KR100912134B1

KR100912134B1 - 차동 잠금기능이 구비된 차동장치

Info

Publication number: KR100912134B1
Application number: KR1020080035357A
Authority: KR
Inventors: 김형모; 박순섭
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2009-08-13

Abstract

본 발명은 하우징과; 상기 하우징내에 위치되어 엔진으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 회전체와; 상기 회전체내에 상호 이격되어 회전가능하게 설치되고, 양측 바퀴의 샤프트에 각각 연결되는 제1,2태양기어와; 상기 회전체내에 상기 제1태양기어와 치합되어 회전가능하게 설치되는 다수의 제1유성기어와; 상기 다수의 제1유성기어가 내접되고, 상기 회전체에 대해 상대회전가능하게 설치된 링기어와; 상기 회전체내에 상기 제1유성기어와 상기 제2태양기어에 치합되어 회전가능하게 설치되는 다수의 제2유성기어와; 상기 회전체에 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 링기어와 소정 결합수단에 의해 결합 또는 분리되어 상기 링기어가 상기 회전체에 대해 상대회전되는 것을 제어하는 클러치부재와; 상기 하우징에 설치되어 상기 클러치부재를 슬라이딩 구동시키는 구동부를 포함한다.

본 발명은 링기어를 인입돌기 및 인입홈의 결합으로 클러치부재에 간단히 구속하여 회전체에 고정시킬 수가 있기 때문에, 종래기술에서와 같이 슬립이 없고 안정적으로 차동잠금이 이루어지고, 차동장치의 구조가 간단해지는 장점이 있다.

차동, 잠금, 클러치부재, 링기어, 유성기어, 액츄에이터

Description

차동 잠금기능이 구비된 차동장치{DIFFERENTIAL GEARING WITH CAPACITY OF LOCKING DIFFERENTIAL}

본 발명은 차동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차동장치의 차동기능을 잠글 수 있는 차동 잠금기능이 구비된 차동장치에 관한 것이다.

일반적으로 차동장치는 엔진에서 발생된 회전력을 양측 바퀴에 동일하게 전달하면서, 자동차가 선회할 때, 바깥쪽 바퀴의 회전속도를 안쪽 바퀴의 회전속도보다 빠르게 해주고, 노면의 저항이 적은 구동바퀴쪽으로 동력이 많이 전달되도록 하는 장치이다. 이에, 차량은 원활히 방향전환되고, 노면이 고르지 못한 지형에서 자동차의 주행 안정성을 확보하게 된다.

그러나, 차량의 한쪽 바퀴가 수렁에 빠지는 경우 차동장치에 의해 수렁에 빠진 바퀴만 회전되고 지면에 위치한 바퀴는 정지상태를 유지하게 되어 차량은 자력으로 수렁을 벗어나지 못하게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 현상은 일반적인 차동장치가 갖는 문제점으로서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 차동잠금장치가 요구되며, 현재 많은 종류의 차동잠금장치가 개발되고 있는 실정이다.

차동잠금장치의 종래기술로는 대한민국 등록실용신안공보 제0198876호의 차동잠금장치가 있다.

이는 좌측 바퀴 샤프트에 유성기어의 피니언이 일체로 연결되고, 우측 바퀴 샤프트에 유성기어의 선기어가 일체로 형성되어 차동기어 케이스에 형성된 링기어로부터 전달되는 회전력이 피니언과 선기어를 통해 좌/우측 바퀴 샤프트로 전달되도록 한 차동장치에 있어서,

우측 바퀴 샤프트에 인너 플레이트가 연결되고, 차동기어 케이스에 아웃터 플레이트가 연결되며 그 사이에 점성유체가 봉입되어 있다. 그리고, 점성유체가 충진된 점성력 제공 공간의 체적을 조절하는 피스톤과, 피스톤의 슬라이딩 작동력을 제공하는 유압제공수단 및 탄성부재를 포함하고 있다.

따라서, 평상시에는 좌/우측 바퀴 샤프트가 별다른 저항없이 원활한 차동작용을 하게 되고, 피스톤의 구동으로 점성력 제공 공간의 체적을 축소시키게 되면, 점성력 제공 공간의 점성유체의 압력이 증가된다. 이로 인해 인너 플레이트와 아웃터 플레이트의 회전 저항력이 증가되고, 좌/우측 바퀴 샤프트에 강한 토크의 분배가 이루어져 차동이 제한된다.

