KR20140146126A - 차량 변속기를 작동하기 위한 시프트 레버 장치 - Google Patents

차량 변속기를 작동하기 위한 시프트 레버 장치 Download PDF

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루드거 라케
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젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

본 발명은 지지부(4)와, 상기 지지부(4)에 운동 가능하게 지지되고 사전 설정된 시프트 레버 위치들(P, R, N, D)로 조정될 수 있는 시프트 레버(2)와, 광학 시프트 레버 위치 검출 장치(7; 7')를 구비한, 차량 변속기를 작동하기 위한 시프트 레버 장치에 관한 것으로, 상기 광학 시프트 레버 위치 검출 장치는 캐리어(15)와, 상기 캐리어(15)에 제공된 복수의 광학 센서(28, 29, 30)와, 광학 편향 요소와, 상기 캐리어(15)에 제공되고 광(18)을 상기 편향 요소를 통해 센서들(28, 29, 30)로 방출하는 데 이용되는 하나 이상의 자체 발광 광원(16, 17; 16', 17')과, 광(18)의 빔 경로 내에 배치되어 있고 광학 코딩부를 보유하며 시프트 레버(2)의 운동에 의해 사전 설정된 코딩 위치로 움직일 수 있는 코딩 요소(23)를 포함하며, 상기 코딩 요소(23)는 캐리어(15)에 제공되고 광 가이드 몸체(19; 19')로서 형성된 편향 요소와 센서들(28, 29, 30) 사이에 배치된다.

Description

차량 변속기를 작동하기 위한 시프트 레버 장치{SHIFT LEVER DEVICE FOR ACTUATING A VEHICLE GEARBOX}
본 발명은 지지부와, 상기 지지부에 운동 가능하게 지지되고 사전 설정된 시프트 레버 위치들로 조정될 수 있는 시프트 레버와, 광학 시프트 레버 위치 검출 장치를 구비한, 차량 변속기를 작동하기 위한 시프트 레버 장치에 관한 것으로서, 상기 광학 시프트 레버 위치 검출 장치는 캐리어와, 상기 캐리어에 제공된 복수의 광학 센서와, 광학 편향 요소와, 상기 캐리어에 제공되고 광을 상기 편향 요소를 통해 센서들로 방출하는 데 이용되는 하나 이상의 자체 발광 광원과, 광의 빔 경로 내에 배치되어 있고 광학 코딩부를 보유하며 시프트 레버의 운동에 의해 사전 설정된 코딩 위치로 움직일 수 있는 코딩 요소를 포함한다.
시프트 레버 위치를 검출하기 위하여 자기 위치 센서가 빈번하게 사용된다. 하지만, 이러한 자기 위치 센서가 갖는 단점은, 약한 자기장 전이로 인해 단지 낮은 해상도에만 도달될 수 있다는 것이다. 또한, 자석도 가격 측면에서 점차 상승하는 희토류 금속으로 제조된다. 그렇기 때문에 자기 위치 센서를 다른 센서로 대체할 수 있는 요구가 존재한다.
도입부에 언급한 유형의 시프트 레버 장치는 광학 위치 센서를 사용하며, 예컨대 독일 특허 DE 197 48 131 C2호에 공지되어 있다. 상기 시프트 레버 장치의 시프트 레버 위치 검출 장치는 편향 요소로서 미러(mirror)를 구비하고, 이 미러는 캐리어에 대하여 간격을 두고서 지지부에 고정되어 있다. 이로써, 상기 시프트 레버 위치 검출 장치는 예비 조립될 수 없는데, 그 이유는 미러가 캐리어에 대하여 간격을 두고서 지지부에 고정되어 있기 때문이다. 그렇기 때문에, 시프트 레버 장치를 조립하기 전에 상기 시프트 레버 위치 검출 장치를 테스트하는 것은 불가능하다. 또한, 미러 및 캐리어가 광의 빔 경로를 고려해서 서로에 대하여 상대적으로 정렬될 수 있음으로써, 결과적으로 시프트 레버 장치의 조립 동안에는 미러 및/또는 캐리어를 위한 조정 복잡성이 발생하게 되고, 이와 같은 조정 복잡성은 시프트 레버 위치 검출 장치가 예비 조립된 경우에 피해지거나 적어도 줄어든다. 또한, 광은 먼저 코딩되고, 그 이후에 반사되며, 그 다음으로 표면 센서에 공급된다. 따라서, 빔 경로의 가장 큰 부분은 코딩된 광신호에 의해 형성된다. 그러나 이는 상기 코딩된 광에 의해 전달되는 위치 정보의 불명료성을 야기할 수 있는데, 그 이유는 예를 들어 광선이 발산하기 때문이다.
이에 근거하여 본 발명의 과제는, 코딩 요소와 센서의 간격이 가급적 짧게 유지될 수 있도록, 도입부에 언급된 유형의 시프트 레버 장치를 개선하는 것이다. 또한, 시프트 레버 위치 검출 장치는 가급적 간단하게 조립될 수 있어야 한다. 바람직하게 상기 시프트 레버 위치 검출 장치는 예비 조립될 수 있어야 한다.
상기 과제는 청구항 1에 따른 시프트 레버 장치에 의해 해결된다. 시프트 레버 장치의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 그리고 이하의 설명 부분에 기재되어 있다.
