KR20190017036A - 차축간 차동 어셈블리, 구동 차축 어셈블리 및 모터 차량 - Google Patents

차축간 차동 어셈블리, 구동 차축 어셈블리 및 모터 차량 Download PDF

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KR20190017036A
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housing
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KR1020197000928A
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마티아스 인게손
토비아스 베르그달
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스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

모터 차량 내의 2개의 구동 차축 사이에서 토크를 분배하기 위한 차축간 차동 어셈블리(8)로, 구동 입력 샤프트(11), 전방 차동 휠(12), 후방 차동 휠(23), 입력 샤프트(11)와 공통 회전하도록 연결되며, 차동 휠들(12, 23)과 맞물림 결합하도록 구성된 차동 피니언(19)이 회전 가능하게 장착되는 차동 스파이더(15), 및 공통 회전을 위해 차동 스파이더에 연결되는 차동 하우징(21)을 포함한다. 상기 어셈블리는 출력 휠(26)을 또한 포함하며, 상기 출력 휠(26)을 통해 후방 구동 차축으로 토크가 전달 가능하고, 연결 수단(30)은, - 출력 휠이 후방 차동 휠에 연결되고, 차동 하우징이 후방 차동 휠과 독립적으로 회전할 수 있는 개방 위치, - 차동 하우징 및 출력 휠 모두가 후방 차동 휠에 연결되는 잠금 위치, 및 - 차동 하우징이 후방 차동 휠에 연결되고, 출력 휠이 후방 차동 휠과 독립적으로 회전할 수 있는 연결해제 위치 사이에서 이동 가능하다.

Description

차축간 차동 어셈블리, 구동 차축 어셈블리 및 모터 차량
본 발명은 차축간(inter-axle) 차동 어셈블리, 이러한 차축간 차동 어셈블리를 포함하는 구동 차축 시스템 및 모터 차량에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 탠덤 보기(bogie) 또는 트라이덤 보기, 즉, 각각 2개 및 3개의 구동 차축을 갖는 보기 형태인 구동 차축 시스템에 사용하기 위한 차축간 차동 어셈블리에 관한 것이다.
예컨대, 모터 차량의 텐덤 또는 트라이덤 보기의 형태인 종래의 구동 차축 시스템은 동력원에 연결된 단일 입력 샤프트에 의해 구동되도록 배치된 2개 이상의 구동 차축을 포함한다. 텐덤 보기의 경우에, 상기 보기는 전방-후방 및 후방-후방 구동 차축으로 나타낼 수 있는 2개의 구동 차축을 포함한다. 전방-후방 및 후방-후방 구동 차축은 각각 모터 차량의 하나 이상의 휠이 장착되는 한 쌍의 구동 샤프트를 포함한다. 전방-후방 및 후방-후방 구동 차축 각각은 각각의 구동 샤프트 상의 차량 휠이 상이한 속도로 회전할 수 있게 하는 차동 기어 세트를 또한 포함한다. 또한, 차축간 차동 어셈블리와 같이, 전방-후방 구동 차축 및 후방-후방 구동 차축 사이에 토크를 분배하기 위한 수단을 포함하는 차축 기어 시스템이 일반적으로 제공된다.
차축간 차동 어셈블리는 2개의 구동 차축의 휠들이 서로 다른 회전 속도로 회전할 수 있게 하여 슬립, 코너링, 미스 매치된 타이어 등을 보상한다. 이러한 차축간 차동 어셈블리는 전방 차동 휠이 회전식으로 장착되는 구동 입력 샤프트를 포함한다. 차축간 차동 어셈블리는 전방 차동 휠과 후방 차동 휠 사이에서 입력 샤프트와 함께 공통 회전하도록 장착되고 연결되는 후방 차동 휠 및 차동 스파이더를 또한 포함한다. 차동 스파이더에는 차동 휠과 맞물리게 결합하도록 구성된 차동 피니언이 회전 가능하게 장착된다. 전방-후방 구동 차축은 상이한 구성 요소들의 세트에 의해 전방 차동 휠에 연결되어서, 상기 차축을 구동시키는 토크가 전방 차동 기어를 통해 전달된다. 출력 샤프트는 후방 차동 휠에 연결되어서, 후방 차동 휠을 통해 후방-후방 구동 차축에 토크가 전달된다.
차축간 차동 어셈블리에는 잠금 기구가 또한 포함될 수 있다. 잠금 기구는 예를 들어, 후방 차동 휠 및 차동 스파이더를 함께 잠금하는데 사용될 수 있어서, 후방 차동 휠 및 이에 따른 전방 차동 휠을 입력 샤프트와 동일한 회전 속도로 강제 회전시킨다. 따라서, 모터 차량의 운전자에 의해 후방-후방 구동 차축 및 전방-후방 구동 차축의 휠들이 상이한 회전 속도로 구동되는지의 여부가 선택될 수 있다.
