KR20030050733A - 차량용 사륜 구동장치 - Google Patents

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Abstract

차량용 사륜 구동장치는 다판클러치식 센터 디퍼렌셜과, 상기 센터 디퍼렌셜의 사이드 기어와 하우징이 일체로 형성되며 전륜의 차동작용을 수행함과 아울러 경우에 따라 차동작용을 제한하는 헬리컬 기어식 프론트 디퍼렌셜로 구성되므로 트랜스퍼 케이스 내부의 구조가 간단해져 크기 및 중량이 감소됨으로써 조립성이 향상되고 생산비를 줄일 수 있으며, 센터 디퍼렌셜의 차동작용제한 뿐만 아니라 프론트 디퍼렌셜의 차동작용 제한이 추가되므로 차동제한 성능이 더 우수하여 차량이 험로등을 신속히 탈피할 수 있는 이점이 있다.

Description

차량용 사륜 구동장치{Four-wheel automobile}
본 발명은 차량용 사륜 구동장치에 관한 것으로서, 특히 트랜스퍼 케이스의 크기 및 중량을 줄어들어 차량의 전체적 레이 아웃(Lay-out)이 간단해지며, 트랜스퍼 케이스 내에 패키지를 추가하여 장착할 수 있는 차량용 사륜 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 사륜 구동장치 중 풀 타입 사륜 구동장치는 전륜과 후륜이 직접 체결되어 있는 상태로 엔진의 구동력이 전륜과 후륜에 각각 전달되어 전륜과 후륜이 동시에 구동되는 시스템이다.
이러한 차량용 풀 타입 사륜 구동장치는 도 1에 도시된 바와 같이 프론트 프레임에 엔진(102) 및 수동변속기(104)가 장착되어, 상기 수동변속기(104)에서 엔진의 동력을 차량의 주행상태 변화에 따라 변속시킨 다음 베벨기어식 센터 디퍼렌셜(106)에 출력하며, 상기 센터 디퍼렌셜(106)은 변속된 동력을 같은비로 분배하여 베벨 기어식 프론트 디퍼렌셜(108)과 베벨 기어식 리어 디퍼렌셜(110)로 각각 전달한다.
그리고, 상기 센터 디퍼렌셜(106)과 프론트 디퍼렌셜(108)을 연결하는 전륜 동력전달샤프트(112)와 센터 디퍼렌셜(106)과 리어 디퍼렌셜(110)을 연결하는 후륜 동력전달샤프트(114)는 비스커스 커플링(116)에 의해 연결되어, 전륜(122, 123)과후륜(124, 125)이 노면으로부터 받는 저항에 따라 센터 디퍼렌셜(106)에서 분배된 동력이 다시 적절하게 분배된다.
한편, 상기 비스커스 커플링(116)은 어느 하나의 구동바퀴(122, 123, 124, 125)가 진흙탕 등에 빠져 공회전됨으로써 차량이 더 이상 주행하기 어려운 경우, 전륜 동력전달샤프트(112)와 후륜 동력전달샤프트(114)를 서로 연결시켜 차동작용을 제한한다.
이와 같은 풀 타입 사륜 구동장치는 수동변속기(104)에 변속된 엔진의 구동력이 센터 디퍼렌셜(106)에서 같은 비로 분배되고, 비스커스 커플링(116)을 통해서 다시 적절히 분배된 다음 프론트 디퍼렌셜(108)과 리어 디퍼렌셜(110)로 각각 전달된다.
그리고, 상기 프론트 디퍼렌셜(108) 및 리어 디퍼렌셜(110)은 좌우 구동바퀴(122, 123, 124, 125)가 노면으로부터 받는 저항에 따라 각각 구동바퀴(122, 123, 124, 125)를 구동시킨다.
그러나, 종래 기술에 따른 차량용 사륜 구동장치는 센터 디퍼렌셜(106), 비스커스 커플링(116), 프론트 디퍼렌셜(108) 등이 모두 트랜스퍼 케이스(120) 내에 장착되며 센터 디퍼렌셜(106)과 프론트 디퍼렌셜(108)이 중공축에 의해 연결되어 동력이 전달되므로 상기 트랜스퍼 케이스(120) 내부가 복잡하여 레이아웃(Lay-out)상 불리하며, 각 구성부품을 장착하는 작업이 어려운 문제점이 있다.
