KR20240126221A - 컬럼형 전자식 변속조작장치 - Google Patents

컬럼형 전자식 변속조작장치 Download PDF

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김영직
김필윤
유재연
최지혁
박재민
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 컬럼형 전자식 변속조작장치에 관한 것으로, 차량의 스티어링 컬럼(20)에 회전식으로 장착되어 대기모드시에는 변속기구(200)가 스티어링 휠(10)의 전방에서 운전자 시야를 기준으로 상방향으로 연장되게 위치하고, 사용모드시에는 변속기구(200)가 대기모드를 기준으로 회전해서 측방으로 연장되게 위치하며, 필요시 대기모드 상태에서도 변속기구(200)의 조작을 통해 변속이 가능하도록 된 것이다.

Description

컬럼형 전자식 변속조작장치{ELECTRONIC SHIFT CONTROL APPARATUS}
본 발명은 컬럼형 전자식 변속조작장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스티어링 컬럼에 회전식으로 장착된 컬럼형 전자식 변속조작장치에 관한 기술이다.
일반적으로, 자동변속기가 장착되어 있는 차량은 차량의 주행 속도에 따라 설정되어 있는 변속 범위 안에서 유압을 제어하여 자동으로 목표 변속단 레인지의 변속기어가 동작될 수 있도록 한다.
자동변속기는 변속을 수행하기 위해서 유압회로, 유성기어 및 마찰요소들을 사용하여 기어비를 만들어내며, 이러한 구성부품들의 제어는 변속제어기(Transmission Control Unit; TCU)에서 담당한다.
차량용 전자식 변속시스템인 시프트 바이 와이어(Shift By Wire, SBW) 시스템은 기존의 기계식 변속시스템과는 달리 변속기와 변속레버간에 케이블과 같은 기계적인 연결구조가 없는 전자식 변속시스템으로, 변속기구(변속레버 또는 변속버튼 또는 변속다이얼)의 조작시 발생된 센서값이 변속제어기(TCU)에 전달되면, TCU에서 명령된 신호에 의해 전자적으로 변속 제어가 수행되는 시스템이다.
따라서, SBW를 기반으로 하는 자동변속기는 전자식 변속기구의 간단한 조작을 통해 운전자의 변속의지를 TCU에 전기신호로 전달함으로써 D(주행)단, R(후진)단, N단(Nd단, Nr단) 등으로의 변속조작이 보다 수월하게 진행되는 장점이 있고, 또한 변속기구의 소형화가 가능하여 운전석 및 조수석 사이에 넓은 공간을 확보할 수 있는 장점이 있다.
전자식 변속시스템에서 변속조작을 행하는 방법은 크게 레버를 이용하는 레버타입, 버튼을 이용하는 버튼타입, 다이얼을 이용하는 다이얼타입이 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 10-2019-0134927A
본 발명은, 차량의 스티어링 컬럼에 회전식으로 장착된 컬럼형 전자식 변속조작장치로서, 대기모드시에는 변속기구가 스티어링 휠의 전방에서 운전자 시야를 기준으로 상방향으로 연장되게 위치하고, 사용모드시에는 변속기구가 대기모드를 기준으로 회전해서 측방으로 연장되게 위치하며, 이를 통해 하이테크 이미지의 제공이 가능함에 따라 상품성 향상을 도모할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에 따른 컬럼형 전자식 변속조작장치는 고장이 발생하여 변속기구가 대기모드에서 사용모드로 회전이 불가능한 상태일 때 대기모드 상태에서도 변속기구의 조작을 통해 변속이 가능한 구성으로, 변속조작에 대한 안전성을 한층 더 강화시킬 수 있도록 하는 데에 다른 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 컬럼형 전자식 변속조작장치는, 스티어링 휠의 전방에 위치하는 하우징; 상기 하우징에 일단이 회전 가능하게 결합되고 타단이 반경방향으로 돌출되며 차량의 변속을 위해 운전자에 의해 조작되는 변속기구; 및 상기 하우징에 구비되고 작동시 변속기구를 회전시키는 동력기구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기구의 회전축과 스티어링 휠의 회전축은 실질적으로 평행하게 배치된 것을 특징으로 한다.
