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차동제한장치

2002. 12

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머 리 말

21세기 들어 기업활동의 세계화, 기술혁신의 가속화가 진행되고 있으며, 세계 최고가 아니

면 살 남을 수 없는 무한 경쟁의 시대가 도래하고 있습니다. 이러한 시대적 변화 속에서 한

국과학기술정보연구원은 우리나라가 지식기반 산업사회를 선도해 나갈 수 있도록 국내외 과

학기술에 대한 심층분석정보를 제공함으로써, 국가 과학기술 확산은 물론 국제 경쟁력을 극

대화시키고자 노력하고 있습니다.

유망기술 심층정보분석 사업의 일환으로 출간하는 자동차용 차동제한장치는 차량 탑승자의

안전을 지켜주는 중요한 장치로 인식되어 보급이 확산되고 있는 상황입니다.

차동제한장치는 차동기능을 보유함과 동시에 차동제한기능을 보유함으로써 기존 차동장치

위치에 장착되어 차동장치의 단점을 보완하고 주행상태에 따라 구동력을 확보하여 운동성능

을 향상시킬 수 있습니다. 차동제한장치는 주행상태에 따라서 좌, 우 바퀴에 구동력을 적절

히 분배하는 장치로 기계식과 전자제어식으로 구분할 수 있으며 향후에는 기계식 차동제한

장치에 전자제어장치를 추가함으로써 성능을 보완하는 방식으로 기술개발이 진행될 것으로

전망됩니다. 차동제한장치는 차량의 안전성을 높이는데 영향을 미치므로 꾸준히 수요가 증

가할 것으로 전망됩니다.

차동제한장치의 수요가 증가하고 있고 차동제한장치가 기계식에서 전자제어식으로 기술개발

이 이루어지고 있는 상황이므로 전자제어식차동제한장치가 개발된다면 수입대체 효과 및 자

동차 부품산업의 발전에 크게 기여할 것으로 보입니다.

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RV 및 SUV 차량의 보급으로 오프로드(Off-road)는 물론 눈길 등의 저 마찰면에서 차량

운전이 일반화되고 또한 차량의 주행성 및 안정성 등의 고성능화가 요구되고 있습니다. 이

러한 요구에 부응하고 차량의 구동력을 최대화시켜 주기 위해서 차동제한장치의 필요성이

대두되고 있습니다.

본 보고서는 최근 채용이 증가하고 있는 자동차용 차동제한장치에 대한 연구개발 동향분석,

특허정보분석, 산업 및 시장분석을 통해 체계적이고 심도 있는 분석정보를 제공하고자 하였

으며, 본 연구의 결과가 국가 과학기술정보의 확산 및 국제경쟁력 증대에 작으나마 도움이

되었으면 합니다.

끝으로 본 보고서는 권영일 선임연구원, 구영덕 선임연구원, 배상진 선임연구원이 집필한

것으로 노고에 깊이 감사드리며, 본 보고서에 수록된 내용은 연구자 개인의 의견으로서 한

국과학기술정보연구원의 공식의견이 아님을 밝혀두고자 합니다.

2002년 12월

한국과학기술정보연구원

원 장

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목 차

제 1 장 서론

1. 연구의 배경 및 필요성

2. 연구의 목적

3. 연구의 방법

제 2 장 기술동향 분석

1. 차동제한장치의 개요

가. 차동제한장치의 정의

(1) 차동장치의 정의 및 구조

(2) 차동제한장치의 정의 및 구조

나. 차동제한장치의 기능 및 특징

다. 차동제한장치의 종류

(1) 토크(Torque) 감응형 차동제한장치

(2) 회전차 감응형(속도 감응형) 차동제한장치

(3) 전자제어식 차동제한장치

(4) 차량 기준에 따른 분류

2. 기술현황과 전망

가. 국내외 기술 현황

나. 국내 기술개발 현황

다. 해외 기술개발 현황

라. 기술 로드맵

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제 3 장 특허분석

1. 국내외 특허출원 동향

2. 해외 특허분석

가. 국가별 출원 동향분석

(1) 일본의 출원동향

(2) 미국의 특허등록 동향

(3) 유럽의 특허출원 동향

나. 주요 특허기술 분석

3. 국내 특허분석

가. 특허 출원 동향

나. 주요 특허기술 분석

제 4 장 시장동향 및 전망

1. 산업의 개요

가. 산업의 특성

나. 산업환경 분석

(1) 기회요인

(2) 위협요인

2. 국내외 시장현황 및 전망

가. 세계 시장의 현황

(1) 주요 국가에 대한 SUV 수출 동향

(2) 아시아 지역의 SUV 시장 동향

(3) 미국 소형상용차 시장의 동향

나. 국내 시장의 현황

(1) 국내 차종별 시장 현황

(2) 차동제한장치의 국내시장 현황 및 전망

(3) 국내 차동제한장치의 업체별 점유율 현황

(4) 국내 차동제한장치 공급업체 현황

다. 수요예측

(1) 세계시장 예측

(2) 국내시장 예측

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(3) 차동제한장치의 국내외 시장추이 전망

라. 사업전략

제 5 장 결론

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표 목 차

차동제한장치와 차동장치의 비교

차동제한장치의 종류 및 특성

차동제한장치 방식별 비교

국내 자동차의 차동제한장치 장착현황

일본 자동차 생산회사의 차동제한장치 장착 현황

특허분석에 이용된 데이터베이스

차동제한장치의 연도별/국가별 특허건수

차동제한장치 관련 한국 공고 특허

차동제한장치 관련 한국 공개 특허

차동제한장치 관련 한국 공고 실용

차동제한장치 관련 한국 공개 실용

주요시장의 한국 SUV의 수출 현황

아시아 주요국의 픽업을 포함한 SUV 판매 전망

각 업체별 승용차, SUV 판매가격 비교

미국 소형상용차 시장의 전망

JEEP에 장착되는 차동제한장치의 가격현황

Ford 승용차에 장착되는 차동제한장치의 가격현황

Ford SUV 및 Van 등에 장착되는 차동제한장치의 가격현황

Mazda 차량에 장착되는 차동제한장치의 가격현황

국내 차종별 생산 현황

국내 차종별 내수 현황

국내 자동차 지역별 수출 현황

국내 다목적형 차량 수출 현황

국내 차종별 수출 현황

국내 차종별 보유 현황

국내 차동제한장치 시장현황

세계 차동제한장치 시장 예측

국내 차동제한장치 시장의 보수적 예측

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국내 차동제한장치 시장의 낙관적 예측

국내 차동제한장치 시장 예측

차동제한장치의 시장 추이 및 전망(금액)

차동제한장치의 시장 추이 및 전망(대수)

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그 림 목 차

차동장치의 작동원리

차동장치의 구조

차동제한장치의 작동원리

차동제한장치의 구조

다판-클러치식 차동제한장치의 구조

Torsen식 차동제한장치의 구조

Helical식 차동제한장치의 구조

Mechanical lock 방식의 차동제한장치

Viscous-Coupling식 차동제한장치

Electro-Magnetic식 차동제한장치

Tochigi Fuji의 하이브리드 및 전자제어형 차동제한장치

Tochigi Fuji의 차동제한장치 기술개발 로드맵

전체 특허출원 비율

차동제한장치의 해외특허 연도별 출원동향

전자제어식 차동제한장치의 해외특허 연도별 출원동향

차동제한장치의 해외특허 주요 출원인 현황

차동제한장치에 대한 외국특허의 출원인 국적 현황

일본의 특허출원 동향

일본의 특허출원인 국적별 비율

일본의 주요 출원인 현황

일본의 IPC 기술 분류별 현황

미국의 특허등록 동향

미국의 특허등록인 국적별 비율

미국의 주요 특허등록인 현황

미국의 IPC 기술 분류별 현황

유럽의 특허출원 동향

유럽의 특허출원인 국적별 비율

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유럽의 주요 특허출원인 현황

유럽의 IPC 기술 분류별 현황

차동제한장치에 관한 한국특허 연도별 출원동향

한국의 특허출원인 국적별 비율

차동제한장치에 관한 한국특허 주요 출원인 현황

한국의 IPC 기술 분류별 현황

자동차 부품업체의 동향

미국에 대한 SUV 판매 현황

아시아 주요국의 SUV 판매 대수

미국 자동차 차급별 판매 추이

미국 크로스오버 차량의 시장 전망

세계 차동제한장치 점유율 전망

국내 차종별 생산 점유율(2001년)

국내 다목적형 차량 생산 현황

국내 차종별 내수 점유율(2001년)

국내 다목적형 차량 내수 현황

국내 차종별 수출 점유율(2001년)

국내 다목적형 차량 수출 현황

국내 차동제한장치 시장추이

국내 자동제한장치 업체별 점유율 현황

세계 차동제한장치 시장 예측

국내 차동제한장치 시장 예측

차동제한장치의 시장 추이 및 전망

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제 1 장 서론

1. 연구의 배경 및 필요성

4륜 구동 차량에서 전후차륜의 구동력을 배분할 때 좌우 구동력 또는 전후륜 중 어느 한쪽

이 마찰계수가 낮은 노면상에 있게 되면, 타이어에 작용하는 하중이 감소하여 미끄러지면서

주행 불능상태에 빠지게 된다. 이러한 문제를 방지하기 위하여 본래의 차동기능에 제한을

가하여 구동력을 확보하도록 하는 장치가 차동제한장치(LSD ; Limited ship differential)

이다.

차동제한장치는 주행상태에 따라서 좌, 우 바퀴에 구동력을 적절히 분배하는 토크 감응식,

좌우 또는 전후륜 사이에 회전차가 생기면 차동제한 토크가 회전차에 따라서 증감되는 속도

감응식, 차량상태를 인식하고 전자적으로 좌, 우 바퀴의 구동력을 제어하는 전자제어식으로

구분할 수 있다. 차동제한장치는 차량의 안전성을 높이는데 영향을 미치므로 꾸준히 수요가

증가할 것으로 전망된다.

국내에서 승용차용 차동제한장치를 독자적으로 개발한 회사는 없는 실정이며, 대부분의 자

동차 생산회사는 차동제한장치를 해외업체에서 수입하여 사용하고 있다. 차동제한장치의 수

요가 증가하고 있고 차동제한장치의 국산화가 이루어지지 않은 상황이므로 차동제한장치가

개발된다면 수입대체 효과 및 자동차 부품산업의 발전에 크게 기여할 것으로 보인다.

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RV 및 SUV 차량의 보급으로 오프로드(Off-road)는 물론 눈길 등의 저 마찰면에서 차량

운전이 일반화되고 또한 차량의 주행성 및 안정성 등의 고성능화가 요구되고 있다. 차동장

치가 장착된 차량에서 발생되는 문제점을 보완하고 차동장치 내부에 적극적인 마찰저항이

발생되는 기구를 설치하여 회전력의 전달을 회복시킴으로서, 바퀴의 공회전을 방지할 뿐만

아니라 반대쪽 바퀴의 구동력을 증대시켜 차량의 구동력을 최대화시켜 주기 위해서 차동제

한장치의 필요성이 대두되고 있다.

