KR20160026063A - 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 내부에 설치되는 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 콘솔면 상에 레버 바디를 회동 가능하게 장착하고 상기 레버 바디에 가속 레버 및 스티어링 롤러를 설치함으로써, 차량의 변속단 변경, 가속 및 진행 방향 변경을 통합적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하고, 가속 페달과 브레이크 페달의 오조작 위험이 없으며 손가락으로 가속 및 진행 방향 변경을 수행할 수 있어 차량의 조작 성능이 향상된 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버에 관한 것이다.

Description

드라이브 바이 와이어 시스템용 레버{LEVER FOR DRIVE-BY-WIRE SYSTEM}
본 발명은 차량 내부에 설치되는 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 콘솔면 상에 레버 바디를 회동 가능하게 장착하고, 상기 레버 바디에 가속 레버 및 스티어링 롤러를 설치하여, 차량의 변속단 변경, 가속 및 진행 방향 변경을 통합적으로 제어할 수 있는 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 적용되는 드라이브 바이 와이어 시스템(Drive-by-Wire System), 일명 엑스 바이 와이어(X-by-Wire) 시스템은, 차량의 제어기구(예를 들어, 변속레버)와 실제로 작동하는 장치(예를 들어, 변속기) 사이에 위치한 기계적인 연결구조를 액츄에이터와 ECU(Electronic Control Unit) 등을 이용한 전기적인 연결구조로 대체한 것을 말한다.
드라이브 바이 와이어 시스템은 크게 스로틀 바이 와이어(Throttle-by-Wire), 브레이크 바이 와이어(Brake-by-Wire), 시프트 바이 와이어(Shift-by-Wire), 스티어 바이 와이어(Steer-by-Wire) 등으로 구분된다.
상기 스로틀 바이 와이어는 가속 페달의 위치에 따라 실린더에 들어가는 공기 및 연료의 흐름을 전기적인 방식으로 제어하는 시스템이고, 상기 브레이크 바이 와이어는 브레이크 페달의 전기적 신호에 의해 차량의 제동이 이루어지도록 하는 시스템이며, 상기 시프트 바이 와이어는 변속레버의 전기적인 신호에 의해 차량의 변속이 이루어지도록 하는 시스템이고, 상기 스티어 바이 와이어는 스티어링 휠의 전기적인 신호에 의해 차량의 방향 전환이 이루어지도록 하는 시스템이다.
이러한 드라이브 바이 와이어 시스템은 기계식 시스템과 비교하여 진동 및 소음 특성이 매우 우수하고, 기계식 시스템과 같은 공간의 제한을 거의 받지 않으며, 스티어링 장치, 브레이크 장치, 서스펜션 장치 등이 함께 작동되어 더 나은 조종성능을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
그러나 종래 차량의 드라이브 바이 와이어 시스템은 기계적인 연결구조를 전자적인 연결구조로 대체했을 뿐, 드라이브 바이 와이어 시스템의 장점을 극대화시킬 수 있는 조작 기구가 없어 종래 차량의 문제점을 그대로 가지고 있다.
즉, 차량의 충돌 사고시 스티어링 휠에 의해 운전자가 상해를 입는 문제점을 그대로 가지고 있고, 가속 페달과 브레이크 페달을 운전자가 오른발로 조작하는 과정에서 오조작에 따른 사고의 위험이 있으며, 고속도로 주행이나 장거리 주행시 반복적으로 페달을 조작함에 따라 발목에 무리를 주는 문제점이 있다.
