KR20240062765A - 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치 - Google Patents

전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치 Download PDF

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KR20240062765A
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천철호
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김태조
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Abstract

본 발명은 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치에 관한 것으로, 반구형 일측에는 운전자가 변속을 위해 조작하는 변속조작부(50)가 구비되고 반구형 타측에는 간접조명 및 영상송출을 위한 디자인부(60)가 구비된 구형상의 스피어기구(20)를 포함하고, 타이밍벨트(370) 또는 와이어(390)를 사용해서 모터(310)의 동력을 스피어기구(20)의 회전축(40)으로 전달하도록 된 것이다.

Description

전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치{SPHERE TYPE SHIFT CONTROL APPARATUS FOR ELECTRONIC SHIFT SYSTEM}
본 발명은 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반구형 일측과 타측에 변속조작부와 디자인부가 구비된 스피어기구를 구비한 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치에 관한 기술이다.
변속조작장치의 스피어기구는 반구형 일측에 변속조작을 위한 변속조작부가 구비되고, 반구형 타측에는 간접조명 및 영상송출을 위한 디자인부가 구비된다.
스피어기구는 하우징에 회전 가능하게 설치되며, 회전시 스피어기구의 반구형 일측은 하우징을 통해 차량 실내로 노출되고 반구형 타측은 하우징속에 숨겨진 상태를 유지하게 된다.
일예로, 차량의 시동이 온(on)되거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환될 때에는 반구형 일측에 위치한 변속조작부가 차량 실내로 노출되고, 반구형 타측에 위치한 디자인부는 하우징속에 숨겨진 상태가 되도록 회전한다.
반대로, 차량의 시동이 오프(off)되거나 또는 자율주행모드로 전환될 때에는 반구형 타측에 위치한 디자인부가 차량 실내로 노출되고, 반구형 일측에 위치한 변속조작부는 하우징속에 숨겨진 상태가 되도록 회전한다.
스피어기구의 회전은 통상적으로 모터의 동력으로 진행되며, 모터의 동력은 기어기구를 통해 스피어기구의 회전축으로 전달되어 스피어기구가 회전하게 된다.
한편, 변속조작부가 차량 실내로 노출되어 운전자가 변속조작부를 조작하는 상황에서는 안전성 확보를 위해 원치 않는 스피어기구의 회전을 방지할 수 있어야 하는 바, 이를 위해 스피어타입 변속조작장치에도 모터의 홀딩토크로 스피어기구의 회전을 구속하는 시프트 락(shift lock) 또는 셀프 락킹(self locking) 기능이 구비된다.
또한, 시프트 락을 구성하는 제어기 또는 모터의 고장으로 인해 모터의 동력으로 시트프 락을 해제시키지 못하는 경우, 사용자가 수동으로 시프트 락을 강제로 해제시킬 수 있어야 하는 바, 이를 위해 스피어타입 변속조작장치에도 시프트 락 릴리즈(shift lock release) 또는 오버라이드(override) 기능이 구비된다.
이와 같이, 스피어기구의 시프트 락 기능을 구현하고 또한 모터의 동력을 스피어기구의 회전축을 전달하기 위해서 종래에는 웜기어(worm gear) 및 웜휠기어(worm wheel gear)로 된 기어기구를 사용하였다.
하지만, 웜기어 및 웜휠기어는 기어구조의 특성상 모터의 높은 감속비에 따른 웜기어의 고속회전 및 기어 마찰에 의한 소음이 수반되는 단점이 있고, 특히 낮은 효율에 따른 출력토크의 감소로 출력단인 스피어기구의 회전속도를 높이는데 한계가 있는 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2022-0065468A
본 발명은, 벨트 또는 와이어를 사용해서 모터의 동력을 스피어기구로 전달하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치로서, 동력전달기구로 기어구조를 사용하지 않음에 따라 구성의 단순화를 통한 중량감소 및 원가절감과 작동소음 개선 및 스피어기구의 회전속도를 향상시킬 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은, 시프트 락 및 시프트 락 릴리즈 기능의 구현을 위한 구성을 단순화시킬 수 있도록 하는 데에 다른 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반구형상 일측에는 변속조작부가 구비되고 반구형상 타측에는 디자인부가 구비되며 하우징에 대해 회전 가능하게 결합된 스피어기구를 포함하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치에 있어서, 모터의 동력을 스피어기구의 회전축으로 전달하는 동력전달부품으로 타이밍벨트 또는 와이어를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 모터와 스피어기구의 회전축에는 구동풀리와 종동풀리가 결합되고; 상기 타이밍벨트 또는 와이어는 구동풀리와 종동풀리를 동력전달이 가능하도록 연결하는 것을 특징으로 한다.
