KR20030043385A - 자동 트랜스퍼 쉬프팅구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4륜구동 파워트레인의 자동 트랜스퍼에 관한 것으로서,

슬리브에 출력축의 길이방향으로 형성된 래크와, 상기 래크에 치합되어 회전됨으로써 상기 슬리브를 출력축상에서 직선 이동시키는 회전력 공급수단으로 구성된 자동 트랜스퍼 쉬프팅구조를 제공하여,

보다 간단히 트랜스퍼의 AUTO 모드와 LOW 모드를 전환할 수 있도록 한 트랜스퍼의 쉬프팅 메커니즘을 구현함으로써, 전환 조작시 응답성이 향상되고 소요부품 및 공정의 축소로 원가를 절감할 수 있도록 한다.

Description

자동 트랜스퍼 쉬프팅구조{A SHIFTING STRUCTURE OF AN AUTO TRANSFER}

본 발명은 4륜구동 파워트레인의 트랜스퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는전자제어 트랜스퍼에서 쉬프팅을 하는 장치의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 승용차는 앞바퀴나 뒷바퀴 어느 한쪽에서만 구동력을 발휘하게 하는 2륜구동구조를 가지고 있다.

이에 반해 4륜 구동차량은 4바퀴 모두가 구동력을 발휘하게 만든 구조로서 엔진동력이 지표면에 확실하게 전달되어 뛰어난 전천후 주행성능을 갖게 되며 동력전달 방식에 따라 일시 4륜구동(Part Time 4WD)과 상시 4륜구동(Full Time 4WD, All Wheel Drive)이 있다.

일시 4륜구동방식은 평상시는 주행성능을 높이기 위하여 2륜 구동으로 운행하다가 험로나 악천후시 별도의 4륜구동 전용트랜스퍼를 이용하여 4륜으로 전환하여 강력한 주행력을 발휘할 수 있는 구조이고, 상시 4륜구동방식은 항시 4바퀴가 구동력을 받는 구조로서 평시나 악천후시에도 안정된 주행이 가능하므로 일반적으로 고급 승용차에 많이 장착된다.

최근에 사용되고 있는 풀타임 4륜구동방식에는 AUTO 모드와 LOW 모드를 두어 AUTO 모드에서는 전, 후륜간의 회전차를 다판클러치를 사용하여 전자제어하면서 2WD와 4WD 상태를 자동적으로 전환하도록 하여 일반도로 및 미끄러지기 쉬운 도로 등 각종 노면에서 최적의 구동성능을 발휘하도록 하고, 험로탈출, 견인시 등과 같이 최대의 구동력이 필요한 경우에는 LOW 모드를 사용할 수 있도록 하고 있는 것이 있다.

도 1 및 도 2에는 전자제어 풀타임 4륜구동 차량에 사용되는 트랜스퍼가 도시된바, 변속기로부터 동력이 공급되는 입력축(100)과, 상기 입력축(100)과 동심축상에 배치되고 리어추진축에 연결되는 출력축(102)과, 상기 입력축(100)에 설치된 선기어(104) 및 상기 선기어(104)에 치합된 유성캐리어(106)와, 상기 출력축(102)상에서 슬라이딩하여 입력축(100)과 출력축(102)을 직결시키는 상태와 상기 유성캐리어(106)를 출력축(102)에 직결시키는 상태를 전환하는 슬리브(108)와, 상기 슬리브(108)를 출력축상에서 슬라이딩하도록 하는 슬라이딩조작장치와, 상기 출력축(102)상에 허브(110)가 스플라인 결합된 다판클러치(112)와, 상기 다판클러치(112)의 리테이너(114)와 직결된 드라이브스프라켓(116)과, 상기 다판클러치(112)를 작동시키는 전자코일(118)과, 상기 드라이브스프라켓(116)에 체인(120)으로 연결되어 프론트추진축(122)에 동력을 전달하도록 된 드리븐스프라켓(124)으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 슬라이딩조작장치는 상기 슬리브(108)에 연결된 시프트포트(126)와, 상기 시프트포크(126)의 이동경로를 가이드하는 시프트레일(127)과, 상기 시프트포크(126)의 이동력을 제공하는 시프트캠(128)과, 상기 시프트캠(128)의 작동력을 공급하는 전기모터(130) 등으로 구성되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 트랜스퍼는 상기 입력축(100)으로 공급된 동력이 AUTO 모드일 때에는 상기 슬리브(108)를 통해 바로 출력축(102)으로 직결되어 리어추진축에 구동력이 전달되며, 프론트추진축(122)은 상기 다판클러치(112) 및 체인(120)을 통하여 출력축(102)으로부터 동력을 전달받는데, 이때 운행중 발생되는 전륜과 후륜의 회전차 등은 상기 다판클러치(112)가 적절히 조절한다.

