KR20230040139A - 차량 액슬용 기어 조립체 - Google Patents

차량 액슬용 기어 조립체 Download PDF

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KR20230040139A
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강방수
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현대트랜시스 주식회사
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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 액슬용 기어 조립체는, 제1 기어, 상기 제1 기어의 내주에 나사 결합하되, 적어도 일부가 상기 제1 기어를 관통하여 돌출 위치하는 제2 기어, 상기 제2 기어의 돌출부를 감싸도록 구비되는 제1 베어링, 및 상기 제1 기어와 상기 제2 기어의 사이에 구비되고, 상기 제2 기어의 외주를 감싸도록 구비되는 제2 베어링을 포함한다.

Description

차량 액슬용 기어 조립체{GEAR ASSEMBLY FOR VEHICLE AXLE}
본 발명은 차량 액슬용 기어 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 6륜 대형 트럭 차량은, 후방 2 개의 바퀴 축에 파워 트레인(Power Train)의 동력을 제공하기 위해, 차량의 후방 뒤쪽 바퀴 축에 구비되는 리어 액슬(Rear Axle)과, 차량의 후방 앞쪽 바퀴 축에 구비되어 리어 액슬의 전방측 샤프트(Shaft)에 파워 트레인의 동력을 전달하는 포워드 액슬(Forward Axle)을 구비한다.
포워드 액슬은 파워 트레인의 동력을 전달받는 입력축, 입력축에 연결되는 디퍼렌셜 기어(Diffrential Gear), 디퍼렌셜 기어에 결합하는 액슬축, 액슬축을 감싸도록 형성되되 디퍼렌셜 기어에 결합하는 전달 기어, 외주면이 전달 기어와 맞물리게 연결되는 헬리컬 기어, 헬리컬 기어의 내주면에 나사 결합하는 피니언 기어, 및 피니언 기어와 수직하게 기어 연결되는 링 기어를 포함하여 구성된다.
피니언 기어는 헬리컬 기어로부터 링 기어로 파워 트레인의 동력을 전달한다. 피니언 기어는, 동력 전달에 따라 발생하는 고하중을 견딜 수 있도록 지지될 필요가 있다. 그러나 고하중을 견디기 위한 구조만을 고려하면, 제품 중량 및 비용이 증가하는 문제가 존재한다.
대한민국 공개실용신안 제20-2010-0007297호
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 부품수의 저감을 통해 2점 지지 구조를 피니언 기어에 적용함으로써 조립 시간 감소 및 원가를 절감하는 차량 액슬용 기어 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 액슬용 기어 조립체는, 제1 기어; 상기 제1 기어의 내주에 나사 결합하되, 적어도 일부가 상기 제1 기어를 관통하여 돌출 위치하는 제2 기어; 상기 제2 기어의 돌출부를 감싸도록 구비되는 제1 베어링; 및 상기 제1 기어와 상기 제2 기어의 사이에 구비되고, 상기 제2 기어의 외주를 감싸도록 구비되는 제2 베어링;을 포함한다.
상기 제1 기어는, 차량 액슬의 입력축과 디퍼렌셜 기어 조립체로부터 순착적으로 동력을 전달받는 전달 기어에 치합하는 헬리컬 기어일 수 있다.
상기 제2 기어는, 좌측단부의 외주가 상기 제1 기어의 내주에 나사 결합하는 몸통부, 상기 몸통부의 좌측단부로부터 돌출 형성되는 돌출부, 및 상기 몸통부의 우측단부에 형성되는 기어부를 포함하고, 상기 기어부는 상기 차량 액슬의 링 기어에 치합하는 피니언 기어일 수 있다.
상기 제1 베어링은, 상기 돌출부의 외주를 감싸도록 구비될 수 있다.
상기 제2 베어링은, 상기 몸통부의 우측단부의 외주를 감싸도록 구비될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 액슬용 기어 조립체에 의하면, 피니언 기어가 두 개의 베어링에 의해 2 점에서 지지됨으로써 부품수의 저감이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 중량 저감, 및 조립 시간 단축이 가능함으로써 연비 향상 및 원가 절감의 효과가 있다.
