KR100936750B1 - 전자식 변속 장치 - Google Patents

Abstract

전자식 변속 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 전자식 변속 장치는, 쉬프트(Shift) 축 또는 셀렉트(Select) 축을 중심으로 회전하여 이동함으로써 변속단을 선택하는 변속 레버와, 소정의 패턴으로 다극 착자된 제1 착자 패턴 마그넷과, 변속 레버의 쉬프트 방향으로의 이동에 따른 제1 착자 패턴 마그넷의 이동을 감지하는 복수의 제1 홀 센서를 포함하는 제1 센서부 및 소정의 패턴으로 다극 착자된 제2 착자 패턴 마그넷과, 변속 레버의 셀렉트 방향으로의 이동에 따른 제2 착자 패턴 마그넷의 이동을 감지하는 복수의 제2 홀 센서를 포함하는 제2 센서부를 포함한다.

변속 레버, 전자식 변속, 착자 패턴 마그넷

Description

전자식 변속 장치{Apparatus for electron control transmission}

본 발명은 전자식 변속 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 홀 센서를 이용하여 변속 레버의 이동을 감지할 수 있는 전자식 변속 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 변속 장치는 차량의 속도에 따라 엔진의 회전을 일정하게 유지하기 위해 기어비를 달리하도록 할 수 있다. 이러한 변속 장치(Transmission)의 기어비를 바꾸기 위하여 변속 장치에 있는 변속 레버(Shift lever)를 작동할 수 있다. 이러한 변속 장치로는 사용자에 의하여 변속단을 바꿀 수 있는 수동 변속 모드와 사용자가 주행 모드(D)를 선택한 경우 차량의 속도에 따라 자동으로 변속단을 바꾸는 자동 변속 모드가 있다. 또한, 하나의 변속 장치로 수동 변속과 자동 변속을 동시에 수행할 수 있는 스포츠 모드형 변속 장치가 사용되고 있다. 스포츠 모드형 변속 장치는 원칙적으로는 자동 변속을 수행하면서 사용자에 의해 기어의 단수를 높이거나 낮추어서 수동 변속을 수행하거나, 수동 변속을 하는 변속 장치 옆에 자동 변속을 할 수 있는 변속 장치를 별도로 구비하게 된다.

전자식 변속 장치는 기계적인 링크를 제거하고 전기적 신호를 이용하여 변속 하는 변속 장치로서, 차량용 전자식 변속 장치인 쉬프트-바이-와이어(Shift-by-wire) 시스템은 변속 장치의 기계적인 연결 구조를 전기적으로 작동하는 액츄에이터와 전자식 변속 레버 및 ECU를 통해 전자적으로 변속 제어를 이루어지도록 하는 변속 시스템을 말한다. 이러한 쉬프트-바이-와이어 시스템에서 변속 레버는 기계식 변속 레버와는 달리 기계적인 케이블 연결 구조가 없으며 사용자가 선택한 변속단의 정보를 전자적인 신호로 변환하게 된다. 따라서, 기계식 변속 레버와는 달리 더욱 신속하고 부드러운 기어 변속이 가능하고 조작감이 우수하며 변속 조작도 간편하다.

최근 전자식 변속 장치에서 선택된 변속단을 감지하기 위해 마그넷과 홀 센서(Hall sensor)를 이용하는 방식이 사용되는 데, 마그넷의 자기력을 홀 센서가 감지하여 전기적인 신호로 변환하고 이를 이용하여 변속 레버의 위치를 결정하는 방식이다. 홀 센서를 이용하여 변속 레버의 위치를 감지할 수 있는 시스템에 대하여는 미국 특허 US 6550351와 US 6305075 등에 게시되어 있다.

다만, 종래에는 일방향으로 움직이는 변속 레버의 위치를 감지하기 위하여, 선형 홀 센서 또는 스위치 홀 센서를 사용함으로써 변속 레버의 위치를 감지할 수 있어, 변속 레버의 움직임이 직선이 아닌 복잡한 경로를 가지는 경우에는 그 정확도가 떨어졌다. 또한, 변속 레버의 쉬프트(Shift) 위치와 셀렉트(Select) 위치를 감지하기 위하여 각각의 위치에 별도의 센서부가 장착되어야 함으로 그 구조가 복잡하며 비용이 많이 드는 문제가 있었다. 따라서, 구조가 간단하고 조작이 편리하며 정확도가 높은 전자식 변속 장치가 요구된다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 홀 센서를 이용하여 변속 레버의 쉬프트 방향 및 셀렉트 방향의 이동 위치를 정확하게 감지할 수 있고 구조가 단순한 전자식 변속 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 변속 장치는, 쉬프트(Shift) 축 또는 셀렉트(Select) 축을 중심으로 회전하여 이동함으로써 변속단을 선택하는 변속 레버와, 소정의 패턴으로 다극 착자된 제1 착자 패턴 마그넷과, 상기 변속 레버의 상기 쉬프트 방향으로의 이동에 따른 상기 제1 착자 패턴 마그넷의 이동을 감지하는 복수의 제1 홀 센서를 포함하는 제1 센서부 및 소정의 패턴으로 다극 착자된 제2 착자 패턴 마그넷과, 상기 변속 레버의 상기 셀렉트 방향으로의 이동에 따른 상기 제2 착자 패턴 마그넷의 이동을 감지하는 복수의 제2 홀 센서를 포함하는 제2 센서부를 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 전자식 변속 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 복수의 홀 센서를 사용하여 쉬프트 방향 및 셀렉트 방향으로 움직이는 변속 레버의 위치를 감지하게 함으로써, 일부 홀 센서의 고장이나 오작동의 경우에도 정확하게 변속 레버의 위치를 감지할 수 있으므로, 변속단 선택에 있어서 신뢰성 및 안정성을 높일 수 있는 장점이 있다.

