KR20100096267A

KR20100096267A - 하프 셸부들로 이루어진 디퍼렌셜 케이지, 상기 디퍼렌셜 케이지를 구비한 디퍼렌셜 어셈블리 및 상기 디퍼렌셜 케이지의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100096267A
Application number: KR1020107016886A
Authority: KR
Inventors: 미햐엘 엥겔만
Original assignee: 게케엔 드리펠린 인터나쇼날 게엠베하
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-12-06
Publication date: 2010-09-01
Also published as: US20100323841A1; DE102008006627A1; WO2009095056A2; WO2009095056A4; US8245598B2; JP2011511221A; DE102008006627B4; WO2009095056A3; CN101932853A

Abstract

본 발명은, 회전축(A)을 포함하는 디퍼렌셜 케이지에 관한 것으로, 상기 회전축을 중심으로 디퍼렌셜 케이지가 회전 가능한 방식으로 디퍼렌셜 하우징 내에 장착될 수 있다. 본원의 디퍼렌셜 케이지는 제1 하프 셸부와 제2 하프 셸부를 포함하며, 이 하프 셸부들은 각각 1개의 중앙 캐리어 세그먼트와 2개의 외부 베어링 세그먼트를 포함한다. 두 하프 셸부는 그들의 베어링 세그먼트의 영역에서 서로 결합된다. 또한, 본 발명은 상기 디퍼렌셜 케이지를 포함하는 디퍼렌셜 어셈블리에 관한 것이다.

Description

하프 셸부들로 이루어진 디퍼렌셜 케이지 및 디퍼렌셜 케이지의 제조 방법{DIFFERENTIAL CAGE MADE OF HALF SHELLS AND METHOD FOR PRODUCING A DIFFERENTIAL CAGE}

본 발명은, 복수의 박판 패널로 제조되는 디퍼렌셜 케이지 및 그러한 디퍼렌셜 케이지를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 언급한 유형의 디퍼렌셜 케이지는 통상적으로 디퍼렌셜 기어 세트를 포함하며, 디퍼렌셜 기어의 위치 고정된 하우징 내에 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 이와 같이 형성되는 디퍼렌셜 어셈블리는 하나의 입력 샤프트로부터 2개의 출력 샤프트로 토크를 분배하는 기능을 수행하며, 출력 샤프트들 사이에는 차동 효과가 존재한다. 예컨대 상기 디퍼렌셜 어셈블리는 자동차의 동력 전달 장치에서 하나의 종방향 구동 샤프트로부터 2개의 횡방향 샤프트로 토크를 전달하는데 이용된다. 디퍼렌셜 케이지 내에 수용되는 디퍼렌셜 기어 세트는, 통상적으로 디퍼렌셜 케이지 내에 회전 가능하게 장착되어 그 디퍼렌셜 케이지와 함께 회전축을 중심으로 회전하는 복수의 디퍼렌셜 기어뿐 아니라, 서로 마주보며 놓이고 회전축 상에 회전 가능하게 장착되어 디퍼렌셜 기어들과 톱니가 맞물려 연동하는 2개의 횡방향 샤프트 기어를 포함한다.

DE 40 42 173 A1호로부터는 박판을 재료로 하여 2개의 부재로 형성된 디퍼렌셜 케이지를 포함하는 디퍼렌셜 어셈블리가 공지되었다. 두 케이지 부재는, 서로 마주보며 바깥쪽으로 뻗는 플랜지들을 포함하며, 이 플랜지들은 각각 그들의 원주부를 통해 함께 구동 기어에 인접한다. 두 케이지 부재는 용접된 평행 조인트에 의해, 중앙 평면에 배치되는 구동 기어와 결합된다.

GB 1 461 023 A호는 2개의 부재로 이루어진 디퍼렌셜 케이지를 포함하는 디퍼렌셜 어셈블리를 개시하며, 상기 디퍼렌셜 케이지는 컵 모양의 케이지 부재와 캡 모양의 케이지 부재를 포함한다. 두 케이지 부재는 서로 용접되며, 접합 평면은, 디퍼렌셜 기어들의 회전축들에 의해 형성된 평면과 관련하여 편심되어 위치한다.

US 4 183 263으로부터는 동일한 2개의 하프 하우징(half housing)을 포함하는 디퍼렌셜 어셈블리가 공지되었다. 두 하프 하우징은 각각 중앙 세그먼트뿐 아니라, 이 중앙 세그먼트의 일측에 위치하는 하프 플랜지를 포함한다. 두 하우징의 상호 간 결합은, 볼트들에 의해 두 하프 플랜지와 결합되는 크라운 휠(crown wheel)을 통해서 뿐 아니라, 두 하프 하우징 위로 끼워져서 중앙 세그먼트의 환형 그루브에 맞물리는 스냅 링에 의해서도 이루어진다.

