KR20000029251A - 일체형 캠 및 변속 포크 조립체 - Google Patents

일체형 캠 및 변속 포크 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일체형 캠 및 변속 포크 조립체는 회전식 변속 레일상에 배치된다. 변속 포크 조립체는 일단부에 헬리컬 캠을 구비한 원통형 몸체를 포함한다. 회전식 변속 레일에 고정되는 캠 종동차(cam follower)는 몸체의 캠 단부에 인접한다. 몸체의 대향 단부는 제 2 캠 및 적절하게 배치된 캠 종동차를 포함하거나 복귀 스프링에 의해 결합되는 편평한 표면을 포함한다. 회전식 변속 레일은 웜 기어 장치와 같은 적절한 속도 감소 및 토크 증가 구동을 통해 전기 모터에 의해 구동된다. 하나 또는 두개의 상술된 형태의 캠 구성은 예를 들어, 고속 또는 저속 범위를 선택하고, 제 1 및 제 2 구동 라인을 서로 연결하기 위해 단일 변속 레일상의 트랜스퍼 케이스 내에서 이용될 수 있다.

Description

일체형 캠 및 변속 포크 조립체{Integrated cam and shift fork assembly}
본 발명은 트랜스퍼 케이스 등에서의 변속을 제어하기 위한 특히, 회전가능한 변속 레일상에 배치된 일체형 캠 및 포크 조립체에 대한 변속을 제어하기 위한 기구에 관한 것이다.
많은 현대의 전동장치 및 트랜스퍼 케이스에 있어서, 가변 속도 범위와 작동 상태 사이의 변속은 종종 차량 작동자에 의해 제어되는 수동 연동장치에 의해 달성된다. 종종, 상기 연동장치는 소정의 기어 즉, 작동 모드를 선택하기 위해 전방 또는 후방 위치로 중심의 중립 위치 외부로 병진될 수 있는 하나 또는 복수의 평행한 변속 레일을 포함한다.
스포츠용 차량과 경효율 및 중효율 트럭과 같은 최신의 소비자 제품에 있어서, 트랜스퍼 케이스 내의 기어 범위 및 작동 모드는 현재 전자기계, 공압 또는 유압 작동기를 통해 보다 보편적으로 선택된다. 다양한 구동 조립체 및 중간 연동장치는 예를 들어, 제 1 및 제 2 구동 라인을 직접적으로 연결하기 위한 점성 클러치, 차동 클러치 또는 조정 클러치를 고정하는 트랜스퍼 케이스의 작동 모드 및 범위 선택을 달성하도록 개발되었다.
이러한 장치는 복잡성, 정교화, 신뢰성 및 비용의 동일하게 변하는 수준을 나타낸다. 기어 또는 작동 모드의 빠르고 정밀한 선택을 제공하는 정교화된 시스템은 신뢰성 면에서 떨어진다. 이에 반해, 단순한 시스템은 그것이 신뢰성을 가질지라도 명확하거나, 정확한 또는 반복적인 변속을 제공하지 않는다.
본 발명은 최소한의 부품으로 이루어진 변속 포크의 매우 정확한 위치설정과 그에 따라 높은 신뢰도를 성취하는 변속 조립체에 관한 것이다.
