KR100404924B1 - 완전-잠금형 토크-반응성 차동 장치 - Google Patents

완전-잠금형 토크-반응성 차동 장치 Download PDF

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KR100404924B1
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Abstract

완전-잠금형 토크-반응성 차동 장치(fully-locking torque-responsive differential)가 한쪽 사이드 기어 상에 축방향으로 확장된 허브와 그러한 사이드 기어가 회전 가능하게 설치되어 있는 운반자 구멍(carrier bore)의 벽면 사이에 중심이 같게(concentrically) 배치된 환형 커플링 장치(annular coupling device)를 포함하고 있다. 축방향으로 배치 가능한 트리거 핀이 차동 장치의 하우징 외부에서 작동될 수 있으며, 이때 차동 장치의 하우징에는 운반자가 첫번째 위치 및 두번째 위치 사이에서 회전 가능하게 설치되어 있는데, 여기서 첫번째 및 두번째 위치란 각각 커플링 장치가 비잠금(열린) 상태가 되는 위치 및 잠금 상태가 되는 위치를 의미한다. 차량 작동자(vehicle operator)에 의하여 트리거 핀은 자동 또는 수동으로 조작될 수 있는데, 전기적, 유압식, 공압식 또는 케이블-작동되는 선형 변환 요소(linear shifting member)를 사용하여 차량 작동자(vehicle operator)에 의하여 트리거 핀은 자동 또는 수동으로 조작될 수 있으며, 이때 선형 변환 요소는 차동 장치의 하우징 내에 포함되어 있는 밀봉된 개구부를 통하여 연장되어 있다.

Description

완전-잠금형 토크-반응성 차동 장치{FULLY-LOCKING TORQUE-PROPORTIONING DIFFERENTIAL}
본 발명은 자동으로 또는 차량 작동자에 의해 수동으로 작동될 수 있는 잠금 장치들을 포함하는 헬리컬 피니언 유형의 토크-비례성 차동 장치에 관한 것이다(토크-비례성: 전달된 또는 적용된 토크에 비례하여 응답을 내는 특성).
헬리컬 기어 유형의 토크-비례성 차동 장치는 이전 기술에서 이미 널리 알려져 있는 바, 확인할 수 있는 여러 특허 기술들 중에서 몇 가지 살펴보면, 메이어스(Meyers)에 의한 특허(번호 3,706,239) 및 디세트(Disett)에 의한 특허(번호 4,625,585, 4,365,524, 4,625,585, 4,677,876, 4,751,853)가 있다.
수 년간에 걸쳐 이와 같은 유형의 차동 장치들을 사용함으로써, 구동 중인 바퀴들 중 하나에 회전에 의한 제어 불능 상태(spin-out condition)가 발생하는 경우를 고려하여, 구동되는 차축(車軸)의 축들을 서로 완전히 잠그기 위하여 자동으로 또는 차량의 운전자에 의해 수동으로 작동 가능한 잠금 장치들에 대한 필요성이 뚜렷이 대두되고 있다. 즉, 이것은 케이스에 있는 한 쪽 사이드 기어를 잠그거나 차축 하나를 잠금(일반적으로 이것은 수동 잠금 시스템에 의해 수행됨)으로써 달성될 수 있는 것이다.
또한, 축과 관련된 축 커플링(coupling) 혹은 연동 기술에 있어서는 자동차 경주자(raceway)를 포함하는 헬리컬 편도형(one-way) 클러치를 제공하는 방식 및 중심이 같게(concentrically) 배치된 한 쌍의 환형 커플링 요소들 사이의 환형 공간 내에 롤러 장치들을 배치시키는 방식도 알려져 있다. 예가 될 수 있는 그러한 커플링 클러치 장치들은 케르(Kerr)에 의해 공개된 특허 (번호 4,341,294 과 5,638,931)에서 공시된 바 있다.
본 발명에서는 각각 완전한 잠금 상태 및 비잠금 상태 사이에서 자동적으로 아니면, 작동자에 의해 수동으로 작동되는 한 차원 개선된 완전-잠금형 토크-반응성 차동 장치를 제공하고자 하였다(토크 반응성: 전달된 또는 적용된 토크에 '반응'하여 응답을 내는 특성).
