KR102435195B1 - 차량용 변속기 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 변속기 제어 장치에 관한 것으로서, 하우징과, 상기 하우징에 구비되는 메인 샤프트와, 상기 메인 샤프트에 결합되고, 변속기의 변속단을 제어하기 위한 신호에 따라 구동되는 구동부와, 상기 하우징 내에 위치되는 외측 기어와, 상기 외측 기어에 맞물리고 상기 구동부에 의해 편심 회전되는 내측 기어를 포함하되, 상기 외측 기어와 상기 내측 기어의 맞물리는 부분이 상기 구동부의 내측에 수용되는 감속부 및 상기 내측 기어의 회전력을 전달받아 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 구동부, 상기 감속부 및 상기 출력부는 상기 메인 샤프트에 동일한 축방향으로 결합되되, 상기 구동부와 상기 출력부는 상기 메인 샤프트의 축을 회전축으로 회전할 수 있다.
또한, 상기와 같은 차량용 변속기 제어 장치는 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

Description

차량용 변속기 제어 장치{Controlling apparatus of automotive transmission}

본 발명은 차량용 변속기 제어 장치에 관한 것으로서, 예컨대 변속기 제어 장치의 고출력 및 소형화를 구현할 수 있는 차량용 변속기 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 변속기는 차량 속도에 따라 엔진의 회전 RPM을 일정하게 유지하기 위해 기어비를 달리하도록 제어될 수 있으며, 차량 내부에는 운전자가 변속기의 기어비를 바꿀 수 있도록 하는 변속 레버가 구비되어 있다.

변속기의 변속 모드로는 운전자가 수동으로 변속단을 바꿀 수 있는 수동 변속 모드와 운전자가 주행단(D)을 선택한 경우 차량 속도에 따라 자동으로 변속단이 바뀌는 자동 변속 모드가 있다.

또한, 수동 변속 모드와 자동 변속 모드를 함께 수행할 수 있는 스포츠 모드가 사용되고 있으며, 스포츠 모드는 기본적으로 자동 변속 모드를 수행하면서 운전자가 기어의 단수를 높이거나 낮추어서 수동 변속 모드를 수행하게 된다. 자동 변속 모드는 일반적으로 차량의 주정차 시에 사용되는 P단, 차량의 전진에 사용되는 D단, 차량의 후진에 사용되는 R단 및 엔진의 출력이 구동륜으로 전달되는 것을 차단하는 N단을 포함하는 변속단으로 구성된다.

최근에는 변속기와 기계적인 케이블로 연결되는 기계식 변속 레버 대신에 전자식 변속 레버를 통해 운전자의 변속 레버 조작에 따른 조작 신호를 전달하고, 조작 신호에 따라 변속기의 제어가 이루어지도록 하는 시프트 바이 와이어(Shift By Wire) 시스템이 사용되고 있다.

시프트 바이 와이어 시스템은 운전자의 변속 레버 조작력을 기계적인 연결 구조를 통해 변속기에 전달하지 않고, 전자식 변속 레버로부터 운전자의 변속 레버 조작에 따른 조작 신호를 액추에이터 등을 포함하는 변속기 제어 장치가 전달받아 변속기를 제어하는 시스템을 말한다. 상기 전자식 변속 레버를 이용하는 경우 센서를 통해 레버의 이동을 감지하고, 선택된 변속단에 대응하는 신호를 TCU(Transmission Control Unit)에 전달한다. TCU가 자동 변속 장치의 변속단을 제어하는 변속기 제어 장치에 제어 신호를 전달함으로써 변속단의 변화가 이루어진다. 변속기 제어 장치는 TRCM(Transmission Range Control Module)이라고도 불리운다.

상기의 시프트 바이 와이어 시스템은 기계식 변속 레버와는 달리 기계적인 케이블 연결 구조가 없으며, 운전자의 변속 레버 조작을 전기적 신호로 전달하기 때문에 기계식 변속 레버와는 달리 레버 조작력이나 조작감이 우수하며 변속 조작을 위해 필요로 하는 공간이 적으며 조작이 간편한 특징을 가진다.

종래의 차량용 변속기 제어 장치는 감속기의 효율성 향상을 위해 편심을 가지도록 구비될 수 있다. 이러한 편심 구동을 가지기 위해 출력기가 배치되는 모듈(감속기)은 모터가 구비되는 모듈(구동부)은 서로 이격되게 구비된다. 또한, 이로 인해 감속기의 회전축은 구동축과 서로 수직하게 배치되거나 서로 경사진 상태로 배치되어 실장 공간이 커질 수 밖에 없고, 변속기 제어 장치의 크기가 커질 수 밖에 없으며, 이로 인해 변속기 제어 장치의 실장 공간이 커지게 된다.

이에, 변속기 제어 장치의 내부 구조물들이 동축을 가지며 구동될 수 있도록 하며, 변속기 제어 장치의 실장 공간의 자유화를 구현함은 물론 소형화를 구현할 수 있는 변속기 제어 장치가 요구되고 있다.

일본 공개특허 제2006-336710호(출원일: 2006.12.14)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 차량용 변속기 제어 장치의 내부 구조물들을 동축에 배치시킬 수 있으며, 이를 통해 소형화를 구현할 수 있는 변속기 제어 장치를 제공하고자 한다.

또한, 차량용 변속기 제어 장치의 구조물들을 동축에 배치시키면서도 감속기 모듈을 편심 구동할 수 있도록 구비하여, 감속기 모듈의 감속 효과를 향상시킬 수 있는 차량용 변속기 제어 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치는,

하우징; 상기 하우징에 구비되는 메인 샤프트; 상기 메인 샤프트에 결합되고, 변속기의 변속단을 제어하기 위한 신호에 따라 구동되는 구동부;

상기 하우징 내에 위치되는 외측 기어와, 상기 외측 기어에 맞물리고 상기 구동부에 의해 편심 회전되는 내측 기어를 포함하되, 상기 외측 기어와 상기 내측 기어의 맞물리는 부분이 상기 구동부의 내측에 수용되는 감속부; 및

상기 내측 기어의 회전력을 전달받아 출력하는 출력부를 포함하고,

상기 구동부, 상기 감속부 및 상기 출력부는 상기 메인 샤프트에 동일한 축방향으로 결합되되, 상기 구동부와 상기 출력부는 상기 메인 샤프트의 축을 회전축으로 회전할 수 있다.

상기 구동부는,

상기 하우징에 고정되는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어의 내부 둘레를 따라 배치되는 복수개의 코일을 포함하는 고정자; 및

상기 고정자의 내측에 안착되어 상기 메인 샤프트의 축과 동축 회전되게 결합되며, 상기 코일에 대응되는 마그넷을 실장하는 회전자를 포함하며,

상기 회전자는 상기 메인 샤프트와 결합되되 상기 메인 샤프트의 축과 이격되는 편심축을 가지는 회전결합부재가 형성될 수 있다.

