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KR20200106105A - 전자식 변속시스템용 변속조작장치 및 이를 이용한 변속제어방법 - Google Patents

전자식 변속시스템용 변속조작장치 및 이를 이용한 변속제어방법 Download PDF

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Publication number
KR20200106105A
KR20200106105A KR1020190021545A KR20190021545A KR20200106105A KR 20200106105 A KR20200106105 A KR 20200106105A KR 1020190021545 A KR1020190021545 A KR 1020190021545A KR 20190021545 A KR20190021545 A KR 20190021545A KR 20200106105 A KR20200106105 A KR 20200106105A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shift
button
stage
clutch
shift control
Prior art date
Application number
KR1020190021545A
Other languages
English (en)
Inventor
김은식
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020190021545A priority Critical patent/KR20200106105A/ko
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Abstract

본 발명은 전자식 변속시스템용 변속조작장치 및 이를 이용한 변속제어방법에 관한 것으로, 운전자가 눌러서 조작하는 변속버튼(100)을 통해 변속조작이 진행되는 구성이고, 주행단 버튼(130)의 구성하는 상향 버튼(131) 및 하향 버튼(132)의 조작방향의 위치와 버튼의 의미를 일치시킬 수 있게 됨에 따라 오조작을 예방할 수 있으며, 변속버튼(100)의 조작시 2개 이상의 변속신호가 동시에 발생하면 변속동작을 강제로 종료하고 차량의 변속단은 현재의 변속단을 계속해서 유지할 수 있도록 된 것이다.

Description

전자식 변속시스템용 변속조작장치 및 이를 이용한 변속제어방법{SHIFT CONTROL APPARATUS FOR ELECTRONIC SHIFT SYSTEM AND SHIFT CONTROL METHOD USING THE SAME}
본 발명은 전자식 변속시스템용 변속조작장치 및 이를 이용한 변속제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버튼타입을 기반으로 하는 변속조작장치 및 이를 이용한 변속제어방법에 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, 이하 SBW라 한다) 시스템은 기존의 기계식 변속시스템과는 달리 변속기와 변속조작장치(레버, 버튼, 다이얼)간에 케이블과 같은 기계적인 연결구조가 없는 전자식 변속시스템으로, 전자식 변속레버 또는 버튼 또는 다이얼의 조작시 발생된 신호가 변속제어기(TCU)에 전달되면, TCU에서 명령된 전자신호에 의해 변속기 액추에이터(시프트 케이블 모터, 셀렉트 케이블 모터)가 동작하고, 변속기 액추에이터의 동작에 의해 각 변속단별 유압회로에 유압이 인가되거나 차단됨으로써, 전자적으로 변속제어가 수행되는 시스템이다.
또한, SBW를 기반으로 하는 전자식 변속시스템은 전자식 클러치장치가 함께 사용되는 바, 전자식 클러치장치는 전자식 변속레버 또는 버튼 또는 다이얼의 조작시 발생된 신호가 클러치 제어기로 전달되면, 클러치 제어기에서 명령된 전자신호에 의해 클러치 액추에이터가 동작하고, 클러치 액추에이터의 동작에 의해 클러치가 차단 및 연결됨에 따라, 전자적으로 클러치제어가 수행되는 시스템이다.
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.
