KR20000010586A - 자동차 변속기용 중간 샤프트, 대응 변속 장치, 및자동차용 변속기 - Google Patents

자동차 변속기용 중간 샤프트, 대응 변속 장치, 및자동차용 변속기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 중간 샤프트는 단일 부품(12)으로서, 슬라이딩 관절 조인트(7B)의 암요소(13B), 내측 궤도(15), 및 상기 궤도로부터 상기 암요소에 대해 반대 방향으로 연장되는 관형부(16)를 포함한다. 본 발명은 전륜 구동 자동차 변속기에 적용된다.

Description

자동차 변속기용 중간 샤프트, 대응 변속 장치, 및 자동차용 변속기
전륜 구동 자동차에 있어서, 기어박스/차동 어셈블리(gearbox/differential assembly)는 일반적으로 자동차의 대칭적인 길이 방향 평면에 대해 한 쪽으로 치우쳐(offset) 있다.
변속기를 보다 합리적으로 제조하기 위해, 한편으로는 대칭적으로 배열된 2개의 동일한 변속기 부품과, 다른 한편으로는 상기 차동 기어(differential)의 대응 출력(output)을 원단부(furthest)의 변속기 부품에 연결하는 중간 샤프트를 사용하는 것이 제안되어 왔다. 중간 샤프트는 동력 유닛(motive power unit)에 의해 또는 대안적으로 자동차의 구조에 의해 생성되는 베어링 자체에 의해 지지된다.
본 발명은 자동차 변속기용 중간 샤프트(intermediate shaft)에 관한 것이다. 본 발명은 특히 전륜 구동 자동차(front-wheel drive motor vehicle)에 적용된다.
도 1은 본 발명에 따른 변속기가 장착된 자동차의 전방에서 본 횡단면을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 변속기의 중간 샤프트의 제 1 실시예의 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 중간 샤프트의 단면도.
도 4는 변속기 중간 샤프트의 제 2 실시예의 종단면도.
도 5는 변속기 중간 샤프트의 제 3 실시예의 종단면도.
도 6은 본 발명에 따른 중간 샤프트의 다른 실시예의 부품(part)을 형성하는 일부분의 종단면도.
도 7은 지지 부재(support member)에 장착되는 도 6의 일부분의 종단면도.
도 8은 본 발명에 따른 중간 샤프트의 또 다른 형태의 부품을 형성하는 일부분의 종단면도.
도 9는 지지 부재에 장착되는 도 8의 일부분의 종단면도.
도 10은 본 발명에 따른 변속기의 차동 출력 어셈블리(differential output assembly)의 종단면도.
본 발명의 목적은 경제적으로 제조 가능하며 고강성을 갖는 경량(low- weight) 중간 샤프트를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (a) 슬라이딩 관절 조인트(sliding articulated joint)의 암요소(female element), (b) 내부 궤도(internal raceway), 및 (c) 상기 궤도로부터 상기 암요소에 대해 반대 방향으로 연장되는 관형부(tubular part)를 단일 부품(single piece)으로서 포함하는 자동차 변속기용 중간 샤프트를 제공한다.
본 발명에 따른 중간 샤프트는 청구항 2 내지 청구항 7의 특징을 하나 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 청구항 8에 따라 상기 정의된 중간 샤프트를 포함하는 자동차용 변속 장치를 제공하는데 있다.
이러한 변속 장치의 두 가지 실시예가 청구항 9 및 청구항 10에서 각각 기술된다.
본 발명의 또 다른 목적은 청구항 11에 따른 자동차용 변속기를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기술된다.
도 1은 전륜 구동 자동차(2)의 기어박스/차동기어(1: gearbox/differential)를 도시한다. 기어박스/차동기어(1)는 자동차의 길이 방향 대칭 평면(P)에 대해 측방향으로, 도면에서는 우측으로 치우쳐(offset) 있다.
유닛(1)은 2개의 전륜과 변속기에 의해 연결되는데, 이러한 변속기는
유닛(1)에 인접한 좌륜(3A)에 있어서, 일측은 변속기 부분(4A: transmission part), 및 타측은 도 10에 도시되고 후술하는 연결 어셈블리(104A)를 포함한다. 전동부(4A)는 좌륜에 인접한 고정형 등속 조인트(5A: fixed constant- velocity joint), 연결 샤프트(6A), 및 이 샤프트의 내측단(inboard end)에 위치하는 슬라이딩 등속 조인트(7A: sliding constant-velocity joint)의 수요소(male element)를 포함한다;
유닛(1)으로부터 멀리 이격된(furthest) 우륜(3B)에 있어서, 일측은 우륜에 인접한 고정형 등속 조인트(5B), 연결 샤프트(6B) 및 슬라이딩 등속 조인트(7B)의 수요소로 구성되며 변속기 부분(4A)과 동일한 변속기 부분(4B)을 포함하고, 타측은 대응하는 차동기어의 출력을 슬라이딩 등속 조인트의 수요소에 연결시키는 중간 샤프트(8)를 포함한다.
이러한 실시예에 있어서, 조인트(7A 및 7B)는 3포트형(tripot type) 슬라이딩 조인트이며, 조인트(5A 및 5B)는 3포트형 조인트이거나 대안적으로 볼-형(ball-type) 조인트일 수 있는 고정형 조인트이다.
전동부(4A 및 4B)는 평면(P)에 대해 대칭이다. 샤프트(6A 및 6B)는 휠 스텁 액슬(wheel stub axles)에 대해 동일한 각도로 기울어져 있다.
