KR20030028384A - 기어휠 결합 및 그 이용 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기어휠 결합과 관련되는데, 기어휠(4a)들 중 하나는 최고한 한 측면에서 뚜껑 모양의 정지부 몸체(9a)를 갖는데, 기어휠(4a)은 다른쪽 기어휠에 대해서 축방향으로 이동할 수 없도록 된다. 선호되는 사용의 예는 차동장치(1)인데, 특히 크라운 휠 차동장치이다.

Description

기어휠 결합 및 그 이용{GEARWHEEL PAIRING AND ITS USE}

본 발명은 청구항 제 1 항을 따라 기어휠 결합, 청구항 제 9 항 및 11 항에 따라 차동장치에 대한 이용에 관련된다.

WO 92/01877에 크라운 휠 차동장치에 사용되는 기어휠 결합이 공지되었다. 기어휠 결합은 크라운 휠과 그와 맞물리는 스퍼휠(spur wheel)로 구성된다. 스퍼휠은 크라운과 스퍼휠이 항상 맞물림 상태에 있도록 안쪽을 가리키는 방향에서 차동볼트(differential bolt)의 슬리브(sleeve) 위에 그리고 크라운 휠 차동장치로부터 바깥쪽을 가리키는 방향에서 케이싱(casing) 위에 미친다.

또한 DE 195 36 800 A1은 구동톱니가 스퍼휠로 설계되는 피니언 샤프트를 갖는 후차축 트랜스미션을 공지한다.

본 발명의 목적은 특히 차동장치에 대한 최소한 두 개의 기어휠로 구성된 기어휠 결합을 제공하는 것인데, 상기 기어휠 결합은 몇 개의 구성요소가 필요하다.

본 발명의 목적은 청구항 제 1 항 및 9, 11항의 특징으로 따라 달성된다.

청구항 제 1 항을 따라 본 발명의 한가지 이점은 최소한 한 방향으로 제 2 기어휠이 제 2 기어휠에 연결된 정지부 몸체(stop body)로 인해 이동하지 못하게되는 것이다. 정지부 몸체가 최소한 여러개의 톱니 사이로 연장되기 때문에, 제 1 기어휠의 톱니와 접촉하게 된다. 이러한 방향으로 제 2 기어휠을 지지하기 위해 추가적인 구성부품이 필요하지 않다.

청구항 제 2 항은 크라운휠/스퍼휠 결합 같이 기어휠결합의 실시예를 나타내는데, 두 개의 기어휠은 서로에 대해서 90°로 배열될 수 있다. 청구항 제 3 항을 따라 제 1 기어휠로부터 나온 힘이 정지부 몸체 혹은 제 2 기어휠로 전달되지 않도록 한다. 이렇게 정지부 몸체가 힘으로부터 자유로움으로 인해 효율성이나 마모에 대한 이점을 갖는다.

청구항 제 4 항은 제 1 기어휠에 대해서 제 2 기어휠을 가능한 최대로 지지하여 구조가 소형이 될 수 있도록 하는 본 발명의 이점을 나타낸다.

제 5 항을 따르는 실시예는 특히 이점이 있는데, 두 개의 축방향으로 제 2 기어휠의 이동하는 것이 두 개의 정지부 몸체로 방해되고, 각각의 정지부 몸체는 양 방향에서 제 1 기어휠의 톱니에 대해서 정지하게 된다.

청구항 제 6,7 항은 큰 힘이 전달될 수 있는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 제 2 기어휠 및 정지부 몸체 사이의 연결이 움직이지 않게 고정되어 혹은 심지어 서로에 대해서 하나로 되어 톱니 뿌리의 견고성이 높아진다.

청구항 제 9 항은 차동장치, 특히 크라운 휠 차동장치에 대해서 본 발명을 따르는 기어휠 결합을 이용하는 것을 나타낸다. 이러한 경우 특별히 유리한 방식으로 차동 볼트/차동 크로스(differential cross)가 실행된다.

