KR100836691B1 - 차동장치의 윤활 구조 - Google Patents

차동장치의 윤활 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차동장치의 윤활 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 드라이브 샤프트의 내부에 윤활경로를 형성하여 밀폐된 차동 케이스 내부에 위치한 피니언과 사이드 기어의 치합부에 상시/직접적으로 윤활유를 공급하는 드라이브 샤프트의 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차동장치의 윤활 구조는, 차동 케이스 내에서 피니언 샤프트에 장착된 피니언에 사이드 기어가 치합되며, 이 사이드 기어의 중심부에는 스플라인이 형성되어 양쪽에서 드라이브 샤프트의 스플라인부와 결합되는 차동장치의 윤활 구조에 있어서,
상기 드라이브 샤프트 내부에 피니언과 사이드 기어의 치합부에 윤활유를 공급하는 윤활경로가 형성되되, 상기 윤활경로는 스플라인부 외측의 외주연에 유입구가 형성되어 드라이브 샤프트의 내부에 축방향으로 형성된 통로와 연통되며, 상기 통로는 스플라인부 내측의 외주연에 형성된 배출구와 연통되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
차동장치, 드라이브 샤프트, 윤활경로, 포집 윤활 그루브.

Description

차동장치의 윤활 구조{Lubricating Structure of Differential Device}
도 1은 본 발명에 따른 차동장치의 윤활 구조의 단면도,
도 2a와 도 2b는 도 1에 나타낸 유입구 부분의 포집 윤활 그루브 개념을 나타내는 도면,
도 3a 내지 도 3c는 도 1에 나타낸 윤활경로 형성 방법의 예를 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 변속기 케이스 20: 차동장치
22: 차동 베어링 23: 차동 케이스
25: 피니언 27: 사이드 기어
30: 드라이브 샤프트 32: 스플라인부
40: 윤활경로 41: 유입구
42: 통로 43: 배출구
44: 윤활 그루브
본 발명은 차동장치의 윤활 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 드라이브 샤프트의 내부에 윤활경로를 형성하여 밀폐된 차동 케이스 내부에 위치한 피니언과 사이드 기어의 치합부에 상시/직접적으로 윤활유를 공급하는 드라이브 샤프트의 구조에 관한 것이다.
차동장치 안에 있는 기어와 피니언은 차동장치의 주요 부품으로서 차가 회전할 때 안쪽과 바깥쪽 바퀴의 회전수를 다르게 하는 기능이 있다.
즉, 차가 회전할 때는 안쪽과 바깥쪽 바퀴의 회전반경이 틀리기 때문에 이 차동장치가 없으면 회전이 원활하지 못하며, 따라서 타이어의 마모도 많게 된다.
상기 피니언과 사이드 기어의 치합부 윤활을 주안점으로 고려해볼 때, 차동장치 외부에서 피니언과 사이드 기어의 치합부에 윤활유를 공급하는 기존 방식(강제 윤활과 자연 윤활 포함)은 윤활유의 공급이 간헐적, 간접적으로 이루어진다.
즉, 강제 윤활의 경우 회전하는 차동장치의 외부에서 윤활공급 위치와 차동장치 케이스의 회전 측면 개구부가 일치할 때만 윤활이 가능하며, 자연 윤활의 경우 차동 케이스 일부가 자동변속기 오일(ATF)에 잠기어 교반(churning)되는 상황에 따라 윤활량의 변화가 심하다.
또한, 윤활 목표지점인 피니언과 사이드 기어의 치합부까지의 윤활경로가 복잡하기 때문에 목표지점에 도달하는 윤활유량이 현저히 감소한다.
이로 인한 구조적 불완전성으로 차동장치의 고차동조건(Diff Spin)에서 기어가 파손되거나 피팅(Pitting)이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 드라이브 샤프트의 내부에 윤활경로를 형성하여 밀폐된 차동 케이스 내부에 위치한 피니언과 사이드 기어의 치합부에 상시/직접적으로 윤활유를 공급할 수 있도록 하는 차동장치의 윤활 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차동장치의 윤활 구조는, 차동 케이스 내에서 피니언 샤프트에 장착된 피니언에 사이드 기어가 치합되며, 이 사이드 기어의 중심부에는 스플라인이 형성되어 양쪽에서 드라이브 샤프트의 스플라인부와 결합되는 차동장치의 윤활 구조에 있어서,
상기 드라이브 샤프트 내부에 피니언과 사이드 기어의 치합부에 윤활유를 공급하는 윤활경로가 형성되되, 상기 윤활경로는 스플라인부 외측의 외주연에 유입구가 형성되어 드라이브 샤프트의 내부에 축방향으로 형성된 통로와 연통되며, 상기 통로는 스플라인부 내측의 외주연에 형성된 배출구와 연통되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차동장치의 윤활 구조의 단면도이다.
