KR100802957B1 - Limited slip differential - Google Patents

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Abstract

A differential slip limiter is provided to prevent pinion gears from being excessively rotated by rotating a screw shaft in a cylinder housing, when an excessive rotation force is applied on the pinion gear. A differential slip limiter includes a differential case(5), two pinion shafts(7), a pair of pinion gears(9), a pair of side gears(11), and a driving shaft(13). The driving shaft is coupled with the side gear. Two screw shafts(21) are mounted on a rotation center of respective outer surfaces of pinion gears, such that the screw shafts are rotated with the respective pinion gears. A pressure plate is formed on an outer periphery of the screw shaft. A cylinder housing(25) surrounds the screw shaft from outer sides of the respective pinion gears. A fluid chamber is formed in the cylinder housing. A friction disk is formed on opposing cross-sections of the cylinder housing to form a frictional surface.

Description

차동제한장치{LIMITED SLIP DIFFERENTIAL}Differential Limit Device {LIMITED SLIP DIFFERENTIAL}

도 1은 일반적인 차동장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a general differential device.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차동제한장치가 적용된 차동장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a differential device to which a differential limiting device is applied according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차동제한장치의 작동 상태 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an operating state of a differential limiting device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 차동제한장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피니언 기어의 일정이상의 과도한 회전력을 이용하여 실린더 하우징 내부의 스크류 샤프트를 회전시켜 유압을 발생시킴으로써 대응하는 실린더 하우징이 마찰되도록 하여 차동제한 기능을 하도록 하는 차동제한장치에 관한 것이다.The present invention relates to a differential limiting device, and more particularly, to generate a hydraulic pressure by rotating a screw shaft inside a cylinder housing by using excessive rotational force of a pinion gear, so that a corresponding cylinder housing is frictioned so as to perform a differential limiting function. It relates to a differential limiting device.

차량에 있어서의 차동장치는 차량의 주행 중, 선회하거나 노면이 울퉁불퉁하여 좌우 구동륜에 회전차가 발생될 때 자동적으로 회전차를 주어 원활한 회전이 이루어 질 수 있도록 하는 것이다.The differential device in a vehicle is to provide a turning wheel automatically when a turning wheel is generated on the left and right driving wheels due to the turning or uneven road surface while the vehicle is driving, so that smooth rotation can be achieved.

이러한 차동장치의 구성을 살펴보면, 도 1에서와 같이, 미도시한 변속기의 트랜스퍼 기어(101)와 결합되는 링기어(103)가 일체로 결합된 디프렌셜 케이 스(105)와, 상기 디프렌셜 케이스(105)에 고정된 2개의 피니언 샤프트(107)와, 상기 디프렌셜 케이스(105) 내측의 상기 피니언 샤프트(107) 단부에 회전 가능하게 장착되는 한쌍의 피니언 기어(109)와, 상기 피니언 기어(109) 사이에 기어 결합되는 한쌍의 사이드 기어(111)와, 상기 사이드 기어(111)에 결합되어 연동되는 구동축(113)을 포함하여 이루어진다.Looking at the configuration of such a differential device, as shown in Figure 1, the differential case 105 is integrally coupled with the ring gear 103 coupled to the transfer gear 101 of the transmission not shown, and the diffren Two pinion shafts 107 fixed to the shroud case 105, a pair of pinion gears 109 rotatably mounted to an end of the pinion shaft 107 inside the differential case 105, and And a pair of side gears 111 geared to each other between the pinion gears 109 and a drive shaft 113 coupled to and interlocked with the side gears 111.

이러한 차동장치는 미도시한 변속기로부터 링기어(103)로 동력이 전달되면, 디프렌셜 케이스(105)가 회전하면서 동력을 전달하게 된다.When the differential power is transmitted to the ring gear 103 from the transmission not shown, the differential case 105 is rotated to transmit power.

이때, 차량이 직진하는 경우에는 양측 구동륜에 작용하는 부하가 동일하기 때문에, 양측 사이드 기어(111)를 통한 구동륜의 부하가 피니언 기어(109)의 좌우에 동일하게 작용하게 되는 바, 피니언 기어(109)가 디프렌셜 케이스(105)와 함께 공전하면서 사이드 기어(111)를 구동시키게 된다.At this time, since the load acting on both driving wheels is the same when the vehicle is going straight, the load of the driving wheel through the both side gear 111 acts equally to the left and right of the pinion gear 109. ) Drives the side gear 111 while revolving with the differential case 105.