이러한 관점에서, 본 발명의 주된 목적은 차동 장치의 회전형 케이싱에 대하여 주어진 사이드 기어를 자동 작동시키거나 혹은 수동으로 조작 가능한 커플링 장치를 포함하는 완전-잠금형 토크-반응성 차동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서 지향하고 있는 보다 세부적인 목적들을 살펴보면, 커플링 장치들이 주어진 제 1 측면 기어의 축방향으로-확장된 튜브형 허브 부위와 한 쪽 사이드 기어가 회전 가능하게 설치되어 있는 운반자의 구멍(bore) 원통형 벽 부위 사이에 중심이 같게(concentrically) 배치되어 있다. 그 내부에서 운반자가 회전하고 있는 차동 장치의 하우징 상에 설치된 비-회전 가능방식의 구동 장치(operating means)는 커플링 장치를 각각 잠금 상태로 맞물린 조건, 그리고 비잠금 상태로 맞물리지 않은 조건이 되도록 작동시킨다. 구동 장치에는 커플링 장치들을 각각 맞물리지 않은 운반자 및 맞물림시키는 운반자를 중심으로 첫번째 위치와 두번째 위치 사이에서 축방향으로 위치 이동이 가능한 작동용 트리거 핀이 포함되어 있다. 스프링 핀이 트리거 핀을 제 1 위치로 치우치게 하는 반면, 커플링 장치들은 통상 맞물리지 않은 상태가 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 커플링 장치에는 축방향으로 길게 나있는 구멍 형태의 내부 환형 요소(radially-slit inner annular member)가 있으며 대개 한 쪽 사이드 기어의 허브 부위 외부 주변부와 함께 마찰 맞물린 상태 하에서 맞물린 조건 쪽으로 축방향에서 내부를 향해 치우쳐져 있다. 이와 같은 경우에 있어서, 트리거 핀은 보통 인접한 내부 및 외부 커플링 요소들의 표면 사이에 포함되어 있는 마개로 고정된 개구부(keyed opening)로 트리거 핀의 끝을 효과적으로 삽입할 수 있도록 해 주는 방향에서 축방향으로 치우쳐져 있으므로, 커플링 요소들의 상대적인 각방향 위치 이동(relative angular displacement)을 방지해준다. 커플링 롤러들은 느슨한 상태에 있으며, 이때 내부의 커플링 요소는 자유롭게 연동된 사이드 기어 위에서 회전한다. 마개로 고정된 개구부로부터 핀을 제거시키기 위하여 트리거 핀이 축방향에서 반대 방향으로 위치 이동될 때, 커플링 요소들은 상대적으로 미소하게 각방향에서 위치 이동하여 롤러들이 함께 연동된 커플링 램프들에 까지 치켜 올라가게(ride up)하는 반면, 분리형 내부 커플링 요소는 축방향에서 내부로 압박된 상태로 연동된 사이드 기어와 함께 잠금 상태의 맞물린 조건을 이루게 되어, 결국 하우징과 함께 사이드 기어를 잠그게 된다. 발명의 두번째 실시예에 따르면, 외부 커플링 요소는 분리되어 탄성이 있게 축방향에서 바깥쪽으로 치우쳐져 있으며 치우쳐진 방향은 하우징 내에서 형성된 구멍의 벽과 함께 있는 마찰 맞물림부이다. 앞서 설명된 바와 같이, 커플링 요소들 사이에서 트리거 핀이 축방향으로 키자리 쪽을 향해 치우쳐져 있으므로 커플링 요소들이 비잠금 상태에서 잠금 상태로 상대적인 각방향 위치 이동을 하지 못하게 방지해준다.
기타 본 발명의 다른 목적과 이점은 함께 제시된 도면들과 함께 다음의 상세 설명을 검토함으로써 명확히 이해될 것이다.
도 1은 도 3의 선 1-1을 따라 취해진 본 발명에 따른 완전-잠금형 토크-비례성 차동 장치에 관한 첫번째 실시예의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취해진 단면도이다.
도 3과 4는 각각 도 1의 하우징 덮개 요소의 평면도 및 종단면도이다.
도 5는 도 1의 케이싱 끝 단면(casing end section)의 우측 끝(right-hand end)을 도시한 도면이다.
도 6과 6a는 맞물리지 않은 조건(disengaged condition)에 있을 때, 각각 도 1의 연동 장치(coupler mean)의 단면도 및 상세도를 도시한 것이다.
도 7과 7a는 맞물린 조건(engaged condition)에 있을 때, 각각 도 1의 연동 장치(coupler mean)의 단면도 및 상세도를 도시한 것이다.
