KR20010023759A - 차동 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) 양측벽에 개구부를 갖는 케이싱과, (b) 케이싱 내에 대향해서 회전이 가능하게 수용되며, 샤프트와의 연결부가 케이싱 각 개구부에 지지되며, 대향면에는 반경 방향 위치가 변동하는 연속한 사행 홈이 형성되어 있는 한 쌍의 디스크 플레이트와, (c) 사행 홈 내를 전동하는 복수의 볼과, (d) 디스크 플레이트 사이에 위치함과 동시에 케이싱에 계지되어 있으며, 또한 볼을 하나씩 보지하는 반경 방향에 가느다랗고 긴 가이드 구멍이 복수 형성되어 있는 볼 홀더를 구비하는 차동 장치에 있어서, 사행 홈은 반경 방향 외측에서 내측으로 뻗는 제 1 구간과, 반경 방향 위치 내측에서 외측으로 뻗는 제 2 구간을 갖고, 제 1 구간 및 제 2 구간을 접속하는 변곡 구간은, 제 1 구간 및 제 2 구간보다 폭 및/ 또는 깊이 수치가 커지며, 볼과 사행 홈과의 접촉응력이 절감되어 있는 것을 특징으로 하는 차동 장치에 관한 것이다.

Description

차동 장치 및 그 제조방법{Differential device and method of manufacturing the device}

자동차의 차동 장치로는 차량이 곡선 주행할 때에 좌우 구동륜의 회전차와 전후 구동륜의 회전차(사륜 구동차인 경우)를 가능하게 하는 장치이다. 이와 같은 기능을 가지는 자동차의 차동 장치로서는 종래에 출력축에 연결된 한 쌍의 베벨 기어들 사이에 피니언기어를 위치시키고, 피니언기어의 샤프트에 바깥쪽으로부터 회전력이 가해지면, 차동시에 피니언기어를 자전시켜서 각 출력축의 회전차를 가능하게 한 것이 널리 사용되고 있다.

그러나, 한 쪽의 구동륜이 눈과 모래 등에 묻힌 경우와 도랑 등에 떨어진 경우에는 차동에 의해 한쪽 차륜이 공전해서 전체 구동력을 상실하고, 탈출할 수 없는 경우가 많다. 또한, 곡선 주행할 경우에도 안쪽 차륜의 하중이 극단적으로 감소되었을 때에는 차륜이 공전해서 곡선로를 고속으로 주행하기 위한 구동력을 잃는 경우가 있다.

이와 같은 문제점을 해소하는 차동 장치로서, 예를 들면, 클러치 디스크 압착식 차동 제한 기구를 구비한 것이 제안되었다. 이것은 한 쪽의 구동륜이 접지하고 있지 않을 때도 구동력을 얻기 위하여 클러치 디스크에 예압을 부여하므로, 엔진 측으로부터 구동력이 부여되지 않을 때에도 각 구동륜끼리 구속되며, 앤티록 브레이크 시스템과 같이 각 차륜의 회전에 독립성이 요구되는 장치와의 조합에 어려운 점이 있었다.

또한, 비스커스·커플링식 토오크 감응형 차동 제한 기구를 구비하는 차동 장치도 제안되어 사용되고 있다. 비스커스·커플링은 점성 유체(실리콘 오일 등)의 전단저항을 이용하여 토오크를 전달하는 것이며, 구동륜의 회전차에 응하여 매끄러운 차동 제한 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 점성 유체에 의해 초기 저항이 부여되므로, 역시 각 구동륜끼리 구속되는 문제가 있다.

이와 같은 사정을 감안하여, 상기 차동 장치보다도 소형이며 게다가 특별한 기구를 추가하지 않고, 차동 제한 작용을 가지는 차동 장치가 제안되었다(일본국 특허 공개 평8-170705). 이와 같은 차동 장치는, (a) 각각 구동륜에 고정됨과 동시에 축선 방향으로 서로 대향하여 동축적으로 배치된 한 쌍의 디스크 플레이트로서, 대향면에는 일정 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 둘레 방향으로 연속하는 사행 형상의 홈이 형성되는 디스크 플레이트와, (b) 한 쌍의 디스크 플레이트들 사이에 배치되며, 반경 방향으로 연장하는 다수의 가이드 홈을 둘레 방향을 따라서 등간격으로 가지는 볼 홀더와, (c) 대향하는 한 쌍의 디스크 플레이트의 둘레 방향 연속홈을 따라서 구름과 동시에, 반경 방향으로 하나씩 왕복 가능하게 각 가이드 홈 내에 수용되는 볼과, (d) 디스크 플레이트를 회전 가능하게 수용하며, 볼 홀더를 고정적으로 수용하는 케이스체와, (e) 각 디스크 플레이트의 바깥쪽면에 접촉하도록 배치된 트러스트 와셔를 구비한다. 볼은 둘레 방향의 연속홈 내를 이동할 때에 가이드 홈 내를 반경 방향으로 왕복하고, 엔진 측에서의 구동력이 각 디스크 플레이트를 통하여 각 구동륜에 전달되며, 회전차가 발생했을 때 구동륜이 차동 가능하게 한다. 또한, 한 쪽의 구동륜이 공전하는 경우, 그 구동륜에 연결된 디스크 플레이트에 발생한 트러스트 힘에 의해 디스크 플레이트의 바깥쪽 면과 트러스트 와셔 사이에 미끄럼 마찰력이 발생하여, 차동 제한 효과를 더욱 얻을 수 있다.

도 18은 일본국 특허 공개 평8-170705 호에 개시된 차동 장치의 일례를 나타내며, 도 19는 한 쪽의 디스크 플레이트, 볼 홀더 및 볼을 조합한 상태를 나타낸다. 도 18에 도시된 바와 같이 일본국 특허 공개 평8-170705의 차동 장치는 한 쪽 단부가 개방되며, 다른 쪽 단부와 동축인 환상 돌기부(11)를 가지는 케이스(1)와, 케이스(1)의 개방 단부와 동일한 크기의 개방 단부를 가지며, 다른쪽 단부와 동축인 환상 돌기부(21)를 가지는 케이스 커버(2)와, 서로 동일한 축 형상으로 대향하여 배치되는 한 쌍의 디스크 플레이트(3,4)와, 한 쌍의 디스크 플레이트(3,4) 사이에 배치된 볼 홀더(5)와, 볼 홀더(5)에 구름 가능하게 지지되는 다수의 볼(6)들과, 디스크 플레이트(3,4)의 바깥쪽에 위치하는 한 쌍의 트러스트 와셔(7)를 구비한다.

케이스(1)와 동축인 환상 돌기부(11)는 한 쪽 디스크 플레이트(3)를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로서 작용한다. 볼 홀더(5)는 그 외주부와 케이스(1)의 내벽 사이에 위치하는 다수의 결합 부재(10)에 의해 케이스(1)에 결합된다. 케이스(1)의 측벽에는 다수의 구멍(14)이 형성되어, 케이스(1) 내로 윤활유가 유입되도록 한다. 케이스(1)의 개방 단부에 설치된 플랜지부(15)에는 볼트를 삽입하기 위한 다수의 구멍(15a)들이 형성된다.

케이스 커버(2)는 얕은 접시 모양이며, 이것과 동축인 환상 돌기부(21)는 다른 쪽 디스크 플레이트(4)를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로서 작용한다. 또한, 케이스 커버(2)의 측벽에는 윤활유를 유입하기 위한 다수의 구멍(24)이 형성된다. 케이스 커버(2)의 개방 단부에 설치된 플랜지부(25)에는, 케이스(1)의 구멍(15a)에 대응하는 위치에 다수의 구멍(25a)들이 형성되며, 두 구멍(15a, 25a)들을 관통하는 볼트(도면에 도시되지 않음)에 의해 케이스(1)와 케이스 커버(2)는 고정된다.

각 디스크 플레이트(3,4)의 다른 단부에는 차륜의 구동축(도면에 미도시)을 연결하기 위한 환상 돌기부(32,42)가 설치된다. 또한 각 환상 돌기부(32,42)의 내면에는 구동축을 고정하기 위한 축선 방향 홈(32a,42a)이 형성된다.

트러스트 와셔(7)는 각각 케이스(1)와 디스크 플레이트(3) 사이 및 케이스 커버(2)와 디스크 플레이트(4) 사이에 배치되며, 디스크 플레이트(3,4)의 바깥쪽 면에 접한다. 각 구동륜(도면에 미도시)에 회전차가 없는 경우와, 한 쪽 구동륜이 공전하지 않는 경우 등에는 디스크 플레이트(3 또는 4)에 트러스트 힘이 걸리지 않으므로, 디스크 플레이트(3,4)와 트러스트 와셔(7) 사이에서 마찰력은 실질적으로 없다.

디스크 플레이트(3,4)의 사행 형상의 연속홈은 역회전 방향으로 같은 변화로 연장하므로, 이하 한쪽 디스크 플레이트(3)에 대해서만 설명하였지만, 다른 쪽 디스크 플레이트(4)에 대해서도 마찬가지이다.

도 19에 도시된 바와 같이, 디스크 플레이트(3)의 대향면에는 일정 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 둘레 방향으로 연속하는 사행 형상의 홈이 형성되며, 각 사행의 연속홈은 볼(6)이 구름 가능하게 결합하도록 원호 형상의 단면을 가진다. 볼 홀더(5)에는 볼(6)을 이어져 얻는 정도의 폭을 갖고, 반경 방향으로 왕복 가능하게 가늘고 긴 가이드공(51)이 다수 형성된다. 볼(6)의 반경 방향 왕복 운동의 범위를 규정하는 가이드공(51)의 반경 방향 길이는 사행의 연속홈(31)의 반경 방향 상한 위치(중심에서 가장 먼 위치)와 반경 방향 하한 위치(중심에서 가장 가까운 위치)의 차이와 같다.

도 20은 디스크 플레이트(3)의 사행의 연속홈(31)의 하나의 단위 구간을 확대해서 나타내며, 도 21은 사행의 연속홈(31)의 회전각(θ)에 있어서의 반경 방향 거리(R, 디스크 플레이트(3) 중심과 사행의 연속홈(31) 사이의 거리)를 나타낸다. 다른 쪽의 디스크 플레이트(4)의 사행의 연속홈과 볼(6) 및 볼 홀더(5)의 가이드공(51)과의 관계도 동일하다.

사행의 연속홈(31)은 볼(6)을 디스크 플레이트(3)의 반경 방향 바깥쪽에서 안쪽으로 향해 연장하는 제 1 안내 구간(31a)과, 볼(6)을 디스크 플레이트(3)의 반경 방향 안쪽에서 바깥쪽으로 향해 연장하는 제 2 안내 구간(31b)과, 볼(6)을 디스크 플레이트(3)의 반경 방향 일정 위치에 가지는 제 3 안내 구간(31c)으로 이루어지는 다수의 단위 구간이 둘레 방향으로 연속하고 있다. 도 19 내지 도 21에 도시된 실시예의 경우, 각 단위 구간의 회전각(θ)은 72°이며, 하나의 둘레에 5개의 단위 구간이 있다.

볼 홀더(5)를 고정해서 한 쪽의 디스크 플레이트(3)를 회전시키면, 다른 쪽 디스크 플레이트(4)는 역방향으로 같은 속도로 회전한다. 따라서, 양디스크 플레이트(3,4)가 상대적으로 72°만큼 회전하면(즉, 각 디스크 플레이트(3,4)가 36°만큼 역방향으로 회전하면), 볼(6)은 사행의 연속홈(31)의 단위 구간 내를 이동하고, 이에 따라서 볼 홀더(5)가 가이드공(51) 내를 반경 방향으로 한 번 왕복한다.

양쪽 사행의 연속홈(31), 가이드공(51) 및 볼(6)의 움직임을 한층 상세히 검토하기 위하여 디스크 플레이트(3)의 사행의 연속홈(31)의 단위 구간 내의 제 2 안내 구간 (31b)을 주로 도시한 도 22를 참조한다. 볼(6)이 반경 방향 반전 위치(디스크 플레이트(3) 중심으로부터의 반경 방향 거리가 증대→감소 또는 감소→증대로 변하는 위치) 및 제 3 안내 구간(31c)에 있을 때, 볼(6)과 사행의 연속홈(31) 사이로 힘은 전달되지 않지만, 그 밖의 구간에서 힘은 사행의 연속홈(31)의 원통 형상의 내벽에 전달된다.

사행의 연속홈(31)에 있어서 구간(a), (e), (f), (31c), (g) 및 (h)를 제외하는 구간에서, 볼(6)이 디스크 플레이트(3)에 대한 축선 방향으로의 분력(트러스트 힘)이 케이스(1)에 가해지는 회전 토오크의 크기에 비례해서 변화하도록, 볼(6)이 사행의 연속홈(31)에 접촉하는 각도가 변화한다. 이 때문에, 트러스트 와셔(7)의 마찰에 의한 차동 제한 토오크는 케이스(1)에 가해지는 회전 토오크에 비례한다.

일본국 특허 공개 평8-170705 호에 개시된 차동 장치는 볼과 사행의 연속홈과의 결합에 의해 양 디스크 플레이트 사이의 차동이 가능하며, 사행의 연속홈과 볼과의 접촉 특성을 이용하여 차동 제한 효과를 얻으므로, 부품수가 적고 용이하게 구성될 수 있다는 이점을 가지지만, 디스크 플레이트(3,4)의 사행의 연속홈의 단위 구간의 회전각이 60°또는 72°인 경우에 대해서 추가로 시험한 결과, 내구성 및 토오크 특성에 관해서 다음과 같은 문제점이 있는 것을 발견했다.

(1) 내구성에 대해서, 디스크 플레이트(3,4)의 사행의 연속홈 내면에 금속 박리가 생기고, 그 박리는 반드시 도 21의 구간(a), (e), (f), (g), (h)의 어느 하나에 만들어진다. 또한, 금속 박리는 구간(a), (f), (h)에 있어서 중심선(38)보다 도면에서 위쪽에 구간(e), (g)에 있어서는 중심선(38)보다 도면에서 아래쪽에 발생하는 경향이 있다.

(2) 토오크 특성에 대해서, 볼 홀더(5)에는 일정한 토오크가 더해짐에도 불구하고, 디스크 플레이트(3,4)측 토오크가 주기적으로 변동하고, 변동 주기는 볼(6)이 단위 구간을 이동하는 주기(가이드공 안을 반경 방향으로 한 번 왕복하는 주기)의 절반과 일치한다. 또한 이 변동 주기는 몇 개의 가느다란 변동 주기에 의해서 구성된다.

본 발명자들은 상기 문제점의 원인을 볼과 사행의 연속홈 사이에 작동하는 힘을 역학적으로 계산함으로써 알아냈다. 도 22를 참조하면, 볼(6)은 하나의 단위 구간(회전각 72°의 범위)내에 2개가 존재하므로, 이러한 것을 볼(6a,6b)로서 구별한다. 볼(6a)과 볼(6b)은 둘레 방향으로 36°의 간격을 유지하고, 사행의 연속홈(31)내를 이동한다. 도 22에 나타난 예는 볼(6a)이 구간(e)의 중앙에서 약간 오른쪽에 위치하고, 볼(6b)은 구간(g)과 구간(h) 사이에 위치한다. 볼(6a) 및 볼(6b)은 모두 도 1에 나타난 상태로 디스크 플레이트(3)와 접촉한다.

케이스(1)에 회전 토오크가 가해지면, 볼 홀더(5)에서 볼(6a) 및 볼 (6b)에 대해서 각각 Pa, Pb가 되는 힘이 가해지나, 볼은 전부 10개 존재하므로, 이들 힘은 역학적으로는 힘과 모멘트의 균형만으로는 구할 수 없는 불안정한 상태에 있다. 불안정한 상태에서는, 부재의 휨 정도를 구하는 것에 의하여, 힘과 모멘트의 크기를 알 수 있다. 이러한 휨 정도는 볼(6)과 사행의 연속홈(31)의 접촉부 및 볼(6)과 볼 홀더(5)의 접촉부에 발생한다. 따라서, 다른 부분을 강체로 생각하면, 벨츠의 탄성 접촉 이론에 의해 휨 정도가 구해지므로, 이를 이용하여 힘(Pa 및 Pb)을 구할 수 있다. 힘(Pa 및 Pb)이 구해지면, 볼(6)과 사행의 연속홈(31)사이에 작동하는 힘은 쉽게 구할 수 있다.

도 23 및 도 24는 볼(6b)과 사행의 연속홈(31) 사이에 작동하는 힘을 구하기 위한 설명도이다. 도 23에 있어서 제 1 접촉각(α, 볼(6a)의 진행 방향과 볼(6a)이 접하는 사행의 연속홈(31)의 내벽에 있어서 수직선과의 각도)으로부터 힘(C)을 구할 수 있다. 도 24는 도 23에 있어서 Z 방향(지면 위쪽)에서 본 도면이며, 도 23에서 구한 힘(C)과 제 2 접촉각(β, 사행의 연속홈(31)의 내벽에 걸리는 힘의 경사각)으로부터 힘(D 및 E)을 구할 수 있다. 힘(D)은 볼(6a)과 사행의 연속홈(31) 사이에 작동하는 접촉 응력이며, 힘(E)은 트러스트 힘이다. 접촉 응력(D)은 식:D = A ×(1/cos α) ×(1/cos β)에 의해 나타낼 수 있으며, 트러스트 힘(E)는 식:E=A ×(1/cos α) ×(tan β)에 의해 나타낼 수 있다. 즉, 볼(6b)에 대해서도 마찬가지로 각 분력을 구할 수 있다.

다시 벨츠의 탄성 접촉 이론을 이용하면, 볼(6)과 사행의 연속홈(31) 사이의 접촉 응력(D)을 구할 수 있다. 도 25는 케이스(1)에서 일정한 토오크를 더했을 때에 볼(6)이 단위 구간(0°에서 72°까지)을 이동할 때에 발생하는 접촉 응력의 계산 결과를 나타낸다. 특히 접촉 응력이 큰 곳은 좌측부터 순서대로 구간(a), (e), (g)에 있다. 즉, 케이스(1)로부터의 토오크 방향을 반대로 한 경우는 구간(e), (f), (h)의 3곳의 접촉 응력이 특히 높아진다.

이러한 이유는 도 22의 볼 배치를 예로서 설명한다. 볼(6a)이 도 22에 나타난 위치(X₁)에 있을 때, 도 24의 S-S 단면인 도 26과 같이, 볼(6a)은 사행의 연속홈(31)의 볼록 곡면 형상 내면부(35, 작은 곡률 반경(R₁)을 가진다)와 접촉한다. 한편, 볼(6a)이 도 21에 나타난 위치(X₂)에 있을 때, 도 24의 S-S 단면인 도 27과 같이, 볼(6a)은 사행의 연속홈(31)의 오목 곡면 형상 내면부(36, 큰 곡률 반경(R₂)을 가진다)와 접촉한다.

벨츠의 탄성 접촉 이론에 따르면, 접촉 응력은 도 26의 상태가 도 27의 상태보다 크다. 도 26의 상태가 되는 것은 구간(a), (e), (f), (g) 및 (h)와 접촉하고 있을 때이므로, 이들 구간의 접촉 응력이 특히 커지는 것이다. 내구성 실험에 있어서, 사행의 연속홈(31)의 구간(a), (e), (f), (g) 및 (h)에 금속 박리가 생기는 것은 이 때문이다.

사행의 연속홈(31)의 단위 구간(0°에서 72°)을 모든 볼(6)이 이동할 때에 발생하는 트러스트 힘(E)의 총합의 계산 결과는 도 28과 같다. 트러스트 힘(E)의 총계는 단위 구간의 절반(회전각:36°)을 일주기로서 변동하고 있으며, 이 변동 주기는 6개의 미세한 변동 구간에 의해 구성된다. 이들은, 사행의 연속홈(31)의 구간(a), (e), (f), (g) 및 (h)를 제외하는 구간으로 모든 볼(6)이 있을 때는 트러스트 힘(E)이 일정해 질 수 있는 크기로 제 1 접촉각(α)이 설정되어 있으나, 사행의 연속홈(31)의 구간(a), (e), (f), (g) 및 (h) 내에 볼(6)이 있을 때는 트러스트 힘(E)가 제 1 접촉각(α)보다 커지기 때문이다. 따라서, 볼(6)이 사행의 연속홈(31)의 구간(a), (e), (f), (g) 및 (h) 내에 있을 때 트러스트 힘(E)이 커지기 때문이다. 또한, 토오크 특성 실험에 있어서 토오크가 변동했던 것은 트러스트 힘의 변동에 의해서, 트러스트 와셔(7)의 마찰력도 변동했기 때문이다.

디스크 플레이트(3,4)에 대해서는 종래는 NC 선반에 의해 기계 구조용 탄소강 또는 크롬 몰리브덴강 등의 강재를 다듬질 가공을 남겨 선반 가공하고, 이어서 볼 엔드밀에 의해 사행의 연속홈(31)을 거친 가공 및 다듬질 가공을 수행하며, 마지막으로 사행의 연속홈에 침탄 처리를 수행하여 경질층을 형성하는 방법에 의해 제작되었다. 따라서, 사행의 연속홈에 침탄 처리를 실시하면, 사행의 연속홈의 가장자리 부분의 탄소 함유량이 높아지며, 경도는 증가하나 위험해진다. 이 때문에, 사행의 연속홈 가장자리 부분에 볼이 접촉하면 결함이 발생할 우려가 있다. 결함이 발생하면, 차동 장치의 내구성이 저하할 뿐만 아니라, 토오크 전달이 불안정해진다. 또한 상기 제조 방법은 공정이 많고, 비용이 높다는 문제도 있다.

볼 엔드밀(16)에 의한 사행의 연속홈(31)의 거친 가공 및 다듬질 가공에 대해서는 볼 엔드밀(16)의 선단부(16a)는 절삭 속도는 0이 되므로, 볼 엔드밀(16)의 선단부(16a)에는 큰 절삭 저항이 걸리고, 사행의 연속홈의 윤곽 형상과 바퀴 자국을 높은 정도로 만드는 것이 어렵다는 문제가 있다.

또한, 사행의 연속홈(31)은 도 45와 같은 반경(R)의 원호 형상 날끝(262)을 가지는 특수 엔드밀(261)로 가공된다. 그러나, 사행의 연속홈(31)의 정확한 원곡면은 1회의 절삭으로는 형성할 수 없고, 대략 사행의 연속홈의 외형을 형성하는 거친 가공(1차 가공)을 수행한 후에, 다수 회로 나누어 절삭하고, 서서히 정도 및 면 거칠기를 높이는 다듬질 가공(2차 가공)이 필요하여 가공 시간이 길다. 또한, 특수 엔드밀은 값이 비싸며, 재연마가 요구되므로 보통의 공구보다 비싸다. 따라서, 차동 장치의 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.

볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 중간부에 있어서 단면 형상을 과장해서 나타내는 도 54에서 알 수 있는 바와 같이, 가이드공(51)의 내벽에는 볼(6)의 반경 R+0.00∼2.00㎜의 반경을 가지는 오목 곡면부(51d,51d')가 형성되며, 오목 곡면부(51d, 51d')의 양측에 약간의 평탄부(51e,51e')가 있다. 볼(6)과 가이드공(51)의 양 오목 곡면부(51d,51d')와의 사이에 약간의 틈새가 있으므로, 볼(6)은 가이드공(51) 내를 자유롭게 이동할 수 있다. 이와 같은 형상으로 함으로써, 볼 홀더(5)의 각 가이드공(51)에 지지되는 볼(6)은 고속 회전시라도 벗어나지 않고, 케이스(1)와 양 디스크 플레이트(3,4)와의 사이에서 토오크를 전달할 수 있다.

가이드공(51)의 내벽면의 오목 곡면부(51d,51d')는 가이드공(51)의 형성과 동시에 형성할 수 없으므로, 종래는 측면 형성 후에 절삭 가공법에 의해 가공되고 있다. 통상 1차 가공으로써 펀치와 엔드밀 등의 공구로 측면이 수직인 가이드공을 가공한 후, 도 55와 같은 측면에 반경(R)의 원호 형상의 날끝(262')을 가지는 특수 엔드밀(261')로 측면을 절삭하는 2차 가공을 수행하였다.

그러나, 특수 엔드밀은 고가이며, 재연마에 소요되는 비용도 보통의 공구보다 비싸고, 또한, 재연마할 수 있는 회수도 통상의 공구보다 적어 수명이 짧다. 나아가, 볼 홀더(5) 상의 10개 전후의 가이드공을 동시에 가공하는 것은 곤란하므로, 가공 시간이 긴 문제가 있으며, 간단하게 가공할 수 있는 방법이 요망되고 있다.

볼 홀더의 가이드공(51)에 대해서는 차동 장치가 작동 동안 볼(6)이 가이드공(51) 내를 왕복 움직이므로, 가이드공(51)의 내벽과의 사이에 접촉 응력이 발생한다. 접촉 응력은 양 디스크 플레이트(3,4)의 회전 속도의 차 및 구동 토오크와 비례해서 회전 속도의 차가 클수록 또한 구동 토오크가 클수록 접촉 응력이 커진다. 통상 토오크가 100㎏-m 이상, 또는 회전 속도의 차가 500rpm 이상이면, 접촉 응력이 400㎏/㎟ 이상도 된다. 게다가, 볼(6)은 가이드공(51)내에서 고속으로 왕복 미끄럼 접촉하고, 양 디스크 플레이트(3,4)의 회전 속도의 차가 500rpm 이상이 되면, 미끄럼 접촉 속도는 2000 왕복/분 이상도 된다. 만약, 이러한 고부하로 볼(6)이 회전하지 않고 미끄럼 접촉하면(슬립을 일으키면), 가이드공(51)의 내벽이 손상될 가능성이 있다.

슬립을 일으키지 않기 위해서, 차동 장치 내에는 윤활유가 도입되며, 통상의 경우, 높은 접촉 응력이 발생해도 슬립하지 않도록 된다. 그러나, 신품의 차동 장치를 이용하여 순염(馴染) 운전 운전하는 초기 순염 기간에 높은 접촉 응력이 발생한 경우, 윤활유만으로는 슬립 발생을 완전히 막지 못하고, 가이드공(51)의 내벽을 손상시킬 우려가 높아진다. 가이드공(51)의 내벽이 손상되면, 그 절삭 분말이 연마재와 같은 작용을 해서 다른 부분을 차례로 손상시키고, 차동 장치의 수명을 줄인다.

