KR20080090963A

KR20080090963A - 차량용 차동 제한 장치

Info

Publication number: KR20080090963A
Application number: KR1020080004729A
Authority: KR
Inventors: 타카노리 이시이; 유이치 우시로다; 타카오 츠치야
Original assignee: 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2008-10-09
Also published as: JP4229193B2; RU2008110648A; RU2390433C2; CN101280839A; KR100907166B1; JP2008256147A; EP1978284A2; US20080245596A1; US7628242B2; EP1978284B1; EP1978284A3; CN101280839B

Abstract

본 발명은 높은 특성을 갖는 배분 제어 장치를 갖지며, 소형이며, 적은 스페이스에 탑재할 수 있는 차동 제한 장치를 제공하기 위한 것으로서, 상기 목적을 달성하기 위한 해결 수단에 있어서, 엔진의 구동축에 연결하고, 해당 엔진의 동력을 차량의 좌우 전륜에 분배하는 전륜 차동 장치와, 전륜 차동 장치의 사이드 기어에 연결한 한 쌍의 전륜 구동축과, 전륜 차동 장치의 데프 케이스에 연결되고, 전륜 구동축의 한쪽에 동축에 마련된 리어 출력 부재와, 리어 출력 부재와 프로펠러 샤프트를 연결시키는 트랜스퍼와, 트랜스퍼의 바깥쪽에 마련되고, 전륜 구동축의 한쪽과 리어 출력 부재의 차동을 제한하는 클러치 기구로 차량용 차동 제한 장치를 구성하였다. 이로써, 하우징을 확대시키는 일 없이, 차량에 용이하게 조립될 수 있는 차동 제한 특성이 우수한 차동 제한 장치를 제공할 수 있다.

차량용 차동 제한 장치

Description

차량용 차동 제한 장치{Limited Slip Differential System for the Vehicle}

본 발명은, 4륜 구동차의 차동 제한 장치에 관한 것이다.

근래, FF(프런트 엔진·프런트 드라이브)차를 베이스로 한 전자 제어 온 디맨드 4륜 구동차가 널리 실용화되어 오고 있다. 특개2005-162097호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, FF차를 베이스로 한 전자 제어 온 디맨드 4륜 구동차는, 엔진의 동력을 트랜스미션을 통하여 전륜에 출력시킴과 함께, 그 동력의 일부를 트랜스퍼 클러치를 통하여 전자 제어로 후륜측에 출력하는 구성이고, 조종(操縱) 안정성과 슬립의 억제 등에 우수한 성능을 갖고 있다. 또한 4륜 구동차는, 차동 장치에, 차동 장치의 차동 배분을 제한하는 배분 제어 장치를 마련함에 의해, 4륜 구동의 특성을 보다 향상시킬 수 있다.

특허 문헌 1 : 특개2005-162097호 공보

그러나, FF차를 베이스로 한 전자 제어 온 디맨드 4륜 구동차인 경우, 차량의 프런트부에는, 엔진의 실린더 블록, 조타용의 파워 스티어링 기구, 보디로서 전방에 배설되는 프런트 크로스 멤버, 진 기관 등이 있고, 그들의 빈 부분을 이용하도록 하여 트랜스미션이나 트랜스퍼가 조립되어 있다. 따라서 트랜스미션, 또는 트랜스퍼에 전륜의 배분 제어 장치를 조립하고자 하여도, 트랜스미션이나 트랜스퍼의 하우징 형상이 커지면, 곧바로 실린더 블록 등 여러가지의 개소와의 간섭이 생기고, 그것에 의해 적절한 배분 제어 장치를 용이하게 탑재할 수 없었다.

배분 제어 장치에, 비스커스 커플링 등 기계적으로 차동을 제한하는 기구를 이용하면, 컴팩트하고, 탑재성이 좋지만, 차동 제한의 특성이 단일하고, 다양한 주행 조건에서의 요구를 성능적으로 만족시기는 것이 어렵다. 배분 제어 장치의 차동 제한 특성을 강하게 하면, 트랙션 성능은 향상하지만, 차동 장치에서의 회전차가 충분히 흡수되지 않고 코너링시에 브레이킹 현상 등을 발생시키고, 한편 제한의 특성을 약하게 하면, 회전차(回轉差)가 생긴 경우에 충분한 대응을 할 수 없게 되는 경우가 있다.

