KR200210439Y1

KR200210439Y1 - Differential limiting device

Info

Publication number: KR200210439Y1
Application number: KR2019970028841U
Authority: KR
Inventors: 감정헌
Original assignee: 정몽규; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2001-10-25
Also published as: KR19990015535U

Abstract

본 고안은 앞바퀴와 뒷바퀴와의 사이에 회전수 차이가 생겼을 때 이 회전수 차이에 따라 전후륜의 토크를 분배하는 차동 제한장치에 관한 것으로서, 특히 드라이브 샤프트에 스플라인 결합된 2개의 사이드 기어와, 상기 사이드 기어에 각각 결합된 캠 휠과, 상기 캠 휠이 서로 구름 접촉되도록 캠 휠 사이에 설치된 다수의 볼을 포함하여 구성된 차동 제한장치를 제공함으로써 별도의 차동 제한장치를 설치하지 않고도 기존의 차동장치를 이용하여 차동 제한을 실현할 수 있게 되어 제품의 크기가 축소되고 생산비용이 절감되도록 한 것이다.The present invention relates to a differential limiting device for distributing torque of the front and rear wheels according to the rotation speed difference between the front wheel and the rear wheel, in particular two side gears splined to the drive shaft, By providing a cam wheel coupled to the side gear and a plurality of balls installed between the cam wheels so that the cam wheels are in rolling contact with each other, a differential limiter is provided without installing a separate differential limiter. Differential limitations can be used to reduce product size and reduce production costs.

Description

Differential limiter

본 발명은 자동차의 선회주행이 용이하도록 하는 차동장치에 관한 것으로서, 특히 앞바퀴와 뒷바퀴와의 사이에 회전수 차이가 생겼을 때 이 회전수 차이에 따라 전후륜의 토크를 분배하는 차동 제한장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential device for easily turning a car, and more particularly, to a differential limiting device for distributing torque of front and rear wheels according to the rotation speed difference when a rotation speed difference occurs between the front wheel and the rear wheel. .

자동차는 엔진에서 발생된 동력을 바퀴에 적절히 전달하기 위해 클러치와 변속기 및 차동장치 등을 사용하고 있는데, 전륜 구동차는 변속기로부터의 출력을 바로 차동장치에 연결하고, 후륜 구동차는 변속기로부터의 출력을 추진축을 통해 차동장치에 전달하도록 되어 있다.Automobiles use clutches, transmissions, and differentials to properly transfer the power generated by the engine to the wheels.Front wheel drives directly connect the output from the transmission to the differential, while rear wheels drive the output from the transmission. It is intended to be passed to the differential via

상기 차동장치는 자동차의 선회 주행시 내륜과 외륜의 속도차를 발생시켜 차량의 원활한 방향전환이 가능하도록 함과 아울러 노면이 고르지 못한 지형에서 자동차의 주행 안정성을 확보하도록 하는 것이다.The differential device is to allow the vehicle to smoothly change direction by generating a speed difference between the inner ring and the outer ring during turning of the vehicle, and to ensure the driving stability of the vehicle in uneven terrain.

그런데, 상기한 바와 같은 차동장치는 양쪽 구동 바퀴가 접하고 있는 노면의 마찰력 사이에 큰 차이가 발생되면 마찰력이 적은 쪽의 바퀴는 헛돌고 마찰력이 큰 쪽의 바퀴는 정지하여 차량의 정상적인 운행이 곤란한 경우가 발생된다.However, in the above-described differential device, when a large difference occurs between the frictional force of the road surface where both driving wheels are in contact with each other, when the wheel with the less frictional force is idle and the wheel with the higher frictional force is stopped, the normal driving of the vehicle is difficult. Is generated.

예를 들어, 한쪽 바퀴가 수렁에 빠졌을 경우 한쪽의 바퀴는 노면의 저항을 받고 빠진 바퀴는 거의 저항을 받지 않기 때문에 노면쪽의 바퀴에는 동력이 전달되지 않고 수렁에 수렁에 빠진 바퀴만이 차동장치에 의해 공회전된다. 따라서, 차량이 자력으로 수렁을 벗어나지 못하게 되어 더 이상의 주행이 불가능해진다.For example, if one wheel falls into the bog, one wheel receives resistance from the road, and the missing wheel receives little resistance, so no power is transmitted to the wheels on the road. By idling. Therefore, the vehicle cannot be left in the quagmire by magnetic force, and further driving is impossible.

