KR20170004094A - 휠 부착식 모듈형 비상구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휠에 장착되어 사륜 구동이 필요한 상황에서 휠을 강제구동할 수 있는 휠 부착식 모듈형 비상구동장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 휠 부착식 모듈형 비상구동장치는 전륜 또는 후륜 구동방식의 2륜 구동 차량의 비구동륜에 설치되어 상기 비구동륜에 동력을 전달하는 장치로서, 차체에 설치되어 구동력을 발생하는 구동기와, 구동력의 증대를 가능하게 하는 감속기와 상기 비구동륜의 휠과 연결되어 상기 비구동륜의 휠에 동력을 전달하기 위한 휠 연결부와, 상기 휠 연결부와 상기 구동기 사이에 설치되어 상기 구동기로부터 전달되는 동력을 연결 또는 해제하는 클러치부를 구비한다.

Description

휠 부착식 모듈형 비상구동장치 {Wheel-mounted modular emergency drive unit}

본 발명은 휠 부착식 모듈형 비상구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휠에 장착되어 사륜 구동이 필요한 상황에서 휠을 강제구동할 수 있는 휠 부착식 모듈형 비상구동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 4바퀴 차량은 구동방식에 따라서 2륜구동 방식과 4륜구동 방식으로 나눌 수 있다.

2륜구동 차량은 엔진과 변속기의 위치와 실제 구동륜의 위치에 따라 FR(Front Engine Rear Drive), FF(Front Engine Front Drive), RR(Rear Engine Rear Drive) 방식 등으로 나눌 수 있다. 이 중에서 RR 방식은 오늘날 일반적인 승용, SUV 타입의 차량보다는 스포츠카 등에만 쓰이고 있으므로, 일반적으로 2륜구동 방식의 차량은 크게 FF 방식과 FR 방식으로 볼 수 있다.

이러한 FF 방식과 FR 방식의 차량은 엔진과 변속기가 모두 차량의 앞쪽에 설치되는 반면, 그 배치가 상이하다. 그리고 FR 방식의 차량은 일반적으로 엔진과 변속기가 차량의 전후 방향을 따라 배치되고 변속기로부터 추진축을 통해서 후륜까지의 동력전달이 가능한 구조를 가지며, FF 방식은 엔진과 변속기가 보통 차량의 측방향으로 배치되어 변속기와 일체로 이루어진 디퍼런셜(Differential)을 통해서 전륜으로 동력전달이 되는 구조를 갖게 된다.

반면 4륜구동 방식의 차량은 엔진의 구동력을 4바퀴에 적절하게 공급하기 위하여 전후륜 동력분배를 위한 트랜스퍼케이스와 구동력을 전달하는 구동축 그리고 클러치와 변속장치 및 디퍼런셜 등을 적용하고 있으며, 상기 변속장치의 변속 방식에 따라 수동조작에 의해 전륜으로 가는 동력을 단속하는 파트타임(part time) 방식과, 항상 4륜 구동 상태를 유지하는 풀타임(full time: 혹은 상시 사륜) 방식으로 구분 가능하고, 또한, 구동 메커니즘에 따라 기계식 4륜 구동방식과 모터 구동식 4륜 구동방식으로 나뉘어진다.

기계식 4륜구동 방식은, 엔진 동력이 변속기를 거쳐서 부변속기에서 전후륜으로 분배가 일어난 후에, 프로펠러 샤프트를 통해 커플링과 차동장치를 거쳐서 후륜으로 동략이 전달되는 구조로 이루어진다. 상기 커플링에서는 차량 상태에 따라 기계식 혹은 ECU에서 판단하여 작동여부 및 동력 전달량을 결정하여 후륜측 동력전달율을 달리 할 수가 있다. 상기 기계식 4륜구동방식은 그 성능이 매우 우수하나 전후륜 동력분배장치의 제작에 있어 고도의 기술력을 필요로 하며 동력전달장치의 구조가 크고 복잡하여 차량의 제작단가 상승, 무게 증가, 연비 감소, 실내 공간 활용성 저하 등의 다양한 문제점을 지니고 있다는 단점이 있다.

