KR101088269B1 - 로크 검출 센서 - Google Patents

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루드비그알란에스.
폭스매튜지.
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이턴 코포레이션
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Abstract

록킹 또는 제한된 슬립형중 어느 한 유형의 차동 기어 메커니즘은 외부 하우징(H) 내에 회전가능하게 배치되는 기어 케이스(11) 및 상기 기어 케이스(11)에 대해 사이드 기어(23, 25)의 회전을 제한하도록 하는 수단(37)을 포함하는데, 이 수단(37)은 제1 위치(도2) 및 제2 위치(도5)간에서 축방향으로 이동가능하게 되는 부재(41)를 포함한다. 이 메커니즘은 상기 기어 케이스에 인접하여 배치된 센서 소자(97) 및 센서 어셈블리(95)를 포함한다. 축방향으로 이동가능한 부재(41)는 상기 기어 케이스의 환형 외부 표면(11S)을 둘러싸고 상기 환형 외부 표면(11S) 및 센서 소자(97)간에 배치된 감지부(89)를 포함한다. 예를 들어, 언록킹 및 록킹 상태간에서 상기 메커니즘 내의 변경에 대응하는 감지부(89)의 이동은 센서 어셈블리(95)에서, 제1 또는 제2 전기 출력을 전달시킨다. 따라서, 본 발명은 차량 제어 논리가 차동 메커니즘의 상태를 인지하도록 하여 차량의 어떤 다른 부품 또는 기능을 제어하도록 한다.
센서 어셈블리, 센서 소자, 사이드 기어, 기어 케이스, 축방향으로 이동가능한 부재

Description

로크 검출 센서{LOCK DETECTION SENSOR}
도1은 비작동되는, 즉 풀린 상태하에서 본 발명의 기술에 따라서 제조된 차동 록킹 장치(locking differentials)의 축 단면도.
도2는 본 발명의 한가지 중요한 양상을 도시한 도1의 평면과 거의 수직한 평면에서 본 도1과 유사한 확대된 부분 축 단면도.
도3은 도1 및 도2에 도시되고 도1과 거의 동일한 크기의 차동 록킹 장치의 일부분을 도시한 부분 확대 투시도.
도4는 본 발명의 한가지 중요한 양상을 포함하는 축방향으로 이동가능한 부재의 한 부분을 도1의 4-4 선을 따라서 본 횡단면도.
도5는 작동된, 즉 차동 록킹 장치의 잠겨진 상태를 도시한 도1 내지 도4의 차동 록킹의 외부 평면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 기어 케이스
23, 25 : 사이드 기어
41 : 축방향으로 이동가능한 부재
95 : 센서 어셈블리
97 : 센서 소자
본 발명은 트랙션 수정 차동 장치(traction modifying differentials)에 관한 것이며, 특히 어떤 종류의 입력, 예를 들어, 전기 입력 신호에 응답하여 차동 작용이 지연(retard)될 수 있고 가능한 잠겨지는 유형의 차동 장치에 관한 것이다.
본 발명과 관계하는 이 유형의 트랙션 수정 차동 장치는 기어 챔버를 한정하여 그 내에 배치하는 기어 케이스, 하나 이상의 입력 피니온 기어를 포함하는 차동 기어 세트 및 한쌍의 출력측 기어를 포함한다. 본 발명은 베벨 기어 유형의 차동 장치와 관련하여 서술될 것이지만, 당업자는 본 발명이 이에 국한되지 않고, 헬리컬 또는 플레너터리(planetary)와 같은 다른 기어 유형을 갖는 차동 장치와 관련하여 사용될 수 있다. 통상적으로, 클러치 팩은 사이드 기어(side gears)중 적어도 하나 및 기어 케이스의 인접 표면간에 배치되어, 클러치 팩(clutch pack)이 상기 기어 케이스 및 상기 하나의 사이드 기어간의 상대 회전을 제한시키도록 동작될 수 있다. 서술된 유형의 대부분의 차동 장치에서, 여러 차동 방식들중 한 방식(지연 차(retarding differentiation))에 의해 클러치 팩을 맞물리게 할 수 있다.
한 가지 방식인, 본 발명의 양수인에게 양도되어 본원에 참조된 미국 특허 Re 28,004에 도시되고 서술된 유형의 "차동 록킹 장치(locking differential)"에서, 클러치 팩은 통상적으로 결합 해제되어 있다. 휠중 하나가 스핀 아웃(spin out)하기 시작할 때, 속도 감지 메커니즘은 휠간의 속도차를 감지하여, 캠 및 램프 메커니즘(cam and ramp mechanism)에 의해, 클러치 팩을 단단히 잠근다. 상기 특허에서, 속도 감지 메커니즘은 플라이-웨이트 메커니즘(fly-weight mechanism)을 포함하는데, 이의 출력은 차동 기어가 잠겨지는 것에 반응하는 "입력"을 포함한다.
