KR100597354B1

KR100597354B1 - Limited slip differential

Info

Publication number: KR100597354B1
Application number: KR1020030087213A
Authority: KR
Inventors: 감정헌
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2006-07-10
Also published as: KR20050053954A

Abstract

본 발명은 자동차의 차동 제한 장치에 관한 것으로서, 디프 케이스와; 상기 디프 케이스 내에 동일축 선상에 나란히 구비되고, 외주면에 헬리컬 기어가 형성된 좌우 사이드 기어와; 상기 디프 케이스 내에서 디프 케이스와 좌우 사이드 기어 사이에 치합되어 차동 작동이 가능하도록 하는 복수의 피니언 기어와; 상기 좌우 사이드 기어 사이에 구비되어 좌우 사이드 기어가 디프 케이스 방향으로 이동하도록 프리 로드를 제공하는 사이드 기어용 스프링 팩을 포함하고, 상기 사이드 기어용 스프링 팩은, 좌우 방향으로 벌림 탄성력을 제공하는 스프링과; 상기 스프링의 양단부가 삽입되어 지지되고, 상기 좌우 사이드 기어 사이에 역방향의 추력이 발생될 때 좌우 사이드 기어의 이동을 제한하는 스토퍼부가 구비된 스프링 캡과; 상기 각 스프링 캡과 사이드 기어 사이에 구비되는 베어링을 포함하여 구성됨으로써, 프리 로드에 의해 차동 제한력을 높여 차동 제한 성능을 향상시킬 수 있고, ABS와 동시 적용이 가능해지도록 하는 효과를 제공하게 된다.The present invention relates to a differential limiting device for an automobile, comprising: a deep case; Left and right side gears arranged side by side on the same axis line in the deep case and having a helical gear formed on an outer circumferential surface thereof; A plurality of pinion gears engaged between the deep case and the left and right side gears in the deep case to enable differential operation; And a spring pack for side gears provided between the left and right side gears to provide a preload so that the left and right side gears move in the direction of the deep case. The spring packs for the side gears include a spring for providing an elastic force in the left and right directions; ; A spring cap having both ends of the spring inserted therein and supported by a stopper part for restricting movement of the left and right side gears when reverse thrust is generated between the left and right side gears; By including a bearing provided between each spring cap and the side gear, it is possible to improve the differential limiting performance by increasing the differential limiting force by the preload, and to provide the effect of enabling simultaneous application with ABS.

디프 케이스, 사이드 기어, 피니언 기어, 스프링 팩, ABSDeep Case, Side Gear, Pinion Gear, Spring Pack, ABS

Description

Limited slip differential

도 1은 종래 차동 제한 장치가 도시된 종단면도,1 is a longitudinal sectional view showing a conventional differential limiting device,

도 2는 종래 차동 제한 장치가 도시된 횡단면도,2 is a cross-sectional view showing a conventional differential limiting device,

도 3은 본 발명에 따른 차동 제한 장치가 도시된 종단면도 및 주요부 상세도,3 is a longitudinal sectional view and a main part detail view showing a differential limiting device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 차동 제한력 작동 상태도,4 is a differential limiting force operating state diagram according to the present invention;

도 5는 본 발명과 종래 기술의 차동 제한력 비교 그래프이다.5 is a graph of differential limiting force comparison between the present invention and the prior art.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

50 : 디프 케이스 55 : 피니언 기어 50: deep case 55: pinion gear

57 : 홈부 60 : 사이드 기어 57: groove 60: side gear

62 : 홈부 65 : 엔드 와셔 62: groove 65: end washer

70 : 사이드 기어용 스프링 팩 71 : 스프링 70: spring pack for the side gear 71: spring

73 : 스프링 캡 75 : 베어링 73: spring cap 75: bearing

80 : 피니언 기어용 스프링 팩 81 : 스프링 80: spring pack for pinion gear 81: spring

83 : 스프링 캡 85 : 베어링 83: spring cap 85: bearing

본 발명은 자동차의 차동 제한 장치에 관한 것으로서, 특히 차동 제한력이 향상됨과 아울러 ABS(ANTI-LOCK BRAKE SYSTEM)와 동시 적용 적합성을 향상시킨 차동 제한 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential limiting device of an automobile, and more particularly, to a differential limiting device having improved differential limiting force and improved suitability for simultaneous application with an anti-lock brake system (ABS).

