KR101413521B1

KR101413521B1 - 차동장치

Info

Publication number: KR101413521B1
Application number: KR1020060127182A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 오카자키
Original assignee: 가부시키가이샤 오에스기켄
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2014-06-30
Also published as: TWI378197B; JP2007162822A; US7625308B2; JP4350702B2; TW200741122A; KR20070063443A; US20070135254A1

Abstract

간단한 구성으로 클러치판의 마찰음을 효과적으로 방지할 수 있는 차동장치를 제공한다.

사이드 기어11과 일체적으로 회전하는 제1클러치판(內側 pawl clutch板)12와 차동기어 케이스13과 일체적으로 회전하는 제2클러치판(外側 pawl clutch板)14를 구비하는 클러치 수단16을 구비한 차동장치10으로서, 사이드 기어11과 클러치판12, 14의 결합부17로부터 양 클러치판12, 14의 슬라이딩 면 사이로 차동기어 케이스13 내의 윤활유를 공급하는 윤활유 공급수단40으로서 사이드 기어11의 치저부(齒底部)와 사이드 기어11과 클러치판12, 14의 결합부17을 연결하는 주 연결로41과, 방사 연결로44를 사이드 기어11에 형성하였다.

Description

차동장치{DIFFERENTIAL GEARS}

도1은 차동장치의 횡단면도이다.

도2는 좌측의 사이드 기어 및 이에 결합된 제1클러치판(內側 pawl clutch板)의 우측면도이다.

도3은 좌측의 사이드 기어 및 이에 결합된 제2클러치판(外側 pawl clutch板)의 우측면도이다.

도4는 좌측의 사이드 기어의 종단면도이다.

도5는 좌측의 사이드 기어의 (a)는 우측면도, (b)는 좌측면도이다.

도6의 (a), (b)는 조작수단의 작동 설명도이다.

도7은 다른 구성의 차동장치의 도1에 상당하는 도면이다.

도8은 종래기술에 관한 차동장치의 횡단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 차축 2 구동축

3 드라이브 피니언 10 차동장치

11 사이드 기어

12 제1클러치판(內側 pawl clutch板)

12a 슬라이딩 면 12b 내측 폴부(內側 pawl部)

13 차동기어 케이스

14 제2클러치판(外側 pawl clutch板)

14a 슬라이딩 면 14b 외측 폴부(外側 pawl部)

15 피니언 기어 16 클러치 수단

17 결합부 18 압력링

18a 외측 폴부 19 피니언 축

19a 축부 20 클리어런스

21 가압수단 22 조작수단

23 덮개부재 24 케이스 본체

25 나사홈 26 플랜지부

27 링기어 28 기어부

29 로드부재 30 압축 코일 스프링

31 캠부 31a 조작면

32 캠홈 32a 경사캠면

33 접시 스프링 34 스플라인 축부

34a 스플라인 기어 40 윤활유 공급수단

41 주 연결로 42 안내 홈

43 오일 저장부 44 방사 연결로

45 오일 공급 홈 46 오일 저장구멍

47 환상 오일 홈(環狀 oil 溝) 50 윤활유 공급수단

51 사이드 기어 52a 스플라인 홈

52 스플라인 축부 53 클러치 수단

54 제1클러치판(內側 pawl clutch板)

55 결합부

56 오일 저장부 57 관통구멍

58 제2클러치판(外側 pawl clutch板)

100 차동장치

101 차동기어 케이스 102 차축

103 압력링 104 피니언 축

105 피니언 기어 106 사이드 기어

107 클리어런스 108 조작수단

109 클러치 수단 110 캠부

111 캠홈 112 탄성부재

113 클러치판

본 발명은 차동제한을 위한 클러치 수단을 구비한 차동장치에 관한 것이다.

자동차의 차동장치로서, 한 쪽의 바퀴 만이 공회전하려고 했을 때에 클러치 수단을 통하여 타방의 바퀴에 대하여도 충분한 회전력이 전달되도록 하는 차동제한 기능을 구비한 차동장치(limited slip differential gear)가, 예를 들면 한 쪽의 바퀴가 얼음이나 눈, 진창에 놓인 경우 상기 바퀴가 공회전하고 타방의 바퀴에 대하여 충분하게 회전력이 전달되지 않게 되는 것을 방지하거나, 선회나 급발진의 경우 등에 있어서의 차체의 흔들림 현상을 방지하거나 하기 위하여 널리 채용되어 있다.

예를 들면 특허문헌1, 2에는 도8에 나타나 있는 바와 같은 차동장치100이 기재되어 있다. 상기 차동장치100은, 차동기어 케이스101 내에 차축102의 방향으로 이동이 자유롭고 또한 상대회전이 불가능하게 설치된 1쌍의 압력링103과, 압력링103 사이에 축단(軸端)을 지지시킨 상태에서 차축102와 직교모양으로 설치된 피니언 축104와, 피니언 축104에 회전이 자유롭도록 설치된 피니언 기어105와, 좌우의 차축102의 축단에 상대회전이 불가능하게 각각 설치된 1쌍의 사이드 기어106으로서 피니언 기어105를 삽입하여 그 양측에 있어서 피니언 기어105와 결합하는 1쌍의 사이드 기어106과, 차동(差動)의 경우에 있어서의 피니언 축104와 차동기어 케이스101 사이의 상대회전 토크의 증대에 따라서 압력링103 사이의 클리어런스107이 커지는 방향으로 압력링103을 조작하는 조작수단108과, 1쌍의 압력링103의 차축방향 양측에 배치한 클러치 수단109로서 압력링103에 의하여 조작되고 클리어런스107이 커짐에 따라 좌우의 차축102의 차동을 제한하는 클러치 수단109를 구비하고 있다.

