KR20180138052A - 변속 레벨의 변화를 감지하는 변속 제어 장치 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

변속 레벨의 변화를 감지하는 변속 제어 장치 및 이를 포함하는 자동차 Download PDF

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Abstract

변속 제어 장치는 자석, 자기장 센서, 슬라이더(slider), 시프트 레버(shift lever), 및 운동 전환 부재를 포함한다. 자기장 센서는 소정의 위치에 고정되고, 자석과의 상대적인 위치에 따라 변화되는 자기장을 측정한다. 슬라이더는 일단에 자석이 배치된다. 시프트 레버는 사용자 조작에 의해 변속 레벨에 따른 위치로 회전한다. 운동 전환 부재는 시프트 레버가 회전할 때, 시프트 레버의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여 슬라이더를 제1 방향으로 이동시킨다.

Description

변속 레벨의 변화를 감지하는 변속 제어 장치 및 이를 포함하는 자동차{TRANSMISSION CONTROL DEVICE SENSING VARIATION OF GEAR LEVELS AND A CAR HAVING THE SAME}
본 발명은 변속 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변속 레벨의 변화를 감지하는 수동 변속 장치의 변속 제어 장치 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
변속 장치(transmission)는 엔진에서 생성한 동력을 회전력으로 변환하는 장치로, 내연 기관은 최대 토크를 얻을 수 있는 분당 회전수(Revolution Per Minute; RPM) 대역과 최대 출력을 얻을 수 있는 분당 회전수 대역이 상이하므로, 차량의 속도나 엔진의 회전수에 따라 적절한 기어를 선택해 동력을 회전력으로 변환할 필요가 있다.
여기서, 변속 제어 장치는 변속 장치를 제어하는 장치로, 변속 제어 장치는 사용자의 조작에 의해 수동으로 변속 레벨(즉, 변환에 사용되는 기어)을 변경하는 수동 변속 제어 장치와 변속 레벨을 자동으로 조절해주는 자동 변속 제어 장치로 나뉜다.
한편, 자동차에 시동은 걸려있으나 주행하지 않는 상태를 공회전 상태라고 한다. 이러한 공회전 상태에서도 엄연히 엔진이 동작되고 있으므로 연료가 소모되고, 이로 인해 연비가 감소할 뿐만 아니라 대기오염을 일으키는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 공회전 상태를 감지하여 시동을 끄는 공회전 제한 기능(Idle Stop & Go; ISG)이 연구되고 있고, 이러한 기능을 탑재한 자동차가 제조되고 있다.
수동 변속 제어 장치의 경우, 종래의 공회전 제한 기능을 구현하는 장치에서 주행하지 않는 상태를 감지하는 센서의 구조가 크고 복잡하여 협소한 공간에 설치하기 어렵다는 문제가 있다.
예를 들어, 아래의 선행기술문헌은 공회전 제한 기능을 설명하고 있으나, 주행하지 않는 상태를 감지하는 센서를 구체적으로 개시하고 있지 않아 좁은 공간에 설치할 수 있는 변속 제어 장치를 제시하지 못한다는 문제점을 여전히 갖는다.
한국 공개특허 10-2014-0075175(공개일자 2014년 06월 19일)
본 발명의 일 목적은 간단한 구조로 변속 레벨 변화를 감지하는 변속 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공회전 제한 기능을 구현하는 자동차를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 변속 제어 장치는 자석, 소정의 위치에 고정되고, 상기 자석과의 상대적인 위치에 따라 변화되는 자기장을 측정하는 자기장 센서, 일단에 상기 자석이 배치되는 슬라이더(slider), 사용자 조작에 의해 변속 레벨에 따른 위치로 회전하는 시프트 레버(shift lever) 및 상기 시프트 레버가 회전할 때, 상기 시프트 레버의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여 상기 슬라이더를 제1 방향으로 이동시키는 운동 전환 부재를 포함한다.