청구항 제 10 항을 따라 차동장치를 통해 높은 구동토크를 전달하는 것이 가능하다. 구동토크는 자동장치의 케이싱으로부터 차동볼트로 전달되지 않지만 정지부 몸체로 전달되며, 디스크 형태를 갖는다. 이러한 디스크 형태의 형상은 차동휠의 기하학적인 축에 대해서 케이싱에 방사형으로 장착되는 것이 가능하다. 차동볼트에 비교해 볼 때 크고 케이싱 위에 있는 베어링 표면은 높은 구동토크에도 불구하고 표면 압력이 낮다.

청구항 제 11 항은 제 7 항을 따라 설계된 품목의 이용을 나타낸다. 차동기의 구동톱니를 사용하여 높은 구동토크를 전달하는 것이 가능한데, 피니언 샤프트의 기어휠 톱니의 톱니 뿌리 강도가 높기 특별히 높기 때문이다.

청구항 제 12 항은 상기 특허 청구항의 이점을 나타내는데, 기어휠 결합이 크라운 휠과 스퍼휠로 형성된다. 종래의 하이포이드 톱니와 비교해 볼 때, 효율성이 피니언 샤프트의 베어링 하중이라는 측면에서 이점을 나타낸다.

본 발명의 또 다른 이점은 청구항 제 8 항과 도면 및 상세설명을 따른다.

도 1은 크라운 차동장치의 사시도인데, 차동휠의 기하학적인 축과 크라운 휠 차동장치의 회전축 사이에 펼쳐진 평면을 통해 본 도면.

도 2는 도 1의 크라운휠 차동장치에 대한 2차원 횡단면도.

도 3은 도 2의 III-III 선을 따르는 크라운 휠 차동장치의 횡단면도.

도 4는 도 1-3의 크라운 휠에 대한 사시도인데, 두 개의 스퍼휠 중 오직 하나만 도시된 도면.

도 5는 도 1-4를 따르는 크라운 휠 차동장치에 사용되는 기어휠 결합을 도시하는 도면.

도 6은 도 5를 따르는 기어휠 결합의 횡단면도인데, 크라운 휠과 맞물리는 스퍼휠의 기하학적인 축과 크라운휠의 회전축 사이에 펼쳐진 평면을 통해 본 도면.

도 7은 피니언 샤프트가 두 개의 디스크 형상의 정지부 몸체와 함께 기어휠을 갖는 크라운 휠 차동장치를 상세히 도시하는 도면.

* 부호 설명 *

1 : 크라운 휠 차동장치2 : 회전축

3 : 원통형 케이싱4a,4b : 차동휠

5a,5b : 크라운 휠7 : 기하학적인 축

8a,8b : 리세스9a,10a,9b,10b :정지부 몸체

11a,12a,20a,14a,11b,12b,20b,14b : 부분원형 변부영역

도 1은 후차축 트랜스미션의 크라운 휠 차동장치(1)의 사시도인데, 차동휠(4a,4b)의 기하학적인 축(7)과 크라운 휠(5a,5b)의 혹은 크라운 휠 차동장치(1)의 회전(2) 축 사이로 펼쳐진 평면에서 본 것이다.

상기 크라운 휠 차동장치(1)는 원통형 케이싱(3)으로 구성되는데, 액슬샤프트(axle shaft)의 기하학적인 축에 적합한 회전(2) 축은 자세히 도시되지 않았다. 만약 뚜렷하게 특정한 회전대칭 몸체를 언급하지 않는다면 "축방향(axial)" 및 "방사형(raidial)"이라는 표시는 이러한 회전(2) 기하학적인 축에 관련된다.

하나의 축방향 단부에서 케이싱(3)은 링기어와 함께 한 부분에 만들어지며 자세히 도시되지는 않는다.

