KR20130019747A - 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치에 관한 것으로, 변속 레버의 조작에 따라 이동하는 컨트롤 핑거의 위치를 메인 마그네트의 자기장 특성 변화를 이용하여 비접촉 방식으로 감지함으로써, 컨트롤 핑거의 위치 감지를 위한 기계적인 접촉이 방지되어 부품의 마찰 및 손상이 방지되며 내구성이 향상 및 소음 발생이 방지되고, 또한, 메인 감지 센서에 의해 감지되는 메인 마그네트의 자기장 특성 변화가 자석의 극성, 높이차 등을 이용하여 다양한 방식의 조합을 이루도록 형성함으로써, 구조를 더욱 단순화할 수 있고 컴팩트하게 구성할 수 있는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치를 제공한다.

Description

차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치{Shift Lever Position Sensing Device for Transmission of Vehicle}

본 발명은 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 변속 레버의 조작에 따라 이동하는 컨트롤 핑거의 위치를 메인 마그네트의 자기장 특성 변화를 이용하여 비접촉 방식으로 감지함으로써, 컨트롤 핑거의 위치 감지를 위한 기계적인 접촉이 방지되어 부품의 마찰 및 손상이 방지되며 내구성이 향상 및 소음 발생이 방지되고, 또한, 메인 감지 센서에 의해 감지되는 메인 마그네트의 자기장 특성 변화가 자석의 극성, 높이차 등을 이용하여 다양한 방식의 조합을 이루도록 형성함으로써, 구조를 더욱 단순화할 수 있고 컴팩트하게 구성할 수 있는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치에 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.

일반적으로 변속기의 경우, 운전자가 변속 레버를 조작하여 원하는 변속단을 설정하는 경우, 운전자에 의해 설정된 변속단은 변속기의 제어를 담당하는 TCU(Transmission Control Unit) 및 각종 제어부로 전달되어, 차량 시동시 전원 공급 및 차단을 제어하고, 주행 중에는 변속단 설정, 해제 및 후진등 전장 제어 등의 기능을 수행하도록 구성된다.

따라서, 차량에는 이러한 변속기의 변속 조작 상태를 감지하는 변속 조작 감지 장치가 구비되며, 이를 통해 현재 설정된 변속단에 대한 정보가 TCU 및 각종 제어부로 전달되어 각종 제어 기능이 수행된다.

종래 기술에 따른 변속 조작 감지 장치는 일반적으로 중립 변속단 검출센서 및 후진 변속단 검출센서를 각각 별도로 구비하여 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인지 후진 변속단인지 또는 주행 변속단인지 등을 감지하도록 구성된다. 이러한 변속 조작 감지 장치는 각각 별도의 검출 센서를 통해 독립적으로 작동하도록 구성되며, 이에 따라 부품수 증가 및 조립 공정 시간의 증가 등의 문제를 발생시켰으며, 복잡한 구조로 인하여 장치의 컴팩트화를 위한 설계 공간 활용을 어렵게 하는 문제를 발생시켰다. 특히, 종래 기술에 따른 일반적인 변속 조작 감지 장치는 각 변속단을 감지하는 검출 센서의 검출 방식이 변속 조작에 따라 연동하는 특정 구성 요소의 기계적인 직접 접촉을 통해 변속 조작 상태를 검출하는 방식으로 구성되는바, 이러한 기계적인 접촉은 부품의 마찰 및 손상을 가져오거나 소음 발생을 유발하는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 변속 레버의 조작에 따라 이동하는 컨트롤 핑거의 위치를 메인 마그네트의 자기장 특성 변화를 이용하여 비접촉 방식으로 감지함으로써, 컨트롤 핑거의 위치 감지를 위한 기계적인 접촉이 방지되어 부품의 마찰 및 손상이 방지되며 내구성이 향상되고 소음 발생이 방지되는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 메인 감지 센서에 의해 감지되는 메인 마그네트의 자기장 특성 변화가 자석의 극성, 높이차 등을 이용하여 다양한 방식의 조합을 이루도록 형성함으로써, 구조를 더욱 단순화할 수 있고 컴팩트하게 구성할 수 있는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 변속 레버의 조작에 따라 회전 이동 및 직선 이동하는 컨트롤 핑거의 위치를 센싱 유닛을 통해 감지하는 방식으로 변속기의 변속 조작 상태를 감지하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치에 있어서, 상기 컨트롤 핑거 및 센싱 유닛은 상호 이격되게 배치되어 어느 하나에 메인 마그네트가 장착되고, 상기 센싱 유닛에는 상기 메인 마그네트의 자기장 변화를 감지하는 메인 감지 센서가 장착되며, 상기 메인 감지 센서는 상기 컨트롤 핑거의 이동에 따라 발생하는 상기 메인 마그네트의 자기장 극성 변화 및 자기장 세기 변화 중 적어도 어느 하나 이상을 감지하여 상기 컨트롤 핑거의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치를 제공한다.

이때, 상기 메인 마그네트는 상기 컨트롤 핑거와 일체로 이동하도록 상기 컨트롤 핑거의 외주면 일측에 높이차를 갖도록 장착되고, 상기 메인 감지 센서는 상기 컨트롤 핑거의 이동에 따라 발생하는 상기 메인 마그네트의 자기장 극성 변화 및 자기장 세기 변화를 감지하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 메인 마그네트는 다수개의 자석이 각각 일렬 배치되는 제 1 및 제 2 자석 모듈을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 자석 모듈은 각각 서로 다른 극성 및 서로 다른 높이차를 갖는 자석 배치 상태를 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 메인 감지 센서는 상기 제 1 및 제 2 자석 모듈의 각 자석에 대한 자기장 세기를 감지하는 레벨 감지 홀 센서; 및 상기 제 1 및 제 2 자석 모듈의 각 자석에 대한 극성을 감지하는 극성 감지 홀 센서를 포함하고, 상기 레벨 감지 홀 센서는 상기 제 1 및 제 2 자석 모듈의 각 자석의 높이차에 따라 각 자석과의 수직 이격 거리가 변화하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 레벨 감지 홀 센서에 인접한 위치에는 자속을 집속할 수 있는 별도의 마그네틱 집속기가 배치될 수 있다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 자석 모듈은 각각 다수개의 자석이 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되는 형태로 형성되며, 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다.

또한, 상기 레벨 감지 홀 센서 및 극성 감지 홀 센서는 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되며, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 상기 제 1 및 제 2 자석 모듈의 사이 구간에 위치하고, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 주행 변속단 또는 후진 변속단인 상태에서는 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동에 따라 상기 제 1 자석 모듈 또는 제 2 자석 모듈과 근접하게 위치하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 자석 모듈은 저단, 중단 및 고단 3개 높이 중 각각 서로 다른 조합의 2개 높이를 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 1 자석 모듈은 다수개의 자석이 저단 높이 및 고단 높이를 갖도록 배치되고, 상기 제 2 자석 모듈은 다수개의 자석이 중단 높이 및 고단 높이를 갖도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 제 1 자석 모듈은 고단 높이를 갖는 1개의 자석과 저단 높이를 갖는 3개의 자석으로 구성되고, 제 2 자석 모듈은 고단 높이를 갖는 1개의 자석과 중단 높이를 갖는 3개의 자석으로 구성되며, 차량 변속기의 6개의 주행 변속단, 후진 변속단 및 중립 변속단에 대한 변속 조작 상태가 각각 감지될 수 있도록 상기 레벨 감지 홀 센서 및 극성 감지 홀 센서에 의해 감지되는 각 자석의 자기장 세기 및 자기장 극성의 조합이 각 변속단에서 서로 다르게 형성될 수 있다.

또한, 상기 컨트롤 핑거의 외주면에는 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 상기 메인 감지 센서와 근접하게 위치하도록 상기 제 1 자석 모듈과 제 2 자석 모듈 사이에 별도의 비자성체 블록이 결합될 수 있다.

한편, 상기 메인 마그네트는 상기 컨트롤 핑거와 이격되도록 상기 센싱 유닛에 장착되고, 상기 컨트롤 핑거는 회전 이동 및 직선 이동 상태에 따라 상기 메인 마그네트와의 수직 이격 거리가 변화하도록 외주면 표면의 높이가 서로 다르게 형성되며, 상기 메인 감지 센서는 상기 컨트롤 핑거와 상기 메인 마그네트의 수직 이격 거리 변화에 따라 발생하는 상기 메인 마그네트의 자기장 세기 변화를 감지하도록 형성될 수 있다.

