KR102162436B1 - 차량 차동장치 차단 조립체 - Google Patents

차량 차동장치 차단 조립체 Download PDF

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KR102162436B1
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actuator assembly
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브렌트 페우라
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지케이엔 드라이브라인 노쓰 아메리카, 인코포레이티드
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Abstract

차량 차동장치 차단 조립체는 차동장치 케이스, 차동 기어 세트, 및 토크 분배 장치를 포함할 수 있다. 차동 기어 세트는 상기 차동장치 케이스 내에서 지탱된다. 토크 분배 장치는 토크를 차동 기어 세트와 수반하는 차량 구동라인의 측면 샤프트들 사이에 전달한다. 토크 분배 장치는 클러치 팩 및 액추에이터 조립체를 포함할 수 있다. 클러치 팩은 차동 기어 세트에 대해 차동장치 케이스의 제 1 측면에 위치되며, 액추에이터 조립체는 차동 기어 세트에 대해 차동장치 케이스의 제 2 측면에 위치된다. 액추에이터 조립체가 클러치 팩을 작동시키고 작동중단시킬 때 액추에이터 조립체는 운동을 클러치 팩으로 전송하는 이동기를 가진다.

Description

차량 차동장치 차단 조립체 {VEHICLE DIFFERENTIAL DISCONNECT ASSEMBLY}
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2013년 5월 14일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 61/823,280의 이익을 주장하며, 그 전체 내용들이 본원에 인용에 의해 포함된다.
본 개시는 일반적으로 총륜구동(all wheel drive(AWD)) 토크 전달 커플링 및 차동 기어 세트를 위한 차동장치에 관한 것이며, 이는 일련의 토크 흐름 구성을 제공할 수 있다.
차동장치 구동부들은 자동차 산업에 일반적으로 공지되어 있다. 차동장치 구동부들은 개별적으로 각각의 휠의 속도를 차이나게 하기 위해, 차량이 곡선부(curve) 주변을 지나갈 때 자동차 휠들을 상이한 속도들로 회전시키기 위해, 그리고 미끄럼, 회전 또는 다른 도로에 대한 휠 조건들에서 적합한 크기의 토크를 각각의 휠로 제공하기 위해 변속기 및 구동 샤프트 또는 프로펠러 샤프트(프로프 샤프트(prop shaft))와 연계하여 사용된다.
자동차의 요구 구동 트레인 레이아웃에 대한 전통적인 토크에 있어서, 제 1 구동 전방/후방 차축, 및 프로프 샤프트 또는 구동부 샤프트를 통해 연결되는 제 2 구동 "행 온(hang on)" 차축 및 제 1 구동 차축에 대한 토크 전달 커플링부(torque transfer coupling)가 존재한다. 토크 전달 커플링부는 보통 제 2 구동 차축의 바로 전방에 그리고 그의 상류에 있다. 차축 차동장치는 차축의 각각의 측면 샤프트에 대한 파워(또는 토크)의 분할을 생성한다. 제 1 구동 차축은 필요한 파워를 각각의 전방 차축의 측면 샤프트로 그리고 그 후 휠로 분할시키는 차동장치를 또한 포함할 수 있다. 전방 차축 및 후방 차축 사이의 토크의 분할은 통상적으로 구동 트레인 시스템 상의 별도의 유닛이고 이의 하우징 및 다른 관련 부품들을 위한 공간을 요구하는 토크 전달 커플링부에 의해 완료된다. 공지된 통상적인 구성에서, 자동차용 토크 전달 커플링부는 차량의 제 1 및 제 2 구동 차축들 사이에 위치되고 볼 램프 기계(ball ramp mechanism)를 통해 로딩되는 마찰 클러치 팩(friction clutch pack)을 포함할 수 있다. 볼 램프 기계는 전기 모터에 의해 결합될 수 있다. 전자 제어 유닛은 휠들의 슬립(slip) 조건들을 감지하고, 차량의 전류 구동 조건들을 모니터링하고 볼 램프 기계를 통해 클러치와 결합하고 필요에 따라 토크를 각각의 휠로 분배시키는 전기 모터로 전류를 인가한다.
능동 토크 전달 시스템은 총륜(all-wheel) 또는 사륜(four-wheel) 구동 자동차 시스템의 차축들 사이의 토크의 분배에서 최대 유연성(flexibility)을 제공할 수 있다. 유사한 시스템은 토크를 좌측 후방 휠과 우측 후방 휠 사이에서 좌우 원칙으로(on side to side basis) 차축 내에 적용하는데 사용될 수 있다. 능동 토크 전달을 위한 본 분야에서 현재 사용되는 다른 장치들은 볼 램프 기계를 구동시키기 위해 전자기식으로 결합된 파일롯 클러치를 포함한다. 이러한 기계는 주 클러치를 전자기식으로 결합된 파일롯 클러치들을 통해 로딩한다. 시스템들의 대부분은 볼 램프 기계를 사용하지만 볼 램프 기계를 클러치 유닛에 결합시키기 위해 상이한 결합 기계들을 사용하기도 한다.
적어도 몇몇 구현예들에서, 차량 차동장치 차단 조립체는 차동장치 케이스, 차동 기어 세트, 및 토크 분배 장치를 포함할 수 있다. 차동 기어 세트는 상기 차동장치 케이스 내에 지탱된다. 토크 분배 장치는 차동 기어 세트와 차동장치 차단 조립체가 설치되는 동반 차량(accompanying vehicle)의 측면 샤프트들 사이에 토크를 전달한다. 토크 분배 장치는 클러치 팩 및 액추에이터 조립체를 포함한다. 클러치 팩은 차동 기어 세트에 대해 차동장치 케이스의 제 1 측면에 위치된다. 액추에이터 조립체는 차동 기어 세트에 대해 차동장치 케이스의 제 2 측면에 위치된다. 액추에이터 조립체가 클러치 팩을 작동시키고 작동중단시킬 때 액추에이터 조립체는 운동을 클러치 팩으로 전송하는 이동기(mover)를 가진다. 이동기는 클러치 팩과 액추에이터 조립체 사이의 제 1 및 제 2 측면들을 스팬한다(span).
