KR102120353B1 - 토크 제한 차동장치 - Google Patents

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Abstract

선택적으로 로크 가능한 차동장치는 복수의 토크 감지 핀, 외부 하우징, 제 1 기어 티쓰를 포함하는 제 1 사이드 기어, 제 2 기어 티쓰를 포함하는 제 2 사이드 기어, 피니언 샤프트, 상기 피니언 샤프트에 회전 결합되는 두 개의 피니언 기어로서, 각각의 피니언 기어가 상기 제 1 기어 티쓰와 제 2 기어 티쓰에 결합되는 피니언 기어 티쓰를 포함하는 피니언 기어, 및 상기 제 1 사이드 기어의 기어 러그와 선택적으로 결합하기 위한 칼라 티쓰를 포함하는 칼라를 포함하며, 상기 토크 감지 핀은 칼라를 외부 하우징에 작동적으로 결합시킨다.

Description

토크 제한 차동장치{TORQUE LIMITING DIFFERENTIAL}
본 발명은 토크 제한 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 토크 제한 장치를 포함하는 로킹 차동장치에 관한 것이다.
차량 구동계는 차량 운전 중에 각 바퀴의 정지마찰을 조절하기 위해 바퀴로의 토크를 분할하기 위한 차동 장치를 구비할 수 있다. 때로는 차별화되지 않은 토크를 전달하기 위해 구동계를 완전히 로크시키는 것이 유리하다. 이 완전히 로크된 상태에서는, 링 기어 상에서 이용 가능한 토크의 100%를 전달할 수 있다. 차축이 이 높은 토크를 견디도록 설계되지 않으면, 고장날 것이다. 이는 추가 차축 부품 및 차동장치 자체를 손상시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 단점이 해결된 차동장치를 제공하는 것이다.
본 명세서에 개시되는 방법 및 장치는, 복수의 토크 감지 핀; 외부 하우징; 제 1 기어 티쓰와 기어 러그(lug)를 포함하는 제 1 사이드 기어; 제 2 기어 티쓰를 포함하는 제 2 사이드 기어; 피니언 샤프트; 상기 피니언 샤프트에 회전 결합되는 두 개의 피니언 기어로서, 각각의 피니언 기어는 상기 제 1 기어 티쓰와 상기 제 2 기어 티쓰에 결합되는 피니언 기어 티쓰를 포함하는 피니언 기어; 및 상기 제 1 사이드 기어의 기어 러그와 선택적으로 결합하기 위한 칼라 티쓰를 포함하는 칼라로서, 토크 감지 핀에 의해 외부 하우징에 작동적으로 결합되는 칼라를 포함할 수 있는 선택적으로 로크 가능한 차동장치에 의해, 상기 단점들을 극복하고 기술을 향상시킨다.
또한, 차량 구동계는 엔진으로부터의 토크를 선택적으로 로크 가능한 차동장치에 전달하도록 작동적으로 결합되는 토크 전달 시스템을 포함할 수 있다. 선택적으로 로크 가능한 차동장치는 복수의 토크 감지 핀, 외부 하우징, 제 1 기어 티쓰와 기어 러그를 포함하는 제 1 사이드 기어, 제 2 기어 티쓰를 포함하는 제 2 사이드 기어, 및 피니언 샤프트를 포함할 수 있으며, 두 개의 피니언 기어가 상기 피니언 샤프트에 회전 결합될 수 있다. 각각의 피니언 기어는 상기 제 1 기어 티쓰와 상기 제 2 기어 티쓰에 결합되는 피니언 기어 티쓰를 포함할 수 있다. 칼라는 상기 제 1 사이드 기어의 기어 러그와 선택적으로 결합하기 위한 칼라 티쓰를 포함할 수 있다. 칼라는 토크 감지 핀에 의해 외부 하우징에 작동적으로 결합될 수 있다. 상기 제 1 사이드 기어에는 제 1 차축이 작동적으로 결합될 수 있으며, 상기 제 2 사이드 기어에는 제 2 차축이 작동적으로 결합될 수 있다.
추가 목적 및 장점은 부분적으로 하기 설명에 제시될 것이고, 이는 부분적으로 하기 설명으로부터 자명할 것이며, 또는 본 발명의 실시에 의해 학습될 수 있다. 상기 목적 및 장점은 또한 청구범위에서 특별히 지적되는 요소 및 조합에 의해 실현 및 취득될 것이다.
상기 개괄적인 설명과 하기 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적인 것에 불과하며 청구 발명을 제한하지 않는 것을 알아야 한다.
도 1은 단순화된 차량 구동계의 개략적 예이다.
도 2는 토크 제한 차동장치의 제 1 실시예의 분해도이다.
도 3은 제 1 실시예의 제 1 평면을 따르는 단면도이다.
도 4는 제 1 실시예의 제 2 평면을 따르는 제 2 단면도이다.
도 5는 제 1 실시예의 로킹 칼라의 도시도이다.
도 6은 제 1 실시예의 토크 감지 핀의 도시도이다.
도 7은 제 1 실시예의 좌측 케이스의 내측면도이다.
도 8은 제 1 실시예의 좌측 케이스의 외측면도이다.
도 9는 제 1 실시예의 좌측 케이스의 단면도이다.
도 10은 토크 제한 차동장치의 제 2 실시예의 분해도이다.
도 11은 제 2 실시예의 제 1 평면을 따르는 단면도이다.
도 12는 제 2 실시예의 제 2 평면을 따르는 단면도이다.
도 13a는 제 2 실시예의 칼라 및 칼라 하우징의 제 1 도시도이다.
도 13b는 칼라 하우징의 제 2 도시도이다.
도 14는 제 2 실시예의 토크 감지 핀의 도시도이다.
도 15는 제 2 실시예의 좌측 케이스의 단면도이다.
도 16은 제 2 실시예의 좌측 케이스의 내측면도이다.
도 17은 제 2 실시예의 좌측 케이스의 외측면도이다.
도 18은 우측 케이스의 단면도이다.
도 19는 우측 케이스의 내측으로의 도시도이다.
도 20은 로크 칼라와 연동되는 토크 감지 핀의 상세도이다.
이제 첨부 도면에 도시되어 있는 예를 상세히 참조할 것이다. 가능한 경우, 동일하거나 유사한 부분을 지칭하기 위해 도면 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호가 사용될 것이다. "전", "후", "좌", "우"와 같은 방향성 참조는 도면 참조를 쉽게 하기 위한 것이며, 제한적으로 의미되지는 않는다.