둘째, 변속 레버의 쉬프트 방향으로의 이동 위치를 감지하는 센서부와 셀렉트 방향으로의 이동 위치를 감지하는 센서부를 하나의 인쇄 회로 기판에 일체형으로 유니트화 시킴으로써 그 구조를 단순화할 수 있으므로, 설치 공간을 줄이고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

셋째, 주차 브레이크의 작동 여부를 전자 제어 방식으로 제어하는 토글 스위치를 변속 레버 상에 일체화시킴으로써, 별도로 주차 브레이크를 제어하는 레버 등을 구비하지 않아 그 구조가 단순해져 차량 내부의 공간 활용성을 증대시킬 수 있으며, 운전의 편의성을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태 로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 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.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 전자식 변속 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 분해 사시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치(1)는, 변속 레버(100), 디텐트부(200), 제1 센서부(300), 제2 센서부(400), 토글 스위치(500), 인쇄 회로 기판(600), 베이스 브라켓(710) 및 하우징 커버(720)을 포함할 수 있다.

변속 레버(Shift lever)(100)는 이동(쉬프트, Shift)에 의해 변속단을 선택하는 역할을 할 수 있다. 보다 정확하게는, 변속 레버(100)는 변속단을 선택하기 위해 전후 방향 또는 상하 방향으로 일정 각도 범위만큼 회전할 수 있다. 일 예로, 변속 레버(100)가 회전하는 방향은 쉬프트 축(101)(Shift axis)(101)을 중심으로 전후 방향으로 회전하는 방향(이를 쉬프트 방향이라고 한다)과 셀렉트 축(102)(Select axis)(102)을 중심으로 상하 방향으로 회전하는 방향(이를 셀렉트 방향이라고 한다)으로 나눌 수 있다. 여기서, 쉬프트 축(101)은 변속 레버(100)를 전후로 이동할 때에 작용하는 회전축을, 셀렉트 축(102)은 변속 레버(100)를 상하로 이동할 때에 작용하는 회전축을 말한다.

따라서, 변속 레버(100)를 전후 방향 또는 상하 방향으로 회전시켜 R단(후진), N단(중립), D단(전진), 또는 NULL(널 모드) 등의 변속단을 선택할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치에서 변속단의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 3에서는, 변속 레버(100)의 초기 위치를 N단(11)으로 하고, N단(11)을 기준으로 전후 방향에 R단(12)과 D단(13)이 배치되고, N단(11)을 기준으로 아래 방향으로 NULL(14)이 배치된 예를 나타내고 있다. 따라서, 변속 레버(100)는 전후 방향인 쉬프트 방향(21)으로 이동하여 R단(12), N단(11) 또는 D단(13)을 선택할 수 있고, 상하 방향인 셀렉트 방향(22)으로 이동하여 N단(11) 또는 NULL(14)을 선택할 수 있다. 도 3에 도시된 R단(12), N단(11), D단(13) 및 NULL(14)의 위치 및 순서는 예시적인 것이며, 당업자에 의해 변경 가능하다. 또한, 변속단은 P단을 포함하여 구성될 수도 있다.

한편, 쉬프트 축(101)과 셀렉트 축(102)은 동일 평면 상에 존재하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 일실시예에서는 변속 레버(100)의 이동 방향을 전후 방향 또는 상하 방향으로 나누어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 변속 레버(100)는 전후 방향 또는 상하 방향과 일정한 각도를 가지는 임의의 방향으로 이동할 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 변속 레버(100)는, 로드(110), 노브(120), 쉬프트 가이드(130), 셀렉트 가이드(140), 멈춤쇠(150) 및 탄성 부재(160)를 포함하여 구성될 수 있다. 이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 변속 레버(100)의 구조 및 동작에 대하여 자세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 변속 레버의 구조를 나타내는 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 변속 레버의 구조를 나타내는 종단면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 변속 레버의 구조를 나타내는 사시도이다.

로드(Rod)(110)는 변속 레버(100)의 몸통을 이루며 쉬프트 축(101) 또는 셀렉트 축(102)을 중심으로 회전할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 로드(110)는 전체적으로 긴 막대기 형상을 가질 수 있는데, 설치 위치 및 조작상의 편의 등을 고려하여 일정한 각도를 가지고 구부러진 형상을 가지거나, 길이 방향을 따라 다른 단면적을 가지도록 구성될 수도 있다.

