KR20180123115A - 기어박스용 커플링 장치 - Google Patents

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KR20180123115A
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rotor
coupling
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예르겐 포르스버그
엘리아스 바르토스
니노스 폴리
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스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 발명은 제1 및 제2 위치 사이에서 축 방향으로 변위 가능한 커플링 슬리브(24), 상기 커플링 슬리브(24)에 의해 서로 결합될 수 있고 분리될 수 있는 제1 및 제2 회전가능 요소(26, 28)들, 상기 제2 회전가능 요소(26, 28)들 중 하나에 연결되는 전기 기계(16), 및 전기 기계(16) 로터(64)의 각 위치(angular position)를 검출하기 위한 위치 지시 장치(70)를 포함하는 기어박스(8)용 커플링 장치에 관한 것이다. 커플링 슬리브(24)의 축 방향 위치를 검출하도록 위치 지시 장치(70)가 또한 배치되어 있다.

Description

기어박스용 커플링 장치
본 발명은 첨부된 청구항에 따른 커플링 장치, 그러한 커플링 장치를 구비하는 기어박스 및 그러한 기어박스를 구비하는 차량에 관한 것이다.
차량 특히 예컨대 트럭과 버스 같이 중대형 차량에는 통상적으로 내연기관, 전기 엔진 또는 이들의 조합과 같은 동력원에 연결되어 있는 기어박스가 장착된다. 기어박스는 오토매틱, 매뉴얼 또는 이들의 조합일 수 있으며, 이들에는 기어박스 내에서 기어들을 시프트하는 하나 이상의 작동 실린더들이 제공되어 있다. 작동 실린더들은 기어박스 내에서 다양한 샤프트들 위에 기어 휠들이 체결 및 분리되는 것을 제어하여 적당한 기어가 얻어지도록 한다. 작동 실린더들은 공압식, 유압식 또는 전기식일 수 있으며, 기어박스 내부 공간이 제한되어 있기 때문에 가능하면 작게 설계되어야 한다.
트럭의 트랜스미션은 종종 상호작용하는 복수의 부품들을 포함하며, 기어들을 자동 변속하기 위해 전자식 제어 장치에 의해 제어되는, 자동화된 매뉴얼 트랜스미션을 포함한다. 차량 내 하나 이상의 전자 센서들은 차량 작동 상태에 관한 정보를 획득하고, 기어박스 내에서 기어 휠들의 체결과 분리를 제어하여 적당한 기어 변속이 얻어지게 하는 작동 실린더로 압축 공기 또는 유압식 오일을 공급하는 밸브들로 신호를 제공한다.
이러한 유형의 기어박스에서, 원추형 동기화 링과 커플링 링을 포함하는 동기화 장치는, 기어박스 내 메인 샤프트와 입력부 위에 위치하는 기어 휠들과 체결하기 위해 축 방향으로 변위되는 톱니형 작동 슬리브를 포함하는 커플링 장치로 대체될 수 있다. 입력부 및 메인 샤프트 위에 위치하는 각 기어 휠은 레이 샤프트와 같은 다른 샤프트에 견고하게 부착되어 있는 대응 기어 휠 요소들과 체결된다. 변속할 때, 입력부 또는 메인 샤프트 상에서 기어 휠을 커플링 톱니에 연결하고 회전 고정하기 위해, 선택 가능한 기어 휠 위에 배치되어 있는 커플링 톱니와 체결하기 위해 작동 슬리브가 축 방향으로 변위된다.
공압식 또는 유압식 작동 실린더들은 링크 부재를 통해 시프트 포크에 연결되어 있다. 기어 변속할 때, 작동 슬리브는 시프트 포크에 의해 제1 위치에서 제2 위치로 축 방향으로 변위된다. 작동 슬리브 또는 작동 실린더에 배치되어 있는 검출 수단은, 작동 슬리브가 제1 및 제2 위치에 각각 도달했을 때 이를 검출하고 이를 표시한다. 그러나 그러한 검출 수단은 고가이며, 차량 무게를 증가시키고 별도의 부품들을 손상시킬 수 있다. 또한, 기어박스의 디자인과 크기로 인해, 검출 수단을 작동 슬리브 또는 작동 실린더에 배치하기가 어려울 수 있다.
