KR100604441B1

KR100604441B1 - 자동변속기용 햅틱 변속 장치

Info

Publication number: KR100604441B1
Application number: KR1020050016267A
Authority: KR
Inventors: 허춘영; 서준형
Original assignee: 에스엘 주식회사
Priority date: 2005-02-26
Filing date: 2005-02-26
Publication date: 2006-07-25
Anticipated expiration: 2025-02-26

Abstract

본 발명은 전자제어방식으로 변속 단수가 제어되는 자동변속기의 조작 모드와 변속 단수를 인위적으로 조종할 수 있도록 자동변속기 차량에 설치되는 전자제어방식의 햅틱 변속장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 햅틱 변속장치(100)는, 조작 모드를 변경하기 위하여 양방향으로 회전 가능한 주변속 회전 노브(10)와, 상기 주변속 회전 노브(10)가 나타내는 조작 모드를 감지하여 이에 대응되는 위치 신호를 출력하는 위치 센서(13)와, 상기 위치 신호의 변화 가속도로부터 주변속 회전 노브(10)에 부하되는 회전력의 크기와 방향을 산출하고 이에 따른 모터 제어 신호를 출력하는 전자 제어 유닛(200)와, 상기 모터 제어 신호에 따라서 조작 모드 변경시 주 변속 회전 노브(10)에 조작감을 제공하는 회전 모터(50)를 적어도 포함한다.

자동변속기, 변속 회전 노브, 변속 단수, 전자제어, 주차 브레이크, 햅틱 장치

Description

자동변속기용 햅틱 변속 장치{Haptic shift device for auto transmission}

도 1은 종래의 자동변속기의 외형을 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 변속장치(100)의 외형 평면도.

도 3은 햅틱 변속장치(100)를 포함한 전체 시스템(3)의 블록도.

도 4는 햅틱 변속장치(100)의 내부 구성을 도시한 전개 사시도.

도 5는 도 4의 (A) 방향을 따라서 바라 본 보조 사시도.

도 6은 도 4와 같이 구성된 구성 요소를 조립한 조립체(99)의 형상을 도시한 사시도.

도 7은 조립체(99)와 상부 하우징(95)을 결합하는 형태를 보여주는 사시도.

도 8은 조립체(99)와 상부 하우징(95)이 결합된 형상을 보여주는 사시도.

(도면의 주요부분에 대한 부호 설명)

10 : 주변속 회전 노브 20 : 보조변속 회전 노브

30 : 주차 토글 스위치 40a : 주 디스플레이 장치

40b : 보조 디스플레이 장치 50 : 모터

60 : 엔코더 80 : 메인 PCB 어셈블리

90 : 하부 하우징 99 : 상부 하우징

100 : 햅틱 변속장치 200 : 전자 제어 유닛

300 : 자동 변속 시스템 400 : 주차 브레이크 시스템

500 : 메인 브레이크

본 발명은 전자제어에 의하여 변속 단수가 제어되는 자동변속기가 장착된 차량의 조작 모드와 변속 단수를 용이하게 조절할 수 있는 전자제어방식의 햅틱 변속장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 주행시 속도 등에 의하여 변속 단수가 자동으로 변경되는 변속기, 즉 자동변속기를 장착한 종래의 차량에는, 운전자가 자동변속기의 조작 모드를 운전 상황에 따라 조작할 수 있게 하는 도 1과 같은 변속 레버(1)가 설치된다. 또한, 그 변속 레버(1) 부근에는 주차 브레이크 시스템을 작동시킬 수 있는 주차 브레이크 레버(미도시됨)가 설치된다. 이러한 자동변속기 차량의 운전자는 상기 변속 레버를 조작하여 자동변속기의 조작 모드(2)를 운전 상황에 따라 조절할 수 있다. 이러한 조작 모드(2)에는 일반적으로 주차(P), 후진(R), 중립(N), 주행(D) 등의 4가지 모드가 포함된다. 또한 운전자는 주차 또는 정차시에는 주차 브레이크 레버를 당김으로써 주차 브레이크 시스템을 작동시킴으로써 차량이 움직이지 못하도록 할 수 있다.