상기 회전결합부재는,

상기 메인 샤프트의 축에 동축 결합되는 회전 결합홀; 및

상기 내측 기어를 편심 회전시킬 수 있도록 상기 메인 샤프트축에 소정 간격 이격된 상기 편심축을 형성하는 편심 회전돌기를 포함할 수 있다.

상기 편심 회전돌기와 상기 회전자의 내측면 사이에는 상기 감속부를 안착하는 수납공간이 형성될 수 있다.

상기 수납공간의 둘레에는 상기 감속부를 지지하는 지지부재가 돌출 형성될 수 있다.

상기 구동부와 상기 하우징 사이에는 상기 구동부의 회전을 감지하는 위치 감지부를 더 포함할 수 있다.

상기 위치 감지부는 상기 하우징과 상기 구동부 사이에 배치되고,

상기 위치 감지부는,

상기 회전자에 구비되고, 상기 회전자의 회전 시 회전되는 영구자석; 및

상기 하우징에 배치되고, 상기 회전자의 회전에 따른 상기 영구자석의 위치를 검출하는 홀 센서를 포함할 수 있다.

복수개의 상기 코일은 상기 메인 샤프트를 중심으로 회전 방향을 따라 제1 상을 형성하는 제1 영역과, 제2 상을 형성하는 제2 영역 및 제3 상을 형성하는 제3 영역으로 구획되고,

상기 위치 감지부는 상기 메인 샤프트를 기준으로 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제 3 영역의 위치를 검출할 수 있다.

상기 홀 센서의 주변부에 배치되고, 상기 회전자의 회전에 따라 상기 제1 상, 상기 제2 상 및 상기 제3 상의 3상 신호를 검출하는 위상 검출 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 내측 기어는,

상기 수납공간에 안착되면서 상기 외측 기어와 상기 회전결합부재 사이에 구비되며, 상기 편심 회전돌기에 결합되어 상기 편심 회전돌기의 축을 중심으로 회전할 수 있다.

상기 외측 기어는 상기 하우징에 고정되는 외측 주변부를 형성하며,

상기 외측 주변부의 내측에는 상기 메인 샤프트의 축과 동축을 가지면서 상기 내측 기어와 치합되어 회전되는 톱니형상의 기어이를 형성할 수 있다.

상기 내측 기어는,

외측 둘레면으로 상기 외측 기어의 기어이와 맞물려 치합되는 기어이를 형성하는 몸체; 및

상기 몸체에 구비되고, 상기 편심 회전돌기에 결합되는 결합축을 포함하고,

상기 내측 기어는 상기 구동부의 구동에 따라 자전 및 공전할 수 있다.

상기 출력부는,

상기 내측 기어에 맞물려 회전하며, 상기 구동부의 수용공간에 안착되는 회전 플레이트; 및

상기 회전 플레이트에서 돌출 형성되어 상기 감속부의 회전을 출력하는 출력축을 포함할 수 있다.

상기 내측 기어의 상기 몸체에는 상기 출력축 주변을 따라 복수개의 홀이 형성되고,

상기 회전 플레이트에는 상기 홀의 크기보다 작은 크기를 가지며 상기 홀에 안착되는 돌기가 형성되며,

상기 내측 기어의 회전에 따라 상기 회전 플레이트가 회전될 때, 상기 홀이 상기 회전 플레이트의 돌기로 힘을 가하여 이동될 수 있다.

상기 출력부의 회전을 검출하여 변속단을 감지하는 출력 감지부를 더 포함할 수 있다. 상기 출력 감지부는 상기 출력부와 상기 하우징 사이에 배치되고,

상기 출력 감지부는,

상기 회전 플레이트의 일면에 구비되고, 상기 회전 플레이트의 회전 시 회전되는 영구자석; 및

상기 하우징에 배치되고, 상기 회전 플레이트의 회전에 따라 상기 영구자석의 위치를 검출하는 홀 센서를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치는, 감속부를 구동부에서 사용되지 않는 공간(예: 수납공간)에 안착시켜 감속부를 구동부와 동일 축에 배치하여 차량용 변속기 제어 장치의 소형화를 구현할 수 있다.

또한, 구동부, 감속부 및 출력부가 상기 메인 샤프트의 축에 동축을 가지도록 실장되어 구동부와 감속부의 결합이나 감속부의 외측 기어와 감속부의 내측 기어의 결합 및 감속부와 출력부의 결합의 정밀도가 향상될 수 있고, 정밀도 향상에 따른 회전력의 전달 효율이 향상되어 감속부의 출력축의 출력 토크를 향상시킬 수 있다.

또한, 구동부의 회전결합부재의 형상을 통해 감속부는 구동부에 편심 결합되어 회전하는 구조(예컨대 자전하면서 공전하는 구조)를 가질 수 있어 구동부와 감속부의 결합 구조를 심플하게 할 수 있으며, 구동부와 감속부의 결합이나 감속부의 외측 기어와 감속부의 내측 기어의 결합 및 감속부와 출력부의 결합이

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치가 도시된 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치의 개략적인 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서, 구동부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서 구동부 중 회전자를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서 구동부 중 고정자를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 변속기 제어 장치에서 구동부가 하우징에 안착된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서 구동부의 삼상 구조에 따른 구동부의 작동을 개략적을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서 구동부의 위치를 검출하는 위치 감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서 위치 제어장치가 구동부와 연결되는 상태를 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 구동부의 위치 제어 장치를 통해 위치 제어 방법을 개략적으로 개시한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서, 감속부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서, 출력부를 저면에서 바라본 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서, 감속부가 구동부에 결합된 상태를 저면에서 바라본 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서, 구동부에 감속부가 결합된 상태의 일부분을 도시한 평면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서, 구동부에 감속부가 결합된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치에서 상기 출력부의 회전을 감지하는 출력 감지부를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치의 결합 단면도이다.

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 형태로 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 차량용 변속기 제어 장치 및 그 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치가 도시된 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 차량용 변속기 제어 장치(1)는 시프트 바이 와이어 시스템에서 변속 레버(2)의 조작 신호를 전달받아 변속기(3)의 변속단이 전환되도록 구비될 수 있다.

