KR20000053605A

KR20000053605A - 관통축 능력을 보유한 점성 작동 볼 램프 클러치

Info

Publication number: KR20000053605A
Application number: KR1020000003425A
Authority: KR
Inventors: 월튼얼렌부시; 냉크마이클윌리암-란돌; 아이버겐윌리암니콜라스
Original assignee: 존 씨. 메티유; 이턴 코포레이션
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2000-08-25
Also published as: EP1024308A3; US6182808B1; EP1024308A2; JP2000211388A

Abstract

점성 커플링(19;101)에 의해 시동되는 볼 램프 액츄에이터(21)에 의해 정합되고, 클러치 팩(23)을 포함하는 형식의 차동 장치(11)를 공개한다. 장치(11)의 출력부는 중공(中空)으로 장치의 축방향 전체를 통해서 연장되는 출력축(13)이다. 점성 커플링(19;101)은, 도 1의 실시예에서, 환상(環狀)의 입력 커플링 부재(25)와, 입력 부재내에 있는 환상의 출력 커플링 부재(27)를 포함하며, 그 사이에서 원통형 점성 전단 챔버(29)를 형성한다. 출력 커플링 부재(27)는 적어도 부분적으로 볼 램프 액츄에이터(21)의 제1 램프판(41)을 감싸며, 개선된 설치를 위해 그와 함께 구동 정합이 된다. 클러치 팩(23)과 액츄에이터(21)는 출력축(13)에 대하여 배치되고, 축방향으로 스냅링(55, 93) 사이에 보유되어서, 클러치 팩 및 액츄에이터내에서 발생되는 모든 축방향 분리력은 하우징(17)과 엔드캡(15)의 연관부에 미치기 보다는 출력축(13)과 같은, 단일 부재내에서 흡수된다. 도 5의 실시예에서, 점성 커플링(101)은 삽입판(107, 109)을 포함하는 형식의 것으로서, 제1 램프판(41)의 내부 주위와 구동 정합된다.

Description

관통축 능력을 보유한 점성 작동 볼 램프 클러치{VISCOUS ACTUATED BALL RAMP CLUTCH HAVING THROUGH SHAFT CAPABILITY}

본 출원은 1997년 5월 30일자로 얼른 비 월튼(Erlen B. Walton)의 "VISCOUS ACTUATED BALL RAMP CLUTCH"에 대한 미합중국 특허출원 제 08/865,901호의 일부 계속출원인, 1998년 6월 2일자의 얼른 비 월튼의 "VISCOUS ACTUATED BALL RAMP CLUTCH"에 대한 동시 계속출원인 미합중국 특허출원 제 09/109,354호의 일부 계속 출원이다.

본 발명은 4륜 구동 차량에 대한 동력 전달 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이러한 동력 전달 시스템에 사용하기 위한 차동 장치에 관한 것이다. "차동"이라는 용어는 통상적인 차동치차의 존재를 의미하는 것이 아니고, 본 발명의 장치는 일반적인 선행 기술의 중앙 차동 장치를 대체하기 때문에 이 용어를 주로 사용한다. 그러나, 여기에서 나타내고, 설명하고, 청구하는 장치는 4륜 구동 차량 동력 전달 계통의 중앙 차동과는 다른 용도임을 이해하여야 한다.

오늘날 생산되는 많은 차량에서, 기본 차량 플랫폼(platform)은 전륜 구동 방식이다. 그러나, 많은 이러한 차량에서, 특히 밴이나 스포츠 다용도 차량에서, 적어도 특정 운전 조건하에서는 4륜 구동을 구비할 수 있는 것이 바람직한 것으로 생각된다.

전형적으로, 파트타임 4륜 구동을 실현하는 각종 장치는 복잡하고 고비용이 들며, 어떤 경우에는 소정의 어떤 운전 조건에 응답하여 4륜 구동(또는 후륜 구동)을 실현하는 데에는 몇종의 제어 기술이 요구된다.

특정 차량 적용예에서, 대부분의 운전 조건하에서는 전륜 구동만이 구비되고, 전방 구동륜이 슬립(slip)할 때(예를 들면, 불량한 견인 조건하)에만 후륜 구동이 요구되는 것이 채용될 만하다. 그러나, 선행 기술에서는 전륜이 슬립할 때까지는, 후륜에 실질적인 토크(torque)가 전달되지 않고 전륜만이 구동되어서, 적절한 장치가 구비되지 않았다. 예를 들면, 미합중국 특허 제4,562,897호에서 전방 트랜스액슬과 후륜 사이에 동력 전달 계통내의 점성 클러치를 개시하였으나, 점성 커플링을 통해 토크를 전달하거나, 점성 커플링을 분리 또는 점성 커플링을 우회시키는 것을 선택하기 위한 선택 장치가 요구된다.

전륜 및 후륜간에 속도차가 있을 때, 4륜 구동 동력 전달 계통의 중앙 차동 장치로서, 후차축에 토크를 전달하는 점성 작동 볼 램프형 마찰 클러치를 사용하는 것이 미합중국 특허 제5,070,975호 및 대응 유럽 출원 EP 0 314 420호에서 알수 있다. 인용된 특허 및 출원의 장치에서 토크 전달 능력은 볼 램프판의 하나가 점성 커플링으로의 입력을 구성한다는 사실로써 어느 정도 제한된다는 것으로 알려졌다.