조인트(7B) 부근에서, 중간 샤프트(8)는 동력 유닛(motive power unit)에 고정되는 지지 파티션(10: support partition)에 의해 자신이 지지되는 볼 베어링(9)에 의해 지지된다.
도 1에 사용된 화살표는 3개의 샤프트(6A, 6B 및 8)의 회전, 및 각 회전(11A, 11B: pivoting)축을 중심으로 휠의 회전을 도식적으로 나타낸다.
도 2 및 도 3은 중간 샤프트(8)의 제 1 실시예를 나타내는데, 중간 샤프트(8)는 2개의 메인 부분을 포함한다.
제 1 부분(12)은 좌에서 우로 자신의 6개의 궤도 트랙(14: runway tracks)(도 3 참조)을 가지며 조인트의 수요소를 방사 방향 내측으로 변형된 영역 내에 수납하는데 사용되는 슬라이딩 조인트(7B)의 종-형 포트 또는 보울(13B: bell-shaped pot or bowl)을 형성하고, 볼 베어링(9)의 내측 궤도(15), 일정 원호 섹션의 관형부(16)를 형성하는 관형부이다. 그러나, 관형부(16)는 자신의 자유단(free end)이 내부 스플라인으로 고정된다. 종-형 포트(13B)의 단부는 주변 환형 씰(18: peripheral annular seal)로 고정되는 시트 메탈 컵(17: sheet metal cup)에 의해 밀폐된다.
중간 샤프트(8)의 제 2 부분(19)은 외측 스플라인 단부(20)가 제 1 부분(12)의 스플라인 단부 내로 고정되는 중간 샤프트의 연결 단부(connecting end piece)인데, 이러한 연결 단부는 제 1 부분의 단부면(end face)을 압박하는 외측 칼라(external collar)를 포함한다. 환형 씰(22)은 제 1 부분(12)의 내측 챔버 내에 배치되고 칼라(21)에 의해 압축된다. 제 2 부분(19)의 대향 단부(23)는 스플라인 가공되어 차동 기어의 출력 오리피스(24)(도 1 참조) 내로 끼워지는데, 이러한 오리피스에는 도 2에서 점선으로 표시된 씰(124)이 설치된다.
또한 도 2에는 베어링(9)의 볼(25) 및 외측 궤도가 도시되어 있으며, 이러한 궤도는 도 1의 지지 파티션(10)의 원형 개구부(110) 내에서 자유롭게 활주(slide)할 수 있도록 장착된다.
변속기가 조립된 경우, 제 2 부분(19)은 차동 기어 내의 축방향 접합부(abutment)가 되고, 제 1 부분(12)은 제 2 부분의 칼라(21)에 대해 컵(17) 및 조인트(7B)의 삼발이(tripod)의 샤프트(6B)의 단부(112) 사이에서 압축되는 코일 스프링(111)에 의해 탄성적으로 압박된다.
따라서 중간 샤프트는 강성(rigid)이고, 경량이며 생산하기에 경제적이라고 기술된다. 보다 상세하게는, 제 1 부분(12)은 관형 소재(tubular blank)를 냉간 변형(cold deformation)한 후, 단일 궤도 트랙(15)을 절삭함으로써 얻을 수 있다.
도 4의 대안적인 형태는 이전 실시예와 다음과 같은 점에서만 다르다. 제 1 부분(12)의 관형부(16)는 길이가 짧으며, 맞댄 단접(buttwelding)에 의해 관형부에 연결되는 동일한 섹션의 튜브(116)에 의해 연장된다. 내측 궤도(15)는 제 1 부분 상에 일체로 형성되는 가로막(27)과 동일선 상에서 제 1 부분을 외측 가공하여 형성된다. 이러한 가로막이 종-형 포트(13B)를 누출방지 밀폐(leaktight closure)하는 경우, 컵(17)이 생략된다.
도 4의 대안적인 형태에서, 제 1 부분(12)은 단조(forging)에 의해 생산될 수 있다.
도 5의 대안적인 형태는 도 2의 실시예와 관형부(16)가 연장되어 자신의 단부에 스플라인(23)을 갖는 일체형 관형 단부(119)를 형성한다는 점에서만 다르다. 이 경우에, 컵(28)은 단부(119)의 자유단을 밀봉한다.
도 6 및 도 7의 실시예에 있어서, 중간 샤프트의 제 1 부분(12)은 도 2의 제 1 부분과 동일하며, 관형부(16)가 짧다는 점에서 다르다. 이 관형부의 내측 스플라인(29)은 중간 샤프트의 상보 부분(complementary piece)의 스플라인 단부(도시되지 않음)를 수용한다.
도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 베어링(9)의 외측 궤도(26)는 볼(25)용 외측 궤도가 절삭되는 내측 원형홈을 갖는 플랜지 형태의 지지 파티션(10)과 일체로 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9의 대안적인 형태는 관형부(16)의 스플라인(29)이 외측 스플라인이라는 점을 제외하면 도 6 및 도 7의 형태와 동일하다. 이 경우에, 관형부(16)는 중간 샤프트의 상보 부분의 내측으로 스플라인 가공된 단부 내로 끼워진다.
상기한 중간 샤프트의 각 실시예는 변속기 조인트(7B)의 종-형 포트와 일체화된한다. 따라서 변속기 부분(4B)은 자동차 내측의 상보형 삼발이에서 종료한다. 같은 방식으로, 대칭 변속기 부분(4A)은 자동차 내측의 삼발이에서 종료하며, 이러한 변속기 부분이 장착되기 전에 차동기어의 대응 출력에는 스플라인 단부 및 이러한 삼발이를 수용하는 종-형 포트로 구성되는, 예를 들어 도 10에 도시된 2개의 부품 즉, 스플라인 단부(31) 및 종-형 포트(32)를 포함하는 어셈블리(104)와 같은 어셈블리가 설치된다. 스플라인 단부(31)는 도 2의 단부(19)와 동일하며 종-형 포트(32)의 스플라인 연장부(34) 내로 끼워지는 스플라인부(33)를 포함한다.

