KR20000056956A

KR20000056956A - 차동장치

Info

Publication number: KR20000056956A
Application number: KR1019990021689A
Authority: KR
Inventors: 겐지 미무라
Original assignee: 겐지 미무라
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2000-09-15
Also published as: JP2000230629A; ID24787A; EP1028274A1; US6056664A; TW454071B; CN1263220A; CA2273780A1; KR100395891B1; JP3444807B2; AU3395199A

Abstract

본 발명은 저속회전에 있어서도 항상 안정한 차동 제한력을 얻을 수 있는 차동장치를 제공하는 것이다. 즉 본 발명에서는 입력측 회전체와 일체로 회전하는 궤도면과, 각 출력측 회전체와 일체로 회전하는 궤도면의 사이에 복수의 롤러를 설치하고, 각 롤러의 전동축이 각 궤도면의 회전축에 대하여 이루는 경사각을 20° 보다도 작게함과 동시에 각 롤러(6)의 전동축이 각 궤도면의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 이루는 경사각을 25°보다 크고 90°보다는 작게 함으로써 각 롤러와 각 궤도면의 사이에 항상 안정된 마찰력을 발생시킬 수 있고, 저속회전에 있어서도 스틱슬립을 일으키는 일 없이 차동 제한력을 얻는 것이 가능해진다.

Description

차동장치{DIFFERENTIAL GEAR}

본 발명은 자동차의 좌우 또는 전후 구동륜의 회전차를 허용하는 차동장치에 관한 것이다.

종래 자동차의 차동장치로서는 출력축에 연결된 한 쌍의 베벨기어 사이에 피니언기어를 개재시키고, 차동시에는 피니언기어를 자전시켜 각 출력축의 회전차를 허용하도록 한 것이 일반적이다. 또 차동제한 기능을 가지는 차동장치로서는 베벨기어의 배면측에 다판 클러치를 배치하고, 베벨기어의 스러스트력으로 다판 클러치를 눌러 마찰력을 발생시킴으로써 차동을 제한하도록 한 것이 알려져 있다.

그러나 상기 다판 클러치와같이 반접속상태에서의 미끄럼 마찰을 이용하여 동력을 전달하는 기구에서는 저속회전에 있어서 클러치판끼리가 정지마찰과 운동마찰을 간헐적으로 일으키는 소위 스틱슬립이 발생하여 차동 제한력이 불안정하게 된다는 문제점이 있었다. 또 스틱슬림에 의해서 소음이나 진동이 발생한다는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은 저속회전에 있어서도 항상 안정된 차동 제한력을 얻을 수 있는 차동장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 차동장치의 측단면도,

도 2는 도 1의 I-I 선 화살표방향 단면도,

도 3은 차동장치의 요부 측단면도,

도 4는 롤러 및 케이지의 전개도,

도 5 a와 b는 롤러의 경사각을 나타내는 개략도,

도 6 a와 b는 차동장치의 동작 설명도,

도 7 및 도 8은 롤러의 경사각과 마찰 토오크의 관계를 나타내는 도,

도 9는 각 궤도면 및 롤러의 바깥 둘레면을 직선형상으로 형성한 경우를 나타내는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 화살표방향 단면도,

도 10은 각 궤도면을 곡선형상으로 형성한 예를 나타내는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 화살표방향 단면도,

도 11은 롤러의 바깥 둘레면을 곡선형상으로 형성한 예를 나타내는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 화살표방향 단면도,

