KR20190001653A - 드래그 토크 감소를 위한 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드래그 토크 감소를 위한 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 리어디프부와 커플링부의 유체 공급을 일체화하고 자동차 구동 모드에 따라 유동적으로 유체를 커플링부에 공급하거나 상기 커플링부에 존재하는 오일을 배출함으로써 드래그 토크를 감소시킬 수 있는 드래그 토크 감소를 위한 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리에 관한 것이다.

Description

드래그 토크 감소를 위한 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리{Rear diff part and coupling part integrated case assembly for reducing drag torque}

본 발명은 드래그 토크 감소를 위한 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 리어디프부와 커플링부를 일체화하여 내부의 유체가 순환될 수 있게 하고 자동차 구동 모드에 따라 선택적으로 유체가 커플링부에 공급되게 하거나 차단함으로써 상기 커플링부의 클러치에서 발생하는 드래그 토크를 감소시킬 수 있는 드래그 토크 감소를 위한 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리에 관한 것이다.

전자식 AWD(All Wheel Drive) 시스템에 있어서, 리어디프부로 전달된 동력은 커플링부를 통해 종구동륜으로 전달된다.

상기 커플링부에는 상기 리어디프부의 동력을 종구동륜으로 전달하거나 차단하는 클러치가 구비되는데 클러치는 여러 장의 스틸 플레이트와 마찰 플레이트가 서로 번갈아 가며 겹쳐있는 타입으로 상기 스틸 플레이트와 상기 마찰 플레이트 간의 마찰력에 의해 구동륜으로 동력을 전달한다.

또한, 상기 클러치는 상기 스틸 플레이트와 마찰 플레이트가 회전할 경우 오일을 상기 스틸 플레이트와 상기 마찰 플레이트의 마찰 면에 도포시켜 마찰을 감소시키거나 마모 등을 방지하여 내구성을 향상시킨다.

한편, 상기 클러치는 이륜구동으로 구동할 때, 상기 스틸 플레이트와 상기 마찰 플레이트가 서로 이격되어 동력 전달이 완전히 차단되어야 하나, 상기 플레이트들 사이에 지속적으로 오일이 공급되거나 잔존하는 오일에 의해 내부에 공급된 오일량이 많은 경우 상기 스틸 플레이트의 회전에 의해 오일로 인한 전단 응력이 발생하고 정지되어 있던 마찰 플레이트가 회전하게 되는 드래그 토크가 발생하며 상기 드래그 토크는 클러치 내부의 동력 손실을 발생시킨다.

도 1은 상기 드래그 토크를 해결하기 위한 종래의 기술을 설명하기 위한 것으로, 도 1을 참조하면 드럼(1)의 회전으로 인한 원심력에 의해 클러치팩(2)을 통과한 오일이 유입되는 제1 유로(11), 상기 클러치팩(2)으로 오일을 공급하기 위한 제2 유로(12), 베어링(B)으로 오일을 공급하기 위한 제3 유로(13) 및 상기 제2 유로(12)와 상기 제3 유로(13) 중 하나를 선택하여 오일을 공급하는 솔레노이드 밸브(14)를 포함한다.

더욱 자세히는, 이륜구동일 경우 상기 드럼(1)의 처닝에 의해 상기 제1 유로(11)에 유입된 오일은 상기 솔레노이드 밸브(14)로 향하고 상기 솔레노이드 밸브(14)는 상기 제2 유로(12)를 차단하고 제3 유로(13)를 개방하여 상기 제1 유로로부터 유입된 오일을 상기 베어링(B)으로 공급함으로써, 상기 클러치(2)로 오일의 유입을 차단하고, 사륜구동일 때는 상기 드럼(1)의 처닝에 의해 상기 제1 유로(11)에 유입된 오일은 상기 솔레노이드 밸브(14)로 향하고 상기 솔레노이드 밸브(14)가 상기 제3 유로(13)를 차단하고 상기 제2 유로(12)를 개방함으로써, 상기 클러치팩(2)으로 오일을 공급하는 방식이다.

