KR20210145874A - 통합형 주행조작장치 - Google Patents

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KR20210145874A
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integrated driving
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knob
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KR1020200062170A
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최지혁
박기만
차홍준
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
에스엘 주식회사
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Abstract

본 발명은 통합형 주행조작장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량의 가속, 감속, 변속 및 조향을 통합적으로 수행하도록 구성되는 통합형 주행조작장치에 관한 것이다.

Description

통합형 주행조작장치{INTEGRATED DRIVING CONTROLLER}
본 발명은 통합형 주행조작장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량의 가속, 감속, 변속 및 조향을 통합적으로 수행하도록 구성되는 통합형 주행조작장치에 관한 것이다.
차량의 운전 내지는 조작을 위해서는 차량의 방향을 조정하는 조향 제어, 차량의 가속을 제어하는 가속제어, 차량의 감속을 제어하는 제동제어 그리고 진행방향을 제어하는 변속제어의 기능이 필요하다.
이와 같은 제어를 위해서 차량 내부에는 여러 조작 기구가 설치되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 조향 제어를 위한 스티어링 휠(SW), 가속 제어를 위한 악셀 페달(AP), 감속 및 제동제어를 위한 브레이크 페달(BP), 진행방향을 제어하는 변속 레버(TL) 등이 이에 해당한다. 차량의 이와 같은 주행 관련 장치들은 차량 실내 내부 공간을 많은 부분 차지하고 있다.
지능형 기술의 지속적인 발전으로 근래에는 차량이 스스로 주행할 수 있는 자율주행 시스템이 개발되고 있다. 이러한 자율주행 시스템 하에서는 운전자가 직접 운전할 수도 있지만, 운전자가 차량 이동 중에 다른 업무를 할 수 있도록 자동차가 스스로 주행할 수 있다.
이와 같은 자율주행 차량에서는 운전자 역할의 최소화가 가능하므로 종래 차량 실내에 구비되었던 주행 관련 장치들의 역할이 축소될 수 있으며, 이들을 간소화할 수 있는 장치에 대한 고안이 필요한 실정이다.
공개특허공보 제10-2018-0042556호 (공개일자: 2018.04.26)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명은 차량 제어 관련 차량 실내에 구비되는 각종 조작 기구를 간소화할 수 있는 통합형 주행조작장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 이와 같은 간소화를 통해 차량의 실내 공간 활용성을 극대화할 수 있는 통합형 주행조작장치를 제공하고자 한다.
본 발명은, 또한, 이를 통해서 차량의 중량을 감소하고 원가를 절감시킬 수 있는 통합형 주행조작장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 각종 제어의 조작이 간편하고 용이한 통합형 주행조작장치를 제시하려 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.
본 발명에 따른 통합형 주행조작장치는, 노브부; 상기 노브부의 회전에 의해 차량의 조향을 제어하는 회전부; 및 상기 노브부의 미끄럼이동을 통해 차량의 가속 및 감속을 제어하는 슬라이드이동부;를 포함한다.
