KR20170080086A - 전자식 변속 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 변속 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 전자식 변속 장치는, 마그넷이 연결되고, 이동에 의해 변속단을 선택하는 변속 레버, 상기 변속 레버가 쉬프트 축 또는 셀렉트 축을 중심으로 이동됨에 따라 유도되는 상기 마그넷의 자속 밀도를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 마그넷은 상면과 하면의 면적이 상이하며, 상기 마그넷의 상기 하면은 상기 센서부의 감지 영역에서 상기 자속 밀도를 미리 정해진 기준 자속 밀도 이상이 되게 하고, 상기 센서부는 상기 마그넷의 이동 공간에서 상기 자속 밀도를 상기 이동 공간의 특정 위치값으로 감지한다.

Description

전자식 변속 장치{Apparatus for electron control transmission}

본 발명은 전자식 변속 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변속 레버와 연결된 마그넷의 자속 밀도를 감지하여 변속단을 선택할 수 있는 전자식 변속 장치에 관한 것이다.

차량용 변속기는 차량의 속도에 따라 엔진의 회전을 일정하게 유지하기 위해 기어비를 달리하도록 할 수 있다. 이러한 변속기(Transmission)의 기어비를 바꾸기 위하여 변속기에 있는 변속 레버(Shift lever)를 작동할 수 있다. 이러한 변속기는 사용자에 의하여 변속단을 바꿀 수 있는 수동 변속 모드와 사용자가 주행 모드(D)을 선택시에 속도에 따라 자동으로 변속단을 바꾸는 자동 변속 모드가 있었다.

이와 함께, 하나의 변속기에서 수동 변속과 자동 변속을 수행할 수 있는 스포츠 모드형 변속기가 사용되고 있다. 일반적으로 원칙적으로 자동 변속을 수행하면서, 사용자에 의해 기어의 단수를 높이거나 낮추어서 수동 변속을 수행하거나 수동 변속을 하는 변속기 옆에 자동 변속을 할 수 있는 변속기를 구비하여 수행할 수 있다.

전자식 변속기에서 사용자에 의해 선택되는 변속단은 예를 들어, 파킹(P), 후진(R), 중립(N), 전진(D) 그리고 엔진 브레이크가 작동되는 '+' 및 '-' 등이 될 수 있다.

이러한 전자식 변속기는 변속 레버의 위치를 감지하기 위해서 선형 홀(Hall) 센서 또는 스위치 홀 센서를 사용하였다. 홀 센서는 마그넷을 이용하는 센서로서, 자기력을 전기적인 신호로 바꿀 수 있는데, 이러한 전기적인 신호를 이용하여 선택된 변속단을 감지하는 것으로, 홀 센서에 의해 감지되는 전기적인 신호, 주로 전압을 이용하여 변속 레버의 위치를 알 수 있다.

종래에는 전후 또는 좌우 방향으로 움직이는 변속 레버의 위치, 즉 변속 레버의 쉬프트(Shift) 위치(P, R, N, D)와 셀렉트(Select) 위치(+, -)를 감지하기 위해서 홀 센서 상부에 홀 센서와 별도로 구성된 변속 레버와 연결된 마그넷을 위치시키고 변속 레버의 이동시에 마그넷의 위치가 변하게 되고, 홀 센서에서는 마그넷의 자속 밀도를 감지하였다.

그러나, 홀 센서 상부에서 마그넷이 이동되는 경우, 홀 센서 상부에 마그넷이 위치한 경우와 변속 레버가 이동하여 마그넷이 홀 센서 상부에서 전후 및 좌우 방향으로 위치가 변한 경우 홀 센서와 마그넷 사이의 간격이 변하게 된다. 즉, 마그넷이 홀 센서 상부에 위치한 경우가 마그넷이 전후 및 좌우 방향으로 이동한 경우에 비하여 가까운 간격을 가지게 된다.

이때, 마그넷이 홀 센서 상부에 위치하였을 때에는 자속 밀도의 감지가 정상적으로 이루어지게 되나, 마그넷이 전후 및 좌우 방향으로 이동하여 홀 센서와 마그넷 사이의 간격이 멀어진 경우에는 자속 밀도의 감지가 정상적으로 이루어지지 않아 오동작을 하게 될 가능성이 있다.

