KR102103336B1 - 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 기존 동축반전장치가 스퍼기어 두개와 하나의 별도 기어로 구성되기 때문에 동축반전장치 전체의 부피가 커지고, 스퍼기어가 맞물리면서 구동되기 때문에 동축반전구동효율이 떨어지고, 기어이의 마모가 많이 발생되어, 기어이에 미끄럼현상으로 인해 고장이 자주 발생되는 문제점과, 기존 동축반전장치가 설치된 차를 통해 자체 회전 및 좌우측면방향 이동시, 스퍼기어와 내부기어간의 기어맞물림 속도 차이와 불균형으로 인해, 움직이지 못하고, 순간 뒤집혀버리는 문제점을 개선하고자, 차본체(10), 회전모터부(20), 배터리부(30), 무선통신모듈(40), 조향장치부(50), 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈(60), 제어부(70)로 구성됨으로서, 하나의 구동모터를 통해 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축을 축 연결모드 및 동축반전모드로 구동시킬 수 있어, 구동모터수를 현저히 줄일 수 있고, 이로 인해, 모터구동용 차의 무게를 기존에 비해 60%로 줄일 수 있으며, 무선조정기의 구동신호 및 조향신호에 따라 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈이 구동되기 때문에, 항시 접촉되어 있는 기존에 비해, 기어이 마모를 기존에 비해 80% 줄일 수 있고, 트윈지지부, 스터드(stud), 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어, 하단 디퍼런셜 피니언 캐리어로 이루어진 디퍼런셜 기어부가 동축반전용 기준 기어이 접촉회전속도에 맞게 기어이 맞춤되면서 뒷바퀴 구동축을 동축반전구동시킬 수 있어, 차가 뒤집히거나 정지되는 현상없이, 기존 차에는 구동할 수 없었던 360도 자체회전(선회) 및 좌우 측방향이동시킬 수 있으며, 이로 인해, 장애물 회피율을 기존에 비해 80% 향상시킬 수 있고, 무엇보다 모터구동용 차(RC카, 무인구조카, 전기차, 군용무인카)의 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 탈부착식으로 설치할 수 있어, 호환성이 우수하고, 차 자세제어를 무선조정기의 구동신호 및 조향신호에 정밀제어할 수 있어 모터구동용 차시장을 활성화시킬 수 있는 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차{THE APPARATUS OF SMART DIFFERENTIAL GEAR IN VEHICLE}

본 발명에서는 차의 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 위치되어, 제어부의 제어신호에 따라 평상시에 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시키는 축 연결모드로 구동되다가, 자체회전 및 좌우 측방향이동시, 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 반대방향으로 회전되는 동축반전모드로 구동되는 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차에 관한 것이다.

일반적으로, 동축반전장치는 두개의 회전축이 서로 다른 방향으로 회전하며 방향을 전환시키는 장치로서, RC카, RC헬리콥터 등에 많이 사용된다.

상기 동축반전장치는 스퍼기어 두개와 하나의 별도 기어를 같이 연결하여 기어수를 홀수 또는 짝수로 하여 동축반전구동시킨다.

하지만, 기존 동축반전장치는 스퍼기어 두개와 하나의 별도 기어로 구성되기 때문에 동축반전장치 전체의 부피가 커지고, 스퍼기어가 맞물리면서 구동되기 때문에 동축반전구동효율이 떨어지고, 기어이의 마모가 많이 발생되어, 기어이에 미끄럼현상으로 인해 고장이 자주 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 기존 동축반전장치가 설치된 차를 통해 자체 회전 및 좌우측면방향 이동시, 스퍼기어와 내부기어간의 기어맞물림 속도 차이와 불균형으로 인해, 움직이지 못하고, 순간 뒤집혀버리는 문제점이 있었다.

국내등록특허공보 제10-1280208호

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 하나의 구동모터를 통해 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축을 축 연결모드 및 동축반전모드로 구동시킬 수 있고, 무선조정기의 구동신호 및 조향신호에 따라 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈을 구동시킬 수 있으며, 트윈지지부, 스터드(stud), 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어, 하단 디퍼런셜 피니언 캐리어로 이루어진 디퍼런셜 기어부가 동축반전용 기준 기어이 접촉회전속도에 맞게 기어이 맞춤되면서 뒷바퀴 구동축을 동축반전구동시킬 수 있고, 모터구동용 차(RC카, 무인구조카, 전기차, 군용무인카)의 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 탈부착식으로 설치할 수 있는 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차는

앞바퀴, 뒷바퀴, 앞바퀴 구동축, 뒷바퀴 구동축, 프레임으로 이루어진 차본체(10)와,

차본체의 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 위치되어, 회전동력을 생성시켜 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축에 전달시키는 회전모터부(20)와,

회전모터부 일측에 위치되어, 각 기기에 전원을 공급시키는 배터리부(30)와,

배터리부 일측에 위치되어, 무선조정기와 무선통신망으로 연결되어, 무선조정기의 구동신호 및 조향신호를 수신받아 제어부에 전달시키는 무선통신모듈(40)과,

차본체의 앞바퀴 일측과 뒷바퀴 일측에 위치되어, 제어부의 제어신호에 따라 좌측 또는 우측으로 바퀴방향을 조향시키는 조향장치부(50)와,

앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 위치되어, 제어부의 제어신호에 따라 평상시에 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시키는 축 연결모드로 구동되다가, 자체회전 및 좌우 측방향이동시, 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 반대방향으로 회전되는 동축반전모드로 구동되는 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈(60)과,

회전모터부, 배터리부, 무선통신모듈, 조향장치부, 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈과 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하면서, 무선조정기의 구동 및 조향신호에 따라, 축연결구동, 동축반전구동, 자체회전구동, 좌(左) 측방향 이동, 우(右) 측방향 이동 중 어느 하나를 선택하여 구동제어시키는 제어부(70)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는

첫째, 하나의 구동모터를 통해 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축을 축 연결모드 및 동축반전모드로 구동시킬 수 있어, 구동모터수를 현저히 줄일 수 있고, 이로 인해 모터구동용 차의 무게를 기존에 비해 60%로 줄일 수 있다.

둘째, 무선조정기의 구동신호 및 조향신호에 따라 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈이 구동되기 때문에, 항시 접촉되어 있는 기존에 비해, 기어이 마모를 기존에 비해 80% 줄일 수 있다.

셋째, 트윈지지부, 스터드(stud), 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어, 하단 디퍼런셜 피니언 캐리어로 이루어진 디퍼런셜 기어부가 동축반전용 기준 기어이 접촉회전속도에 맞게 기어이 맞춤되면서 뒷바퀴 구동축을 동축반전구동시킬 수 있어, 차가 뒤집히거나 정지되는 현상없이, 기존 차에는 구동할 수 없었던 360도 자체회전(선회) 및 좌우 측방향이동시킬 수 있고, 이로 인해, 장애물 회피율을 기존에 비해 80% 향상시킬 수 있다.

