KR0149334B1 - 4륜 구동 차량의 전,후륜 차동 제한장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 4륜 구동 차량의 변속기와 프로펠러측 사이에 설치되어 차량 선회시 발생하는 속도 차이에 대해 전,후륜의 차동 제한을 하는 동시에 속도 차이를 흡수하여 비틀림 응력 발생을 억제하여 차량의 주행 성능을 향상시키고 차량 안전성을 확보하고자 한 4륜 구동 차량의 전,후륜 차동 제한장치에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 4륜 구동 차량의 선회시 전,후륜간의 차동 제한과 비틀림 응력 발생을 억제할 수 있게 속도 차이를 흡수하도록 자동차의 차동 기어장치에 동력의 전달이 이루어지도록 한 추진축과, 이 추진축에 연결되면서 변속기의 트랜스퍼 케이스에 연결 설치되는 차동 제한장치에 있어서, 상기한 차동 제한장치는 트랜스퍼 케이스와 연결 설치되어 회전력을 전달하도록 하는 스크류와, 이 스크류 축의 외주연에 금속구를 게재하여 전,후진하게 설치되는 피스톤과, 이 피스톤의 전,후진으로 가압되어 발생하는 마찰의 유뮤에 따라 차동 제한을 행하도록 한 다판 클러치와, 이 다판 클러치가 슬라이드 이동이 용이하도록 외주연에 설치한 스플라인 기어관과, 이 스프라인 기어관을 일측에서 지지하도록 설치된 스톱퍼의 부품이 내장되도록 하면서 추진축에 연결 고정되는 하우징을 포함하여 이루어지는 4륜 구동 차량의 전,후륜 차동 제한장치를 특징으로 한다.

Description

4륜 자동차의 전,후륜 차동 제한장치

제1도는 본 발명에 따른 전,후륜 차동 제한장치가 설치됨을 개략적으로 도시한 도면.

제2도는 본 발명에 따른 전,후륜 차동 제한장치를 분해 도시한 사시도.

제3도는 본 발명에 따른 전.후륜 차동 제한장치를 도시한 측단면도.

제4도는 본 발명에 따른 전,후륜 차동 제한장치를 차동 작동을 도시한 도면.

본 발명은 4륜 구동 차량의 전, 후륜 차동 제한장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 4륜 구동 차량의 변속기와 프로펠러측 사이에 설치되어 차량 선회시, 전,후륜간의 차동을 제한함과 동시에 속도 차이를 흡수하여 비틀림 응력 방생을 억제함으로써, 차량의 주행 성능을 향상시키고 차량 안전성을 확보할 수 있는 4륜 구동 차량의 전, 후륜 차동 제한장치에 관한 것이다.

일반적으로 4륜 구동 차량의 선회시에는 전륜측의 회전반경과 후륜측의 회전반경이 다르므로 전륜과 후륜간에 속도 차이가 생겨 이로 인하여 강제적으로 바퀴를 미끄러지게 만들며, 구동계에 비틀림을 발생시켜 주행성능에 악영향을 미치고 있다.

구체적으로는, 4륜 구동 차량에 있어서는, 특유의 타이트 코너 브래킹(Tight Comer Braking) 현상이 발생하는데, 이 현상의 원인은 전륜측 회전반경이 크고 후륜측이 작기 때문에 전,후륜간의 회전수도 차이가 나기 때문이다.

즉, 상기와 같이 전,후륜간에 회전수 차이가 발생되는 경우에는 회전 반경이 큰 전륜보다 상대적으로 회전반경이 작아서 적게 회전하는 후륜을 강제적으로 미끄러지게 하거나 추진축 등의 구동계에 비틀림 응력을 발생시키게 됨으로써, 구동계가 록크상태로 되면서 차량이 브래킹되는 현상이 나타난다.

이와 같이 구동계의 브래킹 현상이 발생되면, 추진축의 강성에 악영향을 미치고, 원활한 선회를 방해하여 차량 선회를 불안정하게 함은 물론 이에 따른 동력 손실을 유발케 하는 요인이 됨으로써, 급회전시 차량 주행 성능이 떨어지고 안정성에도 문제가 된다.

또한, 추진축의 회전시 발생하는 비틀림 응력으로 차체에 진동을 발생시키고 설계시에 이 응력을 고려하여 추진축을 설계해야 됨으로써, 필요 이상으로 축의 중량과 크기가 커져야 한다는 문제점을 내포하고 있다.