바람직하게, 상기 슬라이드이동부는 노브부의 미끄럼이동을 통해 차량의 변속을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 회전부는, 상기 노브부와 연결되어 노브부와 연동하여 회전하는 제1 기어;를 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 조향각센싱부를 더 포함하고, 상기 조향각센싱부는, 상기 제1 기어와 맞물려 회전하는 제2 기어; 상기 제2 기어에 형성되는 제1 마그넷부재; 및 상기 제1 마그넷부재의 자력 변화를 통해 상기 제2 기어의 회전각도를 센싱하는 조향각센싱용 홀센서;를 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 노브부 및 제1 기어의 회전에 대하여 반력을 제공하는 토션 스프링을 더 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 슬라이드이동부는, 상기 노브부를 지지하는 슬라이더; 및 상기 슬라이더를 미끄럼이동 가능하게 상기 슬라이더에 결합되는 가이드부재;를 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 변위센싱부를 더 포함하고, 상기 변위센싱부는, 상기 슬라이더에 형성되는 제2 마그넷부재; 및 상기 제2 마그넷부재의 주위에 고정 설치되고, 상기 제2 마그넷부재의 자력변화에 의해 상기 슬라이더의 이동방향 및 이동거리를 감지하도록 구성되는 변위센싱용 홀센서;를 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 답력전달부를 더 포함하고, 상기 답력전달부는, 상기 슬라이더로부터 연장하는 연장부재; 및 상기 연장부재에 대한 길이가 조절가능하게 형성되는 입출부재;를 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 입출부재가 이동가능하게 구성되는 이동면 및 상기 이동면에 내측으로 함몰 형성되는 그루브를 포함하는 보조부재를 더 포함한다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 입출부재가 보조부재와 접촉하는 단부는 끝단을 향해 단면적이 감소하도록 형성되고, 끝단은 곡면으로 형성된다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 노브부에는 차량의 주차 변속을 위한 P-버튼 및 차량의 후진 변속을 위한 R-버튼 중 적어도 하나가 형성된다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 노브부는 제1 방향 및 제1 방향의 반대반향인 제2 방향 중 어느 하나로 이동가능하게 구성되고, 차량의 주행 중 상기 노브부를 제1 방향으로 이동시키는 경우 차량은 감속되고, 차량의 정차 중 상기 노브부를 제1 방향으로 이동시키는 경우 차량은 후진되도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 차량 제어 관련 차량 실내에 구비되는 스티어링 휠, 악셀 페달, 브레이크 페달, 변속레버 등 각종 조작 기구를 간소화할 수 있는 통합형 주행조작장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 이와 같은 간소화를 통해 차량의 실내 공간 활용성을 극대화할 수 있는 통합형 주행조작장치가 제시된다.
본 발명에 따르면, 또한, 이를 통해서 차량의 중량을 감소하고 원가를 절감시킬 수 있는 통합형 주행조작장치가 제안된다.
또한, 본 발명에 따르면, 각종 제어의 조작이 간편하고 용이한 통합형 주행조작장치가 제공된다.
본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.
도 1은 차량 실내에 차량 조작을 위해 구비되는 일반적인 조작 기구를 보여주기 위한 것이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 사시도를 도시하고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 분해사시도를 도시하고,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 노브부 및 회전부를 도시하고,
도 4b는 도 4a의 평면도이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 슬라이더를 설명하는 도면이고,
도 6은 도 2의 좌측면도이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 답력전달부 및 보조부재의 분해사시도이고,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 답력전달부 및 보조부재의 작동을 설명하기 위한 것이고,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 개략적인 작동도를 도시하고,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 조향각센싱부의 분해사시도를 도시하고,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치에 조향각센싱부가 장착된 상태로서, 조향각센싱부의 투과도를 도시하고,
도 12는 도 11의 조향각센싱부의 부분 확대도를 도시하고,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 변위센싱부를 설명하고,
도 14는 본 발명의 통합형 주행조작장치의 종래 대비 기능의 통합성을 도시하고,
도 15는 본 발명의 통합형 주행조작장치의 조향 제어를 설명하기 위한 것이며,
도 16은 본 발명의 통합형 주행조작장치의 가감속 및 변속 제어를 설명하기 위한 도면이고,
도 17은 본 발명의 구현예에 따라 주차(P) 및/또는 후진(R) 변속을 설명하기 위한 도면이다.
발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명에 따른 통합형 주행조작장치는, 차량의 조향, 가속, 감속 및 변속을 수행하도록 일체로 구성된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 사시도를 도시하고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 분해사시도를 도시한다.
본 발명에 따른 통합형 주행조작장치는 차량의 조향, 가속, 감속 및 변속 제어를 하나의 장치로 동시에 수행할 수 있다. 이를 위하여, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통합형 주행조작장치는 노브부(2), 회전부(4) 및 슬라이드이동부(6)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 노브부(2)의 회전에 의해 차량의 조향을 제어하도록 구성되고, 동시에 미끄럼이동을 통해 차량의 가속, 감속 및 변속 제어가 가능하게 구성된다. 본 발명은 노브부(2)의 회전에 의해 차량의 조향을 제어하는 회전부(4) 및 노브부(2)의 제1 방향 또는 제2 방향의 미끄럼이동을 통해 차량의 가속, 감속 및 변속을 제어하도록 구성되는 슬라이드이동부(6)를 포함한다.
