KR20000011401A - 센터차동장치 - Google Patents

Abstract

4륜 구동 시스템에서 사용하는 센터 차동 장치(17)는 점성 커플링(29), 볼 램프 액추에이터(31)와, 클러치 팩(33)을 포함한다. 정상 구동 조건하에서, 대부분의 토르크는 전륜(11)으로 전동되고, 그 장치(17)는 하나의 유니트로서 회전한다. 전륜(11)이 미끄러지기 시작하면, 입력 샤프트(15) 및 입력 커플링 부재(35)는 출력 커플링 부재(43)보다 더 빨리 회전하여, 토르크를 출력 커플링 부재(43)에 전동한다. 상기 토르크는 볼 램프 액추에이터(31)의 제1램프판(51)에 전동되고, 액추에이터를 중립 위치(도 3)로부터 변위시켜, 제2램프판(52)이 클러치 팩(33)을 로드시키고 토르크를 하우징(25)으로부터 출력 샤프트(19)로 및 거기로부터 후륜(23)으로 전동시키기 시작한다. 본 발명에서, 설정된 전륜 미끄럼량에 대해, 설정된 토르크량이 후륜(23)에 자동 전동되고, 점성 커플링(29)은 분리된 제어, 감지기 등을 필요함이 없이 "속도에 민감한" 입력을 볼 램프 액추에이터(31)에 제공한다.

Description

센터 차동 장치{CENTER DIFFERENTIAL DEVICE}

본 출원은 "점성으로 액추에이트된 볼 램프 클러치(VISCOUS ACTUATED BALL RAMP CLUTCH)"를 명칭으로 하며 Erlen B. Walton에 의해 1997년 5월 30일에 출원된 선행동시 계속출원인 미국 특허출원 865,901호의 일부계속출원(CIP)이다.

본 발명은 4륜 구동 차량용 구동라인 시스템 및 특히 구동라인 시스템에서 사용하는 센터 차동 장치에 관한 것이다. 용어 "차동"의 사용은 종래의 차동 장치의 존재를 의미하지 않으나, 대신해서 본 발명의 장치가 통상적인 종래 기술의 센터 차동 장치를 대치하기 때문에 그 용어는 기본적으로 사용된다. 그러나, 본원에 예시, 설명 및 청구된 장치가 센터 차동 장치로서 동작을 하는 것을 제외하고 사용되는 것으로 이해된다.

오늘날 생산되는 다수의 차량에서, 기본적인 차량 플랫폼은 전륜 구동이다. 그러나, 다수의 그런 차량, 특히 밴(vans) 및 스포츠용 차량에서, 적어도 소정의 동작 조건하에서 4륜 구동을 제공할 수 있는 것이 바람직하게 고려된다.

통상적으로, 파트-타임 4륜 구동을 실현시키는 각종의 장치가 소정의 설정된 동작 조건에 응답해서 전륜 구동(후륜 구동)을 실현시키기 위해서는 복잡하고 값비싸고, 일종의 제어 방식을 요구한다.

소정의 차량 응용에서, 대부분의 동작 조건하에서 전륜 구동만을 제공하는 것이 수락되고, 후륜 구동은 전륜이 미끄러질때(예를 들어, 불량한 정지마찰 조건하에서)만이 요구된다. 그러나, 종래 기술은 전륜으로 하여금 미끄러질 때까지 전륜 구동만이 후륜에 전동되는 토르크없이 제공되는 알맞은 장치를 제공하지 않는다. 예를 들어, 미국 특허 제4,562,897호는 전륜 횡단차축 및 후륜간의 구동라인에서 점성 클러치를 개시하나, 점성 커플링을 통해 토르크를 전동하는 것, 또는 점성 커플링을 차단하는 것, 또는 점성 커플링을 우회시키는 것중에서 선택하기 위해 선택기 장치를 요구한다. 선택기 장치의 실행은 전체적인 복잡성 및 구동라인 시스템의 비용을 실제로 추가시킨다.

