KR102269033B1 - 클러치 및 액추에이터가 분리 가능한 차동 제한 장치 - Google Patents

클러치 및 액추에이터가 분리 가능한 차동 제한 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 예에 따라 구성된 차동 기어 기구는 차동 기어 케이싱을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 사이드 기어가 차동 기어 케이싱 내에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 한 쌍의 피니언 기어가 제 1 사이드 기어와 제 2 사이드 기어 사이에 장착될 수 있다. 양 피니언 기어는 차동 기어 케이싱과 함께 회전하도록 고정된 크로스 샤프트에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 클러치 팩은 복수의 환상 마찰 디스크 사이에 끼워져 있는 복수의 환상 플레이트를 포함할 수 있다. 클러치 팩은 크로스 샤프트의 제 1 측부에 마련될 수 있다. 액추에이터 조립체는 피스톤 하우징 내에 수용되는 피스톤을 포함할 수 있다. 액추에이터 조립체는 클러치 팩을 작동시키도록 구성될 수 있다. 액추에이터 조립체는 크로스 샤프트의 제 1 측부의 반대쪽인 제 2 측부에 마련될 수 있다.

Description

클러치 및 액추에이터가 분리 가능한 차동 제한 장치{LIMITED SLIP DIFFERENTIAL WITH SEPARATION OF CLUTCH AND ACTUATOR}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2013년 8월 7일에 출원된 미국 특허출원 제 61/863,142 호, 2013년 8월 9일에 출원된 미국 특허출원 제 61/864,119 호, 2013년 9월 9일에 출원된 미국 특허출원 제 61/875,203 호, 및 2014년 7월 30일에 출원된 미국 특허출원 제 62/030,683 호의 이익을 주장한다. 상기 출원들의 개시(disclosure)는 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
본 개시는 개략적으로 차동 기어 조립체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 클러치 및 피스톤 액추에이터가 차동 기어 케이스의 양단부에 구성되어 있는 차동 기어 케이스 장치에 관한 것이다.
차동 기어 기구는 액슬(axle) 조립체에 제공되며, 구동 샤프트로부터의 토크를 한 쌍의 출력 샤프트에 전달하는데 사용될 수 있다. 구동 샤프트는 차동 기어의 하우징에 장착된 링 기어와 맞물리는 베벨 기어를 사용함으로써 차동 기어를 구동할 수 있다. 자동차 분야에서, 차동 기어는 액슬 조립체의 양단부에 장착된 타이어를 서로 다른 속도로 회전시킨다. 이는 차량이 선회할 때 외측 타이어가 내측 타이어보다 더 긴 거리의 원호를 따라 이동하기 때문에 중요하다. 따라서, 외측 타이어는 상대적으로 더 긴 이동 거리를 보충하기 위해 내측 타이어보다 더 빠른 속도로 회전해야만 한다. 차동 기어는 차동 기어 케이스 및 기어 장치를 포함하는데, 기어 장치는 토크를 구동 샤프트로부터 출력 샤프트로 전달하는 동시에, 출력 샤프트를 필요에 따라 상이한 속도로 회전시킬 수 있다. 기어 장치는 일반적으로 각각의 출력 샤프트와 함께 회전하도록 장착되어 있는 한 쌍의 사이드 기어를 포함할 수 있다. 일련의 크로스 핀(cross pin) 또는 피니언 기어 샤프트(pinion gear shaft)가 차동 기어 케이스와 함께 회전하도록 차동 기어 케이스에 고정 장착된다. 대응하는 복수의 피니언 기어는 피니언 기어 샤프트와 함께 회전하도록 장착되며, 양 사이드 기어와 맞물리는 관계에 있다.
몇몇 차동 기어 기구는 트랙션 변경 차동 기어(traction modifying differential)를 포함한다. 일반적으로, 클러치 팩은 사이드 기어 중 하나와 차동 기어 케이스의 인접 표면과의 사이에 배치될 수 있다. 클러치 팩 또는 잠금(locking) 기구는 차동 기어 케이스와 하나의 사이드 기어 간의 상대 운동을 제한하도록 사용할 수 있다. 그러한 차동 기어에서, (차별화(differentiation)를 늦추는) 클러치 팩 또는 잠금 기구를 결합하는 것은 몇 개의 상이한 방법 중 하나에 의해 달성된다. 몇몇 구성은 피스톤을 포함하는데, 이 피스톤은 클러치 팩을 개방 상태, 잠금 상태 및 부분 잠금 상태 사이에서 이동시키도록 작동한다.
본 명세서에 제공된 배경기술에 대한 설명은 본 개시의 상황을 대략적으로 제시하기 위한 것이다. 본 배경기술 부분에는 현재 지정된 발명자들의 성과뿐만 아니라, 달리 출원시의 종래기술로서 자격을 갖추지 못할 수도 있거나, 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로 또는 암시적으로 인정되지 않는 태양들에 대한 설명도 어느 정도는 기술되어 있다.
