KR100797630B1 - 인히비터 스위치 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 변속기 레버의 작동에 따라 회전 운동하는 디텐트 플레이트와 상호 작동하는 인히비터 스위치로, 하우징부; 상기 하우징부에 직선 운동 가능하게 배치되고 일단이 상기 디텐트 플레이트와 상대 운동 가능하게 연결되는 기어 바와, 일측에 마그넷을 구비하고 상기 기어 바와 맞물리어 상기 마그넷을 회전시키는 회전 기어를 포함하는 기어부; 상기 마그넷의 대응 위치에 배치되되 복수 개의 홀 소자를 구비하고 45° 배향각 차로 배치된 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로를 갖는 인히비터 스위치 자기 센서부를 구비하는 인쇄 회로 기판;을 포함하는 인히비터 스위치와, 상기 인히비터 스위치 자기 센서부로부터 측정 및 출력된 두 개의 센서부 측정 신호를 처리하는 신호 처리부와, 상기 인히비터 스위치 자기 센서부에 대한 마그넷 영점 각도 및 변속기의 변속 레인지에 대한 회전 각도 테이블이 저장되는 메모리부와, 상기 신호 처리된 두 개의 센서부 측정 신호로부터 마그넷 연산 회전 각도 를 연산하고 상기 마그넷 영점 각도와 비교하여 마그넷 실제 회전 각도를 산출하는 연산부와, 상기 연산부 및 상기 메모리부와 접속하여 각각의 처리 순서를 제어하고, 상기 마그넷 실제 회전 각도와 상기 메모리부로부터의 회전 각도 테이블 값과 비교하여 변속 레인지를 산출하고 출력하는 제어부를 구비하는 인히비터 스위치 장치 및 이를 제어하는 방법을 제공한다.

Description

인히비터 스위치 장치 및 이의 제어 방법{AN INHIBITOR SWITCHING DEVICE AND A METHOD FOR THE SAME}

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 인히비터 스위치의 개략적인 사시도이다.

도 1b는 도 1a의 인히비터 스위치에 대한 개략적인 분해 사시도이다.

도 1c는 도 1a의 인히비터 스위치에 대한 개략적인 단면도이다.

도 1d는 도 1c의 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 취한 개략적인 부분 단면도이다.

도 1e는 도 1a의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 취한 개략적인 부분 단면도이다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 휘트스톤 브릿지 센서 회로 및 마그넷에 대한 개략적인 개념도이다.

도 2b는 도 2a의 휘트스톤 브릿지 센서 회로로부터 출력되는 두 개의 센서부 측정 신호의 파형을 나타내는 개략적인 선도이다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 변형예에 따른 디텐트 플레이트 및 기어부의 작동 상태를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인히비터 스위치 장치의 개략적인 블록도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인히비터 스위치 장치의 제어 방법을 나 타내는 개략적인 흐름도이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마그넷 영점 각도를 초기화시키는 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100...하우징부 110...하우징 바디

120...하우징 커버 200...기어부

210...기어 바 220...회전 기어

300...인쇄 회로 기판 310...인히비터 자기 센서부

본 발명은 인히비터 스위치, 인히비터 스위치 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 비접촉식 센서를 구비하는 인히비터 스위치 등에 관한 것이다.

자동차 등의 차량은 이동 수단으로서의 기능을 넘어서 사용자로 하여금 보다 안정적이면서도 편안한 주행 상태를 제공할 수 있도록 하는 다양한 기능이 추가되고 있는데, 차량의 핵심 구동 요소로서의 엔진 및 변속기에 대한 전자적 제어를 포함한 각종 구성 요소는 전자화되었거나 전자화 단계가 진행되고 있다.

한편, 도심에서의 복잡한 교통 상황에서의 원활하면서도 여유있는 주행을 위하여 자동변속기를 장착한 차량의 비중이 급증하고 있는데, 운전자가 변속 레버를 통하여 원하는 변속 레인지를 설정하는 경우, 운전자의 설정 변속 레인지는 변속기 의 제어를 담당하는 TCU(Transmission Control Unit) 및 각종 제어부로 전달되어, 차량 시동시 전원 공급 및 차단을 제어하고, 주행 중 설정된 변속 레인지에서의 변속단 설정, 해제 및 후진등 전장 제어를 실시한다.

이와 같은 변속 레버를 통한 변속 레인지에 대한 운전자의 의도는 인히비터 스위치를 통하여 전기적 신호로 전환되어 상기한 각종 전자적 구성 요소로 전달된다. 한국 공개 특허 공보 제2005-98617호에는복수 개의 접점 및 셀렉트 레버와의 접속을 통하여 운전자가 설정한 해당 변속 레인지 신호를 발생시키는 방식의 인히비터 스위치가 개시되어 있다. 이러한 접점과 셀렉트 레버와의 접속, 즉 고정 접점과 가동 접점의 전도체 간의 미끄럼 접속을 통해 변속 레인지 신호를 발생시키는 경우, 접점들 간의 물리적 접속이 완벽하지 못할 뿐만 아니라 반복적이 사용에 의한 마모로 인하여 접촉 불량이 발생할 가능성이 높고, 전도체로서의 접점들간의 접속시 노이즈 발생이 커서 이를 이용하여 중앙 처리 장치 등을 통한 전자적 제어가 어렵다는 문제점이 수반된다.

또한, 일본국 특허 공개 공보 실개소55-101623호에는 매뉴얼밸브 샤프트에 영구 자석이 장착된 회전자가 구비되고, 자동변속기의 하우징 측에 해당 변속 레인지에 따라 배치된 복수 개의 자기 센서가 장착되는 구조의 인히비터 스위치가 개시되어 있다. 이러한 종래 기술에 따른 인히비터 스위치는 변속 레인지의 위치마다 자기 센서가 하우징 측에 부착되어야 하는 구조를 취함으로써, 장치의 컴팩트화를 위한 설계 공간 활용이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 물리적 접촉으로 인한 노이즈 발생, 접촉 불량 등의 가능성을 제거 내지 저감시키고 장치를 컴팩트화시킬 수 있는 인히비터 스위치 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 변속기 레버의 작동에 따라 회전 운동하는 디텐트 플레이트와 상호 작동하는 인히비터 스위치에 있어서, 하우징부; 상기 하우징부에 직선 운동 가능하게 배치되고 일단이 상기 디텐트 플레이트와 상대 운동 가능하게 연결되는 기어 바와, 일측에 마그넷을 구비하고 상기 기어 바와 맞물리어 상기 마그넷을 회전시키는 회전 기어를 포함하는 기어부; 상기 마그넷의 대응 위치에 배치되되 복수 개의 홀 소자를 구비하고 45° 배향각 차로 배치된 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로를 갖는 인히비터 스위치 자기 센서부를 구비하는 인쇄 회로 기판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 인히비터 스위치를 제공한다.