노브(Knob)(120)는 로드(110)의 일단에 형성되고 사용자가 변속 레버(100)를 움직일 수 있도록 손잡이의 역할을 할 수 있다. 따라서, 사용자는 노브(120)를 움직이고, 노브(120)와 연결된 로드(110)는 쉬프트 축(101) 또는 셀렉트 축(102)을 중심으로 회전할 수 있어 사용자가 변속단을 선택할 수 있도록 할 수 있다. 도 3에서는 노브(120)가 로드(110)와 일체로 형성된 예를 나타내고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 노브(120)는 로드(110)와 별개의 부품으로 구성되어 결합될 수도 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 노브(120)는 주차 브레이크를 전자 제어 방식으로 제어하여 작동시킬 수 있는 토글 스위치(Toggle switch)(500)를 포함할 수 있다. 또한, 노브(120) 또는 토글 스위치(500)의 전면에는 사용자에 의해 선택된 변속단에 대한 정보 및 주차 브레이크의 작동 여부를 표시하는 인디케이터(530)를 포함할 수 있다. 토글 스위치(500)와 인디케이터(530)에 대해서는 도 15 내지 도 17을 참조하여 자세히 후술한다.

쉬프트 가이드(Shift guide)(130)는 셀렉트 가이드(140)와 힌지 결합되며, 로드(110)가 쉬프트 축(101)울 중심으로 회전할 수 있도록 안내하는 역할을 할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 쉬프트 가이드(130)는 내부가 관통되는 대략 원통형 또는 사각 환형의 형상을 가지고, 상하부 면의 양 측면에는 로드(110)가 쉬프트 축(101)을 중심으로 회전할 수 있도록 힌지부(131)가 형성될 수 있다. 이러한 힌지부(131)는 샤프트와 같은 형태로 구성될 수 있으며, 샤프트의 끝단에는 회전을 원활하게 하기 위해 베어링 등의 지지 부재(도시되지 않음)가 설치될 수 있다. 도 4에서는 힌지부(131)로서 샤프트가 형성된 예를 도시하고 있으나, 관통 홀이 형성될 수도 있다.

또한, 쉬프트 가이드(130)의 양 측면에는 쉬프트 가이드(130)의 내부에 셀렉트 가이드(140)가 삽입되어 셀렉트 축(102)을 중심으로 상하 방향으로 회전할 수 있도록 힌지부(132)가 형성될 수 있다. 도 4에서는 힌지부(132)로서 관통 홀이 형성된 예를 도시하고 있으나, 샤프트가 형성될 수도 있다.

또한, 쉬프트 가이드(130)에는 쉬프트 방향(21)으로의 이동을 제1 센서부(300)의 제1 착자 패턴 마그넷(310)으로 전달하는 쉬프트 레버(133)가 연결될 수 있다. 일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 쉬프트 레버(133)은 쉬프트 가이드(130)의 하부면의 일단에 형성될 수 있으며, 쉬프트 가이드(130)와 일체형으로 형성되거나, 별도의 부품으로 제작되어 결합될 수도 있다. 쉬프트 레버(133)의 형상은 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 변경 가능하다.

셀렉트 가이드(Select guide)(140)는 로드(110)의 끝단에 연결되어, 로 드(110)가 셀렉트 축(102)을 중심으로 회전할 수 있도록 안내하는 역할을 할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 셀렉트 가이드(140)는 대략 기다란 원통형의 형태로 형성되며, 그 양 측면에는 쉬프트 가이드(130)의 힌지부(132)와 힌지 결합하여 셀렉트 방향(22)으로 회전할 수 있도록 힌지부(141)가 형성될 수 있다. 도 4에서는 힌지부(141)로서 샤프트가 형성된 예를 도시하고 있으나, 관통 홀이 형성될 수도 있다.

또한, 셀렉트 가이드(130)에는 셀렉트 방향(22)으로의 이동을 제2 센서부(400)의 제2 착자 패턴 마그넷(410)으로 전달하는 셀렉트 레버(220)가 연결될 수 있다. 일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 셀렉트 레버(220)는 대략 'ㄱ' 형상으로 형성되고, 그 중앙부를 통해 디텐트부(200)에 힌지 결합을 할 수 있다. 그리고, 셀렉트 레버(220)의 일단은 셀렉트 가이드(130)의 상부면에 형성된 걸개(142)에 삽입되고, 타단은 제2 착자 패턴 마그넷(410)에 연결될 수 있다. 따라서, 셀렉트 가이드(130)가 셀렉트 축(102)을 중심으로 회전하게 되면 걸개(142)에 삽입된 셀렉트 레버(220)가 회전함으로써 제2 착자 패턴 마그넷(410)이 직선 운동할 수 있다. 셀렉트 레버(220)의 형상은 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 변경 가능하다.

다시 도 5를 참조하면, 디텐트(Detent)부(200)는 변속 레버(100)의 끝단 부분에 위치하고, 그 내부에는 변속단의 배치 형상에 대응하며 변속 레버(100)가 이동할 수 있도록 안내하는 그루브(Groove)(210)가 형성될 수 있다.

