KR101814214B1 - 토크 링을 통합하는 정면 기어 차동 장치 - Google Patents

토크 링을 통합하는 정면 기어 차동 장치 Download PDF

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스티븐 제이. 코크런
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파울 엔. 헤르만
스티븐 제이. 로드코
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이턴 코포레이션
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Abstract

적어도 하나의 헬리컬 톱니(50)와 헬리컬 피니언(12)을 가지는 헬리컬 정면 기어를 포함하는 사이드 기어(14)를 가지는 기어 세트(10)가 제공된다. 헬리컬 피니언(12)은 적어도 하나의 헬리컬 톱니(20)을 갖고 또한 약 20°미만인 에이펙스 각도를 가진다. 헬리컬 피니언(12)은 사이드 기어(14)와 맞물림 결합을 하도록 구성될 수 있다. 차동 장치 또한 제공된다. 차동 장치는 차동 케이스(64)와 기어 세트(10)를 포함한다. 차동 장치는 헬리컬 피니언(12)을 지지하도록 구성된 토크 링(18)을 더 포함할 수 있다.

Description

토크 링을 통합하는 정면 기어 차동 장치{FACE GEAR DIFFERENTIALS INCORPORATING A TORQUE RING}
본 발명은 헬리컬 정면 기어(helical face gear)를 포함하는 제1기어와 헬리컬 정면 기어와 맞물림 결합하는 헬리컬 피니언을 포함하는 제2기어를 포함하는 기어 세트에 관한 것이다. 기어 세트는 차동 장치에 사용하도록 구성될 수 있다.
차동 장치에 사용하기 위한 헬리컬 정면 기어는 예컨대 미국특허 제3,253,483호와 미국특허 제4,791,832호에 주어진 것과 같이 기술분야에 공지되어 있다. 그러나, 차동 장치에 헬리컬 정면 기어를 통합하는 것은, 기어 세트의 성능에 역 영향을 미칠 수 있는, 기어 톱니 구조의 결정과 기어들의 강도에 관한 제한들로 인해 상업적으로 활용되지 않고 있다.
이들 제한들을 극복할 수 있는 정면 기어 기술을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 정면 기어 기술은 훌륭하게 지지될 수 있는 보다 및/또는 큰 직경의 피니언들과 보다 튼튼한 주 헬리컬 정면 기어들을 선택할 수 있도록 해준다. 차동 장치와 관련해 정면 기어 기술의 사용에 관해, 토크 링(torque ring)과 관련해 정면 기어 기술을 사용하는 작은 크기의 사이드 기어들은 패키징과 디자인에서 큰 유연성이 이루어지도록 한다. 게다가, 몇몇 실시예들에서, 기어 세트와 토크 링의 소형화 특성(compact nature)은, 동적인 힘들을 보다 유리한 방식으로 지향시키고 또한 다양한 모델의 차량들의 다양한 패키징 디자인과 관련해 동일한 기어 세트와 내부 부품들을 사용할 수 있도록 하므로, 이에 의해 차동 장치의 트랜스포터빌리티(transportability)를 향상시킨다.
본 발명의 목적은 다양한 모델의 차량의 다양한 패키징과 관련해서 동일한 기어 세트와 내부 부품을 사용할 수 있도록 해주는 기어 세트와, 이를 포함하는 차동 장치를 제공하는 것이다.
적어도 하나의 헬리컬 톱니(helical tooth)과 헬리컬 피니언을 가지는 헬리컬 정면 기어로 구성되는 사이드 기어를 포함하는 기어 세트가 제공된다. 헬리컬 피니언은 적어도 하나의 헬리컬 톱니를 가질 수 있고 또한 약 20°미만인 에이펙스 각도(apex angle)를 가질 수 있다. 헬리컬 피니언은 사이드 기어와 맞물림 결합을 하도록 구성될 수 있다. 차동 장치가 또한 제공될 수 있다. 차동 장치는 차동 케이스와 기어 세트를 포함할 수 있다. 기어 세트는 적어도 하나의 헬리컬 톱니와 헬리컬 피니언을 가지는 헬리컬 정면 기어를 포함하는 사이드 기어를 포함할 수 있다. 헬리컬 피니언은 적어도 하나의 헬리컬 톱니를 가질 수 있고 또한 약 20°미만인 에이펙스 각도를 가질 수 있다. 차동 장치는 헬리컬 피니언을 지지하도록 구성되는 토크 링을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따라, 기어 세트를 다양한 모델의 차량과 차동 장치에 사용할 수 있고 또한 기어 세트를 사용한 차동 장치의 크기를 작게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 제1기어의 사시도.
도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 제2기어의 정면도.
도 2b은 도 2a의 제2기어의 측면도.
도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따라 도 1의 제1기어와 사용하기 위한 토크 링의 사시도.
도 3b는 도 3a의 토크 링의 측면도.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 제1기어의 에이펙스 각도를 개략적으로 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 제1기어의 이뿌리면(tooth flank) 기하학적 구조를 개략적으로 설명하는 도면.
도 6a는 차동 장치에 통합되는 본 발명의 한 실시예에 따른 기어 세트의 단면도.
도 6b는 도 6a의 기어 세트의 일부분의 정면도.
도 7은 차동 장치에 통합되는 본 발명의 한 실시예에 따른 기어 세트의 단면도.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 기어 세트를 포함하는 전기적으로 선택가능한 차동 잠금 장치의 분해도.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따라 토크 제한 퓨즈와 기어 세트를 포함하는 차동 장치의 단면도.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따라 토크 제한 클러치 판과 기어 세트를 포함하는 차동 장치의 단면도.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따라 공압/유압 액추에이터와 기어 세트를 포함하는 차동 장치의 부분 단면도.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따라 기어 세트를 포함하는 차동 장치의 단면도.
첨부도면들을 참조하여 예로서 본 발명의 실시예들을 설명한다.
그 예들이 여기에서 설명되고 또한 첨부도면에 도시되는 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 실시예들과 관련해 설명되지만, 본 발명을 이들 실시예들에 한정하는 것으로 이해하여서는 안된다. 반대로, 본 발명은 첨부 청구항들에 의해 구체화되는 본 발명의 사상과 범위에 포함될 수 있는 대안들과, 수정안들과 그리고 등가안들을 커버하는 것으로 이해해야 한다.