또한, 변속레버가 평상시에도 콘솔면 상에서 돌출되어 형성되므로 변속레버 주위에 수납공간이나 차량을 운행하는데 필요한 기능을 수행하는 버튼 등을 자유롭게 배치할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가속 페달과 스티어링 휠의 기능을 차량의 레버에 통합하여 차량의 변속단 변경, 가속 및 진행 방향 변경을 통합적으로 제어할 수 있는 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 가속 페달과 브레이크 페달의 오조작 위험이 없으며 손가락으로 가속 및 진행 방향 변경을 수행할 수 있어 차량의 조작 성능이 향상된 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 차량의 콘솔면 하부에 형성된 콘솔측 연결부와 중심축 로드를 통해 회동 가능하게 결합되는 레버 바디; 상기 중심축 로드의 일단에 형성된 중심축 기어와 맞물리도록 체결되는 모터 기어를 회전시켜 레버 바디를 회전시키는 회전 모터; 상기 모터 기어의 내부에 내장된 변속 자석의 위치 변화를 인식하여 차량의 변속단을 변경시키는 변속 제어부; 후단이 상기 레버 바디 내부에 회동 가능하게 결합되며, 레버 바디의 일측면에 형성된 제 1 개구홀을 통해 돌출되는 가속 레버; 상기 가속 레버에 내장된 가속 자석의 위치 변화를 인식하여 차량을 가속시키는 가속 제어부; 상기 레버 바디의 타측면에 형성된 제 2 개구홀을 통해 노출될 수 있도록 레버 바디에 장착되는 스티어링 롤러; 상기 스티어링 롤러의 끝단에 부착된 스티어링 자석의 위치 변화를 인식하여 차량의 진행 방향을 변경시키는 스티어링 제어부; 및 상기 가속 레버와 스티어링 롤러의 사이에 설치되어 가속 레버 및 스티어링 롤러에 탄성복원력을 제공하는 탄성부; 를 포함하여, 차량의 변속단 변경, 가속 및 진행 방향 변경을 통합적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버에서 상기 탄성부는, 상기 가속 레버가 안착 될 수 있도록 그 하부면이 상측으로 만곡 형성되고, 상기 스티어링 롤러가 안착 될 수 있도록 그 상부면이 하측으로 만곡 형성된 양면 음각 판스프링으로 이루어지며, 상기 가속 레버의 작동에 의해 탄성부의 형상이 변형되어 스티어링 롤러의 조타력(操舵力)이 가변되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버는, 상기 중심축 로드의 타단에 결합되며, 다수의 굴곡 돌출된 굴곡산이 형성되는 중심축 그루브부; 및 상기 중심축 그루브부의 하부에 배치되며, 내부에 복귀스프링 및 솔레노이드 코일이 내장되어 불릿 로드를 상부로 밀어주는 불릿 유닛(bullet unit); 을 더 포함하며, 상기 중심축 그루브부의 굴곡산이 불릿 유닛의 불릿 로드에 걸림에 따라 레버 바디의 회전시 절도감(節度感)이 발생되는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버에서 차량 내부에 배치된 레버 버튼의 작동시 상기 회전 모터가 회전됨에 따라 레버 바디는 중심축 그루브부 및 불릿 유닛에 의해 단계적으로 팝업(pop-up)되고, 차량 내부에 배치된 정지 버튼의 작동시 상기 회전 모터의 회전이 정지됨에 따라 레버 바디는 일시적으로 고정되며, 상기 정지 버튼의 작동시, 변속 제어부는 모터 기어 내부에 내장된 변속 자석의 위치를 P단으로 인식하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버는 상기 정지 버튼이 작동된 상태에서, 상기 레버 바디가 중심축 그루브부의 굴곡산 1 개에 해당하는 길이만큼 후방으로 회전되면, 변속 제어부는 변경된 변속 자석의 위치를 R단으로 인식하고, 상기 레버 바디가 중심축 그루브부의 굴곡산 2 개에 해당하는 길이만큼 후방으로 회전되면, 변속 제어부는 변경된 변속 자석의 위치를 N단으로 인식하며, 상기 레버 바디가 중심축 그루브부의 굴곡산 3 개에 해당하는 길이만큼 후방으로 회전되면, 변속 제어부는 변경된 변속 자석의 위치를 D단으로 인식하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버는 상기 정지 버튼이 작동된 상태에서, 상기 레버 바디가 전방으로 회전되면, 회전 모터가 작동하여 레버 바디를 정지 버튼 작동시 초기 위치(P단 상태)로 복귀시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버는 상기 레버 바디가 중심축 그루브부의 굴곡산 4 개 이상에 해당하는 길이만큼 후방으로 회전되면, 회전 모터가 작동하여 레버 바디를 중심축 그루브부의 굴곡산 3 개에 해당하는 길이만큼 후방으로 이동된 위치(D단 상태)로 복귀시키는 것이 바람직하다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버는, 상기 가속 레버의 후방에 배치되며, 전후 방향으로 이동 가능한 직선형 로드를 구비하는 직선형 모터; 를 더 포함하며, 상기 직선형 로드는, 전방으로 이동되었을 때 가속 레버의 후단을 가압 지지하여 가속 레버가 회동되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 차량의 콘솔면에 회동 가능하게 결합되는 레버 바디, 상기 레버 바디에 장착되는 가속 레버 및 스티어링 롤러를 포함하여 차량의 변속단 변경, 가속 및 진행 방향 변경을 통합적으로 제어할 수 있도록 함으로써, 차량 내부의 구조를 단순화함과 동시에 차량의 생산원가를 절감하는 효과가 있다.