도 12는 롤러의 다른 배열예를 나타내는 롤러 및 케이지의 전개도,

도 13a 및 b는 롤러의 경사각을 나타내는 개략도,

도 14는 롤러의 경사각과 마찰 토오크의 관계를 나타내는 도,

도 15는 본 발명의 제 2의 실시형태를 나타내는 차동장치의 측단면도,

도 16은 도 15의 Ⅲ-Ⅲ선 화살표방향 단면도,

도 17은 도 15의 Ⅳ-Ⅳ선 화살표방향 부분단면도이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 제 1 발명에서는 외부로부터 입력된 구동력에 의해서 축심둘레를 회전하는 입력측 회전체와, 입력측 회전체와 동축형상으로 배치된 한 쌍의 출력측 회전체와, 각 출력측 회전체의 회전차를 허용하면서 입력측 회전체의 회전력을 각 출력측 회전체에 전달하는 차동 전달기구를 구비한 차동장치에 있어서 상기 입력측 회전체와 일체로 회전하는 궤도면과 출력측 회전체와 일체로 회전하는 궤도면 사이에 배치되고, 각 출력측 회전체가 서로 회전차를 일으키면 상기 각 궤도면에 접촉하면서 전동하는 복수의 롤러와, 각 롤러를 서로 각 궤도면의 둘레방향으로 간격을 두고 전동 자유롭게 유지하는 롤러유지체를 구비하고, 각 롤러의 전동축을 입력측 및 출력측 회전체의 회전축에 대하여 20°보다도 작은 각도를 이루도록 경사지게함과 동시에, 입력측 및 출력측 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 25°보다 크고 90°보다는 작은 각도를 이루도록 경사지게 하고 있다. 이에 따라 각 출력측 회전체가 서로 회전차를 일으키면 각 롤러가 각 궤도면에 접촉하면서 전동한다. 그 때 각 롤러는 각 궤도면의 회전궤도에 대하여 경사진 방향으로 전동하고자 하는 것을 롤러유지체에 의해서 구속되면서 각 궤도면의 회전궤도를 따라 전동하기 때문에 각 롤러와 각 궤도면 사이에 마찰력이 발생한다. 이 경우 각 롤러의 전동축이 회전체의 회전축에 대하여 이루는 경사각을 20°보다도 작게 하고, 각 롤러의 전동축이 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 이루는 경사각을 25°보다 크고 90°보다는 작게 함으로써 항상 안정된 마찰력이 발생한다.

또 제 2 발명에서는 제 1 발명의 차동장치에 있어서, 상기 각 롤러의 전동축을 입력측 및 출력측 회전체의 회전축에 대하여 5°보다도 큰 각도를 이루도록 경사지게 함과 동시에, 입력측 및 출력측 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 소정의 각도를 이루도록 각각 동일방향으로 경사지게 하고 있다. 이에 따라 각 출력측 회전체가 서로 회전차를 일으키면 각 롤러가 각 궤도면에 접촉하면서 전동한다. 그 때 각 롤러는 각 궤도면의 회전궤도에 대하여 경사진 방향으로 전동하고자 하는 것을 롤러유지체에 의해서 구속되면서 각 궤도면의 회전궤도를 따라 전동하기 때문에 각 롤러와 각 궤도면 사이에 마찰력이 발생한다. 이 경우 각 롤러의 전동축이 회전체의 회전축에 대하여 이루는 경사각을 5°보다도 크게 함과 동시에 회전축을 포함하는 평면에 대하여 동일방향으로 경사지게 함으로써 항상 안정된 마찰력이 발생한다.

또 제 3 발명에서는 제 1 발명의 차동장치에 있어서, 상기 각 롤러의 전동축을 입력측 및 출력측 회전체의 회전축에 대하여 3°보다도 큰 각도를 이루도록 경사지게 함과 동시에 입력측 및 출력측 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 소정의 각도를 이루도록 소정의 개수씩 반대방향으로 경사지게 하고 있다. 이에 따라 각 출력측 회전체가 서로 회전차를 일으키면 각 롤러가 각 궤도면에 접촉하면서 전동한다. 그 때 각 롤러는 각 궤도면의 회전궤도에 대하여 경사진 방향으로 전동하고자 하는 것을 롤러유지체에 의해서 구속되면서 각 궤도면의 회전궤도를 따라 전동하기 때문에 각 롤러와 각 궤도면 사이에 마찰력이 발생한다. 그 때 입력측 및 출력측 회전체를 회전시키면 서로 동일방향으로 경사진 일부의 롤러가 회전체의 축방향 한쪽으로 전동하고자 하고, 다른 방향으로 경사진 롤러가 회전체의 축방향 다른쪽으로 전동하고자 하기 때문에 서로 반대방향으로 경사지는 롤러의 개수에 의해 회전체의 각 회전방향에 있어서의 마찰력의 크기를 임의로 설정하는 것이 가능하다. 이 경우 각 롤러의 전동축이 회전체의 회전축에 대하여 이루는 경사각을 3°보다도 크게 함으로써 항상 안정된 마찰력이 발생한다.

또 제 4 발명에서는 제 3 발명의 차동장치에 있어서, 상기 입력측 및 출력측회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 서로 반대방향으로 경사지는 롤러를 입력측 및 출력측 회전체의 둘레방향으로 같은 수씩 교대로 배치하고 있다. 이에 따라 제 3 발명의 작용에 더하여 롤러를 어느방향으로 전동시킨 경우라도 같은 마찰력이 발생한다.

또 제 5 발명에서는 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 발명의 차동장치에 있어서, 상기 각 궤도면을 롤러의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 각각 롤러의 바깥 둘레면에 대하여 볼록형상을 이루도록 형성하고 있다. 이에 따라 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 발명의 작용에 더하여 롤러의 축방향 양쪽 끝측의 접촉압을 감소시키는 것이 가능하다.

또 제 6 발명에서는 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 발명의 차동장치에 있어서, 상기 각 롤러의 바깥 둘레면을 롤러의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 각각 각 궤도면에 대하여 볼록형상을 이루도록 형성하고 있다. 이에 따라 제 1, 제 2, 제 3 또는 제 4 발명의 작용에 더하여 롤러의 축방향 양쪽 끝의 접촉압을 감소시키는 것이 가능하다.

