KR20180076502A - 차량용 변속기 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 변속기 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속기의 변속단을 초기단으로 복귀시킬 수 있는 차량용 변속기 제어 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치는, 구동부로부터 제공되는 구동력에 따라 회전하는 제1 기어부, 변속기의 조작을 위한 조작력을 출력하는 출력부, 일단이 상기 제1 기어부에 고정되고 타단이 출력부에 지지되는 탄성부재, 상기 출력부와 결합되어 상기 제1 기어부로부터 전달된 구동력을 상기 출력부로 전달하는 구동력 전달부, 적어도 하나의 복귀 조건을 만족할 때 구동하는 복귀부, 및 상기 복귀부의 구동력을 전달받아 상기 구동력 전달부의 위치를 가변시켜 상기 출력부 및 상기 구동력 전달부를 분리시키는 제2 기어부를 포함하며, 상기 출력부는, 상기 변속기와 연결되는 샤프트, 및 상기 샤프트를 중심으로 하며, 상기 탄성 부재의 타단을 지지하는 탄성 지지부가 형성되는 회전 부재를 포함하고, 상기 제1 기어부, 상기 제2 기어부 및 상기 구동력 전달부는, 상기 샤프트를 중심으로 회전한다.

Description

차량용 변속기 제어 장치{Controlling apparatus for transmission}

본 발명은 차량용 변속기 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속기의 변속단을 초기단으로 복귀시킬 수 있는 차량용 변속기 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 변속기는 차량 속도에 따라 엔진의 회전 RPM을 일정하게 유지하기 위해 기어비를 달리하도록 제어될 수 있으며, 차량 내부에는 운전자가 변속기의 기어비를 바꿀 수 있도록 하는 변속 레버가 구비되어 있다.

변속기의 변속 모드로는 운전자가 수동으로 변속단을 바꿀 수 있는 수동 변속 모드와 운전자가 주행단(D)을 선택한 경우 차량 속도에 따라 자동으로 변속단이 바뀌는 자동 변속 모드가 있다.

또한, 수동 변속 모드와 자동 변속 모드를 함께 수행할 수 있는 스포츠 모드가 사용되고 있으며, 스포츠 모드는 기본적으로 자동 변속 모드를 수행하면서 운전자가 기어의 단수를 높이거나 낮추어서 수동 변속 모드를 수행하게 된다.

최근에는 변속기와 기계적인 케이블로 연결되는 기계식 변속 레버 대신에 전자식 변속 레버를 통해 운전자의 변속 레버 조작에 따른 조작 신호를 전달하고, 조작 신호에 따라 변속기의 제어가 이루어지도록 하는 시프트 바이 와이어(Shift By Wire) 시스템이 사용되고 있다.

시프트 바이 와이어 시스템은 운전자의 변속 레버 조작력을 기계적인 연결 구조를 통해 변속기에 전달하지 않고, 전자식 변속 레버로부터 운전자의 변속 레버 조작에 따른 조작 신호를 액추에이터 등을 포함하는 변속기 제어 장치가 전달받아 변속기를 제어하는 시스템을 말한다.

시프트 바이 와이어 시스템은 기계식 변속 레버와는 달리 기계적인 케이블 연결 구조가 없으며, 운전자의 변속 레버 조작을 전기적 신호로 전달하기 때문에 기계식 변속 레버와는 달리 레버 조작력이나 조작감이 우수하며 변속 조작을 위해 필요로 하는 공간이 적으며 조작이 간편한 특징을 가진다.

이러한 시프트 바이 와이어 시스템은 운전자가 차량의 운행을 종료하고 차량의 시동을 오프시키게 되면, 추후 운전자가 다시 차량을 운행할 때 혼선이 발생하는 것이 방지되도록 변속단이 초기단으로 복귀되도록 하는 기능을 구비하고 있다.

그러나, 차량의 시동이 비정상적으로 오프되거나 배터리가 방전되는 것과 같이 긴급 상황에서는 변속단이 초기단으로 복귀되지 않아 차량 사고 발생 가능성이 높아지므로 긴급 상황에서도 변속단이 초기단으로 복귀되도록 하는 방안이 요구되고 있다.

등록특허공보 제10-0726542호(2007.06.11. 공고)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 적어도 하나의 복귀 조건이 만족될 때 변속기의 변속단을 초기단으로 복귀시킬 수 있는 차량용 변속기 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치는, 구동부로부터 제공되는 구동력에 따라 회전하는 제1 기어부, 변속기의 조작을 위한 조작력을 출력하는 출력부, 일단이 상기 제1 기어부에 고정되고 타단이 출력부에 지지되는 탄성부재, 상기 출력부와 결합되어 상기 제1 기어부로부터 전달된 구동력을 상기 출력부로 전달하는 구동력 전달부, 적어도 하나의 복귀 조건을 만족할 때 구동하는 복귀부, 및 상기 복귀부의 구동력을 전달받아 상기 구동력 전달부의 위치를 가변시켜 상기 출력부 및 상기 구동력 전달부를 분리시키는 제2 기어부를 포함하며, 상기 출력부는, 상기 변속기와 연결되는 샤프트, 및 상기 샤프트를 중심으로 하며, 상기 탄성 부재의 타단을 지지하는 탄성 지지부가 형성되는 회전 부재를 포함하고, 상기 제1 기어부, 상기 제2 기어부 및 상기 구동력 전달부는, 상기 샤프트를 중심으로 회전한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기와 같은 본 발명의 차량용 변속기 제어 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

