KR20110117094A - 연결해제 시스템을 갖는 ａｗｄ 차량 - Google Patents

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마그나 파워트레인 오브 아메리카, 인크.
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Abstract

본 발명은 제1 및 제2 세트의 휠에 토크를 전달하기 위한 차량 구동 트레인에 관한 것이며, 상기 차량 구동 트레인은 제1 세트의 휠에 토크를 전달하도록 구성된 제1 구동라인과 동기화 클러치를 포함한다. 제2 구동라인은 제2 세트의 휠에 토크를 전달하도록 구성되고, 동력 연결해제 장치와 마찰 클러치를 포함한다. 하이포이드 기어세트는 동기화 클러치와 동력 연결해제 장치 사이의 동력 경로 내의 제2 구동라인 내부에 위치된다. 마찰 클러치와 동력 연결해제 장치는 하이포이드 기어세트의 양 측부 상에 위치된다. 하이포이드 기어세트는 동기화 클러치와 동력 연결해제 장치가 연결해제된 비 토크 전달 모드에서 작동할 시, 제1 구동라인, 제2 구동라인 또는 휠에 의해 구동되는 것으로부터 선택적으로 연결해제된다.

Description

연결해제 시스템을 갖는 ＡＷＤ 차량{AWD VEHICLE WITH DISCONNECT SYSTEM}
본 출원은 2009년 1월 21일에 출원된 미국 출원번호 제61/145,985호의 우선권을 주장한다.
본 출원은 하이포이드 링 기어(hypoid ring gear)를 구동라인 속도(driveline speed)에서 회전하는 것으로부터 연결해제(disconnect)하기 위한 시스템을 갖는 모터 차량(motor vehicle)을 위한 구동라인에 관한 것이다. 특히, 동력 개시 유닛(power take-off unit)은, 다른 연결해제 장치는 차량 휠로부터 후방 구동라인의 하이포이드 링 기어로 동력의 이동을 선택적으로 차단하면서, 동력원으로부터 후방 구동라인으로의 토크 전달을 중지시키기 위한 커플링을 포함한다. 토크 커플링은 선택적으로 후방 구동라인의 일부를 하이포이드 링 기어로의 입력과 연결시킨다.
전형적인 동력 개시 유닛은 차량 동력원으로부터 토크를 받아 트랜스액슬로부터 동력을 전달한다. 동력 개시 유닛은 전형적으로 하이포이드 교차축 기어세트(hypoid cross-axis gearset)를 포함하는 기어 배열을 통해 프로펠러 샤프트에 동력을 전달한다. 추가적인 토크 감소를 제공하기 위해 동력 개시 유닛 내부에 평행 축 기어와 같은 다른 기어 배열이 제공될 수 있다.
동력 개시 유닛은 통상적으로 트랜스액슬 출력 차동장치(transaxle output differential)에 연결되었다. 따라서, 동력 개시 유닛의 구성요소 중 적어도 일부는 트랜스액슬 차동장치 출력 속도로 회전한다. 윤활 유체를 통해 하이포이드 기어가 처닝(churning)되어 동력 손실이 발생한다. 또한, 동력 개시 유닛의 구성요소가 회전되는 동안 베어링 예비로딩(bearing preload)과 기어 맞물림(gear mesh) 조건으로 인한 효율 손실이 초래된다.
다른 구동라인 구성요소가 회전될 때 유사한 에너지 손실이 발생한다. 예를 들어, 많은 후방 구동식 차축은 적어도 부분적으로 윤활 유체 내에 침지되는 링 기어를 갖는 하이포이드 기어세트를 포함한다. 적어도 일부의 풀타임 전륜 구동 구조(full-time all-wheel drive configuration)에서, 후방 구동 차축 하이포이드 기어세트는 모든 작동 모드 동안 계속적으로 회전하며 임의의 레벨의 토크를 전달한다. 다른 응용에서, 후방 차축 하이포이드 기어세트는 차량이 이동할 때는 언제나 토크의 전달 없이도 여전히 회전한다. 특정 구조와 상관 없이 처닝 손실은 휠로 전달될 수 있었던 에너지를 차량이 유용하게 사용하지 못하는 열 에너지로 변환한다. 이러한 점에서 보다 에너지 효율적인 차량 구동라인을 제공하는 것에 대한 수요가 존재할 수 있다.