따라서 제 1 발명의 차동장치에 의하면 저속회전에 있어서도 스틱슬립을 일으키는 일 없이 마찰력을 발생시킬 수 있기 때문에 이 마찰력에 의해서 항상 안정된 차동 제한력을 얻는 수 있고, 더욱이 소음이나 진동의 발생을 확실히 방지할 수 있다. 또 각 롤러의 경사각을 임의의 크기로 설정함으로써 마찰력의 크기를 바꿀 수 있기 때문에 목적에 따른 차동 제한력을 얻는 것이 가능하다.

또 제 2 발명의 차동장치에 의하면, 제 1 발명의 효과에 더하여 더욱 효과적이고 안정된 마찰력을 발생시킬 수 있다. 이 경우 롤러의 전동방향에 의해서 각각 다른 마찰력을 발생시킬 수 있기 때문에 이와 같은 동작을 목적으로 하는 경우에 매우 유리하다.

또 제 3 발명의 차동장치에 의하면, 제 1 발명의 효과에 더하여 제 2 발명과 같이 항상 효과적이고 안정된 마찰력을 발생시킬 수 있다. 이 경우 롤러의 각 전동방향에 있어서의 마찰력의 크기를 임의로 설정할 수가 있기 때문에 용도에 따라 광범위하게 적용할 수 있다.

또 제 4 발명의 차동장치에 의하면 제 3 발명의 효과에 더하여 롤러를 어느방향으로 전동시킨 경우라도 같은 마찰력을 발생할 수가 있기 때문에 이와 같은 동작을 목적으로 하는 경우에 매우 유리하다.

또 제 5 및 제 6 발명의 차동장치에 의하면, 제 1, 제 2, 제 3 또는 제4 발명의 효과에 더하여, 각 궤도면에 대한 롤러의 축방향 양쪽 끝측의 접촉압을 감소시킬 수 있기 때문에 롤러의 편마모를 적게 할 수 있어 내구성의 향상을 도모할 수 있다.

(실시예)

도 1 내지 도 8은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내는 것이다.

이 차동장치는 기어 케이스(1)와 기어 케이스(1)의 한쪽 끝을 폐색하는 기어케이스 커버(2)와, 서로 동축형상으로 대향하여 배치된 한 쌍의 베벨기어(3)와, 각 베벨기어(3)의 사이에 배치된 복수의 피니언기어(4)와, 기어케이스(1)와 일체로 회전하는 한 쌍의 압력링(5)과, 각 압력링(5)과 각 베벨기어(3)의 사이에 각각 배치된 다수의 롤러(6)와, 각 롤러(6)를 서로 간격을 두고 전동 자유롭게 유지하는 케이지(7)와, 각 압력링(5)을 각각 각 베벨기어(3)쪽으로 누르는 한 쌍의 콘스프링(8)으로 이루어지고, 기어케이스(1), 기어케이스 커버(2) 및 각 압력링(5)은 입력측 회전체를 구성하며, 각 베벨기어3는 출력측 회전체를 구성하고 있다.

기어케이스(1)는 한쪽 끝을 개구한 통형상을 이루고, 다른쪽 끝측에는 한쪽의 베벨기어(3)를 지지하는 베어링(1a)이 설치되어 있다. 기어케이스(1)의 주위에는 플랜지(1b)가 설치되고, 플랜지(1b)에는 볼트 끼워 넣음용의 다수의 구멍(1c)이 설치되어 있다. 또 기어케이스(1)의 내면에는 축방향으로 연장되는 복수의 홈(1d)이 둘레방향으로 간격을 두고 설치되어 있다.

기어케이스 커버(2)는 원반형상으로 형성되고, 그 중앙에는 다른쪽의 베벨기어(3)를 지지하는 베어링(2a)이 설치되어 있다. 기어케이스 커버(2)의 주위에는 플랜지(2b)가 형성되고, 플랜지(2b)에는 볼트 끼워넣음용의 다수의 구멍(2c)이 설치되어 있다. 즉 기어케이스 커버(2)는 각 플랜지(1b, 2b)를 서로 체결하는 볼트(도시생략)에 의해서 기어케이스(1)에 조립된다.

각 베벨기어(3)는 서로 톱니면측을 대향시키고, 각각 도시생략한 차륜측의 드라이브 샤프트와의 연결부(3a)를 가지고 있다. 각 베벨기어(3)의 배면측에는 압력링(5)에 대향하는 궤도면(3b)이 형성되고, 궤도면(3b)은 회전축을 중심으로 하는 테이퍼형상을 이룸과 동시에 도 3에 나타낸 바와 같이 회전축으로 평행한 단면에 있어서는 오목형상의 곡선을 이루도록 형성되어 있다.

각 피니언기어(4)는 기어케이스(1)에 지지된 피니언샤프트(4a)에 회동자유롭게 설치되고, 각각 각 베벨기어(3)에 맞물려 있다.