이에 따라 최근에는 상기의 문제점을 해결하기 위한 수단으로 비스코스 커플링등을 사용되는 예가 있으나, 이의 경우 비스코스 커플링등의 구조가 복잡하고 제조비용도 크게 상승된다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 4륜 구동 차량에 있어서, 보다 간단한 구성으로 차량 선회시, 전,후륜간의 차동을 제한함과 동시에 속도 차이를 흡수하여 구동계의 비틀림 응력 발생을 억제하여 차량의 주행 성능을 향상시키고 차량 안전성을 확보할 수 있는 4륜 구동 차량의 전,후륜 차동 제한장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 트랜스퍼 케이스로부터 후륜측으로 인출되는 연결축과 연결되는 스크류 샤프트와; 원통형 부재로서, 그 내경부에 일정 길이의 스플라인이 형성되어 상기 스크류 샤프트가 그 내측 중앙부로 관통하여 회전 가능하게 결합되며, 그 후단부가 추진축과 연결되는 하우징과; 상기 스크류 샤프트의 외주면상에 볼너트 방식으로 결합되고, 그 외주면이 상기 하우징의 내경부와 스플라인 결합되는 피스톤과; 상기 스크로 샤프트와 하우징 사이에 회전속도의 차이 발생시 이동되는 상기 피스톤에 의해 가압되면서 상기 스크로 샤프트와 하우징을 일체로 연결하여 줄 수 있도록 상기 스크류 샤프트의 일측부와 하우징 사이에 배치되는 다판 클러치와; 를 포함하여 이루어지는 4륜 구동 차량의 차동 제한장치를 제공한다.

상기에서 스크류 샤프트는 전측부의 플랜지부와, 그 후측에 소경부로 연장 형성되는 스크류 부로 이우어져 상기 플랜지부의 전면부가 상기 트랜스퍼 케이스의 연결축과 연결되고, 상기 스크류 부의 외주면에 나선형 홈이 형성되며, 상기 스크류 부의 말단부에 다판 클러치를 형성하는 허브와 스톱퍼를 고정되어 상기 플랜지부와 스톱퍼를 이용하여 하우징에 회전 가능하게 지지함을 특징으로 한다.

상기에서 피스톤은 내경부에 스크류 샤프트의 나선형 홈과 동일 형태의 나선형 홈이 형성되어 상기 스크류 샤프트의 나선형 홈과 함께 원형의 가이드 홀을 형성하며, 이의 가이드 홀에는 다수의 금속구가 개재됨을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실시할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 의한 차동 제한장치의 적용 부위를 나타내는 도면으로서, 부호 2는 차동 제한장치를 총칭한다.

상기한 차동 제한장치(2)는 4륜 구동 차량의 선회시, 전, 후륜간의 이동 제한과 추진축에 대한 비틀림 응력이 발생되지 않도록 속도 차이를 흡수하는 것으로서, 상기 차동 제한장치(2)는 변속기(4)로부터 출력되는 회전동력을 전,후륜으로 분배하는 트랜스퍼 케이스(6)과, 후륜 디프렌셜(8)로 동력을 전달하는 추진축(10)사이에 배치된다.

상기한 차동 제한장치(2)는 제2도 및 제3도에서와 같이, 상기 트랜스퍼 케이스(6)으로부터 후륜축으로 분배되는 동력을 전달하는 연결축(12)과 연결된 스크류 샤프트(14)을 포함한다.

상기 스크류 샤프트(14)는 전측부의 플랜지부(16)와, 그 후측에 소경부로 연장 형성되는 스크류 부(18)로 이루어지며, 상기 플랜지부(16)의 전면부가 상기 트랜스퍼 케이스(6)의 연결축(12)과 연결되고, 상기 스크류 부(18)의 외주면에는 나선형 홈(20)이 형성된다.

상기와 같이 이루어지는 스크류 샤프트(14)는 원통형상의 하우징(22)에 회전 가능하게 결합되는데, 상기 하우징(22)은 전, 후단부 내측에 각각 환형의 둘레턱(24)(26)이 형성되고, 이들 둘레턱(24)(26) 사이의 내경부에는 스플라인(28)이 형성된다.

