KR101336451B1 - 이륜 구동형 차동제한장치 - Google Patents

이륜 구동형 차동제한장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 변속기 하우징 내부에 설치되어 엔진의 동력이 전달되는 디퍼케이스; 상기 디퍼케이스의 내부 양측에 장착되어 상기 디퍼케이스의 동력이 전달되는 한 쌍의 사이드기어; 상기 디퍼케이스에 지지되며 상기 한 쌍의 사이드기어에 각각 맞물리며 피니언샤프트와 결합되는 한 쌍의 피니언기어; 일측 사이드기어와 연결되어 어느 하나의 차륜으로 연결되는 제1드라이브샤프트; 타측 사이드기어와 연결되어 다른 하나의 차륜으로 연결되는 제2드라이브샤프트가 구비되며 상기 제2드라이브샤프트의 외주면에 피스톤의 압력으로 마찰력을 발생시켜 차동 제한시키는 클러치팩이 구비되는 차동제한부;를 포함하는 이륜 구동형 차동제한장치가 제공된다.
이에 의하면, 차량주행상태에 따라 좌, 우측바퀴의 구동력을 최적의 상태로 제어하므로 차량사고를 미연에 방지하고 슬립에 의한 구동력 상실을 억제하여 차량연비개선에 대한 효과도 기대할 수 있다.

Description

이륜 구동형 차동제한장치 {LIMITED SLIP DIFFERENTIAL OF 2WD VEHICLE}
본 발명은 이륜 구동(2WD) 차량의 좌우 차륜에 대한 차동 현상을 제한하여 차량의 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 이륜 구동형 차동제한장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 엔진에서 발생된 동력을 동력 전달 장치를 통해 구동축에 전달해 차륜을 회전시켜 주행하게 된다.
이와 같이 엔진의 동력을 전달하는 동력 전달 장치는 엔진의 동력을 끊었다 이었다 간헐 전달시키는 클러치와, 이 클러치를 매개로 전달되는 엔진의 회전력을 차량의 주행속도에 맞게 변화시키는 변속기 및 상기 변속기로부터 출력된 회전력을 추진축을 매개로 전달받아 양측 차륜의 회전수를 적절하게 조절해주는 차동장치로 구성된다.
특히, 상기한 차동장치는 차량의 선회 시 내륜과 외륜 사이의 회전수 차이를 보상하여 내륜의 회전수는 감소시키고 외륜의 회전수를 증가시킴으로써 차량이 원활하게 회전할 수 있도록 차륜의 이동거리가 다를 때 이를 감안하여 각 차륜의 회전수를 조절하게 된다.
그러나, 때에 따라서는 이와 같은 차동장치가 자동차의 주행을 방해하는 경우가 있게 되고 이에 따라, 차륜의 차동 현상이 차량의 주행을 방해할 정도가 될 때 차동 현상을 제한할 필요가 있다.
즉, 한쪽 바퀴가 진흙탕에 빠지거나 빙판 위에 있을 때에는 다른쪽(노면 측) 바퀴는 노면의 저항을 받으나 한쪽 바퀴는 거의 저항을 받지 않기 때문에 다른쪽 바퀴에는 동력이 전달되지 않고 저항이 없는 한쪽 바퀴만 공회전하여 주행이 불가능하게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 차동장치의 작용을 멈추게 하여 양측 바퀴로 동력이 균등하게 배분될 수 있도록 한 이륜 구동형 차동제한장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 이륜 구동형 차동제한장치는,
변속기 하우징 내부에 설치되어 엔진의 동력이 전달되는 디퍼케이스;
상기 디퍼케이스의 내부 양측에 장착되어 상기 디퍼케이스의 동력이 전달되는 한 쌍의 사이드기어;
상기 디퍼케이스에 지지되며 상기 한 쌍의 사이드기어에 각각 맞물리며 피니언샤프트와 결합되는 한 쌍의 피니언기어;
일측 사이드기어와 연결되어 어느 하나의 차륜으로 연결되는 제1드라이브샤프트;
타측 사이드기어와 연결되어 다른 하나의 차륜으로 연결되는 제2드라이브샤프트가 구비되며 상기 제2드라이브샤프트의 외주면에 피스톤의 압력으로 마찰력을 발생시켜 차동 제한시키는 클러치팩이 구비되는 차동제한부;를 포함하여 구성된다.
