WO2016047828A1 - 차동 제한 장치 - Google Patents

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WO2016047828A1
WO2016047828A1 PCT/KR2014/009004 KR2014009004W WO2016047828A1 WO 2016047828 A1 WO2016047828 A1 WO 2016047828A1 KR 2014009004 W KR2014009004 W KR 2014009004W WO 2016047828 A1 WO2016047828 A1 WO 2016047828A1
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gear
fluid
side gear
differential
unit housing
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PCT/KR2014/009004
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French (fr)
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석승휘
이정민
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(주)이큐브시스템
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/16—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of differential gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/20—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H48/20—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/22—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using friction clutches or brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H48/20—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/30—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H48/20—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/30—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means
    • F16H48/32—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means using fluid pressure actuators

Definitions

  • the present invention relates to a differential limiting device, and more particularly, to a friction-based differential limiting device using a pressure generating unit.
  • a differential device that transmits the power of the engine to the left and right drive wheels with a difference.
  • a differential is an indispensable device when driving on a curved road, but when one wheel falls into a mud or sand, most of the power is transferred to the missing wheel, causing the missing wheel to spin faster and spin down. On the contrary, the power is hardly transmitted to the wheel which has not fallen, and only the missing wheel which receives a lot of power is getting more and more lost and finally it can not come out.
  • a differential limiter is a device that solves this shortcoming of the differential. That is, the differential limiting device refers to a device that limits the differential action.
  • the differential limiter developed to date is classified into mechanical lock, automatic intermittent friction clutch, torque responsive friction clutch, biscous coupling, active control friction clutch, and tosensin depending on the operation.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 1996-0016556
  • Patent Document 2 No. 0548648
  • the present invention has been completed by improving the previously filed inventions.
  • the center shaft of the differential pinion gear is divided into half by the pressure generating device that enters the inside of the differential gear, and the load applied to the center shaft of the differential pinion gear is increased, There is a problem that the central axis is broken. Further, the pressure generating part generating the pressure is small, so that a sufficient flow rate can not be supplied, and the area of the pressure receiving part of the pushing shaft is small, so that a sufficient force for limiting the differential can not be obtained.
  • a hybrid vehicle comprising: a differential case rotated by receiving a rotational force of an engine; A first side gear accommodated in the differential case and connected to a wheel drive shaft so as to be integrally rotated; A second side gear connected to a wheel drive shaft at a position opposite to the first side gear and integrally rotated; And a pair of differential gears that are rotatable together with the differential case by rotation of the differential case and are rotatable about the central axis in engagement with the first side gear and the second side gear, Pinion gear; And a pressure generating unit connected to a center axis of the differential pinion gear and generating pressure by rotation of a center axis of the differential pinion gear to press the first side gear and the second side gear toward both ends of the differential case And a differential limiting device.
  • the pressure generating unit includes: a shaft gear connected to a center shaft of the differential pinion gear and integrally rotated; An internal gear provided to rotate in engagement with the shaft gear; And a fluid chamber communicating with the fluid reservoir and having a pump chamber in which the shaft gear and the internal gear are accommodated and a fluid discharge port through which the fluid is discharged by rotation of the shaft gear and the internal gear, housing; And a pushing plate that is slidably provided on both sides of the unit housing and presses the first side gear and the second side gear by hydraulic pressure transmitted through the fluid discharge port.
  • the unit housing may be provided with a first check valve at the fluid discharge port so that the fluid inside can flow only through the fluid discharge port to the side of the presser plate.
  • the unit housing may be provided with a second check valve at a fluid inlet communicating the fluid reservoir and the pump chamber such that the fluid stored in the fluid reservoir flows only toward the pump chamber side.
  • the unit housing is provided with a fluid recovery hole for recovering fluid discharged through the fluid discharge port through the sidewall of the fluid reservoir facing the ramp to the fluid reservoir, And may be formed in a small size.
  • the unit housing may include an equilibrium hole communicating the space between the unit housing and the pushing plate provided on both sides of the unit housing.
  • the pressure generating unit may further include a diaphragm interposed between the unit housing and the pushing plate to seal the inside of the unit housing.
  • the unit housing may be formed with a groove through which fluid is moved between the unit housing and the jumping plate
  • the differential limiting device is interposed between the first side gear and the second side gear and both ends of the differential case, and when the first side gear and the second side gear are pressed by the pressure generating unit, And at least one friction plate for increasing the frictional force between the first side gear and the second side gear and the differential case.
  • the contact surface of the first side gear and the second side gear and the pressure generating unit may be formed as a friction surface.
  • the plurality of internal gears may be provided.
  • the shaft gear and the internal gear may be provided as a helical gear or a trochoid gear.
  • the plate surface shape of the pushing plate may be formed in any one of a circular shape, an elliptical shape, and a rectangular shape.
  • differential limiting device of the present invention it is possible to provide a differential pressure limiting device for a differential limiting device in which the structure of a vehicle is not required to be changed due to its small volume, sufficient pressure can be generated for differential limiting, and durability can be improved.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a differential limiting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a configuration of the pressure generating unit of Fig.
