KR20230068006A

KR20230068006A - 구동력 배분 장치

Info

Publication number: KR20230068006A
Application number: KR1020210153856A
Authority: KR
Inventors: 이태우; 송정원; 임성근; 박준석; 홍원희; 유지승; 이영택
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사; 현대위아 주식회사
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2023-05-17
Also published as: US20230148006A1; US12025190B2; CN116104927A; DE102022125824A1

Abstract

구동력 배분 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동력 배분 장치는 각 작동유닛의 실린더 외측면과 이를 지지하는 베어링 사이와, 상기 베어링을 지지하는 스페이서와 상기 스페이서를 지지하는 스냅링 사이와, 상기 각 작동유닛의 실린더의 내경부와 각 클러치유닛의 드럼의 외경부 사이와, 및 상기 각 클러치유닛의 드럼에 형성된 오일 홀을 통하여 상기 실린더 외측의 케이스 상의 오일 유입구로부터 상기 각 클러치유닛의 허브 내부로 윤활 오일을 공급하는 윤활경로를 형성하여 좌, 우측 클러치유닛의 윤활을 위한 좌, 우측 윤활경로를 최단으로 형성함과 동시에, 각 유로의 크기를 증대한다.

Description

구동력 배분 장치{Lubrication structure of twin clutch system}

본 발명은 구동력 배분 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액슬의 케이스 내부에 구성되어 구동력을 좌, 우측 바퀴로 배분하여 전달하는 좌, 우측 클러치유닛의 효율적인 윤활을 위한 윤활경로를 갖는 구동력 배분 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 구동력 배분 장치는 구동력을 좌, 우측 바퀴로 분배할 때, 각각의 구동력이 독립적으로 전달되도록 하여 운전자가 원하는 차량의 미세한 핸들링 제어를 가능하게 한다.

예를 들어 차량의 선회 주행 시, 차량은 원심력에 의해 언더 스티어 현상이 발생하지만, 선회 외측 바퀴에 구동력을 증대시킴으로써 언더 스티어 현상의 억제가 가능하다.

즉, 차량의 선회 주행 시, 선회 외측 바퀴의 구동력이 충분할 경우, 일반 차량보다 더 빠른 속도에서도 언더 스티어 현상 없이 선회 주행이 가능하다.

이처럼, 구동력 배분 장치가 탑재된 차량은 일반 차량보다 안정적이고 역동적인 주행을 가능하게 하며, 운전자가 원하는 구동력 배분을 통해 차량의 주행 안정성을 도모하기 위해서는 주행 조건별로 정확하고 정밀한 토크 전달이 중요하며, 좌우 각각의 구동력은 상호 간에 간섭이 없도록 설계하는 것이 핵심 기술이다.

이러한 구동력 배분 장치는 차량의 핸들링 및 트랙션 성능을 향상시키기 위하여 최근 후륜구동, 4륜구동, AWD 차량 및 전기 차량 등의 구동계의 후륜 액슬 내부에 좌, 우측 클러치를 별개로 마련하여 구동원의 구동력을 독립적으로 제어하도록 트윈 클러치 커플링 모듈(Twin Clutch Coupling Module, TCCM)의 형태로 적용되는 추세이다.

한편, 상기한 구동력 배분 장치에 적용되는 좌, 우측 클러치 유닛은 통상 습식 마찰 클러치가 적용되며, 이러한 습식 마찰 클러치는 마찰열을 냉각하기 위한 윤활 오일이 공급되는 구조를 갖는다.

도 1은 종래 기술에 따른 구동력 배분 장치의 윤활경로를 도시한 반 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 구동력 배분 장치는 차량용 액슬의 케이스(101) 내부에서, 일측에 구동력이 전달되는 구동기어(DG)가 구성되고, 좌, 우측 구동축(DS1)(DS2) 상에 좌, 우측 클러치유닛(CU1)(CU2)이 각각 구성된다.

좌, 우측 클러치유닛(CU1)(CU2)은 각각 실린더(CY1)(CY2)와 피스톤(PU1)(PT2)으로 이루어지는 좌, 우측 작동유닛(PU1)(PU2)을 통하여 작동 제어되어 구동력을 좌, 우측 구동축(DS1)(DS2)에 배분하여 전달하도록 구성된다.

이러한 구동력 배분 장치는 좌, 우측 클러치유닛(CU1)(CU2)의 각 드럼(111,121)이 드럼 커넥터(130)를 통하여 일체로 연결되는 구조를 가지며, 각 드럼(111)(121)은 동력 전달 시, 축 방향 양측을 지지하기 위하여, 양 단부와 케이스(101) 사이에 베어링(BR)이 구성된다.