본 발명의 목적은, 디퍼렌셜 기어용으로, 특히 자동차의 동력 전달 장치에서 이용하기 위한 디퍼렌셜 케이지에 있어서, 콤팩트하게 구성되고 간단하면서도 경제적으로 제조될 수 있는 디퍼렌셜 케이지를 제공하는 것이다. 또 다른 목적은, 상기 디퍼렌셜 케이지를 포함하는 디퍼렌셜 어셈블리 및 상기 디퍼렌셜 케이지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 디퍼렌셜 하우징 내에 회전 가능하게 장착되기 위한 회전축(A)을 갖는 디퍼렌셜 케이지에 있어서, 제1 하프 셸부(half shell) 및 제2 하프 셸부를 포함하고, 이 하프 셸부들은 각각 디퍼렌셜 케이지를 회전 가능하게 장착하기 위한 2개의 외부 베어링 세그먼트와 하나의 중앙 캐리어 세그먼트를 포함하며, 제1 및 제2 하프 셸부는 그들의 베어링 세그먼트의 영역에서 서로 결합되며, 두 베어링 세그먼트는 회전축(A)을 중심으로 디퍼렌셜 케이지를 회전 가능하게 장착하는 데 사용되는 디퍼렌셜 케이지에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 디퍼렌셜 케이지의 장점은, 단 2개의 케이지 부재만으로 간단하면서도 경제적으로 제조될 수 있다는 점에 있다. 두 케이지 부재는 각각 일체형으로 구성되고, 특히 셸 형태를 갖는다. 제조 기술적 측면에서 특히 바람직하게는 두 하프 셸부는 박판 성형 패널을 재료로, 예컨대 딥 드로잉 가공으로 제조된다. 또한, 경제적인 제조를 위해 바람직하게는 두 하프 셸부가 동일하게 형성된다. 이때 두 하프 셸부의 접합 또는 분리 평면은 대략 회전축에 대해 평행하게 위치하거나, 또는 그 회전축을 내포한다. 서로 마주보며 놓이는 캐리어 세그먼트들에서는 디퍼렌셜 기어들이 적어도 간접적으로 고정되며, 그럼으로써 그 디퍼렌셜 기어들은 디퍼렌셜 케이지와 함께 회전축을 중심으로 회전한다. 이는 예컨대, 캐리어 세그먼트들과 결합되고 디퍼렌셜 기어들이 회전 가능하게 장착되는 저널에 의해 이루어진다.

두 하프 셸부는 바람직하게는, 조립된 상태에서 서로 마주보며 놓이는 캐리어 세그먼트들 사이에 조립 개구부들이 형성되고, 이 조립 개구부들을 통해 횡방향 샤프트 기어들과 디퍼렌셜 기어들이 디퍼렌셜 케이지 내에 삽입될 수 있는 방식으로 형성된다. 이를 위해 하프 셸부들은 캐리어 세그먼트의 영역에서 반경 방향의 바깥쪽을 향해 형성되고, 캐리어 세그먼트들의 원주 길이는 대략 베어링 세그먼트들의 원주 길이에 상응한다. 하프 셸부들의 베어링 세그먼트들은, 조립된 상태에서 제1 및 제2 베어링 슬리브를 형성하는 방식으로 구성된다. 베어링 슬리브들은 바람직하게는 원통형 외부면을 보유하고, 이 외부면에는 각각 디퍼렌셜 하우징 내에 디퍼렌셜 케이지를 회전 가능하게 장착하기 위한 베어링이 끼워질 수 있다.

한 바람직한 구현예에 따라, 제1 및 제2 하프 셸부는, 래칭 기구라고도 지칭될 수 있는 형상 결합 수단들에 의해 서로 결합된다. 형상 결합 수단들은 바람직하게는 언더컷부를 구비한 리세스부들을 포함하고, 이 리세스부들 내로는 마주보고 놓이는 하프 셸부들의, 상보적으로 형성된 돌출부들이 맞물릴 수 있다. 각각의 하프 셸부의 웨브들 및 돌출부들은 측면에서 볼 때 서로 동일한 또는 동일하지 않은 윤곽을 보유할 수 있다. 예컨대 프로파일은 곡류 형태, 제비 꼬리 형태, 또는 이들의 혼합 형태를 가질 수 있다. 형상 결합 수단들을 구비한 두 하프 셸부의 구현예는, 그 형상 결합 수단들이 선형 접합 운동을 통해 서로 결합될 수 있다는 장점이 있다. 이와 관련하여 분리 평면은 바람직하게는, 디퍼렌셜 케이지의 회전축을 내포하거나, 그 회전축에 대해 극미하게 이격되어 평행하게 연장되는 평면에 위치한다.