상기 타이밍벨트의 내측과 구동풀리의 외경 및 종동풀리의 외경에는 동일 피치의 기어치가 형성되어서 타이밍벨트와 구동풀리 및 타이밍벨트와 종동풀리는 치간 맞물림에 의해 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 와이어의 선상에 스웨이징핀이 구비되어 스웨이징핀이 구동풀리의 외경에 고정되고; 상기 종동풀리에는 한 쌍의 풀리레버가 종동풀리와 동축으로 구비되어 와이어의 양끝이 개별적으로 풀리레버와 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 한 쌍의 풀리레버사이에 풀리스프링이 연결되게 설치되어서 풀리레버에 스프링력을 가하여 와이어의 양끝을 당겨줌에 따라 와이어의 장력이 유지되는 것을 특징으로 한다.
상기 모터의 모터축에 영구자석이 결합되고; 상기 영구자석과 대면하는 하우징에 홀센서를 구비한 PCB가 구비되며; 상기 모터축이 회전할 때에 영구자석의 자기장 변화를 홀센서가 검출하고; 상기 PCB는 홀센서의 신호를 이용해서 스피어기구의 위치 인식 및 모터의 작동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징에는 플런저를 구비한 솔레노이드가 종동풀리를 향하도록 설치되고; 상기 종동풀리의 외경에는 플런저가 삽입되는 제1풀리홈 및 제2풀리홈이 이격되게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 플런저가 제1풀리홈 또는 제2풀리홈속에 삽입된 상태일 때 스피어기구는 회전이 멈춰져서 위치가 고정되고, 플런저가 제1풀리홈 및 제2풀리홈에서 모두 빠진 상태일 때에 스피어기구는 회전축을 중심으로 회전이 가능하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1풀리홈과 제2풀리홈은 180도 간격으로 형성되어서 플런저가 제1풀리홈에 삽입되면 스피어기구는 변속조작부가 노출된 상태로 위치가 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1풀리홈은 측면의 경사각이 플런저의 삽입각과 동일하게 형성되어서 사용자가 변속조작부를 조작할 때에 종동풀리에 사용자의 하중이 가해지면 하중의 반대방향으로 반력이 작용함에 따라 스피어기구는 회전이 불가하도록 구속되어 시프트 락이 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1풀리홈의 입구에는 돌기부가 외측으로 돌출되게 형성되고; 상기 제1풀리홈속에 플런저가 삽입된 상태에서 돌기부에 의해 스피어기구의 회전구속이 강화되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1풀리홈과 제2풀리홈은 180도 간격으로 형성되어서 플런저가 제2풀리홈에 삽입되면 스피어기구는 디자인부가 노출된 상태로 위치가 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2풀리홈은 일측면의 경사각이 플런저의 삽입각보다 크게 형성되고, 사용자가 수동으로 스피어기구를 회전시킴에 따라 종동풀리에 사용자의 하중이 가해지면 삽입각보다 큰 경사각에 의해 플런저는 후퇴 이동을 하고, 플런저가 후퇴 이동을 하여 제2풀리홈으로부터 빠지면 스피어기구는 사용자의 조작으로 회전이 가능한 시프트 락 릴리즈 상태가 되는 것을 특징으로 한다.