  • FIG. 3 is a plan sectional view for explaining the internal structure of the pressure generating unit.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a portion A in Fig.
  • FIG. 5 is a plan sectional view showing the internal structure of the pressure generating unit having two internal gears.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a differential limiting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a differential limiting apparatus 1 includes a differential case 100, a first side gear 200, a second side gear 300, a differential pinion gear 400 A pressure generating unit 500, and a friction plate 600.
  • the differential case 100 includes a case housing 110 and a case cover 120.
  • the differential case 100 is connected to a drive gear of a transmission (not shown) and receives rotation torque of the engine to rotate about the same axis as the wheel drive shaft.
  • the first side gear 200, the second side gear 300, the differential pinion gear 400, the pressure generating unit 500, and the friction plate 600 are accommodated in the differential case 100.
  • the first side gear 200 and the second side gear 300 are disposed inside the differential case 100 so as to face each other along the axial direction of the wheel drive shaft and the center portions thereof are respectively coupled to the wheel drive shaft, And is integrally rotated with the wheel drive shaft.
  • the differential pinion gear 400 has a central axis that intersects the central axis of the first side gear 200 and the second side gear 300 so as to be engaged with the first side gear 200 and the second side gear 300 A pair is provided. That is, the differential pinion gear 400 forms the first side gear 200 and the second side gear 300 and a bevel gear.
  • the center pinion gear 430 of the differential pinion gear 400 is connected to the differential case 100 and the differential pinion gear 400 is rotated together with the differential case 100 by the rotation of the differential case 100. Thereby, the power from the engine is transmitted in the order of the differential case 100 - the differential pinion gear 400 - the side gears 200, 300 - the wheel drive shaft.
  • the pair of differential pinion gears 400 rotate in opposite directions.
  • One of the differential pinion gears 400 is separated from the center shaft 430 and rotates freely.
  • the differential pinion gear 400 of the differential pinion gear 400 is fixed to the center shaft 430 and rotates together with the center shaft 430.
  • the pressure generating unit 500 is operated by this rotational force.
  • the pressure generating unit 500 is connected to the center shaft 430 of the differential pinion gear 400 and generates pressure by rotation of the center shaft 430 of the differential pinion gear 400, And the second side gear 300 toward both ends of the differential case 100.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the pressure generating unit of FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan sectional view for explaining the internal structure of the pressure generating unit
  • FIG. 3 is a plan sectional view for explaining the internal structure of the pressure generating unit, in which a case where one internal gear 520 is used is illustrated.
  • 5 is a top view of the pressure generating unit 500.
  • the same components as those in FIGS. 3 and 5 are denoted by the same reference numerals.
  • the pressure generating unit 500 includes a shaft gear 510, an internal gear 520, a unit housing 530, a push plate 540, and a diaphragm 550.
  • the shaft gear 510 is connected to the center shaft 430 of the differential pinion gear 400 and is integrally rotated.
  • the inner gear 520 is engaged with the shaft gear 510 and rotated.
  • One or more internal gears 520 are provided.
  • the amount of fluid discharged by the rotation of the shaft gear 510 is increased. 5
  • the shaft gear 510 rotates in the case where there are two internal gears 520 the amount of fluid discharged through the fluid discharge port 534 is increased by about two times, The pressure can be increased.
  • the shaft gear 510 and the internal gear 520 are provided as spur gears, but the shaft gear 510 and the internal gear 520 may be helical gears or trochoid gears.
  • the shaft gear 510 and the internal gear 520 are provided by a helical gear or a trochoid gear, the noise is reduced, but the manufacturing cost is increased.
  • the unit housing 530 includes a fluid reservoir 531 in which a viscous fluid is stored, and a fluid reservoir 531 that communicates with the fluid reservoir 531 and includes a shaft gear 510 and an internal gear 520 Is accommodated in the pump chamber 532.
  • the unit housing 530 also includes a fluid outlet 534 communicating with the outside of the pump chamber 532 and a fluid inlet 539 communicating with the fluid reservoir 531 and the pump chamber 532, .
  • a first check valve 535 is provided at the fluid outlet 534 of the unit housing 530 and a second check valve 536 is provided at the fluid inlet 539 .
  • the first check valve 535 controls the fluid inside the unit housing 530 to flow only to the outside (only toward the jumping plate 540 side) through the fluid discharge port 534 and the second check valve 536 controls the fluid (531) flows only to the pump chamber (532) side through the fluid inflow path.
  • the fluid inside the unit housing 530 is moved to the side of the jumping plate 540 through the fluid discharge port 534 and the jumping plate 540 ) Can be pressurized.
  • the first check valve 535 and the second check valve 536 are constituted by a ball-spring valve to control the flow of the fluid to one side only.
  • the scope of the present invention is not limited thereto, and various types of check valves capable of controlling the flow of fluid to one side can be used.
  • the unit housing 530 is formed with a fluid collection hole 537 through the side wall on the sidewall of the fluid reservoir 531 facing the pushing plate 540.
  • the fluid recovery hole 537 has a size significantly smaller than the fluid discharge port 534 and returns the fluid discharged through the fluid discharge port 534 to the fluid reservoir 531.