본 개시의 일 예에 따라 구성된 차동 기어 기구는 차동 기어 케이싱의 회전축을 따라 동축으로(co-axially) 정렬되어 있는 제 1 및 제 2 출력 샤프트 개구부를 한정하는 차동 기어 케이싱을 포함할 수 있다. 차동 기어 케이싱 내에는 제 1 및 제 2 사이드 기어가 회전 가능하게 장착될 수 있다. 제 1 및 제 2 사이드 기어는 차동 기어 케이싱의 회전축을 따라 동축으로 정렬될 수 있다. 제 1 사이드 기어는 제 1 출력 샤프트 개구부 내에 수용되는 제 1 출력 샤프트와의 제 1 토크 전달 접속을 제공하도록 구성된 제 1 샤프트 개구부를 한정할 수 있다. 제 2 사이드 기어는 제 2 출력 샤프트 개구부 내에 수용되는 제 2 출력 샤프트와의 제 2 토크 전달 접속을 제공하도록 구성된 제 2 출력 샤프트 개구부를 한정할 수 있다. 제 1 사이드 기어와 제 2 사이드 기어 사이에는 한 쌍의 피니언 기어가 장착될 수 있다. 양 피니언 기어는 차동 기어 케이싱과 함께 회전하도록 고정된 크로스 샤프트(cross shaft)에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 클러치 팩은 복수의 환상 마찰 디스크 사이에 끼워져 있는 복수의 환상 플레이트를 포함할 수 있다. 클러치 팩은 크로스 샤프트의 제 1 측부에 마련될 수 있다. 액추에이터 조립체는 피스톤 하우징 내에 수용되는 피스톤을 포함할 수 있다. 액추에이터 조립체는 클러치 팩을 작동시키도록 구성될 수 있다. 액추에이터 조립체는 크로스 샤프트의 제 1 측부의 반대쪽인 제 2 측부에 마련될 수 있다.
추가 특징들에 따르면, 차동 기어 기구는 클러치 팩과 액추에이터 조립체를 연결하는 복수의 전달 막대(transfer rod)를 추가로 포함할 수 있다. 클러치 팩은 제 1 전달 플레이트를 추가로 포함할 수 있다. 액추에이터 조립체는 제 2 전달 플레이트를 추가로 포함할 수 있다. 복수의 전달 막대는 제 1 전달 플레이트와 제 2 전달 플레이트 사이에 연결될 수 있다.
다른 특징들에 따르면, 액추에이터 조립체는 리테이너(retainer)와, 피스톤 하우징의 일 측부에 배치된 제 1 니들 롤러(needle roller)와, 피스톤 하우징의 대향 측부에 배치된 제 2 니들 롤러를 추가로 포함할 수 있다. 피스톤은 그 위에 장착된 적어도 하나의 O링을 추가로 포함할 수 있다. 적어도 하나의 O링은 피스톤 하우징을 따라 슬라이딩 가능하게 횡이동(traverse)하도록 구성될 수 있다. 액추에이터 조립체는 피스톤 하우징의 외경으로부터 연장되는 유압식 접속구(hydraulic fitting)를 추가로 포함할 수 있다. 유압식 접속구는 유압 유체원으로부터의 유압 유체를 액추에이터 조립체에 연통시키도록 구성될 수 있다.
다른 특징들에 있어서, 한 쌍의 피니언 기어는 제 1 및 제 2 사이드 기어와 서로 맞물려서 토크 전달 장치를 형성할 수 있는데, 이 토크 전달 장치는 피니언 기어와 제 1 및 제 2 사이드 기어 사이에 토크를 전달하여 제 1 및 제 2 사이드 기어를 회전축 주위로 회전시키도록 구성된다. 토크 전달 장치는 또한 제 1 및 제 2 사이드 기어가 회전축을 중심으로 서로에 대해 상이한 회전 속도로 회전하게 하도록 구성될 수 있다. 클러치 팩은 제 1 사이드 기어와 공심적(concentric)일 수 있다. 액추에이터 조립체는 제 2 사이드 기어와 공심적일 수 있다.
다른 특징들에 따르면, 클러치 팩 및 액추에이터 조립체는 차동 기어 케이싱의 양단부에 구성될 수 있다. 피스톤은 피스톤 중심축 둘레에 한정된 피스톤 본체를 포함할 수 있다. 피스톤 본체는 중앙 피스톤 벽체, 외경 피스톤 벽체 및 내경 피스톤 벽체를 포함할 수 있다. 피스톤 하우징은 피스톤을 수용하는 환상 포켓(annular pocket)을 함께 한정하는 중앙 환상 하우징 벽체, 외측 환상 하우징 벽체 및 내측 환상 하우징 벽체를 포함할 수 있다.