다른 구현예들에서, 차량 차동장치 차단 조립체는 차동장치 케이스, 차동 기어 세트, 및 토크 분배 장치를 포함할 수 있다. 토크 분배 장치는 클러치 팩 및 액추에이터 조립체를 포함한다. 클러치 팩은 차동 기어 세트의 한 측면 상에 위치되는 반면에, 액추에이터 조립체는 차동 기어 세트의 다른 측면 상에 위치된다. 액추에이터 조립체는 이동기 및 반동 칼라(reaction collar)를 가진다. 액추에이터 조립체가 클러치 팩을 작동시킬 때, 이동기는 운동을 클러치 팩으로 전송시킨다. 이동기는 클러치 팩의 작동 시에 결합되는 제 1 단부를 가진다. 이동기는 또한 클러치 팩의 작동 시에 클러치 팩과 결합하는 제 2 단부를 가진다. 이동기는 제 1 및 제 2 단부들 사이에 도달하고 제 1 및 제 2 단부들 사이에서 차동 기어 세트를 횡단한다. 반동 칼라는 클러치 팩의 작동 시에 발생되는 반동 하중들을 수용하고 반동 하중들을 차량 차동장치 차단 조립체의 하우징 구조물로 전송시킨다.
도면들을 이제 참조하면, 예시적인 실시예들이 상세하게 도시된다. 비록 도면들이 몇몇 실시예들을 나타내지만, 도면들은 반드시 축척대로 도시되지 않으며, 특정한 특징부들이 본 발명을 더 양호하게 예시하고 설명하기 위해 과장되고, 제거되거나 부분적으로 절단될 수 있다. 게다가, 본원에서 제시되는 실시예들은 단지 예들일 뿐이고 완전한 것으로 의도되지 않거나, 그 밖에도 도면들에서 도시되고 다음의 상세한 설명에 개시되는 정확한 형태들 및 구성들로 청구항들을 제한하거나 한정하지 않는다.
도 1은 차량 구동트레인 시스템( vehicle drivetrain system)에 대한 개략도이며;
도 2는 차동장치 배열체에 대한 횡단면도이며;
도 3은 액추에이터(actuator)를 설치하기 전에 그리고 링 기어를 설치하기 전의 차동장치 배열체에 대한 횡단면도이며;
도 4는 설치된 링 기어를 갖는 차동장치 배열체에 대한 횡단면도이며;
도 5는 설치된 액추에이터 및 베어링들을 갖는 차동장치 배열체에 대한 횡단면도이며;
도 6은 차동장치 배열체와 함께 사용될 수 있는 압력 튜브 형태의 이동기(mover)에 대한 사시도이며;
도 7은 차동장치 배열체에 대한 사시도이며;
도 8은 차동장치 배열체와 함께 사용될 수 있는 차동장치 케이스 부재에 대한 단면도이며; 그리고
도 9는 차량 구동라인(driveline) 조립체들에 대한 대안적인 레이아웃(layout)들을 예시한다.
도 1을 이제 참조하면, 차량 구동트레인 조립체(100)는 예컨대 자동차에 적합한 것으로 예시된다. 차량 구동트레인 조립체(100)는 횡방향으로 장착되는 엔진(112) 및 변속기(transmission)(114)를 가진다. 차량 구동트레인 조립체(100)는 복수의 샤프트 요소(132, 134, 136, 138)들 및 상응하는 관절형 토크 전달 조인트(corresponding articulating torque transfer joint)들을 포함할 수 있으며, 이는 등속 조인트(constant velocity joint)(142)들로서 예시된다. 그러나, 다른 유형들의 조인트들은 사용될 수 있지만, 예컨대 범용(universal), 트리포드식(tripod), 카던(cardan), 이중 카던, 및 플런징 등속 조인트(plunging constant velocity joint)들에 제한되지 않는다. 샤프트 요소(132, 134, 136, 138) 및 조인트(142)들은 주요 동력 전달 유닛(power transfer unit)(PTU)(150) 및 변속기(114) 모두로부터 복수의 휠(144)들로 토크를 전송하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 엔진(112)은 토크를 변속기(114)에 제공하기 위해 (도시되지 않은) 변속기 입력 샤프트에 고정되는 (도시되지 않은) 엔진 크랭크샤프트(crankshaft)를 통해 변속기(114)에 부착될 수 있다. 토크는 변속기(114) 내의 일련의 기어들을 통해 그리고 궁극적으로 변속기 입력 샤프트로부터 평행하게 오프셋될(at a parallel offset) 수 있는 변속기 출력 샤프트(116)로 전송된다. 변속기 출력에서, 변속기(114)는 PTU(150)에 직접적으로 부착될 수 있거나, 차동장치(140)는 변속기(114)와 PTU(150) 사이에 사용될 수 있으며, 이는 변속기(114)의 구조와 위치에 의존할 수 있다. PTU(150)는 입력 샤프트(118)를 통해 변속기 출력 샤프트(116)에 회전 연결(rotatively connect)될 수 있다. 제 1 전방 샤프트(132)는 일반적으로 변속기(114)로부터 연장하도록 구성되며, 이는 차동장치(140)를 포함할 수 있거나, PTU(150)의 일 단부로부터 외부로 연장하도록 입력 샤프트(118) 내에 위치될 수 있다. 제 2 전방 샤프트(134)는 PTU(150)의 전방 출력 측면(120)에서의 반대편 단부로부터 연장할 수 있다. 또한, 주요 PTU(150)는 프로펠러 샤프트(160)를 통해 후방 휠(144)들을 구동시키기 위해 토크를 후방 구동 유닛(rear drive unit )(RDU)의 통합형 차동장치 차단 조립체(200)로 전송하기 위해 출력을 포함할 수 있다. 차동장치 차단 조립체(200)는 입력부(182), 제 1 후방 샤프트(136)를 통해 토크를 휠(144)들 중 하나에 전송하도록 구성되는 제 1 출력부(184) 및 제 2 후방 샤프트(138)를 통해 토크를 다른 휠(144)에 전송하도록 구성되는 제 2 출력부(186)를 포함할 수 있다.
