KR100749216B1 - 4륜구동차량용 부변속기 - Google Patents

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Abstract

이 발명은, 부변속기에 클러치 장치인 동기장치를 내장시킴으로써 구조를 간단하게 함과 동시에 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 부변속기와 클러치 장치를 일체화시킴으로써 구조를 간단하게 함으로써 유지보수를 쉽게 할 수 있는 4륜구동차량에 관한 것으로서,
엔진으로부터 발생된 동력을 변속기를 거쳐서 전달받는 입력축과, 상기한 입력축으로부터 동력을 전달받는 링기어와, 상기한 입력축과 링기어의 사이에 설치되어 상기한 입력축과 링기어를 동기화해주는 동기장치와, 상기 링기어와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있으며 추진축으로 동력을 전달함으로써 상기한 추진축에 연결되어 있는 후륜 차동장치를 통해 후륜 구동축으로 동력을 전달하는 피니언 기어를 포함하여 이루어진다.
부변속기, 4륜 구동, 2륜 구동, 추진축, 링기어, 입력축, 동기장치, 피니언

Description

4륜구동차량용 부변속기{Sub-transmission for 4WD vehicle}
도 1은 종래의 4륜구동차량용 부변속기가 설치된 4륜구동차량의 간략 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동차량용 부변속기가 설치된 4륜 구동차량의 간략 구성도이다.
도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동차량용 부변속기의 2륜 구동시의 요부 간략 구성도이다.
도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동차량용 부변속기의 4륜 구동시의 요부 간략 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 엔진 3 : 입력축
4 : 링기어 5 : 동기장치
6 : 피니언 기어 7 : 추진축
8 : 후륜 차동장치 9 : 후륜 구동축
이 발명은 4륜구동차량 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 부변속기에 클러치 장치인 동기장치를 내장시킴으로써 구조를 간단하게 함과 동시에 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 부변속기와 클러치 장치를 일체화시켜 구조를 간단하게 함으로써 유지보수를 쉽게 할 수 있는 4륜구동차량의 부변속기에 관한 것이다.
일반적으로 2륜 구동차량은 엔진, 변속기의 장착위치와 실제 구동륜의 위치에 따라 FR(Front engine Rear drive) 형식 또는 FF(Front engine Front drive) 형식으로 구분된다.
2륜 구동차량이 주행을 하는 경우에 필요로 하게 되는 구동력은 승객과 화물을 실은 상태에서 도로상황 및 주행속도 등에 의해 크게 변화하므로 이에 대응하기 위해서 엔진과 구동바퀴 사이에서 토크를 변화시키는 장치를 필요로 하게 되는데, 이와 같이 토크를 변화시키는 장치를 변속기라고 하며, 상기한 변속기는 수동 변속기(manual transmission)와 자동 변속기(automatic transmission)로 크게 나뉘어진다.
상기한 수동변속기와 자동변속기를 포함하는 변속기는 일반적으로 1단, 2단, 3단, 4단, 5단, 후진단의 6개단의 변속을 할 수 있도록 구성되는데, 4륜구동(4 Wheel Drive, 4WD) 차량에서는 이와 같은 6개단의 변속을 위한 구성이외에 4륜 구동을 위한 부변속기가 추가로 설치되는 구조로 이루어진다.
도 1은 종래의 4륜구동차량용 부변속기가 설치된 4륜 구동차량의 간략 구성도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 4륜구동차량용 부변속기가 설치된 4륜 구동차량의 구성은, 동력을 발생시키기 위한 엔진(11)과, 상기한 엔진(11)에 연결되어 있는 변속기(12)와, 상기한 변속기(13)에 연결되어 있는 입력축(13)과, 상기한 입력축(13)에 연결되어 있는 부변속기(14)와, 상기한 부변속기(14)에 연결되어 있는 추진축(15)과, 상기한 추진축(15)에 연결되어 있는 전자 클러치(16)와, 상기한 전자 클러치(16)에 연결되어 있는 후륜 차동장치(17)와, 상기한 후륜 차동장치(17)에 연결되어 있는 후륜 구동축(18)을 포함하여 이루어진다.
상기한 부변속기(14)의 구성은, 입력축(13)으로부터 동력을 전달받는 링기어(14a)와, 상기 링기어(14a)와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있으며 추진축(15)으로 동력을 전달하는 피니언 기어(14b)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기한 전자 클러치(16)는 후륜으로 동력 전달 여부를 결정하는 장치로서 다판식 클러치(16a)와 전자석(16b)이 적용된 복잡, 고가의 전자식 커플링 형식으로 구성된다.
상기한 구성에 의한, 종래의 4륜구동차량용 부변속기가 설치된 4륜 구동차량의 작용은 다음과 같다.
엔진(12)에서 발생된 동력은 변속기(13)를 통하여 전륜으로 전달되어 전륜이 구동되도록 한다.
4륜 구동을 위하여 상기한 바와 같은 전륜과 함께 후륜이 구동되는 경우에, 엔진(11)으로부터 변속기(11)를 거쳐서 전달되는 동력은 입력축(13)을 통하여 부변속기(14)의 링기어(14a)로 입력되고, 부변속기(14)에서는 상기 링기어(14a)와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있는 피니언 기어(14b)를 통해 회전동력이 추진축(15)으로 전달된다.
이와 같이 추진축(15)으로 전달된 회전동력은 전자 클러치(16)를 거쳐 후륜 차동장치(17)를 통해 양측의 후륜 구동축(18)을 구동하게 된다.