제1 및 제2 세트의 휠에 토크를 전달하기 위한 차량 구동 트레인(vehicle drive train)은 제1 세트의 휠에 토크를 전달하도록 구성된 제1 구동라인과 동기화 클러치(synchronizing clutch)를 포함한다. 제2 구동라인은 제2 세트의 휠에 토크를 전달하도록 구성되고, 동력 연결해제 장치와 마찰 클러치를 포함한다. 하이포이드 기어세트는 동기화 클러치와 동력 연결해제 장치 사이의 동력 경로 내의 제2 구동라인 내부에 위치된다. 마찰 클러치와 동력 연결해제 장치는 하이포이드 기어세트의 양 측에 위치된다. 하이포이드 기어세트는, 동기화 클러치와 동력 연결해제 장치가 연결해제된 비 토크 전달 모드(disconnected, non-torque transferring, mode)에서 작동할 때, 제1 구동라인, 제2 구동라인 또는 휠에 의해 구동되는 것으로부터 선택적으로 연결해제된다.
또한, 동력원으로부터 제1 및 제2 세트의 휠에 토크를 전달하기 위한 차량 구동 트레인은 동력원으로부터 제1 세트의 휠로 토크를 전달하도록 구성된 제1 구동라인을 포함하고, 동력 개시 유닛을 포함한다. 제1 구동라인은 차동장치(differential), 제1 하이포이드 기어세트, 및 차동장치와 제1 하이포이드 기어세트 사이에 위치된 동기장치를 포함하여, 동력원으로부터 제1 하이포이드 기어세트로의 토크 전달을 선택적으로 전달하거나 중지시킨다. 제2 구동라인은 제1 하이포이드 기어세트로부터의 토크를 받아 제2 세트의 휠로 토크를 전달한다. 제2 구동라인은 제2 세트의 휠로부터 제1 하이포이드 기어세트로의 토크의 전달을 선택적으로 차단하는 동력 연결해제 장치를 포함한다. 또한, 제2 구동라인은 제1 하이포이드 기어세트와 제2 구동라인과 관련된 제2 하이포이드 기어세트 사이에 토크를 전달하기 위한 마찰 클러치를 포함한다.
또한, 동력원으로부터 차량 구동 트레인 내의 제1 쌍 및 제2 쌍의 휠로 토크를 전달하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 제1 트랜스미션 장치를 통해 동력원으로부터 제1 쌍의 휠로 토크를 전달하는 단계를 포함한다. 제1 동력 트랜스미션 장치 내부의 동기화 클러치가 작동하여 제1 쌍의 휠과 제2 쌍의 휠을 상호연결시키는 구동라인에 토크를 전달한다. 구동라인으로부터 후방 구동 차축으로 토크를 전달하도록 마찰 클러치가 후속적으로 작동하여 후방 구동 차축 내부의 기어세트의 회전을 기동시킨다. 또한, 상기 방법은, 일단 연결해제 장치에 의해 결합된 구성요소들 사이의 속도 동기화가 달성되면, 제2 쌍의 휠들 중 하나의 휠에 결합된 샤프트와 후방 구동 차축의 회전가능 부재를 구동식으로 상호연결시키도록 연결해제 장치를 작동시키는 단계를 포함한다.
본 명세서에 제공된 설명으로부터 추가적인 응용 영역이 명백해질 것이다. 본 설명과 특정 예시는 예시의 목적만을 가지며 본 발명의 범주를 제한하고자 함이 아니라는 것을 이해해야 한다.
본 명세서에서 설명된 도면은 예시의 목적만을 가지며 어떤 방식으로든 본 발명의 범주를 제한하고자 함이 아니다.
도 1은 본 발명의 차량 구동 트레인을 구비한 예시적 차량의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 구동 트레인의 일부를 도시하는 확대 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 구동 트레인의 다른 부분을 도시하는 확대 개략도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 구동 트레인의 대안적 부분을 도시하는 확대 개략도이다.
도 4는 다른 대안 구동 트레인을 구비한 다른 예시적 차량의 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 구동 트레인의 일부를 도시하는 확대 개략도이다.
이하의 설명은 기본적으로 예시적일 뿐이며, 본 발명과 응용 또는 사용을 제한하고자 함이 아니다. 도면에 걸쳐 대응하는 참조부호는 유사하거나 대응하는 부분과 특징을 지시한다는 것을 이해해야 한다.
