KR101181256B1

KR101181256B1 - 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템

Info

Publication number: KR101181256B1
Application number: KR1020060010484A
Authority: KR
Inventors: 최욱진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2012-09-11
Also published as: KR20070079670A

Abstract

본 발명은 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템에 관한 것으로서, 특히, 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용하는 사륜구동시스템을 통하여 차동제한장치의 응답속도를 신속하게 하며 콤팩트한 설계가 가능한 동시에, 전후 구동력 배분을 균일하게 지속적으로 유지시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 각각 선기어, 유성기어, 그리고 캐리어(110, 210)를 포함하여 링기어(800)를 공유한 좌측 유성기어 셋(100) 및 우측 유성기어 셋(200)과; 상기 좌측 캐리어(110)와 우측 캐리어(210) 사이에 위치하는 원판형의 센터 트러스트 와셔(300)와; 상기 센터 트러스트 와셔(300)의 양측에 대향하여 위치하여 외주에 헬리컬 치형이 형성되되, 상기 좌측 캐리어(110)로부터 회전 가능하게 슬라이딩 결합된 제1사이드 기어(410) 및, 상기 우측 캐리어(210)와 스플라인 결합하여 일체로 회전하는 제2사이드 기어(420)와; 상기 제1사이드 기어(410) 및 제2사이드 기어(420)의 양 외측과 상기 좌측 캐리어(110) 및 우측 캐리어(210) 사이에 각각 위치하는 한 쌍의 엔드 트러스트 와셔(500)와; 상기 좌측 캐리어(110)에 연결된 하우징(610)의 내주에 방사형으로 한 쌍씩 회전 가능하게 지지되며, 각기 다른 길이의 치형이 서로 대향하여 상기 제1사이드 기어(410) 또는 제2사이드 기어(420)와 선택적으로 치합하는 피니언 기어(600, 600')로 구성되어, 차량의 상품성을 극대화시킬 수 있도록 하는 것이다.

캐리어, 헬리컬, 차동, 피니언, 와셔, 디퍼렌셜

Description

더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템{4 wheel drive system for utilizing a double differential unit}

도 1은 종래의 사륜구동시스템을 도시하는 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템을 도시하는

개략적인 구성도,

도 3은 본 발명의 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템에 대한

작동예를 도시하는 도,

도 4는 본 발명의 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템에 대한

사이드 기어와 피니언 기어를 도시하는 도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 좌측 유성기어 셋 110 : 좌측 캐리어

111, 211 : 원통형 돌부 200 : 우측 유성기어 셋

210 : 우측 캐리어 300 : 센터 트러스트 와셔

410 : 제1사이드 기어 420 : 제2사이드 기어

411, 421 : 요홈 500 : 엔드 트러스트 와셔

600, 600' : 피니언 기어 610 : 하우징

700 : 스프링 800 : 링기어

본 발명은 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템에 관한 것으로서 특히, 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용하는 사륜구동시스템을 통하여 차동제한장치의 응답속도를 신속하게 하며 콤팩트한 설계가 가능한 동시에, 전후 구동력 배분을 균일하게 지속적으로 유지시키기 위한 장치로써, 차량의 상품성을 극대화시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 선회시 엔진의 동력을 좌우 구동바퀴에 차이를 두어 전달하는 차동장치가 마련되어 있으나, 이러한 차동장치는 한 쪽 바퀴가 진흙탕 또는 모래에 빠지거나, 미끄러운 얼음 위에 있을 경우에 대부분의 동력을 빠진 쪽 바퀴에 전달하게 되므로, 이 문제점을 해결하기 위하여 차동제한장치가 적용되고 있다.

도 1은 종래의 사륜구동시스템을 도시하는 개략적인 구성도이다.

종래의 사륜구동시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 변속기(2)로부터 회전력을 전달받는 좌측 유성기어 셋(10)과 우측 유성기어 셋(20)을 포함한 더블 디퍼렌셜 유닛(1)과 점성 커플링(VC; viscous coupling)(3)이 마련되어 있다.