다른 특징들에 있어서, 차동 기어 조립체는 피스톤 및 피스톤 하우징 중 하나에 형성된 러그(lug)를 포함할 수 있다. 피스톤 및 피스톤 하우징 중 다른 하나에 있는 홈(groove) 벽체에 의해 홈이 한정될 수 있다. 러그는 홈에 수용될 수 있다. 러그와 홈 벽체의 맞물림에 의해 피스톤 중심축 주위로의 피스톤의 회전이 방지된다. 러그는 피스톤에 형성될 수 있다. 홈은 피스톤 하우징에 형성될 수 있다. 일 구성에 있어서, 러그는 내경 피스톤 벽체에 형성될 수 있다. 홈은 내측 환상 하우징 벽체에 형성될 수 있다. 러그는 내경 피스톤 벽체에 구성된 한 쌍의 러그를 포함할 수 있다. 홈은 내측 환상 하우징 벽체에 형성된 한 쌍의 홈을 포함할 수 있다. 한 쌍의 러그는 직경방향으로 반대되는 관계로 내경 피스톤 벽체에 마련될 수 있다. 한 쌍의 홈은 직경방향으로 반대되는 관계로 내측 환상 하우징 벽체에 마련될 수 있다. 외경 피스톤 벽체는 제 1 환상 홈을 한정할 수 있고, 내경 피스톤 벽체는 제 2 환상 홈을 한정할 수 있다. 제 1 O링은 제 1 환상 홈에 수용될 수 있다. 제 2 O링은 제 2 환상 홈에 수용될 수 있다. 제 1 O링은 외측 환상 하우징 벽체를 따라 슬라이딩 가능하게 횡이동하도록 구성될 수 있다. 제 2 O링은 내측 환상 하우징 벽체를 따라 슬라이딩 가능하게 횡이동하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 추가 특징들에 따라 구성된 차동 기어 조립체는 제 1 및 제 2 출력 샤프트 개구부를 한정하는 차동 기어 케이싱을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 출력 샤프트 개구부는 차동 기어 케이싱의 회전축을 따라 동축으로 정렬될 수 있다. 차동 기어 케이싱 내에는 제 1 및 제 2 사이드 기어가 회전 가능하게 장착될 수 있다. 피스톤은 피스톤 중심축 둘레에 한정된 피스톤 본체를 구비할 수 있다. 피스톤 본체는 중앙 피스톤 벽체, 외경 피스톤 벽체 및 내경 피스톤 벽체를 포함할 수 있다. 피스톤 본체는 클러치 팩에 축방향 힘을 가하도록 구성될 수 있다.
피스톤 하우징은 피스톤을 수용하는 환상 포켓을 함께 한정하는 중앙 환상 하우징 벽체, 외측 환상 하우징 벽체 및 내측 환상 하우징 벽체를 구비할 수 있다. 러그는 피스톤 및 피스톤 하우징 중 하나에 형성될 수 있다. 피스톤 및 피스톤 하우징 중 다른 하나에 있는 홈 벽체에 의해 홈이 한정될 수 있다. 러그는 홈에 수용될 수 있다. 러그와 홈 벽체의 맞물림에 의해 피스톤 중심축 주위로의 피스톤의 회전이 방지될 수 있다. 차동 기어 조립체는 클러치 팩을 추가로 포함할 수 있다. 클러치 팩은 복수의 환상 마찰 디스크 사이에 끼워져 있는 복수의 환상 플레이트를 포함할 수 있다. 클러치 팩은 차동 기어 케이싱의, 피스톤과의 반대 측부에 마련될 수 있다.
추가 특징들에 따라 구성된 차동 기어 조립체는 차동 기어 케이싱의 회전축을 따라 동축으로 정렬되어 있는 제 1 및 제 2 출력 샤프트 개구부를 한정하는 차동 기어 케이싱을 포함할 수 있다. 차동 기어 케이싱 내에는 제 1 및 제 2 사이드 기어가 회전 가능하게 장착될 수 있다. 제 1 사이드 기어와 제 2 사이드 기어 사이에는 한 쌍의 피니언 기어가 장착될 수 있다. 양 피니언 기어는 차동 기어 케이싱과 함께 회전하도록 고정된 크로스 샤프트에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 클러치 팩은 복수의 환상 마찰 디스크 사이에 끼워져 있는 복수의 환상 플레이트, 및 제 1 전달 플레이트를 포함할 수 있다. 클러치 팩은 크로스 샤프트의 제 1 측부에 마련될 수 있다. 액추에이터 조립체는 피스톤 하우징 내에 수용되는 피스톤, 및 제 2 전달 플레이트를 포함할 수 있다. 액추에이터 조립체는 클러치 팩을 작동시키도록 구성될 수 있다. 액추에이터 조립체는 크로스 샤프트의 제 1 측부의 반대쪽인 제 2 측부에 마련될 수 있다. 제 1 전달 플레이트와 제 2 전달 플레이트 사이에는 복수의 전달 막대가 연결될 수 있다.