본 발명의 양수인에게 양도되어 본원에 참조된 미국 특허 제5,019,021호는 또 다른 방식의 지연 차를 예시한다. 이 특허는 클러치 팩상의 부하가 외부 전기 입력 신호에 응답하여 변화되어, 클러치 팩 내의 슬립 량을 변화시킬 수 있는 "제한된 차동 슬립 차동(limited slip differential)"을 예시하고 서술한 것이다. 그러므로, 한 사이드 기어로부터 또 다른 사이드 기어로 전송되는 바이어스 토크 량은 또한, 외부 전기 입력 신호의 변화에 응답하여 변화된다. 당업자에게 널리 공지된 바와 같이, 제한된 차동 슬립 장치에서, 통상적으로, 차량이 최적의 트랙션 조건이 아니면 언제든지 2개의 사이드 기어간에 소정 량의 차동 "슬립" 또는 속도가 존재한다. 상기 특허에서, 차동 장치로의 "입력"은 전기 입력 신호이지만, 이 차동에는, 볼 램프 액츄에이터의 플레이트중 하나의 축 이동인 또 다른 "입력"이 존재하는데, 상기 플레이트의 축 이동은 당업자에게 현재 널리 공지된 방식으로 클러치 팩 상의 부하를 변화시킨다.
마지막으로, Ross K. Cheadle, Joseph F. Rosek, Allan S. Ludwig 및 Lawrence M. McAuliffe, Jr의 명의로 2001년 6월 8일에 출원되어 본 발명의 양수인에게 양도된 발명의 명칭이 "Electronically Actuated Locking Differential"인 미국 특허 09/877,830호에 "차동 록킹 장치"에 대한 다른 방식이 예시되어 있다. 이 출원에는 마찰형 클러치 팩이 없지만, 대신에, 기계식 록킹 장치가 존재하는 차동 록킹 장치가 예시되고 설명되어 있다. 이 출원의 차동 장치에는 전기 입력 신호에 응답하여 차동 사이드 기어의 정합 개구(mating openings)로 일련의 핀을 이동시킬 수 있는 볼 램프 액츄에이터가 존재한다. 본 발명을 위하여, 로크 상태 또는 언로크 상태중 어느 한 상태를 이루기 위하여, 사이드 기어를 향하여 또는 이로부터 벗어나게 핀을 이동시키는 것을 또한, 차동 장치 내의 기어 케이스에 대한 출력 기어의 회전을 제한시키는 것에 대한 "입력"으로 간주된다.
따라서, 상술된 유형의 제한된 차동 슬립 및 록킹 장치로부터 차동 기어 케이스 및 출력 사이드 기어중 하나간의 상태 운동을 제한(지연) 또는 로크시키는데 통상적으로 사용되는 당업자에게 공지된 다수의 여러 메커니즘이 존재한다는 것을 알수 있다. 그러나, 종래 기술에 공지된 제한된 차동 슬립 및 록킹 장치 및 특히, 본 발명의 양수인에 의해 상업화된 장치는 통상적으로, 차동 장치내의 슬립 제한 또는 록킹 기능을 성취하는 메커니즘의 동작과 관련하여 축방향으로 이동하는 어떤 종류의 부재를 갖는다는 점에 유의하여야 한다.
최근에, 드라이브 트레인(drive train)에 어떤 종류의 안전성 또는 트랙션 또는 안전 시스템을 결합시킨 차량(특히, 승용차 및 경트럭)이 증가하고 있다. 이와 같은 시스템의 예로서 트랙션 제어 시스템(TCS), 미끄럼방지 브레이크 시스템(ABS) 및 차량 안전성 향상 시스템(VSES)을 포함한다. 이와 같은 시스템이 어떤 종류의 트랙션 수정 장치, 바람직하게는, 전기 작동되는 제한된 차동 슬립 또는 록킹 장치를 포함하는 것은 일반적이고 바람직하다. 이들 유형의 시스템이 가장 효율적으로 그리고 안전하게 동작하도록 하기 위해선, 어떤 주어진 순간에서, 차동 장치가 작동(로크) 상태인지 또는 비작동(언로크) 상태인지 관계없이, 차동 장치로부터의 어떤 종류의 피드백 신호를 시스템의 논리 제어가 수신하도록 하는 것이 중요하다.
