KR20220054477A - 구동력 배분장치 - Google Patents

Abstract

구동력 배분장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동력 배분장치는 차량용 액슬의 케이스 내부에서, 하이포이드 기어유닛을 통하여 감속 전달되는 구동원의 구동력을 좌,우측 출력축 선상에 각각 배치되는 제1, 제2 클러치유닛이 각각 제1, 제2 작동유닛을 통하여 작동 제어되어 좌,우측 출력축으로 배분하여 전달하는 구동력 배분장치에 있어서, 상기 제1, 제2 클러치유닛은 상기 하이포이드 기어유닛의 하이포이드 링기어와 체결 고정되는 클러치 드럼과, 상기 좌,우측 출력축에 각각 스플라인 결합되는 제1, 제2 클러치 허브 사이에 배치되는 복수의 제1 클러치 플레이트와 복수의 제1 클러치 디스크 및 복수의 제2 클러치 플레이트와 복수의 제2 클러치 디스크가 상기 클러치 드럼의 내부 중앙 양측에 각각 배치되는 제1, 제2 디스크 스프링의 탄성력에 의해 각각 상시 결합되고, 상기 클러치 드럼의 내부 양측에 각각 배치되는 제1, 제2 가압 드럼이 제1, 제2 작동유닛의 작동에 의해 상기 제1, 제2 디스크 스프링을 각각 압축하여 상기 복수의 제1 클러치 플레이트와 복수의 제1 클러치 디스크 및 상기 복수의 제2 클러치 플레이트와 복수의 제2 클러치 디스크를 각각 해제하도록 구성된다.

Description

구동력 배분장치{Driving force distribution device}

본 발명은 구동력 배분장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 액슬의 케이스 내부에 구성되는 한 쌍의 클러치유닛을 통하여 구동원의 구동력을 좌,우측 출력축에 배분하여 전달하는 구동력 배분장치에 관한 것이다.

일반적으로 후륜구동 차량은 구동원의 구동력을 변속기에서 변속하여 프로펠러 샤프트를 통하여 후륜 액슬에 전달하여 구동하는 차량으로, 회전 반경이 작아 드리프트에 용이하고, 핸들링 성능이 좋으며, 급가속 시, 무게 중심이 후륜 측으로 이동하여 가속을 하면 할수록 접지력이 더 좋아지는 등의 효과가 있다.

또한, 4륜구동 또는 AWD(All Wheel Drive) 차량은 구동원의 동력을 4륜에 분배하여 각 차륜의 회전력을 증대시키므로 고르지 못한 노면, 눈길, 빙판, 흙탕길 등에서 뛰어난 주행성능을 나타내는 장점이 있다.

이와 같이, 후륜구동, 4륜구동, 및 AWD 차량은 구동원으로부터 후륜 또는 모든 바퀴로 구동 토크를 분배하기 위한 유압 클러치 커플링이 제공될 수 있으며, 이러한 유압 클러치 커플링은 전륜축과 후륜축 사이의 드라이브 라인 또는 후륜 액슬에 제공될 수 있다.

특히, 최근의 후륜구동, 4륜구동 및 AWD 차량은 핸들링 및 트랙션 성능을 향상시키기 위하여 후륜 액슬 내부에 좌우측 클러치를 별개로 마련하여 구동원의 구동력을 독립적으로 제어하도록 트윈 클러치 커플링 모듈(Twin Clutch Coupling Module, TCCM)과 같은 구동력 배분장치가 적용되는 추세이다.

이러한 구동력 배분장치는 액슬 내부의 하이포이드 기어세트를 통하여 좌우측 후륜으로 감속하여 전달되는 구동원의 구동력을 각각 단속하는 한 쌍의 클러치를 구비한다.