또한, 변속 레버(100)는 셀렉트 가이드(140)의 끝단에 결합되어, 로드(110)가 그루브(210)의 형상을 따라 슬라이드 되어 변속단을 선택할 수 있도록 하는 멈 춤쇠(150)와, 멈춤쇠(150)를 로드(110)로부터 밀어내어 변속 레버(100)가 그루브(210)의 형상에 밀착할 수 있도록 하는 탄성 부재(160)를 포함할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 멈춤쇠(150)(Detent bullet)는 변속 레버(100)의 끝단, 즉 로드(110)의 하단에 연결된 셀렉트 가이드(140)의 끝단에 삽입되어 장착되며, 디텐트부(200)의 내부에 형성된 그루브(210)에 맞닿도록 위치할 수 있다. 또한, 멈춤쇠(150)는 스프링 등의 탄성 부재(160)에 의해 그루브(210)가 형성된 방향으로 밀려날 수 있다. 이러한 멈춤쇠(150)에 의해 변속 레버(100)가 그루브(210)의 형상을 따라 슬라이드 되어 변속단을 선택할 수 있도록 하고, 사용자가 변속단을 선택한 후 변속 레버(100)를 놓는 경우에는 탄성 부재(152)의 작용에 의해 변속 레버(100)가 다시 NULL 위치(14)로 복귀할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 디텐트부(200)의 하부에는 변속 레버(100)가 쉬프트 축(101) 또는 셀렉트 축(102)을 중심으로 회전할 때에 변속 레버(100)의 이동 위치를 감지하기 위한 제1 센서부(300), 제2 센서부(400) 및 인쇄 회로 기판(600)이 위치할 수 있다. 이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 제1 센서부(300), 제2 센서부(400) 및 인쇄 회로 기판(600)의 구조를 자세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 제1 센서부 및 제2 센서부의 구조를 나타내는 사시도이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 제1 센서부 및 제2 센서부의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.

제1 센서부(300)는 소정의 패턴으로 다극 착자된 제1 착자 패턴 마그넷(310)과, 변속 레버(100)의 쉬프트 방향(21)으로의 이동에 따른 제1 착자 패턴 마그 넷(310)의 이동을 감지하는 복수의 제1 홀 센서(320)를 포함하고, 제2 센서부(400)는 소정의 패턴으로 다극 착자된 제2 착자 패턴 마그넷(410)과, 변속 레버(100)의 셀렉트 방향(22)으로의 이동에 따른 제2 착자 패턴 마그넷(410)의 이동을 감지하는 복수의 제2 홀 센서(420)를 포함할 수 있다. 제1 센서부(300)와 제2 센서부(400)는 그 구성 요소가 동일하므로, 제1 센서부(300)를 중심으로 설명한다.

제1 착자 패턴 마그넷(310)은 쉬프트 방향(21)을 따라 복수의 단으로 나뉘어지며, 각각의 단은 N극과 S극이 교대로 배치되는 복수의 착자 패턴이 형성될 수 있다. 제1 착자 패턴 마그넷(310)을 이루는 각각의 마그넷은 N극 또는 S극으로 이루어지고, 변속 레버(100)의 움직임에 따른 자속 밀도의 변화를 통해 복수의 홀 센서(320)가 변속 레버(100)의 이동 위치를 감지할 수 있도록 한다. 제1 착자 패턴 마그넷(310)의 착자 패턴에 따라 변속 레버(100)의 이동 위치를 감지하는 방법에 대해서는 도 9 내지 도 14를 참조하여 자세히 후술한다.

한편, 제1 센서부(300) 및 제2 센서부(400)는 각각 제1 착자 패턴 마그넷(310) 또는 제2 착자 패턴 마그넷(420)을 부착하기 위한 마그넷 홀더(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

제1 홀 센서(320)는 변속 레버(100)가 쉬프트 방향(21)으로 이동함에 따라 유도되는 제1 착자 패턴 마그넷(310)의 이동을 감지할 수 있다. 즉, 제1 홀 센서(320)는 제1 착자 패턴 마그넷(310)의 이동에 의해 감지된 자속 밀도의 변화를 이에 대응하는 전기적인 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 바람직하게는, 제1 홀 센서(320)는 복수개가 구비될 수 있다. 제1 홀 센서(320)의 동작에 대해서는 도 9 내지 도 14를 참조하여 자세히 후술한다.

인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)(600)은 제1 센서부(300) 및 제2 센서부(400)를 장착하고 제1 센서부(300)로부터 출력되는 제1 출력 신호와 제2 센서부(400)로부터 출력되는 제2 출력 신호를 입력 받을 수 있다. 즉, 인쇄 회로 기판(600)은 복수의 제1 홀 센서(320)가 제1 착자 패턴 마그넷(310)의 이동을 감지하여 출력하는 제1 출력 신호와 복수의 제2 홀 센서(420)가 제2 착자 패턴 마그넷(410)의 이동을 감지하여 출력하는 제2 출력 신호를 조합하여 변속 레버의 위치를 결정할 수 있다. 인쇄 회로 기판(600)은 홀 센서(420)의 신호를 변환할 수 있는 회로로 구성되면 어떠한 회로라 하더라도 동일하게 작동할 수 있다.

한편, 인쇄 회로 기판(600)에는 제1 착자 패턴 마그넷과 제2 착자 패턴 마그넷을 장착하는 마그넷 케이스(610)이 설치될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 베이스 브라켓(Base bracket)(400)은 변속 레버(100), 디텐트부(200) 및 제1 센서부(300)와 제2 센서부(400)을 장착한 인쇄 회로 기판(600)을 고정 지지하며, 이들 구성 요소들을 내부에 감싸 보호하는 역할을 할 수 있다. 베이스 브라켓(710)의 상부에는 하우징 커버(720)를 덮어 그 내부를 밀폐시키도록 할 수 있다.

