KR19980086618A - 변속기 케이스 등에 사용되는 완전한 단절을 갖는 감속 조립체 - Google Patents

변속기 케이스 등에 사용되는 완전한 단절을 갖는 감속 조립체 Download PDF

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댄 제이 쇼우앨터
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그렉 지에기엘레브스키
보그-워너 오토모티브 인코포레이티드
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
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    • B60K17/3467—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having a transfer gear the transfer gear being a differential gear combined with a change speed gearing, e.g. range gear

Abstract

자동차 변속기 케이스 또는 유사한 장치에 사용하는 2단 변속 유성 기어 조립체 및 이중 단절 기계는, 중립이거나 고속 기어비(전형적으로, 직접 구동)가 선택될 때, 동력 경로로부터 감속 조립체의 완전한 단속을 달성한다. 이중 단절 기계는 유성 기어 조립체의 직접 구동 부재나 입력부와 맞물려서 선택적으로 병진운동이 될 수 있는 대응하게 이동할 수 있는 감속 허브 내에 자유롭게 회전 가능하게 배치되는 축방향으로 미끄럼이 가능한 클러치 칼라를 포함한다. 감속 허브가 유성 기어 조립체의 입력부와 맞물려서 위치가 정해지면, 유성 기어 조립체의 캐리어 상의 기어 세트는 감속 상태에서 기어 세트와 출력 부재를 구동시키는 감속 허브와 맞물린다.

Description

변속기 케이스 등에 사용하는 완전한 단절을 갖는 감속 조립체
본 발명은 일반적으로 자동차 변속기 케이스에 관한 것으로, 더 상세하게는 변속기 케이스에 관한 것인데, 이 변속기 케이스에서는, 직접(고속 기어) 및 감속(저속 기어) 작동을 제공하는 2단 변속 유성 기어 조립체는 고속 기어 및 중립 상태의 구동 라인으로부터 완전하게 단절시킨다.
4륜 구동 차량 시스템 성능의 장점이 잘 인식되어 있다. 비로 흠뻑 젖은 또는 얼음이나 눈으로 덮여있는 고속도로를 주행하는 동안 향상된 차량 안정성, 자갈길 또는 울퉁불퉁한 포장도로에서의 핸들링 및 제어, 및 비포장도로 상태에서 간단하게 타이어의 노면 접지 마찰력을 유지하는 모든 것이 즉시 인정되는 이익들이다. 4륜 구동 시스템의 부수적이고 약간의 바람직한 속성은 증가된 구동 라인 마찰, 증가된 소음과 진동, 및 증가된 차량 무게로부터 감소된 연비(gas mileage)에 관한 것이다. 상기의 증가된 구동 라인 마찰은 프론트 및 리어 차량 구동 샤프트 모두를 연속적으로 구동시키는 4륜 구동 시스템에서 발생한다. 예를 들면, 맞물려 있는 기어, 클러치, 체결 허브, 베어링, 및 회전 샤프트와 같은 기계 부품의 첨가된 수가 상당히 증가하기 때문에 소음과 진동이 증가한다. 상기 차량의 무게 증가는 또한 첨가된 구동 라인 부품군이 직접적인 결과이다.
만약 간헐적 작동보다는 오히려 풀 타임 맞물림과 작동 상태를 특히 요구할 때, 프론트와 리어 구동 샤프트 사이에 차동기를 갖는 시스템이 디자인된다면, 무게와 연비의 단점이 특히 기술된다. 게다가, 프론트 및 리어 구동 샤프트를 함께 록킹하는 파트-타임 4륜 구동 시스템은 직선 라인 구동에서 타이어의 접지 마찰 및 안정성의 분명한 이익들을 제공하지만, 코너링하는 동안에, 차량의 프론트 휠과 리어 휠의 대지(ground) 속도의 차이는 그 자체가 차량의 휠 슬립과 홉핑(hopping)으로 인한 것이다. 따라서, 변속기 케이스의 프론트와 리어 출력 샤프트로 하여금 코너링하는 동안에 다른 속도에서 작동하도록 허용하는 것이 장점이다.
다양한 제어부, 클러치, 기어, 및 토크 분산 부품을 사용하는 많은 4륜 구동 시스템이 디자인되어, 사용되었다. 이들 다양한 접근법들이 미국 특허에 포함되어 있다.