상기 디퍼케이스는, 일측이 개방되어 상기 제2드라이브샤프트의 일단이 이 개방부로 삽입되어 상기 타측 사이드기어와 상기 제2드라이브샤프트의 일단과 치합되는 것을 특징으로 한다.
상기 차동제한부는, 일측이 상기 변속기 하우징에 결합되되 상기 제2드라이브샤프트를 회전가능하게 지지하며 드럼 일체형 인풋샤프트가 내삽되는 하우징과, 상기 하우징의 타측과 결합되되 상기 제2드라이브샤프트의 타단이 관통되며 상기 피스톤이 상기 제2드라이브샤프트의 외주면 상에서 유압에 의해 이동가능하게 설치되는 하우징커버와, 상기 드럼과 상기 제2드라이브샤프트 사이에 설치되며 상기 드라이브샤프트와 연동되는 허브와, 상기 하우징커버에 연결되어 상기 피스톤에 유압을 제공하기 위한 모터펌프와, 상기 모터펌프를 가동제어하여 차동을 제어하는 ECU를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 드럼은, 상기 클러치팩과 상기 허브가 내삽될 수 있도록 일측이 개방되며 내주면에 치차가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 클러치팩은, 외치차가 구비되어 상기 드럼의 내주면과 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 스틸플레이트와, 상기 스틸플레이트들과 교차 배치되며 내치차가 구비되어 상기 허브와 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 프릭션플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 클러치팩은, 가장 외측의 스틸플레이트와 상기 피스톤이 선택적으로 대응되게 설치되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이륜 구동형 차동제한장치에 의하면, 차량주행상태에 따라 좌, 우측바퀴의 구동력을 최적의 상태로 제어하므로 차량사고를 미연에 방지하고 슬립에 의한 구동력 상실을 억제하여 차량연비개선에 대한 효과도 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이륜 구동형 차동제한장치를 나타내 보인 단면도,
도 2는 도 1의 차동제한장치를 보인 분해조립도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정상노면 상태에서의 이륜 구동형 차동제한장치의 작동도 및
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상 노면 상태에서의 이륜 구동형 차동제한장치의 작동도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 이륜 구동형 차동제한장치에 대해 상세하게 살펴본다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이륜 구동형 차동제한장치는 변속기 하우징(105) 내부에 설치되어 엔진의 동력이 전달되는 디퍼케이스(110)와, 상기 디퍼케이스(110)의 내부 양측에 장착되어 상기 디퍼케이스(110)의 동력이 전달되는 한 쌍의 사이드기어(120)와, 상기 디퍼케이스(110)에 지지되며 상기 한 쌍의 사이드기어(120)에 각각 맞물리며 피니언샤프트(135)와 결합되는 한 쌍의 피니언기어(130)와, 일측 사이드기어(120)(도면의 좌측)와 연결되어 어느 하나의 차륜으로 연결되는 제1드라이브샤프트(140)와, 타측 사이드기어(120)(도면의 우측)와 연결되어 다른 하나의 차륜으로 연결되는 제2드라이브샤프트(150)가 구비되며 상기 제2드라이브샤프트(150)의 외주면에 피스톤(161)의 압력으로 마찰력을 발생시켜 차동 제한시키는 클러치팩(163)이 구비되는 차동제한부(160)를 포함하여 이루어진다.
상기 디퍼케이스(110)는 일측(도면의 우측)이 개방되어 상기 제2드라이브샤프트(150)의 일단이 이 개방부로 삽입되어 상기 타측 사이드기어(120)와 상기 제2드라이브샤프트(150)의 일단과 치합이 이루어진다.
한편, 상기 차동제한부(160)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일측이 상기 변속기 하우징(105)에 결합되고 타측이 개방되게 형성되되 내부에 상기 제2드라이브샤프트(150)가 회전가능하게 지지되며 드럼(162) 일체형 인풋샤프트(169)가 내삽되는 하우징(164)과, 상기 하우징(164)의 타측을 폐쇄하도록 결합되되 상기 제2드라이브샤프트(150)의 타단이 관통되며 상기 피스톤(161)이 상기 제2드라이브샤프트(150)의 외주면 상에서 유압에 의해 이동가능하게 설치되는 하우징커버(165)와, 상기 드럼(162)과 상기 제2드라이브샤프트(150) 사이에 설치되며 상기 드라이브샤프트(150)와 연동되는 허브(166)를 포함하여 구성된다.