유럽 특허공보 EP 2574490호는 전술한 바와 같은 잠금 기구를 포함하는 차축간 차동 어셈블리를 포함하고, 후방-후방 구동 차축을 해제하기 위한 분리 시스템을 또한 포함하는 구동 차축 시스템을 개시한다. 분리 어셈블리는 중간 샤프트를 포함하고, 중간 샤프트는 차축간 차동 어셈블리의 출력 샤프트로서 연결된다. 중간 샤프트는 제어 장치에 의해 후방-후방 구동 차축을 구동하는 출력 샤프트로 토크를 전달하는 위치와 임의의 토크를 전달하지 않는 위치 사이에서 이동될 수 있다. 하나의 제어 장치는 잠금 기구를 제어하는데 사용되며 별도의 제어 장치는 분리 어셈블리를 제어하는데 사용된다.
본 발명의 주요 목적은 적어도 몇몇 양태에서 개선된 차축간 차동 어셈블리 및 구동 차축 시스템을 제공하는 것이다. 다른 목적은 탠덤 또는 트라이덤 구동 시스템에서 후방 구동 차축의 분리를 가능하게 하는 차축간 차동 어셈블리를 제공하는 것이다. 또 다른 목적은 입력 샤프트와 출력 샤프트가 상이한 회전 속도로 구동되게 하는 개방 모드와, 입력 샤프트와 출력 샤프트를 동일한 회전 속도로 강제 회전시키는 잠금 모드와, 전방 구동 차축만이 구동되는 연결해제 모드 사이에서 선택할 수 있는 차축간 차동 어셈블리를 제공하는 것이며, 상기 차축간 차동 어셈블리는 이전에 공지된 이와 같은 어셈블리들보다 덜 복잡하고 더욱 견고하다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 적어도 주된 목적은 제1항에 따른 모터 차량의 전방 구동 차축과 후방 구동 차축 사이의 토크 분배를 위한 차축간 차동 어셈블리에 의해 달성된다. 차축간 차동 어셈블리는,
- 구동 입력 샤프트,
- 입력 샤프트를 중심으로 회전식으로 장착된 전방 차동 휠,
- 후방 차동 휠,
- 차동 휠들 사이에 장착되며, 입력 샤프트와 공통 회전하도록 연결되는 차동 스파이더로서, 상기 차동 휠들과 맞물림 결합하도록 구성된 차동 피니언이 차동 스파이더 상에 회전 가능하게 장착되는, 차동 스파이더,
- 공통 회전을 위해 차동 스파이더에 연결되는 차동 하우징을 포함하며,
차동 스파이더, 차동 피니언 및 전방 차동 휠을 통해 전방 구동 차축으로 토크가 전달 가능하며, 상기 어셈블리는 입력 샤프트와 공통의 회전축을 공유하는 출력 휠을 또한 포함하고, 출력 휠을 통해 토크가 후방 구동 차축에 전달 가능하며, 연결 수단은,
- 공통 회전을 위해 출력 휠을 후방 차동 휠에 연결하고, 차동 하우징이 후방 차동 휠과 독립적으로 회전할 수 있는 개방 위치와,
- 공통 회전을 위해 차동 하우징 및 출력 휠 모두를 후방 차동 휠에 연결하는 잠금 위치와,
- 공통 회전을 위해 차동 하우징을 후방 차동 휠에 연결하고, 출력 휠이 후방 차동 휠과 독립적으로 회전할 수 있는 연결해제 위치 사이에서 이동 가능하다.
본 발명에 따른 차축간 차동 어셈블리는, 입력 샤프트와 출력 휠에 의해 구동되는 후방 출력 샤프트가 상이한 회전 속도로 구동되게 하여 전방 구동 차축과 후방 구동 차축이 서로 다른 회전 속도로 구동될 수 있는 개방 모드와, 입력 샤프트와 후방 출력 샤프트가 동일한 회전 속도로 강제 회전되는 잠금 모드와, 전방 구동 차축만이 구동되는 연결해제 모드 사이에서 선택할 수 있는 연결 수단을 갖는다. 3개의 모드 모두는 단일의 연결 수단을 사용하여 활성화될 수 있다. 상대적으로 적은 수의 구성 요소를 사용함으로써, 차축간 차동 어셈블리는 개방 모드, 잠금 모드 및 연결해제 모드 사이의 선택 가능성을 달성하기 위한 견고하고 공간 효율적인 해결책을 제공한다.
