KR100822727B1 - A differential apparatus of cars - Google Patents
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Abstract
본 발명은 좌륜과 우륜 중 어느 한쪽 바퀴도 회전수가 제로상태가 되지 않도록 구성됨으로써 공회전 현상을 방지하며, 간단한 구조로 제작 및 수리가 간편하여 비용을 절감토록 하는 차량의 차동장치에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은 링기어가 일측에 설치되는 차동장치에 있어서, 링기어와 캠축이 하나로 동작되도록 결합되며 상기 캠축은 양측에 다각기둥형태의 캠이 구비되고 중공부가 형성되는 내부 회전체; 상기 양측 캠의 주위에 설치되는 복수의 롤러; 상기 캠축의 양측에 대향 설치되며 상기 복수의 롤러를 등각상에 배열 지지하는 케이지: 상기 양측의 케이지가 일체로 동작하도록 연결하는 홀더바; 상기 양측의 케이지 및 롤러를 둘러싸며 대향 설치되고 차축이 일체로 회전되도록 결합되는 아웃레이서; 및 상기 양측의 케이지와 아웃레이서 사이에 설치되어 아웃레이서를 구속 또는 해제하며 스프링에 의하여 탄력지지되는 지지판;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
The present invention relates to a differential device of a vehicle to prevent idling by being configured such that any one of the left wheel and the right wheel does not have zero rotation speed, and is simple to manufacture and repair with a simple structure.
The present invention for realizing this is provided in a differential device in which a ring gear is installed on one side, the ring gear and the cam shaft are coupled to operate as one, and the cam shaft is provided with a polygonal column-shaped cam on both sides and a hollow portion is formed; A plurality of rollers provided around the cams; A cage installed oppositely on both sides of the camshaft and supporting the plurality of rollers on an isometric surface: a holder bar connecting the cages on both sides to operate integrally; An outer racer that surrounds the cage and the rollers on both sides and is installed to face each other and is coupled to rotate the axle integrally; And support plates that are installed between the cages and the outer racers on both sides to restrain or release the outer racers and are elastically supported by springs.
Description
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 개략적인 단면도1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an embodiment according to the present invention
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 캠축의 일부 사시도2 is a partial perspective view of the camshaft of one embodiment according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 케이지 어셈블리의 사시도3 is a perspective view of a cage assembly of one embodiment according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 단면도Figure 4 is a cross-sectional view showing the configuration of an embodiment according to the present invention
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예의 구성을 보이는 단면도Figure 5 is a cross-sectional view showing the configuration of an embodiment according to the present invention
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성도6 is a block diagram of an embodiment according to the present invention
도 7a 내지 도7c는 도 1의 A-A선 단면상에서 가변 동작상태도7A to 7C are diagrams illustrating a variable operation state on the cross section along line A-A of FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1: 본 발명의 차량의 차동장치 A1: 좌륜 A2: 우륜1: Differential Device A1 of the Vehicle of the Present Invention: Left Wheel A2: Right Wheel
10, 10A,10B,10C: 내부 회전체 11: 링기어 12: 캠축10, 10A, 10B, 10C: Internal rotating body 11: Ring gear 12: Camshaft
12a: 중공부 13: 캠 14: 베이스판12a: hollow portion 13: cam 14: base plate
15: 외통 17: 커버판 20: 롤러15: outer cylinder 17: cover plate 20: roller
30: 케이지 33: 구멍 40: 홀더바30: cage 33: hole 40: holder bar
50: 아웃레이서 60: 차축 71: 지지판50: outer racer 60: axle 71: support plate
73: 스프링 81: 베어링73: spring 81: bearing
본 발명은 좌륜과 우륜 중 어느 한쪽 바퀴도 회전수가 제로상태가 되지 않도록 구성됨으로써 공회전 현상을 방지하며, 간단한 구조로 제작 및 수리가 간편하여 비용을 절감토록 하는 차량의 차동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a differential device of a vehicle to prevent idling by being configured such that any one of the left wheel and the right wheel does not have zero rotation speed, and is simple to manufacture and repair with a simple structure.
