KR101401882B1 - 동력인출 겸용 2속 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동력인출 겸용 2속 변속기에 관한 것으로, 구동원으로부터 입력축(11)을 통해 입력되는 회전 구동력을 감속하여 출력축(13)을 통해 출력하는 감속기어부(3); 상기 감속기어부(3)가 중립에 있을 때 상기 입력축(11)에 결합되도록 상기 입력축(11) 일측에 장착되어 상기 입력축(11)으로 입력되는 회전 구동력을 외부로 인출하도록 되어 있는 동력인출부(7); 및 상기 감속기어부(3)의 기어비를 변화시키고, 상기 동력인출부(7)를 결합 또는 해제시키는 변속동작부(5);를 포함하여 이루어지되, 상기 변속동작부(5)는 상기 감속기어부(3)가 중립에 있을 때 상기 동력인출부(7)를 상기 입력축(11)에 결합시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하며, 따라서 입력축이 정지되는 중립 상태에서 변속동작부의 조작에 의해 동력인출장치가 입력축과 결합되어 동기 회전하므로, 차량 구동원에서 출력되는 회전 구동력을 변속동작부를 통한 간단한 조작에 의해 외부로 인출하여 사용할 수 있게 된다.

Description

동력인출 겸용 2속 변속기{2-speed transmission can be used for power take-off}

본 발명은 동력인출 겸용 2속 변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진이나 모터 등 구동원에서 발생된 구동력을 운전자의 선택에 따라 견인 또는 양수 등의 용도로 외부에서 인출하여 사용할 수 있도록 해주는 동력인출부를 구비한 동력인출 겸용 2속 변속기에 관한 것이다.

일반적으로, 전기자동차는 구동원으로서 엔진을 대신하여 구동모터를 사용하는 바, 대부분의 구동모터는 저속에서 고속까지 원활한 변속이 가능하므로, 반드시 변속기나 감속기를 구비하지 않아도 된다.

그러나, 종래의 전기자동차는 위와 같이 차륜에 전달되는 구동력과 회전속도를 구동모터를 통해 조절하며, 감속기의 감속비가 고정되어 있으므로, 최고출력이나 최고속도 등과 같은 차량성능을 만족하기 위해서는 가능한 한 구동모터의 용량을 증대시킬 수밖에 없는 문제점이 있었다.

또한, 구동모터의 용량이 작은 경우, 차량이 요구하는 큰 출력을 맞추기 위해서는 감속기의 감속비를 크게 하여야 하는 바, 큰 감속비로 인해 차량의 최고속도가 낮아져 마찬가지로 차량의 성능이 요구수준에 부합하지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같은 2속 변속기가 제안된 바 있다.

이 변속기(101)는 도시된 것처럼, 저속 및 고속 기어쌍(115,117) 및 싱크로기구(119) 등의 기어열로 이루어진 감속기어부(103)와 이 감속기어부(103)를 변속 동작시키는 변속동작부, 그리고 감속기어부(103)에서 출력되는 회전 구동력을 전륜차축과 후륜차축으로 분배하는 차동기어부(109) 등을 포함하여 이루어진다.

따라서, 이 변속기(101)에 의하면, 구동모터 등 구동원으로부터 입력축(111)을 통해 입력된 회전 구동력이 싱크로 기구(119)의 선택에 따라 저속 기어쌍(115) 또는 고속 기어쌍(117)으로 전달되는 바, 이때 싱크로 기구(119)의 선택은 변속동작부의 변속포크(105)의 변속동작에 의해 이루어진다.

이에 따라, 회전 구동력은 저속 또는 고속으로 감속되어 차동기어부(109)를 통해 출력축(113)으로 출력되므로, 종래의 2속 변속기(101)는 높은 감속비를 얻을 수 있을 뿐 아니라 변속이 가능하게 되어, 작은 출력의 구동모터를 사용하더라도 차량 출력이나 주행 성능을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