따라서, 변속 레버가 전후 및 좌우 방향으로 이동하는 경우에도 마그넷과 홀 센서 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 하여 감지되는 자속 밀도의 세기가 균일하게 유지될 수 있도록 하는 방안이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0113618(2015.10.08)

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 과제는 변속 레버와 연결된 마그넷의 자속 밀도를 감지하는 센서 구성의 감지 영역 내에서 감지 가능한 유효 자속밀도를 향상시키면서, 변속 레버의 일단에 결합되기 용이한 마그넷의 특정 형상을 포함하는 전자식 변속 장치를 제공하는 데 있다.

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

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 전자식 변속 장치는, 마그넷이 연결되고, 이동에 의해 변속단을 선택하는 변속 레버, 상기 변속 레버가 쉬프트 축 또는 셀렉트 축을 중심으로 이동됨에 따라 유도되는 상기 마그넷의 자속 밀도를 감지하는 센서부를 포함하되, 상기 마그넷은 상면과 하면의 면적이 상이하며, 상기 마그넷의 상기 하면은 상기 센서부의 감지 영역에서 상기 자속 밀도를 미리 정해진 기준 자속 밀도 이상이 되게 하고, 상기 센서부는 상기 마그넷의 이동 공간에서 상기 자속 밀도를 상기 이동 공간의 특정 위치값으로 감지한다.

상기 마그넷의 상기 상면과 상기 하면의 면적은 상기 센서부의 감지 영역 내 감지 가능한 유효 자속밀도 및 상기 변속 레버와의 결합 구조를 기초로 결정될 수 있다.

상기 마그넷의 상기 하면은 상기 마그넷의 상기 상면보다 작은 면적으로 구비될 수 있다.

상기 마그넷의 상기 상면과 상기 하면 사이의 높이는 상기 마그넷의 상기 유효 자속밀도에 따라 결정될 수 있다.

상기 마그넷은 상기 센서부와 일정한 간격을 유지하거나, 상기 변속 레버의 위치 이동에 따라 상기 센서부와의 간격이 변경될 수 있다.

상기 마그넷은 상기 마그넷의 상기 하면으로부터 상기 상면으로 갈수록 단면적이 커지는 역 사다리꼴 측단면을 가지는 기둥 형상으로 구비될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 변속 레버와 연결된 마그넷의 자속 밀도를 감지하는 센서 구성의 감지 영역 내에서 감지 가능한 유효 자속밀도를 향상시키면서, 변속 레버의 일단에 결합되기 용이한 마그넷의 특정 형상을 포함하는 전자식 변속 장치를 제공할 수 있는 할 수 있는 이점이 있다.

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 일 실시 예에 따른 전자식 변속 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 전자식 변속 장치를 일례로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 전자식 변속 장치 중 변속 레버 본체의 내부 구조를 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3의 변속 레버가 셀렉트 방향으로 이동한 경우를 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 3의 변속 레버가 쉬프트 방향으로 이동한 경우를 나타내는 개략도이다.
도 6은 마그넷의 형상에 따른 자력 변화를 일례로 나타내는 예시도이다.
도 7은 마그넷의 형상에 따른 자속밀도의 측정치를 일례로 나타내는 표이다.
도 8은 마그넷의 형상에 따른 자속밀도의 측정치를 다른 예로 나타내는 표이다.
도 9는 본 발명의 마그넷을 더 구체적인 일례로 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 1의 전자식 변속 장치를 다른 예로 나타내는 분해 사시도이다.
도 11은 도 10의 변속 레버가 쉬프트 방향으로 이동한 경우를 나타내는 개략도이다.
도 12는 도 10의 변속 레버가 셀렉트 방향으로 이동하는 경우를 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 마그넷을 더 구체적인 다른 예로 나타내는 실험 측정 결과 도면이다.