상기와 같은 경우, 차동장치의 작용을 멈추게 하면 수렁을 탈출할 수 있게 되므로 험로 주행을 많이 하는 차량에는 차동 제한장치를 채용하도록 한다. 상기 차동 제한장치를 통해 차동을 제한하면 요철노면의 주행 중에 생기는 피시 테일(fish tail)운동이나, 발진시 또는 커브시의 바퀴공전 등을 방지할 수 있게 된다.In such a case, if the operation of the differential device is stopped, it is possible to escape the bog, so adopt a differential limiting device for a vehicle that travels a lot of bad roads. By limiting the differential through the differential limiting device, it is possible to prevent a fish tail movement occurring during driving of the uneven road surface, or a wheel idle during oscillation or curve.

상기와 같이 차량의 구동력을 향상시키기 위한 차동 제한장치에는 다판 클러치식, 비스코스 커플링식, 헬리컬 기어식 등 여러 가지 타입이 있으나, 전반적으로 모두 가격이 고가이며 일반 차동장치에 비해 크기가 증대되어 탑재성이 별도로 검토되어야 하는 어려움이 있다.As described above, there are various types of differential limiting devices for improving driving force of the vehicle, such as multi-plate clutch type, viscose coupling type, and helical gear type, but overall, all of them are expensive and increase in size compared to general differentials. There is a difficulty to be considered separately.

상기와 같은 차동 제한장치의 일 예인 마찰 클러치 타입의 차동 제한장치는 도 1에 도시된 바와 같이 디퍼렌셜 케이스(1)와 드라이브 샤프트(3)에 스플라인 결합되는 사이드 기어 링(5)의 사이에 프릭션 플레이트(7)와 프릭션 디스크(9)가 상호 설치된 구조로 되어 있다.A friction clutch type differential limiter, which is an example of the differential limiter as described above, has a friction between the differential case 1 and the side gear ring 5 splined to the drive shaft 3 as shown in FIG. 1. The plate 7 and the friction disc 9 are mutually provided.

즉, 상기 디퍼렌셜 케이스(1)의 토크를 그 압착력에 따라 상기 사이드 기어 링(5)에 전달하도록 상기 프릭션 플레이트(7)는 상기 디퍼렌셜 케이스(1)에 결합되고 상기 프릭션 디스크(9)는 상기 사이드 기어 링(5)에 결합되어 있다.That is, the friction plate 7 is coupled to the differential case 1 so that the torque of the differential case 1 is transmitted to the side gear ring 5 according to its pressing force, and the friction disk 9 is It is coupled to the side gear ring 5.

상기와 같은 구조를 가진 차동 제한장치에서는 상기 사이드 기어 링(5)이 피니언 축(11)에서 제공하는 스러스트 힘(드라이브 샤프트(3)의 방향에 대하여)을 받아 상기 프릭션 플레이트(7)와 프릭션 디스크(9)의 사이에 마찰력을 발생시킴으로써 차동작용을 제한한다.In the differential limiting device having the above structure, the side gear ring 5 receives the thrust force (relative to the direction of the drive shaft 3) provided by the pinion shaft 11 and the friction plate 7 and the freck. The differential action is limited by generating friction between the shunt disks 9.

그러나, 상기한 종래 기술에 따른 차동 제한장치는 다수의 프릭션 플레이트(7) 및 프릭션 디스크(9)가 디퍼렌셜 케이스(1)내의 좁은 공간에 설치되어야함은 물론 별도의 사이드 기어 링(5)이 설치되어 슬라이드 이동할 수 있는 공간이 요구되는 등 그 구조가 복잡하고 많은 부품으로 인한 작업성 곤란 등 원가 상승의 요인을 다수 내재하고 있으며 일반 차동장치에 비해 크기가 증대되어 차량 내부에 장착할 때 어려움이 따르는 문제점이 있다.However, the differential limiter according to the prior art described above requires a number of friction plates 7 and friction disks 9 to be installed in a narrow space in the differential case 1 as well as a separate side gear ring 5. The structure is complicated, such as the need for a space to slide and installed, and there are many factors that increase the cost, such as difficulty in workability due to many parts. There is a following problem.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사이드 기어에 각각 결합된 캠 휠과, 상기 캠 휠이 서로 구름 접촉되도록 캠 휠 사이에 설치된 다수의 볼과, 상기 캠 휠과 볼 사이에 접촉압을 인가하도록 상기 캠 휠의 배면에 설치된 예압수단을 구비함으로써 별도의 차동 제한장치를 설치하지 않고도 기존의 차동장치를 이용하여 차동 제한을 실현할 수 있게 되어 제품의 크기가 축소되고 생산비용이 절감되도록 하는 차동 제한장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, a cam wheel each coupled to the side gear, a plurality of balls installed between the cam wheel so that the cam wheel is in contact with each other, and between the cam wheel and the ball By providing a preloading means installed on the back of the cam wheel to apply the contact pressure, it is possible to realize the differential restriction using the existing differential device without installing a separate differential limiting device to reduce the size of the product and reduce the production cost It is an object of the present invention to provide a differential limiting device.