불행하게도, 차동 록킹 장치에서, 로크 상태(또는, 언로크 상태)의 발생을 감지하고나, 제한된 차동 슬립에서 증가하는 클러치 맞물림(또는 감소하는 클러치 맞물림)을 감지하는 것은, 통상적으로, 고정식 외부 하우징 내에서 회전하는 차동 기어 케이스 내의 부재의 축 이동과 같은 것을 감지하는 것을 수반한다. 회전하는 차동 케이스상에 센서를 설치하는 한가지 명백한 방법은 센서를 케이스의 외부에 고정시키고, 이 차동 케이스로부터 발생된 전기 신호를 슬립 링 수단에 의해 차량 마이크로프로세서에 전송하는 것이다. 불행하게도, 이와 같은 장치는 통상적으로 실현될 수 없다. 대부분의 차동 장치에선, 차동 케이스(또는 이로부터 방사상으로 외부로 신장)의 외부에 어떤 것도 부착될 수 없는데, 그 이유는 축 어셈블리 플랜트에서, 링 기어를 케이스 외부 직경에 걸쳐서 미끄러지게 하고 링 기어를 케이스 플랜지에 볼트로 죄어야만 하기 때문이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 로크(또는 언로크) 또는 작동(또는, 비작동된) 상태중 어느 한 상태를 감지하는 성능과 관련한, 공지된 종래 기술의 메커니즘의 단점을 극복한 서술된 유형의 개선된 차동 기어 메커니즘을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 로크 상태(반대로, 언로크 상태)의 발생을 감지하거나 증가하는 클러치 팩 맞물림(반대로, 감소하는 클러치 팩 맞물림)의 발생을 감지 할 수 있는 제한된 슬립 또는 록킹 유형의 어느 한 유형의 개선된 차동 기어 메커니즘을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전체 축 어셈블리 또는 차동 메커니즘의 대부분을 재설계하지 않고도 상술된 목적을 성취하는 개선된 차동 기어 메커니즘을 제공하는 것이다.
본 발명의 또한 다른 목적은 로크(또는, 언로크) 상태의 발생이 차동 장치 내의 록킹 메커니즘 또는 맞물림 메커니즘의 부품을 포함하는 부재의 축 이동을 사용하여 감지될 수 있는 개선된 차동 록킹 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 그외 다른 목적은 외부 하우징 내에 회전가능하게 배치되고 회전축 및 기어 챔버를 한정하는 기어 케이스를 포함하는 개선된 차동 기어 메커니즘을 제공함으로써 이루어진다. 차동 기어는 하나 이상의 입력 기어 및 제1 및 제2 출력 기어를 포함하는 기어 챔버에 배치된다. 이 메커니즘은 제1 출력 기어와 공통 회전하는 기어 케이스에 대해 상기 제1 출력 기어의 회전을 제한하도록 동작할 수 있는 수단을 포함한다. 회전 제한 수단을 위한 작동 수단이 포함되는데, 상기 작동 수단은 입력에 응답하여 동작하여, 회전 제한 수단을 비작동 상태에서 작동 상태로 이동시키며, 상기 회전 제한 수단은 자신의 비작동 상태에 대응하는 제1 위치 및 비작동 상태에 대응하는 제2 위치간에서 축방향으로 이동가능한 부재를 포함한다.
개선된 기어 메커니즘은, 센서는 센서 외부 하우징에 대해 상대적으로 고정되고 기어 케이스에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 한다. 축방향으로 이동가능한 부재는, 상기 축방향으로 이동가능한 부재가 제1 위치에 있을 때 센서 소자로부터 제1 전기 출력을 발생시키고 상기 축방향으로 이동가능한 부재가 제2 위치에 있을 때 상기 센서 소자로부터 제2 전기 출력을 발생시키는 감지부를 포함한다.
본 발명의 보다 제한된 양상을 따르면, 개선된 차동 기어 메커니즘은, 상기 기어 케이스가 다수의 개구를 포함하고, 상기 축방향으로 이동가능한 부재가 다수의 커넥터 부를 포함하며, 상기 커넥터부 각각은 일반적으로 상기 다수의 개구를 통해서 방사상으로 바깥쪽으로 신장되며, 상기 축방향으로 이동가능한 부재의 감지부는 상기 축방향으로 이동가능한 부재가 축방향으로 이동할 때, 상기 기어 케이스의 외부에 배치되어 상기 다수의 커넥터부와 함께 축방향으로 이동하도록 고정된 것을 특징으로 한다.
지금부터 도면(이 도면이 본 발명을 제한하는 것은 아니다)을 참조하면, 도1은 본 발명의 차동 록킹 장치에 대한 축 단면도이다. 도1에 도시된 일반적인 유형의 차동 록킹 장치의 특정 구성 및 동작은 상술된 특허 및 상기 참조된 출원을 통해서 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
그러나, 상술된 바와 같이, 본 발명의 유용성은 단지 차동 록킹 장치에만 국한되는 것이 아니라, 제한된 슬립 차동 장치(slip differentials)에 대해 사용될 때에도 마찬가지로 유용할 수 있다. 게다가, 본 발명은 어떤 특정한 구성의 차동 록킹 장치에만 사용되도록 제한되는 것이 아니라, 특히 첨부된 청구범위에 규정된 모든 차동 록킹 장치를 포함한다.
