KR20070095796A

KR20070095796A - 다축 구동식 차량용 이중 차동 조립체

Info

Publication number: KR20070095796A
Application number: KR1020070027384A
Authority: KR
Inventors: 미햐엘 엥엘만; 마르크 슈미트; 하인츠빌리 푹스
Original assignee: 게케엔 드리펠린 인터나쇼날 게엠베하
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2007-10-01
Also published as: AT504248A1; CN101041325B; US20070238570A1; CN101041325A; KR101361856B1; JP5021343B2; US7658692B2; DE102006013577A1; AT504248B1; DE102006013577B4; JP2007255708A

Abstract

본 발명은 이중 차동 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다축 구동식 차량의 구동트레인에 사용되는 이중 차동 조립체에 관한 것이다. 이중 차동 조립체는, 회전축(A)을 중심으로 회전가능하게 구동가능한 차동 장치 케이지(5)와, 그 차동 장치 케이지 내에 회전가능하게 지지되는 복수의 제1 차동 기어(6)와, 회전축(A)과 동축으로 배열되며 제1 차동 기어(6)와 치합되는 2개의 출력 기어(7, 8)를 구비하는 제1 차동 드라이브(3)를 포함한다. 또한, 이중 차동 조립체는, 제1 차동 드라이브(3)의 하나의 출력 기어(8)와 견고하게 연결되어 회전축(A)을 중심으로 구동가능한 케리어 요소(22)와, 그 케리어 요소(22) 내에 회전가능하게 유지되는 복수의 제2 차동 기어(25)와, 회전축(A)과 동축으로 배열되며 제2 차동 기어(25)와 치합되는 2개의 부속축 기어(26, 27)를 구비하는 제2 차동 드라이브(4)를 포함한다. 2개의 차동 드라이브(3, 4) 중 적어도 하나는 크라운 기어 차동 장치의 형태로 구비된다.

차량, 차축, 이중 차동 조립체, 구동트레인, 크라운 기어, 스퍼어 기어

Description

다축 구동식 차량용 이중 차동 조립체 {DOUBLE DIFFERENTIAL ASSEMBLY FOR A MOTOR VEHICLE DRIVEN BY A PLURALITY OF AXLES}

도1은 이중 차동 조립체의 제1 실시예를 도시한 종단면도.

도2는 도1에 따른 이중 차동 조립체의 삽입 요소를 구비한 차동 기어 세트의 사시도.

도3은 본 발명에 따른 이중 차동 조립체의 제2 실시예를 도시한 종단면도.

도4는 각각 도1과 도3에 따른 이중 차동 조립체의 설계 원리를 도시한 도면.

도5는 도4에 따른 이중 차동 조립체를 도입 토크 흐름과 함께 도시한 도면.

도6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이중 차동 조립체의 설계 원리를 도시한 도면.

도7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이중 차동 조립체의 설계 원리를 도시한 도면.

도8은 도4에 따른 본 발명의 이중 차동 조립체를 구비하며 다축 구동식 차량의 구동 차축을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

2: 이중 차동 조립체

3: 제1 차동 드라이브

4: 제2 차동 드라이브

5: 차동 장치 케이지

6: 차동 기어

7: 제1 출력 기어

8: 제2 출력 기어

9: 제1 캐리어 부분

10: 플랜지 연결부

11: 보어

12: 제2 캐리어 부분

13: 돌출부

14: 돌출부

15: 보어

16: 저널

17: 외측면

18: 내측면

19: 보어

20: 삽입 요소

21: 관통 보어

22: 케리어 요소

23: 외측면

24: 내측면

25: 차동 기어

26: 부속축 기어

27: 부속축 기어

28: 허브

29: 허브

30: 내측 치형부

31: 내측 치형부

32: 접합면

33: 접합면

34: 외측면

35: 내측면

36: 저널

37: 저널

38: 입력 기어

39: 베어링 수단

40: 베어링 수단

41: 외측면

42: 베벨 기어

43: 프로펠러 축

44: 링 기어

45: 피니언

46: 부속축

47: 부속축

48: 홈

49: 돌출부

50: 보어

51: 핀

52: 전 차축

53: 구동축

54: 구동축

55: 휠

56: 휠

57: 피니언

58: 엔진/기어박스 유닛

59: 반경방향 면

60: 반경방향 면

61: 반경방향 면

62: 지지면

63: 반경방향 면

64: 지지면

65: 접합 디스크

66: 윤활 홈

A: 회전축

B: 축

C: 축

α: 각도

본 발명은 다축 구동식 차량의 구동트레인에 사용되는 이중 차동 조립체에 관한 것이다. 다축 구동식 차량은, 제1 차축이 영구적으로 구동되고 제2 차축이 필요시 연결되는 자동 연결가능한 4륜 구동 방식과, 두 차축이 모두 영구적으로 구동되는 상시형(permanent) 4륜 구동 방식으로 나누어질 수 있다. 구동트레인의 구조적인 설계는 결정적으로 차량 내에서의 엔진의 배열, 즉 엔진이 전방 혹은 후방에 배열되는지 그리고 엔진이 종방향 혹은 횡방향으로 배열되는지에 따라 영향을 받게 된다. 이와 동시에, 자동차 산업 분야에서 지속적으로 요구되고 있는 경량화 및 소형화 문제도 고려되어야 한다.