도 1은 종래 기술에 따른 차동 제한장치가 도시된 구성도,1 is a block diagram showing a differential limiter according to the prior art,

도 2는 본 고안에 따른 차동 제한 장치가 도시된 구성도,2 is a block diagram showing a differential limiting device according to the present invention,

도 3은 도 2에 도시된 A-A선의 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line A-A shown in FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

51 : 드라이브 샤프트 53 : 사이드 기어51: drive shaft 53: side gear

59 : 캠 휠 59' : 홈59: cam wheel 59 ': groove

61 : 볼 63 : 예압수단61 ball 63 preloading means

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 차동 제한장치의 특징은 드라이브 샤프트에 스플라인 결합된 2개의 사이드 기어와, 상기 사이드 기어에 각각 결합되고 서로 마주보게 배치되는 캠 휠과, 상기 캠 휠이 서로 구름 접촉되도록 캠 휠 사이에 설치된 다수의 볼과, 상기 캠 휠과 볼 사이에 접촉압을 인가하도록 상기 캠 휠의 배면에 설치되는 일정 탄성력을 갖는 예압수단을 포함하여 구성된다.The characteristics of the differential limiting device according to the present invention for achieving the above object are two side gears splined to the drive shaft, a cam wheel coupled to the side gear and disposed to face each other, and the cam wheel is mutually And a plurality of balls installed between the cam wheels to make rolling contact, and preload means having a predetermined elastic force provided on the rear surface of the cam wheels to apply a contact pressure between the cam wheels and the balls.

본 고안의 부가적인 특징은 상기 볼은 상기 캠 휠의 가장자리를 따라서 배열 형성되는데 있다.An additional feature of the present invention is that the balls are arranged along the edge of the cam wheel.

또한, 본 고안의 다른 부가적인 특징은, 상기 캠 휠은 각각 서로 마주보고 있는 대향면에 상기 볼이 안착될 수 있도록 다수의 홈이 형성되는데 있다.In addition, another additional feature of the present invention is that the cam wheel is formed with a plurality of grooves so that the ball can be seated on opposite surfaces respectively facing each other.

상기와 같이 구성된 본 고안은 별도의 차동 제한장치를 설치하지 않고도 차동 제한을 실현할 수 있게 되어 생산비용이 절감됨과 동시에 제품의 크기가 감소되어 탑재성이 향상되는 이점이 있다.The present invention configured as described above has the advantage that it is possible to realize the differential limiting without installing a separate differential limiting device and the production cost is reduced and the size of the product is reduced and the mountability is improved.

이하, 본 고안의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 고안에 따른 차동 제한 장치가 도시된 구성도, 도 3은 도 2에 도시된 A-A선의 단면도이다.2 is a block diagram showing a differential limiting device according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the A-A line shown in FIG.

본 고안에 따른 차동 제한장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 드라이브 샤프트(51)에 스플라인 결합된 2개의 사이드 기어(53)와, 상기 사이드 기어(53)와 맞물리도록 피니언 축(55)에 각각 결합된 2개의 피니언 기어(57)와, 상기 사이드 기어(53)에 각각 결합되고 원통형으로 형성된 2개의 캠 휠(59)과, 상기 캠 휠(59)이 서로 구름 접촉되도록 캠 휠(59) 사이에 설치된 다수의 볼(61)과, 상기 캠 휠(59)과 볼(61) 사이에 접촉압을 인가하도록 상기 캠 휠(59)의 배면에 설치된 예압수단(63)과, 상기 피니언 기어(57)와 상기 사이드 기어(53)를 둘러싸고 있는 차동 케이스(65)와, 상기 차동 케이스(65)와 일체로 형성된 링 기어(67)와, 상기 차동 케이스(65)를 둘러싸고 있는 외곽 케이스(미도시)를 포함하여 구성된다.The differential limiter according to the present invention has two side gears 53 splined to the drive shaft 51 as shown in FIGS. 2 and 3, and the pinion shaft 55 to be engaged with the side gears 53. Two pinion gears 57 respectively coupled to the two, two cam wheels 59 respectively coupled to the side gear 53 and formed in a cylindrical shape, and the cam wheels 59 so that the cam wheels 59 are in rolling contact with each other. A plurality of balls 61 provided between the plurality of balls, preload means 63 provided on the rear surface of the cam wheel 59 to apply a contact pressure between the cam wheel 59 and the ball 61, the pinion gear A differential case 65 surrounding the 57 and the side gear 53, a ring gear 67 integrally formed with the differential case 65, and an outer case surrounding the differential case 65 (not shown). City).

