KR20040074925A - 공동 캐리어를 갖는 2 개의 유성 기어 세트를 갖춘트랜스퍼 케이스 - Google Patents

공동 캐리어를 갖는 2 개의 유성 기어 세트를 갖춘트랜스퍼 케이스 Download PDF

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KR20040074925A
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토마스제이. 포스터
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보그-워너 인코포레이티드
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Abstract

공동 캐리어 조립체(114)는 특히 4륜 구동 차량 트랜스퍼 케이스(16)에 사용되는 유성 기어 세트(80,82)를 지지하는 데 사용하도록 만들어진 것이다. 공동 캐리어(114)는 구동 판(140), 차동 판(144)과 감속 판(142)을 포함한다. 구동 판(140)은 감속 판(142)과 차동 판(144)사이에 위치되다. 구동 판(140)은 다양한 운전 모드에서 감속 기어 세트(80)을 위치시키도록 작동하는 클러치(118,180)과 선택적으로 맞물린다.

Description

공동 캐리어를 갖는 2 개의 유성 기어 세트를 갖춘 트랜스퍼 케이스 {Transfer Case with Two Planetary Gear Sets Having a Common Carrier}
본 발명은 4륜 구동 차량에 사용되는 트랜스퍼 케이스에 관한 것으로, 더 상세하게는 2속 유성 기어 감속 유닛과 유성 기어 센터 차동장치를 갖는 트랜스퍼 케이스에 관한 것이다.
트랜스퍼 케이스는 차량 구동 라인에 사용되고, 특히 상시 및 부분 4륜 구동 차량에 사용되게 차량 트랜스미션으로부터 전형적으로 입력 축을 통하여 전달 받은 동력을 한 쌍의 출력 축으로 전달한다. 출력 축의 하나는 구동 전륜(front drive wheels)에 동력을 전달하고 나머지 출력 축은 구동 후륜(rear drive wheels)에 동력을 전달한다.
트랜스퍼 케이스는 일반적으로 고속 범위 및 저속 범위 운전을 제공하기 위하여 속력 또는 기어 감속 유닛을 갖추고 있다. 또한 이 트랜스퍼 케이스는 견인하기 위하여 전방 및 후방 축으로부터 트랜스미션을 분리시키기 위한 중립과, 전방 및 후방 축에 대하여 휠 미끄러짐을 제어하기 위하여 전방 및 후방 축 둘 다에 동력을 분배하기 위한 잠김 위치와 같은 추가적인 구동 혹은 운전 모드를 구현할 수 도 있다. 상시(Fulltime) 혹은 4 륜(All-wheel) 구동 트랜스퍼 케이스는 전방 및후방 축들간의 속도 변동을 허용하기 위하여 일부 형식의 차동 유닛을 포함한다.
다양한 구동 혹은 운전 모드를 달성하기 위하여, 트랜스퍼 케이스는 자주 유성 기어 세트를 채용하고 있다. 전형적으로, 트랜스퍼 케이스는 하나는 감속 기어 세트로, 다른 하나는 차동기어 세트로 기능하는, 별개의 두 유성 기어 세트를 이용한다.
그러나 좀더 콤팩트한 디자인을 제공하고 트랜스퍼 케이스를 좀 더 작은 공간에 끼워 맞출 수 있게 하기 위하여 트랜스퍼 케이스의 전체 패키지 크기를 줄일 필요가 있다. 같은 패키지 안에서 감속 유성 기어 세트와 차동 기어 세트 모두의 기능을 조합하거나 채용하려는 시도가 여러차례 행하여져 왔었다. 이러한 시도가 전체 패키지 크기의 감소를 가져올 수 있지만, 전체 부분 사용을 줄이고도 동일한 크기인 조립체에 대한 동일한 장치 내에서 감속 및 차동 기어 세트 모두의 기능을 조합한 트랜스퍼 케이스가 여전히 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 4륜 구동 차량과 함께 사용하기 위한 독특한 트랜스퍼 케이스 조립체이다. 보통, 트랜스퍼 케이스는 그 트랜스퍼 케이스 하우징 내에 위치한 유성 기어 조립체를 포함한다. 이 유성 기어 조립체는 입력 축과 전방 및 후방 출력축들에 연결한다. 그래서 이 유성 기어 조립체는 동력을 입력축으로부터 전방 및 후방 출력 축으로 전달한다.
이 유성 기어 조립체는 공동 캐리어(common carrier)위에 지지된 감속 유성 기어 세트와 차동 유성 기어 세트를 포함한다. 이 감소 유성 기어 세트는 상기 입력 축에 연결하고 공동 캐리어를 상기 입력 축의 속력에 대하여 고속 영역이거나 저속영역 중 어느 하나의 속력으로 구동하도록 동작한다. 이 차동 유성 기어 세트는 전방 및 후방 차동 유성 기어 세트를 포함하며, 상기 전방 차동 유성 기어 세트는 전방 출력 축에 연결되고 후방 유성 기어 세트는 후방 출력 축에 연결된다.
