KR20190030288A - 차량용 기어 시프트 장치 - Google Patents

Abstract

시프트 레버 타입의 차량용 기어 시프트 장치가 제공된다.
상기 장치는, 운전자에 조작에 의해 복수의 변속단 중에서 하나의 변속단이 선택되도록, 적어도 부분적으로 차량의 전후방으로 변위되는 시프트 레버와, 상기 시프트 레버의 변위에 따라 회동하는 입력 샤프트와 내접 기어를 포함하는 가동 플레이트와, 상기 내접 기어에 편심 치합되는 제1 외접 기어와, 상기 제1 외접 기어와 일체로 형성되는 제2 외접 기어를 갖는 편심 기어부와, 상기 제2 외접 기어가 편심 치합되는 링 기어를 갖는 회전 유닛과, 상기 편심 기어부의 중앙에 형성된 중공에 삽입되는 편심 샤프트와, 상기 편심 샤프트와 일체로 형성되고 상기 회전 유닛의 중앙에 형성된 중공에 삽입되는 중심 샤프트를 포함하는 삽입 유닛으로 이루어진다.

Description

차량용 기어 시프트 장치{Gear shift apparatus for vehicle}

본 발명은 차량용 기어 시프트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시프트 레버 방식의 변속 조작이 가능한 차량용 기어 시프트 장치에 관한 것이다.

기어 시프트 장치는 차량의 속도에 따라 엔진의 회전을 일정하게 유지하기 위해 기어비를 변경할 수 있는 장치이며, 실제로 운전자는 시프트 레버를 조작하여 변속기(Transmission)의 기어비를 변경할 수 있다. 이러한 시프트 레버는 운전자가 조작할 수 있도록 차량 내부로 노출되어 있으며, 대부분의 시프트 레버는 차량의 센터페시아(center fascia)와 콘솔 박스(console box) 사이에 노출되어 있다.

이러한 기어 시프트 장치의 종류로는, 기계적인 전달 방식으로 트랜스미션 시스템의 기어 변속비를 변경하는 기계식 기어 시프트 장치가 예전부터 많이 사용되어 왔으나, 최근 들어서는 컴팩트 한 구조나 조작의 편의성 등을 고려하여 전자식 기어 시프트 장치가 많이 개발되고 있다.

전자식 기어 시프트 장치는, 예를 들면 종래의 기계적인 연결을 전자식인 연결로 치환한 소위 시프트 바이와이어(shift-by-wire) 또는 전자 시프터(e-shifter)로 명명된다. 전자 기어 시프트 장치의 경우, 시프트 레버와 자동차의 트랜스미션 사이에 전자식 연결이 제공된다. 전자식 기어 조작에서는 운전자는 시프트 레버를 사용하여 기어 시프트를 지시하고 감지 수단은 요구된 기어 시프트를 제어 유닛에 전달한다. 이러한 지시는 제어 유닛에 의해 처리되고 운전자의 요구에 따라 클러치 및 기어 열을 작동시키는 명령 신호가 전달된다. 또한 전자 기어 시프트 장치에는 종래의 기계적인 시프팅에서와 같이 운전자에게 조작감을 제공하기 위한 디턴트 수단이 더 구비될 수 있다.

이와 같이, 이러한 전자식 기어 시프트 장치는 기계식 트랜스미션과 유사한 조작 패턴을 제공하지만, 운전자가 P단 이외의 변속단에서 시동을 끄면 추후 재시동시 차량 운행을 위해서는 운전자가 직접 P단으로 변경해야 하는 불편함이 있다. 이러한 점에서, 전자식 기어 시프트 장치에서는 P단 이외의 변속단에서 시동이 꺼지는 경우 자동으로 시프트 레버가 P단으로 복귀하는 소위 P단 자동 복귀(return to park, RTP) 기능이 제공되고 있다.

그런데, 이러한 P단 자동 복귀 기능을 수행하기 위해 액추에이터가 구동할 때, 상기 디턴트 수단에 의해 디턴트 소음이 발생하므로 운전자에게 불쾌감을 유발하며, 상기 디턴트 수단의 저항을 극복하기 위해 액추에이터의 출력도 커져야 한다. 또한, 전자식 기어 시프트 장치 내에는 상기 디턴트 수단, 액추에이터, 감속 수단, 시프트 로크 기구 및 시프트 위치 감지 수단 등 다양한 부속 구성요소들이 함께 수용되어야 하고, 시프트 레버의 조작시 이동 궤적에 따라 간섭이 발생되지 않도록 하여야 하므로 장치의 소형화에도 제약이 있다.

따라서, P단 자동 복귀시 소음을 해소하면서도, 컴팩트 한 구성을 갖는 시프트 레버 방식의 차량용 기어 시프트 장치를 창안할 필요가 있다.

미국특허공개 제2013-0220055호 (2013. 8. 29. 공개)

이러한 필요성을 감안하여 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 운전자가 시동을 끈 후 P단 자동 복귀시 디턴트 소음을 최소화한 전자식 차량용 기어 시프트 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 전자식 차량용 기어 시프트 장치의 시프트 레버를 간섭없이 조작할 수 있으면서도 전체적인 패키지의 크기를 소형화하여 차량의 공간 활용성을 제고하는 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 기어 시프트 장치는, 운전자에 조작에 의해 복수의 변속단 중에서 하나의 변속단이 선택되도록, 적어도 부분적으로 차량의 전후방으로 변위되는 시프트 레버; 상기 시프트 레버의 변위에 따라 회동하는 입력 샤프트와 내접 기어를 포함하는 가동 플레이트; 상기 내접 기어에 편심 치합되는 제1 외접 기어와, 상기 제1 외접 기어와 일체로 형성되는 제2 외접 기어를 갖는 편심 기어부; 상기 제2 외접 기어가 편심 치합되는 링 기어를 갖는 회전 유닛; 및 상기 편심 기어부의 중앙에 형성된 중공에 삽입되는 편심 샤프트와, 상기 편심 샤프트와 일체로 형성되고 상기 회전 유닛의 중앙에 형성된 중공에 삽입되는 중심 샤프트를 포함하는 삽입 유닛을 포함한다.

