CN110177965B - 驱动模块及变速器 - Google Patents

Abstract

一种驱动模块，包括：外壳；螺线管，所述螺线管包括设置在外壳内以进行直线运动的轴；以及印刷电路板，所述印刷电路板设置在螺线管上，其中，螺线管包括定子、设置在定子内部的柱塞、耦接到柱塞的轴以及设置在轴的上侧的传感器磁体，印刷电路板包括供轴穿过的孔，并且包括位置检测传感器，所述位置检测传感器设置在印刷电路板上并且与孔相邻。

Description

驱动模块及变速器

技术领域

本发明涉及一种驱动模块及变速器。

背景技术

与安装在以往的手动变速器车辆中的单板离合器变速器不同，双离合器变速器是一种设置有两组离合器的系统，该系统能够在一组离合器上实现奇数档，而在另一剩余组的离合器上实现偶数档，并且双离合器变速器由于容易操作和特别快的换档时间的优点而展现出高燃料效率从而被广泛使用。

双离合器变速器包括：双离合器，所述双离合器包括两组离合器；换档杆，所述换档杆接收来自双离合器的动力并设定每个换档级；以及电子控制单元(变速器控制单元)，用于通过接收诸如车速和换档指令的各种车辆信息从而以电气方式控制离合器致动器和换档致动器。

上述结构的离合器致动器和齿轮致动器使用多个齿轮装置和导螺杆等来执行选择和换挡操作。作为用于执行操作的装置，电机和螺线管分别在外壳内提供旋转驱动力和线性运动驱动力。

图1是用于检测螺线管位置的现有技术的结构的剖视图。

参考图1，根据现有技术的螺线管1包括设置在外壳内的定子5、设置在定子5内的柱塞6以及耦接到柱塞6的轴7。

轴7可以通过柱塞6与定子5之间的电磁相互作用而线性移动。为此，线圈缠绕在定子5上，并且线圈和磁化的柱塞能够相互电磁作用。

另一方面，传感器磁体8设置在轴7的一端处以便感测轴7的位置。印刷电路板3设置在与螺线管1间隔开的任意一侧上，面向传感器磁体8的位置检测传感器2安装在印刷电路板3上。因此，可以通过检测根据轴7的运动在传感器磁体8中产生的磁力由位置检测传感器2检测轴7的位置。

根据上述的结构，用于检测螺线管位置的现有技术的结构具有以下问题。

考虑到轴7的移动路径，位置检测传感器2应该设置在与螺线管1间隔开的距离处。然而，考虑到设置有螺线管1和印刷电路板3的外壳的有限空间，位置检测传感器2与轴7之间的间隔使装置的整体尺寸增大。近年来，考虑到设置在汽车中的电气部件小型化的趋势，每个部件在有限的空间内的设置必须考虑产品的整体尺寸而进行。

图2是用于检测螺线管位置的现有技术的另一种结构的剖视图。

参考图2，根据现有技术，在用于检测螺线管位置的结构中，在传感器磁体8中形成的磁场被印刷电路板3和轴上方的结构(未示出)影响。也就是说，由于分别在传感器磁体8的上部和下部形成的N极和S极的位置，从N极输出的磁通量在进入S极的过程中被外部干扰大幅影响。现有技术的一个问题是在检测轴7的位置时测量误差很大。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供包括用于检测螺线管位置的结构的驱动模块及变速器，其中以低误差率检测物体的竖直移动而不受外部干扰影响。

本发明的另一目的是提供一种驱动模块和变速器，通过减少部件的数量能够减小产品的尺寸和制造成本。

技术方案

在一个实施例中，一种驱动模块包括：外壳；螺线管，所述螺线管包括设置在所述外壳内以进行直线运动的轴；以及印刷电路板，所述印刷电路板设置在所述螺线管上，其中，所述螺线管包括定子、设置在所述定子内的柱塞、耦接到所述柱塞的轴以及设置在所述轴的上侧上的传感器磁体，并且所述印刷电路板包括供所述轴穿过的孔，并且包括位置检测传感器，所述位置检测传感器设置在所述印刷电路板上并且与所述孔相邻。

印刷电路板可以设置在位置检测传感器与螺线管之间。

轴可以根据柱塞的移动，在轴的中心轴线的两个方向上在上限的第一位置与下限的第二位置之间向下或向上移动。

位置检测传感器可以是用于检测X方向、Y方向和Z方向上的磁通量的三轴霍尔传感器。

传感器磁体包括N极和S极，传感器磁体的N极和S极设置在X轴上，并且位置检测传感器可以设置为与传感器磁体间隔开规定距离。

传感器磁体的N极可以设置为面向位置检测传感器。

可以包括设置在外壳的上侧上的盖。

盖可以具有与轴的位置相对应的向上凹陷的突起收容槽(protrusion seatinggroove)。

收容构件(seating member)可以设置在突起收容槽与轴之间，并且收容构件的外径可以与突起收容槽的内径相对应。

形成有突起收容槽的盖的上表面的区域可以比其它区域更向上突出。

外壳可以包括露出孔，螺线管的轴穿过该露出孔突出。

换挡杆可以耦接到轴的穿过露出孔突出的端部。

露出孔和孔可以沿相同的轴向方向形成。

螺线管可以包括围绕轴和传感器磁体的螺线管盖。

螺线管盖包括与轴的形状相对应的圆柱形突起，并且该突起可以耦接到孔。

突起可以包括在其下部局部区域形成有台阶的台阶部，其中台阶部的外径可以大于孔的外径，并且突起的外径可以小于孔的外径。

台阶部的上表面可以与印刷电路板的下表面接触。

在又一实施例中，驱动模块包括：外壳；电机，所述电机设置在外壳内；螺线管，所述螺线管设置在所述外壳内并且与所述电机间隔开；盖，所述盖耦接到所述外壳；以及印刷电路板，所述印刷电路板设置在所述外壳与所述盖之间，其中，所述外壳包括第一容纳部和第二容纳部，所述电机设置在所述第一容纳部中，所述螺线管设置在所述第二容纳部中，并且所述电机和所述螺线管电连接到所述电路板。