도 8은 도 1의 트리거 링의 정면도를 원거리에서 도시한 것이고 도 9는 도 8의 선 9-9를 따라 취한 단면도이다.
도 10과 도 11은 각각 포크(fork)를 작동시키는 트리거 링의 정면도를 멀리서 도시한 도면 및 사시도이고, 도 12는 도 10의 선 12-12를 따라 취해진 단면도이다.
도 13 및 13a는 각각 도 1의 축(shaft)을 작동시키는 포크(fork)에 관한 측면도를 멀리서 도시한 것과 상세도이다.
도 14 및 15는 각각 도 1의 덮개 블럭 요소의 평면도 및 좌측 원격에서 바라본 도면을 도시한 것이고, 도 16은 도 14의 선 16-16을 따라 취해진 단면도이다.
도 17은 도 1의 지지용 클립(retaining clip)에 대한 평면도이고, 도 18은 도 17의 선 18-18을 따라 취해진 단면도이다.
도 19는 도 1의 축 밀봉 장치(shaft seal means)에 대한 단면도이다.
도 20은 도 1의 위치-감지 스위치(position-sensing switch)에 대한 사시도이다.
도 21은 본 발명에 따른 완전-잠금형 토크-반응성 차동 장치에 관한 두번째 실시예의 종단면도이다.
도 22 ~ 25는 각각 도 1과 도 21의 맞물림용 장치를 작동시키기 위한 공압 장치, 전기 장치, 유압 장치 및 케이블 장치, 그리고 맞물림용 장치들이 각각 맞물린 조건 및 맞물리지 않은 조건에 있을 때 도 6과 7의 장치들을 도시한 것이다.
< 도면의 주요한 부분을 표시하는 부호의 설명 >
2 토크 반응성 차동 장치(torque-responsive differential)
4 원통형 전달자(cylindrical carrier)
8 차동 장치(의) 하우징(differential housing)
10 회전축(axis of rotation)
12 구동 피니언(drive pinion)
14 링 기어(ring gear)
16 사이드 기어(side gear)
20 헬리컬 기어(helical gear)
24 출력 축 또는 차축(output shafts or axle)
34 커플링 장치(coupling means)
36 트리거 핀(trigger pin)
38 트리거 요소(trigger member)
48 작동 블럭(operating block)
52 부싱(bushing, 투관(套管) 즉, 베어링의 일종)
53 밀봉 장치(seal means)
58 선륜통(線輪筒) 장치(solenoid means)
59 헬리컬 압축 스프링(helical compression spring)
66 도체(conductor)
74 분지 회로 도체(branch circuit conductor)
82 환형 출력 요소(annular outer member)
84 키(key)
85 진입 장치(ramp means)
86 환형 내부 요소(annular inner member)
90 롤러 요소(roller members)
92 키 자리(key way)
우선 도 1부터 5까지 상세히 살펴보면, 본 발명에 따른 완전-잠금형 토크-반응성 차동 장치(2)에는 일반적으로 원통형 운반자(4)가 포함되어 있고, 그러한 원통형 운반자(4)는 회전 축(10)을 중심으로 회전하기 위하여 차동 장치의 하우징(8) 내에 있는 베어링(6)들에 의하여 회전 가능하게 지지된다. 기존 기술에서 알려져 있듯이, 운반자(4)는 단면별(sectional)로 되어 있고, 운반자의 본체(4b)에 볼트로 고정되거나 용접되어 부착된 덮개 부분(4a)을 포함하고 있다. 운반자는 구동 피니언(12)과 운반자 본체의 플랜지 부위(4c)에 볼트로 연결된 링 기어(14)에 의하여 회전 가능하게 구동된다. 운반자(4)의 반대편 끝에서 회전 가능하게 지지되는 것이 정렬된 상태로 있는 한 쌍의 사이드 기어(16과 18)들이다. 역시 기존 기술에서 알려진 바와 같이, 사이드 기어(16과 18)들은 헬리컬 치차(helical teeth)를 가지고 있어 각각의 헬리컬 기어(20과 22)들 상에서 해당하는 헬리컬 치차와 맞물려 있게 된다. 헬리컬 치차(20과 22)들은 길이 방향으로 배치되어 있고 인접한 끝단에서 서로 그물형으로 맞물려 있으며, 헬리컬 치차의 원격 끝은 연동된 사이드 기어(16과 18)들과 함께 연결되어 있다. 헬리컬 기어(20)들 안에 포함되어 있는 구멍(bore)의 끝은 더미 요소(23)에 의해 채워진다. 사이드 기어들은 동일 선상에 정렬된 각각의출력 축 또는 차축(24와 26)들로 내부에서 스플라인된다(internally splined).