4륜 구동 동력 전달 계통에 대한 특정 차량 적용예에서, 차동 장치는, 공지된 선행기술의 장치에는 없는 "관통축" 구조가 가능하여야 된다. 여기에서 사용되는 "관통축"이라는 용어는 차동 장치를 통과하여 완전히 연장되는 2개의 동심축이 있는 배열에 한정되는 것이 아니고, 대신에 출력축 또는 몇개의 균등 부재가, 적어도 차동 장치의 대부분 축방향 길이에 걸쳐, 차동 장치내에 배치되고, 차동 장치로써 감싸지는 배열을 포함한다.

따라서, 본 발명의 목적은 "관통축" 구조에서 사용할 수 있는 개선된 차동장치를 구성하는 것이다.

본 발명의 더 특별한 목적은 상기의 목적을 수행하며, 이러한 관통축 구조를 용이하게 하는 추가적인 특징을 포함하는 개선된 차동 장치를 구성하는 것이다.

본 발명의 상기 및 타 목적은 입력 토크를 수신하기에 적합한 입력, 구동 토크를 출력 장치에 공급하기에 적합한 출력, 및 최소한 입력에 고정되어 회전하는 제1 마찰 원판과 최소한 상기 출력에 고정되어 회전하는 제2 마찰 원판을 포함한 클러치 팩을 포함하는 형식의 개선된 차동 장치를 구성함으로써 달성된다. 이 장치는 비정합 위치와 정합 위치 사이에서 상기 마찰 원판을 이동시키는 것이 가능한 수단을 포함하는 바, 상기 수단은 제1 및 제2 램프판을 포함한 캠 램프 액츄에이터와 상기 제1 및 제2 램프판 간에 각각 조정이 쉽게 배치되고 각각 제1 및 제2 램프면과 정합되는 다수의 캠 부재를 포함한다. 제2 램프판은 마찰 원판에 인접하여 축방향으로 배치되고, 마찰 원판을 정합 위치로 이동시키는 것이 가능하다. 상기 마찰 원판을 이동시키는 것이 가능한 수단은 출력 커플링 부재와 상기 입력에 고정되어 회전하는 입력 커플링 부재를 포함한 점성 커플링을 추가로 포함한다.

개선된 차동 장치는 차동 장치의 사실상 전 축방향 연장을 통하여 축방향으로 연장되는 가늘고 긴, 대체로 중공의 축부재를 포함하는 출력으로써 특징지어진다. 이 장치는 점성 커플링의 입력 커플링 부재와 출력 커플링 부재의 하나를 공통 회전을 위하여 제1 램프판에 상호 연결하는 수단을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 개선된 차동 장치는 클러치 팩을 통하고, 적어도 부분적으로는 캠 램프 액츄에이터를 통해서 축방향으로 연장되는 축 부재를 포함하는 출력으로써 특징지어진다. 제1 보유 수단은 입력 및 축 부재와 정합하여, 입력 및 축 부재의 하나에 관하여 전방 방향에서 제1 램프판의 축방향 운동을 제한 가능한 것이다. 결과적으로, 클러치 팩 및 캠 램프 액츄에이터내의 사실상 모든 축방향 분리력은 입력이나 또는 축 부재내에서 흡수된다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면, 개선된 차동 장치는 주위상에 다수(N)의 가늘고 긴 컷아우트(cut-out)부를 형성하는 입력 및 출력의 하나로써 특징지어진다. 제1 마찰 원판 및 제2 마찰 원판의 하나는 다수(N)의 개구를 형성하기 위한 입력 및 출력의 하나로써 형성되는 가늘고 긴 컷아우트와 협동하는 다수(N)의 컷아우트부를 형성한다. 각각의 부재는 개구의 하나 안에 배치되고, 제1 마찰 원판 및 제2 마찰 원판의 하나와 입력 및 출력의 하나 사이에서 토크를 전달하는 것이 가능한 다수(N)의 가늘고 긴 부재가 있다. 개구는 축방향 길이가 L1이고, 가늘고 긴 각각의 부재는 축방향 길이가 L1보다 작은 L2이며, 그들 사이의 차는 클러치 팩내의 마모가 L1이 L2로 감소되는 것을 허용하도록 선택되나, 캠 램프 액츄에이터가 중심 초과 상태(over-center condition)로 이동하는 것을 방지한다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 차동 장치의 축방향 단면도.

도 2는 도 1의 좌측에서 본, 도 1보다 조금 큰 축척으로 된, 입력 램프판의 횡평면도.

도 3은 도 1의 3-3선으로 절단한, 도 1보다 적은 축척으로 된, 횡단면도.

도 4는 본 발명의 한 특징을 나타내는 확대 부분 축방향 단면도.

도 5는 본 발명의 대체 실시예의 축방향 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 차동 장치 13 : 출력축

19, 101 : 점성 커플링 21 : 볼 램프 액츄에이터

23 : 클러치 팩 25 : 입력 커플링 부재

27 : 출력 커플링 부재 29 : 점성 전단 챔버

본 발명을 제한하려는 의도가 아닌 도면을 참조하면, 도 1은 여기에서 나타내지 않았으나, 1998년 6월 2일자 얼른 비 월튼의 "VISCOUS ACTUATED BALL RAMP CLUTCH"에 대한 미합중국 특허출원 제 09/109,354호의 동시 계속 출원에서 나타내고 기술한, 4륜 구동 차량용 동력 전달 시스템에서 사용하기 위한, 대체적으로 (11)로 표시된 차동 장치의 축방향 단면도이다.

