KR101283597B1 - 수동변속기의 변속 조작장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수동변속기의 변속 조작장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속조작이 단순화된 수동변속기의 변속 조작장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 수동변속기의 변속 조작장치는, 운전자가 직접 조작할 수 있도록 그 일단에 핸들이 구비된 변속레버; 상기 변속레버의 길이방향과 수직방향의 축심을 갖도록 상기 변속레버의 타단에 일체로 형성되며, 상기 변속레버의 회전중심이 되는 회전축; 상기 회전축에 회전 가능하게 연결되어 선택적으로 상기 회전축과 일체로 회전되는 제1기어; 상기 제1기어에 의해 종속적으로 회전되도록 상기 제1기어와 연결되는 제2기어; 상기 제2기어의 일면에 결합되어 상기 제2기어와 일체로 회전되는 시프트캠; 상기 제2기어에서 상기 시프트캠의 반대 면에 결합되어, 상기 제2기어와 일체로 회전되는 셀렉트캠; 상기 시프트캠과 연결되어 상기 시프트캠의 회전에 따라 당겨지거나 밀려나는 시프트케이블; 및 상기 셀렉트캠과 연결되어 상기 셀렉트캠의 회전에 따라 당겨지거나 밀려나는 셀렉트케이블; 을 포함하며, 상기 시프트캠 및 상기 셀렉트캠은 구현하고자 하는 변속단의 수만큼 상기 셀렉트케이블을 밀거나 당길 수 있도록 그 외주면이 복수개의 곡면으로 형성될 수 있다.

Description

수동변속기의 변속 조작장치{OPERATING SHIFT APPARATUS FOR THE MANUAL TRANSMISSION}

본 발명은 수동변속기의 변속 조작장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속조작이 단순화된 수동변속기의 변속 조작장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 클러치와 구동축 사이에는 엔진의 회전속도를 전달받아 변속이 수행되는 변속기가 구비된다. 특히, 상기 변속기가 수동변속기일 경우, 자동차의 주행상태에 따라 운전자가 상기 변속기를 조작할 수 있도록 변속 조작장치가 구비된다.

자세히 설명하면, 상기 변속 조작장치에는 적어도 두 개의 컨트롤케이블, 각 변속단을 구현하기 위한 시프트 핑거 중 하나를 선택하는 셀렉트레버 및 선택된 상기 시프트 핑거를 작동시키기 위한 시프트레버를 포함한다. 또한, 상기 변속 조작장치는 컨트롤케이블에 의해 운전자가 직접 조작하는 변속레버와 연결되어 변속기의 조작을 가능하게 한다. 즉, 하나의 컨트롤케이블은 셀렉트레버와 연결되고, 다른 하나의 컨트롤케이블은 시프트레버에 연결됨으로써 궁극적으로 변속을 구현할 수 있다.

한편, 상기 수동변속기의 변속 조작장치에 있어서, 운전자가 직접 조작하는 상기 변속레버에는 셀렉트 조작과 시프트 조작을 번갈아 수행해야 하는 방식이 적용된다. 따라서, 변속조작이 복잡해지고 운전자가 번거로움을 느낄 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 업시프트 및 다운시프트 두 개의 방향만으로 조작되는 변속레버에 의해 모든 변속단이 구현됨으로써 운전자의 변속조작을 단순화시킬 수 있는 수동변속기의 변속 조작장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기의 변속 조작장치는, 운전자가 직접 조작할 수 있도록 그 일단에 핸들이 구비된 변속레버; 상기 변속레버의 길이방향과 수직방향의 축심을 갖도록 상기 변속레버의 타단에 일체로 형성되며, 상기 변속레버의 회전중심이 되는 회전축; 상기 회전축에 회전 가능하게 연결되어 선택적으로 상기 회전축과 일체로 회전되는 제1기어; 상기 제1기어에 의해 종속적으로 회전되도록 상기 제1기어와 연결되는 제2기어; 상기 제2기어의 일면에 결합되어 상기 제2기어와 일체로 회전되는 시프트캠; 상기 제2기어에서 상기 시프트캠의 반대 면에 결합되어, 상기 제2기어와 일체로 회전되는 셀렉트캠; 상기 시프트캠과 연결되어 상기 시프트캠의 회전에 따라 당겨지거나 밀려나는 시프트케이블; 및 상기 셀렉트캠과 연결되어 상기 셀렉트캠의 회전에 따라 당겨지거나 밀려나는 셀렉트케이블; 을 포함하며, 상기 시프트캠 및 상기 셀렉트캠은 구현하고자 하는 변속단의 수만큼 상기 셀렉트케이블을 밀거나 당길 수 있도록 그 외주면이 복수개의 곡면으로 형성될 수 있다.

상기 회전축의 내부에서 축방향으로 이동 가능하게 구비되는 결합디스크 회전축; 상기 결합디스크 회전축에 일체로 형성되는 결합디스크; 및 상기 제1기어를 선택적으로 상기 회전축과 일체로 회전시키도록 변속레버에 구비되는 스위치; 를 더 포함할 수 있다.

상기 결합디스크는 상기 스위치의 작동에 의해 상기 결합디스크 회전축과 일체로 이동되어 상기 제1기어와 선택적으로 결합될 수 있다.