조작수단108로서는 다양한 형상의 것이 제안되어 있지만, 예를 들면 피니언 축104의 축단에 일방의 대각선을 차축방향으로 설정한 4각형모양의 캠부110을 형성하고, 압력링103에 캠부110와 결합하는 대략 V자모양의 캠홈111을 형성한 것이 채용되어 있다.

또한 상기 차동장치100에서는, 피니언 축104와 차동기어 케이스101 사이에 상대회전 토크가 발생하고 조작수단108에 의하여 압력링103 사이의 클리어런스107이 넓어짐으로써 클러치 수단109가 작동하여 좌우의 바퀴의 차동이 제한되지만, 보통의 경우에는 양쪽 압력링103의 클리어런스107이 설정간격으로 복귀하도록 양쪽 클러치 수단109의 차축방향 외측에 접시 스프링 등의 탄성부재112를 배치하여서 클러치 수단109의 복수의 클러치판113을 통하여 압력링103을 서로 접근하는 방향으로 가압하도록 구성되어 있다.

그러나 상기 차동장치100의 탄성부재112는 클러치판113을 통하여 압력링103을 서로 접근하는 방향으로 가압하는 관계상, 가압력을 약하게 설정하였을 경우에는 조작수단108에 의하여 클러치 수단109가 조작되기 쉬워져서 저속으로 선회하는 경우에 있어서도 차동제한상태가 되는 경우가 있어서 차동상태가 안정하지 않고, 또한 가압력을 강하게 하면 조작수단108은 차동이 가능한 상태가 되지만, 탄성부재112의 가압력에 의하여 클러치판113이 항상 마찰압접(摩擦壓接)되어서 실질적으로 차동제한상태가 되기 때문에, 결국은 저속으로 선회(旋回)하는 경우에 있어서의 차동상태를 안정하게 확보할 수 없다. 즉, 저속으로 선회하는 경우에 작은 반경의 회전이 되지 않게 되거나, 차동제한상태와 차동상태가 교대로 전환되는 이른바 채터링 현상(chattering 現象)이 발생하여 조종성이 저하되거나, 채터링 시의 충격에 의하여 차동장치100 및 그 주변장치에 악영향을 끼친다고 하는 문제가 있었다.

그 때문에 본 출원인은, 특허문헌3에 있어서 클러치판을 통하지 않고 양쪽 압력링을 서로 접근하는 방향으로 가압하는 가압수단을 설치하여 차동상태와 차동제한상태가 적절하게 전환되도록 구성한 차동장치를 제안하고 실용화하고 있다.

특허문헌1 : 일본국 공고특허 특공소55-27980호 공보

특허문헌2 : 일본국 공개특허공보 특개소58-221046호 공보

특허문헌3 : 일본국 공개특허공보 특개2001-289305호 공보

그런데 특허문헌1, 2에 기재된 발명에서는 상기 문제점 이외에, 탄성부재에 의하여 클러치판이 항상 슬라이딩 접촉상태가 되므로 이니셜 토크(initial torque) 내에서 차동상태가 되었을 때에 클러치판 상호간의 슬라이딩에 의하여 마찰음이 발생한다고 하는 문제가 있었다.

또한 특허문헌3에 기재된 발명에서는, 클러치판을 통하지 않고 압력링을 서로 접근하는 방향으로 가압하는 관계상, 특허문헌1, 2에 기재된 차동장치와 비교하면 마찰음의 문제는 대폭적으로 개선되는 것이지만, 클러치판 사이의 클리어런스를 작게 하여 차동상태와 차동제한상태의 전환이 원활하게 되도록 클러치판을 탄성부재로 가압하고 있으므로, 약간이기는 하지만 마찰음이 발생한다고 하는 문제가 남아 있었다.

본 발명의 목적은, 간단한 구성으로 클러치판의 마찰음을 효과적으로 방지할 수 있는 차동장치를 제공하는 것이다.

본 출원인은, 클러치판 상호간의 슬라이딩에 의한 마찰음의 발생원인이 클러치판의 슬라이딩 면에 있어서 윤활유가 떨어짐에 의한 것임을 찾아내고, 간단한 구성으로 클러치판의 슬라이딩 면에 대하여 윤활유를 공급하는 구성을 예의 검토하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명에 관한 차동장치는, 사이드 기어(side gear)와 일체적으로 회전하는 제1클러치판(內側 pawl clutch板)과, 차동기어 케이스와 일체적으로 회전하는 제2클러치판(外側 pawl clutch板)을 구비하는 클러치 수단을 구비한 차동장치(差動裝置)로서, 상기 사이드 기어와 클러치판의 결합부로부터 양 클러치판의 슬라이딩 면 사이로 차동기어 케이스 내의 윤활유(潤滑油)를 공급하는 윤활유 공급수단을 설치한 것이다.

상기 차동장치에서는, 윤활유 공급수단에 의하여 사이드 기어와 클러치판의 결합부로부터 양 클러치판의 슬라이딩 면 사이로 차동기어 케이스 내의 윤활유가 공급되어 이에 따라 슬라이딩 면이 윤활되어서 클러치판의 슬라이딩 면에 있어서의 마찰음의 발생이 효과적으로 방지된다.