차량에 동력원으로 전기 기계가 제공되어 있다면, 전기 기계 내에 로터의 각(angular) 위치를 검출하기 위한 리졸버가 제공되어 있는 유형일 수 있다. 리졸버는 하우징에 연결되어 있는 리졸버 스테이터와 전기 기계의 로터에 연결되어 있는 리졸버 로터를 포함한다. 전기 엔진에 전기 파워가 제공될 때, 전기 엔진으로부터의 토크와 로터의 회전 이동을 얻기 위해서는, 전기 엔진의 스테이터에 대한 로터의 위치가 중요하다. 리졸버는, 교호형 여기 신호가 진폭이 다른 교호형 피드백 신호를 생성하는 소형 전기 기계에 비유될 수 있다. 이는, 1차의, 리졸버 스테이터 내 여기 권선, 라미네이트 강의 파도-형상 리졸버 로터 및 사인 그리고 코사인 피드백 신호를 발생시키는 스테이터 내 2차 권선에 의해 달성된다.
특허문헌 EP2500694호는 트랜스미션 내에서 변속 조작이 높은 정밀도로 수행될 수 있도록, 시프트 선택 샤프트의 회전 또는 각 위치를 높은 정밀도로 검출하기 위한 리졸버를 기재하고 있다. 이 리졸버는, 시프트 선택 샤프트의 선택 위치가 어디에 놓여 있는지에 관계없이 시프트 선택 샤프트의 각 위치가 검출될 수 있도록, 축 방향으로 충분히 긴 연장부를 구비하고 있다.
적은 부품을 포함하고 무게를 줄이며 신뢰성을 증대시키는 커플링 장치를 개발해야 한다는 수요가 있다.
이에 따라 본 발명의 목적은 적은 부품을 포함하고 무게를 줄이며 신뢰성을 증대시킨 커플링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기어박스용 커플링 장치는, 제1 및 제2 위치 사이에서 축 방향으로 변위 가능한 커플링 슬리브, 상기 커플링 슬리브에 의해 서로 결합될 수 있고 분리될 수 있는 제1 및 제2 회전가능 요소들, 상기 제2 회전가능 요소들 중 하나에 연결되는 전기 기계, 및 전기 기계 로터의 각 위치(angular position)를 검출하기 위한 위치 지시 장치를 포함한다. 본 발명은 커플링 슬리브의 축 방향 위치를 검출하기 위해 위치 지시 장치가 또한 배치되는 것을 특징으로 한다. 전기 기계용 위치 지시 장치가 커플링 슬리브의 축 방향 위치를 검출하는 데에도 사용되기 때문에, 그러한 커플링 장치는 몇 개의 부품만을 포함한다. 따라서, 커플링 슬리브의 위치를 검출하기 위해 별도의 위치 지시 장치가 필요하지 않다. 커플링 슬리브의 위치를 검출하기 위해 별도의 위치 지시 장치가 배치되지 않기 때문에, 커플링 장치의 무게가 감소된다. 커플링 슬리브의 위치를 검출하기 위해 별도의 위치 지시 장치가 배치되지 않기 때문에, 커플링 슬리브를 위해 배치되는 부품의 수량이 감소되고, 이에 따라 불량 부품이 사용될 확률이 감소되어 커플링 슬립의 신뢰성(reliability)이 증대된다. 커플링 슬리브는 전기 기계에도 연결되어 있는 제1 및 제2 회전가능 요소들 중 하나에 항상 연결되어 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 위치 지시 장치는 커플링 슬리브 위에 배치되어 있는 적어도 하나의 리졸버 로터를 포함하는 리졸버이다. 축 방향 위치 지시기로 전기 기계용 리졸버를 사용하고, 리졸버 로터를 커플링 슬리브 위에 배치함으로써, 회전 방향에서 전기 기계 로터의 위치가 검출될 수 있다. 이는, 전기 기계가 제1 및 제2 회전가능 요소들 중 하나에 연결되어 있을 때 가능하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 적어도 하나의 리졸버 로터가 커플링 슬리브의 바깥쪽 둘레 위에 배치되어 있다. 커플링 슬리브와 전기 기계를 연결하는 방식에 따라, 커플링 슬리브 둘레 위의 리졸버의 배열이 매우 편리해질 수 있다. 커플링 슬리브의 직경이 작을 때, 리졸버 로터를 커플링 슬리브의 바깥쪽 둘레 위에 배치하는 것이 편리하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 적어도 하나의 리졸버 로터가 커플링 슬리브의 안쪽 둘레 위에 배치되어 있다. 커플링 슬리브와 전기 기계를 연결하는 방식에 따라, 커플링 슬리브 둘레 위의 리졸버의 배열이 매우 편리해질 수 있다. 