KR100481546B1 - 차동장치 - Google Patents

Abstract

고부하시에 있어서도 충분한 차동제한 작용을 얻을수 있고 또한 차동상태와 차동제한상태를 적절하게 전환할 수 있는 차동장치를 제공하기 위한 것이다.

차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스11내에 설치되는 좌우 한 쌍의 압력링12로서 내경을 사이드 기어15보다도 크게 설정한 좌우 한 쌍의 압력링12과, 차축방향에 있어 양 압력링12의 양측에 배치되는 한 조(組)의 클러치수단16과, 양 압력링12 사이의 클리어런스17가 작게 되는 방향으로 양 압력링12을 가압하는 가압수단18과, 차동시에 있어서 피니언축13과 차동기어 케이스11간의 상대회전 토크의 증대에 따라 양 압력링12사이의 클리어런스17가 증대하는 방향으로 가압수단18의 가압력에 반하여 압력링12을 조작하여 클러치수단16을 작동시키는 조작수단19을 구비한다.

Description

차동장치{DIFFERENTIAL GEAR}

본 발명은 차동제한 기능을 구비하는 차동장치에 관한 것이다.

자동차의 차동장치로서, 한 쪽의 바퀴만이 공전하려고 할 때에 클러치 수단을 통하여 타방의 바퀴에 대하여도 충분한 회전력이 전달되도록 하는 차동제한 기능을 구비하는 차동장치(limited slip differential gear)가, 예를 들면 한 쪽의 바퀴가 얼음이나 눈, 진창 등에 있을 때에 그 바퀴가 공전하여 타방의 바퀴에 대하여 충분하게 회전력이 전달되지 않는 것을 방지하거나, 선회나 급발진시 등에 있어서 차체가 좌우로 흔들리는 현상을 방지하기 위해서 널리 사용되어 왔다.

예를 들면, 일본국 공고특허 특공소55-27980호 공보, 일본국 공개특허 특개소58-221046호 공보에는 도14에 나타내는 바와 같은 차동장치100이 기재되어 있다. 이 차동장치100은, 차축102의 방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능하도록 차동기어 케이스101 내에 설치되는 한 쌍의 압력링103과, 압력링103 사이에 축단을 지지시킨 상태에서 차축102와 직교하도록 설치되는 피니언축104와, 피니언축104에 회전하도록 설치되는 피니언기어105와 좌우의 차축102의 축단에 상대회전이 불가능하도록 각각 설치되는 한 쌍의 사이드 기어106을 구비하고 있고, 피니언기어105를 사이에 두고 그 양측에 피니언기어105와 맞물리게하는 한 쌍의 사이드 기어106과, 차동시에 있어서 피니언축104와 차동기어 케이스101 사이의 상대회전 토크의 증대에 따라 압력링103 사이의 클리어런스107이 커지는 방향으로 압력링103을 조작하는 조작수단108과, 차축방향에 있어서 한 쌍의 압력링103의 양측에 배치되는 클러치수단109로서 압력링103에 의해 조작되어 클리어런스107이 커짐에 따라서 좌우의 차축102의 차동을 제한하는 클러치수단109를 구비하고 있다.

조작수단108로는 다양한 형상의 것이 제안되어 있지만, 예를 들어 피니언축104의 축단에 일방의 대각선을 차축방향으로 설정한 사각형상의 캠부110을 형성하고, 압력링103에 캠부110과 결합하는 대략 V자 모양의 캠홈111을 형성한 것이 사용되고 있다.

또한 이 차동장치100에서는 피니언축104와 차동기어 케이스101 사이에서 상대회전 토크가 발생하고 조작수단108에 의해 압력링103 사이의 클리어런스107이 넓어지게 함으로써 클러치수단109가 작동하여 좌우바퀴의 차동이 제한된다. 그러나 보통 때에는 양 압력링103의 클리어런스107이 설정간격으로 복귀하도록 차축방향에 있어서 양 클러치수단109의 외측에 접시스프링 등의 탄성부재112를 배치시켜 클러치수단109의 복수의 클러치판113을 통하여 압력링103을 서로 접근하는 방향으로 가압하도록 구성되어 있다.

그런데, 이러한 차동장치100에 있어서는 차동제한상태에 있어서 클러치수단109에 의해 좌우 바퀴의 차동이 확실하게 제한되도록 하기 위해서 클러치판113의 서로 닿아 마찰력을 발생시키는 부분의 면적을 충분하게 확보해야 한다.

그러나, 차동기어 케이스101의 사이즈는 차동장치100과 자동차 측의 각종기기와의 위치관계로부터 제약을 받아 현재의 사이즈보다 크게 설정하기 곤란하기 때문에, 클러치판113의 매수를 늘리거나 사이즈를 크게 설정하여 현재의 상태보다도 충분한 차동제한 작용을 얻는 것이 매우 어려웠다.

특히, 횡렬배치 엔진의 차에 있어서는, 종렬배치 엔진의 차와 비교하여, 엔진이나 그 주변부품의 배치상의 제약이 더욱 심하고, 차동기어 케이스의 형상이나 용량이 대폭 제약되어, 예를 들면 도15에 나타나 있는 차동장치120과 같이, 차동기어 케이스121의 우측부의 직경을 작게할 필요가 있어 클러치수단122의 서로 닿아 마찰력을 발생시키는 부분의 면적을 충분하게 크게 설정하기 어렵고, 더구나 마찰력을 높이기 위해서 탄성부재123의 가압력을 높이면 전술한 바와 같이 저속 회전시 등에 있어서 차동상태를 얻을 수 없으므로 충분한 차동제한 작용을 얻는 것이 불가능했다.

본 출원인은 클러치판의 마찰력을 충분히 확보하기 위해서 예의 검토한 결과, 종래의 차동장치로는 차축방향에 있어서 양 압력링의 양측에 배치하는 클러치수단을 좌우대칭으로 구성하는 것을 설계조건의 하나로 설정하였지만, 일방의 클러치수단을 생략하더라도 동일한 차동제한 작용이 얻어지는 것을 발견하여, 도16에 나타나 있는 차동장치120A와 같이 차동기어 케이스121A에 있어서 공간적으로 여유가 있는 좌측부와 좌측의 차축102 사이에만 클러치수단122A이 배치되는 것을 제안했다.

그러나, 이 차동장치120A에서도 차동기어 케이스121A의 형상에 따라서는, 예를들어 도16에 가상선으로 나타내는 바와 같이 우측부를 큰 직경으로 형성한 차동기어 케이스121B를 채용하면, 차동기어 케이스121B의 우측부분에 비교적 크고 필요 없는 공간이 형성되는 문제가 발생했다. 또한 그 이외에, 상기 차동장치100, 120, 120A에서는 클러치판113 측면의 전체를 접촉시키기 위해서, 압력링103에 사이드 기어106의 슬리브부 부근까지 연장되는 측벽부103a를 형성하고 있지만, 측벽부103a의 두께 t 만큼 수용 가능한 클러치판113의 매수가 적어지고, 클러치판113의 마찰력을 향상할 수 있는 여지가 아직 존재하는 것을 발견했다.

또한 전술한 바와 같이 차동장치는, 기본적으로는 차고로 들어가거나 일렬주차 등을 위하여 저속으로 회전할 때에는 작게 회전하는 것이 유리하도록 차동상태가 되고, 일방의 바퀴가 공회전하는 때나 급발진시 혹은 고속 및 고부하 상태에서의 회전시에는 소기의 성능이 안정되게 얻어지는 차동제한상태가 되는 것이 바람직하다.

그러나 종래의 차동장치에서, 예를 들어 상기 차동장치100에 보여지는 바와 같이, 클러치판113을 통하여 좌우의 압력링103을 탄성부재112에 의해 서로 접근하는 방향으로 가압하는 관계상, 가압력을 약하게 설정한 경우에는 조작수단108에 의해 클러치수단109가 쉽게 조작되어 저속 회전시에 있어서도 차동제한상태가 되는 경우가 있어 차동상태가 안정되지 않고, 또한 가압력을 강하게 하면 조작수단108은 차동가능한 상태가 되지만, 탄성부재112의 가압력에 의해 클러치판113이 항상 마찰력을 받아 실질적으로 차동제한상태가 되므로, 결국은 저속 회전시에 있어서의 차동상태를 안정하게 확보할 수 없다. 즉, 저속 회전시에 작게 회전할 수 없게 되거나, 차동제한상태와 차동상태가 교대로 바뀌는 소위 채터링 현상이 발생하여 조종성이 저하되거나, 채터링시의 충격에 의해 차동장치100 및 그 주변장치에 악영향을 미치는 문제가 있었다.

이 때문에 가압력의 설정이 대단히 어렵고, 예를 들면 스포츠 주행을 전제로 한 경기용의 차량에 있어서는, 저속 회전시에 있어서의 조종성을 어느정도 희생하여 탄성부재112의 가압력을 높게 설정하여, 고속, 고부하시에 충분한 차동제한상태가 얻어지도록 구성하고 있는 것이 현실이다.

본 발명의 목적은, 고부하시에 있어서도 충분한 차동제한 작용이 얻어지고, 또한 차동상태와 차동제한상태를 적절히 전환 가능한 차동장치를 제공하는 것이다.

본 출원인은 클러치수단으로서 서로 닿아 마찰력을 발생시키는 부분의 면적을 증대시키기 위해서 예의 검토한 결과, 도15, 도16에 나타나 있는 차동장치100, 120에 있어서 압력링103의 측벽부103a를 생략하여 측벽부103a의 두께t 내에 클러치판을 배치하는 것이 가능하다는 발상을 얻어, 본 발명에 관한 제1 및 제2의 차동장치를 완성하였다.

본 발명에 관한 제1 차동장치는, 좌우의 차축을 회전중심으로 하여 엔진으로부터의 구동력에 의해 회전하는 차동기어 케이스와, 상기 좌우 차축의 축단에 상대회전이 불가능 하도록 각각 설치되는 좌우 한 쌍의 사이드 기어와, 상기 좌우의 사이드 기어의 외주측을 각각 덮고 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스내에 설치되는 좌우 한 쌍의 압력링으로서 적어도 일방의 압력링의 내경을 사이드 기어보다도 크게 설정한 좌우 한 쌍의 압력링과, 상기 좌우의 압력링 사이에 축단을 지지시켜 차축과 직교하도록 설치되는 피니언축과, 상기 좌우의 사이드 기어에 맞물려 있는 피니언축에 설치되고 회전할 수 있는 적어도 한 쌍의 피니언기어와, 차축방향에 있어 상기 양 압력링의 양측에 배치되는 한 조(組)의 클러치수단으로서 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스의 안쪽에 결합되는 제1클러치판과 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 사이드 기어 슬리브부의 바깥쪽에 결합하는 제2클러치판을 구비하고 양 클러치판을 교대로 배치하여 양 클러치판사이의 마찰에 의해 차동기어 케이스와 사이드 기어의 상대회전을 제한함으로써 좌우 차축의 차동을 제한할 수 있는 클러치수단과, 상기 양 압력링 사이의 클리어런스가 작게 되는 방향으로 양 압력링을 가압하는 가압수단과, 차동시에 있어서 피니언축과 차동기어 케이스간의 상대회전 토크의 증대에 따라 양 압력링 사이의 클리어런스가 증대하는 방향으로 가압수단의 가압력에 반하여 압력링을 조작하여 클러치수단을 작동시키는 조작수단을 구비하는 것이다.