상기 결합디스크의 상기 제1기어와 마주보는 일면에는 원주방향을 따라 등간격으로 복수개의 결합돌기가 형성되고, 상기 제1기어의 상기 결합디스크와 마주보는 일면에는 상기 결합돌기와 동일한 개수의 결합홈이 상기 결합돌기와 동일한 간격을 가지며 원주방향으로 형성되며, 상기 결합돌기와 상기 결합홈의 결합에 의해 상기 결합디스크와 상기 제1기어가 결합될 수 있다.

상기 스위치는 상기 제1기어와 상기 결합디스크를 결합 또는 분리시키며, 상기 제1기어와 상기 결합디스크가 결합되면 상기 제1기어가 상기 회전축과 일체로 회전될 수 있다.

상기 변속레버는 일방향으로 회전되어 업시프트가 수행되도록 하거나, 상기 일방향과 반대방향으로 회전되어 다운시프트가 수행되도록 할 수 있다.

상기 변속레버가 상기 일방향 또는 상기 반대방향으로 동일한 설정각만큼 회전됨으로써 업시프트 또는 다운시프트가 수행될 수 있다.

상기 변속레버가 상기 설정각만큼 한번 회전될 때, 변속단이 한번 변경되며, 변속단의 재변경은 상기 변속레버가 원위치로 복귀된 후 다시 수행될 수 있다.

상기 시프트케이블 및 상기 셀렉트케이블의 일단에는 각각 롤러가 구비되며, 상기 시프트케이블에 구비된 롤러는 상기 시프트캠과 접하고, 상기 셀렉트케이블에 구비된 롤러는 상기 셀렉트캠과 접할 수 있다.

상기 시프트캠 및 상기 셀렉트캠의 회전에 따라, 상기 시프트캠 또는 상기 셀렉트캠의 상기 각각의 롤러와 접하는 부분의 반경이 커지면, 상기 시프트케이블 또는 상기 셀렉트케이블이 각각 밀려날 수 있다.

상기 시프트캠 및 상기 셀렉트캠의 회전에 따라, 상기 시프트캠 또는 상기 셀렉트캠의 상기 각각의 롤러와 접하는 부분의 반경이 작아지면, 상기 시프트케이블 또는 상기 셀렉트케이블이 각각 상기 시프트캠 또는 상기 셀렉트캠을 향해 당겨질 수 있다.

상기 두 개의 롤러가 각각 상기 시프트캠 및 상기 셀렉트캠에 항시 접하도록, 상기 시프트케이블 및 상기 셀렉트케이블에는 케이블 탄성부재가 구비될 수 있다.

상기 변속레버의 내부에는 상기 스위치가 장착되는 공간이 형성되고, 상기 스위치는 상기 공간 안에서 상기 변속레버의 길이방향으로 작동될 수 있다.

상기 스위치에는 상기 변속레버의 외부로 돌출되는 스위치 컨트롤바가 형성되고, 상기 스위치의 상단에는 스위치를 하강시키는 스위치 탄성부재가 구비되며, 상기 스위치의 하단에는 스위치 경사면이 형성될 수 있다.

상기 결합디스크 회전축의 일단에는 회전축 경사면이 스위치 경사면과 마주보고 밀착되도록 형성되고, 상기 결합디스크 회전축의 타단에는 상기 결합디스크 회전축을 상기 스위치 경사면을 향해 밀어내는 회전축 탄성부재가 구비될 수 있다.

상기 변속레버에는 상기 스위치 컨트롤바가 돌출되도록 스위치 가이드홈이 형성되며, 상기 스위치 가이드홈은 그 내측에서 상기 스위치 컨트롤바가 상기 변속레버의 길이방향으로 이동 가능하도록 형성될 수 있다.

상기 스위치 컨트롤바의 이동에 의해 스위치가 선택적으로 작동될 수 있다.

상기 스위치가 연결되도록 상기 스위치 컨트롤바를 이동시키기 위한 스위치 작동부재가 별도로 구비될 수 있다.

상기 스위치 작동부재는 상기 스위치 컨트롤바와 접촉하거나 근접하여 배치되며, 상기 변속레버의 회전됨에 따라 상기 스위치 컨트롤바를 밀어서 이동시키는 작동턱 및 상기 스위치 컨트롤바가 상기 스위치 작동부재에서 이탈되는 것을 방지하는 걸림턱을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 변속레버가 한번 조작될 때, 셀렉트 조작과 시프트 조작이 병행되어 수행되는 것이 가능하다. 따라서, 변속조작이 단순해질 수 있다. 나아가, 운전자의 만족도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기의 변속 조작장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기의 변속 조작장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1기어의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스위치의 작동도이다.
도 5는 도 4에서 스위치가 작동되지 않은 상태를 B-B 방향에서 바라본 측면도이다.
도 6은 도 4에서 스위치가 작동된 상태를 C-C 방향에서 바라본 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시프트캠의 반경을 변속단별로 보여주는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시프트캠의 반경이 설정되는 과정을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시프트캠의 반경과 각도의 관계를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기의 변속 조작장치의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기의 변속 조작장치는 변속레버(10), 제1기어(20), 제2기어(22), 시프트캠(30), 셀렉트캠(40) 및 컨트롤케이블(34, 44)을 포함한다.

변속레버(10)는 운전자에 의해 직접적으로 조작된다. 또한, 상기 변속레버(10)의 일단에는 운전자가 변속레버(10)를 조작할 수 있도록 변속레버 핸들(12)이 구비된다. 나아가, 변속레버(10)의 타단에는 제1기어 회전축(18)이 구비된다.