그러나, 이러한 종래기술은 점성유체의 점성력 증가만으로 인너 플레이트와 아웃터 플레이트의 회전 저항력을 증가시켜 안정적인 차동을 제한하는 데에는 한계가 있었다. 또한, 점성유체의 점성력 증가를 위해서는 상당한 압축력이 필요하였다. 그리고, 이러한 압축력을 견디기 위해 점성력 제공 공간을 밀폐시키기 위한 구성이나, 점성력 제공 공간의 체적을 조절하기 위한 구성등과 같이 차동잠금장치의 구성이 매우 복잡하였다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하고, 차동 잠금기능을 안정적으로 할 수 있는 차동 잠금기능이 구비된 차동장치를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하우징과; 상기 하우징내에 위치되어 엔진으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 회전체와; 상기 회전체내에 상호 이격되어 상기 회전체에 대해 상대회전되게 설치되고, 상기 회전체와 상기 하우징을 차례로 관통한 양측 바퀴의 샤프트에 각각 연결되는 제1,2태양기어와; 상기 회전체내에 상기 제1태양기어와 치합되어 회전가능하게 설치되고, 상기 회전체의 회전으로 연동되어 상기 제1태양기어의 외주를 따라 자전되면서 이동하는 다수의 제1유성기어와; 상기 다수의 제1유성기어가 내접되고, 상기 회전체에 대해 상대회전가능하게 설치된 링기어와; 상기 회전체내에 상기 제1유성기어와 상기 제2태양기어에 치합되어 회전가능하게 설치되고, 상기 회전체의 회전으로 연동되어 상기 제2태양기어의 외주를 따라 자전되면서 이동하는 다수의 제2유성기어와; 상기 회전체에 상기 바퀴의 샤프트 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 링기어와 소정 결합수단에 의해 결합 또는 분리되어 상기 링기어가 상기 회전체에 대해 상대회전되는 것을 제어하는 클러치부재와; 상기 하우징에 설치되어 상기 클러치부재를 슬라이딩 구동시키는 구동부를 포함한다.

상기 결합수단은 상기 링기어의 가장자리에 형성된 인입홈과, 상기 인입홈에 대향되는 상기 클러치부재의 가장자리에 돌출되어 상기 인입홈에 인입되는 인입돌기로 이루어진다.

상기 구동부는 상기 하우징에 힌지연결되어 회동되고, 회동시 상기 클러치부재를 간섭하여 슬라이딩시키는 회동로드와; 상기 하우징에 마련되어 상기 회동로드를 회동시키는 액츄에이터로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 차동 잠금기능이 구비된 차동장치의 구조를 첨부한 도 1 내지 도 3에 나타내 보였다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예는 하우징(10)과, 하우징 내에 회전가능하게 마련되어 엔진으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 회전체(20)와, 회전체의 내측에 회전가능하게 설치되는 다수의 제1유성기어(30)와, 제1유성기어에 치합되어 회전체의 내측에 회전가능하게 설치되는 다수의 제2유성기어(40)와, 회전체에 대해 상대회전가능하게 설치되어 제1유성기어에 치합되는 링기어(50)와, 회전체 내에 위치되어 제1,2유성기어에 각각 치합되고 차량의 양측 바퀴의 샤프트에 각각 연결되는 제1,2태양기어(61,62)와, 회전체에 바퀴의 샤프트 방향으로 슬라이딩가능하게 설치되고 링기어에 결합 또는 분리되어 링기어가 회전체에 대해 상대회전되는 것을 제어하는 클러치부재(70)와, 클러치부재를 슬라이딩 구동시키는 구동부(80)로 이루어져 있다.

하우징(10)은 내부에 회전체(20)가 내장될 공간을 형성하며 상호 결합되는 제1,2하우징(11,12)으로 이루어진다.

제1하우징(11)의 일측에는 엔진으로부터 발생된 회전력을 회전체(20)에 전달하기 위해 선단에 구동베벨기어가 마련된 추진축(90)이 인입되는 추진축 인입홀(13)이 형성되어 있다.