다른 특징들에 따르면, 차동 기어 조립체는 피스톤 및 피스톤 하우징 중 하나에 형성된 러그를 추가로 포함할 수 있다. 피스톤 및 피스톤 하우징 중 다른 하나에 있는 홈 벽체에 의해 홈이 한정될 수 있다. 러그는 홈에 수용될 수 있다. 러그와 홈 벽체의 맞물림에 의해 피스톤 중심축 주위로의 피스톤의 회전이 방지될 수 있다.
이하의 상세한 설명 및 첨부 도면에 의해 본 개시를 보다 충분하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 일 예에 따라 구성된 차동 기어 기구의 정면 사시도,
도 2는 2-2선을 따라 취한 도 1의 차동 기어 기구의 단면도,
도 3은 3-3선을 따라 취한 도 1의 차동 기어 기구의 단면도,
도 4는 도 1의 액추에이터 조립체의 상세도,
도 5는 도 4의 액추에이터 조립체의 분해도,
도 6은 도 1의 차동 기어 기구의 피스톤 조립체의 사시도,
도 7은 7-7선을 따라 취한 도 6의 피스톤 조립체의 단면도로서, 피스톤이 이완 상태에 있는 경우를 나타내는 도면,
도 8은 도 7의 피스톤 조립체의 단면도로서, 피스톤이 완전 작용 상태에 있는 경우를 나타내는 도면.
최초로 도 1을 참조하면, 본 개시에 따라 구성된 전자식 차동 제한 장치 조립체가 도시되어 있으며, 개략적으로 도면부호(10)으로 식별되어 있다. 전자식 차동 제한 장치 조립체(10)는 개략적으로 차동 기어 케이스(22) 내에 마련된 차동 기어 조립체 또는 기구(20), 및 클러치 조립체(30)를 포함할 수 있다. 차동 제한 장치 조립체(10)는 하우징(도시 생략) 내에 수용될 수 있으며, 구동 휠(도시 생략)에 연결되어 있는 한 쌍의 액슬 샤프트(도시 생략)를 구동하도록 작동한다. 일반적으로, 차동 제한 장치 조립체(10)는, 바이어스 토크(bias torque)가 필요한 상황이 발생할 때까지의 통상적인 운전 상태 동안에는 종래의 오픈 차동 기어(open differential)로서 기능한다. 트랙션의 손실이 탐지 또는 예측될 때, 클러치 조립체(30)는 그 상황을 위한 최적의 바이어스 비율을 생성하기 위해 선택적으로 작동될 수 있다.
추가로 도 2 및 도 3을 참조하면, 차동 기어 조립체(20)는 액슬 샤프트(및 제 1 및 제 2 구동 휠)와 함께 회전하도록 장착되어 있는 한 쌍의 사이드 기어(40, 42)를 포함한다. 사이드 기어(40, 42)는 제 1 및 제 2 액슬 샤프트 개구부(44, 46)(도 3 참조)를 한정한다. 크로스 핀 또는 피니언 기어 샤프트(50)는 차동 기어 케이스(22)와 함께 회전하도록 차동 기어 케이스(22)에 고정 장착될 수 있다. 대응하는 한 쌍의 피니언 기어(52)는 피니어 기어 샤프트(50)와 함께 회전하도록 장착되어 있으며, 양 사이드 기어(40, 42)와 맞물리는 관계에 있다. 아래에 보다 상세히 기술하지만, 개방 상태에서, 차동 기어 조립체(20)는 액슬 샤프트를 상이한 속도로 회전시키도록 작용한다.
클러치 조립체(30)는 전자식 차동 제한 장치(10)의 입력부를 차동 기어 조립체(20)와 연결한다. 몇몇 예에서, 입력부는 피니언 기어에 의해 구동되는 차동 기어 케이스(22) 둘레에 고정식으로 마련된 링 기어를 포함할 수 있다. 클러치 조립체(30)는 개략적으로 클러치 팩(60) 및 클러치 액추에이터 조립체(62)를 포함할 수 있다.
