KR20090058241A - 윤활구조가 개선된 차동 기어세트 - Google Patents

윤활구조가 개선된 차동 기어세트 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 윤활구조가 개선된 차동 기어세트는, 외주면 측에는 기어가 형성되고 회전축을 중심으로 평평한 내측면과 원형의 내주면을 갖는 홈이 형성된 피니언 기어 및 단부면이 상기 홈의 내측면과 대향하도록 단부가 상기 홈에 삽입되고 상기 홈의 내주면과 대응하는 외주면 한쪽에는 평면부가 면취되어 형성된 피니언 샤프트를 포함한다.
차동, 기어, 피니언, 샤프트, 하우징, 액슬

Description

윤활구조가 개선된 차동 기어세트{DIFFERENTIAL GEAR SET THAT LUBRICATION STRUCTURE IS IMPROVED}
본 발명은 차동 기어세트에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 윤활구조가 개선되어 내구성과 안전성이 향상된 차동 기어세트에 관한 것이다.
일반적으로 차동장치(differential device)는 드라이브 샤프트에서 드라이빙액슬로 엔진의 동력을 전달한다.
차동장치는 하나의 휠(바퀴)이 다른 휠보다 더 빨리 회전하도록 하여, 자동차가 터닝할 때 바퀴가 미끄러지는 것을 방지한다.
전형적인 차동기어(differential gear)는 피니언 기어, 사이드 기어, 링기어 및 케이스를 포함한다. 피니언 기어는 리어 액슬 샤프트에 스플라인 결합된 사이드 기어와 결합된다.
도 1은 일반적인 차동 기어세트를 도시한 일부 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 차동 기어세트는 하우징(1400), 피니언 샤프트(105), 피니언 기어(110), 사이드 기어(115) 및 액슬 샤프트(120)를 포함한다.
한편, 상기 피니언 기어(110)는 상기 피니언 샤프트(105)에서 회전할 때 상 기 피니언 기어(110)의 내주면과 상기 피니언 샤프트(105)의 외주면 사이에 윤활성이 떨어질 수 있다. 그리고, 어떤 경우 이들(105, 110)이 서로 밀착된 부분이 붙어버리는 문제점이 있다.
본 발명은, 윤활구조가 개선되어 피니언 기어가 피니언 샤프트에서 원활하게 회전하는 차동 기어세트를 제공한다.
또한 본 발명은, 윤활구조가 개선되어 내구성이 향상되고 마찰이 줄어든 차동 기어세트를 제공한다.
본 실시예에서, 윤활구조가 개선된 차동 기어세트는, 외주면 측에는 기어가 형성되고 회전축을 중심으로 평평한 내측면과 원형의 내주면을 갖는 홈이 형성된 피니언 기어 및 단부면이 상기 홈의 내측면과 대향하도록 단부가 상기 홈에 삽입되고 상기 홈의 내주면과 대응하는 외주면 한쪽에는 평면부가 면취되어 형성된 피니언 샤프트를 포함한다.
또한 본 실시예에서, 상기 평면부에서 시작되어 반대측 외측면으로 오일 홀이 형성되고, 상기 평면부는 양측에 두 개가 형성될 수 있다.
또한 본 실시예에서, 상기 피니언 샤프트의 단부면은, 가운데 부분이 상기 홈의 내측면에 밀착되고 가장자리 부분은 상기 홈의 내측면에서 이격되고, 상기 피니언 샤프트의 단부면은, 회전축 중심부에서 외주면 방향 가장자리로 갈수록 더 상기 홈의 내측면과 멀어지는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
또한 본 실시예에서, 상기 피니언 기어의 회전축을 중심으로 원형으로 형성된 상기 홈은 상기 피니언 기어의 양측에 형성되고, 두 개의 상기 홈으로 피니언 샤프트가 각각 삽입되고, 상기 평면부와 상기 홈의 내주면 사이에 호 형상의 공간이 형성된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 윤활구조가 개선된 차동 기어세트에 의하면, 평면부와 피니언 기어의 내주면 사이에 여유 공간으로 윤활유가 개재됨으로써 윤활 능력이 향상된다.