차량 변속기를 작동하기 위한 시프트 레버 장치는 지지부와, 상기 지지부에 운동 가능하게 지지되고 사전 설정된 시프트 레버 위치로 조정될 수 있는 시프트 레버와, 광학 시프트 레버 위치 검출 장치를 구비하며, 상기 광학 시프트 레버 위치 검출 장치는 캐리어와, 상기 캐리어에 제공된 복수의 광학 센서와, 광학 편향 요소와, 상기 캐리어에 제공되고 광을 편향 요소를 통해 센서들로 방출하는 데 이용되는 하나 이상의 자체 발광 광원과, 광의 빔 경로 내에 배치되어 있고 광학 코딩부를 보유하며 시프트 레버의 운동에 의해 사전 설정된 코딩 위치로 움직일 수 있는 코딩 요소를 포함하며, 이 경우 상기 코딩 요소는, 캐리어에 제공되고 광 가이드 몸체로서 형성된 편향 요소와 센서들 사이에 배치된다.
코딩 요소가 편향 요소와 센서 사이에 배치되어 있기 때문에, 전체 빔 경로에서 코딩된 신호의 거리는 상대적으로 짧게 유지될 수 있다. 또한, 편향 요소가 광 가이드 몸체로서 형성되었기 때문에, 시프트 레버 위치 검출 장치는 간단하게 조립된다. 빔 경로의 파형이 실질적으로 광 가이드 몸체에 의해 사전에 결정될 수 있기 때문에, 특히 광학 컴포넌트의 조정을 위한 복잡성이 줄어들 수 있다. 이로써, 광원, 편향 요소 및 센서의 인접 정렬은 피해지거나 적어도 확연하게 줄어든다. 또한, 광 가이드 몸체는 시프트 레버 위치 검출 장치의 특히 콤팩트하면서도 안정적인 형상을 가능케 한다. 예를 들어 상기 광 가이드 몸체는 시프트 레버 위치 검출 장치의 보강부 및/또는 하우징의 일 부분을 동시에 형성한다. 마지막으로, 편향 요소가 캐리어에 제공되어 있음으로써, 결과적으로 시프트 레버 위치 검출 장치는 예비 조립될 수 있다.
코딩 요소는 바람직하게 시프트 레버에 의해 움직일 수 있는데, 특히 지지부에 대하여 그리고/또는 캐리어에 대하여 그리고/또는 센서에 대하여 상대적으로 움직일 수 있다. 예를 들어 코딩 요소는 바람직하게 코딩 요소와 기계적으로 결합 되어 있을 뿐만 아니라 시프트 레버와도 기계적으로 결합된 커플링 부재의 중간 접속 하에서 시프트 레버에 의해 움직일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 코딩 요소는 움직일 수 있게, 특히 변위될 수 있게, 바람직하게는 선형으로 변위될 수 있게 광 가이드 몸체에 지지된다. 이와 같은 실시예는 매우 콤팩트하게, 경제적으로 그리고 간단하게 구성될 수 있다.
일 개선예에 따르면, 광 가이드 몸체는 하나의 광 방출면 및 하나 이상의 광 입사면을 구비하고, 상기 광 입사면을 통해서는 자체 발광 광원이 광을 광 가이드 몸체 내부로 유도하며, 상기 광 가이드 몸체는 유입된 광을 편향시켜 광 방출면을 통해 센서 및/또는 코딩 요소의 방향으로 방출하며, 이때 상기 코딩 요소는 광 방출면과 센서 사이에 배치된다. 상기 광 방출면은 바람직하게 평평하게 또는 실질적으로 평평하게 형성된다. 특히 상기 광 방출면은 캐리어에 대하여 그리고/또는 코딩 요소에 대하여 그리고/또는 센서에 대하여 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 연장된다. 그럼으로써, 캐리어로부터 센서 및 코딩 요소를 거쳐서 광 가이드 몸체의 광 방출면까지 이르는 배열 방향을 따라 광학 시프트 레버 위치 검출 장치의 콤팩트한 형상이 달성될 수 있다. 본 발명의 의미에서 볼 때, 2개 이상의 면/부품의 서로에 대하여 상대적인 파형은 상기 면/부품을 각각 포함하는 평면의 상응하는 상대적인 파형에 대응한다.
광 입사면은 바람직하게 평평하게 또는 구부러진 형태로, 예를 들면 볼록한 형태로 형성될 수 있다. 상기 광 입사면은 바람직하게 광 방출면에 대하여 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 연장된다. 다른 말로 표현하자면, 광 가이드 몸체는 바람직하게 동일한 방향으로 향하는 2개 이상의 상이한 면을 구비하며, 이 경우 2개 이상의 상이한 면 중에 하나의 면은 광 입사면을 형성하고, 다른 면은 광 방출면을 형성한다. 이때 센서 및 광원은 특히 코딩 요소의 동일한 측에 배치되어 있으며, 이 경우 광 입사면은 광원에 직접 인접해서 또는 상기 광원에 대하여 간격을 두고서 배치될 수 있다.
