KR20160035690A - 레인지 로터리 센서 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하우징과, 상기 하우징에 수용 배치되는 기판과, 상기 하우징을 관통하여 회동 가능하게 배치되는 로터리 샤프트 바디 및 상기 로터리 샤프트 바디로부터 외주 방향으로 배치되는 로터리 샤프트 윙을 포함하는 로터리 샤프트와, 상기 로터리 샤프트 윙에 배치되어 회동하는 센싱 마그네트와, 상기 기판에 배치되어 상기 센싱 마그네트의 회동 상태를 감지하는 센싱 모듈을 포함하는 센싱부를 구비하고, 상기 센싱 마그네트는 상기 로터리 샤프트 바디의 회동 중심으로부터 일 반경 방향 상에 배치되는 제 1 센싱 마그네트와, 상기 제 1 센싱 마그네트와 서로 상이한 반경으로 상기 제 1 센싱 마그네트와 상기 로터리 샤프트 바디 사이에 배치되는 제 2 센싱 마그네트를 구비하고, 차량의 사전 설정된 변속 레인지 중 적어도 하나의 변속 레인지에 대하여 상기 센싱 모듈 중 하나의 센싱 모듈만이 온 상태를 형성하고, 차량의 사전 설정된 변속 레인지 사이의 영역에 대하여 상기 센싱 모듈 중 두 개 이상의 센싱 모듈이 온 상태를 형성하는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트 제공한다.

Description

레인지 로터리 센서 유니트{SHIFTING-RANGE ROTARY SENSOR UNIT FOR A VEHICLE}

본 발명은 회동 상태를 감지하는 스위치 내지 센서로서, 차량의 변속 레인지 감지 등 차량의 상태 감지를 이루는 간단하고 컴팩트한 구조를 이루는 로터리 스위치에 관한 것이다.

로터리 스위치는 회전수 내지 회전 속도 등을 감지할 뿐만 아니라, 회전 동작을 감지하여 소정의 출력부로 해당 감지 신호를 전달하여 사용자에 의하여 선택된 동작을 출력부에서 실행가능하도록 하는 인터페이스 장치 중의 하나로 사용된다.

특히, 이러한 로터리 스위치는 사용자 특히 운전자의 의도를 출력부로 정확하게 전달함에 있어 중요한 스위칭 기구로 사용되는데, 특히 자동차 등의 차량은 이동 수단으로서의 기능을 넘어서 사용자로 하여금 보다 안정적이면서도 편안한 주행 상태를 제공할 수 있도록 하는 각종 편의 수단으로서 기능이 요구되고 있으며, 이에 따라 로터리 스위치도 단순한 회동 상태의 감지를 넘어 감성적 품질에 대한 많은 요구가 이루어지고 있다.

특히, 로터리 스위치가 차량의 변속 레인지를 감지하는 용도로 사용되는 경우 보다 정확한 감지와 상당한 작동 신뢰성이 요구된다. 근래 스위치의 경우 접촉식에서 비접촉식으로 전환되는 양상을 보이는데, 근래 비접촉식 인히비터 스위치의 경우 해당 변속 레인지에 상응하는 개수의 마그네트를 배치시켜 정확한 레인지 출력을 이루고자 하는 시도가 이루어지고 있다.

하지만, 이러한 스위치의 경우 컴팩트한 구성을 어렵게 하고, 자석 간의 배치 위치가 근접화되어 상호 간의 간섭으로 인한 오작동 발생 가능성이 증대되는 등 작동 신뢰성에 영향을 끼치는 문제점이 수반되었다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 컴팩트하고 간단한 구조를 이루되 비접촉 방식의 스위치 내지 센서로서 감지 정확도와 더불어 작동 신뢰성을 증대시킬 수 있는 구조의 레인지 로터리 센서 유니트를 제공하는 것이다.

