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KR101624249B1 - 슬라이드 스텝 방식 전자식 변속장치 - Google Patents

슬라이드 스텝 방식 전자식 변속장치 Download PDF

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Publication number
KR101624249B1
KR101624249B1 KR1020150065488A KR20150065488A KR101624249B1 KR 101624249 B1 KR101624249 B1 KR 101624249B1 KR 1020150065488 A KR1020150065488 A KR 1020150065488A KR 20150065488 A KR20150065488 A KR 20150065488A KR 101624249 B1 KR101624249 B1 KR 101624249B1
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KR
South Korea
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switch
touch pad
upward
downward
housing
Prior art date
Application number
KR1020150065488A
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English (en)
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박한길
이정헌
박세종
Original Assignee
현대자동차주식회사
경창산업주식회사
코스탈코리아 주식회사
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Publication date
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Priority to DE102015120543.2A priority patent/DE102015120543B4/de
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Abstract

본 발명은 전자식 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하우징과, 상기 하우징의 상부가 개구된 공간부에 설치되는 상방향 스위치와, 상기 하우징의 상부가 개구된 공간부에서 상기 상방향 스위치와 대향되는 이격된 위치에 설치되는 하방향 스위치와, 상기 상방향 스위치와 상기 하방향 스위치의 하부에 설치되는 터치패드와, 상기 하우징의 표면에 설치되어 변속단의 위치를 표시하는 변속단 표시부를 포함하여 구성되고, 손가락을 터치패드에 접촉한 상태에서 상방향 스위치를 상방으로 밀거나 하방향 스위치를 하방으로 밀게 되면 변속단 표시부의 변속단 상부 방향 또는 변속단 하부 방향으로 변속되는 작동을 수행하는 전자식 변속장치에 관한 것이다.

Description

슬라이드 스텝 방식 전자식 변속장치{Slide step type electronic shifting Apparatus}
본 발명은 전자식 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하우징과, 상기 하우징의 상부가 개구된 공간부에 설치되는 상방향 스위치와, 상기 하우징의 상부가 개구된 공간부에서 상기 상방향 스위치와 대향되는 이격된 위치에 설치되는 하방향 스위치와, 상기 상방향 스위치와 상기 하방향 스위치의 하부에 설치되는 터치패드와, 상기 하우징의 표면에 설치되어 변속단의 위치를 표시하는 변속단 표시부를 포함하여 구성되고, 손가락을 터치패드에 접촉한 상태에서 상방향 스위치를 상방으로 밀거나 하방향 스위치를 하방으로 밀게 되면 변속단 표시부의 변속단 상부 방향 또는 변속단 하부 방향으로 변속되는 작동을 수행하는 전자식 변속장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자식 변속장치(Shift by Wire)란 변속장치의 변속단 제어를 기계식이 아닌 전자식으로 수행하는 장치를 가리키며, 근래 고급차나 대형차를 중심으로 적용이 이루어지고 있다.
이러한 전자식 변속장치의 종류는 다양하게 개발되고 있는 과정에 있는데, 레버를 이용하여 변속단을 선택하는 레버 방식, 회전하는 다이얼을 이용하여 변속단을 선택하는 다이얼 방식, 변속단의 선택을 각각의 버튼을 눌러서 수행하는 버튼방식의 전자식 변속장치들이 그러한 예이다.
