KR100701161B1 - 차량의 구동 클러치 제어 - Google Patents

차량의 구동 클러치 제어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 4륜 구동, 고정 4륜 구동 및 2륜 구동 사이에서 차량 구동 장치를 시프트하기 위한 클러치 제어에 관한 것이다. 그 구동 장치의 구동 요소와 피동 요소를 맞물리게 하기 위한 맞물림 장치는 롤러 클러치 맞물림 또는 폴 클러치 맞물림을 포함할 수 있다. 그 클러치 장치는, 맞물림 부재를 그라운드 또는 피동 부재에 연결하여, 자동 4륜 구동과 고정 4륜 구동을 각각 달성하기 위한 커플링 기구를 구비한다. 상기 맞물림 부재가 그라운드와 피동 부재 모두로부터 분리되어, 2륜 구동을 달성한다.
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구동 클러치, 자동 4륜구동, 고정 4륜구동

Description

차량의 구동 클러치 제어{VEHICLE DRIVE CLUTCH CONTROL}
도1은 본 발명을 위한 차량의 섀시의 개략적인 평면도이다.
도2(도2A 및 도2B 포함) 및 도3은 각각 본 발명의 제1의 실시예의 분해사시도 및 조립된 단면도이다.
도4 및 도5는 각각 본 발명의 제2의 실시예의 조립된 단면도 및 분해사시도이다.
도6 및 도7은 각각 본 발명의 제3의 실시예의 조립된 단면도 및 분해사시도이다.
도8은 모든 실시예의 메카니즘에 대한 자동 제어를 도시한다.
본 발명은 4륜구동과 2륜구동 사이에서 전환될 수 있는 차량에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 상이한 모드의 맞물림을 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 4륜구동과 2륜구동 사이에서 변경 또는 전환될 수 있다. 차량은 일반적으로 영구적인 후륜구동을 구비하며, 전륜들은 선택적 구동을 구비한다. 상기 전륜들은, 후륜들이 전륜들을 오버드라이브하는 경우에만 전륜들이 구동 되는 자동 4륜구동으로 지칭되는 일종의 전륜구동을 구비할 수 있다. 그것들은, 그 대신에 또는 부가적으로, 모든 조건에서 후륜과 전륜이 함께 구동되는 고정 4륜구동을 구비할 수 있다.
각각의 작동 모드(2륜구동, 자동 4륜구동 및 고정 4륜구동)에는 이익과 장점들이 있다. 2륜구동 모드가 가장 효율적이다. 전륜에 대한 구동 메카니즘(프로펠러 샤프트, 차동기어 및 축)은 작동하지 않으며, 구동 메카니즘은 무부하 저속운전((idle)시 동력을 소모하지도 않고, 마모되지도 않는다. 자동 4륜구동 모드는 윤전자에게 가장 편한 모드이다. 운전자는 4륜구동이 필요한 때를 예측할 필요가 없으며, 4륜구동이 필요하지 않을 때 그것은 작동하지 않으며, 필요할 때 그것은 맞물린다. 고정 4륜구동은 가장 안전하고, 가장 신뢰성 있는 것으로 간주된다. 그것은 엔진에 대한 전륜들의 제동을 제공하며, 전진 또는 후진에 무관하게 항상 4륜 모두를 구동한다.
구동 조건이 다른 형태의 구동 모드들에 비하여 한가지 형태의 구동 모드를 선호하는 다양한 상황이 있을 수 있다. 본 발명은 상이한 구동 모드 사이의 선택을 가능하게 하는 제어 특성에 관한 것이다. 그 제어부는 수동 선택을 위한 설계로 될 수 있으며, 및/또는 그것은 (때때로 스마트 컨트롤로 지칭되는) 원하는 구동 모드의 자동 선택을 위한 설계로 될 수 있다.