일본공개공보 2014-001750 (2014.01.09) 상기 특허문헌은 구동력 배분장치가 적용되는 동력 전달 장치에 관한 것으로, 상기 동력 전달 장치는 구동력이 입력되는 입력 기어(29)와 맞물리는 출력 기어(31)로 구성되는 제1 변속 기어 세트(3)와, 상기 출력 기어에서 출력되는 구동력을 각각 단속하는 한 쌍의 클러치(5,7)를 구비하며, 상기 한 쌍의 클러치(5,7)에서 출력된 구동력을 각각 출력하는 한 쌍의 제2 변속 기어 세트(9)를 구비한다. 상기 한 쌍의 클러치(5,7)는 상기 출력 기어(31)가 고정된 입력부재(11)와, 이 입력부재와 상대 회전 가능하고 상기 제 2 변속 기어 세트(9)로 출력하는 출력부재(19) 사이에 배치되고, 상기 입력부재(11)는 한 쌍의 베어링(13,15)을 통해 케이싱(25)에 회전 가능하게 지지된다. 또한, 상기 한 쌍의 클러치(5,7)를 단속을 제어하는 제어수단(65)을 구비하고, 상기 제어수단은 상기 한 쌍의 클러치와 상기 한 쌍의 테이퍼 롤러 베어링(13,15)과의 축방향 사이에 배치된다. 이러한 특허문헌의 동력 전달 장치는 구동원의 구동력이 제1 변속 기어 세트(3)를 통하여 감속되어 한 쌍의 클러치(5,7)에 각각 전달되고, 결합상태의 클러치를 통하여 해당 후륜에 각각 연결된 출력축(61)으로 출력된다. 즉, 한 쌍의 클러치(5,7)를 제어함으로써, 좌우측 후륜에 전달되는 구동력을 독립적으로 제어한다. 그러나 상기한 바와 같은 종래의 동력 전달 장치에 적용되는 구동력 배분장치는 한 쌍의 클러치(5,7)로부터 출력된 구동력을 각각 출력하는 한 쌍의 유성기어세트(9)가 각 출력축(61) 외경부에 적용되어 소형화, 경량화 및 원가 절감에 불리한 단점이 있다. 또한, 종래의 구동력 배분장치는 일반 주행 시, 전동모터(69)를 작동시켜 항상 클러치에 압력을 공급해야 각 출력축에 토크가 전달되는 상시 클러치 해제 구조(Normally Opened Clutch)로, 주차를 위한 별도의 파킹장치가 필요하며, 타행 주행, 선회 주행 등의 조건에서만 부분적으로 클러치의 압력을 해제할 수 있어 전동모터의 소모 전류가 크다는 단점이 있다. 또한, 전동모터의 고장 시에는 출력축에 구동력을 전달할 수 없어 차량 운행이 불가능하고, 최악의 경우, 주행 중에 양쪽 바퀴의 토크 차이로 차량이 이상 회전하면서 사고로 이어질 가능성도 있다. 또한, 종래의 구동력 배분장치는 제어수단인 액추에이터(65)가 한 쌍의 클러치(5,7)와 한 쌍의 테이퍼 롤러 베어링(13,15)의 축방향 사이에 각각 배치되어 있으며, 좌우측 클러치(5,7)의 작동 시, 축방향 가압력에 대한 스러스트 반력이 한 쌍의 테이퍼 롤러 베어링(13,15)에 그대로 전달되어 베어링의 피로도를 높이는 단점이 있다. 이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것일뿐, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명의 실시 예는 하이포이드 링기어 내부에 한 쌍의 클러치유닛을 내설하고, 좌,우측 출력축 상의 각 유성기어세트를 배제하여 좌우방향 전장 폭을 축소하는 것이 가능하여 소형화와 경량화 및 원가 절감이 가능하게 하는 구동력 배분장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 디스크 스프링의 탄성력을 이용하여 한 쌍의 클러치유닛이 상시 결합되는 상시 결합 구조를 적용하여 주차 시에도 별도의 파킹장치가 불필요하고, 일반 주행 중에도 유압 공급을 위한 전류 소모를 줄일 수 있는 구동력 배분장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 한 쌍의 작동유닛의 실린더가 케이스와 분리한 상태로 클러치 드럼에 고정된 드럼 커버 상에 스냅링을 통하여 지지되도록 하고, 디스크 스프링은 클러치 드럼의 내부에 스냅링을 통하여 지지되도록 하여 피스톤의 가압력에 의한 디스크 스프링의 반력이나 디스크 스프링의 탄성력이 일체로 연결된 구조체 내에서 상쇄되어 드럼 커버를 케이스에 회전 지지하는 롤러 베어링의 피로도를 배제할 수 있는 구동력 배분장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 차량용 액슬의 케이스 내부에서, 하이포이드 기어유닛을 통하여 감속 전달되는 구동원의 구동력을 좌,우측 출력축 선상에 각각 배치되는 제1, 제2 클러치유닛이 각각 제1, 제2 작동유닛을 통하여 작동 제어되어 좌,우측 출력축으로 배분하여 전달하는 구동력 배분장치에 있어서, 상기 제1, 제2 클러치유닛은 상기 하이포이드 기어유닛의 하이포이드 링기어와 체결 고정되는 클러치 드럼과, 상기 좌,우측 출력축에 각각 스플라인 결합되는 제1, 제2 클러치 허브 사이에 배치되는 복수의 제1 클러치 플레이트와 복수의 제1 클러치 디스크 및 복수의 제2 클러치 플레이트와 복수의 제2 클러치 디스크가 상기 클러치 드럼의 내부 중앙 양측에 각각 배치되는 제1, 제2 디스크 스프링의 탄성력에 의해 각각 상시 결합되고, 상기 클러치 드럼의 내부 양측에 각각 배치되는 제1, 제2 가압 드럼이 제1, 제2 작동유닛의 작동에 의해 상기 제1, 제2 디스크 스프링을 각각 압축하여 상기 복수의 제1 클러치 플레이트와 복수의 제1 클러치 디스크 및 상기 복수의 제2 클러치 플레이트와 복수의 제2 클러치 디스크를 각각 해제하도록 구성되는 구동력 배분장치가 제공될 수 있다.

상기 제1, 제2 클러치유닛은 상기 클러치 드럼을 공유하면서 상기 클러치 드럼의 중앙을 기준으로 양측에 대칭으로 형성되며, 상기 클러치 드럼과 상기 제1, 제2 클러치 허브 사이의 양 단부에는 각각 제1, 제2 드럼 커버가 설치될 수 있다.

상기 제1, 제2 드럼 커버는 상기 케이스에 각각 롤러 베어링을 통하여 각 외단부가 회전 지지된 상태로, 각 외주 측이 상기 클러치 드럼의 양측 외단부에 각각 고정되고, 각 내주 측이 상기 제1, 제2 클러치 허브의 각 외단부와의 사이에 니들 베어링을 개재하여 설치될 수 있다.

상기 제1, 제2 디스크 스프링은 각 한 쌍의 원판 스프링을 맞댄 상태로, 상기 클러치 드럼의 내부 중앙의 양측에 각각 배치되어 상기 클러치 드럼의 내부 중앙에 고정되는 각 스냅링에 의해 각 내측이 지지될 수 있다.