상기 개선예에 대하여 대안적인 바람직한 일 개선예에서는, 광 입사면이 광 방출면에 대하여 비스듬하게 연장된다. 더욱 바람직하게 광 가이드 몸체는, 광 입사면이 광 방출면에 대하여 수직으로 진행하도록 형성된다. 또한, 광 입사면은 광원에 직접 인접해서 또는 상기 광원에 대하여 간격을 두고서 배치될 수도 있다. 이때 광원은 특히 광 가이드 몸체의 측면에 배치될 수 있으며, 이 경우 상기 광 가이드 몸체의 일 측면은 부분적으로 또는 완전히 광 입사면을 형성할 수 있다. 이때 특히 광원의 하나 이상의 전기 단자 및 센서는 코딩 요소의 동일한 측에 배치되어 있다.
광원은 일반적으로 바람직하게는 상기 광원의 광 방출 영역이 광 입사면을 완전히 덮도록 배치 및/또는 형성될 수 있다. 상기 광원의 광 방출 영역 및 광 입사면은 바람직하게 광원으로부터 방출된 광 비율이 콤팩트한 형상을 고려해서 광 가이드 몸체 내부로 완전히 삽입될 수 있도록 하기 위하여 동일한 크기를 가질 수 있다.
센서 및 광원 혹은 광원의 전기 단자의 전술된 배열에 의해, 시프트 레버 위치 검출 장치의 전기 결선이 단순해질 수 있다. 특히 캐리어는 회로 기판으로서 형성되었다. 이로써, 센서와 광원은 회로 기판을 통해서 콘택팅될 수 있다. 이때 센서 및 광원은 코딩 요소 쪽을 향하고 있는 캐리어의 측에 배치될 수 있다. 대안적으로, 센서는 코딩 요소로부터 떨어져서 마주한 캐리어의 측에 배치될 수 있으며, 이 경우 캐리어는 적어도 센서 어셈블리의 영역에서는 투명하거나 광원에 의해 방출된 광에 대해서 광투과성이다. 바람직하게 캐리어는 평평하게 또는 실질적으로 평평하게 형성되었다. 바람직하게 광 가이드 몸체는 광을 바람직하게는 측면에서, 코딩 요소 둘레로 가이드한다.
일 실시예에 따르면, 광 가이드 몸체는 캐리어 쪽으로 개방된 내부 공간을 포함하고/포함하거나 제한하며, 상기 내부 공간에는 코딩 요소가 배치되어 있다. 내부 공간은 특히 공동이다. 바람직하게는 내부 공간이 캐리어에 의해 덮여서, 결과적으로 적어도 광 가이드 몸체는 캐리어와 함께 상기 내부 공간을 제한하게 된다. 특히 광 가이드 몸체는 캐리어 및/또는 광원과 함께 실질적으로 폐쇄된 박스를 형성하고, 상기 박스의 내부 공간에는 적어도 코딩 요소 및 더욱 바람직하게는 센서가 배치되어 있다. 이로써, 시프트 레버 위치 검출 장치의 매우 콤팩트한 구성이 달성될 수 있다. 예를 들어 상기 박스는 하나 또는 소수의 관통구를 제외하고는 완전히 폐쇄될 수 있다. 바람직하게 상기 박스는 하나 이상의 관통구를 포함하며, 코딩 요소 및/또는 커플링 부재가 상기 관통구를 통과해서 연장된다.
일 개선예에 따르면, 코딩 요소는 센서에 대하여 상대적으로 하나의 직선을 따라서 또는 하나 이상의 직선을 따라서 특정 코딩 위치로 또는 복수의 코딩 위치로 움직일 수 있다. 예를 들어 코딩 요소는 직선으로 그리고/또는 하나의 평면에서 움직일 수 있다. 바람직하게 코딩 요소는 한 가지, 두 가지 또는 세 가지의 병진 자유도를 갖는다. 시프트 레버 장치가 단 하나의 시프트 레인(shift lane)만을 포함하면, 코딩 요소는 바람직하게 하나의 직선을 따라서 움직일 수 있다. 이 경우에 코딩 요소는 예를 들어 정확하게 한 가지의 또는 한 가지 이상의 병진 자유도를 갖는다. 시프트 레버 장치가 선택 레인을 통해서 서로 연결된 복수의 시프트 레인을 포함하면, 코딩 요소는 바람직하게 하나의 평면에서 움직일 수 있다. 이 경우에 코딩 요소는 예를 들어 정확하게 두 가지의 또는 두 가지 이상의 병진 자유도를 갖는다. 이와 같은 상황은 예를 들어 통상적인 슬라이드-인-슬라이드 시스템에 의해 구현될 수 있으며, 이 경우 하나의 슬라이드는 한 가지 방향으로의 운동을 가능케 하고, 다른 슬라이드는 상기 운동 방향에 대하여 가로 방향으로의 운동을 가능케 한다.