한편으로는 2개의 피동 차축 중 하나의 피동 차축의 두 부속축(sideshaft) 사이의 차동 운동과, 다른 한편으로는 서로에 대한 2개의 피동 차축 사이의 차동운 동을 허용하는 조합식 차동 조립체가 이미 공지되어 있다.

유럽 특허 공보 제043 806 B1호 또는 유럽 특허 공보 제1 239 188 B1호에는 조합식 차동 조립체가 공지되어 있다. 이는 토크를 전 차축(front axle)과 후 차축(rear axle)으로 분배하는 엔진 구동식 제1 차동 장치 및 토크를 전 차축의 2개의 부속축으로 분배하기 위해 제1 차동 장치와 직렬 연결된 제2 차동 장치를 각각 포함한다. 제1 차동 장치는, 그의 웨브가 제2 차동 장치의 캐이지에 견고하게 연결되는 유성 차동 장치의 형태로 제공된다.

독일 공개 특허 공보 제33 11 175 A1호는 유사한 차동 조립체를 개시하고 있으며, 이는 제1 차동 장치가 유성 차동 장치 혹은 베벨 기어 차동 장치로서 구성된다.

본 발명의 목적은, 다축 구동식 차량의 구동트레인에 사용되는 조합식 차동 조립체로서, 소형으로 설계되고 간단하고 저렴하게 제조될 수 있는 차동 조립체를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 특히 다축 구동식 차량의 구동트레인에 사용되는 이중 차동 조립체로서,

회전축(A)을 중심으로 회전가능하게 구동가능한 차동 장치 케이지, 회전축(A)과 각도를 형성하며 연장되는 제1 축(B) 상에서 회전가능하게 차동 장치 케이지 내에 유지되며 회전축(A)을 중심으로 차동 장치 케이지와 함께 회전되는 복수의 제1 차동 기어, 및 회전축(A)과 동축으로 배열되며 제1 차동 기어와 치합되는 제1 출력 기어 및 제2 출력 기어를 구비하는 제1 차동 드라이브와, 회전축(A)을 중심으로 제1 차동 드라이브의 제2 출력 기어에 의해 회전가능하게 구동될 수 있도록 제1 차동 드라이브의 제2 출력 기어에 견고하게 연결되는 케리어 요소(cage element), 회전축(A)에 수직으로 연장되는 제2 축(C) 상에서 회전가능하게 케리어 요소 내에 유지되며 회전축(A)을 중심으로 케리어 요소와 함께 회전되는 복수의 제2 차동 기어, 및 회전축(A)과 동축으로 배열되며 제2 차동 기어와 치합되는 제1 부속축 기어 및 제2 부속축 기어를 구비하는 제2 차동 드라이브를 포함하는 이중 차동 조립체에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 이중 차동 조립체는, 2개의 차동 드라이브 중 적어도 하나, 즉 제1 차동 드라이브나 제2 차동 드라이브가 크라운 기어 차동 장치의 형태로 구성되기 때문에 소형 설계가 달성될 수 있다는 점에서 유리하다. 본 명세서에서 크라운 기어 차동 장치는, 차동 기어가 원통형 스퍼어 기어(spur gear)의 형태로 구비되고 이러한 스퍼어 기어의 스퍼어 치형부가 크라운 치형부를 구비한 크라운 기어 형태의 출력 기어와 치합되는 차동 드라이브를 의미한다. 만일 케리어 요소가 차동 장치 케이지 내에 배열되고 차동 장치 케이지에 대해 회전가능하게 지지되면, 아주 소형화된 설계가 달성된다. 결과적으로, 제1 차동 드라이브의 차동 기어 세트와 제2 차동 드라이브의 차동 기어 세트는 함께 차동 장치 케이지 내에 수용된다. 케리어 요소를 차동 장치 케이지 내에 지지하기 위해, 마찰 베어링을 마련하는 것이 가능하다. 또 다른 이점으로는, 축(B)과 회전축(A) 사이의 각도를 적절히 선정함으로써, 현존 요건에 따라 토크를 2개의 출력 기어, 즉 전 차축과 후 차축 간에 분배하는 비율을 정할 수 있게 된다.