  • the fluid inside the unit housing 530 is discharged from the fluid outlet 534 due to the rotation of the shaft gear 510 and the internal gear 520 because the fluid returning hole 537 is formed to have a size much smaller than the fluid discharge port 534.
  • the unit housing 530 includes therein an equilibrium hole 538 for communicating a space between the unit housing 530 and the pushing plate 540 provided on both sides of the unit housing 530, .
  • the same pressure can be applied to each of the pushing plates 540 provided on both sides of the unit housing 530 by the equilibrium hole 538.
  • the pushing plate 540 is slidably provided on both side surfaces of the unit housing 530, and is pressurized by the hydraulic pressure transmitted through the fluid discharge port 534 of the unit housing 530
  • the first side gear 200 and the second side gear 300 are pressed.
  • the jamming plate 540 is formed in a rectangular shape, but the plate surface shape of the jamming plate 540 may be circular, elliptical, or the like.
  • the plate surface of the jumping plate 540 is circular, it is easy to manufacture and assemble, but the pressure area is small and the force to be transmitted is small.
  • the plate surface shape of the jumping plate 540 is rectangular, The size of the force increases, but there are advantages and disadvantages that assembly and assembly are troublesome.
  • the diaphragm 550 is interposed between the unit housing 530 and the pushing plate 540 to seal the inside of the unit housing 530.
  • the diaphragm 550 is coupled to the unit housing 530 by the edge fixing plate 560. When the hydraulic pressure is transmitted from the inside of the unit housing 530 closed by the diaphragm 550, 540).
  • grooves 533 are formed on outer walls of both side surfaces of the unit housing 530 to move the fluid between the pushing plate 540 and the diaphragm 550.
  • the grooves 533 of the unit housing 530 are connected between the fluid discharge ports 534, the fluid collection holes 537 and the balance holes 538, which communicate with the outside from the inside of the unit housing 530 So as to smooth the flow of the fluid.
  • the unit housing 530 includes a housing cover 580, and seals the interior of the housing cover 580 through a sealing member 570 at a joint portion between the housing cover 580 and the main body.
  • the friction plate 600 is interposed between both ends of the first side gear 200 and the second side gear 300 and the differential case 100 so that the first side gear 200 and the second side gear 300 And increases the frictional force between the first side gear 200 and the second side gear 300 and the differential case 100 when being pressed by the pressure generating unit 500.
  • the friction plate 600 may be provided in plural to enhance its effect.
  • the contact surfaces of the first side gear 200 and the second side gear 300 and the pressure generating unit 500 may be formed as friction surfaces.
  • a contact surface of the first side gear 200 and the second side gear 300 and the pressure generating unit 500 is formed as a friction surface, a pressure is generated from the pressure generating unit 500 and the first side gear 200, And the second side gear 300 are pressed, differential limitation may occur due to the frictional force generated between the pressure generating unit 500 and the first side gear 200 and the second side gear 300.
  • the first side gear 200 and the second side gear 300 rotate relative to the differential case 100.
  • the pair of differential pinion gears 400 are rotated by the rotation of the differential case 100, And are rotated in opposite directions about the central axis 430 thereof.
  • the center shaft 430 of the differential pinion gear 400 is rotated so that the shaft gear 510 of the pressure generating unit 500 connected to the center shaft 430 of the differential pinion gear 400 is integrally rotated.
  • the internal gear 520 engaged with the internal gear 520 also rotates together with the gear pump in the pump chamber 532 of the pressure generating unit 500, The fluid inside the pressure generating unit 500 is discharged through the fluid discharge port 534.
  • the fluid discharged through the fluid discharge port 534 inflates the diaphragm 550 by applying pressure to the diaphragm 550 and the urging plate 540 adjacent to the diaphragm 550 pushes the first side gear 200 and the second side
  • the gear 300 is pressed.
  • the friction plate 600 positioned behind the first side gear 200 and the second side gear 300 is pressed against the opposite ends of the differential case 100 and the first side gear 200 and the second side gear 300, A frictional force is generated between the gear 300 and the differential case 100.
  • the rotation of the first side gear 200 and the second side gear 300 can be restricted to limit the differential.
  • the differential limiting device 1 having such a configuration is constituted such that the center shaft 430 of the differential pinion gear 400 and the shaft gear 510 of the pressure generating unit 500 are integrally formed and thereby the differential pinion gear 400 and its center
  • the durability of the shaft 430 can be enhanced.
  • the pressure generating unit and the pushing shaft are accommodated together between the two gears so that the flow rate and the hydraulic pressure are small.
  • the two differential pinion gears 400 the two differential pinion gears 400, The flow rate can be greatly increased by increasing the size of the pressure generating portion.
  • the pushing plate 540 having a large area in the direction intersecting the axial direction of the shaft gear 510 of the pressure generating unit 500 is disposed, the force due to the hydraulic pressure is greatly increased, So that the restriction can be made.
  • the vehicle since the vehicle can be installed in a conventional differential device due to its small volume, the merit of the conventional vehicle is that it is not necessary to change the structure of the vehicle for installation.