이에 따라 양 사이드 기어(111)는 동일 회전수로 구동되면서 구동축(113)을 통해 구동륜을 구동시킬 수 있게 된다.Accordingly, both side gears 111 can be driven at the same rotational speed to drive the drive wheels through the drive shaft 113.

그리고 선회시와 같이 좌우 구동륜의 회전차가 요구되는 경우에는 그에 따른 부하가 사이드 기어(111)를 통해 피니언 기어(109)에 전달되는 바, 피니언 기어(109)가 부하에 따라 자전하면서 공전하게 된다.When the rotational difference between the left and right driving wheels is required, such as when turning, the load is transmitted to the pinion gear 109 through the side gear 111, and the pinion gear 109 rotates according to the load.

이에 따라 좌우 구동륜에 회전차를 수용하면서 사이드 기어(111)를 구동시킴으로써, 차동작용이 이루어지게 되는 것이다.Accordingly, by driving the side gear 111 while accommodating the rotor wheel to the left and right driving wheels, a differential action is made.

그런데, 상기 차동장치를 구비한 자동차는 진흙이나 모래, 눈 또는 빙판 등의 마찰이 적은 장소에서 주행할 경우에 동력 전달이 원활하게 이루어지지 못하여 주행할 수 없는 상태가 되는 문제점이 있다.By the way, the vehicle having the differential device has a problem that the power transmission is not made smoothly when driving in a place where the friction, such as mud, sand, snow or ice is less, can not run.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 차동장치의 주변에 차동 작용을 제한하여 차륜이 공회전하는 것을 방지하기 위한 차동제한장치가 구비된다. In order to solve the above problems, a differential limiting device is provided around the differential device to prevent the wheel from idling by limiting the differential action.

현재 사용되는 차량용 차동제한장치는 구조가 복잡하고 단가가 비싸다. 또한, 슈어그립(sure-grip) 차동제한장치는 LSD전용 오일을 사용하여 오일이 빨리 오염되는 단점이 있으며, 논스핀(non-spin) 차동제한장치는 도그 클러치의 작동소음 및 선회시 한쪽 바퀴에 동력이 전달되는 단점을 가지고 있다.Current differential limiters for vehicles are complex in structure and expensive. In addition, the Sure-grip differential limiter has the disadvantage that the oil is contaminated quickly using the LSD-only oil, and the non-spin differential limiter is applied to one wheel during operation noise and turning of the dog clutch. It has the disadvantage of transmitting power.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 피니언 기어의 일정이상의 과도한 회전력을 이용하여 실린더 하우징 내부의 스크류를 회전시켜 유압을 발생시킴으로써 대응하는 실린더 하우징이 마찰되도록 하여 간단한 구조로 차동제한 기능을 수행할 수 있도록 하는 차동제한장치를 제공하는 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems, an object of the present invention is to rotate the screw inside the cylinder housing by using excessive rotational force of the pinion gear to generate a hydraulic pressure so that the corresponding cylinder housing friction It is to provide a differential limiting device that can perform a differential limiting function with a simple structure.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차동제한장치는 링기어가 일체로 결합된 디프렌셜 케이스와, 상기 디프렌셜 케이스에 고정된 2개의 피니언 샤프트와, 상기 디프렌셜 케이스 내측의 상기 피니언 샤프트 단부에 회전 가능하게 장착되는 한쌍의 피니언 기어와, 상기 피니언 기어 사이에 기어 결합되는 한쌍의 사이드 기어와, 상기 사이드 기어에 결합되어 연동되는 구동축을 포함하는 차동장치에서, Differential limiting apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a differential case, ring pins are integrally coupled, two pinion shafts fixed to the differential case, the differential In a differential device comprising a pair of pinion gear rotatably mounted to the pinion shaft end inside the case, a pair of side gears geared between the pinion gears, and a drive shaft coupled to and interlocked with the side gears,