또한, 피니언 기어의 2점 지지 구조를 통해 피니언 아웃풋 베어링과 피니언 인웃 베어링 사이에 헬리컬 기어가 위치함으로써 헬리컬 기어의 흔들림이 방지되는 효과가 있다.
도 1은 기어 조립체 일례가 적용되는 차량 액슬의 사시도이다.
도 2는 도 1 의 A-A’방향에서 바라본 차량 액슬의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 기어 조립체의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기어 조립체의 분해 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 기어 조립체 일례가 적용되는 차량 액슬의 사시도이다. 도 2는 도 1 의 A-A’방향에서 바라본 차량 액슬의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 차량 액슬(100)은 6륜 차량(예, 대형 트럭)의 후방 2 개의 바퀴축 중에서 앞쪽 바퀴축에 장착되어, 뒤쪽 바퀴축에 파워 트레인(미도시)의 동력을 제공함과 동시에 앞쪽 바퀴축을 구동하기 위한 것으로서, 하우징(110), 입력축(120), 디퍼렌셜 기어 조립체(130), 액슬축(140), 전달 기어(150), 기어 조립체(160), 및 링기어(170), 및 바퀴축 연결부(180)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 좌우측이 관통 형성되고, 적어도 둘의 서로 다른 부피의 내부 공간을 가지는 대략 이중 원통 형상일 수 있다. 하우징(110)의 내부 공간에는 각종 기어 부품이 구비될 수 있다. 하우징(110)은 6륜 차량의 후방 2개의 바퀴축 중에서 앞쪽 바퀴축 영역에 장착될 수 있다.
입력축(120)은 하우징(110)의 일측 내부 공간에 회전 가능하게 구비될 수 있다. 입력축(120)은 하우징(110)의 일측 내부 공간에 장착된 별도 베어링(BR1)에 끼워져 위치할 수 있다. 입력축(120)은 일측단이 하우징(110)의 일측을 관통하여 외부에 위치할 수 있다. 입력축(120)의 일측단에는 별도 제1 허브(HB1)가 체결될 수 있다. 입력축(120)은 제1 허브(HB1)를 통해 프로펠러 샤프트(미도시)에 연결될 수 있다. 여기서, 프로펠러 샤프트는 엔진 동력을 공급받는 파워트레인(미도시)에 의해 회전 동작함으로써 파워트레인의 출력을 입력축(120)에 전달할 수 있다.
디퍼렌셜 기어 조립체(130)는 하우징(110)의 일측 내부 공간에 구비될 수 있다. 디퍼렌셜 기어 조립체(130)는 입력축(120)에 결합할 수 있다. 디퍼렌셜 기어 조립체(130)는 입력축(120)의 회전에 따라 함께 회전 동작할 수 있다. 디퍼렌셜 기어 조립체(130)의 내주면에는 액슬축(140)이 결합할 수 있다. 디퍼렌셜 기어 조립체(130)는 회전 동작시 액슬축(140)을 회전시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 디퍼렌셜 기어 조립체(130)는 입력축(120)에 결합하는 케이스, 케이스 내측에 서로 마주보게 구비되는 한 쌍의 피니언 기어, 한 쌍의 피니언 기어의 좌측부(도 2 기준)에 치합하는 전방 기어, 및 한 쌍의 피니언 기어의 우측부(도 2 기준)에 치합하는 후방 기어를 포함하여 구성될 수 있다. 전방 기어의 내주면은 액슬축(140)에 결합할 수 있다. 후방 기어는 액슬축(140)이 관통 위치하고 서로 간섭되지 않도록 소정 크기의 내경을 가질 수 있다.