또한, 차량 내부 구조를 단순화함으로써 대용량 에어백 및 보호판과 같은 안전장치를 적극적으로 도입할 수 있으며, 차량 내부의 스티어링 휠 및 가속 페달을 삭제하여 충돌 사고시 운전자의 상해를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가속 페달을 가속 레버로 대체함으로써 가속 페달과 브레이크 페달의 오조작에 의한 사고를 방지할 수 있으며, 고속도로 주행이나 장거리 주행시 반복적으로 가속 페달을 조작하여야 하는 불편함을 제거하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 4개의 손가락으로 가속 레버를 조작하고 민감한 엄지 손가락으로 스티어링 롤러를 조작할 수 있도록 구성됨으로써, 정밀하고 편안한 조작이 가능해져 차량의 조작감이 현저히 상승되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 차량의 주행 상태에 비례하여 스티어링 휠의 조타력을 증대 또는 감소시키기 위해 종래 사용하던 고가의 MDPS(Motor Driven Power Steering) 모터를 간단한 양면 음각 판스프링으로 이루어진 탄성부로 대체할 수 있어 차량의 생산원가를 절감시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 중심축 로드의 타단에 중심축 그루브부를 결합하고 그 하부에 불릿 유닛을 배치하여 레버 바디에 절도감을 형성함으로써, 운전자가 레버 바디를 조작하여 차량의 변속단을 변경할 때 명확히 변속단의 변경을 인지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 운전자가 레버 바디를 전방으로 회전시키거나 후방으로 지나치게 많이 회전시키는 경우, 회전 모터에 의해 레버 바디가 P단 상태 또는 D단 상태로 복귀될 수 있도록 구성함으로써, 운전자의 조작 실수에 의한 레버 바디의 이탈을 방지하는 효과가 있다.
나아가, 본 발명은 차량의 가속이 위험한 조건인 직선형 로드를 전방으로 이동시켜 가속 레버를 가압 지지함으로써, 차량의 안전 사고를 예방하고 가속 레버의 오조작을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버가 차량 내부에 설치된 모습을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 일실시예에 따른 레버 바디와 콘솔면의 연결 구조를 도시한 저면 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버의 전체적인 모습을 도시한 투영 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레버 바디와 레버 바디 내부의 부품을 도시한 투영 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레버 바디 내부의 부품을 도시한 분해도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 불릿 유닛 및 불릿 유닛 내부의 부품을 도시한 투영 측면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레버 바디의 회전에 의한 모터 기어의 회전 및 변속 자석의 위치를 도시한 측면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레버 바디의 회전에 의한 회전 모터의 작동 제어 로직을 도시한 순서도.
도 9a는 본 발명의 일실시예에 따른 가속 레버, 탄성부 및 스티어링 롤러를 도시한 분해도.
도 9b는 본 발명의 일실시예에 따른 가속 레버, 탄성부 및 스티어링 롤러가 조립된 모습을 도시한 사시도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가속 레버, 탄성부 및 스티어링 롤러의 작동을 도시한 정면도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 직선형 모터의 작동에 의한 레버 바디 내부의 모습을 도시한 측면도.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 직선형 모터의 작동 및 가속 레버의 제어 로직을 도시한 순서도.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버가 차량 내부에 설치된 모습을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 일실시예에 따른 레버 바디와 콘솔면의 연결 구조를 도시한 저면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버의 전체적인 모습을 도시한 투영 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레버 바디와 레버 바디 내부의 부품을 도시한 투영 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레버 바디 내부의 부품을 도시한 분해도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버는, 레버 바디(20), 회전 모터(30), 변속 제어부(33), 가속 레버(40), 가속 제어부(42), 탄성부(50), 스티어링 롤러(60) 및 스티어링 제어부(62)를 포함하여 차량의 변속단 변경, 가속 및 진행 방향 변경을 통합적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레버 바디(20)는 차량 내부의 콘솔면(10) 상에 설치되는 것이 바람직하지만, 차량의 종류, 운전자의 취향 등을 고려하여 운전석의 좌측, 종래 스티어링 휠이 배치되는 위치 등 다양한 위치에 설치될 수도 있다.
구체적으로 상기 레버 바디(20)는 도 2에 도시된 것처럼 콘솔면(10) 하부에 형성된 한 쌍의 콘솔측 연결부(11)와 중심축 로드(26)를 통해 회동 가능하게 결합되며, 레버 바디(20)의 후단에는 중심축 로드(26)가 통과할 수 있도록 관통공(23)이 형성된다.
상기 중심축 로드(26)는 각진 형상으로 형성되어 이에 대응되는 형상으로 형성된 레버 바디(20)의 관통공(23)과 연결되거나 또는 상기 중심축 로드(26)는 초음파 융착을 통해 레버 바디(20)와 일체로 연결될 수 있다.