2륜구동과 자동 4륜구동간의 전환이 공지되어 있으며, 그러한 전환을 하기위 한 2가지 시스템은 폴 클러치 시스템(미국특허 제5,927,455호 및 제5,967,277호 참조)과 롤러 클러치 시스템(미국특허 제5,195,604호 참조)이라고 지칭된다. 그러한 클러치 시스템 모두에 있어서는, 클러치 메카니즘이 구동부재와 피동부재 사이에 배치되어, 제어부재에 의해 제어된다. 그 제어부재들은 구동부재에 관하여 제한된 회전을 한다. 그 제어부재들은 “그라운드(ground)”와 마찰되는 상태로 맞물리며, 따라서, 상기 제한된 상대 회전에 의한 트레일링 위치로 강제된다. 그 트레일링 위치에 있어서, 상기 클러치 메카니즘은, 구동부재가 피동부재를 오버런하려고 시도할 때 구동부재와 피동부재를 상호맞물리게 하며, 피동부재가 구동부재를 오버런할 때는 구동부재와 피동부재의 상호맞물림을 발생시키지 않는다. 이것은 자동 4륜구동 모드의 구동이며, 전진 또는 후진 구동에 관계없이 동일하게 작용한다. 다시 말하면, 후진 구동시 제어부재의 트레일링 위치는 제어부재와 구동부재 사이에서 가능한 상대 회전의 반대쪽 끝에 있으며, 운전중 클러치 메카니즘이 역회전한다.
본 발명은, 제어부재들이 그라운드 대신에 피동부재에 마찰되는 상태로 맞물리게 될 경우, 구동부재가 피동부재를 오버드라이브할 때(자동 4륜구동 모드에서도 동일함) 제어부재가 상대 회전의 트레일링 위치에 여전히 강제되는 것을 인정한다. 그러나, 그 제어부재는 또한, 피동부재가 구동부재를 오버런하려고 시도할 경우, (구동부재와 제어부재 사이의) 상태 회전의 반대쪽 위치 또는 리딩 위치로 강제될 것이다. 상기 리딩 위치는 차량이 후진으로 구동되는 경우와 동일한 위치이며, 구동부재와 피동부재를 상호맞물리게 한다. 그러므로, 구동부재와 피동부재들은 상기 부재가 다른 부재를 오버런하도록 시도하는지 여부에 관계없이 함께 고정되며, 그 것이 고정된 4륜구동 모드이다.
또한, 제어부재가 구동부재의 가능한 상대 회전의 가장 후방위치와 가장 전방위치 사이의 실질적으로 중앙에 배치될 때 클러치 메카니즘이 구동부재와 피동부재 사이에서의 상호맞물림을 제공하지 않는다는 것도 폴 클러지 시스템과 롤러 클러지 시스템의 특성이다. (본 발명이 상기 중앙 위치에서 폴들이 분리되는 장치를 사용하는 것을 제외하고는 폴 클러치 시스템의 다른 장치와 같다.)
본 발명은, 그라운드와의 마찰 맞물림 위치, 피동부재와의 마찰 맞물림 위치 및 비마찰 맞물림 위치들 사이에서 제어부재의 전환 가능성을 제공한다. 센터링 메카니즘이 상대회전의 최후방 위치와 최전방 위치 사이에서 제어부재의 센터링을 강제하며, 제어부재의 마찰 강제가 없을 경우, 구동부재와 피동부재는 자유롭게 독립적으로 회전하며, 그것이 2륜구동 모드이다.
본원에는, 상이한 작동 모드들 사이에서 제어부재의 전환을 위한 3가지의 상이한 실시예가 개시되어 있다. 그 적절한 실시예는 포크(fork)를 전환하는 전동 지드 스크루(motor-driven lead screw)를 사용한다. 그 포크는 제어부재와 맞물리며, 피동부재와의 맞물림 위치, 그라운드와의 맞물림 위치 및 그 어느것과도 맞물리지 않는 중간위치 사이에서 제어부재를 전환한다.
본 발명의 제2의 실시예는 2개의 전자석을 사용한다. 하나의 아마추어(armature)가 제어부재와 마찰상태로 맞물린다. 제1의 전자석은 아마추어의 인력을 발생시킴으로써, 제어부재를 피동부재로 끌어당긴다(고정된 4륜구동). 제2의 전자석은 그라운드로 아마추어의 인력을 발생시킨다(자동 4륜구동). 2개의 전자석 모두가 비활성 상태로 되면, 아마추어가 자유롭게 회전하며, 제어부재는 센터링 스프링에 의해 그것의 중앙 위치로 강제된다(2륜구동).
제3의 실시예는 2단 전자석과 축방향으로 이동가능한 아마추어에 대항하여 작용하는 복귀 스프링을 사용한다. 상기 아마추어가 제어부재에 회전가능하게 연결되며, 상기 복귀 스프링은 제어부재를 피동부재와 마찰상태로 맞물리도록 강제한다(고정된 4륜구동). 전자석의 활성화는 스프링에 대항하는 자기력을 발생시켜, 아마추어를 피동부재로부터 이격되게 끌어당긴다. 상기 스프링과 전자석은 협력하여, 접지되는 코일과 마찰 맞물리도록 상기 아마추어를 끌어당기기에 충분한 수준의 힘을 제공하도록 설계된다(자동 4륜구동). 중간 자기력 수준이 아마추어를 제어부재로부터 이격되도록 끌어당기는데, 상기 제어부재는 피동부재와의 마찰 맞물림을 해제하지만, 코일과의 마찰 맞물림을 해제하지는 않는다. 그러면, 센터링 메카니즘이 2륜구동을 위해 제어부재를 중심에 배치시킨다.