상기한 모터 구동식 4륜구동 방식은 기계식 4륜 구동방식에서 사용되는 부변속기, 프로펠러 샤프트, 커플링을 필요로 하지 않으며, 후륜에 장착된 모터를 이용하여 4륜 구동을 할 수 있는 구조로 이루어진다. 상기한 모터 구동식 4륜구동 방식에서는, 일반 주행시에는 2륜 구동만을 하게 되는데, 전자식 클러치를 이용하여 모터와 기어세트 사이를 단속하여 불필요한 구동력의 손실을 최소화할 수 있고, 또한 4륜 구동시에는 전자식 클러치를 이용하여 모터와 기어세트를 신속하게 연결하여 줌으로써 동력을 후륜측으로 전달하게 된다. 전자식 클러치는 전류를 전자석에 인가함으로써 발생된 자력을 통해 볼램프 등의 압력인가장치를 구동하여 클러치에 압력을 줌으로써 작동이 이루어지게 된다. 상기 구동장치의 경우 후륜 구동력을 발생하기 위한 대용량의 모터 구동원을 추가 장착하여야 하는 번거로움이 있다.

4륜 구동 방식의 차량은 네 바퀴에 동력 전달이 이루어지므로 초기 가속 성능이 뛰어나며, 험로 주행시에도 전륜 또는 후륜이 웅덩이나 진흙에 빠지더라도 나머지 차륜에 동력이 전달되어 구동이 이루어지므로 원활한 운행이 가능하다. 특히 눈길이나 빙판길에서의 주행 안전성도 탁월한 이점을 갖는다.

하지만 4륜구동 방식의 경우 차량의 무게가 증가하고, 네 바퀴 모두 동력전달이 이루어질 수 있도록 구성되어야 하므로 제작비용이 상승하며, 차량의 연비에도 나쁜 영향을 미치기 때문에 눈길이나 빙판길 또는 오프로드의 주행과 같은 특수한 주행조건 상황을 제외한 대부분의 주행 조건상황에서는 비효율적인 단점이 있어 노면 조건이 좋아진 요즘에 들어서는 대부분의 차량이 2륜 구동방식으로 양산되고 있는 추세이다.

KR 10-1187482 B1

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 전륜 또는 후륜의 2륜 구동 차량의 비구동륜에 설치되어 차동기어에 의한 구동륜의 일측 휠 슬립 발생 또는 눈길이나 빙판길 주행과 같은 4륜 구동이 필요한 비상 상황에서 비구동륜에 동력을 전달하여 비상 4륜구동이 가능하도록 형성된 휠 부착식 모듈형 비상구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 휠 부착식 모듈형 비상구동장치는 전륜 또는 후륜 구동방식의 2륜 구동 차량의 비구동륜에 모듈형태로 간단히 추가 장착되어 상기 비구동륜에 동력을 전달하는 장치로서, 구동력을 발생하는 구동기와, 상기 비구동륜의 휠과 연결되어 상기 비구동륜의 휠에 동력을 전달하기 위한 휠 연결부와, 상기 휠 연결부와 상기 구동기 사이에 설치되어 상기 구동기로부터 전달되는 동력을 연결 또는 해제하는 클러치부를 구비한다.

상기 구동기와 클러치부 사이에 구동력의 증대를 위해 설치되는 감속기를 더 구비할 수 있으며, 상기 감속기는 하모닉드라이브 시스템 또는 사이클로이드 기어 중 어느 하나가 적용되는 것이 바람직하다.

상기 구동기를 제어하기 위한 제어 스위치가 차량의 운전자가 조작할 수 있는 곳에 마련되며, 상기 제어스위치는 상기 구동기에 구동신호를 전달할 수 있도록 구동기와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.