일반적으로 차량의 선회시 우륜이 좌륜보다 더 많이 회전해야 하며, 요철이 심한 노면을 주행하는 경우에도 내/외 구동륜의 주행거리가 서로 다르게 된다.In general, when the vehicle is turning, the right wheel should rotate more than the left wheel, and the driving distance of the inner and outer driving wheels is different even when driving on a rough road.
차량의 차동장치는 이와 같이 내/외 구동륜의 회전속도가 다를 경우에 내/우륜에 동일한 크기의 구동 토오크를 전달하는 장치로서, 종래기술은 구동피니언이 추진축과 연결되어 있고 구동피니언에 종동되는 링기어와 일체로 회전되는 차동기어박스 내에 차동피니언이 쌍을 이루며 대향 배치되되어 각각 자유롭게 회전할 수 있도록 하는 기어장치로 구성되었다.The differential device of the vehicle is a device that transmits the driving torque of the same size to the inner and right wheels when the rotational speed of the inner and outer driving wheels is different. In the differential gearbox, which is integrally rotated with the gear, the differential pinions are arranged in pairs to face each other so that they can rotate freely.
이와 같은 구성은 구동부에서 바퀴를 100rpm 회전하게 했다면 일반적인 주행에서는 양쪽 바퀴가 똑같이 100회전을 하게 된다. 그러나 회전속도가 달라져서 예컨대 우륜이 110회전을 했다면 좌륜은 10회전은 반대로 회전되어 90회전을 하게 된다. 따라서, 일측이 200회전을 하게 되면 타측은 회전수가 제로 상태로 된다.In this configuration, if the wheel is rotated 100 rpm in the driving unit, both wheels are equally rotated 100 times in normal driving. However, if the rotational speed is different, for example, if the right wheel rotates 110, the left wheel rotates oppositely to the 10th and rotates 90 degrees. Therefore, when one side makes 200 revolutions, the other side has a rotation speed of zero.
즉, 내/우륜에 항상 동일한 크기의 토오크가 분배되고 구동 토오크는 노면과의 접착이 적은 쪽에 의해서 결정되기 때문에 예컨대 빙판이나 수렁과 같은 미끄러운 노면 주행시 어느 일측의 바퀴가 접착력을 상실할 경우 공회전되고 이에 따라 정상적인 노면을 주행하는 타측 바퀴는 회전력을 전달받지 못하므로 차량은 전진 또는 후진이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.That is, since torque of the same size is always distributed to the inner / right wheels and the driving torque is determined by the less adhesion to the road surface, when one side wheel loses the adhesion during slippery road driving such as ice or bog, Accordingly, the other wheels driving on the normal road surface do not receive the rotational force, so the vehicle has a problem in that it is impossible to move forward or backward.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서,The present invention has been made to solve the above problems,
본 발명의 목적은 좌륜과 우륜 중 어느 한쪽 바퀴도 회전수가 제로상태가 되지 않도록 하여 공회전 현상을 방지하도록 하는 차량의 차동장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a differential device of a vehicle which prevents an idle phenomenon by preventing the rotation speed of either one of the left wheel and the right wheel from being zero.
본 발명의 다른 목적은 제작 및 수리가 간편하여 비용을 절감토록 하는 차량의 차동장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a differential device for a vehicle that is easy to manufacture and repair to reduce costs.
상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 차량의 차동장치는,A differential device of a vehicle according to the present invention for achieving the above object,
링기어가 일측에 설치되는 차동장치에 있어서,In the differential device where the ring gear is installed on one side,
링기어와 캠축이 하나로 동작되도록 결합되며 상기 캠축은 양측에 다각기둥형태의 캠이 구비되고 중공부가 형성되는 내부 회전체;A ring gear and a cam shaft are coupled to be operated as one, and the cam shaft is provided with a cam having a polygonal pillar on both sides and an inner rotating body having a hollow portion;
상기 양측 캠의 주위에 설치되는 복수의 롤러;A plurality of rollers provided around the cams;
상기 캠축의 양측에 대향 설치되며 상기 복수의 롤러를 등각상에 배열 지지하는 케이지:Cages opposed to both sides of the camshaft and arranged to support the plurality of rollers on an equiangular side:
상기 양측의 케이지가 일체로 동작하도록 연결하는 홀더바;A holder bar for connecting the cages on both sides to operate integrally;
상기 양측의 케이지 및 롤러를 둘러싸며 대향 설치되고 차축이 일체로 회전되도록 결합되는 아웃레이서; 및An outer racer that surrounds the cage and the rollers on both sides and is installed to face each other and is coupled to rotate the axle integrally; And
상기 양측의 케이지와 아웃레이서 사이에 설치되어 아웃레이서를 구속 또는 해제하며 스프링에 의하여 탄력지지되는 지지판;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.And a support plate installed between the cages and the outer racers on both sides to restrain or release the outer racers and be elastically supported by a spring.