상기 모터의 1회 작동시 스피어기구는 회전축을 중심으로 180도씩 회전하면서 변속조작부 및 디자인부가 1번씩 교대로 실내로 노출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치는, 구형상으로 된 스피어기구에서 반구형 일측에는 운전자가 변속을 위해 조작하는 변속조작부가 구비되고, 반구형 타측에는 간접조명 및 영상송출을 위한 디자인부가 구비된 구성으로, 스피어기구의 회전을 통해 변속조작이 필요한 경우에는 변속조작부만이 하우징의 개구부를 통해 차량 실내로 노출되고, 변속조작이 필요하지 않은 경우에는 디자인부만이 하우징의 개구부를 통해 차량 실내로 노출됨으로써, 시각적 인지성 향상을 통한 안정성 강화 및 하이테크 이미지를 통한 상품성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 모터의 동력을 스피어기구의 회전축으로 전달하기 위한 동력전달부품으로 타이밍벨트 또는 와이어를 사용하는 구성으로, 기어를 사용해서 동력을 전달하는 종래의 구조에 비해 구성의 단순화를 통한 중량감소와 원가절감 및 작동소음 개선과 스피어기구의 회전속도 향상을 통해 고급감 증대를 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 종동풀리의 제1풀리홈과 제2풀리홈 및 플런저를 구비한 솔레노이드를 이용해서 시프트 락 기능 및 시프트 락 릴리즈 기능의 구현이 가능한 구성으로, 구성의 단순화를 통해 패키지를 유리하게 구성한 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치로서 변속조작부가 노출되도록 스피어기구가 회전된 상태의 도면,
도 2는 도 1에서 스피어기구가 180도 회전하여 디자인부가 노출된 상태의 도면,
도 3은 타이밍벨트를 사용해서 동력을 전달하는 구조의 일실시예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 종동풀리를 설명하기 위한 도면,
도 5는 솔레노이드의 플런저가 제1풀리홈에 삽입됨에 따라 변속조작부가 노출된 상태의 도면,
도 6은 플런저가 삽입된 제1풀리홈의 확대도,
도 7은 솔레노이드의 플런저가 제2풀리홈에 삽입됨에 따라 디자인부가 노출된 상태의 도면,
도 8은 플런저가 삽입된 제2풀리홈의 확대도,
도 9 내지 도 11은 와이어를 사용해서 동력을 전달하는 구조의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit), 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Control Unit) 등의 명칭에 포함된 유닛(Unit) 또는 제어 유닛(Control Unit)은 차량 특정 기능을 제어하는 제어 장치(Controller)의 명명에 널리 사용되는 용어일 뿐, 보편적 기능 유닛(Generic function unit)을 의미하는 것은 아니다.
제어기(Controller)는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치는 도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 하우징(10), 하우징(10)에 대해 회전 가능하게 결합된 스피어기구(20), 및 스피어기구(20)가 하우징(10)에 대해 회전할 수 있도록 회전동력을 제공하는 동력기구(30)를 포함한다.
스피어기구(20)를 구비한 하우징(10)은 운전석 주변의 콘솔, 센터페시아 등에 고정되게 설치되거나 또는 시트에 설치될 수 있다.
스피어기구(20)의 중심부를 관통하도록 회전축(40)이 결합되고, 회전축(40)은 하우징(10)에 대해 회전 가능하도록 설치된다.
따라서, 회전축(40)이 회전하면 스피어기구(20)도 함께 하우징(10)에 대해 회전하며, 회전시 스피어기구(20)의 반구형 일측은 하우징(10)을 통해 차량 실내로 노출되고 반구형 타측은 하우징(10)속에 숨겨진 상태를 유지하게 된다.
구형상 스피어기구(20)에서 반구형 일측에는 변속조작부(50)가 구비되고, 반구형 타측에는 다지인부(60)가 구비된다.
스피어기구(20)가 하우징(10)에 대해 회전하면, 변속조작부(50)나 또는 디자인부(60) 중 어느 하나가 차량 실내로 노출되고 다른 하나는 하우징(10)내에 숨김상태로 유지된다.