각 압력링(5)은 회전축을 중심으로 고리형상으로 형성되고, 그 바깥 둘레면에는 기어케이스(1)의 각 홈(1d)에 각각 끼워맞추는 복수의 돌기(5a)가 설치되어 있다. 즉 각 압력링(5)은 기어케이스(1)에 각각 축방향으로 이동자유롭게 지지되어 있다. 또 각 압력링(5)의 안 둘레면에는 베벨기어(3)의 궤도면(3b)과 대향하는 궤도면(5b)이 형성되고, 궤도면(5b)은 회전축을 중심으로 하는 테이퍼형상을 이룸과 동시에 도 3에 나타내는 바와 같이 회전축으로 평행한 단면에서는 볼록형상의 곡선을 이루도록 형성되어 있다.

각 롤러(6)는 바깥 둘레면이 축방향으로 똑같이 연장되는 원기둥형상을 이루고, 각 궤도면(3b, 5b)의 둘레방향으로 등간격으로 배열되어 있다.

케이지(7)는 회전축을 중심으로 고리형상으로 형성되고, 각 궤도면(3b, 5b) 을 따라 만곡한 테이퍼형상을 이룸과 동시에 그 두께는 각 롤러(6)의 바깥 지름보다도 작게 형성되어 있다. 케이지(7)에는 각 롤러(6)를 전동 자유롭게 수용하는 다수의 구멍(7a)이 설치되고, 각 구멍(7a)은 둘레방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 이 경우 각 구멍(7a)은 도 4에 나타내는 바와 같이 각 롤러(6)의 전동축이 각각 동일방향으로 경사지도록 형성되어 있다. 또 도 5a에 나타내는 바와 같이 각 롤러(6)의 전동축(6a)은 기어케이스(1)의 회전축(1b)에 대하여 각각 경사각(α1)을 이룸과 동시에, 도 5b에 나타내는 바와 같이 회전축(1b)을 포함하는 평면에 대하여 각각 경사각(β1)을 이룬다. 이 경우 각 롤러(6)의 경사각(α1)은 5°보다 크고 20°보다는 작게 설정되고, 경사각(β1)은 25°보다 크고 90°보다는 작게 설정되어 있다. 또 경사각(β1)은 롤러(6)의 전동축(6a)과 직교하는 방향에서 본 각도이다.

각 콘스프링(8)은 각 베벨기어(3)의 배면측에 각각 배치되고, 한쪽의 콘스프링(8)은 기어케이스(1)의 내면과 한쪽의 압력링(5)사이에, 다른쪽의 콘스프링(8)은 기어케이스 커버(2)의 내면과 다른쪽의 압력링(5)사이에 각각 축방향으로 압축상태로 설치되어 있다.

이상과 같이 구성된 차동장치에 있어서는, 기어케이스(1)의 플랜지(1b)에 엔진측에 연결되는 링기어(도시생략)가 설치되고, 엔진으로부터의 구동력에 의해서 기어케이스(1)가 회전하도록 되어 있다. 이 경우 커브의 선회중 등, 각 드라이브 샤프트에 회전차가 생기면, 각 베벨기어(3)사이의 각 피니언기어(4)가 자전하여 각 드라이브 샤프트의 차동이 달성된다. 또 각 베벨기어(3)와 각 피니언기어(4)는 기어케이스(1)에 구동력이 가해지면, 서로 맞물리는 톱니면의 경사에 의해, 각 베벨기어(3)에 각각 축방향의 스러스트력, 즉 피니언기어(4)로부터 이간되는 방향으로 이동하고자 하는 힘이 발생한다. 이에 따라 각 드라이브 샤프트에 회전차가 생기면, 각 롤러(6)가 각 베벨기어(3)의 궤도면(3b)과 각 압력링(5)의 궤도면(5b)에 눌려접촉하면서 전동하고, 각 롤러(6)와 각 궤도면(3b, 5b)의 마찰력에 의해서 차동제한력이 발생한다. 이 경우 각 롤러(6)와 각 궤도면(3b, 5b)에는 각 콘스프링(8)에 의한 예압이 부여되어 있다.

