KR0184721B1 - 차동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구조에 의하여 확실한 차동제한효과를 얻을 수 있고, 또한 소형으로 저렴한 차동장치를 제공하는 것이다. 즉, 케이스체 및 유지체를 축심주변으로 회전시키면, 이 회전력은 각 전동체를 거쳐 각 회전체의 홈에 전달되고, 각 회전체가 케이스체와 일체로 회전한다. 여기에서 각 회전체에 회전차가 생기면, 유지체의 각 안내부에 수용된 각 전동체가 각 회전체의 홈으로 안내되어 전동하고, 각 안내부를 따라 왕복이동한다. 그때, 각 회전체에 회전차를 발생시키는 힘이 한쪽의 회전체측으로부터 가해지면, 다른쪽의 회전체에서는 차동시에 종동측이 되는 전동체가 차동시에 주동측이 되는 홈을 스스로의 움직임에 추종하도록 하기 때문에 이때 생기는 반력이 저항이 되어 각 회전체의 차동이 제한된다. 따라서, 본 발명에서는 차동제한효과를 얻기 위한 특별한 기구를 추가할 필요가 없고, 또한 토오크감응의 안정된 차동제한효과를 얻을 수 있다.

Description

차동장치(DIFFERENTIAL GEAR)

제1도는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 차동장치의 측면단면도.

제2도는 제1도에 있어서의 A-A선 방향의 단면도.

제3도는 차동장치의 동작설명도.

제4도는 차동장치의 동작설명도.

제5도는 차동장치의 동작설명도.

제6도는 차동장치의 분해사시도.

제7도는 차동장치의 작용설명도.

제8도는 차동장치의 작용설명도.

제9도는 차동장치의 작용설명도.

제10도는 차동장치의 작용설명도.

제11도는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 디스크플레이트의 정면도.

제12도는 홈의 확대도.

제13도는 홈을 평면상으로 전개한 설명도.

제14도는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 디스크플레이트의 정면도.

제15도는 홈의 다른 조합을 나타낸 디스크플레이트의 정면도.

제16도는 차동장치의 요부분해사시도.

제17도는 본 발명의 제4실시예를 나타낸 차동장치의 요부분해사시도.

제18도는 본 발명의 제5실시예를 나타낸 차동장치의 요부분해사시도.

제19도는 본 발명의 제6실시예를 나타낸 차동장치의 측면단면도.

제20도는 제19도에 있어서의 A-A선 방향의 단면도.

제21도는 차동장치의 분해사시도.

제22도는 차동장치의 분해사시도.

제23도는 본 발명의 제7실시예를 나타낸 차동장치의 측면단면도.

제24도는 제23도에 있어서의 A-A선 방향의 단면도.

제25도는 차동장치의 분해사시도.

제26도는 홈을 평면상으로 전개한 설명도.

제27도는 본 발명의 제8실시예를 나타낸 차동장치의 측면단면도.

제28도는 제23도에 있어서의 A-A선 방향의 단면도.

제29도는 차동장치의 분해사시도.

제30도는 홈을 평면상으로 전개한 설명도.

본 발명은 자동차의 좌우 또는 전후구동륜의 회전차를 허용하는 차동장치에 관한 것으로, 특히 차동제한기능을 구비한 차동장치에 관한 것이다.

자동차의 차동장치는, 차량이 커브를 주행할때의 좌우구동륜의 회전차 또는 4륜 구동차에 있어서의 전후구동륜의 회전차를 허용하는 장치로서, 기계적으로는 출력축에 연결된 1쌍의 베벨기어 사이에 피니언기어를 개재시켜, 피니언기어의 샤프트에 외측으로부터 회전력을 가하면, 차동시에는 피니언기어가 자전하여 각 출력축의 회전차가 허용되도록 구성된 것이 일반적이다.

그런데, 한쪽의 구동륜만이 눈이나 모래 등, 마찰계수가 극단으로 적은 노면에 얹혀지면, 차동에 의하여 한쪽의 차륜이 공전하여 전체의 구동력을 잃어 그곳에서 빠져나올 수 없다고 하는 상태에 빠지기 쉬웠다. 또, 커브를 고속주행할때, 원심력에 의하여 내측차륜의 하중이 극단으로 감소한 경우에도, 그 차륜이 공전하여 커브를 고속으로 주행하기 위한 구동력을 잃기 쉽다고 하는 결점도 있다.

이와 같은 결점을 보충하기 위하여 예를 들면, 클러치디스크.압착식 등의 차동제한기구를 구비한 것이 있으나, 이것은 한쪽의 구동륜이 접지하고 있지 않을 때에도 구동력을 얻기 위하여 클러치디스크에 예압을 주고 있는 경우가 많고, 그것에 따라 이 타입은 엔진측으로부터 구동력이 입력되어 있지 않은 비구동시 및 감속시에 있어서도 각 구동륜끼리가 구속되고, 안티녹브레이크 시스템과 같이 각 차륜의 회전에 독립성이 요구되는 장치와의 조합에 난점이 있었다.

또, 최근에는 비스커스커플링을 이용한 회전감응형의 차동제한기구가 많이 사용되고 있다. 비스커스커플링은 일종의 점성클러치로서, 점성유체(실리콘오일등)의 전단저항을 이용하여 토오크를 전달하도록 되어 있다. 따라서, 이 타입에서는 회전차에 따라 원활한 차동제한효과를 얻을 수 있으나, 점성유체에 의하여 초기저항이 주어지기 때문에, 상기한 클러치디스크 압착식 정도는 아니나, 각 구동륜끼리의 구속을 받는 결과가 된다.

그래서, 비구동시 및 제동시는 각 구동륜의 구속이 적어 구동시에 차동을 제한하는 기구를 가진 차동장치로서는, 예를 들면 일본국 특허출원 공개공보의 특개평 4-271926호에 기재되어 있는 바와 같이 웜기어의 조합에 의한 토오크감응형의 것도 알려져 있다. 이 타입에서는 동축상을 서로 독립하여 회전가능한 1쌍의 나사상의 웜과 이것에 직각인 구동축을 가지는 복수의 웜휠이 맞물려 있고, 각 웜을 회전시키면, 웜휠은 원활하게 회전하나, 반대로 웜휠측으로부터 회전시키도록 한 경우는 회전이 곤란하다고 하는 웜기어 특유의 성질을 이용하고 있고, 이로써 조건에 따른 차동 및 차동제한효과를 얻을 수 있다고 하는 특징을 구비하고 있다.

그러나, 비스커스커플링으로 대표되는 회전감응형의 차동제한기구에서는 토오크전달율이 유체의 점성에만 의존하기 때문에 온도가 변하면, 유체의 점성이 변하여 항상 안정된 차동제한효과를 얻을 수 없다고 하는 결점이 있었다. 또, 이 타입에서는 회전차가 생기고 나서부터 차동제한이 행하여지기까지 시간차가 있고 주행동작의 변화에 순간에 대응할 수 없다고 하는 문제점도 있었다. 한편, 웜기어를 이용한 차동장치에서는 차동제한이 기계적으로 행하여지기 때문에 차동제한효과는 안정되어 있으나, 그 반면, 부품점수가 많고 구조가 복잡함과 동시에, 부품의 가공 및 조립에 극히 높은 정밀도가 요구되고, 또한 허용토크와 비교하여 장치전체가 대형이 된다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 간단한 구조에 의하여 확실한 차동제한효과를 얻을 수 있는 차동장치를 제공하는데 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여 서로 축방향에 대향하여 동축상으로 배치된 1쌍의 회전체와, 각 회전체를 수용하는 케이스체와, 각 회전체의 축방향의 대향면 사이에 배치된 복수의 전동체와, 각 전동체를, 각 회전체 사이에 유지하는 유지체를 구비하고, 상기 유지체에는 회전체의 지름방향으로 직선상으로 뻗는 복수의 안내부를 회전체의 축방향으로 관통하여 설치하여 각 안내부에 각 전동체를 이동자유롭게 수용하고, 각 회전체의 축방향의 대향면에는 각 전동체에 계합하는 홈을 회전체의 원주방향으로 연속하여 설치하고, 각 홈을 각 회전체에 회전차가 생기면 각 전동체가 상기 안내부를 따라 왕복이동하도록 형성되어 있다.

이 구성에서는 케이체 및 유지체를 축심둘레로 회전시키면, 이 회전력은 각 전동체를 거쳐 각 회전체의 홈에 전달되고, 각 회전체가 케이체와 일체로 회전한다. 여기에서 각 회전체에 회전차가 생기면, 유지체의 각 안내부에 수용된 각 전동체가 각 회전체의 홈으로 안내되어 전동하고, 각 안내부를 따라 왕복이동한다. 그때, 각 회전체에 회전차를 발생시키는 힘이 한쪽의 회전체측으로부터 가해지면, 다른쪽의 회전체에서는 차동시에 종동측이 되는 전동체가 차동시에 주동측이 되는 홈을 스스로의 움직임에 추종시키도록 하기 때문에, 이때 생기는 반력이 저항이 되어 각 회전체의 차동이 제한된다. 이 경우, 홈과 전동체 사이에서 발생하는 반력의 크기는, 홈과 전동체의 접촉각의 크기에 의하여 결정된다.