이와 같이, 종래의 구동력 배분 장치는 좌, 우측 클러치유닛(CU1)(CU2)의 각 드럼(111)(121)이 양측의 베어링(BR)에 의해 닫힌 상태가 될 수밖에 없으며, 이에 따라, 좌, 우측 클러치유닛(CU1)(CU2)의 윤활을 위해서는 좌, 우측 드럼(111,113)을 회피하여 윤활경로를 구성할 수밖에 없다.

도 1에서와 같이, 우측 클러치유닛(CU2)은 구동기어(DG)와 케이스(101) 사이를 지지하는 베어링(BR)의 외측으로부터 우측 드럼(111)과 우측 구동축(DS1) 사이를 통해 우측 허브(113)의 내측으로 윤활 오일이 공급되는 우측 윤활경로(LP1)를 갖는다.

또한, 좌측 클러치유닛(CU2)은 좌측 드럼(121)과 케이스(101) 사이를 지지하는 베어링(BR)의 외측으로부터 좌측 드럼(121)과 좌측 구동축(DS2) 사이를 통해 좌측 허브(123)의 내측으로 윤활 오일이 공급되는 좌측 윤활경로(LP2)를 갖는다.

이와 같이, 종래의 구동력 배분 장치는 좌, 우측 윤활경로(LP1)(LP2)가 모두 길고, 각 윤활경로 상, 각 드럼(111)(121)과 각 구동축(DS1)(DS2) 사이의 좁은 간격의 유로를 통해 윤활 오일이 공급되어 오일의 손실이 발생할 수 있다.

특히, 우측 클러치유닛(CU1)의 제1 윤활경로(LP1)는 우측 드럼(111)의 연장단(111a)을 통해 연결되는 구동기어(DG)의 외측으로부터 연결되어 좌측 클러치유닛(CU2)의 제2 윤활경로(LP2)에 비하여 더 길게 형성되며, 이로 인해, 좌, 우측 클러치유닛(CU1)(CU2)의 윤활 불균형에 의한 클러치 성능 편차가 발생할 가능성이 높다.

또한, 종래의 구동력 배분 장치는 좌, 우측 윤활경로(LP1)(LP2) 상, 좌, 우측 클러치유닛(CU1)(CU2)이 구동기어(DG) 등의 기어부의 윤활 오일과 공용으로 사용해야 함에 따라 오일 청정도를 악화시켜 내구 성능을 저하시키는 원인이 된다.

또한, 종래의 구동력 배분 장치는 각 베어링(BR)이 설치되는 케이스(101) 내부의 외측에서 윤활 오일이 공급되어 좌, 우측 윤활경로(LP1)(LP2)에 각각 연결하기 위한 별도의 공간(SP)이 필요하여 축 방향 전장이 길어지는 단점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것일 뿐, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명의 실시 예는 각 작동유닛의 실린더 외측면과 이를 지지하는 베어링 사이, 상기 베어링을 지지하는 스페이서와 스냅링 사이, 상기 실린더의 내경부와 드럼의 외경부 사이, 및 상기 드럼에 형성된 오일 홀로 이어지는 각 유로를 통하여 허브 내부로 윤활 오일을 공급하도록 하여 좌우측의 클러치유닛의 윤활을 위한 좌우측의 윤활경로를 최단으로 형성함과 동시에, 각 유로의 크기를 증대하는 구동력 배분 장치를 제공하고자 한다.

또한, 좌우측의 윤활경로가 좌우 대칭되도록 하여 각 클러치유닛의 윤활 성능 편차를 줄이고, 이로 인해 토크 제어 성능의 편차를 최소화하는 구동력 분배 장치를 제공하고자 한다.

또한, 클러치유닛과 기어부의 윤활을 분리하고, 클러치유닛에 클러치 전용 오일을 사용할 수 있도록 하여 클러치의 내구 성능을 향상시키는 구동력 배분 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 차량용 액슬의 케이스 내부의 좌, 우측 구동축 선상에 각각 구성되는 각 클러치유닛이 각 작동유닛의 작동 제어에 의해 구동기어로부터 전달되는 구동력을 상기 좌, 우측 구동축에 배분하여 전달하는 구동력 배분 장치에서, 상기 각 작동유닛의 실린더 외측면과 이를 지지하는 베어링 사이와, 상기 베어링을 지지하는 스페이서와 상기 스페이서를 지지하는 스냅링 사이와, 상기 각 작동유닛의 실린더의 내경부와 상기 각 클러치유닛의 드럼의 외경부 사이와, 및 상기 각 클러치유닛의 드럼에 형성된 오일 홀을 통하여 상기 실린더 외측의 케이스 상의 오일 유입구로부터 상기 각 클러치유닛의 허브 내부로 윤활 오일을 공급하는 윤활경로를 포함하는 구동력 배분 장치가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 윤활경로는 상기 각 작동유닛의 실린더 외측면에 형성된 베어링 좌면에 복수의 오일 그루브를 형성하여 상기 베어링 좌면에 설치되는 베어링과의 사이로 윤활 오일이 유입되는 제1 유로와, 상기 베어링을 지지하는 스페이서의 내경부와, 상기 스페이서를 지지하는 스냅링 사이에 치형으로 형성되는 오일 유입홈을 통하여 윤활 오일이 유입되는 제2 유로와, 상기 각 작동유닛의 실린더의 내경부와, 이에 대응하는 상기 각 클러치유닛의 드럼의 외경부 사이의 갭을 통하여 상기 제1, 제2 유로로 유입된 윤활 오일을 안내하는 제3 유로, 및 상기 각 클러치유닛의 드럼에 허브를 향하여 형성된 복수의 오일 홀을 통하여 상기 제3 유로를 통해 안내된 윤활 오일을 상기 허브의 내부로 공급하는 제4 유로를 포함한다.