액슬축(140)은 길이가 긴 봉 형상일 수 있다. 액슬축(140)은 일측단이 하우징(110)의 내부 공간에 위치하고, 타측단이 하우징(110)의 우측을 관통하여 하우징(110)의 외부에 위치할 수 있다. 액슬축(140)은 일측단이 디퍼렌셜 기어 조립체(130)에 결합할 수 있다. 액슬축(140)은 디퍼렌셜 기어 조립체(130)의 회전 동작에 따라 회전 운동을 수행할 수 있다. 액슬축(140)의 타측단에는 액슬축(120)의 회전을 용이하게 하는 별도의 베어링(BR2)이 구비될 수 있다. 또한, 액슬축(140)의 타측단에는 별도의 허브(HB2)가 결합할 수 있다. 액슬축(140)은 허브(HB2)를 통해 별도의 연결부재(미도시)와 연결될 수 있다. 액슬축(140)은 허브(HB2)와 연결부재를 통해 리어 액슬(미도시)의 입력축에 연결될 수 있다. 이를 통해 액슬축(140)은 입력축(120)의 회전 동작시, 회전 동력을 리어 액슬(미도시)의 입력축에 전달할 수 있다.
전달 기어(150)는 하우징(110)의 타측 내부 공간에 회전 가능하게 구비될 수 있다. 전달 기어(150)는 디퍼렌셜 기어 조립체(140)에 결합할 수 있다. 전달 기어(150)는 디퍼렌셜 기어 조립체(140)의 회전시, 함께 회전 동작할 수 있다. 전달 기어(150)는 액슬축(140)이 관통 위치하도록 소정의 내경을 가질 수 있다. 전달 기어(150)는 중앙부가 좌우측부보다 세로 방향(도 2 기준)으로 직경이 큰 원통 형상일 수 있다. 전달 기어(150)는 중앙부 외주면에 비틀린 이가 절삭 형성되는 헬리컬 기어 형태일 수 있다. 전달 기어(150)는 좌우측부의 외주에 회전 동작을 원활하게 하는 한 쌍의 베어링(BR3, BR4)이 구비될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 기어 조립체의 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 기어 조립체(160)는 제1 기어(161), 제2 기어(163), 제1 베어링(165), 제2 베어링 (167), 및 제3 베어링(169)를 포함한다.
제1 기어(161)는 전달 기어(150)의 외주와 기어 결합할 수 있다. 제1 기어(161)는 외주면에 비틀린 이가 절삭 형성되는 헬리커 기어 형태일 수 있다. 제1 기어(161)는 전달 기어(150)의 회전시, 전달 기어(150)와 반대 방향으로 회전 동작할 수 있다. 제1 기어(161)는 제2 기어(163)가 관통 결합되도록 소정의 내부 직경을 가질 수 있다. 제1 기어(161)는 내주면에 나사 이(161a)가 형성되어 제2 기어(163)와 나사 결합할 수 있다.
제2 기어(163)는, 제1 기어(161)의 내주면에 나사 결합하는 결합부(163a), 결합부(163a)의 우측단부에 형성되는 기어부(163b), 및 기어부(163b)의 우측단으로부터 돌출 형성되는 돌출부(163c)를 포함할 수 있다. 결합부(163a)는 좌측단부의 외주에 나사 이가 형성된 원형 기둥 형태일 수 있다. 기어부(163b)는 외주에 비틀린 이가 절삭 형성되어 링 기어(170)와 수직하게 치합하는 피니언 기어일 수 있다. 돌출부(163c)는 원통 형상일 수 있다.
제1 베어링(165)은 하우징(110)의 타측 내부 공간에서 소정의 영역에 결합할 수 있다. 제1 베어링(165)은 결합부(163a)의 외주를 감싸도록 구비될 수 있다. 제1 베어링(165)은 제2 기어(163)의 회전 움직임이 원활하도록 지지할 수 있다.
제2 베어링(167)은, 하우징(110)의 타측 내부 공간에서 제1 베어링(165)으로부터 우측 방향(도 2 기준)으로 소정 간격 이격되는 영역에 결합할 수 있다. 제2 베어링(167)은 결합부(164a)의 외주를 감싸도록 구비될 수 있다. 제2 베어링(167)은 제1 베어링(165)과 함께 제2 기어(163)의 회전 움직임이 원활하도록 지지할 수 있다.
