KR20230095715A

KR20230095715A - 차동 기어 장치

Info

Publication number: KR20230095715A
Application number: KR1020210185463A
Authority: KR
Inventors: 박준영; 김현찬; 김기태; 노준호
Original assignee: 삼보모터스주식회사
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2023-06-29

Abstract

본 발명은 차량의 동력을 분배하여 좌우 바퀴의 회전을 다르게 하는 차동 기어 장치에 관한 것으로 채결부재가 유성기어를 회전가능하게 지지하고 캐리어를 링기어에 고정하는 역할을 동시에 수행하므로 구조가 단순하고, 분해가 용이하여 고장시 손쉽게 수리를 할 수 있는 효과를 달성한다.

Description

차동 기어 장치{Disserential Gear Device}

본 발명은 차량의 동력을 분배하여 좌우 바퀴의 회전을 다르게 하는 차동 기어 장치에 관한 것이다.

차동기어(differential gear)는 차량 주행시 코너링 등의 차동주행 상황에서 회전하며 차동기능을 수행한다. 차동기어는 변속기로부터 출력된 동력을 좌우 구동바퀴의 회전 저항에 따라 분배하여 좌우 구동바퀴에 각각 전달하는 역할을 수행함으로써 좌우 구동바퀴의 회전수 변화를 가능케 하기 때문에 차량의 선회시 원활한 방향 전환이 가능하고, 노면이 고르지 못한 지형에서 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있다.

차동기어는 여러가지 타입이 있으나 그 중에 유성기어를 이용한 차동기어는 링기어의 양측에 유성기어를 지지하기 위한 캐리어가 설치된다.

미국특허 US 2017-0219077(이하 077특허)에는 캐리어를 링기어에 압입한 후에 결합부위를 용접하여 고정하는 방식이 개시되어 있다.

미국특허 US 9145963(이하 963특허)에는 부품수를 줄이기 위해 캐리어와 링기어를 리벳팅하여 고정하는 방식이 개시되어 있다.

그러나 이러한 채결 방식은 유성기어를 고정하기 위해 캐리어 사이에 별도의 샤프트를 구비해야 한다.

또한, 캐리어에는 리벳팅 하기 위한 별도의 플랜지부가 필요하고, 링기어의 내주면에도 별도의 리베팅을 하기 위한 부재가 필요한 문제가 있다.

마지막으로 링기어 내부에 위치된 유성기어 또는 선기어가 고장이 발생될 경우 분해를 하여 수리를 하기 곤란한 문제가 있어 이를 해결하기 위한 방안이 필요한 실정이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

US

9145963

B2

US

2017-0219077

A1

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로 캐리어를 채결부재를 이용하여 링기어에 고정하되, 채결부재에 유성기어를 회전가능하게 설치하여 캐리어 고정과 유정기어 지지를 동시에 하여 구조를 단순화한 새로운 방식의 차동 기어 장치를 제공한다.

본 발명의 최소한 하나의 실시예에 의한, 차동기어장치는 제1 출력축; 상기 제1 출력축과 동일축상에 배치되는 제2 출력축; 상기 제1 출력축에 설치되는 제1 선기어; 상기 제2 출력축에 설치되는 제2 선기어; 상기 제1 선기어와 치합되는 복수의 제1 유성기어; 상기 제2 선기어와 치합되고, 각각이 상기 각 제1 유성기어와 치합되는 복수의 제2 유성기어; 상기 제1 유성기어들을 회전 지지하는 제1 캐리어; 상기 제2 유성기어들을 회전 지지하는 제2 캐리어; 외면에 기어치가 형성되고, 축방향 양측에 상기 제1 캐리어와 상기 제2 캐리어가 결합되는 링기어; 및 상기 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어를 상기 링기어에 고정하고, 상기 제1 유성기어들 및 제2 유성기어들 중 적어도 2 이상을 회전가능하게 지지하는 체결수단을 포함한다.

본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 체결수단은: 상기 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어를 상기 링기어에 고정하고, 상기 제1 유성기어들을 회전가능하게 지지하는 제1 체결수단; 및 상기 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어를 상기 링기어에 고정하고, 상기 제2 유성기어들을 회전가능하게 지지하는 제2 체결수단을 포함한다.

