KR101401689B1

KR101401689B1 - 차동 제한 차동 기어장치

Info

Publication number: KR101401689B1
Application number: KR1020120136703A
Authority: KR
Inventors: 이수한
Original assignee: 현대다이모스(주)
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-06-27

Abstract

본 발명은 차동 제한 차동 기어장치에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 스파이더삽입홀이 각각 형성된 내부가 중공이며, 케리어베이링이 각각 결합된 캐리어가 형성된 차동케이스와; 상기 스파이더삽입홀에 삽입 고정된 스파이더와; 상기 스파이더에 끼워진 각각의 차동피니언과; 상기 캐리어의 내측에 삽입되며 차동피니언의 일측에 맞물리게 결합된 차동기어와; 상기 차동피니언의 타측에 맞물리게 결합된 사이드기어; 및 상기 차동기어와 사이드기어 사이의 공간부에 삽입된 탄성부재로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명은 차량의 초기 저속 주행시 탄성부재에 탄성력에 의하여 저항모멘트가 강제로 발생되도록 함으로써, 저항모멘트를 넘어서는 차동회전토크가 들어오지 않는 상태에서는 차동을 제한하여 차량의 직진성을 향상시킬 수 있고, 이를 통해 저항모멘트를 넘어서는 차동회전토크가 들어오지 않는 상태에서는 차동기어가 자전하지 않으므로 차동피니언이 회전할수 있는 백래시를 제한시킬 수 있도록 하여 이상 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

차동 제한 차동 기어장치{Limited-slip differential differential gear device}

본 발명은 차동 제한 차동 기어장치에 관한 것으로서, 특히 차동케이스의 내부로 각각의 차동피니언에 의하여 차동기어와 사이드기어가 마주보게 맞물려진 상태로 결합되어지고, 차동기어와 사이드 사이의 공간부에 탄성부재가 삽입되도록 한 것이다.

일반적으로 엔진에서 발생한 동력은 변속기에서 변속과 동시에 회전력의 변환이 이루어져 추진축으로 전달된다. 추진축은 자동차의 진행 방향에 대하여 보통 평행으로 설치되어 있으며, 회전력은 좌우 구동축으로 나뉘어 원활한 발진과 더 강력한 토크를 얻을 목적에 따라 종감속 장치를 두고 있다. 이 종감속 장치는 주행중 좌우 바퀴의 회전차가 있을 때, 차동적으로 원활한 주행이 될 수 있도록 한 차동장치의 역할도 한다.

차동장치 안에 있는 차동기어와 피니언은 차동장치의 주요 부품으로서 차량이 회전할 때 안쪽과 바깥쪽 바퀴의 회전수를 다르게 하는 기능이 있다. 차량이 회전할 때는 안쪽과 바깥쪽 바퀴의 회전반경이 다르기 때문에 이 차동장치가 없으면 회전이 원활하지 못하고 타이어의 마모도 많게 된다. 차동은 양쪽바퀴에 걸리는 저항의 차이에 의해 이루어지게 된다.

이러한 차동장치는 통상 케이스 내에 차동 피니언이 피니언 샤프트에 결합되어 이것에 사이드 기어가 물려있으며, 사이드 기어 중심부는 스플라인이 형성되어 구동축인 액슬 샤프트와 결합되어 있다.

또한, 케이스에는 링 기어가 결합되어 구동력은 구동 피니언→링기어→케이스→차동피니언→사이드기어→액슬샤프트 등의 순서로 전달 된다. 즉, 차량이 직진할 경우에는 좌우로 구르는 거리가 동일하므로 사이드 기어와 물려 있는 케이스는 차동 샤프트 위에서 회전하지 않고 같은 속도로 회전한다.

한편, 차량이 선회할 경우에는 선회하는 좌우 바퀴의 구르는 거리는 다르기 때문에 안쪽 바퀴의 회전은 줄고, 바깥쪽 바퀴의 회전속도는 증가된다.

그러나 초기 저속 주행시 차동 작동에 의한 핸들 쏠림이 발생됨에 따라 직진성이 저하되는 문제점이 있었다. 이러한 직진성 저하의 원인은 이외에 양쪽 타이어 노면의 상태가 상이하거나 양쪽 샤프트 및 허브의 내부 중량 차이 등에 의해서도 발생된다.

또한, 차동 작동시 백래시 과다 현상으로 인하여 차량의 가감속 과정에서 이상 소음이 발생되는 또 다른 문제점이 있었다.

