KR102445396B1 - 사륜 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사륜 구동 장치에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 입력축과; 상기 입력축에 구비된 클러치 디스크 조합부와; 상기 입력축과 동일 축선상에 구비된 출력축; 및 상기 출력축과 클러치 디스크 조합부 및 입력축에 구비된 도그 클러치부로 구성됨을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 브레이크 작동시 입력측과 출력측에 속도차이가 발생하는 경우, 클러치 디스크 조합부를 통해 입력측과 출력측이 동기화가 가능하도록 하고, 아울러 도그 클러치가 사용되도록 함으로서 4륜 구동시, 유압출력 손실 및 주차시(시동OFF시)에 4륜 구동 연결이 될 수 있도록 한 것이다.

Description

사륜 구동 장치{FOUR WHEEL DRIVE DEVICE}
본 발명은 사륜 구동 장치에 관한 것으로서, 특히 동축선상의 입력축과 출력축에 클러치 디스크 조합부와 도그 클러치부가 구비되도록 하고, 입력축의 내부를 통해 공급되는 오일압력에 의하여 동력이 전달되거나 차단되도록 한 것이다.
일반적으로 차량은 구동방식에 따라서 2륜구동 방식과 4륜 구동 방식으로 구분되며, 2륜구동 방식은 엔진과 변속기의 위치가 실제 구동륜의 위치에 따라 RR(Rear Engine Rear Drive), FF(Front Engine Front Drive), FR(Front Engine Rear Drive) 방식 등으로 나눌 수 있다.
RR 방식은 승용, SUV 타입의 차량보다는 스포츠카 등에만 쓰이고 있으므로 일반적으로 2륜구동 방식의 차량은 크게 FF 방식과 FR 방식으로 볼 수 있다.
FF 방식과 FR 방식의 차량은 엔진과 변속기가 모두 차량의 앞쪽에 설치되는 반면, 그 배치 구조가 상이 하다. 즉, FF 방식의 차량은 엔진과 변속기가 보통 차량의 측방향으로 배치되어 변속기와 일체로 이루어진 디퍼런셜(Differential)을 통해서 전륜으로 동력전달이 되는 구조를 가지며, FR 방식의 차량은 엔진과 변속기가 차량의 전후 방향을 따라 배치되고 변속기로부터 추진축을 통해서 후륜까지의 동력전달이 가능한 구조를 가진다.
한편, 4륜 구동 방식은 엔진의 구동력을 4바퀴에 적절하게 공급하기 위하여 클러치와 변속장치 및 디퍼런셜 등을 적용하고 있으며, 운전자의 수동조작에 의해 2륜 구동모드에서 4륜 구동모드로 전환하는 파트 타임(part time) 방식과, 항상 4륜 구동 상태를 유지하는 풀 타임(full time: 혹은 상시사륜) 방식으로 구분 가능하다.
파트 타임 4륜 구동 차량은 기본적으로 2륜 구동모드로 주행을 하고 있다가 운전자의 필요에 의해 수동조작으로 4륜 구동 모드로 전환을 하게 되는데, FF 방식의 파트 타임 4륜 구동 차량은 2륜 구동모드에서는 전륜에 동력을 공급하고 있다가 4륜 구동모드시에 후륜으로 동력을 분배하여 전달하는 구조로 이루어지며, FR 방식의 파트 타임 4륜 구동 차량은 2륜 구동모드에서는 후륜에 동력을 공급하고 있다가 4륜 구동모드시에 전륜으로 동력을 분배하여 전달하는 구조로 이루어진다.
도4는 종래 기술에 따른 사륜 구동 장치를 도시한 종단면도로서 사륜 구동 장치(700)는 오일 공급 유로(711)를 갖는 구동축(710)의 양단부가 베어링(720)에 의하여 회전 가능하게 구비되어 있고, 구동축(710)의 일측에 제1도그 클러치(730)가 구비되어 있고, 구동축(710)의 타측에 제1도그 클러치(730)에 맞물리는 제2도그 클러치(740)가 구비되어 있다.
제2도그 클러치(740)는 오일 공급 유로(711)를 통해 오일이 공급되면 좌측에서 우측으로 구동축(710)을 따라 이동이 될 수 있게 구비되어 있고, 평상시 제2도그 클러치(740)의 외측으로 도그 스프링 가압부(750)에 지지된 도그 스프링(760)에 의하여 제2도그 클러치(740)가 제1도그 클러치(730)에 맞물린 상태가 유지될 수 있게 구비되어 있다.
