KR20180068415A

KR20180068415A - 파워 모듈 및 변속기

Info

Publication number: KR20180068415A
Application number: KR1020160170053A
Authority: KR
Inventors: 김찬석
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-22

Abstract

본 실시예는 파워 모듈 및 변속기에 관한 것이다. 일 측면에 따른 파워 모듈은, 하우징; 상기 하우징 내측에 배치되어 회전력을 제공하는 모터; 상기 하우징 내측에 상기 모터와 이격되어 배치되며, 직선 이동의 구동력을 제공하는 솔레노이드; 상기 하우징 상측에 배치되는 커버; 및 상기 커버 하측에 배치되는 인쇄회로기판을 포함하며, 상기 하우징은 상기 모터가 배치되는 제1 수용부 및 상기 솔레노이드가 배치되는 제2 수용부를 포함하며, 상기 모터 및 상기 솔레노이드는 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다.

Description

파워 모듈 및 변속기{Power module and Dual clutch transmission}

본 실시예는 파워 모듈 및 변속기에 관한 것이다.

듀얼클러치 변속기는 종래의 수동변속기 차량에 탑재되는 단판클러치 변속기 와는 달리 2조의 클러치를 구비하여, 하나의 클러치에는 홀수단 기어를 구현하고, 나머지 다른 하나의 클러치에는 짝수단 기어를 구현할 수 있도록 하는 시스템으로써, 조작이 쉽고 특히 변속시간이 빠른 장점으로 인해 높은 연비를 발휘할 수 있는 등 널리 사용되고 있다.

종래 기술에 따른 듀얼클러치 변속기는, 2조의 클러치로 이루어진 듀얼클러치와, 상기 듀얼클러치로부터 동력을 전달받아 각 변속단을 설정하는 변속레버와, 상기 듀얼클러치의 클러치들을 각각 제어하는 클러치 액츄에이터(Clutch Actuator)와, 상기 변속레버에 셀렉팅 및 쉬프팅 동작을 가해 변속을 실시하는 변속 액츄에이터(Gear Actuator)와, 차속 등 차량의 각종 정보와 변속 명령을 전달받아 상기 클러치 액츄에이터 및 상기 변속 액츄에이터를 전자적으로 제어하는 전자 제어유닛(Transmission Control Unit)으로 구성된다.

상기의 구성 중 상기 클러치 액츄에이터 및 상기 변속 액츄에이터는, 다수의 기어장치와 리드 스크류 등을 이용하여 셀렉팅 및 쉬프팅 동작을 구현하므로, 구조가 복잡하고 제조 과정에 어려움이 있다. 특히, 각 제어기로부터 각 부품에 전원 및 신호를 공급하기 위한 다수의 연결부재(와이어 및 커넥터)가 필요함에 따라 제품의 효율 및 품질 관리가 저하되고, 개별 전장품을 각각 사용하게 되므로 제품의 경량화 및 소형화를 실현시키기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 부품 수 감소에 따른 제품 소형화 및 제조 단가를 저렴하게 할 수 있는 파워 모듈 및 변속기를 제공하는 것에 있다.

본 실시예에 따른 파워 모듈은, 하우징; 상기 하우징 내측에 배치되어 회전력을 제공하는 모터; 상기 하우징 내측에 상기 모터와 이격되어 배치되며, 직선 이동의 구동력을 제공하는 솔레노이드; 상기 하우징 상측에 배치되는 커버; 및 상기 커버 하측에 배치되는 인쇄회로기판을 포함하며, 상기 하우징은 상기 모터가 배치되는 제1 수용부 및 상기 솔레노이드가 배치되는 제2 수용부를 포함하며, 상기 모터 및 상기 솔레노이드는 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다.

본 실시예에 따른 변속기는, 복수의 클러치를 통해 구동력을 제공하여 기어를 변속시키는 파워 모듈; 상기 복수의 클러치 중 어느 하나의 클러치를 택일적으로 동작시키는 클러치 액츄에이터; 및 상기 파워 모듈과 상기 클러치 액츄에이터를 제어하는 제어 유닛을 포함하며, 상기 파워 모듈은, 하우징; 상기 하우징 내측에 배치되어 회전력을 제공하는 모터; 상기 하우징 내측에 상기 모터와 이격되어 배치되며, 직선 이동의 구동력을 제공하는 솔레노이드; 상기 하우징 상측에 배치되는 커버; 및 상기 커버 하측에 배치되는 인쇄회로기판을 포함하며, 상기 하우징은 상기 모터가 배치되는 제1 수용부 및 상기 솔레노이드가 배치되는 제2 수용부를 포함하며, 상기 모터 및 상기 솔레노이드는 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다.

본 실시예를 통해 단일 하우징의 내부에 다수의 부품을 구비함으로써, 파워 모듈이 보다 소형화되고 캠팩트해지는 장점이 있다.

또한, 종래 와이어로 연결되던 모터 및 솔레노이드를 단일 인쇄회로기판에 실장하여 제어 명령을 전달함으로써, 요구되는 와이어 및 부품 수를 줄일 수 있는 장점이 있다. 이에 따라 제조 단가도 저렴해질 수 있다.

