KR20190032446A - 브레이크 디바이스를 포함하는 차동 장치 - Google Patents

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마틴 셈쉬
우버 바흐
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마틴 개드케
해인 홀거 본
아드리안 메스너
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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

차동 장치의 출력 샤프트 상에 제동 토크를 가하기 위해 플레이트 스택을 포함하는 차동 장치가 종래 기술에 알려져 있다. 목적은 효과적으로 제동을 달성할 수 있고 브레이크 디바이스를 수리하기가 쉽도록 하는 방식으로 브레이크 디바이스를 설계하는 것이다. 이를 위해, 상기 브레이크 디바이스(2)는 원통형 마찰 표면을 갖는 수동 요소를 포함하고 또한 상기 수동 요소(21, 30)의 원통형 마찰 표면과 접촉될 수 있는 마찰 표면을 갖는 브레이크 슈(25)를 포함하는 드럼 브레이크이다. 상기 수동 요소(21, 30)는 마찰 표면으로 작용하는 원통형 에지를 갖는 브레이크 드럼(21) 또는 반경 방향 브레이크 디스크(30)일 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 수동 요소(21, 30)는 차동 장치 케이지(9)에 그리고/또는 샤프트(7, 11, 12) 중 하나의 샤프트에 체결된다. 상기 브레이크 슈(25)는 상기 차동 장치 하우징(2)의 외부에 체결된 캐리어 플레이트(16, 31) 상에 선회 가능하게 유지된다.

Description

브레이크 디바이스를 포함하는 차동 장치
본 발명은 구동 샤프트, 2개의 출력 샤프트, 상기 구동 샤프트용 입구 개구와 상기 출력 샤프트용 2개의 대향하는 출구 개구를 갖는 차동 장치 하우징, 차동 장치 케이지 및 적어도 하나의 브레이크 디바이스를 포함하는, 브레이크 디바이스를 갖는 차동 장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 차동 장치는 예를 들어 DE 38 13 528 A1에 기술되어 있다. 상기 문헌에 따르면, 차동 장치는 2개의 출력 샤프트 상에 각각의 경우에 하나의 브레이크 디바이스를 나타낸다. 상기 브레이크 디바이스 각각은, 각각의 출력 샤프트로부터 반경 방향으로 멀어지는 방향으로 돌출되고 차동 장치 하우징에 체결된 카운터 플레이트들 사이에서 돌출하는 다수의 플레이트로 구성된다. 이러한 방식으로 형성된 플레이트 스택(plate stack)은 축 방향으로 유압적으로 압축되어 출력 샤프트에 제동 토크(braking torque)를 발생시킨다. DE 39 35 115 A1에서도 유사한 차동 장치를 찾아볼 수 있다. DE 10 2005 018 907 A1은 구동 샤프트 상에 이러한 종류의 다중 플레이트 브레이크 배열을 제공한다.
이러한 배열은 플레이트 스택이 차동 장치의 차동 장치 하우징 내에 배열되기 때문에 수리하기가 어렵다는 단점이 있다.
본 발명은 구조적 관점에서 차동 장치의 브레이크 디바이스를 단순화시키는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 적어도 하나의 브레이크 디바이스가 원통형 마찰 표면을 나타내는 수동 요소(passive element), 및 상기 수동 요소의 상기 원통형 마찰 표면에 놓일 수 있는 마찰 표면을 갖는 브레이크 슈(brake shoe)를 갖는 드럼 브레이크(drum brake)이고, 상기 수동 요소는 그 원통형 마찰 표면이 개구들 중 하나의 개구에 대해 동축으로 배열되는 방식으로 상기 차동 장치 케이지 및/또는 상기 샤프트들 중 하나의 샤프트에 체결되고, 상기 브레이크 슈들이 상기 개구의 에지(edge)에 플랜지로 연결된 캐리어 플레이트(carrier plate) 상에 선회 가능하게 유지되는 것을 제공한다.
이러한 구성에 따르면, 상기 브레이크 디바이스는 상기 차동 장치 하우징의 외부에서 상기 차동 장치 하우징에 직접 연결된 별도의 부품으로서 배열되고, 상기 브레이크 디바이스는 특히 수리를 위해 쉽게 접근 가능하다.