상기 인히비터 스위치에 있어서, 상기 기어 바는: 상기 하우징부의 내부에 이동 가능하게 배치되고, 일측에 랙을 구비하는 기어 바 바디와, 상기 기어 바 바디의 일단으로 상기 하우징부의 외부에 배치되고 상기 디텐트 플레이트와 연결되는 기어 바 헤드를 구비할 수도 있다. 또한, 상기 기어 바 헤드는 상기 디텐트 플레이트의 일부를 슬라이드 운동 가능하게 수용하는 디텐트 연결부를 구비할 수도 있고, 상기 회전 기어는: 상기 랙과 맞물리는 제 1단 피니언 및 상기 제 1단 피니언과 동심을 이루되 상기 제 1단 피니언의 직경보다 작은 직경을 갖는 제 2단 피니언을 구비하는 피니언 기어와, 상기 제 2단 피니언과 맞물리되, 일면에 상기 마그넷 이 배치되는 스퍼 기어를 구비할 수도 있다.

또한, 상기 기어부는 상기 기어 바 및 상기 회전 기어를 수용하는 기어 박스 하우징을 더 구비할 수도 있으며, 상기 기어 바 바디에는 상기 기어 바 바디의 길이 방향을 따라 형성된 기어 바 바디 가이드가 구비되고, 상기 기어 박스 하우징에는 상기 기어 바 바디 가이드와 맞물리는 기어 바 바디 가이드 맞물림부가 구비될 수도 있고, 상기 회전 기어는: 상기 랙과 맞물리는 제 1단 피니언 및 상기 제 1단 피니언과 동심을 이루되 상기 제 1단 피니언의 직경보다 작은 직경을 갖는 제 2단 피니언을 구비하는 피니언 기어와, 상기 제 2단 피니언과 맞물리는 스퍼 기어를 구비하되, 상기 스퍼 기어는 일면에 상기 마그넷이 배치되는 스퍼 기어 장착 돌기를 구비하고, 상기 기어 박스 하우징에는 상기 스퍼 기어 장착 돌기를 관통 수용하는 스퍼 기어 장착홀을 구비할 수도 있다.

한편, 상기 하우징부는, 상기 기어 바가 인출 가능한 일측으로부터 연장되는 하우징 연장부와, 상기 하우징 연장부에 의하여 구획되며 상기 기어 바 헤드를 수용하는 기어 바 헤드 수용부를 더 구비할 수도 있고, 상기 하우징 연장부의 일단으로 상기 기어 바의 이동 방향에 수직하도록 이동 가능하게 장착되는 록킹 탭을 더 구비하고, 상기 기어 바 헤드는 일측에 상기 록킹 탭과 맞물리는 록킹 탭 맞물림부를 더 구비할 수도 있으며, 상기 마그넷은 단수 개가 구비되고, 상기 마그넷의 회전 허용 각도는 90도일 수도 있다.

본 발명의 다른 일면에 따르면, 변속기 레버의 작동에 따라 회전 운동하는 디텐트 플레이트와 상호 작동하는 인히비터 스위치로, 하우징부; 상기 하우징부에 직선 운동 가능하게 배치되고 일단이 상기 디텐트 플레이트와 상대 운동 가능하게 연결되는 기어 바와, 일측에 마그넷을 구비하고 상기 기어 바와 맞물리어 상기 마그넷을 회전시키는 회전 기어를 포함하는 기어부; 상기 마그넷의 대응 위치에 배치되되 복수 개의 홀 소자를 구비하고 45° 배향각 차로 배치된 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로를 갖는 인히비터 스위치 자기 센서부를 구비하는 인쇄 회로 기판;을 포함하는 인히비터 스위치와, 상기 인히비터 스위치 자기 센서부로부터 측정 및 출력된 두 개의 센서부 측정 신호를 처리하는 신호 처리부와, 상기 인히비터 스위치 자기 센서부에 대한 마그넷 영점 각도 및 변속기의 변속 레인지에 대한 회전 각도 테이블이 저장되는 메모리부와, 상기 신호 처리된 두 개의 센서부 측정 신호로부터 마그넷 연산 회전 각도 를 연산하고 상기 마그넷 영점 각도와 비교하여 마그넷 실제 회전 각도를 산출하는 연산부와, 상기 연산부 및 상기 메모리부와 접속하여 각각의 처리 순서를 제어하고, 상기 마그넷 실제 회전 각도와 상기 메모리부로부터의 회전 각도 테이블 값과 비교하여 변속 레인지를 산출하고 출력하는 제어부를 구비하는 인히비터 스위치 장치를 제공한다.

상기 인히비터 스위치 장치에 있어서, 상기 신호 처리부는, 상기 센서부 측정 신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭된 센서부 측정 신호를 디지털 신호로 변환시키는 AD 변환기를 구비할 수도 있고, 상기 마그넷의 회전 각도 범위는 0° 내지 90°이며, 상기 제어부 및 연산부는 상기 메모리부에 저장된 상기 마그넷 영점 각도를 초기화하고 상기 마그넷 영점 각도를 재설정할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 변속기 레버의 작동에 따라 회전 운동하 는 디텐트 플레이트와 상호 작동하는 인히비터 스위치로, 하우징부에 직선 운동 가능하게 배치되고 일단이 상기 디텐트 플레이트와 상대 운동 가능하게 연결되는 기어 바와, 일측에 마그넷을 구비하고 상기 기어 바와 맞물리어 상기 마그넷을 회전시키는 회전 기어를 포함하는 기어부; 상기 마그넷의 대응 위치에 배치되되 복수 개의 홀 소자를 구비하고 45° 배향각 차를 갖는 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로를 갖는 인히비터 스위치 자기 센서부를 구비하는 인쇄 회로 기판;을 포함하는 인히비터 스위치와, 상기 인히비터 스위치 자기 센서부로부터 두 개의 센서부 측정 신호를 입력받는 신호 처리부와, 상기 신호 처리부와 접속하여 신호 처리를 제어하는 제어부와, 상기 제어부와 접속하는 메모리부 및 연산부를 구비하는 인히비터 스위치 장치에서 수행되며, 상기 인히비터 자기 센서부가 신호를 감지하고 상기 신호 처리부로 상기 두 개의 센서부 측정 신호를 출력하는 신호 출력 단계; 상기 두 개의 센서부 측정 신호를 처리하는 신호 처리 단계; 상기 신호 처리된 두 개의 센서부 측정 신호로부터 마그넷 연산 회전 각도를 연산하는 연산 단계; 상기 마그넷 연산 회전 각도를 상기 메모리부에 사전 설정된 마그넷 영점 각도와 비교하여 마그넷 실제 회전 각도를 산출하는 산출 단계; 상기 마그넷 실제 회전 각도 및 상기 메모리부에 저장된 회전 각도 테이블로부터 변속 레인지를 산출하고 출력하는 레인지 단계;를 포함하는 인히비터 스위치 장치 제어 방법을 제공한다.

