KR101454704B1 - 디퍼런셜 어셈블리 검사장치 및 검사방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디퍼런셜 어셈블리의 기어 전달 오차와 백래쉬 및 프리 로드를 측정할 수 있는 검사장치 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의하면 좌우 한 쌍의 사이드 기어와, 상하 한 쌍의 피니언 기어를 포함하는 디퍼런셜 어셈블리의 검사장치에 있어서, 구동모터로부터 회전력을 전달받아 회전하며, 상기 한 쌍의 사이드 기어 중 어느 하나의 축공에 결합되는 제1 헤드척과, 상기 제1 헤드척의 일측에 구비되는 제1 로터리 엔코더를 포함하는 구동축; 상기 구동축과 동일 축선 상에 설치되고, 상기 한 쌍의 사이드 기어 중 나머지 하나의 축공에 결합되는 제2 헤드척과, 상기 제2 헤드척의 일측에 구비되는 제2 로터리 엔코더와, 상기 제2 로터리 엔코더의 일측에 구비되는 회전 록킹부를 포함하는 종동축; 및 상기 종동축의 일측에 이격하여 설치되며, 상기 종동축의 회전에 부하를 가하는 부하발생부를 포함하고, 상기 회전 록킹부에 의해 상기 종동축의 회전이 구속된 상태에서 상기 구동모터의 정,역회전시, 상기 제1 로터리 엔코더에서 검출되는 펄스 신호에 의해 상기 디퍼런셜 어셈블리의 기어 백래쉬를 판단하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디퍼런셜 어셈블리 검사장치 및 검사방법{APPARATUS AND METHOD OF INSPECTION FOR DIFFERENTIAL ASSEMBLY}
본 발명은 디퍼런셜 어셈블리 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디퍼런셜 어셈블리의 기어 전달 오차와 백래쉬 및 프리 로드를 측정할 수 있는 검사장치 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것이다.
자동차는 엔진에서 연료를 연소시켜 동력을 발생시키고, 이러한 동력을 동력전달장치를 통해 구동륜으로 전달하여 차체를 전진 또는 후진시키게 된다. 여기서, 상기 동력전달장치는 크게 클러치, 변속기, 추진축, 디퍼런셜 어셈블리로 이루어진다.
이들의 기능을 개략적으로 살펴보면, 클러치는 엔진에서 발생되는 동력을 마찰력에 의해 변속기로 전달하거나 차단하고, 변속기는 다수의 기어를 구비하는 것으로 차속에 따라 적절한 기어비를 선택하여 엔진의 회전을 감속 또는 증속시키며, 추진축은 변속기의 출력축에 연결되어 노면의 충격이나 적하(積荷)의 변동에 따른 진동에 대해 엔진의 동력을 무리없이 구동륜에 전달하기 위해 제공된다.
한편, 디퍼런셜 어셈블리는 고속으로 회전하는 복수의 기어들의 조합으로 구성되며, 도 1은 한국공개실용신안공보 제20-1998-025931호(특허문헌 1)에 개시된 디퍼런셜 어셈블리의 일 예를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디퍼런셜 어셈블리는 구동 피니언(미도시)과 치합되어 회전하면서 디퍼런셜 어셈블리를 회전시키는 드라이브 기어(11)와, 드라이브 기어(11)에 볼트로 체결되어 회전하는 케이스(10)와, 케이스(10)의 내부에 위치되고 차륜 축(15)과 스플라인 결합되는 2개의 사이드 기어(14)와, 사이드 기어(14)의 상하측에서 사이드 기어(14)와 치합함으로써 사이드 기어(14)를 구동하거나 사이드 기어(14)에 서로 다른 속도를 부여하는 피니언 기어(13)와, 피니언 기어(13)를 케이스(10)에 고정하고 피니언 기어(13)의 자전 중심이 되는 피니언 샤프트(12)와, 케이스(10)와 사이드 기어(14) 사이에 설치되어 피니언 기어(13)와 사이드 기어(14)의 치합 유격을 조정하는 스페이서(16)로 구성되어 있다.
