KR20150094903A - 전자식 변속레버용 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차에 적용되는 전자식 변속레버용 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터부와; 상기 모터부를 구동시키는 모터구동 회로를 구비한 PCB와; 상기 모터부의 회전축과 결합되어 상기 모터부의 구동에 의해 전진 또는 후진 이동하는 리드스크류와; 상기 리드스크류에 나사 결합되어 전진 또는 후진 이동하는 너트;를 구비하고, 상기 너트의 상부에 상부로 돌출된 고정핀을 형성한 액츄에이터를 전자식 변속레버와 결합하게 하여 상기 전자식 변속레버가 변속될 때 그 각 변속 위치에 대하여 상기 고정핀에 의하여 걸리게 하여 구속감이 발생되도록 함으로써, 보다 간단한 구조이면서 운전자로 하여금 기계식 변속레버와 같이 각 변속단에 대한 조작감을 보다 확실하게 감지할 수 있도록 하는 전자식 변속레버용 액츄에이터에 관한 것이다.

Description

전자식 변속레버용 액츄에이터{ACTUATOR FOR ELECTRONIC SHIFT LEVER}

본 발명은 자동차에 적용되는 전자식 변속레버용 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터부와; 상기 모터부를 구동시키는 모터구동 회로를 구비한 PCB와; 상기 모터부의 회전축과 결합되어 상기 모터부의 구동에 의해 회전하는 리드스크류와; 상기 리드스크류에 나사 결합되어 전진 또는 후진 이동하는 너트;를 구비하고, 상기 너트의 상부로 돌출된 고정핀이 형성된 액츄에이터를 전자식 변속레버와 결합하게 하여 상기 전자식 변속레버가 변속될 때 그 각 변속 위치에 대하여 상기 고정핀에 의하여 걸리게 하여 구속감이 발생되도록 함으로써, 보다 간단한 구조이면서 운전자로 하여금 기계식 변속레버와 같이 각 변속단에 대한 조작감을 보다 확실하게 감지할 수 있도록 하는 전자식 변속레버용 액츄에이터에 관한 것이다.

종래 자동차의 변속장치는 기계적인 링크기구를 이용한 변속 전환수단이 구비되어 있었으나, 근래 차량 탑재기기의 전자화의 요청에 대처하기 위하여 변속레버의 전환위치를 위치센서로 검출하고, 그 위치센서의 출력신호에 따라 솔레노이드나 모터 등을 이용한 액츄에이터를 구동하여 변속 전환하는 쉬프트 바이 와이어(Shift by Wire)방식의 변속 전환수단이 사용되고 있다.

쉬프트 바이 와이어(Shift by Wire)방식의 변속 전환수단을 구비한 자동차 전자식 변속레버는 운전석과 엔진룸과의 사이에 대형이면서 복잡한 링크기구를 구비할 필요가 없이 수개의 전선을 배선할 뿐이고 차량의 설계의 자유도를 높일 수는 있으나, 기계식 변속레버에 익숙한 운전자가 조작감으로 현재 어떤 변속이 되었는지를 인지할 수 없는 문제점이 있었다

이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내 공개공보 제10-2011-0062880호 등에서 전자식 변속레버에서 소정의 변속위치(예를 들면, 드라이브: D 위치)로부터 다른 하나의 변속위치(예를 들면, 중립: N 위치)에 전환 조작할 때에 적절한 구속감을 상기 변속 레버에 부여하는 기술이 제안 된 바 있다.

