KR100418947B1 - 차량의 차동 제한장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운전자의 임의 조작에 의해서만 차동장치를 선택적으로 제한시킴과 아울러, 간단한 구조로 이루어져 부품의 제조원가를 대폭 절감할 수 있도록 한 차량의 차동제한장치에 관한 것으로, 그 구성은 운전자의 조작에 따라 온/오프되는 선택스위치와, 선택스위치의 온/오프에 따라 선택적으로 동작되는 에어압 공급밸브와, 에어압 공급밸브로부터 공급되는 에어를 축방향 힘으로 배력시키는 부스터와, 부스터로부터 전달되는 배력에 의해서 회전운동되는 변환 조작부와, 변환 조작부의 회전시 구동축과 차동기어 케이스가 일체로 연동되도록 결합시키는 제 1,2록킹 기어부를 구비하여 된 것이다.

이에 의하면, 본 발명은 운전자의 임의 조작에 의해서만 차동장치를 록킹시킬 수 있으므로, 안전사고를 억제함과 아울러, 운전자의 편의성이 증대된다. 또, 복잡한 구성을 갖는 차동제한장치를 별도로 구비할 필요없이, 기존 부품들을 간단한 구조로 개선가능하므로, 부품제조원가를 대폭 절감할 수 있으며, 생산 조립성이 향상되는 이점을 갖는다.

Description

차량의 차동 제한장치 { Limited slip differential of vehicle }

본 발명은 차량의 차동제한장치에 관한 것으로, 특히 노면상태가 불량주로에서 선택적으로 차동장치와 구동축을 일체로 구동시켜 차동장치를 록킹시킬 수 있도록 한 차량의 차동제한장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 차동장치는 커브길의 선회주행시 외측바퀴를 내측바퀴보다 더 빨리 회전시켜 조향성을 갖도록 한 것이나, 만약 한쪽 바퀴가 진창길에 빠져 있을 때에는 한쪽 바퀴는 노면의 저항을 받지만 다른쪽 바퀴는 거의 저항을 받지 않으므로, 노면쪽 바퀴에는 동력이 전달되지 않고 빠진쪽 바퀴만 공회전하여 차량이 벗어나지 못하는 단점을 갖게 된다.

이러한 험로 주행의 경우에 대비하여 근래에는 선택적으로 차동장치를 제한할 수 있도록 한 차동제한장치(NSD: No Slip Diff')가 많이 사용되고 있다.

종래 차동제한장치의 일예로는 도 1에 도시된 바와 같이, 차동제한 케이스(미도시됨)의 내부 중앙에 스파이더(5)가 수용 설치되고, 그 스파이더(5)의 양측에 사이드기어(1)가 각각 설치되며, 그 스파이더(5)와 사이드기어(1) 사이에는 좌우측 드리븐 클러치(4,6)와 스프링(3)이 각각 개재 설치되어 있다.

그리고, 스프링과 사이드기어(1) 사이에 각각의 리테이너(2)가 설치되어 양측 바퀴의 속도차이를 이용하여 좌우측 드리븐 클러치(2)와 스프링(3)의 힘의 균형에 의해 속도차이가 많이 날 경우 차동장치를 제한시키는 구조를 갖는다.

이러한 구성의 종래 차동제한장치는 양측 바퀴의 마모도가 상이하거나 압력차이가 있을 경우, 차동제한장치가 동력을 한쪽바퀴로만 전달하여 조향능력을 상실하게 될 우려가 있었다.

혹은, 미끄러운 노면 주행시 한쪽 바퀴의 사이드 슬립현상이 발생하거나, 내리막길의 선회주행시 한쪽 바퀴가 구동라인에서 저절로 분리되어 제동력이 감소하게되고, 이때 브레이크 조작시 조향력을 상실하게 되어 안전사고의 위험이 존재하게 된다.

