KR100757248B1 - 절환 충격음이 없는 트랜스퍼 케이스의 유성기어세트 - Google Patents

절환 충격음이 없는 트랜스퍼 케이스의 유성기어세트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절환 충격음이 없는 트랜스퍼 케이스의 유성기어세트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 4WD 차량에 탑재되는 전자제어 트랜스퍼 케이스의 로/오토모드로 절환시 발생하는 충격 소음을 입력축과 결합한 마찰재와 캐리어에 결합한 플레이트 사이의 마찰력에 의해 유성기어세트가 일체형이 되게 함으로써 없앨 수 있는 유성기어세트에 관한 것이다.
본 발명에 절환 충격음이 없는 트랜스퍼 케이스의 따른 유성기어세트는, 입력축(31)에 연결핀(33)에 의해 결합하는 선기어(34)와, 상기 선기어(34)의 외측에 캐리어(35)에 고정되어 자전 공전 가능하게 장착되고, 트랜스퍼 케이스 하우징(37)의 내측에 고정되어 반력요소로 작용하는 링기어(38)의 내측에 치합되는 피니언 기어(36)와, 시프트 포크(40)로부터 축력을 받아 상기 캐리어(35)의 내측과 출력축(32)에 슬라이드 가능하게 결합하는 보조 출력축(41)과, 상기 입력축(31)에 결합된 마찰재(42)와, 상기 캐리어(35) 내측에 결합되어 마찰재(42)와 서로 교호되게 위치되는 플레이트(43)로 구성된다.
4WD, 트랜스퍼 케이스, 절환 충격음, 유서기어세트, 마찰재

Description

절환 충격음이 없는 트랜스퍼 케이스의 유성기어세트{Planet Gear Set of Transfer Case}
도 1은 트랜스퍼 케이스의 구성요소를 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 나타낸 유성기어세트의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스의 유성기어세트를 나타내는 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
30: 유성기어세트 31: 입력축
32: 출력축 33: 연결핀
34: 선기어 35: 캐리어
36: 피니언기어 37: 하우징
38: 링기어 39: 베어링
40: 시프트 포크 41: 보조 출력축
42: 마찰재 43: 플레이트
본 발명은 절환 충격음이 없는 트랜스퍼 케이스의 유성기어세트에 관한 것으 로서, 더욱 상세하게는 4WD 차량에 탑재되는 전자제어 트랜스퍼 케이스의 로/오토모드로 절환시 발생하는 충격 소음을 입력축과 결합된 마찰재와 캐리어에 결합된 플레이트 사이의 마찰력에 의해 유성기어세트가 일체형이 되게 함으로써 없앨 수 있는 유성기어세트에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 엔진에서 발생한 동력을 구동바퀴로 전달하기 위한 동력전달장치를 구비하며, 4WD(4 Wheel Drive) 차량은 이 동력을 전륜과 후륜에 모두 전달하여 모든 차륜을 구동한다.
4WD 차량은 젖은 빗길이나 눈길 또는 빙판길을 주행하는 동안 차량의 안정성과, 자갈 도로나 불규칙도로와 같은 오프로드에서 차량의 주행성능을 높여준다.
트랜스퍼 케이스(Transfer Case)는 4WD 차량에 장치된 일종의 보조 변속기 장치로써 변속기의 뒤 부분에 설치되어 전륜과 후륜으로 가는 동력을 분배한다.
상기 4WD 차량에 탑재되는 전자제어 트랜스퍼 케이스는 구동모드가 오토모드와 로모드로 구성되어 변속기에서 전달되는 동력을 감속하여 도로의 상황에 적절한 구동력을 제공하도록 속도를 변환시킨다.
즉, 차량이 일반도로를 주행할 때에는 큰 구동력을 필요로 하지 않기 때문에 오토모드 상태로 주행하고, 험한 도로 및 구배(句配) 도로에서는 큰 구동력을 필요로 하기 때문에 로모드 상태로 주행을 하게 된다.
