KR20210030083A

KR20210030083A - 차량용 변속 장치

Info

Publication number: KR20210030083A
Application number: KR1020190111580A
Authority: KR
Inventors: 김성진; 홍재승; 김민수; 도미래
Original assignee: 에스엘 주식회사
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2021-03-17
Also published as: US11555542B2; DE102020210953A1; US20210071754A1; CN112460249A; CN112460249B

Abstract

본 발명은 차량용 변속 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자계의 변화에 의한 변속 제어가 가능하게 하는 차량용 변속 장치에 관한 것이다.
복수의 변속단 중 어느 하나가 선택되도록 회전되는 노브; 변속 조건에 따라 상기 노브의 회전을 제어하는 구동부; 및 상기 구동부로부터 상기 노브의 회전을 제어하기 위한 토크가 발생되도록 전류를 인가하는 변속 제어부를 포함하며, 상기 구동부는, 자계 생성부; 상기 자계 생성부의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치되는 복수의 자성체를 포함하는 자화부; 및 상기 자화부의 둘레를 따라 배치되는 적어도 하나의 자극쌍을 포함하는 마그넷부를 포함하고, 상기 자화부 및 상기 마그넷부 중 어느 하나는, 상기 노브와 결합되어 상기 노브와 일체로 회전되며, 상기 구동부는, 상기 자계 생성부에서 생성되는 자계의 세기에 따라 상기 노브의 회전을 허용하는 제1 모드와 상기 노브의 회전을 차단하는 제2 모드 중 어느 하나의 모드로 동작한다.

Description

차량용 변속 장치{Transmission for vehicle}

본 발명은 차량용 변속 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자계의 변화에 의한 변속 제어가 가능하게 하는 차량용 변속 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 변속 장치(Transmission)는 차량의 속도에 따라 엔진의 회전을 일정하게 유지하기 위하여 기어비를 달리하도록 한 것으로서, 운전자는 변속 장치의 기어비를 바꾸기 위하여 변속 장치에 있는 변속 레버(Shift lever)를 조작하게 된다.

변속 장치의 변속 모드로는 운전자가 기어비를 바꿀 수 있는 수동 변속 모드와 운전자가 주행단(D) 선택 시 차량 속도에 따라 자동으로 기어비가 바뀌는 자동 변속 모드가 있다.

이와 함께, 하나의 변속 장치에서 수동 변속과 자동 변속을 수행할 수 있는 스포츠 모드형 변속 장치가 사용되고 있다. 스포츠 모드형 변속 장치는 원칙적으로 자동 변속을 수행하면서, 운전자가 기어의 단수를 높이거나 낮추어서 수동 변속을 수행할 수 있다.

이러한 변속 장치는 운전자의 적절한 변속 조작을 유도하면서도 운전자의 변속 레버 조작 시 조작감을 제공하는 기능이나 변속 레버가 특정 조건을 만족하는 경우에만 현재 위치로부터 다른 위치로 이동 가능하게 하는 시프트 록 기능을 구비하고 있다.

운전자의 변속 레버 조작 시 제공되는 조작감은 변속 레버의 조작에 따라 위치가 변경되는 불릿이 디턴트 그루브의 접촉면을 따라 이동하면서 발생되며, 조작감은 디턴트 그루브의 접촉면 프로파일에 따라 달라지게 된다.

또한, 시프트 록 기능은 기본적으로 변속단이 P단이나 N단에서 브레이크 페달을 밟지 않으면 변속 레버가 다른 위치로 회전되지 않도록 하는 1차 시프트 록 기능, 차량이 일정 속도 이상으로 주행 시 R단으로 변속 레버가 회전되지 않도록 2차 시프트 록 기능이 있다. 또한, 운전자의 오조작을 가장 완벽하게 방지하기 위하여 모든 변속단에 대하여 시프트 록이 가능한 풀 시프트 록 기능을 구현하기도 한다.

이러한 조작감 및 시프트 록 기능은 불릿과 디턴트 그루브, 복수의 기어와 같이 서로 간에 물리적으로 접촉되는 구성 요소들 사이의 상호 작용에 의해 구현될 수 있으며, 이 경우 부품 수나 비용이 증가하게 되고, 소음이나 마모가 발생할 가능성이 높아지게 된다.