그러나, 종래의 방식에서 사용되는 솔레노이드 밸브(14)는 가격이 비싸고, 전류 소비가 높으므로 연비가 낮아지는 문제가 있고, 상기 드럼(1)의 처닝 현상을 이용해 상기 클러치팩(2)에서 상기 오일을 배출하는 방법은 상기 드럼의 회전력에 의존도가 높아 효율성이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 상기 클러치팩(2)이 구비되는 커플링부는 리어디프부와는 분리되어 별도로 오일을 공급받아야 하므로 오일 공급을 위한 추가적인 장치(오일펌프 등)가 필요한 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 리어디프부와 커플링부를 일체화하여 오일 공급을 위한 추가 장치 없이 리어디프부의 오일이 커플링부로 순환할 수 있게 하는 케이스 어셈블리를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 솔레노이드 밸브를 사용하지 않아 제작 단가를 줄이고 연비를 향상시킬 수 있는 케이스 어셈블리를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 상기 커플링부의 오일의 배출 효율성을 향상시킬 수 있는 케이스 어셈블리를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구동력을 공급받아 종구동륜으로 동력을 공급하는 리어디프부; 및 상기 리어디프부의 동력을 공급받아 종구동륜으로 동력을 전달하거나 차단하는 커플링부;를 내부 공간에 서로 구획하여 구비하는 케이스 어셈블리로서, 상기 리어디프부에 오일이 쳐닝되어 커플링부로 공급되고, 상기 커플링부로 공급된 오일은 상기 리어디프부로 배출되게 하여 순환되며, 이륜구동 모드에서는 상기 오일의 순환이 차단되고 사륜구동 모드에서는 상기 오일이 순환되는 것을 특징으로 하는 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리를 제공하는 것이다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 케이스 어셈블리:는 상기 리어디프부의 유체를 상기 커플링부로 유입될 수 있게 하기 위해 상기 디퍼넨셜부에서 상기 커플링부로 연통되는 제1 유로관; 상기 커플링에 유입된 유체를 상기 리어디프부로 배출될 수 있게 하기 위해 상기 커플링부에서 상기 리어디프부로 연통되는 제2 유로관; 상기 제1 유입 유로관을 통해 유입된 유체를 상기 커플링부의 내부로 공급하거나 차단하는 밸브;를 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 커플링부에는 상기 제1 유로관과 연결되어 상기 리어디프부에서 유입되는 유체를 일시 저장하는 유체 리저브가 구비된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 리어디프부는 구동축으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 링 기어; 및 상기 링 기어의 회전력을 상기 커플링부로 전달하는 제1 샤프트;를 포함하고, 상기 제1 유로관은 상기 링 기어 상단에 이격되어 상기 커플링부로 연통되며, 상기 유체를 상기 링 기어의 쳐닝에 의해 상기 제1 유로관으로 유입된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 커플링부는 상기 제1 샤프트로부터 회전력을 전달받아 일측 종구동륜으로 전달하는 제2 샤프트; 상기 제2 샤프트와 상기 제1 샤프트를 서로 체결하거나 체결 해제하는 클러치; 상기 클러치의 일측에 구비되고 유압에 의해 상기 클러치를 가압하는 피스톤; 및 상기 클러치로 유체를 공급하는 유체공급로를 포함하고, 상기 제2 유로관은 상기 클러치 상단과 하단에 서로 이격되어 상기 리어디프부로 연통되고 상기 제1 유로관으로부터 유입된 유체는 상기 커플링 내부의 유압에 의해 전진된 피스톤으로 인해 가압된 상기 클러치로 상기 유체공급로를 통해 공급되며 상기 클러치의 스틸 플레이트와 마찰 플레이트 사이를 지나 상기 클러치의 쳐닝에 의해 상기 제2 유로관으로 유입되어 상기 리어디프부로 배출된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 밸브는 스풀 형상의 본체 안에 원통 형상의 축이 이동하면서 유로의 제어가 가능한 스풀 밸브를 사용하고, 상기 유체 리저브 하단과 상기 유체공급로 상단 및 상기 피스톤 후방 사이에 위치하며 4륜 구동 모드 작동시 상기 커플링부 내부 유압에 의해 상기 피스톤은 상기 클러치 방향으로 전진하고 상기 밸브는 상기 피스톤과 반대방향으로 전진하여 상기 유체 리저브에 충진된 유체가 상기 유체공급로를 통해 상기 클러치로 유체가 공급된다.

