KR102667207B1 - 로크 검출을 갖는 전자 작동식 램프 스타일 로킹 차동장치 - Google Patents

로크 검출을 갖는 전자 작동식 램프 스타일 로킹 차동장치 Download PDF

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Abstract

본 개시내용에 따른 전자식 로킹 차동장치 조립체는 차동장치 케이스, 제1 및 제2 사이드 기어, 로크 작동 메커니즘, 제1 및 제2 톤 휠, 제1 및 제2 픽업 센서 및 제어기를 포함한다. 로크 작동 메커니즘은 로킹된 상태와 로킹해제된 상태 사이에서 선택적으로 이동하는 램프 플레이트를 포함한다. 제1 톤 휠은 차동장치 케이스 상에 형성된 제1 복수의 치형부들을 갖는다. 제2 톤 휠은 램프 플레이트 상에 형성된 제2 복수의 치형부들을 갖는다. 제1 픽업 센서는 제1 복수의 치형부들의 위치를 감지한다. 제2 픽업 센서는 제2 복수의 치형부들의 위치를 감지한다. 제어기는 제1 및 제2 복수의 치형부들의 개개의 위치들에 기초하여 로크 작동 메커니즘이 로킹된 상태에 있는지 또는 로킹해제된 상태에 있는지를 결정한다.

Description

로크 검출을 갖는 전자 작동식 램프 스타일 로킹 차동장치
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2019년 8월 30일자로 출원된 미국 가출원 제62/893,879호에 대해 우선권을 주장한다. 위의 출원의 개시내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 차동 기어 조립체(differential gear assembly)들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로크 검출 메커니즘(lock detection mechanism)을 갖는 전자 작동식 램프 스타일 로킹 차동장치(electronically actuated ramp style locking differential)에 관한 것이다.
차동 기어 메커니즘이 액슬 조립체(axle assembly) 내에 제공되고 구동 샤프트(driveshaft)들로부터 한 쌍의 출력 샤프트(output shaft)들로 토크(torque)를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 구동 샤프트는 차동장치의 하우징에 장착되는 링 기어(ring gear)와 맞물리는 베벨 기어(bevel gear)의 사용을 통해 차동장치를 구동시킬 수 있다. 자동차 응용들에서, 차동장치는 액슬 조립체의 어느 하나의 단부에 장착되는 타이어들이 상이한 속도들로 회전하게 허용한다. 이는 차량이 회전할 때 외측 타이어가 내측 타이어보다 큰 거리의 호(arc)를 통해 주행하기 때문에 중요하다. 따라서, 외측 타이어는 보다 큰 주행 거리를 보상하기 위해 내측 타이어보다 빠른 속도로 회전하여야 한다. 차동장치는 토크가 구동 샤프트로부터 출력 샤프트들로 전달되게 허용하면서 동시에 출력 샤프트들이 필요에 따라 상이한 속도들로 회전하게 허용하는 기어 장치(gear arrangement) 및 차동장치 케이스(differential case)를 포함한다. 기어 장치는 일반적으로 개개의 출력 샤프트들과의 회전을 위해 장착되는 한 쌍의 사이드 기어(side gear)들을 포함할 수 있다. 일련의 크로스 핀(cross pin)들 또는 피니언 기어 샤프트(pinion gear shaft)들이 차동장치 케이스에, 그것과의 회전을 위해 고정식으로 장착된다. 대응하는 복수의 피니언 기어들은 피니언 기어 샤프트들과의 회전을 위해 장착되고 사이드 기어들 둘 모두와 맞물린 관계에 있다.
