KR20110088403A

KR20110088403A - 개선된 윤활 특징을 갖는 차동장치 조립체

Info

Publication number: KR20110088403A
Application number: KR1020110006627A
Authority: KR
Inventors: 앨런 한덴 마크; 가티 콜레스 대니얼; 스티븐 와크 마크
Original assignee: 아메리칸 액슬 앤드 매뉴팩쳐링, 인코포레이티드
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2011-08-03
Also published as: KR101668123B1; US20110179904A1; DE102011000388A1; US8475314B2; US8684876B2; BRPI1100609A2; BRPI1100609B1; US20130281251A1

Abstract

액슬 조립체는 섬프를 갖는 내부 공동을 가지는 하우징 구조를 구비하는 액슬 하우징 조립체와, 액체 윤활유 레벨을 가지는 섬프 내에 배치된 윤활유와, 제 1 축에 대해 회전하기 위해 액슬 하우징 조립체 내에 장착된 차동장치를 구비한다. 상기 차동장치는 미리 결정된 회전 속도보다 큰 회전 속도에서 차동장치가 동작하는 동안 액체 윤활유 레벨 이상으로 링 기어에 인접한 윤활유의 환형 스트림을 발생시키는 링 기어를 포함한다. 하우징 구조는 내부 면을 구비하며, 이 내부 면 위에는 전향장치가 연결된다. 이 전향장치는 내부 공동 안으로 연장하며, 충돌부와 이 충돌부에 인접한 제 1 에지를 가지는 제 1 면을 구비한다. 충돌부는 스트림으로 연장하며 제 1 에지 쪽으로 스트림의 일부분을 편향시킨다. 제 1 에지는 스트림의 일부분을 공동 안으로 분산시킨다.

Description

개선된 윤활 특징을 갖는 차동장치 조립체{DIFFERENTIAL ASSEMBLY WITH FEATURES FOR IMPROVED LUBRICATION}

본 출원은 2010년 1월 28일에 출원된 미국 가출원 번호 61/299,252의 이익을 청구한다. 상기 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참고문헌으로 병합되어 있다.

본 출원은 액슬 조립체, 액슬 조립체의 내부에 장착된 차동장치의 윤활방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 개선된 윤활 특징을 갖는 차동장치 조립체(differential assembly)에 관한 것이다.

이 절에서 언급된 내용은 단지 본 출원에 관한 배경 기술을 제공하려는 것일 뿐 종래 기술을 이루는 것이 아닐 수 있다.

엔진 차량용 액슬 조립체는 액슬 조립체의 동작 동안 열을 발생시키는 내부 동작 부품들을 포함한다. 과도한 열은 액슬 조립체 내 윤활유의 조기 열화를 초래하고 이는 내부 부품의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에, 동작 동안 액슬 조립체에서 발생되는 열은 제어되는 것이 바람직하다.

일부 종래 액슬 조립체는 열을 제거하는 액슬 조립체의 하우징을 사용한다. 이와 관련하여 액슬 조립체 내 윤활유는 일반적으로 링 기어에 의해 액슬 조립체 내 여러 기어들 위로 튀게 되고, 기어들로부터 오는 열이 윤활유에 의해 흡수된다. 가열된 윤활유는 섬프(sump; 엔진 하부에 설치된 엔진오일 수집통)에 수집되고, 여기서 열의 일부가 하우징으로 전달된다. 하우징은 주변 공기, 특히 섬프에 인접한 하우징 부분으로 열을 제거할 수 있다. 나아가, 섬프에 모여지는 가열된 윤활유는 섬프의 외부 영역에 있는 하우징 위로 튈 수 있다. 흩뿌려진 윤활유로부터 나온 열은 액슬 조립체의 하우징으로 전달되며, 하우징은 주변 공기로 열을 방출할 수 있다.

그러나, 일부 상황에서는 링 기어보다 더 먼 거리에 있는 액슬 조립체의 하나 이상의 영역으로 추가적인 윤활을 제공하는 것이 바람직하다는 것이 발견되었다.

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 액슬 조립체로서, 섬프가 형성된 내부 공동을 가지는 하우징 구조를 구비하는 액슬 하우징 조립체와; 상기 섬프 내에 배치되며 액체 윤활유 레벨을 가지는 윤활유와; 제 1 축에 대해 회전할 수 있도록 상기 액슬 하우징 조립체에 장착되며, 링 기어를 구비하며, 상기 링 기어는 미리 결정된 회전 속도보다 더 큰 회전 속도에서 차동장치가 동작하는 동안 상기 액체 윤활유 레벨 이상으로 상기 링 기어에 인접한 윤활유의 환형 스트림을 발생시키는 차동장치;를 포함하며, 상기 하우징 구조는 내부 면을 포함하며, 상기 내부 면 상에는 전향장치가 연결되고, 상기 전향장치는 상기 내부 공동 안으로 연장하며, 충돌부와 상기 충돌부에 인접한 제 1 에지를 갖는 제 1 면을 구비하며, 상기 충돌부는 상기 스트림 안으로 연장하며 상기 제 1 에지 쪽으로 상기 스트림의 일부를 편향시키며, 상기 제 1 에지는 내부 면으로부터 상기 내부 공동으로 상기 스트림의 일부분을 분산시키는 것을 특징으로 한다.

