KR20200010319A - 자동-복귀 및 캠 잠금 기구를 갖는 회전 시프터 - Google Patents

자동-복귀 및 캠 잠금 기구를 갖는 회전 시프터 Download PDF

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존 토마스 배글리
필립 토레이 2 멀린
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지에이치에스피, 아이엔씨.
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Abstract

본 회전식 시프터는 회전 잠금 기구, 촉감 포지셔너 기구, 및 시프터가 주차로 복귀된 후 잠금 기구가 리셋되는 동안 시프터/회전자가 주차에 잠겨진 상태로 유지되게 하는 홈-복귀-위치(주차) 기구를 포함한다. 설계는 드럼 캠의 높이 및 팔로워의 위치에 기초하여 임의의 개수의 잠금 위치를 허용한다. 나타내는 바와 같이, 촉감 포지셔너가 잠금 해제되는 동안, 다이얼형 회전자가 드럼 캠 상의 푸셔 피처 및 액추에이터 모터에 의해 홈 위치로 이동되어, 보다 부드러운 회전 이동을 허용한다. 일단 홈(주차) 위치에 있으면, 잠금 링(또한 "팔로워"라도 칭함)은 스프링(또는 다른 방법)에 의해 상향으로 강제되고 원래와 상이한 높이에서 트랙을 타므로, 드럼 캠이 그 잠금 위치로 다시 회전할 때까지 회전자에 결합된 상태를 유지한다.

Description

자동-복귀 및 캠 잠금 기구를 갖는 회전 시프터
본 발명은 회전 시프터(rotary shifter)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 차량 변속기용 회전 시프터에 관한 것이지만, 차량 변속기에만 한정되는 것은 아니다.
많은 차량 제조업체는 현재 전자식 변속 레버(SBW: shift-by-wire) 변속기 시프터를 차량에 통합한다. 이러한 시프터에서, 차량의 운전자가 주차, 후진, 중립 및 주행과 같은 다른 기어 시프트 위치를 선택할 때, 차량의 파워 트레인 및 변속기의 제어가 변속기 시프터로부터 생성된 전기 신호를 사용하여 상당 부분 달성된다. 다양한 피처가 시프터에 통합되어 있으므로 시프터의 안전 및 설계 유연성이 중요하다. 특히, 시프터의 자동 주차 복귀 동작에서 높은 수준의 안전성을 유지하기 위한 개선이 요구된다.
비용, 자본 투자, 설치 및 제거 효율, 안전성, 설계 유연성 측면에서 절감/개선 및 자동 주차-복귀 기능 중에 시프터 구성 요소에 대한 제어 개선을 제공하는 개선이 요구된다.
본 발명의 일 양태에서, 차량용 시프터 장치는 베이스(base); 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 트랙을 갖는 드럼 캠을 포함한다. 잠금 링은 회전 및 축 방향 이동을 위해 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고, 트랙과 결합하는 팔로워 핀(follower pin), 스프링-바이어스 핀 및 노치(notch)-결합 잠금 핀을 갖는다. 회전자는 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고 주차(P), 후진(R), 중립(N) 및 운전(D) 위치 및 적어도 하나의 레버-제어 잠금 노치를 규정하는 파동면(undulating surface)을 포함한다. 촉감 포지셔너 기구는 P, R, N 및 D 위치 중 하나에서 회전자를 유지하기 위해 파동면과 동작 가능하게 결합하는 스프링 루프를 갖는 적어도 하나의 촉감 포지셔너(feel positioner) 스프링을 포함한다. 회전자 제어 기구는 잠금 핀, 잠금 노치, 트랙 및 팔로워 핀을 포함하고, 트랙 및 팔로워 핀이 적어도 하나의 잠금 노치에서 잠금 핀의 결합 및 결합 해제를 제어하도록 상호 작용한다. 스프링-바이어스 핀은 잠금 링의 축 방향 이동에 기초하여 스프링 루프와 동작 가능하게 결합하고 적어도 하나의 제1 스프링 위치에서 파동면에 대해 스프링 루프를 잠그도록 구성되고, 적어도 하나의 제2 스프링 위치에서 파동면으로부터 스프링 루프를 결합 해제하도록 구성된다. 트랙은 잠금 링의 축 방향 이동을 제어하는 상부 및 하부 트랙 섹션을 포함하여 촉감 포지셔너 기구의 잠금 및 잠금 해제를 제어하고 회전자 제어 기구의 잠금 및 잠금 해제를 제어한다.
본 발명의 다른 양태에서, 차량용 시프터 장치는 베이스, 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 트랙을 갖는 드럼 캠을 포함한다. 잠금 링은 회전 및 축 방향 이동을 위해 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고, 트랙과 결합하는 팔로워 핀, 스프링-바이어스 핀 및 노치-결합 잠금 핀을 갖는다. 회전자는 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고 P, R, N 및 D 위치를 규정하는 파동면을 포함한다. 촉감 포지셔너 기구는 회전자를 P, R, N 및 D 위치 중 하나에 유지하기 위해 파동면에 동작 가능하게 결합하는 스프링을 갖는 적어도 하나의 촉감 포지셔너 스프링을 포함한다. 스프링-바이어스 핀은 잠금 링의 축 방향 이동에 기초하여 스프링에 동작 가능하게 결합하고 파동면에 대해 스프링의 결합 및 결합 해제를 제어하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 차량용 시프터 장치는 베이스 및 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 트랙을 갖는 드럼 캠을 포함한다. 잠금 링은 회전 및 축 방향 이동을 위해 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고, 트랙과 결합하는 팔로워 핀 및 노치-결합 잠금 핀을 갖는다. 회전자는 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고 적어도 하나의 레버(lever)-제어 잠금 노치를 포함한다. 회전자 제어 기구는 잠금 핀, 잠금 노치, 트랙 및 팔로워 핀을 포함하고, 트랙 및 팔로워 핀은 적어도 하나의 잠금 노치에서 잠금 핀의 결합 및 결합 해제를 제어하기 위해 상호 작용한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 차량용 시프터 장치는 베이스 및 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 트랙을 갖는 드럼 캠을 포함한다. 잠금 링은 회전 및 축 방향 이동을 위해 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고, 트랙과 결합하는 팔로워 핀, 스프링-바이어스 핀 및 노치-결합 잠금 핀을 갖는다. 다이얼-시뮬레이팅 회전자가 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지된다. 촉감 포지셔너 기구 및 회전자 제어 기구는 회전자, 잠금 링 및 드럼 캠 상의 정합 구성 요소를 갖는다. 잠금 링은 회전자의 회전을 제어하기 위해 회전자 제어 기구를 잠금 및 잠금 해제하도록 축 방향으로 이동하고, 잠금 링은 촉감 포지셔너를 선택적으로 결합 및 결합 해제하기 위해 축 방향으로 이동한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 차량용 시프터 장치는 베이스 및 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 트랙을 갖는 드럼 캠을 포함한다. 잠금 링은 회전 및 축 방향 이동을 위해 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고, 트랙과 결합하는 팔로워 핀, 스프링-바이어스 핀 및 노치-결합 잠금 핀을 갖는다. 회전자는 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고 P, R, N 및 D 위치를 규정하는 파동면 및 적어도 하나의 레버-제어 잠금 노치를 포함한다. 촉감 포지셔너 기구는 P, R, N 및 D 위치 중 하나에서 회전자를 유지하도록 구성된다. 회전자 제어 기구는 잠금 핀, 잠금 노치, 트랙 및 팔로워 핀을 포함하고, 트랙 및 팔로워 핀은 적어도 하나의 잠금 노치에서 잠금 핀의 결합 및 결합 해제를 제어하도록 상호 작용한다. 회전자 제어 기구 상의 센서는 회전자와 잠금 링의 위치를 감지한다. 액추에이터는 잠금 노치로부터 잠금 핀을 결합 해제하고 회전자를 홈(home) 위치로 이동시키기 위해 회전자, 드럼 캠 및 잠금 링 중 적어도 하나에 동작 가능하게 접속된다. 