KR20010090585A - 차동 베어링 조절기 록 및 패스너 - Google Patents

Abstract

자동차용 구동축 조립체는 액슬 하우징, 차동 베어링, 차동 조립체, 조절 너트 및 조절기 록을 포함한다. 차동 조립체는 차동 베어링에 의해 액슬 하우징 내에서 회전될 수 있도록 지지된다. 차동 베어링은, 개구가 형성된 베어링 캡에 의해 액슬 하우징에 연결된다. 조절 너트는 하나 이상의 유지 개구를 가지고 차동 베어링에 결합되어, 조절 너트의 회전이 차동 베어링을 축선 변위되도록 한다. 조절기 록은 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함한다. 제 1 부분은 베어링 캡 개구 내에 배열될 바브를 가진다. 제 2 부분은 유지 개구 내에 배열될 제 1 록킹 핀을 가짐으로써, 조절 너트가 베어링 캡에 대해 회전하는 것을 방지한다.

Description

차동 베어링 조절기 록 및 패스너{ONE PIECE DIFFERENTIAL BEARING ADJUSTER LOCK AND FASTENER}

본 발명은 넓게는 자동차 동력 전달 계통용 차동장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 차동 베어링 조절기 록의 한 부품에 관한 것이다.

자동차 구동축에 사용되는 대부분의 차동 조립체는 유성 기어 세트(planetary gear set)를 포함하며, 이 유성 기어 세트는 차동 하우징 내에 지지되어 한 쌍의 출력축 사이에서의 상대 회전을 용이하게 한다. 예를 들면, 평행축 차동 내에서, 통상적으로 이런 유성 기어 세트는, 차축의 단부에 한 쌍의 헬리컬 스플라인 사이드 기어를 포함하고 차동 하우징에 형성된 기어 포켓 내에 저널된 쌍을 이룬 헬리컬 피니언과 맞물려 있다. 기어 포켓은 차동 하우징의 회전축과 평행하기 때문에, 헬리컬 피니언은 축에 대해 회전하며 출력축 및 사이드 기어의 공동 축선에 대해 평행하다. 이런 출력 샤프트 간의 속도 차이에 반응하여, 사이드 기어와 피니언과의 맞물림에 의해 전달된 토크는 추력(thrust force)을 발생시키는데, 이 추력은, 기어 포켓의 벽면과 차동 하우징 내에서의 스러스트 면에 대한 기어 구성요소에 의해 사용되어, 출력 샤프트 간의 회전율 및 속도 차이를 마찰식으로 제한한다.

게다가, 자동차 구동축은, 차량 행정의 방향에 대해 평행한 축으로부터 차량 행정의 방향에 대해 수직한 축으로 동력 전달의 방향을 변화시키기 위한 하이포이드 기어 세트를 포함한다. 이 하이포이드 기어 세트는, 차동 하우징에 연결된 링 기어와 액슬 하우징 내에 저널하게 지지된 피니언 기어를 포함한다. 구동축 조립체의 적절한 기능을 용이하게 하기 위해, 차동장치는 한 쌍의 활주식 차동 베어링에 장착된다. 통상적으로, 차동 베어링은, 차동 베어링 조절 너트로 언급된 외부가 나사식으로 형성된 중공인 튜브를 이용하여 배치된다.

이 차동 베어링 조절 너트는, 차동 베어링 프리로드 및 하이포이드 기어 래시를 세팅하기 위해 유용하다. 또한 조절 너트는 전형적인 작동 하에서 차동 베어링에 대해 로드면을 제공한다. 이런 로드면은 차동 하우징의 회전에 의해 발생한 축하중 및 토션하중에 영향을 받는다. 이런 축하중은, 기계 처리된 축 하우징과 조절 너트의 나사식 인터페이스에 의해 완화된다. 토션 하중은, 조절 너트의 회전을 억제하는 록킹 시스템에 의해 완화된다. 일반적으로, 두 부품인 록킹 시스템은, 베어링 캡을 이용하여 조절 너트를 액슬 하우징에 연결하기 위해 사용된다.