3개의 모드 모두에서, 토크는 스파이더, 피니언 및 전방 차동 휠을 통해 전방 구동 차축을 구동시키는 구성 요소 세트로 전달된다. 이러한 구성 요소 세트는 예를 들어, 전달 기어 부재 및 피니언의 형태로 입력 샤프트와 평행하게 연장되는 전방 출력 샤프트를 포함한다.
출력 휠은 후방 구동 차축을 구동하는 후방 출력 샤프트를 구동하도록 구성된다. 출력 휠 및 후방 출력 샤프트는 일체형으로 형성될 수 있으며, 출력 휠은 후방 출력 샤프트의 단부 영역을 형성하지만, 대안적으로는 공통 회전을 위해 연결된 별개의 구성 요소로서 형성될 수 있다.
연결 수단이 개방 위치에 있을 때, 스파이더, 차동 피니언, 후방 차동 휠 및 출력 휠에 대한 연결 수단을 통해 입력 샤프트로부터 토크가 전달된다. 구동 입력 샤프트 및 출력 휠은 서로 다른 회전 속도로 구동 및 회전될 수 있다. 이에 의해, 출력 휠에 의해 구동되고 후방 구동 차축을 구동하는 후방 출력 샤프트 및 전방 구동 차축을 구동하는 전방 출력 샤프트도 또한 상이한 회전 속도로 회전될 수 있다. 따라서, 전방 구동 차축의 휠과 후방 구동 차축의 휠도 상이한 회전 속도로 회전될 수 있다.
연결 수단이 잠금 위치에 있을 때, 차동 스파이더, 차동 하우징 및 출력 휠에 대한 연결 수단을 통해 입력 샤프트로부터 토크가 전달된다. 전방 차동 휠은 후방 차동 휠, 차동 스파이더 및 입력 샤프트와 동일한 회전 속도로 회전한다. 구동 입력 샤프트와 출력 휠, 및 그에 따른 후방 출력 샤프트 및 전방 출력 샤프트는 동일한 회전 속도로 구동 및 회전한다.
연결 수단이 연결해제 위치에 있을 때, 출력 샤프트에 아무런 토크도 전달되지 않는다. 전방 구동 차축이 모터 차량을 구동하는 동안에 후방 구동 차축은 지면에서 들어 올려지거나 수동 지지 차축으로 사용될 수 있다.
차동 스파이더가 차동 장치 하우징과 함께 공통 회전하도록 배치되기 때문에, 차동 하우징은 연결 수단과 겹치지 않고 차동 휠들 사이에서만 연장될 수 있다. 이에 의해, 차동 하우징이 안전하게 효율적으로 제조될 수 있다.
연결 수단은 회전축을 따라 축선 방향으로 이동 가능한 액추에이터를 이용하여 상이한 위치들 사이에서 이동하도록 구성될 수 있으며, 액추에이터는 연결 수단과 결합하도록 구성된다. 액추에이터는 차동 하우징을 관통하여 연장될 필요가 없기 때문에, 액추에이터가 회전하지 않을 수 있다. 즉, 액추에이터는 개방 위치, 잠금 위치 및 연결해제 위치 각각에서 회전축에 대해 고정되도록 구성될 수 있다. 또한, 액추에이터는 상대 운동을 위해 배치된 하나의 표면, 즉, 연결 수단 내의 대응하는 결합 표면과 결합하도록 구성된 결합 표면을 가질 필요가 있다. 이에 의해, 연결 수단은 액추에이터가 고정된 상태에서 후방 차동 휠과 함께 회전할 수 있다. 이는 액추에이터를 포함하는 제어 장치의 비교적 간단하고 견고한 설계를 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 연결 수단은 상기 회전축을 따라 축선 방향으로 이동 가능한 슬리브를 포함한다. 슬리브를 축선 방향으로 이동시킴으로써, 슬리브는 3개의 상이한 위치로 이동할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 슬리브는 후방 차동 휠 및 차동 하우징과 출력 휠 중 적어도 하나에 제공된 외부 스플라인과 결합하도록 구성된 내부 스플라인을 포함한다. 따라서, 슬리브는 스플라인을 이용하여 후방 차동 휠과 공통 회전하도록 장착된다. 출력 휠 및 차동 하우징 중 적어도 하나에는 정합 외부 스플라인이 제공된다. 스플라인은 안정적이고 견고한 연결을 제공한다. 출력 휠과 차동 하우징 중 하나에만 외부 스플라인이 제공되는 경우에, 다른 구성 요소와 슬리브 사이의 잠금은 다른 잠금 수단에 의해 달성된다.
일 실시예에 따르면, 차동 하우징 및 출력 휠 모두는 슬리브의 내부 스플라인과 선택적으로 결합하도록 구성된 외부 스플라인을 갖는다. 따라서, 슬리브는 차동 하우징, 차동 휠 및 출력 샤프트 상의 외부 스플라인 부분 위로 슬라이딩될 수 있다. 이는 견고하고 공간 효율적인 해결책이다.