상기 전향장치는 상기 내부 공동 안으로 연장하는 탭형 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 전향장치는 여섯 개의 면들 중 어느 하나의 면이 상기 내부 면에 연결되는 6면 구조인 것을 특징으로 한다.

상기 전향장치는 상기 스트림의 일부분을 스프레이 형태로 분산시키는 것을 특징으로 한다.

상기 스프레이는 팬(fan) 형상의 스프레이 패턴을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 면은 평평한 면을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 평평한 면은 상기 제 1 축에 평행하게 연장되는 평면을 정의하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 에지는 상기 제 1 축에 평행하게 연장하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 에지는 상기 제 1 면으로부터 연장되는 아치형 부분을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 전향장치는 상기 제 1 축을 통해 연장되는 방사방향 라인을 따라 연장하는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예에 따른 본 발명은 액슬 조립체로서, 섬프가 형성된 내부 공동을 가지는 하우징 구조를 구비하는 액슬 하우징 조립체와; 상기 섬프 내에 배치되며 액체 윤활유 레벨을 가지는 윤활유와; 제 1 축에 대해 회전할 수 있도록 상기 액슬 하우징 조립체에 장착되며, 링 기어를 구비하며, 상기 링 기어는 미리 결정된 회전 속도보다 더 큰 회전 속도에서 차동장치가 동작하는 동안 상기 액체 윤활유 레벨 이상으로 상기 링 기어에 인접한 윤활유의 환형 스트림을 발생시키는 차동장치와; 상기 스트림 내부로 연장되는 제 1 면을 구비하고, 상기 스트림이 상기 제 1 면과 접촉하게 될 때 상기 스트림의 일부분의 제 2 경로를 가로질러 상기 제 1 면을 따라 제 1 경로로 상기 스트림의 일부분을 유도하는 제 1 전향장치 수단과; 상기 제 1 면에 인접한 에지를 포함하며, 상기 에지는 내부 면으로부터 상기 내부 공동으로 상기 스트림의 일부분을 분산시키는 제 2 전향장치 수단;을 포함한다.

상기 제 2 전향장치 수단은 상기 스트림의 일부분을 스프레이 형태로 분산시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2 전향장치 수단은 상기 하우징 구조의 내부면에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2 전향장치 수단은 상기 하우징 구조와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 실시예에 따른 본 발명은 액슬 조립체의 하우징 구조에 장착된 차동장치를 윤활시키는 방법으로서, 미리 결정된 회전 속도보다 큰 회전 속도에서 윤활유를 통해 차동장치의 링 기어를 회전시켜서 상기 하우징 구조의 섬프에 배치된 윤활유의 액체 윤활유 레벨 이상으로 상기 윤활유의 스트림을 발생시키는 제1단계와; 상기 하우징 구조의 내부면에 연결된 전향장치의 제 1 면을 따라 제 1 경로로 상기 스트림의 일부분을 전향시키며, 상기 제 1 면은 상기 스트림 안으로 연장되며, 상기 스트림이 먼저 상기 제 1 면과 충돌할 때 상기 스트림의 일부분의 제 2 경로를 가로지르는 방향으로 제 1 경로를 형성하는 제2단계와; 방향의 전환 후, 상기 제 1 면에 인접한 전향장치의 에지를 사용하여 상기 스트림의 일부분을 스프레이 형태로 분산시키는 제3단계;를 포함한다.

상기 제3단계는 상기 스트림의 일부분을 스프레이 형태로 분산시키는 것을 특징으로 한다.

상기 스프레이는 팬 형상의 패턴을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 제3단계는 상기 스트림의 일부분을 상기 차동장치 쪽으로 유도하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 일부 상황에서는 링 기어보다 더 먼 거리에 있는 액슬 조립체의 하나 이상의 영역으로 추가적인 윤활을 제공할 수 있는 등의 효과를 제공한다.

다른 응용 분야는 본 명세서에 제공된 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 상세한 설명과 특정 예시들은 예시를 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하고자 한 것이 전혀 아니라는 것을 이해하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 내용에 따라 구성된 액슬 조립체를 가지는 예시적인 차량의 개략도.
도 2는 액슬 조립체를 보다 상세히 도시하는, 도 1의 차량의 일부분의 부분 파단 사시도.
도 3은 도 1의 액슬 조립체의 일부분의 분해 사시도.
도 4는 캐리어 하우징을 보다 상세히 도시하는, 도 1의 액슬 조립체의 일부분의 사시도.
도 5는 정적(비회전) 상태에 있는 차동장치와 연관된 링 기어를 도시하는, 도 1의 액슬 조립체의 일부분의 단면도.
도 6은 도 5의 것과 유사하나 회전 상태에 있는 링 기어를 도시하는 단면도.
도 7은 링 기어의 회전 상태를 도시하는, 도 1의 액슬 조립체의 일부분의 단면도.
도 8은 링 기어의 회전 상태를 도시하는, 도 1의 액슬 조립체의 일부분의 단면도.
도 9는 본 발명의 내용에 따라 구성된 다른 액슬 조립체의 일부분을 도시하는, 도 7의 것과 유사한 단면도.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 내용에 따라 구성된 다른 액슬 조립체의 부분들을 도시하는 사시도.