상기 스크류 샤프트(14)과, 하우징(22)을 결합함에 있어서는 스크류 샤프트(14)의 플랜지부(16) 외주면과 하우징(22)의 내면부와의 사이에는 시일링(30)을 개재시키고, 그리고 플랜지부(16)의 후면부와 상기 둘레턱(24) 사이에는 드러스트 베어링(32)을 개재시켜 결합이 이루어게 된다.

그리고 상기 스크류 샤프트(14)의 후단부에 마찰부재인 다판 클러치(C)의 허브(34)와 스톱퍼(23)를 고정볼트(38)로 체결하되, 전단부와 마찬가지로 상기 스톱퍼(36)의 외주면과 하우징(22)의 내면부와의 사이에는 시일링(40)을 개재시키고, 그리고 스톱퍼(36)의 전면부와 상기 둘레턱(26) 사이에는 드러스트 베어링(42)을 개재시켜 결합이 이루어지게 된다.

이에 따라 스크류 샤프트(14)는 허브(34) 및 스톱퍼(36)과 함께 하우징(22) 과 회전 자유롭게 결합이 이루어지게 된다.

상기에서 시일링(30)(40)은 하우징(22) 내부의 기밀을 유지하기 위한 것이며, 드러스트 베어링(32)(42)는 스크류 샤프트(14)에 가해지는 축방향 하중을 수용하면서 이의 회전이 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다.

그리고 상기 스크류 샤프트(6)의 스크류 부(18) 외주와 하우징(22)의 내경부 사이에는 피스톤(44)이 배치되는데, 이의 피스톤(44) 내경부에는 상기 나선형 홈(20)과 동일 형태의 나선형 홈(46)이 형성되어 상기 나선형 홈(20)과 함게 원형의 가이드 홀을 형성하게 된다.

상기와 같이, 나선형 홈(20)(46)에 의해 형성된 가이드 홀에는 다수의 금속구(48)가 개재되며, 피스톤(44)의 외주부는 하우징(22)의 내경부 스플라인(28)과 스플라인 결합이 이루어지게 결합된다.

이에 따라 스크류 샤프트(6)의 회전 방향에 따라 금속구(48)가 무한 순환되면서 회전이 억제되고 있는 피스톤(44)을 전후방향으로 이동시키게 되는 것이다.

즉, 상기 스크류 샤프트(6)와 피스톤(44)을 볼 너트 방식으로 체결되어 스크류 샤프트(6)의 회전 방향과 나선형 홈(20)(46)의 나선방향에 따라 피스톤(44)을 전,후 방향으로 이동시키게 되는 것이다.

그리고 상기 허브(34)는 그 외주면에 외륜 스플라인(50)이 형성되어 상기 하우징(22)의 내륜 스플라인(28) 사이에 클러치 판(54)이 압력판(56)이 교변적으로 배치됨으로써, 다판 클러치(C)를 형성하게 되는 것이다.

이에 따라 상기의 피스톤(44)이 이동하여 가압을 하게 되면, 상기 압력판(56)과 클러치 판(54)이 마찰을 일으키면서 스크류 샤프트(6)와 하우징(22) 사이에서 동력 전달 단속 작동을 실시하게 된다.

또한, 상기의 하우징(22)의 후단부는 추진축(10)이 연결된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 차량이 직진하는 정상적인 운행 상태에서는 전륜과 후륜의 회전 속도가 동일하기 때문에 변속기(4)에서 출력된 동력은 트랜스퍼 케이스(6)을 통해 전,후륜으로 구동 분배되어 그 대로 전,후륜에 전달되게 때문에 차동 제한장치(2)는 아무런 작동이 없이 일체로 회전되게 된다.

그러나 차량이 좌측 또는 우측으로 선회하는 경우에는 전륜측의 회전 반경이 크고, 후륜측의 회전반경이 작게 된다.

그러면, 전륜은 빨리 회전하고, 후륜은 전륜에 비하여 늦게 회전함으로써, 전륜측에 연결된 스크류 샤프트(6)가 후륜측에 연결된 하우징(22) 보다 빠르게 회전하게 된다.

이에 따라 하우징(22) 내부의 피스톤(44)는 회전이 불가능한 상태에서 스크류 샤프트(6)가 회전하게 되므로 결국은 도면의 우측으로 이동되면서 다판 클러치(C)를 작동시키게 되는 바, 차동이 제한된다.