본 발명은, 하우징과, 상기 하우징에 수용 배치되는 기판과, 상기 하우징을 관통하여 회동 가능하게 배치되는 로터리 샤프트 바디 및 상기 로터리 샤프트 바디로부터 외주 방향으로 배치되는 로터리 샤프트 윙을 포함하는 로터리 샤프트와, 상기 로터리 샤프트 윙에 배치되어 회동하는 제 1 센싱 가동부 및 상기 제 1 센싱 가동부에 대응하여 상기 제 1 센싱 가동부의 회동을 감지하는 제 1 센싱 고정부를 포함하는 제 1 센싱 모듈 및 상기 로터리 샤프트 바디에 배치되는 제 2 센싱 가동부 및 상기 기판에 상기 제 2 센싱 가동부와 이격 배치되어 상기 제 2 센싱 가동부의 회동을 감지하는 제 2 센싱 고정부를 구비하는 제 2 센싱 모듈을 포함하는 센싱부를 구비하고, 상기 제 2 센싱 가동부는 자성체 또는 자석이고, 상기 제 2 센싱 고정부는 상기 제 2 센싱 가동부의 위치 변동에 따라 변화되는 신호를 출력하는 홀소자를 포함하는 백바이어스 센서인 레인지 로터리 센서 유니트를 제공한다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 제 2 센싱 고정부는: 상기 제 2 센싱 가동부와 이격되어 배치되는 홀소자와, 상기 제 2 센싱 가동부와의 사이에 상기 홀소자가 위치되도록 배치되는 센싱 마그네트가 배치될 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 제 2 센싱 가동부는 복수 개의 제 2 센싱 가동 영역을 구비하고, 상기 로터리 샤프트가 회동하여 상기 로터리 샤프트의 회동 중심과 상기 홀소자를 잇는 선분 상에 배치될 때, 상기 제 2 센싱 가동 영역의 일면과 상기 홀소자 간의 사이 간격 중 적어도 둘 이상이 서로 상이한 값을 가질 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 센싱부는 차량의 P(주차), D(주행), R(후진), N(중립) 중의 하나 이상을 포함하는 사전 설정된 변속 레인지를 감지하고, 상기 제 2 센싱 가동부의 상기 제 2 센싱 가동 영역은 상기 사전 설정된 변속 레인지에 대응하고, 상기 사전 설정된 변속 레인지 중의 인접한 적어도 두 개의 변속 레인지의 사이에 버퍼 레인지가 구비되고, 상기 제 2 센싱 가동부는 상기 버퍼 레인지에 대응하는 제 2 센싱 가동 버퍼 영역을 더 포함할 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 제 2 센싱 가동 영역의 길이는 상기 제 2 센싱 가동 버퍼 영역의 길이보다 클 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 제 2 센싱 가동부는 복수 개의 제 2 센싱 가동 블록으로 연결될 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 제 2 센싱 가동 버퍼 영역은 상기 제 2 센싱 가동 블록의 내측에 별개 배치되는 버퍼 블록으로 형성될 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 제 2 센싱 가동 버퍼 영역은 상기 제 2 센싱 가동 블록의 내측에 일체의 버퍼 돌출부로 형성될 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 제 2 센싱 가동부는 복수 개의 제 2 센싱 가동 플레이트의 적층 구조일 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 홀소자와 상기 센싱 마그네트는 센싱 몰딩부에 의하여 인서트 몰딩 형성될 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 제 2 센싱 고정부는 상기 센싱 몰딩부와 상기 기판 사이에 배치되어 상기 센싱 몰딩부를 지지하는 센싱 홀더를 더 구비할 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 제 1 센싱 가동부는: 상기 로터리 샤프트 윙에 수용 배치되는 제 1 센싱 가동 탄성부(421)와, 상기 제 1 센싱 가동 탄성부(421)에 의하여 탄성 지되어 상기 로터리 샤프트 윙과 함께 회동하는 제 1 센싱 가동 접점부(423)를 구비하고, 상기 제 1 센싱 고정부는 상기 제 1 센싱 가동 접점부의 대응 위치로 상기 하우징 측에는 상기 제 1 센싱 가동 접점부와 접촉 가능한 고정 접점일 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 하우징은: 상기 기판이 배치되는 하우징 바디와, 상기 하우징 바디와 맞물리어 내부 공간을 형성하는 하우징 커버를 구비하고, 상기 하우징 커버의 상기 하우징 바디를 향한 일면에는 커버 가이드가 형성되고, 상기 로터리 샤프트 윙의 상기 커버 가이드에 대응하는 위치에는 상기 커버 가이드와 상대 회동 가능하게 상기 커버 가이드와 맞물림 상대 가동 가능한 샤프트 윙 가이드가 구비될 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 로터리 샤프트 바디의 반경 방향으로 상기 샤프트 윙 가이드보다 상기 로터리 샤프트 바디의 회동 중심 측에 배치되는 오링부가 더 배치될 수도 있다.

상기 레인지 로터리 센서 유니트에 있어서, 상기 하우징의 내측에는 상기 로터리 샤프트의 회동을 제한하는 하우징 스톱퍼가 더 구비될 수도 있다.

본 발명에 의하면, 비접촉 방식의 레인지 로터리 센서 유니트에 있어 감지 정확도를 증대시키는 구조의 레인지 로터리 센서 유니트를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 레인지 로터리 센서 유니트는, 영구 자석을 무빙 요소에 배치하는 구조를 배제하여 조립성을 개선하고 동작 각도가 커지더라도 설계 상의 제약이 발생하지 않도록 컴팩트한 구성을 가능하고 감지 범위 확대 내지 감도 개성 등의 구성을 이룰 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레인지 로터리 센서 유니트의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레인지 로터리 센서 유니트의 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레인지 로터리 센서 유니트의 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레인지 로터리 센서 유니트의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 A에 대한 부분 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레인지 로터리 센서 유니트의 개략적인 부분 평단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레인지 로터리 센서 유니트의 로터리 샤프트부의 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레인지 로터리 센서 유니트의 제 2 센싱 가동부 및 홀소자 배치 관계를 나타내는 선도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 레인지 로터리 센서 유니트의 제 2 센싱 가동부의 변형에를 나타내는 평면도 및 사시도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 레인지 로터리 센서 유니트의 홀소자의 출력 선도이다.

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.

본 발명의 레인지 로터리 센서 유니트(10)는 특히 차량의 각종 상태를 감지하기 위한 다양한 센서 장치나 차량의 각종 기능 선택을 위한 스위치 장치, 예를 들어, 차량에 사용되는 스위치 유니트로서 회전 조작을 통하여 다양한 차량 상태의 감지 가능하도록 하는 인히비터 스위치, 스티어링 휠 센서 등과 더불어, 다양한 조작 상태 구현을 가능하도록 하여 차량에 구비되는 오디오, 네비게이션, 공조 장치 등의 다양한 차량용 전장 장치 들의 작동 상태를 조정 제어하는 것과 같은 차량의 다양한 선택 기능을 구현하는데 사용될 수 있는데, 회전 동작을 감지하고 소정의 감지 신호를 생성하여 스위칭 동작을 이루는 과정에서 다양한 분야에 사용될 수도 있으나 본 실시예에서는 운전자에 의하여 조작 선택되는 변속 레인지를 감지하는 변속 레버 측에 연동하는 변속 레인지 감지 스위치 및/또는 변속기의 스풀(미도시)와 연결되는 인히비터 스위치로 구현된다.