변속조작부(50)에는 운전자가 변속을 위해 조작하는 변속기구가 구비되는데, 일예로 변속기구는 변속다이얼(70)로 구성될 수 있고, 다른 예로는 변속버튼 또는 변속레버 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
변속기구가 변속다이얼(70)로 구성되거나 또는 변속레버로 구성되는 경우에는 별도로 P단 버튼(80)이 추가로 함께 구비될 수 있다.
변속다이얼(70)을 조작해서 R단, N단, D단 중 어느 하나의 변속단을 선택할 수 있고, P단은 별도의 P단 버튼(80)은 눌러서 작동한다.
변속레버의 경우는 운전자의 레버 조작을 통해 R단, N단, D단 중 어느 하나의 변속단을 선택할 수 있고, P단은 별도의 P단 버튼을 눌러서 작동할 수 있다.
변속버튼의 경우는 운전자가 P단 버튼, R단 버튼, N단 버튼, D단 버튼 중 어느 하나의 버튼을 눌러서 작동할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 변속조작장치는 도면으로 도시되지는 않았지만, 벼변속기구(변속다이얼, 또는 P단 버튼)의 조작신호를 전달받아서 차량제어기(VCU)로 제어신호를 출력하는 PCB(Printed Circuit Board)를 더 포함할 수 있다.
변속기구와 PCB는 전기적 신호의 전달이 가능하도록 와이어를 통해 연결될 수 있다.
변속기구의 조작신호가 발생하면 PCB는 차량제어기로 신호를 전달하고, 차량제어기에서 명령된 신호에 의해 전자적으로 변속제어가 수행된다.
디자인부(60)는 빛을 생성하는 광원, 광원의 점등시 간접조명을 구현할 수 있도록 표면에 특정형상의 패턴이 형성된 조명창을 포함할 수 있으며, 광원은 PCB의 제어에 의해 점소등될 수 있다.
디자인부(60)의 광원으로 LED(Light Emitting Diode)를 사용할 수 있고, 광원의 점등시 간접조명(무드등, ambient light)의 구현이 가능하고, 특히 사용자의 제스처에 대응해서 웰컴(welcome) 기능의 구현도 가능하다.
디자인부(60)의 조명창은 반구형 강화유리로 형성될 수 있고, 광원의 빛이 투과될 수 있는 투명창 또는 반투명창으로 형성될 수 있다.
또한, 디자인부(60)는 광원의 빛을 확산시키는 확산부재를 포함할 수 있고, 확산부재는 광원과 대면하도록 조명창에 설치되는 프리즘(prism)으로 구성될 수 있다.
또한, 디자인부(60)는 조명창을 통해 특정 영상을 송출하는 디스플레이 디바이스를 더 포함할 수 있다.
디스플레이 디바이스의 작동은 PCB에 의해 제어되며, 디스플레이 디바이스를 통해 유저가 설정된 영상을 송출해서 시각적 시인성을 한층 더 증대시킬 수 있다.
동력기구(30)는 하우징(10)에 고정되게 설치된 모터(310), 모터(310)의 모터축(311)과 결합되어서 함께 회전하는 구동풀리(320), 스피어기구(20)의 회전축(40)과 결합되어서 함께 회전하는 종동풀리(330), 구동풀리(320)와 종동풀리(330)를 연결해서 동력을 전달하는 동력전달부품, 모터축(311)에 결합된 영구자석(340), 하우징(10)에 고정되고 영구자석(340)과 대면하는 홀센서(350)를 구비한 PCB(360)를 포함한다.
모터축(311)의 일단에는 구동풀리(320)가 결합되고, 모터축(311)의 타단에는 영구자석(340)이 결합된다.
모터(310)의 작동으로 모터축(311)이 회전할 때에 영구자석(340)의 자기장 변화를 홀센서(350)가 검출하고, PCB(360)는 홀센서(350)의 신호를 이용해서 스피어기구(20)의 위치 인식 및 모터(310)의 작동을 제어하게 된다.