이러한 기술과 관련하여, 대한민국 공개특허 제2003-59583호에는 운전자가 조작하는 변속 레버가 기계적인 메커니즘을 통해 자동변속기에 직결되고, 변속 레버에 가 해진 조작력을 자동변속기에 직접적으로 전달함으로써, 조작 모드가 조정되는 팁트로닉 타입의 모드전환장치가 개시되어 있다. 그러나, 이와 같이 기계적 메커니즘을 통해 조작 모드가 전환되는 종래 자동변속기용 모드 변경 장치는 모드 변경시 조작 모드 조정에 필요한 힘을 변속 레버를 통해 직접 가해야 했기 때문에 운전 편의성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 변속 레버가 운전석 옆측의 콘솔 중앙에 설치되기 때문에 자동차 실내공간의 활용도를 떨어뜨리는 요인으로 작용되었다.

이에, 약간의 조작력만 가하면 사전 설정된 방향과 변위량으로 변위됨으로써 전자제어장치가 그 이동방향과 변위량 등을 감지한 후, 예컨대 액츄에이터나 전동 모터 등의 작동매체에 의하여 자동변속기의 조작 모드를 변경할 수 있도록 구성된 전자제어방식 자동변속기용 변속 레버들이 개발되었다.

예컨대, 미국특허 제6,360,624호에는 자동 복원기능을 갖고 선회 가능하게 설치되는 로드와 로드 선단에 결합된 노브로 이루어져, 운전자가 노브를 강제로 선회시키면 그 노브가 로드와 함께 사전에 설정된 방향과 각도로 선회함으로써 전자 제어 유닛이 로드의 선회방향과 각도에 따라 자동변속기의 조작 모드를 전환할 수 있게 하는 전자제어방식 자동변속기용 변속 레버가 개시되어 있다.

그러나, 위 미국특허 제6,360,624호를 비롯한 종래 전자제어방식 자동변속기용 변속 레버들이 장착된 차량은 운전자가 변속 단수를 조작하는데 있어서 오조작의 가능성이 존재하며, 조작력을 생성하는 기계적인 메커니즘이 존재한다. 이로 인하여, 변속 레버의 안정성에 좋지 않은 영향을 미치게 되고, 기계적인 메커니즘을 구현하기 위한 복잡한 구조를 필요로 한다.

본 발명은 상기한 문제점을 고려하여 창안된 것으로, 기계적인 메커니즘을 사용하지 않고 모터에 의해 제어되는 햅틱 장치를 적용함으로써, 운전자가 변속 조작시에 안정성을 제고하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 변속 노브와 주차 토글 스위치 등 다양한 기능을 통합한 차량 인터페이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 전자제어방식으로 제어되는 자동변속기가 장착된 차량에 상기 자동변속기의 조작 모드와 변속 단수를 운전자가 임의로 조종할 수 있게 하기 위하여 설치되는 전자제어방식 자동변속기용 햅틱 변속장치(100)는, 조작 모드를 변경하기 위하여 양방향으로 회전 가능한 주변속 회전 노브(10); 상기 주변속 회전 노브(10)가 나타내는 조작 모드를 감지하여 이에 대응되는 위치 신호를 출력하는 위치 센서(13); 상기 위치 신호의 변화 가속도로부터 주변속 회전 노브(10)에 부하되는 회전력의 크기와 방향을 산출하고 이에 따른 모터 제어 신호를 출력하는 전자 제어 유닛(200); 및 상기 모터 제어 신호에 따라서 조작 모드 변경시 주 변속 회전 노브(10)에 조작감을 제공하는 회전 모터(50)를 포함한다.