일 실시예에 따르면, 슬리브는 후방 차동 휠에 제공된 외부 스플라인과 결합하도록 구성된 내부 스플라인을 포함하고, 슬리브 및 차동 하우징과 출력 휠 중 적어도 하나는 서로 선택적으로 결합하도록 구성된 톱니가 제공된 단부면을 갖는다. 이는 도그 클러치 형태의 대안적인 구성이다. 이는 차동 하우징과 출력 휠 모두에 톱니가 있는 단부면을 제공하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 슬리브는 양 단부면에 제공된 톱니를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 차동 스파이더는 입력 샤프트 주위에 배치된 중앙부와 중앙부로부터 연장되는 베어링 핀을 포함하고, 차동 피니언은 상기 베어링 핀 상에 배치되며, 상기 베어링 핀의 외부 단부는 차동 하우징에 형성된 리세스와 잠금 결합된다. 따라서, 차동 하우징은 차동 스파이더와 함께 공통 회전을 위해 효율적으로 잠금되며, 구성 요소도 조립 및 분해가 용이하다. 잠금 결합은 둥근 외부 단부 및 대응하는 둥근 리세스와 같은 정합하는 기하학적 형상에 의해 제공될 수 있다. 대안으로서 또는 보완으로서, 예를 들어, 나사, 볼트 등의 형태인 고정 수단이 차동 하우징과 차동 스파이더를 함께 잠금하기 위해 제공될 수 있다. 차동 하우징은 때로는 차동 케이지로 지칭할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 어셈블리는 신호를 수신하면 개방 위치, 잠금 위치 및 연결해제 위치 사이에서 상기 연결 수단을 이동시키도록 구성된 제어 장치를 또한 포함한다. 따라서, 모터 차량의 운전자는 노브 등을 조정함으로써 신호를 쉽게 제공할 수 있으며, 연결 수단이 대응하는 위치로 이동되어야 하는 특정 모드에서 구동하는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따르면, 입력 샤프트는 베어링, 바람직하게는 테이퍼진 롤링 베어링을 이용하여 후방 차동 휠에 지지된다. 테이퍼진 롤링 베어링은 입력 샤프트와 후방 차동 휠 사이의 반경 방향 및 축선 방향의 힘을 흡수할 수 있으므로, 본 발명에 적합하다. 대안적으로, 반경 방향 및 축선 방향 베어링의 조합이 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 후방 차동 휠은 베어링, 바람직하게 테이퍼진 롤링 베어링을 이용하여 출력 휠에 지지된다. 이에 희애, 반경 방향 및 축선 방향의 힘 모두가 흡수될 수 있다. 대안적으로, 반경 방향 및 축선 방향 베어링의 조합이 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 출력 휠은 공통 회전을 위해 후방 출력 샤프트와 연결되도록 구성된다. 상기 연결은 예를 들어, 스플라인을 이용하여 달성될 수 있다. 이러한 경우에, 후방 출력 샤프트는 출력 휠에 수용된다. 출력 휠 및 후방 출력 샤프트를 공통 회전을 위해 연결된 2개의 상이한 구성 요소로서 형성함으로써, 출력 휠이 후방 출력 샤프트와 일체화된 경우보다 차축간 차동 어셈블리의 처리 및 장착이 더 용이해진다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 적어도 전술한 주된 목적은 적어도 하나의 제안된 차축간 차동 어셈블리, 전방 차동 휠을 통해 토크가 전달 가능한 적어도 하나의 전방 구동 차축 및 출력 휠을 통해 토크가 전달 가능한 적어도 하나의 후방 구동 차축을 포함하는 구동 차축 시스템에 의해 달성된다. 이러한 구동 차축 시스템의 이점 및 유리한 특징은 제안된 차축간 차동 어셈블리와 관련하여 전술한 설명으로부터 나타난다. 물론, 상기 구동 차축 시스템의 일부를 형성하지 않는, 모터 차량의 전방에 위치한 가장 앞선 구동 차축을 가질 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 구동 차축 시스템은 텐덤 구동 시스템이다. 이러한 시스템은 단일의 차축간 차동 어셈블리에 결합된 2개의 구동 차축을 갖는다.
또한, 본 발명은 제안된 구동 차축 시스템을 포함하는 모터 차량에 관한 것이고, 바람직하게는 모터 차량은 예컨대, 트레일러 상의 카고를 운송하는데 적합한 장거리 운반 트럭, 군용 트럭, 건설 또는 유통 트럭, 산림, 광업 등에 사용되는 트럭인 트럭 또는 버스와 같은 대형 모터 차량이다. 모터 차량은 내연 기관에 의해 동력을 공급받는 모터 차량, 또는 하이브리드 차량과 같이, 전기 동력원에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 동력을 공급받는 모터 차량일 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 특징 및 이점은 다음의 설명으로 나타난다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동 차축 시스템을 갖는 모터 차량을 개략적으로 도시한다.