스티어링 컬럼이 하우징과 변속기구의 일단을 함께 관통하고; 상기 하우징은 스티어링 휠의 전방에서 스티어링 컬럼에 고정되며; 상기 변속기구는 스티어링 컬럼을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기구는 동력기구의 작동시 회전해서 대기모드 및 사용모드로 위치가 변경되고; 상기 대기모드는 변속기구가 스티어링 휠의 전방에서 운전자 시야를 기준으로 상방향으로 연장된 위치이고; 상기 사용모드는 변속기구가 대기모드를 기준으로 회전해서 측방으로 연장된 위치인 것을 특징으로 한다.
상기 대기모드와 사용모드의 위치변경은 90도 이하로 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 변속기구는 대기모드에서 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전해서 사용모드로 위치가 변경되고, 사용모드에서 반대로 회전해서 대기모드로 복귀하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기구가 대기모드에서 회전해서 사용모드에 위치하였을 때 변속기구는 스티어링 휠을 중심으로 턴시그널 스위치와 대칭으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기구는 사용모드시 스티어링 휠을 중심으로 턴시그널 스위치와 좌우 대칭되는 방향에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력기구는 하우징에 고정된 모터; 상기 모터의 동력을 변속기구로 전달하는 기어부재; 및 상기 모터의 구동을 제어하는 PCB;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기어부재는 모터와 연결된 웜, 웜과 치합된 웜휠 및 웜휠과 동축상으로 연결되고 변속기구의 기어부와 결합된 중간기어를 포함하고; 상기 변속기구는 웜과 웜휠의 치합에 의해 대기모드와 사용모드에서 셀프 락킹되어 위치가 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 기어부재에는 영구자석이 고정되고; 상기 PCB에는 영구자석의 자속 변화를 통해 변속기구의 회전을 검출하는 홀센서가 구비되며; 상기 PCB는 홀센서의 신호를 이용해서 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기구는 인디게이터를 포함하고; 상기 인디게이터는 변속기구가 대기모드에 위치시 변속단 이외의 시각정보 이미지가 표시되고, 사용모드에 위치시 차량의 변속단이 표시되는 것을 특징으로 한다.
상기 PCB는 입력부 신호 입력시 모터를 구동시키도록 제어하고; 상기 입력부 신호는 시동 온 및 오프 신호, 도어 오픈 및 클로즈 신호, 도어 락 및 언락 신호, 자율주행모드 변경신호 및 수동운전모드 변경신호 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 변속기구는 시동 오프 상태에서 대기모드에 위치하고, 시동 온 상태에서 사용모드에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기구는 자율주행모드시 대기모드에 위치하고, 수동운전모드시 사용모드에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기구는 도어 오픈 신호 또는 도어 언락 신호시 대기모드에 위치하고 인디게이터에는 웰컴 이미지가 표시되는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기구가 사용모드에 위치시 운전자는 변속기구의 조작으로 변속단 변경이 가능하며, 대기모드 위치에서 변속기구의 조작시에는 변속단 변경이 불가하거나 또는 시동이 오프된 직후 일정시간 동안만 N단 변속 신호 송출이 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 사용모드에서 변속단의 조작은 변속기구에 구비된 변속노브의 회전조작으로 가능하고; 상기 변속노브를 전방으로 회전시키면 D단 또는 R단이 실행되고, 후방으로 회전시키면 R단 또는 D단이 실행되며, 전방 또는 후방으로 회전시킨 후 조작력을 제거하면 초기위치로 복귀하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기구는 변속기구 조작에 의한 변속단 변경을 센싱하기 위한 변속제어기를 포함하고; 상기 변속제어기와 PCB는 와이어링을 통해 신호를 송수신하도록 연결되고; 상기 변속제어기는 PCB로부터 수신한 신호에 따라 대기모드에서는 변속단 이외의 시각정보 이미지가 인디게이터에 표시되도록 하고, 사용모드에서는 차량의 변속단이 인디게이터에 표시되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 차량의 스티어링 컬럼에 