도 1은 상기한 트랜스퍼 케이스의 구성요소를 나타내는 도면으로서, 전자식 다판클러치(1)는 주행 중 정지되어 있는 전륜으로 동력을 전달하기 위해 전기적인 힘으로 절환부의 치합이 이루어지도록 하는 동기장치이다.
유성기어세트(2)는 산길/모래길 등 큰 구동력이 필요한 경우 변속기로부터의 동력을 증배하는 감속장치이다.
구동체인(3)은 4WD 주행 시 전륜에 구동력을 전달하는 기구이다.
시프트 모터(4)는 운전자의 스위치 조작에 따라 시프트 포크(5) 등 트랜스퍼 케이스 내부의 절환부품을 각 구동모드로 변환하는 절환기구이며 컨트롤러인 ECU(미도시)와 연결된다.
캠/레일(6)은 시프트 포크(5)와 시프트 모터(4)를 연결하며 나선형의 홈형상으로 시계/반시계 방향으로 회전하여 시프트 포크(5)를 각 구동모드로 변환하는 절환기구이다.
오일펌프(7)는 트랜스퍼 케이스 내부 구성품과 전자식 다판클러치(1)에 오일을 공급하여 윤활시킨다.
상기한 구성에서 ECU에서 스위치의 신호를 받아 시프트 모터(4)를 작동시키면 캠/레일(6)이 작동된다.
캠/레일(6)의 작동에 의해 시프트 포크(5)가 작동되어 이에 따라 슬리브가 작동되어 유성기어세트(2)가 절환되는 구조로서, 이에 대한 설명은 다음에서 설명하는 유성기어세트에서 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1에 나타낸 유성기어세트의 상세 단면도이다.
도시된 바와 같이 유성기어세트는(2) 변속기의 구동력이 전달되는 입력축(21)과, 입력축(21)으로 전달된 구동력을 구동륜으로 전달하는 출력축(22)과, 상기 입력축(21)에 스플라인 결합하는 선기어(23)와, 이 선기어(23)의 외측에 치합되 고 일측에 제공되는 캐리어(25)에 회전 가능하게 장착되는 피니언 기어(24)와, 트랜스퍼 케이스 하우징(27)에 고정되어 반력요소로 작용하며 그 내주가 상기 피니언 기어(24)에 치합되는 링기어(26)와, 상기 캐리어(25)의 내측과, 입력축(21) 및 출력축(22)의 외주에 슬라이드 이동 가능하게 장착되는 슬리브(28) 및 상기 슬리브(28)를 절환시키는 시프트 포크(29)로 이루어진다.
이러한 구성에서 로모드인 경우는 슬리브(28)가 출력축(22) 상에서 우측으로 이동되어 슬리브(28)는 캐리어(25)와 출력축(22)을 치합하고 따라서, 입력축(21)으로 전달된 구동력은 선기어(23), 피니언 기어(24), 캐리어(25), 슬리브(28)를 통하여 출력축(22)으로 전달된다.
오토모드인 경우는 슬리브(28)가 출력축(22) 상에서 좌측으로 이동되어 입력축(21)과 출력축(22)이 직결된다.
이와 같이 로모드에서 오토모드로 절환될 때 슬리브(28)의 내경과 선기어(23)가 결합하면서 이(齒)가 서로 부딪히며 치합되므로 충격이음이 발생한다.
