KR100600127B1 - 자동차의 차동잠금장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 차동잠금장치에 관한 것으로, 프로펠러 샤프트가 연결설치되는 동력전달축에 의해 구동되는 피니언 기어와, 피니언 기어의 회전력을 좌,우 액슬 샤프트에 전달하는 사이드 기어가 설치되고, 좌,우 액슬 샤프트 사이에는 스파이더가 설치되는 차동장치에 있어서, 상기 좌,우측 액슬 샤프트중 어느 일측 샤프트를 분리형성한 록킹 샤프트를 동축상에서 이동가능하게 설치하고, 상기 스파이더에는 상기 록킹 샤프트에 형성된 스플라인과 결합되는 스플라인을 형성하며, 상기 록킹 샤프트를 상기 스파이더와 결합하는 방향으로 가압하는 가압수단과, 상기 록킹 샤프트를 상기 스파이더와 분리하는 방향으로 탄력지지하는 탄성수단을 포함하여 구성함으로써 차동기능을 확실하게 제어함과 아울러 좌우측 휠이 완벽하게 일체화되도록 함으로써 험로의 탈출시 양측휠의 구동력을 향상시킬 수 있고, 차동장치의 부품을 그대로 사용하기 때문에 부품을 최소화하는 상태로 제조가능하며, 조립공정이 줄어들어 생산성이 향상되고, 제조원가를 절감하는 효과가 있다.

스파이더, 록킹 샤프트, 엑츄에이터, 에어펌프

Description

자동차의 차동잠금장치{APPARATUS FOR LOCKING DIFFERENTIAL GEAR OF VEHICLE}

도 1은 일반적인 자동차 차동장치의 구성을 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 자동차의 차동잠금장치의 구성을 보인 단면도.

도 3은 도 2의 A-A'선 단면도.

도 4는 본 발명 장치의 구성 회로도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명 장치의 동작 상태도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11,12 ; 좌,우측 액슬 샤프트 13 ; 피니언 기어

14 ; 사이드 기어 15 ; 스파이더

15a ; 스플라인 20 ; 록킹 샤프트

25 ; 리턴 스프링 30 ; 엑츄에이터

40 ; 에어펌프 50 ; 차동잠금 스위치

60 ; 제어부

본 발명은 자동차의 차동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 험로 탈출시 차동장치의 작동을 제한하여 양측 바퀴가 동일하게 회전하도록 한 자동차의 차동잠금장치에 관한 것이다.

일반적으로 후륜구동 차량의 경우에는 도 1에 도시한 바와 같이, 차량 선회시의 좌,우륜의 회전반경 차이에 따른 회전거리의 차이를 흡수하여 원활한 선회동작을 실시하기 위하여 좌,우측 액슬 샤프트(1)(2) 사이에 차동장치(3)가 구비되어 있다.

차동장치는 차량의 선회시에는 반드시 필요한 장치이지만, 한쪽 휠이 미끄러운 노면에 위치하거나, 웅덩이, 사지(砂地) 등에 빠졌을 경우에는 차동장치의 특성으로 인해 빠진 바퀴만 계속 헛돌게 되고, 정상 노면에 위치한 바퀴로는 동력이 전달되지 않아 탈출이 불가능해지는 문제가 있다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 다양한 종류의 차동제한장치 또는 록킹 디프 등이 제공되고 있다.

차동제한장치의 작동원리는 한쪽 바퀴에서 공회전이 발생되어 좌,우 바퀴의 회전차가 일정 이상의 회전수로 발생되면 내부의 헬리컬기어, 웜기어, 유성기어 또는 베벨기어의 치간에 반력이 작용되고 이 반력에 의해서 기어 또는 마찰판이 하우징을 밀어주는 힘이 발생되는데, 이때 하우징을 밀어주는 힘에 따라서 공회전이 발생되는 바퀴를 일정량 잡아주고 회전이 발생되지 않는 바퀴로 동력이 전달됨으로써 차량의 탈출을 가능하게 하는 것이다.