이하 상세한 설명은 단지 예시를 위한 것일 뿐, 본 발명, 응용분야 또는 용도를 제한하고자 하는 것이 전혀 아니다. 본 명세서에 설명된 도면은 예시를 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 전혀 아니다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 내용에 따라 구성된 액슬 조립체를 가지는 차량은 일반적으로 도면부호 10으로 표시되어 있다. 차량(10)은 연결부를 통해 동력 트레인(power train)(14)에 의해 구동되는 구동라인(12)을 포함할 수 있다. 동력 트레인(14)은 엔진(16)과 트랜스미션(transmission)(18)을 포함할 수 있다. 구동라인(12)은 프롭샤프트(propshaft)(20)와, 후방 액슬(22)과, 복수의 휠(24)을 포함할 수 있다.

엔진(16)은 차량(10)의 축을 따라 일렬로 또는 종방향으로 장착될 수 있으며, 그 출력측은 트랜스미션(18)의 입력측에 일반적인 클러치를 통해 선택적으로 연결되어 그 사이에 회전력(즉, 구동 토크)을 전달할 수 있다. 트랜스미션(18)의 입력측은 회전축에 대해 회전하기 위해 엔진(16)의 출력측과 공동 정렬될 수 있다. 트랜스미션(18)은 또한 출력측과 기어 감속 유닛을 포함할 수 있다. 기어 감속 유닛은 트랜스미션 입력측을 미리 결정된 기어 속도비로 트랜시미션 출력측에 연결하도록 동작할 수 있다. 프롭샤프트(20)는 트랜스미션(18)의 출력측과 함께 회전하도록 연결될 수 있다. 구동 토크는 프롭샤프트(20)를 통해 후방 액슬(22)에 전달되어 여기서 좌측과 우측 후방 휠(24a, 24b)에 각각 미리 결정된 방식으로 선택적으로 할당될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 후방 액슬(22)은 액슬 하우징 조립체(40)와, 차동장치(42)와, 입력 피니언 조립체(44)와, 한 쌍의 중간 샤프트 조립체(48)(도 1)에 의해 휠(24)(도 1)에 연결된 한 쌍의 1차 액슬 샤프트(46)를 포함할 수 있다. 여기에 개시된 특정 실시예에서, 액슬 하우징 조립체(40)는 캐리어 하우징(54)과, 한 쌍의 베어링 캡(56)과, 커버(60)를 포함한다. 액슬 하우징 조립체(40)는 차동장치(42)와 입력 피니언 조립체(44)를 윤활시키는 액체 윤활유가 위치되는 유체 섬프(64)를 형성하는 내부 공동(62)을 정의할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 캐리어 하우징(54)은 한 쌍의 베어링 저널(66)과, 내부 면(68)과, 유체 전향장치(fluid deflector)(70)를 포함한다. 베어링 저널(66)은 베어링 캡(56)과 협력하며, 제 1 회전축(71)에 대해 회전하기 위해 차동장치를 지지할 수 있다. 내부 면(68)은 캐리어 하우징(54)의 제 1 면에 배치될 수 있는 차동장치 개구(72)와, 이 차동장치 개구(72)의 반대쪽인 캐리어 하우징(54)의 제 2 면에 배치될 수 있는 피니언 개구(74)와, 내부 공동(62)의 대향하는 측면들과 교차할 수 있는 한 쌍의 액슬샤프트 개구(76)를 정의할 수 있다. 내부 면(68)은 내부 면(68) 상에 뿌려진 윤활유를 차동장치(42)의 여러 부품들에 인접한 내부 면(68)의 미리 결정된 영역으로 유도하기 위한 채널들을 더 정의할 수 있다. 여기에 개시된 특정 실시예에서, 내부 면(68)은 베어링 저널(66)들 중 하나에 인접한 영역으로 윤활유를 유도하기 위한 채널(78)을 정의한다.

도 4, 도 6, 도 7, 도 8을 참조하면, 유체 전향장치(70)는 원하는 방식으로 캐리어 하우징(54)에 연결될 수 있으며{예를 들어, 캐리어 하우징(54)과 일체로 형성되거나, 캐리어 하우징(54)에 고정될 수 있다}, 내부 면(68)으로부터 차동장치(42)의 링 기어(80)에 인접한 내부 공동(62) 안으로 연장될 수 있다. 유체 전향장치(70)는 내부 면(68)의 윤곽의 갑작스러운 변화를 제공할 수 있으며, 여기에 개시된 특정 실시예에서, 유체 전향장치(70)는 내부 면(68)으로부터 돌출하는 탭형 구조이다. 유체 전향장치(70)는 제 1 측면(86)과 분산 에지(88) 사이에 연장되는 충돌면(84)을 포함하며, 이 분산 에지(88)는 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 충돌면(84)으로부터 출발점(departure)을 정의한다. 유체 전향장치(70)는 제공된 예에서와 같이 차동장치(42)의 제 1 회전축(71)을 통해 연장하는 방사방향 라인을 따라 연장하는 일반적으로 평평한 탭형 구조일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 유체 전향장치는 아치형 구조 및/또는 다면을 갖는(multi-faced) 충돌면(84), 제 1 측면(86) 및 분산 에지(88)를 포함하도록 보다 복잡하게 형성될 수 있다.