이때, 차량용 변속기 제어 장치(1)는 하우징(도 2 및 도 3을 통해 후술함) 내부에 수용되도록 위치하며, 변속기(3)는 하우징 외부로 노출되어 변속기(3)와 연결되는 차량용 변속기 제어 장치(1)의 출력부의 회전에 따라 변속단이 전환될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 변속 레버(2)로서 다이얼 조작 방식의 변속 레버를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 변속 레버(2)는 다이얼 조작 방식뿐만 아니라 조이스틱 조작 방식 또는 이들의 조합을 가지는 조작 방식을 가지는 변속 레버가 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서 변속 레버(2)에 의해 선택 가능한 변속단은 주차단(P), 후진단(R), 중립단(N), 적어도 하나의 주행단(D)을 포함하는 경우를 예를 들어 설명하며, 구체적으로 주차단(P), 후진단(R), 중립단(N), 주행단 및 저단을 포함하는 것을 예를 들어 설명할 수 있다. 그러나 변속단은 이에 한정되지 않고 차량, 운전자의 니즈 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대 변속 레버가 수납 위치로 안착되어 수납되는 포지션('스토우 포지션' 이라고도 하며 수납 포지션'이라고도 함.)이나, 스포츠 모드에 따른 수동 변속 모드 등에 따라 다양한 변속단을 구비할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)의 개략적인 분리 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)는 하우징(10), 메인 샤프트(100), 구동부(200), 감속부(300) 및 출력부(400)를 포함할 수 있다.

상기 하우징(10)은 상기 메인 샤프트(100), 구동부(200), 감속부(300) 및 출력부(400)를 실장하는 수용공간(11a)이 형성된 본체(11)와, 상기 본체(11)를 커버하는 커버부재(12)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 차량용 변속기 제어 장치(1)는 커버부재(12)가 하단을 향하도록 배치될 수 있다. 다만, 상기 차량용 변속기 제어 장치(1)의 실장 위치는 배치되는 공간이나 다른 구조물들과의 관계를 통해 얼마든지 다양하게 변경이나 변형될 수 있을 것이다.

일 실시예에 따른 상기 메인 샤프트(100)는 상기 하우징(10), 구체적으로 상기 본체(11)의 상기 수용공간(11a)의 중앙 부분에 실장될 수 있다. 상기 구동부(200), 상기 감속부(300) 및 상기 출력부(400)는 순차적으로 상기 메인 샤프트(100)에 끼워져 동일한 방향으로 축 결합되는 구조를 가질 수 있다. 상기 메인 샤프트(100)는 상기 구동부(200), 상기 감속부(300) 및 상기 출력부(400)의 회전축을 형성할 수 있다. 다만, 상기 구동부(200)는 상기 메인 샤프트(100)를 회전축(ax1, 도 18 참조)으로 하여 회전한다. 그러나, 상기 감속부(300) 및 상기 출력부(400)는 상기 메인 샤프트(100)를 중심으로 회전하되, 상기 감속부(300)의 내측 기어(320)가 상기 구동부(200)에 편심 결합된다. 따라서, 상기 구동부(200)가 상기 메인 샤프트(100)의 회전축(ax1, 중심축)을 중심으로 회전할 때, 상기 내측 기어(320)는 상기 메인 샤프트(100)의 회전축(ax1, 중심축)에서 편심된 편심 회전축(ax2, 도 18 참조)을 중심으로 회전하는 구동을 수행할 수 있다. 즉, 상기 구동부(200) 및 상기 감속부(300)는 상기 메인 샤프트(100)의 축에 동일한 방향을 가지며 결합되어 회전되되, 상기 감속부(300)의 내측 기어(320)는 상기 구동부(200)에 편심 결합되어 상기 구동부(200)의 회전에 따라 상기 메인 샤프트(100)의 회전축(ax1)에서 편심 회전될 수 있다. 또한, 구체적인 구조나 구성은 후술하나, 상기 출력부(400)는 상기 감속부(300), 구체적으로 내측 기어(320)에 소정 간격 유격되게 구름 결합되어 회전하도록 구비될 수 있다. 상기의 구동부(200)와 상기 내측 기어(320)의 편심 결합 구조는 상기 구동부(200) 및 상기 감속부(300)의 설명 시 구체적으로 설명할 수 있다. 또한, 상기 내측 기어(320)와 상기 출력부(400)의 유격되어 회전하는 구조는 상기 감속부(300) 및 상기 출력부(400)의 설명 시 구체적으로 설명할 수 있다.

이하에서는 먼저 도 4 내지 도 8을 참조하여 상기 구동부(200)를 구체적으로 설명할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서, 구동부(200)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서 구동부(200) 중 회전자(220)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서 구동부(200) 중 고정자(210)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서 구동부(200)가 하우징(10)에 안착된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서 구동부(200)의 삼상 구조에 따른 구동부(200)의 작동을 개략적을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(200)는 상기 메인 샤프트(100)에 결합되어 상기 메인 샤프트(100)를 회전축(ax1)으로 회전하도록 구비될 수 있다. 상기 구동부(200)는 상기 변속기의 변속단을 제어하기 위한 신호에 따라 구동될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(200)는 BLDC 모터를 포함하여 구비되는 것을 예를 들어 설명할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 구동부(200)는 고정자(210)와 회전자(220)를 구비할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 고정자(210)는 고정자 코어(211)와 복수개의 코일(212)을 포함할 수 있다. 상기 고정자 코어(211)는 중공의 원통형상을 가지며, 상기 하우징(10)에 고정되는 구성이다. 상기 고정자 코어(211)에는 내측 돌기들(211a)이 형성될 수 있다. 상기 내측 돌기들(211a)은 상기 고정자 코어(211)의 내부 둘레를 따라 상기 메인 샤프트(100) 방향으로 돌출되면서 후술하는 복수개의 코일(212)이 실장될 수 있다. 일 실시예에 따른 내측 돌기들(211a)은 상기 고정자 코어(211)에서 15개 구비되는 것을 예를 들어 설명한다. 또한, 후술하는 복수개의 코일(212)도 15개 구비되는 것을 예를 들어 설명할 수 있다. 일 실시예에 따른 상기 코일(212)은 삼상을 가지도록 구비될 수 있다. 예를 들어 본 발명에 구비된 15개의 코일(212)들 중 상기 메인 샤프트(100)를 중심으로 120도 범위 내에 서로 인접한 5개가 하나의 상을 형성하여 세개의 상을 형성할 수 있다. 상기 코일(212)들은 120도를 기준으로 삼상을 형성하여 서로 다르게 전류를 인가 받아 여자됨으로써, 후술하는 상기 회전자(220)의 마그넷(223)과 대응하여 상기 회전자(220)를 회전시키도록 형성될 수 있다. 상기 코일(212)의 삼상에 따른 회전자(220)의 회전 구동은 상기 회전자(220) 설명 후 구체적으로 설명할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 회전자(220)는 상기 고정자(210)의 내측, 예컨대 상기 고정자 코어(211)의 내측 둘레를 따라 배치된 코일(212)들에 의해 형성된 공간(이하 '회전 공간(213)'이라 함)에 안착되도록 구비될 수 있다. 상기 회전자(220)는 상기 메인 샤프트(100)에 동축 결합될 수 있으며, 상기 메인 샤프트(100)를 회전축으로 하여 회전되도록 구비될 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 회전자(220)는 중공(후술하는 감속부(300)가 안착되는 공간이며, 이하 '수납 공간(224)'이라 함.)이 형성된 원통형상의 회전자 몸체(221)와, 상기 회전자 몸체(221)의 중앙으로 회전결합부재(222)를 포함할 수 있다.