상기 제1, 제2 가압 드럼은 상기 클러치 드럼의 내부 양측의 상기 복수의 제1, 제2 클러치 플레이트 중, 각 내측 제1, 제2 클러치 플레이트와 상기 제1, 제2 디스크 스프링 사이에 각각 배치되며, 각 둘레를 따라 일정 간격으로 상기 복수의 제1, 제2 클러치 플레이트의 각 외주측과 상기 제1, 제2 드럼 커버를 각각 관통하여 각 선단이 상기 제1, 제2 작동유닛에 대응하여 각 작동유닛의 작동 제어에 의해 상기 제1, 제2 디스크 스프링을 각각 가압하도록 복수의 제1, 제2 푸시 로드가 형성될 수 있다.

그리고 상기 제1, 제2 작동유닛은 상기 제1, 제2 클러치유닛의 외측방에 대응하여 상기 제1, 제2 드럼 커버의 각 외주 측에 배치되며, 상기 제1, 제2 드럼 커버 상에 스냅링에 의해 축방향으로 지지되는 베어링 지지판과의 사이에 각각 스러스트 베어링을 개재하여 회전 지지되는 실린더; 상기 실린더 내부에 구성되어 유압에 의해 전후진 작동하는 피스톤; 및 상기 제1, 제2 가압 드럼의 제1, 제2 푸시 로드에 각각 대응하여 상기 피스톤과의 사이에 피스톤 베어링을 개재하여 회전 가능하게 설치되는 가압판을 포함할 수 있다.

상기 실린더는 상기 케이스와 분리된 상태로, 상기 케이스 내부의 유압공급유로 및 유압배출유로에 각각 연결소켓을 통하여 유로가 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 가압 드럼을 가압하는 가압판은 상기 제1, 제2 드럼 커버를 상기 케이스에 대하여 회전 지지하는 롤러 베어링의 외주 측에 배치될 수 있다.

여기서, 상기 롤러 베어링은 테이퍼 롤러 베어링으로 이루어질 수 있다.

즉, 상기 제1 클러치유닛은 상기 좌,우측 출력축의 외주 측에 평행하게 배치되어 상기 하이포이드 링기어와 체결 고정되는 클러치 드럼; 상기 클러치 드럼의 내부에서 상기 좌측 출력축에 내주면을 통하여 스플라인 결합되는 제1 클러치 허브; 상기 클러치 드럼의 내주면 좌측에 스플라인 결합되는 복수의 제1 클러치 플레이트; 상기 복수의 제1 클러치 플레이트 사이에 배치되어 상기 제1 클러치 허브의 외주면에 스플라인 결합되는 복수의 제1 클러치 디스크; 상기 제1 클러치 허브의 외단부와의 사이에 니들 베어링을 개재하여 구름 접촉되고, 상기 클러치 드럼의 좌측 외단부에 상기 하이포이드 링기어와 함께 고정되며, 외단부는 상기 케이스에 롤러 베어링을 통하여 회전 지지되는 제1 드럼 커버; 및 상기 클러치 드럼의 내부 좌측의 상기 복수의 제1 클러치 플레이트 중, 외측 제1 클러치 플레이트와 상기 제1 드럼 커버와의 사이에서 상기 클러치 드럼의 내주면 좌측단에 스플라인 결합되는 제1 리액션 플레이트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 클러치유닛은 상기 좌,우측 출력축의 외주 측에 평행하게 배치되어 상기 하이포이드 링기어와 체결 고정되는 클러치 드럼; 상기 클러치 드럼의 내부에서 상기 우측 출력축에 내주면을 통하여 스플라인 결합되는 제2 클러치 허브; 상기 클러치 드럼의 내주면 우측에 스플라인 결합되는 복수의 제2 클러치 플레이트; 상기 복수의 제2 클러치 플레이트 사이에 배치되어 상기 제2 클러치 허브의 외주면에 스플라인 결합되는 복수의 제2 클러치 디스크; 상기 제2 클러치 허브의 외단부와의 사이에 니들 베어링을 개재하여 구름 접촉되고, 상기 클러치 드럼의 우측 외단부에 고정되며, 외단부는 상기 케이스에 롤러 베어링을 통하여 회전 지지되는 제2 드럼 커버; 및 상기 클러치 드럼의 내부 우측의 상기 복수의 제2 클러치 플레이트 중, 외측 제2 클러치 플레이트와 상기 제2 드럼 커버와의 사이에서 상기 클러치 드럼의 내주면 우측단에 스플라인 결합되는 제2 리액션 플레이트를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분장치는 하이포이드 링기어 내부에 제1, 제2 클러치유닛을 내설하여 소형화 및 경량화가 가능하고, 좌,우측 출력축 상에 기존의 유성기어세트를 설치하지 않아 좌우방향 전장 폭을 축소 및 원가 절감이 가능한 효과가 있다.

또한, 제1, 제2 클러치유닛은 디스크 스프링의 탄성력을 이용하여 상시 결합되는 상시 결합 구조를 적용하여 주차 시에도 별도의 파킹장치가 필요하지 않은 효과가 있다.

또한, 일반 주행 중에는 클러치 결합을 위한 유압 공급이 불필요하여 전류 소모를 줄이는 효과가 있다.

또한, 제1, 제2 작동유닛의 각 실린더는 각 케이스와 분리한 상태로 클러치 드럼에 고정된 드럼 커버 상에 스냅링을 통하여 지지되고, 디스크 스프링은 클러치 드럼의 내부에 스냅링을 통하여 지지되어 피스톤의 가압력으로 발생되는 각 디스크 스프링의 반력이나 탄성력이 상호 연결되는 구조체 내에서 상쇄되는 구조로, 드럼 커버를 케이스에 회전 지지하는 롤러 베어링에 피로도를 배제할 수 있는 효과도 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 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분장치의 전체 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분장치의 부분 확대 단면도이다.
도 3은 도 1의 A 부분의 확대 단면도이다.
도 4는 도 1의 B 부분의 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분장치의 작동 예시도이다.