본 발명의 레인지 로터리 센서 유니트(10)는 하우징(100)과 기판(200)과 로터리 샤프트(300)와, 센싱부(400)를 포함한다.

하우징(100)는 하우징 바디(110)와 하우징 커버(120)를 구비하는데, 하우징 바디(110)와 하우징 커버(120)는 각각 측부에 하우징 커버 체결부 및 하우징 바디 체결부가 형성되고, 하우징 커버 체결부와 하우징 바디 체결부가 체결되어 내부 공간을 형성한다.

하우징 커버 체결부 및 하우징 바디 체결부는 외주에 형성되는 요홈 내지 관통구로 구현되고, 별도의 체결 부재(101)를 통하여 관통 체결됨으로써 하우징 커버(120)와 하우징 바디(110)가 내부 공간 형성하여 다른 구성요소들을 수용하고, 원치 않는 분리 이탈을 방지할 수 있다.

하우징 바디(110)와 하우징 커버(120) 사이에는 실링 부재(600)가 배치되어 하우징 바디(110)와 하우징 커버(120)가 이루는 내부 공간을 외부와 기밀 차단하는 구조를 취할 수 있다.

하우징 바디(110)는 본 실시예에서 하기되는 센싱부의 제 1 센싱 고정부가 인서트 사출 형성되는 구조의 베이스 플레이트로 구현되는데, 경우에 따라 별도의 메인 기판이 더 구비되는 구조를 취할 수도 있다.

본 실시예에서 하우징 바디(110)는 기판(200)을 지지하는 구조를 형성하고, 하우징 커버(120)는 하우징 바디(110)와 맞물리어 체결되어 내부 공간을 형성한다. 하우징 바디(110)에는 하우징 바디 관통구(111)가 형성되고, 하우징 커버(120)의 일면으로 하우징 바디 관통구(111)의 대응되는 위치에는 하우징 커버 관통구(121)가 형성되는데, 하우징 바디 관통구(111)와 하우징 커버 관통구(121)에는 로터리 샤프트(300)가 회동 가능하게 관통 배치된다.

기판(200)의 일면 상에는 하기되는 센싱부(400)의 제 2 센싱 모듈(402)이 배치된다. 기판(200)은 커넥터(미도시)를 통하여 외부 전기 장치와 전기적 연결 상태를 형성한다. 앞서 기술된 바와 같이 기판은 센싱부의 제 1 센싱 모듈과 연결되는 별도의 메인 기판을 더 포함하는 구성을 취할 수도 있으나, 본 실시예에서의 기판에는 제 2 센싱 모듈이 배치되는 구성을 취한다.

기판(200)은 하우징 바디(110)의 일측으로 배치되어 제 1 센싱 모듈의 배치 영역과의 간섭을 방지하나, 이는 일예로서 기판이 기판 관통구를 구비하여 로터리 샤프트(300)의 관통 배치를 가능하게 하는 구조를 취할 수도 있는 등 다른 구성요소와의 간섭을 방지하는 범위에서 다양한 구성이 가능하다.

로터리 샤프트(300)는 중앙에 샤프트 관통구(301)가 형성된 원통형 구조로 형성되는데, 로터리 샤프트(300)의 샤프트 관통구(301)에는 외부 대상체(미도시), 예를 들어 본 발명에서의 변속 레버와 연동하는 로드(샤프트, 미도시) 내지 별도의 액츄에이터 등을 통한 관통 배치를 이루고 축회동을 이룸으로써 로터리 샤프트(300)의 회전 상태가 형성될 수 있다. 로터리 샤프트(300)는 소정의 두께를 갖는 원통형 구조의 로터리 샤프트 바디(310) 및 로터리 샤프트 바디(310)의 외주에 연장 형성되는 로터리 샤프트 윙(320)이 형성되어 하우징 커버(120) 및 하우징 바디(110) 사이의 공간 내에서 안정적인 장착 가동 상태를 형성할 수 있다.

로터리 샤프트 바디(310)는 원통형 구조를 취하고, 로터리 샤프트 바디(310)의 중앙에 형성되는 샤프트 관통구(301)의 내주면에는 소정의 요홈이 형성되어 외부 대상체와의 상대 회동을 방지하는 구성을 취할 수 있다. 로터리 샤프트 바디(310)는 원통형 구조를 이루되, 하우징 커버(120)와 하우징 바디(110) 사이에 회동 가능하게 장착되어 하우징 내부에서의 안정적인 회동 구조를 형성한다.

로터리 샤프트 윙(320)은 로터리 샤프트 바디(310)의 외주에서 로터리 샤프트 바디(310)의 중심으로부터 반경 방향으로 배치된다. 로터리 샤프트 윙(320)은로터리 샤프트 바디(310)의 일측 방향으로 연장 형성되는데, 로터리 샤프트 윙(320)은 로터리 샤프트 바디(310)의 중심으로부터 소정의 사이각을 갖는 복수 개의 배치 구조를 취할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

로터리 샤프트 윙(320)에는 하기되는 센싱부(400)의 제 1 센싱 모듈(401)의 제 1 센싱 가동부(420)가 배치된다. 로터리 샤프트 윙(320)에는 샤프트 윙 가동부 장착부(321)가 구비되고, 샤프트 윙 가동부 장착부(321)에 제 1 센싱 가동부(420)가 가동 가능하게 수용 배치된다. 샤프트 윙 가동부 장착부(321) 및 제 1 센싱 가동부(420)는 본 실시예에서 한 개가 구비되는 경우를 도시하였으나, 경우에 따라 복수 개가 배치되는 구조를 취할 수도 있다.