유체 전향장치(70)는 내부 면(68)과 분산 에지(88) 사이, 그리고 제 1 측면(86)과 제 2 측면(90) 사이에 연장하는 적어도 하나의 충돌면(84)을 포함할 수 있다. 충돌면(84)은 제 1 측면(86)과 분산 에지(88) 사이에서 링 기어(80)에 의해 발생된 유체의 흐름의 제 1 부분을 유도하도록 구성된 제 1 윤곽을 가질 수 있다. 제 1 윤곽은 제 1 측면(86)과 분산 에지(88) 사이에 변하는 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 충돌 면(84)은 개시된 특정 예에서와 같이 제 1 측면(86)과 분산 에지(88) 사이에 일반적으로 평평한 윤곽을 가질 수 있다. 제공된 예에서, 충돌면(84)은 제 1 회전축(71)에 평행하게 연장하는 평면(미도시)을 정의한다. 내부 면(68)과 충돌면(84) 사이에 형성된 내부 각(92)은 약 90도일 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다.

제 1 측면(86)은 충돌면(84)에 인접할 수 있으며, 충돌면(84)에 충돌하지 않는 링 기어(80)에 의해 발생된 유체의 흐름의 제 2 부분이 충돌면(84)에 충돌하지 않으면서 거의 교란 없이 또는 전혀 교란 없이 통과할 수 있게 구성된 제 2 윤곽을 가질 수 있다. 제 1 측면(86)은 내부면(68)으로부터 분산 에지(88)로 선형적으로 연장될 수 있고, 충돌면(84)으로부터 연장하는 아치형 리딩 에지 부분(94)(도 4, 도 8)을 정의할 수 있다.

분산 에지(88)는 내부 면(68)의 반대쪽 유체 전향장치(70)의 단부에서 충돌면(84)에 인접할 수 있다. 분산 에지(88)는 충돌면(84)에 충돌하는 유체의 흐름의 제 1 부분을 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 팬(fan) 모양의 패턴을 가지는 스프레이 내부로 분산시키도록 구성된 제 3 윤곽을 가질 수 있다. 분산 에지(88)는 제 1 측면(86)과 제 2 측면(90) 사이에 선형적으로 연장할 수 있고, 충돌면(84)(도 4 및 도 6)으로부터 연장하는 아치형 트레일링 에지 부분(96)을 정의할 수 있다. 분산 에지(88)는 개시된 실시예에서와 같이 연속적으로 연장하거나 또는 불연속적으로 연장하여 2개 이상의 별개의 스프레이 패턴을 형성할 수 있다. 분산 에지(88)의 전부 또는 일부분은 차동장치(42)가 동작하는 동안 스트림(S2) 외부에 위치될 수 있다. 제 1 측면(86)과 분산 에지(88) 사이의 내부 각(98)(도 7)은 약 90도이지만 이로 제한되는 것은 아니다. 제공된 특정 예에서, 분산 에지(88)는 차동장치(42)의 제 1 회전축(71)에 평행하게 연장하지만, 분산 에지(88)는 원하는 방식으로 윤곽형성되거나 배향될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

제 2 측면(90)은 충돌면(84)에 인접하고 내부면(68)으로부터 분산 에지(88)로 연장할 수 있다. 제 2 측면(90)은 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 내부면(68)을 따라 충돌면(84)에 충돌하는 유체의 흐름의 제 1 부분의 일부를 유도하도록 구성된 제 4 윤곽을 가질 수 있다.

베어링 캡(56)은 베어링 저널(66)에 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 커버(60)는 캐리어 하우징(54)에 연결될 수 있는, 바디 부분(100)과 플랜지 부분(102)을 구비할 수 있다. 바디 부분(100)은 차동장치의 액슬 하우징 조립체(40) 내 볼륨을 효과적으로 증가시키며 차동장치(42)의 링 기어(80)를 위한 간극(clearance)을 제공하도록 3차원적으로 윤곽 형성(예를 들어, 외측으로 부풀리게 형성)될 수 있다. 플랜지 부분(102)은 바디 부분(100) 주위에 연장하며, 제공된 특정 예에서, 복수의 나사산이 형성된 패스너(106)에 의해 캐리어 하우징(54)에 커버(60)가 탈착 가능하게 연결될 수 있게 하는 복수의 관통 홀(104)을 구비할 수 있다. 가스켓(108) 또는 실온 경화 실란트와 같은 밀봉재(미도시)를 사용하여 커버(60)와 캐리어 하우징(54) 사이의 경계면을 밀봉할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

차동장치(42)는 임의의 적절한 차량 차동장치일 수 있으며, 통상적으로 케이스(110)와, 이 케이스(110)에 회전가능하게 연결될 수 있는 링 기어(80)와, 케이스(110)에 수용될 수 있는 기어 세트(114)와, 케이스(110)에 연결될 수 있는 한 쌍의 베어링(116)을 포함할 수 있다. 차동장치(42)는 차동장치 개구(72)를 통해 내부 공동(62)으로 수용될 수 있다. 베어링 저널(66)과 베어링 캡(56)은 협력하여 베어링(116)을 지지하고, 이에 의해 차동장치(42)가 내부 공동(62)에서 제 1 회전축(71)에 대해 회전하도록 지지할 수 있다.