본 발명이 제한적인 것이 아니지만, 차동 장치(11)는 일반적으로 중앙 차동 장치로서 사용되고, 차량의 전방 차축(도 1의 우측에 배치됨)으로부터 입력 토크를 수신하고, 출력 토크를 후방 차동 장치(도 1의 좌측)로 전달한다.

주 실시예에서, 입력 토크는 이하에서 또한 "입력"의 부분으로 나타내는, 전방 엔드캡(end cap)(15)으로 전달되는 한편, 출력 토크는 출력축(13)의 수단에 의해 차동 장치(11)로부터 후방 차동 장치로 전달된다. 많은 적용예에서, 이 장치(11)는 역으로 될 수 있으며, 즉 축(13)이 입력이 되고 전방 엔드캡(15)이 출력이 되어서, 여기에서 사용하는 "입력" 및 "출력"은 제한이 아닌, 설명 목적으로만 이해해야 한다. 전술한 바와 같이, 당업자는 "중앙 차동 장치"라는 용어는 통상적인 차동치차 군을 포함하는 장치를 의미하거나 암시하는 것이 아니고, 대신에 이 용어는 더 넓은 의미에서 이 장치(11)가 입력(15)과 출력(13) 사이의 차동 동작을 허용한다는 의미로 이해할 것이다. 주 실시예에서, 차량의 전방 구동륜은 1차 구동륜이고, 후방 구동륜은 단지 2차 구동륜이다. 그러나, 본 발명의 범주 내에서는, 그러한 것이 역으로 될 수 있고, 즉 후륜이 1차 구동륜이고 전륜이 2차 구동륜이 된다.

본 발명은 차량이 전방으로 직진하는 경우에, 전륜과 후륜이 정상적으로 동일한 속도로 회전하는 것 처럼 기술될 것이나, 당업자는 이러한 것이 일반적인 경우가 아님을 이해할 것이다. 전륜은 정상적으로 더 작은 구름 반경을 갖는 사실과 같은 각종 이유 때문에, 전방 구동륜은 일반적으로 후륜보다 어느 정도 더 빠르게 회전한다. 따라서, 이 장치(11)를 활용하는 형식의 일반적인 구동 시스템에서, 거의 항상 최소한 약간의 토크는 이 장치(11)에 의해 전달된다. 결과적으로, 이 장치(11)에 대한 성능 필요조건은, 장치가 대부분의 사용 주기에 대해 "고정" 유닛으로서 단지 회전하는 경우보다는 매우 엄중하다.

도 1을 계속 참조하면, 차동 장치(11)를 어느 정도 상세히 기술한다. 장치(11)는, 본 발명의 양수인에게 양도되고 참고로 여기에 인용된, 1998년 9월 9일자 웨인 케이 라힐리터(Wayne K. Leichliter)와 얼른 비 월튼의 출원계속중인 "VISCOUS ACTUATED BALL RAMP CLUTCH AND IMPROVED HOUSING THEREFOR"에 대한 미합중국 특허출원 제149,991호의 내용에 따라 제조된 하우징(17)을 포함한다. 그러나, 본 발명은 상기 출원계속중인 내용에서 기술한 하우징 및 조립 방법에 한정되는 것은 아니다.

또한 입력측 일부로 간주되는 하우징(17)내에 위치하는 차동 장치(11)는 다음과 같은, 점성 커플링(19), 볼 램프 액츄에이터(21), 및 클러치 팩(23)의, 3개의 분리 부분을 포함하는 것으로 나타낼 수 있다. 본 발명에서 이 장치의 하나의 중요한 특징은, 이러한 부분들이, 이하에서 달리 더 이상 설명되지 않는 한, 분리되고 어느정도 기능적으로 독립적인 장치를 구성한다는 것이다.

점성 커플링(19)은 계속해서 설명되는 방법으로, 하우징(17)에 고정되어 회전하는 입력 커플링 부재(25)를 포함한다. 점성 커플링(19)은 또한 부재(25)와 부재(27)가 협력하여 점성 전단 챔버(29)를 형성하고, 전체적으로 기능하는 자체 수용된 점성 커플링을 구성하도록, 출력 커플링 부재(27)를 포함한다. 커플링 부재(25 및 27)의 양쪽 모두는 대체적으로 환상(環狀)형이며, 따라서 점성 전단 챔버(29)는 대체적으로 원통형이다. 대향하는 축방향 단부에서, 입력 및 출력 커플링 부재(25, 27)는 협력하여 전방 및 후방 환상형 밀봉 챔버(31 및 33)를 형성하고, 각각의 챔버(31 및 33)내에는 여기에서 단지 예로서 4중 링으로 나타낸 밀봉 부재(35)가 배치된다. 따라서, 밀봉 부재(35)는 점성 전단 챔버(29)의 축방향 연장을 한정짓는다. 점성 커플링(19)의 축방향 최끝단에는, 특히 부재(25 및 27)간 상대 회전의 기간에, 서로에 관하여 부재(25 및 27)를 지지하는 것이 기능중의 하나인, 한쌍의 부싱(37)이 있다.