제어 회로가 센서 및 액추에이터에 접속되고, 제어 회로는 잠금 노치로부터 잠금 핀을 결합 해제한 후 회전자를 홈 위치로 회전시키는 것을 포함하는 홈-복귀(return-to-home) 동작을 액추에이터가 수행하게 하도록 프로그래밍된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 방법은 다이얼-시뮬레이팅 회전자, 드럼 캠, 잠금 링, 촉감 포지셔너 기구, 회전자-제어 기구, 및 촉감 포지셔너 기구 및 회전자-제어 기구를 제어하기 위한 적어도 하나의 액추에이터를 포함하는 차량 시프터를 제공하는 단계; 및 적어도 하나의 액추에이터 및 시프터 상의 센서들에 동작 가능하게 접속된 차량 전기 제어 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 본 방법은 회전자가 제1 잠금 위치에 있음을 감지하는 단계; 회전자가 일관성 없는 마찰 없이 이동할 수 있도록 촉감 포지셔너 기구를 해제하기 위하여 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키고, 회전자 제어 기구가 제1 잠금 위치로부터 회전자를 잠금 해제하도록 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 단계; 회전자를 새로운 위치로 이동시키기 위해 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 단계; 및 촉감 포지셔너 기구를 재결합시키고 회전자 제어 기구를 재결합시키기 위해 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 시프터 장치는 P, R, N 및 D 위치들을 규정하는 레버를 포함하고, 촉감 포지셔너 기구, 레버-제어 기구 및 촉감 포지셔너 기구 및 레버-제어 기구를 제어하기 위한 적어도 하나의 액추에이터를 포함하는 시프터를 포함한다. 촉감 포지셔너 기구는 P, R, N 및 D 위치들과 연관된 함몰부를 갖는 파동면을 포함하고, 함몰-결합 스프링 루프를 갖는 스프링을 포함한다. 레버-제어 기구는 스프링 루프를 통해 연장되는 바이어스 핀을 포함하고, 레버-제어 기구는 또한 바이어스 핀이 스프링 루프와 결합하여 파동면에 대해 스프링 루프를 유지하는 제1 위치, 바이어스 핀이 일반적으로 스프링 루프의 중심에 있어 바이어스 핀으로부터의 제한 없이 스프링 루프를 상하로 플로팅할 수 있게 하는 제2 위치, 및 바이어스 핀이 스프링 루프와 결합하고 스프링 루프를 파동면으로부터 떨어지게 유지하여 촉감 포지셔너가 전체적으로 결합 해제되는 제3 위치 사이에서 바이어스 핀을 이동시키는 액추에이터를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 시프터 장치는 연속 트랙을 갖는 회전 드럼 캠; 축 방향으로 이동하는 팔로워를 포함하는 잠금 링; 및 캠 팔로워가 회전자의 회전을 잠그도록 결합하는 잠금 피처를 갖는 회전자를 포함한다. 팔로워는 2개의 상이한 캠 경로 사이에 전환하고 이에 따라 잠금 링에 대한 드럼 캠의 상대적인 각도에 기초하여 팔로워 위치의 2개의 상이한 기능 사이에서 전환하도록 트랙의 상부 및 하부와 순차적으로 결합한다. 잠금 링 상의 트랙 및 바이어싱 부재의 기하학적 구조가 드럼 캠 회전의 방향에 따라 취해지는 경로를 결정한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 회전자, 드럼 캠 및 잠금 링의 조합이 상호 작용하여 회전자의 자유 회전을 허용하는 제1 위치, 회전자의 각(angular) 위치를 잠그는 제2 위치 및 회전자의 이동이 허용되지만 회전자에 대한 드럼 캠의 상대적인 각 위치에 기초하여 제어되는 제3 위치를 포함하는 적어도 3개의 동작 위치들을 규정하여, 드럼 캠이 상이한 캠 경로들 중 하나에 있는 동안 2개의 별개의 드럼 캠 경로가 캠의 전체 회전에 걸쳐 회전자를 잠금 상태로 유지하는 능력을 갖는 이점으로 이어진다. 이러한 구성에 의해, 회전자는 하나의 회전 위치로부터 다른 회전 위치로 용이하게 이동할 수 있지만, 드럼 캠이 원래의 홈 위치로 복귀하는 동안 캠은 홈 위치에서 회전자를 잠근다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 시프터 장치는 베이스 및 베이스 상에 회전식으로 지지되는 시프터, 트랙을 갖는 회전 드럼 캠, 및 팔로워가 트랙을 따라 결합하여 이동할 때 캠 링을 축 방향으로 이동시키는 팔로워를 포함하는 캠 링을 포함한다. 시프터는 캠 팔로워가 회전자의 회전을 잠그도록 결합하는 잠금 피처를 갖는 회전자, 캠 링 상의 작동 아암, 작동 아암을 둘러싸는 스프링 루프를 갖는 제1 스프링, 및 작동 아암에 작은 바이어스를 인가하는 추가 스프링을 포함한다. 작동 아암의 외부 직경, 스프링 루프의 내부 직경 및 팔로워의 모션의 조합은 회전자가 저항 없이 이동하는 자유 상태와 작동 아암이 드럼 캠의 표면들에 대해 반력(reaction forces)들을 생성하여 회전자의 회전에 영향을 주는 강제-생성 상태 사이에서 팔로워가 이동하게 하고, 캠 링에 대한 반력들은 캠 링 및 팔로워를 특정 위치로 강제하는 데 사용된다.
본 발명의 일 양태는 시프터가 홈 위치로 다시 회전하여 디바이스가 역회전하는 동안 홈 위치에 잠금 상태로 유지되는 것이다. 이는 시프터가 주차 위치로 복귀될 수 있게 하고 즉각적으로 잠겨질 수 있게 한다. 디바이스가 리셋되는 동안 이는 잠금 상태로 유지될 것이다. 드럼(배럴) 캠은 이중 경로 및 잠금 팔로워/회전자 구성을 포함한다. 팔로워가 취하는 축 방향 경로는 드럼 캠이 회전하는 방향에 따른다. 팔로워는 적절한 경로에 대해 제 위치에 배치되는 중립 위치를 향해 바이어싱될 것이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 차량용 시프팅 장치는 베이스를 포함한다. 드럼 캠은 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 트랙을 갖는다. 잠금 링은 베이스 상에 회전식으로 지지되고 드럼 캠의 트랙에 대하여 축 방향으로 동작 가능하다. 회전자는 베이스 상에 회전식으로 지지된다. 잠금 링은 드럼 캠과 회전자 사이에서 연장된다. 드럼 캠의 트랙의 회전 동작은 잠금 링의 복수의 축 방향 위치를 규정한다. 복수의 축 방향 위치는 회전자의 복수의 기어 위치에 대응한다.
본 발명의 이들 및 다른 양태, 목적 및 특징이 후술하는 명세서, 청구항 및 첨부 도면을 연구할 때 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해 및 인식될 것이다.
도 1은 잠금(locking) 기능 및 자동 주차 복귀(RTP: auto return-to-park) 기능을 갖는 회전 시프터의 분해 사시도이다.
도 1a는 회전 시프터의 사시도이다.
도 2는 드럼 캠의 외면 상에 규정된 원주 트랙을 가지며 상부 및 하부 트랙 섹션을 포함하는 드럼 캠의 원주 부분의 측면 사시도이다.
도 3은 드럼 캠의 외면 상에 규정된 원주 트랙을 가지며 상부 및 하부 트랙 섹션을 포함하는 드럼 캠의 원주 부분의 다른 측면 사시도이다.
도 4는 캠 팔로워 핀을 갖는 잠금 링(lock ring) 및 베이스로부터 드럼 캠, 잠금 링 및 회전자를 통해 연장되는 중심 축의 사시도이다.
도 5는 잠금-링 바이어싱 레그(leg)를 갖는 촉감 포지셔너(feel positioner) 스프링의 평면도이다.
도 6은 도 5의 촉감 포지셔너 스프링의 사시도이다.
도 7은 도 5의 스프링을 통합하는 회전 시프터를 나타내는 사시도이다.
도 8은 상부 및 하부 트랙, 캠 팔로워, 회전자 형태의 노브(knob) 몸체 및 촉감 포지셔너 스프링 중 하나를 갖는 드럼 캠의 절취 사시도이다.
도 9는 기어 위치로부터 스프링의 부분 이동을 나타내는 도 8의 드럼 캠의 절취 사시도이다.
도 10은 루프(loop) 스프링을 하향으로 이동시키는 바이어싱 핀을 나타내는 도 9의 드럼 캠의 절취 사시도이다.
도 11은 운전 위치로 회전된 회전자 시프터 노브를 나타내는 도 10의 드럼 캠의 절취 사시도이다.
도 12는 루프 스프링의 중간에 바이어스 핀을 나타내고 절반-잠금된 위치를 나타내는 도 11의 드럼 캠의 절취 사시도이다.
도 13은 잠금 게이트 노치(notch)에서 완전-잠금 위치에서의 잠금 링 상의 잠금 핀 및 중립 위치에서의 노브를 나타내는 도 12의 드럼 캠의 절취 사시도이다.
도 14는 도 13의 드럼 캠의 확대 사시도이다.
도 15는 주차 위치 복귀 프로세스를 개시하는 시프터를 나타내는 도 13의 드럼 캠의 절취 사시도이다.
도 16은 주차 위치로 복귀하는 시프터의 추가 진행을 나타내는 도 15의 드럼 캠의 절취 사시도이다.
도 17은 주차된 위치로 복귀하는 시프터의 추가 진행을 나타내는 도 16의 드럼 캠의 절취 사시도이다.
