KR100624886B1

KR100624886B1 - 에프에프(ｆｆ) 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링

Info

Publication number: KR100624886B1
Application number: KR1020040074611A
Authority: KR
Inventors: 윤정용
Original assignee: 위아 주식회사
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-09-15
Also published as: KR20060025794A

Abstract

본 발명은 리어액슬과 트랜스퍼 사이에 위치하여 전자식으로 4륜 구동을 제어하는 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링에 있어서,

차량 선회시 발생하는 전후륜의 회전 차이를 설정하여 설정 속도차 이상일 때에 전류를 공급 받아 전자석이 되는 전기 코일; 상기 전기 코일이 전류를 공급 받으면 극상이 같게되어 반력을 전달하는 영구자석이 내장되어 있는 플레이트; 상기 영구자석이 내장되어 있는 플레이트로부터 반력을 전달받아 동력을 전달하는 인너 플레이트와 아웃 플레이트를 포함하여 이루어지며,

FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링에서 사용되는 많은 부품들 중 캠장치와 플레이트와 1차 클러치 인너 플레이트 및 1차 클러치 아웃 플레이트 등을 영구자석이 내장되어 있는 플레이트로 대체함으로써 클러치의 응답성을 증대시키고 인너 플레이트와 아웃 플레이트의 마찰면을 경사면으로 설치함으로써 마찰력이 증대되어 적은 전류량으로도 제어가 가능한 효과를 얻을 수 있다.

전자커플링, 전자코일, 다판클러치, 캠장치, 플레이트

Description

에프에프(ＦＦ) 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링{ELECTRONIC COUPLING OF FROUNT ENGINE FROUNT DRIVE TYPE FOUR WHEEL DRIVE AN AUTOMOBILE}

도 1은 FF 타입의 자동차에 적용되어 있는 4륜 구동 시스템의 구성도이다.

도 2는 종래의 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링의 구성도이다.

도 3은 종래의 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링의 캠의 작용 상태도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링의 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링의 영구자석의 작용 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링의 법선력 증대 원리를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

7 : 전자 제어 유니트(ECU) 10 : 전자 커플링

16 : 전기 코일 30 : 영구자석이 내장되어 있는 플레이트

31 : 영구자석 35 : 인너 플레이트

36 : 아웃 플레이트

본 발명은 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 커플링에서 클러치의 응답성을 증대시키기 위해 영구자석이 내장되어 있는 플레이트를 사용하고 인너 플레이트와 아웃 플레이트의 마찰면을 경사면으로 설치함으로써 마찰력이 증대되어 적은 전류량으로도 제어가 가능한 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링에 관한 것이다.

일반적으로 전자 커플링은 리어액슬과 트랜스퍼 사이에 위치하며 FF(Front engine Front wheel) 타입 4륜 구동 차량 엔진의 구동 토크를 전자 제어 유니트 (ECU:Electronic Control Unit)에 의해 전륜과 후륜으로 최적의 동력을 분배하는 장치이다.

즉, 일률적으로 전륜과 후륜에 동력을 분배하는 것이 아니고, 도로조건이나 차량상태에 따라서 전륜과 후륜으로의 동력분배가 100:0~50:50까지 자동으로 수시 변경된다.

기본적으로 도로 조건이 좋은 포장도로에서는 입력축과 출력축이 동일한 회전속도로 회전하며, 전자커플링은 작동하지 않음으로써 엔진에서 변속기로 들어온 동력은 입력축에만 전달되어 FF(Front engine Front wheel)상태(이론상 전륜:100%의 동력이 전달, 후륜:동력 미 전달)로 주행을 한다.

차량이 주행중에 선회하게 됨으로써 입력축과 출력축간의 회전차가 발생하게 되는 경우에도 전자커플링에서 2차 클러치 인너 플레이트와 2차 클러치 아웃 플레이트 간의 슬립을 허용함으로써 동력이 입력축에만 전달되도록 한다.

그러나, 차량이 눈길이나, 빙판길 등의 미끄러지기 쉬운 도로면이나, 모래땅, 가파른 언덕, 진흙탕길 등의 험로를 주행하게 됨으로써 입력축과 출력축이 선회시 보다 큰 회전차가 생기게 되면 전자 제어 유니트(ECU)는 전자 커플링을 이용하여 전륜과 후륜으로 최적의 동력을 분배하여 차량의 주행 안정성과 주파성을 향상시킨다.

