JP7828409B2 - ディスコネクタ装置 - Google Patents

ディスコネクタ装置

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Description

本発明は、四輪駆動または二輪駆動で動力切り替えが可能であり、差動制限が可能なディスコネクタ装置に関する。
一般に、ディスコネクタ装置は、ディファレンシャルアセンブリに装着されて、ディファレンシャルシャフトを走行状況に応じて分離したり連結して二輪駆動(2WD、Two Wheel Drive)と四輪駆動(4WD、Four Wheel Drive)に動力を切り替えることによって、不必要な動力損失を最小化することができる装置である。
従来のディスコネクタ装置は、ディファレンシャルアセンブリ、ディファレンシャルケースの内部に備えられる右側ディファレンシャルサイドギアと連結されたディスコネクタシャフト、右側車輪と連結されるディスコネクタハブ、およびディスコネクタシャフトとディスコネクタハブの動力を連結するか、または動力を遮断するディスコネクタスリーブを含む。ディスコネクタスリーブがディスコネクタシャフトのドッグギア部とディスコネクタハブのドッグギア部に同時に噛合されると、モータまたはエンジンなどといった入力部と車輪などといった出力部の動力が連結されて、四輪駆動(4WD、Four Wheel Drive)が行われることができる。ディスコネクタスリーブがディスコネクタハブの方に移動して、ディスコネクタシャフトのドッグギア部とディスコネクタハブのドッグギア部の噛合状態が解除されると、モータまたはエンジンなどといった入力部と車輪などといった出力部の動力が遮断されて、二輪駆動(2WD、Two Wheel Drive)が行われることができる。
しかしながら、従来のディスコネクタ装置は、モータの作動によってボールスクリューシャフト、フォーク、およびディスコネクタスリーブが連動して作動し、ディスコネクタスリーブの作動によってディスコネクタシャフトとディスコネクタハブが連結される複雑な作動構造のため、車の全長が大きくなり、車の空間をたくさん占めて、車の重量および車の装着性に不利であった。また、四輪駆動車の補助駆動輪がディスコネクティングされる二輪駆動の場合、入力部の回転が止められてファイナルギアが止められ、ディスコネクタシャフトとディスコネクタハブが分離された状態で、車の高速、直進走行時に、左側ディファレンシャルサイドギアの回転によるディファレンシャルピニオンギアが高速回転する高差動(High Differential)が発生し、これにより騷音、振動が発生した。
大韓民国公開特許公報第10-2017-0123869号(2017.11.09.公開)
前述の問題を解決するために、本発明は、スリーブの第1作動によって、第1クラッチリングの第1クラッチ部がケースの第3クラッチ部に噛合されて四輪駆動が行われるか、スリーブの第2作動によって、第1クラッチ部と第3クラッチ部との噛合状態で第2クラッチリングの第2クラッチ部が一側サイドギアの第4クラッチ部に噛合されて、差動制限が行われることができるようにした、ディスコネクタ装置を提供することを目的とする。
前述の目的を達するために、本発明は、ケース;外径部に第1クラッチ部を備える第1クラッチリング;および一側端部が前記第1クラッチリングと連結され、前記ケースの内部に装着される一側サイドギアに向かう一側に第2クラッチ部が備えられ、他側外径部にスリーブが結合される第2クラッチリング;を含み、前記スリーブと連結されたアクチュエータ装置の第1作動による前記スリーブの第1作動によって、前記第2クラッチリングと連結された前記第1クラッチリングが前記ケースの内部に挿入されながら、前記第1クラッチ部が前記ケースの一側内径部に備えられる第3クラッチ部に噛合されて、四輪駆動が行われることを特徴とするディスコネクタ装置を提供する。
また、前記第1クラッチ部と前記第3クラッチ部との噛合状態で、前記アクチュエータ装置の第2作動による前記スリーブの第2作動によって、前記第2クラッチリングが前記一側サイドギアの方向に移動しながら、前記第2クラッチ部が前記一側サイドギアの一側に備えられる第4クラッチ部に噛合されて、差動制限が行われることができる。
また、前記第1クラッチリングは、一側で前記スリーブに向かって延長されるスペーサによって前記スリーブと連結されることができる。
また、前記第1クラッチ部と前記第3クラッチ部はスプラインクラッチで構成され、前記第2クラッチ部と前記第4クラッチ部はドッグクラッチで構成され得る。