도 18은 주차된 위치로 복귀하는 시프터의 추가 프로세스를 나타내는 도 17의 드럼 캠의 절취 사시도이다.
도 19는 주차 위치에 완전히 잠겨진 시프터를 나타내는 도 18의 드럼 캠의 절취 사시도이다.
도 20은 드럼 캠의 동작을 구동시키기 위한 위치 센서 및 모터를 나타내는 하우징의 저면의 저면 사시도이다.
도 21은 도 20의 하우징의 측면 사시도이다.
도 22는 운전 위치에 있는 회전자 노브를 나타내고 주차로 복귀하는 프로세스를 개시하는 도 8의 드럼 캠의 저면 사시도이다.
도 23은 주차로 복귀된 바이어싱 핀을 나타내는 도 22의 드럼 캠의 저면 사시도이다.
본원에서 설명을 위해, 용어 "위", "아래", "우측", "좌측", "후방", "전방", "수직", "수평" 및 그 파생어는 도 1에 배향된 본 발명에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 반대로 명시적으로 특정된 경우를 제외하고는 다양한 대안적인 배향을 가정할 수 있음을 이해해야 한다. 첨부 도면에 나타내어지고 이하의 명세서에 설명되는 특정 디바이스 및 프로세스는 첨부된 청구항에 정의된 본 발명의 개념의 단지 예시적인 실시예인 것이 또한 이해되어야 한다. 그러므로, 청구항이 달리 명시하지 않는 한, 본원에 개시된 실시예와 관련된 특정 치수 및 다른 물리적 특성은 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다.
도 1 내지 도 14에 예시된 바와 같이, 본 시프터 장치(30)는 드럼 캠(31), 통상적으로 팔로워를 포함하는 잠금 링(32), 및 베이스(34) 및 샤프트(35) 상에 동작 가능하게 장착되는 노브 또는 다이얼로 나타내어진 회전자(33)를 포함한다. 시프터 장치(30)가 주차, 중립 및 운전 위치(72, 74, 76)를 포함할 수 있는 다양한 기어 위치(70) 중 임의의 하나에 있을 때 잠금 기능을 유발하기 위해 아래에 설명되는 이러한 구성 요소 및 다른 구성 요소가 상호 작용한다. 이들 구성 요소는 또한 아래에 설명되는 바와 같이, 자동 RTP 기능(78)이 완료될 때까지 회전자(33)가 주차(72)에 잠기는 주차-복귀 즉, RTP 기능(78)을 유발하기 위해 차량이 정지될 때 또한 상호 작용한다. 본 시프터 장치(30)는 주차(72) 또는 중립(74)과 같은 특정 위치에 있을 때 고유한 방식으로 잠기고 운전(76)과 같은 다른 특정 기어 위치(70)에 있을 때 시프터 장치(30)를 부분적으로 잠근다. 본 시프터 장치(30)는 또한 차량이 꺼진 후 시프터 장치(30)를 주차-복귀(RTP) 위치(80)로 자동으로 이동시키는 자동 RTP 기능(78)을 포함한다. 변속기의 실제 주차-잠금 기능은 통상적으로 차량을 끌 때 발생할 수 있다. 본 시프터 장치(30)는 차량이 꺼졌을 때 운전자 편의상 회전자(33) 또는 시프트 레버를 주차(72)로 자동 복귀시킬 것이다. 유리하게는, 본 발명의 개념은 기어 위치(70)가 잠겨지거나 일부 잠겨지거나 해제되는지의 관점 및 기어 위치(70)가 잠겨지거나, 일부 잠겨지거나 해제될 때의 관점에 있어서 상당한 설계 유연성을 허용한다. 본 발명의 개념은 또한 RTP 기능(78)(예를 들어, 기어 위치)의 관점, 및 시프터 상태의 전자 제어 및 감지의 관점에 있어서 상당한 유연성을 허용한다.
운전자가 시프터 장치(30)를 주차(72)로부터 후진(90)으로 이동시키는 경우, 본 시프터 장치(30)는 주차(72)로부터의 시프트를 허용하도록 기능한다. 운전자가 브레이크에 발을 놓을 때(또는 해제 버튼을 사용할 때), 본 시프터 장치(30)는 드럼 캠(31)을 AF 스프링(94)이 AF 디텐트(detent)(96) 내에 결합되는 인공 촉감(AF: artificial feel) 위치(92)로 회전시킴으로써 잠금 해제한다. AF 위치(92)에서, 운전자는 통상적으로 모든 경우에 정상적인 시프터 촉감을 경험할 것이다. 따라서, AF 스프링(94)은 회전자(33)를 중심에 두고 회전자(33)를 특정 기어 위치(70)에 선택적으로 유지할 것이다. 본 시프터 장치(30)의 잠금은 통상적으로 주차(72), 중립(74) 및 운전(76)에서 발생한다. RTP 기능(78)은 또한 임의의 기어 위치(70)로부터 시작될 수 있으며, 위치 센서는 모든 경우에 드럼 캠(31) 및 회전자(33)의 위치를 모니터링할 것이다. 본 시프터 장치(30)는 2개의 자석 및 연관된 위치 센서를 포함하고; 한 세트의 위치 센서는 회전자(33)의 위치를 모니터링하기 위한 것이고 한 세트의 위치 센서는 드럼 캠(31)의 위치를 모니터링한다. 자석 및 센서의 쌍은 반-독립적으로 작동하고 차량의 전기(제어) 시스템에 동작 가능하게 접속된다. 자석 및 센서 쌍의 구성(도 20 및 도 21에 나타내어짐)은 아래에서 더욱 충분히 설명될 것이다.
본 시프터 장치(30)는 통상적으로 차량이 꺼진 후에, 주차(72)로 자동-복귀하는 회전자(33)를 포함한다. 변속기의 실제 주차-잠금 기능은 통상적으로 차량이 꺼진 직후에 발생한다. 그러나, 회전자(33)는 운전자의 편의상 주차(72)와 같은 홈 위치로 복귀할 것이다. 드럼 캠(31)은 드럼 캠(31)의 하측에 있는 슬롯(110)이 센서 자석(112)(도 20 내지 도 23에 나타내어짐)을 보유하는 노브 상의 피처와 접촉할 때 AF 스프링(94)의 디텐트-형 힘을 제거하고 그 후 회전자(33)가 주차(72)로 회전하게 하는 RTP 위치(80)로 회전할 것이다. 회전자(33)는 통상적으로 회전 노브 또는 다이얼 형태를 취한다.
차량 변속기를 자동으로 주차에 두는 것은 회전자(33)와 AF 스프링(94) 사이의 디텐트-형 힘의 제거와 같이 자동차 주문자 생산 방식(OEM: original equipment manufacturer) 회사들에 의해 최근 요구되고 있어, 회전자(33)를 볼 때 "시작-정지" 모션도 인지되지 않으며, 회전자(33)가 주차(72)로 복귀함에 따라 RTP 기능(78)이 동작하는 것을 들을 때 모터 흔들림 소리도 인지되지 않는다.
본 디바이스에서, RTP 기능(78) 중에, 본 시프터 장치(30)는 촉감 포지셔너(120)의 AF 스프링(94)을 수축시킴으로써 촉감 포지셔너(120)를 결합 해제하고, 이에 따라 AF 스프링(94)의 디텐트-결합 피처를 촉감 포지셔너(120)의 연관된 파동면(39)으로부터 떨어지게 분리한다. 파동면(39)은 통상적으로 적어도 주차, 후진, 중립 및 운전 위치(72, 90, 74, 76)를 규정하는 회전자(33)의 AF 디텐트(96)를 포함한다. 이 구성은 RTP 기능(78)이 용이하고 일관되게 동작할 수 있게 한다. 이는 예를 들어, 회전자(33)가 잠겨지고, 촉감 포지셔너(120)가 적어도 주차, 후진, 중립 및 운전 위치(72, 90, 74, 76)를 형성하는 AF 디텐트를 갖는 파동부(39)에 대해 완전히 결합되어 잠겨지는 도 13에 나타낸 것과는 다른 촉감 포지셔너(120)의 별도의 모드이다. 이는 또한, 예를 들어, 회전자(33)가 잠금 해제되지만 AF 스프링(94)이 여전히 촉감 포지셔너(120)를 표면 파동부(39)로 바이어싱하는 도 15에 나타낸 것과는 다른 촉감 포지셔너(120)의 상이한 모드이다. 이는 또한 AF 스프링(94)은 AF 디텐트(96)로부터 수축되고, 촉감 포지셔너(120)가 결합 해제되어 회전자(33)가 회전자(33)의 회전에 영향을 주는 촉감 포지셔너(120)로부터 어떠한 디텐트-형 또는 "시작-정지" 힘 없이 주차(72)로 다시 이동될 수 있는 도 16에 예시된 모드와 상이하다.
