KR102609059B1

KR102609059B1 - 사륜구동 차량용 리어액슬

Info

Publication number: KR102609059B1
Application number: KR1020220069462A
Authority: KR
Inventors: 이성민
Original assignee: 현대트랜시스 주식회사
Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2023-12-04
Anticipated expiration: 2042-06-08

Abstract

사륜구동 차량용 리어액슬은, 사륜구동 차량의 폭 방향과 평행한 축선을 중심으로 회전하는 링기어부를 구비하고, 링기어부와 함께 축선을 중심으로 회전하는 차동기어 케이스; 차동기어 케이스의 내부에 설치된 차동기어부; 차동기어부를 관통하며 축선을 따라 연장된 주축; 차동기어 케이스가 회전하면 함께 회전하는 제1 보조축; 축선을 중심으로 주축에 대해 자유 회전 가능하게 주축의 일 측에 결합된 제2 보조축; 차동기어 케이스의 회전 속도보다 감속된 회전 속도를 출력하는 감속기; 및 제1 사륜구동 모드에서는 제1 보조축과 제2 보조축을 동력 전달가능하게 연결하고, 제2 사륜구동 모드에서는 감속기와 주축과 제2 보조축을 동력 전달 가능하게 연결하는 제1 클러치;를 구비한다.

Description

사륜구동 차량용 리어액슬{REAR AXLE FOR FOUR WHEEL DRIVE VEHICLE}

본 발명은 사륜구동 차량용 리어액슬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전륜구동 모드, 포장도로용 사륜구동 모드, 및 비포장도로용(Off road) 사륜구동 모드로 변환 가능한 사륜구동 차량용 리어액슬에 관한 것이다.

리어액슬은 차량의 후륜 현가장치(suspension)에 지지되어 엔진의 동력을 한 쌍의 후륜에 전달한다. 사륜구동 차량용 리어액슬은 전륜구동 모드(mode), 제1 사륜구동 모드, 및 제2 사륜구동 모드로 변환 가능하다. 전륜구동 모드는 차량의 4개의 차륜 중 한 쌍의 전륜만 엔진의 출력에 의해 동력 회전하는 모드이고, 제1 사륜구동 모드는 차량의 4개의 차륜이 모두 엔진의 출력에 의해 동력 회전하는 사륜구동 모드로서 특히 포장도로 주행에 적합한 모드이며, 제2 사륜구동 모드는 사륜구동 모드로서 특히 비포장도로 주행에 적합한 모드이다.

전륜구동 모드에서는 엔진의 출력이 후륜에 전달되지 않으며, 후륜은 지면과의 접촉 마찰에 의해 구름 회전한다. 제1 사륜구동 모드에서는 변속기를 통과한 엔진의 출력이 후륜에 전달되어 후륜을 회전시킨다. 비포장도로용 사륜구동 모드에서는 변속기를 통과한 엔진의 출력이 감속기를 통해 감속되어 후륜을 회전시킨다.

상기한 종래의 사륜구동 차량용 리어액슬은, 링기어(ring gear), 차동기어 장치, 다판 클러치, 유성기어 장치 등의 주요 부품을 구비하는데, 상기 주요 부품들이 차량의 폭 방향으로 일렬로 배열되어 있어서 좌우 차륜 사이의 폭이 좁은 소형차나 경차에 설치하기 곤란하고, 중량이 무거워지는 문제가 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1219894호(2013.01.02. 등록, 발명의 명칭: 차량의 리어액슬)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차동기어 케이스가 링기어와 일체로 형성되어, 차량의 폭 방향으로 길이를 단축하기 용이한 사륜구동 차량용 리어액슬을 제공한다.

본 발명은, 사륜구동 차량의 폭 방향과 평행한 축선을 중심으로 회전하는 링기어부를 구비하고, 상기 링기어부와 함께 상기 축선을 중심으로 회전하는 차동기어 케이스; 상기 차동기어 케이스의 내부에 설치된 차동기어부; 상기 차동기어부를 관통하며 상기 축선을 따라 연장된 주축; 상기 차동기어 케이스가 회전하면 함께 회전하는 제1 보조축; 상기 축선을 중심으로 상기 주축에 대해 자유 회전 가능하게 상기 주축의 일 측에 결합된 제2 보조축; 상기 차동기어 케이스의 회전 속도보다 감속된 회전 속도를 출력하는 감속기; 및 제1 사륜구동 모드(mode)에서는 상기 제1 보조축과 상기 제2 보조축을 동력 전달가능하게 연결하고, 제2 사륜구동 모드에서는 상기 감속기와 상기 주축과 상기 제2 보조축을 동력 전달 가능하게 연결하는 제1 클러치;를 구비하는 사륜구동 차량용 리어액슬을 제공한다.

상기 제1 클러치는, 전륜구동 모드에서는 상기 주축, 상기 제1 보조축, 상기 제2 보조축, 및 상기 감속기를 동력이 전달되지 않게 서로 분리할 수 있다.

