KR100864586B1 - 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자석에 가해지는 제어전력을 종래에 비하여 상대적으로 작게 하면서도, 작동 응답성이 크게 향상되어, 차량의 운행상태의 변화에 따라 실시간으로 신속하고 정확한 토크의 분배가 이루어질 수 있도록 한 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치를 제공한다.

Description

사륜구동차량의 토크온디멘드 장치{Toque On Demand Device of a four wheel drive vehicle}

도 1은 종래 기술에 의한 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치를 설명한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치를 설명한 도면,

도 3은 본 발명의 토크온디멘드 장치가 탑재된 트랜스퍼의 구조를 도시한 도면,

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치의 동력흐름을 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 입력축 3; 클러치드럼

5; 다판클러치 7; 압력판

9; 마그네틱하우징 11; 전자석

13; 볼디스크 15; 파일럿클러치

17; 작동플레이트 19; 스프로켓

21; 클러치허브 23; 트랜스퍼케이스

25; 메인베어링 27; 스러스트베어링

본 발명은 사륜구동차량의 주행상태에 따라 자동적으로 토크를 전륜과 후륜으로 적절히 배분하는 토크온디멘드(TOD: Torque On Demand) 장치의 구조에 관한 것이다.

도 1은 종래의 토크온디멘드 장치의 일예를 도시한 것으로서, 입력축(500)으로 들어온 회전력의 일부는 그대로 후륜플랜지(502)를 통해 후륜을 구동하도록 인출되고, 상기 입력축(500)으로 들어온 회전력 중 나머지는 다판클러치(504)와 체인(506)을 통해 전륜을 구동하도록 인출되는 구성이다.

여기서, 상기 다판클러치(504)의 작동은 전자석(508)에서 발생되는 자기력에 의해 작동되는 볼램프(510)가 상기 다판클러치(504)를 가압하는 가압플레이트(512)를 이동시킴으로써 이루어진다.

상기 다판클러치(504)를 이루는 클러치드럼(514)은 스프로켓(516)을 통해 체인(506)으로 직결된 구조로서, 전륜과 동기되어 회전되는 상태이며, 다수의 클러치플레이트(518)를 구비하고 있고, 상기 다수의 클러치플레이트(518)와 교번하여 배치되는 다수의 클러치디스크(520)는 상기 입력축(500)과 직결된 구조를 가지고 있고, 상기 가압플레이트(512)는 입력축(500)에 대하여 스플라인으로 연결되어 직선 운동함에 의해 상기 다수의 클러치플레이트(518)와 클러치디스크(520)들을 서로 가압시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 클러치드럼(514)에는 도시된 바와 같이 작동플레이트(522)가 스플라인으로 결합되어 있어서, 상기 전자석(508)에서 발생되는 자력에 의해 직선 운동하여 상기 전자석(508)을 감싸고 있는 마그네틱하우징(524)에 접촉할 수 있도록 되어 있다.

상기 마그네틱하우징(524)은 볼램프(510)를 통해 상기 입력축(500)과 연결되어 있는데, 상기 볼램프(510)의 좌측 볼디스크는 입력축(500)에 스플라인 결합되어 있고, 우측 볼디스크는 상기 마그네틱하우징(524)과 직결된 상태이다.

상기 전자석(508)에 전력이 공급되지 않는 상태에서는, 상기 입력축(500)과 볼램프(510) 및 마그네틱하우징(524)은 함께 회전하는 상태로서, 상기 클러치드럼(514)의 작동플레이트(522)와 마그네틱하우징(524) 사이에는 상대회전이 발생하는 상태이다.

상기 전자석(508)에 전력이 공급되면, 상기 작동플레이트(522)가 상기 마그네틱하우징(524)에 접촉하면서 마찰력에 의해 작동플레이트(522)와 마그네틱하우징(524) 상호간의 회전력이 전달되는 상태가 된다.