본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 제1 체결수단은 상기 링기어의 축방향 길이보다 길게 형성된 제1 볼트와 상기 제1 볼트에 결합되는 제1 너트를 포함하고, 상기 제2 체결수단은 상기 링기어의 축방향 길이보다 길게 형성된 제2 볼트와 상기 제2 볼트에 결합되는 제2 너트를 포함한다.

본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 제1 유성기어와 상기 제1 볼트 사이에는 제1 부싱이 구비되고, 상기 제2 유성기어와 상기 제2 볼트 사이에는 제2 부싱이 구비되며, 상기 제1 볼트에는 상기 제1 유성기어가 축방향으로 이동되는 것을 제한하는 제1 스냅링이 구비되고, 상기 제2 볼트에는 상기 제2 유성기어가 축방향으로 이동되는 것을 제한하는 제2 스냅링이 구비된다.

본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 링기어와 상기 제2 캐리어는 일체로 형성된다.

채결부재가 유성기어를 회전가능하게 지지하고 캐리어를 링기어에 고정하는 역할을 동시에 수행하므로 구조가 단순하고, 분해가 용이하여 고장시 손쉽게 수리를 할 수 있는 효과를 달성한다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차동 기어 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차동 기어 장치의 정면을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 A - A 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차동 기어 장치의 분해도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차동 기어 장치의 정면을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 B - B 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차동 기어 장치에서 선기어와 유성기어가 치합된 상태를 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

“및/또는”이라는 용어는 그 대상이 되는 복수 항목들의 여하한 조합의 경우를 모두 포함하기 위해 사용된다. 예컨대, “A 및/또는 B”는 “A”, “B”, “A 및 B” 등 3 가지 경우를 모두 포함하는 의미이다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조들이 기판, 각층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. “상/위” 또는 “하/아래”에 대한 기준은 편의상 도면에 도시된 모습을 기준으로 하며, 구성요소들 간의 상대적인 위치 관계를 편의상 나타내기 위해 사용될 뿐, 실제 구성요소들의 위치를 한정하는 것으로 이해되서는 안 된다. 예컨대, “위 B”는 달리 언급되지 않거나 또는 A나 B의 속성 상 A가 B 위에 위치되지 않으면 안되는 경우가 아니라면, 도면 상에서 A 위에 B가 도시되어 있음을 나타내는 것일 뿐이며, 실제 실시 제품 등에서는 B가 A 밑에 위치할 수도 있고, B와 A가 옆으로 좌우 배치될 수도 있는 것이다.

또한, 도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차동기어를 도시한 도면을 나타내고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차동기어의 정면을 도시한 도면을 나타내며, 도 3은 도 2의 A - A 단면을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차동기어의 분해도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차동기어의 정면을 도시한 도면이며, 도 6은 도 5의 B - B 단면을 나타낸다.

마지막으로 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차동 기어 장치에서 선기어와 유성기어가 치합된 상태를 나타낸다.

본 발명의 실시예에 의한 차동 기어 장치는 제1 출력축(100), 제2 출력축(110), 제1 선기어(120), 제2 선기어(130), 제1 유성기어(140), 제2 유성기어(150), 제1 체결수단, 제2 체결수단 및 링기어(220)를 포함한다.

제1 출력축(100)은 도 3에 도시된 바와 같이 중공부가 형성된 파이프 형상이며, 일측에 후술할 제2 출력축(110)의 타단에 형성된 제2 결합부(111)에 삽입될 수 있도록 제1 출력축(100)의 직경보다 작은 직경의 제1 결합부(101)가 형성된다.

제2 출력축(110)은 제1 출력축(100)과 동일축상에 배치되며 타측에 제1 결합부(101)가 삽입될 수 있도록 제2 결합부(111)가 형성된다.

제1 출력축(100)의 일단에는 제1 이물질 유입을 방지하도록 제1 마개(270)가 설치되고, 제2 출력축(110)의 타단에는 제2 마개(280)가 설치된다.