상기 회전자 몸체(221)는 상기 회전 공간(213)에 실장되며, 상기 메인 샤프트(100)의 축을 중심으로 회전하도록 구비될 수 있다. 상기 회전자(220)의 외측면, 구체적으로 상기 회전자 몸체(221)의 외측면 둘레에는 상기 코일(212)에 대응되도록 마그넷(223)이 실장될 수 있다. 상기 회전결합부재(222)는 상기 수납 공간(224)에 위치될 수 있고, 상기 메인 샤프트(100)에 결합되게 구비될 수 있다. 상기 회전결합부재(222)는 상기 회전자(220)의 중앙 부분에 배치될 수 있다. 상기 회전결합부재(222)는 상기 메인 샤프트(100)에 동축 결합되어 상기 회전자 몸체(221)가 상기 메인 샤프트(100)의 회전축(ax1)을 중심으로 회전하도록 구비될 수 있다. 또한 후술하는 상기 감속부(300)가 회전결합부재(222)에 결합됨에 따라, 상기 감속부(300)의 내측기어( )는 상기 메인 샤프트(100)의 중심(상기 구동부(200)의 회전축(ax1)에 해당됨)에서 편심 회전되게 결합된다..

상기 회전결합부재(222)는 회전 결합홀(222a)과 편심 회전돌기(222b)를 포함할 수 있다.

상기 회전 결합홀(222a)은 상기 회전자(220)의 회전축(ax1)으로서, 상기 메인 샤프트(100)에 결합되어 상기 메인 샤프트(100)를 회전축(ax1)으로 상기 회전자 몸체(221)를 회전시킬 수 있다.

상기 편심 회전돌기(222b)는 내측으로 상기 회전 결합홀(222a)을 형성하면서 외측으로 상기 감속부(300)가 결합되어 상기 감속부(300)의 회전축(ax2)을 형성할 수 있다. 상기 편심 회전돌기(222b)의 중심(ax2)은 상기 메인 샤프트(100)의 중심(ax1)에서 소정 이격된 위치(편심)에 형성될 수 있다. 즉, 상기 편심 회전돌기(222b)는 상기 메인 샤프트(100)의 외주연에서 가장 짧은 거리를 가진 부분(d1)과 가장 긴 거리를 가진 부분(d2)이 형성될 수 있다. 상기 메인 샤프트(100)를 회전축(ax1)으로 하여 상기 회전자(220)가 회전하면, 상기 회전자 몸체(221)는 상기 회전 결합홀(222a)(상기 메인 샤프트(100)의 회전축(ax1)과 동일함)을 중심으로 회전할 수 있다. 즉, 회전자 몸체(221)의 외측 둘레면에 형성된 마그넷(223)은 상기 회전 결합홀(222a)(상기 메인 샤프트(100))을 회전 축(ax1)으로 회전될 수 있다. 이와는 달리 상기 회전결합부재(222), 구체적으로 상기 편심 회전돌기(222b)의 편심 회전축(ax2)은 상기 메인 샤프트(100)를 중심으로 이격된 거리만큼 원을 형성하면서 상기 메인 샤프트(100)에서 편심 회전될 수 있다. 따라서, 후술하는 상기 감속부(300)는 상기 편심 회전축(ax2, 상기 회전결합부재(222)의 중심축(ax2)과 같음)을 중심으로(회전축으로) 회전할 수 있다.

상기 회전결합부재(222)의 외주연과 상기 회전자(220)의 내측면 사이, 구체적으로 상기 편심 회전돌기(222b)의 외주연과 상기 회전자 몸체(221)의 내측 사이에는 상기 감속부(300)를 안착할 수 있는 수납 공간(224)이 형성될 수 있다. 상기 수납 공간(224)에는 상기 수납 공간(224)의 둘레를 따라 상기 감속부(300)를 지지할 수 있는 지지부재(225)가 돌출 형성될 수 있다 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 지지부재(225)는 상기 편심 회전돌기(222b)에 단차 형상을 가지면서, 상기 편심 회전돌기(222b)와 상기 회전자 몸체(221) 사이에 브릿지 형상으로 연결되는 것을 예를 들어 설명할 수 있다. 그러나 상기 지지부재(225)의 형상은 상기의 형상에 제한되지 않으며 상기 감속부(300)를 안착 지지할 수 있도록 하는 구조라면 얼마든지 변경이나 변형이 가능할 것이다.

상기 고정자(210)는 상기 하우징(10)의 수용공간(11a)에 안착되어 고정되고, 상기 회전자(220)는 상기 고정자(210)의 회전 공간(213)에 안착되며, 상기 회전자(220)는 상기 메인 샤프트(100)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상술하였듯이 상기 구동부(200)는 삼상을 가지도록 형성할 수 있다. 상기 고정자(210)의 코일(212)들이 반복적으로 여자되어, 상기 회전자(220)는 상기 고정자(210)에 대해서 회전될 수 있다. 구체적으로 상기 코일(212)은 상기 메인 샤프트(100)를 중심으로 회전 방향을 따라 제1 상을 형성하는 제1 영역(Ⅰ)과, 제2 상을 형성하는 제2 영역(Ⅱ) 및 제3 상을 형성하는 제3 영역(Ⅲ)으로 구획될 수 있다. 상기 삼상을 가지는 코일(212)들에 전압 인가 여부에 따라 전류의 흐름이 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 상을 형성하는 제1 영역(Ⅰ)의 코일(212)들에 +전압을 걸어주고, 제2 상을 형성하는 제2 영역(Ⅱ)의 코일(212)들에 -전압을 걸어주면(STEP 1의 상태) 전류는 ①과 같이 흐를 수 있다. 이 상태에서 상기 제3 상을 형성하는 제3 영역(③)의 코일(212)들에 -전압을 걸어주면서 상기 제2 영역(Ⅱ)의 코일(212)들은 하이 임피던스(high -z) 상태로 유지하면(STEP 2), 전류는 ②와 같이 흐를 수 있다. 이와 같은 상태를 정리하면, 도 8의 (d)와 같은 상태로 정리될 수 있을 것이다. 여기서 '전압이 비인가(X)'는 '나중에 올릴 전압 인버터 회로에서 하이사이드(high-side)와 로우사이드(low-side) 모스펫(MOSFET) 둘 다 전압을 인가하지 않아 하이 임피던스(high-z) 상태로 만들어 놓는다'라는 의미일 수 있다. 상기의 '전압 비인가'의 의미는 도 8의 (c)의 STEP에서의 그래프를 풀어서 설명한 것이다. 상기와 같이 구동부(200)는 총 6-STEP으로 이루어질 수 있을 것이다. 이와 같이 120도 범위에서 삼상 형상을 가지는 코일(212)에 전류를 인가하면, 구동부(200)는 마그넷(223, 회전체)이 순서대로 전자석에게 밀리고 당겨지면서 회전자(220)가 회전하게 되는 것이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서 구동부(200)의 위치를 검출하는 위치 감지부(500)를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 상기 구동부(200)와 상기 하우징(10) 사이에는 상기 구동부(200)의 회전을 감지하는 위치 감지부(500)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 상기 위치 감지부(500)는 상기 하우징(10), 예컨대 상기 본체(11)의 저면에 구비되는 홀 센서(510)를 부착한 기판부(511)와, 상기 홀 센서(510)와 대응되도록 상기 회전자(220)의 저면으로 영구자석(520)을 포함할 수 있다. 상기 회전자(220)가 회전되면 상기 회전자(220)의 저면의 영구자석(520)이 회전되면서 상기 하우징(10)의 바닥면에 구비된 홀 센서(510)가 상기 영구자석(520)을 감지하면서 상기 회전자(220)의 회전수를 검출 할 수 있게 되는 것이다. 상기 위치 감지부(500), 구체적으로 상기 홀 센서(510)는 상기 메인 샤프트(100)를 기준으로 상기 제1 영역(Ⅰ), 상기 제2 영역(Ⅱ) 및 상기 제 3 영역(Ⅲ)의 위치에 대응되도록 상기 기판부(511)에 120도 간격으로 세 개가 배치될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서 위치 제어장치(50)가 구동부(200)와 연결되는 상태를 나타내는 블록도이다. 도 11은 본 발명의 구동부(200)의 위치 제어장치(50)를 통해 위치 제어 방법을 개략적으로 개시한 순서도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 위치 제어장치(50)는 위치 감지부(500)와 인코딩부(550) 및 디코딩부(570)와 제어부(560)를 포함할 수 있다. 상기 위치 감지부(500)는 상기 구동부(200)의 회전자(220) 위치에 따른 제 1 위치 신호를 감지하여 출력할 수 있다. 상술하였듯이, 상기 위치 감지부(500)는 제 1 위치 신호를 감지하여 출력할 때에, 120도 간격으로 설치된 3개의 홀 센서(510)를 제 1 위치 신호를 감지하여 출력할 수가 있다.