螺线管包括：定子；设置在所述定子中的柱塞；与所述柱塞耦接的轴；以及设置在所述轴上的传感器磁体，其中，印刷电路板可以包括供所述轴穿过的孔。

外壳可以包括第三容纳部，印刷电路板设置在所述第三容纳部中。

在另一实施例中，变速器包括：驱动模块，所述驱动模块用于通过经由多个离合器提供驱动力来换档；离合器致动器，所述离合器致动器用于选择性地操作多个离合器中的任一个；以及控制单元，所述控制单元用于控制动力模块和离合器致动器，其中，所述驱动模块包括：外壳；螺线管，所述螺线管设置在外壳内并且包括线性运动的轴；以及印刷电路板，所述印刷电路板设置在螺线管上，其中，所述螺线管包括：定子；柱塞，所述柱塞设置在定子内；轴，所述轴与柱塞耦接；以及传感器磁体，所述传感器磁体设置在轴的上侧，并且，其中，所述印刷电路板包括供轴穿过的孔，并且位置检测传感器设置在印刷电路板上并且与孔相邻。

在另一实施例中，变速器包括：驱动模块，所述驱动模块用于通过经由多个离合器提供驱动力来换档；离合器致动器，所述离合器致动器用于选择性地操作多个离合器中的任一个；以及控制单元，所述控制单元用于控制动力模块和离合器致动器，其中，所述驱动模块包括：外壳；电机，所述电机设置在外壳内；螺线管，所述螺线管设置在外壳内并且与电机间隔开；盖，所述盖耦接到外壳；以及印刷电路板，所述印刷电路板设置在外壳与盖之间，其中所述外壳包括第一容纳部和第二容纳部，电机设置在所述第一容纳部中，螺线管设置在所述第二容纳部中，并且其中电机和螺线管电连接到印刷电路板。

有益效果

根据本发明的驱动模块和变速器能够以低误差率检测物体的位置而不受外部干扰影响。

另外，由于形成了用于将螺线管插入印刷电路板中的插入孔，所以在印刷电路板与螺线管之间不需要单独的空间，这使得可以进一步使产品小型化。

另外，由于位置检测传感器设置在印刷电路板的上表面上以感测耦接到轴的端部的传感器磁体的磁力，因此能够更容易地检测轴的位置的变化。

此外，通过形成供螺线管凹陷到外壳的内表面中的收容槽，螺线管能够被更牢固地支承在外壳内。

此外，通过将多个部件设置在单个外壳中，具有驱动模块变得更小和更紧凑的优点。

另外，以往通过配线连接的电机和螺线管安装在单个印刷电路板上并且控制命令被发送，从而减少了所需的配线和部件的数量。因此，能够降低制造成本。

此外，通过在外壳中形成设置每个电子元件的空间部，不必要的空间消除并且有利于制造工艺。

附图说明

图1是用于检测螺线管位置的现有技术的结构的剖视图；

图2是用于检测螺线管位置的现有技术的又一结构的剖视图；

图3是根据本发明第一实施例的驱动模块的立体图；

图4是根据本发明第一实施例的驱动模块的立体分解图；

图5是根据本发明第一实施例的驱动模块的内部剖视图；

图6是示出根据本发明第一实施例的外壳的底表面的立体图；

图7是示意性地示出根据本发明第一实施例的用于检测螺线管的位置的结构的概念图；

图8是将根据本发明第一实施例的图6具体示出的概念图；

图9是示出本发明第一实施例的变型实施例的概念图；

图10是示意性地示出根据本发明第二实施例的用于检测螺线管的位置的结构的概念图；

图11是示出根据本发明第二实施例的螺线管和印刷电路板的组合状态的剖视图。

图12是表示根据本发明第二实施例的螺线管和印刷电路板的组合状态的立体图；

图13是示出根据本发明实施例的变速器的系统的系统图；

图14是示出根据本发明第三实施例的换挡杆的状态的立体图；

图15是示出根据本发明第三实施例的用于使驱动模块移位的结构的概念图；

图16和17是示出根据本发明第三实施例的换挡过程的剖视图；

图18是示出根据本发明第三实施例的选择过程的剖视图。

具体实施方式

由于将在下文中描述的本发明可以应用于各种变型并且可以具有各种示例性实施例，因此在附图中示出了若干特定示例性实施例，并且将在详细描述中对其进行详细描述。

然而，这决不是将本发明限制于特定实施例，应理解为包含本发明的精神和范围内包含的所有的修改、等同物和替代物。如果本发明的以下描述中的相关技术的具体描述被确定为模糊本发明的主旨，则省略其详细描述。

本说明书中使用的术语仅用于描述特定示例性实施例，而不旨在限制本发明。除非上下文另有明确说明，否则单数形式的表述包括复数形式。在本申请中，术语“包括”、“具有”等旨在指定在说明书中描述的特征、数字、步骤、动作、组件、部件或它们存在的组合，但不旨在排除一个或多个其它的特征、数字、步骤、动作、组件、部件或它们组合的存在或可能性。

此外，诸如“第一”、“第二”的术语可以用于分别描述各种元件，但是上述元件不应限于上述术语。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。

本说明书中描述的驱动模块包括用于引起机械运动的电机和螺线管以及用于控制电机和螺线管的控制单元，并且其可以设置在诸如车辆、船舶和飞机的具有电气部件的系统中所设置的发动机、自动变速器、手动变速器、转向系统、制动系统、电动泵、悬架等中。

在下文中，为了便于说明，作为在具有两个离合器的双离合器变速器中换档的齿轮致动器的示例，将描述根据本实施例的驱动模块。然而，驱动模块不限于齿轮致动器，而是可以应用于包括上述类型的各种类型的机器中。

图3是根据本发明第一实施例的驱动模块的立体图，图4是根据本发明第一实施例的驱动模块的分解立体图，图5是根据本发明第一实施例的驱动模块的内部剖视图。

参考图3至图5，根据本发明第一实施例的驱动模块100包括：壳体10，壳体10形成外观；电机30和螺线管40，电机30和螺线管40设置在壳体10内以产生驱动力；印刷电路板90，印刷电路板90也设置在壳体10内用以控制电机30和螺线管40；以及换挡杆60，通过传递螺线管40或电机30的驱动力来执行换挡。

壳体10形成驱动模块100的外观。具体地，壳体10包括外壳12和设置在外壳12的上侧上的盖14。因此，电机30、螺线管40以及印刷电路板90设置在由外壳12和盖14的耦接形成的内部空间中。