본 발명에 따른 기어 세트(10)는 제1기어(12)와 제2기어(14)를 포함할 수 있다. 도 1과 2를 참조하면, 제1기어(12)는 헬리컬 피니언을 포함할 수 있고, 또한 제2기어(14)는 사이드 기어를 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 제1기어(12)는 차동 장치에 사용하기 위한 헬리컬 피니언을 포함할 수 있다. 차동 장치에 대한 이 실시예에서, 제1기어(12)가 제공되어 토크 링(18)에서 제2기어(14)(예컨대, 사이드 기어(14))로 토크를 전달할 수 있다. 토크 링(18)은 도 3a와 3b에 도시된 것과 같을 수 있고 또한 여기에서 더 상세히 설명하는 것과 같이 구성될 수 있다. 다르게는, 제1기어(12)가 제공되어 한 사이드 기어(14)에서 다른 사이드 기어(14)로 토크를 전달할 수 있다. 게다가 이 실시예에서, 다수의 피니언(12)들이 있을 수 있다. 기어 세트(10)에서 피니언(12)들의 숫자는 변할 수 있다. 그러나, 피니언(12)들을 차동 장치에 사용하면 기어 세트(10)에 적어도 2개의 피니언(12)들이 있을 수 있다. 다른 실시예에서 많은 또는 적은 피니언(12)들을 사용할 수 있다 하더라도, 본 실시예에서 피니언(12)들의 숫자는 약 여섯 개일 수 있다. 반대로, 차동 장치를 위한 통상적인 기어 세트에서 사용될 수 있는 베벨 피니언들의 숫자는 단지 약 네 개일 수 있다. 차동 장치에 사용되는 피니언(12)들의 최대 숫자는 다음의 식을 사용하여 결정할 수 있는데, 피니언(12)의 외측 직경은 do.p 로 표시되고, 대응하는 사이드 기어(14)의 내측 직경은 din.sg 로서 표시된다.
Figure 112012002753598-pct00001
(식 1)
피니언(12)들의 크기 또한 변할 수 있다. 그러나, 한 실시예에서, 피니언(12)들은, 차동 장치에서 사용되는 통상적인 베벨 피니언 기어의 크기의 약 1/2일 수 있다. 이외에도, 피니언(12)들은 통상적인 기어 설계와 비교하면 낮은 에이펙스 각도(
Figure 112016102351801-pct00002
)를 가지도록 구성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 피니언(12)의 에이펙스 각도를 개략적으로 설명하는 것이 도시되어 있다. 한 실시예에서, 에이펙스 각도(
Figure 112016102351801-pct00003
)는 약 20°미만일 수 있다. 에이펙스 각도(
Figure 112016102351801-pct00004
)는 다음의 식을 따를 수 있는데, do.p 는 피니언(12)의 외측 직경이고, dl.p 는 피니언(12)의 한계 직경(limt diameter)이고, do.sg 는 사이드 기어(14)의 외측 직경이고 그리고 din.sg 는 사이드 기어(14)의 내측 직경이다.
Figure 112012002753598-pct00005
(식 2)
피니언(12) 상의 헬리컬 톱니(20)의 숫자와 그리고 피니언(12) 상의 헬리컬 톱니(20)의 이뿌리면의 기하학적 구조는 본 발명의 한 실시예에 따라 융통성이 있을 수 있다. 헬리컬 톱니(20)는 단조 기술(forging technology)로 형성할 수 있다. 기계-절단 기술 대신에 단조 기술의 사용은 피니언(12)의 강도를 현저히 개선시킬 수 있다. 또한 헬리컬 톱니(20)의 사용은 통상적인 베벨 피니언들과 비교하면 피니언들(12)들이 회전을 위해 위치하게 되는 곳을 덜 강조하게 되는데, 이는 인덱싱(indexing)의 필요성을 제거할 수 있다. 피니언(12) 상의 헬리컬 톱니(20)의 숫자는 피니언(12)들의 크기에 관해 낮은 톱니 수치(tooth count)를 고려할 수 있다. 예컨대, 피니언(12)의 톱니 수치(즉, 헬리컬 톱니(20)의 숫자)는 약 4 내지 10 사이일 수 있다. 비록 약 4 내지 10의 톱니 수치를 상세히 언급한다 하더라도, 피니언(12)들의 톱니 수치는 본 발명의 다른 실시예에서는 낮거나 또는 높을 수 있다.
도 5를 참조하면, 피니언(12) 상의 헬리컬 톱니(20)의 이뿌리면의 기하학적 구조(G)는 다음의 식에 따라 결정할 수 있는데, 여기서 rp=피니언(12)의 이뿌리면의 한 지점의 위치 벡터; Up,Vp=피니언(12)의 이뿌리면의 한 지점의 곡선(curvilinear)(가우시안(Guassian)) 좌표; rb.p=피니언(12)의 기저 실린더(base cylinder)의 반경; 및 τb.p=피니언(12)의 기저 나사각(base helix angle)이다.