도시된 바와 같이 차동장치(20)는 차동 케이스(23) 내에서 피니언 샤프트(24)에 장착된 두 개의 피니언(25)에 두 개의 사이드 기어(27)가 치합되며, 이 사이드 기어(27)의 중심부에는 스플라인이 형성되어 양쪽에서 드라이브 샤프트(30) 의 스플라인부(32)와 각각 결합한다.
상기 차동 케이스(23)는 링 기어(21)와 일체로 형성되며, 회전력은 변속기로부터 변속된 회전력이 링 기어(21), 차동 케이스(23), 피니언(25), 사이드 기어(27), 드라이브 샤프트(30)를 통해 양쪽 바퀴에 전달된다.
상기 차동장치(20)는 변속기 케이스(10) 하부에 장착되므로 회전 부위인 드라이브 샤프트(30)와 변속기 케이스(10) 사이에 오일 실(15)이 장착되어 외부로 윤활유가 누유되는 것을 방지하게 된다.
또 상기 드라이브 샤프트(30)는 상기 차동 케이스(23) 내에 조립된 사이드 기어(27)와 스플라인 방식으로 결합하여 조립된다.
즉, 상기 변속기 케이스(10) 내에 사이드 기어(25)를 포함한 차동장치(20)가 조립된 상태에서 양쪽 드라이브 샤프트(30)가 변속기 케이스(10)의 홀(12)을 통해 내부로 끼워진 후 상기 사이드 기어(27)와 스플라인 방식으로 결합하여 장착된다.
이와 같은 차동장치는 직진시에 좌우 바퀴의 회전 저항이 같으므로 사이드 기어(27)와 피니언(25)을 통해 맞물려있는 차동 케이스(23)도 같은 속도로 회전하나, 선회시와 같이 좌우 구동 바퀴의 회전 저항의 차가 발생하면 좌우 바퀴의 회전수가 다르기 때문에 안쪽 바퀴는 감소하고 바깥쪽 바퀴는 가속되며, 그 후 노면거리에 적응된 속도로 회전한다.
상기한 차동장치(20)에서 드라이브 샤프트(30) 내부에 윤활경로(40)가 형성되되, 상기 윤활경로(40)는 스플라인부(32) 외측의 외주연에 유입구(41)가 형성되어 드라이브 샤프트(30)의 내부에 축방향으로 형성된 통로(42)와 연통되며, 상기 통로(42)는 스플라인부(32) 내측의 외주연에 형성된 배출구(43)와 연통되어 이루어진다.
여기에서 상기 윤활경로(40)는 RH, LH에 동시 적용이 가능하고 유입구(41)와 배출구(42)는 2개 이상 복수로 형성할 수 있으며, 편의상 윤활경로(40)를 직선으로 표시하였으나 곡선화할 수도 있는 것이다.
상기 윤활경로(40)에 의해 차동 베어링(22) 지점에 강제 또는 자연 윤활로 윤활유가 공급될 때 유입구(41)를 통해 드라이브 샤프트(30)의 내부로 유입되어 드라이브 샤프트(30)의 내부 통로를 거쳐 배출구(43)에서 분사하도록 해서, 차동장치(30) 내부의 피니언(25)과 사이드 기어(27)의 치합부에 상시/직접적으로 윤활유를 공급한다.
특히 차동 베어링(22) 지점에 윤활유가 강제로 공급하는 경우에 유입구(41) 부분은 항시 윤활유로 채워지게 되므로 원심력의 영향을 받지 않으며, 자연 윤활의 경우에도 유입구(41) 부근의 드라이브 샤프트(30)의 외주연에 포집형 윤활 그루브(44)를 형성함으로써 원심력의 영향을 받지 않게 된다.
도 2a와 도 2b는 도 1에 나타낸 유입구 부분의 포집 윤활 그루브 개념을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 유입구(41)에서 멀리 떨어진 지점의 드라이브 샤프트(30) 외주연에서 윤활 그루브(44)가 넓고 얕게 형성되기 시작하여 차동 케이스(23) 회전방향(드라이브 샤프트의 상대물 회전방향)의 외주연을 따라 유입구(41)에 가까워질수록 좁고 깊게 형성된다.