상기 제1기어 회전축(18)의 축방향은 변속레버(10)의 길이방향과 수직일 수 있다. 또한, 제1기어 회전축(18)은 그 축방향을 따라 변속레버(10)로부터 적어도 일방향으로 돌출된다. 나아가, 변속레버(10)는 제1기어 회전축(18)을 중심으로 선회 운동되고, 변속레버(10)와 제1기어 회전축(18)은 일체로 회전된다. 한편, 도 1, 도 5 및 도 6에서는 변속레버(10)와 제1기어 회전축(18)이 일체로 형성되는 것이 도시되었지만 이에 한정되지 않는다.

제1기어(20)는 상기 변속레버(10)에서 돌출된 상기 제1기어 회전축(18)에 회전 가능하게 구비된다. 따라서, 제1기어 회전축(18)이 회전될 때, 제1기어(20)는 회전되지 않을 수 있다. 또한, 제1기어(20)는 선택적으로 제1기어 회전축(18)과 일체로 회전된다. 즉, 제1기어(20)는 변속레버(10)의 작동에 의해 변속레버(10)와 일체로 회전되거나, 회전되지 않을 수 있다.

제2기어(22)는 제1기어(20)와 기어연결되어 제1기어(20)의 회전에 의해 종속적으로 회전된다. 즉, 제2기어(22)의 회전축은 제1기어의 회전축(18)과 평행하게 배치될 수 있다. 여기서, 제1기어(20)및 제2기어(22)는 원형의 판 혹은 기둥 형상으로 형성되어, 두 개의 평면을 포함하며, 외주면을 따라 방사상으로 기어치가 형성된 통상적인 기어일 수 있다.

시프트캠(30)은 상기 변속 조작장치의 시프트 조작을 위한 캠이다. 이러한 시프트캠(30)은 제2기어(22)의 상기 두 개의 면 중 일면에 결합되어 제2기어(22)와 일체로 회전된다. 또한, 시프트캠(30)은 원형의 판 혹은 기둥 형상으로 형성된다. 나아가, 시프트캠(30)의 외주면은 각기 다른 반경을 갖는 복수개의 곡면(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)을 포함하며, 상기 곡면의 개수는 변속기가 구현하는 변속단의 수와 관계된다. 즉, 도 1 및 도 2에서는 7개의 변속단을 구현하는 제1, 2, 3, 4, 5, 6 및 7곡면(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)이 도시되었지만 이에 한정되지 않는다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시된 캠의 형상을 기반으로 도 7에 도시된 캠의 형상을 참조하면, 제1, 2, 3, 4, 5, 6 및 7곡면(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)은 각각 R, N, 1, 2, 3, 4, 및 5단을 구현시킴을 알 수 있다.

셀렉트캠(40)은 상기 변속 조작장치의 셀렉트 조작을 위한 캠이다. 이러한 셀렉트캠(40)은 제2기어(22)의 상기 두 개의 면 중 타면에 결합되어 제2기어(22)와 일체로 회전된다. 또한, 셀렉트캠(40)은 원형의 판 혹은 기둥 형상으로 형성된다. 나아가, 셀렉트캠(40)의 외주면은 반경이 다양하게 구현될 수 있도록 각기 다른 반경을 갖는 복수개의 곡면을 포함하며, 상기 곡면의 개수는 변속기가 구현하는 변속단의 개수에 관계된다.

컨트롤케이블(34, 44)은 시프트케이블(34) 및 셀렉트케이블(44)을 포함한다.

시프트케이블(34)은 시프트캠(30)의 회전에 의해 시프트캠(30)을 향하여 당겨지거나 그 반대방향으로 밀려날 수 있다. 또한, 시프트케이블(34)의 길이방향 일단에는 제1롤러(32)가 구비된다. 이러한 제1롤러(32)는 시프트케이블(34)의 당겨지고 밀려나는 작동을 원활하게 하기 위해 시프트캠(30)의 외주면과 맞닿아 있다. 즉, 시프트캠(30)이 회전함에 따라 제1롤러(32)와 맞닿는 시프트캠(30)의 외주면의 반경이 커지면 시프트케이블(34)은 밀려나고, 제1롤러(32)와 맞닿는 시프트캠(30)의 외주면의 반경이 작아지면 시프트케이블(34)은 당겨진다. 나아가, 시프트케이블(34)을 시프트캠(30)을 향하여 항시 밀고 있는 케이블 탄성부재(50)가 더 포함된다.

셀렉트케이블(44)은 셀렉트캠(40)의 회전에 의해 셀렉트캠(40)을 향하여 당겨지거나 그 반대방향으로 밀려날 수 있다. 또한, 셀렉트케이블(44)의 길이방향 일단에는 제2롤러(42)가 구비된다. 나아가, 셀렉트케이블(44)을 셀렉트캠(40)을 향해 항시 밀고 있는 케이블 탄성부재(50)가 구비된다. 여기서, 셀렉트케이블(44), 셀렉트캠(40) 및 제2롤러(42)의 구성 및 작동은 시프트케이블(34), 시프트캠(30) 및 제1롤러(32)의 구성 및 작동과 동일하므로 이에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다. 한편, 도 1, 도 2 및 도 7에는 상기 케이블 탄성부재(50)가 시프트케이블(34) 및 셀렉트케이블(44)의 길이방향으로 장착되는 코일 스프링으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기의 변속 조작장치의 측면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기의 변속 조작장치는 스위치(15) 및 스위치 가이드홈(14)을 더 포함한다.