차량 구동트레인(100)이 단지 예이고 차동장치 차단 조립체(200)는 임의의 특정한 구동트레인 배열체에 제한되지 않는 것이 이해되어야 한다. 실제로는, 차동장치 차단 조립체(200)는 다른, 대안적인 구동트레인 배열체들에 이용될 수 있다. 이러한 배열체들의 일부 예들은 도 9에 도시된다. 더 구체적으로, 화살표(IDD)는 다양한 배열체들에서 이러한 설명에서 자세히 설명된 하나와 같은 차동장치 차단 조립체가 이용되는 곳을 나타낸다. 도 9에 의해 증명되는 바와 같이, 차동장치 차단 조립체(200)는 후방 구동 유닛(RDU)들 또는 전방 구동 유닛(FDU)들 모두와 관련하여 설치되고 이용될 수 있고 그러므로 차량 구동트레인 내의 전방 차동장치 또는 후방 차동장치일 수 있다.
도 2를 참조하여, 차동장치 차단 조립체(200)의 상세부들이 이제 설명될 것이다. 어떤 의미로는, 차동장치 차단 조립체(200)는 측면-샤프트 분리 장치를 구성하는데, 이는 후방 샤프트(136, 138)들에서 토크 전달을 분리시킬 수 있기 때문이다. 차동장치 차단 조립체(200)는 수반하는 차량 구동트레인 및 구동라인에서 다른 분리 장치들을 다른 위치들에 포함할 수 있는 더 큰 총륜구동(AWD) 분리 시스템의 일부분을 형성할 수 있다. 이러한 유형들의 AWD 분리 시스템들은 연료 효율 이득들 및 다른 개선들을 위해 이용될 수 있다. 하지만 당연히 차동장치 차단 조립체(200)는 반드시 AWD 분리 시스템의 일부인 것을 요구하지 않고 특정한 차량 구동트레인에서 다른 기능성 및 다른 목적을 위해 사용될 수 있다. 도 2는 차동장치 차단 조립체(200)를 통한 횡단면을 예시한다. 차동장치 차단 조립체(200)는 조립체 내에 함께 장착되는 별개의 피스들인 제 1 및 제 2 차동장치 케이스 부재(202, 204)들을 포함할 수 있는 차동장치 케이스(201)를 포함한다. 제 1 차동장치 케이스 부재(202)는 제 1 후방 샤프트(136)을 수용하도록 구성되는 부싱(bushing)(206)을 포함한다. 제 2 차동장치 케이스 부재(204)는 제 2 후방 샤프트(138)을 수용하도록 구성되는 부싱(208)을 포함한다.
차동장치 케이스(201) 내에, 차동 기어 세트(210)는 회전 배열되고 지지된다. 차동 기어 세트(210)는 일반적으로 베어링 핀(216) 상에 회전 배열되는 두 개의 차동 베벨 기어(212, 214)들을 포함한다. 베어링 핀(216)은 차동 기어(212, 214)들을 위한 회전 축선을 형성하는 축선을 가진다. 제 1 및 제 2 차동 측면 샤프트 기어(218, 220)들이 차동장치 케이스(201)에 대해 회전가능하도록 회전 축선을 중심으로 배열된다. 차동 측면 샤프트 기어(218, 220)들은 차동장치 케이스(201) 내의 차동 측면 샤프트 기어(218, 220)를 위한 회전 축선을 교차한다. 차동 측면 샤프트 기어(218, 220)는 차동장치 케이스(201)의 인터페이스(interface)들에 대해 지지될 수 있고 그 사이에 배열되는 (도시되지 않은 지지 디스크를 가질 수 있다. 프로펠러 샤프트 또는 구동 샤프트(160)(도 1)는 구동 기어(224)를 통해 차동장치 케이스(201)와 결합한다. 구동 기어(224)는 예를 들어 하이포이드(hypoid), 스파이럴 베벨(spiral bevel), 또는 헬리컬(helical) 기어 중 하나와 같은, 임의의 적합한 구동 피니언 기어(drive pinion gear)일 수 있다.