한편, LOW 모드일 때에는 상기 슬리브(108)가 입력축(100)으로부터의 동력을유성캐리어(106)를 통해 출력축(102)으로 전달하여 AUTO 모드에서보다 저속의 강한 구동력이 출력축(102)으로 전달되도록 하며, 이렇게 전달된 강한 구동력은 상기 다판클러치(112)를 통하여 프론트추진축(122)으로도 전달된다.

그런데, 상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 트랜스퍼에서는 상기 AUTO 모드와 LOW 모드를 전환하기 위해 사용되는 기구적 메커니즘의 구성 및 작동방법이 너무 복잡하고 소요부품이 많아 작업성 저하 및 원가상승의 요인이 되고 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 보다 간단한 구성으로 트랜스퍼의 AUTO 모드와 LOW 모드를 전환할 수 있도록 하여 전환 조작시 응답성이 향상되고 소요부품 및 공정의 축소로 원가를 절감할 수 있도록 한 자동 트랜스퍼 쉬프팅구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 자동 트랜스퍼의 구성도,

도 2는 도 1의 자동 트랜스퍼의 상세 구조도,

도 3은 본 발명에 따른 자동 트랜스퍼 쉬프팅구조가 구현된 자동 트랜스퍼의 구조도,

도 4는 도 3의 쉬프팅구조를 측면에서 관측한 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1; 슬리브3; 래크

5; 구동기어5-1; 구동축

5-2; 피동축5-3; 플랜지

7; 모터9; 제1전자석

11; 제2전자석13; 베어링

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 자동 트랜스퍼 쉬프팅구조는 슬리브에 출력축의 길이방향으로 형성된 래크와, 상기 래크에 치합되어 회전됨으로써 상기 슬리브를 출력축상에서 직선 이동시키는 회전력 공급수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 아울러 종래 기술의 설명에 사용된 부품과 동일한 부품의 명칭 및 부호는 동일한 것을 사용하여 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명 자동 트랜스퍼의 설치상태 및 그 구성이 도시된 바,

슬리브(1)는 종래와 마찬가지로 출력축(102)상에서 출력축(102)과 함께 회전되면서 축방향으로 직선운동이 가능하도록 출력축(102)과는 스플라인으로 결합되어 있으며, 종래에 쉬프트포크가 연결되던 부위의 형상을 변형하여 출력축(102)과 평행한 방향으로 래크(3)를 형성하였다.

여기서, 상기 래크(3)는 슬리브(1)가 회전체로서 원형을 가지고 있으므로 다수의 원형치가 출력축의 방향으로 일렬로 늘어선 형태를 가지게 된다.

또한, 상기 래크(3)에는 회전력 공급수단이 연결되어 래크(3)에 치합되어 회전됨으로써 상기 슬리브(1)를 출력축(102)상에서 직선 이동시키도록 하고 있다.

여기서, 상기 회전력 공급수단은 상기 슬리브(1)의 래크(3)에 평기어로 치합되는 구동기어(5)와, 상기 구동기어(5)에 동력을 제공하는 모터(7)와, 상기 구동기어(5)가 슬리브의 래크(3)와 치합된 상태를 전환하는 클러치수단으로 구성하여, 모터(7)의 회전력으로 상기 래크(3)가 형성된 슬리브(1)를 직선 이동시키도록 하였다.

상기 클러치수단은 상기 구동기어(5)가 차량 운행시 계속적으로 회전하고 있는 슬리브의 래크(3)와 치합되어 있으면, 그 치합부에서 마찰이 발생하므로 쉬프팅시에만 이들 구동기어(5)와 래크(3)가 치합될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 축방향으로 스플라인 결합된 구동축(5-1)과 피동축(5-2)으로 이루어진 상기 구동기어(5)의 회전축과, 상기 구동축(5-1)이 피동축(5-2)에 대하여 축방향으로 직선이동하도록 피동축(5-2)에 형성된 플랜지(5-3)의 양쪽에 선택적으로 자력을 공급할 수 있도록 된 제1,2전자석(9,11)으로 구성하였다.