따라서, 본 발명에서는 차동제한효과를 얻기 위한 특별한 기구를 추가할 필요가 없고, 또한 토오크 감응의 안정된 차동제한효과를 얻을 수 있기 때문에, 종래에는 예가 없는 극히 소형이고, 저렴한 차동장치를 실현할 수 있다. 또, 본 발명에서는 용도에 따른 차동제한효과를 임의로 설정할 수 있기 때문에, 범용성이 우수하다는 이점도 있다.

제1도 내지 제10도는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 것으로, 제1도는 차동장치의 측면단면도, 제2도는 제1도에 있어서의 A-A선 방향의 단면도, 제3도는 차동장치의 분해사시도이다.

이 차동장치는 기어케이스(1)와, 기어케이스(1)의 일단을 폐색하는 기어케이스커버(2)와 서로 동축상으로 대향하여 배치된 1쌍의 디스크플레이트(3)와, 각 디스크플레이트(3) 사이에 배치된 센터플레이트(4)와, 센터플레이트(4)에 전동자유롭게 유지된 다수의 볼(5)을 구비하고, 각 디스크플레이트(3)는 측회전체를, 센터플레이트(4)는 각 전동체를 유지하는 유지체를, 각 볼(5)은 전동체를 각각 구성하고 있다.

기어케이스(1)는 일단을 개구한 통형을 이루고, 그 중앙에는 한쪽의 디스크플레이트(3)를 지지하는 베어링(1a)이 설치되어 있다. 기어케이스(1)의 주위에는 플랜지(1b)가 설치되고, 플랜지(1b)에는 볼트삽통용의 다수의 구멍(1c)이 설치되어 있다. 또, 기어케이스(1)의 내면에는 센터플레이트(4)를 고정하기 위한 홈(1d)이 설치되어 있다.

기어케이스커버(2)는 원반상으로 형성되고, 그 중앙에는 다른쪽의 디스크플레이트(3)를 지지하는 베어링(2a)이 설치되어 있다. 기어케이스커버(2)의 주위에는 플랜지(2b)가 형성되고, 플랜지(2b)에는 볼트삽통용의 다수의 구멍(2c)이 설치되어 있다. 즉, 기어케이스커버(2)는 각 플랜지(1b, 2b)를 체결하는 볼트(2d)에 의하여 기어케이스(1)에 설치되어 있다.

각 디스크플레이트(3)는 서로 대향면을 평탄하게 형성하고, 그 타단에는 차륜측의 드라이브샤프트(6)를 연결하기 위한 연결부(3a)가 설치되어 있다. 각 디스크플레이트(3)의 대향면에는 각 볼(5)이 전동자유롭게 계합하는 홈(3b)이 설치되고, 각 홈(3b)은 원주방향으로 연속하여 형성되어 있다. 각 홈(3b)은 제2도에 나타낸 바와 같이 볼(5)을 디스크플레이트(3)의 지름방향내측으로부터 외측을 향하여 이동시키는 제1안내구간(3b-1)과, 볼(5)을 디스크플레이트(3)의 지름방향외측으로부터 내측을 향하여 이동시키는 제2안내구간(3b-2)을 원주방향으로 연속되여 가지며, 한쪽의 디스크플레이트(3)에서는 제1안내구간(3b-1)이 제2안내구간(3b-2) 보다도 원주방향으로 길게 형성되고, 다른쪽의 디스크플레이트(3)에서는 제2안내구간(3b-2)이 제1안내구간(3b-1) 보다도 원주방향으로 길게 형성되어 있다. 즉, 각 디스크플레이트(3)의 대향면에 있어서는 볼(5)을 반전시키는 위치가 제4도에 나타낸 바와 같이 각 홈(3b)의 한쪽(제4도에서는 외측)이 겹쳐 맞추어졌을때는, 다른쪽(제4도에서는 내측)에서는 서로 원주방향으로 어긋나도록 되어 있다. 또, 한쪽의 디스크플레이트(3)와 기어케이스(1) 사이, 다른쪽의 디스크플레이트(3)와 기어케이스커버(2) 사이에는 각각 스러스트워셔(3c)가 개장되어 있다.

센터플레이트(4)는 양단면이 평탄상으로 형성되고, 그 원주면에 설치한 홈(4a)과 기어케이스(1)의 홈(1d)에 끼워맞추는 핀(4b)에 의하여 기어케이스(1)내에 고정되어 있다. 센터플레이트(4)에는 각 볼(5)을 전동자유롭게 수용하는 모두 8개의 긴구멍(4c)이 원주방향으로 같은 간격으로 설치되고, 각 긴구멍(4c)은 지름방향으로 직선상으로 뻗고, 각각 축방향으로 관통하여 설치되어 있다. 즉, 각 긴구멍(4c)은 안내부를 이룬다.

각 볼(5)은 센터플레이트(4)의 각 긴구멍(4c)에 수용되고, 각각 각 디스크플레이트(3)의 홈(3b)에 계합되어 있다.

이상과 같이 구성된 차동장치에 있어서는, 기어케이스(1)의 플랜지(1b)에 엔진으로부터의 구동력을 전달하는 링기어(도시생략)가 설치되고, 장치 전체가 기어케이스(1)의 축심주변으로 회전하도록 되어 있다. 즉, 기어케이스(1)에 구동력이 입력되면, 기어케이스(1)와 일체로 센터플레이트(4)가 회전하고, 이 회전력은 각 볼(5)을 거쳐 각 디스크플레이트(3)의 홈(3b)에 전달되고, 각 디스크플레이트(3)에 연결된 좌우의 드라이브샤프트(6)에 전달된다.

여기에서, 상기 차동장치의 동작을 각 드라이브샤프트(6)에 회전차가 생기지 않은 경우와, 각 드라이브샤프트(6)에 회전차가 생긴 경우와, 한쪽의 드라이브샤프트(6)만이 공전하기 쉬운 상태에 빠진 경우에 관하여 설명한다.

먼저, 차량이 마찰력이 충분한 노면을 직진하고 있을때 등, 각 드라이브샤프트(6)에 회전차가 생기지 않은 경우는, 각 디스크플레이트(3)에는 회전차가 생기지 않기 때문에, 각 볼(5)의 전동은 일어나지 않고, 각 디스크플레이트(3)가 센터플레이트(4)와 일체로 회전한다.

다음에, 차량이 마찰력이 충분한 노면을 선회하고 있을때 등, 각 구동륜에 토오크가 균등하게 전달되고 있는 상태에서 각 드라이브샤프트(6)에 회전차가 생긴 경우에는, 이하에 나타낸 동작에 의하여 각 드라이브샤프트(6)의 회전차가 허용된다. 즉, 각 드라이브샤프트(6)의 회전차에 의하여 각 디스크플레이트(3)가 서로 반대방향으로 회전하면, 각 긴구멍(4c)내의 볼(5)이 각 홈(3b)으로 안내되어 전동하고, 각각의 긴구멍(4c)을 따라 왕복이동한다. 즉, 제4도에 있어서 지름방향의 외측에 있었던 볼(5)은, 제5도에 나타낸 바와 같이 각 홈(3b)의 제1안내구간(3b-1)을 따라 지름방향의 내측을 향하여 이동하고, 제6도에 나타낸 바와 같이 내측의 반전위치에 이른 후에는 각 홈(3b)의 제2안내구간(3b-2)을 따라 지름방향의 외측을 향하여 이동한다. 이경우, 제4도에 나타낸 바와 같이 하나 걸러 반수씩의 볼(5)이 각홈(3b)의 외측의 반전위치에 이르게 되나, 각 디스크플레이트(3)의 대향면에서는 각 홈(3b)의 반전위치가 내측 또는 외측의 한쪽에서 일치했을때, 다른쪽에서는 서로 어긋나도록 되어 있기 때문에 다른 볼(5)은 내측의 반전위치까지 이르게 되지 않는다. 즉, 볼(5)이 각 홈(3b)의 반전위치에 이르렀을때는, 볼(5)과 홈(3b) 사이에서 힘을 전달할 수 없기 때문에, 모든 볼(5)이 동시에 각 홈(3b)의 반전위치에 이르지 않도록 할 필요가 있다.