이러한 실시예에서, 토크 분배 장치는 차동장치 케이스(201) 내에 위치되고 차동 기어 세트(210)를 결합한다. 더 자세하게는, 토크 분배 장치는 차동 측면 샤프트 기어(218, 220)들 중 하나를 후방 측면 샤프트(136, 138)들 중 하나와 연결시킬 것이다. 토크 분배 장치는 코너링(cornering), 저항을 감소시킴, 및 견인 작동력(tractive effort)을 증가시킴과 같은 다양한 자동차 구동 상황들을 적응하기 위해 토크를 제 1 및 제 2 후방 측면 샤프트(136, 138)들에 전달하는 기능을 할 수 있다. 기능성은 전자 제어 유닛(ECU) 또는 다른 유형의 제어기에 의해 통상적으로 관리된다. 토크 분배 장치는 다른 가능한 영향들 중 토크 분배 장치가 설치된 차동장치 차단 조립체의 디자인 및 구성에 따라 상이한 디자인들 및 구조들을 가질 수 있다. 도면들의 실시예에서, 토크 분배 장치는 클러치 팩(clutch pack)(226)을 갖는 클러치 기구(225)를 포함한다. 공지된 장치들과 비교하면, 마찰 클러치 팩(friction clutch pack)(226)은 구동 링 기어(228) 뒤에서 상기 섹션에 구동 기어(224)가 직접적으로 결합하고 구동하는 차동장치 케이스(201)의 더 큰 반경방향 직경 섹션에 위치된다. 이러한 섹션은 차동장치 케이스(201)의 반대편 측면보다 더 크고 대경(larger diameter) 크기를 가지는데, 이는 섹션은 통상적으로 차동장치 케이스의 외측면에 장착되고 차동장치 케이스의 모두가 아니라면 대부분의 부분들보다 더 큰 직경을 가지는 구동 링 기어(228)를 수용하기 때문이다. 이러한 위치 때문에, 마찰 클러치 팩(226)의 전체 직경은 최대가 될 수 있고, 바람직하다면, 그러므로 관련된 전송된 토크도 또한 최대가 될 수 있으며, 이러한 강화들은 일부 적용예들에서 유익할 수 있다.
이러한 실시예에서 클러치 기구(225)는 제 1 단부 하우징(end housing)(230) 및 측면 샤프트 기어(220)의 내부 허브(inner hub)(232)를 포함한다. 클러치 기구(225)는 마찰 클러치 팩(226)의 한 측면 상에 배치되는 클러치 반동 판(234)를 더 포함한다. 복귀 스프링(236)은 제 1 차동장치 케이스 부재(202)의 단부 면과 클러치 반동 판(234)의 단부 판 사이에 축방향으로 형성되는 갭(gap)(238) 내의 단부 하우징(230) 주변에 위치된다. 갭(238)은 이러한 실시예에서 환형 및 원주방향 간격(spacing)이며, 복귀 스프링(236)은 헬리컬 스프링이다. 복귀 스프링(236)은 이러한 위치에서 직접적으로 클러치 반동 판(234)과 결합한다. 다른 스프링 유형들이 가능한다. 복귀 스프링(236)은 분리 모드 동안 (즉, 클러치 반동 판(234) 바로 위에) 클러치 팩(226) 내의 가장 큰 갭을 제공하도록 그렇게 위치된다.
차동 기어 세트 축방향 와셔(240, 242, 244)들이 또한 제공될 수 있다. 더 자세하게는, 제 1 와셔(240)는 제 1 차동장치 케이스 부재(202)와 제 1 단부 하우징(230) 사이에 위치될 수 있다. 제 2 와셔(242)는 제 1 단부 하우징(230)과 측면 샤프트 기어(220)의 단부 면 사이에 위치될 수 있다. 제 3 와셔(244)는 지지 디스크와 제 2 차동장치 케이스 부재(204)의 내측 표면 사이에 위치될 수 있다.
계속 도 2를 참조하면, 액추에이터 조립체(248)들은 제 2 차동장치 케이스 부재(204) 주변에 위치된다. 액추에이터 조립체(248)는 클러치 팩(226)보다 차동장치 차단 조립체(200)의 반대편 측면 상에 위치된다. 다시 말해, 클러치 팩(226)은 차동 기어 세트(210)에 대해 차동장치 차단 조립체(200)의 제 1 측면(249)에 위치되는 반면에, 액추에이터 조립체(248)는 차동 기어 세트(210)에 대해 차동장치 차단 조립체(200)의 제 2 측면(251)에 위치된다. 도 2의 페이지 내로 그리고 밖으로의 구획(partition)의 역할을 하는 베어링 핀(216)의 경우에, 제 1 측면(249)은 구획의 좌측에 형성되고, 제 2 측면(251)은 구획의 우측에 형성된다. 다른 방식을 사용하면, 제 1 측면(249)은 토크를 후방 측면 샤프트(136)에 출력하는 차동장치 차단 조립체(200)의 섹션인 반면에, 제 2 측면(251)은 토크를 후방 측면 샤프트(138)에 출력하는 차동장치 차단 조립체의 섹션이다. 엑추에이터 조립체(248)는 팩킹(packing)을 최적화하기 위해 차동장치 케이스(201)의 소경 반경방향 직경 섹션 상에 배치된다. 파워트레인/구동 라인 적용예들에서의 팩킹 요구조건들은 종종 변하지 않는다.
