KR20210099557A

KR20210099557A - 블로킹 기능을 가지는 스퍼 기어 차동장치

Info

Publication number: KR20210099557A
Application number: KR1020217013236A
Authority: KR
Inventors: 토비아스 호프만
Original assignee: 히르쉬포겔 움폼테히닉 게엠베하
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2021-08-12
Also published as: DE102018126551B3; CN112888879A; WO2020083707A1; US20210356025A1; US11365794B2; CN112888879B; EP3850244A1; EP3850244B1

Abstract

본 발명은 스퍼 기어 차동장치(1)로서, 상기 차동장치는: 차동 축(X)을 중심으로 순환하는 유성 캐리어; 차동 축(X)과 동축으로 배열된 제1 스퍼 기어(3); 차동 축(X)과 동축으로 배열된 제2 스퍼 기어(4); 및 서로 맞물리는 적어도 한 쌍(5)의 유성 기어(6, 7); 를 포함하며, 한 쌍의 유성 기어는 유성 캐리어(2)에 회전 가능하게 배열되며, 각각의 유성 기어(6, 7)은 하나의 출력 스퍼 기어(3, 4)와 맞물리며, 출력 스퍼 기어(3, 4) 및/또는 유성 기어(6, 7) 중 적어도 하나는 원추형 톱니이며, 유성 기어(6, 7)가 서로에 대하여 회전할 때, 출력 스퍼 기어(3, 4) 및/또는 유성 기어(6, 7)의 적어도 하나는 블로킹 효과가 발생하는 위치로 이동되는 스퍼 기어 차동장치에 관한 것이다.

Description

블로킹 기능을 가지는 스퍼 기어 차동장치

본 발명은, 특히 자동차를 위한, 스퍼 기어 차동장치에 관한 것으로, 이는 차동 축을 중심으로 순환하는 유성 캐리어, 차동 축에 동축으로 배열된 제1 출력 스퍼 기어, 차동 축에 동축으로 배열된 제2 출력 스퍼 기어, 및 서로 맞물리는 적어도 한 쌍의 유성 기어를 포함하며, 상기 적어도 한 쌍의 유성 기어는 유성 캐리어에 회전 가능하게 배열되며, 각 유성 기어는 하나의 출력 스퍼 기어와 맞물린다. 본 발명은 또한 이러한 스퍼 기어 차동장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.

도입부에 언급된 유형의 스퍼 기어 차동장치는 원칙적으로 종래 기술로 알려져 있다. 스퍼 기어 차동장치는 베벨(bevel) 기어 세트로 작동하는 기존 차동장치의 대안이다. 요컨대, 차동장치 및/또는 스퍼 기어 차동장치는, 예를 들어 코너링을 허용하기 위해 차동장치에 의해 구동되는 두 바퀴가 서로 다른 속도로 회전 할 수 있도록 설계되었다. 스퍼 기어 차동장치는 DE 10 2012 208 806 A1 및 DE 10 2007 040 475 A1에 예를 들어 설명되어 있다.

블로킹 효과로 차동에 의해 야기되는 효과를 상쇄하기 위해 제공되는 잠금 차동 장치는 또한 종래 기술로부터 알려져 있다. 이는 예를 들어 바퀴 중 하나에서 미끄러짐이 발생하는 경우와 같은 특정 상황에서 유리하다. 이 경우, 블로킹 효과가 없는 차동장치(개방 차동장치)를 사용하면 한 바퀴가 회전하는 반면 다른 바퀴는 거의 회전하지 않거나 전혀 회전하지 않는다. 이 경우 블로킹 효과는 미끄러짐 없이 휠에 더 많은 토크가 전달되도록 한다. 즉, 출력 스퍼 기어 사이의 상대 속도가 감소한다. 특정 응용 분야에서 블로킹 효과는 예를 들어 유틸리티 차량이 일시적으로 어려운 지형이나 들판을 통과해야 하는 경우 출력 스퍼 기어 사이에 단단한 결합을 가져올 수도 있다.

종래 기술로부터 알려진 스퍼 기어 차동장치의 단점은 생산 비용이 상대적으로 높다는 것이다. 이는 특히 출력 스퍼 기어와 유성 기어의 톱니와 관련이 있다. 따라서, 기능적 사용을 위해 앞서 언급 한 기어 휠은 특히 필요한 엄격한 공차를 유지할 수 있도록 여러 후 처리 단계(디버링 등)를 거쳐야 한다. 더욱이, 종래 기술로부터 알려진 스퍼 기어 차동장치는 비교적 많은 양의 구조적 공간을 필요로 한다. 이는 특히 스퍼 기어 차동 장치의 블로킹 효과를 발생시키기 위해 추가 장치가 사용될 때 적용된다. 이러한 종래 기술로부터 진행하여, 본 발명의 목적은 종래 기술로부터 상기 언급 된 단점을 개선하는 것, 즉 보다 쉽게 생산될 수 있는 스퍼 기어 차동 장치를 제공하는 것이다.

이하의 설명을 읽을 때 또한 언급되거나 통상의 기술자에 의해 식별될 수 있는 이들 및 다른 목적은 독립 청구항 및 방법에 의해 달성된다. 상기 독립 청구항으로 부터의 발전 사항은 종속 청구항에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 스퍼 기어 차동장치는 다음을 포함한다: 차동축을 중심으로 순환하는 유성 캐리어, 차동 축에 동축으로 배열된 제1 출력 스퍼 기어, 마찬가지로 차동 축에 동축으로 배열된 제2 출력 스퍼 기어, 및 서로 맞물리는 적어도 한 쌍의 유성 기어를 포함하고, 상기 한 쌍의 유성 기어는 유성 캐리어에 회전 가능하게 배열되며, 각 유성 기어는 하나의 출력 스퍼 기어와 맞물린다. 출력 스퍼 기어 및/또는 유성 기어 중 적어도 하나는 유성 기어가 서로에 대해 회전 할 때 출력 스퍼 기어 중 적어도 하나 및/또는 블로킹 효과가 발생하는 위치로 이동한다.

