KR100566622B1 - 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캠을 원통형이 아닌 평면형으로 제작하며, 슬라이드 변속방식이 아닌 지렛대형 변속방식을 적용하여 부품수를 줄임으로써 제작원가를 절감함과 동시에 적용상의 활용도를 높일 수 있는, 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구에 관한 것으로서,

평면형으로 이루어지며 구동을 위한 홈이 형성되어 있는 캠과, 캠의 홈을 따라 움직임으로써 캠의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 아암과, 상기한 아암의 끝에 고정장착되어 캠의 홈에 삽입 결합됨으로써 아암과 캠을 연결하여 주며 아암의 마모를 방지하기 위한 캠펠로우핀과, 변속을 위한 쉬프트 포크 및 인서트팁과, 아암과 쉬프트 포크를 연결시켜 주며 변속기구의 지지를 위한 고정축과, 쉬프트 포크와 아암의 사이에 설치되어 변속력을 저장함으로써 아암의 회전력을 쉬프트포크에 전달하는 스프링을 포함하여 이루어진다.

캠, 원통형, 평면형, 슬라이드, 지렛대, 4륜구동, 부변속기, 변속기구, 엔진

Description

4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구{Sub-transmission for a 4WD vehicle}

도 1은 일반적인 4륜 구동 시스템의 구성도이다.

도 2는 전형적인 4륜 구동 자동차의 부변속기의 사시 구성도이다.

도 3은 종래의 4륜 구동 자동차의 부변속기용 변속기구인 캠조립체 및 쉬프트 포크 조립체의 사시 구성도이다.

도 4는 종래의 4륜 구동 자동차의 부변속기용 변속기구인 캠조립체 및 쉬프트 포크 조립체의 분해 구성도이다.

도 5 및 도 6은 종래의 4륜 구동 자동차의 부변속기용 변속기구인 캠조립체 및 쉬프트 포크 조립체의 작동상태를 나타내는 사시 구성도이다.

도 7은 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구의 사시 구성도이다.

도 8은 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구의 분해 구성도이다.

도 9 및 도 10은 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구의 동작상태를 나타내는 사시 구성도이다.

도 11 내지 도 13은 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동 자동차의 부변속기 용 변속기구의 동작상태를 나타내는 단면 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

24 : 고정축 25 : 쉬프트 포크

25 : 캠 26 : 스프링

27 : 아암 28 : 캠펠로우핀

이 발명은 4륜구동 자동차의 부변속기 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 캠을 원통형이 아닌 평면형으로 제작하며, 슬라이드 변속방식이 아닌 지렛대형 변속방식을 적용하여 부품수를 줄임으로써 제작원가를 절감함과 동시에 적용상의 활용도를 높일 수 있는, 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구에 관한 것이다.

도 1은 FR(Front engine Rear drive) 타입의 자동차에 적용되어 있는 4륜 구동 시스템을 나타낸 것으로서, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 일반적인 4륜 구동 시스템은, 엔진(1)에서 출력되는 구동력이 변속기(2)를 지나 부변속기(3)로 전달되며, 부변속기(3)에서 구동력이 전후로 분배되어 각각 리어 프로펠러 샤프트(4)와 프론트 프로펠러 샤프트(5)로 전달되는 구조로 이루어진다.

도 2는 전형적인 부변속기의 형상을 나타낸 것으로서, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 전형적인 부변속기(3)는, 변속기(2)로부터 입력축(6)으로 전달되어 들어 온 구동력이 리어프로펠러 샤프트(4)와 연결되는 후륜방향축(7)과 프론트 프로펠러 샤프트(5)와 연결되는 전륜방향(8)으로 분배되어 전달되는 구조로 이루어진다.

한편, 전형적인 부변속기(3)는, 경사로, 진흙길 등과 같은 험로 탈출시 구동력을 얻기 위하여 변속기구인 캠조립체 및 쉬프트 포크 조립체를 이용하여 고속모드와 저속모드를 선택할 수 있는 구조로 되어 있다.

도 3 및 도 4는 이와 같은 종래의 변속기구인 캠조립체 및 쉬프트 포크 조립체의 구성을 보여 준다. 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 변속기구인 캠조립체 및 쉬프트 포크 조립체의 구성은, 나선형 트랙이 형성되어 있는 캠(21)과, 캠드라이브 샤프트(16)의 회전력을 저장하기 위한 스프링(20)과, 스페이서(19)와, 모터(10)로부터 회전력을 전달받는 캠드라이브 샤프트(16)와, 캠(21)의 가공면의 마모를 방지하기 위한 캠펠로우(18) 및 핀(17)과, 캠(21)에 의해 이송되는 쉬프트 포크(13)와, 쉬프트 포크(13)가 이송될 수 있는 슬라이드 통로를 형성하는 쉬프트 샤프트(15)와, 플라스틱 인서트(14)로 이루어진다.