즉, 상기 중심축 로드(26)와 레버 바디(20)는 서로 회전 움직임을 전달할 수 있도록 결합되며, 상기 레버 바디(20)가 회전되면 중심축 로드(26)도 함께 회전되고, 반대로 중심축 로드(26)가 회전되면 레버 바디(20)도 함께 회전된다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레버 바디(20)와 연결되는 중심축 로드(26)의 일단에는 중심축 기어(25)가 결합되며, 상기 중심축 기어(25)는 그 하부에 설치된 모터 기어(31)와 맞물리도록 체결된다.
상기 콘솔면(10)의 하부에는 지지판(15)이 설치되고, 지지판(15)에 결합된 회전 모터(30)의 회전에 따라 모터 기어(31)가 회전되어 중심축 기어(25) 및 중심축 로드(26)를 회전시키게 된다.
상기 중심축 기어(25) 및 중심축 로드(26)가 회전하면, 이와 결합된 레버 바디(20)는 회전하여 콘솔면(10)의 개구부(12)를 통해 상부로 팝업된 후 운전자가 조작하기에 편한 위치에 정지된다.
이러한 레버 바디(20)의 조작은, 도시된 실시예에서와 같이 콘솔면(10) 상에 배치된 레버 버튼(13) 및 정지 버튼(14)에 의해 이루어지나, 상기 레버 버튼(13) 및 정지 버튼(14)은 차량 내부 어디에든 (예를 들어, 센터 페시아 또는 운전석 전방) 배치될 수 있으며 경우에 따라서는 운전자의 운전석 착석 여부 등을 인식하여 자동으로 이루어질 수도 있을 것이다.
본 발명의 실시예에서 상기 레버 버튼(13)은 회전 모터(30)를 회전시켜 레버 바디(20)를 팝업시키는 역할을 하며, 상기 정지 버튼(14)은 운전자가 원하는 위치에 레버 바디(20)를 정지시키는 역할을 한다.
상기 콘솔면(10)의 하부에 배치된 지지판(15)에는 지지 프레임(16)이 추가로 결합되어 레버 바디(20)가 개구부(12)를 통해 하강될 때 지나치게 아래로 하강되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이러한 레버 바디(20)는 전술한 것과 같이 회전 모터(30)의 회전에 따라 회전될 수도 있고, 또는 운전자가 레버 바디(20)를 손으로 잡고 전후로 움직임에 따라 회전될 수도 있다.
상기 모터 기어(31)의 내부에는 모터 기어(31)의 회전 여부 및 회전량을 알려줄 수 있도록 변속 자석(도 7의 32)이 내장되며, 모터 기어(31)에 인접하여 배치된 변속 제어부(33)에서 변속 자석(32)의 위치 변화를 인식하여 차량의 변속단을 변경시키게 된다.
즉, 운전자가 레버 버튼(13)을 작동하면 레버 바디(20)는 팝업되다가 정지 버튼(14)의 작동에 의해 정지되고, 이때 모터 기어(31) 내부의 변속 자석(32)의 위치를 변속 제어부(33)가 1차로 인식하며, 그 후 운전자가 레버 바디(20)를 잡고 전후로 회전시키면 모터 기어(31)가 회전하여 변속 자석(32)의 위치가 변하고 이를 변속 제어부(33)가 읽어 차량의 변속단을 변경하게 되는 것이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 레버 바디(20)의 내부에는 가속 레버(40), 탄성부(50), 스티어링 롤러(60) 등이 장착된다.
상기 가속 레버(40)는, 후단에 형성된 가속 돌기(41)가 레버 바디(20)의 내부면에 형성된 돌기홈(24)에 삽입되어 회동 가능하게 결합되며 레버 바디(20)의 일측면(도시된 실시예에서 하부면)에 형성된 제 1 개구홀(21)을 통해 돌출 가능하다.
상기 가속 레버(40)의 상부에는 탄성부(50)가 배치되어 가속 레버(40)에 탄성복원력을 제공하고 있으며, 상기 탄성부(50)에 의해 가속 레버(40)는 계속해서 제 1 개구홀(21)을 통해 돌출되려는 경향을 유지한다.
상기 가속 레버(40)의 내부에는 가속 레버(40)의 회전 여부 및 회전량을 알려줄 수 있도록 가속 자석(미도시)이 내장되며, 가속 레버(40)에 인접하여 배치된 가속 제어부(42)에서 가속 자석의 이러한 위치 변화를 인식하여 차량을 가속시키게 된다.