상기와 같은 전자식 변속장치들은 향후 그 적용이 보다 확대될 것으로 예상되는바, 다양한 형태의 전자식 변속장치의 개발 필요성이 강하게 대두되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 운전자가 손가락 부분만으로도 용이하게 변속단을 선택할 수 있도록 하고, 변속시의 안정성을 위하여 변속전 전자식 변속장치를 언락할 수 있는 기능을 수행할 수 있는 슬라이드 스텝 방식 전자식 변속장치이다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명 슬라이드 스텝 방식 전자식 변속장치의 구성은, 하우징과, 상기 하우징의 상부가 개구된 공간부에 설치되는 상방향 스위치와, 상기 하우징의 상부가 개구된 공간부에서 상기 상방향 스위치와 대향되는 이격된 위치에 설치되는 하방향 스위치와, 상기 상방향 스위치와 상기 하방향 스위치의 하부에 설치되는 터치패드와, 상기 하우징의 표면에 설치되어 변속단의 위치를 표시하는 변속단 표시부를 포함하여 구성되고, 손가락을 터치패드에 접촉한 상태에서 상방향 스위치를 상방으로 밀거나 하방향 스위치를 하방으로 밀게 되면 변속단 표시부의 변속단 상부 방향 또는 변속단 하부 방향으로 변속되는 작동을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명 슬라이드 스텝 방식 전자식 변속장치는 자동차의 변속이 손가락 하나만으로 이루어질 수 있으므로, 종래의 레버 방식이나 다이얼 방식 또는 버튼방식과 비교하여 변속을 보다 용이하게 수행할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 변속을 위해서는 반드시 터치패널을 터치하여야 하므로 안전하고 정확한 변속을 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 차량 내부에서 비교적 작은 부피로서 설치될 수 있으므로 자동차의 실내 공간에서의 운전자의 행동 공간을 보다 확장시켜 운전자의 편의성을 증대시킬 수 있는 효과가 있는 매우 진보한 발명인 것이다.
도 1 은 본 발명 전자식 변속장치의 외부 구성도,
도 2 는 본 발명 전자식 변속장치의 내부 구성도,
도 3 은 본 발명 전자식 변속장치의 설치 상태도,
도 4 는 본 발명 전자식 변속장치의 제어를 위한 순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 슬라이드 스텝 방식 전자식 변속장치의 구성 및 작동을 설명한다.
단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.
또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1 은 본 발명 전자식 변속장치의 외부 구성도, 도 2 는 본 발명 전자식 변속장치의 내부 구성도이다.
각 도면들을 참조하면, 본 발명의 전자식 변속장치(1)는 운전자의 손가락 만을 이용하여 변속단을 선택할 수 있도록 구성된 것으로서, 손가락을 터치패드(40)에 접촉한 상태에서 상방향 스위치(20)를 상방으로 밀거나 하방향 스위치(30)를 하방으로 밀게 되면 변속단 표시부(50)에 표시된 순서대로 변속단 상부(51) 방향 또는 변속단 하부(52) 방향으로 변속되는 작동을 수행하는 변속장치이다. 이러한 본 발명의 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 전자식 변속장치(1)는 외장 케이스를 이루는 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 상부가 개구된 공간부(11)에 설치되며 슬라이드 스텝(Slide Step) 방식으로 상방으로 작동되는 상방향 스위치(20)와, 상기 하우징(10)의 상부가 개구된 공간부(11)에서 상기 상방향 스위치(20)와 대향되는 이격된 위치에 설치되며 슬라이드 스텝 방식으로 하방으로 작동되는 하방향 스위치(30)와, 상기 공간부(11)에 설치된 상방향 스위치(20)와 하방향 스위치(30)의 하부에 설치되는 터치패드(40)와, 상기 하우징(10)의 표면에 설치되는 변속단 표시부(50)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 상방향 스위치(20)의 하단과 하방향 스위치(30)는 상단에는 손가락이 걸려지도록 걸림턱(21,31)들이 형성된다.
이러한, 상기 상방향 스위치(20)는 걸림턱(21)을 상방향으로 한번 밀게 되면, 스위치 신호가 발생되고 상방향으로 밀렸던 스위치의 노브(nob)가 탄성부재에 의하여 다시 원래의 위치로 자동적으로 복귀하는 작동을 수행하는 통상의 슬라이드 스위치이다.
