KR101099306B1

KR101099306B1 - 포탈 액슬

Info

Publication number: KR101099306B1
Application number: KR1020057025174A
Authority: KR
Inventors: 루돌프 노이뮐러; 슈테판 호이슬러
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2011-12-26
Also published as: EP1638800A1; DE502004012001D1; WO2005002898A1; CN1812899A; CN100430256C; JP5094116B2; JP2007506605A; ATE491592T1; EP1798095A2; KR20060055475A; EP1798095A3; ES2355506T3; DE10329687A1; EP1638800B1

Abstract

본 발명은 저상 차량의 포탈 액슬에 관한 것이다. 본 발명에서 포탈 기어는 제1 카운터 스퍼기어(3)와 연동되게 결합된 구동 스퍼기어(2)를 포함하는데, 제1 카운터 스퍼기어는 제2 카운터 스퍼기어(4)와 회전이 안되도록 결합되며, 제2 카운터 스퍼기어는 출력 스퍼기어(5)와 연동되게 결합한다. 바닥(11)에 대한 구동 스퍼기어의 회전축(10)의 수직 간격은 바닥(11)에 대한 카운터 스퍼기어(3, 4)의 수직 간격보다 작다.

Description

포탈 액슬{PORTAL AXLE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 상세히 정의된 유형의 특히 저상 옴니버스를 위한 포탈 액슬에 관한 것이다.

이런 유형의 포탈 액슬은 특히 저상 시내 옴니버스에 사용되는데, 이런 옴니버스에서는 승객이 보도에서 옴니버스로 편안하게 승차하도록 하기 위해 차량 바닥을 낮게 배치하는 것이 중요하다. 또한 옴니버스에 충분히 넓은 중앙 통로가 제공되고 동시에 장애물을 통과하기 위해 최저지상고가 미달되지 않도록 참작해야 한다.

독일 특허 공개 공보 DE 196 04 730 A1에는 포탈 기어가 액슬 샤프트를 거쳐 차동 기어에 의해 구동되는 저상 옴니버스용 포탈 액슬이 공개되어 있는데, 이 옴니버스에는 구동 피니언과 출력 스퍼기어 사이에 2개의 스퍼기어가 배치되며, 구동 피니언의 직경 및 폭을 최소화하고 구동 피니언에서 출력 분배를 얻기 위해, 이 2개의 스퍼기어의 회전축이 구동 피니언의 회전축과 같은 높이에 배치된다. 구동 피니언의 회전축과 출력 스퍼기어의 회전축 사이의 포탈 간격을 더 이상 확장할 수 없는데, 그 이유는 확장하기 위해서는 중간 기어들의 직경을 더 크게 할 필요가 있으며, 이런 경우 일반적인 방법으로는 스프링 서포트의 결합이 불가능하게 되기 때 문이다. 저상 차축의 최저지상고는 회전축의 위치 및 차동 링기어 및 차동 기어의 직경에 따라 결정된다.

독일 특허 공보 DE 21 16 441에는 포탈 액슬을 구비한 차량을 위한 액슬 기어가 공개되어 있는데, 이 액슬 기어에서는 독일 특허 공개 공보 DE 196 04 730 A1에서와 같이 구동 피니언이 특정 높이에서 중간 기어들과 함께 배치되며, 이 중간 기어들과 출력을 분배하는 연동 관계를 가지고, 중간 기어들은 제1 스퍼기어 및 제2 스퍼기어를 포함하며, 이 스퍼기어는 비틀리지 않게 서로 결합하고, 제1 스퍼기어는 구동 피니언과 결합하고 제2 스퍼기어는 출력 스퍼기어와 결합하며, 출력 스퍼기어는 차량을 구동시킨다. 카운터 샤프트의 회전축 및 액슬 샤프트의 회전축은 동일한 높이에 있어야 하며 피니언 샤프트는 치면(tooth flank)의 지지 패턴을 더욱 개선하기 위해 방사상의 모든 면에서 가동적으로 지지된다.

