KR101815128B1 - 2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스 - Google Patents

2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 4륜 구동시 전륜과 후륜의 타이어 마모편차로 인해 전,후륜측 차동기어에서 발생하는 기어간 충격 및 소음을 별도의 복잡한 장치를 사용하지 않고도 감소시킬 수 있어 제조비용을 증가시키지 않고, 또한 트랜스퍼스 케이스 자체에서 발생하는 기어간 충격 및 소음에 대하여도 간단한 구조에 의해 감소시킬 수 있는 2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스를 제공한다.
본 발명의 트랜스퍼 케이스는, 하우징과, 하우징 내에 설치된 구동축과, 구동축에 결합되어 함께 회전하는 선기어와, 선기어의 주위에 복수개 배치된 유성기어와, 하우징측에 결합되어 유성기어를 회전가능하게 축지지하는 캐리어와, 유성기어에 내접하여 이 맞림물되는 링기어와, 링기어와 결합되어 함께 회전하는 결합기어와, 결합기어와 이 맞물림되는 제1 중계기어와, 제1 중계기어와 이 맞물림되어 전륜측 차동기어에 구동력을 전달하는 제2 중계기어를 포함하여 이루어지며, 상기 링기어와 결합기어의 결합은, 링기어의 치차홈과, 결합기어의 치차돌기에 의해 이루어지고, 치차돌기의 치차폭 길이에 대하여 치차홈의 치차홈폭 길이를 2배 길게 형성한 것이다.

Description

2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스{Transfer Case of 2-Wheel/4-Wheel Driving Vehicle}
본 발명은 2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 4륜 구동시 전륜과 후륜의 타이어 마모편차로 인해 전,후륜측 차동기어에서 기어간 충격 및 소음의 발생을 감소시킬 수 있고, 또한 트랜스퍼 케이스 자체에서 발생하는 기어간 충격 및 소음의 발생을 감소시킬 수 있는 2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차는 차체와 새시로 구분되고, 새시는 엔진, 동력전달장치, 서스펜션 등이 서로 유기적으로 연결되어 이루어지며, 차체는 상기한 각 장치를 지지함과 아울러 외관을 이루도록 되어 있다.
여기서, 동력전달장치는 엔진에서 발생된 동력을 차속에 적합하도록 변화시키는 자동변속기와, 자동변속기에 인가된 동력을 구동 차축에 분배 전달하는 차동장치와, 차동장치에서 인가되는 동력을 인가받아 타이어에 전달하여 자동차를 주행시키는 차축으로 구성되어 있다.
또한 동력전달장치는 통상 전륜 또는 후륜 중 하나만을 구동시킴으로써 자동차를 주행시키도록 되어 있지만, 주행중 안정성을 더욱 높이고, 산악 등과 같은 험로를 무리없이 주행할 수 있도록 하는 4륜 구동 차량이 개발되었다.
4륜 구동 차량은 상시 4륜 구동 차량과 2/4륜 변환 구동 차량으로 구분되고, 상시 4륜 구동차량은 풀타임으로 4륜 구동되며, 2/4륜 변환 차량은 2륜 또는 4륜으로 구동하기 위한 변환장치가 별도로 설치되어 있다.
또한 4륜 구동 차량의 동력전달장치에는 트랜스퍼 케이스가 구비되어 있고, 트랜스퍼 케이스는 자동변속기와 연결되어 엔진에서 발생된 구동력을 전륜측 차동기어와 후륜측 차동기어로 전달하는 기능을 수행한다.
그런데, 이와 같은 4륜 구동 차량은, 4륜 구동시, 전륜과 후륜의 타이어 마모편차로 인해 전,후륜측 차동기어에서 기어간 충격 및 소음이 발생하는 것으로 알려져 있고, 또한 트랜스퍼 케이스 자체에서도 기어들이 맞물려 회전동력을 전달하는 과정에서 각 기어의 회전속도 차이에 의해 기어간 충격 및 소음을 유발하는 것으로 알려져 있다. 이러한 충격 및 소음에 의해 전,후륜측 차동기어와 트랜스퍼 케이스의 내부 고장을 유발함과 동시에, 수명을 단축시키는 문제가 있었다.