상기 조작 모드 변경이 제1 모드 변경인 경우에 메인 브레이크가 작동되지 않은 상태이면 상기 전자 제어 유닛(200)은 상기 회전 모터(50)로 하여금 주변속 회전 노브(10)에 상기 부하된 회전력보다는 크고 반대 방향인 외력을 부하하게 하는 것이 바람직하며, 상기 조작 모드 변경이 제1 모드 변경인 경우에 메인 브레이크가 작동 된 상태이면 상기 전자 제어 유닛(200)은 상기 회전 모터(50)로 하여금 주변속 회전 노브(10)에 상기 부하된 회전력보다는 작고 반대 방향인 외력을 부하하게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조작 모드 변경이 제2 모드 변경인 경우에는 상기 전자 제어 유닛(200)은 상기 회전 모터(50)로 하여금 주변속 회전 노브(10)에 상기 부하된 회전력보다는 작고 반대 방향인 외력을 부하하게 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 조작 모드의 변경이 완료되어 상기 주변속 회전 노브(10)가 특정 조작 모드에 해당하는 지점에 위치하는 경우에는, 상기 전자 제어 유닛(200)은 상기 회전 모터(50)로 하여금 상기 특정 조작 모드에 따른 외력을 부하함으로써, 사용자가 촉감에 의하여 상기 변경된 조작 모드를 파악할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 햅틱 변속장치(100)는 상기 주변속 회전 노브(10)가 수동변속 모드에 있는 경우에는, 전후 병진운동을 방향 센서(21a, 21b)를 통하여 상기 전자 제어 유닛(200)에 전달함으로써 변속 단수를 증가 혹은 감소시키는 보조변속 노브(20)와, 운전자에 의해 조작될 때마다 상기 전자 제어 유닛(200)을 통하여 주차 브레이크 시스템(400)를 on/off 시키는 주차 토글스위치와, 상기 전자 제어 유닛(200)으로부터 제공된 신호에 따라 운전자에게 현재의 조작 모드 및 변속 단수를 표시하는 디스플레이 장치를 더 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상 세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 변속장치(100)의 외형 평면도이다. 햅틱 변속장치(100)는 시계 방향과 반시계방향으로 회전이 가능한 주 변속 회전 노브(10)와, 전후 방향으로 병진운동이 가능한 보조변속 노브(20)와, 토글 스위치 방식의 토글 스위치(30)와, 현재 조작 모드 또는 변속 단수를 사용자에게 표시하는 디스플레이 장치(40a, 40b)를 포함하여 구성될 수 있다.

주변속 회전 노브(10)는 햅틱 변속장치(100)의 좌측부에 위치하며, 운전자가 P단(주차 모드), R단(후진 모드), N단(중립 모드), D단(주행 모드)등의 조작 모드(이하 조작 모드라 함)를 용이하게 선택할 수 있도록 회전 노브 형태로 되어 있다. 그리고, 변속시에 운전자가 느끼는 인공 조작감은 회전 모터(도 3의 50)에 의해 구현될 수 있다. 또한, P단에서 R단으로 변속하거나, R단에서 P단으로 변속하거나, N단에서 R단으로 변속하는 경우에는 주변속 회전 노브(110)는 모터(50)에 의해서 잠기게 된다. 이 경우 운전자는 차량의 메인 브레이크를 밟음으로써 모터(50)의 잠김이 풀리게 되고 변속이 가능하다. 이와 같이, 본 발명의 주변속 노브(10)는 회전식으로 되어 있으므로, 조작 모드 변경시 필요한 인공 조작감 및 변속 잠김 기능은 회전 모터(50)에 의해서 용이하게 구현될 수 있다.

보조변속 노브(20)는 햅틱 변속장치(100)의 우측부에 위치하며, 주변속 회전 노브(10)가 수동조작 모드(M)로 이동 되었을 때, 운전자가 수동으로 현재의 자동변속기의 변속 단수를 증가 혹은 감소시킬 수 있게 한다. 즉, 주 변속 회전 노브(2)가 수동조작 모드(M)로 이동되었을 때, 운전자가 보조변속 노브(20)을 전진 방향으로 병진운동 시키면, 자동 변속기의 현재의 변속 단수가 한 단계 증가한다. 그리고, 운전자가 보조변속 노브(20)을 후진 방향으로 병진 운동시키면, 자동 변속기의 현재의 변속 단수가 한 단계 감소한다. 이와 같이 보조변속 노브(20)는 전후 방향의 병진 운동만 가능하도록 설치되는데, 이를 위하여 햅틱 변속장치(100)의 상부 하우징(95)에는 보조변속 노브(20)의 전후 병진 운동을 가이드하는 가이드 홀(29)이 구비된다.

주차 토글 스위치(30)는 주차 브레이크 시스템의 동작을 제어하기 위하여, 누를 때마다 on/off가 전환되는 누름 스위치의 형식으로 햅틱 변속장치(100)의 상단부에 설치된다. 주차 토글 스위치(30)는 현재 자동변속기 변속 단수에 관계없이 전자 제어 유닛을 매개로 주차 브레이크 시스템을 작동시키거나 그 작동을 해제한다. 따라서 운전자는 자동변속기용 햅틱 자동변속기(100)의 현재 변속 단수에 상관없이 언제라도 토글 스위치(30)를 눌러 주차 브레이크를 작동시킬 수 있다.

