KR20140021667A - 동력 전달 유닛 - Google Patents

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KR20140021667A
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베른트 그라이쓰
오스틴 알. 거딩
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지케이엔 드라이브라인 뉴톤, 엘엘씨
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Abstract

동력 전달 유닛은 제 1 차량 구성요소로부터 입력 토크를 수용하도록 구성되는 제 1 샤프트, 제 1 샤프트로부터 토크를 선택적으로 수용하고 이 토크를 제 2 차량 구성요소에 전송하도록 구성되는 제 2 샤프트, 맞물림 메커니즘, 동력 전달 유닛의 적어도 일부를 에워싸도록 구성되는 하우징, 및 제 1 시일 및 제 2 시일을 갖는 시일 시스템을 포함한다. 맞물림 메커니즘은 제 1 모드 및 제 2 모드로 작동하도록 구성된다. 제 1 모드일 때, 맞물림 메커니즘은 제 2 샤프트를 제 1 샤프트에 선택적으로 커플링하고, 제 2 모드일 때, 제 2 샤프트는 제 1 샤프트로부터 커플링 해제된다. 제 1 시일은 하우징과 제 2 샤프트의 제 1 단부 사이에 배치되고, 제 2 시일은 하우징과 제 2 샤프트의 제 2 단부 사이에 배치된다.

Description

동력 전달 유닛 {POWER TRANSFER UNIT}
본 출원은 2011년 4월 18일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 제 61/476,693 호의 이익 및 우선권을 주장한다. 미국 가특허 출원 번호 제 61/476,693 호는 그 전체가 인용에 의해 본 출원에 포함된다.
본 출원은 일반적으로 자동차들의 구동 트레인들의 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 출원은 후방 휠들에 구동 토크를 선택적으로 제공하기 위해 구동 트레인 시스템에서의 사용을 위한 동력 전달 유닛에 관한 것이며, 동력 전달 유닛은 손실들을 감소시키고 내부의 윤활을 개선하는 개선된 시일링 시스템을 포함한다.
몇몇의 자동차들(더 일반적으로는 트럭들 및 스포츠 다목적 차량들(Sport Utility Vehicles))에서, 전환 가능한 4륜 구동을 제공하는 구동 트레인을 갖는 것이 알려져 왔다. 이러한 시스템들은 통상적으로, 변속기에 의해 구동되는 프롭샤프트(propshaft)로부터의 토크에 의해 연속적으로 구동되는 후방 휠들을 갖는다. 이러한 시스템들은, 사용자가 레버(예컨대, 시프터(shifter), 스위치)를 통하여 후방 휠들로부터 전방 휠들로 토크의 일부를 재분배하는 전달의 경우에 관여하도록 사용자 전환 가능한 4륜 구동을 갖는 경향이 있다. 이러한 시스템들은, 눈에 의해 생성되는 미끄러운 조건들 또는 오프 로드 타입 조건들과 같은, 낮은 마찰력 조건들 동안 작동하도록 주로 디자인된다.
다른 자동차들(더 일반적으로는, 세단들과 같은 승용차들)에서, 전륜 구동(AWD)을 제공하는 구동 트레인을 갖는 것이 알려져 왔다. 이러한 시스템들은 통상적으로 변속기로부터의 토크에 의해 구동되는 하나의 세트의 휠들(통상적으로 전방 휠들)을 가지며, 요구된다면, 토크는 클러치 시스템의 동작에 의해 다른 세트의 휠들(통상적으로 후방 휠들)에 재분배된다. 토크의 이러한 재분배는, 마찰력을 초과하는 토크에 의해 생성되는 전방 휠들의 미끄러짐을 나타내는, 후방 휠들의 각속도들과 미리 정해진 양만큼 상이한 각속도들을 전방 휠들이 갖는 것으로 판정될 때 차량에 의해 자동적으로 전달될 수 있다. 차량이 휠들 사이의 각속도들에서의 이러한 차이를 판정할 때, 클러치 메커니즘이 관여되며, 이 클러치 메커니즘은 동력 트레인을 통하여 발생되는 토크의 일부를 후방 휠들로 재분배하는 작동 동력 트레인 시스템에 구동 샤프트를 커플링한다. 이러한 시스템은 미끄러지는 휠들에 의해 구동되는 토크를, 마찰력을 다시 달성하기 위한 지점으로 감소시키고, 감소된 토크를 미끄러지지 않는 휠들로 재분배한다.
토크를 더 효율적으로(즉, 더 적은 동력 손실로) 재분배함으로써 운전자 선택 가능한 AWD 성능을 제공하는 구동 트레인 시스템을 갖는 것이 유리할 것이다. 종래의 AWD 시스템들보다 더 큰 신뢰도를 갖고 더 낮은 비용으로 제조될 수 있는 AWD 구동 트레인 시스템을 갖는 것이 또한 유리할 것이다.
일 실시예는 동력 전달 유닛에 관한 것이며 이 동력 전달 유닛은 제 1 차량 구성요소로부터 입력 토크를 수용하도록 구성되는 제 1 샤프트, 제 1 샤프트로부터 토크를 선택적으로 수용하고 이 토크를 제 2 차량 구성요소로 전송하도록 구성되는 제 2 샤프트, 맞물림 메커니즘, 동력 전달 유닛의 적어도 일부를 에워싸도록 구성되는 하우징, 및 제 1 시일 및 제 2 시일을 갖는 시일 시스템을 포함한다. 제 2 샤프트는 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함한다. 맞물림 메커니즘은 제 1 모드 및 제 2 모드로 작동하도록 구성된다. 제 1 모드일 때, 맞물림 메커니즘은 제 2 샤프트를 제 1 샤프트에 선택적으로 커플링하고, 제 2 모드일 때, 제 2 샤프트는 제 1 샤프트로부터 커플링 해제된다. 제 1 시일은 하우징과 제 2 샤프트의 제 1 단부 사이에 배치되고, 제 2 시일은 하우징과 제 2 샤프트의 제 2 단부 사이에 배치된다.
도 1 은 예시적인 실시예에 따른 구동 트레인 시스템의 평면 개략도이다.
도 2 는 도 1 의 구동 트레인 시스템과 같은, 구동 트레인 시스템 내의 사용을 위한 동력 전달 유닛의 예시적인 실시예의 단면 사시도이다.
도 3 은 2륜 구동 모드로 작동하도록 구성되는 차량에 대응하는, 입력 샤프트로부터 커플링 해제되는 분리 샤프트에 의해 구성되는 도 2 의 동력 전달 유닛의 평면도이다.
도 4 는 전륜 구동 모드로 작동하도록 구성되는 차량에 대응하는, 입력 샤프트에 커플링되는 분리 샤프트에 의해 구성되는 도 3 의 동력 전달 유닛의 평면도이다.
도 5 는 분리 샤프트와 하우징 사이에 제공되는 시일 조립체들을 나타내는 도 3 의 동력 전달 유닛의 상세도이다.