또한, 본 발명은 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리를 갖는 자동차를 제공한다.

본 발명의 케이스 어셈블리에 의하면 리어디프부의 오일을 커플링부로 유입하고, 상기 커플링부에서 리어디프부로 유체가 배출되게 하여 순환할 수 있는 오일 유로를 형성함으로써 상기 리어디프부와 상기 커플링부가 일체화되어 상기 리어디프부와 상기 커플링부 간에 오일을 순환시킬 수 있으므로 오일 공급을 위한 추가 장치가 필요하지 않고, 오일의 주입량 및 케이스의 중량 저감 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 케이스 어셈블리에 의하면 솔레노이드 밸브를 대체하여 스풀 밸브를 사용함으로써 제작 단가를 줄이고, 연비를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 케이스 어셈블리에 의하면 상기 커플링부의 하단에 오일을 배출할 수 있는 유로가 형성되어 고저차에 의해 자연스럽게 오일을 배출할 수 있으므로 오일의 배출 효율성이 높다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 드래그 저감 장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스 어셈블리의 구조를 보여주는 단면도,
도 3은 본 발명의 일 시시예에 따른 케이스 어셈블리의 작동 과정을 보여주는 도면이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스 어셈블리의 내부 구조를 보여주는 단면도로, 도 2를 참조하면 상기 케이스 어셈블리(100)는 내부에 리어디프부(110)와 커플링부(120)를 서로 구획하여 구비하며, 상기 리어디프부에서 상기 커플링부(120)로 오일을 공급하거나 차단하고, 상기 커플링부(120)로 유입된 오일은 상기 리어디프부(110)로 배출하여 순환할 수 있는 오일 유로가 형성된 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 장치이다.

또한, 상기 케이스 어셈블리(100)는 자동차와는 별도의 부품으로 제공될 수 있고, AWD 자동차에 포함되어 하나의 완성된 자동차로 제공될 수 있다.

또한, 상기 케이스 어셈블리(100)에는 상기 리어디프부(110)와 상기 커플링부(120)를 서로 연통하는 제1 유로관(101) 및 제2 유로관(102)이 형성되며, 상기 유로관들은 서로 이격되어 위치한다.

또한, 상기 리어디프부(110)는 구동축으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 링 기어(111)와 상기 링 기어(111)의 회전력을 상기 커플링부(120)로 전달하는 제1 샤프트(112)를 포함한다.

또한, 상기 커플링부(120)는 상기 제1 샤프트(112)로부터 회전력을 전달받아 일측 종구동륜으로 전달하는 제2 샤프트(121), 상기 제2 샤프트(121)와 상기 제1 샤프트(112)를 서로 체결하거나 체결 해제하는 클러치(122), 상기 클러치(122)의 일측에 구비되어 유압에 의해 상기 클러치(122)를 가압하는 피스톤(123)이 포함되고, 상기 클러치(122)로 유체가 공급되게 하거나 차단되게 하는 밸브(103)를 포함하며 상기 밸브(103)와 상기 클러치(122) 사이에는 오일을 전달하기 위한 유체공급로(124)가 형성된다.

또한, 상기 커플링부(120) 상단에는 오일을 일시 저장할 수 있는 유체 리저브(104)가 구비된다.

또한, 상기 제1 유로관(101)은 상기 리어디프부(110)에 구비되며 상기 링 기어(111) 상단에 이격되어 상기 케이스 어셈블리(100)의 내부 상면에 형성되고, 상기 커플링부(120)로 연통된다.

또한, 상기 커플링부(120)로 연통된 상기 제1 유로관(101)은 상기 유체 리저브(104)와 연결된다.

즉, 상기 링 기어(111)가 회전하여 쳐닝이 발생하면 상기 제1 유로관(101)으로 오일이 유입되고 유입된 오일은 상기 커플링부(120)의 유체 리저브(104)에 저장된다.