이하, 본 발명의 차량의 차동장치에 대한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of a differential device of the vehicle of the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 차량의 차동장치에 대한 일 실시예의 구성을 개략적으로 보이는 단면도, 도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 캠축의 일부 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 케이지 어셈블리의 사시도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an embodiment of a vehicle differential of the present invention, FIG. 2 is a partial perspective view of a camshaft of an embodiment according to the present invention, FIG. 3 is a cage assembly of an embodiment according to the present invention. Perspective view.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일 실시예의 차량의 차동장치(1)는 링기어가 일측에 설치되는 차동장치에 있어서, 링기어(11)와 캠축(12)이 하나로 동작되도록 결합되며 상기 캠축(12)은 중공부(12a)가 형성되고 양측에 다각기둥형태의 캠(13)이 구비되는 내부 회전체, 상기 양측 캠(13)의 주위에 설치되는 복수의 롤러(20), 상기 캠축(12)의 양측에 대향 설치되며 상기 복수의 롤러(20)를 등각상에 배열 지지하는 케이지(30), 상기 양측의 케이지(30)가 일체로 동작하도록 연결하는 홀더바(40), 상기 양측의 케이지(30) 및 롤러(20)를 둘러싸며 대향 설치되고 차축(60)이 일체로 회전되도록 결합되는 아웃레이서(50) 및 상기 양측의 케이지(30)와 아웃레이서(50) 사이에 설치되어 아웃레이서(50)를 구속 또는 해제하며 스프링(73)에 의하여 탄력지지되는 지지판(71)을 포함하여 구성되는 것이다.As shown in Figures 1 to 3, in the
본 발명에 따른 일 실시예의 상기 내부회전체(10A)는 일측에 링기어(11)가 설치되는 베이스판(14)으로부터 상기 캠축(12)이 좌/우측으로 돌출 연장형성되어 이루어져도 무방하다. 이때 상기 캠축(12)은 베이스판(14)을 중심으로 좌측 또는 우측 중 어느 일측으로 치우쳐 위치되며 하중 보정을 위한 무게추 플랜지(18)가 형성될 수 있다.The internal rotating
본 발명에 따른 일 실시예의 상기 내부회전체(10B)는 도 4에 도시된 바와 같이, 일측에 링기어(11)가 설치되고 일측 차축(60)이 관통되는 베이스판(14), 상기 베이스판(14)에 일체로 결합되고 원통형으로 이루어지는 외통(15), 상기 외통(15) 내주면과의 사이에 상기 복수의 롤러(20) 및 아웃레이서(50)가 설치되는 공간을 두고 위치되는 상기 캠축(12), 상기 외통(15)과 캠축(12)을 연결하는 트랙부(16) 및 상기 베이스판(14)과 대향하여 외통(15)에 결합되고 타측 차축(60)이 관통하는 커버판(17)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 4, the inner rotating
이때 상기 내부회전체(10B)는 종래 기술의 차동기어박스 형태로 구성되었다고도 볼 수 있다.At this time, it can be seen that the inner rotor (10B) is configured in the form of a differential gear box of the prior art.