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

상기와 같은 본 발명의 차량용 기어 시프트 장치에 따르면, 시프트 레버를 갖는 전자식 차량용 기어 시프트 장치에서, 시프트 레버 작동시의 기어 전달 경로와 P단 자동 복귀시의 기어 전달 경로를 2원화함으로써, 시프트 레버 작동시에는 디턴트 수단이 작동하여 운전자에게 조작감을 부여하면서도, P단 자동 복귀시에는 디턴트 수단이 작동하지 않게 하여 디턴트 소음을 제거할 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 본 발명의 차량용 기어 시프트 장치에 따르면, 시프트 레버의 조작에 간섭을 일으키지 않으면서도 다양한 부속 구성요소들을 컴팩트 하게 패키징할 수 있기 때문에, 차량 내부의 공간 활용성을 향상시키는 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 일 실시예에 따른 차량용 기어 시프트 장치가 장착된 차량의 콘솔의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 기어 시프트 장치를 도시한 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각, 도 2의 차량용 기어 시프트 장치에서 좌측 커버 및 중간 커버를 제거한 사시도 및 좌측면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각, 도 2의 차량용 기어 시프트 장치에서 우측 커버 및 중간 커버를 제거한 사시도 및 우측면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 어셈블리의 우측 사시도, 좌측 사시도 및 평면도이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 삽입 유닛의 정면도와 배면도이다.
도 7a는 기어 어셈블리에서 가동 플레이트를 제거하고 좌측면에서 바라본 좌측면도이고, 도 7b는 가동 플레이트의 내접 기어와 편심 기어부의 제1 외접 기어의 치합 관계를 보여주면 단면도이다.
도 8은 도 2의 차량용 기어 시프트 장치에서 모든 커버를 제거하고 후방에서 바라본 배면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그넷의 평면도이다.
도 10a는 시프트 록 상태에서의 시프트 록 기구의 자세를 보여주는 도면이다.
도 10b는 록 해제 상태에서의 시프트 록 기구의 자세를 보여주는 도면이다.
도 10c는 P단 자동 복귀 상태에서 시프트 록 기구의 자세를 보여주는 도면이다.
도 11은 록 해제 상태에서 기어 어셈블리와 시프트 록 기구 간의 위치 관계를 보여주는 사시도이다.
도 12는 P단 자동 복귀 상태에서 기어 어셈블리와 시프트 록 기구 간의 결합 관계를 보여주는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 기어 시프트 장치의 배면도이다.

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 기어 시프트 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 기어 시프트 장치가 장착된 차량의 콘솔(1)의 평면도이다. 운전자는 시프트 레버의 단부에 형성된 노브 내지 손잡이(3)를 차량의 전후로 이동시킴으로써 복수의 변속단(P, R, N, D) 중에서 하나의 변속단을 선택할 수 있다. 이와 같이, 시프트 레버는 차량의 상방에서 관찰할 때 차량의 전후방으로 직선 움직임을 가지도록 변위될 수 있다. 물론, 본 발명에서 차량용 기어 시프트 장치는 이러한 직선형 게이트 타입에 한하지 않고, 변속단 시프트를 위해 시프트 레버가 전후방 움직임과 더불어 일부 좌우 움직임을 갖는 스텝 게이트 타입에도 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 기어 시프트 장치(100)를 도시한 사시도이다. 차량용 기어 시프트 장치(100)는 기본적으로 단부에 손잡이(3)를 구비하는 시프트 레버(10)와, 상기 시프트 레버(10)를 수용하고 시프트 레버(10)가 간섭없이 이동 가능하게 하는 개구부(29)를 구비하는 하우징(20)을 포함한다. 하우징(20)은 예를 들어, 좌측 커버(20a), 우측 커버(20b), 좌측 커버 및 우측 커버(20a, 20b)와 체결 가능한 중간 커버(20c)로 이루어질 수 있다. 도 2에서 상기 커버 간에는 스냅 핏(snap-fit)으로 체결된 것으로 도시되어 있으나 이에 한하는 것은 아니며 다른 방식의 체결도 충분히 가능하다.

도 3a 및 도 3b는 각각, 도 2의 차량용 기어 시프트 장치(100)에서 좌측 커버(20a) 및 중간 커버(20c)를 제거한 사시도 및 좌측면도이다. 차량용 기어 시프트 장치(100)는, 운전자에 조작에 의해 복수의 변속단(P, R, N, D) 중에서 하나의 변속단이 선택되도록 적어도 부분적으로 차량의 전후방으로 변위되는 시프트 레버(10)와, 상기 시프트 레버(10)의 조작에 따른 회전 움직임을 변속단 감지 센서(미도시 됨)에 전달하는 기어 어셈블리(30)를 포함한다. 이 때, 기어 어셈블리(30) 중에서 전면에 형성된 가동 플레이트(31)에는 중앙을 향해 반경 방향으로 적어도 하나의 고정 홈 내지 노치(313, 314)가 구비되어 있다. 여기서 제1 노치(313)는 운전자가 시프트 레버(10)를 P단에 놓고 시동을 껐을 때 다른 변속단으로 변위되지 않도록 시프트 록(shift lock)을 제공하기 위한 것이고, 제2 노치(314)는 운전자가 시프트 레버(10)를 P단 이외의 주행 변속단(예: N, D)에 놓았을 때 실수로 다른 변속단(예: P, R)로 변위되지 않도록 시프트 록을 제공하기 위한 것이다. 이러한 시프트 록은 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때에만 해제되므로 차량의 운행 안정성이 제고될 수 있다.

시프트 록 기구(40)는 상기 노치(313, 314)와 결합 또는 해제됨으로써 시프트 록 기능을 제공한다. 이러한 시프트 록 기구(40)는 회전 구동력을 제공하는 로킹 액추에이터(41)와, 소정 방향(예를 들어, 차량의 전후방)을 따라 배치되고 상기 제공된 회전 구동력에 의해 회동하는 회동 샤프트(44)와, 상기 회동 샤프트(44)와 일체로 회동하면서 상기 적어도 하나의 노치(313, 314)에 결합되거나 해제될 수 있는 제1 걸림 돌기(45a)를 포함한다. 이 때 회동 샤프트(44)는 적어도 하나 이상의 지지 부재(46a, 46b) 상에서 지지될 수 있다.

구체적으로, 로킹 액추에이터(41)는 전기 모터를 포함하며 전기 모터의 구동 샤프트(42) 외주면에는 웜 기어가 형성되어 있다. 상기 웜 기어는 회동 샤프트의 일단에 형성된 피니언 기어(43)와 직교하는 방향으로 치합되어 있어서, 상기 구동 샤프트(42)의 회전 구동력이 회동 샤프트(44)에 감속되어 전달된다. 결국, 상기 전기 모터의 회전 구동력에 의해 제1 걸림 돌기(45a)가 노치(313, 314)에 결합되거나 해제될 수 있다. 이러한 웜 기어(42)와 피니언 기어(43)의 결합의 특성상 구동력의 전달은 일방향성을 갖는다. 즉, 웜 기어로부터 피니언 기어로는 구동력이 전달되지만, 피니언 기어로부터 웜 기어로는 구동력이 전달되지 않는다. 이는 전기 모터에 의해 제1 걸림 돌기(45a)가 노치(313, 314)에 결합된 상태에서 전기 모터의 전원이 차단되어도 제1 걸림 돌기(45a)가 노치(313, 314)로부터 이탈되지 않으므로, 셀프 로킹(self-locking)에 의한 안정성이 보장될 수 있다.