여기서, 상기 캠 휠(59)은 각각 서로 마주보고 있는 대향면에 상기 볼(61)이 안착될 수 있도록 다수의 홈(59')이 형성되고, 상기 볼(61)은 상기 캠 휠(59)의 가장자리를 따라서 원주형으로 배열 형성되며, 상기 예압수단(63)은 스프링류이다.Here, the cam wheel 59 is formed with a plurality of grooves 59 'so that the balls 61 can be seated on opposite surfaces facing each other, and the ball 61 is the cam wheel 59. It is formed in a columnar arrangement along the edge of the preload means 63 is a spring.

또한, 상기 차동 케이스(65)와 외곽 케이스 사이에는 상기 차동 케이스(65)를 지지하도록 베어링이 설치되고, 상기 드라이브 샤프트(51)와 외곽 케이스 사이에는 오일의 누수를 방지하는 오일 시일이 삽입되어 있다.In addition, a bearing is installed between the differential case 65 and the outer case to support the differential case 65, and an oil seal is inserted between the drive shaft 51 and the outer case to prevent leakage of oil. .

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 차동 제한장치의 동작은 다음과 같다.The operation of the differential limiter according to the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 추진축을 통해 엔진의 동력이 링 기어(67)에 맞물려있는 구동 피니언(69)에 전달되면 상기 구동 피니언(69)이 회전한다. 상기 구동 피니언(69)이 회전하면 상기 링 기어(67)가 회전하여 상기 차동 케이스(65)가 회전된다. 상기 차동 케이스(65)가 회전하면 상기 차동 케이스(65)에 고정된 피니언 축(55)에 의해서 상기 피니언 기어(57)가 공전하게 된다. 상기 피니언 기어(57)가 공전되면 피니언 기어(57)와 맞물려있는 상기 사이드 기어(53)가 구동되어 사이드 기어(53)와 스플라인 결합된 드라이브 샤프트(51)가 회전하게 된다. 따라서, 상기 드라이브 샤프트(51)를 통해 엔진의 동력이 구동바퀴로 전달된다.First, when the power of the engine is transmitted to the drive pinion 69 engaged with the ring gear 67 via the propulsion shaft, the drive pinion 69 rotates. When the drive pinion 69 rotates, the ring gear 67 rotates so that the differential case 65 rotates. When the differential case 65 rotates, the pinion gear 57 is revolved by the pinion shaft 55 fixed to the differential case 65. When the pinion gear 57 is idle, the side gear 53 engaged with the pinion gear 57 is driven to rotate the drive shaft 51 splined with the side gear 53. Therefore, power of the engine is transmitted to the driving wheel through the drive shaft 51.

상기에서, 자동차가 평탄로를 직진하는 경우에는 좌우 구동바퀴의 회전저항이 같으므로 좌우의 사이드 기어(53)는 같은 회전수로 상기 피니언 기어(57)의 공전에 따라 움직이게 되고 상기 사이드 기어(53)의 회전에 따라 상기 캠 휠(59) 및 볼(61)도 함께 회전되어 결국 전체 시스템이 하나의 블록이 되어 회전된다.In the above case, when the vehicle goes straight through the flat path, the left and right driving wheels have the same rotational resistance, so the left and right side gears 53 are moved according to the revolution of the pinion gear 57 at the same rotational speed and the side gear 53 is rotated. As the cam wheel 59 and the ball 61 are rotated together, the entire system is rotated as a block.