PCB(350)는 입력부의 신호 입력시 모터(310)를 구동시키도록 제어하게 되며, 입력부의 신호는 차량의 시동 온(on)신호 및 오프(off)신호, 또는 도어의 오픈(open)신호 및 클로즈(close)신호, 또는 도어의 언락(unlock)신호 및 락(lock)신호, 또는 주행모드 변경신호(자율주행모드 및 수동운전모드 변경신호), 또는 조작스위치 또는 버튼의 온(on)신호 및 오프(off)신호 중 어느 하나를 사용할 수 있도록 구성할 수 있다.
입력부의 신호 입력시 PCB(360)의 제어에 의해 모터(310)가 구동하고, 모터(310)의 동력은 구동풀리(320)와 동력전달부품 및 종동풀리(330)를 회전축(40)으로 전달되어서 회전축(40)이 하우징(10)에 대해 회전하고, 회전축(40)과 함께 스피어기구(20)가 회전하게 된다.
스피어기구(20)는 동력기구(30)의 1회 작동시 회전축(40)이 180도씩 회전하게 되고, 이로 인해 스피어기구(20)의 회전시 도 1과 같이 변속조작부(50)가 하우징(10)의 개구부를 통해 차량의 실내로 노출되거나 또는 도 2와 같이 디자인부(60)가 하우징(10)의 개구부를 통해 차량의 실내로 노출되도록 동작하게 된다.
본 발명에 따른 실시예는 구동풀리(320)와 종동풀리(330)를 연결해서 동력을 전달하는 동력전달부품으로 타이밍벨트(370) 또는 와이어(390)를 사용할 수 있다.
도 1 내지 도 3, 도 5 및 도 7에는 타이밍벨트(370)를 사용하는 예시가 도면으로 도시되어 있다.
타이밍벨트(370)는 구동풀리(320)와 종동풀리(330)를 동력전달이 가능하도록 연결하며, 이를 위해 간섭이 발생하지 않도록 타이밍벨트(370)의 내측과 구동풀리(320)의 외경 및 종동풀리(330)의 외경에는 동일 피치의 기어치가 형성되어서 타이밍벨트(370)와 구동풀리(320) 및 타이밍벨트(370)와 종동풀리(330)는 치간 맞물림에 의해 결합된다.
구동풀리(320)는 너트(381)의 결합에 의해 분리가 방지될 수 있고, 스피어기구(20)는 베어링(382)에 의해 하우징(10)에 대해 원활히 회전할 수 있다.
도 9 내지 도 11에는 동력전달부품으로 와이어(390)를 사용하는 예시가 도면으로 도시되어 있다.
와이어(390)는 구동풀리(320)와 종동풀리(330)를 동력전달이 가능하도록 연결하며, 이를 위해 간섭이 발생하지 않도록 와이어(390)의 선상에 스웨이징핀(391)이 구비되어 스웨이징핀(391)이 구동풀리(320)의 외경에 고정된다.
또한, 종동풀리(330)에는 한 쌍의 풀리레버(392)가 종동풀리(330)와 동축으로 구비되며, 1개의 풀리레버(392)에 와이어(390)의 일끝이 결합되고, 나머지 1개의 풀리레버(392)에 와이어(390)의 타끝이 결합된다.
종동풀리(330)는 분리 가능한 2개의 플레이트 부품으로 구성되어서 다수개의 볼트(393)를 매개로 결합되며, 2개의 플레이트 부품사이에 2개의 풀리레버(392)가 종동풀리(330)와 동축을 이루도록 결합되며, 또한 2개의 풀리레버(392)는 종동풀리(330)와 독립적으로 회전이 가능하도록 구성된다.
구동풀리(320)는 고정링(394)의 결합에 의해 분리가 방지될 수 있고, 종동풀리(330)의 축에는 베어링(395)이 결합되어서 스피어기구(20)는 베어링(395)에 의해 하우징(10)에 대해 원활히 회전할 수 있다.