본 발명에 따른 일 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 아웃레이서(50) 자리에 타이어의 허브(50A)가 직접 설치될 수도 있다.As an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the
상기 캠(13)의 다각기둥형 외주면(13a)은 오목 만곡형성되어도 무방하다.The polygonal columnar outer
상기 캠(13)은 캠축(12)과 일체로 동작되되 분리형성되어 착탈가능하게 결합됨이 바람직하다. 이때, 상기 캠축(12)과 캠(13)은 상호 일체로 동작되도록 스플라 인 결합되어도 무방하다.The
또한, 상기 케이지(30)는 일측에 마구리(31)가 형성되는 원통형 둘레에 상기 롤러(20)가 삽지되기 위한 구멍(33)이 등각으로 형성됨이 바람직하다.In addition, the
상기 홀더바(40)는 상기 케이지(30)와 일체로 움직이도록 결합부(41)가 상호 대응하는 다각형태로 구성될 수 있다. The
그리고, 상기 캠축(12)과 아웃레이서(50) 사이에는 베어링(81)이 설치된다.In addition, a
본 발명에 따른 일 실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 내부회전체(10)는 상기 캠축(12)에 링기어 대신 제1기어(11a), 제2기어(11b), 제3기어(11c)가 일체로 회전되도록 결합되고 4륜구동식 동력전달 변속장치에 설치될 수도 있다. 미설명 부호 (2)는 구동기어, (12b)(13b)는 각각 스플라인 결합부이다.As shown in FIG. 6, as shown in FIG. 6, the internal rotating
이와 같은 구성을 지닌 본 발명에 따른 차량의 차동장치(1)의 작용상태를 살펴본다.It looks at the operating state of the
상기 롤러(20)들은 내부회전체(10)와 한 몸체인 캠(13)과 아웃레이서(50) 사이의 공간에서 위치에 따라 쐐기로 변하는 롤러 클러치로 기능한다.The
또한, 상기 롤러(20)를 지지하는 케이지(30)는 홀더바(40)와 일체로 결합되어 움직이면서 스프링에 탄지된 지지판(71)에 탄력 지지된다.
상기 스프링(73) 및 지지판(71)은 캠(13) 회전시 케이지(30)가 같이 돌아가는 것을 방지하는 저항력을 형성하기 위한 것으로서 만일 스프링 및 지지판이 없을 경우에는 롤러(20)가 쐐기로서 위치할 수 없다
즉, 상기 스프링(73) 및 지지판(71)은 케이지 지지용으로서 아웃레이서(50)와는 윤활제를 통한 미끄럼마찰이 이루어지며 내마모성이 강한 소재를 사용하고 동력전달과는 무관하다. In addition, the
The
That is, the
내부회전체(10)의 회전 최초동작 순간에는 롤러(20)가 아웃레이서(50)를 구속하지 않는 상태(도 7a 참조)에서 시작하여 회전이 진행되면 롤러(20)가 내부회전체(10) 및 캠(13)의 회전방향 반대로 밀려나 캠(13)과 아웃레이서(50) 사이에 쐐기로 박히게 되고 이에 따라 내부회전체(10)와 함께 아웃레이서(50)가 동시에 회전된다(도 7b 참조).
이러한 동작관계에 의하여 직진시에는 좌륜(A1)측과 우륜(A2)측이 도 7b상태로 되고 좌우의 아웃레이서(50)가 동일회전비로 회전된다.
그리고, 예를 들어 좌륜은 짧은 거리, 우륜은 보다 긴 거리를 돌아야 하는 좌회전 코너링시, 좌륜(A1) 측은 직진상태와 마찬가지로 롤러(20)가 쐐기로 작용하여 내부회전체(10) 회전에 의하여 아웃레이서(50)의 회전이 이루어지는 한편, 우륜(A2)측 아웃레이서(50)는 좌륜측 대비 차이가 나는 만큼 공회전이 더 발생되어 코너링이 이루어진다.At the moment of rotation of the
Due to such an operation relationship, the left wheel A1 side and the right wheel A2 side are brought to the state of FIG. 7B when the straight line moves, and the left and right
And, for example, when the left wheel cornering the left wheel to turn a short distance, the right wheel to turn a longer distance, the left wheel (A1) side of the
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그것은 우륜측 아웃레이서(50)가 공회전되는 만큼 롤러(20)가 제자리에서 공회전되어 내부회전체(10)로부터의 구속을 풀어주기 때문이며 이때 아웃레이서(50)가 내부회전체(10)를 지나쳐 달리게 된다(Over-run).This is because the
그러나, 상기 케이지(30)에 의하여 좌륜(A1)과 우륜(A2) 양쪽의 두 아웃레이서(50)들이 동시에 내부회전체(10)를 지나쳐 달릴 수는 없다. 즉, 아웃레이서(50)의 오버런(Over-run)은 한번에 한쪽에서만 일어나며 이때 코너링이 이루어진다.However, by the
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또한, 엔진브레이킹 또는 언덕을 내려갈 때, 가속기를 해제하면 내부회전체(10)의 속도가 내려간다. 이로 인해 롤러(20)는 캠(13)을 따라 이동하며, 다시 아웃레이서(50)를 잡게 된다(도 7c 참조).In addition, when the engine breaks down or down the hill, when the accelerator is released, the speed of the
이제 아웃레이서(50)는 더 이상 내부회전체(10)를 지나쳐 달릴 수 없다. 좌륜(A1)은 필요에 따라 방향을 바꾸기 위해 속도를 늦출 수 있는 반면 우륜(A2)은 일정한 속도를 유지하므로 좌륜(A1)은 우륜(A2)보다 저속으로 회전한다.Now the
그리고, 우륜(A2)이 10rpm으로 회전시 좌륜(A1)은 그보다 낮은 속도로 회전하면서 코너링이 이루어진다.Then, when the right wheel A2 rotates at 10 rpm, the left wheel A1 rotates at a lower speed, and cornering is performed.