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.

하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분장치의 전체 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분장치의 부분 확대 단면도이고, 도 3과 도 4는 도 1의 A 부분 및 B 부분의 확대 단면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분장치는 차량용 액슬(1)의 케이스 내부에 구성되며, 하이포이드 기어유닛(GU)을 통하여 감속 전달되는 구동원(미도시)의 구동력을 좌,우측 출력축(OS1)(OS2) 선상에 각각 배치되는 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)이 각각 제1, 제2 작동유닛(PU1)(PU2)을 통하여 작동 제어되어 좌,우측 출력축(OS1)(OS2)으로 배분하여 전달하도록 구성된다.

즉, 상기 구동력 배분장치는 후륜구동, 4륜구동, 및 AWD 차량의 구동원(미도시)으로부터 후륜 또는 모든 바퀴에 구동력을 독립적으로 제어하도록 트윈 클러치 커플링 모듈(Twin Clutch Coupling Module, TCCM) 타입으로 제공될 수 있으며, 이러한 구동력 배분장치는 전륜축과 후륜축 사이의 드라이브 라인 또는 후륜측의 액슬 등에 적용될 수 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 후륜측의 액슬(1)에 적용되는 예를 도시하였다.

여기서, 상기 케이스는 좌측 케이스(C1)와 우측 케이스(C2)로 구분될 수 있으며, 상기 구동원은 화석연료를 연소하는 내연기관 또는 전기에너지를 이용하는 모터 등으로 이루어질 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 직접적인 관계가 없어 도시하지 않는다.

또한, 상기 하이포이드 기어유닛(GU)은 상기 케이스(C1)(C2)의 내부에서 프로펠러 샤프트(미도시) 또는 별도의 구동축(미도시)과 연결된 하이포이드 기어(G1)와, 상기 하이포이드 기어(G1)에 치합되어 구동력을 감속하는 하이포이드 링기어(G2)로 구성된다.

상기 구동력 배분장치는 상기 좌,우측 출력축(OS1)(OS2)의 각 외주 측에 배치되는 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2), 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2), 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2), 및 제1, 제2 작동유닛(PU1)(PU2)를 포함한다.

여기서, 상기 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)은 클러치 드럼(CD)을 공유하며, 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2), 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2), 및 제1, 제2 작동유닛(PU1)(PU2)과 함께 상기 클러치 드럼(CD)의 중앙을 기준으로 양측에 각각 대칭으로 구성된다.

이하, 도 3과 도 4를 참조하여 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2), 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2), 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2), 및 제1, 제2 작동유닛(PU1)(PU2)의 구체적인 구성을 설명한다. 단, 도 3과 도 4에서는 도 1의 A부분과 B 부분을 확대한 것으로, 제1 클러치유닛(CU1), 제1 디스크 스프링(S1), 제1 가압 드럼(PD1), 및 제1 작동유닛(PU1)의 구성만 도시되었으나, 제2 클러치유닛(CU2), 제2 디스크 스프링(S2), 제2 가압 드럼(PD2), 및 제2 작동유닛(PU2)은 대칭구조로 구성은 동일한 것으로 확대하여 도시하지 않는다.

상기 제1 클러치유닛(CU1)은 상기 제2 클러치유닛(CU2)과 함께, 상기 클러치 드럼(CD)을 공유하는데, 상기 클러치 드럼(CD)은 좌,우측 출력축(OS1)(OS2)의 외주 측에 평행하게 배치되며, 상기 하이포이드 링기어(G2)와 체결되어 상기 하이포이 기어(G1)로부터 구동력을 전달받아 함께 회전하도록 고정된다.

상기 클러치 드럼(CD)의 내부에는 상기 좌측 출력축(OS1)에 제1 클러치 허브(CH1)가 내주면을 통하여 스플라인 결합된다.

또한, 상기 클러치 드럼(CD)과 제1 클러치 허브(CH1) 사이에는 복수의 제1 클러치 플레이트(P1)와 복수의 제1 클러치 디스크(D1)가 배치된다.

상기 복수의 제1 클러치 플레이트(P1)는 클러치 드럼(CD)의 내주면 좌측에 스플라인 결합되어 클러치 드럼(CD)과 함께 회전하며, 상기 복수의 제1 클러치 디스크(D1)는 복수의 제1 클러치 플레이트(P1) 사이에 배치된 상태로 상기 제1 클러치 허브(CH1)의 외주면에 스플라인 결합되어 제1 클러치 허브(CH1)와 함께 회전한다.

또한, 상기 클러치 드럼(CD)과 제1 클러치 허브(CH1) 사이의 외측방에는 제1 드럼 커버(DC1)가 설치된다.

상기 제1 드럼 커버(DC1)는 내주면이 제1 클러치 허브(CH1)의 외단부와의 사이에 니들 베어링(NB)을 개재하여 구름 접촉되고, 외주 측이 상기 클러치 드럼(CD)의 좌측 외단부에 상기 하이포이드 링기어(G2)와 함께 볼트 체결되어 고정되어 클러치 드럼(CD)과 함께 회전한다.

또한, 상기 제1 드럼 커버(DC1)의 외단부는 상기 좌측 케이스(C1)에 롤러 베어링(RB)을 통하여 회전 지지된다.

또한, 상기 클러치 드럼(CD)의 내부 좌측의 상기 복수의 제1 클러치 플레이트(P1) 중, 외측 제1 클러치 플레이트(P1)와 상기 제1 드럼 커버(DC1)와의 사이에 제1 리액션 플레이트(RP1)가 배치되는데, 상기 제1 리액션 플레이트(RP1)는 상기 클러치 드럼(CD)의 내주면 좌측단에 스플라인 결합되어 상기 클러치 드럼(CD)과 함께 회전한다.