본 발명의 특성화된 특징들에 따르면, 사이드 기어(18)에는 축방향으로 확장된 허브 부위(18a)가 포함되어 있고, 허브 부위(18a)는 사이드 기어(16)로부터 떨어진 반대 방향으로 확장되고, 운반자의 끝 부분(4a)에는 규격보다 크기가 더 큰 구멍(30)이 포함되어 있으며 그 큰 구멍(30)은 허브 부위(18a)와 구멍(30)의 벽면 사이의 환형 공간을 정해준다. 이 환형 공간 내에 설치된 것은 환형 커플링 장치(34)로서 아래에 도 6 및 7과 함께 다시 상세히 설명될 것이다. 커플링 장치(34)는 트리거 핀(36)을 포함하는 장치를 작동시킴으로써 사이드 기어(18)의 허브 부위(18a)에 대하여 맞물린 조건 및 맞물리지 않은 조건 사이에서 작동 가능하다. 트리거 핀(36)은 덮개 부분(4a)의 계단형(stepped) 부위(4d) 상에서 축방향 변위를 위해 설치된 환형 트리거 요소(38)에 있는 팔 부위로서 반경 방향에서 안쪽을 향하고 있는 팔 부위(38a)에 의하여 전달된다. 반경 방향에서 안쪽을 향하고 있는 팔 부위(38a)는 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이 덮개 부분에 포함된 반경 방향 슬롯(40) 안쪽까지 확장되어 있다.
도 1, 3, 그리고 4에 대하여 살펴보면, 차동 장치의 하우징(8)에는 덮개 부분(8a)이 포함되어 있고, 덮개 부분(8a)은 볼트 장치(44)에 의하여 주 하우징 본체(8b)에 밀봉되어 있다(bottle). 하우징 덮개(8a)에 용접된 것은 작동 블럭(48)으로 부싱(52)(bushing, 베어링의 일종)과 작동 축(54)을 미끄러질 수 있게끔 받아들이는 환형 밀봉 장치(53)(도 19)를 가지고 있다. 우측편 끝에서, 축(54)에는 감소된 끝 부위(54a)와 선륜통(線輪筒)(solenoid) 덮개 요소(58a)에 구성된 오목한곳(recess)이 포함되어 있으며, 이때 감소된 끝 부위(54a)는 원통형 선륜통(線輪筒) 장치(58)의 한쪽 끝에 구성된 카운터 구멍(counter bore)에 의해 정의되는 실(室)(chamber)(56) 내부로 확장되어 있다. 헬리컬 압축 스프링(59)이 감소된 축 부위(54a)에 대하여 중심이 같은 실(室)(chamber)(56) 내에 배열되어 있고, 축(52)을 도 1의 좌측으로 치우치게 한다.
도 10부터 12에 도시된 바와 같이 포트 요소(60)가 환형 탄성 슬릿 보유 클립(55)(도 17과 18)에 의해 작동 축(54)의 다른 끝에서 감소된 끝 부위(54b) 상에 설치되어 있다. 포크 요소(60)에는 제어 축(54)의 감소된 끝 부위(54b)를 받아들이는 구멍(62)을 통과하도록 하는 첫번째 부위(60a)가 있다. 포크 요소는 서로 공간을 가지고 떨어져 위치한 한 쌍의 다리 부위(60b와 60c)를 포함하는데, 그 다리 부위의 끝 부분에는 안쪽을 향하여 투영되는 부위(60d와 60e)가 제공되어 있어 도 8에 도시된 바와 같이 반경 방향에서 트리거 링(38)의 외부 주변 안에 포함되어 있는 원통형 홈(64)의 안쪽을 향하여 확장되어 있다. 유지 클립(55)이 작동 축(54)의 감소된 부위(54b)에 구성되어 있는 홈(57)에 설치되어 있다.
