KR101328217B1

KR101328217B1 - 차동 기어와 차동 기어가 장착된 차량

Info

Publication number: KR101328217B1
Application number: KR1020117020910A
Authority: KR
Inventors: 노리히로 미조구치
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2010-04-08
Publication date: 2013-11-14
Also published as: KR20110122738A; US8562477B2; CN102388238A; US20120028750A1; WO2010116235A1; JP2010242930A; DE112010001588T5; JP4826651B2; CN102388238B; DE112010001588B4

Abstract

제 1 차동 케이스 (12) 및 제 2 차동 케이스 (14) 로 구성된 차동 기어는, 제 1 차동 케이스 (12) 의 제 1 접합부 즉, 관통 구멍 (44) 의 외주측에 있는 외향 플랜지 (42) 의 부분 (42a) 이 제 2 차동 케이스 (14) 의 제 2 접합부 즉, 관통 구멍 (44) 에 삽입된 접합 돌기부 (40) 의 외주측에 위치하도록 서로 방사 방향으로 겹친다. 게다가, 링 기어 (16) 는 축선 (O) 의 방향으로 양 접합부와 대면하여 배치되고, 링 기어가 이러한 양 접합부에 대면하는 부분에서 외주 측으로부터 레이저 빔 용접된다. 그래서, 이 세 부재, 즉, 제 1 차동 케이스 (12), 제 2 차동 케이스 (14), 및 링 기어 (16) 를 단 한 번의 용접 작업에 의해 함께 일체로 용접되어, 제조 비용을 줄일 수 있다.

Description

차동 기어와 차동 기어가 장착된 차량{DIFFERENTIAL GEAR AND VEHICLE PROVIDED WITH DIFFERENTIAL GEAR}

본 발명은 차동 기어 (Differential Gear) 에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 차동 기구를 지지하고 토크를 전달하는 제 1 차동 케이스, 차동 기구 사이에 토크를 전달하지 않는 제 2 차동 케이스, 및 링 기어가 별도로 형성되어 용접에 의해 함께 일체로 접합된 차동 기어의 개량에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 차동 기어가 장착된 차량에 관한 것이다.

차동 케이스가 축선 방향에서 두 가지 케이스 즉, 제 1 차동 케이스 및 제 2 차동 케이스로 나누어지고, 피니언 기어 및 한 쌍의 사이드 기어 등을 포함하는 차동 기구가 차동 케이스 내부에 수용되고, 차동 케이스의 외부에 장착된 링 기어를 가지며, 제 1 차동 케이스, 제 2 차동 케이스, 및 링 기어가 용접에 의해 함께 일체로 접합된 차동 기어는, 예를 들어 차량의 좌우 휠의 차동 작동을 허용하는 차동 기어 장치로서 사용된다. 이는, 예를 들어 4 피니언 방식 차동 기어, 단조된 차동 기어, 혹은 제한된 슬립 차동 기어 (LSD, Limited Slip Differential gear) 에서, 제조상의 제한뿐만 아니라 조립의 제한 등 때문에 차동 케이스를 두 개로 나누는 것이 필요하기 때문이다. 일본 특허 출원 공보 No.7-54960 (JP-A-7-54960) 은 이러한 차동 기어의 일례를 설명한다. 이 차동 기어에서, 제 1 차동 케이스 및 제 2 차동 케이스의 접합부는 서로 겹쳐져 용접에 의해 함께 접합된다. 그 다음에, 그 접합부의 외주측에 링 기어가 용접에 의해 일체로 접합되고, 그 접합부의 내주 측에 피니언 샤프트가 장착된다. 또한, 일본 특허 출원 공보 No.2006-509172 (JP-A-2006-509172) 는 피니언 샤프트가 장착되고 피니언 기어를 회전 가능하게 지지하는 제 1 차동 케이스를, 피니언 기어를 지지하지 제 2 차동 케이스에 용접에 의해 일체로 접합하는 기술을 설명한다. 그 다음에, 제 1 차동 케이스가 제 2 차동 케이스에 접합된 부분 근처에 링 기어가 용접에 의해 일체로 접합된다.

그러나, 이 방법으로 제 1 차동 케이스 및 제 2 차동 케이스를 용접함으로써 함께 일체로 접합 하고, 그런 다음 그 차동 케이스에 링 기어를 용접함으로써 일체로 접합 할 때, 2회의 용접 작업이 반드시 수행되어야 하며, 그것은 제조 비용을 증가시킨다. 또한, JP-A-2006-509172 에는 제 2 차동 케이스에 링 기어를 일체로 장착함으로써 용접의 횟수를 줄이는 것이 제안되었지만, 요구된 강도와 내마모성 등의 조건이 링 기어에 대한 것보다 차동 케이스에 대해 차이가 있고, 그래서 그 결과물은 반드시 전적으로 만족스럽지 않을 수 있다. 예를 들어, 소재 제한은 실제로 고가의 비용을 초래할 수 있다.

