KR20080028593A - 자동차 차동기어장치의 드라이브기어 장착구조 - Google Patents

자동차 차동기어장치의 드라이브기어 장착구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 차동기어장치의 드라이브기어 장착구조에 관한 것으로, 캐리어(5)에 디프케이스(10)가 회전가능하게 장착되고, 상기 디프케이스(10)에 원판형의 드라이브기어(30)가 볼트 장착되며, 상기 드라이브기어(30)는 추진축에 연결된 파이널기어(20)에 치합된 구성을 포함하는 자동차의 차동기어장치에 있어서, 상기 드라이브기어(30)의 디프케이스(10)측 면에 디프케이스(10)가 삽입 안착되는 안착좌면(34)이 형성된 것을 특징으로 한다.
따라서, 전달 토크에 충분히 견딜 수 있는 강성을 확보하면서도 중량이 감소될 수 있게 되어, 원가절감 및 연비개선의 효과를 거둘 수 있다.

Description

자동차 차동기어장치의 드라이브기어 장착구조{drive gear mounting structure of differential gear in a car}
도 1은 일반적인 차동기어장치의 사시도,
도 2는 종래기술에 따른 디퍼렌셜케이스와 드라이브기어의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 디퍼렌셜케이스와 드라이브기어의 사시도,
도 4는 종래기술 및 본 발명에서 구동축력에 대한 디퍼렌셜케이스의 응력 분산 경로를 비교한 도면,
도 5는 종래기술 및 본 발명에서 디퍼렌셜케이스의 응력 발생 상태를 비교한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 디퍼렌셜케이스와 드라이브기어의 변형 실시예이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
5 : 캐리어, 10 : 디퍼렌셜케이스,
11 : 결합부, 12 : 플랜지,
12a : 돌기, 13 : 보스,
14 : 리브, 15 : 볼트공,
20 : 파이널기어, 30 : 드라이브기어,
31 : 관통홀, 32 : 볼트공,
33 : 치형, 34 : 안착좌면,
34a : 홈.
본 발명은 자동차의 차동기어장치에 관한 것으로, 특히 필요 강성은 유지하면서도 중량이 저감될 수 있도록 된 자동차 차동기어장치의 드라이브기어 장착구조에 관한 것이다.
디퍼렌셜 기어(differential gear)로 불리우는 차동기어장치는 양측 차륜에 걸리는 저항에 따라 엔진의 구동력을 차등분배 할 수 있도록 된 장치이다.
차동기어장치는 캐리어의 내부에 디퍼렌셜케이스(이하, 디프케이스로 약칭한다.)가 회전가능한 상태로 설치되고, 상기 디프케이스의 내부에 피니언을 갖춘 스파이더, 상기 피니언의 양측에 치합되는 사이드기어가 설치된 구조로 이루어지며, 상기 양측 사이드기어와 차륜의 허브가 드라이브샤프트로 연결됨으로써 엔진 동력의 전달이 이루어지도록 되어 있다.
따라서, 차량의 직진 주행시 양쪽 차륜에 걸리는 저항이 같을 때는 양측 사이드기어에 차동작용이 발생하지 않으므로 디프케이스와 스파이더 및 피니언, 그리고 양측 사이드기어가 모두 일체로 회전되어, 양쪽 차륜이 동일한 회전수로 회전하게 되고, 반면 양쪽 차륜에 걸리는 저항에 차이가 있을 때는 상기 피니언을 중심으 로 양쪽 사이드기어에 차동작용이 발생하여 양쪽 차륜 상호간의 회전 속도차가 흡수되어 원활한 선회 주행이 가능하게 되고, 선회 외륜의 타이어 마찰을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 디프케이스(10)는 변속기 출력축 또는 추진축에 연결된 파이널기어(20)로부터 엔진 동력을 전달받아 회전하게 되는데, 이를 위하여 상기 디프케이스(10)에는 상기 파이널기어(20)에 직각방향으로 치합되는 원판형의 드라이브기어(30)가 장착된다.(미설명부호 5는 캐리어.)
상기 드라이브기어(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 원판의 중앙에 일측 디프케이스(10)의 결합부(11;타측 디프케이스와의 볼트결합을 위한 부분)가 삽입되는 관통홀(31)이 형성되고, 이 관통홀(31)의 둘레를 따라 일정 간격으로 볼트공(32)이 형성되며, 반경방향으로 그 나머지 부분의 일측면에 치형(33)이 형성된 형상으로 이루어져 있다.
그리고, 상기 일측 디프케이스(10)는 상기 결합부(11)의 외주에 원판형의 플랜지(12)가 형성되고, 이 플랜지(12)는 중심의 보스(13)와 다수의 리브(14)로 연결되어 보강되어 있으며, 상기 플랜지(12)에는 상기 드라이브기어(30)의 볼트공(32)들에 대응되는 동수의 볼트공(15)이 형성되어 있다.