이러한 실시예에서, 엑추에이터 조립체(248)는 (도시되지 않은) 볼(ball)들 및/또는 (도시되지 않은) 볼 케이지(ball cage)와 협력하는 (오직 하나의 볼 램프 프로파일이 묘사되는) 복수의 볼 램프 프로파일(254)들과 함께 구성되는 액추에이터 판(250) 및 반동 칼라(252)를 포함한다. 일 실시예에서 액추에이터 조립체(248)의 부품으로서 사용될 수 있는 일 예의 기구는 GKN 오토모티브 사(GKN Automotive, Inc.)에 처음부터 허여된 미국 특허 제 6,571,928호에 개시된다. 액추에이터 조립체(248)는 액추에이터 판(250)을 회전시키는 전기 모터 구동부를 또한 포함할 수 있거나 회전을 액추에이터 판(250)에 전달하기 위해 당업자들에게 공지된 다른 기술을 포함할 수 있다. 액추에이터 판(250)은 제 2 차동장치 케이스 부재(204) 상의 축방향 선형 운동을 위해 구성된다. 반동 칼라(252)는 차동장치 차단 조립체(200)를 지지하고 하우징하고 둘러쌀 수 있는 더 큰 하우징 구조물(267)(도 5)에 고정된다. 하우징 구조물(267)은 알루미늄 또는 주철(cast iron)로 구성될 수 있고, 도 5에서 도시되는 바와 같이 차동장치 차단 조립체(200)의 단부들을 감싸는 현재의 코너들이 반드시 필요하지 않다. 반동 칼라(252)는 회전하지 않고 작동시 이의 고정된 부착부에 의해 하우징 구조물(267)로 선형적으로 이동하지 않는다. 반동 칼라(252)는 베어링(256)의 덕분에 제 2 차동장치 케이스 부재(204)의 회전 운동을 허용하도록 구성된다. 일 예시적인 배열체에서, 베어링(256) (및 아래에 도입되는 베어링(259))은 테이퍼 베어링(taper bearing), 앵귤러 콘택트 베어링(angular contact bearing), 또는 다른 유형의 베어링일 수 있다. 도 2에서 관찰될 수 있는 바와 같이, 베어링(256)은 반동 칼라(252) 내에서 반경방향- 안쪽으로 네스팅(nest)되어서, 이에 의해 이러한 구조물들에 의해 점유되는 전체 팩킹 간극을 최소화시키게 한다. 액추에이터 판(250)은 작동 시 회전하고 선형적으로 미끄러지며, 볼 램프 프로파일(254)들 및 볼들과의 상호반동을 통해 선형 운동을 이동기(257)에 전달한다. 도면들의 실시예에서, 이동기(257)은 원통으로 성형된 구조물을 가지는 차동장치 엑추에이터 압력 튜브(258)의 형태로 존재한다. 차동장치 액추에이터 압력 튜브(258)는 액추에이터 조립체(248)로부터 클러치 기구(225)로 운동을 전송하고, 축방향 하중을 차동장치 차단 조립체(200)의 액추에이터 측면으로부터 클러치 반동 판(234)으로 전달한다.
도 6을 이제 참조하면, 차동장치 액추에이터 압력 튜브(258)는 (이의 원통 형상에 대해 제 1 단부(280)로부터 제 2 단부(282)로 축방향으로 연장하는 일체형 본체를 가진다. 제 1 단부(280)는 작동 시 액추에이터 판(250)에 의해 직접적으로 결합되며, 제 2 단부(282)는 작동시 반응 판(234)과 직접적으로 결합한다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 제 1 단부(280)는 제 1 단부(280)와 액추에이터 판(250) 사이에 위치되는 베어링(265)에 의해 결합될 수 있으며; 이러한 배열체는 제 1 단부(280)와 액추에이터 판(250) 사이에서의 "직접" 결합을 여전히 구성한다. 제 1 단부(280)는 제 2 측면(251)에서 차동장치 차단 조립체(200)의 수용 구성요소들을 위한 개방 단부이며, 제 2 단부(282)는 또한 제 1 측면(249)에서 차동장치 차단 조립체(200)의 구성요소들을 수용하기 위한 개방 단부이다. 제 1 및 제 2 단부(280, 282)들 사이를 스팬하는 차동장치 액추에이터 압력 튜브(258)의 길이는 조립체 내의 차동 기어 세트(210)를 횡단하며(이러한 횡단부는 아마도 도 2에서 가장 잘 도시된다), 다시 말해, 차동장치 액추에이터 압력 튜브(258)는, 상기 튜브가 조립될 때 차동 기어 세트(210)를 횡단하여 스팬하고, 중첩하고 둘러싼다. 상기 튜브가 차동 기어 세트(210)를 횡단하여 스팬하기 때문에, 차동장치 엑추에이터 압력 튜브(258)의 원통형 구조는 베어링 핀(216)의 설비를 부분적으로 또는 전체적으로 지지하고 유지할 수 있다. 이러한 경우에서, 베어링 핀(216)의 단부들은 차동장치 엑추에이터 압력 튜브(258)의 내부 표면에 맞닿게 직접적으로 인접하며, 따라서 베어링 핀(216)는 차동장치 액추에이터 압력 튜브(258)의 내부에 있는 위치에 유지된다. 이것은 서클립(circlip)들, 다우얼 핀(dowel pin)들, 나사들, 또는 롤-프레스(roll-press)형 핀들에 의한 추가적인 고정을 의미할 수 있으며, 이는 이전에 공지된 구조들에서 일반적이며; 물론, 추가적인 고정은 일부 실시예들에서 이용될 수 있다. 게다가, 차동장치 엑추에이터 압력 튜브(258)은 제 2 단부(282)에서 핑거부(260)들의 형태의 하나 또는 그 초과의 돌출부들을 포함할 수 있다. 핑거부(260)들은 (도 7 및 도 8에서 도시되는 바와 같은) 제 2 차동장치 케이스 부재(204)의 벽(263)의 슬롯(261)들의 형태에서 정합 개구들 내에 맞추어지고 클러치 반동 판(234)과 정합하도록 구성된다. 제공될 때, 핑거부(260)들의 단자 단부들은 클러치 반동 판(234)과 직접적으로 결합한다.