도 2는 개방 모드에서 본 발명의 실시예에 따른 차축간 차동 어셈블리의 단면을 도시한다.
도 3은 잠금 모드에서 도 2의 차축간 차동 어셈블리의 단면을 도시한다.
도 4는 연결해제 모드에서 도 2의 차축간 차동 어셈블리의 단면을 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 연결 수단의 부분의 단면을 개략적으로 도시한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조한 예로서 설명될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 예시적인 모터 차량(1)이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 모터 차량(1)은 차량을 조종하도록 구성된 전방 차축(2) 및 그 위에 장착된 한 쌍의 전방 휠(3)을 포함한다. 모터 차량(1)은 엔진(5), 트랜스미션(6) 및 구동 차축 시스템(7)을 포함하는 파워트레인(4)를 또한 포함한다. 구동 차축 시스템(7)은 차량(1)의 후방 단부 쪽에 배치된다. 구동 차축 시스템(7)은 차축간 차동 어셈블리(8), 전방 구동 차축(9) 및 후방 구동 차축(10)을 포함한다. 각각의 구동 차축(9, 10)에는 4개의 휠(3)을 포함하는 휠 어셈블리가 장착되어서, 모터 차량(1)은 3개의 차축(2, 9, 10) 사이에 분배된 총 10개의 휠(3)을 포함한다. 대안적으로, 차량(1)은 상이한 개수의 휠을 가질 수 있다.
각각의 구동 차축(9, 10)은 서로 다른 회전 속도로 좌측 휠 어셈블리 및 우측 휠 어셈블리의 회전을 가능하게 하는 차축 차동 장치를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 이러한 구성은 당해 기술 분야에 잘 알려져 있으므로 본원 명세서에서는 더 이상 설명되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 차축간 차동 어셈블리(8)는 도 2 내지 도 4에서 종방향 단면으로 도시되어 있다. 엔진(5)에서 구동 차축 시스템(7)으로의 토크 전달을 위해, 종방향 회전축(C)을 갖으며, 이하에서는 입력 샤프트만으로 지칭되는 구동 입력 샤프트(11)가 제공된다. 입력 샤프트(11)는 해당 모터 차량(1)의 트랜스미션(6)에 연결되어 있고, 따라서, 트랜스미션(6)을 통해 엔진(5)에 의해 구동된다. 전방 차동 휠(12)은 부싱(13)에 의해 입력 샤프트(11) 주위에 회전식으로 장착되고, 이에 의해, 입력 샤프트(11) 주위로 회전한다. 대안적으로, 동일한 기능을 제공하는 니들 롤러 베어링이 사용될 수 있다. 전방 차동 휠(12)은 전달 기어(도시되지 않음)를 통해 전방 구동 차축(9)에 토크를 전달하기 위한 외부 원통형 톱니(14)를 갖는다. 이에 의해, 원통형 톱니(14)는 전달 기어의 대응 톱니와 맞물리도록 구성되어서, 구동 토크가 전방 출력 샤프트(도시되지 않음) 및 존재하는 경우에 전방 차축 차동 장치를 통해 전방 구동 차축에 전달될 수 있다.
모터 차량의 주행 방향에서 전방 차동 휠(12)의 후방에는 차동 스파이더(15)가 제공된다. 차동 스파이더(15)는 스플라인(17)에 의해 입력 샤프트(11)와 공통 회전을 위해 장착된 중앙부(16)를 갖는다. 그 위에 차동 피니언(19)이 회전식으로 장착되는 4개의 베어링 핀(18)은 중앙부(16)와 일체로 형성되고 그로부터 반경 방향으로 연장된다. 즉, 차동 스파이더(15)의 중앙부(16)와 베어링 핀(18)은 동일한 회전 속도로 입력축(11)과 함께 회전하도록 구성된다. 차동 피니언(19)은 베어링 핀(18)을 중심으로 회전하도록 구성되어서, 차동 스파이더(15)의 중앙부(16)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 회전축을 갖는다. 베어링 핀(16)의 외부 단부(20)는 차동 스파이더(15)와 공통 회전을 위해 장착된 차동 하우징(21)에 형성되어 있는 리세스와 잠금 결합된다.