스위치(15)는 제1기어(20)의 선택적인 회전을 제어하기 위해 변속레버(10)에 구비된다. 즉, 스위치(15)가 선택적으로 작동됨에 따라 제1기어(20)가 변속레버(10)와 일체로 회전되거나 회전되지 않을 수 있다. 또한, 변속레버(10)의 내부에는 스위치(15)가 구비되기 위한 공간이 형성되고, 스위치(15)는 변속레버(10)의 내부에서 축방향으로 이동이 가능하도록 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 도 1을 참조하면, 스위치(15)에는 스위치 컨트롤바(16)가 돌출되어 일체로 형성된다. 나아가, 스위치 컨트롤바(16)가 변속레버(10)의 축방향으로 조작됨에 따라 스위치(15)가 선택적으로 작동된다.

스위치 가이드홈(14)은 변속레버(10)의 길이 방향으로 형성된다. 한 쌍의 스위치 가이드홈(14)은 스위치(15)가 구비되는 공간을 사이에 두고 변속레버(10)의 양면에 형성된다. 한 쌍의 스위치 가이드홈(14)은 동일한 형상일 수 있다. 상기 한 쌍의 스위치 가이드홈(14) 중 하나를 통하여 스위치 컨트롤바(16)가 변속레버(10)의 외부로 돌출된다.

본 발명의 실시예에서는 상기 스위치 컨트롤바(16)가 변속레버(10)에서 제1기어(20)가 장착된 방향으로 돌출되지만, 이에 한정되지 않는다.

도 2에서는 업시프트(up shift) 방향 및 다운시프트(down shift) 방향이 화살표로 도시되었다. 상기 업시프트 방향 및 상기 다운시프트 방향은 변속레버(10)가 조작되는 방향을 나타낸다. 또한, 상기 업시프트 방향으로 변속레버(10)가 한번 조작될 때마다, 변속단이 한 단계씩 올라가고, 상기 다운시프트 방향으로 변속레버(10)가 한번 조작될 때마다, 변속단이 한 단계씩 내려간다. 즉, 상기 업시프트 방향 또는 상기 다운시프트 방향으로 변속레버(10)가 조작된 후 상기 변속레버(10)는 원위치로 돌아오도록 되어 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1기어의 사시도이다.

상기된 바와 같이, 제1기어(20)는 두 개의 면을 포함하며, 제1기어(20)의 제1면(26)은 변속레버(10)를 향하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1면(26)은 오목한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1면(26)에는 결합홈(24)이 형성된다. 나아가, 상기 결합홈(24)은 제1기어(20)의 원주방향을 따라 등간격으로 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스위치의 작동도이고, 도 5는 도 4에서 스위치가 작동되지 않은 상태를 B-B 방향에서 바라본 측면도이며, 도 6은 도 4에서 스위치가 작동된 상태를 C-C 방향에서 바라본 측면도이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기의 변속 조작장치는 결합디스크 회전축(19), 결합디스크(70) 및 스위치 작동부재(60)를 더 포함한다.

결합디스크 회전축(19)은 제1기어 회전축(18)에 축방향으로 이동 가능하도록 구비된다. 또한, 결합디스크 회전축(19)은 제1기어 회전축(18)의 내부에 슬라이딩 가능하도록 구비될 수 있다. 나아가, 제1기어 회전축(18)의 축방향으로 일정구간에서 결합디스크 회전축(19)의 외주면이 외부로 노출된다.

결합디스크 회전축(19)은 변속레버(10)와 일체로 회전되도록 구비된다. 도 4에서는 결합디스크 회전축(19)과 변속레버(10)가 일체로 회전이 가능하도록 결합디스크 회전축(19)의 단면이 다각형으로 형성된 것이 도시되었다. 하지만, 상기 일체의 회전을 가능하게 하는 방법에는 스플라인(spline) 결합 등 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 당업자)에 의해 용이하게 구현될 수 있는 다양한 방법이 사용될 수 있다.

결합디스크(70)는 상기 회전축(19)에 일체로 형성되며, 두 개의 면을 포함한다. 또한, 결합디스크(70)는 상기 결합디스크 회전축(19)의 노출된 외주면에 형성되어 제1기어(20)의 오목한 제1면(26)에 배치될 수 있다. 한편, 제1기어(20)와 마주보는 결합디스크(70)의 일면에는 결합돌기(72)가 형성된다. 나아가, 결합돌기(72)는 제1기어(20)에 형성된 결합홈(24)과 결합될 수 있도록 되어 있다. 상기 결합디스크(70) 및 결합디스크 회전축(19)의 축방향 이동은 스위치의 작동에 의해 수행되며, 이러한 동작에 의해 변속레버(10)의 회전이 선택적으로 제1기어(20)에 전달된다.

스위치 작동부재(60)는 스위치(15)를 작동시키기 위해 구비된다. 즉, 변속레버(10)의 위치에 따라 스위치 작동부재(60)에 의해 스위치 컨트롤바(16)가 조작될 수 있다. 또한, 스위치 작동부재(60)는 스위치 컨트롤바(16)와 제1기어(20) 사이에서 제1기어(20)와 이격되고, 스위치 컨트롤바(16)와 접촉하거나 근접하여 배치될 수 있다. 나아가, 스위치 작동부재(60)는 상기 변속 조작장치와는 별도로 변속 조작장치의 케이스(도시하지 않음) 등에 고정되어 구비될 수 있다.