또한, 한 쌍의 풀리레버(392)사이에는 풀리스프링(396)이 연결되게 설치되며, 풀리스프링(396)은 풀리레버(392)에 스프링력을 가하여 와이어(390)의 양끝을 당겨줌에 따라 와이어(30)는 항상 일정한 장력을 유지할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 변속조작장치는 종동풀리(330)에 형성된 제1풀리홈(331)과 제2풀리홈(332) 및 플런저(410)를 구비한 솔레노이드(400)에 의해 스피어기구(20)의 회전을 구속할 수 있으며, 또한 시프트 락 및 시프트 락 릴리즈의 기능 구현도 가능한 구성이다
즉, 하우징(10)에는 플런저(410)를 구비한 솔레노이드(400)가 종동풀리(330)를 향하도록 설치되고, 종동풀리(330)의 외경에는 플런저(410)가 삽입되는 제1풀리홈(331) 및 제2풀리홈(332)이 이격되게 형성된다.
솔레노이드(400)의 플런저(410)는 스프링(420)에 의해 지지되게 설치되어서, 솔레노이드(400)로 전류가 인가되면 플런저(410)는 스프링(420)의 힘을 이기고 후퇴 이동하고, 인가되던 전류가 차단되면 후퇴 이동한 플런저(410)는 스프링(420)의 복원력에 의해 전진 이동하여 초기위치로 복귀한다.
플런저(410)의 후퇴 이동시 플런저(410)는 종동풀리(330)의 제1풀리홈(331) 또는 제2풀리홈(332)으로 빠져서 이탈되고, 이로 인해 스피어기구(20)는 플런저(410)에 의한 락킹이 해제되어 회전축(40)을 중심으로 하우징(10)에 대해 회전할 수 있는 상태가 된다.
반대로, 플런저(410)의 전진 이동으로 플런저(410)가 종동풀리(330)의 제1풀리홈(331) 또는 제2풀리홈(332) 중 어느 하나에 삽입되면, 스피어기구(20)는 플런저(410)에 의해 락킹이 되어 하우징(10)에 대해 회전할 수 없는 구속상태를 유지하게 된다.
제1풀리홈(331)과 제2풀리홈(332)은 종동풀리(330)의 원주방향을 따라 180도 간격으로 이격되어서 형성되며, 제1풀리홈(331)과 제2풀리홈(332)은 종동풀리(330)의 외측으로 개구되게 형성된다.
도 5와 같이 솔레노이드(400)의 플런저(410)가 종동풀리(30)의 제1풀리홈(331)에 삽입되면 스피어기구(20)는 변속조작부(50)가 하우징(10)의 개구부를 통해 차량의 실내로 노출된 상태로 위치가 고정된다.
종동풀리(330)의 제1풀리홈(331)은 제2풀리홈(332)과 형상이 다르게 형성되어서 스피어기구(20)의 시프트 락 기능 구현이 가능하다.
즉, 도 6은 솔레노이드(400)의 플런저(410)가 종동풀리(30)의 제1풀리홈(331)에 삽입된 상태를 확대한 도면이다.
제1풀리홈(331)은 측면의 경사각(A1)이 플런저(410)의 삽입각(A2)과 동일하게 형성된 구성으로, 사용자가 변속조작부(50)를 조작함에 따라 종동풀리(330)에 사용자의 하중(F1)이 가해지면 하중(F1)의 반대방향으로 반력(F2)이 작용함에 따라 스피어기구(20)는 회전이 불가하도록 구속되어 시프트 락이 구현된다.
특히, 제1풀리홈(331)의 입구에는 돌기부(331a)가 외측으로 돌출되게 형성된다.
제1풀리홈(331)속에 플런저(410)가 삽입된 상태일 때 제1풀리홈(331)의 돌기부(331a)는 플런저(410)와의 접촉면적 및 마찰력이 증대시키는 역할을 하여 스피어기구(20)의 회전구속을 한층 더 강화시킬 수 있게 되며, 이를 통해 한층 강화된 시프트 락의 기능 구현이 가능하게 된다.
그리고, 도 7과 같이 솔레노이드(400)의 플런저(410)가 종동풀리(30)의 제2풀리홈(332)에 삽입되면 스피어기구(20)는 디자인부(60)가 하우징(10)의 개구부를 통해 차량의 실내로 노출된 상태로 위치가 고정된다.