본 발명에 따른 통합형 주행조작장치는 노브부(2)를 포함한다. 노브부(2)는 사용자가 조작하게 되는 구성으로서, 회전 및 슬라이드 이동가능하게 형성된다. 노브부(2)는 시계방향 또는 반시계방향으로 양방향 회전가능하게 구성된다. 또한, 노브부(2)는 제1 방향으로 선형 이동가능하고, 제1 방향의 반대방향인 제2 방향으로 선형 이동가능하게 형성된다. 예를 들어, 제1 방향이 동쪽방향이면 제2 방향은 서쪽방향이 되고, 제1 방향이 북쪽방향이면 제2 방향은 남쪽방향이 된다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 노브부의 일 측 사시도를 도시하고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 평면도를 도시한다.
도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 노브부(2)는 그립부(12) 및 로드부(22)를 포함한다.
그립부(12)는 사용자가 그립하는 부분이고, 그립부(12)는 노브부(2)의 각도방향 위치를 표시하는 위치표시부(112)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 위치표시부는(112) 그립부(12)의 다른 부분보다 돌출 형성되거나 돌기가 형성되어 노브부(2)가 어느 위치에 있는지 용이하게 파악하게 한다.
로드부(22)는 그립부(12)로부터 연장하며, 그립부(12)보다 작은 단면적을 갖도록 형성될 수 있다.
회전부(4)는 노브부(2)의 회전에 의해 차량의 조향을 가능하게 하며, 제1 기어(14) 및 토션 스프링(24)을 포함한다.
제1 기어(14)는 노브부(2)에 연결되고, 보다 구체적으로는 로드부(22)에 의해 노브부(2)에 연결될 수 있다. 제1 기어(14)의 둘레를 따라 복수의 톱니가 형성된다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 제1 기어(14)는 노브부(2)와 동심축을 이루도록 배치되고, 노브부(2)의 회전에 의해 연동하여 함께 회전하도록 구성된다.
제1 기어(14)에는 표면으로부터 돌출하는 돌출부(114)가 형성될 수 있다. 바람직하게, 돌출부(114)는 그립부(12)를 향해 돌출하고, 후술하는 융기부(116)와 나란하도록 배치된다. 한편, 돌출부(114)의 형상에 특별한 제한은 없고, 토션 스프링(24)의 양 단부를 지지할 수 있으면 족하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전부(4)는 노브부(2) 내지는 노브부(2)와 제1 기어(14)의 회전에 대하여 사용자에게 반력을 전달하는 토션 스프링(24)을 포함한다. 토션 스프링(24)은, 또한, 노브부(2)를 원위치로 복귀시키는 기능을 한다. 토션 스프링(24)은 제1 레그(124a) 및 제2 레그(124b)를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 노브부(2) 및 제1 기어(14) 사이에 토션 스프링(24)이 개재될 수 있고, 보다 구체적으로는, 토션 스프링(24)은 로드부(22)에 삽입될 수 있다. 토션 스프링(24)은 차량의 조향을 위한 노브부(2)의 회전 시 사용자에게 반력 전달과 원 위치로의 복원력을 제공하기 위하여 구비된다. 도 4a를 다시 참조하여, 이를 위하여 본 발명의 일 구현예에 따르면, 돌출부(114) 및 융기부(116)가 나란히 정렬된 상태에서 토션 스프링(24)의 제1 레그(124a)는 돌출부(114) 및 융기부(116)의 일 측에 접하도록 배치되고, 제2 레그(124b)는 돌출부(114) 및 융기부(116)의 타 측에 접하도록 배치된다. 이를 통하여 노브부(2)의 회전 시 반력을 구현하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 슬라이드이동부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 일 측면도이다.
도 5 및 6을 참조하여, 슬라이드이동부(6)는 노브부(2)를 제1 방향 및 제1 방향의 반대방향인 제2 방향으로 선형 미끄럼이동가능하게 구성하고, 차량의 감속, 감속 및 변속을 제어한다. 슬라이드이동부(6)는 슬라이더(16) 및 가이드부재(26)를 포함한다. 또한, 슬라이드이동부(6)는 답력전달부(36) 및 보조부재(46)를 더 포함할 수 있다.
슬라이더(16)는 노브부(2)를 지지하며, 노브부(2)에 결합된다. 따라서, 노브부(2)의 이동에 의해 슬라이더(16)도 함께 이동하게 구성된다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 슬라이더(16) 상에는 노브부(2) 및 회전부(4)가 안착될 수 있다.