상기에서 3가지의 상이한 실시예들을 설명하였지만, 각각의 실시예가 롤러 클러치 시스템 또는 폴 클러지 시스템 중 어느것에도 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 부가의 시스템들이 발명될 수 있으며, 본 발명은, 첨부도면을 참조하여 상세하게 후술되는 명세서에서 보다 완전하게 이해되는 바와 같은 본 발명의 부가의 실시예들을 포함할 수 있다.
도1은 본 발명이 적용되는 차량 섀시의 구성요소를 개략적으로 도시한다. 도시된 바와같이 차량은 후륜(10)과 전륜(12)을 포함한다. 엔진(14)이, 프로펠러 샤프트(18)를 회전가능하게 구동하는 변속기(16)에 연결된다. 상기 프로펠러 샤프트(18)는 후방 차동장치(22)에 연결되며, 상기 후방 차동장치로부터 후차축(20)이 후륜(10)을 구동하도록 구동된다.
변속기(16)는 (시프트 메카니즘(25)에 의해 제어되는) 전방 프로펠러 샤프트(26)를 선택적으로 구동하기 위해 트랜스퍼 케이스(24)에 연결된다. 샤프트(26)가 전방 차동장치(29)에 연결되어, 전차축(28)과 전륜(12)을 구동한다. 이제 설명되는 바와같이, 클러치 메카니즘은 구동 트레인의 다양한 위치에 합체될 수 있지만, 본 발명의 설명을 위해, 그것은 트랜스퍼 케이스(24)내에 합체되어, 전방 프로펠러 샤프트(26)에 대한 출력이 피동부재에 전달되는 것으로 가정될 것이다. 입력은 변속기(16)로부터 구동부재로 제공된다.
도2(도2A 및 도2B) 및 도3은 본 발명의 제1의 적절한 실시예를 도시한다. 도면에서, 참조번호 30은 구동부재이며, 참조번호 32는 피동부재이다. 칼라(33)상의 스플라인(34)을 구동부재(30)상의 스플라인(36)과 정합시킴으로써, 칼라(33)가 구동부재(30)에 체결된다. 도3에 도시된 바와같이, 조립시, 베어링 와셔(38)가 피동부재(32)와 칼라(33)/구동부재(30) 사이의 상대 회전을 수용한다.
도2에 도시된 바와같이, 칼라(33)의 주위에는 3개의 성형된 시트(40)가 제공되어, 폴(42)을 수용하고 스프링(44)을 바이어스시킨다. 상기 스프링은 폴을 피동부재(32)에 제공된 성형된 쇼울더(46)내로 반경방향 외측으로 돌출하도록 강제한다. 상기 폴(42)은 제어 플레이트(52)의 캠 슬롯(50)내로 돌출하는 축방향 돌출부(48; 도3 참조)를 지닌다. 칼라(33)/구동부재(30)에 관한 제어 플레이트(52)의 회전은 구동부재와 피동부재 사이의 맞물림을 위해 선택된 폴(42)들이 쇼울더(46)내로 돌출하는 것을 허여한다. (이러한 폴 클러치 작동에 관한 상세한 설명은 미국특허 제5,927,455호와 제5,967,277호를 참조할 것.)
센터링 스프링(54)은, 칼라(33)의 림(59)의 갭(57)의 벽들과 스프링(54)의 배꼽구멍(nib)의 맞물림을 통하여 구동부재(30)/칼라(33)에 관하여 회전가능하게 고정된다. 상기 스프링(54)의 배꼽구멍(55)은 제어 플레이트(52)의 (태브(56)의 형성에 의해 설치된) 릴리프(74; relief)내로 돌출함으로써, 제어 플레이트(52)를 중앙 위치로 강제하며, 상기 중앙 위치에서 상기 성형된 시트(40)와 상기 폴(42)은 상기 제어 플레이트(52)의 슬롯(50)들에 관하여 중앙에 배치된다. (유사한 센터링 스프링이 상기 미국특허 제5,927,455호의 도18, 도18A 및 도18B에 개시되어 있다.) 제어 플레이트(52)의 3개의 태브(56)들은, 상기 제어 플레이트(52)와 디스크(60)가 상호 회전가능하게 고정되도록 디스크(60)의 슬롯(58)내로 돌출한다.