차량의 시동이 비정상적으로 오프되거나 배터리가 방전되는 것과 같은 긴급 상황에서 변속기의 변속단이 초기단으로 복귀될 수 있기 때문에 차량 사고 발생 가능성을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치가 도시된 개략도.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치가 도시된 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치가 도시된 평면도.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치가 도시된 분해 사시도.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 결합 돌기가 결합 홈으로부터 이탈된 경우 초기화 과정이 도시된 사시도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 탄성 부재가 압축될 때 제1 로드의 위치가 도시된 개략도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 결합 홈으로부터 이탈되는 결합 돌기가 도시된 단면도.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 결합 홈으로부터 이탈되는 결합 돌기가 도시된 측면도.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 결합 홈으로부터 결합 돌기가 이탈되어 샤프트가 초기단으로 복귀된 상태가 도시된 단면도.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 결합 홈으로부터 결합 돌기가 이탈되어 초기단으로 복귀된 샤프트가 도시된 측면도.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 결합 홈으로부터 결합 돌기가 이탈되어 초기단으로 복귀된 샤프트가 도시된 사시도.
도 20 및 도 21은 본 발명의 실시예에 따른 복귀부에 의해 샤프트가 초기단으로 복귀되는 과정이 도시된 사시도.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 탄성 부재의 이완될 때 제1 로드의 위치가 도시된 개략도.

본 발명의 이점 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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 차량용 변속기 제어 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치가 도시된 개략도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치가 도시된 사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치가 도시된 평면도이고, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치가 도시된 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)는 구동부(100), 제1 기어부(200), 출력부(300), 구동력 전달부(400), 제2 기어부(500), 복귀부(600) 및 위치 감지부(700)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)는 시프트 바이 와이어 시스템에서 변속 레버(2)의 조작 신호를 전달받아 변속기(3)의 변속단이 전환되도록 하고, 적어도 하나의 복귀 조건을 만족할 때 변속기(3)가 초기단으로 복귀되도록 하는 역할을 할 수 있다.

본 발명의 차량용 변속기 제어 장치(1)는 일반적으로 차량으로부터 제공되는 전원에 따라 동작하게 되나, 차량의 배터리가 방전되거나 차량의 시동이 비정상적으로 오프되는 경우 변속기(3)를 초기단으로 복귀시키기 위하여 보조 배터리 등과 같은 보조 전원 장치를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 차량용 변속기 제어 장치(1)는 하우징 외부로 변속기(3)와 연결되는 샤프트(310)가 노출되도록 위치하게 되며, 샤프트(310)의 회전 방향에 따라 변속기(3)의 변속단이 전환될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 변속 레버(2)로서 다이얼 조작 방식의 변속 레버를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 변속 레버(2)는 다이얼 조작 방식뿐만 아니라 조이스틱 조작 방식 또는 이들의 조합을 가지는 조작 방식을 가지는 변속 레버가 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 변속 레버(2)에 의해 선택 가능한 변속단으로서 주차단(P), 후진단(R), 중립단(N), 주행단(D) 등을 포함하는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 선택 가능한 변속단은 다양하게 변경될 수 있다.

구동부(100)는 운전자의 변속 레버(2) 조작에 의해 선택된 변속단에 따라 변속단이 전환되도록 구동력을 제공할 수 있다.

구동부(100)는 액추에이터(110) 및 액추에이터(110)로부터 발생된 구동력을 전달하는 구동 기어(111, 112, 113, 114)를 포함할 수 있다.

액추에이터(110)는 필요로 하는 구동력에 따라 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 구동 기어(111, 112, 113, 114)는 구동력 전달 구조에 따라 적어도 하나가 사용될 수 있다.

예를 들어, 액추에이터(110)가 복수로 구성되는 경우, 구동 기어(111, 112, 113, 114)는 각 액추에이터(110)의 회전축에 구비되는 스퍼 기어(111, 112), 스퍼 기어(111, 112)에 맞물리며 감속 효과를 얻을 수 있도록 스퍼 기어(111, 112)보다 큰 직경을 가지는 웜휠 기어(113) 및 웜휠 기어(113)의 회전 중심에 위치하는 윔 기어(114)로 구성되는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않는다.

구동부(100)는 변속 레버(2)로부터 전달된 조작 신호에 따른 변속단을 판단하고, 판단된 변속단에 따라 샤프트(310)가 회전되도록 구동부(100)로 전원이 공급되도록 하는 컨트롤러(미도시)에 의해 제어될 수 있다.

제1 기어부(200)는 변속기(3)와 연결되는 샤프트(310)가 통과하는 제1 중공(210)이 형성되며, 구동부(100)로부터 제공되는 구동력에 따라 회전될 수 있다.

