KR19990031746A - 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2륜 구동과 4륜 구동을 자동적으로 전환하는 장치에 필요로 하는 동력전달장치에 관한 것으로서, 유압에 의해 작동되는 피스톤(55)과 함께 형성하는 볼 운동 제한부(60)의 형상이 변경되면서 피스톤(55)과 플랜지(58) 사이에 개재된 볼(59)의 회전 및 구름저항을 변화시킴에 의해 동력의 전달상태를 연속적으로 변화시킬 수 있도록 하는 동력전달장치를 제공하여, 유압에 의해 작동되는 피스톤(55)과 볼(59) 및 플랜지(53,58)의 구조가 소형으로 형성될 수 있으면서도 큰 용량의 회전력을 전달할 수 있고 아울러 강한 내구성을 확보할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

동력전달장치

본 발명은 자동차의 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2륜 구동상태와 4륜 구동 상태를 자동적으로 전환할 수 있는 2륜 구동과 4륜 구동의 자동전환장치에 사용되는 동력전달장치에 관한 것이다.

일반적으로 2륜 구동 자동차는 엔진과 변속기의 설치위치와, 실제 구동력을 발휘하는 구동륜의 위치에 따라 FR(Front engine Rear drive) 형식과, FF(Front engine Front drive) 형식으로 구분되며, 상기 FR 형식과 FF 형식의 엔진 및 변속기는 모두 차량의 앞쪽에 설치되는 반면 그 배치 상태가 상이하다.

즉, FR 형식의 차량에서는 엔진과 변속기가 보통 차량의 전후 방향을 따라 마운팅되어 변속기로부터 추진축을 통한 후륜까지의 동력전달이 가능한 구조를 가지고 있으며, FF 형식의 차량에서는 엔진과 변속기가 보통 차량의 측방향으로 마운팅되어 변속기에 일체로 형성된 액슬을 통해 전륜의 드라이브 샤프트를 구동하도록 하는 방식이 사용되고 있는 것이다.

또한, 차량은 2륜 구동차량과 4륜 구동차량으로 구분될 수 있는 바, 상기 4륜 구동차량은 전륜과 후륜이 동시에 구동력을 발휘할 수 있도록 하는 차량으로서, 다시 파트 타임 4륜 구동(Part Time 4-Wheel Drive)과 풀 타임 4륜 구동(Full Time 4-Wheel Drive: 상시 4륜 구동)으로 구분되어 있다.

파트 타임 4륜 구동 방식은 도 1에 도시된 바와 같이 변속기의 출력축에 일단의 구동계를 추가하여 도그 클러치로 2WD와 4WD로 변환시키도록 되어 있다. 즉, 변속기 출력축(10)과 연동되어 회전되는 트랜스퍼 구동기어(11)가 뒤구동축(14)에 외삽되어 회전되는 트랜스퍼 수동 기어(12)에 동력을 전달하고, 도그 클러치(15)가 뒤구동축(14)에 스플라인 결합된 싱크로나이저 허브(13)를 트랜스퍼 수동 기어(12)에 물리게 하여 뒤구동축(14)으로 동력을 전달하도록 되어 있다.

이때, 2WD와 4WD의 변환 기구는 운전자가 직접 조작하는 기계식 수동 변환 방식이나, 엔진의 부압을 이용하여 전자 조작을 하는 전자식 수동 변환 방식이 사용된다.

또한, 상시 4륜 구동 방식은 전륜과 후륜의 사이에 발생되는 회전차를 흡수할 수 있는 장치를 설치하여 타이트 코너 브레이크(Tight Coner Break)를 해소하면서 항시 4륜 구동으로 주행하도록 한다.