상기 브레이크 디바이스에서 조절 가능하지 않은 요소인 상기 수동 요소는 바람직하게는 베이스(base)와 둘레벽(encircling wall)으로 구성된 포트(pot)에 의해 형성되고, 상기 벽의 내측은 상기 원통형 마찰 표면을 형성한다. 상기 포트의 개방 측은 상기 차동 장치의 상기 차동 장치 하우징을 향하고, 상기 브레이크 슈는 상기 포트 내에 배열된다. 이러한 방식으로, 상기 수동 요소에 대해 조절 가능한 상기 브레이크 슈는 상기 캐리어 플레이트와 상기 브레이크 드럼에 의해 형성된 챔버 내에 캡슐화되고 보호된 방식으로 위치된다.
대안으로서, 상기 수동 요소는 반경 방향 브레이크 디스크에 의해 형성될 수 있고, 상기 반경 방향 브레이크 디스크의 측방향 표면은 상기 원통형 마찰 표면을 형성한다.
여기서도 상기 브레이크 슈의 캡슐화된 배열을 달성하기 위해, 상기 캐리어 플레이트가 상기 브레이크 슈 및 상기 반경 방향 브레이크 디스크와 함께 폐쇄되도록, 커버가 상기 캐리어 플레이트 상에 착탈 가능하게 체결된다.
상기 2개의 출력 샤프트에는 각각의 경우에 하나의 브레이크 디바이스가 설치되는 것이 바람직하다.
하나의 브레이크 디바이스의 상기 수동 요소가 상기 차동 장치 케이지에 결합되고 다른 브레이크 디바이스의 상기 수동 요소가 상기 출력 샤프트들 중 하나의 출력 샤프트에 결합될 때 더 나은 제동 효과가 달성된다.
상기 수동 요소가 상기 차동 장치 케이지에 체결될 수 있도록, 상기 차동 장치 케이지는 상기 출력 샤프트에 대하여 동축인 측면 상에서 연장 슬리브에 의해 연장된다.
일부 경우에 단일 브레이크 디바이스는 상기 구동 샤프트 상에 배열되는 것만으로 충분하다. 상기 단일 브레이크 디바이스의 제동 효과는 상기 차동 장치 케이지를 통해 상기 출력 샤프트로 계속된다.
상기 브레이크 디바이스를 동작시킬 수 있도록, 상기 캐리어 플레이트는 상기 차동 장치 하우징을 넘어서 반경 방향 외측으로 돌출하고, 그 후방 측에 상기 브레이크 슈의 작동 디바이스를 위한 유압 또는 전기 연결부를 갖는 것으로 제공된다.
본 발명은 또한 전기 모터에 직접 결합된 차동 장치에 특히 효과적으로 사용될 수 있다. 여기서, 상기 차동 장치 자체가 비교적 편평한 디자인이고 전기 모터의 단부측에 배열되는 매우 컴팩트한 구조의 배열이 알려져 있다.
이 경우에, 더 약한 제2 전기 모터가 제공되고 이 전기 모터도 또한 토크 보상에 기여한다.
그리하여, 본 발명은 전술된 바와 같이 제2 전기 모터가 적절한 브레이크 디바이스로 대체될 수 있는 것을 제공한다.
이를 위해 상기 차동 장치 케이지는 전기 모터의 출력 샤프트에 결합되고, 상기 출력 샤프트는 중공형으로 설계되고, 상기 차동 장치의 상기 출력 샤프트들 중 하나의 출력 샤프트에 대해 동축으로 연장되는 것으로 제공된다.
상기 차동 장치의 컴팩트한 형상을 얻기 위해, 평 기어(spur gear)의 형태인 보상 기어(compensating gear)는 상기 차동 장치의 상기 출력 샤프트에 대해 축이 어긋나게 장착되고, 상기 출력 샤프트는 각각의 경우에 또한 평 기어로서 설계된 하나의 출력 기어에 의해 상기 보상 기어의 톱니(toothing)에 맞물리는 것으로 제공된다.
상기 전기 모터와 상기 차동 장치 케이지는 바람직하게는 공통 원통형 하우징에 수용되고, 상기 출력 샤프트는 상기 하우징의 상기 단부측을 통과한다. 상기 브레이크 디바이스는 일 단부측 또는 양 단부측에 배열될 수 있다.
본 발명은 3개의 예시적인 실시예에 기초하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 도면; 및
도 3은 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 도면.