상기 오일 그루브는 상기 실린더 외측면에 형성된 원형의 베어링 좌면 상에 절개된 복수의 절개된 면으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 오일 그루브는 상기 원형의 베어링 좌면을 따라 90도 간격으로 4개소에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 베어링 좌면에 설치되는 상기 베어링은 케이지 일체형 트러스트 베어링으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 오일 유입홈은 상기 스페이서의 내경부에 형성된 치형의 치골부분과 상기 스냅링의 외경면 사이에 형성될 수 있다.

상기 드럼은 외측면 둘레에 상기 실린더의 내측 선단이 끼워져 지지되는 지지단이 형성되고, 상기 지지단의 내측 둘레를 따라 상기 허브에 대응하여 복수의 오일 홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 윤활경로는 상기 실린더의 내측 선단과 이에 대응하는 상기 드럼의 지지단 사이에 설치되는 시일 링과, 상기 실린더의 외측 선단과 이에 대응하는 상기 케이스 사이에 설치되는 시일 링과, 상기 드럼의 외주면 외측 선단과 이에 대응하는 상기 케이스 사이에 설치되는 외측 오일 실과, 상기 허브의 내통의 외주면 선단과 이에 대응하는 상기 드럼의 내주면 일측 사이에 설치되는 내측 오일 실에 의해 밀폐되어 상기 케이스 상의 오일 유입구로부터 공급되는 윤활 오일이 채워지는 하나의 오일 챔버를 형성할 수 있다.

여기서, 상기 허브는 원통형의 내통과 외통이 내측 단부에서 일체로 연결되어 상기 외통의 외측 단부를 따라 안착홈이 형성되고, 상기 드럼은 상기 안착홈에 대응하는 내측면을 따라 안착단이 형성되어 상기 안착홈에 안착단이 안착되어 상기 허브와의 미세 접촉부를 형성할 수 있다.

또한, 상기 구동기어는 기어 허브의 양측이 기어 케이스의 양측에 각 베어링을 통하여 회전 지지되고, 상기 각 베어링의 외측에서 상기 기어 허브의 양 단부와 상기 기어 케이스 사이에 오일 실이 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분 장치는 각 작동유닛의 실린더 외측면과 이를 지지하는 베어링 사이의 제1 유로와, 상기 베어링을 지지하는 스페이서와 스냅링 사이의 제2 유로와, 상기 실린더의 내경부와 드럼의 외경부 사이의 제3 유로, 및 상기 드럼에 형성된 오일 홀로 이어지는 제4 유로를 통하여 허브 내부로 윤활 오일을 공급하도록 하여 좌우측의 클러치유닛의 윤활을 위한 좌, 우측 윤활경로를 최단으로 형성할 수 있으며, 동시에 각 유로의 크기를 증대할 수 있어 윤활 오일의 손실을 막아 윤활 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 좌우측의 윤활경로가 좌우 대칭되도록 하여 좌우측의 클러치유닛의 윤활 성능 편차를 줄일 수 있고, 이로 인해 각 클러치유닛의 토크 제어 성능의 편차를 최소화하여 정밀한 토크량 제어가 가능하다.