Figure 112012002753598-pct00006
(식 3)
피니언(12)이 정지하면, 피니언(12)의 이뿌리면은 식 3으로 분석적으로 설명할 수 있다. 피니언(12)이 소정의 각도(
Figure 112016102351801-pct00007
)를 통해 그 축(22)을 중심으로 회전하고, 그리고 사이드 기어(14)의 축(24)을 따라 이동하면, 피니언(1)의 현재 위치에서 피니언(12)의 이뿌리면의 한 지점의 위치 벡터(
Figure 112016102351801-pct00008
)는 다음의 형식으로 나타낼 수 있다:
Figure 112012002753598-pct00009
(식 4)
피니언(12)은 또한 다양한 실시예들을 수용하기 위하여 구조적 형태들에 관해 유연성을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 피니언(12)은 도 6a와 6b에 설명한 것과 같이 C-클립(26)에 대한 접근(access)을 제공하도록 수정할 수 있다. C-클립(26)은 액슬 샤프트 상에 사이드 기어(14)를 축방향으로 위치시켜 액슬 샤프트 상에 유지하기 위해 제공될 수 있다. 다른 예에서, 피니언(12)은 도 7에 도시한 것과 같이 제1단부(30)에는 보스(boss)(28)를 그리고 제2단부(34)에는 대응 직경(counter diameter)(32)를 포함하도록 수정될 수 있다. 보스(28)와 대응 직경(32)은 피니언(12)을 더 잘 지지하도록 구성될 수 있고 또한 바이어스비를 변경하기 위해 제공될 수 있다. 보스(28)와 대응 직경(32)은 원하는 최종 결과에 따라 바이어스비를 증가 및/또는 감소시키도록 구성할 수 있다. 피니언(12)은 또한 축방향으로 연장하는 구멍(bore)(36)를 포함하도록 수정될 수 있다. 구멍(36)은 축(22)을 따라 피니언(12)의 중심을 통해 연장할 수 있다. 구멍(36)은 피니언(12)을 회전시키기 위한 액슬(axle)을 수용하도록 구성될 수 있다. 비록 구멍(36)을 상세히 설명하고 또한 도시하였다 하더라도, 피니언(12)은 본 발명의 다른 실시예에서 구멍(36)을 가지지 않을 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 피니언(12)의 제1단부(30)는 평평(flat)할 수 있고, 그리고 피니언(12)의 제2단부(34)(즉, 제1단부(30)에 대향하는 단부)는 반구형(semispherical)일 수 있다. 제2단부(34)는, 제2단부(34)가 도 3에 도시된 토크 링(18)의 외측면 표면(56)과 동일한 곡률 반경을 가지도록 반구형을 가지게끔 구성될 수 있다. 이외에도, 피니언(12)의 제2단부(34)는, 기어 세트(10)를 위한 하우징(예컨대, 차동 케이스)의 내측면 표면과 정합하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 토크 링(18)의 외측 형상을 유지하기 위해 다른 장치가 필요하지 않기 때문에 피니언(12)의 형상은 기어 세트(10)의 제어 마찰(control friction)을 도와줄 수 있게 된다. 비록 피니언(12)의 제1단부(30)가 평평하고, 또한 피니언(12)의 제2단부(34)가 반구형인 것으로 기술하였다 하더라도, 피니언(12)은 본 발명의 다른 실시예들에서는 다른 형상을 가질 수 있다.
제2기어(14)는 헬리컬 정면 기어를 포함할 수 있다. 제2기어(14)는 제1기어(12)와 맞물림 결합을 하도록 구성할 수 있다. 한 실시예에서, 제2기어(14)는 차동 장치에서 사용을 위한 사이드 기어를 포함할 수 있다. 차동 장치에 대한 이 실시예에서, 제2기어(14)는 제1기어(12)에서 출력(예컨대, 차량의 액슬 샤프트)으로 토크를 전달하도록 구성할 수 있다. 게다가, 차동 장치에 대한 이 실시예에서, 다수의(예컨대, 한 쌍의) 사이드 기어(14)들이 있을 수 있다. 사이드 기어(14) 각각은 제1환형 허브부(37)를 가질 수 있다. 환형 허브부(37) 각각은, 예컨대 차량의 액슬 샤프트(미도시)를 수용하도록 구성할 수 있다. 환형 허브부(37)는 내측 축방향으로 정렬된 개구(38)를 규정할 수 있다. 개구(38)를 규정하는 사이드 기어(14)의 환형 허브부(37)의 내측 방사상 표면은 다수의 스플라인(40)을 포함할 수 있다(즉, 스플라인이 형성될 수 있다). 액슬 샤프트(미도시)는 내측 축방향으로 정렬된 개구(38)를 규정하는 내측면 표면 상의 스플라인(40)들과 스플라인 상호연결을 통해 사이드 기어(14)에 연결될 수 있다. 따라서, 사이드 기어(14)는 한 쌍의 액슬 샤프트와 스플라인 결합을 하도록 구성될 수 있다.
다수의 사이드 기어(14)(예컨대, 차동 장치에서 사용을 위한 한 실시예에서)는 제1기어(12)의 대향하는 측면(opposing sides)들 위에 위치할 수 있다. 특히 한 실시예에서, 사이드 기어(14) 쌍은 헬리컬 피니언(12)을 유지하도록 구성되는 토크 링(18)의 대향하는 측면들 위에 위치할 수 있다. 사이드 기어(14) 각각은 외측면 표면(43)을 가지는 주부분(main portion)(42)을 가질 수 있다. 외측면 표면(43)은 사이드 기어(14)의 축(24) 둘레로 원주 방향으로 연장할 수 있다. 외측면 표면(43)은 외측면 표면(43)에서부터 방사상 외측으로 연장하는 적어도 하나의 돌출부(44)를 가질 수 있다. 돌출부(44)는 사이드 기어(14)를 지지하도록 구성될 수 있다. 특히, 돌출부(44)는 토크 링(18) 상의 대응요소(corresponding element)와 함께 사이드 기어(14)를 지지하도록 구성될 수 있다. 돌출부(44)는 토크 링(18) 내 대응하는 홈에 의해 수용되도록 구성될 수 있다. 사이드 기어(14)는 도시한 것과 같이 약 여섯 개의 돌출부(44)를 포함할 수 있다. 비록 여섯 개의 돌출부(44)들을 상세히 언급한다 하더라도, 사이드 기어(14)는 다른 실시예에서 적은 또는 많은 돌출부(44)들을 포함할 수 있다. 돌출부(44)들은 사이드 기어(14)의 강성(robustness)을 증가시키도록 구성될 수 있다.
사이드 기어(14)의 주부분(42)은 헬리컬 면(helical face)(46)을 더 포함할 수 있다. 각 사이드 기어(14)의 헬리컬 면(46)은 토크 링(18)에 대면할 수 있다. 각 사이드 기어(14)의 헬리컬 면(46)은 피니언(12)과 맞물림 결합을 할 수 있다. 그러므로 피니언(12)과 사이드 기어(14)는 기어 맞물림을 통해 토크를 공유할 수 있다. 한 실시예에서, 각 사이드 기어(14)는 헬리컬 면(46)에 대향하는 평평한 표면(48)을 더 가질 수 있다. 헬리컬 면(46)에 대향하는 표면(48)을 평평한 것으로 설명하였다 하더라도, 본 발명의 다른 실시예에서는 대향하는 표면이 반드시 평평할 필요는 없다.
