KR20200001818A - 차량용 변속 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 변속 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속 조작이 가능한 차량용 변속 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치는, 운전자의 의해 조작되어 복수의 변속단 중 어느 하나의 변속단이 선택되도록 회전하는 레버와 결합되고, 제1 축을 중심으로 하는 제1 내접 기어를 포함하는 가동부; 상기 제1 축에 편심되는 제2 축을 중심으로 하고, 상기 제1 내접 기어에 편심 치합되는 제1 외접 기어 및 상기 제1 외접 기어와 일체로 형성되는 제2 외접 기어를 포함하는 편심 기어부; 상기 제1 축을 중심으로 하고, 상기 제2 외접 기어가 편심 치합되는 제2 내접 기어를 포함하는 회전부; 상기 편심 기어부의 중심에 삽입되는 편심 샤프트 및 상기 회전부의 중심에 형성되는 중공에 삽입되는 중심 샤프트가 일체로 형성되는 삽입부; 및 상기 가동부를 회전시키는 구동력이 발생되는 대상에 따라 상기 회전부를 고정시키는 잠금부를 포함하며, 상기 잠금부는, 상기 제1 축 방향으로 이동하여 상기 회전부를 고정시키는 이동 로드; 및 상기 이동 로드를 이동시키는 액추에이터를 포함한다.

Description

차량용 변속 장치{Automotive tranmission}
본 발명은 차량용 변속 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속 조작이 가능한 차량용 변속 장치에 관한 것이다.
변속 장치는 차량의 속도에 따라 엔진의 회전을 일정하게 유지하기 위해 기어비를 달리하도록 할 수 있으며, 운전자는 변속 레버를 조작하여 변속기의 기어비를 바꾸게 된다. 이때, 변속 장치는 운전자가 변속 레버를 조작할 때 변속 조작을 인지할 수 있도록 조작감을 제공하게 된다.
변속 장치의 변속 모드로는 운전자가 변속단을 바꿀 수 있는 수동 변속 모드와 운전자가 주행 모드(D)을 선택시에 속도에 따라 자동으로 변속단이 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 기본적으로 자동 변속을 수행하면서, 운전자가 기어의 단수를 높이거나 낮추어서 수동 변속을 수행할 수 있도록 자동 변속을 하는 변속 장치 옆에 수동 변속을 할 수 있는 변속 장치가 구비된다.
이러한 변속 장치는 운전자의 변속 조작이 가능하도록 변속 레버가 차량 내부로 노출되도록 위치하게 되며, 대부분의 변속 장치는 차량의 센터페시아와 콘솔 박스 사이에 설치되는 플로어 타입이 사용되고 있으나, 이러한 플로어 타입은 차량에 탑승한 승객들의 실내 공간 내에서의 이동을 불편하게 할 뿐만 아니라, 차량의 공간을 효율적으로 활용할 수 없게 하여 레저용 차량(RV; Reservation Vehicle)에는 부적합한 면이 있다.
따라서, 최근에는 변속 장치를 운전석과 조수석 사이의 바닥이 아닌 스티어링 휠의 컬럼에 설치하여 차량의 실내 공간이 가능한 한 많이 확보되고, 차량의 효율적인 공간 활용을 가능하게 하는 컬럼 타입이 사용되고 있다.
이와 같은 변속 장치는 P단 이외의 변속단에서 차량의 시동을 끄면 추후에 차량 운행을 위하여 운전자가 직접 P단으로 변경해야 하는 불편함이 있기 때문에 P단 이외의 변속단에서 차량의 시동이 꺼지는 경우 자동으로 변속 레버가 P단으로 복귀되는 기능이 제공되고 있는데, 변속 레버가 자동으로 P단으로 복귀되는 경우 발생되는 조작감은 불필요한 소음이나 마모를 유발시키는 원인이 된다.
또한, 컬럼 타입의 변속 장치는 플로어 타입에 비하여 상대적으로 설치 공간이 협소하기 때문에 제한된 설치 공간에 변속 조작을 위한 구성 요소나 변속 레버를 복귀시키는 구성 요소들을 설치하는 데 한계가 있다.
따라서, 변속 레버의 P단 복귀시 불필요한 조작감이 발생되는 것을 방지하면서도 컬럼 타입과 같이 상대적으로 협소한 설치 공간에 변속 조작을 위한 구성 요소나 변속 레버의 복귀를 위한 구성 요소들을 설치할 수 있도록 소형화가 가능하게 하는 방안이 요구되고 있다.
US2013/0220055(2013.08.29. 공개)
이러한 필요성을 감안하여 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량의 시동이 꺼진 경우 변속 레버가 P단으로 복귀되는 경우 불필요한 조작감이 발생되는 것이 방지되는 차량용 변속 장치를 제공하는 것이다.