그러나, 존재하는 록킹 시스템은, 이러한 기능을 수행하는 와이어 형태 및나사식 패스너를 다룰 조립체를 필요로 한다. 게다가, 조립체는 베어링 캡에 미리 탭처리된 홀 내가 나사식으로 형성되고 주어진 토크 범위내에서 나사식 패스너를 수용해야 한다. 조립되는 동안, 이런 과정은 공압 토크 건을 보상하는 단계, 소켓에 볼트 헤드를 정렬하는 단계 및 바람직한 토크 레벨에 도달할 때까지 토크 건을 작동시키는 단계를 종종 포함한다. 앞에서 언급한 이런 과정은, 작동되는 동안 조절 너트가 회전하는 것을 유지하도록 하는데 유용하지만, 두개의 분리된 구성요소를 다루고 설치해야 하기 때문에 비용이 많이 든다. 게다가, 토크 건의 사용, 보정 및 유지는 필수 불가결한 것이다. 따라서, 도구에 토크의 적용 없이 한 부품의 차동 베어링 조절기 록 및 패스너가, 차동 베어링 조절 너트를 유지할 수 있도록 하기 위해서는 종래 기술이 필요하다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결할 수 있는 자동차용 구동축 조립체를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 부품인 차동 베어링 조절기 록 및 패스너를 갖춘 예시적인 구동축 조립체의 분해 사시도;

도 1a는 본 발명의 한 부품인 차동 베어링 조절기 록 및 패스너를 포함하는 예시적인 구동축 조립체의 제 2 실시예의 분해 사시도;

도 2는 도 1의 예시적인 구동축 조립체의 일부를 확대한 도면;

도 3은 도 1의 구동축 조립체의 부분단면도;

도 4는 본 발명의 한 부품인 차동 베어링 조절기 록 및 패스너의 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 조절기 록 12: 구동축 조립체

14: 액슬 하우징 16: 피니언 기어

18: 링 기어 20: 차동 조립체

24: 피니언 기어 26: 사이드 기어

28: 차동 베어링 30: 베어링 캡

32: 조절 너트 34: 조절 너트의 제 1 단부

36: 조절 너트의 제 2 단부 38: 슬롯

39: 끼움쇠 40: 조절기 록의 제 1 부분

42: 헤드 44: 보디

46: 조절기 록의 제 2 부분 48: 록킹 핀

54: 제 1 축선 56: 제 2 축선

58: 제 3 축선 60: 바브

62: 베어링 캡 개구 64: 헤드의 상부면

66: 헤드의 하부면

본 발명에 따른 조립체는 액슬 하우징, 차동 베어링, 차동 조립체, 조절 너트 및 조절기 록을 포함한다. 차동 조립체는 차동 베어링에 의해 액슬 하우징 내에 회전할 수 있도록 지지된다. 차동 베어링은, 개구를 가진 베어링 캡을 이용하여 액슬 하우징에 연결된다. 조절 너트는 하나 이상의 유지 개구를 가지고 차동 베어링에 결합되어, 조절 너트의 회전이 차동 베어링을 축선 변위되도록 한다. 조절기 록은 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함한다. 제 1 부분은 베어링 캡 개구에 배열될 바브를 가지고 있다. 제 2 부분은 유지 개구에 배열될 제 1 록킹 핀을 가짐으로써, 조절 너트가 베어링 캡에 대한 회전을 억제한다.

본 발명의 추가의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면, 상세한 설명 및 청구범위로서 명확해 질 것이다.

첨부된 도면에서, 본 발명의 실시예의 기술에 따라 구성된 차동 베어링 조절기 록 및 패스너는 전체적으로 도면부호 10으로 도시되어 있다. 조절기 록은 예시의 구동축 조립체(12)에 연결되어 작동되는 것으로 도시되어 있다.

특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동축 조립체(12)는, 피니언 기어(16)를 포함한 하이포이드 기어 세트를 회전할 수 있도록 장착하기 위한 구동축 하우징(14) 및 차동 조립체(20)에 구동되도록 연결된 링 기어(18)를 포함한다. 차동 조립체(20)는 동력을 한 쌍의 축 샤프트(도시 안됨)에 전달하며 동시에 전향기 또는 다른 조향장치가 작동되는 동안 일어날 수 있는 축 샤프트의 회전 속도 차이를 보상한다. 축 샤프트의 회전 속도 차이를 보상하기 위해서, 차동 조립체(20)는 축 샤프트에 구동될 수 있도록 연결된 한 쌍의 피니언 기어(24) 및 한 쌍의 사이드 기어(26)를 포함한다. 구동축 조립체(12)의 적절한 기능을 용이하게 하기 위해, 이런 차동 조립체(20)는 한 쌍의 차동 베어링(28)에 회전될 수 있도록 장착된다. 보다 구체적으로, 구동축 하우징(14)은 각각의 차동 베어링(28) 둘레를 대략 180도로 지지하기 위한 두개의 반원형 저널(도시 안됨)을 포함한다. 한 쌍의 베어링 캡(30)은 각 차동 베어링(28)의 대략 반을 지지한다. 각 베어링 캡(30)은, 나사식으로 형성된 패스너와 같은 종래 기술 방식을 이용하여 구동축 하우징(14)에 장착된다.