상호 대응하는 각 피니언 기어의 각 외측단 회전중심에 각 피니언 기어와 일체로 회전하도록 장착되며, 외주면에는 압력판을 형성하는 양측 스크류 샤프트; 상기 각 피니언 기어의 외측단에서 상기 스크류 샤프트를 감싸며 내부에 유체실을 형성하여 유체가 충진되는 양측 실린더 하우징; 상기 양측 실린더 하우징의 상호 대응하는 단면상에 구성되어 마찰면을 이루는 마찰디스크를 포함한다. A screw shaft mounted on each outer end rotation center of each corresponding pinion gear so as to rotate integrally with each pinion gear, the outer circumferential surface forming a pressure plate; Two cylinder housings in which fluid is filled by surrounding the screw shaft at an outer end of each pinion gear and forming a fluid chamber therein; And a friction disk configured on a mutually corresponding cross section of both cylinder housings to form a friction surface.

상기 압력판은 각 스크류 샤프트의 외주면에 나선모양으로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 각 스크류 샤프트는 각 피니언기어의 회전 중심에 스플라인 결합하는 것을 특징으로 한다.The pressure plate is preferably formed in a spiral shape on the outer circumferential surface of each screw shaft, each screw shaft is characterized in that the spline coupling to the center of rotation of each pinion gear.

상기 실린더 하우징은 원통형상으로 형성되는 것이 바람직하다. The cylinder housing is preferably formed in a cylindrical shape.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차동제한장치가 적용된 차동장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차동제한장치의 작동 상태 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a differential device to which a differential limiting device is applied according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of an operating state of the differential limiting device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명이 적용되는 차동장치는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 변속기의 트랜스퍼 기어(1)와 결합되는 링기어(3)가 일체로 결합된 디프렌셜 케이스(5)와, 상기 디프렌셜 케이스(5)에 고정된 2개의 피니언 샤프트(7)와, 상기 디프렌셜 케이스(5) 내측의 상기 피니언 샤프트(7) 단부에 회전 가능하게 장착되는 한쌍의 피니언 기어(9)와, 상기 피니언 기어(9) 사이에 기어 결합되는 한쌍의 사이드 기어(11)와, 상기 사이드 기어(11)에 결합되어 연동되는 구동축(13)을 포함하여 이루어진다.First, as shown in FIG. 2, the differential apparatus to which the present invention is applied includes a differential case 5 in which a ring gear 3 coupled to a transfer gear 1 of a transmission is integrally coupled, Two pinion shafts 7 fixed to the front case 5, a pair of pinion gears 9 rotatably mounted to an end of the pinion shaft 7 inside the differential case 5; And a pair of side gears 11 geared to each other between the pinion gears 9 and a drive shaft 13 coupled to and interlocked with the side gears 11.

이와 같은 구성을 갖는 차동장치에 적용되는 본 실시예에 따른 차동제한장치 는 상호 대응하는 각 피니언 기어(9)의 각 외측단 회전중심에 스크류 샤프트(21)가 각각의 피니언 기어(9)와 일체로 회전하도록 장착된다. The differential limiting device according to the present embodiment applied to the differential device having such a configuration has a screw shaft 21 integrated with each pinion gear 9 at the center of rotation of each outer end of the corresponding pinion gear 9. Mounted to rotate.

상기 양측의 스크류 샤프트(21)는 그 외주면에 압력판(23)을 형성하는데, 상기 압력판(23)은 각 스크류 샤프트(21)의 외주면을 따라 감기듯이 나선모양으로 형성된다.The screw shafts 21 on both sides form a pressure plate 23 on its outer circumferential surface, and the pressure plate 23 is formed in a spiral shape as if wound along the outer circumferential surface of each screw shaft 21.

이러한 스크류 샤프트(21)는 각 피니언 기어(9)의 회전 중심에 스플라인 결합되는 것이 바람직하다.This screw shaft 21 is preferably splined to the center of rotation of each pinion gear (9).

그리고 상기 각 피니언 기어(9)의 외측단에는 상기 스크류 샤프트(21)를 감싸며 내부에 유체실을 형성하도록 실린더 하우징(25)이 각각 장착된다.In addition, cylinder housings 25 are mounted at outer ends of the pinion gears 9 so as to surround the screw shaft 21 and form a fluid chamber therein.

즉, 상기 양측 실린더 하우징(25)은 원통형상으로 형성되어 그 내부의 유체실에는 유체가 충진된 상태를 유지하게 된다. That is, the cylinder housing 25 is formed in a cylindrical shape to maintain a state in which the fluid is filled in the fluid chamber therein.