도 1에 대해 다시 언급해 보면, 선륜통(線輪筒)(58)이 기존의 헬리컬 선륜통(線輪筒) 코일(58a)을 포함하고 있으며, 여기서 기존의 헬리컬 선륜통(線輪筒) 코일(58a)은 개폐 스위치(68)(on/off switch)를 포함하는 도체(66)를 포함하는 직렬 회로를 통하여 두번째 도체(70)에 의해 12-볼트 배터리(64)의 양쪽 극(opposite poles)과 함께 전기적으로 연결되어 있다. 개폐 스위치(68)와 평행하게 연결된 것은 분지 회로 도체(74)로서 통상 위치 감지 스위치(76)의 개방 스위치접촉부(76a)와 조광 램프(78)를 포함하고 있다. 위치 감지 스위치 (76)는 해당하는 작동 블럭(48)의 좌측 투영 부위(48a)에 포함된 관통 구멍(78) 내에 설치되어 있다. 따라서, 추후에 다시 상세히 설명하겠지만 선륜통(線輪筒)(58)에 전류가 통할 때(energized) 이동 가능한 스위치 작동기(80)가 작동 포크(60)의 중앙 부위(60a)에 의해 맞물리기 위해 위치한다. 위치 스위치(80)는 뉴저지주의 이스트 하노버에 위치한 컨트롤 프로덕트 사(社)(Control Products, Inc., of East Hanover, New Jersey)에서 생산된 것이거나, 말타 공화국의 케텍사(Ketek International of Valletta, Malta)에서 제작된 종류이다.
이제 도 6 및 7에 관하여 언급해 보면, 커플링 장치(34)에는 키(84)에 의해 덮개 부분(4a)을 중심으로 하는 회전에 반하여 조율되는(keyed) 환형 외부 요소(82)가 포함되어 있다. 외부 커플링 요소(82)의 내부에 동심으로 정렬되어 있는 것은 탄성 환형 내부 요소(86)로서 도 6a에 도시된 바와 같이 슬립(88)을 정해주기 위하여 반경 방향으로 가느다랗게 찢어져 있다(slit). 이미 앞에서 언급된 케르(Kerr)의 특허 (번호 4,341,294와 5,638,931)에서 기술된 바와 같이, 편도형 진입 장치(85)(one-way ramp means)가 원통형 롤러 요소(90)와 배열되어 있으며 동심으로 배치된 커플링 요소들의 인접한 표면들 사이에 제공되어 있다. 반경 방향으로 가느다랗게 찢어져 있는 탄성 환형 내부 요소(86)는 연관된 사이드 기어(18)의 허브 부위(18a) 외부 표면과 함께 반경 방향에서 마찰 맞물림부 쪽의 내부를 향해 탄성 복원력이 있게 치우쳐져 있는 것이 보통이다. 트리거 요소(36)의 끝이 반경 방향의 홈이나 서로 반대 면에 있는 외부 및 내부 커플링 요소들 사이에 형성되어 있는 키 자리(92)(도 6a) 안으로 삽입될 때, 탄성 내부 커플링 요소(86)가 외부 커플링 요소(82)에 대하여 각 변위 이동(angular displacement)하는 것은 지양되며, 롤러들은 각각의 진입 장치(85)들에서 느슨한 상태로 되고, 사이드 기어(18)의 허브 부위(18a)는 내부 커플링 요소 안에서 자유롭게 회전한다. 작동 핀(36)이 키 자리(92)로부터 제거될 때, 내부 커플링 요소와 사이드 기어의 허브 부위 (18a) 사이의 미소 마찰 연동에 기인하여 외부 커플링 요소를 중심으로 내부 커플링 요소(86)가 미소하게 각 변위 (angularly displaced)를 일으킨다. 도 7a에 도시된 바와 같이 롤러(90)들은 자신들과 연동되어 있는 진입 장치(85)들을 감아 올려 반경 방향에서 안쪽으로 허브 부위(18a)와 함께 빈틈없이 꽉 조여진(tight) 비활(non-slipping) 맞물림부 쪽으로 분할된 내부 커플링 요소를 압박하게 되므로 결국 사이드 기어(18) 및 하우징(4)과 함께 맞물린 축(26)을 잠그게 된다.
여기서 꼭 짚고 넘어가야 할 사항이라면, 트리거 링(38)의 허브 부위(38a)와 하우징 끝 부위(4a)에 포함된 반경 방향 슬롯(40)의 벽 사이의 상호 작동 때문에, 트리거 핀(36)은 항상 키 자리(92)와 정반대인 위치를 유지하게 된다는 점이다.