클러치 팩(60)은 복수의 환상 마찰 디스크(68) 사이에 끼워져 있는 복수의 환상 플레이트(64)를 포함한다. 복수의 환상 플레이트(64)는 차동 기어 케이스(22) 및 차동 기어 조립체(20) 중 하나와 함께 회전하도록 연결될 수 있다. 복수의 환상 마찰 디스크(68)는 차동 기어 케이스(22) 및 차동 기어 조립체(20) 중 다른 하나와 함께 회전하도록 연결될 수 있다. 도시된 실시예에서, 복수의 환상 플레이트(64)는 차동 기어 케이스(22)에 회전하도록 연결되고(예컨대, 차동 기어 케이스(22)의 내경에 스플라인 결합됨), 복수의 환상 마찰 디스크(68)는 차동 기어 조립체(20)와 함께 회전하도록 연결된다(예컨대, 사이드 기어(40)의 외경에 스플라인 결합됨). 환상 마찰 디스크(68)는 사이드 기어(40) 및 사이드 기어(42) 중 어느 하나 또는 양자 모두에 의해 회전하도록 지지될 수도 있음을 인식할 것이다. 제 1 전달 플레이트(69)는 클러치 팩(60)의 일부로서 마련될 수 있다.
복수의 환상 플레이트(64) 및 환상 마찰 디스크(68)는 서로 사이에 끼워져 있으며, 클러치 조립체(30)가 개방 위치에 있을 때에 실질적으로 비접촉인 관계로 서로를 지나서 회전하도록 작용한다. 그러나, 당업자들은 본 명세서에 사용된 "비접촉(non-contacting)"이란 용어는 상대적인 것으로서, 클러치 조립체(30)가 개방 상태에 있을 때에 환상 플레이트(64)와 환상 마찰 디스크(68)가 절대적으로 접촉하지 않는 것을 필수적으로 나타낼 의도는 아님을 인식할 것이다. 환상 플레이트(64)와 환상 마찰 디스크(68)는 서로에 대해 마찰 결합하도록 축방향 이동 가능하며, 이에 의해 클러치 조립체(30)가 폐쇄 상태 또는 부분 폐쇄 상태에 있을 때 환상 플레이트(64)와 환상 마찰 디스크(68) 사이의 상대적인 회전을 감소시킨다. 이러한 방식으로, 클러치 조립체(30)가 폐쇄 위치에 있을 때, 사이드 기어(40, 42)뿐만 아니라, 액슬 샤프트 및 구동 휠도 함께 회전한다.
클러치 조립체(30)는 사이드 기어(40, 42)가 서로 독립적으로, 예컨대 상이한 속도로 회전할 수 있는 개방 상태로 작동할 수 있다. 클러치 조립체(30)는 또한 사이드 기어(40, 42)가 함께 또는 부분적으로 함께(즉, 독립적인 것은 아님), 예컨대 실질적으로 동일한 속도로 회전하는 폐쇄 상태 또는 부분 폐쇄 상태로 작동할 수 있다. 클러치 조립체(30)는, 예컨대 클러치 팩(60)을 개방 상태, 폐쇄 상태 및 부분 폐쇄 상태 사이에서 선택적으로 작동시키도록 액추에이터 조립체(62)에 작용할 수 있는 가압된 유압 유체를 활용하는 유압식 클러치 조립체(30)일 수 있다.
이제 도 2 내지 도 4를 구체적으로 참조하면서, 액추에이터 조립체(62)에 대해 추가로 기술할 것이다. 액추에이터 조립체(62)는 차동 기어 케이스(22)의, 클러치 팩(60)과의 반대 단부에 마련된다. 일 예에서, 클러치 팩(60)은 제 1 사이드 기어(40)와 대체로 공심적일 수 있으며, 액추에이터 조립체는 제 2 사이드 기어와 대체로 공심적일 수 있다. 차동 기어 케이스(22)의, 클러치 팩(60)과의 반대 단부에 액추에이터 조립체(62)를 위치설정한 결과, 많은 장점이 실현된다. 예컨대, 전자식 차동 제한 장치(10)의 최종 패키지 크기가 감소된다. 크로스 샤프트(50)가 베어링 레이스들(bearing races) 사이에 중심설정된다. 표준 길이를 갖는 재고 액슬 샤프트가 사용될 수 있다. 클러치 팩(60)은 보다 큰 토크 용량을 제공하도록 더 크게 제조될 수 있다. 전자식 차동 제한 장치(10)는 동일한 조립 라인 상의 "오픈(open)" 차동 기어로 대체될 수 있다. 액추에이터 조립체(62)는 개략적으로 리테이너(70), 제 1 니들 롤러(72), 베어링 레이스(74), 피스톤 하우징(80), 피스톤(82), 한 쌍의 O링(84), 제 2 니들 롤러(88) 및 제 2 전달 플레이트(90)를 구비한 피스톤 조립체(68)를 포함할 수 있다. 제 2 전달 플레이트(90)는 제 2 니들 롤러(88)를 위한 베어링 레이스로서 작용할 수 있다. 피스톤 하우징(80)은 리테이너(70)에 안착된 링(91) 내에 장착될 수 있다.
