KR100309386B1 - 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치 - Google Patents

파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파트 타임 4륜 구동 차량에 관한 것으로서, 특히 앞차축에 구비된 차동 장치에 2륜 구동과 4륜 구동 상태에 따라 자동으로 동력 전달을 절환하는 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은, 좌우 바퀴의 차축 사이에 구비되어 필요시 회전차가 발생되게 하는 차동 작동수단과; 상기 차동 작동수단의 외측에 공회전되게 설치되어 동력 분배장치로부터 회전 동력을 전달받는 외부 케이스와; 상기 외부 케이스와 차동 작동수단 사이에 설치되어 상기 동력 분배장치로부터 외부 케이스에 회전력이 전달될 경우 차동 작동수단에 회전 동력을 전달토록 결합되는 결합수단으로 구성된 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

Description

파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치{Auto change type differential}
본 발명은 파트 타임 4륜 구동 차량(Part Time 4-Wheel Drive)에 관한 것으로서, 특히 앞차축에 구비된 차동 장치에 2륜 구동과 4륜 구동 상태에 따라 자동으로 동력 전달을 절환하는 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치에 관한 것이다.
통상 4륜 구동차량은 앞바퀴와 뒷바퀴가 동시에 구동력을 발휘할 수 있도록 하는 차량으로서, 파트 타임 4륜 구동 차량과 상시 4륜 구동 차량으로 구분할 수 있다.
여기서, 파트 타임 4륜 구동 차량은 2륜 구동시 동력분배장치(Transfercase)로부터 앞바퀴에 전달되는 회전력을 차단하기 위해 앞차축과 앞바퀴 사이에 프리휠 허브식(Free wheel hub) 절환 장치나 CADS(Center axle disconnecting system)식 절환 장치가 구비된다.
도 1은 프리휠 허브식 절환 장치가 구비된 파트 타임 4륜 구동 차량이 도시된 개략적인 구성도이다.
2륜 구동시에는 동력 분배장치(3)에서 동력이 절환되어 앞추진축(8)을 통해 앞바퀴(11)측으로 전달되는 동력이 차단되므로 엔진(1)과 변속기(2)를 통해 동력 분배장치(3)로 전달된 동력은 뒤추진축(4)을 통해 리어 디퍼렌셜(5)로 전달된 다음 뒤차축(6)을 통해 뒷바퀴(7)만을 구동하게 된다.
여기서 상기 앞추진축(8)은 프런트 디퍼렌셜(9)을 통해 앞차축(10)과 앞바퀴(11)에 연결되어 있으므로 상기 동력분배장치(3)로부터 동력이 전달되지 않는다 하더라도 앞바퀴(11)의 회전에 따라 동시에 회전하면서 고속 주행시에는 심한 소음 이 발생될 수 있는 바, 2륜 구동시에는 앞바퀴(11)와 앞차축(10) 사이에 구비된 프리휠 허브(15)의 모드를 절환시켜 회전력을 차단하게 된다.
따라서, 2륜 구동 주행시에 앞차축(10)과 프런트 디퍼렌셜(9), 앞추진축(8)이 회전하지 않게 되어 보다 정숙한 주행을 실현할 수 있게 된다.
물론, 4륜 구동시에는 상기 프리휠 허브(15)가 연결된 상태에서 상기 동력 분배장치(3)로부터 앞추진축(8)과 뒤추진축(4)에 동력이 모두 전달되어 앞바퀴(11)와 뒷바퀴(7)의 구동이 가능해진다.
그러나, 상기와 같이 프리휠 허브식 절환 장치가 구비된 차량은 2륜에서 4륜구동으로, 또는 4륜에서 2륜 구동으로 절환을 위해서 운전자가 직접 하차하여 프리휠 허브(15)의 모드를 변환시켜야 가능하기 때문에 2륜/4륜 구동 절환 작업에 상당한 불편이 따르게 되는 문제점이 있다.
물론, 상기와 같이 수동으로 절환하지 않고 차실내에서 자동으로 절환하는 자동 프리휠 허브식 절환장치가 구비된 차량도 있으나 별도의 액츄에이터와 조작 라인이 필요하게 되어 구조가 복잡해지고 비용이 상승하게 되는 단점이 발생된다.