입력 피니언 조립체(44)는 통상적으로 입력 샤프트(120)와, 이 입력 샤프트(120)와 함께 회전하도록 연결될 수 있는 입력 피니언(122)을 포함할 수 있다. 입력 피니언 조립체(44)는 입력 피니언(122)이 링 기어(80)에 톱니바퀴로 맞물리도록 피니언 개구(74)를 통해 캐리어 하우징(54) 안으로 수용될 수 있다. 한 쌍의 베어링(124)은 캐리어 하우징(54)과 입력 샤프트(120)에 연결될 수 있으며, 제 1 회전 축(71)에 일반적으로 수직인 제 2 회전축(126)에 대해 회전하도록 입력 피니언 조립체(44)를 지지할 수 있다. 입력 피니언(122)의 반대쪽에 있는 입력 샤프트(120)의 단부는 프롭샤프트(20)(도 1)와 같은 구동라인 부품에 연결되어 이로부터 회전 동력을 수신하도록 조정될 수 있다.

액슬 샤프트(46)들 각각은 액슬 샤프트 개구들(76) 중 연관된 어느 하나를 통해 수용될 수 있고, 그 내에서 회전가능하게 지지될 수 있다. 액슬 샤프트(46)들 각각은 차동장치(42)의 기어 세트(114) 내에 있는 연관된 사이드 기어(128)와 회전하도록 연결될 수 있다. 이에 따라, 입력 피니언 조립체(44)를 통해 후방 액슬(22)로의 회전 동력의 입력은 링 기어(80)를 통해 케이스(110)와 기어 세트(114)에 전달되고, 액슬 샤프트(46)로 출력되어, 좌측 및 우측 후방 휠(24a, 24b)(도 1)에 추진 동력을 제공하는 것을 이해할 수 있을 것이다.

도 5를 참조하면, 윤활유(L)는 섬프(64)에서 수집되어 차동장치(42)가 동작하지 않아 링 기어(80)가 회전하지 않을 때 윤활유 레벨(130)을 정의할 수 있다. 도 6, 도 7, 도 8을 참조하면, 섬프(64)에 수집된 윤활유(L) 내에 부분적으로 잠겨있는 링 기어(80)는 화살표(A) 방향으로 링 기어(80)가 회전할 때 내부 공동(62) 내에서 윤활유(L)를 순환시킬 수 있다. 섬프(64) 내의 윤활유(L)를 통해 링 기어(80)를 회전시키는 것은 윤활유(L)의 일부분을 일반적으로 커버(60) 쪽으로 밀어내거나 공급하여서 특히 낮은 차량 속도 및/또는 낮은 외부 온도일 때 커버(60)에 윤활유 레벨(130)의 급상승(surge)(S1)을 발생시킬 수 있다.

미리결정된 회전 속도 이상의 링 기어(80)의 회전 속도에서 섬프(64)에 있는 윤활유(L)를 통해 링 기어(80)를 회전시키는 것은 링 기어(80)에 인접하게 화살표(A) 방향으로 흐르는 윤활유의 분출 또는 스트림(S2)을 발생시킬 수 있게 한다. 윤활유의 스트림(S2)은 아치형 경로를 따라 흐를 수 있고, 링 기어(80)에 인접한 치형부(136)의 측면 부분(134)과 링 기어(80)의 외주방향 부분(132)에 인접할 수 있다. 스트림(S2)의 폭(W)(도 7)은 링 기어(80)의 회전 속도에 비례할 수 있다.

유체 전향장치(70)의 일부분은 스트림(S2)으로 연장할 수 있고, 유체 전향장치(70)를 지나 흐르는 스트림(S2)의 나머지 부분으로부터 멀어지면서 내부 공동(62) 내에 흐르는 스트림(S2)의 한 부분(DS2)을 분리하여 편향시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 충돌면(84)에 충돌하는 스트림(S2)의 한 부분(DS2)의 전부 또는 일부는 분산 에지(88)로 유도될 수 있으며, 여기서 이 부분(DS2)은 스프레이(S3) 형태로 분산될 수 있다. 추가적으로, 이 부분(DS2)의 일부분은 제 2 측면(90)으로 유도될 수 있고, 여기서 이 부분(DS2)은 하나의 스트림(S4)으로 전환된다.

스트림(S4)과 스프레이(S3)로 분산된 부분(DS2)의 유체의 양은 충돌면(84)에 충돌하는 부분(DS2)의 유체의 질량 흐름율과 속도에 따라 좌우될 수 있다. 스트림(S4)과 스프레이(S3)로 분산된 유체의 양은 유체 전향장치(70)의 여러 특징(예를 들어, 기하학적 형상)에 따라 더 좌우될 수 있다. 따라서, 부분(DS2)의 전부는 아니지만 대부분의 유체가 스프레이(S3)로 분산될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 분산 에지(88)에 의해 분산된 유체의 일부는 도시된 바와 같이 액체의 흐름의 형태일 수 있다는 것을 더 이해할 수 있을 것이다.