Claims (13)

  1. a) 슬라이딩 관절 조인트(7B)의 암요소(13B: female element);
    b) 내측 궤도(15); 및
    c) 상기 궤도로부터 상기 암요소에 대해 반대 방향으로 연장되는 관형부(16)
    를 포함하되, 상기 암요소, 내측 궤도, 관형부가 단일 부품(12)으로 구성되는 자동차 변속기용 중간 샤프트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 내측 궤도(15)가 상기 단일 부품(12)의 방사 방향으로 변형된 부분 상에 형성되는 자동차 변속기용 중간 샤프트.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 내측 궤도(15)가 상기 단일 부품(12)의 외측 상에서 가공(machining)에 의해 형성되는 자동차 변속기용 중간 샤프트.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 내측 궤도(15)가 상기 단일 부픔(12)의 가로막(27: transverse partition)과 동일선 상에 형성되는 자동차 변속기용 중간 샤프트.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중의 하나에 있어서,
    상기 단일 부품(12)이 상기 관형부(16)의 단부에서 단일 부품(12)과 일체로 형성되는 연결 단부(119: connecting end piece), 특히 스플라인 단부를 형성하는 자동차 변속기용 중간 샤프트.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중의 하나에 있어서,
    상기 관형부(16)의 단부에 배치되는 분리형(separate) 연결 단부(19), 특히 스플라인 단부를 포함하는 자동차 변속기용 중간 샤프트.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중의 하나에 있어서,
    상기 암요소(13B)가 슬라이딩 관절 조인트(7B), 특히 3포트(tripot) 조인트의 종-형 보울(bell-shaped bowl)인 자동차 변속기용 중간 샤프트.
  8. a) 제 1항 내지 제 7항 중의 하나에 따른 중간 샤프트(8);
    b) 상기 중간 샤프트(8)를 지지하며, 동력 유닛(motive power unit) 또는 자 동차 구조에 고정되는 지지 부재(10);
    c) 상기 지지 부재에 의해 지지되는 외측 궤도(26: external race); 및
    d) 상기 중간 샤프트의 외측 궤도 및 내측 궤도(15) 사이에 개재되는 구름 요소(25: rolling elements)
    를 포함하는 자동차용 변속 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 외측 궤도(26)가 상기 지지 부재(10)의 개구부(110) 내에서 슬라이드 가능하게 장착되고;
    상기 암요소(13B)에 대해 반대 방향에서 상기 중간 샤프트(8)를 축방향으로 탄성 압박하는 수단(111)
    을 포함하는 자동차용 변속 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 외측 궤도(26)가 상기 지지 부재(10)와 일체로 형성되는 자동차용 변속 장치.
  11. 인접한 휠(3A)에 제 1 변속기 부품(4A)에 의해 연결되고, 다른 휠(3B)에 제 1 변속기 부품과 동일한 제 2 변속기 부품(4B)이 뒤따르는 제 8항 내지 제 10항 중의 하나에 따른 변속 장치에 의해 연결되는 차동기어 출력을 포함하는 자동차용 변속 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 변속기 부품(4A) 및 제 2 변속기 부품(4B) 각각이 차동기어 측에서 관절 조인트(7A, 7B)의 수요소를 단부로 형성하는 자동차용 변속 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 변속기 부품(4A) 및 차동기어의 대응 출력 사이에 개재되며 관절 조인트 암요소(31) 및 연결 단부(32)로 형성되는 어셈블리를 포함하는 자동차용 변속 장치.
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