여기에서 상기 윤활유 공급수단의 제1실시예로서 사이드 기어의 치저부(齒底部)와, 사이드 기어와 클러치판의 결합부를 연결하는 연결로를 사이드 기어에 형성할 수 있다. 이러한 제1실시예의 윤활유 공급수단에서는, 사이드 기어와 피니언 기어의 결합부에 맞물려 들어간 차동기어 케이스 내의 윤활유가, 결합부에 있어서의 펌핑작용으로 사이드 기어의 치저부에 연결된 연결로를 통하여 사이드 기어와 클러치판의 결합부에 이송되고, 결합부로부터 양 클러치판의 슬라이딩 면 사이로 공급되어, 이에 따라 슬라이딩 면이 윤활되어서 클러치판의 슬라이딩 면에 있어서의 마찰음의 발생이 효과적으로 방지된다.

또한 제1실시예의 윤활유 공급수단에 있어서, 상기 사이드 기어와 클러치판의 결합부에 오일 저장부를 형성하고, 상기 오일 저장부에 연결로를 연결할 수도 있다. 이 경우에는, 오일 저장부로부터 복수의 슬라이딩 면 사이로 똑같이 윤활유를 공급할 수 있다. 또한 사이드 기어의 회전에 의한 원심력으로 오일 저장부의 윤활유가 반경방향의 외측으로 이동하려고 하기 때문에 양 클러치판 사이에 대하여 한층 더 효율적으로 윤활유를 이송할 수 있다.

제1실시예의 윤활유 공급수단에 있어서, 상기 사이드 기어의 기어부와는 반대 측의 단부(端部)에 있어서 오일 저장부를 차동기어 케이스 내에 형성할 수도 있다. 차동장치로서 사이드 기어의 기어부와는 반대 측을 차동기어 케이스에 슬라이딩 접촉시킨 것도 널리 채용되어 있고, 이러한 구성의 차동장치에 있어서 사이드 기어의 기어부와는 반대 측의 단부에 있어서 오일 저장부를 차동기어 케이스 내에 형성시키면 사이드 기어와 차동기어 케이스의 슬라이딩 접촉부분으로 윤활유를 공급할 수 있고, 상기 슬라이딩 접촉부분에 있어서의 소착(燒着 ; 눌어붙기)을 방지할 수 있으므로 바람직하다.

상기 윤활유 공급수단의 제2실시예로서, 사이드 기어와 클러치판의 결합부에 오일 저장부를 형성하고, 사이드 기어의 기어부와는 반대 측에 있어서 오일 저장부의 단부를 차동기어 케이스 내에 연결할 수 있다. 이러한 제2실시예의 윤활유 공급수단에서는, 사이드 기어와 클러치판의 결합부에 형성된 오일 저장부에 유입된 차동기어 케이스 내의 윤활유가, 사이드 기어와 함께 회전하여 원심력에 의하여 오일 저장부로부터 양 클러치판의 슬라이딩 면 사이로 이송되고, 이에 따라 슬라이딩 면이 윤활되어서 클러치판의 슬라이딩 면에 있어서의 마찰음의 발생이 효과적으로 방지된다.

제1 및 제2실시예의 윤활유 공급수단에 있어서, 상기 오일 저장부는, 상기 사이드 기어와 제1클러치판의 적어도 일방의 결합부의 일부를 생략하여 오일 저장부를 형성할 수 있다.

상기 차동장치에 있어서의 클러치판에 관한 실시예로서, 상기 제1클러치판과 제2클러치판의 적어도 일방에, 사이드 기어와 클러치판의 결합부에 공급되는 윤활유를 양 클러치판의 슬라이딩 면 사이로 공급하는 오일 공급 홈을 형성할 수 있다. 이러한 오일 공급 홈을 형성함으로써, 결합부에 공급된 윤활유를 양 클러치판의 슬라이딩 면 사이로 원활하게 공급할 수 있다.

상기 실시예의 클러치판에 있어서, 상기 제1클러치판과 외측 클러치판의 적어도 일방의 슬라이딩 면에 오일 공급 홈에 연결되는 환상 오일 홈(環狀 oil 溝)을 형성하는 것이 바람직한 실시예이다. 이렇게 구성하면 오일 공급 홈으로부터 환상 오일 홈에 공급되는 윤활유에 의하여 슬라이딩 면 전체둘레를 일정하게 윤활할 수 있고, 클러치판의 마찰음을 한층 더 감소시킬 수 있다. 오일 공급 홈 및 환상 오일 홈은 인접하는 클러치판의 각각의 슬라이딩 면 사이에 윤활유가 공급되도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한 제1클러치판과 제2클러치판의 일방 또는 쌍방의 클러치판의 양면에 오일 공급 홈 및 환상 오일 홈을 형성할 수도 있지만, 클러치판의 강도가 최대한 저하하지 않도록 제1클러치판과 제2클러치판의 한 면에 형성되고 슬라이딩 면의 각각으로 오일 공급 홈 및 환상 오일 홈이 배치 되도록 양 클러치판을 결합하는 것이 바람직하다.

상기 실시예의 클러치판에 있어서, 상기 제1클러치판과 제2클러치판의 적어도 일방의 슬라이딩 면에 오일 공급 홈으로부터 공급되는 윤활유를 저장 하는 오일 저장구멍을 형성하는 것도 바람직한 실시예이다. 이러한 경우에는 슬라이딩 면에 있어서의 윤활유가 넉넉할 때에 오일 저장구멍에 잉여의 윤활유를 저장하고, 윤활유가 부족할 때에 오일 저장구멍으로부터 슬라이딩 면에 대하여 윤활유를 공급할 수 있기 때문에 윤활유의 시간에 따른 변동을 적게 할 수 있다. 또한 오일 저장구멍의 개구부와 대면하는 슬라이딩 면에 대하여 면적(面的)으로 윤활유를 공급할 수 있기 때문에, 오일 저장구멍의 개구면적(開口面積)을 크게 설정함으로써 슬라이딩 면에 대하여 전면적으로 윤활유를 공급할 수 있다. 특히, 제1클러치판과 제2클러치판의 쌍방에 오일 저장구멍을 형성하면, 양 클러치판의 오일 저장구멍 사이에 있어서 윤활유의 출입이 가능하게 되고, 복수의 슬라이딩 면을 똑같이 윤활할 수 있으므로 바람직하다.

