KR20170143484A

KR20170143484A - 전자식 슬립 방지 차동 시스템

Info

Publication number: KR20170143484A
Application number: KR1020177035158A
Authority: KR
Inventors: 차드 힐맨; 조단 알렌; 마크 제임스 슈처크
Original assignee: 이턴 코포레이션
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-12-29
Also published as: DE112016001873T5; CN107636358B; US10655720B2; CN107636358A; WO2016187552A1; KR102613771B1; US20180073617A1

Abstract

본 개시의 일 실시예에 따라 구성된 전자식 슬립 방지 차동 시스템(electronic limited slip differential system)이 제공된다. 이 시스템은 내부 챔버를 획정하는 액슬 하우징, 상기 내부 챔버 내에 배치된 차동 어셈블리, 및 유압 제어 유닛(hydraulic control unit: HCU)이 상기 차동 어셈블리의 상부 상에 장착되도록 상기 액슬 하우징의 상부에 직접 결합된 HCU를 포함한다.

Description

전자식 슬립 방지 차동 시스템

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2015년 5월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/164,463호의 이익을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.

본 개시는 일반적으로 차동 기어 어셈블리(differential gear assembly)에 관한 것으로, 특히, 클러치(clutch) 및 피스톤 액츄에이터(piston actuator)를 갖는 차동 기어 케이스 장치에 직접 결합되는 유압 제어 유닛(hydraulic control unit)에 관한 것이다.

차동 기어 기구(differential gear mechanism)는 액슬 어셈블리(axel assemble)에 제공될 수 있고, 구동축(driveshaft)으로부터 한 쌍의 출력축(output shaft)으로 토크(torque)를 전달하는데 사용된다. 구동축은 차동 시스템의 하우징(housing)에 장착된 링 기어(ring gear)와 맞물리는 베벨 기어(bevel gear)를 사용하여 차동 시스템을 구동할 수 있다. 자동차 응용에서 차동 시스템은 액슬 어셈블리(axel assemble)의 어느 단부에 장착된 타이어가 다른 속도로 회전하도록 허용한다. 이는 차량에서 외부 타이어가 내부 타이어보다 더 먼 거리의 호(arc)를 따라 움직이기 때문에 차량이 선회할 때 중요하다. 따라서, 더 큰 이동 거리를 보상하기 위해 외부 타이어는 내부 타이어보다 빠른 속도로 회전해야 한다. 차동 시스템은 차동 케이스(differential case)와 토크가 구동축에서 출력축으로 전달되는 동시에 출력축이 필요에 따라 다른 속도로 회전할 수 있도록 하는 기어 장치를 포함한다. 기어 장치는 일반적으로 각각의 출력축과 함께 회전하도록 장착된 한 쌍의 측면 기어를 포함할 수 있다. 일련의 크로스 핀(cross pin) 또는 피니언 기어 축(pinion gear shaft)은 차동 케이스와 함께 회전하기 위해 차동 케이스에 고정식으로 장착된다. 상응하는 복수의 피니언 기어가 피니언 기어 축과 함께 회전하도록 장착되어 양쪽 측면 기어와 치합 관계(meshing relationship)에 있다.

일부 차동 기어 기구는 트랙션(traction) 수정 차동 시스템을 포함한다. 통상적으로, 클러치 팩(clutch pack)은 측면 기어들 중 하나와 차동 케이스의 인접한 표면 사이에 배치될 수 있다. 클러치 팩 또는 록킹 기구(locking mechanism)는 기어 케이스와 일 측면 기어 사이의 상대 회전을 제한하도록 작동 가능하다. 이러한 차동 시스템에서, 클러치 팩 또는 록킹 기구(지연 분화(retarding differentiation))를 결합시키는 것은 여러 다른 접근방법 중 하나에 의해 달성된다. 일부 구성에는 클러치 팩이 개방 상태, 록크 상태 및 부분 록크 상태 사이에서 움직이도록 작동하는 피스톤을 포함한다.

여기에 제공된 배경 설명은 일반적으로 본 개시의 문맥을 제시하기 위한 것이다. 배경 부문에서 기술된 범위까지, 현재 명명된 발명자의 작업뿐만 아니라 출원 시에 선행 기술로서의 자격을 갖지 않을 수도 있는 기술의 양상들은 명시적으로나 묵시적으로도 본 개시에 대한 선행 기술로서 인정되지 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따라 구성된 전자식 슬립 방지 차동 시스템(electronic limited slip differential system)이 제공된다. 이 시스템은 내부 챔버(chamber)를 획정하는 액슬 하우징(housing), 내부 챔버 내에 배치된 차동 어셈블리, 및 유압 제어 유닛(hydraulic control unit: HCU)이 차동 어셈블리의 상부에 장착되도록 액슬 하우징의 상부에 직접 결합되는 HCU를 포함한다.