출력부(300)는 변속기(3)와 연결되는 샤프트(310) 및 샤프트(310)를 중심으로 하는 회전 부재(320)를 포함할 수 있으며, 회전 부재(320)가 회전될 때 샤프트(310)가 회전되어 변속기(3)의 변속단을 전환시킬 수 있다.

회전 부재(320)는 제1 기어부(200)에 형성된 제1 로드(220)가 삽입되는 삽입 홀(321)이 회전 부재(320)의 회전 방향을 따라 소정 길이를 가지도록 형성될 수 있다.

삽입 홀(321)은 제1 로드(220)가 이동할 수 있는 통로를 형성할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

본 발명의 실시예에서는 삽입 홀(321)이 샤프트(310)를 중심으로 회전 부재(320)의 양측에 각각 형성되는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않고 제1 로드(220)의 개수나 형성 위치에 따라 삽입 홀(321)의 개수나 형성 위치는 다양하게 변경될 수 있다.

제1 기어부(200) 및 출력부(300)는 탄성 부재(240)의 양단을 각각 지지할 수 있으며, 이로 인해 제1 기어부(200) 및 출력부(300) 중 적어도 하나의 회전에 의해 탄성 부재(240)가 압축되도록 탄성 변형되거나 이완되어 복원력이 발생될 수 있다.

제1 기어부(200)는 제1 중공(210)의 테두리로부터 샤프트(310)의 길이 방향, 즉 샤프트(310)의 장축 방향으로 연장되는 연장부(230)를 포함할 수 있으며, 탄성 부재(240)의 일단(241)은 연장부(230)의 일측에 형성된 고정 홈(231)에 삽입되어 고정될 수 있다.

탄성 부재(240)의 일단(241)으로부터 연장되는 타단(242)은 연장부(230)의 둘레에 감기며 출력부(300)에 형성되는 탄성 지지부(330)에 의해 지지될 수 있다.

탄성 지지부(330)는 회전 부재(320)의 외주단 일측에 형성되는 지지 홈(331) 및 지지 홈(331)에 삽입되는 지지 핀(332)을 포함할 수 있으며, 탄성 부재(240)의 타단(242)은 지지 핀(332)에 의해 지지될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 탄성 부재(240)의 일단(241)은 고정 홈(231)에 삽입되어 고정되고, 타단(242)은 지지 핀(332)에 의해 지지되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 탄성 부재(240)의 양단(241, 242)을 고정하는 구조는 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 탄성 부재(240)로서 토션 스프링이 사용되는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않고 탄성 부재(240)는 토션 스프링뿐만 아니라 판 스프링 등과 같이 제1 기어부(200) 및 출력부(300) 중 적어도 하나의 회전에 의해 압축되거나 이완될 수 있는 다양한 종류의 스프링이 사용될 수 있다.

구동력 전달부(400)는 샤프트(310)가 통과하는 제2 중공(410)이 형성될 수 있으며, 삽입 홀(321)에 삽입되는 제1 로드(220)의 삽입 홈(221)에 삽입되는 제2 로드(420)를 포함할 수 있다.

따라서, 구동력 전달부(400)는 제1 로드(220)의 삽입 홈(221)에 제2 로드(420)가 삽입되어 위치하기 때문에 제1 기어부(200)가 회전할 때 함께 회전될 수 있다.

제2 로드(420)의 개수나 형성 위치는 제1 로드(220)의 개수나 형성 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 제2 로드(420)는 삽입 홀(321)을 통해 제1 로드(220)의 삽입 홈(221)에 삽입되어 위치하므로, 제1 기어부(200) 및 구동력 전달부(400)는 샤프트(310)의 길이 방향을 기준으로 회전 부재(320)의 양측에 위치할 수 있다.

다시 말해서, 샤프트(310)의 장축 방향을 기준으로 회전 부재(320)의 일측에는 제1 기어부(200)가 위치하고 타측에는 구동력 전달부(400)가 위치하게 되는 것이다.

이때, 제1 로드(220)의 삽입 홈(221)에는 스프링 부재(221a)가 구비되어 제2 로드(420)가 스프링 부재(221a)를 압축 또는 이완시키는 방향으로 이동될 수 있고, 제2 로드(420)의 이동에 따라 구동력 전달부(400)가 샤프트(310)의 길이 방향으로 이동되어 위치가 가변될 수 있다.

전술한 실시예에서는 제1 기어부(200)에 삽입 홈(221)을 가지는 제1 로드(220)가 형성되고, 구동력 전달부(400)에 제1 로드(220)의 삽입 홈(221)에 삽입되는 제2 로드(420)가 형성되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 그 반대의 경우도 가능하다.

예를 들어, 도 10과 같이 제2 로드(420)에 제1 로드(220)가 삽입되는 삽입 홈(421)이 형성되고, 제2 로드(420)의 삽입 홈(421)에 스프링 부재(421a)가 구비될 수 있으며, 이 경우에도 제2 로드(420)가 스프링 부재(421a)를 압축 또는 이완시키는 방향으로 이동되어 구동력 전달부(400)가 샤프트(310)의 길이 방향으로 이동되어 위치가 가변될 수 있다.