또한, 내, 외측 오일 실을 통해 클러치유닛과 구동기어를 포함하는 기어부의 윤활을 분리할 수 있고, 이로 인해 클러치유닛에는 클러치 전용 오일을 사용할 수 있어 클러치의 내구 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 윤활경로가 2개의 시일 링과 내, 외측 오일 실에 의해 하나의 밀폐된 오일 챔버 기능을 하며, 오일 유입구가 드럼을 지지하는 베어링과 실린더 사이에 대응하여 케이스 상에 형성되어 윤활경로에 오일 유입구를 연결하기 위한 별도의 공간이 필요하지 않으며, 이에 따라 축 방향 전장을 줄일 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 구동력 배분 장치의 윤활경로를 도시한 반 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분 장치의 윤활경로를 도시한 반 단면도이다.
도 3은 도 2의 A 부분의 확대 단면도이다.
도 4는 도 3의 B 부분의 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분 장치의 일측 작동유닛에 적용되는 실린더와 서페이서의 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 통하여 상세하게 설명한다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분 장치의 윤활경로를 도시한 반 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분 장치는 차량용 액슬의 케이스(1) 내부에 구성된다. 즉, 구동원의 구동력이 감속기어 등을 통하여 구동기어(9)에 감속되어 전달되고, 좌, 우측 구동축(11)(13) 상에 배치되는 각 클러치유닛(CU)이 각 작동유닛(PU)을 통하여 작동 제어되어 상기 구동력을 좌, 우측 구동축(11)(13)에 배분하여 전달하도록 구성된다.

도 2에서 같이, 본 발명의 실시 예에서는 좌, 우측 구동축(11)(13)이 도면상에서 각각 좌측과 우측에 도시된 기준으로 예를 들었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 보는 방향에 따라 반대일 수 있으며, 전체적인 구동력 배분 장치에서 그 위치가 한정하는 것은 아니다. 또한, 좌, 우측 구동축(11)(13) 상의 각 클러치유닛(CU)과 각 작동유닛(PU)은 도면상의 좌우측이 서로 대칭되는 구조로, 대응하는 케이스(1)의 외형만 일부 다를 뿐, 전체적으로 동일한 구조로 적용된다.

이러한 구동력 배분 장치는 후륜구동, 4륜구동, AWD 차량 및 전기 차량 등의 구동계의 액슬 내부에 적용될 수 있으며, 구동원으로부터 후륜 또는 모든 바퀴에 구동력을 독립적으로 제어하도록 트윈 클러치 커플링 모듈(Twin Clutch Coupling Module, TCCM) 타입으로 제공될 수 있다.

상기 케이스(1)는 좌우측으로 분리되어 상호 조립되는 구조를 가지며, 내부에 좌, 우측 구동축(11)(13), 및 각 클러치유닛(CU)과 각 작동유닛(PU)이 설치되는 공간을 제공하며, 상기 구동기어(9)는 별도의 기어 케이스(3)를 통하여 설치된다.

여기서, 구동기어(9)는 기어 허브(7)의 양측이 기어 케이스(3)의 양측에 각 베어링(BR)을 통하여 회전 지지되는데, 이때, 각 베어링(BR)의 외측에서 기어 허브(7)의 양 단부와 기어 케이스(3) 사이에는 오일 실(5)이 설치된다.

이처럼, 구동기어(9)가 설치되는 기어 케이스(3)의 내부는 좌, 우측 구동축(11)(13), 및 각 클러치유닛(CU)과 각 작동유닛(PU)이 설치되는 케이스(1)의 내부와 완전히 분리된다.

상기 구동원은 화석연료를 연소하는 내연기관 또는 전기에너지를 이용하는 모터 등으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분 장치는 좌, 우측 구동축(11)(13)의 각 외주 측에 구성되는 각 클러치유닛(CU), 및 각 작동유닛(PU)을 포함한다.

특히, 도 2에서와 같이, 우측의 클러치유닛(CU)은 드럼(21)의 선단에 축 방향 외측으로 연장단(21a)이 형성되고, 이 연장단(21a)에 구동기어(9)가 스플라인 결합되어 설치된다.

또한, 양측 클러치유닛(CU)은 각 드럼(21)이 드럼 커넥터(30)를 통하여 상호 연결되고, 각 허브(23)는 좌, 우측 구동축(11)(13)에 각각 스플라인 결합되어 연결된다.

따라서 구동기어(9)로 전달된 구동력은 각 작동유닛(PU)에 작용하는 유압에 의해 해당 클러치유닛(CU)이 각각 독립적으로 작동 제어되면서 좌, 우측 구동축(11)(13)에 배분되어 전달된다.

이하, 도 3과 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분 장치의 주요 구성인 클러치유닛(CU), 및 작동유닛(PU)의 구체적인 구성을 설명한다.

여기서, 좌, 우측 구동축(11)(13) 상의 각 클러치유닛(CU)과 각 작동유닛(PU)은 도면상의 좌우측이 서로 대칭되는 구조로, 대응하는 케이스(1)의 외형만 일부 다를 뿐, 전체적으로 동일한 구조로 적용되는 바, 도 3과 도 4에서는 좌측 클러치유닛(CU)과 좌측 작동유닛(PU)을 기준으로 상세하게 설명한다.