이 경우, 톱니 모양의 비스듬한 및/또는 테이퍼 모양으로 인해 원추형 톱니는 회전 운동을 추가 운동으로 변환할 수 있게 한다. 두 개의 맞물리는 기어 휠이 서로에 대해 회전하면, 기어 휠 중 하나 또는 둘 모두의 원추형 톱니로 인해, 예를 들어 서로 멀어 지거나 서로를 향하여 기어 휠이 다른 방향으로 상대적으로 이동한다. 따라서, 출력 스퍼 기어 및/또는 유성 기어 중 적어도 하나의 이러한 추가 이동은 차단 효과를 달성하기 위해 유리하게 사용된다. 따라서, 차단 효과를 증가시키는 추가 장치는 최적으로 제거 및/또는 더 작은 추가 블로킹 효과가 생성된다. 또한, 원추형 톱니의 생산에 적합한 생산 방법은 더 적은 후 처리 단계를 필요로 하기 때문에 원추형 톱니는 보다 효율적인 생산에 적합하다. 최적으로 각각의 톱니는 단일 생산 단계에서 생산될 수 있다.

바람직하게는, 적어도 한 쌍의 유성 기어의 유성 기어는 원추형 톱니으로되어 있어 유성 기어가 서로에 대해 회전 할 때 유성 기어는 유성 기어가 유성 기어가있는 위치에 도달하기 위해 유성 기어 방향으로 이동한다. 기어는 유성 캐리어를 눌러 블로킹 효과를 가져온다. 따라서, 마찰력은 유성 캐리어에 대해 유성 기어를 가압함으로써 생성 될 수 있으며, 상기 마찰력은 서로에 대한 유성 기어의 회전 속도 및/또는 회전 운동을 지연시키고 따라서 블로킹 효과를 야기한다. 서로에 대한 유성 기어의 회전 속도, 서로에 대한 출력 스퍼 기어의 상대 속도도 감소시킨다. 따라서, 차단 효과는 특히 효과적인 방식으로 달성될 수 있다.

적어도 한 쌍의 유성 기어의 유성 기어는 원추형 톱니형으로 되어있어 유성 기어가 서로에 대해 회전 할 때 유성 기어가 반대 방향으로 이동하여 유성 기어가 블로킹 효과를 가져온다. 따라서, 잠금 차동장치의 콤팩트 한 디자인으로 간단한 방식으로 블로킹 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게는, 출력 스퍼 기어는 원추형 톱니가 있어, 유성 기어가 서로에 대해 회전할 때 출력 스퍼 기어가 서로를 향해 상대적으로 이동하여 출력 스퍼 기어가 서로 밀착되어 차단 효과에 대해. 따라서, 출력 스퍼 기어가 서로를 압박함으로써 출력 스퍼 기어 사이에 마찰력이 생성되고, 상기 마찰력은 더 빠른 출력 스퍼 기어에서 더 느린 출력 스퍼 기어로 토크가 전달되도록 한다. 결과적으로, 출력 스퍼 기어의 상대 회전 속도가 감소하여 블록킹 효과가 효과적으로 달성된다.

대안으로, 출력 스퍼 기어가 원추형 톱니 모양으로 되어있어, 유성 기어가 서로에 대해 회전할 때 출력 스퍼 기어가 출력 스퍼 기어가 있는 위치에 도달하기 위해 유성 캐리어의 방향으로 이동하도록 제공될 수 있다. 유성 캐리어를 눌러서 블로킹 효과를 가져온다. 즉, 각각의 출력 스퍼 기어를 유성 캐리어에 대고 누르면 출력 스퍼 기어의 회전 속도가 유성 캐리어의 회전 속도에 맞춰 조정된다. 따라서 서로에 대한 출력 스퍼 기어의 회전 속도가 감소하고 블로킹 효과가 효과적으로 달성된다.

유성 캐리어는 각각의 유성 기어에 대해 하나의 정의된 마찰 영역을 가질 수 있으며, 각 유성 기어는 (차단 효과를 발생시키기 위해) 누를 수 있다. 따라서, 특히 각 유성 기어와 유성 캐리어 사이에 작용하는 압축력 및/또는 수직력에 의해 야기되는 마모가 감소될 수 있다.

각각의 마찰 영역은 마찰 영역과 마찰 영역에 대해 가압하는 유성 기어 사이의 마찰을 증가시키기 위한 구조, 특히 마찰 디스크를 가질 수 있다. 따라서, 증가 된 마찰 및 증가 된 마찰력(접착 및/또는 슬라이딩 마찰력)에 의해 블로킹 효과가 효과적으로 증가 할 수 있다. 바람직하게는, 구조 (축 방향)는 유성 캐리어로부터 돌출된다. 따라서, 각각의 유성 기어가 유성 캐리어를 압박하기 위해 커버해야 하는 경로 및/또는 차단 효과를 발휘하는 구조가 감소 될 수 있고; 따라서 차단 효과가 훨씬 더 빨리 발생할 수 있습니다.

각각의 마찰 영역은 유성 캐리어에 리세스를 가질 수 있으며, 구조는 바람직하게 내부에 수용된다. 따라서 스퍼 기어 차동장치는 컴팩트한 디자인 일 수 있다.