그리고 상기 제2 클러치유닛(CU2)은 제1 클러치유닛(CU1)과 동일한 구성으로, 상기 클러치 드럼(CD)의 중앙을 기준으로 대칭되게 형성된다.

이러한 제2 클러치유닛(CU2)은 상기 제1 클러치유닛(CU1)과 함께, 상기 클러치 드럼(CD)을 공유한다.

상기 클러치 드럼(CD)의 내부에는 상기 우측 출력축(OS2)에 제2 클러치 허브(CH2)가 내주면을 통하여 스플라인 결합된다.

또한, 상기 클러치 드럼(CD)과 제2 클러치 허브(CH2) 사이에는 복수의 제2 클러치 플레이트(P2)와 복수의 제2 클러치 디스크(D2)가 배치된다.

상기 복수의 제2 클러치 플레이트(P2)는 클러치 드럼(CD)의 내주면 우측에 스플라인 결합되어 클러치 드럼(CD)과 함께 회전하며, 상기 복수의 제2 클러치 디스크(D2)는 복수의 제2 클러치 플레이트(P2) 사이에 배치된 상태로 상기 제2 클러치 허브(CH2)의 외주면에 스플라인 결합되어 제2 클러치 허브(CH2)와 함께 회전한다.

또한, 상기 클러치 드럼(CD)과 제2 클러치 허브(CH2) 사이의 외측방에는 제2 드럼 커버(DC2)가 설치된다.

상기 제2 드럼 커버(DC2)는 내주면이 제2 클러치 허브(CH2)의 외단부와의 사이에 니들 베어링(NB)을 개재하여 구름 접촉되고, 외주 측이 상기 클러치 드럼(CD)의 우측 외단부에 고정되어 클러치 드럼(CD)과 함께 회전한다. 또한, 상기 제2 드럼 커버(DC2)의 외단부는 상기 우측 케이스(C2)에 롤러 베어링(RB)을 통하여 회전 지지된다.

또한, 상기 클러치 드럼(CD)의 내부 우측의 상기 복수의 제2 클러치 플레이트(P2) 중, 외측 제2 클러치 플레이트(P2)와 상기 제2 드럼 커버(DC2)와의 사이에 제2 리액션 플레이트(RP2)가 배치되는데, 상기 제2 리액션 플레이트(RP2)는 상기 클러치 드럼(CD)의 내주면 우측단에 스플라인 결합되어 상기 클러치 드럼(CD)과 함께 회전한다.

여기서, 상기 제1, 제2 드럼 커버(DC1)(DC2)의 각 외단부를 상기 좌,우측 케이스(C1)(C2)에 회전 지지하는 각 롤러 베어링(RB)은 테이퍼 롤러 베어링으로 이루어질 수 있다.

한편, 이러한 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)의 클러치 드럼(CD)과 제1, 제2 클러치 허브(CH1)(CH2) 사이의 내부에는 복수의 제1 클러치 플레이트(P1)와 복수의 제1 클러치 디스크(D1) 및 복수의 제2 클러치 플레이트(P2)와 복수의 제2 클러치 디스크(D2)가 상시 결합 상태를 유지하도록 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2)이 배치된다.

또한, 상기 클러치 드럼(CD)과 제1, 제2 클러치 허브(CH1)(CH2) 사이의 내부에는 제1, 제2 작동유닛(PU1)(PU2)의 작동에 의해 상기 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2)을 각각 압축하여 상기 복수의 제1 클러치 플레이트(P1)와 복수의 제1 클러치 디스크(D1) 및 상기 복수의 제2 클러치 플레이트(P2)와 복수의 제2 클러치 디스크(D2)를 각각 결합 해제하도록 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2)이 구성된다.

즉, 상기 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2)은 각 한 쌍의 원판 스프링을 서로 반대로 맞댄 상태로 구성되며, 상기 클러치 드럼(CD)의 내부 중앙의 양측에 각각 배치되어 상기 클러치 드럼(CD)의 내부 중앙에 고정되는 각 스냅링(11)에 의해 각 내측이 지지된다.

또한, 상기 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2)은 클러치 드럼(CD)의 내부 양측의 상기 복수의 제1, 제2 클러치 플레이트(P1)(P2) 중, 각 내측 제1, 제2 클러치 플레이트(P1)(P2)와 상기 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2) 사이에 각각 배치된다.

이러한 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2)은 각 둘레를 따라 일정 간격으로 제1, 제2 푸시 로드(PR1)(PR2)가 형성되며, 상기 제1, 제2 푸시 로드(PR1)(PR2)는 복수의 제1, 제2 클러치 플레이트(P1)(P2)의 각 외주측과 상기 제1, 제2 드럼 커버(DC1)(DC2)를 각각 관통하여 각 선단이 상기 제1, 제2 작동유닛(PU1)(PU2)에 대응하게 된다.

즉, 제1, 제2 작동유닛(PU1)(PU2)의 작동 제어에 의해 상기 제1, 제2 푸시 로드(PR1)(PR2)를 각각 밀게 되면, 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2)이 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2)을 각각 압축하여 탄성력에 의해 상기 복수의 제1 클러치 플레이트(P1)와 복수의 제1 클러치 디스크(D1) 및 복수의 제2 클러치 플레이트(P2)와 복수의 제2 클러치 디스크(D2)가 상시 결합 상태를 유지하도록 하는 가압력을 제거하여 결합 상태가 해제되도록 한다.

그리고 상기 제1, 제2 작동유닛(PU1)(PU2)은 각각 실린더(21), 피스톤(23), 가압판(25)으로 구성되며, 각각은 상기 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)의 각 외측방에 대응하여 동일한 형상으로 이루어진다.