또한, 피니언 기어와 피니언 샤프트가 슬라이딩되는 부분에서 피니언 샤프트에 오일이 통하는 오일 홀이 가로질러 형성됨으로써 윤활 능력이 향상된다.
또한, 피니언 기어에 형성된 홈에 피니언 샤프트가 삽입되고, 상기 피니언 샤프트의 단부면과 상기 홈의 내측면 사이에 접촉면적을 최소화함으로써 마찰/마모가 저감되고 윤활 능력이 향상된다.
또한, 피니언 기어에 형성됨 홈의 내측면과 피니언 샤프트의 단부면 사이에 윤활유가 개재되는 여유 공간을 형성함으로써 윤활 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 윤활구조가 개선된 차동 기어세트에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차동 기어세트를 도시한 일부 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 차동 기어세트는 하우징(200), 링기어(202), 피니언 샤프트(205), 피니언 기어(210a, 210b), 사이드 기어(215) 및 액슬 샤프트(220)를 포함한다.
상기 하우징(200)의 외측에 상기 링기어(202)가 형성된다. 상기 링기어(202)는 드라이브 샤프트(미도시)의 단부에 형성된 피니언 기어(미도시)에 의해서 회전한다. 따라서, 상기 링기어(202)와 상기 하우징(200)은 회전한다.
상기 액슬 샤프트(220)는 상기 하우징(200)의 오른쪽과 왼쪽에 삽입되어 배치되고, 상기 액슬 샤프트(220)의 단부에는 상기 사이드 기어(215)가 스플라인 결합된다. 상기 액슬 샤프트(220)의 상기 사이드 기어(215)는 상기 피니언 기어(210a, 210b)와 결합된다.
상기 피니언 기어(210)는 제1 피니언 기어(210a)와 제2 피니언 기어(210b)를 포함하고, 상기 제1 피니언 기어(210a)와 상기 제2 피니언 기어(210b)에는 상기 피니언 샤프트(205)가 배치된다. 본 실시예에서, 상기 피니언 샤프트(205)는 제1 피니언 샤프트(205a)와 제2 피니언 샤프트(205b)를 포함한다.
상기 제2 피니언 기어(210b)의 한쪽에는 회전축을 중심으로 홈이 형성되고, 상기 홈으로 상기 제2 피니언 샤프트(205b)가 삽입된다. 또한 상기 제1 피니언 기어(210a)의 양쪽에는 회전축을 중심으로 홈들이 형성되고, 상기 홈들로 각각 상기 제2 피니언 샤프트(205b) 및 상기 제1 피니언 샤프트(205a)가 삽입된다.
상기 제1 피니언 기어(210a), 상기 제1 피니언 샤프트(205a) 및 상기 제2 피 니언 샤프트(205b)의 결합구조에 대해서는 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차동 기어세트를 도시한 일부 상세 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제1 피니언 기어(210a)는 사이드 기어(215)와 외접하고 회전축(310)을 중심으로 회전한다.
상기 제1 피니언 기어(210a)의 한쪽 면에는 제1홈(305a)이 형성되고, 다른 쪽 면에는 제2홈(305b)이 형성된다. 상기 제1홈(305a)으로는 상기 제1 피니언 샤프트(205a)가 삽입되고, 상기 제2홈으로는 상기 제2 피니언 샤프트(205b)가 삽입된다.
상기 제1홈(305a)과 상기 제2홈(305b)은 원형의 내주면을 갖고 있어서, 상기 피니언 샤프트(205a, 205b)가 삽입되어 회전할 수 있다. 그리고 상기 제1홈(305a)과 상기 제2홈(305b)의 내측면은 평평하다.