또한, 하우징에 각 전자부품이 배치되는 공간부를 형성시킴으로써, 불필요한 공간이 사라지고 제조 과정이 용이해지는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈의 내부 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하우징의 모습을 보인 사시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변속 레버의 모습을 보인 사시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기의 시스템을 도시한 시스템도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈의 쉬프트를 위한 구성을 보인 개념도.
도 8 및 9는 본 발명의 실시 예에 따른 쉬프트 과정을 보인 단면도.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 셀렉트 과정을 보인 단면도.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 '연결', '결합' 또는 '접속'될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 설명되는 파워 모듈은 기계적인 운동을 일으키는 모터 및 솔레노이드와, 상기 모터 및 솔레노이드를 제어하는 제어부가 포함되는 모듈로서, 차량, 선박, 비행기 등 전장 부품을 갖는 시스템에 구비되는 엔진, 자동 변속기, 수동 변속기, 조향 시스템, 브레이크 시스템, 전동식 펌프, 현가 장치 등에 구비될 수 있다.

이하에서 본 실시 예에 따른 파워 모듈(100)은, 설명의 편의상 2개의 클러치를 갖는 듀얼 클러치 변속기(Dual Clutch Transmission) 중 기어를 변속시키는 기어 액츄에이터(Gear Actuator) 인 것을 일 예로 하여 설명하기로 한다. 그러나, 상기 파워 모듈이 기어 액츄에이터 에 한정되는 것은 아니고, 전술한 타입을 포함한 다양한 타입의 기계 내부에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈의 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈의 분해 사시도 이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈의 내부 모습을 보인 단면도 이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈(100)은, 외관을 형성하는 케이스(10)과, 상기 케이스(10)의 내측에 배치되어 구동력을 발생시키는 모터(30) 및 솔레노이드(40)와, 마찬가지로 상기 케이스(10)의 내부에 배치되어 상기 모터(30) 및 솔레노이드(40)를 제어하는 인쇄회로기판(90)과, 상기 솔레노이드(40) 또는 상기 모터(30)의 구동력을 전달하여 변속을 실시하는 변속 레버(60)를 포함한다.

상기 케이스(10)은 상기 파워 모듈(100)의 외관을 형성한다. 상세히, 상기 케이스(10)은 하우징(12)과, 상기 하우징(12)의 상측에 배치되는 커버(14)을 포함한다. 따라서, 상기 하우징(12)과 상기 커버(14)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 상기 모터(30) 및 솔레노이드(40), 상기 인쇄회로기판(90)이 배치된다.

상기 하우징(12)과 상기 커버(14)은 나사 결합을 통해 결합될 수 있다. 상기 나사 결합은, 서로 대응 되는 영역에 나사가 통과될 수 있는 홀이 형성되는 나사 결합부(15)를 형성하여 나사가 상기 나사 결합부(15)에 끼워짐으로써 이루어질 수 있다. 상기 나사 결합부(15)는 장방형의 상기 하우징(12) 및 상기 커버(14)의 각 모서리에 배치될 수 있다. 상기 나사 결합부(15)에는 별도의 나사(15a)들이 결합되어, 상기 하우징(12)과 상기 커버(14)가 결합될 수 있다.

이와 달리, 상기 하우징(12)과 상기 커버(14)의 결합은, 양 구성의 둘레측 가장자리에 각각 걸림돌기와 걸림홈을 형성하여 상기 걸림돌기가 상기 걸림홈에 끼워지는 구조로 구성될 수도 있다.

한편, 상기 커버(14)의 외면에는 상기 파워 모듈(100)이 시스템 내 타 구성과 결합되기 위한 결합부가 별도로 구비될 수 있다.

상기 하우징(12)의 외측에는 다른 부품과의 전기적 연결을 위한 커넥터(50)가 구비될 수 있다. 상기 커넥터(50)는, 중앙에 연결홀(51)의 형성되는 커넥터 몸체(52)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 인쇄회로기판(90)에는 다른 부품과 전기적 연결을 위한 단자가 실장 또는 구비되고, 상기 단자가 상기 커넥터(50)에 접촉하여 상기 연결홀(51)을 통해 상기 케이스(10)의 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 별도의 와이어에 끼워진 플러그가 상기 연결홀(51)에 삽입되어 단자와 접촉되면, 상기 파워 모듈(100)과 다른 전자부품 간에 전기적 결합이 이루어진다. 상기 전기적 결합은 상기 모터(30) 및 상기 솔레노이드(40)의 제어를 위한 것으로서, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

이와 달리, 상기 커넥터(50)는 상기 파워 모듈(100)로 전원 공급을 위한 전원 단자일 수 있다. 따라서, 별도의 전원 공급부가 상기 커넥터(50)를 통해 전기적으로 연결되면, 상기 파워 모듈(100)로 전원이 공급될 수 있다.

상기 인쇄회로기판(90)은 상기 하우징(12)의 상측에 수용된다. 그리고, 상기 인쇄회로기판(90)에는 각종 전자부품(91)들이 실장된다. 즉 상기 인쇄회로기판(90)은 다양한 전자부품이 실장되는 회로기판으로서 이해된다. 전술한 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(90)에는 다른 전자부품과의 전기적 결합을 위한 단자가 실장될 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판(90)의 하면에는 상기 모터(30) 및 솔레노이드(40)의 상방으로부터 연장된 소자가 전기적으로 결합 또는 실장되어, 상기 인쇄회로기판(90)의 제어 명령에 따른 상기 모터(30) 및 솔레노이드(40) 동작을 수행할 수 있다.