따라서, 상기 관통홀(32)에 결합부(11)가 삽입되는 상태로 상호 밀착되어 상기 볼트공(15,32)에 볼트가 체결됨으로써 상호 결합되어, 상기 파이널기어(20)로부터 전달된 엔진동력으로 디프케이스(10)를 회전시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 파이널기어(20)로 전달된 엔진 동력은 파이널기어(20)와 드라이 브기어(30)의 기어비 만큼 감속되는 바, 이때 회전수는 감소하고 토크는 증대되어 차동기어장치를 통해 양쪽 차륜으로 전달되게 되는데, 때문에 상기 디프케이스(10)와 드라이브기어(30)는 고토크에 견딜 수 있는 충분한 강성을 확보해야만 하므로 자연히 고중량의 부품으로 제조되게 되었다.
따라서, 소요 재료량의 증가로 제조원가가 증가되었고, 또한 중량이 증가되므로 연비를 저하시키는 등의 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전달 토크에 충분히 견딜 수 있는 강성을 확보하면서도 중량이 감소될 수 있게 되어, 원가절감 및 연비개선의 효과를 거둘 수 있도록 된 자동차 차동기어장치의 드라이브기어 장착구조를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
캐리어에 디프케이스가 회전가능하게 장착되고, 상기 디프케이스에 원판형의 드라이브기어가 볼트 장착되며, 상기 드라이브기어는 추진축에 연결된 파이널기어에 치합된 구성을 포함하는 자동차의 차동기어장치에 있어서,
상기 드라이브기어의 디프케이스측 면에 디프케이스가 삽입 안착되는 안착좌면이 형성된 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 안착좌면이 형성된 부피만큼의 재료사용량이 줄게 되어 제조원가가 감소되고, 중량이 감소되어 연비가 개선된다.
또한, 상기 안착좌면의 내주면이 디프케이스와 밀착된 것에 의하여 디프케이스의 응력분산이 보다 넓게 이루어짐으로써 고토크에 견딜 수 있는 충분한 강성이 확보된다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 디프케이스와 드라이브샤프트의 분리상태 사시도이다.
엔진의 동력은 추진축의 단부에 장착되어 캐리어의 전면 개구부를 통해 캐리어의 내부로 유입된 파이널기어로부터 이에 치합된 드라이브기어(30)로 전달되고, 이 드라이브기어(30)가 일측 디프케이스(10)의 원판형 플랜지(12)에 볼트 체결되는 구성은 종래와 동일하다.
즉, 상기 드라이브기어(30)는 원판형의 몸체 일측면에 상기 파이널기어에 치합되는 치형(33)이 형성되어 있으며, 중앙에는 상기 일측 디프케이스(10)의 결합부(11)가 삽입되는 관통홀(31)이 형성되어 있고, 이 관통홀(31)의 주변에 일정 간격으로 볼트공(32)들이 형성되어 있다.
또한, 상기 일측 디프케이스(10)는 상기 결합부(11)의 주변으로 원판형의 플랜지(12)가 형성되고, 이 플랜지(12)에 상기 볼트공(32)들에 대응되는 볼트공(15)들이 형성되어, 상기 드라이브기어(30)와 볼트 체결될 수 있도록 되어 있다.
상기와 같은 구조에 있어서, 본 발명은 상기 드라이브기어(30)의 상기 디프케이스(10)측 면에 상기 디프케이스(10)가 삽입 안착될 수 있는 안착좌면(34)이 형 성된 것에 그 특징이 있다.
즉, 상기 드라이브기어(30)의 상기 디프케이스(10)측 면에는 상기 관통홀(31)로부터 디프케이스(10)의 원판형 플랜지(12)의 직경에 해당되는 범위까지 표면보다 안쪽으로 함입 성형된 원형의 안착좌면(34)이 형성되는 것이다.
따라서, 도시된 바와 같이, 상기 볼트공(32)들은 상기 안착좌면(34)내에 형성되게 된다.
따라서, 상기 안착좌면(34)에 상기 원판형 플랜지(12)가 완전하게 안착되는 상태로 상호 밀착되어 양자의 볼트공(15,32)를 통해 볼트가 체결됨으로써 상기 디프케이스(10)와 드라이브기어(30)가 결합된다.(미설명 부호 16은 상기 일측 디프케이스를 타측 디프케이스에 결합하기 위한 볼트공이다.)
이제, 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래의 디프케이스(10)와 드라이브기어(10)의 결합상태에서는 디프케이스(10)와 드라이브기어(10)간에 밀착부분이 2부분 존재한다. 즉, 디프케이스(10)의 플랜지(12)면과 이 플랜지(12)면에 대응하는 드라이브기어(30)의 일측면과의 사이(화살표 A)와, 그리고 디프케이스(10)의 결합부(11) 기단과 드라이브기어(30)의 관통홀(31) 내주면의 사이(화살표 B) 부분이다.