유입구(41)로 윤활유의 유입을 방해하는 원심력은 상기 포집식 윤활 그루브(44)를 형성함으로써 그 영향을 줄일 수 있고, 차동 베어링(22) 지점에 윤활유를 강제 공급하는 방식에서 유입구(41)는 윤활유가 항상 가득 차 있으므로 포집식 윤활 그루브(44)의 포집력과 윤활유의 점성력으로 원심력을 극복할 수 있다.
또한, 상기 포집식 윤활 그루브(44)가 시작은 넓고 얕게 형성되고, 유입구(41) 부근은 좁고 깊게 형성되어 윤활유의 포집력이 향상될 뿐만 아니라 차동 케이스(23)가 회전할 때(드라이브 샤프트와 반대방향으로 회전) 펌핑 작용을 하게 되어 원심력을 극복할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1에 나타낸 윤활경로 형성 방법의 예를 나타내는 도면이다.
도 3a는 드라이브 샤프트(30)의 유입구(41), 통로(42)와 배출구(43)를 드릴 가공하여 서로 연통되도록 형성하되, 통로(42)의 끝단부를 마개(45)로 막아 윤활유가 새지 않도록 통로(42)의 끝단부를 밀폐시킨다.
도 3b는 드라이브 샤프트(30)의 유입구(41)와 통로(42)를 드릴 가공하여 서로 연통되도록 형성하되, 배출구(43) 부분을 제거한 상태에서 L자형 파이프(46)를 통로(42)의 끝단부에 결합한다.
도 3c는 드라이브 샤프트(30)의 유입구(41)와 통로(42)를 드릴 가공하여 서로 연통되도록 형성하되, 배출구(43) 부분을 가공하지 않은 상태에서 외부에서 L자형 파이프(46)를 통로(42)의 끝단부에 결합한다.
여기서 상기 L자형 파이프(46)는 필요에 따라 각도 변환이 가능하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 드라이브 샤프트의 내부에 윤활경로를 형성하여 밀폐된 차동 케이스 내부에 위치한 피니언과 사이드 기어의 치합부에 상시/직접적으로 윤활유를 공급할 수 있고, 차동장치의 고차동조건에서 기어가 파손되거나 피팅이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 차동 케이스 내에서 피니언 샤프트에 장착된 피니언에 사이드 기어가 치합되며, 이 사이드 기어의 중심부에는 스플라인이 형성되어 양쪽에서 드라이브 샤프트의 스플라인부와 결합되는 차동장치의 윤활 구조에 있어서,
    상기 드라이브 샤프트 내부에 피니언과 사이드 기어의 치합부에 윤활유를 공급하는 윤활경로가 형성되되, 상기 윤활경로는 스플라인부 외측의 외주연에 유입구가 형성되어 드라이브 샤프트의 내부에 축방향으로 형성된 통로와 연통되며, 상기 통로는 스플라인부 내측의 외주연에 형성된 배출구와 연통되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차동장치의 윤활 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입구 부근의 드라이브 샤프트 외주연에 포집형 윤활 그루브가 형성되어 상기 윤활 그루브를 따라 유입구에 윤활유가 공급되는 것을 특징으로 하는 차동장치의 윤활 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 포집형 윤활 그루브는 유입구에서 멀리 떨어진 지점의 드라이브 샤프트 외주연에서 넓고 얕게 형성되기 시작하여 드라이브 샤프트의 상대물인 차동 케이스 회전방향의 외주연을 따라 유입구에 가까워질수록 좁고 깊게 형성되는 것을 특징으 로 하는 차동장치의 윤활 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활경로는 드라이브 샤프트의 유입구, 통로와 배출구를 드릴 가공하여 서로 연통되도록 형성하되, 통로의 끝단부를 마개로 막아 형성되는 것을 특징으로 하는 차동장치의 윤활 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활경로는 드라이브 샤프트의 유입구와 통로를 드릴 가공하여 서로 연통되도록 형성하되, 배출구 부분을 제거한 상태에서 L자형 파이프를 통로의 끝단부에 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차동장치의 윤활 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활경로는 드라이브 샤프트의 유입구와 통로를 드릴 가공하여 서로 연통되도록 형성하되, 배출구 부분을 가공하지 않은 상태에서 외부에서 L자형 파이프를 통로의 끝단부에 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차동장치의 윤활 구조.
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