도 1은 종래 기술의 헬리컬 기어식 차동 제한 장치가 도시된 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view of a helical geared differential limiter of the prior art.

종래 헬리컬 기어식 차동 제한 장치는, 헬리컬 기어 세트의 조합으로 구성되어 응답성이 빨라 일반 승용 자동차에 적합하여 많이 적용되고 있는 바, 도 1에 도시된 바와 같이, 좌우륜 차동 발생시에 좌우 사이드 기어(15) 사이에 회전수 차이가 발생하게 되고 그 회전차만큼 피니언 기어(12)들이 자전하게 되어 차동을 흡수하도록 구성된다.Conventional helical gear type differential limiting device is composed of a combination of helical gear set has a fast response, and is widely applied to a general passenger car, as shown in Figure 1, the left and right side gear ( 15) rotational speed difference occurs and the pinion gears 12 rotate by the rotational difference to absorb the differential.

이와 같은 헬리컬 기어식 차동 제한 장치는, 좌우륜의 노면마찰계수가 다르거나 급격한 선회 등에 따라 좌우륜의 부하에 불균형이 생기면 사이드 기어(15)의 구동은 서로 영향을 주어 각 사이드 기어(15)와 피니언 기어(12) 사이에 치합 반력이 발생하게 된다.In such a helical gear type differential limiting device, when the road friction coefficient of the left and right wheels is different or the load of the left and right wheels is unbalanced due to a sharp turn or the like, the driving of the side gear 15 influences each other so that each side gear 15 and A mating reaction force is generated between the pinion gears 12.

이 반력은 헬리컬 기어의 축방향 추력을 발생시키면서 사이드 기어(15)가 엔드 와셔(16)를 밀면서 마찰을 발생하게 되고, 또한 피니언 기어(12)도 반력에 의해 디프 케이스(10) 내부와 마찰을 발생시켜 차동 제한 기능을 발휘하게 된다.This reaction force causes the axial thrust of the helical gear to generate friction as the side gear 15 pushes the end washer 16, and the pinion gear 12 also rubs against the inside of the deep case 10 by the reaction force. To generate a differential limiting function.

여기서 차동 제한을 위한 마찰 발생 부위는, 사이드 기어(15) 단면과 엔드 와셔(16)의 마찰, 피니언 기어(12) 치선과 디프 케이스(10) 내부 마찰, 피니언 기어(12) 단면과 디프 케이스(10) 마찰, 헬리컬 기어간의 마찰 부분 등이다.Here, the friction generating area for the differential restriction is the friction of the side gear 15 end face and the end washer 16, the pinion gear 12 tooth and the deep case 10 internal friction, the pinion gear 12 end face and the deep case ( 10) Friction and friction between helical gears.

