KR20230082080A - 기어 변환이 편리한 기어 시프트 장치 - Google Patents

Abstract

차 실내 수납공간을 확보하면서 손쉽게 기어 변속이 가능한 기어 시프트 장치가 제공된다. 이 기어 시프트 장치는, 자동차의 스티어링 휠을 감싸도록 장착된 변속 링을 회전시켜 변속기의 기어를 변환할 수 있다.

Description

기어 변환이 편리한 기어 시프트 장치{Gear shift apparatus providing convenient gear change}

본 발명은 기어 시프트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 스티어링 휠에 변속 링을 장착하여 손쉽게 변속기의 기어를 변환할 수 있는 기어 시프트 장치에 관한 것이다.

기어 시프트(gear shift) 장치는 운전석에서 엔진 쪽에 있는 변속기(transmission) 기어를 자유롭게 선택할 수 있는 조작 장치이다. 변속기는 수동 변속기 및 자동 변속기로 구분되는데, 수동 변속기에는 운전자가 변속 시점마다 매번 직접 손으로 기어를 변환시킬 수 있는 수동식 기어 시프트 장치가 연결되어 있고, 자동 변속기에는 자동으로 기어 변환이 행해질 수 있는 자동식 기어 시프트 장치가 연계되어 있다. 현재까지 다양한 타입의 기어 시프트 장치가 제공되고 있는데, 이들 중 센터콘솔에 설치된 변속레버, 변속다이얼 등이 가장 많이 사용되고 있다.

한편 최근 들어 운전석 주변에 수납공간 확장에 대한 니즈가 증가함에 따라, 센터콘솔에 설치된 기어 시프트 장치를 다른 장소로 이동하려는 많은 시도가 행해지고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 차 실내 수납공간을 확보하면서 손쉽게 기어 변속이 가능한 기어 시프트 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 변속기를 조작하는 기어 시프트 장치는, 상기 자동차의 스티어링 휠을 감싸도록 장착된 변속 링을 회전시켜 상기 변속기의 기어를 변환할 수 있다.

상기 스티어링 휠의 그립부에는 요홈부가 형성될 수 있고, 상기 변속 링은 상기 요홈부에 장착되어 상기 그립부를 중심으로 회전가능할 수 있다.

상기 요홈부와 상기 변속 링이 서로 마주보는 대향면에 각각 요철이 형성되어, 상기 변속 링의 회전 조작 시 인가되는 힘이 임계치를 초과하는 경우 상기 변속 링이 회전할 수 있다.

상기 요홈부의 측부에는 제1 전자석이 형성되고 상기 요홈부의 측부를 마주보는 상기 변속 링의 측부에는 제2 전자석이 형성된다. 상기 자동차의 운행 중에는 상기 제1 및 제2 전자석에 전류가 공급되어 상기 변속 링의 회전 조작이 제한될 수 있다. 상기 자동차의 브레이크 작동 중에는 상기 제1 및 제2 전자석에 전류가 차단되어 상기 변속 링의 회전 조작이 가능할 수 있다.

상기 자동차의 브레이크가 작동하는 경우, 상기 변속 링의 회전 조작에 따른 상기 변속기의 기어 변환이 가능할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 구체적인 내용 및 도면들에 포함되어 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 기어 시프트 장치에 의하면, 스티어링 휠을 감싸도록 장착된 변속 링을 이용하여 변속기의 기어를 변환할 수 있기 때문에 운전자가 센터콘솔을 수납공간으로 활용할 수 있다. 또한 운전자가 스티어링 휠의 그립부를 잡은 상태에서 운전을 하기도 하고 필요시 간단히 변속 링의 회전 조작으로 기어 변속이 가능하기 때문에 매우 편리하다.

한편 변속 링이 스티어링 휠에 장착되어 조작이 간편한 반면에 손이 쉽게 닿는 위치에 있기 때문에 운전자의 조작 오류가 발생할 수 있다. 이러한 조작 오류를 방지하기 위해서 컨트롤 유닛은 자동차의 브레이크가 작동하거나 자동차의 정차 상태에서 변속 링의 회전 조작이 가능하도록 제어할 수 있다.

또한 조작 오류를 방지하기 위해서 요홈부에 제1 전자석을 설치하고 변속 링에 제2 전자석을 설치하여, 컨트롤 유닛은 자동차가 운행 중일 때는 제1 및 제2 전자석에 전류를 공급하여 변속 링의 회전 조작을 제한할 수 있고, 반대로 자동차의 브레이크가 작동 중일 때는 제1 및 제2 전자석에 전류를 차단하여 변속 링의 회전 조작을 가능하게 제어할 수 있다. 따라서 변속 링이 스티어링 휠, 특히 그립부에 설치되더라도 운전자는 오작동에 대한 걱정 없이 안심하고 차량을 운행하거나 기어 변속을 작동할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 시프트 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1의 변속 링을 AA'선으로 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 변속 링을 BB'선으로 자른 단면도이다.
도 4는 도 1의 변속 링의 절개 사시도이다.

