KR100809812B1 - 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치(PTU:POWER TAKE-OFF UNIT)에 관한 것으로서, 엔진과 트랜스미션에서 발생한 동력을 전달받아 회전하는 드라이브샤프트와; 일측에 스플라인이 형성되고, 경사진 상면에 콘이 형성된 콘샤프트와; 상기 콘샤프트와 대향되어 스플라인 결합해 이동하도록 마련되고, 경사진 상면에 콘이 형성된 콘부와; 상기 콘샤프트 및 상기 콘부와 일체로 마련되는 마찰부재와; 상기 콘부의 일측에 연결되어 압축력의 조절이 가능하도록 마련되고, 상기 콘부에 압축력을 전달하는 탄성부재와; 상기 마찰부재와의 접촉면에 경사를 형성하고, 상기 마찰부재로부터 동력을 전달받는 드라이브기어와; 동력전달 방향을 90도로 전환시켜 후륜 측으로 동력을 전달하는 하이포이드기어세트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 상기 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치는 구동력재배분장치에 토크제한장치를 추가함으로써 설정토크범위 초과시 동력전달을 제한할 수 있어 후륜측 파워트레인부의 파손을 방지할 수 있다.

Description

토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치{POWER TAKE-OFF UNIT INCLUDING TORQUE LIMITING APPARATUS}
도 1은 종래의 구동력재배분장치가 차량에 장착된 모습을 나타낸 단면도,
도 2는 종래 구동력재배분장치의 모습을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치의 모습을 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 엔진 200 : 트랜스미션
300 : 구동력재배분장치 310 : 드라이브샤프트 320 : 드라이브기어 330 : 하이포이드기어세트 400 : 프로펠러샤프트 500 : 커플링 600 : 리어액슬 700 : 후륜측휠 1 : 드라이브샤프트 3 : 스플라인 5 : 콘샤프트 7 : 콘부 9 : 마찰부재 11 : 탄성부재 13 : 드라이브기어 15 : 하이포이드기어세트
본 발명은 구동력재배분장치에 관한 것으로서, 구동력재배분장치에 토크제한장치를 추가함으로써 설정토크범위 초과시 동력전달을 제한할 수 있어 후륜측 파워트레인부의 파손을 방지할 수 있는 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치에 관한 것이다.
일반적으로 구동력재배분장치(PTU:POWER TAKE-OFF UNIT)는 4륜구동차량에서 전륜 측의 동력을 후륜측으로 전달하는 기능을 하는 장치로서, 네 개의 바퀴가 동시에 구르고 있을 경우 전륜과 후륜, 양 바퀴간 미끄러짐이나 구동의 차이가 발생하게 되는데, 이때 정해진 엔진의 구동력을 네 바퀴에 얼마나 적절하게 배분할 것인가, 특히 어떤 구동륜에서 구동력을 얼마나 이전(TRASFER:TAKE-OFF)시킬 것인가에 초점을 두고 개발된 장치이다.