이하, 도 9 내지 도 14를 참조하여 착자 패턴 마그넷(310, 320)의 착자 패턴에 따라 변속 레버(100)의 이동 위치를 감지하는 방법에 대해서 설명한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치에서 제1 착자 패턴 마그넷의 착자 패턴과 제1 홀 센서의 배치를 나타내는 도면이고, 도 10은 도 9의 제1 착자 패턴 마그넷이 이동하는 모습을 나타내는 도면이며, 도 11은 도 10의 제1 홀 센서에서 제1 착자 패턴 마그넷의 이동을 감지한 결과를 나타내는 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제1 착자 패턴 마그넷(310)은 쉬프트 방향(21)을 따라 복수의 단으로 나뉘어지며, 각각의 단은 N극과 S극이 교대로 배치되는 복수의 착자 패턴이 형성될 수 있다. 도 9에서는, 제1 착자 패턴 마그넷(310)은 2 단(311, 312)로 나뉘어지며, 각 단에는 제1 홀 센서(320)가 두 개씩 배치되어 SH1 내지 SH4, 총 4개의 제1 홀 센서(321 내지 324)가 배치된 예를 나타낸다. 또한, 제1 단(311)은 N극의 마그넷(313)을 시작으로 N극과 S극이 교대로 배치되어 총 5 개의 마그넷(N-S-N-S-N)으로 이루어진 착자 패턴을 가지고, 제2 단(312)은 S극의 마그넷(314)을 시작으로 N극과 S극이 교대로 배치되어 총 6 개의 마그넷(S-N-S-N-S-N)으로 이루어진 착자 패턴을 가질 수 있다. 도 9에서는 S극을 빗금 친 영역으로 구분하고 있다. 도 9는 예시적인 것이며, 제1 착자 패턴 마그넷(310)을 구성하는 단의 개수, 마그넷의 배치 형태 및 개수, 제1 홀 센서(321 내지 324)의 배치 형태 및 개수는 변속단의 배치 형태 및 개수에 따라 달라질 수 있다.

도 10에서는 변속 레버(100)가 쉬프트 방향(21)으로 이동하여 제1 착자 패턴 마그넷(310)이 이동할 때에 제1 홀 센서(320)와의 상대적인 위치 변화를 나타내고 있다. 이 때, 제1 착자 패턴 마그넷(310)의 이동 거리는 변속 레버(100)의 쉬프트 방향(21)으로의 이동 거리에 의해 결정될 수 있다. 도 10에서 (a)는 변속 레버(100)가 R단일 때의 위치를 나타내고, (c)는 변속 레버(100)가 N단일 때의 위치를 나타내고, (e)는 변속 레버(100)가 D단일 때의 위치를 나타낸다. 또한, (b)는 변속 레버(100)가 N단에서 R단으로(또는 R단에서 N단으로) 이동할 때의 위치를 나타내고, (d)는 변속 레버(100)가 N단에서 D단으로(또는 D단에서 N단으로) 이동할 때의 위치를 나타낸다. 이러한 (b) 및 (d) 위치는 변속 과정에서 불안정한 위치(Un-Stable Position)에 해당한다.

한편, 변속 레버(100)의 쉬프트 방향(21)으로의 이동 위치는 제1 착자 패턴 마그넷(310)의 이동에 따른 자속 밀도 변화에 대응하여 복수의 제1 홀 센서(321 내지 324) 각각으로부터 출력되는 신호를 비트 조합하여 결정될 수 있다. 도 11에서는 도 10의 각 경우에 대한 출력 신호의 비트 조합을 나타내고 있다. 여기서는 설명의 편의상 (b) 위치를 USP#1, (d) 위치를 USP#2로 나타내기로 한다. 또한, 제1 홀 센서(321 내지 324)가 N극을 마주볼 때의 출력 신호를 0, 제1 홀 센서(321 내지 324)가 S극(빗금 친 영역)을 마주볼 때의 출력 신호를 1이라고 한다. 예를 들어, (a)의 경우에는, 제1 홀 센서(321 내지 324) 중 SH1, SH2는 S극과 마주보는 위치이므로 1을, SH3, SH4는 N극과 마주보는 위치이므로 0을 출력하게 된다. 그리고, 각각의 제1 홀 센서(321 내지 324)에서 출력된 출력 신호의 비트 조합, 즉 (1, 1, 0, 0)을 통해 변속 레버(100)가 R단에 위치한다는 것을 알 수 있다.

도 11을 참조하면, (a) 내지 (e) 위치를 이동할 때마다, 제1 홀 센서(321 내지 324)에서 출력되는 출력 신호 중 2 개가 바뀌는 것을 알 수 있다. 예를 들면, R단에서 USP#1로 이동하는 경우, 제1 홀 센서(321 내지 324) 중 SH1과 SH4의 출력 신호가 바뀌게 된다. 이는 복수의 제1 홀 센서(321 내지 324) 중 하나의 홀 센서가 고장 나거나 오작동 하는 경우에도 나머지 홀 센서들의 출력 신호를 통해 변속 레 버(100)의 위치를 감지하기 위함이다. 예를 들면, 제1 홀 센서(321 내지 324) 중 SH1에 오류가 발생하였다고 해도, SH1을 제외한 SH2 내지 SH4의 출력 신호만을 비트 조합해도 변속 레버(100)의 위치에 따라 비트 조합이 중복되는 경우가 없으므로, 이로부터 변속 레버(100)의 위치를 알 수 있는 것이다.