예를 들면, 미국 특허 제 4,718,303호에는 결합된 센터 유성 차동기를 제어하는 전자기 클러치를 구비하는 4륜 구동 차량용 변속기 케이스를 개시한다. 미국 특허 제 5,330,030호 및 제 5,409,429호에 있어서, 전자기 클러치는 제 2 구동 라인으로 선택적인 토크 전달과 다수의 속도 범위 작동 모두를 제공하기 위하여, 유성 기어 감속 조립체와 조합된다.
변속기 케이스는 또한, 구동 토크를 분산하고, 휠 속도 차이를 조정하는 센터 차동기를 포함한다. 상기 장치는 미국 특허 제 5,106,351호 및 제 5,271,479호에 개시되어 있다.
감속 장치를 구비하는 변속기 케이스에 있어서, 변속기 케이스의 입력 샤프트로부터 감속 장치, 전형적으로 유성 기어 조립체를 구동시키는데 흔히 사용한다. 그러므로, 구동 라인에서 실질적으로 작동하고, 토크를 전달하는지에 관계없이, 유성 기어 조립체는 항상 작동 상태에 있다. 상기 일정한 작동은 특히, 더 높은 작동 속도에서 소음의 근원이 될 수 있다. 본 발명은 상기 문제를 다루고, 실용적이고 독특한 해결을 제공한다.
자동차 변속기 케이스 또는 유사한 장치에 사용하는 2단 변속 유성 기어 감속 조립체 및 이중 단절 기계는, 중립이거나 고속 기어비(전형적으로, 직접 구동)가 선택될 때, 동력 경로로부터 감속 조립체의 완전한 단속을 달성한다. 이중 단절 기계는 선 기어, 링 기어, 및 그 사이에 배치되고 회전 가능하게 캐리어에 설치되는 다수의 유성 기어를 구비하는 유성 기어 조립체의 직접 구동 부재나 입력부와 맞물려서 선택적으로 병진운동이 될 수 있는 대응하게 이동할 수 있는 감속 허브 내에 자유롭게 회전 가능하게 배치되는 축방향으로 미끄럼이 가능한 클러치 칼라를 포함한다. 감속 허브가 유성 기어 조립체의 입력부와 맞물려서 위치가 정해지면, 유성 기어 조립체의 캐리어 상의 기어 세트는 감속 상태에서 기어 세트와 출력 부재를 구동시키는 감속 허브와 맞물린다.
도 1은 본 발명에 병합하는 변속기 케이스를 구비하는 자동차 동력 전달 장치(power train)를 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명에 병합하는 변속기 케이스를 도시하는 전단면도.
도 3은 본 발명에 병합하는 변속기 케이스 및 유성 기어 조립체를 도시하는 부분 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 감속 구동 또는 저속 기어의 시프트 및 단절 조립체를 도시하는 확대 부분 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 직접 구동 또는 고속 기어의 시프트 및 단절 조립체를 도시하는 확대 부분 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
62 : 제 1 부재 70 : 제 2 부재
80 : 감속 조립체 90 : 입력 부재
94, 112, 126, 148, 162 : 치형부
110 : 출력부 120 : 허브
122 : 제 1 치형부 124 : 제 2 치형부
146 : 칼라
이제 도 1을 참조하면, 4륜 차량 동력 전달 장치가 참조 번호(10)로 지정하고, 개략적으로 도시되어 있다. 4륜 차량 동력 전달 장치(10)는 종래의 수동 또는 자동 변속기(14)에 연결되어 상기 변속기(14)를 직접 구동시키는 원동기(12)를 포함한다. 변속기(14)의 출력부는 주(primary) 또는 리어 구동 샤프트(22), 주 또는 리어 차동기(24), 한 쌍의 주 또는 리어 구동(live) 액슬(26), 및 각기 한 쌍의 주 또는 리어 타이어와 휠 조립체(28)를 포함하는 주 또는 리어 구동 라인(20)에 원동력을 제공하는 변속기 케이스 조립체(16)를 직접 구동시킨다.
변속기 케이스 조립체(16)는 또한, 보조(secondary) 또는 프론트 구동 샤프트(32), 보조 또는 프론트 차동기 조립체(34), 한 쌍의 보조 또는 프론트 구동 액슬(36), 및 각기 한 쌍의 보조 또는 프론트 타이어와 휠 조립체(38)를 포함하는 보조 또는 프론트 구동 라인(30)에 원동력을 제공한다. 프론트 타이어와 휠 조립체(38)는 프론트 액슬(36)의 각기 하나에 직접 연결될 수 있으며, 또는 원한다면, 수동적으로 또는 원격적으로 작동 가능한 한 쌍의 잠금 허브(42)는 선택적으로 동일한 상호 연결을 위하여 프론트 액슬(36)의 각각과 타이어와 휠 조립체(38)의 각기 하나 사이에 작동 가능하게 배치될 수 있다. 최종적으로, 주 구동 라인(20) 및 보조 구동 라인(30) 모두는 종래의 방법에서는, 다양한 샤프트와 부품 사이의 정적 및 동적 오프셋과 정렬 불일치를 허용하도록 기능하는, 적절하고 적합하게 배치되는 유니버설 죠인트(44)를 포함할 수 있다.