도 1은 차량 구동계의 일 예를 도시한다. 이 예에서, 차량은 앞바퀴 구동인 바, 이는 주 동력이 전방 구동축에 연결됨을 의미한다. 엔진(106), 변속기(107) 및 동력 전달 유닛(108)은 토크를 전방 좌측 차축(100) 및 전방 우측 차축(101)에 직접 전달하기 위해 차량의 전방에서 작동적으로 연결된다. 바퀴 허브(115, 116)를 거쳐서, 바퀴(102, 103)는 토크를 수용하여 차량에 정지마찰을 제공한다. 하이포이드 기어 및 피니언과 같은 동력 전달 유닛(108) 내의 기구를 거쳐서, 구동 샤프트(109)는 토크를 수용하고 이 토크를 차량의 후방으로 전달한다. 선택적 4륜(all-wheel) 구동 커플링(120)이 구동 샤프트(109)에 연결되며, 후방 구동 유닛(110)은 전자 결합 부품 및 후방 차동장치를 수용할 수 있다.
후방 차동장치는 개방 또는 로크 모드로 작동될 수 있다. 개방 모드에서, 좌측 뒷바퀴(113)는, 휠 허브(117) 및 좌측 후방 차축(111)을 거쳐서, 우측 바퀴(114)와 다른 속도로 회전할 수 있다. 마찬가지로, 우측 뒷바퀴(114)는, 휠 허브(118) 및 우측 후방 차축(112)을 거쳐서, 좌측 뒷바퀴(113)와 다른 속도로 회전할 수 있다. 로크 모드에서, 좌측 및 우측 뒷바퀴(113, 114)는 좌측 및 우측 후방 차축(111, 112)이 후방 차동장치 내의 내부 부품을 거쳐서 로크되기 때문에 동일한 토크를 수용한다.
도 1의 구동계는 예에 불과하며, 본 명세서에 청구되는 원리는 뒷바퀴 구동 차량에 사용되거나 하나 초과의 차동장치를 갖는 차량에 사용될 수 있음을 알아야 한다.
엔진(106)은 기어 감속 또는 추가를 거쳐서 감소되거나 향상될 수 있는 폭넓은 회전력을 공급할 수 있다. 엔진 출력은 차량의 차축에 토크로서 수용되며, 차축은 통상 중공적이므로 토크를 한계까지 수용할 수 있고, 이후 차축은 전단 또는 비틀림과 같은 고장을 겪는다. 따라서, 차축은 통상적으로, 하이포이드/구동 피니언과 링 기어 사이의 최종 구동비를 곱한 제 1 또는 리버스 기어의 최고 수치인 최고 기어비를 최대 엔진 토크에 곱한 값인 ATC(Axle Torque Capacity)를 갖고 설계된다. 개방 차동장치 모드에서, ATC는 각각의 차축에 50:50으로 분배된다. 따라서, 각각의 차축은 0.5×ATC를 수용한다.
그러나, 차동장치가 로크되면, 이용가능한 토크의 100%를 단일 차축에 전달하여 차축이 1.0×ATC를 수용하게 할 수 있다. 예측할 수 없는 사용 사건 또는 최종 사용자 남용으로 인해, 차축의 업그레이드는 고장을 방지하기에 충분하지 못할 수도 있다. 그리고, 최종 사용자는 CAFE 요건, 추가 중량, 관련 부품을 위한 추가 설치면적, 및 전체 작동 비용과 같은 경합 요건을 감안하여 보다 낮은 용량의 차축을 선택할 수도 있다. 차축을 통상적인 작동 범위에 요구되는 보다 높은 강도로 업그레이드하는 것과 연관된 이율 배반성, 비용 및 복잡성으로 인해, 차축이 로크된 차동장치 모드에서 고장나는 것을 완전히 방지하기는 어렵다. 차축이 ATC의 100%에 있을 때에도, 차축에 과부하가 걸려서 고장을 초래할 수 있다.
본 명세서에 개시된 토크 제한 장치는 고(high) 토크 조건 중에 차축의 완전성을 보존할 수 있다. 즉, 상기 토크 제한 장치는 차축 고장이 발생하기 전에 그 자체가 희생되도록 설계된다. 이러한 제한 장치는 전단되어 차동장치를 개방 모드로 되돌릴 수 있으며, 따라서 차축이 전단되거나 비틀림을 겪기 전에 차축으로부터 과도한 토크를 없앨 수 있다. 토크 제한 장치의 전단은 또한 차축 부품과 차동장치 자체에 대한 결과적인 손상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 세미 플로트(semi float) 타입 차축에 있어서, 차축은 차동장치가 고장나도 하우징 내에 머물러 있어야 한다. 토크 제한 장치가 전단되면, 차량은 개방 모드로 돌아가며 차량은 차동장치를 로크 모드로 되돌릴 수 없음에도 불구하고 아직 작동적이다.
기어 챔버(213) 내에는 한 쌍의 입력 피니언 기어(217)를 구비하는 차동 기어 세트가 존재한다. 피니언 기어(217)는 차동 기어 세트의 입력 기어를 포함하며, 한 쌍의 사이드 기어(219, 221)와 맞물림 결합된다. 우측 케이스(211)에 고정된 링 기어가 회전하면, 피니언 샤프트(218)는 그와 함께 회전한다. 이 결과 사이드 기어(219, 221)가 회전된다. 사이드 기어(219, 221)는 각각의 좌우 후방 차축(111, 112) 상의 교합 외부 스플라인과 스플라인식 결합되는 내부 스트레이트 스플라인(223, 225) 세트를 각각 구비한다. 따라서, 링 기어가 회전함에 따라, 후방 차축이 회전한다.
차동장치가 개방 모드로 작동할 때는, 차량의 정상 직진 운전 중에, 좌우 차축(111, 112) 사이에서 또는 좌우 사이드 기어(219, 221) 사이에서 차동이 전혀 발생하지 않으며, 따라서 피니언 기어(217)가 피니언 샤프트(218)에 대해 회전하지 않는다. 그 결과, 좌측 및 우측 기어 케이스(212, 211), 피니언 기어(217), 및 사이드 기어(219, 221) 전부가, 솔리드 유닛을 포함하는 것처럼 회전축(A) 주위로 회전한다. 그러나, 차량이 선회하거나 뒷바퀴(113, 114)를 다른 속도로 회전시키는 난류를 겪으면, 피니언 기어(217)는 피니언 샤프트 회전에 대한 상이한 사이드 기어 속도가 가능하도록 피니언 샤프트(218, 216) 주위로 회전한다.
그러나, 때로는 좌우 후방 차축(111, 112)을 동일한 속도로 회전해야 하도록 로크시키는 것이 유리하다. 따라서, 로크 모드 도중에, 사이드 기어는 피니언 샤프트(218)와 함께 회전해야 하도록 하우징에 로크된다. 도 2의 예에서, 좌측 사이드 기어(219)는 로크된다. 맞물림 결합을 통해서, 이것은 피니언 기어(217)를 사이드 기어(219)에 대해 로크시키며, 이는 또한 사이드 기어(221)를 로크시킨다.