한 바람직한 개선예에 따라, 특히 압입 끼워 맞춤에 의해 두 베어링 슬리브 내에 삽입되는 부시들이 제공된다. 압입된 부시들에 의해 디퍼렌셜 케이지는 베어링 슬리브들의 영역에서 높은 안정성을 확보하며, 이는 수명에 바람직하게 작용한다. 또한, 부시들은 횡방향 샤프트 기어들과 회전 불가능하게 결합되는 횡방향 샤프트들을 위한 베어링으로서 이용된다. 부시들은 바람직하게는 관련 베어링 슬리브 내에 안착되는 슬리브 세그먼트와, 이 슬리브 세그먼트를 바깥쪽을 향해 확대하면서 하프 셸부들에 대해 축방향으로 지지되는 지지 세그먼트를 포함한다. 적은 마모 및 오랜 수명을 위해, 부시들이 적어도 일부 영역들에서 높은 경도를 갖는 것이 바람직하며, 이 경우 예컨대 표면 경화된 박판 또는 소결 금속이 재료로서 고려된다. 제조 정밀도에 대한 요건이 까다롭지 않은 간단한 디퍼렌셜을 제공하기 위해, 부시들 대신에 하프 셸부들에 대한 적합한 표면 처리, 예컨대 질화 처리를 실시할 수 있다.

또한, 앞서 언급한 목적은, 특히 자동차의 동력 전달 장치에서 이용하기 위한 디퍼렌셜 어셈블리에 있어서, 앞서 언급한 구현형들 중 하나를 가질 수 있는 본 발명에 따른 디퍼렌셜 케이지와, 이 디퍼렌셜 케이지 내에 회전 가능하게 고정되어 상기 디퍼렌셜 케이지와 함께 회전축(A)을 중심으로 회전하는 복수의 디퍼렌셜 기어와, 디퍼렌셜 케이지 내에 서로 마주보며 놓이고 회전축 상에 회전 가능하게 고정되며 디퍼렌셜 기어들과 톱니가 맞물려 연동되는 2개의 횡방향 샤프트 기어를 포함하는 상기 디퍼렌셜 어셈블리에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 디퍼렌셜 어셈블리의 장점은, 본 발명에 따른 디퍼렌셜 케이지에 의해 달성되는 간단한 제조 및 조립에 있다. 두 하프 셸부는 조립된 상태에서 하나 또는 2개의 조립 개구부를 형성하고, 이 조립 개구부를 통해서는 횡방향 샤프트 기어들과 디퍼렌셜 기어들이 삽입될 수 있다. 필요 부품 수가 많지 않으며, 이는 제조에 유리하게 작용한다. 바람직하게는 두 하프 셸부가 각각 공통의 축 상에 놓이는 보어부를 포함한다. 이 보어부들 내로는 저널이 삽입되고 축방향으로 고정되며, 그 저널 상에는 디퍼렌셜 기어들이 회전 가능하게 장착된다.

또한, 앞서 언급한 목적은, 다음 공정 단계들을 포함하는, 본 발명에 따른 디퍼렌셜 케이지의 제조 방법에 의해 달성된다.

제1 축에 대해 동축으로 배치되는 2개의 외부 베어링 세그먼트 및 하나의 캐리어 세그먼트를 포함하는 제1 하프 셸부의 제조를 위해 제1 박판 패널을 성형하는 단계;

제2 축에 대해 동축으로 배치되는 2개의 외부 베어링 세그먼트 및 하나의 캐리어 세그먼트를 포함하는 제2 하프 셸부의 제조를 위해 제2 박판 패널을 성형하는 단계; 및

베어링 세그먼트의 영역에서 제1 하프 셸부와 제2 하프 셸부를 접합하는 단계.

