KR100202388B1 - 차동기어의 편향회전 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차동기어의 편향회전을 방지하기 위해 차동기어 케이스 내에 일체형으로 설치한 제어펌프에 의해 다판 클러치를 압착하여 차동기어의 슬립을 방지하여 구동을 가능케 하는 차동기어의 편향회전 방지 장치에 관한 것으로, 액슬축(70), (72)상에 각기 설치되어 유압을 발생하는 제1 및 제2 제어펌프(40), (50)와, 제1 및 제2 제어펌프(40), (50)에서 작용하는 유압에 의해 압착되어 사이드 피니언(66), (68)의 회전을 선택적으로 제한하는 제1 및 제2 다판 클러치(20), (30)와, 제1 및 제2 제어펌프(40), (50)에서 압송된 오일에 따라 제어되어 제1 및 제2 다판 클러치(20), (30)에 오일을 공급하는 유량 제어밸브(10)와, 유량 제어밸브(10)에서 배출되는 오일을 저장하는 오일탱크(60)로 구성된다.

Description

차동기어의 편향회전 방지장치

제1도는 본 발명에 따른 차동기어의 편향회전 방지장치에서 채용한 유량 제어밸브를 나타내는 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 차동기어의 편향회전 방지장치의 회로도.

제3도는 본 발명의 차동기어를 나타내는 단면도.

제4도는 제3도의 일부를 확대하여 도시한 단면도.

제5도는 본 발명에 따른 차동기어의 액슬축을 나타내는 분리 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 유량제어 밸브 12 : 밸브 바디

20, 30 : 제1, 2 다판 클러치 22, 24 : 디스크

40, 50 : 제1, 2 제어펌프 42 : 내접기어

44 : 외접기어 54 : 구동 피니언

56 : 링기어 62, 64 : 차동 피니언

66, 68 : 사이드 피니언 70, 72 : 액슬축

본 발명은 차동기어의 편향회전 방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 차동기어의 편향회전을 방지하기 위해 차동기어 케이스 내에 일체형으로 형성한 제어펌프에 의해 다판 클러치를 압착하여 차동기어의 슬립을 방지하여 구동을 가능케하는 차동기어의 편향회전 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 선회시에 좌, 우측 구동륜이 미끄러지지 않고 원활히 회전하기 위해서는 외륜이 내륜보다 더 많이 회전해야 하며, 요철이 심한 노면을 주행하는 경우에도 좌, 우측 구동륜의 주행거리는 서로 다르게 된다. 차동기어(differential gears)는 좌, 우측 구동륜의 회전속도가 다를 경우에, 좌, 우측 구동륜에 동일한 크기의 구동 토오크를 전달하는 장치이다.

현재에는 구동 피니언이 추진축과 연결되어 있고, 치동기어 케이스에 조립된 링기어를 구동시키는 베벨기어 형식의 차동기어를 많이 사용하고 있으며, 차동기어 케이스내에는 차동 피니언이 쌍을 이루며 대향으로 배치되어 각각 자유롭게 회전할 수 있도록 구성된다.

이와 같이, 차동장치는 좌, 우측 구동륜에 항상 동일한 크기의 구동 토오크를 분배하게 되는데, 이때, 구동륜에 전달되는 구동 토오크는 노면과의 점착력이 적은 쪽의 구동륜에 의해서 결정되기 때문에, 미끄러운 노면을 주행하는 구동륜이 접착력을 상실하여 공전하면, 정상적인 노면을 주행하는 구동륜도 회전력을 전달받지 못하므로, 자동차는 구동이 불가능하게 된다.

이러한 단점을 보완하는 것이 차동기어의 편향회전 방지장치(이하, 차동제한 장치로 칭함)로서, 여기에는 수동식 차동제한장치와 전자제어에 의한 자동식 차동제한장치가 있다.

수동식 차동제한장치는 운전자의 의사에 따라 도그 클러치(dog clutch)를 치합시켜 차동작동을 중지시키는 것으로, 한쪽의 구동축에 설치되어 슬라이딩하는 도그 슬리브와 차동기어 케이스에 가공된 도그기어로 구성되며, 저속용의 농업용 차량등에 사용한다.

