KR20130072023A - 4륜 구동차량용 변속기 장치 - Google Patents

4륜 구동차량용 변속기 장치 Download PDF

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Abstract

이 발명은, 변속기와 부변속기를 일체형으로 제작하여 상대적으로 부품수를 줄임으로써 제조비용을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 경량화를 통하여 연비를 향상시킬 수 있으며, 변속기와 부변속기간의 접합면에서 발생되는 누유를 방지할 수 있는, 4륜 구동차량용 변속기 장치에 관한 것으로서,
엔진의 구동력을 전달하기 위한 주변속기와, 상기한 주변속기에 연결되어 있는 차동장치와, 상기한 차동장치에 연결되어 있으며 전륜에 구동력을 전달하기 위한 구동 샤프트와, 상기한 구동 샤프트로부터 동력을 전달받는 링기어 샤프트와, 상기 링기어 샤프트와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있으며 프로펠러 샤프트로 동력을 전달하는 피니언기어 샤프트와, 상기한 피니언기어 샤프트에 연결되어 있는 클러치팩과, 상기한 클러치팩을 작동시키기 위한 유압피스톤과, 상기한 유압피스톤을 작동시키기 위한 액츄에이터와, 상기한 피니언기어 샤프트를 보호하기 위한 커버를 포함하여 이루어지며, 주변속기의 케이스와 부변속기 기능을 위한 부품들의 케이스가 일체형으로 결합되어 있는 구조로 이루어진다.

