KR20050032211A - 차량의 전·후륜 회전차를 이용한 사륜 구동 전환 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 전·후륜 회전차를 이용한 사륜 구동 전환 장치에 관한 것으로, 일체의 전자 요소를 사용하지 않고 단순히 기계적인 구성 요소만을 이용해 전자파에 의한 영향을 전혀 받지 않아 안정성을 확보하면서도 특정 변속시 구성요소간에 발생되는 회전차를 이용해 구동 모드를 4륜 모드로 변환시켜 그 구성도 단순화함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동력을 발생하는 엔진(E)으로부터 동력을 전달받아 변속레버(L) 조작에 의한 변속단수에 따른 변속을 수행하는 주 변속기(1)와, 이 주 변속기(1)에 연결축(6)을 매개로 동력을 전달받아 후륜(R)으로 동력을 전달하면서 변속레버(L)의 특정 변속과 더불어 회전 속도차의 발생시 전륜(F)으로도 동력을 전달하는 스프래그유니트(10)를 구비한 부변속기(2) 및 변속레버(L)의 특정 변속시 에어를 공급받아 전륜(F)으로 연결되는 전차축(7)을 기어 치합 상태로 유지시켜주는 모드변환수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 전·후륜 회전차를 이용한 사륜 구동 전환 장치{Four wheel drive change device using front·rear wheels speed difference in vehicle}

본 발명은 차량의 사륜 구동 전환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 특정 변속시 전·후륜 회전차를 이용한 사륜 구동 전환 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 동력전달장치를 구비하여 엔진에서 발생된 동력을 끊거나 연결하고 가감속하여 이동하는 수단으로 사용되는데 즉, 그 전달 경로는 통상 엔진과 클러치, 변속기, 추진축, 차동장치(종감속기어) 및 액슬샤프트 등으로 이루어진다.

이와 같은 동력전달장치를 이용해 차량을 주행할 때 전륜이나 또는 후륜으로 만 동력을 전달하는게 일반적인 승용 차량의 전달 방식이지만, 엔진의 동력을 4륜으로 고루 분배하여 각 차륜에 걸리는 회전력을 증대시킴으로써 고르지 못한 비포장 도로와 빙판길 및 흙탕길 등에서 뛰어난 주행 성능을 나타내는 잇점 즉, 엔진 토크를 충분히 노면에 전달하여 가,감속하는 능력을 높이면서도 주행 중에도 항상 4바퀴에 구동력을 전달하여 그 주행 안정성을 향상시킨다는 점에서 전륜과 후륜을 동시에 구동하는 4륜 구동방식 차량이 많이 채택해 사용되고 있다.

이러한 4륜 구동용 차량은 엔진의 구동력을 4바퀴에 적절하게 공급하기 위하여 클러치와 변속장치 및 차동장치 등을 적용하고 있으며, 상기 변속장치의 변속방식에 따라 수동조작에 의해 전륜으로 가는 동력을 단속하는 파트 타임(Part time)방식과 항상 4륜 구동 상태를 유지하는 풀 타임(Full time) 방식으로 크게 나눌 수 있다.

이때, 상기 파트 타임 방식의 4륜 구동은 도로 상황에 따라 2륜 구동이나 4륜 구동 계통을 변환할 수 있는 방식으로, 이와 같이 엔진의 동력을 선택적으로 2륜 또는 4륜 구동으로 변환하기 위하여 트랜스퍼 케이스를 적용하고 있는데, 이와 같은 변속기를 거친 동력을 양측으로 분배하기 위한 일종의 보조변속기로서 변속기의 일측에 설치되어 전·후륜으로 전달되는 엔진의 동력을 분배하는 작용을 하게 된다.