  • the structure is not required to change the structure of the vehicle due to its small volume, sufficient pressure can be generated for limiting the differential, and durability can be improved.

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Abstract

본 발명은 부피가 작아 설치를 위한 차량의 구조 변경이 필요 없고, 차동 제한을 위한 충분한 압력 발생이 가능하며 내구성이 향상될 수 있는 차동 제한 장치를 제공한다.

Description

차동 제한 장치
본 발명은 차동 제한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압력 발생 유닛을 이용한 마찰식 차동 제한 장치에 관한 것이다.
자동차에는 곡선 주로를 주행할 때와 같이, 엔진의 동력을 좌우 구동바퀴에 차이를 두어 전달하는 차동장치(差動裝置)가 필요하다. 차동장치는 곡선 주로 등을 주행할 때 없어서는 안 될 장치이지만, 한 쪽 바퀴가 진흙탕 또는 모래에 빠진 경우에는 대부분의 동력을 빠진 쪽 바퀴에 전달해 빠진 바퀴는 더 빠른 회전을 하면서 헛돌게 된다. 반대로 빠지지 않은 바퀴에는 동력이 거의 전달되지 않아, 동력을 많이 받는 빠진 쪽 바퀴만 점점 더 빠져들어 결국 헤어나오지 못하게 된다.
차동 제한 장치(LSD)는 차동장치의 이런 단점을 해결해 주는 장치이다. 즉, 차동 제한 장치는 차동작용이 제한되도록 하는 장치를 말한다. 현재까지 개발된 차동 제한 장치는 작동 방식에 따라 기계식 록 방식, 자동 단속식 마찰 클러치 방식, 토오크 감응식 마찰 클러치 방식, 비스커스 커플링 방식, 능동제어 마찰 클러치 방식, 토오센 방식 등으로 분류된다.
종래의 차동제한장치는 작동 방식에 따라 다양하게 개발되어 왔으나, 이들 대부분은 부피가 크고 설치공간을 마련하기 위해 차량의 구조를 변경해야 하는 단점을 가지고 있다.
이와 같은 단점을 보완하기 위해 ‘자동차의 차동제한 장치’(특허문헌 1; 한국특허공고공보 1996-0016556호), ‘압력발생장치를 이용한 유압 마찰식 차동제한장치’(특허문헌 2; 한국등록특허공보 제0548648호) 등의 발명이 출원된 바 있다.
본 발명은 종래 출원된 발명들을 개선하여 완성한 것이다. 특히, 특허문헌 2에 개시된 구조에서는, 차동장치 내부에 들어가는 압력발생장치로 인하여 차동 피니언 기어의 중심축이 절반으로 나누어져 각각 삽입됨으로써, 차동 피니언 기어의 중심축에 걸리는 부하가 높아져 차동 피니언 기어나 그 중심축이 파손되는 문제점이 있었다. 또한, 압력을 발생시키는 압력 발생부가 작아 충분한 유량을 공급하지 못하며, 밀림축의 압력을 받는 부분의 면적이 작아 차동을 제한할 충분한 힘을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부피가 작아 설치를 위한 차량의 구조 변경이 필요 없고, 차동 제한을 위한 충분한 압력 발생이 가능하며 내구성이 향상된 차동 제한 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 회전력을 전달받아 회전되는 차동 케이스; 상기 차동 케이스의 내부에 수용되며, 차륜 구동축에 연결되어 일체로 회전되도록 마련되는 제1 사이드 기어; 상기 제1 사이드 기어와 대향되는 위치의 차륜 구동축에 연결되어 일체로 회전되도록 마련되는 제2 사이드 기어; 상기 차동 케이스에 중심축이 연결되어 상기 차동 케이스의 회전에 의하여 상기 차동 케이스와 함께 회전되며, 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어와 맞물려 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되는 한 쌍의 차동 피니언 기어; 및 상기 차동 피니언 기어의 중심축과 연결되며, 상기 차동 피니언 기어의 중심축의 회전에 의하여 압력을 발생시켜 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어를 상기 차동 케이스의 양 단부를 향하여 가압하는 압력 발생 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치를 제공한다.
상기 압력 발생 유닛은, 상기 차동 피니언 기어의 중심축과 연결되어 일체로 회전되도록 마련되는 축기어; 상기 축기어와 맞물려 회전되도록 마련되는 내부기어; 내부에 유체 저장소와, 상기 유체 저장소와 연통되며 상기 축기어 및 상기 내부기어가 수용되는 펌프 챔버를 가지고, 상기 축기어 및 상기 내부기어의 회전에 의하여 내부의 유체가 토출되는 유체 토출구가 형성되는 유닛 하우징; 및 상기 유닛 하우징의 양측면에 슬라이딩 이동 가능하게 마련되며, 상기 유체 토출구를 통하여 전달되는 유압에 의하여 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어를 가압하는 밀림판을 포함할 수 있다.
상기 유닛 하우징은, 내부의 유체가 상기 유체 토출구를 통하여 상기 밀림판 측으로만 흐르도록 상기 유체 토출구에 제1 체크 밸브가 설치될 수 있다.