헬리컬 면(46)은 다수의 톱니(teeth)(50)를 포함할 수 있다. 사이드 기어(14)의 헬리컬 톱니(50)는 단조로 만들 수 있다. 기계-절단 기술 대신에 단조 기술의 사용은 사이드 기어(14)의 강도를 상당히 개선시킬 수 있다. 이외에도, 사이드 기어(14)와 관련해 단조 기술의 사용은 사이드 기어(14)가 허브(hub)(52)를 가지도록 해준다. 허브(52)는 사이드 기어(14)와 통합되고 또한 사이드 기어(14)의 내측 직경(din.sg) 둘레에서 원주 방향으로 연장할 수 있다. 허브(52)는 방사상으로 연장하는 두께(T)를 가질 수 있다. 방사상으로 연장하는 두께(T)는 본 발명의 다른 실시예들에서는 변할 수 있다. 허브(52)는 가장 약한 지점에서 사이드 기어(14)의 강도를 개선하도록 구성될 수 있다. 사이드 기어(14)의 헬리컬 톱니(50) 각각은 허브(52)를 향해 방사상 내측으로 연장할 수 있다. 허브(52)는 사이드 기어(14)의 헬리컬 톱니(50) 각각과 통합될 수 있다. 한 실시예에서, 각 헬리컬 톱니(50)의 최상부 표면은 허브(52)의 최상부 표면과 실질적으로 동일 평면일 수 있다. 비록 한 실시예에서 허브(52)의 최상부 표면이 각 헬리컬 톱니(50)의 최상부 표면과 실질적으로 동일 평면일 수 있다 하더라도, 본 다른 실시예에들에서 허브(52)의 최상부 표면은 각 헬리컬 톱니(50)의 최상부 표면보다 높거나 또는 낮을 수 있다.
사이드 기어(14) 상의 헬리컬 톱니(50)의 숫자와 사이드 기어(14) 상의 헬리컬 톱니(50)의 이뿌리면의 기하학적 구조는 본 발명의 한 실시예에 따라 유연성 있게 될 수 있다. 사이드 기어(14)의 톱니 수치(즉, 헬리컬 톱니(50)의 숫자)는 낮은 톱니 수치를 고려할 수 있다. 예컨대, 톱니 수치는 12 정도로 낮을 수 있다. 비록 12 정도로 낮은 톱니 수치를 상세히 언급하였다 하더라도, 본 발명의 다른 실시예들에서 톱니 수치는 낮거나 또는 더 높을 수 있다. 사이드 기어(14) 상의 헬리컬 톱니(50)에 대한 이뿌리면은, 피니언(12)이 그 축(22)을 중심으로 회전하고 또한 사이드 기어(14)의 축(24) 둘레로 이동할 때 피니언 이뿌리면의 연속적인 위치들에 대한 포락면(enveloping surface)으로서 결정할 수 있다. 사이드 기어(14) 상의 톱니(50)의 이뿌리면의 한 지점의 위치벡터(r sg)에 대한 식은 아래에서 주어진 피니언 이뿌리면에 대한 식(식 5)으로부터 유도할 수 있다:
Figure 112012002753598-pct00010
(식 5)
r sg 를 결정하기 위해
Figure 112012002753598-pct00011
의 대입이 필요할 수 있다. 이는 아래에 주어진 접촉의 방정식(식 6)의 사용을 통해 이루어질 수 있다:
Figure 112012002753598-pct00012
(식 6)
식 6과 관련해, np 는 피니언 이뿌리면에 대한 단위 법선 벡터(unit normal vector)이고,
Figure 112016102351801-pct00013
는 사이드 기어(14)에 관한 피니언(12)의 합성 운동(resultant motion)의 벡터를 나타낸다. np 와
Figure 112016102351801-pct00014
둘 다는 아래 식(식 7과 8)에서 주어진 것과 같이
Figure 112016102351801-pct00015
의 함수이다.
Figure 112012002753598-pct00016
(식 7)
Figure 112012002753598-pct00017
(식 8)
식 7과 8에서
Figure 112016102351801-pct00018
에 해를 구함으로써,
Figure 112016102351801-pct00019
에 대해 유도된 식을 식 5에 대입할 수 있고, 이는 사이드 기어(14)의 톱니(50)의 이뿌리면에 대한 식으로 다시 돌아간다.
사이드 기어(14)는 지지 직경(supporting diameter)(53)를 더 포함할 수 있다. 특히, 지지 직경(53)은 제2환형 허브부(53)(예컨대, 제1환형 허브부(37)와 유사)를 포함할 수 있다. 그러나, 지지 직경(53)은 제1환형 허브부(37)의 외측 직경보다 큰 내측 직경을 가질 수 있다. 이외에도, 지지 직경(53)은 헬리컬 면(46)을 포함하는 사이드 기어(14)의 주부분(42)의 외측 직경보다 작은 외측 직경을 가질 수 있다. 지지 직경(53)은 사이드 기어(14)를 더 보강하도록 구성될 수 있다. 도 8을 참조하여, 본 발명의 한 실시예에 따라 기어 세트(10)를 통합하는 전기적으로 선택가능한 차동 잠금 장치의 분해도를 설명한다. 차동 장치는 스러스트 와셔(thrust washer) 및/또는 심(shim: 끼움쇄)(62)를 더 포함할 수 있다. 심(62)은 조립 동안에 적절한 사이드 기어(14) 배향/위치를 조정하도록 구성된다. 심(62)은 지지 직경(53) 근처에 배치되고 또한 제1환형 허브부(37) 둘레에 배치될 수 있다. 통상적인 기어 세트에서, 심(62)은 허브(37)의 단부에 위치할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따라 사이드 기어(14)를 포함하는 기어 세트(10)를 통합하는 차동 장치에서 심(62)의 위치는 축방향 테이크-업(공간)(axial take-up)에 영향을 미칠 수 있다.
상기에서 설명하였듯이, 한 실시예에서 제1기어(12)는 차동 장치에서 사용을 위한 헬리컬 피니언을 포함할 수 있고, 또한 제1기어(12)는 토크 링(18)에서 제2기어(예컨대, 사이드 기어(14)로 토크를 전달하기 위해 제공될 수 있다. 비록 기어 세트(10)가 한 실시예에서 토크 링(18)의 사용과 관련해 설명되었다 하더라도, 본 발명의 다른 실시예에서는 토크 링(18)이 생략될 수 있고 또한 제1기어(12)는 구멍(36)을 통해 연장하는 액슬 상에 지지될 수 있다. 토크 링(18)을 사용하는 실시예에서, 토크 링(18)은 링 형상일 수 있다. 토크 링(18)은 본 발명의 한 실시예에서 한 벌의 재료로 이루어질 수 있다(즉, 단일, 통합 및/또는 덩어리 구조를 포함한다). 토크 링(18)은 사이드 기어(14)들 사이에서 방사상 패턴으로 하나 이상의 피니언(12)들을 위치시키도록 구성될 수 있다. 토크 링(18)은 토크 링(18)의 외측 방사상 표면(56)에서부터 토크 링(18) 내측으로 연장하는 다수의 방사상 내측으로 연장하는 구멍(54)들을 가질 수 있다. 토크 링(18)의 외측 방사상 표면(56)은 도 3b에 도시한 것과 같이 원통형일 수 있다. 따라서, 토크 링(18)의 외측 방사상 표면(56)은 구형이 아닐 수 있다. 구형 외측 방사상 표면(56)은 토크 링(18)을 가지는 기어 세트(10)의 조립을 보다 어렵게 만들 수 있는 반면, 한 실시예에 따른 방사상 외측면 표면(56)은 원통형 형상은 조립을 쉽게 만든다.
