KR100351122B1 - 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치에 관한 것으로서, 특히 드라이브샤프트에 결합된 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어와, 상기 제 1 사이드 헬리컬기어에 결합되고 좌우 이동 가능하도록 설치된 제 1 피니언 헬리컬기어와, 상기 제 2 사이드 헬리컬기어에 결합되고 좌우 이동 가능하도록 설치된 제 2 피니언 헬리컬기어와, 상기한 각각의 사이드 헬리컬기어와 피니언 헬리컬기어를 둘러싸고 있는 차동케이스와, 상기 차동케이스에 상기 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어를 각각 결합시키는 피니언축과, 상기 차동케이스에 고정되어 추진축의 구동피니언에 의해 작동되는 드라이브기어와, 상기한 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어와 차동케이스 사이에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어 중 어느 한쪽이 과도하게 회전되면 그 사이드 헬리컬기어와 상기 차동케이스 사이에 마찰력을 발생시켜 차동제한기능을 수행하는 차동제한수단으로 구성된 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치를 제공함으로써 진흙길 등과 같이 한쪽 바퀴의 슬립이 잘 발생되는 도로 상황에서도 차량의 전진이 가능하도록 한 것이다.
Description
본 발명은 자동차의 선회주행이 용이하도록 하는 디퍼렌셜에 관한 것으로서, 특히 앞바퀴와 뒷바퀴와의 사이에 회전수 차이가 생겼을 때 이 회전수 차이에 따라전후륜의 토크를 분배하는 차동 제한장치에 관한 것이다.
일반적으로 디퍼렌셜은 자동차의 선회 주행시 내륜과 외륜의 속도차를 발생시켜 차량의 원활한 방향전환이 가능하도록 함과 아울러 노면이 고르지 못한 지형에서 자동차의 주행 안정성을 확보하도록 하는 것이다.
종래 기술에 의한 자동차용 디퍼렌셜은 도 1에 도시된 바와 같이, 드라이브샤프트(1)에 스플라인 결합된 2개의 사이드기어(3)와, 상기 사이드기어(3) 서로 결합된 2개의 피니언기어(7)와, 상기 사이드기어(3)와 피니언기어(7)를 둘러싸고 있는 차동케이스(9)와, 상기 차동케이스(9)와 일체로 형성된 링기어(11)를 포함하여 구성된다.
상기에서, 드라이브샤프트(1)는 차동 기어에서 구동바퀴까지 동력을 전달해 주는 축으로서 등속 조인트(Constant Velocity Joint : CVJ)를 사용하는데, 상기 등속 조인트는 더블 옵셋 조인트(Double Offset Joint : DOJ)와 중간축 및 버필드 조인트(Birfield Joint : BJ)로 구성된다.
여기서, 상기 더블 옵셋 조인트는 슬라이드형으로 상기 사이드기어(3)의 스플라인에 삽입되고 상기 버필드 조인트는 고정형으로 휠 허브의 스플라인에 삽입된다.
상기와 같이 구성된 자동차용 디퍼렌셜에서는, 먼저 추진축을 통해 엔진의 동력이 상기 링기어(11)와 결합되어 있는 구동피니언에 전달되면 상기 구동피니언의 회전력이 링기어(11)를 통해 상기 차동케이스(9)로 전달된다. 상기 차동케이스(9)가 회전하면 차동케이스(9)에 고정된 피니언축(5)을 통해 그 회전력이 전달되어 상기 피니언기어(7)가 공전하게 된다. 상기 피니언기어(7)가 공전되면 피니언기어(7)와 맞물려있는 사이드기어(3)가 구동되어 상기 사이드기어(3)와 스플라인 결합된 드라이브샤프트(1)가 회전된다. 따라서, 상기 드라이브샤프트(1)를 통해 엔진의 동력이 구동바퀴로 전달된다.
상기에서, 자동차가 평탄로를 직진하는 경우에는 좌우 구동바퀴의 회전저항이 같으므로 상기 피니언기어(7)의 공전에 따라 상기 사이드기어(3) 및 차동케이스(9)가 같은 회전수로 구동되어 결국 전체 시스템이 하나의 블록이 되어 회전된다.
한편, 자동차가 선회하는 경우에는 좌우 구동바퀴가 받는 회전저항이 달라져 좌우 사이드기어(3)의 회전수가 서로 달라지게 되므로 상기 피니언기어(7)가 공전됨과 동시에 자전을 시작하여 저항이 낮은 쪽의 사이드기어(3)는 저항이 높은 쪽보다 가속되어 더 빠른 속도로 구동된다.