2. 연구의 목적

최근 산ㆍ학ㆍ연 등 각 분야에서 관심있는 주요산업에 대한 종합적이고 신뢰성있는 분석정

보의 수요가 증대하고 있으나, 실제 연구ㆍ분석기관들을 통한 공급은 미미한 실정이다. 따

라서 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서는 자동차부품산업에 속하면서 사회적 가치가 높고

지속적 기술개발이 필요한 차동제한장치를 분석대상 기술로 선정하였다. 차동제한장치의 심

도 있는 기술동향분석, 연구개발 동향분석, 특허정보 분석, 산업 및 시장분석을 수행하여,

국가정책수립자에게는 국가연구개발 자원의 효율적 활용과 R&D의 성공가능성을 높일 수

있는 기초 분석 자료를 제공하는데 일차적인 목적이 있다. 그리고 정보획득 및 분석에 한계

가 있는 기업 및 연구기관들에게는 기업의 사업계획 또는 R&D계획 수립 시 변화하는 기술

적ㆍ사회적 요구 등, 객관적이고 충실한 정보를 제공함으로써 성공적인 사업전략을 수립하

도록 하는데 목적이 있다.

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3. 연구의 방법

본 보고서에서는 자동차 부품 중에서 도로의 상태에 따라 자동차의 구동력을 분산시켜주는

차동제한장치를 중심으로 언급하였다.

제 2 장 기술동향분석에서는 한국과학기술정보원(KISTI)이 보유하고 있는 문헌과 최근 해

외발표 저널, 전문가 자문 등을 통해 차동제한장치의 기술 및 R&D전반과, 최근 이슈화되고

있는 문제들에 대해 체계적이고 종합적인 정보 분석을 수행하였다.

제 3 장 특허 정보 분석에서는 차동제한장치에 관해 조사된 특허정보를 중심으로 특허 맵

핑(Patent Mapping)을 수행하였다. 즉, 20여 년간의 기술흐름의 추이와 최근의 기술동향,

출원인 분석을 통한 기술의 우위현황, 기술의 주요 분포도 등을 국가 및 기술 분야별 등으

로 세분화ㆍ체계화하여 다각적으로 분석하였고, 도식화된 그래프를 이용하여 차동제한장치

의 기술개발 동향을 파악하고자 하였다. 차동제한장치에 관한 특허 정보 분석에는 한국과학

기술정보연구원(http://www.kisti.re.kr)에서 제공하는 각국의 특허정보 데이터베이스를 활

용하였다.

제 4 장 시장동향 및 전망에서는 차동제한장치 산업의 산업구조 및 환경을 우선 분석하고,

국내의 시장 동향을 조사ㆍ분석하였다. 그리고 미국, 유럽에서 발간된 최근 분석보고서, 국

내 조사전문기관의 발표자료, 업계 및 연구소의 Field Survey를 통해 향후 국내외 시장을

전망하였으며, 구체적인 사업화 성공가능성을 높이기 위한 전략적 제언을 제시하였다.

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제 2 장 기술동향 분석

본 장에서는 차동장치와 차동제한장치의 구조 및 작동원리, 차동제한장치의 기능 및 특징,

종류, 기술개발 현황 및 기술 로드맵을 기술하였고, 미국, 일본, 유럽의 해외 특허와 한국

특허분석을 통한 특허맵을 구성하여 차동제한장치 기술의 동향, 차동제한장치와 요소기술의

관련성 등을 분석하였다.

1. 차동제한장치의 개요

가. 차동제안 장치의 정의

(1) 차동장치의 정의 및 구조

자동차가 주행 중에 커브길을 주행하게 될 때, 내측의 바퀴는 작은 원을 그리고 외측의 바

퀴는 큰 원을 그리게 됨에 따라 내외측의 바퀴가 서로 다른 회전수를 가지고 회전하여야 한

다. 그렇지 않으면 타이어의 미끄러짐이 발생하게 되어 타이어가 조기에 마모되고 또한 회

전시 주행이 불안정하게 된다.

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차동장치의 작동원리

이러한 문제를 해결하기 위한 장치가 차동장치(OPEN DIFFERENTIAL)이다. 회전력은 피니

언 기어를 통하여 양 바퀴에 연결된 사이드 기어에 전달되고, 회전 중에는 피니언 기어가

회전하여 양 바퀴의 회전차를 보정한다.

일반 차동장치의 경우, 작동 구조상 좌우 바퀴에 토크를 동일하게 전달하기 때문에 한쪽 바

퀴가 진흙이나 눈더미 등에 빠져서 헛돌게 되어 토크가 작게 걸리면 다른 쪽 바퀴에도 동일

하게 작은 토크가 전달되기 때문에 주행이 불가능하게 된다.

또한, 정상 노면에서 급발진 시에는 양쪽 바퀴의 노면과의 마찰력차이로 인하여 마찰력이

작은 쪽 바퀴가 미끄러지며 발진하게 된다. 또한, 차량의 발진에 따라 좌우 노면의 마찰력

이 변화하게 되므로 좌우 바퀴의 미끄러짐이 번갈아 일어나는 경우도 발생하여 주행이 불안

정하게 된다.

눈길이나 얼음길 등의 노면 상태가 나쁜 도로 주행 및 스포티한 주행시(예: 급발진, 급브레

이크 등)에 미끄러짐이 발생하기 쉬우며, 급선회 시에는 외측 바퀴에 걸리는 하중이 증가하

게 되고 내측의 바퀴에는 하중이 작게 걸리게 되므로 진흙에 빠진 것과 비슷한 미끄러짐이

발생하기 쉽다.

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4륜 구동(4WD) 차량에서는 차량의 구동력을 증대하기 위하여 전후의 모든 차륜에 구동력

을 배분한다. 이때, 좌우 구동륜 또는 전후륜 중 어느 한쪽이 마찰 계수가 낮은 노면상에

있게 되면, 바퀴에 작용하는 토크가 감소하여 미끄러지게 되면서 차동장치의 기능으로 인하

여 주행 불능 상태에 빠지게 된다. 이러한 문제를 방지하기 위하여 본래의 차동기능에 제한

을 가하여 구동력을 확보하도록 하는 장치가 차동제한장치(LIMITED SLIP

DIFFERENTIAL: LSD) 이다.

차동장치의 구조는 차동 케이스 내에 차동 피니언이 피니언 샤프트에 결합되어 이것에 사이

드 기어가 물려있으며, 사이드 기어 중심부는 스플라인으로 되어 있고 구동축인 액슬 샤프

트(FF차인 경우에는 CV Joint)와 결합되어 있다.

차동 케이스(Differential Case)는 링 기어와 일체로 되어 있으며, 회전력은 축에서 구동피

니언→링기어→차동케이스→차동피니언→사이드기어→액슬 샤프트 등의 순서로 전달하게 된

다.

▶ 직진시

좌우바퀴의 구르는 거리가 동일하므로 사이드 기어와 물려 있는 차동케이스는 피니언 샤프

트 위에서 회전하지 않고 같은 속도로 회전한다.

▶ 선회시

선회하는 좌우 바퀴의 구르는 거리는 다르기 때문에 안쪽 바퀴의 회전은 줄고, 바깥쪽 바퀴

의 회전속도는 증가되어 진다.

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차동장치의 구조

(2) 차동제한장치의 정의 및 구조

4WD차량은 전후차륜의 구동력을 배분하는 과정에서, 좌우 구동륜 또는 전후륜 중 어느 한

쪽이 마찰계수가 낮은 노면상에 있게 되면, 타이어 하중이 감소하여 미끄러지면서 차동장치

만으로는 총 구동력감소로 주행 불능상태에 빠지게 된다.

차동제한장치의 작동원리

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차동제한장치의 구조

이러한 문제를 방지하기 위하여 본래의 차동기능에 제한을 가하여 구동력을 확보하도록 하

는 장치가 차동제한장치이다.

차축(axle)의 내부에는 차동장치가 있어서 회전시 좌우바퀴의 회전수를 다르게 함으로써 회

전을 가능하게 한다. 그러나 이 장치는 눈길, 빗길 등 노면 상태가 나쁠 때에는 미끄러운

부분에만 회전력을 전달하여, 미끄러짐의 원인이 된다. 차동제한장치(LSD)는 이러한 현상을

방지하기 위해서 차동장치 내부에 적극적인 마찰저항이 발생되는 기구를 설치하여 회전력의

전달을 회복시킴으로써 바퀴의 공회전을 방지할 뿐만 아니라 반대쪽 바퀴의 구동력을 증대

시켜 차량의 구동력을 최대화시켜 주는 장치이다.

나. 자동 제안 장치의 기능 및 특징

차동제한장치는 차동기능을 보유함과 동시에 차동제한기능을 발휘함으로써 기존 차동장치

(Open Differential) 위치에 장착되어 차동장치의 단점을 보완하고, 차동제한장치의 특성에

의해 주행상태에 따라 구동력을 확보하여 운동성능을 향상시킨다.

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차동제한장치와 차동장치의 비교

항목 차동제한장치(LSD) 차동장치(Open Differential)

기능설명

ㆍ 좌, 우 회전차이를 허용하는 차동기능ㆍ 좌, 우륜 허용구동력에 차이가 있는경우(예: Split 마찰, 선회 등)에 슬립이일어나는 차륜측의 차동을 제한하여구동력 분배→ 최대 구동력 확보

ㆍ 좌,우 회전차이를 허용하는차동기능ㆍ 어느 한쪽차륜 슬립시에구동력저하

좌우구동력분배

ㆍ 저 마찰측에서 고 마찰측으로 구동력전달ㆍ 좌, 우 구동력 가변적 (Torque Bias)

ㆍ 좌, 우륜 항상 동일한 구동력전달

특징

ㆍ 주행상태에 따라 적절한 구동력 분배-Traction 향상- split 마찰에서 직진가속성 향상ㆍ 급선회時 차량운동성 및 안정성 향상

ㆍ Tire의 Slip시 구동력 저하ㆍ 구동력 회복시 급격한 방출로차량 불안정

종류ㆍ 토크 감응식(예: 다판Clutch)ㆍ 회전차 감응식(예: Viscous Coupling)ㆍ 전자제어식 (예: EMCD)

ㆍ Bevel Type Open DifferentialGear

차동제한장치가 장착된 차량의 특징을 정리하면 다음과 같다.

- 눈길 미끄러운 길 등에서 미끄러지지 않으며, 구동력이 증대된다.

- 코너링시 및 횡풍이 강할 때에도 주행 안전성을 유지한다.

- 진흙길이나 웅덩이에 빠졌을 때 탈출이 용이하다.

- 경사로에서 주정차가 쉽다.

- 급가속, 급발진시에도 차량 안전성이 유지된다.

- 어떠한 상황에서도 정확한 핸들조작이 가능하다.