미국 특허 제5,070,975호 및 유럽 출원 제0 314 420호는 전륜 및 후륜간에 속도차가 있을 때 토르크를 후축에 전동시키도록 점성으로 액추에이트된 볼 램프형 마찰 클러치를 4륜 구동라인의 센터 차동 장치로서 사용되는 것으로 공지된다. 그러나, 인용된 특허 및 출원의 장치가 볼 램프 액추에이터의 하나의 램프판을 점성 커플링으로 "결합"시킬 때 부분적으로 발생하는 다수의 기능적인 문제를 갖는다. 예를 들어, 회전 시일즈(seals)는 점성 유체를 장치의 나머지 부분의 유체로부터 분리하도록 요구되고, 그것은 견고성의 견지에서 바람직하지 않게 된다.

또한, 장치의 토르크 전동 능력은 볼 램프판들중 하나가 입력을 점성 커플링으로 구비한다는 사실에 의해 어느 정도 제한된다. 결국, 볼 램프 및 점성 커플링의 그 관계는 상기 설명했듯이 장치의 액추에이터 부분에서의 전체 마찰뿐만 아니라 장치의 히스테리시스를 증가시키고, 그러므로 장치 동작의 예측력에 역효과를 미친다.

따라서, 본 발명의 목적은 파트-타임 4륜 구동 차량의 구동라인에서 사용하는 개선된 센터 차동 장치를 제공하는 것이고, 거기에서 개선된 장치는 전륜이 스핀(spin)하기 시작하기까지 실제의 토르크를 후륜에 이송하지 않을 수 있고, 그후 실제의 토르크량을 후륜에 자동 이송하고, 즉 그 장치는 "속도에 민감하다".

본 발명의 다른 목적은 분리된 제어 장치, 속도 감지기 등의 필요성없이 상기 언급된 목적을 수행하는 개선된 센터 차동 장치를 제공하는 것이고, 그 장치는 상대적으로 단순하고 간단하다.

본 발명의 관련된 목적은 종래 기술의 장치의 단점을 극복하면서 상기 언급된 목적을 이루는 개선된 센터 차동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적은 기본적인 구동륜쌍의 회전 속도를 나타내는 회전 속도에서 입력 토르크를 수신하기 위해 사용된 입력 샤프트를 포함하는 형태의 개선된 센터 차동 장치를 설치함에 의해 실행된다. 상기 장치는 구동 토르크를 제공하기 위해 사용된 출력 샤프트와, 입력 샤프트와 회전시키기 위해 고정된 최소한의 제1마찰 디스크 및 출력 샤프트와 회전하기 위해 고정된 최소한의 제2마찰 디스크를 포함하는 클러치 팩(pack)을 또한 포함한다. 상기 장치는 맞물려지지 않게 된 위치 및 맞물린 위치간에 마찰 디스크를 이동시키기 위해 동작가능한 수단을 포함한다.

상기 개선된 센터 차동 장치는 제1 및 2램프판을 포함하는 볼 램프 액추에이터와, 제1 및 2램프판간에 동작가능하게 각기 배치되고 제1 및 2램프 표면 각각과 맞물리는 복수의 볼을 구비하는 마찰 디스크를 이동시키기 위해 동작가능한 수단에 의해 특징지어진다. 제2램프판은 마찰 디스크에 축방향으로 인접해서 배치되고, 맞물려진 위치를 향해 마찰 디스크를 이동시키기 위해 동작가능하고, 제2램프판은 출력 샤프트와 동작시키기 위해 고정된다. 마찰 디스크를 이동시키기 위해 동작가능한 수단이 입력 샤프트와 회전하도록 고정된 입력 커플링 부재와, 출력 커플링 부재를 포함하는 점성 커플링을 구비한다. 그럼으로써, 출력 커플링 부재는 제1램프판과 회전하도록 고정되고, 입력 및 출력 샤프트간의 속도차는 입력 및 출력 커플링 부재간의 대응하는 미끄럼 속도를 결과적으로 발생시키며, 그러므로 미끄럼 속도를 나타내는 점성 전단응력을 발생시키고, 점성 전단응력 토르크는 제1램프판에 인가되어 볼 램프 액추에이터를 중립 위치로부터 클러치 작동 위치로 변위시킨다.