그러나, 상기 기술은 구조가 다소 복잡하고 전자식 변속레버의 각 단 변속시 위치에 대한 구속기능이 없는 구간이 존재하여 운전자의 조작감으로 변속이 되었는지 감지할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 그 목적은 모터부와; 상기 모터부를 구동시키는 모터구동 회로를 구비한 PCB와; 상기 모터부의 회전축과 결합되어 상기 모터부의 구동에 의해 회전하는 리드스크류와; 상기 리드스크류에 나사 결합되어 전진 또는 후진 이동하는 너트;를 구비하고, 상기 너트의 상부로 돌출된 고정핀이 형성된 액츄에이터를 전자식 변속레버와 결합하게 하여 상기 전자식 변속레버가 변속될 때 그 각 변속 위치에 대하여 상기 고정핀에 의하여 걸리게 하여 구속감이 발생되도록 함으로써, 보다 간단한 구조이면서 운전자로 하여금 기계식 변속레버와 같이 각 변속단에 대한 조작감을 보다 확실하게 감지할 수 있도록 하는 전자식 변속레버용 액츄에이터를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터는, 모터부와; 상기 모터부를 구동시키는 모터구동 회로를 구비한 PCB와; 상기 모터부의 회전축과 결합되어 상기 모터부의 구동에 의해 회전하는 리드스크류와; 상기 리드스크류에 나사 결합되어 전진 또는 후진 이동하는 너트;를 구비하고, 상기 너트의 상부에 상부로 돌출된 고정핀을 형성하여, 전자식 변속레버가 변속될 때 그 변속 위치에 대하여 상기 고정핀에 의하여 걸리게 하여 구속감이 발생되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 PCB가 상기 너트의 위치를 감지하기 위한 센서를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 센서가 상부로 돌출되면서 이동 가능한 돌기를 구비하고, 상기 돌기는 상기 너트의 하부면과 결합되어 상기 너트가 이동함에 따라 상기 돌기도 이동되어 위치를 감지하도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 센서에서 감지된 위치 정보가 상기 모터부를 제어하는 MCU로 전송되어 상기 너트의 이동 위치를 판단하기 위한 정보로 이용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 MCU가 상기 너트의 이동 위치 정보를 외부 제어신호와 비교하여 상기 모터부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 센서가 상기 너트의 이동에 따라 기계적으로 함께 이동되어 상기 너트의 위치를 감지하는 위치센서이거나 마그네트와 홀 소자가 결합된 마그넷-홀 센서인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터는 모터부와; 상기 모터부를 구동시키는 모터구동 회로를 구비한 PCB와; 상기 모터부의 회전축과 결합되어 상기 모터부의 구동에 의해 전진 또는 후진 이동하는 리드스크류와; 상기 리드스크류에 나사 결합되어 전진 또는 후진 이동하는 너트;를 구비하고, 상기 너트의 상부로 돌출된 고정핀이 형성된 액츄에이터를 전자식 변속레버와 결합하게 하여 상기 전자식 변속레버가 변속될 때 그 각 변속 위치에 대하여 상기 고정핀에 의하여 걸리게 하여 구속감이 발생되도록 함으로써, 보다 간단한 구조이면서 운전자로 하여금 기계식 변속레버와 같이 각 변속단에 대한 조작감을 보다 확실하게 감지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 변속레버의 위치 제어시 초기 원점 감지 기능 없이 위치 제어가 가능하며 상시 현 위치에 대한 Feedback이 가능하여 순간 위치 제어가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터를 전자식 변속레버와 결합 상태를 도시한 도면
도 2는 도 1에서 전자식 변속레버와 본 발명에 따른 액츄에이터의 고정핀과의 결합된 상태를 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터의 분해 사시도
도 4는 본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터가 조립완성된 상태의 외관도
도 5는 본 발명에서 너트와 위치센서가 결합된 상태의 외관도
도 6은 도 5에서 너트와 위치센서가 결합된 상태의 확대 정면도
도 7은 본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터의 위치제어를 위한 구성 블록도

이하, 본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터가 전자식 변속레버와 결합된 상태 등을 도시한 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터(A)는 상기 전자식 변속레버(T)의 일측에 결합되는 구조로 되어 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전자식 변속레버(T)가 변속될 때 그 각 변속 위치(A-E)에 대하여 상기 고정핀(34)이 선형으로 이동되면서 걸리게 되어 구속감이 발생되게 된다. 이로 인하여 운전자로 하여금 기계식 변속레버와 같이 각 변속단에 대한 조작감을 보다 확실하게 감지할 수 있게 된다.

