KR100526794B1 - 자동차의 차동 제한장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 차동 제한장치에 관한 것으로, 좌, 우 양측면에 다수의 치(11)가 소정의 폭을 가지고 돌출되고, 상기 치(11)의 내측에 일정간격을 가지고 다수개 돌출되는 센터캠(12)이 구비된 스파이더(10)와, 일측면에 상기 스파이더(10)의 치(11)에 맞물리는 외측치(21)와 상기 센터캠(12)에 맞물리는 내측치(22)가 다수개 돌출되어 형성되어 스파이더(10)의 좌, 우 양측에 각각 맞물려 결합되는 피동클러치(20)와, 상기 피동클러치(20)에 각각 결합되어, 각각 좌, 우측 바퀴가 장착되는 샤프트(31)가 결합되고 스프링부재(40)의 일단을 지지하는 리테이너(32)가 구비된 사이드 기어(30)와, 상기 사이드 기어(30)와 피동클러치(20) 사이에 구비되어 자동차의 양측바퀴가 동일한 속도로 회전할 경우 탄성 복원력으로 피동클러치(20)의 외측치(21)를 스파이더(10)의 치(11)에 맞물리도록 하는 스프링부재(40)로 구성된 것에 있어서,

상기 사이드 기어(30)는 각각 피동클러치(20)에 결합되는 일단부에 마찰판(50)을 구비하고, 상기 일단부의 내측에는 상기 마찰판(50)을 탄성적으로 지지하는 프리로드 스프링(60)을 삽입하여, 마찰판(50)이 서로 맞닿아 프리로드 스프링(60)에 의해 압축되면서 백래시 중 각속도를 감속시키고, 피동클러치(20)가 다시 스파이더(10)에 맞물리도록 복원력을 발생시키는 스프링부재(40)의 스프링력을 감소시키게 되는 것이다.

즉, 자동차가 선회주행에서 직선주행으로 변경할 경우 차동 제한장치(1)의 피동클러치(20)와 스파이더(10)가 서로 이격된 상태에서 다시 물리면서 발생되는 충격이나 소음을 감소시켜 차동 제한장치(1)의 내구성과 N.V.H(Noise Vibration Harshness)성능을 증대시킬 수 있는 것이다.

따라서, 자동차의 조향성 및 안전성을 증대시키고, 소음을 감소시켜 주행시 쾌적한 실내를 유지할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

자동차의 차동 제한장치{No Spin Differential of a Vehicle}

본 발명은 자동차의 차동 제한장치에 관한 것으로 더 상세하게는 차동 잠금장치가 작동할 경우 충격과 소음을 완화시킬 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 자동차의 차동장치는 커브 길의 선회 주행시 외측바퀴를 내측 바퀴보다 빠르게 회전시켜 원활한 조향성을 가지고, 노면이 고르지 못한 지형에서 자동차의 주행 안정성을 유지하도록 하는 장치이다.

그러나, 상기 자동장치는 양측 구동바퀴가 접하고 있는 노면의 마찰력 사이에 큰 차이가 발생되면, 마찰력이 적은 측의 바퀴는 헛돌고, 마찰력이 큰 측의 바퀴는 정지되어 자동차의 정상적인 주행이 불가능한 경우가 발생되었다.

즉, 자동차의 일측 바퀴가 구덩이나 진창에 빠질 경우 한쪽 바퀴는 노면의 저항을 받지만 다른 한쪽은 저항을 받지 않으므로, 노면에 접지된 바퀴에는 동력이 전달되지 않고, 빠진측 바퀴만 공회전 하는 문제점이 있었던 것이다.

따라서, 상기한 차동 장치를 선택적으로 제한할 수 있도록 한 차동 제한장치(NSD ; No Spin Differential)이 장착되어 항상 두 축이 일체로 회전하다 선회시나, 두 축의 회전반경 차이가 발생할 경우 차동 기능을 작동시켜 일측 바퀴에서 슬립이 발생할 경우 구동력 손실을 방지하여 상기한 차동 장치의 문제점을 해결하였다.