다음에, 한쪽의 구동륜이 노면과의 마찰력을 잃었을때 등, 한쪽의 드라이브샤프트(6)만이 공전하기 쉬운 상태에 빠진 경우에는 이하에 나타낸 동작에 의하여 각 드라이브샤프트(6)의 차동이 제한된다. 즉, 상기한 바와 같이 각 디스크플레이트(3)의 회전차가 균등한 힘에 의하여 생긴 경우, 각 홈(3b)은 각 볼(5)을 원활하게 전동시킬 수 있으나, 한쪽의 디스크플레이트(3)만을 드라이브샤프트(6)측으로부터 회전시키도록 한 경우, 한쪽의 홈(3b)만이 각 볼(5)을 전동시키도록 하기 때문에, 각 홈(3b)에는 각 볼(5)과의 접촉면에 있어서의 반력이 작용한다. 이것에 저항이 되어 한쪽의 디스크플레이트(3)의 회전에 다른쪽의 디스크플레이트(3)를 추종시키는 것이 곤란하게 되고, 각 드라이브샤프트(6)의 차동이 제한된다.

여기에서, 제7도 및 제8도를 참조하여 상기 차동제한효과의 원리에 관하여 상세히 설명한다. 먼저, 제7도는 볼(5)과 홈(3b)을 차동장치의 축방향에서 본 경우로서, 동도면에 나타낸 바와 같이 볼(5)의 중심에는 주축주변의 회전력(A)이 작용하고 있다. 여기에서,

A≒A'…(1)

이때, 홈(3b)에는 볼(5)의 접촉면에 수직인 힘(C)이 발생하고, 그분력은 회전력(A)과 평행한 A'와 A'에 수직인 B이다. C는 볼(5)의 접촉면에 수직이기 때문에, 볼(5)의 중심을 지나는 선분상에 위치하고, A'와 C가 이루는 각도를 α라 하면, C의 크기는,

C=A'×1/cosα…(2)

로 나타낸다.

다음에 제8도에 나타낸 바와 같이 볼(5)과 홈(3b)을 차동장치의 제7도의 Z선 방향에서 보면, 실제로는 홈(3b)과 볼(5)의 접촉면에 작용하는 수직방향의 반력은 D이고, 그 분력은 기어케이스(1)의 축방향에 평행인 E와, E에 수직인 상기 C이다. 볼(5)은 홈(3b)에 비스듬하게 접하면서 전동하기 때문에, C, E는 전동마찰과 슬라이딩마찰에 의한 힘으로서 작용하나, E를 특히 스러스트력이라 한다. D는 볼(5)의 접촉면에 수직이기 때문에, 볼(5)의 중심을 지나는 선분상에 위치하고, D와 C가 이루는 각도를 β라하면, 면압(D)의 크기는,

D=C×1/cosβ…(3)

으로 나타내어진다.

또, 스러스트력(E)의 크기는

E=C×tanβ…(4)

로 나타내어진다.

식(1), 식(2) 및 식(3)에서 반력 D는 다음식과 같다.

D=A×1/cosα×1/cosβ…(5)

그 한쪽의 분력인 C는 식(1) 및 식(2)에서

C=A×1/cosα…(6)

또, 그 다른쪽의 분력인 스러스트력 E는 식(1), 식(2) 및 식(4)에서

E=A×1/cosα×tanβ…(7)

로 나타내어진다.

즉, 볼(5)이 홈(3b)으로부터 받는 반력(D)은, C, E의 성분으로 나누어지고, 이것들이 전동마찰과 슬라이딩 마찰에 의한 힘으로서 작용함과 동시에, 스러스트력(E)에 의하여 각 스러스트워셔(3c)가 축방향으로 압압되고, 이것에 주축주위에 슬라이딩 마찰을 발생시킴으로서 차동제한효과가 얻어진다. 그때, 볼(5)과 홈(3b)의 접촉각(α, β)의 크기를 임의로 설정함으로서, 필요에 따른 차동제한효과를 얻을 수 있다. 또, 스러스트워셔(3c) 대신 베어링 등의 다른 개재물을 이용함으로서, 스러스트력(E)에 의한 차동제한효과의 효능상태를 임의로 설정하는 것도 가능하다. 또, 볼(5)이 홈(3b)을 전동할때의 전동마찰이나 볼(5)이 홈(3b)에 비스듬하게 접하면서 전동하는 것에 의한 슬라이딩 마찰도 차동제한효과를 얻는 요인이 된다.

그런데, 볼(5)이 홈(3b)으로 안내되어 각 긴구멍(3b)내를 이동하면, 제9도에 나타내는 바와 같이 볼(5)과 주축(S)(기어케이스(1)의 축심)과의 거리가 변화하기 때문에, 볼(5)과 홈(3b)의 접촉면에 작용하는 주축(S)주위의 회전력(A)도 변동한다. 따라서, 각 디스크플레이트(3)가 어떠한 회전위치에 있어도 차동제한효과를 항상 일정하게 하기 위해서는 회전력(A)의 변동에 따라 접촉각(α 또는 β)의 크기를 볼(5)과 홈(3b)의 접촉위치에 따라 연속적으로 변화시키고, 상기 마찰력(C) 및 스러스트력(E)이 일정하게 되도록 하면 좋다.

먼저, 접촉각(α)을 변화시킬 경우, 제9도에 나타낸 바와 같이 임의의 두위치에 있어서의 볼(5)과 주축(S)의 거리를 L1, L2라 하면, 전달토오크(T)는 항상 일정하기 때문에 각 위치의 볼(5)에 작용하는 회전력(A1, A2)은

A1=T/L1

A2=T/L2…(8)

로 나타내어진다.

따라서, 각 위치의 접촉각을 α1, α2라 하면, 식(6) 및 식(8)에서

C=T/L1×1/cosα1

=T/L2×1/cosα2…(9)

또, 식(7)에서,

E=T/L1×1/cosα1×tanβ

=T/L2×1/cosα2×tanβ…(10)

이 되도록 각 접촉각(α1, α2)의 크기를 설정하면 된다. 이 경우, β는 일정하다.

다음에 접촉각(β)을 변화시킬 경우, 각 위치의 접촉각을 β1, β2라 하면, 식(6) 및 식(8)에서,

C=T/L1×1/cosα

=T/L2×1/cosα…(11)

또, 식(7)에서,

E=T/L1×1/cosα×tanβ1

=T/L2×1/cosα×tanβ2…(12)

가 되도록 각 접촉각(β1, β2)의 크기를 설정하면 된다. 이경우, α는 일정하기 때문에 식(11)에서 마찰력(C)을 일정하게 할 수는 없으나, 마찰력(C)의 크기는 스러스트력(E)과 비교하면 극히 영향이 적기 때문에, 스러스트력(E)이 일정하면 차동제한효과를 거의 일정하게 할 수가 있다.

또, 동일한 볼(5)이 각 홈(3b)에 접하는 위치는 제10도에 나타낸 바와 같이 한쪽홈(3b)에서는 외측쪽으로 접하고, 다른쪽 홈(3b)에서는 내측쪽으로 접한다. 따라서 동일볼(5)이어도 각 홈(3b)과의 접촉면에서 주축(S)까지의 거리(Lo, Li)가 다르기 때문에, 각 홈(3b)측에 발생하는 스러스트력(E)도 다르다. 그래서, 스러스트력(E)이 일정하게 되도록 각 거리(Lo, Li)에 따라 각 홈(3b)과의 접촉각(βo, βi)의 크기를 설정함으로서(βoβi), 각 디스크플레이트(3)측으로의 차동제한효과를 일정하게 할 수 있다.

이와 같이 본 실시예의 차동장치에 의하면, 각 긴구멍(4c) 내의 볼(5)을 각 홈(3b)의 안내에 의하여 긴구멍(4c)을 따라 왕복이동시킴으로서, 한쪽의 디스크플레이트(3)에서만 회전력이 가해진 경우, 볼(5)이 홈(3b)과의 접촉면으로부터 받는 반력(마찰력)에 의하여 차동을 제한하도록 했기 때문에, 동작의 확실한 토오크 감응의 차동제한효과를 얻을 수 있고, 또한, 구조가 간단하고 소형화에 극히 유리하다. 또, 각 볼(5)과 각 홈(3b)의 접촉각(α, β)의 크기를 임의로 설정함으로서, 필요에 따른 차동제한효과를 얻는 것도 가능하다.