광 가이드 몸체는 바람직하게 플라스틱으로 이루어진다. 특히 광 가이드 몸체로서는 주조품, 바람직하게는 사출 성형 부품이 사용된다. 이로써, 광 가이드 몸체는 대량 생산품으로서 특히 경제적으로 제조될 수 있다. 또한, 코딩 소자를 위한 저장소를 광 가이드 몸체에 제공하고/제공하거나 광 가이드 몸체에 일체로 분사하고/분사하거나 광 가이드 몸체와 통합적으로 형성하는 것도 가능하다. 그리고 광 가이드 몸체를 유리로 또는 다른 광 가이드 재료로 제조하는 것 또한 가능하다. 더욱 바람직하게 광 가이드 몸체는, 단지 광 입사면만 혹은 광 입사면과 광 방출면이 혹은 단지 광 방출면만 광투과성이고, 나머지 광 가이드 몸체의 면들은 광불투과성으로 형성된다. 따라서, 하나 이상의 광 입사면을 통해 입력되는 광원의 광선은 광 가이드 몸체 내에서 가급적 낮은 반사 손실 및 광 세기 손실을 갖는 광 방출면으로 가이드 될 수 있다. 이 목적을 위하여 나머지 광 가이드 몸체 면들은 예를 들어 연삭 또는 코팅과 같은 가공에 의해 각각 하나의 반사층을 형성할 수 있으며, 이 반사층은 광선이 광 입사면을 통해 입력된 후에 광 가이드 몸체의 광 방출면으로 신뢰할 수 있게 가이드되도록, 광 가이드 몸체 내에서 광원으로부터 방출된 광선의 광 라인에 영향을 미친다. 대안적으로 또는 추가로는, 광 가이드 몸체 내부에서 광선의 반사에 영향을 미치기 위하여, 광 가이드 몸체에 인접하여 제공될 수 있는 구성 요소들의 광불투과성 혹은 광반사성 벽이 나머지 광 가이드 몸체 면들에 이웃해서 배치될 수 있거나, 이와 같은 벽이 나머지 광 가이드 몸체 면들에 직접 인접할 수 있다. 또한, 광 가이드 몸체 내부에서 광선을 광 방출면으로 신뢰할 수 있게 가이드 할 수 있기 위하여, 광 가이드 몸체의 하나 또는 복수의 에지 영역이 챔퍼링(chamfering) 혹은 테이퍼링(tapering)될 수도 있다. 이와 같은 바람직한 개선예는 특히 광 가이드 몸체의 광 입사면 및 광 방출면이 거의 동일한 방향을 향하거나 동일한 방향을 향하는 광 가이드 몸체의 전술된 일 실시예에서 바람직하다. 이때 상기 챔퍼링된 혹은 테이퍼링된 에지 영역은 바람직하게 광 입사면을 통해서 입력되는 광선이 광 방출면의 방향으로 신뢰할 수 있게 가이드 될 수 있도록 상기 광 입사면과 광 방출면 사이에 있는 영역에서 광 입사면 맞은 편에 제공될 수 있다.
자체 발광 광원은 바람직하게 하나 또는 하나 이상의 발광 다이오드이거나 하나 또는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함한다. 광은 바람직하게 적외선이다. 이로써, 자체 발광 광원으로서는 바람직하게 적외선 광원이 사용된다. 더욱 바람직하게 상기 자체 발광 광원은 클록 방식으로(clocked) 제어될 수 있다. 그럼으로써, 광선 혹은 광은 연속으로 자체 발광 광원 혹은 발광 다이오드로부터 방출되지 않고, 오히려 펄싱(pulsing)에 상응하게 자체 발광 광원 혹은 발광 다이오드로부터 방출된다. 이와 같은 효과는 하나 이상 센서의 에러 진단을 위해 사용될 수 있는데, 그 이유는 상기 하나 이상의 센서가 펄싱에 상응하는 상태 신호를 방출하기 때문이다. 따라서, 특별히 하나 이상 센서의 고장 혹은 결함이 진단될 수 있다. 상이한 상태 신호들로부터 나타나는 차이 형성은 센서가 작동되고 있는지 아니면 정지되어 있는지의 여부에 대한 결정을 가능케 한다. 상기 차이 형성에 의해서는 센서의 암 전류(dark current) 비율이 고려될 수 있다. 또한, 센서를 이용해서 이루어지는 전기적 센싱(sensing)은 자체 발광 광원의 상태에 의존해서 이루어질 수 있다.
바람직하게, 시프트 레버의 운동에 의해서는 코딩 소자가 센서에 대하여 상대적으로 상이한 코딩 위치로 움직일 수 있다. 특히 코딩 위치들에는 시프트 레버 위치들 중에 한 가지 위치가 각각 할당되어 있다. 바람직하게, 코딩 소자의 상이한 코딩 위치에서 계획된 코딩은 상이하다. 바람직하게, 2개의 이웃하는 코딩 위치 사이에서 이루어지는 코딩은 2, 3, 4 또는 4 이상의 해밍 거리(hamming distance)를 갖는다. 기본적으로는 2 또는 3의 해밍 거리가 가능하지만, 차량에 대하여 제기되는 안전 요구 사항들로 인해 상기 해밍 거리는 바람직하게 4 또는 4 이상이다.
일 개선예에 따르면, 광학 코딩부는 하나 또는 복수의 광투과 영역 및 하나 또는 복수의 광불투과 영역을 포함한다. 특히 이들 영역은 각각 하나 이상의 코딩 위치에서 하나 이상의 센서와 중첩될 수 있다. 상기 영역들은 바람직하게 코딩 요소의 영역들이다.
