KR101795693B1 - 트랜스퍼 케이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트랜스퍼 케이스에 관한 것으로서, 차량에 설치된 하우징과, 상기 차량의 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 입력축과, 상기 입력축으로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 상기 하우징에 설치된 아이들축과, 상기 차량의 전륜으로 구동력을 전달하기 위한 전방 동력전달축에 연결되며, 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 전방축과, 상기 차량의 후륜으로 구동력을 전달하기 위한 후방 동력전달축에 연결되며, 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 후방축과, 상기 아이들축에서 전달되는 구동력을 상기 전방축 및 후방축으로 분배하는 디퍼렌셜 유닛과, 상기 입력축의 구동력을 상기 아이들축에 전달하는 것으로서, 상기 아이들축의 회전속도를 기준으로 고속모드, 상기 고속모드보다 상기 아이들축의 회전속도가 낮은 저속모드 및 상기 저속모드보다 상기 아이들축의 회전속도가 낮은 중립모드 중 운전자에 의해 선택된 어느 한 모드로 상기 아이들축을 회전시키는 동력전달유닛을 구비한다.
본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스는 유압펌프 및 유압모터로 이루어진 중립 전달부에 의해 고속 중립부 및 저속 중립부보다 낮은 속도로 감속시켜 동력을 전달할 수 있으므로 다양한 운전상황에 따라 적합한 회전속도를 설정할 수 있는 장점이 있다.

Description

트랜스퍼 케이스{Transfer case}

본 발명은 트랜스퍼 케이스에 관한 것으로서, 엔진으로부터 전달되는 구동력을 고속, 저속 및 초저속으로 전륜 또는 후륜으로 전달하는 트랜스퍼 케이스에 관한 것이다.

일반적으로, 4륜 구동 차량은 험로주행시 한쪽바퀴의 구동력이 상실되더라도 동력전달이 가능하며, 눈길이나 모래길에서도 어려움 없이 주행이 가능하다. 또한, 심한 언덕길이나 내리막길 주행시 무게중심 변동에 따른 대응능력을 향상시키고, 4륜 토크 배분으로 미끄러운 노면에서의 타이어 그립력을 향상시켜 직진성이 향상되며, 4륜 토크 배분으로 선회시 코너링의 안전도가 급속 향상된다.

상기와 같은 4륜 구동의 특성을 이해하기 위해서 가장 기본적으로 알아야 할 것이 바로 트랜스퍼 케이스이다. 상기 트랜스퍼 케이스는 4륜 구동을 작동시키기 위한 목적의 전륜 구동 전달장치이자 트랜스미션 이외에 구비된 또 하나의 변속장치이다.

상기 트랜스퍼 케이스는 주철이나 알미늄의 재질로 만들어진 케이스내에 전륜구동을 위한 기어장치들이 구성되어진 기계장치로서, 엔진과 트랜스미션을 통해 전달되는 동력을 후륜으로 보내는 동시에 전륜드라이브축과 조향축인 전륜 액슬을 통해 앞 바퀴로 동력을 전달해주는 역할을 한다.

그러나 종래의 트랜스퍼 케이스는 다수의 기어들이 치합된 기어박스를 통해 고속 모드 또는 저속 모드 만을 선택할 수 있으므로 4륜구동 차량의 운전상황에 따라 전륜축 및 후륜축으로 전달되는 동력의 회전속도를 보다 다양하게 조절하는데 어려움이 있었다.

공개특허공보 제10-2014-0068467호: 4륜 구동차량용 트랜스퍼 케이스

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 고속, 저속 및 초저속으로 엔진의 구동력을 전륜 및 후륜에 전달할 수 있는 트랜스퍼 케이스를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스는 차량에 설치된 하우징과, 상기 차량의 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 입력축과, 상기 입력축으로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 상기 하우징에 설치된 아이들축과, 상기 차량의 전륜으로 구동력을 전달하기 위한 전방 동력전달축에 연결되며, 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 전방축과, 상기 차량의 후륜으로 구동력을 전달하기 위한 후방 동력전달축에 연결되며, 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 후방축과, 상기 아이들축에서 전달되는 구동력을 상기 전방축 및 후방축으로 분배하는 디퍼렌셜 유닛과, 상기 입력축의 구동력을 상기 아이들축에 전달하는 것으로서, 상기 아이들축의 회전속도를 기준으로 고속모드, 상기 고속모드보다 상기 아이들축의 회전속도가 낮은 저속모드 및 상기 저속모드보다 상기 아이들축의 회전속도가 낮은 중립모드 중 운전자에 의해 선택된 어느 한 모드로 상기 아이들축을 회전시키는 동력전달유닛을 구비한다.

상기 동력전달유닛은 상기 입력축에 분리가능하게 연결되며, 상기 입력축의 구동력을 상기 아이들축으로 전달하는 고속 전달부와, 상기 입력축에 분리가능하게 연결되며, 상기 입력축의 구동력을 상기 아이들축으로 전달하되, 상기 고속 전달부보다 낮은 속도로 상기 아이들축을 회전시키는 저속 전달부와, 상기 입력축에 분리가능하게 연결되며, 상기 입력축의 구동력을 상기 아이들축으로 전달하되, 상기 저속 전달부보다 낮은 속도로 상기 아이들축을 회전시키는 중립 전달부와, 상기 운전자가 고속모드를 선택시 상기 입력축에 상기 고속 전달부를 연결하고, 상기 운전자가 저속모드를 선택시 상기 입력축에 상기 저속 전달부를 연결하고, 상기 운전자가 중립모드를 선택시 상기 입력축에 상기 중립 전달부를 연결하는 선택 연결부를 구비한다.