한편, 회동 샤프트(44)에서 피니언 기어(43)의 반대쪽 단부(48)에는 내부에 마그넷(도 4a의 49)이 배치된다. 이러한 마그넷은 회동 샤프트(44)의 회전 각도를 보조 회로 기판(47)에 배치된 자력 감지 센서(예: 홀 IC)에 의해 감지할 수 있게 해 준다. 상기 마그넷에 관한 구체적인 형상 및 구조는 도 9를 참조하여 후술하기로 한다. 상기 자력 감지 센서는 회동 샤프트(44)의 현재 위치 즉, 회동 샤프트(44)가 로킹 상태에 있는지 해제 상태에 있는지를 감지한다. 상기 보조 회로 기판(47)과 별도로 우측 커버(20b)의 내부면에는 메인 회로 기판(25)이 배치된다. 이러한 메인 회로 기판(25)에는 각종 액추에이터나 센서에 전원 공급을 위해 케이블을 삽입하기 위한 소켓(23)이 형성되어 있다.

도 4a 및 도 4b는 각각, 도 2의 차량용 기어 시프트 장치(100)에서 우측 커버(20b) 및 중간 커버(20c)를 제거한 사시도 및 우측면도이다.

전술한 바와 같이, 회전 구동력을 제공하는 로킹 액추에이터(41)와, 상기 제공된 회전 구동력에 의해 회동하는 회동 샤프트(44)와, 상기 회동 샤프트(44)와 일체로 회동하면서 노치(313, 314)에 결합되거나 해제될 수 있는 제1 걸림 돌기(45a)를 포함한다. 또한, 회동 샤프트(44)에는 제1 걸림 돌기(45a) 이외에 제2 걸림 돌기(45b)가 더 구비된다. 제2 걸림 돌기(45b)는 회전 유닛(34)의 로킹 유닛(341)의 원주 방향으로 형성된 고정 홈(347)에 결합되거나 해제될 수 있다. 제2 걸림 돌기(45b)가 고정 홈(347)에 결합되면 회전 유닛(34)은 회전하지 못하도록 구속되는 반면, 제2 걸림 돌기(45b)가 고정 홈(347)으로부터 이탈되면 회전 유닛(34)은 자유롭게 회전할 수 있다. 제1 걸림 돌기(45a)와 제2 걸림 돌기(45b)는 회동 샤프트(44) 상에 서로 다른 각도 위치에 배치되어 있으므로, 로킹 액추에이터(41)의 회전을 제어함에 의해 제1 걸림 돌기(45a) 또는 제2 걸림 돌기(45b)가 작동하게 하거나, 두개의 돌기(45a, 45b) 모두 작동하지 않게 할 수 있다.

이와 같이, 변속단 시프트 록을 위한 제1 걸림 돌기(45a)와, 자동 P단 복귀시 회전 유닛(34)의 로킹 유닛(341)을 고정하기 위한 제2 걸림 돌기(45b)가 회동 샤프트(44) 상에 상이한 각도 위치에 배치되고, 이러한 회동 샤프트(44)를 회동함에 의해 간단하고 컴팩트화 된 구조로 상기 시프트 록 및 회전 유닛(34)의 고정을 함께 달성할 수 있는 것이다.

한편, 차량용 기어 시프트 장치(100)는 전술한 로킹 액추에이터(41)와 별도로 자동 P단 복귀를 위해 기어 어셈블리(30)의 전달 기어(35)에 구동력을 제공하는 변속단 복귀 기구(50)를 구비한다. 변속단 복귀 기구(50)는 차량의 시동이 꺼지거나 별도의 조작 명령이 있는 경우 시프트 레버(10)를 기 설정된 변속단으로 복귀시킨다. 따라서, 운전자가 별도로 변속단을 복귀시키지 않아도 차후에 차량을 운행할 때 문제가 발생하지 않도록 복귀 조건이 만족될 때 시프트 레버(10)를 기 설정된 변속단으로 복귀될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 변속단 복귀 기구(50)는 비주차단에서 주차단(P단)으로의 복귀 조건이 만족될 때 시프트 레버(10)를 주차단(P단)으로 복귀시키거나 시프트 레버(10)의 오조작이 발생하였을 때 시프트 레버(10)를 이전 변속단으로 복귀시킬 수도 있다.

구체적으로, 변속단 복귀 기구(50)는 구동 액추에이터(51), 차량의 전후방을 따라 배치되며 구동 액추에이터(51)의 회전력을 출력하고 외주면에 웜 기어가 형성된 구동 샤프트(52), 상기 웜 기어와 치합되고 상기 전달 기어(35)에 구동력을 제공하는 피니언 기어부(53)를 포함한다. 피니언 기어부(53)는 상기 웜 기어와 치합되는 제1 기어(도 8의 53a)와, 상기 제1 기어(53a)와 일체로 형성되는 제2 기어(도 8의 53b)를 포함하고, 상기 제2 기어(53b)는 상기 제1 기어(53a) 및 상기 전달 기어(35)보다 적은 잇수를 갖는다. 따라서, 웜 기어와 제1 기어(53a) 사이에서 최초 감속이 이루어지고, 제2 기어(53b)와 전달 기어(35) 사이에서 추가 감속이 이루어진다. 제1 기어(53a)는 평기어로 구성할 수도 있지만, 웜 기어의 전달 효율 저하 방지를 위해 헬리컬(helical) 기어로 구성할 수도 있다. 이 때에는 웜 기어도 상응하는 헬리컬 기어로 구성되어야 할 것이다.

이러한 웜 기어(52)와 피니언 기어부(53)의 결합의 특성상 구동력의 전달은 일방향성을 갖는다. 즉, 웜 기어(52)로부터 피니언 기어부(53)로는 구동력이 전달되지만, 피니언 기어부(53)로부터 웜 기어(52)로는 구동력이 전달되지 않는다. 이는 구동 액추에이터(51)에 의해 전달 기어(35)를 회전시킴에 의해 시프트 레버(10)의 위치가 P단으로 이동되지만, 운전자가 시프트 레버(10)를 조작할 때에는 전달 기어(35)가 웜 기어(52)를 회전시킬 수 없으므로 셀프 로킹에 의해 전달 기어(35)가 고정되도록 한다. 이러한 전달 기어(35)의 고정으로 인해, 후술하는 회전 유닛(34)이 시프트 레버(10)의 조작에 따라 함께 회전될 수 있다.

