KR20170035584A - 캠을 이용한 ｐｔｕ 절환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PTU 절환장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인풋 샤프트와 아웃풋 샤프트 간의 결합을 해제할 때에는, 포크가 회전되는 캠에 의해 눌려져 순방향으로 회동되어 슬리브를 이동시키고, 인풋 샤프트와 아웃풋 샤프트 간의 결합을 체결할 때에는, 포크가 캠에 의한 눌림이 해제되어, 수축된 스프링의 탄성력에 의해 역방향으로 회동되어 슬리브를 이동시킴으로써, 체결 응답성을 향상시키고, 전류소모에 의한 연비손실을 방지할 수 있는 캠을 이용한 PTU 절환장치에 관한 것이다.

Description

캠을 이용한 ＰＴＵ 절환장치{power take-off unit using a cam}

본 발명은 PTU 절환장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인풋 샤프트와 아웃풋 샤프트 간의 결합을 해제할 때에는, 포크가 회전되는 캠에 의해 눌려져 순방향으로 회동되어 슬리브를 이동시키고, 인풋 샤프트와 아웃풋 샤프트 간의 결합을 체결할 때에는, 포크가 캠에 의한 눌림이 해제되어, 수축된 스프링의 탄성력에 의해 역방향으로 회동되어 슬리브를 이동시킴으로써, 포크의 응답성능을 향상시키고, 전류소모에 의한 연비손실을 방지할 수 있는 캠을 이용한 PTU 절환장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 4륜 구동차량은 엔진과, 주행 상태에 따라 기어비의 변화를 주기 위한 변속기와, 상기 변속기를 통해 엔진의 동력을 전달받는 인풋샤프트와, 상기 인풋샤프프를 통해 전달되는 동력이 아웃풋 샤프트에 전달되게 하거나 차단시키는 동력절환장치(PTU, power take-off unit)로 구비된다.

종래의 동력절환 장치는 한국등록특허 제10-1076074호, 단일 액츄에이터 구동형 트랜스퍼 케이스에 개시된 바와 같이, 다판 클러치 타입으로 동력을 절환시키는 구조를 갖는다.

이와 같이, 다판 클러치 타입의 동력 절환 장치는 구동모터로부터 회전 동력을 전달받는 인풋 샤프트와, 상기 인풋 샤프트의 원주면으로 겹겹으로 형성된 외측마찰판과 내측 마찰판, 필요에 따라 상기 외측마찰판과 내측마찰판이 밀착되도록 압력을 가하고, 아웃풋 샤프트로 동력이 전달되게 하는 압력판을 포함하여 이루어진다.

하지만, 다판 클러치 타입의 동력 절환 장치는 다판클러치를 이용하여 동력을 전달하기 때문에 다판클러치 내부에 있는 마찰 플레이트간의 슬립으로 인한 구동력 손실이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 디스커넥터 타입의 동력 절환 장치는 모터의 구동력에 의해 수평방향으로 왕복 직선 운동하는 러그, 상기 러그에 설치되어, 상기 러그와 함께 이동하여, 서로 다른 샤프트 간에 구동력이 전달되게 하거나 차단시키는 포크를 포함하여 이루어진다.