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다. 차동제안장치의 종류

차량의 전륜 혹은 후륜에 차동제한장치를 장착하는 목적은 차동을 제한하여 구동력과 운동

성능을 향상시키고 차량 선회시와 같은 좌, 우륜의 회전차이에 따른 차량이 불안정한 상태

를 극복하여 주행 안정성을 확보하는데 있다. 차동제한장치의 기능은 요철이 심한 노면이나

경사가 급한 도로를 출발할 때. 좌, 우륜에 하중이 차이가 날 때, 분할(Split) 마찰로(좌, 우

타이어의 마찰계수가 다른 노면) 인해 좌, 우륜 허용구동력에 차이가 나는 경우에 구동력의

손실을 방지하여 차량의 운동성을 향상하고 주행 안정성을 확보하는데 있다.

현재 전 세계적으로 개발되었거나 개발 중인 차동제한장치는 차량성능과 구조면에서 여러

종류가 있으며, 기능면으로 크게 분리하면 다음과 같다.

차동제한장치의 종류 및 특성

차동제한장치 Type

특 성 차 량 적 용 성

응답성

정속성

탑재성

ABS와의호환성

탑재위치 적용차종

전륜 후륜승용차

Off-road

Sport Truck

토크감응형(기계식)

◎ △ ◎ ○ △ ◎ ○ ○ ◎ ◎

회전차감응형

(속도감응형)

△ ◎ ◎ △ ○ ○ ◎ ○ △ △

전 자제어식

○ ○ ○ ◎ ○ ◎ ◎ ○ ◎ △

* ◎최적, ○우수, △보통

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(1) 토크(Torque) 감응형 차동제한장치

입력 토크의 크기에 따라서 차동장치 내부 회전부분의 마찰력을 증대시켜 직접적으로 차동

제한 토크에 이용하는 것으로 기계식이라고도 하며, 대표적인 종류로는 마찰을 이용하는 클

러치(Clutch)식과 캠(Cam)식이 있으며, 토크의 차이로 차동을 제한하는 트로젠(Torsen)식,

미케니컬 록(Mechanical lock) 방식 등 여러 가지 종류의 차동제한장치가 있다.

(가) 다판-클러치식 및 캠식 차동제한장치

다판-클러치식 차동제한장치는 Side Gear부의 마찰 클러치를 압착하여 발생하는 마찰력에

따라 차동을 제한하는 것으로 클러치가 작동될 때 마찰 소음이 발생하기 쉽다는 결점이 있

지만, 작동의 응답성이 빠르고, 오랜 역사와 사용실적으로 신뢰성과 내구성이 높다. 따라서

현재에도 모터 스포츠카에서부터 상용차 및 픽업(Pick-up)용 트럭에 이르기까지 폭넓게 사

용되고 있다.

캠식 차동제한장치는 구동력을 캠에 의해서 전달하고 캠부의 마찰력으로 차동을 제한하는

것으로 탈출성이 다판-클러치에 비해서 낮지만 응답성과 정속성이 우수해서 소형 승용차용

차동제한장치로 사용된다.

① 구성 부품

- 베벨 기어 세트

기존의 일반 차동 장치와 동일한 구조로서 피니언 기어, 사이드 기어, 피니언 샤프트로 구

성되어 있다.

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다판-클러치식 차동제한장치의 구조

- 클러치 팩(PACK)

디퍼렌셜 사이드 기어 배면에 설치되며 하우징과 양 사이드 기어에 각각 교대로 연결된 클

러치로 구성된다.

- 코일 스프링

양쪽 디퍼렌셜 사이드 기어 중간에 설치되며 예압(PRELOAD) 스프링 역할을 한다. 양쪽 사

이드 기어 배면에 있는 습식 다판 클러치는 중앙의 예압 스프링에 의하여 항상 부하가 작용

하고 있는 상태로 된다.

- 하우징

내부 구성요소를 감싸며 2부분으로 구성된다.

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② 작동 원리

- 직진시

일반 차동 장치와 동일하게 작동한다.

- 차동 발생시

일반 차동 장치와 동일하게 작동한다.

- 차동 제한시

양쪽 사이드 기어 배면에 있는 클러치는 중앙의 예압 스프링에 의하여 이미 부하가 걸려있

는 상태에 있다. 코일 스프링의 인장력이 클러치에 가해지는 예압력 및 피니언 기어와 사이

드 기어의 합력이 습식 다판 클러치의 클램핑 력(CLAMPING LOAD)을 변화시킨다. 이 클

램핑 력의 변화에 따른 다판 클러치의 마찰력 변화가 양 차륜의 구동력을 분배하는 역할을

한다.

- 차동 제한력 결정 요소

㉮ 스프링의 예압력

㉯ 습식 다판 클러치 판의 수량

㉰ 습식 다판 클러치의 크기

③특징

스프링의 예압력에 의하여 적은 회전차가 발생하는 경우에도 차동을 제한하는 기능을 확실

하게 발휘한다. 따라서 험로 탈출 등의 성능이 우수하다. 반면, 시스템 구조상 특수 오일의

적용을 필요로 하며, 예압력에 따른 토크 분배력이 크기 때문에 조향 장치에 대한 영향으로

전륜 구동형 차동제한장치로서의 사용은 불가능하며, 기능을 일정하게 유지하기 위하여 다

판 클러치의 마모에 따른 보수를 필요로 한다.

- 24 -

(나) 토르젠(Torsen)식 차동제한장치

토르젠식은 토크ㆍ센싱(Torque Sensing)의 약자로 구동 토크에 따라 차동 제한력을 발생시

키는 토크감응형이다. 토크의 차이가 발생하면 기구학적인 원리에 의해 자동적으로 차동을

제한하는 장치이다.

2개의 웜기어(worm gear)와 6개의 평기어(spur gear)가 달린 웜휠(worm wheel)이 출력축

에 연결되는데, 양쪽 출력축에 동일한 토크가 전달될 때는 평기어가 같은 토크를 전달하면

서 반대방향으로 회전하나, 한 방향의 출력축에 큰 반력이 작용하여 차동이 발생하면 웜기

어가 비가역성을 일으켜 양쪽 출력축 사이의 회전차를 억제한다.

Torsen식 차동제한장치의 구조

- 25 -

주로 웜기어의 잇면 마찰력에 의해서 회전차를 제어하므로 웜기어의 비틀림 정도에 의해서

차동제한 효과가 발생한다.

토르젠식은 경량으로 작동중에 소음도 적고, 작동 응답성이 우수하기 때문에 그다지 큰 차

동제한력을 필요로 하지 않는 전륜구동의 스포츠 자동차나 스포티한 4WD 자동차 등에 사

용되고 있다.

차동제한력을 발생하는 부위가 다판식과 같이 한 개에 집중되기 때문에 내구성이 높고, 오

일도 차동제한장치 전용품과 같은 특수한 것을 그다지 필요로 하지 않는다. 단지 토크의 전

달경로에 삽입하는 기어의 수가 많기 때문에 다소 하우징 내부가 복잡하게 될 수 있다.적용

차종으로는 TOYOTA의 Celica GT-Four가 있다.

(다) 헬리컬(Helical)식 차동제한장치

헬리컬식 차동제한장치는 다판식과 같은 특별한 클러치를 설치하지 않고 기어 각부의 마찰

력에 따라 차동을 제한하는 것이다. 따라서 구동 토크에 비례한 차동제한력을 발생시키는

토크감응형이다. 헬리컬기어를 이용하며, 구동력전달부위와 차동제한토크를 발생하는 부위

가 동일하기 때문에 구성부품이 적고, 차동입력토크에 대한 차동제한토크 발생의 응답성이

양호하다.

또한 마찰력을 발생하는 부위가 분산되어 있고, 피니언기어를 차동케이스에 압착함으로써

큰 마찰력을 얻을 수 있기 때문에 통상 점성이 낮은 기어오일의 사용이 가능하다.

① 구성 부품

- 피니언 기어 (PINION GEAR: 4 세트)

- 26 -

Helical식 차동제한장치의 구조

피니언 기어의 롱 피니언(LONG PINION) 측과 상대편 숏 피니언(SHORT PINION) 측이

각각 서로 상반되게 치합되어 있다.

- 사이드 기어 (SIDE GEAR)

사이드 기어는 하나의 쌍으로 치합되어 있는 피니언 기어의 롱 피니언(LONG PINION) 및

4개의 피니언 기어(PINION GEAR)와 치합되어 있다.

- 와셔

와셔는 사이드 기어(SIDE GEAR)와 하우징 사이에 위치한 엔드 와셔 및 두 사이드 기어 사

이에 장착되는 센터 와셔로 구성되어 있다.

- 하우징

각 기어류와 와셔는 피니언 기어 세트를 감싸는 포켓 8개소를 포함하는 하우징과 캡(CAP)

의 2부품 내에 설치된다.

- 27 -

② 작동 원리

- 직진시

사이드 기어 사이에 회전차가 발생하지 않으므로 디퍼렌셜 하우징과 일체로 회전한다.(내부

기어는 자전하지 않음.)

- 차동 발생시

좌우륜 회전차가 발생하는 경우, 사이드 기어 사이에도 회전차가 발생한다.

이때, 피니언 기어들이 상호 역회전(자전)하면서 사이드 기어 주위를 회전(공전)하여 속도차

를 흡수하게 된다. 디퍼렌셜 하우징의 회전속도에 대해서 고속측은 피니언 기어의 자전 만

큼 증속되고 그만큼 저속측은 감속되므로 차동이 이루어진다.(일반 차동장치의 기본 작동

원리와 동일함.)

- 차동 제한시

좌우륜의 노면 마찰계수가 다른 경우 또는 급격한 선회 등에 따라 좌우륜의 부하에 불균형

이 생기면 SIDE GEAR의 구동은 서로 영향을 주게 되고 각 사이드 기어와 피니언 기어 사

이에 치합 반력이 발생한다. 이 반력에는 축 방향의 추력이 발생하는데 사이드 기어는 엔드

와셔를 밀어 마찰이 발생하며, 또한 반력에 의하여 피니언 기어 자신도 디퍼렌셜 하우징에

축 방향으로 밀어지는 방향으로 힘을 받는다.

피니언 기어가 직각 방향으로 작용하면 기어의 합력에 의해 하우징 내의 포켓부분 사이에서

마찰이 발생한다.

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- 차동 제한 토크 결정 요소

㉮ 피니언 기어, 사이드 기어 및 피니언 기어 1쌍의 반력에 따른 피니언 기어 치선과 디퍼

렌셜 하우징 내부(포켓)의 마찰 계수

㉯ 사이드 기어 측면과 엔드 와셔와의 마찰, 또는 사이드 기어 사이의 센터 와셔의 마찰 계

수

㉰ 각 피니언 기어 측면과 축 방향의 디퍼렌셜 하우징과의 마찰 계수

㉱ 각 피니언 기어 및 사이드 기어 치면 사이의 마찰 계수

③ 작동 구조

- 직진시

양쪽 사이드 기어에 회전차가 발생되지 않기 때문에 일체로 회전한다.