상기 제조 방법은, 본 발명에 따른 디퍼렌셜 케이지 및 본 발명에 따른 디퍼렌셜 어셈블리와 마찬가지로 간단한 제조가 이루어지는 장점을 제공한다. 이와 관련하여 제1 및 제2 하프 셸부가 동일하다면, 공유 컴포넌트 컨셉의 관점에서 특히 바람직한 제조 가능성이 달성된다. 박판 패널은 코일로부터 판금(sheet bar)의 천공을 통해 제조된다. 접합은 예컨대 용접 공정, 특히 레이저 용접 공정을 통해, 또는 서로 맞물리는 형상 결합 수단들을 통해, 또는 상기 두 방법의 조합을 통해 실시될 수 있다.

성형 단계 이전의 추가 공정 단계로서 바람직한 구현예에 따라 다음 단계가 제공된다.

박판 패널에 형상 결합 수단을 형성하는 단계. 이 경우 접합은 제1 및 제2 축이 평행하게 정렬된 조건에서 제1 및 제2 하프 셸부를 서로 끼움으로써 실시되며, 그럼으로써 형상 결합 수단들이 서로 맞물려 결합한다. 이와 관련하여 접합 방향은 하프 셸부들의 축들에 대해 횡방향으로 배향된다. 측면으로 서로 끼워진 후에 형상 결합 수단들이 바람직하게는 압착됨으로써 의도하지 않은 분리가 방지되도록 고정된다. 이때, 베어링 세그먼트들은 소성 변형되지 않도록 안쪽에서 심축(mandrel)에 의해 지지된다.

본원의 제조 방법의 한 바람직한 개선예에 따라, 부시들이 베어링 슬리브들 내에 삽입되고, 부시들과 베어링 슬리브들 사이에는 특히 압입 끼워 맞춤부가 형성된다. 부시들은 베어링 영역에서의 디퍼렌셜 케이지의 강도를 높이고 그 디퍼렌셜 케이지를 안정화한다.

바람직한 실시예들은 하기에서 도면에 따라 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 본 발명의 디퍼렌셜 케이지의 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 디퍼렌셜 케이지의 하프 셸부들 중 하나를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 하프 셸부들의 형상 결합 수단들을 상세하게 도시한 측면도이다.
도 4는, 제비 꼬리 형태의 프로파일을 갖는 제1 변형예로, 도 1에 따른 디퍼렌셜 케이지를 위한 형상 결합 수단을 도시한 측면도이다.
도 5는, 곡류 형태의 프로파일을 갖는 제2 변형예로, 도 1에 따른 디퍼렌셜 케이지를 위한 형상 결합 수단을 도시한 측면도이다.
도 6은 부시들을 포함하는 제2 실시예로, 본 발명에 따른 디퍼렌셜 케이지를 도시한 사시도이다.
도 7a) 및 7b)는 도 3에 따른 부시들 중 하나의 사시도 및 반쪽 종단면도이다.
도 8은 도 3에 따른 디퍼렌셜 케이지를 포함하는 본 발명에 따른 디퍼렌셜 어셈블리의 종단면도이다.

도 1 내지 도 3은 하기에서 함께 설명된다. 또한, 도 1 내지 도 3은 상호 형상 결합 방식으로 결합되어 있는 제1 하프 셸부(3) 및 제2 하프 셸부(4)로 구성되는 본 발명에 따른 디퍼렌셜 케이지(2)를 도시하고 있다.

제1 및 제2 하프 셸부(3, 4)는 디퍼렌셜 케이지(2)를 절단한 횡단면 평면과 관련하여 실질적으로 반사 대칭을 이루도록 형성되며, 그 각각은 하나의 중앙 캐리어 세그먼트(5)와 2개의 외부 베어링 세그먼트(6, 7)를 포함한다. 두 하프 셸부(3, 4)는 자체 베어링 세그먼트(6, 7)의 영역에서 서로 결합되고, 베어링 세그먼트들(6, 7)은 조립된 상태에서 2개의 베어링 슬리브(8, 9)를 형성한다. 베어링 슬리브들(8, 9)은 원통형이고, 디퍼렌셜 하우징 내에 디퍼렌셜 케이지(2)를 회전축(A)을 중심으로 회전 가능하게 장착할 수 있도록 예컨대 롤러 베어링 형태의 베어링 수단을 수용하는 데 사용된다.