도1에 도시된 차동 기어 메커니즘(차동 록킹 장치)은 그 내에 기어 챔버(13)가 있는 기어 케이스(11)를 포함한다. 이 실시예(단지 예에 불과함)에서, 기어 케이스(11)는 단일의 유니터리 기어 케이스를 포함하고, 차동 록킹 장치 내의 모든 부품은 당업자에게 널리 공지된 바와 같이, "윈도우"(W)를 통해서 기어 케이스(11) 내에 삽입된다(도2 참조). 그러나, 본 발명은 어떤 특정 구성의 기어 케이스(11) 또는 어떤 특정 구성의 윈도우(W), 또는 심지어 이와 같은 윈도우의 존재로 국한되지 않는다. 통상적으로, 다수의 볼트(본원에 도시되지 않음)와 같은 어떤 적절한 수단에 의해 기어 케이스(11)의 플랜지(15)에 부착될 수 있는 입력 링 기어(본원에 도시되지 않음)에 의해 차동 록킹 장치로 토크가 입력된다.
기어 챔버(13) 내에 피니온 축(19)상에 회전가능하게 설치된 한쌍의 입력 피니온 기어(17)를 포함하는 차동 기어 세트가 배치된다. 통상적으로, 피니온 축(19)은 어떤 적절한 수단, 가령 록킹 핀(locking pin)(21)에 의해 기어 케이스에 대해 고정된다. 이 피니온 기어(17)는 차동 기어 세트의 입력 기어를 포함하고, 한쌍의 사이드 기어(23 및 25)와 메싱 맞물리(meshing engagement)게 된다. 사이드 기어(23 및 25)는 내부 세트, 직선형 스플라인(straight spilines)(27 및 29) 각각을 한정하는데, 이들은 한쌍의 차축(axle shaft)(도시되지 않음)의 정합하는 외부 스플라인과 스플라인식으로 맞물리도록 적응된다. 기어 케이스(11)는 한쌍의 베어링 세트(본원에 도시되지 않음)가 설치될 수 잇는 환형 허브부(31 및 33)를 포함하는데, 이 베어링 세트는 차동 메커니즘이 도2에 부분적으로 도시된 외부 차동 하우징(H)에 대해 회전 지지하도록 하는데 사용된다.
당업자에게 널리 공지된 바와 같이, 차량의 표준 직선 동작 동안, 좌측 및 우측 사이드 기어(23 및 25)간에 어떤 차이가 발생되지 않음으로, 피니온 기어(17)는 피니온 축(19)에 대해 회전하지 않는다. 기어 케이스(11), 피니온 기어(17) 및 사이드 기어(23 및 25) 모두는 회전축(A)에 대해 솔리드 유닛으로서 회전한다.
본 발명의 차동 록킹 장치는 여러가지 모드로 동작될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이 차동 록킹 장치는 수동으로 동작될 수 있는데, 즉, 운전자가 로크 모드를 수동으로 선택하면, 이 차동 록킹 장치는 차량이 이동하자 마자 로크 모드로 동작된다. 대안적으로, 차동 록킹 장치는 "자동 모드"로 동작할 수 있는데, 단지 예이지만, 이 자동 모드에서, 차량 마이크로프로세서는 초기 휠 슬립(incipient wheel slip)과 같은 동작 상태를 감지하여 적절한 전기 입력 신호("입력")를 차동 록킹 장치에 전달함으로써, 기어 케이스(11)에 대한 사이드 기어(25)를 록킹시켜 더이상 차가 발생되는 것을 방지한다.
차동 잠금 장치의 자동 동작 모드의 경우에, 가령 차량이 턴하거나 타이어 크기면에서 약간의 차가 있을 때, 사이드 기어(23 및 25)간에서 발생되는 소정량의 차 작용이 허용될 수 있다. 그러나, 본 발명을 따르면, 차동 록킹 장치는 클러치 팩을 포함하거나 포함하지 않을 수 있지만, 대신, 도1에 도시된 바와 같은 비작동 상태 및 도5에 도시된 바와 같은 작동, 로크 상태를 선택할 수 있다.
본 실시예에서(단지 예에 불과), 차동 록킹 장치는 기어 케이스(11)와 스플라인 맞물리고 이와 인터리빙되는 다수의 클러치 디스크를 포함하는 클러치 팩(35)을 포함하는데, 당업자에게 널리 공지된 방식으로 사이드 기어(23)와 스플라인식 으로 맞물리는 상기 다수의 클러치 디스크는 본 발명과 특별하게 관련되지 않음으로, 본원에서 설명되지 않는다. 클러치 팩(35)의 존재에 따라서, 도1에 도시된 차동 록킹 장치는 통상적으로, 차동 개방으로서 동작하는 것이 아니라, 상대적으로 낮은 차동 속도에서조차도, 제한된 차동 슬립 방식으로 사이드 기어(23 및 25) 간에서 동작한다. 그러나, 상술된 바와 같이, 이와 같은 슬립 제한 성능의 존재 또는 부재는 본 발명의 특징이 아님으로, 이하에서 더이상 언급되지 않을 것이다.