운전자에 인접한 차량실 내부에 배치되는 콘트롤러(50)는 예컨대, 운전자에게 변속기 케이스 조립체(16)의 작동을 종래의 방법에 따른 고속, 중립, 또는 저속으로 선택하고, 명령하도록 허용하는 스위치 또는 다수의 푸시 버튼을 포함한다. 상기 명령은 콘트롤러(50)에 피드백 신호를 또한 제공할 수 있는 다수의 도체 케이블(52)을 통하여 변속기 케이스 조립체(16)로 전달된다.
상기의 설명과 다음의 설명은 차량에 관한 것으로, 상기 차량의 리어 구동 라인(20)은 주 구동 라인으로 기능하는데, 즉 항상 맞물려서 작동하고, 또한 대응하게 상기 차량의 프론트 구동 라인(30)은 보조 구동 라인으로 기능하는데, 즉 만약 잠금 허브(42)가 사용되면, 부차적 또는 보충적 방식에서, 파트-타임만으로 맞물려서 작동할 수 있으며, 이러한 차량은 보통 리어 휠 구동 차량이라 하며, 또는 프론트 구동 라인(30)은 항상 맞물려서 작동할 수 있으며, 이러한 경우에 상기 차량은 풀-타임 4륜 구동 차량이라 한다.
주 및 보조라는 명칭은 여기서는 주로 변속기 케이스 조립체(16)를 구비하는 전형적인 차량의 2개의 구동 라인을 구별하는데 사용되고, 두 번째로는 항상 구동 토크를 제공하는 구동 라인 및 보완적 또는 단속적 토크를 각각 제공하는 구동 라인을 언급하는데 사용된다. 최종적으로, 여기에 개시되고 청구된 본 발명은 변속기와 차량에 즉시 사용될 수 있기 때문에, 프론트 및 리어보다는 오히려 여기서는 주 및 보조라는 명칭을 사용하며, 본 발명의 주 구동 라인(20)은 차량의 앞에 배치되고, 보조 구동 라인(30)은 차량의 뒤에 배치된다.
본 발명은 또한, 센터 차동기를 사용하는 것이 아니라, 대신에 주 구동 라인으로부터 보조 구동 라인으로 토크를 선택적으로 전달하는 조절 클러치를 사용하는 파트-타임 4륜 구동 시스템에 사용하는 변속기 케이스에 사용될 수 있다는 것이 또한 이해되어져야만 한다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 변속기 케이스 조립체(16)는 변속기 케이스 조립체(16)의 다양한 부품 또는 조립체를 수용하기 위하여, 다수의 평면 실링 표면부, 샤프트와 베어링 및 다양한 리세스의 개구부, 견부(shoulder), 카운터보어(counterbore) 등을 구비하는 멀티플 피스(piece) 하우징 조립체(60)를 포함한다. 입력 샤프트(62)는 플랜지(64) 또는 도 1에 도시된 변속기(14)의 출력부를 입력 샤프트(62)에 구동 가능하게 연결하는 수 또는 암 스플라인 세트(미도시됨)와 같은 다른 적절한 커플링을 포함한다. 입력 샤프트(62)는 입력 플랜지(64) 반대편에 입력 샤프트의 단부에서 볼 베어링 조립체(66)와 같은 비마찰 베어링에 의해 지지되며, 또한 입력 샤프트(62)는 플랜지(64)에 인접한 입력 샤프트의 센터 및 단부에서 롤러 베어링 조립체(68)와 같은 비마찰 베어링에 의해 지지된다. 롤러 베어링 조립체(68)는 출력 슬리이브(70)를 회전 가능하게 위치시키고, 지지한다. 출력 슬리이브(70)는 바람직하게, 다수의 체인 구동 치형부(74)를 구비하는 체인 구동 스프로켓(72)을 포함한다.
또한, 출력 슬리이브(70)는 보조 볼 베어링 조립체(76)와 같은 비마찰 베어링에 의해 지지된다. 플랜지(64)와 하우징 조립체(60) 사이에 배치되는 적절한 오일 밀봉부(78)는 그 사이에 알맞은 유밀(fluid tight) 밀봉을 제공한다.