본 발명의 더 제한된 특징에 따라, 그 개선된 차동 장치는 입력 커플링 부재와 회전하도록 고정된 하우징 부재를 구비하는 점성 커플링에 의해 특징지어지고, 출력 커플링 부재 및 제1램프판간에 축방향으로 배치된다. 그 출력 커플링 부재는 제1램프판과 회전하도록 고정되어, 입력 및 출력 샤프트간의 속도차가 입력 및 출력 커플링 부재간에 대응하는 미끄럼 속도를 발생시키고, 그러므로 미끄럼 속도를 나타내는 점성 전단응력 토르크를 발생시킨다. 점성 전단응력 토르크는 제1램프판에 인가되어 볼 램프 액추에이터를 중립 위치로부터 클러치 작동 위치로 변위시킨다.

도 1은 본 발명의 센터(center) 차동 장치를 포함하는 4륜 구동 차량의 개략도.

도 2는 본 발명의 센터 차동 장치의 축단면도.

도 3은 도 2에 포함된 볼 램프 액추에이터의 부분 개략도.

본 발명을 제한하지 않으려는 도면에서, 도 1은 본 발명이 사용되는 형태의 4륜 구동 차량용 구동라인 시스템의 개략도이다. 도 1의 구동라인 시스템은 전면 횡단차축(13)에 의해 구동된 전륜쌍(11)을 포함한다. 횡단차축(13)중에서 후방으로 연장하는 것은 횡단차축(13)에서 우측각 기어 세트(도 1에 도시안된)에 의해 입력 토르크를 통상적으로 수납하는 입력 샤프트(15)이어서, 입력 샤프트(15)의 회전 속도는 전륜(11)의 회전 속도를 나타낸다.

입력 샤프트(15)는 출력 샤프트(19)를 포함하며 17로 지정된 센터 차동 장치와 연관되고, 그것에 의해 토르크는 후측 차동 장치(21)로 및 그후 후륜쌍(23)으로 전동된다. 상기 언급했듯이, 용어 "센터 차동 장치"는 그 장치가 종래의 차동 기어 세트를 포함한다는 것으로 의미하지 않는 것이 상기 기술에 숙련된 자에게는 이해되나, 대신해서 그 용어는 그 장치(17)가 입력 샤프트(15) 및 출력 샤프트(19)간의 차동 동작을 허여하는 것을 의미하도록 넓은 의미에서 이해된다. 본 실시예에서, 전륜(11)은 1차 구동륜이고, 후륜(23)은 2차 구동륜만이다. 그러나, 본 발명의 범위내에서, 역으로도 가능한데, 즉 후륜은 1차 구동륜이고 전륜은 2차 구동륜이다.

본 발명은 전륜(11) 및 후륜(23)이 일반적으로 같은 속도로 회전하는 것처럼 설명되지만, 차량이 똑바로 이동함에 따라, 당업자는 그것이 그 경우가 아니라고 이해한다. 여러 가지의 이유로 인해, 전륜이 일반적으로 더 적은 롤링 반경을 갖는 다는 사실처럼, 전륜(11)이 일반적으로 후륜(23)보다 어느 정도 더 빠르게 회전한다. 그러므로, 도 1에 도시된 형태의 통상적인 구동 시스템에서, 센터 차동 장치(17)에 의해 전동된 최소한의 토르크가 거의 항시 있다. 결과로써, 장치(17)의 성능 필요조건은 그 장치가 대부분의 그 두티 사이클에 대해 "솔리드(solid)" 유니트로서 회전되는 경우보다 훨씬 더 엄격하다.

도 2에서, 센터 차동 장치(17)는 상세하게 설명된다. 상기 장치(17)는 하우징(25)을 포함하고, 그것의 전방향 벽은 입력 샤프트(15)와 집적해서 형성하듯이 간단하게 도시된다. 하우징(25)은 27로 개략적으로 도시된 베어링 세트에 의해 출력 샤프트(19)에 대해 회전가능하게 지지된다.

센터 차동 장치(17)는 하우징(25)내에 배치된 점성 커플링(29)과; 볼 램프 액추에이터(31)와; 클러치 팩(33)으로 된 3개의 분리된 부분을 구비한다. 본 발명의 하나의 중요한 특징은 상기 부분들이 계속되는 설명으로부터 명백하듯이 분리되고 어느정도 기능적으로 독립적인 장치를 구비한다는 것이다.