대한민국공개특허공보 10-2010-0123150호
본 발명은, 버튼타입을 기반으로 하는 전자식 변속시스템용 변속조작장치 이를 이용한 변속제어방법으로, 조작이 쉽고 간편하며, 오조작을 방지할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자식 변속시스템용 변속조작장치는, 전후방향을 따라 순차적으로 배치된 R단 버튼과 N단 버튼 및 주행단 버튼; 상기 R단 버튼과 N단 버튼 및 주행단 버튼의 조작신호를 전달받아서 변속제어기 및 클러치 제어기로 제어신호를 출력하는 PCB를 포함하고; 상기 주행단 버튼은 좌우방향으로 배치된 상향 버튼 및 하향 버튼을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 R단 버튼의 전방쪽에 배치된 P단 버튼을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상향 버튼은 조작할 때마다 현재의 변속단보다 1단계 높은 변속단 신호를 출력하는 버튼으로, 후방쪽이 힌지를 매개로 운전석 근처의 패널부재에 회전 가능하게 결합되고, 전방쪽에 PCB와 접촉해서 변속단 신호를 발생하는 접점이 구비되며, 조작시 접점이 구비된 전방쪽이 후방의 힌지를 중심으로 아래로 하강하고 조작 해제시 스프링의 복원력으로 상승해서 복귀하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 하향 버튼은 조작할 때마다 현재의 변속단보다 1단계 낮은 변속단 신호를 출력하는 버튼으로, 전방쪽이 힌지를 매개로 운전석 근처의 패널부재에 회전 가능하게 결합되고, 후방쪽에 PCB와 접촉해서 변속단 신호를 발생하는 접점이 구비되며, 조작시 접점이 구비된 후방쪽이 전방의 힌지를 중심으로 아래로 하강하고 조작 해제시 스프링의 복원력으로 상승해서 복귀하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 변속조작장치를 이용한 변속제어방법은, 시동 오프 상태에서 운전자의 시동 조작으로 시동 온 상태가 되면 클러치의 연결이 해제되고 변속기는 N단으로 변속되는 단계; 및 시동 온 상태에서 운전자가 주행단 버튼을 처음 조작하면 변속기가 N단에서 1단으로 변속되는 단계; 및 변속기가 1단으로 변속이 완료되면 연결 해제된 클러치가 다시 연결되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
주행 중인 상태에서 운전자가 주행단 버튼을 조작하면 클러치의 연결이 해제되고, 변속기는 현재의 변속단에서 N단으로 변경된 후 목표단으로 변속되고, 목표단으로 변속이 완료됨과 동시에 연결 해제된 클러치가 다시 연결되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
주행 완료 후 시동이 오프되면 클러치는 해제되고, 변속기는 현재의 변속단에서 P단으로 변경되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
2개 이상의 버튼이 동시에 작동함에 따라 2개 이상의 변속신호가 동시에 발생하면 PCB는 오조작에 의한 에러로 판단하고, 에러로 판단시 변속제어기 및 클러치 제어기를 제어해서 현재의 변속단을 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시예는, 간편한 버튼조작을 통해 변속조작이 진행되는 구성으로, 조작의 편의성이 크게 향상되는 장점이 있고, 특히 변속레버를 사용하는 구성 및 클러치페달을 사용하는 구성 등과 비교하여 볼 때에 공간 활용성을 크게 향상시킬 수 있으며, 더 나아가 원가절감 및 중량감소를 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 주행단 버튼의 구성하는 상향 버튼은 버튼의 전방쪽 부위를 눌러서 조작하고, 하향 버튼은 버튼의 후방쪽 부위를 눌러서 조작하는 구성으로, 조작방향의 위치와 버튼의 의미를 일치시킬 수 있게 됨에 따라 오조작을 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 변속버튼의 조작시 2개 이상의 변속신호가 동시에 발생하면 오조작에 의한 에러로 판단해서 변속동작이 더 이상 진행되지 않도록 종료하고 차량의 변속단은 현재의 변속단을 계속해서 유지하는 구성으로, 페일 세이프의 기능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 전자식 변속시스템 및 전자식 클러치장치의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 블록도,
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 전자식 변속시스템용 변속조작장치의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 P단 버튼, R단 버튼, N단 버튼의 작동을 설명하기 위한 단면도,
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 상향 버튼 및 하향 버튼의 작동을 설명하기 위한 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 변속제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전자식 변속시스템용 변속조작장치 및 이를 이용한 변속제어방법에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 전자식 변속시스템용 변속조작장치는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 변속버튼(100) 및 PCB(200, Printed Circuit Board)를 포함한다.
변속버튼(100)은 도 2와 같이 R단 버튼(110), N단 버튼(120), 주행단 버튼(130)으로 구성되거나 또는 도 3과 같이 P단 버튼(140), R단 버튼(110), N단 버튼(120), 주행단 버튼(130, D단 버튼)으로 구성될 수 있다.
