KR102434027B1 - 클러치를 위한 시프팅 디바이스 - Google Patents

Abstract

상보적 제1 및 제2 정적 맞물림 결합 요소들을 가진 양적 맞물림 클러치를 위한 시프팅 디바이스는 하우징(1) 및 연관된 로드 작동 기구(4, 16)에 의해 하우징(1) 내에서 축 방향으로 이동 가능한 작동기 로드(2)를 포함한다. 제1 결합 요소와의 맞물림을 위한 클러치 시프트 포크(3)는 작동기 로드(2)의 축방향 움직임에 응답하여 제2 결합 요소와의 맞물림으로 그리고 그것을 벗어난 제1 결합 요소의 축방향 움직임을 위해 작동기 로드(2) 상에 장착된다. 클러치 시프트 포크(3)는 클러치 시프트 포크(3)가 작동기 로드(2) 상에서 축방향으로 이동 가능하도록 나사산 형성 커넥터(12, 13)에 의해 작동기 로드(2) 상에 장착된다. 따라서, 편리하게 샤프트(2) 상에서의 클러치 포크(3)의 축방향 위치는 그것이 맞물리는 결합 요소에 대해 클러치 포크(3)의 정확한 위치 결정을 위해 클러치 포크(3)에 대해 샤프트(2)를 회전시킴으로써 변경될 수 있다.

Description

클러치를 위한 시프팅 디바이스{A SHIFTING DEVICE FOR A CLUTCH}

본 발명은 도그 클러치와 같은 정적 맞물림 클러치(positively engaging clutch)를 위한 시프팅 디바이스에 관한 것이다. 다양한 다중 축 차량 드라이브라인에서, 드라이브를 연결 해제하거나 또는 차동 기구를 잠그기 위한 수단을 갖는 것은 바람직하다. 이러한 잠금 또는 연결 해제 기구는 도그 클러치가 포크 기구(fork mechanism)에 의해 축방향으로 이동됨으로써 맞물리거나 또는 분리될 수 있는 도그 클러치 배열을 빈번하게 이용한다.

다양한 도그 클러치 기구는 다른 것 - US4,977989; US2,010/0276245 US7,055,664B2; US3,834,500; US7,413,067B2; US4,529,080에 의해 설명되어 왔다. 통상적으로 높은 속도 및/또는 토크를 수반하는 몇몇 애플리케이션에서, 맞물림 횟수가 분리된 축방향 간격을 최소로 감소시킴으로써 최소화되도록 정밀도가 클러치의 맞물림 및 분리에서 달성되는 것이 바람직하다. 맞물림 시 오버 스트로킹에 의해 포크에 부여될 굽힘력 및 또한 그것이 맞물리거나 또는 분리되는 동안 연속 하중 하에 있다면 포크 상에 부여될 마모 및 마찰과 같은 원치 않는 힘이 회피되는 것이 또한 바람직하다. 따라서, 축방향 스트로크 길이가 또한 정확하게 제어되는 것이 바람직하다. 따라서, 클러치 면에 관한 포크의 위치 및 포크의 스트로크 길이 양쪽 모두가 정확하게 제어되는 것이 바람직하다. 조정 기구 없이 요구된 정밀도를 달성하는 것은 최종 어셈블리에서 공차의 과도한 축적을 회피하기 위해 개개의 구성요소의 과도하게 정밀한 제작 공차를 요구할 것이다. 제작에서의 이러한 정밀한 공차는 비용에서의 바람직하지 않은 증가를 야기한다.

이들 요건을 충족시키려고 시도하는 조정 가능한 클러치 기구는 Erlebach US 5,573,096에 의해 설명되어 왔다. 상기 배열에서, 축 방향에서의 요구된 스트로크 길이는 축 방향에서의 길이가 스트로크 길이를 결정하는 스톱 링에 의해 결정된다. 상이한 길이 스톱 링이 선택될 수 있다. 정밀한 요구 스트로크 길이를 제공하기 위해 다양한 공차 축적을 수용하기 위해 상이한 길이 스톱 링을 갖기 위한 요건은 상기 언급된 시스템의 불편한 양상이다.