자동식 차동제한장치는 전자제어 방식을 이용하여 차동을 제한하여 노면과의 점착력이 우수한 쪽의 구동륜에 구동 토오크를 더 많이 분배하는 것으로, 이것은, 차동기어와 차동기어 케이스 및 다판 클러치와 링 실린더로 이루어진 기계부와, 오일탱크, 오일펌프, 유량 제어유닛으로 이루어진 유압부와, 회전속도센서, 전자제어유닛 및 표시등으로 이루어진 전자부로 구성된다. 이것의 작동원리를 보면, 회전속도센서에서 전달되는 좌, 우측 바퀴의 회전수를 바탕으로, 전자제어유닛은 유량 제어유닛의 솔레노이드 밸브에 신호를 보내 링실린더에 오일을 공급하게 되고, 작용하는 유압에 의해 다판 클러치를 압착하면서 차동장치를 고정하는 구조를 갖는다.

그러나, 종래의 수동식 차동제한장치는 고속 주행을 하는 자동차에는 적용이 곤란하며, 전자제어방식의 자동식 차동제한장치는 마찰제동 특성상 정밀제어를 위한 여러 가지 제어장치를 필요로 하며 구조가 복잡하고 고가인 단점을 지닌다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 차동기어 케이스 내에 일체형으로 형성한 유압 제어펌프에 의해 차동기어의 슬립을 방지할 수 있는 간단한 구조를 지닌 차동기어의 편향회전 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적은 추진축과 연결된 구동 피니언에 의해 회전하며, 차동기어 케이스에 볼트 조립된 링기어와, 피니언축에 의해 차동기어 케이스내에서 대향으로 자전 가능하게 설치되는 차동 피니언과, 차동 피니언과 치합되며, 외측에는 액슬축이 삽입되는 사이드 피니언으로 구성되는 차량의 차동기어에 있어서, 액슬축상에 각기 설치되어 유압을 발생하는 제1 및 제2 제어펌프와, 제1 및 제2제어펌프에서 작용하는 유압에 의해 압착되어 사이드 피니언의 회전을 선택적으로 제한하는 제1 및 제2 다판 클러치와, 제1 및 제2 제어펌프에서 압송된 오일에 따라 제어되어 제1 및 제2다판 클러치에 오일을 공급하는 유량 제어밸브와, 유량 제어밸브에서 배출되는 오일을 저장하는 오일탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어의 편향회전 방지장치에 의해 달성된다.

다음에는 첨부한 제1도 내지 제4도를 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차동기어의 편향회전 방지장치에 대하여 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 차동제한장치에서 채용한 유량 제어밸브를 나타내는 단면도이며, 제2도는 본 발명에 따른 차동기어의 편향회전 방지장치의 회로도이다.

먼저, 제1도에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 채용한 유량 제어밸브의 구성을 보면, 액슬축에 설치된 제어펌프로부터 오일이 공급되는 제1 내지 제4 포트(P4) 및 유입된 오일이 배출되는 배출포트(P5)를 지닌 밸브 바디(12)와, 제1 내지 제4 포트(P4)에서 작용하는 오일의 압력에 따라 내부의 스프링(16),(17)의 힘을 극복하고 좌, 우로 미끄럼 이동하는 밸브 스풀(14)로 구성되어 있다.

여기에서 밸브 스풀(14)은 제1 포트(P1) 내지 제4 포트(P4)를 통해 작용하는 유압에 따라 배출포트(P5)를 선택적으로 막는 중앙의 제어랜드(L2)와, 제어랜드(L2)의 양쪽에 형성된 가이드 랜드(L1), (L3)로 구성되어 있다.

다음에, 제2도를 참조하면, 여기에는 본 발명에 따른 차동제한장치의 유압 회로도가 도시되어 있다.

좌, 우측 구동륜의 슬립에 압송되는 오일을 제1 유압라인(11)과 제2 유압라인(12)을 통해 상술한 유량 제어밸브(10)로 공급하는 제1 제어펌프(40) 및 제2 제어펌프(50)가 있으며, 유량 제어밸브(10)의 작용에 따라 압송된 오일에 의해 차동기어의 액슬측(70),(72)을 고정하는 제1다판 클러치(20) 및 제2다판 클러치(30)로 구성되며, 유량 제어밸브(10)에서 배출된 오일은 오일탱크(60)로 리턴된다.

다시, 제1도를 참조하여 유량제어밸브(10)의 작동상태를 설명하면, 제1 제어펌프(40)에서 압송된 오일은 제1 유압라인(11)을 통해 유량 제어밸브(10)의 제1 포트(P1)와 제3 포트(P3)로 공급되며, 제2 제어펌프(50)에서 압송된 오일은 제2 유압라인(12)을 통해 유량 제어밸브(10)의 제2 포트(P2)와 제4 포트(P4)로 공급된다.