상기 인히비터 스위치 장치 제어 방법에 있어서, 상기 연산 단계는: 상기 신호 처리된 두 개의 센서부 측정 신호를 측정 전압값으로 변환하는 변환 단계; 상기 변환된 측정 전압값을 각각 X,Y라하고, 상기 마그넷 연산 회전 각도를 θc라 할 때,

로부터 상기 마그넷 연산 회전 각도를 산출하는 각도 산출 단계;를 포함할 수도 있고, 상기 산출 단계는: 상기 마그넷 연산 회전 각도와 상기 마그넷 영점 각도를 비교하는 각도 비교 단계; 상기 마그넷 연산 회전 각도가 상기 마그넷 영점 각도이상이고 상기 마그넷 연산 회전 각도를 θc, 상기 마그넷 영점 각도를 θz라 하는 경우, 상기 마그넷 실제 회전 각도(θa)는

로 설정하는 각도 설정 단계를 포함할 수도 있으며, 상기 산출 단계는, 상기 마그넷 연산 회전 각도가 상기 마그넷 영점 각도보다 작은 경우, 상기 마그넷 실제 회전 각도(θa)는

로 설정하는 각도 설정 단계를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 인히비터 스위치 장치 제어 방법에 있어서, 상기 마그넷 영점 각도를 초기화시키는 초기화 단계를 상기 신호 출력 단계 전에 더 구비할 수도 있고, 상기 초기화 단계는: 상기 메모리부에 저장된 상기 마그넷 영점 각도를 리셋하는 리셋 단계; 상기 변속기 레버가 기준 레인지에 위치한 경우 상기 마그넷에 의한 자기장을 감지하고 상기 신호 처리부로 상기 두 개의 센서부 영점 측정 신호를 출력하여 신호 처리하는 영점 신호 출력 및 처리 단계; 상기 신호 처리된 두 개의 센서부 영점 측정 신호로부터 마그넷 연산 영점 각도를 연산하는 영점 각도 연산 단계; 상기 마그넷 연상 영점 각도를 새로운 마그넷 영점 각도로 산출 및 설정하는 단계; 상기 새로운 마그넷 영점 각도를 상기 메모리부에 저장하는 저장 단계;를 포함할 수도 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 인히비터 스위치, 인히비터 스위치 장치 및 이의 제어 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1a에는 본 발명의 일실시예에 따른 인히비터 스위치(10)의 개략적인 사시도가 도시되고, 도 1b는 도 1a의 인히비터 스위치(10)에 대한 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 1c는 도 1a의 인히비터 스위치(10)에 대한 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 인히비터 스위치(10)는 하우징부(100)와, 기어부(200)와, 인쇄 회로 기판(300)을 구비하는데, 하우징부(100)에는 기어부(200)와 인쇄 회로 기판(300) 등이 배치된다. 기어부(200)는 기어 바(210)와 회전 기어(220)를 포함하는데, 기어 바(210)는 하우징부(100)에 대하여 직선 운동 가능하게 배치되고 일단이 디텐트 플레이트(A, 도 3a 참조)와 상대 운동 가능하게 연결되고 회전 기어(220)는 일측에 마그넷(229)을 구비하고 기어 바(210)와 맞물리어 기어 바(210)의 직선 운동이 회전 운동을 전환됨에 따라 마그넷(229)의 회전시킨다. 인쇄 회로 기판(300)에는 마그넷(229)과 대응되는 위치로 마그넷(229)을 향한 일면에 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로(310)가 구비되는데, 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로(310)는 복수 개의 홀소자를 구비하고 이들 브릿지 센서 회로(310)는 배향각이 서로에 대하여 45°의 차이를 가지도록 형성됨으로써 마그넷(229)이 회전함에 따라 발생하는 자기장의 변화에 의해 발생하는 전압 신호는 일정한 위상차이를 가진다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 하우징(100)은 기어부(200) 및 인쇄 회로 기판(300) 등의 다른 구성요소를 수용하는데, 하우징(100)은 하우징 바디(110)와 하우징 커버(120)를 구비할 수 있는데, 하우징 바디(110)와 하우징 커버(120)의 단부에는 하우징 결합 홈(115) 및 하우징 결합 돌기(125)가 형성되어 하우징 바디(110)와 하우징 커버(120)의 결합을 용이하게 할 수 있다. 또한, 하우징 바디(110)와 하우징 커버(120)는 하우징 결합 부재(130)를 통하여 결합될 수도 있는데, 하우징 결합 부재(130)를 통한 결합이 이루어지는 경우 하우징 바디(110)와 하우징 커버(120)에 의하여 형성되는 공간에 배치되는 기어부(200) 및 인쇄 회로 기판(300)의 적어도 일부는 안정적인 장착을 위하여 함께 체결되는 구조를 취할 수도 있다. 하우징 바디(110)의 일측에는 하기되는 인쇄 회로 기판(300)에 장착되는 커넥터(320)를 장착 배출시키기 위한 커넥터 장착홈(113)이 구비된다. 또한, 하우징 바디(110)의 외측에는 본 발명에 따른 인히비터 스위치 장치를 다른 외부 구성 장치에 장착시키기 위한 부싱홀(117)이 더 구비될 수도 있다.

기어부(200)는 기어 바(210)와 회전 기어(220)를 구비하는데, 기어 바(210)는 기어 바 헤드(211)와 기어 바 바디(217)를 구비할 수 있다. 기어 바 바디(217)는 하우징부(100)의 하우징 바디(110)와 하우징 커버(120)에 의하여 형성되는 공간 내부에 이동 가능하게 배치된다. 즉, 기어 바 바디(217)는 외력이 가해지는 경우, 기어 바 바디(217)의 길이 방향으로 하우징부(100)에 대하여 직선 변위 운동이 가능하다.

기어 바 바디(217)의 외측에는 회전 기어(220)와 맞물릴 수 있는 랙(218)이 구비된다. 상기한 기어 바 바디(217)의 직선 변위 운동은 랙(218) 및 회전 기 어(220)의 기어 맞물림에 의하여 회전 기어(220)의 회전 운동으로 변환된다. 기어 바 바디(217)의 일단으로 하우징부(100)의 외부로 노출되는 일단에는 기어 바 헤드(211)가 배치되는데, 기어 바 헤드(211)는 변속기 레버(미도시)의 회전축과 동축을 이루며 변속기 레버의 회전에 따라 함께 회전하며 일측에 수 개의 변속 레인지 돌기를 구비하는 디텐트 플레이트(A, 도 3 참조)와 상대 운동 가능하도록 연결된다. 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이, 기어 바 헤드(211)에는 장방형의 직선 관통구 내지 홈 형태로 구비되는 디텐트 연결부(213)가 형성된다. 디텐트 플레이트(A)의 일면으로부터 돌출되는 디텐트 연결 돌기(C)는 디텐트 연결부(213)에 디텐트 연결부(213)의 내부에서 이동 가능하게 삽입 장착된다. 본 실시예에서, 디텐트 연결부(213)는 암형 타입으로 그리고 디덴트 플레이트에 형성된 디텐트 돌기는 수형 타입으로 형성되는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예와는 반대로 연결을 위한 관통구가 디텐트 플레이트에 그리고 연결을위한 돌기가 기어 바 헤드에 형성될 수도 있다. 또한, 디텐트 연결부(213)가 장방형의 직선 관통구로 형성되는데, 이에 국한되지 않고 디텐트 연결부와 디텐트 돌기와의 보다 원활한 작용이 가능한 곡선 관통구로 형성될 수도 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.