또한, 자동차의 구동 시스템은 각 자동차 회사마다 규격이 정해져 있으며, 대부분의 구성 부품은 이 규격에 기초해서 설계된다. 그리고, 엔드밀로부터의 구동 기어와 이 구동 기어에 의해 회전하는 차동 장치의 종동 기어의 기어들 사이 거리도, 차종마다 그 호환성을 유지시키기 위해서 일정하게 하는 것이 대부분이다. 이 때문에 같은 차종으로 전달력을 올리고자 하는 경우, 구동 기어와 종동 기어의 기어 사이의 거리를 바꾸지 않고, 차동 장치 부품의 형상 및 치수를 크게 해야 한다. 엔진과 관련된 구동 기어(도면에 미도시)와 차동 장치에 고정되어 구동 기어에 의해 회전하는 종동 기어와의 거리(L)가 정해져있는 경우, 종동 기어가 장착되는 차동 기어 케이스(1)의 외주 치수를 크게 할 수 없으므로, 차동 기어 케이스(1) 내에 수납되는 볼 홀더(5)의 외경도 크게 하는 것이 어렵다. 더욱이, 볼 홀더(5)를 핀으로 케이싱(1)에 고정할 경우, 전달 토오크를 크게 하고자 하면 강도가 부족하다. 또한, 핀을 감싸는 차동 기어 케이스(1) 및 볼 홀더(5)의 위치결정 오차는 ±30㎛ 이하 정도로 할 필요가 있으며, 낮은 비용으로 제조하는 것이 어렵다.

또한, 도 18과 같이 종래의 차동 장치에서는 차동 기어 케이스(1) 내주 홈에 볼 홀더(5)의 외주 돌기부가 결합해서 토오크가 전달되기 때문에, 차동 기어 케이스(1)의 홈과 볼 홀더(5)의 돌기부에는 끊임없이 큰 부하가 걸린다. 따라서, 케이스(1)는 디스크 플레이트(3,4), 볼 홀더(5)와 볼(6) 등의 수납을 위해 복잡한 형상이 되므로, 구상 흑연 주철 또는 주강 주물 등으로 제조하고, 전술의 홈 등 큰 부하가 걸리는 부위는 열처리 등을 실시해서 강도 및 내마모성을 확보해야 한다.

또한, 볼 홀더(5)는 베어링강 등 판재에서, 외주 돌기부 및 가이드공(51)을 포함해서 한꺼번에 형성한 후, 소입·소려 등의 열처리를 실시하여 강도와 경도를 향상시켜야 한다. 그러나, 볼 홀더(5)는 각 디스크 플레이트(3,4)들 사이에 삽입되므로, 두께가 얇고 또한 가이드공(51)이 방사 형상으로 형성되는 복잡한 형상이므로, 열처리하면 변형하기 쉽다. 볼 홀더(5)의 외주 돌기부 등에 연삭대를 붙여 형성해서 열처리를 수행하고, 그 후 연삭 가공을 수행하는 것도 생각해 볼 수 있으나, 외주 돌기부가 있어서, 연삭 가공이 어렵다. 그 때문에, 볼 홀더(5)의 외주와 외주 돌기부의 연삭 가공은 수행하지 않고, 열처리에 의한 변형을 예상해서 차동 기어 케이스(1)의 내경 및 홈과 간격을 갖추어 결합시키지 않을 수 없다. 그러나 그렇게 하면, 차동 장치는 맥동에 의해 정숙성을 잃고, 내구성이 저하될 우려가 있다.

스프링 와셔에 대해서는, 접시 스프링 형상인 경우, 사용하는 것에 따라서 그 단면과, 단면이 맞닿는 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)의 내면 및 디스크 플레이트(3,4)의 단면이 마모된다. 이 때문에, 축선방향 측으로의 예압이 점차 작아져 트러스트 힘이 적어지며, 초기 차동 제한력이 저하할 우려가 있다. 특히 예압이 큰 경우(예를 들면, 5㎏-m 이상의 초기 토오크인 경우), 이러한 경향이 현저하다.

차동 제한 수단에 대해서는 각 디스크 플레이트가 서로 회전차를 발생하였을 때, 케이싱과 디스크 플레이트의 대향면에서 마찰력이 발생함과 동시에, 각 구성 부품의 마모가 적은 것이 요구된다. 롤러를 사용하는 종래의 차동 제한 수단에서, 롤러는 케이싱 및 디스크 플레이트의 회전축선에 대해서 경사진 상태로 구르고, 차동 제한용의 미끄럼 마찰력을 발생시키고 있다. 이와 같이 이러한 차동 제한 수단은 마찰력을 롤러의 경사에 의해 정하므로, 회전력의 대소 또는 더해진 예압의 대소에 따라서도 마찰계수에 큰 차가 없다. 또한 롤러와 평탄한 대향면의 접촉면에 높은 벨츠 응력이 발생하므로, 롤러와 케이싱 또는 디스크 플레이트의 대향면에 피팅이 발생하고, 내구성을 잃을 우려가 있다.

차동 제한 수단에는 토오크 감응형, 속도 감응형, 또한 이러한 것들을 조합한 토오크·속도 감응형이 있으나, 토오크 감응형의 차동 제한 수단의 차동 제한 기능은 토오크비와 초기 차동 제한 토오크에 의해서 정해진다. 여기서, 토오크비는 좌우 상호 바퀴 또는 전후 상호 바퀴로의 전달 토오크비이며, 초기 차동 제한 토오크은, 무부하 상태로 차동 제한하기 위해서 부여된 토오크이다. 예를 들면, 사륜 구동으로 전후 바퀴 사이에 차동 제어 수단을 설치한 차량에 있어서 바람직한 구동 토오크 배분으로서 다음과 같이 생각된다.

(1) 직진 급가속 시에는, 구동 토오크 배분을 예를 들면 앞바퀴 60∼50%, 뒷바퀴 40∼50%로 하여 차량 슬립을 일으키기 어려워서 최대의 가속 성능을 얻도록 한다.

(2) 고속 순항시에는 구동 토오크 배분을 예를 들면 앞바퀴 약 50%, 뒷바퀴 약 50% 로 하여 직진 안정성을 얻도록 한다.

(3) 건조한 노면을 급선회와 급가속시에는 구동 토오크 배분을 예를 들면 앞바퀴 30%, 뒷바퀴 70%, 또한 눈길 위를 급선회와 급가속시에는, 구동 토오크 배분을 예를들면, 앞바퀴 40%, 뒷바퀴 60% 로 하여, 차량의 스핀, 드리프트를 일으키기 어려워 목표로 한 코스를 문제없이 주행할 수 있도록 한다.

(4) 건조한 길 위를 큰 회전 반경으로 저속 주행할 때는, 구동 토오크 배분을 예를 들면 앞바퀴 0%, 뒷바퀴 100% 로 하여, 밀착 브레이킹 감소가 발생하지 않도록 한다.

(5) 제동해서 클러치를 전환하였을 때는 앤티 록킹 브레이크 시스템(ABS)과의 매칭을 꾀하도록 한다.

상술의 요구를 만족하기 위해서는, 초기 차동 제한 토오크를 제어하는 기구를 부여할 필요가 있다. 초기 차동 제한 토오크를 제어함으로써, 좌우 바퀴 또는 전후 바퀴의 회전수 차를 일정 값 이하로 유지하고, 속도 감응형 특성도 가능하게 된다.

어느 정도 고속으로 선회하는 경우와 마찰 계수가 낮은 노면을 주행 시에, 구동륜의 한 쪽이 공전하고자 하는 것을 규제하는 차동 제한 기능을 가지는 차동 제한 수단으로서, 베벨 기어의 뒷면에 많은 판 클러치를 배치하고, 베벨 기어의 트러스트 힘으로 많은 판 클러치를 눌러서 마찰력을 발생시킴으로써, 구동력을 전달하는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 일본국 특허 공개 평6-328957 호는, 차동 기어 케이스와 사이드 기어와의 사이에 설치한 마찰 클러치를 압접 방향으로 누르는 가압 실린더와 에어 탱크를 접속한 에어 통로에 급기 밸브를 배치하고, 이 급기 밸브보다 하류측의 에어 통로에 대기로 통하는 배기 밸브를 접속하고, 4륜의 회전수, 차속 및 조타 각도 검출 신호를 입력하고, 슬립률 변화의 미분치를 계산해서 양륜 슬립 시에는 감압하고, 한 쪽 바퀴의 슬립에 있어서, 먼저 슬립률 변화의 미분치가 감소하고 있을 때에 완만하게 증압하도록 급기 밸브 및 배기 밸브를 제어하는 제어기를 구비하는 차동 제한 수단을 기재하고 있다.

또한, 일본국 특허 공개 공보 평8-334163 호는, 회전 구동되는 차동 기어 케이스와, 차동 기어 케이스 내에 수용된 차동 기어와, 차동 기어의 출력부재인 사이드 기어와 차동 기어 케이스 사이에 개장된 차동 제한용 마찰 클러치와, 마찰 클러치에 결합력을 주기 위해서 사이드 기어의 회전축선(L) 둘레에 배치되거나 링 형상의 압압 피스톤과, 사이드 기어와, 차동 기어 케이스의 회전 속도 차에 따라서 피스톤을 작동시키기 위한 작동 유체를 토출하는 유체 펌프와, 피스톤을 관통하고 이 피스톤의 작동 유체실 내의 작동 유체를 통과하는 오리피스를 구비한 차동 제한 수단에 있어서 피스톤과 마찰 클러치 사이에 사이드 기어와 차동 기어 케이스의 회전 속도 차에 따라서, 오리피스의 단면적을 변화시키는 차동 링을 설치하는 차동 제한 수단을 기재하고 있다.

일본국 특허 공개 평6-328957호와 일본국 특허 공개 평8-334162호에 기재된 차동 제한 수단은, 차동 기어 케이스의 회전 속도차에 의해서 마찰 클러치에 주는 결합력을 바꿈으로써, 차동 제한력을 변화시킬 수 있으며, 노면의 저마찰을 후르에 사용한 주행을 가능하게 하고, 저마찰 노면에 있어서 발진성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이들 차동 제한 수단과 같이, 많은 판의 마찰 클러치와 같이 미끄럼 마찰을 이용해서 동력을 전달하는 기구에는 반접속 상태로의 마찰력을 일정하게 규제하는 것이 상당히 곤란하며, 특히 저속 회전에 있어서는 클러치판끼리 정마찰과 동마찰을 간헐적으로 생성하는 소위 스틱 슬립이 발생하여, 차동 제한력이 불안정해진다는 문제점이 있다. 또한 스틱 슬립에 의해 마찰력이 불안정하면, 소음과 진동이 발생하고, 주행 성능에 악영향을 미친다는 문제점도 있다.

이에 대해서, 일본국 특허 공개 평8-170705 호에 기재된 차동 제한 수단은 차동 제한 효과를 얻기 위한 특별한 기구를 추가할 필요하지 않고, 또한 토오크 감응에서의 안정한 차동 제한 효과를 얻을 수 있으며, 극히 소형으로 낮은 비용으로 제조할 수 있으며, 또한 차동 제한 효과를 용도에 따라 임의로 설정할 수 있으므로, 범용성에 뛰어난 이점이 있다. 또한 토오크비와 초기 차동 제한 토오크의 설정에 대해서 다른 차동 제한 수단과 비교해서 넓은 조건으로 선택할 수 있는 특징이 있으며, 특정 차량에 적합한 최적의 일 조건을 결정하고 설정할 수 있다. 그러나, 차량의 소위 주행 조건에 대해서, 모두 최적으로 설정하기까지는 도달하지 못한다. 예를 들면 급선회 시, 안쪽 바퀴가 부상할 때, 또한 동결노면 등의 마찰 계수가 낮은 노면에서 한 쪽 바퀴가 슬립할 때, 충분한 차동 제한 토오크를 발생하는 것이 필요하다.

또한, 질퍽거리는 곳이나, 눈길 등에서의 탈출성과 주행성을 좋게 하기 위해서, 처음부터 차동 장치의 축선 방향으로 반력(소위 초기 차동 제한 토오크)을 부여해 두는 경우가 많다. 초기 차동 제한 토오크의 설정을, 종래는 도 72에 도시된 바와 같이, (a) 차동 기어 케이스(1)의 내경 깊이(X), 케이스 커버 시트 높이(Y) 및 내장 부품의 높이(Z)의 치수를 측정하고, (b) [X-(Y+Z)] 가 목적으로 하는 값이 되도록, 트러스트 와셔(7)의 두께(W₁,W₂)를 선택하고, (c) 가조립을 행하고, (d) 초기 차동 제한 토오크를 확인하여, (f) OK인 경우는, 조립을 완료하며, NG인 경우에는, (e) 분해해서 (b)∼(d)의 공정을 다시 반복한다.

외부에서의 구동력에 의한 회전력은, 볼 홀더(5)에서 볼(6)에, 그런 다음 디스크 플레이트(3,4)로 전달된다. 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)의 반력 지지면에는 각각 축선 방향 바깥쪽으로 넓혀지고자 하는 힘이 작용한다. 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)의 플랜지는 기어(도면에 미도시)와 함께 나사 고정되어 있으나, 종동 기어를 고정하는 차동 기어 케이스(1)의 플랜지 및 직경 방향의 두께가 적은 부분으로서, 차동 기어 케이스(1) 또는 케이스 커버(2)의 축선 방향의 변형량이 커질 우려가 있다. 차동 기어 케이스(1) 또는 케이스 커버(2)에 축선 방향의 힘에 극복하는 강성이 없으면, 차동 및 차동 제한의 효과가 감소한다. 또한, 디스크 플레이트(3)의 사행의 연속홈(31)에서의 볼(6)의 초과량이 많아지며, 사행의 연속홈(31) 및 볼(6)의 내구성을 저하시킬 우려가 있다.

또한, 차동 기어 케이스 및 케이스 커버의 강성이 향상되지 않으면, 초기 차동 제한 토오크의 설정, 재구성시 또는 사용 후의 차동 제한 토오크의 설정과 변경이 확실하게 할 수 없는 경우가 있다. 나아가 도 72의 방법에서는, 초기 차동 제한 토오크 설정에 많은 공정이 필요해지는 문제가 있다.

본 발명은 자동차의 좌우 구동륜과 전후 구동 샤프트의 회전차를 가능하게 함과 동시에, 한 쪽의 구동륜 또는 구동 샤프트가 공전할 때에 차동 제한 토오크가 발생되어 구동력이 증대될 수 있는 차동 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이고, 특히, 양호한 내구성을 가지는 동시에 차동 제한 토오크가 안정되는 차동 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 차동장치를 나타내는 종단면도,

도 2는 도 1의 차동장치의 분해 단면도,

도 3은 도 1의 차동장치에 있어서 한 쌍의 디스크 플레이트, 볼 홀더 및 볼을 나타내는 분해 정면도,

도 4는 도 3의 한 쌍의 디스크 플레이트, 볼 홀더 및 볼을 조하반 상태를 나타내는 정면도,

도 5는 도 3의 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 상세를 나타내는 부분 확대 정면도,

도 6은 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 하나의 단위 구간을 직선 형상으로 전개한 도면,

도 7은 디스크 플레이트의 사행의 연속홈을 형성하기 위한 가공 방법 및 그것과 볼과의 관계를 나타내는 확대 단면도,

도 8은 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 넓은 폭 구간을 형성하기 위한 가고 방법 및 그것과 볼과의 관계를 나나내는 확대 단면도,

도 9는 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 심화 구간을 형성하기 위한 가고 방법 및 그것과 볼과의 관계를 나나내는 확대 단면도,

도 10은 사행의 연속홈의 넓은 폭 구간의 형상을 설명하기 위한 개략도,

도 11은 사행의 연속홈의 산부(A)에 있어서의 넓은 폭 구간의 상세한 형상의 일예를 나타내는 도면,

도 12, 사행의 연속홈의 골 부B에 있어서의 심화 구간의 상세한 형상의 일예를 나타내는 도면,

도 13은 엔드밀에 의해 산 부A의 넓은 폭 구간을 절삭 가공하는 모양을 나타내는 도면,

도 14는 디스크 플레이트의 사행의 연속홈과 볼 홀더의 가이드 홀 내에 수용되는 볼과의 관계를 나타내고, (a)는 넓지 않은 폭 구간, (b)는 넓은 폭 구간,

도 15는 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 회전각도에 대한 볼과 사행의 연속홈과의 접촉 응력의 관계를 나타내는 그래프,

도 16은 변곡 구간이 넓은 폭의 사행의 연속홈의 회전 각도와 트러스트 힘과의 관계를 나타내는 그래프,

도 17은 가이드공에 부분적으로 넓은 폭 영역이 형성된 볼 홀더를 나타내는 정면도,

도 18은 일본국 특허 공개 평 8-170705 호에 개시된 차동 장치를 나타낸 종단면도,

도 19는 도 18의 차동 장치의 한쪽의 디스크 플레이트, 볼 홀더 및 볼을 조합한 상태를 나타내는 정면도,

도 20은 도 19의 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 상세를 나타내는 부분 확대도,

도 21은 도 20의 사행의 연속홈의 하나의 단위 구간을 지선 형상으로 전개한 도면,

도 22는 도 1 의 사행의 연속홈의 단위 구간을 더욱 상세히 나타내는 전개도,

도 23은 볼과 사행의 연속홈의 접촉 상태의 부분 확대도,

도 24는 볼과 사행의 연속홈의 접촉 상태의 부분 확대도,

도 25는 특허 공개 공보 평8-170705호의 차동 장치에 있어서 볼과 사행의 연속홈 사이에 발생하는 접촉 응력의 계산 결과를 나타내는 그래프,

도 26은 도 22의 위치X₁에 있어서의 볼이 사행의 연속홈의 내벽에 접촉하는 모양을 나타내는 부분 확대도,

도 27은 도 22의 위치X₂에 있어서의 볼이 사행의 연속홈의 내벽에 접촉하는 모양을 나타내는 부분 확대도,

도 28은 일본국 특허 공개 평8-170705호의 차동 장치에 있어서 볼에 의해 발생되는 트러스트힘의 총계 계산 결과를 나타내는 도면,

도 29는 사행의 연속홈의 가장자리 부분에 모따기가 실시된 디스크 플레이트를 나타내는 정면도,

도 30은 디스크 플레이트를 단조에 의해 형성하는 공정으로 나타내는 단면도,

도 31은 제 3 열간 단조에 있어서의 디스크 플레이트 소재와 단조형과의 관계를 나타내는 단면도,

도 32는 디스크 플레이트를 냉간 단조할 때에 이용하는 다듬질용 단조형의 요부 단도,

도 33은 다듬질용 단조형에 의해 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 가장자리 부분에 형성괸 모따기부를 나타내는 요부 단면도,

도 34는, 사행의 연속홈에 연속한 다양한 모따기부를 나타내는 단면도이며, (a)는, 직선 형상의 모따기부를 나타내며, (b)는 원 형상의 모따기부를 나타내고, (c)는 직선 형상으로 그 안쪽 가장자리가 완곡 형사의 모따기부를 나타내고,

도 35는, 볼 엔드밀로 사행의 연속홈을 형성하는 다양한 능태를 나타내는 단면도이며, (a)는 볼 엔드밀로 사행의 연속홈을 형성하는 모양을 나타내고, (b)는 단조 다이스로 원호 형상을 가지는 모따기부를 형성하는 모양을 나타내고, (c)는 선단이 직선 형상으로 경사한 측면을 가지는 엔드밀로 모따기부를 형성하는 모양을 나타내고, (d)는 선단이 원 또는 R의 측면을 가지는 엔드밀로 모따기부를 형성하는 모양을 나타내고,

도 36은, 각각 작은 홈을 가지는 한 쌍의 디스크 플레이트를 나타내는 정면도,

도 37은 도 36의 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 상세를 나타내는 부분 확대 단면도,

도 38은 작은 홈을 가지는 사행의 연속홈을 볼 엔드밀로 거친 가공하고 있는 요부 단면도,

도 39는 사행의 연속홈의 다듬질 가공 전에, 엔드밀로 작은 홈을 형성하고 있는 요부단면도,

도 40은 단조에 의해 사행의 연속홈에 작은 홈을 형성하는 모양을 나타내는 요부 단면도,

도 41은 디스크 플레이트에 사행의 연속홈을 전조하는 장치를 나타내는 단면도,

도 42는 피가공 디스크 플레이트 상에 1차 가공으로 설치된 사행의 연속홈을 나타내는 횡단면도서, (a)는 V자형 단면을 나타내고, (b)는 U자형 단면을 나타내고,

도 43은 피가공 디스크 플레이트 상에 1차 가공으로 형성된 사행의 연속홈을 나타내는 홈 진행 방향의 단면 전개도로서, (a)는 V자형 단면을 나타내고, (b)는 U 자형 단면을 나타내고,

도 44는 성형용 디스크 플레이트와 볼 홀더 및 피가공 디스크 플레이트를 조합한 상태를 나타내는 정면도,

도 45는 디스크 플레이트에 사행의 연속홈을 가공하기 위한 특수 엔드밀을 나타내는 부분 단면도,

도 46은 차동 장치용 볼 홀더의 가이드공의 내벽을 전조하는 장치를 나타내는 개략 단면도,

도 47은 전조용 디스크의 가이드 홈을 나타내는 평면도, (a)는 다수의 홈들로 이루어지는 가이드 홈의 예를 나타내고, (b)는 일체의 연속 사행홈으로 이루어지는 가이드 홈을 나타내고,

도 48은 고정한 전조용 디스크의 가이드 홈을 나타내는 부분 단면도,

도 49는 고정한 전조용 디스크와 볼 홀더를 조합한 상태를 나타내는 정면도,

도 50은 고정 전조용 디스크와 회전 전조용 디스크를 조합한 상태를 나타내는 정면도,

도 51은 볼 홀더의 가이드공 형상을 나타내는 개략도,

도 52는 볼 홀더의 가이드공의 내벽을 나타내는 부분 단면도,

도 53은 고정 전조용 디스크와, 회전 전조용 디스크와, 전조용 볼을 조합한 상태를 나타내는 정면도로서, (a)는 전조 개시시의 상태를 나타내고, (b)는 회전 디스크의 회전에 의해 전조가 완료한 상태를 나타내고,

도 54는 볼 홀더의 가이드공 내벽면을 나타내는 부분 단면도,

도 55는 볼 홀더의 가이드공을 가공하기 위한 특수 엔드밀을 나타내는 개략 단면도,

도 56은 볼 홀더와 케이싱과의 결합 상태의 일례를 나타내는 개략도,

도 57은 볼 홀더와 케이싱과의 결합 상태의 다른 예를 나타내는 개략도,

도 58은 차동 기어 케이스를 나타내는 단면도,

도 59는 볼홀더와 케이싱을 핀에 의해 결합하는 하나의 상태를 나타내는 개략도,

도 60은 볼 홀더와 케이싱을 핀에 의해 결합하는 다른 상태를 나타내는 개략도,

도 61은 도 60의 단 부착 핀을 나타내는 것으로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도,

도 62는, 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 제한 수단을 가지는 차동 장치를 나타내는 단면도,

도 63은 도 62의 차동 장치를 분석한 상태를 나타내는 분해 단면도,

도 64는 롤러 및 미끄럼 부재로 이루어지는 차동 제한 수단을 나타내고, (a)는 평면도이고, (b)는 부분 단면도,

도 65는 롤러 및 롤러 유지체로 이루어지는 차동 제한 수단을 나타내고, (a)는 평면도이며, (b)는 부분 단면도,

도 66은 미끄럼 부재 또는 롤러 유지체의 두께 및 롤러의 직경이 다른 경우에 있어서 회전력과 마찰력의 관계를 나타내는 그래프,

도 67은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 제한 수단을 구비하는 차동 장치를 나타내는 단면도,

도 68은 차동 기어 케이스와 케이스 커버의 나사 결합부를 용접한 차동 장치를 나타내는 단면도,

도 69는 차동 기어 케이스와 케이스 커버의 나사 결합부를 작은 나사에 의해 고정한 차동 장치를 나타내는 단면도,

도 70은 케이스 커버 죄임 토오크와 초기 차동 제한 토오크의 관계를 나타내는 토오크,

도 71은 차동 기어 케이스의 암나사부와 케이스 커버의 수나사부를 소정의 토오크로 나사 결합하고 나서 조립 완료까지의 공정을 나타내는 흐름도, 및

도 72는 종래의 차동 장치에 있어서 초기 차동 제한 토오크를 설정하는 공정을 나타내는 흐름도이다.

따라서, 본 발명의 목적은 일본국 특허 공개 평8-170705 호에 개시된 유형의 차동 장치에 있어서, 사행의 연속홈의 마모를 감소시킴으로써 내구성이 향상되는 동시에, 전달 토오크의 변화가 적고 안정한 차동 제한 토오크가 얻어진 차동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 하나의 목적은 볼과의 접촉에 의해 사행의 연속홈의 가장자리 부분에 결함 등이 발생하는 것을 방지하는 차동 장치 및 걸리는 차동 장치를 낮은 비용으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 윤곽 형상과 바퀴 자국이 고정밀도로 제작할 수 있으며, 장기간에 걸쳐 안정한 차동 제한 효과를 발휘할 수 있는 차동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 디스크 플레이트의 대향면에 설치된 사행의 연속홈의 내벽면 및 볼 홀더의 가이드공의 내벽면을 고정도와 낮은 가격으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사행의 연속홈 및 볼 홀더의 가이드공의 윤활성 및 내마모성 및 내소부성을 개선하고, 초기 내순염성을 향상시킨 차동 장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 케이싱 치수에 제한이 있어도 전달 토오크를 크게 할 수 있으며, 나아가 낮은 비용으로 제조할 수 있는 차동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 차동 기어 케이스 내벽과 볼 홀더의 외주와의 강고한 결합을 확보함으로써, 정숙성 및 내구성이 향상되는 차동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 토오크 감응에 따라서 차동을 제한 할 수 있는 구성을 가지는 차동 장치이며, 초기 차동 제한력을 확실하게 설정할 수 있으며, 구성 부품의 마모가 억제되는 차동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 직진 급가속시, 고속 순항시, 건조한 길 위를 급선회와 급가속시, 눈길 위를 급선회와 급가속시, 건조한 길 위를 큰 회전 반경으로 저속 주행시, 제동해서 클러치를 잘랐을 때, 차량의 모든 주행 조건에 대해서 안정한 차동 제한을 설정할 수 있으며, 더불어 대단히 소형화할 수 있는 차동 제한 수단을 구비하는 차동 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 차동 기어 케이스 및 케이스 커브의 강성을 향상해서, 차동 제한을 안정해서 수행할 수 있으며, 초기 차동 제한 토오크를 확실하고 용이하게 얻을 수 있으며, 또한 간단하게 구성된 차동 제한을 제공하는 것이다.