종래에도 이러한 문제를 해결하기 위한 방안이 제시되어 있다. 즉, 대한민국 등록특허 10-0786533호의 4륜 구동용 동력 절환장치에 의하면, 전륜측 차동장치에 구비되는 공회전 축부재와 연결 축부재 사이의 동력 전달 및 차단이 습식 다판클러치와 이를 구동하는 마그네틱 클러치에 의해 구현되도록 함으로써, 2륜 구동중 4륜 구동으로의 절환시 양측 축부재 사이의 회전속도와 회전방향의 차이를 극복할 수 있음과 더불어, 4륜 구동으로의 절환시 전,후륜측 차동장치에서 발생되는 충격 및 소음의 정도도 크게 줄일 수 있도록 한 것이다.
그러나, 상기의 종래기술은 전,후륜측 차동기어의 충격 및 소음으로 인한 고장을 방지하기 위한 수단이 습식 다판클러치와 이를 구동하는 마그네틱 클러치에 의해 구현되도록 한 것이므로, 부품수의 증가로 제조비용이 상승함은 물론, 동력전달장치의 구성을 더욱 복잡하게 하여 유지관리가 어렵고 또 다른 문제를 발생할 염려가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 4륜 구동시 전륜과 후륜의 타이어 마모편차로 인해 전,후륜측 차동기어에서 발생하는 기어간 충격 및 소음을 별도의 복잡한 장치를 사용하지 않고도 감소시킬 수 있어 제조비용을 증가시키지 않고, 또한 트랜스퍼스 케이스 자체에서 발생하는 기어간 충격 및 소음에 대하여도 간단한 구조에 의해 감소시킬 수 있는 2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자동변속기와 연결되어 엔진에서 발생된 구동력을 전륜측 차동기어와 후륜측 차동기어로 각각 전달하는 트랜스퍼 케이스에 있어서, 하우징; 상기 하우징 내에 설치되어 회전지지되고 상기 자동변속기로부터 구동력을 전달받아 후륜측 차동기어에 전달하는 구동축; 상기 구동축의 바깥둘레면에 결합되어 함께 회전하는 선기어; 상기 선기어의 주위에 복수개 배치되어 이 맞물림되는 유성기어; 상기 하우징측에 결합되어 상기 복수개의 유성기어를 회전가능하게 축지지하는 캐리어; 상기 복수개의 유성기어에 내접하여 이 맞림물되는 링기어; 상기 구동축에 회전지지되고 상기 링기어와 결합되어 함께 회전하는 결합기어; 상기 하우징에 회전지지되고 상기 결합기어와 이 맞물림되는 제1 중계기어; 및 상기 하우징에 회전지지되고 상기 제1 중계기어와 이 맞물림되어 전륜측 차동기어에 구동력을 전달하는 제2 중계기어를 포함하여 이루어지며, 상기 링기어와 결합기어의 결합은, 링기어에 형성한 치차홈과, 결합기어에 형성되어 상기 치차홈에 결합되는 치차돌기에 의해 이루어지고, 상기 결합기어에 형성한 치차돌기의 치차폭 길이에 대하여 링기어에 형성한 치차홈의 치차홈폭 길이를 2배 길게 형성한 2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스에 특징이 있다.
또한 본 발명은 상기 캐리어와 하우징의 결합은, 하우징에 고정한 결합부재와 상기 캐리어를 결합하여 이루어지며, 상기 결합부재와 캐리어의 결합은, 결합부재에 형성한 치차홈과, 캐리어에 형성되어 상기 치차홈에 결합되는 치차돌기에 의해 이루어지고, 상기 캐리어에 형성한 치차돌기의 치차폭 길이에 대하여 결합부재에 형성한 치차홈의 치차홈폭 길이를 2배 길게 형성한 2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스에 특징이 있다.
