KR100399184B1 - 4륜구동차량의 프리휠 허브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4륜구동차량의 프리휠허브에 관한 것으로, 2륜구동에서 4륜구동으로의 전환시 사용되는 종래의 프리휠허브는 구조가 복잡하고 사용이 불편하다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 일방향클러치 조립체를 프리휠 허브에 적용시키고, 이것의 접속상태를 공압실린더에 의한 공압로의 제어에 의해 수행되도록 한 것으로, 전진과 후진의 접속에 따른 각각의 일방향 클러치를 마련하고, 전진클러치(12)와 후진클러치(14)는 전륜샤프트(4)와 허브몸체에 스플라인결합되도록 한 것이다.

그리고, 이 스플라인결합을 위한 이송수단으로 일방향클러치 조립체에 가압실린더를 마련하고, 이 가압실린더를 포함하는 공압실린더부(16)와 압축공기가 충진되는 에어탱크와(18)의 공압라인(26)에 변속레버와 4륜제어레버에 연동되는 스위치(32)에 의해 작동되는 솔레노이드밸브(28)(30)를 설치한 것이다.

Description

4륜구동차량의 프리휠 허브{free-wheel-hub in 4-wheel driven vehicles}

본 발명은 4륜구동 차량의 프리휠허브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 선택에 따라 전방의 타이어와 전륜샤프트의 구동력 전달을 단속하는 프리휠 허브에 있어서, 주행중에 자유로운 구동전환이 가능하고 그 구조가 간단하도록 일방향클러치의 조합과 이 일방향클러치 조합의 접속상태를 공압실린더로 제어하도록 하는 4륜구동차량의 프리휠 허브에 관한 것이다.

일반적으로 4륜구동 차량은 풀타임방식과 파트타임방식으로 구분되며, 파트타임방식은 예시도면 도 1 에서와 같이 변속기에 트랜스퍼(1)를 연결하고 여기에서 전륜과 후륜측으로 구별된 구동샤프트를 두어 4륜제어레버(2)에 의한 사용자의 선택에 따라 전륜샤프트의 구동을 단속함으로써, 4륜구동이 수행되도록 하고 있다.

이에 의해 파트타임 4륜구동방식은 온로드(on-road)라 불리우는 통상의 주행시에는 2륜구동 특유의 주행성을 유지하고 오프로드(off-road)라 불리우는 험로주행시에는 4륜에 분배된 구동력을 이용하여 험로탈출과 주행성을 향상시키고 있는 것이다.

그런데, 2륜구동시에서는 전륜과 구동축사이의 구동력전달을 차단시켜 전륜의 회전력이 구동축으로 전달되는 것을 방지하고, 4륜구동으로의 전환시에는 구동축과 전륜을 결합시켜 구동축의 구동력을 전달시킬 것이 필요하다.

즉, 통상의 2륜구동시에는 트랜스퍼(1)의 제어에 의해 전륜측으로 구동력이전달되지 않고 있는데, 전륜(3)과 전륜사프트(4)가 연결되어 있다면 전륜(3)의 회전은 전륜샤프트(4)의 회전을 야기시킴으로, 후륜에 전달된 구동력이 전륜샤프트(4)의 공회전으로 소모되기 때문이다.

이러한 이유로, 전륜샤프트(4)와 전륜(3)과의 연결을 단속할 장치가 필수적이며, 이를 위해 프리휠 허브(5)가 전륜(3)과 전륜샤프트(4)의 연결부에 장착되어 있는 것이다.

상기 프리휠허브(5)는 수동식으로부터 롤러구동식, 캠구동식 등의 기계식 자동프리휠허브가 개발되어 있다.

상기 수동식은 사용자의 핸들조작에 의해 전륜과 일체로 회전되는 허브와 구동축과의 결합을 단속하도록 한 것이고, 이러한 수동식에서 발전된 것으로 운전석에서 프리휠허브의 결합을 단속하도록 한 것이 롤러구동식과 캠구동식인데, 롤러구동식은 그 구조의 복잡성에 의한 작동오류에 의해 현재의 차량에는 거의 채택되고 있지 않다.

또한, 캠구동식은 캠에 조작에 의해 허브와 구동축의 단속을 제어하는데, 전진주행으로 캠이 회전되어 허브와 구동축이 결합되도록 하고 있으나, 이것의 해제시에는 전진주행으로 인한 캠의 회전만큼 다시 후진주행으로 캠의 결합을 해제하여야 하므로, 주행중에 자유로운 구동전환이 번거롭다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 주행중에 자유로운 구동전환이 가능하고 그 구조가 간단한 4륜구동차량의 프리휠 허브를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 일방향클러치 조립체를 프리휠 허브에 적용시키고, 이것의 접속상태를 공압실린더에 의한 공압로의 제어에 의해 수행되도록 한 것으로, 전진과 후진의 접속에 따른 각각의 일방향 클러치를 마련하고, 전진클러치와 후진클러치는 전륜샤프트와 허브몸체에 스플라인결합되도록 한 것이다.