본 발명은, 따라서 별도로 형성된 제 1 차동 케이스, 제 2 차동 케이스, 및 링 기어를 단 한 번의 용접으로 함께 용접하여 일체로 접합함으로써 제조 비용을 줄인 차동 기어 및 그러한 차동 기어를 갖춘 차량을 제공한다.

본 발명의 첫 번째 양태는 차동 기구를 지지하고 상기 차동 메커니즘에 그리고 차동 기구로부터 토크를 전달하는 제 1 차동 케이스, 상기 차동 기구에 그리고 차동 기구로부터 토크를 전달하지 않는 제 2 차동 케이스, 및 링 기어는, 별도로 형성되어 용접에 의해 함께 일체적으로 접합된 차동 기어에 관한 것이다. 이 차동 기어에서, 제 1 차동 케이스 및 제 2 차동 케이스는, 제 1 차동 케이스의 제 1 접합부가 제 2 차동 케이스의 제 2 접합부의 외주측에 위치되도록 서로 겹친다. 또한, 링 기어는 이러한 양 접합부에 대면하게 배치되고, 제 1 차동 케이스, 제 2 차동 케이스, 및 링 기어는, 링 기어가 접합된 양 접합부에 대면하는 부분에서 용접에 의해 함께 일체적으로 연결된다.

이 첫 번째 양태에 따른 차동 기어에서, (a) 제 1 차동 케이스가, 축선과 직교하는 피니언 샤프트를 통해 피니언 기어를 회전 가능하게 지지할 수 있고, 또한, 피니언 기어와 맞물리는 하나의 사이드 기어를 축선 주위에 제 1 차동 케이스에 대해 상대 회전 가능하게 유지할 수 있고, (b) 제 2 차동 케이스는, 피니언 샤프트에 있어서의 상기 하나의 사이드 기어와는 반대측에서 상기 제 1 차동 케이스에 배치되어 피니언 기어와 맞물리는 다른 사이드 기어를 축선 주위에 제 2 차동 케이스에 대해 상대 회전 가능하게 유지할 수 있다. 또한, 차동 기구는 피니언 기어 및 한 쌍의 사이드 기어를 포함할 수 있다.

따라서, 제 1 차동 케이스 및 제 2 차동 케이스는, 제 1 차동 케이스의 제 1 접합부가 제 2 차동 케이스의 제 2 접합부의 외주측에 위치되도록 서로 겹친다. 게다가, 링 기어는 이러한 양 접합부에 대면하게 배치되고, 제 1 차동 케이스, 제 2 차동 케이스, 및 링 기어는, 링 기어가 접합된 양 접합부에 대면하는 부분에서 용접에 의해 함께 일체적으로 연결된다. 그 결과, 이들은 1 회의 용접 작업으로 접합되는 것이 가능하고, 따라서 제조 비용을 줄일 수 있다. 또한, 차동 기구를 지지하고 링 기어와 차동 기구 사이에 토크를 전달하는 제 1 차동 케이스의 제 1 접합부는 토크를 전달하는 않는 제 2 차동 케이스의 제 2 접합 부분의 외주측에 장착된다. 그러므로, 용접 접합 강도가 같을지라도, 제 1 차동 케이스와 링 기어 사이의 전달 토크 용량은 직경의 차이에 상응하는 양만큼 더 크다. 이는 제 2 차동 케이스의 제 2 접합부가 외주측에 용접함으로써 접합 될 때와 비교하여 강도의 관점에서 유리하다. 게다가, 토크를 전달하는 제 1 차동 케이스와 링기어 사이의 용접 상태는 외부로부터 시각적으로 확인할 수 있어 신뢰성을 향상시킨다.

또한, 차동 기어에 있어서, (a) 링 기어는 제 1 차동 케이스의 외주측에 배치될 수 있고, (b) 외향 플랜지는 제 1 차동 케이스에 일체로 형성되고 관통 구멍은 그 외향 플랜지에 장착될 수 있고, (c) 관통 구멍에 삽입된 접합 돌기부는 제 2 차동 케이스에 장착될 수 있고, 그리고 (d) 링 기어는, 외향 플랜지에 있어서의 제 2 차동 케이스와는 반대측에서 외향 플랜지와 접합 돌기부에 대면하여 배치될 수 있고, 링 기어가 외향 플랜지와 접합 돌기부에 대면하는 부분에서 용접에 의해 일체로 접합된다. 즉, 관통 구멍의 외주측에 있는 제 1 차동 케이스에 장착된 외향 플랜지의 일부는 제 1 접합부로서 작용할 수 있고, 제 2 차동 케이스에 장착된 접합 돌기부는 제 2 접합부로서 작용할 수 있다.