도 6 은 도 5 의 동력 전달 유닛의 내부(또는 인보드(inboard)) 시일 조립체의 상세도이다.
도 7 은 도 5 의 동력 전달 유닛의 외부(또는 아웃보드(outboard)) 시일 조립체의 상세도이다.
도 8 은 동력 전달 유닛에서의 사용을 위한 시일 조립체의 다른 예시적인 실시예의 일부의 사시도이다.
도 9 는 도 8 의 시일 조립체의 횡단면도이다.
도면들의 일반적인 참조에 의해, 구동 휠들의 전방 세트로부터 구동 휠들의 후방 세트로와 같은, 추진 동력을 전달하기 위한 차량들의 동력 트레인 또는 구동 트레인 시스템들에서의 사용을 위한 동력 전달 유닛들이 본원에 기재된다. 동력 전달 유닛들은 제 1 샤프트(예컨대, 입력 샤프트), 맞물림 메커니즘(예컨대, 클러치 메커니즘)에 의해 제 1 샤프트에 선택적으로 커플링되고 그로부터 커플링 해제되는 제 2 샤프트(예컨대, 분리 샤프트), 동력 전달 유닛의 적어도 일부를 에워싸는 하우징, 및 시일 시스템을 포함한다. 시일 시스템은 제 2 샤프트와 하우징 사이에 제공되거나 또는 배치되는 제 1 시일을 포함한다. 예컨대, 제 1 시일은 제 2 샤프트의 제 1 단부와 하우징의 제 1 연장부 사이에 제공될 수 있다. 시일 시스템은 또한 추가적인 시일들을 포함할 수 있다. 예컨대, 시일 시스템은 제 2 샤프트의 제 2 단부와 하우징의 제 2 연장부 사이에 배치되는 제 2 시일을 포함할 수 있으며, 제 1 및 제 2 시일들은 동력 전달 유닛의 체적부를 에워싸며, 그 체적부는 체적부 내측의 작업 요소들의 윤활을 위한, 기어 윤활유(gear lube)와 같은 제 1 유체를 포함할 수 있다.
도 1 은 자동차에서의 사용을 위해 구성되고 차량을 추진 또는 이동시키기 위한 추진 동력을 제공하는 동력 트레인 또는 구동 트레인 시스템(10)을 도시한다. 예시적인 실시예에 따르면, 구동 트레인 시스템(10)은 엔진(13), 변속기(15), 최종 구동 유닛(17), 전방 차동 조립체(19), 제 1(또는 전방 우측) 구동샤프트(21), 제 2(또는 전방 좌측) 구동샤프트(23), 제 3(또는 후방 우측) 구동샤프트(25), 제 4(또는 후방 좌측) 구동샤프트(27), 제 1(또는 전방 우측) 휠(22), 제 2(또는 전방 좌측) 휠(24), 제 3(또는 후방 우측) 휠(26), 제 4(또는 후방 좌측) 휠(28), 프롭샤프트(29), 동력 전달 유닛(30), 및 후방 구동 유닛(90)을 포함한다. 엔진(13)은 차량을 횡단하여 또는 길이방향 아래로 일렬로 장착될 수 있고, 요구에 따라 최종 구동 유닛(17)에 동력 및 토크를 전달하도록 구성되는 변속기(15)에 출력 동력 및 토크를 제공하도록 구성된다. 최종 구동 유닛(17)은 동력 및 토크를 전방 차동 조립체(19) 안으로 제공하도록 구성되고, 최종 구동 유닛(17)은 전방 차동 조립체(19)의 정합하고 메쉬형 기어 안으로 토크를 전달하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 베벨 기어, 하이포이드(hypoid) 기어, 또는 헬리컬 기어를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 구동샤프트(21, 23)들은 전방 차동 조립체(19)에 회전식으로 커플링되고, 이에 의해 구동 토크가 엔진(13)으로부터 변속기(15)를 통하여, 최종 구동 유닛(17)을 통하여, 그리고 전방 차동 조립체(19) 안으로 전달되는 것을 가능하게 하고, 따라서 제 1 및 제 2 구동샤프트(21, 23)들을 구동한다. 전방 차동 조립체(19)는 제 1 및 제 2 구동샤프트(21, 23)들이 차량 선회 또는 하나의 구동샤프트에 의한 마찰력의 손실을 수용하기 위해 상이한 각속도들에서 회전하는 것을 가능하게 하는 기어 트레인을 포함한다.
동력 전달 유닛(PTU; 30)은 전방 차동 조립체(19)의 구성요소(예컨대, 케이스, 캐리어, 사이드 기어)에 커플링될 수 있는 입력 샤프트(31), 및 기어 조립체를 통하여 입력 샤프트(31)를 프롭샤프트(29)에 선택적으로 (맞물림 해제 또는) 커플링 해제할 수 있는 제 1 클러치 메커니즘(50)을 포함한다. 동력 전달 유닛(30) 및 기어 조립체는 이하에 더 상세하게 논의된다. 예시적인 실시예에 따르면, 구동 트레인은 차량의 제 1 휠(22)을 회전시키기 위해 제 1 구동 샤프트(21)에 연결되는 중간 구동 샤프트(20)를 포함한다.
차량의 전자 제어 유닛(ECU) 또는 전자 제어 모듈(ECM)이, PTU(30)를 통하여 프롭샤프트(29)를 입력 샤프트(31)에 커플링하는 제 1 클러치 메커니즘(50)의 맞물림을 동작시킬 수 있다. 프롭샤프트(29)는, 후방 차동 조립체(92)를 포함하는 후방 구동 유닛(RDU; 90)에 커플링된다. 따라서, 프롭샤프트(29)를 통하여 전달되는 토크는 후방 차동 조립체(92) 안으로 전달될 수 있다. 후방 차동 조립체(92)는 제 3 및 제 4 구동샤프트(25, 27)들이 차량 선회 또는 하나의 구동샤프트에 의한 마찰력의 손실을 수용하기 위해 상이한 각속도들에서 회전하는 것을 가능하게 하는 기어 트레인을 포함한다. 차량의 ECU 는 또한 진공 시스템 또는 RDU(90) 내에 포함되는 하나 또는 그 초과의 제 2 클러치 메커니즘(94)이 실질적으로 동시적으로 맞물리는 것을 야기하는 다른 동작 시스템(예컨대 유압 시스템, 전자 시스템)을 또한 동작시키고, 이는 후방 차동 조립체(92)로부터 제 3 및 제 4 구동샤프트(25, 27)들 양쪽으로 토크를 전달한다. 진공 또는 동작 시스템은 제 1 클러치 메커니즘(50)의 동작 다음에 그리고 구동 트레인 시스템(10)이 임의의 속도에 이르게 된 후에 활성화 또는 맞물릴 수 있거나, 클러치 메커니즘(50)의 동작에 앞서 활성화될 수 있다.