도면과 관련하여, 도 1은 상부 및 하부 트랙 섹션(36A, 36B)을 포함하는 트랙(36)을 갖는 드럼 캠(31)의 분해 사시도이다. 팔로워 또는 잠금 링(32)은 트랙(36)과 결합하고 적어도 하나의 잠금 핀(38)을 포함하는 캠 팔로워/바이어스 핀(37)을 포함한다. 회전자(33)는 적어도 P, R, N 및 D 위치(72, 90, 74, 76)와 연관된 함몰부를 갖는 표면 파동부(39)를 포함한다. 회전자(33)의 표면 파동부(39)는 또한 주차(72)를 위한 잠금 노치(notch)(40) 및 중립(74)을 위한 게이트 잠금 노치(41)(및 게이트 잠금 노치(41)에 접속된 운전(76)을 위한 얕은 반(half) 노치(130))를 포함한다. 노치(40, 41)는 후술하는 바와 같이 대응하는 잠금 핀(38)에 의해 선택적으로 결합된다.
회전자(33)는 회전 가능한 다이얼-형 노브로 나타내어져 있다. 그러나, 본 발명은 레버와 같은 다른 시프팅 기구로 구현될 수 있으며, 단지 나타내어진 회전/다이얼 시프터 시스템보다 더 넓을 수 있음에 유의한다.
디바이스의 다양한 양태에 따르면, 본 시프터 장치(30)의 구성 요소는 선택된 기어 위치(70)에 있을 때 잠금 기능을 유발/촉진하고 안전 및 차량 제어 및 운전자-편의의 이유로 회전자(33)의 이동을 포함하여 시프터 장치(30)의 동작을 제어하기 위하여 상호 작용한다. 시프터 장치(30)의 구성 요소는 또한 차량이 안전 및 편의상의 이유로 정지될 때 자동 주차-복귀 RTP 기능(78)을 유발/촉진시키기 위해 상호 작용한다.
도 1a는 (도 1, 도 2 및 도 3에 나타낸) 축 또는 샤프트(35) 및 차량 콘솔, 스티어렁 컬럼 또는 계기판과 같은, 베이스(34) 상의 미적 커버/하우징(42)(또한, 도 7 및 도 21 참조)과 함께 동작 가능하게 장착된 도 1의 시프터 장치(30)의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 드럼 캠(31)의 상이한 원주 부분의 사시도이다. 도 2 및 도 3은 트랙(36)을 연속 루프로서 형성하도록 결합되는 상부 트랙 섹션(36A) 및 하부 트랙 섹션(36B)을 포함하여 드럼 캠(31)의 외면(140) 상에 규정된 원주 트랙(36)의 실질적으로 완전한 형상을 나타내도록 결합된다. 상부 트랙 섹션(36A)은 팔로워/바이어스 핀(37)(도 4 및 도 7 내지 도 19 참조)의 내부 레그(37A)가 잠금 링(32)(및 바이어스 핀(37)의 잠금 핀(38) 및 외부 레그(37B))을 미리 정해진 경로를 따라 선택적으로 (일반적으로 나타낸 바와 같이 축 방향으로) 이동하게 하는 경로를 규정한다. 드럼 캠(31)의 회전은 트랙(36) 내에서 내부 레그(37A)를 슬라이딩 가능하게 동작시키고 드럼 캠(31)의 상대 회전 부분에 대해 잠금 링(32)의 축 방향 이동을 유발한다. 이러한 축 방향 이동은 잠금 핀(38)이 이동하여 주차, 중립 및/또는 운전 위치(72, 74, 76)와 연관된 노치(40, 41) 중 하나를 결합 해제하게 하여, 회전자(33)의 특정 회전 위치를 잠근다.
하부 트랙 섹션(36B)은 드럼 캠(31)의 회전 동안 팔로워/바이어스 핀(37)의 내부 레그(37A)가 트랙(36)을 통해 병진하고 잠금 링(32)(및 바이어스의 잠금 핀(38) 및 외부 레그(37B))이 미리 정해진 경로를 따라 선택적으로 (나타낸 바와 같이, 일반적으로 축 방향으로) 이동하게 하는 경로를 규정한다. 예를 들어, 트랙(36)과 내부 레그(37A)의 이러한 상호 작용은 잠금 핀(38)이 축 방향으로 하향으로 이동하게 하고, 주차, 중립 및/또는 운전 위치(72, 74, 76)와 연관된 특정 노치(40, 41)로부터 결합 해제되게 하여, 회전 운동을 위해 회전자(33)를 잠금 해제한다. 이러한 방식으로, 드럼 캠(31)의 회전은 회전자(33)를 잠글뿐만 아니라 이를 순간적으로 결합시켜 통상적으로 RTP 기능(78)의 수행 동안과 같이 일 방향으로 회전시킨다. 일단 잠겨지면, 잠금 핀(38) 및 노치(40 또는 41)는 드럼 캠(31)이 다른 동작 위치로 리셋되는 동안 결합 상태를 유지한다. 드럼 캠(31)은 추가된 구조 및 안정성을 위해 단일 트랙(36) 또는 복수의 트랙(36)을 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
도 4는 잠금 링(32)의 사시도이다. 바이어스 핀(37)은 트랙(36)에 결합하여 따르는 내부 레그(37A)를 포함한다. 트랙(36)과의 이러한 결합(도 7 내지 도 19 참조)은 잠금 링(32)이 드럼 캠(31)에 대해 축 방향으로 상하로 이동하게 하고 회전자(33)가 회전자(33)의 잠금 노치(40 및 41)에 대해 잠금 핀(38)을 선택적으로 결합 및 결합 해제하게 한다. 잠금 링(32)의 선택적인 상하 이동은 또한 시프터 장치(30)의 촉감 포지셔너(120)의 동작을 제어하기 위해 바이어스 핀(37)의 외부 레그(37B)가 바이어스 스프링(44)의 스프링 루프(43)와 결합 및 결합 해제하게 한다. 바이어스 스프링(44)은 AF 스프링(94)의 형태를 취할 수 있다.
중앙 샤프트(35) 또는 축은 베이스(34)로부터 드럼 캠(31), 잠금 링(32) 및 회전자(33)를 통해 상향으로 연장되어 이들 조립된 구성 요소를 회전 가능하게 지지한다. 이러한 결합은 드럼 캠(31) 및 회전자(33)가 회전 동작하게 하고 잠금 링(32)이 서로에 대해 축 방향으로 동작하게 한다. 드럼 캠(31)의 회전은 잠금 링(32)이 회전자(33)와 드럼 캠(31) 사이에서 축 방향으로 병진하게 한다.
도 5 및 도 6은 판 스프링의 형태를 취할 수 있는 스프링 루프(43)를 갖는 촉감 포지셔너(120)의 바이어스 스프링(44) 또는 AF 스프링(94)의 평면도 및 사시도이다. 바이어스 스프링(44)은 또한 바이어스 핀(37)의 외부 레그(37B)와 결합하는 제2 판 스프링형 레그 스프링(45)을 갖는다. 레그 스프링(45)은 내부 레그(37A)를 선택적으로 바이어싱하는 역할을 하여 후술하는 바와 같이 하부 트랙 섹션(36B)을 향해 이동한다. 또한, 외부 레그(37B)는 스프링 루프(43)를 통해 연장되고 스프링 루프(43) 내에서 유지된다. 이러한 방식으로, RTP 기능 중에, 스프링 루프(43)는 후술하는 바와 같이 내부 레그(37A)를 상부 트랙 섹션(37A)을 향해 바이어싱시킬 수 있다.
도 7은 도 5의 바이어스 스프링(44)의 쌍 중 하나를 나타내는 사시도이며, 나타낸 스프링 루프(43)는 회전자(33)의 파동면(39)의 AF 디텐트(96)와 동작 가능하게 결합한다. 바이어스 스프링(44) 중 2개는 회전자(33) 및 잠금 링(32)에 가해지는 힘의 균형을 맞추는 것을 지원하기 위해 대향측 상에서 사용될 수 있다(도 4 및 도 23 참조). 디텐트 또는 바이어스 스프링(44)은 드럼 캠(31)의 동작에 특수하게 최적화되고 튜닝된 스프링 루프(43) 및 스프링 레그(45)를 포함한다. 바이어스 스프링(44)에 의한 너무 큰 압력은 조립체를 구속할 수 있으며, 바이어스 스프링(44)으로부터의 너무 작은 압력은, 잠금 링(37)의 내부 레그(37A)가 그 복귀 트랙(36)까지 이동하지 않을 수 있기 때문에 조립체를 비효율적으로 만들 수 있다.