상기 제1 피니언 샤프트(205a)의 단부가 상기 제1홈(305a)에 삽입되는데, 상기 제1 피니언 샤프트(205a)의 단부면은 상기 제1홈(305a)의 내측면과 대향하고 있다. 특히 본 실시예에서, 상기 제1 피니언 샤프트(205a)의 단부면 형상에 특징이 있다.
상기 제1 피니언 샤프트(205a)의 단부면에서 가운데 부분은 상기 제1홈(305a)의 내측면에 밀착되어 있고, 상기 제1 피니언 샤프트(205a)의 단부면은 상기 제1 피니언 샤프트(205a)의 가장자리 방향으로 갈수록 상기 제1홈(305a)의 내측면에서 멀어진다.
따라서, 상기 제1 피니언 샤프트(205a)의 단부면 가장자리와 상기 제1홈(305a)의 내측면 사이에는 여유공간(300a)이 형성되고, 상기 여유공간(300a)으로 윤활유가 개재된다. 따라서 상기 피니언 샤프트(205a)에서 상기 피니언 기어(210a)가 회전할 때 윤활 효율이 향상된다.
상기 제2 피니언 샤프트(205b)의 단부면에서 가운데 부분은 상기 제2홈(305b)의 내측면에 밀착되어 있고, 상기 제2 피니언 샤프트(205b)의 가장자리 방향으로 갈수록 상기 제2 피니언 샤프트(205b)의 단부면은 상기 제2홈(305b)의 내측면에서 멀어진다.
따라서, 상기 제2 피니언 샤프트(205b)의 단부면 가장자리와 상기 제2홈(305b)의 내측면 사이에는 여유공간(300b)이 형성되고, 상기 여유공간(300b)으로 윤활유가 개재된다. 따라서 상기 피니언 샤프트(205b)에서 상기 피니언 기어(210b)가 회전할 때 윤활 효율이 향상된다.
특히 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 피니언 기어(210a)의 구조가 상기 피니언 샤프트(205)가 관통하지 않는다. 일반적으로 피니언 샤프트가 피니언 기어를 관통하는 경우, 피니언 기어의 관통홀을 통하여 윤활유가 빠져나갈 수 있으나, 본 실시예에서는 관통홀이 형성되지 않는다.
도 2를 참조하면, 따라서 상기 피니언 기어(210) 및 상기 피니언 샤프트(205)가 상기 액슬 샤프트(220)의 중심축을 회전할 때, 원심력에 의해서 윤활유가 상기 하우징(200) 내측면으로 용이하게 이동하지 못한다.
이때, 상기 피니언 기어(210)를 상기 피니언 샤프트(205)가 관통하는 구조를 갖고 있으면, 상기 피니언 기어(210)와 상기 피니언 샤프트(205) 사이에 개재된 윤활유가 상기 하우징(200) 내측으로 용이하게 이동하여 윤활효율이 떨어질 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에서는 상기 피니언 샤프트(205)가 상기 피니언 기어(210)를 관통하지 않는 구조이기 때문에 전술한 문제점들이 해소된다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 피니언 샤프트(205b)의 외주면에는 피니언 기어(210a)가 장착된다. 상기 피니언 샤프트(205b)의 외주면 양쪽에는 평면부(400)가 형성된다. 상기 평면부(400)는 상기 피니언 샤프트(205b)의 외주면을 평평하게 그라인딩하여 형성될 수 있다.
상기 피니언 기어(210a)의 내주면과 상기 피니언 샤프트(205b)의 평면부(400) 사이에 여유공간(410)이 형성되고, 상기 여유공간(410)에는 오일이 개재된다.
따라서, 상기 피니언 기어(210a)의 내주면과 상기 피니언 샤프트(205b)의 외주면 사이에 윤활막이 용이하게 형성된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 피니언 샤프트(205b)에는 오일 홀(405)이 가로질러 형성된다. 상기 오일 홀(405)은 상기 피니언 샤프트(205b)에 형성된 한 개의 평면부(400)에서 다른 평면부로 관통되는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
도 5는 도 3의 Ⅴ부분의 상세 단면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 피니언 기어(210a)에는 홈(305a)이 형성되고, 상기 홈(305a)으로 상기 피니언 샤프트(205a)가 삽입된다.