각각의 유성 기어는 바람직하게는 각각의 마찰 영역 및/또는 각각의 구조에 대해 유성 캐리어에 대해 가압하기 위한 (반경 및/또는 축 방향) 돌출부를 가질 있다. 이러한 방식으로, 각각의 유성 기어가 유성 캐리어 및/또는 차단 효과를 발휘하기 위한 각각의 마찰 영역/구조를 누르기 위해 커버해야 하는 경로가 감소될 수 있고; 따라서 차단 효과가 훨씬 더 빨리 발생할 수 있다.

각각의 경우에, 제1 및/또는 제2 출력 스퍼 기어는 (더 많은) 마찰 영역을 가질 수 있고, 각각의 다른 출력 스퍼 기어는 (차단 효과를 야기하기 위해) 그에 대해 누를 수 있다. 따라서, 특히 출력 스퍼 기어 사이에 작용하는 압축력 및 / 또는 수직력에 의해 야기되는 마모가 감소될 수 있다.

각각의 (추가적인) 마찰 영역은 마찰 영역에 대해 각각 가압되는 마찰 영역과 출력 스퍼 기어 사이의 마찰을 증가시키기 위한 구조, 특히 마찰 디스크를 가질 수 있다. 따라서 차단 작용은 증가 된 마찰에 의해 증가되고 따라서 증가 된 마찰력에 의해 증가될 수 있다.

특히 콤팩트 한 디자인을 위해, 각각의 (추가적인) 마찰 영역은 각각의 출력 스퍼 기어에 리세스를 가질 수 있으며, 구조는 바람직하게 내부에 수용된다.

각각의 원추형 톱니의 팁 직경이 각각의 원추형 톱니의 제1 전면에서 제2 전면으로 (연속적으로) 감소하고 각각의 원추형 톱니의 루트 직경이 동일하게 유지되거나 (연속적으로) 증가 또는 감소하는 것이 바람직하다 각각의 원추형 톱니의 첫 번째 전면에서 두 번째 전면으로. 즉, 치아 팁을 둘러싸는 표면이 원추형으로 테이퍼지거나 제 1 전면에서 제 2 전면으로 떨어지도록 연장되는 것이 바람직하며, 치아 뿌리를 둘러싸는 표면은 제 1 전면에서 원통형으로 연장된다. 즉, 각각의 회전 축에 평행하거나 원추형으로 테이퍼링 및 / 또는 떨어지거나 원추형으로 넓어진다.

유리하게는, 각각의 원추형 톱니는 3도 내지 45도 범위의 피치 콘 각도를 갖는다. 다른 예에서, 피치 원추 각도는 또한 5도 내지 35도, 10도 내지 30도, 또는 20도 내지 25도 범위일 수 있다.

바람직하게는, 각각의 원추형 톱니는 적어도 하나의 출력 스퍼 기어 및/또는 유성 기어를 각각 생성하기 위한 드래프트 각도에 의해 형성된다. 다시 말해서, 원추형 및/또는 테이퍼 형 톱니의 사선 형상을 형성하기 위해 금형에서 각 기어 휠을 간단히 제거하기 위해 제공되는 구배 각도가 동시에 제공 될 수 있습니다.

특히 유리하게 생산하기 위해, 유성 기어 및 / 또는 출력 스퍼 기어는 성형 방법, 특히 압력 성형 방법으로 생산될 수 있다. 특히 바람직한 예시적인 실시 예에서, 형성 방법은 단조, 특히 드롭 단조이다. 이러한 생산 방법은 특히 출력 스퍼 기어가 동일한 부품으로 구성되거나 유성 기어가 동일한 부품으로 구성되는 경우에 적합합니다.

스퍼 기어 차동 장치는 서로 맞물리고 유성 캐리어에 회전 가능하게 배열되는 적어도 2, 3, 4, 5 또는 6 쌍의 유성 기어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 더 큰 차단 효과를 얻기 위해 유성 기어에 의해 발생하는 차단 효과가 누적 될 수 있다.

추가 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 스퍼 기어 차동장치를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 차동 축을 중심으로 순환하기 위한 유성 캐리어를 제공하고, 차동 축에 동축으로 제 1 출력 스퍼 기어를 제공하고, 차동 축에 동축으로 제 2 출력 스퍼 기어를 제공하고, 적어도 한 쌍의 유성 기어를 제공하는 단계를 포함한다. 서로 맞물리고, 상기 쌍은 각 유성 기어가 하나의 출력 스퍼 기어와 맞물리도록 유성 캐리어에 회전 가능하게 배열된다. 출력 스퍼 기어 및/또는 유성 기어 중 적어도 하나(또는 모두)는 유성 기어가 서로에 대해 회전할 때 출력 스퍼 기어 중 적어도 하나 및/또는 블로킹 효과가 발생하는 위치로 이동한다. 스퍼 기어 차동 장치에 대해 설명된 상술한 실시 예 및 장점은 방법에도 동일하게 적용된다.

본 명세서에 포함되어 있음.