상기 중립 전달부는 상기 선택 연결부에 의해 상기 입력축으로부터 구동력을 전달받을 수 있도록 상기 입력축에 연결되거나 분리되도록 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 연결축과, 상기 연결축에 연결되는 것으로서, 상기 연결축이 상기 입력축에 연결시 상기 연결축으로부터 전달되는 구동력에 의해 작동하여 작동유체를 펌핑하는 유압펌프와, 상기 하우징에 설치되는 것으로서, 상기 유압펌프로부터 상기 작동유체를 공급받아 회전력을 발생시키는 적어도 하나의 유압모터와, 상기 유압모터에서 발생된 회전력을 상기 아이들축으로 전달하는 서브 동력전달부를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 서브 동력전달부는 상기 유압모터에 의해 회전할 수 있도록 상기 하우징에 설치된 서브 축과, 상기 서브 축에 결합되어 상기 서브 축과 함께 회전하는 구동기어와, 상기 구동기어 및 상기 아이들축에 설치된 제1피동기어에 치합되도록 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 아이들 기어를 구비한다.

상기 고속 전달부는 상기 선택 연결부에 의해 상기 입력축에 고정되거나 상기 입력축으로부터 고정된 상태가 해제될 수 있도록 상기 입력축에 상대회전 가능하게 설치된 제1입력기어와,상기 제1입력기어와 치합될 수 있도록 상기 아이들축에 설치된 제1피동기어를 구비한다.

상기 저속 전달부는 상기 선택 연결부에 의해 상기 입력축에 결합되거나 상기 입력축으로부터 고정된 상태가 해제될 수 있도록 상기 입력축에 상대회전 가능하게 설치된 제2입력기어와, 상기 제1입력기어와 치합될 수 있도록 상기 아이들축에 설치된 제2피동기어를 구비하고, 상기 제2입력기어 및 제2피동기어는 기어비가 상기 제1입력기어 및 제1피동기어의 기어비보다 더 크도록 형성된 것이 바람직하다.

상기 디퍼렌셜 유닛은 상기 제1피동기어와 치합되며, 상기 전방축에 상대회전 가능하게 설치된 드라이브 기어와, 상기 드라이브 기어를 상기 운전자의 선택에 따라 상기 전방축과 함께 회전하도록 상기 전방축에 고정시키거나 상기 전방축으로부터 고정상태를 해제시키는 아웃풋 클러치와, 상기 드라이브 기어로부터 구동력을 상기 후방축으로 전달하는 것으로서, 상기 아우풋 클러치에 의해 상기 드라이브 기어가 상기 전방축으로부터 고정상태가 해제 시 상기 전방축으로 구동력을 전달하되, 상기 후방축으로 전달되는 구동력과 상이한 크기의 구동력을 전달하는 유성 기어부를 구비한다.

상기 유성 기어부는 상기 드라이브 기어에 고정되어 상기 드라이브 기어와 회전하는 캐리어와, 상기 전방축의 회전중심으로부터 이격된 위치의 상기 캐리어에 회전가능하게 설치된 적어도 하나의 유성기어와, 상기 후방축의 단부에 설치되며, 상기 유성기어 및 전방축의 단부가 인입되도록 중공이 형성되고, 내주면에 상기 유성기어와 치합될 수 있도록 다수의 기어이가 형성된 링 기어와, 상기 유성기어와 치합될 수 있도록 상기 유성기어에 대향되는 상기 전방축의 단부에 고정된 선 기어를 구비한다.

한편, 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스는 상기 하우징에 설치되어 상기 아이들축의 회전속도를 측정하는 속도센서부를 더 구비한다.

상기 속도센서부는 상기 아이들축의 단부에 고정되며, 외주면에 다수의 감지돌기가 원주방향을 따라 상호 이격되게 형성된 임펄스 스페이서와, 상기 임펄스 스페이서에 대향되는 상기 하우징에 설치되어 상기 감지돌기를 감지하여 상기 아이들축의 회전속도를 산출하는 속도 감지센서를 구비한다.