장착되는 컬럼형 전자식 변속장치로서, 차량의 변속단을 선택하는 변속기구; 및 입력부의 신호에 따라 변속기구가 회전하도록 동력을 전달하는 동력기구를 포함하고; 상기 변속기구는 스티어링 휠의 전방에서 운전자 시야를 기준으로 상방향으로 연장된 위치인 대기모드 또는 측방으로 연장된 위치인 사용모드에 위치하고; 상기 변속기구는 입력부 신호 입력시 동력기구의 작동에 의해 대기모드에서 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전해서 사용모드로 위치가 변경되고, 사용모드에서 반대로 회전해서 대기모드로 복귀하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 컬럼형 전자식 변속조작장치는, 차량의 스티어링 컬럼에 회전식으로 장착되어 대기모드시에는 변속기구가 스티어링 휠의 전방에서 운전자 시야를 기준으로 상방향으로 연장되게 위치하고, 사용모드시에는 변속기구가 대기모드를 기준으로 회전해서 측방으로 연장되게 위치하는 구성으로, 이를 통해 하이테크 이미지의 제공이 가능함에 따라 상품성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다
또한, 본 발명에 따른 컬럼형 전자식 변속조작장치는 고장이 발생하여 변속기구가 대기모드에서 사용모드로 회전이 불가능한 상태일 때 대기모드 상태에서도 변속기구의 조작을 통해 변속이 가능한 구성으로, 변속조작에 대한 안전성을 한층 더 강화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 컬럼형 전자식 변속조작장치의 도면,
도 2는 도 1에서 본 발명에 따른 변속조작장치만을 분리한 도면,
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 컬럼형 전자식 변속조작장치의 분해도,
도 5는 본 발명에 따른 동력기구를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따라 변속기구가 대기모드에 위치한 상태 및 사용모드에 위치한 상태의 도면,
도 7은 본 발명에 따라 사용모드 위치의 변속기구가 턴시그널 스위치와 좌우 대칭을 이루는 도면,
도 8은 본 발명에 따라 인디게이터에 표시되는 시각정보 이미지를 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 일실시예에 따른 컬럼형 전자식 변속조작장치에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 컬럼형 전자식 변속조작장치는 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠(10)의 전방에 위치하는 하우징(100); 상기 하우징(100)에 일단이 회전 가능하게 결합되고 타단이 반경방향으로 돌출되며 차량의 변속을 위해 운전자에 의해 조작되는 변속기구(200); 및 상기 하우징(100)에 구비되고 작동시 변속기구(200)를 회전시키는 동력기구(300);를 포함한다.
본 발명에 따른 실시예는 운전자가 변속을 위해 조작하는 변속기구(200)가 차량의 스티어링 휠(10)에 위치하는 구성으로, 이를 위해 변속기구(200)의 설치를 위한 별도의 공간을 마련하지 않아도 되는 장점이 있다.
본 발명은 변속기구(200)의 회전축(S1)과 스티어링 휠(10)의 회전축(S2)은 실질적으로 평행하게 배치된 것이 특징이다.
즉, 본 발명에 따른 실시예는 차량의 스티어링 컬럼(20)이 하우징(100)과 변속기구(200)의 일단을 함께 관통하고, 하우징(100)은 스티어링 휠(10)의 전방에서 스티어링 컬럼(20)에 고정되며, 변속기구(200)는 스티어링 컬럼(20)을 중심으로 회전하는 구조로 설치된다.
이와 같이 스티어링 컬럼(20)이 변속기구(200)의 일단을 관통하여 변속기구(200)가 스티어링 컬럼(20)에 대해 회전 가능하게 설치된 구조이면, 변속기구(200)의 회전축(S1)과 스티어링 휠(10)의 회전축(S2)은 실질적으로 스티어링 컬럼(20)이 되며, 이 경우에는 외형적 사이즈의 축소가 가능하게 된다.
다른 예로, 스티어링 컬럼(20)이 변속기구(200)의 일단을 관통하지 않고 변속기구(200)가 스티어링 컬럼(20)의 외측에 위치하는 구조도 가능하며, 일예로 변속기구(200)의 회전축(S1)과 스티어링 휠(10)의 회전축(S2)은 서로 이격되어 실질적으로 평행하게 배치될 수 있으며, 이 경우는 변속기구(200)를 필요에 따라 다양한 위치에 설치할 수 있어서 설계적 디자인 자유도를 높일 수 있는 장점이 있다.
변속기구(200)는 동력기구(300)의 작동시 스티어링 컬럼(20)을 중심으로 회전하며, 회전시 대기모드 및 사용모드로 위치가 변경될 수 있다.
도 6(A)는 변속기구(200)가 대기모드에 위치한 상태이고, 도 6(B)는 사용모드에 위치한 상태이다.