그러나, 위와 같은 종래의 2속 변속기(101)는 별도의 동력인출장치를 구비하지 않아 예컨대, 견인이 필요하게 되는 비상시에 구동모터 등 구동원의 출력을 외부로 인출하여 이용할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 기존의 엔진구동 차량은 물론 전기차량에 동력인출장치가 적용된다 하더라도, 구동원으로 사용되는 구동모터와 상관없이 동력인출을 위한 전용 모터 등을 사용하므로, 동력인출을 위한 전체 시스템이 대형화, 복잡화되고, 따라서 차량의 생산효율은 저하되는 반면, 생산단가는 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 2속 변속기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 전기 차량 등의 2속 변속기에 동력인출장치를 적용함에 있어, 동력인출장치의 구동원으로서 차량의 구동원을 차용할 수 있도록 함으로써, 동력인출장치를 소형화, 단순화하여 동력인출장치로 인한 차량의 생산효율 저하나 단가 상승을 억제하고자 하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구동원으로부터 입력축을 통해 입력되는 회전 구동력을 감속하여 출력축을 통해 출력하는 감속기어부; 상기 감속기어부가 중립에 있을 때 상기 입력축에 결합되도록 상기 입력축 일측에 장착되어 상기 입력축으로 입력되는 회전 구동력을 외부로 인출하도록 되어 있는 동력인출부; 및 상기 감속기어부의 감속기어열 일측에 결합되어 상기 감속기어부의 기어비를 변화시키고, 상기 동력인출부를 결합 또는 해제시키는 변속동작부;를 포함하여 이루어지되, 상기 변속동작부는 상기 감속기어부가 중립에 있을 때 상기 동력인출부를 상기 입력축에 결합시키도록 되어 있는 동력인출 겸용 2속 변속기를 제공한다.

또한, 상기 변속동작부는, 상기 감속기어부의 고속 또는 저속 기어쌍의 구동기어 사이에 설치된 싱크로기구의 슬리브에 결합되어, 상기 구동기어 중 어느 하나와 선택적으로 체결되도록 상기 슬리브를 가압한 때, 상기 입력축의 회전력이 선택 체결된 상기 구동기어로 전달되게 하는 변속포크; 상기 동력인출부의 입력단에 장착된 도그클러치에 결합되어, 상기 감속기어부가 중립에 있을 때 상기 도그클러치를 가압함으로써, 상기 도그클러치를 통해 상기 동력인출부의 회전축과 상기 입력축을 동기 회전하도록 연결하는 동력인출포크; 및 상기 변속포크가 중립 또는 변속 위치에 있을 때 상기 동력인출포크가 결합 또는 해제 위치에 있도록, 상기 변속포크와 상기 동력인출포크를 이동시키는 캠기구;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 캠기구는, 캠동작을 하기 위한 회전력을 발생시키는 변속모터; 상기 변속모터의 회전축에 결합되어 상기 변속모터 동작 시 회전하는 캠축; 상기 캠축 상에 형성되어, 상기 변속포크와 접촉함으로써, 회전 시 상기 변속포크를 가압 또는 해제하여 동작시키는 변속캠; 및 상기 캠축 상에 형성되어, 상기 동력인출포크와 접촉함으로써, 회전 시 상기 동력인출포크를 동작 또는 해제시키는 동력인출캠;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변속캠은 원주방향으로 나선모양의 캠홈이 가공되어, 상기 캠홈에 삽입되는 상기 변속포크의 종동돌기를 통해 상기 변속포크를 동작시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 캠홈은 상기 캠축이 회전할 때 상기 캠축의 축방향으로 상기 종동돌기를 이동시키는 경사부분으로 이루어지되, 상기 변속포크가 중립단 위치에서 시작하여 1/4회전 지점에서 고속단 위치에, 2/4회전 지점에서 다시 중립단 위치에, 그리고 3/4회전 지점에서 저속단 위치에 이르도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 동력인출캠은 축선과 직각을 이루는 일측면 상에 축선 방향으로 함입된 오목홈이 가공되어, 상기 일측면 상으로 가압되는 상기 동력인출포크의 종동단을 통해 상기 동력인출포크를 동작 또는 해제시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 오목홈은 상기 캠축이 회전할 때 상기 캠축의 축방향으로 상기 종동단을 이동시키는 경사부분과, 이동시키지 않는 직선부분으로 이루어지되, 상기 동력인출포크가 동작위치에서 시작하여 1/4회전 지점까지 상기 경사부분을 따라 이동하여 해제위치에 이른 후, 3/4회전 지점까지 상기 직선부분을 따라 계속해서 해제위치에 머물도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 동력인출포크는, 구동단이 상기 도그클러치에 결합되어 상기 동력인출부를 결합 또는 해제시키고, 종동단이 포크 지지축 상에 설치되어 상기 동력인출캠에 의해 상기 포크 지지축을 따라 이동 가능하도록 되어 있는 몸체; 상기 포크 지지축 상에 장착되어 상기 몸체의 종동단을 상기 동력인출캠에 밀착시키는 가압스프링; 및 상기 가압스프링을 상기 몸체의 종동단에 대해 가압되는 상태로 상기 포크 지지축 상에 지지하는 스프링 케이싱;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 동력인출포크는 상기 동력인출캠과 미끄럼 접촉하도록 상기 몸체의 종동단에 장착된 종동롤러를 더 포함하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 동력인출 겸용 2속 변속기에 의하면, 구동원으로부터 회전 구동력이 입력되는 입력축의 일단에 동력인출장치를 설치하고, 입력축이 정지되는 중립 상태에서 변속동작부의 조작에 의해 동력인출장치가 입력축과 결합되어 동기 회전하도록 하고 있으므로, 동력인출장치를 구동하기 위한 전용 모터를 별도로 두지 않고도, 차량 구동원에서 출력되는 회전 구동력을 변속동작부를 통한 간단한 조작에 의해 외부로 인출하여 사용할 수 있게 된다.