본 발명은 초기 저속 주행시 차동기어와 사이드 사이의 공간부에 삽입된 탄성부재의 탄성력에 의하여 저항모멘트가 강제로 발생되도록 하여 이 저항모멘트를 넘어서는 차동회전토크가 들어오지 않는 상태에서는 차동을 제한하여 차량의 직진성을 향상시키도록 하고, 저항모멘트를 넘어서는 차동회전토크가 들어오지 않는 상태에서는 차동기어가 자전하지 않으므로 차동피니언이 회전할수 있는 백래시를 제한시켜 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 스파이더삽입홀(11)이 각각 형성된 내부가 중공이며, 케리어베이링(CB)이 각각 결합된 캐리어(12)가 형성된 차동케이스(10)와; 상기 스파이더삽입홀(11)에 삽입 고정된 스파이더(20)와; 상기 스파이더(20)에 끼워진 각각의 차동피니언(30)과; 상기 캐리어(12)의 내측에 삽입되며 차동피니언(30)의 일측에 맞물리게 결합된 차동기어(40)와; 상기 차동피니언(30)의 타측에 맞물리게 결합된 사이드기어(50); 및 상기 차동기어(40)와 사이드기어(50) 사이의 공간부(60)에 삽입된 탄성부재(70)를 포함하며, 상기 탄성부재(70)는 차동기어(40)의 내측면에 맞대어지는 차동가압편(71)과; 상기 사이드기어(50)의 내측면에 맞대어지는 사이드가압편(72)과; 상기 차동가압편(71)의 상단과 사이드가압편(72)의 하단이 만곡되게 벤딩되어 대각선 방향으로 일체로 형성된 연결편(73)과; 상기 차동가압편(71)에 원형으로 관통되게 형성된 제3위치결정홈(712)과; 상기 사이드가압편(72)에 원형으로 관통되게 제4위치결정홈(722)이 일체로 형성됨을 특징으로 한다.

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이때, 상기 스파이더(20)는 일자형으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 차동케이스(10)는 스파이더삽입홀(11)이 형성된 부분이 양측으로 분리되어 착탈가능하게 구비되고, 상기 스파이더(20)는 스파이더링부재(21)의 외주연부에 각각 외측의 4방향으로 스파이더축(22)이 돌출된 십자형으로 형성될 수 있다.

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본 발명은 차동케이스의 내부로 각각의 차동피니언에 의하여 차동기어와 사이드기어가 마주보게 맞물려진 상태로 결합되고, 차동기어와 사이드 사이의 공간부에 탄성부재가 삽입되도록 하여 차량의 초기 저속 주행시 탄성부재의 탄성력에 의하여 저항모멘트가 강제로 발생되도록 함으로써, 저항모멘트를 넘어서는 차동회전토크가 들어오지 않는 상태에서는 차동을 제한하여 차량의 직진성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이를 통해 저항모멘트를 넘어서는 차동회전토크가 들어오지 않는 상태에서는 차동기어가 자전하지 않으므로 차동피니언이 회전할수 있는 백래시를 제한시킬 수 있도록 하여 이상 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과를 더 얻을 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 차동 제한 차동 기어장치의 사시도.
도2는 본 발명에 따른 차동 제한 차동 기어장치의 요부를 분리하여 도시한 확대 사시도.
도3은 본 발명에 따른 차동 제한 차동 기어장치의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도.
도4는 본 발명에 따른 차동 제한 차동 기어장치의 다른 실시예의 요부를 분리하여 도시한 사시도.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 따른 차동 제한 차동 기어장치의 사시도이고, 도2는 본 발명에 따른 차동 제한 차동 기어장치의 요부를 분리하여 도시한 확대 사시도이다.

본 발명에 따른 차동 제한 차동 기어장치 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 차동케이스(10), 스파이더(20), 차동피니언(30), 차동기어(40), 사이드기어(50), 공간부(60) 및 탄성부재(70)로 구성되어 있다.

여기에서, 상기 차동케이스(10)는 내부로 구비되는 스파이더(20), 차동피니언(30), 차동기어(40) 및 사이드기어(50)가 안정되게 지지되는 기능을 갖는 것으로스파이더삽입홀(11)이 각각 형성된 내부가 중공이며, 외측의 양측단으로 캐리어(12)가 돌출되게 형성되어 케리어베이링(CB)이 각각 결합되어 회전 가능하게 지지될 수 있게 구성되어 있다. 상기 스파이더(20)는 차동피니언(30)이 차동케이스(10)의 내부에서 차동기어(40)와 사이드기어(50)에 각각 안정되게 맞물린 상태에서 원활하게 회전될 수 있는 기능이 제공되는 것으로 원통형의 곧은 축 즉, 일자형태를 갖도록 형성되어 상기 스파이더삽입홀(11)에 삽입된 상태로 고정되게 구성되어 있다.