또한, 종래 차동제한장치중 다른 예인 헬리컬기어방식을 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진으로부터의 회전력을 전달하는 구동 피니언에 연결되는 링기어가 일체로 연결된 차동기어 케이스(51)와, 차동기어 케이스(51)의 양측에 삽입 설치되는 드라이브 샤프트(52)와, 드라이브 샤프트(52)에 스플라인으로 체결되는 사이드 기어(53)와, 사이드 기어(53)의 외측에 헬리켈 기어로 치합되며 드라이브 샤프트(52)와 평행하게 위치하도록 차동기어케이스(51)의 내측에 마련된 다수의 기어홈(54)에 각각 설치되는 피니언 기어(55)와, 다수의 피니언 기어(55)의 측면을 폐쇄하여 일정공간에 수용되도록 차동기어 케이스(51)의 내부에 설치되는 두개의 구속판(56)과 차동기어 케이스(51)의 외측에 설치되는 두개의 사이드 캡(57)으로 구성된다.

이러한 종래 차동 제한장치는 양쪽의 드라이브 샤프트(52)로 입력되는 바퀴로부터의 저항력이 동일한 경우에는 차동기어 케이스(51)가 회전됨에 따라 기어홈(54)에 끼워진 다수의 피니언 기어(55)를 통해 그 회전력이 사이드 기어(53)에 전달되어 양측의 드라이브 샤프트(52)에 구동력을 전달하게 된다.

이때, 기어홈(54)에 끼워진 피니언 기어(55)는 차동기어 케이스(51)를 따라 사이드 기어(53)의 외측을 공전하면서 동력을 전달하며 자전되지 않는다.

한편, 양쪽 바퀴의 저항력이 서로 다를 경우, 그 저항력이 큰 쪽의 저항력이 드라이브 샤프트(52)를 통해 사이드 기어(53)에 전해지고, 사이드 기어(53)는 피니언 기어(55)를 자전시키는 정도에 따라 차동기어 케이스(51)의 회전 속도보다 적은 회전속도를 갖게 되어 차동작용이 발생하게 된다.

이때 피니언 기어(55)들이 차동기어 케이스(51)의 기어홈(54)에서 자전하게 되는 데, 이는 피니언 기어(55)들과 사이드 기어(53)가 서로 헬리컬 기어로 치합되어 있으므로, 회전축에 평행한 반대방향의 축방향력이 발생하게 되고, 사이드 기어(53)와 피니언 기어(55)들은 모두 구속판(56)과 사이드 캡(57)에 의해 축방향 이동이 제한되어 그 모든 힘이 피니언 기어(55)의 자전에 소모되고 이과정에서 피니언 기어(55)와 사이드 기어(53)는 구속판(56)과 사이드 캡(57)과 마찰력이 발생되고, 피니언 기어(55)는 차동기어 케이스(51)의 기어홈(54)에서 마찰력이 발생된다.

이러한 종래 차동제한장치는 주행중에 작동될 우려가 있으며, 이 경우에 차량의 조향능력을 상실하여 대형사고의 위험이 존재하는 문제점을 갖는다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 그 목적은 노면상태가 불량한 곳의 주행시 운전자의 임의 조작에 의해서만 차동장치를 선택적으로제한시킴과 아울러, 간단한 구조로 이루어져 부품의 제조원가를 대폭 절감할 수 있도록 한 차량의 차동제한장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 차동 제한장치의 일 예를 보인 사시도.

도 2는 종래 차동 제한장치의 다른 예를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 차량의 차동제한장치의 바람직한 실시예를 나타낸 구성도.