상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 트랜스퍼 케이스를 구성하는 링기어의 치차홈과 결합기어의 치차돌기를 결합함에 있어, 치차홈과 치차돌기 사이에 정,역회전방향으로 여유 틈새를 형성함에 따라, 4륜 구동시 타이어의 마모편차에 의해 발생하는 전,후륜측 차동기어의 기어간 충돌 및 소음을 상기 여유 틈새가 흡수할 수 있게 되고, 이로써 전,후륜측 차동기어의 충격 및 소음을 감소시켜 고장 방지는 물론 수명을 연장할 수 있는 유용한 발명인 것이다.
또한 본 발명에 의하면, 트랜스퍼 케이스를 구성하는 결합부재의 치차홈과 캐리어의 치차돌기를 결합함에 있어, 치차홈과 치차돌기 사이에 정,역회전방향으로 여유 틈새를 형성함에 따라, 트랜스퍼 케이스의 선기어, 유성기어, 링기어 및 결합기어로 동력전달시 기어간 충격 및 소음을 상기 여유 틈새가 흡수할 수 있게 되고, 이로써 트랜스퍼 케이스의 기어간 충격 및 소음을 감소시켜 고장 방지는 물론 수명을 연장할 수 있는 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 트랜스퍼 케이스가 설치된 차량의 동력전달장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스를 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도.
도 4는 도 2의 B-B선 단면도.
도 5는 도 2의 C-C선 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 1은 2륜/4륜 구동 차량의 동력전달장치를 나타낸 것으로, 전륜(1) 측에 엔진(2)이 배치되어 있고, 엔진(2) 후방에 자동변속기(3)와 트랜스퍼 케이스(4)가 차례로 연결되어 있다.
트랜스퍼 케이스(4)는 자동변속기(3)로부터 전달된 구동력을 전륜추진축(6)으로 연결된 전륜측 차동기어(5)와, 후륜추진축(8)으로 연결된 후륜측 차동기어(7)에 전달함으로써 전륜(1)과 후륜(9)을 구동할 수 있도록 되어 있으며, 전륜측 차동기어(5)와 전륜추진축(6) 사이에는 비스커스커플링(10)이 설치되어 트랜스퍼 케이스(4)로부터 전달되는 구동력을 전륜측 차동기어(6)에 전달하거나 차단하여 차량을 2륜 또는 4륜으로 구동할 수 있도록 되어 있다.
이때, 본 발명의 트랜스퍼 케이스(4)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(41)과, 하우징(41) 내에 설치되는 구동축(42), 선기어(43), 유성기어(44), 캐리어(46), 링기어(47), 결합기어(48), 제1 및 제2 중계기어(49,50)로 구성된다.
구동축(42)은 하우징(41) 내에 관통 설치되어 회전지지 되어 있고, 자동변속기(3)로부터 구동력을 전달받아 후륜측 차동기어(7)쪽으로 전달한다.
선기어(43)는 하우징(41) 내에서 상기 구동축(42)의 바깥둘레면에 결합되어 함께 회전하는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 구동축(42)의 바깥둘레면에 형성한 치차(42a)와 선기어(43)의 안둘레면에 형성한 치차홈(43a)이 결합되어 구동축(42)과 선기어(43)는 일체적으로 회전하도록 되어 있다.
또한 유성기어(44)는 선기어(43)의 주위에 복수개 배치되어 이 맞물림되고, 도 2에서와 같이 하우징(41)측에 결합된 캐리어(46)에 축(44a)으로 자체 회전가능하게 설치되어 있다.
링기어(47)는 상기 복수개의 유성기어(44)에 내접하여 이 맞림물되는 것으로, 선기어(43)의 회전이 유성기어(44)를 통해 전달되어 회전하고, 회전방향은 구동축(42) 및 선기어(43)와 반대방향으로 회전한다.
결합기어(48)는 구동축(42)을 중심으로 회전하도록 회전지지되고, 상기 링기어(47)와 결합되어 함께 동일한 방향으로 회전한다.