また、前記ケースの内部にサポートリングが備えられ、前記サポートリングの内部にピニオンギアが備えられ、前記ピニオンギアは、両側に備えられる前記一側サイドギアおよび他側サイドギアと噛合されることができる。
また、前記第1クラッチリングの内径部に第1ギア部が形成され、前記第1ギア部は前記サポートリングの一側外径部に備えられる第2ギア部に噛合されることができる。
また、前記スリーブはフォークと連結され、前記フォークは前記アクチュエータ装置の移送ナットに備えられてもよい。
また、前記アクチュエータ装置は、ハウジング;前記ハウジングに結合されるモータ;および前記モータと連結されるボールスクリューシャフト;を含み、前記移送ナットは、前記ボールスクリューシャフトに結合されて、前記ハウジングの内部に装着されたガイドレールに案内されながら、前記ボールスクリューシャフトに沿って移動可能であり、前記フォークは、前記移送ナットから前記ハウジングの開放部を介して前記スリーブ方向に延長されて、前記ケースの貫通孔を介して前記ケースの内部の前記スリーブと連結されることができる。
また、前記ガイドレールは、一側端部に結合される弾性部材によって弾性支持され、前記弾性部材は、一側端部が前記ハウジングの溝に挿入され、他側端部は前記ガイドレールに備えられた係止突起に係止されるように組み立てられることができる。
また、前記ケースの外側に動力伝達部材が備えられてもよい。
また、前記動力伝達部材はリングギアであり、動力発生装置から伝達される動力を前記ケースに伝達することができる。
また、前記動力発生装置は、エンジンまたは駆動モータであってもよい。
発明の效果
本発明は、スリーブの第1作動によって、第1クラッチリングの第1クラッチ部がケースの第3クラッチ部に噛合されて、四輪駆動が行われることができる。
また、本発明は、スリーブの第2作動によって、第1クラッチ部と第3クラッチ部との噛合状態で、第2クラッチリングの第2クラッチ部が一側サイドギアの第4クラッチ部に噛合されて、差動制限が行われることができる。
また、本発明は、第2クラッチ部と第4クラッチ部との噛合解除および第1クラッチ部と第3クラッチ部との噛合解除による二輪駆動モードで走行する際に惰力走行する補助駆動輪の場合、2つのサイドギアおよび4つのピニオンギアを含むディファレンシャルギアセットを支持するサポートリングが一緒に回転することによって、従来の高差動による騷音問題を解決することができる。
また、本発明は、アクチュエータ装置のモジュール化によって、組立性および修理が容易になり、不良率を減少させることができる。
また、本発明は、全長を大幅に縮小することができ、これにより、重量およびパッケージング搭載性を大幅に向上させることができる。
また、本発明は、従来のディスコネクタシャフトなどといった部品を削除することができ、アクチュエータ装置のモジュール化によって、部品数が減少されて、空間性、重量、コストの面で有利である。
また、本発明は、アクチュエータ装置のモジュール化により、組立工程を単純化することができる。
また、本発明は、アクチュエータ装置のモジュール化により、第1クラッチリング、サポートリングの搭載空間さえ確保すれば、すべての減速器に装着できるので、開発期間の短縮および高い汎用性を提供することができる。
本発明の好ましい一実施形態によるディスコネクタ装置の側断面図である。 本発明の好ましい一実施形態による二輪駆動状態を示す図面である。 本発明の好ましい一実施形態による四輪駆動状態を示す図面である。 本発明の好ましい一実施形態による差動制限状態を示す側面図である。 本発明の好ましい一実施形態による差動制限状態を示す斜視図である。
以下、本発明の好ましい実施形態を添付された図面を参照して詳しく説明する。まず、各図面の構成要素に参照符号を付ける際において、同じ構成要素に対してはたとえ他の図面上に表示されてもできるだけ同じ符号を付けるようにしていることに留意すべきである。また、本発明を説明する際において、係わる公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にする虞があると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。以下、本発明の好ましい実施形態を説明するが、本発明の技術的思想はこれに限定されたり制限されず、当業者によって変形されて多様に実施され得ることは勿論である。