주행단 버튼(130)은 상향 버튼(131) 및 하향 버튼(132)으로 구성되고, 상향 버튼(131)과 하향 버튼(132)은 좌우방향으로 배치되도록 구성된다.
차량용 전자식 변속시스템인 시프트 바이 와이어(Shift By Wire, 이하 SBW라 한다) 시스템은 변속버튼(100)과 변속기(30)간에 케이블과 같은 기계적인 연결구조가 없는 구성으로, 변속버튼(100)의 조작시 발생된 신호가 PCB(200)를 통해서 변속제어기(10, TCU)에 전달되면, 변속제어기(10)에서 명령된 신호에 의해 변속기 액추에이터(20, 시프트 케이블 모터, 셀렉트 케이블 모터)가 동작하고, 변속기 액추에이터(20)의 동작에 의해 변속기(30)의 각 변속단별 유압회로에 유압이 인가되거나 차단됨으로써 전자적으로 변속제어가 수행된다.
또한, SBW를 기반으로 하는 전자식 변속시스템은 전자식 클러치장치가 함께 사용되는 바, 변속버튼(100)의 조작시 발생된 신호가 PCB(200)를 통해서 클러치 제어기(40)로 전달되면, 클러치 제어기(40)에서 명령된 신호에 의해 클러치 액추에이터(50)가 동작하고, 클러치 액추에이터(50)의 동작에 의해 클러치(60)가 차단 및 연결됨에 따라 전자적으로 클러치제어가 수행된다.
PCB(200)는 변속버튼(100)과 일정거리로 이격된 차체에 고정되게 설치되며, 변속버튼(100)의 조작시 발생된 신호를 전달받아서 변속제어기(10) 및 클러치 제어기(40)로 제어신호를 출력하는 역할을 한다.
변속버튼(100)은 운전석 근처에 위치한 패널부재(70)에 위치하도록 설치되는 바, 운전석 근처의 패널부재(70)는 콘솔이나 또는 센터 페시아를 포함할 수 있다.
변속버튼(100) 중에서 P단 버튼(140), R단 버튼(110), N단 버튼(120)은 도 4와 같이 패널부재(70)에 대해 상하로 이동(화살표 M1)하도록 구성될 수 있다.
P단 버튼(140), R단 버튼(110), N단 버튼(120)의 밑면에는 복귀를 담당하는 스프링(300)이 각각 결합되고, 또한 PCB(200)와 접촉해서 변속단 변경신호를 발생하는 접점(400)이 각각 구비된다.
주행단 버튼(130)중에서 상향 버튼(131)은 운전자가 1회 조작할 때마다 현재의 변속단보다 1단계 높은 변속단 신호를 출력하는 버튼으로, 도 5와 같이 후방쪽이 힌지(131a)를 매개로 패널부재(70)에 회전 가능하게 결합되고, 전방쪽 밑면에는 PCB(200)와 접촉해서 변속단 신호를 발생하는 접점(131b)이 구비된다.
따라서, 운전자는 상향 버튼(131)에서 전방쪽 부위를 눌러서 조작하게 되는데, 운전자의 조작시(화살표 F1) 접점(131b)이 구비된 전방쪽이 후방의 힌지(131a)를 중심으로 아래로 하강하도록 회전하고, 조작 해제시 스프링(131c)의 복원력으로 상승해서 복귀하는 동작을 하게 된다.
상향 버튼(131)은 변속단을 높이기 위해 조작하는 버튼으로, 운전자가 상향 버튼(131)에서 전방쪽 부위를 눌러서 조작함에 따라, 전방이라는 조작방향의 위치와 변속단을 높이기 위한 의도를 일치시킬 수가 있게 되고, 이를 통해 운전자의 오조작을 예방할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 주행단 버튼(130)중에서 하향 버튼(132)은 운전자가 1회 조작할 때마다 현재의 변속단보다 1단계 낮은 변속단 신호를 출력하는 버튼으로, 도 6과 같이 전방쪽이 힌지(132a)를 매개로 패널부재(70)에 회전 가능하게 결합되고, 후방쪽 밑면에는 PCB(200)와 접촉해서 변속단 신호를 발생하는 접점(132b)이 구비된다.