이러한 제1 차동장치에 있어서는, 좌우 바퀴의 회전저항이 동일한 경우에는 피니언기어, 사이드 기어, 피니언축, 압력링이 차동기어 케이스와 일체로 회전하여 좌우의 바퀴가 같은 속도로 회전하지만, 양 바퀴의 회전저항이 다른 경우에는 차동기어 케이스에 작용하는 회전력의 일부로 피니언이 사이드 기어에 맞물리면서 회전하여, 회전저항이 적은 측의 바퀴 회전속도가 회전저항이 큰 측의 바퀴 회전속도보다도 빠르게 되는 차동상태가 되거나 또는 클러치수단을 통하여 사이드 기어와 차동기어 케이스의 상대회전이 제한되어 차동기어 케이스에 작용하는 회전토크의 일부가 회전저항이 큰 바퀴측에 분배되는 차동제한상태로 전환된다.

보다 구체적으로는 좌우 바퀴의 회전저항이 다른 경우에는 조작수단에 의해 피니언축과 차동기어 케이스간의 상대회전 토크에 따라 양 압력링 사이의 클리어런스가 증대하는 방향으로 조작력이 양 압력링에 작용하지만, 이 조작수단에 의한 조작력이 클리어런스를 감소시키고자 하는 가압수단에 의한 가압력보다도 작은 경우에는 클리어런스가 변화되지 않고 보통의 차동상태가 되고, 가압력보다도 커지는 경우에는 그것에 대응해서 양 압력링의 클리어런스가 증대하고 클러치수단의 클러치판 상호간 서로 닿아 마찰력을 발생시키게되어 좌우 차축의 차동이 제한된다. 보다 구체적으로는 좌우 바퀴의 회전저항이 다른 경우에는 조작수단에 의해 피니언축과 차동기어 케이스간의 상대회전 토크에 따라 양 압력링 사이의 클리어런스가 증대하는 방향으로 조작력이 양 압력링에 작용하지만, 이 조작수단에 의한 조작력이 클리어런스를 감소시키고자 하는 가압수단에 의한 가압력보다도 작은 경우에는 클리어런스가 변화되지 않고 보통의 차동상태가 되고, 가압력보다도 커지는 경우에는 그것에 대응해서 양 압력링의 클리어런스가 증대하고 클러치수단의 클러치판 상호간 서로 닿아 마찰력을 발생시키게되어 좌우 차축의 차동이 제한된다.

여기에서 이 제1 차동장치에서는 적어도 일방의 압력링의 내경을 사이드 기어보다도 크게 설정하고 있기 때문에 축방향에 있어서 압력링을 얇게 구성하는 것이 가능하게 되고, 그 만큼 수용 가능한 클러치판의 매수를 늘리는 것이 가능하게 된다. 또한 일방의 압력링의 내경만을 사이드 기어보다도 크게 설정하여도 좋지만, 수용하는 클러치판의 매수를 최대한 늘리기 위해서 좌우 압력링의 내경을 사이드 기어보다도 크게 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 제2 차동장치는, 좌우의 차축을 회전중심으로 하여 엔진으로부터의 구동력에 의해 회전하는 차동기어 케이스와, 상기 일방의 사이드 기어의 외주측을 덮고 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스내에 설치되는 압력링으로서 내경을 사이드 기어보다도 크게 설정하는 압력링과, 상기 압력링과 그것에 대면하는 차동기어 케이스의 링대향면 사이에 축단을 지지시킨 상태에서 차축과 직교하도록 설치되는 피니언축과, 상기 좌우의 사이드 기어에 맞물려 있는 피니언축에 설치되고 회전할 수 있는 적어도 한 쌍의 피니언기어와, 상기 압력링에 있어서 링대향면과는 반대측에 배치되는 클러치수단으로서 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스의 안쪽에 결합되는 제1클러치판과 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 사이드 기어 슬리브부의 바깥쪽에 결합되는 제2클러치판을 구비하고 양 클러치판을 교대로 배치하여 양 클러치판 사이의 마찰에 의해 차동기어 케이스와 사이드 기어의 상대회전을 제한함으로써 좌우 차축의 차동을 제한할 수 있는 클러치수단과, 상기 압력링과 링대향면 사이의 클리어런스가 작게 되는 방향으로 압력링을 가압하는 가압수단과, 차동시에 있어서 피니언축과 차동기어 케이스간의 상대회전 토크의 증대에 따라 압력링과 링대향면 사이의 클리어런스가 증대하는 방향으로 가압수단의 가압력에 반하여 압력링을 조작하여 클러치수단을 작동시키는 조작수단을 구비하는 것이다.

이 제2 차동장치에 있어서는 기본적으로는 청구항1에 기재된 차동장치와 마찬가지로 좌우의 바퀴가 같은 속도로 회전하는 비차동상태와, 회전저항이 적은 측의 바퀴 회전속도가 회전저항이 큰 측의 바퀴 회전속도보다도 빠르게 되는 차동상태와, 차동기어 케이스에 작용하는 회전토크의 일부가 회전저항이 큰 바퀴측에 분배되는 차동제한상태로 전환된다.

보다 구체적으로는 좌우 바퀴의 회전저항이 다른 경우에는 조작수단에 의해서 피니언축과 차동기어 케이스간의 상대회전 토크에 따라 압력링과 링대향면 사이의 클리어런스가 증대하는 방향으로 조작력이 압력링에 작용하지만, 이 조작수단에 의한 조작력이 클리어런스를 감소시키고자 하는 가압수단에 의한 가압력 보다도 작은 경우에는 클리어런스가 변화되지 않고 보통의 차동상태가 되고, 가압력보다도 커지면 그것에 따라 압력링과 링대향면 사이의 클리어런스가 증대하여 클러치수단의 클러치판 상호간 서로 닿아 마찰력을 발생시키게 되고 좌우의 차축의 차동이 제한되게 된다.

또한 압력링의 내경을 사이드 기어보다도 크게 설정하고 있기 때문에 축방향에 있어서 압력링을 얇게 구성할 수 있고 그 만큼 수용 가능한 클러치판의 매수를 늘릴 수 있게된다.

또한 이 제2 차동장치에 있어서는, 클러치수단을 하나만 결합하면 되기 때문에 차동장치의 조립성을 향상시킬 수 있음과 동시에 공간적으로 여유가 있는 측에 클러치수단을 결합할 수 있게 되고, 차동장치를 소형으로 구성하면서 클러치판의 사이즈를 가능한한 크게 설정하여 마찰력을 높일 수 있게 된다.

이 때문에 이 차동장치는 차동기어 케이스의 형상이나 사이즈에 대한 제약이 엄격한 횡렬배치의 엔진에 유효하게 채용하는 것이 가능하게 된다.

또한, 이와 같이 클러치수단이 하나만 설치되는 경우에는 일방의 사이드 기어와 차동기어 케이스의 상대회전은 클러치수단에 의해 직접적으로 제한되고, 타방의 사이드 기어와 차동기어 케이스의 상대회전은 피니언 및 일방의 사이드 기어를 통하여 클러치수단에 의해 제한되게 된다.

또한, 본 출원인은 차축방향에 있어 양 압력링의 양측에 배치되는 클러치수단으로서 클러치판의 조수(組數) 및/또는 외경에 차이를 갖게 하는 좌우 비대칭의 구성을 채용할 수 있다는 발상을 얻어 본 발명에 관한 제3 차동장치를 완성하게 되었다.

본 발명에 관한 제3 차동장치는, 좌우의 차축을 회전중심으로 하여 엔진으로부터의 구동력에 의해 회전하는 차동기어 케이스와, 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 상기 차동기어 케이스내에 설치되는 좌우 한 쌍의 압력링과, 상기 양 압력링 사이에 축단을 지지시킨 상태에서 차축과 직교하도록 설치되는 피니언축과, 회전할 수 있도록 상기 피니언축에 설치되는 적어도 한 쌍의 피니언기어와, 상기 좌우의 차축의 축단에 상대회전이 불가능 하도록 각각 설치되는 좌우 한 쌍의 사이드 기어로서 피니언기어를 사이에 두고 그 양측에서 피니언기어와 맞물리는 좌우 한 쌍의 사이드 기어와, 차축방향에 있어 상기 양 압력링의 양측에 배치되고 차동기어 케이스와 사이드 기어의 상대회전을 제한함으로써 좌우 차축의 차동을 제한할 수 있는 좌우 한 조(組)의 클러치수단로서 양 클러치수단간에 있어서 클러치판의 조수(組數) 및/또는 외경에 차이를 갖게 한 좌우 한 조(組)의 클러치수단과, 상기 양 압력링 사이의 클리어런스가 작게 되는 방향으로 양 압력링을 가압하는 가압수단과, 차동시에 있어서 피니언축과 차동기어 케이스 사이의 상대회전 토크의 증대에 따라 양 압력링 사이의 클리어런스가 증대하는 방향으로 가압수단의 가압력에 반하여 압력링을 조작하여 클러치수단을 작동시키는 조작수단을 구비하는 것이다.

이 제3 차동장치에 있어서는, 제1 차동장치와 마찬가지로 좌우의 바퀴가 같은 속도로 회전하는 비작동상태와, 회전저항이 적은 측의 바퀴 회전속도가 회전저항이 큰 측의 바퀴 회전속도 보다도 빠르게 되는 차동상태와, 차동기어 케이스에 작용하는 회전토크의 일부가 회전저항이 큰 바퀴측에 분배되는 차동제한상태로 전환된다.

또한 양 클러치수단 사이에서 클러치판의 조수(組數) 및/또는 외경에 차이를 갖게 하였기 때문에 차동기어 케이스의 형상에 따라 클러치판의 조수(組數)나 외경을 조정하여 차동기어 케이스에 두껍고 필요 없는 공간이 형성되지 않도록 하면서 차동기어 케이스내에 간격없이 클러치판을 결합할 수 있게 되었고 클러치판이 서로 닿아 마찰력을 발생시키는 부분의 면적을 충분하게 늘려 고부하시에 있어서도 충분한 차동제한 작용이 얻어지게 된다.

여기서, 제3 차동장치의 좌우 클러치수단 사이에서 클러치판의 직경에 차이를 갖게 함과 동시에 클러치판을 축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스내에 결합시키기 위한 스플라인에 관하여 작은 직경의 클러치판의 스플라인 피치를 큰 직경의 클러치판 스플라인의 피치보다도 크게 설정하여도 된다. 즉, 차동기어 케이스내의 작은 직경의 클러치판이 결합하는 부분은 작은 직경이고 또한 차동기어 케이스의 안쪽 부분으로서, 그 부분에 대한 스플라인 가공작업의 작업성이 그다지 좋지 않기 때문에 작은 직경의 클러치판 피치를 큰 직경의 클러치판 피치보다도 크게 설정하여 차동기어 케이스에 대한 스플라인 가공작업의 생력화(省力化)가 도모되도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한 적어도 일방의 압력링의 내경을 사이드 기어 보다도 크게 설정하여도 된다. 이 경우에는 적어도 그 일방의 압력링의 내경을 사이드 기어보다도 크게 설정하고 있기 때문에 축방향에 있어서 압력링을 얇게 구성할 수 있고, 그 만큼 수용할 수 있는 클러치판의 매수를 늘릴 수 있게 된다. 또한 일방의 압력링의 내경만을 사이드 기어보다도 크게 설정하여도 되지만 수용되는 클러치판의 매수를 최대한 늘리기 위해서 좌우 압력링의 내경을 사이드 기어 보다도 크게 설정하는 것이 바람직하다.