차동 장치를 설명하기 위해 먼저 처음 2개의 도면을 참조한다. 상기 도면 각각은 브레이크 디바이스(2)가 제공된 차동 장치(1)의 단면도를 도시한다.
차동 장치(1)는 입구 개구(4)와 2개의 출구 개구(5 및 6)를 포함하는 차동 장치 하우징(3)을 갖는다. 구동 샤프트(7)는 입구 개구(4) 내에 회전 가능하게 장착된다. 상기 구동 샤프트는 구동 샤프트(7)의 축에 대해 횡 방향으로 차동 장치 하우징(3)에 회전 가능하게 장착된 차동 장치 케이지(9)를 베벨 기어(8)에 의해 구동한다.
차동 장치 케이지(9)는 베벨 기어 배열체(10)를 포함하고, 출구 개구(5 및 6) 밖으로 측방향으로 돌출하는 제1 출력 샤프트(11)와 제2 출력 샤프트(12)는 이 베벨 기어 배열체에 의해 구동된다. 이들 출력 샤프트는 차량의 전방 휠과 후방 휠에 각각 연결되는 반면, 구동 샤프트(7)는 차량의 모터에 결합된다.
2개의 출력 샤프트(11, 12)가 동일한 방식으로 로딩되면, 베벨 기어 배열체(10)는 사실상 차단된다. 상기 출력 샤프트(11, 12)의 회전 속도는 차동 장치 케이지(9)의 회전 속도에 대응한다. 예를 들어 굴곡부 주위를 주행할 때 하나의 구동 샤프트가 내부 휠을 구동하는 것으로 인해 하나의 구동 샤프트가 다른 구동 샤프트보다 더 느리게만 회전할 수 있는 경우, 베벨 기어 배열체(10)에 의해 회전 속도 보상이 수행된다.
브레이크 디바이스(2)가 차동 장치 케이지(9)에 작용하여, 차동 장치 케이지가 동작될 때 2개의 출력 샤프트를 제동한다. 이를 위해, 차동 장치 케이지(9)는 출구 개구(6) 중 하나의 출구 개구를 통과하여 브레이크 디바이스(2)의 수동 요소에 회전 고정식으로 연결되는 연장 슬리브(20)를 나타낸다.
도 1에 따른 설계에 의하면, 브레이크 디바이스는 차량 공학에서 통상적인 드럼 브레이크에 의해 실현된다. 따라서, 수동 요소는, 디스크형 베이스(22)와 상기 베이스 상의 둘레벽(23)으로 이루어지는 포트형 브레이크 드럼(21)이고, 상기 둘레벽의 내측은 2개의 브레이크 슈(25)를 위한 브레이크 표면으로 작용하는 원통형 마찰 표면을 형성한다. 연장 슬리브(20)는 베이스(22)의 중심에 회전 고정된 방식으로 연결된다.
브레이크 슈(25)는, 개구(6) 주위에 및 이 개구에 대해 동축으로 배열되고 차동 장치 하우징(3)에 체결되는 캐리어 플레이트(26) 상에 선회 가능하게 배열된다.
동작 디바이스, 예를 들어, 브레이크 슈(25)를 위한 유압 또는 전동 동작 디바이스는 캐리어 플레이트(26) 상에 위치되고, 이것은 여기서 상세히 도시되지 않았다. 상기 동작 디바이스는, 캐리어 플레이트(26)의 후방 측에, 구체적으로 차동 장치 하우징(3)을 넘어 반경 방향으로 돌출하는 구역에 위치된 연결부(27)에 의해 동력을 공급받는다. 브레이크 드럼(21)은, 상기 브레이크 드럼과 캐리어 플레이트가 외부 영향에 대해 브레이크 슈(25)가 보호된 방식으로 위치된 챔버를 형성하도록, 캐리어 플레이트(26)와 거의 동일한 외부 직경을 갖는다.
브레이크 디바이스(2)의 대안적인 형태가 도 2에 도시되어 있다. 여기서, 브레이크 드럼은, 차동 장치 케이지(9)에 연결되고 원통형 마찰 표면으로서 작용하는 넓은 측방향 표면을 갖는 반경 방향 브레이크 디스크(30)로서 설계된다. 브레이크 슈(25)는 포트형 캐리어 플레이트(31) 상에 위치되고, 브레이크를 동작시키기 위해 마찰 표면으로 안쪽으로 가압된다. 커버(32)는 캐리어 플레이트(31)를 외부에 대해 폐쇄시킨다. 이러한 배열의 경우에도, 반경 방향 브레이크 디스크(30)를 구동 샤프트(7)에 직접 연결하는 것이 가능하다.
