KR100809806B1 - 사륜구동 자동차의 프론트 액슬 - Google Patents

사륜구동 자동차의 프론트 액슬 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기력을 사용함으로써 클러치의 응답성을 높일 수 있으며, 전자석과 영구자석을 사용함으로써 구조가 간단해지고 제작비용을 줄일 수 있는 사륜구동 자동차의 프론트 액슬에 관한 것으로서,
엔진의 동력을 부변속기를 통해서 전달받는 프론트 프로펠러 샤프트에 연결되어 있는 구동 피니언 기어와, 상기한 구동 피니언 기어에 연결되어 있는 링기어와, 코너링을 돌때 안쪽 바퀴와 바깥쪽 바퀴와의 속도차이가 발생되도록 하여 코너를 안정되게 돌도록 하며 4륜 구동 또는 2륜 구동이 이루어지도록 하는 차동장치와, 자력을 발생시키기 위한 전자석과, 상기한 전자석과의 인력 및 척력을 이용하여 차동장치를 제어함으로써 4륜 구동 또는 2륜 구동이 되도록 하는 영구자석을 포함하여 이루어진다.
사륜구동 자동차, 프론트 액슬, 샤프트, 구동 피니언 기어, 링기어, 전자석

Description

사륜구동 자동차의 프론트 액슬{FRONT AXLE FOR 4-WHEEL DRIVE AUTOMOBILE}
도 1은 일반적인 사륜구동 자동차의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 일반적인 사륜구동 자동차의 프론트 액슬을 나타낸 단면도이다.
도 3은 일반적인 사륜구동 자동차의 프론트 액슬의 공압 액츄에이터 및 차동장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 사륜구동 자동차의 프론트 액슬을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 사륜구동 자동차의 프론트 액슬의 전자석 및 차동장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 사륜구동 자동차의 프론트 액슬의 도그클러치가 붙었을때의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 사륜구동 자동차의 프론트 액슬의 도그클러치가 떨어졌을때의 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
27 : 구동 피니언 기어 28 : 링기어
29 : 차동장치 30 : 영구자석
31 : 아우터 케이스 32 : 전자석
34 : 리턴 판스프링 35 : 인너 케이스
37 : 차동기어 38 : 차동 피니언
39 : 샤프트 40, 41 : 도그 클러치
본 발명은 사륜구동 자동차의 동력전달장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로 말하자면 자기력을 사용함으로써 클러치의 응답성을 높일 수 있으며, 전자석과 영구자석을 사용함으로써 구조가 간단해지고 제작비용을 줄일 수 있는 사륜구동 자동차의 프론트 액슬에 관한 것이다.
사륜구동 자동차는, 이륜구동 자동차와는 달리, 풀 타임, 또는 파트 타임으로 차량의 전후륜 모두를 구동륜으로 사용할 수 있는 기능을 가진 자동차로서, 험로 주행을 목적으로하는 지프형 차량이나 레져용 차량, 그리고 특수한 목적을 위해 사용되어지는 특장차량에 적용되어지는 구동 메커니즘이다.
상기한 사륜구동 자동차는 주행가능한 노면 여건에서는 안정감있는 주행성을 발휘하며 지형이나 기후로 인해 노면이 취약하여 주행성이 좋지 않은 상황에서도 네 개의 바퀴에 동력을 고르게 분배하여 타이어의 접지성을 높여 원활한 주행이 가능하도록 한다.
도 1은 일반적인 사륜구동 자동차의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 일반적인 사륜구동 자동차는, 엔진(1)에서 출력되는 구동력이 트랜스미션(2)을 지나 부변속기(3)에서 후륜측과 전륜측으로 분배되어 후륜측은 리어 프로펠러 샤프트(4)와 리어 액슬(6)을 통해 리어 차축(9)과 리어 휠(11)로, 전륜측은 프론트 프로펠러 샤프트(5)와 프론트 액슬(7)을 통해 프론트 차축(8)과 프론트 휠(10)로 동력이 각각 전달되는 구조로 구성되어지며, 평상시에는 후륜측으로만 동력을 전달하여 이륜구동으로 주행을 하다가 부변속기(3)를 작동시키면 전륜측으로도 동력을 전달하여 사륜구동으로 주행이 이루어지도록 한다.