본 발명의 목적은, 충분한 최저지상고가 존재하며 차량 섀시에 대한 포탈 액슬의 결합 가능성이 저하되지 않으면서 종래 기술에 비해 포탈 간격이 확장되는, 예를 들어 특히 시내 옴니버스와 같은 저상 차량을 위한 포탈 액슬을 제공하는 것이다.

이 목적은 독립항의 주 특징을 포함하는 전술한 유형의 포탈 액슬을 통해서도 달성된다.

본 발명에서 포탈 액슬은 구동성 차동 기어를 포함하는데, 그 구동 장치는 액슬 샤프트를 통해 포탈 기어의 구동 장치와 결합한다. 포탈 기어는 차량 휠의 근처에 각각 배치되며 그 하나는 양측 포탈 기어를 결합하는 액슬 튜브와 연결되며, 다른 하나는 휠 베어링(wheel bearing)을 포함하는 보조 브래킷에 연결된다. 바람직하게도 포탈 기어와 휠 림 사이에 예를 들어 디스크 브레이크와 같은 브레이크가 배치된다. 바람직하게는 차동 기어는 포탈 기어에 인접하게 배치된다. 액슬 샤프트와 결합된 구동 스퍼기어는 제1 카운터 스퍼기어와 연동하며, 이 제 1 카운터 스퍼기어는 제2 카운터 스퍼기어와 회전되지 않도록 결합되고, 제2 카운터 스퍼기어는 포탈 기어의 출력축을 형성하는 출력 스퍼기어와 연동되게 결합하며 이로서 차량 휠과 결합한다. 차량 휠 및 출력 스퍼기어는 동일한 회전축을 갖는다. 포탈 기어의 기어비는 종래 기술에 비해 크며, 따라서 차동 기어 또는 베벨 기어의 기어비는 감소시킬 수 있고, 이로서 최저지상고가 작아진 차동 기어로 인해 커지거나 또는 최저지상고가 확장된 포탈 간격에서 작아진 차동 기어 및 작아진 차동 링기어의 사용으로 인해 그대로 유지될 수 있다. 포탈 기어의 기어비 확대는 구동 스퍼기어의 배치를 통해서만 가능한데, 차량이 정차한 바닥에 대한 이 구동 스퍼기어의 수직 간격은 카운터 스퍼기어의 회전축 수직 간격보다 작다. 이 포탈 기어는 주행 방향에서 수평 휠 옵셋을 갖도록 실시되며, 이로서 구동 휠 및 카운터 스퍼기어들은 지정된 휠 옵셋 및 지정된 기어 감속비에서 가능한 한 큰 직경으로 선택할 수 있고 따라서 구동 토크를 전달하기 위한 충분한 강도를 갖는다. 구동 스퍼기어의 회전축은 카운터 스퍼기어의 회전축에 대해 이격되게 배치된다. 바람직하게도 카운터 스퍼기어의 회전축은 출력 스퍼기어의 회전축에 대해 이격되게 배치된다. 이로서 구동 스퍼기어의 회전축과 출력 스퍼기어의 회전축 사이의 포탈 간격을 확장하고 포탈 기어의 기어비를 증가시키는 것이 가능하며, 따라서 한편으로는 포탈 간격의 확장을 통해 차량 바닥을 낮출 수 있고 다른 한편으로는 더 작은 차동 기어 및 더 작은 차동 링기어의 사용을 통해 최저지상고를 그대로 유지할 수 있다. 또한 이런 배치에서는, 포탈 액슬을 섀시와 결합시키는 스프링 서포트를 직접 포탈 기어 하우징에 배치하거나, 이 기어박스와 고정시키거나 또는 이 기어박스와 일체형으로 형성하는 것이 가능하다. 바람직하게도 포탈 기어의 치차는 나선 치차로서 실시되며, 제1 및 제2 카운터 스퍼기어의 치차는, 제1 및 제2 카운터 스퍼기어의 축력이 거의 존재하지 않도록 실시된다. 오로지 다른 하나의 스퍼기어와만 연동하도록 결합되고 이로서 더 이상 출력 분배가 이루어지지 않는 구동 스퍼기어를 사용함으로써 포탈 기어를 크게 하지 않고도 구동 스퍼기어를 간단하게 지지하는 가능성이 제공된다. 또한 포탈 기어와 휠 림 사이에 브레이크, 특히 디스크 브레이크를 배치할 수 있을 정도로 출력 스퍼기어의 직경을 제한하는 가능성이 제공된다. 이렇게 함으로써 주행 방향을 기준으로 수평에서 구동 휠에 옵셋이 발생하며, 또한 주행 방향을 기준으로 수평에서 차동 기어를 포함하는 액슬 브레킷 전체에 옵셋이 발생한다. 따라서 더 긴 추진축을 사용할 수 있으며, 따라서 추진축 벤딩각도가 작아진다.