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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 시프트 장치에 대해 자세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 시프트 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다. 도 2는 도 1의 변속 링을 AA'선으로 자른 단면도이다. 도 3은 도 1의 변속 링을 BB'선으로 자른 단면도이다. 도 4는 도 1의 변속 링의 절개 사시도이다.

본 발명의 기어 시프트 장치는 자동차의 변속기(400)를 조작하는 장치로서, 스티어링 휠(100) 및 변속 링(200)을 포함한다. 운전자의 조작으로 변속 링(200)이 회전하여 P(파킹), R(후진), N(중립) 및 D(전진) 중 어느 하나가 선택되면 해당 변속 조작 신호는 컨트롤 유닛(300)에 전송되고, 컨트롤 유닛(300)은 수신된 변속 조작 신호에 따라 변속기(400)의 기어를 변환한다.

스티어링 휠(100)은 자동차의 바퀴를 좌우로 움직여 진행 방향을 바꾸는 데 쓰이는 원형 조향장치로서, 운전자가 손으로 잡는 그립부(110)와, 중앙에 혼(horn)이나 에어백이 설치되며 자동차의 진행 방향을 조절하는 조향부재(104)와, 그립부(110)와 조향부재(104)를 가로방향으로 연결하는 가로 연결부(120)와, 이들을 세로방향으로 연결하는 세로 연결부(130)를 포함한다. 그립부(110)는 조향부재(104)의 가장자리를 따라 조향부재(104)와 이격되어 배치된다. 본 실시예에서는 그립부(110)가 실질적인 원형 튜브형상으로 이루어진 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 그립부(110)가 타원형 등으로 변형될 수 있음은 자명하다.

그립부(110)는 전체적인 형상을 이루는 경질 소재의 휠 심부(112)와, 이를 둘러싼 휠 커버(116)를 포함한다. 그립부(110) 또는 휠 심부(112)에는 소정의 위치에 요홈부(114)가 형성된다. 요홈부(114)는 휠 심부(112)의 길이방향에 대해 수직으로 휠 심부(112)의 외주면을 따라 일정한 폭으로 형성될 수 있다.

변속 링(200)은 회전 조작에 의해 변속기(400)의 기어를 변환하는 부재로서, 스티어링 휠(100)의 그립부(110)를 감싸도록 장착될 수 있다. 구체적으로 변속 링(200)은 그립부(110) 또는 휠 심부(112)에 형성된 요홈부(114) 내에 장착되어 그립부(110)를 중심으로 회전할 수 있다. 변속 링(200)은 탄성 재질의 환형 몸체(220)와, 그 외주면에 형성된 링 커버(210)를 포함한다. 변속 링(200) 또는 환형 몸체(220)의 내주면에는 요철이 형성되고, 요홈부(114)의 외주면에는 요철이 형성된다. 이와 같이 요홈부(114)와 변속 링(200)이 서로 마주보는 대향면에 각각 요철이 형성되고, 휠 심부(112)는 상대적으로 경질 소재로 이루어지고 환형 몸체(220)는 상대적으로 탄성 재질로 이루어져 있으므로, 운전자가 변속 링(200)을 회전 조작할 때 인가되는 힘이 소정의 임계치를 초과할 경우 변속 링(200)이 회전될 수 있다. 따라서, 운전자가 임계치 초과의 힘을 가하여 변속 링(200)을 회전시킬 때마다 기어 변환이 이루어진다.

변속 링(200)은 그립부(110) 상에 다양하게 위치할 수 있으며, 바람직하게는 스티어링 휠(100)의 가로 연결부(120)의 인접한 상부에 위치할 수 있다. 즉, 통상 운전자가 그립부(110)를 잡을 때 손의 하단이 가로 연결부(120) 상에 놓이게 되는데, 이 때 운전자의 엄지손가락에 인접한 위치에 변속 링(200)이 배치되어 운전자의 조작 편의성을 극대화할 수 있다. 따라서 운전자는 그립부(110)을 손으로 쥐면서 손쉽게 엄지손가락을 이용하여 변속 링(200)을 조작할 수 있다.