도 2 내지 도 5 는 도 1 의 구동 트레인 시스템(10)과 같은, 구동 트레인 시스템에서의 사용을 위한 PTU(30)의 예시적인 실시예를 도시한다. PTU(30)는 입력 샤프트(31), 분리 샤프트(36), 하나 이상의 시일 조립체(70), 및 PTU(30)의 적어도 일부를 에워싸도록 구성되는 하우징(40)을 포함한다. 입력 샤프트(31)는 회전 축선(34)을 중심으로 입력 샤프트(31)를 회전시키기 위해, 전방 차동 조립체(19)의 구성요소(예컨대, 케이스, 캐리어, 사이드 기어)로부터와 같은, 입력 토크를 수용하도록 구성된다. 예시적인 실시예에 따르면, 입력 샤프트(31)는 차동 조립체로부터 토크를 수용하기 위해 전방 차동 조립체(19)의 케이스에 커플링되는 중공 튜브 부재이다. 입력 샤프트(31)는 강, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 차량의 수명 동안 요구되는 토크를 전송하기에 충분히 강한 임의의 다른 적절한 재료로부터 만들어질 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 입력 샤프트(31)는 차량의 길이(또는 이동)방향에 횡단인 방향으로 연장하도록 구성되며, 제 1 단부(32) 및 제 2 단부(33)를 포함한다. 제 1 단부(32)는 전방 차동 조립체(19)에 커플링될 수 있어서, 전방 차동 조립체(19)를 통하여 전송되는 토크는 실질적으로 동일한 토크와 빈도수로 대응하는 회전 방향으로 입력 샤프트(31)를 구동할 수 있다. 제 2 단부(33)는 예컨대 활성화 또는 맞물림 메커니즘(예컨대, 제 1 클러치 메커니즘(50))을 통하여 분리 샤프트(36)로, 수용되는 토크를 출력 또는 전달하도록 구성될 수 있다.
분리 샤프트(36)는 토크를 전달하기 위해 회전 축선(34)을 중심으로 선택적으로 회전하도록 구성된다. 예시적인 실시예에 따르면, 분리 샤프트(36)는 입력 샤프트(31)로부터 분리 샤프트(36)에 토크를 전달하기 위해 활성화 메커니즘(예컨대, 제 1 클러치 메커니즘(50)을 통하여 입력 샤프트(31)에 선택적으로 커플링되도록 구성된다. 커플링될 때, 입력 샤프트(31) 및 분리 샤프트(36)는 실질적으로 동일한 토크 및 빈도수로 회전한다. 분리 샤프트(36)는 또한 입력 샤프트(31)로부터 선택적으로 커플링 해제될 수 있고, 이에 의해 입력 샤프트(31)로부터 분리 샤프트(36)로 토크가 전달되지 않는다. 커플링 해제될 때, 입력 샤프트(31) 및 분리 샤프트(36)는 상이한 빈도수들 및 토크들로 회전할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 분리 샤프트(36)는 제 1 단부(37), 제 2 단부(38) 그리고 토크를 전달하기 위해 제 1 및 제 2 단부(37, 38)들 사이에 제공되는 기어(39)를 포함하도록 구성된다. 다른 실시예들에 따르면, 기어는 제 1 단부 상에, 제 2 단부 상에, 또는 분리 샤프트(36)의 길이를 따른 임의의 장소에 제공될 수 있다. 제 1 및 제 2 단부(37, 38)들은 유사한 또는 유사하지 않은 직경들을 갖는 중공 튜브들로서 구성될 수 있다. 예컨대, 분리 샤프트(36)는 유사한 내경들 및 유사하지 않은 외경들을 갖는 제 1 및 제 2 단부(37, 38)들을 가지고 구성될 수 있다. 기어(39)는 스퍼 기어, 헬리컬 기어, 베벨 기어, 또는 운동(예컨대, 원형 운동)을 통하여 토크를 전달하는 임의의 적절한 형상의 기어로서 구성될 수 있다. 도 4 및 도 5 에 나타낸 것과 같이, 분리 샤프트(36)는 일반적으로 매끄러운 내부 표면 및 외부 표면으로부터 연장하는 기어(39)를 갖는 불규칙한 외부 표면을 갖는 중공 튜브를 포함한다. 중공 관형 분리 샤프트(36)는 입력 샤프트(31)를 수용하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 입력 샤프트(31)는 분리 샤프트(36)를 통과할 수 있으며 분리 샤프트(36)의 제 1 단부(37) 및/또는 제 2 단부(38)를 넘어서 연장할 수 있다. 분리 샤프트(36)는 강, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 차량의 수명 동안 요구되는 토크를 전송하기에 충분히 강한 임의의 다른 적절한 재료로부터 만들어질 수 있다.
PTU(30)는 내부의 구성요소들 사이의 상대 회전을 가능하게 하기 위해 그리고 분리 샤프트(36)에 대한 입력 샤프트(31)의 회전과 같은, 내부의 구성요소들의 회전에 의해 발생되는 마찰을 감소시키는 것과 같은 것에 의해, 효율을 개선하기 위해 베어링들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 베어링들(또는 니들 베어링들 또는 부싱들 또는 저널들)(41)은 분리 샤프트(36)에 대한 입력 샤프트(31)의 회전을 가능하게 하기 위해 분리 샤프트(36)와 입력 샤프트(31) 사이에 제공될 수 있다. 예컨대, PTU(30)는 분리 샤프트(36)의 제 2 단부(38)와 입력 샤프트(31)의 제 1 단부(32) 사이에 제공되는 제 1 니들 베어링(41)을 포함할 수 있고, 분리 샤프트(36)의 제 1 단부(37)와 입력 샤프트(31)의 제 2 단부(33) 사이에 제공되는 제 2 니들 베어링(41)을 포함할 수 있고, 베어링(41)들은 분리 샤프트(36)에 대한 입력 샤프트(31)의 동심이고 효율적인 회전을 가능하게 한다. 다시 말하면, 입력 샤프트(31)는 분리 샤프트(36)의 제 2 단부(38)의 내측 표면과 입력 샤프트(31)의 외측 표면 사이에 제공되는 제 1 니들 베어링(41) 그리고 분리 샤프트(36)의 제 1 단부(37)의 내측 표면과 입력 샤프트(31)의 외측 표면 사이에 제공되는 제 2 니들 베어링(41)을 갖는 중공 분리 샤프트(36)를 통과할 수 있다. PTU(30)는 추가 베어링들을 포함할 수 있다. 예컨대, PTU(30)는 하우징(40) 및/또는 입력 샤프트(31)에 대한 분리 샤프트(36)의 동심의 및 효율적인 회전을 가능하게 하기 위해 하우징(40)과 분리 샤프트(36) 사이에 제공되는 베어링(42)들을 포함할 수 있다.