또한, 변속 레버가 P단으로 복귀되는 경우 조작감이 발생되지 않도록 하는 구조가 차지하는 공간을 줄여 소형화가 가능하게 하는 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, 운전자의 의해 조작되어 복수의 변속단 중 어느 하나의 변속단이 선택되도록 회전하는 레버와 결합되고, 제1 축을 중심으로 하는 제1 내접 기어를 포함하는 가동부; 상기 제1 축에 편심되는 제2 축을 중심으로 하고, 상기 제1 내접 기어에 편심 치합되는 제1 외접 기어 및 상기 제1 외접 기어와 일체로 형성되는 제2 외접 기어를 포함하는 편심 기어부; 상기 제1 축을 중심으로 하고, 상기 제2 외접 기어가 편심 치합되는 제2 내접 기어를 포함하는 회전부; 상기 편심 기어부의 중심에 삽입되는 편심 샤프트 및 상기 회전부의 중심에 형성되는 중공에 삽입되는 중심 샤프트가 일체로 형성되는 삽입부; 및 상기 가동부를 회전시키는 구동력이 발생되는 대상에 따라 상기 회전부를 고정시키는 잠금부를 포함하며, 상기 잠금부는, 상기 제1 축 방향으로 이동하여 상기 회전부를 고정시키는 이동 로드; 및 상기 이동 로드를 이동시키는 액추에이터를 포함한다.
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.
운전자에 의해 레버가 회전되는 경우와 레버가 P단으로 복귀되는 경우의 구동력 전달 경로를 서로 다르게 함으로써, 운전자에 의해 레버가 조작되는 경우에는 조작감이 제공되도록 하고, P단 복귀 시에는 조작감이 발생되지 않게 하여 불필요한 소음이나 마모를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 레버가 P단으로 복귀되는 경우 조작감이 발생되지 않도록 하는 구조가 차지하는 공간이 줄어들게 되어 전체적인 크기가 감소될 수 있는 효과도 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 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치가 도시된 사시도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치가 도시된 측면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치가 도시된 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치의 제1 축 및 제2 축이 도시된 개략도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제1 내접 기어 및 제2 외접 기어가 도시된 단면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 다른 제2 내접 기어 및 제2 외접 기어가 도시된 단면도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 회전부를 고정시키는 이동 로드가 이동되는 잠금부가 도시된 측면도.
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 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치의 외관이 도시된 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치(1)는 변속 하우징(2)의 일측에 레버(3)가 회전 가능하게 위치하고, 운전자에 의해 레버(3)가 조작되는 경우 레버(3)의 회전에 의해 복수의 변속단 중 어느 하나의 변속단이 선택될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 레버(3)의 회전에 따라 선택 가능한 변속단으로는 P(주차), R(후진), N(중립) 및 D(주행)단을 포함하는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않고 레버(3)의 회전에 따라 선택 가능한 변속단은 다양하게 변경될 수 있으며, 전술한 변속단들 중 일부는 별도로 구비된 버튼이나 스위치 등의 조작에 의해 선택될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 차량용 변속 장치(1)는 차량의 내부 공간이 확보될 수 있도록 차량의 스티어링 휠의 컬럼에 설치되는 컬럼 타입인 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않고 차량의 센터페시아와 콘솔 박스 사이에 설치되는 플로어 타입에도 유사하게 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치가 도시된 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치가 도시된 측면도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치가 도시된 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치의 제1 축 및 제2 축이 도시된 개략도로서, 도 2 내지 도 8은 변속 하우징(2)이 생략된 경우의 일 예이다.
도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 변속 장치(1)는 가동부(100), 편심 기어부(200), 회전부(300), 잠금부(400), 복귀부(500)를 포함할 수 있다.
가동부(100)는 레버(3)와 결합되고, 레버(3)의 회전축이 되는 제1 축(Ax1)을 중심으로 회전하여 복수의 변속단 중 어느 하나가 선택될 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.
가동부(100)는 레버(3)를 향하는 일면에 레버(3)와 나사 결합되는 적어도 하나의 나사 홈(110)이 형성될 수 있으며, 레버(3)는 적어도 하나의 나사(3a)가 통과하여 적어도 하나의 나사 홈(110)에 결합되도록 적어도 하나의 나사 홀(3b)이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 가동부(100)가 레버(3)와 나사 결합되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 가동부(100)는 나사 결합뿐만 아니라 스냅핏(snap-fit) 결합 등과 등과 같은 다양한 결합 방식으로 레버(3)와 결합될 수 있다.
가동부(100)는 제1 축(Ax1)을 중심으로 하는 제1 내접 기어(120) 및 제1 내접 기어(120)의 중심으로부터 제1 축(Ax1) 방향으로 연장되도록 형성되는 가동 샤프트(130)를 포함할 수 있다.