外壳12和盖14可以通过螺纹耦接(screw-coupling)进行耦接。可以通过形成螺栓耦接部15来进行螺纹耦接，在螺栓耦接部15中在彼此相对应的区域中形成使螺栓通过的孔，并且将螺栓15a插入螺栓耦接部15中。螺栓耦接部15可以设置在矩形外壳12和盖14的每个角部。分离的螺栓15a可以耦接到螺栓耦接部15使得外壳12和盖14可以被耦接。

或者，外壳12与盖14之间的耦接可以被配置成，在两个结构的周缘上分别形成接合突起和接合槽，使得接合突起插入到接合槽中。

另一方面，用于将驱动模块100与系统中的其他部件耦接的耦接部可以单独地设置在盖14的外表面上。

用于与其他部件电连接的连接器50可以设置在外壳12的外侧。连接器50可以包括连接器本体52，连接器本体52具有形成在其中央的连接孔51。用于与其它部件电连接的端子(terminal)安装或设置在印刷电路板90上，使得端子可以与连接器50接触并经由连接孔51露出到壳体10的外部。因此，当插入到单独的配线中的插头(plug)插入到连接孔51并使其与端子接触时，在驱动模块10与其他电子部件之间形成电耦接。电耦接用于控制电机30和螺线管40，这将在后面描述。

或者，连接器50可以是用于向驱动模块100供电的电力端子。因此，当单独的电力供给单元通过连接器50被电连接时，电力可供给到驱动模块100。

印刷电路板90收容在外壳12的上侧。各种电子部件91安装在印刷电路板90上。也就是说，印刷电路板90被理解为其上安装有各种电子部件的电路板。如上所述，印刷电路板90可以设置有用于与其他的电子部件电耦接的端子。从电机30和螺线管40的上侧延伸的元件电连接或安装在印刷电路板90的下侧，使得可以根据印刷电路板90的控制命令执行电机30和螺线管40的动作。

印刷电路板90设有用于检测电机30和螺线管40的驱动的传感器单元95和97。传感器单元95和97包括用于检测电机30的旋转驱动力的旋转传感器95和用于检测螺线管40的线性运动的位置检测传感器97。

可以理解的是，印刷电路板90作为控制部，接收控制单元300(参见图13)的控制命令或稍后将描述的离合器致动器200的工作状态，并且使电机30和螺线管40动作以进行换档。或者，可以以如下方式配置：按照印刷电路板90的自控制命令来控制电机30和螺线管40的换挡操作。

在下文中，将描述电机30和螺线管40的结构。

在根据本发明实施例的驱动模块100中设置多个电机30和螺线管40。例如，电机30的数量和螺线管40的数量可以是两个。

更具体地，电机30包括第一电机30a和第二电机30b，第一电机30a和第二电机30b分别设置在壳体10的内部空间中印刷电路板90的下侧。第一电机30a和第二电机30b可以设置为彼此面向。

电机30a和30b中的每一个包括：电机主体32；驱动器耦接部36，驱动器耦接部36设置在电机主体32的上表面上以与印刷电路板90电连接；以及旋转轴34，旋转轴34从电机30向下突出以将电机30的旋转驱动力传递到外部。

电机30配置为将电能转换成旋转力的动能，并且通过电机30的旋转力执行稍后将描述的齿轮的换挡操作。此时，第一电机30a执行奇数齿轮1、3、5和7的换挡操作，第二电机30b执行换挡齿轮2、4、6和R的换挡操作。稍后将描述操作过程。

旋转轴34可以连接到转换装置，该转换装置将由电机30产生的旋转驱动力转换为线性运动的驱动力。例如，转换装置可以被配置成从壳体10的外部耦接到旋转轴34。

螺线管40包括第一螺线管40a和第二螺线管40b，第一螺线管40a和第二螺线管40b分别设置在壳体10的内部空间中印刷电路板90的下侧。多个螺线管40a和40b设置为彼此面向。多个电机30a和30b以及多个螺线管40a和40b可以交替地设置。

螺线管40a和40b中的每一个包括：螺线管外壳42；驱动器耦接部45，驱动器耦接部45设置在螺线管外壳42上方，以在螺线管外壳42与印刷电路板90之间进行电连接；以及轴43，轴43从外壳42向下突出以传递螺线管40的驱动力。

轴43可以与电机30的旋转轴34平行。

螺线管40被配置成将供给的电能转换成用于轴43的线性运动的动能，并且通过轴43的线性运动执行稍后描述的齿轮的选择操作。此时，第一螺线管40a执行奇数齿轮1、3、5和7的选择操作，第二螺线管40b执行偶数齿轮2、4、6和R的选择操作。

电机30和螺线管40设置有用于与印刷电路板90耦接的驱动器耦接部36和45。例如，驱动器耦接部36和45可以是从外表面突出的销(pin)。当驱动器耦接部36和45电连接到印刷电路板90时，电力可以供给到电机30和螺线管40。考虑到这一点，驱动器耦接部36和45可以称为电力供给销。

印刷电路板90可以形成有销孔93和98，电机30和螺线管40的驱动器耦接部36和45耦接到销孔93和98。与驱动耦接部36和45的数量和位置相对应地设置多个销孔93和98。

驱动器耦接部36和45可以是压配销(press-fit pin)。因此，驱动器耦接部36和45可以插入并固定在形成于印刷电路板90中的销孔93和98中。

图6是表示根据本发明第一实施例的外壳底表面的立体图。

为了便于说明，图6示出了外壳12的上侧和下侧互换的状态。

参见图3至图6，如上所述在由外壳12和盖14的接合形成的壳体10中形成内部空间，在该内部空间中设置电子部件。

盖14形成为矩形板的形状，以形成壳体10的上部。

外壳12形成为其端面与盖14的端面相对应。外壳12包括第一空间部12a，第一空间部12a形成为从外壳12的面向盖14的下表面向下凹陷成具有第一高度h1，第一空间部12a的下表面12b的一部分向下凹陷成包括具有第二高度h2的第二空间部13。

第一空间部12a的横截面积可以对应于或略大于印刷电路板90的横截面积，以在其中容纳印刷电路板90。

第二空间部13的横截面形状形成为与电机30和螺线管40设置在第一空间部12a的下表面12b上的区域相对应。其被理解为第二空间部13被设计为在壳体10的内部空间中形成电机30和螺线管40的设置区域的结构。