즉 도 6a에 나타내는 바와 같이 베벨기어(3)의 궤도면(3b)이 축방향의 스러스트력(F)을 가한 상태에서 일방향으로 회전하면(이하, 정회전이라 함), 각 롤러(6)는 회전축의 축방향의 한쪽, 즉 도면에 있어서 파선 화살표로 나타내는 바와 같이 회전궤도에 대하여 각도(β1)만큼 경사진 방향[각 궤도면(3b, 5b)지름이 작아지는 방향]으로 전동하고자 하는 것을 케이지(7)로 규제되면서 도면에 있어서 실선 화살표로 나타내는 바와 같이 각 궤도면(3b, 5b)의 회전궤도를 따라 전동하기 때문에 각 롤러(6)와 각 궤도면(3b, 5b)의 사이에 스러스트력(F)에 비례한 마찰력이 발생한다. 또 도 6b에 나타내는 바와 같이 궤도면(3b)이 다른 방향으로 회전하면(이하, 역회전이라 함), 각 롤러(6)는 회전축의 축방향 다른쪽, 즉 도면에 있어서 파선 화살표로 나타내는 바와 같이 회전궤도에 대하여 각도(β1)만큼 경사진 방향[각 궤도면(3b, 5b)의 지름이 커지는 방향]으로 전동하고자 하는 것을 케이지(7)로 규제되면서 도면에 있어서 실선 화살표로 나타내는 바와 같이 각 궤도면(3b, 5b)의 회전궤도를 따라 전동하기 때문에 각 롤러(6)와 각 궤도면(3b, 5b)의 사이에 스러스트력(F)에 비례한 마찰력이 발생한다. 그 때 각 롤러(6)는 전동하면서 미끄럼 마찰을 발생시키기 때문에 정지마찰은 발생하지 않고 항상 운동마찰에 의한 안정된 저항력이 얻어지고, 가령 초기의 단계에서 정지마찰이 발생한 경우라도 각 롤러(6)의 전동에 의해서 순간에 운동마찰로 이행한다. 또 궤도면(3b)의 정지회전에서는 각 롤러(6)가 각 궤도면(3b, 5b)의 지름이 작아지는 방향으로 전동하고, 역회전에서는 각 롤러(6)가 각 궤도면(3b, 5b)의 지름이 커지는 방향으로 전동함으로써 스러스트력(F)이 같은 경우라도 궤도면(3b)의 회전방향에 의해서 발생하는 마찰력의 크기는 각각 다르고, 정회전에 있어서의 마찰력이 역회전에 있어서의 마찰력보다도 커진다.

또한 상기 실시형태에 있어서 한쪽의 베벨기어(3)측의 각 롤러(6)가 각 궤도면(3b, 5b)의 지름이 작아지는(또는 커지는) 방향으로 전동한 경우, 다른쪽의 베벨기어(3)측의 각 롤러(6)가 각 궤도면(3b, 5b)의 지름이 커지는(또는 작아지는) 방향으로 전동하도록 각 베벨기어(3)측의 각 롤러(6)를 각각 배열함으로써, 각 베벨기어(3)의 어느 회전방향에 있어서도 같은 차동 제한력을 발생시킬 수 있다.

그런데 출원인은 각 롤러의 경사각(α1, β1)과 마찰토오크(P)의 관계를 경사각(α1)은 3°내지 40°, 경사각(β1)은 5°내지 85°의 범위에 관하여 실험 및 이론해석에 의해서 확인하였다.

즉 도 7에 나타내는 바와 같이 궤도면(3b)의 정회전에 있어서의 각 롤러(6)의 경사각(α1)이 5° 이하의 경우는 경사각(β1)이 작아짐에 따라 마찰토오크(P)가 급격하게 커지는 특성을 나타내고, 각 롤러(6)와 각 궤도면(3b, 5b)이 서로 록하기 쉬운 상태가 된다. 또 경사각(α1)이 5°보다도 큰 경우는 마찰토오크(P)의 급격한 변동은 나타나지 않게 되나, 경사각(α1)이 20°이상이 되면 경사각(β1)의 크기에 관계없이 실용상 유효한 값이상의 마찰토오크(P)를 얻을 수 없게 된다. 한편 각 롤러(6)의 경사각(β1)이 25°보다도 큰 경우는 경사각(α1)이 5°이하의 경우를 제외하고, 마찰토오크(P)는 급격한 변동을 나타내지 않으나, 경사각(β1)이 25°이하가 되면, 마찰토오크(P)가 크게 감소하여 실용상 유효한 값이상의 마찰토오크(P)를 얻을 수 없게 된다. 또 도 8에 나타내는 바와 같이 궤도면(3b)이 역회전의 경우는, 경사각(α1)이 어느 경우도 경사각(β1)이 작아지면 마찰토오크(P)가 똑같이 감소하는 특성을 나타내나, 경사각(α1)이 20°이상이 되면, 경사각(β1)의 크기에 관계없이 실용상 유효한 값이상의 마찰토오크(P)를 얻을 수 없게 된다. 또경사각(α1)이 20°보다도 작은 경우라도 경사각(β1)이 25°이하에서는 실용상 유효한 값이상의 마찰토오크(P)를 얻을 수 없게 된다. 또 경사각(β1)이 85°보다도 큰 경우에 관해서는 실제로 확인하지 않았으나, 상기 실험데이터에 의하면 경사각(β1)이 90°까지의 마찰토오크(P)는 85°의 경우와 거의 같아진다고 추측된다.