제1 내접 기어(120)에는 후술할 편심 기어부(200)가 편심 치합될 수 있으며, 이는 편심 기어부(200)가 제1 내접 기어(120) 내에서 자전과 공전이 동시에 이루어지도록 하기 위한 것으로서, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
가동 샤프트(130)는 제1 내접 기어(120)와 일체로 형성되어 제1 내접 기어(120)와 함께 제1 축(Ax1)을 중심으로 회전할 수 있으며, 가동 샤프트(130)의 단부는 가동부(100)의 위치에 따른 변속단을 판단할 수 있도록 가동부(100)의 회전 방향이나 회전 각도 등을 감지하는 감지부(700)와 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 가동 샤프트(130)는 단부에 가동부(100)의 회전력을 감지부(700)로 전달하는 가동 기어(131)가 형성되고, 감지부(700)는 가동 기어(131)와 기어 결합되는 마그넷 기어(710) 및 마그넷 기어(710)의 회전에 따른 자력 변화를 감지하는 감지 센서(720)를 포함할 수 있다.
마그넷 기어(710)는 가동 샤프트(130)의 회전에 따라 위치가 가변되는 마그넷이 구비될 수 있으며, 감지 센서(720)는 마그넷 기어의 회전에 따른 자력 변화를 감지하는 홀 센서 등으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서 감지부(700)는 감지 센서(720)가 마그넷 기어(710)에 구비되는 마그넷의 위치에 따른 자력 변화를 감지하여 가동부(100)의 회전 방향이나 회전 각도 등을 판단하는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 감지부(700)는 기계식, 전기식, 자기식 또는 광학식 센서를 통해 접촉식 또는 비접촉식 방식으로 가동부(100)의 회전 방향이나 회전 각도 등을 감지할 수 있다.
편심 기어부(200)는 제1 내접 기어(120)에 편심 치합되는 제1 외접 기어(210) 및 제1 외접 기어(210)와 동일한 축을 중심으로 하며 제1 외접 기어(210)와 일체로 형성되는 제2 외접 기어(220)를 포함할 수 있다.
제1 외접 기어(210) 및 제2 외접 기어(220)가 일체로 형성된다는 것은 일체로 제조되는 경우뿐만 아니라 별물로 제조되어 서로 결합되는 경우 등과 같이 서로 간에 상대적인 움직임이 없는 경우가 포함될 수 있다.
편심 기어부(200)는 가동부(100)의 가동 샤프트(130)의 단부가 관통하도록 삽입되는 중공(230)을 포함할 수 있으며, 가동 샤프트(130)의 단부가 편심 기어부(200)의 중공(230)에 삽입되어 제1 외접 기어(210)가 제1 내접 기어(120)에 편심 치합이 가능하게 된다.
제1 외접 기어(210) 및 제2 외접 기어(220)는 제1 축(Ax1)으로부터 소정의 편심량(e)으로 편심되는 제2 축(Ax2)을 중심으로 하며, 편심량(e)은 감속비 등과 같은 설계 목표 등에 따라 달라질 수 있다.
제1 외접 기어(210)는 도 9와 같이 제1 내접 기어(120)보다 크기(직경)가 작고 기어 잇수가 적으며, 제1 내접 기어(120) 내에서 제2 축(Ax2)을 중심으로 자전되는 동시에 제2 축(Ax2)이 제1 축(Ax1)을 중심으로 원을 그리도록 공전되는 편심 회전 운동을 수행할 수 있게 된다.
이때, 제2 축(Ax2)은 제1 외접 기어(210) 및 제2 외접 기어(220)의 중심으로서, 제1 외접 기어(210)가 편심 회전 운동을 수행하는 경우 그 위치가 고정되지 않고 제1 축(Ax1)을 중심으로 원을 그리도록 공전하기 때문에 제1 외접 기어(210)는 제1 축(Ax1)을 중심으로 공전하는 제2 축(Ax2)을 중심으로 자전하는 것으로 이해될 수 있다.
회전부(300)는 가동부(100)의 회전 시, 가동부(100)와 함께 회전하거나 회전되지 않도록 고정될 수 있으며, 회전부(300)의 회전 여부는 가동부(100)를 회전시키기 위한 구동력이 발생되는 대상에 따라 결정될 수 있다.
회전부(300)는 제2 내접 기어(310), 디턴트부(320) 및 고정부(330)를 포함할 수 있다.
제2 내접 기어(310)에는 제2 외접 기어(220)가 편심 치합될 수 있으며, 회전부(300)는 편심 기어부(200)의 제1 외접 기어(210) 및 제2 외접 기어(220)가 각각 제1 내접 기어(110) 및 제2 내접 기어(310)에 편심 치합 가능하도록 가동부(100)의 가동 샤프트(130)의 단부가 관통하도록 삽입되는 중공(340)이 형성될 수 있다.
제2 외접 기어(220)는 전술한 제1 외접 기어(210)와 유사하게 도 10과 같이 제2 내접 기어(310)보다 크기(직경)가 작고 기어 잇수가 적으며, 제2 내접 기어(210) 내에서 제2 축(Ax2)을 중심으로 자전되는 동시에 제2 축(Ax2)이 제1 축(Ax1)을 중심으로 원을 그리도록 공전되는 편심 회전 운동을 수행할 수 있게 된다.