(도3에 도시된 베어링(62)을 통하여) 브레이크 드럼(64)이 구동부재(30)상에 회전가능하게 장착된다. 디스크(60)에 인접하여, 회전가능하게 고정된 케이지(66)는 브레이크 패드(68)를 지니며, 가터 스프링(70)은 드럼(64)이 회전하지 않도록 브레이크 드럼(64)에 대하여 브레이크 패드를 강제한다.
도3으로부터, 제어 플레이트(52)를 축방향으로 이동시켜 피동부재(32)와 (영역 53에서) 마찰상태로 맞물리도록 하면, 제어 플레이트(52)가 피동부재를 따르도록 강제될 것이라는 것이 이해될 것이다. 피동부재가 구동부재(30/33)를 오버런하는 위치로 시프트되어, 구동부재(30/33)에 의해 오버런된 위치로 시프트됨에 따라, 우선 제어 플레이트(52)가 유사하게 제어 플레이트와 구동부재 사이에 가능한 상대 회전의 한쪽 끝으로 시프트되며, 그 후 그러한 제한된 회전의 다른쪽 끝으로 시프트된다. (상기 제한된 상대 회전은 태브(56)의 형성에 의해 제공된 릴리프(74)내로 돌출되는 칼라(33)상의 정지부(72)에 의해 제어된다.) 우선 한 세트의 폴(42)과 그 후에 다른 세트의 폴(42)들이 상응하는 쇼울더 형성부(46)와 맞물리므로, 구동 요소와 피동 요소는 상대 회전의 한 방향으로 함께 고정되며, 이것은 고정된 4륜구동 모드이다.
이제, 제어 플레이트(52)가 피동부재(32)와의 마찰 맞물림으로부터 축방향으로 해제되어, 디스크(60)가 드럼(64)과 맞물리도록 시프트되는 것을 검토한다. 그러한 맞물림은 드럼(64)의 슬롯(67)내로 돌출되는 디스크(60)상의 원형 구멍(65)에 의해 이루어진다(도2B 참조). 드럼(64)은 디스크(60)의 후퇴된 회전을 강제하는 그라운드에 마찰상태로 맞물린다. 디스크(60)는 (태브(56)를 통하여) 제어 플레이트(52)에 회전가능하게 고정되며, 따라서, 제어 플레이트의 회전이 후퇴된다. 상기 제어 플레이트는 가장 후퇴된 위치를 유지하며, 따라서 구동부재가 피동부재를 오버런하려고 할 때 단지 폴의 맞물림을 허여한다. 이것이 자동 4륜구동이다.
제어 플레이트(52)와 디스크(60) 모두를 중앙 위치, 즉 피동부재 또는 드럼(64)과 맞물리지 않는 위치로 시프트함으로써, 센터링 스프링(54)이 제어 플레이트의 중심에 배치되며, 구동부재와 피동부재는 서로 관계없이 자유롭게 회전한다. (이것이 2륜구동 모드이다.)
제어 플레이트와 디스크(60)를 시프트하기 위한 작동 메카니즘이 도2와 도3 에 제시되어 있다. 리드 스크루(76)가 케이지(78)에 회전가능하게 장착되어 있다. 스크루(76)의 일단부는 주변 톱니(82)를 지니는 웜 휠(80)에 부착된다. 웜 기어(84)가 구동 모터(86)의 샤프트에 부착되어, 리드 스크루를 회전시키도록 톱니(82)와 맞물린다. 너트(88)가 리드 스크루(76)의 톱니와 회전가능하게 맞물린다. 그 너트(88)는 리드 스크루와 함께 회전하는 것이 방지됨으로써(너트(88)의 요크(92)가 가이드 다월(94)과 맞물림으로써, 슬라이딩을 가능하게 하고 너트의 회전을 방지한다), 리드 스크루의 회전이 너트의 축방향 이동을 발생시킨다. 이어(98, 100)를 지니는 포크(96)가 리드 스크루에 회전가능하게 장착된다. 그 이어들은 너트의 각각의 측부에 배치되며, 압축 스프링(102, 104)이 너트와 각각의 이어(98, 100) 사이에 장착된다.
