도 10은 상기와 같이 통합모드 이동과 이동 후 D(주행)위치에서 E-S위치로 이동될 때 주행유지유닛(30)의 작동상태를 나타낸다.

오토레버(8)가 D(주행) -> 통합모드(6)의 E-S위치로 이동되면, 도시된 바와 같이 오토레버(8)와 결합된 변속로드(7)는 오토레버(8)로 인해 동일한 방향으로 기울어지고, 이로 인해 통합모드걸림부재(33)는 변속로드(7)에서 돌출된 접촉돌기(7e)로부터 힘을 받게 된다.

상기와 같이 통합모드걸림부재(33)가 변속로드(7)로부터 힘을 받게 되면, 락핀(33a)은 리턴스프링(33b)을 압축하면서 인게이징레버(31)의 측면부(우측)쪽을 가압하고, 힘을 받은 인게이징레버(31)는 레버하우징(1)의 내부 브래킷부위로 밀착되어 고정력을 형성함으로써 D(주행)위치에 대한 변화를 방지할 수 있게 된다.

한편, M걸림부재(32)는 변속로드(7)를 사이에 두고 상기 통합모드걸림부재(33)의 반대쪽에 위치되어 있고, 이러한 레이아웃으로 인해 오토레버(8)를 M모드(5)쪽으로 위치이동시키면 그 작용은 전술한 통합모드걸림부재(33)와 동일하게 구현되어진다.

도 11은 본 실시예에 따른 M모드나 통합모드 이동시 절도감유닛의 작동도를 나타낸다.

도시된 바와 같이 오토레버(8)가 D(주행)위치에 있으면, 변속로드(7)의 불렛축(7d)과 결합된 불렛(42)은 D홈(41a)에 위치됨으로써 운전자에게 D(주행) 변속절도감을 제공하여준다.

상기와 같은 D(주행)위치에서 운전자가 오토레버(8)를 M모드(5)쪽으로 이동시키게 되면, 오토레버(8)와 함께 변속로드(7)의 불렛축(7d)도 M모드(5)쪽으로 이동됨으로써 불렛(42)이 D홈(41a)을 타고 M홈(41b)쪽으로 넘어가게 된다.

이때, 불렛(42)은 D홈(41a)에 비해 더 낮은 위치인 M홈(41b)으로 넘어가게 되고, 그 과정에서 운전자에게 D(주행) -> M홈(41b)에 따른 변속절도감을 제공할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 D(주행)위치에서 운전자가 오토레버(8)를 통합모드(6)쪽으로 이동시키게 되면, 오토레버(8)와 함께 변속로드(7)의 불렛축(7d)도 통합모드(6)쪽으로 이동됨으로써 불렛(42)이 D홈(41a)을 타고 통합모드홈(41c)쪽으로 넘어가게 된다.

이때, 불렛(42)은 D홈(41a)에 비해 더 낮은 위치인 통합모드홈(41c)으로 넘어가게 되고, 그 과정에서 운전자에게 D(주행) -> 통합모드홈(41c)에 따른 변속절도감을 제공할 수 있게 된다.

상기와 같이 본 실시예에 따른 통합 제어 변속레버장치는 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)의 오토모드(4)와 함께 다이내믹한 변속조작감을 느낄 수 있는 +/-의 M모드(5)를 기본기능으로 제공하면서도, 게이트패턴(3)에서 오토레버(8)의 위치 변화에 따른 전기신호를 ECU(50,Engine Control Unit)로 제공하는 통합모드(6)를 더 제공함으로써, 운전자의 간단한 오토레버(8)조작만으로 변속기이외에 엔진이나 현가장치나 조향장치등에 대한 제어가 가능해 편리성을 크게 향상할 수 있고 특히 실차 적용시 자동차의 성능과 품질 및 상품성을 더욱 높여줄 수 있게 된다.

1 : 레버하우징 2 : 인디케이팅패널
3 : 게이트패턴 4 : 오토모드
5 : 엠(M)모드 6 : 통합모드
7 : 변속로드 7a : 제1레버돌기
7b : 제2레버돌기 7d : 불렛축
7e : 접촉돌기 8 : 오토레버
9 : 시프트축
10 : M센서유닛 20 : 통합모드센서유닛
21 : 이동블록 21a : 연동공간
21b : 랙기어 22 : 회전축
22a : 피니언 23 : 편심캠
24 : 고정롤러 25 : 가변롤러
25a : 롤러 25b : 브래킷
25c : 탄성부재 26 : 마그네트
27 : 검출센서
30 : 주행유지유닛 31 : 인게이징레버
31a : 걸림홈 32 : M걸림부재
33 : 통합모드걸림부재 32a,33a : 락핀
32b,33b,39b : 리턴스프링 34 : 연동해제부재
35 : 연동핀 36 : 튜브
37 : 솔레노이드 38 : 연동레버
39 : 연동로드 39a : 슬라이드돌기
40 : 절도감유닛 41 : 그루브
41a : D홈 41b : M홈
41c : 통합모드홈 42 : 불렛
50 : ECU(Engine Control Unit)
60 : TCU(Transmission Control Unit)
70 : 제어대상

