KR101345834B1 - Ｖｆｓ를 이용한 부변속기의 유압제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 주변속기의 주축에 연결되어 엔진에서 출력되는 구동력을 후륜측으로 전달하는 리어 출력축; 상기 리어 출력축과 선택적으로 연결되어 상기 리어 출력축의 구동력을 전륜측으로 분배하는 프론트 출력축; 상기 리어 출력축의 원주 일측에 유압으로 작동되는 피스톤의 압력으로 마찰력을 발생시켜 상기 리어 출력축의 구동력을 상기 프론트 출력축으로 전달하는 클러치팩; 상기 피스톤에 유압을 제공하기 위한 모터펌프; 상기 모터펌프와 상기 클러치팩 사이의 유압 라인에 설치되는 VFS 밸브; 및 상기 VFS 밸브와 전기적으로 연결되어 상기 VFS 밸브의 가동 전류값을 제어하여 상기 피스톤에 부여되는 유압을 조절하기 위한 ECU;를 포함하는 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치가 제공된다.
이에 의하면, VFS를 이용해 모터펌프의 가동을 제어하여 피스톤에 부여되는 유압을 조절함으로써 프론트 출력축의 토크를 제어하여 전륜측으로 전달되는 구동력을 효과적으로 제어할 수 있게 된다.

Description

ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치 {Fluid control device of Sub-transmission using variable force solenoid valve}
본 발명은 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 이륜구동 차량은 전, 후의 어느 일측에 구비되어 있는 바퀴를 구동하는 것으로 주행중 그 토크가 한정되어 있어 미끄러운 길이나 경사가 심한 부분 혹은, 무른 땅위에서는 구동하는 회전력에 비해 타이어의 접지력이 떨어져 뒤로 흘러내리거나 헛도는 원인으로 작용하게 된다.
한편, 사륜구동 차량은 이륜구동 차량과는 달리, 풀 타임 또는 파트 타임으로 차량의 전후륜 모두를 구동륜으로 사용할 수 있는 기능을 가진 자동차로서 험로 주행을 목적으로 하는 지프형 차량이나 레져용 차량 그리고 특수한 목적을 위해 사용되는 특장차량 등에 사용된다.
이와 같은 사륜구동 차량은 주행가능한 노면 여건에서는 안정감 있는 주행성을 발휘하며, 지형이나 기후로 인해 노면이 취약하여 주행성이 좋지 않은 상황에서도 네 개의 바퀴에 동력을 고르게 분배하여 타이어의 접지성을 높여 원활한 주행이 가능하도록 한다.
일반적인 사륜구동 차량은 엔진에서 출력되는 구동력이 변속기를 지나 부변속기에서 후륜측과 전륜측으로 분배되어 후륜측은 리어 출력축과 리어 디퍼렌셜로 전달되고, 전륜측은 프론트 출력축과 프론트 디퍼렌셜로 동력이 전달되는 구조로서 평상시에는 후륜측으로만 동력을 전달하여 이륜구동으로 주행을 하다가 부변속기가 작동되면 전륜측으로도 동력이 전달되어 사륜구동으로 주행이 이루어지도록 한다.
상기한 부변속기에는 피스톤과, 상기 피스톤과 대응되어 마찰력을 발생시키는 클러치팩과, 상기 피스톤에 유압을 제공하기 위한 모터펌프가 구비되어 유압으로 가압되는 피스톤에 의해 상기 클러치팩이 마찰력을 발생시킴으로써 전륜측으로도 동력을 전달할 수 있게 된다.
그러나, 종래의 부변속기의 작동에 있어, 전륜측으로 목표 토크가 전달되기 위해서는 모터펌프의 가동을 적절히 제어하여 피스톤에 부여되는 유압크기를 조절할 필요가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 부변속기의 작동을 제어할 수 있는 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치는,
주변속기의 주축에 연결되어 엔진에서 출력되는 구동력을 후륜측으로 전달하는 리어 출력축;
상기 리어 출력축과 선택적으로 연결되어 상기 리어 출력축의 구동력을 전륜측으로 분배하는 프론트 출력축;
상기 리어 출력축의 원주 일측에 유압으로 작동되는 피스톤의 압력으로 마찰력을 발생시켜 상기 리어 출력축의 구동력을 상기 프론트 출력축으로 전달하는 클러치팩;
상기 피스톤에 유압을 제공하기 위한 모터펌프;
상기 모터펌프와 상기 클러치팩 사이의 유압 라인에 설치되는 VFS 밸브; 및
상기 VFS 밸브와 전기적으로 연결되어 상기 VFS 밸브의 가동 전류값을 제어하여 상기 피스톤에 부여되는 유압을 조절하기 위한 ECU;
를 포함하여 구성된다.