상기한 전자 클러치(16)는 차량상태에 따라 자동으로 상기 후륜 차동장치(17)로의 동력 전달여부를 판단하게 되는데, 상기한 전자 클러치(16)의 동력 연결시 전자석(16b)에서 발생한 자력이 다판 클러치(16a)간의 마찰력을 일으켜 상기 추진축(15)과 상기 후륜 차동장치(17)를 기계적으로 체결하게 되며, 이에따라 상기 추진축(15)의 동력이 상기 후륜 차동장치(17)로 전달되게 된다. 이와 함께, 상기 전자 클러치(16)의 동력 단절시에는 상기 전자석(16b)에서 자력이 발생하지 않고 이에따라 상기 다판클러치(16a)간의 마찰력도 발생하지 않게 되어 상기 추진축(15)과 상기 후륜 차동장치(17)는 기계적으로 단절됨으로써 상기 추진축(15)의 동력이 상기 후륜 차동장치(17)로 전달되지 않게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 4륜구동차량용 부변속기가 설치된 4륜 구동차량은, 4륜 구동을 위하여 부변속기와는 별도로 상대적으로 고가인 전자식 클러치를 필요로 하기 때문에 제작비용 및 보수비용이 많이 들게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 4륜구동차량용 부변속기가 설치된 4륜 구동차량은, 4륜 구동을 위하여 전자식 클러치를 사용하기 때문에 그 구조가 복잡하여 유지보수하기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 부변속기에 클러치 장치인 동기장치를 내장시킴으로써 구조를 간단하게 하여 제조비용을 절감시킬 수 있는 4륜구동차량용 부변속기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 부변속기와 클러치 장치를 일체화시켜서 구조를 간단하게 함으로써 유지보수를 쉽게 할 수 있는 4륜구동차량용 부변속기를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 엔진으로부터 발생된 동력을 변속기를 거쳐서 전달받는 입력축과, 상기한 입력축으로부터 동력을 전달받는 링기어와, 상기한 입력축과 링기어의 사이에 설치되어 상기한 입력축과 링기어를 동기화해주는 동기장치와, 상기 링기어와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있으며 추진축으로 동력을 전달함으로써 상기한 추진축에 연결되어 있는 후륜 차동장치를 통해 후륜 구동축으로 동력을 전달하는 피니언 기어를 포함하여 이루어진다.
상기한 동기장치는, 입력축과 기계적으로 결합되어 있는 슬리브와, 상기 입력축과 링기어의 회전차를 마찰력으로 상쇄하여 동기화하는 싱크로링과, 상기 슬리브와 선택적으로 결합되어 상기 링기어로 동력을 전달하는 클러치 기어와, 2륜 구동과 4륜 구동의 시프팅시 필요한 회전력을 제공하는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터에서 발생한 회전운동을 전달하는 시프팅축과, 상기 시프팅축이 전달한 회전운동을 병진운동으로 변환하는 캠과, 상기 캠의 병진운동에 따라 상기 슬리브를 이동시 키는 시프팅 포크를 포함하여 이루어진다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동차량용 부변속기가 설치된 4륜 구동차량의 간략 구성도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동차량용 부변속기의 구성은, 엔진(1)으로부터 발생된 동력을 변속기(2)를 거쳐서 전달받는 입력축(3)과, 상기한 입력축(3)으로부터 동력을 전달받는 링기어(4)와, 상기한 입력축(3)과 링기어(4)의 사이에 설치되어 상기한 입력축(3)과 링기어(4)를 동기화해주는 동기장치(5)와, 상기 링기어(4)와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있으며 추진축(7)으로 동력을 전달함으로써 상기한 추진축(7)에 연결되어 있는 후륜 차동장치(8)을 통해 후륜 구동축(9)으로 동력을 전달하는 피니언 기어(6)를 포함하여 이 루어진다.
도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동차량용 부변속기의 2륜 구동시의 간략 구성도이고, 도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동차량용 부변속기의 4륜 구동시의 간략 구성도이다.
도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동차량용 부변속기의 동기장치의 구성은, 입력축(3)과 기계적으로 결합되어 있는 슬리브(5a)와, 상기 입력축(3)과 링기어(4)의 회전차를 마찰력으로 상쇄하여 동기화하는 싱크로링(5b)과, 상기 슬리브(5a)와 선택적으로 결합되어 상기 링기어(4)로 동력을 전달하는 클러치 기어(5c)와, 2륜 구동과 4륜 구동의 시프팅시 필요한 회전력을 제공하는 액츄에이터(5g)와, 상기 액츄에이터(5g)에서 발생한 회전운동을 전달하는 시프팅축(5f)과, 상기 시프팅축(5f)이 전달한 회전운동을 병진운동으로 변환하는 캠(5e)과, 상기 캠(5e)의 병진운동에 따라 상기 슬리브(5a)를 이동시키는 시프팅 포크(5d)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 4륜구동차량용 부변속기의 작용은 다음과 같다.
엔진(1)에서 발생된 동력은 변속기(2)를 통하여 전륜으로 전달되어 전륜이 구동되도록 한다.
이 경우에, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 동기장치(5)의 슬리브(5a)와 클러치기어(5c)가 기계적으로 분리되어 후륜측으로 동력을 전달하지 못함으로써 전륜만 구동되는 2륜 구동이 이루어지게 된다.
한편, 전륜과 함께 후륜이 구동되는 4륜 구동시에는, 엔진(1)으로부터 변속기(2)를 거쳐서 전달되는 회전동력이 입력축(3)을 통하여 입력되면서, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 동기장치(5)의 슬리브(5a)와 클러치기어(5c)를 통해 동기화되어 링기어(4)로 전달된다.
상기한 동기장치(5)의 동기화 과정은 다음과 같이 이루어진다.
먼저, 회전동력이 입력축(3)을 통하여 동기장치(5)로 전달되면, 동기장치(5)의 액츄에이터(5g)가 회전력을 발생시키며, 이 회전력이 시프팅축(5f)을 거쳐 캠(5e)으로 전달되면서 회전운동이 병진운동으로 변환된다. 그리고, 상기한 병진운동에 의해 시프팅 포크(5d)가 상기 슬리브(5a)를 싱크로링(5b)측으로 이동시키면서 상기 싱크로링(5b)과 마찰력을 발생시킨다. 상기한 슬리브(5a)와 싱크로링(5b)과의 마찰력은 상기한 입력축(3)과 링기어(4)의 회전차를 상쇄시키고 되고, 상기 슬리브(5a)가 상기 클러치기어(5c)와 기계적으로 결합되는 위치로 이동함으로써 동기화가 이루어진다.
이와 같은 동기장치(5)의 동기화 과정을 통해, 입력축(3)으로부터 링기어(4)로 전달된 회전동력은 상기 링기어(4)와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있는 피니언 기어(6)를 통해 추진축(7)으로 전달된다.
그리고, 이와 같이 추진축(7)으로 전달된 회전동력은 후륜 차동장치(8)를 통해 양측의 후륜 구동축(9)을 구동하게 된다.
이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 부변속기에 클러치 장치인 동기장치를 내장시킴으로써 구조를 간단하게 함과 동시에 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 부변속기와 클러치 장치를 일체화시켜서 구조를 간단하게 함으로써 유지보수를 쉽게 할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (4)