PTU(30)는 활성화될 때 분리 샤프트(36)를 입력 샤프트(31)에 커플링할 수 있고 비활성화될 때 입력 샤프트(31)로부터 분리 샤프트(36)를 커플링 해제할 수 있는 클러치 메커니즘(50)을 또한 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 클러치 메커니즘(50)은 맞물림 기어(51) 및 허브(55)를 포함한다. 제 1 클러치 메커니즘(50)의 허브(55)의 내부 표면은, 입력 샤프트(31)의 제 2 단부(33)의 외측 표면과 같은, 입력 샤프트(31)의 외측 표면에 고정적으로 연결될 수 있고, 허브(55)는 실질적으로 동일한 토크 및 빈도수를 갖는 입력 샤프트(31)와 회전 축선(34)을 중심으로 회전한다. 맞물림 기어(51)는 허브(55)에 미끄러질 수 있게 커플링될 수 있고, 맞물림 기어(51)는 허브(55)와 동일한 토크 및 빈도수로 회전 축선(34)을 중심으로 회전할 수 있으나, 맞물림 기어(51)는, 액추에이터와 같은 것에 의해 활성화 또는 구동될 때, 허브(55)에 대하여 회전 축선(34)을 따르는 방향으로 미끄러지도록 구성된다. 맞물림 기어(51)의 내부 표면은 제 1 클러치 메커니즘(50)을 통하여 입력 샤프트(31)로부터 분리 샤프트(36)로 토크를 전달하기 위하여 분리 샤프트(36)를 맞물리게 하기 위한 기어 치형부 또는 기어 부재(56)를 포함할 수 있다. 기어 부재(56)는 분리 샤프트(36)와는 별개로 형성될 수 있어서 그 후 분리 샤프트(36)에 연결되거나, 분리 샤프트(36)의 제 1 단부(37)와 같은 것을 갖는, 분리 샤프트(36)를 가지고 일체로 형성될 수 있다.
PTU(30) 및/또는 클러치 메커니즘(50)은 동기화기(53)를 포함할 수 있고, 이는, 즉 맞물림 기어(51)의 기어 치형부의 맞물림에 앞서 기어 부재(56)를 맞물리게 하도록 구성되는 하나 이상의 마찰 링 또는 콘을 포함할 수 있다. 동기화기(53)는, 상이한 빈도수들 및 토크들로 회전하는 2 개의 기어들의 치형부가 서로 맞물릴 때 초래되는, 맞물림 시의 치형부 사이의 충돌을 방지하기 위해 맞물림 기어(51)와 기어 부재(56) 사이의 치형부의 맞물림에 앞서 맞물림 기어(51) 및 기어 부재(56)가 실질적으로 동일한 토크 및 빈도수로 회전하는 것을 가능하게 한다. 동기화기(53)는 입력 샤프트(31)에 대한 분리 샤프트(36)의 선택적인 커플링 동안 제 1 클러치 메커니즘(50) 및 분리 샤프트(36) 및/또는 기어 부재(56) 상의 마모 및 손상을 감소시킴으로써 PTU(30)의 개선된 내구성을 제공한다. 예시적인 실시예에 따르면, 동기화기(53)는 동기화기(53)의 효율을 개선하고 부하를 관리하기 위해 감소된 직경을 가능하게 하기 위해 양쪽의 측들 상에 마찰 재료(통상적으로 카본계 재료)를 갖는 이중 콘을 포함한다. 다른 실시예들에 따르면, 동기화기(53)는 마모를 감소함으로써 내구성을 개선하기 위해 단일 콘, 삼중 콘, 또는 다른 구성을 포함할 수 있다.
PTU(30)는 출력 토크를 PTU(30)로부터, 예컨대 차량의 프롭샤프트(29) 또는 후방 구동 유닛(90)에 전달하도록 구성되는 출력 샤프트(43)를 또한 포함한다. 출력 샤프트(43)는 토크를 수용하도록 구성되는 피니언(44) 및 토크를 전송하기 위한 샤프트(45)를 포함할 수 있다. 피니언(44) 및 샤프트(45)는 별개로 형성되고 그 후 하나의 부재로서 작동하도록 함께 연결될 수 있거나, 하나의 부재로서 일체로 형성될 수 있다. 출력 샤프트(43)는 강, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 차량의 수명 동안 요구되는 토크를 전송하기에 충분히 강한 임의의 다른 적절한 재료로부터 만들어질 수 있다. 피니언(44)은 베벨 기어, 즉 샤프트(45)의 일 단부로부터 연장하도록 구성되는 기어일 수 있다. 피니언(44)의 기어는 토크를 수용하기 위해 분리 샤프트(36) 또는 링 기어와 같은 다른 기어와 기어 메쉬를 통하여 회전 가능하게 커플링될 수 있다. 샤프트(45)는 차량의 길이방향으로 연장할 수 있고 입력 샤프트에 횡단인 방향으로 토크를 전달하도록 구성될 수 있다. 샤프트(45)는 프롭샤프트에 수용된 토크를 전송하기 위해 프롭샤프트(29)에 커플링될 수 있다. 출력 샤프트(43)는 PTU(30)의 하우징(40) 내에 제공될 수 있거나, 하우징(40)과는 별개의 구조물 내에 제공될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, PTU(30)는 분리 샤프트(36)로부터 토크를 수용하고 이 토크를 출력 샤프트(43)에 또는 직접적으로 프롭샤프트(29)에 전달하도록 구성되는 제 2 샤프트 조립체(60)를 또한 포함한다. 제 2 샤프트 조립체(60)는 제 2 샤프트(61) 및 제 2 링 기어(63)를 포함할 수 있고, 제 2 샤프트(61)는 입력 샤프트(31)로부터 평행하게 및 임의의 거리로 오프셋 되어 제공된다. 제 2 샤프트(61)는 제 2 회전 축선을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있고, 이 제 2 회전 축선은 입력 샤프트(31)의 회전 축선(34)에 평행할 수 있다. 제 2 샤프트(61)는 스퍼 기어, 헬리컬 기어, 또는 운동(예컨대, 회전 운동)을 통하여 토크를 전달하는 임의의 적절한 기어로서 구성될 수 있는 기어(62)를 포함할 수 있다. 기어(62)의 치형부는 분리 샤프트(36)로부터 토크를 수용하기 위해 기어 메쉬를 통하여 분리 샤프트(36)의 기어(39)의 치형부와 맞물릴 수 있다. 제 2 링 기어(63)는 제 2 샤프트(61)와는 별개로 형성되고 그 후 이에 연결될 수 있거나, 하나의 부재로서 제 2 샤프트(61)와 일체로 형성될 수 있다. 제 2 링 기어(63)는 베벨 기어(또는 스퍼, 헬리컬, 또는 임의의 적절한 기어)일 수 있고 제 2 샤프트(61)로부터의 토크를, 예컨대 출력 샤프트(43)의 피니언(44)에 전달하도록 구성된다. 제 2 샤프트 조립체(60)는 PTU(30)의 하우징(40) 내에 제공될 수 있거나 하우징(40)과는 별개의 구조물 내에 제공될 수 있다. 제 2 샤프트(61)는 제 2 샤프트(61)가 하우징(40)에 대한 제 2 회전 축선을 중심으로 회전하는 것을 가능하게 하기 위해 하나 또는 그 초과의 베어링들에 의해서 하우징(또는 구조물)에 회전 가능하게 커플링될 수 있다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 토크는 분리 샤프트(36)로부터 직접적으로 출력 샤프트(43)에 전달된다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 토크는 분리 샤프트(36)로부터, 차량의 프롭샤프트(29)와 같은, PTU(30) 외부의 구성요소에 직접적으로 전달된다.