이상과 같이, 로크 모드는 차축, 기어, 휠 허브, 및 로킹 기구를 포함하는 각종 부분에 많은 변형(strain)을 발생시킬 수 있다. 변형은 차량 부분에 대한 손상, 차량 제어의 손실, 또는 조작성의 손실을 초래할 수 있다. 따라서, 도 2의 로킹 기구(칼라)는 다른 구동계 부분 대신에 고장나도록 설계된 적어도 하나의, 바람직하게는 여섯 개 내지 여덟 개의 토크 제한 장치를 작동적으로 구비한다. 그리고, 도 10의 칼라(로크 판)는 주위 칼라 하우징을 거쳐서 적어도 하나의, 바람직하게는 여섯 개 내지 여덟 개의 토크 제한 장치를 작동적으로 구비한다.
토크 제한 장치는 후방 차축(111 또는 112)이 고장나기 전에 및 로킹 기구 자체가 고장나기 전에 전단된다. 즉, 토크 제한 장치는 설계 한계에 도달되면 고장날 것이다. 토크 제한 장치는 차동장치가 로크될 때 순수 전단 조건 하에서 사용된다. 즉, 토크 하중은 토크 제한 장치에 직접 작용하며, 장치의 점진적 또는 분쇄적 파괴 대신에 장치의 깨끗한 전단을 초래한다.
차동장치의 종류는 여러가지가 존재하며, 그 중 하나는 E-로커(locker) 또는 전자 로킹 차동장치이다. 미국 특허 제7,264,569호와 같은 하나의 종래 설계에서, 칼라는 우측 케이스 내의 리세스와 교합하는 이어(ear)를 갖는다. 종래의 칼라는 케이스와 함께 회전하며, 로크 모드와 로크해제 모드 사이에서 이동하도록 케이스에 대항하여 슬라이딩한다. 칼라는 좌측 사이드 기어에 대해 로크되도록 푸시 로드(push rod)에 의해 푸시된다. 칼라는 이후 로크 모드에서 좌측 케이스, 우측 케이스, 좌우 로커 기어, 및 피니언 기어와 함께 회전한다. 개방 모드에서, 칼라는 케이스와 함께 회전하지만 사이드 기어를 피니언 기어에 로크시키지 않으며, 차축은 상이한 속도로 회전할 수 있다.
도 2의 제 1 실시예에 도시된 예에서, 로크 칼라(로크 판)(210)는 우측 또는 좌측 케이스(211 또는 212)에 결합하기 위한 이어를 갖지 않는다. 대신에, 로크 칼라는 좌측 케이스(212)에 작동적으로 결합되기 위해 토크 제한 핀(토크 감지 핀)(200)을 수용한다. 로크 칼라는 토크 감지 핀(200)이 손상되지 않는 한 좌측 케이스(212)와 함께 회전한다. 로크 칼라(212)가 소정 값 이상의 토크를 겪으면, 로크 칼라(212)는 토크 감지 핀(200)을 회전 및 전단시킬 수 있다. 토크 감지 핀(200)이 전단되면, 로크 칼라(210)는 우측 케이스(211) 내에서 회전할 수 있으며 로크 칼라(210)는 로크된 차동장치 모드를 유지할 수 없다. 즉, 차동장치는 토크 감지 핀(200)이 전단되면 개방 모드로만 작동할 수 있다.
구동 샤프트로부터 좌우 후방 차축으로의 토크 유동 경로는 다음과 같다. 구동 샤프트(109)는 통상, 링 기어에 결합되는 입력 피니언에 의해 종료된다. 링 기어는 대개 차동장치 케이스의 외부 주위에 존재한다. 도 2의 예에서, 링 기어는 우측 케이스(211) 주위에 존재하며, 개구(715, 1815)를 거쳐서 플랜지(215)에 결합된다. 입력 피니언이 링 기어를 회전시키면, 도 2의 전체 차동장치가 회전한다. 중심 피니언 샤프트(218)가 우측 케이스(211)를 통과하기 때문에, 이는 링 기어가 회전함에 따라 회전한다. 구동 샤프트의 입력 피니언에 대한 링 기어 연결은 명료함을 위해 도시되지 않았으며, 링 기어도 도시되지 않았다. 추가 하우징이 링 기어 및 입력 피니언에 대한 그 결합부를 둘러쌀 수 있다.
좌측 케이스(212)는 좌측 후방 차축(111)에 결합되고 우측 케이스는 우측 후방 차축(112)에 결합된다. 도시되지 않은 장착부를 통해서, 좌측 후방 차축(111)은 좌측 케이스(212)에 대해 회전할 수 있으며, 우측 후방 차축(112)은 우측 케이스(211)에 대해 회전할 수 있다. 링 기어로부터의 토크는 중심 피니언 샤프트(218)에 인가되어 이를 회전시킨다. 중심 피니언 샤프트(218)는 두 개의 피니언(217)을 통과한다. 개방 모드에서, 피니언(217)은 중심 피니언 샤프트(218) 주위로 회전할 수 있다. 추가적인 짧은 크로스 샤프트(216)가 피니언 샤프트(긴 크로스 샤프트)(218)에 결합될 수 있다. 짧은 크로스 샤프트(216)는 추가 피니언(217)이 차동장치 내에서 회전되게 할 수 있다. 짧은 크로스 샤프트(216)는 슬롯형 스프링 핀(220)을 거쳐서 좌측 케이스(212)에 결합될 수 있다. 차동장치의 중심 피니언(217)은 추가로 구형 와셔(222)와 연동할 수 있다.
피니언(217)은 사이드 기어와 맞물림 결합한다. 우측 사이드 기어(221)는 우측 후방 차축(112)에 결합되기 위해 내부 스플라인(223)을 가지며, 좌측 사이드 기어(로커 기어)(219)는 좌측 후방 차축(111)에 결합되기 위해 내부 스플라인을 갖는다.
따라서 피니언 샤프트(218)가 회전할 때, 사이드 기어(219, 221)가 회전하며 따라서 후방 차축(111, 112)이 회전한다. 로크해제 또는 개방 모드에서, 각각의 사이드 기어는 다른 사이드 기어와 상이한 속도로 회전할 수 있는데 이는 사이드 기어들이 피니언(217)에 대해 상이한 회전 속도로 회전할 수 있기 때문이다. 로크 모드에서, 로커 기어(좌측 사이드 기어)(219)는, 토크 감지 핀(200)을 거쳐서 좌측 케이스(212)에 결합되는 로크 칼라(로크 판)(210)에 결합된다. 좌측 케이스(212)는 개구(714, 1814)를 통해서 로크 나사(214)에 의해 우측 케이스(211)에 결합된다. 이상과 같이 우측 케이스(211)는 구동 샤프트 피니언이 회전력을 인가함에 따라서 회전하도록 링 기어에 결합된다. 로커 기어(219)가 피니언 샤프트(218)와 동일한 속도로 케이스와 함께 회전하기 위해 로크 칼라(210)를 거쳐서 로크되기 때문에, 우측 사이드 기어(221) 또한 차동 회전이 로크되며 마찬가지로 로커 기어(219)와 동일한 속도로 회전해야 한다. 따라서 각각의 후방 차축(111, 112)은 로크된 차동장치를 거쳐서 동일한 속도로 회전한다.