상기 오일 저장구멍을 클러치판의 원주방향으로 설정간격을 두고 복수 형성함과 아울러, 인접하는 오일 저장구멍에 있어서의 클러치판의 반경방향 위치를 변경하는 것도 바람직한 실시예이다. 이렇게 구성하면, 오일 저장구멍의 개구면적을 작게 하여 클러치판의 강도(强度), 강성(剛性)의 저하를 방지하면서, 슬라이딩 면 전체에 대하여 윤활유를 공급할 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도1∼도4에 나타나 있는 바와 같이 본 차동장치10은, 사이드 기어11과 일체적으로 회전하는 제1클러치판12와 차동기어 케이스13과 일체적으로 회전하는 제2클러치판14를 구비하는 클러치 수단16을 구비한 차동장치10으로서, 사이드 기어11과 클러치판12, 14의 결합부17로부터 양 클러치판12, 14의 슬라이딩 면12a, 14a 사이로 차동기어 케이스13 내의 윤활유를 공급하는 윤활유 공급수단40을 설치한 것이다. 다만 본 발명은, 차동을 위한 피니언 기어15 및 사이드 기어11과, 차동제한을 위한 클러치 수단16을 구비한 것이라면 임의의 구성의 차동장치에 대하여 적용할 수 있다.

차동장치10은, 좌우의 차축1을 회전중심으로 하여 엔진으로부터의 구동력에 의하여 회전하는 차동기어 케이스13과, 차동기어 케이스13 내에 있어서 좌우의 차축1의 축단에 상대회전이 불가능하게 각각 설치된 좌우 1쌍의 사이드 기어11과, 좌우의 사이드 기어11에 작은 간격을 두고 외부에서 결합하는 형태로 배치되고 차동기어 케이스13과 일체적으로 회전하는 좌우 1쌍의 압력링18과, 좌우의 압력링18 사이에 축단을 지지시키고 차축1과 직교 모양으로 설치한 피니언 축19와, 피니언 축19의 축부19a에 회전이 자유롭도록 설치되고 좌우의 사이드 기어11에 맞물리는 피니언 기어15와, 양쪽 압력링18의 차축방향 양측에 있어서 차동기어 케이스13의 측벽부와 사이드 기어11 사이에 설치되고 차축방향을 따라 교대로 배치한 제1클러치판12와 제2클러치판14를 구비하는 한 벌의 클러치 수단16과, 양쪽 압력링18 사이에 있어서의 클리어런스20이 좁아지는 방향으로 양쪽 압력링18을 가압하는 가압수단21과, 차동 시에 있어서의 피니언 축19와 차동기어 케이스13 사이의 상대회전 토크의 증대에 따라 양쪽 압력링18 사이의 클리어런스20이 증대하 는 방향으로 가압수단21의 가압력에 저항하여 압력링18을 조작하여 클러치 수단16을 작동시키는 조작수단22와, 양 클러치판12, 14의 슬라이딩 면12a, 14a 사이에 차동기어 케이스13 내의 윤활유를 공급하는 윤활유 공급수단40을 구비하고 있다.

차동기어 케이스13은, 덮개부재23과 케이스 본체24로 분할하여 구성되고, 케이스 본체24의 내주면(內周面)에는 그 전체 길이에 걸쳐 차축방향으로 연장되는 복수 개의 나사홈25가 원주방향으로 설정 간격을 두고 형성되고, 덮개부재23은 케이스 본체24의 좌단부에 형성된 플랜지부(flange部)26에 고정되어 있다. 플랜지부26에는 링기어27이 고정되고, 상기 링기어27은 엔진의 구동축2에 설치한 드라이브 피니언3에 결합되어 있다. 차동기어 케이스13에는, 덮개부재23과 케이스 본체24의 우측 벽을 관통하여 좌우의 차축1의 축단(軸端)이 동일한 축의 모양으로 삽입되고, 차동기어 케이스13은, 드라이브 피니언3과 링기어27을 통하여 엔진으로부터의 구동력에 의하여 차축1을 회전중심으로 하여 회전하도록 구성되어 있다.

차동기어 케이스13 내에 있어서 좌우의 차축1의 축단에는 사이드 기어11이 상대회전이 불가능하게 설치되고, 좌우의 사이드 기어11의 기어부28에는 좌우 1쌍의 압력링18이 약간의 간격을 두고 외부에서 결합하는 형태로 설치되고, 양쪽 압력링18의 외주부(外周部)에는 케이스 본체24의 나사홈25에 결합하는 외측 폴부(外側 pawl部)18a가 형성되어 압력링18은 케이스 본체24에 대하여 차축방향으로 이동이 자유롭고 또한 상대회전이 불가능하게 결합되 어 있다.

사이드 기어11 사이에는 차축1과 직교 모양으로 연장되는 4개의 축부19a를 구비하는 십자모양의 피니언 축19가 설치되고, 각 축부19a의 도중부(途中部)에는 좌우의 사이드 기어11과 결합하는 4개의 피니언 기어15가 회전이 자유롭도록 설치되어 있다. 피니언 기어15의 개수는 임의로 설정 가능하나 적어도 1쌍 설치하게 된다.