이때, 밸브 스풀(14)은 작용하는 유압에 의해 제2 포트(P2)와 제3 포트(P3)를 제어한다. 즉, 제1 유압라인(11)을 경유하여 제1 포트(P1)를 통해 작용하는 유압과 제2 유압라인(12)을 경유하여 제2 포트 (P2)를 통해 작용하는 유압이 동일한 경우, 밸브 스풀(14)은 중립에 위치하게 되며, 제1 다판 클러치(20)와 제2 다판 클러치(30)에 가해지는 압력은 0이 된다.

이러한 상태에서, 가령, 좌측륜의 슬립에 의해 제1 제어펌프(40)에서 압력이 발생된다면, 제1 유압라인(11)을 통해 제1 포트(P1)와 제 3 포트(P3)로 유입된 오일은 우측 스프링(17)의 탄성력을 극복하고 밸브 스풀(14)을 화살표 방향(Q)으로 가압한다. 그에 따라, 밸브 스풀(14)의 제어랜드(L2)는 우측으로 이동하여 제3 포트(P3)와 배출 포트(P5)를 막아 유로를 차단하게 되며, 제1 유압라인(11)을 통해 유량 제어밸브(10)의 제1 포트(P1)로 공급되던 오일은 제1 다판 클러치(20)로도 공급되기 시작한다. 제1 다판 클러치(20)로 공급된 오일에 의해 작동하는 본 발명의 편향회전 방지장치가 설치된 차동기어의 구조에 대하여 다음의 제3도와 내지 제5도에서 설명한다.

제3도는 본 발명의 차동기어를 나타내는 단면도이며, 제4도는 제3도의 일부를 확대하여 도시한 단면도이고, 제5도는 본 발명에 따른 차동기어의 액슬축을 나타내는 분리사시도이다.

먼저, 제3도에 도시한 바와 같이, 통상의 차동기어의 구성을 보면, 추진축(52)과 연결된 구동 피니언(54)에 의해 회전하며, 차동기어 케이스(58)에 볼트 조립된 링기어(56)와, 피니언축(61)에 의해 차동기어 케이스(58)내에서 대향으로 자전 가능하게 설치되는 차동피니언(62), (64)과, 차동피니언(62), (64)과 치합되며, 외측에는 액슬축(70), (72)이 삽입되는 사이드 피니언(66), (68)으로 이루어져 있다.

다음에, 편향회전을 방지하기 위한 본 발명의 차동제한장치의 구성은 좌, 우측 액슬축(70),(72)에 설치된 제1 제어펌프 및 제2 제어펌프(40),(50)와, 이들 제1 및 제2 제어펌프(40),(50)에서 압송되는 오일에 의해 작동되어 압착되어 마찰력을 증대시키는 제1 및 제2 다판 클러치(20), (30)로 이루어져 있다. 여기에서, 좌,우 액슬축(70), (72)에 설치된 본 발명의 제어 펌프와 다판 클러치는 동일한 구조를 지니므로, 다음의 제4도에서는 좌측의 액슬축(70)만 도시하였다.

만일, 좌측의 바퀴와 접촉되는 노면의 마찰력이 극히 작아 좌측 바퀴에서부터 슬립이 발생한다고 가정하면, 제4도에 도시한 바와 같이, 베어링(28)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있는 액슬축(70)의 회전수의 증가에 따라 제1제어펌프(40)에서 오일이 압송되기 시작하며, 제1도와 제2도에서 설명한 원리에 의해 제2제어펌프(50)에서는 유압이 발생되지 않는다.

제1 제어펌프(40)에서 발생된 유압은 제1 다판 클러치(20)에 작용하게 되면서, 제1 다판 클러치(20)내에 있는 다수의 디스크(22), (24)를 압착하게 된다. 이 압착력에 의해 좌측륜의 제1 다판 클러치(20)에는 부하에 따라 변화하는 마찰 토오크가 발생하게 되며, 발생된 마찰 토오크는 차동기어 케이스(58)와 제2 다판 클러치 (30) 및 우측의 액슬축(72)을 거쳐 우측륜에 작용하기 시작한다.