따라서, 동력인출에 필요한 구조를 소형화, 단순화시킬 수 있으므로, 차량의 생산성이나 경제성을 일층 향상시킬 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 동력인출을 위한 조작이 간편하므로, 사용 편리성을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 2속 변속기를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2속 변속기를 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 감속기어부와 변속동작부를 도시한 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 캠홈과 오목홈을 함께 도시한 전개도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 동력인출 겸용 2속 변속기를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 변속기는 도 1에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 감속기어부(3), 동력인출부(7), 및 변속동작부(5)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 상기 감속기어부(3)는 구동원으로부터 입력축(11)을 통해 입력되는 회전 구동력을 저속단 또는 고속단으로 감속하여 출력축(13)을 통해 차륜 측으로 출력하는 기어열로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 입력축(11)을 통해 구동모터 등 구동원과 연결되어 있으며, 차동기어부(9)를 통해 전륜차축과 후륜차축으로 회전 구동력을 분배하여 출력하도록 되어 있다.

이때, 감속기어부(3)는 기어 배치를 변화시킴으로써 감속비, 즉 변속비를 다양하게 구현할 수 있는 바, 본 실시예에서는 도시된 것처럼 저속과 고속 2단의 감속단을 갖는 기어열이 예시된다.

그러나, 위와 같은 형태의 기어열은 본 발명을 바람직하게 설명하는 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 위에서 비록 2단의 감속구동 메커니즘으로 기재되어 있다 하더라도, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고, 도면에 도시된 이외에도 3단 이상 다단의 감속단을 갖는 기어열에 의해 구현될 수 있다.

따라서, 본 실시예에서, 감속기어부(3)는 도 2에 도시된 바와 같이, 저속단을 이루는 저속 기어쌍(15,16), 고속단을 이루는 고속 기어쌍(17,18), 및 이들 기어쌍 사이에 배치되는 싱크로 기구(19)로 이루어진다.

여기에서, 상기 저속 기어쌍(15,16)은 도 2에 도시된 바와 같이, 입력축(11) 상에 착탈 가능하게 장착되는 상대적으로 소직경인 구동기어(15)와, 중간축(21) 상에 동기 회전하도록 장착되는 상대적으로 대직경인 종동기어(16)가 서로 맞물림되어 이루어지는 바, 입력축(11)의 회전력을 감속하여 저속의 감속단을 형성하도록 구동기어(15)에 비해 종동기어(16)의 직경이 감속비에 따라 배 이상 크게 되어 있다. 또한, 상기 고속 기어쌍(17,18)은 도 2에 도시된 바와 같이, 입력축(11) 상에 착탈 가능하게 장착되는 상대적으로 대직경인 구동기어(17)와, 중간축(21) 상에 동기 회전하도록 장착되는 상대적으로 소직경 또는 등직경인 종동기어(18)가 서로 맞물림되어 이루어진다. 이때, 고속 기어쌍(17,18)은 저속 기어쌍(15,16)에 비해 직경차가 더 작기 때문에, 고속 기어쌍(17,18)을 통해 출력되는 출력축(13)의 회전속도가 저속 기어쌍(15,16)을 통해 출력되는 출력축(13)의 회전속도보다 더 고속이 된다.