케이싱(3)은 중심 축방향으로 두개의 대각선 쪽으로 대향한 케이싱 리세스(13a,13b)를 갖으며, 스퍼 톱니형 차동휠(4a,4b)은 기하학적 축(7)에 대해서 방사형으로 장착된다. 케이싱 리세스(13b)는 도 4에 도시되었다. 차동휠(4a,4b)은 스퍼 톱니(17,17b)를 갖는다. 기하학적인 축(7)은 회전(2) 축에 대해서 수직이다. 리세스(8a,8b)는 차동휠(4a,4b)의 중심에 배열되며, 그중 하나의 리세스(8b)는 도 3에 도시되었다. 두 개의 차동휠(4a,4b) 각각은 축(7)에 대해서 축방향으로 상측 및 아래측에 디스크 형상의 정지부 몸체(9a,10a,9b,10b)를 갖는데 리세스(8a,8b)가 작동한다. 이러한 디스크 형태의 정지부 몸체(9a,10a,9b,10b)는 케이스(3)에 방사형으로 장착되는데 변부의 두 개의 케이싱 리세스(13a,13b)의 부분원형 변부영역(11a,12a,20a,14a,11b,12b,20b,14b)에 장착되며, 하나의 부분 원형 변부(11a)가 도 1에 도시되었다. 이러한 부분원형 변부영역(11a,12a,20a,14a,11b,12b,20b,14b)는 구동토크를 케이싱(3)에서부터 차동휠(4a,4b)까지 가능한 큰 영역으로 전달하기 위해 회전(2) 축에 대해서 원주방향으로 놓인다. 케이싱 리세스(13a,13b)는 축방향에서 변부영역(15a,15b,16a,16b)을 갖으며, 상기 영역은 차동휠로부터 이격되고, 톱니연결 및 차동휠(4a,4b)을 방사형으로 장착하기 위해 안정적인 윤활유를 공급하도록 한다. 상기 톱니형 연결부에서 회전(2) 축을 동심으로 향하고 스플라인 톱니로인해 회전하는 관점에서 고정된 액슬 샤프트를 수용하는 크라운 휠(5a,5b)과 맞물린다. 크라운 휠(5a,5b)은 서로에대해서 축방향으로부터 멀어지는 방향에서 축방향 DIN(472) 고정링으로 케이싱(3)에 관한 운동에 대해서 지지된다. 개별의 크라운 휠(5a,5b)에서 고정링은 두 개의 크라운 휠(5a,5b) 사이의 축방향 거리를 설정하기 위해 스페이서 디스크(spacer disk)에 배열된다.

도 2는 도 1의 크라운 휠 차동장치(1)를 2차원적으로 도시한다. 횡단면 위에 놓인 하나의 차동휠(4a)이 추가적으로 도시되었다.

도 3은 도 2의 III-III 선을 따르는 평면에 있는 크라운 휠 차동장치(1)를 도시한다. 상기 평면 영역(III-III)은 회전(2) 축에 대해 수직이며 차동휠(4a,4b)의 축(7)을 포함한다.

디스크 형태의 정지부 몸체(9a 혹은 10a 혹은 9b 혹은 10b)는 할당된 두 개의 부분원형 변부영역(11a,12a 혹은 20a,14a 혹은 11b,12b 혹은 20b,14b) 위에 있는 차동휠(4a,4b)의 축(7)에 대해서 방사형으로 지탱한다. 두 개의 부분원형 변부영역(11a,12a 혹은 20a,14a 혹은 11b,12b 혹은 20b,14b)은 단속된 환상의 그루브(30a,30b)에 놓이는데 차동휠(4a,4b)의 스퍼 톱니를 통해 윤활유가 흐르도록 하며 케이싱(3) 및 스퍼톱니(17a,17b) 사이에서 마찰을 일으키지 않는다. 이로인해 차동휠(4a,4b) 및 크라운 휠(5a,5b) 사이에서 톱니가 윤활되도록 한다.

또한 차동휠(4a,4b)의 리세스(8a,8b)가 도시되었는데, 상기 리세스의 직경은 변한다. 두 개의 리세스(8a,8b)의 직경은 방사형 안쪽으로 증가한다.