따라서, 상기 마그네틱하우징(524)의 속도는 상기 입력축(500)의 속도와 달라지게 되어, 결국 상기 볼램프(510)의 양쪽 볼디스크 사이에 상대회전이 발생하게 되고, 볼램프(510)가 작동하게 된다.

상기 볼램프(510)가 작동되면, 좌측의 볼디스크는 좌측으로 이동하여 상기 가압플레이트(512)가 상기 클러치디스크(520)와 클러치플레이트(518)들을 가압하여, 결과적으로 입력축(500)의 회전력이 상기 다판클러치(504)를 통해 체인(506)으로 공급되는 동력전달 경로가 형성되어 4륜구동상태가 되며, 전달되는 동력의 크기는 상기 전자석(508)에 제공되는 전력에 의해 조절되게 된다.

그런데, 상기한 바와 같은 구조에서는, 상기 전자석(508)에 전력을 제공하여 상기 작동플레이트(522)가 마그네틱하우징(524)과 접촉하여 동기되면서 상기 볼램프(510)의 양쪽 볼디스크 사이에 유효한 수준의 상대회전이 발생하도록 하기 위해서는 비교적 많은 시간이 소요되고, 전자석(508)에 가해져야 하는 전력의 크기도 커질 필요가 있다.

이는 회전하고 있는 상기 마그네틱하우징(524)의 회전관성력이 상기 작동플레이트(522)와 마그네틱하우징(524) 사이의 마찰력에 의해 극복되어야, 상기 볼램프(510)가 작동될 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 전자석(508)에 가하는 제어전력에 대한 체인(506)으로의 출력의 응답성이 전체적으로 저하되어, 차량의 운행상태에 따라 실시간으로 정확한 토크의 배분이 이루어지기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전자석에 가해지는 제어전력을 종래에 비하여 상대적으로 작게 하면서도, 작동 응답성이 크게 향상되어, 차량의 운행상태의 변화에 따라 실시간으로 신속하고 정확한 토크의 분배가 이루어질 수 있도록 한 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치는
회전력을 전달받는 입력축과;
상기 입력축에 회전 가능하게 설치된 출력부재와;
상기 출력부재에 회전구속 상태로 연결된 클러치드럼과;
상기 클러치드럼과 상기 입력축 사이에 설치된 다판클러치와;
상기 클러치드럼의 내주면에 스플라인 결합되어 상기 다판클러치를 가압하도록 설치된 압력판과;
상기 입력축에 회전구속 상태로 설치된 마그네틱하우징과;
상기 다판클러치를 향한 방향이 상기 마그네틱하우징에 의해 감싸여지고, 제어에 의해 자력을 발생시키도록 구비된 전자석과;
상기 마그네틱하우징과 상기 압력판 사이에 위치되고, 상기 압력판과의 사이에 볼을 구비하여 볼램프를 형성하는 볼디스크와;
상기 볼디스크와 상기 마그네틱하우징 사이에 구비된 파일럿클러치와;

상기 마그네틱하우징의 내주면에 스플라인 결합되어 상기 전자석의 자력에 의해 상기 파일럿클러치를 가압하도록 설치된 작동플레이트;

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

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를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 실시예는 회전력을 전달받는 입력축(1)과; 상기 입력축(1)에 회전 가능한 상태로 삽입되는 출력부재와; 상기 출력부재에 회전구속 상태로 연결된 클러치드럼(3)과; 상기 클러치드럼(3)과 상기 입력축(1) 사이에 설치된 다판클러치(5)와; 상기 클러치드럼(3)의 내주면에 스플라인 결합되어 상기 다판클러치(5)에 가압력을 제공하도록 설치된 압력판(7)과; 상기 입력축(1)에 회전구속 상태로 설치된 마그네틱하우징(9)과; 상기 다판클러치(5)를 향한 방향이 상기 마그네틱하우징에 의해 감싸여지고, 제어에 의해 자기력을 발생시키도록 구비된 전자석(11)과; 상기 마그네틱하우징(9)과 상기 압력판(7) 사이에 위치되고, 상기 압력판(7)과의 사이에 볼을 구비하여 상기 압력판(7)과 함께 볼램프를 형성하는 볼디스크(13)와; 상기 볼디스크(13)와 상기 마그네틱하우징(9) 사이에 구비된 파일럿클러치(15)와; 상기 마그네틱하우징(9)의 내주면에 스플라인 결합되어 상기 전자석(11)의 자력에 의해 상기 파일럿클러치(15)를 가압하도록 설치된 작동플레이트(17)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서 상기 출력부재는 체인으로 동력을 전달하는 스프로켓(19)으로 구성하였다. 따라서, 상기 스프로켓(19)에 감긴 체인을 통해 전륜측으로 동력을 인출할 수 있다.