도 1과 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링의 구성은, 전류를 공급 받아 전자석이 되는 전기 코일(16); 상기 전기 코일(16)이 전자석이 되면 상기 전기 코일(16)쪽으로 끌려가는 플레이트(15); 상기 전기 코일(16)이 전자석이 되어 상기 플레이트(15)를 당기게 되면 속도차에 의한 마찰력을 발생시키는 1차클러치 인너플레이트(17)와 1차클러치 아웃플레이트(18); 상기 1차클러치 인너플레이트(17)와 1차클러치 아웃플레이트(18)의 마찰력에 영향을 받는 캠장치(20); 상기 캠장치(20)의 벌어지는 힘에 의해 마찰력을 발생시켜 동력을 전달하는 2차 클러치 인너플레이트(25)와 2차 클러치 아웃플레이트(26)를 포함하여 이루어진다.

상기와 같이 구성된 종래의 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링의 작용은 다음과 같다.

전자 제어 유니트(ECU)(7)는 스피드 센서(8)로 부터 전륜과 후륜의 회전속도를 전기적 신호로 입력 받고, 기관의 각 부위에 설치된 센서부(9)에서 검출된 신호 를 입력받아 차량 상태에 대한 정보를 실시간 체킹하여 속도차를 연산한다.

연산된 속도차가 차량선회시 발생하는 회전차보다 크면 전류를 전기코일(16)에 공급함으로써 전기코일(16)이 전자석이 되어 플레이트(15)를 당긴다.

이와 같이 플레이트(15)를 당기게 되면 1차 클러치 인너 플레이트(17) 면과 1차 클러치 아웃 플레이트(18) 면의 간격이 좁아지면서 속도차에 의한 마찰력이 발생되고, 이때 1차 클러치 인너 플레이트(17)와 1차 클러치 아웃 플레이트(18) 간의 속도차에 의하여 프론트캠(21)과 리어캠(22)도 속도차가 발생되면서, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 프론트캠(21)과 리어캠(22)이 볼(23)을 기준으로 비틀어 지면서 축방향으로 벌어지게 되고 상기한 캠장치(20)의 벌어지는 힘에 의해 프론트캠(21)이 2차 클러치 인너 플레이트(25)와 2차 클러치 아웃 플레이트(26)를 밀어 마찰력이 발생되어 동력이 출력축(13)으로 전달된다.

입력축(12)과 출력축(13)의 회전 속도차가 설정값 이하로 떨어지면, 전자 제어유니트(ECU)(7)는 전기코일(16)에 인가되는 전류를 차단함으로써 전자커플링(10)이 원상 복귀된다.

그러나, 이러한 종래의 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링(10)은 많은 부품들을 필요로 하기 때문에 구조가 매우 복잡하고 부품 증가에 따른 중량의 증가와 생산성의 저하 및 제조원가의 상승요인을 갖게 될 뿐 아니라 고장율이 높고 이에 따른 정비상의 난점을 배제할 수 없으며 캠장치(20)의 비틀림에 의해서 동력이 전달 됨으로써 제어가 용이하지 않아 클러치의 응답성이 느린 문제점 등이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링에서 사용되는 많은 부품들 중 캠장치와 플레이트와 1차 클러치 인너 플레이트 및 1차 클러치 아웃 플레이트 등을 영구자석이 내장되어 있는 플레이트로 대체함으로써 클러치의 응답성을 증대시키고 마찰력 증대를 위해 인너 플레이트와 아웃 플레이트의 마찰면을 경사면으로 설치한 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 구성은, 차량 선회시 발생하는 전후륜의 회전 차이를 설정하여 설정 속도차 이상일 때에 전류를 공급 받아 전자석이 되는 전기 코일; 상기 전기 코일이 전류를 공급 받으면 극상이 같게되어 반력을 전달하는 영구자석이 내장되어 있는 플레이트; 상기 영구자석이 내장되어 있는 플레이트로부터 반력을 전달받아 동력을 전달하는 인너 플레이트와 아웃 플레이트를 포함하여 이루어진다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명 의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

본 발명의 실시예에 따른 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링의 구성은, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 차량 선회시 발생하는 전후륜의 회전 차이를 설정하여 설정 속도차 이상일 때에 전류를 공급 받아 전자석이 되는 전기 코일(16); 상기 전기 코일(16)이 전류를 공급 받으면 극상이 같게되어 반력을 전달하는 영구자석(31)이 내장되어 있는 플레이트(30); 상기 영구자석(31)이 내장되어 있는 플레이트(30)로부터 반력을 전달받아 동력을 전달하는 인너 플레이트(35)와 아웃 플레이트(36)를 포함하여 이루어진다.

