KR20030007016A - 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치에 관한 것으로, 그 구성은

4개의 차동장치와 2개의 동력분배장치로 이루어지고,

중앙에는 내외 차동(差動)이 끼워맞춰 구성되는 중앙 복합 차동장치가 배치되고,

그 양단부에는 제각기 일 차동장치를 직렬연결하고,

상기 측면차동장치의 양측으로부터 출력된 동력이 동력 분배장치로 향하도록 이루어져 공율 순환이 없다는 특징을 갖는다.

본 발명에 의하면, 자동차가 사막, 늪지등을 달릴 때 차륜이 미끄러지지 않는 전동장치를 제공할 수 있다. 본 발명에 의한 장치는 체적이 작고 조립성능이 좋으며 차량의 통과성을 제고할 수 있으며, 전륜(全輪) 구동차, 트랙터, 바퀴구동식(wheel weight) 공정기계 및 공정차량등에 적용된다.

Description

정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치{NORMALLY INTERLOCKED UNIVERSAL DIFFERENTIAL DEVICE}

본 발명은 일반적으로 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치에 관한 것이다.

종래의 자동차는 일반적으로 전 차축(front axle) 혹은 후 차축(rear axle)에 차동기어(differential gear)를 가설하는 방식으로 구동하며, 이같은 자동차들은 흙탕진 도로에서 쉽게 미끄러지므로 정상 주행을 할 수 없었다. 이같은 차륜 구동을 이용할 경우, 2차륜 구동의 미끄럼 문제를 해결하더라도 4차륜 구동의 미끄럼 문제를 해결할 수 없으며, 또한 앞뒤 각 일측 혹은 대각선 차륜끼리의 부착성이 부족하여 미끄럼 회전하게 되면 자동차는 전혀 주행할 수 없게 된다.

이같은 차륜의 미끄럼을 극복하기 위하여, 여러 종류의 차동잠금장치 (differential locking device)를 설계해보았으나, 이들은 공통적으로 하나의 문제점을 갖는다. 즉, 차동장치를 잠그면 견인력을 발휘하여 응당 안내 선회하여야 하나 안내 선회가 수행되지 않으며, 안내 선회가 수행되더라도 차는 험하고 흙탕진 도로에서 응당 있어야할 견인력을 발휘할 수 없어 주행할 수 없게 되는 것이다.

그 예로서, 중국 발명특허 제ZL98100725.2호에 의하면, 험하고 흙탕진 도로에서 주행시 차륜 미끄럼 문제는 극복할 수 있었다. 그러나 양호한 도로면에서 고속도로 주행시에는 앞 구동 혹은 뒷 구동만으로 구동하는 문제가 있었다.

한편, 실용신안 제ZL99208786.4호에는 일종의 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동장치를 개시하고 있으며, 차륜간, 축간 차동 및 차동장치 상호간 잠궈지는 문제는 해결하였으나, 그 중간부에 미끄럼 제어장치를 설치함으로 인해 구조가 복잡해지고 체적이 크게되는 문제가 있었다.

이에 본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하고자 구조가 간단하고 체적은 감소하면서 조립성능은 탁월한, 정상적으로 상호간 잠궈줄 수 있는 만능 차동장치를 제공하려는데 있다.

도 1은 본 발명의 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치의 단면도이고;

도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절취한 단면도로서, 본 발명의 토크 수출의 제1 실시예를 도시한 도면이며;

도 3은 도 1의 A-A선을 따라 절취한 단면도로서, 본 발명의 토크 수출의 제2 실시예를 도시한 도면이며; 그리고

도 4는 도 1의 A-A선을 따라 절취한 단면도로서, 본 발명의 토크 수출의 제3 실시예를 도시한 도면이다.

*도면의 주요 부위에 대한 간단한 설명*

1... 중앙복합차동장치 2... 핀

3... 측면차동장치 4... 중심반축

5... 중공반축 6... 반축기어

7,8... 중심반축기어9... 동력분배수동기어

10... 동력분배피동기어11... 기어 링

15... 피동기어18... 중앙외차동행성기어

본 발명에 의하면,

정상적으로 상호간 잠궈지는 차동장치의 중간부에 위치하고, 하나의 핀을 공동으로 이용하여 한곳에 끼워설치한 내차동과 외차동으로 구성되는 중앙 복합 차동장치;

상기 중앙 복합 차동장치의 양측에 각각 직렬 연결하고, 하나의 중실 반축(solid axle shaft), 상기 중실 반축과 연결된 하나의 중실반축기어, 하나의 중공 반축(hollow axle shaft), 상기 중공 반축과 연결된 하나의 중공 반축 기어로이루어지며,