본 발명은 본 발명의 유리한 예시적인 실시 예가 도시된 도면을 참조하여 이하에서 예로서 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 스퍼 기어 차동장치의 예시적인 실시 예의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 스퍼 기어 차동장치의 측면도를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 측면도를 나타내며, 특히 출력 스퍼 기어 및 유성 기어를 설명하기 위해, 예로서 도시 된 유성 캐리어의 일부가 생략되어 있다.
도 4는 도 1 내지 3에 도시된 스퍼 기어 차동장치의 평면도를 도시하며, 출력 스퍼 기어 및 유성 기어를 예시하기 위해, 예로서 도시된 유성 캐리어가 생략되었다.
도 5는 도 1 내지 도 4에서 예로서 도시된 유성 캐리어의 일부의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 6은 도 1 내지 4에서 예시로서 도시된 출력 스퍼 기어 중 하나의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 7은 도 1 내지 도 4에 도시된 유성 기어 중 하나의 개략적 사시도를 도시한다.
도 8은 팁 콘(tip cone) 각도, 피치 콘(pitch cone) 각도 및 루트 콘(root cone) 각도가 표시된 도 7에 도시된 유성 기어의 측면도를 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 스퍼 기어 차동장치(1)를 예로서 도시하며, 이는 공지된 방식으로 코너링 동안 자동차의 출력 샤프트의 상이한 회전 속도가 보상되는 것을 보장한다. 스퍼 기어 차동장치 (1)는 차동 축(X) 주위를 순환하도록 제공되고, 예를 들어 연소 엔진 또는 전기 기계와 같은, 기계에 의해, 기어 박스 및 관절형(articulated) 샤프트를 통해 기계, 예를 들어 내부 장치에 의해 구동되는 유성 캐리어(및/또는 차동 하우징)(2)를 갖는다. 이를 위해, 예를 들어, 기계의 동력을 유성 캐리어(2)로 전달하기 위해 구동 요소가 유성 캐리어(2)와 함께 형성되는 것이 구비될 수 있다. 구동 요소는 예를 들어 일체형 및/또는 재료 구성을 통해 유성 캐리어(2)와 분리 가능하게 또는 일체형으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 유성 캐리어(2)는 방사상으로 연장되고, 구동 요소는 이 방사상 연장부로 구성된다. 예를 들어, 구동 요소는 스퍼 기어이다.

스퍼 기어 차동장치(1)는 또한 차동 축(X)에 동축으로 배치된 제 1 출력 스퍼 기어(제 1 태양 기어) (3) 및 차동 축(X)에 동축으로 배치 된 제2 출력 스퍼 기어(제2 태양 기어) (4)를 갖는다. 각각의 출력 스퍼 기어(3, 4)는 유성 캐리어(2)의 대응하는 베어링 영역(2a)에 각각의 출력 스퍼 기어 (3, 4)를 회전 가능하게 장착하기 위한 하나의 베어링 영역 (3a, 4a)을 구비하여, 출력 스퍼 기어(3, 4)가 유성 캐리어(2)에 대해 차동 축(X)를 중심으로 회전할 수 있도록 한다. 베어링 영역(3a, 4a) 각각은 바람직하게는 돌출부로서 구성된다. 각각의 출력 스퍼 기어(3, 4)는 추가적으로 하나의 개별(추가) 베어링 영역(3b, 4b)을 가지며, 이를 통해 각각의 출력 스퍼 기어(3, 4)가 회전 측면에서 각각의 출력 샤프트에 고정적으로 연결된다. 따라서, 각 출력 샤프트는 차동 축(X)에 동축으로 배치된다. 각각의 베어링 영역(3b, 4b)은 각각의 출력 스퍼 기어(3, 4)에서 보어, 특히 관통 보어로서 구성될 수 있다.

스퍼 기어 차동장치(1)는 또한 서로 맞물리고 유성 캐리어(2)에 회전 가능하게 배열된 적어도 한 쌍의 유성 기어(6, 7)를 갖으며, 유성 기어(6, 7)는 하나의 출력 스퍼 기어(3, 4)와 맞물린다. 스퍼 기어 차동장치(1)의 도 1 내지 4에 도시된 예시적인 실시 예에서, (제 1) 유성 기어(6)는 제1 출력 스퍼 기어(3)와 맞물리며, (제 2) 유성 기어(7)는 제 2 출력 스퍼 기어(4)와 맞물린다. 도 1 내지 4에서, 확인할 수 있듯이 유성 캐리어(2)에는 서로 맞물리는 3 쌍(5)의 유성 기어(6, 7)가 회전 가능하게 배치될 수 있다. 다른 예시적인 실시 예에서 2개, 4개, 5개 또는 6개의 쌍(5)의 서로 맞 물리는 유성 기어(6, 7)가 배열될 수 있다. 서로 맞물리는 유성 기어(6, 7)의 복수 쌍(5)은 바람직하게는 차동 축(X)을 중심으로 균등하게 분포되도록 배열된다.

각각의 유성 기어(6, 7)는 유성 캐리어(2)에서 각각의 회전축(P)을 중심으로 회전 가능하게 배열 및/또는 장착된다. 각각의 회전축(P)은 차동 축(X)에 실질적으로 평행하다. 각각의 유성 기어(6, 7)는 유성 캐리어(2)에 형성된 대응하는 베어링 영역(2b)에 각각의 유성 기어(6, 7)를 장착하기 위한 하나의 베어링 영역(6a, 7a)을 가질 수 있다. 각각의 베어링 영역(6a, 7a)은 각각의 베어링 축(P)을 중심으로 회전 가능하게 장착되도록, 베어링 영역(2b)의 대응하는 리세스에 회전 가능하게 배열 및/또는 장착되는 적어도 하나의 돌출부를 가질 수 있다. 각각의 베어링 영역(6a, 7a)은 또한 각각의 유성 기어(6, 7)의 대향 측면에 제공되고 각각의 경우 베어링 영역 (2b)의 대응하는 리세스에 회전 가능하게 배열되는 2개의 돌출부를 가질 수 있다.

도 1에서 확인할 수 있듯이, 유성 캐리어(2)는 예를 들어 출력 스퍼 기어(3, 4) 및 유성 기어(6, 7)의 간단한 장착을 허용하기 위해, 다중 부분, 특히 두 부분 구성일 수 있다. 특히, 유성 캐리어(2)의 두 부분은 실질적으로 동일하게 구성 될 수 있다. 다중 부분, 특히 두 부분으로 구성된 유성 캐리어(2)의 일부는 도 5에 예시로 도시된다.