제1 출력축(100)의 일단과 제2 출력축(110)의 타단 사이에는 마찰링(290)이 설치될 수 있다.

제1 선기어(120)는 제1 출력축(100)에 설치된다. 제1 선기어(120)는 제1 출력축(100)과 일체로 형성될 수 있다.

제2 선기어(130)는 제2 출력축(110)에 설치된다. 제2 선기어(130)는 제2 출력축(110)과 일체로 형성될 수 있다.

제1 유성기어(140)는 제1 선기어(120)와 치합되어 공전하며 복수개로 구비된다. 본 실시예에서 제1 유성기어(140)는 3개로 구성될 수 있으나 그 이상의 개수로 구비될 수 있다.

제2 유성기어(150)는 제2 선기어(130)와 치합되어 공전하되, 제1 유성기어(140)와 치합된다. 제2 유성기어(150)도 제1 유성기어(140)처럼 3개로 구성될 수 있다. 제2 유성기어(150)의 개수는 제1 유성기어(140)의 개수와 동일하게 3개로 구성될 수 있다.

제1 캐리어(160)는 제1출력축에 회전가능하게 설치된다. 제1 캐리어(160)는 중심에 제1 출력축 삽입홀(163)이 형성되고, 중심으로부터 반경방향으로 이격된 제1 관통홀(161)과 제2 관통홀(162)이 형성된다. 제1 캐리어(160)와 제1 선기어(120) 사이에는 링 형상의 제1 이격부재(300)가 설치될 수 있다.

제1 캐리어(160)에는 링기어(220)에 결합될 때 링기어(220)의 테두리와 일치되도록 가이드 하기 위해 원주방향으로 제1 가이드홈(320)이 형성될 수 있다.

제2 캐리어(170)는 제2 출력축(110)에 회전가능하게 설치된다. 제2 캐리어(170)는 중심에 제2 출력축 삽입홀(173)이 형성되고, 중심으로부터 반경방향으로 이격된 제3 관통홀(171)과 제4 관통홀(172)이 형성된다.

제2 캐리어(170)와 제2 선기어(130) 사이에는 링 형상의 제2 이격부재(310)가 설치될 수 있다.

제2 캐리어(170)에는 링기어(220)에 결합될 때 링기어(220)의 테두리와 일치되도록 가이드 하기 위해 원주방향으로 제2 가이드홈(330)이 형성될 수 있다.

제1 체결수단은 제1 캐리어(160) 및 제2 캐리어(170)를 고정하되 제1 유성기어(140)를 회전가능하게 지지한다.

제1 체결수단은 링기어(220)의 축방향 길이보다 길게 형성된 제1 볼트(180)와 제1 볼트(180)에 결합되는 제1 너트(200)를 포함한다.

제2 체결수단은 제1 캐리어(160) 및 제2 캐리어(170)를 고정하되 제2 유성기어(150)를 회전가능하게 지지한다.

제2 체결수단은 링기어(220)의 축방향 길이보다 길게 형성된 제2 볼트(190)와 제2 볼트(190)에 결합되는 제2 너트(210)를 포함한다.

실시예에 따라 제2 유성기어(150)는 제2 체결수단 대신 제 캐리어(160)와 제2 캐리어(170) 사이에 구비된 샤프트(미도시)에 의해 지지될 수 있다.

링기어(220)는 외면에 기어치(221)가 형성되고, 제1 선기어(120), 제2 선기어(130), 제1유성기어 및 제2 유성기어(150)가 수용되도록 내부공간을 가진다.

링기어(220)에는 축방향 양측에 제1캐리어와 제2 캐리어(170)가 결합된다.

실시예에 따라 제1 캐리어(160)는 별도 피스로 구비되고, 링기어(220)와 제2 캐리어(170)는 도 6에 도시된 바와 같이 일체로 형성될 수 있다. 링기어(220)는 출력기어(미도시)와 치합된다.

제1 유성기어(140)와 제1 볼트(180) 사이에는 제1 부싱(230)이 구비되고, 제2 유성기어(150)와 제2 볼트(190) 사이에는 제2 부싱(240)이 구비된다. 제 1 부싱과 제2 부싱(240)은 두께가 얇은 원통형의 파이프 형상일 수 있다.