정상 주행의 경우에는 드라이브 기어(11)에 의해 케이스(10)가 회전하고, 피니언 기어(13) 및 사이드 기어(14)가 케이스(10)와 일체로 회전하여 차량의 좌우측 바퀴에 동일한 회전력을 부여한다.
만약, 좌우측 바퀴 중 어느 하나에 큰 저항이 걸리게 되면 그 바퀴에 결합된 차륜 축(15)이 회전되지 못하고 고정된다. 이때, 피니언 기어(13)가 피니언 샤프트(12)를 기준으로 자전하여, 고정되지 않은 차륜 축(15)에 결합된 사이드 기어(14)를 회전시키게 되므로, 저항이 걸리지 않은 바퀴의 회전 속도가 케이스(10)의 회전 속도보다 빨라지게 된다.
즉, 디퍼런셜 어셈블리는 도로의 곡선 구간에서, 양측의 바퀴에 작용하는 마찰력의 크기에 따라 각 바퀴에 가해지는 토크와 회전수를 서로 다르게 조정함으로써 차량이 원만하게 회전 주행할 수 있게끔 하는 역할을 한다.
상술한 바와 같이, 디퍼런셜 어셈블리는 여러 개의 기어가 치합되어 있어, 치차간에 원활한 구동을 위하여 공차를 갖게 된다.
그러나, 상기 공차는 치합 구동시 전달 과정에서 오차가 발생하게 되는데, 이때 전달 오차는 입력 신호와 출력 신호의 차이 발생을 의미하는 것으로, 이 전달 오차의 발생은 치합 전달 과정에서 치형의 변형은 물론이고, 진동과 소음을 유발하며, 치합 구동의 신뢰성을 저하시키게 되는 문제점이 있다.
따라서, 치합 구동의 신뢰성 향상과 치형의 변형 및 진동 소음 감소를 위해서는 무엇보다도 치합 전달 오차를 없애야 하는데, 이 치합 전달 오차를 없애기 위해서는 오차 발생 부위를 정확하게 측정하여야 할 필요가 있다.
또한, 백래쉬(back lash)란 한 쌍의 기어를 맞물렸을 때 치면 사이에 생기는 틈새로 일종의 기어 틈새를 의미한다. 한 쌍의 기어를 매끄럽게 회전시키기 위해서는 적절한 백래쉬가 필요한데, 백래쉬가 너무 적으면 윤활이 불충분하게 되기 쉬워서 치면끼리의 마찰이 커지며, 백래쉬가 너무 크면 기어의 맞물림이 나빠져 파손되기 쉽기 때문이다.
따라서, 디퍼런셜 어셈블리에 있어서, 백래쉬의 정밀한 측정 및 시험은 성능평가나 설계에 매우 중요한 요소가 된다.
한편, 피니언 기어(13)와 사이드 기어(14)의 치합 유격을 조정하는 스페이서(16)가 정확히 조립되지 않은 경우, 피니언 기어(13)와 사이드 기어(14)가 너무 꽉 물리면 차륜 축(15)의 파단을 유발하게 되고, 반대로 너무 헐겁게 조립되는 경우에는 소음 및 진동 발생과 함께 피니언 기어(13) 또는 사이드 기어(14)가 파손될 위험이 있다.
종래에는 디퍼런셜 어셈블리의 성능 검증에 있어서, 대부분 디퍼런셜 어셈블리의 생산업체 등에서 자체 성능평가 장치나 방법을 개발하여 사용하고 있는데, 측정 정밀도가 매우 낮고, 특히 반복 특성 정밀도의 편차가 크게 나오는 등 측정 데이터의 신뢰도에 많은 문제점이 있다.
또한, 전달 오차와 백래쉬 측정을 각각 별개의 장치에서 따로 진행하기 때문에 검사에 소요되는 시간과 비용이 상당할 뿐만 아니라, 스페이서(16)의 조립 불량 여부를 검사하는 장치는 전무한 실정이다.