本発明は、内燃機関車(ICE、Internal Combustion Engine)、ハイブリッド車(HEV、Hybrid Electric Vehicle)、電気自動車(EV、Electric Vehicle)などといった車に適用し得る。
図1は、本発明の好ましい一実施形態によるディスコネクタ装置の側断面図であり、図5は、本発明の好ましい一実施形態による差動制限状態を示す斜視図である。
図1および5に示すように、本発明は、ケース110、四輪駆動(4WD、Four Wheel Drive)のための第1クラッチリング130、および差動制限のための第2クラッチリング140を含むことができる。
ケース110は、内部にサポートリング120、ピニオンギア153、ピニオンギア153と噛合される一側サイドギア151と他側サイドギア152が装着されることができる。
ケース110の外側にリングギア(ring gear)などといった動力伝達部材180が備えられてもよい。動力伝達部材180にエンジンまたは駆動モータなどといった動力発生装置(図示せず)の動力が伝達されることができる。動力伝達部材180に伝達された動力はケース110に伝達されることができる。
第1クラッチリング130は、第1クラッチ部131を含むことができ、第1クラッチ部131は、第1クラッチリング130の外径部に備えられてもよい。
第2クラッチリング140は、第2クラッチ部142を含むことができ、第2クラッチ部142は、第2クラッチリング140の一側サイドギア151に向かう一側に備えられてもよい。
例えば、第2クラッチ部142は、ドッグクラッチ(dog clutch)で構成され得る。
第1クラッチ部131は、ケース110の一側内径部に備えられる第3クラッチ部113に噛合されることができる。第2クラッチ部142は、一側サイドギア151の一側に備えられる第4クラッチ部151aに噛合されることができる。
例えば、第1クラッチ部131と第3クラッチ部113は、スプラインクラッチ(spline clutch)で構成され、第2クラッチ部142と第4クラッチ部151aは、ドッグクラッチ(dog clutch)で構成され得る。
第1クラッチリング130はスペーサ170によってスリーブ160と連結されることができる。
第2クラッチリング140は、一側端部がスリーブ160、スペーサ170を貫通して第1クラッチリング130と連結されることができる。
スリーブ160は第2クラッチリング140の外径部に結合されることができる。スリーブ160は第2クラッチリング140と連結されることができる。スリーブ160の移動作動の時、スリーブ160とともに第1クラッチリング130と第2クラッチリング140が噛合方向に移動することができる。
サポートリング120の内部にピニオンギア153が装着されることができる。ピニオンギア153は両側に備えられる一側サイドギア151および他側サイドギア152と噛合されることができる。
アクチュエータ装置200の第1作動によって、スリーブ160の第1作動が行われることができる。
スリーブ160は、第1作動時に設定された第1ストロークSTだけ移動しながら、第2クラッチリング140と連結された第1クラッチリング130をケース110の内径部に備えられる第3クラッチ部113の方向に移動させることができる。
スリーブ160の第1作動によって、第1クラッチリング130がケース110の内部に挿入されながら、第1クラッチリング130の第1クラッチ部131がケース110の第3クラッチ部113に噛合されることができる。これにより、四輪駆動が行われることができる。
アクチュエータ装置200の第2作動によって、スリーブ160の第2作動が行われることができる。
スリーブ160は、第2作動時に設定された第2ストロークだけ移動しながら、第2クラッチリング140を一側サイドギア151の第4クラッチ部151aの方向に移動させることができる。
第2クラッチリング140は、スリーブ160によって一側サイドギア151の第4クラッチ部151aの方向に移動しながら、第2クラッチ部142が第4クラッチ部151aに噛合されることができる。これにより、差動制限が行われることができる。
スリーブ160はフォーク270と連結されることができる。フォーク270はアクチュエータ装置200の移送ナット250に備えられてもよい。
アクチュエータ装置200は、ハウジング210、モータ220、およびボールスクリューシャフト230を含むことができる。モータ220はハウジング210に結合されることができる。ボールスクリューシャフト230はモータ220と連結されて、モータ220の駆動によって回転することができる。