또한 공동 캐리어는 구동 판과 차동 판과 감소 판을 포함한다. 선호되는 형태에서는, 구동 판이 감속 유성 기어 세트와 차동 유성 기어 세트 사이에 위치된다. 구동 판은 감속 기어 세트를 고속 영역 모드에 위치하도록 동작시키는 해당 스플라인 클러치와 맞물리는 이 부분(toothed portion) 또는 기어 섹터(gear sector)를 포함한다. 특히, 클러치를 구동 판으로부터 분리하여 감속 기어 세트를 저속 영역 모드에 놓는다.
도 1은 본 발명에 따라 트랜스퍼 케이스를 갖는 4륜 구동 차량의 개략적인 평면도.
도 2는 명확화하기 위하여 절단된 부분이 있는, 본 발명에 따라 유성 기어 및 클러치 조립체를 채용한 트랜스퍼 케이스의 단면도.
도 3은 하우징과 링 기어를 연결하는 클러치를 설명한 도 2의 유성 기어 조립체의 확대도.
도 4는 공동 캐리어와 링 기어를 연결하는 클러치를 설명한 도 2의 유성 기어 조립체의 확대도.
도 5는 클러치와 변속 포크를 따라서 본 발명에 따른 공동 캐리어 조립체, 감속 및 차동 유성 기어 세트의 분해된 사시도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
14 : 트랜스미션 16 : 트랜스퍼 케이스
50 : 하우징 52 : 입력 축
60 : 후방 출력 축 62 : 전방 출력 축
80 : 감속 유성 기어 세트 82 : 차동 유성 기어 세트
84 : 감속 태양 기어 90 : 감속 링 기어
114 : 공동 캐리어 조립체 140 : 구동 판
144 : 감속 판 144 : 차동 판
이제 도 1을 참조하면, 4륜 차량 구동 열이 개략적으로 도시되고 일반적으로 참조번호(10)로 지칭된다. 4륜 차량 구동 열(10)은 트랜스미션(14)에 연결되어 트랜스미션을 직접 구동하는 원동기(12)를 포함한다. 트랜스미션(14)은 자동 혹은 수동 형식일 수 있다. 트랜스미션(14)의 출력은, 주 혹은 후방 구동라인(20)으로 원동력을 제공하는 트랜스퍼 케이스 조립체(16)를 직접 구동시키는 데, 상기 후방 구동라인(20)은 주 혹은 후방 출력 축(22), 주 혹은 후방 차동장치(24), 한 쌍의 구동(live) 주 혹은 후방축(26)과 각각 한 쌍의 주 혹은 후방 타이어 및 휠 조립체(28)를 포함한다.
또한 트랜스퍼 케이스 조립체(16)는, 2차 혹은 전방 구동라인(30)으로 동력을 선택적으로 전달하는 데, 상기 전방 구동 라인(30)은 2차 혹은 전방 출력 축(32), 2차 혹은 전방 차동장치 조립체(34), 한 쌍의 구동 2차 혹은 전방축(36)과 각각 한 쌍의 2차 혹은 전방 타이어 및 휠 조립체(38)를 포함한다. 전방 타이어 및 휠 조립체(38)는 전방축(36)에 직접 연결될 수 있으며, 또는 필요하다면, 한 쌍의 수동 혹은 원격 작동되는 록킹 허브(locking hubs)(42)가 전방축(36)과 전방 타이어 및 휠 조립체(38) 사이에 작동되게끔 배치될 수 있어서 전방 타이어 및 휠 조립체(38)를 선택적으로 연결할 수 있다. 결론적으로, 주 구동라인(20)과 2차 구동라인(30)은 둘 다는 다양한 축과 구성요소사이의 정적 및 동적 편심 및 오정렬을 허용하기 위하여 종래의 방식으로 기능하는, 적절하고 알맞게 배치된 유니버설 조인트(44)를 포함할 수 있다.
바람직하게는 차량 운전자가 손쉽게 닿을 수 있는 위치에 배치된 제어 콘솔(46)은, 하나의 스위치 또는 복수의 개별 스위치들 또는 복수의 푸쉬 버튼(48)을 포함하여 트랜스퍼 케이스 조립체(16)의 운전 모드의 선택을 용이하게 한다.
본 발명은 전방 및 후방 구동 라인(20,30)으로 여기서 기술되었지만, 개시되고 청구된 본 발명은 트랜스미션과 트랜스퍼 케이스 안에서 쉽게 사용될 수 있으며 여기서 주 구동 라인(20)은 차량의 전방에 배치되고 2차 구동 라인(30)은 차량의 뒤쪽에 배치된다. 특히, 이들 차량에서 전방 구동 라인은 예컨대, 전륜(front wheel) 구동 차량에서는 맞물려 실질적으로 항상 작동된다.