지금부터, 도1과 관계하지만 주로 도2를 참조하면, 본 발명의 차동 록킹 장치는 회전 제한 메커니즘(37)을 포함한다. 이 회전 제한 메커니즘(37)은 본 발명의 양수인에게 양도되고 본원에 참조된 미국 특허 제5,911,643호 및 제6,083,134호를 통해서 보다 잘 이해할 수 있을 것이다. 본 발명이 회전 제한 메커니즘(37)의 어떤 특정 구조 또는 동작 모드로 제한되지 않기 때문에, 상기 메커니즘(37)이 배경 및 예에 의해서 본원에 단지 간략하게 언급되었다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
기어 케이스(11)는 보어(bores)로 이루어진 2개의 어레이를 한정하는 단부 벽(39)을 포함한다(도2 참조). 보어로 이루어진 제1 어레이(도1에 도시됨)는 단부 벽(39)의 전체 영역을 통해서 축방향으로 신장되는 다수의 핀 보어(41)를 포함한다. 각 핀 보어(41) 내에 축방향으로 이동가능한 일반적으로 원통형의 핀 부재(43)(이하부터 그리고 첨부된 청구항에서, 또한, "로크 부재"라 칭한다)가 배치된다. 보어로 이루어진 제2 어레이는 도2의 우측 단부로부터 단부 벽(39)의 축 방향 두께를 통해서 단지 부분적으로 신장되는 다수의 스프링 보어(45)를 포함하는데(도2 참조), 각 스프링 보어(45) 내에는 코일형의 압축 스프링이 위치되도록 한다.
각 스프링(47)의 우측 단부는 볼 램프 액츄에이터(51)의 내부 램프 플레이트(49) 또는 이하에 설명될 또 다른 부재중 어느 하나에 대해 위치된다(도3 참조). 볼 램프 액츄에이터(51)는 또한, 외부 플레이트(53) 및 당업자에게 널리 공지된 방식으로 볼 램프 액츄에이터의 내부 플레이트(49) 및 외부 플레이트(53)간에 배치된 다수의 캠 부재(볼)(55)를 포함한다.
전자기 액츄에이터(57)가 축방향으로 바깥쪽으로(볼 램프 액츄에이터(51)로부터 도1 및 도2의 우측으로) 배치되는데, 이는 환형 지지 부재(61)상에 설치된 환형 전자기 코일(59)을 포함하는 것이 바람직하다. 지지 부재(61)는 환형 허브 부(33)의 보다 큰 직경 부분을 둘러싸서, 전자기 액츄에이터(57)가 고정되도록 하고 기어 케이스(11)가 그 내에서 이에 대해 자유롭게 회전되도록 한다. 본원에 단지 예로 도시된 전자기 액츄에이터(57)는 상술된 특허를 통해서 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
전자기 코일(59)의 작동은 다수의 전기 리드(63)에 의해 코일(59)에 전달되는 전기 입력 신호에 응답하여 발생되는데(도1 참조), 상기 참조 번호 "63"는 리드 자체 또는 전기 입력 신호 중 어느 하나를 나타내는데 사용된다. 전기 리드(63)가 도1에 단지 예로 도시되어 있다는 점을 유의하여야 한다.
전자기 액츄에이터(57)는 브래킷 부재(65)에 의해 외부 차동 하우징(H)에 대해 고정되는데, 이의 적어도 일부분이 도1 내지 도3 각각에 도시되어 있다. 브래킷 부재(65)는 리벳 또는 스테이크형 부(67)와 같은 어떤 적절한 수단에 의해 전자기 액츄에이터(57)에 대해 고정된다(도1 참조). 이 브래킷 부재(65)는 한쌍의 축방향으로 신장하는 탭(69)을 포함하며, 이 탭에 의해 브래킷 부재(65)는 도2에 부분적으로 도시된 바와 같은 외부 차동 하우징(H)에 볼트 조여질 수 있다.
전자기 코일(59) 바로 옆에 스플라인(본원에 도시되지 않음)과 같은 어떤 적절한 수단에 의해 외부 램프 플레이트(53)에 대해 비회전되도록 고정되는 환형 드라이브 플레이트(71)가 배치된다. 그러므로, 당업자에게 널리 공지되고 상기 특허에 예시되고 설명된 바와 같이, 코일(59)이 전원 공급받을 때, 이로 인한 자속 경로는 드라이브 플레이트(71)를 통과하여 상기 플레이트가 코일 하우징(73) 상의 인접 마찰 표면과 마찰 맞물리도록 한다. 이로 인해 기어 케이스(11)에 대한 환형 드라이브 플레이트(71)의 회전이 지연되어 외부 램프 플레이트(53)의 회전이 지연된다. 그러나, 내부 램프 플레이트(49)는 가령 다수의 플레이트 이어(ears)(75)에 의해 기어 케이스(11)와 회전되도록 고정됨으로(도3 참조), 상기 램프 작용은 압축 스프링(47)의 바이어싱 력에 대향하여 내부 램프 플레이트(49)의 좌측으로 축 이동시킨다(도 1-3 참조).