디턴트부(320)는 회전부(300)의 회전 시 운전자에게 조작감이 발생되도록 하는 역할을 할 수 있으며, 디턴트부(320)는 제1 축(Ax) 방향으로 회전부(300)의 일측에 회전부(300)보다 작은 직경을 가지도록 형성될 수 있으며, 이로 인해 운전자에게 조작감이 발생되도록 하기 위하여 필요한 공간이 감소될 수 있기 때문에 본 발명의 차량용 변속 장치(1)의 크기가 감소될 수 있게 된다.
디턴트부(320)는 외주면을 따라 형성되는 복수의 디턴트 홈(321)을 포함할 수 있으며, 디턴트부(320)의 일측에는 스프링 등과 같은 탄성체에 의해 탄성 지지되는 불렛(350)이 디턴트부(320)의 외주면과 접촉된 상태를 유지하며 위치하게 된다.
불렛(350)은 탄성체에 의해 디턴트부(320)의 외주면과 접촉된 상태를 유지하도록 탄성 지지되기 때문에 회전부(300)의 회전 시 불렛(350)이 복수의 디턴트 홈(321)과 접촉된 상태를 유지하면서 복수의 디턴트 홈(321) 중 어느 하나로부터 인접한 다른 하나에 위치하도록 상대적으로 이동되기 때문에 운전자에게 조작감이 발생될 수 있는 것이다.
고정부(330)는 회전부(300)의 외주단을 따라 형성될 수 있으며, 후술할 잠금부(500)에 의해 회전부(300)가 회전되지 않고 고정되도록 하는 역할을 할 수 있다.
고정부(330)는 회전부(300)의 외주단을 따라 형성되는 복수의 고정 홈(331)을 포함할 수 있으며, 고정부(330)에 의하여 회전부(300)가 고정되는 경우에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
삽입부(400)는 편심 기어부(200)의 중심에 삽입되는 편심 샤프트(410) 및 회전부(300)의 중심에 삽입되는 중심 샤프트(420)를 포함할 수 있으며, 편심 샤프트(410) 및 중심 샤프트(420)는 제1 축(Ax1)과 나란한 방향으로 일체로 형성될 수 있다.
삽입부(400)는 가동부(100)의 가동 샤프트(130)의 단부가 관통하도록 삽입되는 중공(430)이 형성될 수 있으며, 편심 샤프트(410)는 회전부(300)의 중공(340)을 통해 중심 샤프트(420)와 연결될 수 있다.
편심 샤프트(410)는 편심 기어부(200)의 중공(230)에 삽입되어 위치할 수 있으며, 가동 샤프트(130)의 단부는 편심 기어부(200)의 중공(230)에 편심 샤프트(410)가 삽입되는 삽입부(400)의 중공(430)을 관통하여 감지부(700)와 결합될 수 있다.
중심 샤프트(420)의 단부에는 후술할 복귀부(600)로부터 구동력을 전달받기 위한 구동 기어(421)가 형성될 수 있으며, 복귀부(600)로부터 구동력이 발생되는 경우 중심 샤프트(420)가 제1 축(Ax1)을 중심으로 회전하여 편심 샤프트(410)가 중공(230)에 삽입되는 편심 기어부(200)가 편심 회전 운동을 수행할 수 있다.
다시 말해서, 편심 샤프트(410)의 중심과 중심 샤프트(420)의 중심은 서로 편심되어 있기 때문에 복귀부(600)에 의해 중심 샤프트(420)가 제1 축(Ax1)을 중심으로 회전하는 경우 편심 기어부(200)는 제2 축(Ax2)을 중심으로 자전되는 동시에 제2 축(Ax2)이 제1 축(Ax1)을 중심으로 원을 그리도록 공전되어 편심 회전 운동을 하게 되는 것이다.
삽입부(400)는 운전자의 조작에 의해 발생되는 구동력에 의해 가동부(100)가 회전되는 경우에는 회전되지 않도록 고정되고, 후술할 복귀부(600)로부터 구동력이 발생되는 경우에는 편심 기어부(200)가 편심 회전 운동을 수행하도록 하여 가동부(100)가 일정한 감속비로 회전되도록 한다.
즉, 삽입부(400)는 가동부(100)를 회전시키기 위한 구동력이 운전자의 조작에 의해 발생되는 경우에는 회전되지 않도록 고정되고, 가동부(100)를 회전시키기 위한 구동력이 복귀부(600)에 의해 발생되는 경우에는 회전되는 것이다.
잠금부(500)는 제1 축(Ax1) 방향으로 이동되는 이동 로드(510) 및 이동 로드(510)를 이동시키는 엑추에이터(520)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 이동 로드(510)는 제1 축(Ax1)에 나란한 방향으로 연장되도록 형성되고, 제1 축(Ax1)에 나란한 방향으로 이동되어 회전부(300)가 회전되도록 하거나 회전되지 않도록 고정시킬 수 있다.