점성 커플링(29)은 "이어(ears)" 또는 키 등의 알맞은 수단과 같은 하우징(25)에 고정되는 입력 커플링 부재(35)를 포함한다. 또한, 하우징(39)은 하우징(25)에서 맞물려져서, 부재(35) 및 하우징(39)은 협력하여 점성 전단응력 체임버(41)를 형성하는 전체적으로 기능하고, 자체-포함된 점성 커플링을 구비한다. 본 발명의 다른 특징에 따라, 회전 시일즈(seals)는 체임버(41)의 점성 유체를 장치(17)의 나머지 부분의 기름으로부터 분리하도록 요구되지 않으며, 점성 체임버(41)가 영구히 시일되기 때문에, 커플링(29)의 토르크 대 미끄럼 속도가 일정하고 예측가능하다. 출력 커플링 부재(43)는 체임버(41)내에서 배치되고, 점성 커플링의 상기 기술에서 숙련된 자에게 잘 공지된 방법에서, 입력 커플링 부재(35) 및 출력 커플링 부재(43)는 45로 지정된 복수의 서로 맞물려진 랜드(lands) 및 홈을 형성한다. 랜드 및 홈(45)에서 배치된 점성 유체(통상적으로, 실리콘 유체)에서, 부재(35) 및 부재(43)간의 상대적인 회전이 부재(43)에 전동되는 전단응력 토르크를 결과적으로 발생시키고, 부재(35 및 43)간의 속도차는 "미끄럼 속도"로 통상적으로 언급된다.

출력 커플링 부재(43)와 집적해서 형성하듯이 도 2에 도시되며 샤프트 부분(49)상에 배치된 내부 레이스(race)를 갖는 47로 개략적으로 도시된 베어링 세트가 하우징(39)의 방사상 내부 주변에서 배치된다. 샤프트 부분(49)의 기능이 계속해서 설명된다.

볼 램프 액추에이터(31)는 제1램프판(51)과, 제2램프판(52)과, 복수의 볼(53)을 포함한다. 드러스트(thrust) 베어링 세트(55)는 제1램프판(51) 및 하우징(39)간에 축방향으로 배치되고, 축방향 로딩을 핸들링하는 것이 오직 관심사로 된다면 브론즈 부싱(bronze bushing) 등과 같은 장치가 사용될 수 있었지만, 본 발명의 중요한 특징은 베어링(55)이 바늘형 베어링 등과 같은 정확한 "롤링" 베어링을 구비한다는 것이다. 그것에 대한 이유 및 그 장점은 계속해서 상세하게 설명된다. 샤프트 부분(49)은 출력 샤프트(19)의 파이롯 부분(57)을 전방향으로 수납되게 하는 파이롯 개구를 형성한다. 샤프트 부분(49)은 스플라인(59) 세트를 또한 포함하며, 제1램프판(51)은 스플라인된 맞물림 상태에 있다. 그러므로, 점성 커플링(29)의 출력 커플링 부재(43)는 제1램프판(51)과 같은 속도로 회전한다. 제2램프판(52)은 출력 샤프트(19)에 의해 형성된 스플라인(60) 세트와 스플라인된 맞물림 상태로 되어, 제2램프판(52) 및 출력 샤프트(19)는 같은 속도로 회전한다.

상기 기술에 숙련된 자에게는 잘 공지된 방법에서, 제1램프판(51)은 복수의 제1램프 표면(61)을 형성하는 반면에, 제2램프판(52)은 복수의 제2램프 표면(62)을 형성한다. 도 3에서, 볼 램프 액추에이터(31)는 "중립" 위치에서 도시되고, 즉 각 볼(53)은 각 램프 표면(61 및 62)의 "밸리(valley)"에서 배치되어, 램프판(51 및 52)은 서로 최소 축 거리에 있고, 또는 다른 방법으로 언급했듯이 평면(51 및 52)의 전체적인 축 크기는 최소로 된다. 상기 기술에 숙련된 자에게는 잘 공지되듯이, 볼 램프 액추에이터(31)의 중립 위치가 클러치 팩(33)의 맞물려지지 않게 된 상태로 통상적으로 대응한다. 양호하게는, 제1 및 2램프 표면(61 및 62)은 제1 및 2멈춤쇠(61d 및 62d) 각각을 포함하여, 점성 커플링(29)내의 매우 한정되어 설정된 속도차(미끄럼 속도)는 액추에이터(31)의 램핑(ramping)을 초기화하도록 요구되고, 그런 램핑은 타이어 규격 등과 같은 요소의 변화에 응답해서 발생할 수 있는 단지 매우 사소한 차에 응답해서 발생하지 않는다.