한편, 디스플레이 장치(40a, 40b)는 주 디스플레이 장치(40a)와 보조 디스플레이 장치(40b)로 구성될 수 있다. 주 디스플레이 장치(40a)는 전체 조작 모드(R, R, N, D, 및 M 모드) 및 현재 선택된 조작 모드를 표시하고, 보조 디스플레이 장치(40b) 는 현재 선택된 조작 모드 또는 현재 선택된 변속 단수를 사용자가 식별하게 용이하도록 주 디스플레이 장치(40a)와는 별도로 햅틱 변속장치(100)의 하단부(사용자에게 보다 가까운 위치)에 설치된다.

도 3은 햅틱 변속장치(100)를 포함한 전체 시스템(3)의 블록도를 도시한 것이다.

햅틱 변속 장치(100)는 주변속 회전 노브(10), 보조변속 노브(20), 및 주차 토글 스위치(30)에서 출력되는 신호를 전자 제어 유닛(200)으로 전달한다. 그리고, 전자 제어 유닛(200)으로부터 현재 조작 모드 및 변속 단수를 나타내는 신호를 수신한다.

전자 제어 유닛(200)은 다른 구성 요소들을 제어하는 제어부(210)와, 작업 프로그램 등이 기억되며 연산에 필요한 파라미터 등이 기억되는 메모리(240)와, 햅틱 변속장치(100)로부터 출력되는 신호를 수신하는 신호 입력부(220)와, 모터 드라이버(55) 및 액츄에이터(56, 57)에 제어 신호를 출력하는 신호 출력부(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 전체 시스템(3)의 보다 자세한 동작 설명은 도 4 내지 도 8의 설명 이후에 후술하기로 한다.

도 4는 햅틱 변속장치(100)의 내부 구성을 도시한 전개 사시도이다.

주변속 회전 노브(10)의 외경은 위치 센서 프레임(11)과 내경과 회전 가능하게 결합되며, 주변속 회전 노브(10)의 중심 부분은 모터(50)의 모터축(51)과 고정 결합된다. 위치 센서 프레임(11)은 복수의 위치 센서(12a 내지 12e)를 구비하며, 모터(50)를 수용하는 모터 하우징(13)의 상단에 고정된다. 상기 이 센서들(12a 내지 12e)은 각각 하나의 조작 모드에 대응되며 해당 조작 모드에 위치한 것을 감지하 며, 포토 인터럽터(photo interruptor) 등의 비접촉식 센서나 정전 스위치 등의 접촉식 센서로서 구현될 수 있다.

회전 모터(50)의 하단에는 엔코더(60)가 부착되는데, 엔코더(60)는 주변속 노브(10)의 회전 방향, 회전 속도, 회전 가속도 등을 감지하는 장치로서, 광학식 또는 전기식의 선(linear) 형 또는 로터리(rotary) 형 등을 사용할 수 있다.

한편, 보조변속 노브(20)는, 전면의 전방 센서(21a)와 후면의 후방 센서(21b)와, 전방과 45도를 이루는 위치에 존재하는 디턴트 볼 고정부(23)와, 디턴트 볼 고정부(23)와 정반대(180도) 위치에 존재하는 소켓 고정부(도 5의 26)와, 노브 지지대(70)에 구비되는 디턴트(71a, 71b)와 결합하여 보조변속 노브(20)의 전후 병진 운동을 가이드하기 위하여 전면과 후면에 구비되는 가이드 홈(22a, 22b)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 도 5는 보조변속 노브(20) 및 노브 지지대(70)의 구성을 명확히 설명하기 위하여 도 4의 (A) 방향을 따라서 바라 본 보조 사시도이다.

전방 센서(21a)는 보조변속 노브(20)가 전방으로 움직이는 것을 감지하며, 후방 센서(21b)는 보조변속 노브(20)가 후방으로 움직이는 것을 감지한다. 보조변속 노브(20)는 스프링 력 등 소정의 복원력에 의하여 운전자가 외력을 제거하면 다시 가운데 위치로 복귀하도록 구성된다.