원칙적으로, 브레이크 드럼(21) 또는 반경 방향 브레이크 디스크(30)는 차동 장치 케이지(9)에 뿐만 아니라, 대신 각각의 출력 샤프트(11, 12)에 직접 결합되는 것이 두 설계에 모두 가능하다. 이 경우, 2개의 출력 샤프트(11, 12)에는 브레이크 디바이스(2)가 제공되어야 한다. 그러나 차동 장치 케이지(9)에 작용하는 브레이크 디바이스(2)가 제공되는 한편, 브레이크 디바이스(2)는 차동 장치 하우징의 타측에 제공되고, 브레이크 디바이스는 거기서 출력 샤프트에 연결되는 것도 고려될 수 있다.
또한, 구동 샤프트(7)에 작용하는 단 하나의 브레이크 디바이스(2)만이 제공될 수 있다. 도 1 및 도 2의 도시에 따르면, 브레이크 디바이스는 출구 개구(5, 6) 중 하나의 출구 개구가 아니라 입구 개구(4)에 체결된다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예를 설명하고, 여기서 브레이크 디바이스(2)는 전기 모터(41)와 차동 장치 케이지(9)용 원통형 하우징(40) 상에 배열된다.
회전자(42)와 고정자(43)는 임의의 형태의 전기 모터도 가능하다는 것을 보여주기 위해 여기서는 단지 기호로만 지시된다.
전기 모터(41)의 출력 샤프트(44)는 중공형으로 설계되고, 이 출력 샤프트는, 출력 샤프트(44)와 회전 고정된 연결을 수립하도록 차동 장치 케이지(9)를 유지하는 편평한 포트(45)를 형성하도록 넓어진다.
차동 장치 하우징(3)은 2개의 판금 하프-쉘(sheet-metal half-shelf)(48)이 체결되는 내향 플랜지(47)를 갖는 환형 캐리어(46)로 구성되고, 여기서 중심에서 회전 고정된 방식으로 출력 샤프트(11, 12)를 수용하는 출력 기어(49)는 이러한 방식으로 형성된 중공 공간 내에 장착된다.
2개의 출력 기어(49)는 2개의 하프-쉘(48) 사이의 출력 샤프트(11, 12)에 대해 축이 어긋나게 회전 가능하게 장착된 보상 기어(50)에 맞물린다.
출력 샤프트(11) 중 하나의 출력 샤프트는 전기 모터(41)의 중공 출력 샤프트(44)를 통과하여 거기서 회전 가능하게 장착된다. 추가적인 베어링은 하우징(40)의 단부측에 위치된다.
이미 앞서 설명한 바와 같이, 브레이크 드럼(21)은 하우징(40)의 외부에서 출력 샤프트(11, 12)에 회전 고정식으로 끼워진다. 브레이크 슈(25)는 하우징(40)의 단부측에 장착되고, 이것은 여기서 더 상세히 설명되지 않고, 브레이크 슈는 출력 샤프트(11, 12) 상에 제동 모멘트(braking moment)를 가하기 위해 도시되지 않은 확산 수단에 의해 브레이크 드럼(21)의 둘레벽(23)으로 가압될 수 있다. 이것은 도 1에 따른 설계에 대응한다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같은 브레이크 디바이스의 디자인도 또한 고려될 수 있다.