그래서, 배분 제어 장치로서는, 예를 들면 전자 코일을 구비한 다판 클러치 등으로 이루어지는 기구가, 차동 제한 특성을 임의로 설정할 수 있는 점에서 바람직하지만, 이와 같은 장치는 기구가 복잡하게 되고, 그것에 수반하여 큰 설치 공간이 필요하게 되어, 엔진 룸 내에 스페이스적인 여유가 적은 FF식 4륜 구동차에는, 이와 같은 배분 제어 장치를 탑재한 차동 제한 장치를 용이하게 이용할 수 없었다.

본 발명은 상기 과제를 해결하고, 높은 특성을 갖는 배분 제어 장치를 가지며, 소형이고, 적은 스페이스에 탑재할 수 있는 차동 제한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 차동 제한 장치를 다음과 같이 구성하였다.

1, 횡치(橫置) 상태에서 지지되는 차량용 엔진 및 변속기와, 상기 변속기의 출력을 상기 차량의 전륜 또는 후륜의 어느 한쪽의 좌우륜에 분배하는 좌우륜 차동 장치와, 상기 좌우륜 차동 장치보다 차폭 방향 중심측에 배설되고, 상기 변속기의 출력을 상기 차량의 전륜 또는 후륜의 어느 하나의 다른쪽에 전달하는 전후륜 전달 장치와, 상기 한쪽의 좌우륜에 전달되는 출력의 배분을 제어하는 배분 제어 장치를 구비하는 차량용 차동 제한 장치로서,

상기 좌우륜 차동 장치는, 상기 변속기의 출력축으로부터 구동을 받아서 회전하는 데프 케이스와, 상기 데프 케이스 내에 수용되고 상기 좌우륜에 구동력을 분배하는 차동 치차 기구와, 상기 차동 치차 기구에 연결되고 차폭 방향으로 늘어나는 좌우 한쌍의 구동축을 가지며,

상기 전후륜 전달 장치는, 상기 데프 케이스에 연결되고, 상기 구동축의 한쪽에 동축(同軸)에 마련된 다른쪽륜 출력 부재와, 상기 다른쪽륜 출력 부재에 구동 연결되고 차량 전후 방향으로 늘어나는 전후륜 전달축을 가지며,

상기 배분 제어 장치는, 상기 전후륜 전달 장치를 끼우고 상기 좌우륜 차동 장치의 배설측과는 역측에 배설되고, 상기 구동축의 한쪽과 상기 다른쪽륜 출력 부재의 차동을 제한하는 클러치 기구를 갖는 것으로서 차량용 차동 제한 장치를 구성하였다.

엔진은, 차량의 앞에 두어도 후에 두어도 좋다. 또한, 4륜 구동의 베이스로서, 전륜 구동이라도 후륜 구동이라도 좋다. 상기 좌우륜 차동 장치는, 변속기에 조립되어 있고, 전후륜 전달 장치를 통하여 변속기의 출력이 전달되는 차량의 전륜 또는 후륜의 어느 하나의 다른쪽의 측에도 좌우륜 차동 장치가 마련되어 있어도 좋다.

2, 제 1항에 기재된 차량용 차동 제한 장치에 있어서, 상기 배분 제어 장치는, 상기 전후륜 전달 장치를 기준으로 상기 엔진 배설측에 배설하였다.

3, 제 1항 또는 제 2항에 기재된 차량용 차동 제한 장치에 있어서, 상기 클러치 기구는, 상기 다른쪽륜 출력 부재와 상기 구동축의 한쪽 사이에 마련된 다판 클러치와, 해당 다판 클러치의 접단(接斷)을 행하게 하는 전자 코일을 가지며, 상기 전자 코일을 상기 엔진의 실린더 블록에 고정시켰다.