즉, 운전자가 종래 가속 페달을 밟는 것처럼 가속 레버(40)를 4 손가락으로 잡고 누르면 가속 레버(40)가 가속 돌기(41)를 기준으로 회전되며, 이때 가속 자석의 위치 변화를 가속 제어부(42)에서 인식하여 차량을 가속시키게 되는 것이다.
상기 레버 바디(20)의 타측면(도시된 실시예에서 상부면)에는 제 2 개구홀(22)이 형성되며, 스티어링 롤러(60)는 이러한 제 2 개구홀(22)을 통해 노출될 수 있도록 레버 바디(20)에 장착된다.
상기 스티어링 롤러(60)의 하부에는 탄성부(50)가 배치되어 스티어링 롤러(60)에 탄성복원력을 제공하며, 상기 탄성부(50)에 의해 스티어링 롤러(60)는 좌우로 회전되지 않고 중앙에 있으려는 경향을 유지한다.
또한, 상기 탄성부(50)는 스티어링 롤러(60)에 조타력(操舵力 : 차량의 방향을 바꾸는데 드는 힘)을 제공하는 역할도 한다.
상기 스티어링 롤러(60)의 전단에는 한 쌍의 스티어링 자석(61)이 부착되어 있으며, 상기 스티어링 자석(61)은 스티어링 롤러(60)의 회전 여부 및 회전량을 알려주는 역할을 한다.
운전자가 종래 스티어링 휠을 돌리는 것처럼 스티어링 롤러(60)에 엄지 손가락을 두고 스티어링 롤러(60)를 좌우로 회전시키면, 스티어링 롤러(60)에 부착된 스티어링 자석(61)의 위치가 변하고, 이때 스티어링 롤러(60)의 위치 변화를 스티어링 롤러(60)에 인접하여 배치된 스티어링 제어부(62)에서 인식하여 차량의 진행 방향을 바꾸게 된다.
따라서, 운전자는 레버 바디(20)를 한 손으로 잡은 상태에서 전후로 회전시키거나 가속 레버(40)를 4 손가락으로 누르거나 또는 스티어링 롤러(60)를 엄지 손가락으로 좌우로 회전시키는 것만으로도 차량의 변속단 변경, 가속 또는 진행 방향 변경을 모두 할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 불릿 유닛 및 불릿 유닛 내부의 부품을 도시한 투영 측면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레버 바디의 회전에 의한 모터 기어의 회전 및 변속 자석의 위치를 도시한 측면도이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레버 바디의 회전에 의한 회전 모터의 작동 제어 로직을 도시한 순서도이다.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 중심축 로드(26)의 타단(즉, 중심축 기어(25)가 결합되는 부분의 반대편)에는 다수의 굴곡산(27a)이 형성되는 중심축 그루브부(27)가 결합되며, 상기 중심축 그루브부(27)의 하부에 불릿 유닛(34)이 배치되어 레버 바디(20)의 회전시 절도감(節度感)을 발생시킨다.
구체적으로 상기 불릿 유닛(34)의 내부에는 복귀스프링(36)이 장착되어 불릿 로드(35)를 상부로 밀어주고 있으며, 중심축 그루브부(27)의 굴곡산(27a)을 불릿 로드(35)가 타고 넘어가며 레버 바디(20)에 절도감이 생기는 것이다.
즉, 운전자가 레버 버튼(13)을 작동하여 회전 모터(30)를 회전시키면, 모터 기어(31)와 맞물린 중심축 기어(25)가 회전하여 레버 바디(20)를 상승시키고, 이때 중심축 그루브부(27)의 굴곡산(27a)이 불릿 유닛(34)의 불릿 로드(35)에 걸리며 레버 바디(20)는 "툭-회전-툭-회전-툭"과 같이 스텝적으로 상승하게 된다.
또한, 운전자가 레버 바디(20)를 잡고 차량의 변속단을 변경하고자 할 때에도, 중심축 그루브부(27)와 불릿 유닛(34)에 의해 운전자는 확실한 변속단 변경을 인식할 수 있게 된다.
상기 불릿 유닛(34)의 내부에는 또한 솔레노이드 코일(37)이 장착되며, 상기 솔레노이드 코일(37)은 전원 인가시 자기장이 발생하여 강력한 힘으로 불릿 로드(35)를 상부로 밀어주어 레버 바디(20)가 거의 고정되도록 한다.
이러한 솔레노이드 코일(37)은 가속 레버(40) 조작시 또는 스티어링 롤러(60) 조작시 운전자의 지나친 힘에 의해 레버 바디(20)가 회전되어 운전자가 원하지 않는 변속단의 변경을 방지하는 역할을 하며, 차량 내부에 별도의 버튼을 배치하여 조작되거나 가속 레버(40) 또는 스티어링 롤러(60)의 조작에 따라 자동으로 조작된다.