로크 모드는 로크 상태를 달성하기 위해 로크 칼라(210)에 종속되기 때문에, 토크 감지 핀(200)의 전단을 통한 좌측 케이스(212)로부터의 그 결합해제는 차동장치가 개방 모드에서만 작동하도록 강요한다. 파형 스프링(261)은 개방 모드가 선택될 때 또는 토크 감지 핀(200)이 전단될 때 로크 칼라(210)가 로커 기어(219)로부터 결합해제되도록 보장한다. 파형 스프링은 좌측 케이스(212)의 파형 스프링 리세스(708) 내에 착좌될 수 있다. 파형 스프링 리세스(708)는 차동장치 사용 중에 파형 스프링 진동을 감쇠 또는 방지하도록 크기를 가질 수 있다.
도 7, 도 8 및 도 9를 참조하면, 도 7은 좌측 케이스(212)의 내면을 도시하고, 도 8은 좌측 케이스(212)의 외측을 도시하며, 도 9는 좌측 케이스(212)의 단면을 도시한다. 리세스(708)는 파형 스프링(261)을 착좌시키기 위한 파형 스프링 정지부(stop)(711)를 갖는다. 좌측 케이스(212) 내의 다른 개구는 명세서의 다른 곳에서 논의된다.
우측 케이스는 도 18 및 도 19에 더 자세히 도시되어 있다. 도 18의 단면도에서는, 우측 케이스를 좌측 케이스에 고정하기 위한 개구(1814)를 볼 수 있다. 또한, 슬롯형 스프링 핀에서는 슬롯(1816)이 이용될 수 있다. 우측 케이스 내의 다른 개구들은 토크 제한 장치에 관련되지 않은 다양한 목적의 것이다.
사용자 또는 자동 전자 제어 시스템은 차동장치가 개방 모드와 로크 모드 사이에서 이동할 때를 선택할 수 있다. 간략화된 작동 기구(233)가 도 2에 도시되어 있다. 고정자(257)에 급전하기 위해 전기 리드(259)가 활성화 스위치 또는 기타 제어 수단에 결합된다. 고정자(257)의 급전 또는 단전 상태는 사판(ramp plate)(253)이 "램프-업(ramped-up)"될지 또는 "램프 다운(ramped down)"될지를 결정한다. "램프 업"될 때, 사판은 회전하여 사판(253) 상의 피크 영역을 푸시 로드(247)의 제 2 단부(251)에 대해 푸시하며, 이는 푸시 로드(247)를 로크 판(210) 쪽으로 가압한다. 제 1 단부(248)는 로크 판(210)에 대해 푸시하며, 로크 판(210)은 우측 케이스의 리세스(250) 내에서 축방향으로 슬라이딩한다. 푸시 로드(247)는 로크 판(210)을 좌측 케이스(212) 쪽으로 푸시하며 로크 판(210)은 로크 판(210)의 구멍(501)을 통과하는 토크 감지 핀(200) 상에서 슬라이딩한다. 로크 판은 칼라 티쓰(504)를 가지며, 각각의 티쓰는 넓은 단부(502)와 좁은 단부(503)를 갖는다. 이들 칼라 티쓰(504)는 로크 판(210)을 로커 기어(219)에 대해 로크시키기 위해 러그(224)와 맞물린다.
"램프 다운"된 위치에서, 사판(253)은 푸시 로드가 사판(253)의 곡부(valley) 내에 머물러 있을 수 있도록 회전된다. 파형 스프링(261)은 로크 판(210)을 푸시할 수 있으며, 이는 다시 푸시 로드(247)를 곡부 내로 푸시할 수 있다. 칼라 티쓰(504)는 러그(224)와 결합하지 않는다.
로크 칼라(210)는, 로크 칼라(210)가 핀 보디(202)를 따라서 미끄러질 수 있도록 토크 감지 핀(210)을 둘러싸는 간극을 가질 수 있다. 차동장치 하우징 내의 윤활 유체는 움직임을 매끄럽게 하는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 로크 칼라(210) 내의 구멍(501)은 도 5에서는 로크 칼라의 외측 경계 근처에 있는 것으로 도시되어 있지만, 구멍(501)은 로크 칼라의 가장 두꺼운 면에 중심맞춤되거나 아니면 도시된 위치로부터 반경방향 내측에 배치될 수도 있다.
작동 기구(233)는 유지 링(258), 베어링(254) 및 베어링 레이스(255)를 추가로 포함할 수 있다.
차동장치는 또한 우측 사이드 기어(221)와 우측 케이스(211) 사이에 심(shim)(227)을 포함할 수 있다. 유사한 심이 좌측 사이드 기어(219) 및 좌측 케이스(212)에 사용될 수 있다.
도 2의 예는 여섯 개의 토크 제한 핀(토크 감지 핀)(200)의 사용을 도시한다. 그러나, 더 적거나 많은 개수의 토크 제한 핀(200)을 위한 수정이 이루어질 수 있다.
도 5에 도시하듯이, 로크 판(210)은 토크 감지 핀(200)을 수용하기 위한 구멍(501)을 갖는다. 도시되지는 않았지만, 구멍(501)은 로크 판(210) 내로 더 깊이 통과할 수 있으며 로크 판(210)을 완전히 통과할 수도 있다. 칼라 티쓰(504) 상에는 구배(draft)가 제공된다. 즉, 티쓰는 넓은 단부(502)와 좁은 단부(503)를 갖는다. 구배는 칼라 투쓰(504)와 러그(224)의 결합을 보장하는데 도움이 된다. 사이드 기어 러그(224)에는 그 형성 방법으로 인해 구배 각도가 제공될 수 있다. 접촉 불일치를 피하기 위해서, 로크 칼라(210)에도 구배 각도가 형성된다. 칼라 티쓰와 사이드 기어 러그 상의 각도는 원활한 맞물림 결합을 보장하기 위해 상보적일 수 있다.