이하, 좌, 우측 구동축(11)(13) 상의 각 클러치유닛(CU)과 각 작동유닛(PU)은 좌우측 구분 없이 클러치유닛(CU)과 작동유닛(PU)으로 기술한다.

먼저, 클러치유닛(CU)은 드럼(21), 허브(23), 상기 드럼(21)과 허브(23) 사이에 구성되는 복수의 클러치 플레이트(25), 복수의 클러치 디스크(27), 분리판(28), 및 가압판(29)을 포함한다.

드럼(21)은 좌측 구동축(1) 상에 축 방향으로 평행하게 배치되고, 외측 선단이 베어링(BR)을 통해 케이스(1)의 내면에 구름 지지된다.

허브(23)는 원통형의 내통(23a)과 외통(23b)이 내측 단부에서 일체로 연결되어 형성되며, 드럼(21)의 내부에서, 내통(23a)이 좌측 구동축(11) 상에 스플라인 결합된다. 이때, 허브(23)의 내통(23a)은 외측 선단이 드럼(21)의 내주 측에 베어링(BR)을 통해 구름 지지된다.

또한, 복수의 클러치 플레이트(25)는 드럼(21)의 내주면에 스플라인 결합되어 드럼(21)과 함께 회전하며, 복수의 클러치 디스크(27)는 복수의 클러치 플레이트(25) 사이에 배치된 상태로 허브(23)의 외통(23b)의 외주면에 스플라인 결합되어 허브(23)와 함께 회전한다.

분리판(28)은 반대측 클러치유닛(CU)에 대응하여 드럼(21)의 내주면 상의 내측에 스플라인 결합되어 스냅링(SR)을 통해 축 방향 내측으로 이동하지 않도록 지지된다. 또한, 분리판(28)은 중앙부 둘레가 허브(23)의 내측면에 베어링(BR)을 통해 구름 지지된다.

가압판(29)은 드럼(21)의 내주면 상의 외측에 스플라인 결합되어 작동유닛(PU)으로부터 전달되는 가압력을 클러치 플레이트(25)와 클러치 디스크(27)에 고르게 전달하도록 구성된다.

그리고 작동유닛(PU)은 클러치유닛(CU)의 외측에 대응하여 드럼(21)의 외경부 외측에 구성되며, 스페이서(31), 실린더(33), 피스톤(35), 복수의 푸시로드(37) 및 복수의 스프링(39)을 포함한다.

스페이서(31)는 드럼(21)의 외측 선단의 상기 외경부에 끼워져 스냅링(SR)에 의해 축 방향 외측으로 이동하지 않도록 지지된다.

실린더(33)는 드럼(21)의 상기 외경부에 끼워져 외주단이 케이스(1)의 내면에 시일 링(41)을 통하여 실링되며, 외측면이 스페이서(31)에 베어링(BR)을 통해 구름 지지된다.

피스톤(35)은 케이스(1)의 내면과 실린더(33)의 외경부 사이에 끼워져 실린더(33)와의 사이에 유압실(LC)을 형성한다.

복수개의 푸시로드(37)는 드럼(21)의 상기 외경부 둘레를 따라 일정간격으로 배치되고, 각 푸시로드(37)는 각 외측 선단이 플랜지(37a)를 통해 연결되어 피스톤(35)에 베어링(BR)을 통하여 구름 지지되고, 각 내측 선단이 드럼(21)의 측면을 관통하여 클러치유닛(CU)의 가압판(29)에 대응한다.

복수개의 스프링(39)은 복수개의 푸시로드(37)에 각각 끼워져 드럼(21)의 측면과 푸시로드(37)의 플랜지(37a) 사이에 양단이 지지되어 푸시로드(37)에 탄성을 이용한 복원력을 제공한다.

이러한 작동유닛(PU)은 케이스(1) 외부의 해당 유압 액추에이터로부터 공급되는 유압이 실린더(33)와 피스톤(35) 사이 형성된 유압실(LC)에 공급되면, 피스톤(35)이 푸시로드(37)를 통해 가압판(29)을 내측으로 밀어 클러치유닛(CU)이 결합 작동하도록 제어한다.

이때, 유압에 의해 발생되는 피스톤(35)의 가압력과 실린더(33)를 통한 반력은 드럼(21)의 내측에 스냅링(SR)을 통해 지지된 분리판(28)과, 드럼(21)의 외측에 스냅링(SR)을 통해 지지된 스페이서(31)에 의해 각각 지지되어 드럼(21) 상에서 모두 상쇄되는 구조를 이룬다.

한편, 이러한 구성을 갖는 구동력 배분 장치는 도 2에서 도시한 바와 같이, 각 클러치유닛(CU)을 냉각하기 위해 좌우측이 대칭으로 이루어지는 윤활경로(LP)를 갖는다.