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, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 다음과 같이 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 변속 장치를 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조로, 전자식 변속 장치(1)는 변속 레버(100)와 연결된 마그넷의 자속 밀도를 감지하는 센서 구성의 감지 영역 내에서 감지 가능한 유효 자속밀도를 향상시키면서, 변속 레버(100)의 일단에 결합되기 용이한 마그넷의 특정 형상을 포함한다.

구체적으로, 전자식 변속 장치(1)는 특정 형상의 마그넷, 일단에 마그넷이 연결되고 이동에 의해 변속단을 선택하는 변속 레버(100), 변속 레버(100)가 쉬프트 축 또는 셀렉트 축을 중심으로 이동됨에 따라 유도되는 마그넷의 자속 밀도를 감지하는 센서부를 포함하되, 마그넷 및 센서부는 각각 하나씩 구비되고, 마그넷의 특정 형상은 센서부의 감지 영역에서 자속 밀도를 미리 정해진 기준 자속 밀도 이상으로 되게 하며, 센서부는 마그넷의 이동 공간에서 자속 밀도를 이동 공간의 특정 위치 값으로 감지한다.

또한, 마그넷은 상면과 하면의 면적이 상이할 수 있다.

여기서, 미리 정해진 기준 자속 밀도라 함은, 센서부에 대향되는 마그넷의 하면으로부터 발생되는 자속 밀도를 일컫는 것으로서, 마그넷의 하면으로부터 발생되는 자속 밀도는 센서부의 감지 영역에서 유효 자속 밀도로서 전달될 수 있게 구비되는 것이 바람직하다.

도 2는 도 1의 전자식 변속 장치를 일례로 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 전자식 변속 장치 중 변속 레버 본체의 내부 구조를 나타내는 개략도이며, 도 4는 도 3의 변속 레버가 셀렉트 방향으로 이동한 경우를 나타내는 개략도이고, 도 5는 도 3의 변속 레버가 쉬프트 방향으로 이동한 경우를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 실시예에 따른 전자식 변속 장치(1)는, 변속 레버(100), 인디케이터(200), 변속 레버 본체(300) 및 베이스 브라켓(400)을 포함할 수 있다.

변속 레버(Shift lever)(100)는 이동에 의해 변속단을 선택하는 역할을 수행할 수 있으며, 전후 또는 좌우 방향으로 일정 범위를 이동할 수 있다. 변속 레버(100)가 이동하는 방향은 R(후진), N(중립), D(전진)를 선택하기 위해 쉬프트 축(Shift axis)을 중심으로 이동하는 방향(이하, "쉬프트 방향")과 수동 모드(M)를 선택하기 위해 셀렉트 축(Select axis)을 중심으로 이동하는 방향(이하, "셀렉트 방향")으로 나뉘어질 수 있다.

변속 레버(100)의 일단에는 사용자가 변속 레버(100)를 움직일 수 있도록 손잡이의 역할을 하는 노브(Knob)(110)가 연결될 수 있다. 따라서, 사용자가 노브(110)를 움직이면, 노브(110)와 연결된 변속 레버(100)는 쉬프트 방향 또는 셀렉트 방향으로 이동할 수 있어 사용자가 변속단을 선택할 수 있도록 할 수 있다.

변속 레버(100)의 타단, 즉 노브(110)가 연결된 측과 반대측에는 마그넷(120)이 위치될 수 있다. 물론, 본 발명의 실시예에서는 변속 레버(100)와 마그넷(120)이 별도로 이루어지는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 변속 레버(100)와 마그넷(120)이 일체형으로 이루어질 수도 있다.

마그넷(120)은 N극과 S극으로 이루어지고, 사용자가 변속 레버(100)를 이동함에 따른 마그넷(120)의 자속 밀도 변화를 통해 후술할 센서부(330)가 변속 레버(100)의 위치를 감지할 수 있도록 한다.

