KR20180048272A

KR20180048272A - Transfer Case

Info

Publication number: KR20180048272A
Application number: KR1020170082527A
Authority: KR
Inventors: 박명우
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2018-05-10

Abstract

In order to achieve an objective of the present invention, according to one embodiment of the present invention, a power transmission device for a vehicle includes: a transmission input shaft for receiving power from a transmission; a rear wheel output shaft for transmitting power to a rear wheel; a clutch for connecting the power of the transmission input shaft to the power of the rear wheel output shaft; a first gear integrally connected to the transmission input shaft; a second gear engaged with the first gear; and a front wheel output shaft integrally connected to the second gear to rotate, wherein the first gear has a first toothed part extending obliquely, the second gear has a second toothed part extending obliquely, the first toothed part is formed obliquely by a helix angle in a direction opposite to the location of the second gear from a direction from the rear wheel toward the front wheel, and the second toothed part is formed corresponding to the first toothed part. According to one embodiment of the present invention, in a hydraulic actuator type transfer case of a rear wheel drive four-wheel vehicle, a support point of a bearing is changed to integrate a function of a thrust bearing, and a load provided by a piston is canceled by using a thrust of a helical gear.

Description

Transfer case {Transfer Case}

본 발명은 트랜스퍼 케이스, 특히 유압 액추에이터 타입의 기어 트레인 하중 지지 구조가 개선된 트랜스퍼 케이스에 관한 것이다.The present invention relates to a transfer case, in particular to an improved transfer case of a hydraulic actuator type gear train load bearing structure.

트랜스퍼 케이스는 차량의 전륜과 후륜 중 어느 한 쪽의 동력을 다른 쪽에 전달하기 위한 동력 전달 장치이다. The transfer case is a power transmission device for transmitting the power of either the front wheel or the rear wheel of the vehicle to the other side.

도 1은 일반적인 트랜스퍼 케이스의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a typical transfer case.

피스톤(23)에 의해 클러치면들이 맞닿으면 변속기에서 전달되는 동력이 후륜 출력 샤프트(1)로 전달되는 동시에 입력 기어인 제1 기어(5)가 회전하여 아이들 기어(56)를 통해 출력 기어인 제2 기어(6)를 회전시킴으로써 전륜 출력 샤프트(4)로 동력을 전달한다. When the clutch surfaces come into contact with each other by the piston 23, the power transmitted from the transmission is transmitted to the rear wheel output shaft 1, and the first gear 5, which is the input gear, rotates and rotates through the idle gear 56, And transmits the power to the front wheel output shaft 4 by rotating the second gear 6.

도 2는 종래의 트랜스퍼 케이스를 나타낸다. 2 shows a conventional transfer case.

후륜 출력 샤프트(1)는 피스톤(23)에 의해 클러치(2)가 결합하면 변속기 입력과 연결되어 회전한다. The rear output shaft 1 is connected to the transmission input when the clutch 2 is engaged by the piston 23 and rotates.

이 때, 피스톤에 의해 가해지는 하중을 스러스트 베이링(7)이 지지하게 되는데, 헬리컬 기어(5, 6)가 변속기 입력 샤프트(3) 및 전륜 출력 샤프트(4)에 스플라인으로 연결되어 있는 종래의 구조에서는, 피스톤의 하중과 헬리컬 기어에 의한 추력의 방향이 같아 부하가 과도한 경우가 발생한다는 문제점이 있었다. At this time, the thrust bearing 7 supports the load exerted by the piston. In this case, the helical gears 5 and 6 are spline connected to the transmission input shaft 3 and the front wheel output shaft 4, There is a problem that the load is excessive because the load of the piston is equal to the direction of the thrust by the helical gear.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 후륜 4륜 구동 차량의 유압 액추에이터 타입 트랜스퍼 케이스에서 베어링의 지지점을 변경하여, 스러스트 베어링의 기능을 통합화하고 헬리컬 기어의 추력에 의해 피스톤의 하중을 상쇄하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a hydraulic actuator type transfer case of a rear-wheel drive vehicle that changes the supporting point of a bearing to integrate the function of a thrust bearing, .