도 4는 도 3의 요부를 분해하여 확대한 분해 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 선택스위치 200 : 에어압 공급 밸브

300 : 부스터 310 : (부스터의)로드

400 : 변환 조작부 410 : 조작편

420 : 힌지축 510 : 제 1록킹 기어부

520 : 제 2록킹 기어부 522 : 구동기어

524 : 외면기 700 : 차동기어 케이스

800 : 구동축 8110 : (구동축의)스플라인

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 운전자의 스위치 조작에 따라 온/오프 동작되고 그 온/오프동작에 의해 적정 압력의 에어를 공급하는 에어압 공급밸브와, 상기 에어압 공급밸브로부터 전달되는 에어의 압력에 의해 작동되어 축방향의 힘으로 배력시키기 위한 부스터와, 상기 부스터로부터 전달되는 축방향 힘에 의해 힌지축을 중심으로 회전운동되는 변환 조작부와, 상기 변환 조작부의 회전에 따라 연동되어 전후 이동되도록 결합되고 구동축의 외주면에 형성된 스플라인에 슬라이딩 이동되도록 치합되는 제 1록킹 기어부와,외주면에 상기 제 1록킹 기어부의 내주면에 형성된 기어에 치합가능하도록 외면기어가 형성되며 그 내주면에 구동기어가 형성되는 제 2록킹 기어부와, 상기 제 2록킹 기어부의 구동기어에 치합되는 기어가 양측 단부에 형성된 차동기어 케이스를 구비하여서, 상기 차동기어 케이스와 구동축이 선택적으로 일체 구동가능하도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 차량의 차동제한장치는, 도 3 및 도 4를 참조하면, 운전자의 조작에 따라 온/오프되는 선택스위치(110)와, 선택스위치(110)의 온/오프에 따라 선택적으로 동작되는 에어압 공급밸브(200)와, 에어압 공급밸브(200)로부터 공급되는 에어를 축방향 힘으로 배력시키는 부스터(300)와, 부스터(300)로부터 전달되는 배력에 의해서 회전운동되는 변환 조작부(400)와, 변환 조작부(400)의 회전시 구동축(800)과 차동기어 케이스(700)가 일체로 연동되도록 결합시키는 제 1,2록킹 기어부(510,520)를 구비하여 된 것이다.

변환 조작부(400)는 부스터(300)의 로드(310)로부터 축방향 힘을 전달받아 전후로 이동되도록 힌지축(420)에 의해 힌지 결합되고 단부가 제 1록킹 기어부(510)의 외주면에 맞물리게 결합되는 조작편(410)을 구비한 것이다.

제 1록킹 기어부(510)는 외주면에 조작편(410)에 맞물리게 결합되는 요홈부(510a)가 형성되고, 내주면에 변환 조작부(400)의 조작에 의해 슬라이딩 이동되도록 구동축(800)의 외주면에 형성된 스플라인(810)에 치합되는 기어(512)가 형성된다.

그리고, 제 2록킹 기어부(520)는 내주면에 차동기어 케이스(700)의 단부와 치합되는 구동기어(522)가 형성되고, 외주면에 상기 제 1록킹 기어부(510)의 내주면과 치합가능한 외면기어(524)가 형성된다.

또한, 부스터(300)는 에어압 공급밸브(200)로부터 공급되는 에어의 압력에 의해 로드(310)를 전후 이동시키는 다이아프램식인 것이 바람직하다.

차동기어 케이스(700)는 단부에 제 2록킹 기어부(520)의 구동기어(522)와 치합되는 기어(710)가 형성된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명 차량의 차동제한장치는 다음과 같은 작용을 갖는다.

운전자가 차동장치를 록킹 및 해제시키고자 할 경우, 선택스위치(110)를 조작하여 에어 공급압 밸브(200)를 온/오프 작동시켜 부스터(300)에 에어를 선택적으로 공급 및 배출시킨다.

이에 따라 부스터(300)의 로드(310)가 전후로 작동하고, 그 로드(310)에 연결된 변환 조작부(400)의 조작편(410)이 힌지축(420)을 중심으로 전후 동작되는 과정을 갖는다.

이때, 운전자가 차동장치를 록킹시키도록 선택스위치(110)를 조작하면, 에어 공급압 밸브(200) 및 부스터(300)가 동작되고, 제 1록킹 기어부(510)는 조작편(410)의 전후 이동에 따라 연동되어 구동축(800)의 스플라인(810)을 따라 전후로 이동하게 된다.