일 실시예에 의하면, 상기 운동 전환 부재는 캠(cam) 메커니즘, 스카치 요크(Skotch Yoke) 메커니즘, 휘트워스 퀵 리턴(Whitworth Quick Return) 메커니즘 또는 슬라이더 크랭크(Slider Crank) 메커니즘 중 적어도 하나 이상에 기초하여 상기 회전 운동을 상기 직선 운동으로 전환할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 운동 전환 부재는 상기 시프트 레버에 배치되고, 상기 슬라이더의 타단과 접촉하며, 상기 시프트 레버가 비중립 상태에서 중립 상태로 회전할 때 상기 슬라이더를 소정의 길이만큼 상기 제1 방향으로 이동시키는 캠, 및 상기 시프트 레버가 상기 중립 상태에서 상기 비중립 상태로 회전할 때 상기 슬라이더를 상기 소정의 길이만큼 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동시키는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 캠은 하트 캠, 홈 캠, 원뿔 캠 또는 경사판 캠 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 시프트 레버는 상기 시프트 레버의 회전 중심을 중심으로 하는 구형의 레버 볼을 포함할 수 있고, 상기 캠은 상기 레버 볼에서 돌출되어 배치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 변속 제어 장치는 상기 자기장 센서가 배치된 하우징를 더 포함하고, 상기 탄성 부재는 일단이 상기 하우징에 연결되고, 타단이 상기 슬라이더에 연결된 스프링일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 자기장 센서는 홀 집적 회로(Hall Integrate Circuit; Hall IC)일 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 자동차는 동력을 생성하는 엔진, 변속 레벨에 따라 상이한 기어를 사용하여 상기 동력을 회전력으로 전환하는 변속 장치, 및 상기 변속 레벨을 제어하는 변속 제어 장치를 포함하고, 상기 변속 제어 장치는 자석, 소정의 위치에 고정되고, 상기 자석과의 상대적인 위치에 따라 변화되는 자기장을 측정하는 자기장 센서, 일단에 상기 자석이 배치되는 슬라이더, 사용자 조작에 의해 상기 변속 레벨에 따른 위치로 회전하는 시프트 레버, 및 상기 시프트 레버가 회전할 때, 상기 시프트 레버의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여 상기 슬라이더를 제1 방향으로 이동시키는 운동 전환 부재를 포함한다.
일 실시예에 의하면, 상기 자동차는 엔진의 동력이 바퀴에 전달되지 않는 중립 상태에서 측정된 상기 자기장에 기초하여 공회전 제한 기능(Idle Stop & Go; ISG)을 구동시키는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit; ECU)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 변속 제어 장치는 시프트 레버의 회전 운동이 자석이 배치된 슬라이더의 직선 운동으로 전환되는 구조를 가지므로, 자기장 센서가 상대적으로 용이하게 변속 레벨 변화를 감지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차는 상기 변속 제어 장치가 중립 상태를 감지함으로써 중립 상태에서 공회전 제한 기능을 구현할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 변속 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 변속 제어 장치의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 변속 제어 장치를 A 방향으로 바라본 도면이다.
도 4는 도 3의 변속 제어 장치를 중립 상태에서 B-B' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 5는 도 2의 변속 제어 장치를 비중립 상태에서 B-B' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 6은 도 2의 변속 제어 장치에 포함된 시프트 레버가 셀렉트 방향으로 회전한 경우를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 변속 제어 장치를 C-C' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 자동차를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 변속 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 변속 제어 장치(100)는 자석(110), 자기장 센서(130), 슬라이더(slider, 150), 시프트 레버(shift lever, 170), 및 운동 전환 부재(190)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 변속 제어 장치(100)는 하우징을 더 포함할 수 있다.
자석(110)은 자기장(MG)을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 자석(110)은 영구자석일 수 있다. 다른 실시예에서, 자석(110)은 전자석일 수 있다. 이 경우, 자석(110)이 생성하는 자기장(MG)의 세기가 자석(110)에 공급되는 전류에 크기에 의해 조절될 수 있다.
자기장 센서(130)는 소정의 위치에 고정될 수 있고, 자석(110)과의 상대적인 위치에 따라 변화되는 자기장(MG)을 측정할 수 있다. 자석(110) 주변에 형성되는 자기장(MG)은 자석(110)에서 멀어질수록 감소하므로, 자석(110)이 실질적으로 동일한 자기장(MG)을 생성함에도 불구하고 자기장 센서(130)가 자기장(MG)을 측정하는 위치에 따라 측정값이 실질적으로 상이할 수 있다. 예를 들어, 자기장 센서(130)가 자석(110)로부터 제1 거리만큼 떨어진 위치에서 자기장(MG)의 세기를 측정한 제1 측정값은 제1 거리보다 상대적으로 더 멀리 떨어진 제2 거리만큼 떨어진 위치에서 자기장(MG)의 세기를 측정한 제2 측정값보다 상대적으로 더 클 수 있다. 이를 통해, 자기장 센서(130)에서 측정된 자기장(MG)의 세기에 기초하여 자석(110)과 자기장 센서(130) 사이의 거리가 추정될 수 있다.
실시예에 따라, 자기장 센서(130)는 홀 집적 회로(Hall Integrate Circuit; Hall IC)일 수 있다. 여기서, 홀 집적 회로는 홀 효과(hall effect)에 기초하여 자기장(MG)의 세기를 측정할 수 있다.
슬라이더(150)의 일단에 자석(110)이 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 자석(110)은 슬라이더(150)의 일단 표면에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 자석(110)은 슬라이더(150)의 일단 내부에 형성된 공간에 배치될 수 있다.
슬라이더(150)는 운동 전환 부재(190)로부터 선형력(LF)을 받을 수 있다. 그 결과, 슬라이더(150)는 제1 방향(D1)을 따라 직선 운동할 수 있다. 예를 들어, 슬라이더(150)는 운동 전환 부재(190)에 의해 슬라이더(150)의 길이 방향을 따라 직선 운동할 수 있다.