이때, 상기 메인 마그네트는 2개의 자석을 포함하고, 상기 메인 감지 센서는 상기 2개의 자석에 대한 자기장 세기 변화를 각각 감지하도록 상기 2개의 자석과 상기 컨트롤 핑거 사이에 각각 배치되는 2개의 레벨 감지 홀 센서를 포함하며, 상기 컨트롤 핑거는 회전 이동 및 직선 이동에 따라 변화하는 상기 2개의 자석과의 수직 이격 거리가 각각 서로 다른 조합을 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 컨트롤 핑거에는 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 상기 메인 마그네트와 가장 근접하게 배치되는 중립 영역과, 상기 중립 영역을 중심으로 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동 방향을 따라 양측에 각각 배치되는 제 1 회전 영역 및 제 2 회전 영역이 형성되고, 상기 제 1 회전 영역 및 제 2 회전 영역은 각각 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 다수개 높이의 분할 표면을 갖도록 단차지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 메인 마그네트의 2개의 자석은 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되며, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 상기 중립 영역과 근접하게 위치하고, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 주행 변속단 또는 후진 변속단인 상태에서는 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동에 따라 상기 제 1 회전 영역 또는 제 2 회전 영역과 근접하게 위치하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 제 1 회전 영역 및 제 2 회전 영역은 각각 저단, 중단 및 고단 3개 높이의 분할 표면을 갖도록 형성되며, 각 분할 표면의 높이에 따른 배치 상태는 상기 제 1 회전 영역과 제 2 회전 영역에서 서로 다르게 형성될 수 있다.

또한, 상기 중립 영역은 상기 제 1 회전 영역 및 제 2 회전 영역의 저단, 중단 및 고단 3개 높이 중 어느 하나의 높이를 갖는 하나의 표면으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 1 회전 영역 및 제 2 회전 영역은 각각 4개씩의 분할 표면을 갖도록 형성될 수 있다.

한편, 상기 메인 마그네트는 다수개의 자석과 비자성체 블록이 혼합된 형태로 형성되어 상기 컨트롤 핑거와 일체로 이동하도록 상기 컨트롤 핑거의 외주면 일측에 장착되고, 상기 메인 감지 센서는 상기 컨트롤 핑거의 이동에 따라 발생하는 상기 메인 마그네트의 자기장 극성 변화를 감지하도록 형성될 수 있다.

이때, 상기 메인 마그네트는 각각 다수개의 자석이 일렬 배치되고 다수개의 자석 사이에 비자성체 블록이 삽입되는 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈은 각각 서로 다른 극성의 자석 배치 상태를 가지며 각각 서로 다른 위치에 상기 비자성체 블록이 삽입될 수 있다.

또한, 상기 메인 감지 센서는 상기 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈의 각 자석에 대한 극성을 감지하는 2개의 극성 감지 홀 센서를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈은 각각 다수개의 자석 및 비자성체 블록이 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되는 형태로 형성되며, 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다.

또한, 상기 2개의 극성 감지 홀 센서는 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되며, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 상기 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈의 사이 구간에 위치하고, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 주행 변속단 또는 후진 변속단인 상태에서는 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동에 따라 상기 제 1 혼합 자석 모듈 또는 제 2 혼합 자석 모듈과 근접하게 위치하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈은 각각 4개의 자석과 1개의 비자성체 블록이 일렬 배치된 형태로 구성될 수 있다.

한편, 차량 백업 램프의 온/오프 동작 상태가 제어될 수 있도록 상기 메인 감지 센서의 출력 신호가 차량 제어부로 전송될 수 있다.

본 발명에 의하면, 변속 레버의 조작에 따라 이동하는 컨트롤 핑거의 위치를 메인 마그네트의 자기장 특성 변화를 이용하여 비접촉 방식으로 감지하도록 구성함으로써, 컨트롤 핑거의 위치 감지를 위한 기계적인 접촉이 방지되어 부품의 마찰 및 손상이 방지되며 내구성이 향상되고 소음 발생이 방지되는 효과가 있다.

또한, 메인 마그네트를 서로 다른 극성 및 높이차를 갖는 다수개의 자석으로 구성함으로써, 각 변속단에서 발생하는 자기장 극성 변화 및 자기장 세기 변화를 감지하는 방식으로 복잡한 부가적인 장치 없이도 변속 조작 상태를 안정적으로 감지할 수 있어 구조를 더욱 단순화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 컨트롤 핑거의 외주면을 메인 마그네트에 대한 수직 이격 거리가 변화하도록 단차지게 형성함으로써, 각 변속단에서 발생하는 자기장 세기 변화를 감지하는 방식으로 변속 조작 상태를 감지할 수 있고, 이에 따라 다수개의 자석이나 부가적인 장치 없이 더욱 단순화되고 컴패트한 형태로 제작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 메인 마그네트를 다수개의 자석과 비자성체 블록의 혼합 형태로 구성함으로써, 각 변속단에서 발생하는 자기장 극성 변화에 대한 출력 신호 조합을 더욱 다양하게 구성할 수 있고, 이에 따라 구조를 더욱 단순화할 수 있어 제작이 용이하다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치의 구조를 개략적으로 도시한 측면도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센싱 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨트롤 핑거 및 메인 마그네트에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메인 마그네트와 메인 감지 센서의 배치 상태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메인 감지 센서의 출력 형태를 그래프화하여 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨트롤 핑거의 변속 조작 상태에 따른 회전 이동 및 직선 이동 상태를 개념적으로 도시한 개념도,
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태를 개념적으로 도시한 개념도,
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨트롤 핑거의 변속 조작 상태에 따른 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태 변화를 개념적으로 도시한 개념도,
도 10은 도 9에 도시된 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태 변화를 표로 정리해서 도시한 도면,
도 11은 도 9에 도시된 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태 변화에 따른 메인 감지 센서의 출력 상태를 그래프로 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도,
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치의 구조를 개략적으로 도시한 측면도,
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센싱 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컨트롤 핑거와 메인 감지 센서의 배치 상태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메인 감지 센서의 출력 형태를 그래프화하여 도시한 도면,
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컨트롤 핑거의 변속 조작 상태에 따른 회전 이동 및 직선 이동 상태를 개념적으로 도시한 개념도,
도 18은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메인 감지 센서와 컨트롤 핑거의 배치 상태를 개념적으로 도시한 개념도,
도 19는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컨트롤 핑거의 변속 조작 상태에 따른 메인 감지 센서와 컨트롤 핑거의 배치 상태 변화를 개념적으로 도시한 개념도,
도 20은 도 19에 도시된 메인 감지 센서와 컨트롤 핑거의 배치 상태 변화를 표로 정리해서 도시한 도면,
도 21은 도 19에 도시된 메인 감지 센서와 컨트롤 핑거의 배치 상태 변화에 따른 메인 감지 센서의 출력 상태를 그래프로 나타낸 도면,
도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도,
도 23은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치의 구조를 개략적으로 도시한 측면도,
도 24는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 센싱 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 25는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 컨트롤 핑거 및 메인 마그네트에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 26은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 메인 마그네트와 메인 감지 센서의 배치 상태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 27은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 메인 감지 센서의 출력 형태를 그래프화하여 도시한 도면,
도 28은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 컨트롤 핑거의 변속 조작 상태에 따른 회전 이동 및 직선 이동 상태를 개념적으로 도시한 개념도,
도 29는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태를 개념적으로 도시한 개념도,
도 30은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 컨트롤 핑거의 변속 조작 상태에 따른 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태 변화를 개념적으로 도시한 개념도,
도 31은 도 30에 도시된 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태 변화를 표로 정리해서 도시한 도면,
도 32는 도 30에 도시된 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태 변화에 따른 메인 감지 센서의 출력 상태를 그래프로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1 내지 도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치에 대한 구성이 도시되고, 도 13 내지 도 21은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치에 대한 구성이 도시되며, 도 22 내지 도 32는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치에 대한 구성이 도시된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치는 사용자가 변속 레버(미도시)를 통해 변속기의 변속 조작 상태를 변경할 때 이를 감지하는 장치로서, 변속 레버에 연동하여 회전 이동 및 직선 이동하는 컨트롤 핑거(200)의 위치를 감지하여 변속기의 변속 조작 상태를 감지하는 방식으로 구성된다.

차량 변속기에 대한 변속 조작력 전달 구조는 일반적으로 사용자의 변속 레버(미도시) 조작에 연동하여 컨트롤 샤프트(100)가 회전 이동 및 직선 이동하게 되고, 컨트롤 샤프트(100)에 관통 결합되는 컨트롤 핑거(200)가 컨트롤 샤프트(100)와 함께 회전 이동 및 직선 이동하며 특정 변속 기어가 서로 맞물림되도록 변속 기어의 정렬 상태를 변경시키는 방식으로 이루어진다. 따라서, 변속기의 변속 조작 감지 장치는 이러한 컨트롤 핑거(200)의 위치 상태를 별도의 센싱 유닛(400)을 통해 감지하는 방식으로 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변속 조작 감지 장치는 컨트롤 핑거(200)와 센싱 유닛(400)이 서로 접촉되지 않도록 상호 이격되게 배치되는 비접촉 방식으로 컨트롤 핑거(200)의 위치를 감지하도록 구성되는데, 이는 메인 마그네트(300)와 메인 마그네트(300)의 자기장 변화를 감지하는 메인 감지 센서(500)를 통해 구현된다.