캐리어 세그먼트들(5)은 대략 셸 형태로 형성되고, 회전축(A)과 관련하여 반경 방향으로 바깥쪽에 위치하는 하나의 지지 세그먼트(12)와, 이 지지 세그먼트에 이어지면서 종축(A)에 근접하고 반경 방향으로 안쪽에서 베어링 세그먼트들(6, 7)과 연결되는 2개의 전이 세그먼트(13, 14)를 포함한다. 이와 같은 구성을 통해 두 하프 셸부(3, 4)는 조립된 상태에서 2개의 조립 개구부(15)를 형성하며, 이 조립 개구부들을 통해서 여기에는 도시되지 않은, 디퍼렌셜 기어 세트의 기어들이 장착될 수 있다. 하프 셸부들(3, 4)과 그 캐리어 세그먼트들(5)의 형태에 의해 조립 개구부들(15)은 대략 6각형의 윤곽을 갖는다. 그러나 일반적으로 캐리어 세그먼트의 형태는 임의로 선택될 수 있으며, 디퍼렌셜 기어 세트의 필요 공간에 부합하게 조정된다. 반경 방향으로 바깥쪽에 위치하는 세그먼트(12) 내에서 두 하프 셸부(3, 4)는 각각 보어부(10)를 포함하며, 이 보어부들은 조립된 상태에서 공통의 축(B) 상에 놓인다. 서로 마주보고 놓이는 두 보어부(10)는 디퍼렌셜 기어들이 회전 가능하게 장착되는, 여기에는 도시되지 않은 저널을 수용하는 데 사용된다.

두 하프 셸부(3, 4)는 도시된 실시예에서 동일하게 형성되며, 이는 공유 컴포넌트 컨셉을 고려할 때 제조에 바람직하다. 두 하프 셸부(3, 4)의 접합 또는 분리 평면은 종축(A)을 내포하거나, 그 종축에 대해 극미하게 이격되어 연장되는 종방향 평면 내에 놓인다. 도에서 알 수 있듯이, 제1 및 제2 하프 셸부(3, 4)는 형상 결합 수단(16, 17)에 의해 서로 결합된다. 특히 도 3으로부터 알 수 있듯이, 형상 결합 수단들(16, 17)은 각각 언더컷부를 구비한 리세스부들(18, 21)과, 볼록부를 구비한 돌출부들(19, 20)을 포함한다. 이와 관련하여 리세스부들(18, 21)과 돌출부들(19, 20)은 서로 상보적인 형태로 형성됨으로써 서로 형상 결합 방식으로 맞물려 결합될 수 있다. 확실한 결합을 위해 바람직하게는 복수의 형상 결합 수단(16, 17)이 베어링 세그먼트들(6, 7)의 길이에 걸쳐 제공되며, 리세스부들(18, 21)과 돌출부들(19, 20)은 특히 길이에 걸쳐 교호적으로 배치된다. 도 1 내지 도 3에 따른 본 실시예의 경우, 형상 결합 수단들(16, 17)은 측면도에서 볼 때 비대칭 프로파일을 갖는데, 다시 말하면 리세스부들(18, 21)과 돌출부들(19, 20)은 각각 상이하게 형성된다.

그러나 도 4 및 도 5와 관련하여 분명하게 알 수 있듯이, 대칭 프로파일을 갖는 형상 결합 수단의 또 다른 구현예도 생각해 볼 수 있다. 도 4에 도시된 실시예의 경우, 형상 결합 수단(16', 17')은, 제비 꼬리 형태의 프로파일을 갖도록 형성된다. 이와 관련하여 리세스부들(18', 21')과 그 사이에 위치하는 돌출부들(19', 20')은 동일한 윤곽을 보유한다. 도 5에 따른 실시예에서 형상 결합 수단(16", 17")은 곡류 형태의 프로파일을 형성한다. 여기서도 리세스부들(18", 21")의 윤곽과 돌출부들(19", 20")의 윤곽은 동일하다.

다음에서는 본 발명에 따른 디퍼렌셜 케이지(2)의 제조에 대해 설명된다. 두 하프 셸부(3, 4)의 출발 재료로서는 바람직하게는 판금이 이용되며, 이 판금이 우선 필요한 크기로 천공된다. 이때 출발 재료로서 판금의 윤곽은 제조할 하프 셸부의 형태에 맞춰진다. 이러한 점에서, 일반적으로 판금의 형태는 임의로 선택되며, 본원에서는 대략 직사각형 판금이 이용된다. 천공 공정 시에, 형상 결합 수단(16, 17)의 윤곽과 저널을 수용하기 위한 보어부(10)가 이미 판금에 형성된다. 그 다음 단계로서 판금은 베어링 세그먼트들과, 이들 사이에 위치하는 캐리어 세그먼트를 포함하는 하프 셸부(3, 4)로 성형된다.

