일반적으로 자동차의 자동변속기에는 안전을 위해 변속 레버가 주차위치, 즉 'P'의 위치에 있을 때에만 시동키가 시동 스위치에서 탈거될 수 있도록 하는 키 인터록 시스템이 채택되어 사용되고 있다. 즉, 키 인터록 시스템은, 주차시 안전사고를 방지하기 위하여 변속 레버를 파킹위치로 조작하면 브레이크 페달이 작동하여 브레이크가 자동으로 작동하도록 함은 물론 시동키가 시동 스위치에서 빠질 수 있도록 하는 반면, 변속 레버가 파킹위치에서 벗어난 상태에서는 시동키가 시동 스위치에서 빠지지 않도록 하는 구조를 갖는다.
도 1 내지 도 4은 종래 기술에 따른 풀 타입 인터록 솔레노이드를 갖는 키 인터록 시스템의 원리를 나타낸 도면으로, 자동변속기의 상태에 따라 전원을 공급받는 키 솔레노이드 스위치 장치(1)와, 상기 스위치 장치(1)에 자력이 발생하면 상기 스위치 장치(1)로부터 돌출되는 플런저 핀(2)에 가압된 푸시 로드(3)가 캠 샤프트(4)의 회전을 정지시키게 된다. 상기 스위치 장치(1)에 전원이 공급되지 않을 때에는 플런저 핀(2)은 내부의 가압 스프링(5)에 의해 상기 스위치 장치(1)의 프레임(6) 외부로 돌출되려는 힘이 작용한다. 한편, 상기 캠 샤프트(4)에 선택적으로 결합되는 푸시 로드(3)는 스토퍼 스프링(7)에 의해 상기 플런저 핀(2) 상기 프레임(6)으로부터 돌출되는 것을 방지함으로써 상기 캠 샤프트(4)가 상기 푸시 로드(3)에 의해 회전이 방해받지 않도록 한다. 즉, 상기 스토퍼 스프링(7)의 탄성 복원력이 상기 가압 스프링(5)의 탄성 복원력보다 크게 함으로써 상기 푸시 로드(3)가 상기 캠 샤프트(4)의 회전을 방해하는 것을 방지한다. 한편, 상기 스위치 장치(1)에 전원이 공급될 때에는 상기 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치(1)의 작용에 의해 상기 플런저 핀(2)이 상기 프레임(6) 외측으로 돌출되도록 힘이 가해진다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 스토퍼 스프링(7)의 탄성 복원력을 극복하고 상기 푸시 로드(3)를 밀어서 상기 캠 샤프트(4)에 결합하도록 함으로써 상기 캠 샤프트(4)의 회전을 제한한다. 이 경우에는 키가 차량으로부터 분리되지 않게 된다.
그런데, 종래의 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치(1)는 도 4에 도시된 바와 같이 프레임(6) 내부에 솔레노이드 코일(8)과 그 솔레노이드 코일(8)에 내측에 배치된 이동 부재(9)와 상기 이동 부재(9)에 상대 고정된 플런저 핀(2)과 상기 플런 저 핀(2)이 상기 프레임(6) 외측으로 돌출되도록 가압하는 가압 스프링(5)을 구비하고 있다. 또한, 상기 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치(1)의 플런저 핀(2)과 마주하도록 배치된 푸시 로드(3)가 키 박스 조립체(100)에 마련되어 있다. 또한, 상기 키 박스 조립체(100)에는 상기 푸시 로드(3)가 상기 캠 샤프트(4)의 회전을 방해하지 못하도록 상기 가압 스프링(5)의 탄성 복원력 보다 큰 탄성 복원력을 가지는 스토퍼 스프링(7)이 상기 푸시 로드(3)를 상기 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치(1) 쪽으로 밀도록 설치되어 있다.
이와 같은 종래의 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치(1)는 그 스위치 장치(1)의 내부에 설치된 가압 스프링(5)과, 키 박스 조립체(100)에 마련된 스토퍼 스프링(7) 및 푸시 로드(3) 등이 기구학적으로 결합되어 있어서 구조가 복잡하고, 부품의 수가 많아서 부품의 제조원가 및 조립고정이 많아 생산성을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한, 부품간의 동력 전달시 전달되는 부품의 수가 많아서 소음이 발생하는 문제점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치의 개략적 단면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 자동차의 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치에 전원이 가해졌을 때의 상태를 도시한 도면이다.