이동 로드(510)는 일단에 복수의 고정 홈(331) 중 어느 하나에 삽입되도록 형성되는 삽입 돌기(511)를 포함할 수 있으며, 이동 로드(510)가 회전부(300)에 가까워지는 방향으로 이동되는 경우 삽입 돌기(511)가 복수의 고정 홈(331) 중 어느 하나에 삽입되어 회전부(300)가 회전되지 않도록 고정시키게 되며, 이와 반대로 이동 로드(510)가 회전부(300)로부터 멀어지는 방향으로 이동되는 경우 삽입 돌기(511)가 복수의 고정 홈(331)으로부터 이탈되어 회전부(300)가 회전될 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서 이동 로드(510)는 제1 축(Ax1)에 나란한 방향으로 이동하기 때문에 제1 축(Ax1)을 기준으로 회전부(300)의 외주단까지의 반경보다 작은 반경 내에 이동하면서 회전부(300)가 회전되도록 하거나 회전되지 않도록 고정시키는 것이 가능하게 되어 본 발명의 차량용 변속 장치(1)의 전체적인 크기를 감소시킬 수 있게 된다.
다시 말해서, 이동 로드(510)가 제1 축(Ax1)에 나란한 방향으로 이동되는 경우에는 이동 로드(510)가 제1 축(Ax1)과 교차하는 방향으로 이동되는 경우에 비하여 상대적으로 제1 축(Ax1)을 기준으로 작은 반경 내에서 이동 가능하기 때문에 회전부(300)가 회전되도록 하거나 회전되지 않도록 고정시키기 위한 구조로 인하여 본 발명의 차량용 변속 장치(1)의 전체적인 크기가 증가하는 것이 방지되어 컬럼 타입과 같이 상대적으로 설치 공간이 협소한 타입에서의 설치 공간에 대한 제약이 완화될 수 있게 되는 것이다.
이동 로드(510)의 타단에는 이동 로드(510)를 탄성 지지하는 탄성 부재(512)가 위치할 수 있으며, 이동 로드(510)는 액추에이터(520)에 의해 탄성 부재(512)가 압축되는 방향으로 이동하여 회전부(300)이 회전되도록 이동하거나 탄성 부재(512)의 복원력에 의하여 회전부(300)가 회전되지 않도록 고정시키는 방향으로 이동될 수 있다.
액추에이터(520)는 이동 로드(510)의 이동 방향에 수직한 방향으로 이동하는 샤프트(521)를 포함할 수 있으며, 샤프트(521)는 일단이 이동 로드(510)의 이동 방향을 기준으로 측면에 형성된 경사면(513)에 접촉되도록 위치할 수 있다.
경사면(513)은 제1 축(Ax1) 방향으로 회전부(300)와 가까운 일측으로부터 회전부(300)와 먼 타측으로 갈수록 액추에이터(520)와 가까워지도록 경사지게 형성되며, 액추에이터(520)의 샤프트(521) 일단이 접촉되는 위치에 따라 이동 로드(510)가 제1 축(Ax1)과 나란한 방향으로 이동될 수 있게 된다.
예를 들어, 액추에이터(520)의 샤프트(521)의 일단이 이동 로드(510)와 멀어지는 방향으로 이동되는 경우 도 11과 같이 경사면(513)에서 샤프트(521)의 일단이 접촉되는 위치가 경사면(513)의 타측에 가까워지게 되고, 이 경우 탄성 부재(512)의 복원력으로 인하여 이동 로드(510)가 회전부(300)와 가까워지는 방향으로 이동하여 복수의 고정 홈(331) 중 어느 하나에 삽입 돌기(511)가 삽입되면서 회전부(300)가 회전되지 않도록 고정되고, 이와 반대로 액추에이터(520)의 샤프트(521) 일단이 이동 로드(510)와 가까워지는 방향으로 이동되는 경우 경사면(513)에서 샤프트(521)의 일단이 접촉되는 위치가 경사면(513)의 일측에 가까워지게 되며, 이 경우 전술한 도 5와 같이 탄성 부재(512)가 압축되면서 이동 로드(510)가 회전부(300)와 멀어지는 방향으로 이동하여 회전부(300)가 회전 가능한 상태가 되는 것이다.
이와 같이, 잠금부(500)에 의해 회전부(300)가 회전되거나 회전되지 않도록 고정되는 것은 가동부(100)를 회전시키기 위한 구동력이 발생되는 대상에 따라 조작감이 발생되도록 하거나 불필요한 조작감이 발생되는 것을 방지하기 위함이다.
즉, 운전자가 레버(3)를 조작하여 가동부(100)가 회전되는 경우에는 운전자로 하여금 변속 조작을 인지할 수 있도록 조작감이 발생되도록 회전부(300)가 회전되도록 하는 것이고, 이와 반대로 차량의 시동이 꺼지거나 별도의 조작 명령 시 레버(3)가 기설정된 변속단으로 복귀되도록 하는 경우에는 회전부(300)가 회전되지 않고 고정되도록 하여 불필요한 조작감이 발생되지 않도록 하여 소음이나 마모를 줄일 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 실시예에서 잠금부(500)의 액추에이터(520)는 양방향 솔레노이드로서, 이동 로드(510)가 이동되는 동안에는 전원이 공급되고, 이동 로드(510)의 이동이 완료된 후에는 전원 공급이 중지되어도 이동 로드(510)가 이전 위치로 복귀되지 않고 유지되도록 한다.