제1 실시예에 따르면, 제1 차동 드라이브는 크라운 기어 차동 장치의 형태로 구성되며, 출력 기어는 크라운 기어의 형태로 구비되고, 제1 차동 기어는 원통형 스퍼어 기어의 형태로 구비되며, 이때 출력 기어의 치면(tooth flank)의 중심선은 제1 차동 기어의 축(B)에 평행하게 연장된다. 이에 대안적으로 혹은 추가적으로, 제2 차동 드라이브도 또한 크라운 기어 차동 장치의 형태로 구비될 수 있으며, 부속축 기어는 크라운 기어의 형태로 구비되고, 제2 차동 기어는 원통형 스퍼어 기어의 형태로 구비되며, 이때 크라운 기어의 치면의 중심선은 회전축(A)에 수직인 평면에 위치된다. 2개의 차동 드라이브를 크라운 기어 차동 장치로서 설계함으로써, 크라운 기어의 축방향 길이가 짧기 때문에 특히 소형인 형상을 달성할 수 있게 된다. 제1 차동 드라이브의 차동 기어와 제2 차동 드라이브의 차동 기어가 동일하면 동일 구성요소들에 의한 합리적인 소형 설계를 이룰 수 있다는 점에서 이는 아주 유리한 실시예이며, 그 결과 제조 비용을 절감할 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 축(B)과 회전축(A) 사이의 각도는 10°내지 90°이며, 이에 따라 제2 횡방향 차축에 비해 높은 비율의 토크가 제1 횡방향 차축으로 전달된다. 예를 들어, 제1 횡방향 차축은 차량의 후 차축일 수 있다. 하지만, 예를 들어 엔진이 후방에 배열된 경우에는 그와 반대의 배열도 가능하다. 토크를 차축들 사이로 균일하지 않게 분배시키기 위해서, 2개의 출력 기어가 서로 다른 직경을 갖도록 하는 방안이 제시되며, 이때 제1 출력 기어의 치형부는 회전축(A)에 대해 제2 출력 기어의 치형부보다 작은 반경으로 위치된다. 특히 바람직하게는, 차동 장치 케이지 내에 도입된 토크의 60%가 케리어 요소 및 이에 따라 전 차축으로 전달되고, 반면 나머지 40%가 제1 출력 기어 및 이에 따라 그에 구동가능하게 연결된 후 차축으로 할당된다. 제2 실시예에 따르면, 축(B)과 회전축(A) 사이의 각도는 정확하게 90°의 크기이며, 이에 따라 토크가 2개의 출력 기어 및 이에 따라 전 차축과 후 차축 사이로 대칭적으로 분배된다. 이러한 실시예에서, 2개의 출력 기어의 형상은 동일하다. 제3 실시예에서, 축(B)과 회전축(A) 사이의 각도는 또한 90°를 초과할 수 있으며, 이에 따라 보다 높은 토크가 제1 출력 기어 및 후 차축으로 각각 전달된다. 제1 출력 기어의 직경은 제2 출력 기어의 직경에 비해 크다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 제2 출력 기어의 치형부는 회전축(A)에 대해 제1 부속축 기어의 치형부의 반경방향 외부에 위치된다. 또한, 제2 출력 기어의 치형부는 회전축(A)에 대해 바람직하게는 제1 부속축 기어의 치형부와 부분적으로 중첩된다. 이에 의해서, 이중 차동 조립체를 아주 소형인 설계로 형성시킬 수 있게 된다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 중앙 개구를 구비한 삽입 요소가 회전축과 동축으로 연장되도록 차동 장치 케이지 내에 유지되며, 이러한 삽입 요소는 한편으로는 차동 장치 케이지에 대항하여 그리고 다른 한편으로는 제1 부속축 기어에 대항하여 축방향으로 지지된다. 따라서, 삽입 요소는 제2 차동 드라이브로부터 시작되는 축방향 팽창력을 수용할 수 있으며, 이러한 축방향 팽창력을 차동 장치 케이지로 도입시킨다. 제1 부속축 기어에 회전 고정식으로 연결되는 부속축은 상기 중앙 개구를 관통한다. 삽입 요소는 바람직하게는 제1 차동 기어를 지지하기 위해 저널의 내측 단부가 삽입되는 보어를 포함하며, 이때 저널의 외측 단부는 차동 장치 케이지의 반경방향 개구 내에 수용된다. 따라서, 저널은 그의 반경방향 내부 및 외부가 지지되어, 차동 기어는 제 위치에 고정되게 유지된다. 삽입 요소는 차동 장치 케이지에 회전가능하게 고정되어, 저널의 내측 단부도 차동 장치 케이지에 원주방향으로 지지된다.

바람직한 일 실시예에 따르면, 차동 장치 케이지는 케리어 요소가 원통형 외측면에 의해 활주가능하게 지지되는 원통형 내측부를 포함한다. 이러한 특성도 소형 설계에 기여한다. 또한, 케리어 요소 및 제2 출력 기어는 바람직하게는 단일편으로 형성되며, 이는 부품수에 있어서 유리한 영향을 미친다. 케리어 요소의 형상은 바람직하게는 환형이며, 이때 케리어 요소의 제1 단부면은 차동 장치 케이지의 반경방향 면에 대항하여 축방향으로 지지되고, 제2 출력 기어는 대향된 제2 단부면 상에 형성된다. 케리어 요소의 제1 단부면과 차동 장치 케이지의 반경방향 면 사이에는, 바람직하게는 회전 가능한 지지를 위한 축방향 니들 베어링이 구비된다. 케리어 요소는, 제2 차동 기어의 지지를 위해 저널이 삽입되는 반경방향 보어를 구비한 케이싱부(casing portion)를 포함한다. 반경방향으로는 케리어 요소와 차동 장치 케이지 사이에 고작해야 작은 환형 간극만이 존재할 뿐 아니라, 저널은 그의 저널축에 대하여 차동 장치 케이지의 내벽에 그 자신이 직접 축방향으로 지지될 수 있기 때문에, 저널은 차동 기어를 지지하기 위한 어떠한 또 다른 축방향 고정 수단도 필요로 하지 않는다.