충돌면(84)은 내부 면(68)의 인접한 부분과 협력하여 스트림(S2)의 부분(DS2)을 내부 면(68)으로부터 분산 에지(88) 쪽으로 유도할 수 있다. 충돌 면(84)과 내부 면(68)은 협력하여 부분(DS2)의 일부분을 내부 면(68)을 따라 제 2 측면(90) 쪽으로 더 유도할 수 있다. 분산 에지(88)와 충돌 면(84)의 윤곽은 협력하여 스프레이(S3)를 내부 면(68)으로부터 차동장치(42) 쪽으로 확산시킬 수 있다. 케이스(110)에 형성된 하나 이상의 개구(140)는 스프레이(S3)의 일부분이 케이스(110)의 내부로 들어가게 하고, 이에 의해 케이스(110)에 수용된 기어 세트(114)에 도달할 수 있게 한다.

스프레이(S3)는 케이스(110)의 부분들과 베어링(116)들 중 하나를 구비하는 차동장치(42)의 부분들을 커버하는 패턴(P1)을 가질 수 있다. 충돌면(84)(도 7)이 향하는 방향을 따라 보았을 때, 패턴(P1)은 분산 에지(88)로부터 거리가 증가함에 따라 넓어지는 제 1 팬형 형상을 가질 수 있다. 충돌면(84)(도 8)을 따르는 방향에서 보았을 때, 패턴(P1)은 분산 에지(88)로부터 거리가 증가함에 따라 또한 넓어지는 제 2 팬형 형상을 가질 수 있다. 제 2 팬형 형상은 제 1 팬형 형상보다 더 좁고 덜 넓을 수 있다. 스프레이(S3)는 제공된 특정 예에서와 같이 제 1 회전축(71)(도 8)과 일반적으로 평행한 방향으로 연장할 수 있다.

스트림(S4)은 도시된 바와 같이 베어링(116)들 중 하나와 같은 내부 면(68)에 인접한 차동장치의 부분들 쪽으로 유도될 수 있다.

유체 전향장치(70)의 특징은 스트림(S2)의 적어도 제 1 결정량(예를 들어, 볼륨)이 유체 전향장치(70)에 의해 편향되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 유체 전향장치(70)는 충돌면(84)의 미리 결정된 영역이 미리 결정된 회전 속도 이상의 차동장치(42)의 회전 속도에서 스트림(S2)으로 연장하도록 제 1 회전축(71)을 따라 링 기어(80)로부터 미리 결정된 거리(D1)에 위치될 수 있다.

유체 전향장치(70)의 특징은 스트림(S2)의 부분(DS2)의 적어도 제 2 결정량이 스프레이(S3)에서 분산되도록 또한 선택될 수 있다. 유체 전향장치(70)의 특징은 스프레이(S3)가 미리 결정된 형상, 방향 및 커버리지를 가지도록 더 선택될 수 있다. 예를 들어, 스트림(S2)으로 연장하는 충돌면(84)의 미리 결정된 영역의 형상과 윤곽은 적어도 제 2 결정량만큼이 전환되도록 선택될 수 있다. 분산 에지(88)는 미리 결정된 회전 속도 이상의 차동장치(42)의 회전 속도에서 미리 결정된 거리(D2)만큼 스트림(S2) 아래로 연장하며, 미리 결정된 길이(L)를 가질 수 있다.

본 발명의 내용에 따라 구성된 액슬 조립체의 여러 실시예에서, 후방 액슬 조립체(10)와 유체 전향장치(70)의 특징은 전술된 특징과는 다를 수 있다. 예를 들어, 충돌 면(84) 및/또는 분산 에지(88)는 제 1 회전 축(71)에 평행한 대신에 위에서 보았을 때(도 8) 제 1 회전축(71)에 대해 일정 각도로 배향될 수 있다. 추가적으로, 유체 전향장치(70)는 위에서 보았을 때 제 1 회전 축(71)으로부터 측방향으로 오프셋될 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 내용에 따라 구성된 액슬 조립체의 다른 실시예에서, 캐리어 하우징(54)은 추가적인 유체 전향장치(170)를 포함할 수 있다. 유체 전향장치(170)는 스트림(S2) 내부로 연장되고, 도시된 바와 같이 스트림(S2)의 제 1 부분과는 다른 스트림(S2)의 제 2 부분을 스프레이(S3') 형태로 분산할 수 있다. 추가적인 유체 전향장치(170)는 종전의 유체 전향장치(70)와는 이격 배치될 수 있고, 스프레이(S3')를 발생시켜 차동장치(42)의 다른 부품들을 위한 추가적인 커버리지를 제공하여 이에 의해 이들 다른 부품들에 추가적인 윤활을 제공할 수 있다.

추가적인 유체 전향장치(170)의 특징은 종전의 유체 전향장치(70)의 특징과는 다를 수 있다. 이 특징은 스트림(S2)의 제 3 결정량이 유체 전향장치(170)에 의해 전환되도록 선택될 수 있고, 스프레이(S3')가 미리 결정된 형상, 방향 및 커버리지를 가지도록 선택될 수 있다. 이 특징은 스프레이(S3')가 스프레이(S3)의 패턴(P1)에 의해 커버되지 않는 차동장치(42)의 부분을 커버하는 패턴을 가지도록 선택될 수 있다. 유체 전향장치(170)는 제공된 예에서와 같이 종전의 유체 전향장치(70)와 유사한 탭형 구조이거나 또는 종전의 유체 전향장치(70)를 참조하여 전술된 것과 유사한 특징을 가지는 다른 구조를 구비할 수 있다.