일반적으로, 본 발명은 모터 차량의 구동라인을 위한 커플링 및 하이포이드 연결해제 시스템에 관한 것이다. 동력 개시 유닛은 구동라인의 일부로부터 동력원을 연결해제하고, 구동라인의 동기화를 통해 재연결시키기 위한 동기장치를 구비할 수 있다. 하나 이상의 차량 휠로부터 구동라인의 일부를 연결해제시키기 위해 도그(dog) 또는 롤러형 클러치가 제공될 수 있다. 또한, 동력 재연결이 필요할 시 전방 구동라인 구성요소와 후방 구동라인 구성요소 사이에 속도 동기화를 제공하기 위해 구동라인 내부에 마찰 커플링이 직렬로 위치될 수 있다. 처닝 손실과 기타 기계적 비효율성을 감소시키기 위해 차량 구동라인의 하이포이드 기어링이 동력의 구동 소스로부터 분리될 수 있다.
도면들 중 특히 도 1 내지 도 3을 참조하여 4륜 구동 차량의 구동 트레인(10)이 도시된다. 구동 트레인(10)은 전방 구동라인(12)과 후방 구동라인(14)을 포함하고, 이들 모두는 수동형 또는 자동형일 수 있는 트랜스미션(18)을 통해 엔진(16)과 같은 동력원으로부터 구동가능하다. 도시된 특정 실시예에서, 구동 트레인(10)은, 엔진(16)과 트랜스미션(18)으로부터 전방 구동라인(12)과 후방 구동라인(14)에 구동 토크를 전달하기 위한 동력 트랜스미션 장치(20)를 포함하는 4륜 시스템이다. 동력 트랜스미션 장치(20)는 동력 개시 유닛으로서 도시된다.
전방 구동라인(12)은 제1 차축 샤프트(26)와 제2 차축 샤프트(28)에 의해 개별적으로 구동되는 한 쌍의 전방 휠(24) 뿐 아니라 차동장치 조립체(32)를 포함하는 것으로 도시된다. 동력 개시 유닛(20)은 감속 기어세트(30), 동기장치 클러치(34), 출력 기어세트(35) 및 직각 구동 조립체(right-angled drive assembly: 36)를 포함한다.
후방 구동라인(14)은 제1 단부에서 직각 구동 조립체(36)에 연결되고 대향 단부에서 마찰 커플링(39)의 일 측에 연결된 프로펠러 샤프트(38)를 포함한다. 마찰 커플링(39)의 대향 측은 후방 차축 조립체(40)에 연결된다. 또한, 후방 구동라인(14)은 제1 후방 차축 샤프트(44)와 제2 후방 차축 샤프트(46)에 의해 개별적으로 구동되는 한 쌍의 후방 휠(42)을 포함한다. 또한, 후방 차축 조립체(40)는 차동장치 조립체(50)를 구동하는 하이포이드 링 및 피니언 기어세트(48)를 포함한다. 연결해제 장치(52)는 선택적으로 제2 후방 차축 샤프트(46)를 링 및 피니언 기어세트(48)와 차동장치 조립체(50)로부터 구동식으로 연결해제한다.
동력 개시 유닛(20)의 감속 기어세트(30)는 트랜스미션(18)의 출력 샤프트와 함께 회전되도록 고정된 구동 기어(56)를 포함한다. 피동 기어(58)는 구동 기어(56)와 일정하게 맞물림식으로 결합되고, 또한, 차동장치 조립체(32)의 캐리어(60)와 함께 회전되도록 고정된다. 차동장치 조립체(32)는 제1 차축 샤프트(26)와 함께 회전되도록 고정된 제1 측부 기어(62)와 제2 차축 샤프트(28)과 함께 회전되도록 고정된 제2 측부 기어(64)를 포함한다. 각각의 제1 및 제2 측부 기어(62, 64)는 피니언 기어(66, 68)와 맞물림식으로 결합된다.
또한, 동력 개시 유닛(20)은 하우징 내부에서 회전되도록 지지된 입력 사프트(76)를 포함한다. 구동 기어(78)는 입력 샤프트(76) 상의 회전을 위해 지지된다. 피동 기어(80)는 구동 기어(78)와 맞물림식 결합되고, 직각 구동 조립체(36)의 링 기어(82)와 함께 회전되도록 고정된다. 피동 기어(80)와 링 기어(82)는 중간축(countershaft: 84)과 함께 회전되도록 고정된다. 동기장치 클러치(34)는 선택적으로 입력 샤프트(76)와 구동 기어(78)를 구동식으로 상호연결한다. 동기장치 클러치(34)는 입력 샤프트(76)와 함께 회전되도록 고정된 허브(86)를 포함한다. 축방향으로 이동가능한 슬리브(88)가 허브(86)와 스플라인식으로 결합된다(splined engagement). 제2 허브(90)는 구동 기어(78)와 함께 회전되도록 고정되고 외부 스플라인(92)을 포함한다. 또한, 동기장치 클러치(34)는 허브(86)와 제2 허브(90) 사이에 위치된 차단 링(blocker ring: 94)을 포함한다. 차단 링(94)은 슬리브(88)를 통해 허브(86)와 제2 허브(90) 사이에 구동 연결이 허용되기 전에 입력 샤프트(76)의 회전 속도가 실질적으로 구동 기어(78)와 동일하도록 보장하는 기능을 한다. 다른 동기장치(미도시)는 올바르게 기능하기 위해 차단 링을 필요로 하지 않을 수 있다는 것을 알아야 한다.