Description

4륜 구동차량용 변속기 장치{transmission for four wheel drive vehicle}
이 발명은 4륜 구동차량용 변속기에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 주변속기와 부변속기와 동기장치를 일체형으로 제작하여 상대적으로 부품수를 줄임으로써 제조비용을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 경량화를 통하여 연비를 향상시킬 수 있으며, 주변속기와 부변속기간의 접합면에서 발생되는 누유를 방지할 수 있고, 4륜구동모드가 아닐 때에는 프로펠러 샤프트의 공회전을 방지하여 연비를 향상시킬 수 있는, 4륜 구동차량용 변속기 장치에 관한 것이다.
일반적으로 2륜 구동차량은 엔진, 변속기의 장착위치와 실제 구동륜의 위치에 따라 FR(Front engine Rear drive) 형식 또는 FF(Front engine Front drive) 형식으로 구분된다.
2륜 구동차량이 주행을 하는 경우에 필요로 하게 되는 구동력은 승객과 화물을 실은 상태에서 도로상황 및 주행속도 등에 의해 크게 변화하므로 이에 대응하기 위해서 엔진과 구동바퀴 사이에서 토크를 변화시키는 장치를 필요로 하게 되는데, 이와 같이 토크를 변화시키는 장치를 변속기라고 하며, 상기한 변속기는 수동 변속기(manual transmission)와 자동 변속기(automatic transmission)로 크게 나뉘어진다.
상기한 수동변속기와 자동변속기를 포함하는 변속기는 일반적으로 1단, 2단, 3단, 4단, 5단, 후진단의 6개단의 변속을 할 수 있도록 구성되는데, 4륜구동(4 Wheel Drive, 4WD) 차량에서는 이와 같은 6개단의 변속을 위한 구성이외에 4륜 구동을 위한 부변속기가 추가로 설치되는 구조로 이루어진다.
도 1은 종래의 4륜 구동차량의 간략 구성도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 4륜구동차량용 부변속기가 설치된 4륜 구동차량의 구성은, 동력을 발생시키기 위한 엔진(1)과, 상기한 엔진(1)에 연결되어 있는 변속기(2)와, 상기한 변속기(2)에 연결되어 있는 입력축(3)과, 상기한 입력축(3)에 연결되어 있는 부변속기(4)와, 상기한 부변속기(4)에 연결되어 있는 프로펠러 샤프트(5)와, 상기한 프로펠러 샤프트(5)에 연결되어 있는 전자식 클러치(6)와, 상기한 전자식 클러치(6)에 연결되어 있는 후륜 차동장치(7)와, 상기한 후륜 차동장치(7)에 연결되어 있는 후륜 구동축(8)을 포함하여 이루어진다.
상기한 전자식 클러치(6)는 후륜으로 동력 전달 여부를 결정하는 장치로서 다판식 클러치와 전자석이 적용된 복잡하고 고가의 전자식 커플링 형식으로 구성된다.
도 2는 종래의 4륜구동차량용 변속기 및 부변속기의 결합 구성도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 4륜구동차량용 변속기(2)와 부변속기(4)는 서로 개별적으로 제작되어 결합되는 구조로 이루어진다.
상기한 부변속기(4)의 구성은, 입력축(3)으로부터 동력을 전달받는 링기어(4a)와, 상기 링기어(4a)와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있으며 프로펠러 샤프트(5)으로 동력을 전달하는 피니언 기어(4b)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 종래의 4륜구동차량의 작용은 다음과 같다.
엔진(1)에서 발생된 동력은 변속기(2)를 통하여 전륜으로 전달되어 전륜이 구동되도록 한다.
4륜 구동을 위하여 전륜과 후륜이 함께 구동되는 경우에는, 엔진(1)으로부터 변속기(2)를 거쳐서 전달되는 동력은 입력축(3)을 통하여 부변속기(4)의 링기어(4a)로 입력되고, 부변속기(4)에서는 상기 링기어(4a)와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있는 피니언 기어(4b)를 통해 회전동력이 프로펠러 샤프트(5)로 전달된다.
이와 같이 프로펠러 샤프트(5)로 전달된 회전동력은 전자식 클러치(6)를 거쳐 후륜 차동장치(7)를 통해 양측의 후륜 구동축(8)을 구동함으로써 후륜이 구동되도록 한다.
상기한 전자식 클러치(6)는 차량상태에 따라 자동으로 상기 후륜 차동장치(7)로의 동력 전달여부를 판단하게 되는데, 상기한 전자식 클러치(6)의 동력 연결시 전자석에서 발생한 자력이 다판 클러치간의 마찰력을 일으켜 상기 프로펠러 샤프트(5)와 상기 후륜 차동장치(7)를 기계적으로 체결하게 되며, 이에따라 상기 프로펠러 샤프트(5)의 동력이 상기 후륜 차동장치(7)로 전달되게 된다. 이와 함께, 상기 전자식 클러치(6)의 동력 단절시에는 전자석에서 자력이 발생하지 않게 되고 이에따라 다판클러치간의 마찰력도 발생하지 않게 되어 상기 프로펠러 샤프트(5)와 상기 후륜 차동장치(7)는 기계적으로 단절됨으로써 상기 프로펠러 샤프트(5)의 회전동력이 상기 후륜 차동장치(7)로 전달되지 않게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 4륜구동차량용 부변속기가 설치된 4륜 구동차량은, 변속기와 부변속기가 개별적으로 제작되므로 많은 부품을 필요로 함으로써 제조비용이 상대적으로 비쌀 뿐만 아니라 중량이 상대적으로 무겁게 되어 연비가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주변속기와 부변속기와 동기장치를 일체형으로 제작하여 상대적으로 부품수를 줄임으로써 제조비용을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 경량화를 통하여 연비를 향상시킬 수 있는, 4륜 구동차량용 변속기 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 주변속기와 부변속기를 일체형으로 제작하여 변속기와 부변속기간의 접합면에서 발생되는 누유를 방지할 수 있는, 4륜 구동차량용 변속기 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 4륜구동모드가 아닐 때에는 프로펠러 샤프트의 공회전을 방지하여 연비를 향상시킬 수 있는, 4륜 구동차량용 변속기 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 엔진의 구동력을 전달하기 위한 주변속기와, 상기한 주변속기에 연결되어 있는 차동장치와, 상기한 차동장치에 연결되어 있으며 전륜에 구동력을 전달하기 위한 구동 샤프트와, 상기한 구동 샤프트로부터 동력을 전달받는 링기어 샤프트와, 상기 링기어 샤프트와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있으며 프로펠러 샤프트로 동력을 전달하는 피니언기어 샤프트와, 상기한 피니언기어 샤프트에 연결되어 있는 클러치팩과, 상기한 클러치팩을 작동시키기 위한 유압피스톤과, 상기한 유압피스톤을 작동시키기 위한 액츄에이터와, 상기한 피니언기어 샤프트를 보호하기 위한 커버를 포함하여 이루어지며, 주변속기의 케이스와 부변속기 기능을 위한 부품들의 케이스가 일체형으로 결합되어 있는 구조로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 피니언기어 샤프트를 보호하기 위한 커버를 더 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 차동장치와 링기어 샤프트는 구동 샤프트에 의해 직결되면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 직결방식은 스플라인 결합을 통하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 직결방식은 용접을 통하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 링기어 샤프트와 피니언기어 샤프트와 클러치팩과 유압피스톤과 액츄에이터는 부변속기 기능을 수행하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 클러치팩과 유압피스톤과 액츄에이터는 동기장치 기능을 수행하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 2륜 구동모드에서는 유압피스톤과 액츄에이터에 의하여 클러치팩이 동작되지 않음으로써 프로펠러 샤프트로 동력이 전달되는 것을 차단하고, 4륜 구동모드에서는 유압피스톤과 액츄에이터에 의하여 클러치팩이 동작됨으로써 프로펠러 샤프트로 동력이 전달되면 바람직하다.