제1∼제3 차동장치에 있어서 상대회전이 불가능하도록 사이드 기어 슬리브부의 바깥쪽에 결합되는 칼라를 설치하고, 클러치수단으로서 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스의 안쪽에 결합되는 제1클러치판과 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 사이드 기어의 칼라 바깥쪽에 결합되는 제2클러치판을 구비하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 즉 사이드 기어의 슬리브부에 스플라인 등을 형성하여 이것에 제2클러치판을 축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 맞붙일 수 있는 것도 가능하지만, 사이드 기어의 기어부까지 스플라인을 형성하는 것이 가공하기 곤란하므로 별도의 부재로 이루어지는 칼라를 사이드 기어의 슬리브부에 맞붙여 이것에 제2클러치판을 바깥쪽에 결합하여 장착시키는 것이 바람직하다.

또한 이 경우에는 상기 칼라를 사이드 기어와 대략 동일한 직경으로 함과 동시에 압력링의 내경보다도 작은 직경으로 구성하여 칼라의 일단부를 압력링 안으로 삽입하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면 사이드 기어의 기어부측에 있어서 제2클러치판이 칼라로부터 탈락하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또한 제1∼제3 차동장치에 있어서 상기 가압수단으로서 클러치수단을 통하지 않고 클리어런스가 작게 되는 방향으로 압력링을 가압하는 가압수단이 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우에는 가압수단의 가압력을 높게 설정하더라도 클러치수단의 클러치판이 서로 닿아 마찰력을 발생시키는 일은 없고, 차동상태로부터 차동제한상태로 전환하는 타이밍은 조작수단의 조작력과 가압수단의 가압력에만 의존하기 때문에 가압수단의 가압력을 적절히 설정함으로써 저속 회전시에 있어서는 확실하게 차동상태가 되고, 고속, 고부하에서의 회전시에 있어서는 확실하게 차동제한상태가 되도록 구성하는 것이 가능하게 된다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

(제1 차동장치)

도1, 도2에 나타나 있는 바와 같이, 이 차동장치10는, 좌우의 차축1을 회전중심으로 하여 엔진으로부터의 구동력에 의해 회전하는 차동기어 케이스11와, 상대회전이 불가능 하도록 좌우의 차축1의 축단에 각각 설치되는 좌우 한쌍의 사이드 기어15와, 좌우의 사이드 기어15의 외주측을 각각 덮도록 하고 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스11내에 설치되는 좌우 한쌍의 압력링12로서 내경D1이 사이드 기어15의 외경보다도 크게 설정되는 좌우 한쌍의 압력링12과, 좌우의 압력링12 사이에서 축단을 지지시킨 상태에서 차축1과 직교하도록 설치되는 피니언축13과, 좌우의 사이드 기어15에 맞물려 있는 피니언축13에 회전하도록 설치되는 적어도 한쌍의 피니언기어14와, 차축방향에 있어서 양 압력링12의 양측에 배치되는 한 조(組)의 클러치수단16으로서 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스11의 안쪽에 결합되는 제1클러치판31과 사이드 기어15의 슬리브부15a에 상대회전이 불가능 하도록 바깥쪽에 결합하여 고정된 칼라29에 의하여 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 바깥쪽에 결합되는 제2클러치판32을 구비하고 양 클러치판31, 32을 교대로 배치하여 양 클러치판31, 32 사이의 마찰에 의해 차동기어 케이스11와 사이드 기어15와의 상대회전을 제한함으로써 좌우의 차축1의 차동을 제한할 수 있는 클러치수단16과, 양 압력링12 사이의 클리어런스17가 작게 되는 방향으로 양 압력링12을 가압하는 가압수단18과, 차동시에 있어서 피니언축13과 차동기어 케이스11간의 상대회전 토크의 증대에 따라 양 압력링12 사이의 클리어런스17가 증대하는 방향으로 가압수단18의 가압력에 반하여 압력링12을 조작하여 클러치수단16을 작동시키는 조작수단19을 구비하고 있다.

차동기어 케이스11는 뚜껑부재20와 케이스 본체21로 분할되어 구성되고, 뚜껑부재20는 케이스 본체21의 좌단부에 형성된 플랜지부22에 고정되어 있다. 플랜지부22에는 뚜껑부재20과는 반대측으로 링기어23가 고정되어 있고, 이 링기어23는 엔진으로부터 연장되는 구동축2에 형성되는 드라이브 피니언3에 맞물려 있다. 또한 차동기어 케이스11에는, 뚜껑부재20와 케이스 본체21의 오른쪽벽을 관통하여 좌우의 차축1의 축단이 동축 모양으로 삽입되고, 차동기어 케이스11는 드라이브 피니언3과 링기어23를 통하여 엔진으로부터의 구동력에 의해 차축1을 회전중심으로 하여 회전 구동되도록 구성되어 있다.

케이스 본체21의 내주면(內周面)에는 그 전체 길이에 걸쳐 차축방향으로 연장되는 복수 개의 나사홈24이 원주방향에 있어서 일정하게 설정된 간격을 두고 형성되고, 케이스 본체21 내에는 좌우 한쌍의 링 모양의 압력링12이 부분적으로 구면 형상을 이루는 내면측이 마주보도록 형성되어 있다. 양 압력링12의 외주면에는 나사홈24에 결합하는 나사산25가 각각 형성되어, 양 압력링12은 나사산25와 나사홈24과의 결합에 의해 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 케이스 본체21 내에 설치되어 있다. 또한 차동기어 케이스11의 사이즈나 형상은 적용되는 차량에 따라 임의로 설정하는 것이 가능하다. 또한 나사홈24 및 나사산25는 차동기어 케이스11에 대하여 압력링12을 차축방향으로 이동시킬 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 안내할 수 있는 구성이라면, 임의의 단면형상으로 형성할 수 있으며, 그 개수도 도면에 나타내는 차동장치10에서는 8개 설치했지만 임의로 설정할 수 있다.

양 압력링12 사이에 형성되는 기어실26 내에는 대략 열십자(十) 모양의 피니언축13이 설치되고, 피니언축13에는 차축1과 직교방향으로 연장되는 4개의 축부13a가 형성되고, 각 축부13a에는 피니언기어14가 회전하도록 지지되어 있다. 피니언기어14의 개수는 임의로 설정할 수 있지만 적어도 한 쌍 설치하게 된다.

도2, 도3, 도6에 나타나 있는 바와 같이 피니언축13의 각 축단에는 캠부27가 형성되고, 양 압력링12의 측벽의 대면측 부분에는 각 캠부27에 대응하여 캠홈28이 각각 형성되어, 피니언축13은 각 축부13a의 캠부27가 양 압력링12의 캠홈28 사이에서 협지됨으로써 기어실26 내에서 지지되고 있다. 또한, 캠부27와 캠홈28로 조작수단19이 구성되지만 이것에 관하여는 후술한다.

도1∼도5에 나타나 있는 바와 같이, 기어실26 내에는 피니언기어14를 사이에 두고 그 양측에서 피니언기어14에 맞물리는 한 쌍의 사이드 기어15가 설치되고, 좌우의 차축1은 압력링12을 관통하여 기어실26 내까지 삽입되고, 좌우의 사이드 기어15는 좌우의 차축1의 축단에 스플라인 결합 등에 의해 상대회전이 불가능 하도록 각각 연결되어 있다. 양 사이드 기어15에는 차축1을 따라 압력링12을 관통하여 외측으로 연장되는 슬리브부15a가 일체로 형성되고, 슬리브부15a에는 대략 그 전체 길이에 걸쳐 칼라29가 상대회전이 불가능 하도록 스플라인 결합되어 있고, 칼라29의 외주부에는 차축방향으로 연장되는 스플라인29a가 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 슬리브부15a와 칼라29는 상대회전이 불가능한 것이라면 스플라인 결합 대신에 키와 키홈이나 나사홈과 나사산 등을 통하여 결합되어도 좋고 경우에 따라서는 용접 등에 의해 결합하여도 된다.

차축방향에 있어서 양 압력링12의 양측 사이드 기어15의 슬리브부15a에는 칼라29를 통하여 클러치수단16이 각각 외장되어 있다.

좌우의 클러치수단16은 제1클러치판31과 제2클러치판32을 교대로 배치시킨 것으로서, 제1클러치판31은 차동기어 케이스11의 나사홈24에 의하여 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스11에 안쪽에 결합되어 있고, 제2클러치판32은 칼라29의 스플라인29a에 의하여 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 슬리브부15a의 바깥쪽에 결합되어 있으며, 클러치판31, 32가 압력을 받아 서로 닿게 되면 인접하는 클러치판31, 32의 사이에 발생하는 마찰력에 따라 차동기어 케이스11와 사이드 기어15의 상대회전이 제한되도록 구성되어 있다. 클러치판31, 32의 갯수는 임의로 설정하는 것이 가능하지만, 지나치게 적으면 차동제한 기능이 충분하게 발휘될 수 없기 때문에 차동기어 케이스11의 사이즈가 허용하는 한 여러 개가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명이 특징으로 하는 구성은, 사이드 기어15의 기어부15b와 클러치판31, 32 사이에 압력링12이 실질적으로 배치되지 않도록 하여 차동장치10에 수용할 수 있는 클러치판31, 32의 매수를 최대한 늘리는 점에 있으며, 이것을 실현하기 위해서 압력링12의 내경D1은 사이드 기어15의 기어부15b의 이뿌리원의 외경D2보다도 다소 크게, 바람직하게는 이끝원의 외경 D3보다도 다소 크게 설정되어 있다.

또한 칼라29로부터 제2클러치판32이 기어부15b 측으로 탈락하는 것을 방지하기 위해서, 칼라29의 외경D4는 사이드 기어15의 외경D3보다도 다소 크게 구성됨과 동시에 압력링12의 내경D1은 이 칼라29의 외경D4보다도 다소 크게 구성되고, 칼라29의 단부를 압력링12 안으로 삽입함으로써 제2클러치판32의 탈락을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 압력링12의 내경을 사이드 기어15 및 칼라29보다도 크게 설정함으로써, 압력링12을 종래의 것보다도 차축방향에 있어서 얇게 구성하고, 압력링12의 차축방향 외단면과 사이드 기어15의 기어부15b의 차축방향 외단면이 대략 단일면을 형성하도록 하여, 클러치수단16의 클러치판31, 32을 기어부15b에 최대한 접근시켜 배치하는 것이 가능하게 된다. 따라서 그 만큼 클러치판31, 32를 부착할 수 있는 매수를 늘림으로써 클러치판31, 32가 서로 닿아 마찰력을 발생시키는 부분을 늘릴 수 있어 고부하시에 있어서도 충분한 차동제한 작용을 얻게 된다.