- 차동 발생시

양쪽 사이드 기어에 회전차가 발생하므로 상호 역회전하여 회전차를 흡수한다.

- 차동 제한시

사이드 기어와 피니언 기어 사이의 치합 반력과 핼리컬 기어의 부하(추력), 그리고 내부 요

소들의 마찰 조합에 의해 차동 제한력이 발생된다.

- 29 -

(라) 미케니컬 록(Mechanical lock) 방식 차동제한장치

수동으로 스위치를 작동하는 방식으로 록 스위치에 의해 솔레노이드 밸브가 작동하고 그것

에 의해 액추에이터의 부압과 대기압을 제어하여 기어와 클러치의 이를 맞물리게 하여 차동

이 일어나지 못하게 하는 방식이다. 이 방식은 1986년 TOYOTA의 Celiaca GT-Four에 처

음 적용되었고, 이후 TOYOTA의 Corolla, MITSUBISHI의 Mirage, HONDA의 Bongo,

ISUZU의 Mu, DAIHATSU의 Rocky, SUZUKI의 Jimny 등에 적용되었다.

(2) 회전차 감응형(속도 감응형) 차동제한장치

좌, 우 또는 전, 후륜 사이에 회전차가 생기면 차동제한 토크가 회전 차이에 따라서 증감되

는 형식으로 대표적인 차동제한장치는 독일의 GKN사에서 개발한 비스코스-커플링

(Viscous-Coupling)식과 하이드롤릭 커플링 유닛(Hydraulic Coupling Unit) 방식 등이 있

다.

Mechanical lock 방식의 차동제한장치

- 30 -

(가) 비스코스-커플링(Viscous-Coupling)식 차동제한장치

좌, 우륜의 회전속도 차이에 따라 차동제한력을 발생하는 것으로 내측 플레이트(Plate)와 외

측 플레이트 사이의 회전차이가 발생하게 되면 차동제한장치 내부에 충전되어 있는 점도가

높은 유체의 점성력에 의해 발생되는 강한 토크에 의해 좌, 우륜 바퀴의 차동을 제한한다.

험프 모드(Hump Mode)에 의한 오프로드에서의 탈출성이 우수하고 차동제한 작동시에 소

음과 작동 충격이 거의 없어서 일반 승용차 및 RV 차량에 널리 적용되고 있다. 또한, 특별

한 조작이 필요치 않고 유체의 충전율을 쉽게 조절하여 차량 특성에 알맞게 차동제한 토크

를 설정할 수 있다.

적용차종으로는 TOYOTA Celicar GT-Four, MITSUBISHI의 Minicar, NISSAN의 Skyline

GTS-Four, MAZDA의 Cronos, DAIHATSU의 Charde, ISUZU의 Gimini, SUBARU의

Legacy Mt. 등이 있다.

차량의 주파 성능이나 주행 안정성에 중점을 두려면 차동 제한 토크가 커야 하므로 비스커

스 커플링의 배치나 전달 토크 특성에 영향을 주는 파라미타를 적절히 선정하여야 한다.

Viscous-Coupling식 차동제한장치

- 31 -

하지만, 차동 제한 토크 용량이 크면 전후륜 사이의 구동력이 강해지는 경향이 있고 전륜

구동형(FF) 차량에 적용 시에는 핸들링 성능에 영향을 주게 되므로 제동 또는 급발진 시

핸들링 성능이나 타이트 코너브레이크의 영향 등도 고려하여 적절한 토크가 되도록 설정한

다.

① 구성 부품

- 베벨 기어 세트

기존의 일반 차동 장치와 동일한 구조로서 피니언 기어, 사이드 기어 및 피니언 샤프트로

구성되어 있다.

- 비스커스 커플링

피니언 기어와 연결된 판과 디퍼렌셜 하우징에 연결된 판이 서로 교차하도록 하여 여러 개

의 판이 겹쳐져 있고, 그 내부에는 점성이 큰 실리콘 오일이 채워져 있다.

각 판이 회전차를 가지고 미끄러지는 경우에 이 실리콘 오일의 점성 저항으로 인하여 양 판

사이에서 저항이 작용하여 토크를 분배하는 역할을 한다.

- 하우징

내부 구성 요소를 감싸고 있으며 2부분으로 구성되어 있다.

② 작동 원리

- 직진시

일반 차동장치와 동일하게 작동한다.

-차동 발생시 (차동 제한시)

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좌우륜에 회전차가 발생하면, 사이드 기어에 물려 플레이트와 디퍼렌셜 하우징에 물려있는

플레이트 간에 속도차가 발생하며, 이때 실리콘 오일의 점성 저항을 받게 되어 비스커스 커

플링에서 토크의 배분이 일어나게 된다.

- 차동 제한력 결정 요소

㉮ 비스커스 커플링(PACK) 판의 수량

㉯ 비스커스 커플링의 크기

㉰ 실리콘 오일 점도

③ 특징

토크 분배력이 실리콘 오일의 점도에 의해 결정되는 구조이므로, 온도 변화에 따른 실리콘

오일의 점도 변화가 토크 분배력에 영향을 미치게 된다. 또한, 오일의 점성에 의한 토크 분

배력이 발생되므로 응답 속도가 다소 늦은 편이다.

(나) 하이드롤릭 커플링 유닛(Hydraulic Coupling Unit) 방식

미쓰비씨(MITSUBISHI)에서 개발한 장치로서 그 모양은 베인 펌프와 유사하다. 즉, 로터

(rotor)의 내측 스플라인(inner spline)에 하나의 출력축이 연결되고, 캠링(cam ring)에 다

른 축이 연결된다. 두 축에 속도차이가 발생하면 속도차이에 상당하는 오일을 흡입구멍에서

배기구멍으로 밀어낸다. 오일은 압력이 가해진 베인(vane)들의 중간에 있는 오리피스들을

통하여 흡입측으로 돌아간다. 흡입과 배기의 압력차이는 오리피스의 압력으로 변환하게 되

므로 두 축의 속도차이가 클수록 차동을 제한하는 힘은 커진다.

- 33 -

이 장치는 다판-클러치와 비스코스 커플링이 온도에 따라 점성이 저하되는 단점을 보완한

것으로, 적용차종으로는 MITSUBISHI의 Minca, Minicab, Brobo 등이 있다.

(3) 전자제어식 차동제한장치

전자제어로 차동제한 토크를 연속적으로 가변 제어하는 방식으로 현재 사용되고 있는 전자

제어식 차동제한장치는 유압에 의해 다판-클러치를 압착하여 내부 마찰력의 크기를 제어하

는 유압제어식과 전자-클러치를 사용하여 자력에 의해 클러치판을 압착하여 차동제한을 일

으키는 방식이 있다. 이 2가지 방식은 다른 방식에 비하여 토크 제어성과 응답성 등이 우수

하지만 제작비용이 고가이고 중량이 무거운 단점이 있다.

(가) 기 능

전자 제어로 차동 제한 토크를 연속 가변 제어하는 방식으로는 유압 다판 클러치를 누르는

힘을 제어하는 방식이 이용되고 있다.

Electro-Magnetic식 차동제한장치

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(나) 구조 및 구성

차동 제한 기구의 배치는 토크 감응식과 같은 형태이지만 습식 다판 클러치를 누르는 힘을

제어하는 유압 제어 서보 기구인 유압 회로 및 유압 제어 장치 등이 추가로 설치되어 있다.

(다) 차동 제한 토크 설정

최대 차동 제한 토크는 각 차량의 특성에 맞도록 임의로 설정할 수 있다. 유압실에 공급되

는 서보 유압의 제어폭은 유압 제어 장치 등의 제약에 따라 소정의 값으로 어느 정도 제한

된 범위의 값을 가진다. 차동 제한 토크의 설정은 차동 기어의 고정 분배비, 차량의 주행

조건 또는 특성 등을 고려해서 결정한다.

(4) 차량 기준에 따른 분류

전륜 구동(FF BASE) 차량의 변속기 내부에 장착되는 전륜 구동형 차동제한장치와 후륜 구

동(FR BASE) 차량의 리어 액슬(REAR AXLE)에 장착되는 후륜 구동형 차동제한장치로 분

류할 수 있다. 또한, 상시 4륜 구동 시스템의 중앙 차동제한장치로 분류할 수 있다.

(가) 전륜 구동형 차동제한장치

전륜 구동에 사용되는 차동제한장치는 차동 제한력 뿐만 아니라 조향 성능(STEERING)과

관련한 차량 전반적인 운동 특성도 함께 고려하여야 한다. 또한 변속기 내부에 장착되어야

하므로 수동변속기오일 및 자동변속기 오일을 모두 만족하는 윤활성을 가진 차동제한장치

만이 적용 가능하다.

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따라서, 전륜 구동에 적합하지 않은 차동제한장치를 장착할 경우에는 차동제한장치 작동 구

간에서의 조향 토크 발생, 소음 및 윤활 불량 등의 문제가 발생하게 된다.

현재까지 적용 가능한 전륜 구동형 차동제한장치에는 헬리컬 기어식과 비스커스 커플링 방

식 등이 있다.

(나) 후륜 구동형 차동제한장치

후륜 구동형(FR) 차종 제한 장치의 경우, 상기 전륜 구동형(FF) 차동제한장치와 달리 조향

성능(STEERING)에 따른 제한을 받는 경우가 거의 없으며, 또한 리어 액슬(REAR AXLE)

내에 별도 전용오일의 적용이 가능하므로, 대부분의 차동제한장치가 장착 가능하다. 상기

전륜 구동형 차동제한장치인 헬리컬 기어식, 비스커스 커플링을 포함하여 습식 다판 마찰

클러치식 등의 적용이 가능하다.

2. 기술현황과 전망

가. 국내외 기술 현황

국내외의 각 자동차 회사에서는 차동제한장치 전문 제작회사의 제품을 도입하여 적용하고

있다.

차동제한장치 제작회사의 경우에는 초기의 습식 다판 클러치 방식을 생산하여 온 이후,

1980년대에 들어서서 비스커스 커플링 방식을 도입하기 시작하였고 1990년대 후반까지는

이 두 가지 방식이 비슷한 점유율을 보여 왔다.

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1990년대 후반에 생산되기 시작한 헬리컬 기어 방식 차동제한장치의 적용이 점차 증가하고

있으며, 현재는 우수한 성능에 힘입어 적용범위를 넓혀 가고 있다. 자동차 메이커의 신차에

서는 점차 헬리컬 방식을 채택하는 경우가 많아지고 있는 추세이다. 전륜 구동형 차량에서

도 차동제한장치가 적용되는 추세를 감안하면 컴팩트한 구조와 우수한 성능을 가진 헬리컬

방식이 더욱 많이 적용될 것으로 보인다.