시프트 레버(170)는 사용자 조작에 의해 변속 레벨에 따른 위치로 회전할 수 있다. 실시예에 따라, 시프트 레버(170)는 레버 몸체 및 노브(knob)를 포함할 수 있다. 레버 몸체는 소정의 길이 방향으로 형성될 수 있고, 노브는 레버 몸체의 일단에 배치될 수 있다. 여기서, 노브는 사용자로부터 사용자 조작(INPUT)을 받을 수 있다.
레버 몸체는 시프트 레버(170)의 회전 중심을 레버 몸체의 내부 또는 외부에 가질 수 있다. 즉, 시프트 레버(170)는 회전 중심을 중심으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 시프트 레버(170)는 내부의 일 지점을 회전 중심으로 하여 공간 상에서 회전할 수 있다. 따라서, 레버 몸체의 일단에 배치된 노브는 회전 중심을 중심으로 하는 구의 표면을 따라 이동할 수 있다. 일 실시예에서, 회전 중심은 레버 몸체의 타단에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 회전 중심은 레버 몸체의 중간에 배치될 수 있다. 예를 들어, 회전 중심은 노브에서 길이 방향으로 소정의 거리만큼 떨어진 위치에 배치될 수 있다.
시프트 레버(170)의 회전은 제한될 수 있다. 즉, 노브가 이동할 수 있는 구의 표면은 전체 표면 중 일부로 제한될 수 있다. 예를 들어, 노브는 구의 표면 중 변속 레벨에 상응하는 소정의 위치를 포함하는 기 설정된 표면을 따라서만 이동할 수 있다. 이 때, 노브가 이동하는 방향은 종방향(시프트 방향, shift direction) 또는 횡방향(셀렉트 방향, select direction)일 수 있다.
노브는 제1 변속 레벨에 상응하는 제1 위치에서 제2 변속 레벨에 상응하는 제2 위치로 이동하는 도중 중립 레벨에 상응하는 제3 위치를 지나칠 수 있다. 예를 들어, 사용자는 제1 변속 레벨에 상응하는 제1 위치에 위치하는 노브를 시프트 방향으로 소정의 거리만큼, 셀렉트 방향으로 소정의 거리만큼, 다시 시프트 방향으로 소정의 거리만큼 이동시킬 수 있다. 그 결과, 노브는 제2 변속 레벨에 상응하는 제2 위치에 위치할 수 있다. 또한, 노브는 셀렉트 방향으로 이동하는 도중 제3 위치를 지나칠 수 있다.
실시예에 따라, 시프트 레버(170)는 레버 볼을 포함할 수 있다. 여기서, 레버 볼은 시프트 레버(170)의 회전 중심을 중심으로 하는 구형의 형상을 가질 수 있다. 이 때, 운동 전환 부재(190)는 레버 볼에서 돌출되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 운동 전환 부재(190)가 캠(cam) 메커니즘에 기초하여 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 구조를 포함할 경우, 캠은 레버 볼에서 돌출되어 배치될 수 있다. 여기서, 캠은 시프트 레버(170)가 회전하는 일 회전축을 내부에 포함할 뿐만 아니라 일 회전축을 길이 방향으로 하여 형성된 돌출 부재일 수 있다.
운동 전환 부재(190)는 시프트 레버(170)의 회전 운동을 직선 운동으로 전환할 수 있다. 그 결과, 운동 전환 부재(190)는 슬라이더(150)를 제1 방향(D1)으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 운동 전환 부재(190)는 시프트 레버(170)가 회전함으로써 발생되는 회전력(RF)에 기초하여 슬라이더(150)를 이동시키는 선형력(LF)을 생성할 수 있다.
운동 전환 부재(190)는 시프트 레버(170)가 회전 중심을 지나는 일 회전축을 중심으로 회전할 때, 회전 운동을 직선 운동으로 전환할 수 있다. 예를 들어, 운동 전환 부재(190)는 노브가 시프트 방향으로 이동되는 때의 회전축인 시프트 회전축을 중심으로 시프트 레버(170)가 회전할 때 회전 운동을 직선 운동으로 전환할 수 있다.
그러나, 운동 전환 부재(190)는 선택적으로 시프트 레버(170)의 회전 운동을 슬라이더(150)의 직선 운동으로 전환할 수 있다. 즉, 운동 전환 부재(190)는 시프트 레버(170)가 회전 중심을 지나는 다른 회전축을 중심으로 회전할 때, 회전 운동을 직선 운동으로 전환하지 않을 수 있다. 예를 들어, 운동 전환 부재(190)는 노브가 셀렉트 방향으로 이동되는 때의 회전축인 셀렉트 회전축을 중심으로 시프트 레버(170)가 회전할 때 회전 운동을 직선 운동으로 전환하지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 운동 전환 부재(190)는 스카치 요크(Skotch Yoke) 메커니즘, 휘트워스 퀵 리턴(Whitworth Quick Return) 메커니즘 또는 슬라이더 크랭크(Slider Crank) 메커니즘 중 적어도 하나 이상에 기초하여 회전 운동을 직선 운동으로 전환할 수 있다.