이에 의해, 차동 하우징(21), 차동 스파이더(15) 및 입력 샤프트는 회전축(C)을 중심으로 함께 회전하도록 구성된다. 전방 차동 휠(12)은 차동 피니언(19)과 맞물림 결합하도록 구성된 톱니 세트를 구비하여서, 회전축(C)을 중심으로 한 차동 스파이더(15)의 회전은 차동 피니언(19)을 통해 전방 차동 휠(12)의 회전을 유도한다. 차동 하우징(21)은 예를 들어, 환형이며, 차동 스파이더(1)를 둘러쌀 수 있다. 차동 하우징(21)의 후방부 상에서 하우징(21)의 둘레에 스플라인(22)이 제공된다.
차동 스파이더(15)의 후방 측 상에는 후방 차동 휠(23)이 제공된다. 후방 차동 휠(23)은 원통형의 롤링 부재를 갖는 테이퍼진 롤링 베어링(24)에 의해 후방 차동 휠(23)에 회전식으로 장착된 입력축(11)의 단부를 수용한다. 대안적으로, 롤링 부재는 절두 원추형일 수 있다. 전방 차동 휠(12)과 유사하게, 후방 차동 휠(23)은 차동 피니언(19)과 맞물림 결합하도록 구성된 톱니 세트를 구비하여서, 회전축(C)을 중심으로 한 차동 스파이더(15)의 회전이 회전축(C)을 중심으로 한 후방 차동 휠(23)의 회전을 유도한다. 후방 차동 휠(23)은 그 둘레에 제공된 외부 스플라인을 또한 구비한다.
출력 휠(26)은 모터 차량의 주행 방향에서 후방 차동 휠(23)의 후방에 제공된다. 후방 차동 휠(23)과 출력 휠(26) 사이에는 예컨대, 테이퍼진 롤링 베어링의 형태인 베어링(27)이 제공되어서, 후방 차동 휠(23)과 출력 휠(26)이 달리 연결되지 않으면 다른 회전 속도로 회전할 수 있다.
출력 휠(26)은 입력 샤프트(11)로부터 이격되어 있고, 입력 샤프트(11)의 종방향 회전축(C)을 공유하는 후방 출력 샤프트(28)를 수용한다. 출력 휠(26)의 외주에는 스플라인(29)이 제공된다 (도 3 및 도 4 참조). 후방 출력 샤프트(28)는 동일한 회전 속도로 출력 휠(26)과 함께 회전하도록 구성된다.
내부 스플라인(25)을 구비한 슬리브(30)의 형태인 연결 수단은 후방 차동 휠(23) 주위에 장착되어서, 슬리브(30)의 내부 스플라인(25)이 후방 차동 휠(23)의 외부 스플라인과 결합하고, 동시에 차동 하우징(21)의 외부 스플라인(22) 및/또는 출력 휠(26)의 외부 스플라인(29)과 결합할 수 있다. 슬리브(30)는 도 2에 도시된 개방 위치, 도 3에 도시된 잠금 위치 및 도 4에 도시된 연결해제 위치 사이에서 제어 장치(도시되지 않음)에 의해 축선 방향으로, 즉, 회전축(C)을 따라 이동 가능하다.
슬리브(30)가 도 2에 도시된 개방 위치에 있을 때, 후방 차동 휠(23)과 출력 휠(26)이 연결되고, 이들을 동일한 회전 속도로 강제 회전시킨다. 차동 장치 하우징(21) 및 이에 따른 차동 스파이더(15)는 슬리브(30)를 통해 후방 차동 휠(23)에 연결되지 않으므로 상이한 회전 속도로 회전할 수 있다. 이에 의해, 전방 구동 차축(9)을 구동하는 전방 차동 휠(12) 및 후방 구동 차축(10)을 구동하는 후방 차동 휠(23)도 서로 상이한 회전 속도로 회전할 수 있어서, 전방 구동 차축(9)의 휠(3)과 후방 구동 차축(10)의 휠 사이에 슬립 등에 대한 보상이 가능하게 된다.
슬리브(30)가 도 3에 도시된 잠금 위치에 있을 때, 후방 차동 휠(23)과 출력 휠(26) 및 차동 하우징(21)이 연결된다. 따라서, 슬리브(30)는 출력 휠(26)과 후방 차동 휠(23)을 차동 스파이더(15)와 동일한 속도로 회전시키고, 결과적으로 입력축(11)과 동일한 속도로 회전시킨다. 후방 차동 휠(26)이 공통 회전을 위해 차동 스파이더(15)와 잠금되므로, 전방 차동 휠(12)도 또한 동일한 회전 속도로 강제 회전된다. 따라서, 전방 구동 차축(9)을 구동하는 전방 출력 샤프트 및 후방 구동 차축(10)을 구동하는 후방 출력 샤프트(28)는 서로 동일한 회전 속도로 강제적으로 회전하게 된다. 이러한 모드에서, 차축간 차동 어셈블리(8)를 통해 전방 구동 차축(9)의 휠(3)과 후방 구동 차축(10)의 휠(3) 사이에 슬립 등에 대한 보상이 가능하지 않다. 그러나, 좌측 휠 어셈블리 및 우측 휠 어셈블리가 서로 다른 회전 속도로 회전할 수 있게 하는 전방 및 후방 차축 차동 장치(도시되지 않음)가 제공될 수 있다.