따라서, 조작감 및 시프트 록 기능을 제공하기 위하여 필요한 부품 수나 비용을 줄이면서도 소음이나 마모가 발생하는 것을 방지할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

등록특허공보 제10-1295007호(2013.08.09. 공고)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자계의 변화에 의해 변속이 제어될 수 있도록 하여 부품 수나 비용이 증가되는 것을 방지하면서도 소음이나 마모가 발생되는 것을 방지할 수 있는 차량용 변속 장치를 제공하는 것이다.

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

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치는, 복수의 변속단 중 어느 하나가 선택되도록 회전되는 노브; 변속 조건에 따라 상기 노브의 회전을 제어하는 구동부; 및 상기 구동부로부터 상기 노브의 회전을 제어하기 위한 토크가 발생되도록 전류를 인가하는 변속 제어부를 포함하며, 상기 구동부는, 자계 생성부; 상기 자계 생성부의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치되는 복수의 자성체를 포함하는 자화부; 및 상기 자화부의 둘레를 따라 배치되는 적어도 하나의 자극쌍을 포함하는 마그넷부를 포함하고, 상기 자화부 및 상기 마그넷부 중 어느 하나는, 상기 노브와 결합되어 상기 노브와 일체로 회전되며, 상기 구동부는, 상기 자계 생성부에서 생성되는 자계의 세기에 따라 상기 노브의 회전을 허용하는 제1 모드와 상기 노브의 회전을 차단하는 제2 모드 중 어느 하나의 모드로 동작한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 변속 장치는, 복수의 변속단 중 어느 하나가 선택되도록 회전되는 노브; 및 상기 노브의 회전을 제어하는 구동부를 포함하며, 상기 구동부는, 자계 생성부; 상기 자계 생성부의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치되는 복수의 자성체를 포함하는 자화부; 및 상기 자화부의 둘레를 따라 배치되는 적어도 하나의 자극쌍을 포함하는 마그넷부를 포함하고, 상기 구동부는, 운전자에 의해 상기 노브가 회전되는 방향과 반대 방향으로 저항력을 발생시킨다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 변속 장치는, 복수의 변속단 중 어느 하나가 선택되도록 회전되는 노브; 및 상기 노브의 회전을 제어하기 위한 토크가 발생되도록 하는 구동부를 포함하며, 상기 구동부는, 제1 토크가 발생되는 제1 모드 및 상기 제1 토크보다 큰 제2 토크가 발생되는 제2 모드 중 어느 하나로 동작한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 변속 장치는, 복수의 변속단 중 어느 하나가 선택되도록 회전되는 노브; 상기 노브의 회전을 제어하는 구동부; 및 상기 구동부로 상기 노브의 회전을 제어하기 위한 전류를 인가하는 변속 제어부를 포함하며, 상기 구동부는, 제1 전류가 인가되는 제1 모드 및 상기 제1 전류보다 큰 제2 전류가 인가되는 제2 모드 중 어느 하나로 동작한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기와 같은 본 발명의 차량용 변속 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

전류 인가 시 발생되는 자계의 세기에 따라 노브의 회전을 허용하거나 차단할 수 있기 때문에 서로 물리적으로 접촉되는 구성 요소들을 사용하는 경우에 비하여 부품 수 및 비용이 감소되고, 소음이나 마모가 발생되는 것이 방지될 수 있는 효과가 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 실시예에 따른 차량용 변속 장치의 외관이 도시된 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치의 구성이 도시된 블럭도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동부가 도시된 개략도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노브의 회전에 의해 선택 가능한 변속단이 도시된 개략도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전류가 인가되는 그룹이 도시된 개략도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 모드에서 자계 생성부에 의해 생성되는 토크가 도시된 개략도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제2 모드에서 자계 생성부에 의해 생성되는 토크가 도시된 개략도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제3 모드에서 자계 생성부에 의해 생성되는 토크가 도시된 개략도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 코일의 권선 방식이 도시된 개략도.

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, 본 발명의 실시예들에 의하여 차량용 변속 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치의 외관이 도시된 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치(1)는 하우징(2)의 일측으로 노브(3)가 노출되도록 구성되어 운전자가 노브(3)를 잡고 회전축(Ax)을 중심으로 회전시켜 변속단을 선택할 수 있도록 하는 로터리 타입인 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않고, 운전자가 노브를 잡고 전후 방향 또는 좌우 방향으로 이동시켜 변속단을 선택할 수 있도록 하는 조이스틱 타입에도 유사하게 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 노브(3)의 회전에 의해 선택 가능한 변속단은 P, R, N, D단인 경우를 예를 들어 설명하기로 하며, 노브(3)의 회전 방향에 따라 P, R, N, D단의 순서 또는 그 역순으로 변속단이 선택될 수 있다.

