KR100452427B1

KR100452427B1 - 4륜구동 차량의 동력단속장치

Info

Publication number: KR100452427B1
Application number: KR10-2002-0021329A
Authority: KR
Inventors: 임중효
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2004-10-12
Also published as: EP1354749A3; KR20030082832A; US20030196865A1; EP1354749A2; JP2003312285A

Abstract

본 발명은 사륜구동 차량의 동력단속장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정한 전류를 사영함으로써, 안정적인 주행모드 절환이 가능한 사륜구동 차량의 동력단속장치에 관한 것이다. 본 발명은 차량에 설치된 4륜구동 동력단속 스위치를 절환하여 차량의 전원을 통해 전류를 공급받아 자성을 형성하는 전자석; 상기 전자석이 형성한 자기장에 의하여 동작하고, 디퍼런셜 클러치 기어를 작동시키도록 일측에 소정 길이만큼 연장한 포크가 형성된 시프트 로드; 및 상기 전자석과 상기 시프트 로드 사이에 설치되며, 상기 전자석에 공급되는 전류가 차단된 후 상기 시프트 로드가 원래 위치로 복원되게 하는 리턴 스프링을 포함한다. 본 발명은 일정한 전류를 사영함으로서, 가변적인 엔진 진공압에 의한 작봉보다 안정적인 주행모드 절환이 가능하다는 장점이 있으며, 동력구동장치의 작동원리를 단순화하여 정비성 등의 편의성을 향상시키고, 부품수 감소에 따른 차량의 경량화와 조립공정 축소에 따른 원가절감의 효과가 있다.

Description

4륜구동 차량의 동력단속장치{Apparatus for Controlling Power of four-wheel drive Vehicle}

본 발명은 사륜구동 차량의 동력단속장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정한 전류를 사영함으로써, 안정적인 주행모드 절환이 가능한 사륜구동 차량의 동력단속장치에 관한 것이다.

일반적으로, 리어휠 구동 파트타임 4륜구동 차량에서는 운전자의 조작에 따라 전륜에 동력을 전달할 수 있도록 프로펠러 샤프트, 디퍼런셜, 드라이브 샤프트 등으로 구성된 장치를 가지고 있다. 도 1은 이러한 구조의 4륜구동 차량의 전륜 동력전달 장치로서, 트랜스퍼(10)를 통해 전달된 동력은 동력 전달축(20)에 연결된 피니언 기어를 구동시키고, 이 피니언 기어에 맞물린 링기어를 통해 좌/우 바퀴 구동축(50a, 50b)으로 동력을 전달한다.

이러한, 4륜구동 차량은 운전자가 후륜의 구동력으로만 주행(2WD)을 할 경우 전륜 바퀴로부터 전달되는 회전력에 의하여 동력 전달축(20), 피니언 기어, 링기어, 바퀴 구동축(50a, 50b) 등이 공회전하게 되므로 많은 소음과 낮은 연비가 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 전륜으로 동력이 전달되지 않을 경우의 공회전 부품을 최소화하기 위하여 전륜 드라이브 라인의 일부를 단속하는 장치를 적용하고 있으며, 이러한 단속장치는 일본공개특허 2001-50303호 및 1999-303898호에 공지되어 있는 것처럼, 공회전 하는 부품을 단속하기 위하여 트랜스퍼에서 출력되는 동력을 단속하여 공회전으로 인한 메인 클러치의 마모와 손상을 방지한다. 또한, 동력단속장치는 상기 트랜스퍼 이외에 동력 전달축(20)을 단속하는 장치, 피니언 기어, 링기어, 바퀴 구동축(50a, 50b)등을 단속하여 바퀴의 회전으로 인한 부품의 마모와 소음을 감소시키는 장치가 제시되고 있다.