회전체(20)는 상호 결합되는 제1,2회전체(21,22)로 이루어지며, 제1회전체(21)의 외면에 추진축(90)의 구동베벨기어와 치합되는 종동베벨기어가 마련된다.

제1유성기어(30)들은 제1,2회전체(21,22)의 내측 가장자리를 따라 상호 이격되게 설치되고, 제2유성기어(40)들은 제1유성기어(30)들에 각각 치합되어 설치된다.

제1,2태양기어(61,62)는 결합된 제1,2회전체(21,22)의 내부 중앙에 위치되고, 바퀴의 샤프트 방향으로 상호 이격되어 제1,2회전체(21,22) 및 제1,2하우징(11,12)에 대해 상대회전 가능하게 설치된다.

제1태양기어(61)는 제1유성기어(30)에, 제2태양기어(62)는 제2유성기어(40)에 각각 치합되는데, 제1,2태양기어(61,62)가 상호 이격되어 있어, 제1,2유성기어(30,40)는 제1,2태양기어(61,62)의 회전중심축과 나란한 방향으로 일정 거리 전/ 후진되어 상호 치합된다.

그리고, 제1,2하우징(11,12) 및 제1,2회전체(21,22)를 관통한 양측 바퀴의 샤프트가 제1,2태양기어(61,62)에 각각 연결된다.

링기어(50)는 제1,2회전체(21,22)의 결합시 제1,2회전체(21,22)의 사이에 위치되어 회전체(20)에 대해 상대회전가능하게 설치된다. 링기어(50)의 양측면 가장자리에는 환형의 안내홈(51)이 형성되어 있고, 제1,2회전체(21,22)의 테두리에는 안내홈(51)에 인입되는 안내돌기(23)가 환형으로 돌출되어 있다. 따라서, 링기어(50)는 제1,2회전체(21,22)의 사이에 위치되어 회전체(20)에 대해 상대회전된다.

그리고, 회전체(20)내로 인입되는 링기어(50)의 내면에는 기어치가 형성되어 제1유성기어(30)가 내접된다.

클러치부재(70)는 링형상으로 형성되어 제2회전체(22)의 외면에 끼워진다. 클러치부재(70)와 제2회전체(22)가 함께 회전하도록 제2회전체(22)의 외면과 클러치부재(70)의 내면에 상호 형합되는 슬라이딩홈(71) 및 슬라이딩돌기(72)가 형성된다.

클러치부재(70)가 제2회전체(22)의 외면에서 슬라이딩되도록 제2회전체(22)의 외면에 형성된 슬라이딩홈(71)은 바퀴의 샤프트 방향으로 일정 거리 연장되어 형성된다.

클러치부재(70)는 제2회전체(22)에 슬라이딩되면서 링기어(50)에 소정 결합수단에 의해 결합 또는 분리된다. 상기 결합수단은 링기어(50)에 접촉되는 클러치부재(70)의 전면에 다수의 인입돌기(73)가 링기어(50)를 향해 돌출되고, 인입돌 기(73)에 대향되는 링기어(50)의 가장자리에는 인입돌기(73)가 끼워지는 인입홈(74)이 형성되는 것으로 이루어진다.

도 1, 도 4, 도 5를 참조하면, 구동부(80)는 제2하우징(12)의 내면에 힌지연결되어 클러치부재(70)의 슬라이딩방향으로 회동되며, 회동시 클러치부재(70)를 간섭하여 슬라이딩시키는 회동로드(81)와, 제2하우징(12)에 설치되어 회동로드(81)를 회동시키는 액츄에이터(82)로 이루어진다.

회동로드(81)는 반원호형으로 형성되고, 양측 선단에는 클러치부재(70)의 슬라이딩방향으로 연장된 연장부(81a)가 형성되며, 연장부(81a)의 선단에는 클러치부재(70)의 외면에 걸리는 걸림부(81b)가 돌출 형성되어 있다.

클러치부재(70)의 외면에는 회동로드(81)의 걸림부(81b)가 인입되는 가이드홈(75)이 형성되어 있다. 가이드홈(75)은 걸림부(81b)의 인입된 상태에서 클러치부재(70)의 회전에 영향을 주지않도록 원주방향을 따라 환형으로 형성된다.