슬라이더(16)에는 융기부(116)가 형성된다. 융기부(116)는 슬라이더(16)의 표면으로부터 돌출하여 형성되는 구성으로, 전술한 바와 같이, 토션 스프링(24)의 작동을 위해 구현될 수 있다.
가이드부재(26)는 슬라이더(16)와 결합되고, 슬라이더(16)를 미끄럼이동 가능하게 결합한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 슬라이더(16)에는 가이드부재(26)를 수용할 수 있는 통로(216)가 형성되고, 가이드부재(26)가 통로(216)에 삽입되어 슬라이더(16)가 가이드부재(26) 상에서 미끄럼이동한다. 이는 실시가능한 일 구현예일뿐 이 방식에 제한되지 아니하며, 다른 방식으로 슬라이더(16)의 이동을 구현할 수 있다.
도 7에는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치의 답력전달부 및 보조부재의 분해사시도가 도시되어 있다.
도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 슬라이더이동부(6)는 사용자에게 답력을 전달하고 위치의 복귀를 위하여 답력전달부(36)를 포함할 수 있고, 답력전달부(36)는 연장부재(136), 멈춤부재(236a, 236b), 스프링(336) 및 입출부재(436)를 포함할 수 있다.
연장부재(136)는 슬라이더(16)에 결합되고, 슬라이더(16)의 이동에 따라 함께 이동한다. 연장부재(136)에는 입출부재(436)가 결합된다. 입출부재(436)는 연장부재(136)에 대하여 입출가능하게 형성된다. 즉, 연장부재(136)에 대한 돌출길이가 변화가능하게 구성된다. 연장부재(136)와 입출부재(436) 사이에는 스프링(336)이 배치되고, 스프링(336)에 의하여 입출부재(436)는 연장부재(136) 내측으로 이동가능하게 구성된다. 즉, 입출부재(436)가 가압되면 스프링(336)이 압축되면서 입출부재(436)는 연장부재(136) 내측으로 밀려들어가고, 입출부재(436)에 가해진 힘이 제거되면 스프링(336)의 복원력에 의해 입출부재(436)는 원래의 돌출 길이로 복귀한다. 스프링(336)의 양 단에는 멈춤부재(236a, 236b)가 형성될 수 있고, 멈춤부재(236a, 236b) 사이에서 스프링(336)이 압축 또는 신장한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 입출부재(436)의 단부는 끝단을 향해 단면적이 감소하도록 형성되고, 끝단은 곡면으로 형성된다. 후술하는 그루브(246)와 함께 사용자에게 답력을 전달할 수 있도록 이와 같이 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예 따른 통합형 주행조작장치의 답력전달부 및 보조부재의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 슬라이드이동부(6)는 보조부재(46)를 더 포함할 수 있다. 보조부재(46)는 답력전달부(36)와 함께 작동한다. 보조부재(46)에는 이동면(146)이 형성되고, 이동면(146)에는 크기가 다른 복수의 그루브(246)가 형성된다. 보조부재(46)는, 답력전달부(36)와 함께, 가감속 시 사용자에게 답력 전달 및 원위치로의 복귀력을 제공할 수 있도록 마련된다.
보조부재(46)는 답력전달부(36) 내지는 입출부재(436)와 접촉되고, 이동면(146)을 따라 이동가능하게 구성된다. 즉, 노브부(2)의 이동에 의해 슬라이더(16)가 이동하고, 슬라이더(16)에 결합되는 답력전달부(36)가 보조부재(46) 상에서 이동한다.
보조부재(46)의 이동면(146)에는 경사가 형성된다. 이동면(146)의 중심부를 기준으로 양 측에 반대방향의 경사가 형성된다. 또한, 이동면(146)에는 이동면(146)을 따라 복수의 그루브(246)가 형성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하우징(8)을 더 포함할 수 있다. 가이드부재(26)는 하우징(8)을 통과하도록 구성되고, 슬라이더(16)는 하우징(8) 내 한정된 공간 안에서 미끄럼이동하도록 구성될 수 있다.