第一容纳部18和第二容纳部21形成在第二空间部13的下表面13a上，以便容纳电机30和螺线管40的一部分。这里，第一容纳部18被理解为电机容纳部，第二容纳部21被理解为螺线管容纳部。

更具体地，第一容纳部18形成为使得第二空间部13的下表面13a的一部分向下突出使得与电机30的设置区域相对应。如图所示，设置两个电机30，因此第一容纳部18设置有与电机30的数量相对应的第一电机收容部16和第二电机收容部17。用于使电机30的旋转轴34露出到壳体10外部的通孔16a形成在第一容纳部18的下表面上。当电机30安装在壳体10上时，旋转轴34可以经由通孔16a与另一结构耦接，从而传递用于换档操作的电机30的驱动力。

从盖14的下表面起始第一高度h1、第二高度h2以及第一容纳部18的高度的总和可以对应于或者大于安装在印刷电路板90上的电机30的主体32的高度。

第二空间部13的下表面13a的一部分向下突出，以与螺线管40的设置区域相对应。第二容纳部21包括与螺线管40的数量相对应的第一螺线管收容部19和第二螺线管收容部20。在第二容纳部21的下表面上形成用于使螺线管40的轴43露出到壳体10外部的通孔20a。轴43能够在螺线管40安装到壳体10时经由通孔20a与另一结构耦接，并且能够传递用于齿轮选择操作的螺线管40的驱动力。

因此，从盖14的下表面起始第一高度h1、第二高度h2和第二容纳部21的高度的总和可以对应于或大于安装在印刷电路板90上的螺线管40的高度。

杆耦接部24设置在第二容纳部21的下表面的一侧上，以便用于进行齿轮选择的换挡杆60被耦接。

在下文中，将描述用于检测螺线管40和轴43的位置的结构。

用于检测这种螺线管的位置的结构可以被限定在包括驱动模块的变速器以及驱动模块中。

也就是说，变速器包括：驱动模块，所述驱动模块通过经由多个离合器提供驱动力来换档；离合器致动器，所述离合器致动器用于选择性地操作多个离合器中的任意一个；控制单元，所述控制单元用于控制驱动模块和离合器致动器，其中驱动模块包括螺线管和位置检测传感器，所述位置检测传感器用于通过沿中心轴线方向的运动检测螺线管中包括的轴的位置，其中螺线管包括传感器磁体，所述传感器磁体设置成使得N极设置在覆盖以中心轴线为中心的180度的范围的一部分或全体内，S极设置在覆盖以中心轴线为中心的剩余的180度的范围的一部分或全体内，并且该传感器磁体与轴耦接以形成用于检测轴位置的磁场。

图7是示意性地示出根据本发明第一实施例的用于检测螺线管的位置的结构的概念图。

参照图7，根据本发明的实施例的驱动模块包括螺线管、印刷电路板90以及位置检测传感器97，所述位置检测传感器97用于通过沿着中心轴线方向的移动来检测螺线管中包括的轴43的位置。

螺线管包括：传感器磁体240，所述传感器磁体240设置为使得N极设置在覆盖以中心轴线为中心的180度的范围的一部分或全体内，S极设置在覆盖以中心轴线为中心的剩余的180度的范围的一部分或全体内，并且传感器磁体240与轴43耦接以形成用于检测轴43位置的磁场；定子210，所述定子210被固定；以及柱塞230，所述柱塞230相对于定子210移动。

轴43可以与柱塞230耦接。

位置检测传感器97设置在印刷电路板90上，使得位置检测传感器97的检测面在印刷电路板90上与由传感器磁体240产生的磁场的磁通量垂直。位置检测传感器97可以实施为半导体芯片的形式。在这种情况下，半导体芯片形式的位置检测传感器97可以设置在印刷电路板90上使得检测面垂直于印刷电路板90的表面。

柱塞230可以实施为包括磁体或被磁化。定子210包括线圈。电流在线圈中流动，磁场由电流产生。根据在柱塞230和定子210的线圈中产生的磁场的变化，柱塞230保持在定子210中的间隙的同时滑动地移动。也就是说，由于由定子210的线圈产生的磁场与由柱塞230的磁性材料产生的磁场之间的相互作用，柱塞230在定子210中上下滑动地移动。

这里，轴43可以根据柱塞230的运动在中心轴线的两个方向上在上限的第一位置与下限的第二位置之间向下或向上可移动。第一位置是轴43上升到最高点时的位置，第二位置是轴43下降到最低点时的位置。

传感器磁体240可以耦接到轴43的端部。包括传感器磁体240的轴43的端部可以通过穿过形成在印刷电路板90上的孔92而相对于定子移动，位置检测传感器97设置在印刷电路板90上。再次参照图5，传感器磁体240可以位于与位置检测传感器97相同的平面并且穿过形成在印刷电路板90中的孔92。因此，从传感器磁体240输出的磁通量可以在不存在其他障碍物的情况下竖直进入或竖直离开位置检测传感器97的检测面。这里，位置检测传感器97可以围绕孔92设置在印刷电路板90上。传感器磁体240穿过孔92，并且位置检测传感器97设置在围绕孔的任意位置，使得位置检测传感器97位于距传感器磁体240一定距离内。这种情况下，规定距离在位置检测传感器97的最大检测距离内。

位置检测传感器97可以实施为感测X、Y和Z方向上的磁通量的三轴霍尔传感器。霍尔传感器是通过霍尔效应工作的传感器，并且霍尔传感器在本发明的领域中是公知的，因此将省略其描述。

在下文中，将详细描述传感器磁体240和位置检测传感器97的相对位置。

图8是将根据本发明第一实施例的图7具体示出的概念图。

参考图8，根据本发明的实施例的用于检测螺线管的位置的结构包括传感器磁体240和位置检测传感器97。传感器磁体240简单地设置在螺线管的轴43的端部处，并且被简化并示为包括N极和S极的磁体。而且，位置检测传感器97设置为使得检测面朝向N极。