적어도 하나의 리졸버 로터를 커플링 슬리브의 안쪽 둘레 위에 배치함으로써, 커플링 슬리브가 매우 컴팩트한 구조가 될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 리졸버가 적어도 하나의 리졸버 로터의 축 방향 연장부에 실질적으로 대응하는 축 방향 연장부를 구비하는 리졸버 스테이터를 포함한다. 리졸버 스테이터와 리졸버 로터의 축 방향 연장부가 실질적으로 유사함에 따라, 축 방향으로 리졸버 로터의 이동과 위치를 매우 정밀하게 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 리졸버는 커플링 슬리브 위에 배치되어 있는 1차 및 2차 리졸버 로터를 포함한다. 2개의 리졸버 로터는 커플링 슬리브의 축 방향 이동과 위치를 검출함에 있어 정밀도를 증가시킨다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 1차 및 2차 리졸버 로터가 서로 다른 재료로 제작된다. 커플링 슬리브가 축 방향으로 변위할 때, 리졸버 스테이터는 재료에 따라 다른 피드백 신호들을 검출하게 되고, 리졸버 로터의 재료에 따라 검출된 신호에 따라 리졸버로부터 다른 신호들이 전송된다. 이에 따라, 로졸버 로터의 재료에 따라, 커플링 슬리브의 축 방향 위치가 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 1차 및 2차 리졸버 로터는 1차 및 2차 리졸버 로터의 축선과 평행한 법선을 구비하는 평면에서의 디자인이 다르다. 리졸버 로터의 디자인 또는 패턴을 다르게 함으로써, 커플링 슬리브가 축 방향으로 변위할 때 리졸버 스테이터는 리졸버 로터의 디자인 또는 패턴에 따라 다른 신호를 검출하게 된다. 리졸버 로터의 디자인 또는 패턴에 따라 리졸버로부터 다른 신호들이 전송된다. 리졸버 스테이터에 의해 검출되는 신호들을 다르게 발생시키는 리졸버 로터의 디자인 또는 패턴에 따라, 커플링 슬리브의 축 방향 위치가 결정된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 1차 및 2차 리졸버 로터는 커플링 슬리브의 축 방향으로 일정 거리만큼 서로에 대해 분리되어 있으며, 이들 사이에 갭을 형성한다. 커플링 슬리브가 축 방향으로 변위할 때, 리졸버 스테이터가 리졸버 로터들 사이의 갭을 검출하게 된다. 갭을 검출할 때, 리졸버로부터 신호가 전송된다. 이에 따라, 커플링 슬리브의 축 방향 위치가 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 리졸버 로터들이 다른 직경으로 배치될 수 있다. 리졸버 스테이터가 이웃하는 로터에 따라 리졸버 로터들의 직경이 다름으로 인해 리졸버 스테이터에서 나오는 신호가 다르게 된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 리졸버에 2개의 리졸버 스테이터들과 하나의 리졸버 로터를 제공할 수 있다. 2개의 리졸버 스테이터들은 커플링 슬리브의 축 방향 이동 및 위치 검출 정밀도를 증가시킨다. 2개의 리졸버 스테이터들은 리졸버에 2개의 리졸버 로터들을 제공하는 것과 비슷하게, 전술한 특징들을 구현하는 데에 적합할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 리졸버는 하나의 리졸버 로터와 하나의 리졸버 스테이터를 포함하되, 리졸버 스테이터는 리졸버 로터의 축 방향 연장부의 적어도 2배에 실질적으로 상당하는 축 방향 연장부를 구비한다. 커플링 슬리브가 축 방향으로 변위할 때, 커플링 슬리브의 전체 축 방향 변위 중에, 리졸버 스테이터는 리졸버 로터와 접촉하게 된다. 이에 따라, 커플링 슬리브의 축 방향 위치와 전기 기계 로터의 각 위치를 지시하는 연속적이지만 변동하는 신호가 리졸버 스테이터로부터 전송된다. 리졸버 로터가 축 방향의 리졸버 스테이터의 중앙에 인접하는 영역으로 변위할 때 리졸버 스테이터에 의해 검출되는 신호는, 리졸버 로터가 축 방향으로 리졸버 스테이터의 중앙에서 이격된 영역으로 변위할 때 리졸버 스테이터에 의해 검출되는 신호에 비교하여 다르게 될 것이다.