이제 도 2로 참조하면, 본 발명을 채택하고 있는 트랜스퍼 케이스 조립체(16)는 다 부품, 전형적인 주조 하우징 조립체(50)를 포함하며 상기 하우징조립체는 평면의 원형 실링 면과, 축과 베어링용 개구들(openings)과, 상기 트랜스퍼 케이스 조립체(16)의 다양한 구성부품과 조립품들을 수용하기 위한 다양한 리세스들, 쇼울더들, 플랜지들, 카운터 보어들 및 이와 유사한 것을 포함한다. 입력 축(52)은, 상기 하우징(50)에 회전될 수 있게끔 장착되고, 입력 축(52)을 트랜스미션(14)에 연결하고 도 1에 도시된 트랜스미션(14)의 상기 출력축을 입력 축(52)에 연결하는 스플라인 혹은 기어 이(54) 또는 다른 적절한 구조를 포함한다.
베어링 조립체(56)는 상기 하우징(50) 상에서 입력 축(52)을 회전될 수 있게 지지한다. 입력 축(52)은 길이방향의 내측 보어(57)를 포함한다. 후방 출력 축(60)은 상기 입력 축(52)의 길이방향의 보어(57) 안에서 축의 일단에 접하여 지지된다. 특히, 상기 후방 출력 축(60)은 상기 후방 출력 축(60)의 일단의 감소된 직경부(60a) 위에 배치된 롤러 베어링 조립체(58)를 포함한다. 상기 롤러 베어링 조립체(58)는 상기 입력 축(52)의 길이방향의 보어(57)와 맞물리고, 따라서 상기 입력 축(52)상에서 상기 후방 출력 축(60)을 지지한다.
오일 실(61)은, 상기 입력 축(52)과 상기 하우징 조립체(50)사이에 배치되며, 상기 둘 사이에 알맞은 유체 밀봉 실(seal)을 제공한다. 볼 베어링 조립체(64)와 같은 감마 베어링은 상기 출력 축(60)의 반대 단을 지지한다. 단부 캡 또는 실(66)은 상기 출력 축(60)의 축 통로(68)의 단을 폐쇄한다. 제로터 펌프는 일반적으로 69로 표시되고, 상기 출력축(60) 주위에 고정되고 함께 회전하며, 축 통로(68)를 통하여 가압된 윤활 유체를 공급하고 따라서 상기 축 통로는 트랜스퍼 케이스 조립체(16)의 구성 부품에 윤활 유체를 분배한다. 스플라인 보어를 갖는 구동 허브(70)는 상기 출력 축(60)의 스플라인 단(72)에 면하여 위치된다. 구동 허브(70)는 상기 출력 축(60)의 일 단과 물려있는 너트(74)에 의하여 제자리에 고정된다. 오일 실(76)은 구동 허브(70)와 하우징(50) 사이에 위치되며, 그들 사이에 알맞는 유체 밀봉 실을 제공한다.
상기 트랜스퍼 케이스 조립체(16)는 또한 구동 허브(63)를 갖는 전방 출력 축(62)을 포함한다. 지지 베어링(178)은 하우징(50) 위에서 전방 출력 축(62)을 지지한다. 오일 실(188)은 상기 전방 출력 축(62)과 하우징(50) 사이에 유체 실(seal)을 제공한다. 피동 풀리(176)는 전형적으로 스플라인 결합부를 통하여 전방 출력 축(62)에 장착된다. 구동 체인(174)은 피동 풀리(176)를 구동 풀리(172)에 연결한다. 구동 풀리(172)는, 다시 스플라인 결합부를 사용하여, 후방 출력 축(60)에 회전될 수 있게 장착된 환형 구동 부재(170)에 연결된다. 따라서, 환형 부재(170)의 회전은 전방 출력 축(62)의 회전과 이에 대응하는 구동 허브(63)의 회전을 일으킨다.
또한 트랜스퍼 케이스는 일반적으로 80으로 표시되는, 감속 유성 기어 세트와 일반적으로 82로 표시되는 차동 유성 기어 세트를 포함한다. 어떤 감속 유성 기어 세트이든 감속 태양 기어(sun gear)(84)를 포함하고, 바람직한 실시예에서 입력 축(52)의 일체 부품으로 표현된다. 복수의 기어 이(86)는 감속 태양 기어(84)의 외주(88)에 위치된다. 또한 감소 태양 기어(84)는 보어를 포함할 수도 있고, 입력 축(52) 위에 끼워 맞추고, 입력 축(52)에 형성된 상보적인 수 스플라인 또는 기어 이와 맞물리는 복수의 암 스플라인 또는 기어 이를 포함하는 방식의, 여러 방식으로 부착될 수 있다. 따라서, 감속 태양 기어(84)가 입력 축(52)에 연결되어 함께 회전한다면, 어떤 형식의 결합부이든 적절하다.
링 기어(90)는 반경방향으로 뻗어있는 플랜지 부재(92)에 의해 입력 축(52) 주위의 상대 회전 운동을 위하여 지지되고, 상기 플랜지 부재(92)는 상기 입력 축(52) 위에 배치된 환형 칼라 혹은 부싱(94)에 연결된다. 도 2에 되시된 바와 같이, 환형 칼라 혹은 부싱(94)은 입력 축(52) 위에 끼워지고 제 1 및 제 2 레이디얼 베어링(96,98) 사이에 끼워 넣어진다. 제 1 베어링(96)은 트러스트 와셔(102)와 물리고 제 2 베어링(98)은 감속 태양 기어(84) 위에서 쇼울더(100)와 물린다. 따라서, 환형 칼라 혹은 부싱(94)은 입력 축(52)의 축을 따라 길이방향 운동이 제한된다. 링 기어(90)의 내측 면은 반경방향으로 뻗는 플랜지 부재(92)를 수용하는 환형 리세스(104)를 포함한다. 스냅 링(106)은 반경방향으로 뻗는 플랜지 부재(92)위에서 링 기어(90)를 고정한다. 그러므로, 링 기어(90)가 입력 축(52) 주위를 자유롭게 회전할 수 있는 반면, 입력 축(52)의 축을 따라 길이 방향의 운동이 제한된다.