도 7a 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 레버 바디(20)는 레버 버튼(13)의 작동에 따라 회전 모터(30)가 회전하여 팝업되고, 정지 버튼(14)의 작동에 따라 회전 모터(30)가 정지하여 일시적으로 고정되며, 이때 모터 기어(31) 내부에 내장된 변속 자석(32)의 위치는 변속 제어부(33)에 의해 P단으로 인식된다.(P단 상태, S10)
도 7b 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 정지 버튼(14)이 작동된 상태에서 운전자가 레버 바디(20)를 잡고 중심축 그루브부(27)의 굴곡산(27a) 1 개에 해당하는 길이만큼 (즉, 1번의 절도감이 느껴질 만큼) 레버 바디(20)를 후방(도시된 실시예에서 반시계 방향)으로 회전시키면, 모터 기어(31)가 전방(도시된 실시예에서 시계 방향)으로 회전되어 변속 자석(32)의 위치가 변화되고(S20), 이때 변속 제어부(33)가 변경된 변속 자석(32)의 위치를 R단으로 인식하게 된다.(R단 상태, S25)
도 7c, 도 7d 및 도 8에 도시된 바와 같이, 유사한 방식으로 운전자가 레버 바디(20)를 굴곡산(27a) 2개 또는 3개에 해당하는 길이만큼 후방으로 회전시키면, 모터 기어(31)에 내장된 변속 자석(32)은 전방으로 회전되고(S20), 차량의 변속단은 N단으로 변속(N단 상태)되거나 D단으로 변속(D단 상태)된다(S25).
도 7e 및 도 8에 도시된 바와 같이, 운전자가 레버 바디(20)를 굴곡산(27a) 4개 이상에 해당하는 길이만큼 회전시키면, 변속 제어부(33)에서 변속 자석(32)이 D단 상태를 이탈한 것을 인식하여 회전 모터(30)가 작동되고(S30), 회전 모터(30)의 작동에 따라 모터 기어(31)는 반시계 방향으로 회전하여 레버 바디(20)를 시계 방향으로 회전시키게 되며(S40), 레버 바디(20)는 D단 상태로 복귀된다(S50).
도 7f 및 도 8에 도시된 바와 같이, 운전자가 레버 바디(20)를 전방(시계 방향)으로 회전시키면, 변속 제어부(33)에서 변속 자석(32)이 P단 상태를 이탈한 것을 인식(S60)하여 회전 모터(30)가 작동되고(S70), 회전 모터(30)의 작동에 따라 모터 기어(31)는 시계 방향으로 회전하여 레버 바디(20)를 반시게 방향으로 회전시키게 되며(S80), 레버 바디(20)는 P단 상태로 복귀된다(S90).
즉, 운전자가 P단 상태보다 더 전방으로 레버 바디(20)를 회전시키거나 D단 상태보다 더 후방으로 레버 바디(20)를 회전시키게 되면, 회전 모터(30)에 의해 레버 바디(20)는 다시 P단 상태 또는 D단 상태로 복귀할 수 있게 된다.
도 9a는 본 발명의 일실시예에 따른 가속 레버, 탄성부 및 스티어링 롤러를 도시한 분해도이고, 도 9b는 본 발명의 일실시예에 따른 가속 레버, 탄성부 및 스티어링 롤러가 조립된 모습을 도시한 사시도이며, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가속 레버, 탄성부 및 스티어링 롤러의 작동을 도시한 정면도이다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부(50)는 가속 레버(40)가 안착 될 수 있도록 그 하부면이 상측으로 만곡 형성되고, 스티어링 롤러(60)가 안착 될 수 있도록 그 상부면이 하측으로 만곡 형성된 양면 음각 판스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 탄성부(50)의 결합 구조를 살펴보면, 먼저 상기 가속 레버(40)가 레버 바디(20)에 회동 가능하도록 결합되고, 가속 레버(40)의 상부면과 대응되는 형태로 형성된 탄성부(50)의 하부 음각면(52)이 가속 레버(40)의 상부면에 얹히며, 상기 탄성부(50)의 상부 음각면(51)과 대응되는 형태로 형성된 스티어링 롤러(60)의 요입홈(63)이 탄성부(50)의 상부 음각면(51)에 얹히게 된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 운전자가 상기 가속 레버(40)를 잡고 누르면, 가속 레버(40)와 스티어링 롤러(60) 사이의 탄성부(50)가 압축되고, 이에 따라 탄성부(50)의 스프링 상수가 증대되어 스티어링 롤러(60)의 조타력은 무거워지게 된다.