본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스는 유압펌프 및 유압모터로 이루어진 중립 전달부에 의해 고속 중립부 및 저속 중립부보다 낮은 속도로 감속시켜 동력을 전달할 수 있으므로 다양한 운전상황에 따라 적합한 회전속도를 설정할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜스퍼 케이스에 대한 정면도이고,
도 2는 도 1의 트랜스퍼 케이스에 대한 측면도이고,
도 3은 도 1의 트랜스퍼 케이스에 대한 측방 단면도이고,
도 4는 도 1의 트랜스퍼 케이스에 대한 부분 단면도이고,
도 5는 도 1의 트랜스퍼 케이스에 대한 정면 부분단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 트랜스퍼 케이스에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 5에는 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스(100)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 트랜스퍼 케이스(100)는 차량에 설치된 하우징(200)과, 상기 차량의 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 상기 하우징(200)에 회전가능하게 설치된 입력축(300)과, 상기 입력축(300)으로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 상기 하우징(200)에 설치된 아이들축(400)과, 상기 차량의 전륜으로 구동력을 전달하기 위한 전방 동력전달축(미도시)에 연결되며, 상기 하우징(200)에 회전가능하게 설치된 전방축(500)과, 상기 차량의 후륜으로 구동력을 전달하기 위한 후방 동력전달축(미도시)에 연결되며, 상기 하우징(200)에 회전가능하게 설치된 후방축(600)과, 상기 아이들축(400)에서 전달되는 구동력을 상기 전방축(500) 및 후방축(600)으로 분배하는 디퍼렌셜 유닛(700)과, 상기 입력축(300)의 구동력을 상기 아이들축(400)에 전달하는 것으로서, 상기 아이들축(400)의 회전속도를 기준으로 고속모드, 상기 고속모드보다 상기 아이들축(400)의 회전속도가 낮은 저속모드 및 상기 저속모드보다 상기 아이들축(400)의 회전속도가 낮은 중립모드 중 운전자에 의해 선택된 어느 한 모드로 상기 아이들축(400)을 회전시키는 동력전달유닛(800)을 구비한다.

하우징(200)은 4륜 구동 방식의 차량에 설치되는 것으로서, 내부에 입력축(300), 아이들축(400), 전방축(500), 후방축(600), 디퍼렌셜 유닛(700) 및 동력전달유닛(800)이 설치되기 위한 내부공간(201)이 마련되어 있다.

입력축(300)은 전후방향으로 연장되며, 전후단부가 각각 하우징(200)에 관통되어 상기 하우징(200)에 회전가능하게 지지된다. 입력축(300)의 전단부에는 엔진의 변속기에 연결된 출력축(미도시)의 단부가 결합될 수 있도록 제1플랜지(301)가 설치되어 있다. 상기 제1플랜지(301)는 입력축(300)의 외경보다 더 큰 외경을 갖도록 형성되며, 상기 출력축에 볼팅될 수 있도록 다수의 제1체결홀(302)이 형성되어 있다.

아이들축(400)은 입력축(300)에 대해 하방으로 이격된 위치의 하우징(200) 내부에 설치되며, 양단부가 상기 하우징(200)에 회전가능하게 지지된다. 상기 아이들축(400)은 입력축(300)과 나란하게 전후방향으로 연장된 것이 바람직하다.

전방축(500)은 아이들축(400)에 대해 하방으로 이격된 위치의 하우징(200) 내부에 설치되며, 전단부가 상기 하우징(200)에 관통되어 회전가능하게 지지된다. 상기 전방축(500)은 입력축(300)과 나란하게 전후방향으로 연장되며, 하우징(200)의 외부로 돌출된 전단부에는 전방 동력 전달축의 단부가 결합될 수 있도록 제2플랜지(501)가 고정되어 있다. 상기 제2플랜지(501)는 전방축(500)보다 더 큰 외경을 갖도록 형성되며, 전방 동력전달축에 볼팅될 수 있도록 다수의 제2체결홀(502)이 형성되어 있다.

후방축(600)은 전방축(500)에 대해 후방으로 이격된 위치의 하우징(200) 내부에 설치되는 것으로서, 후단부가 하우징(200)에 관통되어 회전가능하게 지지된다. 이때, 상기 후방축(600)은 회전중심이 상기 전방축(500)의 회전중신선 상에 위치하도록 하우징(200)에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 후방축(600)의 후단부에는 후방 동력전달축의 단부가 결합될 수 있도록 제3플랜지(601)가 고정되어 있다. 상기 제3플랜지(601)는 후방축(600)보다 더 큰 외경을 갖도록 형성되며, 후방 동력전달축에 볼팅될 수 있도록 다수의 제3체결홀(602)이 형성되어 있다.

디퍼렌셜 유닛(700)은 후술되는 동력전달유닛(800)의 제1피동기어(812)와 치합되며, 상기 전방축(500)에 상대회전 가능하게 설치된 드라이브 기어(710)와, 상기 드라이브 기어(710)를 상기 운전자의 선택에 따라 상기 전방축(500)과 함께 회전하도록 상기 전방축(500)에 고정시키거나 상기 전방축(500)으로부터 고정상태를 해제시키는 아웃풋 클러치(720)와, 상기 드라이브 기어(710)로부터 구동력을 상기 후방축(600)으로 전달하는 것으로서, 상기 아우풋 클러치에 의해 상기 드라이브 기어(710)가 상기 전방축(500)으로부터 고정상태가 해제 시 상기 전방축(500)으로 구동력을 전달하되, 상기 후방축(600)으로 전달되는 구동력과 상이한 크기의 구동력을 전달하는 유성 기어부(730)를 구비한다.

드라이브 기어(710)는 중앙에 전방축(500)이 관통될 수 있도록 제1관통구가 형성되어 있으며, 외주면에 제1피동기어(812)와 치합될 수 있도록 다수의 기어이가 형성되어 있다. 상기 제1관통구는 드라이브 기어(710)가 전방축(500)에 대해 상대회전가능하게 설치될 수 있도록 전방축(500)의 외경보다 더 큰 내경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

아웃풋 클러치(720)는 전방축(500)과 드라이브 기어(710) 사이에 설치되어 상기 드라이브 기어(710)를 선택적으로 전방축(500)에 고정시킨다. 상기 아웃풋 클러치(720)는 종래에 일반적으로 사용되는 도그 클러치이므로 상세한 설명은 생략한다.