일부 차동 기어 메커니즘들은 로킹 기능을 제공하는 것과 같은 트랙션 변경 차동장치(traction modifying differential)들을 포함한다. 로킹 차동장치들은 기어 케이스에 대한 사이드 기어들 중 하나의 사이드 기어의 회전을 방지하기 위한 몇몇 종류의 로킹 메커니즘을 포함하고, 로킹 메커니즘의 맞물림은 몇몇 종류의 액추에이터(actuator)에 의해 개시된다. 단지 예로서, 액추에이터는 램프 플레이트(ramp plate)의 회전이 기어 케이스에 대해 지연되는 볼 램프 메커니즘(ball ramp mechanism)을 포함할 수 있고, 이는 램프 플레이트에 인접하게 배치되는 전자기 코일(electromagnetic coil)로 송신되는 신호에 응답하여 램핑(ramping)을 개시한다. 다른 구성들은 직접 동작형(direct acting)이며, 코일이 에너자이징됨(energized)에 따라 전기자(armature)의 이동에 의해 이동되는 로드(rod) 내로 가압됨으로써 사이드 기어와 상호로킹되도록 이동되는 도그 클러치(dog clutch)를 이용한다. 이와 관련하여, 많은 구성들이 이용가능하다. 본 명세서에 전술된 유형의 로킹 차동장치들의 예들은 미국 특허 제6,083,134호 및 제6,551,209호에서 보여지며, 그 특허들 둘 모두는 본 개시내용의 양수인에게 양도되고 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 명세서에 제공되는 배경기술 설명은 본 개시내용의 맥락을 일반적으로 제시할 목적을 위한 것이다. 현재 지명된 발명자의 성과물 - 이러한 배경기술 섹션에 설명되는 범위에서 - 뿐만 아니라, 그렇지 않으면 출원 시에 종래 기술로서의 자격이 없을 수 있는 설명의 태양들은 명시적으로도 묵시적으로도 본 개시내용에 대한 종래 기술로서 인정되지 않는다.
본 개시내용에 따른 전자식 로킹 차동장치 조립체는 차동장치 케이스, 제1 및 제2 사이드 기어, 로크 작동 메커니즘, 제1 및 제2 톤 휠(tone wheel), 제1 및 제2 픽업 센서(pickup sensor) 및 제어기를 포함한다. 차동장치 케이스는 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬되는 제1 및 제2 출력 샤프트 개구들을 한정한다. 제1 및 제2 사이드 기어들은 차동장치 케이스 내에 회전가능하게 장착된다. 제1 및 제2 사이드 기어들은 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬된다. 제1 사이드 기어는 제1 출력 샤프트와의 제1 토크 전달 연결부를 제공한다. 제2 사이드 기어는 제2 출력 샤프트와의 제2 토크 전달 연결부를 제공한다. 로크 작동 메커니즘은, 사이드 기어들이 동시 회전을 위해 고정되는 로킹된 상태와 사이드 기어들이 서로에 대해 회전하는 로킹해제된 상태 사이에서 선택적으로 이동하는 램프 플레이트를 포함한다. 제1 톤 휠은 차동장치 케이스 상에 형성된 제1 복수의 치형부들을 갖는다. 제2 톤 휠은 램프 플레이트 상에 형성된 제2 복수의 치형부들을 갖는다. 제1 픽업 센서는 제1 복수의 치형부들의 위치를 감지한다. 제2 픽업 센서는 제2 복수의 치형부들의 위치를 감지한다. 제어기는 제1 및 제2 복수의 치형부들의 개개의 위치들에 기초하여 로크 작동 메커니즘이 로킹된 상태에 있는지 또는 로킹해제된 상태에 있는지를 결정한다.
다른 특징들에서, 로크 작동 메커니즘은 램프 플레이트의 밸리(valley)들에 각각 위치된 푸시 로드(push rod)들을 더 포함한다. 제1 복수의 치형부들은 차동장치 케이스 상에 일체로 형성된다. 제2 복수의 치형부들은 램프 플레이트 상에 일체로 형성된다. 제1 픽업 센서는 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열된다. 제2 픽업 센서는 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열된다. 제1 및 제2 사이드 기어들은, 제1 및 제2 사이드 기어들을 회전축을 중심으로 회전시키기 위해 피니언 기어들과 제1 및 제2 사이드 기어들 사이에서 토크를 전달하도록 구성되는 토크 전달 장치를 형성하기 위해 피니언 기어들과 상호맞물린다. 토크 전달 장치는 또한 제1 및 제2 사이드 기어들이 로킹해제된 상태에서 회전축을 중심으로 서로에 대해 상이한 회전 속도들로 회전하게 허용하도록 구성될 수 있다.