로터리 샤프트 바디(310)와 하우징(100)에는 로터리 샤프트의 회동을 안정적으로 안내하기 위한 구성요소가 더 배치될 수 있다. 즉, 하우징(100)은 커버 가이드(122, 도 4 참조)를 구비하고, 로터리 샤프트(300)는 샤프트 윙 가이드(322)가 더 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 하우징(100)의 하우징 커버(120)의 로터리 샤프트(300)의 로터리 샤프트 윙(320)을 향한 일면에는 커버 가이드(122)가 배치되는데, 커버 가이드(122)와 샤프트 윙 가이드(322)는 로터리 샤프트의 회동 중심으로부터 등반경 위치에 배치되고 서로 가동 가능하게 맞물림 가능한 구조를 취한다. 본 실시예에서 커버 가이드(122)는 요홈 구조를 이루고 샤프트 윙 가이드(322)는 로터리 샤프트 윙(320)의 일면 상에 형성되는 돌기 구조를 취하여 커버 가이드(122)에 샤프트 윙 가이드(322)가 상대 회동 가능하게 수용 배치되는 구조를 취한다. 이와 같은 수용 맞물림 구조를 통하여 로터리 샤프트의 안정적인 회동 상태 유지를 이룰 수도 있다.

또한, 로터리 샤프트의 로터리 샤프트 바디와 하우징의 회동 장착시 구성요소의 간극으로 인한 습기 내지 이물 유입으로 인하여 하우징 커버(120)와 하우징 바디(110)의 내부에 위치 고정되어 배치되는 기판(200) 내지 기판 상의 회로소자의 손상 내지 열화를 방지할 수 있다.

즉, 로터리 샤프트 바디(310)의 외주에는 오링부(500)가 더 구비되는데, 로터리 샤프트 바디(310)에는 샤프트 바디 오링 안착부(313)가 구비되고, 샤프트 바디 오링 장착부(313)에 대응되는 위치로 하우징 커버(120)에는 커버 오링 가압부(123)가 구비되는데, 샤프트 바디 오링 장착부(313)에 오링부(500)이 배치되고, 하우징 커버(120)와 하우징 바디(110)의 장착 결합시 오링부(500)가 가압되어 하우징 커버(120)와 하우징 바디(110)의 간극을 밀폐시키고 커버 오링 가압부(123)가 비교적 긴 구성을 취하여 습기 경로를 극대화시킴으로써 중앙부위로부터 습기 또는 이물이 기판(200)이 배치되는 공간으로 유입되는 것을 차단 내지 최소화시킬 수 있다.

센싱부(400)는 제 1 센싱 모듈(401)과 제 2 센싱 모듈(402)을 포함하는데, 제 1 센싱 모듈(401)은 제 1 센싱 가동부(420)와 제 1 센싱 고정부(410)를 포함하고, 제 2 센싱 모듈(402)은 제 2 센싱 가동부(440)와 제 2 센싱 고정부(430)를 포함한다. 제 1 센싱 가동부(420)는 로터리 샤프트 윙(320)에 배치되어 회동하고, 제 1 센싱 고정부(410)는 제 1 센싱 가동부(420)에 대응하여 제 1 센싱 가동부(420)의 회동을 감지한다. 즉, 제 1 센싱 고정부는 위치 고정되어 하우징 측에 배치되고 제 1 센싱 가동부(420)는 로터리 샤프트 윙(320)에 배치되어 로터리 샤프트 윙(320)과 함께 회동하며 위치 고정된 제 1 센싱 고정부(410)와의 상호 연동에 의하여 회동 감지가 이루어진다. 제 1 센싱 고정부 및 제 1 센싱 가동부는 소정의 위치 변동을 감지하는 범위에서 다양한 구성이 가능하나, 본 발명의 실시예에서 제 1 센싱 모듈(401)은 접촉식 스위칭 구조를 취한다. 즉 제 1 센싱 가동부(420)는 제 1 센싱 가동 탄성부(421)와 제 1 센싱 가동 접점부(423)를 포함한다. 로터리 샤프트 윙(320)에는 샤프트 윙 장착부(321)가 구비되고, 제 1 센싱 가동 탄성부(421)와 제 1 센싱 가동 접점부(423)는 샤프트 윙 장착부(321)에 수용 배치된다. 제 1 센싱 가동 탄성부(421)는 일단이 샤프트 윙 장착부(321)의 내측에 접촉하고 타단은 제 1 센싱 가동 접점부(423)와 접촉하여 제 1 센싱 가동 접점부(423)를 탄성 지지한다. 제 1 센싱 가동 접점부(423)는 'ㄷ'자 형상을 취하는데, 이는 일예로서 이에 국한되는 것은 아니다. 제 1 센싱 가동 접점부(423)의 일단은 제 1 센싱 가동 탄성부와 접하여 탄성 지지되고 타단은 대응하여 위치 고정되어 배치되는 제 1 센싱 고정부(410)와 접촉 가능하고, 접촉 위치 변화로 전기적 신호의 변동이 발생한다. 본 실시예에서 제 1 센싱 모듈은 한 개가 구비되는 구조를 취하였으나 하나의 로터리 샤프트 윙 및 대응 위치에 복수 개가 배치될 수도 있고, 복수 개의 로터리 샤프트 윙 및 대응 위치에 단수 내지 복수 개가 배치되는 구조를 취할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

제 1 센싱 고정부(410)는 제 1 센싱 가동 접점부(423)의 대응되는 위치, 즉 가동 범위 내로 하우징 측에 제 1 센싱 가동 접점부(423)와 접촉 가능한 고정 접점으로 구현되는데, 본 실시예에서는 하우징(100)의 하우징 바디(110)에 인서트 형성되는 구조를 취하나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 별도의 기판이 구비되고 이에 형성되는 기판 도전성 라인으로 형성될 수도 있는 등, 제 1 센싱 가동부(420)의 제 1 센싱 가동 접점부(423)와의 접촉 단속을 통한 소정의 위치 감지를 가능하게 하는 범위에서 다양한 구성이 가능하다.