KR 20-1998-025931 U (1998.08.05 공개) KR 10-2009-0114847 A (2009.11.04 공개)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시예는, 기어 전달 오차와 백래쉬 측정 및 스페이서의 조립 불량 여부를 검사하기 위한 프리 로드(free load) 측정이 가능한 디퍼런셜 어셈블리 검사장치와, 이를 이용한 검사방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 좌우 한 쌍의 사이드 기어와, 상하 한 쌍의 피니언 기어를 포함하는 디퍼런셜 어셈블리의 검사장치에 있어서, 구동모터로부터 회전력을 전달받아 회전하며, 상기 한 쌍의 사이드 기어 중 어느 하나의 축공에 결합되는 제1 헤드척과, 상기 제1 헤드척의 일측에 구비되는 제1 로터리 엔코더를 포함하는 구동축; 상기 구동축과 동일 축선 상에 설치되고, 상기 한 쌍의 사이드 기어 중 나머지 하나의 축공에 결합되는 제2 헤드척과, 상기 제2 헤드척의 일측에 구비되는 제2 로터리 엔코더와, 상기 제2 로터리 엔코더의 일측에 구비되는 회전 록킹부를 포함하는 종동축; 및 상기 종동축의 일측에 이격하여 설치되며, 상기 종동축의 회전에 부하를 가하는 부하발생부를 포함하는 디퍼런셜 어셈블리 검사장치가 제공된다.
이때, 상기 구동모터의 회전축 상에 토크미터가 구비될 수 있다.
또한, 상기 구동모터의 회전축 일측에 제1 풀리가 구비되고, 상기 구동축의 일측에는 상기 제1 풀리와 연동하여 회전하는 제2 풀리가 구비된다.
아울러, 상기 종동축의 일측에 제3 풀리가 구비되고, 상기 부하발생부의 회전축 일측에는 상기 제3 풀리와 벨트 또는 체인에 의해 연결되는 제4 풀리가 구비된다.
이때, 상기 회전 록킹부는, 상기 종동축과 일체로 회전하는 회전플레이트와, 상기 회전플레이트와 마찰하여 상기 종동축의 회전을 구속하는 한 쌍의 마찰패드를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제1 로터리 엔코더와 상기 제2 로터리 엔코더에서 각각 검출되는 펄스 신호를 서로 비교하여 기어 전달 오차를 판단하는 컨트롤러를 더 포함한다.
또한, 상기 회전 록킹부에 의해 상기 종동축의 회전이 구속된 상태에서 상기 구동모터의 정,역회전시, 상기 제1 로터리 엔코더에서 검출되는 펄스 신호에 의해 상기 디퍼런셜 어셈블리의 기어 백래쉬를 판단하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 토크미터에서 측정되는 토크 값을 미리 설정된 토크 값과 비교하여, 상기 디퍼런셜 어셈블리의 피니언 기어와 사이드 기어 조립 불량을 판단하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
한편, 상술한 디퍼런셜 어셈블리 검사장치를 이용하는 디퍼런셜 어셈블리 검사방법에 있어서, 상기 회전 록킹부를 언록킹(unlocking) 상태로 두고, 상기 부하발생부의 작동을 정지한 상태에서, 상기 구동모터 작동시 상기 토크미터에서 측정되는 토크 값을 미리 설정된 토크 값과 비교하여, 상기 디퍼런셜 어셈블리의 스페이서 조립 불량을 검사하는 것을 특징으로 하는 디퍼런셜 어셈블리 검사방법이 제공된다.
이때, 상기 회전 록킹부를 언록킹(unlocking) 상태로 두고, 상기 구동모터 작동시 상기 부하발생부에 의해 상기 종동축에 일정 부하를 계속 인가하면서 상기 제1 로터리 엔코더와 상기 제2 로터리 엔코더에서 각각 검출되는 펄스 신호를 서로 비교하여 기어 전달 오차를 검사할 수 있다.