노브(3)의 위치는 노브(3)의 회전 시 노브(3) 또는 노브(3)와 결합되는 샤프트 등에 구비되는 마그넷의 위치 변화에 따른 자력 변화를 홀 센서 등이 감지하여 판단될 수 있고, 차량의 ECU가 판단된 노브(3)의 위치에 따른 변속 신호를 변속기로 전달하여 변속단이 선택되도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 노브(3)의 회전 시 위치가 변화되는 마그넷의 자력 변화를 통해 노브(3)의 위치를 판단하는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 노브(3)의 위치는 기계식, 전기식, 자기식 또는 광학식 센서를 통해 접촉식 또는 비접촉식 방식으로 노브(3)의 회전 방향이나 회전 각도 등을 감지하여 판단될 수도 있다.

노브(3)의 회전에 의해 선택 가능한 변속단은 P, R, N, D단으로 한정되는 것은 아니며, 노브(3)의 회전에 의해 선택 가능한 변속단은 추가, 삭제 및 변경될 수 있고, 일부 변속단은 별도로 구비되는 버튼이나 스위치 등의 조작에 의해 선택될 수 있다.

본 발명의 차량용 변속 장치(1)는 운전자의 용이한 변속 조작이 가능하도록 대부분 차량의 센터페시아와 콘솔 박스 사이에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 차량용 변속 장치(1)는 운전자의 접근성이 우수한 다양한 위치에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 차량용 변속 장치(1)는 차량 내부 공간이 확보될 수 있도록 노브(3)만 차량 내부로 노출되도록 위치하며, 변속 기능이나 시프트 록 기능 등의 수행을 위하여 필요한 각종 구성 요소들을 수용하는 하우징(2)은 차체 내부에 위치할 수 있다.

운전자가 노브(3)를 회전시키기 위하여 노브(3)에 힘을 가하는 경우, 오조작 방지를 위하여 변속 조건에 따라 노브(3)가 회전축(Ax)을 중심으로 회전되는 것이 허용되거나 차단될 수 있으며, 노브(3)의 회전이 허용된다는 것은 운전자에 의해 가해지는 힘에 의해 노브(3)가 회전되는 경우 뿐만 아니라, 운전자에 의해 힘이 가해지지 않은 상태에서 노브(3)가 회전 가능한 경우도 포함될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 각 변속단에서 변속 조건이 만족되는 경우 노브(3)의 회전이 허용되고, 변속 조건이 만족되지 않는 경우 노브(3)의 회전이 차단되는 시프트 록 기능이 구현되는 경우를 예를 들어 설명하기로 하며, 각 변속단에 대한 변속 조건은 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.

예를 들어, 현재 변속단이 P단인 상태에서 차량 속도가 기준 속도 이하이고, 운전자가 브레이크 페달을 밟은 경우, 변속 조건이 만족되어 다른 변속단의 선택이 가능하도록 노브(3)의 회전이 허용될 수 있는 것이다.

일반적으로 노브(3)의 회전을 허용하거나 차단하는 것은 노브(3)와 직접 또는 간접적으로 연결되는 복수의 기어 사이의 상호 작용에 의해 이루어지게 되나, 이 경우 복수의 기어 사용으로 인하여 부품 수 및 비용이 증가될 뿐만 아니라 복수의 기어가 물리적으로 맞물려 위치하기 때문에 소음이나 마모가 발생될 가능성이 높아지게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 노브(3)의 회전을 허용하거나 차단하기 위하여 물리적으로 서로 맞물리는 복수의 기어를 사용하는 대신 자계의 변화에 따라 노브(3)의 회전이 허용되거나 차단될 수 있도록 함으로써, 부품 수 및 비용이 증가되는 것을 방지하면서도 소음이나 마모가 발생되는 것이 방지될 수 있도록 하게 된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치의 구성이 도시된 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치(1)는 구동부(100) 및 변속 제어부(200)를 포함할 수 있다.

구동부(100)는 변속 제어부(200)에 의해 인가되는 전류에 따라 노브(3)의 회전을 허용하거나 차단하기 위한 토크를 발생시켜 노브(3)의 회전을 제어하는 역할을 할 수 있다.

구동부(100)에 의해 발생되는 토크는 운전자가 노브(3)를 회전시키고 하는 방향과 반대 방향으로 작용하거나 운전자가 노브(3)를 회전시키고 하는 방향으로 작용할 수 있으며, 구동부(100)에 의해 발생되는 토크가 운전자에 의해 노브(3)가 회전되는 방향으로 작용한다는 것은 운전자가 노브(3)를 회전시키고 하는 방향과 반대 방향으로 작용하는 토크가 작아진다는 것으로 이해될 수 있다.