복수의 외부 마찰 디스크(65) 및 복수의 내부 마찰 디스크(67)를 포함하는 클러치 팩(33)이 제2램프판(52)에 바로 인접해서 배치된다. 외부 디스크(65)는 하우징(25)이 내부 표면에 대해 형성된 내부 스플라인(69) 세트에 의해 하우징(25)과 스플라인되어 맞물려진다. 내부 마찰 디스크(67)는 출력 샤프트(19)상에서 스플라인(60) 세트와 스플라인되어 맞물려진다. 평평한 마찰 디스크는 본원에서 예시 및 설명되지만, 본 발명이 제한되지 않으며, 각종의 다른 마찰 장치는 원뿔-형태의 부재 등과 같이 사용될 수 있었다. 그러므로, 이하에서 사용하듯이, 및 첨부된 청구범위에서, 용어 "디스크"는 알맞은 마찰 장치 모두를 의미하며 포함한다고 이해된다.

본 발명의 본질적인 특징은 아니지만, 각 마찰 디스크(65 및 67)는 본 발명의 양수인에게 양도되고 참고로 본원에서 결부된 미국 특허 제4,700,823호의 교시에 따라 만들어진 알맞은 마찰 재료, 양호하게는 증착 카본 마찰 재료로써 이루어진다. 볼 램프 액추에이터(31)가 중립 위치에 있고 클러치 팩(33)이 "맞물려지지 않을 때", 마찰 디스크(65 및 67)는 서로 접촉조차 하지 않는다는 의미에서 글자 그대로 맞물려지지 않으나, 서로 접촉하고, 어떤 토르크를 전동할 수 있으나, 클러치 팩(33)을 통해 전동될 수 있는 최대 토르크보다 실제로 적다는 것을 상기 기술에 숙련된 자에게는 이해된다.

각 내부 마찰 디스크(67)는 복수의 원형 개구(71) 및 베어링 세트(27)의 직진을 형성하고, 출력 샤프트(19)를 둘러싸는 것은 스프링 시트(seat) 부재(73)이다. 복수의 코일로된 압축 스프링(75)은 내부 디스크(67)에서 부재(73)에 대해 시트되고 정렬된 원형 개구(71)를 통해 뻗어있고, 그것의 전방향 단부는 제2램프판(52)의 후측에 대해 시트된다. 스프링(75)의 기능이 제2램프판(52)을 전방향으로(도 2에서 좌측으로) 총괄하여 바이어스하고, 볼 램프 액추에이터(31)를 그 중립 위치를 향해 복귀하게 된다.

동작

동작시 및 정상의 이론적인 구동 조건하에서, 전륜(11) 및 후륜(23)은 실제로 같은 속도에서 모두 회전하고, 그러므로, 입력 샤프트(15) 및 출력 샤프트(19)는 같은 속도에서 회전한다. 상기 이론적인 정상 동작 상태에서, 볼 램프 액추에이터(31)는 중립 상태로 되고, 도 3에 도시했듯이, 입력 커플링 부재(35) 및 출력 커플링 부재(43)는 같은 속도로 회전하고, 클러치 팩(33)은 "맞물려지지 않게 된" 상태로 되고, 그 용어는 이미 설명되었다. 상기 상태에서, 모든 센터 차동 장치(17)는 하나의 유니트로서 실제로 회전한다.

전륜(11)이 정지마찰을 잃어버리고 스핀하기 시작하거나 그렇지않으면 후륜(23)을 과속시키면, 입력 샤프트(15) 및 하우징(25)은 출력 샤프트(19)보다 빨리 회전하기 시작한다. 그것이 발생할 때, 점성 커플링(29)이 통상적인 점성 커플링, 즉 입력을 출력보다 더 빨리 회전시키는 것과 같은 방법으로 많이 동작하고, 소정의 토르크량이 입력 커플링 부재(35)로부터 점성 전단응력 항력에 의해 출력 커플링 부재(43)로 전동된다. 본 발명의 하나의 중요한 태양은 점성 커플링(29)의 사용이 센터 차동 장치(17)를 "속도에 민감하게" 하고, 즉, 출력 커플링 부재(43)에 전동된 토르크량이 전륜(11)의 미끄럼량을 나타내며 이전에 설명된 용어인 미끄럼 속도에 일반적으로 비례한다. 출력 커플링 부재(43)에 전동되는 토르크량이 제1램프판(51)에 전동된다.

