KR20020012882A

KR20020012882A - 차량용 동력전달장치

Info

Publication number: KR20020012882A
Application number: KR1020000046133A
Authority: KR
Inventors: 하태환
Original assignee: 하태환
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2002-02-20
Also published as: ATE358607T1; EP1311402A1; DE60127688T2; WO2002012010A1; JP2004505825A; CN1247393C; US20030159874A1; US6863143B2; ES2284665T3; EP1311402B1; KR100397570B1; DE60127688D1; AU2001277798A1; CN1446153A; JP3843070B2; EP1311402A4

Abstract

본 발명은 차량용 동력전달장치에 관한 것으로, 본 발명은 크기가 서로 다른 다수개의 구동기어(12)를 구비하여 엔진과 연결된 구동축(10)과, 상기 각 구동기어(12)와 항시 치합되는 각각의 변속기어(22)를 구비하고, 제어수단(70)에 의해 상기 구동축(10)으로부터 전달되는 동력을 변속하도록 출력축(30)에 설치되는 변속수단(20)으로 이루어진 차량용 동력전달장치에 있어서, 상기 각 변속기어(22)가 설치되는 출력축(30)이 중공형으로 형성되고, 상기 출력축(30)의 일단에 전륜(42)의 회전수를 각각 제어하기 위한 차동기어부(50)가 설치되며, 상기 출력축(30)의 중간부에는 상기 제어수단(70)에 의해 작동되어 상기 구동기어(12)의 동력을 선택적으로 후륜(44)에 전달하기 위한 4륜구동부(60)가 설치되는 것으로, 본 발명에 의하면, 유성기어로 이루어진 변속수단(20)의 출력축(30)을 중공형으로 형성하고 차동기어부(50)를 설치하여 구동륜을 용이하게 구동시킬 수 있고, 각 구동륜의 선회가 가능하며, 상기 출력축(30)에 4륜기어(62)를 직접 설치함으로써, 4륜구동부(60)의 다단 변속이 가능함은 물론, 4륜구동부(60)의 구조가 현저하게 단순화될 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

Description

차량용 동력전달장치{POWER TRANSMISSION DEVICE FOR AUTOMOBILE}

본 발명은 차량용 동력전달장치에 관한 것으로, 특히 다수개의 유성기어로 구성된 변속장치로부터 전륜과 후륜을 단순한 구조로 구동시킬 수 있는 차량용 동력전달장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 엔진으로부터 발생된 동력을 전륜(前輪) 또는 후륜(後輪)에 전달하기 위한 동력전달장치가 구비되어 있다.

이러한 동력전달장치 중에서 클러치는 필요에 따라 동력을 단속하는 기능을 갖는 것이고, 변속장치는 주행상태에 알맞도록 다수개의 기어의 물림을 변화시키고, 전진과 후진이 가능하도록 하는 장치이다. 또한, 종감속장치 및 차동장치는 회전력을 증가시킴과 동시에 좌,우 구동륜의 회전수를 제어하는 기능을 갖는 것이다.

상기와 같은 동력전달장치 중에서 변속장치에 대한 개발이 활발하여 다종의 변속장치가 개시되어 있다.

특히, 본원 출원인이 선출원한 특허출원 98-63295호에는 엔진과 연결된 구동축에 유성기어로 이루어진 다수개의 변속기어가 항시 맞물리도록 한 후에, 필요한 회전수를 갖는 변속기어의 캐리어를 필요에 따라 구속함으로써, 변속이 용이하게 이루어지도록 한 변속장치가 개시되어 있다.

그러나, 이러한 구조의 변속장치는 변속이 자동으로 용이하게 이루어지고, 구조가 단순한 장점은 있었으나, 다수개의 변속기어가 설치된 출력축과 구동륜을 연결하기 위한 구성이 복잡한 문제점이 있었다. 즉, 통상의 변속장치와 구조가 상이한 상기 변속장치의 출력축의 양단에 통상의 종감속기어와 차동기어를 각각 설치해야 하는 불편함이 있었고, 이 경우에 그 설치구조가 복잡하여 작업성이나 정비성이 저하되는 문제점이 있었던 것이다.