본 발명에 따른 사륜구동 차량용 리어액슬은, 상기 감속기에 상기 차동기어 케이스의 회전을 전달하는 제3 보조축;을 더 구비할 수 있다.

상기 제1 보조축은 상기 주축의 일 측의 외주면을 감싸는 좁은 관부(管部)를 구비하고, 상기 제3 보조축은 상기 제1 보조축의 외주면을 감싸는 넓은 관부를 구비할 수 있다.

상기 감속기는, 상기 넓은 관부의 외주면에 연결되어 상기 제3 보조축의 회전 속도와 같은 회전 속도로 회전하는 입력 선기어; 상기 입력 선기어와 이격되고 상기 입력 선기어와 동축 회전 가능하게 배치된 출력 링기어; 및 상기 입력 선기어 및 상기 출력 링기어에 치합되도록 상기 입력 선기어 및 상기 출력 링기어 사이에 개재된 유성기어;를 구비할 수 있다.

상기 제2 사륜구동 모드에서 상기 차동기어 케이스의 회전이 상기 제3 보조축에 전달되도록 상기 차동기어 케이스와 상기 제3 보조축을 연결하는 제2 클러치;를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 사륜구동 차량용 리어액슬은, 상기 주축과 같은 회전 속도로 회전하도록 상기 주축의 타 측에 연결된 제4 보조축;을 더 구비할 수 있다.

상기 제4 보조축은 상기 주축의 타 측의 외주면을 감싸는 관부를 구비하고, 상기 주축의 타 측의 외주면과 상기 제4 보조축의 관부의 내주면은 스플라인(spline) 치합될 수 있다.

상기 제1 사륜구동 모드에서는 상기 차동기어 케이스, 상기 제4 보조축, 및 상기 주축이 같은 회전 속도로 회전하고, 상기 제2 사륜구동 모드에서는 상기 제4 보조축 및 상기 주축이 서로 같고 상기 차동기어 케이스의 회전 속도보다는 감속된 회전 속도로 회전할 수 있다.

본 발명에 따른 사륜구동 차량용 리어액슬에 의하면, 차동기어 케이스와 링기어부가 일체로 형성되고, 주축이 차동기어 케이스 내부의 차동기어부를 관통하여 연장된다. 따라서, 사륜구동 차량용 리어액슬을 소형차나 경차에도 설치 가능하게 차량의 폭 방향의 길이가 단축되고 중량이 경감되도록 설계하기 쉽다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜구동 차량용 리어액슬의 단면도들로서, 도 1은 전륜구동 모드(mode)인 때, 도 2는 포장도로용 사륜구동 모드인 때, 도 3은 비포장도로용 사륜구동 모드인 때를 각각 도시한 도면이다.
도 4는 도 1을 IV-IV에 따라 절개 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사륜구동 차량용 리어액슬의 단면도로서, 비포장도로용 사륜구동 모드인 때를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 사륜구동 차량용 리어액슬을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜구동 차량용 리어액슬의 단면도들로서, 도 1은 전륜구동 모드(mode)인 때, 도 2는 포장도로용 사륜구동 모드인 때, 도 3은 비포장도로용 사륜구동 모드인 때를 각각 도시한 도면이며, 도 4는 도 1을 IV-IV에 따라 절개 도시한 단면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜구동 차량용 리어액슬(10)은 엔진(미도시)의 동력을 한 쌍의 후륜(2, 4)에 전달하는 것으로, 출력 피니언 기어(pinion gear)(11), 차동기어 케이스(differential gear case)(13), 차동기어부(20), 주축(35), 제1 내지 제4 보조축(40, 45, 50, 55), 감속기(60), 제1 및 제2 클러치(clutch)(67, 70)를 구비한다.

사륜구동 차량용 리어액슬(10)은 3종류의 모드(mode), 즉 전륜구동 모드, 제1 사륜구동 모드, 및 제2 사륜구동 모드 사이에서 전환 가능하다. 전륜구동 모드는 사륜구동 차량의 4개의 차륜 중 한 쌍의 전륜(미도시)만 엔진의 출력에 의해 동력 회전하는 모드이고, 제1 사륜구동 모드는 차량의 4개의 차륜이 모두 엔진의 출력에 의해 동력 회전하는 사륜구동 모드로서 특히 포장도로 주행에 적합하게 한 쌍의 후륜(2, 4)이 회전하는 모드이며, 제2 사륜구동 모드는 사륜구동 모드로서 특히 비포장도로 주행에 적합하게 한 쌍의 후륜(2, 4)이 제1 사륜구동 모드의 경우보다 느리게 회전하는 모드이다. 한 쌍의 후륜(2, 4)은 제1 사륜구동 모드의 경우보다 제2 사륜구동 모드에서 상대적으로 느리지만 큰 토크(torque)로 동력 회전한다.