크라운휠 차동장치(1)를 장착하기 위해서 두 개의 차동휠(4a,4b)은 케이싱 리세스(13a,13b) 안으로 외부측에서부터 삽입된다. 두 개의 크라운 휠(5a,5b)은 케이싱(3) 안에 삽입되고 상기 스페이서 디스크를 설치한 후에 링을 고정시키는 DIN(472)으로 고정된다.

도 5는 도 1-4를 따르는 크라운 휠 차동장치(1)에 사용된 기어휠 결합을 도시한다. 기어휠 결합은 하나의 차동휠(4a)과 이것과 함께 결합하는 하나의 크라운 휠(5a)로 구성된다.

도 6은 도 5를 따라는 기어휠 결합을 도시하는 횡단면인데, 회전(2) 축과 축(7) 사이에 펼쳐진 평면을 통해 본 것이다.

차동휠(4a)의 상단측의 디스크 형태 정지부 몸체(9a)는 크라운 휠(5a)의 외부 실린더형 표면에 그 아래측이 미치게 된다. 반대로 차동휠(4a)의 아래쪽 디스크 형태의 정지부 몸체(10a)는 크라운 휠 톱니의 리빙(ribbing)에 그 상단면이 미치게 된다. 상기 리빙에서 크라운 휠 톱니에 대해서 각각의 톱니는 방사형 안쪽으로 연장된 리브(rib)(21)에 할당된다. 상기 리브(21)는 아래쪽 디스크 형태의 정지부 몸체(9a)의 구형의 볼록한 면에 상응하는 구형의 오목한 면을 갖는다. 상기 구형의 볼록면은 디스크 형태의 정지부 몸체(9a) 사이의 톱니 공간에 놓인다. 구형의 오목면 혹은 볼록면은 축(7)과 함께 회전(2) 축이 교차하는 지점에 대해서 반경(r)을 갖는다.

크라운 휠 차동장치(1)가 설치된 자동차가 정상적으로 주행되는 상태에서, 회전(2) 축에 대해서 회전하여 원심력이 자동휠(4a)에 작용된다. 원심력으로 인해서 아래쪽 디스크 형상의 정지부 몸체(10a)는 크라운 휠(5a)에 작용하고, 상측의 디스크 형태 정지부 몸체(9a)는 크라운 휠(5a)에 대해서 틈을 갖는다.

도 7은 크라운 휠 차동기어를 자세히 도시하는데, 피니언 샤프트(260)는 두 개의 디스크 형태의 정지부 몸체(209,210)와 함께 기어휠(262)을 갖는다. 기어휠(262)은 크라운휠 차동장치의 케이싱(203)에 고정연결된 크라운 휠(205)과 함께 구동 톱니(261)를 형성한다.

두 개의 디스크 형태의 정지부 몸체(209,210)는 나머지 기어휠(262)과 함께 하나로 만들어진다.

차동장치에 대한 기어휠 결합의 사용은 후차측 트랜스미션에 대한 크라운 휠 차동기어에 제한되지 않는다. 그러므로 앞차축 트랜스미션을 위한 차동장치 및 종방향 차동장치가 생각될 수 있다.

정지부처럼 작동하기 위해서 정지부 몸체는 차동휠의 톱니에 대해서 움직임이 고정될 필요가 없다. 그러므로 차동휠의 스퍼 톱니를 쉽게 가공하기 위해서 디스크는 회전방식으로 고정되거나 기본 톱니몸체에서 회전되도록 배열되는 것만으로 충분하다. 이러한 경우 두 개의 디스크는 중심부 나사형 연결부 혹은 리벳연결 수단으로 기본 톱니 몸체를 버틴다. 또한 디스크가 움직임이 고정된 방식으로 기본 톱니몸체에 접착되는 것이 가능하다 .

적합한 윤활을 가정해 볼 때, 헬리컬 톱니는 스퍼 톱니 대신에 사용될 수 있다. 차동휠을 안쪽 혹은 바깥쪽으로 밀려고 하는 헬리컬 톱니로 인한 힘은 지지몸체에 의해 지지된다.