본 발명의 내용에 따른 또 다른 실시예에서, 캐리어 하우징(54)은 내부면(68)을 따라 흐르거나 내부면 상에 뿌려진 윤활유의 흐름의 적어도 일부를 스프레이 또는 스트림의 형태로 유도하고 분산시키는 유체 전향장치(70, 170)와 유사한 특징을 가지는 하나 이상의 유체 전향장치를 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 유체 전향장치(270)(도 9)는 내부 면(68)으로부터 이격되는 방향으로 스트림(S4)(또는 S4')의 일부분을 스프레이의 형태로 분산시키도록 제공될 수 있다. 스프레이로 전환된 윤활유의 양은 내부면(68)을 따라 흐르는 유체의 질량 흐름율과 속도에 따라 좌우될 수 있다. 유체 전향장치는 내부면(68)의 윤곽의 갑작스러운 변화를 제공하고, 베어링(116)들 중 하나와 같은 차동장치(42)의 특정 부품으로 스프레이를 유도할 수 있다. 이러한 실시예에서, 유체 전향장치는 스트림(S2)의 외부에 그리고 링 기어(80)보다 스프레이에 의해 윤활되는 특정 부품에 더 가까이 위치될 수 있다.

도 10 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 내용에 따라 구성된 밴조 스타일(banjo-style) 액슬 조립체(300)의 예시적인 실시예가 도시된다. 액슬 조립체(300)는 하우징(302), 차동장치(304), 제 1 유체 전향장치(306), 제 2 유체 전향장치(308)를 포함한다. 제 1 및 제 2 유체 전향장치(306, 308)는 유체 전향장치(70, 170)와 유사한 특징을 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 유체 전향장치(306, 308)는 원하는 방식으로 하우징(302)에 연결될 수 있고, 하우징(302)의 내부면(310)으로부터 하우징(302)에 의해 정의되는 내부 공동(312)으로 연장할 수 있다. 제 1 유체 전향장치(306)는 차동장치(304)의 링 기어(314)의 일측에 대해 측방향으로 이격 배치될 수 있고, 도시된 바와 같이 링 기어(314)를 향하도록 배향될 수 있다. 제 2 유체 전향장치(308)는 제 1 유체 전향장치(306)의 반대쪽인 링 기어(314)의 타측에 대해 측방향으로 이격 배치되고, 또한 링 기어(314)를 향하도록 배향될 수 있다.

보다 구체적으로, 제 1 및 제 2 유체 전향장치(306, 308)는 내부면(310)을 따라 흐르거나 내부면(310) 상에 뿌려진 윤활유에 의해 각각 발생되는 윤활유(S5, S5')의 스트림의 적어도 일부분을 유도하고 분산시키도록 배향될 수 있다. 이런 방식으로, 제 1 및 제 2 유체 전향장치(306, 308)는 내부면(310)으로부터 차동장치 베어링(320)과 같은 차동장치(304)의 하나 이상의 부품들 쪽으로 유도되는 스프레이 및/또는 스트림으로 스트림(S5, S5')의 일부를 분산시킬 수 있다. 스트림(S5, S5')은 차동장치(304)가 동작하는 동안 발생될 수 있고, 도시된 바와 같이 내부 면(310)의 윤곽에 기초하여 측방향으로 흐를 수 있다.

특정 예들이 명세서에 설명되고 도면에 도시되었으나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 여러 변형이 이루어질 수 있고 특허청구범위에 한정된 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 그 구성요소를 대체하는 균등물이 존재할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도면에 도시되고 전술된 특정 예의 액슬 조립체는 독립적인 후방 구동 액슬 조립체와 밴조 액슬 조립체이지만, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 내용이 솔즈베리(Salisbury) 액슬 조립체와 같은 다른 유형의 액슬 조립체에도 적용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

나아가, 여러 예들 사이의 특징들, 요소들 및/또는 기능들의 혼합과 매칭은 본 명세서에서 명시적으로 고려되며, 이에 따라 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 하나의 예의 특징들, 요소들 및/또는 기능들은 달리 언급되지 않는 한, 다른 예에 적절히 병합될 수 있다는 것을 본 발명으로부터 이해할 수 있을 것이다. 더욱이, 핵심 범위를 벗어남이 없이 본 발명의 내용에 특정 상황 또는 재료를 채용하기 위한 많은 예들이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 도면에 도시되고 본 발명의 내용을 수행하도록 현재 고려된 최상의 형태로 명세서에서 설명된 특정 예들로만 제한되는 것이 아니며 본 발명의 범위는 전술된 설명과 첨부된 특허청구범위 내에 있는 임의의 실시예를 포함하는 것이 의도된다.

전술된 바와 같이 본 발명은 차량의 차동장치 조립체 등에 이용가능하다.