이 충격이음은 운전자에게 불쾌감을 주고, 그 크기가 클 경우에는 차체에 충격을 두며, 또한 주행하면서 상기한 바와 같은 양 모드와의 절환이 불가능하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 입력축과 결합한 마찰재와 캐리어에 결합한 플레이트 사이의 마찰력에 의해 유성기어세트가 일체형이 되게 함으로써 로모드에서 오토모드로 절환시 발생하는 충격 소음을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 주행중에도 절환이 가능한 절환 충격음이 없는 트랜스퍼 케이 스의 유성기어세트를 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 실시예에 따른 절환 충격음이 없는 트랜스퍼 케이스의 유성기어세트는 4WD 차량의 전륜과 후륜으로 가는 동력을 분배하는 트랜스퍼 케이스에 설치되어 운전자의 스위치 조작인 로모드냐 오토모드냐에 따라서 입력축의 구동력을 출력축에 다르게 전달하는 유성기어세트에 있어서,
상기 입력축에 연결핀에 의해 결합하는 선기어와, 상기 선기어의 외측에 캐리어에 고정되어 자전 공전 가능하게 장착되고, 트랜스퍼 케이스 하우징의 내측에 고정되어 반력요소로 작용하는 링기어의 내측에 치합되는 피니언 기어와, 시프트 포크로부터 축력을 받아 상기 캐리어의 내측과 출력축에 슬라이드 가능하게 결합하는 보조 출력축과, 상기 입력축에 결합된 마찰재와, 상기 캐리어 내측에 결합하여 마찰재와 서로 교호되게 위치되는 플레이트로 구성되어,
운전자가 오토모드를 선택한 경우에 시프트 포크가 보조 출력축을 출력축 상에서 슬라이드 이동시킴으로써 마찰재와 플레이트 사이의 마찰력에 의하여 유성기어세트가 일체형이 되게 하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스의 유성기어세트를 나타내는 단면도이다.
입력축(31)은 길이 방향으로 제공되어 엔진의 구동력을 출력축(32)으로 전달한다.
상기 입력축(31)에는 연결핀(33)에 의해 선기어(34)가 결합하고, 이 선기어(34)의 외측에는 캐리어(35)에 고정된 피니언 기어(36)가 자전 공전 가능하게 장착된다.
상기 피니언 기어(36)는 하우징(37)의 내측에 고정되어 반력요소로 작용하는 링기어(38)의 내측에 치합되고 베어링(39)으로 지지되어 자전하면서 공전한다.
상기 입력축(31)으로 공급된 엔진의 구동력은 출력축(32)으로 전달되는 데, 이를 위하여 출력축(32)에는 시프트 포크(40)로부터 축력을 받는 보조 출력축(41)이 상기 캐리어(35)의 내측과 출력축(32)에 슬라이드 이동 가능하게 결합한다.
그리고 상기 입력축(31)에 결합된 다수의 마찰재(42)와 캐리어(35) 내측에 결합된 다수의 플레이트(43)가 서로 교호되게 위치된다.
상기 시프트 포크(40)는 정단면형상이 대략 ㄴ자 형상으로 상측은 캐리어(35)의 내측에 결합하고, 하측은 출력축(32)에 슬라이드 가능하게 결합하며, 일측은 플레이트(43)에 밀착되게 접촉한다.
상술한 바와 같이 구성된 트랜스퍼 케이스의 유성기어세트(30)를 장착한 차량으로 험한 도로 및 구배 도로를 운행할 경우에 큰 구동력을 필요로 하기 때문에, 로모드를 선택한다.
로 모드로 선택하면, 시프트 포트(40)에 축력이 가해지지 않으므로 보조 출력축(41)이 제자리에 있게 되고 이에 의해 마찰재(42)와 플레이트(43)는 떨어져 마 찰력이 없으므로 입력축(31)의 구동력은 선기어(34), 피니언 기어(36), 캐리어(35)를 통해 보조 출력축(41)과 출력축(32)에 전달된다.
즉, 입력축(31)의 구동력이 선기어(34)로 구동력이 전달되어 피니언기어(36)를 구동시킨다.
이 피니언기어(36)는 트랜스퍼 케이스 하우징(37)에 고정된 링기어(38)의 반력을 받으며 그 내주에서 자전하면서 공전한다.
따라서 이 피니언기어(36)를 자전 가능하게 고정하는 캐리어(35)가 피니언기어(36)의 공전에 따라 회전하게 되어, 보조 출력축(41)을 통하여 출력축(32)으로 전달된다.
이때, 입력축(31)과 출력축(32)의 회전수의 비는 감소하여 차량의 주행속도는 저하되지만 구동력은 증대된다.
반대로 일반도로를 주행할 때에는 큰 구동력을 필요로 하지 않기 때문에 오토모드를 선택한다.
오토모드를 선택하면, 운전자의 축력이 시프트 포크(40)로 전달되어 보조 출력축(41)을 출력축(32) 상에서 좌측으로 이동시킨다.