본 출원의 부가적인 특징들에 따라 구성된 전자식 로킹 차동장치 조립체는 차동장치 케이스, 제1 및 제2 사이드 기어, 로크 작동 메커니즘, 제1 센서, 제2 센서 및 제어기를 포함한다. 차동장치 케이스는 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬되는 제1 및 제2 출력 샤프트 개구들을 한정한다. 차동장치 케이스는 차동장치 케이스의 외측 표면 주위에 형성된 제1 복수의 치형부들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 사이드 기어들은 차동장치 케이스 내에 회전가능하게 장착된다. 제1 및 제2 사이드 기어들은 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬된다. 제1 사이드 기어는 제1 출력 샤프트와의 제1 토크 전달 연결부를 제공한다. 제2 사이드 기어는 제2 출력 샤프트와의 제2 토크 전달 연결부를 제공한다. 로크 작동 메커니즘은, 사이드 기어들이 동시 회전을 위해 고정되는 로킹된 상태와 사이드 기어들이 서로에 대해 회전하는 로킹해제된 상태 사이에서 선택적으로 이동하는 램프 플레이트를 포함한다. 램프 플레이트는 램프 플레이트의 외측 표면 주위에 형성된 제2 복수의 치형부들을 포함한다. 제1 센서는 제1 복수의 치형부들의 회전 위치를 감지한다. 제2 센서는 제2 복수의 치형부들의 회전 위치를 감지한다. 제어기는 제1 및 제2 복수의 치형부들의 개개의 위치들에 기초하여 로크 작동 메커니즘이 로킹된 상태에 있는지 또는 로킹해제된 상태에 있는지를 결정한다. 제어기는 결정에 기초하여 신호를 출력한다.
다른 특징들에서, 로크 작동 메커니즘은 램프 플레이트의 밸리들에 각각 위치된 푸시 로드들을 더 포함한다. 제1 픽업 센서는 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열된다. 제2 픽업 센서는 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열된다. 제1 복수의 치형부들은 차동장치 케이스 상에 일체로 형성된다. 제2 복수의 치형부들은 램프 플레이트 상에 일체로 형성된다. 제1 및 제2 사이드 기어들은, 제1 및 제2 사이드 기어들을 회전축을 중심으로 회전시키기 위해 피니언 기어들과 제1 및 제2 사이드 기어들 사이에서 토크를 전달하도록 구성되는 토크 전달 장치를 형성하기 위해 피니언 기어들과 상호맞물린다. 토크 전달 장치는 또한 제1 및 제2 사이드 기어들이 로킹해제된 상태에서 회전축을 중심으로 서로에 대해 상이한 회전 속도들로 회전하게 허용하도록 구성될 수 있다.
전자식 로킹 차동장치 조립체가 로킹해제된 상태에 있는지 또는 로킹된 상태에 있는지를 결정하는 방법은 차동장치 케이스를 제공하는 단계 - 차동장치 케이스는 차동장치 케이스의 외측 표면 주위에 형성된 제1 복수의 치형부들을 가짐 - 를 포함한다. 램프 플레이트의 외측 표면 주위에 형성된 제2 복수의 치형부들을 갖는 램프 플레이트가 제공된다. 제1 복수의 치형부들 중 적어도 하나의 치형부의 제1 위치가 감지된다. 제2 복수의 치형부들 중 적어도 하나의 치형부의 제2 위치가 감지된다. 제어기는 제1 및 제2 위치들에 기초하여 전자식 로킹 차동장치 조립체가 로킹해제된 상태에 있는지 또는 로킹된 상태에 있는지를 결정한다. 제어기는 결정에 기초하여 신호를 출력한다.
다른 특징들에 따르면, 제1 위치를 감지하는 것은 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열되는 제1 픽업 센서로부터 제1 위치를 감지하는 것을 포함한다. 제2 위치를 감지하는 것은 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열되는 제2 픽업 센서로부터 제2 위치를 감지하는 것을 포함한다. 제어기로부터 신호를 출력하는 것은 전자식 로킹 차동장치 조립체의 로킹된 또는 로킹해제된 상태를 전달하는 계기판(instrument cluster)으로 신호를 출력하는 것을 포함한다.
본 개시내용은 상세한 설명과 첨부 도면들로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 단순화된 차량 구동라인(vehicle driveline)의 개략적인 예이다
도 2는 하나의 종래 기술 예에 따른 예시적인 전자식 로킹 차동장치의 분해도이다
도 3은 본 개시내용의 일 예에 따라 구성된 로크 검출 조립체를 갖는 전자식 로킹 차동장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 로크 검출 조립체의 상세도이다.
도 5는, 케이스 및 램프 플레이트에 대한 케이스 센서 펄스들이 로킹해제된 상태의 전자식 로킹 차동장치에 대해 어떠한 위상 지연도 나타내지 않는다는 것을 예시하는 플롯이다.
도 6은, 케이스 및 램프 플레이트에 대한 케이스 센서 펄스들이 로킹된 상태의 전자식 로킹 차동장치에 대해 위상 지연을 나타낸다는 것을 예시하는 플롯이다.