따라서, 동력전달시 디프케이스(10)에 발생한 응력이 분산될 수 있는 부분이 상기 두 부분(화살표 A,B)으로 한정되어 있어서, 도 5의 (a)에 표시된 것과 같이, 이후 설명할 본 발명의 경우보다 상대적으로 응력이 크게 발생하게 된다.
즉, 외력에 대한 강성 측면에서 불리하다.
그러나, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 경우에는 결합상태에서 디프케이스(10)와 드라이브기어(30) 간에 밀착부분이 세 부분 존재하게 되어 작동시 가해진 외력에 대한 저항력(즉, 응력)이 분산될 수 있는 면적이 증가하였다.
즉, 상기 본 발명에서는 상기 화살표 A,B로 지시된 접촉면에 더하여 디프케이스(10)의 플랜지(12) 외주면과 드라이브기어(30)의 안착좌면(34)이 내주면이 상호 밀착되어 있어, 이 밀착부분을 통하여 화살표 C방향으로 디프케이스(10) 내부 응력이 분산될 수 있게 된다.
그 결과, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 도 5의 (a)의 종래 경우에 비교해 볼 때 디프케이스(10) 내부의 응력이 크게 감소하였음을 알 수 있다. 우측의 비교표에서와 같이 청색에서 적색으로 변할수록 응력이 증가하는 것이다. 따라서, 도 5 (b)에서 황색이 조금 나타나고 적색은 나타나지 않는 것으로 보아 디프케이스(10)에 발생한 응력이 크게 감소하였음을 알 수 있다.
이와 같이, 장치 작동중의 디프케이스(10) 내부 응력이 상기와 같이 감소된다는 것은 종래와 동일한 크기의 토크가 전달될 때 상기 디프케이스(10)의 외력에 대한 대응 강성이 향상된 것을 의미한다.
즉, 고토크 전달에 문제가 발생하지 않도록 충분한 강성을 확보함과 더불어 본 발명은 상기 안착좌면(34)의 형성에 의하여 그 부피에 해당되는 만큼의 재료 사용량을 감소시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
따라서, 재료 비용의 감소로 제조 원가가 절감된다.
또한, 상기 안착좌면(34)의 부피에 해당되는 만큼의 중량이 감소되므로, 연 비개선에 도움이 된다.
한편, 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이, 디프케이스(10)의 플랜지(12) 외주면에 돌기(12a)를 형성하고, 이 돌기(12a)에 대응되는 드라이브기어(30) 안착좌면(34)의 외주면 상 위치에 동일 형상의 홈(34a)을 형성하여, 디프케이스(10)와 드라이브기어(30)의 결합시 상기 돌기(12a)와 홈(34a)을 선 결합시킴으로써 양측 볼트공(15,31)을 자동으로 위치 정렬시키고, 또한 디프케이스(10)에 대하여 드라이브기어(30)가 원주방향으로 회전되는 것을 방지함으로써 조립 작업을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 할 수 있다.
이때, 상기 돌기(12a)와 홈(34a)의 형상, 위치, 개수는 다양한 방식으로 변형실시될 수 있을 것이며, 또한 각각 형성되는 대상을 바꾸어 디프케이스(10)측에 홈이 형성되고 드라이브기어(30)측에 돌기가 형성될 수도 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 차동장치의 디프케이스와 드라이브기어 체결부가 전달되는 동력의 고토크에 충분히 견딜 수 있는 강성을 확보하면서도 중량은 줄어들 수 있게 되는 효과가 있다.
따라서, 재료비용의 감소로 제조원가가 절감되고, 중량의 감소로 연비가 개선되는 효과가 있게 된다.

Claims (2)

  1. 캐리어(5)에 디프케이스(10)가 회전가능하게 장착되고, 상기 디프케이스(10)에 원판형의 드라이브기어(30)가 볼트 장착되며, 상기 드라이브기어(30)는 추진축에 연결된 파이널기어(20)에 치합된 구성을 포함하는 자동차의 차동기어장치에 있어서,
    상기 드라이브기어(30)의 디프케이스(10)측 면에 디프케이스(10)가 삽입 안착되는 안착좌면(34)이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 차동기어장치의 드라이브기어 장착구조.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 디프케이스(10)의 플랜지(12) 외주면에 돌기(12a)가 형성되고, 상기 드라이브기어(30)의 안착좌면(34) 내주면에 상기 돌기(12a)가 삽입안착되는 홈(34a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 차동기어장치의 드라이브기어 장착구조.
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