종래의 로크 칼라는 시트 상에 패턴을 전사하기 위해 다이를 사용하는 충격 압출을 거쳐서 형성되기 때문에, 종래 설계의 칼라 티쓰는 구배를 갖지 않는다. 칼라 티쓰(504) 상의 구배는 로크 칼라 상에 압출되는 패턴 충격을 가공함으로써 형성될 수 있는데 이는 매우 비싸다. 그렇지 않으면, 칼라 이어를 제거함으로써 설계가 간단해지기 때문에, 구배는 폐쇄 다이 열간 단조에 의해 제공될 수도 있다. 러그(224) 상의 구배와 동일한 수치로 로크 칼라 티쓰(504) 상에 구배를 제공하게 되면 칼라 티쓰(504)와 러그(224)의 매끄럽고 완전한 결합이 향상된다. 칼라 티쓰(504) 상의 구배 각도는 투쓰 코너의 라운딩 및 부적절한 하중 분포로 인한 로크 칼라 고장을 방지하는데 도움이 될 수 있거나, 기어 러그에 의해 제공되는 칼라 티쓰의 운동에 대한 마찰 저항으로 인한 고장을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 토크 감지 핀(200)은 토크 감지 핀 헤드(201)를 좌측 케이스(212)에 나사결합 또는 나사해제하기 위한 노치 또는 홈 패턴(필립스, "직선형-헤드", 또는 기타)을 가질 수 있는 단부 면(204)을 갖는다. 도시되지는 않았지만, 핀 헤드(201)는 나사형성되며 좌측 케이스 내의 개구(710)는 핀 헤드(201)를 적소에 고정 결합시키기 위해 나사형성된다. 토크 감지 핀(200)의 보디(202)는 경사 단부(205)에서 종료될 수 있다. 핀 헤드(201)와 핀 보디(202) 사이에는 전단 지역 또는 네크(203)가 제공될 수 있다. 전단 지역(203)은 핀 전단의 위치를 보장하기 위해 원주형일 수 있는 홈을 구비할 수 있다. 네크는 또한 핀 보디와 동일한 직경을 가질 수 있다.
토크 감지 핀(200)의 개수와 크기는 변경될 수 있다. 예를 들어, 도면들은 여섯 개 또는 여덟 개의 토크 감지 핀을 갖는 실시예를 도시하지만, 네 개 내지 열 개와 같은 다른 개수의 핀이 사용될 수도 있다. 또한, 핀 헤드의 직경에 대한 핀 보디 직경의 비율이 변경될 수 있으며, 핀 헤드 및 핀 보디의 최대 직경이 변경될 수 있다. 핀은 핀 헤드와 핀 보디의 경계 또는 그 근처에서 전단되어야 하고, 전단 위치(203)의 면적은 보디 내에 홈이 배치될 경우 핀 보디의 면적보다 작을 수 있으며, 따라서 그 위치에서의 직경이 감소될 수 있다.
로크 칼라(210)는 로커 기어와 완전히 결합되기 전에 토크 하중을 수용할 수 있기 때문에 추가 고려사항이 발생한다. 이는 이상적인 균등 분포 하중(uniformly distributed load: UDL)과 다를 수 있는 굽힘 응력을 생성할 수 있다. 따라서, 도 20에서, 차동장치는 개방 모드에 있는 것으로 도시되어 있다. 칼라 티쓰(504)는 로커 기어[사이드 기어(219)]의 러그(224)와 아직 결합되어 있지 않다. 로크 판(210)은 토크 감지 핀(200)을 따라서 바뀌는 두께(TL)를 갖는다. 토크 감지 핀(200)은 개방 모드 중에 노출되는 핀의 길이인 빔 두께(TB)를 갖는다.
노출된 길이는 칼라 티쓰(504)와 러그(224)의 결합의 퍼센트에 기초하여 변화하는 굽힘 응력을 겪을 수 있다. 결합 퍼센트가 5% 내지 100%의 범위에서 변화함에 따라, 굽힘 응력이 변화하며, 또한 토크 감지 핀 개수가 차동장치 내에서 4개 내지 10개의 범위에서 변화함에 따라, 굽힘 응력은 투쓰(504) 대 러그(224) 결합의 퍼센트와 더불어 변화한다.
토크 핀이 사용 중에 편향되면 추가 수정 시나리오가 발생할 수 있다. 이는 하중이 균등하게 분포되지 않을 경우에 발생할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 점 하중은 로크 칼라 표면의 시작부에서 핀 상에 작용하며, 토크 하중 분포와 굽힘 응력은 그에 따라서 조절된다. 핀 헤드와 핀 보디의 경계와 같은 소정 위치에서 하중이 토크 감지 핀을 파괴시키도록 보장하기 위해, 전단 위치(203)에 홈이 제공될 수 있다. 홈 직경은 보디 직경보다 약간 작아야 한다.
로크 칼라(210)와 토크 감지 핀(200)이 토크 유동 경로에 배치되기 때문에, 장치가 고장날 때 파편은 다른 내부 부품을 오염시키지 않도록 유동 경로 외부의 장소에 봉입되어야 하는 것이 중요하다. 따라서, 좌측 케이스(212)와 로크 판(210) 사이의 간극, 로크 판과 우측 케이스(211) 사이의 간극, 및 핀 보디(202)의 길이는 토크 감지 핀 파편의 이동을 방지하도록 선택될 수 있다. 토크 감지 핀은 또한 다수의 작은 조각으로 분해되거나 분쇄될 가능성이 최소인 재료로 형성되고 치수형성된다. 이는 설계의 실용성에 도움을 준다. 즉, 차동장치는 분해될 수 있으며 토크 감지 핀(200)은 교체될 수 있다. 설계는 유용하며, 토크 감지 핀이 전단될 때 전체 부분이 항상 해체될 필요는 없다. 그러나, 수리를 위해서 차동장치 및 구동계의 부분들을 분해할 필요는 있을 수 있다.
도 10에 도시된 제 2 실시예에서는, 후방 구동축의 차축, 베어링 캡, 베어링 등을 분해하는 대신에, 차동장치는 피니언 기어 및 링 기어 주위의 하우징만 제거한 후에 토크 핀 헤드 및 토크 핀 보디를 제거하기 위해 수리될 수 있다. 이 설계에서, 토크 감지 핀은 좌측 케이스를 칼라 하우징(로크 판 하우징)에 결합시키며, 따라서 칼라 하우징 내의 이어 부착된(eared) 칼라에 작동적으로 결합시킨다. 토크 감지 핀은 칼라 하우징 내의 스프링과 접촉(abut)하여 이어 부착된 핀 보디를 수리 중에 방출시킬 수 있다. 토크 감지 핀은, 전체 차동장치를 해체하지 않고서 또한 구동축 및 차동장치를 분해하지 않고서 교체될 수 있다.
제 1 실시예의 여러가지 예가 제 2 실시예에 등장하며 다시 언급되지 않을 것이다.