다른 실시예에서, 운동 전환 부재(190)는 캠(cam) 메커니즘에 기초하여 회전 운동을 직선 운동으로 전환할 수 있다. 예를 들어, 운동 전환 부재(190)는 캠 및 탄성 부재를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 캠은 하트 캠, 홈 캠, 원뿔 캠 또는 경사판 캠 중 하나일 수 있다.
캠은 시프트 레버(170)에 배치될 수 있고, 슬라이더(150)의 타단과 접촉할 수 있다. 그 결과, 캠은 시프트 레버(170)가 비중립 상태에서 중립 상태로 회전할 때 슬라이더(150)를 소정의 길이만큼 제1 방향(D1)으로 이동시킬 수 있다. 캠은 시프트 레버(170)가 일 회전축을 중심으로 회전할 때 일 회전축을 중심으로 시프트 레버(170)와 함께 회전할 수 있다. 예를 들어, 캠은 캠의 내부를 통과하는 일 회전축을 중심으로 시프트 레버(170)와 함께 회전할 수 있다.
캠은 엔진의 동력이 바퀴에 전달되지 않는 중립 상태일 때 슬라이더(150)의 타단과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 캠은 변속 레벨이 중립 상태일 때 슬라이더(150)를 초기 위치에서 소정의 길이만큼 슬라이더(150)의 길이 방향으로 이동시킬 수 있다. 캠이 하트 캠일 경우, 시프트 레버(170)의 일 회전축과 하트 캠의 회전축은 실질적으로 동일할 수 있고, 하트 캠은 중립 상태일 때 슬라이더(150)의 타단을 회전축에서 가장 멀리 밀어내도록 하는 형상을 가질 수 있다.
실시예에 따라, 캠은 시프트 레버(170)의 회전 중심을 중심으로 갖는 레버 볼에서 돌출되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 캠은 시프트 레버(170)의 일 회전축을 따라 돌출되어 배치될 수 있다. 여기서, 캠은 상기 일 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 캠이 하트 캠일 경우, 하트 형상을 갖는 하트 캠의 평면과 상기 일 회전축은 서로 실질적으로 직교할 수 있다.
탄성 부재는 시프트 레버(170)가 중립 상태에서 비중립 상태로 회전할 때 슬라이더(150)를 소정의 길이만큼 제2 방향(D2)으로 이동시킬 수 있다. 여기서, 제2 방향(D2)은 제1 방향(D1)과 실질적으로 반대 방향일 수 있다. 즉, 탄성 부재는 변속 레벨이 비중립 상태일 때 슬라이더(150)를 초기 위치로 복귀시킬 수 있다.
이를 위해, 탄성 부재의 일단은 자기장 센서(130)가 배치된 하우징에 연결될 수 있고, 탄성 부재의 타단은 슬라이더(150)에 연결될 수 있다. 이 경우, 슬라이더(150)와 하우징 사이의 거리는 탄성 부재의 탄성력에 기초하여 조절될 수 있다. 그 결과, 중립 상태일 때 슬라이더(150)는 캠에 의해 초기 위치보다 상대적으로 자기장 센서(130)에 가까워질 수 있지만, 비중립 상태일 때 슬라이더(150)는 탄성 부재에 의해 초기 위치로 복귀될 수 있다.
탄성 부재는 탄성력을 갖는 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재는 소정의 탄성계수를 갖는 스프링일 수 있다. 여기서, 스프링의 일단은 하우징에 연결될 수 있고, 스프링의 타단은 슬라이더(150)에 연결될 수 있다.
하우징은 소정의 위치에 고정될 수 있다. 그 결과, 하우징에 배치된 자기장 센서(130)가 소정의 위치에 고정될 수 있다. 실시예에 따라, 하우징은 탄성 부재의 일단과 연결될 수 있다. 예를 들어, 스프링의 일단은 하우징에 연결될 수 있고, 스프링의 타단은 슬라이더(150)에 연결될 수 있다. 그 결과, 슬라이더(150)의 일단에 배치된 자석(110)과 하우징에 배치된 자기장 센서(130) 사이의 거리가 조절될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 변속 제어 장치(100)는 시프트 레버(170)의 회전 운동이 자석(110)이 배치된 슬라이더(150)의 직선 운동으로 전환되는 구조를 가지므로, 자기장 센서(130)가 상대적으로 용이하게 변속 레벨 변화를 감지할 수 있다.