본 발명의 한 중요한 양태에 따르면, 점성 커플링(19)의 대체적 환상형 구조는 차동 장치(11)의 "설치"를 개선 가능하게 한다. 단지 예로서, 점성 커플링(19)은 적어도 볼 램프 액츄에이터(21)의 부분을 대체적으로 감싸는 관계로 배치된다. 더욱 상세하게는, 볼 램프 액츄에이터(21)는 제1 램프판(41)을 포함하는 바, 도 2는 도 1의 좌측에서 보이는 램프판(41)의 평면도이다. 제1 램프판(41)은 그것의 외부 주위에 배치된 다수의 컷아우트부 또는 노치(notch)부(43)를 포함하고, 도 1에서 제일 잘 볼 수 있듯이, 출력 커플링 부재(27)는 토크를 출력 커플링 부재(27)로부터 제1 램프판(41)으로 전달시키는, 노치부(43)와 정합하는 다수의 돌출부(45)를 그 내부 주위에서 형성하는 한편, 동시에 제1 램프판(41)은 커플링 부재(27)에 관하여 축방향으로 이동할 수 있다.

볼 램프 액츄에이터(21)는 또한, 어떤 형태의 캠 부재도 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 하지만, 제2 램프판(47) 및 다수의 볼(49)을 포함한다. 따라서, 볼 램프 액츄에이터(21)는 또한 이후에서와 첨부된 청구 내용에서 "캠 램프 액츄에이터"로써 나타낸다.

출력축(13)의 전방 단부(도 1의 우측단)를 향해서 몇개의 감소 직경부(51 및 53)가 있다. 부분(51)은 전방 엔드캡(15)으로 감싸고, 그것은 또한 당업자에게 잘 공지된 방법으로 장치(11)로의 입력으로써 사용된다. 감소 직경부(53)에 대하여는 스냅링(55)을 배치한다. 스냅링(55)에 바로 인접하고, 그것에 대좌해서 환상형 유지판(57)을 배치하고, 판(57)과 제1 램프판(41) 사이에 축방향으로 스러스트베어링셋(thrust bearing set)(59)을 배치시킨다. 베어링셋(59)은 축방향 부하를 다루는 것 만이 관계된다면, 적어도 이론적으로는, 청동제 부싱과 같은 기구가 사용될 수 있으나, 니들형 베어링과 같은 참 "구름" 베어링이 구성된다는 것이 중요하다. 스냅링(55) 및 유지판(57)의 중요성을 계속해서 더욱 상세히 설명한다.

도 1과 연계해서 도 3을 참조하면, 출력축(13)은 그 외부 주위에서 다수의 연장되는 반원형 노치(63)를 형성하는 비교적 대 구경부(61)를 포함하고, 제2 램프판(47)은 이 제2 램프판(47)과 출력축(13)이 동일 속도로 회전하도록 그 내부 주위에 다수의 반원형 태브(tab)(65)를 형성한다. 노치(63) 및 태브(65)를 나타내는 특정 형태는 단지 예인 점을 이해하여야 한다. 주 실시예에서, 나타낸 다수의 부품은 분말 야금으로 구성되는 바, 노치(63) 또는 태브(65)와 같은 요소는 분말 야금 부품으로 형성되어 후속의 기계 가공없이 프레스가공하여 사용한다. 따라서, 단지 예로서, 출력축(13)은 어떤 외부 스플라인을 포함하지 않는다. 그러나, 또한 단지 예로서, 출력축(13)은 후륜 중간륜 차동에 입력축을 일반적으로 구성하는 축(여기에 도시 없음)과 스플라인 정합하기 위하여, 2셋의 내부 스플라인(S)을 형성한다. 일반적으로, 나타내지 않은 축은 감소 직경부(51)의 전방 표면에 대하여 감싸질, 전방 단부에 너트를 갖게 될 것이다.

당업자에게 잘 공지된 방법으로, 제1 램프판(41)은 다수의 제1 램프면(67)을 형성하는 반면, 제2 램프판(47)은 다수의 제2 램프면(69)을 형성한다. 도 1에서, 볼 램프 액츄에이터(21)는 "중립" 또는 중심 위치를 나타내는 데, 즉 각각의 볼(49)은 램프판(41 및 47)이 서로간에 축방향으로 최소 거리에 있도록, 또는 환언하면 액츄에이터(21)의 축방향 총칫수가 최소가 되도록 각각의 램프면(67 및 69)의 "골"에 배치된다. 또한 당업자에게 잘 공지된 바와 같이, 볼 램프 액츄에이터(21)의 중립 위치는, 일반적으로, 클러치 팩(23)의 비정합 상태에 해당한다. 바람직하게는, 제1 및 제2 램프면(67 및 69)은, 해당 기술 분야에서 보편적으로 알려진, 점성 커플링(19)내에서 매우 명확한 소정의 속도차(슬립 속도)가 발생되어서 액츄에이터(21)의 램핑(ramping)을 시작시키도록 하는 제1 및 제2 멈춤쇠(여기에 도시 없음)를 포함한다. 이러한 램핑은 타이어 크기 등과 같은 인자의 변화에 응답하여 발생될 수도 있는 매우 미세한 차에 단순히 응답해서 발생되지는 않는다.