또한, 상기 싱크로 기구(19)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 입력축(11)이 저속 기어쌍(15,16)의 구동기어(15) 또는 고속 기어쌍(17,18)의 구동기어 중 어느 하나와 선택적으로 체결되도록 하는 변속수단으로서, 일반적인 싱크로기구와 같이, 입력축(11) 상에 동기 회전하도록 장착되는 허브(23), 입력축(11) 상에 상대 회전 가능하게 끼워져 있는 저속 및 고속 구동기어(15,17)의 허브 상에 동기 회전하도록 각각 스플라인 결합된 저속 및 고속 싱크로콘(25,26), 및 허브(23)와 저속 및 고속 싱크로콘(25,26)의 외주 스플라인 상에 선택적으로 스플라인 결합되는 슬리브(27) 등을 포함하여 구성된다. 여기에서 슬리브(27)는 도 3에 도시된 것처럼 변속포크(31)가 삽입되는 안내홈(29)이 외주면에 원주방향으로 오목하게 형성된다.

상기 동력인출부(7)는 감속기어부(3)가 중립에 있을 때 입력축(11)에 결합되어 입력축으로 입력되는 회전 구동력을 외부로 인출하여 견인이나 양수용으로 사용할 수 있도록 하는 바, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 입력축(11) 일단에 축방향으로 결합 또는 해제 가능하게 장착된다. 이를 위해 동력인출부(7)는 회전축(45)이 입력축(11) 일단과 동기 회전하도록 도그클러치(41)를 통해 결합되며, 이때 회전축(45)은 입력축(11)과 인접한 일단의 외주면에 스플라인(46)이 가공되어 있으며, 입력축(11)도 회전축(45)과 인접한 일단의 외주면에 스플라인(48)이 가공되어 있고, 두 축의 스플라인은 공히 도그클러치(41)의 위치에 따라 스플라인 결합된다.

따라서, 동력인출부(7)는 기어 중립 상태에서 아래 설명되는 바와 같이 동력인출포크(33)에 의해 도그클러치(41)가 이동하여 회전축(45)과 입력축(11)이 동기 회전하도록 연결된 때, 동작하여 입력축(11)을 통해 구동원으로부터 입력되는 회전 구동력을 외부로 인출할 수 있도록 하며, 도그클러치(41)가 입력축(11)의 스플라인(48)에서 빠진 때는 동작하더라도 구동원의 회전 구동력을 외부로 빼내지 못하도록 한다.

상기 변속동작부(5)는 위와 같이 감속기어부(3)의 기어비를 변화시키고, 동력인출부를 결합 또는 해제하는 부분으로, 감속기어부(3)의 감속기어열 일측에 결합되는 바, 감속기어부(3)에 대한 변속동작을 수행할 뿐만 아니라, 감속기어부(3)가 중립에 있을 때 동력인출부(7)를 입력축(11)에 결합시킴으로써, 동력인출부(7)를 통해 구동원에서 입력축(11)을 통해 전달되는 회전 구동력을 외부로 인출할 수 있도록 한다. 이를 위해 변속동작부(5)는 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 변속포크(31), 동력인출포크(33), 및 캠기구(35)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 변속포크(31)는 감속기어부(3)의 싱크로 기구(19)를 동작시켜 저속 또는 고속 기어쌍 중 어느 하나가 동력전달경로로 선택되도록 하는 수단으로서, 도 3에 도시된 것처럼, 싱크로 기구(19) 위쪽에 입력축과 나란하게 배열되는 포크 지지축(37) 상에 지지축(37)을 따라 전후로 이동 가능하도록 장착된다. 또한, 변속포크(31)는 감속기어부(3)의 고속 기어쌍(17,18) 또는 저속 기어쌍(15,16)의 구동기어(15,17) 사이에 배치되어, 싱크로 기구(19)의 슬리브(27)에 결합되는 바, 이를 위해 외주면 중간에 슬리브(27)에 삽입되는 종동돌기(39)가 돌출되어 있다. 따라서, 변속포크(31)는 싱크로 기구(19)의 슬리브(27)를 일측으로 가압한 때, 이 슬리브(27)에 의해 선택된 구동기어(15,17)를 통해 입력축(11)의 회전력을 저속 또는 고속 기어쌍으로 전달하게 된다.