또한, 트랜스퍼 케이스(120)의 레이아웃이 복잡하기 때문에 프론트 디퍼렌셜(108)의 차동작용을 제한하는 차동장치를 추가하기 어려워 패키지가 제한되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 트랜스퍼 케이스 내부의 구조가 단순하여 각 구성부품을 장착하는 공정이 용이하고 트랜스퍼 케이스의 크기 및 중량이 줄어들며, 프론트 디퍼렌셜의 차동장치를 추가하여 장착할 수 있는 차량용 사륜 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 사륜 구동장치의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 사륜 구동장치의 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스의 상세도,
도 4는 본 발명에 따른 프론트 디퍼렌셜의 측면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
2 : 엔진4 : 수동변속기
6, 7, 8, 9 : 구동바퀴10 : 센터 디퍼렌셜
11 : 링기어12 : 센터 디퍼렌셜의 하우징
13, 14 : 피니언 샤프트15, 16 : 피니언 기어
17, 18 : 사이드 기어20 : 다판 클러치
22 : 인너 플레이트24 : 아우터 플레이트
26 : 프리로드 스프링30 : 프론트 디퍼렌셜
31 : 니들롤러 베어링32 : 프론트 디퍼렌셜 하우징
34 : 피니언 기어36, 38 : 사이드 기어
40 : 리어 디퍼렌셜42 : 뒤 추진축
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량용 사륜 구동장치는 변속기에서 변속된 엔진의 구동력을 전달받아 일정한 비로 프론트 디퍼렌셜과 리어 디퍼렌셜에 분배하는 센터 디퍼렌셜과, 상기 센터 디퍼렌셜의 차동작용을 제한하는 차동제한장치를 포함하여 구성되며,
특히, 상기 프론트 디퍼렌셜과의 연결을 단속하는 단속부재와, 상기 단속부재를 작동시키는 탄성부재로 구성된 센터 디퍼렌셜과; 상기 센터 디퍼렌셜로부터 차동된 동력을 받아 회전되는 하우징과 상기 센터 디퍼렌셜에서 차동된 동력을 프론트 디퍼렌셜로 출력하는 사이드 기어가 일체로 형성된 프론트 디퍼렌셜로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 사륜 구동장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스의 상세도이고, 도 4는 본 발명에 따른 프론트 디퍼렌셜의 측면도이다.
상기 본 발명에 따른 차량용 사륜 구동장치는 도 2에 도시된 바와 같이 엔진(2)과, 상기 엔진(2)의 구동력을 차량의 주행상태 변화에 따라 변속시키는 수동변속기(4)와, 상기 수동변속기(4)에서 출력된 동력을 전달받아 일정한 비로 분배하는 센터 디퍼렌셜(10)과, 상기 센터 디퍼렌셜(10)로부터 차동된 동력으로 전륜(6, 7)의 차동작용을 수행하는 프론트 디퍼렌셜(30) 및 센터 디퍼렌셜(30)로부터 전달되는 구동력으로 후륜(8, 9)의 차동작용을 수행하는 리어 디퍼렌셜(40) 등으로 이루어진다.
여기서, 상기 센터 디퍼렌셜(10)은 전륜(6, 7)가 후륜(8, 9)에 걸리는 부하가 일정 이상 차이가 나면 다판 클러치(20)를 이용하여 자동적으로 전륜(6, 7)과 후륜(8, 9)간의 차동작용을 제한하는 다판 클러치식 LSD(Limited Slip Differential)이다.
이러한 센터 디퍼렌셜(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 수동변속기에서 출력된 동력에 의해 구동되는 링 기어(11)와, 상기 링 기어(11)와 일체로 형성되어 함께 회전되는 센터 디퍼렌셜 하우징(12)과, 상기 하우징(12)의 내측면에서 장착되어 일체로 회전되며 어느 정도 움직임이 가능한 2개의 피니언 샤프트(13, 14)와, 상기 피니언 샤프트(13, 14)에 각각 끼움 결합된 2개의 피니언 기어(15, 16)와, 상기 피니언 기어(15, 16)의 사이에 각각 배치되어 상기 피니언 기어(15, 16)와 맞물리고 프론트 디퍼렌셜(30) 및 리어 디퍼렌셜(40)로 차동된 동력을 각각 전달하는 프론트 사이드기어(17) 및 리어 사이드기어(18)로 구성된다.
그리고, 상기 센터 디퍼렌셜(10)의 다판 클러치(20)는 상기 프론트 사이드기어(17) 및 리어 사이드기어(18)의 외측면에 각각 스플라인 결합된 인너 플레이트(22)와, 상기 인너 플레이트(22)와 교차되어 배치되고 상기 센터 디퍼렌셜 하우징(12)의 내측면에 스플라인 결합된 아우터 플레이트(24)와, 상기 프론트 사이드기어(17)와 리어 사이드기어(18)에 양단이 각각 고정되어 상기 프론트 사이드기어(17) 및 리어 사이드기어(18)를 서로 이격되는 방향으로 밀어 상기 아우터 플레이트(24)와 인너 플레이트(22)에 소정의 부하를 부여하는 프리로드 스프링(26)으로 구성된다.