발명의 요약

상기 목적에 비추어 예의 연구 결과, 본 발명자들은 다음의 사실을 알았다.

(1) 내구성을 더욱 향상시킴과 동시에, 전달 토오크의 변동을 작게 해서 차동 제한 토오크의 특성을 얻기 위해서는 사행의 연속홈의 변곡 구간에 있어서 접촉응력의 감소가 필요하다.

(2) 사행의 연속홈의 내벽면에 소성 가공을 실시하면, 조직이 유동화되며, 가장자리 부분의 결함을 방지하며, 안정적으로 토오크를 전달할 수 있다.

(3) 사행의 연속홈의 가장자리 부분을 절취함으로써, 가장자리 부분의 결함과 피팅을 방지하며, 안정적으로 토오크를 전달할 수 있다.

(4) 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 바닥부에 작은 홈을 형성함으로써, 볼 엔드밀로 거친 가공 또는 다듬질 가공을 할 때에 절삭 속도가 0인 날끝이 사행의 연속홈의 바닥에 접촉함이 없이, 사행의 연속홈의 연삭이 양호해 진다.

(5) 사행의 연속홈을 형성한 형용 디스크 플레이트와, 볼 홀더와, 전조용 볼을 이용하고, 볼 홀더의 가이드공의 한 끝에 볼을 조직하고, 그 양 사이드가 대향하는 성형용 디스크 플레이트와, 사행의 연속홈에 예비 성형된 피가공 디스크 플레이트를 끼우고, 성형용 디스크 플레이트를 고정하고, 피가공 디스크 플레이트를 회전 가능하게 유지한 채, 볼 홀더를 회전시켜 전조용 볼을 사행의 연속홈에 따라서 강제 이동시키면, 볼의 압력에 의해 사행의 연속홈의 원호 형상의 오목 곡면을 고정밀도로서 낮은 비용으로 전조할 수 있다.

(6) 홈 부착면에 볼을 결합하는 가이드 홈이 형성되는 한 쌍의 전조용 디스크를 사용하고, 펀치와 엔드밀 등에 의한 1차 가공에 의해 형성한 볼 홀더의 가이드공 내에 전조용 볼을 얹어놓은 상태에서, 그 양측으로부터 한 쌍의 전조용 디스크를 끼우고, 2개의 전조용 디스크를 상대 회전시켜서, 가이드공 내를 전조용 볼을 강제적으로 이동시키면, 전조용 볼의 압력에 의해 가이드공의 내벽면의 오목 곡면부를 전조할 수 있다.

(7) 적어도 볼 홀더의 가이드공의 내면에 화성 처리 피막, 또는 이황화 몰리브덴을 주성분으로 하는 고체 윤활막을 형성함으로써, 내마모성 및 내소부성이 뛰어나며, 특히 초기 순염기간에 슬립이 발생해도, 화성 처리 피막 및/또는 고체 윤활막이 박리하는 정도로 끝나고, 볼 홀더 등의 손상이 방지된다.

(8) 볼 홀더의 가이드공의 바깥쪽을 대경부로 하고, 각 가이드공 사이의 적어도 일부를 소경부로 해서 한꺼번에 형성하고, 볼 홀더의 대경부를 케이싱의 내벽 오목부로 결합하면, 케이싱의 치수에 제한이 있어도 전달 토오크를 크게 할 수 있다. 또한 케이싱에 대해서는 볼 홀더와의 결합부를 표면에서 1㎜ 까지 경도 Hv400 이상으로 함으로써, 큰 전달 토오크이라도 확실하게 전달할 수 있다.

(9) 차동 기어 케이스에 설치한 다수의 반경 방향 관통홀에 핀을 박아 설치하며, 볼 홀더의 외주부에 대응하는 오목부를 형성하고, 오목부에 핀을 결합함으로써, 볼 홀더를 차동 기어 케이스에 고정하면, 정숙성 및 내구성이 향상된 차동 장치를 얻을 수 있으며, 볼 홀더의 외주부를 열처리한 후에 연삭 가공할 수도 있다.

(10) 케이싱 및 디스크 플레이트를 축선 방향으로 누른 상태에서 조립하면, 디스크 플레이트에 압력이 부여되며, 차동 기어 케이스 및 케이스 커버를 포함하는 차동 장치 전체가 스프링 와셔와 마찬가지인 탄성체로 작용하여, 초기 차동 제한력을 얻을 수 있다. 또한 디스크 플레이트의 뒷면에 평와셔 및 베어링(특히, 구름 베어링)을 개장함으로써, 차동 기어 케이스, 케이스 커버 및 디스크 플레이트를 포함하는 구성 부품의 마모도 억제할 수 있다.

(11) 케이싱과 디스크 플레이트와의 축선 방향 대향면 사이에 롤러 베어링을 배치하며, 베어링의 롤러 사이에 미끄럼 부재를 끼우지만, 구름이 가능하게 유지하는 유지체를 설치하여 롤러 직경에 대해 미끄럼 부재 또는 롤러 유지체의 축선 방향의 치수를 바꾸면, 미끄럼 부재 또는 롤러 유지체가 케이싱과 디스크 플레이트와의 사이에 접촉하여 마찰 계수가 변화한다. 미끄럼 부재 또는 롤러 유지체의 축선 방향 치수를 롤러 직경에 대하여 선택함으로써, 넓은 범위의 마찰 계수가 발생해서 안정한 차동 제한을 얻을 수 있으며, 동시에 롤러에는 미끄럼이 생기지 않으므로, 차동 제한 수단의 내구성을 향상할 수 있다.

(12) 차동 제한 수단의 케이싱에 제어 작동 유체 시스템에 연결하는 압력실을 설치하고, 이 압력실에 차량의 주행 상태에 따른 압력의 작동 유체를 공급하고, 디스크 플레이트, 볼 및 트러스트 와셔 등의 내장 부재와 케이싱을 압접함으로써, 차량의 모든 주행 조건에 대해서 안정한 차동 제한을 설정할 수 있으며, 차동 제어 수단을 극히 소형화할 수 있다.

(13) 차동 기어 케이스의 플랜지의 날개 부분에 디스크 플레이트의 외경보다도 큰 내경의 암나사부를 형성하고, 케이스 커버에는 차동 기어 케이스의 암나사부에 대응하는 수나사부를 형성하여, 차동 기어 케이스에 케이스 커버를 나사 결합함으로써, 차동 기어 케이스 및 케이스 커버의 양쪽 강성이 향상하고, 초기 차동 제한 토오크의 설정이 확실해지며, 차동 장치의 구성이 간단해진다.

본 발명은, 상기 발견에 기초해서 완성한 것이다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 장치는, (a) 외부로부터의 구동력에 의해 회전하는 케이싱과, (b) 서로 대향하여 상기 케이싱 내에 동축으로 배치된 한 쌍의 디스크 플레이트로서, 대향면에는 일정 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 사행의 연속홈이 둘레 방향을 따라서 형성되는 디스크 플레이트와, (c) 양 디스크 플레이트의 대향하는 사행의 연속홈 내를 구르는 다수의 볼과, (d) 상기 케이싱과 같이 회전하고, 반경 방향으로 연장하는 다수의 가이드공을 가지고, 각 가이드공에 각 볼이 이동이 가능하게 수용되는 볼 홀더를 구비한 것으로서, 각 디스크 플레이트의 사행의 연속홈은 각 디스크 플레이트의 반경 방향 바깥쪽으로부터 안쪽을 향해 연장하는 제 1 안내 구간과, 반경 방향 안쪽으로부터 바깥쪽을 향해 연장하는 제 2 안내 구간을 둘레 방향으로 연속해서 가지고, 상기 제 1 안내 구간 및 상기 제 2 안내 구간을 접속하는 변곡 구간은 제 1 구간 및 제 1 안내 구간보다 폭 및/또는 깊이 치수가 커지며, 아울러 상기 변곡 구간에 있어서의 볼과 상기 사행의 연속홈의 접촉 응력이 감소되는 것을 특징으로 한다.

사행의 연속홈은 다수의 단위 구간이 둘레 방향으로 연속되며, 각 단위 구간은 상기 디스크 플레이트의 반경 방향 바깥쪽으로부터 안쪽을 향해 연장하는 제 1 안내 구간과, 반경 방향 안쪽으로부터 바깥쪽을 향해 연장하는 제 2 안내 구간과, 반경 방향 위치가 실질적으로 일정한 제 3 안내 구간으로 이루어지며, 상기 변곡 구간은 각각 제 1 안내 구간과, 제 2 안내 구간 사이, 제 2 안내 구간과 제 3 안내 구간 사이, 제 3 안내 구간과 제 2 안내 구간 사이 및 제 2 안내 구간과 제 1 안내 구간 사이의 만곡 형상의 경계 영역인 것이 바람직하다. 나아가, 제 1 안내 구간, 상기 제 2 안내 구간 및 상기 제 3 안내 구간은 어떠한 것도 상기 경계 영역을 제외하면 직선 형상인 것이 바람직하다. 변곡 구간의 폭 및/또는 깊이 치수가 다른 구간의 폭 및/또는 깊이 치수보다 0.1∼1% 큰 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 한 쌍 디스크 플레이트 사이에 배치된 볼 홀더는 케이싱에 결합되며, 볼을 유지 저장하는 반경 방향으로 가늘고 긴 가이드공이 둘레 방향을 따라서 등간격으로 형성되고, 가이드공의 반경 방향 길이는 사행의 연속홈에 따른 볼의 반경 방향 이동 범위에 상당한 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 디스크 플레이트의 각각의 배면과 상기 케이싱의 내벽 사이에 트러스트 와셔 또는 니들 베어링과 같은 차동 제한 수단이 배치되며, 한 쪽의 디스크 플레이트에 걸리는 토오크가 감소되었을 때에 볼과 사행의 연속홈의 접촉에 의해 발생된 트러스트 힘에 의해 상기 디스크 플레이트의 바깥측면과 상기 토오크 전달 수단의 사이에 마찰력이 발생하며, 한층 차동 제한 토오크가 발생하도록 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, (a) 양측벽에 개구부를 가지는 케이싱과, (b) 케이싱 내에 회전 가능하게 수용됨과 동시에, 각각 샤프트와의 연결부가 케이싱의 각 개구부에 회전 가능하게 지지되는 한 쌍의 디스크 플레이트이며, 대향면에는 일정 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 사행하고 있는 둘레 방향으로 연속한 홈이 형성되는 디스크 플레이트와, (c) 한 쌍의 디스크 플레이트의 사행의 연속홈 안을 구르는 다수의 볼과, (d) 한 쌍의 디스크 플레이트 사이에 위치하며, 케이싱에 결합되며, 동시에 볼을 하나씩 유지하는 반경 방향으로 가느다랗고 긴 가이드공이 둘레 방향으로 등간격으로 형성되는 볼 홀더를 구비하는 차동 장치에 있어서, 상기 사행의 연속홈은 반경 방향 바깥쪽에서 안쪽으로 향해서 연장하는 제 1 안내 구간과, 반경 방향 안쪽에서 바깥쪽으로 향해 연장하는 제 2 안내 구간을 가지고, 상기 제 1 안내 구간 및 상기 제 2 안내 구간을 접속하는 변곡 구간은, 상기 제 1 안내 구간 및 상기 제 2 안내 구간보다 폭 및/또는 깊이 치수가 커지며, 한층 상기 변곡 구간에 있어서 상기 볼과 상기 사행의 연속홈의 접촉 응력이 감소되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 사행의 연속홈은 소성 가공에 의해 성형되며, 또한 그 가장자리 부분은 모따기된다. 가장자리 부분은 만곡 형상인 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 사행의 연속홈의 바닥 부에 작은 홈이 형성된다. 작은 홈의 폭은 볼 직경비로 0.1∼0.5 이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 사행의 연속홈은 형상 오차 100㎛ 이하 및 면 거칠기(Rz) 30㎛ 이하의 전조면으로 이루어진다. 이러한 사행의 연속홈은 전조용 볼을 계속 눌러 이동함으로써 성형하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 미리 전조대를 두고 홈을 형성한 피가공 디스크 플레이트와, 전조용 볼과, 상기 전조용 볼을 유지하는 반경 방향 가이드공을 가지는 볼 홀더와, 상기 피가공 디스크 플레이트와, 상기 피가공 디스크 플레이트에 상기 전조용 볼을 누르는 수단을 준비하고, 상기 성형용 디스크 플레이트 및 피가공 디스크 플레이트를 상대적으로 회전시키고, 사행의 연속홈을 전조하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차동 장치용 볼 홀더의 제조 장치는, (1) 사전에 으깸대를 두고 형성된 볼 홀더의 가이드공에 들어가는 전조용 볼과, (2) 대향면에 상기 전조용 볼을 구름 가능하게 유지, 안내하기 위한 가이드 홈이 설치되는 한 쌍의 전조용 디스크와, (3) 상기 가이드공에 상기 전조용 볼을 넣은 상태에서 상기 볼 홀더의 양측에 한 쌍의 전조용 디스크를 유지 저장하고, 상대적으로 회전시키는 수단을 가지고, 상기 한 쌍의 전조용 디스크의 상대적인 회전에 의해 상기 전조용 볼을 상기 가이드공의 내벽에 따라 강제적으로 이동시키고, 한층 상기 가이드공의 안쪽면에 상기 전조용 볼에 대응하는 오목 곡면부를 전조하는 것을 특징으로 한다.

이러한 차동 장치용 볼 홀더의 제조방법은, (a) 상기 볼 홀더에 사전에 으깸대를 남겨서 가이드공을 형성하고, (b) 대향면에 상기 전조용 볼을 구름 가능하게 유지, 안내하기 위한 가이드 홈이 설치되는 한 쌍의 전조용 디스크를, 상기 볼 홀더의 가이드 홈에 상기 전조용 볼을 넣은 상태에서 양측에서 동축으로 끼우고, (c) 한 쌍의 전조용 디스크의 상대적으로 회전시켜서 상기 전조용 볼을 상기 가이드공의 내벽에 따라 강제적으로 이동시킴으로써 상기 가이드공의 안쪽면에 상기 전조용 볼에 대응하는 오목 곡면부를 전조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 적어도 볼 홀더의 가이드공의 내면에 (a) 화성 처리 피막, 또는 (b) 아래에서 순서대로 화성 처리 피막 및 이황화 몰리브덴을 주성분으로 하는 고체 윤활막이 형성한다. 이 고체 윤활막은, (a) 인 산염계 화성 처리제로 처리함으로써 화성 처리 피막을 형성하고, 이어서, (b) 이황화 몰리브덴을 주성분으로 하는 도료를 도포하고, 실온 ∼300℃, 5∼60 분간의 조건에서 건조 또는 굽기 처리함으로써 형성한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 볼 홀더의 그 가이드공 주변의 대경부를 케이싱의 오목부에 결합하면, 케이싱의 외경 치수에 제한이 있어도 전달 토오크를 크게 할 수 있다. 볼 홀더의 대경부와 케이싱의 오목부와의 결합을 유격할 수 있도록 결합하면, 볼 홀더 및 케이싱의 가공 정도를 필요 이상으로 향상시킬 필요없이 제조 비용을 절감할 수 있다. 케이싱의 결합부는 표면으로부터 깊이 1㎜까지 Hv400 이상 단단하게 경화하는 것이 바람직하며, 단단하게 하기 위해 고주파 소입/소려 열처리를 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 케이싱의 반경 방향 관통공에 박아 설치한 결합 부재를 볼 홀더의 바깥 주변부에 형성한 오목부에 결합함으로써, 케이싱과 볼 홀더를 일체화한다. 결합 부재는 케이싱의 안쪽에서 박아 설치된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 각 디스크 플레이트의 대향면에 형성된 사행의 연속홈을 형상 오차 100㎛ 이하, 면 거칠기(Rz) 30㎛ 이하의 전조면으로 한다. 디스크 플레이트의 대향면의 사행의 연속홈은 (a) 미리 전조대를 남겨서 거친 가공한 사행의 연속홈을 가지는 피가공 디스크 플레이트와, (b) 전조용 볼더와, (c) 전조용 볼을 경방향으로 연장하는 가이드공으로 유지하는 볼 홀더와, (d) 피가공 디스크 플레이트에 동축으로 대향하며, 전조용 볼의 가이드 홈을 형성한 성형용 디스크 플레이트와, (e) 피가공 디스크 플레이트로의 전조용 볼의 압축 수단을 준비하고, 성형용 디스크 플레이트 또는 피가공 디스크 플레이트의 적어도 한 쪽을 회전시켜서, 전조용 볼에 의해 피가공 디스크 플레이트 홈을 고정밀도로 전조함으로써 제작할 수 있다. 전조대는 0.02∼2㎜가 바람직하며, 또한 전조용 볼의 반경은 차동 장치에 이용되는 볼의 반경 +0∼2㎜로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 케이싱을 디스크 플레이트의 양쪽 외측면에 축선 방향으로 누른 상태에서 조립하고, 초기 차동 제한력을 부여한다. 한 쌍의 디스크 플레이트의 배면에 평와셔 및/또는 베어링을 배치하는 것이 바람직하다. 베어링은 구름 베어링인 것이 바람직하다. 케이싱 내에 디스크 플레이트를 누른 상태에서 조립하면, 디스크 플레이트에 예압이 부여되므로, 차동 장치 전체가 스프링 와셔와 같은 탄성재로 작용하여, 초기 차동 제한력을 얻을 수 있다. 또한, 디스크 플레이트의 배면에 배치한 평와셔에 의의하여, 내경과 외경의 각도 단면의 마모가 적게 되어 베어링 방향 안쪽으로의 예압이 안정하게 얻어진다. 또한, 구름 베어링을 끼움으로써, 케이싱과 디스크 플레이트의 마모를 억제하여 차동 장치의 내구성을 향상할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 케이싱과 볼 홀더 사이에 배치된 차동 제한 수단은, 다수의 롤러와 상기 롤러 사이에 배치된 미끄럼 부재로 이루어지며, 상기 미끄럼 부재는 회전력에 따라 상기 케이싱 및 상기 디스크 플레이트와의 접촉 저항이 변동한다. 다른 형태의 차동 제어 수단은 한 쌍의 디스크 플레이트에 회전차가 발생하면 상기 케이싱 및 상기 디스크 플레이트에 접촉하면서 구르는 다수의 롤러와, 각 롤러를 둘레 방향으로 소정의 간격으로 구름 가능하게 유지하는 롤러 유지체로 이루어지며, 상기 롤러 유지체는 회전력에 따라 상기 케이싱 및 상기 디스크에 접촉하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 케이싱에 제어 작동 유체 시스템에 연결되는 압력실을 설치하고, 차량의 주행 상태에 따라 압력을 바꾸어 압력실에 작동 유체를 공급하고, 디스크 플레이트와 케이싱을 압접한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 차동 기어 케이스는 플랜지부분에 상기 디스크 플레이트의 외경보다도 큰 내경의 암나사부를 가지고, 상기 케이스 커버는 상기 차동 기어 케이스의 암나사부에 대응하는 크기의 암나사부를 가지고, 상기 차동 기어 케이스의 암나사부와 상기 케이스 커버의 암나사부는 나사 결합하고 있으므로, 초기 차동 제한 토오크가 부여된다. 초기 차동 제한 토오크는 나사 결합의 죄임 토오크와 선형의 관계에 있다. 나사 결합부는 용접되든지 작은 나사를 박아 설치되는지 또는 그 모두가 바람직하다. 이에 따라, 케이싱의 강성이 향상하고, 사행의 연속홈에서 볼이 초과량이 감소하고, 차동 장치의 내구성이 향상한다. 또한, 케이싱과 디후 플레이트와의 축선 방향 간격을 확실하게 설정할 수 있다.

[1] 차동 장치의 기본 구조

도 1은, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차동 장치를 나타내는 종단면도이며, 도 2는, 그 분해 단면도이며, 도 3은 한 쌍의 디스크 플레이트의 사행의 연속홈, 볼 홀더의 가이드공 및 볼의 관계를 나타내는 분해 정면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 디스크 플레이트, 볼 홀더 및 볼을 조합시킨 상태를 나타내는 도이다.

도 1에 나타난 차동 장치의 기본 구조는 일본국 특허 공개 평8-170705호에 개시된 차동 장치와 같다. 즉, 이 실시예에 의한 차동 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 한쪽 단부가 개방되어 있으며, 다른 단부에 동축인 환상 돌기부(11)를 가지는 케이스(1)와, 케이스(1)의 개방 단부(1a)와 같은 크기의 개방 단부(2a)를 갖으며, 다른 다네 동축인 환상 돌기부(21)를 가지는 얕은 접시 모양의 케이스 커버(2)와, 서로 동축 형상으로 대향해서 배치된 한 쌍의 디스크 플레이트(3,4)와, 한 쌍의 디스크 플레이트(3,4) 사이에 배치된 볼 홀더(5)와, 볼 홀더(5)에 구름 가능하게 지지되는 다수의 볼(6)과, 디스크 플레이트(3,4)의 바깥쪽에 위치하는 한 쌍의 트러스트 와셔(7)를 구비하고 있다.

도 3에서와 같이, 각 디스크 플레이트(3,4)의 대향면에는 일정 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 사행의 연속홈(31,41)이 둘레 방향에 형성된다. 각 사행 연속홈(31,41)은 볼(6)이 구름 가능하게 결합하도록 원 형상의 단면을 가진다(도 2참조). 각 디스크 플레이트(3,4)의 다른 단에는 차륜측의 구동축(도면에 미도시)를 연결하기 위한 환형 돌기부(32,42)가 설치된다. 또한 각 환형 돌기부(32,42)의 내면에는 구동축 고정용의 나사홈(32a,42a)이 형성된다.

볼 홀더(5)에는 볼(6)을 이을 수 있을 정도의 폭을 갖으며, 볼(6)이 반경 방향으로 왕복 움직임이 가능하도록 가늘고 긴 가이드공(51)이 다수 형성된다. 볼(6)의 왕복 움직임 범위를 규정하는 가이드(51)의 반경 방향 길이는 각 사행의 연속홈(31,41)의 반경 방향 상한 위치(중심에서 가장 먼 위치)와 반경 방향 하한 위치(중심에서 가장 가까운 위치)의 차이도 같다.

도 2로 다시 참조하여, 케이스(1)의 동축인 환형 돌기부(11)는 한 쪽의 디스크 플레이트(3)를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로서 작용한다. 케이스(1)의 내벽에는 볼 홀더(5)의 외주 돌기부(52)와 결합하는 홈(12)이 형성되며, 그 홈(12)과 외주 돌기부(52)의 결합에 의해 볼 홀더(5)가 회전하지 않도록 결합된다. 케이스(1) 및 케이스 커버(2)의 바깥쪽에는 다수의 구멍(14,24)이 형성되며, 케이스 내에 윤활유가 유입할 수 있도록 된다. 케이스(1)의 개방 단부(1a) 및 케이스 커버(2)의 개방 단부(2a)에 설치된 플랜지부(15a,25a)를 관통하는 볼(도면에 미도시)에 의해 케이스(1)와 케이스(2)는 고정된다.

트러스트 와셔(7)는 각각 케이스(1)와 디스크 플레이트(3) 사이 및 케이스 커버(2)와 디스크 플레이트(4) 사이에 배치되며, 디스크 플레이트(3,4)의 바깥쪽 면에 접하고 있다. 양 구동륜(도면에 미도시)에 회전차이가 없는 경우와, 한 쪽의 구동륜이 공전을 하지 않는 경우 등에는 디스크 플레이트(3) 또는 (4)에 트러스트 힘이 걸려 있지 않으므로, 디스크 플레이트(3,4)와 트러스트 와셔(7) 사이에는 마찰력은 실질적으로 없다.

도 3 내지 도 6을 참조해서, 디스크 플레이트(3,4)의 사행의 연속홈(31,41)과 볼(6) 및 볼 홀더(5)의 가이드공(51)과의 관계에 대해서 설명한다. 도 3에서 알 수 있듯이, 디스크 플레이트(3)의 사행의 연속홈(31)은 볼(6)을 디스크 플레이트(3)의 반경 방향 바깥쪽에서 안쪽으로 향해 연장하는 제 1 안내 구간(31a)과, 볼(6)을 디스크 플레이트(3)의 반경 방향 안쪽으로부터 바깥쪽으로 향해 연장하는 제 2 안내 구간(31b)과, 볼(6)을 디스크 플레이트(3)의 일정한 반경 방향 위치에 유지하는 제 3 안내 구간(31c)으로 이루어지는 다수의 단위 구간이 둘레 방향으로 연속된다. 도 3에 나타난 실시예의 경우, 각 단위 구간의 회전각(θ)은 72°이며, 하나의 둘레에 5개의 단위 구간이 있다.

다른 쪽의 디스크 플레이트(4)에도 마찬가지로 제 1 안내 구간(41a)과, 볼(6)을 디스크 플레이트(4)의 반경 방향 안쪽으로부터 바깥쪽을 향해 연장하는 제 2 안내 구간(41b)과, 볼(6)을 디스크 플레이트(4)의 반경 방향 위치에 유지하는 제 3 안내 구간(41c)으로 이루어지는 다수의 단위 구간이 둘레 방향으로 연속된다.

디스크 플레이트(3)의 사행의 연속홈(31)과 디스크 플레이트(4)의 사행의 연속홈(41)은 각 단위 구간의 끝을 통하는 반경(예를 들면, 도 3에서 반경(OP))에 관해서 미러 형상의 관계에 있으므로, 볼(6)은 역회전 방향과 같은 바퀴 자국을 통하게 된다. 양 디스크 플레이트(3,4)를 볼 홀더(5)에 조합시킨 상태는, 도(4)와 같다. 이 때문에, 볼(6)이 디스크 플레이트(3)의 사행의 연속홈(31) 내를 화살표(R) 방향(우측 돌기 방향)으로 이동할 때는, 동시에 디스크 플레이트(4)의 사행의 연속홈(41) 안을 화살표(L) 방향(좌측 돌기 방향)으로 동일한 궤적을 통해서 이동하게 된다. 따라서, 볼 홀더(5)를 고정해서 한 쪽의 디스크 플레이트(3)을 회전시키면, 다른 쪽의 디스크 플레이트(4)는 역행과 같은 속도로 회전한다. 이 경우, 사행의 연속홈(31,41) 안을 72°의 L회전 각도만 이동하면(즉, 단위 구간 내를 이동하면), 볼(6)은, 볼 홀더(5)의 가이드공(51)내를 반경 방향으로 한 번 왕복한다.