제2 차동 기어를 회전축(A)에 대해 반경방향으로 지지하기 위해서, 제2 차동 드라이브의 크라운 기어는, 크라운 치형부의 팁(tip) 라인을 넘어 축방향으로 돌출되고 제2 차동 기어와 접할 수 있는 허브(hub)를 포함한다.

이하에서는 첨부 도면들을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.

이하에서 도1과 도2를 함께 설명한다. 도1과 도2는 본 발명에 따른 다축 구동식 차량용 이중 차동 조립체(2)를 도시하고 있다. 이러한 이중 차동 조립체(2)는, 도입된 토크를 차량의 전 차축과 후 차축 상으로 분배하는 제1 차동 드라이브(3)와, 전 차축으로 전달된 토크를 2개의 부속축 사이에서 분배하기 위해 동축으로 제1 차동 드라이브에 인접하는 제2 차동 드라이브(4)를 포함한다.

제1 차동 드라이브(3)는, 회전축(A)을 중심으로 회전 구동가능한 차동 장치 케이지(5)와, 회전축(A)과 각도를 형성하며 연장되는 축(B) 상에서 차동 장치 케이지(5) 내에 회전가능하게 지지되며 회전축(A)을 중심으로 차동 장치 케이지와 함께 회전하는 복수의 차동 기어(6)와, 차동 기어(6)의 치형부와 치합되는 치형부를 구비한 제1 출력 기어(6) 및 제2 출력 기어(8)를 포함한다. 이러한 출력 기어(7, 8)는, 회전축(A)과 동축으로 연장되고 각각 차량의 전 차축과 후 차축을 구동시키는 역할을 하도록 차동 장치 케이지(5) 내에 회전가능하게 지지된다. 제1 차동 드라이브(3)는 크라운 기어 차동 장치 형태로 구성되는데, 즉 차동 기어는 스퍼어 치형부를 구비한 원통형 스퍼어 기어의 형태로 구성되며, 출력 기어(7, 8)는 크라운 치형부를 구비한 크라운 기어의 형태로 구성된다. 크라운 기어와 스퍼어 기어가 상 호 치합되는 접촉 라인은 스퍼어 기어 각각의 축(B)에 평행하게 연장된다.

차동 장치 케이지(5)는 두 부분으로 형성되며, 포트형 제1 캐리어 부분(9)과, 플랜지 연결부(10)를 통해 제1 캐리어 부분에 연결된 커버형 제2 캐리어 부분(12)을 포함한다. 플랜지 연결부(10)는 원주방향으로 분포되는 복수의 보어(11)를 포함하며, 이러한 보어 내에는 볼트가 삽입되어 인장되게 된다. 차동 장치 케이지(5)는 회전축(A)과 동축으로 연장되는 베어링 수단(도시 안됨)을 수용하는 슬리브형 돌출부(13, 14)를 포함하며, 이러한 돌출부는 축방향으로 대향된 단부들에서 제1 캐리어 부분(9) 및 제2 캐리어 부분(12) 상에 형성된다. 이러한 베어링 수단은 차동 장치 케이지(5)를 기어박스 하우징(도시 안됨) 내에 회전가능하게 지지하는 역할을 한다.

제1 캐리어 부분(9)에는 축(B)과 동축으로 연장되는 보어(15)가 구비되며, 이러한 각각의 보어 내로 저널(16)의 반경방향 외측 단부가 삽입된다. 축(B)과 회전축(A) 사이의 각도(α)는 본 실시예에서 45°내지 90°범위이며, 대략 70°크기이다. 이에 의해서, 후 차축을 구동시키는 역할을 하는 제1 크라운 기어(7)와 전 차축을 구동시키는 역할을 하는 제2 크라운 기어(8) 사이에 토크가 비대칭적으로 분배된다. 본 실시예에서, 제1 크라운 기어(7)의 크라운 치형부는 제2 크라운 기어(8)의 크라운 치형부보다 작은 직경을 가지므로, 보다 높은 토크가 전 차축으로 전달된다. 토크의 분배는 각도(α)를 선정함으로써, 즉 크라운 기어(7, 8)의 크라운 치형부 직경을 선정함으로써 정해질 수 있다.

각각의 저널(16)에는 해당 스퍼어 기어(6)가 회전가능하게 지지된다. 각각 의 스퍼어 기어(6)는 제1 캐리어 부분(9)의 대응 내측면(18)에 회전가능하게 지지되는 구형 외측면(17)을 포함한다. 저널(16)의 반경방향 내측 단부는 특히 도2에 도시한 삽입 요소(20)의 보어(19) 내로 삽입된다. 축(B)은 차동 장치 케이지(5)의 보어(15)와 삽입 요소(20)의 보어(19)에 의해 형성된다. 각각 해당 저널(16)에 회전가능하게 지지되는 3개의 차동 기어(6)가 구비되어 있음을 볼 수 있다. 따라서, 삽입 요소(20)는 저널(16)이 삽입되는 3개의 보어(15)를 구비한다.