즉, 구동바퀴는 통과하는 노면의 길이에 따라 회전하므로 커브를 돌 때의 내측 바퀴는 외측 바퀴보다 저항이 커져서 회전수가 감소하고, 그 만큼 반대쪽의 바퀴를 가속하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 자동차용 디퍼렌셜은 좌우의 구동 바퀴가 접하고 있는 노면의 마찰력 사이에 큰 차이가 발생되면 마찰력이 적은 쪽의 바퀴는 헛돌고 마찰력이 큰 쪽의 바퀴는 정지하여 차량의 정상적인 운행이 곤란한 경우가 발생된다.
예를 들어, 한쪽 바퀴가 수렁에 빠졌을 경우 한쪽의 바퀴는 노면의 저항을받고 빠진 바퀴는 거의 저항을 받지 않기 때문에 노면 쪽의 바퀴에는 동력이 전달되지 않고 수렁에 빠진 바퀴만이 디퍼렌셜에 의해 공회전된다. 따라서, 차량이 자력으로 수렁을 벗어나지 못하게 되어 더 이상의 주행이 불가능해진다.
따라서, 주행시 좌우의 구동 바퀴가 접하고 있는 노면의 마찰력 사이에 큰 차이가 발생되어 한쪽 바퀴에 슬립(Slip)이 일어나더라도 자동적으로 좌우 구동바퀴에 구동력을 적절하게 분배할 수 있는 구조가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 주행시 좌우의 구동 바퀴가 접하고 있는 노면의 마찰력 사이에 큰 차이가 발생되어 한쪽 바퀴에 슬립이 일어나더라도 자동으로 차동제한기능이 수행되어 좌우 구동바퀴에 구동력이 적절하게 분배됨으로써 차량의 전진이 가능하도록 하는 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 디퍼렌셜의 구조가 도시된 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치가 도시된 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
51 : 드라이브샤프트 53 : 제 1 사이드 헬리컬기어
55 : 제 2 사이드 헬리컬기어 57 : 제 1 피니언 헬리컬기어
59 : 제 2 피니언 헬리컬기어 61 : 차동케이스
67 : 드라이브기어 69 : 마찰플레이트
69a : 마찰부재 71 : 탄성부재
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치의 특징은, 드라이브샤프트에 결합된 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어와, 상기 제 1 사이드 헬리컬기어에 결합되고 좌우 이동 가능하도록 설치된 제 1 피니언 헬리컬기어와, 상기 제 2 사이드 헬리컬기어에 결합되고 좌우 이동 가능하도록 설치된 제 2 피니언 헬리컬기어와, 상기한 각각의 사이드 헬리컬기어와 피니언 헬리컬기어를 둘러싸고 있는 차동케이스와, 상기 차동케이스에 상기 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어를 각각 결합시키는 피니언축과, 상기 차동케이스에 고정되어 추진축의 구동피니언에 의해 작동되는 드라이브기어와, 상기한 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어와 차동케이스 사이에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어 중 어느 한쪽이 과도하게 회전되면 그 사이드 헬리컬기어와 상기 차동케이스 사이에 마찰력을 발생시켜 차동제한기능을 수행하는 차동제한수단으로 구성된 것이다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 차동제한수단은 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어와 차동케이스 사이에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어 중 어느 한쪽이 과도하게 회전되면 그 사이드 헬리컬기어에 의해 자전되면서 상기 차동케이스 쪽으로 이동되는 피니언 헬리컬기어에 의해 차동케이스에 밀착되는 마찰플레이트와, 상기 마찰플레이트와 차동케이스 사이에 설치되어 상기 마찰플레이트를 원위치로 복귀시키는 탄성부재로 구성되는데 있다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 탄성부재는 물결 모양으로 웨이브지게 형성된 판스프링인데 있다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 마찰플레이트와 탄성부재는 중심에 사이드 헬리컬기어의 축 부분 및 드라이브샤프트가 관통되는 구멍이 형성된 고리 모양의 원판 형상으로 형성되는데 있다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 마찰플레이트에는 차동케이스와의 마찰 면적이 증가되도록 중심의 구멍 부분에서 연장된 원통형의 마찰부재가 형성되고, 상기 마찰부재는 사이드 헬리컬기어의 축 부분과 차동케이스 사이에 삽입되는데 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 진흙길 등과 같이 한쪽 바퀴의 슬립이 잘 발생되는 도로 상황에서도 자동으로 차동제한기능이 수행되어 차량의 전진이 가능하게 되는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치가 도시된 구성도로서, 이를 참조하면 상기한 본 발명의 차동 제한장치는, 드라이브샤프트(51)에 스플라인 결합된 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어(53)(55)와, 상기 제 1 사이드 헬리컬기어(53)에 결합되고 좌우 이동 가능하도록 설치된 제 1 피니언 헬리컬기어(57)와, 상기 제 2 사이드 헬리컬기어(55)에 결합되고 좌우 이동 가능하도록 설치된 제 2 피니언 헬리컬기어(59)와, 상기한 각각의 사이드 헬리컬기어(53)(55)와 피니언 헬리컬기어(57)(59)를 둘러싸고 있는 차동케이스(61)와, 상기 차동케이스(61)에 상기 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어(57)(59)를 각각 결합시키는 피니언축(63)(65)과, 상기 차동케이스(61)에 고정되어 추진축의 구동피니언에 의해 작동되는 드라이브기어(67)와, 상기한 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어(57)(59)와 차동케이스(61) 사이에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어(53)(55) 중 어느 한쪽이 과도하게 회전되면 그 사이드 헬리컬기어(53)(55)와 상기 차동케이스(61) 사이에 마찰력을 발생시켜 차동제한기능을 수행하는 차동제한수단으로 구성된다.