또한, 회동로드(81)의 걸림부(81b)는 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 회동로드(81)의 회동으로 클러치부재(70)를 슬라이딩시킬 때, 걸림부(81b)가 가이드홈(75)상에서의 구름운동되어 원활히 동작될 수 있다, 그리고, 걸림부(81b)를 가이드홈(75) 내면에 밀착시킬 수가 있기 때문에, 회동로드(81)의 회동거리만큼 클러치부재(70)가 슬라이딩되어 설계가 용이하다.

액츄에이터(82)는 유/공압 실린더, 솔레노이드가 사용될 수 있다. 액츄에이터(82)의 피스톤 및 솔레노이드의 작동로드가 제2하우징(12)을 관통하여 회동로드(81)의 중심부분에 힌지연결된다. 액츄에이터(82)의 피스톤 및 솔레노이드의 작 동로드는 탄성부재(100)의 탄성력에 의해 제2하우징(12)에 탄성적으로 지지되어 회동로드(81)에 연결될 수 있다.

그리고, 회동로드(81)는 액츄에이터(82)에 연결된 중심부분과, 클러치부재(70)의 외면에 걸리는 걸림부(81b)와의 중간지점이 제2하우징(12)에 힌지연결된다. 따라서, 회동로드(81)의 중간지점에는 제2하우징(12)에 힌지연결되는 힌지봉(81c)이 돌출되어 있다.

이하에서는 이와 같이 구성된 본 실시 예의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

추진축(90)의 구동으로 회전체(20)가 회전된다. 회전체(20)가 반시계방향으로 회전되면, 치합된 제1,2유성기어(30,40)들은 제1,2태양기어(61,62)의 외주를 따라 반시계방향으로 공전된다. 이때 제1,2유성기어(30,40)들은 상호 치합되어 있어 동일한 방향으로 자전되지 못하고 제1,2태양기어(61,62)를 반시계방향으로 회전시키게 된다.

그리고, 링기어(50)도 반시계방향으로 공전하는 제1유성기어(30)에 의해 연동되어 반시계방향으로 회전된다.

한편, 제1태양기어(61)에 부하가 걸리게 되면, 제1유성기어(30)들은 반시계방향으로 자전되면서 제1태양기어(61)의 외주를 따라 반시계방향으로 공전된다. 그리고, 링기어(50)는 제1유성기어(30)에 연동되어 반시계방향으로 회전된다.

제1유성기어(30)들이 반시계방향으로 자전될 때, 제2유성기어(40)들은 연동되어 시계방향으로 자전되면서 제2태양기어(62)의 외주를 따라 반시계방향으로 공전된다. 이때, 제2태양기어(62)는 제2유성기어(40)들의 자전 및 공전에 의해 회전 력이 증가된다.

따라서, 제1태양기어(61)에 부하가 걸리게 되면, 제2태양기어(62)의 회전력이 제1태양기어(61)에 비해 증가된다.

한편, 제2태양기어(62)에 부하가 걸리게 되면, 제2유성기어(40)들이 반시계방향으로 자전되면서 제2태양기어(62)의 외주를 따라 반시계방향으로 공전된다. 그리고, 제1유성기어(30)들은 제2유성기어(40)들에 연동되어 시계방향으로 자전되면서 제1태양기어(61)의 외주를 따라 반시계방향으로 공전된다. 이때, 제1태양기어(61)는 제1유성기어(30)들의 자전 및 공전에 의해 회전력이 증가된다.

그리고, 링기어(50)는 제1유성기어(30)들에 연동되어 시계방향으로 회전된다.

따라서, 제2태양기어(62)에 부하가 걸리게 되면, 제1태양기어(61)의 회전력이 제2태양기어(62)에 비해 증가된다.

한편, 이러한 차동기능을 잠그기 위해 액츄에이터(82)를 구동시킨다. 이때, 회동로드(81)가 회동되고, 클러치부재(70)는 회동로드(81)에 간섭되어 제2회전체(22)상에서 슬라이딩되어 링기어(50)에 밀착된다. 물론, 액츄에이터(82)를 역구동시키면 클러치부재(70)는 링기어(50)로부터 이격된다.