물론, 상기 입력축(1)을 전륜측에 직결시키는 경우에는 상기 체인을 통해서 후륜으로 동력을 인출하는 동력 전달경로의 변경도 가능할 것이며, 상기 출력부재의 다른 실시예로 기어 등과 같은 다른 동력전달수단이 사용될 수도 있을 것이다.

상기 다판클러치(5)는 상기 입력축(1)에 스플라인 결합된 클러치허브(21)와, 상기 클러치허브(21)와 클러치드럼(3) 사이에 상호 교번하여 설치된 다수의 클 러치디스크 및 클러치플레이트를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 클러치드럼(3)에는 다수의 클러치플레이트가 스플라인으로 결합되어 상호간에 회전구속 상태를 이루고, 상기 클러치허브(21)에는 다수의 클러치디스크가 스플라인으로 결합되어 상호간에 회전구속 상태를 형성하면서, 상기 클러치플레이트와 클러치디스크가 상호 교번하여 배치된 구성을 하고 있는 것으로서 종래의 일반적인 다판클러치와 동일한 구성을 가지고 있는 것이다.

상기 전자석(11)은 트랜스퍼케이스(23)에 회전이 불가능한 상태로 고정되지만, 상기 마그네틱하우징(9)은 상기 전자석(11)을 감싼 상태로 상기 입력축(1)과 함께 회전이 가능하도록 설치되고, 아울러 상기 마그네틱하우징(9)은 상기 입력축(1)과 트랜스퍼케이스(23) 사이에 설치된 메인베어링(25)에 의해 상기 입력축(1)에 대하여 직선운동이 불가능하도록 구속된 상태이며, 상기 마그네틱하우징(9)과 상기 볼디스크(13) 사이에는 스러스트베어링(27)이 구비된 구조이다.

따라서, 상기 볼디스크(13)와 압력판(7)이 형성하는 볼램프의 작동시 볼디스크(13)가 이동하지 않고 압력판(7)이 이동하여 상기 다판클러치(5)를 가압하도록 하는 작용이 가능하게 된다.

한편, 상기 파일럿클러치(15)도 상기 마그네틱하우징(9)과 상기 볼디스크(13) 사이에 각각 교번하여 설치된 다수의 클러치디스크와 클러치플레이트를 포함하여 구성된 일반적인 구조를 취하였으나, 상기 다판클러치(5)에 비하여는 적은 수량의 클러치디스크와 클러치플레이트를 포함하여 용량이 작게 구성된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치는 상기 다판클러치(5)를 작동시키는 압력판(7) 자체가 상기 볼디스크(13)와 함께 볼램프를 구성하여, 소요되는 부품의 수를 저감할 수 있고, 제품의 컴팩트한 구성도 가능하게 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 4와 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 4와 같이 상기 전자석(11)에 제어전력이 제공되지 않은 상태에서는 상기 작동플레이트(17)가 상기 파일럿클러치(15)를 가압하지 않으므로, 상기 파일럿클러치(15)의 클러치디스크와 클러치플레이트 사이에서는 동력이 전달되지 않고 서로 자유로운 회전상태를 갖는다.