본 발명에 따르면, 따라서, 출력 스퍼 기어(3, 4) 및/또는 유성 기어(6, 7) 중 적어도 하나는 유성 기어(6, 7)가 서로에 대해 회전 할 때, -즉, 스퍼 기어 차동장치(1)에 의해 출력 축에서 다른 회전 속도가 생성되는 경우- 출력 스퍼 기어(3, 4) 및/또는 유성 기어(6, 7) 중 적어도 하나는 블로킹 효과가 발생하는 위치로 이동된다. 도면에 도시된 예시적인 실시 예에서, 출력 스퍼 기어(3, 4) 및 유성 기어(6, 7) 모두는 원추형 톱니 형상, 즉 원추형 톱니(3c, 4c, 6c, 7c)를 갖는다. 이는 특히 도 4, 6 및 7에서 명확하게 식별될 수 있다.

도면에 도시 된 예시적인 실시 예에 따르면, 블로킹 효과는 다음과 같이 발생한다. 유성 기어(6, 7)가 서로에 대해 회전하면, 원추형 톱니(6c, 7c)는 유성 기어(6, 7)가 유성 캐리어(2)의 방향, 특히 반대 방향으로 이동하게 한다. 따라서, 유성 기어(6, 7)는 각각의 경우에 각각의 회전축(P)을 따라 축 방향으로 이동된다. 즉, 각각의 베어링 영역(6a, 7a)은 또한 각각의 유성 기어(6, 7)가 유성 캐리어 (2)에 축 방향으로 변위 가능하게 배열 및/또는 장착되게 한다. 따라서, 도 1 및 4를 볼 때, 유성 기어(6)는 오른쪽으로 이동하고 유성 기어(7)는 왼쪽으로 이동한다. 이 움직임으로 인해, 각각의 경우에, 유성 기어(6, 7)는 마침내 유성 기어(6, 7)가 유성 캐리어(2)를 누르는 위치에 도달하여 블로킹 효과를 발생시킨다. 즉, (마찰)힘은 유성 기어(6, 7)를 유성 캐리어(2)에 대해 가압함으로써, 생성되며, 이 힘은 서로에 대한 유성 기어(6,7)의 회전 속도를 지연시키고, 이에 의해 동시에 출력 스퍼 기어(3, 4)의 회전 속도를 서로에 대해 감소시키고, 따라서 출력 샤프트의 회전 속도를 서로에 대해 감소시키고, 상기 출력 샤프트는 상기 출력 스퍼 기어에 회전 측면에서 고정적으로 연결된다.

상술한 효과를 더욱 강화하기 위해, 특히 도 1에서 식별될 수 있는 유성 캐리어(2)는 유성 기어(6, 7) 각각에 대해 하나의 정의된 마찰 영역(2c)을 가질 수 있으며, 각각의 유성 기어(6, 7)는 그에 대해 압력을 가할 수 있다. 마찰 영역(2c)은 바람직하게는 유성 캐리어(2)와 각각의 유성 기어(6, 7) 사이의 접촉면에서 발생하는 마모가 감소되도록 설계된다. 이를 위해, 예를 들어 마찰 클러치로부터 알려진 것과 같은 수단이 사용될 수 있다.

도 1의 예에서 볼 수 있듯이, 각각의 마찰 영역(2c)은 마찰 영역(2c)과 마찰 영역(2c)에 대해 가압하는 유성 기어(6, 7) 사이의 마찰을 증가시키기 위한 마찰 디스크(2d)를 가질 수 있다. 마찰 디스크(2d)는 바람직하게는 유성 캐리어(2)로부터(축 방향으로, 즉 차동 축(X)의 방향으로) 돌출되도록 마찰 영역(2c)에 제공되며, 특히 정의된 길이, 예를 들어 0.5 mm만큼 돌출된다. 하지만, 마찰 디스크(2d) 대신에, 마찰 영역(2c)은 마찰 영역(2c)과 마찰 영역(2c)에 대해 가압하는 유성 기어(6,7) 사이의 마찰을 증가시키기 위한 임의의 다른 구조를 가질 수도 있으며, 상기 구조는 바람직하게는 유성 캐리어로부터 돌출된다. 마찰 영역(2c)은 바람직하게는 유성 캐리어(2)에 구성되는 리세스를 가지며, 구조 및/또는 마찰 디스크(2d)는 예를 들어 그 안에 수용된다. 리세스는 바람직하게는 리 세스에 수용된 구조가 전술한 바와 같이 유성 캐리어(2)로부터 약간 돌출될 수 있도록 깊이를 갖는다. 바람직하게는 깊이는 1mm이고, 바람직하게는 1.5mm 두께인 구조 및/또는 마찰 디스크가 유성 캐리어(2)로부터 0.5mm 돌출되도록 한다.

식별될 수 있는 바와 같이, 특히 도 1, 4 및 7에서 각각의 유성 기어(6, 7)는 (방사형 및/또는 축 방향) 돌출부(6b, 7b)를 가질 수 있으며, 이는 유성 캐리어(2) 및/또는 각각의 마찰 영역(2c)을 가압하기 위한 것이다. 식별된 바와 같이, 특히 도 7에서 돌출부(6b, 7b)는 바람직하게는 각각의 베어링 영역(6a, 7a), 특히 각각의 베어링 영역 (6a)의 돌출부와 함께 회전축 (P)에 일체로 및/또는 동축으로 구성된다. 유성 캐리어(2) 및/또는 각각의 마찰 영역(2c)에 대해 가압하는 각각의 돌출부 (6b, 7b)의 표면 유성 캐리어(2) 및/또는 마찰 영역(2c) 사이의 마찰을 증가시키기 위한 구조를 가질 수 있고 유성 기어(6b, 7b)는 유성 캐리어(2) 및/또는 마찰 영역(2c)을 압박한다.