쉽게 장착하기 위해 크라운 휠 차동장치의 케이싱이 부착되어 정지부는 크라운 휠이 설치되기 전에 케이싱에 설치된 후에 케이싱 안으로 차동휠이 빠지지 못하도록 한다.

본 발명은 크라운 휠에 대한 기어휠 결합에 제한되지도 않는다.

전술된 실시예는 단순히 도시된 것이다. 여러 가지 다른 실시예에 대한 전술된 특징들의 조합이 가능하다. 특별히 도시되지 않은 장치의 추가적인 특징은 도면에 도시된 장치의 기하학적인 요소로부터 기인한다.

Claims (13)

1. 제 1 기어휠 및 톱니와 함께 제 2 기어휠로 구성된 기어휠 결합에서 여러개의 톱니 사이에 연장된 정지부 몸체(9a 혹은 10a 혹은 9b 혹은 10b)는 제 2 기어휠의 최소한 하나의 축방향 단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 기어휠 결합.
2. 제 1 항에 있어서, 제 1 기어휠은 크라운휠(5a 혹은 5b)이며, 제 2 기어휠은 스퍼휠(4a 혹은 4b)인 것을 특징으로 하는 기어휠 결합.
3. 제 2 항에 있어서, 스퍼휠(4a 혹은 4b)은 스퍼 톱니형인 것을 특징으로 하는 기어휠 결합.
4. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 정지부 몸체(9a 혹은 10a 혹은 9b 혹은 10b)의 방사형 연장부는 상기 톱니의 팁(tip) 원의 직경에 거의 근접하게 상응하는 것을 특징으로 하는 기어휠 결합.
5. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 여러개의 톱니 사이에 연장된 정지부 몸체(9a 혹은 10a 혹은 9b 혹은 10b)는 제 2 기어휠의 축방향 단부의 반대쪽에 위치한 축방향 단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 기어휠 결합.
6. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 정지부 몸체(9a 혹은 10a 혹은 9b 혹은 10b)는 움직임이 고정된 방식으로 제 2 기어휠에 연결되는 것을 특징으로 하는 기어휠 결합.
7. 제 6 항에 있어서, 정지부 몸체(9a 혹은 10a 혹은 9b 혹은 10b)는 제 2 기어휠과 하나인 것을 특징으로 하는 기어휠 결합.
8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 크라운 휠(5a 혹은 5b)은 스퍼휠(4a 혹은 4b)의 정지부 몸체(9a 혹은 10a 혹은 9b 혹은 10b)의 반대표면에 상응하는 리브(21)로부터 방사형 안쪽으로 연장된 톱니로 구성되는 것을 특징으로 하는 거어휠 결합.
9. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 기어휠은 액슬샤프트에 연결되고, 제 2 기어휠은 차동휠에 연결되는 것을 특징으로 하는 기어휠 결합.
10. 제 9 항에 있어서, 차동장치는 회전(2) 축과 함께 케이싱(3)을 갖고, 정지부 몸체(9a 혹은 10a 혹은 9b 혹은 10b)는 디스크 형상이며, 회전축에 대해서 원주방향으로 케이싱(3)에 지지되는 것을 특징으로 하는 기어휠 결합의 사용.
11. 제 7 항에 있어서, 차동장치의 톱니를 위한 기어휠 결합의 사용.
12. 제 11 항에 있어서, 제 1 기어휠(205)은 케이싱(203)에 회전식으로 고정되어 연결된 크라운 휠이고, 제 2 기어휠(262)은 피니언 샤프트(260)에 회전식으로 고정 연결된 스퍼휠인 것을 특징으로 하는 기어휠 결합의 사용.
13. 제 9 항에 있어서, 차동장치는 회전(2) 축과 함께 케이싱(3)을 갖고, 차동휠은 케이싱 리세스(13a,13b) 안으로 바깥쪽에서부터 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 기어휠 결합의 사용.