작동에 있어서, 모터(86)는 전기 신호를 수용하는데, 그것은 리드 스크루(76)를 회전시키고 너트(88)의 좌측 또는 우측 이동을 강제하는 웜 휠(80)의 회전을 유도한다. 상응하는 스프링(102, 104)이 상응하는 이어(98, 100)에 대하여 강제되어, 포크(96)를 상기 설명된 3가지 위치, 다시 말하면, 피동 부재(32)와 제어 플레이트의 마찰 맞물림을 발생시키는 좌측을 향한 위치, 또는 브레이크 드럼(64)과 디스크(60)의 맞물림을 강제하는 우측으로 향한 위치; 또는 상기의 맞물림을 벗어난 중간 위치 중 어느 한 위치로 시프트시킨다.
도4 및 도5는 본 발명의 제2의 실시예를 제시한다. 참조번호 106이 구동부재이며, 참조번호 108이 피동부재이다. 피동부재(108)의 내측 표면(110)은 구동부재(106)의 주위(112)를 둘러싸는 원통형 표면이다. 상기 주위(112)는 코너(115)들을 형성하도록 교차하는 다수의 평면(114)을 포함하는 다변형이다.상기 표면(110)과 주위(112) 사이에는 롤러(116)들이 삽입된다. 그 롤러(116)들은 (제1의 실시예의 제어 플레이트에 상당하는) 케이지(118)내에 수용된다. 그 롤러들은 (평면(114)의 중심에서) 표면(11)과 주위(112) 사이의 반경방향 거리보다 더 크게 되며, (평면의 코너 또는 접합점에서) 표면과 주위 사이의 가장 짧은 반경방향 거리보다 더 크게 된다. 그러므로, 케이지와 롤러들은 구동부재에 관한 제한된 회전을 지닌다(그것들은 코너들 사이에 트랩된다). 평면의 중심 위치에서, 롤러들은 구동부재에 관한 피동부재의 자유 회전을 가능하게 한다. 롤러들이 코너를 향하여 한 방향으로 이동함에 따라, 그것들은 구동부재와 피동부재 사이에 끼어넣어져, 구동부재와 피동부재를 맞물리게 한다. (롤러 클러치 작동의 보다 상세한 설명에 대하여는 미국특허 제5,195,604호를 참조할 것.)
센터링 스프링(120)이 구동부재(106)에 회전가능하게 체결되어, 롤러 케이지(118)에 의해 맞물린다(니브(121)들이 노치(119)에 끼워진다). 그 니브들은 저항 상대 운동과 별개로 바이어스될 수 있으며, 구동부재(106)에 관한 중심 위치, 다시 말하면, 평면(114)상의 중심에 배치된 롤러(116)에 케이지를 강제할 수 있다.
롤러 케이지(118)는 그 위에 브레이크 슈우(24)들이 맞물리는 스플라인 허브 부분(122)을 포함한다. 신축 스프링(126)이 성형된 아마추어(128)에 대하여 슈우(124)를 반경방향 외향으로 강제한다. 그 아마추어는 도4의 상반부에 제시된 바와같이 상부 컵형상 부분과 하부 스템을 지니도록 성형된다. 상기 컵형상 부분내에 인접하게 제1의 고정 전자기 코일(130)이 배치되며, 아마추어(128)의 스템 부분 에 인접하게 제2의 고정 전자기 코일(132)이 배치된다. 상기 브레이크 슈우(124)는 스프링(126)에 의해 아마추어의 컵형상 부분의 하부 레그(134)에 대하여 반경방향 외향으로 강제된다.
방향 화살표로 도시된 바와같이, 전자석(130)이 활성화되면 자기력(mf1)이 발생하며, 전자석(132)이 작동되면 자기력(mf2)이 발생된다.
작동에 있어서, 2개의 전자석 모두가 비활성화되면, 아마추어(128)가 자유롭게 회전하도록 된다. 센터링 스프링(120, 121)이 케이지를 그것의 중앙 위치(롤러들이 평면(114)의 중앙에 배치된)로 강제하며, 구동부재와 피동부재 사이에는 맞물림이 이루어지지 않는다. 이것이 2륜구동 모드이다.
전자석(130)만을 활성화시킴으로써, 자기장(mf1)은 아마추어(128)와 피동부재(108) 사이에 자기 흡인을 발생시킨다. 구동부재(106)와 피동부재(108) 사이의 상대 회전에 관계없이, 롤러 케이지와 롤러들은 후방 또는 전방 코너(115)들 중 하나를 향하여 강제되며, 구동부재와 피동부재는 고정된다, 다시말하면, 구동부재와 피동부재는 실질적으로 일치하여 회전하도록 강제된다. 이것이 고정된 4륜구동 위치이다.