상기 인코딩부(550)는 구동부(200)의 회전자(220) 위치에 따른 3상 신호를 출력한다. 도시되진 않았으나, 상기 인코딩부(550)는 상기 구동부(200)의 회전자(220) 위치에 따른 3상 신호를 출력할 때에, 3개의 위상검출센서(515)를 이용하여 기계각 120도의 범위에서 3상 신호를 출력할 수가 있다.

상기 디코딩부(570)는 인코딩부(550)에서 출력한 3상 신호 중 서로 다른 두 쌍의 상 신호를 입력받아 각각의 디코딩 신호를 출력한다. 상기 디코딩부(570)는 제어부(560)의 제어에 따라 인코딩부(550)로부터 3상 신호 중 두 개의 상의 신호를 입력받아 디코딩할 수 있고, 3상 신호 중 또 다른 두 개의 상의 신호를 입력받아 디코딩할 수가 있을 것이다. 상기 제어부(560)는 디코딩부(570)로부터 공급되는 각각의 디코딩 신호를 정렬하여 제 2 위치 신호를 생성시키고, 제 1 위치 신호와 제 2 위치 신호를 기초로 하여 회전자(220) 위치를 제어할 수 있다.

상기의 구성을 가진 위치 제어장치(50)의 위치 제어 방법(700)은 제 1 위치 신호 출력 단계(701)와 위상 신호 출력 단계(702), 디코딩 신호 출력 단계(703)와 제 2 위치 신호 생성 단계(704) 및 회전자(220) 위치 제어 단계(705)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 회전자(220) 위치에 따른 제 1 위치 신호를 위치 감지부(500)에서 감지하여 출력할 수 있다(제 1 위치 신호 출력 단계(701)). 이때, 제 1 위치 신호 출력 단계(701)는 상술한 3개의 홀 센서(510)를 이용하여 기계각 120도의 범위에서 제 1 위치 신호를 출력할 수가 있다.

상기 제1 위치 신호 출력 단계(701) 후, 상기 인코딩부(550)는 상기 회전자(220)의 위치에 따른 3상 신호를 출력할 수 있다(위상 신호 출력 단계(702)). 이때, 위상 신호 출력 단계(702)는 상술한 3개의 위상검출센서(515)를 이용하여 기계각 120도의 범위에서 3상 신호를 출력할 수가 있다.

또한, 상기 위상 신호 출력 단계(702) 후, 상기 인코딩부(550)에서 출력한 3상 신호 중 서로 다른 두 쌍의 상 신호를 입력받아 각각의 디코딩 신호를 디코딩부(570)에서 출력한다(디코딩 신호 출력 단계(703)). 이때, 디코딩 신호 출력 단계(703)는 제어부(560)의 제어에 따라 인코딩부(550)로부터 3상 신호, 예컨대, 제1 상, 제2 상, 제 3상 중 제1 상과 제2 상의 신호를 입력받아 디코딩부(570)에서 디코딩할 수가 있으며, 또한, 3상 신호, 예컨대, 제1 상, 제2 상, 제3 상 중 제2 상과 제3 상의 신호를 입력받아 디코딩부(570)에서 디코딩할 수가 있다.

상기 디코딩 신호 출력 단계(703) 후, 상기 디코딩부(570)로부터 공급되는 각각의 디코딩 신호를 제어부(560)에서 정렬하여 제 2 위치 신호를 생성시킨다(제 2 위치 신호 생성 단계(704)).

상기 제2 위치 신호 생성 단계(704) 후, 상기 제 1 위치 신호와 제 2 위치 신호를 기초로 하여 상기 회전자(220) 위치를 제어부(560)에서 제어한다(상기 회전자 위치 제어 단계(705)). 여기서, 회전자 위치 제어 단계(705)는 제 1 위치 신호와 제 2 위치 신호를 기초로 하여 상기 전기각 a도(예컨대 3.75도) 단위로 상기 회전자(220) 위치를 제어부(560)에서 제어할 수가 있고, 제 1 위치 신호와 제 2 위치 신호를 기초로 하여 상기 회전자(220)의 1회전에 대해 기계각 b도(예컨대 1.25도) 단위로 상기 회전자(220) 위치를 제어부(560)에서 제어할 수가 있다.

상술한 바와 같이, 상기 구동부(200)는 삼상을 형성하도록 하여 상기 구동부(200)의 회전에 따라 회전수를 검출할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서, 감속부(300)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서, 출력부(400)를 저면에서 바라본 사시도이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서, 감속부(300)가 구동부(200)에 결합된 상태를 저면에서 바라본 사시도이다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서, 구동부(200)에 감속부(300)가 결합된 상태의 일부분을 도시한 평면도이다. 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서, 구동부(200)에 감속부(300)가 결합된 상태를 나타내는 평면도이다.