이와 같이 본 실시형태의 차동장치에 의하면 기어케이스(1)와 일체로 회전하는 각 압력링(5)의 궤도면(5b)과, 각 드라이브 샤프트와 일체로 회전하는 각 베벨기어(3)의 궤도면(3b)사이에 복수의 롤러(6)를 설치하고, 각 롤러(6)의 전동축이 각 궤도면(3b, 5b)의 회전축에 대하여 이루는 각도(α1)를 5°보다 크고 20°보다는 작게 함과 동시에 각 롤러(6)의 전동축이 각 궤도면(3b, 5b)의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 이루는 각도(β1)를 25°보다 크고 90°보다는 작게 함으로써, 각 롤러(6)와 각 궤도면(3b, 5b)사이에 항상 안정된 마찰력을 발생시킬 수 있기 때문에 저속회전에 있어서도 스틱슬립을 일으키는 일 없는 차동제한력을 얻는 것이 가능하다. 이 경우 각 롤러(6)의 경사각을 임의의 크기로 설정함으로써 마찰력의 크기를 바꿀 수 있기 때문에 목적에 따른 차동 제한력을 얻는 것도 가능하다.

또 상기 실시형태의 구성에서는 도 4의 II-II선 화살표방향 단면도, 즉 롤러(6)의 전동축(6a)을 포함하는 단면에 있어서, 도 9에 나타내는 바와 같이 각 궤도면(3b, 5b)을 롤러(6)의 바깥 둘레면에 축방향으로 균일하게 접촉시킨 경우, 롤러(6)의 축방향 양쪽 끝측의 접촉압이 중앙쪽보다 커진다. 그래서 도 10에 나타내는 바와 같이 롤러(6)의 전동축을 포함하는 단면에 있어서의 각 궤도면(3b, 5b)을 각각 롤러(6)의 바깥 둘레면에 대하여 볼록형상을 이루는 것 같은 곡선형상으로 하면, 롤러(6)의 축방향 양쪽 끝측의 접촉압을 감소시킬 수 있다. 따라서 각 궤도면(3b, 5b)의 곡선형상을 롤러(6)의 축방향의 접촉압이 균등하게 되도록 형성함으로써, 롤러(6)의 편마모를 적게 할 수 있다. 또 도 11에 나타내는 바와 같이 롤러(6)의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 각 궤도면(3b, 5b)을 직선형상으로 형성한 경우라도 롤러(6)의 바깥 둘레면을 각 궤도면(3b, 5b)에 대하여 볼록형상을 이루는 것 같은 곡선형상으로 함으로써 상기와 동등한 효과를 얻을 수 있다.

도 12 내지 도 14는 상기 롤러의 다른 배열예를 나타내는 것으로, 도 12는 롤러 및 케이지의 전개도, 도 13은 롤러의 경사각을 나타내는 개략도, 도 14는 롤러의 경사각과 마찰토오크와의 관계를 나타내는 도면이다.

즉 상기 도면에 나타내는 각 롤러(6)는 회전체(1)의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 같은 수씩 교대로 반대방향으로 경사져 있다. 도 13a에 나타내는 바와 같이 각 롤러(6)의 전동축(6a)은 기어케이스(1)의 회전축(1b)에 대하여 각각 소정의 경사각(α2)을 이룸과 동시에 도 13b에 나타내는 바와 같이 회전축(1b)을 포함하는 평면에 대하여 각각 소정의 경사각(β2)을 이룬다. 이 경우 각 롤러(6)의 경사각(α2)은 3°보다 크고 20°보다는 작게 설정되고, 경사각(β2)은 25°보다 크고 90°보다는 작게 설정되어 있다. 또 경사각(β2)은 롤러(6)의 전동축(6a)과 직교하는 방향에서 본 각도이다.

이상의 구성에 의해서 상기 실시형태와 같이 각 롤러(6)와 각 궤도면(3b, 5b)사이에 축방향의 스러스트력(F)에 비례한 마찰력이 발생한다. 이 경우 각 롤러(6)는 각 궤도면(3b, 5b)의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 같은 수씩 교대로 반대방향으로 경사져 있기 때문에, 궤도면(3b)의 어느 회전방향이라도 같은 마찰력이 발생한다.

본 실시형태에 있어서 출원인은 각 롤러의 경사각(α2, β2)과 마찰토오크 (P)의 관계를 경사각(α2)은 3°내지 40°, 경사각(β2)은 5°내지 85°의 범위에 관하여 실험 및 이론해석에 의해서 확인하였다.

즉 도 14에 나타내는 바와 같이 각 롤러의 경사각(α2)이 어느 경우도 경사각(β2)이 작아지면 마찰토오크(P)가 똑같이 감소하는 특성을 나타내나, 경사각 (α2)이 20°이상이 되면 경사각(β2)의 크기에 관계없이 실용상 유효한 값이상의 마찰토오크(P)를 얻을 수 없게 된다. 또 경사각(α2)이 20°보다도 작은 경우라도 경사각(β2)이 25°이하에서는 실용상 유효한 값이상의 마찰토오크(P)를 얻을 수 없게 된다. 또한 경사각(β2)이 85°보다 큰 경우에 있어서는 실제로 확인하지 않았으나, 상기 실험데이터에 의하면 경사각(β2)이 90°까지의 마찰토오크(P)는 85°의 경우와 거의 같아진다고 추측된다.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 것이다. 또한 제 1 실시형태와 동등한 구성부분에는 동일한 부호를 붙여 나타내고, 그 상세한 설명을 생략한다.