한편, 종래기술에 의한 동력전달장치에서 차량의 전륜과 후륜을 모두 구동시키기 위한 4륜구동장치는 그 구조가 복합한 문제점이 있었고, 다단의 변속이 곤란한 문제점이 있었던 것이다.

즉, 종래기술에 의한 4륜구동장치는 변속장치의 일측에 4륜구동장치를 설치하고, 상기 변속장치와 4륜구동장치를 선택적으로 연결하기 위한 장치가 복잡하게 구성되어 있었으며, 다단의 변속이 불가능하였던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 유성기어로 이루어진 변속수단의 출력축에 차동기어부를 설치하여 구동륜을 용이하게 구동시킬 수 있고, 상기 출력축에 4륜구동부를 설치하여 다단의 변속이 가능함은 물론, 그 구조를 단순화시킬 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 동력전달장치를 설명하기 위한 개략적 구성도.

도 2는 도 1에 도시된 차동기어부를 도시한 개략적 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 4륜구동부를 도시한 개략적 단면도.

도 4는 도 3에 도시된 4륜구동부의 구동피니언과 4륜기어의 결합상태를 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 구동축 12 : 구동기어

20 : 변속수단 22 : 변속기어

30 : 출력축 42 : 전륜

44 : 후륜 50 : 차동기어부

52 : 차동피니언 53 : 케이스

54A,54B : 좌,우측 사이드 기어 55,56 : 좌,우측 액슬축

60 : 4륜구동부 62 : 4륜기어

62A : 선기어 62B : 유성기어

62C : 링기어 66 : 구동피니언

70 : 제어수단 80 : 종감속/차동기어(80)

90 : 추진축

상기와 같은 기술적 과제를 해소하기 위한 본 발명은 크기가 서로 다른 다수개의 구동기어를 구비하여 엔진과 연결된 구동축과, 상기 각 구동기어와 항시 치합되는 각각의 변속기어를 구비하고, 제어수단에 의해 상기 구동축으로부터 전달되는 동력을 변속하도록 출력축에 설치되는 변속수단으로 이루어진 차량용 동력전달장치에 있어서, 상기 각 변속기어가 설치되는 출력축이 중공형으로 형성되고, 상기 출력축의 일단에 전륜의 회전수를 각각 제어하기 위한 차동기어부가 설치되며, 상기 출력축의 중간부에는 상기 제어수단에 의해 작동되어 상기 구동기어의 동력을 선택적으로 후륜에 전달하기 위한 4륜구동부가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 동력전달장치를 제공한다.

이때, 상기 차동기어부는 각각의 차동피니언이 내설되고, 상기 출력축의 일단에 결합되어 작동되는 케이스; 상기 각 차동피니언과 치합되도록 상기 케이스의 내부에 설치된 좌,우측 사이드 기어; 상기 좌측 사이드 기어에 일단이 결합되고, 타단은 상기 출력축을 관통하여 일측의 전륜에 결합된 좌측 액슬축; 및 상기 우측 사이드 기어에 일단이 결합되고, 타단에는 타측의 전륜에 결합된 우측 액슬축으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 4륜구동부는 상기 출력축에 결합된 선기어, 상기 선기어에 외접되도록 치합되고, 캐리어에 설치된 다수개의 유성기어, 상기 유성기어와 내접되도록 치합되고, 외경에는 기어이가 형성된 링기어로 이루어진 4륜기어; 및 일단이 후륜의 종감속/차동기어와 연결된 추진축의 타단에 설치되어 상기 링기어에 직각으로 치합되는 구동피니언으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 동력전달장치를 설명하기 위한 개략적 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 차동기어부를 도시한 개략적 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 4륜구동부를 도시한 개략적 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 4륜구동부의 구동피니언과 4륜기어의 결합상태를 도시한 단면도이다.

첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 동력전달장치는 크기가 서로 다른 다수개의 구동기어(12)를 구비하여 엔진과 연결된 구동축(10)과, 상기 각 구동기어(12)와 항시 치합되는 각각의 변속기어(22)를 구비하고, 제어수단(70)에 의해 상기 구동축(10)으로부터 전달되는 동력을 변속하도록 출력축(30)에 설치되는 변속수단(20)으로 이루어진 차량용 동력전달장치에 차동기어부(50)와 4륜구동부(60)가 설치된 구성을 갖는 것이다.

