KR20010066667A - Limited slip differential - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 좌우측 차륜에 걸리는 마찰력에 따라 회전속도를 다르게 하는 차동장치의 차동작용을 제한하여 바퀴의 공회전을 방지하는 차동제한장치에 관한 것으로서, 특히 유압을 이용하여 피니언 기어의 자전을 제한함으로써 차동장치를 일체화시켜 차동제한 기능을 수행하는 차동제한장치에 관한 것이다.The present invention relates to a differential limiting device for preventing the idle of the wheel by limiting the differential action of the differential device that changes the rotational speed according to the frictional force applied to the left and right wheels, in particular by limiting the rotation of the pinion gear by using hydraulic pressure The present invention relates to a differential limiting device that integrates the differential limiting function.
일반적으로 차동제한장치는 차동장치의 주변에 설치되어 차동장치의 차동작용을 제한하여 바퀴가 공회전되는 것을 방지하게 된다. 차동제한장치는 보통 비스코스 커플링 방식과 다판 클러치 방식이 주로 사용되고 있으며, 도 1에는 일반적인 다판 클러치 방식의 차동제한장치가 도시되어 있다.In general, a differential limiter is installed around the differential to limit the differential action of the differential to prevent the wheels from idling. The differential limiting device is usually mainly used a viscose coupling method and a multi-plate clutch method, Figure 1 shows a differential limiting device of a general multi-plate clutch method.
도 1과 도 2에 도시된 차동제한장치는 입력축(20)에 의해 회전되는 링기어(11)가 형성된 디프케이스(10)와, 상기 디프케이스(10)의 내부에 설치되고 양측 차륜과 연결된 액슬 샤프트(17a)(17b)에 각각 삽입된 2개의 사이드 기어(14)와, 상기 디프케이스(10)에 고정된 피니언 샤프트(13)에 회전자재하게 결합되고 상기 사이드 기어에 동시에 치합되어 회전되는 피니언 기어(12)와, 소정의 압력이 걸려 있는 상태로 상기 사이드 기어(14) 사이에 설치된 프리로드 스프링(16)과, 이너 플레이트는 사이드 기어(14)측에 결합되고 아우터 플레이트는 상기 디프케이스(10)의 내측에 결합되어 양자간에 회전차가 발생될 경우 프리로드 스프링(16)에 의해 이너 플레이트와 아우터 플레이트가 밀착되어 차동작용을 제한하는 다판클러치(15)로 구성되어 있다.1 and 2 have a deep case 10 having a ring gear 11 rotated by an input shaft 20 and an axle installed inside the deep case 10 and connected to both wheels. Two pinions which are respectively inserted into the shafts 17a and 17b and a pinion which is rotatably coupled to the pinion shaft 13 fixed to the deep case 10 and are simultaneously engaged with and rotated to the side gears. The gear 12, the preload spring 16 provided between the side gear 14 while a predetermined pressure is applied, and the inner plate are coupled to the side gear 14 side, and the outer plate is the deep case ( The inner plate and the outer plate are coupled by the preload spring 16 to the inner plate and the outer plate when the rotation difference is generated between the two inner plates 10, and is configured of the multi-plate clutch 15 to limit the differential action.
상기와 같이 구성된 종래의 차동제한장치는 양측 바퀴에 걸리는 저항력에 차이가 발생될 경우 차동작용을 한 후 다판 클러치가 차동작용을 제한하여 구동력을 회복하도록 하고 있다.In the conventional differential limiting device configured as described above, when a difference occurs in the resistance force applied to both wheels, the multi-plate clutch restricts the differential action to recover the driving force after the differential action.