한편, 도 2는 CADS식 절환 장치 구비된 파트 타임 4륜 구동 차량이 도시된 개략적인 구성도이다.
CADS식 절환 장치(40)는 앞차축(30)의 중간부에 클러치 기구(41)가 설치되고, 이 클러치 기구(41)를 엔진(21)측에서 발생되는 진공 라인을 이용하여 단속하므로서 2륜 구동 주행시 프런트 디퍼렌셜(29)과 앞추진축(28)이 회전하는 것을 차단하게 된다.
물론, 4륜 구동시에는 클러치 기구(41)가 연결됨으로써 엔진(21)으로부터 발생된 구동력은 변속기(22) 및 동력 분배장치(23)를 통해 뒤추진축(24), 리어 디퍼렌셜(25), 뒤차축(26), 뒷바퀴(27)로 전달됨과 동시에 앞추진축(28), 프런트 디퍼렌셜(29), 앞차축(30), 앞바퀴(31)로 전달된다.
그러나, 상기한 바와 같은 CADS식 절환 장치 구비된 파트 타임 4륜 구동 차량은 엔진(21)의 서지 탱크로부터 연결되는 진공 튜브와, 액츄에이터(42), 클러치 기구(41) 등이 구비되기 때문에 장치의 구조가 복잡하고 비용도 그만큼 상승하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 프런트 디퍼렌셜에 구동력 전달 상태에 따라 자동으로 앞차축에 전달되는 동력을 절환할 수 있도록 구성함으로써 별도의 조작이 필요하지 않게 되어 운전자의 편의성이 향상됨과 아울러 장치의 부품수 축소로 비용도 절감할 수 있는 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치를 제공하는 데 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치는, 좌우 바퀴의 차축 사이에 구비되어 필요시 회전차가 발생되게 하는 차동 작동수단과; 상기 차동 작동수단의 외측에 공회전되게 설치되어 동력 분배장치로부터 회전 동력을 전달받는 외부 케이스와; 상기 외부 케이스와 차동 작동수단 사이에 설치되어 상기 동력 분배장치로부터 외부 케이스에 회전력이 전달될 경우 차동 작동수단에 회전 동력을 전달토록 결합되는 결합수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술에서 프리휠 허브식 절환 장치가 구비된 파트타임 4륜 구동 차량의 개략적인 구성도,
도 2는 종래 기술에서 CADS식 절환 장치가 구비된 파트 타임 4륜 구동 차량의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 자동절환식 차동장치가 구비된 파트 타임 4륜 구동 차량의 개략적인 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 자동절환식 차동장치가 도시된 단면도,
도 5는 도 4의 A-A선 단면도로서, 2륜 구동시의 상태도,
도 6은 도 4의 A-A선 단면도로서, 4륜 구동시의 상태도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
51 : 엔진 52 : 변속기
53 : 동력분배장치 54 : 뒤추진축
55 : 리어 디퍼렌셜 56 : 뒤차축
57 : 뒷바퀴 58 : 앞추진축
59 : 앞차축 60 : 앞바퀴
70 : 자동절환식 차동장치 71 : 차동 작동기구
72 : 사이드 기어 73 : 피니언
75 : 차동 케이스 75a : 홈부
76 : 베어링 77 : 외부 케이스
77a : 홀 78 : 링 기어
80 : 클러치 레버 81 : 힌지부
82 : 매스부 84 : 결합부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 자동절환식 차동장치가 구비된 파트타임 4륜구동차량의 구성도이다.
변속기(52) 출력측에는 앞바퀴(60)측으로 가는 동력을 절환할 수 있도록 동력분배장치(53)가 구비되고, 이 동력분배장치(53)에는 앞추진축(58)과뒤추진축(54)이 연결된다.
그리고, 상기 뒤추진축(54)은 리어 디퍼렌셜(55)을 통해 뒤차축(56)과 뒷바퀴(57)에 동력을 전달하고, 앞추진축(58)은 본 발명의 자동절환식 차동장치(70)를 통해 앞차축(59)과 앞바퀴(60)에 동력을 전달하게 된다.
따라서, 4륜 구동시에는 상기 동력분배장치(52)에서 앞바퀴(60)와 뒷바퀴(57)측에 모두 동력을 전달하게 되고, 2륜 구동시에는 상기 동력분배장치(53)가 절환되어 앞추진축(58)에는 동력을 전달하지 않고, 뒤축진축(54)으로만 구동력을 전달하게 된다.