이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 상기 변속수단(20)과 제어수단(70) 및 구동축(10)은 본원의 종래기술에서 언급한 바와 같이 특허 98-63295호에 개시된 것으로, 상세한 설명은 생략하고, 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 구동축(10)은 엔진(직립형 엔진 또는 수평대향형 엔진)의 출력축과 연결된 것이고, 상기 변속수단(20)의 각 변속기어(22)는 상기 구동축(10)의 각 구동기어(12)에 항시 치합된다. 이러한 상태에서 사용자가 변속레버 또는 변속버튼을 조작하여 상기 제어수단(70)이 작동시키게 되면, 상기 제어수단(70)이 선택된 변속기어(22)의 캐리어(22A)를 구속하게 되고, 이로 인하여 상기 구동기어(12)의 동력은 상기 변속기어(22)를 통하여 출력축(30)으로 전달되는 것이고, 이러한 상태에서상기 캐리어(22A)의 구속을 해제하게 되면, 전달되는 동력은 차단되는 것이다.

한편, 상기와 같은 변속장치(20)의 각 변속기어(22)가 설치되는 출력축(30)은 중공형으로 형성된 것으로, 외축에는 상기 각 변속기어(22)의 선기어(도시되지 않음)가 각각 결합되고, 일단에는 상기 차동기어부(50)가 설치되는 것이며, 내축은 좌측 액측축(55)가 내설된 것이다.

상기 차동기어부(50)는 상기 출력축(30)의 일단에 설치되어 전륜(42) 즉 구동륜를 구동시키면서 좌,우측 전륜(42)이 다른 회전수로 선회할 수 있도록 하는 것으로, 각각의 차동피니언(52)이 내설되고, 상기 출력축(30)의 일단에 결합되어 상기 차동피니언(52)이 공전 또는 자전되도록 작동되는 케이스(53)와, 상기 각 차동피니언(52)과 치합되도록 상기 케이스(53)의 내부 양측에 각각 설치되는 좌,우측 사이드 기어(54A,54B)와, 상기 좌측 사이드 기어(54A)에 일단이 결합되고, 타단은 중공형으로 형성된 상기 출력축(30)을 관통하여 일측의 전륜(42)에 결합된 좌측 액슬축(55)와, 상기 우측 사이드 기어(54B)에 일단이 결합되고, 타단에는 타측의 전륜(42)에 결합된 우측 액슬축(56)으로 구성된 것이다.

이러한 차동기어부(50)는 상기 출력축(30)이 케이스(53)를 회전시키고, 사기 케이스(53)가 각 차동피니언(52)을 공전시킴으로써, 출력축(30)의 동력이 구동륜인 상기 전륜(42)으로 전달될 수 있는 것이다.

이때, 상기 케이스(53)와 출력축(30) 사이에는 출력축(30)의 회전수를 감속시키기 위한 종감속기어가 설치될 수 있다.

또한, 상기 좌,우측 액슬축(55,56)에는 등속죠인트가 설치될 수 있는 것이고, 상기 출력축(30)과 케이스(53)는 치합되도록 하여 동력을 전달하도록 구성할 수 있다.

한편, 상기 4륜구동부(60)는 상기 출력축(30)의 중간부에 설치되어 출력축(30)의 동력을 후륜(44)(평상시 구동되지 않는 피구동륜)으로 전달하여 차량의 전,후륜(42,44)이 동시에 구동되도록 하는 것으로, 상기 출력축(30)의 중간부에 결합된 선기어(62A)와, 상기 선기어(62A)에 외접되도록 치합되고, 캐리어(62D)에 설치된 다수개의 유성기어(62B)와, 상기 유성기어(62B)와 내접되도록 치합되고, 외경에는 기어이가 형성된 링기어(62C)로 이루어진 4륜기어(62)와, 일단이 후륜(44)의 종감속/차동기어(80)와 연결된 추진축(90)의 타단에 설치되어 상기 링기어(62C)에 직각으로 치합되는 구동피니언(66)으로 구성된 것이다.