즉, 상기 구동력재배분장치는 전륜구동으로 차가 움직이고 있고, 구동륜인 전륜에 슬립이 발생한 경우 엔진의 구동력이 상기 구동력재배분장치를 통해 즉시 후륜쪽으로 이동함으로써 도로조건에 맞도록 주행향상성을 높일 수 있는 장치이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 구동력재배분장치(300)는 엔진(100)에서 발생한 동력이 트랜스미션(200), 드라이브샤프트(310)를 거쳐 드라이브기어(320)를 통해 하이포이드기어세트(330)로 전달되고, 상기 하이포이드기어세트(330)에 의해 동력의 전달방향이 90도로 전환되어 프로펠러샤프트(400), 도로조건이나 차량상태에 따라서 전륜과 후륜으로 동력을 분배시키는 커플링(500), 상기 프로펠러샤프 트(400)로부터 전달되는 동력을 후륜측으로 전달하도록 차동장치(미도시) 및 종감속장치(미도시)를 내장한 리어액슬(600)을 거쳐 후륜측휠(700)로 전달되는데, 종래의 구동력재배분장치(300)는 토크제한장치가 구비되지 않아서 최대토크가 전달되는 경우 후륜측의 파워트레인부가 파손되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 구동력재배분장치에 토크제한장치를 추가함으로써 설정토크범위 초과시 동력전달을 제한할 수 있어 후륜측 파워트레인부의 파손을 방지할 수 있는 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 구성은, 엔진과 트랜스미션에서 발생한 동력을 전달받아 회전하는 드라이브샤프트와; 일측에 스플라인이 형성되고, 경사진 상면에 콘이 형성된 콘샤프트와; 상기 콘샤프트와 대향되어 스플라인 결합해 이동하도록 마련되고, 경사진 상면에 콘이 형성된 콘부와; 상기 콘샤프트 및 상기 콘부와 일체로 마련되는 마찰부재와; 상기 콘부의 일측에 연결되어 압축력의 조절이 가능하도록 마련되고, 상기 콘부에 압축력을 전달하는 탄성부재와; 상기 마찰부재와의 접촉면에 경사를 형성하고, 상기 마찰부재로부터 동력을 전달받는 드라이브기어와; 동력전달 방향을 90도로 전환시켜 후륜 측으로 동력을 전달하는 하이포이드기어세트를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 마찰부재의 재질은 마찰계수가 0.8이상 1.5이하인 것을 특징으로 한다.
상기 탄성부재는 스프링으로 마련되고, 상기 탄성부재의 압축력은 타이트코너브레이킹을 발생시키지 않는 수준인 후륜측으로 전달될 수 있는 토크의 한계치로 설정되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치는 엔진과 트랜스미션에서 발생한 동력을 전달받아 회전하는 드라이브샤프트(1)와; 일측에 스플라인(3)이 형성되고, 경사진 상면에 콘이 형성된 콘샤프트(5)와; 상기 콘샤프트(5)와 대향되어 스플라인 결합해 이동하도록 마련되고, 경사진 상면에 콘이 형성된 콘부(7)와; 상기 콘샤프트(5) 및 상기 콘부(7)와 일체로 마련되는 마찰부재(9)와; 상기 콘부(7)의 일측에 연결되어 압축력의 조절이 가능하도록 마련되고, 상기 콘부(7)에 압축력을 전달하는 탄성부재(11)와; 상기 마찰부재(9)와의 접촉면에 경사를 형성하고, 상기 마찰부재(9)로부터 동력을 전달받는 드라이브기어(13)와; 동력전달 방향을 90도로 전환시켜 후륜측으로 동력을 전달하는 하이포이드기어세트(15)를 포함하여 이루어진다.
이하, 각 구성별로 상세히 설명하기로 한다.
상기 드라이브샤프트(1)는 상기 엔진과 상기 트랜스미션에서 발생한 동력을 전달받아 회전하도록 마련되고, 상기 콘샤프트(5)는 일측에 상기 콘부(7)가 결합하여 이동할 수 있는 스플라인(3)이 형성되고, 경사진 상면에 콘이 형성되어 상기 마찰부재(9)를 부착시킬 수 있는 구조로 마련된다.
상기 콘부(7)는 상기 콘샤프트(5)와 대향되어 스플라인 결합해 이동하도록 마련되고, 경사진 상면에 콘이 형성되어 상기 마찰부재(9)를 부착시킬 수 있도록 마련된다.
상기 마찰부재(9)는 상기 콘샤프트(5) 및 상기 콘부(7)의 경사진 상면에 형성된 콘에 의해 부착되어 상기 콘샤프트(5) 및 상기 콘부(7)와 일체로 마련되고, 상기 마찰부재(9)의 재질은 마찰계수가 0.8이상 1.5이하인 재질로 마련되는 것이 바람직한데, 예를 들어, 카본, 페이퍼, 레진 및 동계의 재질로 마련될 수 있다.