구동력 전달부(400)는 외주단 일측에 회전 부재(320)에 형성되는 결합 홈(340)에 걸리는 결합 돌기(430)가 형성될 수 있으며, 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)에 삽입된 상태에서 구동부(100)로부터 구동력이 제공되는 경우, 구동부(100)의 구동력은 제1 기어부(200) 및 구동력 전달부(400)에 의해 회전 부재(320)로 전달될 수 있고, 이로 인해 샤프트(310)가 회전되어 변속기(3)의 변속단이 전환될 수 있게 된다.

한편, 결합 홈(340)은 결합 돌기(430)가 삽입되는 삽입구(341) 일측에 소정의 경사각을 가지는 가이드 면(342)이 형성될 수 있다.

결합 홈(340)은 삽입구(341)가 회전 부재(320)를 향하도록 위치하며, 가이드 면(342)의 일단은 삽입구(341)의 일측과 연결되고, 가이드 면(342)의 타단은 회전 부재(320)와 멀어지는 방향으로 경사지게 형성될 수 있는데, 이는 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)으로부터 이탈된 상태에서 구동력 전달부(400)가 회전할 때 결합 돌기(430)가 가이드 면(342)을 따라 삽입구(341) 측으로 안내되어 결합 홈(340)에 삽입될 수 있도록 하기 위함이며, 결합 돌기(430)가 삽입구(341)를 통해 결합 홈(340)으로부터 이탈되기 전까지 결합 홈(340)에 삽입된 상태를 유지하게 된다.

본 발명의 실시예에서는 결합 돌기(430) 및 결합 홈(340)이 복수로 구성되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 결합 돌기(430) 및 결합 홈(340)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 구동부(100)는 결합 돌기(430)이 결합 홈(340)에 삽입된 상태 또는 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)으로부터 이탈된 상태에서 초기화 동작을 수행할 수 있다.

구동부(100)는 결합 돌기(430)가 결합 홈(430)에 삽입된 상태에서 운전자가 차량 운행 종료시 초기단 이외의 다른 변속단에서 차량의 시동을 오프 시킨 경우, 추후 운전자가 다시 차량을 운행하는 시점에서의 변속단을 알지 못하여 발생하는 불편함을 해소되도록 샤프트(310)를 초기단으로 복귀시키는 초기화 동작을 수행할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에서 초기단은 주차단(P)인 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로서, 이에 한정되지 않고 초기단은 다양하게 변경될 수 있다.

예를 들어, 구동부(100)는 비주차단에서 차량의 시동이 오프된 경우, 추후 차량 운행시 운전자의 혼선 발생을 방지하기 위하여 샤프트(310)를 초기단인 주차단(P)으로 복귀시키는 초기화 동작을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 샤프트(310)가 초기단으로 복귀되도록 회전된다는 것은 회전 부재(320)가 회전된다는 것으로 이해될 수 있다.

구동부(100)는 제1 기어부(200)를 회전시켜 구동부(100)의 구동력이 구동력 전달부(400)를 통해 출력부(300)로 전달되도록 함으로써, 샤프트(310)가 초기단으로 복귀되도록 회전시키게 된다.

이때, 본 발명의 실시예에서는 샤프트(310)가 보다 정확하게 초기단으로 복귀될 수 있도록 탄성 지지부(330)의 회전 경로 상에 탄성 지지부(330)의 회전을 제한하는 스토퍼(350)가 위치할 수 있으며, 탄성 지지부(330)가 스토퍼(350)와 접촉되는 지점이 초기단으로 이해될 수 있다.

또한, 스토퍼(350)에 의해 탄성 지지부(330)의 회전이 제한된다는 것은 탄성 지지부(330)가 스토퍼(350)에 의해 더 이상 회전되지 않고 정지된다는 것으로 이해될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에서 탄성 지지부(330)가 스토퍼(350)에 접촉하는 지점이 주차단(P)이며, 탄성 지지부(330)가 스토퍼(350)와 멀어지는 방향으로 출력부(300)가 회전하는 경우 후진단(R), 중립단(N), 주행단(D)이 순차적으로 선택되고, 그 반대의 방향으로 회전하는 경우 주행단(D), 중립단(N), 후진단(R), 주차단(P)이 순차적으로 선택되는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에서는 스토퍼(350)가 본 발명의 차량용 변속기 제어 장치(1)를 수용하는 하우징에 형성되는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않는다.

따라서, 출력부(300)가 과도하게 회전하는 경우라도 스토퍼(350)에 의해 탄성 지지부(330)의 회전이 제한되어 출력부(300)의 회전이 제한되기 때문에 샤프트(310)가 초기단으로 복귀될 수 있게 되는 것이다.

한편, 전술한 실시예에서는 구동력 전달부(400)의 결합 돌기(430)가 회전 부재(320)에 형성된 결합 홈(340)에 삽입된 상태에서 샤프트(310)가 초기단으로 복귀되는 초기화 동작이 수행되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)으로부터 이탈된 상태에서도 초기화 동작이 수행될 수 있다.