도 2는 도 1의 변속 제어 장치의 일 예를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 변속 제어 장치를 A 방향으로 바라본 도면이며, 도 4는 도 2의 변속 제어 장치를 중립 상태에서 B-B' 방향으로 절단한 단면도이고, 도 5는 도 2의 변속 제어 장치를 비중립 상태에서 B-B' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 변속 제어 장치(200)는 자석(210), 자기장 센서(230), 슬라이더(250), 시프트 레버(270), 운동 전환 부재(290), 및 하우징(220)을 포함할 수 있다.
자석(210)은 자기장을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 자석(210)은 영구자석일 수 있다. 다른 실시예에서, 자석(210)은 전자석일 수 있다. 이 경우, 자석(210)이 생성하는 자기장의 세기가 자석(210)에 공급되는 전류에 크기에 의해 조절될 수 있다.
자기장 센서(230)는 소정의 위치에 고정될 수 있고, 자석(210)과의 상대적인 위치에 따라 변화되는 자기장을 측정할 수 있다. 자석(210) 주변에 형성되는 자기장은 자석(210)에서 멀어질수록 감소하므로, 자석(210)이 실질적으로 동일한 자기장을 생성함에도 불구하고 자기장 센서(230)가 자기장(MG)을 측정하는 위치에 따라 측정값이 실질적으로 상이할 수 있다. 예를 들어, 자기장 센서(230)가 자석(210)로부터 제1 거리만큼 떨어진 위치에서 자기장의 세기를 측정한 제1 측정값은 제1 거리보다 상대적으로 더 멀리 떨어진 제2 거리만큼 떨어진 위치에서 자기장의 세기를 측정한 제2 측정값보다 상대적으로 더 클 수 있다. 이를 통해, 자기장 센서(230)에서 측정된 자기장의 세기에 기초하여 자석(210)과 자기장 센서(230) 사이의 거리가 추정될 수 있다.
실시예에 따라, 자기장 센서(230)는 홀 집적 회로일 수 있다. 여기서, 홀 집적 회로는 홀 효과에 기초하여 자기장의 세기를 측정할 수 있다.
슬라이더(250)의 일단에 자석(210)이 배치될 수 있다. 자석(210)은 슬라이더(250)의 일단 표면에 배치될 수 있다.
슬라이더(250)는 운동 전환 부재(290)로부터 선형력을 받을 수 있다. 그 결과, 슬라이더(250)는 제1 방향(D1')을 따라 직선 운동할 수 있다. 예를 들어, 슬라이더(250)는 캠(292)에 의해 슬라이더(250)의 길이 방향을 따라 직선 운동할 수 있다.
시프트 레버(270)는 사용자 조작에 의해 변속 레벨에 따른 위치로 회전할 수 있다. 실시예에 따라, 시프트 레버(270)는 레버 몸체(274) 및 노브(276)를 포함할 수 있다. 레버 몸체(274)는 소정의 길이 방향으로 형성될 수 있고, 노브(276)는 레버 몸체(274)의 일단에 배치될 수 있다. 여기서, 노브(276)는 사용자로부터 사용자 조작을 받을 수 있다.
레버 몸체(274)는 시프트 레버(270)의 회전 중심을 레버 몸체(274)의 내부 또는 외부에 가질 수 있다. 즉, 시프트 레버(270)는 회전 중심을 중심으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 시프트 레버(270)는 내부의 일 지점을 회전 중심으로 하여 공간 상에서 회전할 수 있다. 따라서, 레버 몸체(274)의 일단에 배치된 노브(276)는 회전 중심을 중심으로 하는 구의 표면을 따라 이동할 수 있다. 회전 중심은 레버 몸체(274)의 중간에 배치될 수 있다. 예를 들어, 회전 중심은 노브(276)에서 길이 방향으로 소정의 거리만큼 떨어진 위치에 배치될 수 있다.
시프트 레버(270)의 회전은 제한될 수 있다. 즉, 노브(276)가 이동할 수 있는 구의 표면은 전체 표면 중 일부로 제한될 수 있다. 예를 들어, 노브(276)는 구의 표면 중 변속 레벨에 상응하는 소정의 위치를 포함하는 기 설정된 표면을 따라서만 이동할 수 있다. 이 때, 노브(276)가 이동하는 방향은 종방향(시프트 방향) 또는 횡방향(셀렉트 방향)일 수 있다. 여기서, 노브(276)가 시프트 방향으로 이동할 때, 시프트 레버(270)는 제1 회전축(a)을 중심으로 회전할 수 있고, 노브(276)가 셀렉트 방향으로 이동할 때, 시프트 레버(270)는 제2 회전축(b)을 중심으로 회전할 수 있다.