유성 기어부(730)는 상기 드라이브 기어(710)에 고정되어 상기 드라이브 기어(710)와 회전하는 캐리어(731)와, 상기 전방축(500)의 회전중심으로부터 이격된 위치의 상기 캐리어(731)에 회전가능하게 설치된 유성기어(732)와, 상기 후방축(600)의 단부에 설치되며, 상기 유성기어(732) 및 전방축(500)의 단부가 인입되도록 중공이 형성되고, 내주면에 상기 유성기어(732)와 치합될 수 있도록 다수의 기어이가 형성된 링 기어(733)와, 상기 유성기어(732)와 치합될 수 있도록 상기 유성기어(732)에 대향되는 상기 전방축(500)의 단부에 고정된 선 기어를 구비한다.

캐리어(731)는 후단부가 상기 후방축(600)의 전단면에 회전가능하게 설치되는 본체(735)와, 상기 본체(735)의 전단부에 형성되어 상기 드라이브 기어(710)의 후단면에 고정되는 고정부재(736)를 구비한다.

본체(735)는 후단부가 후방축(600)의 전단면에 인입되어 후방축(600)에 결합되는데, 회전중심이 후방축(600)의 회전중심선 상에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다. 고정부재(736)는 본체(735)의 전단부에, 본체(735)의 외경보다 더 큰 외경을 갖도록 형성된다. 고정부재(736)는 가장자리에 드라이브 기어(710)에 고정되기 위한 다수의 고정돌기(737)가 형성되어 있다. 상기 고정돌기(737)는 고정부재(736)로부터 전방으로 돌출되어 드라이브 기어(710)의 후단면에 각각 볼팅된다. 상기 고정돌기(737)에 의해 캐리어(731)는 드라이브 기어(710)와 함께 회전한다.

유성기어(732)는 상기 고정돌기(737)에 회전가능하게 설치되는 것으로서, 외주면에 다수의 기어이가 형성되어 있다. 한편, 유성기어(732)는 차량이 사용되는 환경에 따라서 고정돌기(737)에 고정될 수도 있다.

링 기어(733)는 후단부가 후방축(600)의 전단부에 고정되며, 내부에 유성기어(732), 캐리어(731) 및 전방축(500)의 후단부가 인입되도록 중공이 형성되어 있다. 이때, 캐리어(731)의 후단부는 링 기어(733)를 관통하여 후방축(600)에 고정된다.

링 기어(733)의 내주면에는 유성기어(732)가 치합될 수 있도록 다수의 기어이가 원주방향을 따라 형성되어 있고, 캐리어(731)의 본체(735)는 베어링에 의해 상기 링 기어(733)의 내주면에 회전가능하게 지지된다.

선 기어(734)는 링 기어(733) 내측으로 인입된 전방축(500)의 후단부에 고정되며, 유성기어(732)에 치합될 수 있도록 외주면에 다수의 기어이가 형성되어 있다.

상술된 바와 같이 구성된 디퍼렌셜 유닛(700)의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전방축(500)과 후방축(600)에 동일한 구동력을 전달할 경우, 아웃풋 클러치(720)를 작동시켜 드라이브 기어(710)가 전방축(500)과 함께 회전하도록 드라이브 기어(710)를 전방축(500)에 고정시킨다. 아이들축(400)의 구동력은 제1피동기어(812) 및 드라이브 기어(710)를 통해 전방축(500)에 전달되고, 동일한 구동력이 드라이브 기어(710) 및 유성 기어부(730)를 통해 후방축(600)에도 전달된다.

다음, 전방축(500)과 후방축(600)에 각가 상이한 구동력을 전달할 경우, 아웃풀 클러치를 작동시켜 드라이브 기어(710)가 전방축(500)에 대해 상대회전되도록 전방축(500)에 대한 드라이브 기어(710)의 고정상태를 해제한다. 이때, 아이들축(400)의 구동력은 제1피동기어(812)를 통해 드라이브 기어(710)에 전달되고, 드라이브 기어(710)의 회전에 따라 캐리어(731)가 회전한다. 캐리의 회전에 따라 유성기어(732)가 회전하며 링 기어(733)를 회전시키고, 링 기어(733)의 회전에 따라 후방축(600)이 회전한다. 또한, 유성기어(732)의 회전에 따라 선 기어(734)도 회전되며, 선 기어(734)와 함께 전방축(500)이 회전한다. 이때, 전방축(500)과 후방축(600)은 유성 기어부(730)를 이루는 기어들의 기어비에 따라 상호 상이한 구동력이 전달된다.

동력전달유닛(800)은 상기 입력축(300)에 분리가능하게 연결되며, 상기 입력축(300)의 구동력을 상기 아이들축(400)으로 전달하는 고속 전달부(810)와, 상기 입력축(300)에 분리가능하게 연결되며, 상기 입력축(300)의 구동력을 상기 아이들축(400)으로 전달하되, 상기 고속 전달부(810)보다 낮은 속도로 상기 아이들축(400)을 회전시키는 저속 전달부(820)와, 상기 입력축(300)에 분리가능하게 연결되며, 상기 입력축(300)의 구동력을 상기 아이들축(400)으로 전달하되, 상기 저속 전달부(820)보다 낮은 속도로 상기 아이들축(400)을 회전시키는 중립 전달부(830)와, 상기 운전자가 고속모드를 선택시 상기 입력축(300)에 상기 고속 전달부(810)를 연결하고, 상기 운전자가 저속모드를 선택시 상기 입력축(300)에 상기 저속 전달부(820)를 연결하고, 상기 운전자가 중립모드를 선택시 상기 입력축(300)에 상기 중립 전달부(830)를 연결하는 선택 연결부(840)를 구비한다.