본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 동력 전달 장치는 상기 과제를 달성하기 위해, 변속기로부터 동력을 전달받는 변속기 입력 샤프트; 후륜 측에 동력을 전달하는 후륜 출력 샤프트; 상기 변속기 입력 샤프트와 후륜 출력 샤프트의 동력을 연결하는 클러치; 상기 변속기 입력 샤프트에 일체로 연결된 제1 기어; 상기 제1 기어와 맞물리는 제2 기어; 및 상기 제2 기어에 일체로 연결되어 회전하는 전륜 출력 샤프트;를 포함하고, 상기 제1 기어는 비스듬하게 연장하는 제1 치형부를 가지고, 상기 제2 기어는 비스듬하게 연장하는 제2 치형부를 가지고, 상기 제1 치형부는 후륜측으로부터 전륜측으로 향하는 방향으로부터 제2 기어가 위치된 반대 방향으로 헬릭스 앵글만큼 비스듬하게 형성되고, 상기 제2 치형부는 상기 제1 치형부에 대응하게 형성된다. In order to achieve the above object, a power transmission apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a transmission input shaft receiving power from a transmission; A rear wheel output shaft for transmitting power to a rear wheel side; A clutch for connecting the power of the transmission input shaft and the rear output shaft; A first gear integrally connected to the transmission input shaft; A second gear engaged with the first gear; And a front wheel output shaft integrally connected to the second gear and rotated, the first gear having a first toothed portion extending obliquely, the second gear having a second toothed portion extending obliquely, The first toothed portion is formed obliquely by a helix angle in a direction opposite to the direction in which the second gear is located, from the direction from the rear wheel side to the front wheel side, and the second toothed portion is formed corresponding to the first toothed portion.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 후륜 구동 4륜 차량의 유압 액추에이터 타입 트랜스퍼 케이스에서, 베어링의 지지점을 변경하여 스러스트 베어링의 기능을 통합할 수 있고, 헬리컬 기어의 추력을 이용하여 피스톤이 제공하는 하중을 상쇄할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, in the hydraulic actuator type transfer case of the rear wheel drive four-wheel vehicle, the support point of the bearing can be changed to integrate the function of the thrust bearing, and the load provided by the piston using the thrust of the helical gear Lt; / RTI >

도 1은 일반적인 트랜스퍼 케이스의 단면도이다.
도 2는 종래의 트랜스퍼 케이스의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 동력 전달 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 동력 전달 장치의 헬릭스 기어를 나타낸 측면도이다. 1 is a cross-sectional view of a typical transfer case.
2 is a cross-sectional view of a conventional transfer case.
3 is a cross-sectional view of a power transmission apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view of a helical gear of a power transmission apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.If any part is referred to as being "on" another part, it may be directly on the other part or may be accompanied by another part therebetween. In contrast, when a section is referred to as being "directly above" another section, no other section is involved.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.The terms first, second and third, etc. are used to describe various portions, components, regions, layers and / or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish any moiety, element, region, layer or section from another moiety, moiety, region, layer or section. Thus, a first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as a second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified and that the presence or absence of other features, regions, integers, steps, operations, elements, and / It does not exclude addition.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating relative space such as "below "," above ", and the like may be used to more easily describe the relationship to other portions of a portion shown in the figures. These terms are intended to include other meanings or acts of the apparatus in use, as well as intended meanings in the drawings. For example, when inverting a device in the figures, certain portions that are described as being "below" other portions are described as being "above " other portions. Thus, an exemplary term "below" includes both up and down directions. The device can be rotated by 90 degrees or rotated at different angles, and terms indicating relative space are interpreted accordingly.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스퍼 케이스를 나타낸 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating a transfer case according to an embodiment of the present invention.