제11도 내지 제13도는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 것으로, 상기 제1실시예와는 홈의 형상이 다르다. 즉, 동도면에 있어서, 10은 디스크플레이트, 10a는 홈, 11은 볼이다. 홈(10a)은 볼(11)을 디스크플레이트(10)의 지름방향 내측에서 외측을 향하여 이동시키는 제1안내구간(10a-1)과, 볼(11)을 디스크플레이트(10)의 지름방향 외측에서 내측을 향하여 이동시키는 제2안내구간(10a-2)과, 볼(11)을 디스크플레이트(10)의 지름방향 소정범위내의 위치(이 경우는 지름방향 일정위치)로 유지하는 제3안내구간(10a-3)을 원주방향으로 연속하여 가지며, 제1안내구간(10a-10 및 제2안내구간(10a-2)은 볼(11)에 대한 접촉각의 크기가 서로 같게 형성되어 있다. 또, 한쪽의 디스크플레이트(10)에서는 제1안내구간(10a-1)내에 제3안내구간(10a-3)이 설치되고, 도시생략한 다른쪽의 디스크플레이트(10)에서는 제2안내구간(10a-1) 내에 제3안내구간(10a-3)이 설치되어 있다. 이로써, 1쌍의 디스크플레이트(10)를 마주보게 하면, 제1실시예와 마찬가지로 한쪽(내측 또는 외측)의 반전위치가 서로 겹쳐질 때는 다른쪽의 반전위치가 서로 어긋나도록 되어 있다. 또, 홈(10a)은 디스크플레이트(10)의 회전각이 90°에서 볼(11)을 지름방향으로 일왕복시키도록 형성되어 있고, 이것을 직선상으로 전개하면 제13도와 같이 된다. 홈(10a)은 지름방향의 반전위치와, 제3 안내구간(10a-3)에서는 볼(11)과 홈(10a) 사이에서 힘을 전달하지 않으나, 힘을 전달하고 있는 구간에서는 볼(11)에 대한 접촉각의 크기가 항상 같기 때문에, 발생하는 스러스트력도 일정하게 된다. 즉, 제13도에 있어서 aa', bb', cc', d=d'의 조건을 채우고, 임의의 볼(11)이 힘이 전달되지 않은 위치에 있을 때는 다른 어느 것인가의 볼(11)이 힘이 전달되는 위치에 있도록 홈(10a)의 전체를 형성함으로서, 디스크플레이트(10)가 어떠한 회전각이어도 항상 일정한 스러스트력을 발생시킬 수 있다. 또, 제1안so구간(10a-1) 및 제2안내구간(10a-2)에서는, 볼(11)에 대한 접촉각의 크기를 같게 하고 있기 때문에, 홈(10a)의 깊이방향의 단면형상을 원주방향으로 일정하게 할 수 있고, 가공이 용이하게 된다고 하는 이점이 있다.

제14도 내지 제16도는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 것으로 제14도 및 제15도는 디스크플레이트의 정면도, 제16도는 차동장치의 요부분해사시도이다.

동도면에 있어서, 20은 센터플레이트, 21은 한쪽의 디스크플레이트, 22는 다른쪽의 디스크플레이트, 23은 볼이고 제1실시예와 상위하는 점은 각 디스크플레이트(21, 22)에 설치된 홈(21a, 22a)의 형상이 서로 다른 것에 있다.

제14도의 실선으로 나타낸 한쪽의 디스크플레이트(21)의 홈(21a)은 볼(23)을 디스크플레이트(21)의 지름방향 내측에서 외측을 향하여 이동시키는 제1안내구간(21a-1)과 볼(23)을 디스크플레이트(21)의 지름방향 외측으로부터 내측을 향하여 이동시키는 제2안내구간(21a-2)을 원주방향으로 연속하여 가지며, 각 안내구간(21a-1, 21a-2)은 볼(23)에 대한 접촉각의 크기가 서로 같아져 있다. 즉, 각 안내구간(21a-1, 21a-2)은 제1 및 제2실시예와는 달리, 서로 대칭형상으로 되어 있고, 한쪽의 디스크플레이트(21)에서는 제1안내구간(21a-1)과 제2안내구간(21a-2)의 수가 모두 4개씩 형성되어 있다.

또, 제14도의 파선으로 나타낸 다른쪽의 디스크플레이트(22)의 홈(22a)은 한쪽의 디스크플레이트(21)와 마찬가지로 서로 대칭형상의 제1안내구간(22a-1)과 제2안내구간(22a-2)을 가지며, 그 수는 모두 3개씩 형성되어 있다. 또한, 센터플레이트(20)에는 모두 7개의 긴구멍(20a)이 설치되고, 볼(23)의 수도 7개이다.

이와 같이, 각 홈(21a, 22a)의 안내구간의 수가 다르면, 볼(23)을 반전시키는 위치의 수가 서로 다르기 때문에, 각 디스크플레이트(21, 22)는 서로 다른 회전수로 회전하고, 그 회전비는 제1 또는 제2안내구간의 수의 역수에 비례한다. 즉, 본 실시예의 경우, 한쪽의 디스크플레이트(21)와 다른쪽의 디스크플레이트(22)의 회전비는 4：3이 된다. 따라서, 본 실시예의 차동장치는 각 디스크플레이트(21, 22)의 회전비가 다르기 때문에, 제1 및 제2실시예와 같이 좌우의 구동륜 사이에 설치되는 차동장치가 아니라, 4륜 구동차의 센터데프와 같이, 전후의 차륜으로의 구동축에 각각 서로 다른 고정배분비로 토오크를 전달하는 경우에 이용된다.

또, 본 실시예에서는 홈(21a, 22a)을 한쪽의 디스크플레이트(21)에 있어서의 제1 안내구간(21a-1) 또는 제2안내구간(21a-2)의 수와, 다른쪽의 디스크플레이트(22)에 있어서의 제1안내구간(22a-1) 또는 제2안내구간(22a-2)의 수를 합계한수가 볼(23)의 수와 일치하도록 형성함으로서, 회전력의 전달손실을 최소한으로 할 수 있다. 즉, 제1 또는 제2안내구간의 수는 한쪽의 디스크플레이트(21)에서는 4개, 다른쪽의 디스크플레이트(22)에서는 3개이기 때문에, 볼(23)의 수는 7개가 된다. 이로써, 각 홈(21a, 22a)의 반전위치가 겹쳐진 상태, 즉 볼(23)이 구동력을 전달할 수 없는 상태는 어떠한 회전각에 있어서도 최대 1개소만이 되어 항상 적어도 모두 6개의 볼(23)이 각 홈(21a, 22a)에 회전력이 작용하는 방향에 대하여 경사진 각도로 접하기 때문이다. 또, 제15도에 나타낸 바와 같이, 제1안내구간(21b-1) 또는 제2안내구간(21b-2)의 수가 모두 4개의 홈(21b)과, 제1안내구간(22b-1) 또는 제2안내구간(22b-2)의 수가 모두 7개의 홈(22b)을 조합시킨 경우, 볼(23)의 수와 센터플레이트(20)의 긴구멍(20b)의 수는 각각 11개씩이 된다. 또한, 제1 또는 제2안내구간의 수가 각 디스크플레이트에서 짝수끼리의 경우에는 반전위치가 겹쳐진 위치는 최대 2개소가 된다.

제17도는 본 발명의 제4실시예를 나타낸 것으로, 전동체로서 롤러를 이용한 것이다. 동도면에 있어서 30은 센터플레이트, 31은 한쪽의 디스크플레이트, 32는 다른쪽의 디스크플레이트, 33은 롤러이다.

즉, 센터플레이트(30)에는 상기 실시예와 마찬가지의 긴구멍(30a)이 설치되고, 각 긴구멍(30a)에는 각 롤러(33)가 전동축을 각 디스크플레이트(31, 32)의 회전축과 같은 방향으로 수용되어 있다. 또, 각 디스크플레이트(31, 32)에는 상기 실시예와 마찬가지의 홈(31a)(한쪽의 디스크플레이트 31만 도시)이 각각 설치되고, 홈(31a)은 롤러(33)의 단부에 맞추어 형성되어 있다.

이 구성에서는 각 롤러(33)에 작용하는 힘은 모두 각 디스크플레이트(31, 32)의 회전축과 직교하는 방향이 되기 때문에 회전축의 축심방향의 반력, 즉 스러스트력은 발생하지 않는다.

제18도는 본 발명의 제5실시예를 나타낸 것으로, 모두 3개의 센터플레이트와, 모두 4개의 디스크플레이트를 구비한 것이다. 동도면에 있어서, 40, 41, 42는 센터플레이트, 43, 44, 45, 46은 디스크플레이트, 47, 48, 49는 볼이다.

한쪽의 출력축에 연결되는 1번째 디스크플레이트(43)는 1번째의 센터플레이트(40)를 사이로 하며 2번째 디스크플레이트(44)와 대향하고 있고, 1번째 디스크플레이트(43)의 대향면에는 제1 또는 제2안내구간의 수가 모두 6개로 형성된 홈(43a)이 설치되고, 2번째 디스크플레이트(44)의 대향면에는 제1 또는 제2안내구간의 수가 모두 4개로 형성된 홈(도시생략)이 설치되어 있다. 또, 1번째 센터플레이트(40)에는 모두 10개의 긴구멍(40a)이 설치되어 있고, 각 긴구멍(40a)에는 같은 수의 볼(47)이 수용되어 있다.