본 발명의 일실시예에 따른 제 1 센싱 모듈(401)은 차량의 변속 레인지 중 P(주차) 및 N(중립) 상태의 여부만을 감지하는 구조를 취한다. 즉, 제 1 센싱 고정부(410)는 로터리 샤프트의 회동 영역 중 차량의 변속 레인지 중 특정 변속 레인지, 예를 들어 P(주차) 및 N(중립) 상태에 대한 영역에만 제 1 센싱 가동부(420)와의 접촉 유지 내지 접촉 해제 상태가 발생하는 구조를 취하여 다른 변속 레인지와의 신호 차별을 형성함으로써, 차량의 시동시 P,N 변속 레인지 이외의 상태에서 시동을 방지하여 차량의 급출발 등의 안전 사고를 방지하는 구성을 취할 수도 있다.

제 2 센싱 모듈(402)은 제 2 센싱 가동부(440)와 제 2 센싱 고정부(430)를 포함하고, 제 2 센싱 가동부(440)는 로터리 샤프트 바디(310)에 배치되고 제 2 센싱 고정부(430)는 제 2 센싱 가동부(440)와 이격 배치되어 제 2 센싱 가동부(440)의 회동을 감지한다. 본 실시예에서 제 2 센싱 가동부(440)는 자성체이고, 제 2 센싱 고정부(430)는 제 2 센싱 가동부(440)의 위치 변동에 따라 변화되는 신호를 출력하는 홀소자(433)를 포함하는 백바이어스 센서이다. 여기서, 백바이어스 센서는 자성체 내지 자석으로 구현되는 가동부 측과 마주하여 홀소자가 배치되고 홀소자를 사이에 두고 가동부 측 반대편에 자성체 내지 자석이 배치되는 구조의 패키징화된 센서 유니트를 지칭한다. 본 실시예에서는 제 2 센싱 가동부(440)를 이루는 자성체로 구현되었으나 경우에 따라 자석으로 구현될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 본 실시예에서의 제 2 센싱 가동부(440)는 자성체로 구현되는데, 자성체는 니켈과 철의 합금인 퍼멀로이와 같은 강자성체일 수도 있고 연자성체일 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.

제 2 센싱 가동부(440)의 대응되는 위치로 하우징 측에 고정 장착되는 제 2 센싱 고정부(430)는 홀소자(433)를 포함한다. 홀소자는 기판(200)을 통하여 외부 전기 장치와 전기적 소통을 이루어 홀소자가 감지한 제 2 센싱 가동부(440)의 위치 변화에 대한 신호를 출력한다.

보다 구체적으로, 제 2 센싱 고정부(430)는 홀소자(433)와 센싱 백업 엘리먼트를 구비하는데, 본 실시예에서 센싱 백업 엘리먼트는 자석으로 구현되는 센싱 마그네트(431)이다. 경우에 따라 센싱 백업 엘리먼트가 자성체로 구현되는 구성을 취할 수도 있다. 본 실시예에서의 센싱 마그네트(431)는 N극과 S극의 이극성 착자구조를 이루는데, 극성의 경계면이 홀소자(433)와 센싱 마그네트(431)의 배치 선과 교차 내지 직교하는 배치 구조를 형성한다. 본 실시예에서 센싱 마그네트(431)의 N극 또는 S극의 일면이 홀소자(433)를 향하고 다른 한 극의 면은 홀소자(433)의 반대편을 향하는 구성을 취한다.

한편, 제 2 센싱 고정부(430)는 기판에 연결되되 기판 상에 직접 접촉 배치되는 구조를 취할 수도 있고, 경우에 따라 제 2 센싱 고정부(430)를 위치 고정 조정하기 위한 별도의 센싱 홀더(450)를 더 구비할 수도 있다.

센싱 홀더(450)는 센싱 몰딩부(435)와 기판(200) 사이에 배치되어 센싱 몰딩부(435)를 지지하는 구조를 취하여 안정적인 감지 위치 확보를 통한 신뢰성 높은 감지 기능을 구현할 수도 있다.

본 실시예에서의 제 2 센싱 고정부(430)는 백바이어스 센서로 구현되고 일체형 구조를 취할 수도 있다. 즉, 제 2 센싱 고정부(430)는 인서트 몰딩 구조를 형성할 수도 있다. 즉, 제 2 센싱 고정부(430)는 홀소자(433)와 제 2 센싱 마그네트(431)를 포함하고 양자는 서로 이격되어 배치된 상태로 금형 틀(미도시)에 배치되고 금형 틀에 수지재로 형성되는 센싱 몰딩부(435)가 주입되어 인서트 몰딩 형성되어 일체형 구조를 이루어 기판(200) 상에 단일 장착을 통하여 제 2 센싱 가동부(440)의 회전 변위 상태를 감지할 수 있다.

이와 같은 구조를 통하여 자성체로 형성되는 제 2 센싱 가동부(440)가 로터리 샤프트 바디(310)의 회동에 따라 소정의 위치 변화가 발생하고 제 2 센싱 고정부(430)의 홀센서(433)가 배면 배치되는 센싱 마그네트와 제 2 센싱 가동부(440)의 상대 위치 변화로 형성되는 자기장 변화를 감지하여 소정의 위치 변화 감지 기능을 실행하고, 위치 변화에 대응하는 변속 레인지 변화를 확인 가능하도록 한다.