먼저, 각 실린더(21)는 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)의 외측방에 대응하여 상기 제1, 제2 드럼 커버(DC1)(DC2)의 각 외주 측에 배치된다.

이때, 상기 각 실린더(21)는 상기 제1, 제2 드럼 커버(DC1)(DC2) 상의 각 베어링 지지판(27)과의 사이에 각각 스러스트 베어링(TB)을 개재하여 회전 지지되는데, 상기 각 베어링 지지판(27)은 제1, 제2 드럼 커버(DC1)(DC2) 상에 고정된 스냅링(13)에 의해 축방향으로 지지된다.

즉, 상기 각 실린더(21)는 각 베어링 지지판(27)과의 사이에 개재되는 스러스트 베어링(TB)에 의해 회전하는 제1, 제2 드럼 커버(DC1)(DC2)에 대하여 회전하지 않도록 지지된다.

또한, 상기 각 실린더(21)는 각각 좌,우측 케이스(C1)(C2)와 분리된 상태로 구성되며, 각 케이스(C1)(C2) 내부의 각 유압공급유로(L1) 및 각 유압배출유로(L2)에 각각의 연결소켓(29)을 통하여 유로가 연결된다.

또한, 각 피스톤(23)은 각 실린더(21) 내부에 구성되어 독립된 유압펌프(미도시)로부터 공급되는 유압에 의해 전진 작동하면서, 상기 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2)의 제1, 제2 푸시 로드(PR1)(PR2)를 각각 가압하도록 구성된다.

또한, 각 가압판(25)은 상기 제1, 제2 푸시 로드(PR1)(PR2)에 각각 대응하여 상기 각 피스톤(23)과의 사이에 피스톤 베어링(PB)을 개재하여 설치된다.

즉, 상기 각 가압판(25)은 피스톤 베이링(PB)을 통하여 회전방향으로 고정된 각 피스톤(23)에 대하여 회전 가능하며, 각 피스톤(23)의 전진 작동 시, 클러치 드럼(CD)과 함께 회전하는 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2)의 제1, 제2 푸시 로드(PR1)(PR2)와 접촉된 상태로 함께 회전하면서 가압하도록 구성된다.

이때, 상기 각 가압판(25)은 제1, 제2 드럼 커버(DC1)(DC2)를 상기 좌,우측 케이스(C1)(C2)에 대하여 회전 지지하는 각 롤러 베어링(RB)의 외주 측에 배치될 수 있다.

이러한 제1, 제2 작동유닛(PU1)(PU2)은 별도의 독립된 유압펌프(미도시)에 의해 독립 제어되며, 각 유압공급유로(L1)로 유압이 공급되지 않으면, 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2)의 탄성력에 의해 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)이 상시 결합된 상태를 유지하여 하이포이드 링기어(G2)를 동하여 전달되는 구동력을 좌,우측 출력축(OS1)(OS2)까지 전달하게 된다.

한편, 각 유압배출라인(L2) 상의 릴리프 밸브(V)가 닫힌 상태로, 각 유압공급유로(L1)로 유압이 공급되면, 각 실린더(21)에 유압이 공급되어 각 피스톤(23)이 전진하게 된다.

그러면, 상기 각 가압판(25)이 각 피스톤(23)과 함께 전진하면서 제1, 제2 푸시 로드(PR1)(PR2)를 밀어서 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2)이 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2)을 각각 압축하게 된다.

이에 따라, 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)은 탄성력에 의한 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2)의 가압력이 제거되어 결합 상태가 해제된다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분장치의 작동 예시도이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분장치는 독립된 유압펌프(미도시)와 릴리프 밸브(V)의 독립 제어에 의해 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)의 결합 및 해제 제어와 결합력 제어를 통하여 구동력 및 전달토크를 가변하여 제어할 수 있게 된다.

도 5를 참조하여, 상기 구동력 배분장치의 작동을 상세하게 설명하면, 먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분장치는 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)이 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2)의 탄성력에 의해 상시 결합 구조이다.

먼저, 차량의 일반적인 주행 시에는 각 실린더(21) 내에 유압이 공급되지 않는 상태에서, 상기 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2)은 각각 탄성력에 의해 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2)을 외측방으로 가압하게 된다.

그러면, 상기 제1, 제2 가압 드럼(PD1)(PD2)은 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)의 복수의 제1 클러치 플레이트(P1)와 복수의 제1 클러치 디스크(D1) 및 복수의 제2 클러치 플레이트(P2)와 복수의 제2 클러치 디스크(D2)가 결합 상태를 유지하게 된다.

이에, 하이포이드 링기어(G2)를 통하여 입력되는 회전 구동력은 클러치 드럼(CD), 제1, 제2 클러치 허브(CH1)(CH2), 좌,우측 출력축(OS1)(OS2)으로 구동력이 50:50으로 배분되어 전달된다.

여기서, 상기 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2)은 초기 설정되는 탄성력이 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)을 가압한 상태에서 전달토크가 100%가 되도록 설정된다.

한편, 차량의 주행 시, 선회 또는 타행주행 등 구동력 배분이 필요한 상황에서 제1 작동유닛(PU1)의 실린더(21)에 공급되는 유압을 조절하거나 차단하는 경우, 해당 유압배출라인(L2) 상의 릴리프 밸브(V)가 닫힌 상태로, 해당 유압공급유로(L1)를 통해 해당 실린더(21)에 유압이 공급되어 피스톤(23)이 전진하게 된다.