ボールスクリューシャフト230は、ハウジング210の内部でベアリング(bearing)などのような支持部材によって回転可能に支持されることができる。
移送ナット250は、ハウジング210の内部に備えられてもよい。移送ナット250は、ボールスクリューシャフト230に結合されて、ハウジング210の内部に装着されたガイドレール260に案内されながら、ボールスクリューシャフト230の回転作動時にボールスクリューシャフト230に沿って移動することができる。
ガイドレール260の一側に弾性部材Sが結合されることができる。例えば、弾性部材Sはリターンスプリングであってもよい。弾性部材Sは、ガイドレール260を弾性支持することができる。
弾性部材Sの一側は、ハウジング210の溝212に挿入されることができる。弾性部材Sの他側は、ガイドレール260に備えられる係止突起261に係止されるように組み立てられることができる。
フォーク270は、移送ナット250からハウジング210の開放部211を介してスリーブ160の方向に延長されることができる。フォーク270は、ケース110の貫通孔114を介してケース110の内部に位置するスリーブ160と連結されることができる。フォーク270はケース110の貫通孔114内で移動することができる。
第1クラッチリング130の内径部に第1ギア部132が備えられてもよい。第1ギア部132はサポートリング120の一側外径部に備えられる第2ギア部121に噛合されることができる。
次は、本発明の四輪駆動時の作動について説明する。
図2は、本発明の好ましい一実施形態による二輪駆動状態を示す図面であり、図3は、本発明の好ましい一実施形態による四輪駆動状態を示す図面である。
図1~図3のように、第1クラッチリング130の第1クラッチ部131とケース110の第3クラッチ部113が噛合解除された二輪駆動(2WD、Two Wheel Drive)状態で、アクチュエータ装置200のモータ220の駆動によってボールスクリューシャフト230が回転して、移送ナット250が噛合方向に移動することができる。
移送ナット250が移動するにつれて、移送ナット250と一体に構成されたフォーク270がスリーブ160を移動させることができる。
具体的には、アクチュエータ装置200の第1作動によって、スリーブ160が第1作動をしながら、予め設定された第1ストロークだけ移動することができる。
スリーブ160が第1作動をしながら、第1ストロークだけ移動することによって、第2クラッチリング140と連結された第1クラッチリング130がスリーブ160によってケース110の第3クラッチ部113の方向に移動することができる。
第1クラッチリング130がケース110の第3クラッチ部113の方向に移動しながら、第1クラッチリング130の第1クラッチ部131がケース110の第3クラッチ部113に噛合されることができる。これにより、四輪駆動(4WD、Four Wheel Drive)が行われることができる。
例えば、スペーサ170の一側サイドギア151に向かう一側端部の内径部にスプラインを形成し、一側サイドギア151の外径部をスプラインで形成して、スペーサ170の内径部と一側サイドギア151の外径部をスプラインSPに噛合されるようにすることができる。
四輪駆動(4WD、Four Wheel Drive)の時、エンジンまたは駆動モータなどといった動力発生装置(図示せず)の動力は、動力伝達部材180に伝達されることができる。
動力発生装置(図示せず)の動力は動力伝達部材180を経てケース110に伝達されることができる。ケース110の回転によって、サポートリング120が回転することができる。
サポートリング120は、第1クラッチリング130に向かう一側外径部に備えられる第2ギア部121が第1クラッチリング130の内径部に備えられる第1ギア部132に噛合された状態で、ケース110とともに回転することができる。
サポートリング120がケース110とともに回転することによって、動力はピニオンギア153と噛合された一側サイドギア151および他側サイドギア152に伝達されて、一側サイドギア151および他側サイドギア152が回転することができる。
一側サイドギア151と他側サイドギア152が回転することによって、動力は一側サイドギア151および他側サイドギア152と連結された両側補助駆動輪(図示せず)に伝達されて、両側補助駆動輪(図示せず)が回転することができる。これにより、主駆動輪(図示せず)はもちろん、補助駆動輪(図示せず)に動力伝達装置(図示せず)の動力が伝達される四輪駆動が行われることができる。