한편, 전자식 기어 시프트 장치(100)에서는 운전자에게 조작감을 부여하는 것이 필수적이다. 따라서 차량용 기어 시프트 장치(100)에서 기어 어셈블리(30)는 탄성 부재(5a, 5b)와 결합 가능하도록 외주면을 따라 직경 방향으로 복수의 디턴트 홈(349)이 형성되고, 회전축선(도 5의 ax1)을 중심으로 회전하는 회전 유닛(34)의 일부인 디턴트 유닛(342)을 구비한다. 이러한 디턴트 유닛(342)의 디턴트 홈(349)에는 탄성 부재(5a, 5b)의 불릿(bullet)(6a, 6b)이 코일 스프링 등에 의해 탄성 지지된 상태로 결합된다. 이 때, 복수의 디턴트 홈(349) 및 불릿(6a, 6b)는 조립 공차의 감소를 위해 서로 접촉되는 면이 소정의 곡률을 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 디턴트 홈(349)에서 불릿(6a, 6b)과 마주보는 면이 회전축선(ax1)을 향하여 소정의 곡률을 가지도록 오목하게 형성되고, 불릿(6a, 6b)은 복수의 디턴트 홈(349)과 마주보는 면이 회전축선(ax1)을 향하여 소정의 곡률을 가지도록 볼록하게 형성될 수 있다. 따라서, 운전자에 의해 회전 유닛(34)이 회전될 때 불릿(6a, 6b)이 복수의 디턴트 홈(349)에 걸리게 되어 조작감이 발생될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 디턴트 유닛(342)은 회전 유닛(34)보다 작은 직경을 가지며, 이로 인해 조작감을 발생시키기 위하여 필요한 공간이 감축될 수 있으므로, 결국 차량용 기어 시프트 장치(100)의 중량이나 크기가 감소될 수 있다.

도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 어셈블리(30)의 우측 사시도, 좌측 사시도 및 평면도이다. 기어 어셈블리(30)는 상기 시프트 레버(10)의 변위에 따라 회동하는 가동 플레이트(31), 편심 기어부(32), 삽입 유닛(33) 및 회전 유닛(34)을 포함하여 구성될 수 있다.

가동 플레이트(31)는 시프트 레버(10)의 변위에 따라 회동하는 입력 샤프트(311)와 내접 기어(312)를 포함한다. 상기 내접 기어(312)에는 편심 기어부(32)의 제1 외접 기어(321)가 편심 치합된다. 여기서 편심 치합이라 함은 내접 기어(312)의 중심축(ax1)과 제1 외접 기어(321)의 중심축(ax2)이 서로 일치하지 않고 소정의 편심량(e)만큼 편심되어 있다는 의미이다. 이러한 편심량(e)은 감속비와 같은 설계 목표에 따라 조절될 수 있을 것이다. 따라서, 제1 외접 기어(321)는 내접 기어(312)보다 크기가 작고 잇수가 적으며, 내접 기어(312) 내에서 자전 운동 및 공전 운동을 동시에 수행한다(편심 회전 운동).

가동 플레이트(31)와 결합되는 편심 기어부(32)는 상기 내접 기어(312)에 편심 치합되는 제1 외접 기어(321)와, 상기 제1 외접 기어(321)와 일체로 형성되는 제2 외접 기어(322)를 포함한다. 본 발명에서 일체로 형성된다는 의미는 반드시 일체로 몰딩되어 제조된다는 것만을 의미하는 것은 아니고, 별물로 제조되어 결합되거나 접착되는 경우 등 서로 간에 상대적인 움직임이 없도록 되어 있는 다양한 경우를 포함한다. 편심 기어부(32)의 중앙에는 제1 외접 기어(321) 및 제2 외접 기어(322) 중심(ax2)을 관통하는 중공(323)이 형성되어 있다. 여기서, 제1 외접 기어(321), 제2 외접 기어(321) 및 중공(323)은 동축(ax2) 상에 있으며, 공히 중심축(ax1)으로부터 편심량(e)만큼 편심되어 배치된다.

회전 유닛(34)은 구동력의 소스(운전자의 시프트 레버 조작 또는 구동 액추에이터의 구동)에 따라 가동 플레이트(31)와 일체로 회전하거나, 고정되어 움직이지 않을 수 있다. 회전 유닛(34)은 상기 제2 외접 기어(322)가 편심 치합되는 링 기어 (344)와, 운전자에게 조작감을 부여하기 위해 탄성 부재(5a, 5b)와 결합 가능하도록 외주면을 따라 복수의 디턴트 홈(349)이 형성된 디턴트 유닛(342)을 포함한다. 여기서 편심 치합은 링 기어(344)의 중심축(ax1)과 제2 외접 기어(322)의 중심축(ax2)이 서로 일치하지 않고 소정의 편심량(e)만큼 편심되어 있다는 의미이다. 따라서, 제2 외접 기어(322)는 링 기어(344)보다 크기 및 잇수가 작기 때문에, 링 기어(344) 내에서 자전 운동 및 공전 운동을 동시에 수행한다(편심 회전 운동).

또한, 회전 유닛(34)은 상기 디턴트 유닛(342)과 일체로 형성되고, 시프트 록 기구(40)의 제2 걸림 돌기(45b)와 결합 가능하도록 외주면을 따라 복수의 고정 홈(347)이 형성되는 로킹 유닛(341)을 더 포함할 수 있다. 제2 걸림 돌기(45b)가 고정 홈(347)과 결합되었을 때에는 로킹 유닛(341) 및 회전 유닛(34)이 회전하지 못하도록 억제되고, 제2 걸림 돌기(45b)가 고정 홈(347)으로부터 이탈되었을 때에는 로킹 유닛(341) 및 회전 유닛(34)이 회전 가능한 상태로 된다.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 삽입 유닛(33)은 편심 기어부(32)의 중앙에 형성된 중공(323)에 삽입되는 편심 샤프트(331)와, 상기 편심 샤프트(331)와 일체로 형성되고 상기 회전 유닛(34)의 중앙에 형성된 중공(343)에 삽입되는 중심 샤프트(332)를 포함한다. 이 때, 편심 샤프트(331)의 중심과 중심 샤프트(332)의 중심은 전술한 편심량(e)만큼 이격되어 있다.

상기 편심 샤프트(331)와 상기 중심 샤프트(332)의 중앙에는 각각 중공(336, 333)이 형성된다. 상기 입력 샤프트(311)의 단부는 상기 편심 샤프트(331)의 중공(336)과 상기 중심 샤프트(332)의 중공(333)을 모두 관통하여 삽입된다. 여기서, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 삽입 유닛(33)의 구성을 보다 자세히 살펴본다. 도 6a 및 도 6b는 각각 삽입 유닛(33)의 정면도와 배면도이다. 편심 샤프트(331)에 형성된 중공(336)은 중심 샤프트(332)에 형성된 중공(333)보다 크거나 같아야 한다. 최소한, 삽입 유닛(33)에서 편심 샤프트(331)에 형성된 중공(336)에, 가동 플레이트(31)의 입력 샤프트(311)가 동축(ax1)으로 삽입되어야 하기 때문이다. 도 6a에서는 편심 샤프트(331)의 중공(336)이 중심 샤프트(332)의 중공(333)보다 크고 두 중공(336, 333) 사이에서 후면 단차벽(335)이 형성되어 있다. 그러나 이에 한하지 않고 입력 샤프트(311)가 관통될 수 있다면 편심 샤프트(331)의 중공(336)이 중심 샤프트(332)의 중공(333)과 같은 크기로 형성되고 편심 샤프트(331) 중 나머지 부분은 채워져 있어도 무방하다.