대기모드는 변속기구(200)가 스티어링 휠(10)의 전방에서 운전자 시야를 기준으로 상방향으로 연장된 위치로 정의될 수 있고, 사용모드는 변속기구(200)가 대기모드를 기준으로 회전해서 측방으로 연장된 위치로 정의될 수 있다.
일예로, 대기모드는 변속기구(200)가 12시 방향으로 연장된 위치가 될 수 있고, 사용모드는 변속기구(200)가 2시 방향 또는 10시 방향으로 연장된 위치가 될 수 있다.
변속기구(200)의 대기모드 및 사용모드의 위치변경은 동력기구(300)의 작동으로 가능하고, 대기모드에서 사용모드로의 위치변경은 90도 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
만약에, 변속기구(200)가 대기모드에서 사용모드로 위치변경시 90도 이상으로 설정되어 사용모드에서 변속기구(200)가 3시 방향을 넘어간 위치에 위치하거나 9시 방향 전의 위치에 위치하게 되면, 운전자 무릎이 사용모드 위치의 변속기구(200)와 접촉하여 간섭될 수 있는 바, 이를 예방하기 위해 변속기구(200)의 대기모드 및 사용모드의 위치변경은 90도 이하로 설정되는 것이 바람직한 것이다.
변속기구(200)는 동력기구(300)의 작동으로 대기모드에서 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전해서 사용모드로 위치가 변경되고, 사용모드에서 반대로 회전해서 대기모드로 복귀하게 된다.
즉, 변속기구(200)는 12시 방향으로 연장된 대기모드 위치에서 동력기구(300)의 작동시 시계방향으로 회전해서 2시 방향의 사용모드로 위치가 변경되거나 또는 12시 방향의 대기모드 위치에서 동력기구(300)의 작동시 반 시계방향으로 회전해서 10시 방향의 사용모드로 위치가 변경될 수 있다.
그리고, 사용모드의 변속기구(200)는 동력기구(300)의 작동으로 반대방향으로 회전하여 12시 방향의 대기모드 위치로 복귀할 수 있다.
변속기구(200)가 대기모드에서 시계방향으로 회전해서 사용모드에 위치하였을 때 도 7과 같이 변속기구(200)는 스티어링 휠(10)을 중심으로 좌측에 배치된 턴시그널 스위치(30)와 좌우 대칭으로 위치할 수 있으며, 이를 통해 운전자는 변속기구(200)를 보다 용이하게 조작할 수 있게 된다.
변속기구(200)를 회전시키는 동력기구(300)는 하우징(100)에 고정된 모터(310); 모터(310)의 동력을 변속기구(200)로 전달하는 기어부재(320); 모터(310)의 구동을 제어하는 PCB(330, Printed Circuit Board)를 포함한다.
모터(310)는 변속기구(200)를 시계방향 및 반 시계방향으로 모두 회전시킬 수 있는 양방향 모터인 것이 바람직하다.
기어부재(320)는 모터(310)와 연결된 웜(321), 웜(321)과 치합된 웜휠(322), 및 웜휠(322)과 동축상으로 연결된 중간기어(323)를 포함하고, 변속기구(200)는 웜(321)과 웜휠(322)의 치합에 의해 대기모드와 사용모드에서 셀프 락킹(self locking)되어 위치가 고정되는 것을 특징이다.
셀프 락킹은 모터(310)에 전달되는 동력을 차단해도 웜(321)과 웜휠(322)의 치합에 의해 변속기구(200)가 대기모드 또는 사용모드에서 위치가 고정되는 것을 의미하며, 따라서 변속기구(200)의 위치를 고정시키기 위한 별도의 스토퍼가 불필요한 장점이 있다.
변속기구(200)의 일단에는 외주면에 기어부(210)가 형성되고, 중간기어(323)와 기어부(210)는 서로 치합되어 중간기어(323)의 회전이 기어부(210)로 전달됨에 따라 변속기구(200)의 회전이 이루어지게 된다.
중간기어(323)는 웜휠(322)과 축을 공유하며 스퍼기어 또는 스파이럴기어로 구성될 수 있다.
도 2 내지 도 3에서 도면부호 110은 하우징커버이고, 311은 모터받침부이고, 340은 기어샤프트이다.
모터받침부(311)는 하우징(100)에 고정되게 설치되고, 모터받침부(311)에 모터(310)가 고정되게 결합된다.