복수의 피니언 기어(108)는 롤러 베어링(110)과 같은 복수의 감마 베어링 에 접하여 회전될 수 있게 수용되고, 차례로 감마 베어링은 복수의 스터브 축(112)위에 지지된다. 스터브 축(112)은 일반적으로 114로 표시된 공동 캐리어 조립체에 장착되거나 혹은 지지된다. 아래에서 더 충분히 설명하겠지만, 상기 공동 캐리어 조립체(114)는 또한 차동 유성 기어 세트(82)의 피니언 기어(116)를 지지한다.
클러치(118)는 링 기어(90) 주위에 배치되고 링 기어(90)에 대한 축방향의 미끄럼 운동을 위하여 그 위에 지지된다. 도시된 실시예에서, 클러치(118)는도그(dog) 형식이다. 도 3 및 4에서 도시된 것처럼, 클러치(118)는 환형 부재이고 복수의 암 기어 이(120)를 포함하며 상기 이(120)는 상기 링 기어(90)의 외주에 배치된 유사한 복수의 수 기어 이(external teeth)(122)와 상보적으로 짝을 이룬다. 그러므로 클러치(118)는 링 기어(90)와 함께 회전하나 그 외주를 다라 축방향으로 미끄러질 수 있다. 복수의 수 기어 이(124)는 상기 클러치(118)의 외주의 일단 면에 위치된다. 클러치(118)는 반경방향의 내측으로 뻗은 플랜지부(126)와 반경방향의 외측으로 뻗은 플랜지부(128)를 포함한다. 반경방향의 내측으로 뻗은 플랜지부(126)는 공동 캐리어 조립체(114)의 구동판(140) 면에 배치된 기어 이(166)에 상보적인 복수의 기어 이(130)를 포함한다.
고정 링 기어(132)는 클러치(118)에 인접한 하우징(50)에 배치되고 스냅 링(134)에 의하여 제자리에 고정된다. 고정 링 기어(132)는 복수의 암 기어 이(136)를 가지고 있으며 상기 암 기어 이(136)는 클러치(118)의 외주에 있는 수 기어 이(124)와 상보적이다. 그러므로, 복수의 암 기어 이(136)는 앞으로 더 자세히 기재되는 바와 같이 클러치(118)의 외주에 있는 수 기어 이(124)와 선택적으로 짝을 이룬다.
공동 캐리어 조립체(114)는 구동 판(140), 감속 판(142)과 차동 판(144)을 포함한다. 도 5에 도시된 것처럼, 각각의 판(140,142 및 144)은 공동 캐리어 조립체(114)를 형성하기 위하여 함께 맞춰지고 감속 유성 기어 세트(80) 및 차동 유성 기어 세트(82)의 피니언 기어(108, 116)를 지지한다. 감속 판(142)은 복수의 축방향으로 돌출한 부재(146), 감속 판(142)의 주위에 배치된 복수의 개구(148)와 중앙개구(150)를 포함한다. 감속 판(142)의 주위에 배치된 개구(148)는 감속 기어 세트(80)의 피니언 기어(108)를 지지하는 스터브 축(112)을 수용한다. 중앙 개구(150)는 적절한 크기의 구멍으로 감속 태양 기어(84)로 하여금 캐리어 조립체(114)에 조립되고 각각의 피니언 기어(108)와 맞물린다. 감속 판(142)의 축방향으로 돌출한 부재(146)는 구동 판(140)의 중앙 개구(154)에 인접하여 배치된 해당 노치(152)와 맞물려 자리하고 구동 판(140)으로부터 감속 판(142)을 이격되게 한다.
구동 판(140)의 반대편에서, 차동 판(144)은 감속 판(142)과 유사한 방식으로 구동 판(140)과 맞물린다. 특히, 차동 판(144)은 또한 복수의 축방향으로 돌출하는 부재(156)를 갖고 있으며 이 돌출 부재는 구동 판(140) 위에서 해당 노치(158)와 맞물려 자리한다. 다시 한번, 축방향으로 돌출하는 부재(156)는 구동 판(140)으로부터 차동 판(144)을 적절하게 이격시키는 기능을 한다. 감속 판(142)과 함께, 차동 판(144)은 또한 중앙 개구(160)를 포함한다. 중앙 개구의 크기는 공동 캐리어(114) 안에 제 1 및 제 2 차동 태양 기어(162, 164)의 배치를 가능하게 하는 정도이다. 제 1 및 제 2 차동 태양 기어(162,164)는 제 1 출력 축(60)과 환형 구동 부재(170)에 부착되고 차동 유성 기어 세트(82)와 관련된 피니언 기어(116)와 알려진 방식으로 맞물린다. 감속 유성 기어 세트(80)의 피니언 기어(108)와 같이, 차동 유성 기어 세트(82)와 관련된 피니언 기어(116)는 구동 판(140)과 차동 판(144) 사이에서 확장하는 스터브 축(112)에 회전될 수 있게 장착된다.