제3 베어링(169)은, 하우징(110)의 타측 내부 공간에서 제2 베어링(167)으로부터 우측 방향(도 2 기준)으로 소정 간격 이격되는 영역에 결합할 수 있다. 제3 베어링(169)은 돌출부(163c)의 외주를 감싸도록 구비될 수 있다. 제3 베어링(169)은 제1 베어링(165), 및 제2 베어링(167)과 함께 제2 기어(163)의 회전 움직임이 원활하도록 지지할 수 있다.
상기한 구성으로 이루어진 기어 조립체(160)는 세 개의 베어링을 통해 3점 지지 구조가 적용된다. 이에 따라 기어 조립체(160)는 입력축(120), 디퍼렌셜 기어 조립체(130), 및 전달 기어(150)를 순차적으로 지나는 파워 트레인의 출력에 따라 발생하는 고하중을 견딜 수 있다.
즉, 도 2 및 도 3에 도시된 기어 조립체(160)는, 피니언 아웃풋 베어링(Pinion Output Bearing), 피니언 인풋 베어링(Pinion Input Bearing), 및 파일롯트 베어링(Pilot Bearing)을 통해 지지되는 3 점 지지 구조가 적용된다.
그러나, 도 2 또는 도 3에 도시된 기어 조립체(160)는 많은 수의 베어링 부품 사용으로 인한 조립 시간 및 중량이 증가하는 단점이 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기어 조립체(200)는 도 2 및 도 3에 도시된 기어 조립체(160)보다 베어링 부품 수가 감소되어 조립 시간 및 중량이 감소되는 효과가 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기어 조립체(200)는 도 4를 통해 후술한다.
다시 도 1 및 도 2를 참고하면, 링 기어(170)는, 하우징(110)의 타측 내부 공간에 적어도 일부가 위치할 수 있다. 링 기어(170)는 중앙부가 관통 형성되는 원 판 형상일 수 있다. 링 기어(170)는 6륜 차량의 후방 바퀴축 중에서 앞쪽 바퀴축이 중앙부에 관통할 수 있다. 링 기어(170)는 일면에 비틀린 이가 절삭 형성되어 기어 조립체(160)의 제2 기어(163)와 수직하게 치합할 수 있다. 링 기어(170)는 기어 조립체(160)의 회전 동작에 따라 감속 회전함으로써 6륜 차량의 후방 바퀴축을 회전시킬 수 있다.
바퀴축 연결부(180)는 링 기어(170)의 내주면에 결합할 수 있다. 바퀴축 연결부(180)는 6륜 차량의 후방 바퀴축이 관통 결합할 수 있다. 바퀴축 연결부(180)는 링 기어(170)의 회전에 따라 회전 동작함으로써 6륜 차량의 후방 바퀴에 주행 동력을 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기어 조립체의 분해 사시도이다.
도 2 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기어 조립체(200)는 도 3의 종래 기술에 따른 기어 조립체(100)보다 베어링 부품수가 감소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기어 조립체(200)는 제1 기어(210), 제2 기어(220), 제1 베어링(230), 및 제2 베어링(240)을 포함할 수 있다.
제1 기어(210)는, 전달 기어(150)의 외주와 기어 결합할 수 있다. 제1 기어(210)는 외주면에 비틀린 이가 절삭 형성되는 헬리컬 기어 형태일 수 있다. 제1 기어(210)는 전달 기어(150)의 회전시, 전달 기어(150)와 반대 방향으로 회전 동작할 수 있다. 제1 기어(210)는 제2 기어(220)가 관통 결합되도록 소정의 내부 직경을 가질 수 있다. 제1 기어(210)는 내주면에 나사 이(211)가 형성되어 제2 기어(220)와 나사 결합할 수 있다.