제2 램프판(47)에 바로 인접해서, 그것의 하나를 도 3에 나타낸 다수의 외부 마찰 원판(71)과 다수의 내부 마찰 원판(73)을 포함하는, 클러치 팩(23)을 배치한다. 외부 마찰 원판(71)은 하우징(17)의 내면에 형성되어 축방향으로 연장되는 다수의 홈(75)과 외부 원판(71)의 외부 주위에 대해 형성되는 다수의 맞물림 귀(ear)(77)의 수단으로써 하우징(17)에 정합된다. 바람직하게는, 도 1에서 제일 잘 볼 수 있듯이, 홈(75)은 하우징(17)의 대부분의 축방향 연장에 걸쳐서 축방향으로 연장되고, 입력 커플링 부재(25)는, 부재(25)가 도 1에 나타낸 위치로 단지 끼워지는 것과 같이, 홈(75)과 맞물리는 축방향으로 연장되는 귀 또는 스플라인(78)을 포함한다. 따라서, 입력 토크는 입력(15)으로부터 하우징(17)을 통해서 입력 커플링 부재(25)로 전달된다.

내부 마찰 원판(73)은 도 3 및 도 4에서 처음으로 나타낸 수단에 의해서, 출력축(13)과 정합한다. 각각의 내부 마찰 원판(73)은 반원형 노치(79)를 형성하고, 조립되면 도 3에 나타낸 바와 같이, 노치(63 및 79)는 회전적으로 정렬되고, 협력하여서 원통형 개구(81)(도 4 참조)를 형성한다. 각각의 개구(81)내에는 바람직하게는 (85)에 나타낸 바와 같이, 압축 스프링(87)의 시트(seat)를 구성하는 한 단부가 부분적으로 폐쇄된, 통상적인 원통형 부재(83)를 배치한다. 스프링(87)은 부재를 도 4에 나타낸 위치로 바이어스시켜서, 부재(83)를 노치(79)에 정합 유지시키나, 동시에 스프링(87)은 단부판(89)을 우측으로 바이어스시켜, 효과적으로 볼 램프 액츄에이터(21)를 중립, 중심 위치 방향으로 바이어스시킨다. 따라서, 원통형 부재(83)는 기계 가공된 스플라인의 필요성 없이도, 마찰 원판(73)으로부터 출력축(13)으로 토크를 전달하는 구동 부재로써 작용하는 한편, 스프링(87)은 이전에 배치되었던 바와 같이 마찰 원판의 개구부내에 배치되지 않고도 부재(83)를 적절한 위치로 바이어스시키고, 또한 중립 중심 스프링의 역할을 한다.

도 4에서 제일 잘 볼 수 있듯이, 각각의 개구(81)는 축방향 총길이는 L1이고, 각각의 부재(83)는 축방향 길이가 L2이며, L2의 길이는 L1의 길이 보다 어느정도 작다. 본 발명의 한 특징에 따르면, 길이 L1 및 L2간의 차는 볼-램프 분야의 당업자에게 잘 이해되는 바와 같이, 볼 램프 액츄에이터(21)가 결코 "과중심(over-center)" 상태로 이동할 수 없도록 충분히 작게 선택한다. 외부 및 내부 마찰 원판(71 및 73)의 마찰 표면이 마모됨에 따라서, 개구(81)로써 형성되는 길이 L1은 점차 감소된다. 부재(83)가 존재하지 않는다면, 볼 램프 액츄에이터(21)는 결국 클러치 팩(23)의 마모로 인해서 축방향으로 충분한 여유를 갖게 되고, 램프판(41 및 47)은 과중심이 되게 된다. 이러한 경우에, 각각의 볼(49)은 판(41) 또는 판(47)의 하나 위의 램프 표면내로 및 밖으로 거의 "주기적"이 되어서 사실상 소음을 발생시키나, 클러치 팩에는 적절한 부하를 인가하지 못한다. 부재(83)의 길이 L2는 원판의 마모와 함께 개구의 길이 L1이 감소함에 따라 원판의 마모량이 제한되고, 개구의 길이 L1이 L2로 감소되나, 부재(83)의 길이 L2보다는 결코 작이질 수 없도록 선택된다.

도 1 및 도 4에서 제일 잘 볼 수 있듯이, 클러치 팩(23)의 후방 단에는 바람직하게는 그 내부 주위에, 출력축(13)상의 노치(63)와 정합하기 위한, 램프판(47)의 태브(65)와 유사한 태브를 보유한 다른 단부판(91)이 있다. 단부판(91)에 인접하여 스냅링(93)이 배치되어, 스냅링(55)이 볼 램프 액츄에이터(21)의 전방 이동을 제한하는 동일한 방법으로 클러치 팩(23)의 후방 이동을 제한한다. 따라서, 클러치 팩(23)내에서 및 액츄에이터(21)내에서 발생되는 모든 사실상의 축방향 분리력은 단순 부재내에서 흡수되고, 이 실시예에서 그러한 목적에 맞도록 구성된, 출력축(13)내에서 흡수된다. 어떠한 축방향 분리력도 하우징(17)에는 전달되지 않으며, 따라서 하우징(17) 및 엔드캡(15)의 조립과 후방 엔드캡(95)은 단순화 될 수 있고, 사실상 저렴하게 제조될 수 있다. 볼 램프 클러치 기술의 당업자에게 잘 공지된 바와 같이, 이러한 장치의 분리력은 수천 파운드일 수 있다. 클러치 팩 및 볼 램프 액츄에이터의 양쪽 모두가 출력축상의 보유 수단 사이에 배치된, 상기 "자체 수용"된 특징은 관통축 구조에 사용되는 것으로 제한되는 것은 아니나, 이러한 자체 수용된 특징을 제외하면, 관통축 설계는 그 목적 달성이 매우 어렵게 되며 그 결과도 기능적으로 만족해질 수 없을 것이다.