회전 기어(220)는 기어 바(210)와 맞물리어 기어 바(210)의 직선 운동을 회전 운동으로 변환시키는데, 회전 기어(220)의 일측에는 마그넷(229)이 구비되어 회전 기어(200)와 함께 마그넷(229)이 회전할 수도 있다. 본 발명에 따른 회전 기어는 일측에 마그넷을 구비하고 기어 바 바디의 랙과 맞물리는 단일의 스퍼 기어로 형성될 수도 있으나, 본 실시예에서의 회전 기어(220)는 피니언 기어(223)와 스퍼 기어(221)를 구비한다. 피니언 기어(223)는 2단 형태의 제 1단 피니언(225)과 제 2단 피니언(227)을 구비하는데, 제 1단 피니언(225)은 기어 바 바디(217)의 랙(218)과 맞물리고 제 2단 피니언(227)은 제 1단 피니언(225)과 동심을 이루되 제 1단 피니언(225)의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 스퍼 기어(221)는 피니언 기어(223)의 제 2단 피니언(227)과 맞물리는데, 스퍼 기어(221)의 일면으로 인쇄 회로 기판(300)을 향한 일면에는 마그넷(229)이 배치된다. 일예로 기어 바 바디(217)의 랙(218), 스퍼 기어(221), 피니언 기어(223)의 제 1단 피니언(225) 및 제 2단 피니언(227)은 다음과 같은 관계를 가질 수 있다.

	톱니수	기어비
랙	24	1
스퍼 기어	48	0.5
제 1단 피니언	12	2
제 2단 피니언	24	1

따라서, 상기와 같은 기어비를 통하여, 랙(228)의 직선 이동 변위, 즉 P,R,N,D,L과 같은 변속 레인지 확보를 위한 직선 이동 변위와 스퍼 기어(221)의 마그넷(229)의 회전 허용 각도를 갖는 회전 각도 테이블이 설정된다. 본 실시예에서 90°로 설정되었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 일예일뿐 본 발명이 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 마그넷(229)의 회전 허용 각도가 120°로 설정되고, 변속 레인지 P에 대하여는 0°~20°로, 변속 레인지 R은 25°~45°로, 변속 레인지 N은 50°~70°로, D는 75°~95°로, 그리고 L은 100°~120°로 설정되는 회전 각도 테이블 구성을 취할 수도 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.

이와 같은 스퍼 기어 및 피니언 기어를 통한 직선 운동의 회전 운동 변환은 기어 바의 이동시 발생하는 진동을 최소화시켜 진동으로 인한 외란 발생을 최소화시켜 오작동 가능성을 제거 내지 저하시킬 수 있다.

경우에 따라 회전 기어의 스퍼 기어와 마그넷은 각각 두개가 구비되는 구조를 취할 수도 있으나, 설계 공간 효율성 증대에 따른 스위치의 컴팩트화를 위해 단수 개로 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 인히비터 스위치(10)의 기어부(200)는 기어 박스 하우징(230)을 더 구비할 수도 있다. 즉, 기어 박스 하우징(230)은 기어 박스 하우징 바디(231)와 기어 박스 하우징 커버(235)를 구비하는데, 기어 박스 하우징 바디(231)와 기어 박스 하우징 커버(235)에 의하여 형성되는 공간에 기어 바(210)와 회전 기어(220)가 배치됨으로써, 기어부(200)의 작동이 예를 들어 외부 충격으로 인하여 다른 구성 요소와의 간섭으로 발생하는 작동 오류 가능성을 최소화시켜 보다 안정적인 작동을 가능하게 한다.

특히, 기어 박스 하우징(230)의 기어 박스 하우징 바디(231) 및 기어 박스 하우징 커버(235)에는 회전 기어(220)를 안정적으로 지지할 수 있는 장착 구조를 더 구비할 수도 있다. 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이, 기어 박스 하우징 바디(231)와 기어 박스 하우징 커버(235)에는 각각 스퍼 기어 장착 홈(232, 238)과 피니언 기어 장착 홈(233, 기어 박스 하우징 커버 측 미도시)이 구비되고, 스퍼 기어(221)와 피니언 기어(223)에는 각각 스퍼 기어 장착 돌기(222)와 피니언 기어 장착 돌기(224)가 구비되어, 스퍼 기어(221) 및 피니언 기어(223)가 기어 박스 하우징(230) 내에서 안정적인 회전 운동을 이루게 할 수도 있다. 특히, 스퍼 기어 장 착 홈(238)은 관통 구조를 취하고, 스퍼 기어 장착 돌기(222)는 적절한 직경으로 구비되어 이에 마그넷(229)이 인쇄 회로 기판(300)을 향하여 노출되도록 하는 구조를 취할 수도 있다.

또 한편, 기어 바 바디(217)의 직선 변위 운동이 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 기어 바 바디 가이드(219)와 기어 바 바디 가이드 맞물림부(237)이 더 구비될 수도 있다. 즉, 도 1c의 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 취한 개략적인 단면인 도 1d에 도시된 바와 같이, 기어 바 바디(217)에는 요홈 타입의 기어 바 바디 가이드(219)가 구비되고, 이의 대응되는 위치로 기어 박스 하우징 커버(235)에는 기어 바 바디 가이드(219)와 맞물릴 수 있는 기어 바 바디 가이드 맞물림부(237)이 구비된다. 따라서, 기어 바 바디 가이드(219)와 기어 바 바디 가이드 맞물림부(237)의 상호 작용에 의하여 기어 바(217)가 직선 변위 운동을 하는 경우, 종횡비가 큰 기어 바 바디(217)를 길이 방향으로 안내함으로써 보다 안정적인 운동을 가능하게 하고, 기어 바 바디의 직선 변위를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다.

본 일예에서 기어 바 바디를 안내하는 가이드 구조는 기어 바 바디와 기어 박스 하우징 커버에 각각 암형/수형 타입으로 형성되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 이와 반대로 수형/암형 타입으로 형성될 수도 있으며, 가이드 구조의 장착 위치가 기어 바 바디와 기어 박스 하우징 바디에 형성되는 구조를 취할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

인쇄 회로 기판(300)은 기어부(200)를 향한 일면으로 마그넷(229)에 대응되는 위치에 인히비터 스위치 자기 센서부(310)를 구비한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 인히비터 스위치 자기 센서부(310)는 인접한 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로(311,313)을 구비하는데, 각각의 휘트스톤 브릿지 센서 회로(311,313)는 복수 개의 홀소자(315)를 구비하는 동일한 회로 구성을 취하되, 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로(311,313)의 배향은 서로에 대하여 45°의 배향각 차이를 가지도록 배치된다. 여기서, Vcc1 및 Vcc2는 각각의 휘트스톤 브릿지 센서 회로에 인가되는 공급 전압을 나타내고, GND1 및 GND2는 각각의 회로에 대한 접지 전압을 나타내며, +/- Vo1 및 Vo2는 각각의 휘트스톤 브릿지 센서 회로에 대한 양/음의 출력 전압을 나타낸다.