또는 상기 구동기는 차량의 전자제어유닛(ECU : electronic control unit)에 의해 구동이 이루어지며, 상기 전자제어유닛은 구동륜의 두 바퀴 중 어느 일측에 슬립이 발생할 경우 자동으로 동력분배제어를 통해 두 바퀴의 구동력을 적절히 분배할 수 있도록 형성될 수 있다.

본 발명의 휠 부착식 모듈형 비상구동장치는 기존 2륜 차량의 비구동륜에 간단하게 설치되어 비상상황에서 4륜 구동이 이루어지도록 함으로써 저렴한 비용으로 비상상황에서의 주행성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

아울러 본 발명의 휠 부착식 모듈형 비상구동장치는 모듈형으로 탈부착 가능하게 형성됨에 따라 기존 2륜 차량에 추가적으로 설치가 가능하며 동절기나 오프로드 주행시와 같이 특정 상황이 예상될 때에만 선택적으로 장착하여 사용할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 휠 부착식 모듈형 비상구동장치의 일 실시예를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 휠 부착식 모듈형 비상구동장치의 정면도,
도 3은 휠 부착식 모듈형 비상구동장치가 차량에 장착된 상태를 도시한 사시도,
도 4는 도 3의 휠 부착식 모듈형 비상구동장치의 장착 상태를 도시한 정면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 휠 부착식 모듈형 비상구동장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 휠 부착식 모듈형 비상구동장치가 사시도와 정면도로 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 휠 부착식 모듈형 비상구동장치는 차량의 비구동륜에 설치되어 비상상황에서 비구동륜을 구동시켜 차량의 주행 성능을 향상시킬 수 있도록 마련된다.

즉, 차량이 전륜구동차량인 경우에는 양측 후륜에 설치되며, 후륜구동차량의 경우에는 양측 전륜에 설치된다.

본 발명의 휠 부착식 모듈형 비상구동장치는 구동기와 감속기, 클러치부 및 휠 연결부를 포함한다.

구동기는 전기에 의해 구동하는 모터이며, 차량의 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있도록 형성될 수도 있고, 별도의 배터리를 일측에 포함하여 형성될 수도 있다.

상기 감속기는 구동기와 연결되며, 구동기에서 출력되는 구동축의 회전속도를 휠(W)을 구동하기 위한 적정 속도로 감속시키기 위한 것이다.

상기 감속기는 하모닉드라이브 시스템 또는 사이클로이드 기어 중 어느 하나가 적용되는 것이 바람직하다.

하모닉드라이브 시스템은 통상적으로 웨이브 제너레이터(Wave Generator), 플렉스스플라인(Flexspline) 및 서큘러 스플라인(Circular Spline)의 3가지 핵심요소 부품들이 동일 축선상에 조립되는 구조이다. 그리고 사이클로이드 기어 역시 입력축과 편심된 베어링을 매개로 하여 3매의 사이클로이드판이 입력축에 연결되고, 케이스 내경에 필을 설치하고 이 핀과 사이클로이드 치형 사이에 발생된 감속 출력을 내핀에 의하여 출력 축에 감속된 동력을 전달하는 구조이다.

상기 하모닉드라이브 시스템 또는 사이클로이드 기어 타입의 감속기는 일반적인 기어드라이브에 비해 소형, 경량, 고감속비, 초정밀 등의 특성을 갖기 때문에 비구동륜에 동력을 전달하는 비상 사륜 시스템을 위한 감속기로 적합하다.

상기 휠 연결부는 비구동륜의 휠(W)과 연결되어, 비구동륜의 휠(W)과 일체로 회전한다.

그리고 상기 클러치는 감속기와 휠 연결부의 사이에 설치되어 감속기와 휠 연결부 사이에서 동력 전달이 가능하도록 연결하거나 차단하는 역할을 한다.