1: 차동 장치 26: 캐리어 플레이트
2: 브레이크 디바이스 27: 연결부
3: 차동 장치 하우징
4: 입구 개구 30: 반경 방향 브레이크 디스크
5: 출구 개구 31: 캐리어 플레이트
32: 커버
6: 출구 개구
7: 구동 샤프트 40: 원통형 하우징
8: 베벨 기어 41: 전기 모터
9: 차동 장치 케이지 42: 회전자
10: 베벨 기어 배열체 43: 고정자
44: 출력 샤프트
11: 출력 샤프트
12: 출력 샤프트 45: 포트
46: 캐리어
20: 연장 슬리브 47: 플랜지
21: 브레이크 드럼 48: 하프-쉘
22: 베이스 49: 출력 기어
23: 둘레벽
50: 보상 기어
25: 브레이크 슈

Claims (12)

  1. 구동 샤프트(7), 2개의 출력 샤프트(11, 12), 상기 구동 샤프트(7)용 입구 개구(4)와 상기 출력 샤프트(11, 12)용 2개의 대향하는 출구 개구(5, 6)를 갖는 차동 장치 하우징(3), 차동 장치 케이지(9), 및 적어도 하나의 브레이크 디바이스(2)를 포함하는, 브레이크 디바이스를 갖는 차동 장치로서,
    상기 적어도 하나의 브레이크 디바이스(2)는 원통형 마찰 표면을 나타내는 수동 요소(passive element)(21, 30), 및 상기 수동 요소(21, 30)의 상기 원통형 마찰 표면에 놓일 수 있는 마찰 표면을 갖는 브레이크 슈(brake shoe)(25)를 갖는 드럼 브레이크이고, 상기 수동 요소(21, 30)는 그 원통형 마찰 표면이 상기 각각의 개구(4, 5, 6)에 대해 동축으로 배열되는 방식으로 상기 차동 장치 케이지(9) 및/또는 상기 샤프트(7, 11, 12) 중 하나의 샤프트에 체결되고, 상기 브레이크 슈(25)는 상기 개구(4, 5, 6)의 에지에 플랜지로 연결되는 캐리어 플레이트(26, 31) 상에 선회 가능하게 유지되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수동 요소(21, 30)는 베이스(base)(22)와 둘레벽(encircling wall)(23)으로 구성된 포트(pot)로 형성되고, 상기 벽(23)의 내측은 상기 원통형 마찰 표면을 형성하고, 상기 포트의 개방측은 상기 차동 장치(1)의 상기 차동 장치 하우징(3)을 향하고, 상기 브레이크 슈(25)는 상기 포트 내에 배열된 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수동 요소는 반경 방향 브레이크 디스크(30)에 의해 형성되고, 상기 반경 방향 브레이크 디스크의 측방향 표면은 상기 원통형 마찰 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 캐리어 플레이트(31), 상기 브레이크 슈(25) 및 상기 반경 방향 브레이크 디스크(31)가 폐쇄되도록 커버(32)가 상기 캐리어 플레이트(30) 상에 착탈 가능하게 체결되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 출력 샤프트(11, 12)에 대해 동축으로 각각의 경우에 하나의 브레이크 디바이스(2)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  6. 제5항에 있어서, 하나의 브레이크 디바이스(2)의 수동 요소(21, 30)는 상기 차동 장치 케이지(2)에 결합되고, 다른 브레이크 디바이스(2)의 수동 요소(21, 30)는 상기 출력 샤프트(11, 12) 중 하나의 출력 샤프트에 결합되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 차동 장치 케이지(9)는 상기 수동 요소(21, 30)의 체결을 허용하기 위해 상기 출력 샤프트(11, 12)에 대해 동축인 측에서 연장 슬리브(20)에 의해 연장되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 샤프트(7) 상에는 단일 브레이크 디바이스(2)가 배열되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어 플레이트(26, 31)는 상기 차동 장치 하우징(3)을 넘어 반경 방향 외측으로 돌출하고, 그 후방 측에는 상기 브레이크 슈(25)의 작동 디바이스용 유압 또는 전기 연결부(27)를 갖는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차동 장치 케이지(9)는 전기 모터(41)의 상기 출력 샤프트(44)에 결합되고, 상기 출력 샤프트(44)는 중공형으로 설계되고, 상기 차동 장치(1)의 상기 출력 샤프트(11, 12) 중 하나의 출력 샤프트에 대해 동축으로 연장되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  11. 제10항에 있어서, 평 기어(spur gear)의 형태인 보상 기어가 상기 차동 장치 케이지의 상기 출력 샤프트들에 대해 축이 어긋나게 장착되고, 상기 출력 샤프트는 각각의 경우에 또한 평 기어로서 설계된 하나의 출력 기어에 의해 상기 보상 기어의 톱니에 맞물리는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 모터와 상기 차동 장치 케이지는 공통 원통형 하우징 내에 수용되고, 상기 출력 샤프트는 상기 하우징의 단부측을 통과하고, 각각의 경우에 하나의 브레이크 디바이스가 일 단부측 또는 양 단부측에 배열되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
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