즉 본 실시형태의 차동장치는 기어케이스(10)와 기어케이스(10)의 한쪽 끝을 폐색하는 기어케이스 커버(2)와, 서로 동축형상으로 대향하여 배치된 한 쌍의 베벨(11)와, 각 베벨기어(11) 사이에 배치된 복수의 피니언기어(12)와, 기어케이스(10)와 일체로 회전하는 한 쌍의 제 1 압력링(13)과, 각 베벨기어(11)와 일체로 회전하는 한 쌍의 제 2 압력링(14)과 제 1 및 제 2 압력링(13, 14)사이에 각각 배치된 다수의 롤러(6)와, 각 롤러(6)를 서로 간격을 두고 전동 자유롭게 유지하는 케이지(7)와, 각 제 1 압력링(13)을 각각 각 제 2 압력링(14)쪽으로 누르는 한 쌍의 콘스프링(8)과, 각 제 2 압력링(14)을 각각 각 제 1 압력링(13)쪽으로 누르는 한 쌍의 제 3 압력링(15)으로 이루어지고, 기어케이스(10), 기어케이스 커버(2) 및 각 제 1 및 제 3 압력링(13, 15)은 입력측 회전체를 구성하고, 각 베벨기어(11) 및 각 제 2압력링(14)은 출력측 회전체를 구성하고 있다.

기어케이스(10)는 한쪽 끝을 개구한 통형을 이루고, 다른쪽 끝측에는 한쪽의 베벨기어(11)를 지지하는 베어링(1Oa)이 설치되어 있다. 기어케이스(1O)의 주위에는 플랜지(1Ob)가 설치되고, 플랜지(1Ob)에는 볼트 끼워넣음용의 다수의 구멍(10c)이 설치되어 있다. 또 기어케이스(10)의 내면에는 축방향으로 연장되는 다수의 홈(1Od)이 둘레방향으로 간격을 두고 설치되어 있다. 또한 도 16에 있어서는 플랜지(10b)의 도시를 생략한다.

각 베벨기어(11)는 서로 톱니면쪽을 대향시키고, 각각 도시생략한 차륜측의 드라이브 샤프트와의 연결부(11a)를 가지고 있다. 또 각 베벨기어(11)의 배면측에는 축방향으로 연장되는 다수의 홈(1lb)이 서로 둘레방향으로 간격을 두고 설치되어 있다.

각 피니언기어(12)는 피니언 샤프트(12a)에 회동 자유롭게 설치되고, 각각 각 베벨기어(11)에 맞물려 있다.

각 제 1 압력링(13)은 회전축을 중심으로 고리형상으로 형성되고, 그 바깥 둘레면에는 기어케이스(10)의 각 홈(10d)에 각각 끼워맞추는 다수의 돌기(13a)가 설치되어 있다. 즉 각 제 1 압력링(13)은 기어케이스(10)에 각각 축방향으로 이동자유롭게 지지되어 있다. 또 각 제 1 압력링(13)의 안 둘레면에는 제 2 압력링(14)에 대향하는 궤도면(13b)이 형성되어 있다.

각 제 2 압력링(14)은 회전축을 중심으로 고리형상으로 형성되고, 그 안 둘레면에는 각 베벨기어(11)의 각 홈(11b)에 각각 끼워맞추는 다수의 돌기(14a)가 설치되어 있다. 즉 각 제 2 압력링(14)은 각 베벨기어(11)에 각각 축방향으로 이동 자유롭게 지지되어 있다. 또 각 제 2 압력링(14)의 안 둘레면에는 제 1 압력링(13)의 궤도면(13b)에 대향하는 궤도면(14b)이 형성되어 있다. 또 본 실시형태에 있어서의 각 궤도면(13b, 14b)은 제 1 실시형태와 같이 형성되어 있다.

각 제 3 압력링(15)은 각 베벨기어(11) 및 각 피니언기어(12)를 축방향 양쪽 끝측에서 덮도록 형성되고, 그 바깥 둘레면에는 기어케이스(10)의 각 홈(10d)에 끼워맞추는 다수의 돌기(15a)가 둘레방향으로 간격을 두고 설치되어 있다. 즉 각 제3 압력링(15)은 기어케이스(10)에 각각 축방향으로 이동 자유롭게 지지됨과 동시에 각 제 2 압력링(14)의 한쪽 끝면에 축방향 한쪽[궤도면(14b)가 궤도면(13b)에 접근하는 방향]을 향하여 맞닿게 되어 있다. 또 각 제 3 압력링(15)의 대향면에는 복수의 V 형의 홈(15b)이 둘레방향으로 간격을 두고 설치되고, 도 17에 나타내는 바와 같이 각 홈(15b)에는 피니언 샤프트(12a)가 수용되어 있다.