마찬가지로, 상기 하방향 스위치(30)는 걸림턱(31)을 하방향으로 한번 밀게 되면, 스위치 신호가 발생되고 하방향으로 밀렸던 스위치의 노브(nob)가 탄성부재에 의하여 다시 원래의 위치로 자동적으로 복귀하는 작동을 수행하는 통상의 슬라이드 스위치이다.
상기 터치패드(40)는 본 발명 전자식 변속장치의 언락(Un-Lock) 기능을 수행하는 것으로서, 운전자가 본 발명 전자식 변속장치를 이용하여 변속을 수행하기 위해서 반드시 터치패드(40)에 손가락을 터치하여야만 한다.
이러한 터치패드(40)는 유리, 플라스틱, 실리콘 재질 등으로 이루어진 기판의 양면에 금속 전도성 물질인 인듐 주석 화합물(Indium-Tin Oxide)로 이루어진 투명전도막(Transparent Conducting Oxide)을 증착시킴으로써, 기판상에 전류가 흐르는 투명성 전기회로를 형성한 정전용량식 터치패드를 채용하는 것이 바람직하다.
이러한 정전용량식 터치패널은 사용자의 손가락 부분이 터치패널의 표면에 접촉되면 접촉된 손가락 부분에 존재하는 정전기에 의하여 투명성 전기회로에 흐르는 전류량이 변화하게 되고 이렇게 변화되는 전류량을 전기회로의 제어부에서 인식하여 사용자 손가락 부분의 접촉을 정확하게 감지함으로써 응답성이 우수한 특징을 가지고 있어, 본 발명의 터치패드(40)가 전자식 변속장치의 언락(Unlock) 기능을 수행하는 것을 감안하여 본 발명의 터치패드로 채용한다.
다만, 본 발명 전자식 변속장치의 설계 의도와 필요에 따라서는 패널의 표면에 가해지는 압력량에 따라서 패널의 접촉을 인식하는 방식의 감압식 터치패드도 본 발명의 터치패드(40)로 사용가능하다.
아울러, 본 발명의 전자식 변속장치(1)의 하우징(10) 내부에 상기 상방향 스위치(20)의 스위치 작동여부를 표시하는 상방향 스위치 램프(61)와, 상기 하방향 스위치(30)의 스위치 작동여부를 표시하는 하방향 스위치 램프(62)와, 상기 터치패드(40)에 손가락(F)이 접촉되었는지의 여부를 표시하는 터치패드 램프(63)가 설치된다.
바람직하게는, 상기의 상방향 스위치 램프(61), 하방향 스위치 램프(62) 및 터치패드 램프(63)는 발광다이오드(LED)를 채용하는 것이 좋다.
한편, 상기 변속단 표시부(50)는 주차(P), 후진(R), 중립(N), 주행(D) 및 수동변속조절(+/-)의 각 변속단 문자나 기호가 순차적으로 기재되고, 편의상 본 발명 명세서에서 상기 주차(P)가 기재된 부분을 표시부 상부(51)라 칭하고, 상기 수동변속조절(+/-)이 기재된 부분을 표시부 하부(52)라 칭한다.
이러한 변속단 표시부(50)는 자동차의 현재 변속 위치가 어느 것인지를 표시하게 되며, 본 발명 명세서에서는 상기 상방향 스위치(20)와 하방향 스위치(30)의 스위치 작동에 따라서 변속단 표시가 변동되게 된다.
도 3 은 본 발명 전자식 변속장치의 설치 상태도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 전자식 변속장치(1)는 기본적으로 자동차의 운전석 하부의 콘솔(200)에 설치되고, 추가적으로 자동차의 스티어링휠(100) 부분에 설치될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 슬라이드 스텝 방식 전자식 변속장치의 작동을 전술한 도 1 및 도 2 를 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 전자식 변속장치(1)를 이용하여 자동차의 변속을 수행하기 위해서는 운전자가 본 발명의 전자식 변속장치(1)의 터치패드(40)에 손가락(F)을 터치하여 본 발명의 전자식 변속장치(1)의 잠금상태('락킹(Locking)상태'라고도 함)를 해제하여야만 한다.