특히 각 기어(12)(15)의 추력(THRUST FORCE)은 기어의 헬릭스 각도(HELIX ANGLE)에 의해 결정된다. 아울러 ABS(ANTI-LOCK BRAKE SYSTEM) 작동시에도 상기 차동제한장치는 역방향의 추력이 발생되며, 차동 제한력은 계속 생성된다.In particular, the thrust force of each gear 12, 15 is determined by the helix angle of the gear. In addition, even when the ABS (ANTI-LOCK BRAKE SYSTEM) is operated, the differential limiting device generates reverse thrust, and the differential limiting force is continuously generated.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술의 차동제한장치는, ABS가 계속적으로 양륜의 회전차가 발생되게 제동을 하게 되면, 이 때마다 차동 제한 장치가 작동되어 양륜의 토크가 계속 불안정하게 발생되어 차량 제동자세가 불안하게 되고, 이에 따라 ABS와 동시 적용에 어려움이 따르고, 최대 차동 제한력 발생에 한계가 있는 문제점이 있다.However, in the prior art differential limiting device, if the ABS brakes continuously to generate a rotation difference between two wheels, the differential limiting device is activated every time the torque of the two wheels continues to be unstable and the vehicle braking posture This becomes unstable, and thus there is a problem in that the simultaneous application with ABS, there is a limit in the generation of the maximum differential limiting force.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사이드 기어 사이 및 디프 케이스와 피니언 기어 사이에 스프링 팩을 설치함으로써 차동 제한력을 높이고, ABS와 동시 적용이 가능해지도록 하는 차동 제한 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, by providing a spring pack between the side gear and between the deep case and the pinion gear to increase the differential limiting force, and to provide a differential limiting device to enable simultaneous application with ABS There is a purpose.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 차동 제한 장치는, 디프 케이스와; 상기 디프 케이스 내에 동일축 선상에 나란히 구비되고, 외주면에 헬리컬 기어가 형성된 좌우 사이드 기어와; 상기 디프 케이스 내에서 디프 케이스와 좌우 사이드 기어 사이에 치합되어 차동 작동이 가능하도록 하는 복수의 피니언 기어와; 상기 좌우 사이드 기어 사이에 구비되어 좌우 사이드 기어가 디프 케이스 방향으로 이동하도록 프리 로드를 제공하는 사이드 기어용 스프링 팩과; 상기 피니언 기어와 디프 케이스의 일측면 사이에 구비되어 피니언 기어를 디프 케이스의 타측면 방향으로 이동하도록 프리 로드를 제공하는 피니언 기어용 스프링 팩을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.A differential limiting device according to the present invention for realizing the above object includes a deep case; Left and right side gears arranged side by side on the same axis line in the deep case and having a helical gear formed on an outer circumferential surface thereof; A plurality of pinion gears engaged between the deep case and the left and right side gears in the deep case to enable differential operation; A spring pack for side gears provided between the left and right side gears to provide a preload to move the left and right side gears in the deep case direction; It is characterized in that it comprises a spring pack for the pinion gear is provided between the pinion gear and one side of the deep case to provide a preload to move the pinion gear in the direction of the other side of the deep case.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 차동 제한 장치가 도시된 종단면도 및 스프링 팩이 도시된 상세도이다.3 is a longitudinal sectional view showing a differential limiting device and a spring pack in accordance with the present invention.

본 발명에 따른 차동 제한 장치는 헬리컬 기어 방식에 스프링 팩(70)(80)을 설치하여 프리 로드(PRE-LOAD)를 부여함으로써 차동 제한력을 향상시키고, ABS 작동시 역방향의 추력이 발생되지 않도록 스토퍼 기능을 갖도록 하여 ABS와 동시 적용이 용이하도록 구성된다.The differential limiting device according to the present invention improves the differential limiting force by installing the spring packs 70 and 80 in a helical gear type to give a pre-load and prevents reverse thrust during ABS operation. It has a stopper function and is configured to facilitate simultaneous application with ABS.