도1을 다시 참조하면, 사이드 기어(25)의 "외부"면(즉, 단부 벽(39)과 마주하는 측면)은 다수의 개구(77)를 한정하는데, 상기 개구는 핀 보어(41)의 어레이와 정합 또는 짝을 이루는 어레이 내에 배치된다. 그러므로, 도1에 도시된 바와 같이, 원주상으로 정렬된 개구(77) 및 핀 보어(41)의 어레이와 함께, 전자기 코일(59)의 작동은 내부 램프 플레이트(49)를 도1의 좌측으로 이동시키고, 핀 부재(43)를 개구(77) 내의 맞물림부로 이동시킴으로써, 기어 케이스(11)에 대해 사이드 기어(25)를 록킹시킨다(작동 상태).
지금까지 설명된 대부분은 상술된 특허에 이미 공지되어 있다. 지금부터 전체 도면을 서로 관련하여 본 발명의 중요한 양상이 설명될 것이다. 상술된 바와 같이, 본 발명의 목적들 중 한 가지는, 록킹 메커니즘 부를 포함하는 부재의 차내에서 축 이동을 사용하여, 록킹 상태 또는 언록킹 상태중 어느 한 상태의 발생을 감지(즉, 상태의 변화를 감지)하는 것이다.
이 실시예(단지 예에 불과)에서, "축방향으로 이동가능한 부재"는 특히 볼 램프 액츄에이터(51)의 내부 램프 플레이트(49)를 포함한다. 그러므로, 플레이트형 부재(81)는 내부 램프 플레이트(49)(첨부된 첨구범위의 목적을 위한 "축방향으로 이동가능한 부재"로 간주된다)와 동작적으로 관계된다(도3 참조). 플레이트형 부재(81)는 내부 환형부(83)를 포함하는데(도2 및 도3 참조), 이 내부 환형부는 실제로 내부 램프 플레이트(49)에 대해 고정될 수 있지만, 바람직하게는, 상기 내부 램프 플레이트(49)와 분리되며, 특히 코일에 전원 공급받지 않는 동안, 즉 언록킹 상태 동안, 압축 스프링(47)에 의해 내부 램프 플레이트(49)에 대해 간단히 유지된다. 차동 록킹 장치가 록킹되면(즉, 핀 부재(43)가 개구(77)내에 배치된다), 코일이 전원 공급받지 않은 경우, 내부 램프 플레이트(49)는 도1 및 도2에 도시된 위치로 복귀한 후, 램프 플레이트(49) 및 플레이트형 부재(81)간에 축 "분리"가 존재할 것이다. 그러므로, 램프 플레이트(49) 및 부재(81)가 작동 동작 동안 "축방향으로 이동가능한 부재"를 포함하는 것으로서 언급될 수 있지만, 이 실시예에선, 당업자 는 이하에 서술될 감지 동작에 대해 보다 큰 관심을 두고 있는 부재(81)라는 것을 이해할 것이다.
플레이트형 부재(81)는 또한, 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 기어 케이스(11)의 환형부, 즉 단부 벽(39)의 바로 우측에 배치되고 내부 램프 플레이트(49)를 둘러싸는 부분으로 한정된 개구(87) 또는 정합 윈도우를 통해서 방사상으로 신장되는 다수의 방사상으로 신장되는 커넥터부(85)를 포함한다. 기어 케이스(11)의 환형 외부 표면(11S)을 둘러싸고 상기 표면에 대해 근접하여 이격된 환형 감지 부재(89)가 커넥터부(85)의 방사상으로 외부 단부에 있다(도3, 도4 및 도5 참조). 이 실시예(단지 예에 불과)에서, 플레이트형 부재(81)는 단일의 유니터리 시트 금속 스탬핑을 포함하여, 내부 환형부(83), 커넥터부(85) 및 환형 감지 부재(89)가 단일 피스(single piece)로서 일제히 이동한다. 그러므로, 환형 감지 부재(89)의 축 위치는 핀 부재(43)의 축 위치를 완전히 나타냄으로, 이는 핀 부재(43)가 도1의 언록킹 상태 또는 도5에 도시된 바와 같이, 상술된 개구(77)와 맞물리는 록킹 상태에 있는지를 정확히 나타내는 표시자이다.