4, 제 3항에 기재된 차량용 차동 제한 장치에 있어서, 상기 전자 코일은, 상기 다판 클러치를 끼우고 상기 전후륜 전달 장치의 역측에 배치시켰다.

본 발명에 관한 차량용 차동 제한 장치는, 다음 효과를 갖고 있다.

클러치 기구를 구비하고 적절한 배분 제어가 가능해지는 배분 제어 장치를, 전후륜 전달 장치를 끼우고 좌우륜 차동 장치가 배설되지지 않은 측, 이른바 역측에 배설시켰기 때문에, 전후륜 전달 장치를 기준으로 좌우륜 차동 장치와 배분 제어 장치를 밸런스 좋게 배설할 수 있고, 스페이스 절약화를 도모할 수 있다.

또한, 배분 제어 장치는 전자 코일로 작동되는 다판 클러치를 이용하고 있기 때문에, 주행 상황에 적합한 차동 제한 특성을 얻을 수 있고, 다판 클러치, 및 전자 코일을 전후륜 전달 장치의 외측에 배치하고, 또한 전자 코일을 실린더 블록측에 고정시키는 구조로 하였기 때문에, 다판 클러치와 함께 전자 코일을 지지하고 있던 배분 제어 장치의 하우징을 없앨 수 있다. 따라서, FF차를 베이스로 한 4륜 구동차에, 소형화한 특성이 좋은 차동 제한 장치를 탑재할 수 있다.

본 발명에 관한 차동 제한 장치의 한 실시 형태에 관해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1에, 전륜의 배분 제어 장치(10)를 도시한다. 배분 제어 장치(10)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 차량(A)의 앞부분에 탑재되어 있다.

차량(A)은, FF(프런트 엔진·프런트 드라이브)차를 베이스로 한 전자 제어 온 디맨드 4륜 구동차이고, 앞부분에 엔진(11)이 횡치로 탑재되고, 전륜(12)을 구동시킴과 함께, 프로펠러 샤프트(13)에 마련된 전자 제어 커플링(14)을 제어함으로써, 후륜(15)에 전달되는 엔진(11)의 동력을 조정하고, 온 디맨드 4륜 구동으로 하고 있다.

구체적으로 차량(A)은, 도 2에 도시하는 바와 같이 엔진(11)과, 엔진(11)의 좌측쪽에 마련된, 변속기로서의 트랜스미션(16)과, 트랜스미션(16)에 접속된, 좌우 륜 차동 장치로서의 전륜 차동 장치(프런트 디퍼렌셜 장치)(17)와, 전륜 차동 장치(17)의 측방에 마련된 트랜스퍼(18)와, 트랜스퍼(18)로부터 늘어나는, 전후륜 전달축으로서의 프로펠러 샤프트(13) 및 후륜 차동 장치(19) 등을 구비하고 있다.

트랜스미션(16)은, 엔진(11)의 출력축(도시 생략)에 연결하고, 그 출력 기어(21)가 전륜차동 장치(17)의 링 기어(22), 즉 데프 케이스(23)에 맞물려, 엔진(11)의 동력으로 데프 케이스(23)가 회전된다. 전륜 차동 장치(17)의 한쪽의 사이드 기어(24a)에는, 우전륜(12a)에 연결되는 우전륜 구동축(26a)이 장착`되고, 다른쪽의 사이드 기어(24b)에는 좌전륜(12b)에 연결되는 죄전륜 구동축(26b)이 부착되고, 전륜 차동 장치(17)에서 분배된 동력이, 전륜 구동축(26a, b)을 통하여 좌우의 전륜(12a, b)에 전달된다.