이러한 배열체는 클러치 팩(226)의 축방향 로딩을 허용하며, 이에 의해 차별적인 강성을 증가시키고 감소된 베어링(256)들을 허용하게 한다. 즉, 액추에이터 조립체(248)가 작동하기 때문에, 축방향으로-지향되는 하중 및 운동은 액추에이터 판(250)을 통해 차동장치 액추에이터 압력 튜브(258)로 그리고 그 후에 클러치 반동 판(234)으로 전송되며, 이 모든 것은 클러치 팩(226)이 압축하는 것을 유발시킨다. 축방향으로-지향되는 하중은 제 1 단부 하우징(230)으로, 제 1 차동장치 케이스 부재(202)로, 베어링(259)으로, 그리고 베어링(259)의 최종적인 구동 기어 세트 심(drive gear set shim)(270)들로 연속된다. 이러한 최종적인 구동 기어 세트 심(270)들은 차례로 축방향으로-지향되는 하중을 하우징 구조물(267)로 전송한다. 게다가, 탑승자 반동 하중(attendant reaction load)은 반동 칼라(252)에 그리고 그 후에 반동 칼라(252)에 인접한 최종적인 구동 기어 세트 심(270)들에 전송된다. 이러한 최종적인 구동 기어 세트 심(270)들은 차례로 반동 하중을 하우징 구조물(267)로 전송한다. 축방향으로-지향되는 하중 및 작동으로부터 발생되는 반동 하중이 이러한 방식으로 하우징 구조물(267)에 전송되기 때문에, 일부 상황들에서 더 작은 크기인 베어링(256)의 사용이 필요할 수 있다는 것이 알려졌다.
아마도 도 5에 의해 가장 잘 예시될 수 있는 바와 같이, 반동 칼라(252)는 그의 위치에 의해서 베어링(256)의 위치를 유지시킨다. 이것 때문에, 차동장치 차단 조립체(200)에 의해 경험되는 임의의 반경방향으로-지향되는 로딩이 베어링(256)을 통해 반동 칼라(252)에 그리고 그 후에 하우징 구조물(267)에 전송된다. 이러한 구성 및 이의 하중 전달부들은 일부 상황들에서 더 작은-크기인 테이퍼 베어링과 같은, 더 작은-크기인 베어링(256)의 사용을 허용하는 것이 알려졌다.
본원에서 도시된 조립체는 감소된 구성요소들 뿐만 아니라, 조립체의 용이함을 또한 제공한다. 도 3 내지 도 5는 일반적으로 일 실시예에서 수행되는 조립 단계들의 순서를 도시한다. 예를 들어, 도 3은 이에 고정된 링 기어(228) 또는 이의 위에 장착되는 액추에이터 조립체(248) 없이 차동장치 케이스(201)를 예시한다. 도 4에서, 링 기어(228)은 액추에이터 조립체(248)이 장착되기 전에 고정된다. 도 5를 참조하면, 베어링(256)들 및 액추에이터 조립체(248)는 링 기어(228)의 고정(securement) 후에 이어서 제 위치에 장착될 수 있다. 도 5는 별도의 시밍 공정(separate shimming process)을 요구함 없이, 엑추에이터 조립체(248)가 차동장치와 함께 이동하는 방법을 예시한다. 최종적인 구동 기어 세트 베어링 축방향 심(270)들은 축방향 차원에서 액추에이터 조립체(248) 뿐만 아니라 차동장치 모두를 위치시킨다. 베어링(256)들은 반동 칼라(252) 내에 반경방향 안쪽으로 네스팅되며, 따라서 반동 칼라(252)는 베어링(256)들을 제 위치에 유지시키는 것을 보조한다. 이러한 배열체는, 조립체가 최종적인 구동 유닛에 연결될 때까지 베어링(256)들이 조립되는 것이 필요하지 않는다는 점이 도움이 된다. 더욱이, 차동장치 차단 조립체(200)의 디자인 및 구성은 조립체 내에 사용되는 베어링들의 수 및 크기를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 클러치 팩(226)의 축방향 로딩에 의해 전달되는 강성은 더 작은 크기 베어링(256)의 사용을 허용한다. 디자인 및 구조는 구성요소들의 수를 감소시킴으로써, 또는 베어링들을 갖는 케이스와 같은 구성요소들의 크기를 감소시킴으로써 차동장치 차단 조립체(200)의 총 질량을 또한 감소시킨다. 게다가, 베어링(256)을 엑추에이터 조립체(248) 내에 네스팅되게 하는 것은 액추에이터 조립체(248)를 추가적으로 시밍해야 함 또는 액추에이터 조립체(248)를 지지하도록 추가적인 베어링들을 요구해야 함 없는 표준 차동장치 하우징 시밍 공정들을 허용한다.
이전 설명은 본 발명의 방법들 및 시스템들의 많은 가능성 있는 실시예들의 일부를 단지 예시하거나 설명하도록 존재하였다. 이것은 개시된 임의의 정확한 형태에 대해 완전하거나 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 다양한 변경예들이 만들어질 수 있으며, 등가물들이 본 발명의 범주로부터 벗어남 없이 이의 요소들에 대해 대체될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 또한, 많은 개선예들이 필수적인 범주로부터 벗어남 없이 본 발명의 교시들에 대해 특정한 상황 또는 재료에 적합하도록 만들어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 발명을 실시하기 위해 고려된 최적 모드로서 개시된 특별한 실시예로 제한되지 않으며, 발명은 청구항들의 범위에 속하는 모든 실시예들을 포함할 것으로 의도된다. 본 발명은 구체적으로 설명된 것과 달리 실시될 수 있고 이의 사상 및 범주로부터 벗어남 없이 예시될 수 있다. 본 발명의 범주는 다음의 청구항들에 의해 단독으로 제한된다.