상기 피니언 샤프트(205a)는 상기 홈(305a)의 내주면에서 회전가능하도록 배치된다. 그리고, 상기 피니언 샤프트(205a)의 단부면에서 회전축(중심, 310)부분은 상기 홈(305a)의 내측면(505)과 접하고, 상기 피니언 샤프트(205a)의 가장자리 부분은 상기 홈(305a)의 내측면(505)과 이격되어 있다.
특히 상기 피니언 샤프트(205a)의 중심(310)에서 외주면 방향으로 갈수록 상기 피니언 샤프트(205a)의 단부면(510)과 상기 홈(305a)의 내측면(505) 사이에 거리는 점차 커진다. 전술한 바와 같이, 상기 홈(305a)의 내측면(505)은 평평하게 형성된다.
따라서, 상기 피니언 샤프트(205a)의 단부 가장자리와 상기 홈(305a)의 내측면(505) 사이에는 여유공간(300a)이 형성되고 상기 여유공간(300a)으로 윤활유가 용이하게 개재된다.
탄성유체윤활에 대해서 설명하면, 회전체(205a, 210a)가 회전하면서 주변의 윤활유(500)를 끌어들이고, 좁은 공간에 압착된 윤활유의 밀도 및 점도가 상승하게된다. 이렇게 점도가 상승한 윤활유(500)는 반고체상태로서 회전체(205a, 210a)를 띄워주는 쐐기 역할을 한다.
본 실시예에서, 피니언 샤프트(205a)와 피니언 기어(210a) 사이에 윤활유가 쐐기 역할을 할 수 있는 구조를 만들어 줌으로써 윤활효율을 향상시키고 있다.
이상을 통해 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하 는 것은 당연하다.
도 1은 일반적인 차동 기어세트를 도시한 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차동 기어세트를 도시한 일부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차동 기어세트를 도시한 일부 상세 단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3의 Ⅴ부분의 상세 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 하우징 202: 링기어
205a, 205b: 피니언 샤프트 210a, 210b: 피니언 기어
215: 사이드 기어 220: 액슬 샤프트
300a, 300b, 410: 여유공간 310: 회전축
305a, 305b: 홈 400: 평면부
405: 오일 홀 505: 내측면

Claims (7)

  1. 외주면 측에는 기어가 형성되고 회전축을 중심으로 평평한 내측면과 원형의 내주면을 갖는 홈이 형성된 피니언 기어; 및
    단부면이 상기 홈의 내측면과 대향하도록 단부가 상기 홈에 삽입되고 상기 홈의 내주면과 대응하는 외주면 한쪽에는 평면부가 면취되어 형성된 피니언 샤프트를 포함하는 차동 기어세트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 평면부에서 시작되어 반대측 외측면으로 오일 홀이 형성되어 윤활구조가 개선된 차동 기어세트.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 평면부는 양측에 두 개가 형성된 윤활구조가 개선된 차동 기어세트.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 피니언 샤프트의 단부면은,
    가운데 부분이 상기 홈의 내측면에 밀착되고 가장자리 부분은 상기 홈의 내측면에서 이격되어 윤활구조가 개선된 차동 기어세트.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 피니언 샤프트의 단부면은,
    회전축 중심부에서 외주면 방향 가장자리로 갈수록 더 상기 홈의 내측면과 멀어지는 구조를 갖는 윤활구조가 개선된 차동 기어세트.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 피니언 기어의 회전축을 중심으로 원형으로 형성된 상기 홈은 상기 피니언 기어의 양측에 형성되고, 두 개의 상기 홈으로 피니언 샤프트가 각각 삽입된 윤활구조가 개선된 차동 기어세트.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 평면부와 상기 홈의 내주면 사이에 호 형상의 공간이 형성되어 윤활구조가 개선된 차동 기어세트.
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