이 발명은, 주변속기와 부변속기와 동기장치를 일체형으로 제작하여 상대적으로 부품수를 줄임으로써 제조비용을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 경량화를 통하여 연비를 향상시킬 수 있으며, 주변속기와 부변속기간의 접합면에서 발생되는 누유를 방지할 수 있고, 4륜구동모드가 아닐 때에는 프로펠러 샤프트의 공회전을 방지하여 연비를 향상시킬 수 있는, 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 4륜 구동차량의 간략 구성도이다.
도 2는 종래의 4륜구동차량용 변속기 및 부변속기의 결합 구성도이다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동차량용 변속기 장치가 장착된 4륜 구동차량의 간략 구성도이다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동차량용 변속기 장치의 단면 구성도이다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다. 또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동차량용 변속기 장치가 장착된 4륜 구동차량의 간략 구성도이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동차량용 변속기 장치가 장착된 4륜 구동차량의 구성은, 동력을 발생시키기 위한 엔진(1)과, 상기한 엔진(1)에 연결되어 있으며 주변속기와 부변속기와 동기장치가 일체형으로 결합되어 있는 변속기 장치(9)와, 상기한 변속기 장치(9)에 연결되어 있는 프로펠러 샤프트(5)와, 상기한 추진축(5)에 연결되어 있는 전자식 클러치(6)와, 상기한 전자식 클러치(6)에 연결되어 있는 후륜 차동장치(7)와, 상기한 후륜 차동장치(7)에 연결되어 있는 후륜 구동축(8)을 포함하여 이루어진다.
상기한 전자식 클러치(6)는 후륜으로 동력 전달 여부를 결정하는 장치로서 다판식 클러치와 전자석이 적용된 복잡하고 고가의 전자식 커플링 형식으로 구성된다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동차량용 변속기 장치의 단면 구성도이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동차량용 변속기 장치(9)는 엔진의 구동력을 전달하기 위한 주변속기(90)와, 상기한 주변속기(90)에 연결되어 있는 차동장치(91)와, 상기한 차동장치(91)에 연결되어 있으며 전륜에 구동력을 전달하기 위한 구동 샤프트(98)와, 상기한 구동 샤프트(98)로부터 동력을 전달받는 링기어 샤프트(92)와, 상기 링기어 샤프트(92)와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있으며 프로펠러 샤프트(5)로 동력을 전달하는 피니언기어 샤프트(93)와, 상기한 피니언기어 샤프트(93)에 연결되어 있는 클러치팩(94)과, 상기한 클러치팩(94)을 작동시키기 위한 유압피스톤(95)과, 상기한 유압피스톤(95)을 작동시키기 위한 액츄에이터(96)와, 상기한 피니언기어 샤프트(93)를 보호하기 위한 커버(97)를 포함하여 이루어지며, 주변속기(90)의 케이스와 부변속기 기능을 위한 부품들의 케이스가 일체형으로 결합되어 있는 구조로 이루어진다.
상기한 차동장치(91)와 링기어 샤프트(92)는 구동 샤프트(98)에 스플라인 결합되거나 용접됨으로써 직결되는 구조로 이루어진다.
상기한 링기어 샤프트(98)와 피니언기어 샤프트(93)와 클러치팩(94)과 유압피스톤(95)과 액츄에이터(96)는 부변속기 기능을 수행하는 구조로 이루어진다.
상기한 클러치팩(94)과 유압피스톤(95)과 액츄에이터(96)는 동기장치 기능을 수행하는 구조로 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동차량용 변속기 장치의 작용은 다음과 같다.
엔진(1)에서 발생된 구동력은 변속기 장치(9)의 차동장치(91)와 구동 샤프트(98)를 통하여 전륜으로 전달되어 전륜이 구동되도록 한다. 이 경우에 유압피스톤(95)과 액츄에이터(96)에 의하여 클러치팩(94)이 동작되지 않음으로써 프로펠러 샤프트(5)로 동력이 전달되는 것을 차단하여 프로펠러 샤프트(5)의 공회전을 방지함으로써 연비가 향상되도록 한다.
4륜 구동을 위하여 전륜과 후륜이 함께 구동되는 경우에는, 엔진(1)으로부터 구동 샤프트(98)로 전달되는 구동력이 링기어 샤프트(92)로 입력되고, 상기 링기어 샤프트(92)와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있는 피니언기어 샤프트(93)를 통해 회전동력이 프로펠러 샤프트(5)로 전달된다. 이 경우에 유압피스톤(95)과 액츄에이터(96)에 의하여 클러치팩(94)이 동작됨으로써 프로펠러 샤프트(5)로 동력이 전달되도록 한다.
이와 같이 프로펠러 샤프트(5)로 전달된 회전동력은 전자식 클러치(6)를 거쳐 후륜 차동장치(7)를 통해 양측의 후륜 구동축(8)을 구동함으로써 후륜이 구동되도록 한다.
상기한 전자식 클러치(6)는 차량상태에 따라 자동으로 상기 후륜 차동장치(7)로의 동력 전달여부를 판단하게 되는데, 상기한 전자식 클러치(6)의 동력 연결시 전자석에서 발생한 자력이 다판 클러치간의 마찰력을 일으켜 상기 프로펠러 샤프트(5)와 상기 후륜 차동장치(7)를 기계적으로 체결하게 되며, 이에따라 상기 프로펠러 샤프트(5)의 동력이 상기 후륜 차동장치(7)로 전달되게 된다. 이와 함께, 상기 전자식 클러치(6)의 동력 단절시에는 전자석에서 자력이 발생하지 않게 되고 이에따라 다판클러치간의 마찰력도 발생하지 않게 되어 상기 프로펠러 샤프트(5)와 상기 후륜 차동장치(7)는 기계적으로 단절됨으로써 상기 프로펠러 샤프트(5)의 회전동력이 상기 후륜 차동장치(7)로 전달되지 않게 된다.
또한, 상기한 주변속기(90)와 부변속기와 동기장치를 일체형으로 제작하여 상대적으로 부품수를 줄임으로써 제조비용을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 경량화를 통하여 연비를 향상시킬 수 있으며, 주변속기(90)와 부변속기간의 접합면에서 발생되는 누유를 방지할 수 있게 된다.
90 : 주변속기 91 : 차동장치
92 : 링기어 샤프트 93 : 피니언기어 샤프트
94 : 클러치팩 95 : 유압피스톤
96 : 액츄에이터 97 : 커버
98 : 구동 샤프트