또한, 상기 회전 록킹부에 의해 상기 종동축의 회전을 구속한 상태에서, 상기 구동모터를 정,역회전시킬 때 상기 제1 로터리 엔코더에서 검출되는 펄스 신호에 의해 상기 디퍼런셜 어셈블리의 기어 백래쉬를 검사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디퍼런셜 어셈블리 검사장치 및 검사방법에 의하면, 하나의 검사장치를 사용하여 디퍼런셜 어셈블리의 기어 전달 오차와 백래쉬 측정이 가능하여, 품질 관리가 용이하고 비용 및 시간 절감에 따른 생산성 향상의 효과가 있다.
또한, 프리 로드 측정에 의해 스페이서의 조립 불량 여부를 탐지할 수 있으므로, 주행중 차축 또는 디퍼런셜 어셈블리의 파손을 방지하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있고, 품질 향상에 따른 제품의 경쟁력 향상에 일조할 수 있다.
도 1은 일반적인 디퍼런셜 어셈블리의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디퍼런셜 어셈블리 검사장치의 구성도.
이하, 본 발명인 디퍼런셜 어셈블리 검사장치 및 검사방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
또한, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
아울러, 아래의 실시예에서는 기어박스의 일 예로서 차동기어 어셈블리를 들어 본 발명을 설명하고 있으나, 이로 인해 본 발명인 기어박스 검사장치에 적용될 수 있는 검사대상이, 차동기어 어셈블리에만 한정되는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
실시예
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디퍼런셜 어셈블리 검사장치의 구성도이다.
여기서, 디퍼런셜 어셈블리는 구동 피니언(미도시)과 치합되어 회전하면서 디퍼런셜 어셈블리를 회전시키는 드라이브 기어(11)와, 드라이브 기어(11)에 볼트로 체결되어 회전하는 케이스(10)와, 도면상 케이스(10)의 중공 좌,우측에 각각 위치되는 2개의 사이드 기어(14)와, 사이드 기어(14)의 상하측에서 사이드 기어(14)와 치합함으로써 사이드 기어(14)를 구동하거나 사이드 기어(14)에 서로 다른 속도를 부여하는 피니언 기어(13)와, 피니언 기어(13)를 케이스(10)에 고정하고 피니언 기어(13)의 자전 중심이 되는 피니언 샤프트(12)와, 케이스(10)와 사이드 기어(14) 사이에 설치되어 피니언 기어(13)와 사이드 기어(14)의 치합 유격을 조정하는 스페이서(16)로 구성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디퍼런셜 어셈블리 검사장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이 디퍼런셜 어셈블리의 케이스(10)의 일측과 타측에 각각 결합되는 구동축(200)과 종동축(300)을 포함하며, 구동축(200)은 구동모터(400)로부터 회전력을 전달받아 회전하고, 종동축(300)에는 부하를 가하기 위한 부하발생부(500)와,상기 회전 록킹부(330)에 의해 상기 종동축(300)의 회전이 구속된 상태에서 상기 구동모터(400)의 정,역회전시, 상기 제1 로터리 엔코더(220)에서 검출되는 펄스 신호에 의해 상기 디퍼런셜 어셈블리의 기어 백래쉬를 판단하는 컨트롤러(600)를 포함하여 구성된다.
구동축(200)은, 디퍼런셜 어셈블리의 케이스(10) 일측으로 삽입되어, 케이스(10)의 중공 일측에 배치된 사이드 기어(14)의 축공과 스플라인 결합하는 제1 헤드척(210)과, 구동축(200) 상에 구비되는 제1 로터리 엔코더(220)를 포함한다.
이때, 구동축(200)의 일측에 이격하여 구동모터(400)가 설치되는데, 구동모터(400)의 회전축은 구동축(200)과 평행하게 배치되며, 구동모터(400)의 구동에 의해 구동축(200)이 회전하게 된다. 이를 위해, 구동모터(400)의 회전축 단부에 제1 풀리(410)가 구비되고, 구동축(200)에는 벨트(B) 또는 체인 등의 회전력 전달수단에 의해 제1 풀리(410)와 연결되는 제2 풀리(230)가 구비된다.