이하, 설명의 편의상 도 4에 도시된 스위치 작동부재(60)에 의거하여 그 형상을 자세히 설명한다. 하지만, 스위치 작동부재(60)의 형상은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예에 따른 스위치(15)를 원활하게 작동시킬 수 있도록 당업자에 의해 변경되어 적용되는 것이 가능하다.

스위치 작동부재(60)는 제1기어(20) 및 결합디스크(70)의 회전축(18, 19)의 축심을 원심으로 하는 원호(circular arc)의 형상으로 형성된다. 또한, 조작되지 않은 위치에 있는 변속레버(10)를 기준으로 하여, 스위치 작동부재(60)의 길이와 형상이 대칭으로 형성될 수 있다. 나아가, 스위치 작동부재(60)의 외주면에는 작동턱(62) 및 걸림턱(64)이 일체로 형성된다. 상기 작동턱(62) 및 상기 걸림턱(64)은 상기 외주면의 양방향 단부에 계단식으로 형성된다. 즉, 상기 작동턱(62)은 상기 외주면으로부터 반경 외측으로 돌출되며, 걸림턱(64)은 상기 작동턱(62)으로부터 반경 외측으로 더 돌출된다. 또한, 상기 걸림턱(64)은 상기 외주면의 양방향 단부에 위치하고 한 쌍의 작동턱(62)은 상기 한 쌍의 걸림턱(64) 사이에 위치한다. 상기 작동턱(62)은 스위치 컨트롤바(16)를 상승시킴으로써 스위치(15)를 연결시키고, 상기 걸림턱(64)은 스위치 컨트롤바(16)와 스위치 작동부재(60)가 상호 이탈되는 것을 방지한다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수동변속기의 변속 조작장치의 작동을 상세하게 설명한다.

도 4에서는 변속레버(10)가 조작되지 않았을 때의 위치 및 조작되었을 때의 위치가 도시되었다. 또한, 상기 변속레버(10)가 조작되었을 때의 위치는 일점쇄선으로 도시되었다. 한편, 이하의 설명에서는 변속레버(10)가 조작되지 않았을 때의 위치를 원위치로 지칭하고, 변속레버(10)가 조작되었을 때의 위치를 작동위치로 지칭하기로 한다.

변속레버(10)가 원위치에 있으면, 스위치 컨트롤바(16)는 스위치 가이드홈(14)의 최하부까지 하강된 상태로 스위치 작동부재(60)의 외주면에 접촉 혹은 근접된다. 이 상태에서는 스위치(15)가 작동되지 않는다.

변속레버(10)가 원위치에서 작동위치로 선회하면, 스위치 작동부재(60)의 외주면에 접촉 혹은 근접되어 있던 스위치 컨트롤바(16)가 작동턱(62)을 타고 올라가면서 상승된다. 또한, 스위치 컨트롤바(16)가 스위치 가이드홈(14)을 따라 상승되면, 스위치(15)가 작동된다. 이때, 걸림턱(64)에 의해 스위치 컨트롤바(16)가 스위치 작동부재(60)로부터 이탈되는 것이 방지된다.

변속레버(10)가 작동위치에서 원위치로 복귀되면, 스위치 컨트롤바(16)는 다시 스위치 가이드홈(14)의 최하부까지 하강된 상태가 되고, 스위치 작동부재(60)의 외주면에 접촉 혹은 근접된다.

한편, 변속레버(10)가 작동위치에서 원위치로 복귀되는 작동은 별도의 복귀수단에 의해 수행될 수 있다. 즉, 변속레버(10)가 작동위치에서 원위치로 복귀되는 작동은 자동적으로 수행될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 스위치(15)의 상단에는 스위치 탄성부재(52)가 구비되고, 스위치(15)의 하단에는 스위치 경사면(80)이 형성된다. 또한, 스위치 경사면(80)이 형성된 스위치(15)의 하단은 제1기어 회전축(18) 내부의 결합디스크 회전축(19)과 맞닿아 배치된다. 나아가, 결합디스크 회전축(19)의 일단에는 스위치 경사면(80)에 대응하는 회전축 경사면(82)이 형성되고, 결합디스크 회전축(19)의 타단에는 회전축 탄성부재(54)가 구비될 수 있다. 즉, 스위치 탄성부재(52) 및 회전축 탄성부재(54)에 의해 스위치(15) 및 결합디스크 회전축(19)이 각각의 길이방향으로 밀려남으로써, 스위치 경사면(80) 및 회전축 경사면(82)이 서로 밀착된다.