변속 제어부(200)는 구동부(100)로부터 토크가 발생되도록 하기 위한 전류가 구동부(100)로 인가되도록 하는 역할을 할 수 있으며, 변속 제어부(200)는 노브(3)를 회전시키기 위한 힘을 가하는 대상에 따라 직류 또는 교류가 구동부(100)로 인가되도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 변속 제어부(200)는 운전자가 노브(3)를 회전시키기 위하여 힘을 가하는 경우에는 직류가 인가되도록 하여 노브(3)의 회전 방향에 대하여 반대 방향으로 작용하는 저항력이 발생되도록 하고, 노브(3)가 기설정된 변속단에 대응되는 위치로 자동 복귀되는 경우에는 교류를 인가하여 노브(3)를 회전시키기 위한 토크가 발생되도록 할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동부가 도시된 개략도로서, 도 3은 구동부(100)의 일부가 도시된 개략도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구동부(100)는 자계 생성부(110), 자화부(120) 및 마그넷부(130)를 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 자계 생성부(110), 자화부(120) 및 마그넷부(130)는 노브(3)의 회전축(Ax)을 중심으로 하는 원형 형상인 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.

자계 생성부(110)는 코어(111), 코어(111)의 외측 둘레를 따라 코어(111)로부터 외측으로 돌출되도록 형성되는 복수의 돌출부(112), 및 복수의 돌출부(112) 각각에 권선되는 복수의 코일(113)을 포함할 수 있다.

자계 생성부(110)는 전류가 인가되는 코일의 개수 및 인가되는 전류의 세기 중 적어도 하나에 대응되는 세기를 가지는 자계가 생성되도록 하는 역할을 할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 자계 생성부(110)는 위치가 고정되는 스테이터의 역할을 하는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.

자화부(120)는 투자율이 큰 재질로 이루어지고, 자계 생성부(110)의 둘레를 따라 일정 간격으로 이격되도록 위치하는 복수의 자성체(121)를 포함할 수 있다.

복수의 자성체(121)는 노브(3)의 회전 방향으로 이전 변속단으로부터 다음 변속단을 선택하기 위한 회전 각도에 대응되는 간격을 가지도록 이격될 수 있다.

예를 들어, 노브(3)의 회전 방향에 따라 P, R, N, D단 또는 D, N, R, P단의 순서로 변속단이 선택되는 경우, 도 4와 같이 복수의 자성체(121)는 P단과 R단, R단과 N단, 및 N단과 D단을 각각 상호 선택하기 위하여 노브(3)가 회전되는 각도(이하, "단위 회전 각도"라 함)에 대응되는 각도를 가지도록 이격될 수 있는 것이다.

따라서, 자성체(121)의 개수를 M이라 할 때, 노브(3)의 단위 회전 각도는 360도를 M으로 나눈 각도로 이해될 수 있으며, 자성체(121)의 개수에 따라 노브(3)의 단위 회전 각도는 달라질 수 있다.

마그넷부(130)는 N극과 S극을 포함하는 자극쌍이 자화부(120)의 둘레를 따라 적어도 하나 이상이 배치될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 마그넷부(130)는 복수의 자극쌍이 자화부(120)의 둘레를 따라 형성되는 코어(140)에서 자화부(120)를 바라보는 면에 자극이 서로 교번되도록 배치되는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.

즉, 마그넷부(130)는 노브(3)의 회전축(Ax)을 중심으로 자화부(120)의 둘레를 따라 자극이 N, S, N, S, ... 순서 또는 S, N, S, N, ...의 순서로 교번되도록 코어(140)에 배치될 수 있는 것이다.

전술한 구동부(100)는 자화부(120) 및 마그넷부(130) 중 어느 하나가 노브(3)와 결합되어 일체로 회전되는 로터의 역할을 할 수 있으며, 자화부(120) 및 마그넷부(130) 중 어느 하나가 노브(3)와 일체로 회전된다는 것은 상호 간에 상대적인 움직임이 없도록 결합되어 회전된다는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 자화부(120)가 노브(3)와 결합되는 로터의 역할을 하는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않고 요구되는 토크의 세기에 따라 자화부(120) 및 마그넷부(130) 중 어느 하나가 노브(3)와 일체로 회전되도록 결합될 수 있다.