이와 같이, 마찰력이 저하된 좌측륜에 제동력을 가하여 마찰력을 서서히 상승시켜 주면, 마찰력의 상승정도에 따라 우측륜에도 회전 모우먼트가 작용하여 우측륜이 서서히 회전하게 되며, 이와 같은 작용이 반복되면, 좌, 우측의 회전의 모우먼트가 동일하게 되어 좌우측 바퀴의 회전속도가 동일하게 된다.

다음에, 제5도에 도시한 바와 같이, 사이드 피니언(66)에 고정된 액슬축(70)에는 슬릿(74)이 형성되어 있으며, 상기 슬릿(74)에 의해 본 발명의 제어펌프(40)를 구성하는 내접기어(42)와, 내접기어(42)외 치합되어 유압을 발생하는 외접기어(44)가 장착된다. 여기에서, 액슬축(70)에 설치되는 내접기어(42)는 길이 방향의 이동은 가능한 반면, 반경방향의 이동은 제지되어 액슬축(70)과 일체로 회전하도록 구성되며, 외접기어(44)는 차동기어 케이스(58)에 의해 회전이 제지된다.

또한, 액슬축(70)에는 차동기어 케이스(58)에 형성된 그루브에 삽입되어 회전이 제지되는 도그(dog)(23)가 형성된 다수의 제1 디스크(22)와, 액슬축(70)에 형성된 슬릿(74)에 삽입되는 레그(26)가 형성된 다수의 제2 디스크(24)로 이루어진 다판 클러치가 설치된다.

여기에서, 제어펌프(40)와 다판 클러치(20)간에는 피스톤(46)이 배치되어 제어펌프(40)에서 발생된 유압에 의해 다판 클러치(20)를 압착하게 된다.

그리고 상기 피스톤(46) 내부에는 통상의 스프링 어셈블리(47)가 내장되어 상기 제어펌프(40)에서 발생된 유압이 줄어들어 스프링 어셈블리(47)의 압력보다 적어지면 상기 다판 클러치(20)는 스프링력에 의해 리턴된다.

또한, 액슬축(70)의 단부에 형성된 스플라인에는 통상의 베어링(28)과 심(shim)(29)을 개재하여 출력축(48)이 삽입된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 조향핸들 평형 유지장치에 의하면, 간단한 구조로 차동기어의 편향회전을 방지할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 추진축(52)과 연결된 구동 피니언 (54)에 의해 회전하며, 차동기어 케이스(58)에 볼트 조립된 링기어(56)와, 피니언축(61)에 의해 차동기어 케이스(58)내에서 대향으로 자전 가능하게 설치되는 차동 피니언(62), (64)과, 상기 차동피니언(62), (64)과 치합되며, 외측에는 액슬축(70), (72)이 삽입되는 사이드 피니언(66), (68)으로 구성되는 차량의 차동기어에 있어서, 상기 액슬축(70), (72)상에 각기 설치되어 유압을 발생하는 제1 및 제2 제어펌프(40), (50)와, 상기 제1 및 제2 제어펌프(40), (50)에서 작용하는 유압에 의해 압착되어 상기 사이드 피니언(66), (68)의 회전을 선택적으로 제한하는 제1 및 제2 다판 클러치(20), (30)와, 상기 제1 및 제2 제어펌프(40), (50)에서 압송된 오일에 따라 제어되어 상기 제1 및 제2 다판 클러치 (20), (30)에 오일을 공급하는 유량 제어밸브(10)와, 상기 유량 제어밸브(10)에서 배출되는 오일을 저장하는 오일탱크(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동기어의 편향회전 방지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 제어펌프(40), (50)는 상기 액슬축(70), (72)에 끼워지는 내접기어(42)와 상기 내접기어(42)와 회전하면서 유량을 발생하는 외접기어(44)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차동기어의 편향회전 방지장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 유량 제어밸브(10)은 상기 제1 제어펌프(40)에서 압송된 오일이 유입되는 제1 포트(P1) 및 제3 포트(P3)와, 상기 제2 제어펌프(50)에서 압송된 오일이 유입되는 제2 포트 (P2) 및 제4 포트(P4) 및 유입된 오일을 상기 오일 탱크(60)로 배출하는 배출포트(P5)를 지닌 밸브 바디(12)와, 상기 제1 내지 제4 포트(P4)에서 유입되는 오일의 압력에 따라 내부의 스프링(16), (17)의 힘을 극복하고 미끄럼 이동하여 유로를 변경하는 밸브 스풀(14)로 구성되는 것을 특징으로하는 차동기어의 편향회전 방지장치.