도 12 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 감속부(300)는 상기 구동부(200)의 내측으로 안착되면서 상기 메인 샤프트(100)에 결합되고, 상기 구동부(200)의 회전을 전달받아 회전력을 감속시키기 위한 기능을 수행할 수 있다. 상기 감속부(300)는 상기 메인 샤프트(100)에 결합되면서 상기 구동부(200), 구체적으로 상기 편심 회전돌기(222b)에 결합되어 고정될 수 있다. 또한, 상기 구동부(200)는 상기 메인 샤프트(100)를 회전축(ax1)으로 하여 회전하나, 상기 감속부(300)는 상기 구동부(200)의 편심 회전돌기(222b)에 고정되어 상기 편심 회전돌기(222b)의 중심축(ax2)을 회전축으로 하여 회전할 수 있다. 상술하였듯이 상기 감속부(300)는 편심 회전돌기(222b)에 결합되면서, 상기 편심 회전돌기(222b)와 상기 회전자(220)의 내측면 사이에 형성된 상기 구동부(200)의 수납 공간(224)에 안착되어 실장될 수 있다. 상기 감속부(300)는 상기 수납 공간(224)에 형성된 지지부재(225)에 안착될 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 감속부(300)는 외측 기어(310), 내측 기어(320)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 감속부(300)에 끼워지는 출력부(400)는 상기 감속부(300)의 감속된 회전력을 전달받아 출력할 수 있다.

상기 외측 기어(310)의 외측 주변부(310a)는 하우징(10)의 둘레에 안착되어 상기 하우징(10)에 회동 불가능하게 고정될 수 있고, 내측 중앙부(310b)에는 상기 내측 기어(320)가 안착되면서 상기 내측 기어(320)가 치합될 수 있도록 톱니 형상의 기어이(311)를 형성할 수 있다. 상기 외측 기어(310)는 링 기어로 구비될 수 있다. 상기 외측 기어(310), 구체적으로 상기 내측 중앙부(310b)의 중심축은 상기 메인 샤프트(100) 중심축(ax1)과 동축을 가지도록 형성될 수 있다.

상기 내측 기어(320)는 상기 수납 공간(224)에 안착되면서 상기 외측 기어(310), 구체적으로 상기 외측 기어(310)의 내측 중앙부(310b)에 실장될 수 있다. 상기 내측 기어(320)는 상기 외측 기어(310)의 내측 중앙부(310b)에 실장되면서 회전결합부재(222)에 결합될 수 있다. 상기 내측 기어(320)는 원 판형의 링 기어로 형성될 수 있다.

상기 내측 기어(320)는 상기 링 기어의 원판 형상의 몸체(321)와, 몸체(321)의 중앙에 형성되어 상기 회전결합부재(222)에 끼워지는 결합축(322)과, 상기 결합축(322)의 주변을 따라 복수개의 홀(324)이 형성될 수 있다.

상기 몸체(321)는 상기 외측 기어(310)의 상기 내측 중앙부(310b)에 실장되되, 상기 내측 중앙부(310b)보다 작은 크기를 가지면서 상기 내측 중앙부(310b)에 실장되도록 구비될 수 있다. 상기 몸체(321)의 외측 둘레면에는 상기 외측 기어(310)의 기어이와 맞물려 치합되는 기어이를 형성할 수 있다. 상기 내측 기어(320)의 기어이의 기어 잇수는 상기 외측 기어(310)의 기어이의 기어 잇수보다 작게 형성될 수 있다. 예컨대 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 외측 기어(310)의 기어이의 기어 잇수는 51개 형성될 수 있고, 상기 내측 기어(320)의 기어이의 기어 잇수는 50개 형성될 수 있다. 상기 감속부(300)는 상기 내측 기어(320)와 상기 외측 기어(310)의 기어 잇수 비를 통해 감속비가 결정될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 상기 외측 기어(310)의 기어이의 기어 잇수가 51개 형성되고, 상기 내측 기어(320)의 기어이의 기어 잇수가 50개 형성되는 겨우, 감속비는 '(51-50)/50 = 1/50'으로 형성될 수 있을 것이다.

상기 결합축(322)은 상기 회전결합부재(222), 구체적으로 상기 메인 샤프트(100)에서 편심된 회전축(ax2)을 가지는 편심 회전돌기(222b)에 안착되어 상기 편심 회전돌기(222b)의 회전축(ax2)을 중심으로 회전하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 내측 기어(320)의 몸체 둘레면에는 상기 외측 기어(310)의 내측 중앙부(310b)에 형성된 기어이(311)에 치합될 수 있도록 톱니형상의 기어이(323)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 내측 기어(320)의 몸체(321) 지름은 상기 외측 기어(310)의 내측 중앙부(310b)의 지름보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 상기 외측 기어(310)의 내측 중앙부(310b)의 중심 축은 상기 메인 샤프트(100)의 중심 축(ax1)과 동일하나, 상기 내측 기어(320)의 회전 축(ax2)은 상기 편심 회전돌기(222b)의 중심축(ax2)과 동축을 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 외측 기어(310)의 중심축(ax1)과 상기 내측 기어(320)의 중심축(ax2)은 서로 편심되도록 구비된다. 또한 예를 들어, 상기 외측 기어(310)의 내측 중앙부(310b)의 기어이(311)가 51개로 형성되면 상기 내측 기어(320)의 외측 둘레면에 형성된 기어이(323)는 50개가 형성될 수 있다. 상기 내측 기어(320)가 상기 외측 기어(310)의 내측 중앙부(310b)에 실장되면, 상기 내측 기어(320)는 상기 내측 중앙부(310b)에서 편심됨은 물론 유격을 가지며 결합될 수 있다. 상기 구동부(200)의 구동에 따라 상기 내측 기어(320)는 상기 외측 기어(310)에서 회전하는데, 상기 내측 기어(320)의 회전축은 상기 외측 기어(310)의 중심 축에서 편향되면서 유격을 가지므로, 상기 내측 기어(320)는 상기 외측 기어(310)에서 제1 방향 회전 및 제2 방향 회전이 발생하게 된다. 예컨대, 상기 내측 중앙부(310b)에 형성된 기어이(311)에 치합되면서 상기 편심 회전돌기(222b)를 중심으로 자전되는 제1 방향 회전과, 내측 기어(320) 대 외측 기어(310)의 기어비가 50/51로 치합되면서 상기 내측 중앙부(310b)의 둘레면을 따라 공전되는 제2 방향 회전이 발생될 수 있다. 상기와 같이 상기 내측 기어(320)는 상기 구동부(200)의 회전력을 전달받아 상기 구동부의 회전력을 1/50으로 감속시켜 상기 출력부(400)로 전달할 수 있다. 본 발명의 상기 내측 기어(320)의 기어이와 상기 외측 기어(310)의 기어이의 수는 상기의 개수에 한정되는 것은 아니며, 상기 구동부(200)의 회전력에서 감속되어야 하는 비율에 따라 얼마든지 변경이나 변형이 가능할 것이다.