상기 유닛 하우징은, 상기 유체 저장소에 저장된 유체가 상기 펌프 챔버 측으로만 흐르도록 상기 유체 저장소와 상기 펌프 챔버를 연통시키는 유체 유입구에 제2 체크 밸브가 설치될 수 있다.
상기 유닛 하우징은, 상기 밀림판과 대면하는 상기 유체 저장소의 측벽을 관통하여 상기 유체 토출구를 통하여 토출된 유체를 상기 유체 저장소로 회수시키는 유체 회수홀이 형성되며, 상기 유체 회수홀은 상기 유체 토출구보다 작은 크기로 형성될 수 있다.
상기 유닛 하우징은, 상기 유닛 하우징과 상기 유닛 하우징의 양측면에 마련되는 상기 밀림판 사이의 공간을 상호 연통시키는 평형홀이 형성될 수 있다.
상기 압력 발생 유닛은, 상기 유닛 하우징과 상기 밀림판 사이에 개재되어 상기 유닛 하우징의 내부를 밀폐시키는 다이어프램을 더 포함할 수 있다.
상기 유닛 하우징은, 상기 밀림판과의 사이에 유체가 이동되는 홈이 형성될 수 있다
상기 차동 제한 장치는, 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어와 상기 차동 케이스의 양 단부 사이에 개재되어 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어가 상기 압력 발생 유닛에 의하여 가압될 때 상기 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어와 상기 차동 케이스 사이의 마찰력을 증가시키는 적어도 하나의 마찰판을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어와 상기 압력 발생 유닛의 접촉면은 마찰면으로 형성될 수 있다.
상기 내부기어는 복수로 구비될 수 있다.
상기 축기어 및 상기 내부기어는 헬리컬 기어 또는 트로코이드 기어로 마련될 수 있다.
상기 밀림판의 판면 형상은 원형, 타원형, 직각사각형 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 차동 제한 장치에 따르면, 부피가 작아 설치를 위한 차량의 구조 변경이 필요 없고, 차동 제한을 위한 충분한 압력 발생이 가능하며 내구성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차동 제한 장치의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 압력 발생 유닛의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 압력 발생 유닛의 내부 구조를 설명하기 위한 평단면도이다.
도 4는 도 3의 A 부분 확대도이다.
도 5는 2개의 내부기어를 갖는 압력 발생 유닛의 내부 구조를 나타낸 평단면도이다.
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 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 통상의 기술자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차동 제한 장치의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 1을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차동 제한 장치(1)는, 차동 케이스(100), 제1 사이드 기어(200), 제2 사이드 기어(300), 차동 피니언 기어(400), 압력 발생 유닛(500) 및 마찰판(600)을 포함한다.
차동 케이스(100)는, 케이스 하우징(110) 및 케이스 커버(120)를 포함한다. 차동 케이스(100)는 변속기(미도시)의 구동 기어와 연결되어 엔진의 회전력을 전달받아 차륜 구동축과 동일한 축선을 중심으로 회전된다. 차동 케이스(100)의 내부에는 제1 사이드 기어(200), 제2 사이드 기어(300), 차동 피니언 기어(400), 압력 발생 유닛(500) 및 마찰판(600)이 수용된다.
제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)는, 차동 케이스(100)의 내부에 차륜 구동축의 축선 방향을 따라 서로 대면하도록 배치되며, 그 중심부가 각각 차륜 구동축에 결합되어 각각의 결합된 차륜 구동축과 일체로 회전된다.
차동 피니언 기어(400)는, 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)의 중심축과 교차하는 중심축을 가지고 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)와 맞물리도록 한 쌍이 마련된다. 즉, 차동 피니언 기어(400)는 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)와 베벨기어를 형성한다. 또한, 차동 피니언 기어(400)의 중심축(430)은 차동 케이스(100)에 연결되어, 차동 케이스(100)의 회전에 의하여 차동 피니언 기어(400)가 차동 케이스(100)와 함께 회전된다. 이에 의해서, 엔진으로부터의 동력이 차동 케이스(100)-차동 피니언 기어(400)-사이드 기어(200, 300)-차륜 구동축의 순서로 전달된다.
차동이 발생할 때에는, 한 쌍의 차동 피니언 기어(400)가 서로 반대방향으로 회전을 하게 되는데, 한 쪽의 차동 피니언 기어(400)는 중심축(430)과 분리되어 자유롭게 회전을 하게 되지만, 다른 쪽의 차동 피니언 기어(400)는 중심축(430)에 고정되어 중심축(430)과 함께 회전을 하게 되며, 이 회전력에 의하여 압력 발생 유닛(500)이 작동된다.
압력 발생 유닛(500)은, 차동 피니언 기어(400)의 중심축(430)과 연결되며, 차동 피니언 기어(400)의 중심축(430)의 회전에 의하여 압력을 발생시켜 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)를 차동 케이스(100)의 양 단부를 향하여 가압한다.