이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명의 다른 이점들이 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 커플링 장치가 제공되어 있는 차량을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 커플링 장치가 제공되어 있는 기어박스의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 제1 및 제2 위치에 있는 커플링 장치의 제2 실시형태의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 제1 및 제2 위치에 있는 커플링 장치의 제3 실시형태의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 디자인 다른 리졸버들의 상세 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제2 위치에 있는 커플링 장치의 제4 실시형태의 단면도이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참고하여 예시로서 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 커플링 장치(2, 4)가 제공되어 있는 차량(1)을 개략적으로 도시하고 있다. 차량(1)은, 동력원(14, 16), 기어박스(8) 및 프로펠러 샤프트(12)를 포함하는 파워트레인(6)을 포함한다. 동력원(14, 16)은 기어박스(8)에 체결되어 있고, 내연기관(14) 또는 전기 기계(16) 또는 이들의 조합을 포함한다. 기어박스(8)는 프로펠러 샤프트(12)를 통해 차량(1)의 구동 휠들(20)에 추가로 연결되어 있다. 기어박스(8)는 기어박스 하우징(22)에 의해 둘러싸여 있다.
도 2는 본 발명에 따른 커플링 장치(2)가 제공되어 있는 기어박스(8)의 단면을 도시하고 있다. 내연기관(14)은 커플링 장치(2)를 통해 기어박스(8)에 연결되어 있다. 커플링 장치(2)는 축 방향으로 이동 가능한 커플링 슬리브(24)를 포함한다. 축 방향으로 이동 가능한 커플링 슬리브(24)는 내연기관(14)의 출력 샤프트(26) 같은 제1의 회전가능 요소(26) 및 기어박스(8) 내의 중간 샤프트(28) 같은 제2의 회전가능 요소(28)와 체결되도록, 축 방향으로 변위된다. 축 방향으로 이동 가능한 커플링 슬리브(24)는 스플라인 연결(34)에 의해 내연기관(14)의 출력 샤프트(26) 및 기어박스(8) 내의 중간 샤프트(28)와 체결한다. 도 2에 도시되어 있는, 축 방향으로 이동 가능한 커플링 슬리브(24)의 제1 축 방향 위치에서, 내연기관(14)의 출력 샤프트(26)는 중간 샤프트(28)와 분리되어 있다. 이 제1 축 방향 분리 위치에서, 축 방향으로 이동 가능한 커플링 슬리브(24)는 축 방향으로 이동 가능한 커플링 슬리브(24)와 중간 샤프트(28) 사이의 스플라인 연결(34)에 의해 중간 샤프트(28)하고만 체결되어서 중간 샤프트(28)와 함께 회전하게 된다. 축 방향으로 이동 가능한 커플링 슬리브(24)의 제2 축 방향 위치에서, 내연기관(14)의 출력 샤프트(26)와 중간 샤프트(28)가 축 방향으로 이동 가능한 커플링 슬리브(24)에 의해 체결된다.
중간 샤프트(28)는 메인 기어박스(43)의 입력 샤프트에 연결되어 있다. 메인 기어박스(43)의 출력 샤프트(48)는 도 2에 개략적으로 기재되어 있는 레인지 기어박스(52)의 입력 샤프트(50)에 연결되어 있다. 레인지 기어박스(52)는 차량(1)의 구동 휠들(20)에 연결되어 있다.
축 방향으로 이동 가능한 커플링 슬리브(24)의 축 방향 변위에는 축 방향으로 이동 가능한 커플링 슬리브(24) 내의 외부 둘레 그루브(56) 내에 배치되어 있는 시프트 포크(54)가 제공되어 있다. 시프트 포크(54)는 동력 수단(58)에 의해 영향을 받는다. 동력 수단(58)은 공압식, 유압식 또는 전기 액추에이터일 수 있다.