메인 마그네트(300)는 컨트롤 핑거(200) 및 센싱 유닛(400) 중 어느 하나에 장착되고, 메인 감지 센서(500)는 센싱 유닛(400)에 장착되어 메인 마그네트(300)의 자기장 변화를 감지하도록 구성된다. 따라서, 사용자에 의한 변속 레버의 조작에 따라 컨트롤 핑거(200)가 회전 이동 및 직선 이동하게 되면, 이러한 컨트롤 핑거(200)의 이동에 따라 메인 감지 센서(500)에 의해 감지되는 메인 마그네트(300)의 자기장이 변화하게 되고, 메인 감지 센서(500)에 의해 측정되는 자기장 변화값을 통해 컨트롤 핑거(200)의 위치를 감지하는 방식으로 구성된다.

이때, 메인 감지 센서(500)는 메인 마그네트(300)의 자기장 극성 변화 및 자기장 세기 변화 중 적어도 어느 하나 이상을 감지하여 컨트롤 핑거(200)의 위치를 감지하도록 구성된다.

먼저, 도 1 내지 도 12를 중심으로 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치의 구성을 살펴보면, 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치의 구조를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센싱 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨트롤 핑거 및 메인 마그네트에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메인 마그네트와 메인 감지 센서의 배치 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메인 감지 센서의 출력 형태를 그래프화하여 도시한 도면이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치는 메인 감지 센서(500)가 메인 마그네트(300)의 자기장 극성 변화 및 자기장 세기 변화를 모두 감지하는 방식으로 컨트롤 핑거(200)의 위치를 측정함으로써, 변속 조작 상태를 감지하는 장치이다.

메인 마그네트(300)는 컨트롤 핑거(200)와 일체로 이동하도록 컨트롤 핑거(200)의 외주면 일측에 높이차를 갖도록 장착되고, 메인 감지 센서(500)는 센싱 유닛(400)에 장착되어 컨트롤 핑거(200)의 이동에 따라 발생하는 메인 마그네트(300)의 자기장 극성 변화 및 자기장 세기 변화를 모두 감지하도록 구성된다. 이때, 메인 마그네트(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 센싱 유닛(400)과 일정 간격 이격되게 배치됨으로써, 서로 비접촉 상태로 유지되어 접촉하지 않기 때문에, 기어 변속시 상호 간의 마찰 및 이로 인한 손상 및 소음 등이 방지되어 더욱 안정적인 동작이 가능하다.

이러한 메인 마그네트(300)는 다수개의 자석(301,302)이 각각 일렬 배치되는 제 1 및 제 2 자석 모듈(310,320)을 포함하고, 제 1 및 제 2 자석 모듈(310,320)은 각각 서로 다른 극성 및 서로 다른 높이차를 갖는 자석 배치 상태를 갖는다. 즉, 제 1 및 제 2 자석 모듈(310,320)은 저단, 중단 및 고단의 3단계 높이 중 각각 서로 다른 조합의 2개 높이를 갖도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 센싱 유닛(400)의 메인 감지 센서(500)와의 수직 이격 거리가 각각 X1,X2,X3의 값으로 형성된다.

좀 더 자세히 살펴보면, 제 1 및 제 2 자석 모듈(310,320)은 각각 다수개의 자석(301,302)이 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되는 형태로 형성되며, 컨트롤 핑거(200)의 회전 이동 방향을 따라 상호 이격되게 배치된다. 각 자석 모듈(310,320)은 각각 독립적으로 착자된 자석을 다수개 일렬 배치하는 방식의 분리형으로 형성될 수도 있고, 이와 달리 하나의 일체형으로 착자 방식을 통해 다수개의 극성이 착자되는 형태로 형성될 수도 있다. 이때, 각 자석 모듈(310,320)을 이루는 다수개의 자석은 서로 다른 극성 조합을 이루도록 배치되는데, 이에 따라 컨트롤 핑거(200)가 이동하면 메인 감지 센서(500)에 의해 감지되는 자석에 의한 자기장의 극성이 변화하게 된다. 따라서, 이러한 자기장 극성 변화를 감지하는 방식으로 컨트롤 핑거(200)의 이동 상태 및 변속기의 변속 조작 상태를 감지할 수 있다.

또한, 각 자석 모듈(310,320)은 서로 다른 높이차를 갖도록 형성되는데, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 자석 모듈(310)은 다수개의 자석이 저단 높이 및 고단 높이를 갖도록 배치되고, 제 2 자석 모듈(320)은 다수개의 자석이 중단 높이 및 고단 높이를 갖도록 배치될 수 있다. 이러한 높이차에 의해 컨트롤 핑거(200)가 이동하면 각 자석과 메인 감지 센서(500)와의 수직 이격 거리가 달라지게 되고, 이에 따라 메인 감지 센서(500)에 의해 감지되는 자석에 의한 자기장의 세기가 변화하게 된다. 따라서, 이러한 자기장 세기 변화를 감지하는 방식으로 컨트롤 핑거(200)의 이동 상태 및 변속기의 변속 조작 상태를 감지할 수 있다.

즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 변속 조작 감지 장치는 제 1 자석 모듈(310) 및 제 2 자석 모듈(320)이 서로 다른 극성 및 서로 다른 높이차를 갖도록 형성되고, 이에 따라 자기장의 극성 변화 및 세기 변화를 모두 감지하여 변속 조작 상태를 감지하도록 구성된다.

이러한 제 1 및 제 2 자석 모듈(310,320)은 도 4에 도시된 바와 같이 컨트롤 핑거(200)의 외주면 일측에 일부가 외부 노출되도록 장착된다. 즉, 컨트롤 핑거(200)의 외주면에는 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 길게 형성된 마그네트 안착홈(210)이 자석 모듈의 개수에 상응하게 형성되고, 이러한 마그네트 안착홈(210)에 각 자석 모듈이 삽입 결합된다. 각 자석 모듈(310,320)이 마그네트 안착홈(210)에 삽입된 상태에서 각 자석 모듈(310,320)의 고정 지지를 위해 별도의 지지 플레이트(220)가 컨트롤 핑거(200)의 일단에 스크류(T)를 통해 결합된다. 이때, 컨트롤 핑거(200)의 외주면은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 높이차를 갖는 자석 모듈(310,320)이 안정적으로 결합될 수 있도록 자석 모듈(310,320)에 대응하는 높이차를 갖도록 형성된다.

한편, 제 1 자석 모듈(310)과 제 2 자석 모듈(320) 사이에는 도 4에 도시된 바와 같이 별도의 비자성체 블록(330)이 결합될 수 있고, 이 경우에도 컨트롤 핑거(200)에 안착홈(210)이 형성되어 이에 삽입되는 형태로 결합될 수 있다. 이러한 비자성체 블록(330)은 도 5에 도시된 바와 같이 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 메인 감지 센서(500)와 근접하게 위치하고, 제 1 자석 모듈(310)과 제 2 자석 모듈(320)은 변속기의 변속 조작 상태가 주행 변속단 또는 후진 변속단인 상태에서 컨트롤 핑거(200)가 회전함에 따라 메인 감지 센서(500)와 근접하게 위치한다.

센싱 유닛(400)은 도 3에 도시된 바와 같이 내부에 수용 공간이 형성되도록 일측면이 개방된 케이스 바디(410)와, 케이스 바디(410)의 개방된 면에 결합되는 케이스 커버(420)와, 케이스 바디(410)의 내부에 배치되는 PCB 기판(430)과, PCB 기판(430)을 지지함과 동시에 커넥터 핀(442)이 연결된 지지 프레임(440)을 포함하여 구성된다. 지지 프레임(440)과 PCB 기판(430)은 스크류(T)를 통해 상호 결합되며, 상호 결합된 상태로 케이스 바디(410)의 내부 공간에 장착된다. 이때, 지지 프레임(440)의 커넥터 핀(442)은 PCB 기판(430)과 전기적으로 소통되도록 솔더링 용접된다. 케이스 커버(420)에는 외부 돌출되는 커넥터부(421)가 형성되어 커넥터 핀(442)이 관통 삽입되도록 구성되며, 이를 통해 외부 전자 기기와 전기적 신호가 송수신된다. 한편, 메인 감지 센서(500)는 도 3에 도시된 바와 같이 2개의 홀 센서(501,502)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이는 PCB 기판(430)에 실장되어 케이스 바디(410)의 내부에 배치된다. 이때, 지지 프레임(440)에는 이러한 홀 센서(501,502)가 삽입 지지되도록 별도의 지지홈(441)이 형성될 수 있다.