传感器磁体240可以设置在轴43的端部处，以检测轴43的位置，该轴43在竖直方向上沿着中心轴线方向在上限的第一位置与下限的第二位置之间向下或向上移动。传感器磁体240可以形成从N极起始并到达S极的磁通量。传感器磁体240能够与轴43的向下移动或向上移动一起向下或向上移动。即，传感器磁体240附接到轴43并与轴43一起移动。

这里，传感器磁体240的N极可以形成在覆盖中心轴线的周边的180度的范围的一部分或全体内。而且，传感器磁体240的S极可以形成在覆盖中心轴线的周边的剩余的180度的范围的一部分或全体内。也就是说，传感器磁体240的N极和S极可以分别形成在杆状的两端处。

位置检测传感器97可以使用由传感器磁体240形成的磁通量来确定轴43的位置。位置检测传感器97可以位于印刷电路板90上，使得位置检测传感器97的检测面与由传感器磁体240形成的磁通量彼此垂直。

再次参照图8，由X、Y和Z轴组成的坐标系示于图8中。

当传感器磁体240的N极和S极位于X轴上时，位置检测传感器97的中心可以在相同的X轴上并与N极和S极间隔开。具体地，位置检测传感器97可以位于X轴上在最大检测距离内与N极间隔规定距离的位置处，并且可以位于S极位置的相对于N极位置的相对侧。参照图7，S极、N极和位置检测传感器97按顺序地设置在同一X轴上。与位置检测传感器97的检测面垂直的从N极产生的磁通量被示出。

图9是示出本发明第一实施例的变型实施例的概念图。

参照图9，当传感器磁体240的N极和S极位于X轴上时，位置检测传感器97的中心可以与N极和S极间隔开规定距离位于同一X轴上。具体地，位置检测传感器97可以在X轴上在最大检测距离内与S极间隔开规定距离，并且位置检测传感器97可以位于N极位置的相对于S极的相对侧。参照图9，N极、S极和位置检测传感器97按顺序设置在同一X轴上。与位置检测传感器97的检测面垂直的进入S极的磁通量被示出。

参照图9，与图8相比，传感器磁体240的S极而不是N极靠近位置检测传感器97设置。传感器磁体240和位置检测传感器97的位置与图8和图9中N极和S极的位置相同。即，根据图9的结构，可以通过位置检测传感器97来检测进入S极的磁通量。

传感器磁体240的N极和S极以及位置检测传感器97位于Y轴上的相同坐标处。

根据本发明的第一实施例，从传感器磁体240的N极发射的磁通量或进入S极的磁通量可以在没有障碍物的情况下通过位置检测传感器97的检测面检测。另外，与现有技术相比，可以更容易地形成位置检测传感器97与磁通量之间的正交平面。因此，在检测诸如轴43的物体的旋转或移动时，能够降低误差率，并且能够消除测量中的干扰。

在下文中，将描述根据本发明第二实施例的螺线管的位置检测结构。在该实施例中，其它部分与第一实施例中相同，但是用于检测螺线管的位置的结构上存在差异。因此，在下文中，将仅描述本实施例的特征部分，并且将在其余部分中引用第一实施例。

图10是示意性地示出根据本发明第二实施例的螺线管的位置检测结构的概念图。图11是示出根据本发明第二实施例的螺线管和印刷电路板的组合的剖视图。图12是示出根据本发明第二实施例的螺线管和印刷电路板的组合的立体图。

参照图10至图12，根据本发明第二实施例的螺线管40设置在外壳12内。详细地，螺线管40包括螺线管外壳42、设置在螺线管外壳42内的定子210、设置在定子210内的柱塞230、耦接到柱塞230的轴43以及设置在轴43上的传感器磁体240。

螺线管40的外观由螺线管外壳42以及耦接到螺线管外壳42的上侧的螺线管盖250形成。用于使轴43露出到外部的露出孔201形成在螺线管外壳42的下表面上。露出孔201、通孔20a和插入孔92可以形成为在轴向方向上彼此相同。轴43的经由露出孔201和通孔20a延伸到螺线管外壳42外部的端部可以与换挡杆60耦接(参照图2)。

用于容纳耦接到柱塞230的轴43的孔形成在定子210的中央区域中。线圈可以缠绕在定子210周围以与设置在柱塞230上的磁体电磁耦合。

柱塞230设置在定子210内。柱塞230耦接到轴43的面向定子210的外周面。柱塞230形成为与圆柱类似的形状，并且可以由磁性材料或诸如冷轧钢板(SPCC)的材料形成。因此，柱塞230通过电流施加到定子210的线圈时产生的电磁力而在线圈中线性移动，并且与柱塞230耦接的轴43(未示出)可以线性移动。这里，参照图10，轴43的线性移动是指轴43向上和向下移动。

传感器磁体240耦接到轴43的上端。传感器磁体耦接部43a的横截面积比其他区域窄，传感器磁体耦接部43a形成在轴43的上端处，并且传感器磁体240可以耦接到传感器磁体耦接部43a的外周面。传感器磁体耦接部43a的与传感器磁体240耦接的横截面积可以与轴43的横截面积相对应。也就是说，传感器磁体耦接部43a的外径小于轴43的外径，并且传感器磁体耦接部43a的外径可以与传感器磁体240的内径相对应。

如图12所示，传感器磁体240可以被配置为分别具有N极和S极的多个环的形状。这种情况下，传感器磁体240的横截面的直径可以形成为5mm至15mm。传感器磁体240的高度可以是4mm至10mm。

螺线管盖250耦接到螺线管外壳42的上侧。向上延伸的容纳槽252形成在螺线管盖250的下表面上，以容纳轴43和传感器磁体240。因此，轴43和传感器磁体240可以被容纳在容纳槽252中并且线性移动。

另一方面，螺线管盖250形成有从上表面向上突出的突出部260。突出部260装配到印刷电路板90的插入孔92中，这将在后面描述，并且突出部260可以从印刷电路板90的下侧向上插入。突出部260设置有台阶部262，在台阶部262中其下部局部区域形成有台阶。台阶部262形成为具有比其他区域更大的横截面积，以支撑印刷电路板90的下表面。因此，台阶部262的上表面与印刷电路板90的下表面接触，突出部260可以在印刷电路板90上方延伸。

容纳槽252形成在突出部260中。因此，容纳槽252可以从螺线管盖250的下表面向上延伸并且形成在突出部260的内侧。轴43和传感器磁体240可以被容纳在容纳槽252中。