동기장치 클러치 작동 기구(96)는 슬리브(88) 내에 형성된 홈(100)과 함께 활주식으로 위치된 쉬프트 포크(shift fork: 98)를 포함한다. 엑추에이터(102)는 슬리브(88)가 스플라인(92)으로부터 결합해제되는 제1 위치와 슬리브(88)가 허브(86)와 제2 허브(90)를 동시에 구동식으로 결합하는 제2 위치로부터 포크(98)와 슬리브(88)를 이동시키도록 작동가능하다.
직각 구동 조립체(36)는 링 기어(82)와 링 기어(82)와 맞물림 결합되는 피니언 기어(108)를 포함한다. 피니언 기어(108)는 피니언 샤프트(110)와 일체형으로 형성될 수 있다. 피니언 샤프트(110)는 플랜지(112)를 통해 프로펠러 샤프트(38)와 함께 회전되도록 고정된다. 동기장치 클러치(34)는 토크가 입력 샤프트(76)와 구동 기어(78) 사이에 전달되는 작동 모드에 위치될 수 있다. 또한, 동기장치 클러치(34)는 토크가 후방 구동라인(14)에 전달되지 않는 비작동 모드에서 작동될 수 있다. 동기장치 클러치(34)가 비작동 모드에 있을 때 엔진(16)으로부터의 동력은 직각 구동 조립체(36)에 전달되지 않는다.
마찰 커플링(39)은 후방 차축 조립체(113)에 고정된 마찰 클러치로서 도시된다. 후방 차축 조립체(113)는 차동장치 조립체(50), 후방 차축 샤프트(44), 후방 차축 샤프트(46) 및 연결해제 장치(52)를 포함한다. 차동장치(50)는 링의 링 기어(115)와 피니언 기어세트(48)와 함께 회전되도록 고정된 캐리어 하우징(114)을 포함한다. 또한, 차동장치 조립체(50)는 각각 후방 차축 샤프트(44, 46)와 함께 회전되도록 고정된 제1 및 제2 측부 기어(116, 117)를 포함한다. 한 쌍의 피니언 기어(118)는 캐리어 하우징(114) 내부에 위치되며, 측부 기어(116, 117)와 일정하게 맞물림 결합되게 위치된다. 마찰 커플링(39)은 프로펠러 샤프트(38)와 함께 회전되도록 고정된 드럼(120)을 포함한다. 허브(122)는 피니언 샤프트(124)와 함께 회전되도록 고정된다. 피니언 기어세트(48)의 피니언 기어(126)는 피니언 샤프트(124)와 일체형으로 형성될 수 있다. 외부 클러치 플레이트(128)는 드럼(120)과 함께 회전되도록 스플라이닝된다. 복수의 내부 클러치 플레이트(130)는 허브(122)와 함께 회전되도록 스플라이닝되고 외부 클러치 플레이트(128)가 개재된다. 엑추에이터(134)는 클러치 플레이트(128, 130)에 클러치 작동력을 가하고 마찰 커플링(39)을 통해 토크를 전달하도록 작동가능하다. 일 예시에서, 축방향으로 이동가능한 피스톤이 작동력을 제공하기 위해 가압된 유체를 수용할 수 있다. 다르게는, 전기 모터가 힘 증배 기구와 협력할 수 있다. 이하에 더 상세히 설명되는 다른 실시예에서, 마찰 클러치는 휠 슬립 또는 마찰 클러치에 걸친 회전 속도의 차에 기초하여 작동될 수 있다.
연결해제 장치(52)는 도그 클러치로서 도 1 및 도 3에 도시된다. 연결해제 장치(52)는 차동장치 조립체(50)의 측부 기어(144)와 구동식으로 결합된 샤프트(142)와 함께 회전되도록 고정된 제1 허브(140)를 포함한다. 제1 허브(140) 상에 외부 스플라인(146)이 형성된다. 축방향으로 병진가능한 슬리브(148)는 제1 허브(140)와 스플라인식으로 결합된다. 제2 허브(150)는 후방 차축 샤프트(46)와 함께 회전되도록 고정된다. 스플라인(152)은 제2 허브(150)의 외부 주연 상에 형성된다.