도 17 내지 도 19를 참조하면, 좌측 케이스(273)는 개구(1614, 1814)를 통해서 로크 나사(214)에 의해 우측 케이스(211)에 결합된다. 이상과 같이, 커플링은 나사결합을 이용할 수 있다. 개구(1610)는 각각 여덟 개의 토크 제한 핀(토크 감지 핀)(274)을 수용한다. 토크 제한 핀(274)은 좌측 케이스(273)에 나사결합된다. 토크 제한 핀(274)은 로크 판 하우징(271)을 통과하며, 로크 판 하우징에서 핀 스프링(272)과 접촉한다. 핀 스프링(272)은 스프링이 토크 제한 핀(274) 주위에 감기는 것을 회피하기 위해 토크 제한 핀(274)의 외경보다 작거나 같은 외경을 가질 수 있다.
로크 판(270)은 차동장치를 로크 및 로크해제하기 위해 로크 판 하우징(271) 내에서 왕복할 수 있다. 즉, 로크 판(270)은 차동장치가 개방 모드로 작동하는 제 1 위치로부터 차동장치가 로크 모드로 작동하는 제 2 위치로 슬라이딩할 수 있다. 이상과 같이, 사판(253), 푸시 로드(247) 및 파형 스프링(261)은 로크 판(270)을 이동시키도록 작동할 수 있다. 푸시 로드의 제 1 단부(249)는 로크 판(270)과 접촉한다.
도 11은 로크 판(270)과 접촉하는 푸시 로드(247)를 도시하기 위해 제 2 실시예의 차동장치를 평면을 따라서 도시한다. 이는 또한 로크 판이 로크 판 하우징(271) 내에서 거리(D)를 슬라이딩할 수 있음을 도시한다. 도 12는 좌측 케이스(273) 내의 개구(1610)를 통과하는 토크 제한 핀(274)을 도시하기 위해 동일 차동장치를 다른 평면을 따라서 도시한다. 토크 제한 핀(274)은 핀 스프링(272)이 접촉하는 상태에서 로크 판 하우징(271)을 통과한다. 도 12의 예는 실척이 아니기 때문에, 핀 스프링(272)은 로크 판 하우징(271)에 대해 더 길거나 짧은 등의 다른 치수를 가질 수 있으며, 토크 제한 핀(274)은 더 길거나 짧은 보디 길이를 포함하는 다른 치수를 가질 수 있다. 양 도면은 좌측 사이드 로커 기어(219)의 러그(224)로부터 결합해제된 로크 판(270)을 도시한다.
토크 제한 핀의 길이, 좌측 케이스(273)와 로크 판 하우징(271) 사이의 간극, 및 로크 판 하우징(271)과 우측 하우징(211) 사이의 간극은 전단된 토크 제한 핀(274)을 차동장치의 다른 운동 부분들을 오염시키지 않는 영역 내에 봉입시키도록 선택된다. 그리고, 토크 제한 핀(274)은 전단 중에 폭발하거나 과도한 파편을 발생시키지 않도록 설계되는 것이 바람직하다.
도 13a 및 도 13b는 로크 판(270) 및 로크 판 하우징(271)을 보다 상세히 도시한다. 로크 판(270)은 로크 판 하우징(271)의 리세스(1302) 내에서 슬라이딩하기 위한 이어(1301)를 갖는다. 리세스(1302)는 로크 판 하우징(271)의 전체 길이에 걸쳐있을 필요가 없으며, 정지부(1303)가 제공될 수 있다. 파형 스프링(261)은 정지부(1303)의 내측에 위치하기 위해 로크 판 하우징의 내부에 제공된 원주방향 림(1304)과 접촉할 수 있다. 파형 스프링이 이런 식으로 접촉되면 좌측 케이스에서의 댐핑 깊이의 양에 대한 필요성을 완화시킬 수 있으며, 따라서 파형 스프링 리세스(1608)가 더 얕아질 수 있다. 파형 스프링 정지부(1611)는 파형 스프링(261)이 착좌하기 위한 파형 스프링 리세스(1608)의 바닥을 형성한다.
림(1304)과의 접촉에 추가적으로, 파형 스프링(261)은 로크 판(270)을 정지부(1303)로부터 멀리, 좌측 케이스(273)로부터 멀리, 또한 사판(253)을 향하여 가압한다. 이 가압에 의해, 차동장치가 개방 모드에 있을 때, 로크 판 티쓰(1305)는 사이드 기어 러그(224)와 결합하지 않으며 로크 판(270)은 푸시 로드(247)를 사판(253)의 곡부 쪽으로 푸시한다. 로크 모드에서, 파형 스프링(261)은 압축되며, 사판(253)의 피크는 푸시 로드(247)를 푸시하고, 푸시 로드(247)는 로크 판 티쓰(1305)가 사이드 기어 러그(224)와 결합하도록 로크 판(270)을 좌측 케이스(273) 쪽으로 푸시한다.
도 13의 로크 판(270)은 로크 판 티쓰(1305) 상의 구배를 도시하지 않지만, 이러한 구배는 전술한 바와 같이 제공될 수도 있다.
로크 판 하우징(271)은 또한 핀 구멍(1306)을 갖는다. 핀 구멍(1306)은 로크 판 하우징(271)을 통과할 수 있는데, 이는 핀 스프링(272)이 우측 케이스(211)와 접촉할 수 있기 때문이다. 그러나, 로크 판 하우징(271)이 회전할 수 있을 때 초래되는 마찰을 피하기 위해서, 핀 구멍(1306)은 로크 판 하우징(271) 내로 부분 연장될 수 있으며, 따라서 핀 스프링(272)은 핀 구멍(1306)의 바닥과 토크 제한 핀(274)의 단부 사이에 걸쳐있다. 핀 구멍(1306)은 토크 제한 핀(274)과의 슬라이드-끼움을 가능하게 하며, 핀 구멍(1306)과 토크 제한 핀(274) 사이의 간극은 굽힘 응력을 상쇄시키도록 설계된다. 이상과 같이, 차동장치 내의 윤활 유체는 부분들 사이의 매끄러운 슬라이딩을 도와줄 수 있다.
도 13b는 로크 판 하우징(271)의 반대쪽을 도시한다. 이 도면은 핀 구멍(1306), 및 각각의 핀 구멍 사이의 이격되어 있는 복수의 리세스(1310)를 포함한다. 리세스(1310)는 좌측 케이스(212) 내의 인덱싱 슬롯(1616)과 정렬한다. 토크 제한 핀(274)이 전단되면, 로크 판 하우징(271)은 우측 케이스(211) 내에서 회전이 자유롭게 된다. 이 회전은 파형 스프링(261)이 로크 판(270)을 사이드 기어 러그(224)로부터 결합해제시킬 수 있어도 가능하다. 이 회전 능력으로 인해, 로크 판 하우징(271)의 핀 구멍(1306)은 더 이상 좌측 케이스의 토크 핀 구멍(1610)과 정렬하지 않을 수 있다. 따라서, 토크 제한 핀 헤드(141)가 좌측 케이스(212)로부터 나사해제될 때, 핀 스프링(272)은 파편을 방출하지 못할 수도 있다. 따라서, 사용자는 막대, 나사드라이버, 또는 기타 재촉 장치를 유효 리세스(1310) 내에 설치함으로써 및 상기 재촉 장치를 사용하여 로크 판 하우징을 적절한 파편 방출을 위한 정렬로 회전시킴으로써 로크 판 하우징(271)을 수동으로 회전시킬 수 있다. 이 설계는 차동장치가 분해없이 수리될 수 있게 한다. 피니언과 링 기어를 둘러싸는 하우징으로부터 윤활 유체를 배출하고 그 하우징의 액세스 패널만 제거한 후에 토크 제한 핀을 교체할 수 있다.