즉, 본 발명은, 도 3에 도시된 바와 같이, 변속기로부터 회전력이 입력되는 디프 케이스(50)와, 상기 디프 케이스(50) 내에 양쪽 드라이브 샤프트와 결합되어 회전되도록 동일축 선상에 나란히 구비되고 외주면에 헬리컬 기어가 형성된 좌우 사이드 기어(60)와, 상기 사이드 기어(50)와 디프 케이스(50) 사이에 구비되는 엔드 와셔(65)와, 상기 디프 케이스(50) 내에서 디프 케이스(50)와 좌우 사이드 기어(60) 사이에 치합되어 차동 작동이 가능하도록 하는 복수의 피니언 기어(55)와, 상기 좌우 사이드 기어(60) 사이에 구비되어 좌우 사이드 기어(60)가 디프 케이스(50) 방향으로 이동하도록 탄성력, 즉 프리 로드를 제공하는 사이드 기어용 스프링 팩(70)으로 구성된다.That is, the present invention, as shown in Figure 3, the deep case is provided side by side on the same axis to rotate in combination with both drive shafts in the deep case 50 and the deep case 50, the rotation case is input from the transmission, the deep case 50 Left and right side gears 60 having helical gears formed therein, end washers 65 provided between the side gears 50 and the deep case 50, and deep case 50 within the deep case 50. A plurality of pinion gears 55 engaged between left and right side gears 60 to enable differential operation, and left and right side gears 60 are provided between the left and right side gears 60 in the direction of deep case 50. It consists of a spring pack 70 for the side gear that provides an elastic force, ie a preload, to move.

상기 좌우 사이드 기어(60)의 대향면에는 상기 스프링 팩(70)이 설치되도록 원주 방향으로 홈부(62)가 각각 형성된다.On the opposite surfaces of the left and right side gear 60, grooves 62 are formed in the circumferential direction so that the spring pack 70 is installed.

상기 사이드 기어용 스프링 팩(70)은 도 3에 도시된 바와 같이, 양쪽 방향으로 벌림 탄성력을 제공하는 스프링(71)과, 상기 스프링(71)의 양단부가 각각 지지되고 상기 홈부에 삽입되는 스프링 캡(73)과, 상기 각 스프링 캡(73)과 사이드 기어(60) 사이에 구비되는 베어링(75)으로 구성된다.As shown in FIG. 3, the spring pack 70 for the side gear has a spring 71 which provides an open elastic force in both directions, and a spring cap that is supported at both ends of the spring 71 and inserted into the groove, respectively. And a bearing 75 provided between the spring caps 73 and the side gears 60.

상기 사이드 기어용 스프링 팩(70)은 상기 사이드 기어(60) 사이에 역방향 추력이 발생될 때 상호 접촉되어 상기 좌우 사이드 기어(60)의 이동을 제한하는 스토퍼 기능을 수행할 수 있도록 상기 스프링 캡(73)의 상호 마주하는 부분에 소정의 길이로 스토퍼부(73a)가 연장 형성된다.The spring pack 70 for the side gear is contacted with each other when a reverse thrust is generated between the side gear 60 so as to perform a stopper function for limiting the movement of the left and right side gear 60. A stopper portion 73a is formed to extend to a predetermined length at portions that face 73 each other.

상기 베어링(75)은 상기 사이드 기어용 스프링 팩(70)과 상기 사이드 기어(60)가 상대 회전이 가능하도록 설치되는 바, 니들 롤러 베어링으로 이루어져 상기 사이드 기어(60)의 홈부(62) 내에서 상기 스프링 캡(73)의 외주면 및 내주면에 각각 구비된다.The bearing 75 is a bar that is installed so that the spring pack 70 for the side gear 70 and the side gear 60 can be rotated relative to each other, consisting of a needle roller bearing in the groove 62 of the side gear 60 The outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the spring cap 73 are respectively provided.

한편, 본 발명의 차동 제한 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 피니언 기어(55)와 디프 케이스(50) 사이에 구비되어 상기 피니언 기어(55)가 디프 케이스(50) 내에 밀착되도록 탄성력인 프리로드를 제공하는 피니언 기어용 스프링 팩(80)을 더 포함하여 구성된다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the differential limiting device of the present invention is provided between the pinion gear 55 and the deep case 50 so that the pinion gear 55 is in close contact with the deep case 50. It further comprises a spring pack 80 for the pinion gear that provides a preload.