도 5 및 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 자동차의 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치(10)는 프레임(20)과, 가이드 부재(30)와, 이동 부재(40)와, 플런저 핀(50)과, 가압 스프링(60)을 포함하고 있다.
상기 프레임(20)은 내부에 수용공간을 구비하고 있다. 상기 프레임(20)은 복수의 조각이 조립되어 이루어진 것이다. 본 실시예에서 상기 프레임(20)은 2개의 조각이 결합되어 이루어졌다. 즉, 상기 프레임(20)은 제1프레임(22)과 제2프레임(24)으로 이루어져 있다. 상기 제1프레임(22)은 구멍을 구비하고 있다. 상기 구멍은 후술하는 가이드 부재(30)를 설치하기 위해 마련된 것이다. 상기 제1프레임(22)의 외관은 "ㄷ" 형상이다. 상기 제2프레임(24)은 상기 제1프레임(22)의 개방된 부위를 덮기 위해 마련된 것이다. 상기 프레임(20)의 측면은 개방되어 있다. 상기 제1프레임(22)은 볼트 또는 스크류에 의해 차량의 스티어링 컬럼에 설치된 키 박스 조립체(100)에 상대 고정된다.
상기 가이드 부재(30)는 상기 프레임(20)에 형성된 구멍에 상대고정되어 있다. 상기 가이드 부재(30)는 연장 지지부(32)와, 스프링 수용부(36)를 구비하고 있다. 상기 연장 지지부(32)는 상기 프레임(20)에 형성된 구멍으로부터 외부로 돌출되어 있다. 상기 관통공(34)은 후술하는 플런저 핀(50)의 직선운동을 안내하기 위해 마련된 것이다. 따라서, 상기 관통공(34)의 내주면의 내경은 후술하는 플런저 핀(50)의 외주면의 외경 보다 크게 형성되어 있다. 상기 스프링 수용부(36)는 상기 관통공(34)의 일부이다. 상기 스프링 수용부(36)는 후술하는 수용홈부(44)와 마주하는 측에 마련되어 있다. 상기 스프링 수용부(36)는 후술하는 가압 스프링(60)의 일부를 수용하도록 하기 위해 마련된 것이다. 상기 스프링 수용부(36)의 내주면의 내경의 크기는 후술하는 가압 스프링(60)의 외경의 크기 보다 크다. 상기 스프링 수용부(36)에는 상기 관통공(34)의 내경의 크기에 따른 단차에 의해 형성된 걸림턱(37)이 형성되어 있다.
상기 솔레노이드 코일(25)은 상기 프레임(20)의 내측에 설치되어 있다. 더 구체적으로 상기 솔레노이드 코일(25)은 상기 프레임(20)에 대해 상대 고정되어 있다. 즉, 상기 솔레노이드 코일(25)은 상기 프레임(20)의 내측면에 상대 고정된 절연 하우징(26) 내에 설치되어 있다.
상기 이동 부재(40)는 상기 솔레노이드 코일(25)의 내측에 배치되어 있다. 상기 이동 부재(40)는, 상기 프레임(20)에 대해 상대 이동이 가능하도록 설치되어 있다. 상기 이동 부재(40)는 상기 솔레노이드 코일(25)에 전류가 흐르는 경우에 패러데이의 오른손 법칙에 따른 전자기 유도에 의한 힘을 받아 그 솔레노이드 코일(25)에 대해 상대 이동을 하게 된다. 상기 이동 부재(40)는 결합공(42)과, 수용홈부(44)를 구비하고 있다. 상기 결합공(42)은 후술하는 플런저 핀(50)의 일단부를 수용하여 상대 고정하기 위해 마련된 것이다. 상기 수용홈부(44)는 상기 가이드 부재(30)의 일단부를 수용하기 위해 마련된 것이다. 상기 수용홈부(44)는 테이퍼 형상으로 이루어져 있다. 더 구체적으로 상기 수용홈부(44)의 내주면은 상기 가이드 부재(30)로부터 멀어질수록 내경의 크기가 점점 작아지도록 형성되어 있다. 상기 수용홈부(44)의 바닥(46)은 후술하는 가압 스프링(60)의 일단부가 지지된다.