인디케이터(200)는 변속하고자 하는 변속단을 표시하고, 변속 레버(100)가 이동할 수 있는 통로를 제공하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 인디케이터(200)에는 1 형상, 2 형상, 3 형상, 4 형상 또는 5 형상 등의 대략 H 자 형태로 변속 레버(100)가 이동할 수 있는 통로가 형성될 수 있다. 즉, 변속 레버(100)의 이동 경로가 가로 경로와 세로 경로를 가질 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 변속 레버(100)가 전술한 형상에 따라 전후 또는 좌우 방향으로 일정 범위를 이동하는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로, 이에 한정되지 않고 인디케이터(200)에 형성된 통로의 형상에 따라 전후 또는 좌우 방향뿐만 아니라, 대각선 방향 등으로의 이동도 가능하다. 다시 말해서, 변속 레버(100)는 인디케이터(200)에 형성된 통로의 형상에 따라 모든 방향으로의 이동이 가능하게 되는 것이다.

예를 들어, 도 1 및 도 2와 같이 인디케이터(200)가 1 형상의 통로가 형성된 경우를 가정하면, 인디케이터(200)에서 표시하는 변속단은 R(후진), N(중립) 및 D(전진)을 가장 왼쪽 세로줄에 표시할 수 있고, 가운데 세로줄에는 메뉴얼 모드 메뉴인 +(Up, 단수 증가)와 -(Down, 단수 감소)를 표시할 수 있다. 이와 함께 가장 오른쪽에 위치하는 M(메뉴얼 모드)표시는 자동 변속단 모드에서 매뉴얼 모드로 전환할 때 이용될 수 있다. 이때, P(주차)에 대해서는 별도로 설명하고 있지 않으나, 변속단의 추가로서 P를 포함시킬 수 있음은 당업자에게 자명하다. 이때, 또한, P는 인디케이터(200)에 표시하는 것이 아니라 노브(110)에 버튼 형태로 구비될 수도 있다.

또한, 인디케이터(200)에는 사용자가 선택된 변속단을 용이하게 인식할 수 있도록 하는 LED 등과 같은 발광 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 장치는 사용자가 선택한 변속단을 점등할 수 있다. 물론, 본 발명의 실시예에서는 발광 장치가 인디케이터(200)에 포함되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로, 사용자의 편의를 위해 인식하기 용이한 위치(예를 들어, 노브 등)에 설치될 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.

슬라이드(Slide)(210)는 인디케이터(200) 및 베이스 브라켓(400) 내부에 이물질이 들어가는 것을 차단하고 변속 레버(100)의 작동이 매끄럽게 될 수 있도록 할 수 있다. 슬라이드(210)는 인디케이터(200)와 베이스 브라켓(400) 사이에 위치하고, 슬라이드(210)의 중앙에는 변속 레버(100)가 관통하는 홀을 구비할 수 있다. 또한, 변속 레버(100)를 전후 및 좌우로 움직이면 슬라이드(210)도 함께 움직여서 변속 레버(100)의 조작에 따른 마찰력을 줄일 수 있다.

변속 레버 본체(300)는 변속 레버(100)가 셀렉트 방향 또는 쉬프트 방향으로 이동할 수 있도록 안내하는 역할을 하는 셀렉트 가이드(310) 및 쉬프트 가이드(320)를 포함할 수 있다.

셀렉트 가이드(310)는 내부에 쉬프트 가이드(320)가 삽입될 수 있는 중공이 형성된 대략 "□" 형태로 형성될 수 있다. 셀렉트 가이드(310)의 상부에는 변속 레버(100) 및 마그넷(120)이 삽입될 수 있는 홈(311)이 형성될 수 있으며, 셀렉트 가이드(310)가 셀렉트 방향으로 이동할 수 있도록 셀렉트 축 방향으로 셀렉트 가이드(310)를 지지하는 셀렉트 샤프트(312)가 삽입될 수 있는 삽입 홀(312a, 312b)가 형성될 수 있다.

쉬프트 가이드(320)는 셀렉트 가이드(310)에 형성된 중공에 삽입되며 변속 레버(100)가 쉬프트 축을 기준으로 이동할 수 있도록 안내할 수 있다. 이를 위해 쉬프트 가이드(320)에는 쉬프트 가이드(320)가 쉬프트 방향으로 이동하도록 쉬프트 축 방향으로 쉬프트 샤프트(321)가 관통하는 관통 홀(321a, 321b)가 형성되고, 쉬프트 가이드(320)가 셀렉트 가이드(310)와 연결되어 지지되도록 셀렉트 샤프트(312)가 삽입되는 삽입 홀(321c, 321d)가 셀렉트 축 방향으로 형성될 수 있다.