도 2에 도시된 상시 4륜 구동 장치는 전륜과 후륜 사이의 회전차를 흡수하기 위하여 점성을 이용한 비스커스 커플링(27)을 사용하고 있다. 즉, 변속기의 출력축에 제1추진축(21)을 연결하고, 뒤차축(25)의 디퍼렌셜(24)에 결합된 제3추진축(23)에 등속 조인트(26)로 연결되는 제2추진축(22)을 제1추진축(21)과 비스커스 커플링(27)으로 연결한다. 따라서, 엔진(20)의 동력은 전륜(20')으로 공급됨과 동시에 제1추진축(21)-비스커스 커플링(27)-제2추진축(22)-등속 조인트(26)-제3추진축(23)-디퍼렌셜(24)-후륜(25')으로 전달된다. 이때, 상기 비스커스 커플링(27)이 실리콘 오일과 같은 점성 유체의 점성을 이용하여 제1추진축(21)의 동력을 제2추진축(22)으로 전달하므로, 타이트 코너 주행시 제1추진축(21)과 제2추진축(22) 사이의 회전차를 흡수할 수 있다.

여기서, 상기한 2륜 구동차량과 4륜 구동차량은 각각의 장단점이 있는 바, 2륜 구동은 연비 저감의 측면에서 유리하고, 4륜 구동은 주행 안정성의 측면에서 유리하다.

따라서, 필요에 따라 2륜 구동이나 4륜 구동을 선택적으로 할 수 있는 파트 타임 4륜 구동이 가장 적합한 구동형태가 되지만, 파트 타임 4륜 구동은 2륜 구동과 4륜 구동 사이의 절환이 수동조작으로 이루어지도록 되어 있어 사용이 불편하고, 2륜과 4륜의 구동체계 각각이 제공하는 잇점을 충분히 발휘하지 못하는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이 2륜 구동과 4륜 구동의 자동전환장치로서, 차량의 각종 운전상태를 파악할 수 있는 센서로부터 차량의 운행상태에 대한 정보를 전달받아 그에 따라 2륜 구동과 4륜 구동을 결정하여 전륜과 후륜을 연결하고 있는 추진축 사이에 마련된 동력전달장치를 조작하도록 하는 것이다.

그런데, 상기 동력전달장치는 동력의 단속적인 연결상태 뿐만 아니라 동력의 분리상태로부터 직결 상태에 이르는 연속적인 동력전달상태를 구현하여야 하므로 종래의 다판 클러치와 같은 경우 그 크기에 대한 내구성 및 작동제어의 곤란성 등의 문제로 사용이 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 2륜 구동과 4륜 구동 자동전환장치에 사용되어 동력의 차단상태로부터 직결상태에 이르기까지 점진적인 동력전달상태를 효과적으로 구현함으로써, 용량 대비 부피가 작고 내구성이 강한 동력전달장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 파트 타임 4륜 구동 장치의 일 실시예가 개략적으로 도시된 구성도이고,

도 2는 종래의 상시 4륜 구동 장치의 일 실시예가 개략적으로 도시된 구성도이며,

도 3은 본 발명에 따른 동력전달장치의 일 실시예의 구조가 도시된 구성도이고,

도 4는 본 발명에 적용되는 유압 회로가 도시된 유압 회로도이며,

도 5는 도 3에 도시된 동력전달장치의 사용상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 케이스 52 : 제1추진축