이때, 메인 감지 센서(500)를 이루는 2개의 홀 센서(501,502)는 각각 제 1 및 제 2 자석 모듈(310,320)의 각 자석에 대한 자기장 세기를 감지하는 레벨 감지 홀 센서(501)와, 제 1 및 제 2 자석 모듈(310,320)의 각 자석에 대한 극성을 감지하는 극성 감지 홀 센서(502)로 적용된다. 이 경우, 레벨 감지 홀 센서(501)에 인접한 위치에는 자석에 대한 자속을 집속할 수 있는 별도의 마그네틱 집속기(503)가 장착되는데, 이는 센싱 유닛(400)의 지지 프레임(440)에 형성된 수용홈(443)에 삽입 수용되는 방식으로 장착될 수 있다. 이러한 마그네틱 집속기(503)에 의해 레벨 감지 홀 센서(501)는 더욱 정확하게 동작한다.

레벨 감지 홀 센서(501)는 인접한 자석과의 수직 이격 거리 변화에 따라 발생하는 자기장 세기 변화를 감지하며, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 비자성체가 인접하게 위치한 경우에는 출력 상태가 제로가 되고, 본 발명의 일 실시예에 따라 3단 높이차를 갖는 자석 모듈에 대해 각 높이차에 따른 출력 상태가 3가지 형태로 나타나도록 구성된다. 즉, 고단 높이를 갖는 자석과 근접하게 위치하는 경우, 자석과의 수직 이격 거리가 X1으로 상대적으로 짧아 자기장의 세기가 상대적으로 높으므로, 높은 출력값(H)을 나타내고, 저단 높이를 갖는 자석과 근접하게 위치하는 경우, 자석과의 수직 이격 거리가 X3으로 상대적으로 길어 자기장의 세기가 상대적으로 낮으므로, 낮은 출력값(L)을 나타내며, 중단 높이를 갖는 자석과 근접하게 위치하는 경우, 자석과의 수직 이격 거리가 X2로 중간이며 자기장의 세기 또한 중간이므로, 중간 출력값(M)을 나타낸다.

극성 감지 홀 센서(502)는 인접한 자석의 극성 변화에 따라 발생하는 자기장 극성 변화를 감지하며, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 비자성체가 인접한 경우에는 기본 디폴트 값을 출력하고, 자석의 N극이 근접하면 고출력, S극이 근접하면 저출력값을 출력하도록 구성된다. 물론, N극이 근접할 때 저출력, S극이 근접할 때 고출력값을 출력하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 극성 감지 홀 센서(502)는 출력값의 종류에 따라 근접한 자석의 극성(N극 또는 S극)을 알 수 있다.

이러한 구성에 따라 메인 감지 센서(500)는 2개의 홀 센서를 통해 각 자석 모듈(310,320)의 자기장 극성 변화 및 자기장 세기 변화를 각각 감지할 수 있다. 따라서, 변속기의 변속 조작 상태에 따라 컨트롤 핑거(200)와 함께 메인 마그네트(300)의 자석 모듈이 이동하면, 이러한 이동 상태를 메인 감지 센서(500)가 자기장 극성 및 세기 변화를 감지하는 방식으로 감지하여 현재 변속 조작 상태를 감지할 수 있다.

이때, 메인 감지 센서(500)에 의해 감지되는 메인 마그네트(300)의 자기장 극성 변화 및 자기장 세기 변화에 대한 출력값을 조합하여 현재 변속 조작 상태를 감지하게 되는데, 따라서, 메인 마그네트(300)는 각 변속 조작 상태마다 이러한 출력값의 조합이 다르게 나타나도록 배치된다.

예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 자석 모듈(310)은 고단 높이를 갖는 1개의 자석(301)과, 저단 높이를 갖는 3개의 자석(302)으로 구성되고, 제 2 자석 모듈(320)은 고단 높이를 갖는 1개의 자석(302)과, 중단 높이를 갖는 3개의 자석(302)으로 구성될 수 있으며, 각 자석 모듈(310,320)을 이루는 다수개 자석은 서로 다른 극성를 갖도록 배치된다. 이러한 자석의 배치 상태는 차량 변속기의 6개의 주행 변속단, 후진 변속단 및 중립 변속단에 대한 변속 조작 상태에서 메인 감지 센서(500)에 의해 감지되는 해당 자석의 자기장 세기 및 자기장 극성의 조합이 각각 서로 다르게 형성되도록 구성된다.

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨트롤 핑거의 변속 조작 상태에 따른 회전 이동 및 직선 이동 상태를 개념적으로 도시한 개념도이고, 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태를 개념적으로 도시한 개념도이고, 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨트롤 핑거의 변속 조작 상태에 따른 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태 변화를 개념적으로 도시한 개념도이고, 도 10은 도 9에 도시된 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태 변화를 표로 정리해서 도시한 도면이고, 도 11은 도 9에 도시된 메인 감지 센서와 메인 마그네트의 배치 상태 변화에 따른 메인 감지 센서의 출력 상태를 그래프로 나타낸 도면이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨트롤 핑거(200)는 변속 조작 상태에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 회전 운동 및 직선 운동하는데, 이는 컨트롤 핑거(200)의 가장 일반적인 상태를 예시적으로 도시한 것으로, 이와 달리 다양한 회전 운동 및 직선 운동 상태를 가질 수 있을 것이다. 도 7에 도시된 변속 조작 상태에 대한 일반적인 구조는 6단의 주행 변속단과, 후진 변속단 및 중립 변속단을 갖는데, 중립 상태에서 기어 변속을 위해 컨트롤 핑거(200)가 시프트 직선 이동을 하고 이후 특정 변속단으로 선택 회전 이동을 함에 따라 특정 변속단이 선택되게 된다.

이러한 컨트롤 핑거(200)는 각각 단계적으로 동일한 이동 거리를 따라 직선 이동 및 회전 이동하기 때문에, 변속 조작 상태에 따라 각각 항상 동일한 위치 상태를 갖게 된다. 따라서, 이와 같은 이동 상태에 대응하여 메인 마그네트(300)와 메인 감지 센서(500)의 배치 상태는 도 8에 도시된 바와 같이 배치된다.

즉, 레벨 감지 홀 센서(501)와 극성 감지 홀 센서(502)는 도 8에 도시된 바와 같이 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되며, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 제 1 및 제 2 자석 모듈(310,320)의 사이 구간에 위치하고, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 주행 변속단 또는 후진 변속단인 상태에서는 컨트롤 핑거(200)의 회전 이동에 따라 제 1 자석 모듈(310) 또는 제 2 자석 모듈(320)과 근접하게 위치하도록 배치된다.

다시 말하면, 메인 감지 센서(500)를 구성하는 2개의 홀 센서(501,502)는 중립 변속단에서 제 1 및 제 2 자석 모듈(310,320)과 멀어진 상태로 비자성체 블록(330)과 근접하게 위치하기 때문에 단순히 기준값을 출력하게 되고, 주행 변속단 또는 후진 변속단에서는 제 1 자석 모듈(310) 또는 제 2 자석 모듈(320)과 근접한 상태로 위치하기 때문에, 제 1 자석 모듈(310)에 의한 자기장 특성 또는 제 2 자석 모듈(320)에 의한 자기장 특성을 출력하게 된다.

이때, 차량 변속기의 6개의 주행 변속단과, 후진 변속단 및 중립 변속단에 대한 변속 조작 상태를 모두 각각 감지할 수 있도록 전술한 바와 같이 제 1 자석 모듈(310)은 고단 높이를 갖는 1개의 자석(301)과, 저단 높이를 갖는 3개의 자석(302)으로 구성되고, 제 2 자석 모듈(320)은 고단 높이를 갖는 1개의 자석(302)과, 중단 높이를 갖는 3개의 자석(302)으로 구성되며, 각 자석 모듈을 이루는 자석은 6개의 주행 변속단, 후진 변속단 및 중립 변속단에 대한 변속 조작 상태에서 레벨 감지 홀 센서(501) 및 극성 감지 홀 센서(502)에 의해 감지되는 해당 자석의 자기장 세기 및 자기장 극성의 조합이 각각 서로 다르게 형성되도록 배치된다.

예를 들면, 제 1 자석 모듈(310)은 도 8에 도시된 바와 같이 고단 높이를 갖는 1개의 자석(301)은 S극이 컨트롤 핑거(200)의 외부로 노출되도록 배치되고, 저단 높이를 갖는 3개의 자석(302)은 N-S-N극이 순차적으로 노출되도록 배치될 수 있다. 제 2 자석 모듈(320)은 고단 높이를 갖는 1개의 자석(301)은 N극이 컨트롤 핑거(200)의 외부로 노출되도록 배치되고, 중단 높이를 갖는 3개은 자석(302)은 S-N-S극이 순차적으로 노출되도록 배치될 수 있다. 이러한 배치 상태에 따라 각각의 변속 조작 상태로 컨트롤 핑거(200)가 회전 및 직선 이동하게 되면, 레벨 감지 홀 센서(501) 및 극성 감지 홀 센서(502)에 의해 각각 감지되는 자기장 세기 및 자기장 극성에 대한 조합이 서로 다른 배열 조합을 갖게 되므로, 각 변속단에 대한 변속 조작 상태를 감지할 수 있게 된다.