2번째 디스크플레이트(44)는 2번째 센터플레이트(41)를 사이로 하여 3번째 디스크플레이트(45)와 대향하고 있고, 2번째 디스크플레이트(44)의 대향면에는 제1 또는 제2안내구간의 수가 모두 5개로 형성된 홈(44a)이 설치되고, 3번째 디스크플레이트(45)의 대향면에는 제1 또는 제2안내구간의 수가 모두 6개로 형성된 홈(도시생략)이 설치되어 있다. 또, 2번째 센터플레이트(41)에는 모두 11개의 긴구멍(41a)이 설치되어 있고, 각 긴구멍(41a)에는 같은 수의 볼(48)이 수용되어 있다.

3번째 디스크플레이트(45)는 3번째 센터플레이트(42)를 사이로 하여 다른쪽의 출력축에 연결되는 4번째 디스크플레이트(46)와 대향하고 있고, 3번째 디스크플레이트(45)의 대향면에는 제1 또는 제2안내구간의 수가 모두 4개로 형성된 홈(45a)이 설치되고, 4번째 디스크플레이트(46)의 대향면에는 제1 또는 제2안내구간의 수가 모두 5개로 형성된 홈(도시생략)이 설치되어 있다. 또, 3번째 센터플레이트(42)에는 모두 9개의 긴구멍(42a)이 설치되어 있고, 각 긴구멍(42a)에는 같은 수의 볼(49)이 수용되어 있다.

이 구성에서는 1번째 디스크플레이트(43)가 정회전하면, 2번째 디스크플레이트(44)는 역회전, 3번째 디스크플레이트(45)는 정회전, 그리고 4번째 디스크플레이트(44)는 역회전이 되어 양단의 디스크플레이트(43, 46)는 서로 역방향으로 회전한다. 그때, 제1 또는 제2안내구간의 수로부터 각각의 회전비를 구하면, 1번째 디스크플레이트(43)로부터 순서대로

1：(-6/4)：(5/6)：(-4/5)

가 된다. 따라서, 1번째 디스크플레이트(43)의 회전수를 1로 한 경우, 4번째 디스크플레이트(44)의 회전수는

1×(-6/4)×(5/6)×(-4/5) = -1

가 되고, 양단의 디스크플레이트(43, 46)의 회전비는 1：1이 된다.

따라서, 제1 또는 제2안내구간이 대칭형상의 홈을 이용한 경우에도 본 실시예와 같이 복수의 센터플레이트와 디스크플레이트를 조합하면, 회전비를 1：1로 할 수 있기 때문에, 자동차의 좌우의 구동륜사이에 설치되는 차동장치로서도 이용할 수 있다.

제19도 내지 제22도는 본 발명의 제6실시예를 나타낸 것으로 제19도는 차동장치의 측면단면도, 제20도는 제19도의 A-A선 방향 단면도, 제21도 및 제22도는 차동장치의 분해사시도이다. 또한, 제21도 및 제22도의 일점쇄선은 각 도면에 기재한 ※표로 연속하는 것을 나타낸다.

본 실시예의 차동장치는 기어케이스(50)와, 기어케이스(50)의 일단을 폐색하는 기어케이스커버(1)와, 서로 동축상으로 대향하여 배치된 1쌍의 디스크플레이트(52, 53)와, 각 디스크플레이트(52, 53)사이에 배치된 센터플레이트(54)와 센터플레이트(54)에 전동자유롭게 유지된 다수의 볼(55)을 구비하고, 기어케이스(50)내에는 각 볼(55)이 이동하는 공간에 점성유체(56)가 충전되어 있다. 즉, 각 디스크플레이트(52, 53)는 회전체를, 센터플레이트(54)는 유지체를, 각 볼(55)은 전동체를 각각 구성하고 있다.

기어케이스(50)는 일단을 개구한 통형을 이루고, 그 중앙에는 한쪽의 디스크플레이트(52)를 지지하는 베어링(50a)이 설치되어 있다. 기어케이스(50)의 주위에는 플랜지(50b)가 설치되고, 플랜지(50b)에는 볼트삽통용의 다수의 구멍(50c)이 설치되어 있다. 또, 기어케이스(50)의 내면에는 센터플레이트(54)를 고정하기 위한 홈(50d)이 설치되어 있다. 기어케이스(50)의 원주면에는 점성유체(56)를 충전하기 위한 모두 2개의 충전구멍(50e)이 설치되고, 각 충전구멍(50e)에 점성유체(56)가 충전된 후에 볼(50f)로 봉쇄되고, 충전구멍(50e)은 스크류 플러그(50g)를 나사결합함으로서 볼(50f)을 고정하고 있다. 또, 기어케이스(50)에는 외부로부터의 윤활유를 유통하기 위한 복수의 구멍(50h)이 설치되어 있다.

기어케이스커버(51)는 원반상으로 형성되고, 그 중앙에는 다른쪽의 디스크플레이트(53)를 지지하는 베어링(51a)이 설치되어 있다. 기어케이스커버(51)의 주위에는 플랜지(51b)가 형성되고, 플랜지(51b)에는 볼트삽통용의 다수의 구멍(51c)이 설치되어 있다. 또, 기어케이스커버(51)는 각 플랜지(50b, 51b)를 체결하는 볼트(51d)에 의하여 시일용의 O링(51e)을 거쳐 기어케이스(50)에 설치되어 있다. 또, 기어케이스커버(51)에는 외부로부터의 윤활유를 유통하기 위한 복수의 구멍(51f)이 설치되어 있다.

각 디스크플레이트(52, 53)는 서로 대향면을 평탄하게 형성하고, 그 타단에는 차륜측의 드라이브샤프트를 연결하기 위한 연결부(52a, 53a)가 설치되어 있다. 각 연결부(52a, 53a)는 축방향으로 관통한 중공구조를 가지며, 한쪽의 연결부(52a)는 다른쪽의 연결부(53a) 보다도 축방향으로 길게 형성되어 있다. 각 디스크플레이트(52, 53)의 대향면에는 각 볼(55)이 전동 자유롭게 계합하는 홈(52b, 53b)이 설치되고, 각 홈(52b, 53b)은 원주방향으로 연속하여 형성되어 있다. 각 홈(52b, 53b)은 제1실시예, 제2실시예 또는 제3실시예에서 나타낸 홈과 마찬가지로 형성할 수 있고, 그 작용효과에 관해서는 상기 실시예와 마찬가지이므로, 설명은 생략한다. 또, 한쪽의 디스크플레이트(52)와 기어케이스(50) 사이, 다른쪽의 디스크플레이트(53)와 기어케이스커버(51)사이에는 각각 트러스트 와셔(52c,53c)개장되어 있다. 또한, 각 디스크플레이트(52, 3)의 대향면측에는 중공부분을 폐색하는 디스크캡(52d, 53d)이 설치되고, 각 디스크캡(52d, 53d)의 외주면과 각 디스크플레이트(52, 53) 사이에는 시일용의 O링(52e, 53e)이 개방되어 있다. 또, 각 디스크플레이트(52, 53)의 연결부(52a, 53a)와 베어링(50a, 51a) 사이는 오일시일(52f, 53f)에 의하여 밀폐되어 있다.

센터플레이트(54)는 양단면을 각 디스크플레이트(52, 53)에 대향시키고 있고, 그 원주면에 설치한 홈(54a)과 기어케이스(1)의 홈(50d)에 감합하는 핀(54b)에 의하여 기어케이스(50) 내에 고정되어 있다. 센터플레이트(54)에는 각 볼(5)을 전동자유롭게 수용하는 모두 10개의 긴구멍(54c)이 원주방향으로 같은 간격으로 설치되어 있고, 각 긴구멍(54c)은 지름방향으로 직선상으로 뻗고, 각각 축방향으로 관통하여 설치되어 있다. 즉, 각 긴구멍(54c)은 안내부를 이룬다.

각 볼(55)은 센터플레이트(54)의 긴구멍(54c)에 수용되고, 각각 각 디스크플레이트(52, 53)의 홈(52b, 53b)에 계합하고 있다. 각 볼(55)은 센터플레이트(54)의 양면측에 배치된 판상의 다수의 볼홀더(55a)에 유지되어 있고, 각 볼홀더(55a)에는 볼(55)이 삽입되는 구멍(55b)이 설치되어 있다. 즉, 각 볼홀더(55a)에 의하여 센터플레이트(54)의 각 긴구멍(54c)이 덮여져 있고, 각 볼홀더(55a)는 볼(55)과 함께 센터플레이트(54)의 지름방향으로 이동하도록 되어 있다.

점성유체(56)는 실리콘오일 등으로 이루어지고, 각 디스크플레이트(52, 53)의 홈(52b, 53b)내와, 센터플레이트(54)의 긴구멍(54c)내를 포함하는 영역, 즉 기어케이스(50)내의 각 오일시일(52f, 53f)에 의하여 밀폐된 공간내에 충전되어 있다.