또한 전륜 차동 장치(17)의 데프 케이스(23)에는, 다른쪽륜 출력 부재로서의 리어 출력 부재(27)가 부착되어 있다. 리어 출력 부재(27)는 원통형상이고 우전륜 구동축(26a)과 동축에 마련되고, 트랜스퍼(18) 내로 늘어나 있다. 트랜스퍼(18)는, 전륜 차동 장치(17)의 바깥테두리(28)와 바깥테두리를 공통으로 하고, 바깥테두리(28)의 내부에서, 리어 출력 부재(27)에 부착된 링 기어(33)와, 프로펠러 샤프트(13)의 단부에 부착된 피니언 기어(34)를 맞물리게 하여, 리어 출력 부재(27)의 회전을 프로펠러 샤프트(13)에 전달하고 있다. 이러한 리어 출력 부재(27), 링 기어(33), 피니언 기어(34) 등으로부터, 전후륜 전달 장치가 구성된다.

프로펠러 샤프트(13)는, 앞부분 프로펠러 샤프트(13a)와 뒷부분 프로펠러 샤프트(13b)로 이루어지고, 뒷부분 프로펠러 샤프트(13b)가 후륜 차동 장치(19)에 접 속하여 있다. 후륜 차동 장치(19)에는, 좌우의 후륜 구동축(32)이 접속되고, 후륜 구동축(32)을 통하여 후륜(15)에 구동력이 전달된다. 또한 앞부분 프로펠러 샤프트(13a)와 뒷부분 프로펠러 샤프트(13b) 사이에는, 전자 제어 커플링(14)이 마련되어 있고, 제어 장치(ECU)(30)의 제어에 의해 전자 제어 커플링(14)이 적절히 작동하고, 앞부분 프로펠러 샤프트(13a)와 뒷부분 프로펠러 샤프트(13b) 사이에서 전달되는 회전력이 조정된다. 이로써, 후륜(15)으로의 엔진(11)으로부터의 동력 전달이, 전륜(12)으로의 전달에 대해 임의로 조정 가능하게 되어 있다.

또한 배분 제어 장치(10)가, 트랜스퍼(18)의 측방에 마련되어 있다. 다음에, 배분 제어 장치(10)에 관해 도 1을 이용하여 상세히 설명한다.

도 1은, 트랜스퍼(18)와 배분 제어 장치(10)를 도시한다. 도면의 왼쪽부터, 전륜 차동 장치(17)(도 2 도시)에 접속된 리어 출력 부재(27)가 늘어나고, 베어링(36)을 통하여 바깥테두리(28)에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 리어 출력 부재(27)는, 중공 구조이고, 그 내측에 우전륜 구동축(26a)이 동축에, 또한 서로 회동 자유롭게 배치되어 있다. 우전륜 구동축(26a)의 오른쪽에는, 조인트부(31)가 마련되어 있고, 조인트부(31)를 통하여 우전륜(12a)(도 2 도시)에 연결하고 있다. 조인트부(31)의 왼쪽은, 클러치 허브(38)에 형성되어 있다.

리어 출력 부재(27)는, 상술한 바와 같이 트랜스퍼(18)의 내부에서 링 기어(33)와 피니언 기어(34)를 통하여 프로펠러 샤프트(13)에 맞물려 있다. 리어 출력 부재(27)의 우축단은, 내주면에 스플라인이 형성되어 있고, 스플라인에 의해 클러치 케이스(37)의 단부와 감합(嵌合)되어 있다.

클러치 케이스(37)는, 원통형상이고, 내부에 복수의 제 1의 클러치 플레이트(40)를 구비하고, 클러치 케이스(37)의 우단에는 단벽(41)이 일체로 부착되어 있다. 단벽(41)은, 원판형상이고, 클러치 케이스(37)의 우단을 거의 폐색하고 있고, 클러치 허브(38)의 외주면에 실 재(39)를 통하여 회동 자유롭게 조립되어 있다.

클러치 허브(38)는, 우전륜 구동축(26a)과 스플라인으로 일체로 감합되어 있고, 클러치 케이스(37)에 대향한 외주면에 제 2의 클러치 플레이트(42)가 복수 부착되어 있다. 제 1의 클러치 플레이트(40)와 제 2의 클러치 플레이트(42)는, 교대로 마련되어 있고, 다판 클러치(50)를 구성하고 있다. 다판 클러치(50)의 왼쪽에는 푸셔 플레이트(43)가 배치되고, 푸셔 플레이트(43)와 단벽(41) 사이에는 가압 기구(44)가 마련되어 있다.