출력 피니언 기어(11)는 변속기(미도시)의 출력축(미도시)에 선택적으로 연결되어 구동 축선(DX)을 중심으로 회전한다. 다시 말해서, 출력 피니언 기어(11)는 전륜구동 모드에서 변속기의 출력축과 분리되어서 회전하지 않으며, 제1 사륜구동 모드 및 제2 사륜구동 모드에서는 변속기의 출력축에 연결되어 엔진의 동력에 의해 회전한다.

차동기어 케이스(13)는 링기어부(15), 일 측 환부(17), 및 타 측 환부(18)가 일체로 형성된 부재로서, 내부에 차동기어부(20)가 설치되는 내부 공간(16)이 마련된다. 링기어부(ring gear portion)(15)는 출력 피니언 기어(11)의 기어치에 치합되는 기어치를 구비하며, 출력 피니언 기어(11)의 회전에 종동하여 사륜구동 차량의 폭 방향과 평행한 축선(AX)을 중심으로 회전한다. 일 측 환부(17)는 한 쌍의 후륜(2, 4) 중 일 측 후륜(2)을 향해 차동기어 케이스(13)의 일 측에서 환형으로 돌출된 부분이고, 타 측 환부(18)는 한 쌍의 후륜(2, 4) 중 타 측 후륜(4)을 향해 차동기어 케이스(13)의 타 측에서 환형으로 돌출된 부분이다.

링기어부(15)가 회전하면 차동기어 케이스(13) 전체가 축선(AX)을 중심으로 링기어부(15)의 회전 속도 및 방향과 같은 회전 속도 및 회전 방향으로 회전한다. 구동 축선(DX)은 축선(AX)과 직교한다. 도 1 내지 도 3에서 구동 축선(DX)은 수직 방향으로 연장된 수직선으로 도시되어 있으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 구동 축선(DX)은 축선(AX)과 직교하는 수평선 또는 축선(AX)과 직교하는 사선(斜線)일 수도 있다.

주축(35)은 내부 공간(16)에 설치되는 차동기어부(20)를 관통하며 축선(AX)을 따라 연장된다. 주축(35)은 수평 방향으로 연장된 로드부(rod portion) 및 상기 로드부의 일 측 말단, 구체적으로 우측 말단에서 반경 방향으로 확장된 플랜지부(flange portion)(37)를 구비한다. 제1 보조축(40)은 차동기어 케이스(13)가 축선(AX)을 중심으로 회전하면 함께 회전하는 축으로, 주축(25)의 로드부의 일 측의 외주면을 감싸며 축선(AX) 방향으로 연장된 좁은 관부(管部) 및 상기 좁은 관부의 일 측 말단에서 반경 방향으로 확장된 플랜지부(42)를 구비한다. 도 1 내지 도 3에 도시되진 않았으나, 주축(35)과 제1 보조축(40)이 서로 마주보는 면(面)에는 베어링(bearing)이 개재되거나, 미끄럼 베어링이 형성될 수 있다.

제2 보조축(45)은 축선(AX)을 중심으로 주축(35)에 대해 자유 회전 가능하게 주축(35)의 일 측에 결합된다. 구체적으로, 제2 보조축(45)은 축선(AX)을 중심으로 회전 가능하게 주축(35)의 로드부에 삽입 결합되는 회전 결합부, 및 상기 회전 결합부의 일 측 말단에서 반경 방향으로 확장된 플랜지부(47)를 구비한다. 도 1 내지 도 3에 도시되진 않았으나, 주축(25)과 제2 보조축(45)이 서로 마주보는 면에는 베어링이 개재되거나, 미끄럼 베어링이 형성될 수 있다.

제2 보조축(45)의 플랜지부(47)에 한 쌍의 후륜(2, 4) 중 일 측 후륜(2)이 회전 연계 가능하게 연결되어서 일 측 후륜(2)과 제2 보조축(45)은 축선(AX)을 중심으로 같은 회전 속도로 회전한다. 부연하면, 전륜구동 모드에서는 일 측 후륜(2)의 회전에 종동하여 제2 보조축(45)이 회전하고, 제1 사륜구동 모드 및 제2 사륜구동 모드에서는 제2 보조축(45)의 회전에 종동하여 일 측 후륜(2)이 회전한다.

제3 보조축(50)은 감속기(60)에 차동기어 케이스(13)의 회전을 전달한다. 제3 보조축(50)은 제1 보조축(40)의 좁은 관부의 외주면을 감싸며 축선(AX) 방향으로연장된 넓은 관부를 구비한다. 제3 보조축(50)의 타 측 단부, 즉 좌측 단부는 차동기어 케이스(13)의 우측 환부(17)와 겹쳐지도록 연장된다. 제1 보조축(40)의 타 측 단부, 즉 좌측 단부는 차동기어 케이스(13)의 내부 공간(16)에 삽입되도록 제3 보조축(50)의 좌측 단부보다 좌측으로 더 연장된다. 도 1 내지 도 3에 도시되진 않았으나, 제1 보조축(40)과 제3 보조축(50)이 서로 마주보는 면(面)에는 베어링이 개재되거나, 미끄럼 베어링이 형성될 수 있다.