양측 바퀴에 걸리는 저항력이 동일할 경우 입력축(20)에 의해 링기어(11)가 회전됨으로써 디프케이스(10)가 회전되고, 양측 사이드 기어(14)는 피니언 기어(12)와 치합되어 디프케이스(10)와 일체로 회전된다. 따라서, 양측 사이드 기어(14)에 결합된 액슬 샤프트(17)(17b)에 동일한 구동력이 전달되어 양측 차륜은 동일한 속도로 회전된다.If the resistance on both wheels is the same, the ring case 11 is rotated by the input shaft 20 so that the deep case 10 is rotated, and both side gears 14 are engaged with the pinion gear 12 to form a deep case ( 10) rotates integrally with Accordingly, the same driving force is transmitted to the axle shafts 17 and 17b coupled to both side gears 14 so that both wheels are rotated at the same speed.
만약, 차량의 선회시와 같이 양측 차륜에 걸리는 저항력에 차이가 발생되면 차동 작용에 따라 양측 바퀴의 회전속도가 달라지게 된다. 즉, 안쪽 차륜에 연결된 사이드 기어(14)가 회전 토크를 피니언 기어(12)를 통해 다른 차륜의 사이드 기어(14)에 전달함으로써 바깥쪽 차륜의 회전속도는 빨라지고, 안쪽 차륜의 회전 속도는 감소하게 된다. 따라서, 차량은 안쪽 차륜을 기준으로 선회하여 주행하는 것이다.If a difference occurs in the resistance applied to both wheels, such as when the vehicle is turning, the rotation speed of both wheels is changed according to the differential action. That is, the side gear 14 connected to the inner wheel transmits the rotational torque to the side gear 14 of the other wheel via the pinion gear 12 so that the rotation speed of the outer wheel becomes faster and the rotation speed of the inner wheel decreases. do. Therefore, the vehicle is traveling by turning on the inside wheel.
이러한 차동장치의 존재는 자동차가 커브를 돌 때는 필요한 장치이나 주행에 지장을 주기도 한다. 예를 들면 주행하다가 한쪽 바퀴가 진흙탕에 바진 경우 한쪽 바퀴는 노면의 저항을 받고 진흙탕에 바진 바퀴는 저항을 받지 않으므로 노면족의 바퀴에는 동력이 전달되지 않고 진흙탕에 빠진 바퀴만 공전하게 되어 자동차는 주행할 수 없게 된다. 이와 같은 경우에는 차동 장치의 작동을 멈추게만 하면 진흙탕을 쉽게 빠져 나올 수 있으며, 이를 위하여 차동장치의 작동을 정지시킬 수 있는 차동제한장치가 구비되어 있다.The presence of these differentials can impede the driving and necessary equipment for the vehicle to curve. For example, if one wheel is stuck in the mud while driving, one wheel receives resistance from the road, and the wheels in the mud do not receive power, so the wheels of the road do not transmit power. You will not be able to. In such a case, it is possible to easily get out of the mud simply by stopping the operation of the differential device, for this purpose is provided with a differential limiting device that can stop the operation of the differential device.
주행 도중 양측 바퀴에 걸리는 저항이 달라져 경우 좌우측 사이드 기어의 회전수가 달라지는 경우에는 다판 클러치가 차동제한 작용을 통해 양측 바퀴가 동일한 속도로 회전되게 한다. 이러한 차동제한 작용을 도 2에 도시된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.When the resistance of both wheels is changed while driving, when the number of rotations of the left and right side gears is changed, the multi-plate clutch causes the two wheels to rotate at the same speed through the differential limiting action. This differential limiting operation will be described with reference to the drawings shown in FIG. 2.