고속 전달부(810)는 상기 선택 연결부(840)에 의해 상기 입력축(300)에 고정되거나 상기 입력축(300)으로부터 고정된 상태가 해제될 수 있도록 상기 입력축(300)에 상대회전 가능하게 설치된 제1입력기어(811)와, 상기 제1입력기어(811)와 치합될 수 있도록 상기 아이들축(400)에 설치된 제1피동기어(812)를 구비한다.

제1입력기어(811)는 중앙부에 상기 입력축(300)이 관통될 수 있도록 제2관통구가 형성되어 있고, 외주면에는 다수의 기어이가 형성되어 있다. 상기 제2관통구는 제1입력기어(811)가 입력축(300)에 대해 상대회전되도록 입력축(300)의 외경보다 더 큰 내경을 갖도록 형성되어 있다.

제1피동기어(812)는 아이들축(400)과 함께 회전하도록 제1입력기어(811)에 대향되는 아이들축(400)에 고정되며, 제1입력기어(811) 및 드라이브 기어(710)에 치합될 수 있도록 외주면에 다수의 기어이가 형성되어 있다. 이때, 제1피동기어(812)는 제1입력기어(811)의 기어잇수보다 더 작은 기어잇수를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

저속 전달부(820)는 상기 선택 연결부(840)에 의해 상기 입력축(300)에 결합되거나 상기 입력축(300)으로부터 고정된 상태가 해제될 수 있도록 상기 입력축(300)에 상대회전 가능하게 설치된 제2입력기어(821)와, 상기 제1입력기어(811)와 치합될 수 있도록 상기 아이들축(400)에 설치된 제2피동기어(822)를 구비한다.

제2입력기어(821)는 중앙부에 상기 입력축(300)이 관통될 수 있도록 제3관통구가 형성되어 있고, 외주면에는 다수의 기어이가 형성되어 있다. 상기 제3관통구는 제2입력기어(821)가 입력축(300)에 대해 상대회전되도록 입력축(300)의 외경보다 더 큰 내경을 갖도록 형성되어 있다. 이때, 상기 제2입력기어(821)는 제1입력기어(811)에 대해 후방으로 이격된 위치의 입력축(300)에 설치되는 것이 바람직하다.

제2피동기어(822)는 아이들축(400)과 함께 회전하도록 제2입력기어(821)에 대향되는 아이들추겡 고정되며, 제2입력기어(821)에 치합될 수 있도록 외주면에 다수의 기어이가 형성되어 있다. 이때, 제2피동기어(822)는 제2입력기어(821)의 기어잇수보다 더 큰 기어잇수를 갖도록 형성되어 있다.

한편, 제2입력기어(821) 및 제2피동기어(822)는 아이들축(400)으로 구동력을 전달시 고속 전달부(810)보다 작은 속도록 상기 아이들축(400)을 회전시킬 수 있도록 기어비가 상기 제1입력기어(811) 및 제1피동기어(812)의 기어비보다 더 크도록 형성된 것이 바람직하다.

중립 전달부(830)는 상기 선택 연결부(840)에 의해 상기 입력축(300)으로부터 구동력을 전달받을 수 있도록 상기 입력축(300)에 연결되거나 분리되도록 상기 하우징(200)에 회전가능하게 설치된 연결축(831)과, 상기 연결축(831)에 연결되는 것으로서, 상기 연결축(831)이 상기 입력축(300)에 연결시 상기 연결축(831)으로부터 전달되는 구동력에 의해 작동하여 작동유체를 펌핑하는 유압펌프(832)와, 상기 하우징(200)에 설치되는 것으로서, 상기 유압펌프(832)로부터 상기 작동유체를 공급받아 회전력을 발생시키는 유압모터(833)와, 상기 유압모터(833)에서 발생된 회전력을 상기 아이들축(400)으로 전달하는 서브 동력전달부(834)를 구비한다.

상기 연결축(831)은 전후방향으로 연장되며, 입력축(300)의 후단부에 전단부가 인입되어 회전가능하게 지지된다. 이때, 연결축(831)은 회전중심이 입력축(300)의 회전중심선 상에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다. 상기 연결축(831)은 선택 연결부(840)에 의해 입력축(300)에 고정되거나 입력축(300)으로부터 고정상태가 해제된다.

유압펌프(832)는 하우징(200)의 후단부에 고정되며, 연결축(831)의 후단부에 연결되어 연결축(831)으로부터 동력을 전달받는다. 유압펌프(832)는 연결축(831)으로부터 전달받은 동력에 의해 작동하여 차량에 설치된 유압탱크(미도시)로부터 작동유체를 펌핑한다. 상기 작동유체는 비압축성 유체인 것이 바람직하다.