상기 플런저 핀(50)은 상기 이동 부재(40)에 상대 고정되어 있다. 더 구체적 으로 상기 플런저 핀(50)의 일단부가 상기 이동 부재(40)에 마련된 상기 결합공(42)에 억지 끼워져서 고정되어 있다. 상기 플런저 핀(50)의 타단부는 상기 프레임(20)의 외부로 출몰이 가능하다. 상기 플런저 핀(50)은 상기 이동 부재(40)와 일체로 움직인다. 상기 플런저 핀(50)은 상기 가이드 부재(30)에 마련된 관통공(34)의 내주면을 따라 직선 운동을 하게 된다. 상기 플런저 핀(50)의 자유단부는 키 박스 조립체(100)에 마련된 캠 샤프트(80)와 직접적으로 결합된다. 즉, 상기 솔레노이드 코일(25)에 전원이 공급되는 경우에는 상기 플런저 핀(50)이 상기 프레임(20)의 외부로 돌출되어 상기 캠 샤프트(80)에 결합됨으로써 그 캠 샤프트(80)의 회전을 구속한다. 이 경우에는 키 박스 조립체(100)에 삽입된 자동차의 키가 그 키 박스 조립체(100)로부터 분리되지 않게 된다.
상기 가압 스프링(60)은 상기 플런저 핀(50)에 끼워져 설치되어 있다. 또한, 상기 가압 스프링(60)의 일단부는 상기 가이드 부재(30)에 마련된 걸림턱(37)에 지지되며, 상기 가압 스프링(60)의 타단부는 상기 이동 부재(40)에 마련된 수용홈부(44)의 바닥(46)에 지지되어 있다. 상기 가압 스프링(60)은 압축 코일 스프링이 사용되었다. 상기 가압 스프링(60)은 상기 이동 부재(40)를 상기 가이드 부재(30)로부터 멀어지도록 작용하는 탄성 복원력을 가진다. 상기 가압 스프링(60)의 일단부는 상기 가이드 부재(30)에 마련된 상기 스프링 수용부(36)에 수용되어 있다. 즉, 상기 가압 스프링(60)은 상기 이동 부재(40)를 상기 프레임(20)에 대해 일방향으로 가압하여 상기 플런저 핀(50)이 상기 프레임(20)의 내부로 몰입되도록 탄성 복원력을 작용한다. 상기 솔레노이드 코일(25)에 전원이 공급되는 경우에는 상기 솔레노이드 코일(25)에 의해 발생한 전자기 유도에 의한 힘에 의해 상기 이동 부재(40)가 상기 가압 스프링(60)의 탄성 복원력을 이기고 상기 플런저 핀(50)이 상기 프레임(20)의 외부로 돌출된다.
상기 가이드 부재(30)와 상기 이동 부재(40) 사이에는 제1댐퍼가 설치되어 있다. 상기 제1댐퍼(70)는 상기 이동 부재(40)와 상기 가이드 부재(30)가 충돌하여 소음이 발생하는 것을 억제하기 위해 마련된 것이다. 상기 제1댐퍼(70)는 고무와 같이 탄성 변형이 가능하며 탄성 복원력이 양호한 소재로 이루어져 있다.
또한, 상기 이동 부재(40)와 상기 프레임(20) 사이에는 제2댐퍼(75)가 설치되어 있다. 상기 제2댐퍼(75)는 상기 이동 부재(40)와 상기 프레임(20)이 충돌하여 소음이 발생하는 것을 억제하도록 하기 위해 마련된 것이다. 상기 제2댐퍼(75)의 소재는 상기 제1댐퍼(70)와 동일한 소재를 사용하여 제조할 수 있다.
이하에서는, 상술한 바와 같은 구조를 가지는 자동차의 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치(10)의 작용을 상세하게 서술하기로 한다.