통상적으로, 변속기 및/또는 차동부는, 동점도(kinematic viscosity)와 같은 상이한 특성들을 가질 필요로 인하여, PTU 의 윤활 유체와 상이한 윤활 유체를 사용한다. 예컨대, 변속기 및/또는 차동부는 내부 구성요소들을 윤활하기 위해 자동 변속기 유체(automatic transmission fluid; ATF)를 사용할 수 있는 반면, PTU 는 종래의 기어 윤활유를 사용할 수 있다. 종래적으로, 시일들은 유체가 시일을 넘어 지나가는 것을 방지하는데 사용되어왔다. 따라서, 시일이 유체들의 혼합 또는 상호 오염을 방지하기 위해 PTU 내에 제공될 수 있다. 예컨대, 시일은 변속기 유체가 PTU 안으로 들어가는 것을 방지하기 위해 및/또는 기어 윤활유가 PTU 를 빠져나가서 변속기 안으로 들어가는 것을 방지하기 위해 PTU 내에 제공될 수 있다.
도 5 에 나타낸 예시적인 실시예에 따르면, PTU(30)는 유체(예컨대, ATF, 기어 윤활유 등)가 시일 조립체(70)를 넘어서 지나가는 것을 방지하기 위해 하우징(40)과 분리 샤프트(36) 사이에 제공되는 2 개의 시일 조립체(70a, 70b)들을 포함한다. 제 1 또는 내부 시일 조립체(70a)는 분리 샤프트(36)의 제 2 단부(38)와 하우징(40) 사이에 제공된다. 하우징(40)은 내부 시일 조립체(70a)와 접하고 이를 지지하도록 구성되는 연장부를 포함할 수 있다. 내부 시일 조립체(70a)는 ATF(또는 다른 윤활제 또는 유체)의 흐름이 변속기 또는 차동부로부터 PTU(30) 안으로 들어가는 것을 방지할 수 있고, 또한 기어 윤활유 또는 다른 윤활제 또는 유체의 흐름이 PTU(30)로부터 변속기 또는 차동부 안으로 들어가는 것을 방지할 수 있다. 제 2 또는 외부 시일 조립체(70b)가 클러치 메커니즘(50)에 인접한 분리 샤프트(36)의 제 1 단부(37)와 하우징(40) 사이에 제공된다. 하우징(40)은 외부 시일 조립체(70b)와 접하고 이를 지지하도록 구성되는 제 2 연장부를 더 포함한다. 외부 시일 조립체(70b)는 기어 윤활유 또는 다른 유체의 흐름이 시일을 넘어서 그리고 PTU(30) 밖으로 지나가는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 외부 시일 조립체(70b)는 기어 윤활유가 PTU(30)를 빠져나가고 클러치 메커니즘(50)에 잠입하는 것을 방지할 수 있으며, 이러한 클러치 메커니즘으로의 잠입은 마찰 클러치와 같은 클러치 메커니즘의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 클러치 메커니즘은 유체 압력의 변경들에 의해 활성화 및 비활성화되도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 외부 시일 조립체(70b)는 클러치 메커니즘과 PTU 사이의 유체의 혼합을 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7 은 각각의 시일 조립체(70a, 70b)의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 6 은 하우징(40)과 분리 샤프트(36)의 제 2 단부(38) 사이에 제공되는 내부 시일 조립체(70a)를 도시한다. 도 7 은 하우징(40)과 분리 샤프트(36)의 제 1 단부(37) 사이에 제공되는 시일 조립체(70b)를 도시한다. 각각의 시일 조립체(70a, 70b)는 립 부재(71), 지지 부재(72) 및 편향 부재(73)를 포함할 수 있다.
각각의 시일 조립체(70)의 립 부재(71)는, 시일 조립체(70) 및/또는 립 부재(71)에 대하여 운동중에 있을 수 있는 분리 샤프트(36)와 같은, 제 1 장치에 시일링을 제공할 수 있다. 립 부재(71)는 차량의 수명에 걸친 작동 동안 시일 조립체(70)가 받는 온도들, 화학 작용들, 및 응력들을 견딜 수 있는 임의의 적절한 재료로부터 만들어질 수 있다. 예들로서, 립 부재(71)는 엘라스토머(예컨대, FKM) 또는 엘라스토머릭 재료, 고급 복합 재료, 또는 폴리머 또는 고급 폴리머 매트릭스 복합물로 만들어질 수 있다. 다른 예로서, 립 부재(71)는 종래의 엘라스토머들과 비교할 때 비교적 높은 열 및 화학 내성을 갖기 위해 비닐리덴 플로오라이드(VDF)를 포함하는 플루오로엘라스토머로 만들어질 수 있다. 립 부재(71)는 시일 조립체(70)와, 하우징(40) 및 분리 샤프트(36)와 같은 접하는 구성요소들 사이에 형성되는 시일을 개선하기 위해 탄성적일 수 있다. 예컨대, 탄성적으로 됨으로써, 립 부재(71)는 비교적 불침투성 시일을 형성하기 위해 분리 샤프트(36)와 접촉하도록 이동(변위 또는 구부러짐)될 수 있다. 립 부재(71)는, 립 부재(71)와 분리 샤프트(36) 사이의 접촉 후에, 편향 부재(73)가 효과적인 불침투성 시일을 유지하기 위해 립 부재(71) 상에 유지력을 계속해서 가하도록 편향 부재(73)에 의해 이동될 수 있다.
각각의 시일 조립체의 지지 부재(72)는, 하우징(40)과 같은 제 2 장치에 연결되고/되거나 시일링을 제공할 수 있다. 예컨대, 지지 부재(72)는 하우징(40)과 시일 조립체(70) 사이에 시일을 형성하기 위해 하우징(40)의 연장부에 커플링되거나 이 연장부에 접할 수 있다. 지지 부재(72)는 립 부재(71)에 대하여 구조적 지지를 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 립 부재(71)는 지지 부재(72)에 커플링(및/또는 유지)되는 제 1 부분을 포함할 수 있다. 지지 부재(72)는 강, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 차량의 수명에 걸친 작동 동안 시일 조립체(70)가 받는 온도들, 화학 작용들, 및 응력들을 견딜 수 있는 임의의 적절한 재료로부터 만들어질 수 있다.