바이어스 스프링(44)의 레그 스프링(45)은 일반적으로 외부 레그(37B)를 하향으로 바이어싱시킨다. 레그 스프링(45)에 의해 가해지는 이러한 하향 바이어싱 힘은 통상적으로 외부 레그(37B)가 상향으로 병진되고 잠금 핀(38)이 잠금 노치(40) 및 게이트 잠금 노치(41) 중 하나로 이동될 때 발생한다. 부분-잠금 위치(170)를 갖는 게이트 잠금 노치(41)는 운전(76)에 대응하고 완전-잠금 위치(150)는 중립(74)에 대응한다. 레그 스프링(45)의 하향 바이어싱 힘은 잠금 노치(40) 및 게이트 잠금 노치(41)로부터 잠금 핀(38)을 제거하는 것을 지원한다. 디바이스의 다양한 양태에서, 스프링 루프(43)에 의해 가해지는 바이어싱 힘은 레그 스프링(45)에 의해 가해지는 바이어싱 힘보다 클 수 있다. 통상적으로, 스프링 루프(43) 및 스프링 레그(45)는 바이어스 스프링(44)을 규정하기 위해 단일 금속 시트로 이루어진다.
도 8은 트랙(36)을 갖는 드럼 캠(31), 캠 팔로워로서 작용하는 잠금 링(32), 회전자(33) 및 촉감 포지셔너(120)의 바이어스 스프링(44)의 절취도이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 회전자(33)는 회전자(33)의 잠금 노치(40)에 결합된 잠금 링(32)의 잠금 핀(38)에 의해 주차(72)에서 완전히 잠겨진다. 촉감 포지셔너(120)의 바이어스 스프링(44)은 회전자(33) 상의 파동면(39)에서 주차(72)에 대응하는 AF 디텐트(96)와 완전히 결합되는 스프링 루프(43)를 포함한다. 잠금 링(32) 상의 바이어스 핀(72)의 외부 레그(37B)는 파동면(39)에 대해 완전히 잠겨진 위치(150)에 바이어스 스프링(44)의 스프링 루프(43)를 유지하도록 위치된다. 이러한 방식으로, 잠금 링(32)의 축 방향 이동은 AF 스프링(94)의 스프링 루프(43)에 대한 외부 레그(37B)의 결합 및 수축형 이동을 초래한다.
도 9는 도 8과 유사하며, 잠금 링(32)(캠 팔로워)은 잠금 해제 프로세스 동안 캠 트랙(36)을 따라 잠금 링(32)의 내부 레그(37A)에 의해 횡단되는 천이 구역(152)으로 이동된다. 이 위치에서, 바이어스 스프링(44)의 스프링 루프(43)(즉, "촉감-포지셔너-결합 부분")는 파동면(39)의 AF 디텐트(96)와 결합된다. 또한, 잠금 링(32)(팔로워) 상의 방향/수축 바이어스 핀(37)은 스프링 루프(43)의 중심 또는 중간 위치(162)로 이동되어 스프링 루프(43)가 "플로팅(floating)"되게 하고, 잠금 핀(38)은 주차(72)와 연관된 잠금 노치(40)로부터 부분적으로 벗어난다. 스프링 루프(43)의 "플로팅"은 스프링 루프(43)에 걸친 회전자(33)의 AF 디텐트(96)의 선택적 동작에 대응하여 다양한 기어 위치(70)를 규정한다.
도 10은 도 9와 유사하며, 시프터 장치(30)의 회전자(33)는 잠금 해제 위치(160)에 있으며 팔로워 핀(37)은 AF 위치(92)를 나타내는 스프링 루프(43)의 중간 위치(162)에 있다. AF 위치(92)에서, 잠금 핀(38)은 잠금 노치(40)로부터 완전히 벗어나며, 스프링 루프(43)는 회전자(33)의 회전 동안 인공적인 촉감을 위해 AF 디텐트(96)를 통해 자유롭게 상하로 이동한다. 회전자(33)를 이동시킬 때, AF 위치(92)는 파동부(39)를 따라 스프링 루프(43)의 슬라이딩 결합에 의해 제공된다. 따라서, AF 위치(92)는 다양한 기어 위치(70)를 선택하기 위해 파동부(39)를 통해 회전자(33)의 이동을 허용한다.
도 11은 도 10과 유사하지만, 회전자(33)는 운전(76)에 대응하는 기어 위치(70)로 이동된다. 이 위치에서, 잠금 링(32)(팔로워)의 팔로워/바이어스 핀(37)의 외부 레그(37B)는 운전(76)과 연관된 표면 파동부(39)로부터 아래로 떨어져 스프링 루프(43)를 유지하는 하강된 잠금 해제 위치(160)에 있어, 잠금 링(32)의 잠금 핀(38)은 중립(74) 및 운전(76)과 연관된 잠금 게이트 노치(41)의 아래 및 외부에 있다.
도 12는 도 11과 유사하지만, 스프링 루프(43)의 중간 위치(162)에서의 팔로워/바이어스 핀(37)은 스프링 루프(43)가 파동면(39)의 AF 디텐트(96)의 적어도 일부를 통해 플로팅 및 슬라이딩 가능하게 동작할 수 있게 한다. 이 위치에서, 잠금 링(32) 상의 잠금 핀(38)은 이제 부분-잠금 위치(170)에 있다(즉, "반-잠금"으로 칭해지는 게이트 잠금 노치(41)로 절반). 부분-잠금 위치(170)는 게이트 잠금 노치(41)의 (얕은) 운전 노치(172)와 (더 깊은) 중립 노치(174)(도 11 참조)의 결합된 상호 접속된 형상으로 인해 시프터 장치(30)의 회전자(33)가 파동면(39) 상의 운전(76)으로부터 중립(74)으로 이동될 수 있게 한다. 이 위치로부터, 회전자(33)는 잠금 핀(38)이 부분-잠금 위치(170)에 있는 운전(76)으로부터 잠금 핀(38)이 완전-잠금 위치(150)에 있는 중립(74)으로만 이동될 수 있다.
도 13은 도 12와 유사하지만, 이제 잠금 링(32)의 잠금 핀(38)은 게이트 잠금 노치(41)에서 완전-잠금 위치(150)에 있고 회전자(33)는 중립(74)에 대응하는 기어 위치(70)에 있으며, 팔로워/바이어스 핀(37)은 중립(74)과 연관된 AF 디텐트(96)의 파동면(39)에서 스프링 루프(43)를 유지한다. 도 14는 도 13의 중앙 영역의 확대도이다. 중립(74)에 대응하는 이러한 완전-잠금 위치(150)로부터, 외부 레그(37B)는 RTP 기능(78) 또는 다른 시프팅 동작을 통해서와 같이 드럼 캠(31)의 회전에 의해 하강되어야 한다.
도 15는 도 14와 유사하지만, 드럼 캠(31)이 회전되고 시프터 장치(30)는 주차 위치(72)로 복귀하는 프로세스(RTP 기능(78))를 시작하고 있다. 바이어스 스프링(44)의 레그 스프링(45)은 캠 팔로워 바이어스 핀(37)(및 잠금 링(32)/팔로워)의 외부 레그(37B)를 트랙(36)의 하부 트랙 부분(36B)으로 푸시(push)한다. 잠금 핀(38)은 레그 스프링(45)에 의해 생성된 이러한 바이어싱 이동을 통해, RTP 기능(78)을 시작하기 위해 운전(76)과 연관된 게이트 잠금 노치(41)로부터 이동된다.
도 16은 도 15와 유사하며, 드럼 캠(31)이 추가로 회전되고 시프터 장치(30)는 RTP 기능(78)의 추가 프로세스에 있다. 잠금 핀(38)은 회전자(33) 상의 게이트 잠금 노치(41)로부터 결합 해제되고, 하부 트랙(36B)의 잠금 링(32)/팔로워의 내부 레그(37A)는 스프링 루프(43)를 파동면(39)의 AF 디텐트로부터 완전히 멀어지게 당겨서 회전 중에 회전자(33) 상의 임의의 시작-정지 마찰을 제거한다. 따라서, 회전자(33)가 운전에(76)에 있는 것으로 나타내어져 있지만, 스프링(44) 및 잠금 핀(38)이 파동면(39)으로부터 떨어져 수축되므로 AF 디텐트(96)로부터 "시작-정지" 저항 없이 주차(72)에 대응하는 기어 위치(70)로 복귀할 준비가 되어 있다.
도 17은 도 16과 유사하며, 시프터 장치(30)는 여전히 RTP 기능(78)의 추가 프로세스에 있다. 여전히 하부 트랙(36B) 내에 있는 잠금 링(32)(팔로워) 상의 내부 레그(37A)는 외부 레그(37B)가 스프링 루프(43)를 촉감 포지셔너(120)의 파동면(39)으로부터 떨어지게 바이어싱시키게 한다. 잠금 링(32) 및 이에 따른 바이어스 핀(37)은 이제 편향된 스프링 루프(43)로부터의 바이어싱 힘으로 상향으로 이동하도록 바이어싱된다.