상기 2개의 중실 반축의 일단은 제각기 상응하는 중공 반축과 중공 반축 기어를 관통하여 중공 반축과 함께 결합되어 측면 차동장치의 외측으로부터 인출되고,

그 타단은 중앙 내차동장치의 2개의 반축 기어를 이용하여 한곳에 연결되며, 상기 측면 차동장치의 2개의 중공 반축은 대각선 위치에 있는 차륜과 연결되고 2개의 중실 반축은 다른 일 대각선 위치에 있는 차륜과 연결되며,

중앙 외차동장치의 행성기어(planet gear)는 측면차동장치의 케이스에 배치된 기어 링(ring gear)과 맞물리는 2개의 측면 차동장치; 및

상기 중앙 복합 차동장치의 양측에 직렬연결하고, 제각기 서로 맞물리는 동력 분배 주동 기어와 동력 분배 피동 기어를 포함하는 2개의 동력 분배장치;를 포함하여 이루어지며,

여기서 상기 측면 차동장치는 제각기 동력 분배장치를 이용하여 차륜과 연결되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치는 중앙부에 차동(差動)을 끼워맞추어 구성되는 중앙 복합 차동장치를 도입하며, 양 말단에 각각 하나의 측면 차동장치를 직렬연결한 다음 동력 분배장치와 연결시키는 구조를도입하여 이루어진다.

4개의 출력 반축은 각자의 작업을 완성함과 동시에 서로 각자의 독립성을 제약하며, 어느 하나의 차륜이 구동력을 잃었을 때 4개의 출력 반축은 4개의 차동장치의 조합을 이용하여 차륜 구동 수요에 근거한 임의의 새로운 차동을 공동으로 조성할 수 있다.

따라서 구동과 차륜간, 축간, 대각선간 차동임무를 완성할 수 있으며; 자동차가 어떠한 산 지구의 험악하고 흙탕진 도로면, 울퉁불퉁한 산악지대에서도 모두 정상적으로 주행하고 안전한 선회를 할 수 있으며, 혹은 고속도로에서 달릴 때 4차륜은 동시에 임의로 차동할 수 있으며, 공율 순환이 없고 기생 동력이 발생하지 않으며 차륜의 부동 직경 사이즈에 영향받지 않는다. 이리하여 구조의 단순화를 달성하고 우월한 성능을 보장하며 체적도 크게 감소되고 조립성능도 제고되게 된다.

<실시예>

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명하되, 이는 예시를 위해 제시되는 것으로 본 발명을 이에 한정하려는 의미는 아니다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동장치는 조합한 4개의 차동장치 및 2개의 동력분배장치로 구성되고, 상기 동력 분배장치는 동력분배 주동기어(9)와 동력분배 피동기어(10)를 포함하며, 4개의 차동장치의 중간부들은 한곳에서 끼워맞춰지고 핀(2)을 공동으로 이용하는 내부 및 외부 차동으로 구성된 중앙복합 차동장치(1)로서, 양 단부에는 제각기 하나의 측면 차동장치(3)가 직렬연결된다.

상기 측면 차동장치(3)에는 중실반축(4), 중공 반축(5)과 같은 2개의 반축이 포함되며, 상기 중실 반축(4)은 중실 반축 기어(7)와 연결되고 상기 중공 반축(5)은 중공 반축 기어(8)와 연결되며, 상기 중실 반축(4)은 상기 중공 반축 기어(8)와 중공 반축(5)을 통과하여 지나고, 그 외측으로부터 인출됨과 동시에 동력 분배 주동 기어(9)와 동력 분배 피동 기어(10)를 이용하여 제각기 차륜과 연결되는데, 여기서는 2개의 중공 반축(5)과 2개의 중실 반축(4)이 제각기 대각선에 위치한 차륜과 연결되게 된다.

도 4에 도시한 실시예에 있어서, 상기 중실 반축(4)의 동력전달방향은 반드시 바퀴곁의 감속기에서 회전방향을 개변하며, 2개의 측면 차동장치(3)의 2개의 중실 반축(4)중 일단을 중앙 내차동의 2개의 반축 기어(6)를 이용하여 한곳에 연결하고, 중앙 내차동의 2개의 반축 기어(6)와 2개의 중실 반축 기어(7)는 제각기 중실 반축(4)을 이용하여 일체로 꿰어있으며, 중앙 외차동 행성 기어(18)는 2개의 측면 차동장치(3)의 케이스(1)에 위치한 기어 링(11)과 맞물리며, 상기 기어 링(11)은 직접 측면 차동장치의 케이스에 제작되거나 혹은 제작후 케이스에 고정되게 된다.