즉, 구동모터(400)의 정,역회전시 회전력은 제1 풀리(410)와 회전력 전달수단 및 제2 풀리(230)를 통해 구동축(200)으로 전달되어, 구동축(200)이 회전하게 되는 것이다. 구동축(200) 회전시 제1 로터리 엔코더(220)는 구동축(200)의 회전에 따른 회전펄스를 발생하게 되는데, 이 회전펄스는 후술하는 컨트롤러(600)로 전송된다.
종동축(300)은 디퍼런셜 어셈블리를 기준으로, 구동축(200)의 반대편에 구동축(200)과 대향하여 설치된다. 이때, 종동축(300)은, 케이스(10)의 타측으로 삽입되어, 케이스(10)의 중공 타측에 배치된 사이드 기어(14)의 축공과 스플라인 결합하는 제2 헤드척(310)과, 종동축(300) 상에 구비되는 제2 로터리 엔코더(320)와, 제2 로터리 엔코더(320)의 일측에 구비되는 회전 록킹부(330)를 포함한다.
구동모터(400)의 구동에 의한 구동축(200) 회전시, 디퍼런셜 어셈블리의 피니언 기어(13) 및 사이드 기어(14)를 통해 종동축(300)의 제2 헤드척(310)으로 회전력이 전달되며, 종동축(300) 회전시 제2 로터리 엔코더(320)는 종동축(300)의 회전에 따른 회전펄스를 발생하게 되는데, 이 회전펄스는 후술하는 컨트롤러(600)로 전송된다.
종동축(300)의 일측에 이격하여 부하발생부(500)가 설치된다. 이 부하발생부(500)는 기어 전달 오차 측정시 종동축(300)의 회전 방향과 반대 방향으로 일정 부하를 가하여, 디퍼런셜 어셈블리의 입력측과 출력측에 작용하는 기어 전달 오차를 발생케 한다.
여기서 부하발생부(500)는, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 종동축(300)과 평행하게 설치되는 회전축과, 회전축의 일측에 설치되어 회전축에 대하여 마찰력을 가하는 브레이크 저항 발생장치(510)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 종동축(300)의 일측에는 제3 풀리(340)가 구비되고, 부하발생부(500)의 회전축 일측에는 벨트(B) 또는 체인 등의 회전력 전달수단에 의해 제3 풀리(340)와 연결되는 제4 풀리(520)가 구비된다.
따라서, 브레이크 저항 발생장치(510)에 의해 부하발생부(500)의 회전축에 일정 부하가 가해지면, 회전력 전달수단에 의해 종동축(300)의 제3 풀리(340)가 부하발생부(500)의 제4 풀리(520)와 연결되어 있으므로, 종동축(300)에 회전 방향과 반대 방향의 부하가 걸리게 된다.
회전 록킹부(330)는 디퍼런셜 어셈블리의 백래쉬 측정시 종동축(300)의 고정을 위한 것으로, 종동축(300)과 일체로 회전하는 회전 플레이트(331)와, 회전 플레이트(331)의 양측을 가압하여 마찰함으로써 회전 플레이트(331)와 함께 종동축(300)의 회전을 고정시키는 한 쌍의 마찰패드(332)를 포함한다.
이때, 한 쌍의 마찰패드(332)는, 예를 들어 자전거 브레이크 장치처럼, 마찰패드(332)에 연결된 케이블(미도시)을 견인하는 방식에 의해 회전 플레이트(331)의 양측을 가압하여 마찰하도록 할 수 있다.
또한, 구동축(200) 또는 종동축(300)의 일측에 이격하여 컨트롤러(600)가 설치된다. 이때, 제1 로터리 엔코더(220)와 제2 로터리 엔코더(320)에서 각각 검출되어 컨트롤러(600)로 전송된 펄스 신호를 서로 비교함으로써 기어 전달 오차를 확인할 수 있으며 특히, 펄스 신호의 왜곡을 탐지함으로써 치면 불량 여부를 파악할 수 있게 된다. 컨트롤러(600)의 일측에는 이러한 펄스 신호를 육안으로 확인할 수 있도록 디스플레이하는 디스플레이부(700)가 더 구비될 수 있다.