도그 클러치 작동 시스템(156)은 슬리브(148) 내에 형성된 홈(160) 내부에 활주가능하게 위치된 포크(158)를 포함한다. 엑추에이터(162)는 슬리브(148)가 제1 허브(140)와만 결합되는 제1 위치와 슬리브(148)가 스플라인들(146 및 152)과 동시에 결합되는 제2 위치 사이에서 포크(158)와 슬리브(148)를 병진시키고, 샤프트(142)를 후방 차축 샤프트(46)와 구동식으로 상호연결시키도록 작동가능하다.
도 3a는 다른 후방 구동라인(14A)과 후방 차축 조립체(40A)를 도시한다. 후방 차축 조립체(40A)는 전술한 후방 차축 조립체(40)과 실질적으로 유사하다. 따라서, 유사한 요소들은 앞서 도입된 참조부호를 유지할 것이다. 후방 차축 조립체(40A)는 연결해제 장치(52A)로 식별되는 다른 연결해제 장치를 포함한다. 연결해제 장치(52A)의 요소는 접미사 "A"가 추가된 것을 제외하고는 연결해제 장치(52)의 구성요소와 유사한 방식으로 식별된다. 연결해제 장치(52A)는 측부 기어(116)와 함께 회전되도록 고정된 차축부(142A)와 후방 차축 샤프트(44)를 선택적으로 구동식으로 연결하고 연결해제할 수 있다. 작동 중에 링 및 피니언 기어세트(48)와 차동장치 조립체(50)는 후방 차축 샤프트(44)와 후방 차축 샤프트(46)로부터 전체적으로 연결해제될 수 있다. 따라서, 차동장치 조립체(50)의 내부 구성요소도 후방 휠(42)로부터의 입력으로 인해 회전되지 않을 것이다. 전륜 구동 작동 모드로 돌아가기 위해, 엑추에이터(162A)는 샤프트(142)가 후방 차축 샤프트(46)에 결합되는 것과 동일한 방식으로 엑추에이터(162)가 샤프트(142A)와 후방 차축 샤프트(44)을 재연결시키는 것과 실질적으로 동일한 시간에 제어된다.
도 4 및 도 5는 다른 구동 트레인(10')을 도시한다. 구동 트레인(10')은 구동 트레인(10)과 실질적으로 유사하다. 따라서 유사한 요소들은 앞서 도입된 참조부호에 프라임(') 접미사를 포함하여 식별될 것이다. 구동 트레인(10')은, 전술된 중간축(84)을 포함하지 않는 단일 축 동력 트랜스미션 장치라는 점에서 동력 개시 유닛(20)과 구별되는 동력 개시 유닛(20')을 포함한다. 반대로, 동력 개시 유닛(20')은 동심 샤프트(166)에 고정된 링 기어(82')를 갖는 동심 샤프트(166)를 포함한다. 링 기어(82')는 프로펠러 샤프트(38')를 구동하기 위해 피니언 기어(108')와 맞물림식으로 결합된다.
또한, 도 4 및 도 5는 연결해제 장치(52)가 다르게는 참조부호 52'로 식별되는 롤러 클러치로서 형성될 수 있다는 것을 도시한다. 도 1 및 도 4에서 표시된 구동라인은, 도그 클러치, 롤러 클러치 또는, 선택적으로 회전식 샤프트들 사이의 토크 전달을 중지하고 토크를 전달하도록 작동가능한 많은 다른 동력 트랜스미션 장치들 중 하나를 포함할 수 있다. 도시된 예시에서, 롤러 클러치(52')는 후방 차축 샤프트(46')와 함께 회전하도록 고정된 내부 부재(170)와, 샤프트(142')와 함께 회전하도록 고정된 외부 부재(172)를 포함한다. 내부 부재(170)는 복수의 만곡된 리세스를 갖는 표면(174)을 포함한다. 각 리세스는 롤러(176)를 수용한다. 분할 링(178)은 롤러(176)와 외부 부재(172) 사이에 위치된다. 또한, 분할 링(178)은 내부 부재(170)의 리세스를 대면하고 롤러(176)를 수용하는 복수의 만곡된 리세스를 포함한다. 제어 아암(180)은 내부 부재(170)와 분할 링(178) 사이의 상대적 회전을 제한하거나 허용하도록 분할 링(178)과 협력한다. 상대적 회전이 허용될 때, 롤러(176)는 롤러 클러치(52')에 걸쳐 토크를 전달하기 위해 분할 링(178)을 외부 부재(172)와 결합되게 반경방향 외향으로 팽창시키도록 반경방향 외향으로 가압된다. 내부 부재(170)와 분할 링(178) 사이의 상대적 회전이 제한될 때, 롤러(176)는 변위되지 않고, 롤러는 분할 링(178)과 내부 부재(170) 사이에 끼여있지(wedge) 않고, 토크는 연결해제 장치(52')에 걸쳐 전달되지 않는다. 엑추에이터(182)는 연결해제 장치(52')를 작동하도록 제어 아암(180)을 이동시킬 수 있다.