또한, 본 실시예에서는 사이드 기어15와 칼라29를 분할하여 구성했지만 일체화하여 구성하는 것도 가능하다. 다만, 슬리브부15a에 대하여 제2클러치판32을 축방향으로 이동하도록 지지하기 위해서 슬리브부15a의 외주부에는 스플라인을 형성하고 있지만, 기어부15b 부근에서 슬리브부15a에 스플라인을 형성하기 어렵고, 그 만큼 결합할 수 있는 클러치판31, 32의 갯수가 적어지기 때문에 스플라인의 피치를 사이드 기어15의 톱니피치와 동일하게 설정하여 사이드 기어15의 톱니로부터 연속적으로 축방향의 바깥쪽으로 연장되는 스플라인 톱니를 형성하는 것이 바람직하다.

뚜껑부재20 및 케이스 본체21의 우벽부에는 홈부42가 형성되고, 양 클러치수단16의 외측에 있어서 홈부42 내에는 클러치판31, 32을 압력링12측으로 각각 가압하는 접시스프링33이 설치되어 있다. 이 접시스프링33은 클러치판31, 32가 서로 헛도는 것을 없앨 목적으로 설치되는 것으로서, 클러치판31, 32 사이에 마찰력이 거의 작용하지 않을 정도의 가압력으로 설정되어 있다. 다만, 접시스프링33은 클러치수단16이 헛도는 일이 없이 조립될 수 있는 경우에는 생략하여도 된다. 또한 본 실시예에서는 클러치판31, 32의 매수를 최대한 늘리기 위해서 홈부42 내에 접시스프링33을 수용하지만, 홈부42를 형성하지 않고 설치되는 것도 가능하다.

양 압력링12 사이에는 양자를 서로 접근하는 방향으로 가압하는 가압수단18이 설치되어 있다. 구체적으로는, 압력링12에는 피니언축13의 인접하는 축부13a의 축단 사이에 관통구멍34이 형성되어 있고, 이 관통구멍34에는 양 압력링12에 걸쳐서 연장되는 로드부재35가 장착되어 있다. 로드부재35는 양 압력링12이 가장 접근한 상태, 즉 양 압력링12 사이의 클리어런스17가 최소가 되었을 때에 있어서도 압력링12 외측으로 돌출하지 않는 길이로 설정되고, 로드부재35의 단부에는 받침부36가 형성되어 있다. 로드부재35의 우측부 및 좌측부에는 압축코일 스프링으로 이루어지는 탄성부재37가 각각 외장되어 양 압력링12은 탄성부재37의 가압력에 의해 로드부재35를 통하여서로 접근하는 방향으로 상시 가압되고 있다.

또한 가압수단18은 클러치수단16을 통하지 않고 양 압력링12을 서로 접근하는 방향으로 가압할 수 있도록 구성되어 있다면, 임의의 구성의 것을 임의의 위치에 임의의 개수로 설치되는 것이 가능하다. 예를 들면, 로드부재35 대신에 일단부에 나사부를 형성한 로드부재를 사용하여 로드부재의 일단부를 일방의 압력링12에 나사결합 시키는 것도 좋다. 이 경우에는 가압수단18A의 조립작업이 쉽게 되기 때문에 바람직하다. 또한 이 경우에는 인접하는 로드부재의 나사부가 좌우 반대로 배치되도록 로드부재가 설치되는 것도 가능하다. 압축코일 스프링으로 이루어지는 탄성부재37 대신에 접시스프링이나 합성 고무 등으로 이루어지는 탄성부재를 사용해도 좋고, 인장 스프링 등을 사용하여 양 압력링12을 서로 접근하는 방향으로 잡아 당기더라도 좋다. 또한 차동기어 케이스11와 압력링12 사이에 가압수단이 설치되는 것도 가능하다.

또한 전술한 바와 같이, 압력링12에 있어서 피니언축13의 인접하는 축단 사이에 설치하면, 축단 사이의 데드 스페이스(dead space) 안에 배치시키는 것이 가능하게 되어 압력링12 및 차동기어 케이스11를 직경방향에 있어서 소형으로 구성할 수 있음과 동시에, 피니언축13의 축단을 차동기어 케이스11의 내면 부근까지 연장시켜 다음에 설명하는 조작수단19의 캠부27와 캠홈28과의 접촉면적을 증대시킬 수 있기 때문에 캠부27와 캠홈28 사이에 작용하는 상대회전 토크에 의한 이들 양 부재의 마모나 파손을 효과적으로 방지할 수 있고, 차동장치의 내구성을 향상시킬 수 있다. 다만, 가압수단18의 로드부재35를 압력링12의 내부에 있는 피니언축13의 축단보다도 바깥 쪽에 위치하도록 설치되는 것도 가능하다. 또한 이러한 가압수단18이 설치되는 것이 바람직하지만 가압수단18을 생략하고 접시 스프링33에 의해 좌우의 압력링12을 서로 접근하는 방향으로 가압하도록 구성한 차동장치에 대하여도 역시 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

조작수단19은, 도3, 도6에 나타나 있는 바와 같이 피니언축13의 4개의 축부13a의 축단에 형성한 캠부27와, 양 압력링12의 대면부(對面部)에 각각 형성한 캠홈28로 구성되어 있다. 캠부27는, 축부13a의 중심을 포함하는 차축 직교면에 대하여 대칭이 되도록 대략 팔(八)자 모양으로 형성된 한 쌍의 조작면38과, 축부13a의 중심을 사이에 두고 조작면38과는 반대측에 형성되고 대략 차축방향으로 연장되는 접촉면39을 구비하고 있다. 캠홈28은, 조작면38에 적합한 형상의 경사캠면40과 접촉면39에 적합한 형상의 결합면41로 이루어져 대략 직각삼각형 모양으로 형성되어 있다.

그리고 도6(a)에 나타나 있는 상태에서, 피니언축13이 압력링12에 대하여, 화살표 P로 나타내는 방향으로 약간 상대 회전하면, 도6(b)에 나타나 있는 바와 같이 양 압력링12이 조작면38과 경사캠면40을 통하여 서로 이간하는 방향으로 이동하지만, 화살표 P와는 반대방향으로 약간 상대 회전하려고 하는 경우에는 접촉면39이 결합면41과 결합되어 양 압력링12과 피니언축13의 상대회전이 제한된다. 다만, 조작수단19으로서는, 피니언축13과 차동기어 케이스11 사이의 상대회전 토크에 의해 양 압력링12을 서로 이간하는 방향으로 조작가능한 것이라면 임의의 구성의 것을 채용할 수 있다. 예를 들면, 종래기술에서 예시했던 바와 같이 캠부27로서 일방의 대각선을 대략 차축방향으로 배치시킨 대략 사각형이나 대략 마름모꼴의 캠부27를 형성하고, 캠홈28으로서 캠부에 적합한 대략 V자 모양의 캠홈을 형성한 것을 채용하더라도 좋다.

다음에 차동장치10의 작동에 관하여 설명한다.

이 차동장치10에서는, 좌우 바퀴의 회전저항이 동일한 경우에는, 피니언기어14, 사이드 기어15, 피니언축13, 압력링12이 차동기어 케이스11와 일체로 회전하여 좌우의 바퀴가 같은 속도로 회전한다.

또한 전진 주행시에 있어서 일방의 바퀴의 회전저항이 적어지면, 기본적으로는 차동기어 케이스11에 작용하는 회전력의 일부로 피니언기어14가 사이드 기어15에 맞물리면서 회전하여, 회전저항이 적은 측의 바퀴가 회전저항이 큰 측의 바퀴보다 회전속도가 빠르게 되는 차동상태가 되지만, 고속, 고부하시에는 사이드 기어15와 차동기어 케이스11의 상대회전이, 클러치수단16의 클러치판31, 32 상호간의 접촉마찰력에 의해 제한되는 차동제한상태가 되어 저속시에 있어서의 회전성을 향상시키면서 고속, 고부하시에 있어서의 조종성을 충분하게 확보할 수 있게 된다.

보다 구체적으로는, 전진 주행시에 좌우의 바퀴의 회전저항에 차이가 발생한 경우에는, 도6(a)에 나타내는 바와 같이 조작수단19에 의해 피니언축13과 차동기어 케이스11 사이에 화살표 P로 나타내는 방향으로 상대회전 토크 P가 발생하여, 이 상대회전 토크 P에 의해 캠부27의 조작면38과 캠홈28의 경사캠면40을 통하여 화살표 F로 나타내는 방향인 양 압력링12을 서로 이간하는 방향으로 조작력 F가 양 압력링12에 작용하여, 도6(b)에 나타내는 바와 같이 피니언축13과 차동기어 케이스11가 상대적으로 약간 회전하려고 하여 캠부27의 조작면38과 캠홈28의 경사캠면40의 접촉위치가 이동함으로써 클리어런스17가 증대하려고 한다.

한편 양 압력링12에는 가압수단18에 의해 서로 접근시키고자 하는 가압력이 항상 작용하고 있기 때문에 조작수단19의 조작력 F가 가압수단18의 가압력보다도 작을 때에는 도6(a)에 나타내는 바와 같이 최소의 클리어런스17가 유지되어 차동상태가 되고, 조작력 F가 가압력보다 커지면 도6(b)에 나타내는 바와 같이 힘의 차이에 따라 클리어런스17가 커져 양 압력링12의 측면에 의하여 클러치판31, 32가 압력을 받아, 클러치판31, 32 상호간의 마찰력에 의하여 차동제한상태가 된다.

또한 이 차동장치10에서는, 클러치수단16을 거치지 않고 양 압력링12을 가압수단18에 의해 서로 접근하는 방향으로 가압하기 때문에, 차동상태에서 차동제한상태로 전환하는 타이밍은 조작수단19의 조작력 F와 가압수단18의 가압력에만 의존하게 되어, 가압수단18의 가압력을 적절히 설정함으로써 저속 회전시에 있어서는 확실하게 차동상태가 되고, 고속, 고부하에서의 회전시에 있어서는 확실하게 차동제한상태가 되도록 구성하는 것이 가능하게 된다.

한편 후진 주행시에 있어서 일방의 바퀴의 회전저항이 적어지면, 피니언축13과 차동기어 케이스11 사이에 상대회전 토크가 발생하더라도, 이 상대회전 토크는 캠부27의 접촉면39이 캠홈28의 결합면41과 결합되어 양자가 상대적인 미소한 회전이 제한되기 때문에 최소의 클리어런스17가 유지된 상태가 되어 차동제한상태가 되는 일은 없다. 다만, 후진 주행시에 있어서도 전진 주행시와 같이 차동상태와 차동제한상태로 바뀌도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 예를 들면 조작수단19으로서 전술한 바와 같이 캠부를 마름모꼴이나 사각형으로 형성하여, 캠홈을 캠부에 적합한 대략 V 자 모양으로 형성한 것을 채용하게 된다.

(제2 차동장치)

이 제2 차동장치는, 횡렬배치 타입의 엔진의 차동장치에 본 발명을 적용한 경우이다. 또한, 상기 실시예와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.