다시 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 상기 중심 샤프트(332)의 외주면에는 상기 중심 샤프트(332)와 함께 일체로 회전하는 전달 기어(35)가 구비되어 있다. 이러한 전달 기어(35)는 중심 샤프트(332)의 외주면에 기어 모듈이 형성되는 방식으로 구현될 수도 있을 것이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는, 상기 중심 샤프트(332)의 외주면에는 다각면(334)이 형성되어 있고, 상기 전달 기어(35)의 중앙에는 다각홈(351)이 구비되어 있어서 상기 다각면(334)이 상기 다각홈(351)에 삽입될 수 있다. 따라서, 상기 중심 샤프트(311)와 상기 전달 기어(351)는 일체로 회전한다. 여기서 상기 다각면(334) 및 다각홈(351)은 사각형으로 예시되어 있으나 이에 한하지 않고 상호 간에 상대적인 회전 움직임을 억제하기 위한 다른 형태를 가질 수도 있음은 물론이다.

상기 입력 샤프트(311)의 단부는 상기 중심 샤프트(332)의 중공(333)을 관통하여, 상기 입력 샤프트(311)의 단부를 덮는 캡 부재(37)와 체결되며, 상기 중심 샤프트(311)와 상기 캡 부재(37) 사이에 형성된 공간(316)에 마그넷(36)이 수용된다. 상기 입력 샤프트(311)의 단부의 외주면에는 후크(315)가 형성되어 있어서, 상기 캡 부재(37)의 내주면에 또는 관통하여 형성된 홈(371)과 상기 후크(315)의 결합에 의해 상기 캡 부재(37)가 상기 입력 샤프트(311)의 단부에 동축(ax1) 방향으로 체결된다.

이상과 같은 기어 어셈블리(30)는 구동력의 소스에 따라 서로 다른 메커니즘이 작용한다. 먼저, 운전자의 시프트 레버(10) 조작에 따라 상기 가동 플레이트(31)가 회전할 때에는, 삽입 유닛(33)은 상기 변속단 복귀 기구(50)의 셀프 로킹에 의해 고정되므로 회전하지 않는다. 이와 같이 삽입 유닛(33)이 고정되면, 편심 기어부(32)는 회전할 수 없기 때문에 가동 플레이트(31)와 회전 유닛(34) 간에는 상대적인 움직임이 발생하지 않는다. 따라서, 이 경우에는 상기 가동 플레이트(31)와 상기 회전 유닛(34)은 동일한 속도로 함께 회전하게 된다.

반면에, 변속단이 P단으로 자동 복귀되도록 변속단 복귀 기구(50)에 의해 전달 기어(35)에 구동력이 제공될 때에는, 상기 회전 유닛(34)의 로킹 유닛(341)은 시프트 록 기구(40)에 의해 고정되므로 상기 회전 유닛(34)은 회전하지 않는다. 이 때, 전달 기어(35)의 회전에 의해 삽입 유닛(33)의 중심 샤프트(332)가 회전하게 된다. 이 때, 중심 샤프트(332)가 중심축(ax1)을 기준으로 회전하므로 편심 샤프트(331)는 그 중심이 원을 그리는 편심 회전 운동을 하게 된다. 이에 따라, 중공(323)에 편심 샤프트(331)가 삽입된 편심 기어부(32)는 공전 및 자전 움직임을 동시에 갖게 된다. 구체적으로, 편심 기어부(32) 중에서 제2 외접 기어(322)가 링 기어(344) 내에서 편심 회전 운동을 하고, 편심 기어부(32) 중에서 제1 외접 기어(321)가 가동 플레이트(31)의 내접 기어(312) 내에서 편심 회전 운동을 하게 된다. 따라서, 최종적으로 상기 가동 플레이트(31)는 일정한 감속비로 회전하게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 편심 기어부(32)의 중심축(ax2)이 입력 샤프트(311)의 회전축(ax2)으로부터 이격되도록 하여 변속단 복귀 기구(50)에 의해 시프트 레버(10)가 기 설정된 변속단으로 복귀될 때 충분한 감속 효과를 얻을 수 있다. 또한, 서로 맞물리는 기어 유닛들의 직경 차이를 크게 하지 않고도 높은 기어비를 구현할 수 있기 때문에 차량용 기어 시프트 장치의 소형화를 달성할 수 있다. 이 때, 변속단 복귀 기구(50)에 의해 시프트 레버(10)가 기 설정된 변속단으로 복귀될 때는 일반적으로 차량의 시동이 꺼지거나 별도의 조작 명령이 있는 경우로서 조작감이 요구되지 않는다. 따라서, 시프트 록 기구(40)가 회전 유닛(34)이 회전되는 것을 방지하기 때문에, 불필요한 조작감 발생을 방지하여 소음을 감소시킬 수 있다.

도 7a는 기어 어셈블리(30)에서 가동 플레이트(31)를 제거하고 좌측면에서 바라본 좌측면도이고, 도 7b는 가동 플레이트(31)의 내접 기어(312)와 편심 기어부(32)의 제1 외접 기어(321)의 치합 관계를 보여주면 단면도이다. 변속단 복귀 기구(50)에 의해 삽입 유닛(33)의 중심 샤프트(332)가 중심축(ax1)을 따라 회전하면, 편심 샤프트(331)는 편심 기어부(32)의 중공(323)에 삽입되어 있기 때문에, 제2 외접 기어(322)는 링 기어(344)와 치합된 상태로 편심 회전 운동을 한다. 이 때, 링 기어(344)는 고정되어 있기 때문에 제2 외접 기어(322)만 자전 및 공전 운동을 하게 된다.