한편, 종래의 차동 장치는 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이 케이스 내부 중앙에 스파이더(10)가 장착되고, 이 스파이더(10)의 양측에 사이드 기어(30)가 각각 설치되며, 상기 스파이더(10)와 사이드 기어(30) 사이에는 좌, 우측 피동클러치(20)가 스파이더(10)의 치(11)에 맞물려 장착되고, 피동클러치(20)와 사이드 기어(30) 사이에는 스프링부재(40)가 결합되어 구성된다.

즉, 자동차가 직진 주행을 하면 피동클러치(20)와 스파이더(10)의 각 치형이 서로 물려 좌, 우 양측 바퀴가 같은 속도로 회전하고, 자동차가 일측으로 선회를 하면 타측 바퀴의 회전반경이 일측 바퀴의 회전반경보다 커지고, 타측 바퀴는 노면의 접지력에 의해 우측바퀴보다 빨리 회전하려고 하여, 이 타측 바퀴측에서 물려있는 스파이더(10)의 치(11)와 피동클러치(20)의 외측치(21)가 이격되어 물림이 해제되는 것이다.

그러나, 상기한 종래의 차동 제한장치는 자동차가 선회시 스파이더의 치와 피동클러치의 외측 치가 이격된 상태에서 자동차가 직선 주행으로 전환되어 이격된 스파이더의 치와 피동클러치의 외측 치가 다시 맞물릴 경우 충격과 소음이 발생되는 문제점이 있었던 것이다.

따라서, 차동 제한장치의 내구성과, N.V.H(Noise Vibration Harshness)성능을 저하시키는 폐단이 발생되었던 것이다.

본 발명의 목적은 자동차가 직선주행과 선회주행을 반복할 경우 발생되는 스파이더의 치와 피동클러치의 이격과 맞물림에 의한 충격 및 소음을 감소시켜 차동 제한장치의 내구성과 N.V.H(Noise Vibration Harshness)성능을 증대시킬 수 있는 자동차의 차동 제한장치를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적은 좌, 우 양측면에 다수의 치(11)가 소정의 폭을 가지고 돌출되고, 상기 치(11)의 내측에 일정간격을 가지고 다수개 돌출되는 센터캠(12)이 구비된 스파이더(10)와;

일측면에 상기 스파이더(10)의 치(11)에 맞물리는 외측치(21)와 상기 센터캠(12)에 맞물리는 내측치(22)가 다수개 돌출되어 형성되어 스파이더(10)의 좌, 우 양측에 각각 맞물려 결합되는 피동클러치(20)와;

상기 피동클러치(20)에 각각 결합되어, 각각 좌, 우측 바퀴가 장착되는 샤프트(31)가 결합되고 스프링부재(40)의 일단을 지지하는 리테이너(32)가 구비된 사이드 기어(30)와;

상기 사이드 기어(30)와 피동클러치(20) 사이에 구비되어 자동차의 양측바퀴가 동일한 속도로 회전할 경우 탄성 복원력으로 피동클러치(20)의 외측치(21)를 스파이더(10)의 치(11)에 맞물리도록 하는 스프링부재(40)로 구성된 것에 있어서,

상기 사이드 기어(30)는 각각 피동클러치(20)에 결합되는 일단부(30a)에 마찰판(50)을 구비하고, 상기 일단부(30a)의 내측에는 상기 마찰판(50)을 탄성적으로 지지하는 프리로드 스프링(60)을 삽입 하므로서 달성된다.

즉, 상기 사이드 기어(30)가 결합되는 일단부(30a)에 구비되는 마찰판(50)이 스파이더(10) 내측에서 서로 맞닿아 프리로드 스프링(60)에 의해 탄성적으로 압축되어 자동차가 선회주행에서 직선주행으로 변할 경우 피동클러치(20)의 외측치(21)를 다시 스파이더(10)의 치(11)에 맞물리도록 하는 스프링부재(40)의 스프링력을 감소시키는 프리로드 힘이 발생되게 되는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 구성을 도시한 분해사시도로서, 사이드 기어의 일단부에 마찰판과 프리로드 스프링이 구비되는 것을 분해하여 나타내고 있다.

도 4 는 본 발명인 차동 제한장치의 구조를 도시한 단면도로서, 프리로드 스프링과 마찰판의 단면을 요부 확대하여 나타내고 있다.