따라서, 링 기어는 차동 기구를 지지하는 제 1 차동 케이스의 외주측에 배치 되므로, 장치의 콤팩트화가 가능하다. 또한, 외향 플랜지는 제 1 차동 케이스에 장착되고, 관통 구멍은 외향 플랜지에 장착되고, 제 2 차동 케이스에 장착된 접합 돌기부는 관통 구멍에 삽입되고, 따라서 이 접합 부분은 제 2 접합부로서 작용하고, 관통 구멍의 외주측에 있는 외향 플랜지 부분은 제 1 접합부로서 작용한다. 즉, 제 1 차동 케이스의 외주측에 링 기어를 배치하는 것은 장치를 더 콤팩트화 하는 것을 가능하게 하는 한편, 제 1 차동 케이스의 제 1 접합부는 제 2 차동 케이스의 제 2 접합부의 외주측에 용접함으로써 접합할 수 있고, 이 때문에 제 1 차동 케이스와 링 기어 사이의 충분한 전달 토크 용량이 보장될 수 있다.

본 발명의 두 번째 양태는 위에서 기술된 첫 번째 양태에 따른 차동 기어를 갖추는 차량과 관련된다. 본 발명의 두번째 양태에 따라, 구동 라인의 전달 토크 용량이 충분히 보증될 수 있고 그 제조를 위한 비용이 절감되는 차량이 제공될 수 있다.

본 발명의 전술한 그리고 추가적인 특징 및 장점은 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 나타내는 다음의 설명으로부터 분명하게 될 것이고, 동일 도면부호는 동일 요소를 나타내는데 사용된다.:
도 1 의 (a), 도 1 의 (b), 및 도 1의 (c) 는 본 발명이 적용된 차동 기어의 일례를 설명하는 도면으로, 도 1 의 (a) 는 축선 (O) 에 따른 단면도이고, 도 1의 (b) 는 도 1 의 (a) 의 우측으로부터 제 2 차동 케이스를 단독으로 바라본 우측면도이고, 도 1 의 (c) 는 도 1 의 (a) 의 IC 부분의 확대 단면도이다.;
도 2 의 (a), 도 2 의 (b), 및 도 2 의 (c) 는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 도면으로, 도 2 의 (a) 는 축선 (O) 에 따른 단면도이고, 도 2 의 (b) 는 링 기어가 생략된 채로, 도 2 의 (a) 의 좌측으로부터 본 좌측면도이고, 도 2 의 (c) 는 도 2 의 (a) 의 IIC 부분의 확대 단면도이다.

본 발명의 차동 기어는, 예를 들어 차량의 좌우 휠의 차동 작업을 허용하는 차동 기어 장치 등으로서 이용된다. 차동 기어는, 프로펠러 샤프트 등으로부터 링 기어에 전달된 회전을, 차동 기구를 통한 한 쌍의 좌우 드라이브 샤프트에 전달하기 위해 이용된다. 링 기어는 예를 들어, 코니컬 베벨 기어 혹은 하이포이드 기어에 의해 형성되지만, 또한 이는 원통 기어로부터 형성될 수 있다. 그리고, 이 차동 기어는 차량 이외의 동력 전달 장치로서 또한 사용될 수 있다.

차동 기구는 예를 들어, 하나 또는 다수의 피니언 기어와 이 피니언 기어에 맞물리는 한 쌍의 사이드 기어를 갖고 이들 기어 모두는 베벨 기어이지만, 웜 및 웜 휠로부터 형성된 웜 기어형 차동 기구 또는 유성 기어형 차동 기구가 또한 사용될 수 있다. 또한, 마찰형의 제한된 슬립 차동장치 또는 점성형의 제한된 슬립 차동장치가 장착될 수 있다.

피니언 기어를 회전 가능하게 지지하는 피니언 샤프트는 예를 들어 제 1 차동 케이스에 양단부가 부착된 단일의 직선형의 샤프트이고, 이 피니언 샤프트에는 하나 또는 한 쌍의 피니언 기어가 회전 가능하게 배치된다. 그러나, 선택적으로, 3개의 피니언 기어를 가진 삼분된 피니언 샤프트 또는 4개의 피니언 기어를 가진 십자형 피니언 샤프트가 또한 사용될 수 있다.

베벨 기어형 차동 기구가 사용될 때, 제 1 차동 케이스는 예를 들어 큰 직경부 및 작은 직경부를 가지고 있는 계단 모양의 원통형 부재에 의해 형성된다. 큰 직경부는 피니언 샤프트를 통해 피니언 기어를 지지하고, 작은 직경부는 사이드 기어중의 하나를 수용한다. 둘 사이에 상대 회전이 불가능하도록 스플라인 등을 통해 사이드 기어에 연결된 드라이브 샤프트와 같은 동력 전달 샤프트는 작은 직경부를 통하여 고착되고 외부로 확장하며 배치된다.