알려진 클러치 기구의 조정은 통상적으로 클러치 기구가 통합되는 차동 또는 다른 어셈블리의 적어도 부분적인 분해를 요구한다. 이것은 불편하며 시간 소모적이다.

본 발명은 앞서 언급한 문제를 극복하는 개선된 시프팅 디바이스를 제공하는 것을 겨냥한다.

본 발명에 따르면, 상보적 제1 및 제2 정적 맞물림 결합 요소를 가진 정적 맞물림 클러치를 위한 시프팅 디바이스가 제공되고 있으며, 이것은 하우징, 연관된 로드 작동 기구(rod actuating mechanism)에 의해 상기 하우징 내에서 축 방향으로 이동 가능한 작동기 로드, 상기 제1 결합 요소와 맞물리며 작동기 로드의 축방향 움직임에 응답하여 제2 결합 요소와의 맞물림으로 그리고 그것을 벗어난 상기 제1 결합 요소의 축방향 움직임을 위해 작동기 로드 상에 장착되는 클러치 시프트 포크, 작동기 로드 상에서 상기 클러치 시프트 포크의 위치를 축방향으로 조정하기 위한 포크 위치 조정기로서, 상기 클러치 시프트 포크는 상기 클러치 시프트 포크가 상기 작동기 로드 상에서 축방향으로 이동 가능하도록 상기 포크 위치 조정기를 형성하는 나사산 형성 커넥터(threaded connector)에 의해 상기 작동기 로드 상에 장착되는, 상기 포크 위치 조정기를 포함한다.

본 발명의 시프팅 디바이스는 그것이 하우징 내에서 축방향으로 자유롭게 이동하도록 하우징 내에 장착되는 작동기 로드 또는 샤프트를 제공한다. 클러치 포크는 포크가 샤프트와 함께 축방향으로 이동하도록 하는 방식으로 샤프트 상에 장착된다. 편리하게 샤프트 상에서의 클러치 포크의 축방향 위치는 그것이 맞물리는 결합 요소에 대해 클러치 포크의 정확한 위치 결정을 위해 클러치 포크에 대해 샤프트를 회전시킴으로써 변경될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 액세스 포트는 하우징의 외부로부터 포크 위치 조정기의 동작을 허용하기 위해 하우징의 측벽에서 제공된다. 따라서 편리하게 클러치 시프트 포크의 위치는 하우징을 해체할 필요 없이 하우징의 외부로부터 쉽고 용이하게 조정될 수 있다.

또 다른 실시예에서 액세스 포트는 하우징 내에서 작동기 로드의 회전을 위해 작동기 로드의 단부와 조정 툴의 맞물림을 허용하기 위해 작동기 로드의 단부와 동조된다.

본 발명의 일 실시예에서, 클러치 시프트 포크는 허브의 보어에서의 작동기 로드의 회전이 작동기 로드를 따라 클러치 시프트 포크의 축방향 움직임을 야기하도록 작동기 로드의 상보적 나사산 형성 부분에 맞물리는 나사산 형성 보어를 가진 허브를 갖는다.

또 다른 실시예에서, 잠금 요소가 작동기 로드 상에서 클러치 시프트 포크를 잠그기 위해 제공된다. 편리하게도, 잠금 요소는 작동기 로드 상에서 허브의 움직임을 방지하기 위해 허브 및 작동기 로드 사이에서 맞물린다.

또 다른 실시예에서, 잠금 요소는 작동기 로드의 나사산 형성 부분과 통신하는 허브에서 반경 방향 슬롯에 장착된 잠금 플러그를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 수단이 하우징에서 작동기 로드의 회전을 방지하기 위해 제공된다.

또 다른 실시예에서, 포크 스트로크 조정기는 완전히 맞물린 위치 및 완전히 분리된 위치 사이에서 클러치 시프트 포크의 변위를 조정하기 위해 제공된다.

또 다른 실시예에서, 포크 스트로크 조정기는 하우징의 외부로부터 동작 가능하다.