본 실시예에서 제 2 센싱 가동부(440)는 복수 개의 제 2 센싱 가동 영역(440P,440R,440N,440D)을 포함한다. 복수 개의 제 2 센싱 가동 영역(440P,440R,440N,440D)은 위치 고정되는 제 2 센서 고정부(430)의 홀센서(433)와 상이한 거리를 형성한다. 즉, 로터리 샤프트(300)가 회동하여 로터리 샤프트(300)의 회동 중심(O)과 홀 소자(433)를 잇는 선분(선 O-O) 상에 제 2 센싱 가동 영역과 홀소자(433)가 대향하여 배치되는 경우 해당하는 제 2 센싱 가동 영역(440P,440R,440N,440D)의 일면과 홀소자(433) 간에 사이 간격이 형성되는데, 로터리 샤프트의 회동 상태에 따라 복수 개의 제 2 센싱 가동 영역(440P,440R,440N,440D)와 홀소자(433) 간에 각각 형성되는 사이 간격 중 적어도 둘 이상이 서로 상이한 값을 갖는다. 즉, 도 2, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 제 2 센싱 가동부(440)는 연속적으로 꺾여진 형상을 구비함으로써 복수 개의 단차면을 갖는 자성체로 구현되고, 각각의 단차면은 선 O-O 상에 배치될 때 홀소자(433)와의 거리가 둘 이상이 서로 상이하고, 본 실시예에서 구체적으로 각각의 제 2 센싱 가동 영역(440P,440R,440N,440D)와 홀소자(433) 간에 각각 형성되는 사이 간격은 도면 부호 a,c,e,g로 표시되고 a≠c≠e≠g의 관계가 형성된다. 즉, 본 실시예에서 센싱부(400)는 차량의 변속 레인지, 즉 차량의 P(주차), R(후진), N(중립), D(주행) 중의 하나 이상을 포함하는 사전 설정된 변속 레인지를 감지하는데, 각각의 제 2 센싱 가동 영역(440P,440R,440N,440D)은 차량의 P(주차), R(후진), N(중립), D(주행)의 변속 레인지에 대응한다.

이와 같이 자성체로 구현되는 제 2 센싱 가동 영역(440P,440R,440N,440D)과 제 2 센싱 고정부(430)의 홀소자(433) 간의 사이 간격의 변화를 통하여 발생하는 자기장 변화를 홀소자(433)가 감지하고 감지된 신호를 활용하여 현재 변속 레인지를 정확하게 감지할 수 있다.

또한, 경우에 따라 신호의 오작동 내지 불필요한 빈번한 변속 레인지 변화를 방지하여 원치 않는 변속 충격 내지 안전 사고 발생을 방지하도록 사전 설정된 변속 레인지 중의 인접한 적어도 두 개의 변속 레인지 사이에 버퍼 레인지(P-R, R-N, N-D)가 더 구비될 수도 있고, 제 2 센싱 가동부(440)는 버퍼 레인지에 대응하는 제 2 센싱 가동 버퍼 영역(440P-R, 440R-N, 440N-D)을 더 포함할 수 있다.

이와 같이 각 변속 레인지에 대응하는 센싱 가동 영역 사이에 중간 영역으로서의 센싱 가동 버퍼 영역을 형성함으로써 안정적인 변속 감지 및 감지 신뢰성을 확보할 수도 있다. 이 경우에도 각각의 제 2 센싱 가동 버퍼 영역(440P-R, 440R-N, 440N-D)과 홀소자(433) 간의 사이 간격도 도면 부호 b,d,f로 도시되는 바와 같이 적어도 두 개 이상이 서로 상이한 값을 갖는 구조를 취하여 상대 거리 변화로 인한 자기장의 변화를 감지하여 소정의 변속 레인지를 확인하고 이전 단계에서의 변속 레인지 및 기타 주변 환경 감지 신호를 활용하여 소정의 중간 영역에서의 변속 출력값을 선정하는 방식을 취할 수도 있다.

여기서, 제 2 센싱 가동 버퍼 영역(440P-R, 440R-N, 440N-D)의 길이는 제 2 센싱 가동 영역(440P,440R,440N,440D)의 길이보다 작은 값을 갖는다. 이와 같이 로터리 샤프트의 회동 방향, 즉 원주 방향으로의 길이 차이를 형성하여 제 2 센싱 가동 영역(440P,440R,440N,440D)의 감지를 보다 정확하게 할 수 있다.

또한, 이와 같은 로터리 샤프트의 원주 방향으로의 길이 차이가 형성되는 경우, 제 2 센싱 가동 버퍼 영역(440P-R, 440R-N, 440N-D)과 제 2 센싱 가동 영역(440P,440R,440N,440D) 간의 길이 차이로 인한 제조 상의 곤란함이 발생할 수 있는데, 이를 해결하는 다양한 방법들이 구현될 수도 있다.

즉, 도 9에 도시된 바와 같이 제 2 센싱 가동부(440A)는 복수 개의 제 2 센싱 가동 블록(440-1,440-2,440-3)으로 형성되고 이들의 연결 구조를 형성할 수도 있다. 또한, 제 2 센싱 가동 버퍼 영역에 대응하는 일부 제 2 센싱 가동 블록(440-2)은 경사면 배치 구조를 취하여 직각 단차 배치 구조의 여타 센싱 가동 영역보다 완화된 구조를 형성하여 홀소자와의 소정의 거리 차이 범위를 형성하고, 가동부가 배치되는 원주 방향으로의 길이를 유지하되 경사면을 통한 전체적 길이 증가를 통하여 제조 상의 난점을 해소하는 구조를 취할 수도 있다.