구동부(100)의 기어 전달비는 코일(113)이 권선되는 돌출부(112)의 개수와 마그넷부(130)에 포함되는 자극의 총 개수에 따라 결정될 수 있으며, 구동부(100)의 기어 전달비에 따라 노브(3)가 감속 또는 증속되어 회전될 수 있게 된다.

본 발명의 차량용 변속 장치(1)는 자계 생성부(110)에서 생성되는 자계의 세기에 따라 노브(3)의 회전 방향에 대하여 반대 방향으로 작용하는 저항력의 세기가 달라질 수 있다.

자계 생성부(110)에서 생성되는 자계의 세기는 전류가 인가되는 코일(113)의 개수 및 코일(113)로 인가되는 전류 세기 중 적어도 하나에 의해 달라질 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에서는 도 5와 같이 복수의 코일(113)이 노브(3)의 회전축(Ax)을 중심으로 복수의 그룹(G1, G2, G3)으로 나뉘어지고, 각 그룹(G1, G2, G3)에 포함되는 코일은 서로 전기적으로 연결되어 전류 인가시 일괄적으로 자계가 생성되는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 복수의 코일(113)이 3개의 그룹(G1, G2, G3)로 나뉘어지는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 요구되는 토크의 세기 등에 따라 그룹의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.

전술한 도 5에서는 각 그룹(G1, G2, G3)에 포함되는 코일이 전술한 자계 발생부(110)의 코어(111)의 둘레를 따라 순차적으로 위치하는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 도 6과 같이 각 그룹(G1, G2, G3)에 포함되는 코일이 서로 교번되도록 위치할 수도 있다.

각 그룹(G1, G2, G3)에 포함되는 코일의 개수나 위치는 전술한 도 5 및 도 6으로 한정되는 것은 아니며, 각 그룹(G1, G2, G3)에 포함되는 코일의 개수나 위치는 다양하게 변경될 수 있다.

전술한 3개의 그룹(G1, G2, G3) 중 전류가 인가되는 그룹이 많아질수록 자계 생성부(110)로부터 생성되는 자계의 세기가 커질 수 있으며, 이 경우 노브(3)를 회전시키기 위하여 운전자에 의해 힘이 가해지는 경우 저항력으로 작용하는 토크의 세기가 커질 수 있게 된다.

또한, 자계 생성부(110)는 동일한 그룹에 전류가 인가되고 있는 상태에서 인가되는 전류의 세기가 커지는 경우 더 큰 세기의 자계를 발생시킬 수 있으며, 이 경우에도 노브(3)를 회전시키기 위하여 운전자에 의해 힘이 가해지는 경우 저항력으로 작용하는 토크의 세기가 커질 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서는 실시예에서는 전류가 인가되는 그룹의 개수를 변화시키거나 전류의 세기를 변화시켜 자계의 세기를 변경하는 경우를 각각 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 전류가 인가되는 그룹과 전류의 세기를 함께 변화시켜 자계의 세기를 변경시킬 수도 있다.

이때, 전술한 3개의 그룹(G1, G2, G3) 중 적어도 하나에 의해 자계가 생성되는 경우, 자계가 생성되는 그룹에 의해 복수의 자성체(121) 중 적어도 일부가 자화되고, 이 상태에서 노브(3)가 운전자에 의해 가해지는 힘에 의해 회전되는 경우 자화된 자성체와 인접한 자극 사이에 인력 및 척력 중 적어도 하나가 작용하게 되어 도 7과 같은 사인파(Sine wave) 형태의 토크가 발생하게 되며, 도 7의 토크는 운전자가 노브(3)를 회전시키는 경우 운전자가 느끼게 되는 저항력의 세기로 이해될 수 있으며, 운전자가 느끼게 되는 저항력의 크기가 사인파 형태를 가지기 때문에 운전자에게 조작감을 제공할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에서 구동부(100)가 노브(3)의 회전을 허용하도록 동작하는 모드를 제1 모드라 하고, 구동부(100)가 노브(3)의 회전을 차단하도록 동작하는 모드를 제2 모드라 칭하기로 한다.

변속 제어부(200)는 제1 모드 및 제2 모드에서 3개의 그룹(G1, G2, G3) 중 적어도 하나로 직류가 인가되도록 하여 복수의 자성체(121) 중 자화된 자성체가 전류가 인가되는 동안 일정한 자극을 가지도록 함으로써, 노브(3)의 회전에 따라 인력 및 척력 중 적어도 하나가 주기적으로 작용되도록 하여 사인파(Sine wave) 형태의 토크가 발생되도록 할 수 있다.