도1, 도6에 나타나 있는 바와 같이 좌우의 압력링18은, 로드부재(rod部材)29와 압축 코일 스프링30으로 이루어진 가압수단21에 의하여 항상 접근하는 방향으로 가압되어 있다. 피니언 축19의 축부19a의 외단부(外端部)에는 캠부31이 형성되고, 압력링18의 외주부의 대향면(對向面)에는 캠부31을 양측으로부터 지지하는 캠홈32가 형성되고, 캠부31과 캠홈32로 조작수단22가 구성되어 있다. 피니언 축19는, 좌우의 압력링18의 캠홈32에 캠부31이 지지됨으로써 차동기어 케이스13 및 압력링18과 일체적으로 회전하도록 구성되어 있다. 한편, 조작수단22의 캠부31 및 캠홈32의 형상은 도면에 나타낸 이외의 주지의 형상을 채용할 수도 있다. 또한 가압수단21로서는, 압력링18을 서로 접근하는 방향으로 가압할 수 있는 것이라면 임의의 구성을 채용할 수 있다. 부호33은 클러치판12, 14 사이의 유격(裕隔)을 없앨 목적으로 설치한 접시 스프링으로서, 클러치 수단16을 대략 유격이 없이 조립하는 것이 가능한 경우에는 생략하더라도 좋다.

도1∼도3에 나타나 있는 바와 같이 클러치 수단16은, 양쪽 압력링18 의 차축방향 양측에 있어서 차동기어 케이스13의 측벽부와 사이드 기어11 사이에 설치되고, 차축방향을 따라 교대로 배치한 제1클러치판12와 제2클러치판14를 구비하고 있다. 제2클러치판14의 외주부에는 차동기어 케이스13의 나사홈25와 결합하는 외측 폴부14b가 외측 방향으로 돌출된 모양으로 형성되어, 제2클러치판14는 차동기어 케이스13에 대하여 차축방향으로 이동이 자유롭고 또한 상대회전이 불가능하게 조립되어 있다. 사이드 기어11의 외주부에는 그 전체 길이에 걸쳐서 스플라인 축부(spline 軸部)34가 형성되고, 제1클러치판12의 내주부(內周部)에는 스플라인 축부34와 결합하는 내측 폴부12b가 내측 방향으로 돌출된 모양으로 형성되어, 제1클러치판12는 사이드 기어11에 대하여 차축방향으로 이동이 자유롭고 또한 상대회전이 불가능하게 결합되어 있다.

상기 차동장치10에서는, 엔진의 구동축2가 회전하면 도1에 나타나 있는 바와 같이 드라이브 피니언3 및 링기어27을 통하여 차동기어 케이스13과 함께 압력링18 및 피니언 축19가 회전한다. 그리고 좌우의 바퀴의 회전저항이 같은 경우에는, 피니언 기어15는 축부19a 주위로는 회전하지 않고 사이드 기어11과 함께 차축 주위로만 회전하여 좌우의 바퀴가 동일한 속도로 회전한다. 일방의 바퀴의 회전저항이 작아지면, 기본적으로는 차동기어 케이스13에 작용하는 회전력의 일부에 의하여 피니언 기어15가 사이드 기어11에 맞물리면서 차축주위를 공전하여 회전저항이 적은 측의 바퀴가 회전저항이 큰 측의 바퀴보다 회전속도가 빨라지는 차동상태가 되지만, 고속, 고부하 시에는, 조작수단22의 캠부31과 캠홈32가 상대적으로 미소(微小)하게 회전함으로써 가압수단21의 가압력에 저항하여 좌우의 압력링18의 클리어런스20이 조정되어, 사이드 기어11과 차동기어 케이스13의 상대회전이 클러치 수단16의 클러치판12, 14 상호간의 마찰압접력(摩擦壓接力)에 의하여 제한되는 차동제한상태가 되어, 저속 시에 있어서의 선회성(旋回性)을 향상시키면서 고속, 고부하 시에 있어서의 조종성이 확보된다.

더 구체적으로는 전진주행 시에 좌우의 바퀴에 회전저항의 차이가 발생하였을 경우에는, 도6(a)에 나타나 있는 바와 같이 피니언 축19와 차동기어 케이스13 사이에 상대회전 토크P가 발생하고, 이러한 상대회전 토크P에 의하여 조작력F가 캠부31의 조작면31a와 캠홈32의 경사캠면32a를 통하여 양쪽 압력링18이 서로 멀어지는 방향으로 양쪽 압력링18에 작용하고, 도6(b)에 나타나 있는 바와 같이 피니언 축19와 차동기어 케이스13이 상대적으로 미소(微小)하게 회전하려고 하여 캠부31의 조작면31a와 캠홈32의 경사캠면32a의 접촉 위치가 어긋남으로써 클리어런스20이 증대하려고 한다. 한편 양쪽 압력링18에는 가압수단21에 의하여 서로 접근시키려고 하는 가압력이 항상 작용하고 있으므로, 조작수단22의 조작력F가 가압수단21의 가압력보다도 작을 때에는 도6(a)에 나타나 있는 바와 같이 최소의 클리어런스20이 유지되어서 차동상태가 되고, 조작력F가 가압력보다도 커지게 되면 도6(b)에 나타나 있는 바와 같이 힘의 차이에 따라 클리어런스20이 커지고, 양쪽 압력링18의 측면에서 클러치판12, 14가 가압되어 클러치판12, 14 상호간이 마찰압접됨으로써 차동제한상태가 된다.

본 발명은, 이러한 차동장치10에 있어서 이니셜 토크 내에서 차동상태가 되었을 때에 클러치판12, 14 상호간의 슬라이딩에 의한 마찰음의 발생을 방지하기 위한 것으로서, 사이드 기어11과 클러치판12, 14의 결합부17로부터 양 클러치판12, 14의 슬라이딩 면12a, 14a사이로 차동기어 케이스13 내의 윤활유를 강제적으로 공급하는 윤활유 공급수단40을 설치한 것이다.