도 9에는 본 발명에 따른 통합형 주행조작장치의 개괄적인 작동제어도가 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통합형 주행조작장치는, 또한, 차량의 엔진제어부(E), 조향시스템(S) 및 제동시스템(B)에 통신할 수 있는 제어부(20)를 포함한다. 제어부(20)는 조향각센싱부(40) 및 변위센싱부(60)로부터의 정보를 수집하여 차량의 엔진제어부(E), 조향시스템(S) 및 제동시스템(B)에 통신하도록 구성된다.
도 10은 본 발명에 따른 통합형 주행조작장치의 분해사시도로서, 일부 구성요소가 생략되어 있고, 도 11은 조향각센싱부의 투과사시도를 도시하고, 도 12는 도 11의 조향각센싱부의 투과사시도를 확대한 모습을 도시한다.
도 10 내지 12를 참조하면, 조향각센싱부(40)는 노브부(2)의 회전각을 측정하여 차량의 조향시스템에 전달하는 기능을 수행한다. 조향시스템(S)에서는 조향각센싱부(40)에 의해 입력된 정보에 기초하여 차량의 조향을 수행한다. 조향각센싱부(40)는 제2 기어(140), 제1 마그넷부재(240), 조향각센싱용 홀센서(440) 및 결합부재(340)를 포함할 수 있다.
제2 기어(140)는 제1 기어(14)의 일 측에 제1 기어(14)와 접하도록 배치된다. 제2 기어(140)는 제1 기어(14)와 맞물려 회전하도록 둘레면에 복수의 톱니를 포함한다. 회전부(4)의 제1 기어(14)와의 구별을 위한 목적으로 제2 기어는 '제2'를 사용하여 지칭하고 있으나 제1 기어(14)와 동일하지 않은 것으로 한정하는 것은 아니며, 제1 기어(14) 및 제2 기어(140)는 같은 구성일 수도 있고 다른 구성일 수도 있다.
제2 기어(140)에는 내측으로 함몰 형성되는 끼움부(1140)가 형성될 수 있다. 끼움부(1140)는 후술하는 결합부재(340)를 통해 제1 마그넷부재(240)를 장착하기 위한 하나의 실시예의 구현을 위해 형성된다.
제2 기어(140)에는 제1 마그넷부재(240)가 형성된다. 이에 의해 제2 기어(140)의 회전 시 제1 마그넷부재(240)도 함께 회전하도록 구성된다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 제1 마그넷부재(240)는 제2 기어(140)의 중심부에 배치되고, 보다 구체적으로는, 제2 기어(140)의 중심부 하단에 배치될 수 있다.
제1 마그넷부재(240)는 제2 기어(140)에 결합부재(340)를 통해 장착될 수 있다. 결합부재(340)는 제1 마그넷부재(240)를 지지하는 플레이트(1340) 및 플레이트(1340)의 양 측에서 실질적으로 직각 방향으로 연장하여 제2 기어(140)에 끼움 결합할 수 있는 삽입부(2340)를 포함한다.
조향각센싱용 홀센서(440, hall effect sensor)는 제1 마그넷부재(240)에 인접 배치되어 제1 마그넷부재(240)의 회전에 의해 변화하는 자기장을 감지하고 제2 기어(140)의 회전 각도를 측정한다. 측정된 조작 각도는 제어부(20)를 통해 조향시스템(S)에 전달되고, 조향시스템(S)은 전달받은 정보에 기초하여 차량의 방향을 제어한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 조향각센싱용 홀센서(440)는 제1 마그넷부재(240)와 마주보도록 구성되는 기판(540)에 장착될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 기판(540)은 슬라이더(16)에 결합되어 제1 기어(14)와 제2 기어(140)가 맞물리도록 하는 간단한 구조를 통해 실현할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 기판(540)은 인쇄회로기판을 포함할 수 있고, 인쇄회로기판은 제어부(20)를 포함할 수 있다.
변위센싱부(60)는 노브부(2) 또는 슬라이더(16)의 이동거리와 방향을 탐지한다. 변위센싱부(60)는 제2 마그넷부재(160) 및 변위센싱용 홀센서(260)를 포함할 수 있다.