또한 단벽(41)의 오른쪽에는, 전자 코일(45)이 마련되어 있다. 전자 코일(45)은, 원판형상의 부착 기판(46)에 부착되어 있고, 부착 기판(46)과 함께 스테이(47)를 통하여 엔진(11)의 실린더 블록(11a)측에 고정되어 있다. 전자 코일(45)은, 제어 장치(30)에 접속하여 있다. 전자 코일(45)은, 제어 장치(30)로부터의 작동 신호에 의해, 또는 드라이버 등을 통하여 적절히 작동된다.

단벽(41)은 실 재(48)로 실된 상태에서, 베어링(49)을 통하여 부착 기판(46)에 회동 자유롭게 부착되어 있고, 따라서, 부착 기판(46)에 부착된 전자 코일(45)과 단벽(41)은 서로 대향한 상태에서, 회동 자유롭게 되어 있다. 또한 단벽(41)의 내주면에는, 베어링(51)이 마련되어 있고, 베어링(51)을 통하여 단벽(41)은, 클러치 허브(38)에 회동 자유롭게 부착되어 있다.

가압 기구(44)는, 다판 클러치(50)의 측방에 마련되어 있다. 가압 기구(44)는, 파일럿 클러치(52)와 캠 기구(53)로 이루어지고, 단벽(41)을 끼우고 파일럿 클러치(52)가 전자 코일(45)에 대향하고 있다. 캠 기구(53)는, 푸셔 플레이트(43)와 원판(54)의 대향면에, 각각 원주 방향으로 서서히 얕아진 홈을 구비하고, 홈의 내부에 구체(球體)(55)가 마련되어 있다.

푸셔 플레이트(43)는 클러치 허브(38)와 일체이고, 원판(54)은 클러치 허브(38)와는 회전 자유롭게, 파일럿 클러치(52)에 연결되어 있다. 그리고 전자 코일(45)에 통전이 되어 파일럿 클러치(52)가 단벽(41)측으로 흡인되면, 가령 그때 리어 출력 부재(27)와 전륜 구동축(26) 사이에 회전차가 생겨 있으면, 원판(54)이 클러치 케이스(37)에 끌려 간다. 그러면, 푸셔 플레이트(43)와 원판(54)의 홈이 원주 방향으로 미끄러지고, 홈의 얕은 부분끼리가 구체(55)를 끼우게 되고, 그 쐐기 작용으로 푸셔 플레이트(43)와 원판(54)을 축방향으로 뗀다. 이로써, 다판 클러치(50)가 축방향으로 가압되고, 리어 출력 부재(27)와 클러치 허브(38), 즉 우전륜 구동축(26a) 사이에 생기는 회전차에 제한을 가한다.

제어 장치(30)는, 차량(A)에 마련된 속도 센서, 액셀 페달의 개방도 센서, 기어 포지션 센서, 각 차륜의 회전 센서(모두 도시 생략) 등 각종 센서류에 접속하고, 그들로부터의 검출치에 의거하여, 전자 제어 커플링(14)이나 전자 코일(45)에 통전을 행하게 한다. 전자 제어 커플링(14)을 제어함에 의해, 후륜으로의 동력 전달을 변동시키고, 또한 전자 코일(45)을 제어함에 의해, 좌우의 전륜(12a, b) 사이에 생긴 회전차를 감소시켜서, 차량의 슬립을 방지하거나, 안정된 자세 제어 등을 행하게 한다.

이와 같이 상기 예에서는, 전륜 차동 장치(17)의 배분 제어 장치(10)로서 다판 클러치(50)를 이용하고, 더구나 다판 클러치(50)를 트랜스퍼(18)의 바깥테두리(28)의 바깥쪽에 마련하고, 또한 전자 코일(45)을, 다판 클러치(50)를 끼우고 트랜스퍼(18)의 역측에, 실린더 블록(11A)에 고정한 스테이(47)에 부착함에 의해, 트랜스퍼(18)의 바깥테두리(28)나 트랜스미션(16)의 하우징을 확대시키는 일 없이, 제한 특성을 변경할 수 있고, 주행 조건에 대응 가능한 배분 제어 장치(10)를 전륜 차동 장치(17)에 확실하게 조립할 수 있다.