또 다른 실시예에서, 포크 스트로크 조정기는 하우징 내에서 작동기 로드의 축방향 움직임을 제한하기 위해 하우징 상에서 제공되는 조정 가능한 정지부를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 상기 조정 가능한 정지부는 작동기 로드의 일 단부에 인접한 하우징 상에 회전 가능하게 장착된 조정 나사(adjusting screw)이다.

또 다른 실시예에서, 하우징 내에서 작동기 로드의 축방향 움직임을 제한하기 위해 상기 작동기 로드와 협력하는 고정된 정지부가 하우징 내에 형성된다.

또 다른 실시예에서, 로드 작동 기구는 제1 단부 정지부에 맞서 작동기 로드를 촉구하는 스프링 및 제2 단부 정지부에 맞서 상기 스프링에 반대하여 축방향으로 작동기를 이동시키도록 동작 가능한 램(ram)을 포함한다.

또 다른 실시예에서 램은 하우징에서 연관된 원통형 보어에서 슬라이딩 가능하게 수용되는 작동기 로드 상에서의 피스톤을 포함하며 상기 피스톤에 따라 동작하는 것이 상기 스프링 바이어스에 반대하는 가압된 유체의 수용을 위한 챔버를 하우징과 함께 형성한다.

또 다른 실시예에서, 상보적 제1 및 제2 정적 맞물림 결합 요소를 가진 정적 맞물림 클러치를 위한 시프팅 디바이스가 제공되어 있으며, 이것은 하우징, 연관된 로드 작동 기구에 의해 상기 하우징 내에서 축방향으로 이동 가능한 작동기 로드, 상기 제1 결합 요소와 맞물리며 상기 작동기 로드의 축방향 움직임에 응답하여 상기 제2 결합 요소와의 맞물림으로 그리고 그것을 벗어난 상기 제1 결합 요소의 축방향 움직임을 위해 상기 작동기 로드 상에 장착되는 클러치 시프트 포크, 상기 작동기 로드 상에서 상기 클러치 시프트 포크의 위치를 축방향으로 조정하기 위한 포크 위치 조정기, 상기 하우징의 외부로부터 상기 포크 위치 조정기의 동작을 허용하기 위해 상기 하우징의 측벽에 제공되는 액세스 포트를 포함한다.

또 다른 양상에서, 본 발명은 여기에서 설명된 바와 같이 시프팅 디바이스를 통합한 차동 어셈블리를 제공한다.

추가의 양상에서 본 발명은 여기에서 설명된 바와 같이 시프팅 디바이스를 통합한 기어박스를 제공한다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여, 단지 예로서 고려해볼 때, 그것의 몇몇 실시예에 대한 다음의 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정적 맞물림 클러치를 위한 시프팅 디바이스를 도시한 단면 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시프팅 디바이스를 도시한 단면 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 시프팅 디바이스를 도시한 단면 정면도이다.
도 4는 본 발명의 추가 실시예에 따른 본 발명의 시프팅 디바이스를 통합한 차동 록을 가진 하프 샤프트 어셈블리의 정면도이다.
도 5는 도 4의 라인(V-V)을 따라 취해진 상세 단면도이다.
도 6은 도 5의 라인(VI-VI)을 따라 취해진 상세 단면도이다.