이와 같은 본 발명은 예컨대 10rpm을 기준으로 좌륜(A1)과 우륜(A2)의 구동에 있어서, 가속시에는 좌륜(A1)은 기준속도를 유지하는 가운데 우륜(A2)의 속도가 증가하고, 감속시에는 우륜(A2)이 기준속도를 유지하는 가운데 좌륜(A1)의 속도가 감속된다. 이는 어느 한쪽 바퀴도 회전수가 제로상태로는 되지 않는 것을 의미하는 것으로서, 예컨대 어느 한쪽 구동륜이 노면에 대하여 마찰력을 잃었을 경우에도 공회전이 방지되어 차량이 움직이지 못하는 현상을 방지하는 것이다.In the present invention, for example, in the driving of the left wheel A1 and the right wheel A2 based on 10 rpm, the speed of the right wheel A2 increases while the left wheel A1 maintains the reference speed during acceleration. The speed of the left wheel A1 is decelerated while the right wheel A2 maintains the reference speed. This means that either of the wheels does not become zero rotation speed, for example, to prevent the vehicle from moving by preventing idling even when one driving wheel loses friction on the road surface.
이와 같은 본 발명은 종래 복잡한 구성의 차동기어장치에 비하여 구성이 간단하여 제작이 간편하며, 특히 캠(13) 및 롤러(20) 어셈블리가 타이어 허브(50A)에 직접 장착될 경우(도 6 참조) 외부에서 수리가 가능한 이점이 있다.The present invention is simpler to manufacture than the differential gear device of the conventional complicated configuration, and is easy to manufacture, especially when the
또한, 내부회전체(10)에 기어를 단계별로 형성하여 4륜구동식 동력전달 변속장치로 사용하여도 효과적이다(도 7 참조).In addition, it is also effective to form a gear in the
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사 상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings. Here, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, but should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical spirit of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical features of the present invention, which can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.
이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 차동장치는 좌륜과 우륜 중 어느 한쪽 바퀴도 회전수가 제로상태가 되지 않도록 구성됨으로써 공회전 현상을 방지하는 뛰어난 효과가 있다.As described in detail above, the differential device of the vehicle according to the present invention has an excellent effect of preventing the idle phenomenon by being configured so that the rotation speed of either one of the left wheel and the right wheel does not become a zero state.
또한, 구조가 간단함으로써 제작 및 수리가 간편하여 비용을 절감토록 하는 이점이 있다.In addition, since the structure is simple, the manufacturing and repair is easy to reduce the cost.
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KR100236884B1 (en) | 1992-04-15 | 2000-03-02 | 알 모랄 | Self-locking differential gear |
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-
2005
- 2005-12-02 KR KR1020050116692A patent/KR100822727B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100236884B1 (en) | 1992-04-15 | 2000-03-02 | 알 모랄 | Self-locking differential gear |
KR100314794B1 (en) | 1992-11-07 | 2002-02-28 | 알 모랄 | Differential |
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