기어샤프트(340)의 일단은 하우징커버(110)에 고정되고, 기어샤프트(340)의 타단은 웜휠(322)의 중심을 관통하며, 웜휠(322)은 기어샤프트(340)를 중심으로 회전한다.
기어부재(320)에는 영구자석(350)이 고정되고, PCB(330)에는 기어부재(320)의 회전에 의한 영구자석(350)의 자속 변화를 통해 변속기구(200)의 회전을 검출하는 홀센서(360)가 구비되며, PCB(330)는 홀센서(360)의 신호를 이용해서 모터(310)의 구동을 제어한다.
PCB(330)는 홀센서(360)의 신호를 이용해서 변속기구(200)의 위치를 센싱하고, 이를 통해 변속기구(200)가 대기모드 또는 사용모드의 위치에 제대로 위치하고 있는지 여부를 알 수 있다.
또한, PCB(330)는 모터(310)의 구동제어를 통해 변속기구(200)의 회전을 제어하며, 이로 인해 변속기구(200)는 대기모드에서 사용모드로 회전되거나 또는 사용모드에서 대기모드로 회전될 수 있다.
그리고, 홀센서(360)는 변속기구(200)가 대기모드 또는 사용모드의 정확한 위치에 위치하지 않을 경우 페일 세이프(고장제어)를 위해 사용될 수도 있다.
본 발명에 따라 변속기구(200)는 인디게이터(400)를 포함한다.
변속기구(200)가 도 6(A)와 같은 대기모드에 위치시 인디게이터(400)에는 변속단 이외의 시각정보 이미지(410)가 표시되고, 변속기구(200)가 도 6(B)와 같은 사용모드에 위치시 인디게이터(400)에는 차량의 변속단(420)이 표시될 수 있다.
인디게이터(400)에 표시되는 차량의 변속단(420)은 D단, N단, R단, P단이 될 수 있고, 변속단 이외의 시각정보 이미지(410)는 도 8에 도시된 바와 같이 웰컴 이미지(411), 굿바이 이미지(412), 자율주행 활성화 이미지(413), 주행보조장치 활성화 이미지(414) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
웰컴 이미지(411)는 운전자가 차량 탑승시 시각적으로 표시되는 이미지이고, 굿바이 이미지(412)는 운전자의 하차시 표시되는 이미지이며, 자율주행 활성화 이미지(413)는 자율주행 활성화 상태가 시각적으로 표시되는 이미지이고, 주행보조장치 활성화 이미지는 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 등 주행보조장치 활성화 상태를 시각적으로 표시하는 이미지이다.
이와 같이 다양한 조건에서 차량의 현재 조건을 인디게이터(400)에 시각적 이미지로 표출하여 운전자에게 알림을 주게 됨으로써 상품성을 향상시킬 수 있게 된다.
대기모드는 변속기구(200)가 상방향으로 연장된 위치이며, 이로 인해 운전자가 차량에 탑승하였을 때 운전자의 시선이 향하는 정면에 변속기구(200)가 위치하여 변속단 이외의 시각정보 이미지(410)를 운전자에게 용이하게 전달할 수 있고 심미감을 일으킬 수 있다.
사용모드는 변속기구(200)가 측방으로 연장된 위치이며, 변속기구(200)가 사용모드에 위치시 운전자가 손으로 변속기구(200)를 용이하게 파지하여 변속단을 변경을 보다 수월하게 진행할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 PCB(330)는 입력부(500) 신호 입력시 모터(310)를 구동시키도록 제어하며, 입력부(500)의 신호는 시동 온(on) 및 오프(off) 신호, 도어 오픈(open) 및 클로즈(close) 신호, 도어 락(lock) 및 언락(unlock) 신호, 자율주행모드 변경신호 및 수동운전모드 변경신호 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
입력부(500)의 신호 중에서 시동 온 신호는 전기차량의 경우 주행 가능 상태(EV ready)를 포함하며, 이를 통해 운전자는 전기차량의 시동 여부를 명확하게 인지할 수 있게 된다.
변속기구(200)는 기본적으로 시동 오프 상태에서는 대기모드에 위치하고, 시동 온 상태에서는 사용모드에 위치하며, 이러한 변속기구(200)의 위치변화를 통해 전기차량에서 차량의 시동 여부를 명확하게 인지할 수 있게 된다.
또한, 변속기구(200)는 차량의 자율주행모드시에는 대기모드에 위치하고, 수동운전모드시에는 사용모드에 위치한다.