본 발명에서는 포탈 기어의 기어비를 높임으로써 차동 링기어의 직경을 최소화할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 포탈 기어를 사용하는 경우에만 가능하다. 독일 특허 공개 공보 DE 196 04 730 A1에 따른 포탈 기어의 기어비에서 기어비는 출력 스퍼기어 및 구동 스퍼기어의 직경에 의해 결정된다. 출력 스퍼기어는 이 포탈 액슬에서 커지지 않는데, 그 이유는 크게 할 경우 출력 스퍼기어가 브레이크와 충돌하기 때문이다. 구동 스퍼기어는 강도와 관련된 이유에서 최소화될 수 없다. 따라서 독일 특허 공개 공보 DE 196 047 730 A1의 적용을 통한 포탈 기어 기어비의 확대가 불가능한데, 그 이유는 차동 링기어가 최소화할 수 없으며, 만약 차동 링기어를 최소화한다면 포탈 옵셋의 확대로 인해 최저지상고가 허용치를 초과하여 최소화될 수도 있기 때문이다.

다른 특징은 도면 설명을 통해 기술된다.

도 1은 포탈 기어의 등각투영도이며,

도 2는 포탈 기어의 개략적 단면도이다.

도 1은 독일 특허 공개 공보 DE 196 04 730 A1에 따른 저상 차량용 포탈 액슬(portal axle)의 기본적 구조가 도시되는데, 그 특징은 포탈 기어(portal gearbox)에도 완전히 부합한다.

도시하지 않은 차동 기어(differential gear)는 액슬 샤프트(axle shaft)(1)를 구동하며, 이 액슬 샤프트는 구동 스퍼기어(drive spur gear)(2)와 비틀리지 않게 결합된다. 구동 스퍼기어(2)는 제1 카운터 스퍼기어(counter spur gear)(3)와 연동하도록 결합되며, 제1 카운터 스퍼기어는 제2 카운터 스퍼기어(4)와 비틀리지 않게 결합하거나 또는 이 제2 카운터 스퍼기어와 일체형으로 형성된다. 제2 카운터 스퍼기어(4)는 출력 스퍼기어(output spur gear)(5)와 연동하도록 결합되는데, 이 출력 스퍼기어는 출력축(6)을 통해 도시하지 않은 차량을 구동한다. 포탈 기어 하 우징(portal gearbox housing)(7)은 포탈 기어(portal gearbox)를 감싸며 결합부(8)를 갖는데, 차량 차축을 차량 섀시에 결합하는, 도시하지 않은 스프링 서포트(spring support)가 이 결합부에 결합될 수 있다. 액슬 샤프트(1)는 도시하지 않은 액슬 튜브(axle tube)의 상단에 배치된다. 제2 카운터 스퍼기어(4) 및 출력 스퍼기어(5)는 도시하지 않은 휠 림(wheel rim)의 플랜지면에 이웃하게 배치되며 구동 스퍼기어(2) 및 카운터 스퍼기어(3)는 도시하지 않은 액슬 브래킷(axle bracket)에 이웃하게 배치된다. 또한 구동 스퍼기어(2) 및 카운터 스퍼기어(3)를 도시하지 않은 휠 림의 플랜지면에 이웃하게 배치하고 출력 스퍼기어(5) 및 제2 카운터 스퍼기어(4)를 액슬 브래킷에 이웃하게 액슬 샤프트(1) 방향으로 배치하는 가능성도 제공되는데, 이로서 브레이크의 인접부에 홈이 형성시킬 수 있다. 이런 홈을 사용함으로써 디스크 브레이크(disc brake)의 브레이크 실린더 또는 브레이크 캘리퍼(brake calliper)로의 접근 공간이 충분히 크게 형성될 수 있다.