여기에서, 상기 좌측 유성기어 셋(10)의 선기어는 좌측 전륜(40)에 구동력을 전달하게 되며, 상기 우측 유성기어 셋(20)의 선기어는 우측 전륜(50)에 구동력을 전달한다.

그리고, 상기 좌측 유성기어 셋(10)과 우측 유성기어 셋(20)에 각각 마련된 캐리어는 좌우 전륜(40, 50)의 구동력과 후륜(60)의 구동력을 분배하는 기능을 수행하며, 상기 점성 커플링(30)은 차동제한장치의 역할을 수행하게 된다.

그러나, 종래의 사륜구동시스템은 고점성 유체의 전단력을 이용하여 스피드 센싱을 하는 점성 커플링 형태의 차동제한장치가 적용되어 슬립 발생시에만 구동력을 전달함으로써, 최적 구동력 배분조건인 전륜:후륜이 5:5나 4:6을 만족하지 못하고, 6:4의 배분률을 나타내며, 특히 구동력을 배분하는 응답속도가 느릴 뿐 아니라, 차동제한장치인 점성 커플링이 별도로 마련되어 전반적인 장치의 부피가 커지게 된다는 기술상의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용하는 사륜구동시스템을 통하여 차동제한장치의 응답속도를 신속하게 하며 콤팩트한 설계가 가능한 동시에, 전후 구동력 배분을 균일하게 지속적으로 유지시킬 수 있음으로써, 차량의 상품성을 극대화시킬 수 있도록 하는 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 각각 선기어, 유성기어, 그리고 캐리어를 포함하여 링기어를 공유한 좌측 유성기어 셋 및 우측 유성기어 셋과; 상기 좌측 캐리어와 우측 캐리어 사이에 위치하는 원판형의 센터 트러스트 와셔와; 상기 센터 트러스트 와셔의 양측에 대향하여 위치하여 외주에 헬리컬 치형이 형성되되, 상기 좌측 캐리어로부터 회전 가능하게 슬라이딩 결합된 제1사이드 기어 및, 상기 우측 캐리어와 스플라인 결합하여 일체로 회전하는 제2사이드 기어와; 상기 제1사이드 기어 및 제2사이드 기어의 양 외측과 상기 좌측 캐리어 및 우측 캐리어 사이에 각각 위치하는 한 쌍의 엔드 트러스트 와셔와; 상기 좌측 캐리어에 연결된 하우징의 내주에 방사형으로 한 쌍씩 회전 가능하게 지지되며, 각기 다른 길이의 치형이 서로 대향하여 상기 제1사이드 기어 또는 제2사이드 기어와 선택적으로 치합하는 피니언 기어로 구성함으로써 달성된다.

도 2는 본 발명의 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템을 도시하는 개략적인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템에 대한 작동예를 도시하는 도이고, 도 4는 본 발명의 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템에 대한 사이드 기어와 피니언 기어를 도시하는 도이다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 기존의 차동제한장치인 점성 커플링을 배제시키고 좌측 유성기어 셋(100)과 우측 유성기어 셋(200)을 포함한 더블 디퍼렌셜 유닛 내에서 자체적으로 차동제한장치의 역할을 수행할 수 있도록 개선하여, 콤팩트한 설계가 가능하 며 차동제한장치에 대한 응답속도 또한 신속하게 하고, 특히 최적 구동력 배분조건인 전륜:후륜이 5:5를 만족할 수 있도록 하는 것에 특징이 있다.

우선, 더블 디퍼렌셜 유닛 내에 마련된 좌측 유성기어 셋(100)과 우측 유성기어 셋(200)은 각각 선기어, 유성기어, 링기어(800) 그리고 캐리어(110, 210)를 포함하는 것이 일반적이나, 본 발명에 있어서는 상기 좌측 유성기어 셋(100)과 우측 유성기어 셋(200)이 하나의 링기어(800)를 공유하는 것에 차이가 있다.