또한, 상기 양측 실린더 하우징(25)의 상호 대응하는 단면상에는 상호간에 마찰면을 이루도록 마찰디스크(27)가 일체로 형성된다. In addition, the friction disks 27 are integrally formed on the mutually corresponding cross-sections of the cylinder housings 25 so as to form friction surfaces therebetween.

따라서 상기한 바와 같은 차동제한장치가 적용된 차동장치는 변속기로부터 링기어(3)로 동력이 전달되면, 디프렌셜 케이스(5)가 회전하면서 동력을 전달하게 된다.Therefore, in the differential device to which the differential limiting device is applied as described above, when power is transmitted from the transmission to the ring gear 3, the differential case 5 rotates to transmit power.

이때, 차량이 직진하는 경우에는 양측 구동륜에 작용하는 부하가 동일하기 때문에, 양측 사이드 기어(11)를 통한 구동륜의 부하가 피니언 기어(9)의 좌우에 동일하게 작용하게 되는 바, 피니언 기어(9)가 디프렌셜 케이스(5)와 함께 공전하면서 사이드 기어(11)를 구동시키게 된다.At this time, since the load acting on both driving wheels is the same when the vehicle is going straight, the load of the driving wheel through the both side gear 11 acts equally to the left and right of the pinion gear 9, so that the pinion gear 9 ) Drives the side gear 11 while revolving together with the differential case 5.

이에 따라 양 사이드 기어(11)는 동일 회전수로 구동되면서 구동축(13)을 통해 구동륜을 구동시킬 수 있게 된다.Accordingly, both side gears 11 can be driven at the same rotational speed to drive the drive wheels through the drive shaft 13.

그리고 선회시와 같이 좌우 구동륜의 회전차가 요구되는 경우에는 그에 따른 부하가 사이드 기어(11)를 통해 피니언 기어(9)에 전달되는 바, 피니언 기어(9)가 부하에 따라 자전하면서 공전하게 된다.When the rotational difference between the left and right driving wheels is required, such as when turning, the load is transmitted to the pinion gear 9 through the side gear 11, and the pinion gear 9 rotates according to the load.

이에 따라 좌우 구동륜에 회전차를 수용하면서 사이드 기어(11)를 구동시킴으로써, 차동작용이 이루어지게 되는 것이다.Accordingly, by driving the side gear 11 while accommodating the rotor wheel to the left and right driving wheels, a differential action is achieved.

한편, 차량이 진흙이나 모래, 눈 또는 빙판 등의 마찰이 적은 장소에서 주행할 경우에 한쪽 구동륜은 고정되는 반면, 다른쪽 구동륜은 슬립이 일어나면서 양측 피니언 기어(9)는 평소에 비하여 배 이상의 RPM으로 회전하게 된다. On the other hand, when the vehicle is driven in a place with low friction such as mud, sand, snow or ice, one driving wheel is fixed, while the other driving wheel slips, and both pinion gears 9 are twice or more RPM than usual. Will rotate.

이에 따라, 과도한 RPM으로 회전하는 양측 피니언 기어(9) 상의 스크류 샤프트(21)도 나선형상의 압력판(23)과 함께 고속으로 회전하여 서로 대응하는 실린더 하우징(25)의 내부에서 대응하는 방향으로 유압을 형성하게 된다. Accordingly, the screw shaft 21 on both pinion gears 9 rotating at an excessive RPM also rotates at high speed together with the spiral pressure plate 23 so as to generate hydraulic pressure in a corresponding direction inside the corresponding cylinder housing 25. To form.

그러면, 상기 양측 실린더 하우징(25)은 각 마찰디스크(27)가 상호 접촉되어 마찰되며, 이에 따라 양측 피니어 기어(9)는 상호간의 자전이 이루어지지 않게 되는 반면, 공전만 가능한 상태가 된다. Then, the friction cylinders 27 are in contact with each other, and the two cylinder housings 25 are in contact with each other, so that both of the pinion gears 9 are not rotated with each other, but are in a state where only revolution is possible.