상술한 시스템은 전술한 시스템 이외에 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수도 있는데, 그 특징들은: 액슬 하우징의 상부는 HCU의 하우징 장착 구조를 수용하도록 구성된 장착 패드를 획정하고; 상기 장착 패드는 상기 액슬 하우징의 최상부 표면이고; 상기 HCU는 축압기(accumulator) 부, 하우징 매니폴드(manifold) 부 및 모터 부를 갖는 하우징을 포함하며; 상기 하우징 매니폴드 부는 상기 장착 패드 내에 획정된 복수의 장착 구멍과 정렬하도록 구성된 복수의 수용 구멍을 포함하고, 복수의 체결구(fastener)는 정렬된 수용 구멍 및 장착 구멍을 통해 연장하여 하우징 매니폴드 부를 장착 패드에 결합하고; 상기 수용 구멍은 하우징 매니폴드 부의 상부로부터 하우징 매니폴드 부의 하부까지 연장되며; 상기 HCU는 장착 패드와 하우징 매니폴드 부 사이의 위치에서 액슬 하우징에 만 결합되며; 및 상기 복수의 수용 구멍은 단지 4개의 수용 구멍을 포함하고, 상기 복수의 장착 구멍은 단지 4개의 장착 구멍을 포함하며; 상기 HCU는 상기 하우징 매니폴드 부로부터 하향 연장하는 유압 노즐을 포함하고, 상기 장착 패드는 상기 복수의 장착 구멍의 내측에 위치되고 상기 유압 노즐을 수용하도록 구성되는 유압 수용 구멍을 포함한다.

전술한 것 이외에, 설명된 시스템은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수도 있는데, 그 특징들은 다음과 같다: 차동 어셈블리는 차동 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬된 제1 및 제2 출력축 개구를 획정하는 차동 케이스, 상기 차동 케이스 내에 회전 가능하게 장착된 제1 및 제2 측면 기어를 포함하며, 상기 제1 및 제2 측면 기어는 상기 차동 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬되고, 상기 제1 측면 기어는 제1 출력축 개구 내에 수용되는 제1 출력축과 함께 제1 토크 전달 연결을 제공하도록 구성되며, 제2 측면 기어는 제2 출력축 개구 내에 수용된 제2 출력축과 함께 제2 토크 전달 연결을 제공하도록 구성된 제2 출력축 개구를 획정하고, 제1 및 제2 측면 기어 사이에 장착되고, 상기 차동 케이스와 함께 회전하도록 고정된 크로스 축 상에 회전 가능하게 장착된 한 쌍의 피니언 기어와, 복수의 환형 마찰 디스크들 사이에 삽입된 복수의 환형 판을 포함하고, 상기 크로스 축의 제1 측면 상에 배치된 클러치 팩, 및 피스톤 하우징 내에 수용된 피스톤을 포함하고, 상기 클러치 팩을 작동시키도록 구성되고, 상기 크로스 축의 제2 측면 상에 배치되고, 유압 노즐을 수용하도록 구성되는 유압 포트를 포함하는 액츄에이터 어셈블리를 포함한다.

전술한 것 이외에, 설명된 시스템은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수도 있는데, 그 특징들은 다음과 같다: 상기 피니언의 단부 면과 상기 차동 케이스의 외부 표면 사이에 유격(clearance)이 획정되도록 상기 차동 케이스 내에 적어도 부분적으로 배치된 피니언; 제2 유격은 HCU의 상부와 차량 플로어 바닥 사이에 획정되며; 상기 제2 유격은 약 22mm와 약 30mm 사이이며; 상기 클러치 팩과 상기 액츄에이터 어셈블리를 연결하는 복수의 전달 로드; 상기 액츄에이터 어셈블리는 보유기 및 상기 피스톤 하우징의 일측에 배치된 제1 니들 롤러(needle roller) 및 상기 피스톤 하우징의 반대측에 배치된 제2 니들 롤러를 더 포함하고, 상기 피스톤은 그 위에 장착된 적어도 하나의 O-링을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 O-링은 상기 피스톤 하우징을 따라 슬라이딩하는 식으로 횡단하도록 구성되며; 및 상기 유압 포트는 상기 액츄에이터 어셈블리의 외주로부터 연장한다.