제4 보조축(55)은 축선(AX)을 중심으로 주축(35)과 같은 회전 속도로 회전하도록 주축(35)의 타 측, 즉 좌측에 연결된다. 구체적으로, 서로 마주보는 주축(35)의 타 측 단부의 외주면과 제4 보조축(55)의 타 측 단부의 내주면이 스플라인(spline) 치합(S3)되어 연결된다. 제4 보조축(55)은 주축(35)의 타 측의 외주면을 감싸고 축선(AX)을 따라 연장되는 관부를 구비한다. 제4 보조축(55)의 일 측 단부, 즉 우측 단부는 차동기어 케이스(13)의 내부 공간(16)에 삽입되도록 연장된다. 도 1 내지 도 3에 도시되진 않았으나, 제4 보조축(55)의 외주면과 이를 마주보는 차동기어 케이스(13)의 타 측 환부(18)의 내주면 사이에는 베어링이 개재되거나, 미끄럼 베어링이 형성될 수 있다.

제4 보조축(55) 및 주축(35)에 한 쌍의 후륜(2, 4) 중 타 측 후륜(4)이 회전 연계 가능하게 연결되어서 타 측 후륜(4), 제4 보조축(55), 및 주축(35)은 축선(AX)을 중심으로 같은 회전 속도로 회전한다. 부연하면, 전륜구동 모드에서는 타 측 후륜(4)의 회전에 종동하여 제4 보조축(45) 및 주축(35)이 타 측 후륜(4)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 회전한다. 제1 사륜구동 모드에서는 제4 보조축(45)의 회전에 종동하여 주축(35) 및 타 측 후륜(4)이 제4 보조축(45)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 회전한다. 제2 사륜구동 모드에서는 주축(35)의 회전에 종동하여 제4 보조축(45) 및 타 측 후륜(4)이 주축(35)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 회전한다.

차동기어부(20)는 차동기어 케이스(13)의 내부 공간(16)에 설치된 피니언 기어축(21), 한 쌍의 차동 피니언 기어(27), 제1 사이드 기어(side gear)(25), 및 제2 사이드 기어(27)를 구비한다. 피니언 기어축(21)은 축선(AX)과 직교하는 방향으로 연장되고, 길이 방향 양 측 단부가 내부 공간(16)을 한정하는 차동기어 케이스(13)의 내측면에 결합 지지된다. 피니언 기어축(21)의 중앙부(22)에는 주축(35)이 관통하여 꿰어지는 통공(23)이 형성된다. 차동기어 케이스(13)가 축선(AX)을 중심으로 회전하면 피니언 기어축(21)도 함께 회전한다. 한 쌍의 차동 피니언 기어(27)는 피니언 기어축(21)의 양 측 단부에 하나씩 지지되고, 피니언 기어축(21)의 피니언 기어축선(PX)을 중심으로 회전 가능하다.

제1 사이드 기어(25)는 제1 보조축(40)의 타 측 단부, 즉 좌측 단부에 꿰어져 제1 보조축(40)의 타 측 단부의 외주면을 감싸는 기어로서, 한 쌍의 차동 피니언 기어(27)의 기어치에 치합되는 치어치가 형성된다. 제1 사이드 기어(25)는 축선(AX)을 중심으로 제1 보조축(40)과 같은 회전 속도로 회전하도록 제1 보조축(40)의 타 측 단부에 연결된다. 구체적으로, 서로 마주보는 제1 보조축(40)의 타 측 단부의 외주면과 제1 사이드 기어(25)의 내주면이 스플라인 치합(S1)되어 연결된다.

제2 사이드 기어(26)는 제4 보조축(55)의 일 측 단부, 즉 우측 단부에 꿰어져 제4 보조축(55)의 일 측 단부의 외주면을 감싸는 기어로서, 한 쌍의 차동 피니언 기어(27)의 기어치에 치합되는 치어치가 형성된다. 제2 사이드 기어(26)는 축선(AX)을 중심으로 제4 보조축(55)과 같은 회전 속도로 회전하도록 제4 보조축(55)의 일 측 단부에 연결된다. 구체적으로, 서로 마주보는 제4 보조축(55)의 일 측 단부의 외주면과 제2 사이드 기어(26)의 내주면이 스플라인 치합(S2)되어 연결된다.

감속기(60)는 차동기어 케이스(13)가 회전할 때 차동기어 케이스(13)의 회전 속도보다 감속된 회전 속도를 출력한다. 부연하면, 감속기(60)는 입력 선기어(sun gear)(61), 출력 링기어(ring gear)(65), 및 복수의 유성기어(63)를 구비한 유성기어 장치일 수 있다. 입력 선기어(61)는 외주면에 기어치가 형성된 환형의 기어로서, 제3 보조축(50)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전하도록 제3 보조축(50)의 넓은 관부의 외주면에 연결된다. 구체적으로, 서로 마주보는 제3 보조축(50)의 넓은 관부의 외주면과 입력 선기어(61)의 내주면이 스플라인 치합(S4)되어 연결된다.