도 4는 본 발명 따른 자동절환식 차동 장치가 도시된 단면 구성도이다.
본 발명의 자동절환식 차동 장치(70)는 도 4에 도시된 바와 같이 앞바퀴(60)의 앞차축(59) 사이에 구비되어 필요시 회전차가 발생되게 하는 차동 작동기구(71)와, 상기 차동 작동기구(71)의 외측에 공회전되게 설치되어 상기 동력분배장치(53)로부터 회전 동력을 전달받는 외부 케이스(77)와, 상기 외부 케이스(77)와 차동 작동기구(71) 사이에 설치되어 상기 동력분배장치(53)로부터 외부 케이스(77)에 회전력이 전달될 경우 차동 작동기구(71)에 회전 동력을 전달토록 결합되는 클러치 레버(80)로 구성된다.
상기 차동 작동기구(71)는 통상의 차동 장치의 구성과 유사하게 앞차축(59L)(59R)의 양단에 마주보게 결합된 사이드 기어(72)와, 상기 사이드 기어(72)에 베벨 기어식으로 치합되는 한 쌍의 피니언(73)과, 상기 피니언(73)의 축이 결합되어 회전되는 차동 케이스(75)로 구성된다.
그리고, 상기 외부 케이스(77)에는 상기한 동력분배장치(53)로부터 회전 동력을 전달받도록 앞추진축(58)에 베벨 기어식으로 치합되는 링 기어(78)가 설치된다.
이와 같은 차동 작동기구(71)의 차동 케이스(75)와 상기 외부 케이스(77) 사이에는 상호 회전력을 구속하지 않고 독립적으로 회전될 수 있도록 복수 개의 베어링(76)이 설치된다.
특히, 상기한 클러치 레버(80)가 설치될 수 있도록 상기 외부 케이스(77)에는 원주 방향으로 긴 홀(77a)이 형성되고, 상기 차동 케이스(75)에는 상기 홀(77a)의 내측에 원주 방향으로 기어식으로 된 다수의 홈부(75a)가 형성된다.
그리고, 상기 클러치 레버(80)는 상기 외부 케이스(77)의 홀(77a)에 힌지(81) 고정되어 4륜 구동시에 동력분배장치(53)로부터 구동력이 전달되어 외부 케이스(77)가 회전하면 원심력에 의해 회동하면서 상기 차동 케이스(75)의 홈부(75a)에 결합된다.
물론, 상기 클러치 레버(80)의 힌지 고정부에는 2륜 구동시와 같이 상기 동력분배장치(53)로부터 외부 케이스(77)에 회전력이 전달되지 않으면 상기 차동 케이스(75)의 홈부(75a)로부터 이탈되도록 하는 리턴 스프링(85)이 설치된다.
이와 같은 상기 클러치 레버(80)는 상기 힌지 고정부(81)를 중심으로 원심력이 작용할 경우 외측 방향으로 회동할 수 있도록 무게를 갖는 매스부(82)와, 상기 매스부(82)의 반대쪽에 위치되어 매스부(82)의 회동에 따라 상기 차동 케이스(75)의 홈부(75a)에 결합되는 결합부(84)로 이루어진다.
한편, 상기 클러치 레버(80)는 상기 차동 케이스(75)의 홈부(75a)에 치합된 다음 외부 케이스(77)측으로 전달되는 구동력을 차단하게 되면 리턴 스프링(85)의 탄성력에 의해 차동 케이스(75)의 홈부(75a)로부터 이탈되게 되나, 계속적인 고속 주행으로 이와 같은 작동이 원만하게 이루어지지 않을 경우, 클러치 레버(80)의 외측에 전자석(미도시 됨)과 이를 작동하는 스위치(미도시 됨) 등의 강제 이탈 수단을 이용하여 클러치 레버(80)와 차동 케이스(75)의 결합을 분리할 수 있도록 구성할 수 있을 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
2륜 구동시에는 동력분배장치(53)에서 앞추진축(58)을 통해 앞바퀴(60)측으로 전달되는 동력이 차단되므로 엔진(51)으로부터 변속기(52)에 전달된 동력은 동력 분배장치(53)를 통해 뒤추진축(54), 리어 디퍼렌셜(55)로 전달된 다음, 뒤차축(56)을 통해 뒷바퀴(57)를 구동하게 된다.