도 18은 도 17과 유사하며, 시프터 장치(30)는 추가적인 RTP 기능(78)에 있다. 회전자(33)는 주차(72)에 있는 것으로 나타내어져 있고, AF 스프링(94)의 스프링 루프(43)는 주차(72)와 연관된 표면 파동부(39)의 AF 디텐트(96)와 결합된다(RTP 위치(80)). 잠금 핀(38)은 아직 주차(72)와 연관된 게이트 잠금 노치(40)와 완전히 결합되지 않는다. 이 위치에서, 내부 레그(37A)는 스프링 루프(43)의 상향 바이어싱 힘에 의해 상부 트랙(36A)으로 복귀된다. 이 위치에서, 외부 레그(37B)는 스프링 루프(43) 내의 중간 위치(162)에 있고 바이어스 스프링(44)은 휴지 상태에 있다.
도 19는 도 18과 유사하며, 시프터 장치(30)는 주차(72)에 대응하는 완전-잠금 위치(150)에 있고, 드럼 캠(31)은 잠금 링(32)(캠 팔로워)이 외부 레그(37B)를 스프링 루프(43)에 대해 상향으로 이동시키도록 회전되어, 촉감 포지셔너(120)가 주차(72)에서 완전히 결합되고 잠겨진다. 또한, 잠금 핀(38)은 주차(72)와 연관된 잠금 노치(40)에 완전히 결합된다.
도 20은 베이스(34)(및 커버/하우징(42))에서 시프터 장치(30) 아래에서 위로 본 저면도이다(도 7 참조). 도 20은 회전자 위치 센서(50), 회전자 위치 센서(50)에서 신호를 생성하기 위한 시프터 장치(30)의 중심 샤프트(35) 상의 연관된 회전자 자석 홀더(51), 캠 실린더 기어(52)와 연관되거나 이에 고정되는 정합 치형부(55)와 결합하는 휠(54) 상의 캠 위치 센서(53), 캠 위치 센서(53)에서 신호를 생성하기 위한 고정된 축(58) 상의 캠 자석 홀더(57) 및 액추에이터(모터(60)), 모터-축-장착된 웜(worm) 기어(61) 및 피구동/구동 기어 결합 캠 기어(62))를 포함하여 시프터 장치(30)의 몇몇 구성 요소를 나타낸다. 캠 기어(62)는 기계적 이점을 위해 감속 기어를 포함할 수 있다. 도 21은 도 20과 유사한 사시도이지만 다른 각도에서 본 것이고, 기본 구성 요소를 더 잘 보여주기 위해 구성 요소가 부분적으로 절취되었다.
도 22 및 도 23은 도 20 및 도 21과 유사한 방향으로 취한 부분 사시도이며, 도 22는 RTP 기능(78)을 잠금 해제하고 시작한 후 운전(76)에 있는 회전자(33)를 나타내며, 도 23은 RTP 위치(80)에서 회전자(33)를 나타내고 기본 구성 요소 및 이들의 관계를 보다 잘 나타내기 위해 구성 요소들이 제거되었으며, 또한 2개의 바이어스 스프링(44) 및 2개의 잠금 핀(38), 2개의 트랙(36)과 관련 파동면(39) 및 바이어스 스프링(44) 및 잠금 핀(38)에 의해 결합된 잠금 노치(40, 41)의 반대되는 "균형을 이룬" 위치를 나타낸다.
본 구성은 회전 배럴 드럼 캠(31); 축 방향으로 이동하는 잠금 링(32)이라고도 칭하는 캠 팔로워; 및 캠 팔로워(37)의 내부 레그(37A)가 회전자(33)의 회전을 잠금 및 잠금 해제하기 위한 트랙 피처(36)를 갖는 회전자(33)(또한, 본원에서 다이얼형 시프터 또는 노브로 칭함)를 포함한다. 드럼 캠(31) 상의 연속 트랙(36)은 팔로워(32)가 2개의 경로 사이를 전환하여 팔로워 위치 대 캠 각도에 기초하여 2개의 상이한 기능(즉, 회전자(33)의 잠금 및 잠금 해제)을 그에 따라 유발할 수 있게 한다. 트랙(36A/36B) 및 바이어싱 부재(44)의 기하학적 구조는 드럼 캠(31)의 회전 방향에 따라 잠금 링(32)(팔로워)에 의해 취해지는 경로를 결정한다. 이들 항목의 조합은 드럼 캠(31)의 위치 결정에 기초하여 회전자(33)의 자유로운 회전, 또는 회전자(33)의 잠금, 및/또는 회전자(33)의 제어된 이동을 허용한다. 2개의 별개의 상부 및 하부 트랙(36A, 36B)의 상당한 이점은 트랙(36) 내에 있는 동안 드럼 캠(31)의 전체 회전에 걸쳐 잠겨진 회전자(33)를 유지하는 능력이다.
드럼 캠(31)이 회전자(33)를 잠금 및 잠금 해제하는 구성을 제공하는 능력은 중요하다. 이 구성의 특징은 회전자(33)를 한 위치에서 다른 위치로 회전시킨 다음, 드럼 캠(31)이 원래(잠금 또는 잠금 해제) 위치로 복귀하는 동안 회전자(33)를 완전-잠금 위치(150)로 유지하는 능력이다.
본 구성은 바이어스 핀(37) 형태의 작동 아암; 바이어스 핀(37)의 일부를 둘러싸는 스프링 루프(43); 및 바이어스 핀(37)에 작은 바이어스를 인가하는 추가 레그 스프링(45)을 포함한다. 바이어스 핀(37)의 둘러싸인 부분은 상술한 팔로워 또는 잠금 링(32)의 부속품이다. 작동 아암 또는 바이어스 핀(37)의 외부 직경(180), 스프링 루프(43)의 내부 직경, 및 트랙(36A, 36B)을 따른 캠 팔로워 또는 내부 레그(37A)의 캠 팔로워의 모션의 조합이 잠금 링(32)이 회전자(33)가 드럼 캠(31)의 정합면에 대해 자유롭게 회전하거나 반응할 수 있는 자유 상태에 있는지 여부를 결정한다. 드럼 캠(31)에 대한 반력(reaction force)은 바이어스 스프링(44)이 팔로워 또는 잠금 링(32)을 특정 위치로 강제하는 기구에서 사용될 수 있다. 대안적으로, 드럼 캠(31)은 스프링 루프(43)를 특정 위치로 강제할 수 있고, 잠재적으로 그 위치에서 스프링 루프(43)를 잠글 수 있다. 레그 스프링(45)은 스프링 루프(43)/바이어스 핀(37)이 자유 상태에 있는 동안 비교적 작은 힘을 제공하는 데 사용된다. 이것의 목적은 이중적이며: 1.) 상술한 드럼 캠(31)/팔로워(32) 조합이 동작할 수 있게 하고, 2.) 팔로워 잠금 링(32)이 드럼 캠(31)의 트랙(36) 내에서 덜걱거리는 것을 방지하기 위함이다.
이러한 바이어스 스프링(44)/바이어스 핀(37) 조합의 중요한 이점은 드럼 캠(31)이 한 위치에서 (바이어스 스프링(44)을 편향시킴으로써) 스프링 힘을 제거하면서 다른 위치에서 바이어스 스프링(44)에 추가적인 힘을 가할 수 있게 하는 능력이다. 시프터 장치(30)의 이점은 RTP 기능(78) 동안 디텐트 작용의 제거 및 전자 시프터 장치(30)가 회전자(33)를 AF 디텐트(96) 내에서 AF 위치(92)로 강제하는 능력이다. 이는 AF 디텐트(96)만으로 기어 위치(70)의 중심 자체에 충분한 힘을 제공하지 못할 때의 이점이다.
따라서, 본 발명의 개념을 벗어나지 않고 상술한 구조에 대한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음이 이해되어야 하며, 이러한 개념은 이들 청구항이 그 언어에 의해 달리 명시하지 않는 한 이하의 청구항에 의해 포함되는 것으로 의도된다는 것이 추가로 이해되어야 한다.