록킹 디프는 원심력을 이용한 기구를 삽입하여 일정 이상의 회전차가 발생되 면 차동장치의 좌,우 사이드 기어를 일체화시켜서 좌,우 바퀴가 동일한 회전수로 회전되도록 함으로써 차량의 탈출 또는 주행이 가능하게 한다. 이처럼 록킹 디프의 경우에는 슬립이 발생되는 바퀴가 없게 되며 공회전에 의한 구동력의 손실이 배제되어 견인 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

그러나 상술한 바의 차동제한장치의 경우에는 공회전이 발생되는 바퀴를 일정부분 제어하여 반대측 바퀴로 동력을 전달해주기는 하지만 공회전에 의한 동력손실은 여전히 잔존하며, 공회전을 더 높게 제어하여 성능을 향상시키는 경우에 운전성 및 핸들조작성에 영향을 미치게 되므로 탈출성을 향상시키는데 한계가 있다.

또한, 록킹 디프의 경우에는 기구적인 동작에 의한 시스템이기 때문에 작동조건 및 해제조건이 운전자의 의지와는 다르게 작동될 수 있고, 기구의 구조가 복잡하여 시스템의 구성시 레이 아웃에 제약을 가져오게 되며, 제조원가 상승으로 인한 부담이 커지는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 차량의 한쪽 바퀴가 험로에 빠지는 비상사태 발생시에 차동장치의 작동을 록킹시켜 한쪽 바퀴의 공회전을 방지하고 좌,우바퀴를 동일하게 회전시켜 차량의 탈출을 가능하도록 하려는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 프로펠러 샤프트가 연결설치되는 동력전달축에 의해 구동되는 피니언 기어와, 피니언 기어의 회전력을 좌,우 액슬 샤프트에 전달하는 사이드 기어가 설치되고, 좌,우 액슬 샤프트 사이에는 스파이더가 설치되는 차동장치에 있어서, 상기 좌,우측 액슬 샤프트중 어느 일측 샤프트를 분리형성한 록킹 샤프트를 동축상에서 이동가능하게 설치하고, 상기 스프이더에는 상기 록킹 샤프트에 형성된 스플라인과 결합되는 스플라인을 형성하며, 상기 록킹 샤프트를 상기 스파이더와 결합하는 방향으로 가압하는 가압수단과, 상기 록킹 샤프트를 상기 스파이더와 분리하는 방향으로 탄력지지하는 탄성수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 가압수단은 상기 록킹 샤프트의 일단에 설치되는 엑츄에이터와, 상기 엑츄에이터를 구동시키기 위한 정압을 공급하는 에어펌프와, 상기 에어펌프에 직렬로 연결되어 에어펌프를 구동시키는 차동잠금 스위치가 포함된 것이 바람직하다.

상기 가압수단에는 차량의 주행속도 및 휠 회전속도를 감지하여 고속주행시 에어펌프의 구동을 중지시키는 제어부가 더 포함된 것이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명에 의한 자동차의 차동잠금장치의 구성을 보인 단면도이고, 도 3은 도 2의 A-A'선 단면도이며, 도 4는 본 발명 장치의 구성 회로도이다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 프로펠러 샤프트가 연결설치되는 동력전달축에 의해 구동되는 피니언 기어(13)와, 피니언 기어(13)의 회전력을 좌,우측 액슬 샤프트(11)(12)에 전달하는 사이드 기어(14)가 설치되어 있고, 좌,우측 액슬 샤프트(11)(12) 사이에는 스파이더(15)가 설치되어 있는 차동장 치의 구성이 개시되어 있다.

본 발명은 좌측 액슬 샤프트(11)가 분리형성된 록킹 샤프트(20)가 구비되어 있는데, 이러한 록킹 샤프트(20)는 일단은 좌측 액슬 샤프트(11)와 동축상으로 결합되도록 축가이드홈(21)이 형성되어 있고, 타단에는 스플라인(22)이 형성되어 있다.

상기 록킹 샤프트(20)의 일단에는 엑츄에이터(30)가 설치되어 있고, 엑츄에이터(30)는 에어펌프(40)가 연결설치되어 있으며, 에어펌프(40)는 차동잠금 스위치(50)에 의해 작동되도록 회로적으로 구성되어 있다.

또한, 록킹 샤프트(20)의 스플라인(22)과 대응되는 스파이더(15)의 일측에는 스플라인(15a)이 형성되어 있어 록킹 샤프트(20)의 타단에 구속되도록 구성되어 있고, 록킹 샤프트(20)의 타단과 우측 액슬 샤프트(12) 사이에는 리턴 스프링(25)이 설치되어 있어 록킹 샤프트(20)를 좌측 액슬 샤프트(11)쪽으로 탄력지지하고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명 장치에 의한 차동잠금 동작을 설명한다.