도 2에서 우측 차륜의 저항이 적고 좌측보다 빠르게 회전된다면, 우측 액슬 샤프트(17b)의 회전이 가장 빠르고, 디프케이스(10)가 그 다음으로 빠르며 좌측 액슬 샤프트(17a)의 회전이 가장 느리게 된다. 이 경우 보통의 차동 기어에서는 링기어(11)의 회전력이 좌우측 액슬 샤프트(17a)(17b)에 동일하게 분배되나, 차동제한장치가 구비된 경우에는 좌우의 다판 클러치(15)가 프리로드 스프링(16)의 탄성력에 의해 작동됨으로써 좌우측 액슬 샤프트(17a)(17b)에 대하여 각기 다른 회전력을 분배하게 된다. 즉, 회전이 빠른 우측 액슬 샤프트(17b)가 다판 클러치(15)를 거쳐 디프케이스(10)를 구동하게 되므로, 회전력은 좌측 액슬 샤프트(17a)에 플러스가 된다. 따라서, 좌측 액슬 샤프트(17a)가 회전되어 양측 차륜이 거의 동일한 속도로 회전되게 하고, 그에 따라 자동차는 진흙탕에서 빠져 나오기가 쉬워진다.In FIG. 2, if the resistance of the right wheel is less and rotates faster than the left side, the rotation of the right axle shaft 17b is the fastest, the deep case 10 is next faster and the rotation of the left axle shaft 17a is the slowest. In this case, in the ordinary differential gear, the rotational force of the ring gear 11 is equally distributed to the left and right axle shafts 17a and 17b. However, when the differential limiting device is provided, the left and right multi-plate clutches 15 have a preload spring ( By being operated by the elastic force of 16, different rotational forces are distributed to the left and right axle shafts 17a and 17b. That is, since the right axle shaft 17b that rotates quickly drives the deep case 10 via the multi-plate clutch 15, the rotational force is positive to the left axle shaft 17a. Thus, the left axle shaft 17a is rotated so that both wheels are rotated at about the same speed, thereby making it easier for the automobile to exit the mud.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 차동제한장치는 프리로드 스프링을 통해 항상 예압을 주고 있으므로 회전차가 발생될 때 부드러운 구동이 어렵고 다판 클러치의 마찰 플레이트 간의 슬립 노이즈가 발생되는 문제점이 있다.However, the conventional differential limiting device configured as described above has a problem in that smooth driving is difficult when slippage is generated and slip noise is generated between the friction plates of the multi-plate clutch because a preload spring always gives a preload.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 양측 사이드 기어에 설치된 오일 펌프 사이를 이동하는 오일의 압력으로 피니언 기어의 회전을 제한하여 차동제한 기능을 발휘하도록 함으로써, 그 구성을 보다 간단하게 하고 차동기능 및 차동제한기능을 부드럽게 수행할 수 있도록 한 차동제한장치를 구성하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, by limiting the rotation of the pinion gear to the pressure of the oil moving between the oil pump installed on both side gears to exhibit a differential limiting function, The purpose is to construct a differential limiting device that makes it simpler and smoother to perform differential and differential limiting functions.
도 1은 일반적인 다판 클러치 방식의 차동제한장치가 도시된 구성도,1 is a configuration diagram showing a differential limiting device of a general multi-plate clutch type;
도 2는 종래의 차동 제한 장치에서 동력 전달경로가 도시된 참고도,2 is a reference diagram showing a power transmission path in a conventional differential limiting device,
도 3은 본 발명에 의한 차동제한장치가 도시된 구성도이고,3 is a block diagram showing a differential limiting apparatus according to the present invention,
도 4는 본 발명의 요부 구성인 유압장치부가 개략적으로 도시된 도면,Figure 4 is a schematic view of the hydraulic unit is a main component of the present invention,
도 5는 본 발명의 요부 구성인 제동구의 사시도,5 is a perspective view of a braking port which is a main component of the present invention;
도 6은 차동시 유압장치부의 유압변화가 도시된 도면,6 is a view showing a hydraulic change in the hydraulic unit when differential;
도 7은 도 3의 "A"부 상세도로서, 차동제한시 유압에 의애 발생되는 피니언 록의 설명을 위한 참고도,FIG. 7 is a detailed view of part “A” of FIG. 3 and is a reference diagram for explaining a pinion lock generated due to hydraulic pressure during differential limiting.