차량의 자율주행모드 또는 수동운전모드 상황시는 차량이 시동 온 상태임을 전제로 한다.
자율주행모드시 차량은 주행상태지만 변속기구(200)는 12시 방향의 대기모드에 위치하며, 이때 인디게이터(400)에는 자율주행 활성화 이미지(413)가 표시되어 자율주행모드에 대한 인지성을 향상시키게 된다.
변속기구(200)는 도어 오픈 신호 또는 도어 언락 신호시 대기모드에 위치하고 이때 인디게이터(400)에는 웰컴 이미지(411)가 표시된다.
도어 오픈 조건에서 인디게이터(400)에 웰컴 이미지(411)가 표시됨으로써 운전자에게 심미적 만족감을 제공할 수 있도록 한다.
변속기구(200)는 입력부(500)의 신호에 따라 사용모드와 대기모드 간에 위치가 바뀌어야 하며, 일예로 변속기구(200)는 도어 오픈 신호시 대기모드에 위치하고 도어 클로즈 신호시 사용모드에 위치할 수 있다.
또한, 변속기구(200)는 도어 언락 신호시 대기모드에 위치하고 도어 락 신호시 사용모드에 위치할 수 있다.
변속기구(200)가 사용모드에 위치시 운전자는 변속기구(200)의 조작으로 변속단 변경이 가능하며, 대기모드 위치에서 변속기구(200)의 조작시에는 변속단 변경이 불가하거나 또는 시동이 오프된 직후 일정시간 동안만 N단 변속 신호 송출이 가능하게 된다.
수동운전모드 상황일 때 변속기구(200)는 사용모드에 위치하고 이때 운전자는 변속기구(200)를 조작해서 변속단을 변경할 수 있게 된다.
변속기구(200)가 대기모드에 위치한 상태일 때 차량은 시동 오프 상태이거나 또는 자율주행모드 상황으로, 이때에는 기본적으로 운전자가 변속기구(200)를 조작하더라도 안전을 위해 변속단 변경이 불가하게 된다.
예외적으로, N단 주차를 위해 시동이 오프된 직후 일정시간 동안만 변속기구(200)의 조작시 N단 변속 신호의 송출이 가능하도록 할 수도 있다.
변속기구(200)가 도 6(B)와 같이 사용모드에 위치한 상태일 때 운전자의 변속단 조작은 변속기구(200)에 구비된 변속노브(220)의 회전조작으로 가능할 수 있다.
즉, 운전자가 변속노브(220)를 전방(화살표 R1)으로 회전시키면 D단 또는 R단이 실행되고, 후방(화살표 R2)으로 회전시키면 R단 또는 D단이 실행되며, 전방 또는 후방으로 회전시킨 후 조작력을 제거하면 스프링과 같은 탄성부재의 복원력에 의해 초기위치로 복귀하게 된다. 초기위치는 일예로 특정 변속신호를 발생시키지 않는 Null 단이 될 수 있다.
다른 예로, 사용모드에서 변속단의 조작은 변속기구(200) 자체의 회전조작으로 가능할 수 있다.
즉, 운전자가 변속기구(200) 자체를 상측(화살표 R3)으로 회전 조작하면 D단 또는 R단이 실행되고, 변속기구(200) 자체를 하측(화살표 R4)으로 회전 조작하면 R단 또는 D단이 실행되며, 상측 또는 하측으로 회전시킨 후 조작력을 제거하면 스프링과 같은 탄성부재의 복원력에 의해 초기위치로 복귀하게 된다.
또한, 본 발명에 따라 변속기구(200)의 끝에는 P단 버튼(600)이 별도로 구비되어 P단 버튼(600)의 조작을 통해 차량을 주차시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 변속기구(200)는 변속기구 조작에 의한 변속단 변경을 센싱하기 위한 변속제어기(700)를 포함할 수 있다.
변속제어기(700)는 변속기구(200)내에 고정되게 위치하며, 변속제어기(700)와 PCB(330)는 와이어링(710)을 통해 신호를 송수신하도록 연결되고, 변속제어기(700)는 PCB(330)로부터 수신한 신호에 따라 대기모드에서는 변속단 이외의 시각정보 이미지(410)가 인디게이터(400)에 표시되도록 하고, 사용모드에서는 차량의 변속단(420)이 인디게이터(400)에 표시되도록 할 수 있다.
