KR101114391B1 - 전륜구동 기반 상시 사륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스 - Google Patents

Abstract

전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스가 개시된다. 개시된 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스는, 4륜구동 차량의 전방에 설치된 엔진과 변속기의 일측에 설치되고, 상기 차량의 추진축과 연결된 트랜스퍼 케이스에 있어서, 하우징과; 상기 하우징의 일측에 배치되어 상기 엔진과 상기 변속기로부터 제공되는 회전력을 전달받는 센터 디퍼런셜과; 상기 하우징의 타측에 배치되어 상기 센터 디퍼런셜에서 상기 차량의 전륜과 연결된 프론트 디퍼런셜과; 상기 센터 디퍼런셜의 일측에 설치되어 차동제한 기능을 하는 비스커스 커플링;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, FF 방식의 2륜구동 차량에 맞추어 배치된 엔진과 변속기를 기본으로 하는 차량에 최소한의 설계 변경 부품 적용을 통한 상시 4륜구동을 구현할 수 있고, 전, 후륜에 의한 회전 속도차가 차량 주행에 반할 때 적절히 차동 제한 기능을 구현할 수 있으며, 센터 디퍼런셜은 차량 선회시에 디퍼런셜의 기능을 가지고 타이트 코너 브레이킹 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

4륜구동, 트랜스퍼 케이스, 비스코스 커플링

Description

전륜구동 기반 상시 사륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스{TRANSFER CASE FOR 4WD SYSTEM BASED ON FRONT ENGINE FRONT DRIVE}

도 1 내지 도 3은 4륜구동 차량의 FF/FR 기반에 따른 상이점을 설명하기 위해 각각 나타내 보인 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스가 적용된 차량의 개략도.

도 5는 도 4의 본 발명에 따른 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스의 구성을 보다 상세하게 나타내 보인 상세 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50. 트랜스퍼 케이스

41. 엔진

42. 변속기

48. 추진축

50a. 하우징

51. 제1링기어

52. 케이스

53. 레프트 사이드 기어

54. 라이트 사이드 기어

55. 제1피니언기어

56. 제2피니언기어

57. 피니언기어

58. 제2링기어

59. 선기어

63. 후륜구동용 기어

64. 캐리어

70. 비스커스 커플링

본 발명은 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 FF 방식의 2륜구동 차량에 맞추어 배치된 엔진과 변속기를 기본으로 하는 차량에 최소한의 설계 변경 부품 적용을 통한 상시 4륜구동을 구현하기 위한 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스에 관한 것이다.

4바퀴 차량은 구동방식에 따라서 2륜구동 방식과 4륜구동 방식으로 나눌 수 있다.

우선, 2륜구동 방식의 차량에 대하여 설명하면, 2륜구동 차량은 엔진과 변속기의 위치가 실제 구동륜의 위치에 따라 FR(Front Engine Rear Drive), FF(Front Engine Front Drive), RR(Rear Engine Rear Drive) 방식 등으로 나눌 수 있다.

이 중에서 RR 방식은 오늘날 일반적인 승용, SUV 타입의 차량보다는 스포츠카 등에만 쓰이고 있으며, 일반적으로 2륜구동 방식의 차량은 크게 FF와 FR 방식으로 볼 수 있다.

이러한 FF 방식과 FR 방식의 차량은 엔진과 변속기가 모두 차량의 앞쪽에 설치되는 반면, 그 배치가 상이하다. 그리고 FR 방식의 차량은 일반적으로 엔진과 변속기가 차량의 전후 방향을 따라 배치되고 변속기로부터 추진축을 통해서 후륜까지의 동력전달이 가능한 구조를 가지며, FF 방식은 엔진과 변속기가 보통 차량의 측방향으로 배치되어 변속기 일체로 된 디퍼런셜(Differential)을 통해서 전륜으로 동력전달이 되는 구조를 가진다.

다음으로, 4륜구동 방식의 차량에 대하여 설명하면, 4륜구동 차량은 4륜구동이 요구될 때에만 4륜구동 방식을 적용하는 파트타임 4륜구동(Part Time 4_Wheel Drive) 방식의 차량과, 풀타임 4륜구동(혹은 상시사륜)(Full Time 4_Wheel Drive) 방식의 차량으로 나눌 수 있다. 이러한 4륜구동 방식의 차량도 그 기본 바탕은 2륜구동 차량에 두고 있으며, 디퍼런셜과 구동 방식의 연결을 통해 4륜구동 방식으로 기술이 적용되어 진다.