도 8은 본 발명의 요부 구성인 사이드 기어의 보스부가 도시된 단면도이다.Fig. 8 is a sectional view showing the boss portion of the side gear which is the main part configuration of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
50 : 디프케이스 51a,51b : 사이드 기어50: deep case 51a, 51b: side gear
52a,52b : 피니언 기어 53 : 피니언 샤프트52a, 52b: pinion gear 53: pinion shaft
54a,54b : 오일펌프 55a,55b : 오일통로54a, 54b: oil pump 55a, 55b: oil passage
56 : 제동구 57 : 판 스프링56: braking port 57: leaf spring
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력축에 의해 회전되는 링기어가 형성된 디프케이스와, 상기 디프케이스의 내부에 설치되고 양측 차륜과 연결된 액슬 샤프트가 각각 삽입된 2개의 사이드 기어와, 상기 디프케이스에 고정된 피니언 샤프트에 회전자재하게 결합되고 상기 사이드 기어에 동시에 치합되어 회전되는 피니언 기어를 포함하는 차동장치에 있어서, 상기 사이드 기어의 보스부에 각각 설치된 오일펌프와, 일측 오일펌프의 토출구와 다른 오일펌프의 흡입구가 연결되도록 상기 디프케이스에 형성된 오일통로와, 상기 오일통로상에 설치되고 유압에 의해 이동되어 상기 피니언 기어의 자전을 제한하는 제동수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a deep case formed by a ring gear rotated by an input shaft, two side gears are respectively installed in the deep case and the axle shaft connected to both wheels, and the deep case A differential device comprising a pinion gear that is rotatably coupled to a pinion shaft fixed to the pinion gear, the pinion gear being rotated by being engaged with the side gear at the same time. And an oil passage formed in the deep case so that the inlet of the oil pump is connected, and a braking means installed on the oil passage and moved by hydraulic pressure to limit the rotation of the pinion gear.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 의한 차동제한장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 입력축에 의해 회전되는 링기어가 형성된 디프케이스(50)와, 상기 디프케이스(50)의 내부에 설치되고 양측 차륜과 연결된 액슬 샤프트가 각각 삽입된 제1, 제2 사이드기어(51a,51b)와, 상기 디프케이스(50)에 고정된 피니언 샤프트(53)에 회전자재하게 결합되고 상기 사이드 기어(51a,51b)에 동시에 치합되어 회전되는 제1, 제2 피니언 기어(52a,52b)와, 상기 제1, 제2 사이드 기어(51a,51b)의 보스부(51')에 각각 설치된 제1, 제2 오일펌프(54a,54b)와, 제1 오일펌프(54a)의 토출구와 제2 오일펌프(54b)의 흡입구가 연결되도록 상기 디프케이스(50)에 형성된 상측 오일통로(55a)와, 제2 오일펌프(54b)의 토출구와 제1 오일펌프(54a)의 흡입구를 연결하는 하측 오일통로(55b)와, 상기 오일통로(55a,55b)상에 설치되고 유압에 의해 이동되어 상기 피니언 기어(52a,52b)의 자전을 제한하는 제동구(56)와, 상기 피니언 기어(52a, 52b)와 제동구(56) 사이에 설치되어 상기 제동구(56)를 초기위치로 탄발시키고 양측 사이드 기어(51a,51b)의 회전차에 의해 발생되는 유압을 일부 흡수하는 판 스프링(57)으로 구성된다.The differential limiting device according to the present invention includes a deep case 50 having a ring gear rotated by an input shaft as shown in FIGS. 3 to 5, and an axle installed inside the deep case 50 and connected to both wheels. The shafts are rotatably coupled to the first and second side gears 51a and 51b and the pinion shafts 53 fixed to the deep case 50, respectively, and are simultaneously engaged with the side gears 51a and 51b. First and second pinion gears 52a and 52b which are rotated and rotated, and the first and second oil pumps 54a and 5b which are respectively provided on the boss portions 51 'of the first and second side gears 51a and 51b. 54b, the upper oil passage 55a formed in the deep case 50 and the second oil pump 54b so that the outlet of the first oil pump 54a and the inlet of the second oil pump 54b are connected. A lower oil path 55b connecting the discharge port and the suction port of the first oil pump 54a, and installed on the oil paths 55a and 55b. The brake port 56 is moved between the pinion gears 52a and 52b to limit the rotation of the pinion gears 52a and 52b, and is installed between the pinion gears 52a and 52b and the brake port 56. It is composed of a leaf spring (57) which is fired at a low pressure and partially absorbs the hydraulic pressure generated by the rotational difference between the side gears (51a, 51b).