출력 링기어(65)는 입력 선기어(61)의 직경(diameter)보다 큰 직경을 가지며 내주면에 기어치가 형성된 환형의 기어로서, 입력 선기어(61)와 이격되고 입력 선기어(61)와 마찬가지로 축선(AX)을 중심으로 동축(同軸) 회전 가능하게 배치된다. 복수의 유성기어(63)는 입력 선기어(61)의 기어치와 및 출력 링기어(65)의 기어치에 치합되도록 외주면에 기어치가 형성된 기어로서, 입력 선기어(61)의 외주면과 출력 링기어(65)의 내주면 사이에 개재된다.

도면에 도시되진 않았으나 감속기(60)는 복수의 유성기어(63)가 자전함과 동시에 입력 선기어(61)를 중심으로 공전하도록 복수의 유성기어(63)를 지지하는 유성기어 캐리어(carrier)를 더 구비할 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제3 보조축(50)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 입력 선기어(61)가 회전하면, 미리 정해진 감속비만큼 감속된 회전 속도로 출력 링기어(65)가 회전한다.

제1 클러치(67)는 주축(35), 제1 보조축(40), 제2 보조축(45), 및 감속기(60)를 선택적으로 동력 전달 가능하게 연결하거나, 동력이 전달되지 않게 서로 분리한다. 부연하면, 차동기어 케이스(13)가 축선(AX)을 중심으로 회전하지 않는 전륜구동 모드에서 제1 클러치(clutch)(67)는, 도 1에 도시된 바와 같이 주축(35), 제1 보조축(40), 제2 보조축(45), 및 감속기(60)를 동력이 전달되지 않게 서로 분리한다. 구체적으로, 주축(35)의 플랜지부(37)의 외주부, 제1 보조축(40)의 플랜지부(42)의 외주부, 제2 보조축(45)의 플랜지부(47)의 외주부, 및 감속기(60)의 출력 링기어(65)의 외주부가 제1 클러치(67)에 의해 연결될 수 있다.

출력 피니언 기어(11)의 회전으로 차동기어 케이스(13)가 축선(AX)을 중심으로 동력 회전하는 제1 사륜구동 모드에서 제1 클러치(67)는, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 보조축(40)과 제2 보조축(45)을 동력 전달 가능하게 연결하고, 주축(35)과 감속기(60)는 제1 보조축(40) 및 제2 보조축(45)과 연결하지 않는다. 구체적으로, 제1 보조축(40)의 플랜지부(42)의 외주부와 제2 보조축(45)의 플랜지부(47)의 외주부가 제1 클러치(67)에 의해 연결될 수 있다.

출력 피니언 기어(11)의 회전으로 차동기어 케이스(13)가 축선(AX)을 중심으로 동력 회전하는 제2 사륜구동 모드에서 제1 클러치(67)는, 도 3에 도시된 바와 같이 감속기(60)와, 주축(35)과, 제2 보조축(45)을 동력 전달 가능하게 연결하고, 제1 보조축(40)은 감속기(60), 주축(35), 및 제2 보조축(45)과 연결하지 않는다. 구체적으로, 감속기(60)의 출력 링기어(65)의 외주부와, 주축(35)의 플랜지부(37)의 외주부와, 제2 보조축(45)의 플랜지부(47)의 외주부가 제1 클러치(67)에 의해 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 클러치(67)는 도그 클러치(dog clutch)일 수 있다.

제2 클러치(70)는 제2 사륜구동 모드에서 차동기어 케이스(13)의 회전이 제3 보조축(50)에 전달되도록 차동기어 케이스(13)와 제3 보조축(50)을 연결한다. 부연하면, 제2 클러치(70)는 다판 클러치일 수 있다. 제2 클러치(70)는 측판(71), 연계 환부(72), 및 복수의 클러치판(74)을 구비한다.

연계 환부(72)는 차동기어 케이스(13)의 일 측 환부(17)의 내주면과 제3 보조축(50)의 넓은 관부의 타 측 단부의 외주면 사이에 개재된다. 연계 환부(72)는 차동기어 케이스(13)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전하도록 일 측 환부(17)에 연결된다. 구체적으로, 서로 마주보는 연계 환부(72)의 외주면과 일 측 환부(17)의 내주면이 스플라인 치합(S5)되어 연결된다.

측판(71)은 연계 환부(72)에 일체로 고정 결합된다. 복수의 클러치판(74)은 측판(71)의 일 측, 즉 우측에 배치된다. 복수의 클러치판(74)은 제3 보조축(50)의 넓은 관부에 대해 축선(AX) 방향으로 이동하여 서로 밀착 또는 이격될 수 있다. 복수의 클러치판(74)이 서로 밀착되는 경우에 복수의 클러치판(74) 중에서 측판(71)에 가장 가깝게 배치된 클러치판(74)은 측판(71)에 밀착된다. 복수의 클러치판(74)의 내주면은 제3 보조축(50)의 넓은 관부의 타 측 단부의 외주면에 대해 축선(AX) 방향으로 이동 가능하도록 스플라인 치합(S6)되어 연결된다. 도면에 도시되진 않았으나 제2 클러치(70)는 서로 이격된 복수의 클러치판(74)을 측판(71) 측으로 밀어 밀착시키는 푸셔(pusher)를 더 구비할 수 있다.