스퍼 기어 차동장치(1)의 출력 스퍼 기어(3, 4)는 원추형 톱니(3c, 4c)와 유성 기어(6, 7)가 서로에 대해 회전하기 때문에 원추형 톱니가 있으며, 출력 스퍼 기어는 블로킹 효과가 발생하는 위치로 이동된다. 따라서, 출력 스퍼 기어(3, 4)는 바람직하게는 유성 캐리어(2)에 대해 축 방향으로 변위 가능하게 장착(차동 축 X를 따라)된다. 보다 구체적으로, 도 1 내지 도 4에 도시 된 출력 스퍼 기어(3, 4)는 최종적으로 출력 스퍼 기어(3, 4)가 서로 압착하여 블로킹 효과를 일으키는 위치에 도달하기 위해 서로를 향해 상대적으로 이동된다. 따라서, 출력 스퍼 기어가 서로에 대해 누르는 힘이 생성되고, 출력 스퍼 기어 (3, 4) 사이의 마찰력 증가로 인해, 이 힘은 출력 스퍼 기어(3, 4)의 상대 회전 속도를 서로 감소시키고 결과적으로, 출력 샤프트의 상대 회전 속도가 서로에 대해 회전하고, 상기 출력 샤프트는 회전 측면에서 상기 출력 스퍼 기어에 고정적으로 연결되며; 따라서, 토크는 더 빠른 출력 스퍼 기어에서 더 느린 출력 스퍼 기어로 (직접) 전달된다.

상술한 출력 스퍼 기어(3, 4)에 의한 블로킹 효과를 증가시키기 위해, 제1 및/또는 제2 출력 스퍼 기어(3, 4)는 각각 (더) 마찰 영역을 가질 수 있으며, 각각의 다른 출력 스퍼 기어(3, 4)는 그에 대해 누를 수 있다. 마찰 영역은 바람직하게는 각각의 다른 출력 스퍼 기어(3, 4)에 대향하는 각각의 출력 스퍼 기어(3, 4)의 표면에 제공된다. (추가)마찰 영역은 특히 전술 한 마찰 영역 (2c)에 대응하도록 구성될 수 있다. 따라서, (추가적인) 마찰 영역은 예를 들어 마찰 영역과 마찰 영역에 대해 누르는 각각의 출력 스퍼 기어(3, 4) 사이의 마찰을 증가시키기 위한 구조, 특히 마찰 디스크를 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 마찰 영역은 각각의 출력 스퍼 기어(3, 4)에 구성된 리세스, 즉 바람직하게는 내부에 수용되는 구조, 즉 마찰 디스크를 갖는다.

출력 기어(3, 4)가 서로에 대해 회전하는 유성 기어(6, 7)로 인해 서로를 향해 상대적으로 이동하는 출력 스퍼 기어(3, 4)의 상술한 원추형 톱니에 대한 대안으로서, 출력 스퍼 기어(3, 4) 또한 원추형 톱니를 구비할 수 있다. 따라서, 유성 기어(6, 7)의 상대적인 회전으로 인해, 출력 스퍼 기어(3, 4)가 유성 캐리어(2)를 누르는 위치에 도달하기 위해 유성 캐리어(2)의 방향으로 이동하여, 블로킹 효과를 가져온다. 즉, 바람직한 예시적인 실시 예에서 사용되고 서로를 향해 이동하는 출력 스퍼 기어(3, 4)의 이동 방향은 원추형 톱니(3c, 4c)의 대응하는 설계에 의해 반전될 수 있으며 따라서 출력 스퍼 기어(3, 4)와 각각의 유성 기어(6, 7)사이의 결합이 달성된다. 유성 기어(6, 7)에도 동일하게 적용된다.

본 발명은 상술한 바와 같이 출력 스퍼 기어(3, 4) 및 유성 기어(6, 7) 모두에 의해 블로킹 효과를 발생시키는 바람직한 것으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 출력 스퍼 기어(3, 4)의 상술한 실시 예에 의해서만 블로킹 효과가 발생할 수도 있다. 대안으로, 블로킹 효과는 또한 유성 기어(6, 7)의 전술한 실시 예에 의해서만 발생할 수 있다. 또한, 두 출력 스퍼 기어(3, 4) 및/또는 두 유성 기어(6, 7)이 모두 원추형 톱니가 될 필요는 없다. 예를 들어, 스퍼 기어(3, 4) 및/또는 출력 유성 기어(6, 7)를 움직임으로써, 출력 스퍼 기어(3, 4) 중 하나만 및/또는 유성 기어(6, 7) 중 하나만 원추형으로 치환되어 본 발명에 따른 블로킹 효과를 발생시키도록 제공될 수 있다.