상기 동력인출포크(33)는 아래에 상세히 설명되는 동력인출부(7)를 결합 또는 해제하는 수단으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 종동단이 포크 지지축(37) 상에 전후 이동 가능하게 장착되고, 구동단은 동력인출부(7) 입력단의 도그클러치(41)에 결합된다. 이를 위해, 도그클러치(41)는 동력인출포크(33)의 구동단을 결합하기 위한 걸림홈(43)이 외주면 상에 가공된다. 따라서, 동력인출포크(33)는 감속기어부(3)가 중립에 있을 때 구동단이 도그클러치(41)를 가압함으로써, 도그클러치(41)를 통해 동력인출부의 회전축(45)과 입력축(11)이 하나로 연결되어 동기 회전하도록 한다.

끝으로, 상기 캠기구(35)는 위와 같은 변속포크(31)와 동력인출포크(33)를 동작시키는 수단으로서, 변속포크(31)가 중립 또는 변속 위치에 있을 때 동력인출포크(33)가 결합 또는 해제 위치에 있도록 하는 바, 도 3에 도시된 바와 같이, 변속모터(51), 캠축(53), 변속캠(55), 및 동력인출캠(57)을 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 변속모터(51)는 캠기구(35)를 동작시키는 구동원으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 캠축(53)의 일단에 장착되어 캠축(53)을 회전 구동함으로써, 변속포크(31)의 변속동작을 일으키거나 동력인출포크(33)에 의해 동력인출부(7)를 결합 또는 해제시키는 작동력을 발생시킨다. 또한, 상기 캠축(53)은 변속모터(51)의 회전축 말단에 결합되어, 회전축의 축방향으로 길게 연장되는 바, 변속모터(51)의 정역방향 동작에 따라 정역회전함으로써, 변속캠(55) 또는 동력인출캠(57)의 캠동작을 일으킨다.

또한, 상기 변속캠(55)은 위와 같이 캠축(53)을 따라 동력인출캠(57)과 나란히 배치되는 바, 도 3에 도시된 것처럼 캠축(53) 둘레로 돌출되어 변속포크(31)와 접촉함으로써, 회전 시 변속포크(31)를 가압하거나 또는 가압 해제하여 변속포크(31)에 의한 변속동작을 일으킨다.

특히, 본 실시예에 따른 변속캠(55)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 원주방향으로 나선모양의 캠홈(60)이 가공되는 바, 이 캠홈(60)에 변속포크(31)의 종동돌기(39)를 삽입함으로써, 회전 시 캠홈(60)에 끼워진 종동돌기(39)를 통해 변속포크(31)가 포크 지지축(37)을 따라 축방향으로 이동하면서 변속 동작하도록 한다.

이를 위해, 변속캠(55)의 캠홈(60)은 도 4에 도시된 바와 같이, 세 부분의 경사부분(61)으로 이루어지는 바, 캠축(53)이 회전할 때 종동돌기(39)가 이 경사부분(61)을 따라 캠축(53)의 축방향으로 전후 이동하도록 한다.

이때, 변속캠(55)은 최초 회전하지 않은 상태에서 변속포크(31)를 중립단에 위치시킨다. 첫 번째 경사부분(61)은 변속캠(55)이 회전하여 1/4회전 지점에 이른 때, 변속포크(31)가 중립단 위치에서 고속단 위치로 변속 동작하도록 한다. 또한, 두 번째 경사부분(61)은 변속캠(55)이 계속 회전하여 2/4회전 지점에 이른 때, 변속포크(31)가 중립단 위치로 되돌아 오도록 한다. 마지막으로, 세 번째 경사부분(61)은 변속캠(55)이 3/4 회전 지점에 이르러, 변속포크(31)가 저속단 위치로 변속되도록 한다.