전기 기계(16)는 파워트레인(6)을 회전시키고 제동시키도록 배치되어 있다. 전기 기계(16)의 로터(64)는 중간 샤프트(28)에 연결되어 있다. 전기 기계(16)는 또한 차량(1)에 대한 동력원이다. 전기 기계(16)는 내연기관(14)을 사용하지 않고서도 차량(1)을 추진하기 위해 구동 휠들(8)에 충분한 파워와 토크를 제공하도록 설계될 수 있다. 전기 기계(16)로의 동력은 차량(1)에 배치되어 있는 전전화학 에너지 저장장치 같은 에너지 저장장치(68) 또는 차량(1)이 사용되는 환경에서 와이어 또는 다른 전기 전도성 수단(도시되어 있지 않음) 같은 외부 에너지 저장장치로부터 제공될 수 있다. 전기 기계(16)가 메인 기어박스(43)의 입력 샤프트(42) 상에서 제동 토크를 발생시킬 때, 에너지 저장장치(68)는 전기 기계(16)로부터 전기 동력을 받을 수 있다.
위치 지시 장치(70)는 전기 기계(16)의 로터(64)의 각 위치를 검출하기 위해 배치되어 있다. 위치 지시 장치(70)는 또한 커플링 슬리브(24)의 축 방향 위치도 검출한다. 위치 지시 장치(70)는 커플링 슬리브(24) 위에 배치되어 있는 적어도 하나의 리졸버 로터(78, 80)를 포함하는 리졸버(70)인 것이 바람직하다. 커플링 슬리브(24)는 제1 및 제2 축 방향 위치 모두에서 중간 샤프트(28)을 통해 전기 기계(16)와 연관되어 있기 때문에, 전기 기계(16)의 로터(64)가 회전할 때 커플링 슬리브(24)가 회전한다. 이에 따라 리졸버(70)는 커플링 슬리브(24)가 제1 및 제2 축 방향 위치에 있을 때 모두 전기 기계(16)의 로터(64)의 각 위치와 속도를 검출할 수 있다. 커플링 슬리브(24)는 전기 기계(16)에 또한 연결되어 있는 제1 및 제2 회전가능 요소(26, 28) 중 하나에 항상 연결되어 있다.
도 2의 실시형태에 따르면, 리졸버는 커플링 슬리브(24)의 외부 둘레 위에 배치되어 있는 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)를 포함한다. 두 리졸버 로터(78, 80)는 커플링 슬리브(24)의 축 방향 이동과 위치를 검출함에 있어서 정밀도를 향상시키게 된다. 리졸버 로터(78, 80)들을 커플링 슬리브(24)의 외부 둘레 위에 배치하는 것은 매우 편리할 수 있다. 특히 커플링 슬리브(24)의 직경이 작을 때 매우 편리할 수 있다. 리졸버(70)는, 도 2의 실시형태에 따라, 실질적으로 리졸버 로터(78, 80)들의 축 방향 연장부에 각각 대응하는 축 방향 연장부를 구비하는 리졸버 스테이터(82)를 포함한다. 이에 따라 축 방향에서 리졸버 로터(78, 80)들의 이동과 위치를 정밀하게 검출할 수 있다.
커플링 슬리브(24)가 축 방향으로 변위될 때 리졸버 로터(78, 80)들의 재료에 따라 리졸버 스테이터(82)가 다른 피드백 신호를 검출하도록, 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들은 다른 재료로 제작될 수 있다. 이에 따라, 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들의 다른 재료에 따라 리졸버로부터 다른 신호들이 전달된다. 따라서, 커플링 슬리브(24)의 축 방향 위치가 결정될 수 있다.
리졸버 로터(78, 80)들이 다른 재료로 제작되는 것의 대안으로, 또는 이와 조합하여, 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들은 그 축선과 평행한 법선을 구비하는 평면에서의 디자인을 다르게 할 수 있다. 리졸버 로터(78, 80)들의 디자인 또는 패턴을 다르게 함으로써, 커플링 슬리브(24)가 축 방향으로 변위될 때, 리졸버 스테이터(82)는 리졸버 로터(78, 80)들의 디자인 또는 패턴에 따라 다른 신호를 검출하게 된다. 리졸버 스테이터(82)에 의해 검출되는 리졸버 로터(78, 80)들의 디자인 또는 패턴에 따라 커플링 슬리브(24)의 축 방향 위치가 결정된다.