이에, 해당 가압판(25)이 피스톤(23)과 함께 전진하면서 제1 푸시 로드(PR1)를 통해 제1 가압 드럼(PD1)를 밀게 되면, 제1 디스크 스프링(S1)을 압축하여 복수의 제1 클러치 플레이트(P1)와 복수의 제1 클러치 디스크(D1)에 제공되던 가압력에 제거되어 제1 클러치유닛(CU1)은 결합 상태가 해제된다.

이때, 상기 각 실린더(21)로 공급되는 유압을 제어하면, 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)에서 좌,우측 출력축(OS1)(OS2)로 전달되는 전달토크를 0% ~ 100%의 범위 내에서 가변하여 제어할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 구동력 배분장치는 하이포이드 링기어(G2) 내부에 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)를 내설하고, 좌,우측 출력축(OS1)(OS2) 상에 감속을 위한 별도의 유성기어세트 등을 배제할 수 있어 좌우방향 전장 폭을 축소할 수 있으며, 소형화와 경량화 및 원가 절감을 가능하게 한다.

또한, 제1, 제2 클러치유닛(CU1)(CU2)이 제1, 제2 디스크 스프링(S1)(S2)의 탄성력을 이용한 상시 결합 구조로 적용되어 주차 시에도 별도의 파킹장치가 필요하지 않으며, 유압 공급을 위한 모터(미도시)의 고장 시에도 일시적으로 차량의 운행이 가능한 장점이 있다.

또한, 차량의 타행주행, 일반 주행 중, 선회주행 등 필요한 경우에만 유압 공급을 통해 해당 클러치유닛(CU1)(CU2)을 해제하게 됨으로 유압 공급을 위한 전류 소모를 줄일 수 있으며, 유압 공급을 위한 유압펌프(미도시) 및 모터(미도시)의 내구성을 높일 수 있다.

또한, 제1, 제2 작동유닛(PU1)(PU2)의 각 실린더(21)와 각 케이스(C1)(C2)는 분리한 상태로 적용되며, 각 실린더(21)는 클러치 드럼(CD)에 고정된 각 드럼 커버(DC1)(DC2) 상에 스냅링(13)을 통해 지지된 베어링 지지판(27)과의 사이에 스러스트 베어링(TB)을 개재하여 고정되고, 각 디스크 스프링(S1)(S2)은 클러치 드럼(CD)의 내부에 스냅링(11)을 통하여 지지되어 디스크 스프링(S1)(S2)의 탄성력과 피스톤(23) 작동에 따른 디스크 스프링(S1)(S2)의 반력이 상호 연결된 구조체 내부에서 상쇄되는 구조를 이룬다.

이에 따라, 제1, 제2 드럼 커버(DC1)(DC2)를 각 케이스(C1)(C2)에 회전 지지하는 롤러 베어링(RB)은 디스크 스프링의 탄성력 및 반력이 작용하지 않아 피로도를 절감할 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: 액슬
11, 13: 스냅링
21: 실린더
23: 피스톤
25: 가압판
27: 베어링 지지판
29: 연결소켓
GU: 하이포이드 기어유닛
G1: 하이포이드 기어
G2: 하이포이드 링기어
OS1, OS2: 좌,우측 출력축
CU1, CU2: 제1, 제2 클러치유닛
PU1, PU2: 제1, 제2 작동유닛
C1, C2: 좌,우측 케이스
S1, S2: 제1, 제2 디스크 스프링
PD1, PD2: 제1, 제2 가압 드럼
PR1, PR2:제1, 제2 푸시 로드
2CD: 클러치 드럼
CH1, CH2: 제1, 제2 클러치 허브
P1, P2: 제1, 제2 클러치 플레이트
D1, D2: 제1. 제2 클러치 디스크
DC1, DC2: 제1, 제2 드럼 커버
NB: 니들 베어링
TB: 스러스트 베어링
PB: 피스톤 베어링
RB: 롤러 베어링(테이퍼 롤러 베어링)
RP1, RP2: 제1, 제2 리액션 플레이트
L1: 유압공급유로
L2: 유압배출유로
V: 릴리프 밸브

Claims (11)