코딩 요소는 예를 들어 인쇄된 몸체, 레이저 투사된 표면을 갖는 몸체 또는 에칭된 몸체를 포함한다. 이로써, 100㎛까지의 해상도가 가능하다. 몸체는 예를 들어 박막, 플레이트 또는 디스크이다. 몸체가 박막이면, 상기 박막은 바람직하게 캐리어 몸체에 고정되는데, 예를 들어 캐리어 몸체상에 제공되거나, 캐리어 몸체 내부에 클램핑되거나, 캐리어 몸체에 의해 완전히 둘러싸인다. 캐리어 몸체는 예를 들어 플레이트, 디스크 또는 프레임일 수 있다. 캐리어 몸체가 프레임이면, 상기 캐리어 몸체는 예를 들어 사출 성형 방법에 의해 바람직하게 박막을 완전히 둘러싸며, 그로 인해 박막은 이물질 및 여타의 영향들에 대하여 신뢰할 수 있게 보호될 수 있다. 이 목적을 위하여 캐리어 몸체는 바람직하게 사출 성형 가능한 플라스틱 함유 재료로 이루어진다. 다른 형성 가능성들을 보자면, 몸체 및/또는 캐리어 몸체는 바람직하게 유리, 플라스틱 및/또는 금속으로 이루어질 수 있다. 몸체 및/또는 캐리어 몸체는 바람직하게 광투과성 재료로 이루어진다. 이 경우 상기 몸체에, 몸체상에 그리고 몸체 내에는 특히 하나의 광불투과 영역 또는 복수의 광불투과 영역이 형성되어 있다. 대안적으로, 상기 몸체 및/또는 캐리어 몸체는 예컨대 광불투과성 재료로 이루어진다. 이 경우 상기 몸체 혹은 캐리어 몸체에 또는 상기 몸체 혹은 캐리어 몸체 내에는 특히 하나의 광투과 영역 또는 복수의 광투과 영역이 형성되어 있다. 광불투과 영역은 예를 들어 광투과성 몸체를 광불투과성 염료로 인쇄함으로써 형성될 수 있다. 또한, 광투과 영역을 광불투과성 몸체 내에서 에칭 또는 분리에 의해 형성하는 것도 가능하다. 코딩 요소는 바람직하게 평평하게 형성되었으며, 더욱 바람직하게는 제조 허용 오차를 고려해서 또는 실질적으로 평평하게 형성되었다. 본 발명의 의미에서, "실질적으로"라는 정의에는 바람직하게 약간의 변형 또는 변경을 갖는, 다른 말로 표현하자면 상기 정의 없이 더 가깝게 명시된 실시예와 비교해서 허용 가능한 정도의 영향을 미칠 수 있는 효과를 갖는 그러한 바람직한 변형 실시예들이 속한다. 예를 들어 실질적으로 평평하게 형성된 코딩 요소는 바람직하게 - 코딩 요소의 기능, 다시 말해 상기 코딩 요소와 결합된 시프트 레버의 위치를 센싱하기 위해서 반드시 필요한 광선 비율의 예정된 통과에 영향을 미치지 않으면서 - 제조 허용 오차의 범위 안에서 형성된 실시예들이 속하는 평평하게 형성된 코딩 요소와 비교해서 제조 허용 오차를 벗어나는 융기부 및/또는 홈을 구비할 수 있다.
일 개선예에 따라, 광 가이드 몸체는 복수의 광 입사면을 포함하며, 이 경우 캐리어에는 복수의 자체 발광 광원이 제공되어 있고, 광은 상기 광 입사면을 통과해서 광 가이드 몸체 내부로 유도된다. 이와 같은 상황은 특히 광 입사면이 광 가이드 몸체의 공간적인 치수 및/또는 기하학적 구조로 인해 광을 충분히 통과시키지 못하는 경우에 유용하다. 광원은 특히 동일한 파장의 광을 방출한다.
바람직하게 시프트 레버는 코딩 요소와 바람직하게는 기계식으로 연결되어 있다. 특히 코딩 요소는 시프트 레버와 동반 작용 방식으로 연결되어 있다. 바람직하게 캐리어는 지지부와 바람직하게는 단단히, 특히 강성으로 연결되어 있다. 시프트 레버는 예컨대 지지부에 움직일 수 있게 또는 피봇 가능하게 지지되어 있다. 특히 시프트 레버는 하나의 시프트 레인을 따라서 또는 하나 이상의 시프트 레인을 따라서 상이한 시프트 레버 위치로 움직일 수 있다. 복수의 시프트 레인이 제공되었다면, 이들 시프트 레인은 바람직하게 하나의 선택 레인에 의해 서로 연결되어 있다.
일 실시예에 따라, 센서는 평가 장치와 전기식으로 연결된다. 바람직하게 상기 또는 차량 변속기는 평가 장치에 의해 제어될 수 있다. 특히 평가 장치는 차량 변속기와 결합되어 있다.
본 발명은 도면과 연관된 바람직한 일 실시예를 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다. 도면에 대한 설명:
도 1은 일 실시예에 따른 시프트 레버 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에서 볼 수 있는 시프트 레버 위치 검출 장치의 단면도이다.
도 3은 도 2에서 볼 수 있는 절단선 B-B를 따라 시프트 레버 위치 검출 장치를 절단하여 도시한 단면도이다.
도 4는 추가의 일 실시예에 따른 시프트 레버 위치 검출 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 시프트 레버 위치(P)에서 코딩 플레이트에 대한 개략적인 평면도이다.