  1. 엔진으로부터 발생된 동력을 변속기를 거쳐서 전달받는 입력축과,
    상기한 입력축으로부터 동력을 전달받는 링기어와,
    상기한 입력축과 링기어의 사이에 설치되어 상기한 입력축과 링기어를 동기화해주는 동기장치와,
    상기 링기어와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있으며 추진축으로 동력을 전달함으로써 상기한 추진축에 연결되어 있는 후륜 차동장치를 통해 후륜 구동축으로 동력을 전달하는 피니언 기어를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜구동차량용 부변속기의 변속제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기한 동기장치는,
    입력축과 기계적으로 결합되어 있는 슬리브와,
    상기 입력축과 링기어의 회전차를 마찰력으로 상쇄하여 동기화하는 싱크로링과,
    상기 슬리브와 선택적으로 결합되어 상기 링기어로 동력을 전달하는 클러치 기어와,
    2륜 구동과 4륜 구동의 시프팅시 필요한 회전력을 제공하는 액츄에이터와,
    상기 액츄에이터에서 발생한 회전운동을 전달하는 시프팅축과,
    상기 시프팅축이 전달한 회전운동을 병진운동으로 변환하는 캠과,
    상기 캠의 병진운동에 따라 상기 슬리브를 이동시키는 시프팅 포크를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜구동차량용 부변속기의 변속제어장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    2륜 구동시 상기한 슬리브와 클러치기어는 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 4륜구동차량용 부변속기의 변속제어장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    4륜 구동시 회전동력이 상기한 슬리브와 클러치기어를 통해 동기화되어 링기어로 전달되는 것을 특징으로 하는 4륜구동차량용 부변속기의 변속제어장치.
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