즉, 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)으로부터 이탈된 상태에서는 구동부(100)에 의해 제1 기어부(200)가 회전할 때 구동력 전달부(400)는 회전되나 출력부(300)는 구동부(100)의 구동력을 전달받지 못하기 때문에 샤프트(310)가 회전되지 않아 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)에 삽입되도록 하는 초기화 동작이 수행되는 것이다.

이때, 탄성 부재(240)의 일단(241)은 제1 기어부(200)에 고정되고 타단(242)은 탄성 지지부(330)에 의해 지지되기 때문에 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)으로부터 이탈된 상태에서는 탄성 부재(240)의 복원력으로 인하여 탄성 지지부(330)가 스토퍼(350)에 접촉되어 샤프트(310)가 초기단으로 복귀된 상태가 된다.

전술한 바와 같이 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)으로부터 이탈된 상태에서의 초기화 과정에서 전술한 제1 기어부(200), 출력부(300), 구동력 전달부(400) 및 제2 기어부(500)의 동작을 도 11 내지 도 13을 참조하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

결합 돌기(430)가 결합 홈(340)으로부터 이탈된 상태에서 구동부(100)에 의해 제1 기어부(200)가 회전하는 경우, 도 11과 같이 출력부(300)는 회전되지 않게 되나 제1 기어부(200)가 회전함에 따라 탄성 부재(240)가 압축되는 동시에 제1 로드(220)의 삽입 홈(221)에 제2 로드(420)가 삽입된 구동력 전달부(400)가 결합 홈(340)에 결합 돌기(430)가 가까워지도록 회전되고, 결합 돌기(430)가 가이드 면(342)의 타단에 위치한 이후에도 구동력 전달부(400)가 회전하는 경우, 도 12와 같이 가이드 면(342)의 경사각으로 인하여 제2 로드(420)가 제1 로드(220)의 삽입 홈(221)에 구비된 스프링 부재(221a)를 압축시키는 방향으로 이동되어 구동력 전달부(400)의 위치가 변경되면서 결합 돌기(430)가 가이드 면(342)의 일단으로 안내되어 도 13과 같이 결합 돌기(340)가 결합 홈(340)의 삽입구(341)에 위치할 때 제2 로드(430)가 제1 로드(220)의 삽입 홈(221)에 구비된 스프링 부재(221a)를 이완시키는 방향으로 이동되어 구동력 전달부(400)의 위치가 변경되면서 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)에 삽입될 수 있게 된다.

결합 돌기(430)가 결합 홈(340)에 삽입된 이후, 결합 돌기(430)는 제2 로드(420)가 제1 로드(220)의 삽입 홈(221)의 스프링 부재(221a)를 압축시키도록 구동력 전달부(400)의 위치가 변경되지 않는 한 결합 홈(340)에 삽입된 상태를 유지하기 때문에 출력부(300)는 구동부(100)로부터 제공되는 구동력을 제1 기어부(200) 및 구동력 전달부(400)을 통해 전달받아 회전될 수 있게 된다.

전술한 도 11 내지 도 13에서 제2 기어부(500)는 후술할 복귀부(600)가 동작하지 않아 위치가 고정된 상태이며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

한편, 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)으로부터 이탈된 상태에서 제1 기어부(200)가 회전될 때 탄성 부재(240)가 압축되는 것은, 탄성 부재(240)의 타단(242)을 지지하는 탄성 지지부(330)가 스토퍼(350)에 의해 더 이상 회전되는 것이 제한된 상태가 되고, 탄성 부재(240)의 일단(241)이 고정된 제1 기어부(200)가 회전하기 때문이다.

이때, 제1 기어부(200)가 탄성 부재(240)를 압축시키도록 회전될 때 출력부(300)는 탄성 지지부(330) 및 스토퍼(350)에 의해 회전이 제한된 상태이나, 제1 기어부(200)의 제1 로드(220)는 출력부(300)의 삽입 홀(320)을 따라 이동 가능한 상태가 되어 도 14와 같이 제1 로드(220)가 삽입 홀(320)의 양측(321a, 321b) 중 일측(321a)에 위치할 때까지 회전되면서 탄성 부재(240)가 압축될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 탄성 부재(240)를 압축시키는 것은 후술할 복귀부(600)에 의해 샤프트(310)가 초기단으로 복귀될 때 탄성 부재(240)의 복원력을 이용하기 위한 것으로서, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

구동력 전달부(400)는 샤프트(310)가 통과하는 제3 중공(510)이 형성된 제2 기어부(500)에 의해 위치가 변경될 수 있다.

제2 기어부(500)는 후술할 복귀부(600)에 의해 위치가 고정되거나 회전될 수 있으며, 전술한 바와 같이 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)으로부터 이탈된 상태에서 구동부(100)에 의해 초기화 동작이 수행될 때는 위치가 고정될 수 있다.