제2 기어(220)는, 제1 기어(210)의 내주면에 나사 결합하는 몸통부(221), 몸통부(221)의 좌측단부에 돌출 형성되는 돌출부(223), 및 몸통부(221)의 우측단부에 형성되는 기어부(223)를 포함할 수 있다. 이러한 제2 기어(220)는 종래 기술에 따른 돌출부(163c)가 삭제되어 종래 대비 중량 및 부피가 감소될 수 있다. 몸통부(221)는 좌측단부의 적어도 일부 외주에 나사 이가 형성된 원형 기둥 형태일 수 있다. 돌출부(223)는 제1 기어(210)를 관통하여 돌출 위치할 수 있다. 기어부(225)는 외주에 비틀린 이가 절삭 형성되어 링 기어(170)와 수직하게 치합하는 피니언 기어일 수 있다.
제1 베어링(230)은, 하우징(110)의 타측 내부 공간에서 소정의 영역에 결합할 수 있다. 제1 베어링(230)은 제1 기어(210)를 관통하여 돌출되는 돌출부(223)를 감싸도록 구비될 수 있다. 제1 베어링(230)은 제2 기어(220)의 회전 움직임이 원활하도록 지지할 수 있다.
제2 베어링(240)는 하우징(110)의 타측 내부 공간에서 제1 베어링(230)으로부터 우측 방향(도 2 기준)으로 소정 간격 이격되는 영역에 결합할 수 있다. 제2 베어링(240)은 몸통부(221)의 우측단부의 외주를 감싸도록 구비될 수 있다. 이를 통해 제1 베어링(230)과 제2 베어링(240) 사이에 제1 기어(210)가 위치할 수 있다. 제1 기어(210)는 제1 베어링(230)과 제2 베어링(240) 사이에 구비됨에 따라 회전시 흔들림이 감소될 수 있다. 제2 베어링(240)은 제1 베어링(230)과 함께 제2 기어(220)의 회전 움직임이 원활하도록 지지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기어 조립체(200)는, 도 3의 제3 베어링(169)이 삭제되고, 제2 베어링(230)의 형상이 변경됨에 따라 종래 대비 중량 및 부품수가 감소하는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.
100: 차량 액슬
110: 하우징
120: 입력축
130: 디퍼렌셜 기어 조립체
140: 액슬축
150: 전달 기어
160: 기어 조립체
170: 링 기어
180: 바퀴축 연결부
200: 기어 조립체
210: 제1 기어
220: 제2 기어
221: 몸통부
223: 돌출부
225: 기어부
230: 제1 베어링
240: 제2 베어링

Claims (5)

  1. 제1 기어;
    상기 제1 기어의 내주에 나사 결합하되, 적어도 일부가 상기 제1 기어를 관통하여 돌출 위치하는 제2 기어;
    상기 제2 기어의 돌출부를 감싸도록 구비되는 제1 베어링; 및
    상기 제1 기어와 상기 제2 기어의 사이에 구비되고, 상기 제2 기어의 외주를 감싸도록 구비되는 제2 베어링;
    을 포함하는 차량 액슬용 기어 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기어는,
    차량 액슬의 입력축과 디퍼렌셜 기어 조립체로부터 순착적으로 동력을 전달받는 전달 기어에 치합하는 헬리컬 기어인 것을 특징으로 하는 차량 액슬용 기어 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 기어는,
    좌측단부의 외주가 상기 제1 기어의 내주에 나사 결합하는 몸통부,
    상기 몸통부의 좌측단부로부터 돌출 형성되는 돌출부, 및
    상기 몸통부의 우측단부에 형성되는 기어부를 포함하고,
    상기 기어부는 상기 차량 액슬의 링 기어에 치합하는 피니언 기어인 것을 특징으로 하는 차량 액슬용 기어 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 베어링은,
    상기 돌출부의 외주를 감싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하는 차량 액슬용 기어 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 베어링은,
    상기 몸통부의 우측단부의 외주를 감싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 차량 액슬용 기어 조립체.
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