슬리브(30)가 도 4에 도시된 연결해제 위치에 있을 때, 후방 차동 휠(23)과 차동 하우징(21)이 연결되지만, 출력 휠(26)은 후방 차동 휠(23) 및 차동 하우징(21)과 독립적으로 회전하게 되고, 이에 따라 입력 샤프트(11)와 독립적으로 회전하게 된다. 따라서, 후방 출력 샤프트(28) 및 후방 구동 차축(10)에는 어떠한 토크도 전달되지 않는다. 대신에, 모든 토크는 전방 구동 차축(9)에 전달된다. 이러한 모드에서, 후방 구동 차축(10)은 지면에서 들어 올려지거나 또는 수동 지지 차축으로서 사용될 수 있다.
출력 휠(26) 및 입력 샤프트(11)는 테이퍼진 롤링 베어링(31, 32)에 의해 어셈블리 하우징(도시되지 않음)에 회전식으로 장착된다. 베어링(32)과 전방 차동 휠(12) 사이에서 입력 샤프트(11) 상에 제공된 칼라(33)는 입력축(11)이 축방향으로 이동하는 것을 방지한다. 베어링(34)은 칼라(33)와 전방 차동 휠(12) 사이에 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연결 수단은 도 5a 내지 도 5c에 개략적으로 도시되어 있다. 연결 수단은 후방 차동 휠(23) 상에 제공된 외부 스플라인(35)과 결합하도록 구성된 내부 스플라인(25)을 갖는 슬리브(30)를 포함한다. 슬리브(30)는 또한 톱니(36, 37)가 제공된 축방향의 단부면을 갖는다. 차동 하우징(21)은 톱니(38)가 제공된 단부면을 구비하며, 상기 톱니(38)와 슬리브의 톱니(37)는 슬리브(30)의 축방향 이동시에 잠금 결합되도록 구성된다. 출력 휠(26)은 톱니(39)가 제공된 단부면을 또한 구비하며, 상기 톱니(39)와 슬리브의 톱니(36)는 슬리브(30)의 축방향 이동시에 잠금 결합되도록 구성된다.
도 5a에서, 연결 수단은 개방 위치에 도시되어 있으며, 상기 위치에서, 슬리브(30)의 톱니(36)는 출력 휠(26)의 톱니(39)와 잠금 결합되어서, 공통 회전을 위해 출력 휠(26)과 후방 차동 휠(23)을 함께 잠금되지만, 차동 스파이더(21)는 다른 회전 속도로 회전하게 된다.
도 5b에서, 연결 수단은 잠금 위치에 도시되어 있으며, 상기 위치에서, 슬리브(30)의 톱니(36)는 출력 휠(26)의 톱니(39)와 잠금 결합되고, 슬리브(30)의 톱니(37)는 차동 하우징(21)의 톱니(38)와 잠금 결합되어서, 출력 휠(26), 후방 차동 휠(23) 및 차동 스파이더(21) 모두가 동일한 회전 속도로 강제적으로 회전된다. 상기 위치에서, 슬리브(30)의 톱니들(36, 37)은 차동 하우징(21)의 톱니(38) 및 출력 휠(26)의 톱니(39)와 각각 절반 방식으로 결합된다.
도 5c에서, 연결 수단은 연결해제 위치에 도시되어 있으며, 상기 위치에서, 슬리브(30)의 톱니(37)는 차동 하우징(21)의 톱니(38)와 잠금 결합되어서, 차동 하우징(21)과 후방 차동 휠(23)을 함께 강제적으로 회전시키고, 출력 휠(26)은 연결해제된다.
차량을 조종하도록 구성된 전방 차축은 또한 구동 차축으로 구성될 수 있으며, 이 경우 차량은 적어도 3개의 구동 차축을 포함한다.
물론, 본 발명은 전술한 실시예들에 제한되지 않으며, 첨부된 청구항에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에게는 변형 예에 대한 많은 가능성이 명백할 것이다.