상기와 같은 피니언 기어(55)는 그 일단부에 상기 피니언 기어용 스프링 팩(80)이 장착되는 홈부(57)가 형성된다.The pinion gear 55 as described above has a groove 57 on which one end of the pinion gear spring pack 80 is mounted.

상기 피니언 기어용 스프링 팩(80)도 전술한 사이드 기어용 스프링 팩(70)과 유사한 구성으로 이루어지는 바, 상기 피니언 기어(55)의 홈부(57) 내에서 좌우 방향으로 벌림 탄성력을 제공하는 스프링(81)과, 상기 스프링(81)의 양단부가 각각 지지되어 상기 홈부(57)에 삽입되는 스프링 캡(83)과, 상기 각 스프링 캡(83)과 피니언 기어(55)의 홈부(57) 사이에 구비되는 베어링(85)으로 구성된다.
이러한 피니언 기어용 스프링 팩(80)은 상기 피니언 기어(55)에 역방향 추력이 발생될 때 상호 접촉되어 이동을 제한하는 스토퍼 기능을 수행할 수 있도록 상기 스프링 캡(83)의 상호 마주하는 부분에 소정의 길이로 스토퍼부가 연장 형성된다.The spring pack 80 for the pinion gear also has a configuration similar to the spring pack 70 for the side gear bar, and provides a spring elastic force in the left and right directions in the groove 57 of the pinion gear 55 ( 81, between the spring cap 83, which is supported at both ends of the spring 81 and inserted into the groove 57, and between the respective spring cap 83 and the groove 57 of the pinion gear 55. It is composed of a bearing (85) provided.
The spring pack 80 for the pinion gear is fixed to the mutually opposite portions of the spring cap 83 so that the pinion gear 55 can perform a stopper function that contacts each other when a reverse thrust is generated to limit movement. The stopper portion is formed to extend to a length of.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차동 제한 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the differential limiting device according to the present invention configured as described above are as follows.

도 4는 본 발명에 따른 차동 제한력 작동 상태도이고, 도 5는 본 발명과 종래 기술의 차동 제한력 비교 그래프이다.4 is a diagram illustrating a differential limiting force operating state according to the present invention, and FIG. 5 is a graph comparing the differential limiting force between the present invention and the prior art.

좌우 사이드 기어(60)는 양쪽 엔드 와셔(65) 방향으로 추력이 발생하도록 헬리컬 기어가 형성되어 있는 바, 상기 좌우 사이드 기어(60) 사이에 구비되는 스프링 팩(70)과 피니언 기어(55) 측에 구비되는 스프링 팩(80)은 도 4에 도시된 바와 같이 A, B, C 부분에 차동 제한 작동시에 발생되는 추력 방향으로 프리 로드(F)를 가하게 되어 차동 제한력을 향상시킬 수 있게 된다.The left and right side gears 60 are formed with helical gears so that thrust is generated in both end washers 65. The spring pack 70 and the pinion gears 55 are provided between the left and right side gears 60. As shown in FIG. 4, the spring pack 80 is provided with the preload F in the thrust direction generated during the differential limiting operation to the A, B, and C portions, thereby improving the differential limiting force. .

또한, 상기 사이드 기어용 스프링 팩(70)과 피니언 기어용 스프링 팩(80)의 스프링 캡(73)(83)은 ABS 작동시 스토퍼부가 상호 접촉되면서 스토퍼 기능을 수행하게 됨으로써, 상기와 반대 방향인 역방향으로 추력이 발생되지 않도록 하여 ABS와 동시에 적용할 때도 적합성을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, the spring caps 73 and 83 of the spring pack 70 for the side gear 70 and the spring pack 80 for the pinion gear perform the stopper function while the stopper portions are in contact with each other during the ABS operation, thereby providing the opposite direction. The thrust does not occur in the reverse direction, so it is possible to improve the suitability when applying ABS simultaneously.