아울러, 회전 록킹부(330)에 의해 종동축(300)의 회전이 구속된 상태에서 구동모터(400)를 미세하게 정,역회전할 때, 제1 로터리 엔코더(220)에서 검출되어 컨트롤러(600)로 전송되는 펄스 신호에 의해, 디퍼런셜 어셈블리의 기어 백래쉬를 측정할 수 있다.
한편, 구동모터(400)의 회전축 상에는 토크미터(420)가 구비되며, 피니언 기어(13)와 사이드 기어(14) 또는 스페이서(16)의 조립 불량 검사를 위한 프리 로드 측정시, 토크미터(420)에서 측정되어 컨트롤러(600)로 전송되는 토크값에 의해 조립 불량 여부를 알 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상술한 바와 같은 디퍼런셜 어셈블리 검사장치(100)를 이용하여 기어 전달 오차 측정, 기어 백래쉬 측정, 및 프리 로드 측정을 선택적으로 수행할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 디퍼런셜 어셈블리 검사방법에 대하여 설명하기로 한다.
기어 전달 오차 측정
디퍼런셜 어셈블리의 일측(입력측) 사이드 기어(14)에 구동축(200)의 제1 헤드척(210)을 스플라인 결합하고, 디퍼런셜 어셈블리의 타측(출력측) 사이드 기어(14)에 종동축(300)의 제2 헤드척(310)을 스플라인 결합한다. 이때, 사이드 기어(14)의 축공과 제1 헤드척(210) 및 제2 헤드척(310)의 스플라인 결합 유격이 '0'이 되게 한다.
이후, 구동모터(400)를 구동하여 구동축(200)을 회전시키면, 구동축(200)의 회전력이 디퍼런셜 어셈블리를 통해 종동축(300)으로 전달되어, 구동축(200)과 함께 종동축(300)이 회전하게 된다.
이때, 회전 록킹부(330)는 언록킹(unlocking) 상태이며, 종동축(300)에는 부하발생부(500)에 의해 일정 부하가 계속 인가되어, 디퍼런셜 어셈블리는 한 쌍의 피니언 기어(13)와 한 쌍의 사이드 기어(14) 사이에 물림율이 발생하게 된다.
기어 전달 오차는 구동축(200)의 회전에 따라 제1 로터리 엔코더(220)에서 발생되는 회전펄스 신호와, 종동축(300)의 회전에 따라 제2 로터리 엔코더(320)에서 발생되는 회전펄스 신호를 각각 컨트롤러(600)로 전송하여 서로 비교함으로써 알 수 있다. 기어 전달 오차 발생시에는 제1 로터리 엔코더(220)의 회전 펄스 신호와 제2 로터리 엔코더(320)의 회전 펄스 신호가 서로 다른 패턴을 보이거나, 위상차가 발생하게 된다.
아울러, 제1 로터리 엔코더(220) 또는 제2 로터리 엔코더(320)의 펄스 신호 계속 중에, 정상적인 주기의 신호 패턴이 아니라 왜곡된 형태의 신호 패턴이 나타나는 경우가 있는데, 이는 치면 불량으로 인한 기어 전달 오차가 발생하였음을 나타낸다. 예를 들어, 구동축(200)에 구비되는 제1 로터리 엔코더(220)의 펄스 신호가 왜곡된 형태로 나타나는 경우, 구동축(200)의 제1 헤드척(210)이 스플라인 결합된 사이드 기어(14), 또는 이 사이드 기어(14)와 치합하는 피니언 기어(13)의 치면 불량을 확인해 보는 것이 바람직하다.
기어 백래쉬 측정
디퍼런셜 어셈블리의 일측(입력측) 사이드 기어(14)에 구동축(200)의 제1 헤드척(210)을 스플라인 결합하고, 디퍼런셜 어셈블리의 타측(출력측) 사이드 기어(14)에 종동축(300)의 제2 헤드척(310)을 스플라인 결합한다. 이때, 사이드 기어(14)의 축공과 제1 헤드척(210) 및 제2 헤드척(310)의 스플라인 결합 유격이 '0'이 되게 한다. 또한, 회전 록킹부(330)를 작동시켜 종동축(300)의 회전을 고정한다.