이때, 상기 4륜기어(62)는 상기 구동기어(12)와 맞물리지 않는 것으로, 상기 캐리어(62D)를 구속함으로써, 선기어(62A)의 회전력이 각 유성기어(62B)를 통하여 링기어(62C)로 전달되는 것이고, 상기 링기어(62C)로 전달된 회전력은 상기 구동피니언(66)를 통하여 후륜(44)으로 전달되는 것이다.

상기 구동피니언(66)은 전술한 바와 같이 종감속/차동기어(80)와 연결된 추진축(90)의 일단에 설치되는 것이고, 상기 구동피니언(66)을 통하여 종감속/차동기어(80)로 입력된 동력은 최종 감속되어 후륜(44)으로 전달되는 것이다.

이러한, 4륜구동부(60)는 4륜기어(62)와 구동피니언(66)이 결합되는 단순한 구조만으로도 출력축(30)으로부터 전달되는 동력을 후륜(44)으로 전달시켜 차량의 전,후륜(42,44)이 동시에 구동시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 링기어(62C)와 구동피니언(66)은 도 4에 도시된 바와 같이 하이포드 기어 또는 베벨기어, 스파이럴 베벨기어, 워엄기어 등으로 구성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음고 같다.

상기 출력축(30)의 중간부에 4륜기어(62)가 설치되고, 상기 4륜기어(62)의 링기어(62C)에 구동피니언(66)이 치합되며, 상기 구동피니언(66)이 결합된 추진축(90)의 타단에는 후륜(44)과 연결된 종감속/차동기어(80)가 설치되고, 상기 출력축(30)의 일단에 차동기어부(50)가 설치된 상태에서, 엔진이 작동하게 되면, 상기 구동기어(12)가 회전하게 된다.

이러한 상태에서 사용자가 변속버튼 또는 변속레버를 선택하여 조작하게 되면, 상기 선택된 제어수단(70)이 선택된 변속기어(22)의 캐리어(22A)를 구속하게 된다.

상기 캐리어(22A)가 구속되면, 변속기어(22)의 링기어와 선기어에 치합되어 공전하던 유성기어가 자전하게 되고, 이로 인하여 상기 구동축(10)의 동력은 상기 링기어와 유성기어 및 선기어를 통하여 중공형의 출력축(30)에 전달되는 것이다.

전달된 동력에 의해 회전하는 상기 출력축(30)은 상기 차동기어부(50)의 케이스(53)를 회전시키게 되고, 이어서 상기 차동피니언(52)은 공전하면서 치합된 좌,우측 사이드 기어(64A,54B)를 회전시키게 된다.

상기와 같은 과정으로 좌,우측 사이드 기어(54A,54B)가 회전되면, 상기 좌,우측 액슬축(55,56)으로 동력이 전달되어 전륜(42)이 구동되는 것이다.

이러한 상태에서 일측의 전륜(42), 예를들면 좌측의 전륜(42)에 부하가 걸리게 되면, 상기 차동피니언(52)은 좌측 사이드 기어(54A)와 치합되면서 자전하게 되어 결국은 좌,우측 전륜(42)의 회전수가 상이하게 되는 것이다.

한편, 주행중에 사용자가 후륜(44)를 구동시키기 위하여 변속레버 또는 변속버튼(4륜구동에 필요한 조작기구)을 조작하게 되면, 상기 제어수단(70)은 상기 4륜기어(62)의 캐리어(62D)를 구속하게 된다.

상기 캐리어(62D)가 구속되면, 상기 출력축(30)에 결합된 선기어(62A)의 회전력이 상기 유성기어(62B)를 통하여 링기어(62C)로 전달되고, 이로 인하여 전달된 동력은 상기 링기어(62C)에 치합된 구동피니언(66)을 회전시켜 후륜(44)이 구동되도록 하는 것이다.

이때, 상기 추진축(90)에는 종감속/차동기어(80)가 설치되어 있기 때문에, 상기 4륜구동부(60)로부터 전달된 회전수를 최종감속하게 되는 것이다.