另一方面，螺线管盖250的材料可以是不受磁场影响的非磁性材料。例如，螺线管盖250的材料可以选自由塑料、铝和铜组成的组。

印刷电路板90形成有插入孔92，突出部260插入该插入孔92中。插入孔92可以通过从印刷电路板90的上表面穿透下表面而形成。插入孔92的直径可以大于突出部260的直径。轴43在突出部260内线性移动，使得插入孔92可以理解为插入轴43中。

用于检测轴43的位置的位置检测传感器97设置在印刷电路板90的上表面上并与传感器磁体240间隔开。位置检测传感器97与插入孔92相邻地设置在印刷电路板90的上表面上。位置检测传感器97检测在传感器磁体240中产生的磁力，并感测轴43的位置。位置检测传感器97是能够检测X轴、Y轴和Z轴方向上的位置的三轴线性传感器。检测传感器97线性地转换测量值的两个感测值，使得位置能够被检测。

位置检测传感器97可以与传感器磁体240的中心间隔开大约8mm至18mm。

另一方面，在盖14的面向突出部260上端的下表面上，形成向上凹陷的突出部收容槽144。突出部收容槽144在盖14的下表面的一部分向上凹陷时形成，并且可以容纳突出部260的上部。为了形成突出部收容槽144，盖14的上表面的形成突出部收容槽144的区域可以为比其他区域更向上突出的形式。

可以在突出部收容槽144的内周面与突出部260的外周面之间设置收容构件242，使得突出部260牢固地耦接到突出部收容槽144。收容构件242可以具有与突出部收容槽144的内圆周直径相对应的外圆周直径，并且收容构件242可以嵌入突出部收容槽144中。由于突出部260插入到突出部收容槽144中，因此螺线管40可以牢固地固定在外壳12内。收容构件242的材料例如可以是可弹性变形的材料。

在下文中，将描述检测轴43在上述螺线管40中的位置的过程。

参照图10至图12，如上所述，柱塞230和轴43通过柱塞230和定子210的相互作用而向上和向下线性移动。

当轴43移动时，轴43的上端和传感器磁体240可以在容纳在容纳槽252中的同时上下移动。位置检测传感器97感测从传感器磁体240产生的磁力并检测轴43移动了多少。

例如，通过从最上侧到最下侧划分轴43可被定位的点来计算轴43的总行进路径。通过考虑移动路径将在传感器磁体240处检测到的磁力的最大值和最小值相关联，能够检测线性移动的轴43的位置。

在下文中，将描述设置有驱动模块100的变速器。

图13是示出根据本发明实施例的变速器的系统的系统图。

如上所述，作为示例，根据本发明的实施例的驱动模块100是在变速器2000之间换档的齿轮致动器。另一方面，本实施例的变速器2000可以被配置为包括根据上述第一实施例的变速器和根据第二实施例的变速器中的任何一个。

根据本实施例的变速器2000包括：驱动模块100，所述驱动模块100通过经由多个离合器提供驱动力来换档；离合器致动器300，所述离合器致动器300用于操作驱动模块100并且可选地操作多个离合器中的任意一个；以及控制单元400，所述控制单元400用于控制离合器致动器300和驱动模块100。

对控制单元400变速器2000的整体操作进行控制。例如，驱动模块100可以根据车辆的速度变化，改变驱动模块100的驱动速度从而具有适当的传动比(gear ratio)。

离合器致动器300包括多个离合器电机210和220。离合器电机210和220的数量可以是两个，与为两个的电机30和螺线管40的数量相对应。多个离合器电机210和220中的第一离合器电机210被理解为用于控制第一电机30a的操作的电机和用于转换奇数齿轮的第一螺线管40a。第二离合器电机220被理解为用于控制第二电机30b的操作的电机和用于转换偶数齿轮的第二螺线管40b。

换句话说，第一电机30a和第一螺线管40a被理解为第一离合器，第二电机30b和第二螺线管40b被理解为第二离合器。因此，通过多个离合器电机210和220，可以可选地选择各离合器来进行操作。

例如，当假设驾驶员在齿轮初始处于空档位置的状态下开始行驶时，第一离合器电机210变为启动状态(ON state)而第二离合器电机220变为关闭状态(OFF state)。根据第一离合器电机210的启动状态，通过第一电机30a和第一螺线管40a的操作，第一电机30a和第一螺线管40a可以在奇数齿轮单元中以第一级齿轮进行动作(此时，第二电机30b和第二螺线管40b待机，其中输入轴处于偶数齿轮单元中的第二级的状态)。接下来，随着速度增加，第一离合器电机210变为关闭状态，第二离合器电机220变为启动状态。此时，根据第二离合器电机220变为启动的这种状态，第二电机30b和第二螺线管40b可以在偶数齿轮单元中以第二级齿轮进行动作。这里，启动状态和关闭状态被理解为电力传输状态和阻断状态。

因此，根据控制单元400的控制命令，离合器致动器300和齿轮致动器100可以通过考虑车速的操作将齿轮换档到适当的传动比。

根据上述结构的驱动模块100和变速器2000，形成用于将螺线管插入印刷电路板90的插入孔，因此不再需要印刷电路板90与螺线管之间的单独空间，并且因此具有产品可以更小型化的优点。

由于位置检测传感器97设置在印刷电路板90的上表面上以检测耦接到轴43端部的传感器磁体240的磁力，因此具有轴43的位置变化可被更容易地检测到的优点。

此外，通过形成供螺线管凹陷地插入外壳的内表面中的收容槽，螺线管能够被更牢固地支撑在外壳内。

在下文中，将描述根据本发明第三实施例的驱动模块。本实施例与第一实施例和第二实施例在其他部分上面相同，然而，在与螺线管相关的动力变速器结构中具有附加特征。因此，在下文中将仅描述本实施例的特征部分，对于其余部分，将引用第一实施例和第二实施例。

参考图3，杆耦接部24设置在第二容纳部21的下表面的一侧上，以便与用于齿轮的选择操作的换挡杆60(图14)耦接。杆耦接部24包括从第二容纳部21的下表面向下突出的主体25和第一耦接孔26，其中耦接销68(图14)插入到主体25上。与螺线管40的数量相对应地，杆耦接部24也分别设置在多个第二容纳部21的下表面上。