클러치부재(70)와 링기어(50)는 인입돌기(73) 및 인입홈(74)에 의해 결합고정된다. 이에, 링기어(50)는 회전체(20)에 일체화되고, 회전체(20)와 함께 회전된다. 또한, 링기어(50)에 치합된 제1유성기어(30)들은 자전되지 못하고 회전체(20)에 고정된 상태가 된다.

이에, 회전체(20)가 반시계방향으로 회전되면 링기어(50)도 반시계방향으로 회전된다. 그리고, 상호 치합된 제1,2유성기어(30,40)들은 자전되지 못하고, 제1,2태양기어(61,62)를 연동시켜 회전시키게 된다.

이때, 제1,2태양기어(61,62)중 어느 하나에 부하가 걸리더라도, 제1,2유성기어(30,40)들이 자전되지 못하므로, 제1,2태양기어(61,62)에 회전체(20)의 회전력이 고스란히 전달된다.

따라서, 차동장치의 차동이 잠기게 된다. 그리고 이러한 차동의 잠금은 링기어와 클러치부재가 인입돌기 및 인입홈의 결합으로 상호 구속되어 회전체에 고정되므로 종래기술에서와 같이 슬립이 없고 안정적으로 이루어지게 된다.

앞에서 설명된 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차동 잠금기능이 구비된 차동장치의 실시 예를 도시한 분해도,

도 2는 도 1의 차동 잠금기능이 구비된 차동장치의 실시 예를 도시한 단면도,

도 3은 도 1의 차동 잠금기능이 구비된 차동장치의 기어조립상태를 도시한 도면,

도 4는 도 1의 차동 잠금기능이 구비된 차동장치에서 구동부의 회동로드가 제2하우징에 힌지연결된 상태를 도시한 도면,

도 5는 도 1의 차동 잠금기능이 구비된 차동장치에서 구동부의 회동로드가 클러치부재에 연결된 상태를 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 하우징 11 : 제1하우징

12 : 제2하우징 20 : 회전체

21 : 제1회전체 22 : 제2회전체

30 : 제1유성기어 40 : 제2유성기어

50 : 링기어 61 : 제1태양기어

62 : 제2태양기어 70 : 클러치부재

80 : 구동부 90 : 추진축

100 : 탄성부재

Claims

하우징과;

상기 하우징내에 위치되어 엔진으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 회전체와;

상기 회전체내에 상호 이격되어 상기 회전체에 대해 상대회전되게 설치되고, 상기 회전체와 상기 하우징을 차례로 관통한 양측 바퀴의 샤프트에 각각 연결되는 제1,2태양기어와;

상기 회전체내에 상기 제1태양기어와 치합되어 회전가능하게 설치되고, 상기 회전체의 회전으로 연동되어 상기 제1태양기어의 외주를 따라 자전되면서 이동하는 다수의 제1유성기어와;

상기 다수의 제1유성기어가 내접되고, 상기 회전체에 대해 상대회전가능하게 설치된 링기어와;

상기 회전체내에 상기 제1유성기어와 상기 제2태양기어에 치합되어 회전가능하게 설치되고, 상기 회전체의 회전으로 연동되어 상기 제2태양기어의 외주를 따라 자전되면서 이동하는 다수의 제2유성기어와;

상기 회전체에 상기 바퀴의 샤프트 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 링기어와 소정 결합수단에 의해 결합 또는 분리되어 상기 링기어가 상기 회전체에 대해 상대회전되는 것을 제어하는 클러치부재와;

상기 하우징에 설치되어 상기 클러치부재를 슬라이딩 구동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 잠금기능이 구비된 차동장치.
제 1항에 있어서,

상기 결합수단은

상기 링기어의 가장자리에 인입홈이 형성되고, 상기 인입홈에 대향되는 상기 클러치부재의 가장자리에는 상기 인입홈에 인입되는 인입돌기가 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 차동 잠금기능이 구비된 차동장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 구동부는

상기 하우징에 힌지연결되어 회동되고, 회동시 상기 클러치부재를 간섭하여 슬라이딩시키는 회동로드와;

상기 하우징에 마련되어 상기 회동로드를 회동시키는 액츄에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차동 잠금기능이 구비된 차동장치.