이러한 사륜 구동 장치는 오일 공급 유로(711)를 통해 오일이 공급되면 제2도그 클러치(740)가 도그 스프링(760)의 탄성력을 이겨내면서 도그 스프링(760)이 구비된 방향인 후방으로 이동되면서 일점쇄선으로 도시된 바와 같이, 제1도그 클러치(730)와 맞물림이 해제되어 2륜 구동이 이루어지고, 오일 공급 유로(711)를 통해 공급되는 오일이 차단됨에 따라 도그 스프링(760)의 탄성력에 의하여 제2도그 클러치(740)가 제1도그 클러치(730)를 향하여 이동하면서 서로 맞물림됨에 따라 4륜 구동이 가능해진다.
그러나, 차량의 브레이크 성능 향상을 위하여 AUTO 4WD (브레이크 작동시 자동적으로 4륜 구동 연결) 적용시 입력측과 출력측의 큰 속도차에 의하여 소음 및 연결이 불가능한 문제점이 있었다.
도5는 종래 기술에 따른 사륜 구종 장치의 다른 실시예를 도시한 종단면도로서 이러한 사륜 구동 장치(800)는 베어링(810)에 의하여 회전 가능하게 구비된 입력축(820)의 내부로 오일 공급 유로(821)가 형성되어 있고, 오일 공급 유로(821)의 출구측에 피스톤(830)이 끼워지며, 압력판(840)을 갖는 클러치 하우징(850)이 결합되어 있다.
클러치 하우징(850)의 내부에 클러치 디스크(860)와 클러치 판(870)이 반복되게 구비되는 가운데 클러치 디스크(860)의 내부로 스플라인(880)의 타측이 결합되고, 상기 스플라인 허브(880)의 타측 내부에 스프링 고정편(890)에 의하여 스프링(891)의 탄성력이 피스톤(830)에 가해질 수 있게 구비되어 있다.
상기 스플라인 허브(880)의 타측이 출력축(820')에 결합되어 있다.
이러한 다른 사륜 구동장치는 입력축(820)의 오일 공급 유로(821)를 통해 공급되는 오일이 차단됨에 따라 스프링(891)의 탄성력에 의하여 피스톤(830)이 이동하여 압력판(840)과 피스톤(830) 사이에 있는 클러치 디스크(860)가 회전이 자유로운 연결이 해제된 상태가 유지되어 2륜 구동이 이루어진다.
그러나, 트랙터와 같이 4륜 구동을 주로 사용하며 동력효율의 최대화를 도모하는 차량의 경우, 입력축(820)의 오일 공급 유로(821)로 공급되는 과정에서 유압 출력 손실이 발생하는 문제점과 주차시 (시동OFF시) 브레이크 성능 향상을 위한 4륜 구동 연결이 불가능한 또 다른 문제점이 있었다.
공개특허공보 제10-2012-0035318호(2012.04.16)
본 발명은 브레이크 작동시 입력측과 출력측에 속도차이가 발생하는 경우, 클러치 디스크 조합부를 통해 입력측과 출력측이 동기화가 가능하도록 하는 가운데 4륜 구동시 유압출력 손실 방지 및 주차시 (시동OFF시) 도그 클러치에 의하여 4륜 구동 연결될 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 입력축과; 상기 입력축에 구비된 클러치 디스크 조합부와; 상기 입력축과 동일 축선상에 구비된 출력축; 및 상기 출력축과 클러치 디스크 조합부 및 입력축에 구비된 도그 클러치부로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 입력축은 내부에 오일 유출입홀을 갖는 클러치 디스크 유압유로와 도그 클러치 유압유로가 형성되며, 외부에 스플라인이 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 클러치 디스크 조합부는 입력축에 결합되며, 클러치 디스크 유압유로의 오일 유출홀에 연결되는 제1연결유로를 갖는 클러치 하우징과; 상기 클러치 하우징에 삽입된 클러치 피스톤과; 상기 클러치 하우징에 결합된 압력판과; 상기 클러치 하우징의 내부에 반복 배열되게 삽입된 클러치 디스크, 클러치판과; 상기 클러치판의 내부에 결합되며 외측으로 연장되게 노출된 스플라인; 및 상기 클러치 하우징의 내부에 구비된 스프링 지지편과 클러치 피스톤 사이에 구비된 클러치 스프링으로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 도그 클러치부는 상기 입력축의 스플라인에 결합되며, 스플라인 의 내부로 구비된 제1도그 클러치와; 상기 출력축의 단부에 결합되어 상기 제1도크 클러치에 맞물려지게 구비된 제2도그 클러치와; 상기 제1도그 클러치와 스플라인 허브의 내부로 구비된 제2스프링 지지편 사이에 삽입된 도그 스프링; 및 상기 제1도그 클러치의 내부로 입력축에 구비된 도그 클러치 피스톤으로 구성되고, 상기 도그 클러치 피스톤에 도그 클러치 유압유로의 오일 유출홀이 연결되는 제2연결유로가 형성되고, 상기 제2도그 클러치의 외부가 스플라인 허브의 단부에 맞대어지도록 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명은 브레이크 작동시 입력측과 출력측에 속도차이가 발생하는 경우, 클러치 디스크 조합부를 통해 입력측과 출력측이 동기화가 가능하도록 함으로서, AUTO 4WD 적용시 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이를 통해 연결이 더 용이하게 이루어질 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그리고 도그 클러치가 사용되도록 함으로서, 4륜 구동시, 유압출력 손실 및 주차시(시동OFF시)에 4륜 구동 연결이 될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 사륜 구동 장치에 있어 주차시(시동 OFF)의 경우를 도시한 종단면도.