여기서 상기 제1전자석(9)은 상기 플랜지(5-3)를 기준으로 슬리브(1)쪽의 트랜스퍼 하우징에 설치되고, 상기 제2전자석(11)은 모터(7)쪽의 트랜스퍼 하우징에 설치되어 각각 입력되는 전원에 의해 형성되는 자력으로 상기 플랜지(5-3)를 잡아당길 수 있도록 되어 있으며, 상기 슬리브(1)쪽의 트랜스퍼 하우징에는 구동기어의 플랜지(5-3) 및 피동축(5-2)과 접촉되는 부위에 베어링(13)을 구비하여 원활한 회전이 이루어질 수 있도록 하고 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

AUTO 모드와 LOW 모드의 절환은 반드시 차량을 정차한 후에 하여야 하는 바, 수동변속기 차량의 경우에는 클러치페달을 밟은 상태에서 스위치를 절환하여야 하고, 자동변속기 차량에서는 변속레버를 N레인지에 놓고 스위치를 절환한다.

상기와 같이 운전자가 차량을 정차한 상태에서 상기 입력축(100)으로 회전력이 입력되지 않도록 한 상태에서 조작스위치를 절환하면, 상기 모터(7)의 구동력은 상기 구동기어(5)를 통하여 상기 슬리브(1)의 래크(3)에 전달되어, 상기 슬리브(1)가 출력축(102)상에서 직선 이동하여 상기 입력축(100)과 출력축(102)이 직결되는 상태와 입력축(100)이 상기 유성캐리어(106)를 통하여 출력축(102)에 연결되는 상태를 절환하도록 한다.

즉, 운전자가 AUTO 모드에서 LOW 모드로 전환하기 위해 조작스위치를 조작하면, 상기 제1전자석(9)에 전원이 인가되어 상기 구동기어의 피동축(5-2)은 플랜지(5-3)가 제1전자석(9)쪽으로 이동됨에 의해 도 4의 도면상 좌측으로 이동하면서 기어부분이 슬리브의 래크(3)에 치합되도록 하고, 이어서 상기 모터(7)가 구동됨에 의해 구동기어(5)가 회전되면서 상기 슬리브(1)는 도 3에서 우측으로 이동되어 상기 입력축(100)을 유성캐리어(106)를 통하여 출력축(102)에 연결하는 상태가 되는 것이다.

상기한 바와 같이 절환동작이 끝난 후에는 상기 제2전자석(11)에 전원이 인가되도록 하여 상기 구동기어의 피동축(5-2)은 모터(7)쪽으로 이동되어 슬리브의 래크(3)와 직접적인 기어치합 상태가 해제되어 차량의 운행시 래크(3)와 구동기어(5)간의 마찰을 방지한다.

한편, 운전자가 LOW 모드에서 AUTO 모드로 전환하면 상기 제1전자석(9)에 전원이 인가되어 구동기어의 피동축(5-2)이 좌측으로 이동하여 슬리브의 래크(3)와 구동기어(5)가 치합되고, 이어서 모터(7)가 상기와는 반대방향으로 구동됨에 의해 슬리브(1)는 좌측으로 이동되어 입력축(100)과 출력축(102)을 직결시키는 상태가 되며, 이후 상기 제2전자석(11)에 전원이 공급됨에 의해 상기 구동기어(5)와 슬리브의 래크(3)는 서로 이탈되게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 래크가 일체로 형성된 슬리브와, 이를 구동하는 구동기어 및 모터 등으로 보다 간단히 트랜스퍼의 AUTO 모드와 LOW 모드를 전환할 수 있도록 한 트랜스퍼의 쉬프팅 메커니즘을 구현함으로써, 전환 조작시 응답성이 향상되고 소요부품 및 공정의 축소로 원가를 절감할 수 있도록 한다.

Claims (3)

1. 슬리브에 출력축의 길이방향으로 형성된 래크와,

   상기 래크에 치합되어 회전됨으로써 상기 슬리브를 출력축상에서 직선 이동시키는 회전력 공급수단

   으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동 트랜스퍼 쉬프팅구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전력 공급수단은

   상기 슬리브의 래크에 평기어로 치합되는 구동기어와,

   상기 구동기어에 동력을 제공하는 모터와,

   상기 구동기어가 슬리브의 래크와 치합된 상태를 전환하는 클러치수단

   으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동 트랜스퍼 쉬프팅구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 클러치수단은

   축방향으로 스플라인 결합된 구동축과 피동축으로 이루어진 구동기어의 회전축과,

   상기 구동축이 피동축에 대하여 축방향으로 직선이동하도록 피동축에 형성된 플랜지의 양쪽에 선택적으로 자력을 공급할 수 있도록 된 제1,2전자석으로 구성된것을 특징으로 하는 자동 트랜스퍼 쉬프팅구조.