각각의 시일 조립체(70)의 편향 부재(73)는 시일 조립체(70)에 의해 형성되는 시일을 개선하기 위해 립 부재(71)의 적어도 일부가 지지 부재(72)의 적어도 일부로부터 편향되도록 스프링력과 같은 힘을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 편향 부재(73)는 지지 부재(72)에 커플링되고/되거나 이 지지 부재에 의해 유지되는 립 부재(71)의 제 2 부분에 대하여 립 부재(71)의 제 2 부분을 편향시키도록 구성될 수 있다. .
예시적인 실시예에 따르면, 각각의 시일 조립체(70)는 제 1 립 부재(71a), 제2 립 부재(71b), 제 1 지지 부재(72a), 제 2 지지 부재(72b), 제 1 편향 부재(73a), 및 제 2 편향 부재(73b)를 포함한다. 제 2 지지 부재(72b)는 하우징(40)의 일부에 접할 수 있어서, 이에 대한 시일을 형성하고, 제 2 립 부재(71b)를 지지하며, 이는 하우징에 커플링될 수 있다. 제 1 지지 부재(72a)는 제 2 지지 부재(72b)에 연결될 수 있고, 제 1 립 부재(71a)를 지지할 수 있으며, 이는 제 1 지지 부재에 커플링될 수 있다. 제 1 및 제 2 립 부재(71a, 71b)들은 분리 샤프트(36)의 제 2 단부(38)에 접하도록 구성되는 접촉 표면(74a, 74b)들을 포함할 수 있고, 이는 립 부재들에 대한 시일을 형성한다. 각각의 립 부재(71)의 각각의 접촉 표면은 립 부재(71)가 연결되고 지지 부재(72)에 의해 지지되는 위치로부터 오프셋 되는 각각의 립 부재(71)의 일부 상에 제공될 수 있다. 이러한 구성은 PTU(30) 내의 압력이 증가할 때, 인접한 분리 샤프트(36)와의 맞물림 방향으로 립 부재(71) 상에 가해지는 시일링 힘이 시일에 걸친 유체의 전달을 방지하기 위해 적합한 시일 강도를 유지하기 위해 증가하는 것을 보장할 수 있다. 다시 말하면, 시일 조립체(70)의 불침투성은 동력 전달 유닛(30)의 내부 압력의 대응하는 증가에 의해 증가하도록 구성된다.
편향 부재(73a, 73b)는 또한 적합한 시일링을 보장하기 위해 접촉 표면(74a, 74b)을 갖는 각각의 립 부재(71a, 71b)의 일부에 인접하여 구성될 수 있다. 예컨대, 립 부재(71a)는 내부에 편향 부재(73a)를 수용하도록 구성되는 리세스를 포함할 수 있고, 리세스는 접촉 표면(74a)에 인접하여 위치된다. 따라서, 편향 부재(73a)로부터의 힘은 리세스로부터, 예컨대 그 사이의 시일을 개선하기 위해 분리 샤프트(36)와 접촉하는 접촉 표면(74a)으로 배향될 수 있다. 따라서, 제 1 립 부재(71a)의 제 1 접촉 표면(74a)은 제 1 편향 부재(73a)에 의해 분리 샤프트(36)와의 맞물림으로 편향될 수 있다. 제 2 립 부재(71b)는 제 1 립 부재(71a)와 유사하게 구성될 수 있다. 예컨대, 제 2 립 부재(71b)의 제 2 접촉 표면(74b)은 제 2 편향 부재(73b)에 의해 분리 샤프트(36)와의 맞물림으로 편향될 수 있다.
각각의 시일 조립체(70)는 게이트 또는 윕 홀(75)을 더 포함할 수 있으며, 이는 립 부재(71a, 71b)들 사이에 제공될 수 있고 하우징(40) 내의 틈(도시되지 않음)과 정렬될 수 있다. 립 부재(71)가 누출되고 유체가 시일을 형성하는 접촉 표면(74)을 넘어서 지나가는 경우에, 게이트(75)는 유체를 하우징 내의 틈을 통하여 하우징 외측으로 전달한다. 차량의 하우징 아래의 지면 상에서와 같은, 유체의 존재는 시일 조립체(70)가 적합하게 시일링되지 않은 것을 차량의 작동자에게 경고할 수 있다. 게이트(75)는 하나의 시일이 누출된다면, 그 후 유체가 시일 시스템(70) 및/또는 PTU(30)를 빠져나가는 것을 보장함으로써, ATF 와 기어 윤활유의 상호 혼합과 같은, 유체들의 상호 혼합을 방지할 수 있다.
도 8 및 도 9 는 PTU(30)와 같은, PTU 에서의 사용을 위한 시일 조립체(170)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 시일 조립체(170)는, 다른 예시적인 실시예에 따르면 시일 조립체(70)들로서 사용하기 위해 PTU(30)의 각각의 내부 및 외부 위치들에 제공되는 것이 의도된다. 각각의 시일 조립체(170)는 립 부재(171), 립 부재(171)를 지지하기 위한 지지 부재(172), 및 립 부재(171)의 단부들을 지지 부재(172)로부터 멀어지고 정합 분리 샤프트(36)와 접촉하도록 편향하기 위해 스프링력들을 제공하기 위한 2 개의 편향 부재(173)들을 포함한다. 립 부재(171)는 2 개의 단부들 또는 단부 부분들을 가지며, 각각의 단부는 지지 부재(172)에 의해 지지되도록 구성되는 중앙 부분으로부터 연장한다. 립 부재(171)의 각각의 단부는 분리 샤프트(36)와 같은, PTU(30)의 구성요소 또는 장치에 접하고 시일링하도록 구성되는 접촉 표면(174a, 174b)을 또한 포함한다. 도 6 내지 도 9 에 나타낸 예시적인 실시예들은 제한들을 의미하지 않는 것에 주목해야 한다. 이러한 실시예들이 이중 시일을 제공하도록 구성된 시일 조립체(70)들을 도시하더라도, 단일 시일 또는 복수의 시일들을 제공하도록 구성되는 시일 조립체들이 마찬가지로 사용될 수 있고, 시일 조립체들의 구성은 본원에 기재된 것들로부터 변할 수 있다.
본원에 기재된 것과 같은, PTU(30)들은, 입력 샤프트(31)와 하우징(40) 사이에 제공되는 것에 대향하는 것과 같은, 분리 샤프트(36)와 하우징(40) 사이에 제공되는 시일 조립체들을 갖도록 구성된다. 시일 조립체들을 하우징과 분리 샤프트 사이에 위치시키는 것은 몇몇 이점들을 갖는다.