차동제한장치 방식별 비교

항 목헬리컬기어방식

습식 다판클러치 방식

비스커스커플링 방식

전자 제어 방식

작동 방식 토크 감응식 토크 감응식 속도차 감응식 능동 제어식

차동 제한력 발생요소

기어치면 마찰력와셔 마찰력

금속판의 마찰력

실리콘 오일의점성 저항

금속판의 마찰력(유압능동제어)

차동 제한토크 설정

기어 압력각,기어 비틀림각,와셔 재질

스프링 예압력다판클러치 크기다판클러치 수량

실리콘 점성플레이트 크기플레이트 수량

유압의 세기

토크 분배비

1:2.5 ∼1:5.0

1:1.5 ∼ 12.5

1:1.5 ∼1:2.0 1:1∼ 1:5이상

응답성 매우 양호 양호 다소 느림 매우 양호

온도의 영향

- - 영향 심함 -

사용 범위 FF, FR FR FF. FR FF, FR

적용 차종

도요타 셸리카/코롤라/코로나

혼다 시빅/인티그라/어코드

MMC 미라지

현대 싼타페

닛산 사파리/미스트랄/닷선

마쯔다 봉고

MMC파제로/랜서

이스쯔 빈혼/MU

현대 갤로퍼/테라칸/쏘렌토

쌍용 무쏘

도요타 세라/캄리/비스타

닛산 써니/마치세피로/시마

마쯔다 MX-6/패밀리아

MMC 디아망테

후지 임프레사

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국내 자동차의 경우 차동제한장치는 습식 다판 클러치 방식을 시초로 하여 적용되었다. 현

대자동차의 갤로퍼, 포터, 테라칸, 쏘렌토 등과 쌍용 자동차의 무쏘 등에서 습식 다판 클러

치 방식이 적용되었으며, 최근에 출시된 현대자동차의 싼타페 에서는 헬리컬 기어 방식이

도입되었다. 즉, 습식 다판 클러치 방식은 최초로 도입되어 4륜 구동형 차량에서 최근의 신

차에까지 적용되고 있다. 이는 습식 다판 클러치 방식이 4륜 구동형 차량의 요구 조건을 만

족하며 기존 시스템의 공용화가 가능하기 때문이며, 향후 개발되는 차량에는 점차 헬리컬

방식이 도입될 것이다.

나. 국내 기술개발 현황

현재 국내 자동차 생산업체 중에서 차동제한장치를 독자적으로 개발하거나 생산하는 회사는

없으며, 자동차 생산회사는 차동제한장치를 해외업체로부터 수입하여 장착하고 있는 실정이

다. 다만, 국내의 이튼 오토모티브 콘트롤스(주)가 미국 본사인 Eaton사로부터 부품을 공급

받아 조립 생산하여 국내 자동차 회사에 공급하고 있다.

현대자동차의 SUV 차량인 4WD 싼타페와 승합차인 베스타 및 상용차인 포터 등은 국내의

이튼 오토모티브 콘트롤스(주)로부터 다판 클러치식 차동제한장치를 공급받고 있으며, 그

이의에 2WD 싼타페용 차동제한장치는 일본 Zexel사의 헬리컬식, 겔로퍼, 테라칸용 차동제

한장치는 일본 Tochigi Fuji 다판 클러치식 차동제한장치가 수입되어 장착되고 있다. 한편

기아자동차의 쏘렌토와 스타렉스 등도 국내의 이튼 오토모티브 콘트롤스(주)로부터 차동제

한장치를 공급 받고 있다.

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국내 자동차의 차동제한장치 장착현황

회 사 자동차 종류 차동제한장치 Type 차동제한장치 공급업체

현대자동차

싼타페2WD Helical Type 일본 Zexel

4WD 다판-클러치 이튼 오토모티브 콘트롤스

겔로퍼, 테라칸 다판-클러치 일본 Tochigi

승합차 다판-클러치 이튼 오토모티브 콘트롤스

1톤 Porter 다판-클러치 이튼 오토모티브 콘트롤스

기아자동차

쏘렌토 다판-클러치 이튼 오토모티브 콘트롤스

쌍용자동차

무쏘, 코란도, 렉스턴 Cam type 일본 Univance

삼성자동차

SM525 Viscous-Coupling 일본 Tochigi

자료 : 전문가 자문을 통한 KISTI 작성

쌍용자동차의 무쏘, 코란도에는 토크 감응식의 차동제한장치가 적용되고 있으며, 삼성자동

차의 SM5 차량에는 일본에서 수입되는 비스코스-커플링식 차동제한장치가 옵션으로 장착

되고 있다.

다. 해외 기술개발 현황

차동제한장치 기술은 주로 미국, 일본 및 독일의 3개국이 보유하고 있으며, 기술보유 업체

는 일본의 Tochigi Fuji고, 미국의 Eaton 및 독일의 GKN 등 6개 기업으로 각 기업들은 자

동차 종류에 따라서 여러 가지의 차동제한장치를 개발하여 상용화하고 있다.

차동제한장치는 차량 특성 및 차동장치의 크기에 따라서 다양한 제품이 생산되고 있어, 일

반 소비자가 제품을 구매하여 손쉽게 차량에 장착할 수 있도록 상품화되고 있다.

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일본 자동차 생산회사의 차동제한장치 장착 현황

(단위 : 개수)

구 분차동제한장치 Type별 자동차 종류수

다판클러치

비스커스 헬리컬 액티브 EMCD 하이브리드

ISUZU自動車

2 1

SUZUKI自動車

2 3 1

DAIHATSU工業

1 8

TOYOTA自動車

13 2

日産自動車 7 19 2 1

富士重工業 1 6 1 1

本田技硏工業 5

MSZDA自動車

2 6

三菱自動車工業

9 17 4 1

자료 : Tochingi Fuji 홈페이지 자료를 토대로 KISTI 재구성주 : 갯수는 차동제한장치 적용 자동차의 종류를 나타냄

현재 많은 자동차 생산회사들이 토크 감응형과 속도 감응형 차동 제한장치를 장착하고 있으

며, 특히 일본은 다른 나라에 비해 승용차, 경기용차 및 스포츠카의 차동제한장치 장착비율

이 높다.

최근 일본의 Tochigi Fuji에서는 토크감응형과 속도감응형의 기능을 모두 갖춘 하이브리드

형 차동제한장치와 전자제어형인 EMCD 및 액티브형 차동제한장치를 개발하여 일부 차종에

장착하고 있다.

현재 양산 되는 차량에는 습식 다판 클러치 방식, 비스커스 커플링방식, 헬리컬 기어 방식

이 많이 적용되고 있는 상황이지만, 최근 출시되는 차종에서는 헬리컬 기어 방식을 적용하

는 경우가 점차 증가하고 있는 상황이다.

이는 헬리컬 기어 방식의 간단한 구조와 저렴한 원가 및 성능의 우수함에 따른 결과이다.

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Tochigi Fuji의 하이브리드 및 전자제어형 차동제한장치

미국의 이튼(EATON)과 같은 일부 차동제한장치 제작 업체에서는 습식 다판 클러치의 스프

링 예압력 작동 방식 개선을 통하여 전륜 구동형 차량에도 적용할 수 있도록 개발하고 있으

나 그 구조적인 제약성으로 인하여 완벽한 개선은 어려워 보이며, 비스커스 커플링방식은

작동 원리상 실리콘 오일의 온도에 의한 영향을 배제할 수 없기 때문에 성능의 획기적인 개

선이 어려울 것으로 예상된다.

또한, 전자 제어식은 성능의 탁월함에도 불구하고 제어 방식의 복잡성으로 인한 고장 발생

가능성 및 개발 과정상의 문제 발생 소지, 높은 원가 등으로 인하여 당분간 그 영역을 확장

하기 어려울 것으로 보인다.

따라서, 성능 및 내구성 등의 측면에서 우세한 헬리컬 기어 방식이 점차 적용 범위를 늘려

갈 것으로 판단되며, 전륜 구동 차량과 같은 2륜 구동형 차량에의 확대 적용 추세를 감안하

면 헬리컬 기어 방식이 일반화될 것으로 예상된다.

- 41 -

라. 기술 로드맵

차동제한장치의 기술은 미국과 일본 등이 선진국가로서 1960년대부터 이 분야 연구를 시작

한 것으로 알려지고 있다. 특히 일본의 Tochigi Fuji Sangyo K.K는 일본 차동제한장치의

대표적인 기업중의 하나로 많은 종류의 차동제한장치를 제작하여 판매하고 있다.

일본에서는 1962년도에 Tochigi Fuji Sangyo K.K 제품인 PL 타입(Power Lock Type) 차

동제한장치가 최초로 개발되어 일본 자동차인 프린스 자동차에 장착되었다.

이때 차동제한장치를 장착한 목적은 나쁜 도로사정에서 주파성 향상이었으며, 발표시에 큰

반향을 불러일으켰다. 그러나 특성 및 소음발생 등 품질상의 문제뿐만 아니라, 일본경제가

고도성장기에 돌입하여 도로상황이 급속하게 향상됨에 따라 악로(惡路) 주파성을 목적으로

한 차동제한장치는 쇠퇴하게 되었다.

그 후 일본의 각종 자동차 경기에서 차동제한장치를 장착한 차량이 좋은 성적을 거둠에 따

라, 차동제한장치의 장착이 커다란 승리 요인이었다고 하는 점에서 차동제한장치 제작회사

로부터 주목받게 되었다. 이러한 주변 환경의 변화에 따라 경기용 자동차를 중심으로 한 여

러 자동차에 차동제한장치가 장착되었으나, 수요가 적고 소음발생 등에 대한 문제가 있었

다.

수요는 적었지만, 레이스에서 좋은 것은 반드시 장래 양산차량에 사용될 수 있을 것이라는

생각을 바탕으로 개량을 계속한 결과, 1979년 MAZDA RX-7에 대량으로 장착하게 되었다.

한편, 1980년대에 들어 일본 내에서도 오프로드 타입 4WD 차량의 생산이 증대됨에 따라,

다시 한번 당초의 악로(惡路) 주파성을 향상할 목적으로 차동제한장치가 장착되기 시작하였

다.

- 42 -

한편, 승용차 타입의 4WD 차량도 개발되기 시작하여, 보다 특성이 개량된 차동제한장치가

요구되기 시작하여, 일본 Tochigi Fuji고 Sangyo K.K를 중심으로 한 비스커스-커플링 타

입의 차동제한장치가 개발되기 시작하였다.

비스커스-커플링 타입의 차동제한장치가 보급됨에 따라 차동제한장치의 효과가 일반인에게

폭넓게 인식되기 시작하였다.

그 후 자동차에 전자기기 탑재가 일반화됨에 따라 차동제한장치를 전자제어하려는 시도가

이루어지기 시작하였다.