노브(276)는 제1 변속 레벨에 상응하는 제1 위치에서 제2 변속 레벨에 상응하는 제2 위치로 이동하는 도중 중립 레벨에 상응하는 제3 위치를 지나칠 수 있다. 예를 들어, 사용자는 제1 변속 레벨에 상응하는 제1 위치에 위치하는 노브(276)를 시프트 방향으로 소정의 거리만큼, 셀렉트 방향으로 소정의 거리만큼, 다시 시프트 방향으로 소정의 거리만큼 이동시킬 수 있다. 그 결과, 노브(276)는 제2 변속 레벨에 상응하는 제2 위치에 위치할 수 있다. 또한, 노브(276)는 셀렉트 방향으로 이동하는 도중 제3 위치를 지나칠 수 있다.
시프트 레버(270)는 레버 볼(272)을 포함할 수 있다. 여기서, 레버 볼(272)은 시프트 레버(270)의 회전 중심을 중심으로 하는 구형의 형상을 가질 수 있다. 이 때, 캠(292)은 레버 볼(272)에서 돌출되어 배치될 수 있다. 여기서, 캠(292)은 시프트 레버(270)가 회전하는 일 회전축을 내부에 포함할 뿐만 아니라 일 회전축을 길이 방향으로 하여 형성된 돌출 부재일 수 있다.
운동 전환 부재(290)는 시프트 레버(270)의 회전 운동을 직선 운동으로 전환할 수 있다. 그 결과, 운동 전환 부재(290)는 슬라이더(250)를 제1 방향(D1')으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 시프트 레버(270)가 제1 회전 방향(R1)으로 회전할 때(즉, 중립 상태), 캠(292)은 슬라이더(250)를 제1 방향(D1')으로 이동시킬 수 있다. 한편, 시프트 레버(270)가 제2 회전 방향(R2)으로 회전할 때(즉, 비중립 상태), 탄성 부재(294)는 슬라이더(250)를 제2 방향(D2')으로 이동시킬 수 있다.
운동 전환 부재(290)는 시프트 레버(270)가 회전 중심을 지나는 일 회전축을 중심으로 회전할 때, 회전 운동을 직선 운동으로 전환할 수 있다. 예를 들어, 운동 전환 부재(290)는 노브(276)가 시프트 방향으로 이동되는 때의 회전축인 시프트 회전축을 중심으로 시프트 레버(270)가 회전할 때 회전 운동을 직선 운동으로 전환할 수 있다.
그러나, 운동 전환 부재(290)는 선택적으로 시프트 레버(270)의 회전 운동을 슬라이더(250)의 직선 운동으로 전환할 수 있다. 즉, 운동 전환 부재(290)는 시프트 레버(270)가 회전 중심을 지나는 다른 회전축을 중심으로 회전할 때, 회전 운동을 직선 운동으로 전환하지 않을 수 있다. 예를 들어, 운동 전환 부재(290)는 노브(276)가 셀렉트 방향으로 이동되는 때의 회전축인 셀렉트 회전축을 중심으로 시프트 레버(270)가 회전할 때 회전 운동을 직선 운동으로 전환하지 않을 수 있다.
운동 전환 부재(290)는 캠 메커니즘에 기초하여 회전 운동을 직선 운동으로 전환할 수 있다. 예를 들어, 운동 전환 부재(290)는 캠(292) 및 탄성 부재(294)를 포함할 수 있다.
캠(292)은 시프트 레버(270)에 배치될 수 있고, 슬라이더(250)의 타단과 접촉할 수 있다. 그 결과, 캠(292)은 시프트 레버(270)가 비중립 상태에서 중립 상태로 회전할 때(즉, 제1 회전 방향(R1)으로 회전할 때) 슬라이더(250)를 소정의 길이만큼 제1 방향(D1')으로 이동시킬 수 있다. 캠(292)은 시프트 레버(270)가 일 회전축을 중심으로 회전할 때 일 회전축을 중심으로 시프트 레버(270)와 함께 회전할 수 있다. 예를 들어, 캠(292)은 캠(292)의 내부를 통과하는 일 회전축을 중심으로 시프트 레버(270)와 함께 회전할 수 있다.
캠(292)은 엔진의 동력이 바퀴에 전달되지 않는 중립 상태일 때 슬라이더(250)의 타단과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 캠(292)은 변속 레벨이 중립 상태일 때 슬라이더(250)를 초기 위치에서 소정의 길이만큼 슬라이더(250)의 길이 방향으로 이동시킬 수 있다. 시프트 레버(270)의 일 회전축과 캠(292)의 회전축은 실질적으로 동일할 수 있고, 캠(292)은 중립 상태일 때 슬라이더(250)의 타단을 회전축에서 가장 멀리 밀어내도록 하는 형상을 가질 수 있다.
캠(292)은 시프트 레버(270)의 회전 중심을 중심으로 갖는 레버 볼(272)에서 돌출되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 캠(292)은 시프트 레버(270)의 일 회전축을 따라 돌출되어 배치될 수 있다. 여기서, 캠(292)은 상기 일 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 캠(292)의 평면과 상기 일 회전축은 서로 실질적으로 직교할 수 있다.