여기서, 상기 차동제한수단은 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어(57)(59)와 차동케이스(61) 사이에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어(53)(55) 중어느 한쪽이 과도하게 회전되면 그 사이드 헬리컬기어(53)(55)에 의해 자전되면서 상기 차동케이스(61) 쪽으로 이동되는 피니언 헬리컬기어(57)(59)에 의해 차동케이스(61)에 밀착되는 마찰플레이트(69)와, 상기 마찰플레이트(69)와 차동케이스(61) 사이에 설치되어 상기 마찰플레이트(69)를 원위치로 복귀시키는 탄성부재(71)로 구성된다.
또한, 상기 탄성부재(71)는 물결 모양으로 웨이브지게 형성된 판스프링이다.
또한, 상기 마찰플레이트(69)와 탄성부재(71)는 중심에 제 2 사이드 헬리컬기어(55)의 축 부분 및 드라이브샤프트(51)가 관통되는 구멍이 형성된 고리 모양의 원판 형상으로 형성된다.
또한, 상기 마찰플레이트(69)에는 차동케이스(61)와의 마찰 면적이 증가되도록 중심의 구멍 부분에서 연장된 원통형의 마찰부재(69a)가 형성되고, 상기 마찰부재(69a)는 제 2 사이드 헬리컬기어(55)의 축 부분과 차동케이스(61) 사이에 삽입된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치는 다음과 같이 작동된다.
먼저, 추진축을 통해 엔진의 동력이 드라이브기어(67)에 결합되어 있는 구동피니언에 전달되면 상기 구동피니언의 회전력이 상기 드라이브기어(67)를 통해 차동케이스(61)로 전달된다. 상기 차동케이스(61)가 회전하면 차동케이스(61)에 고정된 피니언축(63)(65)을 통해 그 회전력이 전달되어 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어(57)(59)가 공전하게 된다. 상기 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어(57)(59)가 공전되면 이 피니언 헬리컬기어(57)(59)와 각각 맞물려있는 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어(53)(55)가 구동되어 상기한 각각의 사이드 헬리컬기어(53)(55)와 스플라인 결합된 드라이브샤프트(51)가 회전된다. 따라서, 상기 드라이브샤프트(51)를 통해 엔진의 동력이 구동바퀴로 전달된다.
상기에서, 차량이 평탄로를 직진하는 경우에는 좌우 구동바퀴의 회전저항이 같으므로 상기 차동케이스(61) 및 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어(57)(59)의 공전에 따라 상기 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어(53)(55)가 같은 회전수로 구동되어 결국 전체 시스템이 하나의 블록이 되어 회전된다.
이에 비해, 차량이 선회하는 경우에는 좌우 구동바퀴가 받는 회전저항이 달라져 각각의 사이드 헬리컬기어(53)(55)의 회전수가 서로 달라지게 되므로 상기한 각각의 피니언 헬리컬기어(57)(59)가 공전됨과 동시에 자전을 시작하여 저항이 낮은 쪽의 사이드 헬리컬기어(53)(55)는 저항이 높은 쪽보다 가속되어 더 빠른 속도로 구동된다.
즉, 구동바퀴는 통과하는 노면의 길이에 따라 회전하므로 커브를 돌 때의 내측 바퀴는 외측 바퀴보다 저항이 커져서 회전수가 감소하고, 그 만큼 반대쪽의 바퀴를 가속하게 된다.