도7에 나타나 있는 바와 같이 이 차동장치10A는 좌우의 차축1을 회전중심으로 하여 엔진으로부터의 구동력에 의해 회전하는 차동기어 케이스11A와, 일방의 사이드 기어15의 외주측을 덮고 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스11A 내에 설치되는 압력링12로서 내경을 사이드 기어15보다도 크게 설정한 압력링12과, 압력링12과 그것에 대면하는 차동기어 케이스11A의 링대향면45 사이에서 축단을 지지하는 상태에서 차축1과 직교하도록 설치되는 피니언축13과, 좌우의 사이드 기어15, 15A에 맞물려 있는 피니언축13에 회전하도록 설치되는 적어도 한 쌍의 피니언기어14와, 압력링12에 있어서 링대향면45와는 반대측에 배치되는 클러치수단16으로서 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스11A의 안쪽에 결합된 제2클러치판31과 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 사이드 기어15의 슬리브부15a의 바깥쪽에 결합되는 제2클러치판32을 구비하고 양 클러치판31, 32을 교대로 배치하여 양 클러치판31, 32 사이의 마찰에 의해 차동기어 케이스11A와 사이드 기어15, 15A와의 상대회전을 제한함으로써 좌우의 차축1의 차동을 제한할 수 있는 클러치수단16과, 압력링12과 링대향면45 사이의 클리어런스17A가 작게 되는 방향으로 압력링12를 가압하는 가압수단18A와, 차동시에 있어서의 피니언축13과 차동기어 케이스11A간의 상대회전 토크의 증대에 따라 압력링12과 링대향면45 사이의 클리어런스17A가 증대하는 방향으로 가압수단18A의 가압력에 반하여 압력링12을 조작하여 클러치수단16을 작동시키는 조작수단19A를 구비하고 있다.

차동기어 케이스11A는 케이스 본체21A의 우측부를 직경이 작아지도록 한 형상으로 구성되고, 상기 실시예에 있어서의 우측의 압력링12과, 우측의 클러치수단16과, 우측의 접시스프링33이 생략되고, 좌측의 압력링12과 케이스 본체21A의 우측부 사이에 기어실26A가 형성되고, 이 기어실26A내에 피니언축13과 피니언기어14와 사이드 기어15, 15A가 장착되어 있다. 또한 상기 제1 차동장치에 있어서의 우측 사이드 기어15 대신에 슬리브부15a에 스플라인이 형성되어 있지 않은 사이드 기어15A가 채용되고, 이 사이드 기어15A는 케이스 본체21A의 우측부에서 회전하도록 장착되어 있다.

케이스 본체21A 중의 압력링12의 우단과 대면하는 부분에는 링대향면45이 차축1과 직교하도록 형성되고, 피니언축13의 축단에는 상기 실시예에 있어서의 캠부27의 우측 반쪽을 절단한 캠부27A가 각각 형성되고, 피니언축13은 캠부27A가 압력링12에 형성된 캠홈28과 케이스 본체21A의 링대향면45 사이에서 협지됨으로써 압력링12과 케이스 본체21A 사이에서 지지되고 있다.

조작수단19A는 캠홈28과 캠부27A로 구성되어 있다. 이 조작수단19A는 기본적으로는 전술한 조작수단19와 같이 기능하여, 피니언축13과 차동기어 케이스11A 사이에 상대회전 토크가 발생하면, 압력링12이 링대향면45으로부터 서로 이간하는 방향으로 조작되어, 압력링12과 링대향면45 사이의 클리어런스17A가 증대하도록 구성되어 있다.

가압수단18A는 로드부재35A와, 압축코일 스프링으로 이루어지는 탄성부재37A를 구비하고, 로드부재35A의 좌단부에는 받침부36가 형성되고, 우단부에는 나사부가 형성되어 있다. 그리고 로드부재35A에 탄성부재37A를 외장한 상태에서 압력링12에 형성된 관통구멍에 로드부재35A를 삽입시키고 케이스 본체21A에 체결 고정되어, 압력링12은 이 가압수단18A에 의해 링대향면45측, 즉 압력링12과 링대향면 사이의 클리어런스17A가 작게 되는 측으로 항상 가압되고 있다. 또한, 이 가압수단18A의 갯수나 배치는 상기 실시예와 같이 임의로 설정가능하다.

이 차동장치10A 에서는, 상기 차동장치10와 같이 엔진의 구동축2A로부터의 회전력이 드라이브 피니언3A 및 링기어23A를 통하여 차동기어 케이스11A에 전달되어, 좌우의 바퀴의 회전저항이 동일한 경우에는 피니언기어14, 사이드 기어15, 15A, 피니언축13, 압력링12이 차동기어 케이스11A와 일체로 회전하여 좌우의 바퀴가 같은 속도로 회전한다. 또한 전진 주행시에 있어서 일방의 바퀴의 회전저항이 적어지면, 기본적으로는 차동기어 케이스11A에 작용하는 회전력의 일부로 피니언기어14가 사이드 기어15, 15A에 맞물리면서 회전하여 회전저항이 적은 측의 바퀴가 회전저항이 큰 측의 바퀴보다도 회전속도가 빠르게 되는 차동상태가 되지만, 고속, 고부하시에는 조작수단19A에 의해 압력링12이 링대향면45으로부터 이간하는 방향으로 이동하여 클러치수단16의 클러치판31, 32 상호간의 마찰력에 의해 사이드 기어15, 15A와 차동기어 케이스11A의 상대회전이 제한되는 차동제한상태가 되어, 저속시에 있어서의 회전성을 향상시키면서 고속, 고부하시에 있어서의 조종성을 충분하게 확보할 수 있게 된다. 또한, 우측의 사이드 기어15A에는 클러치수단16이 설치되어 있지 않지만, 차동제한시에 있어서의 사이드 기어15A와 차동기어 케이스11A의 차동은 피니언기어14와 좌측의 사이드 기어15를 통하여 클러치수단16에 의해 제한되게 된다.

또한 클러치수단16을 경유하지 않고 압력링12을 가압수단18A에 의해 링대향면45측으로 가압하기 때문에, 차동상태로부터 차동제한상태로 전환하는 타이밍은 조작수단19A의 조작력과 가압수단18A의 가압력에만 의존하게 되어, 가압수단18A의 가압력을 적절히 설정함으로써 저속 회전시에 있어서는 확실하게 차동상태가 되고, 고속, 고부하에서의 회전시에 있어서는 차동제한상태가 확실하게 되도록 구성하는 것이 가능하게 된다.

또한 상기 차동장치10와 동일한 압력링12과 사이드 기어15와 칼라29를 사용하고 있기 때문에, 종래의 차동장치와 비교하여 압력링12을 차축방향에 있어서 얇게 구성하여 그 만큼 클러치판31, 32의 매수를 늘리는 것이 가능하게 된다.

(제3 차동장치)

이 제3 차동장치는, 횡렬배치 타입의 엔진의 차동장치에 본 발명을 적용한 경우이다.

도8, 도9에 나타나 있는 바와 같이, 이 차동장치60는 좌우의 차축51을 회전중심으로 하여 엔진으로부터의 구동력에 의해 회전하는 차동기어 케이스61와, 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스61내에 설치되는 좌우 한 조(組)의 압력링62L, 62R와, 양 압력링62L, 62R 사이에 축단을 지지시킨 상태에서 차축51과 직교하도록 설치되는 피니언축63과, 회전하도록 피니언축63에 설치되는 적어도 한 쌍의 피니언기어64와, 좌우의 차축51의 축단에 상대회전이 불가능 하도록 각각 설치되는 좌우 한 조(組)의 사이드 기어65L, 65R로서 피니언기어64를 사이에 두고 그 양측에서 피니언기어64와 맞물리는 좌우 한 조(組)의 사이드 기어65L, 65R와, 차축방향에 있어서 양 압력링62L, 62R의 양측에 배치되고 차동기어 케이스61와 사이드 기어65L, 65R의 상대회전을 각각 제한함으로써 좌우의 차축51의 차동을 제한할 수 있는 좌우 한 조(組)의 클러치수단66L, 66R으로서 양 클러치수단66L, 66R간에 있어서 클러치판81L, 82L과 클러치판81R, 82R과의 조수(組數) 및/또는 외경에 차이를 갖게 한 좌우 한 조(組)의 클러치수단66L, 66R와, 양 압력링62L, 62R 사이의 클리어런스67가 작게 되는 방향으로 양 압력링12을 가압하는 가압수단68과, 차동시에 있어서의 피니언축63과 차동기어 케이스61 사이의 상대회전 토크의 증대에 따라 양압력링62L, 62R 사이의 클리어런스67가 증대하는 방향으로 가압수단68의 가압력에 반하여 압력링12을 조작하여 클러치수단66L, 66R를 작동시키는 조작수단69을 구비하고 있다.

차동기어 케이스61는 뚜껑부재70와 케이스 본체71로 분할되어 구성되고, 뚜껑부재70는 케이스 본체71의 좌단부에 형성된 플랜지부72에 고정되어 있다. 플랜지부72에는 뚜껑부재70와는 반대측으로 링기어73가 고정되어 있고, 이 링기어73는 엔진으로부터 연장되는 구동축52에 형성되는 드라이브 피니언53에 맞물려 있다. 또한 차동기어 케이스61에는, 뚜껑부재70와 케이스 본체71의 오른쪽벽을 관통하여 좌우의 차축51의 축단이 동축 모양으로 삽입되고, 차동기어 케이스61는 드라이브 피니언53과 링기어73를 통하여 엔진으로부터의 구동력에 의해 차축51을 회전중심으로 하여 회전 구동되도록 구성되어 있다.

도8∼도12에 나타나 있는 바와 같이, 케이스 본체71의 좌측부의 내경은 우측부의 내경보다도 크게 구성되고, 케이스 본체71의 내주면의 좌측부에는 차축방향으로 연장되는 복수 개의 스플라인홈74L이 원주방향으로 예를 들면 매 9。의 간격으로 형성되고, 우측부에는 차축방향으로 연장되는 복수 개의 스플라인홈74R가 원주방향으로 매 45。의 간격으로 형성된다. 또한, 양 스플라인홈74L, 74R의 피치는 임의로 설정할 수 있다. 또한 양 스플라인홈74L, 74R는 그 피치의 크기를 같게 하는 것도 가능하지만, 케이스 본체71의 안쪽 부분에 대한 스플라인홈은 그 가공성이 그다지 좋지 않기 때문에, 스플라인홈74R의 피치를 스플라인홈74L의 피치보다도 크게 형성하여 케이스 본체71에 대한 가공작업의 생력화(省力化)가 도모되도록 구성되어 있다.

케이스 본체71 내에는 좌우 한 조(組)의 링 모양의 압력링62L, 62R이 부분적으로 구면 형상을 이루는 내면측이 마주보도록 형성되어 있다. 좌측의 압력링62L의 외주면에는 스플라인홈74L에 결합하는 스플라인 톱니75L이 형성되고, 우측의 압력링62R의 외주면에는 스플라인홈74R에 결합하는 스플라인 톱니75R가 각각 형성되고, 양 압력링12은 스플라인 톱니75L, 75R와 스플라인홈74L, 74R와의 결합에 의해 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 케이스 본체71내에 설치되어 있다. 또한, 차동기어 케이스61의 사이즈나 형상은 적용되는 차량에 따라 임의로 설정하는 것이 가능하다.