전자석(132)만을 활성화시킴으로써, 자기장(mf2)은 아마추어(128)와 접지된 전자기 코일(132) 사이에 자기 흡인을 발생시킨다. 그러므로, 아마추어는 롤러들을 트레일링 위치로 강제하는 (브레이크 슈우(124)들을 통한) 롤러 케이지의 지연을 강제하도록 회전을 방해한다. 구동부재가 피동부재를 오버런하려고 할때는 언제든지, 롤러들은 고정되며, 구동부재와 피동부재가 함께 회전한다. 피동부재가 구동부 재를 오버런하려고 할 때, 롤러들은 중앙의 위치로 강제되며, 피동부재가 구동부재보다 더 빨리 자유롭게 회전한다. 이것이 자동 4륜구동 모드이다.
제3의 실시예가 도6 및 도7에 도시되어 있다. 이 실시예는 맞물림 방식에 관하여는 제1의 실시예와 유사하며, 대부분의 구성요소가 외관과 작동에 있어서 유사하다. 따라서, 유사한 참조번호들이 사용될 것이며, 제1의 실시예의 설명과 명세를 참조하면 된다.
이러한 제3의 실시예의 제어 플레이트는 어느정도 상이하며 참조번호 52′로 지시된다. 폴(42)의 돌출을 제어하는 작용을 하는 캠 슬롯은 제1의 실시예의 그것과 유사하며, 참조번호 50으로 지시된다. 제어 플레이트(52′)의 주위에 노치(136)들이 제공되어 있다. 디스크 형상의 아마추어(138)가 제어 플레이트(52′)에 인접하게 장착되며, 아마추어(138)로부터 축방향으로 배향된 태브(140)들이 제어 플레이트의 노치(136)들과 맞물려 있다. 그 아마추어는 (제어 플레이트(52′)를 제한된 범위로 제어함에 따라) 축방향으로 이동할 수 있으며, 또한 도6의 분리 도시로부터 알 있는 바와같이 제어 플레이트에 관하여 축방향으로 이동할 수 있다. 그렇지만, 아마추어와 제어 플레이트는 회전가능하게 함께 고정되어 유지된다.
2단 스프링(142; 또는 2중 스프링 장치)가 제어 플레이트(52′)를 향하여 아마추어(138)의 이동을 강제한다. 보스(144)들이 아마추어(138)상에 제공되며(제어 플레이트상에 제공될 수도 있슴), 상기 아마추어는 제어 플레이트와 인접하여, 제어 플레이트를 피동부재(32)의 림(146)과 접하도록 강제한다. 이것은 제어 플레이트를 피동부재와 마찰상태로 맞물리도록 배치하여, 고정된 4륜구동 모드를 발생시 킨다.
전자석(148)은 강한 자기 흡인과 약한 자기 흡인 모두를 지니는 2단 자석이다. 강한 흡인의 설정에 있어서는, 전자석이 스프링(142)을 압도하기에 충분한 힘으로 아마추어를 끌어당겨 도6의 하반부에 도시된 바와같이 자석과 맞물리도록 한다. 그 자석이 고정됨으로써, 아마추어와 제어 플레이트가 그라운드에 강제된다. 이것은 자동 4륜구동 모드를 발생시킨다.
전자석(148)이 약한 세팅에 설정되면, 자기력은 2단 스프링의 보다 약한 구성요소를 압도하기에 충분하게 되어, 아마추어를 제어 플레이트와의 접촉 위치로부터 이격되게 인출함으로써, 제어 플레이트를 구동부재로부터 분리되도록 한다. 그 자기력은 아마추어가 자석과 맞물리는 것을 방지하는 보다 강한 스프링 작용을 압도하지는 않을 것이다. 센터링 스프링(54)이 제어 플레이트의 중심에 배치되며, 차량은 2륜구동 상태로 된다.
다른 구동 모드의 작동
도8은 다른 구동 모드들이 선택되는 방식을 개략적으로 도시한다. 우선, 각각의 실시예들은 전자신호를 통하여 2륜구동 모드, 고정 4륜구동 모드와 자동 4륜구동 모드 사이에서 선택될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를들면, 차량의 배터리 또는 교류발전기로부터 전자신호를 제공하는 것은 상이한 전기 경로중에서 선택하는 스위치들이라는 것이 공지되어 있다. 수동 선택 스위치가 차량의 운전자에게 이용가능하게 만들어질 수 있으며, 원하는 구동 모드를 달성하기 위하여 운전자는 그 스위치를 3가지 선택 모드 사이에 배치하기만 하면 된다.