상기 인쇄회로기판(90)에는 상기 모터(30)와 상기 솔레노이드(40)의 구동을 감지하기 위한 센서부(95)가 구비된다. 상기 센서부(95)는 상기 모터(30)의 회전 구동력을 감지하는 회전감지 센서부(95)와, 상기 솔레노이드(40)의 직선 이동을 감지하는 리니어 센서부(미도시)를 포함한다. 상기 리니어 센서부 상기 인쇄회로기판(90)의 상면에 배치되고, 상기 회전감지 센서부(95)는 상기 인쇄회로기판(90)의 하면에 배치될 수 있다.

상기 인쇄회로기판(90)은 후술할 제어 유닛(300, 도 6참조)의 제어 명령 또는 클러치 액츄에이터(200)의 동작 상태를 수신하고, 상기 모터(30) 및 솔레노이드(40)를 동작시켜 기어를 변속시키는 제어부로서 이해된다. 이와 달리, 상기 인쇄회로기판(90)의 자체 제어 명령에 따라 상기 모터(30) 및 상기 솔레노이드(40)의 변속 동작이 제어되도록 구성될 수 있다.

이하에서는, 상기 모터(30) 및 솔레노이드(40)의 구성에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈(100)에는 상기 모터(30)와 상기 솔레노이드(40)가 복수로 구비된다. 일 예로, 상기 모터(30)와 상기 솔레노이드(40)의 개수는 각각 2개일 수 있다.

상세히, 상기 모터(30)는 상기 케이스(10)의 내부공간 중 상기 인쇄회로기판(90)의 하측에 각각 배치되는 제 1 모터(30a)와 제 2 모터(30b)를 포함한다. 상기 제 1 모터(30a)와 상기 제2 모터(30b)는 상호 대향하도록 배치될 수 있다.

각각의 모터(30a, 30b)들은, 모터 몸체(32)와, 상기 모터 몸체(32)의 상면에 배치되어 상기 인쇄회로기판(90)과의 전기적 결합을 위한 드라이버 결합부(36)와, 상기 모터 몸체(32)의 하측으로 돌출되어 상기 모터(30)의 회전 구동력을 외부로 전달하는 회전축(34)을 포함한다.

상기 모터(30)는 전기 에너지를 회전력의 운동 에너지로 변환시키는 구성으로서, 상기 모터(30)의 회전력을 통해 후술할 기어의 쉬프트(Shift) 동작이 이루어진다. 이 때, 상기 제 1 모터(30a)는 홀수단 기어(1, 3, 5, 7)의 쉬프트 동작을 수행하고, 상기 제 2 모터(30b)는 짝수단 기어(2, 4, 6, R)의 쉬프트 동작을 수행한다. 상기 동작 과정에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 회전축(34)는, 상기 모터(30)에서 발생되는 회전 구동력을 직선 운동의 구동력으로 변환하는 변환 장치와 연결될 수 있다. 일 예로, 상기 변환 장치는 상기 케이스(10)의 외부에서 상기 회전축(34)과 결합되는 형태로 구성될 수 있다.

상기 솔레노이드(40)는, 상기 케이스(10)의 내부공간 중 상기 인쇄회로기판(90)의 하측에 각각 배치되는 제 1 솔레노이드(40a)와 제 2 솔레노이드(40b)를 포함한다. 상기 복수의 솔레노이드(40a, 40b)는 상호 대향하도록 배치된다. 그리고, 상기 복수의 모터(30a, 30b)와 상기 상기 복수의 솔레노이드(40a, 40b)는 교차 배열될 수 있다.

그리고, 각각의 솔레노이드(40a, 40b)들은, 솔레노이드 몸체(42)와, 상기 솔레노이드 몸체(42)의 상측에 배치되어 상기 인쇄회로기판(90)과의 전기적 결합을 위한 드라이버 결합부(45)와, 상기 솔레노이드 몸체(42)의 하측으로 돌출되어 상기 솔레노이드(40)의 구동력을 전달하기 위한 구동축(43)을 포함한다.

상기 솔레노이드(40)는 상기 솔레노이드(40)의 상측에 마그넷(미도시)이 배치되며, 상기 마그넷의 상측에 상기 마그넷을 감싸는 솔레노이드 커버(42a)를 포함한다.

상기 구동축(43)은 상기 모터(30)의 회전축(34)과 서로 평행할 수 있다.

상기 솔레노이드(40)는 공급된 전기 에너지를 상기 구동축(43)의 직선 운동을 위한 운동 에너지로 변환시키는 구성으로서, 상기 구동축(43)의 직선 운동을 통해 후술할 기어의 셀렉팅(Selecting) 동작이 이루어진다. 이 때, 상기 제 1 솔레노이드(40a)는 홀수단 기어(1, 3, 5, 7)의 셀렉팅 동작을 수행하고, 상기 제 2 솔레노이드(40b)는 짝수단 기어(2, 4, 6, R)의 셀렉팅 동작을 수행한다.

한편, 상기 모터(30)와 상기 솔레노이드(40)에는 상기 인쇄회로기판(90)과의 결합을 위한 드라이버 결합부(36, 45)가 구비된다. 일 예로 상기 드라이버 결합부(36, 45)는 외면 상에서 돌출되는 형상의 핀일 수 있다.

그리고, 상기 인쇄회로기판(90)에는 상기 모터(30)와 상기 솔레노이드(40)의 상기 드라이버 결합부(36, 45)가 결합되는 핀홀(92)이 형성될 수 있다. 상기 핀홀(92)은, 상기 드라이브 결합부(36, 45)의 개수 및 위치에 대응하여 복수로 구비된다.