먼저, 도 5를 참조하면, 상기 자동차의 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치(10)에 전원이 공급되지 않는 상태를 이해할 수 있다. 즉, 상기 솔레노이드 코일(25)에 전원이 공급되지 않는 경우에는 그 솔레노이드 코일(25)에 의해 전자기 유도에 의한 힘이 발생하지 않게 된다. 따라서, 상기 가압 스프링(60)이 상기 이동 부재(40)를 상기 가이드 부재(30)로부터 멀어지는 방향으로 가압한다. 그 결과 상기 이동 부재(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 하측으로 이동한다. 상기 이동 부재(40)의 이동에 따라 상기 플런저 핀(50)은 상기 가이드 부재(30)의 내부로 몰입 된다. 즉 상기 플런저 핀(50)은 상기 프레임(20)의 내측으로 몰입되는 것이다. 따라서, 상기 플런저 핀(50)의 자유단부가 캠 샤프트(80)와 결합하지 않게 된다. 이 경우에는 상기 캠 샤프트(80)가 자유롭게 회전할 수 있게 되므로 키 박스 조립체(100)로부터 자동차의 키를 빼낼 수 있게 된다. 즉, 자동변속기의 레버가 주차위치(일명 "P 위치")에 있는 경우에 해당된다.
한편, 도 6을 참조하면, 상기 자동차의 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치(10)에 전원이 공급된 상태를 이해할 수 있다. 즉, 상기 솔레노이드 코일(25)에 전원이 공급된 경우에는 그 솔레노이드 코일(25)에 의해 전자기 유도에 의한 힘이 발생하게 된다. 따라서, 상기 이동 부재(40)가 전자기 유도에 의한 힘에 의해 상기 가이드 부재(30)와 가까워지는 방향으로 힘을 받게 된다. 상기 이동 부재(40)가 받는 전자기 유도에 의한 힘은 상기 가압 스프링(60)의 탄성 복원력 보다 크다. 따라서, 상기 이동 부재(40)는 상기 가압 스프링(60)의 탄성 복원력을 극복하고 상기 가이드 부재(30)와 가까워지는 방향으로 이동한다. 그 결과 상기 플런저 핀(50)의 자유단부가 상기 프레임(20)의 외부로 돌출된다. 돌출된 상기 플런저 핀(50)의 자유단부는 상기 캠 샤프트(80)에 결합되어 그 캠 샤프트(80)가 회전하는 것을 제한한다. 그 결과 키 박스 조립체(100)에 삽입된 자동차의 키가 분리되지 않게 된다. 즉, 이 경우는 자동변속기가 주차위치 이외의 위치에 있는 경우에 해당된다.
이와 같이 상기 자동차의 키 인터록 솔레노이드 스위치 장치(10)는 종래와 동일한 작용을 하면서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 구조에 비하여 푸시 로드와 스토퍼 스프링이 필요하지 않게 된다. 그 결과 푸시 로드와 스토퍼 스프링을 제조하기 위한 부품의 제조 원가가 절감되는 효과가 있다. 또한, 종래의 푸시 로드와 스토퍼 스프링을 장착하기 위한 조립공정이 생략되므로 생산성이 현저하게 향상되는 효과를 제공한다. 또한, 종래의 구조에서 푸시 로드와 스토퍼 스프링에서 발생하던 동력 전달 소음은 해당 부품을 삭제함으로써 기존 제품보다 감소되는 효과를 제공한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 플런저 핀의 이동을 안내하도록 관통공을 구비하며, 상기 프레임에 상대 고정되며, 상기 프레임의 외부로 돌출된 연장 지지부가 구비된 가이드 부재;를 포함한 것으로 서술하였으나, 상기 가이드 부재가 구비되지 않는 경우에도 상기 플런저 핀이 상기 프레임에 대해 적절하게 상대 이동이 가능한 경우라면 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 이동 부재는 상기 가이드 부재의 일단부를 수용하는 테이퍼 형상의 수용홈부를 구비하며, 상기 수용홈부의 내주면은 상기 가이드 부재로부터 멀어질수록 내경의 크기가 점점 작아지며, 상기 관통공은 상기 수용홈부와 마주하는 측에 상기 가압 스프링의 일부를 수용하도록 상기 가압 스프링의 외경의 크기 보다 큰 내경을 가지는 스프링 수용부를 구비한 것으로 서술하였으나, 상기 수용홈부 또는 스프링 수용부가 구비되지 않더라도 상기 플런저 핀이 상기 프레임에 대해 적절하게 이동가능한 경우라면 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.