이때, 제 2 센싱 가동 버퍼 영역을 형성하기 위하여 버퍼 블록(440-a1,440-a2)이 더 배치되는 구성을 취할 수 있고, 버퍼 블록(440-a1,440-a2)은 제 2 센싱 가동 영역의 사이, 제 2 센싱 가동 버퍼 영역에 대응하는 위치에 배치될 수 있는데, 버퍼 블록의 개수는 설계 사양에 따라 다양한 구성이 가능하다.

본 발명의 제 2 센서 가동부의 구조가 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 2 센싱 가동 버퍼 영역에 대응하는 위치로 제 2 센시 d가동부의 내측에 버퍼 돌출부(440b)가 더 구비될 수 있는데, 버퍼 돌출부(440b)는 다른 제 2 센싱 가동 영역 부분만 내측으로 돌출 형성되는 일체형 구조를 취할 수도 있다.

또한, 제 2센서 가동부는 단품으로 일체형 형성되는 강자성체 덩어리로 형성될 수도 있으나, 도 11에 도시된 바와 같이, 소정의 두께를 갖는 얇은 복수 개의 제 2 센싱 가동 플레이트(440C440-1c,440-2c,...)가 적층 배치되는 구조를 취할 수도 있다.

한편, 본 발명은 로터리 샤프트의 과도한 회동을 방지하는 구성요소를 더 구비할 수도 있다. 즉, 하우징 바디(110)와 로터리 샤프트 윙(320)에는 양자의 맞닿음을 통한 회동 저지를 이루는 구성요소가 더 구비되는데, 하우징 바디(110)는 바디 스톱퍼(117, 도 6 참조)이 구비되어 로터리 샤프트 윙(320)과의 제한 접촉을 통하여 로터리 샤프트의 과도한 회동을 방지할 수도 있다. 회동방향에 따른 변속 레인지의 추가적 변화 방지 구조는 소정의 스톱핑 기능을 구현하는 범위에서 다양한 구성이 가능하다.

도 12 내지 도 24에는 본 발명의 일실시예에 따른 로터리 샤프트가 도 8 상에서의 좌측으로부터 우측으로 이동함에 따라 센싱부의 제 2 센싱 모듈(402)의 제 2 센싱 고정부의 홀소자와 제 2 센싱 가동부의 상대 위치 변화에 따른 신호 변화(S1 내지 S4) 및 제 1 센싱 모듈(401)의 제 1 센싱 가동부의 위치 변화에 따른 제 1 센싱 고정부로부터의 출력 신호 변화(S5)가 도시되는데, 순차적 회동 위치 변화에 따라 각각의 센싱 모듈의 출력값이 변화될 수 있다. 본 실시예에서 제 2 센싱 고정부의 홀소자의 출력 신호는 복수 개의 기준값(References1 내지 6 중의 하나 이상)으로 설정된 복수 개의 컴패레이터로 전달되고 이들의 신호 비교를 통하여 스위치 회로로 소정의 신호 출력(S1 내지 S4)를 이룰 수도 있고, 제 1 센싱 고정부의 대응되는 변속 레인지 P,N에 대하여 소정의 온 신호가 출력되는 방식으로 변화되는 신호 출력(S5)으로 구성되고 이들의 신호의 조합으로 실제 운전자에 의하여 쉬프트 레버(미도시)를 통하여 선택된 변속 레인지를 정확하게 감지할 수도 있다.

아래 표 1에는 본 발명의 변속 레인지에 대한 제 1 센싱 모듈 및 제 2 센싱 모듈의 출력 상태가 도시된다.

	P	P-R	R	R-N	N	N-D	D
S1	1	1	0	0	0	0	0
S2	0	1	1	1	0	0	0
S3	0	0	0	1	1	1	0
S4	0	0	0	0	0	1	1
S5	0	0	0	0	0	0	0

즉, 로터리 샤프트가 회동함에 따라 장착된 제 1 센싱 가동부 및 제 2 센싱 가동부의 위치 변동으로 소정의 센싱 모듈의 출력값이 변화하는데, 사전 설정된 위치인 P,R,N,D의 변속 레인지 내지 이들 사이 버퍼 영역으로서의 P-R,R-N,N-D에 대하여 제 2 센싱 모듈의 홀소자의 출력값이 변화(도 12 및 도 13의 V1,V2,V3,V4 및 이들 사이의 범위)하고, 이들의 사전 설정된 변속 레인지에 대응하는 위치에 대한 기준값(Refereces)과 비교하여 해당 기준치 비교에 부합될 경우 온 신호를 그리고 부합되지 않는 경우 오프 신호를 출력하는 방식으로 복수 개의 출력 신호(S1 내지 S4)가 출력되어 이들의 조합을 통하여 해당 변속 레인지를 파악할 수 있고, 제 1 센서 모듈의 경우 P,N의 변속 레인지에 대하여 온 상태 신호를 출력함으로써, 제어부(미도시)로 하여금 차량 시동시 P,N 상태에서만 시동 가능하도록 하여 차량의 급출발을 방지하도록 하는 기능을 수행한다.

본 발명의 센싱부(400)의 제 1 센싱 모듈(401) 및 제 2 센싱 모듈(402)은 경우에 따라 별개의 MCU를 구비하여 신호 조합 구성을 출력하거나 또는 단일체로서의 ASIC회로 구성을 취하여 신호 조합 및 다양한 신호 출력을 가능하게 하는 구성을 취할 수도 있다.