이제 도 5를 주로 참조해 보면, 본 발명의 대안적인 실시예를 나타내는 바, 동일 및 유사한 요소는 도 1로부터 도 4 까지의 실시예에서와 같이 동일한 참조 번호를 가지며, 실질적으로 상이한 요소들이 "100"을 초과하는 참조 번호를 갖게 된다. 도 5의 장치는 도 1의 장치와 같이 사실상 전체적으로는 동일한 방법으로 동작하나, 몇개의 구조적인 상이점이 있는 바, 이를 지금부터 설명한다. 도 1 및 도 5를 비교함으로써, 몇개의 요소 및 관계가 도 5의 실시예에서는 반대로 된 것을 또한 주의하여야 한다.

도 5의 장치에서 제일 중요한 상이점은 대체로 (101)로 표시된 점성 커플링에 대한 것으로, 이것은 볼 램프 액츄에이터(21)로부터 방사상 내부쪽으로 배치된다. 점성 커플링은 스플라인 또는 어느 다른 적정 수단과 같은 것에 의해서 제1 램프판(41)의 내부 주위로 연결되는 입력 하우징(103)을 포함한다. 커플링(101)은 또한 출력축(13)에 고정되어 회전하는 출력 하우징(105)을 포함한다. 커플링(101)의 내부에는 다수의 삽입판(107 및 109)이 배치되며, 판(107)은 입력 하우징(103)에 스플라인으로 연결되고, 판(109)은 출력 하우징(105)에 스플라인으로 연결된다. 커플링(101)내에서, 점성 전단 토크가 제1 램프판(41)과 출력축(13) 사이의 슬립 속도에 응답하여 발생되어서, 커플링(101)은 효과적으로 볼 램프 액츄에이터(21)의 하류측에 있게 된다.

볼 램프 액츄에이터(21)와 점성 커플링(19 또는 101)이 "자리잡는 것", 즉 점성 커플링이 액츄에이터(21)의 내부에 방사상으로 배치되거나 또는 액츄에이터(21)를 감싸서, 장치 전체를 짧게 하는 것은 본 발명의 중요한 양태이다. 어느 경우이든 간에, 입력 또는 출력중에, 점성 커플링의 하나의 요소는 판(41)의 방사상 내부 주위 또는 방사상 외부 주위에서 제1 램프판(41)과 운전 가능하게 정합된다.

도 5의 장치에는 다수의 대체적인 원통형 부재(83)가 있으나, 도 1의 장치와는 달리 도 5의 장치에는 부재(83)가 하우징(17)과 외부 마찰 원판(71) 사이에 배치된다. 도 5의 장치에서, 내부 마찰 원판(73)은 바람직하게는 출력축(13)의 외부 주위상의 외부 스플라인(111)의 수단으로써, 통상적인 방법으로 출력축(13)에 스플라인으로 연결된다. 다른 점에서, 부재는 도 1의 실시예내의 그것과 같이 유사한 기능을 수행한다. 도 5에서, 부재(83)는 마찰 원판(71)의 하우징(17)에 대한 연결 수단으로써 사용되며, 또한 마찰 원판이 어느 일정량 마모된 후에 볼 램프 액츄에이터(21)가 과중심이 되는 것을 방지한다. 결국, 부재(83)를 도 5의 우측으로 바이어스시키는 스프링(87)은 볼 램프 액츄에이터를 그것의 중심, 중립 위치를 향해 바이어스시키려는 경향이 있다.

도 5의 실시예에서 또다른 상이점은 클러치 팩(23)과 볼 램프 액츄에이터(21)가 도 1의 장치에서는 "자체 수용"되었으나, 도 5의 장치에서는 그것들이 하우징(17)에 대하여 자체 수용된다는 것이다. 하우징(17)의 전방(도 5내의 우측 단)을 향해서는 스냅링(113)이 하우징(17)의 내부 주위상의 홈안에 배치되며, 스냅링(113)에 인접해서는 환상의 유지판(115)이 배치된다. 제1 램프판(41)은 도 1에서와 같이, 스러스트베어링셋(59)의 수단으로써 유지판(115)에 대해 지지된다. 따라서, 사실상 축방향력이 발생하는 요소는 단순 부재, 이 경우에는 하우징(17)내에서 유지되고 한정된다.

운전중에, 도 5의 장치는 도 1의 장치에서와 같이 전방 엔드캡(15)에서 입력을 수신하고, 장치에 걸쳐서 속도차가 없는 한, 커플링(101)내에서 점성 전단 토크가 발생되지 않으며 볼 램프 액츄에이터(21)는 중립으로 남아 있는다. 예로서, 전륜이 헛돌면 판(107)상에 점성 전단 항력이 발생되어서, 제2 램프판(47)에 대하여 제1 램프판(41)의 회전을 감속시키려고 한다. 결과적으로 판(41 및 47)이 램프업(ramp up)되어서 마찰 원판(71)과 마찰 원판(73)을 압축하고, 도 1의 장치에서와 같이, 하우징(17)으로부터 출력축(13)으로 토크를 전달하게 된다.