본 발명의 일체형 캠 및 변속 포크 조립체는 회전식 변속 레일상에 배치된다. 변속 포크 조립체는 일단부에 헬리컬 캠을 구비한 원통형 몸체를 포함한다. 회전식 변속 레일에 고정되는 캠 종동차(cam follower)는 몸체의 캠 단부에 인접한다. 몸체의 대향 단부는 제 2 캠 및 적절하게 배치된 캠 종동차를 포함하거나 복귀 스프링에 의해 결합되는 편평한 표면을 포함한다. 회전식 변속 레일은 웜 기어 장치와 같은 적절한 속도 감소 및 토크 증가 구동을 통해 전기 모터에 의해 구동된다. 하나 또는 두개의 상술된 형태의 캠 구성은 예를 들어, 고속 또는 저속 범위를 선택하고, 제 1 및 제 2 구동 라인을 서로 연결하는 단일 또는 복합 기능을 제공하도록 단일 변속 레일상의 트랜스퍼 케이스 내에서 이용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 트랜스퍼 케이스 등에서 사용하기 위한 일체형 캠 및 변속 포크 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 간단하고 매우 신뢰도 있는 일체형 캠 및 변속 포크 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 한쌍의 헬리컬 캠에 의해 명확하게 양방향으로 병진되고 캠 종동차와 협동하는 일체형 캠 및 변속 포크 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 협동하는 헬리컬 캠 및 캠 종동차에 의해 한 방향으로 그리고 복귀부(압축 스프링)에 의해 대향 방향으로 명확하게 병진되는 일체형 캠 및 변속 포크 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 공통 회전 변속 레일상에서 단독으로 이용되거나 복수개가 이용될 수 있는 일체형 캠 및 변속 포크 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 양호한 실시예 및 첨부 도면의 하기 설명을 참조로 명백해질 것이고, 동일한 부품, 소자 또는 부분에는 동일한 참조 번호를 사용한다.
도 1은 본 발명을 포함하는 4륜 모터 차량 구동 라인을 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 일체형 캠 및 변속 포크 조립체를 포함하는 모터 차량의 트랜스퍼 케이스를 부분 단면으로 도시한 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 일체형 캠 및 변속 포크 조립체의 확대 사시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 4륜 차량 구동 트레인 12 : 원동기
14 : 전동장치 16 : 트랜스퍼 케이스 조립체
20, 30 : 구동 라인 22, 32 : 지지축
24, 34 : 차동장치 26, 36 : 액슬
28, 38 : 타이어 및 휠 조립체 42 : 허브
44 : 유니버설 조인트 60, 74 : 변속 포크 조립체
100 : 몸체부 102, 104 : 원통형 내부 통로
106 : 단일 변속 레일 114 : 헬리컬 캠
118 : 캠 종동차 122 : 웨브
124 : 반원형 포크
도 1을 참조하면, 4륜 차량 구동 트레인이 참조 번호 10으로서 개략적으로 도시된다. 4륜 차량 구동 트레인(10)은 전동장치(14)에 연결되어 직접적으로 구동하는 원동기(12)를 포함한다. 전동장치(14)는 자동식 또는 수동식일 수 있다. 전동장치(14)의 출력은 제 1 또는 후방 지지축(22), 제 1 또는 후방 차동장치(24), 한쌍의 제 1 또는 후방 액슬(26) 및 각 쌍의 제 1 또는 후방 타이어 및 휠 조립체(28)를 포함하는 제 1 또는 후방 구동 라인(20)에 동력을 전달하는 트랜스퍼 케이스 조립체(16)를 직접적으로 구동한다.
또한, 트랜스퍼 케이스 조립체(16)는 제 2 또는 전방 지지축(32), 제 2 또는 전방 차동 조립체(34), 한쌍의 제 2 또는 전방 액슬(36), 각 쌍의 제 2 또는 전방 타이어 및 휠 조립체(38)를 포함하는 제 2 또는 전방 구동 라인(30)에 선택적으로 동력을 전달한다. 전방 타이어 및 휠 조립체(38)는 쌍으로 된 전방 액슬(36)중 각각 하나에 직접적으로 결합될 수 있거나, 또는 한쌍의 수동 또는 원격으로 작동가능한 로킹 허브(42)는 쌍으로 된 전방 액슬(36)과 그 액슬에 선택적으로 연결하기 위한 각각 하나의 타이어 및 휠 조립체(38) 사이에 작동식으로 배치될 수 있다. 마지막으로, 제 1 구동 라인(20)과 제 2 구동 라인(30)은 다양한 축과 부품 사이에 오정렬과 정적 및 동적 오프셋을 허용하도록 종래 형태로 작용하는 적절하게 배치된 유니버셜 조인트(44)를 포함할 수 있다.
상기 및 하기 상세한 설명은 차량에 관한 것으로서, 후방 구동 라인(20)은 제 1 구동 라인으로서 작용하고 즉, 실질적으로 항상 결합되어 작동하고, 대응적으로, 전방 구동 라인(30)은 제 2 구동 라인으로서 작용하고 즉, 정시제로만 또는 제 2 즉 보조 형태로 결합되어 작용하고, 상기 차량은 통상적으로 후륜 구동 차량으로서 언급된다.