상기 제동구(57)는 상기 피니언 기어에 접촉되는 부분의 단면적이 오일이 접촉되는 부분의 단면적에 비해 축소된 형태로 형성되며, 상기 피니언 기어(52a,52b)의 디프케이스(50)와의 접촉부에는 상기 제동구(56)가 삽입되는 요홈부(52')가 형성된다. 또, 상기 사이드 기어(51)의 보스부(51')는 도 8에 도시된 바와 같이 내주면에 액슬 샤프트가 삽입될 수 있도록 스플라인이 형성되고, 외주면에 오일펌프(54a, 54b)가 삽입될 수 있도록 평활부가 형성된다. 따라서, 사이드 기어(51a,51b)는 액슬 샤프트와 오일펌프(54a,54b)를 동시에 구동하게 된다.The brake port 57 has a cross-sectional area of the portion in contact with the pinion gear is reduced in shape compared to the cross-sectional area of the portion in contact with the oil, the contact portion with the deep case 50 of the pinion gear (52a, 52b) A recess 52 'into which the brake 56 is inserted is formed. In addition, the boss portion 51 ′ of the side gear 51 has a spline formed therein so that the axle shaft can be inserted into the inner circumferential surface, and oil pumps 54a and 54b can be inserted into the outer circumferential surface. So that a smooth portion is formed. Therefore, the side gears 51a and 51b drive the axle shaft and the oil pumps 54a and 54b simultaneously.
상기와 같이 구성된 본 발명의 차동제한장치는 오일의 압력을 이용하여 피니언 기어의 자전을 제한함으로써 차동제한 기능을 수행하게 된다.The differential limiting device of the present invention configured as described above performs the differential limiting function by limiting the rotation of the pinion gear by using the pressure of oil.
차량이 평탄한 도로를 직선 주행하는 경우에는 차동장치가 일체로 됨으로서 양측 차륜에 동일한 회전력이 인가된다. 이때, 제1 오일펌프(54a)에서 토출된 오일은 하측 오일통로(55b)를 통해 제2 오일펌프(54b)로 유입되고 제2 오일펌프(54b)에서 토출된 오일은 상측 오일통로(55a)를 통해 제1 오일펌프(55a)로 유입되므로, 오일의 순환과는 무관하게 차동장치는 정상적인 작동을 하게 된다.When the vehicle travels on a flat road in a straight line, the differential is integrated so that the same rotational force is applied to both wheels. At this time, the oil discharged from the first oil pump 54a flows into the second oil pump 54b through the lower oil passage 55b and the oil discharged from the second oil pump 54b is the upper oil passage 55a. Since the first oil pump (55a) through the flow, regardless of the circulation of the oil differential will be in normal operation.