상기 탄성부재(11)는 상기 콘부(7)의 일측에 연결되어 압축력의 조절이 가능하도록 마련되고, 상기 콘부(7)에 압축력을 전달하도록 마련되는데, 스프링으로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 탄성부재(11)의 압축력은 타이트코너브레이킹을 발생시키지 않는 수준인 후륜측으로 전달될 수 있는 토크의 한계치로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 타이트코너브레이킹(TIGHT CORNER BRAKING)은 네 바퀴의 타이어가 각각의 회전차이에 의해 브레이크가 걸린 상태와 같이 되는 현상으로 4륜구동 차량 특유의 현상이다.
상기 드라이브기어(13)는 상기 마찰부재(9)와의 접촉면에 경사를 형성하고, 상기 마찰부재(9)로부터 동력을 전달받도록 마련되고, 상기 하이포이드기어세트(15)는 동력의 전달 방향을 90도로 전환시켜 후륜측으로 동력을 전달하도록 마련된다.
상기 콘샤프트(5), 콘부(7) 및 드라이브기어(13)에 있어서, 상기 마찰부재(9)와의 접촉면에 경사를 형성하는 이유는 경사가 형성되는 경우, 마찰면에 수직인 단면쪽으로 힘을 증대시킬 수 있어 마찰력을 증대시킬 수 있기 때문이다.
상기한 구성에 의한 본 발명의 일실시예에 따른 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치(5)가 장착된 차량은 엔진(1)에서 발생한 동력이 상기 트랜스미션(3), 상기 드라이브샤프트(1)를 거쳐 상기 콘부(7)로 전달되고, 상기 콘부(7)와 연결된 상기 탄성부재(11)의 압축력에 의해 상기 콘샤프트(5)를 밀게 되어 상기 콘부(7)와 상기 드라이브기어(13) 사이에 위치한 상기 마찰부재(9)에 의해 상기 드라이브기어(13)로 동력을 전달하게 된다.
이때, 상기 탄성부재(11)의 압축력이 설정토크범위를 초과하게 되는 경우, 마찰면에서 슬립이 발생해 동력전달을 제한하게 되어 후륜측 파워트레인부의 파손을 방지할 수 있게 된다.
상기 드라이브기어(13)로 전달된 동력은 상기 하이포이드기어세트(15)에 의해서 동력전달방향이 90도로 전환되어 프로펠러샤프트, 도로조건이나 차량상태에 따라서 전륜과 후륜으로 동력을 분배시키는 커플링 및 상기 프로펠러샤프트로부터 전달되는 회전동력을 후륜측으로 전달하도록 차동장치 및 종감속장치를 내장한 리어액슬을 거쳐 상기 후륜측휠로 전달된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치는 구동력재배분장치에 토크제한장치를 추가함으로써 설정토크범위 초과시 동력전달을 제한할 수 있어 후륜측 파워트레인부의 파손을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 트랜스미션을 거쳐 엔진에서 발생한 동력을 전달받아 회전하는 드라이브샤프트와;
    일측에 스플라인이 형성되고, 경사진 상면에 콘이 형성된 콘샤프트와;
    상기 콘샤프트와 대향되어 스플라인 결합해 이동하도록 마련되고, 경사진 상면에 콘이 형성된 콘부와;
    상기 콘샤프트 및 상기 콘부와 일체로 마련되는 마찰부재와;
    상기 콘부의 일측에 연결되어 압축력의 조절이 가능하도록 마련되고, 상기 콘부에 압축력을 전달하는 탄성부재와;
    상기 마찰부재와의 접촉면에 경사를 형성하고, 상기 마찰부재로부터 동력을 전달받는 드라이브기어와;
    동력전달 방향을 90도로 전환시켜 후륜 측으로 동력을 전달하는 하이포이드기어세트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 마찰부재의 재질은 마찰계수가 0.8이상 1.5이하인 것을 특징으로 하는 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 스프링으로 마련되는 것을 특징으로 하는 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성부재의 압축력은 타이트코너브레이킹을 발생시키지 않는 수준인 후륜측으로 전달될 수 있는 토크의 한계치로 설정되는 것을 특징으로 하는 토크제한장치를 구비한 구동력재배분장치.
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