반대로, 운전자가 상기 가속 레버(40)를 놓으면, 탄성부(50)의 압축이 해제되면서 탄성부(50)의 스프링 상수는 감소되고, 이에 따라 스티어링 롤러(60)의 조타력은 가벼워지게 된다.
즉, 종래 기술의 경우 고가의 MDPS 모터를 이용하여 스티어링 휠의 조타력을 가변하였으나, 본 발명은 양면 음각 판스프링으로 형성된 탄성부(50)를 이용하여 간단히 차량의 속도에 따라 스티어링 롤러(60)의 조타력을 조작할 수 있는 장점이 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 직선형 모터의 작동에 의한 레버 바디 내부의 모습을 도시한 측면도이고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 직선형 모터의 작동 및 가속 레버의 제어 로직을 도시한 순서도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 가속 레버(40)의 후방에는 전후 방향으로 이동 가능한 직선형 로드(71)를 구비하는 직선형 모터(70)가 배치되어 가속 레버(40)의 움직임을 구속한다.
상기 직선형 로드(71)의 끝단에는 가속 레버(40)의 후단을 가압 지지하여 가속 레버(40)가 회동되지 않도록 하는 구속구(72)가 결합되는데, 상기 구속구(72)는 차량의 가속이 위험한 조건인 경우 가속 레버(40)의 움직임을 구속하는 역할을 한다.
구체적으로 차량의 가속이 위험한 조건이라 함은, 차량이 급격한 커브를 주행할 때, 차량의 충돌 임박시, 차량의 고장 모드 발생시, 차량이 내리막길을 주행할 때 등 차량을 심하게 가속시키는 것이 위험한 상황을 말한다.
이때, 상기 직선형 모터(70)는 직선형 로드(71)를 전방으로 이동시켜 가속 레버(40)를 초기 상태로 복귀시킴과 동시에 가속 레버(40)가 더 이상 눌리지 않도록 방지하게 된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 먼저 상기 레버 바디(20)의 변속 상태가 P단, R단, N단, D단 중 어느 상태인지를 확인한 후(S100), 변속 상태가 전·후진단(R단, D단)인지 여부를 확인(S200)하여, 그렇지 않은 경우(P단, N단) 차량의 정지 상태를 유지(S210)하고, 전·후진단일 경우 차량의 가속이 위험한 조건인지 여부를 확인한다(S300).
차량의 가속이 위험하지 않은 평범한 주행인 경우, 상기 가속 제어부(42)는 가속 레버(40)의 신호 입력, 즉 운전자가 가속 레버(40)를 누르는지 여부를 확인한 후(S400), 운전자가 가속 레버(40)를 누르면 차량을 가속시키게 되고 이때 상기 불릿 유닛(34)의 솔레노이드 코일(37)이 작동하여 레버 바디(20)를 고정시키게 되며(S420), 운전자가 가속 레버(40)를 누르지 않으면 차량은 서행 상태를 유지하게 된다(S410).
차량의 가속이 위험한 조건인 경우, 상기 가속 제어부(42)는 가속 레버(40)의 신호 입력 여부를 확인한 후(S500), 운전자가 가속 레버(40)를 누르지 않으면 위와 마찬가지로 차량은 서행 상태를 유지하고(S510), 운전자가 가속 레버(40)를 누르려고 하는 경우 직선형 로드(71)가 전방으로 이동되어 가속 레버(40)의 회동을 방해한다(S520).