본원에서 용어 "전방" 및 "후방"보다는 상기 용어 "제 1" 및 "제 2"가 더 이용되며, 본원에 개시 및 청구된 발명은 전동장치 및 트랜스퍼 케이스에 용이하게 이용될 수 있으며, 제 1 구동 라인(20)은 차량의 전방에 배치되고, 제 2 구동 라인(30)은 차량의 후방에 배치된다. 따라서, 상기 용어 "제 1" 및 "제 2"는 그 특정 위치보다는 각각의 구동 라인의 기능을 넓게 적절히 특징화한다.
도 2를 참조하면, 트랜스퍼 케이스 조립체(16)는 두부분을 포함하고, 양호하게는 트랜스퍼 케이스 조립체(16)의 다양한 기계 부품을 수납하여 위치시키고 지지하는 복수의 개구, 포트, 견부, 통로 등을 구비한 캐스트 하우징(48)을 포함한다. 이러한 부품들 사이에는 유성 기어 조립체(52)를 구동하는 입력축(50)이 위치된다. 유성 기어 조립체(52)는 중간 구동 슬리브(54)에 선택적으로 제공될 수 있는 증가된 토크 출력, 감소된 속도를 제공한다. 제 1 환형 맞물림 클러치(56)는 제 1 변속 포크 조립체(60)에 의해 결합된 플랜지(58)를 포함한다. 제 1 맞물림 클러치(56)는 중간 구동 슬리브(54)에 키홈 가공되어 그 위에 슬라이드식으로 배치된다. 맞물림 클러치(56)는 입력축(50)으로부터의 직접 구동 또는 유성 기어 조립체(52)의 출력 부재로부터의 감속 구동으로 양축방향으로 병진될 수 있다. 중간 구동 슬리브(54)는 상기 선택된 고속 또는 저속 구동을 토크 분배 조립체(62)의 입력에 제공한다. 토크 분배 조립체(62)는 제 1 출력축(64)을 구동하는 제 1 출력과 구동 튜브(66)를 구동하는 제 2 출력을 갖는 중간 차동장치를 포함할 수 있다. 또한, 토크 분배 조립체(62)는 중간 구동 슬리브(54)로부터 제 1 출력축(64)과 구동 튜브(66)까지 비례 제어 및 토크의 분배를 제공하는 점성 형태의 클러치 또는 요구시에 유압 또는 전기적으로 토크를 조정하는 형태의 클러치일 수도 있다.
체인 구동 치형부(68)를 포함하는 구동 튜브(66)는 중간 구동 슬리브(54)에 대해 동심으로 배치된다. 제 2 환형 맞물림 클러치(70)는 구동 튜브(66)에 대해 키홈 가공되고 그 튜브를 따라 축방향으로 슬라이드되고, 제 2 환형 맞물림 클러치(70) 내의 상호 보완식으로 구성된 원주 채널 또는 홈과 결합하는 제 2 변속 포크 조립체(74)로부터 연장되는 반원형 돌출부(72)에 의해 양방향으로 병진될 수 있다. 제 2 맞물림 클러치(70)는 양방향으로 병진될 수 있으며 도 2에 도시된 바와 같이 우측으로 이동시, 토크 분배 조립체(62)상의 스플라인 또는 기어 치형부(76)와 결합하므로, 토크 분배 조립체(62)의 하우징에 구동 튜브(66)를 직접 결합시키고 그 동작을 효과적으로 중단시켜 고정시킨다. 상기와 같이 위치되면, 트랜스퍼 케이스 조립체(16)의 제 2 출력을 구동하는 구동 튜브(66)와 제 1 출력축(64)은 서로 결합 즉, 고정된다. 제 2 맞물림 클러치(70)가 도 2에 도시된 바와 같이 위치될 때, 중심 차동장치는 변위가 자유롭거나 조정 및 점성 클러치는 필요에 따라 제어가 자유롭다. 체인(78)은 구동 튜브(66)의 체인 구동 치형부(68)와 종동 체인 스프라켓(84)의 치형부상에 차례로 수납된다. 종동 체인 스프라켓(84)은 볼 베어링 조립체(88)와 같은 복수의 감마 베어링(anti-friction bearings)에 수납되어 지지되는 제 2 출력축(86)과 함께 일체식으로 형성될 수 있다. 