복수의 클러치판(74)이 서로 밀착되고, 측판(71)에 가장 가깝게 배치된 클러치판(74)은 측판(71)에 밀착되는 상태를 제2 클러치(70)의 작동 온(ON) 상태라고 하고, 복수의 클러치판(74)이 서로 이격된 상태를 제2 클러치(70)의 작동 오프(OFF) 상태라고 한다. 제2 클러치(70)가 작동 온(ON) 상태이면 차동기어 케이스(13)의 회전이 제2 클러치(70)를 통해 제3 보조축(50)에 전달되고, 제2 클러치(70)가 작동 오프(OFF) 상태이면 차동기어 케이스(13)의 회전이 제3 보조축(50)에 전달되지 않는다.

제2 사륜구동 모드에서는 제2 클러치(70)가 작동 온(ON) 상태가 된다. 이에 따라, 차동기어 케이스(13)가 축선(AX)을 중심으로 회전할 때 그 회전력이 제2 클러치(70)를 통해 제3 보조축(50)에 전달되어서 제3 보조축(50)도 차동기어 케이스(13)와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다.

전륜구동 모드에서는 제2 클러치(70)가 작동 오프(OFF) 상태가 된다. 다만, 전륜구동 모드에서는 차동기어 케이스(13)가 축선(AX)을 중심으로 회전하지 않기 때문에 제2 클러치(70)가 작동 온(ON) 상태가 되더라도 제3 보조축(50)은 축선(AX)을 중심으로 회전하지 않는다. 다시 말해, 전륜구동 모드에서는 제2 클러치(70)가 작동 온(ON)이어도 좋고 작동 오프(OFF)이어도 좋다.

제1 사륜구동 모드에서 제1 클러치(67)에 의해 감속기(60)의 출력 링기어(65)는 주축(35), 제1 보조축(40), 및 제2 보조축(45)과 동력 전달 가능하게 연결되어 있지 않기 때문에, 전륜구동 모드의 경우와 마찬가지로 제1 사륜구동 모드에서 제2 클러치(70)는 작동 온(ON)이어도 좋고 작동 오프(OFF)이어도 좋다.

도 1에 도시된 전륜구동 모드에서는, 차량 전륜(미도시)의 동력 회전으로 인해 한 쌍의 후륜(2, 4)이 노면을 굴러 회전한다. 이때, 일 측 후륜(2)에 연결된 제2 보조축(25)은 축선(AX)을 중심으로 일 측 후륜(2)과 같은 회전 속도로 회전하고, 타 측 후륜(4)에 연결된 제4 보조축(55) 및 제4 보조축(55)에 스플라인 치합(S3) 연결된 주축(35)은 축선(AX)을 중심으로 타 측 후륜(4)과 같은 회전 속도로 회전한다. 출력 피니언 기어(11), 차동기어 케이스(13), 제1 보조축(40), 및 제3 보조축(50)은 회전하지 않는다.

도 2에 도시된 제1 사륜구동 모드에서는, 출력 피니언 기어(11)의 회전에 의해 차동기어 케이스(13)가 축선(AX)을 중심으로 회전하고, 차동기어부(20)의 제1 사이드 기어(25)가 한 쌍의 차동 피니언 기어(27)에 연계되어 차동기어 케이스(13)와 함께 회전하며, 제1 사이드 기어(25)에 스플라인 치합(S1) 연결된 제1 보조축(40)이 차동기어 케이스(13)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다. 제1 클러치(67)에 의해 제1 보조축(40)에 연결된 제2 보조축(45)과, 제2 보조축(45)에 연결된 일 측 후륜(2)은 제1 보조축(40)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다.

차동기어부(20)의 제2 사이드 기어(26)도 한 쌍의 차동 피니언 기어(27)에 연계되어 차동기어 케이스(13)와 함께 회전하며, 제2 사이드 기어(26)에 스플라인 치합(S2) 연결된 제4 보조축(55)과, 제4 보조축(55)에 스플라인 치합(3) 연결된 주축(35)과, 제4 보조축(55)에 연결된 타 측 후륜(4)은 차동기어 케이스(13)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다.

도 3에 도시된 제2 사륜구동 모드에서는, 출력 피니언 기어(11)의 회전에 의해 차동기어 케이스(13)가 축선(AX)을 중심으로 회전하고, 제2 클러치(70)가 작동 온(ON) 상태가 되어 제3 보조축(50)이 차동기어 케이스(13)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다. 제3 보조축(50)의 회전 속도는 입력 선기어(61)가 스플라인 치합(S4)을 통해 제3 보조축(50)과 연결된 감속기(60)를 통해 미리 정해진 감속비로 감속되어 출력 링기어(65)로 출력된다. 제1 클러치(67)에 의해 출력 링기어(65)에 연결된 주축(35) 및 제2 보조축(45)과, 제2 보조축(45)에 연결된 일 측 후륜(2)은 출력 링기어(65)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다.