본 개시는 이전의 예시들을 참조로 하여 특히 도시되고 설명되며, 이는 개시를 실행시키기 위한 단지 예시적인 최적 모드들이다. 본원에서 설명된 개시의 예시들에 대한 다양한 대안예들이 다음의 청구항들에서 정의되는 바와 같은 개시들의 사상 및 범주로부터 벗어남 없이 개시를 실시하는데 이용될 수 있는 것이 당업자들에 의해 이해되어야 한다. 다음의 청구항들은 개시의 범주를 정의하고 이러한 청구항들 및 이의 등가물의 범주 내의 방법 및 장치들이 이에 의해 커버링되는 것이 의도된다. 개시의 이러한 설명은 본원에서 설명되는 요소들의 신규하고 불-명확한 조합들 모두를 포함하며, 청구항들이 이러한 또는 이후의 적용들에서 이러한 요소들의 임의의 신규한 그리고 불-명확한 조합에 대해 존재할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 게다가, 이전 예시들은 예시적이며, 단일 특징 또는 요소는 이러한 또는 추후의 적용예에서 청구될 수 있는 가능한 모든 조합들에 대해 필수적이지 않다.
"하나의 예시(one example)", "일 예시(an example)", "하나의 실시예(one embodiment)" 또는 "일 실시예"에 대한 명세서에서의 참조는 예시에 따라 설명된 특정한 특징, 구조 또는 특성들이 하나 이상의 예에서 포함되는 것을 의미한다. 명세서의 다양한 위치들에서의 문구 "일 예에서"는 상기 문구가 기재될 때마다 반드시 동일한 예를 지칭할 필요는 없다.
본원에서 설명되는 공정들, 시스템들, 방법들, 발견적 방법(heuristics) 등에 관련하여, 비록 이러한 공정들 등의 단계들이 특정한 배치된 순서에 따라 발생하는 것으로서 설명되었지만, 이러한 공정들은 본원에서 설명된 순서와 다른 순서로 설명된 단계들이 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 특정한 단계들이 동시에 수행될 수 있으며, 다른 단계들이 추가될 수 있거나 본원에 설명되는 특정한 단계들이 생략될 수 있다는 것이 추가적으로 이해되어야 한다. 다시 말해, 본원에서 공정들의 설명들은 특정한 실시예들을 예시할 목적을 위하여 제공되고 어떠한 점에서도 청구된 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
따라서, 위의 설명이 예시적인 것이고 제한하지 않는 것으로 의도됨을 이해해야 할 것이다. 상기 예들과 다른 많은 실시예들 및 적용예들이 위의 설명을 읽음으로써 제공될 것이다. 본 발명의 범주는 상기 설명을 참조로 하여 결정되어서는 안되며, 대신에 권리가 주어진 이러한 청구항들의 등가물들의 전체 범주와 함께 첨부된 청구항들을 참조로 하여 결정되어야 한다. 미래의 개량예들이 본원에서 논의된 분야에서 발생할 것이고 개시된 시스템들 및 방법들이 이러한 미래의 실시예들에 포함될 것이 예상되고 의도된다. 결국, 본 발명이 개선되고 변화될 수 있고 오직 다음의 청구항들에 의해 제한되는 것이 이해되어야 한다.
청구항들에 사용되는 모든 용어들은, 본원에 만들어진 것과 반대로의 명시적인 표시가 없다면 당업자들에 의해 이해되는 바와 같이 이들의 가장 넓은 합리적인 구성들 및 이의 본래 의미들로 제공되기 위한 것이다. 특히, "하나의(a)", "그(the)", "그(the)" 등과 같은 단수 관사들의 사용은, 청구항이 그 반대로의 명시적인 제한을 언급하지 않는다면, 하나 또는 그 초과의 지시되는 요소들을 언급하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 차량 차동장치 차단 조립체(vehicle differential disconnect assembly)로서,
    차동장치 케이스(differential case);
    상기 차동장치 케이스 내에 담긴(carried) 차동 기어 세트; 및
    상기 차동 기어 세트와 차량의 측면 샤프트들 사이에 토크를 전달하는 토크 분배 장치를 포함하며,
    상기 토크 분배 장치는 클러치 팩 및 액추에이터 조립체를 포함하며, 상기 클러치 팩은 상기 차동 기어 세트에 대해 상기 차동장치 케이스의 제 1 측면에 위치되며, 상기 액추에이터 조립체는 상기 차동 기어 세트에 대해 상기 차동장치 케이스의 제 2 측면에 위치되며, 상기 액추에이터 조립체는, 상기 액추에이터 조립체가 상기 클러치 팩을 작동시키고 작동중단시킬 때 운동을 상기 클러치 팩으로 전송하는 이동기를 가지며, 상기 이동기는 상기 클러치 팩과 상기 액추에이터 조립체 사이의 제 1 측면 및 제 2 측면에 걸쳐 위치하고(spanning),
    상기 토크 분배 장치는 상기 클러치 팩의 작동중단을 용이하게 하는 복귀 스프링을 포함하며, 상기 복귀 스프링은 상기 클러치 팩의 반경 방향 바깥에 위치되는 원주 방향의 갭 내에 놓이는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차동 기어 세트는 기어들의 쌍 및 베어링 핀을 포함하며, 상기 기어들 및 베어링 핀은 상기 차동장치 케이스를 제 1 및 제 2 측면들로 분할하는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차동장치 케이스의 제 1 측면에 위치되는 제 1 측면 샤프트 기어, 및 상기 차동장치 케이스의 제 2 측면에 위치되는 제 2 측면 샤프트 기어를 더 포함하며, 상기 클러치 팩은 상기 제 1 측면 샤프트 기어에 인접하게 위치되며, 상기 액추에이터는 상기 제 2 측면 샤프트 기어에 인접하게 위치되는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 측면은 상기 차동장치 케이스의 대경(larger diameter) 섹션을 가지며, 상기 클러치 팩은 상기 대경 섹션에 위치되며, 제 2 측면은 대경 섹션에 비해 소경(more smaller diameter) 직경 섹션을 가지며, 상기 액추에이터 조립체는 소경 직경 섹션에 위치되는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    차량 차동장치 차단 조립체의 작동 동안 구동라인 샤프트의 구동 기어에 의해 결합되는 구동 링 기어를 더 포함하며, 상기 구동 링 기어는 상기 차동장치 케이스에 의해 상기 차동장치 케이스의 제 1 측면에 지탱되는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 클러치 팩은 반동 판을 포함하며, 상기 액추에이터 조립체는 판을 포함하며, 상기 액추에이터 조립체가 상기 클러치 팩을 작동시킬 때, 상기 이동기는 상기 액추에이터 조립체의 상기 판에 의해 결합되고 상기 클러치 팩의 상기 반동 판과 차례로 결합하는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  7. 차량 차동장치 차단 조립체로서,