이상과 같이 구성된 차동장치에 있어서는, 각 디스크플레이트(52, 53)에 회전차가 생기면, 각 볼(55)은 각 디스크플레이트(52, 53)의 홈(52b, 53b)에 안내되어 전동하고, 센터플레이트(54)의 긴구멍(54c)내를 왕복이동한다. 그때, 각 디스크플레이트(52, 53)의 한쪽만을 드라이브샤프트(57)측으로부터 회전시키도록 한 경우, 제1실시예와 마찬가지로 각 볼(55)이 홈(52b, 53b)으로부터 받는 반력에 의하여 차동이 제한된다. 또, 각 디스크플레이트(52, 53)의 회전속도차가 커지면, 각 볼(55)이 점성유체(56)로부터 받는 저항이 증대하고, 이 저항에 의하여 차동이 제한된다. 즉, 각 볼홀더(5aa)에 의하여 밀폐된 긴구멍(54c)내를 각 볼(55)이 이동하면, 긴구멍(54c)의 내면과 볼(55)사이의 약간의 간극을 점성유체(56)가 유통하기 때문에, 그 때의 유통저항이 차동을 제한하는 힘으로서 작용한다. 이 경우, 차동제한효과는 각 디스크플레이트(52, 53)의 회전속도차에 따라 서서히 커지도록 발생한다.

따라서, 본 실시예에서는 각 볼(55)이 홈(52b, 53b)으로부터 받는 반력에 의한 토오크감응의 차동제한효과에 덧붙여, 각 볼(55)이 점성유체(56)로부터 받는 저항에 의한 회전감응의 차동제한효과도 얻을 수 있기 때문에, 주행상태에 따라 항상 적확한 차동제한을 행할 수 있다. 또한, 상기 점성유체(56)에는 실리콘오일 이외의 다른 점성유체를 이용하여도 좋다.

제23도 내지 제26도는 본 발명의 제7실시예를 나타낸 것으로 제23도는 차동장치의 측면단면도, 제24도는 제23도의 A-A선 방향단면도, 제25도는 차동장치의 분해사시도이다.

본 실시예의 차동장치는 기어케이스(60)와, 기어케이스(60)의 일단을 폐색하는 기어케이스커버(61)와, 서로 동축상으로 배치된 1쌍의 볼디스크(62, 63)와, 각 볼 디스크(62, 63) 사이에 배치된 볼홀더(64)와, 볼홀더(64)에 전동자유롭게 유지된 다수의 볼(65)로 구성되어 있다. 즉, 각 볼디스크(62, 63)는 회전체를, 볼홀더(64)는 유지체를, 각 볼(65)은 전동체를 각각 구성하고 있다.

기어케이스(60)는 일단을 개구한 통형을 이루고 그 중앙에는 한쪽의 볼디스크(62)를 지지하는 베어링(60a)이 설치되어 있다. 기어케이스(60)의 주위에는 플랜지(60b)가 설치되어 있고, 플랜지(60b)에는 볼트삽통용의 다수의 구멍(60c)이 설치되어 있다.

기어케이스커버(61)는 원반상으로 형성되고, 그 중앙에는 다른쪽의 볼디스크(63)를 지지하는 베어링(61a)이 설치되어 있다. 기어케이스커버(61)의 주위에는 플랜지(61b)가 설치되고, 플랜지(61b)에는 볼트삽통용의 다수의 구멍(61c)이 설치되어 있다. 즉, 기어케이스커버(61)는 각 플랜지(60b, 61b)를 체결하는 볼트(61d)에 의하여 기어케이스(1)에 설치된다.

한쪽의 볼디스크(62)는 통모양으로 형성되고, 그 일단에는 차륜측의 드라이브샤프트(66)를 연결하기 위한 연결부(62a)가 설치되어 있다. 이 볼디스크(62)의 외주면에는 각 볼(65)이 전동자유롭게 계합하는 홈(62b)이 설치되고, 홈(62b)는 원주방향으로 연속되어 형성되어 있다. 제26도는 각 볼디스크(62, 63)를 평면상으로 전개한 것으로서 도면속의 각도 0°∼360°는 원주방향의 위치를 나타낸다. 즉, 홈(62b)은 제26도에 나타낸 바와 같이 볼(65)을 볼디스크(62)의 축방향 일단측으로부터 타단측을 향하여 이동시키는 제1안내구간(62b-1)과, 볼(65)을 볼디스크(62)의 축방향 일단측으로부터 타단측을 향하여 이동시키는 제2안내구간(62b-2)을 교대로 연속하여 가지며, 제2안내구간(62b-2)은 제1안내구간(62b-1) 보다도 원주방향으로 길게 형성되어 있다. 또, 볼디스크(62)의 단면과, 기어케이스(60) 사이에는 트러스트와셔(62c)가 개장되어 있다.

다른쪽의 볼디시크(63)는 통모양으로 형성되고, 그 일단에는 차륜측의 드라이브샤프트(66)를 연결하기 위한 연결부(63a)가 설치되어 있다. 이 볼디스크(63)의 내경이 한쪽의 볼디스크(62)의 외경보다도 크게 형성되고, 그 내측에는 한쪽의 볼디스크(62)가 삽입되어 있다. 볼디스크(63)의 내주면에는 각 볼(65)이 전동자유롭게 계합하는 홈(63b)이 설치되고, 홈(63b)은 원주방향으로 연속되어 형성되어 있다. 홈(63b)은 한쪽의 볼디스크(62)와 마찬가지로 제26도에 나타낸 바와 같이 볼(65)을 볼디스크(63)의 축방향 일단측으로부터 타단측을 향하여 이동시키는 제1안내구간(63b-1)과, 볼(65)을 볼디스크(63)의 축방향 일단측으로부터 타단측을 향하여 이동시키는 제2안내구간(63b-2)을 교대로 연속하여 가지며, 제1안내구간(63b-1)은 제2안내구간(63b-2) 보다도 원주방향으로 길게 형성되어 있다. 즉, 각 볼디스크(62, 63)의 대향면에 있어서는, 각 홈(62b, 63b)의 축방향 한쪽의 반전위치가 지름방향에서 보아 일치했을 때는 다른쪽의 반전위치가 서로 원주방향으로 어긋나도록 되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 홈(62b, 63b)이 지름방향으로 대향하고 있으나, 그 작용효과에 관해서는 홈이 축방향으로 대향하고 있는 제1실시예의 경우와 아주 동일하다. 또, 볼디스크(63)의 단면과, 기어케이스(60) 사이에는 트러스트와셔(63c)가 개장되어 있다. 또한 볼디스크(63)의 일부는 축방향으로 분할되어 있고, 이 분할부(63d)는 다수의 핀(63e)을 거쳐 볼디스크(63)에 연결되어 있으나, 이것은 볼디스크(63)의 홈(63b) 가공을 용이하게 하기 위함과, 조립시, 볼(65)을 각홈(62b, 63a) 사이에 넣기 위한 구조이다.

볼홀더(64)는 통모양으로 형성되고, 각 볼디스크(62, 63) 사이에 배치되어 있다. 볼홀더(64)의 원주면에는 각 볼(65)을 전동자유롭게 수용하는 다수의 긴 구멍(64a)이 원주방향으로 같은 간격으로 설치되어 있고, 각 긴구멍(64a)은 지름방향으로 직선상으로 뻗고, 각각 축방향으로 관통하여 설치되어 있다. 즉, 각 긴구멍(64a)은 안내부를 이룬다. 또, 볼홀더(64)의 일단에는 플랜지(64b)가 설치되고, 볼홀더(64)는 플랜지(64b)의 원주면에 설치한 홈(64c)에 끼워맞추는 다수의 핀(64d)에 의하여 기어케이스(60)내에 고정되어 있다. 이 경우, 기어케이스(60)내에도 각 핀(64d)에 끼워맞추는 홈(60e)이 설치되어 있다.

각 볼(65)은 볼홀더(64)의 각 긴구멍(64a)에 수용되고, 각각 각 볼디스크(62, 63)의 홈(62b, 63b)에 계합하고 있다.

이상과 같이 구성된 차동장치에 있어서는 각 볼디스크(62, 63)에 회전차가 생기면, 각 볼(65)은 각 볼디스크(62, 63)의 홈(62b, 63b)에 안내되어 전동하고, 볼홀더(64)의 각 긴구멍(64a)내를 왕복이동한다. 이 경우, 각 볼(65)은 하나 걸러 반수씩 각홈(62b, 63b)의 축방향 한쪽의 반전위치에 이르나, 각 볼디스크(62, 63)에서는 각 홈(62b, 63b)의 반전위치가 축방향 한쪽에서 일치했을 때 다른쪽에서는 서로 어긋나도록 되어 있기 때문에, 모든 볼(65)이 동시에 각 홈(62b, 63b)의 반전위치에 이르지 않도록 되어 있다. 또, 각 볼디스크(62, 63)의 한쪽만을 드라이브샤프트(66)측에서 회전시키도록 한 경우, 제1실시예와 마찬가지로, 각 볼(65)이 홈(62b, 63b)으로부터 받는 반력에 의하여 차동이 제한된다.