더욱더, 구동 판(140)은 구동 판(140)의 주위에 배치된 반경방향으로 돌출하는 복수의 기어 섹터(168)에 위치한 복수의 기어 이(166)를 포함한다. 기어 이(166)는 클러치(118)의 반경방향의 내측으로 뻗는 플랜지 부(126)에 위치한 기어 이(130)에 상보적이다. 따라서, 아래에서 더 충분히 설명하겠지만, 클러치(118)는 링 기어(90)와 공동 캐리어 조립체(114)를 선택적으로 맞물리고 분리한다.
도 2를 참조하면, 제 1 차동 태양 기어(162)는 전형적으로는 스플라인 결합부를 통하여, 후방 출력 축(60)에 연결된다. 제 2 차동 태양 기어(164)는, 다시 스플라인 결합부를 통하여, 후방 출력 축(60)에 회전될 수 있게 지지된 환형 구동 부재(170)에 연결된다. 이미 서술하였듯이, 환형 구동 부재(170)의 회전은 구동 체인(174)을 통하여 해당 구동 스프로킷(172) 및 피동 스프로킷 풀리(176)를 작동시켜 전방 출력 축(62)을 회전시킨다.
트랜스퍼 케이스 조립체(16)는 또한 전자기적으로 작동되는 디스크 팩 형식의 클러치 조립체(180)를 포함한다. 클러치 조립체(180)는 후방 출력 축(60) 주위에 배치되고 스플라인 결합부를 통하여 후방 출력 축(60)에 연결되는 원형 구동 부재(182)를 포함한다. 디스크 팩 클러치 조립체(180)는 복수의 삽입된 마찰 판 또는 디스크(184)를 포함한다. 제 1 복수의 디스크들은 클러치 허브(186)에 서로 맞물리는 스플라인에 의하여 알려진 방식으로 연결되고 상기 클러치 허브는 이와 함께 회전하기 위한 후방 출력 축(60)에 연결된다. 복수의 제 2 디스크들은 이와 함께 회전하기 위한 서로 맞물리는 스플라인에 의하여 환형 하우징(188)에 연결된다. 환형 하우징(188)은 후방 출력 축(60) 주위에 회전하기 위하여 배치되고 구동 풀리(172)에 연결된다. 클러치 조립체(180)가 맞물릴 때 전방 및 후방 축(36,26)의 속력을맞추기 위하여 전방 및 후방 출력 축(62,60)사이에 잠김 토크(locking torque)를 제공한다. 당업자는 다양한 형식의 클러치 조립체가 에너지를 전달하기에 적합하고 트랜스퍼 케이스(16)의 후방 출력 축(60)과 전방 출력 축(62) 사이에 회전 속력의 균형을 잡기에 적합한 것으로 이해될 것이다.
이제 도 2내지 4를 참조하면, 액추에이터는 일반적으로 190으로 표시되는데, 클러치(118)의 위치를 제어한다. 바람직한 실시예에서, 액추에이터(190)는 전기 시프트 제어 모터(electric shift controlled motor)(192)를 포함한다. 전기 시프트 제어 모터(192)는 일반적으로 196으로 표시되는 웜 기어 구동수단을 통하여 구동 축(194)을 회전시킨다. 구동 축(194)은 트랜스퍼 케이스(16)의 하우징(50) 안에서 회전하도록 지지된다. 구동 축(194)의 위치는 감시되고 일반적으로 198로 표시되는 인코더 조립체에 의하여 판독되며 상기 인코더 조립체는 구동 축(194) 및 클러치(118)의 현 위치에 대한 정보를 제공한다. 구동 축(194)은 이로부터 바깥쪽으로 돌출한 한쌍의 이격되어 분리된 포스트(200)를 포함한다. 캠 종동체 또는 롤러(202)는 상기 포스트(200)에 부착된다. 변속 포크 조립체(204)는 캠 종동체(202) 사이에 배치된다. 변속 포크 조립체(204)는 구동 축(194)위에서 변속 포크 조립체(204)의 자유 운동이 가능하게 하는 크기로 설계된 통로(207)를 갖는 몸체부(206)를 포함한다. 헬리컬 캠 표면(208)은 변속 포크 몸체부(206) 상에 위치한다. 헬리컬 캠 표면(208)은 각각의 캠 표면(208)위의 대응하는 지점들로부터의 축 거리가 상기 캠 종동체(202) 표면사이의 거리보다 단지 약간 작게끔 대응하여 배치된다. 헬리컬 캠 표면(208) 중 하나의 평편한 표면은 캠 종동체(202) 중 하나와 맞물릴 때 일방향성 회전의 확동 스톱(positive stop)을 제공한다.