토크 링(18)의 구멍(54)들은 각각 축을 가진다. 구멍(54)의 축은 실질적으로 방사상 외측으로 연장할 수 있다. 예컨대, 토크 링(18)을 통해 연장하는 거의 여섯 개의 구멍(54)이 있을 수 있다. 비록 여섯 개의 구멍들을 상세히 언급하지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 더 적은 또는 더 많은 구멍(54)들이 있을 수 있다. 구멍(54)들은 토크 링(18)의 원주 둘레에서 등각으로 이격될 수 있다. 비록 구멍(54)들이 토크 링(18)의 원주 둘레에 등각으로 이격되는 것으로 설명한다 하더라도, 구멍(54)들은 다른 실시예에서 다른 배열 및/또는 구성으로 이격될 수 있다. 피니언(12)들은 토크 링(18) 내 구멍(54)들 내에 배치될 수 있다. 이 방식에서, 피니언(12)은 토크 링(12) 둘레에 원주 방향으로 이격될 수 있다. 비록 구멍(54)들의 숫자와 관련해 더 적은 피니언(12)들이 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있다 하더라도, 피니언(12)들의 숫자는 토크 링(18) 내 구멍(54)들의 숫자에 대응할 수 있다. 본 발명의 이들 실시예들에서, 구멍(54)들 중 적어도 하나 이상은 개방되어 있을 수 있다. 구멍(54)들 중 적어도 하나 이상이 개방되어 있는 실시예들에서, 개방된 구멍(54)은 토크 링 둘레에 규칙적으로(예컨대, 등각으로) 이격될 필요가 없다. 대신에, 개방된 구멍(54)은 서로 간에 인접할 수 있고, 서로 간에 이격될 수 있고, 및/또는 다른 구성 및/또는 조합으로 배열될 수 있다.
피니언(12)은 구멍(54) 내에서 자유롭게 회전할 수 있다. 피니언(12)들은 토크 링(18)에 대한 하우징(예컨대, 차동 케이스)의 내측면 표면과 토크 링(18)의 방사상 내측부(58) 간에 축방향으로 트랩될(trapped) 수 있다. 그러므로 토크 링(18)에 대한 하우징과 토크 링의 방사상 내측부(58)는 피니언(12)이 축방향 이동하는 것을 억제한다. 방사상 내측부(58)는 토크 링(218)의 둘레에서 원주 방향으로 연장하여, 구멍(54)들 각각이 맹공(blind hole)을 포함하도록 한다. 외측 방사상 표면에서 구멍(54)의 제1단부는 개방되는 한편, 방사상 내측부(58)에서 구멍(54)의 제2단부는 폐쇄된다. 구멍(54)의 제2단부는 구멍(54)의 제1단부에 반대될 수 있다. 구멍(54)들이 맹공을 포함하기 때문에, 기어 세트(10)와 관련한 마찰의 량이 줄어들 수 있는데, 이는 피니언(12) 상에 작용하는 다른 이동 부분(예컨대, 차동 장치의 다른 이동 부품들)로부터 추가적인 마찰이 없기 때문이다. 이외에도, 방사상 내측부(58)는 토크 링(18)에 대한 수정의 필요성 없이도, 중심 액슬 샤프트(미도시)의 크기를 수정할 수 있도록 해준다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 토크 링(18)은 방사상 내측부(58)를 통해 중심 액슬 샤프트로 연장하는 개구(opening)를 포함할 수 있다. 개구는 기어 세트(10)의 부분 및/또는 완전한 조립 해체를 필요로 하는 일이 없이도, 공구 및/또는 다른 장치들이 중심 액슬 샤프트에 접근할 수 있도록 구성될 수 있다.
토크 링(18)은 토크 링(18)의 측면 표면들 내에 채널(60)들을 더 포함할 수 있다. 토크 링(18)은 그들의 외측면 표면들 상에 피니언(12)들을 지지하고 또한 사이드 기어(14)와 맞물림 결합으로 피니언(12)들을 제한하도록 구성될 수 있다. 토크 링(18)은 피니언(12)(예컨대, 피니언(12)의 외측 직경부(do.p)) 상에 압력을 부여하여 피니언들을 사이드 기어(14)의 축(24)(예컨대, 축 중심선)을 중심으로 방사상으로 이동시킬 수 있다. 피니언(12)과 사이드 기어(14) 간의 맞물림 결합으로 인해, 사이드 기어(14)들은 그들의 축(24) 둘레에 회전하도록 힘을 받는다. 출력(예컨대, 액슬 샤프트)이 사이드 기어(14)에 그라운드되고 또한 연결되기 때문에, 기어 세트(10)를 통합한 차량은 이동할 수 있다. 사이드 기어(14)들이 출력(예컨대, 액슬 샤프트)을 통한 그라운딩으로 상이한 속도로 회전하도록 힘을 받게 되면, 피니언(12)들은 토크 링(18) 내에서 회전하고 또한 사이드 기어(14)와 맞물려 보상하게 된다. 피니언(12)의 헬리컬 톱니(20)는 토크 링(18)의 측면 표면들 내 채널(60)(즉, 대향하는 채널(60)들 내측으로 연장할 수 있다. 사이드 기어(14)의 헬리컬 면(46) 상의 헬리컬 톱니(50)는 또한 토크 링(18)의 측면 표면들 내 채널(60)들 내측으로 연장할 수 있다. 이 방식에서, 피니언(12)의 헬리컬 톱니(20)들은 사이드 기어(14)의 헬리컬 톱니(50)와 맞물림 결합을 할 수 있다.