차량의 주행중 차량의 한쪽 바퀴가 험로에 빠지는 비상사태가 발생되어 차동잠금 스위치(50)를 온시키면, 에어펌프(40)가 작동되어 에어펌프(40)에서 발생되는 정압에 의해 엑츄에이터(30)가 동작되며, 엑츄에이터(30)의 동작에 의해 도 5a에 도시한 바와 같이, 록킹 샤프트(20)가 도면에서 우측방향으로 이동된다. 우측방향으로 이동된 록킹 샤프트(20)의 타단에 형성된 스플라인(22)이 스파이더에 형성된 스플라인(15a)과 결합되면 차동장치의 사이드 기어(14), 스파이더(15), 피니언 기어(13)가 일체화되어 차동장치가 작동되지 않게 됨으로써 좌,우 바퀴는 동일한 회 전수로 회전되어 차량이 험로에서 탈출할 수 있게 된다.

차량이 험로에서 탈출한 후에 차동잠금 스위치(50)를 오프시키면, 전원이 끊어짐에 따라 에어펌프(40)는 대기 방출상태가 되므로 엑츄에이터(30)가 작동되지 않게 된다. 따라서 도 5b에 도시한 바와 같이, 록킹 샤프트(20)를 탄력지지하고 있던 리턴 스프링(25)의 탄성력에 의해 록킹 샤프트(20)는 도면에서 좌측 방향으로 이동되어 록킹 샤프트(20)가 스파이더(15)와 분리되므로 차동장치는 다시 본래의 정상적인 차동기능을 수행하게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 4에 도시한 바와 같이, 차량이 일정 차속 이상으로 주행하는 경우에는 운전자가 실수로 차동잠금 스위치(50)를 작동시키더라도 차동잠금 동작을 수행하지 않도록 차속 센서 및 휠속도센서(미도시)와 연결되는 제어부(60)를 구비할 수 있다.

이에 따라 운전자의 부주의에 의해 차동잠금 스위치(50)를 구동시키더라도 차량의 주행상태가 일정 차속이상이면 제어부(60)에서 자동으로 차동잠금장치의 동작을 해제하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차의 차동잠금장치는 차동기능을 확실하게 제어함과 아울러 좌우측 휠이 완벽하게 일체화되도록 함으로써 험로의 탈출시 양측휠의 구동력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 차동장치의 부품을 그대로 사용하기 때문에 부품을 최소화하는 상태로 제조가능하며, 조립공정이 줄어들어 생산성이 향상되며, 제조원가를 절감하는 효과도 있다.

아울러 차량의 주행상태에 따라 장치의 구동을 자동으로 제어할 수 있어 운전 편의성을 도모하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 프로펠러 샤프트가 연결설치되는 동력전달축에 의해 구동되는 피니언 기어와, 피니언 기어의 회전력을 좌,우 액슬 샤프트에 전달하는 사이드 기어가 설치되어, 좌,우 액슬 샤프트 사이에는 스파이더가 설치되는 차동장치에 있어서,

   상기 좌,우측 액슬 샤프트중 어느 일측 샤프트를 분리형성한 록킹 샤프트를 동축상에서 이동가능하게 설치하고, 상기 스파이더에는 상기 록킹 샤프트에 형성된 스플라인과 결합되는 스플라인을 형성하며,

   상기 록킹 샤프트의 일단에 설치되는 엑츄에이터와, 상기 엑츄에이터를 구동시키기 위한 정압을 공급하는 에어펌프와, 상기 에어펌프에 직렬로 연결되어 에어펌프를 구동시키는 차동잠금 스위치가 포함되어 상기 록킹 샤프트를 상기 스파이더와 결합하는 방향으로 가압하는 가압수단; 및

   상기 록킹 샤프트를 상기 스파이더와 분리하는 방향으로 탄력지지하는 리턴 스프링;을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 자동차의 차동잠금장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 가압수단에는 차량의 주행속도 및 휠 회전속도를 감지하여 고속주행시 에어펌프의 동작을 중지시키는 제어부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 자동차의 차동잠금장치.

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