유압모터(833)는 복수개가 하우징(200)의 좌우측면에 각각 설치되며, 유체공급관(미도시)를 통해 유압펌프(832)에 연결된다. 유압모터(833)는 상기 유압펌프(832)로부터 공급된 유체에 의해 회전력을 발생시키며, 유압모터(833)를 통과한 작동유체는 유압탱크와 유압모터(833) 사이에 연결된 유체배출관(미도시)를 통해 차량의 유압탱크로 배출된다.

서브 동력전달부(834)는 상기 유압모터(833)에 의해 회전할 수 있도록 상기 하우징(200)에 설치된 서브 축(835)과, 상기 서브 축(835)에 결합되어 상기 서브 축(835)과 함께 회전하는 구동기어(836)와, 상기 구동기어(836) 및 상기 아이들축(400)에 설치된 제1피동기어(812)에 치합되도록 상기 하우징(200)에 회전가능하게 설치된 아이들 기어(837)를 구비한다.

서브 축(835)은 하우징(200)의 내부에 설치되는 것으로서, 유압모터(833)의 회전축의 전단부에 후단부가 회전가능하게 설치되며, 서브 클러치(미도시)에 의해 유압모터(833)의 회전축에 고정되거나 회전축에 대한 고정상태가 해제된다. 상기 서브 축(835)은 도면에 도시되진 않았지만 전단부가 하우징(200)에 회전가능하게 지지되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 서브 클러치는 유압 실린더에 의해 전후방향으로 이동하는 슬리브에 의해 서브 축(835)과 유압모터(833)의 회전축을 결합 및 분리시키는 것으로서, 종래에 일반적으로 사용되는 클러치이므로 상세한 설명은 생략한다.

구동기어(836)는 서브 축(835)과 함께 회전할 수 있도록 서브 축(835)에 고정되면, 외주면에 다수의 기어이가 형성되어 있다. 아이들 기어(837)는 구동기어(836)와 제1피동기어(812) 사이의 하우징(200)에 회전가능하게 지지되며, 구동기어(836)와 제1피동기어(812)에 치합될 수 있도록 외주면에 다수의 기어이가 형성되어 있다.

이때, 중립 전달부(830)는 구동력을 아이들축(400)에 전달시 저속 전달부(820)보다 낮은 속도로 아이들축(400)을 회전시키기 위해 저속 전달부(820)보다 감속비가 크도록 상기 구동기어(836), 아이들 기어(837) 및 제1피동기어(812)의 기어비를 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 중립 전달부(830)는 설치된 유압펌프(832) 및 유압모터(833)의 용량 및 설정 값에 따라 감속비를 보다 크게 설정할 수도 있다.

선택 연결부(840)는 입력축(300)에 제1입력기어(811)를 고정시키거나 입력축(300)에 대한 제1입력기어(811)의 고정상태를 해제하기 위해 입력축(300)과 제1입력기어(811) 사이에 설치된 제1클러치(841)와, 입력축(300)에 제2입력기어(821)를 고정시키거나 입력축(300)에 대한 제2입력기어(821)의 고정상태를 해제하기 위해 입력축(300)과 제2입력기어(821) 사이에 설치된 제2클러치(842)와, 입력축(300)에 연결축(831)을 고정시키거나 입력축(300)에 대한 서브 축(835)의 고정상태를 해제하기 위해 입력축(300)과 연결축(831) 사이에 설치된 제3클러치(843)를 구비한다. 제1 및 제2클러치(842)는 도그 클러치가 적용되고, 제3클러치(843)는 유압 실린더에 의해 전후방향으로 이동하는 슬리브에 의해 서브 축(835)과 연결축(831)을 결합 및 분리시키는 것으로서, 종래에 일반적으로 사용되는 클러치이므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스(100)는 하우징(200)에 설치되어 아이들축(400)의 회전속도를 측정하는 속도센서부(900)를 더 구비한다.

상기 속도센서부(900)는 상기 아이들축(400)의 단부에 고정되며, 외주면에 다수의 감지돌기(911)가 원주방향을 따라 상호 이격되게 형성된 임펄스 스페이서(910)와, 상기 임펄스 스페이서(910)에 대향되는 상기 하우징(200)에 설치되어 상기 감지돌기(911)를 감지하여 상기 아이들축(400)의 회전속도를 산출하는 속도 감지센서(920)를 구비한다.

임펄스 스페이서(910)는 아이들축(400)의 전단부에 고정되는 것으로서, 소정의 외경을 갖는 원판형으로 형성되며, 금속성 소재로 형성되어 있다. 감지돌기(911)는 임펄스 스페이서(910)의 외주면에 회전중심으로부터 멀어지는 방향으로 돌출되며, 임펄스 스페이서(910)의 원주방향을 따라 8개가 상호 이격되게 배열된다.

속도 감지센서(920)는 임펄스 스페이서(910)에 대해 전방의 하우징(200) 내벽면에 고정된다. 이때, 속도 감지센서(920)는 임펄스 스페이서(910)의 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 이격되게 설치되어 아이들축(400)의 회전에 의해 회전하는 감지돌기(911)를 감지하여 아이들축(400)의 회전속도를 산출한다.

한편, 도시된 예에서는 속도센서부(900)는 임펄스 스페이서(910)와 속도 감지센서(920)에 의해 아이들축(400)의 속도를 감지하는 것으로 설명하였으나, 속도센서부(900)는 이에 한정하는 것이 아니라 아이들축(400)의 회전속도를 감지할 수 있는 센싱수단이면 무엇이든 가능하다.