또한 변속포크(204)는 채널 혹은 그루브(218)를 형성하는 귀(ear)를 구비한 변속 요크(214)로 끝나는 암 부재(212)를 포함한다. 채널 혹은 그루브(218)는 클러치(118)의 반경방향의 바깥쪽으로 돌출한 플랜지 부(128)를 수용하고 맞물린다. 클러치(118)의 플랜지 부(128)에 대한 변속 요크(214)의 귀(216)의 맞물림은 설명을 위하여 도 3, 4에서 분리된 것으로 도시되었다. 변속 포크(204)는 항상 클러치(118)와 맞물리는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 구동 축(194) 및 해당 캠 종동체(202)는 변속 포크(204)와 특히 변속 요크(214) 및 클러치(118)를 축방향으로 앞 뒤로 이동시키기 위하여 알려진 방식으로 회전한다. 변속 포크(204)의 움직임은 클러치(118)를 선택적으로 위치시키고 이에 다음과 같이 고속 영역, 저속 영역 또는 중립의 선택을 가능하게 한다.
클러치(118)는 세 위치가 가능하고 따라서 세 운전 모드가 가능하다. 도 2, 4에서 도시된 것처럼, 클러치(118)는 왼쪽 끝에 또는 직접 구동, 고속 영역 위치에 도시된다. 고속 영역은, 클러치(118)의 반경방향의 내측으로 돌출한 플랜지 부(126)에 있는 기어 이(130)가 구동 판(140)의 기어 섹터(168)에 있는 기어 이(166)와 맞물릴 때 달성된다. 그렇게 맞물릴 때, 클러치(118)는 공동 캐리어 조립체(114)에 링 기어(90)를 연결하고 여기서 양쪽 모두는 입력 축(52)의 속력으로 회전한다.
도 3에 도시된 것처럼, 클러치(118)는 화살표(119)로 표시된 방향으로 도 2, 4에 도시된 위치로부터 오른쪽으로 멀어지게 움직여질 때, 클러치(118)의 외주에있는 수 기어 이(124)는 고정 링 기어(132)의 기어 이(136)와 맞물린다. 그렇게 맞물릴 때, 링 기어(90)는 정지 상태로 유지되고 감속 유성 기어 세트(80)는 운동상태에 있으며 입력 축(52)과 후방(60) 및 전방(62) 출력 축간의 감속을 제공한다. 이 두 위치 사이에는 중립 위치가 있다. 클러치(118)를 중앙 혹은 중립 위치에 위치시켜, 클러치(118)를 고정 링 기어(132) 및 공동 캐리어 조립체(114) 둘 다로부터 분리시키고, 따라서 동력이 후방(60) 및 전방(62) 출력 축으로 전달되지 않는다.
본 발명은 예시적으로 설명되었다. 따라서, 전술된 특정 실시예는 본 발명의 기능적이고 구조적인 원리를 설명하기 위하여 도시되고 설명되고 이러한 원리로부터 이탈됨이 없이 변경된다. 여기에서 사용된 용어는 제한이라기보다는 단어 설명의 성질을 띠는 것으로 의도된다. 그러므로 본 발명은 후술하는 청구범위안에 포함된 모든 수정안을 포함한다.
앞에서 본 바와 같이 본 발명에 의할 때, 종래기술의 문제점이 해소되어 좀더 콤팩트한 디자인이 제공되고 트랜스퍼 케이스를 좀 더 작은 공간에 끼워 맞출 수 있게 되었으며, 같은 패키지 안에서 감속 유성 기어 세트와 차동 기어 세트 모두의 기능을 조합하거나 채용할 수 있게 되었다.