상기 드럼(162)은 상기 클러치팩(163)과 상기 허브(166)가 내삽될 수 있도록 일측이 개방되며 내주면에 치차가 형성되어 후술할 상기 클러치팩(163)의 스틸플레이트(163a)들과 치합될 수 있도록 형성된다.
또한, 상기 차동제한부(160)의 클러치팩(163)은 외치차가 구비되어 상기 드럼(162)의 내주면과 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 스틸플레이트(163a)와, 상기 스틸플레이트(163a)들과 교차 배치되며 내치차가 구비되어 상기 허브(166)와 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 프릭션플레이트(163b)로 이루어진다. 이와 같은 상기 클러치팩(163)은 상기 드럼(162) 내부에 설치되며, 가장 외측의 스틸플레이트(163a)가 상기 피스톤(161)과 선택적으로 대응되게 설치된다.
또한, 상기 하우징커버(165)에는 상기 피스톤(161)에 유압을 제공하기 위한 모터펌프(167)가 연결되며, 이 모터펌프(167)에는 주행상황에 맞게 슬립을 제한할 수 있도록 상기 모터펌프(167)를 가동제어하여 차동을 제어하는 ECU(168)가 전기적으로 연결된다.
상기 허브(166)는 내, 외주면에 기어가 형성되어 상기 제2드라이브샤프트(150) 및 복수의 프릭션플레이트(163b)들과 각각 치합되어 연동 회전가능하게 설치된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 본 발명 이륜 구동형 차동제한장치의 작용에 대해 살펴본다.
자동차가 정상노면 상태에서 직진하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진의 동력이 디퍼케이스(110)로 전달되어 디퍼케이스(110)가 회전하면 디퍼케이스(110)에 고정된 피니언샤프트(135)로 그 회전력이 전달되어 상기 피니언기어(130)가 공전하게 된다.
상기 피니언기어(130)가 공전되면 피니언기어(130)와 맞물려있는 사이드기어(120)가 구동되어 상기 사이드기어(120)와 스플라인 결합된 제1,2드라이브샤프트(140,150)가 회전된다. 따라서, 제1,2드라이브샤프트(140,150)를 통해 엔진의 동력이 구동바퀴로 전달된다.
이때, 제2드라이브샤프트(150)는 허브(166)와 프릭션플레이트(163b)와 연동회전하며, 디퍼케이스(110)는 인풋샤프트(169), 드럼(162), 스틸플레이트(163a)와 함께 회전하되 상기 제2드라이브샤프트(150)와는 연동되지 않고 별도로 회전하게 된다.
이처럼 정상 노면에서 자동차가 직진하는 경우는 좌우 구동바퀴의 회전저항이 같으므로 피니언기어(130)의 공전에 따라 상기 사이드기어(120) 및 디퍼케이스(110)가 같은 회전수로 구동되어 전체 시스템이 하나의 블록이 되어 회전된다.
이와는 달리, 자동차가 선회하는 경우에는 좌우 구동바퀴가 받는 회전저항이 변하여 좌우 사이드기어(120)의 회전수가 서로 달라지므로 피니언기어(130)가 공전됨과 동시에 자전을 시작하여 저항이 낮은 쪽의 사이드기어(120)는 저항이 높은 쪽보다 가속되어 더 빠른 속도로 구동된다.
즉, 구동바퀴는 통과하는 노면의 길이에 따라 회전하므로 커브를 돌 때의 내측바퀴는 외측바퀴보다 저항이 커져서 회전수가 감소하고, 그만큼 반대쪽의 바퀴를 가속하게 된다.
한편, 자동차가 비정상노면 상태 즉, 한쪽 바퀴가 진흙탕에 빠지거나 빙판 위에 있을 때에는 다른쪽(노면 측) 바퀴는 노면의 저항을 받으나 한쪽 바퀴는 거의 저항을 받지 않기 때문에 다른쪽 바퀴에는 동력이 전달되지 않고 저항이 없는 한쪽 바퀴만 공회전하여 주행이 불가능하게 된다.
이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, ECU(168)가 작동되어 모터펌프(167)를 가동제어하여 유압을 발생시키게 되면, 피스톤(161)이 유압에 의해 가장 외측의 스틸플레이트(163a)를 가압하여 클러치팩(163)의 복수의 스틸플레이트(163a)와 복수의 프릭션플레이트(163b)들이 서로 접촉을 이루게 된다.