도 5a 및 도 5b 는 자동차의 직선 주행시 차동 제한장치의 작동상태를 도시한 개략도로서, 자동차가 직선 주행시에는 좌, 우 양측바퀴의 회전속도가 일치하여 스파이더에 피동클러치가 서로 맞물린 상태로 회동하는 것을 나타내고 있다.

도 6a 및 도 6b는 자동차의 선회 주행시 차동 제한장치의 작동상태를 도시한 개략도로서, 자동차가 우측으로 선회를 하면 좌측바퀴의 회전속도가 스파이더의 회전속도보다 빨라 지면서 스파이더의 센터캠의 경사를 따라 피동클러치의 내측 치가 이격 되도록 이동하여 스파이더의 치와 피동클러치의 외측 치의 물림이 해제된 상태로 회동하는 것을 나타내고 있다.

이하, 도 3 내지 도 4 에서 도시한 바와 같이 차동 제한장치(1)의 스파이더(10)는 좌, 우 양측면에 다수의 치(11)가 소정의 폭을 가지고 돌출되고, 상기 치(11)의 내측에 일정간격을 가지고 다수개 돌출되는 센터캠(12)이 구비되며, 이 센터캠은 소정의 경사면을 가지고 형성된다.

그리고, 상기 스파이더(10)의 양측에는 각각 피동클러치(20)가 외측치(21)는 스파이더(10)의 치(11)에 맞물리고, 내측치(22)는 센터캠에 맞물리도록 결합된다.

또한, 상기 피동클러치(20)에는 각각 샤프트(31)가 결합되는 사이드 기어(30)가 결합되며, 이 사이드 기어(30)에는 피동클러치(20) 사이에 구비되는 스프링부재(40)를 지지하는 리테이너(32)가 장착된다.

한편, 각각 피동클러치(20)에 결합되는 상기 사이드 기어(30)의 일단부(30a)에는 마찰판(50)이 구비되며, 상기 일단부(30a)의 내측에는 상기 마찰판(50)을 탄성적으로 지지하는 프리로드 스프링(60)이 장착된다.

그리고, 상기 사이드 기어(30)의 일단부(30a)에 구비되는 각각의 마찰판(50)은 스파이더(10) 내측에서 서로 맞닿아 프리로드 스프링(60)에 의해 탄성적으로 압축된다.

또한, 상기 프리로드 스프링(60)은 복원력의 방향을 일정하게 유지할 수 있으며, 내구성이 우수한 판스프링(61)을 사용하며, 이 판스프링(61)을 다수겹으로 구성하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명인 차동 제한장치(1)는 자동차가 직선 주행을 할 경우에 도 5a 및 도 5b에서 도시한 바와 같이 피동클러치(20)의 내측치(22)와 스파이더(10)의 센터캠이 맞물린 상태로 회전하여, 피동클러치(20)의 외측치(21)와 스파이더(10)의 치(11)가 서로 물려 좌, 우 양측 바퀴가 같은 속도로 회전하도록 하는 것이다.

그리고, 자동차가 우측으로 선회를 하면 좌측바퀴의 회전반경이 우측바퀴의 회전반경보다 커지고, 좌측바퀴는 노면의 접지력에 의해 우측바퀴보다 빨리 회전하려고 하여, 도 6a 및 도 6b에서 도시한 바와 같이 좌측바퀴의 회전속도가 스파이더(10)의 회전속도보다 빨라지면서 스파이더(10)의 센터캠(12)의 경사를 따라 피동클러치(20)의 내측치(22)가 서로 이격 되도록 이동하여 스파이더(10)의 치(11)와 피동클러치(20)의 외측치(21)의 물림이 해제되는 것이며, 자동차가 좌측으로 선회할 경우에도 이와 같이 작동하게 되는 것이다.

따라서, 상기한 바와 같이 자동차가 선회할 경우 이격된 피동클러치(20)의 외측치(21)와 스파이더(10)의 치(11)는 자동차가 직선주행으로 변경시 자동차의 양측바퀴가 동일한 속도로 회전되어 스프링부재(40)에 의해 탄성 복원력으로 피동클러치(20)의 외측치(21)를 스파이더(10)의 치(11)에 맞물리게 된다.