이에 대한 각 변속단에서의 배치 상태는 도 9에 도시되며, 도 10에는 2개의 홀 센서(501,502)를 통해 감지되는 자석 배열 상태가 표로 도시되고, 도 11에는 각 변속 조작 상태에 따라 2개의 홀 센서(501,502)에 대한 출력 신호가 그래프화하여 도시된다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 1단 주행 변속단에서 레벨 감지 홀 센서(501)는 제 2 자석 모듈(320)의 중단 높이의 N극 자석(302)과 근접하고, 극성 감지 홀 센서(502)는 제 2 자석 모듈(320)의 중단 높이의 S극 자석(302)과 근접하게 위치한다. 따라서, 레벨 감지 홀 센서(501)에 의해 감지되는 자기장의 세기는 중간 정도(M)에 해당하므로, 이를 출력하게 되고, 극성 감지 홀 센서(502)에 의해 감지되는 자기장의 극성은 S극에 해당하므로, 이를 출력하게 된다. 즉, 1단 주행 변속단에서 메인 감지 센서(500)에 의해 출력되는 신호 조합은 MS(자기장 세기 중간, 극성은 S극)이다. 이때, 극성 감지 홀 센서(502)에 의해 출력되는 신호 또한 도 6에서 설명한 바와 같이 디폴트 값(M)을 중심으로 고출력(H) 또는 저출력(S)의 신호값을 출력하지만, 이를 이용하여 N극 S극을 측정할 수 있으므로, 여기서는 레벨 감지 홀 센서(501)와의 혼동을 피하기 위해 N,M,S의 값을 출력하는 것으로 설명한다.

한편, 마찬가지로 2단 주행 변속단에서는 레벨 감지 홀 센서(501)는 제 1 자석 모듈(310)의 낮은 높이의 S극 자석(302)과 근접하고, 극성 감지 홀 센서(502)는 제 1 자석 모듈(310)의 낮은 높이의 N극 자석(302)과 근접하게 위치한다. 따라서, 레벨 감지 홀 센서(501)에 의해 감지되는 자기장 세기는 낮은 정도(L)에 해당하므로 이를 출력하고, 극성 감지 홀 센서(502)에 의해 감지되는 자기장 극성은 N극에 해당하므로 이를 출력한다. 이에 따라 2단 주행 변속단에서 메인 감지 센서(500)에 의해 출력되는 신호 조합은 LN(자기장 세기 낮음, 극성은 N극)이다. 계속해서 마찬가지 방식으로 3단 주행 변속단에서의 출력 신호 조합은 MN, 4단 주행 변속단에서의 출력 신호 조합은 LS, 5단 주행 변속단에서의 출력 신호 조합은 HS, 6단 주행 변속단에서의 출력 신호 조합은 HN, 후진 변속단에서의 출력 신호 조합은 MM, 중립 변속단에서의 출력 신호 조합은 ZM이다. 이때, 중립 변속단에서 레벨 감지 홀 센서(501)는 비자성체 블록(330)에 근접하므로, 출력값은 제로(Z)에 해당한다.

따라서, 이와 같은 자석 배치와 홀 센서(501,502)의 배치 상태를 통해 각각의 변속단에서 모두 서로 다른 조합의 출력 신호가 생성되므로, 이에 따라 각 변속단에 해당하는 변속 감지 상태를 감지하게 된다. 물론, 이상에서 설명한 자석 배치 상태는 예시적인 것으로, 이와 달리 다양한 다른 조합을 통해서도 구성될 수 있을 것이다.

이와 같이 구성된 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치는 다수개의 자석에 대한 극성 변화 뿐만 아니라 자기장 세기 변화 또한 감지할 수 있도록 구성함으로써, 전체 변속단을 모두 감지하기 위한 자석의 개수를 상대적으로 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 구조를 단순화할 수 있고 제작 및 유지 관리가 더욱 용이한 구조이다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치에 대해 도 12 내지 도 21을 중심으로 살펴본다.

도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치의 구조를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센싱 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컨트롤 핑거와 메인 감지 센서의 배치 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메인 감지 센서의 출력 형태를 그래프화하여 도시한 도면이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치는 메인 감지 센서(500)가 메인 마그네트(300)의 자기장 세기 변화를 감지하는 방식으로 컨트롤 핑거(200)의 위치를 측정함으로써, 변속 조작 상태를 감지하는 장치로서, 여기서는 설명의 중복 방지를 위해 도 1 내지 도 11에서 설명한 내용과 다른 구성을 중심으로 설명한다.

이러한 제 2 실시예에서는 도 12에 도시된 바와 같이 메인 마그네트(300)가 센싱 유닛(400)에 장착되고, 메인 마그네트(300)와 컨트롤 핑거(200)와의 이격 거리 변화에 따른 메인 마그네트(300)의 자기장 변화를 메인 감지 센서(500)가 감지하는 방식으로 변속 조작 상태를 감지하도록 구성된다.

즉, 메인 마그네트(300)는 컨트롤 핑거(200)와 이격되도록 센싱 유닛(400)에 장착되고, 컨트롤 핑거(200)는 회전 이동 및 직선 이동 상태에 따라 메인 마그네트(300)와의 수직 이격 거리가 변화하도록 외주면 표면 높이가 서로 다르게 형성되며, 메인 감지 센서(500)는 컨트롤 핑거(200)와 메인 마그네트(300)의 수직 이격 거리 변화에 따라 발생하는 메인 마그네트(300)의 자기장 세기 변화를 감지하도록 형성된다. 예를 들어, 컨트롤 핑거(200)의 외주면 표면 높이는 도 13에 도시된 바와 같이 컨트롤 핑거(200)가 회전 이동 및 직선 이동함에 따라 메인 마그네트(300)와 수직 이격 거리가 X1,X2,X3 3단계로 변화하도록 형성될 수 있다.

좀 더 자세히 살펴보면, 메인 마그네트(300)는 센싱 유닛(400)에 장착되는 2개의 자석(303)으로 구성되고, 메인 감지 센서(500)는 2개의 자석(303)에 대한 자기장 세기 변화를 각각 감지하도록 2개의 자석(303)과 컨트롤 핑거(200) 사이에 각각 배치되는 2개의 레벨 감지 홀 센서(504,505)로 구성된다. 이때, 컨트롤 핑거(200)는 회전 이동 및 직선 이동에 따라 변화하는 2개의 자석(303)과의 수직 이격 거리가 각각 서로 다른 조합을 갖도록 형성되며, 이러한 조합이 각각의 변속 조작 상태에서 모두 다르게 나타나도록 형성된다.

예를 들면, 컨트롤 핑거(200)에는 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 메인 마그네트(300)와 가장 근접하게 배치되는 중립 영역(220)과, 중립 영역(220)을 중심으로 컨트롤 핑거의 회전 이동 방향을 따라 양측에 각각 배치되는 제 1 회전 영역(230) 및 제 2 회전 영역(240)이 형성되고, 제 1 회전 영역(230) 및 제 2 회전 영역(240)은 각각 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 다수개 높이의 분할 표면(201,202,203)을 갖도록 단차지게 형성될 수 있다.

이때, 분할 표면(201,202,203)은 도 13 및 도 15에 도시된 바와 같이 저단, 중단 및 고단 3개 높이의 분할 표면(201,202,203)을 갖도록 형성되며, 각 분할 표면(201,202,203)의 배치 상태는 제 1 회전 영역(230)과 제 2 회전 영역(240)에서 서로 다르게 형성된다. 예를 들면, 제 1 회전 영역(230) 및 제 2 회전 영역(240)은 각각 4개씩의 분할 표면(201,202,203)을 갖도록 형성될 수 있는데, 제 1 회전 영역(230)은 저단 높이의 분할 표면(203), 고단 높이의 분할 표면(201), 중단 높이의 분할 표면(202) 및 저단 높이의 분할 표면(203)이 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 순차적으로 배치되도록 구성될 수 있고, 제 2 회전 영역(240)은 저단 높이의 분할 표면(203), 중단 높이의 분할 표면(202), 고단 높이의 분할 표면(201) 및 저단 높이의 분할 표면(203)이 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 순차적으로 배치되도록 구성될 수 있다(도 18 참조).

또한, 중립 영역(220)은 제 1 회전 영역(230) 및 제 2 회전 영역(240)의 저단, 중단 및 고단 3개 높이 중 어느 하나의 높이를 갖는 하나의 표면으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 13 및 도 15에 도시된 바와 같이 고단 높이를 갖는 하나의 표면으로 형성될 수 있다.