볼 램프 액추에이터(31)의 램핑을 초기화하기 위해 점성 커플링(29)을 사용하는 것은 부가적인 장점을 갖는다. 점성 클러치 기술에서 숙련된 자에게는 잘 공지되었듯이, 점성 전단응력 항력에 의해 토르크를 전동하는 것은 원래 "댐핑" 또는 "쿠셔닝" 효과를 제공하여, 상기 장치가 토르크를 후륜(23)으로 이송하기 시작함에 따라(또는 실제로 더 많은 토르크를 이송하기 시작함) 거칠거나 갑작스런 맞물림이 없다. 환언해서, 본 발명의 장치(17)는 통상적인 종래 기술의 시스템에서 더 부드러운 맞물림을 제공한다.

본 발명의 다른 중요한 태양에 따라, 볼 램프 액추에이터(31)는 종래 기술에서 공지된 다수의 볼 램프 액추에이터로부터 다소 다르다. 통상적으로, 종래 기술에서 사용된 것은 램프판들간의 상대적인 회전에 응답하고, 그러므로 "위치에 민감하다는" 효과를 발생시킨다. 그러나, 본 발명에서, 스프링(75)의 바이어싱 힘 때문에, 그것은 제1램프판(51)에 인가된 소정의 토르크량을 얻어서 판(51 및 52)의 소정의 상대적인 회전 변위량, 및 대응하는 제2램프판(52)의 축 이동량, 및 대응하는 클러치 팩(33)의 로딩량을 이룬다. 환언해서, 전륜(11)의 미끄럼량이 커짐에 따라, 점성 커플링(29)에서 미끄럼 속도가 커지고, 제1램프판(51)에 전동된 토르크가 커지고, 클러치 팩(33)의 로딩량이 커지고, 그것은 출력 샤프트(19)를 통해 후륜(23)에 전동되는 토르크량을 더 커지게 하는 결과를 가져온다.

자체 포함된 유니트를 구비하는 점성 커플링(29)의 중요한 장점은 램프판(51 및 52)이 서로 회전하기 시작함에 따라 볼 램프 장치가 드러스트 힘을 발생시키는 솔리드(solid)되어 고정된 반동 부재를 구비하는 볼 램프 장치(31)에 인접한 고정된(축방향으로) 벽 부재가 있다는 것이다. 또한, 축방향으로 고정된 하우징(39)은 하우징(39) 및 램프판(51)간에 롤링형 드러스트 베어링(55)를 갖게 하는 것을 가능하게 한다. 상기 배열의 결과는 매우 낮은 마찰 레벨을 갖고 그러므로 매우 적은 히스테리시스를 갖는 액추에이션이어서, 차량의 양호한 핸들링 및 스티어링을 구비하는 장치의 액추에이션에서 예측력이 있다.

그러므로, 본 발명의 센터 차동 장치(17)는 구동라인 장치를 제공하고 거기에서 정상 구동 조건하에서 실제로 모든 구동 토르크가 전륜(11)에 전동되고, (바라는 대로) 토르크는 후륜(23)에 거의 전동되지 않으나, 전륜(11)이 미끄러지기 시작하자마자, 구동 토르크는 출력 샤프트(19)를 통해 후륜(23)에 자동으로(구동기 조정 또는 외부 제어없이) 전동되고, 거기에서 토르크량은 전륜(11)의 미끄럼량에 비례한다. 상기 장치(17)가 본 발명의 범위내에서 설계될 수 있어서, 전륜(11)의 미끄럼이 발생하지 않을 때 조차도 중간의 토르크량이 후륜(23)에 전동됨이 상기 기술에 숙련된 자에게는 명백하다. 그것을 행하는 방법은 설정된 프리로드(preload) 또는 바이어스를 클러치 팩(33)에 간단히 인가하여, 점성 커플링(29)내에서 미끄럼 속도가 없을 때에도 입력 샤프트(15)로부터 출력 샤프트(19)까지의 설정된 토르크 전동량이 있다.