운전자가 변속을 하고자 하는 경우에 변속을 하기 위한 힘은 전기로 동작되는 모터(10)에서 얻게 되는데, 운전자의 변속의지에 의해 모터(10)가 회전하게 되면, 모터(10)의 회전력은 감속기를 거쳐 캠조립체(11)의 캠(21)을 회전시키고, 상기한 캠조립체(11)의 캠(21)에는 나선형 트랙이 있어서 이 나선형 트랙에 연결되어 있는 캠펠로우(18) 및 핀(17)에 의해 쉬프트 포크 조립체(12)가 트랙을 따라 움직이게 된다. 따라서, 쉬프트 포크 조립체(12)의 쉬프트 포크(13)는 캠(21)이 회전하면 직선운동을 하게 되어 도그 클러치(9)를 움직이게 됨으로써 변속이 이루어지도 록 한다.

운전자의 의지에 따라 변속하기 위해 모터(10)가 회전하여도 도그 클러치(9)가 치합조건이 되지 않아 변속이 불가능한 경우에는, 캠드라이브 샤프트(16)가 계속 회전하면서 스프링(20)에 회전력을 저장하게 된다. 다음에, 도그 클러치(9)의 치합조건이 이루어진 후에는 스프링(20)에 저장되어 있던 탄성 에너지에 의하여 캠(21)이 회전되고, 캠(21)은 쉬프트 포크 조립체(12)의 쉬프트 포크(13)를 이송시킴으로써 변속이 이루어지도록 한다.

도 5 및 도 6은 이와 같은 캠조립체(11)와 쉬프트 포크 조립체(12)의 변속시의 움직임을 나타낸다.

그러나, 이와 같은 종래의 변속기구는 캠(21)의 가공면의 마모를 방지하기 위해 핀(17)과 캠펠로우(18)가 필요하게 되어 부품수가 많아짐으로써 제작원가가 상승되고, 캠 드라이브 샤프트(16)와 쉬프트 샤프트(15)의 2개의 샤프트가 배치될 공간을 필요로 함으로써 적용상의 제약이 많은 문제점 등이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 캠조립체(11)와 쉬프트 포크 조립체(12)를 일체화시킨 기술이 대한민국 특허공개번호 2000-29251(공개일: 2000년 5월 25일)의 "일체형 캠 및 포크 조립체"에서 개시된 바 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 4륜 자동차의 부변속기용 변속기구는, 캠(21)이 원통형으로서 알루미늄 소재를 절삭가공하여 제작되기 때문에 단가가 상승되는 문제점이 있다.

이 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 캠을 원통형이 아닌 평면형으로 제작하며, 슬라이드 변속방식이 아닌 지렛대형 변속방식을 적용하여 부품수를 줄임으로써 제작원가를 절감함과 동시에 적용상의 활용도를 높일 수 있는, 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 평면형으로 이루어지며 구동을 위한 홈이 형성되어 있는 캠과, 캠의 홈을 따라 움직임으로써 캠의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 아암과, 상기한 아암의 끝에 고정장착되어 캠의 홈에 삽입 결합됨으로써 아암과 캠을 연결하여 주며 아암의 마모를 방지하기 위한 캠펠로우핀과, 변속을 위한 쉬프트 포크 및 인서트팁과, 아암과 쉬프트 포크를 연결시켜 주며 변속기구의 지지를 위한 고정축과, 쉬프트 포크와 아암의 사이에 설치되어 변속력을 저장함으로써 아암의 회전력을 쉬프트포크에 전달하는 스프링을 포함하여 이루어진다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구의 구성은, 도 7 내지 도 13에 도시되어 있는 바와 같이, 평면형으로 이루어지며 구동을 위한 홈이 형성되어 있는 캠(25)과, 캠(25)의 홈을 따라 움직임으로써 캠(25)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 아암(27)과, 아암(27)의 끝에 고정장착되어 캠(25)의 홈에 삽입 결합됨으로써 아암(27)과 캠(25)을 연결하여 주며 아암(27)의 마모를 방지하기 위한 캠펠로우핀(28)과, 변속을 위한 쉬프트 포크(23) 및 인서트팁(22)과, 아암(27)과 쉬프트 포크(23)를 연결시켜 주며 변속기구의 지지를 위한 고정축(24)과, 쉬프트 포크(23)와 아암(27)의 사이에 설치되어 변속력을 저장함으로써 아암(27)의 회전력을 쉬프트포크(23)에 전달하는 스프링(26)을 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구의 작용은 다음과 같다.