차동 베어링의 수명을 최상화하고 링 기어에 피니언 기어를 적절히 결합하기 위해, 한 쌍의 조절 너트(32)가 제공된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각 조절 너트(32)는, 구동축 하우징(14)에 나사식으로 결합된 제 1 단부(34)와 차동 베어링(28)에 접하여 결합된 제 2 단부(36)를 가짐으로써, 조절 너트(32)의 회전이 차동 베어링(28)을 축선 변위되도록 한다. 각 조절 너트(32)는, 조절기 록(10)의 일부를 수용하기 위한 다수의 유지 개구 또는 슬롯(28)을 추가로 포함한다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 구동축 조립체(12)의 제 2 실시예는, 제 1 실시예에서의 조절기 너트(32) 중 하나를 대신하는 끼움쇠(shim; 39)를 포함한다. 이 끼움쇠(39)는, 기어 백래시(gear backlash)를 세팅하거나 피니언 기어(16)를 배치시키는 작용을 한다. 단 하나의 조절 너트(32)는 베어링 프리로드(bearing preload)를 조절하기 위해 사용된다. 이 기술 분야의 당업자에게는, 조절기 록(10)이 본 발명의 사상에 벗어남 없이 앞에서 언급된 구동축 조립체의 두 실시예 중 어느 하나에 사용될 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 및 3에서, 조절기 록(10)은, 조절 너트(32)와 베어링 캡(30)이 상호 연결되도록 하며, 이는 그들 사이에서의 상대 회전을 방지한다. 다수의 슬롯(38)은, 축선 방향을 따라 길게 연장되어 조절기 록(10)의 일부를 수용하며, 슬롯의 개수는, 기어의 맞물림 또는 기어 래시를 적절히 세팅하고 베어링 프리로드를 적절히 세팅하기 위해 필요한 조절 너트의 개수와는 상관이 없다. 이 기술 분야의 당업자에게는, 기하학적 형상, 가령 너무 큰 원통형의 형상이 본 발명의 사상에 벗어남없이 이런 형상의 슬롯(38)을 대신할 수 있음을 이해할 것이다.

도 4에서, 조절기 록(10)은, 헤드(42)와 보디(44)를 갖춘 제 1 부분 및 이에 일체식으로 형성된 제 2 부분 또는 록킹부(46)를 포함한다. 제 2 부분(46)은, 한 쌍의 록킹 핀(48)을 포함하는데, 각각의 이런 록킹핀은 반경방향으로 연장된 섹션(50)과 아래방향으로 연장된 섹션(52)으로 이루어져 있다. 보디(44)에 의해 규정된 제 1 축선(54)은, 아래방향으로 연장된 섹션(52)에 의해 규정된 제 2 축선(52) 및 제 3 축선(58)에 실질적으로 평행하다는 것을 이해해야 한다. 제 1 부분(40)은, 보디(44) 주위를 둘러싸는 다수의 바브(60)를 추가로 포함한다. 각각의 이런 바브(60)는, 헤드(44)쪽으로 향하는 진동은 수용하고 그 반대쪽으로 향하는 진동은 억제하도록 하는 형상을 이룬다. 따라서, 제 1 부분(40)이, 베어링 캡 개구(62; 도 3)와 같은 적당한 크기의 구멍(receptacle) 내로 삽입되면, 바브(60)는 구멍으로부터 보디(44)의 이탈을 억제한다.