탄성 부재(294)는 시프트 레버(270)가 중립 상태에서 비중립 상태로 회전할 때(즉, 제2 회전 방향(R2)으로 회전할 때) 슬라이더(250)를 소정의 길이만큼 제2 방향(D2')으로 이동시킬 수 있다. 여기서, 제2 방향(D2')은 제1 방향(D1')과 실질적으로 반대 방향일 수 있다. 즉, 탄성 부재(294)는 변속 레벨이 비중립 상태일 때 슬라이더(250)를 초기 위치로 복귀시킬 수 있다.
이를 위해, 탄성 부재(294)의 일단은 자기장 센서(230)가 배치된 하우징(220)에 연결될 수 있고, 탄성 부재(294)의 타단은 슬라이더(250)에 연결될 수 있다. 이 경우, 슬라이더(250)와 하우징(220) 사이의 거리는 탄성 부재(294)의 탄성력에 기초하여 조절될 수 있다. 그 결과, 중립 상태일 때 슬라이더(250)는 캠(292)에 의해 초기 위치보다 상대적으로 자기장 센서(230)에 가까워질 수 있지만, 비중립 상태일 때 슬라이더(250)는 탄성 부재(294)에 의해 초기 위치로 복귀될 수 있다.
탄성 부재(294)는 탄성력을 갖는 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(294)는 소정의 탄성계수를 갖는 스프링일 수 있다. 여기서, 스프링의 일단은 하우징(220)에 연결될 수 있고, 스프링의 타단은 슬라이더(250)에 연결될 수 있다.
하우징(220)은 소정의 위치에 고정될 수 있다. 그 결과, 하우징(220)에 배치된 자기장 센서(230)가 소정의 위치에 고정될 수 있다. 하우징(220)은 탄성 부재(294)의 일단과 연결될 수 있다. 그 결과, 슬라이더(250)의 일단에 배치된 자석(210)과 하우징(220)에 배치된 자기장 센서(230) 사이의 거리가 조절될 수 있다.
도 6은 도 2의 변속 제어 장치에 포함된 시프트 레버가 셀렉트 방향으로 회전한 경우를 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 변속 제어 장치를 C-C' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 시프트 레버(270)는 셀렉트 방향(R3)으로 회전할 수 있다. 시프트 레버(270)가 셀렉트 방향(R3)으로 회전함에 따라 캠(292) 또한 회전할 수 있다. 그러나, 슬라이더(250)는 시프트 레버(270)의 회전에 의한 영향을 실질적으로 받지 않으므로, 캠(292)과 슬라이더(250)는 입체적으로 서로 어긋날 수 있다. 다시 말해, 시프트 레버(270)가 셀렉트 방향(R3)으로 회전함에 따라, 슬라이더(250)와 맞물리면서 발생되는 캠(292)의 영향력이 도 7에 도시된 것과 같이 감소될 수 있다. 실시예에 따라, 캠(292)이 슬라이더(250)와 전혀 맞물리지 않을 정도로 시프트 레버(270)가 셀렉트 방향으로 충분히 회전될 수 있다.
그 결과, 슬라이더(250) 및 슬라이더(250)에 배치된 자석(210)은 탄성 부재(294)에 의해 자기장 센서(230)로부터 충분히 멀어질 수 있고, 자기장 센서(230)에서 측정된 자기장에 기초하여 비중립 상태임이 감지될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 자동차를 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 자동차(300)는 엔진(310), 변속 장치(330) 및 변속 제어 장치(350)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 자동차(300)는 전자 제어 장치(370) 및/또는 바퀴(390)를 더 포함할 수 있다.
엔진(310)은 동력(PWR)을 생성할 수 있다. 생성된 동력(PWR)은 변속 장치(330)에 전달될 수 있다. 변속 장치(330)는 동력(PWR)을 회전력(RP)으로 전환할 수 있다. 이를 위해, 변속 장치(330)는 변속 레벨에 따라 상이한 기어를 사용할 수 있다. 생성된 회전력(RP)은 바퀴(390)에 전달될 수 있다.
변속 제어 장치(350)는 변속 레벨을 제어함으로써 변속 장치(330)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 변속 제어 장치(350)는 기계적 및/또는 전기적으로 제어하는 제1 제어 방법(CTRL1)에 의해 변속 장치(330)를 제어할 수 있다.
변속 제어 장치(350)는 자석, 자기장 센서, 슬라이더, 시프트 레버 및 운동 전환 부재를 포함할 수 있다. 자기장 센서는 소정의 위치에 고정될 수 있고, 자석과의 상대적인 위치에 따라 변화되는 자기장을 측정할 수 있다. 슬라이더는 일단에 자석이 배치될 수 있다. 시프트 레버는 사용자 조작에 의해 변속 레벨에 따른 위치로 회전할 수 있다. 운동 전환 부재는 시프트 레버가 회전할 때 슬라이더를 제1 방향으로 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 운동 전환 부재는 시프트 레버의 회전 운동을 직선운동으로 전환할 수 있다.