전술한 도 7은 노브(3)의 회전을 허용하는 제1 모드에서 발생되는 토크의 일 예로서, 운전자가 노브(3)를 회전시키는 경우 노브(3)의 단위 회전 각도마다 주기적으로 사인파 형태의 토크가 발생되는 것을 알 수 있다.

따라서, 초기에 노브(3)가 P단에 대응되는 위치에 정지 상태를 유지하는 경우에는 운전자에 의해 일정 크기 이상의 힘이 가해지지 않는 경우 노브(3)가 회전되어 다른 변속단이 선택되지 않도록 저항력의 크기가 가장 커지게 되어 노브(3)는 P단에 대응되는 위치를 유지하게 된다.

이때, 운전자가 노브(3)에 일정 크기 이상의 힘을 가하여 노브(3)가 P에 대응되는 위치로부터 R단에 대응되는 위치로 회전되는 동안 전술한 도 7과 같은 사인파 형태의 토크로 인하여 운전자가 조작감을 제공받을 수 있게 되는 것이다.

또한, 노브(3)가 R단에 대응되는 위치로 회전된 경우에는 노브(3)가 R단에 대응되는 위치를 유지할 수 있도록 전술한 P단과 유사하게 저항력의 크기가 가장 커지게 되는 것이다.

따라서, 노브(3) 회전 시 조작감 제공을 위하여 노브(3) 회전 시 디턴트 그루브와 접촉되는 위치가 달라지는 불릿을 통해 조작감을 제공하는 경우에 비하여 부품 수 및 비용이 증가되는 것이 방지되고, 불릿과 디턴트 그루브의 물리적인 접촉으로 인한 소음이나 마모가 발생되는 것이 방지될 수 있게 된다.

제2 모드는 운전자가 노브(3)를 회전시키는 것을 차단하는 모드로서, 도 8과 같이 제1 모드의 토크(점선)에 비하여 상대적으로 더 큰 세기의 토크를 발생시켜 운전자가 노브(3)에 힘을 가하는 경우에도 노브(3)가 회전되지 않을 정도의 저항력이 작용되도록 하게 된다.

이때, 제2 모드에서 제1 모드에 비하여 더 큰 토크가 발생된다는 것은 자계 생성부(110)에서 생성되는 자계의 세기를 증가시킨다는 것으로 이해될 수 있다.

예를 들어, 제1 모드에서 3개의 그룹(G1, G2, G3) 중 하나의 그룹에 전류가 인가되는 경우, 제2 모드에서는 3개의 그룹(G1, G2, G3) 중 둘 이상의 그룹에 전류를 인가하여 자계의 세기가 증가되도록 할 수도 있고, 이와 달리 제1 모드와 제2 모드에서 동일한 개수의 그룹에 전류가 인가되는 경우, 제2 모드에서 인가되는 전류의 세기를 증가시켜 자계의 세기가 증가되도록 할 수도 있다.

한편, 본 발명의 차량용 변속 장치(1)는 현재 변속단으로부터 기설정된 변속단으로의 복귀 조건이 만족될 때 노브(3)를 기설정된 변속단에 대응되는 위치로 자동 복귀시키는 제3 모드를 제공할 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 차량용 변속 장치(100)는 비주차단에서 차량의 시동이 꺼지거나 운전자로부터 별도의 조작이 입력되는 경우 노브(3)를 주차단에 대응되는 위치로 복귀시키는 역할을 할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 복수의 코일(113)이 3개의 그룹(G1, G2, G3)으로 나뉘어지는 경우를 예를 들어 설명하고 있으므로, 변속 제어부(200)로부터 자계 생성부(110)로 3상 교류(예를 들어, U상, V상, W상)가 인가될 수 있고, 이 경우 구동부(100)는 도 9와 같이 자계 생성부(110)에서 회전 자계가 발생하게 되어 노브(3)가 기설정된 변속단에 대응되는 위치로 복귀되도록 하기 위한 토크가 발생될 수 있는 것이다.

이때, 본 발명의 실시예에서는 복수의 코일(113)이 3개의 그룹(G1, G2, G3)으로 나뉘어지기 때문에 자계 생성부(110)로 3상 교류가 인가되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 복수의 코일(113)이 N개의 그룹으로 나뉘어지는 경우 N상 교류가 인가될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 제3 모드에서 노브(3)가 주차단으로 복귀되도록 회전시키는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 자율 주행 모드 등에서 변속 조건이 만족될 때 노브(3)가 적절한 변속단에 대응되는 위치로 회전되도록 하는 경우에도 유사하게 적용될 수 있다.