또한, 상기 차동 제한 장치에서는, 배분 제어 장치(10)를, 다판 클러치(50)와 전자 코일(45)과 가압 기구(44) 등으로 구성하였지만, 본 발명은 이러한 구성으로 한하는 것이 아니고, 다른 구성으로 이루어지는 배분 제어 장치를 이용하여도 좋다. 또한, 상기 예에서는, FF(앞 엔진 전륜 구동)차를 기초로 한 4륜 구동차로 하였지만, 본 발명은 이러한 구성으로 한한 것이 아니고, FR(앞 엔진 후륜 구동)차, RR(뒷 엔지 후륜 구동)차를 기초로 한 4륜 구동차에도 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 차동 제한 장치의 한 실시 형태를 도시하는 부분 단면도.

도 2는 차량의 구성을 도시하는 모식도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10 : 배분 제어 장치

11 : 엔진

12 : 전륜

16 : 트랜스미션

17 : 전륜 차동 장치

18 : 트랜스퍼

26 : 전륜 구동축

27 : 리어 출력 부재

28 : 바깥테두리

30 : 제어 장치

38 : 클러치 허브

45 : 전자 코일

47 : 스테이

50 : 다판 클러치

Claims

횡치 상태에서 지지되는 차량용 엔진 및 변속기와,

상기 변속기의 출력을 상기 차량의 전륜 또는 후륜의 어느 한쪽의 좌우륜에 분배하는 좌우륜 차동 장치와,

상기 좌우륜 차동 장치보다 차폭 방향 중심측에 배설되고, 상기 변속기의 출력을 상기 차량의 전륜 또는 후륜의 어느 하나의 다른쪽에 전달하는 전후륜 전달 장치와,

상기 한쪽의 좌우륜에 전달되는 출력의 배분을 제어하는 배분 제어 장치를 구비하는 차량용 차동 제한 장치로서,

상기 좌우륜 차동 장치는,

상기 변속기의 출력축으로부터 구동을 받아서 회전하는 데프 케이스와,

상기 데프 케이스 내에 수용되고 상기 좌우륜에 구동력을 분배하는 차동 치차 기구와,

상기 차동 치차 기구에 연결되고 차폭 방향으로 늘어나는 좌우 한쌍의 구동축을 가지며,

상기 전후륜 전달 장치는,

상기 데프 케이스에 연결되고, 상기 구동축의 한쪽에 동축에 마련된 다른쪽륜 출력 부재와,

상기 다른쪽륜 출력 부재에 구동 연결되고 차량 전후 방향으로 늘어나는 전 후륜 전달축을 가지며,

상기 배분 제어 장치는,

상기 전후륜 전달 장치를 끼우고 상기 좌우륜 차동 장치의 배설측과는 역측에 배설되고,

상기 구동축의 한쪽과 상기 다른쪽륜 출력 부재의 차동을 제한하는 클러치 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 차동 제한 장치.
제 1항에 있어서,

상기 배분 제어 장치는, 상기 전후륜 전달 장치를 기준으로 상기 엔진 배설측에 배설된 것을 특징으로 하는 차량용 차동 제한 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 클러치 기구는,

상기 다른쪽륜 출력 부재와 상기 구동축의 한쪽 사이에 마련된 다판 클러치와, 해당 다판 클러치의 접단을 행하게 하는 전자 코일을 가지며,

상기 전자 코일을 상기 엔진의 실린더 블록에 고정시킨 것을 특징으로 하는 차량용 차동 제한 장치.
제 3항에 있어서,

상기 전파 코일은, 상기 다판 클러치를 끼우고 상기 전후륜 전달 장치의 역 측에 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 차동 제한 장치.