한편, 도 9 내지 도 11에서는 제1 착자 패턴 마그넷(310)과 복수의 제1 홀 센서(320)를 이용하여 변속 레버(100)의 위치를 감지하는 하나의 예를 나타낸 것일 뿐, 이에 한정되지 않으며 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치에서 제2 착자 패턴 마그넷의 착자 패턴과 제2 홀 센서의 배치를 나타내는 도면이고, 도 13은 도 12의 제2 착자 패턴 마그넷이 이동하는 모습을 나타내는 도면이며, 도 14는 도 13의 제2 홀 센서에서 제2 착자 패턴 마그넷의 이동을 감지한 결과를 나타내는 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 제2 착자 패턴 마그넷(420)은 셀렉트 방향(22)을 따라 복수의 단으로 나뉘어지며, 각각의 단은 N극과 S극이 교대로 배치되는 복수의 착자 패턴이 형성될 수 있다. 도 12에서는, 제2 착자 패턴 마그넷(420)은 2 단(411, 412)로 나뉘어지며, 제1 단(411)에는 2 개의 제2 홀 센서(421, 423)가 배치되고, 제2 단(412)에는 1 개의 제2 홀 센서(422)가 배치된 예를 나타낸다. 또한, 제1 단(411)은 N극의 마그넷(413)을 시작으로 N극과 S극이 교대로 배치되어 총 3 개의 마그넷(N-S-N)으로 이루어진 착자 패턴을 가지고, 제2 단(412)은 N극의 마그넷(414)을 시작으로 N극과 S극이 교대로 배치되어 총 4 개의 마그넷(N-S-N-S)으로 이루어진 착자 패턴을 가질 수 있다. 도 12에서는 S극을 빗금 친 영역으로 구분하 고 있다. 도 12는 예시적인 것이며, 제2 착자 패턴 마그넷(420)을 구성하는 단의 개수, 마그넷의 배치 형태 및 개수, 제2 홀 센서(421 내지 423)의 배치 형태 및 개수는 변속단의 배치 형태 및 개수에 따라 달라질 수 있다.

도 13에서는 변속 레버(100)가 셀렉트 방향(22)으로 이동하여 제2 착자 패턴 마그넷(420)이 이동할 때에 제2 홀 센서(421 내지 423)와의 상대적인 위치 변화를 나타내고 있다. 이 때, 제2 착자 패턴 마그넷(420)의 이동 거리는 변속 레버(100)의 셀렉트 방향(22)으로의 이동 거리에 의해 결정될 수 있다. 도 13에서 (a)는 변속 레버(100)가 N단일 때의 위치를 나타내고, (c)는 변속 레버(100)가 NULL 위치에 있을 때의 위치를 나타낸다. 또한, (b)는 변속 레버(100)가 N단에서 NULL 위치로(또는 NULL 위치에서 N단으로) 이동할 때의 위치를 나타내며, 변속 과정에서 불안정한 위치(Un-Stable Position)에 해당한다.

한편, 변속 레버(100)의 셀렉트 방향(22)으로의 이동 위치는 제2 착자 패턴 마그넷(420)의 이동에 따른 자속 밀도 변화에 대응하여 복수의 제2 홀 센서(421 내지 423) 각각으로부터 출력되는 신호를 비트 조합하여 결정될 수 있다. 도 14에서는 도 13의 각 경우에 대한 출력 신호의 비트 조합을 나타내고 있다. 여기서는 설명의 편의상 (b) 위치를 USP#3로 나타내기로 한다. 예를 들어, (a)의 경우에는, 제2 홀 센서(421 내지 423) 중 SE3는 S극과 마주보는 위치이므로 1을, SE1, SE2는 N극과 마주보는 위치이므로 0을 출력하게 된다. 그리고, 각각의 제2 홀 센서(421 내지 423)에서 출력된 출력 신호의 비트 조합, 즉 (0, 0, 1)을 통해 변속 레버(100)가 N단에 위치한다는 것을 알 수 있다.

도 14을 참조하면, (a)와 (c) 위치를 이동할 때마다, 제2 홀 센서(421 내지 423)에서 출력되는 출력 신호 모두가 바뀌는 것을 알 수 있다. 이는 복수의 제2 홀 센서(421 내지 423) 중 하나의 홀 센서가 고장 나거나 오작동 하는 경우에도 나머지 홀 센서들의 출력 신호를 통해 변속 레버(100)의 위치를 감지하기 위함이다. 예를 들면, 제2 홀 센서(421 내지 423) 중 SE1에 오류가 발생하였다고 해도, SE1을 제외한 SE2 및 SE3의 출력 신호만을 비트 조합해도 변속 레버(100)의 위치에 따라 비트 조합이 중복되는 경우가 없으므로, 이로부터 변속 레버(100)의 위치를 알 수 있는 것이다.