도 1을 초기에 참조하면, 예시적인 차량 구동라인이 도시되어 있다. 도시된 예에서, 차량은 전륜 구동(front wheel drive)이며, 이는 주 원동력(primary motive power)이 전방 구동 액슬에 연결된다는 것을 의미한다. 엔진(106), 변속기(transmission)(107), 및 동력 전달 유닛(power transfer unit)(108)은 전방 좌측 액슬(100) 및 전방 우측 액슬(101)에 토크를 직접 전달하기 위해 차량의 전방에 작동가능하게 연결된다. 휠들(102, 103)은 차량에 견인력(traction)을 제공하기 위해 휠 허브들(115 및 116)을 통해 토크를 수신한다. 하이포이드 기어(hypoid gear) 및 피니언과 같은 동력 전달 유닛(108)에서의 메커니즘들을 통해, 구동 샤프트(109)는 토크를 수신하고 이를 차량의 후방에 전달한다. 선택적인 총륜 구동 커플링(all-wheel drive coupling)(120)은 구동 샤프트(109)에 연결되고, 후방 구동 유닛(110)은 전자식 로킹 차동장치(130)를 하우징할 수 있다.
후방 전자식 로킹 차동장치(130)는 개방 모드 또는 로킹된 모드 중 어느 하나에서 작동될 수 있다. 개방 모드에서, 좌측 후방 휠(113)은 휠 허브(117) 및 좌측 후방 액슬(111)을 통해, 우측 휠(114)과 상이한 속도로 회전할 수 있다. 마찬가지로, 우측 후방 휠(114)은 휠 허브(118) 및 우측 후방 액슬(112)을 통해, 좌측 후방 휠(113)과 상이한 속도로 회전할 수 있다. 로킹된 모드에서, 좌측 및 우측 후방 휠들(113, 114) 둘 모두는, 좌측 및 우측 후방 액슬(111, 112)이 후방 차동장치(130) 내의 내부 컴포넌트들을 통해 로킹되기 때문에 동일한 토크를 수신한다. 도 1의 구동라인은 일 예이며, 원칙들이 후륜 구동 차량들에서 또는 하나 초과의 차동 디바이스를 갖는 차량에서 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
도 2를 참조하면, 하나의 종래 기술 예에 따라 구성된 전자식 로킹 차동장치(130)가 도시되어 있다. 전자식 로킹 차동장치(130)는 한 쌍의 입력 피니언 기어들(217)을 갖는 차동 기어 케이스(213)를 포함한다. 피니언 기어들(217)은 차동 기어 세트의 입력 기어들을 포함하고, 한 쌍의 사이드 기어들(219, 221)과 맞물림 결합된다. 우측 케이스(211)에 고정된 링 기어가 회전할 때, 피니언 샤프트(218)가 그와 함께 회전한다. 이는 차례로 사이드 기어들(219, 221)을 회전시킨다. 사이드 기어들(219, 221)은, 각각, 개개의 좌측 및 우측 후방 출력 액슬 샤프트들(111, 112) 상의 정합 외부 스플라인(spline)들과 스플라인 맞물림되는 내부 직선 스플라인들(223, 225)의 세트들을 포함한다. 링 기어가 회전함에 따라, 후방 액슬 샤프트들(111, 112)이 회전한다.
전자식 로킹 차동장치(130)가 개방 모드에서 작동할 때, 차량의 정상적인 직선 작동 동안, 좌측 및 우측 액슬들(111, 112) 사이 또는 좌측 및 우측 사이드 기어들(219, 221) 사이의 어떠한 구별도 발생하지 않는다. 따라서, 피니언 기어들(217)은 피니언 샤프트(218)에 대해 회전하지 않는다. 그 결과, 좌측 및 우측 기어 케이스(212, 211), 피니언 기어들(217), 및 사이드 기어들(219, 221)은 모두, 솔리드 유닛(solid unit)을 포함하는 것처럼 회전 축(A)을 중심으로 회전한다. 그러나, 차량이 회전하거나, 또는 후방 휠들(113, 114)이 상이한 레이트들로 회전하게 하는 난류를 경험하면, 피니언 기어들(217)은 피니언 샤프트 회전에 대해 상이한 사이드 기어 속도들을 가능하게 하도록 피니언 샤프트(218, 216) 주위에서 회전한다. 일부 상황들에서, 좌측 및 우측 후방 액슬들(111, 112)이 동일한 레이트로 회전해야 하도록 이들을 로킹하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 로킹된 모드 동안, 사이드 기어는 그것이 피니언 샤프트(218)와 함께 회전해야 하도록 하우징에 로킹된다. 도 2에 도시된 예에서, 좌측 사이드 기어(219)는 맞물림 결합을 통해 로킹되고, 이는 사이드 기어(219)에 대해 피니언 기어들(217)을 로킹하며, 이는 또한 사이드 기어(221)를 로킹한다.