분리 샤프트(36)와 하우징(40) 사이에 제공되는 시일 조립체(70, 170)들의 이러한 구성의 하나의 이점은 PTU(30)를 통한 에너지 손실을 감소시킨다는 것이며, 이는 차량의 구동 트레인 시스템의 효율의 증가와 상호 관련된다. PTU(30)들의 시일 조립체(70, 170)들은 이동 구성요소(예컨대, 입력 샤프트(31), 분리 샤프트(36))와 비이동 구성요소(예컨대, 하우징(40)) 사이에 제공된다. 이동 구성요소가 운동중일 때, 시일 조립체(70, 170)는 이동 구성요소와 동적 접촉 또는 시일링을 받고, 이는 에너지 손실을 초래하고 차량의 구동 트레인과 PTU 의 효율의 감소를 초래하는 마찰, 열 등을 발생한다. 따라서, PTU 의 시일 조립체가 동적 접촉하는 시간의 양이 감소될 수 있다면, 에너지 손실은 감소될 수 있고 효율을 증가될 수 있다. PTU(30)의 입력 샤프트(31)는 차량이 운동중일 때에 항상 운동중인데, 차량의 전방 차동 조립체(19)에 의해 차량이 구동되기 때문이다. 따라서, 시일 조립체(70, 170)가 입력 샤프트(31)와 하우징(40) 사이에 구성된다면, PTU(30) 는 차량이 운동중일 때에 항상 시일 조립체(70, 170)의 동적 접촉으로 인한 에너지 손실을 겪는다. 따라서, 이러한 구성 하에서 차량 구동 트레인 및 PTU(30)는 차량이 이륜 구동 모드 및 전륜 구동 모드 양쪽에서 작동할 때 동적 시일 손실을 통한 에너지 감소를 겪는다.
본원에 기재된 것과 같은, 하우징(40)과 분리 샤프트(36) 사이에 제공되는 시일 조립체(70, 170)들은 PTU(30)가 차량의 프롭샤프트 또는 후방 휠들에 토크 및 동력을 전달할 때에만(즉, 차량이 전륜 구동 모드로 작동할 때) 동적 접촉 상태에 있다. 따라서, 본원에 기재된 것과 같이 구성되는 PTU(30)를 갖는 차량은 시일 조립체들로부터 에너지의 감소 없이 2륜 구동 모드로 작동하는데, 이는 시일 조립체들이 동적 작동하지 않기 때문이다. 전륜 구동 모드의 작동을 제공하기 위해 PTU(30)들을 갖는 차량들이 통상적으로 이들의 주된 시간을 이륜 구동 모드의 작동에서 작동하기 때문에 결과적인 효율의 증가는 현저한데, 이는 차량들은 통상적으로 좋지 못한 날씨 동안에서와 같이, 하나 또는 양쪽 전방 휠들이 미끄러질 때에만 후방 휠들에 토크를 전달하기 위해 PTU(30)와 맞물리기 때문이다.
시일 조립체(70, 170)들의 이러한 구성의 다른 이점은 특별한 방법의 사용 없이 또는 추가 구성요소들에 대한 필요 없이 니들 베어링(41)들(도 5 에 나타낸 것과 같은)의 윤활을 가능하게 한다는 것이며, 이는 비용을 감소시키고 PTU(30)의 지속성을 증가시킨다. 니들 베어링(41)들은 샤프트들 사이의 동심도를 유지하고 PTU(30)가 입력 샤프트(31)로부터 커플링 해제된 분리 샤프트(36)에 의해 작동할 때 분리 샤프트(36)에 대한 입력 샤프트(31)의 효율적인 회전을 가능하게 하기 위해 분리 샤프트(36)와 입력 샤프트(31) 사이에 제공될 수 있다. 시일 조립체가 입력 샤프트(31)와 하우징(40) 사이에 제공될 때, 시일은 윤활 유체(예컨대, ATF)가 니들 베어링(41)들을 윤활하기 위해 시일을 넘어 지나가는 것을 방지한다. 하지만, 하우징(40)과 분리 샤프트(36) 사이에 제공되는, 본원에 기재된 것과 같은 시일 조립체(70, 170)들은 윤활 유체가 분리 샤프트(36)와 입력 샤프트(31) 사이의 간극에 의해 형성되는 갭에 들어가는 것을 허락하여 차량의 수명 동안 니들 베어링들의 적절한 윤활을 유지한다. 예컨대, 유체 입장 갭은 입력 샤프트(31)와 분리 샤프트(36)의 제 2 단부(38)의 에지 사이의 간극에 의해 형성될 수 있다. 유체 입장 갭에 들어갈 때, 윤활 유체는 PTU(30)에 있는 모든 니들 베어링들을 윤활하기 위해 입력 샤프트(31)의 외경과 분리 샤프트(36)의 내경 사이의 간극에 의해 형성되는 방사상의 갭 내의 샤프트들의 길이를 따라 흐를 수 있는데, 이는 PTU(30)가 입력 샤프트(31)와 분리 샤프트(36) 사이에 복수의 니들 베어링들을 포함할 수 있기 때문이다. 니들 베어링(41)들의 적절한 윤활은 PTU(30)의 작동 수명의 지속성을 개선하고, 뿐만 아니라 발생되는 마찰 및 동적 에너지 손실을 감소시켜서, 차량의 구동 트레인 및 PTU(30)의 효율을 더 개선한다.
시일 조립체(70, 170)들의 이러한 구성의 다른 이점은, 제 1 클러치 메커니즘(50)에 제공되는 동기화기(53)와 같은 동기화기들이 기어 윤활유에 의해 윤활될 때보다 ATF 에 의해 윤활될 때 더 양호하게 수행된다는 것이다. 예컨대, 입력 샤프트(31)와 하우징(40) 사이에 제공되는 것에 대향하는, 분리 샤프트(36)와 하우징(40) 사이에 제공되는 외부 시일(70b)은 PTU(30)를 윤활하고 기어 윤활유가 제 1 클러치 메커니즘(50)의 동기화기(53)와 같은, 동기화기(53)들을 윤활하는데 사용될 수 있는 ATF 를 오염시키거나 또는 뒤섞이는 것을 방지하기 위해 PTU(30) 내에 기어 윤활유를 유지할 수 있다. 시일 조립체(70, 170)는 또한 ATF 를 유지할 수 있고, 내부에 제공되는 기어 윤활유와 뒤섞이기 위한 PTU(30) 안으로의 그의 흐름을 방지한다.
본원에 이용된, 용어들 "대략", "약", "실질적으로" 및 유사한 용어들은 본 명세서의 주제와 관련된 당업계의 숙련자들에 의한 일반적이고 용납되는 용도와 조화된 넓은 의미를 갖는 것이 의도된다. 이러한 용어들은 설명되고 청구된 특정한 특징들의 설명이 이들의 특징들의 범주를 제공된 정밀한 수치적 범위들로 한정하지 않는 것이 의도된다는 것이 본 명세서를 검토하는 당업계의 숙련자들에 의해 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 용어들은 설명되고 청구된 주제의 가공적이거나 또는 중요치 않은 수정들 또는 변경들이 첨부된 청구항들에서 인용된 것과 같은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 여겨지는 것으로서 해석되어야 한다.