Claims (8)

  1. 엔진의 구동력을 전달하기 위한 주변속기와,
    상기한 주변속기에 연결되어 있는 차동장치와,
    상기한 차동장치에 연결되어 있으며 전륜에 구동력을 전달하기 위한 구동 샤프트와,
    상기한 구동 샤프트로부터 동력을 전달받는 링기어 샤프트와,
    상기 링기어 샤프트와 90도 각도를 이루면서 결합되어 있으며 프로펠러 샤프트로 동력을 전달하는 피니언기어 샤프트와,
    상기한 피니언기어 샤프트에 연결되어 있는 클러치팩과,
    상기한 클러치팩을 작동시키기 위한 유압피스톤과,
    상기한 유압피스톤을 작동시키기 위한 액츄에이터와,
    주변속기의 케이스와 부변속기 기능을 위한 부품들의 케이스가 일체형으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량용 변속기 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 피니언기어 샤프트를 보호하기 위한 커버를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량용 변속기 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 차동장치와 링기어 샤프트는 구동 샤프트에 의해 직결되는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량용 변속기 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기한 직결방식은 스플라인 결합을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량용 변속기 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기한 직결방식은 용접을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량용 변속기 장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 링기어 샤프트와 피니언기어 샤프트와 클러치팩과 유압피스톤과 액츄에이터는 부변속기 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량용 변속기 장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 클러치팩과 유압피스톤과 액츄에이터는 동기장치 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량용 변속기 장치.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    2륜 구동모드에서는 유압피스톤과 액츄에이터에 의하여 클러치팩이 동작되지 않음으로써 프로펠러 샤프트로 동력이 전달되는 것을 차단하고, 4륜 구동모드에서는 유압피스톤과 액츄에이터에 의하여 클러치팩이 동작됨으로써 프로펠러 샤프트로 동력이 전달되는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량용 변속기 장치.
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KR1020110139564A KR20130072023A (ko) 2011-12-21 2011-12-21 4륜 구동차량용 변속기 장치

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