이어서, 제 1록킹 기어부(510)의 내주면에 형성된 기어는 제 2록킹 기어부(520)의 외면기어(524)에 치합된다.

이에 따라, 제 2록킹 기어부(520)는 구동기어(522)가 차동기어 케이스(700)의 단부에 치합되고, 외면기어(524)가 구동축(800)의 스플라인(810)과 치합된 제 1록킹 기어부(510)와 치합된다.

제 2록킹 기어부(520)와 제 1록킹 기어부(510)가 치합됨에 따라 차동기어 케이스(700)와 구동축(800)이 일체로 연동된다.

따라서, 차동기능을 수행하는 차동장치의 차동 피니언과 스파이더(미도시)의 자전을 억제할 수 있으므로, 본 발명은 차동기어 케이스(700)와 구동축(800)을 일체로 구동시켜 구동력을 양측 바퀴에 동일하게 제공하여 진창길 또는 노면이 불량한 험로를 무사히 벗어날 수 있게 된다.

한편, 운전자가 다시 차동장치의 록킹 상태를 해제하고자 할 때는 다시 선택스위치(110)를 오프 동작시키면, 부스터(300)에 공급된 에어가 다시 에어압 공급 밸브(200)를 통해 배출되어 변환 조작부(400)가 원래의 위치로 복귀되어 차동장치가 원래의 기능을 수행하게 된다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 운전자의 임의 조작에 의해서만 차동장치를 선택적으로 제한시킴과 아울러, 간단한 구조로 이루어져 부품의 제조원가를 대폭 절감할 수 있도록 한 것인바, 이에 따르면 본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 운전자의 임의 조작에 의해서만 차동장치를 록킹시킬 수 있으므로, 안전사고를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자의 편의성이 증대된다.

둘째, 복잡한 구성을 갖는 차동제한장치를 별도로 구비할 필요없이, 기존 부품들을 간단한 구조로 개선하여 부품제조원가를 대폭 절감할 수 있으며, 생산 조립성이 향상되는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 운전자의 선택스위치(110) 조작에 따라 온/오프 동작되고 그 온/오프동작에 의해 적정 압력의 에어를 공급하는 에어압공급 밸브(200)와,

   상기 에어압 공급밸브(200)로부터 전달되는 에어의 압력에 의해 작동되어 축방향의 힘으로 배력시키기 위한 부스터(300)와,

   상기 부스터(300)로부터 전달되는 축방향 힘에 의해 힌지축(420)을 중심으로 전,후로 운동되는 변환 조작부(400)와,

   상기 변환 조작부(400)의 회전에 따라 연동되어 전후 이동되도록 결합되고 구동축(800)의 외주면에 형성된 스플라인(810)에 슬라이딩 이동되도록 치합되는 제 1록킹 기어부(510)와,

   외주면에 상기 제 1록킹 기어부(510)의 내주면에 형성된 기어에 치합가능하도록 외면기어(524)가 형성되며 그 내주면에 구동기어(522)가 형성되는 제 2록킹 기어부(520)와,

   상기 제 2록킹 기어부(520)의 구동기어(522)에 치합되는 기어(710)가 단부에 형성된 차동기어 케이스(700)를 구비하여서,

   상기 차동기어 케이스(700)와 구동축(800)이 선택적으로 일체 구동가능하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 차동제한장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 변환 조작부(400)는 상기 부스터(300)의 로드(310)에 의해 결합되고 단부가 제 1록킹 기어부(510)의 요홈부(510a)에 맞물리게 결합되는 조작편(410)과,

   상기 조작편(410)의 상단부에 관통되어 힌지 결합되는 힌지축(420)을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 차량의 차동제한장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 부스터(300)는 상기 에어압 공급밸브(200)로부터 공급되는 에어의 압력에 의해 로드(310)를 전후 이동시키는 다이아프램식인것을 특징으로 하는 차량의 차동제한장치.