본 발명의 상세한 구성 및 동작은 처음에 도 1에 도시된 실시예에 대한 참조에 의해 보다 명확하게 이해될 수 있다. 단부 커버(7, 10)를 가진 하우징(1)은 그것 상에 클러치 작동 포크(3)가 장착되는 샤프트(2)에 의해 형성된 작동기 로드를 포함한다. 샤프트(2)는 포크 요소(3)의 허브(28)에서 보어의 내부 나사산(12)에 맞물리는 나사산 형성 부분(13)을 가지며 이러한 배열은 작동기 로드(2) 상에서 클러치 시프트 포크(3)의 위치를 축방향으로 조정하기 위한 포크 위치 조정기를 형성한다. 피스톤(4)은 압력 하에서의 유체가 나사산 형성 연결 포트(15)를 통해 도입될 수 있는 하우징 단부 커버(7)에 형성된 챔버(14)를 갖고 샤프트(2) 상에 형성된다. 피스톤(4)은 피스톤(4)이 축방향으로 이동할 수 있는 원통형 보어(6)에 맞물리는 씰 요소(5)를 포함한다. 샤프트(2) 상에서의 추가 씰(8)은 챔버(14)로부터의 유체의 누출을 방지한다. 대안적으로, 커버 캡은 이러한 누출을 방지하기 위해 단부 커버(7)에 맞춰질 수 있다. 부가적으로, 수단은 샤프트(2)의 회전을 방지하기 위해 이러한 커버 캡에 제공될 수 있다. 육각형 소켓, 슬롯 또는 다른 수단일 수 있는 수단(9)은 하우징(1) 및 포크(3)에 대해 샤프트(2)의 회전을 가능하게 하기 위해 샤프트(2)의 단부로의 적절한 툴의 삽입을 가능하게 하기 위해 제공된다. 이러한 회전은 샤프트(2)에 대해 포크(3)의 축방향 움직임을 야기하며 그에 따라 샤프트(2)의 설정된 위치를 위해 하우징(1)에 대해 포크(3)의 위치를 변경할 것임이 분명할 것이다. 하우징(1)에 대한 포크(3)의 이러한 축방향 조정은 클러치 죠(도시되지 않음)에 대해 포크(3)의 위치가 클러치가 분리될 때 원하는 최소 간격을 제공하기 위해 요구된 대로 조정될 수 있게 한다. 액세스 포트(40)는 하우징(1) 내에서 샤프트(2)의 회전을 위해 샤프트(2)의 단부에서 수단(9)과 조정 툴의 맞물림을 허용하기 위해 샤프트(2)의 단부와 동조된, 하우징(1)의 측벽에, 이 경우에 하우징 단부 커버(7)에 제공된다.

조정 나사(11)는 단부 커버(10)에서 나사산 형성 구멍(31)에 맞춰진다. 조정 나사(11)는 샤프트(2)의 및 따라서 나사산(12, 13)에 의해 축 방향으로 샤프트(2)에 고정되는 포크(3)의 축방향 스트로크 길이를 제어하는 가변 정지부를 제공한다. 좌측으로의 축방향 모션은 단부 커버(7)의 내부 면(19)과 피스톤(4)의 면(17)의 접촉에 의해 제한된다. 우측으로의 샤프트(2)의 움직임은 피스톤 챔버(14)로 가압된 유체를 도입함으로써 야기되며 좌측으로의 움직임은 유체 압력이 방출될 때 스프링(16)의 힘에 의해 야기된다. 조정 나사(11)에는 원하는 조정이 이루어질 때 그것을 제자리에 잠그기 위해 잠금 너트(도시되지 않음)가 형성될 수 있다.

샤프트(2)의 각각의 단부(24, 25)는 단부 커버(7, 10)에서 연관된 원통형 보어(26, 27)에서 슬라이딩 가능하게 지지된다. 클러치 작동 포크(3) 상에서의 칼라 또는 허브(28)는 내부 나사산(12)을 가진 보어를 가진다. 스프링(16)은 샤프트(2) 주위에 장착되며 허브(28)의 환상형 단부 면(29) 및 단부 커버(10)의 내부 면(30) 사이에서 연장된다.

본 발명의 제2 실시예는 본 발명이 기어박스/차동 하우징(18)으로 일체형으로 통합되는 도 2에서 도시된다. 이전에 설명된 것들과 유사한 부분은 동일한 참조 부호를 할당받는다. 이 도면에서, 클러치 포크(3)가 맞물리는 도그 클러치(22)가 보여질 수 있다. 이러한 통합된 시스템에서, 샤프트(2) 상에서의 숄더 및 기어박스 하우징(18) 상에서의 대응하는 스톱 숄더의 공차 할당에 대한 의존에 의해 스트로크 길이를 설정하는 것이 더 유리하는 것이 발견되어 왔다.