넷째, 모터구동용 차(RC카, 무인구조카, 전기차, 군용무인카)의 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 탈부착식으로 설치할 수 있어, 호환성이 우수하고, 차 자세제어를 무선조정기의 구동신호 및 조향신호에 정밀제어할 수 있어 모터구동용 차시장을 활성화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 무선통신모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈의 구성요소를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 "T"자형 본체의 내부공간에 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부, 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부, 디퍼런셜기어부, 원통캡, "C"자형 클러치부, 기어형 클러치부가 구성된 것을 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부의 구성요소를 도시한 분해사시도,
도 8은 본 발명에 따른 디퍼런셜기어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 9는 본 발명에 따른 기어형 클러치부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 10은 본 발명에 따른 제어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 11은 본 발명에 따른 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우 측방향 이동이 우수한 스마트 차의 구성요소를 차본체의 저면도방향에서 촬영한 일실시예도,
도 12는 본 발명에 따른 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈을 통해 앞바퀴 구동축연결용 차축부를 기어록(Lock)시키고, 뒷바퀴 구동축연결동 차축부를 기어록해제시켜, 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시키는 축 연결모드의 동작을 도시한 일실시예도,
도 13은 본 발명에 따른 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈을 통해 앞바퀴 구동축연결용 차축부를 기어록해제시키고, 뒷바퀴 구동축연결동 차축부를 기어록(Lock)시켜, 뒷바퀴 구동축연결용 차축부를 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 반대방향으로 회전시키는 동축반전모드의 동작을 도시한 일실시예도,
도 14는 본 발명에 따른 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈의 구체적인 동작과정을 통해 축 연결모드를 구동시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 15는 본 발명에 따른 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈의 구체적인 동작과정을 통해 동축반전모드를 구동시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 16은 본 발명에 따른 제어부의 제어신호에 따라, 동축반전모드를 구동시켜 뒷바퀴 구동축을 정방향(시계방향)으로 회전시켜, 차본체를 360도 반시계방향으로 자체회전시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 17은 본 발명에 따른 제어부의 제어신호에 따라, 동축반전모드를 구동시켜 뒷바퀴 구동축을 역방향(반시계방향)으로 회전시켜, 차본체가 좌 측면방향으로 직선이송시키거나, 또는 제어부의 제어신호에 따라, 동축반전모드를 구동시켜 뒷바퀴 구동축을 정방향(시계방향)으로 회전시켜, 차본체가 우 측면방향으로 직선이송시키도록 제어시키는 것을 도시한 일실시예도.

먼저, 본 발명에서 설명되는 동축반전은 하나의 축상에서 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축이 서로 다른 방향으로 회전되는 것을 말한다.

또한, 본 발명에서 설명되는 360도 자체회전에서 자체회전은 하나의 기준점을 중심으로 360도 회전(=선회)하는 것을 말한다.

그리고, 본 발명에서 설명되는 좌우(右) 측방향 직선이동은 좌우(右) 측방향 회전이 아닌, 좌우(右) 측방향으로 직선이동하는 것을 말한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 차본체(10), 회전모터부(20), 배터리부(30), 무선통신모듈(40), 조향장치부(50), 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈(60), 제어부(70)로 구성된다.

먼저, 본 발명에 따른 차본체(10)에 관해 설명한다.

상기 차본체(10)는 앞바퀴, 뒷바퀴, 앞바퀴 구동축, 뒷바퀴 구동축, 프레임으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.

이는 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 회전모터부가 구성되고, 회전모터부 일측에 배터리부가 구성되며, 배터리부 일측에 무선통신모듈이 구성되고, 앞바퀴 좌측 일측, 앞바퀴 우측 일측, 뒷바퀴 좌측 일측, 뒷바퀴 우측 일측에 조향장치부가 구성되며, 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈이 구성되고, 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈 일측에 제어부가 구성된다.

다음으로, 본 발명에 따른 회전모터부(20)에 관해 설명한다.

상기 회전모터부(20)는 차본체의 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 위치되어, 회전동력을 생성시켜 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축에 전달시키는 역할을 한다.

이는 구동모터로서, 스테핑모터, 서보모터 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.

다음으로, 본 발명에 따른 배터리부(30)에 관해 설명한다.

상기 배터리부(30)는 회전모터부 일측에 위치되어, 각 기기에 전원을 공급시키는 역할을 한다.

이는 리튬이온폴리머배터리로 구성된다.

다음으로, 본 발명에 따른 무선통신모듈(40)에 관해 설명한다.

상기 무선통신모듈(40)은 배터리부 일측에 위치되어, 무선조정기와 무선통신망으로 연결되어, 무선조정기의 구동신호 및 조향신호를 수신받아 제어부에 전달시키는 역할을 한다.

이는 도 3에 도시한 바와 같이, 블루투스 통신부(41), 지그비통신부(42), WiFi통신모듈(43) 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.

상기 블루투스 통신부(41)는 10미터 이내의 초단거리에서 저전력무선연결하여, 정보를 교환시키는 역할을 한다.

이는 ISM(Industrial Scientific and Medical) 주파수 대역인 2400~2483.5MHz를 사용한다. 이 중 위아래 주파수를 쓰는 다른 시스템들의 간섭을 막기 위해 2400MHz 이후 2MHz, 2483.5MHz 이전 3.5MHz까지의 범위를 제외한 2402~2480MHz, 총 79개 채널을 쓴다.

그리고, 시스템간 전파 간섭을 해소하기 위해, 주파수 호핑(Frequency Hopping) 방식으로 구성된다.

주파수 호핑은 많은 수의 채널을 특정 패턴에 따라 빠르게 이동하며 패킷(데이터)을 조금씩 전송하는 기법으로, 본 발명에 서는 79개 채널을 1초당 1600번 호핑하도록 구성된다.

상기 지그비통신부(42)는 2.4GHz의 주파수 대역을 이용하여 근거리(10m~75m)에 위치한 기어록모듈쪽으로 250kbps의 데이터 전송률을 제공하는 역할을 한다.

상기 WiFi통신모듈(43)은 무선기술을 접목한 것으로, 고성능 무선통신을 가능하게 하는 무선랜 기술로 구성된다.

상기 무선랜은 네트워크 구축시 유선을 사용하지 않고 전파나 빛 등을 이용하여 네트워크를 구축하는 방식으로서, 2.4GHz의 주파수 대역을 사용한다.

다음으로, 본 발명에 따른 조향장치부(50)에 관해 설명한다.

상기 조향장치부(50)는 차본체의 앞바퀴 일측과 뒷바퀴 일측에 위치되어, 제어부의 제어신호에 따라 좌측 또는 우측으로 바퀴방향을 조향시키는 역할을 한다.

이는 조향 핸들, 조향축 등으로 구성되어 운전자의 조향력을 기어 장치에 전달하는 조작 기구로서, 조향력의 방향을 바꾸어 줌과 동시에 회전력을 증대시켜 주행 링크 기구에 전달하는 기어 장치 및 기어 장치의 작동을 앞바퀴에 전달하고 좌우 바퀴의 관계 위치를 바르게 지지하는 링크 기구 등으로 구성된다.

본 발명에서는 무인전용의 스마트 차 중심으로 구성되어 있어, 조향핸들이 삭제되어 구성되고, 무선통신모듈을 통해 무선조정기로부터 구동신호 및 조향신호를 수신받아 구동되도록 구성된다.

다음으로, 본 발명에 따른 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈(60)에 관해 설명한다.

상기 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈(60)은 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 위치되어, 제어부의 제어신호에 따라 평상시에 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시키는 축 연결모드로 구동되다가, 자체회전 및 좌우 측방향이동시, 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 반대방향으로 회전되는 동축반전모드로 구동되는 역할을 한다.

이는 도 4에 도시한 바와 같이, "T"자형 본체(61), 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부(62), 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부(63), 디퍼런셜기어부(64), 원통캡(65), "C"자형 클러치부(66), 기어형 클러치부(67), 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈(68)로 구성된다.

첫째, 본 발명에 따른 "T"자형 본체(61)에 관해 설명한다.