거기서, 한 쪽의 디스크 플레이트(3)의 사행의 연속홈(31)에 주목하고, 그 사행 형상(볼(6)이 이동했을 때에 반경 방향의 변위를 가져온다)을 검토한다. 사행의 연속홈(31)의 사행 형상의 설명은, 그대로 사행의 연속홈(41)에도 들어맞는다.

[2] 사행의 연속홈

(A) 변곡 구간

양 사행의 연속홈(31,41)의 형상 및 볼(6)의 움직임을 더욱 상세하게 검토하기 위해서 도 5 및 도 6을 참조한다. 도 6은, 사행의 연속홈(31)의 하나의 단위 구간(33)을 직선 형상으로 전개한 것이다. 도 20 및 도 21에 관해서 설명한 바와 같이, 볼(6)이 반경 방향 반전 위치(디스크 플레이트(3)의 중심에서의 반경 방향 거리가 증대→감소 또는 감소→증대로 바뀌는 위치) 및 제 3 안내 구간(31c)에 있을 때, 볼(6)과 사행의 연속홈(31) 사이에 힘은 전달되지 않으나, 그 밖의 구간에서는, 힘은 사행의 연속홈(31)의 원통형 내벽으로 전달된다. 사행의 연속홈(31)의 사행 형상이 a≤a', b≥b', c≤c' 및 d=d'의 조건을 만족시킴으로써, 구간(31a) 및 구간(31b) 내에 있는 2개의 볼(6) 중 어느 하나가 힘을 전달하지 않는 위치에 있을 때는, 다른 쪽의 볼(6)은 반드시 힘을 전달하는 위치에 있는 것이다.

사행의 연속홈(31)에 있어서 구간(a), (e), (f), (31c), (g) 및 (h)를 제외하는 구간에서는 볼(6)의 디스크 플레이트(3)에 대한 축선 방향으로의 분력(트러스트 힘)이 케이스(1)에 더해지는 회전 토오크의 크기와 비례해서 변화하도록, 볼(6)이 사행의 연속홈(31)에 접촉하는 각도가 변화한다. 그 대문에 트러스트 와셔(7)의 마찰에 의한 차동 제한 토오크는 케이스(1)에 더해지는 회전 토오크에 비례한다. 이상의 이론은, 사행의 연속홈(31)의 단위 구간 회전각이 72°이외인 경우라도 그대로 적용할 수 있다.

도 5 및 도 6과 같이, 사행의 연속홈(31)은 실질적으로, 직선 형상의 구간과 실질적으로 직선 형상의 구간을 완곡 형상으로 연결하는 변곡 구간으로 이루어진다. 도 6의 예에서는, 실질적으로, 직선 형상의 구간은 구간(a), (e), (f), (g) 및 (h) 이외의 구간이며, 변곡구간은 구간(a), (e), (f), (g) 및 (h)이다. 여기서 「실질적으로 직선 형상」이라는 것은, 완전히 직선 형상인 경우뿐만 아니라, 약간 완곡하나, 그 만곡도가 변곡 구간의 만곡도보다는 현저하게 작은 경우를 포함한다는 의미이다. 또한 「완곡 형상으로 연결한다」는 것은, 양 실질적으로 직선 형상의 구간이 그대로 접합하는 것이 아니라, 그 사이에 기울기가 서서히 변화하는 영역이 있는 것을 의미한다. 변곡 구간의 만곡도(곡률 반경)는 특히 한정되지 않으나, 실용상 7.1∼7.5㎜의 범위 내(볼의 직경이 14㎜)인 것이 바람직하다.

사행의 연속홈(31)에서 변곡 구간(구간(a), (e), (f), (g) 및 (h))은 다른 구간보다 넓은 폭으로 된다. 사행의 연속홈(31)의 넓은 폭 구간의 폭은, 서서히 증대한 후 감소하도록 연속적으로 변화하는 것이 바람직하다. 또한 구간(31b) 및 (31a) 내에 있는 2개의 볼(6)중, 어느 하나의 볼(6)이 사행의 연속홈(31)의 폭이 넓은 구간에 있을 때는, 다른 쪽의 볼(6)이 사행의 연속홈(31)의 폭이 좁은 구간에 있도록, 사행의 연속홈(31)의 전체를 형성하고 있다.

도 7은 사행의 연속홈(31)의 변곡 구간 이외의 구간(넓은 폭 또는 심화되어 있지 않은 구간)의 가공 방법을 나타낸다. 도 7의 구간은 엔드밀(16)에 의한 통상의 절삭 가공 방법에 의해 형성할 수 있다. 또한 도 8 및 도 9는 사행의 연속홈의 넓은 폭 구간 및 심화 구간의 가공 방법을 나타낸다. 도 8의 넓은 폭 구간은 엔드밀(16)을 폭 방향으로 예를 들면, 0.005㎜만 벗어나서 가공함으로써 형성할 수 있으며, 또한 도 9의 심화 구간은 예를 들면, 0.005㎜만 깊게 가공함으로써 형성할 수 있다. 어느 경우라도 볼(6)과 사행의 연속홈(31) 내벽 사이에 간극이 발생한다.

도 10은 사행의 연속홈(31)의 넓은 폭 구간의 형상을 설명하기 위한 도미여, 산부(A)에서는 사행의 연속홈(31)의 외벽(31out)는 바깥쪽으로 볼록 형상으로 곡률 반경이 크게(내벽 (31in)의 곡률 반경이 작게), 골부(B)에서는 사행의 연속홈(31)의 외벽(31out)은 안쪽으로 볼록 형상으로 곡률 반경이 작다(내벽 (31in)의 곡률 반경이 작다).

도 11은 사행의 연속홈(31)의 산부(A)에 있어서 넓은 폭 구간의 상세한 형상을 나타낸다. 산부(A)에 있어서의 넓은 폭 구간의 상세한 형상을 나타낸다. 산부(A)에 있어서 점선(131)은 넓지 않은 폭의 외벽부를 나타내고, 실선(131')은 넓은 폭의 외벽부를 나타낸다. 또한 일점쇄선(138)은 엔드밀(도면에 미도시)에 의해 넓은 폭 구간에 있어서 내벽(31in)을 가공할 때에 엔드밀의 중심이 이동하는 바퀴 자국(넓지 않은 폭의 중심선(38)과 일치한다)을 나타낸다. 나아가 실선(138')은 엔드밀에 의해 넓은 폭 구간에 있어서 외벽부(131')를 가공할 때에 엔드밀의 중심이 이동하는 궤적(넓지 않은 폭 시의 중심선(38)보다 바깥쪽으로 벗어난다)을 나타낸다. 내벽(31in) 절삭용 궤적인 일점쇄선(138)은 곡률 반경(R+α)을 가지는 것에 대해서 외벽부(131') 절삭용 궤적인 실선(138')은 곡률 반경(R)을 가지고, 양 곡률 반경의 차이(α)인 외벽부(131')가 원래의 외벽(31out)보다 바깥쪽으로 볼록 형상인 것을 알 수 있다. 여기서, α는 넓은 폭 구간의 양단에서 0이며, 중심으로 극대하게 된다.

도 12는 사행의 연속홈(31)의 계곡부(B)에 있어서의 넓은 폭구간의 상세한설명을 나타낸다. 계곡부(B)에 있어서 점선(231)은 넓지 않은 폭의 내벽부를 나타내고, 실선(231')은 넓은 폭의 내벽부를 나타낸다. 또한 일점쇄선(238)은 엔드밀에 의해 넓은 폭 구간에 있어서 외벽(31out)을 가공할 때에 엔드밀의 중심이 이동하는 궤적(폭이 넓지 않을 때의 중심(38)과 일치한다)을 나타낸다. 나아가 실선(238')은, 엔드밀에 의해 넓은 폭 구간에 있어서 내벽부(231')을 가공할 때에 엔드밀 중심이 이동하는 궤적(폭이 넓지 않을 때의 중심선(38)보다 바깥쪽으로 벗어난다)을 나타낸다. 외벽(31out) 절삭용 궤적인 일점쇄선(238)은 곡률 반경(R+α)을 가지는 것에 대해서 외벽(31out) 절삭용 궤적인 실선(238')은 반경 곡률(R)을 가지고, 양곡률 반경의 차이(α)만 내벽부(231')가 내벽(31in)보다 내벽으로 볼록 형상인 것을 알 수 있다.

도 13은 엔드밀(16)에 의해 산부(A)의 넓은 폭 구간을 절삭 가공하는 모양을 나타낸다. 또한 곡률 반경R의 중심선(38)에 따라서 내벽(31in)을 절삭 가공하고, 이어서 곡률 반경R+α의 중심선(38')에 따라서 외벽(31out)을 절삭 가공한다. 그 때문에, 넓은 폭 구간에서는 외벽(31out)은 α(넓은 폭 구간의 양끝에서 0이며, 중심에서 극대)만 바깥쪽으로 볼록 형상이 된다.

도 14의 (a)는 넓지 않은 폭 구간에 있어서 디스크 플레이트(3,4)의 사행의 연속홈(31,31)과 볼 홀더(5)의 가이드 홀(51) 내에 수용되어 잇는 볼(6)과의 관계를 나타내고, (b)는 넓은 폭 구간에 있어서 사행의 연속홈(31,31)과 볼(6)과의 관계를 나타낸다. 넓지 않은 폭 구간(a)에서는 사행의 연속홈(31,31)의 접촉 면 사이의 거리(L, 초기 접촉 거리)는 볼(6)의 직경보다 근소하게 클 뿐, 볼(6)이 가이드 홀(51)내에서 이동 가능한 범위에 있으므로, 볼 홀더(5)의 토오크는 디스크 플레이트(3,4)에 유효하게 전달된다. 이에 대해서, 넓은 폭 구간(b)에서는 거리(L')은 볼(6)의 직경보다 대단히 크며, 볼(6)의 가이드 홀(51)에서의 이동 범위를 초과하므로, 사행의 연속홈(31,31)은 볼(6)로부터 반력을 받지 않게 된다.

이와 같이 변곡 구간(구간(a), (e), (f), (g) 및 (h))이 넓은 폭의 사행의 연속홈(31)에서는 변곡구간에서 볼(6)과 사행의 연속홈(31) 사이에 작동하는 접촉 응력이 0이 되든지 저하되므로, 사행의 연속홈(31)의 내구성이 향상하며, 차동 제한 토오크가 안정한다. 사행의 연속홈(31)의 변곡 구간의 넓은 폭도를 [넓은 폭량]/[사행의 연속홈(31)의 통상량]의 비율로 나타내면, 0.1∼1%의 범위 내인 것이 바람직하다. 넓은 폭의 정도가 0.1% 미만이면, 충분한 접촉 응력의 절감 효과를 얻을 수 없고, 또한 1% 초과하면, 볼이 넓은 폭 구간으로 진입할 때는 넓은 폭의 구간에서 탈출할 때에 사행의 연속홈의 내벽에 충돌하고, 오히려 디스크 플레이트(3,4)의 내구성이 저하한다. 바람직한 넓은 폭도는 0.2∼0.8%이다.

사행의 연속홈(31)의 변곡 구간을 넓은 폭할 분 아니라, 심화해도 도 9와 같이 볼(6)과 사행의 연속홈(31) 사이에 간극이 발생하므로, 내구성 향상 및 차동 토오크의 안정화에 대해서, 넓은 폭의 경우와 같은 효과를 얻을 수 잇다. 사행의 연속홈(31)의 변곡 구간의 심화도(심화량/사행의 연속홈(31)의 통상 깊이의 비율)도 0.1∼1% 범위내이면 좋고, 바람직하게는 0.2∼0.8% 이다.

도 15는 디스크 플레이트(3,4)의 사행의 연속홈(31,41)이 볼(6)과의 접촉에 의해 탄성 변형한 경우라도 접촉응력이 발생하지 않도록, 사행의 연속홈(31)의 변곡 구간을 0.5%만 넓은 폭한 경우의 접촉 응력의 계산 결과를 나타낸다. 이와 같이 사행의 연속홈(31)에 넓은 폭 구간을 설치함으로써, 도 25에 나타나 바와 같이 접촉 응력이 특히 큰 구간이 없어지고, 사행의 연속홈(31)의 내구성이 크게 향상하는 것을 알 수 있다.

도 16은 변곡 구간을 0.5%만큼 넓은 폭의 사행의 연속홈(31)으로 트러스트 힘(E)의 총계를 도 28의 경우와 마찬가지로 해서 계산한 결과를 나타낸다. 도 16애서 알 수 있듯이, 사행의 연속홈(31)에 넓은 폭 구간을 설치함으로써, 안정한 트러스트 힘을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

도 6에 있어서, 사행의 연속홈(31)의 넓은 폭 구간은 사행의 연속홈(31)의 중심선(38)에서 좌우같이 넓은 폭으로 되어 있으나, 중심선(38)에서의 넓은 폭 정도는 좌우 같을 필요는 없고, 예를 들면, 한 쪽만 넓은 폭으로 하거나 또는 한 쪽만 넓은 폭으로 해도 좋다. 특히 중심선(38)에 대해서 한 쪽만 넓은 폭으로 할 경우에는, 동시에 전체 범위의 사행의 연속홈(31)을 동일한 폭으로 가공한 후에, 넓은 폭 구간만 다시 한번 같은 엔드밀로 가공하면 좋기 때문에, 경제적이다. 또한 심화의 경우, 엔드밀에 의한 가공 깊이를 변화시키는 것이 좋으므로, 사행의 연속홈(31) 전체를 1도의 가공으로 마무리할 수 있으며, 경제적이다.

디스크 플레이트(3)의 사행의 연속홈(31) 뿐만 아니라 볼 홀더(5)의 가이드공(51)에 대해서도 넓은 폭으로 하여 내구성 향상 및 차동 토오크의 안정화를 도모할 수 있다. 도 17에 나타난 실시예에서는, 가늘고 긴 가이드공(51)의 양 끝 부분에 넓은 폭부(51a)가 형성된다. 이것을 넓은 폭 구간이 없는 사행의 연속홈(31)을 가지는 디스크 플레이트(3)와 조합시키면 구간(a), (e) 및 (h)을 포함하는 구간에 있어서 볼(6)과 가이드공(51) 사이에 충분한 간극이 발생할 수 있다. 이 경우, 구간(f), (g)에서의 접촉 응력은 절감할 수 없으므로, 그 구간을 넓은 폭 및/또는 심화할 필요가 있다. 단, 일본국 특허 공개 평8-170705 호의 사행의 연속홈(31)(도 4)에는 구간(f), (g)가 없으므로, 사행의 연속홈(31)은, 전역에 걸쳐 폭 및/또는 깊이가 일정해도 좋다. 이와 같은 경우는 특히 볼 홀더(5)의 가늘고 긴 가이드공(51)에 넓은 폭 부분(51a)을 형성하는 것이 경제적이다.

(B) 소성 가공 및 모따기

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 디스크 플레이트(3,4)의 대향면에 형성된 사행의 연속홈은 소성 가공면을 가지고 있으며, 그 가장자리 부분의 소성 가공면은 모따기부로 된다. 도 29는, 그 일례로서 사행의 연속홈(31)이 형성된 디스크 플레이트(3)의 대향면을 나타낸다. 모따기부(31e)를 위해, 볼(6)과의 접촉에 의한 마모가 감소하고, 또한 응력 집중에 희한 결함을 방지해서 내구성을 향상 할 수 있으며, 나아가 토오크 전달의 안정성이 향상한다.

도 30은 각 단조 공정에 있어서 디스크 플레이트 형상을 나타내고, (a)는 스타트 강재를 나타내며, (b)는 열간 단조에 의해 구멍부(217a) 및 칼끝부(217b)를 형성한 중간 부재(217)를 나타내고, (c)는 구멍부(217a)의 바닥면을 절단한 상태를 나타내고, (d)는 사행의 연속홈(219b) 및 구멍부(219a)를 열간 단조에 의해 형성한 상태를 나타낸다. 또한 도 31은, 제 3 열간 단조 공정에 있어서의 디스크 플레이트 소재(219)와 단조형(220)의 관계를 나타낸다.

(1) 단조

예를 들면, SCM420, SCM435 등의 크롬 몰리브덴강으로 이루어지는 도 30(a)에 나타난 형상의 강재(216)를 연속적으로 100∼1200℃ 정도 가열한다. 강재(216)에 제 1 열 사이 전조에 의 해 압축 및 압출의 성형을 수행하고, 도 30(b)에 나타난 바와 같이 구멍부(217a) 및 칼끝부(217b)를 가지는 1차 중간부재(217)로 한다. 1차 중간부재(217)에 제 2 열 사이 전조를 수행하고, 도 30(c)에 도시된 바와 같이 구멍부(217a)의 바닥면(217c)를 절단해서, 관통공(218a)을 가지는 2차 중간부재(218)로 한다. 더불어 2차 중간 부재(218)에 제 3 열 사이 전조를 수행하고, 도 30(d)와 같이 사행의 연속홈(219d)을 가지는 디스크 플레이트 소재(219)로 한다. 한편, 열 사이 전조한 사행 연속홈(219d)은 다듬질 형상보다 약간 작다. 도 31에 나타난 사행의 연속홈(219d)에 대응한 돌출 손톱부(220a)를 가지는 전조형(220)을 사용한다.

이상 열간 단조법에 의한 소성 가공에 대해서 설명했으나, 열간 단조 대신에, 아열간 단조, 온 사이 전조, 냉간 전조도 채택 가능하다.

(2) 열처리

디스크 플레이트 소재(219)에서 열간 단조에 의한 잔류 응력을 제거하며, 내부 조직의 미세화를 도모하기 위해서, 약 925℃로 25분간 정도 유지한 후 공냉하고, 이어서 약 180℃로 4시간 정도 유지 후 수냉하는 열처리를 수행하는 것이 바람직하다.

(3) 본데라이징 처리

이후의 소성 가공 공정에 있어서, 늘어붙음 등을 방지하기 위해서, 디스크 플레이트 소재(219)에 본데라이징 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 본데라이징 처리라는 것은, 디스크 플레이트 소재(219)에 인산 아연의 피막(윤활 피막)을 형성하는 것이다.

(4) 소성 가공

도 32는 디스크 플레이트를 냉간 단조에 의해 소성 가공할 때에 사용하는 마무리용 단조형(222)의 요부 단면도이며, 도 33은 마무리용 단조형(222)에 의해 사행의 연속홈(31)의 가장자리 부에 모따기부(31e)가 형성된 디스크 플레이트의 요부 단면도이다.

마무리용 단조형(222)에는 디스크 플레이트 소재(219)의 사행의 연속홈(219d)을 소성 가공하기 위해서 호형 단면 형상의 사행의 연속홈의 전체 둘레에 결합되는 돌출 손톱부(222a)를 가진다. 나아가 돌출 손톱부(222a)의 근원에는 미소한 만곡 형상(원호 형상)부(222b)를 가진다. 이 만곡 형상부(222b)를 이용해서 도 33에 나타나듯이 냉간 단조하면, 사행의 연속홈(31)은 소성 가공되며, 그 가장자리 부에 모따기부(31e)가 형성된다.

모따기부(31e)는 사행의 연속홈(31)의 양 가장자리부에 형성되는 것이 바람직하며, 또한, 그 폭은, 볼(6)의 직경이 16㎜인 경우, 0.2∼3㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다. 폭이 0.2㎜만에서는 결함 또는 피팅 방지 효과가 불충분하며, 또한 3㎜를 초과하면, 모따기부가 너무 커져서 볼의 초과량이 많아지며, 사행의 연속홈의 면적당 부하가 높아진다.

한편, 모따기부(31e)의 직선 형상으로 형성하는 것도 가능하나, 직선 형상으로 하면, 가장자리 부에 미소한 각부가 생기고, 볼(6)이 사행의 연속홈(31)에서 겨우 초과한 경우에 볼(6)에 미세한 선 형상의 흠집이 생길 우려가 있다. 이 때문에 모따기부(31e)는 원호 형상으로 하는 것이 바람직하다. 한편 소성 가공으로서 냉간 전조에 대해서 설명했으나, 냉간 단조 외에 온간 단조, 전조, 냉간 프레스 등을 채택할 수도 있다.

(5) 침탄처리

냉간 단조에 의해 소성 가공한 디스크 플레이트(3,4)의 사행의 연속홈(31,41)을 가지는 대향면(3a,4b)에 침탄처리를 실시한다. 침탄처리를 실시함으로써 대향면에 경질층이 형성되고, 디스크 플레이트(3,4)가 형성되며, 디스크 플레이트(3,4)의 내마모성이 향상한다. 침탄처리를 수행하면, 디스크 플레이트(3,4)의 가장자리 부의 탄소분말을 다른 부분보다 많이 포함시키나, 사행의 연속홈이 소성 가공면으로 이루어지며, 모따기부(31e)가 만곡면이므로, 볼(6)의 접촉에 의한 마모를 감소하며, 가장자리 부에 결함과 피팅을 발생하는 것이 방지되며, 내구성이 향상하며, 토오크를 안정해서 전달할 수 있다.

본 실시예의 방법에 의하면, 단조 및 소성 가공으로 사행의 연속홈을 동시에 성형하므로 작은 비용으로 제조할 수 있다.

도 34 및 도 35는 사행의 연속홈의 가장자리부의 모따기를 수행하는 다른 예를 나타낸다.

(i) 직선 형상의 모따기부를 엔드밀로 성형

도 34는 디스크 플레이트(3)의 사행의 연속홈(31)에 형성한 직선 형상의 모따기부(31e)의 단면 형상을 나타내고, 도 35(a) 및 도 35(c)는 볼 엔드밀(316a)에 의한 모따기 공정을 나타낸다. 도 35(a)와 같이, 볼 엔드밀(316a)에서 디스크 플레이트(3)의 대향면에 사행의 연속홈(31)을 형성한다. 다음에, 도 35(c)에 나타난 선단이 직선 형상으로 경사진 측면을 가지는 엔드밀(316c)로 사행의 연속홈(31)의 양가장자리부에 모따기부(31e)를 형성한다. 또한, 모따기부(31e)의 대향면(3a)에 대한 각도(K)는 30°∼70°정도로 하는 것이 바람직하다. 각도(K)가 30°미만으로 결함 또는 피팅 방지의 효과가 불충분하며, 또한 각도K가 70°를 초과하면 모따기 효과가 저하한다.

(ii) 만곡 형상 모따기부를 엔드밀로 형성

도 34(b)는 디스크 플레이트(3)의 사행의 연속홈(31)의 만곡 형상 모따기부(31e)를 나타낸다. 또한 도 34(c)는, 사행의 연속홈(31)의 평탄한 모따기부(31e)를 나타낸다. 평탄한 모따기부(31e)의 안쪽 끝부분(31f)은 만곡 형상으로 된다. 도 34(c)의 모따기부는 도 35(d)에 나타난 선단에 원 또는 R의 측면을 가지는 엔드밀(316d)로 형성할 수 있다.

(C) 작은 홈

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 각 디스크 플레이트는 사행의 연속홈의 바닥부에 작은 홈을 가진다. 도 36 및 도 37은 작은 홈(331)을 가지는 디스크 플레이트(3)를 나타낸다. 작은 홈(331)의 폭/볼(6)의 직경의 비는 0.1∼0.5인 것이 바람직하다. 예를 들면, 볼의 직경이 14㎜인 경우, 작은 홈(331)은 0.14∼0.7㎜인 것이 바람직하다.

사행의 연속홈(31)의 바닥부에 작은 홈(331)이 형성됨으로써, 볼 엔드밀에서의 가공 또는 다듬질 가공을 할 때에 볼 엔드밀 선단부가 절삭 속도가 0이 안 된다. 그 때문에 절삭 저항의 변화가 적어지고, 이상으로 하는 사행의 연속홈의 궤적에 가깝다. 그 결과, 사행의 연속홈(31)이 볼(6)과 접촉해서 장기에 걸쳐 차동 제한 효과를 발휘할 수 있다. 또한 작은 홈(331)은 절삭유 또는 절삭수의 고임이 되어, 볼 엔드밀의 선단부를 윤활함으로써 냉각하고, 가공 후의 사행의 연속홈의 면 정도가 향상한다. 나아가 작은 홈(331)은 윤활유의 유로로서 작동하며, 차동 장치의 내구성을 향상하는 효과를 발휘한다.

디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 바닥부에 다음과 같은 방법으로 작은 구를 형성할 수 있다.

(1) 엔드밀에 의한 작은 홈의 형성

도 38은, 사향의 연속홈(31)을 볼 엔드밀(16)로 거친 가공하는 모양을 나타내며, 도 39는 사행의 연속홈(31)의 다듬질 가공 전에 엔드밀(317)로 작은 홈(331)을 형성하는 모양을 나타낸다. 도 39와 같이, 작은 홈용 엔드밀(317)을 디스크 플레이트(3)의 대향면(3a)에 대해서 경사시키며, 칼집 깊이를 일정하게 해서 회전하고, 사행의 연속홈(31)의 궤적에 맞춰 이동함으로써 작은 홈(331)을 형성한다.

(2) 단조에 의한 작은 홈의 형성

도 40은 단조에 의해 작은 홈을 형성하는 모양을 나타낸다. 240은, 작은 홈 형성용 돌기(241)를 가지는 냉간 단조형이다. 한편, 작은 홈(331)은 사행의 연속홈(31)과 동시에 단조에 의해 형성해도, 또는 볼 엔드밀에 의해 사행의 연속홈(31)를 거친 가공한 후, 단조에 의해 형성해도 좋다.

[3] 전조

(A) 디스크 플레이트의 전조

(1) 전조장치

도 41과 같이 디스크 플레이트의 전조장치는, 성형용 디스크 플레이트(401)과, 피가공 디스크 플레이트(402)와, 볼 홀더(5)와, 볼 홀더의 가이드공(51)에 넣는 전조용 볼(9)과, 성형용 디스크 플레이트(401)를 고정하는 수단(도면에 미도시)과, 피가공 디스크 플레이트(402)를 회전 가능하게 지지하는 수단(도면에 미도시)을 가진다. 성형용 디스크 플레이트(401)의 홈 형성면에 도 3(a)와 동일한 볼의 움직임을 결정하는 사행의 연속홈(411)이 형성된다. 한편, 피가공 디스크 플레이트(402)의 홈 형성면에는 전조대를 남겨서 형성된 사행의 연속홈(421)이 예비 형성된다.