지금부터 도2, 도3 및 도5를 참조하면, 브래킷 부재(65)가 자신에 부착된 센서 브래킷부(91)를 갖는다는 것을 알수 있는데, 상기 센서 브래킷부는 그 내에서 개구(93)를 한정한다. 센서 브래킷부(91)에는 센서 소자(97)를 포함하는 센서 어셈블리(95)가 부착되어 있다. 센서 소자(97)는 플레이트형 부재(81)가 도1 내지 도3의 좌측으로 축방향으로 이동될 때마다 환형 감지 부재(89)의 외부 표면으로 근접하여 이격되도록 배치되어(도5에 도시됨), 환형 감지 부재(89)가 센서 소자(97)와 적어도 부분적으로 정렬, 즉 도5에 도시된 위치에 있도록 하는 것이 바람직하다. 센서 기술 분야의 당업자는 감지 부재(89) 및 센서 소자(97)의 상대 위치가 본 발명에 중요하지 않다는 것을 이해할 것이다.
이 실시예(단지 예에 불과)에서, 본 발명이 특정 유형의 센서 어셈블리 또는 센서 소자로 국한되지 않지만, 센서 어셈블리(95)는 센서 기술 분야의 당업자에게 널리 공지된 유형의 홀 효과 센서를 포함한다. 예를 들어, 센서 어셈블리(95)는 종래의 홀 효과 센서 또는 "차동" 유형의 홀 효과 센서중 어느 하나를 포함한다. 본 발명에 필수적인 것은 단지, 회전 제한 메커니즘(37)의 작동 또는 록킹 상태에 대응하여, 도2에 도시된 최우측으로부터 도5에 도시된 최좌측으로 환형 감지 부재(89)의 이동을 감지할 수 있는 센서 어셈블리를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명에 필수적인 것은, 센서 어셈블리(95)가 전기 신호(출력 신호)를 발생시켜 관련된 제어 논리(예를 들어, 차량 마이크로프로세서)가 출력 신호에 따라서 회전 제한메커니즘(37)의 최우측(비작동) 및 최좌측(작동) 간의 차이를 구별하도록 하는 것이다.
전자기 코일(59) 및 센서 어셈블리(95)가 외부 차동 하우징(H)의 일부에 고정(예를 들어, 볼트 조여짐)되는 바와 같이 본원에 예시되고 설명되었지만, 본 발명이 이에 국한되지 않는 다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 하우징(H)에 대한 센서 어셈블리(95)의 관계가 지금부터 첨부된 청구범위에서 "상대적으로 고정된"으로서 언급되는데, 이것이 센서 어셈블리(95)가 하우징(H)에 직접 부착되는 것을 필요로 하지 않는 다는 것을 명백히 알게한다. 중요한 것은 센서 어셈블리(95)가 하 우징(H) 내의 차의 위치의 허용오차에도 불구하고, 센서 소자(97)가 감지 부재(89)에 대해 충분히 정확하게 위치되어 소망의 위치 피드백 신호를 제공하도록 위치된다는 것이다. 전자기 액츄에이터(57)가 기어 케이스(11)에 대해 "상대적으로 고정된" 것으로서 언급되는데, 이는 액츄에이터(57)가 거의 또는 전혀 기어 케이스(11)에 대해 상대 이동하지 않지만 통상적으로 기어 케이스(11)에 실제 부착되지 않는 것을 의미한다.
본 발명의 또 다른 양상을 따라서 그리고 도5에 도시된 바와 같이, 기어 케이스(11)의 환형 외부 표면(11S)은, 심지어 적절하게 위치하고 표면(11S)을 둘러사는 환형 감지 부재(89)와 함께, 감지 부재(89)의 외부 직경은 기어 케이스(11)의 주요 부분의 외부 직경보다 작게되도록 설계되어 그와 같은 크기로 된다. 그러므로, 축 어셈블리 플랜트에서, 링 기어는 차동 어셈블리(액츄에이터(57), 브래킷 부재(65) 및 센서 어셈블리(95)를 제외한, 도5에 도시됨)상에 설치될 수 있다. 브래킷 부재(65)(액츄에이터(57) 및 센서 어셈블리(95)를 포함)는 외부 하우징(H) 내에 적절하게 볼트 조여지고 나서, 차동 어셈블리는 하우징(H) 내에 설치되어, 도5에 도시된 공간 관계로 된다.
본 발명이 상세히 서술되었지만, 본 발명의 각종 변형 및 변경은 상기 명세서를 통해서 당업자에게 명백할 것이다. 이와 같은 변경 및 변형은 첨부된 청구범위의 영역내에 있는 한, 본 발명에 포함되는 것으로 간주된다.
본 발명은 로크 상태(반대로, 언로크 상태)의 발생을 감지하거나 증가하는 클러치 팩 맞물림(반대로, 감소하는 클러치 팩 맞물림)의 발생을 감지할 수 있으며, 전체 축 어셈블리 또는 차동 메커니즘의 대부분을 재설계하지 않고도 상기목적을 성취하는 개선된 차동 기어 메커니즘을 제공하며, 로크(또는, 언로크) 상태의 발생이 차동 장치 내의 록킹 메커니즘 또는 맞물림 메커니즘의 부품을 포함하는 부재의 축 이동을 사용하여 감지될 수 있는 개선된 차동 록킹 장치를 제공하는 것이다.