한편, 주 감속기의 피동 기어(15)는 중앙 복합 차동장치(1)의 케이스(16)에 고정되어 중앙 복합 차동장치(1)와 2개의 측면 차동장치(3)를 동시에 회전케한다.

상기 중앙 복합 차동장치의 내부와 외부 차동장치 사이는 강철 볼(17)등과 같은 부품을 이용하여 받치고, 외차동장치와 케이스사이, 및 2개의 측면 차동장치와 케이스 사이에도 강철 볼(17)을 이용하여 받친다.

그 결과, 자동차의 대각선 위치 혹은 일측 2개의 차륜이 동시에 미끄러지더라도, 2개의 측면 차동장치와 연결한 중앙 내차동 반축 기어가 새로운 내차동을 형성함으로써 미끄러지지않는 2개의 차륜을 차동케하여 자동차가 정상 주행하도록 구동하게 된다.

즉, 본 발명의 정상적으로 잠궈지는 만능 차동장치의 2개의 측면 차동장치의 중실 반축은 중앙 내차동장치를 이용하여 연결되고, 상기 측면 차동장치의 행성 기어는 중앙 내차동의 중공 반축 기어와 맞물리며, 상기 중앙 외차동의 행성 기어는 2개의 측면 차동장치의 케이스에 고정된 기어 링과 맞물리기 때문에, 자동차가 정상적으로 차동할 때 차륜간, 축간 차동을 완성하며, 나아가 상호간에 잠궈지게 되는 것이다.

가령 도로가 없는 지대에서 주행할 때 앞 우측 차륜이 허공에 매달리더라도, 중실 반축이 구동하는 앞 좌측 차륜은 회전하지 않고 상기 중실 반축과 연결한 중앙 내차동중 전면부 일 반축기어도 회전하지 않는 대신에, 중앙 내차동의 후면부 일 반축기어와 연결된 중실 반축 기어가 회전함으로써 뒷면 중실 반축이 우측 뒷차륜을 이끌어 구동케하여 회전하게 된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 뒷측 중실 반축과 연결된 우측 뒷차륜이 앞 우측 차균과 동일측에 있으며, 같은 쪽에 최소 하나의 차륜 받침만 있으면 허공에 매달리지 않아 자동차가 정상적으로 달리게 되는 것이다. 이로 인해 대각선에 있는 차륜이 지면에 있기만 하면 자동차는 달릴 수 있다. 즉, 4차륜 구동 자동차를 놓고 볼 때, 하나의 차륜이 미끄러지더라도 다른 3개의 차륜은 여전히 효과적인 것이다.

자동차가 선회할 때 전륜과 후륜 축간 속도차는 중앙 외차동장치, 중앙 내차동장치가 동기 직렬 연결한 2개의 측면 차동장치에 차동케한다. 전후, 좌우측 차륜간 차동은 중앙 내차동장치, 직렬 연결한 2개의 측면 차동장치로서 공동 완성된다.

또한, 동력은 중공 반축기어가 중공 반축과 동력 분배 주동 기어 및 동력 분배 피동 기어간 맞물림을 이용하여 수출하며; 중앙 내차동의 2개의 반축기어는 각각 중실 반축을 이용하여 인접 반축 기어와 일체로 형성되고, 상기 동력 분배 주동 기어의 맞물림을 이용하여 동력 분배 피동 기어 혹은 중실 반축이 토크를 직접 제각기 대각선의 차륜에 출력하여 내보낸다.

축간 차동을 실현하기 위한 작업 순서는 중앙 차동장치의 핀-중앙 외차동 행성 기어-양측 차동장치의 케이스에 직렬 연결된 기어 링-중앙 내차동장치의 순이된다.

차륜간에 대각선의 차동을 실현하기 위한 작업 순서는 중앙 차동장치 너클 핀-중앙 내차동 행성 기어-중앙 내차동 2개의 반축기어-직렬 연결한 측면 차동장치의 행성기어-2개의 중공 반축 기어-2개의 중공 반축-2개의 중실 반축 기어와 2개의 중실 반축의 순이 된다.

또한, 도 2 및 도 4의 실시예에서 동력 분배를 실현하기 위한 작업 순서는 양단에 직렬 연결한 중공 반축 기어-중공 반축-동력 분배 주동 기어-동력 분배 피동 기어 및 중앙 내차동 반축 기어-양측 직렬 연결한 중실 반축 기어-중실 반축-동력 분배 주동 기어-동력 분배 피동 기어의 순이 된다.