본 발명의 장치(17)의 배열은 볼 램프 장치(31)의 완전한 축방향 이동을 허여하고, 그러므로 더 큰 토르크 멀티플리케이션(multiplication)을 교대로 제공하는 적은 램프각의 사용을 허여한다. 결과로써, 상대적으로 낮은 미끄럼 속도에서조차도, 바람직하다면 전륜 구동 메카니즘의 고장의 경우에 "림프 홈(limp home)" 능력을 구비하는 상대적으로 높은 토르크를 발생하는 것이 가능하다. 상대적으로 높은 토르크 능력의 다른 중요한 결과는 발생되는 상대적으로 낮은 미끄럼 마력(horse power)이고 그러므로 그 장치를 오래 견디게 하는 정상 상태로 분산되야 하는 상대적으로 적은 열량이다.

앞선 설명으로부터, 전륜(11)의 휠 스핀량(또는 점성 커플링(29)내의 미끄럼 속도)간의 관계는 출력 샤프트(19)에 전동된 토르크량에 관련되나, 그런 관계가 점성 커플링(29)에서 유체 점성, 랜드 및 홈(45)간의 클리어런스, 제1 및 2램프 표면(61 및 62)의 램프 각도, 인접한 외부 마찰 디스크(65) 및 내부 마찰 디스크(67)간의 클리어런스, 및 스프링(75)의 바이어싱 힘을 포함하는 다수의 요소에 따르는 것이 상기 기술에 숙련된 자에게는 명백해진다. 전륜(11)의 미끄럼에 대한 출력 샤프트(19)상의 토르크의 바람직한 관계를 이루기 위해 상기 주지된 각 요소에 대해 알맞은 값을 선택하는 것이 상기 기술에 숙련된 자의 능력내에 있다고 믿어진다.

또한, 장치의 동작 방법을 검토할 때 마찰 디스크(65 및 67)를 설계하고 거기에 인가되는 알맞은 마찰 재료를 선택하는 것은 상기 기술에 숙련된 자의 능력내에 있다고 또한 믿어진다. 예를 들어, 클러치 팩(33)이 정상 구동 조건동안 정말로 맞물려지지 않으면(실제의 토르크를 전동하지 않는), 그것은 플레인(plain) 강철 디스크를 사용하기에 충분하다. 다른 한편으로, "맞물려지지 않음"은 예를 들어 모든 토르크의 30%가 정상 구동 조건동안 출력 샤프트(19)에 전동되는 것을 의미하도록 상기 장치(17)가 설계되면, 이미 언급된 증착 카본 마찰 재료등의 연속 미끄럼 조건에서 상대적으로 고온에 견딜 수 있는 알맞은 마찰 재료를 제공하는 것이 더 중요하다.

본 발명이 앞선 명세서에서 더 상세하게 설명되고, 본 발명의 각종 변경 및 변형이 명세서의 판독 및 이해로부터 상기 기술에 숙련된 자에게는 명백해진다고 믿어진다. 모든 그런 변경 및 변형이 첨부된 청구범위의 범위내에 있는 한 본 발명에 포함되도록 의도된다.

본 발명의 센터 차동 장치는 전륜이 스핀(spin)하기 시작하기까지 실제의 토르크를 후륜에 이송하지 않을 수 있고, 그후 실제의 토르크량을 후륜에 자동 이송할 수 있다.

Claims (2)

1. 토르크(13) 소스로부터 입력 토르크를 수납하기 위해 사용된 입력 샤프트(15)와, 구동 토르크를 출력 장치(23)에 제공하기 위해 사용된 출력 샤프트(19)와, 상기 입력 샤프트(15)와 회전하도록 고정된 최소한의 제1마찰 디스크(65)와 상기 출력 샤프트(19)와 회전하도록 고정된 최소한의 제2마찰 디스크(67)를 포함하는 클러치 팩(33)과, 제1(51) 및 2(52) 램프판을 포함하는 볼 램프 액추에이터(31)를 구비하며 맞물려지지 않게 된 위치 및 맞물린 위치간에 상기 마찰 디스크를 이동시키기 위해 동작할 수 있는 수단과, 상기 제1 및 2램프판간에 각기 동작가능하게 배치되며 제1(61) 및 2(62) 램프 표면 각각과 맞물리는 복수의 캠 부재(53)를 포함하는 형태의 센터 차동 장치(17)에서, 상기 제2램프판(52)이 상기 마찰 디스크에 축방향으로 인접해서 배치되고 상기 마찰 디스크(65, 67)를 상기 맞물린 위치를 향해 이동하도록 동작가능하고, 상기 마찰 디스크를 이동시키도록 동작가능한 상기 수단이 상기 입력 샤프트(15)와 회전하도록 고정된 입력 커플링 부재(35)와 출력 커플링 부재(43)를 포함하는 점성 커플링(29)을 더 구비하는 센터 차동 장치에 있어서,