도 1에서는 일 실시예에 따른 시프트 레버 장치(1)를 볼 수 있으며, 이 경우 시프트 레버(2)는 시프트 축(3)을 중심으로 피봇 할 수 있도록 지지부(4)에 지지되어 있으며, 상기 지지부는 차량 변속기(6)를 포함하는 차량(5) 내부에 단단히 장착되어 있다. 시프트 레버(2)는 시프트 축(3)을 중심으로 사전 설정된 시프트 레버 위치(P, R, N 및 D)로 피봇될 수 있다. 지지부(4)에는 시프트 레버 위치 검출 장치(7)가 제공되어 있으며, 상기 시프트 레버 위치 검출 장치에 의해서는 시프트 레버(2)의 현재 시프트 위치가 검출될 수 있다. 시프트 레버 위치 검출 장치(7)는 센서 어셈블리(8)를 구비하고, 평가 장치(9)에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 평가 장치는 재차 변속기(6)의 변속기 제어 장치(10)에 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 지지부(4)에 제공된 로킹 트랙(11) 및 시프트 레버(2)에 제공된 로킹 요소(12)를 포함하는 로킹 장치가 제공되어 있으며, 상기 로킹 요소는 로킹 요소 스프링(13)에 의해 상기 로킹 트랙(11)에 대하여 단단히 조여진 상태로 있다. 시프트 레버(2)의 일 자유 단부에는 시프트 노브(14)(shift knob)가 제공되어 있으며, 상기 시프트 노브는 시프트 레버(2)의 수동 작동을 위해 파지될 수 있다.
변속기(6)는 자동 변속기이므로, 시프트 레버 위치 "P"에는 주차 기어가 할당되며, 이 주차 기어에서는 차량(5)의 하나 이상의 브레이크가 작동된다. 시프트 레버 위치 "R"에는 변속기(6)의 후진 기어가 할당되며, 시프트 레버 위치 "N"에는 변속기(6)의 공회전이 할당된다. 시프트 레버 위치 "D"가 차량의 정상적인 전진 주행 작동을 위해 제공됨으로써, 결과적으로 상기 시프트 레버 위치(D)에는 변속기(6)의 복수의 전진 기어가 할당된다.
도 2에서는 시프트 레버 위치 검출 장치(7)의 단면도를 볼 수 있으며, 이 경우 센서 어셈블리(8)는 복수의 광학 센서(28, 29 및 30)를 포함하고, 이들 광학 센서는 회로 기판(15) 상에 배치되어 있다. 또한, 2개의 발광 다이오드(16 및 17)가 회로 기판(15) 상에 배치되어 있으며, 이들 발광 다이오드는 회로 기판(15)에 고정된 광 가이드 몸체(19) 내부로 광(18)을 유도한다. 광(18)은 광 입사면(20)을 통해서 광 가이드 몸체(19) 내부로 유도되고, 상기 광 가이드 몸체 내에서 챔퍼링된 혹은 테이퍼링된 에지 영역(33)을 통해 방향 전환되며, 광 방출면(21)을 통해서 광 가이드 몸체(19)로부터 방출된다. 광 가이드 몸체(19)는 내부 공간(22)을 포함하며, 이 내부 공간은 회로 기판(15) 쪽으로 개방되어 있고, 상기 회로 기판에 의해 덮여 있다. 또한, 광 방출면(21)이 상기 내부 공간(22)을 제한하는 그리고 회로 기판(15)에 마주 놓인 상기 광 가이드 몸체(19)의 표면에 의해 형성됨으로써, 결과적으로 상기 내부 공간(22)에 배치된 센서(28, 29 및 30)도 광 방출면(21)에 마주 놓이게 된다. 도면에 도시되지 않은 대안적인 일 실시예에서, 센서(28, 29, 30)는 회로 기판(15) 아래에, 다른 말로 표현하자면 광 가이드 몸체(19)로부터 떨어져서 마주한 상기 회로 기판(15)의 측에 배치되어 있다. 이때 회로 기판(15)은 적어도 센서(28, 29, 30)가 배열된 영역에서는 광투과성으로 제공된다.
광 가이드 몸체(19) 내부로 유도된 광(18)은 광 방출면(21)을 통해서 센서(28, 29 및 30)의 방향으로 내부 공간(22)으로 방출된다. 또한, 내부 공간(22) 내에서 광 방출면(21)과 센서(28, 29, 및 30) 사이에는 코딩 플레이트(23)가 배치되어 있으며, 상기 코딩 플레이트는 광 가이드 몸체(19)에 움직일 수 있게 지지되어 있고, 이때 상기 광 가이드 몸체는 지지 작용을 위해 저장소(24)를 구비한다.
도 3에서는 도 2에서 볼 수 있는 절단선 B-B를 따라 절개 도시한, 시프트 레버 위치 검출 장치(7)의 단면도를 볼 수 있으며, 여기서 코딩 플레이트(23)의 위치는 파선의 외곽선에 의해 개략적으로 도시되어 있다. 시프트 레버(2)와 기계식으로 결합된 코딩 플레이트(23)는 시프트 축(3)을 중심으로 이루어지는 시프트 레버(2)의 피봇에 의해 직선(25)을 따라 움직일 수 있다. 본 실시예에 따르면, 코딩 플레이트(23)는 특히 단 한 가지의 병진 자유도를 갖는다.