그리고, 이 스플라인결합을 위한 이송수단으로 일방향클러치 조립체에 가압실린더를 마련하고, 이 가압실린더와 압축공기가 충진되는 에어탱크와의 공압라인에 변속레버와 4륜제어레버에 연동되는 스위치에 의해 작동되는 솔레노이드밸브를 설치한 것이다.

도 1 은 파트타임 4륜구동차량의 개략도,

도 2 는 본 발명에 따른 프리휠 허브의 개념도,

도 3 은 본 발명에 따른 프리휠 허브 일방향클러치의 설명도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 - 트랜스퍼, 2 - 4륜제어레버,

3 - 전륜, 4 - 전륜샤프트,

5 - 프리휠 허브, 6 - 변속레버,

10 - 스플라인몸체, 12 - 전진클러치,

14 - 후진클러치, 16 - 공압실린더부,

18 - 에어탱크, 20 - 중립공간부,

22 - 전진스플라인부, 24 - 후진스플라인부,

26 - 공압라인, 28,30 - 솔레노이드밸브,

32,34 - 스위치, 36 - 이너레이스,

38 - 아우터레이스, 40 - 일방향결합구,

42 - 컴프레셔, 44 - 컨트롤유니트,

46 - 배출밸브,

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

예시도면 도 1 은 본 발명에 따른 프리휠허브의 단면 개념도로서, 본 발명은 차량의 전륜과 일체로 회전되는 허브몸체의 내측에 전륜샤프트(4)와 스플라인결합되는 스플라인몸체(10)가 형성되고 이 스플라인몸체(10)에 전달방향을 반대로 하여 전진방향의 구동력을 전달하는 전진클러치(12)와 후진방향의 구동력을 전달하는 후진클러치(14)가 형성되어 일방향클러치 조립체가 설치된다.

그리고, 이 일방향클러치 조립체는 허브몸체에 스플라인결합되어지되, 허브몸체에는 상기 전진클러치(12)와 결합되는 전진스플라인부(22)와 후진클러치(14)와 결합되는 후진스플라인부(24)가 형성되고, 전진스플라인부(22)와 후진스플라인부(24) 사이에는 허브몸체와 일방향클러치의 접속이 해제되게 유지하는 중립공간부(20)가 형성되어진다.

이와 더불어, 일방향클러치 조립체의 접속위치에 따라 동력전달의 제어가 수행되게 접속제어수단이 설치된다.

여기서, 접속제어수단은 공압식으로 허브몸체 내측에 공압실린더부(16)가 형성되고, 이 공압실린더부(16)는 차량에 설치된 에어탱크(18)와 연결되며, 에어탱크(18)와 공압실린더부(16)의 공압라인(26)에는 공압실린더부(16)로의 공압공급 및 해제를 위한 밸브가 설치되어 지되, 이 밸브는 솔레노이드밸브(28)(30)로 사용자의 4륜제어레버(2) 조작과 연동되는 스위치(32)와 변속레버(6) 조작과 연동되는 스위치(34)에 의해 개폐되는 밸브이다.

상기 일방향 클러치는 예시도면 도 2 에서와 같이 전륜샤프트(4)와 결합되는 이너레이스(26)와 허브몸체의 일부인 스플라인부와 결합되는 아우터레이스(38)가 일방향결합구(40)를 매개로 연결되어 있으며, 이너레이스(36)와 아우터레이스(38)에는 각각의 스플라인 결합을 위한 키홈부가 형성되어 있다.

일방향결합구(40)는 쐐기형상의 강구로서, 이것의 경사배치상태에 따라 이너레이스(36)의 회전시 이너레이스(36)와 일방향결합구(40)의 마찰에 의한 아우터레이스(38)와의 압착으로 전륜샤프트(4)에서 허브몸체로의 동력전달이 수행되며, 도시된 바와 같이 전진클러치(12)와 후진클러치(14)의 동력전달방향이 반대가 되는 것이다.

이러한 일방향클러치의 반대배열로 전진과 후진 일방향클러치가 조합되며, 그 결합상태에 따라 전진과 후진상태의 접속이 결정되는 것이다.

즉, 전진클러치(12)의 아웃터레이스(38)가 상기 전진스플라인부(22)와 결합되면 전진의 동력전달이 수행되고, 후진클러치(14)의 아웃터레이스(38)가 후진스플라인부(24)와 결합되면 후진의 동력전달이 수행되며, 전진클러치(12) 및 후진클러치(18)의 아웃터레이스(38)가 중립공간부(20)에 위치되어 어떠한 스플라인부와도 결합되어 있지 않으면, 4륜구동이 해제되어 전륜샤프트(4)와 전륜의 접속이 차단된 상태인 것이다.