또한 스플라인홈74L, 74R 및 스플라인 톱니75L, 75R는 차동기어 케이스61에 대해서 압력링62L, 62R를 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 안내할 수 있는 구성이라면, 임의의 단면 형상으로 형성할 수 있고, 그 개수도 임의로 설정할 수 있다.

양 압력링62L, 62R 사이에 형성되는 기어실76내에는 대략 십(十)자모양의 피니언축63이 설치되고, 피니언축63에는 차축51과 직교하는 방향으로 연장되는 4개의 축부63A가 형성되고, 각 축부63A에는 피니언기어64가 회전하도록 지지되어 있다. 피니언기어64의 개수는 임의로 설정하는 것이 가능하지만 적어도 한 쌍 설치하게 된다.

피니언축63의 각 축단에는 캠부77가 형성되고, 양 압력링12의 측벽의 대면측 부분에는 각 캠부77에 대응하여 캠홈78이 각각 형성되어, 피니언축63은 각 축부63A의 캠부77가 양 압력링12의 캠홈78 사이에서 협지됨으로써기어실76내에서 지지되고 있다. 또한, 캠부77와 캠홈78로 조작수단69이 구성되지만, 이것에 관해서는 후술한다.

기어실76내에는 피니언기어64를 사이에 두고 그 양측에서 피니언기어64에 맞물리는 좌우 한 조의 사이드 기어65L, 65R가 설치되고, 좌우의 차축51은 압력링62L, 62R를 관통하여 기어실76내까지 각각 삽입되고, 좌우의 사이드 기어65L, 65R는 스플라인 결합 등에 의해 상대회전이 불가능 하도록 좌우의 차축51의 축단에 각각 연결되어 있다. 양 사이드 기어65L, 65R에는 차축51을 따라 압력링62L, 62R에서 바깥 쪽으로 연장되는 슬리브부65A가 일체적으로 형성되고, 좌우의 사이드 기어65L, 65R의 슬리브부65A에는 대략 그 전체 길이에 걸쳐 스플라인 톱니79가 형성되고, 좌측의 사이드 기어65L의 슬리브부65A에는 칼라80가 상대회전이 불가능 하도록 스플라인 결합되어 있고, 칼라80의 외주부에는 차축방향으로 연장되는 스플라인 톱니80A가 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 좌측의 사이드 기어65L의 슬리브부65A와 칼라80는 상대회전이 불가능한 것이라면 스플라인 결합 대신에 키와 키홈이나 나사홈과 나사산 등을 통하여 결합되어도 좋고 경우에 따라서는 용접 등에 의해 결합되어도 된다.

차축방향의 양측에 있어서 양 압력링62L, 62R의 좌측의 사이드 기어65L의 슬리브부65A에는 칼라80에 의하여 클러치수단66L이 외장되고, 우측의 사이드 기어65R의 슬리브부65A에는 클러치수단66R가 직접적으로 외장되어 있다.

좌측의 클러치수단66L은 제1클러치판81L과 제2클러치판82L을 교대로 배치되는 것으로, 제1클러치판81L은 차동기어 케이스61의 스플라인홈74L에 의하여 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스61의 안쪽에 결합 되고, 제2클러치판32은 칼라80에 의하여 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 좌측의 사이드 기어65L의 슬리브부65A의 바깥쪽에 결합되어 있다.

우측의 클러치수단66R는 제1클러치판81R와 제2클러치판82R를 교대로 배치되는 것으로, 제1클러치판81R는 차동기어 케이스61의 스플라인홈74R에 의하여 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스61의 안쪽에 결합 되고, 제2클러치판82R는 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 우측의 사이드 기어65R의 바깥쪽에 결합되어 있다. 그리고 조작수단69에 의해 양 클러치수단66L, 66R가 조작되어 클러치판81L, 82L 상호간, 클러치판81R, 82R 상호간 각각 압력을 받아 서로 닿게 되면, 클러치판 간에 발생하는 마찰력에 따라 차동기어 케이스61와 사이드 기어65L, 65R의 상대회전이 제한되게 된다.

여기서, 본 발명이 특징으로 하는 구성은 클러치판81L, 82L과 클러치판81R, 82R의 조수(組數) 및/또는 외경에 차이를 갖게 하여, 차동기어 케이스61에 있어서 버리는 공간이 없도록 클러치판을 설치할 수 있고, 클러치판이 서로 닿아 마찰력을 발생시키는 부분의 면적을 최대한 크게 설정하여 고부하시에 있어서도 충분한 차동제한 작용이 얻어지도록한 점에 있다.

구체적으로는 도8에 나타나 있는 바와 같이, 클러치판81R, 82R의 외경을 클러치판81L, 82L보다도 작게 구성하고, 클러치판81R, 82R의 매수를 클러치판81L, 82L의 매수보다도 많게 설정하고 있다. 다만, 클러치판의 지름 및 매수는 차동기어 케이스61의 형상에 따라 임의로 설정할 수 있고, 좌우의 클러치수단66L, 66R간에 있어서 지름 또는 매수 중에서 어느 한가지에 차이를 갖게 한 것이 본 발명의 범주(範疇)이다.

압력링62L의 내경D5는 사이드 기어65L의 기어부65b의 이뿌리원의 외경D6보다도 다소 크게, 바람직하게는 이끝원의 외경D7보다도 다소 크게 설정되어 있다. 또한 칼라80로부터 제2클러치판82L이 기어부65b 측으로 탈락하는 것을 방지하기 위해서, 칼라80의 외경D8는 사이드 기어65L의 이뿌리원의 외경D7보다도 다소 크게 구성됨과 동시에 압력링62L의 내경D5는 이 칼라80의 외경D8보다도 다소 크게 구성되고, 칼라80의 단부를 압력링62L 안으로 삽입함으로써 제2클러치판82L의 탈락을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 압력링62L의 내경을 사이드 기어65L 및 칼라80보다도 크게 설정함으로써, 압력링62L을 종래의 것보다도 차축방향에 있어서 얇게 구성하고, 압력링62L의 차축방향 외단면과 사이드 기어65L, 65R의 기어부65b의 차축방향 외단면이 대략 단일면을 형성하도록 하여, 클러치수단66L의 클러치판81L, 82L을 기어부65b에 최대한 접근시켜 배치하는 것이 가능하게 되어 그 만큼 클러치판81L, 82L을 부착할 수 있는 매수를 늘림으로써 클러치판81L, 82L이 서로 닿아 마찰력을 발생시키는 부분을 늘릴 수 있어 고부하시에 있어서도 충분한 차동제한 작용을 얻게 된다.

또한, 본 실시예에서는 좌측의 사이드 기어65L에만 칼라80를 설치했지만 우측의 사이드 기어65R에 대하여도 칼라를 설치하여 좌측과 같이 구성하는 것이 가능하다. 또한 사이드 기어65L과 칼라80를 분할하여 구성했지만 일체화하여 구성하는 것도 가능하다. 다만, 슬리브부65A에 대하여 제2클러치판82L을 축방향으로 이동하도록 지지하기 위해서 슬리브부65A의 외주부에는 스플라인을 형성고 있지만, 기어부65b 부근에서 슬리브부65A에 스플라인을 형성하기 어렵고, 그 만큼 결합할 수 있는 클러치판81L, 82L의 갯수가 적어지기 때문에 스플라인의 피치를 사이드 기어65L의 톱니피치와 동일하게 설정하여 사이드 기어65L의 톱니로부터 연속적으로 축방향 바깥쪽으로 연장되는 스플라인 톱니를 형성하는 것이 바람직하다.

뚜껑부재70 및 케이스 본체71의 우벽부에는 홈부92가 형성되고, 좌측 클러치수단66L의 왼쪽에 있어서 홈부92내에는 클러치판81L, 82L을 압력링62L 측으로 가압하는 접시스프링83L이 설치되고, 우측 클러치수단66R의 오른쪽에 있어서 홈부92내에는 클러치판81R, 82R를 압력링62R측으로 가압하는 접시스프링83R가 설치되어 있다. 이 접시스프링83L, 83R는 클러치판81L, 82L 및 클러치판81R, 82R이 서로 헛도는 것을 없앨 목적으로 설치되는 것으로서, 클러치판 사이에 마찰력이 거의 작용하지 않을 정도의 가압력으로 설정되어 있다. 다만, 접시스프링83L, 83R는 클러치수단66L, 66R이 헛도는 일이 없이 조립될 수 있는 경우에는 생략하여도 된다. 또한 본 실시예에서는 클러치판의 매수를 최대한 늘리기 위해서 홈부92내에 접시스프링83을 수용하지만, 홈부92를 형성하지 않고 설치되는 것도 가능하다.

양 압력링62L, 62R 사이에는 양자를 서로 접근하는 방향으로 가압하는 가압수단68이 설치되어 있다. 구체적으로는, 압력링62L에는 피니언축63의 인접하는 축부63A의 축단 사이에 수용구멍84이 형성되어 있고, 이 수용구멍84에는 압력링62L을 관통하여 압력링62R에 나사결합되는 로드부재85가 장착되어 있다. 로드부재85는 양 압력링62L, 62R가 가장 접근한 상태, 즉 양 압력링62L, 62R 사이의 클리어런스67가 최소가 되었을 때에 있어서도 압력링62L 외측으로 돌출하지 않는 길이로 설정되고, 로드부재85의 단부에는 받침부86가 형성되어 있다. 수용구멍84내에 있어서 로드부재85에는 압축코일 스프링으로 이루어지는 탄성부재87가 외장되고, 양 압력링62L, 62R는 탄성부재87의 가압력에 의해 로드부재85를 통하여 서로 접근하는 방향으로 상시 가압되고 있다.

또한, 가압수단68은 양 압력링62L, 62R를 클러치수단66L, 66R를 통하지 않고 서로 접근하는 방향으로 가압할 수 있도록 구성되어 있으면, 임의의 구성의 것을 양 압력링62L, 62R의 임의의 위치에 임의의 개수로 설치되는 것이 가능하다. 또한 압축코일 스프링으로 이루어지는 탄성부재87 대신에 접시스프링이나 합성 고무 등으로 이루어지는 탄성부재를 사용하여도 되고, 인장스프링 등을 사용하여 양 압력링62L, 62R를 서로 접근하는 방향으로 잡아 당겨도 된다. 또한 차동기어 케이스61와 압력링62L, 62R 사이에 가압수단을 설치할 수도 있다.