차량 작동 중에, 링 및 피니언 기어세트(48) 뿐 아니라 직각 구동 조립체(36)를 구동하는 것과 관련된 처닝 손실을 감소시키는 것이 유리할 수 있다. 도 1을 참조하면, 제어기(190)는, 차량 속도, 4륜 구동 모드, 휠 슬립, 차량 가속 등과 같은 인자를 나타내는 데이터를 제공하는 다양한 차량 센서(192)와 통신한다. 링 및 피니언 기어세트 구성요소의 회전 속도를 나타내는 신호를 제공하도록 링 및 피니언 기어세트(48) 부근의 위치에 하나의 센서(192)가 위치될 수 있다. 적절한 시간에, 제어기(190)는 엑추에이터(96)를 제어하기 위해 신호를 출력하고, 동기장치 클러치(34)를 엔진(16)으로부터 후방 구동라인(14)으로 토크가 전달되지 않는 비작동 모드에 위치시킬 수 있다. 또한, 제어기(190)는, 회전하는 후방 휠(42)들 중 하나와 관련된 에너지가 링 및 피니언 기어세트(48) 또는 차동장치 조립체(50)에 전달되지 않도록 연결해제 장치(52)에 걸쳐 토크 전달을 중지시키기 위한 위치에 포크(158)를 위치시키도록, 연결해제 장치(52)와 관련된 엑추에이터(162)에 신호할 수 있다. 따라서, 하이포이드 기어세트(36, 48)는 차동장치 조립체(32)에 의해 구동되지 않을 것이다. 또한, 측부 기어(144)는 회전이 제한되지 않기 때문에, 후방 차축 샤프트(44)에 의해 제공된 입력 토크는 단지 차동장치 조립체(50) 내부의 내부 기어가 회전되게 할 것이다. 링 및 피니언 기어(48)는 구동되지 않는다. 마찰 커플링(39)은, 동기장치 클러치(34)와 연결해제 장치(52)가 토크를 전달하지 않을 때 후방 구동라인(14)이 이때 회전하지 않기 때문에 개방 모드 또는 토크 전달 모드 중 하나로 작동될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
제어기(190)가 4륜 구동 작동 모드가 시작되는 것을 결정할 때, 제어기(190)는 슬리브(88)가 허브(90)를 향해 활주되도록 엑추에이터(102)에 신호한다. 이러한 작동 중에, 입력 샤프트(76)와 구동 기어(78) 사이에 속도 동기화가 일어난다. 일단 속도가 매칭되면(matched), 슬리브(88)는 허브(86)와 제2 허브(90)를 구동식으로 상호연결한다. 이때, 직각 구동 조립체(36)는 또한 엔진(16)에 의해 구동된다. 일단 전방 구동라인 구성요소와 직각 구동 구성요소의 속도가 올라가면, 제어기(190)는 링 및 피니언 기어세트(48)뿐 아니라 차동장치 조립체(50)의 속도 동기화를 시작하도록 엑추에이터(134)에 신호를 제공한다. 이러한 작동의 순서는 샤프트(142)의 속도가 후방 차축 샤프트(46)의 속도와 매칭되게 할 것이다. 이때, 제어기(190)는 슬리브(148)를 축방향으로 병진이동시킴으로써 연결해제 장치(52)를 토크 전달 모드에 위치시키도록 엑추에이터(162)에 신호를 제공한다. 이러한 순서의 말단에 구동 트레인(10)은 전륜 구동 모드에서 작동가능하다. 전술한 과정은 차량이 이동하는 동안 실행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
마찰 커플링(39)은 다르게는 프로펠러 샤프트(38)와 피니언 샤프트(124) 사이의 속도 차에 응답하여 작동가능한 작동 시스템을 갖는 수동 장치로서 구성될 수 있다는 것이 고려된다. 특히, 도 4는 프로펠러 샤프트(38')와 피니언 샤프트(124) 사이에 속도 차가 존재할 때 프로펠러 샤프트(38)에 의해 구동되는 펌프(202)를 포함하는 마찰 커플링(39')을 도시한다. 펌프(202)로부터 가압된 유체는 내부 클러치 플레이트(130')와 외부 클러치 플레이트(128')에 압축력을 가하기 위해 피스톤(204)에 제공된다. 또한, 이러한 배열에서 동기장치 클러치(34')의 제어는, 피니언 샤프트(124')에 대한 프로펠러 샤프트(38')의 회전에 의해 가압된 유체가 마찰 커플링(39')에 걸친 토크 전달을 유발하고 이에 따라 전방 구동라인과 후방 구동라인 구성요소의 속도 동기화를 신속하게 달성할 것이기 때문에 것이기 때문에 마찰 커플링(39')의 제어를 제공한다. 또한, 마찰 커플링(39 또는 39')을 포함함으로써 동기장치 클러치(34 또는 34')는, 동력 트랜스미션 장치(20)와 프로펠러 샤프트(38)의 구성요소들 중 오직 일부가 동기장치 클러치(34)의 작동을 통해 속도 동기화되기 때문에 상대적으로 최소의 크기를 갖게 된다. 후방 차축 조립체(40) 내부의 상대적으로 큰 회전 질량은 마찰 커플링(39)의 작동을 통해 가속된다.