도 2의 가이드 홀(29)에 의하여도 전후 병진 운동을 강제할 수 있지만, 보다 확실한 전후 병진 운동을 보장하기 위하여 가이드 홈(22a, 22b) 및 디턴트(71a, 71b)가 요구된다. 가이드 홈(22a, 22b) 및 디턴트(71a, 71b)는 서로 결합 되어도 서로 상대적인 병진 운동이 가능하도록 여유를 두고 결합된다.

또한 노브 지지대(70)도 보조변속 노브(20)와 마찬가지로 소켓 고정부(73)와, 볼 고정부(72)를 구비한다. 소켓 고정부(73, 26)는 볼 부재(25a, 25b)에 구비된 볼을 회전 가능하도록 지지하는 소켓(24a, 24b)을 고정하며, 볼 고정부(72, 23)는 상기 볼 부재(25a, 25b)에 구비된 막대 부분을 끼워서 고정하는 역할을 한다. 이와 같은 구조로 인하여 볼 부재(25a, 25b)와 소켓(24a, 24b)은 볼-소켓 결합(ball-socket joint)을 구성하게 된다. 그런데, 제1 볼-소켓 조인트(25a, 24a)는 전방 45도 방향에 위치하고, 제2 볼-소켓 조인트(25b, 24b)의 위치는 제1 볼-소켓 조인트(25a, 24a)와 180도를 이루는 방향에 위치한다. 따라서, 상기 볼-소켓 조인트들의 위치는 상하가 서로 반대로 구성된다. 즉, 제1 볼-소켓 조인트(25a, 24a)는 소켓(24a)가 아래에 위치하고 볼 부재(25a)가 위쪽에 위치하지만, 제2볼-소켓 조인트(25b, 24b)는 소켓(24b)이 위쪽에 위치하고 볼 부재(25b)가 아래쪽에 위치한다. 이와 같은 구조를 통하여 보조변속 노브(20)를 조작하는 운전자에의 균일한 힘을 전달할 수 있다.

한편, 노브 지지대(70)의 저면에는 하부 하우징(90)에 고정되는 메인 PCB 어셈블리(Main Printed Circuit Assembly; 80)가 위치한다. 메인 PCB 어셈블리(80)는 햅틱 변속장치(100)의 센서들(12a 내지 12e, 21a, 21b 등) 및 엔코더(60)에서 감지된 신호를 처리하여 전자 제어 유닛(200)에 제공하고, 전자 제어 유닛(200)에서 제공된 신호를 처리하여 주변속 회전 노브(10) 또는 디스플레이 장치(40a, 40b)로 전달하는 기능을 한다. 또한 메인 PCT 어셈블리(80)는 주차 토글 스위치(30)에 의하여 전달되는 신호를 전자 제어 유닛(200)에 제공한다.

도 4와 같은 구성을 갖는 햅틱 변속장치(100)의 조립된 형상을 설명하기 위하여 다음의 도 6 내지 도 8을 참조한다. 도 6은 도 4와 같이 구성된 구성 요소를 조립한 조립체(99)의 형상을 도시한 사시도이고, 도 7은 이러한 조립체(99)와 상부 하우징(95)을 결합하는 형태를 보여주는 사시도이다. 그리고, 도 8은 최종적으로 조립체(99)와 상부 하우징(95)이 결합된 형상을 보여주는 사시도이다.

다시 도 3을 참조하여, 햅틱 변속장치(100)의 동작에 관하여 상세히 설명한다.

운전자가 주변속 회전 노브(10)의 현재 조작 모드를 다른 조작 모드로 변경하기 위하여 회전력을 부가하는 경우는 다음의 두 가지로 나누어 생각할 수 있다. 오조작 방지를 위하여 메인 브레이크(foot brake; 500)를 작동시키지 않고서는 변경이 금지되는 제1 모드 변경과, 메인 브레이크(500)를 작동시킬 필요 없이 변경이 허용되는 제2 모드 변경으로 나뉠 수 있다. 제1 모드 변경은 P 단에서 R 단으로, R 단에서 P 단으로, 또는 N 단에서 R 단으로 변경하는 경우와 같이 안전을 위하여 오조작을 방지하여야 하는 경우를 의미한다. 그리고, 제2 모드 변경은 R 단에서 N 단으로, N 단에서 D 단으로, 또는 D 단에서 N 단으로 변경하는 경우를 의미한다. 이와 같이 제1 모드 변경 및 제2 모드 변경을 불문하고 통칭하여 "조작 모드의 변경"이라고 정의하기로 한다.