또한, 본 실시예에서는 각 홈(62b, 63b)을 제1실시예와 마찬가지로 형성한 것을 나타냈으나, 제2실시예 또는 제3실시예와 마찬가지로 형성하면 이들의 작용효과를 얻는 것도 가능하다.

제27도 내지 제30도는 본 발명의 제8실시예를 나타낸 것으로 제27도는 차동장치의 측면단면도, 제28도는 제27도의 A-A선 방향 단면도, 제29도는 차동장치의 분해사시도이다.

본 실시예의 차동장치는 기어케이스(70)와, 기어케이스(70)의 일단을 폐색하는 기어케이스커버(71)와, 서로 동축상으로 배치된 1쌍의 볼디스크(72)와, 각 볼디스크(72) 사이에 배치된 다수의 볼 홀더(73)와 각 볼홀더(73)에 전동 자유롭게 유지된 다수의 볼(74)로 구성되고, 기어케이스(70) 내에는 각 볼(74)이 이동하는 공간에 점성유체(75)가 충전되어 있다. 즉, 각 볼디스크(72)는 회전체를, 각 볼홀더(73)는 유지체를, 각 볼(74)은 전동체를 각각 구성하고 있다.

기어케이스(70)는 일단을 개구한 통형을 이루고, 그 중앙에는 한쪽의 볼디스크(72)를 지지하는 베어링(70a)이 설치되어 있다. 기어케이스(70)의 주위에는 플랜지(70b)가 설치되고, 플랜지(70b)에는 볼트삽통용의 다수의 구멍(70c)이 설치되어 있다. 기어케이스(70)의 내주면에는 각 볼(74)이 계합하는 다수의 홈(70d)이 설치되고, 각 홈(70d)은 기어케이스(70)의 축방향으로 직선상으로 뻗고, 원주방향으로 같은 간격으로 설치되어 있다. 즉, 각홈(70d)은 안내부를 이룬다. 또, 각 홈(70d)내에는 볼(74) 사이에 간극을 형성하는 유체통로(70e)가 설치되고, 이 유체통로(70e)에는 점성유체(75)가 유통할 수 있도록 되어 있다.

기어케이스커버(71)는 원반상으로 형성되고, 그 중앙에는 다른쪽의 볼디스크(72)를 지지하는 베어링(71a)이 설치되어 있다. 기어케이스커버(71)의 주위에는 플랜지(71b)가 형성되고, 플랜지(71b)에는 볼트삽통용의 다수의 구멍(71c)이 설치되어 있다. 또, 기어케이스커버(71)는 각 플랜지(70b, 71b)를 체결하는 볼트에 의하여 시일용의 O링(71e)을 거쳐 기어케이스(70)에 설치되어 있다. 또, 기어케이스커버(71)는 점성유체(75)를 충전하기 위한 충전구멍(71e)을 가지며, 충전구멍(71e)은 점성유체(75)가 충전된 후에 볼(71f)에 의해 봉쇄되고, 충전구멍(71e)의 주위를 압궤함으로서 볼(71f)을 고정하고 있다. 이 경우, 충전구멍(71e)은 주입용과 공기뽑기용으로서 지금 2개소 이상에 설치되어 있다. 또한, 기어케이스커버(71)의 내면측에는 주입된 점성유체를 기어케이스(70)의 원주방향으로 분산시키기 위한 환상의 홈(71g)이 설치되고, 홈(71g)은 각 충전구멍(71e)에 연통하도록 형성되어 있다.

각 볼디스크(62)는 중공구조를 가지며, 그 일단에는 차륜측의 드라이브샤프트를 연결하기 위한 연결부(72a)가 설치되어 있다. 각 볼디스크(72)는 서로 같은 외경을 가지며, 그 대향면끼리를 회동자유롭게 결합하고 있다. 각 볼디스크(72)의 외주면에는 각 볼(74)이 회동자유롭게 계합하는 홈(72b)이 설치되고, 홈(72b)은 원주방향으로 연속되어 형성되어 있다. 제30도는 각 볼디스크(72)를 평면상으로 전개한 것으로서 도면속의 각도 0°∼360°는 원주방향의 위치를 나타낸다. 즉, 각 홈(72b)은 제30도에 나타낸 바와 같이 볼(74)을 볼디스크(72)의 축방향 일단측으로부터 타단측을 향하여 이동시키는 제1안내구간(72b-1)과, 볼(74)을 볼디스크(72)의 축방향 일단측으로부터 타단측을 향하여 이동시키는 제2안내구간(72b-2)을 교대로 연속하여 가지며, 한쪽의 볼디스크(72)에서는 제1안내구간(72b-1)이 제2안내구간(72b-2) 보다도 원주방향으로 길게 형성되고, 다른쪽의 볼디스크(72)에서는 제2안내구간(72b-2)이 제1안내구간(72b-1) 보다도 원주방향으로 길게 형성되어 있다. 즉, 각 볼디스크(72)에 있어서는, 제7실시예와 마찬가지로, 각 홈(72b)의 축방향 한쪽의 반전위치가 원주방향으로 일치했을 때에는 다른쪽의 반전위치가 서로 원주방향에서 엇갈리도록 되어 있다. 또, 각 홈(72)내에는 볼(74) 사이에 간극을 형성하는 유체통로(72c)가 설치되고, 이 유체통로(72c)에는 점성유체(75)가 유통할 수 있도록 되어 있다. 각 볼디스크(72)의 대향면에는 중공부분을 폐색하는 디스크캡(72d)이 설치되고, 각 디스크캡(72d)의 외주면과 각 볼디스크(72)의 사이에는 시일용의 O링(72e)이 개장되어 있다. 또, 한쪽의 볼디스크(72)의 단면과 기어케이스(70) 사이, 다른쪽의 볼디스크(72)의 단면과 기어케이스커버(71) 사이에는 트러스트와셔(72f)가 개장되고, 각 볼디스크(72)의 연결부(72a)와 베어링(70a, 71a) 사이에는 오일시일(72g)에 의하여 밀폐되어 있다. 또한, 각 볼디스크(72)의 원주면에는 홈(72b)과 볼디스크(72)의 단면을 연통하는 복수의 유체통로(72h)가 설치되고, 기어케이스커버(71)의 충전구멍(71e)으로부터 주입된 점성유체(75)가 유체통로(72h)를 통하여 홈(72b)내로 충전되도록 되어 있다.

각 볼홀더(73)는 각 볼디스크(72)의 원주면과 기어케이스(70) 사이에 배치되고, 한쪽의 볼디스크(72)의 원주면으로부터 다른쪽의 볼디스크(72)의 원주면까지 뻗어 있다. 각 볼홀더(73)는 한쪽의 볼디스크(72)측의 볼(74)과 다른쪽의 볼디스크(72)측의 볼(74)을 각각 하나씩 수용하는 모두 2개의 구멍(73a)을 가지며, 각 볼디스크(72)측의 볼(74)을 일정한 간격을 유지한 상태에서 각 볼홀더(73)의 축방향으로 왕복하도록 되어 있다. 또, 각 볼홀더(73) 사이에는스페이서(73b)가 설치되고, 각 볼홀더(73) 및 각 스페이서(73b)에 의하여 기어케이스(70)의 홈(70d)과 각 볼디스크(72)의 홈(72b)이 덮여지도록 되어 있다.

각 볼(74)은 각 볼홀더(73)의 구멍(73a)에 수용되고, 각각 기어케이스(70)의 홈(70d)과 각 볼디스크(72)의 홈(72b)에 계합되어 있다.

점성유체(75)는 실리콘오일등으로 이루어지고, 각 볼디스크(72)의 홈(72b)내를 포함하는 영역, 즉 기어케이스(70)내의 각 오일시일(72g)에 의하여 밀폐된 공간내에 충전되어 있다.

이상과 같이 구성된 차동장치에 있어서는 각 볼디스크(72)에 회전차가 생기면, 각 볼(74)은 각 볼디스크(72)의 홈(72b)에 안내되어 전동하고, 각 볼홀더(73)와 함께 각 볼디스크(72)의 축방향으로 왕복이동한다. 그때, 각 볼디스크(72)의 한쪽만을 드라이브샤프트측으로부터 회전시키려고 한 경우, 제1실시예와 마찬가지로 각 볼(74)이 홈(72b)으로부터 받는 반력에 의하여 차동이 제한된다. 또, 각 볼디스크(72)의 회전속도차가 커지면, 각 볼(74)이 점성유체(75)로부터 받는 저항이 증대하고 이 저항에 의하여 차동이 제한된다. 즉, 각 볼홀더(73)에 의하여 밀폐된 홈(70d, 72b)내를 각 볼(74)이 전동하면, 각 홈(70d, 72d)의 유체통로(70e, 72c)를 점성유체(75)가 유통하기 때문에 그때의 유통저항이 차동을 제한하는 힘으로서 작용한다. 이 경우, 차동제한효과는 각 볼디스크(72)의 회전속도차에 따라 서서히 커지도록 발생한다.