이 때, 제2 외접 기어(322)의 편심 회전 운동에 따라, 이와 일체인 제1 외접 기어(321)은 가동 플레이트(31)의 내접 기어(312)와 치합된 상태로 편심 회전 운동을 한다. 이 때, 가동 플레이트(31)는 제1 외접 기어(321)의 편심 회전 운동에 따라 소정의 감속비로 감속하여 회전하게 된다. 구체적으로, 상기 감속비는 상기 변속단 복귀 기구(50)와 상기 전달 기어(35) 간의 기어 전달비와, 상기 편심 기어부(32)의 상기 제2 외접 기어(322)와 상기 링 기어(344)간의 기어 전달비와, 상기 편심 기어부(32)의 상기 제1 외접 기어(321)와 상기 내접 기어(312) 간의 기어 전달비에 의해 결정된다. 이 때, 제2 외접 기어(322)와 상기 링 기어(344) 간의 잇수비와, 상기 제1 외접 기어(321)와 상기 내접 기어(312)간의 잇수비가 유사할수록 감속비는 커지게 된다. 두 잇수비가 완전히 동일하면, 가동 플레이트(31) 및 회전 유닛(34)이 상대적인 움직임이 없이도, 편심 기어부(32)가 내접 기어(312)와 링 기어(344) 사이에서 편심 회전 운동을 할 수 있기 때문에 이론상 감속비는 0이 된다(즉, 출력측인 가동 플레이트(31)가 회전하지 않음). 따라서, 바람직하게는 제2 외접 기어(322)와 상기 링 기어간(344) 간의 잇수비가, 상기 제1 외접 기어(321)와 상기 내접 기어(312)간의 잇수비보다 약간 작게 구성하는 것이 바람직하다. 여기서 제2 외접 기어(322)의 잇수, 링 기어간(344)의 잇수, 제1 외접 기어의 잇수 및 내접 기어의 잇수가 각각 m1, m2, m3 및 m4라고 하면, 상기 제2 외접 기어(322)와 상기 링 기어간(344) 간의 잇수비는 m2/m1으로, 상기 제1 외접 기어(321)와 상기 내접 기어(312)간의 잇수비 m4/m3으로 정의될 수 있다.

도 8은 도 2의 차량용 기어 시프트 장치(100)에서 모든 커버(20a, 20b, 20c)를 제거하고 후방에서 바라본 배면도이다.

전술한 바와 같이, 기어 어셈블리(30)의 캡 부재(37)와 입력 샤프트(311) 사이에는 마그넷(36)이 수용되어 있다. 상기 마그넷(36)에 대해 상기 입력 샤프트(311)와 동축(ax1) 방향으로 이격된 회로 기판(21) 상에는 자력 감지 센서 가 구비되어 있다. 상기 자력 감지 센서(25)는 예를 들면 홀 IC일 수 이고, 상기 마그넷(36)의 회전 각도를 감지함으로써 운전자에 의해 선택된 변속단이 감지된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그넷(36)의 평면도이다. 도시된 바와 같이 마그넷(36)은 평면 상에서 좌우 대칭으로 두 개의 극성(S, N)이 형성되어 있다. 즉, 두 개의 극성의 경계선(39)을 기준으로 좌우 대칭 형상을 갖는다. 그리고, 자력 감지 센서(25)는 상기 평면과 동축상으로 d 만큼 이격된 위치에, 상기 마그넷(36)과 대면하도록 배치된다. 이러한 마그넷의 극성 경계선을 가로지르는 방향으로 자기장 플럭스(flux)가 형성되기 때문에, 자력 감지 센서(25)는 이러한 플럭스의 방향을 감지함으로써 마그넷(36)의 배향을 파악할 수 있다. 이러한 마그넷(36)의 배향은 입력 샤프트(311)가 회전한 각도를 나타내기 때문에, 운전자의 시프트 레버(10) 조작량, 즉 현재의 변속단을 판단할 수 있게 되는 것이다. 이러한 자력 감지 센서(25)의 출력은 메인 회로 기판(21) 상에 배치된 컨트롤러로 제공되고, 상기 컨트롤러에서 현재의 변속단을 판단할 수 있다.

이와 같이, 회전량 감지를 위한 별도의 기어 및 부속 부재 없이도 도 8과 같이 회전축(입력 샤프트(311)) 내에 배치된 마그넷(36)을 동축상에서 대향하도록 근접 배치된 자력 감지 센서(25)에 의해 감지함으로써 부품의 수 절감 및 구조의 소형화를 달성할 수 있게 된다.

이러한 회전 각도 감지 방식은 도 4a에서 전술한 바와 같이 시프트 록 기구(40)의 회동 샤프트(44)의 회전량 감지에도 동일하게 이용될 수 있다.

한편, 도 8에 도시된 실시예에서, 상기 입력 샤프트(311)의 반대쪽 외측에, 상기 입력 샤프트(311)의 중심으로부터 반경 방향으로 연장되는 연장 로드(rod)(317)가 가동 플레이트(31)와 일체로 형성되고, 연장 로드(317)의 단부에 상기 시프트 레버(10)가 결합되는 구조로 되어 있다. 특히, 시프트 레버(10)는 상기 입력 샤프트(311)와 평행한 내측(우측)으로 단차를 형성하면서 상기 연장 로드의 단부와 결합되도록 단차부(13)를 구비한다. 상기 단차부(13)와 연장 로드(317)는 서로 간에 스크류 또는 핀 결합에 의해 고정될 수 있다. 이와 같이, 시프트 레버(10) 및 손잡이(3)는 차량용 기어 시프트 장치의 좌우측 중앙에 위치할 수 있기 때문에 폭방향으로 보다 컴팩트화 된 구성이 제공될 수 있다.

아울러, 본 발명에서는 도 3a 및 도 4a 등을 참조하여 전술한 바와 같이, 시프트 록 기구(40)의 회동 샤프트(44)의 회동만으로도 시프트 록(shift lock) 상태, P단 자동 복귀 상태를 함께 구현할 수 있으므로 마찬가지로 차량용 기어 시프트 장치(100)의 소형화 및 경량화에 기여할 수 있다.

도 10a 내지 10c는, 이러한 시프트 록 기구(40)의 동작을 보다 구체적으로 살펴보기 위해, 시프트 록 기구(40)에서 로킹 액추에이터(41)를 제거하고 차량의 후방에서 바라본 배면도들이다. 이 중에서 도 10a는 시프트 록 상태, 도 10b는 록 해제 상태, 도 10c는 P단 자동 복귀 상태에서 시프트 록 기구(40)의 자세를 보여준다.

도 10a와 같은 시프트 록 상태에서는 제1 걸림 돌기(45a)가 수직 방향으로, 제2 걸림 돌기(45b)가 수평 방향으로 위치한다. 이 때, 제1 걸림 돌기(45a)는 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이 고정 노치(313, 314)에 결합되어 시프트 록 상태가 되기 때문에, 운전자가 시프트 레버(10)를 조작하더라도 변속단이 시프트 되지 않는다. 이러한 시프트 록은, 현재의 변속단 위치(P, R, N, D 중 어느 하나)에서 의도하지 않게 다른 변속단으로 시프트 되지 않도록 하기 위한 것으로, 운전자가 시프트 록을 해제하고 시프트 레버(10)를 조작하기 위해서는 먼저 브레이크 페달을 밟아야 한다.

사용자가 브레이크 페달을 밟았을 때에는, 로킹 액추에이터(41)의 구동에 의해 도 10b와 같이 회동 샤프트(44)가 반시계 방향으로 대략 45도만큼 회전한다. 이 때에는 제1 걸림 돌기(45a) 및 제2 걸림 돌기(45b)가 모두 작용하지 않는 록 해제(unlock) 상태가 된다.