속도감지부에 의해 산출된 아이들축(400)의 회전속도는 운전자가 용이하게 파악할 수 있도록 차량의 운전석에 설치된 디스플레이패널에 표시된다. 상기 속도감지부에 의해 아이들축(400)의 회전속도 정보가 운전자에게 제공되므로 운전자는 운전석에서 용이하게 트랜스퍼 케이스(100)의 작동상태를 파악할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상술된 바와 같이 구성된 본 발명의 트랜스퍼 케이스(100)의 작동을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 엔진의 구동력을 아이들축(400)으로 고속으로 전달할 경우, 제1클러치(841)를 작동시켜 제1입력기어(811)를 입력축(300)에 고정시키고, 제2클러치(842) 및 제3클러치(843)를 이용하여 입력축(300)에 대한 제2입력기어(821) 및 연결축(831)의 고정상태를 해제한다. 입력축(300)에 입력된 구동력은 제1입력기어(811) 및 제1피동기어(812)를 통해 아이들축(400)에 전달되고, 상기 아이들축(400)은 비교적 고속으로 회전하여 구동력을 디퍼렌셜 유닛(700)을 통해 전방축(500) 및 후방축(600)으로 전달한다.

다음, 엔진의 구동력을 아이들축(400)으로 저속으로 전달할 경우, 제2클러치(842)를 작동시켜 제2입력기어(821)를 입력축(300)에 고정시키고, 제1클러치(841) 및 제3클러치(843)를 이용하여 입력축(300)에 대한 제1입력기어(811) 및 연결축(831)의 고정상태를 해제한다. 입력축(300)에 입력된 구동력은 제2입력기어(821) 및 제2피동기어(822)를 통해 아이들축(400)에 전달되고, 상기 아이들축(400)은 고속 전달부(810)보다 낮은 속도록 회전하여 구동력을 디퍼렌셜 유닛(700)을 통해 전방축(500) 및 후방축(600)으로 전달한다. 따라서, 고속 전달부(810)가 입력축(300)에 연결된 경우보다 더 큰 토크가 발생되어 전방축(500) 및 후방축(600)에 전달된다.

다음, 엔진의 구동력을 아이들축(400)으로 초저속으로 전달할 경우, 제3클러치(843)를 작동시켜 연결축(831)을 입력축(300)에 고정시키고, 제1클러치(841) 및 제2클러치(842)를 이용하여 입력축(300)에 대한 제1입력기어(811) 및 제2입력기어(821)의 고정상태를 해제한다. 이때, 서브 클러치도 작동시켜 유압모터(833)의 회전축과 서브축을 상호 연결시킨다. 입력축(300)에 입력된 구동력은 연결축(831)을 통해 유압펌프(832)에 전달되고, 상기 유압펌프(832)는 유압탱크에 수용된 작동유체를 유압모터(833)로 펌핑한다. 유압펌프(832)로부터 작동유체를 공급받은 유압모터(833)는 회전력을 발생시키고, 유압모터(833)의 회전력은 서브 동력전달부(834)를 통해 아이들축(400)에 전달되어 아이들축(400)을 회전시킨다. 이때, 상기 아이들축(400)은 저속 전달부(820)보다 낮은 속도록 회전하여 구동력을 디퍼렌셜 유닛(700)을 통해 전방축(500) 및 후방축(600)으로 전달하므로 저속 전달부(820)가 입력축(300)에 연결된 경우보다 더 큰 토크가 발생되어 전방축(500) 및 후방축(600)에 전달된다.

상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스(100)는 유압펌프(832) 및 유압모터(833)로 이루어진 중립 전달부(830)에 의해 고속 중립부 및 저속 중립부보다 낮은 속도로 감속시켜 동력을 전달할 수 있으므로 다양한 운전상황에 따라 적합한 회전속도를 설정할 수 있는 장점이 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

100: 트랜스퍼 케이스 200: 하우징
300: 입력축 400: 아이들축
500: 전방축 600: 후방축
700: 디퍼렌셜 유닛 710: 드라이브 기어
720: 아웃풋 클러치 730: 유성 기어부
731: 캐리어 732: 유성기어
733: 링 기어 734: 선 기어
800: 동력전달유닛 810: 고속 전달부
811: 제1입력기어 812: 제1피동기어
820: 저속 전달부 821: 제2입력기어
822: 제2피동기어 830: 중립 전달부
831: 연결축 832: 유압펌프
833: 유압모터 834: 서브 동력전달부
835: 서브 축 836: 구동기어
837: 아이들 기어 840: 선택 연결부
841: 제1클러치 842: 제2클러치
843: 제3클러치 900: 속도센서부

Claims (10)