한편, 도 12 내지 도 14에서는 제2 착자 패턴 마그넷(420)과 복수의 제2 홀 센서(421 내지 423)를 이용하여 변속 레버(100)의 위치를 감지하는 하나의 예를 나타낸 것일 뿐, 이에 한정되지 않으며 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치(1)의 경우, 복수의 제1 홀 센서(320) 및 제2 홀 센서(420)를 사용하여 쉬프트 방향(21) 및 셀렉트 방향(22)으로 움직이는 변속 레버(100)의 위치를 감지하게 함으로써, 일부 홀 센서의 고장이나 오작동의 경우에도 정확하게 변속 레버(100)의 위치를 감지할 수 있으므로, 변속단 선택에 있어서 신뢰성 및 안정성을 높일 수 있다. 또한, 변속 레버(100)의 쉬프트 방향(21)으로의 이동 위치를 감지하는 제1 센서부(300)와 셀렉트 방향(22)으로의 이동 위치를 감지하는 제2 센서부(400)를 하나의 인쇄 회로 기판(600)에 일체형으로 유니트화 시킴으로써 그 구조를 단순화할 수 있으므로, 설치 공간을 줄이고 비용을 절감할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치에서 토글 스위치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 16은 도 15의 토글 스위치에서 눌림 감지부의 구조를 나타내는 도면이며, 도 17은 도 15의 토글 스위치에서 LED를 통해 인디케이터 상에 변속단 및 주차 브레이크 작동 여부를 표시하는 모습을 나타내는 도면이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 토글 스위치(500)는 주차 브레이크의 동작을 제어하기 위하여 노브(120)의 끝단 부분에 누름 스위치의 형식으로 설치될 수 있다. 따라서, 토글 스위치(500)가 눌려질 때마다 온/오프 상태로 변경되어, 주차 브레이크를 작동시키거나 그 작동을 해제하도록 구성될 수 있다. 이 때, 토글 스위치(500)는 현재 선택된 변속단의 종류와 상관 없이 작동될 수도 있다.

한편, 토글 스위치(500)는 누름 버튼(510)과 누름 버튼(510)의 이동량을 감지하는 눌림 감지부(520)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 눌림 감지부(520)는, 도 16에 도시된 바와 같이, 누름 버튼(510)의 이동 방향과 수평하게 설치된 고정 플레이트(521)와, 이에 수직하게 설치되고 누름 버튼(510)과 접촉하여 누름 버튼(510)의 이동 여부를 감지하는 눌림 감지 센서(522) 및 인디케이터(530)에 빛을 조사하여 사용자에 의해 선택된 변속단 및 주차 브레이크의 작동 여부를 표시할 수 있도록 하는 복수의 LED(523, 524)를 포함할 수 있다.

눌림 감지 센서(522)는 접촉식 센서로서, 멤브레인 스위치(Membrane)와 같은 접촉 스위치 타입의 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 눌림 감지 센서(522)는 누름 버튼(510)의 이동 여부를 감지하여 주차 브레이크의 작동을 전자 제어 방식으로 제어할 수 있다.

도 17에서와 같이, LED(523, 524)는 각각 인디케이터(530) 상에 선택된 변속단 정보(531) 및 누름 버튼(510) 상에 주차 브레이크의 작동 여부(532)를 점등하여 표시함으로써 사용자가 인식할 수 있도록 할 수 있다. 도 17에서는 변속단 정보(531)는 인디케이터(530)의 전면에, 주차 브레이크의 작동 여부(532)는 누름 버튼(510)의 전면에 표시되는 예를 들고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 변경 가능하다.

한편, 도 2를 참조하면 토글 스위치(500)는 누름 버튼(510)과 인디케이터(530)를 노브(120) 상에 장착하기 위한 버튼 케이스(540)를 구비할 수도 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치(1)의 경우, 주차 브레이크의 작동 여부를 전자 제어 방식으로 제어하는 토글 스위치(500)를 변속 레버(100) 상에 일체화시킴으로써, 별도로 주차 브레이크를 제어하는 레버 등을 구비하지 않아 그 구조가 단순해져 차량 내부의 공간 활용성을 증대시킬 수 있으며, 운전의 편의성을 증대시킬 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 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 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치에서 변속단의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 변속 레버의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 변속 레버의 구조를 나타내는 종단면도이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 변속 레버의 구조를 나타내는 사시도이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 제1 센서부 및 제2 센서부의 구조를 나타내는 사시도이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 제1 센서부 및 제2 센서부의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치에서 제1 착자 패턴 마그넷의 착자 패턴과 제1 홀 센서의 배치를 나타내는 도면이다.

도 10은 도 9의 제1 착자 패턴 마그넷이 이동하는 모습을 나타내는 도면이다.

도 11은 도 10의 제1 홀 센서에서 제1 착자 패턴 마그넷의 이동을 감지한 결과를 나타내는 도면이다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치에서 제2 착자 패턴 마그넷의 착자 패턴과 제2 홀 센서의 배치를 나타내는 도면이다.

도 13은 도 12의 제2 착자 패턴 마그넷이 이동하는 모습을 나타내는 도면이다.

도 14는 도 13의 제2 홀 센서에서 제2 착자 패턴 마그넷의 이동을 감지한 결과를 나타내는 도면이다.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치에서 토글 스위치의 구조를 나타내는 도면이다.