이어서 상기와 같은 성형을 통해 제조된 2개의 하프 셸부(3, 4)는 베어링 세그먼트(6, 7)의 영역에서 서로 결합되며, 이는 제1 및 제2 셸부 축을 평행하게 정렬한 조건에서 제1 및 제2 하프 셸부(3, 4)를 서로 끼움으로써 이루어진다. 이와 같은 방식으로 일측의 하프 셸부(3, 4)의 형상 결합 수단(16, 17)은 타측의 하프 셸부(4, 3)의 형상 결합 수단(17, 16)에 맞물려 결합되며, 그럼으로써 그 형상 결합 수단들은 접합된 상태에서 접선으로 작용하는 힘을 흡수할 수 있게 된다. 이와 같은 힘은 디퍼렌셜의 토크 전달 시에 발생하여, 종축(A)으로부터 반경 방향 반대편으로 두 하프 셸부를 가압한다. 하프 셸부들(3, 4)이 그들의 형상 결합 수단들(16, 17)을 이용하여 서로 끼워질 수 있도록 하기 위해 본 실시예의 경우 바람직하게는 극미한 유격을 갖는 끼워맞춤이 제공된다. 서로 끼워진 후에 형상 결합 수단들(16, 17)은 압착되며, 베어링 세그먼트들(6, 7)은 소성 변형을 방지할 수 있도록 안쪽에서 심축에 의해 지지된다. 형상 결합 수단들의 압착을 통해 이 형상 결합 수단들은 의도하지 않은 분리가 방지되도록 고정된다.

도 6은 실질적으로 도 1 내지 도 3에 따른 실시예와 전반적으로 유사한, 본 발명에 따른 디퍼렌셜 케이지의 제2 실시예를 도시하고 있다. 이러한 점에서 앞서 언급한 설명이 모두 참조될 수 있으며, 동일한 구조 부재는 동일한 도면 부호를 갖는다. 따라서 다음에서는 본 실시예의 특수성에 대해서만 다루어진다. 앞서 언급한 실시예의 개선점으로서, 본 실시예에서는 2개의 부시(22)가 제공되며, 이 부시들은 하프 셸부들(3, 4)의 접합 후 형성되는 베어링 슬리브들(8, 9) 내로 안쪽으로부터 삽입된다. 도 7에 상세도로서 도시된 부시들(22)은 베어링 슬리브들(8, 9)에 비해 오버사이즈를 가지며, 그럼으로써 상기 부시들은 압입 끼워 맞춤을 통해 베어링 슬리브들(8, 9)에 고정된다. 부시들(22)은 각각 회전축(A)에 대해 동축으로 관련 베어링 슬리브(8, 9) 내에 안착되는 슬리브 세그먼트(23)뿐 아니라, 하프 셸부들(3, 4)의 관련 전이 세그먼트들에 대해 축방향으로 지지되는 지지 세그먼트(24)를 포함한다. 부시들(22)을 통해 디퍼렌셜 케이지(2)는 베어링 슬리브들(8, 9)의 영역에서 더욱 높은 안정성을 확보한다. 또한, 부시들(22)은 횡방향 샤프트 기어들과 회전 불가능하게 결합되는(도시되지 않음) 횡방향 샤프트들을 위한 베어링으로서 사용된다. 부시들(22)은 바람직하게는 적어도 부분 영역에서 경화되며, 이는 수명에 유리하게 작용한다.

도 8에는 도 6에 도시된 본 발명에 따른 디퍼렌셜 케이지(2)를 포함하는 디퍼렌셜 어셈블리가 도시되어 있다. 이러한 점에서 디퍼렌셜 케이지와 관련해서는 앞서 언급한 설명이 모두 참조될 수 있다. 디퍼렌셜 어셈블리(25)는 도시되지 않은, 제자리에 고정된 기어 하우징 내에 회전축(A)을 중심으로 회전 가능하게 장착되며, 자동차의 동력 전달 장치 내의 도시되지 않은 구동 샤프트로부터, 서로 차동 효과를 갖는 2개의 횡방향 샤프트로 토크를 전달하는 데 사용된다. 토크 유도를 위해 디퍼렌셜 케이지(2)에는 구동 기어(26)가 고정되는데, 더욱 정확하게는 특히 용접에 의해 고정된다. 구동 기어(26)는 도시되지 않은 구동 피니언에 의해 구동되는 링 기어 형태로 형성된다.