또한, 제 1 부분(40)의 헤드(42)는 상부면(64)과 하부면(66)을 포함하며, 이는 본 발명의 조절기 록(10)의 설치를 용이하게 한다. 구체적으로, 조절 너트(32)가 기어 래시 및 차동 베어링 프로로드를 세팅하기 위해 회전됐다면, 조절기 록(10)의 록킹 핀(48)은 두개의 슬롯(38) 내에 배열된다. 조절기 록(10)의 설치를 유지하기 위해서, 작동자는 헤드(42)의 상부면(64)을 내리눌러 바브(60)가 베어링 캡 개구(62)와 결합되도록 해야한다. 이런 조절기 록(10)의 축선 변위는 헤드(42)의 하부면(66)이 베어링 캡(30)과 접할 때까지 지속된다.

이 순간, 조립체의 조립이 완료되며, 차동 베어링 록 및 패스너(10)는 조절너트(32) 및 베어링 캡(30)에 연결되어, 기어 반발 및 차동 베어링 프리로드의 편차를 억제한다. 이 기술 분야의 당업자는, 베어링 캡 개구(62)가, 바브(60)와 결합하기 위해 개구 내에 나사산(thread)을 포함할 필요는 없지만 존재하는 나사산이 조절기 록(10)의 적절한 작동에 악영향을 미치지 않는다는 것을 이해할 것이다. 이런 조절기 록(10)의 바람직한 실시예가 두개의 록킹 핀(48)을 포함하지만, 최종 조립 후 조절 너트(32)가 회전되는 것을 억제하기 위해 단 하나의 핀 또는 돌출부만이 필요하다는 것을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 조절기 록(10)은 제조성 및 기능성의 장점을 모두를 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 조절기 록(10)은, 베어링 캡에 조절 너트를 연결하기 위해 필요한 구성요소의 수를 감소시킨다. 게다가, 나사식 패스너의 이용 필요성과 보정된 도구를 이용하여 패스너에 토크를 지속적으로 가할 필요성을 없앰으로써, 조립체의 가격이 절감된다.

상술한 설명은, 단지 본 발명의 예시적인 실시예를 밝히고 설명하였다. 이 기술 분야의 당업자는, 상세한 설명, 첨부된 도면 및 청구 범위로부터, 따르는 청구범위에 정의된 것처럼, 본 발명의 사상에 벗어남 없이 다양한 변화, 변형 및 변종이 가능하다는 것을 인지했을 것이다.

이상 설명된 바와 같이, 축 샤프트의 회전 속도를 보상하고, 차동 베어링 수명을 최상화하고 링 기어와 피니언 기어를 적절히 결합하도록 하여, 조절 너트와 베어링 캡 간의 상대회전을 억제함으로써, 본 발명을 따른 차동 베어링 조절기 록및 패스너는, 제조성 및 기능성의 장점을 제공함과 동시에 조립체의 가격을 절감시키는 효과를 가지고 있다.

Claims (18)

1. 자동차용 구동축 조립체로서,

   액슬 하우징;

   차동 베어링;

   상기 차동 베어링에 의해 상기 축 내에 회전할 수 있도록 지지된 차동 조립체;

   하나 이상의 유지 개구를 갖춘 조절 너트; 및

   제 1 부분 및 제 2 부분을 포함한 조절기 록을 포함하며,

   상기 차동 베어링은, 개구가 형성된 베어링 캡을 이용하여 상기 액슬 하우징에 연결되고,

   상기 조절 너트는 상기 차동 베어링을 축선 변위되도록 하기위해 상기 차동 베어링에 결합되고,

   상기 제 1 부분은 상기 베어링 캡 개구에 배열된 바브를 가지며, 상기 제 2 부분은 상기 유지 개구 내에 배열된 제 1 록 핀을 가짐으로써, 상기 조절 너트가 상기 베어링 캡에 대해 회전하는 것을 억제하는 구동축 조립체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 조절기 록이 자신의 제 2 부분을 상기 조절 너트와 결합시키는 제 2 록킹 핀을 포함하며, 상기 제 2 록킹 핀이 상기 제 1 록킹 핀과 간격을 이루고 있는 구동축 조립체.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 부분이 상기 베어링 개구와 결합하기 위해 바깥쪽으로 연장된 바브 부분을 가진 대체로 원통형인 보디를 포함하는 구동축 조립체.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 부분을 상기 베어링 캡 개구 내에서 서로에 대해 회전하지 않도록 축 방향으로 배치함에 따라, 상기 조절기 록이 상기 베어링 캡에 연결되는 구동축 조립체.
5. 제 4항에 있어서, 상기 조절기 록이 복합재료로 구성되는 구동축 조립체.
6. 개구를 갖춘 베어링 캡에 의해 상기 하우징에 연결되고 조절 너트를 회전시킴으로써 상기 하우징에 위치할 수 있는 차동 베어링에 의해 하우징 내에서 회전할 수 있도록 지지된 차동 조립체 및 하우징을 갖춘 동력 전달 계통용 차동 베어링 조절기 록으로서,