제 2 차동 케이스는 일체로 장착된 환형 덮개부와 원통부를 가진다. 덮개부는 제 1 차동 케이스의 큰 직경부 측에서 개구단부를 차단하고, 원통부는 덮개부의 내주부로부터 연속되고 제 1 차동 케이스로부터 멀리 떨어진 방향으로 돌출한다. 다른 사이드 기어는 제 2 차동 케이스와 제 1 차동 케이스 사이의 공간에서 유지된다. 둘 사이에 상대 회전이 불가능하도록 스플라인 등을 통해 사이드 기어에 연결된 드라이브 샤프트와 같은 동력 전달 샤프트는 원통부를 통하여 고착되고 외부로 확장하며 배치된다. 제 1 차동 케이스, 제 2 차동 케이스, 및 드라이브 샤프트와 같은 좌우 동력 전달 샤프트는 공통 축선 (O) 과 동심으로 배치되고 그 축선 (O) 을 중심으로 회전하는 것이 가능하다.

제 1 차동 케이스와 제 2 차동 케이스의 형상은 예를 들어 차동장치가 제한된 슬립 차동장치인지 아닌지와 차동 기구의 유형에 따라 적절하게 구성될 수 있다. 제 1 차동 케이스는 예를 들어 단조나 주조에 의해 미리 정해진 형상으로 형성될 수 있다. 단조 가공과정에 따라서는, 용접에 의한 접합이 주조에 비교하여 더 쉬울 수 있고 (즉, 균열이 덜 생긴다), 차동 케이스는 더 강하고, 더 얇고, 더 경량화될 수 있다. 제 1 차동 케이스에 외향 플랜지와 관통 구멍이 장착될 때, 관통 구멍은 필요에 따라 기계가공 등을 함으로서 후공정에서 또한 형성될 수 있다. 제 2 차동 케이스는 또한 단조에 의해 같은 방법으로 형성될 수 있으나, 그것의 모양에 따라서는, 프레스 가공에 의해 형성될 수 있다.

후술하는 제 1 실시예에서, 링 기어가 제 1 차동 케이스의 외주측에 배치되지만, 링 기어는 제 2 차동 케이스의 외주 측이나 제 2 차동 케이스의 측부 (즉, 제 1 차동 케이스 측의 반대 측) 에 또한 배치될 수 있다. 이러한 경우, 제 2 차동 케이스에 관통 구멍을 장착하는 대신, 제 1 차동 케이스의 큰 직경부는 제 2 차동 케이스 덮개부의 외부와 맞물릴 수 있고, 링 기어는 맞물린 부분과 대면하여 배치될 수 있고 용접에 의해 일체로 접합될 수 있다.

링 기어가 맞물린 부분에 대면하는 부분의 용접은 외주측에서 행해지지만, 예를 들어, 레이저빔 용접 또는 전자빔 용접은 내주측의 제 2 접합부까지 용접함으로써 믿을 수 있는 접합을 위해 사용될 수 있다. 만약 제 2 접합부까지 용접에 의해 접합하는 것이 가능하다면, 또 다른 용접 방법은 또한 사용될 수 있다. 제 1 차동 케이스의 제 1 접합부 (즉, 후술하는 첫 번째 실시예의 외향 플랜지) 와 실질적으로 동일한 외경을 가진 원통부 (접합부) 는 필요에 따라 링 기어에 장착될 수 있다. 원통부의 단면은 제 1 접합부와 제 2 접합부를 대면하도록 구성될 수 있고, 원통부의 단면이 접합부에 대면하는 부분의 외경은 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다. 용접에 의한 이 접합이 실시될 수 있으므로 축선 (O) 주위의 전체 원주에 틈이 없다.

후술하는 제 1 실시예의, 다수의 관통 구멍 및 접합 돌기부는 축선 (O) 주위에 등간 간격으로 장착될 수 있다. 하지만, 제 2 차동 케이스는 토크의 전달에 관여하지 않기 때문에, 그들은 접합부가 차동 케이스의 분리를 막기에 충분히 강하기만 한다면 단 하나의 위치에서 또한 장착될 수 있다. 관통 구멍 및 접합 돌기부는 예를 들어 제 1 차동 케이스의 강도가 감소되지 않게 축선 (O) 주위의 전체 길이를 전체 원주의 1/2 이하로 하여 축선 (O) 주위에 아크 형상을 이루도록 장착될 수 있다. 관통 구멍 및 접합 돌기부가 축선 (O) 을 중심으로 하는 아크의 형태로 형성될 수 있을지라도, 원형이나 직선의 길쭉한 모양, 정방형, 직사각형 등 여러 가지 형상 또한 가능하다.