또한, 디퍼렌셜 어셈블리는 저널(27)을 포함하며, 이 저널은 서로 마주보고 놓이는 두 보어부(10) 내에 삽입되고 통상적인 결합 방법에 의해 디퍼렌셜 케이지(2)와 결합된다. 저널(10) 상에는 2개의 디퍼렌셜 기어(28)가 저널 축(B) 상에서 회전 가능하게 장착된다. 디퍼렌셜 기어들(28)은 토크 전달 시에 디퍼렌셜 케이지(2)와 함께 회전축(A)을 중심으로 회전하며, 그럼으로써 회전축(A)에 대해 동축으로 회전 가능하게 디퍼렌셜 케이지(2) 내에 장착되는 횡방향 샤프트 기어들(29, 30)을 구동한다. 도에서 확인할 수 있듯이, 디퍼렌셜은 베벨 기어 디퍼렌셜의 형태로, 다시 말하면 디퍼렌셜 기어들(28) 및 이들과 맞물리는 횡방향 샤프트 기어들(29, 30)은, 베벨 기어들의 형태로 형성된다. 횡방향 샤프트 기어들(29, 30)이 각각 관련 부시(22)에 대해 축방향으로 지지됨으로써 토크 전달 시에 작용하는 확산력(spreading force)은 디퍼렌셜 케이지(2)에 의해 흡수된다. 횡방향 샤프트 기어들(29, 30)은 각각 내접 톱니부를 구비한 중앙 보어부(31)를 포함하고, 이 중앙 보어부 내로는 (도시되지 않은) 횡방향 샤프트가 토크 전달을 위해 회전 불가능하게 삽입될 수 있다.

본 발명에 따른 디퍼렌셜 어셈블리(25)의 장점은 박판 성형 패널로 이루어진 2개의 하프 셸부(3, 4)로부터 경제적으로 제조될 수 있는 간단한 구조의 디퍼렌셜 케이지(2)에 있다. 사전 조립된 디퍼렌셜 케이지(2) 내에는 우선 횡방향 샤프트 기어들(29, 30)이 조립 개구부들(15)을 통해 삽입되고 회전축(A) 상에 동축으로 정렬되어 디퍼렌셜 케이지(2) 쪽에 인접하게 된다. 그런 다음 횡방향 샤프트 기어들(29, 30)과 톱니가 맞물려 연동하는 디퍼렌셜 기어들(28)이 조립된다. 그런 후에 두 디퍼렌셜 기어(28)를 지탱하는 저널(27)이 보어부들(10) 내로 삽입되어 디퍼렌셜 케이지(2) 쪽에 고정된다. 전체적으로, 접합 전에 케이지 부재들의 추가의 기계적인 가공이 필요하지 않으므로, 디퍼렌셜 어셈블리(25)의 제조는 간단하면서도 경제적이다.

2: 디퍼렌셜 케이지
3, 4: 하프 셸부
5: 캐리어 세그먼트
6, 7: 베어링 세그먼트
8, 9: 베어링 슬리브
10: 보어부
12: 세그먼트
13, 14: 전이 세그먼트
15: 조립 개구부
16, 17: 형상 결합 수단
18: 리세스부
19, 20: 돌출부
21: 리세스부
22: 부시
23: 슬리브 세그먼트
24: 지지 세그먼트
25: 디퍼렌셜 어셈블리
26: 구동 기어
27: 저널
28: 디퍼렌셜 기어
29, 30: 횡방향 샤프트 기어
31: 보어부
A: 회전축
B: 저널 축