이와 같은 종래의 동력 절환 장치는 서로 다른 샤프트 간의 결합을 체결시킬 때와, 결합을 해제시킬 때 모두 모터의 구동력이 사용되므로, 전류소모량이 많으며, 이에 수반되어 엔진 제네레이터의 부하가 상승되고, 연비손실이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 모터의 응답속도의 한계로 인해, 포크의 응답성능이 낮은 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인풋 샤프트와 아웃풋 샤프트 간의 결합을 해제할 때에만 모터의 구동력을 이용하고, 인풋 샤프트와 아웃풋 샤프트 간의 결합을 체결할 때에는 스프링의 탄성력을 이용함으로써, 포크의 응답성능을 향상시키고, 전류소모에 의한 연비손실을 방지할 수 있는 캠을 이용한 PTU 절환장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 모터의 회전방향을 하나의 방향만으로 구동되면서도, 포크가 왕복운동 되게 함으로써, 제어의 용이성을 증진시킬 수 있는 캠을 이용한 PTU 절환장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 회전 동력을 발생시키는 모터; 상기 모터에 의해 회전되며, 단면의 가로축과 세로축의 길이가 서로 다른 형상의 캠; 일단부 일측면이 상기 캠의 회전에 의해 상기 캠에 접촉되어 눌려지거나, 누름이 해제되는 포크; 상기 캠과 대향되는 위치에 구비되어, 상기 캠에 의해 눌려진 상기 포크 일단부 타측면을 탄성적으로 지지하는 스프링; 상기 포크의 소정 위치에 구비되고, 상기 포크의 회동축이 되어 상기 포크가 회동되게 하는 힌지; 회동되는 상기 포크의 타단부에 연결되고, 축방향으로 왕복운동 하여, 두 개의 샤프트 간에 구동력이 차단되게 하거나, 구동력이 전달되게 하는 슬리브;를 포함하는 캠을 이용한 PTU 절환장치를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 슬리브는 상기 캠에 의해 상기 포크의 일단부 일측면이 눌려질 때에는, 상기 스프링은 수축되며, 상기 포크가 순반향으로 회동되어 두 개의 샤프트 간에 구동력이 차단되게 하고, 상기 캠에 의해 상기 포크의 일단부 일측면의 누름이 해제될 때에는, 수축된 스프링의 탄성력에 의해, 상기 포크가 역방향으로 회동되어 두 개의 샤프트 간에 구동력이 전달되게 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 캠은 단면이 타원형상이다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 힌지는 상기 포크 상에서 설치위치가 변경될 수 있도록 구비되어, 상기 포크의 회동 반경 또는 상기 모터의 배력이 조절된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 포크 타단부에는 힌지 결합으로 연결되는 포크 패드;를 더 포함하고, 상기 포크 패드는 상기 슬리브의 그루브의 내측에 안착되어, 상기 슬리브를 평행 이동시킨다.

또한, 본 발명은 본 발명의 PTU 절환장치가 구비된 4륜 구동장치를 제공한다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

먼저, 본 발명의 캠을 이용한 PTU 절환장치에 의하면, 인풋 샤프트와 아웃풋 샤프트 간의 결합을 해제할 때에만 모터의 구동력을 이용하여 포크를 순방향으로 이동시키고, 인풋 샤프트와 아웃풋 샤프트 간의 결합을 체결할 때에는 스프링의 탄성력을 이용하여 포크를 역방향으로 이동시킴으로써, 포크의 응답성능을 향상시키고, 전류소모에 의한 연비손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 캠을 이용한 PTU 절환장치에 의하면, 모터의 회전방향이 하나의 방향만으로 구동되면서도, 포크가 왕복운동 되게 함으로써, 제어의 용이성을 증진시킬 수 있는 장점을 지닌다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캠을 이용한 PTU 절환장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캠을 이용한 PTU 절환장치의 작동 원리를 보여주는 도면이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PTU(power take-off unit) 절환장치는 인풋 샤프트(a) 및 아웃풋 샤프트(b) 간에 구동력이 전달되게 하거나, 차단시키는 동력절환 장치로서, 모터(110), 캠(120), 포크(130), 스프링(140), 힌지(150) 및 슬리브(160)를 포함하여 이루어진다.

상기 모터(110)는 회전동력을 발생시키는 장치이다.

상기 캠(120)은 모터(110)에 의해 회전되는 수단이다.

또한, 상기 캠(120)의 단면은 가로축(120a)와 세로축(120b)의 길이가 서로 다른 형상을 지닌다.

이는 상기 캠(120)이 상기 모터(110)의 회전에 의해 회전되면서, 후술할 포크(130)를 누르거나, 누름을 해제하기 위함이다.

예를 들어, 상기 캠(120)의 단면형상은 타원일 수 있다.

그 이유는 상기 캠(120)과 상기 포크(130)의 마찰을 최소화하면서, 상기 포크(130)를 누르거나, 누름을 해제할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 캠(120)의 형상은 상기 포크(130)를 누르고, 누름을 해제할 수 있는 형상이면 제한되진 않으며, 상기 모터(110) 출력과 최적화된 배력이 구현되도록 다양한 형상으로 제조될 수 있다.