한편, 자동차가 선회하거나 한쪽 바퀴가 수렁에 빠진 경우에는 좌우 구동바퀴가 받는 회전저항이 달라지므로 좌우의 사이드 기어(53) 사이에 상대적인 속도차가 생기게 되고, 결국 상기 사이드 기어(53)에 결합되어 함께 동작되는 상기 캠 휠(59) 사이에도 속도차가 생기게 된다. 상기 캠 휠(59) 사이에 속도차가 생기면 속도가 큰 쪽으로 추력이 발생되어 상기 캠 휠(59) 및 볼(61)의 접촉압에 의해서 좌우의 사이드 기어(53) 사이의 속도차가 상쇄되어 상기 사이드 기어(53)가 같은 속도로 회전하게 된다.On the other hand, when the vehicle is turning or one wheel is in a bog, the rotational resistance received by the left and right driving wheels is different, so that a relative speed difference is generated between the left and right side gears 53, and is finally coupled to the side gears 53 together. There is also a speed difference between the cam wheels 59 being operated. If a speed difference occurs between the cam wheels 59, thrust is generated toward the larger speed, and the speed difference between the left and right side gears 53 is canceled by the contact pressure between the cam wheels 59 and the ball 61, and the side The gear 53 rotates at the same speed.

즉, 빠른 속도로 회전하는 캠 휠(59)이 느린 속도로 회전하는 반대편의 캠 휠(59) 쪽으로 상기 볼(61)을 밀어 그 사이에 접촉압이 발생되면 이 접촉압에 의해서 느린 속도로 회전하는 캠 휠(59)로 토크가 전달되고, 이는 결국 빠른 속도로 회전하는 사이드 기어(53)의 토크가 느린 속도로 회전하는 사이드 기어(53) 측으로 전달되는 것을 의미하게 된다. 상기와 같이 토크의 분배가 이루어지면 이를 통해 좌우 사이드 기어(53)의 속도가 같아져 차동 제한이 실현된다.That is, when the cam wheel 59 which rotates at a high speed pushes the ball 61 toward the cam wheel 59 on the opposite side which rotates at a slow speed, and a contact pressure is generated therebetween, the cam wheel 59 rotates at a slow speed by this contact pressure. The torque is transmitted to the cam wheel 59, which means that the torque of the side gear 53 which rotates at a high speed is transmitted to the side gear 53 which rotates at a slow speed. When the torque is distributed as described above, the speeds of the left and right side gears 53 are equalized, thereby realizing differential limitation.

상기와 같이 구성되고 동작되는 본 고안에 따른 차동 제한장치는 사이드 기어(53)에 각각 결합된 캠 휠(59)과, 상기 캠 휠(59)이 서로 구름 접촉되도록 캠 휠(59) 사이에 설치된 다수의 볼(61)과, 상기 캠 휠(59)과 볼(61) 사이에 접촉압을 인가하도록 상기 캠 휠(59)의 배면에 설치된 예압수단(63)을 구비함으로써 별도의 차동 제한장치를 설치하지 않고도 차동 제한을 실현할 수 있게 되어 생산비용이 절감됨과 동시에 제품의 크기가 감소되고 경량화되어 탑재성이 향상되는 이점이 있다.The differential limiting device according to the present invention constructed and operated as described above is installed between the cam wheels 59 coupled to the side gears 53 and the cam wheels 59 so that the cam wheels 59 are in contact with each other. A separate differential limiting device is provided by a plurality of balls 61 and preloading means 63 provided on the rear surface of the cam wheel 59 to apply a contact pressure between the cam wheel 59 and the ball 61. Differential limitations can be realized without installation, which reduces production costs and reduces the size and weight of the product.

또한, 본 고안은 상기 캠 휠(59)이 접촉할 때 상기 볼(61)에 의해서 구름접촉하게 되므로 종래의 기계식 차동 제한장치에 비해 소음 및 발열이 감소되어 내구성이 증대되고 제품의 수명이 연장되는 이점이 있다.In addition, the present invention is in contact with the cam wheel 59 by the ball 61 when the contact is in contact with the cloud because the noise and heat is reduced compared to the conventional mechanical differential limiter to increase durability and extend the life of the product There is an advantage.

Claims

Two side gears splined to the drive shaft; Cam wheels respectively coupled to the side gears and disposed to face each other; A plurality of balls installed between the cam wheels such that the cam wheels are in rolling contact with each other; And a preloading means having a predetermined elastic force installed on the rear surface of the cam wheel to apply contact pressure between the cam wheel and the ball.

The method of claim 1,

And said ball is arranged along the edge of said cam wheel.

The method of claim 2,

The cam wheel is a differential limiter, characterized in that a plurality of grooves are formed to be seated on the opposite surface facing each other.