여기에서, 상기 좌측 유성기어 셋(100)은 좌측 캐리어(110)를 통하여 변속기로부터의 회전력을 전달받아 선기어를 통하여 좌측 전륜을 회전시키며, 상기 우측 유성기어 셋(200)의 선기어는 우측 전륜을 회전시키고, 우측 캐리어(210)는 후륜을 회전시키게 되는 것이다.

그리고, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 좌측 캐리어(110)와 우측 캐리어(210) 사이에 위치하는 센터 트러스트 와셔(300), 제1사이드 기어(410) 및 제2사이드 기어(420), 엔드 트러스트 와셔(500), 그리고 피니언 기어(600, 600')는 후륜에 대하여 차동제한장치의 기능을 수행하게 된다.

여기에서, 원판형의 상기 센터 트러스트 와셔(300) 양측에는 제1사이드 기어(410) 및 제2사이드 기어(420)가 서로 대향하여 위치하며, 상기 제1사이드 기어(410) 및 제2사이드 기어(420)의 외주에는 도 4의 (b)와 같이 헬리컬 치형이 형성되어 있고, 상기 제1사이드 기어(410)와 좌측 캐리어(110) 사이에는 물론, 상기 제2사이드 기어(420)와 우측 캐리어(210) 사이에는 각각 링형상의 엔드 트러스트 와셔(500)가 삽입되어 있다.

이때, 상기 제1사이드 기어(410)는 좌측 캐리어(110)에 슬라이딩 결합되어 동시 회전하지 않는 반면, 상기 제2사이드 기어(420)는 우측 캐리어(210)에 스플라인 고정되어 동시 회전하게 되는 것이다.

그리고, 상기 좌측 캐리어(110)에 지지되는 하우징(610) 내에는 상기 제1사이드 기어(410) 또는 제2사이드 기어(420)의 헬리컬 치형과 선택적으로 치합하는 피니언 기어(600, 600')가 도 4에 도시된 바와 같이 방사형으로 쌍을 이루어 배치되어 있다.

도 4의 (a)에는 세 쌍의 피니언 기어(600, 600')가 상기 사이드 기어(400)의 외주에 120도의 위상각을 가지고 배치된 것을 나타내었으며, 이때, 각 쌍의 피니언 기어(600)는 도 3과 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 양측에 형성된 치형의 길이가 서로 다르게 대향하여 설치된다.

이에 따라, 평상시 상기 사이드 기어(400)와 피니언 기어(600)는 일체로 회전하지만, 차동 발생시 상기 사이드 기어(400)와 피니언 기어(600) 간에는 치합반력이 발생함에 따라 추력에 의하여 상기 사이드 기어(400)는 양측의 엔드 트러스트 와셔(500)와 접촉하는 동시에, 반력에 의하여 센터 트러스트 와셔(300)와도 접촉하게 되는 것이다.

본 발명에 있어서, 도 3과 같이 상기 좌측 캐리어(110)와 우측 캐리어(210)의 내측 중앙에는 원통형 돌부(111, 211)가 각각 돌출 형성되고; 상기 제1사이드 기어(410) 및 제2사이드 기어(420)의 각 외측 중앙에는 상기 원통형 돌부(111, 211)가 삽입 가능한 요홈(411, 421)이 절입 형성되고; 상기 원통형 돌부(111, 211) 와 상기 요홈(411, 421) 사이에는 각각 스프링(700)이 추가로 마련되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 좌측 캐리어(110)와 제1사이드 기어(410) 사이에는 물론, 상기 우측 캐리어(210)와 제2사이드 기어(420) 사이에 각각 스프링(700)을 추가함으로써, 상기 스프링(700)이 수축할 정도의 소정 기준치 이상의 차동 발생시에만 차동제한기능을 수행하도록 할 수도 있는 것이다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 좌측 유성기어 셋(100)과 우측 유성기어 셋(200)이 링기어(800)를 공유하기 때문에, 평상시 좌측 캐리어(110) 및 우측 캐리어(210)는 동일한 회전비로 회전하며, 상기 좌측 캐리어(110)와 우측 캐리어(210) 사이에 마련된 센터 트러스트 와셔(300), 제1사이드 기어(410) 및 제2사이드 기어(420), 피니언 기어(600), 그리고 엔드 트러스트 와셔(500)가 모두 일체로 회전하게 된다.