한편, 차량의 주행중 좌우의 구동 바퀴가 접하고 있는 노면의 마찰력 사이에 큰 차이가 발생되면 마찰력이 적은 쪽의 바퀴는 헛돌고 마찰력이 큰 쪽의 바퀴는 정지하여 차량의 정상적인 운행이 곤란한 경우가 발생되는데, 이렇게 어느 한쪽의 구동바퀴에 슬립이 발생되면 구동바퀴에 연결된 사이드 헬리컬기어(53)(55)와 차동케이스(61) 사이에 마찰력이 발생되어 차동제한기능이 수행되게 된다.
즉, 한쪽의 구동바퀴에 슬립이 발생되어 이에 연결된 사이드 헬리컬기어(53)(55)가 과도하게 회전되면 상기 사이드 헬리컬기어(53)(55)에 결합된 피니언 헬리컬기어(57)(59)의 자전 속도가 증가되어 상기 피니언 헬리컬기어(57)(59)가 차동케이스(61) 쪽으로 이동되면서 마찰플레이트(69)를 밀어 상기 차동케이스(61)에 밀착시키게 된다.
이로써, 상기한 마찰플레이트(69)의 작용에 의해 상기 사이드 헬리컬기어(53)(55)와 차동케이스(61) 사이에 마찰력이 발생되어 차동제한기능이 수행됨으로써 각각의 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어(53)(55), 즉 각각의 구동바퀴로 구동력이 적절하게 분배되어 차량의 정상적인 주행이 가능하게 된다.
상기와 같이 구성되고 동작되는 본 발명에 따른 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치는, 차량의 주행시 좌우의 구동 바퀴가 접하고 있는 노면의 마찰력 사이에 큰 차이가 발생되어 한쪽 바퀴에 슬립이 일어나면 자동으로 차동제한기능이 수행되어 좌우 구동바퀴에 구동력이 적절하게 분배되는 구조이므로 진흙길 등과 같이 한쪽 바퀴의 슬립이 잘 발생되는 도로 상황에서도 차량의 전진이 가능하게 되는 이점이 있다.
Claims (5)
- 드라이브샤프트에 결합된 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어와, 상기 제 1 사이드 헬리컬기어에 결합되고 좌우 이동 가능하도록 설치된 제 1 피니언 헬리컬기어와, 상기 제 2 사이드 헬리컬기어에 결합되고 좌우 이동 가능하도록 설치된 제 2 피니언 헬리컬기어와, 상기한 각각의 사이드 헬리컬기어와 피니언 헬리컬기어를 둘러싸고 있는 차동케이스와, 상기 차동케이스에 상기 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어를 각각 결합시키는 피니언축과, 상기 차동케이스에 고정되어 추진축의 구동피니언에 의해 작동되는 드라이브기어와, 상기한 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어와 차동케이스 사이에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어 중 어느 한쪽이 과도하게 회전되면 이 사이드 헬리컬기어와 상기 차동케이스 사이에 마찰력을 발생시켜 차동제한기능을 수행하는 차동제한수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치.
- 제 1항에 있어서,상기 차동제한수단은 제 1 및 제 2 피니언 헬리컬기어와 차동케이스 사이에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 사이드 헬리컬기어 중 어느 한쪽이 과도하게 회전되면 그 사이드 헬리컬기어에 의해 자전되면서 상기 차동케이스 쪽으로 이동되는 피니언 헬리컬기어에 의해 차동케이스에 밀착되는 마찰플레이트와, 상기 마찰플레이트와차동케이스 사이에 설치되어 상기 마찰플레이트를 원위치로 복귀시키는 탄성부재로 구성된 것을 특징으로 하는 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치.
- 제 2항에 있어서,상기 탄성부재는 물결 모양으로 웨이브지게 형성된 판스프링인 것을 특징으로 하는 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한 장치.
- 제 2항 또는 제 3항에 있어서,상기 마찰플레이트와 탄성부재는 중심에 사이드 헬리컬기어의 축 부분 및 드라이브샤프트가 관통되는 구멍이 형성된 고리 모양의 원판 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치.
- 제 4항에 있어서,상기 마찰플레이트에는 차동케이스와의 마찰 면적이 증가되도록 중심의 구멍 부분에서 연장된 원통형의 마찰부재가 형성되고, 상기 마찰부재는 사이드 헬리컬기어의 축 부분과 차동케이스 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치.
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Family Applications (1)
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| KR1019990067292A KR100351122B1 (ko) | 1999-12-30 | 1999-12-30 | 헬리컬 디퍼렌셜의 차동 제한장치 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100525947B1 (ko) * | 2002-10-14 | 2005-11-02 | 에이디텍스(주) | 차량용 차동제한장치 |
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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