구동력 전달부(400) 및 제2 기어부(500)는 서로 마주보는 면에 각각 제1 돌출부(440) 및 제2 돌출부(520)가 형성될 수 있으며, 제1 돌출부(440) 및 제2 돌출부(520)는 동일한 회전 경로를 가지기 때문에 제1 돌출부(440) 및 제2 돌출부(520) 중 적어도 하나가 회전할 때 서로 접촉될 수 있다.

이때, 제1 돌출부(440) 및 제2 돌출부(520)의 접촉면은 서로 경사지게 형성되어 제1 돌출부(440) 및 제2 돌출부(520) 중 어느 하나가 다른 하나의 위에 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 제2 기어부(500)가 구동력 전달부(400)의 하측에 위치하며, 제1 돌출부(440) 및 제2 돌출부(520)가 접촉될 때 제1 돌출부(440)가 제2 돌출부(520)의 상측을 따라 이동하는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.

제1 돌출부(440)가 제2 돌출부(520) 상에 위치할 때 제2 로드(420)가 제1 로드(220)의 삽입 홈(221) 내부에 위치하는 스프링 부재(221a)를 압축시키는 방향으로 이동하게 되고, 제1 돌출부(440) 및 제2 돌출부(520)가 이격될 때 제2 로드(420)가 제1 로드(220)의 삽입 홈(221) 내부에 위치하는 스프링 부재(221a)를 이완시키는 방향으로 이동하여 구동력 전달부(400)의 위치가 변경될 수 있게 된다.

복귀부(600)는 적어도 하나의 복귀 조건을 만족할 때 샤프트(310)를 초기단으로 복귀시키는 역할을 할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 복귀부(600)는 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)에 삽입된 상태에서 결합 돌기(430)를 결합 홈(340)으로부터 이탈시켜 샤프트(310)를 초기단으로 복귀시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에서 복귀 조건으로는 배터리가 방전되거나 비정상적으로 시동이 오프되는 경우와 같이 긴급 상황이 발생하는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.

또한, 복귀부(600)는 긴급 상황에서 차량으로부터 전원 공급이 차단될 수 있기 때문에 샤프트(310)를 초기단으로 복귀시킬 수 있는 전원 공급을 위한 보조 배터리 등과 같은 보조 전원 장치를 구비할 수 있으며, 이러한 보조 전원 장치는 차량 운행시 충전될 수 있다.

복귀부(600)는 전술한 컨트롤러로부터 복귀 조건을 만족할 때 출력되는 신호에 의해 동작할 수 있으며, 복귀 조건을 만족하지 않을 때는 제2 기어부(500)의 회전을 제한하게 된다.

또한, 복귀부(600)가 동작할 때 구동부(100)는 동작하지 않게 되어 제1 기어부(200)가 자유 회전이 가능한 상태가 된다.

복귀부(600)는 액추에이터(610) 및 액추에이터(610)의 구동력을 제2 기어부(500)로 전달하는 전달 기어(621, 622)를 포함할 수 있으며, 전달 기어(621, 622) 중 적어도 하나는 감속 효과를 얻기 위하여 서로 다른 기어비를 가지는 복수의 기어로 구성될 수 있다.

복귀부(600)는 전술한 긴급 상황이 발생할 때 구동력이 발생되어 제2 기어부(500)를 회전시킬 수 있으며, 이 경우 제1 돌출부(440) 및 제2 돌출부(520)가 접촉되면서 제1 돌출부(440)가 제2 돌출부(520) 상에 위치하게 된다.

이때, 제1 돌출부(440)가 제2 돌출부(520) 상에 위치함에 따라 구동력 전달부(400)는 도 15와 같이 제2 로드(420)가 제1 로드(220)의 삽입 홈(221) 내부에 위치한 스프링 부재(221a)를 압축시키는 방향으로 이동하게 되어 도 16과 같이 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)의 삽입구(341)을 통해 결합 홈(340)으로부터 이탈될 수 있다.

또한, 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)으로부터 이탈될 때 압축 상태인 탄성 부재(240)의 복원력으로 인하여 출력부(300)는 탄성 지지부(330)가 스토퍼(350)를 향하는 방향으로 회전되는 동시에 제1 기어부(200)는 출력부(300)와 반대 방향으로 회전된다.

이때, 제1 기어부(200)는 출력부(300)와 반대 방향으로 회전될 때 제1 돌출부(440) 및 제2 돌출부(520)은 서로 이격되어 도 17 내지 도 19와 같이 구동력 전달부(400)는 제2 로드(420)가 제1 로드(220)의 삽입 홈(221) 내부에 위치한 스프링 부재(221a)를 이완시키는 방향으로 이동될 수 있다.

따라서, 출력부(300)가 탄성 부재(240)의 복원력에 의해 회전되어 탄성 지지부(330)가 스토퍼(350)와 접촉되는 경우 스토퍼(350)에 의해 출력부(300)의 회전이 제한되어 샤프트(310)가 초기단으로 복귀될 수 있다.