본 발명을 전술한 규격에서 매우 상세히 설명하였으며, 본 규격을 정독하고 이해함으로써 당업자에게 본 발명의 각종 변경 및 변형이 명백해 질 것이다. 이러한 모든 변경 및 변형은 그것들이 첨부한 청구내용의 범주에 속하는 한, 본 발명에 속하는 것으로 본다.

본 발명에 따르면, 클러치 팩과 액츄에이터가 스냅링 사이에 배치되어 그 내부에서 발생하는 축방향력이 단순 부재내에 흡수되고, 출력축이 관통함으로써 설계가 용이하며, 전체적인 축방향 길이가 짧아지게 된다.

Claims

입력 토크를 수신하기에 적합한 입력(15), 출력 장치에 구동 토크를 공급하기에 적합한 출력(13), 및 상기 입력(15)에 고정되어 회전하는 적어도 제1 마찰 원판(71)과 상기 출력(13)에 고정되어 회전하는 적어도 제2 마찰 원판(73)을 포함한 클러치 팩(23)을 포함하고; 제1(41) 및 제2(47) 램프판을 포함한 캠 램프 액츄에이터(21)와, 각각이 상기 제1 및 제2 램프판 사이에 동작 가능하게 배치되어 각각 제1(67) 및 제2(69) 램프면과 정합하는 다수의 캠 부재(49)를 구비하는, 비정합 위치 및 정합 위치간에 상기 마찰 원판(71, 73)을 이동시키는 것이 가능한 수단을 포함하며; 상기 제2 램프판(47)은 상기 마찰 원판(71, 73)에 축방향으로 인접 배치되어 상기 마찰 원판을 상기 정합 위치로 이동시키는 것이 가능하고; 상기 마찰 원판을 이동시키는 것이 가능한 상기 수단은 상기 입력(15)에 고정되어 회전하는 입력 커플링 부재(25;107)와, 출력 커플링 부재(27;109)를 포함한 점성 커플링(19;101)을 추가로 구비하는 형식의 차동 장치(11)에 있어서,

(가) 상기 출력은 상기 차동 장치(11)의 사실상 모든 축방향 연장을 통해서 축방향으로 연장되는, 가늘고 긴, 대체적으로 중공축 부재(13)를 포함하고,

(나) 공통 회전을 위해서 상기 점성 커플링(19;101)의 상기 입력 커플링 부재(107) 및 상기 출력 커플링 부재(27)의 하나와 상기 제1 램프판(41)을 상호 연결하는 수단(43, 45)을 특징으로 하는 차동 장치(11).
제1항에 있어서, 상기 입력은 상기 중공축 부재(13)를 대체적으로 감싸는 관계로 배치되는 대체적인 원통형 하우징(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
제1항에 있어서, 상기 대체적인 중공축 부재(13)는 외부에 스플라인된 축 부재와 스플라인 정합하기에 적합한 적어도 한 셋의 내부 스플라인(S)을 형성하는 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
제1항에 있어서, 상기 입력 커플링 부재(107) 및 상기 출력 커플링 부재(27)의 하나와 상기 제1 램프판(41)을 상호 연결하는 상기 수단(43, 45)은 그것의 방사상 외부 주위를 향해서 상기 제1 램프판(41)과 구동 정합을 하는 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
제1항에 있어서, 상기 입력 커플링 부재(107) 및 상기 출력 커플링 부재(27)의 하나와 상기 제1 램프판(41)을 상호 연결하는 상기 수단(43, 45)은 그것의 방사상 내부 주위를 향해서 상기 제1 램프판(41)과 피구동 정합을 하는 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
입력 토크를 수신하기에 적합한 입력(15, 17), 출력 장치에 구동 토크를 공급하기에 적합한 출력(13), 및 상기 입력(15, 17)에 고정되어 회전하는 적어도 제1 마찰 원판(71)과 상기 출력(13)에 고정되어 회전하는 적어도 제2 마찰 원판(73)을 포함한 클러치 팩(23)을 포함하고; 제1(41) 및 제2(47) 램프판을 포함한 캠 램프 액츄에이터(21)와, 각각이 상기 제1 및 제2 램프판 사이에 동작 가능하게 배치되어 각각 제1(67) 및 제2(69) 램프면과 정합하는 다수의 캠 부재(49)를 구비하는, 비정합 위치 및 정합 위치간에 상기 마찰 원판(71, 73)을 이동시키는 것이 가능한 수단을 포함하며; 상기 제2 램프판(47)은 상기 마찰 원판에 축방향으로 인접 배치되어 상기 마찰 원판을 상기 정합 위치로 이동시키는 것이 가능하고; 상기 마찰 원판을 이동시키는 것이 가능한 상기 수단은 상기 입력(15, 17)에 고정되어 회전하는 입력 커플링 부재(25;107)와, 출력 커플링 부재(27;109)를 포함한 점성 커플링(19;101)을 추가로 구비하는 형식의 차동 장치(11)에 있어서,