도 13은 슬라이더 및 변위센싱부의 관계를 보여주기 위한 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 마그넷부재(160)는 슬라이더(16)에 설치되고, 변위센싱용 홀센서(260)는 제2 마그넷부재(160)의 주위에 고정 설치된다. 본 발명의 일 구현예에 있어서, 변위센싱용 홀센서(260)는 하우징(8) 내측면에 형성되고 제2 마그넷부재(160)와 인접하여 형성된다. 변위센싱용 홀센서(260)는 제2 마그넷부재(160)가 형성된 슬라이더(16)의 이동으로 인한 자기장의 변화를 감지하고, 슬라이더(16)의 이동거리 및 이동방향을 감지한다.
여기에서 조향각센싱부(40)의 제1 마그넷부재(240)와의 구별을 위한 목적으로 제2 마그넷부재(160)라는 용어를 사용하고 있으나 제1 마그넷부재(240)와 제2 마그넷부재(160)는 동일한 구성일 수도 있고 다른 구성일 수도 있다.
도 14 내지 16을 참조하여 본 발명에 따른 통합형 주행조작장치의 작동 및 효과에 대하여 설명하면 아래와 같다.
종래에는 사용자가 차량 실내에서 가속을 위해서는 악셀 페달을, 감속을 위해서는 브레이크 페달을, 진행방향의 제어를 위해서는 변속 레버를, 차량의 조향을 위해서는 스티어링 휠을 사용하여 차량을 제어하였으며, 이들 구성은 차량 실내에서 많은 공간을 차지하였다. 이러한 주행 조정 장치들은 차량 내에 많은 부품을 장착하도록 하였기 때문에 차량의 실내 공간을 축소하고 공간 활용성을 제한하고 있었다. 또한, 많은 부품의 장착으로 인해 차량의 중량과 원가 상승을 야기하였다.
그러나 근래에는 자율주행 기술의 등장과 발달에 따라 차량 주행의 상당 부분이 자동화되어가고 있으며, 이에 따라 운전자가 직접 조정하는 영역이 감소하고 있는 추세이다. 이와 같은 기술발전 흐름으로 인해 차량의 실내는 기존의 자동차의 조정을 위한 공간으로서의 역할이 축소하고, 이동 시의 휴식 및 여가 활용 공간으로 진화하고 있다.
이에 본 발명은, 이와 같은 트렌드를 반영하여, 기존 차량 조정을 위해 장착된 부품들을 하나로 통합하여 실내 공간 활용성을 극대화하고 원가와 중량을 줄일 수 있는, 통합형 주행조작장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 손이나 발이 불편한 장애인들의 운전 편의성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통합형 주행조작장치는 기존 악셀 페달, 브레이크 페달, 변속 레버 및 스티어링 휠의 기능을 하나로 통합함으로써, 이들과 연결되는 차량의 엔진, 제동시스템, 변속기 및 조향시스템과 통신하여 차량을 제어할 수 있도록 한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 통합형 주행조작장치에는 사용자가 그립할 수 있는 노브부(2)가 형성된다.
사용자는 노브부(2)의 그립부(12)를 쥐고 시계방향(CW) 또는 반시계방향(CCW)으로 회전시킴으로써 차량의 조향을 제어한다.
노브부(2)는 제1 기어(14)와 함께 회전한다. 제1 기어(14)의 회전에 의해 조향각센싱부(40)의 제2 기어(140)도 맞물려 회전한다. 제2 기어(140)에는 제1 마그넷부재(240)가 형성되고, 제1 마그넷부재(240)와 인접한 위치에 배치되는 조향각센싱용 홀센서(440)는 제2 기어(140)의 회전각을 센싱한다. 제어부(20)는 조향각센싱용 홀센서(440)에 의해 측정된 회전각을 차량의 조향시스템(S)에 전달하고, 조향시스템(S)은 이에 기초하여 차량을 조향한다.
한편, 노브부(2)에는 토션 스프링(24)이 배치되고, 전술한 바와 같이, 토션 스프링(24)의 양 레그(124a, 124b)는, 각각, 융기부(116)의 양 측에 거치되어 노브부(2)의 회전 시 반력을 전달하고 복귀 기능을 수행한다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 토션 스프링(24)의 양 레그(124a, 124b)는, 각각, 돌출부(114) 및 융기부(116)의 일 측 및 타 측에 접하도록 배치되어 노브부(2)의 회전 시 반력을 전달하고 복귀력을 제공한다. 즉, 토션 스프링(24)은 노브부(2)의 회전 후 사용자에 의한 회전력이 소멸하면 위치표시부(112)가 원위치로 복귀하도록 복원력을 제공한다.