상기에서 피스톤(44)의 이동방향은 나선형 홈(20)(46)의 나서 방향에 의해 결정되는데, 본 발명에서는 나선형 홈(20)(46)이 오른 나사방향으로 형성되어 있는 바, 앞에서 보았을 때 스크류 샤프트(6)가 반시계 방향으로 회전한다고 가정하여 설명한다.

상기와 같은 피스톤(44)의 이동에 따라 회전 차이로 발생되는 비틀림 응력을 흡수할 수 있고, 차량의 선회를 끝내고 직진 주행을 하면, 스크류 샤프트(6)의 하우징(22) 회전속도가 동일하게 되는 바, 피스톤(44)은 다시 좌측으로 이동하여 처음의 상태로 복귀하게 된다.

그리고 전륜 또는 후륜의 어느 한 륜이 웅덩이 등에 빠져 구동력을 상실하면, 전,후륜간에 속도 차이가 생기고, 이로 인하여 피스톤(44)은 우측으로 이동하여 다판 클러치(C)를 작동시키게 된다.

이와 같이 다판 클러치(C)가 작동하게 되면 상기와 같이 전,후륜간의 차동을 제한하여 적절한 구동력을 전,후륜에 분배하게 된다.

또한 피스톤(44)이 최대한 우측으로 움직이면, 추진축(10)은 전,후륜을 연결 고정하는 효과를 가져와 전륜 혹은 후륜에 최대의 구동력을 전달함으로써 험로의 탈출이 용이하게 이루어지게 된다.

이러한 본 발명은 전륜과 후륜의 속도 차이를 자체적으로 흡수할 수 있어 선회시 전,후륜에 안정된 구동력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 비틀림 응력 방생을 억제하여 차량 승차감을 향상시키고, 기존의 추진축 보다 경량이면서 컴팩트하게 제작할 수 있어 제작시 원가절감의 효과가 있고, 4륜 구동 차량에서 개선되어야 할 문제점인 주행 연비 개선에 효과가 있다.

그리고 도로 여견에 맞게 전,후륜의 구동력을 분배 및 차동 제한으로 주행성능 향상 및 안정성 확보를 기대할 수 있다.

Claims (3)

1. 트랜스퍼 케이스로부터 후륜측으로 인출되는 연결축과 연결되는 스크류 샤프트와; 원통형 부재로서, 그 내경부에 일정 길이의 스플라인이 형성되어 상기 스크류 샤프트가 그 내측 중앙부로 관통하여 회전 가능하게 결합되며, 그 후단부가 추진축과 연결되는 하우징과; 상기 스크류 샤프트의 외주면에 볼 너트 방식으로 결합되고, 그 외주면이 상이 하우징의 내경부와 스플라인 결합되는 피스톤과; 상기 스크류 샤프트와 하우징 사이에 회전속도의 차이 발생시 이동되는 상기 피스톤에 의해 가압되면서 상기 스크류 샤프트와 하우징을 일체로 연결하여 줄 수 있도록 상기 스크류 샤프트의 일측부와 하우징 사이에 배치되는 다판 클러치와; 를 포함하여 이루어지는 4륜 구동 차량의 전,후륜 차동의 제한장치.
2. 제1항에 있어서, 스크류 샤프트는 전측부의 플랜지부와, 그 후측에 소경부로 연장 형성되는 스크류 부로 이루어져 상기 플랜지부의 전면부가 상기 트랜스퍼 케이스의 연결축과 연결되고, 상기 스크류 부의 외주면에 나선형 홈이 형성되며, 상기 스크류 부의 말단부분에 다판 클러치를 형성하는 허브와 스톱퍼를 고정되어 상기 플랜지브와 스톱퍼를 이용하여 하우징에 회전 가능하게 지지됨을 특징으로 하는 4륜 차동 차량의 전,후륜 차동 제한장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피스톤은 내경부에 스크류 샤프트의 나선형 홈과 동일 형태의 나선형 홈이 형성되어 상기 스크류 샤프트의 나선형 홈과 함께 원형의 가이드 홀을 형성하며, 이의 가이드 홀에는 다수의 금속구가 개재됨을 특징으로 하는 4륜 구동 차량의 전,후륜 차동 제한장치.