도 2에서와 같은 윤활경로(LP)는 도 3과 도 4를 참조하면, 각 작동유닛(PU)의 실린더(33) 외측면과 이를 지지하는 베어링(BR) 사이를 통하는 제1 유로(OL1)와, 상기 베어링(BR)을 지지하는 스페이서(31)와 상기 스페이서(31)를 지지하는 스냅링(SR) 사이를 통하는 제2 유로(OL2)와, 상기 각 작동유닛(PU)의 실린더(33)의 내경부와 상기 각 클러치유닛(CU)의 드럼(21)의 외경부 사이를 통하는 제3 유로(OL3), 및 상기 각 클러치유닛(CU)의 드럼(21)에 형성된 오일 홀(OH)을 통하는 제4 유로(OL4)로 이어진다.

이러한 제1, 제2, 제3, 제4 유로(OL1)(OL2)(OL3)(OL4)로 이어지는 윤활경로(LP)는 실린더(33) 외측에 대응하는 케이스(1) 상의 오일 유입구(49)로부터 각 클러치유닛(CU)의 허브(23) 내부로 윤활 오일을 공급하도록 유도한다.

먼저, 제1 유로(OL1)는 작동유닛(PU)의 실린더(33) 외측면에 형성된 베어링 좌면(51)에 복수의 오일 그루브(53)를 형성하여 베어링 좌면(51)에 설치되는 베어링(BR)과의 사이로 윤활 오일이 유입되도록 하는 유로이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분 장치의 일측 작동유닛에 적용되는 실린더와 서페이서의 사시도이다.

도 5를 참조하면, 오일 그루브(53)는 실린더(33)의 외측면에 형성된 원형의 베어링 좌면(51) 상에 절개된 복수의 절개된 면으로 이루어진다.

여기서, 오일 그루브(53)는 원형의 베어링 좌면(51)을 따라 90도 간격으로 4개소에 형성된다.

본 발명의 실시 예에서는 원형의 베어링 좌면(51)을 따라 4개소에 오일 그루브(53)가 형성되는 예를 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 간격을 조정하여 줄이거나 늘려서 형성할 수 있다.

또한, 베어링 좌면(51)에 설치되는 베어링(BR)은 오일 그루브(53)와 함께 유로를 형성하는데, 이때, 오일 그루브(53)를 통과하는 윤활 오일에 의해 작동에 영향을 받지 않도록 케이지 일체형 트러스트 베어링으로 이루어질 수 있다.

그리고 제2 유로(OL2)는 베어링(BR)을 지지하는 스페이서(31)의 내경부와 이 스페이서(31)를 지지하는 스냅링(SR)과의 사이에 치형으로 형성되는 오일 유입홈(55)을 통하여 윤활 오일이 유입되도록 하는 유로이다.

도 5를 참조하면, 오일 유입홈(55)은 스페이서(31)의 내경부에 형성된 치형의 치골(57) 부분과 상기 스냅링(SR)의 외경면 사이에 형성된다.

또한, 제3 유로(OL3)는 작동유닛(PU)의 실린더(33)의 내경부와 이에 대응하는 클러치유닛(CU)의 드럼(21)의 외경부 사이의 갭을 통하여 상기 제1, 제2 유로(OL1)(OL2)로 유입된 윤활 오일을 축 방향으로 안내하는 유로이다.

여기서, 제3 유로(OL3)는 드럼(21)의 외측면 둘레에 실린더(33)의 내측 선단이 끼워져 형성되는데, 이를 위해 드럼(21)의 외측면 둘레에는 지지단(59)이 형성되고, 이 지지단(59)의 내측에 시일 링(43)을 개재하여 실린더(33)의 내측 선단이 끼워진다.

제4 유로(OL4)는 클러치유닛(CU)의 드럼(21)에 허브(23)를 향하여 형성된 복수의 오일 홀(OH)을 통하여 제3 유로(OL3)를 통해 안내된 윤활 오일을 허브(23)의 내통(23a)과 외통(23b) 사이의 내부로 공급하도록 하는 유로이다.

여기서, 드럼(21)에 형성되는 복수의 오일 홀(OH)은 상기 지지단(59)의 내측 둘레를 따라 허브(23)의 내통(23a)과 외통(23b) 사이에 대응하여 형성된다.

또한, 허브(23)는 외통(23b)의 외측 단부을 따라 안착홈(61)이 형성되고, 드럼(21)은 상기 안착홈(61)에 대응하는 내측면을 따라 안착단(63)이 형성되어 안착홈(61)에 안착단(63)이 안착되어 드럼(21)과 허브(23) 사이의 간극(G)이 미세한 접촉부를 형성한다.