즉, 4륜구동 차량도 2륜구동방식의 차량처럼 FF 기반의 차량이냐 혹은 FR 기반인가 하는 식으로의 분류를 할 수 있으며, 또한 FF 기반(Base) 4륜구동 차량을 다시 파트타임 구동방식과, 풀타임 구동방식으로 나눌 수 있으며, FR 기반 4륜구동 차량도 파트타임 구동방식과 풀타임 구동방식으로 나눌 수 있다.

도면을 참조하여 이를 보다 구체적으로 설명하면, 도 1의 차량은, FF 기반의 4륜구동 차량으로, 전자식 4WD 커플링(14)이 채용되어 있어 전자식 풀타임이라고 하며, 상황에 따라 전자적으로 2WD에서 4WD로 구동방식이 적절히 변경되어 구동된다.

그리고 도 2의 차량은, FF 기반의 4륜구동 차량으로, 기계식 트랜스퍼 케이스(23)가 채용되어 있어 기계식 풀타임이라고 하며, 상시 4륜구동 트랜스퍼 케이스(23)에는 센터 디퍼런셜이 있다.

또한 도 3에 도시된 차량은, FR 기반의 4륜구동 차량으로, 우선 파트타임 방식은 트랜스퍼 케이스(T/F)(33)는 사용자에 의지에 따라 4륜구동, 2륜구동이 결정된다. 이 경우 트랜스퍼 케이스(33) 내에는 센터 디퍼런셜이 적용되기도 하고, 이 센터 디퍼런셜 없이 단순히 구동을 연결하는 기능만 하기도 한다.

한편, 도 1 내지 도 3에서 설명되지 않은 참조부호 13은 트랜스퍼 케이스(T/F), 16, 24 및 35는 리어 디퍼런셜 케이스를 각각 나타내 보인 것이다.

그리고 도 3과 유사한 FR 기반의 4륜구동 차량의 풀타임 방식의 트랜스퍼 케이스는 센터 디퍼런셜 내장형의 상시 4륜구동 방식 혹은 전자식 제어를 통한 토크 온 디멘드(Torque On Demand)방식으로 크게 구분된다.

이와 같이 구성된 종래의 2륜 구동방식과 4륜 구동방식의 차량의 상품성을 향상시키기 위해 후술하는 본 발명은, FF 방식의 2륜구동 차량에 맞추어 배치된 엔진과 변속기를 기본으로 하는 차량에 최소한의 설계 변경 부품 적용을 통하여 상시 4륜구동을 구현한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 차량의 상품성을 향상시키기 위해 FF 방식의 2륜구동 차량에 맞추어 배치된 엔진과 변속기를 기본으로 하는 차량에 최소한의 설계 변경 부품 적용을 통하여 상시 4륜구동을 구현하도록 한 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스는, 4륜구동 차량의 전방에 설치된 엔진과 변속기의 일측에 설치되고, 상기 차량의 추진축과 연결된 트랜스퍼 케이스에 있어서, 하우징과; 상기 하우징의 일측에 배치되어 상기 엔진과 상기 변속기로부터 제공되는 회전력을 전달받는 센터 디퍼런셜과; 상기 하우징의 타측에 배치되어 상기 센터 디퍼런셜에서 상기 차량의 전륜과 연결된 프론트 디퍼런셜과; 상기 센터 디퍼런셜의 일측에 설치되어 차동제한 기능을 하는 비스커스 커플링;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명에 따른 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스가 구성된 차량의 전체적인 구성도가 개략적으로 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 트랜스퍼 케이스의 상세도가 도시되어 있다.

도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스(50)는, 4륜구동 차량의 전방에 설치된 엔진(41)과 변속기(42)의 일측에 설치되고, 차량의 추진축(48)과 연결된 것으로, 하우징(50a)과, 이 하우징(50a)의 일측에 배치되어 엔진(41)과 변속기(42)로부터 제공되는 회전력을 전달받는 센터 디퍼런셜과, 상기 트랜스퍼 케이스(50)의 하우징(50a)의 타측에 배치되어 센터 디퍼런셜에서 차량의 전륜과 연결된 프론트 디퍼런셜과, 상기 센터 디퍼런셜의 일측에 설치되어 차동제한 기능을 하는 비스커스 커플링(70)을 포함하여 구성된다.