Tochigi Fuji의 차동제한장치 기술개발 로드맵

- 43 -

따라서 일본 Tochigi Fuji Sangyo K.K에서 전자유압제어식 차동제한장치(CSD; Clutch

Slip Differential)와 전자제어에 의해 전기에너지만으로 큰 차동제한을 직접 제어할 수 있

는 EMCD(Electro- Magnetic Controlled Limited Slip Differential)를 개발하여, 본격적인

전자제어식 차동제한장치의 시대가 시작되었으며, 향후에는 전자제어식의 차동제한장치가

주를 이룰 것으로 예상된다.

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제 3 장 특허분석

1. 국내외 특허출원 동향

차동제한장치 관련 특허정보를 분석하기 위해 한국과학기술정보연구원(KISTI,

http://www.kisti.re.kr)에서 제공하는 각국의 특허정보데이터베이스를 활용하였으며( 참조), 특허검색의 범위는 출원연도를 기준으로 1974년부터 2001년까지로 하였다.

분석대상 국가는 한국, 미국, 일본, 유럽(PCT 포함)으로 하여 관련 특허 검색을 실시하였

다.

또 분석대상이 되는 특허는 미국의 경우는 등록분이고, 미국을 제외한 국가는 출원분이다.

특허분석에 이용된 데이터베이스

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차동제한장치의 연도별/국가별 특허건수

아울러, 특허출원은 조기공개신청을 하지 않는 한 통상적으로 출원을 한 후 18개월이 경과

한 때에 공개되므로, 이 특허분석을 위해 조사된 2000년도 이후 특허출원분은 당해연도의

전체적인 정보를 반영하지 못하므로 특허분석에 있어서 크게 유의성을 가지지 못함을 밝혀

둔다.

전체 조사건수를 에 나타내었다.

전체 특허출원 비율

- 46 -

일본 특허가 431건으로서 가장 많았고, 그 다음으로 미국이 126건, 한국 56건, 유럽특허

33건,PCT 9건으로서 총 655건의 특허가 공개 또는 등록되어 있으며, 에 차동제

한장치에 대한 국가별 특허 출원동향을 나타내었다.

모든 차트에서 연도의 표시는 출원연도를 기준으로 하였으며, 특허정보는 출원일로부터 18

개월(1년 6개월)이 지나야 공개되기 때문에 2001년도 데이터에 대한 동향은 정량분석에서

크게 유의성을 갖지 못한다.

2. 해외 특허분석

가. 국가별 출원 동향분석

차동제한장치의 해외특허 연도별 출원동향

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차동제한장치의 해외특허는 에 나타난 바와 같이 1970년대 중반부터 특허가 출

원되기 시작하여 1980년대 중반부터 1990년대 중반까지 전 세계적으로 레져 인구의 증가

에 따른 SUV, RV 등 4륜 구동의 다목적 차량에 대한 수요증가로 차량특성을 향상시키기

위해 특허가 많이 출원되었다. 특히 일본에서는 다른 나라에 비해 많은 특허가 출원되어 이

분야에서의 많은 기술개발이 이루어졌음을 알 수 있다. 이 기간에 출원된 특허들은 주로 기

계식 및 속도 감응형 타입의 차동제한장치로서 1990년도를 기점으로 서서히 줄어드는 양상

을 보이고 있어, 기계식 및 속도 감응형의 차동제한장치가 성숙기에 접어들었음을 알 수 있

다.

전자제어식 차동제한장치는 에 나타난 바와 같이 1986년도부터 특허가 출원되

기 시작하였으며, 1990년도부터 1994년도 사이에 가장 많은 특허들이 출원된 것을 알 수

있다.

전자제어식 차동제한장치의 해외특허 연도별 출원동향

- 48 -

이는 자동차가 점차 전자화 됨에 따라 차동제한장치 분야도 차량 구동력 등의 차량특성을

전자화 하려는데 따른 것으로 판단된다.

차동제한장치에 관한 외국특허 주요 출원인의 특허 출원 상위 랭킹 10위까지를 살펴보면 9

개 업체가 일본의 업체들이 차지하고 있으며, 1개 업체만이 미국 업체로 나타나고 있다. 전

체 출원 599건 가운데 복수 출원인을 포함하여 살펴보면, 와 같이 NISSAN

MOTOR CO LTD는 전체 출원인의 16%(97건)를 차지하고 하고 있으며, TOCHIGI FUJI

IND CO LTD가 11%(69건), HINO MOTORS LTD와 MAZDA MOTOR CORP가 똑같이

9%(55건), TOYOTA MOTOR CORP가 7%(45건), MISUBISHI MOTORS CORP가 6%(35

건), MISSAN MOTOR CO., LTD가 3%(17건), DANA CORP가 2%(15건), FUJI HEAVY

IND LTD와 ALBURN GEAR, INC가 각각 2%(13건)를 차지하고 있음을 보여주고 있다.

또한 출원인들의 국적별로 살펴보면 일본이 487건(81%), 미국이 79건(13%), 독일이 12건

(2%)를 각각 영국 6건(1%), 오스트레일리아 5건(1%), 한국 4건(1%) 순으로 차동제한장치

에 대한 기술개발은 일본과 미국이 주도하고 있음을 보여주고 있다.

차동제한장치의 해외특허 주요 출원인 현황

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차동제한장치에 대한 외국특허의 출원인 국적 현황

(1) 일본의 출원동향

은 소형 유압식 차동제한장치에 대한 일본의 특허출원동향을 나타낸 그림이다.

1976년부터 출원이 시작되어 1983년까지 미미한 출원을 보이다가 1985년부터 출원이 증

가하기 시작하였다. 1990년에 가장 많은 특허출원을 하였으며,1993년 이후부터 상당한 감

소추세를 보이고 있다.

은 소형 유압식 차동제한장치에 대한 일본 공개특허의 출원인 국적별 비율을 나

타낸 그림인데, 미국이 5건(1.2%)을 출원하였으며, 한국과 독일이 각각 2건(0.5%)씩을 출원

하였고, 나머지 422건(98.8%)은 모두 자국인(일본)에 의한 출원으로 나타났다. 이러한 출원

동향은 대부분의 기술개발이 내국인에 의해 이루어지고 있음을 간접적으로 보여주고 있다.

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일본의 특허출원 동향

일본의 특허출원인 국적별 비율

은 일본의 주요 특허출원인현황을 나타내었으며, 일본의 NISSAN MOTOR CO

LTD가 97건으로 가장 많이 출원한 것으로 나타났다.

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일본의 주요 출원인 현황

2위 TOCHIGI FUJI INS CO LTD가 62건, 3위 MAZDA MOTORCORP가 53건,4위 HIMO

MOTORS LTD가 51건, 5위 TOYOTA MOTOR CORP가 33건, 6위 MITSUBISHI

MOTORS CORP가 31건등의 순위로 출원한 것으로 나타났다.

는 일본의 소형 유압식 차동제한장치의 IPC별 기술분류 내용에 관한 출원동향

을 복수 분류를 포함하여 살펴 본 것으로, B60K-023(차량의 동력전달용 제어장치의 배치

또는 설치, 그 부품으로 달리 분류되지 않는 것) 분야가 190건(26%)으로 가장 많았다.

B60K-017(차량에 있어서 동력전달장치의 배치 또는 설치) 분야가 157건(21%),

F16H-001(회전운동 전달용 치차전동장치 ) 분야가 152건(20%), F16H-048(차동장치) 분

야가 90건(12%), B60K-041(구동장치의 관련제어) 분야가 22건(3%), F16H-057(가전동장

치의 세부부품) 분야가 15건(2%) 등의 순으로 나타났으며, 나머지 기타 분야는 190건

(14%)으로 나타났다.

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일본의 IPC 기술분류별 현황

(2) 미국의 특허등록 동향

은 유압식 차동제한장치에 관한 미국의 특허등록 동향인데, 미국특허는 1974

년부터 특허출원을 시작하여 1986년에 가장 많은 출원을 보이다가 약간 감소하였으나, 그

이후 지금까지 평균 7건 정도의 출원이 이루어지고 있다.

1999년 이후에 출원된 특허들은 현재 심사가 진행되고 있기 때문에 실제로는 파악된 숫자

보다 많은 특허가 출원되었을 것으로 판단된다. 은 미국에 특허를 출원하여 등

록을 받은 출원인의 국적별 비율을 나타낸 그림인데, 미국인에 의한 출원이 61건(49%)이

고, 일본이 47건(37%), 나머지는 독일 9건(7%), 영국 3건(2%) 등으로 나타났다.

는 미국에서 특허등록을 받은 주요 출원인을 나타낸 그림인데, NISSAN

MOTOR CO., LTD.가 15건, AUBURN GEAR INC.와 DANA CORPORATION이 각각 10

건, TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA가 8건, EATON CORPORATION이 7건,

TOCHIGI FUJI SANGYO KABUSHIKI KAISHA가 6건 등을 등록하였다. 거의 비슷하게

미국과 일본의 출원이 이루어지고 있음을 보여주고 있다.

- 53 -

미국의 특허등록 동향

미국의 특허등록인 국적별 비율

은 미국의 소형 유압식 차동제한장치 IPC별 기술분류 내용에 관한 출원동향을

복수 분류를 포함하여 전체 159건에 대해 살펴 본 것으로, F16H-001(회전운동전달용 치차

전동장치) 분야가 53건(34%)으로 가장 많았다.

- 54 -

미국의 주요 특허등록인 현황

이어 F16H-048(차동장치) 분야가 29건(18%), B60K-017(차량에 있어서의 동력전달장치의

배치 또는 설치) 분야가 13건(8%), F16D-013(마찰 클러치) 분야와 B60K-023(차량의 동

력전달용 제어장치의 배치 또는 설치, 그 부품으로 달리 분류되지 않는 것) 분야가 각각 5

건(3%), F16H-037(달리 분류되지 않는 기계적 전동장치의 조합) 분야가 4건(3%) 등의 순

으로 나타났으며, 나머지 기타 분야도 50건(31%)으로 기술분야가 폭넓게 분포되어 있는 것

으로 나타났다.

미국의 IPC 기술분류별 현황

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(3) 유럽의 특허출원 동향

는 소형 유압식 차동제한장치에 관한 유럽특허청의 특허출원 동향을 나타낸

그림이다. 1982년부터 특허출원을 시작하여 평균 2건의 특허출원을 한 것으로 나타나고 있

으며, 1999년에 가장 많은 5건이 출원되었다.

는 유럽특허청에 출원한 특허출원인의 국적별 비율을 나타낸 그림인데, 미국인

에 의한 출원이 가장 많은 18건(42%)을 차지하고 있으며, 다음으로 일본이 13건(31%), 오

스트레일리아 4건(10%), 영국이 3건(7%), 이탈리아 2건(5%), 한국과 독일이 각각 1건(2%)

등의 순위를 보이고 있다.