이러한 동일한 선택 방법이 자동적으로 이루어질 수 있으며, 선택의 수동 제어와 자동 제어 사이의 조합이 변화될 수 있다. 예를들면, 그 설정은 단지 수동 작동만, 또는 단지 자동 작동만 또는 자동 작동에 의해 오버라이드(override)될 수 있는 수동 작동 조차도 가능하게 하도록 이루어질 수 있다. 여하튼간에, 자동 작동은 적어도 선택할 수 있는 것이다.
자동 작동은 차량의 현존하는 센서와 컴퓨터 역량에 의해 적어도 부분적으로 가능하게 된다. 본원에서 의도되는 모든 최신식의 차량들은 컴퓨터 역량을 갖추고 있으며, 예를들면, 엔진의 속도 및 가속도, 브레이크의 적용, 각각의 휠의 속도 및 가속도/감속도 등과 같은 차량의 무수한 작동요소를 모니터한다. 이러한 역량은 도8에 ECU로 표시된 블럭(150)에 의해 이루어진다. 분석기(151)는 선택된 센서로부터의 입력을 모니터하고 비교하도록 설계된다. 예를들면, 분석기는 전륜 대 후륜의 속도 및 가속도를 비교할 것이다. 그것은 브레이크의 적용과 제동 속도를 주지하며 또한 후륜과 전륜 사이의 그러한 정보를 비교할 것이다. 차량의 속도에 따라 엔진 동력 부하에 기초하여, 차량이 오르막 또는 내리막을 가는지 여부, 차량이 전진 또는 후진으로 회전하는지 여부의 결정이 이루어질 수 있다. 이러한 모든 요소들이 자세히 조사되어, 그 당시의 조건하에서 2륜구동, 고정 4륜구동 또는 자동 4륜구동 중 어느것이 바람직한지를 결정한다. 라인(152a, 152b 및 152c)으로 지시된 바와같이, 구동 모드들 중 하나가 그러한 분석의 결과로서 맞물린다.
본 발명은 차량에 대하여 폭넓게 적용될 수 있는 것으로 고려되며, 본 발명의 소기의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발 명은 본원에 첨부된 특허청구의 범위의 정의에 따라 결정될 것이며, 특허청구의 범위에서 “~을 위한 수단”이라는 용어가 사용되지 않으면, 그 청구항은 35 USC §112 의 ¶6에 의해 해석되지 않도록 의도된다.
본 발명에 따른 차량의 구동 클러치 제어부를 사용하면, 구동 조건이 다른 형태의 구동 모드들에 비하여 한가지 형태의 구동 모드를 선호하는 다양한 상황에서, 상이한 구동 모드 사이의 선택을 가능하게 하며, 또한, 그 제어부는 수동 선택을 위한 설계로 되거나 원하는 구동 모드의 자동 선택을 위한 설계로 되는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 전륜의 쌍과 후륜의 쌍으로부터 선택된 바퀴의 쌍을 제어하도록 차량의 구동 라인에 배치된 클러치 제어 장치;
    상기 클러치 제어 장치의 구동부재 및 피동부재;
    상기 구동부재와 피동부재를 선택적으로 맞물리게 하도록 장착된 맞물림 부재로서, 상기 맞물림 부재는, 그 맞물림 부재가 맞물리지 않는 제1의 구동 모드, 상기 구동부재가 상기 피동부재를 오버런하는 경우에만 상기 맞물림 부재가 맞물리는 제2의 구동 모드와, 상기 구동부재 상기 피동부재를 오버런하거나 또는 상기 피동부재가 상기 구동부재를 오버런하는 경우에 상기 맞물림 부재가 맞물리는 제3의 구동 모드 사이에서 전환가능한 맞물림 부재;
    상기 맞물림 부재에 연결된 전기 액튜에이터, 차량의 바퀴의 속도를 포함하는 차량의 작동 요소들로부터의 데이터를 수집하는 차량 감지 시스템, 및 상기 차량 감지 시스템에 연결되며, 원하는 구동 모드를 결정하고 원하는 구동 모드를 지시하는 전기 신호를 전달하도록 상기 데이터를 수용하기 위한 분석기;를 포함하며,
    상기 액튜에이터가 상기 분석기에 연결되어, 원하는 모드의 맞물림을 개시하기 위한 상기 전기 신호에 감응하는 것을 특징으로 하는 구동 클러치 제어부를 지니는 차량.