토크 링(18)은 다양한 실시예들을 수용하기 위한 구조적 형태들에 관해 유연성을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 토크 링(18)은 예컨대 한 실시예의 도 6a 및 6b에 도시한 것과 같이 액슬 샤프트 C-클립(26)에 접근하고 유지하기 위한 특징들을 포함하도록 수정될 수 있다. 예컨대, 토크 링(18)은 토크 링(18)이 겪을 수 있는 허용가능한 차동 토크의 양을 지배하는 규정된 전단값(shear value)에서 작동하지 않도록 설계되는 기계적 퓨즈 링크(fuse link)(68)를 포함하도록 수정될 수 있다. 예컨대 기계적 퓨즈 링크(68)는 규정된 토크에서 전단(剪斷)하게 되는 전단핀(shear pin)을 포함할 수 있다. 기계적 퓨즈 링크(68)는 토크 퓨징(fusing) 및/또는 토크 제한을 위한 것일 수 있다. 기계적 퓨즈 링크(68)는 예컨대 규정된 토크에 도달하기 전까지 차동 케이스(64)에 토크 링(18)을 유지할 수 있다.
여기에서 설명한 바와 같이, 기어 세트(10)는 차동 장치에 사용될 수 있다. 비록 차동 장치에 사용과 관련해 기어 세트(10)를 설명한다 하더라도, 기어 세트(10)는 본 발명의 다른 실시예에서는 다른 응용 장치에 사용될 수 있다. 기어 세트(10)를 차동 장치에 사용하면, 차동 장치가 제공되어 구동 축의 좌측 및 우측 바퀴 둘 다에 대한 동력을 유지하는 한편 차량이 회전이 성공적으로 이루어지도록 할 수 있다. 본 발명에 따라 기어 세트(10)를 통합한 차동 장치는 향상된 강도와 견고성을 제공할 수 있고, 그리고 특히 그의 작은 차동 장치 크기에 관해 견고하게 될 수 있다. 기어 세트(10)를 통합한 차동 장치에 대한 기어 세트 엔벨로프(envelope)는 비교적 작을 수 있고 또한 패키징에서 큰 유연성을 제공할 수 있다. 게다가, 본 발명의 한 실시예에 따라 기어 세트(10)를 통합한 차동 장치는 부품들의 큰 공통성(즉, 다양한 유형의 차동 장치들에 부품들이 공통적일 수 있다)과 그리고 운반성(즉, 다양한 모델의 차량들에 대해 동일한 기어 세트와 내부 부품들을 사용할 수 있는 능력)을 허용할 수 있어서, 제작의 용이성을 개선한다. 마지막으로, 본 발명의 한 실시예에 따라 기어 세트(10)를 통합한 차동 장치는 다른 통상적인 설계와 관련될 수 있는 고가의 재료의 필요성을 줄일 수 있고 또한 잡음, 진동, 및 하쉬니스(harshness)("NVH(noise, vibration and harshness)")를 줄일 수 있다.
기어 세트(10)를 차동 장치에 통합하면, 차동 장치는 차동 케이스(64)를 더 포함할 수 있다. 차동 케이스(64)가 제공되어 기어 세트(10)를 하우징할 수 있고 및/또는 차동 장치의 소정 수의 다른 부품들을 하우징할 수 있다. 한 실시예에서, 차동 케이스(64)는 피니언 횡축 구멍들을 필요로 하지 않을 수 있고, 이는 제조의 용이성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 차동 케이스(64)는, 피니언 횡축 구멍들을 필요로 하지 않는 실시예들에서 차동 케이스의 각 축방향 단부에서만 개구를 가지도록 구성될 수 있다. 차동 케이스(64)는 저가의 재료로 만들 수 있다. 차동 케이스(64)는 최소 부하를 받을 수 있다. 차동 장치는 링 기어(ring gear)(미도시)를 더 포함할 수 있다. 링 기어는 차동 케이스(64)를 회전시키기 위해 통상적인 방식에서는 입력 소오스 및/또는 구동 소오스(미도시)에 연결될 수 있다. 기어 세트(10)가 토크 링(18)을 사용하는 실시예에서, 토크 링(18)은, 차동 케이스와 공통 회전을 위해 구성되도록 하기 위한 기술분야의 통상적인 방식으로 차동 케이스(64) 내에 설치될 수 있다. 예컨대, 토크 링(18)은 다수의 축방향으로 연장하는 개구(aperture)들을 포함할 수 있는데, 다수의 고정구(fastener)(66)들이 개구를 통해 그리고 토크 링(18)과 차동 케이스(64)를 통해 연장할 수 있다. 이 방식에서, 링 기어로부터의 토크는 링 기어에 대한 기계적 접속 및/또는 부착(링 기어에 직접 부착)을 통해 토크 링(18)에 인가될 수 있다.
기어 세트(10)는 다양한 실시예들에서 개방 차동 장치(open differential)과, 차동 제한 장치(limited slip differential) 및/또는 차동 잠금 장치(locking differential)에 사용될 수 있다. 차동 장치는 두 축바퀴가 상이한 속도로 회전할 수 있도록 할 수 있다. 그러나, 차동 장치는 토크가 가장 저항이 적은 경로를 취하도록 구성될 수 있는데, 가장 큰 정지마찰(traction)을 가지는 바퀴에 토크 전달을 할 수 없기 때문에 차량이 움직일 수 없게 되는 큰 위험성을 제공할 수 있다.
차동 제한 장치는 차동 장치와 실질적으로 유사할 수 있지만, 그러나 (예컨대, 사이드 기어(14)가 정지마찰의 불균형으로 인해 상이한 속도로 힘을 받게 되면) 한 바퀴에서 다른 바퀴로 동력의 일부를 전달함으로써 차동 장치와 관련된 미끄러짐(slippage)를 제한하도록 구성되는 클러치 팩(clutch pack)(65)을 더 포함할 수 있다. 클러치 팩(65)은 도 10에 잘 도시되어 있다. 클러치 팩(65)은 미끄러짐을 제한하고 또한 견인력을 복원하기 위하여 사이드 기어(14), 토크 링(18) 및/또는 차동 케이스에 기계적으로 연결될 수 있다. 차동 제한 장치에서, 사이드 기어(14)와 맞물린 토크 링(18) 내에서 피니언(12)들이 회전하면, 분리력(separating force)이 사이드 기어(14)를 외측으로 밀치게 하는 압력을 가할 수 있게 된다. 사이드 기어(14)들의 힘은 클러치 팩(65)의 클러치 판들을 압축시키는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따라, 토크 링(18)과 사이드 기어(14)는 기어 분리력의 상당 부분을, 사이드 기어(14)들을 외측으로 밀치는 쪽으로 보내, 클러치 팩(65)의 클러치 판들을 압축하는데 이용할 수 있는 압력을 증가시킬 수 있다. 다르게는, 본 발명에 따른 기어 세트(10)를 통합하는 차동 제한 장치는, 토크 링(18) 내에서 회전할 때 피니언(12) 상에 항력(drag)을 유도하도록 구성될 수 있다.