유럽의 특허출원 동향

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유럽의 특허출원인 국적별 비율

은 유럽특허청에 출원한 주요 출원인의 현황을 상위 9위까지 나타낸 그림이

다. 일본의 TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA와 미국의 EATON CORPORATION

이 각각 4건을 출원하였으며, NISSAN MOTOR CO., ASHA CORPORATION,

AUBURNGEAR INC., BTR ENGINEERING AUSTRALIA LIMITED, FIGGIE

INTERNATIONAL INC., HINO JIDOSHA KOGYOKABUSHIKI KAISHA, GKN AXLES

LIMITED 등이 각각 2건씩을 출원한 것으로 나타나고 있다.

유럽의 주요 특허출원인 현황

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유럽의 IPC 기술분류별 현황

은 유럽의 소형 유압식 차동제한장치의 IPC별 기술분류 내용에 관한 출원동향

을 복수 분류를 포함하여 전체 62건에 대해 살펴 본 것으로, F16H-001(회전운동전달용 치

차전동장치) 분야가 20건(33%)으로 가장 많았다.

다음이 F16H-048(차동장치) 분야로 12건(19%), B60K-023(차량의 동력전달용 제어장치의

배치 또는 설치, 그 부품으로 달리 분류되지 않는 것) 분야가 8건(13%), B60K-017(차량에

있어서의 동력전달장치의 배치 또는 설치) 분야가 4건(6%) 등의 순으로 나타났다.

나. 주요 특허기술 분석

여기에서는 소형 유압식 차동제한장치와 관련된 주요 특허의 구성요소 및 기술 내용에 대하

여 살펴보았다.

일본의 미쓰비시 자동차공업(주)에서 출원한 더블 피스톤형 유압식 차동제한기구

(JP1992-262924) 는 센터 차동(Center Differential) 의 차동제한기구를 이용한 최적의 더

블 피스톤형 유압식 차동제한기구이며, 유압실에 생기는 원심 유압 피스톤에 영향을 줄여주

어 리턴 스프링에 요구되는 강성을 저감시킬 수 있도록 하는데 목적을 두고 있다.

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유압식 차동제한기구를 구동하는 유압구동계가 제1 및 제2의 피스톤, 피스톤 구동용의 제1

및 제2의 유압실과 리턴 스프링 외에 원심유압제거용 오일 쳄버를 두어, 이 오일 쳄버에 발

생하는 원심유압 제거압이 제1 및 제2의 피스톤에 가해져 제1 및 제2 유압실의 내부에 발

생하는 원심 유압을 상쇄할 수 있도록 구성되어 있다.

(주)후지 유니밴스에서 출원한 유압식 감응형 차동제한장치(JP1993-118394)는 구조를 간

단하게 해 줌으로 저가격의 유압식 감응형 차동제한장치를 제공하는데 목적이 있다. 피니언

기어에 편심되게 설치된 크랭크 핀과 사이드 기어에 연결된 실린더 실을 형성한 출력축과

크랭크 핀에 의해 축방향으로 이동하면서 실린더 실에서 접촉운동을 자유롭게 할 수 있도록

수납된 피스톤을 갖고 있는 로드와 피스톤에 설치된 실린더 실의 오일로 유동저항을 발생시

키는 유동저항 발생수단을 갖출 수 있도록 구성하고 있다.

일본특허인 GKN VISCODRIVE GMBH에서 출원한 기계적 자동 차동제한장치

(JP1999-0194416) 는 차동장치에서 윤활을 간단한 수단을 이용하여 개량한 것으로 차동장

치 하우징 내에 축선을 중심으로 하여 회전구동 가능하게 지지된 차동 버킷과, 축선에 대하

여 평행한 원통상의 포겟 내에 회전 가능하게 지지되어 있으면서 차동 버킷과 함께 회전하

는 복수의 차동기어를 갖고 있으며, 차동버킷이 차축기어를 위한 구멍을 갖고 있는 중앙부

분과, 차동기어를 위한 포켓과, 구멍 및 포켓을 축방향으로 폐쇄하는 2개의 커버부분으로

이루어지는 형식의 차동장치에서 중앙부분 내에 축평행의 연속오일 귀환구멍이 설치되어 있

고, 이 오일귀환 구멍이 중앙부분의 단면 및 커버 부분의 내측면에서 접속 홈을 통하도록

구성되어 있다.

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미국의 FIGGIE INTERNATIONAL INC.에서 출원한 차동제한장치 유압구동 시스템

(US5720360)은 크게 유압 구동원, 적어도 2개 이상의 차륜 구동 모터, 유체원과 유압 모터

사이에 펌프가 연결되어 구성되어 있다.

AUBURN GEAR INC.에서 출원한 유압트리거 차동제한장치(Hydraulically Triggered

Limited Slip Differential)(US5951426)는 유압펌프기구를 포함하고 있으며, 사이드 기어,

클러치기구, 복수의 유압공급로 등으로 구성되어 있다.

AUBURN GEAR INC.에서 출원한 유압작동 차동제한장치(Hydraulically Operated

Limited Slip Differential)(US6001040)는 속도감응이나 토크감응으로 작동되며, 차동장치

는 유압펌프를 포함하고 있으며 사이드 기어와 피스톤에 의해 형성된 공간에 유압 연결체와

유압 공급로 등으로 구성되어 있다.

3. 국내 특허분석

가. 특허 출원 동향

차동제한장치에 대한 국내 특허는 에 나타난 바와 같이 1984년부터 특허가

출원되었으며, 1994년도부터는 특허출원이 본격화되어 2000년까지 1998년을 제외하고 7

∼8건 이상의 특허출원을 한 것으로 나타나고 있다. 따라서 국내의 차동제한장치에 대한 기

술개발은 외국에 비해 10년 정도 늦게 시작되었으며, 1990년도 후반부터 국내에서도 SUV

및 RV 차량 등의 다목적 차량이 증가함에 따라 차동제한장치에 대한 기술개발이 활발하게

이루어진 것으로 판단된다.

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차동제한장치에 관한 한국특허 연도별 출원동향

전자제어식 차동제한장치에 관한 특허는 1건으로서 1996년에 현대자동차가 출원하여 1998

년도에 공개된 한국공개특허 1998- 043905인 "자동차용 차동제한 제어시스템"으로 이 특

허는 일종의 속도감응형 전자제어식 차동제한장치이다.

은 한국에 특허 출원한 출원인의 국적별 비율을 나타낸 그림인데, 한국이 53

건(95%), 일본이 3건(5%)으로 내국인 위주로 특허출원이 이루어지고 있는 것으로 나타났

다.

은 한국특허에 대한 주요 출원인을 나타낸 것으로, 현대자동차(주)와 기아자동

차(주)가 각각 37건, 11건으로 이 두 개회사가 차동제한장치에 대한 연구개발이 활발한 것

으로 나타났다.

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한국의 특허출원인 국적별 비율

차동제한장치에 관한 한국특허 주요 출원인 현황

석창성과 MAZDA MOTOR CORP(일본)가 각각 2건, 그리고 김종남, 박종선, 정재문, 최석

규, MITSUBISHI MOTORS CORP가 각각 1건의 특허 출원을 한 것으로 나타나고 있다. 또

출원인 국별로 보면 복수출원을 포함하여 전체 57건 중 국내가 54건을 출원하였으며, 일본

이 3건을 출원한 것으로 나타났다.

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한국의 IPC 기술분류별 현황

은 한국의 소형 유압식 차동제한장치의 IPC별 기술분류 내용에 관한 출원동향

을 복수 분류를 포함하여 전체 11건에 대해 살펴 본 것으로, F16H-048(차동장치) 분야가

25건(44%)으로 가장 많았다.

그 다음 B60K-017(차량에 있어서의 동력전달장치의 배치 또는 설치) 분야가 19건(33%),

B60K-023(차량의 동력전달용 제어장치의 배치 또는 설치, 그 부품으로 달리 분류되지 않

는 것) 분야가 3건(5%)등의 순서로 나타났다.

다음 에서는 주요 한국 공고 특허 상세 내역표를 정리하였다.

차동제한장치 관련 한국 공고 특허는 현대자동차와 기아자동차에서 대부분의 특허를 등록하

였으며, 일본의 마쯔다(주)와 마쯔비시 자동차에서도 특허를 등록하였다. 다음 에

서는 주요 한국 공개특허 상세 내역표를 정리하였다.

다음 에서는 주요 한국 공고 실용 상세 내역표를 정리하였으며, 에서는

주요 한국 공개 실용 상세 내역표를 정리하여 나타내었다.

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차동제한장치 관련 한국 공고 특허

NO 발명의 명칭 출원인 출원번호 등록번호

1 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치 현대자동차(주) 1999-067292 351122

2 원심력을 이용한 자동 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-081539 280633

3 유압식 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-060561 280630

4 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-063746 279976

5 가변 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-052921 279971

6 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-080099 27945l

7 차동제한장치 현대자동차(주) 1996-039643 278710

8 차량용 차동제한장치 기아자동차(주) 1997-021169 245491

9 자동차의 차동제한장치 현대자동차(주) 1995-047196 239322

10 원심력을 이용한 차동제한 장치 현대자동차(주) 1996-065988 212503

11 자동차용 차동제한장치 현대자동차(주) 1994-037980 204958

12 4륜 구동 차량의 전,후륜 차동제한장치 현대자동차(주) 1995-014258 149334

13 자동차용 차동제한장치 현대자동차(주) 1995-039942 142464

14 4륜 구동 차량의 전, 후륜 차동제한장치 현대자동차(주) 1995-036020 131248

15 차량의 차동제한장치 기아자동차(주) 1994-037343

16 자동차의 차동제한장치 석창성 1994-02l925

17 차량의 차동제한장치 기아자동차(주) 1994-023008

18 헬리컬 기어 형식의 차동제한장치 기아자동차(주) 1994-023009

19 차량의 차동제한장치 마쯔다(주) 1993-001612

20차동 제한 기능을 겸비한 유체식 차동장치

정재문 1992-014422

21 차량의 차동제한장치 마쯔다(주) 1992-010801

22 차동 장치의 차동제한기구미쯔비시지도샤고교(주)

1985-003661 028911

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차동제한장치 관련 한국 공개 특허

NO 발명의 명칭 출원인 출원번호 공개번호

1 차동제한기능을 갖는 차동장치 석창성 2000-067111 2002-037117

2 차량의 차동제한장치 현대자동차(주) 2000-064988 2002-034589

3 차량의 차동제한 제어장치 현대자동차(주) 2000-052031 2002-018770

4 차동제한장치 현대자동차(주) 1999-068546 2001-066667

5 헬리컬 디퍼롄셜의 차동제한장치 현대자동차(주) 1999-067292 2001-059763

6 토크 감응식 차동제한장치 현대자동차(주) 999-067284 2001-059755

7 차동제한장치 현대자동차(주) 999-067278 2001-059749

8 차동차용 차동제한장치 현대자동차(주) 1999-051520 2001-047345

9 차동제한장치 현대자동차(주) 1999-020502 2001-001349

10파킹 브레이크를 이용한 소형 차량용차동제한장치

기아자동차(주) 1999-05l460 2001-047300

11 원심력을 이용한 자동 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-081539 l999-061283