액추에이터 조립체(62)의 제 2 전달 플레이트(90)와 클러치 팩(60)의 제 1 전달 플레이트(69) 사이에는 복수의 전달 막대(92)가 배치된다. 도시된 예에서는, 8개의 전달 막대(92)가 제 2 전달 플레이트(90)와 제 1 전달 플레이트(69) 사이에 배치되어 있다. 전달 막대(92)는 차동 기어 케이싱(22) 둘레에 균등하게 이격되어 있을 수 있다.
이제 도 5 내지 도 8을 추가로 참조하면서, 피스톤 조립체(68)의 추가적인 특징들에 대해 기술할 것이다. 작동시에, (도 2 내지 도 4에서 보았을 때) 좌측 방향으로의 피스톤(82)의 이동에 의해 전달 막대(92)가 제 1 전달 플레이트(69)를 좌측 방향으로 압박하여 클러치 팩(60)을 폐쇄시킨다. 유사하게, 피스톤(82)으로부터 압력이 해제되면, 전달 막대(92)가 (도 2 내지 도 4에서 보았을 때) 축방향 우측으로 이동하여 클러치 팩(60)을 개방시킨다. 유압 유체는 유압 유체원(도시 생략)으로부터 액추에이터 조립체(62)로 포트(98)를 통해 연통될 수 있다.
피스톤(82)은 피스톤 중심축(102) 둘레에 한정된 피스톤 본체(100)를 포함할 수 있다. 피스톤 본체(100)는 중앙 피스톤 벽체(110), 외경 피스톤 벽체(112) 및 내경 피스톤 벽체(114)를 포함할 수 있다. 외경 피스톤 벽체(112)는 제 1 환상 홈(120)을 한정할 수 있다. 내경 피스톤 벽체(114)는 제 2 환상 홈(122)을 한정할 수 있다. 제 1 O링(84)은 제 1 환상 홈(120)에 수용될 수 있다. 제 2 O링(130)은 제 2 환상 홈(122)에 수용될 수 있다. 제 1 및 제 2 O링(84, 130)은 피스톤 하우징(80)을 따라 슬라이딩 가능하게 횡이동하도록 구성될 수 있다.
피스톤(82)은 내경 피스톤 벽체(114)로부터 연장되는 한 쌍의 러그(140)를 한정할 수 있다. 러그(140)는 직경방향으로 반대되는 관계로 피스톤 본체(100)에 마련된다. 이하의 논의에서 알 수 있는 바와 같이, 러그(140)는 내경 피스톤 벽체(114) 둘레에 한 쌍의 러그로 도시되어 있지만, 러그(140)의 다른 개수 및 다른 위치가 고려된다.
이제 피스톤 하우징(80)에 대해 추가로 기술할 것이다. 피스톤 하우징(80)은 개략적으로 중앙 환상 하우징 벽체(150), 외측 환상 하우징 벽체(152) 및 내측 환상 하우징 벽체(154)를 포함할 수 있다. 중앙 환상 하우징 벽체(150), 외측 환상 하우징 벽체(152) 및 내측 환상 하우징 벽체(154)는 피스톤(82)을 수용하는 환상 포켓(156)을 함께 한정할 수 있다. 피스톤(82)은 피스톤(82)과 피스톤 하우징(80) 사이에 유압 유체가 도입될 때에 환상 포켓(156) 내에 지지되어 이동하도록 구성된다. O링(84, 130)은 피스톤 하우징(80)과 밀봉식으로 맞물린다. 작동시에, 피스톤 하우징(80)은 회전하지 않는다.
피스톤 하우징(80)은 한 쌍의 대응 홈(162)을 한정하는 한 쌍의 홈 벽체(160)를 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 홈(162)은 직경방향으로 반대되는 관계로 내측 환상 하우징 벽체(154)에 형성되어 있다. 홈(162)은 내측 환상 하우징 벽체(154)에 형성된 두께 감소부 형태로 제공된다.
이하의 논의에서 알 수 있는 바와 같이, 홈(162)은 내측 환상 하우징 벽체(154) 둘레에 한 쌍의 홈으로 도시되어 있지만, 홈의 다른 개수 및 다른 위치가 고려된다. 나아가, 러그(140)는 피스톤(82)의 일부로서 도시되고 홈은 피스톤 하우징(80)의 일부로서 도시되어 있지만, 이들 특징은 거꾸로 될 수도 있다. 선택적으로, 피스톤(82)이 하나 이상의 홈과 함께 하나 이상의 러그를 통합할 수 있으면서, 피스톤 하우징(80)도 하나 이상의 홈과 함께 하나 이상의 러그를 통합할 수도 있다. 그와는 관계없이, 러그(140)와 홈(162)의 관계에 의해 피스톤 중심축(102) 주위로의 피스톤(82)의 회전이 방지된다. 이와 관련하여, 러그(140)는 홈 벽체(160)와 맞물려서 피스톤 중심축(102)(도 6 참조) 주위로의 피스톤(82)의 회전을 제한할 수 있다.