이에 따라 디퍼케이스(110)와 맞물려있는 인풋샤프트(169)의 회전력이 인풋샤프트(169)와 일체로 형성된 드럼(162)을 통해 복수의 스틸플레이트(163a)들을 회전시키게 됨으로써 복수의 스틸플레이트(163a)들과 접촉된 프릭션플레이트(163b)들을 통해 허브(166)가 회전함으로써 차동을 제한한 상태로 제2드라이브샤프트(150)에 엔진의 동력이 전달될 수 있다(도 4의 화살표 방향 참조).
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이륜 구동형 차동제한장치에 의하면, 빗길 혹은 눈길 등의 미끄러운 노면 주행 시에 차동제한장치가 작동하여 주행 안전성을 향상시킬 수 있으며, 한쪽 바퀴가 진흙이나 웅덩이에 빠질 경우에도 차량의 탈출이 용이하게 된다.
또한, 차량주행상태에 따라 ECU에 의한 차륜의 제어가 가능하므로 운전자는 차동제한에 대한 조작을 할 필요가 없어 운전 편의성을 높일 수 있다.
이처럼, 본 발명은 차량주행상태에 따라 좌, 우측바퀴의 구동력을 최적의 상태로 제어하므로 차량사고를 미연에 방지하고 슬립에 의한 구동력 상실을 억제하여 차량연비개선에 대한 효과도 기대할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (6)

  1. 변속기 하우징(105) 내부에 설치되어 엔진의 동력이 전달되는 디퍼케이스(110);
    상기 디퍼케이스(110)의 내부 양측에 장착되어 상기 디퍼케이스(110)의 동력이 전달되는 한 쌍의 사이드기어(120);
    상기 디퍼케이스(110)에 지지되며 상기 한 쌍의 사이드기어(120)에 각각 맞물리며 피니언샤프트(135)와 결합되는 한 쌍의 피니언기어(130);
    일측 사이드기어(120)와 연결되어 어느 하나의 차륜으로 연결되는 제1드라이브샤프트(140);
    타측 사이드기어(120)와 연결되어 다른 하나의 차륜으로 연결되는 제2드라이브샤프트(150)가 구비되며 상기 제2드라이브샤프트(150)의 외주면에 피스톤(161)의 압력으로 마찰력을 발생시켜 차동 제한시키는 클러치팩(163)이 구비되는 차동제한부(160);를 포함하되,
    상기 디퍼케이스(110)는,
    일측이 개방되어 상기 제2드라이브샤프트(150)의 일단이 이 개방부로 삽입되어 상기 타측 사이드기어(120)와 상기 제2드라이브샤프트(150)의 일단과 치합되며,
    상기 차동제한부(160)는,
    일측이 상기 변속기 하우징(105)에 결합되되 상기 제2드라이브샤프트(150)를 회전가능하게 지지하며 드럼(162) 일체형 인풋샤프트(169)가 내삽되는 하우징(164)과, 상기 하우징(164)의 타측과 결합되되 상기 제2드라이브샤프트(150)의 타단이 관통되며 상기 피스톤(161)이 상기 제2드라이브샤프트(150)의 외주면 상에서 유압에 의해 이동가능하게 설치되는 하우징커버(165)와, 상기 드럼(162)과 상기 제2드라이브샤프트(150) 사이에 설치되며 상기 드라이브샤프트(150)와 연동되는 허브(166)와, 상기 하우징커버(165)에 연결되어 상기 피스톤(161)에 유압을 제공하기 위한 모터펌프(167)와, 상기 모터펌프(167)를 가동제어하여 차동을 제어하는 ECU(168)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이륜 구동형 차동제한장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 드럼(162)은,
    상기 클러치팩(163)과 상기 허브(166)가 내삽될 수 있도록 일측이 개방되며 내주면에 치차가 형성되는 것을 특징으로 하는 이륜 구동형 차동제한장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 클러치팩(163)은,
    외치차가 구비되어 상기 드럼(162)의 내주면과 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 스틸플레이트(163a)와, 상기 스틸플레이트(163a)들과 교차 배치되며 내치차가 구비되어 상기 허브(166)와 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 프릭션플레이트(163b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이륜 구동형 차동제한장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 클러치팩(163)은,
    가장 외측의 스틸플레이트(163a)와 상기 피스톤(161)이 선택적으로 대응되게 설치되는 것을 특징으로 하는 이륜 구동형 차동제한장치.
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