따라서, 본 실시예에서는 볼(74)이 홈(72b)으로부터 받는 반력에 의한 토오크감응의 차동제한효과에 덧붙여 볼(74)이 점성유체(75)로부터 받는 저항에 의한 회전감응의 차동제한효과도 얻을 수 있기 때문에, 제2실시예와 마찬가지로 주행상태에 따라 항상 적확한 차동제한을 행할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 각 홈(72b)을 제1실시예와 마찬가지로 형성한 것을 나타냈으나, 제2실시예 또는 제3실시예와 마찬가지로 형성하면 이들의 작용효과를 얻는 것도 가능하다. 또, 제7실시예에 있어서도, 본 실시예와 마찬가지로 점성유체를 충전한 구조를 추가 할 수 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는 본 발명을 자동차의 차동장치에 이용하는 것을 전제로 하여 설명하였으나, 본 발명은 회전전동장치로서, 다른 기계에도 널리 이용할 수 있다. 특히 제3실시예에 나타낸 것은 극히 간단한 구조로 감속기로서의 기능을 다하기 때문에, 각종 변속장치는 물론, 예를 들면 공업용 로보트 등에 이용되는 매니퓨레이터의 관절부분의 회전기구 등에 극히 유효하다.

Claims (17)

1. 서로 축방향으로 대향하게 동축상으로 배치된 1쌍의 회전체와, 각 회전체를 수용하는 케이스체와, 각 회전체의 축방향의 대향면 사이에 배치된 복수의 전동체와, 각 전동체를, 각 회전체 사이에 유지하는 유지체를 구비하고, 상기 유지체에는 상기 회전체의 지름방향으로 연장된 복수의 안내부를 회전체의 축방향으로 관통하게 설치하여 각 안내부에 각 전동체를 이동자유롭게 수용하고, 각 회전체의 축방향의 대향면에는 각 전동체에 계합하는 홈을 회전체의 원주방향으로 연속하여 설치하고, 각 홈을 각 회전체에 회전차가 생기면 각 전동체가 상기 안내부에 따라 왕복이동하도록 형성한 것을 특징으로 하는 차동장치.
2. 서로 축방향으로 대향하게 동축상으로 배치된 1쌍의 회전체와, 각 회전체를 수용하는 케이스체와, 각 회전체와 케이스체의 지름방향의 대향면 사이에 배치된 복수의 전동체와, 한쪽의 회전체측의 전동체와 다른쪽의 회전체측의 전동체를 전동자유롭게 유지하는 복수의 유지체를 구비하고, 상기 케이스체에는 회전체의 축방향으로 연장된 복수의 안내부를 설치하고 각 안내부에 각 전동체를 이동자유롭게 계합하고, 각 회전체의 케이스체와의 대향면에는 각 전동체에 계합하는 홈을 회전체의 원주방향으로 연속하여 설치하고, 각 홈을 각 회전체에 회전차가 생기면, 상기 유지체 및 각 전동체가 케이스체의 안내부를 따라 왕복이동하도록 형성한 것을 특징으로 하는 차동장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 각 회전체의 홈은 전동체를 상기 안내부의 일단측으로부터 타단측을 향하여 이동시키는 제1안내구간과, 전동체를 안내부의 타단측으로부터 일단측을 향하여 이동시키는 제2안내구간을 원주방향으로 연속하여 가지고, 한쪽의 회전체의 제1안내구간을 제2안내구간 보다도 원주방향으로 길게 형성하고, 다른쪽의 회전체의 제2안내구간을 제1안내구간 보다도 원주방향으로 길게 형성한 것을 특징으로 하는 차동장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 각 회전체의 지름방향에 있어서의 홈과 전동체와의 접촉각의 크기를 각 회전체의 회전축으로부터 전동체까지의 거리가 변화하여도 홈이 전동체로부터 받는 반력의 크기가 항상 일정하게 되도록 설정한 것을 특징으로 하는 차동장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 각 회전체의 축방향에 있어서의 홈과 전동체와의 접촉각의 크기를 각 회전체의 회전축으로부터 전동체까지의 거리가 변화하여도 홈이 전동체로부터 받는 반력의 크기가 항상 일정하게 되도록 설정한 것을 특징으로 차동장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 각 회전체의 홈은 전동체를 상기 안내부의 일단측으로부터 타단측을 향하여 이동시키는 제1안내구간과, 전동체를 안내부의 타단측으로부터 일단측을 향하여 이동시키는 제2안내구간과, 전동체를 안내부의 소정범위내의 위치에 유지하는 제3안내구간과 원주방향으로 연속하여 가지고, 제1 및 제2안내구간에 있어서의 전동체와의 접촉도의 크기를 서로 같게 형성함과 동시에, 한쪽의 회전체에서는 제1안내구간내에 제3안내구간을 설치하고, 다른쪽의 회전체에서는 제2안내구간내에 제3안내구간을 설치한 것을 특징으로 하는 차동장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 각 회전체의 홈은 전동체를 상기 안내부의 일단측으로부터 타단측을 향하여 이동시키는 제1안내구간과, 전동체를 안내부의 타단측으로부터 일단측을 향하여 이동시키는 제2안내구간을 원주방향으로 연속하여 가지고, 한쪽의 회전체의 제1 또는 제2안내구간의 수와 다른쪽의 회전체의 제1 또는 제2의 안내구간의 수가 서로 다르게 형성한 것을 특징으로 하는 차동장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 회전체의 홈을 한쪽의 회전체의 제1 또는 제2안내구간의 수와, 다른쪽의 회전체의 제1 또는 제2의 안내구간의 수를 합계한 수가 전동체의 수와 일치하게 형성한 것을 특징으로 하는 차동장치.
9. 제7항에 있어서, 서로 동축상으로 배치된 회전체를 적어도 3개 구비하고, 각 회전체 사이에 배치되는 유지체를 적어도 2개 구비한 것을 특징으로 하는 차동장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 케이스체내의 적어도 전동체가 이동하는 공간에 점성유체를 충전한 것을 특징으로 하는 차동장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 안내부 및 홈의 적어도 한쪽에 전동체와의 사이에 점성유체를 유통가능하게 한 극간을 설치한 것을 특징으로 하는 차동장치.
12. 제2항에 있어서, 상기 각 회전체의 홈은, 전동체를 상기 안내부의 일단측으로부터 타단측을 향하여 이동시키는 제1안내구간과, 전동체를 안내부의 타단측으로부터 일단측을 향하여 이동시키는 제2안내구간을 원주방향으로 연속하여 가지고, 한쪽의 회전체의 제1안내구간을 제2안내구간보다 원주방향으로 길게 형성하고, 다른쪽의 회전체의 제2안내구간을 제1안내구간보다 원주방향으로 길게 형성한 것을 특징으로 하는 차동장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 각 회전체의 직경방향에 있어서의 홈과 전동체와의 접촉각의 크기를, 각 회전체의 회전축으로부터 전동체까지의 거리가 변화해도 홈이 전동체로부터 받는 반력의 크기가 항상 일정하게 되도록 설정한 것을 특징으로 하는 차동장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 각 회전체의 축방향에 있어서의 홈과 전동체의 접촉각의 크기를, 각 회전체의 회전축으로부터 전동체까지의 거리가 변화해도 홈이 전동체로부터 받는 반력의 크기가 항상 일정하게 되도록 설정한 것을 특징으로 하는 차동장치.
15. 제2항에 있어서, 상기 각 회전체의 홈은, 전동체를 상기 안내부의 일단측으로부터 타단측을 향하여 이동시키는 제1안내구간과, 전동체를 안내부의 타단측으로부터 일단측을 향하여 이동시키는 제2안내구간과, 전동체를 안내부의 소정 범위 내의 위치에 유지하는 제3안내구간과 원주방향으로 연속하여 가지고, 제1 및 제2안내구간에 있어서의 전동체와의 접촉도의 크기를 서로 같게 형성함과 동시에, 한쪽의 회전체에서는 제1안내구간내에 제3안내구간을 설치하고, 다른쪽의 회전체에서는 제2안내구간 내에 제3안내구간을 설치한 것을 특징으로 하는 차동장치.
16. 제2항에 있어서, 상기 케이스체 내에 적어도 전동체가 이동하는 공간에 점성유체를 충전한 것을 특징으로 하는 차동장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 안내부 및 홈의 적어도 한쪽에 전동체와의 사이에 점성유체를 유통 가능한 간극을 설치한 것을 특징으로 하는 차동장치.