Claims (31)

  1. 차량용 시프터 장치로서,
    베이스(base);
    상기 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 트랙을 갖는 드럼 캠;
    상기 드럼 캠과 관련하여 축 방향 이동을 위해 상기 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고, 상기 트랙과 결합하는 팔로워 핀(follower pin), 스프링-바이어스 핀 및 노치(notch)-결합 잠금 핀을 갖는 잠금 링;
    상기 드럼 캠 상에 회전식으로 지지되고 복수의 기어 위치 및 적어도 하나의 잠금 노치를 규정하는 파동면(undulating surface)을 포함하며, 상기 잠금 핀은 상기 적어도 하나의 잠금 노치와 선택적으로 결합하여 상기 복수의 기어 위치 중 적어도 주차 위치를 규정하는 회전자;
    상기 복수의 기어 위치 중 하나에서 상기 회전자를 유지하기 위해 상기 파동면과 선택적으로 결합하는 스프링 루프를 갖는 적어도 하나의 촉감 포지셔너(feel positioner) 스프링을 포함하는 촉감 포지셔너 기구; 및
    상기 잠금 핀, 상기 적어도 하나의 잠금 노치, 상기 트랙 및 상기 팔로워 핀을 포함하고, 상기 트랙 및 상기 팔로워 핀이 상기 적어도 하나의 잠금 노치와의 상기 잠금 핀의 선택적인 결합 및 결합 해제를 제어하도록 상호 작용하는 회전자 제어 기구를 포함하고,
    상기 스프링-바이어스 핀은 상기 드럼 캠의 협업 회전 이동 및 상기 잠금 링의 축 방향 이동에 기초하여 상기 스프링 루프와 동작 가능하게 결합하고;
    상기 스프링-바이어스 핀은 적어도 하나의 제1 스프링 위치에서 상기 파동면에 대해 상기 스프링 루프를 선택적으로 바이어싱하고;
    상기 스프링-바이어스 핀은 적어도 하나의 제2 스프링 위치에서 상기 파동면으로부터 상기 스프링 루프를 선택적으로 결합 해제하는, 시프터 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 트랙은 상기 잠금 링에 대한 상기 드럼 캠의 상대 회전 위치에 기초하여 상기 잠금 링의 축 방향 이동을 제어하여, 상기 촉감 포지셔너 기구의 잠금 및 잠금 해제를 제어하고 상기 회전자 제어 기구의 잠금 및 잠금 해제를 제어하는 상부 트랙 섹션 및 하부 트랙 섹션을 포함하는, 시프터 장치.
  3. 차량용 시프터 장치로서,
    베이스;
    상기 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 트랙을 갖는 드럼 캠;
    상기 드럼 캠의 회전 동작에 응답하여 축 방향 이동을 위해 상기 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고, 상기 트랙과 결합하는 팔로워 핀, 스프링-바이어스 핀 및 노치-결합 잠금 핀을 갖는 잠금 링;
    상기 드럼 캠 상에 회전식으로 지지되고 복수의 기어 위치를 규정하는 파동면을 포함하는 회전자; 및
    복수의 기어 위치 중 하나에 상기 회전자를 위치시키기 위해 상기 파동면과 동작 가능하게 결합하는 스프링 루프를 갖는 적어도 하나의 촉감 포지셔너 스프링을 포함하고, 상기 스프링-바이어스 핀은 상기 잠금 링의 축 방향 이동에 기초하여 상기 촉감 포지셔너 스프링에 동작 가능하게 결합하고 상기 파동면에 대해 상기 스프링 루프의 결합 및 결합 해제를 제어하도록 구성되는, 촉감 포지셔너 기구를 포함하는, 시프터 장치.
  4. 차량용 시프터 장치로서,
    베이스;
    상기 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 트랙을 갖는 드럼 캠;
    축 방향 이동을 위해 상기 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고, 상기 트랙과 결합하는 팔로워 핀 및 노치-결합 잠금 핀을 갖는 잠금 링;
    상기 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고 적어도 하나의 레버(lever)-제어 잠금 노치를 포함하는 회전자; 및
    상기 잠금 핀, 상기 적어도 하나의 레버-제어 잠금 노치, 상기 트랙 및 상기 팔로워 핀을 포함하고, 상기 트랙 및 상기 팔로워 핀은 상기 적어도 하나의 레버-제어 잠금 노치에서 상기 잠금 핀의 결합 및 결합 해제를 제어하기 위해 상호 작용하는, 회전자 제어 기구를 포함하는, 시프터 장치.
  5. 차량용 시프터 장치로서,
    베이스;
    상기 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 연속 루프 트랙을 갖는 드럼 캠;
    축 방향 이동을 위해 상기 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고, 상기 트랙과 결합하는 팔로워 핀, 스프링-바이어스 핀 및 노치-결합 잠금 핀을 갖는 잠금 링;
    상기 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되는 다이얼-시뮬레이팅 회전자; 및
    상기 회전자, 상기 잠금 링 및 상기 드럼 캠 사이에 규정되는 촉감 포지셔너 기구 및 회전자 제어 기구로서; 상기 잠금 링은 상기 회전자의 회전을 제어하기 위해 상기 회전자 제어 기구를 잠금 및 잠금 해제하도록 축 방향으로 이동하고, 상기 잠금 링은 상기 촉감 포지셔너 기구를 선택적으로 결합 및 결합 해제하기 위해 축 방향으로 이동하는, 촉감 포지셔너 기구 및 회전자 제어 기구를 포함하는, 시프터 장치.
  6. 차량용 시프터 장치로서,
    베이스;
    상기 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 트랙을 갖는 드럼 캠;
    회전 및 축 방향 이동을 위해 상기 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고, 상기 트랙과 결합하는 팔로워 핀, 스프링-바이어스 핀 및 노치-결합 잠금 핀을 갖는 잠금 링;
    상기 드럼 캠 상에 이동 가능하게 지지되고 P, R, N 및 D 위치를 규정하는 파동면 및 잠금 노치를 포함하는 회전자;
    상기 P, R, N 및 D 위치 중 하나에서 상기 회전자를 유지하도록 구성된 촉감 포지셔너 기구;
    상기 잠금 핀, 상기 잠금 노치, 상기 트랙 및 상기 팔로워 핀을 포함하고, 상기 트랙 및 상기 팔로워 핀은 상기 잠금 노치에서 상기 잠금 핀의 결합 및 결합 해제를 제어하도록 상호 작용하는, 회전자 제어 기구;
    상기 회전자와 상기 잠금 링의 위치를 감지하는 상기 회전자 제어 기구 상의 센서들;
    상기 잠금 노치로부터 상기 잠금 핀을 결합 해제하고 상기 회전자를 홈(home) 위치로 이동시키기 위해 상기 회전자, 상기 드럼 캠 및 상기 잠금 링 중 적어도 하나에 동작 가능하게 접속되는 액추에이터; 및
    상기 센서들 및 상기 액추에이터에 접속된 제어 회로로서, 상기 제어 회로는 상기 잠금 노치로부터 상기 잠금 핀을 결합 해제한 후 상기 회전자를 상기 홈 위치로 회전시키는 것을 포함하고 또한, 상기 회전자가 하나의 위치로부터 다른 위치로 회전된 후 상기 드럼 캠이 홈 위치로 복귀하는 동안 상기 회전자를 잠겨진 상태로 유지할 수 있게 하는 것을 포함하는 홈-복귀(return-to-home) 동작을 상기 액추에이터가 수행하게 하도록 프로그래밍되는, 제어 회로를 포함하는, 시프트 장치.
  7. 다이얼-시뮬레이팅 회전자, 드럼 캠, 잠금 링, 촉감 포지셔너 기구, 회전자-제어 기구, 및 상기 촉감 포지셔너 기구 및 상기 회전자-제어 기구를 제어하기 위한 적어도 하나의 액추에이터를 포함하는 차량 시프터를 제공하는 단계;
    상기 적어도 하나의 액추에이터 및 상기 시프터 상의 센서들에 동작 가능하게 접속된 차량 전기 제어 시스템을 제공하는 단계;
    상기 회전자가 제1 잠금 위치에 있음을 감지하는 단계;
    상기 회전자가 일관성 없는 마찰 없이 이동할 수 있도록 상기 촉감 포지셔너 기구를 해제하기 위하여 상기 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키고, 상기 회전자-제어 기구가 상기 제1 잠금 위치로부터 상기 회전자를 잠금 해제하도록 상기 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 단계;
    상기 회전자를 새로운 위치로 이동시키기 위해 상기 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 단계; 및
    상기 촉감 포지셔너 기구를 재결합시키고 상기 회전자-제어 기구를 재결합시키기 위해 상기 적어도 하나의 액추에이터를 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 시프터 장치로서,
    주차, 후진, 중립 및 운전 위치들을 규정하는 레버를 포함하고, 촉감 포지셔너 기구, 레버-제어 기구 및 상기 촉감 포지셔너 기구 및 상기 레버-제어 기구를 제어하기 위한 적어도 하나의 액추에이터를 포함하는 시프터; 및
    상기 주차, 후진, 중립 및 운전 위치들과 연관된 함몰부를 갖는 파동면을 포함하고, 함몰-결합 스프링 루프를 갖는 스프링을 포함하는 촉감 포지셔너 기구를 포함하고,
    상기 레버-제어 기구는 상기 스프링 루프를 통해 연장되는 바이어스 핀을 포함하고, 상기 레버-제어 기구는 또한 상기 바이어스 핀이 상기 스프링 루프와 결합하여 상기 파동면에 대해 상기 스프링 루프를 유지하는 제1 위치, 상기 바이어스 핀이 일반적으로 상기 스프링 루프의 중심에 있어 상기 바이어스 핀으로부터의 제한 없이 상기 스프링 루프를 상하로 플로팅할 수 있게 하는 제2 위치, 및 상기 바이어스 핀이 상기 스프링 루프와 결합하고 상기 스프링 루프를 상기 파동면으로부터 떨어지게 유지하여 상기 촉감 포지셔너 기구가 전체적으로 결합 해제되는 제3 위치 사이에서 상기 바이어스 핀을 이동시키는 액추에이터를 포함하는, 시프터 장치.