각각의 휘트스톤 브릿지 센서 회로(311,313)는 동일한 구조를 구비하되, 일 휘트스톤 브릿지 센서 회로(311)와 타 휘트스톤 브릿지 센서 회로(313)는 회로의 서로 인접하지 않고 마주하는 두 개의 노드를 잇는 대각선들간의 교차각이 45°를 이룬다. 따라서, 휘트스폰 브릿지 센서 회로(311,313)와 마주하며 배치되는 회로 기어(220)의 마그넷(229)이 회전 운동을 하는 경우, 도 2b의 양/음의 출력 전압에 의한 두 개의 센서부 측정 신호(X,Y)가 검출되는데, 두 개의 센서부 측정 신호(X,Y)는 일정한 위상 차를 구비하되 거의 동일한 파형을 가지게 된다. 마그넷(229)의 회전 각도에 따른 센서부 측정 신호는 다음과 같은 관계를 갖는다.

여기서, 온도(T)에 따른 영향이 각도(θ)에 의한 영향에 비하여 상당히 미미 한 경우, 상기 관계는 다음과 같이 표현될 수 있다.

상기 관계들로부터 마그넷(229)의 회전 각도(θ)를 산출하면 다음과 같은 관계로 나타낼 수 있다.

따라서, 측정된 두 개의 인히비터 스위치 센서부의 신호를 통하여 마그넷(229)의 회전 각도(θ)가 산출될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일예에 따른 인히비터 스위치의 하우징부는 기어 바의 기어 바 헤드를 수용할 수 있는 기어 바 헤드 수용부를 더 구비할 수도 있다. 도 1b 등에 도시된 바와 같이, 하우징부(100)의 하우징 바디(110)와 하우징 커버(120)의 일측에는 기어 바(210)가 인출 가능한 방향으로 연장되는 하우징 연장부가 형성되고 하우징 연장부에 의하여 구획되는 기어 바 헤드 수용부(111,121)가 구비된다. 기어 바 헤드 수용부(111,121)는 하우징 바디(110)에 형성되는 기어 바 헤드 바디 수용부(111)와 하우징 커버(120)에 형성되는 기어 바 헤드 커버 수용부(121)가 구비된다. 이와 같은 기어 바 헤드 수용부 구조를 통하여, 예를 들어 변속 레인지가 P인 경우와 같이, 기어 바 바디가 하우징에 완전하게 수용되는 경우 기어 바 헤드를 안정적으로 가이드하여 외부 충격 등으로 인한 기어 바의 변형 등을 방지할 수 도 있다. 또한, 하우징 연장부를 통하여 기어 바 헤드 수용부가 형성되는 경우, 하우징 연장부에는 록킹 탭이 이동 가능하게 장착될 수도 있다. 즉, 도 1a의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 취한 단면도인 도 1e에 도시된 바와 같이, 록킹 탭(400)은 록킹 탭 바디(410)와 록킹 탭 걸림부(420)를 구비하는데, 록킹 탭 걸림부(420)는 하우징 바디(110)의 하우징 연장부의 일단에 형성된 록킹 탭 수용부(119)에 기어 바(210)의 이동 방향에 수직한 방향으로 이동 가능하도록 장착되고, 기어 바 헤드(211)의 일측으로 기어 바 바디(217)가 하우징부(100)에 완전하게 수용되고 기어 바 헤드(211)가 기어 바 헤드 수용부(111,121)로 수용되는 경우 록킹 탭(400)의 록킹 탭 걸림부(420)의 대응 위치에는 록킹 탭 맞물림부(215)가 형성된다. 따라서, 록킹 탭(400)이 수직 방향으로 이동하여 록킹 탭(400)의 록킹 탭 걸림부(420)의 일단이 록킹 탭 맞물림부(215)에 수용되는 경우, 기어 바(210)의 직선 변위 운동은 제한될 수 있어, 변속 레인지 P 상태에서 다른 변속 레인지 상태로의 변동시 사용자에 의한 록킹 탭의 해제를 요하게 하여 안정적인 변속을 가능하게 할 수도 있다.

이하, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 본 발명에 따른 인히비터 스위치의 작동 과정에 대하여 설명하는데, 도 3a 내지 도 3c는 회전 기어가 단일의 스퍼 기어 구성을 취한다는 점을 제외하고는 앞선 실시예에 설명된 구성요소와 모두 동일한 구성을 취한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 변속기 레버(미도시)의 회전 축 중심(O)과 동축을 이루며 배치되는 디텐트 플레이트(A)의 일단에는 복수 개의 디텐트가 형성되는데, 각각은 예를 들어 P,R,N,D,L과 같은 변속 레인지를 나타내고, 이는 디텐트 스프링(미도시)의 일단에 연결된 디텐트 롤러(B)와의 탄성 맞물림에 의하여 일 정한 변속 레인지를 유지하게 된다. 디텐트 플레이트(A)의 일측에는 디텐트 돌기(C)가 형성되고 이는 기어 바 헤드(211)의 디텐트 연결부(213)와 슬라이딩 운동 가능하게 맞물린다.

운전자가 변속 레인지를 변화시키고자 하는 경우, 변속 레버(미도시)를 회전시키는데, 변속 레버의 회전에 따라 디텐트 플레이트(A)도 함께 중심(O)를 기준으로 회전한다. 이 때, 디텐트 플레이트 중심(O)으로부터 디텐트 돌기(C)까지의 거리(rc)를 반경으로 디텐트 돌기(C)는 회전 운동을 하게 되고, 상대 슬라이딩 운동 가능하도록 디텐트 연결부(213)에 맞물린 디텐트 돌기(C)는 디텐트 연결부(213) 내에서 이동하게 된다. 운전자에 의하여 다양한 변속 레인지가 설정됨에 따라, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이 기어 바(210)의 기어 바 헤드(211)는 다양한 거리(lc1, lc2)만큼 직선 운동하게 된다. 이 때, 기어 바(210)의 기어 바 바디에 형성된 랙과 맞물리는 회전 기어(220)는 기어 바(210)의 직선 변위에 해당하는 거리만큼 회전함으로써, 회전 기어(220)에 장착된 마그넷(229)도 함께 동일한 각변위만큼 회전하게 된다. 이 때, 마그넷(229)과 인접하게 인쇄 회로 기판(300, 도 1b 및 도 2a 참조)에 형성된 인히비터 자기 센서부(310)의 서로 45° 배향각 차를 가지고 배치되며 홀소자를 구비하는 휘트스톤 브릿지(311,313)로부터 마그넷(229)의 회전에 따라 두 개의 센서부 측정 신호가 발생하고, 이 두 개의 센서부 측정 신호는 인쇄 회로 기판(300)의 커넥터(320)를 따라 외부 전기 요소로 출력된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 인히비터 스위치 장치의 블록도가 도 4에 도시되는데, 인히비터 스위치 장치(1)는 인히비터 스위치(10), 신호 처리부(20), 제어부(30), 연산부(40) 및 제어부(50)를 구비하고, 이로부터 제어된 신호는 출력부(60)를 통하여 외부 전기 요소로 출력된다.