Claims (7)

  1. 차동 기어 메커니즘으로서,
    외부 하우징(H) 내에 회전가능하게 배치되고 회전축(A) 및 기어 챔버(13)를 한정하는 기어 케이스(11);
    하나 이상의 입력 기어(17)와 제1(25) 및 제2 (23) 출력 기어를 포함하여 상기 기어 챔버(13) 내에 배치된 차동 기어링;
    공통 회전하도록 상기 기어 케이스(11)에 대해 상기 제1 출력 기어(25)의 회전을 제한시키도록 동작할 수 있는 수단(37);
    상기 회전 제한 수단(37)용 작동 수단(57)을 포함하며,
    상기 작동 수단(57)은 입력(63)에 응답하여, 상기 회전 제한 수단(37)을 비작동 상태(도1)로부터 작동 상태(도5)로 이동시키며,
    상기 회전 제한 수단(37)은 상기 회전 제한 수단(37)의 상기 비작동 상태(도1)에 대응하는 제1 위치(도2) 및 상기 작동 상태에 대응하는 제2 위치(도5)간에서 각각 축방향으로 이동가능한 부재(49)를 포함하는데,
    (a) 상기 외부 하우징(H)에 대해 상대적으로 고정되고 상기 기어 케이스(11)에 인접하여 배치된 센서 소자(97)를 포함하는 센서 어셈블리(95)를 포함하며;
    (b) 상기 축방향으로 이동가능한 부재(49)는, 상기 축방향으로 이동가능한 부재(49)가 상기 제1 위치(도2)에 있을 때 상기 센서 소자(97)로부터 제1 전기 출력을 발생시키고 상기 축방향으로 이동가능한 부재(49, 81)가 상기 제2 위치(도5)에 있을 때 상기 센서 소자(97)로부터 제2 전기 출력을 발생시키는 감지부(81, 89)를 포함하고,
    상기 기어 케이스(11)는 다수의 개구(87)를 포함하며, 상기 축방향으로 이동가능한 부재(49, 81)는 다수의 커넥터 부(85)를 포함하며, 상기 커넥터 부(85) 각각은 상기 다수의 개구(87)를 통해서 일반적으로 방사상으로 바깥쪽으로 신장되며, 상기 축방향으로 이동가능한 부재(49, 81)의 상기 감지 부(89)는 상기 기어 케이스(11) 외부에 배치되고 상기 축방향으로 이동가능한 부재가 축방향으로 이동할 때 상기 다수의 커넥터 부(85)와 함께 축방향으로 이동하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기어 케이스(11)에 대해 상기 제1 출력 기어(25)의 회전을 제한시키도록 동작할 수 있는 상기 수단(37)은 상기 기어 케이스(11, 39)로 한정되고 상기 제1 출력 기어(25)로 한정된 정합 개구(77)와 맞물릴때 언록킹된 위치(도1)로부터 록킹된 위치(도5)로 축방향으로 이동가능한 개구(41) 내에 배치된 다수의 로크 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기어 케이스(11)에 대해 상기 제1 출력 기어(25)의 회전을 제한시키도록 동작할 수 있는 상기 수단(37)은 플레이트형 부재(81)를 더 포함하는데, 상기 다수의 로크 부재(43)는 상기 플레이트형 부재(81)와 이동가능하며, 상기 플레이트형 부재(81)는 상기 축방향으로 이동가능한 부재(49, 81)의 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 기어 케이스(11)를 둘러싸는 일반적으로 환형의 감지 부재(89)를 포함하고 이에 대해 인접하여 이격되며, 상기 센서 소자(97)는 상기 환형 감지 부재(89)의 적어도 일부분으로부터 즉각 방사상으로 바깥쪽으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기어 케이스(11)에 인접하여 배치되고 상기 외부 하우징(H)에 대해 고정되는 브래킷 부재를 더 포함하는데, 상기 브래킷 부재(65)는 상기 기어 케이스(11)의 환형 외부 표면(11S)에 인접하여 배치되고 상기 축방향으로 이동가능한 부재(49, 81)의 상기 감지부(81, 89)에 인접한 상기 센서 어셈블리(95)의 상기 센서 소자(97)에 위치하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 작동 수단(57)은 상기 제1 출력 기어(25)의 회전을 제한하도록 동작할 수 있는 축방향으로 인접한 상기 수단(37)에 배치된 환형 전자기 코일(59)을 포함하며, 상기 브래킷 부재(65)는 상기 외부 하우징(H)에 대해 고정되고 상기 기어 케이스(11)에 대해 상대적으로 고정된 상기 전자기 코일(59)을 유지시키도록 동작할 수 있는 수단(67)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
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