이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 변속기 케이스 조립체(16)는 또한, 입력 샤프트(62) 근처에 배치되고, 본 발명에 따른 완전한 또는 이중 단절 기계를 포함하는 2단 변속 유성 구동 조립체(80)를 포함한다. 유성 구동 조립체(80)는 입력 샤프트(62)의 감소된 직경 부분(84) 위에 자유롭게 회전 가능하게 수용되고, 입력 샤프트(62) 상의 견부(86)에 의해 축방향으로 구속되는 저어널 또는 슬리이브 베어링(82) 및 함께 작동하는 스냅 링과 원주 홈 조립체(88)에 의해 구속되는 볼 베어링 조립체(66)도 또한 포함한다. 선 기어 조립체(90)는 슬리이브 베어링(82) 위에 자유롭게 회전 가능하게 배치되고, 또한 유사하게 볼 베어링 조립체(66) 및 견부(86)에 의해 축방향으로 구속된다. 선 기어 조립체(90)는 구동 기어를 한정하는 수 또는 외부 스플라인 또는 기어 치형부(94)의 반경방향 안쪽으로 배치되는 세트는 물론 선 기어(92)를 구성하는 수 또는 외부 기어 치형부를 포함한다. 외부 기어 치형부(98)를 구비하는 다수의 피니언 또는 유성 기어(96)는 하우징 조립체(60) 내에 설치되고, 고정되어 있는 링 기어(104)의 암 또는 내부 기어 치형부(102)는 물론 선 기어(92)와 일정하게 맞물려 있다. 피니언 또는 유성 기어(96)의 각각은 유성 캐리어(110) 내에 고정되는 스터브 샤프트(108)를 수용하는 롤러 베어링 조립체(106)를 포함한다. 유성 캐리어(110)는 일반적으로 출력 슬리이브(70)에 인접한 일련의 암 또는 내부 스플라인 또는 기어 치형부(112)를 포함한다.
감속 슬리이브 또는 허브(120)는 유성 구동 조립체(80)로부터 안쪽으로 반경방향으로 배치되어 있다. 감속 허브(120)는 유성 캐리어(110) 상의 암 스플라인 또는 기어 치형부(112)에 상보적으로 맞물릴 수 있는 수 또는 외부 스플라인 또는 기어 치형부(122)를 포함한다. 감속 허브(120)는 또한, 출력 슬리이브(70) 상의 일련의 수 또는 외부 스플라인 또는 기어 치형부(126)에 상보적으로 맞물리는 다수의 암 또는 내부 스플라인 또는 기어 치형부(124)를 포함한다. 따라서, 감속 허브(120)는 그와 함께 회전하는 동안 출력 슬리이브(70)에 관련하여 제한된 거리 이상으로 축방향으로 병진운동을 하지 않는다.
도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 감속 허브(120)는 시프트 포크(134)의 상보적으로 형성되는 홈(132) 내에 수용되는 반경방향으로 돌출하는 플랜지(128)를 포함한다. 시프트 포크(134)는 도시된 것과 같이 직접 시프트 로드 또는 레일(136)에 부착될 수 도 있고, 또는 에너지 저장 및 시프트 레일(136)과 관련하여 시프트 포크(134)의 제어되고 스프링이 바이어스되는 운동을 허용하는 하나 또는 한 쌍의 대향된 압축 스프링(미도시됨)에 의해 거기에서 탄성적으로 상호 연결될 수도 있다. 시프트 레일(136)은 3개의 한정되는 위치들 중 하나가 이동할 수 있다. 즉, 입력 샤프트(62)로부터 출력 슬리이브(70)로 전달되는 구동 토크가 전혀 없는 도 2 및 도3에 도시된 중립의 위치와, 유성 구동 조립체(80)에 의해 달성되는 더 낮은 감속 구동에 상응하는 도 4에 도시된 우측의 위치와, 또한 입력 샤프트(62)로부터 출력 슬리이브(70)로의 직접 구동에 상응하는 도 5에 도시된 좌측의 높은 위치이다. 스프트 레일(136)의 위치 및 관련 부품에 관한 정보를 콘트롤러(30)에 제공하는 피드백 센서(미도시됨)를 바람직하게 포함하는 전기식, 공압식, 또는 유압식 다수의 위치 오퍼레이터일 수 있는 시프트 오퍼레이터(140)에 의해 상기의 높고, 중립이고, 낮은 위치 사이에서 시프트 레일(136)을 병진운동시킨다.