상기 복수개의 홀(324)은 상기 결합축(322)의 둘레를 따라 형성되며, 후술하는 상기 출력부(400)는 상기 내측 기어(320)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

일 실시예에 따른 출력부(400)는 상기 감속부(300)의 회전력을 전달받아 출력하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 출력부(400)는 회전 플레이트(410)와 출력축(420)을 포함할 수 있다. 상기 회전 플레이트(410)는 상기 내측 기어(320)에 맞물려 회전하도록 구비될 수 있다. 상기 출력축(420)은 상기 회전 플레이트(410)에서 상기 돌출 형성되고, 상기 하우징(10), 구체적으로 커버부재(12)를 통해 노출되도록 구비될 수 있다.

상기 회전 플레이트(410)의 일면, 예를 들어 상기 내측 기어(320)와 대면되는 면에는 상기 내측 기어(320)의 몸체(321)에 형성된 복수개의 홀(324)에 맞물릴 수 있도록 돌기(412)가 형성될 수 있다. 상기 돌기(412)는 상기 복수개의 홀(324)에 대비하여 작은 직경으로 형성될 수 있다. 상기 출력부(400)가 상기 내측 기어(320) 상에 안착되면, 상기 돌기(412)는 상기 홀(324)에 소정의 유격을 가지면서 결합될 수 있다. 상기 내측 기어(320)가 회전되면, 상기 돌기(412)는 상기 홀(324)에서 유격을 가지면서 회전 이동되고, 상기 출력부(400)는 상기 내측 기어(320)의 회전축을 동축으로 하여 회전할 수 있다. 예컨대, 상기 내측 기어(320)가 상기 외측 기어(310)에서 제1 방향 회전(예: 자전)하면서 제2 방향 회전(공전)하면, 상기 홀(324)의 내벽에 상기 돌기(412)의 외벽이 밀리게 된다. 이에 상기 내측 기어(320)의 제1 방향의 회전이 상기 출력부(400)로 전달될 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)에서 상기 출력부(400)의 회전을 감지하는 출력 감지부(600)를 나타내는 도면이다.

도 17을 참조하면, 상기 차량용 변속기 제어 장치(1)에는 상기 출력부(400)의 회전력을 검출하여 변속단을 감지하는 출력 감지부(600)를 포함할 수 있다. 상기 출력 감지부(600)는 상기 출력축(420)에 끼워져 상기 회전 플레이트(410)의 상단에 실장되어 상기 출력축(420)의 회전을 감지하는 기능을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따른 상기 출력 감지부(600)는 홀 센서(610)를 구비한 기판부(611)가 상기 출력축(420)에 결합되어 상기 회전 플레이트(410)의 상부에 배치될 수 있고, 상기 회전 플레이트(410)의 일면에는 상기 홀 센서(610)와 대응되도록 영구자석(620)을 포함할 수 있다. 상기 내측 기어(320)의 회전에 따라 상기 출력부(400)가 회전되면, 상기 영구자석(620)이 상기 출력부(400)의 회전에 따라 함께 회전될 수 있다. 상기 영구자석(620)과 대응되는 상기 홀 센서(610)는 상기 영구자석(610)의 회전을 감지할 수 있다. 상기 출력 감지부(600)는 상기 출력축(420)의 회전에 대응하여 각 변속단의 검출하는 기능을 수행한다. 따라서, 상기 홀 센서(610)는 각 변속단에 대응될 수 있도록, 즉 P, R, N, D 단에 대응되는 위치에 4개가 구비될 수 있다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)의 결합 단면도이다.

도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 변속기 제어 장치(1)는 상기 하우징(10), 예컨대 본체(11)의 수용공간(11a) 중앙 부분에서 상기 메인 샤프트(100)가 돌출 구비될 수 있다. 상기 메인 샤프트(100)를 축으로 하여, 상기 위치 감지부(500)의 기판부가 상기 하우징(10)의 저면에 배치될 수 있다. 상기 기판부 상으로 회전자(220)가 안착된 고정자(210)가 수용공간(11a)에 안착될 수 있다. 상기 고정자(210)는 상기 하우징(10)에 회전 불가능하게 고정 결합될 수 있다. 또한, 상기 회전자(220)는 상기 메인 샤프트(100)에 끼워져 상기 메인 샤프트(100)를 회전축(ax1)으로 하여 회전될 수 있다. 상기 감속부(300)는 상기 회전자(220)의 편심 회전돌기(222b)에 끼워져 상기 편심 회전돌기(222b)의 중심축(ax2)을 회전축으로 회전될 수 있다. 상기 출력부(400)는 상기 내측 기어(320)의 상면에 실장되면서 상기 메인 샤프트(100)에 끼워져 결합될 수 있다. 이때, 상기 출력부(400)에서 상기 내측 기어(320) 방향으로 돌출된 돌기(412)가 상기 내측 돌기(211a)의 홀(324)에 유격을 가지며 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상기 출력부(400) 상에는 출력 감지부(600)가 배치될 수 있다. 상기 본체(11)의 수용공간(11a)에 상기와 같이 메인 샤프트(100)의 동축 방향으로 위치 감지부(500), 구동부(200), 감속부(300), 출력부(400) 및 출력 감지부(600)가 적층된 상태에서 상기 커버부재(12)가 상기 본체(11)에 결합될 수 있다. 상기 출력부(400)는 상기 커버부재(12)의 중앙에서 돌출되어 노출될 수 있다.

상기와 같이 결합된 차량용 변속기 제어 장치(1)의 구동을 보면, 삼상을 형성하는 코일(212)로 전원이 인가되어 삼상의 코일(212)들이 반복적으로 여자되면서 상기 회전자(220)는 상기 메인 샤프트(100)를 회전축(ax1)으로 회전한다. 상기 감속부(300), 예컨대 상기 내측 기어(320)는 상기 편심 회전돌기(222b)의 중심축(ax2)을 회전축으로 자전(제1 방향의 회전)하면서 상기 외측 기어(310)의 둘레를 따라 공전(제2 방향의 회전)한다. 상기 내측 기어(320)는 제1 방향 회전 및 상기 제2 방향 회전을 하면서 구동부(200)에서 발생되는 회전력을 감속하여 상기 출력부(400)로 전달한다.

상술한 바와 같이, 상기 하우징(10)에 상기 구동부(200), 상기 감속부(300) 및 상기 출력부(400)가 동축 상에 결합됨에 따라 상기 차량용 변속기 제어 장치(1)의 크기가 소형화될 수 있는 것이다. 또한, 구동부(200), 감속부(300) 및 출력부(400)가 동축 상에 결합됨에 따라 기존에 사선이나 이축으로 결합되는 구조에 대비하여 출력부(400)의 출력 토크가 향상될 수 있다. 상기 구동부(200)에 수용공간(11a)에 상기 감속부(300)가 실장됨에 따라 상기 차량용 변속기 제어 장치(1)를 경량화도 구현할 수 있는 것이다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.