삽입 요소(20)는 전체적으로 환형으로 구성되며, 부속축(도시 안됨)이 통과될 수 있도록 하는 중앙 관통 개구(21)를 포함한다. 또한, 삽입 요소(20)는 보어(15)의 영역에서 원주방향으로 연장되는 반경방향 홈(48)을 포함하며, 이러한 홈에 차동 기어(6)가 수용된다. 2개의 인접한 반경방향 홈(48) 사이에는 원주방향으로 연장되는 돌출부(49)가 구성되며, 이러한 돌출부(49)에 의해 삽입 요소(20)가 차동 장치 케이지(5) 내에 유지된다. 돌출부(49)에는 축방향으로 연장되는 보어(50)가 구비되며, 이러한 보어 내로 차동 장치 케이지(5)에 대해 회전 방지 효과를 갖는 핀(51)이 삽입된다. 원주를 따라 총 3개의 핀(51)이 분포되며, 이러한 핀은 차동 장치 케이지(5)의 해당 보어에 삽입된다. 따라서, 삽입 요소(20)와 차동 장치 케이지(5)는 상호 회전되지 않게 연결된다. 또한, 삽입 요소(20)는 그의 돌출부(49)에서 원통형 외측면(41)을 포함하며, 이러한 외측면에 의해서 삽입 요소가 차동 장치 케이지(5)의 원통형 내측면에 대해 회전축(A)에 중심 설정된다.

제2 차동 드라이브(4)는, 제1 차동 드라이브(3)의 제2 크라운 기어(8)와 단일편으로 형성되고 제2 차동 드라이브(4)에 대한 차동 장치 케이지 역할을 하는 케 리어 요소(22)를 포함한다. 케리어 요소(22)는 환형으로서 구성되는데, 케리어 요소를 안내하며 차동 장치 케이지(5)의 원통형 내측면(24)에 활주가능하게 지지되는 원통형 외측면(23)을 포함한다.

케리어 요소(22) 이외에, 제2 차동 드라이브(4)는, 회전축(A)을 중심으로 케리어 요소(22)와 함께 회전하는 복수의 차동 기어(25)와, 제1 부속축 기어(26) 및 제2 부속축 기어(27)를 포함한다. 2개의 부속축 기어(26, 27)는 회전축(A)과 동축으로 연장되도록 케리어 요소(22) 내에 상호 대향되게 배열되며, 그들의 치형부는 차동 기어(25)의 치형부와 치합된다. 제2 차동 드라이브(4)도 또한 크라운 기어 차동 장치의 형태로 구비되며, 이는 부속축 기어(26, 27)가 크라운 치형부를 구비한 크라운 기어로서 형성됨을 의미한다. 2개의 크라운 기어(26, 27) 각각은, 부속축(본 실시예에 도시 안됨) 내에 회전 고정식 삽입될 수 있는 내부 치형부(30, 31)를 구비한 허브(28, 29)를 포함한다. 크라운 기어(26, 27)의 허브(28, 29)는 크라운 치형부로부터 축방향으로 돌출되며, 차동 기어(25)에 대한 접합면(32, 33) 역할을 하는 원통형 돌출부를 형성한다. 차동 기어(25) 각각은 그의 반경방향 외부에서 구형 외측면(34)을 포함하며, 이러한 외측면에 의해서 차동 기어는 회전축(A)에 대해 케리어 요소(22)의 대응 구형 내측면(35)에 반경방향으로 지지된다. 본 실시예에서는, 공통 저널(36)에 회전가능하게 지지되는 2개의 차동 기어(25)가 구비된다. 저널(36)은, 베어링 영역을 윤활시키는 윤활 홈으로서 나선형으로 연장되는 윤활 홈(66)을 포함한다.

토크가 차동 장치 케이지(5)로부터 제1 차동 드라이브(3)의 차동 기어 세트 로 그리고 제2 차동 드라이브(4)의 차동 기어 세트로 전달되면, 회전축(A)에 대해 축방향으로 대향된 방향들로 작용하는 팽창력이 발생된다. 제1 차동 드라이브(3)에 작용하는 팽창력은 한편으로는 제1 출력 기어(7)의 반경방향 면(59)을 통해서 그리고 다른 한편으로는 제2 출력 기어(8)에 견고하게 연결된 케리어 요소(22)의 반경방향 면(60)을 통해서 제2 캐리어 부분(12) 내로 도입된다. 제2 차동 드라이브(4)에 작용하는 팽창력은 삽입 요소(20)의 반경방향 지지면(62)에 접하는 제1 부속축 기어(26)의 반경방향 면(61)을 통해서 하나의 축방향으로 차동 장치 케이지(5) 내로 도입되며, 이러한 차동 장치 케이지에 삽입 요소(20)가 해당 반경방향 면에 의해 지지된다. 반대 방향으로 작용하는 제2 차동 드라이브(4)의 팽창력은 대응 지지면(64)에 지지되는 제2 부속축 기어(27)의 반경방향 면(63)을 통해 차동 장치 케이지(5) 내로 도입된다. 반경방향 면과 지지면 사이에는 마모 감소용 정지 디스크(65)가 구비된다.