쉬프트 샤프트(321)에는 마그넷(120)의 자속 밀도를 감지하기 위한 센서부(330)가 안착될 수 있는데, 센서부(300)는 변속 레버(100)가 쉬프트 방향 또는 셀렉트 방향으로 이동할 때에 변속 레버(100)의 이동 위치를 감지하여 변속단을 결정하는 역할을 할 수 있다.

센서부(330)는 자속 밀도를 감지하는 센서(331) 및 센서(331)와 전기적으로 연결되는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)(332)을 포함할 수 있다. 쉬프트 샤프트(321)에는 센서(331)가 자속 밀도를 감지할 수 있도록 외부로 노출시키기 위한 노출 홈(322)이 형성될 수 있으며, 센서(331)에서 감지된 자속 밀도에 대응하는 출력 신호를 외부로 전달하기 위한 라인이 통과하기 위한 관통 홀(322a)이 노출 홈(322)으로부터 쉬프트 샤프트(321)의 일단까지 형성될 수 있다. 이때, 노출 홈(322)은 쉬프트 축과 셀렉트 축이 교차하는 지점에 형성되는데, 이는 센서(331)가 쉬프트 축과 셀렉트 축이 교차하는 지점에 위치할 수 있도록 하기 위함이다. 따라서, 변속 레버(100)가 쉬프트 방향 또는 셀렉트 방향으로 이동할 때, 센서(311)의 상부에 위치하는 마그넷(120)은 센서(311)로부터 일정한 간격을 유지하면 이동할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서 센서(331)는 변속 레버(100)의 이동에 따라 유도되는 마그넷(120)의 공간상의 자속 밀도 즉, X축, Y축, Z축 방향의 값으로 각각 감지하여 이에 해당하는 전기적인 신호로 변환하여 출력할 수 있으며, 센서(331)로는 3차원 센서(3D Sensor)를 사용할 수 있다. 3차원 센서는 3차원 공간 상에서 물체의 동작 여부 및 동작 방향을 감지하기 위한 센서로서, 본 발명의 실시예에 따르면 변속 레버(100)의 일단에 설치된 마그넷(120)의 이동에 따른 자속 밀도를 측정할 수 있다. 즉, 센서(331)는 변속 레버(100)가 쉬프트 방향으로 이동할 때의 움직임과 셀렉트 방향으로 이동할 때의 움직임을 모두 감지할 수 있는 것이다.

따라서, 변속 레버(100)의 쉬프트 축과 셀렉트 축 주위에 각각 별도의 센서를 설치하지 않아도 되므로, 전자식 변속 장치(1)의 구조를 단순화하여 설치 공간을 줄이고 비용을 절감할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 센서부(330)의 인쇄 회로 기판(332)는 바(bar) 형태로 이루어지며, 그 일측에 센서(331)가 설치될 수 있으며, 반대측이 노출 홈(322)과 연결된 관통 홀(322a)에 삽입됨으로써, 센서(331)가 노출 홈(322)에 안착될 수 있는 것이다. 인쇄 회로 기판(332)과 전기적으로 연결된 라인은 관통 홀(322a)을 통해 인쇄 회로 기판(332)과 전기적으로 연결되며, 인쇄 회로 기판(332)으로부터 센서(331)에 의해 감지된 자속 밀도에 대응하는 출력 신호가 출력되면, 출력 신호를 통해 변속단을 감지하는 외부 처리 모듈(미도시)로 출력 신호를 전달할 수 있게 된다. 인쇄 회로 기판(332)은 센서(331)의 신호를 변환할 수 있는 회로로 구성되면 어떠한 회로라도 동일하게 적용할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 쉬프트 샤프트(321)의 양단이 고정 설치되는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다. 이와 같이, 쉬프트 샤프트(321)의 양단이 고정 설치되는 것은, 변속 레버(100)가 셀렉트 방향 또는 쉬프트 방향으로 이동하는 경우라 할지라도 센서(331)의 위치가 고정될 수 있도록 하기 위함이다. 이와 같이, 센서(331)의 위치가 고정됨에 따라 얻을 수 있는 이점은 후술하기로 한다.