이제 도 3으로 돌아가면, 감속 허브(120)는 또한, 대향 단부와 정렬되는 한 쌍의 추력 와셔(144)를 구비하는 환상 저어널 베어링 인서트(142)를 포함한다. 추력 와셔(144)는 또한, 감속 허브(120) 상의 스플라인 또는 기어 치형부(124)에 모든 점에서 동일하고, 또한 선 기어 조립체(90) 상의 수 스플라인 또는 기어 치형부(94) 및 출력 슬리이브(70) 상의 스플라인 또는 기어 치형부(126)에 상보적인 다수의 암 또는 내부 스플라인 또는 기어 치형부(148)를 구비하는 클러치 칼라(146)를 축방향으로 구속한다. 베어링 인서트(142), 추력 와셔(144), 및 클러치 칼라(146) 모두는 감속 허브(120)에 배치되는 상보적인 스냅 링 및 원주상 홈 조립체(152)에 의해 유지된다. 비록 클러치 칼라(146)가 축방향으로 구속되어 있지만, 클러치 칼라(146)는 감속 허브(120) 내에 자유롭게 회전 가능하게 배치된다.
최종적으로, 유성 기어 조립체(80)는 바람직하게, 선 기어 조립체(90) 상의 수 또는 외부 스플라인 또는 기어 치형부(94) 및 출력 슬리이브(70) 상의 수 또는 외부 스플라인 또는 기어 치형부(126)에 모든 점에서 동일한, 또한 클러치 칼라(146) 상의 암 또는 내부 스플라인 또는 기어 치형부(148)에 상보적인 수 또는 외부 스플라인 또는 기어 치형부(162)를 포함하는 구동 허브 또는 칼라(160)를 포함한다. 구동 칼라(160)는 또한, 입력 샤프트(62) 상의 상보적으로 형성되는 수 또는 외부 스플라인 또는 기어 치형부(166)와 일정하게 맞물려 있는 암 또는 내부 스플라인 또는 기어 치형부(164)를 포함한다. 상기에 관해서는, 구동 칼라(160)가 단지 입력 샤프트(62)로부터 클러치 칼라(146)로 구동 토크를 반경방향 바깥쪽으로 전달한다는 것과, 또한 구동 칼라(160)가 조립체의 편리한 목적을 위해 주로 사용되는 것이 이해되어야만 한다. 그러므로, 기능과 작동의 관점에서, 구동 칼라(160)는 입력 샤프트(62)와 일체로 형성되거나, 또는 입력 샤프트(62)에 고정되어, 상호 맞물림 스플라인 또는 기어 치형부(164 및 166)를 제거할 수 있다.
구동 칼라(160)는 입력 샤프트(62) 상의 스플라인 또는 기어 치형부(166)와 완전히 맞물리고, 스플라인 또는 기어 치형부(166)에 의해 일정하게 구동된다는 것은 일단 이해할 수 있을 것이다. 유사하게, 비록 감속 허브(120)는 도 2 및 도 3에 도시되는 위치로부터 우측 및 좌측으로 모두 이동할 수 있지만, 클러치 칼라(146) 상의 암 스플라인 또는 기어 치형부(148)는 구동 칼라(160) 상의 수 스플라인 또는 기어 치형부(162)와 항상 최소한 부분적으로 측면으로 맞물려진다.
다시 도 2를 참조하면, 체인 구동 스프로켓(72)은 구동 토크를 출력 슬리이브(70)로부터 센터 차동 조립체(172)로 전달하는 상보적으로 형성되는 제 1 구동 체인(170)을 수용한다. 센터 차동 조립체(172)는 적절하게 형성되는 체인 치형부(176)를 구비하는 원형 피동 체인 스프로켓(174)을 포함한다. 원형 체인 스프로켓(174)은 볼트(178)와 같은 다수의 적절한 나사 체결 요소로 일반적으로 원형의 차동 하우징(180)에 고정된다. 차동 하우징(180)은 차동 하우징(180)의 회전축을 한정하고, 또한 볼 베어링 조립체(184)와 같은 한 쌍의 비마찰 베어링에 의해 자유롭게 회전 가능하게 지지되는 대향된 원통형 확장부(182)를 포함한다. 차동 하우징(180)은 차동 하우징(180)에 고정되는 센터 스터브 샤프트(186)를 구비하는 에피사이클릭 기어열을 수용하고 지지하며, 또한 한 쌍의 베벨 기어(188)를 자유롭게 회전 가능하게 수용한다. 베벨 기어(188)는 제 1 출력 기어(192) 및 제 2 출력 기어(194)와 일정하게 맞물려 있다.