상기 프론트 디퍼런셜은 차량의 프론트 레프트 휠 측에 배치되고, 상기 센터 디퍼런셜은 차량의 프론트 라이트 휠 측에 배치된다.

구체적으로는, 상기 프론트 디퍼런셜은, 케이스(52)와, 이 케이스(52)의 내측으로 좌우에 각각 대향되며 설치된 레프트 사이드 기어(53)와, 라이트 사이드 기어(54)와, 이 레프트 사이드 기어(53)와 라이트 사이드 기어(54)의 일측에서 결합되며 배치된 제1,2피니언기어(55,56)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 센터 디퍼런셜은, 상기 변속기(42)로부터의 구동력을 전달받도록 구비된 제1링기어(51)와, 이 제1링기어(51)와 연결된 제2링기어(58)와, 상기 제1,2링기어(51,58)가 받은 구동력을 전달받도록 구비된 피니언기어(57)와, 이 피니언기어(57)의 일측으로 센터 디퍼런셜의 외곽을 둘러싸며 설치되어 하이포이드 기어 방식으로 동력을 전달하는 선기어(59)와, 이 선기어(59)로부터 동력을 전달받고 추진축(48)과 연결된 후륜구동용 기어(피니언기어)(63)와, 프론트 디퍼런셜의 케이 스(52)로 연결되어 동력을 전달하도록 설치된 캐리어(64)를 포함하여 구성된다.

또한 상기 비스커스 커플링(70)은, 센터 디퍼런셜의 캐리어(64)와 선기어(59) 사이에 설치된다.

한편, 도 5에서 61은 지지부재로 지지베어링의 역할이 이루어지도록 설치된 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스(50)는, 엔진(41)과 변속기(42)로부터 제공되는 회전력을 전달받는 센터 디퍼런셜이 설치되고, 이 센터 디퍼런셜에서 전륜과 연결된 프론트 디퍼런셜과, 후륜축에 연결된 리어 디퍼런셜 측에 동력을 분배시키고, 차동제한 기능을 하는 비스커스 커플링(70)이 센터 디퍼런셜의 캐리어(64)와 선기어(59) 사이에 설치된 것으로, 센터 디퍼런셜에 의한 전, 후륜 구동력 50:50～55:45로 주행 전륜쪽 혹은 후륜쪽 저 마찰로 슬립 발생시에 센터 디퍼런셜에 의한 전륜 혹은 후륜쪽의 구동력 전달한다.

또한 비스코스 커플링(70) 방식은 선회시에 발생하는 전, 후륜의 회전 속도차에 의한 타이트 코너 브레이킹 현상(Tight Corner Braking Phenomenon) 등을 배제하면서 전, 후륜의 슬립 등의 발생시에만 적절히 구동성능을 확보할 수 있다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

우선, 일반적 주행시(논 슬립(None Slip) 시)에는, 변속기(42)로부터 받은 구동력이 상기 센터 디퍼런셜의 링기어(51,58)가 받는다. 그리고 그 구동력은 센터 디퍼런셜의 캐리어(64)와 선기어(59)로 동력이 전달된다. 또한 센터 디퍼런셜의 캐리어(64)는 프론트 디퍼런셜의 케이스(52)로 연결되어 동력을 전달한다. 센터 디퍼런셜의 선기어(59)는 센터 디퍼런셜 외각을 둘러싸서 하이포이드 기어방식으로 후륜구동용 기어(피니언기어, 63)로 동력을 전달하며, 이 동력은 후륜 디퍼런셜 케이스(43)로 전달된다.

그리고 구동륜의 차량 주행에 반하는 슬립 발생시에는, 선회시 발생되는 구동륜(전, 후륜간의)의 회전속도차가 주행에 반할 만큼 발생시 - 비스커스 커플링(70) 방식의 LSD(limit slip differential)이므로 - 센터 디퍼런셜의 캐리어(64)와 선기어(59)는 비스커스 커플링(70)으로써 작동되어 점성에 의한 차동제한 기능을 수행한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스(50) 적용 차량에서의 주된 역할은, 차량이 진행 중에 상시 4륜구동이 가능하게 구동력을 분배하고, 차량이 주행 중에 전, 후륜의 앞뒤 바퀴의 회전 속도차가 발생시 적절히 대응하는 차동장치를 설치하여 타이트 코너 브레이킹 현상을 예방한다.