상기 인너 플레이트(35)와 아웃 플레이트(36)는 마찰력 증대를 위해 마찰 면을 경사면으로 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에서는 도1 내지 도 3에 도시되어 있는 종래의 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링(10)의 구성요소와 유사한 기능 및 역할을 하는 구성요소에는 동일한 부호를 사용하여 표현하였다.

상기한 구성에 의한, 본 발명의 실시 예에 의한 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링(10)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

전자 제어 유니트(ECU)(7)는 스피드 센서(8)로 부터 전륜과 후륜의 회전속도를 전기적 신호로 입력받고, 기관의 각 부위에 설치된 센서부(9)에서 검출된 신호 를 입력받아 차량 상태에 대한 정보를 실시간 체킹하여 속도 차를 연산 한다.

연산된 속도 차가 차량 선회시 발생하는 회전 차보다 크면 전류를 전기코일(16)에 공급함으로써 전기코일(16)이 전자석이 되면서, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 영구자석(31)이 내장되어 있는 플레이트(30)와 극상이 같게됨으로써 반력이 작용하여 영구자석(31)이 내장되어 있는 플레이트(30)를 밀어 다판 클러치의 인너 플레이트(35)와 아웃 플레이트(36)간에 마찰력이 발생됨으로써 동력이 출력축(13)으로 전달된다.

이 경우에, 축방향으로 발생한 반력은 인너 플레이트(35)의 마찰면과 아웃 플레이트(36)의 마찰 면이 경사면으로 설치됨으로 인하여, 법선력이 증대되어 결국 마찰력이 증대된다.
이 경우에, 총마찰력은 (다판수×클러치판평균반경×마찰면의법선방향으로클러치플레이트팩을미는힘×마찰계수)로 정해지게 되는데, 종래와 같이 인너 플레이트의 마찰면과 아웃 플레이트의 마찰면이 평행인 경우와 달리, 본 발명에서와 같이 인너 플레이트(35)의 마찰면과 아웃 플레이트(36)의 마찰면이 경사인 경우에는 마찰면의 법선방향으로 클러치 플레이트 팩을 미는 힘이 증가된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링의 법선력 증대 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 이를 도 6을 참조로 하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 경사각도가 θ인 클러치 플레이트를 밀기 위한 힘(F)이 수평방향으로 가해지면, 클러치 플레이트의 마찰면에 법선방향으로 가해지는 힘(F')은 F'=F/sinθ 가 됨으로써 총마찰력이 증가하게 된다.

한편, 입력축(12)과 출력축(13)의 회전 속도 차가 설정값 이하로 떨어지면, 전자 제어 유니트(ECU)(7)는 전기코일(16)에 인가되는 전류를 차단함으로써 전자커플링(10)이 원상 복귀된다.

이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은, 종래의 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링에서 사용되는 많은 부품들 중 캠장치와 플레이트와 1차 클러치 인너 플레이트 및 1차 클러치 아웃 플레이트 등을 영구자석이 내장되어 있는 플레이트로 대체함으로써 클러치의 응답성을 증대시키고 인너 플레이트와 아웃 플레이트의 마찰면을 경사면으로 설치함으로써 마찰력이 증대되어 적은 전류량으로도 제어가 가능한 효과를 얻을 수 있다.

Claims

리어액슬과 트랜스퍼 사이에 위치하여 전자식으로 4륜 구동을 제어하는 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링에 있어서,

차량 선회시 발생하는 전후륜의 회전 차이를 설정하여 설정 속도차 이상일 때에 전류를 공급받아 전자석이 되는 전기 코일; 상기 전기 코일이 전류를 공급받으면 극상이 같게되어 반력을 전달하는 영구자석이 내장되어 있는 플레이트; 상기 영구자석이 내장되어 있는 플레이트로부터 반력을 전달받아 동력을 전달하는 인너 플레이트와 아웃 플레이트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링.
제 1항에 있어서, 상기 인너 플레이트와 아웃 플레이트는 마찰력 증대를 위해 마찰면을 경사면으로 설치하는 것을 특징으로 하는 FF 타입 4륜 구동 차량의 전자 커플링.