도 3을 참조로, 마그넷과 센서는 일정한 간격으로 유지될 수 있다. 쉬프트 샤프트(321)의 양단은 고정 설치되기 때문에 사용자가 변속 레버(100)를 셀렉트 축을 중심으로 이동시키는 경우라 할지라도 셀렉트 가이드(310)에 의해 변속 레버(100)가 셀렉트 방향으로 이동하여도 센서(331)를 기준으로 초기에 마그넷(120)과 센서(331) 사이의 간격에 대응하는 일정한 반경(d)를 가지는 원의 둘레를 따라 마그넷(120)이 이동하기 때문에 마그넷(120)과 센서(331) 사이의 간격은 일정하게 유지될 수 있다.

이때, 마그넷(120)은 센서(331) 의 감지 영역으로 마그넷(120)의 자속 밀도가 집중되는 형상으로 구비될 수 있다. 즉, 상기 마그넷(120)이 유도되어 발생되는 마그넷(120)의 자속밀도가 상기 센서의 감지 영역으로 집중되는 효율을 향상시킴으로서, 변속 레버에 용이하게 결합되는 마그넷(120)의 형상을 유지하면서도 상기 센서의 감지 영역 내에서 감지 가능한 유효 자속밀도를 향상시키는 것이 가능하다.

또한, 마그넷(120)의 특정 형상을 통해, 마그넷(120)의 자속 밀도가 센서의 감지 영역에 집중되도록 함에 따라, 변속 레버의 이동 폭을 대폭 축소하더라도 센서에서 변속단 감지하는 것이 가능하다. 따라서, 이를 기초로 전자식 변속 장치의 전체 크기를 축소하거나, 변속 레버의 이동 폭을 축소시킨 구조를 설계할 수 있다.

이러한 마그넷(120)의 특정 형상은 센서부(330)에 대향되는 마그넷(120)의 일측 면적이 미리 정해진 특정 면적 이하로 구비될 수 있다.

마그넷(120)의 자속 밀도가 센서부(330)의 감지 영역에 집중될 수 있도록, 상기 마그넷의 일측 면적은 최소화하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 센서의 감지 영역에 도달되는 마그넷(120)의 자속 밀도를 기준으로 하는 것이 아니라, 센서의 상면에 직접 마그넷(120)의 자속 밀도가 도달되는 것을 기준으로 할 때, 상기 마그넷(120)의 일측 면적은 센서의 상면이 갖는 면적 이하인 것으로 구비될 수 있다.

도 6은 마그넷의 형상에 따른 자력 변화를 일례로 나타내는 예시도이고, 도 7은 마그넷의 형상에 따른 자속밀도의 측정치를 일례로 나타내는 표이며, 도 8은 마그넷의 형상에 따른 자속밀도의 측정치를 다른 예로 나타내는 표이다.

도 6을 참조로, 마그넷(120)의 형상에 따라 형성되는 자기장 패턴이 상이하며, 마그넷(120)의 가장 자리(K)에서 자속 밀도가 높고, 마그넷(120)의 중앙부(Q)에서는 자속 밀도가 상대적으로 떨어진다.

더 구체적인 실험치를 참고하면, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 마그넷의 직경이 크다고 해서 자속 밀도도 큰 것이 아니며, 오히려 마그넷의 직경이 작은 경우에 자속 밀도가 큰 경우가 있다. 이러한 경우는, 마그넷의 높이에 따른 자속 변화에 의한 것이다.

도 9는 도 3의 마그넷을 더 구체적으로 나타내는 사시도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시 예의 마그넷(120)은 앞서 설명된 특정 형상으로서, 센서부(330)에 대향되는 마그넷(120)의 일측 면적을 미리 정해진 특정 면적 이하로 구비하고, 센서부(330)에서 요구되는 유효 자속밀도과 대응되는 마그넷(120)의 높이로 구비될 수 있다. 더 나아가, 상기 마그넷(120)의 일측 면적과 반대편인 마그넷(120)의 타측 면적을 상이하게 구비하되, 상기 마그넷(120)의 일측 면적을 상기 마그넷의 타측 면적보다 작게 구비하여 마그넷(120)의 자속 밀도를 향상시킬 수 있다. 이러한 구조는, 변속 레버와 마그넷(120)의 결합 구조에서 변속 장치 내부의 한정된 설계 공간에서 요구될 수 있다.