제1 유성기어(140) 또는 제2 유성기어(150)는 제1 볼트(180) 또는 제2 볼트(190)에 체결되면 도 3 또는 도 6에 도시된 바와 같이 축방향 길이가 링기어(220)의 축방향 길이보다 작기 때문에 제1 유성기어(140) 또는 제2 유성기어(150)가 제1 볼트(180) 또는 제2 볼트(190)에서 축방향으로 움직이면서 동력전달에 문제가 발생될 수 있다.

따라서 본 발명은 제1 유성기어(140) 또는 제2 유성기어(150) 의 축방향 양측에 제1 스냅링(250) 도는 제2 스냅링(260)이 설치될 수 있다.

본 발명의 차동 기어 장치가 작동되는 원리는 상기의 077특허와 963특허에 개시되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 제1 출력축
101: 제1 결합부
110: 제2 출력축
111: 제2 결합부
120: 제1 선기어
130: 제2 선기어
140: 제1 유성기어
150: 제2 유성기어
160: 제1 캐리어
161: 제1 관통홀
162: 제2 관통홀
163: 제1출력축 삽입홀
170: 제2 캐리어
171: 제3 관통홀
172: 제4 관통홀
173: 제2출력축 삽입홀
180: 제1 볼트
190: 제2 볼트
200: 제1 너트
210: 제2 너트
220: 링기어
221: 기어치
230: 제1 부싱
240: 제2 부싱
250: 제1 스냅링
260: 제2 스냅링
270: 제1 마개
280: 제2 마개
290: 마찰링
300: 제1 이격부재
310: 제2 이격부재

Claims

제1 출력축;
상기 제1 출력축과 동일축상에 배치되는 제2 출력축;
상기 제1 출력축에 설치되는 제1 선기어;
상기 제2 출력축에 설치되는 제2 선기어;
상기 제1 선기어와 치합되는 복수의 제1 유성기어;
상기 제2 선기어와 치합되고, 각각이 상기 각 제1 유성기어와 치합되는 복수의 제2 유성기어;
상기 제1 유성기어들을 회전 지지하는 제1 캐리어;
상기 제2 유성기어들을 회전 지지하는 제2 캐리어;
외면에 기어치가 형성되고, 축방향 양측에 상기 제1 캐리어와 상기 제2 캐리어가 결합되는 링기어; 및
상기 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어를 상기 링기어에 고정하고, 상기 제1 유성기어들 및 제2 유성기어들 중 적어도 2 이상을 회전가능하게 지지하는 체결수단
을 포함하는,
차동 기어 장치.
제1항에 있어서,
상기 체결수단은:
상기 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어를 상기 링기어에 고정하고, 상기 제1 유성기어들을 회전가능하게 지지하는 제1 체결수단; 및
상기 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어를 상기 링기어에 고정하고, 상기 제2 유성기어들을 회전가능하게 지지하는 제2 체결수단
을 포함하는,
차동 기어 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 체결수단은 상기 링기어의 축방향 길이보다 길게 형성된 제1 볼트와 상기 제1 볼트에 결합되는 제1 너트를 포함하고,
상기 제2 체결수단은 상기 링기어의 축방향 길이보다 길게 형성된 제2 볼트와 상기 제2 볼트에 결합되는 제2 너트를 포함하는,
차동 기어 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 유성기어와 상기 제1 볼트 사이에는 제1 부싱이 구비되고,
상기 제2 유성기어와 상기 제2 볼트 사이에는 제2 부싱이 구비되며,
상기 제1 볼트에는 상기 제1 유성기어가 축방향으로 이동되는 것을 제한하는 제1 스냅링이 구비되고,
상기 제2 볼트에는 상기 제2 유성기어가 축방향으로 이동되는 것을 제한하는 제2 스냅링이 구비되는,
차동 기어 장치.
제1항에 있어서,
상기 링기어와 상기 제2 캐리어는 일체로 형성되는,
차동 기어 장치.