상기 포크(130)는 일단부(131) 일측면(131a)이 상기 캠(120)의 회전에 의해 상기 캠(120)에 직접 접촉되어 눌려지거나, 누름이 해제된다.

상기 스프링(140)은 상기 캠(120)과 대향되는 위치에 구비된다.

또한, 상기 스프링(140)은 상기 캠(120)에 의해 눌려진 상기 포크(130) 일단부(131) 타측면(131b)을 탄성적으로 지지한다.

상기 힌지(150)는 상기 포크(130)의 소정 위치에 구비되어, 상기 포크(130)의 회동축이 되는 결합부재로서, 상기 포크(130)가 회동되게 한다.

또한, 상기 힌지(150)는 상기 포크(130)가 회동될 수 있도록, 케이스에 설치될 수 있다.

또한, 상기 힌지(150)는 상기 포크(130) 상에서 설치위치가 변경될 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

그 이유는, 상기 힌지(150)의 설치위치를 조절함으로써, 상기 포크(130)의 회동 반경 및 상기 모터(110)의 배력을 용이하게 조절할 수 있기 때문이다.

상기 슬리브(160)는 상기 포크(130)의 타단부(132)에 연결되며, 상기 포크(130)의 회동에 의해 축방향으로 왕복운동한다.

즉, 상기 슬리브(160)는 상기 포크(130)의 회동에 의해, 인풋 샤프트(a)와 아웃풋 샤프트(b) 간에 구동력이 전달되게 하거나, 차단하는 수단이다.

보다 자세하게는, 상기 슬리브(160)의 내측기어가, 상기 인풋 샤프트(a) 및 상기 아웃풋 샤프트(b)의 외측 기어와 서로 맞물려, 구동력이 전달되게 하거나 차단되게 한다.

한편, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 PTU 절환장치의 작동 원리를 자세하게 설명하기로 한다.

상기 인풋 샤프트(a)와 아웃풋 샤프트(b) 간의 결합을 해제할 때에는, 먼저 상기 모터(110)의 회전에 의해, 상기 캠(120)이 회전된다.

그리고, 상기 캠(120)에 의해 상기 포크(130)의 일단부(131) 일측면(131a)이 눌리게 된다.

이는 상기 캠(120)이 회전되어, 상기 캠(120)의 중심부과 거리가 먼 상기 캠(120)의 곡면부에 상기 포크(130)의 일측면(131a)이 눌리게 되는 것이다.

이때, 상기 포크(130)는 상기 힌지(150)를 중심으로 하여, 순방향으로 회동되며, 동시에 상기 스프링(140)은 수축된다

즉, 상기 포크(130)가 순방향으로 회동됨으로써, 상기 포크(130)의 타단부(132)와 연결된 상기 슬리브(160)도 순방향으로 이동하게 되어, 상기 인풋 샤프트(a)와 상기 아웃풋 샤프트(b) 간의 결합이 해제되는 것이다.

또한, 상기 인풋 샤프트(a)와 아웃풋 샤프트(b) 간의 결합이 체결될 때에는, 먼저, 상기 모터(110)의 회전에 의해, 상기 캠(120)이 회전된다.

그리고, 상기 캠(120)의 회전에 의해, 상기 포크(130)의 일단부(131) 일측면(131a)의 누름이 해제된다.

이는 상기 캠(120)이 회전되어, 상기 포크(130)의 일측면(131a)과 상기 캠(120)의 중심부와 거리가 짧은 상기 캠(120)의 곡면부가 대응하게 되어, 상기 포크(130)의 일측면(131a)에 대한 눌림이 해제되는 것이다.

이때, 상기 포크(130)는 수축된 상기 스프링(140)의 탄성력에 의해 상기 힌지(150)를 중심으로 하여, 역방향으로 회동하게 된다.