로크 판(270)은 차동장치의 토크 경로에 있으며, 로커 기어(219)를 좌측 케이스(212)와 함께 회전하도록 로크시키고 따라서 우측 후방 차축(112) 회전을 좌측 후방 차축(111) 회전과 함께 로크시키기 위해서 중요하다. 따라서, 로크 판 하우징(271)이 토크 제한 핀(274)에 의해 보강되고 로크 판(270)이 로크 기어(219)와 결합될 경우 차동장치는 로크 모드로만 작동할 수 있다. 소정 값 이상의 토크 양이 로크 판(270)에 대해 푸시하면, 로크 판 하우징(271)은 회전하여 토크 제한 핀(274)을 전단시킬 수 있다. 로크 판 하우징(271) 및 따라서 로크 판(270)은 우측 케이스(211) 내에서 회전이 자유롭다. 파형 스프링은 로크 판(270)을 로크 기어(219)의 러그(224)와 결합된 위치로부터 멀리 푸시할 수 있으며 차동장치는 개방 모드로 작동한다.
토크 제한 핀(274)은 크기 및 개수에 있어서 시스템의 토크 용량에 따라 설계되며, 토크 제한 핀은 구동 차축 및 차동장치 내의 다른 부품들이 비틀림 또는 전단에 의해 고장나기 전에 전단되도록 설계된다. 예를 들어, 토크 제한 핀(274)은 순수 전단 조건 하에서 전단될 수 있다. 즉, 토크 제한 핀은 전단 하중 또는 전단 응력에 의해서만 고장날 수 있다. 이상적으로, 핀 상의 토크로 인한 인가 하중은 굽힘, 비틀림, 충격 등과 같은 다른 하중이 핀에 전혀 작용하지 않도록 핀의 축에 수직하다. 토크 제한 시스템의 극한 강도는 차축 재료의 항복 강도 또는 로크 칼라 재료의 항복 강도와 매치될 수 있다. 즉, 차축 또는 로크 실린더가 항복해야 할 때, 토크 제한 핀(274)이 대신 전단된다.
토크 제한 핀(274)은 좌측 케이스(273)와의 나사 결합이 가능하도록 홈 또는 기타 리세스를 가질 수 있는 단부면을 갖는다. 핀 헤드(141)는 좌측 케이스(273)에 단단히 결합되도록 부분적으로 또는 완전하게 나사형성될 수 있다. 핀 보디(142)는 핀 보디(202)보다 짧을 수 있지만, 어느 경우에나, 경사 단부(145)에서 종료될 수 있다. 핀 헤드(141)와 핀 보디(142) 사이에는 전단 위치 또는 네크(143)가 제공될 수 있다. 전단 위치(143)는 토크 제한 핀(274)의 특정 평면을 따르는 전단을 촉진하기 위해 원주방향일 수 있는 홈을 포함할 수 있다. 네크는 핀 보디와 동일한 직경을 가질 수도 있다.
상기 예들과 마찬가지로, 핀 보디의 직경, 핀의 개수, 및 전단 응력을 대조함으로써 토크 제한 핀에 대한 전단 응력을 기술할 수 있다. 즉, 토크 하중은 사용되는 핀의 개수, 핀 헤드, 핀 보디 및/또는 핀 네크의 상대 직경을 변경함으로써, 및 핀 헤드와 핀 보디의 경계에서 홈을 사용하거나 사용하지 않음으로써 수용될 수 있다. 추가로, 중심축(A 또는 B)으로부터의 핀의 거리를 변경하는 것도 전단 이전에 수용되는 토크 하중에 영향을 미칠 수 있다.
로크 판 하우징(271)은 전단되지 않은 토크 제한 핀에 대해 고정적이어야 하고, 로크 판 하우징은 토크 제한 핀의 길이를 따라서 이동하지 않아야 하기 때문에, 핀 굽힘 응력 및 핀 편향 요건이 제 1 실시예보다 감소된다.
토크 제한 핀(274)이 전단되면, 로크 판 하우징(271)으로부터 보디(142)를 방출시키기 위해, 핀 헤드(141)가 좌측 케이스(273)로부터 나사해제된다. 전단된 파편과 개구(1610)의 정렬을 촉진하기 위해, 로크 판 하우징(271)은 핀 구멍(1306)이 토크 핀 구멍(1610)과 정렬되도록 이상과 같이 좌측 케이스(273)에 대해 인덱싱된다. 정렬이 달성되면, 압축된 핀 스프링(272)은 핀 보디(142)를 방출시킨다. 이후, 피니언 및 링 기어 하우징으로부터 차동기어를 분해하지 않고서, 좌측 및 우측 케이스(273, 211)에 대한 추가 조절이 없이, 또한 차축, 베어링 등의 설치를 해제하지 않고서, 신규 토크 제한 핀이 설치될 수 있다.
또한, 전단된 토크 제한 핀은 핀 헤드(141)를 나사해제함으로써 제거될 수 있다. 이후, 차동장치 회전을 수동으로 억제하고 우측 차축을 회전 억제한다. 다음으로, 먼저 사판 회전을 억제하는 고정자 코일을 활성화시킴으로써 사판을 양 방향으로 회전시키고, 이후 파형 스프링(261) 힘을 극복하기 위해 링 기어를 회전시키는 바 이는 수동으로 이루어질 수 있다. 이는 좌측 차축의 회전과 더불어 또는 회전이 없이 이루어질 수 있다. 사판이 푸시 로드(274)에 대해 푸시함에 따라, 로크 판(270)은 러그(224)와 결합할 수 있다. 좌측 차축의 회전은 이후 로커 기어를 회전시킬 것이며, 이는 로크 판(270) 및 로크 판 하우징(271)을 회전시킬 것이다. 핀 구멍(1306)은 이후 빈 토크 핀 구멍(1610)과 정렬될 수 있으며, 인장된 핀 스프링(272)은 슬라이드-끼움된 전단된 핀 보디(142)를 방출시킬 수 있다.