한편, 본 발명에서 기술하지는 않았으나, 최근의 4륜구동 차량의 높은 성능 구현에서 주로 쓰이는 방식 중에 하나는 센터 디퍼런셜을 적용하여 4륜으로 상시 구동력 분배 및 선회시 타이트 코너링을 예방하고, 전, 후륜의 좌우 바퀴의 슬립제어는 엔진 출력제어 및 브레이크 시스템을 통한 제어를 통해 전륜 및 후륜 구동에 서 상시사륜이 원활히 구현되도록 하는 기술이 쓰여지고 있다.

따라서 본 발명에서 전, 후륜의 디퍼런셜에 LSD(limit slip differential) 기능을 굳이 적용하지 않은 이유는, 최근의 엔진출력제어 및 브레이크 시스템을 통한 좌, 우륜의 제어가 성능 구현에 가능하기 때문이다.

따라서 본 발명은 차량 특히, FF 방식의 세단(Sedan)차량의 4륜구동 방식 적용이나 혹은 FF 방식의 스포츠 실용 차량(SUV)에 적용하는 것이 적절하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스는 다음과 같은 효과를 갖는다.

FF 방식의 2륜구동 차량에 맞추어 배치된 엔진과 변속기를 기본으로 하는 차량에 최소한의 설계 변경 부품 적용을 통한 상시 4륜구동을 구현할 수 있다.

센터 디퍼런셜(더블 피니언 유성기어 타입)이 트랜스퍼 케이스에 내장된 방식으로 본 발명에서 구현된 센터 디퍼런셜은 프론트 디퍼런셜과 일체화되어 콤팩트하다.

또한 센터 디퍼런셜 내에 캐리어와 선기어를 이용해 비스커스 커플링 유닛을 구성하여, 전, 후륜에 의한 회전 속도차가 차량 주행에 반할 때(예컨대, 슬립(Slip) 등) 적절히 차동제한 기능을 구현할 수 있다.

그리고 센터 디퍼런셜은 차량 선회시에 디퍼런셜의 기능을 가지고 타이트 코너 브레이킹 현상을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 4륜구동 차량의 전방에 설치된 엔진과 변속기의 일측에 설치되고, 상기 차량의 추진축과 연결된 트랜스퍼 케이스에 있어서,

   하우징과;

   상기 하우징의 일측에 배치되어 상기 엔진과 상기 변속기로부터 제공되는 회전력을 전달받는 센터 디퍼런셜과;

   상기 하우징의 타측에 배치되어 상기 센터 디퍼런셜에서 상기 차량의 전륜과 연결된 프론트 디퍼런셜과;

   상기 센터 디퍼런셜의 일측에 설치되어 차동제한 기능을 하는 비스커스 커플링;을 포함하고,

   상기 센터 디퍼런셜은,

   상기 변속기로부터의 구동력을 전달받도록 구비된 제1링기어와;

   상기 제1링기어와 연결된 제2링기어와;

   상기 제1,2링기어가 받은 구동력을 전달받도록 구비된 피니언기어와;

   상기 피니언기어의 일측으로 상기 센터 디퍼런셜의 외곽을 둘러싸며 설치되어 하이포이드 기어 방식으로 동력을 전달하는 선기어와;

   상기 선기어로부터 동력을 전달받고 상기 추진축과 연결된 후륜구동용 기어와;

   상기 프론트 디퍼런셜의 케이스로 연결되어 동력을 전달하도록 설치된 캐리어;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프론트 디퍼런셜은 상기 차량의 프론트 레프트 휠 측에 배치되고, 상기 센터 디퍼런셜은 차량의 프론트 라이트 휠 측에 배치된 것을 특징으로 하는 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스.
3. 제1항에 있어서,

   상기 프론트 디퍼런셜은,

   케이스와;

   상기 케이스의 내측으로 좌우에 각각 대향되며 설치된 레프트 사이드 기어와, 라이트 사이드 기어와;

   상기 레프트 사이드 기어와 상기 라이트 사이드 기어의 일측에서 결합되며 배치된 제1,2피니언기어;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 비스커스 커플링은, 상기 캐리어와 상기 선기어 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 전륜구동 기반 상시 4륜구동 차량의 트랜스퍼 케이스.

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