另一方面，可以在第二空间13的周缘形成至少一个单独的螺孔，以与其他结构耦接。

在下文中，将描述换挡杆60的结构。

图14是示出根据本发明第三实施例的换挡杆的状态的立体图。

参照图3、图6和图14，换挡杆60与壳体10的下侧耦接。具体地，换挡杆60与设置在外壳12的第二容纳部21中的杆耦接部24耦接。

换挡杆60包括：螺线管耦接部70，耦接到螺线管40的驱动轴43；杆62，耦接到螺线管耦接部70并根据螺线管耦接部70的操作而旋转；以及耦接销68，将杆62耦接到杆耦接部24。

螺线管耦接部70包括耦接主体71和引导件77，耦接主体71形成有耦接孔72，驱动轴43插入耦接孔72中，引导件77从耦接主体71沿外周方向延伸，在引导件77中形成有供杆62插入的安装槽74。

耦接主体71形成有耦接孔72，耦接孔72从下表面的中央区域穿过上表面的中央区域。驱动轴43插入耦接孔72中。驱动轴43在插入耦接孔72中时被固定，螺线管耦接部70随着驱动轴43的线性移动而一起移动。

引导件77被配置为从耦接主体71的外周面平行延伸的多个板76的形式，以便形成供杆62插入的安装槽74。也就是说，可以理解为，安装槽74形成为其上部和下部开口，并且左侧和右侧被多个板76分隔开。

然后，多个板76中的每一个形成有引导槽75，稍后将描述的锁定部65插入引导槽75中。引导槽75可以被理解为孔，安装槽74的内周面的一部分经由该孔朝向外表面穿过。引导槽75从多个板76的端部沿耦接主体71的方向凹陷，从而在锁定部65插入时形成杆62的第一旋转中心。

杆62的横截面形成为大致字母

的形状，并且其一端耦接到螺线管耦接部70，另一端耦接到稍后描述的选择轴750(见图16)。

杆62包括：杆主体63；形成杆主体63的一端并与螺线管耦接部70耦接的旋转部64；以及耦接到选择轴750的选择轴耦接部66。

第二耦接孔(未示出)形成在杆主体63上，以与形成在外壳12的下表面上的杆耦接部24耦接。耦接销68与第一耦接孔26和第二耦接孔26耦接，使得杆耦接部24和杆62相互耦接。此时，可以理解的是，耦接销68根据螺线管40的操作而形成杆62的旋转中心。

旋转部64插入螺线管耦接部70的安装槽74中。旋转部64的宽度与螺线管耦接部70的宽度的长度相对应，使得当旋转部64与螺线管耦接部70耦接时基于图5仅获得向上和向下的移动。然后，锁定部突出地形成在旋转部64的两个侧表面上，以便插入到引导槽75中，从而根据杆62的旋转而形成旋转部64的旋转中心，由此将旋转部64固定到安装槽74的内部。

选择轴耦接部66耦接到将在后面描述的选择轴750，从而将从螺线管40提供的驱动力传递到选择轴750。

在下文中，将描述转换驱动模块100的齿轮的过程。

图15是表示根据本发明第三实施例的用于使驱动模块移位的结构的概念图，图16和17是表示根据本发明第三实施例的换挡过程的剖视图。

参照图15，连接齿轮720通过连接部721耦接到电机30的旋转轴34。也就是说，连接齿轮720耦接为与旋转轴34的旋转一起旋转。

连接齿轮720形成为具有圆形截面并且在外周面上具有螺纹的轴状。引导齿轮730耦接到连接齿轮720，使得连接齿轮720根据连接齿轮720的旋转在连接齿轮720的纵向方向上移动。引导齿轮730具有与连接齿轮720的横截面形状相对应的耦接孔(未示出)，连接齿轮720插入耦接孔中。此时，可以理解的是，在连接孔的内周面上形成与连接齿轮720的螺纹相对应的螺纹槽，并且连接齿轮720和引导齿轮730通过螺纹耦接在一起。

因此，当连接齿轮720通过电机30的旋转力而旋转时，带螺纹的引导齿轮730沿着连接齿轮720的长度方向在一个方向或另一个方向上往复运动。连接齿轮720的移动方向根据电机30的旋转方向来确定。

在引导齿轮730的外表面上形成有引导槽732，用于齿轮转换的输入轴740插入引导槽732中。引导齿轮730在外表面的面向齿轮单元G的表面上朝向内侧凹陷地形成，使得输入轴740的一端耦接到引导槽732。

输入轴740在其端部设置有用于设定齿轮单元G的齿轮的操纵突起742。引导突起741形成于输入轴740的一端，以装配到引导槽732中，操纵突起742形成于另一端以设定齿轮单元G的齿轮。引导突起741和操纵突起742可以具有比中央区域相对更大的横截面积。

引导突起741形成为与引导槽732的截面形状相对应的形状，并且引导突起741收容于引导槽732中。因此，即使输入轴740移动时，引导突起741也被限制在引导槽732的内部。

操纵突起742沿着形成齿轮单元G的各端部的路径移动，并且位于根据输入的控制命令设定的齿轮中。在图7中，示出了齿轮单元G是奇数齿轮单元的示例。

参照图15至17说明变速过程，当操纵突起742从空档位置(图15)移动到齿轮单元G上的第一级(图16)时，第一电机30a进行动作使得引导齿轮730接近第一电机30a。也就是说，由于引导齿轮730和连接齿轮720被螺纹连接在一起，因此连接齿轮720根据引导齿轮730的旋转在接近电机30a的方向上旋转。

由于输入轴740的中心被选择轴750限制，所以输入轴740的另一端、即操纵突起742移动到相对于选择轴750与引导突起741对称的位置。因此，齿轮能够根据引导突起741的移动而转换成第一级。

接下来，当齿轮被换挡到第五级时，连接齿轮720旋转使得引导齿轮730在远离电机30a的方向上移动。因此，引导突起741类似地远离电机30a移动，并且相对于选择轴750对称的操纵突起742能够朝向齿轮单元G上的第五级移动。

图18是示出根据本发明的实施例的选择过程的剖视图。

在图18中，在奇数齿轮单元上，操纵突起742从第一级与第五级之间的空档路径被选择到第三级与第七级之间的空档路径。

参照图15和18，选择轴750耦接到杆62的选择轴耦接部66。如上所述，选择轴750在与输入轴740的中心正交的方向上耦接到输入轴740。输入轴740和选择轴750的耦接可以通过在其中一个轴中形成孔并将另一个轴插入该孔中来形成。