상기 "T"자형 본체(61)는 평면방향에서 바라봤을 때 "T"자형상으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.

이는 도 6에 도시한 바와 같이, 차의 앞바퀴 구동축과 연결되는 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부가 형성되고, 차의 뒷바퀴 구동축과 연결되는 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부가 형성되며, 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부와 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부 사이에 디퍼런셜기어부가 형성되고, 디퍼런셜기어부를 포함하도록 원통캡이 형성되며, 원통캡 일측에 "C"자형 클러치부가 형성되고, 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부의 베벨링기어 일측에 기어형 클러치부가 형성되며, 도 5에 도시한 바와 같이, 기어형 클러치부와 반대방향(180°)인 곳에 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈이 형성되어 구성된다.

또한, 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부 일측에 지지판넬이 형성되고, 지지판넬 일측에 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈의 제2 스프링암연결부와 제2 스프링암 지지부가 지지되어 구성된다.

둘째, 본 발명에 따른 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부(62)에 관해 설명한다.

상기 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부(62)는 앞바퀴 좌측과 뒷바퀴 좌측을 기준으로 한 정면방향에서 바라봤을 때, "T"자형 본체의 우측 일측에 위치되어, 뒷바퀴 구동축과 연결되면서 디퍼런셜기어부로부터 회전동력을 전달받아 뒷바퀴 구동축 쪽으로 회전동력을 전달시키고, 기어형 클러치부의 구동에 따라 기어록 또는 기어록 해제되면서 구동된다.

이는 도 7에 도시한 바와 같이, 클러치접촉형 원통걸림바(62a), 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어(62b), 앞바퀴 구동축연결용 차축(62c)로 구성된다.

상기 클러치접촉형 원통걸림바(62a)는 원통톱니형상으로 형성되고, 내부 중심홀쪽으로 앞바퀴 구동축연결용 차축이 일체 형성되어, 일측에 접촉한 "C"자형 클러치부의 구동에 따라 원통캡과 짝을 이루며, 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어의 구동을 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키는 역할을 한다.

이는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 몸체의 둘레를 따라 음각의 환형띠가 형성되고, 음각의 환형띠에 "C"자형 클러치부의 클러치바가 삽입 형성된다.

즉, "C"자형 클러치부의 클러치바의 좌 회전운동의 힘을 전달받아 클러치접촉형 원통걸림바가 원통캡과 잠금되고, "C"자형 클러치부의 클러치바의 우 회전운동의 힘을 전달받아 클러치접촉형 원통걸림바가 원통캡과 잠금해제된다.

여기서, 좌 회전운동의 힘은 0°수직기준선으로 기준으로 좌측에 위치한 힘을 말하고, 우 회전운동의 힘은 0°수직기준선으로 기준으로 우측에 위치한 힘을 말한다.

상기 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어(62b)는 디퍼런셜 기어부의 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어와 하단 디퍼런셜 피니어 캐리어와 기어이 접촉하면서, 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어와 하단 디퍼런셜 피니어 캐리어쪽으로 회전동력을 전달시켜 뒷바퀴 구동축연결용 차축으로 전달시키고, "C"자형 클러치부의 구동에 따라 원통캠 내부공간에서 잠금 또는 잠금해제되면서 구동되는 역할을 한다.

상기 앞바퀴 구동축연결용 차축(62c)은 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어 전단에 위치되고, 앞바퀴 구동축과 연결되어, 앞바퀴 구동축으로부터 회전동력을 전달받아 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어쪽으로 전달시키는 역할을 한다.

셋째, 본 발명에 따른 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부(63)에 관해 설명한다.

상기 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부(63)는 앞바퀴 좌측과 뒷바퀴 좌측을 기준으로 한 정면방향에서 바라봤을 때, "T"자형 본체의 우측 일측에 위치되어, 뒷바퀴 구동축과 연결되면서 디퍼런셜기어부로부터 회전동력을 전달받아 뒷바퀴 구동축 쪽으로 회전동력을 전달시키고, 기어형 클러치부의 구동에 따라 기어록 또는 기어록 해제되면서 구동된다.

이는 도 7에 도시한 바와 같이, 베벨 링기어(63a), 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어(63b), 앞바퀴 구동축연결용 차축(63c)으로 구성된다.

상기 베벨 링기어(63a)는 기어형 클러치부와 기어이 접촉하면서, 기어형 클러치부의 구동에 따라 기어록(Lock)되면, 잠금상태로 되어 전단방향에 돌출되어 형성된 디퍼런셜기어모듈의 트윈지지부 회전을 멈추고, 기어형 클러치부의 구동에 따라 기어록 해제되면, 전단방향에 돌출되어 형성된 디퍼런셜기어모듈의 트윈지지부의 회전에 따라 회전된다.

이는 링기어구조로 형성되고, 중심홀 부위에 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어가 삽입되어 돌출된 구조로 형성된다.

그리고, 링기어구조의 중단부위 일측에 디퍼런셜기어모듈의 트윈지지부가 돌출되어 형성된다.

상기 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어(63b)는 베벨 링기어 중심홀 부위에 위치되고, 디퍼런셜 기어부의 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어와 하단 디퍼런셜 피니어 캐리어와 기어이 접촉하면서 형성되어, 기어형 클러치부의 구동에 따라 기어록(Lock)되면, 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어와 하단 디퍼런셜 피니어 캐리어로부터 전달받은 회전동력을 동축반전시켜 뒷바퀴 구동축연결용 차축으로 전달시키고, 기어형 클러치부의 구동에 따라 기어록 해제되면, 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어와 하단 디퍼런셜 피니어 캐리어로부터 전달받은 회전동력을 그대로 축연결시켜 뒷바퀴 구동축연결용 차축으로 전달시키는 역할을 한다.
즉, 도 13 및 도 15에 도시한 바와 같이, 기어형 클러치부의 구동에 따라 기어록(Lock)되면, 베벨 링기어는 기어형 클러치부와 기어이 맞춤되어, 기어록(Lock)되어 구동이 멈춤상태로 된다.
이때, 베벨 링기어 중심홀 부위에 있는 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어만이 디퍼런셜 기어부(64)의 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어(64c), 그리고, 하단 디퍼런셜 피니어캐리어(64d)와 기어이 접촉되어 구동되기 때문에, 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어는 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어와 하단 디퍼런셜 피니어 캐리어로부터 전달받은 회전동력을 통해, 동축반전(앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 반대방향으로 회전시킴)하게 된다.
그리고, 도 12 및 도 14에 도시한 바와 같이, 기어형 클러치부의 구동에 따라 기어록(Lock)해제되면, 베벨 링기어는 기어형 클러치부와 기어이 맞춤되었던 것이, 기어록(Lock)해제되어 구동된다.
이때, 베벨 링기어 중심홀 부위에 있는 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어는 베벨 링기어, 그리고, 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어와 하단 디퍼런셜 피니어 캐리어로부터 전달받은 앞바퀴 구동축의 회전동력을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시켜, 앞바퀴 구동축과 동일하게 회전시킨다.

이는 전협후광의 기어구조로 형성된다.
여기서, 전협후광의 기어구조에서 전협후광이라는 것은 전면이 협소한 구조로 이루어지고, 후면이 넓어지는 구조로 이루어져, 삿갓형상구조를 갖는 것을 말한다.

상기 뒷바퀴 구동축연결용 차축(63c)은 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어와 일체형으로 형성되어, 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어로부터 회전동력을 전달받아 뒷바퀴 구동축로 전달시키는 역할을 한다.