제 2 출력축(86)은 유니버설 조인트(44)의 일부를 형성하는 플랜지(90)로 종결되며, 너트(92) 또는 유사한 체결부재에 의해 제 2 출력축(86)에 고정될 수 있다. 플랜지(90) 부분 또는 제 2 출력축(86)에 대해 연장되는 적절한 오일 밀봉부(94)는 그 둘레에 윤활 밀착 밀봉을 제공한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제 1 변속 포크 조립체(60) 및 제 2 변속 포크 조립체(74)는 각각 단일 변속 레일(106)을 수납하는 원통형 내부 통로(102, 104)를 통해 형성되는 몸체부(100, 100')를 포함한다. 변속 레일(106)은 트랜스퍼 케이스 조립체(16)의 하우징(48) 내부의 적절한 크기로 정렬된 구멍(112) 내에 수납된 각각의 단부에 감소 직경부(108)를 포함한다. 헬리컬 캠(114)은 관통 원통형 통로(102)에 인접하며, 변속 포크 조립체(60)의 몸체부(100)의 각 단부면에 배치된다. 축방향 불연속부(116)는 헬리컬 캠(114)의 축방향으로 이격된 단부들 사이에서 연장되며 견부 또는 정지부를 제공한다. 헬리컬 캠(114)은 상호 보완식으로 구성되며 서로 이격된 캠 종동차(118)쌍에 의해 결합된다. 양호하게는, 작동 마찰을 감소시키기 위해서, 캠 종동차(118)는 벽속 레일(106)로부터 방사상으로 연장되는 각 쌍의 장착핀(120)상에 축방향으로 구속되어 장착되며 자유롭게 회전 가능한 롤러이다. 그러나, 롤러 없이 고정핀(종동차)이 사용될 수도 있다. 또한, 변속 포크 조립체(60)는 제 1 맞물림 클러치(56)의 환형 플랜지(58)를 결합하는 반원형 채널(126)을 가지는 반원형 포크(124)와 통상적으로 방사상으로 연장되는 웨브(122)를 포함한다. 변속 레일(106)의 회전시, 캠 종동차(118)와 헬리컬 캠(114) 사이의 협동이 제 1 변속 포크 조립체(60)를 축방향으로 변속 레일(106)을 따라 명확하게 병진시킨다는 것이 이해될 것이다. 캠(114) 표면의 축방향 불연속부(116)에는 변속 레일(106)의 일방향 회전과 그에 따른 제 1 변속 포크 조립체(60)의 축방향 운동에 있어서의 명확한 정지부 또는 회전식 이송 제한부도 제공된다.
제 2 변속 포크 조립체(74)는 두개의 헬리컬 캠(114)표면을 포함하지 않는 것을 제외하고는 제 1 변속 포크 조립체(60)와 유사하고, 그 몸체부(100')는 장착 핀(120)상에서 회전식으로 지지되는 단일 캠 롤러 또는 종동차(118)에 의해 결합된 축방향 불연속부(136)와 단일 헬리컬 캠(134)표면을 포함한다. 이러한 구성은 변속 레일(106)에 의해 제 2 변속 포크 조립체(74)의 단일방향으로만 구동되는 병진을 제공한다. 대향 방향으로의 변속 포크 조립체(74)의 축방향 병진은 제 2 변속 포크 조립체(74)와 하우징(48)의 일부분 사이에 변속 레일(106)에 대해 동심으로 배치된 압축 스프링(138)에 의해 제공된다.
변속 레일(106)의 회전은 변속 레일(106)을 직접 구동하여 양방향으로 회전시키는 상호 보완식으로 구성된 기어(156)를 구동하는 웜 기어 출력부(154)를 갖는 양방향 전기 모터(152)를 포함하는 구동 조립체(150)에 의해 달성된다. 변속 레일(106)상에서의 캠 종동차(118) 위치의 적절한 선택, 헬리컬 캠(114, 134)의 각도, 및 그 헬리컬 캠(114, 134)에서의 임의의 운전 휴지 영역의 합동이 소망 제어 계획 및 작동 계획을 달성하기 위해 맞물림 클러치(56, 70)의 다양한 작동 순서를 용이하게 달성시킨다는 것이 이해될 것이다.