이후, 구동모터(400)를 미세하게 정회전 또는 역회전시켜, 사이드 기어(14)와 피니언 기어(13)의 치차가 서로 부딪히는 시점까지 구동축(200)의 회전각도를 제1 로터리 엔코더(220)로 검출하여 기어 백래쉬를 측정한다.
이때, 사이드 기어(14)와 피니언 기어(13)의 치차가 서로 부딪혔는지 여부는 토크미터(420)에서 측정되어 컨트롤러(600)로 전송되는 토크 값의 증가로부터 알 수 있다.
프리 로드 측정
피니언 기어(13)와 사이드 기어(14)의 테이퍼진 일면이 서로 경사지게 치합함에 따라, 스페이서(16)의 조립 불량은 피니언 기어(13)와 사이드 기어(14)의 치합 정도에 영향을 주게 된다.
즉, 스페이서(16)에 의해 사이드 기어(14)가 피니언 기어(13) 방향으로 너무 세게 가압되면, 피니언 기어(13)와 사이드 기어(14)가 뻑뻑하게 치합되어 차축의 파손을 야기할 위험이 크다. 반면에, 스페이서(16)에 의해 사이드 기어(14)와 피니언 기어(13)가 너무 헐겁게 치합되면 진동과 소음이 발생하게 되는 문제가 있다.
종래에는 이러한 스페이서(16)의 조립 불량을 검사할 수 있는 장치가 전무하였고, 별도로 스페이서(16)의 조립 불량 여부를 검사하는 검사 공정을 마련하지도 않았다. 그러나, 스페이서(16)의 조립 불량은 차축 파손 또는 디퍼런셜 어셈블리의 진동 및 소음 발생을 일으키는 주원인에 해당하므로, 이러한 스페이서(16)의 조립 불량 여부는 검사 공정에서 반드시 실시되어야 할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 구동모터(400) 작동시 토크미터(420)에서 측정되어 컨트롤러(600)로 전송되는 토크 값에 의해 스페이서(16)의 조립 불량을 검사할 수 있다. 이때, 회전 록킹부(330)는 언록킹 상태인 것이 바람직하고, 종동축(300)은 부하발생부(500)에 의해 일정 부하가 인가되지 않는 프리 로드(free load) 상태인 것이 바람직하다.
이때, 토크미터(420)에서 측정된 토크 값이 미리 설정된 값보다 큰 경우에는 피니언 기어(13)와 사이드 기어(14)가 너무 뻑뻑하게 치합된 경우에 해당하며, 토크미터(420)에서 측정된 토크 값이 미리 설정된 값보다 작은 경우에는 너무 헐겁게 치합된 경우에 해당한다. 따라서, 검사결과 이에 해당할 경우에는 피니언 기어(13)와 사이드 기어(14) 및 스페이서(16)의 분해 후 재조립이 필요하다.