Claims

손으로 쥐고 움직이는 오토레버가 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)의 오토모드를 기본적인 이동경로로 하는 게이트패턴을 갖추고,
상기 게이트패턴에는 1단 업쉬프트 가속상태인 +모드와 1단 다운쉬프트 감속상태인 -모드를 위한 전기신호를 상기 오토레버의 위치이동으로 발생시켜주는 M모드가 상기 D(주행)위치에서 상기 오토모드의 한쪽 측면부위로 분기되며,
변속기 제어와 관계없으면서 차량의 장치를 제어하기 위한 적어도 1개 이상의 또 다른 전기신호를 상기 오토레버의 위치이동으로 발생시켜주는 통합모드가 상기 D(주행)위치에서 직선경로로 이어져 상기 M모드와 간섭되지 않는 위치로 분기되어진 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 1에 있어서, 상기 통합모드에서는 상기 오토레버의 서로 다른 이동위치인 E-S와 S-E위치에서 각각 다른 전기신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 2에 있어서, 상기 통합모드는 상기 오토레버의 통합모드 진입에 따른 에포트(Effort)감을 부여하고 E-S 통합모드와 S-E 통합모드 진입 위치를 감지하는 통합모드센서유닛과, 상기 오토레버가 E-S 통합모드와 S-E 통합모드로 이동되더라도 상기 D(주행)상태를 유지시주는 주행유지유닛과, E-S 통합모드나 S-E 통합모드조작에 따른 변속절도감을 부여해주는 절도감유닛을 이용해 구현되는 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 3에 있어서, 상기 통합모드센서유닛은 상기 오토레버의 통합모드이동시 상기 오토레버에 결합되고 레버하우징에 시프트축을 매개로 힌지결합되어진 변속로드와 체결되는 이동블록과, 상기 오토레버의 E-S -> S-E 위치이동시 상기 이동블록의 직선이동을 회전운동으로 전환함과 동시에 E-S -> S-E 위치이동을 검출하고 에포트(Effort)감을 생성해주는 모드전환검출부로 구성되어진 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 4에 있어서, 상기 모드전환검출부는 상기 이동블록과 랙-피니언결합되어 자전되는 편심캠과, 상기 편심캠을 좌우양쪽에서 지지하고 적어도 한쪽에서 상기 편심캠의 회전에 의한 위상변화로 밀려나 압축탄성변형됨으로써 에포트감을 형성시키는 한쌍의 롤러와, 상기 편심캠의 회전에 의한 위상변화를 검출해 E-S 통합모드나 S-E 통합모드에 대한 전기신호를 발생시키는 센싱부재로 구성된 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 5에 있어서, 상기 센싱부재는 비접촉식인 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 6에 있어서, 상기 센싱부재는 상기 편심캠에 설치되어 함께 회전되는 마그네트와, 상기 마그네트의 회전에 따른 N-S 극상변화를 감지하여 ECU로 전송되는 전기신호를 발생하는 검출센서로 구성되어진 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 3에 있어서, 상기 주행유지유닛은 P(주차)-R(후진)-N(중립)-D(주행)을 따라 변속단을 변화시키도록 컨트롤케이블이 연결되고 상기 시프트축을 힌지축으로 하여 상기 레버하우징에 결합되어진 인게이징레버와, 상기 오토레버의 M모드진입 후 상기 인게이징레버를 M모드 상태로 유지하는 M걸림부재와, 상기 오토레버의 통합모드진입 후 상기 인게이징레버를 통합모드 상태로 유지하는 통합모드걸림부재와, 상기 오토레버에 구비된 세이프티버튼의 누름시 상기 변속로드와의 결합을 해제시켜줌으로써 상기 M모드나 상기 통합모드의 진입 후 D(주행)위치를 유지시켜주는 연동해제부재로 구성되어진 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 8에 있어서, 상기 M걸림부재와 상기 통합모드걸림부재는 상기 변속로드의 위치이동시 상기 변속로드로부터 힘을 받아 상기 인게이징레버를 가압함으로써 상기 레버하우징으로 고정시키는 락핀과, 상기 락핀의 밀림이동시 압축되어 탄성복귀력을 생성하는 리턴스프링으로 동일하게 구성되어진 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 8에 있어서, 상기 연동해제부재는 눌려진 상기 세이프티버튼을 감지한 상기 ECU를 통해 작동되는 솔레노이드의 작용으로 상기 인게이징레버와 상기 변속로드의 결합을 해제시켜주는 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 3에 있어서, 상기 절도감유닛은 상기 변속로드의 M모드와 통합모드의 이동경로에서 상기 레버하우징의 내면부위를 이용해 형성된 그루브와, 상기 그루브에 접촉되어 움직이는 불렛으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 11에 있어서, 상기 그루브는 상기 D(주행)위치에 대한 변속절도감을 형성하는 D홈을 기준으로 상기 M모드에 대한 변속절도감을 형성하는 M홈과, 상기 통합모드에 대한 변속절도감을 형성하는 통합모드홈으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 12에 있어서, 상기 M홈과 상기 통합모드홈은 상기 D홈에 대해 더 깊게 함몰되어 단차를 형성한 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 11에 있어서, 상기 불렛은 상기 변속로드의 하부에 형성된 불렛축을 이용해 결합되어진 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.
청구항 14에 있어서, 상기 불렛은 상기 그루브에 접촉되는 끝부위를 볼형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 통합 제어 변속레버장치.