윤활유 공급수단40에 대하여 설명하면, 도1∼도5에 나타나 있는 바와 같이 사이드 기어11의 반경방향의 도중부에는 축방향으로 연장되는 4개의 주 연결로41이 원주방향으로 일정한 간격을 두고 형성되고, 주 연결로41의 일단부(一端部)는 차동기어 케이스13의 측벽 측을 향하여 연결되어 있고, 타단부(他端部)는 사이드 기어11의 기어부28의 치저부에 연결되어 있다. 사이드 기어11에 있어서의 차동기어 케이스13의 측벽 측의 단부에는 반경방향으로 연장되는 안내홈42가 형성되고, 안내홈42의 내주 측 단부는 주 연결로41의 일단부로 연결되어 있다. 주 연결로41의 개수는 임의로 설정할 수 있다. 또한 주 연결로41에 있어서 차동기어 케이스13의 측벽 측의 일단부는 주 연결로41 내의 압력이 저하하지 않도록 폐쇄할 수도 있다.

스플라인 축부34의 스플라인 기어34a의 톱니의 수는 사이드 기어11의 톱니의 수의 짝수배로 설정되고, 주 연결로41에 대응하는 원주방향 위치에서 또한 적어도 클러치판12, 14의 외측 결합 영역에 있어서의 스플라인 기어34a는 그 전부 또는 반경방향의 외단부가 결손되어, 스플라인 기어34a를 결손시킨 부분과 제1클러치판12 사이에는 축 방향으로 연장되는 오일 저장부43이 형성되어 있다. 사이드 기어11의 외주부에는, 일단부가 주 연결로41의 도중부에 연결되고 타단부가 오일 저장부43에 연결되는 1쌍의 방사 연결로44가 형성되어 있다.

한편 하나의 주 연결로41에 대한 방사 연결로44의 개수는 임의로 설정할 수 있다. 또한 관통구멍모양의 방사 연결로44를 대신하여 축방향이나 원주방향으로 연장되는 슬릿모양의 방사 연결로를 형성하는 것도 가능하다. 상기 주 연결로41과 방사 연결로44가 연결로에 해당한다. 오일 저장부43은, 복수의 클러치판12, 14의 슬라이딩 면12a, 14a에 대하여 일정하게 윤활유를 공급하기 위하여 설치하는 것이 바람직하지만 생략할 수도 있다. 또한 스플라인 기어34a를 결손시켜서 오일 저장부43을 형성했지만, 주 연결로41에 대응하는 제1클러치판12의 내측 폴부12b의 전부 또는 내주부를 결손시켜서 오일 저장부43을 형성하는 것도 가능하다. 또한 주 연결로41에 대응하는 스플라인 축부34의 스플라인 홈을 다른 홈보다 깊은 홈으로 형성하여 오일 저장부43을 형성할 수도 있다. 또한 스플라인 기어34a를 결손시켜서 형성한 오일 저장부43에 방사 연결로44를 연결시키기 위하여, 스플라인 기어34a의 톱니의 수를 사이드 기어11의 톱니의 수의 짝수배로 설정했지만, 내측 폴부12b를 결손시켜서 오일 저장부를 형성하는 경우에는 스플라인 기어34a의 톱니의 수를 사이드 기어11의 톱니의 수의 홀수배로 설정하게 된다. 다만, 스플라인 기어34a의 톱니의 수를 사이드 기어11의 톱니의 수와는 무관하게 설정하 는 것도 본 발명의 범주에 속한다.

제1클러치판12 및 제2클러치판14의 반경방향의 도중부에는 복수의 오일 저장구멍46이 원주방향으로 설정간격을 두고 형성되고, 이러한 복수의 오일 저장구멍46은 인접하는 오일 저장구멍46에 있어서의 반경방향 위치를 바꿔가며 형성되고, 제1클러치판12와 제2클러치판14가 상대 회전함으로써 슬라이딩 면12a, 14a의 대략 전체를 윤활할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 제1클러치판12와 제2클러치판14의 오일 저장구멍46은 같은 위치에 형성되어 오일 저장구멍46 내의 윤활유가 양 클러치판12, 14 사이로 출입할 수 있도록 구성되어, 오일 저장구멍46 내에 저장되는 윤활유가 일정하게 되도록 구성되어 있다.

제1클러치판12의 일방의 슬라이딩 면12a 및 제2클러치판14의 일방의 슬라이딩 면14a에는 오일 공급 홈45 및 환상 오일 홈(環狀 oil 溝)47이 각각 형성되어 있다. 오일 공급 홈45는 슬라이딩 면12a, 14a에 반경방향으로 형성되고, 오일 공급 홈45의 내주 측 단부는 오일 저장부43에 연결되고, 오일 공급 홈45의 외주 단부는 오일 저장구멍46을 하나 걸러서 연결되어 있다. 환상 오일 홈47은 슬라이딩 면12a, 14a의 반경방향의 도중부에 형성되고, 인접하는 오일 저장구멍46은 환상 오일 홈47에 의해 연결되어 있다.