100 : 디퍼런셜 어셈블리 검사장치
200 : 구동축
210 : 제1 헤드척
220 : 제1 로터리 엔코더
300 : 종동축
310 : 제2 헤드척
320 : 제2 로터리 엔코더
330 : 회전 록킹부
400 : 구동모터
420 : 토크미터
500 : 부하발생부
600 : 컨트롤러
700 : 디스플레이부

Claims (11)

  1. 좌우 한 쌍의 사이드 기어(14)와, 상하 한 쌍의 피니언 기어(13)를 포함하는 디퍼런셜 어셈블리의 검사장치에 있어서,
    구동모터(400)로부터 회전력을 전달받아 회전하며, 상기 한 쌍의 사이드 기어(14) 중 어느 하나의 축공에 결합되는 제1 헤드척(210)과, 상기 제1 헤드척(210)의 일측에 구비되는 제1 로터리 엔코더(220)를 포함하는 구동축(200);
    상기 구동축(200)과 동일 축선 상에 설치되고, 상기 한 쌍의 사이드 기어(14) 중 나머지 하나의 축공에 결합되는 제2 헤드척(310)과, 상기 제2 헤드척(310)의 일측에 구비되는 제2 로터리 엔코더(320)와, 상기 제2 로터리 엔코더(320)의 일측에 구비되는 회전 록킹부(330)를 포함하는 종동축(300); 및
    상기 종동축(300)의 일측에 이격하여 설치되며, 상기 종동축(300)의 회전에 부하를 가하는 부하발생부(500)를 포함하고,
    상기 회전 록킹부(330)에 의해 상기 종동축(300)의 회전이 구속된 상태에서 상기 구동모터(400)의 정,역회전시, 상기 제1 로터리 엔코더(220)에서 검출되는 펄스 신호에 의해 상기 디퍼런셜 어셈블리의 기어 백래쉬를 판단하는 컨트롤러(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디퍼런셜 어셈블리 검사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동모터(400)의 회전축 상에 토크미터(420)가 구비되는 것을 특징으로 하는 디퍼런셜 어셈블리 검사장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동모터(400)의 회전축 일측에 제1 풀리(410)가 구비되고, 상기 구동축(200)의 일측에는 상기 제1 풀리(410)와 연동하여 회전하는 제2 풀리(230)가 구비되는 것을 특징으로 하는 디퍼런셜 어셈블리 검사장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 종동축(300)의 일측에 제3 풀리(340)가 구비되고, 상기 부하발생부(500)의 회전축 일측에는 상기 제3 풀리(340)와 벨트 또는 체인에 의해 연결되는 제4 풀리(520)가 구비되는 것을 특징으로 하는 디퍼런셜 어셈블리 검사장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 회전 록킹부(330)는,
    상기 종동축(300)과 일체로 회전하는 회전 플레이트(331)와, 상기 회전 플레이트(331)와 마찰하여 상기 종동축(300)의 회전을 구속하는 한 쌍의 마찰패드(332)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디퍼런셜 어셈블리 검사장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 로터리 엔코더(220)와 상기 제2 로터리 엔코더(320)에서 각각 검출되는 펄스 신호를 서로 비교하여 기어 전달 오차를 판단하는 컨트롤러(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디퍼런셜 어셈블리 검사장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 토크미터(420)에서 측정되는 토크 값을 미리 설정된 토크 값과 비교하여, 상기 디퍼런셜 어셈블리의 스페이서(16) 조립 불량을 판단하는 컨트롤러(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디퍼런셜 어셈블리 검사장치.
  9. 청구항 2에 기재된 디퍼런셜 어셈블리 검사장치를 이용하는 디퍼런셜 어셈블리 검사방법에 있어서,
    상기 회전 록킹부(330)를 언록킹(unlocking) 상태로 두고, 상기 부하발생부(500)의 작동을 정지한 상태에서, 상기 구동모터(400) 작동시 상기 토크미터(420)에서 측정되는 토크 값을 미리 설정된 토크 값과 비교하여, 상기 디퍼런셜 어셈블리의 스페이서(16) 조립 불량을 검사하는 것을 특징으로 하는 디퍼런셜 어셈블리 검사방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 회전 록킹부(330)를 언록킹(unlocking) 상태로 두고, 상기 구동모터(400) 작동시 상기 부하발생부(500)에 의해 상기 종동축(300)에 일정 부하를 계속 인가하면서 상기 제1 로터리 엔코더(220)와 상기 제2 로터리 엔코더(320)에서 각각 검출되는 펄스 신호를 서로 비교하여 기어 전달 오차를 검사하는 것을 특징으로 하는 디퍼런셜 어셈블리 검사방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 회전 록킹부(330)에 의해 상기 종동축(300)의 회전을 구속한 상태에서, 상기 구동모터(400)를 정,역회전시킬 때 상기 제1 로터리 엔코더(220)에서 검출되는 펄스 신호에 의해 상기 디퍼런셜 어셈블리의 기어 백래쉬를 검사하는 것을 특징으로 하는 디퍼런셜 어셈블리 검사방법.
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