10 : 차량 12 : 구동라인
14 : 동력 트레인 16 : 엔진
18 : 트랜스미션 20 : 프롭샤프트
22 : 후방 액슬 24 : 휠
46 : 1차 액슬 샤프트 48 : 중간 샤프트 조립체

Claims

액슬 조립체로서,
섬프가 형성된 내부 공동을 가지는 하우징 구조를 구비하는 액슬 하우징 조립체와;
상기 섬프 내에 배치되며 액체 윤활유 레벨을 가지는 윤활유와;
제 1 축에 대해 회전할 수 있도록 상기 액슬 하우징 조립체에 장착되며, 링 기어를 구비하며, 상기 링 기어는 미리 결정된 회전 속도보다 더 큰 회전 속도에서 차동장치가 동작하는 동안 상기 액체 윤활유 레벨 이상으로 상기 링 기어에 인접한 윤활유의 환형 스트림을 발생시키는 차동장치;를 포함하며,
상기 하우징 구조는 내부 면을 포함하며, 상기 내부 면 상에는 전향장치가 연결되고, 상기 전향장치는 상기 내부 공동 안으로 연장하며, 충돌부와 상기 충돌부에 인접한 제 1 에지를 갖는 제 1 면을 구비하며, 상기 충돌부는 상기 스트림 안으로 연장하며 상기 제 1 에지 쪽으로 상기 스트림의 일부를 편향시키며, 상기 제 1 에지는 내부 면으로부터 상기 내부 공동으로 상기 스트림의 일부분을 분산시키는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 전향장치는 상기 내부 공동 안으로 연장하는 탭형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 전향장치는 여섯 개의 면들 중 어느 하나의 면이 상기 내부 면에 연결되는 6면 구조인 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 전향장치는 상기 스트림의 일부분을 스프레이 형태로 분산시키는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
제 4 항에 있어서,
상기 스프레이는 팬(fan) 형상의 스프레이 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 면은 평평한 면을 구비하는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
제 6 항에 있어서,
상기 평평한 면은 상기 제 1 축에 평행하게 연장되는 평면을 정의하는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 에지는 상기 제 1 축에 평행하게 연장하는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 에지는 상기 제 1 면으로부터 연장되는 아치형 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 전향장치는 상기 제 1 축을 통해 연장되는 방사방향 라인을 따라 연장하는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
액슬 조립체로서,
섬프가 형성된 내부 공동을 가지는 하우징 구조를 구비하는 액슬 하우징 조립체와;
상기 섬프 내에 배치되며 액체 윤활유 레벨을 가지는 윤활유와;
제 1 축에 대해 회전할 수 있도록 상기 액슬 하우징 조립체에 장착되며, 링 기어를 구비하며, 상기 링 기어는 미리 결정된 회전 속도보다 더 큰 회전 속도에서 차동장치가 동작하는 동안 상기 액체 윤활유 레벨 이상으로 상기 링 기어에 인접한 윤활유의 환형 스트림을 발생시키는 차동장치와;
상기 스트림 내부로 연장되는 제 1 면을 구비하고, 상기 스트림이 상기 제 1 면과 접촉하게 될 때 상기 스트림의 일부분의 제 2 경로를 가로질러 상기 제 1 면을 따라 제 1 경로로 상기 스트림의 일부분을 유도하는 제 1 전향장치 수단과;
상기 제 1 면에 인접한 에지를 포함하며, 상기 에지는 내부 면으로부터 상기 내부 공동으로 상기 스트림의 일부분을 분산시키는 제 2 전향장치 수단;을 포함하는, 액슬 조립체.
제 11 항에 있어서,
상기 제 2 전향장치 수단은 상기 스트림의 일부분을 스프레이 형태로 분산시키는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 전향장치 수단은 상기 하우징 구조의 내부면에 연결되는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 전향장치 수단은 상기 하우징 구조와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체.
액슬 조립체의 하우징 구조에 장착된 차동장치를 윤활시키는 방법으로서,
미리 결정된 회전 속도보다 큰 회전 속도에서 윤활유를 통해 차동장치의 링 기어를 회전시켜서 상기 하우징 구조의 섬프에 배치된 윤활유의 액체 윤활유 레벨 이상으로 상기 윤활유의 스트림을 발생시키는 제1단계와;
상기 하우징 구조의 내부면에 연결된 전향장치의 제 1 면을 따라 제 1 경로로 상기 스트림의 일부분을 전향시키며, 상기 제 1 면은 상기 스트림 안으로 연장되며, 상기 스트림이 먼저 상기 제 1 면과 충돌할 때 상기 스트림의 일부분의 제 2 경로를 가로지르는 방향으로 제 1 경로를 형성하는 제2단계와;
방향의 전환 후, 상기 제 1 면에 인접한 전향장치의 에지를 사용하여 상기 스트림의 일부분을 스프레이 형태로 분산시키는 제3단계;를 포함하는, 액슬 조립체의 내부에 장착된 차동장치의 윤활방법.
제 15 항에 있어서,
상기 제3단계는 상기 스트림의 일부분을 스프레이 형태로 분산시키는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체의 내부에 장착된 차동장치의 윤활방법.
제 15 항에 있어서,
상기 스프레이는 팬 형상의 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체의 내부에 장착된 차동장치의 윤활방법.
제 15 항에 있어서,
상기 제3단계는 상기 스트림의 일부분을 상기 차동장치 쪽으로 유도하는 것을 특징으로 하는, 액슬 조립체의 내부에 장착된 차동장치의 윤활방법.