또한 전술한 바와 같이 가압수단68을 압력링62L, 62R의 내부에 있는 피니언축63의 인접하는 축단 사이에 설치하면 축단사이의 데드 스페이스(dead space) 안에 배치시키는 것이 가능하게 되어 압력링62L, 62R 및 차동기어 케이스61를 직경방향에 있어서 소형으로 구성할 수 있음과 동시에 피니언축63의 축단을 차동기어 케이스61의 내면 부근까지 연장시켜 다음에 설명하는 조작수단69의 캠부77와 캠홈78과의 접촉면적을 증대시킬 수 있기 때문에, 캠부77와 캠홈78 사이에 작용하는 상대회전 토크에 의한 이들 양 부재의 마모나 파손을 효과적으로 방지할 수 있고 차동장치의 내구성을 향상시킬 수 있다. 다만, 가압수단68의 로드부재85를 압력링62L, 62R의 내부에 있는 피니언축63의 축단 바깥쪽에 위치하도록 설치하는 것도 가능하다. 또한 이러한 가압수단68이 설치되는 것이 바람직하지만 가압수단68을 생략하고 접시스프링83L, 83R에 의해 좌우의 압력링62L, 62R를 서로 접근하는 방향으로 가압하도록 구성한 차동장치에 대하여도 본 발명을 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다.

조작수단69은 상기 제1 차동장치10의 조작수단19와 같이 구성되고, 도10, 도13에 나타나 있는 바와 같이 피니언축63의 4개의 축부63A의 축단에 형성한 캠부77와, 양 압력링62L, 62R의 대면부(對面部)에 각각 형성한 캠홈78로 구성되어 있다. 캠부77는 축부63A의 중심을 포함하는 차축 직교면에 대하여 대칭이 되도록 대략 팔(八)자 모양으로 형성된 한 쌍의 조작면88과, 축부63A의 중심을 사이에 두고 조작면88과는 반대측에 형성되고 대략 차축방향으로 연장되는 접촉면89을 구비하고 있다. 캠홈78은 조작면88에 적합한 형상의 경사캠면90과, 접촉면89에 적합한 형상의 결합면91로 대략 직각삼각형모양으로 형성되어 있다.

그리고 도13(a)에 나타나 있는 상태로부터 피니언축63이 압력링62L, 62R에 대하여 화살표 P로 나타내는 방향으로 약간 상대 회전하면 도13(b)에 나타나 있는 바와 같이 양 압력링62L, 62R가 조작면88과 경사캠면90에 의하여 서로 이간하는 방향으로 이동하지만, 화살표 P와는 반대방향으로 약간 상대 회전하려고 하는 경우에는 접촉면89이 결합면91과 결합되어 양 압력링62L, 62R와 피니언축63의 상대회전이 제한된다.

다만, 조작수단69으로서는 피니언축63과 차동기어 케이스61사이의 상대회전 토크에 의해 양 압력링62L, 62R를 서로 이간하는 방향으로 조작가능한 것이라면 임의의 구성의 것을 채용할 수 있다. 예를 들면, 종래기술에서 예시했던 바와 같이 캠부77로서 일방의 대각선을 대략 차축방향으로 배치시킨 대략 사각형상이나 대략 마름모꼴의 캠부77를 형성하고, 캠홈78으로서 캠부에 적합하는 대략 V자 모양의 캠홈을 형성한 것을 채용하여도 좋다.

다음에 차동장치60의 작동에 관하여 설명한다.

이 차동장치60에서는, 좌우의 바퀴의 회전저항이 동일한 경우에는 피니언기어64, 사이드 기어65L, 65R, 피니언축63, 압력링62L, 62R가 차동기어 케이스61와 일체로 회전하여 좌우의 바퀴가 같은 속도로 회전한다.

또한 전진 주행시에 있어서 일방의 바퀴 회전저항이 적어지면 기본적으로는 차동기어 케이스61에 작용하는 회전력의 일부로 피니언기어64가 사이드 기어65L, 65R에 맞물리면서 회전하여 회전저항이 적은 측의 바퀴가 회전저항이 큰 측의 바퀴보다 회전속도가 빠르게 되는 차동상태가 되지만, 고속, 고부하시에는 사이드 기어65L, 65R와 차동기어 케이스61의 상대회전이 클러치수단66L, 66R의 클러치판81L, 82L 상호간 및 클러치판81R, 82R 상호간의 접촉 마찰력에 의해 제한되는 차동제한상태가 되어, 저속시에 있어서의 회전성을 향상시키면서 고속, 고부하시에 있어서의 조종성을 충분하게 확보할 수 있게 된다.

보다 구체적으로는, 전진 주행시에 좌우의 바퀴의 회전저항에 차이가 발생한 경우에는 도13(a)에 나타내는 바와 같이 조작수단69에 의해 피니언축63과 차동기어 케이스61 사이에 화살표 P로 나타내는 방향으로 상대회전 토크 P가 발생하여, 이 상대회전 토크 P에 의해 캠부77의 조작면88과 캠홈78의 경사캠면90을 통하여 화살표 F에서 나타내는 방향인 양 압력링62L, 62R를 서로 이간하는 방향으로 조작력 F가 양 압력링62L, 62R에 작용하고, 도13(b)에 나타나 있는 바와 같이 피니언축63과 차동기어 케이스61가 상대적으로 약간 회전하려고 하여 캠부77의 조작면88과 캠홈78의 경사캠면90과의 접촉위치가 이동함으로써 클리어런스67가 증대하려고 한다.

한편 양 압력링62L, 62R에는 가압수단68에 의해 상호 접근시키려는 가압력이 항상 작용하고 있기 때문에 조작수단69의 조작력 F가 가압수단68의 가압력 보다도 작을 때에는 도13(a)에 나타나 있는 바와 같이 최소의 클리어런스67가 유지되는 차동상태가 되고, 조작력 F가 가압력보다도 커지면 도13(b)에 나타나 있는 바와 같이 힘의 차분(差分)에 따라 클리어런스67가 커져 양 압력링62L, 62R의 측면으로 클러치판81L, 82L 및 클러치판81R, 82R가 각각 가압되어 클러치판이 서로 닿아 마찰력을 발생시키게 되어 차동제한상태가 된다.

또한 이 차동장치60로서는 클러치수단66L, 66R에 의하지 않고 양 압력링62L, 62R를 가압수단68에 의해 서로 접근하는 방향으로 가압하기 때문에 차동상태로부터 차동제한상태로 전환하는 타이밍은 조작수단69의 조작력 F와 가압수단68의 가압력에만 의존하게 됨으로 가압수단68의 가압력을 적절히 설정함으로써 저속 회전시에 있어서는 확실하게 차동상태가 되고, 고속, 고부하에서의 회전시에 있어서는 확실하게 차동제한상태가 되도록 구성하는 것이 가능하게 된다.

한편 후진 주행시에 있어서 일방의 바퀴 회전저항이 적어지면 피니언축63과 차동기어 케이스61 사이에 상대회전 토크가 발생하더라도 이 상대회전 토크는 캠부77의 접촉면89이 캠홈78의 결합면91과 결합되어 있어 양자가 약간의 상대적 회전이 제한되기 때문에, 최소의 클리어런스67가 유지된 상태가 되어 차동제한상태가 되는 경우는 없다. 다만, 후진 주행시에 있어서 전진 주행시와 마찬가지로 차동상태와 차동제한상태가 바뀌도록 구성하는 것도 가능하다.

이 경우에는, 예를 들면 조작수단69으로서 전술한 바와 같이 캠부를 마름모꼴이나 사각형상으로 형성하여 캠홈을 캠부에 적합한 대략 V자 모양으로 형성한 것을 채용하게 된다.

본 발명에 관한 제1 차동장치에 의하면, 기본적으로는 차동제한 기능을 구비하는 종래의 차동장치와 같이 작동하지만 압력링의 내경을 사이드 기어보다도 크게 설정하도록 하는 간단한 구성에 의해 그 압력링의 차축방향 두께를 종래의 차동장치보다도 얇게 하고 그 만큼 클러치판의 매수를 늘려 클러치판이 서로 닿아 마찰력을 발생시키는 부분을 늘리고 고부하시에 있어서도 충분한 차동제한 작용을 얻는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 관한 제2 차동장치에 의하면, 제1 차동장치와 동일한 효과가 얻어진다. 거기에 더하여 이 제2 차동장치에 의하면 클러치수단을 하나만 부착하면 되기때문에 차동장치의 조립성을 향상시킬 수 있음과 동시에 공간적으로 여유가 있는 측에 클러치수단을 부착하는 것이 가능하게 되고, 차동장치를 소형으로 구성하면서 클러치판의 사이즈를 최대한 크게 설정하여 마찰력을 높이는 것이 가능하게 된다. 따라서 이 차동장치는 차동기어 케이스의 형상이나 사이즈에 대한 제약이 엄격한 횡렬배치 타입의 엔진에 적합하게 채용할 수 있다.

본 발명에 관한 제3 차동장치에 의하면, 기본적으로는 차동제한 기능을 구비하는 종래의 차동장치와 같이 작동하지만, 양 클러치수단의 클러치판의 조수(組數) 및/또는 외경에 차이를 두고있기 때문에 차동기어 케이스의 형상에 따라 클러치판의 조수(組數)나 사이즈를 조정하여 간격없이 클러치판을 부착하는 것이 가능하게 되고, 클러치판이 서로 닿아 마찰력을 발생시키는 부분의 면적을 최대한 늘려 고부하시에 있어서도 충분한 차동제한 작용이 얻어지게 된다.

여기서, 제3 차동장치 좌우의 클러치수단에 있어서 클러치판의 지름에 차이를 둠과 동시에 클러치판을 축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스에 결합하기 위한 스플라인에 관하여, 작은 직경의 클러치판의 스플라인 피치를 큰 직경의 클러치판의 스플라인 피치보다도 크게 설정하면 차동기어 케이스에 대한 스플라인의 가공작업의 생력화(省力化)를 도모하는 것이 가능하게 된다.

제3 차동장치에 있어서, 적어도 일방의 압력링의 내경을 사이드 기어보다도 크게 설정하면 축방향에 있어서 압력링을 얇게 구성하는 것이 가능하게 되고, 그 만큼 수용할 수 있는 클러치판의 매수를 늘려 클러치판이 서로 닿아 마찰력을 발생시키는 부분을 늘리고 차동제한 작용을 높일 수 있게 된다.

제1∼제3 차동장치에 있어서, 사이드 기어의 슬리브부에 상대회전이 불가능 하도록 바깥쪽에 결합 하는 칼라를 설치하고, 제2클러치판을 축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 이 칼라의 바깥쪽에 결합하여 장착하면 사이드 기어의 기어부까지 스플라인을 형성할 수 있고 클러치판을 부착할 수 있는 매수를 최대한 늘릴 수 있기 때문에 바람직하다.

또한 칼라를 사이드 기어와 대략 동일한 직경으로 하고 또한 압력링의 내경보다도 작게 구성하여 칼라의 일단부를 압력링내에 삽입하면, 사이드 기어의 기어부측에 있어서 제2클러치판이 칼라로부터 탈락하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또한 제1∼제3 차동장치에 있어서, 클리어런스가 작게 되는 방향으로 클러치수단에 의하지 않고 압력링을 가압하는 가압수단을 설치하면 차동상태로부터 차동제한상태로 전환하는 타이밍이 조작수단의 조작력과 가압수단의 가압력에만 의존하기 때문에 가압수단의 가압력을 적절히 설정함으로써 저속 회전시에 있어서는 확실하게 차동상태가 되고, 고속, 고부하에서의 회전시에 있어서는 확실하게 차동제한상태가 되도록 구성하는 것이 가능하게 된다.