도 4는 바람직한 추가의 일 실시예에 따른 시프트 레버 위치 검출 장치(7')의 개략적인 단면도를 보여준다. 이때 동일한 참조 부호는 동일한 작용을 하는 부품과 관련이 있으며, 이 경우 어포스트러피(apostrophe)가 표시된 참조 부호는 상응하게 변형된 부품을 나타낸다. 시프트 레버 위치 검출 장치(7')는 단지 발광 다이오드(16', 17')의 배열 상태 및 광 가이드 몸체(19')의 형상에서만 도 2 및 도 3에 도시된 시프트 레버 위치 검출 장치(7)와 구별된다. 상세하게 설명하자면, 발광 다이오드(16', 17')는 광 가이드 몸체(19')의 측면에 배치되어 있고, 전체 광 입사면(20')에 걸쳐서 연장된다. 도 4에 도시된 좌측 발광 다이오드(16')는 관련 광 입사면(20')에 직접 인접하는 한편, 다른 발광 다이오드(17')는 그 사이에 간극(34)을 갖는 관련 광 입사면(20')에 마주 놓이도록 배치되어 있다. 이와 같은 도시는 바람직한 실시예들과 관련된 발광 다이오드(20, 20')의 배열 가능성에 대한 예이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 대안적으로 2개의 발광 다이오드(20')는 각각의 관련 광 입사면(20')에 직접 인접할 수 있거나, 역시 대안적으로 그 사이에 간극(34)을 갖는 각각의 관련 광 입사면(20')에 대하여 간격을 두고 배치될 수 있다. 또한, 반드시 각각의 발광 다이오드(20')가 완전히 광 가이드 몸체(19')의 개별 측에 걸쳐서 연장될 필요도 없다. 발광 다이오드(20')의 크기는 코딩 플레이트(23)와 결합된 시프트 레버(2)의 위치 검출을 위해서 반드시 필요한 광 세기에 적합하게 적응될 수 있다. 따라서, 예를 들어 하나 또는 심지어 모든 발광 다이오드(20')가 하나 이상의 광 입사면(20, 20')을 포함하는 광 가이드 몸체(19')의 개별 관련 면적보다 작게 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바람직한 실시예에 의해서는, 배열 방향으로 볼 때 회로 기판(15)으로부터 센서(28, 29, 30) 및 코딩 요소(23)를 거쳐서 광 가이드 몸체(19')까지 뻗는 더욱 콤팩트한 시프트 레버 위치 검출 장치(7')가 제공된다.
도 5에서는 복수의 광투과 영역(26) 및 복수의 광불투과 영역(27)을 포함하는 코딩 플레이트(23)에 대한 개략적인 평면도를 볼 수 있다. 도 3에 따르면, 시프트 레버(2)는 시프트 레버 위치(P)로 조정되었으며, 이 경우 센서(28 및 29)는 각각 광불투과 영역(27)에 의해 덮여 있고, 이로써 광을 전혀 흡수할 수 없다. 그와 달리 센서(30)는 광투과 영역(26)들 중에 일 영역을 통해서 광을 흡수한다. 일 센서의 조명되지 않은 상태가 "0"으로 표기되고, 일 센서의 조명된 상태가 "1"로 표기되면, 센서(28, 29 및 30)에는 상기 순서로 {001}이라는 상태가 할당될 수 있다. 시프트 레버(2)가 시프트 레버 위치(P)로부터 화살표(31)의 방향으로 시프트 레버 위치(R)로 전환되면, 상기 시프트 레버는 코딩 플레이트(23)와 함께 작용하게 되는데, 그 이유는 상기 코딩 플레이트가 기계식 커플링 부재(32)를 통해서 시프트 레버(2)와 동반 작용 결합되어 있기 때문이다. 시프트 레버 위치(R)에서는 센서(28, 29 및 30)에 상기 순서로 {100}이라는 상태가 할당되어 있다. 이로써, 영역(26 및 27)은 코딩 플레이트(23)의 광학적인 코딩을 형성하며, 이 경우 2개 시프트 레버 위치(P와 R) 사이의 해밍 거리는 2이다. 2의 해밍 거리에 의해서는, 정확하게 하나의 센서가 고장이라는 사실이 검출된다. 그러나 바람직하게는 상기 해밍 거리가 4 또는 적어도 4이므로 결과적으로 2개의 센서의 고장도 검출될 수 있다. 또한, 단 하나의 센서만 고장인 경우에는 에러를 보정할 수도 있다. 하나 또는 복수의 센서를 체크하기 위한 방법도 존재하는데, 그 방법은 본 경우에 발광 다이오드(16 및 17)를 포함하는 광원을 스위치-오프하는 것이다. 이 경우, 상기 또는 각각의 센서는 하나의 광투과 영역(26)과 중첩되는 상태 "0"으로 전환되어야만 한다. 도 3에 도시된 시프트 레버 위치 검출 장치(7)의 전술된 기능 방식은 도 4에 도시된 추가의 바람직한 시프트 레버 위치 검출 장치(7')를 위해서 상응하게 적용된다.