제1 중계기어(49)는 하우징(41)에 축(49a)으로 지지되어 자체 회전가능하고, 상기 결합기어(48)와 이 맞물림 된다.
제2 중계기어(50)는 하우징(41)에 출력축(50a)으로 회전지지되고, 상기 제1 중계기어(49)와 이 맞물림되어 있다.
따라서, 도 1 및 도 2에서와 같이 엔진(2)으로부터 발생된 구동력이 자동변속기(3)를 통해 변속되어 트랜스퍼 케이스(4)의 구동축(42)으로 전달되면, 구동축(42)에 의해 후륜측 차동기어(7)로 구동력이 전달되고, 이와 동시에 구동축(42)에 결합된 선기어(43)가 회전하게 되면, 선기어(43)와 이 맞물림되어 캐리어(46)에 축(44a)으로 지지된 복수개의 유성기어(44)가 제위치에서 회전하게 되고, 이어서 복수개의 유성기어(44)와 이 맞물림된 링기어(47) 및 이와 결합된 결합기어(48)가 회전하게 되며, 이어서 결합기어(48)와 차례로 이맞물림된 제1 중계기어(49)와 제2 중계기어(50)가 회전하게 되므로, 제2 중계기어(50)의 출력축(50a)을 통해 구동력을 전륜측 차동기어(5)쪽으로도 전달할 수 있게 된다.
이때, 도 1에서와 같이 전륜측 차동기어(5)쪽에 구비된 비스커스커플링(10)의 조작에 의해 동력이 전륜측 차동기어(5)쪽으로 전달되지 않도록 차단하면, 차량은 2륜 구동하게 되고, 동력을 전륜측 차동기어(5)쪽으로 전달시키면 차량은 4륜 구동하게 된다.
한편, 비스커스커플링(10)으로 동력을 전륜측 차동기어(5)쪽으로 전달하여 차량이 4륜 구동하게 되면, 전,후륜의 타이어 마모편차에 의해 전,후륜측 차동기어(5,7)에서 기어간 충돌 및 소음이 발생한다.
본 발명은 트랜스퍼 케이스(4)를 구성하는 링기어(47)와 결합기어(48)의 결합구조에 의해 상기한 4륜 구동시 발생하는 전,후륜측 차동기어(5,7)의 기어간 충격 및 소음을 최대한 감소시키도록 되어 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 링기어(47)와 결합기어(48)의 결합구조는, 링기어(47)에 형성한 치차홈(47a)과, 결합기어(48)에 형성되어 상기 치차홈(47a)에 결합되는 치차돌기(48a)에 의해 이루어진다. 또한 상기 결합기어(48)에 형성한 치차돌기(48a)의 치차폭 길이(a)에 대하여 링기어(47)에 형성한 치차홈(47a)의 치차홈폭 길이(b)를 2배 더 길게 형성한 것으로, 예를 들면 치차돌기(48a)의 치차폭 길이(a)가 3mm인 경우, 치차홈(47a)의 치차홈폭 길이(b)는 6mm로 설정한다.
따라서, 치차돌기(48a)와 치차홈(47a) 사이에는 3mm의 여유 틈새가 형성되고, 이 여유 틈새에 의해서는 링기어(47), 결합기어(48), 제1 중계기어(49)로 이어지는 정,역방향의 회전전달이 1:1로 이루어지지 않고 틈새만큼 정,역방향으로 회전 여유가 발생하게 되므로, 4륜 구동시 전,후륜의 타이어 편차에 의해 전,후륜측 차동기어(5,7)의 기어간 충격 및 소음을 흡수하여 차동기어의 기어간 충격 및 소음 발생을 최대한 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 트랜스퍼 케이스(4)를 구성하는 캐리어(46)와 하우징(41)측의 결합구조에 의해 트랜스퍼 케이스(4) 자체 내에서 발생하는 기어간 충격과 소음을 최대한 감소시키도록 되어 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 캐리어(46)와 하우징(41)의 결합은, 하우징(41)에 고정한 결합부재(45)와 상기 캐리어(46)를 결합하여 이루어지며, 상기 결합부재(45)와 캐리어(46)의 결합구조는, 도 5에 도시된 바와 같이 결합부재(45)에 형성한 치차홈(45a)과, 캐리어(46)에 형성되어 상기 치차홈(45a)에 결합되는 치차돌기(46a)에 의해 이루어진다.