종동풀리(330)의 제2풀리홈(332)은 제1풀리홈(331)과 형상이 다르게 형성되어서 스피어기구(20)의 시프트 락 릴리즈 기능 구현이 가능하다.
즉, 도 8은 솔레노이드(400)의 플런저(410)가 종동풀리(30)의 제2풀리홈(332)에 삽입된 상태를 확대한 도면이다.
제2풀리홈(332)은 일측면의 경사각(A3)이 플런저(410)의 삽입각(A2)보다 크게 형성된 구성으로, 사용자가 수동으로 스피어기구(20)를 회전시킴에 따라 종동풀리(330)에 사용자의 하중(F1)이 가해지면 삽입각(A2)보다 큰 경사각(A3)에 의해 제2풀리홈(332)과 플런저(410)의 마찰력이 감소하여 플런저(410)는 스프링(420)의 힘을 이기고 후퇴 이동(M1)을 하고, 플런저(410)가 후퇴 이동을 하여 제2풀리홈(332)으로부터 빠지게 되면 이때부터 스피어기구(20)는 사용자의 조작으로 회전이 가능한 시프트 락 릴리즈 상태가 된다.
시프트 락 릴리즈 상태에서 사용자가 스피어기구(20)를 180도 회전시킴에 따라 변속조작부(50)가 실내로 노출되면, 플런저(410)는 스프링(420)의 복원에 의해 다시 전진 이동하여 종동풀리(330)의 제1풀리홈(331)속으로 삽입되고, 이로 인해 스피어기구(20)는 플런저(410)에 의한 락킹상태를 유지하게 되어 사용자는 안전한 상태로 스피어기구(20)의 변속조작부(50)를 조작할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치는, 구형상으로 된 스피어기구(20)에서 반구형 일측에는 운전자가 변속을 위해 조작하는 변속조작부(50)가 구비되고, 반구형 타측에는 간접조명 및 영상송출을 위한 디자인부(60)가 구비된 구성으로, 스피어기구(20)의 회전을 통해 변속조작이 필요한 경우에는 변속조작부(50)만이 하우징(10)의 개구부를 통해 차량 실내로 노출되고, 변속조작이 필요하지 않은 경우에는 디자인부(60)만이 하우징(10)의 개구부를 통해 차량 실내로 노출됨으로써, 시각적 인지성 향상을 통한 안정성 강화 및 하이테크 이미지를 통한 상품성 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은, 모터(310)의 동력을 스피어기구(20)의 회전축(40)으로 전달하기 위한 동력전달부품으로 타이밍벨트(370) 또는 와이어(390)를 사용하는 구성으로, 기어를 사용해서 동력을 전달하는 종래의 구조에 비해 구성의 단순화를 통한 중량감소와 원가절감 및 작동소음 개선과 스피어기구(20)의 회전속도 향상을 통해 고급감 증대를 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은, 종동풀리(330)의 제1풀리홈(331)과 제2풀리홈(332) 및 플런저(410)를 구비한 솔레노이드(400)를 이용해서 시프트 락 기능 및 시프트 락 릴리즈 기능의 구현이 가능한 구성으로, 구성의 단순화를 통해 패키지를 유리하게 구성한 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 - 하우징 20 - 스피어기구
30 - 동력기구 40 - 회전축
50 - 변속조작부 60 - 디자인부
70 - 변속다이얼 80 - P단 버튼
310 - 모터 311 - 모터축
320 - 구동풀리 330 - 종동풀리
331 - 제1풀리홈 331a - 돌기부
332 - 제2풀리홈 340 - 영구자석
350 - 홀센서 360 - PCB
370 - 타이밍벨트 381 - 너트
382 - 베어링 390 - 와이어
391 - 스웨이징핀 392 - 풀리레버
393 - 볼트 394 - 고정링
395 - 베어링 396 - 풀리스프링
400 - 솔레노이드 410 - 플런저
420 - 스프링 A1 - 제1풀리홈의 측면 경사각
A2 - 플런저의 삽입각 A3 - 제2풀리홈의 일측면 경사각

Claims (14)

  1. 반구형상 일측에는 변속조작부가 구비되고 반구형상 타측에는 디자인부가 구비되며 하우징에 대해 회전 가능하게 결합된 스피어기구를 포함하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치에 있어서,
    모터의 동력을 스피어기구의 회전축으로 전달하는 동력전달부품으로 타이밍벨트 또는 와이어를 사용하는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터와 스피어기구의 회전축에는 구동풀리와 종동풀리가 결합되고;