후륜 출력 샤프트(1)는 클러치가 피스톤에 의해 압력 방향(P)으로 가압되면, 변속기 입력 샤프트(3)로부터 회전력을 전달받는다. The rear output shaft 1 receives rotational force from the transmission input shaft 3 when the clutch is pressed in the pressure direction P by the piston.

이 실시예에서, 제1 기어(5)가 변속기 입력 샤프트(3)에 일체로 결합되어 있는 것이 바람직하다. In this embodiment, it is preferable that the first gear 5 is integrally coupled to the transmission input shaft 3. [

제1 기어(5)는 제2 기어(6)와 맞물려 회전한다. The first gear 5 rotates in engagement with the second gear 6.

상기 제1 기어(5)의 좌우측에는 베어링(10, 11)이 설치되어 있고, 제2 기어(6)의 좌우측에도 베어링(12, 13)이 설치되어 있다. Bearings 10 and 11 are provided on the left and right sides of the first gear 5 and bearings 12 and 13 are provided on the right and left sides of the second gear 6.

제1 기어(5)의 좌우측 베어링(10, 11)은 하중 지지 소요에 따라 생략도 가능하다. The left and right bearings 10, 11 of the first gear 5 may be omitted depending on the load support requirement.

제2 기어(6)는 전륜 출력 샤프트(4)와 일체로 결합되어 있는 것이 바람직하다. It is preferable that the second gear 6 is integrally coupled to the front wheel output shaft 4.

상기 전륜 출력 샤프트(4)는 차량의 전륜(또는 후륜)으로 동력을 전달한다. The front wheel output shaft 4 transmits power to the front wheel (or rear wheel) of the vehicle.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스퍼 케이스의 헬릭스 기어를 나타낸 측면도이다. 4 is a side view of a helical gear of a transfer case according to an embodiment of the present invention.

제1 기어(5)의 외주에 형성되는 제1 치형부(50)는 복수개의 치형 요소(61)를 포함한다. 상기 복수개의 치형 요소는 제1 회전축(R1)과 일정한 각도를 가지고, 이를 헬릭스 앵글(β)이라 한다. 상기 헬릭스 앵글(β)은 제1 회전축(R1)을 기준으로 측정되고, 제1 회전축(R1)으로부터 전륜측을 향하여 제2 기어(6)가 있는 반대 방향으로 각도가 벌어진다. The first toothed portion 50 formed on the outer periphery of the first gear 5 includes a plurality of toothed elements 61. The plurality of toothed elements have a predetermined angle with respect to the first rotation axis R1, and this is referred to as a helix angle?. The helix angle? Is measured with reference to the first rotation axis R1 and an angle is changed in the opposite direction in which the second gear 6 is located from the first rotation axis R1 toward the front wheel side.

마찬가지로, 제2 기어(6)의 외주에 형성되는 제2 치형부(60)는 복수개의 치형 요소(61)를 포함한다. 상기 복수개의 치형 요소(61)는 제2 회전축(R2)과 일정한 각도를 가지고, 이 역시 헬릭스 앵글(β)이다. 상기 헬릭스 앵글(β)은 제2 회전축을 기준으로 측정되고, 제2 회전축(R2)으로부터 후륜측을 향하여 제1 기어(5)가 있는 반대 방향으로 각도가 벌어진다. Likewise, the second tooth portion 60 formed on the outer periphery of the second gear 6 includes a plurality of toothed elements 61. The plurality of toothed elements 61 have a certain angle with the second rotation axis R2, which is also a helix angle?. The helix angle? Is measured with reference to the second rotation axis, and the angle is changed in the opposite direction in which the first gear 5 is located from the second rotation axis R2 toward the rear wheel side.

헬릭스 앵글이 도 4과 같이 형성됨에 따라, 제1 기어(5)가 제1 방향(A)으로 회전하면, 제1 기어(5)에 맞물린 제2 기어(6)는 반대 방향인 제2 방향(B)으로 회전한다. 4, when the first gear 5 is rotated in the first direction A, the second gear 6 engaged with the first gear 5 is rotated in the second direction B).