또한 상기 캐리어(46)에 형성한 치차돌기(46a)의 치차폭 길이(a)에 대하여 결합부재(45)에 형성한 치차홈(45a)의 치차홈폭 길이(b)를 2배 더 길게 형성한 것으로, 예를 들면 치차돌기(46a)의 치차폭 길이(a)가 3mm인 경우, 치차홈(45a)의 치차홈폭 길이(b)는 6mm로 설정한다.
따라서, 치차돌기(46a)와 치차홈(45a) 사이에는 3mm의 여유 틈새가 형성되고, 이 여유 틈새에 의해서는 선기어(43), 유성기어(44) 및 링기어(47) 사이에서 1:1 회전이 이루어지지 않고 틈새만큼 정,역방향으로 회전 여유가 발생하게 되므로, 동력전달시 기어간 충격 및 소음을 흡수하여 충격 및 소음으로 인한 트랜스퍼 케이스(4)의 고장을 방지할 수 있다.
지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 전륜 2 : 엔진
3 : 자동변속기 4 : 트랜스퍼 케이스
5 : 전륜측 차동장치 6 : 전륜추진축
7 : 후륜측 차동장치 8 : 후륜추진축
9 : 후륜 10 : 비스커스커플링
41 : 하우징 42 : 구동축
43 : 선기어 44 : 유성기어
45 : 결합부재 46 : 캐리어
47 : 링기어 48 : 결합기거
49,50 : 제1 및 제2 중계기어

Claims (2)

  1. 자동변속기와 연결되어 엔진에서 발생된 구동력을 전륜측 차동기어와 후륜측 차동기어로 각각 전달하는 트랜스퍼 케이스에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징 내에 설치되어 회전지지되고 상기 자동변속기로부터 구동력을 전달받아 후륜측 차동기어에 전달하는 구동축;
    상기 구동축의 바깥둘레면에 결합되어 함께 회전하는 선기어;
    상기 선기어의 주위에 복수개 배치되어 이 맞물림되는 유성기어;
    상기 하우징측에 결합되어 상기 복수개의 유성기어를 회전가능하게 축지지하는 캐리어;
    상기 복수개의 유성기어에 내접하여 이 맞림물되는 링기어;
    상기 구동축에 회전지지되고 상기 링기어와 결합되어 함께 회전하는 결합기어;
    상기 하우징에 회전지지되고 상기 결합기어와 이 맞물림되는 제1 중계기어; 및
    상기 하우징에 회전지지되고 상기 제1 중계기어와 이 맞물림되어 전륜측 차동기어에 구동력을 전달하는 제2 중계기어를 포함하여 이루어지며,
    상기 링기어와 결합기어의 결합은, 링기어에 형성한 치차홈과, 결합기어에 형성되어 상기 치차홈에 결합되는 치차돌기에 의해 이루어지고, 상기 결합기어에 형성한 치차돌기의 치차폭 길이에 대하여 링기어에 형성한 치차홈의 치차홈폭 길이를 2배 길게 형성한 것을 특징으로 하는 2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 캐리어와 하우징의 결합은,
    하우징에 고정한 결합부재와 상기 캐리어를 결합하여 이루어지며,
    상기 결합부재와 캐리어의 결합은, 결합부재에 형성한 치차홈과, 캐리어에 형성되어 상기 치차홈에 결합되는 치차돌기에 의해 이루어지고, 상기 캐리어에 형성한 치차돌기의 치차폭 길이에 대하여 결합부재에 형성한 치차홈의 치차홈폭 길이를 2배 길게 형성한 것을 특징으로 하는 2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스.
KR1020150183019A 2015-12-21 2015-12-21 2륜/4륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스 KR101815128B1 (ko)

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