이때, 자계 생성부(110)로 인가되는 교류의 위상차에 의해 회전 자계가 발생되어 로터에 대응되는 구성 요소, 즉 자화부(120)가 회전되도록 하는 것은 당업자에게 이미 알려진 기술이기 때문에 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

전술한 실시예에서는 복수의 돌출부(112) 각각에 권선되는 코일(113)에 N상 중 어느 하나의 상전류가 인가되는 방식을 사용하는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 복수의 돌출부(112) 각각에 N상 중 둘 이상의 상전류가 인가되도록 권선될 수도 있다.

예를 들어, 도 10과 같이 복수의 돌출부(112) 각각에는 U상, V상 및 W상 중 2개의 상전류가 인가되도록 권선될 수 있는 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로서, 이에 한정되지 않고, 복수의 돌출부(112) 각각에는 2 이상의 상전류가 인가되도록 코일이 권선될 수 있다.

이때, 도 10에서 화살표는 U상, V상 및 W상전류 각각이 흐르는 방향을 나타내는 일 예로서, U상, V상 및 W상전류 각각이 흐르는 방향이나 코일의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 차량용 변속 장치(1)는 물리적으로 서로 맞물리는 복수의 기어를 사용하는 대신 자계의 변화에 따라 노브(3)의 회전을 허용하거나 차단하고, 노브(3)를 기설정된 변속단으로 복귀시키기 때문에 부품 수나 비용 증가를 방지하고, 소음이나 마모가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 차량용 변속 장치(1)는 자계 생성부(110)로 인가되는 전류에 의해 자계 생성부(110)로부터 발생되는 자계가 변화되어 토크를 변경시킬 수 있기 때문에 필요에 따라 다양한 세기의 토크를 발생시킬 수 있어 요구되는 토크의 세기에 따라 별도로 제조할 필요가 없게 되어 비용이 절감될 수 있게 된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

2: 하우징
3: 노브
100: 구동부
110: 자계 생성부
111: 코어
112: 돌출부
113: 코일
120: 자화부
121: 자성체
130: 마그넷부
131: 자극쌍
140: 코어
200: 변속 제어부