도2는 본 발명에 따른 사륜 구동 장치에 있어 2륜 구동의 경우를 도시한 종단면도.
도3은 본 발명에 따른 사륜 구동 장치에 있어 2륜 구동 상태에서 AUTO 4WD를 사용하고자 할 경우를 도시한 종단면도.
도4는 종래 기술에 따른 사륜 구동 장치를 도시한 종단면도.
도5는 종래 기술에 따른 사륜 구종 장치의 다른 실시예를 도시한 종단면도.
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에 따른 사륜 구동 장치에 있어 주차시(시동 OFF)의 경우를 도시한 종단면도이고, 도2는 본 발명에 따른 사륜 구동 장치에 있어 2륜 구동의 경우를 도시한 종단면도이고, 도3은 본 발명에 따른 사륜 구동 장치에 있어 2륜 구동 상태에서 AUTO 4WD를 사용하고자 할 경우를 도시한 종단면도이다.
본 발명에 따른 사륜 구동 장치는 브레이크 작동시 입력측과 출력측에 발생되는 속도 차이가 동기화되어 연결이 용이하게 이루어질 수 있도록 하고, 4륜 구동시 유압출력 손실 및 주차시(시동OFF시)에 4륜 구동이 연결될 수 있도록 한 것으로 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 입력축(100), 클러치 디스크 조합부(200), 출력축(300) 및 도그 클러치부(400)로 구성되어 있다.
상기 디스크 조합부(200)는 입력축(100)에 구비되어 있고, 상기 출력축(300)은 입력축(100)과 동일 축선상에 구비되어 있고, 상기 도그 클러치부(400)는 출력축(300)과 클러치 디스크 조합부(200) 및 입력축(100)에 구비되어 있다.
상기 입력축(100)은 내부에 오일 유출입홀(i,o)을 갖는 클러치 디스크 유압유로(110)와 도그 클러치 유압유로(120)가 축방향으로 형성되어 있고, 외부에 소정 길이를 갖는 스플라인(130)이 형성되어 후술하는 도그 클러치부(400)의 제1도그 클러치(410)가 축방향으로 이동되는 가운데 입력축(100)과 같이 회전될 수 있게 구비되어 있다.
상기 클러치 디스크 조합부(200)는 클러치 하우징(210), 클러치 피스톤(220), 압력판(230), 클러치 디스크(240), 클러치판(250), 스플라인(260) 및 클러치 스프링(280)으로 구성되어 있다.
상기 클러치 하우징(210)은 내측의 중앙이 입력축(100)의 외주연부에 중간 또는 억지 끼워맞춤으로 결합되며, 타측이 입력축(100)의 외주연부에 결합된 베어링(B)에 의하여 지지되도록 하여 오일 압력에 의하여 유동이 발생되는 것을 방지하는 가운데 클러치 피스톤(220)에 충분한 오일 압력이 전달될 수 있게 구비되어 있다.
상기 클러치 하우징(210)은 내부에 클러치 디스크 유압유로(110)의 오일 유출홀(o)에 연결되는 제1연결유로(211)를 갖도록 형성되어 있다.
상기 클러치 피스톤(220)은 클러치 하우징(210)에 삽입되어 평상시 클러치 스프링(280)에 의한 탄성력에 의하여 클러치 피스톤(220)의 타측면이 클러치 하우징(210)의 내측 벽면에 맞닿아 있는 상태 즉, 클러치 디스크(240)와 클러치 판(250)이 분리되어 연결이 해제된 상태가 유지된다.