    상기 타이밍벨트 또는 와이어는 구동풀리와 종동풀리를 동력전달이 가능하도록 연결하는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 타이밍벨트의 내측과 구동풀리의 외경 및 종동풀리의 외경에는 동일 피치의 기어치가 형성되어서 타이밍벨트와 구동풀리 및 타이밍벨트와 종동풀리는 치간 맞물림에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 와이어의 선상에 스웨이징핀이 구비되어 스웨이징핀이 구동풀리의 외경에 고정되고;
    상기 종동풀리에는 한 쌍의 풀리레버가 종동풀리와 동축으로 구비되어 와이어의 양끝이 개별적으로 풀리레버와 결합된 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 한 쌍의 풀리레버사이에 풀리스프링이 연결되게 설치되어서 풀리레버에 스프링력을 가하여 와이어의 양끝을 당겨줌에 따라 와이어의 장력이 유지되는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터의 모터축에 영구자석이 결합되고;
    상기 영구자석과 대면하는 하우징에 홀센서를 구비한 PCB가 구비되며;
    상기 모터축이 회전할 때에 영구자석의 자기장 변화를 홀센서가 검출하고;
    상기 PCB는 홀센서의 신호를 이용해서 스피어기구의 위치 인식 및 모터의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징에는 플런저를 구비한 솔레노이드가 종동풀리를 향하도록 설치되고;
    상기 종동풀리의 외경에는 플런저가 삽입되는 제1풀리홈 및 제2풀리홈이 이격되게 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 플런저가 제1풀리홈 또는 제2풀리홈속에 삽입된 상태일 때 스피어기구는 회전이 멈춰져서 위치가 고정되고, 플런저가 제1풀리홈 및 제2풀리홈에서 모두 빠진 상태일 때에 스피어기구는 회전축을 중심으로 회전이 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1풀리홈과 제2풀리홈은 180도 간격으로 형성되어서 플런저가 제1풀리홈에 삽입되면 스피어기구는 변속조작부가 노출된 상태로 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1풀리홈은 측면의 경사각이 플런저의 삽입각과 동일하게 형성되어서 사용자가 변속조작부를 조작할 때에 종동풀리에 사용자의 하중이 가해지면 하중의 반대방향으로 반력이 작용함에 따라 스피어기구는 회전이 불가하도록 구속되어 시프트 락이 구현되는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1풀리홈의 입구에는 돌기부가 외측으로 돌출되게 형성되고;
    상기 제1풀리홈속에 플런저가 삽입된 상태에서 돌기부에 의해 스피어기구의 회전구속이 강화되는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1풀리홈과 제2풀리홈은 180도 간격으로 형성되어서 플런저가 제2풀리홈에 삽입되면 스피어기구는 디자인부가 노출된 상태로 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2풀리홈은 일측면의 경사각이 플런저의 삽입각보다 크게 형성되고, 사용자가 수동으로 스피어기구를 회전시킴에 따라 종동풀리에 사용자의 하중이 가해지면 삽입각보다 큰 경사각에 의해 플런저는 후퇴 이동을 하고, 플런저가 후퇴 이동을 하여 제2풀리홈으로부터 빠지면 스피어기구는 사용자의 조작으로 회전이 가능한 시프트 락 릴리즈 상태가 되는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터의 1회 작동시 스피어기구는 회전축을 중심으로 180도씩 회전하면서 변속조작부 및 디자인부가 1번씩 교대로 실내로 노출되는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 스피어타입 변속조작장치.
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