도1은 차동장치의 횡단면도(도2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도),

도2는 도1의 II-II선 단면도,

도3은 압력링 및 그에 붙여지는 부재의 정면도,

도4는 압력링 및 그에 붙여지는 부재의 측면도,

도5는 사이드 기어 및 칼라의 사시도,

도6은 조작수단의 작동 설명도,

도7은 다른 구성의 차동장치의 도1에 상당하는 도면,

도8은 차동장치의 횡단면도(도9의 VIII-VIII선 단면도)

도9는 도8의 IX-IX선 단면도,

도10은 압력링 및 그에 붙여지는 부재의 정면도,

도11은 압력링 및 그에 붙여지는 부재의 측면도,

도12는 차동기어 케이스의 측면도,

도13은 조작수단의 작동설명도,

도14는 종래의 기술에 관한 차동장치의 횡단면도,

도15는 종래의 기술에 관한 다른 구성의 차동장치의 횡단면도,

도16은 선출원한 차동장치의 횡단면도 이다.

<<부호의 설명>>

1 : 차축 2 : 구동축

3 : 드라이브 피니언 10 : 차동장치

11 : 차동기어 케이스 12 : 압력링

13 : 피니언축 13a : 축부

14 : 피니언기어 15 : 사이드 기어

15a : 슬리브부 15b : 기어부

16 : 클러치수단 17 : 클리어런스

18 : 가압수단 19 : 조작수단

20 : 뚜껑부재 21 : 케이스본체

22 : 플랜지부 23 : 링기어

24 : 나사홈 25 : 나사산

26 : 기어실 27 : 캠부

28 : 캠홈 29 : 칼라

29a : 스플라인 31 : 클러치판

32 : 클러치판 33 : 접시스프링

34 : 관통구멍 35 : 로드부재

36 : 받침부 37 : 탄성부재

38 : 조작면 39 : 접촉면

40 : 경사캠면 41 : 결합면

42 : 홈부

2A : 구동축 3A : 드라이브 피니언

10A : 차동장치 11A : 차동기어 케이스

15A : 사이드 기어 17A : 클리어런스

18A : 가압수단 19A : 조작수단

21A : 케이스본체 23A : 링기어

26A : 기어실 27A : 캠부

29A : 슬리브부 35A : 로드부재

37A : 탄성부재 45 : 링 대향면

51 : 차축 52 : 구동축

53 : 드라이브 피니언 60 : 차동장치

61 : 차동기어 케이스

62L : 압력링 62R : 압력링

63 : 피니언축 63a : 축부

64 : 피니언기어

65L : 사이드 기어 65R : 사이드 기어

65a : 슬리브부 65b : 기어부

66L : 클러치수단 66R : 클러치수단

67 : 클리어런스

68 : 가압수단 69 : 조작수단

70 : 뚜껑부재 71 : 케이스본체

72 : 플랜지부 73 : 링기어

74L : 스플라인 홈 74R : 스플라인홈

75L : 스플라인 톱니 75R : 스플라인 톱니

76 : 기어실 77 : 캠부

78 : 캠홈 79 : 스플라인 톱니

80 : 칼라 80a : 스플라인 톱니

81L : 클러치판 82L : 클러치판

81R : 클러치판 82R : 클러치판

83L : 접시스프링 83R : 접시스프링

84 : 수용구멍 85 : 로트부재

86 : 받침부 87 : 탄성부재

88 : 조작면 89 : 접촉면

90 : 경사캠면 91 : 결합면

92 : 홈부

Claims (12)

1. 좌우의 차축을 회전중심으로 하여 엔진으로부터의 구동력에 의해 회전하는 차동기어 케이스와,

   상기 좌우 차축의 축단에 상대회전이 불가능 하도록 각각 설치되는 좌우 한 쌍의 사이드 기어와,

   상기 좌우의 사이드 기어의 외주측을 각각 덮고 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스내에 설치되는 좌우 한 쌍의 압력링으로서 적어도 일방의 압력링의 내경을 사이드 기어보다도 크게 설정한 좌우 한 쌍의 압력링과,

   상기 좌우의 압력링 사이에 축단을 지지시켜 차축과 직교하도록 설치되는 피니언축과,

   상기 좌우의 사이드 기어에 맞물려 있는 피니언축에 설치되고 회전할 수 있는 적어도 한 쌍의 피니언기어와,

   차축방향에 있어 상기 양 압력링의 양측에 배치되는 한 조(組)의 클러치수단으로서, 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스의 안쪽에 결합되는 제1클러치판과, 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 사이드 기어 슬리브부의 바깥쪽에 결합하는 제2클러치판을 구비하고, 양 클러치판을 교대로 배치하여 양 클러치판사이의 마찰에 의해 차동기어 케이스와 사이드 기어의 상대회전을 제한함으로써 좌우 차축의 차동을 제한할 수 있는 클러치수단과,

   상기 양 압력링 사이의 클리어런스가 작게 되는 방향으로 양 압력링을 가압하는 가압수단과,

   차동시에 있어서 피니언축과 차동기어 케이스간의 상대회전 토크의 증대에 따라 양 압력링 사이의 클리어런스가 증대하는 방향으로 가압수단의 가압력에 반하여 압력링을 조작하여 클러치수단을 작동시키는 조작수단을

   구비하는 차동장치.
2. 좌우의 차축을 회전중심으로 하여 엔진으로부터의 구동력에 의해 회전하는 차동기어 케이스와,

   상기 좌우의 차축의 축단에 상대회전이 불가능 하도록 각각 설치된 좌우 한 쌍의 사이드 기어와,

   상기 일방의 사이드 기어의 외주측을 덮고 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스내에 설치되는 압력링으로서 내경을 사이드 기어보다도 크게 설정하는 압력링과,

   상기 압력링과 그것에 대면하는 차동기어 케이스의 링대향면 사이에 축단을 지지시킨 상태에서 차축과 직교하도록 설치되는 피니언축과,

   상기 좌우의 사이드 기어에 맞물려 있는 피니언축에 설치되고 회전할 수 있는 적어도 한 쌍의 피니언기어와,

   상기 압력링에 있어서 링대향면과는 반대측에 배치되는 클러치수단으로서, 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스의 안쪽에 결합되는 제1클러치판과, 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 사이드 기어 슬리브부의 바깥쪽에 결합되는 제2클러치판을 구비하고, 양 클러치판을 교대로 배치하여 양 클러치판 사이의 마찰에 의해 차동기어 케이스와 사이드 기어의 상대회전을 제한함으로써 좌우 차축의 차동을 제한할 수 있는 클러치수단과,

   상기 압력링과 링대향면 사이의 클리어런스가 작게 되는 방향으로 압력링을 가압하는 가압수단과,

   차동시에 있어서 피니언축과 차동기어 케이스간의 상대회전 토크의 증대에 따라 압력링과 링대향면 사이의 클리어런스가 증대하는 방향으로 가압수단의 가압력에 반하여 압력링을 조작하여 클러치수단을 작동시키는 조작수단을

   구비하는 차동장치.
3. 좌우의 차축을 회전중심으로 하여 엔진으로부터의 구동력에 의해 회전하는 차동기어 케이스와,

   차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 상기 차동기어 케이스내에 설치되는 좌우 한 쌍의 압력링과,

   상기 양 압력링 사이에 축단을 지지시킨 상태에서 차축과 직교하도록 설치되는 피니언축과,

   회전할 수 있도록 상기 피니언축에 설치되는 적어도 한 쌍의 피니언기어와,

   상기 좌우의 차축의 축단에 상대회전이 불가능 하도록 각각 설치되는 좌우 한 쌍의 사이드 기어로서 피니언기어를 사이에 두고 그 양측에서 피니언기어와 맞물리는 좌우 한 쌍의 사이드 기어와,

   차축방향에 있어 상기 양 압력링의 양측에 배치되고 차동기어 케이스와 사이드 기어의 상대회전을 제한함으로써 좌우 차축의 차동을 제한할 수 있는 좌우 한 조(組)의 클러치수단로서 양 클러치수단간에 있어서 클러치판의 조수(組數) 및/또는 외경에 차이를 갖게 한 좌우 한 조(組)의 클러치수단과,

   상기 양 압력링 사이의 클리어런스가 작게 되는 방향으로 양 압력링을 가압하는 가압수단과,

   차동시에 있어서 피니언축과 차동기어 케이스 사이의 상대회전 토크의 증대에 따라 양 압력링 사이의 클리어런스가 증대하는 방향으로 가압수단의 가압력에 반하여 압력링을 조작하여 클러치수단을 작동시키는 조작수단을

   구비하는 차동장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 좌우의 클러치수단 간에 있어서 클러치판의 지름에 차이를 갖게함과 동시에 클러치판을 축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스내에 결합하기 위한 스플라인에 관하여, 작은 직경의 클러치판 스플라인의 피치를 큰 직경의 클러치판 스플라인의 피치보다도 크게 설정하는 것을

   특징으로 하는 차동장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 압력링의 적어도 일방의 내경을 사이드 기어보다도 크게 설정하는 것을

   특징으로 하는 차동장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상대회전이 불가능 하도록 상기 사이드 기어 슬리브부의 바깥쪽에 결합되는 칼라를 설치하고, 클러치수단으로서 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스의 안쪽에 결합되는 제1클러치판과, 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 사이드 기어 칼라의 바깥쪽에 결합되는 제2클러치판이 구비되는 클러치수단을 사용하는 것을

   특징으로 하는 차동장치.
7. 제5항에 있어서,

   상대회전이 불가능 하도록 상기 사이드 기어 슬리브부의 바깥쪽에 결합되는 칼라를 설치하고, 클러치수단으로서 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 차동기어 케이스의 안쪽에 결합되는 제1클러치판과, 차축방향으로 이동할 수 있고 또한 상대회전이 불가능 하도록 사이드 기어 칼라의 바깥쪽에 결합되는 제2클러치판이 구비되는 클러치수단을 사용하는 것을

   특징으로 하는 차동장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 칼라를 사이드 기어와 대략 동일한 직경으로 함과 동시에 압력링의 내경보다도 작은 직경으로 구성하여 칼라의 일단부를 압력링 안으로 삽입하는 것을

   특징으로 하는 차동장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 칼라를 사이드 기어와 대략 동일한 직경으로 함과 동시에 압력링의 내경보다도 작은 직경으로 구성하여 칼라의 일단부를 압력링 안으로 삽입하는 것을

   특징으로 하는 차동장치.
10. 제1항 내지 제4항 또는 제7항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 가압수단으로서 클러치수단을 통하지 않고 클리어런스가 작게 되는 방향으로 압력링을 가압하는 가압수단이 설치되는 것을

    특징으로 하는 차동장치.
11. 제5항에 있어서,

    상기 가압수단으로서 클러치수단을 통하지 않고 클리어런스가 작게 되는 방향으로 압력링을 가압하는 가압수단이 설치되는 것을

    특징으로 하는 차동장치.
12. 제6항에 있어서,

    상기 가압수단으로서 클러치수단을 통하지 않고 클리어런스가 작게 되는 방향으로 압력링을 가압하는 가압수단이 설치되는 것을

    특징으로 하는 차동장치.