Claims (14)

  1. 모터 차량(1) 내의 전방 구동 차축(9)과 후방 구동 차축(10) 사이에서 토크를 분배하기 위한 차축간 차동 어셈블리(8)로,
    - 구동 입력 샤프트(11),
    - 상기 입력 샤프트(11)를 중심으로 회전식으로 장착된 전방 차동 휠(12),
    - 후방 차동 휠(23),
    - 차동 휠들(12, 23) 사이에 장착되며, 입력 샤프트(11)와 공통 회전하도록 연결되는 차동 스파이더(15)로, 상기 차동 휠들(12, 23)과 맞물림 결합하도록 구성된 차동 피니언(19)이 차동 스파이더(15) 상에 회전 가능하게 장착되는, 차동 스파이더(15),
    - 공통 회전을 위해 차동 스파이더(15)에 연결되는 차동 하우징(21)을 포함하며,
    차동 스파이더(15), 차동 피니언(19) 및 전방 차동 휠(12)을 통해 전방 구동 차축(9)으로 토크가 전달 가능하며, 상기 어셈블리는 입력 샤프트(11)와 공통의 회전축(C)을 공유하는 출력 휠(26)을 또한 포함하고, 상기 출력 휠(26)을 통해 후방 구동 차축(10)으로 토크가 전달 가능하며, 연결 수단(30)은,
    - 공통 회전을 위해 출력 휠(26)이 후방 차동 휠(23)에 연결되고, 차동 하우징(21)이 후방 차동 휠(23)과 독립적으로 회전할 수 있는 개방 위치,
    - 공통 회전을 위해 차동 하우징(21) 및 출력 휠(26) 모두가 후방 차동 휠(23)에 연결되는 잠금 위치, 및
    - 공통 회전을 위해 차동 하우징(21)이 후방 차동 휠(23)에 연결되고, 출력 휠(26)이 후방 차동 휠(23)과 독립적으로 회전할 수 있는 연결해제 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 차축간 차동 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결 수단(30)은 상기 회전축(C)을 따라 축방향으로 이동 가능한 슬리브(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차축간 차동 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬리브(30)는 후방 차동 휠(23) 상에 그리고 차동 하우징(21)과 출력 휠(36) 중 적어도 하나에 제공된 외부 스플라인(22, 29, 35)과 결합하도록 구성된 내부 스플라인(25)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차축간 차동 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차동 하우징(21) 및 출력 휠(26) 모두는 슬리브(30)의 내부 스플라인(25)과 선택적으로 결합하도록 구성된 외부 스플라인(22, 29)을 갖는 것을 특징으로 하는 차축간 차동 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 슬리브(30)는 후방 차동 휠(23) 상에 제공된 외부 스플라인(35)과 결합하도록 구성된 내부 스플라인(25)을 포함하고, 슬리브 및 차동 하우징(21)과 출력 휠(26) 중 적어도 하나는 서로 선택적으로 결합하도록 구성된 톱니(36, 37, 38, 39)가 제공된 단부면을 갖는 것을 특징으로 하는 차축간 차동 어셈블리.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차동 스파이더(15)는 입력 샤프트(11) 주위에 배치된 중앙부(16)와 상기 중앙부(16)로부터 연장되는 베어링 핀(18)을 포함하고, 차동 피니언(19)은 상기 베어링 핀(18) 상에 배치되며, 상기 베어링 핀(18)의 외부 단부(20)는 차동 하우징(21)에 형성된 리세스와 잠금 결합되는 것을 특징으로 하는 차축간 차동 어셈블리.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    신호를 수신하면 개방 위치, 잠금 위치 및 연결해제 위치 사이에서 상기 연결 수단(30)을 이동시키도록 구성된 제어 장치를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 차축간 차동 어셈블리.
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 샤프트(11)는 베어링(24), 바람직하게는 테이퍼진 롤링 베어링에 의해 후방 차동 휠(23)에 지지되는 것을 특징으로 하는 차축간 차동 어셈블리.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후방 차동 휠(23)은 베어링(27), 바람직하게는 테이퍼진 롤링 베어링에 의해 출력 휠(26)에 지지되는 것을 특징으로 하는 차축간 차동 어셈블리.
  10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력 휠(26)은 후방 출력 샤프트(28)와 공통 회전을 위해 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차축간 차동 어셈블리.
  11. 구동 차축 시스템(7)으로,
    선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 차축간 차동 어셈블리(8), 전방 차동 휠(12)을 통해 토크가 전달 가능한 적어도 하나의 전방 구동 차축(9) 및 출력 휠(26)을 통해 토크가 전달 가능한 적어도 하나의 후방 구동 차축(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 차축 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동 차축 시스템(7)은 텐덤 구동 시스템인 것을 특징으로 하는 구동 차축 시스템.
  13. 모터 차량(1)으로,
    제11항 또는 제12항에 따른 구동 차축 시스템(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 차량.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 모터 차량은 버스 또는 트럭과 같은 대형 모터 차량인 것을 특징으로 하는 모터 차량.
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