그리고, 상기 드라이버 결합부(36, 45)는 프레스 핏 핀(Press-Fit pin)일 수 있다. 따라서, 드라이버 결합부(36, 45)가 상기 인쇄회로기판(90)에 형성된 상기 핀홀(92)에 삽입되어, 고정될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하우징의 하면의 모습을 보인 사시도 이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 전술한 바와 같이 상기 하우징(12)과 상기 커버(14)의 결합에 의해 형성되는 상기 케이스(10)의 내부에는 전자 부품이 배치되는 내부공간이 형성된다.

상기 커버(14)은 장방형의 판 형상으로 형성되어 상기 케이스(10)의 상부를 형성한다.

그리고, 상기 하우징(12)은 단면이 상기 커버(14)의 단면에 대응되는 형상으로 형성된다. 이 때 내부공간이 형성되도록 상기 하우징(12)에는, 상기 커버(14)와 마주보는 상기 하우징(12)의 상면으로부터 하방을 향해 제 1 높이(h1)를 갖도록 함몰 형성되는 제 1 공간부(12a)와, 상기 제 1 공간부(12a)의 하면(12b) 중 일부가 하방을 향해 함몰 형성되어 제 2 높이(h2)를 갖는 제 2 공간부(13)가 포함된다.

상기 제 1 공간부(12a)의 단면적 넓이는, 상기 인쇄회로기판(90)이 수용되기 위해 상기 인쇄회로기판(90)의 단면적 넓이에 대응되거나 다소 넓게 형성될 수 있다.

그리고 상기 제 2 공간부(13)의 단면 형상은, 상기 제 1 공간부(12)의 하면(12b)에서 상기 모터(30) 및 상기 솔레노이드(40)가 배치되는 영역과 대응되도록 형성된다. 이는, 상기 제 2 공간부(13)가 상기 케이스(10)의 내부공간에서 상기 모터(30) 및 상기 솔레노이드(40)의 배치 영역을 형성하기 위해 설계된 구성으로 이해된다.

그리고, 상기 제 2 공간부(13)의 하면(13a)에는 상기 모터(30) 및 상기 솔레노이드(40)의 일부가 수용되도록 제1 수용부(18)와 제2 수용부(21)가 각각 상기 하면(13a)으로부터 연장되어 돌출 형성된다. 여기서 상기 제1 수용부(18)는 모터 수용부로서 이해되고, 상기 제2 수용부(21)는 솔레노이드 수용부로서 이해된다.

상세히 상기 제1 수용부(18)는, 상기 모터(30)의 배치 영역과 대응하도록 상기 제 2 공간부(13)의 하면(13a) 중 일부 영역이 하방을 향해 돌출 형성된다. 도시된 바와 같이 상기 모터(30)가 2개가 배치되므로, 상기 제1 수용부(18)는 상기 모터(30)의 개수에 대응하여 제 1 모터 안착부(16)와 제 2 모터 안착부(17)인 2개가 형성된다. 그리고, 상기 제1 수용부(18)의 하면에는, 상기 모터(30)의 회전축(34)을 상기 케이스(10)의 외부로 노출시키기 위한 관통홀(16a)이 형성된다. 따라서, 상기 회전축(34)은, 상기 모터가(30)가 상기 케이스(10)에 장착 시 상기 관통홀(16a)을 통해 타 구성과 결합되어, 상기 기어의 쉬프트 동작을 위한 상기 모터(30)의 구동력을 전달할 수 있다.

한편, 상기 커버(14)의 하면으로부터 상기 제 1 높이(h1), 제 2 높이(h2) 및 상기 제1 수용부(18)의 높이를 합한 값은 상기 인쇄회로기판(90)에 장착된 상기 모터(30)의 몸체(32)의 높이에 대응되거나 보다 클 수 있다.

상기 제2 수용부(21)는, 상기 솔레노이드(40)의 배치 영역과 대응하도록 상기 제 2 공간부(13)의 하면(13a) 중 일부 영역이 하방을 향해 돌출 형성된다. 마찬가지로 상기 솔레노이드(40)가 2개 배치되므로, 상기 제2 수용부(21)는 상기 솔레노이드(40)의 개수에 대응하여 제 1 솔레노이드 안착부(19)와 제 2 솔레노이드 안착부(20)를 포함한다. 그리고, 상기 제2 수용부(21)의 하면에는, 상기 솔레노이드(40)의 구동축(43)을 상기 케이스(10)의 외부로 노출시키기 위한 관통홀(20a)이 형성된다. 따라서, 상기 구동축(43)은, 상기 솔레노이드(40)가 상기 케이스(10)에 장착 시 상기 관통홀(20a)을 통해 타 구성과 결합되어, 상기 기어의 셀렉팅 동작을 위한 상기 솔레노이드(40)의 구동력을 전달할 수 있다.

따라서, 커버(14)의 하면으로부터 상기 제 1 높이(h1), 제 2 높이(h2) 및 상기 제2 수용부(21)의 높이를 합한 값은 상기 인쇄회로기판(90)에 장착된 상기 솔레노이드(40)의 몸체(42)의 높이에 대응되거나 보다 클 수 있다.