53 : 제1플랜지 55 : 피스톤

56 : 유로 57 : 제2추진축

58 : 제2플랜지 59 : 볼

60 : 볼 운동 제한부 61 : 변속기

62 : 프론트 액슬 63 : 리어 액슬

64 : 인장스프링 65 : 베어링

66 : 엔진 67 : 유압실

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동력전달장치는 케이스와, 상기 케이스 내측에 회전 가능하도록 설치되며 제1추진축에 연결되는 제1플랜지와, 상기 제1플랜지의 내측에 스플라인 연결된 상태로 내삽되어 상기 제1플랜지의 회전축방향으로 슬라이딩 운동하도록 된 피스톤과, 상기 피스톤이 제1플랜지의 내측으로 향하는 탄성력을 제공하는 탄성부재와, 상기 피스톤과 제1플랜지의 내측 공간에 유압을 공급할 수 있도록 상기 제1플랜지 및 케이스에 마련된 유로와, 상기 피스톤에 내삽되며 제2추진축과 연결되는 제2플랜지와, 상기 제2플랜지와 피스톤의 사이에 개재된 볼과, 상기 피스톤의 슬라이딩 운동에 따라 피스톤과 제2플랜지사이의 마찰력이 변화되도록 상기 피스톤과 제2플랜지에 마련된 볼 운동 제한부로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 동력전달장치를 도시한 구조도 및 사용상태도로서, 케이스(51)와, 상기 케이스(51) 내측에 회전 가능하도록 설치되며 제1추진축(52)에 연결되는 제1플랜지(53)와, 상기 제1플랜지(53)의 내측에 스플라인(54)으로 연결된 상태로 내삽되어 상기 제1플랜지(53)의 회전축방향으로 슬라이딩 운동하도록 된 피스톤(55)과, 상기 피스톤(55)이 제1플랜지(53)의 내측으로 향하는 탄성력을 제공하는 탄성부재와, 상기 피스톤(55)과 제1플랜지(53)의 내측 공간에 유압을 공급할 수 있도록 상기 제1플랜지(53) 및 케이스(51)에 마련된 유로(56)와, 상기 피스톤(55)에 내삽되며 제2추진축(57)과 연결되는 제2플랜지(58)와, 상기 제2플랜지(58)와 피스톤(55)의 사이에 개재된 볼(59)과, 상기 피스톤(55)의 슬라이딩 운동에 따라 피스톤(55)과 제2플랜지(58) 사이의 마찰력이 변화되도록 상기 피스톤(55)과 제2플랜지(58)에 마련된 볼 운동 제한부(60)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 제1추진축(52)은 도 2와 같은 전륜 구동차량에서 변속기(61)와 일체로 설치된 프론트 액슬(62)로부터 후륜쪽으로 동력을 인출하는 추진축이며, 상기 제2추진축(57)은 후륜에 구동력을 제공하기 위한 리어 액슬(63)에 연결되는 추진축으로 본 발명에 따른 동력전달장치는 상기 두 추진축(52,7) 사이에 설치된다.

또한, 상기 피스톤(55)과 제1플랜지(53)의 사이에 설치되는 탄성부재는 피스톤(55)과 제1플랜지(53)의 내측을 연결하는 인장스프링(64)으로 구성하였으며, 상기 제1플랜지(53)는 케이스(51)에 베어링(65)으로 연결되어 회전에 따른 저항을 극소화하도록 하고 있다.

한편, 상기 볼 운동 제한부(60)는 도시된 바와 같이 상기 피스톤(55)이 제2플랜지(58)쪽으로 이동할수록 볼(59)의 자유운동공간을 축소하도록 하는 형상의 곡면으로 가공하였다.

이때, 상기한 바와 같은 동력전달장치에는 도 4에 도시된 바와 같은 유압공급회로를 설치하고, 상기 유압공급회로가 차량의 각종 센서에서 정보를 전달받아 판단하여 작동지시를 하는 컨트롤러에 의해 작동되어, 유압실에 유압을 공급하도록 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

엔진(66)에서 발생된 회전력은 변속기(61)와 연결된 프론트 액슬(62)에서 상기 제1추진축(52)을 통해 상기 제1플랜지(53)에 전달되며, 상기와 같이 회전력을 전달받은 제1플랜지(53)는 베어링(65)에 의해 상기 케이스(51)로부터 지지되면서 회전되어 내측에 스플라인 결합된 피스톤(55)에 회전력을 전달하게 된다.

여기서, 상기 피스톤(55)과 제1플랜지(53)의 사이에 형성되는 유압실(67)에 유압이 작용되지 않는 경우에는 상기 탄성부재인 인장스프링(64)의 작용으로 피스톤은 유압실(67)의 내측으로 당겨져 있는 상태가 된다.