제 1 출력 기어(192)는 중공형이고, 제 1 스플라인 또는 기어 세트(196)의 암 또는 내부 스플라인 또는 기어 치형부를 포함하며, 상보적인 수 또는 외부 스플라인 또는 기어 치형부는 제 1 출력 플랜지(198) 상에 배치된다. 출력 플랜지(198)는 칼라(200)에 의해 정렬되고 지지되며, 또한 볼 베어링 조립체(202)와 같은 비마찰 베어링에 의해 자유롭게 회전 가능하게 지지된다. 적합한 오일 밀봉부(204)는 출력 플랜지(198)와 하우징 조립체(60) 사이에 배치된다. 출력 플랜지(198)는 바람직하게, 유니버설 죠인트(44)의 일부분을 형성하거나, 보조 구동 샤프트(32) 또는 유사한 장치와의 연결을 용이하게 하는 개구부(206)를 포함한다.
유사하게, 제 2 출력 기어(194)는 중공형이고, 제 2 스플라인 또는 기어 세트(212)의 암 또는 내부 스플라인 또는 기어 치형부를 포함하며, 상보적인 수 또는 외부 스플라인 또는 기어 치형부는 스터브 샤프트(214) 상에 배치된다. 스터브 샤프트(214)는 저어널 베어링 칼라(216)에 의해 자유롭게 회전 가능하게 지지되고, 또한 체인 구동 스프로켓(218)의 일부분을 형성한다. 체인 구동 스프로켓(218)은 볼 베어링 조립체(222)와 같은 비마찰 베어링 위에 자유롭게 회전 가능하게 지지되고, 또한 제 2 구동 체인(226)에 맞물리어 구동시키는 적절한 체인 구동 치형부(224)를 포함한다. 제 2 구동 체인(226)은 피동 체인 스프로켓(230) 상에 적절한 치형부(228) 위에 수용된다. 피동 체인 스프로켓(230)은 상보적으로 형성되는 일련의 수 및 암 스플라인 또는 기어 치형부(236)에 의해, 출력 플랜지(234)를 구비하는 스터브 샤프트(232)에 회전 가능하게 연결된다. 스터브 샤프트(232) 및 출력 플랜지(234)는 볼 베어링 조립체(238)와 같은 한 쌍의 비마찰 베어링에 의해 자유롭게 회전 가능하게 지지되고, 오일 밀봉부(242)는 출력 플랜지(234)와 하우징 조립체(60) 사이에 배치된다. 출력 플랜지(234)는 바람직하게, 유니버설 죠인트(44)의 일부분을 형성하거나, 보조 구동 샤프트(32) 또는 유사한 장치와의 연결을 용이하게 하는 개구부(244)를 포함한다.
주 구동 라인(20) 및 보조 구동 라인(30)의 변속기 케이스 조립체(16)의 출력부 사이에 기구학적으로 배치되는 차동 조립체(172)는, 상기 장치와 유사하다는 것이 즉시 이해할 수 있는 것과 같이, 주 구동 샤프트(22)와 보조 구동 샤프트(32) 간의 다른 회전비를 조정하는 실제적으로 종래의 에피사이클릭 기어열로서 기능한다는 것은 이해할 수 있을 것이다.
이제 도 3 내지 도 5를 참조하면, 2단 변속 유성 구동 조립체(80)의 작동이 기술될 것이다. 위에서 공지된 것과 같이, 감속 허브(120)의 축방향 위치는 유성 구동 조립체(80)의 작동 상태를 결정한다. 도 3에 있어서, 감속 허브(120)는 그 센터의 중립 위치에 도시되어 있다. 도 4에 도시된 것과 같이, 저속 기어 또는 감속 구동으로의 시프트가 감속 허브(120)와 그와 연결된 클러치 칼라(146)를 오른쪽으로 병진운동시키는 시프트 오퍼레이터(140)의 작동에 의해 착수되어서, 클러치 칼라(146)는 구동 칼라(160) 상의 수 스플라인 또는 기어 치형부(162) 및 선 기어 조립체(90) 상의 수 스플라인 또는 기어 치형부(94) 모두와 걸터 탄다(straddle), 즉 동시에 맞물린다. 상기와 같이 배치되어 있기 때문에, 감속 허브(120) 상의 수 스플라인 또는 기어 치형부(122)는 유성 캐리어(110) 상의 암 스플라인 또는 기어 치형부(112)와 맞물린다. 따라서, 구동 토크는 입력 샤프트(62)로부터 구동 칼라(160)와 클러치 칼라(146)를 통하여 선 기어 조립체(90)로, 선 기어(92)와 피니언 또는 유성 기어(96)를 통하여 유성 캐리어(110)로, 최종적으로 감속 허브(120)를 통하여 출력 슬리이브(70)와 차동 조립체(172)의 제 1 체인(170)으로 전달된다.