또한, 발광 다이오드(16, 17)의 클록 방식의 여기를 이용해서 하나 이상의 센서(28, 29, 30)의 기능성 체크가 이루어질 수도 있다. 이때 개별적으로 할당된 센서(28, 29, 30)는 발광 다이오드(16, 17)의 각각의 클록 상태에 상응하는 상태를 취하게 된다. 또한, 상이한 상태들의 편차 계산을 토대로 센서(28, 29, 30)가 작동되고 있는지 아니면 정지되어 있는지의 여부도 결정된다. 이때 상기 편차 계산은 센서(28, 29, 30)의 암 전류 비율의 고려를 가능케 한다. 통상적으로 암 전류는 내부 광전기 효과를 사용하는 구성 요소에서 발생한다. 상기 편차 계산을 이용하여 발광 다이오드의 상태에 종속적인 전기적 센싱도 이루어질 수 있다.
1: 시프트 레버 장치
2: 시프트 레버
3: 시프트 축
4: 지지부
5: 차량
6: 차량 변속기
7, 7': 시프트 레버 위치 검출 장치
8: 센서 어셈블리
9: 평가 장치
10: 변속기 제어 장치
11: 로킹 트랙
12: 로킹 요소
13: 스프링
14: 시프트 노브
15: 회로 기판
16, 16': 발광 다이오드
17, 17': 발광 다이오드
18: 광
19, 19': 광 가이드 몸체
20, 20': 광 가이드 몸체의 광 입사면
21: 광 가이드 몸체의 광 방출면
22: 광 가이드 몸체의 내부 공간
23: 코딩 플레이트
24: 저장소
25: 직선
26: 광투과 영역
27: 광불투과 영역
28: 광학 센서
29: 광학 센서
30: 광학 센서
31: 화살표
32: 커플링 부재
33: 에지 영역
34: 간극

Claims (11)

  1. 지지부(4)와, 상기 지지부(4)에 운동 가능하게 지지되고 사전 설정된 시프트 레버 위치들(P, R, N, D)로 조정될 수 있는 시프트 레버(2)와, 광학 시프트 레버 위치 검출 장치(7; 7')를 구비한, 차량 변속기를 작동하기 위한 시프트 레버 장치이며,
    상기 광학 시프트 레버 위치 검출 장치는 캐리어(15)와, 상기 캐리어(15)에 제공된 복수의 광학 센서(28, 29, 30)와, 광학 편향 요소와, 상기 캐리어(15)에 제공되고 광(18)을 상기 편향 요소를 통해 센서들(28, 29, 30)로 방출하는 데 이용되는 하나 이상의 자체 발광 광원(16, 17; 16', 17')과, 광(18)의 빔 경로 내에 배치되어 있고 광학 코딩부를 보유하며 시프트 레버(2)의 운동에 의해 사전 설정된 코딩 위치로 움직일 수 있는 코딩 요소(23)를 포함하는, 차량 변속기를 작동하기 위한 시프트 레버 장치에 있어서,
    상기 코딩 요소(23)는, 캐리어(15)에 제공되고 광 가이드 몸체(19; 19')로서 형성된 편향 요소와 센서들(28, 29, 30) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는, 시프트 레버 장치.
  2. 제1항에 있어서, 광 가이드 몸체(19; 19')는 하나의 광 방출면(21) 및 하나 이상의 광 입사면(20; 20')을 가지며, 상기 광 입사면을 통해서는 자체 발광 광원(16, 17; 16', 17')이 광(18)을 광 가이드 몸체(19; 19') 내부로 유도하며, 상기 광 가이드 몸체는 유입된 광(18)을 편향시켜 광 방출면(21)을 통해 코딩 요소(23)의 방향으로 방출하며, 상기 코딩 요소는 광 방출면(21)과 센서(28, 29, 30) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 시프트 레버 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광 가이드 몸체(19; 19')는 캐리어(15) 쪽으로 개방된 그리고 내부에 코딩 요소(23)가 배치된 내부 공간(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 시프트 레버 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 코딩 요소(23)는 센서(28, 29, 30)에 대하여 상대적으로 직선(25)을 따라서 특정 코딩 위치로 또는 복수의 코딩 위치로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는, 시프트 레버 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 코딩 요소(23)는 한 가지 또는 두 가지의 병진 자유도를 갖는 것을 특징으로 하는, 시프트 레버 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 코딩 요소(23)는 광 가이드 몸체(19; 19')에 움직일 수 있게 지지되는 것을 특징으로 하는, 시프트 레버 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 코딩부는 하나 또는 복수의 광투과 영역(26) 및 하나 또는 복수의 광불투과 영역(27)을 포함하며, 이들 영역 각각(26, 27)은 하나 이상의 코딩 위치에서 하나 이상의 센서(28, 29, 30)와 겹쳐질 수 있는 것을 특징으로 하는, 시프트 레버 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코딩부는 이웃하는 2개의 코딩 위치 사이에서 적어도 4의 해밍 거리를 갖는 것을 특징으로 하는, 시프트 레버 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 시프트 레버(2)는 코딩 요소(23)와 연결되고, 지지부(4)는 캐리어(15)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 시프트 레버 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 센서(28, 29, 30)는 평가 장치(9)와 전기적으로 연결되며, 상기 평가 장치에 의해 차량 변속기(6)가 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 시프트 레버 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 자체 발광 광원(16, 17; 16', 17')은 클록 방식으로 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 시프트 레버 장치.
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