피니언 샤프트(218)가 회전할 때, 사이드 기어들(219, 221)이 회전하고, 그에 따라, 후방 액슬들(111, 112)이 회전한다. 로킹해제된 또는 개방 모드에서, 각각의 사이드 기어(219, 221)는 다른 사이드 기어와 상이한 속도로 회전할 수 있는데, 이는 사이드 기어들이 상이한 속도 레이트들로 피니언들(217)에 대해 회전할 수 있기 때문이다. 로킹된 모드에서, 로커 기어(219)는 로크 플레이트(210)에 커플링된다. 우측 케이스(211)는 구동 샤프트 피니언이 회전력을 인가함에 따라 회전하도록 링 기어에 커플링된다. 로커 기어(219)가 피니언 샤프트(218)와 동일한 레이트로 차동장치 케이스(213)와 함께 회전하도록 로크 플레이트(210)를 통해 로킹되기 때문에, 우측 사이드 기어(221)는 또한 차동 회전으로부터 로킹되고, 마찬가지로 로커 기어(219)와 동일한 레이트로 회전해야 한다. 이와 관련하여, 후방 액슬(111, 112)은 로킹된 차동장치(130)를 통해 동일한 레이트로 회전한다.
작동 메커니즘(233)은 고정자에 동력공급하도록 활성화 스위치 또는 다른 제어 수단에 커플링되는 전기 리드(electrical lead)들(259)을 포함한다. 고정자의 동력공급된 또는 동력공급되지 않은 상태는 램프 플레이트(253)가 램프 업(ramp up)되는지 또는 램프 다운(ramp down)되는지를 결정한다. 램프 업될 때, 램프 플레이트(253)는 푸시 로드들(247)에 대해 램프 플레이트(253) 상의 피크 영역들을 푸시하도록 회전되며, 이는 푸시 로드들(247)을 로크 플레이트(210)를 향해 민다. 로크 플레이트(210)는 우측 케이스(211) 내의 오목부에서 축방향으로 슬라이딩한다. 램프 다운 위치에서, 램프 플레이트(253)는 푸시 로드들이 램프 플레이트(253)의 밸리들에 놓일 수 있도록 회전된다. 파형 스프링(wave spring)은 로크 플레이트(210)를 푸시할 수 있으며, 이는 차례로 푸시 로드들(247)을 밸리들 내로 푸시할 수 있다.
이제 도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 개시내용에 따라 구성된 로크 상태 검출 조립체(310)를 갖는 전자식 로킹 차동장치(300)가 설명될 것이다. 달리 설명되지 않는 한, 전자식 로킹 차동장치(300)는 전자식 로킹 차동장치(130)에 관해 위에서 설명된 바와 같이 로킹된 및 로킹해제된 조건에서 작동할 수 있다. 전자식 로킹 차동장치(130)는 일반적으로 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322)를 포함한다. 차동장치 케이스(320)는 차동장치 케이스(320)의 회전축(328)을 따라 동축으로 정렬되는 제1 및 제2 출력 샤프트 개구들(324, 326)을 한정한다. 제1 및 제2 사이드 기어들(또한, 도 2의 219 및 221 참조)은 차동장치 케이스(320) 내에 회전가능하게 장착되며, 제1 및 제2 사이드 기어들은 차동장치 케이스(320)의 회전축을 따라 동축으로 정렬된다. 제1 사이드 기어는 제1 출력 샤프트 개구 내에 수용되는 제1 출력 샤프트와의 제1 토크 전달 연결을 제공하도록 구성되는 제1 샤프트 개구를 한정한다. 제2 사이드 기어는 제2 출력 샤프트 개구 내에 수용되는 제2 출력 샤프트와의 제2 토크 전달 연결을 제공하도록 구성되는 제2 출력 샤프트 개구를 한정한다. 로크 작동 메커니즘(또한, 도 2의 233 참조)은 사이드 기어들이 동시 회전을 위해 고정되는 로킹된 상태와 사이드 기어들이 서로에 대해 회전하는 로킹해제된 상태 사이에서 선택적으로 이동한다.