변속기 레버의 디텐트 플레이트(A, 도 3a 참조)와 기어 바 헤드(211)와 맞물리는 회전 기어(220)에 장착된 마그넷(229)이 변속기 레버의 회전에 의하여 회전하는 경우 마그넷(229)과 마주하도록 배치된 인히비터 자기 센서부(310)의 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로(311/313)로부터 생성된 전압 신호는 인쇄 회로 기판(30))의 커넥터(320)를 통하여 출력됨은 앞선 실시예에 대하여 기술된 바와 같다.

신호 처리부(20)는 커넥터(320)를 통하여 출력된 두 개의 센서부 측정 신호를 신호 처리한다. 신호 처리부(20)는 다양한 구성을 취할 수 있으나, 본 실시예에서 신호 처리부(20)는 증폭기와 AD 변환기를 구비할 수 있다. 인히비터 스위치(10)의 인히비터 자기 센서부(310)로부터 출력되는 전위 레벨의 최대치는 ㎷ 단위의 값을 가지기 때문에 이를 증폭기를 통하여 V 단위의 수준으로 센서부의 두 개의 측정 신호를 증폭시킨다. AD 변환기는 마이크로프로세서 등으로 구현되는 제어부 및 연산부 등에서의 신호 처리가 가능하도록, 아날로그 타입의 센서부 측정 신호를 디지털 신호로 변환한다.

제어부(30)는 신호 처리부(20)와 접속하여 처리된 센서부 측정 신호를 입력받고, 하기되는 메모리부(50) 및 연산부(40)와 접속하여 이들의 처리 순서를 제어한다. 또한, 하기되는 마그넷 실제 회전 각도와 회전 각도 테이블 값을 비교하여 변속 레인지를 판단한다.

메모리부(50)는 초기 설정된 데이터를 저장하거나 내지는 하기되는 연산부(40)에서 연산된 중간 값들은 임시 저장하는 임시 저장소로서의 기능을 수행할 수 있다. 특히, 메모리부(50)에 저장되는 초기 데이터로서는 마그넷 영점 각도(θz)와 변속기의 변속 레인지에 대한 회전 각도 테이블을 포함한다. 이와 같은 마그넷 영점 각도(θz)는 마그넷(229)의 회전 각도에 대한 기준점으로서의 역할을 담당한다. 도 2a에서 마그넷(229)은 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로(311,313)의 상부로 N극과 S극의 중심선이 각각의 센서 회로의 중심을 이루는 평행선에 대하여 일치하는 것으로 설정되어, 마그넷(229)이 회전 각도가 0°인 경우 sin 파를 이루는 센서 회로로부터 출력되는 측정 신호가 0의 값을 가지게 되나, 인히비터 스위치(10)의 조립 과정에서 마그넷(229)의 N/S극의 중심선이 센서 회로의 중심선이 교차각을 이루도록 배치되는 경우, 마그넷(229)의 회전 각도의 기준점에 대한 설정이 필요하고 이를 기준으로 변속 레인지를 설정하여야 하고, 이는 조립 초기에 설정되어 메모리부(50)에 사전 설정된 값이 저장된다. 한편, 회전 각도 테이블은 기준점으로서의 마그넷 영점 각도(θz)가 영의 값을 가진다고 가정하는 경우의 마그넷 회전 각도(실제로는, 연산된 마그넷 회전 각도에서 마그넷 영점 각도를 연산하여 얻은 실제 마그넷 회전 각도)에 대하여 변속 레인지를 확인하기 위해 사용되는 테이블이다. 즉, 회전 각도 테이블은 각각의 변속 레인지에 대한 일정한 각도 범위를 나타내는 각도 테이블로서, 마그넷(229)의 회전 각도에 해당하는 변속 레인지가 어느 것인지를 판별하기 위한 규범 테이블이다. 즉, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바 와 같이, 변속기 레버의 회전에 따라 디텐트 플레이트(A)가 회전하는 경우 기어 바와 회전 기어의 상호 작용에 의하여 마그넷(229)이 회전하게 된다. 이 때, 디텐트 플레이트(A)의 일단측에는 각각의 변속 레인지에 해당하는 디텐트가 형성되어 있어 궁극적으로 각각의 변속 레인지에 대응하는 마그넷(229)의 상대적인 회전 각도 범위가 설정되는데, 상대적인 회전 각도 범위에 기준점으로서의 마그넷 영점 각도(θz)를 더하면 마그넷(229)의 절대적인 회전 각도가 된다. 즉, 측정되는 마그넷(229)의 회전 각도에서 마그넷 영점 각도(θz)를 빼면 마그넷의 실제 회전 각도를 얻게 된다. 예를 들어, 마그넷(229)의 초기 장착후 측정된 값이 28°이라면 이를 마그넷 영점 각도(θz)로써 메모리부(50)로서의 EEPROM에 저장하고, 변속 레버의 회전에 따라 측정되는 마그넷의 회전 각도에서 28°를 빼면 실제 마그넷 회전 각도를 얻게 된다.

메모리부(50)는 본 실시예에서 가격 대비 성능 측면에서 그리고 차량에 전원공급 단속이 발생하는 경우 영점 조정 값이 소거되는 것을 방지하기 위하여 EEPROM으로 선택되었으나, 이에 국한되지 않고 마그넷 영점 각도와 회전 각도 테이블을 저장할 수 있는 범위에서 다양한 선택이 가능하다.

연산부(40)는 신호 처리된 두 개의 센서부 측정 신호로부터 마그넷(229)의 마그넷 연산 회전 각도(θc)를 연산하고, 연산된 마그넷 연산 회전 각도(θc)를 마그넷 영점 회전 각도(θz)와 비교하고 연산하여 마그넷 실제 회전 각도(θa)를 산출한다. 또한, 경우에 따라 연산부(40)는 마그넷 영점 회전 각도(θz)를 재설정할 수도 있다.

제어부(50)로부터 판단된 운전자에 의하여 조작된 변속 레버를 통한 변속 레인지 신호는 출력부(60)를 통하여 TCU(Transmission Control Unit) 변속기 전자 유압 제어 모듈(TEHCM;Transmission Electro-Hydraulic Control Module), 트랙션 파워 인버터 모듈(TPIM;Traction Power Inverter Module) 등으로 출력되어, 시동 및 주행시 변속기/엔진의 작동 제어 및 후진시 후진등 온/오프 작동이 제어된다.

이하에서는 인히비터 스위치 장치의 제어 방법에 도 5를 참조하여 설명한다.