이때, 상기 피스톤(55)에 볼(59)을 통해 접촉하고 있는 제2플랜지(58)는 제2추진축(57)과 연결된 상태에 있으며, 상기 볼(59)을 감싸고 있는 볼 운동 제한부(60)의 내부 공간이 충분한 상태이므로 상기 볼(59)이 자유롭게 회전되면서 상기 피스톤(55)과 제2플랜지(58) 사이의 상대 회전이 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 동력을 거의 전달하지 않는 상태를 형성하게 된다.

상기한 바와 같은 상태가 바로 2륜 구동의 상태로서, 보다 정확히 표현하면 전륜 구동의 상태를 형성하는 것이며, 차량은 전륜이 제공하는 구동력만으로 안정된 직진 주행상태에서의 저연비 운전상태를 확보하게 된다.

이때, 차량이 선회주행을 하거나 심한 요철이 있는 도로 및 급경사로를 주행하게 되는 경우에는 상기한 바와 같은 주행상황을 감지하는 각종센서로부터의 감지상태가 컨트롤러에 전달되어 컨트롤러가 유압공급회로를 구동하여 상기 동력전달장치에 유압을 제공하게 된다.

상기와 같이 제공되는 유압은 상기 제1플랜지(53)와 피스톤(55) 사이의 유압실(67)에 제공되면서, 상기 인장스프링(64)이 제공하는 탄성력을 극복하고 피스톤(55)을 상기한 제2플랜지(58)쪽으로 슬라이딩 이동시키게 되어 상기 피스톤(55)과 제2플랜지(58)가 형성하고 있는 볼 운동 제한부(60)의 공간을 축소하여 볼(59)의 회전 또는 구름운동에 저항이 발생되도록 한다.

따라서, 상기와 같이 볼(59)의 회전이 저항을 받게되면 그 저항의 크기에 따라서 상기 제1플랜지(53)로부터의 회전력은 제2플랜지(58)로 전달되게 되며, 상기 유압이 충분히 큰 경우에는 볼(59)의 회전이 전혀 이루어지지 못해 제1플랜지(53)와 제2플랜지(58)가 직결되어 회전력을 전달할 수 있게 된다.

즉, 볼(59)의 운동 저항을 조절함으로써 제2플랜지(58)로 전달되는 동력의 크기를 연속적으로 가감할 수 있는 것이며, 상기 볼(59)의 운동 저항은 제1플랜지(53)와 피스톤(55)의 사이에 형성되는 유압실(67)에 제공되는 유압을 조절함으로써 가능한 것이다.

이로써, 차량은 2륜 구동상태에서 4륜 구동의 상태로 전환되어 4륜 구동으로 작동되면서 차량의 안정된 주행상태를 확보하고, 물론, 상기와 같은 상태가 해제되고 다시 직진 주행상태와 같은 안정된 운전상태가 되면 상기 유압실(67)의 유압을 해제시킴으로써, 2륜 구동상태로 자동적으로 복귀하게 된다.

따라서, 상기와 같은 구조에서는 유압에 의해 작동되는 피스톤과 볼 및 플랜지의 구조가 소형으로 형성될 수 있으면서도 큰 용량의 회전력을 전달할 수 있고 아울러 강한 내구성을 확보할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 케이스와, 상기 케이스 내측에 회전 가능하도록 설치되며 제1추진축에 연결되는 제1플랜지와, 상기 제1플랜지의 내측에 스플라인 연결된 상태로 내삽되어 상기 제1플랜지의 회전축방향으로 슬라이딩 운동하도록 된 피스톤과, 상기 피스톤이 제1플랜지의 내측으로 향하는 탄성력을 제공하는 탄성부재와, 상기 피스톤과 제1플랜지의 내측 공간에 유압을 공급할 수 있도록 상기 제1플랜지 및 케이스에 마련된 유로와, 상기 피스톤에 내삽되며 제2추진축과 연결되는 제2플랜지와, 상기 제2플랜지와 피스톤의 사이에 개재된 볼과, 상기 피스톤의 슬라이딩 운동에 따라 피스톤과 제2플랜지사이의 마찰력이 변화되도록 상기 피스톤과 제2플랜지에 마련된 볼 운동 제한부로 구성된 것을 특징으로 하는 동력전달장치.