이하에 본 발명의 첫 번째 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 자세하게 설명될 것이다. 도 1 의 (a), 도 1 의 (b), 및 도 1 의 (c) 는 본 발명이 적용된 차동 기어 (10) 의 도면이다. 도 1 의 (a) 는 축선 (O) 에 따른 단면도이고, 도 1 의 (b) 는 도 1 의 (a) 의 우측으로부터 제 2 차동 케이스를 단독으로 바라 본 우측면도이고, 도 1 의 (c) 는 도 1 의 (a) 의 IC 부분의 확대 단면도이다. 차동 기어 (10) 는 축선 (O) 의 방향으로 제 1 차동 케이스 (12) 및 제 2 차동 케이스 (14) 로 나누어진 차동 케이스 및 제 1 차동 케이스 (12) 의 외주측에 배치된 링기어 (16) 를 갖는다. 제 1 차동 케이스 (12), 제 2 차동 케이스 (14), 및 링 기어 (16) 는 축선 (O) 과 동심으로 모두 배치된다. 제 1 차동 케이스 (12) 는 큰 직경부 (20) 와 작은 직경부 (22) 를 갖는 계단식 원통형 부재에 의해 형성된다. 베벨기어식의 차동 기구 (24) 는 큰 직경부 (20)에 배치된다.

차동 기구 (24) 는 축선 (O) 에 직교한 직선형 피니언 샤프트 (25), 그 피니언 샤프트 (25) 의 양단부에 회전가능하게 배치된 한 쌍의 피니언 기어 (26), 그 한 쌍의 피니언 기어 (26) 와 함께 맞물리는 한 쌍의 좌우 사이드 기어 (28 및 34) 를 포함한다. 피니언 샤프트 (25) 의 양단부가 제 1 차동 케이스 (12) 의 큰 직경부 (20) 에 장착되고, 토크는 제 1 차동 케이스 (12) 를 통해 링 기어 (16) 에 그리고 링 기어 (16) 로 부터 전달된다. 오른쪽 사이드 기어 (28) 는 도 1 의 (a) 에서 피니언 샤프트 (25) 의 오른쪽에 배치되고, 한 쌍의 피니언 기어 (26) 와 맞물린다. 오른쪽 사이드 기어 (28) 는 축선 (O) 을 중심으로 제 1 차동 케이스 (12) 에 대해 상대 회전하도록 작은 직경부 (22) 에 의해 유지된다.

제 2 차동 케이스 (14) 는, 제 1 차동 케이스 (12) 의 큰 직경부 (20) 측의 개구단부를 막는 환형 덮개부 (30) 와, 덮개부 (30) 의 내주부로부터 연속되고 제 1 차동 케이스 (12) 로부터 좌측으로 돌출하는 원통부 (32) 를 일체로 구비할 수 있다. 피니언 기어 (26) 와 맞물리는 왼쪽 사이드 기어 (34) 는, 왼쪽 사이드 기어 (34) 가 축선 (O) 을 중심으로 제 2 차동 케이스 (14) 에 대해 상대 회전할 수 있도록, 제 2 차동 케이스 (14) 와 제 1 차동 케이스 (12) 사이의 공간에 유지된다. 원통부 (32) 는 제 1 차동 케이스 (12) 의 작은 직경부와 실질적으로 동일한 내부 직경을 가진다. 피니언 기어 (26) 및 좌우 사이드 기어 (28 및 34) 는 베벨기어에 의해 형성된다. 오른쪽 사이드 기어 (28) 는 한 사이드 기어에 해당하는 것으로 간주할 수 있고, 좌측 기어 (34) 는 또 다른 사이드 기어에 해당하는 것으로 간주할 수 있다.

제 1 차동 케이스 (12) 및 제 2 차동 케이스 (14) 모두는 주로 단조에 의해 소정형상으로 형성되고, 필요에 따라 기계 가공과 같은 후처리를 겪는다. 단조에 의해 제 1 차동 케이스 (12) 로 돌출하도록 일반적으로 직각으로 부분적으로 휜 접합 돌기부 (40) 는 제 2 차동 케이스 (14) 의 덮개부 (30) 의 외주측에 형성된다. 도 1 의 (b) 에서 명백한 것과 같이, 접합 돌기부 (40) 는 축선 (O) 을 중심으로 하는 아크 형상을 형성하고 축선 (O) 주위에 등간 간격으로 다수 (즉, 이 실시예에서 3개) 로 형성된다. 또한, 각 접합 돌기부 (40) 는 축선 (O) 주위에 약 60°의 각에 걸친 길이를 가지도록 형성된다. 세 접합 돌기부 (40) 의 원주 방향으로의 전체 길이는 전체 원주의 약 1/2이다. 한편, 축선 (O) 에 관하여 일반적으로 직각으로 외주측을 향해 연장하는 외향 플랜지 (42) 는 단조에 의해 제 1 차동 케이스 (12) 의 큰 직경부 (20) 측의 개구단부에 일체로 형성된다. 게다가, 관통 구멍 (44) 은 외향 플랜지 (42) 의 방사 방향으로 중간 위치에 형성된다. 외향 플랜지 (42) 의 두께는 접합 돌기부 (40) 의 돌출된 크기와 실질적으로 동일하다. 관통 구멍 (44) 은 접합 돌기부 (40) 에 대응하는 위치에서 접합 돌기부 (40) 와 일반적으로 동일한 크기와 형상으로 형성된다. 관통 구멍 (44) 은 축선 (O) 주위에 집중된 아크 형상으로 형성되고 약 60° 의 각에 걸친 길이를 가진다. 이러한 관통 구멍 (44) 의 다수 (즉, 실시예에서 3개) 는 축선 (O) 의 주위에 등각 간격으로 장착된다. 관통 구멍 (44) 은 단조에 의해 형성될 수 있거나, 기계가공 또는 프레스 펀칭 등에 의해 후공정으로 형성될 수 있다.