이상과 같이 구성된 차동장치에 있어서는 기어케이스(10)의 플랜지(1Ob)에 엔진측으로 연결되는 링기어(도시생략)가 설치되고, 엔진으로부터의 구동력에 의해 서 기어케이스(10)가 회전하도록 되어 있다. 이 경우 커브의 선회중 등 양 구동륜의 드라이브 샤프트(도시생략)에 회전차가 생기면, 각 베벨기어(11)사이의 각 피니언기어(12)가 자전하고, 각 드라이브 샤프트의 차동이 달성된다. 또 기어케이스 (10)에 구동력이 가해지면, 각 제 3 압력링(15)의 V 형의 홈(15b)이 피니언 샤프트(12a)에 눌러 접촉하고, 도 17에 나타내는 바와 같이 홈(15b)의 경사면에 의해 각 제 3 압력링(15)에 각각 축방향의 스러스트력(F)이 발생한다. 이에 따라 각 드라이브 샤프트에 회전차가 생기면, 각 롤러(6)가 각 제 1 및 제 2 압력링(13, 14)의 궤도면(13b, 14b)에 눌러 접촉하면서 전동하고, 각 롤러(6)와 각 궤도면(13b, 14b)의 마찰력에 의해서 차동 제한력이 발생한다. 또 각 롤러(6)의 경사각 및 마찰력의 발생원리에 있어서는 제 1 실시형태와 동일하다.

이와 같이 본 실시형태의 차동장치에 의하면, 제 1 실시형태와 같이 각 롤러(6)의 전동에 의해서 마찰력을 발생시킴으로써 항상 안정된 차동 제한력을 얻을 수 있음과 동시에 각 제 3 압력링(15)의 누름에 의해 스러스트력을 확실하게 발생시킬 수 있기 때문에 항상 효과적인 차동 제한력을 얻을 수 있다.

Claims

외부로부터 입력된 구동력에 의해서 축심주위를 회전하는 입력측 회전체와, 입력측 회전체와 동축형상으로 배치된 한 쌍의 출력측 회전체와, 각 출력측 회전체의 회전차를 허용하면서 입력측 회전체의 회전력을 각 출력측 회전체에 전달하는 차동 전달기구를 구비한 차동장치에 있어서,

상기 입력측 회전체와 일체로 회전하는 궤도면과 출력측 회전체와 일체로 회전하는 궤도면 사이에 배치되고, 각 출력측 회전체가 서로 회전차를 일으키면 상기 각 궤도면에 접촉하면서 전동하는 복수의 롤러와,

각 롤러를 서로 각 궤도면의 둘레방향으로 간격을 두고 전동 자유롭게 유지하는 롤러 유지체를 구비하고,

각 롤러의 전동축을 입력측 및 출력측 회전체의 회전축에 대하여 20°보다도 작은 각도를 이루도록 경사지게 함과 동시에, 입력측 및 출력측 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 25°보다 크고 90°보다는 작은 각도를 이루도록 경사시킨 것을 특징으로 하는 차동장치.
제 1항에 있어서,

상기 각 롤러의 전동축을 입력측 및 출력측 회전체의 회전축에 대하여 5° 보다도 큰 각도를 이루도록 경사지게 함과 동시에 입력측 및 출력측 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 소정의 각도를 이루도록 각각 동일방향으로 경사지게 한 것을 특징으로 하는 차동장치.
제 1항에 있어서,

상기 각 롤러의 전동축을 입력측 및 출력측 회전체의 회전축에 대하여 3° 보다도 큰 각도를 이루도록 경사지게 함과 동시에 입력측 및 출력측 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 소정의 각도를 이루도록 소정의 개수씩 반대방향으로 경사지게 한 것을 특징으로 하는 차동장치.
제 3항에 있어서,

상기 입력측 및 출력측 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 서로 반대방향으로 경사지는 롤러를 입력측 및 출력측 회전체의 둘레방향으로 같은 수씩 교대로 배치한 것을 특징으로 하는 차동장치.
제 1항 내지 제 4항중의 어느 한 항에 있어서,

상기 각 궤도면을 롤러의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 각각 롤러의 바깥 둘레면에 대하여 볼록형상을 이루도록 형성한 것을 특징으로 하는 차동장치.
제 1항 내지 제 4항중의 어느 한 항에 있어서,

상기 각 롤러의 바깥 둘레면을 롤러의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 각각 각 궤도면에 대하여 볼록형상을 이루도록 형성한 것을 특징으로 하는 차동장치.