넷째, 본 발명에 따른 디퍼런셜기어부(64)에 관해 설명한다.

상기 디퍼런셜기어부(64)는 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부와, 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부 사이에 위치되어, 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부와, 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부를 기어록모듈의 구동에 따라 평상시에 축 연결모드로 구동시키다가 동축반전모드로 구동시키는 역할을 한다.

이는 도 8에 도시한 바와 같이, 트윈지지부(64a), 스터드(stud)(64b), 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어(64c), 하단 디퍼런셜 피니언 캐리어(64d)로 구성된다.

상기 트윈지지부(64a)는 베벨 링기어의 중심홀 일측에 전단방향으로 돌출형성되어, 스터드(stud)를 지지하면서, 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어와 하단 디퍼런셜 피니어 캐리어로부터 전달받은 회전동력을 베벨 링기어쪽으로 전달시키는 역할을 한다.

상기 스터드(stud)(64b)는 트윈지지부를 통해 일자형상으로 지지되면서, 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어로부터 전달받은 회전동력을 통해, 축상에 형성된 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어와 하단 디퍼런셜 피니언 캐리어를 회전시키는 역할을 한다.

상기 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어(64c)는 앞바퀴 좌측과 뒷바퀴 좌측을 기준으로 한 정면방향에서 바라봤을때 스터드(stud)의 상단 일측에 위치되고, 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어와 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어에 기어이 접촉되면서 형성되어, 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어로부터 전달된 회전동력을 통해, 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어 상단을 회전시켜 차동기어기능을 수행시키는 역할을 한다.
여기서, 차동기어기능은 구동축에서 전달되는 동력을 좌우바퀴의 이동거리에 맞도록 차등분배를 하는 역할을 한다.

상기 하단 디퍼런셜 피니언 캐리어(64d)는 앞바퀴 좌측과 뒷바퀴 좌측을 기준으로 한 정면방향에서 바라봤을때 스터드(stud)의 하단 일측에 위치되고, 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어와 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어에 기어이 접촉되면서 형성되어, 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어로부터 전달된 회전동력을 통해, 뒷바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어 하단을 회전시켜 차동기어기능을 수행시키는 역할을 한다.

이처럼, 트윈지지부(64a), 스터드(stud)(64b), 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어(64c), 하단 디퍼런셜 피니언 캐리어(64d)로 이루어진 디퍼런셜기어부(64)는 기어록모듈의 구동에 따라 기어이 접촉회전속도를 기준 기어이 접촉회전속도의 70%~80%로 늦춰서 구동시킨다.

여기서, 기준 기어이 접촉회전속도의 70%~80%로 늦춰서 구동시킨다는 것은 뒷바퀴 구동축의 회전수가 앞바퀴 구동축의 회전수보다 0.6배~0.9배 늦게 구동되는 것을 말한다.

다섯째, 본 발명에 따른 원통캡(65)에 관해 설명한다.

상기 원통캡(65)은 디퍼런셜기어부를 포함하면서 형성되어, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하면서, 앞바퀴 구동축연결용 차축부 상에 위치한 클러치접촉형 원통걸림바와 짝을 이루며, 기어록모듈의 구동에 따라 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 구동을 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키도록 기어록 돌출부를 형성시키는 역할을 한다.

이는 원통형상으로 형성되고, 내부공간에 디퍼런셜기어부의 트윈지지부(64a), 스터드(stud)(64b), 상단 디퍼런셜 피니언 캐리어(64c), 하단 디퍼런셜 피니언 캐리어(64d)가 포함되어 구성된다.

그리고, 상기 기어록모듈의 구동에 따라 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 구동을 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시킨다는 것은 기어록 돌출부와 클러치접촉형 원통걸림바가 서로 짝을 이루며, 잠금되면, 내부공간의 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어를 잠금시키는 잠금수단이 형성되고, 기어록 돌출부와 클러치접촉형 원통걸림바가 서로 짝을 이루며, 잠금해제되면, 내부공간의 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 앞바퀴 구동축연결용 디퍼런셜기어를 잠금해제시키는 잠금해제수단이 형성된다.
여기서, 기어록 돌출부는 미도시되었지만, 내부공간에 돌출형상으로 형성되어, 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 구동을 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키도록 구성된다.

여기서, 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 구동이 기어록(Lock)되고, 뒷바퀴 구동축연결동 차축부의 구동이 기어록해제되면, 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시키는 축 연결모드로 구동되고, 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 구동이 기어록해제되고, 뒷바퀴 구동축연결동 차축부의 구동이 기어록되면, 앞바퀴 구동축을 그래도 전달시켜, 뒷바퀴 구동축연결용 차축부가 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 반대방향으로 회전되는 동축반전모드로 구동된다.
상기 축 연결모드는 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시키도록 제어하는 모드로서, 이는 도 12, 도 14에 도시한 바와 같이, 우 회전운동의 힘을 통해 클러치접촉형 원통걸림바와 잠금되어, 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 구동을 기어록(Lock)시키고, 기어형 클러치부의 구동에 따라 뒷바퀴 구동축연결동 차축부를 기어록 해제시켜, 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시킨다.
즉, 서보모터가 정회전(=시계방향)되면, 구동암이 좌 회전운동되어 제1 스프링암에 좌 회전운동을 전달시킨다.
이어서, 제1 스프링암(68c)에서 구동암의 좌 회전운동을 전달받아 제1 링크암에 당기는 힘을 전달시킨다.
이어서, 제1 링크암(68d)에서 제1 스프링암의 당기는 힘을 전달받아 작동암쪽으로 전달시킨다.
이어서, 작동암(68e)에서 제1 링크암의 당기는 힘을 전달받아 좌 회전운동되면서 "C"자형 클러치부를 기어록시키고, 이와 동시에 제2 링크암쪽에 당기는 힘을 전달시킨다.
이어서, 제2 링크암에서 작동암의 당기는 힘을 전달받아 제2 스프링암쪽으로 전달시킨다.
이어서, 제2 스프링암연결부(68g)에서 제2 링크암으로부터 전달받은 당기는 힘을 그대로 제2 스프링암쪽으로 전달시킨다.
이어서, 제2 스프링암(68i)에서 제2 스프링암연결부로부터 전달된 당기는 힘을 전달받아 기어형 클러치부의 샤프트구동용고리를 잡아당겨줘서 기어형 클러치부를 베벨 링기어으로부터 기어록해제시킨다.
상기 동축반전모드는 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 뒷바퀴 구동축을 반대방향으로 회전시키도록 제어하는 모드로서, 이는 도 13, 도 15에 도시한 바와 같이, 우 회전운동의 힘을 통해 클러치접촉형 원통걸림바와 잠금해제되어, 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 구동을 기어록(Lock)해제시키고, 기어형 클러치부의 구동에 따라 뒷바퀴 구동축연결동 차축부를 기어록(Lock)시켜, 뒷바퀴 구동축연결용 차축부를 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 반대방향으로 회전시킨다.
즉, 서보모터가 역회전(=반시계방향)되면, 구동암(68b)이 서보모터의 회전력을 전달받아 우 회전운동으로 변환시켜 제1 스프링암쪽으로 전달시킨다.
이어서, 제1 스프링암(68c)에서 구동암의 우 회전운동을 전달받아 제1 링크암에 풀어주는 힘을 전달시킨다.
이어서, 제1 링크암(68d)에서 제1 스프링암의 풀어주는 힘을 전달받아 작동암쪽으로 전달시킨다.
이어서, 작동암(68e)에서 제1 링크암의 풀어주는 힘을 전달받아 우 회전운동되면서 "C"자형 클러치부를 기어록해제시키고, 이와 동시에 제2 링크암쪽에 풀어주는 힘을 전달시킨다.
이어서, 제2 링크암에서 작동암의 풀어주는 힘을 전달받아 제2 스프링암쪽으로 전달시킨다.
이어서, 제2 스프링암연결부(68g)에서 제2 링크암으로부터 전달받은 풀어주는 힘을 그대로 제2 스프링암쪽으로 전달시킨다.
이어서, 제2 스프링암(68i)에서 제2 스프링암연결부로부터 전달된 풀어주는 힘을 전달받아 기어형 클러치부의 샤프트구동용고리를 풀어줘서 기어형 클러치부를 베벨 링기어에 기어록시킨다.