다양한 실시예들을 설명하기 위해 본원에 사용된 것과 같은 용어 "예시적인"은 이러한 실시예들은 가능한 실시예들의 가능한 예들, 대표들, 및/또는 도시들을 나타내는 것이 의도되는(그리고 이러한 용어는 이러한 실시예들이 필수적인 특별한 또는 최선의 예들로 암시하는 것으로 의도되지 않는) 것에 주의해야 한다.
본원에 사용된 것과 같은 용어들 "커플링되는", "연결되는" 등은 2 개의 부재들을 서로에 대해 직접적으로 또는 간접적으로 접합하는 것을 의미한다. 이러한 접합은 고정적(예컨대 영구적)이거나 또는 이동 가능(예컨대, 제거 가능 또는 해제 가능)할 수 있다. 이러한 접합은 2 개의 부재들 또는 2 개의 부재들 및 서로와 단일 통합형 본체로서 일체로 형성되는 임의의 추가 중간 부재들에 의해서 또는 2 개의 부재들 또는 2 개의 부재들 및 서로 부착되는 임의의 추가 중간 부재들에 의해 달성될 수 있다.
본원의 요소들의 위치(예컨대, "정상", "바닥", "위", "아래" 등)들에 대한 참조들은 단지 도면들에서의 다양한 요소들의 배향을 설명하는데 사용된다. 다양한 요소들의 배향은 다른 예시적인 실시예들에 따라 상이할 수 있고, 이러한 변동들은 본 명세서에 의해 포함되는 것이 의도되는 것에 주의해야 한다.
다양한 예시적인 실시예들에 나타낸 것과 같은 동력 전달 유닛들의 구성 및 배열은 단지 도시적인 것에 주의해야 하는 것이 중요하다. 단지 몇 개의 실시예들만이 본 명세서에서 상세하게 설명되었지만, 본 명세서를 검토하는 당업계의 숙련자들은 본원에 설명된 주제의 신규한 교시들 및 이점들로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 많은 수정들(예컨대, 다양한 요소들의 크기들, 치수들, 구조들, 형상들 및 비율들의 변동들, 파라미터들의 값들, 장착 배열들, 재료들의 사용, 색상들, 배향들 등)이 가능한 것이 즉시 이해될 것이다. 예컨대, 일체로 형성된 것으로 나타낸 요소들은 다중 부품들 또는 요소들로 구성될 수 있고, 요소들의 위치는 역전되거나 또는 그렇지 않으면 변할 수 있으며, 별도의 요소들의 개수 또는 본질 또는 위치들은 변경되거나 또는 변할 수 있다. 임의의 프로세스 또는 방법 단계들의 순서 또는 차례는 대안적인 실시예들에 따라 변하거나 다시 차례가 정해질 수 있다. 다른 교체들, 수정들, 변화들 및 생략들은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 다양한 예시적인 실시예들의 디자인, 작동 조건들 및 배열에서 또한 이루어질 수 있다.

Claims (15)

  1. 제 1 차량 구성요소로부터 입력 토크를 수용하도록 구성되는 제 1 샤프트;
    상기 제 1 샤프트로부터 토크를 선택적으로 수용하고 이 토크를 제 2 차량 구성요소로 전송하도록 구성되며, 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 2 샤프트;
    제 1 모드 및 제 2 모드에서 작동하도록 구성되는 맞물림 메커니즘으로서, 제 1 모드일 때 상기 맞물림 메커니즘은 제 2 샤프트를 제 1 샤프트에 선택적으로 커플링하고, 제 2 모드일 때 제 2 샤프트는 제 1 샤프트로부터 커플링 해제되는, 맞물림 메커니즘;
    동력 전달 유닛의 적어도 일부를 에워싸도록 구성되는 하우징; 및
    제 1 시일 및 제 2 시일을 가지며, 상기 제 1 시일은 하우징과 제 2 샤프트의 제 1 단부 사이에 배치되고, 제 2 시일은 하우징과 제 2 샤프트의 제 2 단부 사이에 배치되는, 시일 시스템을 포함하는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 시일들 각각은 제 1 지지 부재, 제 1 편향 부재, 및 제 1 지지 부재에 커플링되는 제 1 부분 그리고 제 1 편향 부재에 의해 편향되는 제 2 부분을 갖는 제 1 립 부재를 포함하는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 지지 부재는 하우징에 접하고 상기 제 1 립 부재의 제 2 부분은 제 2 샤프트와의 맞물림으로 편향되는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 시일들 각각은 제 2 지지 부재, 제 2 편향 부재, 및 제 2 지지 부재에 커플링되는 제 1 부분 그리고 제 2 편향 부재에 의해 편향되는 제 2 부분을 갖는 제 2 립 부재를 더 포함하는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 지지 부재는 하우징에 접하고, 상기 제 1 지지 부재는 제 2 지지 부재에 연결되고, 상기 제 1 립 부재의 제 2 부분은 제 2 샤프트의 제 1 부분과의 맞물림으로 편향되고, 상기 제 2 립 부재의 제 2 부분은 제 2 샤프트의 제 2 부분과의 맞물림으로 편향되는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시일 시스템은 동력 전달 유닛의 외측으로 유체를 전달하기 위해 하우징의 외측 표면으로 연장하는 게이트를 더 포함하는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 게이트는 제 1 립 부재와 제 2 립 부재 사이에 배치되는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 지지 부재는 하우징의 일부에 접하고, 상기 제 1 립 부재는 제 1 편향 부재에 의해 제 2 샤프트의 제 1 부분과의 맞물림으로 편향되는 제 1 접촉 표면을 포함하는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 시일들 각각은 제 2 샤프트의 제 2 부분과의 맞물림으로 제 1 립 부재의 제 2 접촉 표면을 편향하도록 구성되는 제 2 편향 부재를 더 포함하는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 시일들에 의해 에워싸이는 체적부 내에 제 1 유체가 유지되는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 샤프트가 제 1 샤프트로부터 커플링 해제될 때 제 2 샤프트에 대한 제 1 샤프트의 효율적인 회전을 가능하게 하기 위해 제 1 샤프트와 제 2 샤프트 사이에 제공되는 니들 베어링을 더 포함하는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 유체와 상이한 제 2 유체는 니들 베어링을 윤활하는데 사용되고, 상기 시일 시스템은 제 1 및 제 2 유체들의 혼합을 방지하는,
    차량용 동력 전달 유닛.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 차량 구성요소는 전방 차동 조립체이고 제 2 차량 구성요소는 차량의 후방 휠들의 세트로 토크를 전하기 위한 프롭샤프트인,
    차량용 동력 전달 유닛.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 맞물림 메커니즘은 제 1 및 제 2 시일들에 의해 에워싸이는 체적부의 외부에 배치되는 클러치 메커니즘인,
    차량용 동력 전달 유닛.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 샤프트는 중공 샤프트이고 제 1 샤프트는 제 2 샤프트에 의해 수용되는,
    차량용 동력 전달 유닛.

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