도 11은 이와 같은 록 해제 상태에서 기어 어셈블리(30)와 시프트 록 기구(40) 간의 위치 관계를 보여주는 사시도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 록 해제 상태에서는 제1 걸림 돌기(45a)가 가동 플레이트(31)의 고정 노치(313, 314)로부터 이탈될 뿐만 아니라, 제2 걸림 돌기(45b)도 로킹 유닛(341)의 고정 홈(347)으로부터 이탈된다. 이 때, 운전자가 시프트 레버(10)를 작동하면 가동 플레이트(31)와 회전 유닛(34)이 일체로 회전하면서 변속단 시프트가 이루어진다. 물론, 변속단 시프트가 이루어진 후에 운전자가 브레이크 페달에서 발을 떼면 현재의 변속단에서 도 10a와 같은 시프트 록 상태(현재 변속단에의 시프트 록 상태)로 복귀될 수 있다.

한편, 차량의 시동이 꺼지고 P단 자동 복귀 상태가 되면 도 10c과 같이, 제1 걸림 돌기(45a)가 수평 방향으로, 제2 걸림 돌기(45b)가 수직 방향으로 위치한다. 이러한 P단 자동 복귀 상태는, 로킹 액추에이터(41)의 구동에 의해, 도 10a의 로킹 유닛(40)의 위치에서 회동 샤프트(44)가 반시계 방향으로 90도만큼 회전하여 얻어진다. 물론, 이러한 P단 자동 복귀 후에는 다시 회동 샤프트(44)가 시계 방향으로 90도만큼 회전하여 제1 걸림 돌기(45a)가 고정 노치(313)에 결합됨으로써 시프트 록 상태(P단에서의 시프트 록 상태)로 복귀한다.

도 12는 이와 같이 P단 자동 복귀 상태에서 기어 어셈블리(30)와 시프트 록 기구(40) 간의 결합 관계를 보여주는 사시도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, P단 자동 복귀 상태에서는 제1 걸림 돌기(45a)가 고정 노치(313, 314)로부터 이탈되는 반면, 제2 걸림 돌기(45b)가 로킹 유닛(341)의 고정 홈(347)에 결합되어 로킹 유닛(341)이 회전할 수 없는 상태가 된다. 이 때에는 전술한 바와 같이 운전자는 시프트 레버(10)를 조작할 수 없고 변속단 복귀 기구(50)의 조작에 따라 전달 기어(35)가 회전함으로써 시프트 레버(10)가 P단으로 복귀하게 된다.

이상에서는 가동 플레이트(13)의 일 측에 반경 방향으로 연장된 연장 로드(317)가 구비되고 상기 연장 로드(317)의 단부에 시프트 레버(10)가 결합되는 실시예를 설명하였으나, 이에 한하지 않고 가동 플레이트(13)에서 축방향으로 연장된 연장 로드(도 13의 71)에 직접 시프트 레버(도 13의 110)가 결합되는 다른 실시예도 구현될 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 기어 시프트 장치의 배면도이다. 여기서, 시프트 레버(110)의 연결 구조를 제외한 다른 모든 구성은 도 8과 동일하다. 도 13에서, 가동 플레이트(31)는 입력 샤프트(311)의 축선(ax1) 방향을 따라 상기 입력 샤프트(311)의 반대쪽 외측(좌측)으로 연장되는 연장 로드(71)를 구비한다. 여기서, 시프트 레버(110)는 상기 연장 로드(71)와 직교하는 방향으로 상기 연장 로드(71)의 수직 방향 관통공(73)에 삽입되어 결합된다. 이 때, 시프트 레버(110)와 연장 로드(71)는 서로 간에 스크류 또는 핀(74)에 의해 고정될 수 있다. 보다 확실한 체결을 위해, 중간 체결 부재(75)를 연장 로드(71)의 축방향으로 삽입하고 시프트 레버(110)가 상기 중간 체결 부재(75) 및 연장 로드(71)를 상하로 관통하도록 할 수 있다. 이 때, 중간 체결 부재(75)를 연장 로드(71) 상의 정위치에 고정하기 위해 너트(72a, 72b)와 같은 고정 수단이 더 구비될 수 있다.

도 13의 시프트 레버(110)는 도 8의 시프트 레버(10)와 달리 일체형이라는 점에서 차이가 있으나, 도 8과 마찬가지로 입력 샤프트(311)와 평행한 내측(우측)으로 단차가 형성되어 있다. 전술한 바와 같이 이러한 단차는 좌우 방향으로 보다 컴팩트화 된 구성을 통해 차량 내부의 공간 활용성을 제고하는 데에 기여한다.

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 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 콘솔 3: 손잡이
5a, 5b: 탄성 부재 6a, 6b: 불릿
10, 110: 시프트 레버 20, 20a, 20b, 20c: 하우징
21: 메인 회로 기판 23: 소켓
25: 자력 감지 센서 30: 기어 어셈블리
31: 가동 플레이트 32: 편심 기어부
33: 삽입 유닛 34: 회전 유닛
35: 전달 기어 36, 49: 마그넷
37: 캡 부재 40: 시프트 록 기구
41: 로킹 액추에이터 42: 구동 샤프트
43: 피니언 기어 44: 회동 샤프트
45a: 제1 걸림 부재 45b: 제2 걸림 부재
47: 보조 회로 기판 50: 변속단 복귀 기구
51: 구동 액추에이터 52: 구동 샤프트
53: 피니언 기어부 71, 317: 연장 로드
311: 입력 샤프트 312: 내접 기어
313, 314: 노치 315: 후크
321: 제1 외접 기어 322: 제2 외접 기어
323, 333, 336, 343: 중공 331: 편심 샤프트
332: 중심 샤프트 334: 다각면
335: 단차면 341: 로킹 유닛
342: 디턴트 유닛 344: 링 기어
347: 디턴트 홈 351: 다각홈

Claims (24)