한편, 스위치 탄성부재(52)의 미는 힘은 회전축 탄성부재(54)의 미는 힘에 비해 클 수 있다. 따라서, 스위치(15)에 외력이 가해지지 않는 경우, 스위치(15)가 하강되고, 결합디스크(70)는 제1기어(20)와 결합된다. 여기서, 상기 외력은 작동턱(62)에 의해 스위치 컨트롤바(16)가 밀려 올라가는 힘을 포함한다. 또한, 상기 결합은 결합돌기(72)가 결합홈(24)에 삽입되어 결합됨으로써 수행된다. 따라서, 운전자의 조작에 의한 변속레버(10)의 회전이 제1기어(20)에 전달된다. 즉, 결합디스크 회전축(19)과 일체로 회전되는 결합디스크(70)에 의해 변속레버(10)와 제1기어(20)가 동일한 회전각으로 회전된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 스위치(15)가 작동된 경우, 스위치 경사면()이 상승됨에 따라 결합디스크 회전축(19)이 회전축 탄성부재(54)에 의해 밀려난다. 즉, 결합디스크 회전축(19)이 축방향으로 이동되고, 결합디스크(70)는 제1기어(20)와 분리된다. 따라서, 운전자의 조작에 의한 변속레버(10)의 회전이 제1기어(20)에 전달되지 않는다. 즉, 변속레버(10), 제1기어 회전축(18), 결합디스크 회전축(19) 및 결합디스크(70)가 동일한 회전각으로 회전될 때, 제1기어(20)는 회전되지 않는다.

도 4를 참조하면, 변속레버(10)의 원위치와 작동위치 사이의 회전각은 하나의 결합돌기(72), 결합디스크 회전축(19)의 축심 및 이웃하는 다른 하나의 결합돌기(72)를 순차적으로 연결한 두 개의 직선이 이루는 사잇각과 동일하다. 따라서, 변속레버(10)의 작동위치에서 결합디스크(70)와 제1기어(20)가 분리된 후 변속레버(10)가 원위치로 이동되면, 상기 하나의 결합돌기(72)가 결합되었던 결합홈(24)에 상기 다른 하나의 결합돌기(72)가 결합되도록 회전되어 결합디스크(70)와 제1기어(20)가 다시 결합된다. 또한, 변속레버(10)가 작동위치에서 원위치로 복귀될 때, 스위치 컨트롤바(16)가 작동턱(62)에서 이탈되는 위치에서는 결합돌기(72)와 결합홈(24)의 위치가 일치되지 않기 때문에 상호 결합없이 원위치까지 회전된다. 이러한 분리 및 결합은 업시프트 및 다운시프트의 조작에서 동일하게 반복적으로 수행된다.

한편, 상기 스위치(15)의 선택적인 작동에 따라 상기 결합디스크(70)와 상기 제1기어(20)를 분리 및 결합시키는 작동은 유압, 전기 및 기계적인 방법을 사용하여 당업자에 의해 용이하게 수행될 수 있으므로 그 방법에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시프트캠의 반경을 변속단별로 보여주는 개략도이다.

결합디스크(70)와 제1기어(20)가 결합되어 회전되면, 제2기어(22)는 제1기어(20)의 회전에 의해 종속적으로 회전된다. 또한, 한번의 업시프트 또는 다운시프트의 조작에 의한 제2기어(22)의 회전각은 제1기어(20) 및 제2기어(22)의 설정된 기어비에 따라 결정된다. 상기 기어비는 업시프트 및 다운시프트가 용이하게 수행될 수 있도록 당업자에 의해 설정될 수 있다.

제2기어(22)가 회전되면, 제2기어(22)에 결합된 시프트캠(30) 및 셀렉트캠(40)이 일체로 회전된다. 도 7에는 각 변속단에서 시프트캠(30)의 반경 그리고 변속단과 변속단 사이의 시프트캠(30)의 회전각이 개략적으로 도시되었다. 또한, a는 상기 반경을 나타내고, b는 상기 회전각을 나타낸다. 여기서, 각 변속단의 반경을 a로 통칭하였지만, 각 변속단의 반경은 각각 다른 길이로 형성될 수 있다. 나아가, R, N, 1, 2, 3, 4, 및 5는 각 변속단을 의미하고, + 및 -는 반경의 방향성을 의미한다. 즉, 중립변속단(N)의 반경을 0이라 할 때, 반경이 0보다 큰 변속단은 +로 나타내고, 반경이 0보다 작은 변속단은 -로 나타낸다. 한편, R, N, 1, 2, 3, 4, 및 5단이 순차적으로 변속되거나 역순으로 변속될 수 있으며, 이웃하는 각 변속단 사이의 화전각은 모두 동일하다. 따라서, R단 및 5단 사이의 직접적인 변속은 없으므로 R단과 5단의 사잇각은 변속에 영향을 미치지 않으며, 상기 회전각(b)과 다를 수 있다.

도 7에서는 시프트캠(30)만을 도시하였지만, 셀렉트캠(40)도 변속레버(10)의 조작에 따라 셀렉트케이블(44)이 작동될 수 있도록 R, N, 1, 2, 3, 4, 및 5단의 반경이 다르고, 각 변속단 사이의 회전각이 동일하게 형성될 수 있다.

이하, 도 8 및 도 9를 참조로 시프트캠(30) 및 셀렉트캠(40)의 반경 설정방법을 자세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시프트캠의 반경이 설정되는 과정을 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시프트캠의 반경과 각도의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 8의 S1은 종래의 기술에 따른 변속레버의 조작 선형도이다. 상기 조작 선형도는 3개의 세로선과 1개의 가로선으로 구성된다. 상기 3개의 세로선은 동일한 길이를 가지며, 동일한 간격으로 평행하게 배열될 수 있다. 또한, 상기 1개의 가로선은 상기 3개의 세로선과 수직으로 상기 3개의 세로선의 중점을 연결한다.