- 작동
작동 시에는, 차동 장치가 도 1에 도시된 통상의 작동 조건에 있다고 가정하라. 이때, 출력 축(24와 26)들은 구동 피니언(12), 링 기어(14), 운반자(4), 헬리컬 기어 쌍(20과 22), 그리고 각각의 축(24와 26)들에 스플라인이 내어진(splined) 사이드 기어(16과 18)들을 통하여 차량의 구동 축(13)에 의하여 동일한 회전 속도에서 구동된다. 선륜통(線輪筒)(58)에 전류가 흐르지 않게 되고(de-energized), 작동 축(54), 포크(60), 트리거 링(38) 그리고 작동 핀(36)이 표시된 위치를 향하여 좌측에 위치된다. 작동 핀(36)이 도 6a의 삽입된 위치에 있기 때문에, 내부 커플링 요소(86)가 사이드 기어(18)의 허브 부위(18a)에 대하여 맞물리지 않은 조건인 상태가 된다. 따라서, 차동 장치는 통상적인 토크-비례성 모드에서 자유로이 작동된다. 지시 광(78)은 '전류가 흐르지 않는(de-energized)' 상태를 알리는 암영 모드(dark mode) 상태에 있다.
이제 사이드 기어(18)[와 더불어 결과적으로 해당되는 출력 축(26)]를 운반자(4)에 대해 완전히 잠그는 것이 바람직하다고 가정해 보자. 작동자가 선륜통(線輪筒)(58)에 전류를 통하게 하기 위해 수동으로 스위치(68)를 닫고, 철고토질(鐵苦土質)(ferromagnetic) 작동 축(54)을 스프링(59)이 한쪽으로 치우치려는 힘(biasing force)에 반하여 우측으로 위치시킨다. 포크(60)와 트리거 링(38)은 실(室)(92)로부터 우측 철수 작동 핀(right withdraw operating pin)(36)으로 유사한 방식으로 위치 이동하는데, 이때 내부 커플링 요소(86)는 외부 커플링 요소(82)에 대하여 각 변위 이동(angularly displaced)하고, 롤러(90)들은 자신들의 진입 장치(85)들을 감아 올리며, 도 7a에 도시된 바와 같이 사이드 기어(18)의 허브 부위(18a)를 중심으로 잠금용 맞물린 조건(locking engaged condition)을 향하여 반경 방향에서 내부 쪽으로 내부 커플링 요소(86)가 압축된다. 따라서, 사이드 기어(18)는 하우징(4)에 잠기게 되고(locked) 하우징에서 구동 축(13)과 구동 피니언(12)에 의하여 동시에 구동될 것이다. 키 자리(92)로부터 작동 핀이 완전히 맞물린 것을 끊기 위하여 작동 축(54)의 위치가 우측으로 이동될 때, 위치 감지 스위치(76)가 스위치 접촉(76a)을 닫기 위한 포크 중앙 부위(60a)에 의하여 작동되며, 이로 인해 지시 램프(78)에 전류가 통하여 불을 밝히게 된다.
정규 작동을 되찾으려면, 스위치(68)가 개방되고, 작동 축(54)이 스프링(59)에 의해 좌측으로 위치 이동되며, 내부 커플링 요소(86)를 도 6a의 비잠금 위치에 각방향 위치이동시키기 위하여(angularly displace) 작동 핀(36)이 키 자리(92)로 들어간다. 작동 축이 좌측으로 위치 이동함에 따라, 스위치(76)가 개방되어 지시 램프(78)에 전류가 통하지 않게 된다.
필요하다면, 선륜통(線輪筒) 작동 스위치가 자동으로 작동될 수 있는데, 예를 들면, 각각의 출력 축 속도 감지기(160과 162)에 의해 생산되는 신호(S1과 S2)에 응답하는 자동 스위치 작동 장치(92)를 활용하면 된다. 이와 같은 각각의 연동 작동 장치들에서, 작동자(154)가 하우징(108)에 있는 해당 개구부 내에 포함된 밀봉 장치(153)를 통하여 연장된다.