杆耦接部752设置在选择轴750的外表面的与杆62耦接的部分上。杆耦接部752设有耦接槽753，选择轴耦接部66插入耦接槽753中，当杆62和选择耦接轴750被耦接时，选择轴耦接部66插入耦接槽753中。

选择过程将在下面描述。驱动轴43根据螺线管40的驱动来执行线性运动。螺线管耦接部70也随着驱动轴43的线性运动而向上和向下移动(参照图5)。此时，杆62的一端围绕作为旋转中心的锁定部65旋转，并且作为对其的反作用，杆62的另一端、即选择轴耦接部66也围绕作为旋转中心的耦接销68旋转。选择轴耦接部66的转动半径可以设定为移动距离D，距离D是在齿轮单元G上选择操纵突起742的距离。

因此，参照图18，选择轴750接收来自杆62的驱动力并执行竖直运动从而被选择。其结果，可以为操纵突起742选择齿轮单元G上的换挡路径。

根据具有上述结构的驱动模块100和变速器1000，具有如下优点：通过在单个外壳中设置多个部件，模块可以变得更小型化和更紧凑。

另外，具有以下优点：通过将以往与配线连接的电机和螺线管安装在单个控制驱动器中并发送控制命令，能够减少所需的配线和部件的数量。因此，具有能够降低制造成本的优点。

此外，通过形成每个电子部件设置在外壳中的空间部，不必要的空间消除，并且有利于制造工艺。

应当注意，附图中公开的示例性实施例仅是用于理解目的的特定示例的示例，并且不旨在限制本发明的范围。对于本领域技术人员显而易见的是，除了本文公开的示例性实施例之外，基于本发明的技术精神的其他修改是可能的。

Claims (20)

1.一种驱动模块，包括：

外壳；

螺线管，所述螺线管包括设置在所述外壳内以进行直线运动的轴；以及

印刷电路板，所述印刷电路板设置在所述螺线管上，其中，

所述螺线管包括定子、设置在所述定子内的柱塞、耦接到所述柱塞的轴、以及设置在所述轴的上侧的传感器磁体，并且其中，

所述印刷电路板包括供所述轴穿过的插入孔以及设置在所述印刷电路板上并且与所述插入孔相邻的位置检测传感器，并且，

所述外壳形成有露出孔，所述螺线管的所述轴穿过所述露出孔突出。

2.根据权利要求1所述的驱动模块，其中，

所述印刷电路板设置在所述位置检测传感器与所述螺线管之间。

3.根据权利要求1所述的驱动模块，其中，

所述轴根据所述柱塞的移动，在所述轴的中心轴线的两个方向上的上限的第一位置与下限的第二位置之间向下或向上移动。

4.根据权利要求1所述的驱动模块，其中，

所述位置检测传感器是用于检测X方向、Y方向和Z方向上的磁通量的三轴霍尔传感器。

5.根据权利要求4所述的驱动模块，其中，

所述传感器磁体包括N极和S极，

所述传感器磁体的所述N极和所述S极设置在X轴上，并且

所述位置检测传感器与所述传感器磁体间隔开规定距离。

6.根据权利要求5所述的驱动模块，其中，

所述传感器磁体的所述N极设置为面向所述位置检测传感器。

7.根据权利要求1所述的驱动模块，包括设置在所述外壳的上侧的盖。

8.根据权利要求7所述的驱动模块，其中，

突起收容槽形成在所述盖的下表面上而与所述轴的位置相对应地向上凹陷。

9.根据权利要求8所述的驱动模块，其中，

收容构件设置在所述突起收容槽与所述轴之间，

所述收容构件的外径与所述突起收容槽的内径相对应。

10.根据权利要求8所述的驱动模块，其中，

所述盖的上表面的形成有所述突起收容槽的区域比其他区域更向上突出。

11.根据权利要求1所述的驱动模块，其中，

换挡杆耦接到所述轴的穿过所述露出孔突出的端部。

12.根据权利要求1所述的驱动模块，其中，

所述露出孔和所述插入孔沿相同的轴向形成。

13.根据权利要求1所述的驱动模块，其中，

所述螺线管还包括围绕所述轴和所述传感器磁体的螺线管盖。

14.根据权利要求13所述的驱动模块，其中，

所述螺线管盖包括与所述轴的形状相对应的柱形突起，并且所述突起耦接到所述插入孔。

15.根据权利要求14所述的驱动模块，其中，

所述突起包括台阶部，在所述台阶部中下部局部区域形成有台阶，

所述台阶部的外径大于所述插入孔的外径，并且

所述突起的外径小于所述插入孔的外径。

16.根据权利要求15所述的驱动模块，其中，

所述台阶部的上表面与所述印刷电路板的下表面接触。

17.一种变速器，包括：

驱动模块，所述驱动模块用于通过经由多个离合器提供驱动力来换档；

离合器致动器，所述离合器致动器用于选择性地操作所述多个离合器中的任一个；以及

控制单元，所述控制单元用于控制动力模块和所述离合器致动器，其中，

所述驱动模块包括：外壳；螺线管，所述螺线管设置在所述外壳内并且包括线性移动轴；以及印刷电路板，所述印刷电路板设置在所述螺线管上，其中，

所述螺线管包括：定子；柱塞，所述柱塞设置在所述定子中；轴，所述轴与所述柱塞耦接；以及传感器磁体，所述传感器磁体设置在所述轴上，其中，

所述印刷电路板包括供所述轴穿过的插入孔，并且其中，

位置检测传感器设置在所述印刷电路板上并且与所述插入孔相邻，

所述外壳形成有露出孔，所述螺线管的所述轴穿过所述露出孔突出。

18.根据权利要求17所述的变速器，包括设置在所述外壳的上侧的盖。

19.根据权利要求18所述的变速器，其中，

突起收容槽形成在所述盖的下表面上而与所述轴的位置相对应地向上凹陷。

20.根据权利要求19所述的变速器，其中，

收容构件设置在所述突起收容槽与所述轴之间，并且

所述收容构件的外径与所述突起收容槽的内径相对应。

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