여기서, 상기 안착홈(61)과 안착단(63)을 이용한 접촉부의 미세한 간극(G)은 드럼(21)과 허브(23)의 각각의 회전을 가능하게 하면서도 허브(23) 내부의 윤활 오일의 손실을 최소화하기 위한 것으로, 1mm 미만의 간극(G)이 설정될 수 있으며, 통상은 0.5mm로 설정될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 구동력 배분 장치의 윤활경로(LP) 상에는 실린더(33)의 내측 선단과 이에 대응하는 드럼(21)의 지지단(59) 사이에 시일 링(43)이 설치되고, 실린더(33)의 외측 선단과 이에 대응하는 케이스(1) 사이에 시일 링(41)이 설치된다.

또한, 드럼(21)의 외주면 외측 선단과 이에 대응하는 케이스(1) 사이에 외측 오일 실(45)이 설치되고, 허브(23)의 내통(23a)의 외주면 선단과 이에 대응하는 드럼(21)의 내주면 일측 사이에 내측 오일 실(47) 설치된다.

즉, 상기한 윤활경로(LP)는 2개의 시일 링(41)(43)과 내, 외측 오일 실(47)(45)에 의해 밀폐되어 케이스(1) 상의 오일 유입구(49)로부터 공급되는 윤활 오일이 채워지는 하나의 오일 챔버의 기능을 갖도록 한다.

따라서 상기한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분 장치는 각 클러치유닛(CU)이 스프링(39)의 탄성력에 의해 상시 해제 구조를 가지며, 좌우측의 클러치유닛(CU)이 각 작동유닛(PU)의 작동 압력에 의한 간섭 없이, 독립적으로 작동 제어되어 구동기어(9)를 통해 전달되는 구동력의 토크 제어량의 정확도를 높여 좌, 우측 구동축(11)(13)에 분배한다.

즉, 각 작동유닛(PU)으로 공급되는 유압에 의해 좌우측의 클러치유닛(CU)은 결합 및 해제 제어와 결합력 제어 등의 작동이 독립적으로 이루어 좌, 우측 구동축(11)(13)에 전달되는 구동력 및 전달 토크를 정확하면서도 독립적으로 가변하여 제어할 수 있다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분 장치는 좌우측의 클러치유닛(CU)을 각각 냉각 윤활하기 위한 윤활경로(LP)를 갖는데, 이러한 윤활경로(LP)는 제1, 제2, 제3, 제4 유로(OL1)(OL2)(OL3)(OL4)를 통하여 허브(23)의 내통(23a)과 외통(23b) 사이의 내부로 윤활 오일을 공급하도록 하여 각 클러치유닛(CU)의 윤활을 위한 윤활경로(LP)를 최단으로 형성할 수 있으며, 각 유로(OL1)(OL2)(OL3)(OL4)의 크기를 최대한 증대하여 윤활 오일의 손실을 막아 윤활 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 좌우측의 윤활경로(LP)가 좌우 대칭되도록 하여 좌우측의 클러치유닛(CU)의 윤활 성능 편차를 줄일 수 있고, 이로 인해 각 클러치유닛(CU)의 토크 제어 성능의 편차를 최소화하여 정밀한 토크량 제어가 가능해진다.

또한, 내, 외측 오일 실(47)(45)을 통해 클러치유닛(CU)과 구동기어(9)를 포함하는 기어부의 윤활을 분리할 수 있어 클러치유닛(CU)에는 클러치 전용 오일을 사용할 수 있으며, 이로 인해 클러치의 내구 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 윤활경로(LP)가 2개의 시일 링(41)(43)과 내, 외측 오일 실(47)(45)에 의해 하나의 밀폐된 오일 챔버 기능을 하고, 오일 유입구(49)가 드럼(21)을 지지하는 베어링(BR)과 실린더(33) 사이에 대응하여 케이스(1) 상에 형성되어 윤활경로(LP)에 오일 유입구(49)를 연결하기 위한 별도의 공간이 필요하지 않아 축 방향 전장을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이외에도, 전용 오일 사용을 통해 오일 교체 주기를 늘릴 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 케이스
3: 기어 케이스
5: 오일 실
7: 기어 허브
9: 구동기어
11, 12: 좌, 우측 구동축
CU: 클러치유닛
PU: 작동유닛
21: 드럼
21a: 연장단
30: 드럼 커넥터
23: 허브
23a: 내통
23b: 외통
25: 클러치 플레이트
27: 클러치 디스크
28: 분리판
29: 가압판
31: 스페이서
33: 실린더
35: 피스톤
37: 푸시로드
37a: 플랜지
39: 스프링
41, 43: 시일 링
45, 47: 오일 실
49: 오일 유입구
51: 베어링 좌면
53: 오일 그루브
55: 오일 유입홈
57: 치골
59: 지지단
61: 안착홈
63: 안착단
BR: 베어링
SR: 스냅링
LC: 유압실
G: 간극
OH: 오일홀
LP: 윤활경로
OL1, OL2, OL3, OL4: 제1, 제2, 제3 , 제4 유로