- 선택적 실시예
도 26과 27에 도시된 바와 같이, 커플링 장치는 선택적으로 외부 커플링 요소(182)가 반경 방향에서 슬릿(188)에 의하여 가느다랗게 쪼개지고, 내부 커플링 요소(186)가 고체이고 맞물린 사이드 기어(118)의 허브 부위(118a) 외부 표면으로 키(184)에 의해 조율되는 유형이 될 수도 있다. 본 실시예에서, 탄성 외부 커플링 요소(182)는 본래 덮개 부분(104a)에 대해 반경 방향에서 외부로 정규적으로-맞물린 조건을 향해 치우쳐 있고, 작동 핀은 키 자리(192)와 함께 맞물리게 되는 쪽으로 치우쳐 있다. 본 실시예에서, 사이드 기어(118)를 운반자(104)에 잠그기 위하여, 작동 핀(136)이 치우침 스프링의 힘에 반하여 작동 장치에 의해 축방향으로 키 자리(192)로부터 해체되어 있다. 외부 커플링 요소(182)가 내부 커플링 요소(186)에 대하여 각 변위 되며, 롤러(190)가 연관된 램프들을 감아 올려 반경 방향에서 하우징(104)과 함께 슬릿 외부 커플링 요소를 마찰 잠금 맞물림부로 연장시킨다.
특허법에 준하여 본 발명의 바람직한 형태와 실시예가 기술되었는데, 해당 기술에 숙련된 사람이라면 지금까지 설명된 개념에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정을 할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따르면, 커플링 장치에는 축방향으로 길게 나 있는 구멍 형태의 내부 환형 요소(radially-slit inner annular member)가 있으며 대개 한 쪽의 사이드 기어의 허브 부위 외부 주변부와 함께 마찰 맞물린 상태 하에서 맞물린 조건 쪽으로 축방향에서 내부를 향해 치우쳐져 있다. 이와 같은 경우에 있어서, 트리거 핀은 보통 인접한 내부 및 외부 커플링 요소들의 표면 사이에 포함되어 있는 마개로 고정된 개구부(keyed opening)로 트리거 핀의 끝을 효과적으로 삽입할 수 있도록 해 주는 방향에서 축방향으로 치우쳐져 있으므로, 커플링 요소들의 상대적인 각방향 위치 이동(relative angular displacement)을 방지해준다. 커플링 롤러들은 느슨한 상태에 있으며, 이때 내부의 커플링 요소는 자유롭게 연동된 사이드 기어 위에서 회전한다. 마개로 고정된 개구부로부터 핀을 제거시키기 위하여 트리거 핀이축방향에서 반대 방향으로 위치 이동될 때, 커플링 요소들은 상대적으로 미소하게 각방향에서 위치 이동하여 롤러들이 함께 연동된 커플링 램프들에까지 치켜 올라가게(ride up)하는 반면, 분리형 내부 커플링 요소는 축방향에서 내부로 압박된 상태로 연동된 사이드 기어와 함께 잠금 상태의 맞물린 조건을 이루게 되어, 결국 하우징과 함께 사이드 기어를 잠그게 된다.
또한, 외부 커플링 요소는 분리되어 탄성이 있게 축방향에서 바깥쪽으로 치우쳐져 있으며 치우쳐진 방향은 하우징 내에서 형성된 구멍의 벽과 함께 있는 마찰 맞물림부이다. 앞에서 설명된 바와 같이, 커플링 요소들 사이에서 트리거 핀이 축방향으로 키 자리 쪽을 향해 치우쳐져 있으므로 커플링 요소들이 비잠금 상태에서 잠금 상태로 상대적인 각방향 위치 이동을 하지 못하게 방지해준다.