Claims

복수의 변속단 중 어느 하나가 선택되도록 회전되는 노브;
변속 조건에 따라 상기 노브의 회전을 제어하는 구동부; 및
상기 구동부로부터 상기 노브의 회전을 제어하기 위한 토크가 발생되도록 전류를 인가하는 변속 제어부를 포함하며,
상기 구동부는,
자계 생성부;
상기 자계 생성부의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치되는 복수의 자성체를 포함하는 자화부; 및
상기 자화부의 둘레를 따라 배치되는 적어도 하나의 자극쌍을 포함하는 마그넷부를 포함하고,
상기 자화부 및 상기 마그넷부 중 어느 하나는,
상기 노브와 결합되어 상기 노브와 일체로 회전되며,
상기 구동부는,
상기 자계 생성부에서 생성되는 자계의 세기에 따라 상기 노브의 회전을 허용하는 제1 모드와 상기 노브의 회전을 차단하는 제2 모드 중 어느 하나의 모드로 동작하는 차량용 변속 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 모드의 토크는,
상기 제1 모드의 토크보다 큰 차량용 변속 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 자계 생성부는,
코어;
상기 코어의 외측 둘레를 따라 상기 코어로부터 외측으로 돌출되도록 형성되는 복수의 돌출부; 및
상기 복수의 돌출부 각각에 권선되는 복수의 코일을 포함하며,
상기 자계의 세기는,
상기 복수의 코일 중 전류가 인가되는 코일의 개수 및 인가되는 전류의 세기 중 적어도 하나에 의해 결정되는 차량용 변속 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 노브는,
회전 방향에 따라 상기 복수의 변속단이 순차적으로 선택되도록 하며,
상기 복수의 자성체는,
상기 복수의 변속단의 선택 순서에 따라 이전 변속단으로부터 다음 변속단을 선택하기 위하여 상기 노브가 회전되는 각도에 대응되는 간격으로 배치되는 차량용 변속 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 모드는,
상기 제1 모드에 비하여 전류가 인가되는 코일의 개수가 많은 차량용 변속 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 모드는,
상기 제1 모드보다 큰 세기의 전류가 동일한 개수의 코일에 인가되는 큰 차량용 변속 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 변속 제어부는,
상기 제1 모드 및 상기 제2 모드에서 상기 복수의 코일 중 적어도 하나에 전류가 인가되도록 하는 차량용 변속 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 구동부는,
복귀 조건이 만족되는 경우 상기 노브가 기설정된 변속단에 대응되는 위치로 복귀되도록 하는 제3 모드로 동작하는 차량용 변속 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 코일은,
적어도 하나의 코일을 포함하는 N개의 그룹으로 나뉘어지고,
상기 변속 제어부는,
상기 제3 모드에서 서로 다른 위상차를 가지는 N상 전류가 상기 N개의 그룹 각각에 인가되도록 하는 차량용 변속 장치.
복수의 변속단 중 어느 하나가 선택되도록 회전되는 노브; 및
상기 노브의 회전을 제어하는 구동부를 포함하며,
상기 구동부는,
자계 생성부;
상기 자계 생성부의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치되는 복수의 자성체를 포함하는 자화부; 및
상기 자화부의 둘레를 따라 배치되는 적어도 하나의 자극쌍을 포함하는 마그넷부를 포함하고,
상기 구동부는,
운전자에 의해 상기 노브가 회전되는 방향과 반대 방향으로 저항력을 발생시키는 차량용 변속 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 저항력은,
상기 자화부 및 상기 마그넷부 중 적어도 하나와 상기 자계 생성부 사이의 인력 및 척력 중 적어도 하나에 의해 발생되는 차량용 변속 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 저항력의 발생을 위하여 상기 구동부로 전류가 인가되도록 하는 변속 제어부를 더 포함하는 차량용 변속 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 자계 생성부는,
코어;
상기 코어의 외측 둘레를 따라 상기 코어로부터 외측으로 돌출되도록 형성되는 복수의 돌출부; 및
상기 복수의 돌출부 각각에 권선되는 복수의 코일을 포함하며,
상기 저항력의 크기는,
상기 복수의 코일 중 상기 변속 제어부에 의해 전류가 인가되는 코일의 개수 및 인가되는 전류의 세기 중 적어도 하나에 따라 결정되는 차량용 변속 장치.
복수의 변속단 중 어느 하나가 선택되도록 회전되는 노브; 및
상기 노브의 회전을 제어하기 위한 토크가 발생되도록 하는 구동부를 포함하며,
상기 구동부는,
제1 토크가 발생되는 제1 모드 및 상기 제1 토크보다 큰 제2 토크가 발생되는 제2 모드 중 어느 하나로 동작하는 차량용 변속 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제1 모드는,
상기 노브의 회전을 허용하는 모드이며,
상기 제2 모드는,
상기 노브의 회전을 차단하는 모드인 차량용 변속 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 구동부는,
자계 생성부;
상기 자계 생성부의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치되는 복수의 자성체를 포함하는 자화부; 및
상기 자화부의 둘레를 따라 배치되는 적어도 하나의 자극쌍을 포함하는 마그넷부를 포함하고,
상기 구동부는,
상기 자화부 및 상기 마그넷부 중 적어도 하나와 상기 자계 생성부 사이의 인력 및 척력 중 적어도 하나에 따른 토크를 발생시키는 차량용 변속 장치.
제 16 항에 있어서,
상기 구동부로부터 토크가 발생되도록 전류를 인가하는 변속 제어부를 더 포함하며,
상기 구동부는,
상기 변속 제어부에 의해 인가되는 전류에 따라 상기 자계 생성부로부터 생성되는 자계의 세기에 대응되는 토크를 발생시키는 차량용 변속 장치.
복수의 변속단 중 어느 하나가 선택되도록 회전되는 노브;
상기 노브의 회전을 제어하는 구동부; 및
상기 구동부로 상기 노브의 회전을 제어하기 위한 전류를 인가하는 변속 제어부를 포함하며,
상기 구동부는,
제1 전류가 인가되는 제1 모드 및 상기 제1 전류보다 큰 제2 전류가 인가되는 제2 모드 중 어느 하나로 동작하는 차량용 변속 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 제1 모드는,
상기 노브의 회전을 허용하는 모드이며,
상기 제2 모드는,
상기 노브의 회전을 차단하는 모드인 차량용 변속 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 변속 제어부에 의해 인가되는 전류의 세기에 따라 서로 다른 크기의 토크를 발생시키며,
상기 제2 모드의 토크는,
상기 제1 모드의 토크보다 큰 차량용 변속 장치.