1. 운전자에 조작에 의해 복수의 변속단 중에서 하나의 변속단이 선택되도록 적어도 부분적으로 차량의 전후방으로 변위되는 시프트 레버;
   상기 시프트 레버의 변위에 따라 회동하는 입력 샤프트와, 내접 기어를 포함하는 가동 플레이트;
   상기 내접 기어에 편심 치합되는 제1 외접 기어와, 상기 제1 외접 기어와 일체로 움직이는 제2 외접 기어를 갖는 편심 기어부;
   상기 제2 외접 기어가 편심 치합되는 링 기어를 갖는 회전 유닛; 및
   상기 편심 기어부의 중앙에 형성된 중공에 삽입되는 편심 샤프트와 상기 편심 샤프트와 일체로 형성되고 상기 회전 유닛의 중앙에 형성된 중공에 삽입되는 중심 샤프트를 포함하는 삽입 유닛을 포함하는, 차량용 기어 시프트 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 운전자의 조작에 따라 상기 가동 플레이트가 회전할 때, 상기 삽입 유닛이 고정됨에 의해 상기 가동 플레이트와 상기 회전 유닛은 동일한 속도로 함께 회전하는, 차량용 기어 시프트 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 중심 샤프트의 중앙에는 중공이 형성되고, 상기 중심 샤프트의 상기 중공에 상기 입력 샤프트의 단부가 관통하여 삽입되는, 차량용 기어 시프트 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 삽입 유닛은
   상기 중심 샤프트와 함께 일체로 회전하는 전달 기어를 더 포함하는, 차량용 기어 시프트 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 전달 기어의 중앙에는 상기 중심 샤프트의 외주면에 형성된 다각면과 결합되는 다각홈이 구비되어, 상기 중심 샤프트와 상기 전달 기어가 일체로 회전하는, 차량용 기어 시프트 장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 입력 샤프트의 단부는 상기 중심 샤프트의 상기 중앙을 관통하여, 상기 입력 샤프트의 단부를 덮는 캡 부재와 체결되며, 상기 중심 샤프트와 상기 캡 부재 사이에 마그넷이 수용되는, 차량용 기어 시프트 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 입력 샤프트의 단부의 외주면에 형성된 후크와 상기 캡 부재의 내주면에 형성된 홈의 결합에 의해 상기 캡 부재가 상기 입력 샤프트의 단부에 동축 방향으로 체결되는, 차량용 기어 시프트 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 마그넷에 대해 상기 입력 샤프트와 동축 방향으로 이격되어 회로 기판 상에 배치되는 홀 센서를 더 포함하고, 상기 홀 센서에 의해 상기 마그넷의 회전 각도를 감지함으로써 상기 선택된 변속단이 감지되는, 차량용 기어 시프트 장치.
9. 제4항에 있어서,
   상기 변속단이 P단으로 자동 복귀 되도록 상기 전달 기어에 구동력을 제공하는 변속단 복귀 기구를 더 포함하는, 차량용 기어 시프트 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 변속단 복귀 기구는 상기 입력 샤프트와 직교하는 방향으로 배치되어 회전 구동력을 제공하는 구동 샤프트, 상기 구동 샤프트의 외주면에 형성된 웜 기어, 및 상기 웜 기어와 치합되고 상기 전달 기어에 구동력을 제공하는 피니언 기어부를 포함하는, 차량용 기어 시프트 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 피니언 기어부는 상기 웜 기어와 치합되는 제1 기어와, 상기 제1 기어와 일체로 형성되는 제2 기어를 포함하고, 상기 제2 기어는 상기 제1 기어 및 상기 전달 기어보다 적은 잇수를 갖는, 차량용 기어 시프트 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 가동 플레이트 및 상기 회전 유닛이 함께 회전할 때, 상기 삽입 유닛은 상기 변속단 복귀 기구의 셀프 로킹에 의해 고정되어 회전하지 않는, 차량용 기어 시프트 장치.
13. 제9항에 있어서,
    상기 변속단이 P단으로 자동 복귀되도록, 상기 변속단 복귀 기구에 의해 상기 전달 기어에 구동력이 제공될 때, 상기 가동 플레이트는 일정한 감속비로 회전하는 반면에 상기 회전 유닛은 시프트 록에 의해 고정되어 회전하지 않는, 차량용 기어 시프트 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 감속비는 상기 변속단 복귀 기구와 상기 전달 기어 간의 기어 전달비와, 상기 편심 기어부의 상기 제2 외접 기어와 상기 링 기어 간의 기어 전달비와, 상기 편심 기어부의 상기 제1 외접 기어와 상기 내접 기어 간의 기어 전달비에 의해 결정되는, 차량용 기어 시프트 장치.
15. 제14항에 있어서,
    제2 외접 기어와 상기 링 기어 간의 잇수비가, 상기 제1 외접 기어와 상기 내접 기어 간의 잇수비보다 작은, 차량용 기어 시프트 장치.
16. 제1항에 있어서, 상기 회전 유닛은
    상기 운전자에게 조작감을 부여하기 위해 탄성 부재와 결합 가능하도록 외주면을 따라 복수의 디턴트 홈이 형성된 디턴트 유닛을 포함하는, 차량용 기어 시프트 장치.
17. 제15항에 있어서, 상기 회전 유닛은
    상기 디턴트 유닛과 일체로 형성되고, 시프트 록 기구와 결합 가능하도록 외주면을 따라 복수의 고정 홈이 형성되는 로킹 유닛을 더 포함하는, 차량용 기어 시프트 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 가동 플레이트는
    시프트 록 기구와 결합 가능하도록 외주면의 일부에 적어도 하나의 노치를 더 포함하는, 차량용 기어 시프트 장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 시프트 록 기구는
    회전 구동력을 제공하는 로킹 액추에이터와, 상기 입력 샤프트에 직교하는 방향으로 배치되고 상기 제공된 회전 구동력에 의해 회동하는 회동 샤프트와, 상기 회동 샤프트와 일체로 회동하면서 상기 적어도 하나의 노치에 결합되거나 해제될 수 있는 제1 걸림 돌기와, 상기 회동 샤프트와 일체로 회동하면서 상기 회동 샤프트 상에서 상기 제1 걸림 돌기와 일정 각도만큼 이격 형성되고 상기 복수의 고정 홈에 결합되거나 해제될 수 있는 제2 걸림 돌기를 포함하는, 차량용 기어 시프트 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 로킹 액추에이터는
    상기 입력 샤프트와 평행한 방향으로 배치되어 상기 회전 구동력을 제공하는 구동 샤프트와, 상기 구동 샤프트의 외주면에 형성되어 상기 회동 샤프트의 일측에 형성된 피니언 기어와 치합되는 웜 기어를 포함하는, 차량용 기어 시프트 장치.
21. 제1항에 있어서, 상기 가동 플레이트는
    상기 입력 샤프트의 반대쪽 외측에, 상기 입력 샤프트의 중심으로부터 반경 방향으로 연장되는 연장 로드(rod)를 더 포함하고, 상기 연장 로드의 단부에 상기 시프트 레버가 결합되는, 차량용 기어 시프트 장치.
22. 제21항에 있어서,
    상기 시프트 레버는 상기 가동 플레이트에 대해 평행하게 배치되고, 상기 입력 샤프트와 평행한 내측 방향으로 단차를 형성하면서 상기 연장 로드의 단부와 결합되는, 차량용 기어 시프트 장치.
23. 제1항에 있어서, 상기 가동 플레이트는
    상기 입력 샤프트의 축선 방향을 따라 상기 입력 샤프트의 반대쪽 외측으로 연장되는 연장 로드를 더 포함하고, 상기 시프트 레버가 상기 연장 로드와 직교하는 방향으로 삽입되어 상기 연장 로드와 결합되는, 차량용 기어 시프트 장치.
24. 제23항에 있어서,
    상기 시프트 레버는 상기 가동 플레이트에 대해 평행하게 배치되고, 상기 입력 샤프트와 평행한 내측으로 단차가 형성되는, 차량용 기어 시프트 장치.

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