도 8의 S1에서 세로방향은 시프트 조작방향이고, 가로방향은 셀렉트 조작방향이다. 또한, R, 1, 2, 3, 4, 및 5는 각 변속단을 나타내고, 상기 변속레버가 상기 가로선 상에 위치하면 중립변속단(N)이 된다. 나아가, 시프트 조작에서 상기 가로선을 0으로 하여 윗방향을 +로 나타내고, 아랫방향을 -로 나타낸다. 여기서, +방향에는 R, 2 및 4단이 위치하고, -방향에는 1, 3 및 5단이 위치할 수 있다. 한편, 셀렉트 조작에서 가운데 세로선을 0으로 하여 오른쪽을 +로 나타내고, 왼쪽을 -로 나타낸다. 여기서, +방향에는 4 및 5단이 위치하고, 0에는 2 및 3단이 위치하며, -방향에는 4 및 5단이 위치할 수 있다.

그래프1에는 S1에 따른 변속조작이 도시되었다. 또한, 그래프1의 세로축에는 시프트 조작 및 셀렉트 조작의 방향이 적용되고, 가로축에는 R, N, 1, 2, 3, 4, 및 5단이 순차적으로 수행될 때의 시간이 적용된다. 나아가, 상기 세로축의 0, + 및 -에는 S1에서 설명된 시프트 조작 및 셀렉트 조작의 0, + 및 -가 동일하게 적용된다. 한편, 그래프1의 점선은 셀렉트 조작을 나타내고, 실선은 시프트 조작을 나타낸다.

그래프2에는 그래프1에서 캠의 형성에 불필요한 부분이 삭제가능 영역으로 도시되었다. 또한, 그래프2의 세로축에는 캠의 반경이 적용되고, 가로축에는 캠의 회전각이 적용된다.

도 9의 그래프3에는 그래프2에서 불필요한 부분이 삭제된 상태가 도시되었다. 따라서, 그래프3의 세로축에는 캠의 반경이 적용되고, 가로축에는 캠의 회전각이 적용된다. 한편, 상기 그래프2 및 상기 그래프3의 점선은 셀렉트캠(40)의 회전각에 따른 셀렉트캠(40)의 반경을 나타내고, 실선은 시프트캠(30)의 회전각에 따른 시프트캠(30)의 반경을 나타낸다.

그래프3에서는 시프트캠(30)에 있어서, R, 2 및 4단의 반경이 동일하고, 1, 3 및 5단의 반경이 동일하게 도시되었다. 또한, 셀렉트캠(40)에 있어서, R 및 1단의 반경이 동일하고, N, 2 및 3단의 반경이 동일하며, 4 및 5단의 반경이 동일하게 도시되었다. 하지만, 이에 한정되지 않으며 앞에서 각각의 변속단은 각기 다른 반경을 갖을 수 있다.

상기 그래프1,2 및 3의 과정을 통해 시프트캠(30) 및 셀렉트캠(40)의 반경을 설정하고, 설정된 상기 반경에 따라 시프트캠(30) 및 셀렉트캠(40)이 제작된다. 또한, 그래프3은 그래프2에서 생략가능한 부분이 삭제됨으로써, 그래프3의 회전각 및 설정된 상기 반경에 의해 보다 효율적인 변속조작을 구현하는 시프트캠(30) 및 셀렉트캠(40)이 제작될 수 있다.

도 9의 S2는 본 발명의 실시예에 따른 변속레버(10)의 조작 선형도이다. 또한, S2에서는 업시프트 방향 및 다운시프트 방향이 화살표로 도시되었다. 나아가 상기 방향은 도 2에서 업시프트 방향 또는 다운시프트 방향으로 변속레버(10)가 조작됨에 따라 변화되는 변속단의 방향과 동일하다. 이러한 변속레버(10)의 조작은 그래프3에 의해 제작된 시프트캠(30) 및 셀렉트캠(40)이 적용됨으로써 구현될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 변속레버(10)가 한번 조작될 때, 셀렉트 조작 및 시프트 조작이 모두 수행될 수 있다. 따라서, 변속조작이 단순해지고, 운전자의 만족도가 향상될 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

10: 변속레버 12: 변속레버 핸들
14: 스위치 가이드홈 15: 스위치
16: 스위치 컨트롤바 18: 제1기어 회전축
19: 결합디스크 회전축 20: 제1기어
22: 제2기어 24: 결합홈
26: 제1기어 제1면 28: 제1기어 제2면
30: 시프트캠 30a: 제1곡면
30b: 제2곡면 30c: 제3곡면
30d: 제4곡면 30e: 제5곡면
30f: 제6곡면 30g: 제7곡면
32: 제1롤러 34: 시프트케이블
40: 셀렉트캠 42: 제2롤러
44: 셀렉트케이블 50: 케이블 탄성부재
52: 스위치 탄성부재 54: 회전축 탄성부재
60: 스위치 작동부재 62: 작동턱
64: 걸림턱 70: 결합디스크
72: 결합돌기 80: 스위치 경사면
82: 회전축 경사면

Claims (19)