또한, 상기 동력인출캠(57)은 회전 시 동력인출포크(33)를 동작 또는 해제시켜 동력인출부(7)를 입력축(11)에 결합 또는 해제시키는 수단으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 변속캠(55)과 인접하여 캠축(53) 상에 형성되는 바, 일종의 플랜지 형태로 원주방향으로 돌출되어, 동력인출포크(33)와 접촉하도록 되어 있다. 이때, 동력인출캠(57)은 캠축(53)의 축선과 직각을 이루는 일측면 상에 오목홈(59)이 가공되어, 동력인출포크(33)의 종동단과 접촉하는 일측면이 축선 방향으로 함입된다. 따라서, 동력인출캠(57)은 함입된 일측면의 굴곡에 따라 일측면 상에 접촉하는 동력인출포크(33)의 종동단을 캠축(53)의 축선방향으로 가압 또는 가압 해제하도록 되어 있으며, 이를 통해 동력인출포크(33)를 동작 또는 동작 해제시킨다.

이때, 오목홈(59)은 도 4에 보다 상세히 도시된 것처럼, 원주방향으로의 단면 형상이 경사부분(63)과 직선부분(65)으로 이루어지는 바, 경사부분(61)은 캠축(53)이 회전할 때 동력인출포크(33)의 종동단을 캠축(53)의 축방향으로 전후 이동시킨다. 반면, 직선부분(65)은 동력인출캠(57)의 회전에도 불구하고 동력인출포크(33)의 종동단을 움직이지 못한다. 따라서, 동력인출캠(57)은 도 4에 도시된 것처럼, 최초 회전하지 않은 상태에서 동력인출포크(33)를 동작위치에 위치시키며, 이 위치에서 동력인출포크(33)는 동력인출부(7)를 입력축(11)에 동기 회전하도록 결합시킨다. 그러나, 동력인출캠(57)이 최초 회전하지 않은 상태에서 1/4회전 지점까지 회전하면, 동력인출포크(33)의 종동단은 경사부분(63)을 따라 이동하여 해제위치에 이르며, 그 후 3/4회전 지점까지는 직선부분(65)과 접촉하므로, 동력인출포크(33)는 계속해서 해제위치를 유지하게 된다.

이를 위해, 동력인출포크(33)는 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(71), 가압스프링(73), 및 스프링 케이싱(75)으로 이루어지는 바, 동력인출포크(33)의 종동단을 스프링(73)을 통해 지속적으로 동력인출캠(57)에 가압하도록 되어 있다.

여기에서, 몸체(71)는 포크 지지축(37)에서 동력인출부(7)를 잇도록 길게 연장된 봉체로서, 도 3에 도시된 것처럼 절곡되어 형성되는 것이 바람직하다. 이때 몸체(71) 한 끝의 구동단은 도그클러치(41)의 걸림홈(43)에 결합되어 동력인출부(7)를 전후 이동시킴으로써 입력축(11)과 결합 또는 결합 해제시킨다. 몸체(71) 다른 한 끝의 종동단은 포크 지지축(37) 상에 설치되어 동력인출캠(57) 및 가압스프링(73)에 의해 가압되는 바, 포크 지지축(37)을 따라 전후로 이동 가능하도록 되어 있다. 또한, 가압스프링(73)은 위와 같이 포크 지지축(37) 상에 축방향으로 신축 가능하게 장착되어, 몸체(71)의 종동단을 동력인출캠(57)의 캠면에 지속적으로 밀착시키는 역할을 한다. 그리고, 스프링 케이싱(75)은 위 가압스프링(73)을 수용하는 부분으로, 도 3에 도시된 것처럼 포크 지지축(37) 등에 장착되어 가압스프링(73)을 지지함으로써, 가압스프링(73)이 몸체(71)의 종동단에 대해 상시 가압 상태를 유지할 수 있도록 한다. 이때, 동력인출포크(33)의 종동단에는 동력인출캠(57)의 캠면과 미끄럼 접촉하여 원활한 접촉을 이루도록 종동롤러(77)를 부착하는 것이 바람직하다.

이제, 위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 동력인출 겸용 2속 변속기(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에 따르면, 변속기(1)는 도 2 및 도 3에 도시된 상태에서, 도 4의 중립단(C)에 위치한다. 이 위치에서 도그클러치(41)에 의한 입력축(11)과 동력인출부(7) 회전축(45)의 스플라인 결합은 해제되어 있으므로, 동력인출부(7)에 의한 동력인출동작은 없고, 정상적인 기어 변속이 이루어지는 바, 현재는 싱크로 기구(19)가 중립 위치에 있으므로, 감속기어부(3) 즉, 변속기(1)는 중립 상태로 유지된다.