2개의 차동 드라이브(3, 4)는 회전축(A)에 대해 축방향으로 상호 근접하게 배열되며, 이때 제1 차동 기어(6)와 제2 출력 기어(8)의 상호 치합되는 치형부는 제1 부속축 기어(26)의 반경방향 외부에 위치되며 회전축(A)에 대해 제1 부속축 기어와 부분적으로 축방향으로 중첩된다. 본 실시예에 의하면, 특히 공간이 절약되어, 차동 조립체의 경량화가 달성된다. 또한, 제1 차동 기어(6)와 제1 출력 기어(7)의 상호 치합되는 치형부는 대략 부속축 기어(26, 27)의 크라운 치형부를 구비한 하나의 직경부에 위치된다. 전체적으로, 이중 차동 조립체(2)는 회전축(A)에 대해 작은 반경방향 크기를 갖게 되어, 이러한 이중 차동 조립체는 복수의 차축에 의해 구동되고 횡방향으로 내장된 엔진을 구비하는 차량에 유용하게 사용된다. 스퍼어 기어 형태로 구성되는 2개의 차동 드라이브(3, 4)의 차동 기어(6, 25)는 상호 동일하여, 부품수가 감소되며, 이는 제조 비용에 바람직하다.

도2는 제1 차동 드라이브(3)의 차동 기어 세트와 제2 차동 드라이브(4)의 차동 기어 세트를 도시하고 있다. 케리어 요소와 일체로 연결된 제1 차동 드라이브의 제2 출력 기어는 도시하지 않았다.

도3은 도1의 조립체와 유사하고 대부분 일치하는 이중 차동 조립체(2')를 도시하고 있다. 상술한 실시예에서와 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호로 표기하였으며, 변형된 구성요소는 부호(')를 표기한 도면 부호로 표기하였다. 한 가지 다른 차이점은 두 차동 드라이브의 차동 기어 수에 있으며, 이는 각각 4개이다. 제1 차동 드라이브(3')의 4개의 차동 기어(6)는 원주 주위로 균일하게 분포된다. 따라서, 차동 장치 케이지(5')는 회전축(A)을 중심으로 90°만큼 편위된 4개의 저널(16')을 수용하는 4개의 보어(15')를 구비한다. 또한, 삽입 요소(20')는 저널(16')의 내측 단부가 삽입되는 4개의 보어(19')를 구비한다. 4개의 차동 기어(6)를 구비한 본 이중 차동 조립체(2')는 상술한 실시예에 비해 높은 토크를 전달하는 데 적합한데, 이는 차동 장치 케이지(5')로부터 출력 기어(7, 8)로 전달될 토크가 총 4개의 세트의 상호 치합되는 치형부를 통해서 전달되기 때문이다. 제2 차동 드라이브(4')의 차동 기어(25)의 수도 역시 4개이다. 결과적으로, 저널(36)의 중앙 관통 보어 내로 삽입되는 2개의 횡방향으로 연장되는 저널(37)이 구비되며, 이러한 저널에는 추가의 2개의 차동 기어가 지지된다. 본 실시예의 경우에도, 두 차동 드라이브(3', 4')의 차동 기어(6, 25)는 동일하여, 부품수가 감소된다.

도4는 도1과 도3에 따른 이중 차동 조립체의 설계 원리를 도시하고 있다. 동일 구성요소는 동일 도면 부호로 표기하였다. 도1에 도시한 구성요소들 이외에, 본 실시예는 토크를 차동 장치 케이지(5) 내로 도입시키는 입력 기어(38)와, 차동 장치 케이지(5)를 지지하는 베어링 수단(39, 40)을 포함한다. 통상적으로, 베어링 수단(39, 40)은 롤링 접촉 베어링의 형태로 구성된다. 또한, 후 차축에 적용될 토크를 제1 출력 기어(7)로부터 차량의 프로펠러 축(43)에 전달하는 베벨 기어(42)가 구비된다. 베벨 기어(42)는, 제1 출력 기어(7)에 회전 고정식 연결되는 링 기어(44)와, 그 링 기어와 치합되고 프로펠러 축(43)에 견고하게 연결되는 피니언(45)을 포함한다. 또한, 회전축(A)과 동축으로 위치되는 전 차축의 부속축(46, 47)이 구비된다.