전술한 바와 같은 복귀부(600)에 의해 샤프트(310)가 초기단으로 복귀되는 과정에서 제1 기어부(200), 출력부(300), 구동력 전달부(400) 및 제2 기어부(500)의 동작을 도 20 및 도 21을 참조하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

비주차단인 상태에서 적어도 하나의 복귀 조건이 만족하는 경우, 도 20과 같이 복귀부(600)는 제2 기어부(500)를 회전시키게 되며, 이 경우 제2 돌출부(520)가 제1 돌출부(510)를 밀어 올리게 되어 제2 로드(420)가 제1 로드(220)의 삽입 홈(221) 내의 스프링 부재(221a)를 압축시키는 방향으로 이동되기 때문에 구동력 전달부(400)의 위치가 변경되면서 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)의 삽입구(341)를 통해 이탈된다.

이때, 결합 돌기(430)가 결합 홈(340)으로부터 이탈되는 경우 탄성 부재(240)가 복원력에 의해 출력부(300)는 탄성 지지부(330)가 스토퍼(350)와 가까워지는 방향으로 회전되고, 제1 기어부(200) 및 구동력 전달부(400)는 출력부(300)와 반대 방향으로 회전되어 샤프트(310)가 초기단으로 복귀될 수 있게 되는 것이다.

또한, 탄성 부재(240)에 의해 제1 기어부(200) 및 출력부(300)가 서로 반대 방향으로 회전할 때 도 22와 같이 제1 로드(220)는 삽입 홀(321)의 양측(321a, 321b) 중 타측(321b)에 걸리게 되어 회전 범위가 제한될 수 있게 되는 것이다.

탄성 부재(240)의 복원력에 의해 샤프트(310)가 초기단으로 복귀된 이후 전술한 복귀 조건이 만족되지 않는 경우, 즉 긴급 상황이 해소된 경우에는 전술한 바와 같이 구동부(100)가 초기화 동작을 수행하여 구동력 전달부(400)의 결합 돌기(430)가 다시 결합 홈(340)에 삽입되도록 하고, 구동부(100)의 구동력에 의해 샤프트(310)가 회전되면서 변속단이 전환될 수 있게 되는 것이다.

위치 감지부(700)는 샤프트(310)의 회전에 의해 선택된 변속단을 감지할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 위치 감지부(700)는 출력부(300)에 맞물리도록 위치하는 기어(710) 및 기어(710)의 회전에 의해 위치가 변경되는 마그넷(720)을 포함할 수 있으며, 마그넷(720)의 위치에 따른 자력 변화를 감지하는 홀 센서 등의 센서를 통해 샤프트(710)에 의해 선택된 변속단을 감지할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서는 위치 감지부(700)가 기어(710)의 회전에 따라 위치가 변경되는 마그넷(720)에 의한 자력 변화를 통해 변속단을 감지할 수 있도록 회전 부재(320)가 기어(710)와 맞물리도록 외주단에 기어치가 형성되는 외접 기어인 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 위치 감지부(700)는 발광 소자 및 수광 소자 사이를 지나가는 슬릿의 개수를 카운트 하는 것과 같은 다양한 방식으로 샤프트(310)에 의해 선택된 변속단을 감지할 수 있으며, 이 경우 회전 부재(320)는 외접 기어 뿐만 아니라 슬릿이 형성되는 것과 같이 다양한 구조를 가질 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 차량용 변속기 제어 장치(1)는 배터리가 방전되거나 비정상적으로 차량 시동이 오프되는 경우와 같이 긴급 상황에서 탄성 부재(240)의 복원력을 이용하여 샤프트(310)를 초기단으로 복귀시킬 수 있기 때문에 차량 사고 발생을 사전에 방지할 수 있게 된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 구동부 110: 액추에이터
111, 112, 113, 114: 구동 기어 200: 제1 기어부
210: 제1 중공 220: 제1 로드
221: 삽입 홈 221a: 스프링 부재
230: 연장부 231: 고정 홈
240: 탄성 부재 300: 출력부
310: 샤프트 320: 회전 부재
330: 탄성 지지부 331: 지지 홈
332: 지지 핀 340: 결합 홈
341: 삽입구 342: 가이드 면
400: 구동력 전달부 410: 제2 중공
420: 제2 로드 430: 결합 돌기
440: 제1 돌출부 500: 제2 기어부
510: 제3 중공 520: 제2 돌출부
600: 복귀부 610: 액추에이터
621, 622: 전달 기어 700: 위치 감지부
710: 기어 720: 마그넷

Claims (19)