주축(35)과 스플라인 치합(S3) 연결된 제4 보조축(55)과, 제4 보조축(55)에 연결된 타 측 후륜(4)은 감속기(60)를 통해 감속된 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다. 부연하면, 차동기어부(20)의 한 쌍의 차동 피니언 기어(27)와 제2 사이드 기어(26)의 회전에 의해 회전 속도 차이가 허용되어서, 제4 보조축(55) 및 주축(35)이 차동기어 케이스(13)의 회전 속도보다 감속된 회전 속도로 회전할 수 있다. 한편, 제1 사이드 기어(25)에 스플라인 치합(S1) 연결된 제1 보조축(40)은, 일 측 후륜(2) 및 제2 보조축(45)의 회전과는 무관하게 차동기어 케이스(13)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다.

이상에서 설명한 사륜구동 차량용 리어액슬(10)에 의하면, 차동기어 케이스(13)와 링기어부(15)가 일체로 형성되고, 주축(35)이 차동기어 케이스(13) 내부의 차동기어부(20)를 관통하여 연장된다. 따라서, 사륜구동 차량용 리어액슬(10)을 소형차나 경차에도 설치 가능하게 차량의 폭 방향의 길이가 단축되고 중량이 경감되도록 설계하기 쉽다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사륜구동 차량용 리어액슬의 단면도로서, 비포장도로용 사륜구동 모드인 때를 도시한 도면이다. 도 5에서 지시하고 있는 참조번호 중에서 도 1 내지 도 4에서 설명한 참조번호와 동일한 참조번호는, 같은 종류의 구성을 가리키는 것이므로 중복되는 설명은 생략한다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 사륜구동 차량용 리어액슬(100)은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 사륜구동 차량용 리어액슬(10)과 유사하나 제2 클러치(70)를 구비하지 않는 점에서 차이가 있다. 도 5에 도시된 사륜구동 차량용 리어액슬(100)은 도 1 내지 도 4에 도시된 사륜구동 차량용 리어액슬(10)에 비해 제2 클러치(70)를 구비하지 않으므로 보다 더 차량의 폭 방향 길이를 단축하고 중량을 경감시키기 용이하다.

도 5에 도시된 사륜구동 차량용 리어액슬(100)에서는 차동기어 케이스(13)의 일 측 환부(17)와 제3 보조축(50)의 타 측 단부가 축선(AX)을 중심으로 같은 회전 속도로 회전하도록 연결된다. 구체적으로, 서로 마주보는 제3 보조축(50)의 타 측 단부의 외주면과 차동기어 케이스(13)의 일 측 환부(17)의 내주면이 스플라인 치합(S7)되어 연결된다.

사륜구동 차량이 제2 사륜구동 모드인 때 사륜구동 차량용 리어액슬(100)의 제1 클러치(67)는, 도 5에 도시된 바와 같이 감속기(60)와, 주축(35)과, 제2 보조축(45)을 동력 전달 가능하게 연결하고, 제1 보조축(40)은 감속기(60), 주축(35), 및 제2 보조축(45)과 연결하지 않는다. 사륜구동 차량이 제1 사륜구동 모드인 때 제1 클러치(67)는, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 보조축(40)과 제2 보조축(45)을 동력 전달 가능하게 연결하고, 주축(35)과 감속기(60)는 제1 보조축(40) 및 제2 보조축(45)과 연결하지 않는다. 사륜구동 차량이 전륜구동 모드인 때 제1 클러치(67)는, 도 1에 도시된 바와 같이 주축(35), 제1 보조축(40), 제2 보조축(45), 및 감속기(60)를 동력이 전달되지 않게 서로 분리한다.

상기 전륜구동 모드에서는, 차량 전륜(미도시)의 동력 회전으로 인해 한 쌍의 후륜(2, 4)이 노면을 굴러 회전한다. 이때, 일 측 후륜(2)에 연결된 제2 보조축(25)은 축선(AX)을 중심으로 일 측 후륜(2)과 같은 회전 속도로 회전하고, 타 측 후륜(4)에 연결된 제4 보조축(55) 및 제4 보조축(55)에 스플라인 치합(S3) 연결된 주축(35)은 축선(AX)을 중심으로 타 측 후륜(4)과 같은 회전 속도로 회전한다. 출력 피니언 기어(11), 차동기어 케이스(13), 제1 보조축(40), 및 제3 보조축(50)은 회전하지 않는다.

상기 제1 사륜구동 모드에서는, 출력 피니언 기어(11)의 회전에 의해 차동기어 케이스(13)가 축선(AX)을 중심으로 회전하고, 차동기어부(20)의 제1 사이드 기어(25)가 한 쌍의 차동 피니언 기어(27)에 연계되어 차동기어 케이스(13)와 함께 회전하며, 제1 사이드 기어(25)에 스플라인 치합(S1) 연결된 제1 보조축(40)이 차동기어 케이스(13)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다. 제1 클러치(67)에 의해 제1 보조축(40)에 연결된 제2 보조축(45)과, 제2 보조축(45)에 연결된 일 측 후륜(2)은 제1 보조축(40)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다.