도5는 입력 기어(38)로부터 전 차축의 부속축(46, 47)으로 그리고 프로펠러 축(43)으로 토크가 분배되는 상태를 도시하고 있다. 출력 기어(7, 8)의 서로 다른 톱니수로 인해, 엔진으로부터 입력 기어(38)를 통해서 차동 드라이브(3) 내로 도입된 토크는 서로 다른 비율로 분배된다. 이에 의해서, 회전축(A)에 대한 차동 기어(6)의 각도 위치가 형성된다. 축(B)의 각도(α)는, 차동 장치 케이지(5) 내로 도입된 토크의 대략 40%가 제1 출력 기어(7)로 그리고 베벨 기어(42)를 통해서 후 차축으로 전달되고 토크의 60%가 제2 출력 기어(8) 및 제2 차동 드라이브(4)를 통해서 전 차축으로 전달되도록 선정된다. 제2 차동 드라이브(4)로 전달된 토크는 동일 비율로 분할되어 부속축 기어(26, 27)로 분배되며, 이에 따라 이중 차동 조립 체(2) 내로 도입된 토크의 30%가 두 부속축 기어(46, 47)의 각각으로 전달된다. 따라서, 후 차축의 두 부속축은 각각 활용가능한 총 토크의 20%만큼의 토크에 의해서 구동된다.

도6은 본 발명에 따른 이중 차동 조립체의 또 다른 실시예를 도시한 도면으로서, 이러한 실시예는 설계 및 기능면에서 대부분 도1 내지 도4에 따른 실시예들과 일치한다. 따라서, 상술한 실시예에서와 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호로 표기하였으며, 변형된 구성요소는 2개의 부호(")를 표기한 도면 부호로 표기하였다. 본 실시예의 특징은, 제1 차동 드라이브(3")의 차동 기어(6)가 회전축(A)에 수직으로 위치된 축(B") 상에서 유지된다는 점이다. 이러한 구성에 의해, 토크가 동일 비율로 제1 출력 기어(7") 및 제2 출력 기어(8")로 분배되어, 동일 비율로 후 차축 및 전 차축으로 분배된다. 상술된 실시예와 마찬가지로, 제1 차동 드라이브(3")는 크라운 기어 차동 장치의 형태로 구성되는데, 즉 차동 기어(6)는 원통형 스퍼어 기어의 형태로 구성되며, 출력 기어(7", 8")는 크라운 기어의 형태로 구성된다. 본 실시예에서, 크라운 기어의 크라운 치형부는 회전축(A)에 대해 반경방향 평면에 위치된다. 본 실시예에서도 제1 차동 기어(6)와 제2 차동 기어(25)는 동일하게 구성되며, 이는 제조시 바람직한 효과를 갖는다.

도7은 본 발명에 따른 이중 차동 조립체의 또 다른 실시예를 도시한 도면으로서, 이러한 실시예는 설계 및 기능면에서 대부분 상술한 실시예들과 일치한다. 따라서, 상술한 실시예에서와 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호로 표기하였으며, 변형된 구성요소는 3개의 부호(''')를 표기한 도면 부호로 표기하였다. 본 실 시예의 특징은, 축(B''')과 회전축(A) 사이의 각도(α''')가 90°이상이며, 대략 110°정도라는 점이다. 따라서, 제2 출력 기어(8''') 및 전 차축에 비해서 보다 높은 토크가 제1 출력 기어(7''') 및 후 차축으로 전달된다. 본 이중 차동 조립체(2''')에서는, 출력 기어(7''')의 톱니 수는 차동 장치 케이지 내로 도입된 토크의 대략 60%가 후 차축으로 전달되고 대략 40%가 전 차축으로 전달되도록 선정된다. 상술한 실시예들과 마찬가지로, 두 차동 드라이브(3''', 4''')는 크라운 기어 차동 장치의 형태로 구성되며, 이는 제1 차동 기어(6) 및 제2 차동 기어(25)가 원통형 스퍼어 기어의 형태로 구성된다는 것을 의미한다. 제1 차동 드라이브 및 제2 차동 드라이브의 스퍼어 기어는 동일하다. 본 실시예에서, 제1 출력 기어(7''')의 크라운 치형부의 직경은 케리어 요소(22)에 견고하게 연결된 제2 출력 기어(8''')의 크라운 치형부의 직경에 비해 크다.

도8은 다축(도시 안됨) 구동식 차량의 전 차축(52)을 도시하고 있다. 전 차축(52)은, 베벨 기어(42), 2개의 부속축(46, 47), 그 부속축에 부착된 2개의 구동축(53, 54) 및 2개의 휠(55, 56)과 함께 도4에 따른 이중 차동 조립체(2)를 포함한다. 이중 차동 조립체(2)는 엔진/기어박스 유닛(58)에 의해 피니언(57)을 통해서 구동된다. 피니언(57)의 치형부는 차동 장치 케이지(5)에 회전 고정식 연결된 입력 기어(38)의 치형부와 치합된다. 상술한 바와 같이, 이중 차동 조립체(2)는, 토크를 전 차축 및 후 차축으로 분배하는 제1 차동 드라이브(3)와, 전 차축(52)으로 전달된 토크를 2개의 부속축(46, 47)으로 분배하기 위해 제1 차동 드라이브와 동축으로 배열되는 제2 차동 드라이브(4)를 포함한다. 제1 차동 드라이브(3)는 전 차 축과 후 차축 사이에 차동 효과가 형성되도록 하며, 제2 차동 드라이브(4)는 구동트레인의 비틀림을 피할 수 있도록 두 부속축(46, 47) 사이에 차동 효과가 형성되도록 한다.