이를 위해 상기 일방향클러치 조립체를 스플라인부에 결합시킬 접속제어수단이 필요한 것이며, 본 발명은 일방향클러치 조립체의 양측에 공압실린더부(16)를 마련하여 일방향클러치의 접속상태를 공압으로 제어한 것이다.

상기 공압실린더(16)의 동력원은 에어탱크(18)로부터 송압되는 압축공기이며, 상기 에어탱크(18)는 가압식 브레이크배력장치에 사용되는 것이면 충분하다.

따라서, 상기 에어탱크(18)는 이 에어탱크(18)에 공기를 충압시키기 위한 컴프레셔(42)와 각종의 밸브가 포함된 것을 의미한다.

상기 에어탱크(18)와 공압실린더부(16)는 공압라인(26)으로 연결되며, 이 공압라인(26)에는 사용자의 조작에 의한 압축공기의 송압을 제어하는 솔레노이드밸브(28)(30)가 설치된다.

솔레노이드밸브(28)(30)는 사용자의 4륜제어레버(2)측에 설치된 스위치(32) 조작과 변속레버(6)측에 설치된 스위치(34)의 연동으로 제어되며, 4륜구동레버(2)에 의해 접속상태를 명령하고 변속레버(6)의 변속모드인 전진과 후진상태에 따라 솔레노이드밸브(28)(30)의 개방을 달리하여 공압라인의 이송경로를 달리함으로써, 일방향클러치 조립체의 접속상태를 제어하게 되는 것이다.

이를 위해 엔드게이트(and gate)의 역할을 하여 솔레노이드밸브(28)(30)로의 전원공급라인을 제어하는 컨트롤유니트(44)에 4륜제어레버(2)에 연동되는 스위치(32)와 변속레버(6)에 연동되는 스위치(34)가 연결되어, 4륜제어레버(2)에 의해 4륜구동으로의 접속 on상태에서 변속레버(6)의 전진 또는 후진의 변속모드에 따라 전진클러치(12)로의의 공압라인(26)을 개방하거나 후진클러치(14)의 공압라인(26)을 개방하게 되는 것이다.

한편, 솔레노이드밸브(28)(30)은 배출밸브(46)가 포함되어 있어 다른측 클러치로의 공압을 해제시켜주고 있다.

예를들어, 후진접속상태에서 전진으로 도 2b와 같이 변속모드를 변경하면 전진클러치(12)측으로의 공압라인이 개방되고, 이때 후진클러치(14)의 공압이 해제되어야 전진클러치(12)의 공압실린더부(16)가 작동되므로, 후진클러치(14)의 압축공기는 솔레노이드밸브(30)의 배출밸브(46)로 배출되어 공압이 해제되어지는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 일방향클러치 조립체를 프리휠 허브에 적용되고 이것의 접속이 사용자의 레버조작에 따른 공압로의 제어에 의해 수행됨으로써, 2륜에서의 4륜구동전환 또는 4륜에서 2륜구동전환이 간편하고, 그 구조가 간단하다는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 차량의 전륜과 일체로 회전되는 허브몸체의 내측에 전륜샤프트(4)와 스플라인결합되는 스플라인몸체(10)가 형성되고 이 스플라인몸체(10)에 전달방향을 반대로 하여 전진방향의 구동력을 전달하는 전진클러치(12)와 후진방향의 구동력을 전달하는 후진클러치(14)가 형성되어 일방향클러치 조립체가 설치됨과 더불어, 이 일방향클러치 조립체는 허브몸체에 스플라인결합되어지되, 허브몸체에는 상기 전진클러치(12)와 결합되는 전진스플라인부(22)와 후진클러치(14)와 결합되는 후진스플라인부(24)가 형성되고 전진스플라인부(22)와 후진스플라인부(24) 사이에는 허브몸체와 일방향클러치의 접속이 해제되게 유지하는 중립공간부(20)가 형성되어지는 한편, 상기 일방향클러치 조립체의 접속위치에 따라 동력전달의 제어가 수행되게 허브몸체 내측에 공압실린더부(16)가 형성되고, 이 공압실린더부(16)는 차량에 설치된 에어탱크(18)와 연결되며, 에어탱크(18)와 공압실린더부(16)의 공압라인(26)에는 4륜제어레버(2) 조작과 연동되는 스위치(32)와 변속레버(6) 조작과 연동되는 스위치(34)에 의해 개폐되는 솔레노이드밸브(28)(30)가 설치된 4륜구동차량의 프리휠 허브.