다음의 논의로부터 인식될 바와 같이, 로크 상태 검출 조립체(310)는 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322)의 서로에 대한 위치를 암호해독하기 위해 톤 휠 및 센서 픽업을 사용한다. 이와 관련하여, 로킹해제된 차동장치는 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322)를 동위상으로 가질 것이다. 로킹된 차동장치는 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322)를 위상차(out of phase)로 가질 것이다. 전자식 로킹 차동장치(300)의 상태를 아는 것에 의해, 운전자는 운전 및 차량 거동들을 보다 정확하게 예측할 수 있다.
특히 도 3 및 도 4를 참조하면, 로킹된 상태 검출 조립체(310)가 추가로 설명될 것이다. 차동장치 케이스(320)는 제1 톤 휠(330)을 포함한다. 램프 플레이트(322)는 제2 톤 휠(332)을 포함한다. 제1 및 제2 톤 휠들(330, 332)은 개개의 제1 및 제2 복수의 치형부들(340, 342)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1 복수의 치형부들(340)은 차동장치 케이스(320)와 일체로 형성될 수 있다. 유사하게, 제2 복수의 치형부들(342)은 램프 플레이트(322)와 일체로 형성될 수 있다. 제1 픽업 센서(350)는 제1 복수의 치형부들(340)을 감지하기 위해 제1 톤 휠(330)에 근접하게 정적으로 배열된다. 제2 픽업 센서(352)는 제2 복수의 치형부들(342)을 감지하기 위해 제2 톤 휠(332)에 근접하게 정적으로 배열된다.
위에서 설명된 바와 같이, 램프 플레이트(322)에 대해 저항 토크를 제공하기 위해 전자기 코일을 사용함으로써 램프 스타일 전자식 로킹 차동장치가 작동한다. 이어서, 램프 플레이트(322)는 차동장치 케이스(320)와 독립적으로 회전하고, 로킹 메커니즘들이 내부적으로 맞물리게 허용한다. 램프 플레이트(322)가 차동장치 케이스(320)에 대해 회전하기 때문에, 제1 및 제2 톤 휠들(330, 332)은 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322) 각각의 위치의 결정을 허용할 수 있다. 전자식 로킹 차동장치(300)는 로킹 및 로킹해제가 발생하게 허용하기 위해 차동장치 케이스(320) 또는 램프 플레이트(322) 회전이 발생하도록 요구한다. 차동장치 케이스(320) 및 램프 플레이트(322)의 상대적 회전은 전자 제어 유닛(ECU)(360)에 대한 전압 펄스들로 감지될 수 있다. ECU(360)는, 차동 조립체(300)가 이전 상태로부터 로킹되었는지 또는 로킹해제되었는지를 결정하기 위해 발생할 필요가 있는 상대적 회전(동위상 또는 위상차, 즉 위상 지연의 펄스들)이 얼마나 많은지를 교정하는 데 사용될 수 있는 위치 알고리즘들을 저장할 수 있다. 일부 예들에서, ECU(360)는 전자식 로킹 차동장치 조립체(300)가 로킹되거나 로킹해제됨을 운전자에게 전달하는 신호를 계기판(364) 또는 차량에 전송할 수 있다. 본 개시내용은 액슬 상의 정지 센서들을 허용하며, 어떠한 원격측정(telemetry) 시스템들도 액슬 내에 필요하지 않다.
도 5를 참조하면, 차동장치 조립체(300)(도 3)는 로킹해제된 상태로 도시되어 있다. 제1 트레이스(trace)(366)는 차동장치 케이스 센서(350)에 의해 감지된 펄스들을 표현한다. 제2 트레이스(368)는 램프 플레이트 센서(352)에 의해 감지된 펄스들을 표현한다. 로킹해제된 상태에서, 차동장치 케이스(320)의 기준 피크(370)와 램프 플레이트(322)의 대응하는 기준 피크(372) 사이에 어떠한 위상 지연도 존재하지 않는다.
도 6을 참조하면, 차동장치 조립체(300)(도 3)는 로킹된 상태로 도시되어 있다. 제1 트레이스(376)는 차동장치 케이스 센서(350)에 의해 감지된 펄스들을 표현한다. 제2 트레이스(378)는 램프 플레이트 센서(352)에 의해 감지된 펄스들을 표현한다. 로킹된 상태에서, 차동장치 케이스(320)의 기준 피크(380)와 램프 플레이트(322)의 대응하는 기준 피크(382) 사이에 위상 지연(390)이 존재한다.