(가) 상기 출력은 상기 클러치 팩(23)을 통과하고 적어도 부분적으로 상기 캠 램프 액츄에이터(21)를 통과하여 축방향으로 연장되는 축 부재(13)를 포함하고;

(나) 제1 유지 수단(55;113)은 상기 입력(15, 17) 및 상기 축 부재(13)의 하나와 정합되고, 상기 입력(15, 17) 및 상기 축 부재(13)의 상기 하나에 관하여, 전방 방향에서 상기 제1 램프판(41)의 축방향 이동을 제한하는 것이 가능하며;

(다) 상기 클러치 팩(23) 및 상기 캠 램프 액츄에이터(21)내의 사실상 모든 축방향 분리력은 상기 입력(15, 17) 및 상기 축 부재(13)의 상기 하나내에서 흡수되는 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
제6항에 있어서, 제2 유지 수단(93, 91)은 상기 입력(15, 17) 및 상기 축 부재(13)의 상기 하나와 정합되고, 상기 축 부재(13)에 관하여, 후방 방향에서 상기 클러치 팩(23)의 축방향 이동을 제한하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
제6항에 있어서, 제1 유지 수단은 상기 제1 램프판(41)의 전방으로 배치된 대체적인 판형 부재(57, 115)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
제8항에 있어서, 스냅링(55, 113)은 상기 입력(15, 17) 및 상기 축 부재(13)의 상기 하나와 고정으로 정합되고, 상기 입력 및 상기 축 부재(13)의 상기 하나에 관하여, 전방 방향에서 상기 판형 부재(57, 115)의 축방향 이동을 제한하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
제8항에 있어서, 스러스트베어링 수단(59)은 상기 판형 부재(57, 115) 및 상기 제1 램프판(41)간에 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
입력 토크를 수신하기에 적합한 입력(15, 17), 출력 장치에 구동 토크를 공급하기에 적합한 출력(13), 및 상기 입력(15, 17)에 고정되어 회전하는 적어도 제1 마찰 원판(71)과 상기 출력(13)에 고정되어 회전하는 적어도 제2 마찰 원판(73)을 포함한 클러치 팩(23)을 포함하고; 제1(41) 및 제2(47) 램프판을 포함한 캠 램프 액츄에이터(21)와, 각각이 상기 제1 및 제2 램프판 사이에 동작 가능하게 배치되어 각각 제1(67) 및 제2(69) 램프면과 정합하는 다수의 캠 부재(49)를 구비하는, 비정합 위치 및 정합 위치간에 상기 마찰 원판(71, 73)을 이동시키는 것이 가능한 수단을 포함하며; 상기 제2 램프판(47)은 상기 마찰 원판에 축방향으로 인접 배치되어 상기 마찰 원판을 상기 정합 위치로 이동시키는 것이 가능하고; 상기 마찰 원판을 이동시키는 것이 가능한 상기 수단은 상기 입력(15, 17)에 고정되어 회전하는 입력 커플링 부재(25;107)와, 출력 커플링 부재(27;109)를 포함한 점성 커플링(19;101)을 추가로 구비하는 형식의 차동 장치(11)에 있어서,

(가) 상기 입력(15, 17) 및 상기 출력(13)의 하나는 그것의 외부 주위상에 다수(N)의 가늘고 긴, 컷아우트부(63)를 형성하고;

(나) 다수(N)의 컷아우트부(79)를 형성하는 상기 제1 마찰 원판(71) 및 상기 제2 마찰 원판(73)의 하나는 상기 입력(15, 17) 및 상기 출력(13)의 하나로써 형성된 상기 가늘고 긴 컷아우트부(63)와 협력하여 다수(N)의 개구(81)를 형성하며;

(다) 각각의 부재가 상기 개구(81)의 하나에 배치된, 다수(N)의 가늘고 긴 부재(83)는 상기 제1 마찰 원판(71) 및 상기 제2 마찰 원판(73)의 상기 하나와 상기 입력(15, 17) 및 상기 출력(13)의 하나 사이에서 토크를 전달하는 것이 가능하고;

(라) 상기 개구(81)의 축방향 길이는 L1이고, 각각의 가늘고 긴 부재(83)의 축방향 길이는 L1보다 작은 L2이며, 그 사이의 차는 상기 클러치 팩(23)의 마모로 인해 L1이 L2로 감소되는 것은 허용하나, 상기 캠 램프 액츄에이터(21)가 과중심 상태로 이동하는 것은 방지하는 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
제11항에 있어서, 제1(89) 및 제2(91) 판형 부재는 상기 클러치 팩(23)의 축방향 대향단에 위치하고, 상기 클러치 팩이 상기 정합 위치에 있을 때 상기 판형 부재(89, 91)간의 축방향 거리는 상기 축방향 길이 L1을 구성하는 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
제12항에 있어서, 상기 다수(N)의 개구(81)의 각각은 대체적으로 원통형이며, 상기 다수(N)의 가늘고 긴 부재(83)의 각각도 대체적으로 원통형인 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).
제13항에 있어서, 상기 다수(N)의 가늘고 긴 부재(83)의 각각은 적어도 부분적으로 중공이며 압축 스프링(87)이 각각의 가늘고 긴 부재(83)내에 배치되고, 상기 압축 스프링(87)은 상기 캠 램프 액츄에이터(21)를 중심 위치로 향해서 바이어스시키는 것이 가능한 축방향력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 차동 장치(11).