도 2는 포탈 기어 하우징(7) 내에 배치된 포탈 기어를 도시하는데, 이 하우징에서 구동 스퍼기어(2)가 제1 카운터 스퍼기어(3)와 연동 결합된다. 카운터 스퍼기어(3)는 제2 카운터 스퍼기어(4)와 회전이 안되도록 결합되며, 제2 카운터 스퍼기어는 출력 스퍼기어(5)와 연동하도록 결합된다. 제1 카운터 스퍼기어(3) 및 제2 카운터 스퍼기어(4)는 동일한 회전축(9)을 갖는다. 구동 스퍼기어의 회전축(10)은 타이어 외부 윤곽(13)이 타이어 접촉중점(14)으로 접촉하는 바닥(11)에 대해 짧은 수직 간격(15)을 갖는데, 이 수직 간격은 바닥(11)에 대한 회전축(9)의 수직 간격(17) 또는 바닥(11)에 대한 출력 스퍼기어(5)의 회전축(12)의 수직 간격(18)보다 더 짧다. 회전축(10)은 수직 및 수평 방향에서 회전축(9)에 대해 이격되게 배치되며, 회전축(9)은 수직 및 수평 방향에서 회전축(12)에 대해 이격되게 배치된다. 또한 회전축(10)을 회전축(12)의 동일한 수직선에 배치함으로써 수평 간격(16)이 형성되지 않도록 하는 가능성도 제공된다. 이렇게 함으로써 우측 및 좌측 포탈 기어 하우징을 수평 편차 없이 형성하는 것이 가능하며, 이로서 포탈 기어 하우징이 동일하게 형성될 수 있다. 바람직하게도 구동 스퍼기어(2)와 제1 카운터 스퍼기어(3) 사이의 기어비가 2.2의 범위에서 형성된다. 바람직하게도 제2 카운터 스퍼기어(4)와 출력 스퍼기어(5) 사이의 기어비가 1.8의 범위에서 형성된다. 이로서 회전축(12)과 회전축(10) 사이의 포탈 간격이 수평 방향에서 30mm의 범위에서 형성되고 수직 방향에서는 189mm의 범위에서 형성되는 포탈 기어가 실시될 수 있다. 따라서 도시하지 않은 차동 기어 및 도시하지 않은 차동 링기어(differential ring gear)의 직경을 작게 형성하는 가능성이 제공되는데, 그 이유는 더 약한 최대 토크가 전달되고 동일하게 유지되는 최저지상고에서 포탈 간격이 커지기 때문이다. 또한 브레이크, 특히 디스크 브레이크를 휠 림과 포탈 기어 사이에 배치하고 스프링 서포트의 수용부를 결합부(8) 상단에 형성하는 가능성도 제공된다.

본 발명은 포탈 액슬에 이용될 수 있다.