감속 허브(120)가 왼쪽으로 임의의 위치로 축방향으로 병진운동시켜서, 도 3에 도시되는 위치로 되돌아갈 때, 유성 구동 조립체(80)의 모든 구동 토크와 회전 에너지가 제거되고, 또한 유성 구동 조립체(80)는 실질적으로 정지하고, 잔류 마찰력에 의해서만 입력 샤프트(62)로부터 슬리이브 베어링(82)을 통하여 선 기어 조립체(90)로 구동된다는 것이 이해할 수 있을 것이다.
이제 도 5를 참조하면, 도 3에 도시된 위치로부터 왼쪽으로 감속 허브(120)가 병진운동을 하면, 클러치 칼라(146)가 구동 칼라(160) 상의 수 스플라인 또는 기어 치형부(162) 및 출력 슬리이브(70) 상의 수 스플라인 또는 기어 치형부(126)를 걸터 타서, 이들 부품을 통하여 구동 체인(170) 및 차동 조립체(172)로 직접 구동 즉, 고속 구동을 발생시킨다. 마찬가지로, 상기의 위치에서, 유성 구동 조립체(80)는 구동 라인으로부터 완전히 단절되고, 실질적으로 정지하여, 변속기 케이스 조립체(16)의 정숙한 작동을 상당히 증진시킨다는 것을 알아야만 한다.
비록 자동차 변속기 케이스와 관련하여 도시되어져 있지만, 본 발명의 완전한 단절 감속 조립체는 저소음, 마찰에너지 손실, 및 부품의 마모가 설계시 중요한 고려 사항인 장치 및 제품에 널리 적용할 수 있다는 것이 이해해야만 한다.
상기 명세서는 본 발명자에 의해 고안된 본 발명을 실행하기 위한 최상의 모드이다. 그러나, 변경과 변화에 병합하는 장치는 자동차 구동 라인 및 변속기의 당업자에게 명확하게 될 것이다라는 것이 분명하다. 상기 명세서는 해당 당업자로 하여금 본 발명을 즉시 실행하는 것을 가능하게 하는 경향 때문에, 그것에 의해 제한되게 해석되어지는 것이 아니라, 상기 언급한 명확한 변화를 포함하고 다음의 청구범위의 사상 및 범주에 의해서만 제한되도록 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 2개의 다른 구동비를 제공하는 구동 조립체에 있어서, 일측 상면에 배치되는 치형부(162)를 구비하는 제 1 부재(62)와, 상기 제 1 부재(62) 상에 자유롭게 회전 가능하게 배치되는 입력 부재(90)를 구비하는 감속 조립체(80)로서, 상기 입력 부재는 상기 제 1 부재(62) 상에 상기 치형부(162)에 인접한 곳에 배치되는 치형부(94)를 포함하고, 상기 감속 조립체(80)는 치형부(112)를 구비하는 출력부(110)를 더 포함하는, 상기 감속 조립체(80)와, 상기 제 1 부재(62) 근처에 자유롭게 회전 가능하게 배치되고, 상기 제 1 부재(62) 상에 상기 치형부(162)에 인접한 곳에 배치되는 치형부(126)를 구비하는 제 2 부재(70)와, 또한 상기 제 2 부재(70) 상에 축방향으로 미끄럼이 가능하게 배치되고, 상기 출력부(110) 상의 상기 치형부(112)와 맞물리기 위한 제 1 치형부(122)와, 상기 제 2 부재(70) 상의 상기 치형부(126)와 회전 가능하게 맞물리기 위한 제 2 치형부(124)와, 그리고 허브(120)와 관련하여 회전하기 위해 및 상기 허브(120)와 함께 축방향 병진운동을 하기 위해 배치되는 칼라(146)를 구비하는 상기 허브(120)로서, 상기 칼라(146)는 상기 제 1 부재(62) 상의 상기 치형부(162)와, 상기 입력 부재(90) 상의 상기 치형부(94)와, 및 상기 제 2 부재(70) 상의 상기 치형부(126)에 상보적인 치형부(148)를 구비하는, 상기 허브(120)를 조합하여 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 허브(120)와 상기 칼라(146)의 선택적인 축방향 병진운동이 상기 칼라(146)와 상기 제 2 부재(70)를 통하여 직접 구동을 선택적으로 제공하고, 상기 칼라(146), 상기 입력 부재(90), 상기 감속 조립체(80), 상기 출력부(110)의 상기 치형부(112), 상기 허브(120)의 상기 제 1 치형부(122), 및 상기 제 2 부재(70)를 통하여 감속 구동을 선택적으로 제공하는 것을 특징으로 하는 구동 조립체.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 부재(62)는 입력부이고, 상기 제 2 부재(70)는 출력부이고, 체인 구동 스프로켓(72)을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 조립체.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 허브(120)의 플랜지(132), 상기 플랜지(132)와 맞물리는 시프트 포크(134), 상기 시프트 포크(134)에 연결되는 시프트 레일(136), 및 상기 시프트 레일(136)을 병진운동시키기 위한 오퍼레이터(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 조립체.