1: 차량용 변속기 제어 장치 10: 하우징
11: 본체 12: 커버부재
100: 메인 샤프트 200: 구동부
210: 고정자 211: 고정자 코어
212: 코일 211a: 내측돌기
213: 회전 공간 220: 회전자
221: 회전자 몸체 222: 회전결합부재
222a: 회전 결합홀 222b: 편심 회전돌기
223: 마그넷 224: 수납공간
225: 지지부재 300: 감속부
310: 외측 기어 310a: 외측 주변부
310b: 내측 중앙부 320: 내측 기어
321: 몸체 322: 결합축
324: 홀 400: 출력부
410: 회전 플레이트 420: 출력축
412: 돌기 500: 위치 감지부
600: 출력 검출부

Claims (16)

1. 하우징;
   상기 하우징에 구비되는 메인 샤프트;
   상기 메인 샤프트에 결합되고, 변속기의 변속단을 제어하기 위한 신호에 따라 구동되는 구동부;
   상기 하우징 내에 위치되는 외측 기어와, 상기 외측 기어에 맞물리고 상기 구동부에 의해 편심 회전되는 내측 기어를 포함하되, 상기 외측 기어와 상기 내측 기어의 맞물리는 부분이 상기 구동부의 내측에 수용되는 감속부; 및
   상기 내측 기어의 회전력을 전달받아 출력하는 출력부를 포함하고,
   상기 구동부, 상기 감속부 및 상기 출력부는 상기 메인 샤프트에 동일한 축방향으로 결합되되, 상기 구동부와 상기 출력부는 상기 메인 샤프트의 축을 회전축으로 회전하고,
   상기 구동부는,
   상기 하우징에 고정되는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어의 내부 둘레를 따라 배치되는 복수개의 코일을 포함하는 고정자; 및
   상기 고정자의 내측에 안착되어 상기 메인 샤프트의 축과 동축 회전되게 결합되며, 상기 코일에 대응되는 마그넷을 실장하는 회전자를 포함하며,
   상기 회전자는 상기 메인 샤프트와 결합되되 상기 메인 샤프트의 축과 이격되는 편심축을 가지며 상기 감속부를 결합하는 회전결합부재가 형성되는 차량용 변속기 제어 장치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서, 상기 회전결합부재는,
   상기 메인 샤프트의 축에 동축 결합되는 회전 결합홀; 및
   상기 내측 기어를 편심 회전시킬 수 있도록 상기 메인 샤프트축에 소정 간격 이격된 상기 편심축을 형성하는 편심 회전돌기를 포함하는 차량용 변속기 제어 장치
4. 제3 항에 있어서,
   상기 편심 회전돌기와 상기 회전자의 내측면 사이에는 상기 감속부를 안착하는 수납공간이 형성되는 차량용 변속기 제어 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 수납공간의 둘레에는 상기 감속부를 지지하는 지지부재가 돌출 형성되는 차량용 변속기 제어 장치.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 구동부와 상기 하우징 사이에는 상기 구동부의 회전을 감지하는 위치 감지부를 더 포함하는 차량용 변속기 제어 장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 위치 감지부는 상기 하우징과 상기 구동부 사이에 배치되고,
   상기 위치 감지부는,
   상기 회전자에 구비되고, 상기 회전자의 회전 시 회전되는 영구자석; 및
   상기 하우징에 배치되고, 상기 회전자의 회전에 따른 상기 영구자석의 위치를 검출하는 홀 센서를 포함하는 차량용 변속기 제어 장치.
8. 제7 항에 있어서,
   복수개의 상기 코일은 상기 메인 샤프트를 중심으로 회전 방향을 따라 제1 상을 형성하는 제1 영역과, 제2 상을 형성하는 제2 영역 및 제3 상을 형성하는 제3 영역으로 구획되고,
   상기 위치 감지부는 상기 메인 샤프트를 기준으로 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제 3 영역의 위치를 검출하는 차량용 변속기 제어 장치.
9. 제7 항에 있어서,
   상기 홀 센서의 주변부에 배치되고, 상기 회전자의 회전에 따라 상기 제1 상, 상기 제2 상 및 상기 제3 상의 3상 신호를 검출하는 위상 검출 센서를 더 포함하는 차량용 변속기 제어 장치.
10. 제4 항에 있어서, 상기 내측 기어는,
    상기 수납공간에 안착되면서 상기 외측 기어와 상기 회전결합부재 사이에 구비되며, 상기 편심 회전돌기에 결합되어 상기 편심 회전돌기의 축을 중심으로 회전하는 차량용 변속기 제어 장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 외측 기어는 상기 하우징에 고정되는 외측 주변부를 형성하며,
    상기 외측 주변부의 내측에는 상기 메인 샤프트의 축과 동축을 가지면서 상기 내측 기어와 치합되어 회전되는 톱니형상의 기어이를 형성하는 차량용 변속기 제어 장치.
12. 제11 항에 있어서, 상기 내측 기어는,
    외측 둘레면으로 상기 외측 기어의 기어이와 맞물려 치합되는 기어이를 형성하는 몸체; 및
    상기 몸체에 구비되고, 상기 편심 회전돌기에 결합되는 결합축을 포함하고,
    상기 내측 기어는 상기 구동부의 구동에 따라 자전 및 공전하는 차량용 변속기 제어 장치.
13. 제12 항에 있어서, 상기 출력부는,
    상기 내측 기어에 맞물려 회전하며, 상기 구동부의 수용공간에 안착되는 회전 플레이트; 및
    상기 회전 플레이트에서 돌출 형성되어 상기 감속부의 회전을 출력하는 출력축을 포함하는 차량용 변속기 제어 장치.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 내측 기어의 상기 몸체에는 상기 출력축 주변을 따라 복수개의 홀이 형성되고,
    상기 회전 플레이트에는 상기 홀의 크기보다 작은 크기를 가지며 상기 홀에 안착되는 돌기가 형성되며,
    상기 내측 기어의 회전에 따라 상기 회전 플레이트가 회전될 때, 상기 홀이 상기 회전 플레이트의 돌기로 힘을 가하여 이동되는 차량용 변속기 제어 장치.
15. 제13 항에 있어서,
    상기 출력부의 회전을 검출하여 변속단을 감지하는 출력 감지부를 더 포함하는 차량용 변속기 제어 장치.
16. 제15 항에 있어서,
    상기 출력 감지부는 상기 출력부와 상기 하우징 사이에 배치되고,
    상기 출력 감지부는,
    상기 회전 플레이트의 일면에 구비되고, 상기 회전 플레이트의 회전 시 회전되는 영구자석; 및
    상기 하우징에 배치되고, 상기 회전 플레이트의 회전에 따라 상기 영구자석의 위치를 검출하는 홀 센서를 포함하는 차량용 변속기 제어 장치.

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