그리고, 이 경우 피동클러치(20)의 외측치(21)가 스파이더(10)의 치(11)에 맞물려 회전할 경우 피동클러치(20)의 외측치(21)와 스파이더(10)의 치(11) 사이의 이빨간격(d)에 의해 백래시가 발생되고, 이 백래시에 의해 피동클러치(20)가 스파이더(10)의 치(11)에 강하게 부딪쳐 충격과 소음을 발생하게 되는 것이다.

또한, 상기한 바와 같이 백래시가 발생될 경우 상기 사이드 기어(30)의 일단부(30a)에 구비된 마찰판(50)은 서로 맞닿아 프리로드 스프링(60)에 의해 압축되면서 백래시 중 각속도를 감속시키고, 피동클러치(20)가 다시 스파이더(10)에 맞물리도록 복원력을 발생시키는 스프링부재(40)의 스프링력을 감소시키게 되는 것이다.

그러므로, 자동차가 선행주행 후 직선주행으로 변할 경우에 피동클러치(20)의 외측치(21)와 스파이더(10)의 치(11)가 맞물리면서 발생되는 충격과 소음을 감소시킬 수 있는 것이다.

상기한 본 발명의 구성에 의하면, 자동차가 선회주행에서 직선주행으로 변경할 경우 차동 제한장치의 피동클러치와 스파이더가 서로 이격된 상태에서 다시 물리면서 발생되는 충격이나 소음을 감소시켜 차동 제한장치의 내구성과 N.V.H(Noise Vibration Harshness)성능을 증대시킬 수 있는 것이다.

따라서, 자동차의 조향성 및 안전성을 증대시키고, 소음을 감소시켜 주행시 쾌적한 실내를 유지할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1 은 종래의 차동 제한장치를 도시한 분해사시도.

도 2 는 종래의 차동 제한장치의 구조를 도시한 단면도.

도 3 은 본 발명의 구성을 도시한 분해사시도.

도 4 는 본 발명인 차동 제한장치의 구조를 도시한 단면도.

도 5a 및 도 5b는 자동차의 직선 주행시 차동 제한장치의 작동상태를 도시한 개략도.

도 6a 및 도 6b는 자동차의 선회 주행시 차동 제한장치의 작동상태를 도시한 개략도.

*도면중 주요 부호에 대한 설명*

1 - 차동 제한장치 10 - 스파이더

11 - 치 12 - 센터캠

20 - 피동클러치 21 - 외측치

22 - 내측치 30 - 사이드 기어

40 - 스프링부재 31 - 샤프트

32 - 리테이너 40 - 스프링부재

50 - 마찰판 60 - 프리로드 스프링

Claims (2)

1. 좌, 우 양측면에 다수의 치(11)가 소정의 폭을 가지고 돌출되고, 상기 치(11)의 내측에 일정간격을 가지고 다수개 돌출되는 센터캠(12)이 구비된 스파이더(10)와;

   일측면에 상기 스파이더(10)의 치(11)에 맞물리는 외측치(21)와 상기 센터캠(12)에 맞물리는 내측치(22)가 다수개 돌출되어 형성되어 스파이더(10)의 좌, 우 양측에 각각 맞물려 결합되는 피동클러치(20)와;

   상기 피동클러치(20)에 각각 결합되어, 각각 좌, 우측 바퀴가 장착되는 샤프트(31)가 결합되고 스프링부재(40)의 일단을 지지하는 리테이너(32)가 구비된 사이드 기어(30)와;

   상기 사이드 기어(30)와 피동클러치(20) 사이에 구비되어 자동차의 양측바퀴가 동일한 속도로 회전할 경우 탄성 복원력으로 피동클러치(20)의 외측치(21)를 스파이더(10)의 치(11)에 맞물리도록 하는 스프링부재(40)로 구성된 것에 있어서,

   상기 사이드 기어(30)는 각각 피동클러치(20)에 결합되는 일단부(30a)에 마찰판(50)을 구비하고, 상기 일단부(30a)의 내측에는 상기 마찰판(50)을 탄성적으로 지지하는 프리로드 스프링(60)을 삽입한 것을 특징으로 하는 자동차의 차동 제한장치.
2. 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 프리로드 스프링(60)은 판스프링(61)을 다수겹으로 구성한 것을 특징으로 하는 자동차의 차동 제한장치.