변속 링(200)은 요홈부(114) 내에 배치되며 변속 링(200)과 요홈부(114)는 서로 이격되어 이들 사이에는 일정한 공간부(140)가 형성될 수 있다. 요홈부(114)의 측부에는 제1 전자석(118)이 형성되고, 요홈부(114)의 측부를 마주보는 변속 링(200)의 측부에는 제2 전자석이 형성된다. 제1 전자석(118)은 전체적으로 환형 구조를 가지며, 전류 인가 시 복수의 N극 영역과 복수의 S극 영역이 서로 교대로 형성될 수 있다. 제2 전자석(230)은 전체적으로 환형 구조를 가지며, 전류 인가 시 복수의 N극 영역과 복수의 S극 영역이 서로 교대로 형성될 수 있다. 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 전류 인가 시 제1 전자석(118)과 제2 전자석(230)의 서로 마주보는 영역은 각각 서로 다른 자성을 가짐으로써 운전자의 변속 링 오작동에 대한 저항으로 작용할 수 있다. 예를 들어, 제1 전자석(118)의 제1 영역이 N극 자성을 가지면 이에 대향하는 제2 전자석(230)의 제2 영역은 S극 자성을 가지게 되고, 제2 영역의 양측으로 이웃하는 제2 전자석(230)의 제3 영역 및 제4 영역은 N극 자성을 가지게 되어, 변속 링 오작동 시 자성의 인력(제1 영역과 제2 영역 사이) 및 척력(제1 영역과 제3 영역 사이, 그리고 제1 영역과 제4 영역 사이)을 동시에 이용하여 변속 링의 회전을 저지할 수 있다.

컨트롤 유닛(300)은 스티어링 휠(100)에 정착된 변속 링(200)으로부터 변속 조작 신호를 수신하여 변속기(400)를 제어한다. 여기서 변속기(400)는 엔진에서 발생하는 동력을 속도에 따라 필요한 회전력으로 바꾸어 전달하는 장치로서, 변속 조작 신호에 따라 P(파킹), R(후진), N(중립) 및 D(전진) 중 어느 하나로 작동할 수 있다.

운전자의 변속 링(200)에 대한 조작 오류 또는 조작 실수를 방지하기 위해, 자동차의 브레이크가 작동하는 경우 또는 자동차의 브레이크가 작동하고 정차 상태인 경우, 컨트롤 유닛(300)은 변속 링(200)으로부터 전송된 변속 조작 신호를 정상이라고 판단하고 이 신호에 따라 변속기(400)의 기어 변환을 제어한다. 만일 자동차의 브레이크가 작동하지 않거나 자동차가 운행 상태인 경우, 컨트롤 유닛(300)은 변속 링(200)으로부터 변속 조작 신호를 수신하더라도 조작 오류로 판단하여 변속기(400)의 기 설정 상태를 유지할 수 있다.

또한 운전자의 변속 링(200)에 대한 조작 오류 또는 조작 실수를 방지하기 위해, 자동차의 브레이크가 작동하지 않거나 자동차가 운행 상태인 경우, 컨트롤 유닛(300)은 제1 전자석(118)과 제2 전자석(230)에 전류를 인가하여 서로 결합하도록 하여 변속 링(200)의 회전 조작을 제한할 수 있다. 만일 자동차의 브레이크가 작동하는 경우 또는 자동차의 브레이크가 작동하고 정차 상태인 경우, 컨트롤 유닛(300)은 제1 전자석(118)과 제2 전자석(230)에 전류를 차단하여 변속 링(200)의 회전 조작이 가능하도록 할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.

100: 스티어링 휠
104: 조향부재
110: 그립부
112: 휠 심부
114: 요홈부
116: 휠 커버
118: 제1 전자석
120: 가로 연결부
130: 세로 연결부
140: 공간부
200: 변속 링
210: 링 커버
220: 환형 몸체
230: 제2 전자석
300: 컨트롤 유닛
400: 변속기

Claims (5)

1. 자동차의 변속기를 조작하는 기어 시프트 장치에 있어서, 상기 자동차의 스티어링 휠을 감싸도록 장착된 변속 링을 회전시켜 상기 변속기의 기어를 변환하는 것을 특징으로 하는 기어 시프트 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스티어링 휠의 그립부에는 요홈부가 형성되고,
   상기 변속 링은 상기 요홈부에 장착되어 상기 그립부를 중심으로 회전가능한 것을 특징으로 하는 기어 시프트 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 요홈부와 상기 변속 링이 서로 마주보는 대향면에 각각 요철이 형성되어, 상기 변속 링의 회전 조작 시 인가되는 힘이 임계치를 초과하는 경우 상기 변속 링이 회전하는 것을 특징으로 하는 기어 시프트 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 요홈부의 측부에는 제1 전자석이 형성되고 상기 요홈부의 측부를 마주보는 상기 변속 링의 측부에는 제2 전자석이 형성되고,
   상기 자동차의 운행 중에는 상기 제1 및 제2 전자석에 전류가 공급되어 상기 변속 링의 회전 조작이 제한되고,
   상기 자동차의 브레이크 작동 중에는 상기 제1 및 제2 전자석에 전류가 차단되어 상기 변속 링의 회전 조작이 가능한 것을 특징으로 하는 기어 시프트 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 자동차의 브레이크가 작동하는 경우, 상기 변속 링의 회전 조작에 따른 상기 변속기의 기어 변환이 가능한 것을 특징으로 하는 기어 시프트 장치.

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