한편, 메인 마그네트(300)의 2개의 자석(303)은 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되며, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 중립 영역(220)과 근접하게 위치하고, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 주행 변속단 또는 후진 변속단인 상태에서는 컨트롤 핑거(200)의 회전 이동에 따라 제 1 회전 영역(230) 또는 제 2 회전 영역(240)과 근접하게 위치하도록 배치된다.

따라서, 차량 변속기의 변속 조작 상태에 따른 컨트롤 핑거(200)의 회전 이동 및 직선 이동에 따라 메인 마그네트(300)와 컨트롤 핑거(200)의 외주면과의 수직 이격 거리가 변화하게 되고, 메인 마그네트(300)를 이루는 2개의 자석(303)에 각각 대응되는 수직 이격 거리의 조합이 서로 달라지게 된다. 따라서, 2개의 자석(303)에 의한 자기장 세기 변화를 각각 감지하는 2개의 레벨 감지 홀 센서(504,505)의 출력 신호를 조합하여 각각의 변속 조작 상태를 감지할 수 있다.

이와 같이 메인 마그네트(300)와 컨트롤 핑거(200)와의 수직 이격 거리 변화에 따라 메인 마그네트(300)의 자기장 세기가 변화하도록 하기 위해서는 컨트롤 핑거(200)의 재질은 강자성체 재질로 형성되는 것이 바람직한데, 예를 들면, 탄소강(SM45C) 혹은 크롬-몰리브덴 합금강(SCM 계열)으로 제작될 수 있으며, 물론 이외에도 주철(FCD600)도 가능하며 다양한 다른 금속도 가능할 것이다.

센싱 유닛(400)은 제 1 실시예와 동일한 형태로 구성되며, 다만, 지지 프레임(440)의 하면에 메인 마그네트(300)가 삽입 안착되도록 별도의 마그네트 지지홈(미도시)가 형성될 것이다. 따라서, 이러한 센싱 유닛(400)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컨트롤 핑거의 변속 조작 상태에 따른 회전 이동 및 직선 이동 상태를 개념적으로 도시한 개념도이고, 도 18은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메인 감지 센서와 컨트롤 핑거의 배치 상태를 개념적으로 도시한 개념도이고, 도 19는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컨트롤 핑거의 변속 조작 상태에 따른 메인 감지 센서와 컨트롤 핑거의 배치 상태 변화를 개념적으로 도시한 개념도이고, 도 20은 도 19에 도시된 메인 감지 센서와 컨트롤 핑거의 배치 상태 변화를 표로 정리해서 도시한 도면이고, 도 21은 도 19에 도시된 메인 감지 센서와 컨트롤 핑거의 배치 상태 변화에 따른 메인 감지 센서의 출력 상태를 그래프로 나타낸 도면이다.

본 발명의 제 2 실시예에 다른 컨트롤 핑거(200)는 도 17에 도시된 바와 같이 변속 조작 상태에 따라 회전 운동 및 직선 운동하는데, 이는 제 1 실시예에서와 마찬가지로 가장 일반적인 형태이다.

이러한 컨트롤 핑거(200)는 각각 단계적으로 동일한 이동 거리를 따라 직선 이동 및 회전 이동하기 때문에, 변속 조작 상태에 따라 각각 항상 동일한 위치 상태를 갖게 된다. 따라서, 이와 같은 이동 상태에 대응하여 센싱 유닛(400)에 장착된 메인 마그네트(300)와 컨트롤 핑거(200)의 외주면 분할 표면(201,202,203)에 대한 배치 상태는 도 18에 도시된 바와 같이 배치된다. 도 18에는 메인 마그네트(300) 대신 메인 감지 센서(500)의 위치를 도시하였으나, 메인 마그네트(300)를 이루는 2개의 자석(303)과 메인 감지 센서(500)를 이루는 2개의 레벨 감지 홀 센서(504,505)는 각각 상하 일렬 배치되어 고정되므로, 도 18과 같은 도면에서는 컨트롤 핑거(200)에 대해 서로 동일한 위치라고 할 수 있어 편의상 이와 같이 도시하였다.

즉, 메인 마그네트(300)의 2개의 자석(303) 및 메인 감지 센서(500)의 2개의 레벨 감지 홀 센서(504,505)는 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되며, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 중립 영역(220)과 근접하게 위치하고, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 주행 변속단 또는 후진 변속단인 상태에서는 컨트롤 핑거(200)의 회전 이동에 따라 제 1 회전 영역(230) 또는 제 2 회전 영역(240)과 근접하게 위치하도록 배치된다. 이때, 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 및 회전 이동에 따라 2개의 자석(303) 및 2개의 레벨 감지 홀 센서(504,505)는 제 1 회전 영역(230) 및 제 2 회전 영역(240)에 형성된 분할 표면(201,202,203)과 각각 대응되도록 배치된다.

따라서, 차량 변속기의 변속 조작 상태에 따라 컨트롤 핑거(200)가 회전 이동 및 직선 이동하게 되면, 각 변속단에서 도 19에 도시된 바와 같이 2개의 자석(303)에 가장 근접하는 컨트롤 핑거(200)의 분할 표면(201,202,203)에 대한 조합 배열이 다양하게 형성되고, 이에 따라 2개의 자석(303)에 의한 자기장의 세기가 변화하며, 이는 2개의 레벨 감지 홀 센서(504,505)에 의해 감지되어 해당 출력값이 출력된다.

컨트롤 핑거(200)는 전술한 바와 같이 중립 영역(220)을 중심으로 제 1 회전 영역(230)과 제 2 회전 영역(240)이 형성되며, 중립 영역(220)은 고단 높이를 갖는 하나의 표면으로 형성되고, 제 1 회전 영역(230)은 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 저단, 고단, 중단, 저단 높이의 분할 표면이 순차적으로 배치되고, 제 2 회전 영역(240)은 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 저단, 중단, 고단, 저단 높이의 분할 표면이 순차적으로 배치된다.

따라서, 1단 주행 변속단에서는 도 19의 (a)에 도시된 바와 같이 2개의 레벨 감지 홀 센서(504,505)가 제 2 회전 영역(240)에 근접하게 배치되는데, 이때, 2개의 레벨 감지 홀 센서(504,505) 중 제 1 레벨 감지 홀 센서(504)는 고단 높이의 분할 표면(201)에 근접하게 위치하고, 제 2 레벨 감지 홀 센서(505)는 저단 높이의 분할 표면(203)에 근접하게 위치한다. 따라서, 제 1 레벨 감지 홀 센서(504)에 대응되게 상하 일렬 배치되는 자석(303)은 고단 높이의 분할 표면(201)과 근접하게 위치하여 수직 이격 거리가 상대적으로 짧으므로, 자석(303)의 자기장 세기가 상대적으로 높게 나타나고, 이에 따라 제 1 레벨 감지 홀 센서(504)는 고출력값(H)을 나타낸다. 한편, 제 2 레벨 감지 홀 센서(505)에 대응되게 상하 일렬 배치되는 자석(303)은 저단 높이의 분할 표면(203)과 근접하게 위치하여 수직 이격 거리가 상대적으로 길게 되므로, 자석(303)의 자기장 세기가 상대적으로 낮게 나타나고, 이에 따라 제 2 레벨 감지 홀 센서(505)는 저출력값(L)을 나타낸다. 따라서, 1단 주행 변속단에서 메인 감지 센서(500)에 의해 출력되는 신호의 조합은 HL 신호이다.

마찬가지 방식으로, 2단 주행 변속단에서는 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이 각각 2개의 레벨 감지 홀 센서(504,505)가 제 1 회전 영역(230)의 중단 높이의 분할 표면(202)과 저단 높이의 분할 표면(203)에 각각 근접하게 위치하기 때문에, 출력되는 신호의 조합은 ML(중간 출력값(M) 및 저출력값(L)) 신호이다. 다른 변속단에서도 마찬가지 방식으로 출력 신호 조합이 나타나는데, 3단 주행 변속단에서는 MH 신호, 4단 주행 변속단에서는 HM 신호, 5단 주행 변속단에서는 LM 신호, 6단 주행 변속단에서는 LH 신호, 후진 변속단에서는 LL 신호, 중립 변속단에서는 HH 신호가 나타난다. 이는 모두 서로 다른 조합 배열을 나타내는 것으로, 이러한 출력 신호를 통해 각각의 변속 조작 상태를 감지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치는 여러가지 다양한 자석 모듈이나 센서를 구비하지 않고도 단순히 컨트롤 핑거(200)의 외주면을 높이차를 갖도록 형성하고 이에 대응하는 간단한 구조의 메인 마그네트(300)와 메인 감지 센서(500)를 구비하는 방식으로 모든 변속단에 대한 변속 조작 상태를 감지할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치에 대해 도 22 내지 도 32를 중심으로 살펴본다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치는 메인 감지 센서(500)가 메인 마그네트(300)의 자기장 극성 변화를 감지하는 방식으로 컨트롤 핑거(200)의 위치를 측정함으로써, 변속 조작 상태를 감지하는 장치로서, 여기서는 설명의 중복 방지를 위해 도 1 내지 도 11에서 설명한 내용과 다른 구성을 중심으로 설명한다.