도 2는 개선된 4륜구동 동력단속장치의 일실시예로서, 전달되는 동력을 단속하기 위하여 액츄에이터(60)를 사용하고 있다. 상기 액츄에이터(60)는 엔진에서 발생되는 진공압을 작동원으로 이용하고, 솔레노이드 밸브의 제어를 통해 액츄에이터(60) 내부에 두 개의 공간중 어느 한쪽을 진공상태로 설정하여 시프트 로드(70)가 움직이도록 구성된다. 상기 시프트 로드에 연결된 포크(72)와 슬리브는 클러치 기어를 단속함으로서 차량의 이륜 구동주행(2WD) 상태에서 디프와 동력 전달축의 공회전을 방지하며, 사륜구동 상태에서는 정상적인 동력전달을 가능하게 한다.

그러나, 이러한 동력전달 장치는 엔진에서 발생되는 진공압을 이용함으로 엔진의 회전수에 따라 진공압이 일정하지 못하여 액츄에이터의 안정적인 동작이 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 클러치 기어를 단속하기 위하여, 솔레노이드 밸브, 액츄에이터 등의 부품이 설치되어, 공간을 과대하게 차지하며, 별도의 진공압 공급라인이 필요하여 차량구조의 복잡성과 조립면에서 효율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전자석을 이용하여 4륜구동과 2륜구동 전환시 연결축과 디퍼런셜 구동축의 연결 및 단속이 쉽게 이루어지도록 하고, 작동원리를 단순화하여 부품수를 감소시킨 전자석을 이용한 파트타임4륜구동 차량의 동력단속장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 4륜구동 차량의 전륜동력 전달장치를 나타낸 단면도.

도 2 는 종래의 엔진 진공압을 이용하여 액츄에이터를 구동시키는 4륜구동 동력단속장치를 나타낸 단면도.

도 3 은 본 발명에 따른 전자석을 이용한 파트타임 4륜구동 차량의 동력단속장치를 나타낸 단면도.

도 4 는 본 발명에 따른 전자석을 이용한 4륜구동 차량의 동력단속장치를 나타낸 전기회로도.

도 5 는 본 발명에 따른 동력단속장치의 4륜구동 사용상태를 나타낸 상태도.

도 6 은 본 발명에 따른 동력단속장치의 2륜구동 사용상태를 나타낸 상태도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

100 : 피니언 기어 110 : 디퍼런셜 클러치 기어

120 : 연결축 클러치 기어 200 : 전자석

201 : 구동전환 스위치 210 : 시프트 로드

220 : 포크 230 : 리턴 스프링

300 : 연결축

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량에 설치된 4륜구동 동력단속 스위치를 절환하여 차량의 전원을 통해 전류를 공급받아 자성을 형성하는 전자석; 상기 전자석이 형성한 자기장에 의하여 동작하고, 디퍼런셜 클러치 기어를 작동시키도록 일측에 소정 길이만큼 연장한 포크가 형성된 시프트 로드; 및 상기 전자석과 상기 시프트 로드 사이에 설치되며, 상기 전자석에 공급되는 전류가 차단된 후 상기 시프트 로드가 원래 위치로 복원되게 하는 리턴 스프링을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 전자석을 이용한 파트타임 4륜구동 차량의 동력단속장치를 나타낸 단면도이다. 도 3에서, 디퍼런셜의 일측에 디퍼런셜 클러치 기어(110)와 연결축 클러치 기어(120)가 설치되어 있으며, 상기 디퍼런셜 클러치 기어(110)와 상기 연결축 클러치 기어(120)의 연결을 단속하기 위하여, 디퍼런셜 케이스 내부의 일측에 전자석(200)이 설치되고, 상기 전자석(200)이 형성한 자력에 의하여 동작하고, 상기 디퍼런셜 클러치 기어(110)를 작동시키는 포크(220)가 일측에 형성된 시프트 로드(210)가 설치되며, 상기 시프트 로드(210)의 일측에는 전자석(200)에 공급되는 전류가 차단된 후 상기 시프트 로드(210)가 원래 위치로 복원되게 하는 리턴 스프링(230)이 설치된다.