   (a) 상기 점성 커플링(29)은 상기 입력 커플링 부재(35)와 회전하도록 고정되어 상기 출력 커플링 부재(43) 및 상기 제1램프판(51)간에 축방향으로 배치된 하우징 부재(39)를 구비하고;

   (b) 상기 출력 커플링 부재(43)가 상기 제1램프판(51)과 회전하도록 고정되어, 상기 입력(15) 및 출력(19) 샤프트간의 속도차가 상기 입력(35, 39) 및 출력(43) 커플링 부재간에 대응하는 미끄럼 속도를 발생시키고, 그러므로 상기 미끄럼 속도를 나타내는 점성 전단응력 토르크를 발생시키며, 상기 점성 전단응력 토르크는 상기 제1램프판(51)에 인가되어 상기 볼 램프 액추에이터(31)를 중립 위치로부터 클러치 작동 위치로 변위시키는 것을 특징으로 하는 센터 차동 장치.
2. 토르크(13) 소스로부터 입력 토르크를 수납하기 위해 사용된 입력 샤프트(15)와, 구동 토르크를 출력 장치(23)에 제공하기 위해 사용된 출력 샤프트(19)와, 상기 입력 샤프트(15)와 회전하도록 고정된 최소한의 제1마찰 디스크(65)와 상기 출력 샤프트(19)와 회전하도록 고정된 최소한의 제2마찰 디스크(67)를 포함하는 클러치 팩(33)과, 제1(51) 및 2(52) 램프판을 포함하는 볼 램프 액추에이터(31)를 구비하며 맞물려지지 않게 된 위치 및 맞물린 위치간에 상기 마찰 디스크를 이동시키기 위해 동작할 수 있는 수단과, 상기 제1 및 2램프판간에 각기 동작가능하게 배치되며 제1(61) 및 2(62) 램프 표면 각각과 맞물리는 복수의 캠 부재(53)를 포함하는 형태의 차동 장치(17)에서, 상기 제2램프판(52)이 상기 마찰 디스크에 축방향으로 인접해서 배치되고 상기 마찰 디스크(65, 67)를 상기 맞물린 위치를 향해 이동하도록 동작가능하고, 상기 마찰 디스크를 이동시키도록 동작가능한 상기 수단이 상기 입력 샤프트(15)와 회전하도록 고정된 입력 커플링 부재(35)와 출력 커플링 부재(43)를 포함하는 점성 커플링(29)을 더 구비하는 차동 장치에 있어서,

   (a) 상기 점성 커플링(29)은 상기 입력 커플링 부재(35)와 회전하도록 고정되어 상기 출력 커플링 부재(43) 및 상기 제1램프판(51)간에 축방향으로 배치된 하우징 부재(39)를 구비하고;

   (b) 상기 출력 커플링 부재(43)가 상기 제1램프판(51)과 회전하도록 고정되어, 상기 입력(15) 및 출력(19) 샤프트간의 속도차가 상기 입력(35, 39) 및 출력(43) 커플링 부재간에 대응하는 미끄럼 속도를 발생시키고,

   (c) 상기 제1램프판(51)을 향해 상기 제2램프판(52)을 바이어스시켜서, 상기 볼 램프 액추에이터(31)를 중립 위치를 향해 바이어스하는 수단(75)과;

   (d) 상기 마찰 디스크를 이동시키도록 동작가능한 상기 수단이 상대적으로 낮은 마찰 수단을 구비하도록, 상기 하우징 부재(39) 및 상기 제1램프판(51)간에 축방향으로 배치된 드러스트 베어링 수단(55)을 구비하는 것을 특징으로 하는 차동 장치.