도 10은 도 1의 전자식 변속 장치를 다른 예로 나타내는 분해 사시도이고, 도 11은 도 10의 변속 레버가 쉬프트 방향으로 이동한 경우를 나타내는 개략도이며, 도 12는 도 10의 변속 레버가 셀렉트 방향으로 이동하는 경우를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 실시예에 따른 전자식 변속 장치(1)는, 변속 레버(100-1), 센서부(200-1), 인디케이터(300-1), 및 베이스 브라켓(400-1)을 포함할 수 있다.

본 실시 예에서, 변속 레버(100-1)는 이동에 의해 변속단을 선택하는 역할을 할 수 있다. 변속 레버(100-1)는 변속단을 선택하기 위해 전후 또는 좌우 방향으로 일정 범위 회전할 수 있다. 변속 레버(100-1)가 회전하는 방향은 후진, 중립, 전진을 선택하기 위해 쉬프트 방향을 중심으로 회전하거나, 수동 모드를 선택하기 위해 셀렉트 방향을 중심으로 회전할 수 있다.

센서부(200-1)는 변속 레버(100-1)가 쉬프트 방향 또는 셀렉트 방향을 중심으로 회전할 때 변속 레버(100-1)의 이동 위치를 감지하여 변속단을 결정할 수 있다. 센서부(200-1)는 감지 센서와 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다.

감지 센서(210-1)는 변속 레버(100-1)의 이동에 따라 유도되는 마그넷(160-1)의 자속 밀도를 감지하여 변속 레버(100-1)의 위치를 감지하는 역할을 할 수 있다. 즉, 감지 센서는 마그넷(160-1)의 공간상의 이동에 따른 자속 밀도를 X축, Y축, Z축 방향의 값으로 각각 감지하여 이에 해당하는 전기적인 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 감지 센서로는 3차원 센서(3D Sensor)를 사용할 수 있다. 3차원 센서는 3차원 공간 상에서 물체의 동작 여부및 동작 방향을 감지하기 위한 센서로서, 본 발명의 일실시예에 따르면 변속 레버(100-1)의 일단에 설치된 마그넷(160-1)의 이동에 따른 자속 밀도를 측정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 변속 장치의 경우, 하나의 감지 센서를 이용하여 변속 레버(100-1)가 쉬프트 축을 중심으로 회전할 때의 움직임과 셀렉트 축을 중심으로 회전할 때의 움직임을 모두 감지할 수 있다.

이때, 마그넷(160-1)은 변속 레버(100-1)의 위치 이동에 따라 센서부(200-1)와의 간격이 변경되도록 구비됨으로써, 센서부(200-1)의 감지 영역으로 도달되는 마그넷(160-1)의 자속 밀도가 있다고 하더라고 유효한 자속 밀도가 되지 않을 수 있다. 즉, 마그넷(160-1)이 이동되어 센서부(200-1)와 최대 이격 거리에 위치된 경우, 마그넷(160-1)의 자속 밀도가 유효 자속밀도로서 센서부(200-1)의 감지 영역에 전해지지 않을 수 있다. 그렇다고, 마그넷(160-1)의 자속 밀도를 마그넷(160-1)이 어떠한 위치에 있더라도 센서부(200-1)의 전 감지 영역에서 유효 자속 밀도를 갖도록 갖추는 것도, 마그넷(160-1)의 단가 상승, 마그넷(160-1)의 규격 등의 면에서 비효율적이다.