앞서 설명된 바와 같이 본 실시예에서의 레인지 로터리 센서 유니트(10)의 하우징(100)은 차량에 배치되고, 기판(200)이 하우징에 수용 배치되며, 하우징(100)에 차량 운전자의 변속 조작에 의하여 회동 가능하게 관통 배치되는 로터리 샤프트(300)와, 센싱부(400)를 구비하여, 차량의 변속 레인지를 감지하는 인히비터 스위치로서의 차량 변속 레인지 레인지 로터리 센서 유니트로 구현되는 실시예를 기술하였으나, 본 발명과 같이 백바이어스 센서 구조의 제 2 센싱 모듈을 구비하는 범위에서 다양한 센서 내지 스위치로 구현 가능하다.

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.

10...레인지 로터리 센서 유니트
100..하우징 110...하우징 바디
120...하우징 커버 200...기판
300..로터리 샤프트 400...센싱부

Claims (15)

1. 하우징과,
   상기 하우징에 수용 배치되는 기판과,
   상기 하우징을 관통하여 회동 가능하게 배치되는 로터리 샤프트 바디 및 상기 로터리 샤프트 바디로부터 외주 방향으로 배치되는 로터리 샤프트 윙을 포함하는 로터리 샤프트와,
   상기 로터리 샤프트 윙에 배치되어 회동하는 제 1 센싱 가동부 및 상기 제 1 센싱 가동부에 대응하여 상기 제 1 센싱 가동부의 회동을 감지하는 제 1 센싱 고정부를 포함하는 제 1 센싱 모듈 및 상기 로터리 샤프트 바디에 배치되는 제 2 센싱 가동부 및 상기 기판에 상기 제 2 센싱 가동부와 이격 배치되어 상기 제 2 센싱 가동부의 회동을 감지하는 제 2 센싱 고정부를 구비하는 제 2 센싱 모듈을 포함하는 센싱부를 구비하고,
   상기 제 2 센싱 가동부는 자성체 또는 자석이고, 상기 제 2 센싱 고정부는 상기 제 2 센싱 가동부의 위치 변동에 따라 변화되는 신호를 출력하는 홀소자를 포함하는 백바이어스 센서인 레인지 로터리 센서 유니트.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 2 센싱 고정부는:
   상기 제 2 센싱 가동부와 이격되어 배치되는 홀소자와,
   상기 제 2 센싱 가동부와의 사이에 상기 홀소자가 위치되도록 배치되는 센싱 마그네트가 배치되는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제 2 센싱 가동부는 복수 개의 제 2 센싱 가동 영역을 구비하고,
   상기 로터리 샤프트가 회동하여 상기 로터리 샤프트의 회동 중심과 상기 홀소자를 잇는 선분 상에 배치될 때, 상기 제 2 센싱 가동 영역의 일면과 상기 홀소자 간의 사이 간격 중 적어도 둘 이상이 서로 상이한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 센싱부는 차량의 P(주차), D(주행), R(후진), N(중립) 중의 하나 이상을 포함하는 사전 설정된 변속 레인지를 감지하고,
   상기 제 2 센싱 가동부의 상기 제 2 센싱 가동 영역은 상기 사전 설정된 변속 레인지에 대응하고,
   상기 사전 설정된 변속 레인지 중의 인접한 적어도 두 개의 변속 레인지의 사이에 버퍼 레인지가 구비되고,
   상기 제 2 센싱 가동부는 상기 버퍼 레인지에 대응하는 제 2 센싱 가동 버퍼 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제 2 센싱 가동 영역의 길이는 상기 제 2 센싱 가동 버퍼 영역의 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제 2 센싱 가동부는 복수 개의 제 2 센싱 가동 블록으로 연결되는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제 2 센싱 가동 버퍼 영역은 상기 제 2 센싱 가동 블록의 내측에 별개 배치되는 버퍼 블록으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 제 2 센싱 가동 버퍼 영역은 상기 제 2 센싱 가동 블록의 내측에 일체의 버퍼 돌출부로 형성되는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
9. 제 5항에 있어서,
   상기 제 2 센싱 가동부는 복수 개의 제 2 센싱 가동 플레이트의 적층 구조인 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
10. 제 2항에 있어서,
    상기 홀소자와 상기 센싱 마그네트는 센싱 몰딩부에 의하여 인서트 몰딩 형성되는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2 센싱 고정부는 상기 센싱 몰딩부와 상기 기판 사이에 배치되어 상기 센싱 몰딩부를 지지하는 센싱 홀더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 센싱 가동부는:
    상기 로터리 샤프트 윙에 수용 배치되는 제 1 센싱 가동 탄성부(421)와,
    상기 제 1 센싱 가동 탄성부(421)에 의하여 탄성 지되어 상기 로터리 샤프트 윙과 함께 회동하는 제 1 센싱 가동 접점부(423)를 구비하고,
    상기 제 1 센싱 고정부는 상기 제 1 센싱 가동 접점부의 대응 위치로 상기 하우징 측에는 상기 제 1 센싱 가동 접점부와 접촉 가능한 고정 접점인 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
13. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은:
    상기 기판이 배치되는 하우징 바디와,
    상기 하우징 바디와 맞물리어 내부 공간을 형성하는 하우징 커버를 구비하고,
    상기 하우징 커버의 상기 하우징 바디를 향한 일면에는 커버 가이드가 형성되고,
    상기 로터리 샤프트 윙의 상기 커버 가이드에 대응하는 위치에는 상기 커버 가이드와 상대 회동 가능하게 상기 커버 가이드와 맞물림 상대 가동 가능한 샤프트 윙 가이드가 구비되는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 로터리 샤프트 바디의 반경 방향으로 상기 샤프트 윙 가이드보다 상기 로터리 샤프트 바디의 회동 중심 측에 배치되는 오링부가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
15. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징의 내측에는 상기 로터리 샤프트의 회동을 제한하는 하우징 스톱퍼가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 레인지 로터리 센서 유니트.
    

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