차량이 선회하는 경우에는 양측 차륜에 걸리는 노면 마찰력이 달라지므로, 피니언 기어(52a,52b)가 공전과 동시에 자전하게 되고 양측 사이드 기어(51a,51b)의 회전속도가 달라지게 된다. 양측 사이드 기어(51a,51b) 사이에 회전차가 발생되면 두 오일펌프(54a,54b)의 흡입량 및 토출량이 달라지게 되어 오일통로(55a,55b)의 유압도 서로 상이하게 된다. 즉, 차량이 좌측으로 선회하는 경우 제2 사이드 기어(51b)의 회전속도가 제1 사이드 기어(51a)의 회전속도에 비해 커지게 되므로, 도 6에 도시된 바와 같이 제2 오일펌프(54b)의 오일 흡입량과 토출량은 증가하고 제1 오일펌프(54a)의 오일 흡입량과 토출량은 감소되어 하측 오일통로(55b)의 유압은 작아지고 상측 오일통로(55a)의 유압은 증대된다. 상측 오일통로(55a)에서 증대된 유압에 의해 제동구(56)가 제1 피니언 기어(52a)에 접근하나 판 스프링(57)의 탄성력에 의해 유압력이 상쇄되어 차량이 선회할 수 있게 된다.When the vehicle turns, since the road frictional force applied to both wheels is changed, the pinion gears 52a and 52b rotate at the same time as the revolution, and the rotational speeds of both side gears 51a and 51b are changed. When a rotation difference is generated between the side gears 51a and 51b, the suction and discharge amounts of the two oil pumps 54a and 54b are different, so that the oil pressures of the oil passages 55a and 55b are different from each other. That is, since the rotation speed of the second side gear 51b becomes larger than the rotation speed of the first side gear 51a when the vehicle turns to the left, the second oil pump 54b as shown in FIG. 6. The oil suction amount and discharge amount of the first oil pump 54a decrease and the oil suction amount and discharge amount of the first oil pump 54a decrease, so that the oil pressure of the lower oil passage 55b is reduced and the oil pressure of the upper oil passage 55a is increased. The brake port 56 approaches the first pinion gear 52a by the increased hydraulic pressure in the upper oil passage 55a, but the hydraulic force is canceled by the elastic force of the leaf spring 57 so that the vehicle can turn.
만약, 양측 차륜의 회전차가 매우 커서 일측 오일통로(54a 또는 54b)의 유압이 판 스프링(57)의 탄성력에 비해 커지게 되면, 제동구(56)에 의해 피니언 기어(52a 또는 52b)의 자전이 제한되어 차동제한 기능을 발휘하게 된다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 제동구(56)가 판 스프링(57)을 개재한 상태로 피니언기어(52a)에 압력을 가하여 제동력을 발생시키게 되고, 제동구(56)에 의한 피니언 기어 제동력이 양측 사이드 기어(51a,51b)간의 회전력 차이에 비해 커지게 되면 피니언 기어(52a)는 제동구(56)의 제동력에 의해 자전을 중지한다.If the rotation difference of both wheels is so large that the hydraulic pressure of one oil passage 54a or 54b becomes larger than the elastic force of the leaf spring 57, the rotation of the pinion gear 52a or 52b is caused by the brake opening 56. Limited to achieve differential limiting function. That is, as shown in FIG. 7, the brake port 56 applies the pressure to the pinion gear 52a with the leaf spring 57 interposed therebetween to generate a brake force, and the pinion gear braking force by the brake port 56. The pinion gear 52a stops rotating by the braking force of the brake opening 56 when it becomes large compared with the rotation force difference between these both side gears 51a and 51b.
피니언 기어(52a)의 자전이 중지되면 피니언 기어(52a,52b)와 양측 사이드 기어(51a,51b)가 일체화되므로 양측 차륜의 차동작용이 중지된다. 따라서, 험로탈출시 필요한 충분한 차동제한력을 얻을 수 있으며, 차동기능 또는 차동제한 기능을 부드럽게 수행할 수 있다.When the rotation of the pinion gear 52a is stopped, the pinion gears 52a and 52b and both side gears 51a and 51b are integrated, so that the differential action of both wheels is stopped. Therefore, it is possible to obtain a sufficient differential limiting force required when escaping the hum, and smoothly perform the differential function or the differential limiting function.
이와 같이, 본 발명의 차동제한장치는 구성이 매우 단순하여 제작 및 보수가 용이하고 부드러운 차동기능 및 차동제한 기능을 수행할 수 있는 이점이 있다.As such, the differential limiting device of the present invention has an advantage in that the configuration is very simple and easy to manufacture and repair, and may perform a soft differential function and a differential limiting function.
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