나아가 도 3의 실시예에서 동력 분배를 실현하는 작업 순서는 양측에 직렬 연결한 중공 반축 기어-중공 반축-동력 분배 주동 기어-동력 분배 피동 기어-중앙 내차동 반축 기어-양측에 직렬 연결한 중실 반축 기어-중실 반축의 순이 된다.

상술한 바에 따르면, 본 발명의 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치는 횡방향으로 차 하단중강부에 설치되거나 혹은 차 바닥내에 압축하여 삽입될 수도 있다. 상기 장치는 구동차축을 이용하지 않으므로 차 하부를 평활하게 할 수 있으며, 차 하부의 공기 저항과 승력(升力)을 감소시키고 지면간 틈새를 제고하며 양호한 통과성과 연소 경제성을 갖게 한다.

특히 일체 구조중 미끄럼 제어장치를 제거함으로써 구조가 간단하고 합리적이며 체적이 작아지고 조립성과 차량의 통과성을 최적화한다는 잇점들을 갖는다. 또한 강철 볼 받침을 이용하여 연결하므로 마찰을 감소시키게 되며, 따라서 동력전달성능을 제고하는 잇점도 갖는다.

본 발명의 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치는 전륜 구동 자동차, 트랙터, 장갑차, 바퀴구동식 공정기계 및 공정차량등에 적용할 수 있다.

Claims (6)

1. 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동장치의 중간부에 위치하고, 하나의 핀을 공동으로 이용하여 한곳에 끼워설치한 내차동과 외차동으로 구성되는 중앙 복합 차동 장치;

   상기 중앙 복합 차동장치의 양단부에 각각 직렬연결하고, 하나의 중실 반축(solid axle shaft), 상기 중실 반축에 연결된 중실 반축 기어, 하나의 중공 반축(hollow axle shaft) 및 상기 중공 반축에 연결된 중공 반축 기어로 이루어지며,

   여기서 2개의 중실 반축의 일단은 제각기 상응하는 중공 반축 기어와 중공 반축을 관통하여 중공 반축과 함께 결합되어 제각기 2개의 중공 반축의 외측으로부터 인출되고,

   그 타단은 중앙 내차동장치의 2개의 반축 기어를 이용하여 하나로 연결되며,

   상기 측면 차동장치의 2개의 중공 반축은 대각선 위치에 있는 차륜과 연결되고 2개의 중실 반축은 다른 대각선 위치에 있는 차륜과 연결되며,

   중앙 외차동장치의 행성 기어(planet gear)는 측면 차동장치의 케이스에 배치된 기어 링과 맞물리는 2개의 측면 차동장치; 및

   상기 중앙 복합 차동장치의 양측에 직렬연결하고, 서로 맞물리는 동력 분배 주동 기어와 동력 분배 피동 기어를 포함하는 2개의 동력 분배장치;를 포함하여 이루어지며,

   여기서 상기 측면 차동장치는 상기 동력 분배장치를 이용하여 차륜과 연결되는 정상적으로 상호 잠궈지는 만능 차동 전동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 중앙 내차동의 2개의 반축기어는 제각기 2개의 측면 차동장치의 중실 반축을 이용하여 중실 반축 기어와 일체로 연결되고,

   상기 측면 차동장치의 중공 반축과 중실 반축은 제각기 동력 분배장치의 2개의 동력 분배 주동 기어와 연결되는 것을 특징으로 하는 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 중실 반축과 중공 반축에 연결된 동력 분배 주동 기어는 각각 동력 분배 피동 기어와 외부 맞물리는 것을 특징으로 하는 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 중실 반축과 연결된 동력 분배 주동 기어는 동력 피동 기어와 외부 맞물리며,

   상기 중공 반축과 연결된 동력 분배 주동 기어는 동력 분배 피동 기어의 단면과 맞물리는 것을 특징으로 하는 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 중앙 내차동의 2개의 반축 기어는 제각기 2개의 측면차동장치의 중실 반축을 이용하여 중실 반축 기어와 일체로 연결되고,

   상기 2개의 중실 반축은 동력 분배장치의 동력 분배 주동 기어와 연결되지 않고 직접 출력되고, 그리고

   상기 2개의 중공 반축은 제각기 동력 분배장치의 동력 분배 주동 기어와 연결되는 것을 특징으로 하는 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한항에 있어서, 상기 내외부 차동사이, 외차동과 케이스사이, 및 2개의 측면 차동장치와 케이스사이는 강철 볼을 이용하여 받치는 것을 특징으로 하는 정상적으로 상호간 잠궈지는 만능 차동 전동장치.