또한, 상기 제2 유로관(102)은 상기 클러치(122)의 상단과 하단에 서로 이격되어 상기 리어디프부(110)로 연통된다.

즉, 상기 클러치(122)의 회전에 의해 처닝이 발생하거나, 상기 클러치(122)가 사용되지 않을 경우 상기 클러치(122) 상단과 하단에 연통된 상기 제2 유로관(102)을 통해 상기 리어디프부(120)로 오일이 배출된다.

또한, 상기 밸브(103)는 스풀 형상의 본체 안에 원통 형상의 축이 이동하면서 유로의 제어가 가능한 스풀 밸브이며, 상기 스풀 밸브(103)는 상기 유체 리저브(104) 하단과 상기 유체공급로(124) 상단 및 상기 피스톤(123) 후방 사이에 위치하고, 상기 스풀 밸브(103) 후방에는 스프링이 구비된다.

또한, 상기 스풀 밸브(103)는 유압에 의해 상기 피스톤(123) 방향으로 전진하거나 상기 피스톤(123) 방향과 반대로 후진할 수 있다.

즉, 상기 커플링부(120)에 유압이 발생할 경우 상기 피스톤(123)은 상기 클러치(122) 방향으로 전진하고, 상기 스풀 밸브(103)는 상기 피스톤(123)과 반대 방향으로 후진하면서 상기 유체 리저브(104)에 저장된 오일이 상기 유체공급로(124)를 통해 상기 클러치(122)로 오일이 공급된다.

이하에서는 도 3을 참조하여 케이스 어셈블리의 작동 과정을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스 어셈블리의 작동 과정을 보여주는 도면으로, 도 3을 참조하면, 이륜구동 모드일 경우 상기 링 기어(111)의 회전에 의해 상기 리어디프부(110)에 있던 오일이 처닝되어 상기 제1 유로관(101)으로 유입된다.

이때, 상기 스풀 밸브(103)는 폐쇠된 상태이므로 상기 제1 유로관(101)으로 유입된 오일은 상기 유체 리저브(104)에 저장된다.

다음, 사륜구동 모드일 경우 상기 커플링부(120) 내부에 유압이 발생하게 되고, 상기 피스톤(123)은 상기 클러치(122) 방향으로 전진하게 되고, 상기 스풀 밸브(103)는 상기 피스톤(123)과 반대 방향으로 후진하게 된다.

또한, 상기 스풀 밸브(103)가 유압에 의해 후진하게 되면 상기 유체 리저브(104)에 저장된 오일이 상기 유체공급로(124)에 유입되게 되고, 상기 유체공급로(124)에 유입된 오일은 상기 클러치(122)에 공급된다.

또한, 상기 클러치(122)로 공급된 오일은 상기 클러치(122) 회전에 의해 발생하는 원심력을 이용하여 상기 클러치(122)를 거쳐 상기 제2 유로관(102)을 통해 상기 리어디프부(110)로 배출된다.

한편, 사륜구동 모드에서 이륜구동 모드로 전환될 경우 상기 클러치(122)의 회전이 정지되어도 상기 클러치(122) 내부에 존재하고 있는 오일을 자연스럽게 배출될 수 있도록 상기 클러치(122) 하단에 구비된 상기 제2 유로관(102)을 통해 상기 리어디프부(110)로 배출되게 된다.

즉, 상기 케이스 어셈블리(100)는 상기 제1 유로관(101)을 통해 상기 리어디프부(110)에서 유입된 오일을 상기 유체 리저브(104)에 저장하고 상기 스풀 밸브(103)를 이용하여 상기 클러치(122)로 유체를 공급하거나 차단할 수 있고 상기 클러치(122)에 유입된 오일을 상기 제2 유로관(102)을 통해 상기 리어디프부(110)로 배출하여 순환할 수 있는 일체형 오일 유로를 가짐으로써 오일 공용화에 따른 오일량 감소 및 중량 저감 효과를 갖는다.

또한, 상기 케이스 어셈블리(100)는 종래의 솔레노이드 밸브를 대체하여 스풀 밸브를 사용함으로써 원가 절감과 조립성을 향상시키고, 소비 전류를 저감할 수 있다.