위에서 밝힌 바와 같이, 피스톤 조립체(62)는 피스톤 하우징(80) 상에 구성된 유압 포트(98)를 추가로 포함할 수 있다. 유압 포트(98)는 피스톤 조립체(68)로부터의 유압 유체를 연통시키도록 구성될 수 있다. 도시된 예에서, 유압 포트(98)는 외측 환상 하우징 벽체(152)에 형성되어 있다. 유압 포트(98)는 포트 종축(172)을 따라 연장될 수 있다. 포트 종축(172)은 피스톤 중심축(102)(도 6 참조)을 횡단할 수 있다. 유압 포트(98)는 유압 유체원(도시 생략)으로부터의 유압 유체를 액추에이터 조립체(62)로 연통시킬 수 있다.
작동시에, 피스톤(82)은 이완 상태(relaxed state)(도 7 참조)로부터 작용 상태(exerted state)(도 8 참조)로 이동할 수 있다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 양 상태에서, 피스톤(82)의 러그(140)는 피스톤 하우징(80)의 홈(162)과 맞물린 상태로 유지됨으로써, 피스톤 중심축(102)(도 6 참조) 주위로의 피스톤(82)의 회전을 방지한다. 몇몇 구현예에서, 축방향 힘은 피스톤 하우징 포켓(156) 내에서 피스톤(82)을 회전시키기에 충분히 커질 수 있다. 그러한 상황은 마손(galling), 조기 마모 및/또는 피스톤 조립체(62)의 밀봉 특징부의 인열을 일으킬 수도 있기 때문에 바람직하지 않다. 본 교시의 피스톤 조립체(62)에 의해 제공되는 러그 및 홈 특징부는 그러한 상황을 배제한다. 다른 장점으로, 피스톤 조립체(68)는 부품의 증가 없이 회전 방지 특징을 제공한다. 이와 관련하여, 다월 핀(dowel pin), 클립 및 패스너(이들에 한정되는 것은 아님)와 같은 추가 부품이 필요하지 않다.
본 실시예에 대한 상기의 기술은 예시 및 설명을 위해 제공되었다. 포괄적이거나 본 개시를 한정할 의도는 아니다. 특정 실시예의 개별 요소 또는 특징부들은 일반적으로 그 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당되는 경우, 구체적으로 도시 또는 기재되어 있지 않더라도 교체 가능하며 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 앞서 말한 특정 실시예의 개별 요소 또는 특징부들은 또한 많은 방법으로 변경될 수도 있다. 그러한 변경은 본 개시로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않으며, 그러한 모든 변형은 본 개시의 범위 내에 포함될 의도이다.

Claims (20)

  1. 차동 기어 조립체에 있어서,
    제 1 및 제 2 출력 샤프트 개구부를 한정하는 차동 기어 케이싱으로서, 상기 제 1 및 제 2 출력 샤프트 개구부는 상기 차동 기어 케이싱의 회전축을 따라 동축으로(co-axially) 정렬되어 있는, 상기 차동 기어 케이싱;
    상기 차동 기어 케이싱 내에 회전 가능하게 장착되며, 상기 차동 기어 케이싱의 회전축을 따라 동축으로 정렬되어 있는 제 1 및 제 2 사이드 기어로서, 상기 제 1 사이드 기어는 상기 제 1 출력 샤프트 개구부 내에 수용되는 제 1 출력 샤프트와의 제 1 토크 전달 접속을 제공하도록 구성된 제 1 샤프트 개구부를 한정하고, 상기 제 2 사이드 기어는 상기 제 2 출력 샤프트 개구부 내에 수용되는 제 2 출력 샤프트와의 제 2 토크 전달 접속을 제공하도록 구성된 제 2 출력 샤프트 개구부를 한정하는, 상기 제 1 및 제 2 사이드 기어;
    상기 제 1 사이드 기어와 상기 제 2 사이드 기어 사이에 장착되는 한 쌍의 피니언 기어로서, 양 피니언 기어는 상기 차동 기어 케이싱과 함께 회전하도록 고정된 크로스 샤프트(cross shaft)에 회전 가능하게 장착되는, 상기 한 쌍의 피니언 기어;
    복수의 환상 마찰 디스크 사이에 끼워져 있는 복수의 환상 플레이트를 포함하며, 상기 크로스 샤프트의 제 1 측부에 마련되는 클러치 팩;
    피스톤 중심축을 따라 병진이동하고 피스톤 하우징 내에 수용되는 피스톤을 포함하고, 상기 클러치 팩을 작동시키도록 구성되며, 상기 크로스 샤프트의 제 1 측부의 반대쪽인 제 2 측부에 마련되는 액추에이터 조립체;
    상기 피스톤 및 상기 피스톤 하우징 중 하나에 형성된 러그(lug); 및
    상기 피스톤 및 상기 피스톤 하우징 중 다른 하나에 있는 홈(groove) 벽체에 의해 한정된 홈을 포함하고,
    상기 러그는 상기 홈에 수용되며, 상기 러그와 상기 홈 벽체의 맞물림에 의해 상기 피스톤 중심축을 중심으로 하는 상기 피스톤의 회전이 방지되는
    차동 기어 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클러치 팩과 상기 액추에이터 조립체를 연결하는 복수의 전달 막대(transfer rod)를 추가로 포함하는