상기 압력판(230)은 클러치 하우징(210)의 일측인 개방된 부분에 결합된 것으로 클러치 피스톤(220)에 의하여 클러치 디스크(240)와 클러치 판(250)이 가압되는 과정 즉, 연결이 이루어진 상태에서 충분한 지지력 또는 연결력이 제공될 수 있게 구비되어 있다.
상기 클러치 디스크(240)과 클러치판(250)은 클러치 하우징(210)의 내부에 반복 배열되게 삽입되어 클러치 피스톤(220)에 클러치 스프링(280)의 탄성력 만이 작용하게 될 경우, 클러치 디스크(240)와 클러치 판(250)이 해제된 상태가 유지되고, 클러치 피스톤(220)에 오일 압력이 작용하게 될 경우, 클러치 디스크(240)와 클러치 판(250)이 연결된 상태가 유지된다.
상기 스플라인(260)은 중공형태로 클러치판(250)의 내부에 타측이 삽입된 상태에서 타측의 외주연부에 형성된 스플라인홈(261)에 클러치판(250)이 결합되어 있고, 일측은 외측 즉, 출력축(300)을 향하여 소정 길이로 연장된 형태를 갖도록 구비되어 있다.
상기 스플라인(260)의 내부는 입력축(100)이 관통된 형태를 갖도록 구비되어 있고, 상기 스플라인홈(261)이 형성된 부분의 내주연부에는 제2스프링 지지편(430)이 구비되어 있고, 상기 제2스프링 지지편(430)은 클러치 하우징(210)의 보스(212)에 결합된 베어링(B)에 의하여 안정되게 회전될 수 있게 구비되어 있고, 상기 베어링(B)이 구비된 클러치 하우징(210)의 보스(212) 내측에 구비된 제1스프링 지지편(270)에 의하여 클러치 스프링(280)의 일측이 지지될 수 있게 구비되어 있다.
상기 클러치 스프링(280)의 타측은 클러치 피스톤(220)의 내측 하부에 맞닿아 클러치 스프링(280)의 탄성력에 의하여 클러치 피스톤(220)이 클러치 하우징(210)에 항상 맞대어진 상태가 유지될 수 있게 구비되어 있다.
상기 클러치 스프링(280)은 클러치 하우징(210)의 내부에 구비된 스프링 지지편(270)과 클러치 피스톤(220) 사이에 구비되어 있다.
상기 도그 클러치부(400)는 제1도그 클러치(410), 제2도그 클러치(420), 제2스프링 지지편(430), 도그 스프링(440) 및 도그 클러치 피스톤(450)으로 구성된 것으로 상기 제1도그 클러치(410)는 입력축(100)의 스플라인(130)에 결합되며, 스플라인(260)의 내부로 구비되어 스플라인(260)과 간섭되는 것을 방지할 수 있게 구비되어 있다.
상기 제2도그 클러치(420)는 출력축(300)의 단부에 결합되어 상기 제1도크 클러치(410)에 맞물려 입력축(100)의 구동력이 출력축(300)으로 전달될 수 있게 구비되어 있고, 상기 도그 스프링(440)은 상기 제1도그 클러치(410)와 스플라인 허브(260)의 내부로 구비된 제2스프링 지지편(430) 사이에 삽입되어 평상시 제2도그 클러치(420)에 제1도그 클러치(410)가 맞물려 있는 상태가 유지된다.
상기 제1도그 클러치(410)의 내부에는 입력축(100)에 구비된 도그 클러치 피스톤(450)이 구비되어 도그 클러치 유압유로(120)를 통해 오일압력이 작용하게 될 경우, 제1도그 클러치(410)가 클러치 하우징(210) 방향으로 이동하여 제2도그 클러치(420)로부터 제1도그 클러치(410)가 분리되어 동력전달이 차단된 상태가 유지될 수 있게 구비되어 있다.
이를 위해, 상기 도그 클러치 피스톤(450)에 도그 클러치 유압유로(120)의 오일 유출홀(o)이 연결되는 제2연결유로(451)가 형성되고, 상기 제2도그 클러치(420)의 외부는 스플라인 허브(260)의 단부에 맞대어지도록 구비되어 제1도그 클러치(410)와 해제된 상태에서 클러치 하우징(210)의 클러치 디스크(240)와 클러치 판(250) 및 스플라인(260)을 통해 회전력이 전달될 수 있게 구비되어 있다.