본 발명의 제3 실시예가 도 3에 도시된다. 이전에 설명된 것들과 유사한 부분은 동일한 참조 부호를 할당받는다. 이러한 배열에서, 클러치 포크(3) 상에서의 허브(28)에는 나사형 플러그(19)가 맞춰지는 나사산 형성된 반경 방향 구멍(32)이 형성된다. 구멍(32)은 허브(28)의 측벽을 통해 연장되며 샤프트(2) 상에서 나사산 부분(13)과 통신한다. 플러그(19)는 그것이 나사산(13)을 손상시키지 않고 회전을 방지하기 위해 나사산(13)을 잠그도록 샤프트(2) 상에서의 나사산(13)에 대해 압축되기 위해 적절한 재료로 만든 세척기(20) 상에서 동작한다. 플러그(19)는 하우징(1)의 측벽에서 연관된 외부 플러그(21)를 제거함으로써 액세스된다. 이 경우에 또한 고정된 단부 정지부가 하우징(1) 내에서 샤프트(2)의 축방향 움직임을 제한하기 위해 샤프트(2)와 협력하는 하우징(1) 내에서 제공된다. 제1 고정 단부 정지부는 샤프트(2)가 도면에서 우측으로 이동함에 따라 피스톤(4)의 면(17)에 의해 맞물림 가능한 단부 커버(7)의 내부 면(19)을 포함한다. 제2 고정 단부 정지부는 샤프트(2)가 하우징(1)의 단부 벽(36) 상에서 안쪽으로 돌출되며 도면에서 좌측으로의 샤프트(2)의 축방향 움직임을 제한하기 위해 샤프트(2)의 단부(25)의 미끄러짐 가능한 수용을 위한 보어(27)를 정의한 원통형 베어링 하우징(35)과 맞물림 가능한 하우징(1)의 반대 단부에서 제공된다.

이제 특히 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 시프팅 디바이스를 통합한 차동 록 기구를 가진 일반적으로 참조 부호(50)에 의해 표시된 하프 샤프트 어셈블리가 도시되어 있다. 이전에 설명된 것들과 유사한 부분은 동일한 참조 부호를 할당받는다. 이 경우에, 반경 방향 구멍(32) 및 연관된 잠금 플러그(19) 및 세척기(20)는 허브(28)의 측면에 장착된다.

본 발명은 이전에 언급된 종래 기술에 비해 상당한 개선을 특징으로 하는 조정 가능한 클러치 기구를 제공한다. 본 발명에서, 포크의 위치 및 축방향 스트로크 길이 양쪽 모두가 기구의 분해 없이 및 앞서 언급한 스톱 링과 같은 구성요소의 특별하게 선택된 폭에 대한 요건 없이 외부적으로 조정될 수 있다. 제작은 별개의 구성요소의 수에서 및 요구된 정밀 접합면의 수에서의 감소에 의해 본 발명에서 크게 간소화된다. 스트로크 길이에 영향을 주는 가능한 공차의 축적이 또한 감소된다. 예를 들면 종래 기술에서 포크, 피스톤 및 다양한 링 및 칼라 모두는 다양한 구성요소의 정밀 미끄럼 끼워맞춤을 요구하는 샤프트 상에서 축방향으로 이동한다. 이들 복잡도는 본 발명에서 제거된다.

본 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에서 구성 및 상세 양쪽 모두에서 변경될 수 있는 이전에 설명된 실시예에 제한되지 않는다.