물론, 도6 또는 도7의 본 발명에 따른 이중 차동 장치의 하나가 전 차축에 사용될 수도 있다.

본 발명에 의하면, 차량의 구동트레인에 사용되는 조합된 차동 조립체로서, 복수의 차축에 의해 구동되며 소형이면서 제조하기에 쉽고 제조 비용도 저렴한 차동 조립체가 제공된다.

Claims

특히 다축 구동식 차량의 구동트레인에 사용되는 이중 차동 조립체이며, 상기 이중 차동 조립체는 제1 차동 드라이브(3)와 제2 차동 드라이브(4)를 포함하며,

상기 제1 차동 드라이브(3)는 회전축(A)을 중심으로 회전가능하게 구동가능한 차동 장치 케이지(5)와, 회전축(A)과 각도를 형성하며 연장되는 제1 축(B) 상에서 회전가능하게 차동 장치 케이지(5) 내에 유지되며 회전축(A)을 중심으로 차동 장치 케이지(5)와 함께 회전되는 복수의 제1 차동 기어(6)와, 회전축(A)과 동축으로 배열되며 제1 차동 기어(6)와 치합되는 제1 출력 기어(7) 및 제2 출력 기어(8)를 구비하며,

상기 제2 차동 드라이브(4)는 회전축(A)을 중심으로 제1 차동 드라이브(3)의 제2 출력 기어(8)에 의해 회전가능하게 구동될 수 있도록 제1 차동 드라이브(3)의 제2 출력 기어(8)에 견고하게 연결되는 케리어 요소(22)와, 회전축(A)에 수직으로 연장되는 제2 축(C) 상에서 회전가능하게 케리어 요소(22) 내에 유지되며 회전축(A)을 중심으로 케리어 요소(22)와 함께 회전되는 복수의 제2 차동 기어(25)와, 회전축(A)과 동축으로 배열되며 제2 차동 기어(25)와 치합되는 제1 부속축 기어(26) 및 제2 부속축 기어(27)를 구비하며,

2개의 차동 드라이브(3, 4) 중 적어도 하나는 크라운 기어 차동 장치의 형태로 구성되는 이중 차동 조립체.
제1항에 있어서, 제1 차동 드라이브(3)는 크라운 기어 차동 장치의 형태로 구성되며, 출력 기어(7, 8)는 크라운 기어의 형태로 구비되고 제1 차동 기어(6)는 원통형 스퍼어 기어의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 차동 드라이브(4)는 크라운 기어 차동 장치의 형태로 구성되며, 부속축 기어(26, 27)는 크라운 기어의 형태로 구성되고 제2 차동 기어(25)는 원통형 스퍼어 기어의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제2항 또는 제3항에 있어서, 제1 차동 드라이브(3)의 차동 기어(6)와 제2 차동 드라이브(4)의 차동 기어(25)는 동일하게 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 차동 기어(6)의 제1 축(B)과 회전축(A) 사이의 각도는 10°내지 90°범위인 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 차동 기어(6)의 제1 축(B)과 회전축(A) 사이의 각도는 90°인 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 차동 기어(6)의 제1 축(B)과 회전축(A) 사이의 각도는 90°내지 170°범위인 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 차동 드라이브(3)의 제2 출력 기어(8)는 회전축(A)에 대해 제2 차동 드라이브(4)의 제1 부속축 기어(26)와 축방향으로 부분적으로 중첩되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 차동 장치 케이지(5) 내에는 중앙 개구(21)를 구비한 삽입 부분(20)이 회전축(A)과 동축으로 유지되며, 삽입 부분(20)은 한편으로는 차동 장치 케이지(5)에 대항하여 그리고 다른 한편으로는 제1 부속축 기어(26)에 대항하여 축방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제9항에 있어서, 삽입 요소(20)는 차동 장치 케이지(5)에 대해 회전 고정식으로 유지되는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제9항 또는 제10항에 있어서, 삽입 요소(20)는 제1 차동 기어(6)를 지지하기 위해 저널(16)의 내측 단부가 삽입되는 보어(50)를 포함하며, 저널(16)의 외측 단부는 차동 장치 케이지(5)의 개구(15) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 이중 차 동 조립체.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 차동 장치 케이지(5)는 케리어 요소(22)가 원통형 외측면(23)에 의해 활주가능하게 지지되는 원통형 내측부(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 케리어 요소(22)와 제2 출력 기어(8)는 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 케리어 요소(22)는 환형이고 제1 단부면에 의해서 차동 장치 케이지(5)에 대항하여 축방향으로 지지되며, 제2 출력 기어(8)는 대향 방향으로 연장되는 제2 단부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 차동 드라이브(4)의 부속축 기어(26, 27)는 각각 원통형 외측 접합면(32, 33)을 구비한 허브(28, 29)를 포함하며, 상기 접합면 상에 제2 차동 기어(25)가 회전축(A)에 대해 반경방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 케리어 요소(22)는, 제2 차동 기어(25)를 지지하기 위해 저널(36)이 삽입되는 반경방향 보어를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 케리어 요소(22)는 니들 베어링에 의해 차동 장치 케이지(5)에 축방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 이중 차동 조립체.