전자 제어 장치(370)는 측정된 자기장(SS)에 기초하여 공회전 제한 기능을 구동시킬 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 장치(370)는 엔진(310)을 기계적 및/또는 전기적으로 제어하는 제2 제어 방법(CTRL2)에 의해 엔진의 시동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 제어 장치(370)는 엔진(310)의 동력(PWR)이 최종적으로 바퀴(390)에 전달되지 않는 중립 상태에서 측정된 자기장(SS)에 기초하여 공회전 제한 기능을 구동시킬 수 있다. 즉, 전자 제어 장치(370)는 중립 상태에서 엔진(310)의 시동을 끌 수 있다.
바퀴(390)는 회전력(RP)에 따라 지면과의 마찰력에 의해 자동차(300)를 전진 또는 후진시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차(300)는 상기 변속 제어 장치(350)가 중립 상태를 감지함으로써 중립 상태에서 공회전 제한 기능을 구현할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 변속 제어 장치 및 자동차에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다.
본 발명은 수동 변속 제어 장치를 구비한 자동차에 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 수동 변속 제어 장치를 구비한 승용차, 승합차, 트럭, 버스, 건설 장비 등에 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
100, 200, 350: 변속 제어 장치
110, 210: 자석
130, 230: 자기장 센서
150, 250: 슬라이더
170, 270: 시프트 레버
190, 290: 운동 전환 부재
272: 레버 볼
292: 캠
294: 탄성 부재

Claims (9)

  1. 자석;
    소정의 위치에 고정되고, 상기 자석과의 상대적인 위치에 따라 변화되는 자기장을 측정하는 자기장 센서;
    일단에 상기 자석이 배치되는 슬라이더(slider);
    사용자 조작에 의해 변속 레벨에 따른 위치로 회전하는 시프트 레버(shift lever); 및
    상기 시프트 레버가 회전할 때, 상기 시프트 레버의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여 상기 슬라이더를 제1 방향으로 이동시키는 운동 전환 부재;를 포함하는,
    변속 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운동 전환 부재는 캠(cam) 메커니즘, 스카치 요크(Skotch Yoke) 메커니즘, 휘트워스 퀵 리턴(Whitworth Quick Return) 메커니즘 또는 슬라이더 크랭크(Slider Crank) 메커니즘 중 적어도 하나 이상에 기초하여 상기 회전 운동을 상기 직선 운동으로 전환하는 것을 특징으로 하는,
    변속 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 운동 전환 부재는,
    상기 시프트 레버에 배치되고, 상기 슬라이더의 타단과 접촉하며, 상기 시프트 레버가 비중립 상태에서 중립 상태로 회전할 때 상기 슬라이더를 소정의 길이만큼 상기 제1 방향으로 이동시키는 캠; 및
    상기 시프트 레버가 상기 중립 상태에서 상기 비중립 상태로 회전할 때 상기 슬라이더를 상기 소정의 길이만큼 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동시키는 탄성 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    변속 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 캠은 하트 캠, 홈 캠, 원뿔 캠 또는 경사판 캠 중 하나인 것을 특징으로 하는,
    변속 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 시프트 레버는 상기 시프트 레버의 회전 중심을 중심으로 하는 구형의 레버 볼을 포함하고,
    상기 캠은 상기 레버 볼에서 돌출되어 배치되는 것을 특징으로 하는,
    변속 제어 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 자기장 센서가 배치된 하우징;을 더 포함하고,
    상기 탄성 부재는 일단이 상기 하우징에 연결되고, 타단이 상기 슬라이더에 연결된 스프링인 것을 특징으로 하는,
    변속 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 센서는 홀 집적 회로(Hall Integrate Circuit; Hall IC)인 것을 특징으로 하는,
    변속 제어 장치.
  8. 동력을 생성하는 엔진;
    변속 레벨에 따라 상이한 기어를 사용하여 상기 동력을 회전력으로 전환하는 변속 장치; 및
    상기 변속 레벨을 제어하는 변속 제어 장치;를 포함하고,
    상기 변속 제어 장치는,
    자석;
    소정의 위치에 고정되고, 상기 자석과의 상대적인 위치에 따라 변화되는 자기장을 측정하는 자기장 센서;
    일단에 상기 자석이 배치되는 슬라이더;
    사용자 조작에 의해 상기 변속 레벨에 따른 위치로 회전하는 시프트 레버; 및
    상기 시프트 레버가 회전할 때, 상기 시프트 레버의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여 상기 슬라이더를 제1 방향으로 이동시키는 운동 전환 부재;를 포함하는,
    자동차.
  9. 제8항에 있어서,
    엔진의 동력이 바퀴에 전달되지 않는 중립 상태에서 측정된 상기 자기장에 기초하여 공회전 제한 기능(Idle Stop & Go; ISG)을 구동시키는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit; ECU);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    자동차.
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