즉, 일반적인 솔레노이드는 전기 신호를 직선 운동으로 변환하는 단방향 솔레노이드로서 플런저를 일측 방향으로 이동시키는 경우에는 지속적으로 전원이 공급되고, 원래의 위치인 타측으로이동시키는 경우에는 전원 공급이 중지된다.
따라서, 단방향 솔레노이드는 플런저가 일측 방향으로 이동된 상태를 유지하도록 하기 위해서는 지속적으로 전원이 공급되는 것이 요구되나, 본 발명의 실시예에서 잠금부(500)의 액추에이터(520)는 이동 로드(510)가 이동되는 동안에만 전원이 공급되기 때문에 소모 전력이 감소될 수 있고 발열이 감소될 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에서 액추에이터(520)는 샤프트(521)가 이동 로드(510)의 이동 방향에 수직한 방향으로 이동되도록 위치하는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 샤프트(521)가 이동 로드(510)의 이동 방향을 따라 이동하도록 위치할 수도 있으며, 이 경우 샤프트(521)가 이동 로드(510)와 일체로 형성되어 샤프트(521) 및 이동 로드(510)가 일체로 이동될 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 잠금부(500)가 가동부(100)를 회전시키기 위한 구동력이 발생되는 대상에 따라 회전부(300)를 회전되도록 하거나 회전되지 않도록 고정시키는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 적어도 하나의 변속 조건(예를 들어, 차량 속도나 브레이크 페달 작동 여부 등)에 따라 복수의 변속단 중 어느 하나의 변속단에서 다른 변속단이 선택되도록 하는 역할을 할 수도 있다.
예를 들어, 잠금부(500)는 P단에서 차량 속도가 기준 속도 이하이고, 브레이크 페달이 작동 경우 다른 변속단의 선택을 가능하게 할 수 있다.
복귀부(600)는 차량의 시동이 꺼지거나 별도의 조작 명령이 있는 경우 레버(3)를 기설정된 변속단으로 복귀시키는 역할을 할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 복귀부(600)는 운전자가 비주차단(예를 들어, R, N, D단 등)에서 차량의 시동을 끄고 하차하는 경우 레버(3)가 자동으로 P단으로 복귀되도록 하는 경우를 예를 들어 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로서, 이에 한정되지 않고 복귀부(600)는 P단뿐만 아니라 별도의 조작 명령에 대응되는 변속단으로 복귀되도록 하는 경우도 유사하게 적용될 수 있다.
복귀부(600)는 레버(3)가 자동으로 P단으로 복귀되도록 하는 경우 구동력이 발생될 수 있으며, 복귀부(600)로부터 발생된 구동력은 삽입부(400)로 전달될 수 있다.
즉, 복귀부(600)로부터 발생되는 구동력은 적어도 하나의 전달 기어(610, 620)를 통해 중심 샤프트(420)의 단부에 형성되는 구동 기어(421)로 전달될 수 있으며, 이 경우 중심 샤프트(420)와 일체로 형성되는 편심 샤프트(410)에 의해 편심 기어부(200)가 제2 축(Ax2)을 중심으로 자전하는 동시에 제2 축(Ax2)이 제1 축(Ax1)을 중심으로 원을 그리도록 공전하는 편심 회전 운동을 수행하게 되고, 이로 인해 가동부(100)가 일정한 감속비로 회전되어 P단으로 복귀될 수 있는 것이다.
또한, 복귀부(600)는 운전자가 레버(3)를 조작하여 복수의 변속단 중 어느 하나를 선택하는 경우 삽입부(400)가 회전되지 않고 고정된 상태를 유지하도록 동작이 중지될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 차량용 변속 장치(1)는 가동부(100)를 회전시키기 위한 구동력이 발생되는 대상과 복귀부(600)의 동작에 따라 가동부(100)를 회전시키기 위한 구동력이 서로 다른 전달 경로를 통해 전달될 수 있다.
먼저, 운전자에 의해 레버(3)가 조작되어 가동부(100)가 회전되는 경우, 즉 가동부(100)를 회전시키기 위한 구동력이 운전자의 조작에 의해 발생되는 경우, 삽입부(400)는 복귀부(600)가 동작하지 않아 회전되지 않고 고정된 상태를 유지하게 된다.