이를 위하여, 자동차의 운전자가 본 발명의 전자식 변속장치(1)의 터치패드(40)에 손가락(F)을 터치한다.
그러면, 터치패드 램프(63)가 점등되고, 터치패드(40)를 터치한 상태의 손가락(F)으로 상방향 스위치(20)의 걸림턱(21) 부분을 상방향으로 밀게 되면, 상방향 스위치(20)의 램프(61)가 점등됨과 동시에 상방향 스위치(20)의 스위치 신호가 발생되어 현재 변속단 위치로부터 상기 변속단 표시부(50)의 표시부 상부(51) 방향으로 한단계 상부에 위치한 변속단 위치로의 변속이 이루어진다. 이때, 변속단 표시부(50)에 변속후의 변속단 문자나 기호가 다른 것들과 식별되도록 밝게 표시되도록 함이 바람직하다.
마찬가지로, 터치패드(40)를 터치한 상태의 손가락(F)으로 하방향 스위치(30)의 걸림턱(31) 부분을 하방향으로 밀게 되면, 하방향 스위치(30)의 램프(62)가 점등됨과 동시에 하방향 스위치(30)의 스위치 신호가 발생되어 현재 변속단 위치로부터 표시부 하부(52) 방향으로 한단계 하부에 위치한 변속단 위치로의 변속이 이루어진다.
상술한 바와 같은 변속단의 변속은 터치패드(40)가 먼저 터치되지 않은 상태에서는 상방향 스위치(20)나 하방향 스위치(30)가 작동되어도 변속이 이루어지지 않게 됨으로써, 상기의 터치패드(40)는 변속단의 잠김 상태를 해제하는 언락(Un-Lock) 기능을 수행하게 되는 것이다.
예를 들면, 운전자가 현재 주차중인 차를 주행하려면, 변속단 표시부(50)의 주차(P)가 표시된 표시부 상부(51)로부터 주행(D)이 표시된 표시부 하부(52)를 향하여 변속을 시켜야 하므로, 터치패드(40)에 손가락(F)을 터치한 상태에서 하방향 스위치(30)를 하방으로 한번 밀면 변속단이 주차(P)에서 후진(R)으로 변속되고, 재차 한번 더 하방향 스위치(30)를 하방으로 밀면 변속단이 후진(R)에서 중립(N)으로 변속되고, 이 상태에서 한번 더 하방향 스위치(30)를 하방으로 밀면 변속단이 중립(N)에서 주행(D)으로 변속되게 되며, 이와 같이 주행(D)으로 변속단이 변속되어 터치패드(40)로부터 손가락(F)을 떼게 되면, 자동차는 주행(D)으로 변속단이 선택되어 주행이 이루어질 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기와 같이 작동되는 과정에서 홀드(Hold) 기능이 적용되도록 변속단의 변속을 구현할 수도 있다. 즉, 후진(R)에서 주행(D)으로 변속할 경우나 주행(D)에서 후진(R)으로 변속할 경우 터치패드(40) 터치 상태에서 상방향 스위치(20)나 하방향 스위치(30)를 설정된 시간 이상으로 누르고 있게 되면 중립(N)을 거치지 않고도 후진(R)에서 주행(D)으로 바로 변속되거나, 주행(D)에서 후진(R)으로 바로 변속되도록 할 수 있다.
도 4 는 상기와 같이 작동되는 본 발명 전자식 변속장치의 제어를 위한 순서도이다.
먼저, 자동차의 전자제어유닛(ECU)은 본 발명 전자식 변속장치(1)의 변속 수행을 위하여 본 발명 변속장치의 터치패드(40)에 손가락이 터치된 상태에 있는지 판단한다(S 10).