상기 원통캡은 내부공간에 형성된 디퍼런셜기어모듈이 외부에서 보이도록 투명 강화 플라스틱 재질로 이루어진다.

여섯째, 본 발명에 따른 "C"자형 클러치부(66)에 관해 설명한다.

상기 "C"자형 클러치부(66)는 원통캡 일측에 위치되어, 기어록모듈의 구동에 따라 좌우 회전운동으로 구동되어, 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 구동을 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키는 역할을 한다.

이는 도 7에 도시한 바와 같이, "C"자형 몸체(66a), 클러치바(66b), 클러치 회전축(66c)로 구성된다.

상기 "C"자형 몸체(66a)는 "C"자형상으로 이루어져, 각 기기를 지지하는 역할을 한다. 이는 상단 일측에 클러치바가 형성되고, 클러치바 상단에 클러치 회전축이 형성된다.

상기 클러치바(66b)는 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 기어록모듈로부터 좌 회전운동의 힘을 전달받아 클러치접촉형 원통걸림바를 당겨줘서 클러치접촉형 원통걸림바와 잠금되고, 기어록모듈로부터 우 회전운동의 힘을 전달받아 클러치접촉형 원통걸림바를 밀어줘서 클러치접촉형 원통걸림바와 잠금해제된다.

상기 클러치회전축(66c)은 작동암과 연결되어, 작동암으로부터 좌우 회전운동의 힘을 전달받는 역할을 한다.

일곱째, 본 발명에 따른 기어형 클러치부(67)에 관해 설명한다.

상기 기어형 클러치부(67)는 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)을 기준으로 90도 방향에 위치하면서, 기어록모듈의 구동에 따라 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부의 구동을 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키는 역할을 한다.

이는 도 9에 도시한 바와 같이, 베벨 피니언기어(67a), 피니언 샤프트(pinion shaft)(67b), 샤프트구동용고리(67c)로 구성된다.

상기 베벨 피니언기어(67a)는 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부의 베벨 링기어와 기어이 접촉하면서, 피니언 샤프트의 구동에 따라 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부의 베벨 링기어 구동을 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키는 역할을 한다.

상기 피니언 샤프트(pinion shaft)(67b)는 베벨 피니언기어(67a)와 일체형으로 형성되고, 후단부 끝단에 형성된 샤프트구동용고리를 통해 전달된 기어록모듈의 당기는 힘을 통해 베벨 피니언기어를 기어록해제시키고, 샤프트구동용고리를 통해 전달된 기어록모듈의 풀어주는 힘을 통해 베벨 피니언기어를 기어록시키는 역할을 한다.

상기 샤프트구동용고리(67c)는 피니언 샤프트의 후단 끝단에 형성되어, 기어록모듈로부터 전달된 당기는 힘을 통해 탄성력을 생성시켜 피니언 샤프트쪽에 전달시키고, 기어록모듈로부터 전달된 풀어주는 힘을 통해 복원력을 생성시켜 피니언 샤프트쪽에 전달시키는 역할을 한다.

이는 제2 스프링암이 연결되어 당기는 힘을 통해 탄성력을 생성시키고, 제2 스프링암의 풀어주는 힘을 통해 복원력을 생성시킨다.

여덟째, 본 발명에 따른 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈(68)에 관해 설명한다.

상기 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈(68)은 "T"자형 본체(61) 일측에 위치되고, "C"자형 클러치부와 기어형 클러치부를 하나로 연결시켜, 제어부의 제어신호에 따라 "C"자형 클러치부와 기어형 클러치부 중 어느 하나를 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키도록 힘을 전달시키는 역할을 한다.

이는 도 5에 도시한 바와 같이, 서보모터(68a), 구동암(68b), 제1 스프링암(68c), 제1 링크암(68d), 작동암(68e), 제2 링크암(68f), 제2 스프링암연결부(68g), 제2 스프링암지지부(68h), 제2 스프링암(68i)로 구성된다.

상기 서보모터(68a)는 일측이 무선통신모듈과 연결되고, 타측이 서보모터용 변환기어부와 연결되어, 제어부로부터 무선조정기의 구동신호 및 조향신호를 수신받아, 서보모터용 변환기어부를 정회전 또는 역회전시키는 역할을 한다.

상기 구동암(68b)은 서보모터의 회전축 상단에 위치되어, 서보모터의 회전력을 전달받아 좌우 회전운동으로 변환시켜 제1 스프링암쪽으로 전달시키는 역할을 한다.

상기 제1 스프링암(68c)은 구동암의 선단 회전축에 위치되어, 구동암의 좌 회전운동을 전달받아 제1 링크암을 당기거나 또는 구동암의 우 회전운동을 전달받아 제1 링크암을 풀어주는 역할을 한다.

상기 제1 링크암(68d)은 제1 스프링암과 제2 스프링암 사이에 위치되어, 제1 스프링암의 당기는 힘과 풀어주는 힘을 전달받아 작동암쪽으로 전달시키는 역할을 한다.

상기 작동암(68e)은 "C"자형 클러치부의 회전축 상단에 위치되어, 제1 링크암의 당기는 힘을 전달받아 좌 회전운동되면서 "C"자형 클러치부를 기어록시키고, 이와 동시에 제2 링크암쪽에 당기는 힘을 전달시키며, 제1 링크암의 풀어주는 힘을 전달받아 우 회전운동되면서 "C"자형 클러치부를 기어록해제시키고, 이와 동시에 제2 링크암쪽에 풀어주는 힘을 전달시키는 역할을 한다.

상기 제2 링크암(68f)은 작동암과 제2 스프링암 사이에 위치되어, 작동암의 당기는 힘과 풀어주는 힘을 전달받아 제2 스프링암쪽으로 전달시키는 역할을 한다.

상기 제2 스프링암연결부(68g)는 제2 링크암과 제2 스프링암 사이에 위치되어, 제2 링크암와 제2 스프링암이 90°방향으로 서로 연결되도록 지지해주면서, 제2 링크암으로 전달받은 당기는 힘과 풀어주는 힘을 그대로 제2 스프링암쪽으로 전달시키는 역할을 한다.

상기 제2 스프링암지지부(68h)는 일자형 봉형상으로 형성되어, 제2 스프링암을 지지해주는 역할을 한다.

상기 제2 스프링암(68i)은 제2 스프링암연결부와 연결되고, 기어형 클러치부의 샤프트구동용고리에 연결되어, 제2 스프링암연결부로부터 전달된 당기는 힘을 전달받아 기어형 클러치부의 샤프트구동용고리를 잡아당겨줘서 기어형 클러치부를 베벨 링기어으로부터 기어록해제시키고, 제2 스프링암연결부로부터 전달된 풀어주는 힘을 통해 기어형 클러치부의 샤프트구동용고리를 풀어줘서 기어형 클러치부를 베벨 링기어에 기어록시키는 역할을 한다.