도 2에 도시되어 있는 실시형태에 따르면, 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들은 커플링 슬리브(24)의 축 방향으로 일정 거리만큼 서로 이격되어 있으며, 이들 사이에 유닛(86)을 형성한다. 커플링 슬리브(24)가 축 방향으로 변위될 때, 리졸버 스테이터(82)는 리졸버 로터(78, 80)들 사이의 갭(86)을 검출하게 된다. 갭(86)을 검출할 때, 리졸버(70)로부터 신호가 전송된다. 이에 따라 커플링 슬리브(24)의 축 방향 위치가 결정될 수 있다.
리졸버 스테이터(82)는 원형이며, 반경 방향으로 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들을 아우르고 있다. 리졸버 스테이터(82)는 기어박스 하우징(22)에 부착되어 있다.
전자 제어 유닛(88)이 기어박스(8), 내연기관(14), 전기 기계(16), 리졸버 스테이터(82) 및 액추에이터에 연결되어 있다. 도시되어 있지 않은 기어박스(8) 및 내연기관(14) 내의 복수의 속도 센서들이 전자 제어 유닛(88)에 연결되는 것이 바람직할 수 있다. 다른 컴퓨터(90)가 전자 제어 유닛(88)에 연결될 수도 있다. 전자 제어 유닛(88)은 이러한 목적을 달성하기 위한 적절한 소프트웨어를 구비하는 컴퓨터(90)일 수 있다. 전자 제어 유닛(88) 및/또는 컴퓨터(90)는 기어박스(8)를 제어하는 루틴을 포함할 수 있는 컴퓨터 프로그램(P)을 포함한다. 컴퓨터 프로그램(P)은 실행 가능한 형태나 압축된 형태로 메모리(M) 및/또는 읽기/쓰기 메모리에 저장될 수 있다. 바람직하기로는, 전자 제어 유닛(88) 또는 전자 제어 유닛(88)에 연결되어 있는 다른 컴퓨터(90) 사아에서 컴퓨터 프로그램이 작동할 때, 기어박스(8) 내에서 기어 변속을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되어 있는 또는 컴퓨터 판독 가능 매체에 의해 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다. 상기 프로그램 코드는 상기 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되어 있는 비-휘발성 프로그램 코드일 수 있다.
리졸버 스테이터(82)가 갭(86)을 통과하더라도 리졸버(70)가 항상 전기 기계(16)의 로터(64, 66)의 각 위치를 검출하도록, 리졸버 스테이터(82)에서 오는 신호는 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들 사이의 갭(86)에 대해 보상될 수 있다. 이러한 보상은 전자 제어 유닛(88)에 의해 수행될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 커플링 장치(2)의 제2 실시형태의 단면을 도시하고 있다. 본 발명의 제2 실시형태에 따르면, 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들은 커플링 슬리브(24)의 내부 둘레에 배치되어 있다. 리졸버 로터(78, 80)들을 커플링 슬리브(24)의 내부 둘레에 배치하면, 커플링 장치(2, 4)를 구조를 매우 컴팩트하게 할 수 있다. 리졸버 스테이터(82)는 원형 구조로 되어 있으며, 반경 방향으로 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들을 둘러싸고 있다. 리졸버 스테이터(82)는 기어박스 하우징(22) 또는 기어박스 하우징(22)에 연결되어 있는 부품에 부착되어 있다. 도 3a에서, 커플링 슬리브(24)는 제1 축방향 위치로 변위되어 리졸버 스테이터(82)가 1차 리졸버 로터(78)를 검출한다. 도 3b에서, 커플링 슬리브(24)는 제2 축방향 위치로 변위되어 리졸버 스테이터(82)가 2차 리졸버 로터(80)를 검출한다. 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들과 리졸버 스테이터(82) 사이의 갭(86)은, 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들의 축 방향 연장부에 각각 실질적으로 대응하는 축 방향 연장부를 구비한다. 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들은 서로 다른 재료로 제작될 수 있다. 서로 다른 재료로 제작되는 대신 또는 이에 부가하여, 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)들은 리졸버 로터(78, 80)들의 축선과 평행한 법선을 구비하는 평면에서의 디자인이 서로 다를 수 있다.