이렇게 헬릭스 앵글이 기울이지도록 형성되면, 헬리컬 기어의 추력은 피스톤의 하중(F)의 방향과 반대인 후륜측으로 생성된다. 따라서, 피스톤의 하중(F)은 헬리컬 기어 추력(Fa)과 상쇄될 수 있어서 종래에는 반드시 필요하던 스러스트 베어링과 니들 베어링이 필요하지 않을 수 있다. 따라서 중량을 감소시키고 제작 비용이 감소된다. When the helical angle is formed so as to be inclined, the thrust of the helical gear is generated on the rear wheel side opposite to the direction of the load F of the piston. Therefore, the load F of the piston can be offset from the helical gear thrust Fa, so that thrust bearings and needle bearings, which are conventionally necessary, may not be necessary. Thus reducing weight and reducing manufacturing costs.

상기 피스톤의 하중(F) 및 헬리컬 기어의 추력(Fa)은 다음과 같다. The load F of the piston and the thrust Fa of the helical gear are as follows.

식 (1)

Equation (1)

식 (2)

Equation (2)

여기서, here,

T: 전달 토크T: Transmission torque

d: 기어의 직경d: diameter of the gear

β: 헬릭스 앵글β: Helix angle

Rm: 클러치 유효 반경Rm: Clutch effective radius

μ: 클러치 마찰계수μ: clutch friction coefficient

n: 클러치 마찰면 수n: Number of clutch friction surfaces

여기서 T는 식 (1)과 (2)에 공통으로 포함되는 것이므로, d, β, Rm, μ, n을 변화하면서 하중(F)과 추력(Fa)을 동일해지도록 설계해야 한다. 특히, 헬릭스 앵글(β)을 변화시키는 것이 바람직하다. 상기 기어의 직경(d)은 기어 치형부의 가장 높은 부분과 가장 낮은 부분의 중간까지의 직경이다. 즉, 기어의 중심으로부터 치형부의 최고점까지의 거리와 기어의 중심으로부터 치형부의 최저점까지의 거리의 평균값이다. Here, since T is commonly included in equations (1) and (2), it is necessary to design the load F and the thrust Fa equal to each other while changing d, β, Rm, μ and n. In particular, it is preferable to change the helix angle (?). The diameter d of the gear is the diameter to the middle of the highest part and the lowest part of the gear tooth part. That is, the distance from the center of the gear to the highest point of the teeth and the average distance from the center of the gear to the lowest point of the teeth.

본 발명에 따른 차량용 동력 전달 장치의 구현시 헬리컬 기어의 추력(Fa)과 피스톤의 하중이 상쇄되어 하중을 지지하였던 스러스트 베어링은 불필요하다. 또한, 베어링은 경방향 하중만 지지하므로, 하중에 의한 베어링의 손실을 감소시켜 시스템 전체의 효율을 증대시킨다. d, β, Rm, μ, n이 정해지면, 하중(F)과 추력(Fa)은 상시 상쇄 가능하다. The thrust force Fa of the helical gear and the load of the piston are canceled in the realization of the vehicular power transmitting apparatus according to the present invention, so that the thrust bearing that supported the load is unnecessary. In addition, since bearings support only the radial load, the loss of bearings due to the load is reduced, thereby increasing the efficiency of the entire system. d, β, Rm, μ, and n are determined, the load F and the thrust Fa can be always canceled.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. It is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. .

Claims

A transmission input shaft receiving power from the transmission;
A rear wheel output shaft for transmitting power to a rear wheel side;
A clutch for connecting the power of the transmission input shaft and the rear output shaft;
A first gear integrally connected to the transmission input shaft;
A second gear engaged with the first gear; And
And a front wheel output shaft integrally connected to the second gear and rotated,
The first gear has a first toothed portion extending obliquely, the second gear has a second toothed portion extending obliquely,
The first toothed portion is formed obliquely by a helical angle in a direction opposite to the direction in which the second gear is located from a direction from the rear wheel side toward the front wheel side,
And the second toothed portion is formed corresponding to the first toothed portion.