그러면 마찰재(42)의 마찰력이 증가하게 되고 마찰재(42)와 플레이트(43) 사이의 마찰력에 의하여 유성기어세트(30)가 일체형이 되어 입력축(31)과 출력축(32)의 회전수가 동일하게 된다.
즉, 입력축(31)이 회전하면서 입력축(31)에 연결된 마찰재(42)도 회전하고, 또한, 입력축(31)이 회전하면서 그 구동력이 선기어(34), 피니언기어(36), 캐리 어(35) 및 플레이트(43)에도 전달되어 회전하게 되는 데, 이때 마찰재(42)와 플레이트(43)가 축력에 의해 서로 접촉함으로써 마찰력이 증가하여 유성기어세트(30)가 일체형이 되고, 그 마찰력에 의해 입력축(31)과 캐리어(35)의 회전수가 동일하게 된다.
그리고 보조 출력축(41)이 캐리어(35)와 출력축(32)에 결합하여 캐리어(35)의 동력을 출력축(32)에 전달함으로써 입력축(31)과 출력축(32)의 회전수의 비는 같게 되어 차량의 구동력은 저하되지만 고속으로 주행하게 된다.
즉, 본원발명은 모터구동이나 유압에 의하여 시프트 포크(40)가 작동하게 되면 선기어(34)와 맞물린 입력축(31)과 결합한 마찰재(42)와, 캐리어(35)에 결합한 플레이트(43) 사이의 마찰력에 의하여 유성기어세트(30)를 일체형이 되게 한다.
이와 같이 마찰력에 의하여 유성기어세트(30)가 일체형이 되게 하면 절환시 충격이음이 없게 될 뿐 아니라 종래와는 다르게 주행중에도 절환이 가능하게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 입력축과 결합한 마찰재와 캐리어에 결합한 플레이트 사이의 마찰력에 의해 유성기어세트가 일체형이 되게 함으로써 로모드에서 오토모드로 절환시 발생하는 충격 소음을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 주행중에도 절환이 가능하다.

Claims (2)

  1. 4WD 차량의 전륜과 후륜으로 가는 동력을 분배하는 트랜스퍼 케이스에 설치되어 운전자의 스위치 조작인 로모드냐 오토모드냐에 따라서 입력축의 구동력을 출력축에 다르게 전달하는 유성기어세트에 있어서,
    상기 입력축(31)에 연결핀(33)에 의해 결합하는 선기어(34)와,
    상기 선기어(34)의 외측에 캐리어(35)에 고정되어 자전 공전 가능하게 장착되고, 트랜스퍼 케이스 하우징(37)의 내측에 고정되어 반력요소로 작용하는 링기어(38)의 내측에 치합되는 피니언 기어(36)와,
    시프트 포크(40)로부터 축력을 받아 상기 캐리어(35)의 내측과 출력축(32)에 슬라이드 가능하게 결합하는 보조 출력축(41)과,
    상기 입력축(31)에 결합한 마찰재(42)와,
    상기 캐리어(35) 내측에 결합하여 마찰재(42)와 서로 교호되게 위치되는 플레이트(43)로 구성되어,
    운전자가 오토모드를 선택한 경우에 시프트 포크(40)가 보조 출력축(41)을 출력축(32) 상에서 슬라이드 이동시킴으로써 마찰재(42)와 플레이트(43) 사이의 마찰력에 의하여 유성기어세트(30)가 일체형이 되게 하는 것을 특징으로 하는 절환 충격음이 없는 트랜스퍼 케이스의 유성기어세트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시프트 포크(40)는 정단면형상이 대략 ㄴ자 형상으로, 상측은 캐리어(35)의 내측에 결합하고, 하측은 출력축(32)에 슬라이드 가능하게 결합하며, 일측은 플레이트(43)에 밀착되게 접촉하는 것을 특징으로 하는 절환 충격음이 없는 트랜스퍼 케이스의 유성기어세트.
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KR101538584B1 (ko) * 2014-04-30 2015-07-21 현대위아 주식회사 4륜 구동 자동차의 트랜스퍼

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