Claims (16)

1. 상보적 제1 및 제2 정적 맞물림 결합 요소를 가진 정적 맞물림 클러치(positively engaging clutch)를 위한 시프팅 디바이스(shifting device)로서,
   하우징(1),
   연관된 로드 작동 기구(rod actuating mechanism)(4, 16)에 의해 상기 하우징(1) 내에서 축방향으로 이동 가능한 작동기 로드(2),
   상기 제1 결합 요소와 맞물리며 상기 작동기 로드(2)의 축방향 움직임에 응답하여 상기 제2 결합 요소와의 맞물림으로 그리고 상기 맞물림으로부터 벗어난 상기 제1 결합 요소의 축방향 움직임을 위해 상기 작동기 로드(2) 상에 장착되는 클러치 시프트 포크(clutch shift fork)(3),
   상기 작동기 로드(2) 상에서 상기 클러치 시프트 포크(3)의 위치를 축방향으로 조정하기 위한 포크 위치 조정기를 포함하되,
   상기 클러치 시프트 포크(3)는 상기 클러치 시프트 포크(3)가 상기 작동기 로드(2) 상에서 축방향으로 이동 가능하도록 상기 포크 위치 조정기를 형성한 나사산 형성 커넥터(threaded connector)(12, 13)에 의해 상기 작동기 로드(2) 상에 장착되고,
   액세스 포트(40)는 상기 하우징(1)의 외부로부터 상기 포크 위치 조정기의 동작을 허용하기 위해 상기 하우징(1)의 측벽에 제공되고,
   상기 로드 작동 기구는 제1 단부 정지부(19)에 맞서 상기 작동기 로드(2)를 촉구하는 스프링(16) 및 제2 단부 정지부(11)에 맞서 상기 스프링(16)에 반대하여 축방향으로 상기 작동기 로드(2)를 이동시키도록 동작 가능한 램(ram)(4)을 포함하는, 시프팅 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 상기 액세스 포트(40)는 상기 하우징(1) 내에서 상기 작동기 로드(2)의 회전을 위해 상기 작동기 로드(2)의 단부와 조정 툴의 맞물림을 허용하기 위해 상기 작동기 로드(2)의 단부와 동조되는, 시프팅 디바이스.
3. 제1항에 있어서, 상기 클러치 시프트 포크(3)는 허브(28)의 보어에서 상기 작동기 로드(2)의 회전이 상기 작동기 로드(2)를 따라 상기 클러치 시프트 포크(3)의 축방향 움직임을 야기하도록 상기 작동기 로드(2)의 상보적 나사산 형성 부분(13)에 맞물리는 나사산 형성 보어(12)를 가진 상기 허브(28)를 갖는, 시프팅 디바이스.
4. 제1항에 있어서, 상기 클러치 시프트 포크(3)의 변위를 완전히 맞물린 위치와 완전히 분리된 위치 사이에서 조정하기 위하여 포크 스트로크 조정기가 제공되고,
   상기 포크 스트로크 조정기는 상기 하우징(1) 내에서 상기 작동기 로드(2)의 축방향 움직임을 제한하기 위해 상기 하우징(1) 상에 제공되는 조정 가능한 정지부(11)를 포함하는, 시프팅 디바이스.
5. 제4항에 있어서, 상기 포크 스트로크 조정기는 상기 하우징(1)의 외부로부터 동작 가능한, 시프팅 디바이스.
6. 제4항에 있어서, 상기 조정 가능한 정지부는 상기 작동기 로드(2)의 일 단부(25)에 인접한 상기 하우징(1) 상에 회전 가능하게 장착된 조정 나사(adjusting screw)(11)인, 시프팅 디바이스.
7. 제1항에 있어서, 상기 하우징(1) 내에서 상기 작동기 로드(2)의 축방향 움직임을 제한하기 위해 상기 작동기 로드(2)와 협력하는 상기 하우징(1) 내에 고정 정지부(19, 35)가 제공되는, 시프팅 디바이스.
8. 제1항에 있어서, 상기 램은 상기 하우징(1)에서 연관된 원통형 보어(6)에 슬라이딩 가능하게 수용되는 상기 작동기 로드(2) 상에서의 피스톤(4)을 포함하며 상기 피스톤(4)에 따라 동작하는 것이 상기 스프링(16) 바이어스에 반대하는 가압된 유체의 수용을 위한 챔버(14)를 상기 하우징(1)과 함께 형성하는, 시프팅 디바이스.
9. 제1항에 따른 시프팅 디바이스를 통합한 차동 어셈블리.
10. 제1항에 따른 시프팅 디바이스를 통합한 기어박스.
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