그러나, 이와 같은 파트 타임 방식은 2륜 구동이나 4륜 구동 여부를 도로 상황에 따라 운전자가 직접 조작해 그 구동방식을 변환해야 만 하는 불편이 있고, 이로 인해 이러한 조작 불편을 해소하기 위해 2륜 구동이나 4륜 구동 여부를 운전자의 조작이 없이 자동으로 변환시켜주도록 각종 센서와 장치들을 이용해 전자식으로 자동 구동 모드 변환을 행하게 되지만, 이는 각 구성요소에 의한 비용증가와 더불어 증가된 구성요소에 따른 고장 요인 증가등을 가져오는 단점이 있게 된다.

또한, 이와 같이 2륜 구동이나 4륜 구동 여부를 운전자의 조작이 없이 자동으로 변환시켜주기 위해 전자식으로 구동 모드 변환을 행하게 되면, 주변에서 발생하는 전자파를 통해 간섭이 발생될 수 있어 완전한 안정성을 확보 할 수 없다는 한계가 있고 또한 전자파 간섭에 대한 영향성을 완벽하게 차단시키려면 또 다른 추가적인 비용은 물론 장치의 증가로 인해 복잡해지는 한계가 있게된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 일체의 전자 요소를 사용하지 않고 단순히 기계적인 구성 요소만을 이용해 전자파에 의한 영향을 전혀 받지 않아 안정성을 확보하면서도 특정 변속시 구성요소간에 발생되는 회전차를 이용해 구동 모드를 4륜 모드로 변환시켜 그 구성도 단순화함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진으로부터 동력을 전달받아 변속레버 조작에 의한 변속단수에 따른 변속을 수행하는 주 변속기와;

이 주 변속기에 연결축을 매개로 동력을 전달받아 후륜으로 동력을 전달하면서 변속레버의 특정 변속과 더불어 회전 속도차의 발생시 전륜으로도 동력을 전달하는 스프래그유니트를 구비한 부변속기 및;

변속레버의 특정 변속시 주변속기의 쌍포핏밸브에 연결되어 에어를 공급하는 제1·2에어라인과, 부변속기부위에 장착되어져 제1·2에어라인을 통해 공급된 에어를 매개로 작동되어 스프래그유니트와 치합 상태를 유도하는 에어실린더 및 이 에어실린더의 이동로드를 매개로 이동되어져 스프래그유니트와 치합 상태를 유지시켜 전륜으로 동력을 연결시켜 줄 수 있는 상태를 형성하는 변속록킹부재로 이루어진 모드변환수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 전·후륜 회전차를 이용한 사륜 구동 전환 장치 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 동력전달장치는 동력을 발생하는 엔진(E)으로부터 동력을 전달받아 변속레버(L) 조작에 의한 변속단수에 따른 변속을 수행하는 주 변속기(1)와, 이 주 변속기(1)에 연결축(6)을 매개로 동력을 전달받아 후륜(R)으로 동력을 전달하면서 변속레버(L)의 특정 변속과 더불어 회전 속도차의 발생시 전륜(F)으로도 동력을 전달하는 스프래그유니트(10)를 구비한 부변속기(2) 및 변속레버(L)의 특정 변속시 에어를 공급받아 전륜(F)으로 연결되는 전차축(7)을 기어 치합 상태로 유지시켜주는 모드변환수단으로 이루어진다.

여기서, 상기 모드변환수단은 도 2에 도시된 바와 같이 주변속기(1)의 쌍포핏밸브(3)에 연결되어 에어를 공급하는 제1·2에어라인(4,4')과, 부변속기(2)부위에 장착되어져 제1·2에어라인(4,4')을 통해 공급된 에어를 매개로 작동되어 스프래그유니트(10)와 치합 상태를 유도하는 에어실린더(5) 및 이 에어실린더(5)의 이동로드(5a)를 매개로 이동되어져 스프래그유니트(10)와 치합 상태를 유지시키는 변속록킹부재(9)로 이루어지게 된다.