다음으로 각 접합 돌기부 (40) 는 해당하는 관통 구멍 (44) 에 삽입된다. 링 기어 (16)는 그런 다음 제 2 차동 케이스 (14) 로부터 외향 플랜지 (42) 의 반대 측에서 축선 (O) 의 방향으로 외향 플랜지 (42) 의 측면과 접합 돌기부 (40) 의 선단 면에 대면하여 배치되고, 링 기어 (16) 가 외향 플랜지 (42) 의 측면과 접합 돌기부 (40) 의 선단 면에 대면하는 부분에서 외주 측으로부터 레이저 빔 용접된다. 이 방법으로, 세 부재, 즉, 제 1 차동 케이스 (12), 제 2 차동 케이스 (14), 및 링 기어 (16) 모두는 용접에 의해 접합된다. 각 접합 돌기부 (40)의 돌출 크기는 외향 플랜지 (42) 의 두께와 일반적으로 같다. 그러므로, 제 2 차동 케이스 (14) 의 덮개부 (30) 를 제 1 차동 케이스 (12) 의 선단 면에 밀접하도록 조립함으로써, 접합 돌기부 (40) 의 선단은 외향 플랜지 (42) 의 반대측 표면과 일반적으로 같은 높이에 있다. 접합 돌기부 (40) 의 선단은 실질적으로 링 기어 (16) 와 접하는 동안 링 기어 (16) 에 용접함으로써 적절하게 접합된다. 제 1 차동 케이스의 큰 직경부 (20) 의 내부측과 실질적으로 접하고 동심으로 설치되는 추가적인 원통형 돌기부 (41) 는 제 2 차동 케이스 (14) 의 덮개부 (30) 에 일체로 장착되고, 따라서 오직 접합 돌기부 (40) 만이 용접된다 해도 제 2 차동 케이스 (14) 는 제 1 차동 케이스에 알맞게 고정된다.

외향 플랜지 (42) 의 외경과 일반적으로 같은 외경을 갖는 원통부 (46) 는 링 기어 (16) 의 내주부에 일체로 장착된다. 원통부 (46) 의 선단 면은 축선 (O) 의 방향으로 접합 돌기부 (40) 의 선단면 및 외향 플랜지 (42) 의 측면에 실질적으로 접하여 대면하게 배치된다. 이 원통부 (46) 의 선단면은 일반적으로 같은 외경을 가지는 반대면에 외주 측으로부터 적절하게 용접될 수 있다. 이 링 기어 (16) 의 내경 크기는 제 1 차동 케이스 (12) 의 큰 직경부 (20) 의 외경 크기와 실질적으로 같다. 링 기어 (16) 의 내주 측이 큰 직경부 (20) 의 외주면에 실질적으로 접하는 상태에서 동심으로 설치되고, 제 1 차동 케이스 (12) 에 적절히 고정되어 있다. 도 1 의 (a) 와 도 1 의 (c) 의 참조기호 W 는 용접 접합부를 표시한다. 그 결과 축선 (O) 주위에 전체 원주를 따라 틈이 없도록 용접이 수행된다. 접합 돌기부 (40) 는 제 2 접합부에 해당하는 것으로 간주할 수 있고, 관통 구멍 (44) 의 외주측에 있는 외향 플랜지 (42) 의 부분 (42a) 은 접합 돌기부 (40) 의 외주측에서 제 1 차동 기어와 함께 링 기어가 겹치는 제 1 접합 부분에 해당하는 것으로 간주할 수 있다.

이러한 종류의 차동 기어 (10) 는 예를 들어 차량의 좌우 휠의 차동 작동을 허용하는 차동 기어 장치로서 사용된다. 프로펠러 샤프트의 단부에 장착된 드라이브 피니언 (50) 으로부터 링 기어 (16) 에 전달된 회전은 용접 접합부 W 로 부터 제 1 차동 케이스 (12) 로, 그런 다음 피니언 기어 (26) 를 통해 좌우 한 쌍의 사이드 기어 (28 및 34) 로부터 좌우 드라이브 샤프트 (52 및 54) 로 전달된다. 드라이브 샤프트 (52) 는 사이드 기어 (28) 에 대한 상대 회전이 방지되도록 스플라인 등을 통해 사이드 기어 (28) 에 연결되고, 작은 직경부 (22) 를 통하여 외부로 확장하며 배치된다. 유사하게, 드라이브 샤프트 (54) 는 사이드 기어 (34) 에 대한 상대 회전이 방지되도록 스플라인 등을 통해 사이드 기어 (34) 에 연결되고, 원통부 (32) 를 통해 외부로 확장하며 배치된다. 드라이브 피니언 (50) 과 링 기어 (16) 는, 예를 들어 하이포이드 기어에 의해 형성된다.