차량의 속도 및 진행방향의 제어를 위해서, 도 16에 도시된 바와 같이, 사용자는 노브부(2)를 A 방향 또는 D 방향으로 슬라이드 이동시킨다. 본 발명의 구현예에 따르면, A 방향으로 노브부(2)가 이동하면 차량이 가속되고, D 방향으로 노브부(2)가 이동되면 차량이 감속된다.
슬라이더(16)에는 노브부(2)가 안착되고, 슬라이더(16)는 가이드부재(26)를 따라 이동가능하게 형성되어 A 방향 또는 D 방향으로 이동할 수 있다.
슬라이더(16)에는 제2 마그넷부재(160)가 부착되고, 제2 마그넷부재(160)에 인접하여 변위센싱용 홀센서(260)가 배치된다. 변위센싱용 홀센서(260)는 슬라이더(16)가 이동할 때 함께 이동하는 제2 마그넷부재(160)의 자력 변화에 의하여 이동거리 및 방향을 감지하고, 수집된 정보를 엔진제어부(E) 및 제동시스템(B) 등에 전달하여 차량의 가속 또는 감속이 수행되도록 한다.
또한, 가속 및 감속 시 사용자에게 답력을 전달하고, 사용자에 의한 조작력이 제거되는 경우 복귀력을 제공하고자 본 발명에 따른 슬라이드이동부(6)는 답력전달부(36) 및 보조부재(46)를 더 포함할 수 있다.
입출부재(436)는 이동면(146)을 따라 이동하게 되고, 이동면(146)에는 그루브(246)가 형성되어 노브부(2)의 이동 시 답력이 제공된다. 또한, 입출부재(436)는 스프링(336)에 의해 연장부재(136)로부터 돌출길이가 변화 가능하게 형성되는바, 스프링(336)의 복원력 및 이동면(146)에 형성된 경사에 의해 원위치로의 복원력이 제공된다.
본 발명에 따르면, 주차(P) 변속은 아래와 같이 수행될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 도 17에 도시된 바와 같이, 노브부(2)에는 P-버튼(212)이 형성될 수 있다. P-버튼(212)이 가압되는 경우에는 차량은 주차(P) 모드로 변속된다. 보다 구체적으로는, P-버튼(212)이 가압되면 통합형 주행조작장치와 통신하도록 구성되는 엔진제어부(E)가 차량을 주차(P)로 변속하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 구현예에 따르면, 노브부(2)에 P-버튼을 구비하지 않고, 차량의 시동을 OFF하거나 차량의 문을 열면 주차(P) 모드로 자동으로 변속되도록 구성될 수도 있다.
또는 이들의 조합도 가능하다. 즉, 노브부(2)에 P-버튼을 구비하면서 차량의 시동을 OFF하거나 차량의 문을 개방하면 차량은 주차(P) 모드로 자동으로 변속되도록 구성될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 후진(R) 변속은 이하와 같이 수행될 수 있다.
도 17을 재참조하여, 본 발명의 구현예에 따르면, 노브부(2)에는 R-버튼(312)이 형성될 수 있다. R-버튼(312)의 가압에 의해 차량은 후진(R) 모드로 변속된다. 즉, R-버튼(312)이 가압되면 통합형 주행조작장치와 통신하도록 구성되는 엔진제어부(E)는 차량을 후진 변속되도록 구성한다
또한, 본 발명의 구현예에 따르면, 차량의 정차 중에 노브부(2)를 D 방향(도 16 재 참조)으로 이동시켜 노브부(2)와 연동하는 슬라이드이동부(6)를 D 방향으로 이동시키면 후진(R) 모드로 인식되어 차량의 후진(R)을 가능하게 한다. 다시 말해, 차량이 전방으로 주행 중에는 노브부(2)를 D 방향으로 이동시키면 차량의 감속이 이루어지고, 차량 정차 시에는 후진(R) 변속이 수행된다.