그러므로, 상호 보완식으로 이격된 헬리컬 캠(114)과 협동하는 한쌍의 이격된 캠 종동차(118)를 갖는 제 1 변속 포크 조립체(60)로서 상술된 제 1 구성이나, 변속 포크 조립체(74)의 몸체부(100')에 인접하여 배치된 압축 스프링(138), 단일 헬리컬 캠(134), 및 캠 종동차(118)를 갖는 제 2 변속 포크 조립체(74)로서 상술된 제 2 구성인 변속 포크 조립체와 일체형 캠은 트랜스퍼 케이스가 아닌 기계 장치에 사용하기에도 적합하다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 제 1 변속 포크 조립체(60)와 제 2 변속 포크 조립체(74)에는 상술된 전기 모터(152)에 더불어 공압 또는 유압 구동 시스템이 사용될 수도 있다.
상술된 것은 본 발명을 실행하기 위해 본 발명자에 의해 발명된 최상의 형태이다. 그러나, 상기 장치의 변경 및 변형은 변속 제어 기구 분야의 기술자에게는 자명할 것이다. 상술된 것은 본 발명을 실행하기 위해 본 발명가가 의도한 최상의 형태를 나타내며, 본 기술분야의 기술자들이 본 발명을 실행할 수 있도록 되어 있으므로, 본 발명에 제한되도록 구성된 것이 아니라 상술된 명백한 변형을 포함하도록 구성되며, 하기 청구범위의 정신 및 범위에 의해서만 제한된다.
본 발명은 트랜스퍼 케이스 등에서 사용하기 위한 간단하고 매우 신뢰도 있는 일체형 캠 및 변속 포크 조립체를 제공한다.

Claims (9)

  1. 트랜스퍼 케이스 등에 사용하기 위한 일체형 캠 및 변속 포크 조립체에 있어서,
    그 축선에 대해 회전가능하게 배치된 변속 레일(106)과,
    상기 변속 레일에 고정되는 적어도 하나의 캠 종동차(118)와,
    상기 캠 종동차와 맞물리는 캠(114)과 클러치 부재(56)를 결합시켜 양방향으로 병진시키도록 구성된 형상부를 구비한 변속 포크(124)를 포함하며, 상기 변속 레일을 회전식으로 수납하는 변속 포크 조립체(60)와,
    상기 변속 포크 조립체를 상기 캠 종동차를 향해 구동하도록 구성되며, 상기 캠 종동차로부터 상기 변속 포크 조립체의 대향 단부상에 배치되는 힘 제공 수단(118, 138)과,
    양방향 모터(152)와,
    상기 양방향 모터 및 상기 변속 레일을 연결하는 감속 기구(154, 156)를 포함하는 일체형 캠 및 변속 포크 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 힘 제공 수단은 제 2 캠 종동차(118)인 일체형 캠 및 변속 포크 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 힘 제공 수단은 압축 스프링(138)인 일체형 캠 및 변속 포크 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 두개의 변속 포크 조립체(60, 74)는 단일 회전 변속 레일(106)상에 배치되는 일체형 캠 및 변속 포크 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 캠은 상기 캠의 축방향으로 변위되는 부분과 결합하는 견부(116)를 포함하는 일체형 캠 및 변속 포크 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 변속 포크 형상부는 채널(126)인 일체형 캠 및 변속 포크 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 변속 포크 형상부는 돌출부(72)인 일체형 캠 및 변속 포크 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서, 유성 기어 구동 조립체(52)를 갖는 트랜스퍼 케이스(16)를 부가로 포함하고, 상기 클러치 부재는 직접 구동 및 감속 구동을 선택하도록 구성되며, 상기 포크 조립체 형상부는 상기 맞물림 클러치와 결합하는 일체형 캠 및 변속 포크 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 캠 종동차는 핀(120)상에서 지지되는 롤러(118)를 포함하는 일체형 캠 및 변속 포크 조립체.
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