이때, 운전자가 변속을 위하여 터치패드(40)에 손가락(F)을 터치한 상태라면, 운전자가 상방향 스위치(20)를 상방으로 밀어서 상방향 스위치(20)가 ON 상태로 작동되었는지 판단하고(S 20), 상방향 스위치(20)가 ON 상태로 작동되었다면 현재 변속단으로부터 변속단 표시부(50)의 표시부 상부(51) 방향으로의 변속을 수행한다(S 40).
반면, 상기 S 20 단계에서 상방향 스위치(20)가 ON 상태로 작동되지 않았다면, 전자제어유닛(ECU)은 운전자가 하방향 스위치(30)를 하방으로 밀어서 하방향 스위치(30)가 ON 상태로 작동되었는지 판단하고(S 30), 하방향 스위치(30)가 ON 상태로 작동되었다면 현재 변속단으로부터 변속단 표시부(50)의 표시부 하부(52) 방향으로의 변속을 수행한다(S 50).
이후, 본 발명의 전자식 변속장치는 상기와 같은 순서를 따라서 작동되면서 자동차의 시동이 종료될 때까지 자동차의 변속을 수행하게 된다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 본 발명 전자식 변속장치
10; 하우징
11; 공간부
20; 상방향 스위치
21; 걸림턱
30; 하방향 스위치
31; 걸림턱
40; 터치패드
50; 변속단 표시부
51; 표시부 상부
52; 표시부 하부
61; 상방향 스위치 램프
62; 하방향 스위치 램프
63; 터치패드 램프
100; 스티어링 휠 200; 콘솔

Claims (6)

  1. 전자식 변속장치에 있어서,
    하우징(10);
    상기 하우징(10)의 상부가 개구된 공간부(11)에 설치되는 상방향 스위치(20)와, 상기 하우징(10)의 상부가 개구된 공간부(11)에서 상기 상방향 스위치(20)와 대향되는 이격된 위치에 설치되는 하방향 스위치(30);
    상기 상방향 스위치(20)와 상기 하방향 스위치(30)의 하부에 설치되는 터치패드(40);
    상기 하우징(10)의 표면에 설치되어 변속단의 위치를 표시하는 변속단 표시부(50); 포함하여 구성되고,
    손가락을 터치패드(40)에 접촉한 상태에서 상방향 스위치(20)를 상방으로 밀거나 하방향 스위치(30)를 하방으로 밀게 되면 변속단 표시부(50)의 변속단 상부(51) 방향 또는 변속단 하부(52) 방향으로 변속되는 작동을 수행하는 전자식 변속장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상방향 스위치(20)의 하단과 하방향 스위치(30)의 상단에 손가락이 걸려지는 걸림턱(21,31)을 형성한 구성을 특징으로 하는 전자식 변속장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상방향 스위치(20)는, 상방향으로 한번 밀게 되면 스위치 신호가 발생되고, 상방향으로 밀렸던 스위치의 노브가 자동적으로 복귀하는 작동을 수행하는 슬라이드 스위치이고,
    상기 하방향 스위치(30)는, 하방향으로 한번 밀게 되면 스위치 신호가 발생되고, 하방향으로 밀렸던 스위치의 노브가 자동적으로 복귀하는 작동을 수행하는 슬라이드 스위치인 것을 특징으로 하는 전자식 변속장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치패드(40)는 정전용량식 터치패드인 것을 특징으로 하는 전자식 변속장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징(10) 내부에 상기 상방향 스위치(20)의 스위치 작동여부를 표시하는 상방향 스위치 램프(61)와, 상기 하방향 스위치(30)의 스위치 작동여부를 표시하는 하방향 스위치 램프(62)와, 상기 터치패드(40)에 손가락(F)이 접촉되었는지의 여부를 표시하는 터치패드 램프(63)가 설치되는 구성을 특징으로 하는 전자식 변속장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 상방향 스위치 램프(61), 하방향 스위치 램프(62) 및 터치패드 램프(63)는 발광다이오드(LED)인 것을 특징으로 하는 전자식 변속장치.
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