도 2는 일반적인 사륜구동 자동차의 프론트 액슬을 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 일반적인 사륜구동 자동차의 프론트 액슬은, 엔진의 동력을 부변속기를 통해서 전달받는 프론트 프로펠러 샤프트에 연결되어 있는 구동 피니언 기어(12)와, 상기한 구동 피니언 기어(12)에 연결되어 있는 링기어(13)와, 코너링을 돌때 안쪽 바퀴와 바깥쪽 바퀴와의 속도차이가 발생되도록 하여 코너를 안정되게 돌도록 하며 4륜 구동 또는 2륜 구동이 이루어지도록 하는 차동장치(14)와, 공압을 발생시키기 위한 에어펌프(15)와, 상기한 에어펌프(15)의 공압에 의해 차동장치(14)를 제어함으로써 4륜 구동 또는 2륜 구동이 되도록 하는 공압 액츄에이터(17)를 포함하여 이루어진다.
도 3은 일반적인 사륜구동 자동차의 프론트 액슬의 공압 액츄에이터 및 차동장치의 단면도이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이 일반적인 사륜구동 자동차의 프론트 액슬의 차동장치(14)의 구성은, 차동장치를 보호하기 위한 아우터 케이스(16)와, 상기한 아우터 케이스(16)의 내부에 설치되는 인너 케이스(20)와, 공압 액츄에이터(17)에 의해 작동되는 도그 클러치링이 형성되어 있는 제1 도그 클러치(25)와, 상기한 제1 도그 클러치(25)와 결합되는 제2 도그 클러치(26)와, 제1 도그 클러치(25)를 원위치로 회복시키기 위한 리턴 판스프링(19)과, 차동 기능을 제공하기 위한 차동 기어(22) 및 차동 피니언(23)과, 동력을 전달하기 위한 샤프트(24)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한 일반적인 사륜구동 자동차의 프론트 액슬의 작용은 다음과 같이 이루어진다.
4륜 구동시에 부변속기(미도시)를 통해 전달되는 엔진동력이 프론트 프로펠러 샤프트(미도시)에 연결된 구동 피니언 기어(12)를 구동시키고, 이 구동 피니언 기어(12)에 맞물린 링기어(13)를 통해서 구동 샤프트 및 프론트 휠로 동력이 전달된다.
이와 같이 4륜 구동시에 구동 샤프트의 중간에 설치되어 있는 차동장치(14)는, 차동 기어(22)와 차동 피니언(23)에 의해 차동 기능을 수행하면서 아우터 케이스(16)와 인너 케이스(20)의 회전속도가 같게 되어 제1 및 제2 도그 클러치(25, 26)가 쉽게 결합할 수 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 에어 펌프(15)로 전원이 인가되어 에어 펌프(15)로부터 발생된 공기압이 튜브(18)를 통해 공압 액츄에이터(17)에 충진되어 공압 액츄에이터(17)를 작동시키게 되고, 상기 공압 액츄에이터(17)가 도그 클러치링을 밀어 제 및 제2 도그 클러치(25, 26)가 결합되도록 함으로써 차동 피니언(23)과 차동 기어(22)와 샤 프트(24)를 통해 구동 샤프트 및 프론트 휠로 동력이 전달된다.
한편, 2륜 구동시에는 전륜측 바퀴로부터 전달되는 회전력에 의하여 구동 피니언 기어(12), 링기어(13), 구동 샤프트 등이 공회전하게 되어 많은 소음과 낮은 연비가 발생하게 되므로, 전륜으로 동력이 전달되지 않을 경우의 공회전 부품을 최소화하기 위하여 전륜 드라이브 라인의 일부를 단속하게 된다. 즉, 운전자가 2륜 구동을 선택하게 되면 부변속기에서 구동력이 차단되고 공압 액츄에이터(17)의 작동을 위한 에어펌프(15)의 전원이 오프되어, 리턴 판스프링(19)의 복원력에 의해 도그 클러치링이 원위치로 밀려나게 됨으로써 제1 및 제2 도그 클러치(25, 26)는 동력전달 해제상태가 된다.