Claims (10)

  1. 트랜스미션(14), 전방 축(36) 및 후방 축(26)을 포함한 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스(16)에 있어서:
    하우징(50)과;
    상기 하우징(50)에 의하여 회전 가능하게 지지되고 트랜스미션(14)로부터 동력을 받는 입력 축(52)과;
    상기 하우징(50)에 의하여 회전 가능하게 지지되는 전방 출력 축(32, 62) 및 후방 출력 축(22, 60)으로서, 상기 전방 출력 축(32, 62)은 상기 전방 축(36)에 연결되고 상기 후방 출력 축(22, 60)은 상기 후방 축(26)에 연결되는, 전방 출력 축(32, 62) 및 후방 출력 축(22, 60)과;
    감속 유성 기어 세트(80)와 차동 유성 기어 세트(82)를 지지하고, 구동 판(140)과 차동 판(144)과 감속 판(142)을 포함하는 공동 캐리어 조립체(114)로서, 상기 감속 유성 기어 세트(80)는 감속 태양 기어(108)와, 감속 링 기어(90)와 적어도 하나의 감속 유성 기어(108)를 포함하고, 상기 감속 태양 기어(84)는 상기 입력 축(52)에 연결되어 함께 회전하며, 상기 적어도 하나의 감속 유성 기어(108)는 상기 감속 태양 기어(84)와 맞물리고 상기 구동 판(140)과 상기 감속 판(142) 사이에서 상기 공동 캐리어 조립체(114)에 의하여 회전 가능하게 지지되며, 상기 감속 링 기어(90)는 상기 적어도 하나의 감속 유성 기어(108)와 맞물리고, 상기 차동 유성 기어 세트(82)는, 상기 전방 출력 축(32,62)에 연결된 전방 차동 태양 기어(162)와, 상기 공동 캐리어 조립체(114)의 상기 구동 판(140)과 상기 차동 판(144) 사이에서 지지되고 상기 전방 차동 태양 기어(162)와 맞물리는 적어도 하나의 전방 차동 유성 기어(116)와, 상기 후방 출력 축(22,60)에 연결된 후방 차동 태양 기어(164)와, 상기 공동 캐리어 조립체(114)의 상기 구동 (140)과 상기 차동 판(144) 사이에 지지되고 상기 후방 차동 태양 기어(164)와 맞물리는 적어도 하나의 후방 차동 유성 기어(116)를 포함하는, 공동 캐리어 조립체(114)와;
    상기 감속 링 기어(90)와 맞물리고 상기 감속 링 기어(90)를 상기 하우징(50) 또는 상기 공동 캐리어 조립체(114) 중 적어도 하나에 연결하여 작동하는 클러치(118,180)와;
    상기 클러치(118,180)와 맞물리고 상기 클러치(118,180)를 선택적으로 위치시키도록 작동하는 액추에이터(190)를 포함하는, 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 구동 판(140)은 그 외주의 적어도 일부위에 복수의 기어 이(166)를 포함하는, 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 구동 판(140)은 반경방향으로 돌출한 복수의 기어 섹터(168)를 포함하고, 각각의 상기 기어 섹터(168)는 그에 위치된 복수의 기어 이(166)를 갖는, 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 감속 판(142)은 상기 구동 판(140)과 맞물리는 적어도 하나의 축방향의 돌출 부재(146)를 포함하는, 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 차동 판(144)은 적어도 하나의 축방향의 돌출 부재(156)를 포함하고, 상기 축방향의 돌출부재(156)는 상기 구동 판(140)과 맞물리는, 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 감속 판(142), 구동 판(140) 및 차동 판(144) 각각은 그 안에 복수의 개구(148)를 갖추고,
    복수의 스터브 축(112)은 상기 감속 판(142), 구동 판(140) 및 차동 판(144)사이에 배치되고 상기 감속 판(142), 구동 판(140) 및 차동 판(144)의 상기 개구(148)에서 부착된, 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 클러치(118,180)는 그 내측면에 복수의 기어 이(120)을 갖는 환형 부재를 포함하고, 상기 내측 표면상의 상기 기어 이(120)는 상기 감속 링 기어(90)의 바깥 표면상의 상보적인 기어 이(122)와 맞물리고, 상기 클러치(118, 180)는 내측으로 확장한 플랜지 부(126)를 더 포함하고, 상기 플랜지 부(126)는 그 위에 위치한 복수의 기어 이(130)를 가지고, 상기 내측으로 확장하는 플랜지 부(126) 위에 위치한 상기 기어 이(130)는 상기 공동 캐리어 조립체(114)위의 복수의 기어 이(166)에 상보적이고 선택적으로 맞물릴 수 있는, 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 클러치(118,180)는 외주의 적어도 일부상에 복수의 기어 이(124)를 포함하고, 상기 기어 이(124)는 상기 하우징(50)에 고정된 고정 링 기어(132) 위에 있는 복수의 기어 이(136)에 상보적이고 선택적으로 맞물릴 수 있는, 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스.
  9. 트랜스미션(14), 전방 축(36) 및 후방 축(26)을 포함한 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스(16)에 있어서:
    하우징(50)과;
    상기 하우징(50)에 의하여 회전 가능하게 지지되고 상기 트랜스미션(14)로부터 동력을 받는 입력 축(52)과;