운전자가 제1 모드 변경을 하고자 하는 경우에, 주변속 회전 노브(10)에 회전력을 부하하면, 전자 제어 유닛(200)은 위치 센서(12a 내지 12e)에서 감지되어 출력되는 신호(이하, 위치 신호라 함) a의 변화로부터 주변속 회전 노브(10)의 조작 방향을 산출하고, 위치 신호 a의 변화 가속도로부터 주변속 회전 노브(10)에 부하되는 회 전력의 크기와 방향을 산출한다. 그리고, 전자 제어 유닛(200)은 상기 회전력의 크기와 방향에 따라서 모터 제어 신호 a1을 신호 출력부(230)로부터 모터 드라이버(55)에 출력한다. 그러면, 모터 드라이버(55)는 모터 제어 신호 a1에 따라서 모터 구동 신호 a2를 출력한다. 구동 신호 a2에 의하여 구동되는 모터(50)는 주변속 회전 노브(10)에 상기 부하된 회전력보다는 크고 반대 방향의 외력을 부하한다. 이것에 의하여 제1 모드 변경에 따른 조작 모드의 변경은 금지되고 주변속 회전 노브(10)의 오조작이 방지된다.

만약, 제1 모드 변경을 위하여 주변속 회전 노브(10)에 회전력을 부하할 때, 메인 브레이크(500)가 작동되어 있는 경우라면, 전자 제어 유닛(200)은 메인 브레이크(500)가 작동 중이라는 것을 감지하게 된다. 이 때에는, 전자 제어 유닛(200)은 상술한 바와 마찬가지로 산출된 회전력의 크기와 방향에 따른 모터 제어 신호 a3를 신호 출력부(230)로부터 모터 드라이버(55)에 출력한다. 그러면, 모터 드라이버(55)는 모터 제어 신호 a3에 따라서 모터 구동 신호 a4를 출력한다. 구동 신호 a4에 의하여 구동되는 모터(50)는 주변속 회전 노브(10)에 상기 부하된 회전력보다는 작고 반대 방향의 외력을 부하한다. 이것에 의하여 제1 모드 변경에 따른 조작 모드 변경시에 주변속 회전 노브(10)에 적당한 저항감이 부여되고, 주변속 회전 노브(10)의 조작성을 양호하게 할 수 있다.

운전자가 제2 모드 변경을 하고자 하는 경우에는, 전자 제어 유닛(200)은 메인 브레이크(500)가 작동된 상태에서 제1 모드 변경을 하는 경우와 동일하게 모터 드라이버(55)를 제어한다. 즉, 산출된 회전력의 크기와 방향에 따라서 모터 제어 신호 a3를 모터 드라이버(55)에 전송하고, 모터 드라이버(55)는 모터(50)에 구동 신호 a4를 가함으로써 운전자에 의하여 부하된 회전력보다는 작고 반대 방향의 외력을 주변속 회전 노브(10)에 부하한다. 이것에 의하여 제2 모드 변경에 따른 조작 모드 변경시에 주변속 회전 노브(10)에 적당한 저항감이 부여되고, 주변속 회전 노브(10)의 조작성을 양호하게 할 수 있다.

운전자에 의한 조작 모드의 변경이 완료된 경우, 즉 주변속 회전 노브(10)가 특정 조작 모드에 해당하는 위치에 위치하는 경우에는, 전자 제어 유닛(200)은 변경 후의 위치 신호 a로부터 변경 후의 주변속 회전 노브(10)의 위치를 산출한다. 그리고, 위치 신호 a에 따라서 모터 제어 신호 a5를 모터 드라이버(55)로 출력한다. 이에 따라, 모터 드라이버(55)가 모터(50)에 구동 신호 a6를 전달함으로써 모터(50)를 구동함으로써, 조작 모드 변경 후 주변속 회전 노브(10)의 위치에 따른 특정 모드의 외력을 부가한다. 즉 현재 P단인 경우, R단인 경우, N단인 경우, 및 D단인 경우에 따라서 모터(50)로부터 부하되는 외력의 강도, 외력의 진동 주파수, 또는 외력의 진동 모드(vibration mode) 또는 이러한 조합을 각 단 마다 다르게 할 수 있다. 이렇게 하면 사용자는 디스플레이 장치(40a, 40b)에 표시되는 현재 조작 모드를 확인하지 않고서도 촉감에 의하여 현재 조작 모드를 파악할 수 있는 것이다.