상기 제2 사륜구동 모드에서는, 출력 피니언 기어(11)의 회전에 의해 차동기어 케이스(13)가 축선(AX)을 중심으로 회전하고, 일 측 환부(17)에 스플라인 치합(S7)된 제3 보조축(50)이 차동기어 케이스(13)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다. 제3 보조축(50)의 회전 속도는 입력 선기어(61)가 스플라인 치합(S4)을 통해 제3 보조축(50)과 연결된 감속기(60)를 통해 미리 정해진 감속비로 감속되어 출력 링기어(65)로 출력된다. 제1 클러치(67)에 의해 출력 링기어(65)에 연결된 주축(35) 및 제2 보조축(45)과, 제2 보조축(45)에 연결된 일 측 후륜(2)은 출력 링기어(65)의 회전 속도와 같은 회전 속도로 축선(AX)을 중심으로 회전한다.

본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10, 100: 사륜구동 차량용 리어액슬 2, 4: 후륜
11: 출력 피니언 기어 13: 차동기어 케이스
15: 링기어부 20: 차동기어부
35: 주축 40: 제1 보조축
45: 제2 보조축 50: 제3 보조축
55: 제4 보조축 60: 감속기
67: 제1 클러치 70: 제2 클러치

Claims

사륜구동 차량의 폭 방향과 평행한 축선을 중심으로 회전하는 링기어부를 구비하고, 상기 링기어부와 함께 상기 축선을 중심으로 회전하는 차동기어 케이스;
상기 차동기어 케이스의 내부에 설치된 차동기어부;
상기 차동기어부를 관통하며 상기 축선을 따라 연장된 주축;
상기 차동기어 케이스가 회전하면 함께 회전하는 제1 보조축;
상기 축선을 중심으로 상기 주축에 대해 자유 회전 가능하게 상기 주축의 일 측에 결합된 제2 보조축;
상기 차동기어 케이스의 회전 속도보다 감속된 회전 속도를 출력하는 감속기; 및
제1 사륜구동 모드(mode)에서는 상기 제1 보조축과 상기 제2 보조축을 동력 전달가능하게 연결하고, 제2 사륜구동 모드에서는 상기 감속기와 상기 주축과 상기 제2 보조축을 동력 전달 가능하게 연결하는 제1 클러치;를 구비하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 리어액슬.
제1 항에 있어서,
상기 제1 클러치는, 전륜구동 모드에서는 상기 주축, 상기 제1 보조축, 상기 제2 보조축, 및 상기 감속기를 동력이 전달되지 않게 서로 분리하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 리어액슬.
제1 항에 있어서,
상기 감속기에 상기 차동기어 케이스의 회전을 전달하는 제3 보조축;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 리어액슬.
제3 항에 있어서,
상기 제1 보조축은 상기 주축의 일 측의 외주면을 감싸는 좁은 관부(管部)를 구비하고,
상기 제3 보조축은 상기 제1 보조축의 외주면을 감싸는 넓은 관부를 구비하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 리어액슬.
제4 항에 있어서,
상기 감속기는, 상기 넓은 관부의 외주면에 연결되어 상기 제3 보조축의 회전 속도와 같은 회전 속도로 회전하는 입력 선기어;
상기 입력 선기어와 이격되고 상기 입력 선기어와 동축 회전 가능하게 배치된 출력 링기어; 및
상기 입력 선기어 및 상기 출력 링기어에 치합되도록 상기 입력 선기어 및 상기 출력 링기어 사이에 개재된 유성기어;를 구비한 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 리어액슬.
제3 항에 있어서,
상기 제2 사륜구동 모드에서 상기 차동기어 케이스의 회전이 상기 제3 보조축에 전달되도록 상기 차동기어 케이스와 상기 제3 보조축을 연결하는 제2 클러치;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 리어액슬.
제1 항에 있어서,
상기 주축과 같은 회전 속도로 회전하도록 상기 주축의 타 측에 연결된 제4 보조축;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 리어액슬.
제7 항에 있어서,
상기 제4 보조축은 상기 주축의 타 측의 외주면을 감싸는 관부를 구비하고,
상기 주축의 타 측의 외주면과 상기 제4 보조축의 관부의 내주면은 스플라인(spline) 치합된 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 리어액슬.
제7 항에 있어서,
상기 제1 사륜구동 모드에서는 상기 차동기어 케이스, 상기 제4 보조축, 및 상기 주축이 같은 회전 속도로 회전하고,
상기 제2 사륜구동 모드에서는 상기 제4 보조축 및 상기 주축이 서로 같고 상기 차동기어 케이스의 회전 속도보다는 감속된 회전 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 리어액슬.