여기에 개시된 예의 내용 및 실시의 검토로부터 다른 실시예가 당업자에게 자명할 것이다. 명세서 및 예는 단지 예시적인 것으로 간주되도록 의도되고, 진정한 범위와 취지는 하기 청구범위에 의해 제시된다.

Claims (15)

  1. 선택적으로 로크 가능한 차동장치에 있어서,
    외부 하우징;
    제 1 기어 티쓰와 기어 러그를 포함하는 제 1 사이드 기어;
    제 2 기어 티쓰를 포함하는 제 2 사이드 기어;
    피니언 샤프트;
    상기 피니언 샤프트에 회전 결합되는 두 개의 피니언 기어로서, 각각의 피니언 기어는 상기 제 1 기어 티쓰와 상기 제 2 기어 티쓰에 결합되는 피니언 기어 티쓰를 포함하는 피니언 기어; 및
    상기 제 1 사이드 기어의 기어 러그와 선택적으로 결합하기 위한 칼라 티쓰를 포함하는 칼라; 및
    상기 외부 하우징을 통해서 작동적으로 결합되고, 상기 제 1 사이드 기어에 대한 토크가 소정 값을 초과할 때 전단되도록 구성되는 복수의 토크 감지 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 칼라는 결합 이어를 추가로 포함하고, 상기 차동장치는 토크 감지 핀에 결합되는 칼라 하우징을 추가로 포함하며, 상기 칼라 하우징은 결합 이어를 수용하기 위한 결합 리세스를 포함하고, 상기 칼라 하우징은 칼라를 적어도 부분적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    액추에이터 및 푸시 로드를 추가로 포함하고, 상기 액추에이터는 선택적으로 푸시 로드를 칼라 쪽으로 푸시하도록 구성되며, 푸시 로드가 칼라를 푸시할 때, 결합 이어는 결합 리세스 내에서 슬라이딩하고 칼라 티쓰는 기어 러그와 결합하는 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 하우징과 상기 칼라 사이에 적어도 하나의 스프링을 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 스프링은 칼라 티쓰를 기어 러그로부터 푸시하도록 가압되는 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    액추에이터 및 푸시 로드를 추가로 포함하고, 상기 액추에이터는 선택적으로 푸시 로드를 칼라 쪽으로 푸시하며, 액추에이터가 푸시 로드를 칼라 쪽으로 푸시할 때, 칼라는 외부 하우징 내에서 슬라이딩하고 칼라 티쓰는 기어 러그와 결합하는 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각각의 토크 감지 핀은 나사부를 갖는 헤드 및 평활부를 갖는 보디를 포함하며, 상기 외부 하우징은 복수의 나사 개구를 포함하고, 상기 복수의 나사 개구의 각각은 복수의 토크 감지 핀 중 하나의 대응 나사부를 수용하며, 상기 칼라는 복수의 칼라 구멍을 추가로 포함하고, 상기 복수의 칼라 구멍의 각각은 복수의 토크 감지 핀 중 하나의 대응 평활부를 수용하며, 상기 칼라는 기어 러그 및 칼라 티쓰와 선택적으로 결합 및 결합해제하기 위해 평활부 상에서 슬라이딩 가능한 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 칼라 하우징은 복수의 구멍을 추가로 포함하고, 각각의 구멍은 복수의 토크 감지 핀 중 대응하는 각각의 토크 감지 핀을 수용하며, 차동장치는 복수의 핀 스프링을 추가로 포함하고, 각각의 구멍은 상기 복수의 핀 스프링 중 대응 토크 감지 핀과 접촉하는 대응 핀 스프링을 수용하는 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각각의 토크 감지 핀은 나사부를 갖는 헤드 및 평활부를 갖는 보디를 포함하며, 상기 외부 하우징은 복수의 나사 개구를 포함하고, 상기 복수의 나사 개구의 각각은 복수의 토크 감지 핀 중 하나의 대응 나사부를 수용하며, 각각의 칼라 하우징 구멍은 복수의 토크 감지 핀 중 하나의 대응 평활부를 수용하고, 핀 스프링은 평활부를 구멍 밖으로 푸시하기 위해 가압되는 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 외부 하우징은 적어도 하나의 슬롯을 포함하고,
    상기 칼라 하우징은 복수의 구멍 각각의 사이에 분포되는 복수의 리세스를 추가로 포함하며,
    상기 칼라 하우징은 적어도 하나의 슬롯을 통해서 리세스에 접근할 수 있도록 외부 하우징 내에 착좌되고,
    상기 칼라는 칼라 하우징 내에 착좌되는 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    각각의 토크 감지 핀은 헤드, 네크 및 보디를 포함하며, 상기 네크는 핀이 토크 감지 핀 상의 임의의 다른 장소에 앞서 네크에서 전단될 수 있게 하는 직경을 갖는 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    각각의 토크 감지 핀은 적어도 보디와 연동되는 헤드를 포함하고, 상기 외부 하우징과 칼라 사이의 거리는 각각의 토크 감지 핀이 헤드와 보디의 경계 또는 그 근처의 영역에서 전단되게 보장하도록 선택되며, 토크 감지 핀이 전단될 때, 칼라는 외부 하우징 내에서 회전 가능한 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    각각의 토크 감지 핀은 적어도 보디와 연동되는 헤드를 포함하고, 상기 외부 하우징과 칼라 하우징 사이의 거리는 각각의 토크 감지 핀이 헤드와 보디의 경계 또는 그 근처의 영역에서 전단되게 보장하도록 선택되며, 토크 감지 핀이 전단될 때, 칼라 하우징은 외부 하우징 내에서 회전 가능한 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    차동장치가 토크를 수신할 때, 각각의 토크 감지 핀은 칼라 티쓰 또는 제 1 기어 티쓰 항복 전에 전단되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 칼라 티쓰는 구배 각도를 갖고 상기 기어 러그는 구배 각도를 가지며, 상기 칼라 티쓰 구배 각도는 기어 러그 구배 각도에 상보적인 것을 특징으로 하는
    선택적으로 로크 가능한 차동장치.
  15. 제 1 항의 선택적으로 로크 가능한 차동장치를 포함하는 차량 구동계에 있어서,
    엔진으로부터의 토크를 상기 선택적으로 로크 가능한 차동장치에 전달하도록 작동적으로 결합되는 토크 전달 시스템;
    제 1 사이드 기어에 작동적으로 결합되는 제 1 차축; 및
    제 2 사이드 기어에 작동적으로 결합되는 제 2 차축을 추가로 포함하고,
    상기 차동장치가 소정 값 이상의 토크를 수용할 때, 각각의 토크 감지 핀은 제 1 차축 또는 제 2 차축이 전단되기 전에 또는 제 1 차축 또는 제 2 차축이 비틀림에 굴복하기 전에 전단되는 것을 특징으로 하는
    차량 구동계.
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