원추형 톱니가 있는 각각의 기어 휠, 즉 출력 스퍼 기어(3, 4) 중 하나 또는 둘 다 및/또는 유성 기어(6, 7) 중 하나 또는 둘 다(특히 그림 6 및 7 참조)는 스퍼 기어 차동장치(1)에서 베벨 기어의 기어 휠 형상을 갖는다는 차이점이 있는 상응하는 스퍼 기어로서 사용된다. 각 원추형 톱니(6c, 7c)의 팁 직경이 각 원추형 톱니(6c, 7c)의 제1 전면으로부터 예를 들어 돌출부(6b, 7b)의 부분에 구비된 원추형 톱니(6c, 7c)의 제2 전면까지 감소하는 것이 유성 기어(6, 7)에 관하 예시로서 도 8에서 식별될 수 있으며, 각각의 원추형 톱니(6c, 7c)의 루트 직경은 또한 각각의 원추형 톱니의 제1 전면에서 제2 전면으로 감소한다. 하지만, 대안으로, 각각의 원추형 톱니(6c, 7c)의 루트 직경이 동일하게 유지되거나 각각의 원추형 톱니(6c, 7c)의 제1 전면에서 제2 전면으로 증가하는 것이 제공 될 수도 있으며, 즉, 각각의 기어 휠은-스퍼 기어의 경우와 같이-실질적으로 원통형 인 롤링 표면을 가지며, 치형의 프로파일은 테이퍼 및 / 또는 원추에 따라 치형의 전면으로부터 치형의 다른 전면으로 (연속적으로 및 단조롭게) 변한다. 따라서 원추형 톱니가 있는 각 기어 휠도 피치 원추 각도를 갖는다. 식별될 수 있는 바와 같이, 예를 들어 도 4에서, 원추형 톱니의 테이퍼 형상(즉, 각각의 기어 휠의 원추형 톱니 및 / 또는 테이퍼 형상을 형성하기위한 설계)은 바람직하게는 블로킹 효과를 일으키는 위치에 도달하기 위해 각 기어 휠의 이동 방향에 해당하는 방향으로 테이퍼된다.

도 8에서 명확하게 확인할 수 있듯이, 팁 콘 각도, 피치 콘 각도 및 각 원추 톱니의 루트 콘 각도로부터의 중간 선(half-line)이 예를 들어 회전 축(P)의 교차점에서 교차하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 팁 콘 각도, 피치 콘 각도 및 루트 콘 각도는 모두 (약간) 다르지만 항상 같은 방향으로 진행한다. 예를 들어, 피치 원추 각도는 3도 내지 45도범위일 수 있다. 다른 예에서, 피치 원추 각도는 5º내지 35 내지 30도, 또는 20도 내지 25도범위일 수 있다. 팁 콘 각도는 특히 바람직하게는 3도 또는 5도이다. 루트 콘 각도는 특히 바람직하게는 5º또는 3º이다. 바람직하게는, 원추형 톱니(각각의 치아의 평면도에서 볼 때)는 직선형 또는 비스듬한 톱니 형, 즉 특히 각각의 회전축 (P)에 평행하거나 비스듬하게 구성된다(각각의 치아의 평면도에서 볼 때). 예를 들어, 톱니 유형은 나선형 톱니이다(예: 도 3 참조).

각각의 기어 휠의 원추형 톱니 모양의 특별한 이점은 특히 이러한 기어 휠이 더 쉽게 생산될 수 있다는 것이다. 따라서, 생산될 기어 휠은 생산 공정에서 생성 및/또는 성형된 원추형 톱니, 즉 테이퍼 형상에 의해 제공되는 경사 톱니로 인해 각각의 기어 휠을 생산하기 위한 상응하는 몰드로부터 더 쉽게 제거될 수 있다. 이것은 특히 각각의 기어 휠이 비스듬하게 톱니가 있지 않을 때 유리하다. 따라서, 각각의 원추형 톱니는 각각의 기어 휠을 생성하기 위해 적어도 드래프트 각도에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 드래프트 각도는 특히 구성 요소(이 경우에는 기어 휠)가 그렇지 않으면 구성 요소를 생산하기 위해 각각의 주형에 고정되어 남아 있기 때문에 유리하다. 특히, 예를 들어 압력 성형 방법과 같은 성형 방법은 유성 기어(6, 7) 및/또는 출력 스퍼 기어(3, 4)를 생산하는데 적합하며, 특히 원추형 톱니가 있는 기어 휠에 적합하다. 성형 방법이 단조, 특히 드롭 단조 인 경우 특히 바람직하다. 강철은 각각의 톱니 바퀴를 생산하는 데 선호되는 재료로 사용된다. 각각의 기어 휠 및/또는 그 재료, 즉 특히 강철은 템퍼링 및/또는 경화될 수 있다.

본 발명은 도시 된 예시적인 실시 예로 제한되지 않는다. 상기 설명되거나 도면에 도시 된 모든 특징, 즉 특히 출력 스퍼 기어(3, 4) 및 유성 기어(6, 7)의 특징은 유리하게는 본 발명의 범위 내에서 임의의 방식으로 함께 결합될 수 있다.