이 상태에서 변속동작부(5)가 동작하여 캠축(53)이 도 3의 화살표(E) 방향으로 1/4회전하도록 정회전하면, 캠홈(60)에 삽입된 종동돌기(39)가 도 4에 저속단(D)으로 도시된 것처럼 캠축(53)의 축방향으로 전진한다. 이에 따라, 변속포크(31)가 전진하고, 변속포크(31)에 의해 싱크로 기구(19)의 슬리브(27)가 전진하면, 허브(23)와 저속 싱크로콘(25)이 결합되어, 입력축(11)의 회전 구동력이 저속 기어쌍(15,16)을 거쳐 도 2의 화살표(D)를 따라 출력축(13)으로 출력된다. 이때, 동력인출포크(33)의 종동단 즉, 종동롤러(77)는 동력인출캠(57)에 의해 계속해서 전방으로 가압되므로, 동력인출부(7)를 여전히 해제위치에 유지하게 된다.

반대로, 도 2 및 도 3에 도시된 상태에서, 캠축(53)이 도 3의 화살표(E) 반대방향으로 1/4회전하도록 역회전하면, 캠홈(60)에 삽입된 종동돌기(39)가 도 4에 고속단(B)으로 도시된 것처럼 캠축(53)의 축방향으로 후퇴한다. 이에 따라, 변속포크(31)와 싱크로 기구(19)의 슬리브(27)가 후퇴하면, 허브(23)는 고속 싱크로콘(26)과 결합되어, 입력축(11)의 회전 구동력을 고속 기어쌍(17,18)으로 전달하며, 이에 따라 회전 구동력은 도 2의 화살표(B)를 따라 출력축(13)으로 출력된다. 이때에도 마찬가지로 동력인출포크(33)의 종동롤러(77)는 동력인출캠(57)에 의해 계속해서 전방으로 가압되므로, 동력인출부(7)를 여전히 해제위치에 유지하게 된다.

반면, 도 4의 고속단(B) 위치에서 캠축(53)이 도 3의 화살표(E) 반대방향으로 1/4회전만큼 추가로 역회전하면, 종동돌기(39)는 도 4의 중립단(A)으로 전진하며, 이에 따라 감속기어부(3)는 도 2 및 도 3에 도시된 상태와 동일한 중립 상태로 된다. 그러나, 이때에는 동력인출캠(57)이 도 3의 화살표(E) 반대방향으로 1/4회전만큼 역회전하므로, 동력인출포크(33)의 종동단이 동력인출캠(57)의 오목홈(59)에 삽입되면서 가압스프링(73)에 의해 가압되어 도 4에 동작위치로 표시된 위치까지 후퇴한다. 따라서, 동력인출포크(33)도 함께 후퇴하면서 도그클러치(41)를 후퇴시켜, 회전축(45)과 입력축(11)을 동기 회전 상태로 결합하며, 이에 따라 입력축(11)을 통해 입력되는 구동원의 회전 구동력을 동력인출부(7)를 통해 외부로 직접 인출하여 사용할 수 있게 된다.

1 : 2속 변속기 3 : 감속기어부
5 : 변속동작부 7 : 동력인출부
9 : 차동기어부 11 : 입력축
13 : 출력축 15, 16 : 저속 기어쌍
17, 18 : 고속 기어쌍 19 : 싱크로 기구
21 : 중간축 23 : 허브
25, 26 : 저속 및 고속 싱크로콘 27 : 슬리브
29 : 안내홈 31 : 변속포크
33 : 동력인출포크 35 : 캠기구
37 : 포크 지지축 39 : 종동돌기
41 : 도그클러치 43 : 걸림홈
45 : 회전축 51 : 변속모터
53 : 캠축 55 : 변속캠
57 : 동력인출캠 59 : 오목홈
60 : 캠홈 61, 63 : 경사부분
65 : 직선부분 71 : 몸체
73 : 가압스프링 75 : 스프링 케이싱
77 : 종동롤러

Claims (9)