그러나, 좌우륜의 노면 마찰계수가 서로 다르거나 급격한 선회에 따라 차동이 발생할 경우에는 좌우륜의 부하 불균형에 의하여 상기 제1사이드 기어(410) 및제2사이드 기어(420)와 피니언 기어(600, 600') 사이에는 치합반력이 발생하게 되는 것이다.

이에 따라, 상기 제1사이드 기어(410) 및 제2사이드 기어(420)는 양측의 엔드 트러스트 와셔(500)와 접촉하게 되는 동시에, 중앙의 센터 트러스트 와셔(300) 와도 접촉하게 됨으로써, 차동제한기능을 수행할 수 있는 것이다.

이와 함께, 상기 스프링(700)은 소정 기준치 이상의 차동 발생시에만 차동제한기능을 수행할 수 있도록 조절하게 된다.

따라서, 본 발명의 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템은 자체적으로 차동제한기능을 수행하기 때문에 기존에 차동제한기능을 수행하던 점성 커플링을 배제시킬 수 있음으로써, 콤팩트한 설계가 가능하다.

이뿐 아니라, 차동제한장치의 응답속도가 매우 빠르며, 특히 최적 구동력 배분조건을 지속적으로 균일하게 유지할 수도 있다는 탁월한 이점이 있는 발명인 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

이상과 같은 본 발명은 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용하는 사륜구동시스템을 통하여 차동제한장치의 응답속도를 신속하게 하며 콤팩트한 설계가 가능한 동시에, 전후 구동력 배분을 균일하게 지속적으로 유지시킬 수 있음으로써, 차량의 상품성을 극대화시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims

각각 선기어, 유성기어, 그리고 캐리어를 포함하여 링기어를 공유한 좌측 유성기어 셋 및 우측 유성기어 셋과;

상기 좌측 캐리어와 우측 캐리어 사이에 위치하는 원판형의 센터 트러스트 와셔와;

상기 센터 트러스트 와셔의 양측에 대향하여 위치하여 외주에 헬리컬 치형이 형성되되, 상기 좌측 캐리어로부터 회전 가능하게 슬라이딩 결합된 제1사이드 기어 및, 상기 우측 캐리어와 스플라인 결합하여 일체로 회전하는 제2사이드 기어와;

상기 제1사이드 기어 및 제2사이드 기어의 양 외측과 상기 좌측 캐리어 및 우측 캐리어 사이에 각각 위치하는 한 쌍의 엔드 트러스트 와셔와;

상기 좌측 캐리어에 연결된 하우징의 내주에 방사형으로 한 쌍씩 회전 가능하게 지지되며, 각기 다른 길이의 치형이 서로 대향하여 상기 제1사이드 기어 또는 제2사이드 기어와 선택적으로 치합하는 피니언 기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템.
제 1항에 있어서, 상기 좌측 캐리어와 우측 캐리어의 내측 중앙에는 원통형 돌부가 돌출 형성되고;

상기 제1사이드 기어 및 제2사이드 기어의 각 외측 중앙에는 상기 원통형 돌 부가 삽입 가능한 요홈이 절입 형성되고;

상기 원통형 돌부와 상기 요홈 사이에는 각각 스프링이 추가로 마련되는 것을 특징으로 하는 더블 디퍼렌셜 유닛을 이용한 사륜구동시스템.