이와 같은 센터 디퍼렌셜(10)은 하우징(12)이 수동변속기(4)에서 출력된 동력을 전달받은 링기어(11)와 함께 회전되고, 상기 하우징(12)과 함께 피니언 샤프트(13, 14) 및 피니언 기어(15, 16)가 회전되면서 프론트 사이드기어(17)와 리어 사이드기어(18)를 각각 구동시킨다.
이 때, 상기 프론트 사이드기어(17) 및 리어 사이드기어(18)는 전륜(6, 7)과 후륜(8, 9)이 노면으로부터 받는 저항에 따라 각각 부하가 걸리며, 상기 피니어 기어(15, 16)는 상기 프론트 사이드기어(17) 및 리어 사이드기어(18)에 걸리는 부하의 차이로 인해 상기 프론트 사이드기어(17) 및 리어 사이드기어(18) 사이에서 공전됨과 동시에 자전하면서 부하가 덜 걸린 사이드기어를 더 많이 회전시킨다.
한편, 상기 프론트 사이드기어(17)와 리어 사이드기어(18)에 걸리는 부하의 차이로 인해 피니언 기어(15, 16)가 부하가 덜 걸린 사이드기어 측으로 추력을 받으며, 상기 피니언 기어(15, 16)의 추력으로 인해 상기 프리로드 스프링(26)이 상기 프론트 사이드기어(17) 및 리어 사이드기어(18)를 서로 이격되는 방향으로 미는 힘이 더 커진다.
이와같은 상태에서 상기 프론트 사이드기어(17)와 리어 사이드기어(18)에 걸리는 부하의 차가 일정 이상이되면 상기 프리로드 스프링(26)의 인장력에 의해 다판 클러치(20)의 인너 플레이트(22)가 아우터 플레이트(24)에 접촉되어 센터 디퍼렌셜(10)의 차동작용이 제한된다.
다음, 상기 프론트 디퍼렌셜(30)은 상기 센터 디퍼렌셜(10)의 하우징(11) 내부에 위치되어 센터 디퍼렌셜(10)의 차동된 동력을 바로 전달받으며, 전륜(6, 7)의 차동작용을 수행함과 아울러 상기 전륜(6, 7)의 차동작용으로 인해 내부에서 발생되는 마찰력이 소정 이상이면 상기 차동작용을 자동적으로 제한하는 토크감응식 LSD(Limited Slip Differential)이다.
이러한 프론트 디퍼렌셜(30)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 센터 디퍼렌셜(10)의 하우징(11) 내부에 위치되며, 상기 센터 디퍼렌셜(10)의 프론트 사이드기어(17)와 일체로 형성된 하우징(32)과, 상기 하우징(32)의 내부에 형성된 다수의 기어홈(32a)에 설치되며 2개의 기어가 서로 맞물려 커플을 이루는 4쌍의 피니언 기어(34)와, 외주면에 헬리컬 타입의 기어가 형성되어 상기 피니언 기어(34)와 각각 치합되고 내주면이 상기 좌우 전륜(6, 7)에 각각 연결된 액슬 샤프트(35, 37)에 스플라인 결합된 좌측 사이드기어(36) 및 우측 사이드기어(38)와, 상기 좌측 사이드기어(36) 및 우측 사이드기어(38)의 선단부에 접촉되도록 설치되어 상기 좌측 사이드기어(36) 및 우측 사이드기어(38)와의 마찰을 통해 차동제한 토크를 발생시키는 엔드 와셔(39)로 구성된다.
여기서, 상기 프론트 디퍼렌셜(30)은 상기 프론트 디퍼렌셜 하우징(32)과 센터 디퍼렌셜 하우징(12) 사이에 배치된 니들롤러 베어링(31)에 의해 센터 디퍼렌셜 하우징(12)의 회전과는 무관하게 독립적으로 회전된다.
그리고, 상기 엔드 와셔(39)는 좌측 및 우측 사이드기어(36, 38)와 프론트 디퍼렌셜 하우징(32) 사이 및 좌측 및 우측 사이드기어(17, 18) 사이에 각각 게재된다.
이와 같은 상기 프론트 디퍼렌셜(30)은 하우징(32)이 프론트 사이드기어(17)와 함께 일체로 회전되면서 기어홈(32a)에 장착된 피니언 기어(34)를 회전시키고, 피니어 기어(34)에 의해 좌측 및 우측 사이드기어(36, 38)가 구동되어 각각 스플라인 결합된 액슬 샤프트(35, 37)를 통해 좌우 전륜(6, 7)을 구동시킨다.