  5. 제 4항에 있어서, 오퍼레이터(140)에 전기적으로 결합되는 상기 오퍼레이터가 조정할 수 있는 스위치(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 조립체.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 칼라(146)와 상기 허브(120) 사이에 배치되는 베어링 슬리이브(142), 상기 칼라(146)의 각 단부에 인접한 곳에 배치되는 한 쌍의 추력 와셔(144), 및 상기 허브(120) 내에 설치되는 리테이닝 링(152)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 조립체.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 부재(70)는 체인 구동 스프로켓(72), 체인(74), 피동 체인 스프로켓(174), 및 상기 피동 체인 스프로켓(174)에 연결되고, 한 쌍의 차량 구동 라인(20,30)을 구동하는데 적용되는 한 쌍의 출력부(198,234)를 구비하는 차동 조립체(172)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 조립체.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 감속 조립체(80)는 상기 칼라(146)가 상기 입력 부재(90) 상의 상기 치형부(94)와 맞물릴 때에만 구동 토크를 전달하는 것을 특징으로 하는 구동 조립체.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 부재(62)는 내부 및 외부 치형부(164,162)를 구비하는 구동 칼라(160)를 포함하고, 상기 내부 치형부(164)는 상기 제 1 부재(62) 상의 치형부(166)와 맞물리는 것을 특징으로 하는 구동 조립체.
  10. 유성 조립체를 구비하고, 2개의 다른 구동비를 제공하는 변속기 케이스에 있어서, 일측 상면에 기어 치형부(162)를 구비하는 입력 부재(62)와, 제 1 선(sun) 기어(92) 및 상기 입력 부재(62) 상의 상기 기어 치형부(162)에 인접한 곳에 배치되는 내부 기어(94)를 포함하는, 상기 입력 부재(62) 상에 자유롭게 회전 가능하게 배치되는 선 기어 조립체(90); 링 기어(104); 상기 선 기어(92) 및 상기 링 기어(104)와 맞물리는 다수의 유성 기어(96); 상기 유성 기어(96)를 회전 가능하게 수용하고, 치형부(112)를 포함하는 유성 캐리어(110)를 구비하는 유성 기어 조립체(80)와, 상기 입력 부재(62) 근처에 자유롭게 회전 가능하게 배치되고, 상기 입력 부재(62) 상의 상기 기어 치형부(162)에 인접한 곳에 배치되는 치형부(126) 및 체인 구동 스프로켓(72)을 구비하는 출력 부재(70)와, 상기 출력 부재(70) 상에 축방향으로 미끄럼이 가능하게 배치되고, 상기 유성 캐리어(110) 상의 상기 치형부(112)에 상보적인 제 1 치형부(122)와 상기 출력 부재(70)와 회전 가능하게 맞물리기 위한 상기 출력 부재(70) 상의 상기 치형부(126)에 상보적인 제 2 치형부(124)를 구비하는 허브(120)로서, 상기 허브(120)는 상기 입력 부재(62) 상의 상기 치형부(162)와, 상기 선 기어 조립체(90)의 상기 내부 기어(94) 및 상기 출력 부재(70) 상의 상기 치형부(126)에 상보적인 치형부(148)를 구비하는 칼라(146)를 더 포함하고, 상기 칼라(146)는 상기 허브(120)와 관련하여 자유로운 회전 및 상기 허브(120)와 함께 축방향 병진운동을 위해 배치되는, 상기 허브(120)와, 상기 체인 스프로켓(72,174) 상에 배치되는 피동 체인 스프로켓(174) 및 체인(74)과, 또한 상기 피동 체인 스프로켓(174)에 연결되고, 한 쌍의 차량 구동 라인(20,30)을 구동하는데 적용되는 한 쌍의 출력부(198,234)를 구비하는 차동 조립체(172)를 조합하여 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기 케이스.
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