도 2는 도 1의 압력 발생 유닛의 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 압력 발생 유닛의 내부 구조를 설명하기 위한 평단면도이며, 도 4는 도 3의 A 부분 확대도이다. 도 3은 압력 발생 유닛의 내부 구조를 설명하기 위한 평단면도로서, 내부기어(520)가 1개인 경우를 도식하였다. 내부기어(520)가 2개인 경우 압력 발생 유닛(500)의 평단면도는 도 5에 나타내었으며, 편의상 도 3과 도 5에서 동일성을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호로 나타내었다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 압력 발생 유닛(500)은, 축기어(510), 내부기어(520), 유닛 하우징(530), 밀림판(540) 및 다이어프램(550)을 포함한다.
축기어(510)는, 차동 피니언 기어(400)의 중심축(430)과 연결되어 일체로 회전된다.
내부기어(520)는, 축기어(510)와 맞물려 회전된다. 내부기어(520)는 하나 또는 복수로 마련된다. 내부기어(520)가 복수로 마련되는 경우에는 축기어(510)의 회전에 의하여 토출되는 유체의 양이 증가된다. 도 5를 참조하면, 내부기어(520)가 2개인 경우에 축기어(510)가 회전하면 유체 토출구(534)를 통하여 토출되는 유체의 양이 2배 가까이 증가되어, 밀림판(540)에 가해지는 압력을 증가시킬 수 있다.
본 실시예에서 축기어(510) 및 내부기어(520)는 평기어로 마련되었으나, 축기어(510) 및 내부기어(520)는 헬리컬 기어 또는 트로코이드 기어로 마련될 수도 있다. 축기어(510) 및 내부기어(520)를 헬리컬 기어나 트로코이드 기어로 마련하는 경우 소음이 감소되는 장점이 있으나 제작비용이 증가되는 단점이 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하여 살펴보면, 유닛 하우징(530)은 내부에, 점성 유체가 저장되는 유체 저장소(531)와, 유체 저장소(531)와 연통되며 축기어(510) 및 내부기어(520)가 수용되는 펌프 챔버(532)를 가진다. 또한, 유닛 하우징(530)의 내부에는 펌프 챔버(532)가 외부와 연통되는 유체 토출구(534)와, 유체 저장소(531)와 펌프 챔버(532)를 연통시키는 유체 유입구(539)를 포함하는 유로가 형성된다. 유닛 하우징(530)의 펌프 챔버(532) 내에서 축기어(510)와 내부기어(520)가 맞물려 회전되면 유닛 하우징(530) 내부에 채워져 있는 유체가 유체 토출구(534)를 통하여 외부로 토출되며, 이에 의해서 밀림판(540)에 유압이 전달된다. 즉, 축기어(510)와 내부기어(520)는 펌프 챔버(532) 내에서 기어 펌프의 역할을 한다.
또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 유닛 하우징(530)의 유체 토출구(534)에는 제1 체크 밸브(535)가 마련되고, 유체 유입구(539)에는 제2 체크 밸브(536)가 마련된다. 제1 체크 밸브(535)는 유닛 하우징(530) 내부의 유체가 유체 토출구(534)를 통하여 외부로만(밀림판(540) 측으로만) 흐르도록 제어하고, 제2 체크 밸브(536)는 유체 저장소(531) 내부의 유체가 유체 유입로를 통하여 펌프 챔버(532) 측으로만 흐르도록 제어한다. 이에 의해서, 펌프 챔버(532) 내의 축기어(510)가 어느 방향으로 회전을 하더라도 유닛 하우징(530) 내부의 유체가 유체 토출구(534)를 통하여 밀림판(540) 측으로 이동되고, 밀림판(540)을 가압할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에서, 제1 체크 밸브(535) 및 제2 체크 밸브(536)는 볼-스프링 밸브로 구성되어 유체의 흐름을 일측으로만 흐르도록 제어한다. 그러나, 본 발명의 권리범위는 이에 제한될 필요는 없으며 유체의 흐름을 일측으로 제어할 수 있는 다양한 종류의 체크 밸브가 사용될 수 있음은 물론이다.
또한, 도 3을 참조하면, 유닛 하우징(530)은, 밀림판(540)과 대면하는 유체 저장소(531)의 측벽에, 측벽을 관통하여 유체 회수홀(537)이 형성된다. 유체 회수홀(537)은, 유체 토출구(534)보다 현저히 작은 크기를 가지며, 유체 토출구(534)를 통하여 토출된 유체를 유체 저장소(531)로 회수시킨다. 유체 회수홀(537)이 유체 토출구(534)보다 훨씬 작은 크기를 갖도록 형성되기 때문에, 축기어(510) 및 내부기어(520)의 회전에 의하여 유닛 하우징(530) 내부의 유체가 유체 토출구(534)를 통하여 토출될 때에 토출된 유체에 의한 밀림판(540)의 가압에는 큰 영향이 없으며, 축기어(510) 및 내부기어(520)의 회전이 멈추면 유체 토출구(534)를 통하여 토출됐던 유체가 유체 회수홀(537)을 통하여 서서히 유체 저장소(531)로 회수된다.