1. 구동부로부터 제공되는 구동력에 따라 회전하는 제1 기어부;
   변속기의 조작을 위한 조작력을 출력하는 출력부;
   일단이 상기 제1 기어부에 고정되고 타단이 출력부에 지지되는 탄성부재;
   상기 출력부와 결합되어 상기 제1 기어부로부터 전달된 구동력을 상기 출력부로 전달하는 구동력 전달부;
   적어도 하나의 복귀 조건을 만족할 때 구동하는 복귀부; 및
   상기 복귀부의 구동력을 전달받아 상기 구동력 전달부의 위치를 가변시켜 상기 출력부 및 상기 구동력 전달부를 분리시키는 제2 기어부를 포함하며,
   상기 출력부는,
   상기 변속기와 연결되는 샤프트; 및
   상기 샤프트를 중심으로 하며, 상기 탄성 부재의 타단을 지지하는 탄성 지지부가 형성되는 회전 부재를 포함하고,
   상기 제1 기어부, 상기 제2 기어부 및 상기 구동력 전달부는,
   상기 샤프트를 중심으로 회전하는 차량용 변속기 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 기어부는,
   상기 샤프트가 통과하는 제1 중공의 테두리로부터 상기 샤프트의 길이 방향으로 연장되는 연장부를 포함하며,
   상기 탄성 부재는,
   상기 연장부 일측에 형성된 고정 홈에 삽입되는 차량용 변속기 제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성 지지부는,
   상기 회전 부재의 외주단 일측에 형성되는 차량용 변속기 제어 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성 지지부는,
   지지 홈; 및
   상기 지지 홈에 삽입되는 지지 핀을 포함하며,
   상기 탄성 부재의 타단은,
   상기 지지 핀에 의해 지지되는 차량용 변속기 제어 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동력 전달부에는 결합돌기가 형성되고, 상기 출력부에는 상기 결합 돌기와 결합되는 결합 홈이 형성되는 차량용 변속기 제어 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 결합 홈은,
   상기 결합 돌기가 삽입되는 삽입구 일측에 위치하는 일단으로부터 타단이 소정 각도를 가지며 경사지게 형성되는 가이드 면을 포함하며,
   상기 결합 돌기는,
   상기 구동부에 의해 상기 구동력 전달부가 회전할 때 상기 가이드 면에 의해 상기 결합 홈으로 안내되는 차량용 변속기 제어 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성 지지부의 회전 경로 상에 위치하여 상기 구동력 전달부의 회전을 제한하는 스토퍼를 더 포함하는 차량용 변속기 제어 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 구동부는,
   상기 적어도 하나의 복귀 조건이 만족되어 상기 출력부 및 상기 구동력 전달부가 분리되어 상기 탄성 부재의 복원력에 의해 상기 샤프트가 주차단으로 복귀된 이 후 상기 제1 기어부를 회전시켜 상기 출력부 및 상기 구동력 전달부가 결합되도록 하고, 상기 탄성 부재를 압축시키는 초기화 동작을 수행하는 차량용 변속기 제어 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 복귀부는,
   상기 출력부 및 상기 구동력 전달부가 분리되도록 상기 제2 기어부를 회전시켜 상기 구동력 전달부를 상기 샤프트의 길이 방향으로 이동시키는 차량용 변속기 제어 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 기어부는,
    상기 출력부와 반대 방향으로 회전하는 차량용 변속기 제어 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동력 전달부는,
    상기 제2 기어부를 마주보는 면에 제1 돌출부가 형성되고,
    상기 제2 기어부는,
    상기 구동력 전달부를 마주보는 면에 제2 돌출부가 형성되며,
    상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부는,
    동일한 회전 경로를 가지는 차량용 변속기 제어 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부는,
    서로 접촉되는 접촉면이 경사지게 형성되는 차량용 변속기 제어 장치.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동력 전달부는,
    상기 제1 돌출부가 상기 제2 돌출부 상에 위치할 때 상기 출력부와 분리되는 차량용 변속기 제어 장치.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기어부는,
    상기 출력부에 형성된 삽입 홀을 통과하는 제1 로드가 형성되고,
    상기 구동력 전달부는,
    상기 삽입 홀을 통해 상기 제1 로드와 결합되는 제2 로드를 포함하는 차량용 변속기 제어 장치.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 로드는,
    상기 출력부 및 상기 구동력 전달부가 결합된 상태에서는 상기 탄성 부재가 압축되어 상기 삽입 홀의 일측에 위치하고, 상기 출력부 및 상기 구동력 전달부가 분리된 상태에서는 상기 탄성 부재의 복원력에 의해 상기 삽입 홀의 타측에 위치하는 차량용 변속기 제어 장치.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 로드 및 상기 제2 로드 중 어느 하나는, 삽입 홈이 형성되며, 다른 하나는 상기 삽입 홈에 삽입되는 차량용 변속기 제어 장치.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 로드 및 상기 제2 로드 중 어느 하나에 형성된 삽입 홈은,
    내부에 스프링이 위치하며,
    상기 구동력 전달부는,
    상기 제2 로드가 상기 스프링 부재를 압축 또는 이완시키는 방향으로 이동되어 위치가 가변되는 차량용 변속기 제어 장치.
18. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 부재는,
    외주단을 따라 기어치가 형성되는 외접 기어인 차량용 변속기 제어 장치.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 샤프트의 회전에 의해 선택된 변속단을 감지하는 위치 감지부를 더 포함하며,
    상기 위치 감지부는,
    상기 외접 기어와 맞물리도록 위치하는 기어;
    상기 기어의 회전에 의해 위치가 변경되는 마그넷; 및
    상기 마그넷에 의한 자력을 감지하는 센서를 포함하는 차량용 변속기 제어 장치.

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