次は、本発明の差動制限時の作動について説明する。
図4は、本発明の好ましい一実施形態による差動制限状態を示す側面図である。
図1、4、および5のように、第1クラッチ部131が第3クラッチ部113に噛合された状態で、アクチュエータ装置200の第2作動によってスリーブ160が第2作動をしながら、予め設定された第2ストロークだけ移動することができる。
スリーブ160が第2作動をしながら第2ストロークだけ移動することによって、スリーブ160と連結される第2クラッチリング140が一側サイドギア151の第4クラッチ部151aの方向に移動することができる。
第2クラッチリング140がサイドギア151の第4クラッチ部151aの方向に移動しながら、第2クラッチリング140の第2クラッチ部142が一側サイドギア151の第4クラッチ部151aに噛合されるようにすることができる。これにより、差動制限が行われることができる。
例えば、差動状態で、車の一方の駆動輪が泥沼などのような悪路にはまり込んだ場合、左、右駆動輪が受ける回転抵抗が異なるため、一側サイドギア151と他側サイドギア152の間に相対的な速度差が発生し、これにより悪路にはまり込んだ駆動輪が空回して悪路からの脱出が不可能になる。
しなしながら、本発明は、第1クラッチ部131が第3クラッチ部113に噛合され、第2クラッチ部142が第4クラッチ部151aに噛合された差動制限状態で、一側サイドギア151と他側サイドギア152が同じ速度で回転するので、一方の駆動輪が泥沼などのような悪路にはまり込んでも悪路から簡単に脱出することができる。
次は、本発明の二輪駆動時の作動について説明する。
図1および2のように、第1クラッチ部131と第3クラッチ部113との噛合および第2クラッチ部142と第4クラッチ部151aとの噛合状態で、アクチュエータ装置200の作動によって、スリーブ160が噛合解除方向に移動することができる。
スリーブ160が噛合解除方向に移動することによって、スリーブ160と連結される第2クラッチリング140が噛合解除方向に移動し、第2クラッチリング140と連結された第1クラッチリング130も噛合解除方向に移動することができる。
第1クラッチリング130と第2クラッチリング140が噛合解除方向に移動することによって、第1クラッチ部131と第3クラッチ部113との噛合が解除され、第2クラッチ部142と第4クラッチ部151aとの噛合が解除されることができる。これにより、二輪駆動(2WD、Two Wheel Drive)が行われることができる。
二輪駆動の時、両側補助駆動輪(図示せず)は惰力走行(coasting)をし、両側補助駆動輪の回転力は一側サイドギア151と他側サイドギア152に伝達されて、一側サイドギア151と他側サイドギア152が回転することができる。
一側サイドギア151および他側サイドギア152がピニオンギア153と噛合状態で回転することによって、サポートリング120も一側サイドギア151および他側サイドギア152とともに回転することができる。
サポートリング120がケース110の内部で自在に回転することによって、補助駆動輪(図示せず)は惰力走行をし、主駆動輪のみ(図示せず)で走行する二輪駆動(2WD、Two Wheel Drive)走行が行われることができる。
例えば、電気自動車は、高い回転数で車を運行するため、不可避的に高差動騷音が発生するが、本発明は、ケース110の内部でサポートリング120が回転することによって、従来の高差動騷音発生問題を解決することができる。
以上の説明は、本発明の技術的思想を例示的に説明したことに過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正、変更および置換が可能であるはずである。よって、本発明に開示された実施形態および添付された図面は、本発明の技術的思想を限定するためではなく説明するためのものであり、このような実施形態および添付された図面によって本発明の技術的思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、特許請求範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にあるすべての技術的思想は、本発明の権利範囲に含まれることに解釈されるべきである。
110 ・・・ケース
113 ・・・第3クラッチ部
114 ・・・貫通孔
120 ・・・サポートリング
121 ・・・第2ギア部
130 ・・・第1クラッチリング
131 ・・・第1クラッチ部
132 ・・・第1ギア部