또한, 도 3을 참조하면, 유닛 하우징(530)은 내부에, 유닛 하우징(530)과 유닛 하우징(530)의 양측면에 마련되는 밀림판(540) 사이의 공간을 상호 연통시키는 평형홀(538)이 형성된다. 평형홀(538)에 의해서 유닛 하우징(530)의 양측면에 마련되는 각각의 밀림판(540)에 동일한 압력이 작용될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 밀림판(540)은, 유닛 하우징(530)의 양측면에 슬라이딩 이동 가능하게 마련되며, 유닛 하우징(530)의 유체 토출구(534)를 통하여 전달되는 유압에 의하여 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)를 가압한다. 본 실시예에서 밀림판(540)은 직사각형 형상으로 마련되었으나, 이 외에 밀림판(540)의 판면 형상은 원형, 타원형 등으로 형성될 수도 있다. 밀림판(540)의 판면 형상이 원형인 경우에는 제작 조립이 용이하나 압력 면적이 작아져 전달되는 힘의 크기가 작아지고, 밀림판(540)의 판면 형상이 직사각형인 경우에는 압력 면적이 커져 전달되는 힘의 크기가 커지나 제작 조립이 번거로운 장단점이 있다.
다이어프램(550)은, 유닛 하우징(530)과 밀림판(540) 사이에 개재되어 유닛 하우징(530)의 내부를 밀폐시킨다. 다이어프램(550)은 가장자리 고정판(560)에 의하여 유닛 하우징(530)에 결합되며, 다이어프램(550)에 의하여 밀폐된 유닛 하우징(530)의 내측으로부터 유압이 전달되면 다이어프램(550)이 부풀어 밀림판(540)에 압력을 전달한다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 유닛 하우징(530)의 양측면 외벽에는 밀림판(540) 또는 다이어프램(550)과의 사이에서 유체가 이동되는 홈(533)이 형성된다. 유닛 하우징(530)의 홈(533)은, 유닛 하우징(530)의 내부에서 외부로 연통되는 유로들, 즉, 유체 토출구(534), 유체 회수홀(537) 및 평형홀(538) 사이를 연결하여 유체의 흐름을 원활하게 한다.
또한, 도 2에 나타난 바와 같이, 유닛 하우징(530)은 하우징 커버(580)를 포함하며, 하우징 커버(580)와 본체 사이의 결합부에 실링 부재(570)를 개재하여 내부를 밀폐시킨다.
마찰판(600)은, 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)와 차동 케이스(100)의 양 단부 사이에 개재되어 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)가 압력 발생 유닛(500)에 의하여 가압될 때 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)와 차동 케이스(100) 사이의 마찰력을 증가시킨다. 마찰판(600)은 그 효과를 증대시키기 위하여 복수로 마련될 수도 있다.
또한, 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)와 압력 발생 유닛(500)의 접촉면은 마찰면으로 형성될 수 있다. 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)와 압력 발생 유닛(500)의 접촉면이 마찰면으로 형성되는 경우, 압력 발생 유닛(500)으로부터 압력이 발생되어 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)가 가압되면 압력 발생 유닛(500)과 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300) 사이에서 발생하는 마찰력에 의하여 차동 제한이 발생될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 차동 제한 장치(1)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
차량의 운행 중에 차동이 발생하면 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)가 차동 케이스(100)와 상대 회전을 하게 되고, 이 회전에 의하여 한 쌍의 차동 피니언 기어(400)가 그 중심축(430)을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전하게 된다.
차동 피니언 기어(400)의 중심축(430)이 회전됨으로써 한 쪽 차동 피니언 기어(400)의 중심축(430)과 연결되는 압력 발생 유닛(500)의 축기어(510)가 일체로 회전된다. 압력 발생 유닛(500)의 축기어(510)가 회전되면 이와 맞물려 있는 내부기어(520)도 함께 회전 하여 압력 발생 유닛(500)의 펌프 챔버(532) 내에서 기어 펌프의 역할을 하며, 이에 의해서 압력 발생 유닛(500) 내부의 유체가 유체 토출구(534)를 통하여 토출된다.
유체 토출구(534)를 통하여 토출된 유체는 다이어프램(550)에 압력을 가하여 다이어프램(550)을 부풀게 하고, 다이어프램(550)과 인접한 밀림판(540)이 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)를 가압한다. 이 힘에 의하여 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300) 뒤쪽에 위치한 마찰판(600)이 차동 케이스(100)의 양 단부에 가압되어, 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)와 차동 케이스(100) 사이에 마찰력이 발생한다. 이에 의해서, 제1 사이드 기어(200) 및 제2 사이드 기어(300)의 회전을 제한하여 차동을 제한할 수 있다.
차동량이 큰 경우에는 차동 피니언 기어(400)의 회전 속도가 높아지므로 압력 발생 유닛(500)에 의하여 발생하는 압력과 유량이 커져 차동 제한의 효과가 커진다.
차량이 운행 중 선회를 하거나 저속의 주차 시와 같이 차동량이 작은 경우에는 차동 피니언 기어(400)의 회전 속도가 작아지므로 압력 발생 유닛(500)에 의하여 발생하는 압력이 작아져, 부품 사이의 간격과 유체 회수홀(537)을 통하여 압력이 해소되므로 차동 제한이 발생하지 않는다.