또한, 상기 스프래그유니트(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 서로 반대 방향으로 각각 전·후륜(F,R)으로 동력을 전달하는 전·후차축(7,8)이 회전 속도차에 따라 한쪽이나 양쪽을 함께 회전시키는 스프래그클러치를 매개로 구비되는데, 이 스프래그클러치는 상기 전차축(7)을 회전시켜주는 내측레이스(11)와, 상기 후차축(8)을 회전시켜주는 외측레이스(12) 및 이 레이스(11,12)사이에서 이들 사이의 회전 속도차에 의해 외측레이스(12)만을 회전시키거나 레이스(11,12)를 동시에 회전시키는 스프래그(13)로 이루어지게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 일반적인 주행시에는 후륜(R)쪽으로 만 동력이 전달되는 구동모드인데 즉, 엔진(E)의 동력이 주변속기(1)와 부변속기(2)를 순차적으로 거치면서 후륜(R)을 회전시켜주게 된다.

이와 같이, 후륜(R)으로만 동력이 전달되는 경우에 부변속기(2)의 스프래그유니트(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 스프래그클러치가 일 방향으로만 작용하게 되는데 즉, 전륜(F)으로 연결되는 전차축(7)을 회전시켜주는 내측레이스(11)와 후차축(8)을 회전시켜주는 외측레이스(12)사이에 개재된 스프래그(13)가 레이스(11,12)간을 서로 연결시키지 않게 되고 이에 따라, 상기 스프래그(13)에 의해 내측레이스(11)와 외측레이스(12)의 회전이 전혀 방해받지 않아 전륜(F)쪽으로 동력이 전달되지 않게 된다.

이때, 상기 외측레이스(12)의 회전속도는 내측레이스(11)의 회전속도에 비해 상대적으로 느린데 이는, 부변속기 기어비에 의해 내측레이스(11)가 상대적으로 더 빠르게 형성되기 때문임은 물론이다.

한편, 차량의 주행중 운전자가 변속레버(L)를 1단 및 후진 변속 단수로 조작하게 되면 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 변속레버(L)의 조작에 따라 주변속기(1)의 1속·후진변속축(S)에 의해 쌍포핏밸브(3)의 에어 경로가 열려 모드변환수단이 작동하게 되는데 즉, 고압의 에어가 쌍포핏밸브(3)에 결합된 제1·2에어라인(4,4')을 통해 부변속기(2)에 구비된 에어실린더(5)쪽으로 공급되어 전륜(F)쪽으로 동력을 전달할 수 있도록 스프래그유니트(10)가 치합 상태가 형성된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 에어실린더(5)로 공급된 에어에 의해 이동로드(5a)가 인출되면서 변속록킹부재(9)를 이동시켜 스프래그유니트(10)와 치합 상태를 유지시켜주게 된다.

이어, 이와 같이 변속레버(L)를 1단 및 후진 변속 단수로 조작함에 따라 작동되는 모드변환수단을 통해 전륜(F)쪽으로 동력이 전달되는 상태가 형성된 후 만약, 후륜(R)에서 슬립(Slip)이 발생되는 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 후륜(R)으로 동력을 전달하는 스프래그유니트(10)의 스프래그클러치가 작용하여 후륜(R)과 전륜(F)으로 동시에 동력을 전달하게 된다.

즉, 상기 후륜(R)으로 동력을 전달하는 후차축(8)을 회전시켜주는 외측레이스(12)가 슬립이 일어난 후륜(R)으로 인해 정상 주행시에 비해 상대적으로 더욱 빠르게 회전하게 되고, 이로 인해 상기 외측레이스(12)의 회전속도가 내측레이스(11)의 회전속도에 비해 더 빠른 상황이 발생되면서 내·외측레이스(11,12)사이에서 회전되면서 일어서는 스프래그(13)를 매개로 내측레이스(11)의 회전력이 전차축(7)을 통해 전륜(F)쪽으로 전달되어진다.