삽입부(400)가 고정되면, 편심 기어부(200)는 편심 회전 운동이 이루어지지 않게 되어 가동부(100) 및 회전부(300) 사이에 상대적인 움직임이 발생하지 않게 되고, 이로 인해 운전자의 조작에 의해 발생되는 구동력이 가동부(100) 및 편심 기어부(200)를 통해 회전부(300)로 전달되어 가동부(100) 및 회전부(300)가 동일한 속도로 함께 회전되며, 회전부(300)의 회전 시 불렛(350)이 복수의 디턴트 홈(321) 중 어느 하나로부터 인접한 다른 하나에 위치하도록 상대적으로 이동되면서 운전자의 레버(3) 조작 시 조작감이 발생되어 운전자가 변속 조작을 인지할 수 있게 된다.
이때, 잠금부(500)는 이동 로드(510)가 회전부(300)로부터 멀어지는 방향으로 이동되어 전술한 도 5와 같이 삽입 돌기(511)가 복수의 고정 홈(331)으로부터 이탈되어 회전부(300)가 회전 가능하게 되고, 이로 인해 가동부(100) 및 회전부(300)가 동일한 속도로 함께 회전될 수 있는 것이다.
반면에, 레버(3)가 P단으로 자동 복귀되는 경우, 즉 복귀부(600)로부터 구동력이 발생되어 삽입부(400)가 회전되는 경우, 회전부(300)는 이동 로드(510)가 전술한 도 11과 같이 회전부(300)에 가까워지는 방향으로 이동하여 삽입 돌기(511)가 복수의 고정 홈(331) 중 어느 하나에 삽입되어 회전되지 않고 고정된 상태가 된다.
이때, 삽입부(400)는 복귀부(600)에 의해 회전되기 때문에 제1 외접 기어(210)는 제1 내접 기어(120) 내에서 편심 회전 운동을 수행하고, 제2 외접 기어(220)는 제2 내접 기어(310) 내에서 편심 회전 운동을 수행하게 되어 결과적으로 복귀부(600)의 구동력이 일정한 감속비로 가동부(100)로 전달되어 가동부(100)가 회전하게 되는 것이다.
감속비는 제1 내접 기어(120) 및 제1 외접 기어(210) 사이의 기어비와 제2 내접 기어(310) 및 제2 외접 기어(220) 사이의 기어비 등에 따라 결정될 수 있으며, 레버(3)를 P단으로 복귀시키는 경우 요구되는 레버(3)의 회전 속도에 따라 두 기어비는 적절히 조절될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 편심 기어부(200)의 중심이 가동부(100)의 중심으로부터 편심되도록 하여 복귀부(600)에 의해 레버(3)가 기설정된 변속단으로 복귀될 때 충분한 감속 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 서로 맞물리는 기어들의 직경 차이를 크게 하지 않고도 높은 기어비를 구현할 수 있기 때문에 소형화에 유리하게 된다.
또한, 복귀부(600)에 의해 레버(3)가 기설정된 변속단으로 복귀되는 경우 회전부(300)가 회전되지 않도록 고정시켜 불필요한 조작감 발생으로 인한 소음이나 마모 발생을 방지할 수 있다.
그리고, 가동부(100)를 회전시키는 위한 구동력이 발생되는 대상에 따라 회전부(300)가 회전되도록 하거나 회전되지 않고 고정되도록 하는 잠금부(500)의 이동 로드(510)가 제1 축(Ax1)에 나란한 방향으로 연장되고 제1 축(Ax1)에 나란한 방향으로 이동되기 때문에 이동 로드(510)가 제1 축(Ax1)과 교차하는 방향으로 이동하는 경우에 비하여 상대적으로 제1 축(Ax1)을 기준으로 작은 반경 내에서 이동이 가능하여 회전부(300)를 고정시키기 위한 구조를 위하여 필요로 하는 공간이 감소되어 전체적인 크기가 감소될 수 있기 때문에 컬럼 타입과 같이 상대적으로 설치 공간이 협소한 타입에서 공간 활용성이 향상될 수 있다.
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.