그러나, 이러한 종래의 사륜구동 차량용 프론트 액슬은 공압을 사용하기 때문에 클러치의 응답성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 사륜구동 차량용 프론트 액슬은, 공압 작동식이라서 에어펌프와 같은 별도의 구성 부품을 필요로 함으로써 제작비용이 많이 들게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자기력을 사용함으로써 클러치의 응답성을 높일 수 있는 사륜구동 자동차의 프론트 액슬을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 전자석과 영구자석을 사용함으로써 구조가 간단해지고 제작비용을 줄일 수 있는 사륜구동 자동차의 프론트 액슬을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 구성은, 엔진의 동력을 부변속기를 통해서 전달받는 프론트 프로펠러 샤프트에 연결되어 있는 구동 피니언 기어와, 상기한 구동 피니언 기어에 연결되어 있는 링기어와, 코너링을 돌때 안쪽 바퀴와 바깥쪽 바퀴와의 속도차이가 발생되도록 하여 코너를 안정되게 돌도록 하며 4륜 구동 또는 2륜 구동이 이루어지도록 하는 차동장치와, 자력을 발생시키기 위한 전자석과, 상기한 전자석과의 인력 및 척력을 이용하여 차동장치를 제어함으로써 4륜 구동 또는 2륜 구동이 되도록 하는 영구자석을 포함하여 이루어진다.
이 발명의 구성은, 상기한 차동장치는, 차동장치를 보호하기 위한 아우터 케이스와, 상기한 아우터 케이스의 내부에 설치되는 인너 케이스와, 영구자석에 의해 작동되는 도그 클러치링이 형성되어 있는 제1 도그 클러치와, 상기한 제2 도그 클러치와 결합되는 제2 도그 클러치와, 제1 도그 클러치를 원위치로 회복시키기 위한 리턴 스프링과, 차동 기능을 제공하기 위한 차동 기어 및 차동 피니언과, 동력을 전달하기 위한 샤프트를 포함하여 이루어진다.
이 발명의 구성은, 상기한 리턴 스프링은 판스프링으로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 전자석은 4륜 구동시 영구자석과 동극성의 자기력을 발생시키면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 전자석은 2륜 구동시 영구자석과 이극성의 자기력을 발생시키면 바람직하다.
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 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 사륜구동 자동차의 프론트 액슬을 나타낸 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 사륜구동 자동차의 프론트 액슬의 구성은, 엔진의 동력을 부변속기를 통해서 전달받는 프론트 프로펠러 샤프트에 연결되어 있는 구동 피니언 기어(27)와, 상기한 구동 피니언 기어(27)에 연결되어 있는 링기어(28)와, 코너링을 돌때 안쪽 바퀴와 바깥쪽 바퀴와의 속도차이가 발생되도록 하여 코너를 안정되게 돌도록 하며 4륜 구동 또는 2륜 구동이 이루어지도록 하는 차동장치(29)와, 자력을 발생시키기 위한 전자석(32)과, 상기한 전자석(32)과의 인력 및 척력을 이용하여 차동장치(29)를 제어함으로써 4륜 구동 또는 2륜 구동이 되도록 하는 영구자석(30)을 포함하여 이루어진다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 사륜구동 자동차의 프론트 액슬의 전자석 및 차동장치를 나타낸 단면도이다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 사륜구동 자동차의 프론트 액슬의 차동장치(29)의 구성은, 차동장치를 보호하기 위한 아우터 케이스(31)와, 상기한 아우터 케이스(31)의 내부에 설치되는 인너 케이스(35)와, 영구자석(30)에 의해 작동되는 도그 클러치링이 형성되어 있는 제1 도그 클러치(40)와, 상기한 제2 도그 클러치(40)와 결합되는 제2 도그 클러치(41)와, 제1 도그 클러치(40)를 원위치로 회복시키기 위한 리턴 판스프링(34)과, 차동 기능을 제공하기 위한 차동 기어(37) 및 차동 피니언(38)과, 동력을 전달하기 위한 샤프트(39)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 본 발명의 실시예에 의한 사륜구동 자동차의 프론트 액슬의 작용을 설명하면 다음과 같다.