일반적인 주행상황에서는 상기 휠 연결부와 감속기 사이의 연결을 차단하여 휠 연결부가 휠의 회전과 함께 자유롭게 회전할 수 있도록 하며, 휠의 회전력이 구동기로 전달되는 것을 차단한다.

그리고 비구동륜에 동력 전달이 필요한 상황에서 구동기가 작동할 때, 상기 클러치가 감속기와 휠 연결부를 상호 동력 전달이 가능하도록 연결하여 구동기에 의해 비구동륜의 휠이 회전하게 한다.

이렇게 본 발명에 따른 휠 부착식 모듈형 비상구동장치는 전륜 또는 후륜 구동의 2륜 구동방식 차량의 비구동륜에 동력 전달이 가능하도록 비구동륜을 지지하는 프레임이나 샤시 또는 지지 암(Arm; A)에 설치되어 필요에 따라 비구동륜에 동력을 전달함으로써 비상상황에서 4륜 구동이 이루어지게 할 수 있다.

아울러 상기 구동기는 별도의 제어스위치를 운전석에 마련하고, 유선 또는 무선으로 상기 구동기와 제어스위치를 연결하여 운전자의 스위치 조작에 따라 구동기의 작동이 이루어지게 할 수 있다.

또는 상기 구동기가 차량의 전자제어유닛(ECU : electronic control unit)에 의해 구동이 이루어지도록 형성될 수도 있는데, 상기 전자제어유닛은 운전자가 구동기를 구동하도록 신호를 입력하는 경우 외에도 구동륜의 두 바퀴 중 어느 일측에 슬립이 발생할 때 자동으로 상기 구동기를 구동시키도록 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 휠부착식 모듈형 비상구동장치는 2륜차량에 부착하여 선택적으로 사륜구동이 이루어지도록 함으로써 종래의 일반 사륜 구동 차량에 비해 제작비용의 상승 및 연비 하락과 같은 문제점을 해결하면서도 비상상황에서의 차량 주행성능을 향상시킬 수 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

100; 부착식 모듈형 비상구동장치
110; 구동기
120; 감속기
130; 클러치부
140; 휠 연결부

Claims (5)

1. 전륜 또는 후륜 구동방식의 2륜 구동 차량의 비구동륜에 설치되어 상기 비구동륜에 동력을 전달하는 장치로서,
   차체에 설치되어 구동력을 발생하는 구동기와;
   상기 비구동륜의 휠과 연결되어 상기 비구동륜의 휠에 동력을 전달하기 위한 휠 연결부와;
   상기 휠 연결부와 상기 구동기 사이에 설치되어 상기 구동기로부터 전달되는 동력을 연결 또는 해제하는 클러치부를 구비하는 것을 특징으로 하는
   휠 부착식 모듈형 비상구동장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 구동기와 클러치부 사이에 설치되어
   구동력의 증대를 통해 구동기의 소형화 및 모듈화를 가능하도록 하는 고감속비 감속기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는
   휠 부착식 모듈형 비상구동장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 감속기는 하모닉드라이브 시스템 또는 사이클로이드 기어 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는
   휠 부착식 모듈형 비상구동장치.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 구동기를 제어하기 위한 제어 스위치가 차량의 운전자가 조작할 수 있는 곳에 마련되며, 상기 제어스위치는 상기 구동기에 구동신호를 전달할 수 있도록 구동기와 유선 또는 무선으로 연결된 것을 특징으로 하는
   휠 부착식 모듈형 비상구동장치.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 구동기는 차량의 전자제어유닛(ECU : electronic control unit)에 의해 구동이 이루어지며,
   상기 전자제어유닛은 구동륜의 두 바퀴 중 어느 일측에 슬립이 발생할 때 자동으로 상기 구동기를 구동시키도록 형성된 것을 특징으로 하는
   휠 부착식 모듈형 비상구동장치.

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