따라서, 운전자는 하향 버튼(132)에서 후방쪽 부위를 눌러서 조작하게 되는데, 운전자의 조작시(화살표 F2) 접점(132b)이 구비된 후방쪽이 전방의 힌지(132a)를 중심으로 아래로 하강하도록 회전하고, 조작 해제시 스프링(132c)의 복원력으로 상승해서 복귀하는 동작을 하게 된다.
하향 버튼(132)은 변속단을 낮추기 위해 조작하는 버튼으로, 운전자가 하향 버튼(132)에서 후방쪽 부위를 눌러서 조작함에 따라, 후방이라는 조작방향의 위치와 변속단을 낮추기 위한 의도를 일치시킬 수가 있게 되고, 이를 통해 운전자의 오조작을 예방할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 변속조작장치를 이용해서 변속을 제어하는 방법에 대해 도 7을 참고로 설명한다.
시동 오프(OFF) 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 밟은 상태로 시동 조작(시동키 조작 또는 시동 버튼 조작)을 하면 차량은 시동 온(ON) 상태가 되고, 시동 온 상태가 될 때에 클러치 액추에이터(50)의 작동으로 클러치(60)는 연결 해제 상태로 변경되고, 이와 함께 변속기 액추에이터(20)의 작동으로 변속기(30)는 N단(중립단)으로 변속이 된다.(단계 S1~S4)
그리고, 차량 시동 온 상태에서 운전자가 주행단 버튼(130, 상향 버튼 또는 하향 버튼)을 처음 조작하면 이때 변속기(60)는 변속기 액추에이터(20)의 작동으로 N단에서 1단으로 변속이 되고, 변속기(30)가 1단으로 변속이 완료되면 연결 해제된 클러치(60)는 클러치 액추에이터(50)의 작동으로 다시 연결이 되며, 이로 인해 차량은 주행을 시작하게 된다.(단계 S5~S8)
그리고, 차량이 주행 중인 상태에서 운전자가 주행단 버튼(130)을 조작하면 클러치(60)의 연결이 해제되고, 변속기(30)는 현재의 변속단에서 N단으로 변경된 후 목표단으로 변속되고, 목표단으로 진입시 즉 목표단으로 변속이 완료되면 이와 함께 연결 해제된 클러치(60)가 다시 연결됨에 따라 차량은 목표단으로 변속 완료된 상태로 주행을 계속하게 된다.(단계 S9~S12)
그리고, 차량이 주행 완료 후 정차한 다음 시동이 오프되면 클러치(60)는 해제되고, 변속기(30)는 현재의 변속단에서 P단으로 변경되어서 주차 또는 정차상태를 유지하게 된다.(단계 S13~S14)
한편, 본 발명에 따른 실시예는 운전자가 변속버튼(100)을 조작할 때에 2개 이상의 버튼이 동시에 작동하면 2개 이상의 변속신호가 동시에 발생하게 되는 바, 이와 같이 2개 이상의 변속신호가 동시에 발생하면 PCB(200)는 오조작에 의한 에러로 판단하게 되고, 에러로 판단시 PCB(200)는 변속제어기(10) 및 클러치 제어기(40)를 제어해서 변속동작이 더 이상 진행되지 않도록 종료되고, 이로 인해 차량의 변속단은 현재의 변속단을 계속해서 유지하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는, 간편한 버튼조작을 통해 변속조작이 진행되는 구성으로, 조작의 편의성이 크게 향상되는 장점이 있고, 특히 변속레버를 사용하는 구성 및 클러치페달을 사용하는 구성 등과 비교하여 볼 때에 공간 활용성을 크게 향상시킬 수 있으며, 더 나아가 원가절감 및 중량감소를 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 주행단 버튼(130)의 구성하는 상향 버튼(131)은 버튼의 전방쪽 부위를 눌러서 조작하고, 하향 버튼(132)은 버튼의 후방쪽 부위를 눌러서 조작하는 구성으로, 조작방향의 위치와 버튼의 의미를 일치시킬 수 있게 됨에 따라 오조작을 예방할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 변속버튼(100)의 조작시 2개 이상의 변속신호가 동시에 발생하면 오조작에 의한 에러로 판단해서 변속동작이 더 이상 진행되지 않도록 종료하고 차량의 변속단은 현재의 변속단을 계속해서 유지하는 구성으로, 페일 세이프의 기능을 구현할 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 - 변속제어기(TCU) 20 - 변속기 액추에이터
30 - 변속기 40 - 클러치 제어기