리졸버(70)는 교호하는 고주파 여기 신호가 진폭이 다른 교호하는 피드백 신호를 발생시키는 소형 전기 기계로 비유될 수 있다. 이는, 리졸버 스테이터(82) 내의 1차의, 리졸버 스테이터 내 여기 권선(excitation windings)(도시되어 있지 않음), 라미네이트 강의 파도-형상 리졸버 로터(78, 80) 및 사인 그리고 코사인 피드백 신호를 발생시키는 리졸버 스테이터(82) 내 2차 권선(도시되어 있지 않음)에 의해 달성된다. 기준(reference) 또는 캐리어(carrier) 신호로도 불리는 고주차 여기 신호는 (도시되어 있지 않은) 인버터로부터 1차 권선으로 보내진다. 리졸버 로터(78, 80)가 파도 형상이기 때문에, 여기되는 자기장의 강도는 리졸버 로터(78, 80) 위치에 따라 달라진다. 이에 따라 리졸버 로터(78, 80) 위치는 사인 및 코사인 2차 권선을 사용하여 절대적으로 규정될 수 있다. 사인 및 코사인 값은 매 360도 회전 각에 대해 특유하게 규정된다.
도 4a 및 도 4b는 커플링 장치(2, 4)의 제3 실시형태의 단면을 도시하고 있다. 여기서, 리졸버(70)는 하나의 리졸버 로터(78, 80)와 하나의 리졸버 스테이터(82)를 포함하되, 리졸버 스테이터(82)는 리졸버 로터(78, 80)의 실질적으로 축 방향 연장부의 적어도 2배에 상당하는 축 방향 연장부를 구비한다. 커플링 슬리브(24)가 축 방향으로 변위할 때, 리졸버 스테이터(82)는 커플링 슬리브(24)가 축 방향 전체로 변위하는 동안 리졸버 로터(78, 80)와 접촉하게 된다. 따라서, 커플링 슬리브(24)의 축 방향 위치와 전기 기계(16)의 로터(64, 66)의 각도 위치를 지시하는 연속적이지만 변동하는 신호가 리졸버 스테이터(82)에 의해 전송된다. 리졸버 스테이터(82)는 원형 구조로 되어 있으며 반경 방향으로 리졸버 로터(78, 80)를 감싸고 있다. 리졸버 스테이터(82)는 기어박스 하우징(22)에 또는 기어박스 하우징(22)에 연결되어 있는 부품에 부착되어 있다. 도 4a에서, 커플링 슬리브(24)는 제1 축 방향 위치로 변위되어 있고, 도 4b에서, 커플링 슬리브(24)는 제2 축 방향 위치로 변위되어 있다. 리졸버 로터(78, 80)가 축 방향으로 리졸버 스테이터(82)의 중앙에 인접한 영역으로 변위되면, 즉 도 4a, 리졸버 스테이터(82)에 의해 검출된 신호는, 리졸버 로터(78, 80)가 축 방향으로 리졸버 스테이터(82)의 중앙에서 이격된 영역응로 변위되었을 때 즉 도 4b에서의 상황과 대비해 보면 다르게 될 것이다. 리졸버 스테이터(82)는 축 방향으로 다른 재료로 제작될 수 있다. 다른 재료로 제작되는 대신 또는 이와 조합되어, 리졸버 스테이터(82)는 리졸버 스테이터(82)의 축선과 평행한 법선을 구비하는 평면에서의 디자인이 다를 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 디자인이 다른 리졸버(70)의 상세 측단면을 도시하고 있다. 도 5a에서, 리졸버 로터(78, 80)는 그 둘레 위에 곡선형 파동(92) 형상을 구비한다. 이는 도 5a에서 확대하여 상세하게 도시되어 있다. 도 5b에서, 리졸버 로터(78, 80)는 그 둘레 위에 예리한 파동(92) 형상을 구비한다. 이는 도 5b에서 확대하여 상세하게 도시되어 있다. 도 5a 및 도 5b 모두에서, 리졸버 로터(78, 80)와 리졸버 스테이터(82)는 서로에 대해 동심으로 배치된 원형 형상으로 되어 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있는 리졸버(70)들은 전술한 실시형태들의 특징을 모두 구비할 수 있다. 리졸버 로터(78, 80)들의 디자인이 다른 것에 부가하여, 리졸버 로터(78, 80)에게 다른 수량의 곡선형 또는 예리한 파동(94)을 제공할 수도 있다. 또한, 리졸버 로터(78, 80)들의 두께 및/또는 폭을 변화시키기 위해, 원주 방향으로 리졸버 로터(78, 80)들의 축 방향 및/또는 반경 방향 연장부를 다르게 할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따라 제2 위치에 있는 커플링 장치의 제4 실시형태의 단면을 도시하고 있다. 리졸버 로터(78, 80)들을 다른 재료로 하는 대신에 또는 그것과 조합하여, 리졸버 로터(78, 80)들의 직경을 다르게 설계할 수도 있다. 리졸버 스테이터(82)가 인접하는 로터(78, 90)에 따라, 리졸버 스테이터(82)에서 나오는 신호는 리졸버 로터(78, 80)들의 직경의 차이로 인해 다르게 될 것이다. 리졸버 로터(78, 80)들 중 하나의 내경을 다르게 배치하는 대신에, 외경을 다르게 배치할 수도 있다.