  2. 전륜의 쌍과 후륜의 쌍으로부터 선택된 바퀴의 쌍을 제어하도록 차량의 구동 라인에 배치된 클러치 제어 장치;
    상기 각각의 클러치 제어 장치의 구동부재 및 피동부재;
    상기 구동부재와 피동부재를 선택적으로 맞물리게 하도록 장착된 맞물림 부재로서, 상기 맞물림 부재는, 그 맞물림 부재가 맞물리지 않는 제1의 구동 모드, 상기 구동부재가 상기 피동부재를 오버런하는 경우에만 상기 맞물림 부재가 맞물리는 제2의 구동 모드와, 상기 구동부재 상기 피동부재를 오버런하거나 또는 상기 피동부재가 상기 구동부재를 오버런하는 경우에 상기 맞물림 부재가 맞물리는 제3의 구동 모드 사이에서 전환가능한 맞물림 부재;
    상기 맞물림 부재에 연결된 전기 액튜에이터, 상기 액튜에이터에 연결되어 차량의 조작자에게 이용될 수 있으며, 원하는 구동 모드를 개시하도록 전기 신호를 수동으로 선택적으로 제공하는 수동 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 클러치 제어부를 지니는 차량.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동부재, 피동부재 및 맞물림 부재는, 상기 구동부재와 상기 피동부재의 인접 표면 사이에 롤러들의 배치와 상기 액튜에이터와 롤러 케이지 사이에 커플러의 배치를 제어하는 롤러 및 롤러 케이지를 포함하는 롤러 클러치 맞물림을 제공하도록 협력하여 형성되며, 상기 커플러는, 상기 피동부재에 롤러 케이지의 선택적인 커플링을 위해, 그라운드에 롤러 케이지의 선택적인 커플링을 위해, 또한 피동부재 또는 그라운드에 롤러 케이지의 선택적인 비-커플링을 위해 상기 액튜에이터에 감응함으로써, 고정 4륜구동, 자동 4륜구동 및 2륜 구동의 구동 모드들 각각을 선택적으로 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구동부재, 피동부재 및 맞물림 부재는, 상기 구동부재로부터 상기 피동부재까지 상대회전의 일방향으로 돌출가능한 폴, 상기 폴들의 돌출을 제어하도록 작동가능한 제어 플레이트 및 액튜에이터와 제어 플레이트 사이의 커플러를 포함하는 폴 클러치 맞물림을 제공하도록 협력하여 형성되며, 상기 커플러는, 고정 4륜 구동을 발생시키도록 상기 피동부재와 제어 플레이트의 선택적인 커플링을 위해, 자동 4륜 구동을 발생시키도록 그라운드에 제어 플레이트의 커플링을 위해, 또한 2륜 구동을 발생시키도록 피동부재 또는 그라운드와 제어 플레이트의 비-커플링을 위해 상기 액튜에이터에 감응하는 것을 특징으로 하는 차량.
  5. 제1항에 있어서, 상기 액튜에이터는 제1의 전자석, 제2의 전자석 및 상기 전자석들과 관련된 아마추어를 포함하며, 상기 아마추어는 상기 맞물림 부재에 연결되며;
    상기 제1의 전자석이 활성화되면 상기 아마추어와 상기 피동부재 사이에 흡인을 발생시켜 고정 4륜 구동으로 되게 하며, 상기 제2의 전자석이 활성화되면 상기 아마추어와 그라운드 사이에 흡인을 발생시켜 자동 4륜 구동으로 되게 하며, 상기 제1의 전자석과 제2의 전자석이 활성화되지 않으면 2륜 구동으로 되는 것을 특징으로 하는 차량.
  6. 제1항에 있어서, 상기 액튜에이터는 제1 및 제2의 레벨의 자기 흡인을 지니는 2단 전자석 및 제1 및 제2의 레벨의 스프링 바이어스를 지니는 2단 스프링 부재, 및 상기 맞물림 부재에 연결되고 상기 자기 흡인과 스프링 바이어스에 감응함으로써 비 자기 흡인과 제1 및 제2의 레벨의 자기 흡인의 결과로서 3가지 구동 모드를 발생시키는 아마추어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  7. 제1항에 있어서, 상기 액튜에이터는 상기 맞물림 부재와 연결되어 상기 맞물림 부재를 상기 피동부재에 선택적으로 연결하도록 상기 맞물림 부재에 관하여 이동가능한 커플러를 포함하며, 상기 커플러의 이동의 결과로서 그라운드와 맞물림이 이루어지지 않는 것을 특징으로 하는 차량.
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