  9. 시프터 장치로서,
    연속 트랙을 갖는 회전 드럼 캠;
    축 방향으로 이동하는 팔로워를 포함하는 잠금 링;
    캠 팔로워가 회전자의 회전을 잠그도록 결합하는 잠금 피처를 갖는 회전자를 포함하고,
    상기 팔로워는 2개의 상이한 캠 경로 사이에 전환하고 이에 따라 상기 잠금 링에 대한 상기 드럼 캠의 상대적인 각도에 기초하여 상기 팔로워의 위치의 2개의 상이한 기능 사이에서 전환하도록 상기 트랙의 상부 및 하부와 순차적으로 결합하고;
    상기 잠금 링 상의 상기 연속 트랙 및 바이어싱 부재의 기하학적 구조가 상기 드럼 캠 회전의 방향에 따라 취해지는 상기 캠 경로를 결정하는, 시프터 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 회전자, 상기 드럼 캠 및 상기 잠금 링의 조합이 상호 작용하여 상기 회전자의 자유 회전을 허용하는 제1 위치, 상기 회전자의 각(angular) 위치를 잠그는 제2 위치 및 상기 회전자의 이동이 허용되지만 상기 회전자에 대한 상기 드럼 캠의 상대적인 각 위치에 기초하여 제어되는 제3 위치를 포함하는 적어도 3개의 동작 위치들을 규정하여, 상기 드럼 캠이 상이한 캠 경로들 중 하나에 있는 동안 2개의 상이한 드럼 캠 경로가 상기 캠의 전체 회전에 걸쳐 상기 회전자를 잠금 상태로 유지하는 능력을 갖는 이점으로 이어지는, 시프터 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 회전자는, 상기 제3 위치에 있을 때, 하나의 회전 위치로부터 다른 회전 위치로 이동할 수 있고, 상기 팔로워는 상기 드럼 캠이 원래의 홈 위치로 복귀하는 동안 홈 위치에서 상기 회전자를 잠그는, 시프터 장치.
  12. 시프터 장치로서,
    베이스 및 상기 베이스 상에 회전식으로 지지되는 시프터;
    트랙을 갖는 회전 드럼 캠;
    팔로워가 상기 트랙을 따라 결합하여 이동할 때 캠 링을 축 방향으로 이동시키는 상기 팔로워를 포함하는 캠 링;
    상기 팔로워가 회전자의 회전을 잠그도록 결합하는 잠금 피처를 갖는 상기 회전자를 포함하는 상기 시프터;
    상기 캠 링 상의 작동 아암;
    상기 작동 아암을 둘러싸는 스프링 루프를 갖는 제1 스프링;
    상기 작동 아암에 작은 바이어스를 인가하는 추가 스프링을 포함하고,
    상기 작동 아암의 외부 직경, 상기 스프링 루프의 내부 직경, 및 상기 팔로워의 모션의 조합은 상기 회전자가 저항 없이 이동하는 자유 상태와 상기 작동 아암이 상기 드럼 캠의 표면들에 대해 반력(reaction forces)들을 생성하여 상기 회전자의 회전에 영향을 주는 강제-생성 상태 사이에서 상기 팔로워가 이동하게 하고,
    상기 캠 링에 대한 상기 반력들은 상기 캠 링 및 상기 팔로워를 특정 위치로 강제하는 데 사용되는, 시프터 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 스프링은 상기 캠 링 상의 상기 추가 스프링보다 큰 바이어싱 힘을 제공하는, 시프터 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 스프링 및 상기 추가 스프링은 상기 팔로워가 상기 자유 상태와 상기 강제-생성 상태 사이에서 이동하게 하는 방식으로 상기 캠 링을 바이어싱하도록 조합되어, 상기 캠 링의 동작을 유발하면서 또한 상기 팔로워가 상기 트랙 내에서 덜걱거리는 것을 방지하는, 시프터 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 스프링은 한 위치에서 상기 추가 스프링을 편향시킴으로써 상기 캠이 모든 스프링 힘을 제거할 수 있게 하는 능력을 포함하고, 또한 다른 위치에서 상기 추가 스프링에 추가 힘을 인가하는 능력을 포함하여, 주차-복귀(return-to-park) 사이클 동안 디텐트(detent) 작용의 제거를 제공하고, 또한 상기 주차-복귀 기능이 완료되는 동안 상기 시프터 장치가 상기 회전자를 기어 위치로 강제하는 능력을 제공하는, 시프터 장치.
  16. 차량용 시프팅 장치로서,
    베이스;
    상기 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 트랙을 갖는 드럼 캠;
    상기 베이스 상에 회전 가능하게 지지되고 상기 드럼 캠의 상기 트랙에 대하여 축 방향으로 동작 가능한 잠금 링; 및
    상기 베이스 상에 회전식으로 지지되는 회전자로서, 상기 잠금 링은 상기 드럼 캠과 상기 회전자 사이에서 연장되고, 상기 드럼 캠의 상기 트랙의 회전 동작은 상기 잠금 링의 복수의 축 방향 위치를 규정하며, 상기 복수의 축 방향 위치는 상기 회전자의 복수의 기어 위치에 대응하는, 회전자를 포함하는, 시프팅 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    잠금 링의 복수의 축 방향 위치는 잠금 위치, 부분-잠금 위치, 인공 촉감(feel) 위치 및 주차-복귀(retrun-to-park) 위치를 포함하는, 시프팅 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 트랙은 상부 트랙 및 하부 트랙을 갖는 연속 루프를 포함하고, 상기 상부 트랙은 상기 트랙의 최상부에서의 상기 잠금 위치, 상기 상부 트랙의 중간부에서의 상기 인공 촉감 위치를 규정하는, 시프팅 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 부분-잠금 위치는 상기 최상부에서의 상기 상부 트랙 내에 규정되는, 시프팅 장치.
  20. 제18 항 또는 제19 항에 있어서,
    상기 하부 트랙은 상기 잠금 링의 상기 주차-복귀 위치를 규정하는, 시프팅 장치.
  21. 제17 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잠금 링의 일부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 스프링 루프 및 상기 잠금 위치에서 상기 베이스를 향해 상기 잠금 링을 바이어싱하는 레그(leg) 스프링을 갖는 바이어스 스프링을 더 포함하는, 시프팅 장치.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 스프링 루프 및 상기 레그 스프링은 단일 금속 시트로서 일체로 형성되는, 시프팅 장치.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 주차-복귀 위치는 상기 하부 트랙과 결합되는 상기 잠금 링 및 상기 회전자를 향해 상기 잠금 링을 바이어싱하는 상기 스프링 루프에 의해 규정되는, 시프팅 장치.
  24. 제17 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잠금 위치는 상기 회전자의 노치에 배치되는 상기 잠금 링에 의해 규정되고, 상기 노치는 주차에 대응하는 복수의 기어 위치 중의 기어 위치를 적어도 규정하는, 시프팅 장치.
  25. 제16 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자는 상기 복수의 기어 위치를 규정하는 파동면을 포함하는, 시프팅 장치.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 회전자는 파동 섹션의 주차된 위치에 대응하는 잠금 노치 및 상기 파동면의 운전 및 중립 위치들에 대응하는 게이트 잠금 노치를 또한 포함하는, 시프팅 장치.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 게이트 잠금 노치는 상기 운전 위치에 대응하는 상기 부분-잠금 위치 및 상기 중립 위치에 대응하는 완전-잠금 위치를 규정하는, 시프팅 장치.
  28. 제21 항에 있어서,
    상기 스프링 루프는 상기 주차-복귀 위치에서 상기 회전자를 향해 상기 잠금 링을 바이어싱하고, 상기 레그 스프링은 상기 잠금 위치 및 부분-잠금 위치들에서 상기 베이스를 향해 상기 잠금 링을 바이어싱하는, 시프팅 장치.
  29. 제21 항에 있어서,
    상기 스프링 루프 및 상기 레그 스프링은, 상기 잠금 링이 상기 인공 촉감 위치에 있을 때 휴지 상태를 규정하는, 시프팅 장치.
  30. 제25 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인공 촉감 위치에서의 상기 스프링 루프는 상기 회전자의 파동 섹션과 결합하고, 상기 스프링 루프는 상기 파동 섹션 내에 규정된 기어 위치를 향해 바이어싱되는, 시프팅 장치.
  31. 제21 항 내지 제30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주차-복귀 위치는 상기 회전자로부터 결합 해제된 상기 스프링 루프에 의해 규정되는, 시프팅 장치.
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