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상기 차동피니언(30)은 스파이더(20)에 끼워진 상태에서 회전 가능하게 결합되는 것으로 중앙에는 관통홀이 형성되며 외주연부는 원추형태를 갖도록 형성되고, 원추형태의 외주연부에는 일정한 피치를 갖는 피니언이가 형성되어 차동기어(40)와 사이드기어(50)에 형성된 동일한 피치를 갖는 이에 맞물린 상태가 유지되게 구성되어 있다.

상기 차동기어(40)는 상기 캐리어(12)의 내측에 삽입되어 차동피니언(30)의 일측에 맞물리게 결합된 것으로 중앙에는 스플라인이 형성된 원추형태를 갖도록 형성되고, 원추형태의 외주연부에는 차동피니언(30)에 형성된 피니언이와 피치가 동일한 피치를 갖는 기어이가 형성되어 있다.

상기 사이드기어(50)는 상기 캐리어(12)의 내측에 삽입되어 차동피니언(30)의 타측에 맞물리게 결합된 것으로 중앙에는 스플라인이 형성된 원추형태를 갖도록 형성되고, 원추형태의 외주연부에는 차동피니언(30)에 형성된 피니언이와 동일한 피치를 갖는 기어이가 형성되어 항상 맞물린 상태가 유지될 수 있게 된다.

상기 차동기어(40)와 사이드기어(50) 사이에는 일정한 체적을 갖는 공간부(60)가 형성되고, 이러한 상기 공간부(60)에 탄성부재(70)가 삽입될 수 있게 구성되어 있다.

이러한 탄성부재(70)는 항상 양측으로 탄성력이 작용되도록 함으로써, 차량의 초기 저속 주행시 탄성력에 의하여 저항모멘트가 강제로 발생되도록 하여 저항모멘트를 넘어서는 차동회전토크가 들어오지 않는 상태에서는 차동을 제한하여 차의 직진성을 향상시킬 수 있도록 하는 가운데 저항모멘트를 넘어서는 차동회전토크가 들어오지 않는 상태에서는 차동기어가 자전하지 않으므로 차동피니언이 회전할수 있는 백래시를 제한시켜 이상 소음이 발생되는 것을 막을 수 있는 기능이 제공된다.

이를 위해, 상기 탄성부재(70)는 소정 두께를 갖는 스틸판을 펀칭, 절곡, 벤딩하여 형성된 것으로 일측에는 차동기어(40)의 내측면에 맞대어지는 차동가압편(71)이 수직되게 형성되고, 타측에는 상기 사이드기어(50)의 내측면에 맞대어지는 사이드가압편(72)이 상기 차동가압편(71)과 평행하게 형성되어 있다.

상기 차동가압편(71)의 상단과 사이드가압편(72)의 하단은 만곡되게 벤딩된 연결편(73)에 의하여 일체로 형성되어 항상 탄성력이 양측방향으로 작용될 수 있게 구성되어 있다.

상기 차동가압편(71)의 상부에는 제1위치결정홈(711)이 절취되게 형성되어 차동기어(40)의 단부에 맞대어질 수 있게 구성되고, 상기 사이드가압편(72)의 하부에는 제2위치결정홈(721)이 절취되게 형성되어 사이드기어(50)의 단부에 맞대어진 상태에서 역방향으로 이격되어 헐거워지거나 분리되는 것을 방지할 수 있게 구성되어 있다.

상기 연결편(73)의 상,하부에는 절취연결홈(731)이 일체로 절취되게 형성되어 일정한도 이상의 탄성력 즉, 과저항모멘트가 발생되는 것을 방지할 수 있게 구성되어 있다.

이와 같은 차동 제한 차동 기어장치는 먼저, 차량의 초기 저속 주행시 구동력은 미도시한 구동 피니언을 통해 링기어로 전달됨과 동시에 차동케이스(10)→차동기어(40)→차동피니언(30)→사이드기어(50)→ 액슬샤프트 등의 순서로 전달 된다. 이때, 차량이 직진할 경우에는 좌우로 구르는 거리가 동일하므로 사이드기어(50)와 물려 있는 차동케이스(10)는 스파이더(20) 위에서 회전하지 않고 같은 속도로 회전한다. 이때, 차동기어(40)와 사이드기어(50) 사이의 공간부(60)에 탄성부재(70)가 삽입되어 양측으로 저항모멘트가 발생됨으로써, 저항모멘트를 넘어서는 차동회전토크가 들어오지 않는 상태 즉, 직진 상태에서는 차동을 제한하여 차량의 직진성을 향상시키게 된다.