즉, 상기 포크(130)가 역방향으로 회동됨으로써, 상기 포크(130)의 타단부(132)와 연결된 상기 슬리브(160)도 역방향으로 이동하게 되며, 상기 인풋 샤프트(a)와 상기 아웃풋 샤프트(b) 간의 결합이 체결되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 PTU 절환장치(100)는 인풋 샤프트(a)와 아웃풋 샤프트(b) 간의 결합을 해제할 때에만 모터(110)의 구동력을 이용하고, 인풋 샤프트(a)와 아웃풋 샤프트(b) 간의 결합을 체결할 때에는 스프링(140)의 탄성력을 이용하므로, 전류소모량을 줄일 수 있으며, 더 나아가 전류소모량의 증대에 따른 엔진 제네레이터의 부하 상승을 막아 연비손실을 줄일 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 모터(110)의 응답속도의 한계로 인한, 포크(130)의 응답성능 문제도 동시에 해결할 수 있다.

더욱이, 모터(110)의 회전방향이 하나의 방향만으로 구동되면서도, 포크가 왕복운동 되게 함으로써, 제어가 용이한 장점을 지닌다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 PTU 절환장치(100)는 상기 포크(130)의 타단부(132)에는 힌지결합(171)으로 연결되는 포크 패드(170)가 더 포함될 수 있다.

이는 상기 포크 패드(170)가 상기 슬리브(160)의 그루브(161) 내측에 안착되게 하여, 상기 슬리브(160)를 평행이동하게 하기 위함이다.

또한, 본 발명은 본 발명의 PTU 절환장치가 구비된 4륜 구동장치를 제공한다.

한편, 상기 슬리브(160)는 상기 아웃풋 샤프트(b)에서 상기 인풋 샤프트(a)로 이동하여, 상기 샤프트들을 서로 체결할 수 있고, 역으로 상기 인풋 샤프트(a)에서 상기 아웃풋 샤프트(b)로 이동하여, 상기 샤프트들을 체결할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

110 : 모터 120 : 캠
130 : 포크 140 : 스프링
150 : 힌지 160 : 슬리브
170 : 포크 패드

Claims (6)

1. 회전 동력을 발생시키는 모터;
   상기 모터에 의해 회전되며, 단면의 가로축과 세로축의 길이가 서로 다른 형상의 캠;
   일단부 일측면이 상기 캠의 회전에 의해 상기 캠에 접촉되어 눌려지거나, 누름이 해제되는 포크;
   상기 캠과 대향되는 위치에 구비되어, 상기 캠에 의해 눌려진 상기 포크 일단부 타측면을 탄성적으로 지지하는 스프링;
   상기 포크의 소정 위치에 구비되고, 상기 포크의 회동축이 되어 상기 포크가 회동되게 하는 힌지;
   회동되는 상기 포크의 타단부에 연결되고, 축방향으로 왕복운동 하여, 두 개의 샤프트 간에 구동력이 차단되게 하거나, 구동력이 전달되게 하는 슬리브;를 포함하는 캠을 이용한 PTU 절환장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 슬리브는
   상기 캠에 의해 상기 포크의 일단부 일측면이 눌려질 때에는, 상기 스프링은 수축되며, 상기 포크가 순반향으로 회동되어 두 개의 샤프트 간에 구동력이 차단되게 하고,
   상기 캠에 의해 상기 포크의 일단부 일측면의 누름이 해제될 때에는, 수축된 스프링의 탄성력에 의해, 상기 포크가 역방향으로 회동되어 두 개의 샤프트 간에 구동력이 전달되게 하는 것을 특징으로 하는 캠을 이용한 PTU 절환장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 캠은 단면이 타원형상인 것을 특징으로 하는 캠을 이용한 PTU 절환장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 힌지는 상기 포크 상에서 설치위치가 변경될 수 있도록 구비되어, 상기 포크의 회동 반경 또는 상기 모터의 배력이 조절되는 것을 특징으로 하는 캠을 이용한 PTU 절환장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 포크의 타단부에는 힌지 결합으로 연결되는 포크 패드;를 더 포함하고,
   상기 포크 패드는 상기 슬리브의 그루브의 내측에 안착되어, 상기 슬리브를 평행 이동시키는 것을 특징으로 하는 캠을 이용한 PTU 절환장치.
   
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 PTU 절환장치가 구비된 4륜 구동장치.
   

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