    차동 기어 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 클러치 팩은 제 1 전달 플레이트를 추가로 포함하고, 상기 액추에이터 조립체는 제 2 전달 플레이트를 추가로 포함하며, 상기 복수의 전달 막대는 상기 제 1 전달 플레이트와 상기 제 2 전달 플레이트 사이에 연결되는
    차동 기어 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터 조립체는 리테이너(retainer)와, 상기 피스톤 하우징의 일 측부에 배치된 제 1 니들 롤러(needle roller)와, 상기 피스톤 하우징의 대향 측부에 배치된 제 2 니들 롤러를 추가로 포함하는
    차동 기어 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 피스톤은 상기 피스톤에 장착되는 적어도 하나의 O링을 추가로 포함하며, 상기 적어도 하나의 O링은 상기 피스톤 하우징을 따라 슬라이딩 가능하게 횡이동(traverse)하도록 구성되는
    차동 기어 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 액추에이터 조립체는 상기 피스톤 하우징의 외경으로부터 연장되는 유압식 접속구(hydraulic fitting)를 추가로 포함하며, 상기 유압식 접속구는 유압 유체원으로부터의 유압 유체를 상기 액추에이터 조립체에 연통시키도록 구성되는
    차동 기어 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 피니언 기어는 상기 제 1 및 제 2 사이드 기어와 서로 맞물려서 토크 전달 장치를 형성하고, 상기 토크 전달 장치는 상기 피니언 기어와 상기 제 1 및 제 2 사이드 기어 사이에 토크를 전달하여 상기 제 1 및 제 2 사이드 기어를 회전축 주위로 회전시키도록 구성되며, 상기 토크 전달 장치는 또한 상기 제 1 및 제 2 사이드 기어를 회전축 주위로 서로에 대해 상이한 회전 속도로 회전시키도록 구성되는
    차동 기어 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 클러치 팩은 상기 제 1 사이드 기어와 공심적(concentric)이며, 상기 액추에이터 조립체는 상기 제 2 사이드 기어와 공심적인
    차동 기어 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 클러치 팩 및 상기 액추에이터 조립체는 상기 차동 기어 케이싱의 양단부에 구성되는
    차동 기어 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤은 피스톤 중심축 둘레에 한정된 피스톤 본체를 포함하고, 상기 피스톤 본체는 중앙 피스톤 벽체, 외경 피스톤 벽체 및 내경 피스톤 벽체를 포함하며, 상기 피스톤 하우징은 상기 피스톤을 수용하는 환상 포켓(annular pocket)을 함께 한정하는 중앙 환상 하우징 벽체, 외측 환상 하우징 벽체 및 내측 환상 하우징 벽체를 포함하는
    차동 기어 조립체.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 러그는 상기 피스톤에 형성되며, 상기 홈은 상기 피스톤 하우징에 형성되는
    차동 기어 조립체.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 러그는 상기 내경 피스톤 벽체에 형성되며, 상기 홈은 상기 내측 환상 하우징 벽체에 형성되는
    차동 기어 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 러그는 상기 내경 피스톤 벽체에 구성된 한 쌍의 러그를 포함하며, 상기 홈은 상기 내측 환상 하우징 벽체에 형성된 한 쌍의 홈을 포함하는
    차동 기어 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 러그는 직경방향으로 대향되게 상기 내경 피스톤 벽체에 마련되며, 상기 한 쌍의 홈은 상기 내측 환상 하우징 벽체에 직경방향으로 서로 대향되게 마련되는
    차동 기어 조립체.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 외경 피스톤 벽체는 제 1 환상 홈을 한정하며, 상기 내경 피스톤 벽체는 제 2 환상 홈을 한정하고, 제 1 O링이 상기 제 1 환상 홈에 수용되며, 제 2 O링이 상기 제 2 환상 홈에 수용되고, 상기 제 1 O링은 상기 외측 환상 하우징 벽체를 따라 슬라이딩 가능하게 횡이동하도록 구성되며, 상기 제 2 O링은 상기 내측 환상 하우징 벽체를 따라 슬라이딩 가능하게 횡이동하도록 구성되는
    차동 기어 조립체.
  17. 삭제
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