상기 리어 출력축의 원주 타측에는 상기 클러치팩과 대응하는 사륜 기어가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 클러치팩은, 상기 사륜 기어와 연동 가능한 드럼과, 상기 드럼의 내측에 상기 리어 출력축과 연동 결합되는 허브와, 외치차가 구비되어 상기 드럼의 내주면과 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 스틸플레이트와, 상기 스틸플레이트들과 교차 배치되며 내치차가 구비되어 상기 허브와 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 프릭션플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 피스톤은, 유압에 의해 가장 외측의 스틸플레이트와 선택적으로 대응되게 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 프론트 출력축의 외주면에는, 아이들기어를 사이에 두고 상기 사륜 기어와 치합되는 프론트 기어가 설치되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치에 의하면, VFS를 이용해 모터펌프의 가동을 제어하여 피스톤에 부여되는 유압을 조절함으로써 프론트 출력축의 토크를 제어하여 전륜측으로 전달되는 구동력을 효과적으로 제어할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치를 나타내 보인 단면도,
도 2는 도 1의 이륜 구동 상태도 및
도 3은 도 1의 사륜 구동 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치에 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치를 나타내 보인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치는 주변속기 하우징과 결합되는 부변속기하우징(105)과, 상기 주변속기의 주축(110)에 연결되어 엔진에서 출력되는 구동력을 후륜측(도면의 우측)으로 전달하는 리어 출력축(120)과, 상기 리어 출력축(120)과 선택적으로 연결되어 상기 리어 출력축(120)의 구동력을 전륜측(도면의 좌측)으로 분배하는 프론트 출력축(130)과, 상기 리어 출력축(120)의 원주 일측에 유압으로 작동되는 피스톤(141)의 압력으로 마찰력을 발생시켜 상기 리어 출력축(120)의 구동력을 상기 프론트 출력축(130)으로 전달하는 클러치팩(140)과, 상기 피스톤(141)에 유압을 제공하기 위한 모터펌프(160)와, 상기 모터펌프(160)와 상기 클러치팩(140) 사이의 유압 라인에 설치되는 VFS 밸브(170, Variable Force Solenoid valve)와, 상기 VFS 밸브(170)와 전기적으로 연결되어 상기 VFS 밸브(170)의 가동을 제어하여 상기 피스톤(141)에 부여되는 유압을 조절하기 위한 ECU(180)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 리어 출력축(120)과 상기 프론트 출력축(130)은 상기 부변속기하우징(105)의 내부에서 회전가능하게 지지된다.
또한, 상기 리어 출력축(120)의 선단 부위에는 엔진에서 출력되는 구동력을 리어 출력축과 리어 디퍼렌셜로 전달하기 위한 플랜지(121)가 설치되고, 상기한 리어 출력축(120)의 원주 타측에는 상기 클러치팩(140)과 대응하는 사륜 기어(125)가 설치되어 후술할 드럼(142)과 치합될 수 있다.
상기 프론트 출력축(130)의 선단 부위 역시, 엔진에서 출력되는 구동력을 프론트 출력축과 프론트 디퍼렌셜로 전달하기 위한 플랜지(131)가 설치된다.
또한, 상기 클러치팩(140)은 상기 사륜 기어(125)와 연동 가능한 드럼(142)과, 상기 드럼(142)의 내측에 배치되어 상기 리어 출력축(120)과 연동 결합되는 허브(143)와, 외치차가 구비되어 상기 드럼(142)의 내주면과 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 스틸플레이트(144)와, 상기 스틸플레이트(144)들과 교차 배치되며 내치차가 구비되어 상기 허브(143)와 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 프릭션플레이트(145)를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 피스톤(141)은 유압에 의해 가장 외측의 스틸플레이트(144)와 선택적으로 대응되게 설치된다.
상기 프론트 출력축(130)의 외주면에는 아이들기어(I)를 사이에 두고 상기 사륜 기어(125)와 치합되는 프론트 기어(135)가 설치된다.
한편, 상기 VFS 밸브(170)는 비례제어 솔레노이드 밸브로서 인가되는 전류값의 크기에 따라 상기 모터펌프(160)와 상기 클러치팩(140) 사이의 유압라인을 전부 개방 또는 부분적으로 개방하여 상기 피스톤(141)에 공급되는 압력을 조정하게 된다.
또한, 상기 ECU(180)에는 인가되는 전류값에 따른 상기 VFS 밸브(170)의 개방 정도가 미리 설정되어 있으며, 따라서 상기 피스톤(141)에 공급되는 압력을 예측할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 상술한 본 발명 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치의 작용에 대해 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치의 이륜 구동 상태를 나타내 보인 도면으로서, 주변속기의 주축(110)에 연결되어 엔진에서 출력되는 구동력이 리어 출력축(120)을 통해 후륜측으로 전달이 된다.