   보디와 헤드를 가진 제 1 부분; 및

   상기 제 1 부분으로부터 연장되고 일체식으로 형성된 제 2 부분을 포함하며,

   상기 보디는 자신으로부터 바깥쪽으로 연장된 다수의 바브를 가지고, 상기 바브는 상기 베어링 캡에 결합되며,

   제 1 록킹 핀을 가진 상기 제 2 부분은 상기 조절 너트에 결합되어, 상기 조절 너트 및 상기 베어링 캡 사이에서 서로에 대해 회전하지 않도록 하는 차동 베어링 조절기 록.
7. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 록킹 핀 및 상기 보디는 대체로 원통형이며, 상기 보디는 제 1 축선을 규정하고, 상기 제 1 록킹 핀은 상기 제 1 축선과 실질적으로 평행한 제 2 축선을 규정하는 차동 베어링 조절기 록.
8. 제 7항에 있어서, 상기 바브와 상기 베어링 캡 사이에서 서로에 대해 회전하지 않고 상기 바브가 상기 베어링 캡과 결합되도록 하는 차동 베어링 조절기 록.
9. 제 8항에 있어서, 다수의 상기 바브가 베어링 캡 개구 내로 삽입될 때 탄성 변형되는 차동 베어링 조절기 록.
10. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 록킹 핀 및 패스너가 복합재료로 구성되는 차동 베어링 조절기 록.
11. 제 6항에 있어서, 상기 보디가 상기 개구 내에 배치되며 상기 헤드가 상기 개구 내에서 상기 보디의 변위를 제한하는 차동 베어링 조절기 록.
12. 제 11항에 있어서, 상기 제 1 록킹 핀이, 상기 조절 너트의 회전을 방지하는차동 베어링 조절기 록.
13. 제 6항에 있어서, 상기 제 2 부분이, 상기 제 1 록킹 핀과 실질적으로 평행하고 그로부터 간격을 두고 있는 제 2 록킹 핀을 포함하는 차동 베어링 조절기 록.
14. 구동축 조립체에서 차동 베어링 프리로드를 유지하기 위한 방법으로서,

    액슬 하우징을 확보하는 단계;

    차동 조립체를 확보하는 단계;

    제 1 부분 및 제 2 부분을 가진 조절기 록을 확보하는 단계;

    상기 액슬 하우징 내 차동 조립체를 차동 베어링에 장착하며, 상기 차동 조립체가 개구를 포함한 상기 베어링 캡에 의해 상기 액슬 하우징에 연결되게 하는 단계;

    상기 차동 베어링을 유지 개구를 가진 조절 너트와 결합시키는 단계;

    상기 조절 너트를 회전시킴으로써, 상기 차동 베어링에 프리로드를 조절하는 단계; 및

    개구를 포함한 베어링 캡 개구 내에 상기 제 1 부분을 배치하고 유지 개구 내에 상기 제 2 부분을 배열함으로써, 유지 개구를 가진 상기 조절 너트와 상기 베어링 캡을 연결하는 단계를 포함하는 방법.
15. 제 14항에 있어서, 상기 조절 너트와 상기 베어링 캡을 상호 연결하는 단계가, 상기 조절기 록 및 상기 베어링 캡 사이에서 서로에 대해 회전 없이 일어나는 방법.
16. 제 15항에 있어서, 상기 제 1 부분이, 보디로부터 바깥쪽으로 연장된 다수의 바브를 가진 보디를 포함하는 방법.
17. 제 16항에 있어서, 상기 베어링 캡 개구에 나사가 형성되어 있는 방법.
18. 제 14항에 있어서, 제 2 차동 베어링과 상기 액슬 하우징 사이에 심(shim)을 삽입함으로써, 기어 반발을 조절하는 단계를 추가로 포함하는 방법.