차동 잠금 장치는 차동 장치와 실질적으로 유사할 수 있지만, 그러나 차량의 정상적인 주행 동안에 자유로운 차동 동작을 유지하도록 구성되어 (차동 장치와 같이) 두 바퀴들이 상이한 속도에서 작동하도록 하지만, 과도한 바퀴 미끄러짐이 발생하면 두 바퀴들을 완전히 잠겨지도록(lock) 할 수 있다. 즉, 바퀴가 미끄러지기 시작하면, 구동 축은 좌우로 완전히 잠겨져, 두 바퀴에 완전한 동력을 제공할 수 있다. 차동 잠금 장치는 한 실시예에 따라 선택가능한 차동 잠금 장치를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서 잠금기능은 자동으로 이루어질 수 있다.
도 8을 다시 참조하면, 차동 잠금 장치의 분해도가 도시되어 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 기어 세트(10)의 적어도 일부분이 하우징되는 차동 케이스(64)는 (예컨대, 도시된 바와 같이) 플랜지 몸체(flanged body)를 포함할 수 있다. 특히, 차동 케이스는 통상적인 디자인과 비교해 상대적으로 짧은 차동 장치의 부품들을 하우징하기 위해 축방향 길이(L)를 가지도록 구성될 수 있다. 따라서, 차동 잠금 장치는 작은 크기일 수 있지만, 차동 장치 부품들을 하우징하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서 기어 세트(10)와 토크 링(18)으로 된 작은 크기의 특징 없이는, 잠금장치뿐만 아니라 차동 장치 부품들을 위한 충분한 공간을 찾기가 어려울 수 있다. 도 8을 계속 참조하면, 차동 잠금 장치는 커버(70)를 더 포함할 수 있다. 커버(70)는 차동 케이스(64)에 연결하도록 구성될 수 있다. 커버(70)는 허브(72)와 플랜지부(74)를 포함할 수 있다. 차동 장치의 실시예에서 커버(70)의 플랜지부(74)는 차동 케이스(64)의 플랜지부에 대응하도록 구성될 수 있다.
도 8을 계속 참조하면, 차동 잠금 장치는 록킹 링(locking ring)(76)을 더 포함할 수 있다. 록킹 링(76)은 로크 칼라(lock collar)로 언급할 수 있다. 록킹 링(76)은 록킹 링(76)이 결합되면 액슬을 좌우로 잠그도록 구성될 수 있다. 토크 링(18)은 작동 또는 디자인의 모드에 따라, 피니언(12) 또는 록킹 링(76)에 토크 경로(torque path)를 제공하도록 구성될 수 있다. 록킹 링(76)은 일반적으로 링 형상이고 그리고 축방향으로 연장하는 다수의 돌출부(78)들을 포함할 수 있다. 돌출부(78)들은 록킹 링(76)의 원주 둘레에 원주 방향으로 이격될 수 있다. 한 실시예에서, 돌출부들(78)은 록킹 링(76)의 원주 둘레에 등각으로 이격될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서 비록 돌출부(78)들이 등각으로 이격되는 것으로 설명하였다 하더라도, 본 발명의 다른 실시예들에서 돌출부(78)들은 소정의 다른 배열 및/또는 구성으로 이격될 수 있다. 록킹 링(76)은 실질적으로 증가된 직경에 위치할 수 있고 또한 토크 링(18)에 직접 연결될 수 있다.
도 8을 계속하여 참조하면, 차동 잠금 장치는 액추에이터(80)를 더 포함할 수 있다. 액슬을 좌우로 잠그기 위하여 록킹 링(76)을 결합하고 또한 록킹 링(76)을 사이드 기어(14)와 결합시키도록 하기 위하여 액추에이터(80)가 제공될 수 있다. 액추에이터(80)는 다음의 방법들: 전기, 진공, 공압, 유압 또는 기계적 수단들 중 하나 이상에 의해 동력을 받거나 및/또는 신호를 받을 수 있다. 도 11을 참조하면, 액추에이터(80)를 위한 공기 또는 공압적 기계수단이 도시되어 있다. 도 8을 다시 참조하면, 한 실시예에서 전기수단이 액추에이터(80)에 대해 사용될 수 있다. 액추에이터(80)는 고정자 하우징(stator housing)(82)과 전기자 플레이트(armature plate)(84)를 포함할 수 있다. 고정자 하우징(82)은 전기자 플레이트(84)를 작동시키도록 구성되는 고정자를 하우징할 수 있다. 전기자 플레이트(84)는 록킹 링(76)을 작동시키도록 구성될 수 있다. 이 방식에서, 액추에이터(80)는 에너지를 받게 되면, 사이드 기어(14)에 스플라인 결합되고 또한 상보 면 톱니프로파일(complementary face tooth profile)을 통해 토크 링(18)과 더 결합(즉, 연결)하게 되는 록킹 링(76)으로 그 움직임을 전달하도록 구성될 수 있다. 면 톱니프로파일은, 인가된 토크를 이용하여 록킹 링(76)을 완전결합이 되게 밀치기 위하여, 기울어진 접촉표면(angled contact surface)과 배열될 수 있다.