이러한 구성을 갖는 차동 제한 장치(1)는 차동 피니언 기어(400)의 중심축(430)과 압력 발생 유닛(500)의 축기어(510)가 일체로 형성됨으로써 차동 피니언 기어(400) 및 그 중심축(430)의 내구성을 높일 수 있다. 또한, 기존의 압력 발생 유닛에서는 두 개의 기어 사이에 압력 발생 유닛과 밀림축이 함께 수용되어 유량과 유압이 작을 수밖에 없었으나, 본 발명의 압력 발생 유닛(500)에서는 두 개의 차동 피니언 기어(400) 사이의 회전에 의하여 압력을 발생시키므로 압력발생부의 크기를 증가시켜 유량을 크게 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 압력 발생 유닛(500)의 축기어(510)의 축방향와 교차되는 방향으로 넓은 면적을 가지는 밀림판(540)을 배치하는 구조로 변경함으로써 유압에 의한 힘을 크게 증가시켜 충분한 차동 제한을 행할 수 있도록 하였다. 또한, 부피가 작아 종래의 차동장치에 설치가 가능하므로 설치를 위한 차량의 구조 변경이 필요 없는 장점은 종래와 같다.
이와 같이, 본 발명의 차동 제한 장치(1)에 의하면, 부피가 작아 설치를 위한 차량의 구조 변경이 필요 없고, 차동 제한을 위한 충분한 압력 발생이 가능하며 내구성이 향상될 수 있는 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 일례로서 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 권리 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 권리 범위는 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 엔진의 회전력을 전달받아 회전되는 차동 케이스;
    상기 차동 케이스의 내부에 수용되며, 차륜 구동축에 연결되어 일체로 회전되도록 마련되는 제1 사이드 기어;
    상기 제1 사이드 기어와 대향되는 위치의 차륜 구동축에 연결되어 일체로 회전되도록 마련되는 제2 사이드 기어;
    상기 차동 케이스에 중심축이 연결되어 상기 차동 케이스의 회전에 의하여 상기 차동 케이스와 함께 회전되며, 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어와 맞물려 중심축을 중심으로 회전 가능하게 마련되는 한 쌍의 차동 피니언 기어; 및
    상기 차동 피니언 기어의 중심축과 연결되며, 상기 차동 피니언 기어의 중심축의 회전에 의하여 압력을 발생시켜 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어를 상기 차동 케이스의 양 단부를 향하여 가압하는 압력 발생 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 발생 유닛은,
    상기 차동 피니언 기어의 중심축과 연결되어 일체로 회전되도록 마련되는 축기어;
    상기 축기어와 맞물려 회전되도록 마련되는 내부기어;
    내부에 유체 저장소와, 상기 유체 저장소와 연통되며 상기 축기어 및 상기 내부기어가 수용되는 펌프 챔버를 가지고, 상기 축기어 및 상기 내부기어의 회전에 의하여 내부의 유체가 토출되는 유체 토출구가 형성되는 유닛 하우징; 및
    상기 유닛 하우징의 양측면에 슬라이딩 이동 가능하게 마련되며, 상기 유체 토출구를 통하여 전달되는 유압에 의하여 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어를 가압하는 밀림판을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유닛 하우징은,
    내부의 유체가 상기 유체 토출구를 통하여 상기 밀림판 측으로만 흐르도록 상기 유체 토출구에 제1 체크 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유닛 하우징은,
    상기 유체 저장소에 저장된 유체가 상기 펌프 챔버 측으로만 흐르도록 상기 유체 저장소와 상기 펌프 챔버를 연통시키는 유체 유입구에 제2 체크 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 유닛 하우징은,
    상기 밀림판과 대면하는 상기 유체 저장소의 측벽을 관통하여 상기 유체 토출구를 통하여 토출된 유체를 상기 유체 저장소로 회수시키는 유체 회수홀이 형성되며,
    상기 유체 회수홀은 상기 유체 토출구보다 작은 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 유닛 하우징은,
    상기 유닛 하우징과 상기 유닛 하우징의 양측면에 마련되는 상기 밀림판 사이의 공간을 상호 연통시키는 평형홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 압력 발생 유닛은,
    상기 유닛 하우징과 상기 밀림판 사이에 개재되어 상기 유닛 하우징의 내부를 밀폐시키는 다이어프램을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 유닛 하우징은,
    상기 밀림판과의 사이에 유체가 이동되는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어와 상기 차동 케이스의 양 단부 사이에 개재되어 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어가 상기 압력 발생 유닛에 의하여 가압될 때 상기 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어와 상기 차동 케이스 사이의 마찰력을 증가시키는 적어도 하나의 마찰판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어와 상기 압력 발생 유닛의 접촉면은 마찰면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 내부기어는 복수로 구비되는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  12. 제2항 또는 제11항에 있어서,
    상기 축기어 및 상기 내부기어는 헬리컬 기어 또는 트로코이드 기어로 마련되는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 밀림판의 판면 형상은 원형, 타원형, 직각사각형 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치.
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