한편, 본 발명의 스프링 팩(70)(80)에 의해 형성되는 프리 로드에 의해 좌우륜의 회전차가 발생되지 않은 상태에서도 차동 제한력이 발생하게 되고, 도 5에 도시된 바와 같이 동일한 차동 제한 용량의 경우에 스프링 팩(70)(80)에서 제공하는 프리로드 만큼의 차동 제한력이 선형적으로 추가(ΔY)되어 TBR(TORQUE BIAS RATIO)을 높일 수 있게 된다.On the other hand, the differential limiting force is generated even in a state where the rotational difference between the left and right wheels is not generated by the preload formed by the spring packs 70 and 80 of the present invention, as shown in FIG. 5. In this case, the differential limiting force as much as the preload provided by the spring packs 70 and 80 is linearly added (ΔY) to increase the TBR (TORQUE BIAS RATIO).

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 차동 제한 장치는, 좌우 사이드 기어 사이 및 디프 케이스와 피니언 기어 사이에 스프링 팩이 설치되어 있기 때문에 프리 로드에 의해 차동 제한력을 높여 차동 제한 성능을 향상시킬 수 있고, ABS와 동시 적용이 가능해지는 이점을 제공하게 된다.The differential limiting device according to the present invention constructed and operated as described above has a spring pack installed between the left and right side gears and between the deep case and the pinion gear, thereby improving the differential limiting performance by increasing the differential limiting force by preloading. It is possible to provide an advantage that can be applied simultaneously with ABS.

Claims

Deep case;

Left and right side gears arranged side by side on the same axis line in the deep case and having a helical gear formed on an outer circumferential surface thereof;

A plurality of pinion gears engaged between the deep case and the left and right side gears in the deep case to enable differential operation;

A spring pack for side gears provided between the left and right side gears to provide a preload to move the left and right side gears in the deep case direction;

And a pinion gear spring pack provided between the pinion gear and one side of the deep case and providing a preload to move the pinion gear in the direction of the other side of the deep case.

The method of claim 1,

The spring pack for the side gear and the spring pack for the pinion gear are differential limiting devices, characterized in that provided with a stopper for restricting the movement of the left and right side gears and the pinion gears when reverse thrust is generated in the left and right side gears and the pinion gear. .

The method of claim 1,

And the spring pack for the side gear and the spring pack for the pinion gear are installed to allow relative rotation to the left and right side gear and the pinion gear, respectively.

The method according to any one of claims 1 to 3,

The opposing surface of the left and right side gears, characterized in that the groove is formed in the circumferential direction so that the spring cap is installed.

The method of claim 4, wherein

The spring pack for the side gear, and a spring for providing a spring elastic force in the left and right directions; A spring cap having both ends of the spring inserted therein and supported by a stopper part for restricting movement of the left and right side gears when reverse thrust is generated between the left and right side gears; Differential limiting device, characterized in that consisting of a bearing provided between each spring cap and the side gear.

The method of claim 5,

And said stopper portion is formed in mutually opposing portions of said spring cap so as to contact each other when reverse thrust is generated between said left and right side gears.

The method of claim 5,

And the bearings are provided on the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the spring cap in the groove, respectively.

The method of claim 5,

And an end washer between the side gear and the deep case.

The method according to any one of claims 1 to 3,

The pinion gear is a differential limiting device, characterized in that the groove portion is formed in one end thereof is mounted with the spring pack.

The method of claim 9,

The spring pack for the pinion gear, and a spring for providing a spring elastic force in the left and right directions; Both ends of the spring are inserted and supported, respectively, a spring cap having a stopper part for limiting movement of the pinion gear when reverse force is generated in the pinion gear, and provided between each spring cap and the groove of the pinion gear. Differential limiting device, characterized in that consisting of a bearing.

The method of claim 10,

And the stopper portion extends on mutually opposing portions of the spring cap so as to contact each other when reverse thrust is generated in the pinion gear.