이때, 본 발명의 자동절환식 차동 장치(70)는 도 5에 도시된 바와 같이 리턴 스프링(85)의 탄성력에 의해 클러치 레버(80)가 차동 케이스(75)로부터 이탈되어 있는 상태이므로 주행시 앞바퀴(60)가 회전하더라도 외부 케이스(77)와 앞추진축(58)으로는 회전력이 전달되지 않게 된다.
따라서, 2륜 구동 주행시에 외부 케이스(77)와 앞추진축(58) 등이 회전하지 않게 되어 보다 정숙한 주행이 가능해진다.
다음, 4륜 구동시에는 상기 동력분배장치(53)로부터 뒤추진축(54)과 함께 앞추진축(58)에도 구동력이 전달되므로 자동절환식 차동장치(70)의 링 기어(78)와 외부 케이스(77)가 회전하게 된다.
이때, 상기 외부 케이스(77)에 설치된 클러치 레버(80)도 동시에 회전하게 되면서 매스부(82)가 원심력의 영향을 받게 되므로 도 6에 도시된 바와 같이 클러치 레버(80)가 회전하면서 결합부(84)가 차동 케이스(75)의 홈부(75a)에 결합된다.
따라서, 상기 외부 케이스(77)로 전달된 구동력은 클러치 레버(80)로 결합된 차동 케이스(75)에도 전달됨으로써 피니언(73)과 사이드 기어(72)를 통해 앞차축(59)과 앞바퀴(60)에도 엔진(51)으로부터 발생된 구동력이 전달되어 4륜 구동 주행을 실시할 수 있게 된다.
따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치는 앞추진축에 별도의 클러치 조작 기구를 구비하지 않고도 앞추진축을 통해 전달되는 구동력의 전달 상태에 따라 원심력에 의해 자동으로 절환됨으로써 운전자가 직접 조작하지 않게 되어 운전 조작의 편의성이 향상되고, 또한, 동력 절환 구조가 단순화되어 차량의 경량화를 실현할 수 있는 동시에 비용을 절가할 수 있는 이점을 제공하게 된다.

Claims (6)

  1. 좌우 바퀴의 차축 사이에 구비되어 필요시 회전차가 발생되게 하는 차동 작동수단과; 상기 차동 작동수단의 외측에 공회전되게 설치되어 동력 분배장치로부터 회전 동력을 전달받는 외부 케이스와; 상기 외부 케이스와 차동 작동수단 사이에 설치되어 상기 동력 분배장치로부터 외부 케이스에 회전력이 전달될 경우 차동 작동수단에 회전 동력을 전달토록 결합되는 결합수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 케이스의 둘레에는 상기 동력 분배장치로부터 회전 동력을 전달받도록 추진축에 베벨 기어식으로 치합되는 링 기어가 고정된 것을 특징으로 하는 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차동 작동수단은 양 차축에 결합된 사이드 기어와, 상기 사이드 기어에 치합되는 피니언과, 상기 피니언의 축이 결합된 차동 케이스로 구성되고,
    상기 외부 케이스와 상기 차동 케이스 사이에는 상호 회전력을 구속하지 않도록 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 외부 케이스에는 원주 방향으로 긴 홀이 형성되고, 상기 차동 케이스에는 원주 방향으로 복수 개의 홈부가 형성되며;
    상기 결합 수단은 상기 외부 케이스의 홀에 힌지 고정되어 외부 케이스가 회전하면 원심력에 의해 상기 차동 케이스의 홈부에 결합되는 클러치 레버로 이루어진 것을 특징으로 하는 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 클러치 레버의 힌지 고정부에는 외부 케이스가 회전하지 않으면 상기 클러치 레버가 상기 차동 케이스의 홈부로부터 이탈되도록 하는 탄성 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 클러치 레버는 상기 힌지 고정부를 중심으로 원심력이 작용할 경우 외측 방향으로 회동하는 매스부와, 상기 매스부의 반대쪽에 위치되어 매스부의 회동에 따라 상기 차동 케이스의 홈부에 결합되는 결합부로 이루어진 것을 특징으로 하는 파트타임 4륜구동차량의 자동절환식 차동장치.
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