즉, 운전자가 변속노브(220)를 조작하면 변속제어기(700)가 변속단 변경을 센싱해서 PCB(330)로 변속단 변경 정보를 전달하고, PCB(330)는 이의 정보를 차량제어기로 전달하여 변속을 완료하게 된다. 또한 차량제어기는 변속조건을 고려해서 변속완료 신호를 PCB(330)로 전달하고, PCB(330)는 다시 변속제어기(700)로 변속완료 정보를 전달하고, 최종적으로 변속제어기(700)에 의해 인디게이터(400)에 변경된 변속단(420)의 정보가 표시된다.
하우징(100)에 구비된 PCB(330)를 메인PCB로 하고, 변속기구(200)에 구비된 변속제어기(700)를 보조PCB로 해서, 메인PCB와 보조PCB가 와이어링(710)을 통해 전기적으로 연결된 구성인 것으로 정의할 수도 있을 것이다.
본 발명은 차량의 스티어링 컬럼(20)에 장착되는 컬럼형 전자식 변속장치로서, 차량의 변속단을 선택하는 변속기구(200); 및 입력부(500)의 신호에 따라 변속기구(200)가 회전하도록 동력을 전달하는 동력기구(300)를 포함하고; 변속기구(200)는 스티어링 휠(10)의 전방에서 운전자 시야를 기준으로 상방향으로 연장된 위치인 대기모드 또는 측방으로 연장된 위치인 사용모드에 위치하고; 변속기구(200)는 입력부(500) 신호 입력시 동력기구(300)의 작동에 의해 대기모드에서 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전해서 사용모드로 위치가 변경되고, 사용모드에서 반대로 회전해서 대기모드로 복귀하는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 컬럼형 전자식 변속조작장치는, 차량의 스티어링 컬럼(20)에 회전식으로 장착되어 대기모드시에는 변속기구(200)가 스티어링 휠(10)의 전방에서 운전자 시야를 기준으로 상방향으로 연장되게 위치하고, 사용모드시에는 변속기구(200)가 대기모드를 기준으로 회전해서 측방으로 연장되게 위치하는 구성으로, 이를 통해 하이테크 이미지의 제공이 가능함에 따라 상품성 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다
또한, 본 발명에 따른 컬럼형 전자식 변속조작장치는 고장이 발생하여 변속기구(200)가 대기모드에서 사용모드로 회전이 불가능한 상태일 때 대기모드 상태에서도 변속기구(200)의 조작을 통해 변속이 가능한 구성으로, 변속조작에 대한 안전성을 한층 더 강화시킬 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 - 스티어링 휠 20 - 스티어링 컬럼
30 - 턴시그널 스위치 100 - 하우징
110 - 하우징커버 200 - 변속기구
210 - 기어부 220 - 변속노브
300 - 동력기구 310 - 모터
311 - 모터받침부 320 - 기어부재
321 - 웜 322 - 웜휠
330 - PCB 340 - 기어샤프트
350 - 영구자석 360 - 홀센서
400 - 인디게이터 410 - 시각정보 이미지
420 - 변속단 500 - 입력부
600 - P단 버튼 700 - 변속제어기
710 - 와이어링 S1 - 변속기구의 회전축
S2 - 스티어링 휠의 회전축

Claims (20)

  1. 스티어링 휠의 전방에 위치하는 하우징;
    상기 하우징에 일단이 회전 가능하게 결합되고 타단이 반경방향으로 돌출되며 차량의 변속을 위해 운전자에 의해 조작되는 변속기구; 및
    상기 하우징에 구비되고 작동시 변속기구를 회전시키는 동력기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속기구의 회전축과 스티어링 휠의 회전축은 실질적으로 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    스티어링 컬럼이 하우징과 변속기구의 일단을 함께 관통하고;
    상기 하우징은 스티어링 휠의 전방에서 스티어링 컬럼에 고정되며;
    상기 변속기구는 스티어링 컬럼을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속기구는 동력기구의 작동시 회전해서 대기모드 및 사용모드로 위치가 변경되고;
    상기 대기모드는 변속기구가 스티어링 휠의 전방에서 운전자 시야를 기준으로 상방향으로 연장된 위치이고;
    상기 사용모드는 변속기구가 대기모드를 기준으로 회전해서 측방으로 연장된 위치인 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 대기모드와 사용모드의 위치변경은 90도 이하로 설정된 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 변속기구는 대기모드에서 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전해서 사용모드로 위치가 변경되고, 사용모드에서 반대로 회전해서 대기모드로 복귀하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 변속기구가 대기모드에서 회전해서 사용모드에 위치하였을 때 변속기구는 스티어링 휠을 중심으로 턴시그널 스위치와 대칭으로 위치하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 변속기구는 사용모드시 스티어링 휠을 중심으로 턴시그널 스위치와 좌우 대칭되는 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 동력기구는 하우징에 고정된 모터;