도 16은 도 15의 토글 스위치에서 눌림 감지부의 구조를 나타내는 도면이다.

도 17은 도 15의 토글 스위치에서 LED를 통해 인디케이터 상에 변속단 및 주차 브레이크 작동 여부를 표시하는 모습을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 전자식 변속 장치

100: 변속 레버

110: 로드 120: 노브

130: 쉬프트 가이드 140: 셀렉트 가이드

200: 디텐트부

300: 제1 센서부

310: 제1 착자 패턴 마그넷 320: 제1 홀 센서

400: 제2 센서부

410: 제2 착자 패턴 마그넷 420: 제2 홀 센서

500: 토글 스위치

600: 인쇄 회로 기판

Claims (14)

1. 쉬프트(Shift) 축 또는 셀렉트(Select) 축을 중심으로 회전하여 이동함으로써 변속단을 선택하는 변속 레버;

   소정의 패턴으로 다극 착자된 제1 착자 패턴 마그넷과, 상기 변속 레버의 상기 쉬프트 방향으로의 이동에 따른 상기 제1 착자 패턴 마그넷의 이동을 감지하는 복수의 제1 홀 센서를 포함하는 제1 센서부; 및

   소정의 패턴으로 다극 착자된 제2 착자 패턴 마그넷과, 상기 변속 레버의 상기 셀렉트 방향으로의 이동에 따른 상기 제2 착자 패턴 마그넷의 이동을 감지하는 복수의 제2 홀 센서를 포함하는 제2 센서부를 포함하며,

   상기 변속레버는 일단에 형성되어 손잡이의 역할을 하는 노브를 포함하며, 상기 노브는 주차 브레이크를 전자 제어 방식으로 제어하여 작동시킬 수 있는 토글 스위치를 포함하는, 전자식 변속 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 변속 레버는,

   상기 변속 레버의 몸통을 이루며 상기 쉬프트 축 또는 상기 셀렉트 축을 중심으로 회전하는 로드;

   상기 로드의 끝단에 연결되어, 상기 로드가 상기 셀렉트 축을 중심으로 회전하도록 안내하는 셀렉트 가이드; 및

   상기 셀렉트 가이드와 힌지 결합되며, 상기 로드가 상기 쉬프트 축을 중심으로 회전하도록 안내하는 쉬프트 가이드를 더 포함하는 전자식 변속 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 쉬프트 가이드에는 상기 쉬프트 방향으로의 이동을 상기 제1 착자 패턴 마그넷으로 전달하는 쉬프트 레버가 연결되는 전자식 변속 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 셀렉트 가이드에는 상기 셀렉트 방향으로의 이동을 상기 제2 착자 패턴 마그넷으로 전달하는 셀렉트 레버가 연결되는 전자식 변속 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 변속단의 배치 형상에 대응하며 상기 변속 레버가 이동할 수 있도록 안내하는 그루브(Groove)가 형성된 디텐트(Detent)부를 더 포함하는 전자식 변속 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 변속 레버는,

   상기 셀렉트 가이드의 끝단에 결합되어, 상기 로드가 상기 그루브의 형상을 따라 슬라이드 되어 상기 변속단을 선택할 수 있도록 하는 멈춤쇠; 및

   상기 멈춤쇠를 상기 로드로부터 밀어내어 상기 변속 레버가 상기 그루브의 형상에 밀착할 수 있도록 하는 탄성 부재를 더 포함하는 전자식 변속 장치.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 노브 또는 상기 토글 스위치의 전면에는 상기 선택된 변속단에 대한 정보 및 상기 주차 브레이크의 작동 여부를 표시하는 인디케이터를 더 포함하는 전자식 변속 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 착자 패턴 마그넷은 상기 쉬프트 방향을 따라 복수의 단으로 나뉘어지며, 각각의 단은 N극과 S극이 교대로 배치되는 복수의 착자 패턴이 형성된 전자식 변속 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 변속 레버의 상기 쉬프트 방향으로의 이동 위치는,

    상기 제1 착자 패턴 마그넷의 이동에 따른 자속 밀도 변화에 대응하여 상기 복수의 제1 홀 센서 각각으로부터 출력되는 신호를 비트 조합하여 결정되는 전자식 변속 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 제2 착자 패턴 마그넷은 상기 셀렉트 방향을 따라 복수의 단으로 나뉘어지며, 각각의 단은 N극과 S극이 교대로 배치되는 복수의 착자 패턴이 형성된 전자식 변속 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 변속 레버의 상기 셀렉트 방향으로의 이동 위치는,

    상기 제2 착자 패턴 마그넷의 이동에 따른 자속 밀도 변화에 대응하여 상기 복수의 제2 홀 센서 각각으로부터 출력되는 신호를 비트 조합하여 결정되는 전자식 변속 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부를 장착하고 상기 제1 센서부로부터 출력되는 상기 쉬프트 방향으로의 이동에 대응하는 제1 출력 신호와 상기 제2 센서부로부터 출력되는 상기 셀렉트 방향으로의 이동에 대응하는 제2 출력 신호를 입력 받는 인쇄 회로 기판을 포함하는 전자식 변속 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 변속 레버의 위치는 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호를 조합 하여 결정되는 전자식 변속 장치.

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