운전자의 변속의지에 의해 모터가 회전하면, 모터에 연결된 캠(25)이 회전하고, 캠(25)의 트랙을 따라 캠펠로우핀(28)을 통하여 캠(25)에 연결되어 있는 아암(27)이 고정축(24)을 중심으로 회전하게 된다. 이와 같은 고정축(24)을 중심으로 한 아암(27)의 회전은 스프링(26)을 회전시키고, 스프링(26)은 다시 쉬프트 포크(23)를 회전시킨다. 호를 그리며 회전하는 쉬프트 포크(23)의 움직임은 인서트 팁(22)에 의해 도그 클러치에 축방향의 힘을 가하게 됨으로써 변속이 이루어진다.

도 9 및 도 10은 이와 같은 쉬프트 포크(23), 고정축(24), 캠(25)의 변속시 의 움직임을 나타낸다.

운전자의 의지에 따라 변속하기 위해 모터가 회전하여 캠(25)이 회전하여도 도그 클러치가 치합조건이 되지 안아 변속이 불가능한 경우에는, 아암(27)은 캠(25)의 트랙을 따라 회전하면서 스프링(26)을 벌려서 회전력을 탄성 에너지로 저장한다. 도그 클러치의 치합조건이 이루어진 뒤에는 스프링(26)에 저장되어 있던 탄성 에너지로 인해서 쉬프트 포크(23)가 회전되고, 쉬프트 포크(23)의 회전은 도그 클러치를 움직이게 함으로써 변속이 이루어지도록 한다.

도 11 내지 도 13은 이와 같은 스프링(26)의 작용에 의한 쉬프트 포크(23), 고정축(24), 캠(25)의 변속시의 움직임을 나타낸다.

한편, 상기한 캠(25)은 평면형으로 이루어지기 때문에, 절삭가공만이 아닌 소결 등의 방법으로 제작할 수 있음으로써 제작단가를 낮출 수가 있다.

소결법으로 제작될 경우에 가벼우면서도 경도가 높은 캠(25)이 제작가능하며, 캠(25)의 경도가 높기 때문에 캠펠로우를 사용하지 않아도 된다.

또한, 슬라이드 변속방식이 아닌 지렛대형 변속방식은 부품수가 적어지게 되고, 아암(27)과 쉬프트 포크(23)의 사이의 각도를 조정하면 위치선정에 자유도가 높아져서 설계시 유리하게 된다.

이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 캠을 원통형이 아닌 평면형으로 제작하며, 슬라이드 변속방식이 아닌 지렛대형 변속방식을 적용하여 부품수를 줄임으로써 제작원가를 절감함과 동시에 적용상의 활용도를 높일 수 있는, 효과 를 갖는다.

Claims (4)

1. 평면형으로 이루어지며 구동을 위한 홈이 형성되어 있는 캠;

   캠의 홈을 따라 움직임으로써 캠의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 아암;

   상기한 아암의 끝에 고정장착되어 캠의 홈에 삽입 결합됨으로써 아암과 캠을 연결하여 주며 아암의 마모를 방지하기 위한 캠펠로우핀;

   변속을 위한 쉬프트 포크 및 인서트팁;

   아암과 쉬프트 포크를 연결시켜 주며 변속기구의 지지를 위한 고정축; 및

   쉬프트 포크와 아암의 사이에 설치되어 변속력을 저장함으로써 아암의 회전력을 쉬프트포크에 전달하는 스프링을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   운전자의 의지에 따라 변속하기 위해 모터가 회전하여 캠이 회전하여도 도그 클러치가 치합조건이 되지 안아 변속이 불가능한 경우에는, 상기한 아암은 캠의 트랙을 따라 회전하면서 쉬프트 포크와 아암의 사이에 설치되어 있는 스프링을 벌려서 회전력을 탄성 에너지로 저장하는 것을 특징으로 하는 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구.
3. 제 2 항에 있어서,

   도그 클러치의 치합조건이 이루어진 뒤에는 쉬프트 포크와 아암의 사이에 설치되어 있는 스프링에 저장되어 있던 탄성 에너지로 인해서 쉬프트 포크가 회전되고, 쉬프트 포크의 회전은 도그 클러치를 움직이게 함으로써 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기한 캠은 소결법으로 제작되는 것을 특징으로 하는 4륜구동 자동차의 부변속기용 변속기구.

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