1. 운전자가 직접 조작할 수 있도록 그 일단에 핸들이 구비된 변속레버;
   상기 변속레버의 길이방향과 수직방향의 축심을 갖도록 상기 변속레버의 타단에 일체로 형성되며, 상기 변속레버의 회전중심이 되는 회전축;
   상기 회전축에 회전 가능하게 연결되어 선택적으로 상기 회전축과 일체로 회전되는 제1기어;
   상기 제1기어에 의해 종속적으로 회전되도록 상기 제1기어와 연결되는 제2기어;
   상기 제2기어의 일면에 결합되어 상기 제2기어와 일체로 회전되는 시프트캠;
   상기 제2기어에서 상기 시프트캠의 반대 면에 결합되어, 상기 제2기어와 일체로 회전되는 셀렉트캠;
   상기 시프트캠과 연결되어 상기 시프트캠의 회전에 따라 당겨지거나 밀려나는 시프트케이블; 및
   상기 셀렉트캠과 연결되어 상기 셀렉트캠의 회전에 따라 당겨지거나 밀려나는 셀렉트케이블;
   을 포함하며,
   상기 시프트캠 및 상기 셀렉트캠은 구현하고자 하는 변속단의 수만큼 상기 셀렉트케이블을 밀거나 당길 수 있도록 그 외주면이 복수개의 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전축의 내부에서 축방향으로 이동 가능하게 구비되는 결합디스크 회전축;
   상기 결합디스크 회전축에 일체로 형성되는 결합디스크; 및
   상기 제1기어를 선택적으로 상기 회전축과 일체로 회전시키도록 변속레버에 구비되는 스위치;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 결합디스크는 상기 스위치의 작동에 의해 상기 결합디스크 회전축과 일체로 이동되어 상기 제1기어와 선택적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 결합디스크의 상기 제1기어와 마주보는 일면에는 원주방향을 따라 등간격으로 복수개의 결합돌기가 형성되고,
   상기 제1기어의 상기 결합디스크와 마주보는 일면에는 상기 결합돌기와 동일한 개수의 결합홈이 상기 결합돌기와 동일한 간격을 가지며 원주방향으로 형성되며,
   상기 결합돌기와 상기 결합홈의 결합에 의해 상기 결합디스크와 상기 제1기어가 결합되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 스위치는 상기 제1기어와 상기 결합디스크를 결합 또는 분리시키며,
   상기 제1기어와 상기 결합디스크가 결합되면 상기 제1기어가 상기 회전축과 일체로 회전되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 변속레버는 일방향으로 회전되어 업시프트가 수행되도록 하거나, 상기 일방향과 반대방향으로 회전되어 다운시프트가 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 변속레버가 상기 일방향 또는 상기 반대방향으로 동일한 설정각만큼 회전됨으로써 업시프트 또는 다운시프트가 수행되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 변속레버가 상기 설정각만큼 한번 회전될 때, 변속단이 한번 변경되며, 변속단의 재변경은 상기 변속레버가 원위치로 복귀된 후 다시 수행되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 시프트케이블 및 상기 셀렉트케이블의 일단에는 각각 롤러가 구비되며, 상기 시프트케이블에 구비된 롤러는 상기 시프트캠과 접하고, 상기 셀렉트케이블에 구비된 롤러는 상기 셀렉트캠과 접하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 시프트캠 및 상기 셀렉트캠의 회전에 따라, 상기 시프트캠 또는 상기 셀렉트캠의 상기 각각의 롤러와 접하는 부분의 반경이 커지면,
    상기 시프트케이블 또는 상기 셀렉트케이블이 각각 밀려나는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 시프트캠 및 상기 셀렉트캠의 회전에 따라, 상기 시프트캠 또는 상기 셀렉트캠의 상기 각각의 롤러와 접하는 부분의 반경이 작아지면,
    상기 시프트케이블 또는 상기 셀렉트케이블이 각각 상기 시프트캠 또는 상기 셀렉트캠을 향해 당겨지는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
12. 제9항에 있어서,
    상기 두 개의 롤러가 각각 상기 시프트캠 및 상기 셀렉트캠에 항시 접하도록, 상기 시프트케이블 및 상기 셀렉트케이블에는 케이블 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
13. 제2항에 있어서,
    상기 변속레버의 내부에는 상기 스위치가 장착되는 공간이 형성되고,
    상기 스위치는 상기 공간 안에서 상기 변속레버의 길이방향으로 작동되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 스위치에는 상기 변속레버의 외부로 돌출되는 스위치 컨트롤바가 형성되고,
    상기 스위치의 상단에는 스위치를 하강시키는 스위치 탄성부재가 구비되며,
    상기 스위치의 하단에는 스위치 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 결합디스크 회전축의 일단에는 회전축 경사면이 스위치 경사면과 마주보고 밀착되도록 형성되고,
    상기 결합디스크 회전축의 타단에는 상기 결합디스크 회전축을 상기 스위치 경사면을 향해 밀어내는 회전축 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
16. 제14항에 있어서,
    상기 변속레버에는 상기 스위치 컨트롤바가 돌출되도록 스위치 가이드홈이 형성되며,
    상기 스위치 가이드홈은 그 내측에서 상기 스위치 컨트롤바가 상기 변속레버의 길이방향으로 이동 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 스위치 컨트롤바의 이동에 의해 스위치가 선택적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 스위치가 연결되도록 상기 스위치 컨트롤바를 이동시키기 위한 스위치 작동부재가 별도로 구비되는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 스위치 작동부재는 상기 스위치 컨트롤바와 접촉하거나 근접하여 배치되며, 상기 변속레버의 회전됨에 따라 상기 스위치 컨트롤바를 밀어서 이동시키는 작동턱 및 상기 스위치 컨트롤바가 상기 스위치 작동부재에서 이탈되는 것을 방지하는 걸림턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기의 변속 조작장치.

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