이후, 상기 후륜(R)의 슬립이 해제되면서 내측레이스(11)의 회전속도가 외측레이스(12)에 비해 더 빠르게 되는 상태로 변환되면, 상기 내·외측레이스(11,12)사이에 개재된 스프래그(13)가 회전되면서 초기 상태로 누워지게 되고, 이로 인해 상기 스프래그(13)에 의한 내·외측레이스(11,12)사이의 고정력이 해제되어 내측레이스(11)의 회전력이 전차축(7)을 통해 전륜(F)쪽으로 전달되지 않게 되어진다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 변속레버의 특정 변속 조작시 공급되는 에어를 이용해 전륜 구동 모드로 변환한 후 내·외측레이스와 스프래그로 이루어진 스프래그클러치의 속도차에 의한 동력 전달작용을 통해 전·후륜 구동모드로 바꾸어 운전자가 직접 조작해야 하는 불편을 해소할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전·후륜의 속도차를 이용해 후륜구동모드에 전·후륜 구동모드로 변환하므로 각종 센서와 장치들을 이용하는 전자식이 갖는 전자파를 통해 간섭이 전혀 발생되지 않아 안정성을 확보하면서도 비용적인 측면에서도 상대적으로 저렴한 효과가 있게 됨은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 전·후륜 회전차를 이용한 사륜 구동 전환 장치 구성도

도 2는 본 발명에 따른 주 변속기와 부 변속기간의 에어 연결 구성도

도 3은 본 발명에 따른 구동 변환 장치인 스프래그 유니트의 구성도

도 4는 본 발명에 따라 속도차에 의해 2륜 구동 상태를 유지하는 작동 상태도

도 5는 본 발명에 따라 속도차에 의해 4륜 구동 상태를 변환하는 작동 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 주변속기 2 : 부변속기

3 : 쌍포핏밸브 4,4' : 제1·2에어라인

5 : 에어실린더 5a : 이동로드

6 : 연결축 7,8 : 전·후차축

9 : 변속록킹부재 10 : 스프래그유니트

10' : 변속기어케이스 11 : 내측레이스

12 : 외측레이스 13 : 스프래그

E : 엔진 F : 전륜

L : 변속레버 S : 1속·후진변속축

R : 후륜

Claims (2)

1. 엔진(E)으로부터 동력을 전달받아 변속레버(L) 조작에 의한 변속단수에 따른 변속을 수행하는 주 변속기(1)와;

   이 주 변속기(1)에 연결축(6)을 매개로 동력을 전달받아 후륜(R)으로 동력을 전달하면서 변속레버(L)의 특정 변속과 더불어 회전 속도차의 발생시 전륜(F)으로도 동력을 전달하는 스프래그유니트(10)를 구비한 부변속기(2) 및;

   변속레버(L)의 특정 변속시 주변속기(1)의 쌍포핏밸브(3)에 연결되어 에어를 공급하는 제1·2에어라인(4,4')과, 부변속기(2)부위에 장착되어져 제1·2에어라인(4,4')을 통해 공급된 에어를 매개로 작동되어 스프래그유니트(10)와 치합 상태를 유도하는 에어실린더(5) 및 이 에어실린더(5)의 이동로드(5a)를 매개로 이동되어져 스프래그유니트(10)와 치합 상태를 유지시켜 전륜(F)으로 동력을 연결시켜 줄 수 있는 상태를 형성하는 변속록킹부재(9)로 이루어진 모드변환수단으로 이루어진 차량의 전·후륜 회전차를 이용한 사륜 구동 전환 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스프래그유니트(10)에는 서로 반대 방향으로 각각 전·후륜(F,R)으로 동력을 전달하는 전·후차축(7,8)이 회전 속도차에 따라 한쪽이나 양쪽을 함께 회전시키는 스프래그클러치가 구비되되,

   이 스프래그클러치는 상기 전차축(7)을 회전시켜주는 내측레이스(11)와, 상기 후차축(8)을 회전시켜주는 외측레이스(12) 및 이 레이스(11,12)사이에서 이들 사이의 회전 속도차에 의해 외측레이스(12)만을 회전시키거나 레이스(11,12)를 동시에 회전시키는 스프래그(13)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 전·후륜 회전차를 이용한 사륜 구동 전환 장치.