도 4는 본 발명에 따른 전자석을 이용한 파트타임 4륜구동 차량의 동력단속장치를 나타낸 전기회로도서, 전자석(200)은 차량의 운전석 내부에 설치된 구동전환 스위치(201)에 연결되며, 상기 구동전환 스위(201)는 차량의 배터리(B+)에 연결된다. 상기 전자석(200)은 구동전환 스위치(201)의 절환에 따라, 4륜구동을 선택할 경우 스위치(201)는 4륜구동단자(201a)와 출력단자(201c)가 연결되어 전자석(200)에 강한 자기장을 형성하게 되고, 2륜구동을 선택할 경우 스위치(201)는 2륜구동단자(201b)와 출력단자(201c)가 연결되어 전자석에 형성된 자기장을 해제하게 된다.

상기 전자석은 일반적인 철심을 이용하고 있으나 다른 실시예로 임계 자기장이 높은 초전도체를 이용한 전자석을 사용할 수도 있다.

도 5 는 본 발명에 따른 동력단속장치의 4륜구동 사용상태를 나타낸 상태도이며, 도 6 은 본 발명에 따른 동력단속장치의 2륜구동 사용상태를 나타낸 상태도이다. 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 전자석을 이용한 파트타임 4륜구동 차량의 동력단속장치의 동작을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

차량의 내부에 설치된 구동전환 스위치(201)의 작동에 따라 4륜구동단자를 선택할 경우, 차량의 배터리에서 공급된 전원으로 전자석(200)은 강한 자기장을 형성하게 되고, 형성된 자기장은 상기 전자석(200)의 일측에 설치된 시프트 로드(210)를 끌어당기게 된다. 또한, 상기 시프트 로드(210)의 일측에는 포크(220)가 소정 길이만큼 연장되어 있고, 상기 포크(220)의 일단부에 디퍼런셜 클러치 기어가 연결되어 있다. 상기 포크(220)에 연결된 디퍼런셜 클러치 기어는 상기 시프트 로드(210)가 형성된 자기장에 의하여 전자석(200)방향으로 이동함에 따라 연결축 클러치 기어와 연결된다. 따라서, 동력 전달축을 통해 전달된 구동력이 바퀴 구동축을 회전시켜 4륜구동이 가능하게 된다.

한편, 차량의 내부에 설치된 구동전환 스위치(201)를 2륜구동단자로 선택할 경우, 차량의 배터리에서 공급되는 전원이 차단되어 전자석(200)은 자기장을 상실하게 되고, 상기 전자석(200)에 의해 강하게 이끌리던 시프트 로드(210)는 자유롭게 된다. 상기 시프트 로드(210)의 일측에 형성된 리턴 스프링(230)은 자기장이 제거된 시프트 로드(210)를 스프링의 탄성을 이용하여 시프트 로드(210)를 원래 위치로 복원시킨다. 이 경우, 포크(220)의 일단부에 연결된 디퍼런셜 클러치 기어는 시프트 로드(210)가 복원됨에 따라 함께 복원되며, 이때 연결된 연결축 클러치 기어와 떨어져 2륜구동이 가능하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 바퀴 구동축과 연결되는 연결축을 전자석을 이용하여 4륜구동과 2륜구동 전환시 전환 구동성이 쉽게 이루어지고, 일정한 전류를 사영함으로서, 가변적인 엔진 진공압에 의한 작봉보다 안정적인 주행모드 절환이 가능하다는 장점이 있으며, 동력구동장치의 작동원리를 단순화하여 정비성 등의 편의성을 향상시키고, 부품수 감소에 따른 차량의 경량화와 조립공정 축소에 따른 원가절감의 효과가 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을것이다.

Claims

차량에 설치된 4륜구동 동력단속 스위치를 절환하여 차량의 전원을 통해 전류를 공급받아 자성을 형성하는 전자석;

상기 전자석이 형성한 자기장에 의하여 동작하고, 디퍼런셜 클러치 기어를 작동시키도록 일측에 소정 길이만큼 연장한 포크가 형성된 시프트 로드; 및

상기 전자석과 상기 시프트 로드 사이에 설치되며, 상기 전자석에 공급되는 전류가 차단된 후 상기 시프트 로드가 원래 위치로 복원되게 하는 리턴 스프링을 포함하는 전자석을 이용한 파트타임 4륜구동 차량의 동력단속장치.