한편, 상기 4륜구동부(60)는 사용자가 선택한 변속단과 동일한 변속이 이루어지게 된다. 즉, 상기 4륜기어(62)는 상기 구동기어(12)와 치합되지 않는 상태이기 때문에, 상기 구동기어(12)와 치합된 변속기어(22)의 기어비의 영향을 그대로 받게 되는 것이다.

보다 상세하게 설명하면, 사용자가 1단을 선택하여 1단에 해당되는 구동축(10)의 동력이 변속기어(22)를 통하여 출력축(30)으로 전달되는 상태에서 상기 4륜구동부(60)를 작동시키게 되면, 즉, 상기 캐리어(62D)를 제어수단(70)으로 구속하게 되면, 상기 출력축(30)으로 전달되는 1단에 해당되는 동력이 4륜기어(62)의 선기어(62A)와 유성기어(62B) 및 링기어(62C)를 통하여 구동피니언(66)으로 전달되는 것이고, 사용자가 4단 또는 5단을 선택하게 되면, 4단 또는 5단에 해당되는 동력이 상기 구동피니언(66)으로 전달되는 것이며, 사용자가 후진을 선택하게 되면, 후진에 해당되는 동력이 상기 구동피니언(66)에 전달되는 것이다.

따라서, 상기와 같은 4륜구동부(60)는 상기 출력축(30)에 설치된 관계로 별도의 장치를 구비하지 않아도 다단의 변속이 가능하게 되는 것이다.

본 발명에 의한 차량용 동력전달장치는 유성기어로 이루어진 변속수단의 출력축을 중공형으로 형성하고 차동기어부를 설치하여 구동륜을 용이하게 구동시킬 수 있고, 각 구동륜의 선회가 가능하며, 상기 출력축에 4륜구동부를 직접 설치함으로써, 4륜구동부의 다단 변속이 가능함은 물론, 4륜구동부의 구조가 현저하게 단순화될 수 있는 효과가 제공되는 것이다.

Claims

크기가 서로 다른 다수개의 구동기어(12)를 구비하여 엔진과 연결된 구동축(10)과, 상기 각 구동기어(12)와 항시 치합되는 각각의 변속기어(22)를 구비하고, 제어수단(70)에 의해 상기 구동축(10)으로부터 전달되는 동력을 변속하도록 출력축(30)에 설치되는 변속수단(20)으로 이루어진 차량용 동력전달장치에 있어서,

상기 각 변속기어(22)가 설치되는 출력축(30)이 중공형으로 형성되고,

상기 출력축(30)의 일단에 전륜(42)의 회전수를 각각 제어하기 위한 차동기어부(50)가 설치되며,

상기 출력축(30)의 중간부에는 상기 제어수단(70)에 의해 작동되어 상기 구동기어(12)의 동력을 선택적으로 후륜(44)에 전달하기 위한 4륜구동부(60)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 동력전달장치.
제 1항에 있어서, 상기 차동기어부(50)는 각각의 차동피니언(52)이 내설되고, 상기 출력축(30)의 일단에 결합되어 작동되는 케이스(53);

상기 각 차동피니언(52)과 치합되도록 상기 케이스(53)의 내부에 설치된 좌,우측 사이드 기어(54A,54B);

상기 좌측 사이드 기어(54A)에 일단이 결합되고, 타단은 상기 출력축(30)을 관통하여 좌측의 전륜(42)에 결합된 좌측 액슬축(55); 및

상기 우측 사이드 기어(54B)에 일단이 결합되고, 타단에는 우측의 전륜(42)에 결합된 우측 액슬축(56);

으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 동력전달장치.
제 1항에 있어서, 상기 4륜구동부(60)는 상기 출력축(30)에 결합된 선기어(62A), 상기 선기어(62A)에 외접되고, 캐리어(62D)에 설치된 다수개의 유성기어(62B), 상기 유성기어(62B)와 내접되고 외경에는 기어이가 경사지게 형성된 링기어(62C)로 이루어진 4륜기어(62); 및

일단이 후륜(44)의 종감속/차동기어(80)와 연결된 추진축(90)의 타단에 설치되어 상기 링기어(62C)에 직각으로 치합되는 구동피니언(66);

으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 동력전달장치.