50 - 클러치 액추에이터 60 - 클러치
70 - 패널부재 100 - 변속버튼
110 - R단 버튼 120 - N단 버튼
130 - 주행단 버튼 131 - 상향 버튼
132 - 하향 버튼 140 - P단 버튼

Claims (8)

  1. 전후방향을 따라 순차적으로 배치된 R단 버튼과 N단 버튼 및 주행단 버튼;
    상기 R단 버튼과 N단 버튼 및 주행단 버튼의 조작신호를 전달받아서 변속제어기 및 클러치 제어기로 제어신호를 출력하는 PCB를 포함하고;
    상기 주행단 버튼은 좌우방향으로 배치된 상향 버튼 및 하향 버튼을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 변속조작장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 R단 버튼의 전방쪽에 배치된 P단 버튼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 변속조작장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상향 버튼은 조작할 때마다 현재의 변속단보다 1단계 높은 변속단 신호를 출력하는 버튼으로, 후방쪽이 힌지를 매개로 운전석 근처의 패널부재에 회전 가능하게 결합되고, 전방쪽에 PCB와 접촉해서 변속단 신호를 발생하는 접점이 구비되며, 조작시 접점이 구비된 전방쪽이 후방의 힌지를 중심으로 아래로 하강하고 조작 해제시 스프링의 복원력으로 상승해서 복귀하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 변속조작장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하향 버튼은 조작할 때마다 현재의 변속단보다 1단계 낮은 변속단 신호를 출력하는 버튼으로, 전방쪽이 힌지를 매개로 운전석 근처의 패널부재에 회전 가능하게 결합되고, 후방쪽에 PCB와 접촉해서 변속단 신호를 발생하는 접점이 구비되며, 조작시 접점이 구비된 후방쪽이 전방의 힌지를 중심으로 아래로 하강하고 조작 해제시 스프링의 복원력으로 상승해서 복귀하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 변속조작장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 하나의 변속조작장치를 이용한 변속제어방법으로,
    시동 오프 상태에서 운전자의 시동 조작으로 시동 온 상태가 되면 클러치의 연결이 해제되고 변속기는 N단으로 변속되는 단계; 및
    시동 온 상태에서 운전자가 주행단 버튼을 처음 조작하면 변속기가 N단에서 1단으로 변속되는 단계; 및
    변속기가 1단으로 변속이 완료되면 연결 해제된 클러치가 다시 연결되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 변속조작장치를 이용한 변속제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    주행 중인 상태에서 운전자가 주행단 버튼을 조작하면 클러치의 연결이 해제되고, 변속기는 현재의 변속단에서 N단으로 변경된 후 목표단으로 변속되고, 목표단으로 변속이 완료됨과 동시에 연결 해제된 클러치가 다시 연결되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 변속조작장치를 이용한 변속제어방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    주행 완료 후 시동이 오프되면 클러치는 해제되고, 변속기는 현재의 변속단에서 P단으로 변경되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 변속조작장치를 이용한 변속제어방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    2개 이상의 버튼이 동시에 작동함에 따라 2개 이상의 변속신호가 동시에 발생하면 PCB는 오조작에 의한 에러로 판단하고, 에러로 판단시 변속제어기 및 클러치 제어기를 제어해서 현재의 변속단을 유지하는 것을 특징으로 하는 전자식 변속시스템용 변속조작장치를 이용한 변속제어방법.
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