    상기 모터의 동력을 변속기구로 전달하는 기어부재; 및
    상기 모터의 구동을 제어하는 PCB;를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 기어부재는 모터와 연결된 웜, 웜과 치합된 웜휠 및 웜휠과 동축상으로 연결되고 변속기구의 기어부와 결합된 중간기어를 포함하고;
    상기 변속기구는 웜과 웜휠의 치합에 의해 대기모드와 사용모드에서 셀프 락킹되어 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 기어부재에는 영구자석이 고정되고;
    상기 PCB에는 영구자석의 자속 변화를 통해 변속기구의 회전을 검출하는 홀센서가 구비되며;
    상기 PCB는 홀센서의 신호를 이용해서 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 변속기구는 인디게이터를 포함하고;
    상기 인디게이터는 변속기구가 대기모드에 위치시 변속단 이외의 시각정보 이미지가 표시되고, 사용모드에 위치시 차량의 변속단이 표시되는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 PCB는 입력부 신호 입력시 모터를 구동시키도록 제어하고;
    상기 입력부 신호는 시동 온 및 오프 신호, 도어 오픈 및 클로즈 신호, 도어 락 및 언락 신호, 자율주행모드 변경신호 및 수동운전모드 변경신호 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 변속기구는 시동 오프 상태에서 대기모드에 위치하고, 시동 온 상태에서 사용모드에 위치하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 변속기구는 자율주행모드시 대기모드에 위치하고, 수동운전모드시 사용모드에 위치하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 변속기구는 도어 오픈 신호 또는 도어 언락 신호시 대기모드에 위치하고 인디게이터에는 웰컴 이미지가 표시되는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  17. 청구항 4에 있어서,
    상기 변속기구가 사용모드에 위치시 운전자는 변속기구의 조작으로 변속단 변경이 가능하며, 대기모드 위치에서 변속기구의 조작시에는 변속단 변경이 불가하거나 또는 시동이 오프된 직후 일정시간 동안만 N단 변속 신호 송출이 가능한 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  18. 청구항 4에 있어서,
    상기 사용모드에서 변속단의 조작은 변속기구에 구비된 변속노브의 회전조작으로 가능하고;
    상기 변속노브를 전방으로 회전시키면 D단 또는 R단이 실행되고, 후방으로 회전시키면 R단 또는 D단이 실행되며, 전방 또는 후방으로 회전시킨 후 조작력을 제거하면 초기위치로 복귀하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 변속기구는 변속기구 조작에 의한 변속단 변경을 센싱하기 위한 변속제어기를 포함하고;
    상기 변속제어기와 PCB는 와이어링을 통해 신호를 송수신하도록 연결되고;
    상기 변속제어기는 PCB로부터 수신한 신호에 따라 대기모드에서는 변속단 이외의 시각정보 이미지가 인디게이터에 표시되도록 하고, 사용모드에서는 차량의 변속단이 인디게이터에 표시되도록 하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
  20. 차량의 스티어링 컬럼에 장착되는 컬럼형 전자식 변속장치로서,
    차량의 변속단을 선택하는 변속기구; 및
    입력부의 신호에 따라 변속기구가 회전하도록 동력을 전달하는 동력기구를 포함하고;
    상기 변속기구는 스티어링 휠의 전방에서 운전자 시야를 기준으로 상방향으로 연장된 위치인 대기모드 또는 측방으로 연장된 위치인 사용모드에 위치하고;
    상기 변속기구는 입력부 신호 입력시 동력기구의 작동에 의해 대기모드에서 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전해서 사용모드로 위치가 변경되고, 사용모드에서 반대로 회전해서 대기모드로 복귀하는 것을 특징으로 하는 컬럼형 전자식 변속장치.
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PG1501 Laying open of application