성형용 디스크 플레이트(401)와 피가공 디스크 플레이트(402)와의 홈 형성면을 대향시켜서, 전조용 볼(9)을 가이드공(51)의 함 끝에 넣은 볼 홀더(5)를 양 디스크(401,402) 사이에 끼우고, 각 디스크 플레이트 상의 사행의 연속홈(411,421)에 전조용 볼(9)을 끼움으로써 볼 홀더(5)를 동축으로 유지 저장하고, 볼 홀더(5)를 회전시켜서 전조용 볼(9)을 사행의 연속홈(411,421)를 따라 강제적으로 이동시킨다. 그 결과, 피가공 디스크 플레이트(402)의 사행의 연속홈(421)의 내벽면에 원 형상 오목 곡면이 전조된다.

(a) 성형용 디스크 플레이트

성형용 디스크 플레이트(401)의 홈 형성면에는 사행의 연속홈(411)이 설치되며, 다른 단에는 전조 장치에 고정하기 위한 돌기부(412)가 설치된다. 성형용 디스크 플레이트(401)은, 피가공 디스크 플레이트(402) 상에 정확한 사행의 연속홈(421)을 형성하기 위해서 전조용 볼(9)의 움직임을 가이드 한다. 따라서, 사행의 연속홈(411)은 도 3(a)에 나타난 사행의 연속홈(31)과 실질적으로 동일하다. 단, 사행의 연속홈(31)의 원 형상 오목 곡면 반경은, 전조용 볼(9)와 거의 같은 반경이 된다. 성형용 디스크 플레이트(401)의 재료는, 적당히 선택할 수 있으나, 적어도 전조용 볼(9)과 동등 이상의 경도를 갖을 필요가 있다.

(b) 피가공 디스크 플레이트

피가공 디스크 플레이트(402)는 제조해야 할 디스크 플레이트의 반제품이며, 홈 형성면에는 전조대를 남겨 사행의 연속홈(421)이 형성된다. 도 42와 같이 1차 가공한 사행의 연속홈(421)의 단면은 V자형(도 42(a))이거나 U자형(도 42(b))이어도 좋으나, 가공하기 쉬운 것으로 U자형에 바람직하다. 사행의 연속홈(421)의 단면 치수는 실제 필요 치수(도 42 중의 점선)보다 전조대분 작게 한다. 전조대는 0.02∼2㎜가 바람직하다. 전조대가 0.02㎜ 미만이면, 사행의 연속홈(421)을 균등하게 전조하는 것이 곤란해진다. 한편, 전조대가 2㎜를 초과하면, 전조시의 저항이 지나치게 커져서, 정밀한 전조대를 형성할 수 없다. 바람직한 전조대는 0.03∼0.2㎜이다.

도 43은 사행의 연속홈(421)의 진행 방향으로 따라서 얻은 단면도이다. 사행의 연속홈(421)에 적어도 한곳의 오목부(422)가 형성된다. 오목부(422)는 전조 개시 시점에서 전조용 볼(9)를 원하는 깊이(점선(423)으로 나타낸다)에 끼우기 위한 것이다. 오목부(422)의 수는 적어도 전조용 볼(9)의 수 이상이다. 오목부(422)의 형상은 특히 한정되지 않고, 전조용 볼(9)을 원하는 깊이(점선(423)으로 나타낸다)로 협지할 수 있으며, V자형(도 3(a)에서도 U자형(도 3(b))여도 좋다.

(c) 전조용 볼

전조용 볼(9)의 반경은, 실제 차동 장치에서 사용하는 볼(6)과 같던지, 그보다 약간 크게 한다. 바람직한 전조용 볼(90의 반경은, 볼(6)의 반경을 R로 하고, R∼R+1.0㎜, 특히 R∼R+0.2㎜이다. 1회의 전조로 사용되는 전조용 볼(9)의 수는 1 개라도 좋으나, 균형을 잡기 위해서 다수의 전조용 볼(9)을 이용하는 것이 바람직하다.

피가공 디스크 플레이트(402)의 사행의 연속홈(421)의 단면을 원호 형상으로 전조하기 위해서 전조용 볼(9)은 피가공 디스크 플레이트(402)보다 딱딱한 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로서 베어링용 강재, 내열강, 고속도강, 초경, 세라믹 등을 들 수 있다.

(d) 볼 홀더

볼 홀더(5)에는 전조용 볼(9)를 이을 수 있을 정도의 폭을 가지고, 전조용 볼(9)이 반경 방향으로 왕복 움직일 수 있는 가늘고 긴 가이드공(51)이 다수 형성된다. 전조용 볼(9)의 왕복 움직임의 범위를 규정하는 가이드공(51)의 반경 방향 길이는, 각 사행의 연속홈(411,421)의 반경 방향 상한 위치(중심에서 가장 만 위치)와 반경 방향 하한 위치(중심에서 가장 가까운 위치)와의 차이와 같거나 또는 그 이상이다. 볼 홀더(5)는 도 3(a)에 나타난 실제의 차동 장치와 거의 동일한 형상으로 좋으나, 가이드공(51)의 사이즈는 전조용 볼(9)와 거의 같게 할 필요가 있다.

이상 실시예를 들어 본 발명을 설명했으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다양한 변경을 추가 할 수 있다. 예를 들면, 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 수는 반드시 차동 장치의 볼 홀더의 수와 같게 할 필요는 없고, 한 번에 사용하는 전조용 볼(9)의 수 만큼이면 좋다.

(2) 전조방법

도 41과 같이, 볼 홀더(5)의 가이드공(51)에 전조용 볼(9)을 넣고, 그 양측을 홈 형성면이 대향하는 성형용 디스크 플레이트(401) 및 피가공 디스크 플레이트(402)로 동축으로 끼운다. 2장의 디스크 플레이트(401), (402)상의 사행의 연속홈(411,421)에 전조용 볼(9)을 위치시키고, 볼 홀더(5)는 전조용 볼(9)에 의해서 결합된 상태가 된다.

다음에, 성형용 디스크 플레이트(401), 볼 홀더(5) 및 피가공 디스크 플레이트(402)와의 조립체를 금속 케이스(도면에 미도시) 안에 넣어, 성형용 디스크 플레이트(401)와 피가공 디스크 플레이트(402) 사이의 거리가 변화하지 않도록 고정하며, 피가공 디스크 플레이트(402)와 볼 홀더(5)를 회전 이 가능하게 유지 저장한다.

성형용 디스크 플레이트(401)를 고정한 채, 볼 홀더(5)를 회전시킨다. 도 44에 나타나는 한 쌍의 사행의 연속홈(411,421)에 주목해 보면 알 수 있듯이, 볼 홀더(5)가 시계 돌기로 회전하면, 전조용 볼(9)도 시계돌기 방향으로 이동한다. 그러나, 전조용 볼(9)이 고정된 성형용 디스크 플레이트(401)의 사행의 연속홈(411)의 A점을 EK라 이동하기 때문에, A점에서의 사행의 연속홈(411)의 형상에서 전조용 볼(9)이 둘레 방향으로 이동하고자 한다. 한편, 피가공 디스크 플레이트(402) 상의 사행의 연속홈(421)에 있어서, A점에서 둘레 방향으로 이동하고자 하면, 피가공 디스크 플레이트(402)가 시계 방향으로 회전한다. 한편, 성형용 디스크 플레이트(401)가 고정되어 있으므로, 피가공 디스크 플레이트(402)의 회전각은 볼 홀더는 볼 홀더(5)의 회전각의 배이다.

한 개의 전조용 볼(9)을 이용하는 경우, 볼 홀더(5)가 적어도 일회전하면, 피가공 디스크 플레이트(402) 상의 사행의 연속홈(421)이 완전히 구름 볼(9)을 통과하고, 전조가 수행된다. 이와같이 볼 홀더(6)의 회전에 의해 전조용 볼(9)이 사행의 연속홈(421)을 따라 강제적으로 이동하고, 그에 따라 사행의 연속홈(421)에 원호 형상 오목 곡면이 전조된다.

상기 방법으로 전조된 사행의 연속홈(421)의 원호 형상 오목 곡면은, 형상 오차가 100㎛ 이하, 바람직하게는 80㎛ 이하이며, 면 거칠기(Rz)가 30㎛ 이하, 바람직하게는 10㎛ 이하이다. 이와 같이 양호한 형상 오차 및 면 거칠기를 가지는 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 오목 곡면은 본 발명의 전조법을 이용하면, 약간 수분으로 형성할 수 있다.

(B) 볼 홀더의 전조

(1) 전조장치

도 46과 같이, 볼 홀더의 전조장치는, 볼 홀더(5)의 가이드공(51)에 넣는 전조용 볼(9)과, 한 쌍의 전조용 디스크(501,502)와 한 쌍의 전조용 디스크 (501,502)를 상대적으로 회전 가능하게 유지하는 수단(도면에 미도시)을 가진다. 각 전조용 디스크 (501,502)의 대향면에는, 도 47(a), (b)와 같은 가이드 홈(511)이 설치된다.

전조용 볼(9)을 가이드공(51)에 넣은 볼 홀더(5)의 양측에 양 디스크 (501,502)를 가이드 홈면을 대향시켜서 동축으로 얹어놓고, 가이 구(511) 내에 전조용 볼(9)이 유지되도록 한다. 이 상태에서 양 전조용 디스크(501,502)를 상대적으로 회전시키면, 전조용 볼(9)은 가이드공(51) 내를 강제적으로 왕복 이동된다. 후술과 같이, 전조용 볼(9)의 직경보다 가이드공(51)의 내벽 평탄부(52e,52e) 폭이 상당히 작기 때문에, 전조용 볼(9)의 강제적 통과에 의해 가이드공(51)의 내벽면을 전조용 볼(9)에 대응한 오목 곡면부가 형성된다.

한 쌍의 전조용 디스크를 상대적으로 회전시키기에는 (i) 양 디스크를 같은 힘으로 반대 방향으로 회전시키는 경우와, (ii) 한 쪽의 디스크를 고정해서 다른 한 쪽의 디스크를 회전시키는 경우가 있다. 어느 경우라도, 양 전조용 디스크의 대향면에 형성된 가이드 홈의 형상은 다르지 않으므로, 이하(ii)의 경우에 대해서 상세하게 설명하나, 본 발명은 그것에 한정된 것은 아니다.

(a) 고정 디스크

고정된 전조용 디스크(이하 간단하게「고정 디스크」라 한다)(501)의 대향면에는 전조용 볼(9)을 유지, 안내하기 위한 가이드 홈(511)이 설치되며, 다른 단부에는 전조장치(도면에 미도시)에 고정하기 위한 돌기부(512)가 설치된다.

도 47(a)와 같은 예에서, 가이드 홈(511)은 대향면(513)에 둘레 방향 등간격으로 다수가 설치되며, 어느 반경 방향(가이드공(51)의 길이 방향)에 대해서 우측 또는 좌측으로 기울어져 있다. 가이드 홈(511)의 수는 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 수와 같다. 홈(511)의 형상은 직선 또는 매끄러운 곡선 형상이다. 본 발명에 있어서 가이드 홈(511)의 곡선 형상은 특히 한정되지 않고, 인벌류트 곡선, 원 등 각종 곡선으로 할 수 있다. 전조용 볼(9)에 효과적으로 압력을 부여할 수 있으므로, 인벌류트 곡선으로 하는 것이 바람직하다. 각 가이드 홈(511)은 대응하는 가이드공(51)과 항상 교차하고 있다.

도 47(b)에 나타난 예에서, 가이드 홈(511')은 일정 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 사행의 연속홈이 둘레방향으로이며, 반경 방향 바깥쪽에서 안쪽을 향해 연장하는 구간과, 반경 방향 안쪽에서 바깥쪽을 향해 연장하는 구간이 반복하고 있다. 가이드 홈(511')은 가이드공(51)과 항상 교차하고 있다. 도 47(b)에 나타난 가이드 홈(511')은 차동 장치의 디스크 플레이트(3,4)의 사행 연속홈(31,41)과 같아도 좋다.

도 48은 가이드 홈(511')의 절개 방향과 수직인 단면도를 나타낸다. 구(511')의 단면 형상은 통상 원이며, 바람직하게는 전조용 볼(9)과 가의 같은 반경의 원이다. 볼 홀더(5)의 두께를 x로 하고, 전조용 볼(9)의 직경을 D로 하면, 구(511')의 깊이y는 (D-x)/2보다 작게 해야한다. 구(511')의 깊이y가 (D-x)/2 이상이며, 도 46과 같이 한 쌍의 전조용 디스크(501), (501)와 볼 홀더(5)를 조합했을 때, 전조용 디스크 (501,502)가 볼 홀더(5)에 접촉한다. 가이드 홈(511')의 깊이는 필요한 볼 홀더(5)의 정도에도 의하지만, (D-x)/2-0.01㎜∼(D-x)/2-0.1㎜인 것이 바람직하다. 또한, 전조용 볼(8)이 전조하는 범위에서는 가이드공(51)의 트러스트 방향으로 솟을 수 있으며, 솟는 량은, 가이드공의 으깬 량에 비례해서 커지므로, 필요에 따라 후가공에 의해 솟음부를 삭제한다.

도 49는 도 47(a)에 나타난 가이드 홈(511')이 설치되는 고정 디스크(501)와 볼 홀더(5)를 동축으로 조립한 경우에 있어서 가이드 홈(511)과 가이드공(51)의 관계를 나타낸다. 전조용 볼(9)는 가이드공(51)의 반경 방향 안쪽 끝의 확경부(51a) 내의 유지 저장된다.

(b) 회전 디스크

회전이 자유로운 전조용 디스크(이하, 「회전 디스크」라 한다)(502)의 대향면에도 고정 디스크(501)와 같은 단면 형상 및 치수를 가지는 가이드 홈(521)이 설치되어 있으며, 다른 단부에는 회전 디스크(502)를 회전 가능하게 유지하는 부재와 연결하기 위한 돌기부(522)가 형성된다.

가이드 홈(521)의 형상은 도 47의 (a), (b)에 나타난 고정 디스크(501)와 동일하여도 좋다. 도 50은 한 쌍의 디스크(501,502)를 대향시킨 상태의 가이드 홈(511,521)의 위치 관계를 나타낸다. 양 디스크(501,502)를 대향시키면, 고정 디스크(501)의 가이드 홈(511)은, 회전 디스크(2)의 가이드 홈(521)과 교차한다. 전조용 볼(9)는, 양 가이드 홈(511,521)의 교점에 위치하고, 회전 디스크(502)를 천천히 시계방향으로 회전시키면, 가이드 홈(511)과 가이드 홈(521)의 교점은 서서히 외주 방향으로 이동하므로, 가이드 홈(511,521)의 교점에 지지되는 전조 볼(9)는 중심측으로부터 외주측으로 강제적으로 이동되며, 볼 홀더(5)의 가이드공(51) 내를 반경 방향의 외측으로 이동하게 된다.

(c) 전조용 볼

전조용 볼(9)의 직경은 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 오목 곡면부의 폭에 응답해서 결정한다. 바람직한 전조용 볼(9)의 직경은 가이드공(51)의 오목 곡면부의 폭+0㎜∼0.2㎜이며, 특히 바람직하게는 평탄부의 폭+0.02∼0.1㎜이다.

다수회로 나누어 전조를 수행하는 경우, 직경이 다른 복수 종류의 전조용 볼을 이용해도 좋다. 그 경우, 우선 직경이 작은 전조용 볼을 이용해서 전조를 수행한 후, 큰 직경의 전조용 볼을 사용해서 마무리 전조를 수행하는 것이 바람직하다.

(d) 1차 가공한 볼 홀더

볼 홀더의 1차 가공에서, 엔드밀 등에 의해 실질적으로 평탄하며, 수직인 내벽을 가지는 가이드공(51)을 형성한다. 1차 가공에 의해 얻어진 가이드공(51)은, 도 51에 나타나듯이, 반경 방향 한 끝에 전조용 볼(9)을 넣기 위한 확경부(원형 홀부)(51a)와, 반경 방향으로 직선 형상으로 연장하는 구멍부(52b)의 조합인 것이 바람직하다. 한편 도 51에 나타난 예에서는, 원형 구멍부(51a)는 볼 홀더(5)의 반경 방향 안 끝에 있으나, 반경 방향 바깥 끝 또는 다른 단에 설치해도 좋다. 또한 가이드공(51)의 원형 구멍부(51a)에 넣은 전조용 볼(9)이 낙하하지 않기 때문에, 도 52와 같이, 원형 구멍부(51a)의 한 쪽에 돌기(51c)를 설치해도 좋다.

가이드공(51)의 반경 방향 구멍부(51b)의 폭(E)는 평탄부(52e,52e)의 간격과 같으므로, 볼(6)의 직경보다 으깸대 만큼 작다. 으깸대의 크기는 전조용 볼(9)의 크기, 1회로 이용할 수 있는 전조용 볼의 개수, 전조 공정의 회수 및 전조 시의 회전 토오크 등에 의해서 정해진다. 전조용 볼(9)가 크면, 1회의 으깸대도 커진다. 1회의 으깸대가 너무 커지면 부하가 커지므로, 전조를 2회 이상으로 나누어 수행 할 수 있다. 예를 들면, 10개 의 가이드공(51)을 가지는 볼 홀더(5)에 대해서, 1회째의 회전에서는 5개의 가이드공을 전조하고, 2회 째의 회전에서는 남은 5개의 가이드공을 포함하는 전 가이드공의 전조를 수행한다.

구체적인 으깸대의 예로써, 가이드 홈의 폭(가공 후)이 16.05㎜로, 전조용 볼의 직경이 16.2㎜인 경우, 한 쪽 측의 으깸대는 0.01∼0.6㎜인 것이 바람직하다. 으깸대가 0.6㎜를 초과하면, 전조시의 저항이 너무 커지고, 전조용 디스크의 가이드 홈이 변형할 우려가 있으며, 또한 가이드공의 내벽면에 정확한 오목 곡면부를 형성할 수 없다. 또한, 으깸대가 너무 작으면, 탄성 구역에 있으므로 오목 곡면부가 소성 변형되지 않고, 전조후에 원래의 형상으로 되돌아 갈 우려가 있다. 바람직한 한 쪽의 으깸대는 0.02∼0.5㎜이다. 한편 한 쪽의 으깸대가 0.3㎜를 초과한 경우, 한 번에 모든 가이드공을 전조시키지 않고, 상술과 같이, 전조 공정을 복수 회로 나누어 수행함으로써, 전조 정도를 얻으며, 전조 디스크, 전조용 볼 등의 수명이 길어진다.

(2) 전조방법

도 46과 같이, 1차 가공한 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 확경부(원형 구멍부)(51a)에 전조용 볼(9)를 넣고, 볼 홀더(5)의 양측에 한 쌍의 전조용 디스크(501,502)를 동축으로 얹어놓고, 상대적으로 회전 가능하게 유지 저장한다. 한 쪽의 전조용 디스크(501,502) 상의 가이드 홈(511,521)에 의해서 전조용 볼(9)을 유지하면, 볼 홀더(5)는 전조용 볼(9)에 의해서 결합된 상태가 된다.

상술한 바와 같이, (i) 양 전조용 디스크를 같은 힘으로 반대 방향으로 회전시키던지, (ii) 한 쪽의 전조용 디스크를 고정해서 다른 한 쪽의 전조용 디스크를 회전시킴으로써, 한 쌍의 전조용 디스크(501,502)를 상대적으로 회전시킨다.

(ii)의 경우, 고정 디스크(501)를 고정한 채, 회전 디스크(502)를 회전시키면, 대응하는 가이드 홈(511a,521a)에 주목하여 밝혀지듯이(도 53 참조), 가이드 홈(21a)이 시계 방향으로 회전하면, 가이드 홈(511a,521a)들의 교점에 지지되는 전조용 볼(9)은 외주 방향으로 강제적으로 이동한다. 전조용 볼(9)이 가이드공(51)의 바깥 단에 도달하면, 전조가 종료한다(도 53(b)). 회전 디스크(502)를 반전시키면, 보다 균일한 오목 곡면부를 형성할 수 있다. 이와 같이 회전 디스크(502)의 회전에 의해 전조용 볼(9)이 가이드공(51)의 한쪽 끝에서 다른 끝으로 강제 이동하고, 그에 따라 가이드공(51)의 내벽면에 오목 곡면 형상이 전조된다.

한 번에 전조하는 가이드공(51)의 수는 가이드공(51)의 으깸대의 크기 등에 따라 적당히 설정할 수 있다. 모든 가이드공(51)에 전조용 볼(9)을 넣어 전조를 수행하면, 가이드공(51)의 이웃끼리의 전조용 볼(9)이 서로 밀고, 전조용 볼(9)의 직경에 의해 가까운 폭의 가이드공을 형성할 수 있으며, 가이드공의 평탄부 푹의 설정이 용이해진다. 그러나, 으깸 대가 크면, 높은 회전 토오크가 필요하므로, 예를들면, 1개당 가이드공(51)에 전조용 볼(9)을 넣어 전조를 수행함으로써 가이드공 사이의 바늘의 강성을 이용해서 회전 토오크를 낮추어도 좋다. 다음에 남은 가이드공(51)에 전조용 볼(9)을 옮겨서 전조를 수행한다. 이같이, 전조 공정을 수회 나누어 수행하는 것이, 마무리 정도가 향상하고, 치형 공구의 수명이 늘어나며, 제조 비용이 낮아지므로 바람직하다.

이와 같이 해서 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 내벽에 오목 곡면부를 불과 수회의 전조로 간단하게, 단시간에 성형할 수 있다. 나아가 공구에 의한 가공에 비해, 다듬질면의 면 거칠기가 향상하고 있다.

한편, 피가공재의 면 거칠기의 향상과, 전조 볼 및 전조 디스크의 수명 향상을 위해서 피가공재에 인산, 염등에 의한 화성 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 또한 전조한 볼 및 디스크 등에도 같은 화성 처리를 수행해도 좋다.

[4] 윤활처리

차동 장치 내부를 공지의 윤활유로 윤활을 수행하면 동시에, 적어도 볼 홀더의 가이드공 내면에 (a) 화성 처리피막, 또는 (b) 아래부터 순서대로 화성 처리 피막 및 고체 윤활유를 형성하는 것이 바람직하다. 나아가 디스크 플레이트(3,4)의 가이드 홈(31,41) 및 볼(6)의 표면에도 (a) 화성 처리 피막, 또는 (b) 아래부터 순서대로 화성 처리 피막 및 고체 윤활막을 설치하는 것이 바람직하다.

케이스(1)와 케이스 커버(2)에 의해 구성된 케이싱 내에는 윤활유가 순환하도록 되어 있으므로, 디스크 플레이트(3,4), 볼 홀더(5) 및 볼(6)의 표면은 모든 윤활유에 의해 습윤하고 있다. 그 때문에, 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 내면 및 볼(6)의 표면, 나아가 디스크 플레이트(3,4)의 가이드(31,41) 표면은, 화성 처리피막(또는 화성 처리 피막 및 고체 윤활막)과, 윤활유와의 쌍방에서 윤활한다. 그 때문에, 가이드공(51)의 내면, 볼(6)의 표면 및 가이드 홈(31,41)의 표면은, 윤활성, 내마모성에 뛰어날 뿐, 초기 순염 기간에 고부하가 걸려도 화성 처리 피막 또는 고체 윤활막이 박리할 정도로 끝내고, 본체의 표면이 손상되는 경우가 없다. 초기 순염 기간이 지나도 화성처리막의 오목 부에 고체 윤활막이 잔류하므로, 장기간에 걸쳐 윤활효과를 얻을 수 있다.

(A) 화성 처리 피막

우수한 윤활성, 내마찰 성능 및 초기 순염성을 가지는 화성 처리 피막은, 볼 홀더(5)를 화성 처리제로 침적하던가, 화성 처리제를 스프레이함으로써 형성된다. 화성 처리재는 인산계 화성 처리제로, 바람직한 인산계 화성처리제로서 인산 아연계, 인산 망간계 등을 들 수 있다.

화성 처리 피막의 두께는 형성하는 부위에 따라 다소 다르나, 일반적으로 1∼100㎛ 으로 하는 것이 바람직하다. 화성 처리 피막이 1㎛ 미만에서는 초기 효과가 없고, 100㎛를 초과하면 부식되어 경도가 저하할 우려가 있다.

(B) 고체 윤활막

(1) 고체 윤활막의 조성

본 발명에 사용하는 고체 윤활막은 수지계 도료와 고체 윤활제를 주성분으로 하고, 뛰어난 윤활성 및 내마찰 성능과 함께, 뛰어난 초기 순염성을 부여할 수 있다. 고체 윤활막을 화성 처리 피막 상에 설치함으로써, 고체 윤활막이 화성 처리 피막의 오목부에 넣고, 박리하기 어려워진다.

본 발명에 사용 가능한 도료용 수지로서는, 윤활성, 내마모성, 내열성 등에 뛰어난 가소성 수지이며, 예를 들면, 1플루오르화 비닐 수지, 2플루오르화 비닐리덴 수지, 3플루오르화 염화 에틸렌 수지, 4플루오르화 에틸렌 수지, 플루오로오레핀-히드록시 알킬 에테르 공중합체, 플루오로오레핀-히드록시 알킬 아크릴레이트 공중합체, 플루오로오레핀-히드록시 알킬 메탈크릴레이트공중합체, 플루오로오레핀-아릴 알콜 공중합체, 플루오로오레핀-메탈크릴 알콜 공중합체, 플루오로오레핀-시크로 헥실 비닐 에테르 알콜 공중합체,플루오로오레핀-그리시질 비닐 에테르 공중합체 등을 들 수 있다. 플루오로오레핀으로서는, 테트라 플루오로오레핀 및 클로로 트리 플루오로오레핀 등의 불소 수지 외에, 열경화성 에폭시 수지, 열경화성 폴리 에스테르 수지, 열경화성 아크릴 수지 등을 들 수 있다.