Claims

회전축(A)을 포함하는 디퍼렌셜 케이지에 있어서,
박판의 성형을 통해 제조되고 각각 하나의 중앙 캐리어 세그먼트(5)와 2개의 외부 베어링 세그먼트(6, 7)를 포함하는 제1 하프 셸부(3) 및 제2 하프 셸부(4)가 제공되고,
상기 제1 및 제2 하프 셸부(3, 4)는 그들의 베어링 세그먼트들(6, 7)의 영역에서 직접적으로 서로 결합되며, 상기 두 베어링 세그먼트(6, 7)는 회전축(A)을 중심으로 상기 디퍼렌셜 케이지(2)를 회전 가능하게 장착하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제1항에 있어서,
제1 및 제2 하프 셸부(3, 4)는 형상 결합 수단들(16, 17)에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제1항 또는 제2항에 있어서,
제1 및 제2 하프 셸부(3, 4)는 접합 평면에서 서로 결합되며, 상기 접합 평면은 회전축(A)을 내포하거나, 회전축(A)에 대해 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 하프 셸부(3)와 제2 하프 셸부(4)는 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제2항에 있어서,
형상 결합 수단들(16, 17)은, 언더컷부를 구비한 리세스부들(18, 21) 및 이 리세스부들과 상보적이면서 리세스부들(18) 내에 맞물려 고정되는 돌출부들(19, 20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제5항에 있어서,
각각의 하프 셸부(3, 4)의 리세스부들(18, 21)의 윤곽과 돌출부들(19, 20)의 윤곽은 서로 동일하지 않게 형성되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제5항에 있어서,
각각의 하프 셸부(3, 4)의 리세스부들(18, 21)의 윤곽과 돌출부들(19, 20)의 윤곽은 서로 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
베어링 세그먼트들(6, 7)은 결합된 상태에서 각각의 베어링을 수용하기 위한 제1 및 제2 베어링 슬리브(8, 9)를 형성하는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
캐리어 세그먼트들(5)은 조립된 상태에서 횡방향 샤프트 기어들(29, 30) 및 디퍼렌셜 기어들(28)을 삽입하기 위한 2개의 조립 개구부(15)를 형성하는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 베어링 슬리브(8)에 삽입되는 제1 부시(21)가 제공되고, 제2 베어링 슬리브(9)에 삽입되는 제2 부시(22)가 제공되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제10항에 있어서, 일측의 부시들(22)과 타측의 베어링 슬리브들(8, 9) 사이에 압입 끼워 맞춤부가 형성되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 두 부시(22)는 각각 관련 베어링 슬리브(8, 9)에 삽입되는 슬리브 세그먼트(23)뿐 아니라, 하프 셸부들(3, 4)에 대해 축방향으로 지지되는 지지 세그먼트(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 부시들(22)은 적어도 부분 세그먼트들에서 경화되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지.
디퍼렌셜 어셈블리이며,
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따르는 디퍼렌셜 케이지(2)와,
디퍼렌셜 케이지(2) 내에 회전 가능하게 고정되고 디퍼렌셜 케이지와 함께 회전축(A)을 중심으로 회전하는 복수의 디퍼렌셜 기어(28)와,
디퍼렌셜 케이지(2) 내에 서로 마주보며 놓이고 회전축(A) 상에 회전 가능하게 고정되며 디퍼렌셜 기어들(28)과 톱니가 맞물려 연동하는 2개의 횡방향 샤프트 기어(29, 30)를 포함하는 디퍼렌셜 어셈블리.
제14항에 있어서,
제1 하프 셸부(3)와 제2 하프 셸부(4)는 각각 공통의 축(B) 상에 놓이는 보어부(10)를 포함하고, 디퍼렌셜 기어들(28)이 회전 가능하게 장착된 저널(27)이 보어부들(10) 내에 고정되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 어셈블리.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따르는 디퍼렌셜 케이지를 제조하기 위한 방법이며,
제1 축에 대해 동축으로 배치되는 2개의 외부 베어링 세그먼트(6, 7) 및 하나의 캐리어 세그먼트(5)를 포함하는 제1 하프 셸부(3)의 제조를 위해 제1 박판 패널을 성형하는 단계와,
제2 축에 대해 동축으로 배치되는 2개의 외부 베어링 세그먼트(6, 7) 및 하나의 캐리어 세그먼트(5)를 포함하는 제2 하프 셸부(4)의 제조를 위해 제2 박판 패널을 성형하는 단계와,
베어링 세그먼트들(6, 7)의 영역에서 제1 하프 셸부(3)와 제2 하프 셸부(4)를 접합하는 단계로서, 제1 및 제2 하프 셸부(3, 4)는 직접적으로 서로 결합되는 접합 단계를 포함하는 디퍼렌셜 케이지의 제조 방법.
제16항에 있어서,
성형 단계 이전의 추가 공정 단계로서, 박판 패널에 형상 결합 수단들(16, 17)을 형성하는 단계가 제공되며, 이 경우 접합은 제1 및 제2 축이 평행하게 정렬되면 제1 및 제2 하프 셸부(3, 4)를 서로 끼움으로써 이루어지며, 그 결과 형상 결합 수단들(16, 17)이 서로 맞물려 결합되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지의 제조 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서,
측면의 상호 끼움 단계 이후 추가 공정 단계로서, 형상 결합 수단들(16, 17)의 압착 단계가 제공되며, 이때 베어링 세그먼트들(6, 7)이 안쪽에서 심축에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지의 제조 방법.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
측면의 상호 끼움 단계 이후 추가 공정 단계로서, 제1 베어링 슬리브(8)에 제1 부시(21)를 삽입하는 단계와,
제2 베어링 슬리브(9)에 제2 부시(22)를 삽입하는 단계가 제공되는 것을 특징으로 하는 디퍼렌셜 케이지의 제조 방법.