다수의 차량 구동라인이 전술되었으나, 논의된 특정 구조는 예시적인 것일 뿐이라는 것을 이해해야 한다. 따라서, 명백하게 도시되지 않았으나 본 발명의 범주 내에 있는 구동 트레인을 구성하기 위해 도면에 도시된 구성요소들이 서로 다른 조합으로 배열될 수 있다는 것이 고려된다.

Claims (19)

  1. 제1 및 제2 세트의 휠에 토크를 전달하기 위한 차량 구동 트레인이며,
    제1 세트의 휠에 토크를 전달하도록 구성되고, 동기화 클러치를 포함하는 제1 구동라인과,
    제2 세트의 휠에 토크를 전달하도록 구성되고, 동력 연결해제 장치와 마찰 클러치를 포함하는 제2 구동라인과,
    동기화 클러치와 동력 연결해제 장치 사이의 동력 경로 내의 제2 구동라인 내부에 위치된 하이포이드 기어세트를 포함하고,
    마찰 클러치와 동력 연결해제 장치는 하이포이드 기어세트의 대향 측 상에 위치되고, 하이포이드 기어세트는 동기화 클러치와 동력 연결해제 장치가 연결해제된 비 토크 전달 모드에서 작동될 시 제1 구동라인, 제2 구동라인 또는 휠에 의해 구동되는 것으로부터 선택적으로 연결해제되는
    차량 구동 트레인.
  2. 제1항에 있어서,
    동기화 클러치는 동력 개시 유닛 내부에 위치되고, 제2 구동라인으로의 동력의 흐름을 연결해제하기 위한 축방향으로 이동가능한 슬리브를 포함하는
    차량 구동 트레인.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 구동라인은 동기화 클러치에 결합된 출력을 갖는 차동 기어세트를 포함하는
    차량 구동 트레인.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 구동라인은 동기화 클러치와 동력 연결해제 장치 사이의 동력 경로 내에 위치된 다른 하이포이드 기어세트를 포함하는
    차량 구동 트레인.
  5. 제4항에 있어서,
    동력 연결해제 장치는 제2 세트의 휠들 중 하나의 휠을 구동하도록 구성된 차축 샤프트의 분리된 부분들을 선택적으로 연결하는
    차량 구동 트레인.
  6. 제1항에 있어서,
    토크를 전달하되 먼저 동기화 클러치를 통해, 그 다음 마찰 클러치를 통해, 그리고 마지막으로 동력 연결해제 장치를 통해 전달함으로써 2륜 구동 모드에서 4륜 구동 모드로 절환가능한
    차량 구동 트레인.
  7. 제1항에 있어서,
    마찰 클러치에 작동력을 가하는 피스톤에 가압된 유체를 공급하는 펌프를 더 포함하는
    차량 구동 트레인.
  8. 제7항에 있어서,
    펌프는 마찰 클러치에 걸친 속도 차에 기초하여 구동되는
    차량 구동 트레인.