고체 윤활제로서 이황화 몰리브덴을 이용하나, 그 외에 흑연, 질화 붕소, 마이커, 이황화 텅스텐, 폴리-p-히드록시 안식향산 등을 병용해도 좋다. 고체 윤활제인 경우는, 고체 윤활막 전체의 3∼40 중량%인 것이 바람직하고, 5∼30 중량%인 것이 보다 바람직하다. 고체 윤활제의 량이 3 중량%보다 적으면, 윤활성 및 내마찰성이 충분치 않고, 또한 마찰계수의 안정화가 충분히 달성할 수 없다. 또한 40 중량% 보다 많으며, 수지계 도료에 분산하기 어렵고 불균일한 것이 되며, 충분한 윤활성 및 내마찰성을 얻을 수 없다. 또한, 스프레스 등으로 도포를 수행할 경우, 노즐에 채워지기 쉬운 현상이 일어나며, 막형성이 곤란해진다.

고체 윤활막에 더욱이 바인더 수지, 안료, 분산 안정제, 점도 조정제, 겔화 방지제, 가소제, 건조제, 경화제, 파장 방지제, 드림 방지제, 그외 도료제로서 필요한 첨가제를 첨가해도 좋다.

(2) 고체 윤활막의 형성방법

고체 윤활막을 형성하기에는, 상기 조성의 수지계 도료를 제조하고, 도료를 도포하고 건조시킴으로써 수행한다. 수지계 도료는 유기 용제계 또는 수분산계 어느 것이라도 좋다. 유기 용제계 도료로 하기 위해서 이용되는 용제로서는, 예를들면 키시렌, 톨엔 등의 방향족 탄화 수소류, n-부탄올 등의 알콜류, 초산 부틸 등의 에스테르류, 메틸 이소 부틸 케톤 등의 케톤류, 에틸 세로소르브 등의 글리콜 에테르류를 들 수 있으며, 나아가 시판의 각종 신나도 마찬가지로 사용가능하다. 수지 및 용제는 볼밀, 페인트 세커, 샌드밀, 3체롤, 젝트밀, 니더 등의 통상의 도료 제조용 혼합장치에 의해 혼합할 수 있다.

수지계 도료를 차동 장치의 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 안쪽면 및 볼(6)의 표면, 나아가 디스크 플레이트(3,4)의 가이드 홈(31,41)의 표면에 도포하는 것은, 예를 들면, 플랜지법, 에어 스프레이법, 디핑법 등을 이용할 수 잇다.

얻어진 도포에 대해서, 필요에 따라 건조 및/또는 소부 처리를 수행한다. 건조는 통상 실온∼60℃에서 수행한다. 예를 들면, 도료 수지로서 불소 수지를 이용하는 경우, 건조 후 80∼300℃ 온도로 소부를 수행하는 것이 바람직하다. 80℃ 미만에서 고체 윤활막의 부착이 충분치 않고, 또한 300℃를 넘어 균열이 발생하기 쉬워지므로, 바람직하지 않다. 소부 시간은 5∼120분간, 바람직하게는 10∼60분간이 좋다.

고체 윤활막의 두께는 형성하는 부위에 의해 다소 다르나, 일반적으로 1∼50㎛로 하는 것이 바람직하다.

[5] 볼 홀더의 고정

도 56은 케이싱과 볼 홀더와의 결합 관계의 일례를 나타낸다. 이 실시예에서는, 볼 홀더(5)는 가이드공의 바깥측에 대경부를 가지고, 각 가이드공 사이의 적어도 일부가 소경부로 된다. 볼 홀더의 대경부 및 소경부는 차동 기어 케이스 내벽의 요철부분과 결합한다. 차동 기어 케이스 중 볼 홀더(5)와의 결합부는 고주파 소입/소려의 열처리에 의해 표면에서 1㎜까지 경도Hv400 이상으로 하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서는, 볼 홀더(5)는 (JIS)SUP 10제로, 두께 6㎜이며, 가이드 홈(51)의 주위에 대경부(5a)를 가진다. 대경부(5a)의 대경은 110㎜이며, 폭W₅는 16㎜이다. 또한 대경부(5a) 사이의 소경부(5b)의 직경은 105㎜이며, 경 방향 높이T는 2.5㎜인 것이 바람직하다. 한편 가이드 홈(51) 폭은, 16㎜이다.

차동 기어 케이스(1)는 (JIS)FCD 600 상당의 구상 흑연 주철로 주조하고, 외경을 120㎜, 내경을 106㎜로 하는 것이 바람직하다. 또한 차동 기어 케이스(1)의 결합부1j는 고주파 소입/소려의 열처리에 의해 표면에서 깊이1㎜까지 깊이Hv400 이상으로 경화되는 것이 바람직하다. 케이스 커버(2)는 두께 20㎜의 원반 모양이다. 각 디스크 플레이트(3,4)는 외경이 105㎜이며, 서로 대향면이 평탄하며, 평탄부의 두께는 14㎜인 것이 바람직하다.

차동 기어 케이스(1)를 기계 가공 후, 그 결합부(1j)에 고주파 소입/소려의 열처리를 수행하는 것이 바람직하다. 도 58에 나타난 차동 기어 케이스(1)의 결합부1j에 고주파 소입/소려의 열처리를 수행하기에는, 부착 치구에 차동 기어 케이스(1)를 부착하고, 고주파코일을 차동 기어 케이스(1)의 결합 부착 가까이에 위치시킨다. 고주파 소입/소려 후, 응력을 제거할 목적으로, 예를 들면, 160∼250℃ ×1시간의 소려를 수행한다. 고주파 소입/소려에 의해 결합부(1j)는 마르텐사이트 조직이 되고, 내마모성이 부여되나, 바깥쪽은 패라이트 조직인 채로이다.

이상과 같은 구성에 의해, 엔진(도면에 미도시)에서부터의 구동력에 의해 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)가 회전하면, 차동 기어 케이스(1)의 결합부(1j)에서 볼 홀더(5)의 결합부(대경부)를 통해서 토오크가 전달되어 볼 홀더(5)가 회전한다. 볼 홀더(5)의 회전력은 각 가이드 홈(51)내의 각 볼(6)을 통해서 각 디스크 플레이트(3)의 사행의 연속홈(31)으로 전달되며, 각 디스크 플레이트(30에 연결된 좌우의 구동축(도면에 미도시)으로 전달된다.

도 57은 케이싱과 볼 홀더와의 결합 관계를 나타내는 다른 예를 나타낸다. 이 실시예에서는 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 바깥쪽이 대경부(5a)이며, 대경부(5a)의 양측에 대경부(5a)와 실질적으로 같은 높이의 폭이 좁은 돌기부(5b)가 있다. 차동 기어 케이스(1)의 결합부(1j)은, 대경부(5a) 및 돌기부(5b)를 가지는 볼 홀더(5)의 외주부와 상보적인 형상을 가지고, 양자는 근소한 간격으로 결합하고 있다. 그 때문에, 차동 기어 케이스(1) 및 볼 홀더(5)의 가공 정도를 필요 이상으로 향상시킬 필요가 없고, 제조 비용을 절감할 수 있다.

본 실시예에 희한 볼 홀더의 고정 방법에 의하면, 입력 토오크 91N·m, 차동 회전수 40rpm, 내구 차동수 24만회의 평가 시험으로도, 차동 장치의 각 부품의 내구성은 확보되며, 또한, 차동 기어 케이스의 치수에 제한이 있어도 전달 토오크를 크게 할 수 있다. 또한, 차동 기어 케이스(1)의 치수에 제한이 있어도 전달 토오크를 크게 할 수 있으며, 차종과 전달 토오크가 다른 많은 종류의 차동 장치에 적용할 수 있다.

도 59에 나타난 바람직한 실시예에 의한 차동 기어 케이스(1)에는, 볼 홀더(5)가 조직된 축선 방향 위치에, 관통공(101)이 등간격으로 8곳에 형성된다. 각 관통공(101)에는 차동 기어 케이스(1)의 안쪽에서 결합 부재인 단부핀(106)이 복수(도면의 예에서는 8개) 박아 설치된다.

단부핀(106)은 소경의 스템부(116)과 대경의 두부(126)이로 이루어지며, 두부(126)은 거의 사각 형상의 횡단면을 가지고, 그 축선 방향의 양측면(126a)은 평탄하게 된다. 단부핀(106)은 기계 구조용 탄소 강제로 이루어지며, 양측면(126a)에 연삭대를 수행한후, 필요에 따라 스템부(116)와 평탄 측면(126a)를 연삭 가공한다.

볼 홀더(5)의 외주에 관통공(101)에 대응하는 위치에 다수의 오목부(105)가 설치된다. 오목부(105)는 공구 연삭반에 의해 8등분으로 분할하여 연삭 가공할 수 있다.

도 60은 실시예에 의한 단부핀(107)을 나타내고, 도 61(a),(b)는 단부핀(107) 형상을 상세하게 나타낸다. 단부핀(107)은, 소경의 스템부(117)과 대경의 곡면형 두부(127)로 이루어지며, 곡면형 두부(127)의 저면은 사각 형상이다. 그 때문에 곡면형 두부(127)의 양측면(127a)는 평탄하게 된다. 단부핀(107)은 기계 구조용 탄소 강제로 이루어지며, 양측면(127a)에 연삭대를 붙여서 냉간 단조법에 의해 형성한다. 단부핀(107) 전체적으로 소입, 소려를 수행한 후, 필요에 따라 스템부(117)와 평탄 측면(127a)을 연삭 가공한다.

어느 경우라도 단부핀(106,107)을 차동 기어 케이스(1) 안측에서 박아 설치하고, 단부핀(106,107)이 탈락없이, 차동 장치가 커지는 것을 방지할 수 있다. 또한 단부핀(106,107)의 평탄 측면(126a,127a) 및 볼 홀더(5)의 오목부(105)는 양자의 간극이 최소가 되도록 연삭 가공하므로, 단부핀(106,107)에 의해 차동 기어 케이스(1)의 내면에 볼 홀더(5)가 고정하면, 차동 장치에 맥동이 적어서 정숙성이 확보되며, 내구성이 향상한다.

도 62에 나타난 바람직한 실시예에서, 차동 기어 케이스(1)는 일단이 개구한 내경 110㎜의 통형이며, 그 중앙에 한 쪽의 디스크 플레이트(3)를 지지하는 내경 45㎜의 베어링(1a)이 설치된다. 차동 기어 케이스(1)의 개방 단부에는 외경 160㎜의 플랜지(15)를 가지고, 플랜지(15)에는 볼트 삽통용인 10개의 홀(15a)가 설치된다. 또한 차동 기어 케이스(1)의 내면에는 볼 홀더(5)의 대경부(5a)에 결합해서 회전 방향으로 고정하기 위한 폭 10㎜의 결합부(1j)가 설치된다.. 또한 케이스 커버(2)는 원반 형상이며, 그 중앙에 디스크 플레이트(4)를 지지하는 내경 45㎜의 베어링(2a)이 설치된다. 케이스 커버(2)의 주위에는 외경 160㎜의 플랜지(25)가 설치되며, 플랜지(25)에는 볼 나사 결합용 다수의 나사홀(25a)이 형성된다. 즉, 케이스 커버(2)는 각 플랜지(15,25)를 체결하는 M10의 볼트(도면에 미도시)에 의해서 차동 기어 케이스(1)에 맞붙어 있다.

도 63에 나타난 치수에서, 차동 기어 케이스(1)과 케이스 커버(2)에 내설하는 각 디스크 플레이트(3,4), 볼 홀더(5), 볼(6), 각 평와셔(80), 각 단위 베어링(700)으로 이루어지는 디스크 플레이트와의 베어링 방향의 치수, 즉[(A-B)-C]를 설정해서 초기 단차 제한력을 조사했다. 표 1에 [(A-B)-C]와 초기 차동 제한력 관계를 나타낸다.

표 1

[(A-B)-C] 초기 차동 제한력

No. (㎜) (㎏·m)

1 -0.01 1.1

2 -0.0115 1.7

3 -0.02 2.1

4 -0.05 5.3

5 -0.07 7.2

6 -0.15 15.0

표 1과 같이, 치수 [(A-B)-C]를 음으로 설정함으로써, 적절한 초기 차동 제한력을 얻을 수 있다. 이것은 차동 기어 케이스 및 케이스 커버를 포함하며 차동장치 전체가 스프링 와셔와 같은 탄성체로서 작용해서, 디스크 플레이트의 축선 방향의 안쪽에 압력이 부여되어, 초기 차동 제한력을 줄 수 있기 때문이다.

차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)가 회전하면, 차동 기어 케이스(1)의 결합부(1j)에 결합하는 볼 홀더(5)에 토오크를 전달해서 볼 홀더(5)가 회전하고, 이 회전력은, 볼(6)을 통해서 각 디스크 플레이트(3)의 구(31)에 전달되며, 각 디스크 플레이트(3)에 연결된 좌우의 드라이 샤프트(도면에 미도시)에 전달된다. 각 디스크 플레이트(3)의 뒷면에 배치한 각 평와셔(80)에 의해 내경과 외경의 각단면의 마모가 적어서 축선 방향 안쪽으로 예압이 안정해서 얻어진다. 또한 각 니들 베어링(70)을 개장함으로써, 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)와, 각 디스크 플레이트(3)의 마모를 억제해서 차동 장치의 내구성을 향상한다.

도 64(a), (b)에 나타난 실시예에 의한 차동 제한 수단(90)은 고리 모양의 롤러 케이스(91)와, 고리 모양 롤러 케이스(91)에 둘레 방향으로 배치된 다수의 롤러(92)와, 다수의 롤러(91) 사이에 일정한 간격을 두고 배치된 미끄럼 부재(93)로 이루어진다. 각 롤러(92)는 직경d₁의 원주 형상이며, 미끄럼 부재(93)는 마찰 계수가 0.05∼0.3이며, 두께(t₁)가 d₁±50㎛ 이내의 각주 형상이다. 이 차동 제한 수단(90)은 도 5의 선(L₁)근처의 특성을 가진다.

이와 같은 구성의 차동 제한 수단(90)은, 회전력에 따라 차동 기어 케이스(1) 및 디스크 플레이트(3,4)의 대향면에 접촉하게 된다. 디스크 플레이트(3,4)에 회전차가 발생하고, 낮은 회전력일 때는 롤러(92)는 주로 차동 기어 케이스(1) 및 디스크 플레이트(3,4)의 대향면에 접촉한다. 그러나 급발진등의 높은 회전력 일 때는 차동 제한 수단(90)의 구성 부품은 회전력에 따라 탄성 변형하고, 미끄럼 부재(93)는 차동 기어 케이스(1) 및 디스크 플레이트(3,4)에 강하게 접촉하고, 마찰력이 증대한다. 그 때문에, 낮은 회전력에서 높은 회전력의 넓은 범위에 있어서 안정한 차동 제한력을 얻을 수 있다.

롤러 직경(d₁)에 대한 미끄럼 부재(93)의 두께t₁를 -50㎛∼+50㎛에서 적당히 선택하면, 케이싱 및 디스크 플레이트의 대향면과의 마찰 계수를 바꾸고, 목적에 따른 차동 제한력을 얻을 수 있다.

도 65(a), (b)에 나타난 바람직한 실시예에 의한 차동 제한 수단(95)는, 환형상의 롤러 유지체(96)와, 롤러 유지체(96)의 둘레 방향으로 일정 간격을 둔 구(96a)에 유지된 롤러(97)를 가지고, 도 66의 선L₁근처의 초기 차동 제한 특성을 나타낸다. 롤러 유지체(96)는 마찰 계수가 0.05∼0.3으로 두께t₂는 롤러 직경d₂의 ±50㎛ 이내로 하고 있다. 롤러 직경d₂에 대한 롤러 유지체(96)의 두께 t₂를 -50㎛∼+50㎛에서 적당히 선택함으로써 케이싱 및 디스크 플레이트의 대향면과의 마찰력이 바뀌고, 목적에 따른 차동 제한력을 얻을 수 있다.

롤러 유지체(96)는 초기 단계에서 각 디스크 플레이트(3,4) 및 트러스트와셔(8)의 대향면에 접촉하고 있다. 회전력의 증가에 따른 마찰력이 증가하면, 롤러 유지체(96)는 탄성 변형하고, 롤러(97)가 디스크 플레이트(3,4) 및 트러스트 와셔(8)의 대향면에 접촉하고, 회전력에 대한 마찰력의 증가 구배가 완만하게 된다. 이 때문에 도 66의 선(L₂) 근방의 특성을 가지고, 비교적 높은 회전력으로 고마찰력의 차동 제한 수단으로서 이용할 수 있다.

이같은 구성의 차동 제한 수단(90,95)은 회전력에 따라 차동 기어 케이스(1) 및 디스크 플레이트(3,4)의 대향면에 접촉하게 된다. 디스크 플레이트(3,4)에 회전차가 생겨서 낮은 회전력일 때는 롤러(92,97)는 주로 차동 기어 케이스(1) 및 디스크 플레이트(3,4)의 대향면에 접촉한다. 그러나, 급발진 등의 높은 회전력일 때는, 차동 제한 수단(90,95)의 구성 부품은 회전력에 따라 탄성 변형하고, 미끄럼 부재(93) 또는 롤러 유지체(96)는 차동 기어 케이스(1) 및 디스크 플레이트(3),(4)에 강하게 접촉하고, 마찰력이 증대한다. 그 때문에, 낮은 회전력에서 높은 회전력이 넓은 범위에 있어서 안정한 차동 제한력을 얻을 수 있다.

도 66은, 미끄럼 부재(93) 또는 롤러 유지체(96)의 두께 및 롤러 직경이 다른 경우에, 회전력에 따른 마찰력이 변화하는 모양을 나타낸다. 도 66에서, 사선을 둘러싸는 왼쪽 아래의 선L₁은 미끄럼 부재(93) 또는 롤러 유지체(96)을 롤러 직경보다 작게 한 경우이며, 왼쪽 위의 선(L₂)은 미끄럼 부재(93) 또는 롤러 유지체(96)의 두께를 롤러 직경보다 크게 한 경우를 나타낸다.

선 (L₁)의 경우, 회전력이 없을 때는 롤러(93,97)는 차동 기어 케이스(1) 및 디스크 플레이트(3,4)의 대향면에 접촉하고 있다. 회전력의 증가와 더불어 마찰력은 A점 보다 증가한가. 회전력이 더욱 증가하면, B점에서 롤러와 차동 제한 수단의 구성 부품의 탄성 변형에 의해서, 미끄럼 부재(93) 또는 롤러 유지체(96)도, 케이싱 및 디스크 플레이트의 각 대향면에 접촉한다. 그리고 B점에서 회전력에 대한 마찰력의 증가 구배가 커진다. 선(L₁)의 특성을 가지는 차동 제한 수단은, 비교적 낮은 회전력으로 낮은 마찰력용의 차동 제한 수단으로서 이용할 수 있다.

차동 마찰력이 부여되었으나 회전력이 없을 때(C점), 미끄럼 부재(93)은 롤러 유지체(96)는 케이싱 및 디스크 플레이트의 대향면에 접촉하고 있다. 선(L₂)에서는 D점에서 미끄럼 부재(93) 또는 롤러 유지체(96)의 탄성 변형에 의해서 롤러도 케이싱 및 디스크 플레이트의 대향면에 접촉한다. D점에서 회전력에 대한 마찰력의 증가 구배가 적어지고, 소부를 방지한다. 이 같이 선선 (L₂) 근처의 특성을 가지는 차동 제한 수단은, 비교적 높은 회전력으로 높은 마찰력용의 차동 제한 수단으로서 이용할 수 있다. 또한 미끄럼 부재(93) 또는 롤러 유지체(96)의 두께와, 롤러 직경의 치수 차를 바꿈으로써, 선(L₁)에서 선(L₂)의 범위의 회전력과 마찰계수를 적당히 설정할 수 있다.

도 67에 나타난 실시예의 차동 장치에서는, 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)는, 베어링(611), (611)을 통해서 트랜스 액슬 케이스(612)에 지지되고 있다. 또한 차동 기어 케이스(1)에는 링 기어(613)이 고정되며, 링 기어(613)는 자동 변속기(도면에 미도시)의 출력 기어(도면에 미도시)와 기어 결합된다. 그 때문에 차동 기어 케이스(1)는 엔진에서의 구동력에 의해 회전 구동된다. 평와셔(80)와 차동 기어 케이스(1) 사이에 피스톤(614)이 배치되며, 피스톤(614)과 차동 기어 케이스(1) 사이에 배치된 단면 X자형의 링 실(615,616)에 의해 압력실(617)이 형성된다. 압력실(617)은, 차동 기어 케이스(1) 및 트랜스퍼 액슬 케이스(612)를 관통하는 유로(618)를 거쳐, 제어 유압계(도면에 미도시)에 접속된다. 차동 기어 케이스(1)와 트랜스 액슬 케이스(612) 사이에는 단면 X자형 링 실(620,620)이 설치된다.

압력실(617)에는 제어 유압계에서 차량의 주행 상태에 따라 변하는 유압의 오일이 공급되며, 오일은 전동 모터 도는 솔레노이드로 구동되는 오일 펌프로 가압되며, 유압은, 전자 제어 단위로 제어된다. 피스톤(616)은 유압을 받아 도 67 중, 왼쪽 방향으로 이동하고, 차동 기어 케이스(1)과 케이스 커버(2) 사이에서, 디스크 플레이트(3,4), 볼(6), 니들 베어링(70) 및 평와셔(80,80)는 상호 압접된다. 그 결과 차동 제한 수단 전체가 탄성체로서 작용하고, 초기 차동 제한 토오크를 얻을 수 있다. 한편 케이싱과 디스크 플레이트의 맞붙는 상태에서 간격은 제로 또는 맞붙어서 마이너스로 해도 좋다.

이와 같은 차동 제한 수단을 가지는 차동 장치에 있어서, 한 쪽의 구동륜이 노면과의 마찰력을 잃었을 때 등, 한 쪽의 구동축만이 공전하기 쉬운 상태에 빠진 경우에는 다음과 같은 동작에 따라 구동축 차동이 제한된다. 즉, 한 쪽의 디스크 플레이트(3)만을 구동축 측에서 회전시키고자 하면(즉, 한 쪽의 사행의 연속홈(31)만이 볼(6)을 굴리고자 하면), 사행의 연속홈(31,41)에는 볼(6)의 접촉에 의해 반력이 생긴다. 반력의 축선 방향 성분은 니들 베어링(70,70)을 평와셔(80,80)으로 누르는 트러스트 힘이며, 트러스트 힘에 의해 한 쪽의 디스크 플레이트(3)의 회전에 다른 쪽의 디스크 플레이트(4)를 추종시키는 것이 곤란하며, 구동축의 차동이 제한된다.

거기서 자동차의 주행 상태에 따라 유압이 가변의 오일을 압력실(617)로 공급하면, 제어된 차동 제한 효과를 얻을 수 있다. 차속과 차동 회전수(좌우 바퀴의 회전수 차 또는 센터 디퍼렌셜인 경우는, 전후 구동축의 회전수 차)에 따라 전자 제어 단위에 의한 제어를 수행함으로써 이하의 차동 제한력 효과를 얻을 수 있다.

① 직진 급가속시에, 차속이 어떤 일정한 속도에 달할 때까지는 압력실(617)의 유압을 제로로 유지하고, 초기 차동 제한 토오크를 발생시키지 않는다. 이 경우, 구동 토오크 배분을 예를들면, 앞바퀴 60∼60%, 뒷바퀴 40∼50%로서 차량 슬립을 일으키기 어려워서 최대의 가속 성능을 얻을 수 있다.

② 차속이 어느 일정한 속도가 된 고속 순항 시에는 유압을 서서히 올리고, 구동 토오크 배분을 예를 들면 앞바퀴 약 59%, 뒷바퀴 약50%로서, 직진 안정성을 얻을 수 있다.

③ 건조한 길 위를 굽선회와 급가속할 때에, 소정의 차동 회전수를 넘었을 때 압력실(617)에 유압을 공급하고, 소정의 유압까지 상승시킴으로써, 차량의 스핀과 드리프트 등을 일으키지 않고, 원하는 코스를 주행할 수 있다. 이 때, 구동 토오크의 배분은, 건조한 길 위를 급선회와 급가속할 때에는 예를 들면, 앞바퀴 30%, 뒷바퀴 70%로 하고, 또한 눈 길 위를 급선회와 급가속할 때에는 예를들면 앞바퀴 40%, 뒷바퀴 60%로 한다.

④ 건조한 길 위를 큰 회전 반경으로 저속 주행할 때, 소정의 차동 회전수를 넘었을 때 압력실(617)에 유압을 공급해서, 소정의 유압까지 상승시키고, 구동 토오크 배분을 예를 들면, 앞바퀴 0%, 뒷바퀴 100%로 해서, 밀착 브레이킹 감소를 내지 않도록 할 수 있다. 또한 초기 차동 제한 토오크를 높임으로써, 좌우 바퀴 또는 앞 뒤 구동륜의 토오크 비를 상승시킬 수 있다.

⑤ 제동해서 클러치를 잘랐을 때에는, 브레이크압 센서로부터의 정보로 유압을 제로로 해서 초기 차동 제한 토오크를 제로로 하고, 앤티록킹 브레이크 시스템(ABS)과의 조화를 도모할 수 있다.

초기 차동 제한 토오크를 부여하는 차속과 초기 차동 제한 토오크의 한계치는 자동차에 의해서 변하나, 예를 들면, 차속 20km/h 로부터 초기 차동 제한 토오크를 부여하고, 그 한계의 초기 차동 제한 토오크를 5㎏·m 정도로 할 수 있다.

도 68에 나타난 실시예에서는, 차동 기어 케이스(1)는 개방 단부에 암나사부(701)를 가지고, 또한 케이스 커버(2)는 차동 기어 케이스(1)의 암나사부(701)에 나사 결합하는 수나사부(703)를 가진다. 그 밖의 구조는, 도 1에 나타난 것과 기본적으로 같다. 암나사부(701)와 수나사부(703)의 나사 결합부(710)에 수군데 또는 전체 주위에 용접을 실시하고, 차동 기어 케이스(10과 케이스 커버(2)가 사용 중에 완만하지 않도록 하고 있다. 또한 차동 기어 케이스(1)의 플랜지(25)를 두께로 하며, 차동 기어 케이스(1)과 케이스 커버(2)를 나사 결합함으로써, 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)의 쌍방 모두 강성을 향상시킬 수 있다. 또한 차동 기어 케이스(1)의 암나사부(701)와 케이스 커버(2)의 수나사부(703)를 계속 나사 결합하고, 소정의 죄임 토오크로 디스크 플레이트(3,4)를 압착함으로써, 초기 차동 제한 토오크를 부여할 수 있다.