Claims

스퍼 기어 차동장치(1)로서,
상기 차동장치는:
차동 축(X)을 중심으로 순환하는 유성 캐리어;
차동 축(X)과 동축으로 배열된 제1 스퍼 기어(3);
차동 축(X)과 동축으로 배열된 제2 스퍼 기어(4); 및
서로 맞물리는 적어도 한 쌍(5)의 유성 기어(6, 7); 를 포함하며,
한 쌍의 유성 기어는 유성 캐리어(2)에 회전 가능하게 배열되며, 각각의 유성 기어(6, 7)은 하나의 출력 스퍼 기어(3, 4)와 맞물리며,
출력 스퍼 기어(3, 4) 및/또는 유성 기어(6, 7) 중 적어도 하나는 원추형 톱니이며, 유성 기어(6, 7)가 서로에 대하여 회전할 때, 출력 스퍼 기어(3, 4) 및/또는 유성 기어(6, 7)의 적어도 하나는 블로킹 효과가 발생하는 위치로 이동되는 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항에 있어서,
적어도 한 쌍의 유성 기어(6, 7) 중 유성 기어(6, 7)는 원추형 톱니이며, 유성 기어(6, 7)가 서로에 대해 회전 할 때, 유성 기어(6, 7)는 유성 기어(6, 7)가 유성 캐리어(2)를 누르는 위치에 도달하기 위해 유성 캐리어(2) 방향으로 이동하여 블로킹 효과를 발생시키는 스퍼 기어 차동장치.
제 2 항에 있어서,
적어도 한 쌍의 유성 기어(6, 7)의 유성 기어는 워추형 톱니이며, 유성 기어(6, 7)가 서로에 대해 회전할 때, 유성 기어(6, 7)는 유성 기어(6, 7)가 유성 캐리어(2)를 누르는 위치에 도달하기 위해 반대 방향으로 이동하여 블로킹 효과를 발생시키는 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
출력 스퍼 기어(3, 4)는 원추형 톱니이며, 유성 기어(6, 7)가 서로에 대하여 회전할 때, 출력 스퍼 기어(3, 4)는 출력 스퍼 기어(3, 4)가 서로 밀어내는 위치에 도달하기 위해 상대적으로 서로를 향해 이동하여 블로킹 효과를 발생시키는 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
출력 스퍼 기어(3, 4)는 원추형 톱니이며, 유성 기어(6, 7)는 서로에 대하여 회전할 때, 출력 스퍼 기어(3, 4)는 출력 스퍼 기어(3, 4)가 유성 캐리어(2)를 누르는 위치에 도달하기 위해 유성 캐리어(2)의 방향으로 이동하여 블로킹 효과를 발생시키는 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
유성 캐리어 (2)는 유성 기어(6, 7) 각각에 대해 정의된 하나의 마찰 영역(2c)을 가지며,
각각의 유성 기어(6, 7)가 누를 수 있는 스퍼 기어 차동장치.
제 6 항에 있어서,
각각의 마찰 영역 (2c)은, 마찰 영역(2c)과 마찰 영역(2c)을 가압하는 유성 기어(6, 7) 사이에서, 마찰을 증가시키기 위한 구조, 특히 마찰 디스크(2d)를 구비하며,
구조(2c)는 바람직하게는 (축 방향응로) 유성 캐리어(2)로부터 돌출되는 스퍼 기어 차동장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
각각의 마찰 영역(2c)은 유성 캐리어(2)에 리세스를 가지며, 구조(2c)는 바람직하게는 그 내부에 수용되는 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 유성 기어(6, 7)는 유성 캐리어(2)를 가압하기 위한 (반경 또는 축 방향의) 돌출부(6b, 7b)를 가지는 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및/또는 제2 출력 스퍼 기어(3, 4)는 각각의 경우 (추가) 마찰 영역을 가지며, 각각의 다른 출력 스퍼 기어(3, 4)가 가압할 수 있는 스퍼 기어 차동장치.
제 10 하에 있어서,
각각의 (추가) 마찰 영역은 마찰 영역과 마찰 영역을 각각 가압하는 출력 스퍼 기어(3, 4) 사이의 마찰을 증가시키기 위한 구조, 특히 마찰 디스크를 가지는 스퍼 기어 차동장치.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
각각의 (추가) 마찰 영역은 각각의 출력 스퍼 기어(3, 4)에 리세스를 가지며, 구조는 바람직하게는 리세스 내부에 수용되는 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
원추형 톱니(3c, 4c, 6c, 7c)의 팁 직경은 각각의 원추형 톱니(3c, 4c, 6c, 7)의 제1 전면에서 제2 전면으로 감소하며,
각각의 원추형 톱니(3c, 4c, 6c, 7)의 루트 직경은 동일하게 유지되거나 각각의 원추형 툽니(3c, 4c, 6c, 7c)의 제1 전면에서 제2 전면까지 증가 또는 감소하는 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 원추형 톱니(3c, 4c, 6c, 7c)는 3도 내지 45도, 바람직하게는 5도 내지 35도, 특히 바람직하게는 10도 내지 30도, 예를 들어 20도 내지 25도 범위의 피치 콘 각을 갖는 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 원추형 톱니(3c, 4c, 6c, 7c)는 출력 스퍼 기어(3, 4) 및/도는 유성 기어(6, 7) 중 적어도 하나를 각각 생성하기 위해 적어도 드래프트 각도에 의해 형성되는 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
유성 기어(6, 7) 및/또는 출력 스퍼 기어(3, 4)는 성형 방법, 특히 압력 성형 방법으로 생상되는 스퍼 기어 차동장치.
제 16 항에 있어서,
성형 방법은 단조, 특히 드롭 단조인 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 2, 3, 4, 5 또는 6쌍의 유성 기어(6, 7)를 포함하며, 이는 서로 맞물리고 유성 캐리어(2)에 회전 가능하게 배열되는 스퍼 기어 차동장치.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 스퍼 기어 차동장치를 생상하는 방법으로서,
상기 방법은:
차동 축(X)을 중심으로 순환하는 유성 캐리어(2)를 제공하는 단계;
차동 축(X)을 동축으로 제1 출력 스퍼 기어(3)를 제공하는 단계;
차동 축(X)을 동축으로 제2 출력 스퍼 기어(4)를 제공하는 단계; 및
서로 맞물리는 하나 이상의 적어도 한 쌍의 유성 기어(6, 7)를 제공하는 단계;를 포함하며,
한 쌍의 유성 기어는 각 유성 기어(6, 7)가 출력 스퍼 기어(3, 4) 맞물리도록 유성 캐리어(2)에 배열되며,
출력 스퍼 기어(3, 4) 및/또는 유성 기어(6, 7) 중 적어도 하나는 원추형 톱니이며, 유성 기어(6, 7)가 서로에 대하여 회전할 때, 출력 스퍼 기어(3, 4) 및/또는 유성 기어(6, 7)의 적어도 하나는 블로킹 효과가 발생하는 위치로 이동되는 방법.