이와 같이, 본 실시예에 따른 차동제한장치는 양측 피니언 기어(9)에서 일정이상의 과도한 회전력을 생성되면, 실린더 하우징(25) 내부의 스크류 샤프트(21)를 회전시켜 상호 대응하는 실린더 하우징(25)을 향하여 유압을 발생시킴으로써 실린더 하우징(25) 상호간에 마찰을 유도하여 양측 피니언 기어(9)의 자전을 제한함으 로써 차동제한 기능을 수행할 수 있도록 한다. As such, when the differential limiting device according to the present exemplary embodiment generates excessive rotation force greater than a predetermined level at both pinion gears 9, the cylinder shaft 25 corresponding to each other is rotated by rotating the screw shaft 21 inside the cylinder housing 25. By generating hydraulic pressure toward the cylinder housing 25 to induce friction between each other to limit the rotation of the pinion gear (9) to perform a differential limiting function.

상기한 바와 같이, 본 발명의 차동제한장치에 의하면, 피니언 기어의 일정이상의 과도한 회전력이 발생하면, 양 실린더 하우징 내부의 스크류 샤프트를 회전시켜 그 내부에 대응하는 실린더 하우징을 향하는 유압을 발생시킴으로써 양측 실린더 하우징이 상호 마찰되도록 하여 이에 연결된 각 피니언 기어의 자전을 차단하여 차동제한 기능을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다. As described above, according to the differential limiting apparatus of the present invention, when an excessive rotation force of a predetermined pinion gear is generated, both cylinders are generated by rotating a screw shaft inside both cylinder housings and generating hydraulic pressure toward the corresponding cylinder housings. The housing is rubbed with each other to block the rotation of each pinion gear connected thereto to perform the differential limiting function.

특히, 본 실시예에 따른 차동제한장치는 양 피니언 기어의 일정이상의 과동한 회전력을 이용하여 차동제한 기능을 수행할 수 있어 차동제한을 위하여 별도의 조작이 필요없으며, 무엇보다 구조가 간단한 이점이 있다.In particular, the differential limiting device according to the present embodiment can perform the differential limiting function by using excessive rotational force of both pinion gears, so that no separate operation is required for the differential limiting, and above all, the structure has a simple advantage. .

Claims (4)

링기어가 일체로 결합된 디프렌셜 케이스와, 상기 디프렌셜 케이스에 고정된 2개의 피니언 샤프트와, 상기 디프렌셜 케이스 내측의 상기 피니언 샤프트 단부에 회전 가능하게 장착되는 한쌍의 피니언 기어와, 상기 피니언 기어 사이에 기어 결합되는 한쌍의 사이드 기어와, 상기 사이드 기어에 결합되어 연동되는 구동축을 포함하는 차동장치에서, A differential case in which ring gears are integrally coupled, two pinion shafts fixed to the differential case, a pair of pinion gears rotatably mounted to an end of the pinion shaft inside the differential case, In a differential device comprising a pair of side gear gear coupled between the pinion gear and a drive shaft coupled to the side gear coupled, 상호 대응하는 각 피니언 기어의 각 외측단 회전중심에 각 피니언 기어와 일체로 회전하도록 장착되며, 외주면에는 압력판을 형성하는 양측 스크류 샤프트;A screw shaft mounted on each outer end rotation center of each corresponding pinion gear so as to rotate integrally with each pinion gear, the outer circumferential surface forming a pressure plate; 상기 각 피니언 기어의 외측단에서 상기 스크류 샤프트를 감싸며 내부에 유체실을 형성하여 유체가 충진되는 양측 실린더 하우징;Two cylinder housings in which fluid is filled by surrounding the screw shaft at an outer end of each pinion gear and forming a fluid chamber therein; 상기 양측 실린더 하우징의 상호 대응하는 단면상에 구성되어 마찰면을 이루는 마찰디스크를 포함하는 차동제한장치. And a friction disk configured on a mutually corresponding cross section of both cylinder housings to form a friction surface. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압력판은 각 스크류 샤프트의 외주면에 나선모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차동제한장치.The pressure plate is a differential limiting device, characterized in that formed in the spiral shape on the outer peripheral surface of each screw shaft. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 스크류 샤프트는 각 피니언기어의 회전 중심에 스플라인 결합하는 것을 특징으로 하는 차동제한장치.And each screw shaft is splined to the center of rotation of each pinion gear. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실린더 하우징은 원통형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차동제한장치.And said cylinder housing is formed in a cylindrical shape.
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