그리고, 상기 제2 수용부(21)의 하면 일측에는 기어의 셀렉팅 동작을 위한 변속 레버(60)가 결합되도록 레버 결합부(24)가 구비된다. 상기 레버 결합부(24)는, 상기 제2 수용부(21)의 하면으로부터 하방을 향해 돌출되는 몸체(25)와, 상기 몸체(25) 상에서 후술할 결합핀(68, 도 5참조)이 끼워지는 제 1 결합홀(26)을 포함한다. 상기 솔레노이드(40)의 개수에 대응하여, 상기 레버 결합부(24)도 복수의 상기 제2 수용부(21)의 하면에 각각 구비된다.

한편, 상기 제 2 공간부(13)의 가장자리에는 타 구성과의 결합을 위한 별도의 나사홀이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.

이하에서는 상기 변속 레버(60)의 구성에 대해 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변속 레버의 모습을 보인 사시도 이다.

도 1, 4 및 5를 참조하면, 상기 변속 레버(60)는 상기 케이스(10)의 하측에 결합된다. 상세히, 상기 변속 레버(60)는 상기 하우징(12)의 제2 수용부(21)에 구비된 상기 레버 결합부(24)에 결합된다.

상기 변속 레버(60)는, 상기 솔레노이드(40)의 구동축(43)에 결합되는 솔레노이드 결합부(70)와, 일측이 상기 솔레노이드 결합부(70)에 결합되어 상기 솔레노이드 결합부(70)의 동작에 따라 회전되는 레버(62) 및 상기 레버(62)를 상기 레버 결합부(24)에 결합시키는 결합핀(68)을 포함한다.

상기 솔레노이드 결합부(70)는 상기 구동축(43)이 끼워지는 결합홀(72)이 형성되는 결합부 몸체(71)와, 상기 결합부 몸체(71)의 외주면으로부터 외주방향으로 연장되어 상기 레버(62)가 끼워지는 장착홈(74)이 형성되는 가이드(77)를 포함한다.

결합부 몸체(71)는 하면의 중앙 영역으로부터 상면의 중앙 영역을 관통하는 결합홀(72)이 형성된다. 상기 결합홀(72)에는 상기 구동축(43)이 끼워진다. 상기 구동축(43)은 상기 결합홀(72)에 삽입된 상태에서 고정되어, 상기 구동축(43)의 직선운동에 따라 상기 솔레노이드 결합부(70)도 함께 움직인다.

상기 가이드(77)는 중심에 상기 레버(62)가 끼워지는 장착홈(74)이 형성되도록, 상기 결합부 몸체(71)의 외주면으로부터 평행하게 연장되는 복수의 판(76) 형태로 구성된다. 즉, 상기 장착홈(74)은 상, 하부가 개구지게 형성되고, 좌, 우측은 상기 복수의 판(76)에 의해 구획되는 것으로 이해된다.

그리고, 상기 복수의 판(76) 각각에는 후술할 걸림부(65)가 끼워지는 가이드홈(75)이 형성된다. 상기 가이드홈(75)은 상기 장착홈(74)의 내주면 중 일부가 외면을 향해 관통되는 홀로 이해될 수 있다. 상기 가이드홈(75)은 상기 복수의 판(76)의 단부에서부터 상기 결합부 몸체(71) 방향으로 함몰 형성되어, 상기 걸림부(65)가 삽입 시 상기 레버(62)의 제 1 회전 중심을 형성한다.

상기 레버(62)는 단면이 대략 ??자 형상으로 형성되어 일단이 상기 솔레노이드 결합부(70)에 결합되고, 타단이 후술할 셀렉팅축(150, 도 8참조)에 결합된다.

상기 레버(62)는 레버 몸체(63)와, 상기 레버 몸체(63)의 일단을 형성하며 상기 솔레노이드 결합부(70)와 결합되는 회전부(64)와, 상기 레버 몸체(63)의 타단을 형성하여 상기 셀렉팅축(150)과 결합되는 셀렉팅축 결합부(66)를 포함한다.

상기 레버 몸체(63) 상에는 상기 하우징(12)의 하면에 형성된 레버 결합부(24)와의 결합을 위한 제 2 결합홀(미도시)이 형성된다. 그리고, 상기 제1 결합홀(26) 및 상기 제 2 결합홀에 상기 결합핀(68)이 끼워져 상기 레버 결합부(24)와 상기 레버(62)가 결합된다. 이 때, 상기 결합핀(68)은 상기 솔레노이드(40)의 동작에 따라 상기 레버(62)의 회전 중심을 형성하는 것으로 이해된다.

그리고, 상기 회전부(64)는 상기 솔레노이드 결합부(70)의 장착홈(74)에 끼워진다. 상기 회전부(64)의 너비는 상기 솔레노이드 결합부(70)의 폭의 길이에 대응되어, 상기 회전부(64)가 상기 솔레노이드 결합부(70)에 결합 시 도 5을 기준으로 상하 방향으로의 움직임만 갖게 된다. 그리고, 상기 가이드홈(75)에 끼워지도록 상기 회전부(64)의 양 측면에는 걸림부가 돌출 형성되어, 상기 레버(62)의 회전에 따라 상기 회전부(64)의 회전 중심을 형성하여 상기 회전부(64)를 상기 장착홈(74)의 내부에 고정시킨다.

상기 셀렉팅축 결합부(66)는 후술할 셀렉팅축(150)과 결합되어, 상기 솔레노이드(40)로부터 제공된 구동력을 상기 셀렉팅축(150)에 전달시킨다.