이처럼, 서보모터(68a), 구동암(68b), 제1 스프링암(68c), 제1 링크암(68d), 작동암(68e), 제2 링크암(68f), 제2 스프링암연결부(68g), 제2 스프링암지지부(68h), 제2 스프링암(68i)로 이루어진 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈(68)은 "C"자형 클러치부와 기어형 클러치부를 하나로 연결시켜, 제어부의 제어신호에 따라 한번에 "C"자형 클러치부와 기어형 클러치부 중 어느 하나를 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키도록 힘을 전달시킨다.

즉, 제어부의 제어신호가 축연결모드구동신호가 전달되면, 도 14에 도시한 바와 같이, 서보모터가 정회전(=시계방향)되면, 구동암(68b)이 서보모터의 회전력을 전달받아 좌 회전운동으로 변환시켜 제1 스프링암쪽으로 전달시키고, 제1 스프링암(68c)에서 구동암의 좌 회전운동을 전달받아 제1 링크암에 당기는 힘을 전달시키며, 제1 링크암(68d)에서 제1 스프링암의 당기는 힘을 전달받아 작동암쪽으로 전달시키고, 작동암(68e)에서 제1 링크암의 당기는 힘을 전달받아 좌 회전운동되면서 "C"자형 클러치부를 기어록해제시키고, 이와 동시에 제2 링크암쪽에 당기는 힘을 전달시키며, 제2 링크암에서 작동암의 당기는 힘을 전달받아 제2 스프링암쪽으로 전달시키고, 제2 스프링암연결부(68g)에서 제2 링크암으로부터 전달받은 당기는 힘을 그대로 제2 스프링암쪽으로 전달시키고, 제2 스프링암(68i)에서 제2 스프링암연결부로부터 전달된 당기는 힘을 전달받아 기어형 클러치부의 샤프트구동용고리를 잡아당겨줘서 기어형 클러치부를 베벨 링기어으로부터 기어록해제시킨다.

이로 인해, 앞바퀴 구동축연결용 차축부가 기어록(Lock)되고, 뒷바퀴 구동축연결동 차축부가 기어록해제되어, 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시키는 축 연결모드로 구동된다.

반대로, 제어부의 제어신호가 동축반전모드구동신호가 전달되면, 도 15에 도시한 바와 같이, 서보모터가 역회전(=반시계방향)되면, 구동암(68b)이 서보모터의 회전력을 전달받아 우 회전운동으로 변환시켜 제1 스프링암쪽으로 전달시키고, 제1 스프링암(68c)에서 구동암의 우 회전운동을 전달받아 제1 링크암에 풀어주는 힘을 전달시키며, 제1 링크암(68d)에서 제1 스프링암의 풀어주는 힘을 전달받아 작동암쪽으로 전달시키고, 작동암(68e)에서 제1 링크암의 풀어주는 힘을 전달받아 우 회전운동되면서 "C"자형 클러치부를 기어록시키고, 이와 동시에 제2 링크암쪽에 풀어주는 힘을 전달시키며, 제2 링크암에서 작동암의 풀어주는 힘을 전달받아 제2 스프링암쪽으로 전달시키고, 제2 스프링암연결부(68g)에서 제2 링크암으로부터 전달받은 풀어주는 힘을 그대로 제2 스프링암쪽으로 전달시키고, 제2 스프링암(68i)에서 제2 스프링암연결부로부터 전달된 풀어주는 힘을 전달받아 기어형 클러치부의 샤프트구동용고리를 풀어줘서 기어형 클러치부를 베벨 링기어에 기어록시킨다.

이로 인해, 앞바퀴 구동축연결용 차축부가 기어록해제되고, 뒷바퀴 구동축연결동 차축부가 기어록(Lock)되어, 뒷바퀴 구동축연결용 차축부가 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 반대방향으로 회전되는 동축반전모드로 구동된다.

또한, 본 발명에 따른 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈(68)은 서보모터, 구동암, 제1 스프링암으로부터 제1 링크암을 작용시키나 작동위치에 맞지 않을 경우 제1 링크암을 통해 정위치에 위치하는 타이밍을 맞춰 작용하도록 구성되고, 작용암의 작동여부에 따라 제2 스프링암으로 힘을 전달시킨다.

이에 따라 제2 스프링암 단독으로도 기어형 클러치부의 샤프트구동용고리를 당겨주거나 풀어주어 기어록 또는 기어록해제시킬 수가 있다

다음으로, 본 발명에 따른 제어부(70)에 관해 설명한다.

상기 제어부(70)는 회전모터부, 배터리부, 무선통신모듈, 조향장치부, 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈과 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하면서, 무선조정기의 구동 및 조향신호에 따라, 축연결구동, 동축반전구동, 자체회전구동, 좌(左) 측방향 이동, 우(右) 측방향 이동 중 어느 하나를 선택하여 구동제어시키는 역할을 한다.

이는 마이크로컴퓨터로 구성된다.

입력단자 일측에 배터리부가 연결되어, 배터리부로부터 배터리충전전류와 충전전압이 입력되고, 또 다른 입력단자 일측에 무선통신모듈이 연결되어, 무선통신모듈을 통해 무선조정기에서 전송시킨 구동신호 및 조향신호가 입력되고, 출력단자 일측에 회전모터부가 연결되어, 회전모터부가 회전동력을 생성시켜 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축에 전달시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 배터리부가 연결되어 각 기기에 전원을 공급시키도록 출력신호를 보내며, 또 다른 출력단자 일측에 조향장치부가 연결되어, 조향장치부쪽으로 좌측 또는 우측으로 바퀴방향을 조향시키는 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈이 연결되어, 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈쪽으로 축 연결모드, 동축반전모드 중 어느 하나가 선택되어 구동되도록 출력신호를 출력시키도록 구성된다.

상기 제어부(70)는 도 10에 도시한 바와 같이, 축연결모드(71), 동축반전모드(72), 자체회전모드(73), 좌(左) 측방향 이동모드(74), 우(右) 측방향 이동모드(75)가 포함되어 구성된다.

상기 축연결모드(71)는 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시키도록 제어하는 모드이다.

이는 앞바퀴 구동축연결용 차축부를 기어록(Lock)시키고, 뒷바퀴 구동축연결동 차축부를 기어록해제시켜, 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시킨다.

상기 동축반전모드(72)는 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 뒷바퀴 구동축을 반대방향으로 회전시키도록 제어하는 모드이다.

이는 앞바퀴 구동축연결용 차축부를 기어록해제시키고, 뒷바퀴 구동축연결동 차축부를 기어록(Lock)시켜, 뒷바퀴 구동축연결용 차축부를 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 반대방향으로 회전시킨다.

상기 자체회전모드(73)는 무선조정기의 조향신호 및 구동신호를 수신받아, 하나의 기준점을 중심으로 차본체를 360도 회전(=선회)시키도록 제어하는 모드이다.

이는 360도 반시계방향 자체회전모드와, 360도 시계방향 자체회전모드로 구성된다.