1. 구동원으로부터 입력축을 통해 입력되는 회전 구동력을 감속하여 출력축을 통해 출력하는 감속기어부;
   상기 감속기어부가 중립에 있을 때 상기 입력축에 결합되도록 상기 입력축 일측에 장착되어 상기 입력축으로 입력되는 회전 구동력을 외부로 인출하도록 되어 있는 동력인출부; 및
   상기 감속기어부의 감속기어열 일측에 결합되어 상기 감속기어부의 기어비를 변화시키고, 상기 동력인출부를 결합 또는 해제시키는 변속동작부를 포함하고,
   상기 변속동작부는,
   상기 감속기어부의 싱크로기구의 슬리브에 결합되는 변속포크;
   상기 동력인출부의 입력단에 장착된 도그클러치에 결합되어, 상기 도그클러치를 통해 상기 동력인출부의 회전축과 상기 입력축을 동기 회전하도록 연결하는 동력인출포크; 및
   상기 변속포크가 중립 또는 변속 위치에 있을 때 상기 동력인출포크가 결합 또는 해제 위치에 있도록, 상기 변속포크와 상기 동력인출포크를 이동시키는 캠기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력인출 겸용 2속 변속기.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 캠기구는,
   캠동작을 하기 위한 회전력을 발생시키는 변속모터;
   상기 변속모터의 회전축에 결합되어 상기 변속모터 동작 시 회전하는 캠축;
   상기 캠축 상에 형성되어, 상기 변속포크와 접촉함으로써, 회전 시 상기 변속포크를 가압 또는 해제하여 동작시키는 변속캠; 및
   상기 캠축 상에 형성되어, 상기 동력인출포크와 접촉함으로써, 회전 시 상기 동력인출포크를 동작 또는 해제시키는 동력인출캠;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력인출 겸용 2속 변속기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 변속캠은 원주방향으로 나선모양의 캠홈이 가공되어, 상기 캠홈에 삽입되는 상기 변속포크의 종동돌기를 통해 상기 변속포크를 동작시키는 것을 특징으로 하는 동력인출 겸용 2속 변속기.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 캠홈은 상기 캠축이 회전할 때 상기 캠축의 축방향으로 상기 종동돌기를 이동시키는 경사부분으로 이루어지되, 상기 변속포크가 중립단 위치에서 시작하여 1/4회전 지점에서 고속단 위치에, 2/4회전 지점에서 다시 중립단 위치에, 그리고 3/4회전 지점에서 저속단 위치에 이르도록 형성되는 것을 특징으로 하는 동력인출 겸용 2속 변속기.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 동력인출캠은 축선과 직각을 이루는 일측면 상에 축선 방향으로 함입된 오목홈이 가공되어, 상기 일측면 상으로 가압되는 상기 동력인출포크의 종동단을 통해 상기 동력인출포크를 동작 또는 해제시키는 것을 특징으로 하는 동력인출 겸용 2속 변속기.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 오목홈은 상기 캠축이 회전할 때 상기 캠축의 축방향으로 상기 종동단을 이동시키는 경사부분과, 이동시키지 않는 직선부분으로 이루어지되, 상기 동력인출포크가 동작위치에서 시작하여 1/4회전 지점까지 상기 경사부분을 따라 이동하여 해제위치에 이른 후, 3/4회전 지점까지 상기 직선부분을 따라 계속해서 해제위치에 머물도록 형성되는 것을 특징으로 하는 동력인출 겸용 2속 변속기.
8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
   상기 동력인출포크는,
   구동단이 상기 도그클러치에 결합되어 상기 동력인출부를 결합 또는 해제시키고, 종동단이 포크 지지축 상에 설치되어 상기 동력인출캠에 의해 상기 포크 지지축을 따라 이동 가능하도록 되어 있는 몸체;
   상기 포크 지지축 상에 장착되어 상기 몸체의 종동단을 상기 동력인출캠에 밀착시키는 가압스프링; 및
   상기 가압스프링을 상기 몸체의 종동단에 대해 가압되는 상태로 상기 포크 지지축 상에 지지하는 스프링 케이싱;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력인출 겸용 2속 변속기.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 동력인출포크는 상기 동력인출캠과 미끄럼 접촉하도록 상기 몸체의 종동단에 장착된 종동롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력인출 겸용 2속 변속기.
   

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