주변속 회전 노브(10)가 특정 조작 모드에 해당하는 위치에 위치하는 경우에, 위와 같이 상기 모터 제어 신호 a5가 모터 드라이버에 전달됨과 아울러 액츄에이터 제어 신호 a7는 제1 액츄에이터(56)에 전달된다. 제1 액츄에이터(56)는 자동 변속 시스템(300)에 신호 a8을 전달하며, 자동 변속 시스템(300)은 현재의 조작 모드(P, R, N, 또는 D)에 따라 트랜스미션(transmission) 기어 변경/해제, 또는 자동 변속 기능을 수행한다.

한편, 운전자가 주변속 노브(20)를 수동조작 모드로 위치한 상태에서, 보조변속 노브(20)를 전방향 또는 후방향으로 조작하면, 보조변속 노브(20)의 전방 센서(21a)는 이를 감지하여 전자 제어 유닛(200)에 방향 신호 b를 전송한다. 그러면, 방향 신호 b가 전방향을 나타내는 경우, 전자 제어 유닛(200)은 TCU(Transmission Control Unit; 58)에 신호 b1을 출력하고, TCU(58)는 자동 변속 시스템(300)에 신호 b2를 출력한다. 신호 b2를 수신한 자동 변속 시스템(300)은 트랜스미션의 기어를 상단(上段)으로 바꿈으로써 현재 변속 단수를 한 단계 높인다. 반면에, 방향 신호 b가 후방향을 나타내는 경우, 전자 제어 유닛(200)은 TCU(58)에 신호 b3을 출력하고, TCU(58)는 자동 변속 시스템(300)에 신호 b4를 출력한다. 신호 b3를 수신한 자동 변속 시스템(300)은 트랜스미션의 기어를 하단(下段)으로 바꿈으로써 현재 변속 단수를 한 단계 낮춘다.

운전자가 주차 토글 스위치(30)를 누르는 경우에는, 신호 c가 전자 제어 유닛(200)으로 입력된다. 전자 제어 유닛(200)은 신호 출력부(230)를 통하여 제2 액츄에이터(57)에 신호 c1을 출력하고, 제2 액츄에이터(57)는 이에 따라 신호 c2를 출력한다. 신호 c2를 수신한 주차 브레이크 시스템(400)은 현재 상태가 주차 브레이크가 작동한 상태이면 이를 해제하고, 현재 상태가 주차 브레이크가 해제된 상태이면 이를 작동시킨다.

한편, 전자 제어 유닛(200)은 주변속 회전 노브(10)의 조작에 따른 현재 조작 모 드, 그리고, 보조변속 노브(20)의 조작에 따른 변속 단수의 변경에 따른 현재 변속 단수를 디스플레이 장치(40a, 40b)에 신호 d를 출력함으로써 알려 준다. 그러면, 디스플레이 장치(40a, 40b)는 사용자에게 현재 조작 모드 및 현재 변속 단수를 표시할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

본 발명에 따르면, 종래와 같이 변속 레버를 사용하지 않고 회전 노브를 이용하여 조작 모드를 변경하며, 주차 토글 스위치 및 보조 변속 레버를 일체화함으로써 차량의 실내 공간을 절약할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 자동변속기 장착 차량의 운전 편의성 및 변속 조작시에 안정성을 제고할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 주 변속 회전 노브를 통해서 P단, R단, N단, D단, 수동조작 모드(M)등을 햅틱 기술을 이용하여 변속 시에 조작감을 모터를 통해 전달 받을 수 있고, 운전 조건에 맞지 않을 경우에는 변속 잠김 기능을 가동하여 변속되지 않게 할 수 있다.

또한, 수동 모드 변속에 있어서도, 보조변속 노브를 이용하여 보다 쉽게 변속이 가 능하며, 주차 토글스위치로써 주차 브레이크 시스템을 아주 손쉽게 동작시킬 수 있다.

아울러, 햅틱 변속 장치 내에 설치된 디스플레이 장치를 통해서 차량의 현재의 조작 모드 및 변속 단수를 실시간으로 확인할 수 있다.