Claims

액슬 샤프트(1) 및 각각 하나의 포탈 기어를 통해 각각 하나의 차량 휠과 결합하는 피구동 차동 기어를 구비하고, 상기 차량 휠은 회전축(12)을 중심으로 회전 가능하고 바닥(11)에 놓여지며, 구동 스퍼기어(2)가 액슬 샤프트(1)에 의해 구동되고, 출력 스퍼기어(5)가 차량 휠과 결합되고 차량 휠의 회전축(12)을 중심으로 회전하며, 바닥(11)에 대한 구동 스퍼기어(2)의 회전축(10)의 수직 간격(15)이 바닥(11)에 대한 출력 스퍼기어(5)의 회전축(12)의 수직 간격(18)보다 작은 포탈 액슬에 있어서,

각각의 포탈 기어에서, 구동 스퍼기어(2)는 제1 카운터 스퍼기어(3)와 연동되게 연결되고, 제1 카운터 스퍼기어(3)는 회전이 안되도록 제2 카운터 스퍼기어(4)와 결합되며, 양측 카운터 스퍼기어(3, 4)는 회전축(9)을 중심으로 회전하고, 제2 카운터 스퍼기어(4)는 출력 스퍼기어(5)와 연동되게 결합하며, 카운터 스퍼기어(3, 4)의 회전축(9)은 출력 스퍼기어(5)의 회전축(12)으로부터 수직 및 수평 방향으로 이격되게 배치되고, 바닥(11)에 대한 구동 스퍼기어(2)의 회전축(10)의 수직 간격(15)은 바닥(11)에 대한 카운터 스퍼기어(3, 4)의 회전축(9)의 수직 간격(17)보다 작으며, 그 결과로서, 카운터 스퍼기어(3, 4)의 회전축(9)은 수직 방향으로 출력 스퍼기어(5)의 회전축(12)과 구동 스퍼기어(2)의 회전축(10) 사이에 위치되고, 액슬 샤프트(1)는 액슬 브래킷의 내측 상단 경계부에 배치되는 것을 특징으로 하는 포탈 액슬.
제1항에 있어서,

구동 스퍼기어(2)의 회전축(10)은 카운터 스퍼기어(3, 4)의 회전축(9)에 대해 이격되게 배치되고, 카운터 스퍼기어(3, 4)의 회전축(9)은 출력 스퍼기어(5)의 회전축(12)에 대해 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 포탈 액슬.
제1항에 있어서,

포탈 기어의 스퍼기어(2, 3, 4, 5)는 나선 치차로 구성되는 것을 특징으로 하는 포탈 액슬.
제1항에 있어서,

제1 및 제2 카운터 스퍼기어(3, 4)의 축력이 존재하지 않을 정도로 제1 및 제2 카운터 스퍼기어(3, 4)의 나선 치차의 경사각이 설계되는 것을 특징으로 하는 포탈 액슬.
제1항에 있어서,

포탈 액슬을 차량 섀시와 결합하는 스프링 서포트가 포탈 기어와 결합하는 것을 특징으로 하는 포탈 액슬.
삭제
제1항에 있어서,

구동 스퍼기어(2)는 포탈 기어의 포탈 하우징 내에서 지지되는 것을 특징으로 하는 포탈 액슬.
제1항에 있어서,

구동 스퍼기어(2)와 제1 카운터 스퍼기어(3) 사이의 기어비가 2.2의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 포탈 액슬.
제1항에 있어서,

제2 카운터 스퍼기어(4) 및 출력 스퍼기어(5) 사이의 기어비가 1.8의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 포탈 액슬.
제1항에 있어서,

출력 스퍼기어(5)의 회전축(12)과 구동 스퍼기어(2)의 회전축(10) 사이의 수직 간격이 189mm의 범위에 있고, 출력 스퍼기어(5)의 회전축(12)과 구동 스퍼기어(2)의 회전축(10) 사이의 수평 간격이 30mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 포탈 액슬.
제1항에 있어서,

액슬 브래킷이 차량 주행 방향을 기준으로 차량 휠의 회전축(12) 방향으로 이동 배치되는 것을 특징으로 하는 포탈 액슬.