12 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-080099 1999-059885

13 4륜 구동 차량의 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-078701 1999-058564

14 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-063746 1999-042825

15 가변 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-052921 1999-032004

16 자동차의 차동제한장치 현대자동차(주) 997-043950 1999-024335

17안티 브레이크 장치를 이용한 차동제한장치 및 방법

현대자동차(주) 997-043946 1999-020486

18 차동제한장치 현대자동차(주) 987-033128 1999-010340

19 차동제한장치 현대자동차(주) 1987-031926 1999-009506

20 차량용 차동제한장치 기아자동차(주) 1997-021169 1998-085173

21차동 제한 기능을 갖는 안티 블록킹시스템

기아자동차(주) 997-009792 1998-074114

22 피니언구속형 차동제한장치 현대자동차(주) 1996-067881 1998-049208

23열전 소자를 이용한 자동 차동재한장치 냉각구조

현대자동차(주) 1996-067017 1998-048446

24 원심력을 이용한 차동제한장치 현대자동차(주) 1996-065988 1998-047494

25 차동제한장치 기아자동차(주) 1996-063263 1998-045102

26 자동차용 차동제한 제어 시스템 현대자동차(주) 1996-061884 1998-043905

27 차동재한장치 현대자동차(주) 1996-039643 1998-020931

28 센터 디프렌셜의 차동제한장치 현대자동차(주) 1996-015045 1997-075496

29 자동차용 차동제한장치의 클러치 기아자동차(주) 1995-064903 1997-046375

30 원심 클러치식 차동제한장치 현대자동차(주) 1995-050341 1997-046372

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NO 발명의 명칭 출원인 출원번호 공개번호

31 자동차의 차동제한장치 현대자동차(주) 1995-047196 1997-035806

32원심력을 이용한 자동차의 자동 차동제한장치

현대자동차(주) 1995-047815 1997-035796

33 유압 제어식 차동제한장치 현대자동차(주) 1995-069120 1997-035793

34 자동차용 차동제한장치 현대자동차(주) 1995-039942 1997-026199

354륜 구동 차량의 전 후륜 차동제한장치

현대자동차(주) 1995-036020 1997-020606

364륜 구동 차량의 전 후륜 차동제한장치

현대자동차(주) 1995-014258 1996-040769

37 4륜 구동 자동차용 차동제한장치 현대자동차(주) 1994-037988 1996-021781

38 자동차용 차동제한장치 현대자동차(주) 1994-037980 1996-021780

39 차량의 차동제한장치 기아자동차(주) 1994-037343 1996-021774

40 헬리컬 기어 형식의 차동제한장치 기아자동차(주) 1994-023009 1996-010329

41 차량의 차동제한장치 기아자동차(주) 1994-023008 1996-010328

42 자동차의 차동제한장치 석창성 1994-021925 1996-007239

43브레이크를 이용한 자동 차동제한장치의 제어 수단과 브레이크와의연결수단 및 자동 유압 장치

최석규 1994-016678 1996-004033

44차동 제한 기능을 겸비한 유체식 차동장치

정재문 1992-014422 1994-003768

45 차량의 차동제한장치 마쯔다(주) 1993-001612 1993-017745

46 차량의 차동제한장치 마쯔다(주) 1992-010801 1993-000306

47 원심력 클러치식 차동제한장치 김종남 1990-001938 1991-015802

48 자동 차동제한장치 박종선 1984-007816 l986-004765

49 차동 제한 기구가 붙은 차동 장치미쯔비시지도샤고교(주)

1985-003661 1985-007952

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차동제한장치 관련 한국 공고 실용

NO 발명의 명칭 출원인 출원번호 등록번호

1 원심력을 이용한 차동제한장치 현대자동차(주) 1999-004327 223591

2 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-044754 219646

3 차동제한 안전장치 현대자동차(주) 1996-052189 207615

4 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-028842 203477

5 차동제한장치 대우자동차(주) 997-041187 203466

6 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-028851 198876

7 차동제한장치 구조 현대자동차 1996-067812 175699

8 차동제한장치 구조 현대자동차 1996-063867 175697

9 다기능 차동제한장치 현대자동차 1997-014772 170886

10 수동 차동제한장치 코리아정공(주) 1996-063517 157729

11 주차 브레이크를 이용한 차동제한장치 현대중공업(주) 1994-036700

12 자동차의 차동제한장치 김진승 991-017974

나. 주요 특허기술 분석

현재 국내에 특허로서 출원공개 되어 있는 유압식 차동제한장치를 살펴보면 정재문이 출원

한 자동제한 기능을 겸비한 유체식 자동장치(KR1995-8991)는 자동차의 차동 케이스 내의

작동유가 봉입된 타원기둥형상 또는 클로버(Clover) 기둥형상과 같은 소정형상의 챔버 내에

베인이 탄력 설치된 로터를 설치하여, 로터와 차동 케이스 사이의 공간이 이들 사이의 상대

위치에 따라 변화하여 로터와 차동케이스사이의 공간 내에 봉입된 작동유가 압력상승에 따

른 접착력의 증대로 구동력을 전달시키는 동력전달 장치의 기능을 제공하는데 목적이 있다.

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차동제한장치 관련 한국 공개 실용

NO 발명의 명칭 출원인 출원번호 공개번호

1 차동제한장치 현대자동차(주) 1999-012568 2001-002044

2 원심력을 이용한 차동제한장치 현대자동차(주) 1999-004327 2000-018373

3 차량의 차동제한장치 대우중공업(주) 1998-027402 2000-014126

4 차량용 차동제한장치의 작동 스위치 삼성상용차(주) 1998-012579 2000-002660

54륜 구동 차량용 전후륜 차동제한

장치현대 자동차(주) 1997-044764 1999-032015

6 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-044754 1999-032005

7 차동제한 장치 대우자동차(주) 1997-041187 1999-028556

8 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-028842 1999-015536

9 차동 제한장치 현대자동차(주) 1997-028841 1999-015535

10 다기능 차동제한장치 현대자동차(주) 1997-014772 1999-001328

11 차동제한장치 최진식 1997-009186 1998-064497

12 차동제한장치 최진식 1997-009185 1998-064496

13자동차의 차동제한장치 자동 오프

장치

아시아자동차공업

(주)1997-002641 1998-058255

14 자동 변속기의 차동제한장치 현대자동차(주) 1996-068383 1998-055183

15 차동제한장치 구조 현대자동차(주) 1996-067812 1998-054617

16 차동제한장치 현대자동차(주) 1996-065278 1998-052099

17 차동제한장치 구조 현대자동차(주) 1996-063867 1998-050692

18 수동 차동제한장치 코리아정공(주) 1996-063517 1998-050346

19 차동제한 안전장치 현대자동차(주) 1996-052189 1998-039119

20 원심 클러치형 차동 한장치 현대자동차(주) 1996-017283 1998-003884

21 자동차의 차동제한장치 현대자동차(주) 1995-044496 1997-036275

22 차동제한장치코리아스파이서공

업(주)1995-022936 1997-008773

23 차동제한장치 삼성중공업(주) 1995-001466 1996-026929

24주차 브레이크를 이용한 차동제한장

치현대중공업(주) 1994-036700 1996-022061

25 자동차의 차동제한장치 김진승 1991-017974 1993-008590

26 자동차 유압 차동제한장치 김구환 1990-021390 1992-0l1727

27 차동제한장치 류민호, 이갑택 1985-018261 1987-010454

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현대자동차(주)에서 출원한 유압 제어식 차동제한장치(KR1997-35793)는 차축기어와 맞물

리는 링기어와 링기어와 맞물리는 유성기어 캐리어와, 각각 축결합을 이루는 차축으로 이루

어지는 차동제한장치에서 유성기어 및 선기어로 이루어지는 유성기어장치, 선기어 및 유성

기어 캐리어와 각각 축결합을 이루는 차축으로 이루어지는 차동제한장치에서 유성기어 캐리

어에 장착되는 피토관, 피토관에 작동 유토출을 저지하도록 위치하며, 링기어에 부착되어

있는 토출 저지부, 선기어와 캐리어 간에 설치되며 피토관 압력에 의하여 제어되는 클러치

수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

현대자동차(주)에서 출원한 유압식 차동제한장치(등록 KR2001-280630)는 주행중 구동바퀴

중 한쪽의 바퀴가 진흙탕에 빠지면 공회전을 하게 되고, 일측의 액슬축 종단에 세레이션 결

합된 내측기어가 회전한다. 내측기어가 회전하게 되면 외측에 맞물려 있는 외측기어와 기어

펌프를 통해 오일을 고압으로 압축한다. 압축된 오일은 하우징에 형성된 오일통로를 통해

피니언 샤프트의 통공에 형성되어 있는 요홈으로 이송하게 된다. 피니언 사프트의 요홈으로

이송된 고압의 오일은 피니언 사프트의 일측 종단까지 연통되어 있는 오일통로로 이송된다.

고압 오일은 오일 개폐수단의 밸브를 닫고 피니언 샤프트의 반경방향으로 형성된 오일통로

를 통해 피니언과 점성에 의해 타측의 액슬축을 구동하게 되어, 진흙으로부터 쉽게 탈출할

수 있는 유압식차동제한장치를 제공한다.

석창성이 출원한 자동차의 차동제한장치(등록 KR1996-16556)는본 사업화 관련 특허이며,

동일 출원인으로 되어 있으며 차동제한기능을 갖는 차동장치(KR2002-37117)는

KR1996-16556의 개량 특허로 소형화 및 차동동력 증대화에 초점을 맞추고 있다.

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제 4 장 시장동향 및 전망

본 장에서는 자동차 부품산업의 현황을 살펴본 후 소형 유압식 차동제한장치 사업과 관련

있는 다목적차량(SUV, RV)의 국내외 시장동향을 파악하였다. 다목적차량 시장을 이용하여

차동제한장치의 국내외 시장, 향후 전망 등을 분석하였으며, 이를 토대로 수요를 예측하였

다.

1. 산업의 개요

가. 산업의 특성

우리나라의 자동차산업은 지난 30여년 동안 괄목할 만한 성장세를 보였으며 후발국으로서

는 보기 드물게 수출산업화에 성공하였다. 이러한 자동차산업의 발전은 부품산업의 발전에

크게 좌우된다. 자동차생산비용에서 재료비가 70%를 차지하는 만큼 부품산업의 발전이 순

조롭지 못한 나라에서는 자동차산업이 제대로 성장할 수 없다. 우리나라 부품산업은 멕시

코, 브라질, 대만 등과 비교할 때 괄목할 만한 성장을 이루었다. 남미나 아시아의 여러 후발

국중 자동차부품의 95%이상을 국산화한 예는 거의 찾아보기 어렵다.

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우리나라가 자동차산업에 성공할 수 있었던 주요한 요인으로는 해외 다국적기업이 주도하는

다른 후발국의 자동차산업과 달리