다음으로 본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터에 대하여 도 3 내지 도 6을 참고로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터는 도 3에 도시된 바와 같이 스텝모터로 된 동력 구동원인 모터부(20)와, 상기 모터부의 회전축에 결합되어 상기 모터의 회전력을 아이들 기어(22)에 전달하는 피니언 기어(21)와, 상기 피니언 기어(21)와 결합되면서 리드스크류(31)와 결합되어 상기 리드스크류(31)에 회전력을 전달하는 아이들 기어(22)와, 상기 리드스크류(31)에 나사 결합되어 전진 또는 후진 이동하는 너트(33)와, 상기 리드스크류(31)의 양단부에 구비되어 상기 리드스크류(31)의 회전력을 지지하는 베어링(32)과, 상기 각 부품의 이탈을 방지하고 각 부품의 위치를 고정시켜주는 케이스(12)와, 상기 케이스(12)의 상부에 각 부품을 보호 커버하고 각 부품의 위치를 고정시켜주는 커버(11)와, 상기 케이스(12)의 하부에 구비되어 상기 모터부(20)를 구동시키는 모터구동 회로를 구비한 PCB(41) 등으로 구성된다. 또한, 상기 너트(33)의 상부에 상부로 돌출된 고정핀(34)가 형성되어 있다. 상기 커버(11)와 상기 케이스(12)는 다수개의 조립 볼트(51)에 의하여 조립 고정되고 다수개의 고정 볼트(52)에 의하여 조립이 완성된 액츄에이터(A)가 변속레버(T) 등에 고정된다.

상기와 같이 구성된 액츄에이터(A)가 조립이 완성되면 도 4와 같이 되고, 조립이 완성된 액츄에이터(A)는 전자식 변속레버와 결합하기 위하여 외부로 상기 고정핀(34)가 돌출되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 조립이 완성된 액츄에이터(A)는 그 상기 고정핀(34)이 전자식 변속레버(T)와 기계적으로 결합되는데, 이로 인하여 상기 전자식 변속레버(T)가 변속될 때 그 변속 위치에 대하여 상기 고정핀(34)에 의하여 걸리게 하여 구속감이 발생되게 되는 것이다.

상기 PCB(41)에는 상기 모터부(20)를 구동시키는 모터구동 회로와, 외부로부터 공급되는 전원 및 전기신호를 인가 받기 위한 커넥터(43)와, 상기 너트(33)의 위치를 감지하기 위한 센서(42) 등을 구비하고 있다.

도 5 및 도 6을 참고로 상기 리드스크류(31)에 나사 결합된 너트(33)와 상기 센서(42)가 결합되어 동작하는 구조에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 너트(33)는 상부에 전자식 변속레버(T)와 기계적으로 결합되는 고정핀(34)이 형성되고, 중간부분은 상기 리드스크류(31)과 나사 결합되며, 하부에는 센서(42)와 결합되는 구조를 가진다.

상기 센서(42)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상부로 돌출되면서 이동 가능한 돌기(42a)를 구비하고, 상기 돌기(42a)는 상기 너트(33)의 하부면과 결합되어 상기 너트(33)가 이동함에 따라 상기 돌기(42a)도 이동되어 위치를 감지하게 된다. 즉, 상기 센서(42)는 위치센서로서 상기 너트(33)의 이동에 따라 기계적으로 함께 상기 돌기(42a)가 이동되어 상기 돌기(42a)가 이동되는 위치에 따라 저항치가 변동되게 하고 이로 인하여 변동되는 저항치를 감지하여 상기 너트(33)의 이동 위치를 감지할 수 있게 된다.