상기 360도 반시계방향 자체회전모드는 무전조정기의 조향신호에 따라 앞바퀴 좌측을 왼쪽사선방향으로 조향시키고, 앞바퀴 우측을 왼쪽사선방향으로 조향시키며, 뒷바퀴 좌측을 오른쪽 사선방향으로 조향시키고, 뒷바퀴 우측을 왼쪽 사선방향으로 조향시킨 상태에서, 앞바퀴 구동축을 역방향(반시계방향)으로 회전시키고, 동축반전모드를 구동시켜 뒷바퀴 구동축을 정방향(시계방향)으로 회전시켜, 차본체가 360도 반시계방향으로 자체회전시키도록 제어시키는 모드이다.

상기 360도 시계방향 자체회전모드는 무전조정기의 조향신호에 따라 앞바퀴 좌측을 왼쪽사선방향으로 조향시키고, 앞바퀴 우측을 왼쪽사선방향으로 조향시키며, 뒷바퀴 좌측을 오른쪽 사선방향으로 조향시키고, 뒷바퀴 우측을 왼쪽 사선방향으로 조향시킨 상태에서, 앞바퀴 구동축을 정방향(시계방향)으로 회전시키고, 동축반전모드를 구동시켜 뒷바퀴 구동축을 역방향(반시계방향)으로 회전시켜, 차본체가 360도 시계방향으로 자체회전시키도록 제어시키는 모드이다.

상기 좌(左) 측방향 이동모드(74)는 무전조정기의 조향신호에 따라 앞바퀴 좌측을 왼쪽사선방향으로 조향시키고, 뒷바퀴 좌측을 오른쪽사선방향으로 조향시킨 상태에서, 앞바퀴 구동축을 정방향(시계방향)으로 회전시키고, 동축반전모드를 구동시켜 뒷바퀴 구동축을 역방향(반시계방향)으로 회전시켜, 차본체가 좌 측면방향으로 직선이송시키도록 제어시키는 모드이다.

상기 우(右) 측방향 이동모드(75)는 무전조정기의 조향신호에 따라 앞바퀴 좌측을 왼쪽사선방향으로 조향시키고, 뒷바퀴 좌측을 오른쪽사선방향으로 조향시킨 상태에서, 앞바퀴 구동축을 역방향(반시계방향)으로 회전시키고, 동축반전모드를 구동시켜 뒷바퀴 구동축을 정방향(시계방향)으로 회전시켜, 차본체가 우 측면방향으로 직선이송시키도록 제어시키는 모드이다.

이처럼, 차본체(10), 회전모터부(20), 배터리부(30), 무선통신모듈(40), 조향장치부(50), 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈(60), 제어부(70)로 이루어진 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우 측방향 이동이 우수한 스마트 차는 도 11에 도시한 바와 같이, 설계되어 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우 측방향 이동이 우수한 스마트 차의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.

[축 연결모드의 동작과정]

먼저, 배터리부 전원을 온시켜 각 기기에 전원을 공급시킨다.

다음으로, 무선통신모듈이 무선조정기와 무선통신망으로 연결되어, 무선조정기의 구동신호 및 조향신호를 수신받아 제어부에 전달시킨다.

다음으로, 제어부의 제어신호에 따라 회전모터부가 구동되어, 회전동력을 생성시켜 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축에 전달시킨다.

끝으로, 제어부의 제어신호에 따라 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 구동시켜, 평상시에 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시키는 축 연결모드로 구동시킨다.

이는 도 12에 도시한 바와 같이, 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈을 통해 앞바퀴 구동축연결용 차축부를 기어록(Lock)시키고, 뒷바퀴 구동축연결동 차축부를 기어록해제시켜, 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시킨다.

즉, 서보모터가 정회전(=시계방향)되면, 구동암이 좌 회전운동되어 제1 스프링암에 좌 회전운동을 전달시킨다.

이어서, 제1 스프링암(68c)에서 구동암의 좌 회전운동을 전달받아 제1 링크암에 당기는 힘을 전달시킨다.

이어서, 제1 링크암(68d)에서 제1 스프링암의 당기는 힘을 전달받아 작동암쪽으로 전달시킨다.

이어서, 작동암(68e)에서 제1 링크암의 당기는 힘을 전달받아 좌 회전운동되면서 "C"자형 클러치부를 기어록시키고, 이와 동시에 제2 링크암쪽에 당기는 힘을 전달시킨다.

이어서, 제2 링크암에서 작동암의 당기는 힘을 전달받아 제2 스프링암쪽으로 전달시킨다.

이어서, 제2 스프링암연결부(68g)에서 제2 링크암으로부터 전달받은 당기는 힘을 그대로 제2 스프링암쪽으로 전달시킨다.

이어서, 제2 스프링암(68i)에서 제2 스프링암연결부로부터 전달된 당기는 힘을 전달받아 기어형 클러치부의 샤프트구동용고리를 잡아당겨줘서 기어형 클러치부를 베벨 링기어으로부터 기어록해제시킨다.

[ 동축반전모드의 동작과정]

먼저, 배터리부 전원을 온시켜 각 기기에 전원을 공급시킨다.

다음으로, 무선통신모듈이 무선조정기와 무선통신망으로 연결되어, 무선조정기의 구동신호 및 조향신호를 수신받아 제어부에 전달시킨다.

다음으로, 제어부의 제어신호에 따라 회전모터부가 구동되어, 회전동력을 생성시켜 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축에 전달시킨다.

끝으로, 제어부의 제어신호에 따라 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 구동시켜, 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 뒷바퀴 구동축을 반대방향으로 회전시키는 동축반전모드로 구동시킨다.

이는 도 13에 도시한 바와 같이, 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈을 통해 앞바퀴 구동축연결용 차축부를 기어록해제시키고, 뒷바퀴 구동축연결동 차축부를 기어록(Lock)시켜, 뒷바퀴 구동축연결용 차축부를 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 반대방향으로 회전시킨다.

즉, 서보모터가 역회전(=반시계방향)되면, 구동암(68b)이 서보모터의 회전력을 전달받아 우 회전운동으로 변환시켜 제1 스프링암쪽으로 전달시킨다.

이어서, 제1 스프링암(68c)에서 구동암의 우 회전운동을 전달받아 제1 링크암에 풀어주는 힘을 전달시킨다.

이어서, 제1 링크암(68d)에서 제1 스프링암의 풀어주는 힘을 전달받아 작동암쪽으로 전달시킨다.

이어서, 작동암(68e)에서 제1 링크암의 풀어주는 힘을 전달받아 우 회전운동되면서 "C"자형 클러치부를 기어록해제시키고, 이와 동시에 제2 링크암쪽에 풀어주는 힘을 전달시킨다.

이어서, 제2 링크암에서 작동암의 풀어주는 힘을 전달받아 제2 스프링암쪽으로 전달시킨다.

이어서, 제2 스프링암연결부(68g)에서 제2 링크암으로부터 전달받은 풀어주는 힘을 그대로 제2 스프링암쪽으로 전달시킨다.

이어서, 제2 스프링암(68i)에서 제2 스프링암연결부로부터 전달된 풀어주는 힘을 전달받아 기어형 클러치부의 샤프트구동용고리를 풀어줘서 기어형 클러치부를 베벨 링기어에 기어록시킨다.

[ 자체회전모드의 동작과정]

이는 무선조정기의 조향신호 및 구동신호를 수신받아, 제어부에서 하나의 기준점을 중심으로 차본체를 360도 회전(=선회)시키도록 제어하는 자체회전모드로 구동시킨다. 여기서, 360도 반시계방향 자체회전모드가 구동된다

먼저, 배터리부 전원을 온시켜 각 기기에 전원을 공급시킨다.