140 ・・・第2クラッチリング
142 ・・・第2クラッチ部
151 ・・・一側サイドギア
151a ・・・第4クラッチ部
152 ・・・他側サイドギア
153 ・・・ピニオンギア
160 ・・・スリーブ
170 ・・・スペーサ
180 ・・・動力伝達部材
200 ・・・アクチュエータ装置
210 ・・・ハウジング
211 ・・・開放部
212 ・・・溝
220 ・・・モータ
230 ・・・ボールスクリューシャフト
250 ・・・移送ナット
260 ・・・ガイドレール
261 ・・・係止突起
270 ・・・フォーク
S ・・・弾性部材

Claims (11)

  1. ケース;
    外径部に第1クラッチ部を備える第1クラッチリング;および
    一側端部が前記第1クラッチリングと連結され、前記ケースの内部に装着される一側サイドギアに向かう一側に第2クラッチ部が備えられ、他側外径部にスリーブが結合される第2クラッチリング;
    を含み、
    前記ケースの内部にサポートリングが備えられ、
    前記第1クラッチリングの内径部に第1ギア部が形成され、
    前記スリーブと連結されたアクチュエータ装置の第1作動による前記スリーブの第1作動によって、前記第2クラッチリングと連結された前記第1クラッチリングが前記ケースの内部に挿入されながら、前記第1クラッチ部が前記ケースの一側内径部に備えられる第3クラッチ部に噛合され、前記第1ギア部が前記サポートリングの一側外径部に備えられる第2ギア部に噛合されて、四輪駆動が行われる、
    ことを特徴とするディスコネクタ装置。
  2. 前記第1クラッチ部と前記第3クラッチ部との噛合状態で、前記アクチュエータ装置の第2作動による前記スリーブの第2作動によって、前記第2クラッチリングが前記一側サイドギアの方向に移動しながら、前記第2クラッチ部が前記一側サイドギアの一側に備えられる第4クラッチ部に噛合されて、差動制限が行われる、
    ことを特徴とする、請求項1に記載のディスコネクタ装置。
  3. 前記第1クラッチリングは、
    一側で前記スリーブに向かって延長されるスペーサによって前記スリーブと連結される、ことを特徴とする、請求項1に記載のディスコネクタ装置。
  4. 前記第1クラッチ部と前記第3クラッチ部はスプラインクラッチで構成され、
    前記第2クラッチ部と前記第4クラッチ部はドッグクラッチで構成される、
    ことを特徴とする、請求項2に記載のディスコネクタ装置。
  5. 前記サポートリングの内部にピニオンギアが備えられ、前記ピニオンギアは両側に備えられる前記一側サイドギアおよび他側サイドギアと噛合される、
    ことを特徴とする、請求項1に記載のディスコネクタ装置。
  6. 前記スリーブはフォークと連結され、前記フォークは前記アクチュエータ装置の移送ナットに備えられる、ことを特徴とする、請求項1に記載のディスコネクタ装置。
  7. 前記アクチュエータ装置は、
    ハウジング;
    前記ハウジングに結合されるモータ;および
    前記モータと連結されるボールスクリューシャフト;
    を含み、
    前記移送ナットは、前記ボールスクリューシャフトに結合されて、前記ハウジングの内部に装着されたガイドレールに案内されながら前記ボールスクリューシャフトに沿って移動可能であり、前記フォークは、前記移送ナットから前記ハウジングの開放部を介して前記スリーブ方向に延長されて、前記ケースの貫通孔を介して前記ケースの内部の前記スリーブと連結される、
    ことを特徴とする、請求項6に記載のディスコネクタ装置。
  8. 前記ガイドレールは、一側端部に結合される弾性部材によって弾性支持され、前記弾性部材は、一側端部が前記ハウジングの溝に挿入され、他側端部は前記ガイドレールに備えられた係止突起に係止されるように組み立てられる、
    ことを特徴とする、請求項7に記載のディスコネクタ装置。
  9. 前記ケースの外側に動力伝達部材が備えられる、
    ことを特徴とする、請求項1に記載のディスコネクタ装置。
  10. 前記動力伝達部材は、リングギアであり、動力発生装置から伝達される動力を前記ケースに伝達する、
    ことを特徴とする、請求項9に記載のディスコネクタ装置。
  11. 前記動力発生装置は、
    エンジンまたは駆動モータである、
    ことを特徴とする、請求項10に記載のディスコネクタ装置。
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