이 경우에는 리어 출력축(120)과 허브(143)가 함께 회전되고, 프릭션플레이트(145)들은 스틸플레이트(144)들과 마찰되지 않은 상태로 허브(143)와 함께 연동된다.
한편, 사륜 구동 명령이 내려지면 도 3에 도시된 바와 같이, 모터펌프(160)가 작동하여 유압을 발생시키며, 이와 함께 가동되는 VFS 밸브(170)의 개방 정도와 비례하여 발생된 유압은 피스톤(141)을 가압하게 된다.
이때 ECU(180)는 VFS 밸브(170)에서 출력되는 구동 전류값을 피드백 받아 목표 전류값이 출력되는지 확인하고 목표 전류값에 미달 될 시 구동 전류값을 제어하여 보정한다.
VFS 밸브(170)를 통해 제어된 압력은 피스톤(141)을 가압하여 가장 외측의 스틸플레이트(144)를 밀어붙여 복수의 스틸플레이트(144)와 복수의 프릭션플레이트(145) 간에 마찰력을 발생시키게 된다.
따라서, 리어 출력축(120)의 구동력은 허브(143)와 클러치팩(140) 그리고 드럼(142)을 통해 사륜 기어(125)를 회전시켜서 아이들 기어(I)와 프론트 기어(135)를 경유하여 프론트 출력축(130)으로 전달된다.
이때, 전달되는 동력의 크기는 모터펌프(160)의 압력크기와 비례적 특성을 갖는다. 예를 들어, 유압의 발생 압력을 높이면 전달되는 토크도 증가하여 전륜측으로도 전달되는 동력을 높일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치에 의하면, VFS를 이용해 모터펌프의 가동을 제어하여 피스톤에 부여되는 유압을 조절함으로써 프론트 출력축의 토크를 제어하여 전륜측으로 전달되는 구동력을 효과적으로 제어할 수 있게 된다.
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 (5)

  1. 주변속기의 주축(110)에 연결되어 엔진에서 출력되는 구동력을 후륜측으로 전달하는 리어 출력축(120);
    상기 리어 출력축(120)과 선택적으로 연결되어 상기 리어 출력축(120)의 구동력을 전륜측으로 분배하는 프론트 출력축(130);
    상기 리어 출력축(120)의 원주 일측에 유압으로 작동되는 피스톤(141)의 압력으로 마찰력을 발생시켜 상기 리어 출력축(120)의 구동력을 상기 프론트 출력축(130)으로 전달하는 클러치팩(140);
    상기 피스톤(141)에 유압을 제공하기 위한 모터펌프(160);
    상기 모터펌프(160)와 상기 클러치팩(140) 사이의 유압 라인에 설치되어 상기 유압 라인을 전부 개방 또는 부분적으로 개방하는 VFS 밸브(170); 및
    상기 VFS 밸브(170)와 전기적으로 연결되어 상기 VFS 밸브(170)의 가동 전류값을 제어하여 상기 피스톤(141)에 부여되는 유압을 조절하기 위한 ECU(180);를 포함하되,
    상기 ECU(180)는 상기 VFS 밸브(170)에서 출력되는 구동 전류값을 피드백 받아 목표 전류값이 출력되는지 확인하고, 목표 전류값에 미달 될 시 구동 전류값을 제어하는 것을 특징으로 하는 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 리어 출력축(120)의 원주 타측에는,
    상기 클러치팩(140)과 대응하는 사륜 기어(125)가 설치되는 것을 특징으로 하는 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 클러치팩(140)은,
    상기 사륜 기어(125)와 연동 가능한 드럼(142)과, 상기 드럼(142)의 내측에 상기 리어 출력축(120)과 연동 결합되는 허브(143)와, 외치차가 구비되어 상기 드럼(142)의 내주면과 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 스틸플레이트(144)와, 상기 스틸플레이트(144)들과 교차 배치되며 내치차가 구비되어 상기 허브(143)와 스플라인 결합되어 일체로 회전하는 복수의 프릭션플레이트(145)를 포함하는 것을 특징으로 하는 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 피스톤(141)은,
    유압에 의해 가장 외측의 스틸플레이트(144)와 선택적으로 대응되게 설치되는 것을 특징으로 하는 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 프론트 출력축(130)의 외주면에는,
    아이들기어(I)를 사이에 두고 상기 사륜 기어(125)와 치합되는 프론트 기어(135)가 설치되는 것을 특징으로 하는 ＶＦＳ를 이용한 부변속기의 유압제어장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR970005003Y1 (ko) * 1994-12-30 1997-05-22 주식회사 기아기공 자동차용 부변속기의 포켓베어링 윤활구조
US20020155916A1 (en) 1999-03-09 2002-10-24 David Brown On-demand transfer case with synchronized range shift and adaptive clutch control
KR20080047749A (ko) * 2006-11-27 2008-05-30 현대자동차주식회사 비례제어 솔레노이드 밸브

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