여기 첫 번째 실시예의 차동 기어 (10) 에서, 제 1 차동 케이스 (12) 와 제 2 차동 케이스 (14) 는, 제 1 차동 케이스 (12) 의 제 1 접합부 즉, 관통 구멍 (44) 의 외주측에 있는 외향 플랜지 (42) 의 부분 (42a) 이 제 2 차동 케이스 (14) 의 제 2 접합부 즉, 관통 구멍 (44) 에 삽입된 접합 돌기부 (40) 의 외주측에 장착되도록, 서로 방사 방향으로 겹친다. 게다가, 링 기어 (16) 는 축선 (O) 의 방향으로 양 접합부에 대면하여 배치되고, 링 기어가 이러한 양 접합부에 대면하는 부분에서 외주 측으로부터 레이저 빔 용접된다. 그래서, 이 세 부재, 즉, 제 1 차동 케이스 (12), 제 2 차동 케이스 (14), 및 링 기어 (16) 모두는 용접에 의해 함께 일체로 접합된다. 그 결과, 이들은 단 한 번의 용접 작업에 의해 접합될 수 있고, 따라서 제조 비용을 줄일 수 있다

또한, 제 1 차동 케이스 (12) (피니언 기어 (26) 를 지지하고 링 기어 (16) 및 차동 기구 (24) 사이에 토크를 전달하는 차동 케이스) 의 제 1 접합부, 즉, 관통 구멍 (44) 의 외주측에 있는 외향 플랜지 (42) 의 부분 (42a) 은 제 2 차동 케이스 (14) 의 제 2 접합 부분 즉, 관통 구멍 (44) 으로 삽입된 접합 돌기부 (40)의 외주측에 장착된다. 그러므로, 용접 접합 강도가 같을지라도, 제 1 차동 케이스 (12) 와 링 기어 (16) 사이의 전달 토크 용량은 직경 차이에 해당한 양만큼 더 커진다. 이것은 제 2 차동 케이스 (14) 의 제 2 접합부가 외주측의 위치에서 용접에 의해 접합 될 때와 비교하여 강도의 관점에서 유리하다. 게다가, 링 기어 (16) 및 토크를 전달하는 제 1 차동 케이스 (12) 사이의 용접의 상태는 외부로부터 눈으로 확인이 가능하므로 신뢰성이 향상된다.

또한, 첫 번째 실시예의 차동 기어 (10) 는, 링 기어 (16) 가 차동 기구 (24) 를 지지하는 제 1 차동 케이스 (12) 의 외주측에 배치되기 때문에, 축선 (O) 의 방향으로 콤팩트화가 가능하다. 또한, 외향 플랜지 (42) 는 제 1 차동 케이스 (12) 에 장착되고, 관통 구멍 (44) 은 외향 플랜지 (42) 에서 형성되고, 제 2 차동 케이스 (14) 에 장착된 접합 돌기부 (40) 는 관통 구멍 (44) 으로 삽입된다. 그러므로, 접합 돌기부 (40) 는 제 2 접합부로 기능을 하고, 관통 구멍 (44) 의 외주측에 있는 외향 플랜지 (42) 의 부분 (42a) 은 제 1 접합부로서 기능한다. 즉, 제 1 차동 케이스 (12) 의 외주측에 링 기어 (16) 를 배치하면 장치를 더욱 콤팩트화 할 수 있는 한편, 제 1 차동 케이스 (12) 의 제 1 접합부는 제 2 차동 케이스 (14) 의 제 2 접합부의 외주측에 위치하여 용접에 의해 접합이 가능하므로, 제 1 차동 케이스 (12) 와 링 기어 (16) 사이의 충분한 전달 토크 용량을 확보할 수 있다.

또한, 첫 번째 실시예에서, 제 1 차동 케이스 (12) 와 제 2 차동 케이스 (14) 는 모두 주로 단조에 의해 소정의 모양으로 형성된다. 그래서, 용접에 의한 접합은 주조에 차동 케이스를 더 쉽게 적절히 일체화시키는 것을 가능하게 하고 (즉, 균열이 덜함), 강도가 높아지거나, 얇거나, 경량화할 수 있다.