다음으로, 무선통신모듈이 무선조정기와 무선통신망으로 연결되어, 무선조정기의 구동신호 및 조향신호를 수신받아 제어부에 전달시킨다.

이는 무전조정기의 조향신호에 따라 앞바퀴 좌측을 왼쪽사선방향으로 조향시키고, 앞바퀴 우측을 왼쪽사선방향으로 조향시키며, 뒷바퀴 좌측을 오른쪽 사선방향으로 조향시키고, 뒷바퀴 우측을 왼쪽 사선방향으로 조향시킨다.

다음으로, 제어부의 제어신호에 따라 회전모터부가 구동되어, 앞바퀴 구동축을 역방향(반시계방향)으로 회전시킨다.

끝으로, 도 16에 도시한 바와 같이, 제어부의 제어신호에 따라, 동축반전모드를 구동시켜 뒷바퀴 구동축을 정방향(시계방향)으로 회전시켜, 차본체를 360도 반시계방향으로 자체회전시킨다.

[좌(左) 측방향 이동의 동작과정]

먼저, 배터리부 전원을 온시켜 각 기기에 전원을 공급시킨다.

다음으로, 무선통신모듈이 무선조정기와 무선통신망으로 연결되어, 무선조정기의 구동신호 및 조향신호를 수신받아 제어부에 전달시킨다.

이는 무전조정기의 조향신호에 따라 앞바퀴 좌측을 왼쪽사선방향으로 조향시키고, 뒷바퀴 좌측을 오른쪽사선방향으로 조향시킨다.

다음으로, 제어부의 제어신호에 따라 회전모터부가 구동되어, 앞바퀴 구동축을 정방향(시계방향)으로 회전시킨다.

끝으로, 도 17에 도시한 바와 같이, 제어부의 제어신호에 따라, 동축반전모드를 구동시켜 뒷바퀴 구동축을 역방향(반시계방향)으로 회전시켜, 차본체가 좌 측면방향으로 직선이송시킨다.

[우(右) 측방향 이동의 동작과정]

먼저, 배터리부 전원을 온시켜 각 기기에 전원을 공급시킨다.

다음으로, 무선통신모듈이 무선조정기와 무선통신망으로 연결되어, 무선조정기의 구동신호 및 조향신호를 수신받아 제어부에 전달시킨다.

이는 무전조정기의 조향신호에 따라 앞바퀴 좌측을 왼쪽사선방향으로 조향시키고, 뒷바퀴 좌측을 오른쪽사선방향으로 조향시킨다.

다음으로, 제어부의 제어신호에 따라 회전모터부가 구동되어, 앞바퀴 구동축을 역방향(반시계방향)으로 회전시킨다.

끝으로, 도 17에 도시한 바와 같이, 제어부의 제어신호에 따라, 동축반전모드를 구동시켜 뒷바퀴 구동축을 정방향(시계방향)으로 회전시켜, 차본체가 우 측면방향으로 직선이송시키도록 제어시킨다.

1 : 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차
10 : 차본체 20 : 회전모터부
30 : 배터리부 40 : 무선통신모듈
50 : 조향장치부 60 : 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈
70 : 제어부

Claims (7)

1. 앞바퀴, 뒷바퀴, 앞바퀴 구동축, 뒷바퀴 구동축, 프레임으로 이루어진 차본체(10)와,
   차본체의 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 위치되어, 회전동력을 생성시켜 앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축에 전달시키는 회전모터부(20)와,
   회전모터부 일측에 위치되어, 각 기기에 전원을 공급시키는 배터리부(30)와,
   배터리부 일측에 위치되어, 무선조정기와 무선통신망으로 연결되어, 무선조정기의 구동신호 및 조향신호를 수신받아 제어부에 전달시키는 무선통신모듈(40)과,
   차본체의 앞바퀴 일측과 뒷바퀴 일측에 위치되어, 제어부의 제어신호에 따라 좌측 또는 우측으로 바퀴방향을 조향시키는 조향장치부(50)와,
   앞바퀴 구동축과 뒷바퀴 구동축 사이에 위치되어, 제어부의 제어신호에 따라 평상시에 앞바퀴 구동축을 그대로 전달받아 뒷바퀴 구동축에 전달시키는 축 연결모드로 구동되다가, 자체회전 및 좌우 측방향이동시, 앞바퀴 구동축의 회전방향을 기준으로 반대방향으로 회전되는 동축반전모드로 구동되는 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈(60)과,
   회전모터부, 배터리부, 무선통신모듈, 조향장치부, 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈과 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하면서, 무선조정기의 구동 및 조향신호에 따라, 축연결구동, 동축반전구동, 자체회전구동, 좌(左) 측방향 이동, 우(右) 측방향 이동 중 어느 하나를 선택하여 구동제어시키는 제어부(70)로 구성되는 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차에 있어서,
   상기 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈(60)은
   평면방향에서 바라봤을 때 "T"자형상으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 "T"자형 본체(61)와,
   앞바퀴 좌측과 뒷바퀴 좌측을 기준으로 한 정면방향에서 바라봤을 때, "T"자형 본체의 좌측 일측에 위치되어, 회전모터부의 출력단 일측과 동일선상에 위치한 앞바퀴 구동축과 연결되면서, 앞바퀴 구동축으로부터 회전동력을 전달받아 디퍼런셜기어부쪽으로 전달시키고, "C"자형 클러치부의 구동에 따라 원통캠 내부공간에서 잠금 또는 잠금해제되면서 구동되는 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부(62)와,
   앞바퀴 좌측과 뒷바퀴 좌측을 기준으로 한 정면방향에서 바라봤을 때, "T"자형 본체의 우측 일측에 위치되어, 뒷바퀴 구동축과 연결되면서 디퍼런셜기어부로부터 회전동력을 전달받아 뒷바퀴 구동축 쪽으로 회전동력을 전달시키고, 기어형 클러치부의 구동에 따라 기어록 또는 기어록 해제되면서 구동되는 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부(63)와,
   앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부와, 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부 사이에 위치되어, 앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)부와, 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부를 기어록모듈의 구동에 따라 평상시에 축 연결모드로 구동시키다가 동축반전모드로 구동시키는 디퍼런셜기어부(64)와,
   디퍼런셜기어부를 포함하면서 형성되어, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하면서, 앞바퀴 구동축연결용 차축부 상에 위치한 클러치접촉형 원통걸림바와 짝을 이루며, 기어록모듈의 구동에 따라 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 구동을 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키도록 기어록 돌출부를 형성시키는 원통캡(65)과,
   원통캡 일측에 위치되어, 기어록모듈의 구동에 따라 좌우 회전운동으로 구동되어, 앞바퀴 구동축연결용 차축부의 구동을 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키는 "C"자형 클러치부(66)와,
   앞바퀴 구동축연결용 차축(axle)을 기준으로 90도 방향에 위치하면서, 기어록모듈의 구동에 따라 뒷바퀴 구동축연결용 차축(axle)부의 구동을 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키는 기어형 클러치부(67)와,
   "T"자형 본체(61) 일측에 위치되고, "C"자형 클러치부와 기어형 클러치부를 하나로 연결시켜, 제어부의 제어신호에 따라 "C"자형 클러치부와 기어형 클러치부 중 어느 하나를 기어록(Lock) 또는 기어록 해제시키도록 힘을 전달시키는 트윈클러치형 기어록(Lock)모듈(68)이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 동축반전용 스마트 디퍼런셜 기어모듈을 통해 축연결구동·자체회전·좌우측방향 직선이동이 우수한 스마트 차.
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