운전자가 변속기 레버를 회전시키는 경우 인히비터 스위치(10)로부터 신호가 출력되는 과정은 앞서 설명한 바와 동일하므로 이에 대하여는 생략한다.

먼저, 인히비터 자기 센서부(310)가 신호를 감지하고 신호 처리부(20)로 신호를 출력하는 신호 출력 단계가 실시된다(S210). 즉, 마그넷(229)의 자장에 의한 신호를 감지하고 인히비터 자기 센서부(310)의 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로(311,313)가 일정한 위상차를 갖는 센서부 측정 신호로서의 두 개의 전압 신호를 커넥터(320)를 통하여 신호 처리부(20)로 출력한다.

그런 후, 신호 처리부(20)는 입력된 두 개의 센서부 측정 신호를 증폭기를 x통하여 증폭하고 이를 제어부 등에서의 처리가 가능하도록 AD 변환기를 사용하여 디지털화시킨다(S220). 즉, 센서부 측정 신호의 전위 레벨 최대치가 대략 수백 ㎷라면 이를 증폭기를 통하여 수 V로 증폭시키고, 증폭된 수 V의 센서부 측정 신호를 8bit A/D 변환기를 통하여 증폭 전위 레벨 최대치/256의 해상도를 갖는 디지털 신호로 변환된다.

그런 후, 신호 처리된 두 개의 센서부 측정 신호를 통하여 마그넷 연산 회전 각도(θc)가 연산된다(S230). 연산 단계는 변환 단계와 각도 산출 단계를 포함할 수 있다. 즉, 신호 처리된 두 개의 센서부 측정 신호에 해당 해상도를 곱하여 측정 전압값들로 변환할 수 있고, 변환된 측정 전압값을 각각 X,Y라고 한다면, 마그넷 연산 회전 각도(θc)는 다음과 같은 관계를 통하여 연산 산출된다.

그런 후, 마그넷 연산 회전 각도(θc)를 마그넷 영점 각도(θz)와 비교하여 마그넷 실제 회전 각도(θa)를 산출하는 산출 단계가 실시된다(S240). 즉, 산출 단계는 각도 비교 단계와 각도 설정 단계를 포함한다. 각도 비교 단계에서 제어부(30)는 메모리부(50)에 사전 설정되어 저장된 마그넷 영점 각도(θz)와 앞서 연산부(40)에 의하여 산출된 마그넷 연산 회전 각도(θc)를 비교한다. 마그넷 연산 회전 각도(θc)가 마그넷 영점 각도(θz) 이상인 경우, 제어부(30)는 연산부(40)로 다음과 같은 관계식을 따라 마그넷 실제 회전 각도(θa)를 연산 산출하는 각도 설정 단계를 실시하도록 한다.

또한, 마그넷 연산 회전 각도(θc)가 마그넷 영점 각도(θz)보다 작은 경우, 제어부(30)는 연산부(40)로 다음과 같은 관계식을 따라 마그넷 실제 회전 각도(θa)를 연산 산출하는 각도 설정 단계를 실시하도록 한다.

그런 후, 설정된 마그넷 실제 회전 각도(θa)는 제어부(30)로 전달되고 제어부(30)는 마그넷 실제 회전 각도(θa)와 메모리부(50)에 사전 설정 저장된 회전 각도 테이블로부터 변속 레인지를 산출하고 출력하는 레인지 단계가 실시된다(S250). 즉, 제어부(30)는 연산부(40) 및 메모리부(40)로부터 각각 마그넷 실제 회전 각도(θa)와 회전 각도 테이블의 신호를 입력받아, 이들을 비교하여 마그넷 실제 회전 각도(θa)을 회전 각도 테이블 값과 비교하여 운전자가 선택한 변속 조작에 의해 얻어진 마그넷 실제 회전 각도가 회전 각도 테이블에 설정된 변속 레인지의 어느 것에 해당하는지를 판단한다.

한편, 본 발명에 따른 인히비터 스위치 장치 제어 방법은, 메모리부(50)에 사전 설정 저장되는 마그넷 영점 각도(θz)가 초기화되고 재설정되는 초기화 단계를 단계 S210 전에 더 구비할 수도 있다. 인히비터 스위치(10)의 마그넷 영점 각도가 영이 아닌 다른 값을 가지며 장착되는 임의적 초기설치 및/또는 재설치 등이 이루어지는 경우 실시된다. 즉, 제어부(30)는 메모리부(50)에 사전 설정 저장된 마그넷 영점 각도(θc) 를 리셋시킨다(S110). 그런 후, 변속기 레버(미도시)가 기준 레인지, 예를 들어 P 레인지에 위치한 경우, 인히비터 스위치 센서부는 마그넷에 의한 자장을 감지하고 전압 신호를 신호 처리부(20)로 출력하고, 신호 출력부(20)는 전압 신호로서의 두 개의 센서부 영점 측정 신호를 증폭 및 변환하여 신호 처리한다(S120).

그런 후, 신호 처리된 센서부 영점 측정 신호는 제어부(30)로 전달되고, 제어부(30)는 이를 연산부(40)로 출력한다. 연산부(40)는 입력된 센서부 영점 측정 신호로부터 마그넷 연산 영점 각도(θzc)를 산출하는데, 연산 방식은 상기한 실시예에 기술된 바와 동일하다(S130).

그런 후, 이들 마그넷 연산 영점 각도(θzc)은 제어부(30)로 전달되고 제어부(30)는 연산된 마그넷 연산 영점 각도(θzc)를 새로운 기준점으로서의 새로운 마그넷 영점 각도(θza=θz)로 산출 설정하고(S140), 메모리부(50)에 저장된다(S150).

상기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 일예들로, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 실시예에서 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로로부터 얻어지는 sin2θ와 cos2θ 곡선의 full-swing 레인지는 같지만 곡선들의 최고값과 최저값 간에는 오프셋이 발생할 수 있는데, 이를 보상하는 단계를 수행함으로써 장치의 정확도를 더욱 증대시킬 수도 있는 등, 본 발명의 인히비터 스위치 장치 및 이의 제어 방법은 디텐트 플레이트의 회전 운동을 기어 바의 직선운동으로 변환하고 이를 다시 마그넷의 회전 운동으로 변환하는 기어부 및 회전 운동하는 마그넷의 자기장을 통하여 서로 45°배향차를 갖는 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로로부터 출력되는 두 개의 센서 회로 출력 신호를 통해, 운전자에 의한 변속 레인지를 확인할 수 있는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 인히비터 스위치 장치 및 제어 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명에 따른 인히비터 스위치 장치는, 단순한 마그넷을 구비하는 비접촉식 센서를 구비함으로써, 구성요소의 접촉에 의한 마모를 배제시킴으로서, 제품의 내구 연한 증대시킬 수 있다.

둘째, 본 발명에 따른 인히비터 스위치 장치는, 랙/피니언의 단순한 구조를 취하는 설계 구조의 단순화를 통해, 구성 요소 개수 저감에 따른 재료비를 절감시키고 조립 공정 수 감소에 따른 공정 원가를 절감시킴으로써, 생산성 효과를 수반할 수도 있다.