이하에서는, 상기 파워 모듈(100)의 동작 과정 및 상기 파워 모듈(100)이 구비된 변속기에 대해 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기의 시스템을 도시한 시스템도 이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈(100)은 변속기(1000) 중 기어를 변속시키는 기어 액츄에이터(Gear Actuator)인 것을 일 예로 한다.

본 실시 예에 따른 변속기(1000)는, 복수의 클러치를 통해 구동력을 제공하여 기어를 변속시키는 파워 모듈(100)과, 상기 파워 모듈(100)을 작동시키며 상기 복수의 클러치 중 어느 하나의 클러치를 택일적으로 동작시키는 클러치 액츄에이터(Clutch Actuator)(200)와, 상기 클러치 액츄에이터(200)와 상기 파워 모듈(100)을 제어하는 제어 유닛(300)을 포함한다.

상기 제어 유닛(300)의 상기 변속기(1000)의 전반적인 동작을 제어 한다. 일 예로, 차량의 속도 변화에 따라 상기 파워 모듈(100)이 적절한 기어비를 갖도록 변경해주는 역할을 수행할 수 있다.

상기 클러치 액츄에이터(200)는 복수의 클러치 모터(210, 220)를 구비한다. 두 개인 상기 모터(30) 및 솔레노이드(40)의 개수에 대응하여 상기 복수의 모터(210, 220)는 두 개 일 수 있다. 상기 복수의 클러치 모터(210, 220) 중 제 1 클러치 모터(210)는 홀수단 기어를 변환하기 위한 상기 제 1 모터(30a)와 제 1 솔레노이드(40a)의 동작을 제어하는 모터로서 이해된다. 그리고, 제 2 클러치 모터(220)는 짝수단 기어를 변환하기 위한 상기 제 2 모터(30b)와 제 2 솔레노이드(40b)의 동작을 제어하는 모터로서 이해된다.

바꾸어 말하면, 상기 제 1 모터(30a)와 상기 제 1 솔레노이드(40a)는 제 1 클러치, 상기 제 2 모터(30b)와 상기 제 2 솔레노이드(40b)는 제 2 클러치로서 이해된다. 따라서, 복수의 클러치 모터(210, 220)에 의해 상기 각 클러치들은 동작이 택일적으로 선택될 수 있다.

예를 들어, 기어가 최초 중립에 위치한 상태에서 운전자가 운전을 시작한다고 가정을 할 때, 상기 제 1 클러치 모터(210)는 켜진(ON) 상태가 되고 상기 제 2 클러치 모터(220)는 꺼진(OFF) 상태가 된다. 상기 제 1 클러치 모터(210)의 켜진 상태에 따라, 상기 제 1 모터(30a) 및 제 1 솔레노이드(40a)의 동작에 의해 홀수단 기어유닛에서 1단인 기어로 동작될 수 있다(이 때 상기 제 2 모터(30b)와 상기 제 2 솔레노이드(40b)는 짝수단 기어유닛에서 입력축을 2단인 상태로 대기시킨다). 다음으로 속도가 증가됨에 따라 상기 제 1 클러치 모터(210)는 꺼진(OFF) 상태가 되고, 상기 제 2 클러치 모터(220)는 켜진(OFF) 상태가 된다. 이 때는 상기 제 2 클러치 모터(220)의 켜진 상태에 따라, 상기 제 2 모터(30b) 및 제 2 솔레노이드(40b)의 동작에 의해 짝수단 기어유닛에서 2단인 기어로 동작될 수 있다. 여기서, 켜짐(ON)과 꺼짐(OFF) 상태는 동력 전달 및 차단 상태로서 이해된다.

따라서, 상기 클러치 액츄에이터(200) 및 기어 액츄에이터(100)는, 차량 속도를 고려한 상기 제어 유닛(300)의 제어 명령에 따른 동작을 통해 적절한 기어비로 기어를 변속시킬 수 있다.

이하에서는 상기 파워 모듈(100)이 기어를 변환시키는 과정에 대해 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 파워 모듈의 쉬프트를 위한 구성을 보인 개념도 이고, 도 8 및 9는 본 발명의 실시 예에 따른 쉬프트 과정을 보인 단면도 이다.

도 7을 참조하면, 상기 모터(30)의 회전축(34)에는 연결부(121)를 통해 연결기어(120)가 결합된다. 즉, 상기 회전축(34)의 회전에 따라 상기 연결기어(120)가 함께 회전하도록 결합된다.

상기 연결기어(120)은 단면이 원형이고, 외주면에 나사산이 형성되는 축 형태로 형성된다. 그리고, 상기 연결기어(120)의 회전에 따라 상기 연결기어(120)의 길이 방향으로 이동되도록 가이드 기어(130)가 결합된다. 상기 가이드 기어(130)는 상기 연결기어(120)의 단면 형상에 대응되는 결합홀(미도시)을 가지며, 상기 결합홀에 상기 연결기어(120)가 삽입되어 결합된다. 이 때, 상기 결합홀의 내주면에는 상기 연결기어(120)의 나사산에 대응되는 나사홈이 형성되고, 상기 연결기어(120)와 상기 가이드 기어(130)는 나사 결합되는 것으로 이해된다.

따라서, 상기 모터(30)의 회전력을 통해 상기 연결기어(120)가 회전됨에 따라, 나사결합된 상기 가이드 기어(130)는 상기 연결기어(120)의 길이 방향을 따라 일방 또는 타방으로 왕복 운동된다. 상기 연결기어(120)의 이동 방향은 상기 모터(30)의 회전 방향에 따라 결정된다.