도 69에 나타난 실시예에서는, 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)의 나사 결합부(710)에 수 개의 작은 나사(720)가 박혀서 설치된다. 작은 나사(720)에 의해 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)는 사용중에 완만하지 않다.

어느 경우도, 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)의 강성이 향상한 상태에서는, 나사 결합시의 죄임 토오크와 초기 차동 제한 토오크와는 선형의 관계가 된다. 또한 분해 후 다시 나사 결합·죄인 경우라도, 죄임 토오크와 초기 차동 제한 토오크의 관계는, 일정하게 된다.

어느 경우도 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)의 조립은 도 71에 도시된 바와 같이 (a) 나사 결합하고, 설정 토오크로 죈 공정, (b) 초기 차동 제한 토오크를 체크하는 공정, (c) 용접해서 돌기 중지하는 공정으로 이루어진다. 이와 같이 초기 차동 제한 토오크를 조정하는 공정이 간단화한다.

예를 들면, 일예로서 외경 120㎜ 및 내경110㎜로 플랜지의 외경 160㎜ 및 두께 20㎜의 차동 기어 케이스(1)를 (JIS)FCD600 상당의 구상 형상 흑연 주철에 의해 제작하고, M10의 나사홀을 10개 형성했다. 암나사부(701)의 깊이는 10㎜로 했다. 차동 기어 케이스(1)의 내벽에는 볼 홀더(5)의 대경부와의 결합부를 설치하고, 결합부는 고주파 소입/소려의 열처리를 실시했다.

케이스 커버(2)는 (JIS)FCD600 상당의 구 형상 흑연 주철의 주조품으로 하고, 외경 110H 7(치수 공차+0/-0.035)㎜, 수나사부(703)의 깊이10㎜ 및 두께t 20㎜로 했다. 차동 기어 케이스(1)고 케이스 커버(20는, 암나사부(701)과 수나사부(703)으로 나사 결합한다.

차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)의 각 직경(1a,2a)은 45㎜, 디스크 플레이트(3)의 각 내경은 직경45㎜로 했다. 또한 한 쌍의 디스크 플레이트(3,4) 사이에, 두께 8㎜의 볼 홀더(5)를 배치하고, 직경 16㎜의 볼(6)을 볼 홀더(5)로 구름 가능하게 유지하였다.

디스크 플레이트(3,4)와 케이스 커버(2) 사이에, 외경 100㎜, 내경 75㎜, 두께 2㎜의 트러스트 와셔(7)와, 외경 100㎜, 내경 75㎜, 두께 4㎜의 니들 베어링(8)을 배치했다.

디스크 플레이트(3,4), 볼 홀더(5), 볼(6), 한 쌍의 트러스트 와셔(7) 및 니들 베어링(8)을 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2) 내에 짜 넣은 후, 토오크 렌치의 죄임 토오크를 50, 100, 150, 200 N·m으로 설정하고, 암나사부(703)을 나사 결합해서 차동 장치를 구성하고, 토오크 측정 장치에 의해 초기 차동 제한 토오크를 측정했다. 또한 구성한 차동 장치를 분해하고, 다시 토오크 렌치으 l죄임 토오크를 50, 100, 150, 200 N·m로 설정해서 암나사부(701)와 수나사부(703)을 나사 결합하고, 차동 장치를 구성한 후에, 초기 차동 제한 토오크를 측정했다.

도 70에, 최초의 나사 결합 시 및 재 나사 결합시에 있어서 케이스 커버 죄임 토오크와 초기 차동 제한 토오크의 관계를 나타낸다. 양나사 결합시 모두 5개의 차동 장치에 대해서 측정했다. 도 70에서, 케이스 커버 죄임 토오크와 초기 차동 제한 토오크는 선형 관계가 되며, 나사 결합 중심의 죄임 토오크에 의해 확실하게 목적의 초기 차동 제한 토오크를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 또한 최초의 나사 결합시 및 재 나사 결합시라도 죄임 토오크도 초기 차동 제한 토오크 관계는 일정하게 되는 것을 알 수 있다.

본 발명을 다음의 실시예에서 보다 상세하게 설명하나, 본 발명은 그들에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1, 비교 사례 1

도 1∼3에 나타난 차동 장치를 이용해서 윤활 내구 시험을 수행했다. 단 스틸 제볼(6)(JIS SUJ2제)의 직경은, 16.00㎜이며, 10개의 가이드공(51)을 가지는 스틸 제 볼 홀더(5)의 사이즈는 Φ90㎜, 두께 6㎜이며, 가이드공(51)의 폭은 16.0㎜였다. 디스크 플레이트(3,4), 볼 홀더(5) 및 볼(6)은 함께 인산 아연계화성 처리제(상품명: 페이코트(7), 일본 파커라이징(주)제)의 화성 처리욕(80℃)으로 10분간 칩적해서 화성 처리를 수행했다. 각 부품에 형성된 화성 퍼리 피막의 평균 두께는 5㎛였다.

화성 처리 피막을 형성한 각 부품을 구성해서 실시예 1의 차동 장치로 하고, 또한 화성 처리 피막을 설치하지 않은 이외 실시예 1과 같은 차동 장치를 비교 사례 1로 해서 이용하고, 다음의 조건으로 운전 시험을 수행했다.

윤활유 : SAE 75W90 GL-4,

입력측 회전 토오크 : 30㎏-m

볼 홀더(5)의 회전 속도 : 500rpm

디스크 플레이트(3,4) 사이의 회전 속도 차 : 800rpm 및

시험시간 : 2시간

운전 시험 종료후 양 차동 장치를 분해하고, 손상 유무를 관찰했다. 그 결과, 실시예 1의 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 내면에 손상은 전혀 발견되지 않았다. 이에 대해서 비교 사례 1의 겨우, 가이드공(51)의 내면에 도금이 인정되었다.

실시예 2

실시예 1과 마찬가지로 화성 처리 피막을 형성한 볼 홀더(5)의 가이드공(51) 내면, 볼(6) 표면 및 디스크 플레이트(3,4)의 가이드 홈(31,41) 표면에 대해서, 이황화 몰리브덴을 함유하는 수지계 도료(상품명;HMB-2, 일본 파카라이징(주)제)를 유기용제로 얇게 한 고체 윤활 처리액을 스프레이하고, 상온에서 건조시킨 후, 200℃에서 60분간 도금 처리하고, 고체 윤활막을 형성했다. 가이드공(51)의 화성 처리 피막 상에 형성된 고체 윤활막의 평균 두께는 10㎛이며, 볼(6)의 화성 처리 피막 상에 형성된 고체 윤활막의 평균 두께는 5㎛였다. 또한 디스크 플레이트(3,4) 상의 가이드 홈(31,41)의 화성 처리 피막 상에 형성된 고체 윤활막의 평균 두께는 10㎛이다.

고체 윤활막을 형성한 각 부품을 차동 장치에 조립하고, 실시예 1과 같은 조건에서 운전 시험을 수행했다. 운전 시험 종료 후, 차동 장치를 분해하고, 손상의 유무를 관찰했다. 그 결과, 실시예 1의 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 내면에 고체 윤활막이 약간 박리하기는 했으나, 손상은 전혀 발견되지 않았다.

실시예 3, 4

도 41에 나타난 전조장치를 이용해서, 차동 장치용 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 가공을 수행했다. 한편 성형용 디스크 플레이트(401)은 합금공구강(JIS)SKS3(경도 HRC 60)제이다. 전조용 볼(9)은, 고탄소 크롬 베어링강(JIS)SUJ3(경도 HRC 62 이상)제이며, 직경16.00㎜이다. 또한 볼 홀더(5)는 Φ44㎜, 두께 5.5㎜로 크롬 바나듐강(JIS)SUP10 제(경도 HRB 400)이다.

먼저, 피가공 디스크 플레이트(402)의 절삭 가공을 수행하고, 전조대가 약 0.1㎜(실시예 3), 0.2㎜(실시예 4)가 되도록 단면 형상이 U자형의 사행의 연속홈(421)을 형성했다. 한편 힘의 전달에 기여하지 않는 부위는 놓침을 부여할 수도 있다. 1차 가공한 피가공 디스크 플레이트(402)를 도 41과 같이 구성하여, 금속 케이스에 짜 넣고, 전조 장치에 셋트했다. 한편 2개의 전조용 볼(9)을 이용했다. 다음에 토오크 렌치로 볼 홀더(5)를 1회전시켜서 전조를 수행했다. 전조 조건을 표 2와 같이 나타낸다. 가공한 피가공 디스크 플레이트(402)에 대해서, 이하의 항목 계측을 수행했다. 측정 결과를 모아 표 2에 나타낸다.

(1) 사행의 연속홈(421) 폭의 오차

사행의 연속홈 폭(최대 폭)을 실린더 게이지로 측정하고, 설계치와의 최대 오차를 구했다.

(2) 사행의 연속홈(421)의 3차원적 위치 오차

사행의 연속홈(421)의 3차원적인 위치를 3차원 측정 장치를 이용해서 측정하고, 설계치와의 최대 오차를 구했다.

(3) 사행의 연속홈(421)의 단면R의 오차

사행의 연속홈(421)의 원호 형상 단면의 반경R을 3차원 측정 장치를 이용해서 측정하고, 설계치 16.00㎜와의 오차 범위를 구했다.

(4) 면 거칠기(Rz)

사행의 연속홈(421)의 힘을 전달하는 오목 형상 벽면의 면 거칠기(Rz)를 거칠기 계를 이용해서 측정했다.

표 2

측정항목 실시예 3 실시예 4

전조대(㎜) 0.1 0.2

1회째 전조 초기 토오크(㎏-m) 80 90

1회째 전조시 토오크(㎏-m) 70 75

2회째 전조 초기 토오크(㎏-m) 65 70

2회째 전조시 토오크(㎏-m) 60 60

사행의 연속홈 폭의 최대 오차(㎜) 0.05 0.06

사행의 연속홈 위치 오차(㎜) 0.05 0.06

사행의 연속홈의 단면R 오차(㎜) 0.02 0.03

면 거칠기(Rz, ㎛) 5 7

표 1과 같이, 실시예 3 및 실시예 4의 힘을 전달하는 부위의 사행의 연속홈은 형상 오차100㎛ 이하, 면 거칠기(Rz) 30㎛ 이하의 전조면이었다. 이 디스크 플레이트를 차동 장치에 구성함으로써, 토오크를 안정해서 전달할 수 있다.

실시예 5, 6

직경 16.10㎜의 전조용 볼(9)을 이용한 것 이외에는 실시예 3과 같게 피가공 디스크 플레이트(402) 가공을 수행했다. 가공한 피가공 디스크 플레이트(402)에 대해서 실시예 3과 같은 방법으로, 사행의 연속홈(421) 폭의 오차, 사행의 연속구(421)의 오목 형상 벽면의 단면R의 오차 및 면 거칠기의 계측을 수행했다. 결과를 표 3으로 나타낸다.

표 3

측정항목 실시예 5 실시예 6

전조대(㎜) 0.1 0.2

1회째 전조 초기 토오크(㎏-m) 85 95

1회째 전조시 토오크(㎏-m) 75 80

2회째 전조 초기 토오크(㎏-m) 70 75

2회째 전조시 토오크(㎏-m) 65 70

사행의 연속홈 폭의 최대 오차(㎜) 0.04 0.05

사행의 연속홈 위치 오차(㎜) 0.05 0.05

사행의 연속홈의 단면R 오차(㎜) 0.015 0.02

면 거칠기(Rz, ㎛) 6 6

표 3과 같이, 실시예 5 및 실시예 6의 힘을 전달하는 부위의 사행의 연속홈은 형상 오차100㎛ 이하, 면 거칠기(Rz) 30㎛ 이하의 전조면이였다. 이 디스크 플레이트를 차동 장치에 구성함으로써, 토오크를 안정해서 전달할 수 있다.

실시예 7, 8

도 46 및 도 47에 나타난 전조용 디스크(501,502)(JIS SUJ2 제, 경도(HRC) 60) 및 전조용 볼(9)(Φ16.00㎜, JIS SUJ2 제, 경도(HRC)63∼67)을 이용하고, 10 개의 가이드공을 가지는 볼 홀더(5)(ΦV44㎜, 두께 5.5㎜, 가이드공의 폭16.0㎜, JIS SUP 10 제, 경도(HRB) 89.4)에 대해서 가이드공(51) 내벽의 오목 곡면부의 형성을 전조법에 따라 수행했다.

우선 볼 홀더(5)의 절삭 가공을 수행하고, 한 측의 으깸대가 각각 0.1㎜(가이드공의 폭이 15.8㎜, 실시예 7), 0.2㎜(가이드공의 폭이 15.6㎜, 실시예 8)이 되도록 가이드공(51)을 형성했다. 1차 가공한 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 원형 구멍부(51a)에 5개의 전조용 볼(9)(Φ16.00, JIS SUJ 2제, 경도(HRC) 63∼67)을 넣고, 전조 장치에 설정했다. 토오크 렌치로 회전 디스크(2)를 왕복회전시킴으로써, 1회째 전조를 수행했다. 이어서, 전부 10 개의 전조용 볼(9)을 사용하도록 5개의 전조용 볼(9)을 나머지 가이드공(51)에 넣어서 회전 디스크(2)를 왕복 회전시킴으로써, 2회째 전조를 수행했다. 각 왕복 회전 시 토오크를 기록하고, 표 4에 나타낸다. 전조한 볼 홀더(5)에 대해서 다음의 측정을 수행했다. 측정 결과를 표 4에 같이 나타낸다.

(1) 가이드공(51)의 폭 분산

가이드공(51)의 폭(최대부)을 실린더 게이지로 측정하고, 목표폭(16.00㎜)와의 분산을 구했다.

가이드공(51)의 오목 형상 벽면의 3차원적 위치 오차

가이드공(51)의 오목 형상 벽면의 3차원 위치를 3차원 측정 결과를 사용해서 측정하고, 설계치와의 최대 오차를 구했다.

(3) 가이드공(51)의 단면R의 오차

가이드공(51)의 오목 형상 벽면의 반경(R)을 3차원 측정 장치를 이용해서 측정하고, 전조용 볼(9)의 반경과의 오차 범위를 구했다.

(4) 면 거칠기

가이드공(51)의 오목 형상 벽면의 면 거칠기를 표면 거칠기P로 측정했다.

표 4

측정항목 실시예 7 실시예 8

으깸대(㎜) 0.1 0.2

1회째 전조시 토오크(㎏-m)

주로(볼 5개) 15 25

왕로(볼 5개) 5 5

2회째 전조시 토오크(㎏-m)

주로(볼 5개) 20 30

왕로(볼 5개) 5 7∼10

가이드공의 치수

폭의 분산(㎜) 0.01 0.03

위치 오차(㎜) Φ0.01 Φ0.03

단면R 오차(㎜) 0.005 이내 0.01∼0.015

면 거칠기(Ry)(㎛) 0.29∼0.76 0.25∼0.38

실시예8, 9

직경 16.00㎜의 전조용 볼(9)(JIS SUJ 2제, 경도(HRC) 63∼67) 및 도 46 및 도 47에 나타난 전조용 디스크(501,502)를 이용하고, 실시예 7과 같은 볼 홀더(5)의 전조를 수행했다. 단 가이드공(51)의 한편의 으깸대는 각각 0.2㎜(가이드공(51) 폭이 15.6㎜, 실시예 9) 및 0.3㎜(가이드공(51) 폭이 15.4㎜, 실시예 10)으로 했다. 전조장치에 설정했다. 이어서 토오크 렌치로 회전 디스크(2)를 왕복 회전시킴으로써, 전조를 수행했다. 왕복 회전 시의 토오크를 기록했다. 또한 전조한 볼 홀더에 대해서 실시예 1과 같은 방법으로 가이드공(51) 폭의 분산, 가이드공(51)의 오목 형상 벽면의 3차원 위치 오차, 가이드공(51)의 단면R 오차 및 면 거칠기의 측정을 수행했다. 결과를 각각 표 5에 나타낸다.

표 5

측정항목 실시예 9 실시예 10

으깸대(㎜) 0.2 0.3

1회째 전조시 토오크(㎏-m)

주로(볼 10개) 94 249

왕로(볼 10개) 12∼18 15∼20

가이드공의 치수

폭의 분산(㎜) 0.01 0.01

위치 오차(㎜) Φ0.025 Φ0.03

단면R 오차(㎜) 0.005∼0.1 0.05∼0.1

면 거칠기(Ry)(㎛) 2.0 0.6

실시예 11

Φ16.00㎜ 및 Φ 16.10㎜의 전조용 볼(9) 및 도 46 및 도 47에 나타난 전조 디스크를 이용하고, 실시예 7과 같은 볼 홀더(5)의 전조를 수행했다. 단 가이드공(51)의 한 쪽의 으깸 대는 0.4㎜(가이드공의 폭이 15.2㎜)로 했다. 1차 가공한 볼 홀더(5)의 가이드공(51)의 원형 구멍부(51a)에 5개의 전조용 볼(9)을 넣고, 전조 장치에 설정하고, 토오크 렌치로 회전 디스크(2)를 왕복 회전시킴으로써, 1회째 전조를 수행했다. 다음에, 5개의 전조용 볼(9)을 나머지 가이드공(51)로 옮겨 바꾸고, 회전 디스크(2)를 왕복 회전시킴으로써, 2회째 전조를 수행했다. 나아가 모든 가이드공(51)에 Φ16.00㎜의 전조용 볼(9)(10개)를 넣고, 3회째 전조를 수행했다. 마지막으로 모든 가이드공(51)에 Φ16.00㎜의 전조용 볼(9)(10개)를 넣고, 4회째 전조를 수행했다. 단 각 왕복 회전 시의 으깸대는 어느 경우도 0.4㎜였다. 각 왕복 회전 시의 토오크를 기록했다. 또한 전조한 볼 홀더에 대해서 실시예 1과 같은 방법으로 가이드공(51) 폭의 분산, 가이드공(51)의 오목 형상 벽면의 3차원 위치 오차, 가이드공(51)의 단면R 오차 및 면 거칠기의 측정을 수행했다. 결과를 각각 표 6에 나타낸다.

표 6

측정항목 실시예 11

왕복 회전시의 토오크

1회째 전조시 토오크(㎏-m) 30

2회째 전조 초기 토오크(㎏-m) 30

3회째 전조 초기 토오크(㎏-m) 40

4회째 전조 초기 토오크(㎏-m) 55

가이드공의 치수

폭의 분산(㎜) 0.01

위치 오차(㎜) Φ0.02

단면R 오차(㎜) 0.05∼0.1

면 거칠기(Ry)(㎛) 0.3

실시예 12

도 62 및 도 64에 나타난 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)를 (JIS)FCD 400의 구상 형상 흑연 주철로 제작했다. 또한 디스크 플레이트(3)으 LDHLRUD을 80㎜로 하고, 사행의 연속홈(31)의 유효경을 대경 70㎜ 및 소경50㎜로 하고, 볼 직경을 14㎜로 했다. 차동 기어 케이스(1) 및 케이스 커버(2)와, 디스크 플레이트(3)의 대향면 사이에 롤러(92)(직경 3.2㎜, 길이 8㎜)와 미끄럼 부재(93)(폭 3.190㎜, 길이 8㎜)로 이루어지는 차동 제한 수단을 개장했다. 롤러(92)와 미끄럼 부재(93)의 합계수는 52개였다. 롤러(92)와 미끄럼 부재(93)의 수를 바꾸고, 롤러(92)와 미끄럼 부재(93)를 합성한 마찰 계수를 측정했다. 결과를 표 7에 나타낸다.

표 7

예 No. 롤러 수 미끄럼 부재 수 마찰계수(μ)

실시예 1 52 0 0.01

실시예 2 46 6 0.02

실시예 3 40 12 0.04

실시예 4 28 24 0.07

표 7에서, 롤러(92)와 미끄럼 부재(93)를 합성한 마찰계수는, 개장하는 미끄럼 부재(93) 수에 의해 변경할 수 있으며, 차동 제한 수단으로서 적당히 선택 가능하다는 것을 알 수 있었다. 또한 미끄럼 부재(93)의 두께는 롤러 직경 -50㎛∼0㎛ 또는 그 비슷하게 하면, 디스크 플레이트가 서로 회전차를 발생할 때, 낮은 회전력일때는 주로 롤러(92)가 케이싱 및 디스크 플레이트의 대향면에 접촉하나, 급반진 등의 높은 회전력이 걸릴 때에는, 롤러(92)와 다른 차동 제한 수단의 구성 부품은 회전력에 따라 탄성 변형해서 미끄럼 부재(93)이 케이싱 및 디스크 플레이트로 크게 접촉한다. 그 결과, 마찰력이 증가해서 높은 회전력 시에 큰 차동 제한력을 얻을 수 있다.

상기 구성을 가지는 본 발명의 차동 장치는 다음과 같은 이점을 가진다.

(1) 디스크 플레이트의 사행의 연속홈과 동력 전달 매체 부재 사이에서 부분적으로 발생하는 높은 접촉 응력이 절감하고 있다. 그 때문에, 차동 장치 자체의 내구성이 현저하게 향상하며, 한 쌍의 구동륜이 공전 했을 때 등에 발생하는 차동 제한 토오크가 안정화한다.

(2) 디스크 플레이트의 사행의 연속홈을 소성 가공면으로 하며, 그 가장자리 부분을 모따기하므로, 볼과의 접촉에 의한 마모가 감소하며, 또한 응력 집중에 의한 결함을 방지해서 내구성을 향상할 수 있으며, 토오크 전달의 안정성도 향상한다. 또한 디스크 플레이트를 단조 및 소성 가공에 의해 형성함으로써, 낮은 비용으로 디스크 플레이트에 사행의 연속홈을 형성할 수 있다. (3) 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 가장자리 부에 만곡 형상의 모따기부를 형성하면, 볼 접촉에 의한 마모를 감소하며, 사행의 연속홈의 가장자리 부분에 결함과 피팅 등의 발생이 방지되며, 내구성이 향상하며, 토오크를 안정해서 전달할 수 있다.

(4) 디스크 플레이트의 사행의 연속홈의 바닥부에 작은 홈을 설치함으로써, 볼 엔드밀에서의 거친 가공 또는 다듬질 가공 시에 볼 엔드밀 선단부가 절삭 속도가 제로가 되자 않고 절삭할 수 있으며, 절삭 저항의 변화가 적어지고, 이상으로 하는 사행의 연속홈의 궤적에 가깝고, 사행의 연속홈이 볼과 접촉해서 장기간에 걸쳐 차동 제한 효과를 발휘할 수 있다. 또한 작은 홈은, 사행의 연속홈에 볼이 접촉할 때의 윤활우의 유로로서 작동하며, 차동 장치의 내구성을 향상한다.

(5) 전조법에 의해 형성된 사행의 연속홈은 형상 정도 및 면 거칠기에 뛰어나므로, 토오크를 안정해서 전달할 수 있다. 또한 사행의 연속홈은 전조법에 의해 낮은 비용으로 제조할 수 있다.

(6) 본 발명의 차동 장치용 볼 홀더의 제조장치는, 전조용 볼과, 전조용 볼의 움직임을 규정하는 가이드 홈을 가지는 한 쌍의 전조용 디스크를 가지고, 전조용 디스크를 상대적으로 회전시킴으로써, 가이드 홈의 작용에 의해 볼 홀더의 가이드공에 얹어 놓은 전조용 볼을 가이드공의 내벽에 따라 가제적으로 이동시키고, 가장 내벽면에 오목 곡면부를 전조하는 구조를 가지므로, 구조가 간단하며, 동시에 단시간에 볼 홀더의 가이드공의 전조를 할 수 있다. 그 때문에 제조 비용을 절감할 수 있으며, 오목 곡면부의 면 거칠기를 향상시킨다는 이점을 얻을 수 있다.

(7) 큰 마모를 받는 부재 표면에 화성 처리 피막, 또는 화성 처리 피막 및 고체 윤활막이 형성되며, 윤활유에 습윤한 상태로 운전되므로, 윤활성, 내마모성, 내도금성 및 초기 순염성에 뛰어나며, 순염 기간 중의 손상을 현저히 절감시킬 수 있다. 그 때문에, 차동 장치의 내구성은, 현저하게 향상하고 있다.

(8) 케이싱과 볼 홀더와의 동시 회전은, 볼 홀더의 가이드공의 바깥쪽을 대경부로 하고, 그 사이의 적어도 일부를 소경부로 해서 한꺼번에 형성하고, 볼 홀더의 대경부를 케이싱의 오목부에 결합시키므로, 케이싱의 치수에 제한이 있어도 전달 토오크를 크게 할 수 있으며, 차종과 전달 토오크가 다른 많은 종류의 차동 장치에 적용할 수 있다.

볼 홀더의 대경부의 양측에 대경부와 거의 동일한 지름의 돌출부를 형성하고, 대경부와 함께 돌출부도 케이싱과 결합시킴으로써, 볼 홀더의 토오크 전달 부위와 가이드공 사이의 두께는 늘릴 수 있으며, 전달 토오크가 커져도 변형이 방지되며, 볼의 구름이 확실해진다. 또한 볼 홀더의 대경부를 케이싱의 오목부에 감안하는 구조로 하면, 볼 홀더 및 케이싱의 가공 정도를 필요 이상 높게 하지 않아도 좋다. 또한 케이싱 결합부를 표면에서 1㎜ 까지 경도 Hv400 이상으로 함으로써, 내마모성이 부여되며, 강성이 향상한다. 또한 결합부를 고주파 소입/소려 열처리를 실시함으로써, 케이싱의 변형을 방지해서 디스크 플레이트, 볼 홀더와 볼을 적절하게 수납한다.

(9) 케이싱과 내장되는 디스크 플레이트와의 축선 방향으로 음의 간격을 주어 맞붙음으로써, 초기 차동 제한력을 확실하게 설정할 수 있으며, 또한 디스크 플레이트의 뒷면에 평와셔 및 구름 베어링을 개장함으로써, 구성 부품의 마모를 억제하여 차동 제한력을 안정적으로 유지할 수 있다.