리졸버(70)에 2개의 리졸버 로터(78, 80)들과 하나의 리졸버 스테이터(82)를 제공하는 대신, 리졸버(70)에 2개의 리졸버 스테이터와 하나의 리졸버 로터를 제공할 수도 있다. 스테이터들은 위에서 2개의 로터들과 관련하여 기재한 바와 같이 다른 재료 및 다른 디자인으로 안쪽 또는 바깥쪽 둘레에 배치될 수 있다.
전술한 구성들과 특징들은 본 발명의 범위 내에서 기재되어 있는 다른 실시형태들 사이에서 조합될 수 있다.

Claims (10)

  1. 제1 및 제2 위치 사이에서 축 방향으로 변위 가능한 커플링 슬리브(24),
    상기 커플링 슬리브(24)에 의해 서로 결합될 수 있고 분리될 수 있는 제1 및 제2 회전가능 요소(26, 28)들,
    상기 제2 회전가능 요소(26, 28)들 중 하나에 연결되는 전기 기계(16), 및
    전기 기계(16) 로터(64)의 각 위치(angular position)를 검출하기 위한 위치 지시 장치(70)를 포함하는 기어박스(8)용 커플링 장치에 있어서,
    위치 지시 장치(70)는 커플링 슬리브(24)의 축 방향 위치를 검출하도록 또한 배치되어 있고, 위치 지시 장치(70)는 커플링 슬리브(24) 위에 배치되어 있는 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)를 포함하는 리졸버(70)인 것을 특징으로 하는 기어박스용 커플링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    리졸버 로터(78, 80)가 커플링 슬리브(24)의 바깥쪽 둘레 위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기어박스용 커플링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    리졸버 로터(78, 80)가 커플링 슬리브(24)의 안쪽 둘레 위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기어박스용 커플링 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    리졸버(70)가 리졸버 로터(78, 80)의 축 방향 연장부에 실질적으로 대응하는 축 방향 연장부를 구비하는 적어도 하나의 리졸버 스테이터(82)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스용 커플링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)가 서로 다른 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 기어박스용 커플링 장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)는 1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)의 축선과 평행한 법선을 구비하는 평면에서의 디자인이 다른 것을 특징으로 하는 기어박스용 커플링 장치.
  7. 제1항, 제5항 또는 제6항에 있어서,
    1차 및 2차 리졸버 로터(78, 80)는 커플링 슬리브(24)의 축 방향으로 일정 거리만큼 서로에 대해 분리되어 있으며, 이들 사이에 갭(86)을 형성하는 것을 특징으로 하는 기어박스용 커플링 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    리졸버(70)는 하나의 리졸버 로터(78, 80)와 하나의 리졸버 스테이터(82)를 포함하되, 리졸버 스테이터(82)는 리졸버 로터(78, 80)의 축 방향 연장부의 실질적으로 적어도 2배에 상당하는 축 방향 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기어박스용 커플링 장치.
  9. 기어박스(8)로, 상기 기어박스(8)는 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 커플링 장치(2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  10. 차량(1)으로, 상기 차량(1)은 제9항에 따른 기어박스(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
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