본 개시의 일 실시예에 따라 구성된 차량이 제공된다. 차량은 전방 및 후방을 갖는 프레임, 차량 플로어 및 전자식 슬립 방지 차동 시스템을 포함한다. 전자식 슬립 방지 차동 시스템은 내부 챔버를 획정하는 액슬 하우징, 내부 챔버 내에 배치된 차동 어셈블리 및 유압 제어 유닛(HCU)이 차동 어셈블리의 상부에 장착되도록 액슬 하우징의 상부에 직접 결합되는 HCU를 포함한다.

전술한 것 이외에, 설명된 시스템은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수도 있으며, 그 특징들은 다음과 같다: 상기 액슬 하우징의 상부는 상기 HCU의 하우징 장착 구조를 수용하도록 구성된 장착 패드를 획정하고; 상기 HCU의 상부와 상기 플로어 팬(floor pan)의 하부 사이에 유격이 획정되고; 및 상기 유격은 약 22 mm와 약 30 mm 사이이다.

본 개시는 하기의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다. 도 1은 본 개시의 일 실시예에 따라 구성된 조립 전의 전자식 슬립 방지 차동 시스템의 사시도;
도 2는 조립 후, 도 1에 도시된 차동 기어 시스템의 사시도;
도 3은 선 3-3을 따라 취하고 본 개시의 일례에 따라 구성된 도 1의 시스템의 전자식 슬립 방지 차동 어셈블리의 횡단면도;
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 구성된 도 1에 도시된 전자식 슬립 방지 차동 어셈블리의 분해도; 및
도 5는 선 5-5를 따라 취하고 본 개시의 일례에 따라 구성된 도 1의 어셈블리의 유압 제어 유닛의 단면도.

우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시에 따라 구성된 전자식 슬립 방지 차동 시스템이 도시되어 있고, 일반적으로 참조 번호 10으로 식별된다. 전자식 슬립 방지 차동 장치(10)는 일반적으로 액슬 하우징(12), 전자식 슬립 방지 차동 어셈블리(14) 및 유압 제어 유닛(HCU)(16)을 포함한다. 액슬 하우징(12)은 차량(도시 안됨)에 고정되어 전자식 슬립 방지 차동 어셈블리(14)를 수용한다. 도 2에 도시된 바와 같이, HCU(16)는 액슬 하우징(12)에 직접 장착함으로써 단일 위치에서 전자식 슬립 방지 차동 어셈블리(14)에 직접 결합되고, 그에 의해 자체 포함되는 비-원격적으로 장착된 차동 시스템(10)을 제공한다. 이는 콤팩트한 차량 시스템을 수용하는 개선된 콤팩트한 차동 시스템을 제공한다.

액슬 하우징(12)은 일반적으로 그 내부에 차동 어셈블리(14)를 수용하도록 구성된 캐비티(cavity)(22)를 획정한다. 단부 표면(24)은 액슬 하우징(12) 내에서 차동 어셈블리(14)를 둘러싸기 위해 캐리어 커버(carrier cover)(도시 안됨)에 결합되도록 구성된다. 한 쌍의 개구(26)는 각각 액슬(도시 안됨)을 수용하도록 구성되며, 개구(28)는 차량의 구동축(도시 안됨)에 작동 가능하게 결합된 피니언(30)(도 1)을 수용하도록 구성된다. 하우징(12)은 본원에 보다 상세히 설명된 바와 같이 HCU(16)를 수용하도록 구성된 장착 표면 또는 패드(32)를 획정할 수 있다. 이와 같이, 장착 패드(32)는 HCU(16)와 차동 어셈블리(14) 사이에서 신속하고 적절한 정렬을 용이하게 할 수 있어, 설치 시간과 노력을 줄일 수 있다. 또한, 도시된 예에서, 장착 패드(32)는 액슬 하우징(12)의 최상면으로, 이는 HCU(16)가 액슬 하우징(12) 및 차동 어셈블리(14)의 상부에 장착되는 것을 가능하게 하며, HCU의 보호를 증가시킬 뿐만 아니라 포장 공간에 의해 제한된 차량의 포장을 개선할 수 있다.