따라서, 상기 마그네틱하우징(9)은 상기 입력축(1)과 함께 회전하는 상태이고, 상기 볼디스크(13)와 압력판(7) 및 클러치드럼(3)은 상기 출력부재인 스프로켓(19)과 함께 회전하는 상태로서, 상기 입력축(1)이 후륜에 직결되고 상기 스프로켓(19)이 체인을 통해 전륜에 연결된 경우, 상기 입력축(1)은 후륜으로만 동력을 전달하여 차량은 후륜에 의해 구동되고, 상기 스프로켓(19)은 피동되는 전륜에 동기되어 상기 입력축(1)과는 다른 회전속도로 회전하고 있는 상태이다.

상기와 같은 상태에서 상기 전자석(11)에 제어전력이 제공되면, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 작동플레이트(17)가 상기 파일럿클러치(15)를 작동시켜서 상기 마그네틱하우징(9)과 상기 볼디스크(13) 사이에 동력의 전달이 일어나게 한다.

따라서, 상기 볼디스크(13)는 상기 압력판(7)과는 회전속도가 달라져서, 결 국 상기 압력판(7)과 볼디스크(13)가 이루는 볼램프의 작동이 이루어지고, 상기 볼디스크(13)는 상기 스러스트베어링(27)에 의해 상기 마그네틱하우징(9)에 지지되어 있어서, 결국 상기 압력판(7)이 상기 다판클러치(5)를 가압하는 방향으로 직선운동하게 된다.

따라서, 상기 다판클러치(5)의 작동으로 상기 입력축(1)의 회전력은 상기 다판클러치(5)를 통해 상기 클러치드럼(3) 및 스프로켓(19)으로 전달되어, 결국 전륜으로도 동력을 전달하는 4륜구동상태가 된다.

물론, 상기 전자석(11)에 가해지는 제어전력의 크기에 따라 상기 볼램프의 작동 및 상기 다판클러치(5)의 작동이 영향을 받아, 전륜으로 인출되는 동력의 크기가 조절되게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치에서는 상기 마그네틱하우징(9) 자체에 파일럿클러치(15)를 내포하고 있고, 이 파일럿클러치(15)가 압력판(7)과의 사이에 볼램프를 구성하는 상태에 있는 볼디스크(13)에 의해 구성되는 구조여서, 상기 전자석(11)이 자력을 발생하면, 종래와 달리 마그네틱하우징(9)의 회전관성을 극복하기 위한 마찰력과 시간이 소요됨 없이, 즉각적으로 상기 볼램프가 작동되어 다판클러치(5)에 의한 동력 전달이 일어나므로 작동 응답성이 크게 향상된다.

또한, 상기한 바와 같이 볼디스크(13)가 상기 압력판(7)과 함께 볼램프를 구성하면서 동시에 상기 마그네틱하우징(9)과 함께 파일럿클러치(15)를 구성하는 컴팩트한 구성을 취함으로써, 부품수가 저감되고 중량이 저감되는 이점을 얻을 수 있다.

또한, 상기 파일럿클러치(15)는 종래에 비하여 볼램프를 작동시키기 위해 필요한 마찰력을 형성함에 있어서, 보다 큰 마찰면적을 손쉽게 제공하므로, 상대적으로 적은 제어전력이 전자석(11)에 가해져도 충분한 응답성을 가지고 필요한 마찰력을 형성할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 간단하고 컴팩트한 구성으로, 전자석에 가해지는 제어전력을 종래에 비하여 상대적으로 작게 하면서도, 작동 응답성이 크게 향상되어, 차량의 운행상태의 변화에 따라 실시간으로 신속하고 정확한 토크의 분배가 이루어질 수 있도록 한 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치를 제공한다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 회전력을 전달받는 입력축과;

   상기 입력축에 회전 가능하게 설치된 출력부재와;

   상기 출력부재에 회전구속 상태로 연결된 클러치드럼과;

   상기 클러치드럼과 상기 입력축 사이에 설치된 다판클러치와;

   상기 클러치드럼의 내주면에 스플라인 결합되어 상기 다판클러치를 가압하도록 설치된 압력판과;

   상기 입력축에 회전구속 상태로 설치된 마그네틱하우징과;