이와 같은 사륜 구동 장치는 먼저, 도1에 도시된 바와 같이, 주차시(시동 OFF)의 경우, 클러치 디스크 유압유로(110) 및 도그 클러치 유압유로(120)를 통해 오일이 공급되지 않음에 따라 클러치 디스크 조합부(200)는 내부에 구비된 클러치 스프링(280)의 탄성력에 의하여 클러치 피스톤(220)이 클러치 하우징(210)에 맞닿아 있는 상태가 유지되어 연결이 해제된 상태가 된다.
이와 동시에 도그 클러치부(400)의 도그 스프링(440)에 의하여 탄성력을 받는 제1도그 클러치(410)가 입력축(100)에 형성된 스플라인부(130)를 따라 이동된 상태, 즉, 도그 클러치 피스톤(220)에 제1도그 클러치(410)의 내부가 완전하게 맞닿고, 제1도그 클러치(410)가 제2도그 클러치(420)에 맞물린 상태가 유지됨으로서 동력전달이 연결된다.
2륜 구동시의 경우, 도2에 도시된 바와 같이, 도그 클러치 유압유로(120) 및 제2연결유로(451)를 통해 제1도그 클러치(410)의 내부로 오일이 공급되면, 제1도그 클러치(410)는 입력축(100)에 형성된 스플라인(130)을 통해 클러치 디스크 조합부(200)의 방향으로 이동됨에 따라 제2도그 클러치(420)로부터 제1도그 클러치(410)가 분리되어 연결이 해제되고, 클러치 디스크 조합부(200)는 클러치 스프링(280)의 탄성력에 의하여 클러치 디스크(240)와 클러치 판(250)의 연결이 해제되어 동력전달이 해제된 상태가 유지된다.
2륜 구동 상태에서 AUTO 4WD를 사용하고자 할 경우, 도3에 도시된 바와 같이, 도그 클러치 유압유로(120)를 통해 오일의 공급이 지속적으로 이루어지도록 하고, 클러치 디스크 유압유로(110)를 통해 오일이 공급되도록 하여 클러치 피스톤(220)에 의하여 클러치 디스크(240)와 클러치 판(250)이 연결되도록 하면 된다.
100:입력축 110:클러치 디스크 유압유로
120:도그 클러치 유압유로 130:스플라인
200:클러치 디스크 조합부 210:클러치 하우징
220:클러치 피스톤 230:압력판
240:클러치 디스크 250:클러치판
260:스플라인 280:클러치 스프링
300:출력축 400:도그 클러치부
410:제1도그 클러치

Claims (4)

  1. 입력축과;
    상기 입력축에 구비된 클러치 디스크 조합부와;
    상기 입력축과 동일 축선상에 구비된 출력축; 및
    상기 출력축과 클러치 디스크 조합부 및 입력축에 구비된 도그 클러치부;를 포함하며,
    상기 입력축은 내부에 오일 유출입홀을 갖는 클러치 디스크 유압유로와 도그 클러치 유압유로가 형성되며, 외부에 스플라인이 형성된 것을 특징으로 하는 사륜 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 디스크 조합부는 입력축에 결합되며, 클러치 디스크 유압유로의 오일 유출홀에 연결되는 제1연결유로를 갖는 클러치 하우징과;
    상기 클러치 하우징에 삽입된 클러치 피스톤과;
    상기 클러치 하우징에 결합된 압력판과;
    상기 클러치 하우징의 내부에 반복 배열되게 삽입된 클러치 디스크, 클러치판과;
    상기 클러치판의 내부에 결합되며 외측으로 연장되게 노출된 스플라인; 및
    상기 클러치 하우징의 내부에 구비된 스프링 지지편과 클러치 피스톤 사이에 구비된 클러치 스프링으로 구성됨을 특징으로 하는 사륜 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도그 클러치부는 상기 입력축의 스플라인에 결합되며, 스플라인의 내부로 구비된 제1도그 클러치와;
    상기 출력축의 단부에 결합되어 상기 제1도그 클러치에 맞물려지게 구비된 제2도그 클러치와;
    상기 제1도그 클러치와 스플라인 허브의 내부로 구비된 제2스프링 지지편 사이에 삽입된 도그 스프링; 및
    상기 제1도그 클러치의 내부로 입력축에 구비된 도그 클러치 피스톤으로 구성되고, 상기 도그 클러치 피스톤에 도그 클러치 유압유로의 오일 유출홀이 연결되는 제2연결유로가 형성되고, 상기 제2도그 클러치의 외부가 스플라인 허브의 단부에 맞대어지도록 구비됨을 특징으로 하는 사륜 구동 장치.
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