(10) 미끄럼 부재 또는 롤러 유지체 축선 방향 치수를 롤로 직경에 대해서 선택함으로써, 넓은 범위의 마찰 계수를 만들어 낼 수 있으며, 목적으로 하는 차동 제한을 할 수 있고 동시에 높은 벨츠 응력이 발생하는 롤러에 미끄럼 마찰이 발생하는 것을 방지하고, 차동 제한 수단의 내구성을 향상 할 수 있다. 차동 제한 수단이 롤러와 미끄럼 부재로 이루어지는 경우, 롤러와 미끄럼부재의 축선 방향 치수 차를 바꿈으로써 회전력에 대응해서 마찰력을 바꾸고, 적절하게 차동이 제한된다. 또한 차동 제한 수단이 롤러와 롤러 유지체로 이루어지는 경우, 롤러와 롤러 유지체의 축선 방향 치수 차를 바꾸어도 마찬가지이다.

(11) 직진 급가속시, 고속 순항시, 건조한 길 위를 급선회와 급가속시, 또는 눈길 위를 급선회와 급가속시, 건조한 길 위를 큰 회전 반경으로 저속 주행시, 제동해서 클러치를 잘랐을 때, 차량의 모든 주행 조건에 대해서 안정해서 차동 제한을 설정할 수 있으며, 더불어 상당한 소형으로 제조할 수 있다.

(12) 맥동이 적어서 정숙성이 확보되며, 내구성이 향상하고, 차동 기어 케이스와 볼 홀더의 결합부를 용이하고 고정밀도로 제작하며, 차동 장치의 소형화에 기여한다.

(13) 케이싱인 차동 기어 케이스 및 케이스 커버의 강성이 더욱 향상하고, 차동 제한을 안정해서 수행할 수 있으며, 또한 차동 장치의 내구성이 향상 할 수 있을 뿐만 아니라, 케이스 커버를 나사 결합시 죄임 토오크에 의해 초기 차동 제한 토오크를 확실하고 용이하게 얻을 수 있으며, 동시에 차동 장치의 간단한 공정을 조직할 수 있다.

Claims (67)

1. (a) 외부로부터의 구동력에 의해 회전하는 케이싱과, (b) 서로 대향해서 상기 케이싱 내에 동축에 배치된 한 쌍의 디스크 플레이트로서, 대향면에는 일정 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 둘레 방향으로 연속하는 사행 형상의 홈이 형성되는 디스크 플레이트와, (c) 양 디스크 플레이트가 대향하는 사행의 연속홈 내를 구르는 다수의 볼과, (d) 상기 케이싱과 같이 회전하고, 반경 방향으로 연장하는 다수의 가이드공을 가지고, 각 가이드공에 각 볼이 이동이 가능하게 수용되는 볼 홀더를 구비한 차동 장치에 있어서, 각 디스크 플레이트의 상기 사행의 연속홈은 각 디스크 플레이트의 반경 방향 바깥쪽으로부터 안쪽을 향해 연장하는 제 1 안내 구간과, 반경 방향 안쪽에서 바깥쪽으로 향해 연장하는 제 2 안내 구간을 둘레 방향으로 연속해서 가지고, 상기 제 1 안내 구간 및 상기 제 2 안내 구간을 접속하는 변곡 구간은 상기 제 1 구간 및 상기 제 1 안내 구간보다 폭 및/또는 깊이 치수가 커지며, 더욱이 상기 변곡 구간에 있어서 볼과 상기 사행의 연속홈의 접촉 응력이 감소되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 사행의 연속홈은 상기 볼을 상기 볼 홀더의 상기 가이드공의 소정 범위 내의 위치에 유지하는 제 3 안내 구간을 가지고, 상기 제 1 안내 구간, 상기 제 2 안내 구간 및 상기 제 3 안내 구간을 접속하는 변곡 구간은 상기 제 1 안내 구간, 상기 제 2 안내 구간 및 상기 제 3 안내 구간보다 폭 및/또는 깊이 치수가 커지며, 상기 변곡 구간에 있어서 상기 볼과 상기 사행의 연속홈의 접촉 응력이 감소되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 사행의 연속홈은 다수의 단위 구간이 둘레 방향으로 연속되며, 각 단위 구간은 상기 디스크 플레이트의 반경 방향 바깥쪽에서 안쪽으로 향해 연장하는 제 1 안내 구간과, 반경 방향 안쪽에서 바깥쪽으로 향해 연장하는 제 2 안내 구간과, 반경 방향 위치가 실질적으로 일정의 제 3 안내 구간으로 이루어지며, 상기 변곡 구간은 각각 제 1 안내 구간과, 제 2 안내 구간 사이, 제 2 안내 구간과 제 3 안내 구간 사이, 제 3 안내 구간과 제 2 안내 구간 사이 및 제 2 안내 구간과 제 1 안내 구간 사이의 만곡 형상의 경계 영역인 것을 특징으로 하는 차동 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 안내 구간, 상기 제 2 안내 구간 및 상기 제 3 안내 구간은 전부 끝부분의 상기 경계 영역을 제외하고, 직선 형상, 또는 곡률 반경이 큰 인벌류트 곡선 형상 또는 원호 형상인 것을 특징으로 하는 차동 장치.
5. 제 1 ∼ 4 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 한 쌍의 디스크 플레이트 사이에 위치하는 볼 홀더는, 상기 케이싱에 걸림과 동시에 상기 볼을 유지하는 반경 방향으로 가늘고 긴 홀을 둘레 방향으로 등간격으로 가지고, 상기 가이드공의 반경 방향 길이는, 상기 사행의 연속홈에 따른 상기 볼의 반경 방향 이동 범위에 상당하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
6. 제 1 ∼5 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 변곡 구간의 폭 및/또는 깊이 치수가 다른 구간의 폭 및/또는 깊이 치수보다 0.1∼1% 큰 것을 특징으로 하는 차동 장치.
7. 제 1 ∼6 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 디스크 플레이트의 각각의 배면과 상기 케이싱의 내벽 사이에 차동 제한 수단이 배치되며, 한 쪽의 디스크 플레이트에 걸리는 토오크가 절감했을 때에 상기 볼과 상기 사행의 연속홈의 접촉에 의해 발생된 트러스트 힘에 의해 상기 디스크 플레이트의 바깥측면과 상기 토오크 전달 수단의 사이에 마찰력이 발생하며, 한층 차동 제한 토오크가 발생하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 차동 제한 수단이 트러스트 와셔 또는 니들 베어링인 것을 특징으로 하는 차동 장치.
9. (a) 양측벽에 개구부를 가지는 케이싱과, (b) 상기 케이싱 내에 회전 가능하게 수용되어 있음과 동시에, 각각 샤프트와의 연결부가 상기 케이싱의 각 개구부에 회전 가능하게 지지되는 한 쌍의 디스크 플레이트이며, 대향면에는 일정 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 사행의 연속홈이 둘레방향으로 형성되는 디스크 플레이트와, (c) 상기 한 쌍의 디스크 플레이트의 사행의 연속홈 안을 구르는 다수의 볼과, (d) 상기 한 쌍의 디스크 플레이트 사이에 위치함과 동시에, 상기 케이싱에 결합되며, 동시에 상기 볼을 하나씩 유지하는 반경 방향으로 가늘고 긴 가이드공이 둘레 방향으로 등간격으로 형성되는 볼 홀더를 구비하는 차동 장치에 있어서, 상기 사행의 연속홈은 반경 방향 바깥쪽에서 안쪽으로 향해서 연장하는 제 1 안내 구간과, 반경 방향 안쪽에서 바깥쪽으로 향해 연장하는 제 2 안내 구간을 가지고, 상기 제 1 안내 구간 및 상기 제 2 안내 구간을 접속하는 변곡 구간은 상기 제 1 안내 구간 및 상기 제 2 안내 구간보다 폭 및/또는 깊이 치수가 커지며, 한층 상기 변곡 구간에 있어서 상기 볼과 상기 사행의 연속홈의 접촉 응력이 감소되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 사행의 연속홈은 상기 볼을 상기 볼 홀더의 상기 가이드공의 소정 범위 내의 위치에 유지하는 제 3 안내 구간을 가지고, 상기 제 1 안내 구간, 상기 제 2 안내 구간 및 상기 제 3 안내 구간을 접속하는 변곡 구간은 상기 제 1 안내 구간, 상기 제 2 안내 구간 및 상기 제 3 안내 구간보다 폭 및/또는 깊이 치수가 커지며, 한층 상기 변곡 구간에 있어서 상기 볼과 상기 사행의 연속홈의 접촉 응력이 감소되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
11. 제 9 항 또는 10 항에 있어서, 상기 디스크 플레이트의 각각의 배면과 상기 케이싱의 내벽 사이에 차동 제한 수단이 배치되며, 한 쪽의 디스크 플레이트에 걸리는 토오크가 절감했을 때에 상기 볼과 상기 사행의 연속홈의 접촉에 의해 발생된 트러스트 힘에 의해 상기 디스크 플레이트의 바깥측면과 상기 토오크 전달 수단의 사이에 마찰력이 발생하며, 한층 차동 제한 토오크가 발생하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 차동 제한 수단이 트러스트 와셔인 것을 특징으로 하는 차동 장치.
13. (a) 외부로부터의 구동력에 의해 회전하는 케이싱과, (b) 서로 대향해서 상기 케이싱 내에 동축으로 배치된 한 쌍의 디스크 플레이트로, 대향면에는 일정 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 사행의 연속홈이 둘레방향으로 형성되는 디스크 플레이트와, (c) 양 디스크 플레이트가 대향하는 사행의 연속홈 내를 구르는 다수의 볼과, (d) 상기 케이싱과 같이 회전하고, 반경 방향으로 연장하는 다수의 가이드공을 가지고, 각 가이드공에 각 볼이 이동이 가능하게 수용되는 볼 홀더를 구비한 차동 장치에 있어서, 상기 사행의 연속홈이 소성 가공면을 가지는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 디스크 플레이트의 대향면에 형성된 사행의 연속홈을 소성 가공에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 디스크 플레이트의 대향면에, 사행의 연속홈을 단조에 의해 형성한 후, 소성 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 디스크 플레이트의 대향면에, 사행의 연속홈을 단조에 의해 형성한 후, 열처리를 실시하고, 이어서 소성 가공하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 14 ∼16 항중 어느 하나의 항에 있어서, 소성 가공을 전조에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 1 ∼13 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 사행 연속 홈의 가장자리부가 모따기되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제 1 ∼13 항 및 18 항에 있어서, 상기 모따기부가 만곡 형상인 것을 특징으로 하는 차동 장치.
20. (a) 외부로부터의 구동력에 의해 회전하는 케이싱과, (b) 서로 대향해서 상기 케이싱 내에 동축으로 배치된 한 쌍의 디스크 플레이트로, 대향면에는 일전 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 사행의 연속홈이 둘레방향으로 형성되는 디스크 플레이트와, (c) 양 디스크 플레이트가 대향하는 사행의 연속홈 내를 구르는 다수의 볼과, (d) 상기 케이싱과 같이 회전하고, 반경 방향으로 연장하는 다수의 가이드공을 가지고, 각 가이드공에 각 볼이 이동이 가능하게 수용되는 볼 홀더를 구비한 차동 장치에 있어서, 각 디스크 플레이트의 상기 사행의 연속홈이 그 바닥부를 따라서 연장하는 작은 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 작은 홈의 폭은 상기 볼의 직경 비로 0.1∼0.5인 것을 특징으로 하는 차동 장치.
22. (a) 외부로부터의 구동력에 의해 회전하는 케이싱과, (b) 서로 대향해서 상기 케이싱 내에 동축으로 배치된 한 쌍의 디스크 플레이트로, 대향면에는 일전 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 사행의 연속홈이 둘레방향으로 형성되는 디스크 플레이트와, (c) 양 디스크 플레이트가 대향하는 사행의 연속홈 내를 구르는 다수의 볼과, (d) 상기 케이싱과 같이 회전하고, 반경 방향으로 연장하는 다수의 가이드공을 가지고, 각 가이드공에 각 볼이 이동이 가능하게 수용되는 볼 홀더를 구비한 차동 장치에 있어서, 상기 사행의 연속홈은 형상 오차 100㎛ 이하 및 면 거칠기(Rz)30㎛ 이하의 전조면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 사행의 연속홈을 전조용 볼을 계속 눌러 이동함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 사행의 연속홈을 사전에 전조대를 두고 홈을 형성한 피가공 디스크 플레이트와, 전조용 볼과, 상기 전조용 볼을 유지하는 반경 방향 가이드공을 가지는 볼 홀더와, 상기 피가공 디스크 플레이트에 동축으로 대향함과 동시에 상기 전조용 볼의 가이드 홈을 가지는 성형용 디스크 플레이트와, 상기 피가공 디스크 플레이트에 상기 전조용 볼을 누르는 수단을 준비하고, 상기 성형용 디스크 플레이트 및 피가공 디스크 플레이트를 상대적으로 회전시켜서 전조하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제 23 항 또는 24 항에 있어서, 전조대를 0.02∼2㎜로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제 23 ∼25 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 전조용 볼의 반경을, 차동 장치에 이용하는 볼의 반경 +0∼2㎜로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제 24 ∼26 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 성형용 디스크 플레이트 및 상기 피가공 디스크 플레이트를 함께 고정하고, 상기 볼 홀더만 회전시킴으로써 전조하는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제 24 ∼26 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 볼 홀더를 회전 가능하게 하고, 상기 성형용 디스크 플레이트 및 상기 피가공 디스크 플레이트를 동시에 반대 방향으로 회전시킴으로써 전조하는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 반경 방향으로 볼을 유지 저장하기 위한 가이드 구멍을 둘레 방향으로 등간격으로 가지는 차동 장치용 볼 홀더를 제조하는 장치이며, (1) 사전에 으깸대를 남겨서 형성한 볼 홀더의 가이드공에 넣는 전조용 볼과, (2) 대향면에 상기 전조용 볼을 구름 가능하게 유지, 안내하기 위한 가이드 홈이 설치되는 한 쌍의 전조용 디스크와, (3) 상기 가이드공에 상기 전조용 볼을 넣은 상태에서 상기 볼 홀더의 양측에 한 쌍의 전조용 디스크를 유지 저장하고, 상대적으로 회전시키는 수단을 가지고, 상기 한 쌍의 전조용 디스크의 상대적인 회전에 의해 상기 전조용 볼을 상기 가이드공의 내벽에 따라 강제적으로 이동시키고, 한층 상기 가이드공의 안쪽 면에 상기 전조용 볼에 대응하는 오목 곡면부를 전조하는 것을 특징으로 하는 차동 장치용 볼 홀더의 제조 장치.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 한 쌍의 디스크 한 쪽이 고정되며, 다른 쪽이 회전 가능하게 유지 저장되며, 상기 다른 쪽의 전조용 디스크를 회전시킴으로써, 전조를 수행하는 것을 특징으로 하는 차동 장치용 볼 홀더의 제조 장치.
31. 제 29 항에 있어서, 상기 한 쌍의 전조용 디스크는 함께 회전 가능하게 유지 저장되며, 양 전조용 디스크를 반대 방향으로 회전시킴으로써 전조를 수행하는 것을 특징으로 하는 차동 장치용 볼 홀더의 제조 장치.
32. 제 29 ∼31 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가이드 홈은 직선 형상 또는 곡선 형상의 다수의 홈으로 이루어지며, 각 구는 반경 방향으로 대해서 우측 또는 좌측으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 차동 장치용 볼 홀더의 제조 장치.
33. 제 29 ∼31 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가이드 홈는, 반경 방향 바깥쪽에서 안쪽으로 향해서 연장하는 제 1 안내 구간과, 반경 방향 안쪽에서 바깥쪽으로 향해서 연장하는 제 2 안내 구간을 상기 홈 형성면의 둘래 방향으로 반복 있는 사행의 연속홈이며, 동시에 상기 볼 홀더와 조직했을 때에 상기 볼 홀더의 상기 가이드공과 항상 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차동 장치용 볼 홀더의 제조 장치.
34. 제 29 ∼33 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가이드공의 으깸대는 한 측 0.01∼0.6㎜인 것을 특징으로 하는 차동 장치용 볼 홀더의 제조 장치.
35. 제 29 ∼34 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가이드 홈은 반경 방향의 한 끝에 확경부를 가지고, 상기 전조용 볼을 상기 확경부에 넣은 상태로 양측에 한 쌍의 전조용 디스크를 얹어놓는 것을 특징으로 하는 차동 장치용 볼 홀더의 제조 장치.
36. 제 29 ∼35 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 볼 홀더의 가이드공의 내벽면은 오목 곡면부와 그 양측의 평탄부로 이루어지며, 상기 전조용 볼의 직경은, 상기 오목 곡면부의 폭 +0.0∼0.2㎜인 것을 특징으로 하는 차동 장치용 볼 홀더의 제조 장치.
37. 반경 방향으로 볼을 유지 저장하기 위한 가이드 구멍을 둘레 방향으로 등간격으로 가지는 차동 장치용 볼 홀더를 제조하는 방법이며, (a) 상기 볼 홀더에 사전에 으깸대를 남겨서 가이드공을 형성하고, (b) 대향면에 상기 전조용 볼을 구름 가능하게 유지, 안내하기 위한 가이드 홈이 설치되는 한 쌍의 전조용 디스크를, 상기 볼 홀더의 가이드 홈에 상기 전조용 볼을 넣은 상태에서 양측에서 동축으로 끼우고, (c) 한 쌍의 전조용 디스크의 상대적으로 회전시켜서 상기 전조용 볼을 상기 가이드공의 내벽에 따라 강제적으로 이동시킴으로써 상기 가이드공의 안쪽면에 상기 전조용 볼에 대응하는 오목 곡면부를 전조하는 것을 특징으로 하는 차동 장치용 볼 홀더의 제조 방법.
38. 제 37 항에 있어서, 상기 한 쌍의 전조용 디스크 한 쪽을 고정하고, 다른 쪽이 회전 가능하게 유지 저장되며, 상기 다른 쪽의 전조용 디스크를 회전시킴으로써, 전조를 수행하는 것을 특징으로 하는 차동 장치용 볼 홀더의 제조 방법.
39. 제 37 항에 있어서, 상기 한 쌍의 전조용 디스크의 양쪽을 상대적으로 회전 가능하게 유지 저장되며, 양 전조용 디스크를 반대 방향으로 회전시킴으로써 전조를 수행하는 것을 특징으로 하는 차동 장치용 볼 홀더의 제조 방법.
40. 제 1 ∼13, 제 18 ∼22, 제 29∼36 항의 어느 하나의 항에 있어서, 적어도 상기 볼 홀더의 가이드 구멍의 내면에 (a) 화성 처리 피막, 또는 (b) 아래에서 순서대로 상기 화성 처리 피막 및 이황화 몰리브덴을 주성분으로 하는 고체 윤활막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
41. 제 40 항에 있어서, 상기 볼의 표면 및 상기 디스크 플레이트의 구면에도 (a) 화성 처리 피막, 또는 (b) 아래에서 순서대로 상기 화성 처리 피막 및 이황화 몰리브덴을 주성분으로 하는 고체 윤활막이 형성되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
42. 제 40 또는 41 항에 있어서, 상기 화성 처리 피막의 두께는 1∼100㎛이며, 상기 고정 윤활제의 막 두께는 1∼50㎛인 것을 특징으로 하는 차동 장치.
43. 제 40 ∼42 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 화성 처리 피막을 인산 염계 화성 처리제로 처리함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
44. 제 43 항에 있어서, 상기 고체 윤활제를 이황화 몰리브덴을 주성분으로 하는 도료를 도포하고, 실온 ∼300℃, 5∼60 분간의 조건에서 건조 또는 굽기 처리함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
45. 제 1 ∼13, 제 18 ∼22, 제 29∼36, 제 40 ∼42항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 볼 홀더는 그 가이드 구멍의 외측이 대경부임과 동시에, 그 사이의 적어도 일부가 소경부인 일체품으로 형성되어 있으며, 상기 볼 홀더의 대경부와 상기 케이싱의 오목부와의 계합에 의해 상기 케이싱과 상기 볼 홀더가 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
46. 제 45 항에 있어서, 상기 볼 홀더의 대경부와 상기 케이싱의 오목부에 유감하고 있는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
47. 제 45 또는 46 항에 있어서, 상기 케이싱 중, 상기 볼 홀더와 결합하는 부분이, 표면에서 깊이 1㎜까지 Hv400 이상 단단하게 경화되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
48. 제 45 ∼47 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 케이싱이 구상 흑연 주철재로 이루어지며, 상기 볼 홀더와의 결합부가 표면에서 깊이 1㎜까지 Hv500 이상 단단하게 경화되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
49. 제 47 또는 48 항에 있어서, 상기 케이싱의 결합부는 고주파 소입/소려의 열처리가 실시되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
50. 제 1 ∼13, 제 18 ∼22, 제 29∼36, 제 40 ∼42 및 제 45 ∼49 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 케이싱의 관통공에 박아서 설치된 계지부재와 상기 볼 홀더의 바깥 주변부에 형성한 오목부가 결합함으로써, 상기 볼 홀더가 상기 케이싱에 고정되어, 양자가 한꺼번에 회전하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
51. 제 50 항에 있어서, 상기 결합 부재는 상기 케이싱의 안쪽에서 박아 설치되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
52. 제 50 또는 51 항에 있어서, 상기 결합 부재의 측면은, 상기 케이싱의 축선 방향으로 연장하는 평면부를 가지고, 상기 평면부는 상기 볼 홀더의 오목부와 결합하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
53. 제 50 또는 51 항에 있어서, 상기 결합 부재의 측면은, 상기 케이싱의 축선 방향으로 뻗어 있는 곡면부를 가지고, 상기 곡면부는 상기 볼 홀더의 오목부와 결합하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
54. 제 1 ∼13, 제 18 ∼22, 제 29∼36, 제 40 ∼42 및 제 45 ∼63 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 케이싱과 상기 디스크 플레이트는 축선 방향으로 눌린 상태로 조직되어 있으며, 한층 초기 차동 제한력이 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
55. 제 54 항에 있어서, 상기 케이싱과 상기 디스크 플레이트 사이에 평와셔 및/또는 베어링로 이루어지는 차동 제한 수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
56. 제 55항에 있어서, 상기 베어링은 구름 베어링인 것을 특징으로 하는 차동 장치.
57. (a) 외부로부터의 구동력에 의해 회전하는 케이싱과, (b) 서로 대향해서 상기 케이싱 내에 동축으로 배치된 한 쌍의 디스크 플레이트로, 대향면에는 일전 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 사행의 연속홈이 둘레방향으로 형성되는 디스크 플레이트와, (c) 양 디스크 플레이트가 대향하는 사행의 연속홈 내를 구르는 다수의 볼과, (d) 상기 케이싱과 같이 회전하고, 반경 방향으로 연장하는 다수의 가이드공을 가지고, 각 가이드공에 각 볼이 이동이 가능하게 수용되는 볼 홀더와, (e) 상기 케이싱과 상기 볼 홀더와의 사이에 배치된 차동 제한 수단을 구비한 차동 장치에 있어서, 상기 차동 제한 수단은 다수의 롤러와 상기 롤러 사이에 배치된 미끄럼 부재로 이루어지며, 회전력에 따라 상기 미끄럼 부재와 상기 케이싱 및 상기 디스크 플레이트와의 접촉 저항이 변동하는 것을 특징으로 하는 차동장치.
58. 제 57 항에 있어서, 상기 미끄럼 부재는 마찰 계수가 0.05∼0.3인 것을 특징으로 하는 차동 장치.
59. 제 57 또는 58 항에 있어서, 상기 미끄럼 부재는 상기 롤러의 직경 -50㎛ ∼+50㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
60. 제 57 ∼59 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 차동 제한 수단은, 상기 한 쌍의 디스크 플레이트에 회전차가 발생하면, 상기 케이싱 및 상기 디스크 플레이트에 접촉하면서 구르는 다수의 롤러와, 각 롤러를 둘레 방향으로 소정의 간격으로 구름 가능하게 유지하는 롤러 유지체로 이루어지며, 회전력에 따라 상기 롤러 유지체와 상기 케이싱 및 상기 디스크 플레이트와의 접촉 저항이 변동하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
61. 제 60 항에 있어서, 상기 롤러 유지체는 마찰 계수가 0.05∼0.3인 것을 특징으로 하는 차동 장치.
62. 제 60 항 또는 61 항에 있어서, 상기 롤러 유지체의 두께는 상기 롤러의 직경 -50㎛ ∼+50㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
63. (a) 외부로부터의 구동력에 의해 회전하는 케이싱과, (b) 서로 대향해서 상기 케이싱 내에 동축으로 배치된 한 쌍의 디스크 플레이트로, 대향면에는 일전 주기로 반경 방향 위치가 변동하도록 사행의 연속홈이 둘레방향으로 형성되는 디스크 플레이트와, (c) 양 디스크 플레이트가 대향하는 사행의 연속홈 내를 구르는 다수의 볼과, (d) 상기 케이싱과 같이 회전하고, 반경 방향으로 연장하는 다수의 가이드공을 가지고, 각 가이드공에 각 볼이 이동이 가능하게 수용되는 볼 홀더를 구비한 차동 장치에 있어서, 상기 케이싱은 제어용 작동 유체 공급계에 연결한 압력실을 가지고, 차량의 주행 상태에 따라 압력을 바꿔 상기 압력실에 작동 유체가 공급되며, 한층 상기 디스크 플레이트와 상기 케이싱이 압접되어 차동 제한력이 조절되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
64. 제 1 ∼13, 제 18 ∼22, 제 29∼36, 제 40 ∼42 및 제 45 ∼53 항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 차동 기어 케이스는 플랜지 부분에 상기 디스크 플레이트의 외경보다도 큰 내경의 암나사부를 갖고, 상기 케이스 커버는 상기 차동 기어 케이스의 암나사부에 대응하는 크기의 암나사부를 갖고, 상기 차동 기어 케이스의 암나사부와 상기 케이스 커버의 암나사부는 나사 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
65. 제 64 항에 있어서, 초기 차동 제한 토오크가 부여되도록 상기 차동 기어 케이스의 암나사부와 상기 케이스 커버의 암나사부가 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
66. 제 65 항에 있어서, 상기 초기 차동 제한 토오크는 상기 나사 결합의 죄임 토오크와 선형 관계에 있는 것을 특징으로 하는 차동 장치.
67. 제 64 항에 있어서, 상기 나사 결합부에 용접 및/또는 작은 나사 또는 핀을 박아 설치하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.