3: 레버 100: 가동부
110: 나사 홈 120: 제1 내접 기어
130: 가동 샤프트 131: 가동 기어
200: 편심 기어부 210: 제1 외접 기어
220: 제2 외접 기어 230: 중공
300: 회전부 310: 제2 내접 기어
320: 디턴트부 321: 디턴트 홈
330: 고정부 331: 고정 홈
340: 중공 350: 불렛
400: 삽입부 410: 편심 샤프트
420: 중심 샤프틉 430: 중공
500: 잠금부 510: 이동 로드
511: 삽입 돌기 512: 탄성 부재
513: 경사면 520: 액추에이터
521: 샤프트 600: 복귀부
521, 522: 전달 기어 700: 감지부
710: 마그넷 기어 720: 감지 센서

Claims (17)

  1. 운전자의 의해 조작되어 복수의 변속단 중 어느 하나의 변속단이 선택되도록 회전하는 레버와 결합되고, 제1 축을 중심으로 하는 제1 내접 기어를 포함하는 가동부;
    상기 제1 축에 편심되는 제2 축을 중심으로 하고, 상기 제1 내접 기어에 편심 치합되는 제1 외접 기어 및 상기 제1 외접 기어와 일체로 형성되는 제2 외접 기어를 포함하는 편심 기어부;
    상기 제1 축을 중심으로 하고, 상기 제2 외접 기어가 편심 치합되는 제2 내접 기어를 포함하는 회전부;
    상기 편심 기어부의 중심에 삽입되는 편심 샤프트 및 상기 회전부의 중심에 형성되는 중공에 삽입되는 중심 샤프트가 일체로 형성되는 삽입부; 및
    상기 가동부를 회전시키는 구동력이 발생되는 대상에 따라 상기 회전부를 고정시키는 잠금부를 포함하며,
    상기 잠금부는,
    상기 제1 축 방향으로 이동하여 상기 회전부를 고정시키는 이동 로드; 및
    상기 이동 로드를 이동시키는 액추에이터를 포함하는 차량용 변속 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동부는,
    상기 제1 내접 기어의 중심으로부터 상기 제1 축 방향으로 연장되는 가동 샤프트를 포함하며,
    상기 삽입부는,
    상기 가동 샤프트의 단부가 관통하여 상기 가동부의 위치를 감지하는 감지부와 결합되도록 하는 중공을 포함하는 차량용 변속 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 가동 샤프트의 단부에 형성되는 가동 기어와 결합되는 마그넷 기어; 및
    상기 마그넷 기어의 회전에 따른 자력 변화를 감지하는 감지 센서를 포함하는 차량용 변속 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 로드는,
    상기 제1 축을 기준으로 상기 회전부의 외주단까지의 반경보다 작은 반경 내에서 이동되는 차량용 변속 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 로드는,
    상기 제1 축 방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 회전부에 가까운 단부에 상기 회전부의 외주단을 따라 형성되는 복수의 고정 홈 중 어느 하나에 삽입되는 삽입 돌기가 형성되는 차량용 변속 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이동 로드는,
    타단에 상기 이동 로드를 탄성 지지하는 탄성 부재가 위치하는 차량용 변속 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터는,
    상기 이동 로드의 이동 방향에 수직한 방향으로 이동되는 샤프트를 포함하며,
    상기 이동 로드는,
    상기 샤프트의 단부가 접촉되는 경사면을 포함하는 차량용 변속 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 경사면은,
    상기 제1 축 방향으로 상기 회전부에 가까운 일측으로부터 상기 회전부로부터 먼 타측으로 갈수록 상기 액추에이터와 가까워지도록 경사지게 형성되며,
    상기 경사면에 상기 샤프트의 단부가 접촉되는 위치에 따라 상기 이동 로드의 위치가 가변되는 차량용 변속 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 레버가 기설정된 변속단으로 복귀되도록 하는 구동력이 발생되는 복귀부를 더 포함하며,
    상기 복귀부로부터 발생된 구동력은,
    상기 삽입부로 전달되어 상기 편심 기어부가 상기 제2 축을 중심으로 자전을 수행하는 동시에 상기 제2 축이 상기 제1 축을 중심으로 원을 그리도록 공전을 수행하도록 하는 차량용 변속 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복귀부는,
    상기 운전자에 의해 상기 레버가 회전되는 경우 상기 삽입부가 회전되지 않도록 고정시키는 차량용 변속 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 복귀부는,
    상기 중심 샤프트의 단부에 형성되는 전달 기어와 기어 결합되는 적어도 하나의 구동 기어를 포함하는 차량용 변속 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 복귀부는,
    상기 레버가 비주차단으로부터 P단으로 복귀되도록 하는 경우 구동력이 발생되는 차량용 변속 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 복귀부로부터 구동력 발생 시, 상기 제1 외접 기어 및 상기 제2 외접 기어가 각각 상기 제1 내접 기어 및 상기 제2 내접 기어 내에서 상기 제2 축을 중심으로 자전하는 동시에 상기 제2 축이 상기 제1 축을 중심으로 원을 그리도록 공전하는 차량용 변속 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 가동부는,
    상기 제1 내접 기어와 상기 제1 외접 기어의 기어비, 및 상기 제2 내접 기어와 상기 제2 외접 기어의 기어비에 따라 결정되는 감속비로 회전하는 차량용 변속 장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 잠금부는,
    상기 레버가 운전자의 조작에 의해 회전되는 경우 상기 회전부가 회전 가능하게 하고, 상기 복귀부로부터 구동력이 발생되는 경우 상기 회전부가 회전되지 않도록 고정시키는 차량용 변속 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 축 방향으로 상기 회전부의 일측에 상기 회전부보다 작은 직경을 가지도록 형성되는 디턴트부; 및
    상기 디턴트부의 일측에 상기 디턴트부와 접촉되도록 위치하는 불렛을 더 포함하는 차량용 변속 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 디턴트부는,
    외주단을 따라 복수의 디턴트 홈이 형성되고,
    상기 불렛은,
    상기 회전부의 회전 시, 상기 디턴트부와 접촉된 상태를 유지하도록 탄성 지지되는 차량용 변속 장치.
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