Claims

차량용 액슬의 케이스 내부의 좌, 우측 구동축 선상에 각각 구성되는 각 클러치유닛이 각 작동유닛의 작동 제어에 의해 구동기어로부터 전달되는 구동력을 상기 좌, 우측 구동축에 배분하여 전달하는 구동력 배분 장치에 있어서,
상기 각 작동유닛의 실린더 외측면과 이를 지지하는 베어링 사이와, 상기 베어링을 지지하는 스페이서와 상기 스페이서를 지지하는 스냅링 사이와, 상기 각 작동유닛의 실린더의 내경부와 상기 각 클러치유닛의 드럼의 외경부 사이와, 및 상기 각 클러치유닛의 드럼에 형성된 오일 홀을 통하여 상기 실린더 외측의 케이스 상의 오일 유입구로부터 상기 각 클러치유닛의 허브 내부로 윤활 오일을 공급하는 윤활경로(LP)를 포함하는 구동력 배분 장치.
제1항에 있어서,
상기 윤활경로는
상기 각 작동유닛의 실린더 외측면에 형성된 베어링 좌면에 복수의 오일 그루브를 형성하여 상기 베어링 좌면에 설치되는 베어링과의 사이로 윤활 오일이 유입되는 제1 유로;
상기 베어링을 지지하는 스페이서의 내경부와, 상기 스페이서를 지지하는 스냅링 사이에 치형으로 형성되는 오일 유입홈을 통하여 윤활 오일이 유입되는 제2 유로;
상기 각 작동유닛의 실린더의 내경부와, 이에 대응하는 상기 각 클러치유닛의 드럼의 외경부 사이의 갭을 통하여 상기 제1, 제2 유로로 유입된 윤활 오일을 안내하는 제3 유로;
상기 각 클러치유닛의 드럼에 허브를 향하여 형성된 복수의 오일 홀을 통하여 상기 제3 유로를 통해 안내된 윤활 오일을 상기 허브의 내부로 공급하는 제4 유로;
를 포함하는 구동력 배분 장치.
제2항에 있어서,
상기 오일 그루브는
상기 실린더 외측면에 형성된 원형의 베어링 좌면 상에 절개된 복수의 절개된 면으로 이루어지는 구동력 배분 장치.
제3항에 있어서,
상기 오일 그루브는
상기 원형의 베어링 좌면을 따라 90도 간격으로 4개소에 형성되는 구동력 배분 장치.
제2항에 있어서,
상기 베어링은
케이지 일체형 트러스트 베어링으로 이루어지는 구동력 배분 장치.
제2항에 있어서,
상기 오일 유입홈은
상기 스페이서의 내경부에 형성된 치형의 치골부분과 상기 스냅링의 외경면 사이에 형성되는 구동력 배분 장치.
제2항에 있어서,
상기 드럼은
외측면 둘레에 상기 실린더의 내측 선단이 끼워져 지지되는 지지단이 형성되고, 상기 지지단의 내측 둘레를 따라 상기 허브에 대응하여 상기 복수의 오일 홀이 형성되는 구동력 배분 장치.
제7항에 있어서,
상기 윤활경로는
상기 실린더의 내측 선단과 이에 대응하는 상기 드럼의 지지단 사이에 설치되는 시일 링과, 상기 실린더의 외측 선단과 이에 대응하는 상기 케이스 사이에 설치되는 시일 링과, 상기 드럼의 외주면 외측 선단과 이에 대응하는 상기 케이스 사이에 설치되는 외측 오일 실과, 상기 허브의 내통의 외주면 선단과 이에 대응하는 상기 드럼의 내주면 일측 사이에 설치되는 내측 오일 실에 의해 밀폐되어 상기 케이스 상의 오일 유입구로부터 공급되는 윤활 오일이 채워지는 하나의 오일 챔버를 형성하는 구동력 배분 장치.
제8항에 있어서,
상기 허브는 원통형의 내통과 외통이 내측 단부에서 일체로 연결되어 상기 외통의 외측 단부을 따라 안착홈이 형성되고,
상기 드럼은 상기 안착홈에 대응하는 내측면을 따라 안착단이 형성되어 상기 안착홈에 안착단이 안착되어 상기 허브와의 미세 접촉부를 형성하는 구동력 배분 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동기어는
기어 허브의 양측이 기어 케이스의 양측에 각 베어링을 통하여 회전 지지되고, 상기 각 베어링의 외측에서 상기 기어 허브의 양 단부와 상기 기어 케이스 사이에 오일 실이 설치되는 구동력 배분 장치.