그런데, 상기 첫 번째 실시예는 차동 기구 (24) 를 지지하는 제 1 차동 케이스 (12) 의 외주측에 링 기어 (16) 가 배치되는 경우를 설명한것이다. 하지만, 그 대신에, 도 2 의 (a) 내지 도 2 의 (c) 에 나타난 본 발명의 두 번째 예에 따른 차동 기어 (60) 에서와 같이, 링 기어 (16) 는 다른 방향을 대면하여 또한 배치될 수 있다. 즉, 제 1 차동 케이스 (12) 측을 향하여 돌출된 원통형 지지부 (62) 는 제 2 차동 케이스 (14) 의 덮개부 (30)의 외주 가장자리에서 축선 (O) 과 동심으로 일체로 장착된다. 그 원통형 지지부 (62) 의 외주측에 링 기어 (16) 를 맞추고, 외주 측을 향해 뻗은 외향 플랜지 (64) 는 원통형 지지부 (62) 의 선단에 일체로 장착된다. 또한, 외향 플랜지 (64) 의 외주 측과 맞물린 원통형 체결 부분 (66) 은 제 1 차동 케이스 (12) 의 큰 직경부 (20) 의 선단에 일체로 장착된다. 외향 플랜지 (64) 의 측면과 이 체결 부분 (66) 의 선단면은 축선 (O) 의 방향으로 링 기어 (16) 의 원통부 (46) 의 선단면을 대면하게 되고, 이러한 반대면은 그리고 나서 레이저 빔 용접에 의해 일체로 접합된다. 이러한 경우, 체결 부분 (66) 은 제 1 접합부에 해당하는 것으로 간주될 수 있고, 외향 플랜지 (64) 는 제 2 접합부에 해당하는 것으로 간주될 수 있다. 도 2 의 (a) 는 축선 (O) 에 따른 단면도이고, 도 2 의 (b) 는 링 기어가 생략된 채로, 도 2 의 (a) 의 좌측으로부터 본 좌측면도이고, 도 2 의 (c) 는 도 2 의 (a) 에 있는 IIC 부분의 확대 단면도이다.

본 발명의 첫 번째 및 두 번째 실시예는 도면을 참조하여 상세히 기술되었지만, 이것들은 어디까지나 실시형태이다. 즉, 본 발명은 당 분야의 통상의 지식을 가진 자들의 지식에 기초하여 다양하게 수정되거나 향상된 모드로 실시될 수 있다.

Claims

차동 기구 (24) 를 지지하고 상기 차동 기구 (24) 에 그리고 차동 기구 (24) 로부터 토크를 전달하는 제 1 차동 케이스 (12), 상기 차동 기구 (24) 에 그리고 차동 기구 (24) 로부터 토크를 전달하지 않는 제 2 차동 케이스 (14), 및 링 기어 (16) 는, 별도로 형성되고 용접에 의해 함께 일체적으로 접합되는 차동 기어에 있어서:
상기 제 1 차동 케이스 (12) 및 상기 제 2 차동 케이스 (14) 는, 제 1 차동 케이스 (12) 의 제 1 접합부 (42a) 가 제 2 차동 케이스 (14) 의 제 2 접합부 (40) 의 외주측에 위치되도록 서로 겹치고;
상기 링 기어 (16) 는 제 1 접합부와 제 2 접합부의 양쪽에 대면하도록 배치되고, 제 1 차동 케이스 (12), 제 2 차동 케이스 (14), 및 링 기어 (16) 는, 링 기어 (16) 가 제 1 접합부 및 제 2 접합부의 양쪽에 대면하는 부분에서 용접에 의해 함께 일체적으로 접합되는 것을 특징으로 하는 차동 기어.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 차동 케이스 (12) 가, 축선 (O) 과 직교하는 피니언 샤프트 (25) 를 통해 피니언 기어 (26) 를 회전 가능하게 지지하고, 또한, 피니언 기어 (26) 와 맞물리는 하나의 사이드 기어 (28) 를 축선 (O) 주위에 제 1 차동 케이스 (12) 에 대해 상대 회전 가능하게 유지하고;
상기 제 2 차동 케이스 (14) 는, 피니언 샤프트 (25) 에 있어서의 상기 하나의 사이드 기어 (28) 와는 반대측에서 상기 제 1 차동 케이스 (12) 에 배치되어 피니언 기어 (26) 와 맞물리는 다른 사이드 기어 (34) 를 축선 (O) 주위에 제 2 차동 케이스 (14) 에 대해 상대 회전 가능하게 유지하고;
상기 차동 기구 (24) 는 상기 피니언 기어 (26) 및 한 쌍의 상기 사이드 기어 (28, 34) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 기어.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 링 기어 (16) 는 제 1 차동 케이스 (12) 외주측에 배치되고; 외향 플랜지 (42) 는 제 1 차동 케이스 (12) 에 일체로 형성되고; 관통 구멍 (44) 은 외향 플랜지 (42) 에 일체로 형성되고; 관통 구멍 (44) 으로 삽입된 접합 돌기부 (40) 는 제 2 차동 케이스 (14) 에 형성되고; 링 기어 (16) 는, 외향 플랜지 (42) 에 있어서의 제 2 차동 케이스 (14) 와는 반대측에서 외향 플랜지 (42) 와 접합 돌기부 (40) 에 대면하여 배치되고, 링 기어가 외향 플랜지와 접합 돌기부에 대면하는 부분에서 용접에 의해 일체로 접합되는 것을 특징으로 하는 차동 기어.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른, 차동 기어를 포함하는 차량.
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