도 5 및 도 6에서는 상기 너트(33)의 이동 위치를 감시하기 위하여 상기와 같은 위치센서를 사용하였지만 그 실시예에 국한하지 않고 마그네트와 홀 소자가 결합된 마그넷-홀 센서 등을 사용할 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터의 위치제어를 위한 구성 블록도로서, 도 7을 참고로 본 발명에 따른 전자식 변속레버용 액츄에이터[너트(33)]의 위치 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 7에 도시된 바와 같이 상기 액츄에이터(A)의 너트(33)의 이동 위치를 제어하기 위하여 모터부(20)를 제어하는 MCU(60)로 외부입력신호가 전송된다, 상기 MCU(60)는 상기 PCB(41)에 구비된 모터구동 회로에 제어신호를 전송하여 상기 모터부(20)를 제어한다. 상기 모터부의 제어에 따라 상기 너트(33)의 이동 위치가 제어되는데, 상기 너트(33)의 이동 위치는 센서(42)에서 감지되어 상기 감지된 상기 너트(33)의 이동 위치를 상기 MCU(60)로 피드백하여 전송하게 하여 상기 너트(33)의 이동 위치를 제어하는 구조로 되어 있다. 상기 센서(42)에서 감지된 위치 정보는 상기 모터부(20)를 제어하는 MCU(60)로 전송되어 상기 너트(33)의 이동 위치를 판단하기 위한 정보로 이용된다.

또한, 상기 MCU(60)는 상기 센서(42)에서 감지한 위치 정보를 상기 너트(33)의 이동 위치를 제어하기 위하여 외부센서 등으로부터 발생되는 외부 제어신호와 비교하여 상기 모터부(20)의 구동을 제어한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

11: 커버 12: 케이스
20: 모터부 21: 피니언 기어
22: 아이들 기어 31: 리드스크류
32: 베어링 33: 너트
34: 고정핀 41: PCB
42: 센서 42a: 돌기
43: 커넥터 51: 조립 볼트
52: 고정 볼트 60: MCU

Claims (6)

1. 모터부와; 상기 모터부를 구동시키는 모터구동 회로를 구비한 PCB와; 상기 모터부의 회전축과 결합되어 상기 모터부의 구동에 의해 회전하는 리드스크류와; 상기 리드스크류에 나사 결합되어 전진 또는 후진 이동하는 너트;를 구비하고, 상기 너트의 상부에 상부로 돌출된 고정핀을 형성하여,
   전자식 변속레버가 변속될 때 그 변속 위치에 대하여 상기 고정핀에 의하여 걸리게 하여 구속감이 발생되도록 한 것
   을 특징으로 하는 전자식 변속레버용 액츄에이터.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 PCB는 상기 너트의 위치를 감지하기 위한 센서를 구비하고 있는 것
   을 특징으로 하는 전자식 변속레버용 액츄에이터.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 센서는 상부로 돌출되면서 이동 가능한 돌기를 구비하고, 상기 돌기는 상기 너트의 하부면과 결합되어 상기 너트가 이동함에 따라 상기 돌기도 이동되어 위치를 감지하도록 한 것
   을 특징으로 하는 전자식 변속레버용 액츄에이터.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 센서에서 감지된 위치 정보는 상기 모터부를 제어하는 MCU로 전송되어 상기 너트의 이동 위치를 판단하기 위한 정보로 이용되는 것
   을 특징으로 하는 전자식 변속레버용 액츄에이터.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 MCU는 상기 너트의 이동 위치 정보를 외부 제어신호와 비교하여 상기 모터부의 구동을 제어하는 것
   을 특징으로 하는 전자식 변속레버용 액츄에이터.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 센서는 상기 너트의 이동에 따라 기계적으로 함께 이동되어 상기 너트의 위치를 감지하는 위치센서이거나 마그네트와 홀 소자가 결합된 마그넷-홀 센서인 것
   을 특징으로 하는 전자식 변속레버용 액츄에이터.

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