또한, 상기 케이스 어셈블리(100)는 상기 클러치(122) 하단에 형성된 제2 유로관(102)을 통해 상기 클러치(122)가 회전하지 않아도 상기 클러치(122)에 잔존하는 오일이 배출될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100: 케이스 어셈블리 101:제1 유로관
102:제2 유로관 103:밸브
104:유체 리저브 110:리어디프부
111:링 기어 112:제1 샤프트
120:커플링부 121:제2 샤프트
122:클러치 123:피스톤

Claims (7)

1. 구동력을 공급받아 종구동륜으로 동력을 공급하닌 리어디프부; 및
   상기 리어디프부의 동력을 공급받아 종구동륜으로 동력을 전달하거나 차단하는 커플링부;를 내부 공간에 서로 구획하여 구비하는 케이스 어셈블리로서,
   상기 리어디프부에 오일이 쳐닝되어 커플링부로 공급되고, 상기 커플링부로 공급된 오일은 상기 리어디프부로 배출되게 하여 순환되며, 이륜구동 모드에서는 상기 오일의 순환이 차단되고 사륜구동 모드에서는 상기 오일이 순환되는 것을 특징으로 하는 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이스 어셈블리:는
   상기 리어디프부의 유체를 상기 커플링부로 유입될 수 있게 하기 위해 상기 디퍼넨셜부에서 상기 커플링부로 연통되는 제1 유로관;
   상기 커플링에 유입된 유체를 상기 리어디프부로 배출될 수 있게 하기 위해 상기 커플링부에서 상기 리어디프부로 연통되는 제2 유로관;
   상기 제1 유입 유로관을 통해 유입된 유체를 상기 커플링부의 내부로 공급하거나 차단하는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 커플링부에는 상기 제1 유로관과 연결되어 상기 리어디프부에서 유입되는 유체를 일시 저장하는 유체 리저브가 구비되는 것을 특징으로 하는 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 리어디프부는 구동축으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 링 기어; 및
   상기 링 기어의 회전력을 상기 커플링부로 전달하는 제1 샤프트;를 포함하고,
   상기 제1 유로관은 상기 링 기어 상단에 이격되어 상기 커플링부로 연통되며, 상기 유체를 상기 링 기어의 쳐닝에 의해 상기 제1 유로관으로 유입되는 것을 특징으로 하는 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 커플링부는 상기 제1 샤프트로부터 회전력을 전달받아 일측 종구동륜으로 전달하는 제2 샤프트;
   상기 제2 샤프트와 상기 제1 샤프트를 서로 체결하거나 체결 해제하는 클러치;
   상기 클러치의 일측에 구비되고 유압에 의해 상기 클러치를 가압하는 피스톤; 및
   상기 클러치로 유체를 공급하는 유체공급로를 포함하고,
   상기 제2 유로관은 상기 클러치 상단과 하단에 서로 이격되어 상기 리어디프부로 연통되고 상기 제1 유로관으로부터 유입된 유체는 상기 커플링 내부의 유압에 의해 전진된 피스톤으로 인해 가압된 상기 클러치로 상기 유체공급로를 통해 공급되며 상기 클러치의 스틸 플레이트와 마찰 플레이트를 지나 상기 클러치의 쳐닝에 의해 상기 제2 유로관으로 유입되어 상기 리어디프부로 배출되는 것을 특징으로 하는 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 밸브는 스풀 형상의 본체 안에 원통 형상의 축이 이동하면서 유로의 제어가 가능한 스풀 밸브를 사용하고, 상기 유체 리저브 하단과 상기 유체공급로 상단 및 상기 피스톤 후방 사이에 위치하며 4륜 구동 모드 작동 시 상기 커플링부 내부 유압에 의해 상기 피스톤은 상기 클러치 방향으로 전진하고 상기 밸브는 상기 피스톤과 반대방향으로 전진하여 상기 유체 리저브에 충진된 유체가 상기 유체공급로를 통해 상기 클러치로 유체가 공급되는 것을 특징으로 하는 리어디프부 및 커플링부 일체형 케이스 어셈블리
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 케이스 어셈블리를 갖는 자동차
   

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