한편, 오일 공급 홈45 및 오일 저장구멍46의 개수는 오일 저장부43의 개수에 따라 임의로 설정가능하다. 또한 인접하는 오일 저장구멍46은 반경방향의 위치가 다르도록 구성하는 것이 바람직하지만, 같은 반경방향 위치 에 형성하는 것도 가능하다. 오일 저장구멍46의 형상은 둥근 구멍으로 형성했지만, 반경방향으로 가늘고 긴 타원형이나 긴 구멍 모양으로 형성하는 것도 가능하다. 환상 오일 홈47은 동심(同心)모양으로 복수 형성할 수도 있고, 사인파(sine波) 등의 파형모양으로 형성하는 것도 가능하다. 오일 공급 홈45와 환상 오일 홈47은, 제1클러치판12 또는 제2클러치판13의 일방의 양면에 형성하는 것도 가능하고 쌍방의 양면에 형성할 수도 있다. 또한 양 클러치판12, 14의 슬라이딩 면12a, 14a에 충분하게 윤활유를 공급할 수 있는 경우에는, 오일 저장구멍46과 환상 오일 홈47의 일방을 생략하거나 오일 공급 홈45와 오일 저장구멍46과 환상 오일 홈47을 생략하거나 하는 것도 가능하다. 또한 사이드 기어11에 대하여 제1클러치판12를 결합할 때에, 오일 공급 홈45가 오일 저장부43에 대응하는 위치에 적정하게 배치되도록 하나의 스플라인 기어34a의 형상 또는 치수를 다른 스플라인 기어34a와는 다르게 설정하여, 오일 공급 홈45가 오일 저장부43에 대응하는 원주방향 위치가 아니면 제1클러치판12를 사이드 기어11에 결합할 수 없도록 구성할 수도 있다.

상기 윤활유 공급수단40의 작용에 대하여 설명하면, 차동기어 케이스13 내에는 약 1/3의 높이까지 윤활유가 충전(充塡)되어 있어 사이드 기어11의 하부 및 하측으로 공전한 피니언 기어15의 대략 전체가 윤활유에 잠기도록 구성되어 있다. 이 때문에 사이드 기어11과 피니언 기어15의 결합부에 맞물려 들어간 차동기어 케이스 내의 윤활유는, 양 기어11, 15의 결합에 의한 펌핑작용에 의하여 사이드 기어11과 피니언 기어15의 결합부로부터 주 연결로 41로 이송되어, 주 연결로41로부터 사이드 기어11의 회전에 의한 원심력에 의하여 방사 연결로44를 통하여 사이드 기어11의 스플라인 축부34와 클러치판12, 14의 결합부17에 형성된 오일 저장부43에 공급된다. 그리고 오일 저장부43의 윤활유는, 클러치판12, 14의 원심력에 의하여 오일 저장부43으로부터 오일 공급 홈45를 따라 외주 측으로 이송되어 오일 저장구멍46 및 환상 오일 홈47에도 공급되어서, 제2클러치판14와 제1클러치판12의 슬라이딩 면12a, 14a를 윤활하여 이니셜 토크 내에서 차동할 때에 있어서의 클러치판12, 14의 마찰음의 발생이 방지된다. 또한 오일 저장부43 내의 윤활유가, 주 연결로41에 있어서의 차동기어 케이스13의 측벽 측의 단부로부터 안내 홈42를 통하여 사이드 기어11과 차동기어 케이스13의 측벽부 사이로 공급되어 사이드 기어11과 차동기어 케이스13과의 슬라이딩 부분에도 공급되므로, 사이드 기어11과 차동기어 케이스13의 소착(눌어붙기)이 방지된다.

또한 도1에 나타내는 차동장치10에서는, 압력링18의 내경을 사이드 기어11의 기어부28 및 스플라인 축부34의 외경보다도 크게 설정함과 아울러 기어부28과 스플라인 축부34의 외경을 대략 동일하게 설정하여 사이드 기어11의 외주부에 전체 길이에 걸쳐서 스플라인 축부34를 형성하고, 압력링18을 차축방향으로 얇은 두께로 구성하여 클러치판12, 14의 매수를 최대한 늘림으로써 차동제한 기능이 적정하게 얻어질 수 있도록 구성되어 있다. 이 때문에 사이드 기어11의 스플라인 축부34가 종래보다도 두껍게 구성되어, 스플라인 축부34의 데드 스페이스(dead space)를 유효하게 이용하여 주 연결로 41 및 방사 연결로44를 형성할 수 있다.

또한 상기 차동장치10에서는, 클러치 수단16을 경유하지 않고 양쪽 압력링18을 가압수단21에 의하여 서로 접근하는 방향으로 가압하기 때문에, 차동상태에서 차동제한상태로의 전환 타이밍은 조작수단22의 조작력F와 가압수단21의 가압력에만 의존하는 것이 되어, 가압수단21의 가압력을 적정하게 설정함으로써 저속으로 선회하는 경우에 있어서는 확실하게 차동상태가 얻어지고, 고속, 고부하에서 선회하는 경우에 있어서는 확실하게 차동제한상태가 얻어지도록 구성하고 있지만, 클러치판12, 14 상호간의 압접은 유격을 없애는 목적으로 설치한 접시 스프링33 만으로 하게 되고 가압수단21로는 압접되는 것은 없으므로, 상기 구성에 의하여도 마찰음의 발생이 감소된다.

또한 주 연결로41 및 방사 연결로44를 생략한 것도 본 발명의 범주로서, 이러한 경우에는 오일 저장부43에 있어서의 차동기어 케이스13의 측벽 측의 단부로부터 오일 저장부43 내로 차동기어 케이스13 내의 윤활유가 들어오고, 사이드 기어11과 클러치판12, 14의 원심력에 의하여 오일 공급 홈45로 윤활유가 이송되게 된다.

또한 본 발명의 윤활유 공급수단40은 도8에 나타낸 배경기술의 차동장치100에 대하여도 적용할 수 있다. 한편, 배경기술에서 설명한 차동장치100과 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙여서 그 상세한 설명을 생략한다.