Claims

전자제어방식으로 제어되는 자동변속기가 장착된 차량에 상기 자동변속기의 조작 모드와 변속 단수를 운전자가 임의로 조종할 수 있게 하기 위하여 설치되는 전자제어방식 자동변속기용 햅틱 변속장치(100)에 있어서,

조작 모드를 변경하기 위하여 양방향으로 회전 가능한 주변속 회전 노브(10);

상기 주변속 회전 노브(10)가 나타내는 조작 모드를 감지하여 이에 대응되는 위치 신호를 출력하는 위치 센서(13);

상기 위치 신호의 변화 가속도로부터 주변속 회전 노브(10)에 부하되는 회전력의 크기와 방향을 산출하고 이에 따른 모터 제어 신호를 출력하는 전자 제어 유닛(200); 및

상기 모터 제어 신호에 따라서 조작 모드 변경시 주 변속 회전 노브(10)에 조작감을 제공하는 회전 모터(50)를 포함하는 햅틱 변속장치.
제1항에 있어서,

상기 조작 모드 변경이 제1 모드 변경인 경우에 메인 브레이크가 작동되지 않은 상태이면 상기 전자 제어 유닛(200)은 상기 회전 모터(50)로 하여금 주변속 회전 노브(10)에 상기 부하된 회전력보다는 크고 반대 방향인 외력을 부하하게 하는 것을 특징으로 하는, 햅틱 변속장치.
제1항에 있어서,

상기 조작 모드 변경이 제1 모드 변경인 경우에 메인 브레이크가 작동된 상태이면 상기 전자 제어 유닛(200)은 상기 회전 모터(50)로 하여금 주변속 회전 노브(10)에 상기 부하된 회전력보다는 작고 반대 방향인 외력을 부하하게 하는 것을 특징으로 하는, 햅틱 변속장치.
제1항에 있어서,

상기 조작 모드 변경이 제2 모드 변경인 경우에는 상기 전자 제어 유닛(200)은 상기 회전 모터(50)로 하여금 주변속 회전 노브(10)에 상기 부하된 회전력보다는 작고 반대 방향인 외력을 부하하게 하는 것을 특징으로 하는, 햅틱 변속장치.
제1항에 있어서,

상기 조작 모드의 변경이 완료되어 상기 주변속 회전 노브(10)가 특정 조작 모드에 해당하는 지점에 위치하는 경우에는, 상기 전자 제어 유닛(200)은 상기 회전 모터(50)로 하여금 상기 특정 조작 모드에 따른 외력을 부하함으로써, 사용자가 촉감에 의하여 상기 변경된 조작 모드를 파악할 수 있도록 하는, 햅틱 변속장치.
제1항에 있어서,

상기 주변속 회전 노브(10)가 수동변속 모드에 있는 경우에는, 전후 병진운동을 방향 센서(21a, 21b)를 통하여 상기 전자 제어 유닛(200)에 전달함으로써 변속 단수 를 증가 혹은 감소시키는 보조변속 노브(20)를 더 포함하는, 햅틱 변속 장치.
제6항에 있어서,

상기 보조변속 노브(20)의 병진운동은 상기 햅틱 변속장치(100)의 상부 하우징(95)에 구비된 가이드 홀(29)에 의하여 가이드 되는, 햅틱 변속 장치.
제6항에 있어서, 상기 보조변속 노브(20)는

전방 45도 위치에 구비되는 제1 볼-소켓 조인트(25a, 24a)와 상기 제1 볼-소켓 조인트와 180도 방향을 이루는 위치에 구비되며 상기 제1 볼-소켓 조인트와 상하 방향이 반대로 된 제2 볼-소켓 조인트(25b, 24b)에 의하여, 상기 보조변속 노브(20)를 전후 방향으로 조작하는 운전자에의 균일한 힘을 전달할 수 있도록 하는, 햅틱 변속 장치.
제6항에 있어서,

운전자에 의해 조작될 때마다 상기 전자 제어 유닛(200)을 통하여 주차 브레이크 시스템(400)를 on/off 시키는 주차 토글스위치를 더 포함하는, 햅틱 변속장치.
제9항에 있어서,

상기 전자 제어 유닛(200)으로부터 제공된 신호에 따라 운전자에게 현재의 조작 모드 및 변속 단수를 표시하는 디스플레이 장치를 더 포함하는, 햅틱 변속 장치.