  9. 동력원으로부터 제1 및 제2 세트의 휠에 토크를 전달하기 위한 차량 구동 트레인이며,
    동력원으로부터 제1 세트의 휠에 토크를 전달하도록 구성되며, 차동장치와 동력 개시 유닛을 포함하는 제1 구동라인으로서, 동력 개시 유닛은 제1 하이포이드 기어세트 및 제1 하이포이드 기어세트와 차동장치 사이에 위치된 동기장치를 포함하여, 동력원으로부터 제1 하이포이드 기어세트로의 토크 전달을 선택적으로 전달하거나 중지하는, 제1 구동라인과,
    제1 하이포이드 기어세트로부터 토크를 받아 제2 세트의 휠에 토크를 전달하는 제2 구동라인으로서, 상기 제2 구동라인은 제2 세트의 휠로부터 제1 하이포이드 기어세트로의 토크 전달을 선택적으로 차단하는 동력 연결해제 장치를 포함하고, 또한, 제1 하이포이드 기어세트와 제2 구동라인에 관련된 제2 하이포이드 기어세트 사이의 토크 전달을 위한 마찰 클러치를 포함하는, 제2 구동라인을 포함하는
    차량 구동 트레인.
  10. 제9항에 있어서,
    동력 개시 유닛은 입력 샤프트 상에 회전가능하게 지지된 구동 기어를 포함하고, 동기장치는 클러치를 포함하고, 클러치는 입력 샤프트와 함께 회전되도록 고정된 제1 허브와, 구동 기어와 함께 회전되도록 고정된 제2 허브와, 제1 및 제2 허브들 중 하나 또는 모두를 결합하도록 축방향으로 병진이동가능한 슬리브를 갖는
    차량 구동 트레인.
  11. 제10항에 있어서,
    동력 개시 유닛은 피동 기어, 및 중간축과 함께 회전되도록 고정된 하이포이드 기어세트의 링 기어를 포함하고, 피동 기어는 구동 기어와 맞물림식으로 결합되는
    차량 구동 트레인.
  12. 제9항에 있어서,
    작동력을 마찰 클러치에 가하는 피스톤에 가압된 유체를 공급하는 펌프를 더 포함하는
    차량 구동 트레인.
  13. 제12항에 있어서,
    펌프는 마찰 클러치에 걸친 속도 차에 기초하여 구동되는
    차량 구동 트레인.
  14. 제9항에 있어서,
    제2 구동라인은 제2 하이포이드 기어세트, 차동장치 조립체, 후방 차축 샤프트 및 동력 연결해제 장치를 포함하는 후방 구동 차축을 포함하고, 차동장치 조립체는 한 쌍의 측부 기어와 맞물림식 결합된 한 쌍의 피니언 기어를 내장하는 캐리어를 포함하고, 동력 연결해제 장치는 후방 차축 샤프트들 중 하나의 부분들 사이에 정렬되게 위치되는
    차량 구동 트레인.
  15. 제9항에 있어서,
    토크를 전달하되 먼저 동기화 클러치를 통해, 그 다음 마찰 클러치를 통해, 그리고 마지막으로 동력 연결해제 장치를 통해 전달함으로써 2륜 구동 모드에서 4륜 구동 모드로 절환가능한
    차량 구동 트레인.
  16. 동력원으로부터 차량 구동 트레인 내의 제1 쌍 및 제2 쌍의 휠로 토크를 전달하기 위한 방법이며,
    제1 트랜스미션 장치를 통해 동력원으로부터 제1 쌍의 휠로 토크를 전달하는 단계와,
    제1 쌍의 휠과 제2 쌍의 휠을 상호연결하는 구동라인에 토크를 전달하도록 제1 동력 트랜스미션 장치 내부의 동기화 클러치를 작동하는 단계와,
    후속적으로 마찰 클러치를 작동하여 후방 구동 차축 내부의 기어세트의 회전을 기동시키기 위해 구동라인으로부터 후방 구동 차축으로 토크를 전달하는 단계와,
    일단 연결해제 장치에 의해 결합된 구성요소들 사이의 속도 동기화가 달성되면, 제2 쌍의 휠들 중 하나에 결합된 샤프트와 후방 구동 차축의 회전가능 부재를 구동식으로 상호연결하기 위해 연결해제 장치를 작동하는 단계를 포함하는
    토크 전달 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    마찰 클러치에 의해 상호연결된 구성요소들 사이의 속도 차에 기초하여 마찰 클러치를 작동하는 단계를 더 포함하는
    토크 전달 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    펌프를 구동하여 마찰 클러치 내부에 개재된 플레이트 상에 작용하는 피스톤에 가압된 유체를 제공하는 단계를 더 포함하는
    토크 전달 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    동기화 클러치는 제1 동력 트랜스미션 장치 내부에 위치된 차동장치로부터의 입력 토크와, 동기화 클러치와 마찰 클러치 사이의 구동라인 내부에 위치된 하이포이드 기어세트로의 출력 토크를 수용하는
    토크 전달 방법.
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