예로서, 램프 플레이트(322)는 로킹해제된 상태로부터 로킹된 상태로 차동장치 케이스(320)에 대해 약 18도 회전하도록 구성될 수 있다. 다른 회전 정도들이 본 개시내용의 범주 내에서 로킹해제와 로킹 사이에서 고려된다는 것이 인식된다. ECU(360) 내의 소프트웨어 로직은, 차동장치 케이스 센서(350) 및 램프 플레이트 센서(352)로부터의 신호들로부터, 전자식 로킹 차동장치(300)가 어떤 위치(로킹 또는 로킹해제)에 있는지를 결정할 수 있다. 특히, ECU(360)는 제1 및 제2 복수의 치형부들(340, 342)의 치형부 카운트를 저장할 수 있고, 차동장치 조립체(300)의 위치 및 그에 따른 차동장치 조립체(300)의 로크 상태를 암호해독하기 위해 센서들(350, 352) 사이의 신호들을 비교하기 위한 트리거들을 확립할 수 있다.
예들에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적들로 제공되었다. 그것은 총망라한 것으로 또는 본 개시내용을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 특정 예의 개개의 요소들 또는 특징들은 일반적으로 그 특정 예로 제한되는 것이 아니라, 적용가능한 경우, 구체적으로 도시되거나 설명되지 않을지라도, 상호교환가능하고, 선택된 예에서 사용될 수 있다. 그것은 또한 많은 방식들로 변경될 수 있다. 그러한 변경들은 본 개시내용으로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 하며, 모든 그러한 수정들은 본 개시내용의 범주 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (18)

  1. 전자식 로킹 차동장치 조립체로서,
    차동장치 케이스 - 상기 차동장치 케이스는 상기 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬되는 제1 출력 샤프트 개구 및 제2 출력 샤프트 개구를 한정함 -;
    상기 차동장치 케이스 내에 회전가능하게 장착된 제1 사이드 기어 및 제2 사이드 기어 - 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어는 상기 차동장치 케이스의 상기 회전축을 따라 동축으로 정렬되고, 상기 제1 사이드 기어는 제1 출력 샤프트와의 제1 토크 전달 연결부를 제공하고, 상기 제2 사이드 기어는 제2 출력 샤프트와의 제2 토크 전달 연결부를 제공함 -;
    상기 사이드 기어들이 동시 회전을 위해 고정되는 로킹된 상태(locked state)와 상기 사이드 기어들이 서로에 대해 회전하는 로킹해제된 상태(unlocked state) 사이에서 선택적으로 이동하는 램프 플레이트(ramp plate)를 포함하는 로크 작동 메커니즘(lock actuation mechanism);
    상기 차동장치 케이스 상에 형성된 제1 복수의 치형부들을 갖는 제1 톤 휠(tone wheel);
    상기 램프 플레이트 상에 형성된 제2 복수의 치형부들을 갖는 제2 톤 휠;
    상기 제1 복수의 치형부들의 위치를 감지하는 제1 픽업 센서(pickup sensor);
    상기 제2 복수의 치형부들의 위치를 감지하는 제2 픽업 센서; 및
    상기 제1 복수의 치형부들 및 상기 제2 복수의 치형부들의 상기 개개의 위치들에 기초하여 상기 로크 작동 메커니즘이 상기 로킹된 상태에 있는지 또는 상기 로킹해제된 상태에 있는지를 결정하는 제어기를 포함하는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로크 작동 메커니즘은 상기 램프 플레이트의 밸리(valley)들에 각각 위치된 푸시 로드(push rod)들을 더 포함하는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 복수의 치형부들은 상기 차동장치 케이스 상에 일체로 형성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 복수의 치형부들은 상기 램프 플레이트 상에 일체로 형성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 픽업 센서는 상기 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 픽업 센서는 상기 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어는, 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어를 상기 회전축을 중심으로 회전시키기 위해 피니언 기어(pinion gear)들과 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어 사이에서 토크를 전달하도록 구성되는 토크 전달 장치(torque transfer arrangement)를 형성하기 위해 상기 피니언 기어들과 상호맞물리며,
    상기 토크 전달 장치는 또한, 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어가 상기 로킹해제된 상태에서 상기 회전축을 중심으로 서로에 대해 상이한 회전 속도들로 회전하게 허용하도록 구성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  8. 전자식 로킹 차동장치 조립체로서,