메인 마그네트(300)는 다수개의 자석(302)과 비자성체 블록(305)이 혼합된 형태로 형성되어 컨트롤 핑거(200)와 일체로 이동하도록 컨트롤 핑거(200)의 외주면 일측에 장착되고, 메인 감지 센서(500)는 센싱 유닛(400)에 장착되어 컨트롤 핑거(200)의 이동에 따라 발생하는 메인 마그네트(300)의 자기장 극성 변화를 감지하도록 구성된다. 이때, 메인 마그네트(300)는 도 23에 도시된 바와 같이 센싱 유닛(400)과 일정 간격 X만큼 이격되게 배치됨으로써, 서로 비접촉 상태로 유지되어 접촉하지 않기 때문에, 기어 변속시 상호 간의 마찰 및 이로 인한 손상 및 소음 등이 방지되어 더욱 안정적인 동작이 가능하다.

이러한 메인 마그네트(300)는 각각 다수개의 자석(302)이 일렬 배치되고 다수개의 자석(302) 사이에 비자성체 블록(305)이 삽입되는 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈(340,350)을 포함하고, 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈(340,350)은 각각 서로 다른 극성의 자석 배치 상태를 가지며 각각 서로 다른 위치에 비자성체 블록(305)이 삽입되도록 구성된다.

좀 더 자세히 살펴보면, 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈(340,350)은 도 25에 도시된 바와 같이 각각 다수개의 자석(302) 및 비자성체 블록(305)이 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되는 형태로 형성되며, 컨트롤 핑거(200)의 회전 이동 방향을 따라 상호 이격되게 배치된다. 예를 들면, 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈(340,350)은 각각 4개의 자석과 1개의 비자성체 블록이 일렬 배치된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 각 자석의 극성 배치 상태와 비자성체 블록의 위치는 서로 다르게 형성된다.

즉, 제 1 혼합 자석 모듈(340)은 도 25에 도시된 바와 같이 2개의 자석(302), 비자성체 블록(305), 2개의 자석(302)이 일렬 배치된 형태로 구성되고, 제 2 혼합 자석 모듈(350)은 1개의 자석(302), 비자성체 블록(305), 3개의 자석(302)이 일렬 배치된 형태로 구성될 수 있다. 비자성체 블록(305)의 극성을 중립 극성인 M이라고 표현한다면, 제 1 혼합 자석 모듈(340)의 극성 배치 상태는 S-N-M-S-N의 배치 상태를 이루고, 제 2 혼합 자석 모듈(350)의 극성 배치 상태는 S-M-N-S-S의 배치 상태를 이룰 수 있다.

메인 감지 센서(500)는 이러한 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈(340,350)의 각 자석에 대한 극성을 감지하는 2개의 극성 감지 홀 센서(506,507)을 포함하여 구성된다. 즉, 제 3 실시예에서는 메인 마그네트(300)와 메인 감지 센서(500) 사이에서 높이차에 의한 수직 이격 거리 변화 등이 발생하지 않아 메인 마그네트(300)의 자기장 세기 변화가 발생하지 않으며, 컨트롤 핑거(200)의 회전 이동 및 직선 이동에 따라 단순히 메인 마그네트(300)의 자기장 극성만 변화하도록 구성되므로, 메인 감지 센서(500)는 이러한 자기장 극성 변화를 감지할 수 있는 극성 감지 홀 센서(506,507)가 적용된다.

이와 같은 제 3 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치 또한 전술한 제 1 및 제 2 실시예에서와 마찬가지로 차량 변속기의 6개 주행 변속단, 후진 변속단 및 중립 변속단을 모두 감지할 수 있도록 형성되므로, 이와 같은 2개의 극성 감지 홀 센서(506,507)에 의해 감지되는 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈(340,350)의 자기장 극성 조합이 모든 변속단에서 서로 다르게 배열되도록 구성된다.

예를 들면, 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈(340,350)은 전술한 바와 같이 다수개의 자석(302)과 비자성체 블록(305)이 혼합된 형태로 서로 다른 자기장 극성을 갖도록 배치되며, 2개의 극성 감지 홀 센서(506,507)는 도 26에 도시된 바와 같이 컨트롤 핑거(200)의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되며 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈(340,350)의 각 자석(302) 및 비자성체 블록(305)에 대한 극성을 감지할 수 있도록 구성된다. 또한, 2개의 극성 감지 홀 센서(506,507)는 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈(340,350)의 사이 구간에 위치하고, 변속 조작 상태가 주행 변속단 또는 후진 변속단인 상태에서는 컨트롤 핑거(200)의 회전 이동에 따라 제 1 혼합 자석 모듈(340) 또는 제 2 혼합 자석 모듈(350)과 근접하게 위치하도록 배치된다. 이러한 극성 감지 홀 센서(506,507)의 출력 신호는 도 27에 도시된 바와 같이 자석 극성에 따라 3단계 출력 신호를 나타내도록 구성된다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 컨트롤 핑거(200)는 6단의 주행 변속단, 후진 변속단 및 중립 변속단을 갖는 변속 조작 상태에 따라 도 28에 도시된 바와 같이 회전 운동 및 직선 운동하며, 이러한 변속 조작 상태에 따라 각각 2개의 극성 감지 홀 센서(506,507)에서 감지되는 자기장 극성이 서로 다른 조합 배열을 이루도록 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈(340,350)이 배치된다.

예를 들면, 전술한 바와 같이 제 1 혼합 자석 모듈(340)은 다수개의 자석(302)과 비자성체 블록(305)이 S-N-M-S-N의 극성 배치 상태를 이루도록 장착되고, 제 2 혼합 자석 모듈(350)은 다수개의 자석(302)과 비자성체 블록(305)이 S-M-N-S-S의 극성 배치 상태를 이루도록 장착될 수 있다. 이때, 2개의 극성 감지 홀 센서(506,507)는 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈(340,350) 사이 구간에 배치된다.

이에 대한 각 변속단에서의 배치 상태는 도 30에 도시되며, 도 31에는 2개의 극성 감지 홀 센서(506,507)를 통해 감지되는 자석 배열 상태가 표로 도시되고, 도 32에는 각 변속 조작 상태에 따라 2개의 극성 감지 홀 센서(506,507)에 대한 출력 신호가 그래프화하여 도시된다. 1단 주행 변속단에서 제 1 극성 감지 홀 센서(506)는 제 2 혼합 자석 모듈(350)의 N극 자석(302)과 근접하고, 제 2 극성 감지 홀 센서(507)는 제 2 혼합 자석 모듈(350)의 S극 자석(302)과 근접하게 위치한다. 따라서, 각 홀 센서(506,507)는 이에 해당하는 자기장 극성 출력 신호를 출력하게 되며, 이러한 출력 신호 조합은 NS 이다. 마찬가지로, 2단 주행 변속단에서는 제 1 극성 감지 홀 센서(506)는 제 1 혼합 자석 모듈(340)의 비자성체 블록(305)과 근접하고, 제 2 극성 감지 홀 센서(507)는 제 1 혼합 자석 모듈(340)의 S극 자석(302)과 근접하게 위치한다. 따라서, 2단 주행 변속단에서의 출력 신호 조합은 MS(M은 극성 중립 상태)이다. 이와 같은 동일한 방식으로 각 변속단에서의 출력 신호 조합은 3단 주행 변속단에서 MN, 4단 주행 변속단에서 NM, 5단 주행 변속단에서 SM, 6단 주행 변속단에서 SN, 후진 변속단에서 SS, 중립 변속단에서 MM 신호를 나타내게 된다.

이러한 모든 변속단에서의 출력 신호 조합은 각각 다르게 나타나므로, 이를 통해 각 변속단에 대한 변속 조작 상태를 감지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치는 메인 마그네트(300)를 다수개의 자석과 비자성체 블록을 혼합하여 형성함으로써, 메인 감지 센서(500)에 의해 감지되는 자기장 극성 변화 상태가 N극, S극 및 중립 극성(M) 상태의 3가지를 가질 수 있어 좀 더 단순하고 컴팩트한 형태로 각 변속단에 대한 서로 다른 출력 신호 조합을 만들 수 있고, 이에 따라 좀 더 간단한 구조로 모든 변속단에 대한 변속 조작 상태를 감지할 수 있다.