도7에 나타나 있는 바와 같이 차동장치100A의 윤활유 공급수단50에 대하여 설명하면, 사이드 기어51에 있어서 스플라인 축부52와 클러치 수단53에 있어서 제1클러치판54의 결합부55에는 축 방향으로 연장되는 오일 저장부56이 원주방향으로 일정한 간격을 두고 형성되고, 오일 저장부56의 일단은 차동기어 케이스101 내에 연결되고, 타단부는 사이드 기어51의 치저부에 형성된 관통구멍57에 연결되어 있다.

오일 저장부56은, 스플라인 축부52의 하나의 스플라인 홈52a가 다른 홈보다도 깊은 홈으로 형성되어 있다. 다만 하나의 스플라인 기어의 전부 또는 반경방향의 외단부를 결손시킴으로써 형성하는 것도 가능하고, 제1클러치판54의 축방향으로 배치되는 1열의 폴 부의 전부 또는 내주부를 결손시킴으로써 형성할 수도 있다.

제1클러치판54와 제2클러치판58에는 도면에 나타내지 않았지만, 상기 실시예의 클러치판12, 14와 같이 오일 공급 홈45와 오일 저장구멍46과 환상 오일 홈47이 형성되어 있다.

상기 윤활유 공급수단50에서는, 사이드 기어51과 피니언 기어105의 결합시에 있어서의 펌핑작용에 의하여 사이드 기어51과 피니언 기어105의 결합부로부터 관통구멍57을 통하여 오일 저장부56로 윤활유가 이송되어, 상기 실시예와 같이 오일 공급 홈45와 오일 저장구멍46과 환상 오일 홈47을 거쳐 클러치판54, 58의 슬라이딩 면 사이로 윤활유가 공급되어 슬라이딩 면이 윤활됨으로써, 이니셜 토크 내에서 차동할 때에 있어서의 클러치판54, 58의 마 찰음의 발생이 방지된다.

본 발명에 관한 차동장치는, 사이드 기어와 피니언 기어의 결합부에 있어서의 펌핑작용이나 사이드 기어의 회전에 의한 원심력 등을 이용하여 사이드 기어와 클러치판의 결합부로부터 양 클러치판 사이로 윤활유를 공급할 수 있기 때문에, 부품수를 늘리거나 차동장치의 구성을 복잡하게 하거나 하지 않고 양 클러치판 사이로 윤활유를 이송할 수 있고, 이니셜 토크 내에서 차동할 때에 있어서의 클러치판의 마찰음의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims

사이드 기어(side gear)와 일체적으로 회전하는 제1클러치판과, 차동기어 케이스와 일체적으로 회전하는 제2클러치판을 구비하는 클러치 수단을 구비한 차동장치(差動裝置)로서,

상기 차동기어 케이스 내의 윤활유를 양 클러치판의 슬라이딩 면 사이로 차동기어 케이스 내의 윤활유(潤滑油)를 공급하는 윤활유 공급수단으로서, 사이드 기어의 반경방향의 도중부에 있어서 사이드 기어의 축방향을 따라 연장되어 사이드 기어의 치저부(齒底部)에 연결되는 주 연결로와, 주 연결로로부터 사이드 기어의 반경방향의 외측측으로 연장되어 사이드 기어와 클러치판의 결합부로 연결되는 방사 연결로를 구비하고, 사이드 기어와 피니언 기어의 결합부에 있어서의 펌핑작용에 의하여 차동기어 케이스 내의 윤활유를 주 연결로로 공급하고, 사이드 기어의 회전에 의한 원심력에 의하여 주 연결로 내의 윤활유를 방사 연결로로부터 사이드 기어와 클러치판의 결합부로 공급하는 윤활유 공급수단을 설치하는 것

을 특징으로 하는 차동장치.
제1항에 있어서,

상기 사이드 기어의 스플라인 축부측에 있어서의 주 연결로의 직경을, 사이드 기어의 기어부측에 있어서의 주 연결로의 직경보다 큰 직경으로 설정한

것을 특징으로 하는 차동장치.
제2항에 있어서,

상기 사이드 기어와 클러치판의 결합부에 오일 저장부를 형성하고, 상기 오일 저장부에 상기 방사 연결로의 결합부측의 단부(端部)를 연결한

것을 특징으로 하는 차동장치.
제3항에 있어서,

상기 사이드 기어에 있어서 기어부와는 반대 측의 단부(端部)에서 오일 저장부를 차동기어 케이스 내로 연결한

것을 특징으로 하는 차동장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 사이드 기어와 제1클러치판의 적어도 일방의 결합부의 일부를 생략하여 오일 저장부를 형성한

것을 특징으로 하는 차동장치.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 제1클러치판과 제2클러치판의 적어도 일방에, 사이드 기어와 클러치판의 결합부에 공급되는 윤활유를 양 클러치판의 슬라이딩 면 사이로 공급하는 오일 공급 홈을 형성한

것을 특징으로 하는 차동장치.
제6항에 있어서,

상기 제1클러치판과 외측 클러치판의 적어도 일방의 슬라이딩 면에 오일 공급 홈에 연결되는 환상 오일 홈(環狀 oil 溝)을 형성한

것을 특징을 하는 차동장치.
제6항에 있어서,

상기 제1클러치판과 제2클러치판의 적어도 일방의 슬라이딩 면에, 오일 공급 홈으로부터 공급되는 윤활유를 저장하는 오일 저장구멍을 형성한

것을 특징으로 하는 차동장치.
제8항에 있어서,

상기 오일 저장구멍을 클러치판의 원주방향으로 설정간격을 두고 복수 형성함과 아울러, 인접하는 오일 저장구멍은 클러치판의 반경방향에 있어서 그 위치가 다르게 되는

것을 특징으로 하는 차동장치.
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