4륜 구동시에 부변속기(미도시)를 통해 전달되는 엔진동력이 프론트 프로펠러 샤프트(미도시)에 연결된 구동 피니언 기어(27)를 구동시키고, 이 구동 피니언 기어(27)에 맞물린 링기어(28)를 통해서 구동 샤프트 및 프론트 휠로 동력이 전달된다.
이와 같이 4륜 구동시에 구동 샤프트의 중간에 설치되어 있는 차동장치(29)는, 차동 기어(37)와 차동 피니언(38)에 의해 차동 기능을 수행하면서 아우터 케이스(31)와 인너 케이스(35)의 회전속도가 같게 되어 제1 및 제2 도그 클러치(40, 41)가 쉽게 결합할 수 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 전자석(32)으로 전원이 인가 되어 전자석(32)로부터 발생된 자력이 동극성의 영구자석(30)과의 자력과 반발하게 되어, 상기 영구자석(30)이 도그 클러치링을 밀어 제1 및 제2 도그 클러치(40, 41)가 결합되도록 함으로써 차동 피니언(38)과 차동 기어(37)와 샤프트(39)를 통해 구동 샤프트 및 프론트 휠로 동력이 전달된다.
한편, 2륜 구동시에는 전륜측 바퀴로부터 전달되는 회전력에 의하여 구동 피니언 기어(27), 링기어(28), 구동 샤프트 등이 공회전하게 되어 많은 소음과 낮은 연비가 발생하게 되므로, 전륜으로 동력이 전달되지 않을 경우의 공회전 부품을 최소화하기 위하여 전륜 드라이브 라인의 일부를 단속하게 된다. 즉, 운전자가 2륜 구동을 선택하게 되면 부변속기에서 구동력이 차단되고 영구자석(30)의 작동을 위한 전자석(32)의 전원이 오프되어, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 리턴 판스프링(34)의 복원력에 의해 제1 도그 클러치(40)가 원위치로 밀려나게 됨으로써 제1 및 제2 도그 클러치(40, 41)는 동력전달 해제상태가 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 자기력을 사용함으로써 클러치의 응답성을 높일 수 있으며, 전자석과 영구자석을 사용함으로써 구조가 간단해지고 제작비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 엔진의 동력을 부변속기를 통해서 전달받는 프론트 프로펠러 샤프트에 연결되어 있는 구동 피니언 기어(27)와,
    상기한 구동 피니언 기어에 연결되어 있는 링기어(28)와,
    코너링을 돌때 안쪽 바퀴와 바깥쪽 바퀴와의 속도차이가 발생되도록 하여 코너를 안정되게 돌도록 하며 4륜 구동 또는 2륜 구동이 이루어지도록 하는 차동장치(29)와,
    자력을 발생시키기 위한 전자석(32)과,
    상기한 전자석과의 인력 및 척력을 이용하여 차동장치를 제어함으로써 4륜 구동 또는 2륜 구동이 되도록 하는 영구자석(30)을 포함하여 이루어지며,
    상기한 차동장치(29)는,
    차동장치를 보호하기 위한 아우터 케이스와,
    상기한 아우터 케이스의 내부에 설치되는 인너 케이스와,
    영구자석에 의해 작동되는 도그 클러치링이 형성되어 있는 제1 도그 클러치와,
    상기한 제2 도그 클러치와 결합되는 제2 도그 클러치와,
    제1 도그 클러치를 원위치로 회복시키기 위한 리턴 스프링과,
    차동 기능을 제공하기 위한 차동 기어 및 차동 피니언과,
    동력을 전달하기 위한 샤프트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사륜구동 자동차의 프론트 액슬.
  3. 제2항에 있어서,
    상기한 리턴 스프링은 판스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사륜구동 자동차의 프론트 액슬.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기한 전자석은 4륜 구동시 영구자석과 동극성의 자기력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 사륜구동 자동차의 프론트 액슬.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기한 전자석은 2륜 구동시 영구자석과 이극성의 자기력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 사륜구동 자동차의 프론트 액슬.
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