Claims (18)

  1. 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치로서,
    (ㄱ) 고정식 중공 차동 장치 하우징과,
    (ㄴ) 상기 하우징 내에 회전 가능하게 장착되어 소정의 축에 대해서 회전하며, 끝 부위가 상기 소정의 축과 동일선 상에 있는 정렬된 제 1 구멍을 포함하는 원통형 운반자와,
    (ㄷ) 각각 상기 구멍 내에서 회전 가능하게 장착되고, 각각 상기 하우징 내에 포함된 대응하는 개구부를 통하여 연장되어 있는 한 쌍의 정렬된 출력축의 단부와 스플라인 연결되어지는 한 쌍의 환형 사이드 기어와,
    (ㄹ) 각각 상기 운반자로부터 상기 사이드 기어로 토크를 전달하도록 상기 운반자 내에 포함되는 대응하는 제 2 구멍 내에 회전 가능하게 장착된 한 쌍의 헬리컬 피니언 기어와,
    (ㅁ) 상기 사이드 기어 중 제 1 기어를 상기 운반자에 고정하기 위하여 결합 상태 및 결합되지 않은 상태 사이에서 작동 가능한 커플링 수단, 및
    (ㅂ) 각각 상기 결합되지 않은 상태 및 결합 상태 사이에서 상기 커플링 수단을 작동시키도록 상기 하우징의 외부에 배치되는 작동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 사이드 기어 중 하나는 축방향으로 연장된 환형 허브 부위를 구비하며, 상기 허브 부위는 연관된 운반자의 제 1 구멍의 벽 표면과 공동 작용하여 환형 공간을 한정하는 외부 원통형 표면을 구비하며, 또한 상기 커플링 수단은 환형이며 상기 허브 부위의 외부 표면과 상기 운반자의 제 1 구멍 벽의 표면 사이의 환형 공간 내에서 중심이 같게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 커플링 수단은 중심이 같게 이격된 한 쌍의 환형 커플링 부재들과, 상기 환형 커플링 부재들 사이에 배치된 램프 수단을 포함하고; 상기 환형 커플링 부재 중의 하나는 반경 방향 슬릿을 포함하고 탄성을 가지며 상기 사이드 기어의 허브 부위와 운반자 구멍의 벽 표면 중에서 인접하는 어느 하나에 대한 결합 상태 및 결합되지 않은 상태 사이에서 팽창 가능하고; 상기 환형 커플링 부재들은 상기 허브 부위가 상기 운반자에 고정되거나 그로부터 해제되는 결합 상태 및 결합되지 않은 상태 사이에서 상대적으로 각방향으로 변위될 수 있으며; 또한, 상기 작동 수단은 상기 탄성 슬릿 커플링 부재를 결합 상태 및 결합되지 않은 상태 사이에서 각각 작동시키기 위해서 상기 슬릿에 대해서 상대적인 제 1 위치 및 제 2 위치 사이에서 이동 가능한 작동 핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 작동 핀은 상기 운반자의 회전축과 평행한 방향으로 상기 제 1 위치 및 제 2 위치 사이에서 선형적으로 변위 가능한 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 커플링 수단이 정상적인 조건에서는 결합되지 않은 상태에 있도록 상기 작동 핀을 상기 제 1 위치로 향해서 편향시키는 스프링 수단도 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 작동 장치가,
    (ㄱ) 상기 운반자에 대한 상대적인 축방향 미끄러짐 변위에 대하여 중심이 같게 장착되며, 상기 작동 핀이 상기 제 1 및 제 2 위치 사이에서 상기 커플링 수단에 대해서 축방향 변위를 하도록 상기 작동 핀을 유지시키는 환형 트리거 링과,
    (ㄴ) 상기 하우징에 포함된 개구부 내에서 선형 변위되도록 장착되고, 상기 트리거 링에 인접한 끝 부위를 구비하는 변환 부재와,
    (ㄷ) 상기 트리거 링과 함께 상기 변환 부재를 회전 가능하게 연결하는 수단도 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 내부에 상기 변환 부재가 장착된 상기 하우징 개구부를 밀봉하기 위한 밀봉 수단도 더 구비하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 상기 작동 수단을 이동시키기 위하여 상기 변환 부재를 선형적으로 변위시키기 위한 작동 수단도 더 구비하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 작동 수단이 전기 선륜통(線輪筒)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 작동 수단이 전기 모터에 의해 작동되는 스크류 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 작동 수단이 공압으로 작동되는 모터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 작동 수단이 유압으로 작동되는 모터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 작동 수단이 수동으로 작동 가능한 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 작동 수단이 출력축의 순시적 속도에 반응하는 자동으로 작동 가능한 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  15. 제 8 항에 있어서, 상기 커플링 부재 중의 하나는 내부 커플링 장치이고, 상기 작동 핀이 상기 슬릿에 대향하여 유지될 수 있도록 상기 트리거 링이 상기 운반자에 대한 상대적인 회전 변위를 고정하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 작동 핀과 상기 트리거 링은 상기 커플링 수단을 향해서 스프링 편향되는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  17. 제 8 항에 있어서, 상기 커플링 부재 중의 하나는 외부 커플링 부재인 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
  18. 제 8 항에 있어서, 상기 작동 수단이 출력축의 상대적인 토크값에 반응하는 자동으로 작동 가능한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크-비례성 완전-잠금형 차동 장치.
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