한편, 이상에서 살펴본 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치를 통해 감지된 변속 조작 상태에 따라 차량 백업 램프가 온/오프 동작하게 되는데, 본 발명에 따른 변속 조작 감지 장치는 모두 자기장 세기 변화 또는 극성 변화에 따라 단계적인 출력 신호를 나타내는 메인 감지 센서(500)가 적용되므로, 이러한 메인 감지 센서(500)의 출력 신호를 차량 제어부(미도시)로 전송함으로써, 별도의 부가적인 장치 없이도 차량 백업 램프가 온/오프 동작하도록 구성할 수 있다. 즉, 후진 변속단에서 나타나는 메인 감지 센서(500)의 출력 신호(이러한 출력 신호는 도 6에서 설명한 바와 같이 특정 전압 범위의 전기적 신호로 나타남. 도 6, 도 16, 도 27 참조)를 통해 차량 백업 램프의 온/오프 동작을 용이하게 제어할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 컨트롤 샤프트 200: 컨트롤 핑거
220: 중립 영역 230: 제 1 회전 영역
240: 제 2 회전 영역 300: 메인 마그네트
310: 제 1 자석 모듈 320: 제 2 자석 모듈
340: 제 1 혼합 자석 모듈 350: 제 2 혼합 자석 모듈
400: 센싱 유닛 500: 메인 감지 센서

Claims (25)

1. 변속 레버의 조작에 따라 회전 이동 및 직선 이동하는 컨트롤 핑거의 위치를 센싱 유닛을 통해 감지하는 방식으로 변속기의 변속 조작 상태를 감지하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치에 있어서,
   상기 컨트롤 핑거 및 센싱 유닛은 상호 이격되게 배치되어 어느 하나에 메인 마그네트가 장착되고, 상기 센싱 유닛에는 상기 메인 마그네트의 자기장 변화를 감지하는 메인 감지 센서가 장착되며,
   상기 메인 감지 센서는 상기 컨트롤 핑거의 이동에 따라 발생하는 상기 메인 마그네트의 자기장 극성 변화 및 자기장 세기 변화 중 적어도 어느 하나 이상을 감지하여 상기 컨트롤 핑거의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인 마그네트는 상기 컨트롤 핑거와 일체로 이동하도록 상기 컨트롤 핑거의 외주면 일측에 높이차를 갖도록 장착되고, 상기 메인 감지 센서는 상기 컨트롤 핑거의 이동에 따라 발생하는 상기 메인 마그네트의 자기장 극성 변화 및 자기장 세기 변화를 감지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 메인 마그네트는 다수개의 자석이 각각 일렬 배치되는 제 1 및 제 2 자석 모듈을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 자석 모듈은 각각 서로 다른 극성 및 서로 다른 높이차를 갖는 자석 배치 상태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 메인 감지 센서는
   상기 제 1 및 제 2 자석 모듈의 각 자석에 대한 자기장 세기를 감지하는 레벨 감지 홀 센서; 및
   상기 제 1 및 제 2 자석 모듈의 각 자석에 대한 극성을 감지하는 극성 감지 홀 센서
   를 포함하고, 상기 레벨 감지 홀 센서는 상기 제 1 및 제 2 자석 모듈의 각 자석의 높이차에 따라 각 자석과의 수직 이격 거리가 변화하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 레벨 감지 홀 센서에 인접한 위치에는 자속을 집속할 수 있는 별도의 마그네틱 집속기가 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 자석 모듈은 각각 다수개의 자석이 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되는 형태로 형성되며, 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동 방향을 따라 상호 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 레벨 감지 홀 센서 및 극성 감지 홀 센서는 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되며, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 상기 제 1 및 제 2 자석 모듈의 사이 구간에 위치하고, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 주행 변속단 또는 후진 변속단인 상태에서는 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동에 따라 상기 제 1 자석 모듈 또는 제 2 자석 모듈과 근접하게 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 자석 모듈은 저단, 중단 및 고단 3개 높이 중 각각 서로 다른 조합의 2개 높이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 자석 모듈은 다수개의 자석이 저단 높이 및 고단 높이를 갖도록 배치되고, 상기 제 2 자석 모듈은 다수개의 자석이 중단 높이 및 고단 높이를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 자석 모듈은 고단 높이를 갖는 1개의 자석과 저단 높이를 갖는 3개의 자석으로 구성되고, 제 2 자석 모듈은 고단 높이를 갖는 1개의 자석과 중단 높이를 갖는 3개의 자석으로 구성되며, 차량 변속기의 6개의 주행 변속단, 후진 변속단 및 중립 변속단에 대한 변속 조작 상태가 각각 감지될 수 있도록 상기 레벨 감지 홀 센서 및 극성 감지 홀 센서에 의해 감지되는 각 자석의 자기장 세기 및 자기장 극성의 조합이 각 변속단에서 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
11. 제 7 항에 있어서,
    상기 컨트롤 핑거의 외주면에는 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 상기 메인 감지 센서와 근접하게 위치하도록 상기 제 1 자석 모듈과 제 2 자석 모듈 사이에 별도의 비자성체 블록이 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 마그네트는 상기 컨트롤 핑거와 이격되도록 상기 센싱 유닛에 장착되고, 상기 컨트롤 핑거는 회전 이동 및 직선 이동 상태에 따라 상기 메인 마그네트와의 수직 이격 거리가 변화하도록 외주면 표면의 높이가 서로 다르게 형성되며, 상기 메인 감지 센서는 상기 컨트롤 핑거와 상기 메인 마그네트의 수직 이격 거리 변화에 따라 발생하는 상기 메인 마그네트의 자기장 세기 변화를 감지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 메인 마그네트는 2개의 자석을 포함하고, 상기 메인 감지 센서는 상기 2개의 자석에 대한 자기장 세기 변화를 각각 감지하도록 상기 2개의 자석과 상기 컨트롤 핑거 사이에 각각 배치되는 2개의 레벨 감지 홀 센서를 포함하며, 상기 컨트롤 핑거는 회전 이동 및 직선 이동에 따라 변화하는 상기 2개의 자석과의 수직 이격 거리가 각각 서로 다른 조합을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 컨트롤 핑거에는 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 상기 메인 마그네트와 가장 근접하게 배치되는 중립 영역과, 상기 중립 영역을 중심으로 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동 방향을 따라 양측에 각각 배치되는 제 1 회전 영역 및 제 2 회전 영역이 형성되고, 상기 제 1 회전 영역 및 제 2 회전 영역은 각각 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 다수개 높이의 분할 표면을 갖도록 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 메인 마그네트의 2개의 자석은 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되며, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 상기 중립 영역과 근접하게 위치하고, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 주행 변속단 또는 후진 변속단인 상태에서는 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동에 따라 상기 제 1 회전 영역 또는 제 2 회전 영역과 근접하게 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 회전 영역 및 제 2 회전 영역은 각각 저단, 중단 및 고단 3개 높이의 분할 표면을 갖도록 형성되며, 각 분할 표면의 높이에 따른 배치 상태는 상기 제 1 회전 영역과 제 2 회전 영역에서 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 중립 영역은 상기 제 1 회전 영역 및 제 2 회전 영역의 저단, 중단 및 고단 3개 높이 중 어느 하나의 높이를 갖는 하나의 표면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 회전 영역 및 제 2 회전 영역은 각각 4개씩의 분할 표면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
19. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 마그네트는 다수개의 자석과 비자성체 블록이 혼합된 형태로 형성되어 상기 컨트롤 핑거와 일체로 이동하도록 상기 컨트롤 핑거의 외주면 일측에 장착되고, 상기 메인 감지 센서는 상기 컨트롤 핑거의 이동에 따라 발생하는 상기 메인 마그네트의 자기장 극성 변화를 감지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 메인 마그네트는
    각각 다수개의 자석이 일렬 배치되고 다수개의 자석 사이에 비자성체 블록이 삽입되는 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈은 각각 서로 다른 극성의 자석 배치 상태를 가지며 각각 서로 다른 위치에 상기 비자성체 블록이 삽입되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 메인 감지 센서는 상기 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈의 각 자석에 대한 극성을 감지하는 2개의 극성 감지 홀 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈은 각각 다수개의 자석 및 비자성체 블록이 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되는 형태로 형성되며, 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동 방향을 따라 상호 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 2개의 극성 감지 홀 센서는 상기 컨트롤 핑거의 직선 이동 방향을 따라 일렬 배치되며, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 중립 변속단인 상태에서 상기 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈의 사이 구간에 위치하고, 차량 변속기의 변속 조작 상태가 주행 변속단 또는 후진 변속단인 상태에서는 상기 컨트롤 핑거의 회전 이동에 따라 상기 제 1 혼합 자석 모듈 또는 제 2 혼합 자석 모듈과 근접하게 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 혼합 자석 모듈은 각각 4개의 자석과 1개의 비자성체 블록이 일렬 배치된 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    
25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    차량 백업 램프의 온/오프 동작 상태가 제어될 수 있도록 상기 메인 감지 센서의 출력 신호가 차량 제어부로 전송되는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기의 변속 조작 감지 장치.
    

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