한편, 차량이 선회할 경우에는 선회하는 좌우 바퀴의 구르는 거리는 다르기 때문에 안쪽 바퀴의 회전은 줄고, 바깥쪽 바퀴의 바퀴의 회전속도는 증가된다. 이때, 차동기어(40)와 사이드기어(50) 사이의 공간부(60)에 삽입된 탄성부재(70)에서 발생되는 저항모멘트를 넘어서는 차동회전토크가 들어오게 됨에 따라 차동이 이루어진다.

도3은 본 발명에 따른 차동 제한 차동 기어장치의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도4는 본 발명에 따른 차동 제한 차동 기어장치의 다른 실시예의 요부를 분리하여 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에서는 차동케이스(10)의 내부에 차동피니언(30)이 회전 가능하게 결합시키는 스파이더(20)가 일자형태를 갖도록 하여 양측으로 두개의 차동피니언(30)이 개재되도록 하였으나, 이러한 형태 이외에 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 차동피니언(30)이 4개로 사용될 수 있다.

이러한 경우, 상기 차동케이스(10)는 스파이더삽입홀(11)이 형성된 부분이 양측으로 분리되어 착탈가능하게 구비되고, 상기 스파이더(20)는 스파이더링부재(21)의 외주연부에 각각 외측의 4방향으로 스파이더축(22)이 돌출된 십자형으로 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이때 사용되는 탄성부재(70)는 차동기어(40)의 내측면에 차동가압편(71)이 맞대어지도록 하고, 상기 사이드기어(50)의 내측면에 사이드가압편(72)이 맞대어지도록 한다.

또한, 상기 차동가압편(71)의 상단과 사이드가압편(72)의 하단이 만곡되게 벤딩되어 대각선 방향으로 일체로 형성된 연결편(73)에 의하여 연결되도록 한다.

또한, 상기 차동가압편(71)에는 원형으로 관통되게 제3위치결정홈(712)이 형성되도록 하고, 상기 사이드가압편(72)에는 원형으로 관통되에 제4위치결정홈(722)이 일체로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 이러한 탄성부재(70)는 상기 스파이더(20)의 스파이더링부재(21)를 관통하여 일측은 차동기어(40)의 단부에 맞대어지고, 타측은 사이드기어(50)에 맞대어지도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

10:차동케이스
11:스파이더삽입홀
12:캐리어
20:스파이더
30:차동피니언
40:차동기어
50:사이드기어
60:공간부
70:탄성부재

Claims

스파이더삽입홀(11)이 각각 형성된 내부가 중공이며, 케리어베이링(CB)이 각각 결합된 캐리어(12)가 형성된 차동케이스(10)와;
상기 스파이더삽입홀(11)에 삽입 고정된 스파이더(20)와;
상기 스파이더(20)에 끼워진 각각의 차동피니언(30)과;
상기 캐리어(12)의 내측에 삽입되며 차동피니언(30)의 일측에 맞물리게 결합된 차동기어(40)와;
상기 차동피니언(30)의 타측에 맞물리게 결합된 사이드기어(50); 및
상기 차동기어(40)와 사이드기어(50) 사이의 공간부(60)에 삽입된 탄성부재(70)를 포함하며,
상기 탄성부재(70)는,
차동기어(40)의 내측면에 맞대어지는 차동가압편(71)과;
상기 사이드기어(50)의 내측면에 맞대어지는 사이드가압편(72)과;
상기 차동가압편(71)의 상단과 사이드가압편(72)의 하단이 만곡되게 벤딩되어 대각선 방향으로 일체로 형성된 연결편(73)과;
상기 차동가압편(71)에 관통되게 형성된 제3위치결정홈(712)과;
상기 사이드가압편(72)에 관통되게 제4위치결정홈(722)이 일체로 형성됨을 특징으로 하는 차동 제한 차동 기어장치.
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제1항에 있어서,
상기 스파이더(20)는 일자형으로 형성됨을 특징으로 하는 차동 제한 차동 기어장치.
제1항에 있어서,
상기 차동케이스(10)는 스파이더삽입홀(11)이 형성된 부분이 양측으로 분리되어 착탈가능하게 구비되고, 상기 스파이더(20)는 스파이더링부재(21)의 외주연부에 각각 외측의 4방향으로 스파이더축(22)이 돌출된 십자형으로 형성됨을 특징으로 하는 차동 제한 차동 기어장치.
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