이 때, 상기 좌우 전륜(6, 7)이 각각 노면으로부터 받는 저항에 따라 부하의 차가 발생되면 각 사이드기어(36, 38)와 피니언 기어(34) 사이에 치합 반력이 생겨 피니언 기어(34)가 공전됨과 동시에 자전하면서 부하가 덜 걸린 사이드기어를 더 많이 구동시킴으로써 전륜의 차동작용이 행해진다.
한편, 상기 사이드기어(36, 38)와 피니언 기어(34)간의 치합 반력으로 인해 사이드 기어(36, 38)의 헬리컬 기어치에 추력이 발생되어 사이드 기어(36, 38)가 엔드 와셔(39)를 밀면서 마찰력이 생기며, 프론트 디퍼렌셜 하우징(32)의 내측면에도 마찰력이 발생되어 상기 피니언 기어(34)의 자전이 저지됨으로써 전륜(6, 7)의 차동작용이 제한된다.
다음, 상기 리어 디퍼렌셜(40)은 상기 리어 사이드기어(18)와의 사이에 프로펠러 샤프트(42)가 배치되어 센터 디퍼렌셜(10)에서 차동된 동력을 전달받아 후륜(8, 9)의 차동작용을 수행한다.
따라서, 이와 같은 사륜 구동장치는 센터 디퍼렌셜 하우징(12) 내부에 센터 디퍼렌셜(10)의 차동작용을 자동적으로 제한하는 다판 클러치식 차동제한장치(20) 및 센터 디퍼렌셜(10)의 프론트 사이드기어(17)와 프론트 디퍼렌셜 하우징(32)이 일체로 되어 전륜의 차동작용을 수행함과 아울러 경우에 따라 전륜의 차동작용을 제한하는 헬리컬 기어타입 프론트 디퍼렌셜(30)이 내장되어 컴팩트한 구조를 이룬다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량용 사륜 구동장치는 다판클러치식 센터 디퍼렌셜과, 상기 센터 디퍼렌셜의 사이드 기어와 하우징이 일체로 형성되며 전륜의 차동작용을 수행함과 아울러 경우에 따라 차동작용을 제한하는 헬리컬 기어식 프론트 디퍼렌셜로 구성되므로 트랜스퍼 케이스 내부의 구조가 간단해져 크기 및 중량이 감소됨으로써 조립성이 향상되고 생산비를 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 센터 디퍼렌셜의 차동작용제한 뿐만 아니라 프론트 디퍼렌셜의 차동작용 제한이 추가되므로 차동제한 성능이 더 우수하여 차량이 험로등을 신속히 탈피할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 변속기에서 변속된 엔진의 구동력을 전달받아 일정한 비로 프론트 디퍼렌셜과 리어 디퍼렌셜에 분배하는 센터 디퍼렌셜과, 상기 센터 디퍼렌셜의 차동작용을 제한하는 차동제한장치를 포함하여 구성된 차량용 사륜 구동장치에 있어서,
    상기 프론트 디퍼렌셜과의 연결을 단속하는 단속부재와, 상기 단속부재를 작동시키는 탄성부재로 구성된 센터 디퍼렌셜과; 상기 센터 디퍼렌셜로부터 차동된 동력을 받아 회전되는 하우징과 상기 센터 디퍼렌셜에서 차동된 동력을 프론트 디퍼렌셜로 출력하는 사이드 기어가 일체로 형성된 프론트 디퍼렌셜로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 사륜 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단속부재는 상기 센터 디퍼렌셜의 외측을 형성하는 하우징과 상기 프론트 디퍼렌셜의 하우징 사이에 배치되어 상기 센터 디퍼렌셜에서 차동된 동력이 프론트 디퍼렌셜로 전달되는 것을 단속하는 다판 클러치인 것을 특징으로 하는 차량용 사륜 구동장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성부재는 전륜과 후륜에 걸리는 부하차에 비례하여 상기 아우터 플레이트를 인너 플레이트로 미는 프리 로드(Free-load) 스프링인 것을 특징으로 하는차량용 사륜 구동장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프론트 디퍼렌셜은 전륜의 차동작용을 수행함과 아울러 좌우 전륜의 차동작용으로 인해 내부에서 발생되는 마찰력이 소정 이상이면 차동작용을 제한하는 토크감응식 LSD(Limited Slip Differencial)인 것을 특징으로 하는 차량용 사륜 구동장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프론트 디퍼렌셜의 하우징은 변속기의 동력을 전달받아 회전되는 상기 센터 디퍼렌셜의 하우징의 내측에 위치되며, 상기 센터 디퍼렌셜 하우징과의 사이에 배치된 니들롤러 베어링에 의해 독립적으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 차량용 사륜 구동장치.
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