    차동장치 케이스 - 상기 차동장치 케이스는 상기 차동장치 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬되는 제1 출력 샤프트 개구 및 제2 출력 샤프트 개구를 한정하고, 상기 차동장치 케이스는 상기 차동장치 케이스의 외측 표면 주위에 형성된 제1 복수의 치형부들을 포함함 -;
    상기 차동장치 케이스 내에 회전가능하게 장착된 제1 사이드 기어 및 제2 사이드 기어 - 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어는 상기 차동장치 케이스의 상기 회전축을 따라 동축으로 정렬되고, 상기 제1 사이드 기어는 제1 출력 샤프트와의 제1 토크 전달 연결부를 제공하고, 상기 제2 사이드 기어는 제2 출력 샤프트와의 제2 토크 전달 연결부를 제공함 -;
    상기 사이드 기어들이 동시 회전을 위해 고정되는 로킹된 상태와 상기 사이드 기어들이 서로에 대해 회전하는 로킹해제된 상태 사이에서 선택적으로 이동하는 램프 플레이트를 포함하는 로크 작동 메커니즘 - 상기 램프 플레이트는 상기 램프 플레이트의 외측 표면 주위에 형성된 제2 복수의 치형부들을 포함함 -;
    상기 제1 복수의 치형부들의 회전 위치를 감지하는 제1 센서;
    상기 제2 복수의 치형부들의 회전 위치를 감지하는 제2 센서; 및
    (i) 상기 제1 복수의 치형부들 및 상기 제2 복수의 치형부들의 상기 개개의 위치들에 기초하여 상기 로크 작동 메커니즘이 상기 로킹된 상태에 있는지 또는 상기 로킹해제된 상태에 있는지를 결정하고, (ii) 상기 결정에 기초하여 신호를 출력하는 제어기를 포함하는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 로크 작동 메커니즘은 상기 램프 플레이트의 밸리들에 각각 위치된 푸시 로드들을 더 포함하는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 센서는 상기 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 센서는 상기 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 복수의 치형부들은 상기 차동장치 케이스 상에 일체로 형성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 복수의 치형부들은 상기 램프 플레이트 상에 일체로 형성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어는, 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어를 상기 회전축을 중심으로 회전시키기 위해 피니언 기어들과 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어 사이에서 토크를 전달하도록 구성되는 토크 전달 장치를 형성하기 위해 상기 피니언 기어들과 상호맞물리며,
    상기 토크 전달 장치는 또한, 상기 제1 사이드 기어 및 상기 제2 사이드 기어가 상기 로킹해제된 상태에서 상기 회전축을 중심으로 서로에 대해 상이한 회전 속도들로 회전하게 허용하도록 구성되는, 전자식 로킹 차동장치 조립체.
  15. 전자식 로킹 차동장치 조립체가 로킹해제된 상태에 있는지 또는 로킹된 상태에 있는지를 결정하는 방법으로서,
    차동장치 케이스 - 상기 차동장치 케이스는 상기 차동장치 케이스의 외측 표면 주위에 형성된 제1 복수의 치형부들을 가짐 - 를 제공하는 단계;
    램프 플레이트 - 상기 램프 플레이트는 상기 램프 플레이트의 외측 표면 주위에 형성된 제2 복수의 치형부들을 가짐 - 를 제공하는 단계;
    상기 제1 복수의 치형부들 중 적어도 하나의 치형부의 제1 위치를 감지하는 단계;
    상기 제2 복수의 치형부들 중 적어도 하나의 치형부의 제2 위치를 감지하는 단계;
    제어기를 이용하여, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기초하여 상기 전자식 로킹 차동장치 조립체가 상기 로킹해제된 상태에 있는지 또는 상기 로킹된 상태에 있는지를 결정하는 단계; 및
    상기 결정에 기초하여 상기 제어기로부터 신호를 출력하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 위치를 감지하는 단계는 상기 차동장치 케이스에 근접하게 정적으로 배열되는 제1 픽업 센서로부터 상기 제1 위치를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 위치를 감지하는 단계는 상기 램프 플레이트에 근접하게 정적으로 배열되는 제2 픽업 센서로부터 상기 제2 위치를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제어기로부터 상기 신호를 출력하는 단계는 로킹된 또는 로킹해제된 상태를 전달하는 상기 신호를 계기판(instrument cluster)에 출력하는 단계를 포함하는, 방법.
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