1. 차량에 설치된 하우징과;
   상기 차량의 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 입력축과;
   상기 입력축으로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 상기 하우징에 설치된 아이들축과;
   상기 차량의 전륜으로 구동력을 전달하기 위한 전방 동력전달축에 연결되며, 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 전방축과;
   상기 차량의 후륜으로 구동력을 전달하기 위한 후방 동력전달축에 연결되며, 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 후방축과;
   상기 아이들축에서 전달되는 구동력을 상기 전방축 및 후방축으로 분배하는 디퍼렌셜 유닛과;
   상기 입력축의 구동력을 상기 아이들축에 전달하는 것으로서, 상기 아이들축의 회전속도를 기준으로 고속모드, 상기 고속모드보다 상기 아이들축의 회전속도가 낮은 저속모드 및 상기 저속모드보다 상기 아이들축의 회전속도가 낮은 중립모드 중 운전자에 의해 선택된 어느 한 모드로 상기 아이들축을 회전시키는 동력전달유닛;을 구비하고,
   상기 동력전달유닛은
   상기 입력축에 분리가능하게 연결되며, 상기 입력축의 구동력을 상기 아이들축으로 전달하는 고속 전달부와,
   상기 입력축에 분리가능하게 연결되며, 상기 입력축의 구동력을 상기 아이들축으로 전달하되, 상기 고속 전달부보다 낮은 속도로 상기 아이들축을 회전시키는 저속 전달부와,
   상기 입력축에 분리가능하게 연결되며, 상기 입력축의 구동력을 상기 아이들축으로 전달하되, 상기 저속 전달부보다 낮은 속도로 상기 아이들축을 회전시키는 중립 전달부와,
   상기 운전자가 고속모드를 선택시 상기 입력축에 상기 고속 전달부를 연결하고, 상기 운전자가 저속모드를 선택시 상기 입력축에 상기 저속 전달부를 연결하고, 상기 운전자가 중립모드를 선택시 상기 입력축에 상기 중립 전달부를 연결하는 선택 연결부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 중립 전달부는
   상기 선택 연결부에 의해 상기 입력축으로부터 구동력을 전달받을 수 있도록 상기 입력축에 연결되거나 분리되도록 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 연결축과,
   상기 연결축에 연결되는 것으로서, 상기 연결축이 상기 입력축에 연결시 상기 연결축으로부터 전달되는 구동력에 의해 작동하여 작동유체를 펌핑하는 유압펌프와,
   상기 하우징에 설치되는 것으로서, 상기 유압펌프로부터 상기 작동유체를 공급받아 회전력을 발생시키는 적어도 하나의 유압모터와,
   상기 유압모터에서 발생된 회전력을 상기 아이들축으로 전달하는 서브 동력전달부를 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 서브 동력전달부는
   상기 유압모터에 의해 회전할 수 있도록 상기 하우징에 설치된 서브 축과,
   상기 서브 축에 결합되어 상기 서브 축과 함께 회전하는 구동기어와,
   상기 구동기어 및 상기 아이들축에 설치된 제1피동기어에 치합되도록 상기 하우징에 회전가능하게 설치된 아이들 기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 고속 전달부는
   상기 선택 연결부에 의해 상기 입력축에 고정되거나 상기 입력축으로부터 고정된 상태가 해제될 수 있도록 상기 입력축에 상대회전 가능하게 설치된 제1입력기어와,
   상기 제1입력기어와 치합될 수 있도록 상기 아이들축에 설치된 제1피동기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 저속 전달부는
   상기 선택 연결부에 의해 상기 입력축에 결합되거나 상기 입력축으로부터 고정된 상태가 해제될 수 있도록 상기 입력축에 상대회전 가능하게 설치된 제2입력기어와,
   상기 제1입력기어와 치합될 수 있도록 상기 아이들축에 설치된 제2피동기어를 구비하고,
   상기 제2입력기어 및 제2피동기어는 기어비가 상기 제1입력기어 및 제1피동기어의 기어비보다 더 크도록 형성된 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 디퍼렌셜 유닛은
   상기 제1피동기어와 치합되며, 상기 전방축에 상대회전 가능하게 설치된 드라이브 기어와,
   상기 드라이브 기어를 상기 운전자의 선택에 따라 상기 전방축과 함께 회전하도록 상기 전방축에 고정시키거나 상기 전방축으로부터 고정상태를 해제시키는 아웃풋 클러치와,
   상기 드라이브 기어로부터 구동력을 상기 후방축으로 전달하는 것으로서, 상기 아웃풋 클러치에 의해 상기 드라이브 기어가 상기 전방축으로부터 고정상태가 해제 시 상기 전방축으로 구동력을 전달하되, 상기 후방축으로 전달되는 구동력과 상이한 크기의 구동력을 전달하는 유성 기어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 유성 기어부는
   상기 드라이브 기어에 고정되어 상기 드라이브 기어와 회전하는 캐리어와,
   상기 전방축의 회전중심으로부터 이격된 위치의 상기 캐리어에 회전가능하게 설치된 적어도 하나의 유성기어와,
   상기 후방축의 단부에 설치되며, 상기 유성기어 및 전방축의 단부가 인입되도록 중공이 형성되고, 내주면에 상기 유성기어와 치합될 수 있도록 다수의 기어이가 형성된 링 기어와,
   상기 유성기어와 치합될 수 있도록 상기 유성기어에 대향되는 상기 전방축의 단부에 고정된 선 기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스.
   
9. 제1항 또는 제8항에 있어서,
   상기 하우징에 설치되어 상기 아이들축의 회전속도를 측정하는 속도센서부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 속도센서부는
    상기 아이들축의 단부에 고정되며, 외주면에 다수의 감지돌기가 원주방향을 따라 상호 이격되게 형성된 임펄스 스페이서와,
    상기 임펄스 스페이서에 대향되는 상기 하우징에 설치되어 상기 감지돌기를 감지하여 상기 아이들축의 회전속도를 산출하는 속도 감지센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스.
    
    

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