셋째, 본 발명에 따른 인히비터 스위치 장치는, 기어비 변경 내지 회전 기어 개수 변경과 같은 단순한 설계 변경을 통해 다양한 차종의 변속기에 요구되는 다종의 인힌비터 스위치 설계가 가능하여, 인히비터 스위치 설계의 가변성과 응용성을 최대화시킬 수도 있고, 이의 제어 방법은 간단한 연산 및 제어 과정을 수반함으로써, 신속한 신호 처리를 통하여 효율적인 제어 과정이 이루어질 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

1. 변속기 레버의 작동에 따라 회전 운동하는 디텐트 플레이트와 상호 작동하는 인히비터 스위치로, 하우징부; 상기 하우징부에 직선 운동 가능하게 배치되고 일단이 상기 디텐트 플레이트와 상대 운동 가능하게 연결되는 기어 바와, 일측에 마그넷을 구비하고 상기 기어 바와 맞물리어 상기 마그넷을 회전시키는 회전 기어를 포함하는 기어부; 상기 마그넷의 대응 위치에 배치되되 복수 개의 홀 소자를 구비하고 45° 배향각 차로 배치된 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로를 갖는 인히비터 스위치 자기 센서부를 구비하는 인쇄 회로 기판;을 포함하는 인히비터 스위치와,

   상기 인히비터 스위치 자기 센서부로부터 측정 및 출력된 두 개의 센서부 측정 신호를 처리하는 신호 처리부와,

   상기 인히비터 스위치 자기 센서부에 대한 마그넷 영점 각도 및 변속기의 변속 레인지에 대한 회전 각도 테이블이 저장되는 메모리부와,

   상기 신호 처리된 두 개의 센서부 측정 신호로부터 마그넷 연산 회전 각도 를 연산하고 상기 마그넷 영점 각도와 비교하여 마그넷 실제 회전 각도를 산출하는 연산부와,

   상기 연산부 및 상기 메모리부와 접속하여 각각의 처리 순서를 제어하고, 상기 마그넷 실제 회전 각도와 상기 메모리부로부터의 회전 각도 테이블 값과 비교하여 변속 레인지를 산출하고 출력하는 제어부를 구비하는 인히비터 스위치 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 신호 처리부는, 상기 센서부 측정 신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭된 센서부 측정 신호를 디지털 신호로 변환시키는 AD 변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 인히비터 스위치 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 마그넷의 회전 각도 범위는 0° 내지 90°인 것을 특징으로 하는 인히비터 스위치 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부 및 연산부는 상기 메모리부에 저장된 상기 마그넷 영점 각도를 초기화하고 상기 마그넷 영점 각도를 재설정하는 것을 특징으로 하는 인히비터 스위치 장치.
5. 변속기 레버의 작동에 따라 회전 운동하는 디텐트 플레이트와 상호 작동하는 인히비터 스위치로, 하우징부에 직선 운동 가능하게 배치되고 일단이 상기 디텐트 플레이트와 상대 운동 가능하게 연결되는 기어 바와, 일측에 마그넷을 구비하고 상기 기어 바와 맞물리어 상기 마그넷을 회전시키는 회전 기어를 포함하는 기어부; 상기 마그넷의 대응 위치에 배치되되 복수 개의 홀 소자를 구비하고 45° 배향각 차를 갖는 두 개의 휘트스톤 브릿지 센서 회로를 갖는 인히비터 스위치 자기 센서 부를 구비하는 인쇄 회로 기판;을 포함하는 인히비터 스위치와, 상기 인히비터 스위치 자기 센서부로부터 두 개의 센서부 측정 신호를 입력받는 신호 처리부와, 상기 신호 처리부와 접속하여 신호 처리를 제어하는 제어부와, 상기 제어부와 접속하는 메모리부 및 연산부를 구비하는 인히비터 스위치 장치에서 수행되며,

   상기 인히비터 자기 센서부가 신호를 감지하고 상기 신호 처리부로 상기 두 개의 센서부 측정 신호를 출력하는 신호 출력 단계;

   상기 두 개의 센서부 측정 신호를 처리하는 신호 처리 단계;

   상기 신호 처리된 두 개의 센서부 측정 신호로부터 마그넷 연산 회전 각도를 연산하는 연산 단계;

   상기 마그넷 연산 회전 각도를 상기 메모리부에 사전 설정된 마그넷 영점 각도와 비교하여 마그넷 실제 회전 각도를 산출하는 산출 단계;

   상기 마그넷 실제 회전 각도 및 상기 메모리부에 저장된 회전 각도 테이블로부터 변속 레인지를 산출하고 출력하는 레인지 단계;를 포함하는 인히비터 스위치 장치 제어 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 연산 단계는:

   상기 신호 처리된 두 개의 센서부 측정 신호를 측정 전압값으로 변환하는 변환 단계;

   상기 변환된 측정 전압값을 각각 X,Y라하고, 상기 마그넷 연산 회전 각도를 θc라 할 때,

   

   로부터 상기 마그넷 연산 회전 각도를 산출하는 각도 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인히비터 스위치 장치 제어 방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 산출 단계는:

   상기 마그넷 연산 회전 각도와 상기 마그넷 영점 각도를 비교하는 각도 비교 단계;

   상기 마그넷 연산 회전 각도가 상기 마그넷 영점 각도이상이고 상기 마그넷 연산 회전 각도를 θc, 상기 마그넷 영점 각도를 θz라 하는 경우, 상기 마그넷 실제 회전 각도(θa)는

   

   로 설정하는 각도 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인히비터 스위치 장치 제어 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 산출 단계는, 상기 마그넷 연산 회전 각도가 상기 마그넷 영점 각도보다 작은 경우, 상기 마그넷 실제 회전 각도(θa)는

   

   로 설정하는 각도 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인히비터 스위치 장치 제어 방법.
9. 제 5항에 있어서,

   상기 마그넷 영점 각도를 초기화시키는 초기화 단계를 상기 신호 출력 단계 전에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 인히비터 스위치 장치 제어 방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 초기화 단계는:

    상기 메모리부에 저장된 상기 마그넷 영점 각도를 리셋하는 리셋 단계;

    상기 변속기 레버가 기준 레인지에 위치한 경우 상기 마그넷에 의한 자기장을 감지하고 상기 신호 처리부로 상기 두 개의 센서부 영점 측정 신호를 출력하여 신호 처리하는 영점 신호 출력 및 처리 단계;

    상기 신호 처리된 두 개의 센서부 영점 측정 신호로부터 마그넷 연산 영점 각도를 연산하는 영점 각도 연산 단계;

    상기 마그넷 연상 영점 각도를 새로운 마그넷 영점 각도로 산출 및 설정하는 단계;

    상기 새로운 마그넷 영점 각도를 상기 메모리부에 저장하는 저장 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인히비터 스위치 장치 제어 방법.

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