그리고, 상기 가이드 기어(130)의 외면 상에는 기어를 변환하는 입력축(140)이 삽입되는 가이드홈(132)이 형성된다. 상기 가이드 기어(130)는 외면 중 기어 유닛(G)을 향한 면 상에서 내부를 향해 함몰 형성되어, 상기 가이드홈(132)에 상기 입력축(140)의 일단이 결합된다.

상기 입력축(140)은 단부에 상기 기어 유닛(G)의 기어를 설정하는 조작돌기(142)가 구비된다. 상세히, 상기 입력축(140)의 일단에는 상기 가이드홈(132)에 끼워지는 가이드 돌기(141)가 형성되고, 타단에는 상기 기어 유닛(G)의 기어를 설정하는 조작돌기(142)가 형성된다. 상기 가이드 돌기(141) 및 상기 조작돌기(142)는 중심 영역에 비해 상대적으로 단면적이 크게 형성될 수 있다.

상기 가이드 돌기(141)는 상기 가이드홈(132)의 단면 형상에 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 가이드홈(132)의 내부에 안착된다. 따라서, 상기 입력축(140)의 이동에도 상기 가이드 돌기(141)는 상기 가이드홈(132)의 내부에 구속된다.

그리고, 상기 조작돌기(142)는 상기 기어 유닛(G)의 각 단을 형성하는 경로를 이동하며 입력된 제어명령에 따라 설정된 기어에 위치한다. 도 7에서는 상기 기어 유닛(G)이 홀수단 기어 유닛인 것을 일 예로 하여 도시하고 있다.

도 7 내지 9를 참조하여 쉬프트 과정을 설명하면, 상기 조작돌기(142)가 상기 기어 유닛(G) 상에서 중립으로부터(도 7) 1단으로 이동되는 경우(도 8)에, 상기 제 1 모터(30a)의 일방향 구동력은 상기 가이드 기어(130)가 상기 제 1 모터(30a)에 인접하도록 작용된다. 즉 상기 가이드 기어(130)와 상기 연결기어(120)가 나사결합 되어 있으므로, 상기 가이드 기어(130)의 회전에 따라 상기 연결기어(120)가 상기 모터(30a)에 인접되는 방향으로 회전 방향이 결정된다.

상기 입력축(140)의 중심은 상기 셀렉팅축(150)에 의해 구속되므로, 상기 입력축(140)의 타단 즉 상기 조작돌기(142)는 상기 셀렉팅축(150)을 기준으로 상기 가이드 돌기(141)에 대칭하는 위치로 이동된다. 따라서, 상기 가이드 돌기(141)의 이동에 따라 기어는 1단으로 변환될 수 있다.

다음으로 기어가 5단으로 쉬프트 시에는, 상기 가이드 기어(130)가 상기 모터(30a)로부터 멀어지는 방향으로 이동되도록 상기 연결기어(120)의 회전이 이루어진다. 따라서, 상기 가이드 돌기(141) 역시 마찬가지로 상기 모터(30a)로부터 멀어지도록 이동되고, 상기 셀렉팅축(150)을 기준으로 대칭인 상기 조작 돌기(142)는 상기 기어 유닛(G) 상에서 5단을 향해 이동될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 셀렉트 과정을 보인 단면도 이다.

도 10에서는 홀수단 기어 유닛 상에서 상기 조작돌기(142)가 1단과 5단 사이인 중립 경로에서 3단과 7단 사이인 중립 경로로 셀렉트 되는 모습을 도시하고 있다.

도 5 및 10을 참조하면, 상기 레버(62)의 셀렉팅축 결합부(66)에는 상기 셀렉팅축(150)이 결합된다. 전술한 바와 같이, 상기 셀렉팅축(150)은 상기 입력축(140)의 중심에 직교한 방향으로 결합된다. 상기 입력축(140)과 상기 셀렉팅축(150)의 결합은 어느 하나의 축에 홀을 형성하고 다른 하나의 축이 홀에 삽입됨으로써 구성될 수 있다.

상기 셀렉팅축(150)의 외면 중 상기 레버(62)와 결합되는 영역에는 레버 결합부(152)가 구비된다. 상기 레버 결합부(152)에는 상기 셀렉팅축 결합부(66)가 삽입되는 결합홈(153)이 구비되고, 상기 레버(62)와 상기 셀렉팅축(150)이 결합 시 상기 결합홈(153)에 상기 셀렉팅축 결합부(66)가 삽입된다.

이하 셀렉팅 과정을 설명하면, 상기 솔레노이드(40)의 구동에 따라 상기 구동축(43)이 직선 운동을 수행한다. 상기 구동축(43)의 직선 운동에 따라 상기 솔레노이드 결합부(70)도 함께 상, 하 방향(도 5 기준)으로 이동된다. 이 때, 상기 레버(62)의 일단은 상기 걸림부(65)를 회전 중심으로 회전되고, 그 반작용으로 상기 레버(62)의 타단, 즉 상기 셀렉팅축 경합부(66)도 상기 결합핀(68)을 회전 중심으로 하여 회전된다. 상기 셀렉팅축 경합부(66)의 회전 반경은 상기 기어 유닛(G) 상에서 상기 조작돌기(142)가 셀렉트 되는 거리인 D 거리만큼 이동하도록 설정될 수 있다.