    차동장치 케이스;
    상기 차동장치 케이스 내에 담긴 차동 기어 세트; 및
    상기 차동 기어 세트와 차량의 측면 샤프트들 사이에 토크를 전달하는 토크 분배 장치를 포함하며,
    상기 토크 분배 장치는 클러치 팩 및 액추에이터 조립체를 포함하며, 상기 클러치 팩은 상기 차동 기어 세트에 대해 상기 차동장치 케이스의 제 1 측면에 위치되며, 상기 액추에이터 조립체는 상기 차동 기어 세트에 대해 상기 차동장치 케이스의 제 2 측면에 위치되며, 상기 액추에이터 조립체는, 상기 액추에이터 조립체가 상기 클러치 팩을 작동시키고 작동중단시킬 때 운동을 상기 클러치 팩으로 전송하는 이동기를 가지며, 상기 이동기는 상기 클러치 팩과 상기 액추에이터 조립체 사이의 제 1 측면 및 제 2 측면에 걸쳐 위치하고,
    상기 클러치 팩은 반동 판을 포함하며, 상기 액추에이터 조립체는 판을 포함하며, 상기 액추에이터 조립체가 상기 클러치 팩을 작동시킬 때, 상기 이동기는 상기 액추에이터 조립체의 상기 판에 의해 결합되고 상기 클러치 팩의 상기 반동 판과 차례로 결합하고,
    상기 차동장치 케이스는 상기 반동 판에 인접한 제 1 측면에 벽을 가지며, 상기 벽에 하나 이상의 개구가 형성되며, 상기 이동기는 하나 이상의 돌출부를 가지며, 상기 액추에이터 조립체가 상기 클러치 팩을 작동시킬 때 상기 하나 이상의 돌출부는 상기 하나 이상의 개구를 통해 이동하며 상기 반동 판과 결합하는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동기가 제 1 및 제 2 측면들 사이에 그리고 상기 클러치 팩과 상기 액추에이터 조립체 사이에 걸쳐 위치할 때, 상기 이동기는 상기 차동 기어 세트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 일반적으로 원통형 구조물인,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 차동 기어 세트는 기어들의 쌍 및 베어링 핀을 포함하며, 상기 이동기의 일반적으로 원통형 구조물은 상기 이동기와 상기 베어링 핀 사이의 인접부를 통해 상기 베어링 핀을 적어도 부분적으로 지지하는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터 조립체는 반동 칼라 및 판을 더 포함하며, 상기 액추에이터 조립체의 작동 시에, 상기 판은 상기 이동기와 결합하며, 상기 액추에이터 조립체의 작동 동안 발생되는 반동 하중들은 상기 반동 칼라를 통해 그리고 차량 차동장치 차단 조립체의 하우징 구조물로 전송되는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  11. 삭제
  12. 차량 차동장치 차단 조립체로서,
    차동장치 케이스;
    상기 차동장치 케이스 내에 담긴 차동 기어 세트; 및
    상기 차동 기어 세트와 차량의 측면 샤프트들 사이에 토크를 전달하는 토크 분배 장치를 포함하며,
    상기 토크 분배 장치는 클러치 팩 및 액추에이터 조립체를 포함하며, 상기 클러치 팩은 상기 차동 기어 세트에 대해 상기 차동장치 케이스의 제 1 측면에 위치되며, 상기 액추에이터 조립체는 상기 차동 기어 세트에 대해 상기 차동장치 케이스의 제 2 측면에 위치되며, 상기 액추에이터 조립체는, 상기 액추에이터 조립체가 상기 클러치 팩을 작동시키고 작동중단시킬 때 운동을 상기 클러치 팩으로 전송하는 이동기를 가지며, 상기 이동기는 상기 클러치 팩과 상기 액추에이터 조립체 사이의 제 1 측면 및 제 2 측면에 걸쳐 위치하고,
    상기 액추에이터 조립체는 반동 칼라를 가지며, 상기 이동기는 상기 클러치 팩의 작동 시에 결합되는 제 1 단부를 가지며, 상기 이동기는 상기 클러치 팩의 작동 시에 상기 클러치 팩과 결합하는 제 2 단부를 가지며, 상기 이동기는 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 연장하고 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이의 상기 차동 기어 세트를 횡단하며, 상기 반동 칼라는 상기 클러치 팩의 작동 시에 발생되는 반동 하중들을 수용하고 반동 하중들을 차량 차동장치 차단 조립체의 하우징 구조물로 전송하는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 반동 칼라에 대해 반경방향으로 안쪽으로 위치되고 상기 반동 칼라를 통해 베어링의 위치에 적어도 부분적으로 유지되는 베어링을 더 포함하는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 차동 기어 세트는 기어들의 쌍 및 베어링 핀을 포함하며, 상기 이동기는 상기 베어링 핀에 대해 축방향으로 상기 베어링 핀을 적어도 부분적으로 지지하는,
    차량 차동장치 차단 조립체.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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