예컨대 도 8에 도시된 바와 같이, 차동 잠금 장치는 액추에이터(80)가 에너지를 받아 활성화되기 전까지 차동 장치로서 기능할 수 있다. 링 기어(미도시)로부터의 토크가 토크 링(18)에 인가되면, (예컨대, 토크 링(18)에 연결된) 록킹 링(76)은 토크를 사이드 기어(14)에 전달할 수 있고, 그리고 사이드 기어(14)와 토크 링(18) 사이에 상대 운동이 발생하지 않을 수 있다. 사이드 기어(14)들 중 하나가 토크 링(18)에 직접 연결됨으로써, 다른 사이드 기어(14)는 피니언(12)과 기어 맞물림을 통해 토크 링(18)에 관해 이동하지 않을 수 있다. 액추에이터(80)의 동력이 유지되는 한은, 주행, 타성 진행, 전진, 후진, 정지 및 시동 동안에 잠금상태가 지속될 수 있다. 액추에이터 동력과 토크 압력이 제거되면, 사이드 기어(14)와 록킹 부품(76) 사이에 작용하는 리턴스프링(미도시)은 록킹 부품(76)을 디폴트 잠금해제 위치(default unlocked position)으로 복귀시킬 수 있다. 액추에이터(80)가 전기 액추에이터를 포함하면, 고정자 하우징(82) 내 고정자의 비활성시에, 전기자 플레이트(84)는 수축되고 또한 선택가능한 차동 잠금 장치는 차동 장치 상태로 복귀할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 차동 잠금 장치는 12V DC 전력원(즉, 내장형) 이외에는, 작동을 위해 다른 외부 장비를 필요로 하지 않을 수 있다. 차동 잠금 장치는 낮은 백래쉬(backlash)를 가지는 개선된 작동 방법일 수 있고 또한 몇몇 실시예에서 공통 와이어링 하니스(common wiring harness)를 사용하는 포지티브 잠금 표시(positive lock indication)를 가질 수 있다. 차동 잠금 장치는 또한, 운반성을 이루기 위하여 액추에이터 핀 및/또는 사이드 기어(14)의 액슬 샤프트 스플라인 허브의 길이인 시스템에 대한 필수적인 수정만으로 차동 장치 및/또는 다양한 차동 케이스에 설치하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들에 대한 상기 기술들은 설명과 기술의 목적의 위해 제공되었다. 이들은 배타적이거나 또는 본 발명을 설명한 특정 형태로 제한하고자 하는 것이 아니고, 다양한 수정과 변형들이 상기 지침의 범위 내에서 가능하다. 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 실시예들이 선택되고 또한 설명되었으며, 그리고 그 실제적인 응용은 본 발명을 사용하는 기술분야의 당업자들에게 자명하고 또한 특정 사용에 적합한 다양한 수정들을 가지는 다양한 실시예들을 생각할 수 있다. 상기 명세서에서 본 발명이 상세히 설명되었고, 또한 본 발명의 다양한 대안과 수정들이 명세서의 판독과 이해를 통해 기술분야의 당업자에게 명백하게 될 것이다. 이러한 대안과 수정들은, 첨부한 청구항의 범위 내에 들어가는 한은 본 발명에 포함되는 것으로 이해해야 한다. 본 발명의 범위의 여기에 첨부된 청구항들과 이들의 등가물에 의해 규정된다는 것을 알아야 한다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 헬리컬 톱니(50)를 가지는 헬리컬 정면 기어를 포함하는 사이드 기어(14)와; 그리고
    상기 사이드 기어(14)와 맞물림 결합을 하도록 구성되는 헬리컬 피니언(12)을 포함하고, 상기 헬리컬 피니언(12)은 적어도 하나의 헬리컬 톱니(20)를 갖고 또한 20°미만인 에이펙스 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 기어 세트(10).
  2. 제1항에 있어서,
    사이드 기어(14)의 헬리컬 톱니(50)와 헬리컬 피니언(12)의 헬리컬 톱니(20)는 단조로 형성하는 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  3. 제1항에 있어서,
    사이드 기어(14)와 맞물림 결합을 하도록 구성되는 다수의 헬리컬 피니언(12)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 에이펙스 각도는 다음의 식을 따르고,
    Figure 112016102351801-pct00020
    , 여기서 do.p 는 헬리컬 피니언(12)의 외측 직경이고, dl.p 는 헬리컬 피니언(12)의 한계 직경이고, do.sg 는 사이드 기어(14)의 외측 직경이고, 그리고 din.sg 는 사이드 기어(14)의 내측 직경인 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 헬리컬 피니언(12)은 4 내지 10 사이의 톱니 수치를 가지는 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 헬리컬 피니언(12)은 헬리컬 피니언(12)의 제1단부(30)에서 보스(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 헬리컬 피니언(12)은 헬리컬 피니언(12)의 제1단부(30)에서 실질적으로 평평하고 또한 헬리컬 피니언(12)의 제2단부(34)에서 실질적으로 반구형인 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 기어(14)는 액슬 샤프트를 수용하도록 구성된 제1환형 허브부(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 사이드 기어(14)는 외측 표면(43)으로부터 방사상 외측으로 연장하는 적어도 하나의 돌출부(44)를 가지는 원주 방향으로 연장하는 외측 표면(43)를 가지는 주부분(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 기어(14)는 헬리컬 면(46) 상에 허브(52)를 더 포함하고, 상기 허브(52)는 허브(52)를 향해 방사상 내측으로 연장하는 사이드 기어(14)의 헬리컬 톱니(50)를 가지는 사이드 기어(14)의 내측 직경 둘레에 원주 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 허브(52)는 사이드 기어(14) 상의 헬리컬 톱니(50)와 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 사이드 기어(14) 상의 헬리컬 톱니(50)의 최상부 표면은 허브(52)의 최상부 표면과 실질적으로 동일 평면상인 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 기어(14)는 12 정도로 낮은 톱니 수치를 가지는 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 사이드 기어(14)는 제2환형 허브부(53)를 포함하고, 상기 제2환형 허브부(53)의 외측 직경은 제1환형 허브부(37)의 외측 직경보다 크고 또한 제2환형 허브부(53)의 외측 직경은 주부분(42)의 외측 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 기어 세트.
  15. 차동 케이스(64)와;
    헬리컬 정면 기어를 포함하는 사이드 기어(14)와; 그리고
    상기 사이드 기어(14)와 맞물림 결합을 하도록 구성되는 헬리컬 피니언(12)을 포함하고, 상기 헬리컬 피니언(12)은 20°미만인 에이펙스 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    헬리컬 피니언(12)을 지지하도록 구성된 토크 링(18)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 헬리컬 피니언(12)은 실질적으로 반구형인 단부를 포함하고, 헬리컬 피니언(12)의 실질적으로 반구형인 상기 단부의 곡률반경은 토크 링(18)의 외측면 표면(56)의 곡률반경과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 토크 링(18)은 토크 링(18)의 외측 방사상 표면(56)으로부터 방사상 내측으로 연장하는 적어도 하나의 구멍(54)을 포함하고, 상기 헬리컬 피니언(12)이 상기 구멍(54) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구멍(54)은 맹공을 포함하여, 토크 링(18)의 외측 방사상 표면(56)의 제1단부에서 구멍(56)이 개방되고 또한 상기 제1단부에 대향하는 제2단부에서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 토크 링(18)은 상기 헬리컬 피니언(12)이 상기 사이드 기어(14)와 맞물림 결합을 할 수 있도록 상기 토크 링(18)의 측면 표면들 내에 적어도 하나의 채널(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
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