   상기 다판클러치를 향한 방향이 상기 마그네틱하우징에 의해 감싸여지고, 제어에 의해 자력을 발생시키도록 구비된 전자석과;

   상기 마그네틱하우징과 상기 압력판 사이에 위치되고, 상기 압력판과의 사이에 볼을 구비하여 볼램프를 형성하는 볼디스크와;

   상기 볼디스크와 상기 마그네틱하우징 사이에 구비되고, 그 단부가 상기 볼디스크에 연결된 파일럿클러치와;

   상기 마그네틱하우징의 내주면에 스플라인 결합되어 상기 전자석의 자력에 의해 상기 파일럿클러치를 가압하도록 설치된 작동플레이트를 포함하여 구성되고,

   상기 출력부재는 체인으로 동력을 전달하는 스프로켓으로 구성되며,

   상기 다판클러치는 상기 입력축에 스플라인 결합된 클러치허브와, 상기 클러치허브와 클러치드럼 사이에 상호 교번하여 설치된 다수의 클러치디스크 및 클러치플레이트를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치.
3. 회전력을 전달받는 입력축과;

   상기 입력축에 회전 가능하게 설치된 출력부재와;

   상기 출력부재에 회전구속 상태로 연결된 클러치드럼과;

   상기 클러치드럼과 상기 입력축 사이에 설치된 다판클러치와;

   상기 클러치드럼의 내주면에 스플라인 결합되어 상기 다판클러치를 가압하도록 설치된 압력판과;

   상기 입력축에 회전구속 상태로 설치된 마그네틱하우징과;

   상기 다판클러치를 향한 방향이 상기 마그네틱하우징에 의해 감싸여지고, 제어에 의해 자력을 발생시키도록 구비된 전자석과;

   상기 마그네틱하우징과 상기 압력판 사이에 위치되고, 상기 압력판과의 사이에 볼을 구비하여 볼램프를 형성하는 볼디스크와;

   상기 볼디스크와 상기 마그네틱하우징 사이에 구비되고, 그 단부가 상기 볼디스크에 연결된 파일럿클러치와;

   상기 마그네틱하우징의 내주면에 스플라인 결합되어 상기 전자석의 자력에 의해 상기 파일럿클러치를 가압하도록 설치된 작동플레이트를 포함하여 구성되고,

   상기 마그네틱하우징은 상기 입력축에 대하여 직선운동이 불가능하도록 구속되며, 상기 마그네틱하우징과 상기 볼디스크 사이에는 스러스트베어링이 구비된 것을 특징으로 하는 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치.
4. 회전력을 전달받는 입력축과;

   상기 입력축에 회전 가능하게 설치된 출력부재와;

   상기 출력부재에 회전구속 상태로 연결된 클러치드럼과;

   상기 클러치드럼과 상기 입력축 사이에 설치된 다판클러치와;

   상기 클러치드럼의 내주면에 스플라인 결합되어 상기 다판클러치를 가압하도록 설치된 압력판과;

   상기 입력축에 회전구속 상태로 설치된 마그네틱하우징과;

   상기 다판클러치를 향한 방향이 상기 마그네틱하우징에 의해 감싸여지고, 제어에 의해 자력을 발생시키도록 구비된 전자석과;

   상기 마그네틱하우징과 상기 압력판 사이에 위치되고, 상기 압력판과의 사이에 볼을 구비하여 볼램프를 형성하는 볼디스크와;

   상기 볼디스크와 상기 마그네틱하우징 사이에 구비되고, 그 단부가 상기 볼디스크에 연결된 파일럿클러치와;

   상기 마그네틱하우징의 내주면에 스플라인 결합되어 상기 전자석의 자력에 의해 상기 파일럿클러치를 가압하도록 설치된 작동플레이트를 포함하여 구성되고,

   상기 파일럿클러치는 상기 마그네틱하우징과 상기 볼디스크 사이에 각각 교번하여 설치된 다수의 클러치디스크와 클러치플레이트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사륜구동차량의 토크온디멘드 장치.

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