또는 위 주차(P) 변속과 관련된 구현예에서 설명한 바와 같이, 후진(R) 변속 시에도 전술한 구현예의 조합이 가능하다는 점이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 통합형 주행조작장치는, 하나의 장치를 통해 차량의 가속, 감속, 변속 및 조향이 가능하도록 구성되어 상술한 바와 같은 효과를 제공할 수 있다.
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 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
SW: 스티어링휠 AP: 악셀 페달
BP: 브레이크 페달 TL: 변속 레버
2: 노브부 4: 회전부
6: 슬라이드이동부 8: 하우징
12: 그립부 14: 제1 기어
16: 슬라이더 20: 제어부
22: 로드부 24: 토션 스프링
26: 가이드부재 36: 답력전달부
40: 조향각센싱부 46: 보조부재
60: 변위센싱부 140: 제2 기어
160: 제2 마그넷부재 240: 제1 마그넷부재
260: 변위센싱용 홀센서 440: 조향각센싱용홀센서
E: 엔진제어부 B: 제동시스템
S: 조향시스템

Claims (12)

  1. 노브부;
    상기 노브부의 회전에 의해 차량의 조향을 제어하는 회전부; 및
    상기 노브부의 미끄럼이동을 통해 차량의 가속 및 감속을 제어하는 슬라이드이동부;
    를 포함하는 것인 통합형 주행조작장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 슬라이드이동부는,
    상기 노브부의 미끄럼이동을 통해 차량의 변속을 제어하도록 구성되는 것인 통합형 주행조작장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 회전부는,
    상기 노브부와 연결되어 노브부와 연동하여 회전하는 제1 기어;
    를 포함하는 것인 통합형 주행조작장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 조향각센싱부를 더 포함하고, 상기 조향각센싱부는,
    상기 제1 기어와 맞물려 회전하는 제2 기어;
    상기 제2 기어에 형성되는 제1 마그넷부재; 및
    상기 제1 마그넷부재의 자력 변화를 통해 상기 제2 기어의 회전각도를 센싱하는 조향각센싱용 홀센서;
    를 포함하는 것인 통합형 주행조작장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 노브부 및 제1 기어의 회전에 대하여 반력을 제공하는 토션 스프링을 더 포함하는 것인 통합형 주행조작장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 슬라이드이동부는,
    상기 노브부를 지지하는 슬라이더; 및
    상기 슬라이더를 미끄럼이동 가능하게 상기 슬라이더에 결합되는 가이드부재;
    를 포함하는 것인 통합형 주행조작장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 변위센싱부를 더 포함하고, 상기 변위센싱부는,
    상기 슬라이더에 형성되는 제2 마그넷부재; 및
    상기 제2 마그넷부재의 주위에 고정 설치되고, 상기 제2 마그넷부재의 자력변화에 의해 상기 슬라이더의 이동방향 및 이동거리를 감지하도록 구성되는 변위센싱용 홀센서;
    를 포함하는 것인 통합형 주행조작장치.
  8. 청구항 6에 있어서, 답력전달부를 더 포함하고, 상기 답력전달부는,
    상기 슬라이더로부터 연장하는 연장부재; 및
    상기 연장부재에 대한 길이가 조절가능하게 형성되는 입출부재;
    를 포함하는 것인 통합형 주행조작장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 입출부재가 이동가능하게 구성되는 이동면 및 상기 이동면에 내측으로 함몰 형성되는 그루브를 포함하는 보조부재를 더 포함하는 것인 통합형 주행조작장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 입출부재가 보조부재와 접촉하는 단부는 끝단을 향해 단면적이 감소하도록 형성되고, 끝단은 곡면으로 형성되는 것인 통합형 주행조작장치.
  11. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 노브부에는 차량의 주차 변속을 위한 P-버튼 및 차량의 후진 변속을 위한 R-버튼 중 적어도 하나가 형성되는 것인 통합형 주행조작장치.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 노브부는 제1 방향 및 제1 방향의 반대반향인 제2 방향 중 어느 하나로 이동가능하게 구성되고,
    차량의 주행 중 상기 노브부를 제1 방향으로 이동시키는 경우 차량은 감속되고,
    차량의 정차 중 상기 노브부를 제1 방향으로 이동시키는 경우 차량은 후진되도록 구성되는 것인 통합형 주행조작장치.
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