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 콘솔면 11 : 콘솔측 연결부
12 : 개구부 13 : 레버 버튼
14 : 정지 버튼 15 : 지지판
16 : 지지 프레임 20 : 레버 바디
21 : 제 1 개구홀 22 : 제 2 개구홀
23 : 관통공 24 : 돌기홈
25 : 중심축 기어 26 : 중심축 로드
27 : 중심축 그루브부 27a : 굴곡산
30 : 회전 모터 31 : 모터 기어
32 : 변속 자석 33 : 변속 제어부
34 : 불릿 유닛 35 : 불릿 로드
36 : 복귀스프링 37 : 솔레노이드 코일
40 : 가속 레버 41 : 가속 돌기
42 : 가속 제어부 50 : 탄성부
51 : 상부 음각면 52 : 하부 음각면
60 : 스티어링 롤러 61 : 스티어링 자석
62 : 스티어링 제어부 63 : 요입홈
70 : 직선형 모터 71 : 직선형 로드
72 : 구속구

Claims (8)

  1. 차량의 콘솔면 하부에 형성된 콘솔측 연결부와 중심축 로드를 통해 회동 가능하게 결합되는 레버 바디;
    상기 중심축 로드의 일단에 형성된 중심축 기어와 맞물리도록 체결되는 모터 기어를 회전시켜 레버 바디를 회전시키는 회전 모터;
    상기 모터 기어의 내부에 내장된 변속 자석의 위치 변화를 인식하여 차량의 변속단을 변경시키는 변속 제어부;
    후단이 상기 레버 바디 내부에 회동 가능하게 결합되며, 레버 바디의 일측면에 형성된 제 1 개구홀을 통해 돌출되는 가속 레버;
    상기 가속 레버에 내장된 가속 자석의 위치 변화를 인식하여 차량을 가속시키는 가속 제어부;
    상기 레버 바디의 타측면에 형성된 제 2 개구홀을 통해 노출될 수 있도록 레버 바디에 장착되는 스티어링 롤러;
    상기 스티어링 롤러의 끝단에 부착된 스티어링 자석의 위치 변화를 인식하여 차량의 진행 방향을 변경시키는 스티어링 제어부; 및
    상기 가속 레버와 스티어링 롤러의 사이에 설치되어 가속 레버 및 스티어링 롤러에 탄성복원력을 제공하는 탄성부; 를 포함하여,
    차량의 변속단 변경, 가속 및 진행 방향 변경을 통합적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 드라이브 바이 와이어 시스템(DRIVE-BY-WIRE SYSTEM)용 레버.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성부는,
    상기 가속 레버가 안착 될 수 있도록 그 하부면이 상측으로 만곡 형성되고, 상기 스티어링 롤러가 안착 될 수 있도록 그 상부면이 하측으로 만곡 형성된 양면 음각 판스프링으로 이루어지며,
    상기 가속 레버의 작동에 의해 탄성부의 형상이 변형되어 스티어링 롤러의 조타력(操舵力)이 가변되는 것을 특징으로 하는 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심축 로드의 타단에 결합되며, 다수의 굴곡 돌출된 굴곡산이 형성되는 중심축 그루브부; 및
    상기 중심축 그루브부의 하부에 배치되며, 내부에 복귀스프링 및 솔레노이드 코일이 내장되어 불릿 로드를 상부로 밀어주는 불릿 유닛(bullet unit); 을 더 포함하며,
    상기 중심축 그루브부의 굴곡산이 불릿 유닛의 불릿 로드에 걸림에 따라 레버 바디의 회전시 절도감(節度感)이 발생되는 것을 특징으로 하는 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버.
  4. 제 3 항에 있어서,
    차량 내부에 배치된 레버 버튼의 작동시 상기 회전 모터가 회전됨에 따라 레버 바디는 중심축 그루브부 및 불릿 유닛에 의해 단계적으로 팝업(pop-up)되고,
    차량 내부에 배치된 정지 버튼의 작동시 상기 회전 모터의 회전이 정지됨에 따라 레버 바디는 일시적으로 고정되며,
    상기 정지 버튼의 작동시, 변속 제어부는 모터 기어 내부에 내장된 변속 자석의 위치를 P단으로 인식하는 것을 특징으로 하는 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 정지 버튼이 작동된 상태에서,
    상기 레버 바디가 중심축 그루브부의 굴곡산 1 개에 해당하는 길이만큼 후방으로 회전되면, 변속 제어부는 변경된 변속 자석의 위치를 R단으로 인식하고,
    상기 레버 바디가 중심축 그루브부의 굴곡산 2 개에 해당하는 길이만큼 후방으로 회전되면, 변속 제어부는 변경된 변속 자석의 위치를 N단으로 인식하며,
    상기 레버 바디가 중심축 그루브부의 굴곡산 3 개에 해당하는 길이만큼 후방으로 회전되면, 변속 제어부는 변경된 변속 자석의 위치를 D단으로 인식하는 것을 특징으로 하는 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 정지 버튼이 작동된 상태에서,
    상기 레버 바디가 전방으로 회전되면, 회전 모터가 작동하여 레버 바디를 정지 버튼 작동시 초기 위치(P단 상태)로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 레버 바디가 중심축 그루브부의 굴곡산 4 개 이상에 해당하는 길이만큼 후방으로 회전되면, 회전 모터가 작동하여 레버 바디를 중심축 그루브부의 굴곡산 3 개에 해당하는 길이만큼 후방으로 이동된 위치(D단 상태)로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속 레버의 후방에 배치되며, 전후 방향으로 이동 가능한 직선형 로드를 구비하는 직선형 모터; 를 더 포함하며,
    상기 직선형 로드는, 전방으로 이동되었을 때 가속 레버의 후단을 가압 지지하여 가속 레버가 회동되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 드라이브 바이 와이어 시스템용 레버.
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