따라서, 본 실시 예에서도, 마그넷(160-1)은 센서의 감지 영역으로 마그넷(160-1)의 자속 밀도가 집중되는 형상으로 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 마그넷(160-1)이 유도되어 발생되는 마그넷(160-1)의 자속밀도가 상기 센서의 감지 영역으로 집중되는 효율을 향상시킴으로서, 변속 레버(100-1)에 용이하게 결합되는 마그넷(160-1)의 형상을 유지하면서도 상기 센서의 감지 영역 내에서 감지 가능한 유효 자속밀도를 향상시키는 것이 가능하다.

도 13은 본 발명의 마그넷을 더 구체적인 다른 예로 나타내는 실험 측정 결과 도면이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 마그넷은 상면과 하면이 상이한 형상으로 구비될 수 있다.

또한, 마그넷(500)은 하면으로부터 상면으로 갈수록 단면적이 커지는 역 사다리꼴 측단면을 가지는 기둥 형상으로 구비될 수 있으며, 이와 같은 마그넷(500)의 형상은 도 13에 도시된 바와 같이, 하면으로 갈수록 마그넷(500)의 자속 밀도 분포가 커진다.

이에, 마그넷(500)의 하면이 센서부(600)의 상면에 자속 밀도가 집중될 수 있는 형상이며, 전술한 바와 같이 마그넷(500)의 하면으로부터 발생되는 자속 밀도가 상면보다 높은 분포를 나타내므로, 센서부(600)의 자속 밀도 감지율을 더 향상될 수 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 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 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

또한, 본 발명은 변속 레버와 연결된 마그넷의 자속 밀도를 감지하는 센서 구성의 감지 영역 내에서 감지 가능한 유효 자속밀도를 향상시키면서, 변속 레버의 일단에 결합되기 용이한 마그넷의 특정 형상을 포함하는 전자식 변속 장치를 제공하기 위한 것임에 따라, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

1: 전자식 변속 장치
100: 변속 레버 120: 마그넷
200: 인디케이터 300: 변속 레버 본체
310: 셀렉트 가이드 312: 셀렉트 샤프트
320: 쉬프트 가이드 321: 쉬프트 샤프트
322: 노출 홈 330: 센서부
331: 센서 332: 인쇄 회로 기판
340: 그루브 400: 베이스 브라켓
100-1: 변속 레버 110-1: 노브
120-1: 로드 130-1: 쉬프트 가이드
140-1: 셀렉트 가이드 150-1: 멈춤쇠
160-1: 마그넷 200-1: 센서부
210-1: 감지 센서 220-1: 기판
300-1: 인디케이터 400-1: 베이스 브라켓
410-1: 그루브

Claims (6)

1. 마그넷이 연결되고, 이동에 의해 변속단을 선택하는 변속 레버;
   상기 변속 레버가 쉬프트 축 또는 셀렉트 축을 중심으로 이동됨에 따라 유도되는 상기 마그넷의 자속 밀도를 감지하는 센서부를 포함하되,
   상기 마그넷은 상면과 하면의 면적이 상이하며,
   상기 마그넷의 상기 하면은 상기 센서부의 감지 영역에서 상기 자속 밀도를 미리 정해진 기준 자속 밀도 이상이 되게 하고,
   상기 센서부는 상기 마그넷의 이동 공간에서 상기 자속 밀도를 상기 이동 공간의 특정 위치값으로 감지하는 전자식 변속 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 마그넷의 상기 상면과 상기 하면의 면적은 상기 센서부의 감지 영역 내 감지 가능한 유효 자속밀도 및 상기 변속 레버와의 결합 구조를 기초로 결정되는 전자식 변속 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 마그넷의 상기 하면은 상기 마그넷의 상기 상면보다 작은 면적으로 구비되는 전자식 변속 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 마그넷의 상기 상면과 상기 하면 사이의 높이는 상기 마그넷의 상기 유효 자속밀도에 따라 결정되는 전자식 변속 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 마그넷은 상기 센서부와 일정한 간격을 유지하거나, 상기 변속 레버의 위치 이동에 따라 상기 센서부와의 간격이 변경되는 전자식 변속 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 마그넷은 상기 마그넷의 상기 하면으로부터 상기 상면으로 갈수록 단면적이 커지는 역 사다리꼴 측단면을 가지는 기둥 형상으로 구비되는 전자식 변속 장치.
   

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