    상기 하우징(50)에 의하여 회전 가능하게 지지되는 전방 출력 축(32, 62) 및 후방 출력 축(22, 60)으로, 상기 전방 출력 축(32, 62)은 상기 전방 축(36)에 연결되고 상기 후방 출력 축(22, 60)은 상기 후방 축(26)에 연결되는, 전방 출력 축(32, 62) 및 후방 출력 축(22, 60)과;
    감속 유성 기어 세트(80)와 차동 유성 기어 세트(82)를 지지하고, 구동 판(140)과 차동 판(144)과 감속 판(142)을 포함하는 공동 캐리어 조립체(114)로서, 상기 감속 유성 기어 세트(80)는 감속 태양 기어(108)와, 감속 링 기어(90)와 적어도 하나의 감속 유성 기어(108)를 포함하고, 상기 감속 태양 기어(84)는 상기 입력 축(52)에 연결되어 함께 회전하며, 상기 적어도 하나의 감속 유성 기어(108)는 상기 감속 태양 기어(84)와 맞물리고 상기 구동 판(140)과 상기 감속 판(142) 사이에서 상기 공동 캐리어 조립체(114)에 의하여 회전 가능하게 지지되며, 상기 감속 링 기어(90)는 상기 적어도 하나의 감속 유성 기어(108)와 맞물리고, 상기 차동 유성 기어 세트(82)는, 상기 전방 출력 축(32,62)에 연결된 전방 차동 태양 기어(162)와, 상기 공동 캐리어 조립체(114)의 상기 구동 판(140)과 상기 차동 판(144) 사이에서 지지되고 상기 전방 차동 태양 기어(162)와 맞물리는 적어도 하나의 전방 차동 유성 기어(116)와, 상기 후방 출력 축(22,60)에 연결된 후방 차동 태양 기어(164)와, 상기 공동 캐리어 조립체(114)의 상기 구동 (140)과 상기 차동 판(144) 사이에 지지되고 상기 후방 차동 태양 기어(164)와 맞물리는 적어도 하나의 후방 차동 유성 기어(116)를 포함하는, 공동 캐리어 조립체(114)와;
    클러치(118,180)로서, 상기 감속 링 기어(90)와 맞물리고 상기 감속 링 기어(90)를 상기 하우징(50) 또는 상기 공동 캐리어 조립체(114) 중 적어도 하나에 연결하여 작동하며, 그 내측 면에 복수의 기어 이(120)와 내측으로 확장한 플랜지 부(126)를 갖는 환형 부재를 포함하고, 상기 플랜지 부(126)는 그 위에 위치한 복수의 기어 이(130)를 가지고, 상기 플랜지 부(126) 위에 위치한 상기 기어 이(130)는 상기 공동 캐리어 조립체(114) 위의 복수의 기어 이(166)에 상보적이고 선택적으로 맞물릴 수 있으며, 상기 클러치(118,180)의 외주의 적어도 일부상에 복수의 기어 이(124)를 포함하고, 상기 기어 이(124)는 상기 하우징(50)에 고정된 고정 링기어(132) 위에 있는 기어 이(136)에 상보적이고 선택적으로 맞물릴 수 있는 클러치(118,180)와;
    상기 클러치(118,180)와 맞물리고 상기 클러치(118,180)를 선택적으로 위치시키도록 작동하는 액추에이터(190)를 포함하는, 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스.
  10. 트랜스미션(14), 전방 축(36) 및 후방 축(26)을 포함한 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스(16)에 있어서:
    하우징(50)과;
    상기 하우징(50)에 의하여 회전 가능하게 지지되고 트랜스미션(14)로부터 동력을 받는 입력 축(52)과;
    상기 하우징(50)에 의하여 회전 가능하게 지지되는 전방 출력 축(32, 62) 및 후방 출력 축(22, 60)으로, 상기 전방 출력 축(32, 62)은 상기 전방 축(36)에 연결되고 상기 후방 출력 축(22, 60)은 상기 후방 축(26)에 연결되는, 전방 출력 축(32, 62) 및 후방 출력 축(22, 60)과;
    감속 유성 기어 세트(80)와 차동 유성 기어 세트(82)를 지지하고, 구동 판(140)과 차동 판(144)과 감속 판(142)을 포함하는 공동 캐리어 조립체(114)로서, 상기 감속 유성 기어 세트(80)는 감속 태양 기어(108)와, 감속 링 기어(90)와 적어도 하나의 감속 유성 기어(108)를 포함하고, 상기 감속 태양 기어(84)는 상기 입력 축(52)에 연결되어 함께 회전하며, 상기 적어도 하나의 감속 유성 기어(108)는 상기 감속 태양 기어(84)와 맞물리고 상기 구동 판(140)과 상기 감속 판(142) 사이에서 상기 공동 캐리어 조립체(114)에 의하여 회전 가능하게 지지되며, 상기 감속 링 기어(90)는 상기 적어도 하나의 감속 유성 기어(108)와 맞물리고, 상기 차동 유성 기어 세트(82)는, 상기 전방 출력 축(32,62)에 연결된 전방 차동 태양 기어(162)와, 상기 공동 캐리어 조립체(114)의 상기 구동 판(140)과 상기 차동 판(144) 사이에서 지지되고 상기 전방 차동 태양 기어(162)와 맞물리는 적어도 하나의 전방 차동 유성 기어(116)와, 상기 후방 출력 축(22,60)에 연결된 후방 차동 태양 기어(164)와, 상기 공동 캐리어 조립체(114)의 상기 구동 (140)과 상기 차동 판(144) 사이에 지지되고 상기 후방 차동 태양 기어(164)와 맞물리는 적어도 하나의 후방 차동 유성 기어(116)를 포함하는, 공동 캐리어 조립체(114)와;
    상기 감속 판(142), 구동 판(140)과 차동 판(144)에 연결되고, 상기 감속 유성 기어(108)와 차동 유성 기어(116)를 지지하는 스터브 축(112)과;
    상기 감속 링 기어(90)와 맞물리고 상기 감속 링 기어(90)를 상기 하우징(50) 또는 상기 공동 캐리어 조립체(114) 중 적어도 하나에 연결하여 작동하는 클러치(118,180)와;
    상기 클러치(118,180)와 맞물리고 상기 클러치(118,180)를 선택적으로 위치시키도록 작동하는 액추에이터(190)를 포함하는, 4륜 구동 차량용 트랜스퍼 케이스.
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