1. 차량용 액슬의 케이스 내부에서, 하이포이드 기어유닛을 통하여 감속 전달되는 구동원의 구동력을 좌,우측 출력축 선상에 각각 배치되는 제1, 제2 클러치유닛이 각각 제1, 제2 작동유닛을 통하여 작동 제어되어 좌,우측 출력축으로 배분하여 전달하는 구동력 배분장치에 있어서,
   상기 제1, 제2 클러치유닛은
   상기 하이포이드 기어유닛의 하이포이드 링기어와 체결 고정되는 클러치 드럼과, 상기 좌,우측 출력축에 각각 스플라인 결합되는 제1, 제2 클러치 허브 사이에 배치되는 복수의 제1 클러치 플레이트와 복수의 제1 클러치 디스크 및 복수의 제2 클러치 플레이트와 복수의 제2 클러치 디스크가 상기 클러치 드럼의 내부 중앙 양측에 각각 배치되는 제1, 제2 디스크 스프링의 탄성력에 의해 각각 상시 결합되고,
   상기 클러치 드럼의 내부 양측에 각각 배치되는 제1, 제2 가압 드럼이 제1, 제2 작동유닛의 작동에 의해 상기 제1, 제2 디스크 스프링을 각각 압축하여 상기 복수의 제1 클러치 플레이트와 복수의 제1 클러치 디스크 및 상기 복수의 제2 클러치 플레이트와 복수의 제2 클러치 디스크를 각각 해제하도록 구성되는 구동력 배분장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1, 제2 클러치유닛은
   상기 클러치 드럼을 공유하면서 상기 클러치 드럼의 중앙을 기준으로 양측에 대칭으로 형성되며, 상기 클러치 드럼과 상기 제1, 제2 클러치 허브 사이의 양 단부에는 각각 제1, 제2 드럼 커버가 설치되는 구동력 배분장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1, 제2 드럼 커버는
   상기 케이스에 각각 롤러 베어링을 통하여 각 외단부가 회전 지지된 상태로, 각 외주 측이 상기 클러치 드럼의 양측 외단부에 각각 고정되고, 각 내주 측이 상기 제1, 제2 클러치 허브의 각 외단부와의 사이에 니들 베어링을 개재하여 설치되는 구동력 배분장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1, 제2 디스크 스프링은
   각 한 쌍의 원판 스프링을 맞댄 상태로, 상기 클러치 드럼의 내부 중앙의 양측에 각각 배치되어 상기 클러치 드럼의 내부 중앙에 고정되는 각 스냅링에 의해 각 내측이 지지되는 구동력 배분장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1, 제2 가압 드럼은
   상기 클러치 드럼의 내부 양측의 상기 복수의 제1, 제2 클러치 플레이트 중, 각 내측 제1, 제2 클러치 플레이트와 상기 제1, 제2 디스크 스프링 사이에 각각 배치되며, 각 둘레를 따라 일정 간격으로 상기 복수의 제1, 제2 클러치 플레이트의 각 외주측과 상기 제1, 제2 드럼 커버를 각각 관통하여 각 선단이 상기 제1, 제2 작동유닛에 대응하여 각 작동유닛의 작동 제어에 의해 상기 제1, 제2 디스크 스프링을 각각 가압하도록 복수의 제1, 제2 푸시 로드가 형성되는 구동력 배분장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1, 제2 작동유닛은
   상기 제1, 제2 클러치유닛의 외측방에 대응하여 상기 제1, 제2 드럼 커버의 각 외주 측에 배치되며, 상기 제1, 제2 드럼 커버 상에 스냅링에 의해 축방향으로 지지되는 베어링 지지판과의 사이에 각각 스러스트 베어링을 개재하여 회전 지지되는 실린더;
   상기 실린더 내부에 구성되어 유압에 의해 전후진 작동하는 피스톤; 및
   상기 제1, 제2 가압 드럼의 제1, 제2 푸시 로드에 각각 대응하여 상기 피스톤과의 사이에 피스톤 베어링을 개재하여 회전 가능하게 설치되는 가압판;
   을 포함하는 구동력 배분장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 실린더는
   상기 케이스와 분리된 상태로, 상기 케이스 내부의 유압공급유로 및 유압배출유로에 각각 연결소켓을 통하여 유로가 연결되는 구동력 배분장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1, 제2 가압 드럼을 가압하는 가압판은
   상기 제1, 제2 드럼 커버를 상기 케이스에 대하여 회전 지지하는 롤러 베어링의 외주 측에 배치되는 구동력 배분장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 롤러 베어링은
   테이퍼 롤러 베어링으로 이루어지는 구동력 배분장치.
10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 클러치유닛은
    상기 좌,우측 출력축의 외주 측에 평행하게 배치되어 상기 하이포이드 링기어와 체결 고정되는 클러치 드럼;
    상기 클러치 드럼의 내부에서 상기 좌측 출력축에 내주면을 통하여 스플라인 결합되는 제1 클러치 허브;
    상기 클러치 드럼의 내주면 좌측에 스플라인 결합되는 복수의 제1 클러치 플레이트;
    상기 복수의 제1 클러치 플레이트 사이에 배치되어 상기 제1 클러치 허브의 외주면에 스플라인 결합되는 복수의 제1 클러치 디스크;
    상기 제1 클러치 허브의 외단부와의 사이에 니들 베어링을 개재하여 구름 접촉되고, 상기 클러치 드럼의 좌측 외단부에 상기 하이포이드 링기어와 함께 고정되며, 외단부는 상기 케이스에 롤러 베어링을 통하여 회전 지지되는 제1 드럼 커버; 및
    상기 클러치 드럼의 내부 좌측의 상기 복수의 제1 클러치 플레이트 중, 외측 제1 클러치 플레이트와 상기 제1 드럼 커버와의 사이에서 상기 클러치 드럼의 내주면 좌측단에 스플라인 결합되는 제1 리액션 플레이트;
    를 포함하는 구동력 배분장치.
11. 제2항에 있어서,
    상기 제2 클러치유닛은
    상기 좌,우측 출력축의 외주 측에 평행하게 배치되어 상기 하이포이드 링기어와 체결 고정되는 클러치 드럼;
    상기 클러치 드럼의 내부에서 상기 우측 출력축에 내주면을 통하여 스플라인 결합되는 제2 클러치 허브;
    상기 클러치 드럼의 내주면 우측에 스플라인 결합되는 복수의 제2 클러치 플레이트;
    상기 복수의 제2 클러치 플레이트 사이에 배치되어 상기 제2 클러치 허브의 외주면에 스플라인 결합되는 복수의 제2 클러치 디스크;
    상기 제2 클러치 허브의 외단부와의 사이에 니들 베어링을 개재하여 구름 접촉되고, 상기 클러치 드럼의 우측 외단부에 고정되며, 외단부는 상기 케이스에 롤러 베어링을 통하여 회전 지지되는 제2 드럼 커버; 및
    상기 클러치 드럼의 내부 우측의 상기 복수의 제2 클러치 플레이트 중, 외측 제2 클러치 플레이트와 상기 제2 드럼 커버와의 사이에서 상기 클러치 드럼의 내주면 우측단에 스플라인 결합되는 제2 리액션 플레이트;
    를 포함하는 구동력 배분장치.

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