따라서, 도 11을 기준으로, 상기 셀렉팅축(150)은 상기 레버(62)로부터 구동력을 전달받아 셀렉트 되기 위한 상하 동작이 수행된다. 이에 따라, 상기 조작돌기(142)는, 상기 기어 유닛(G) 상에서 시프트 되는 경로가 셀렉트 될 수 있다.

상기와 같은 구성에 따른 파워 모듈(100) 및 변속기(1000)에 따르면, 단일 하우징의 내부에 다수의 부품을 구비함으로써 모듈이 보다 소형화되고, 컴팩트해지는 장점이 있다.

또한, 종래 와이어로 연결되던 모터 및 솔레노이드를 단일 제어 구동드라이버에 실장하여 제어 명령을 전달함으로써, 요구되는 와이어 및 부품 수를 줄일 수 있는 장점이 있다. 이에 따라 제조 단가도 저렴해지는 장점이 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.

Claims

하우징;
상기 하우징 내측에 배치되어 회전력을 제공하는 모터;
상기 하우징 내측에 상기 모터와 이격되어 배치되며, 직선 이동의 구동력을 제공하는 솔레노이드;
상기 하우징 상측에 배치되는 커버; 및
상기 커버 하측에 배치되는 인쇄회로기판을 포함하며,
상기 하우징은 상기 모터가 배치되는 제1 수용부 및 상기 솔레노이드가 배치되는 제2 수용부를 포함하며,
상기 모터 및 상기 솔레노이드는 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 파워 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징 외측에 배치되는 커넥터를 더 포함하며,
상기 커넥터는 상기 인쇄회로기판에 전원을 공급하는 파워 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은 상기 커넥터와 접촉되는 파워 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은 상기 하우징 상부에 수용되며,
상기 하우징 측면에 상기 커넥터가 배치되어, 상기 인쇄회로기판에 전원을 공급하는 파워 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 제1 수용부 및 상기 제2 수용부에 형성되는 관통홀을 포함하며,
상기 모터의 회전축과 상기 솔레노이드의 구동축이 상기 관통홀을 통해 노출되는 파워 모듈.
제 5 항에 있어서,
상기 구동축과 결합되는 변속 레버를 더 포함하는 파워 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은 복수개의 핀홀을 포함하며,
상기 모터와 상기 솔레노이드에 각각 구비되는 핀이 상기 핀홀에 결합되는 파워 모듈.
제 7 항에 있어서,
상기 핀은 프레스 핏 핀(Press-Fit pin)인 파워 모듈.
제 7 항에 있어서,
상기 핀홀은 상기 인쇄회로기판 상에서 상기 핀의 위치에 대응하여 형성되는 파워 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 모터와 상기 솔레노이드는 각각 2개 인 파워 모듈.
제 10 항에 있어서,
복수의 상기 모터는 상호 대향되게 배치되고,
복수의 상기 솔레노이드도 상호 대향되게 배치되며,
상기 모터와 상기 솔레노이드는 교차 배열되는 파워 모듈.
제 5 항에 잇어서,
상기 구동축과 상기 회전축은 서로 평행하게 배치되는 파워 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은 상기 모터와 상기 솔레노이드의 구동을 감지하는 센서부를 포함하는 파워 모듈.
제 13 항에 있어서,
상기 센서부는, 상기 모터의 회전을 감지하는 회전감지 센서부와, 상기 솔레노이드의 직선 이동을 감지하는 리니어 센서부를 포함하는 파워 모듈.
하우징;
상기 하우징 내측에 배치되어 회전력을 제공하는 모터;
상기 하우징 내측에 상기 모터와 이격되어 배치되어 직선 이동의 구동력을 제공하는 솔레노이드;
상기 하우징 상측에 배치되는 커버;
상기 커버 하측에 배치되어 상기 모터와 상기 솔레노이드의 구동을 제어하는 인쇄회로기판; 및
상기 하우징 외측에 배치되는 커넥터를 포함하며,
상기 하우징은 상기 모터가 배치되는 제1 수용부 및 상기 솔레노이드가 배치되는 제2 수용부를 포함하며,
상기 제1 수용부 및 상기 제2 수용부는 상기 모터의 회전축과 상기 솔레노이드의 구동축이 노출되도록 관통홀이 형성되고,
상기 모터 및 상기 솔레노이드는 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되며,
상기 인쇄회로기판은 복수의 홀을 포함하고,
상기 모터와 상기 솔레노이드의 핀이 상기 홀에 결합되는 파워 모듈.
복수의 클러치를 통해 구동력을 제공하여 기어를 변속시키는 파워 모듈;
상기 복수의 클러치 중 어느 하나의 클러치를 택일적으로 동작시키는 클러치 액츄에이터; 및
상기 파워 모듈과 상기 클러치 액츄에이터를 제어하는 제어 유닛을 포함하며,
상기 파워 모듈은,
하우징;
상기 하우징 내측에 배치되어 회전력을 제공하는 모터;
상기 하우징 내측에 상기 모터와 이격되어 배치되며, 직선 이동의 구동력을 제공하는 솔레노이드;
상기 하우징 상측에 배치되는 커버; 및
상기 커버 하측에 배치되는 인쇄회로기판을 포함하며,
상기 하우징은 상기 모터가 배치되는 제1 수용부 및 상기 솔레노이드가 배치되는 제2 수용부를 포함하며,
상기 모터 및 상기 솔레노이드는 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 변속기.