도 3 및 도 4를 추가로 참조하면, 전자식 슬립 방지 차동 어셈블리(14)는 일반적으로 캐리어 또는 차동 케이스(40), 차동 기어 어셈블리(42), 클러치 어셈블리(44) 및 클러치 액츄에이터 어셈블리(46)를 포함할 수 있다. 차동 기어 어셈블리(42) 및 클러치 어셈블리(44)는 케이스(40) 내에 배치되고, 클러치 액츄에이터 어셈블리(46)는 클러치 어셈블리(44)와의 선택적 작동을 위해 연동된다. 차동 어셈블리(14)는 액슬 하우징(12) 내에 수용될 수 있고 구동 휠(도시 안됨)에 연결된 한 쌍의 액슬 축을 구동하도록 작동할 수 있다. 일반적으로, 제한된 슬립 차동 어셈블리(14)는 바이어스 토크가 요구되는 이벤트가 발생할 때까지 통상의 작동 조건들 동안 전통적인 개방 디퍼런셜로서 기능한다. 견인(traction) 손실이 감지되거나 예상될 때, 클러치 어셈블리(44)는 상황에 대한 최적의 바이어스 토크를 발생시키기 위해 선택적으로 작동될 수 있다.

실시예 구현에서 도시된 바와 같이, 차동 기어 어셈블리(42)는 액슬 축(및 제1 및 제2 구동 휠)과 함께 회전하도록 장착된 한 쌍의 측면 기어(48, 50)를 포함한다. 측면 기어(48, 50)는 제1 및 제2 액슬 축 개구(52, 54)를 획정한다(도 3). 크로스 핀 또는 피니언 기어 축(56)은 함께 회전하도록 차동 케이스(40)에 고정식으로 장착될 수 있고, 대응하는 한 쌍의 피니언 기어(58)는 피니언 기어 축(56)과 함께 회전하도록 장착되고, 두 측면 기어(48 및 50)와 맞물리는 관계가 된다. 개방 구성에서, 차동 기어 어셈블리(42)는 액슬 축이 상이한 속도로 회전할 수 있게 작용한다.

클러치 어셈블리(44)는 일반적으로 클러치 액츄에이터 어셈블리(46)와 연동된 클러치 팩(60)을 포함한다. 클러치 어셈블리(44)는 전자식 슬립 방지 차동 어셈블리(14)의 입력을 차동 기어 어셈블리(42)와 결합한다. 일부 예에서, 입력은 피니언 기어(30)에 의해 구동되는 차동 케이스(40) 주위에 고정식으로 배치된 링 기어를 포함할 수 있다.

클러치 팩(60)은 복수의 환형 마찰 디스크(64) 사이에 삽입된 복수의 환형 판(62)을 포함한다. 일부 예에서, 제1 전달 판(66)은 클러치 팩(60)의 일부로서 배열될 수 있다. 복수의 환형 판(62)은 차동 케이스(40) 및 차동 어셈블리(42) 중 하나와 회전하도록 결합될 수 있다. 복수의 환형 마찰 디스크(64)는 차동 케이스(40) 및 차동 기어 어셈블리(42) 중 다른 하나와 회전하도록 결합될 수 있다. 도해된 실시예에서, 복수의 환형 판(62)은 차동 케이스(40)에 회전 가능하게 결합되고(예, 차동 케이스(40)의 내경에 스플라인(spline) 됨) 또한 복수의 환형 마찰 디스크(64)는 차동 기어 어셈블리(42)(예, 측면 기어(48)의 외경에 스플라인 됨)와 회전하도록 결합된다. 환형 마찰 디스크(64)는 측면 기어(48 또는 50) 중 하나 또는 모두에 의해 회전을 위해 지지될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

복수의 환형 판(62) 및 환형 마찰 디스크(64)는 서로 간에 개입되어 클러치 어셈블리(44)가 개방 위치에 있을 때 실질적으로 비-접촉 관계로 서로를 지나서 회전하도록 작용한다. 그러나, 당 업자라면 본원에서 사용되는 바와 같은 "비-접촉"이라는 용어는 상대적인 것이며, 반드시 클러치 어셈블리(미도시)가 개방 조건에 있을 때, 환형 판(62)과 환형 마찰 디스크들(64)이 전혀 접촉하지 않는다는 것을 반드시 나타내는 것을 의미하지 않음을 알 수 있을 것이다. 환형 판(62) 및 환형 마찰 디스크(64)는 축 방향으로 서로 상대하여 마찰 결합하여 이동 가능하므로, 클러치 어셈블리(44)가 폐쇄 또는 부분 폐쇄 구성에 있을 때 환형 판(62)과 환형 마찰 디스크(64) 사이에서 상대 회전을 감소시킨다. 이러한 방식으로, 클러치 어셈블리(44)가 폐쇄 위치에 있을 때, 측면 기어(48 및 50)뿐만 아니라 액슬 축들 및 구동 휠들은 함께 회전한다.

클러치 어셈블리(44)는 측면 기어(48, 50)가 예를 들어, 서로 다른 속도로 서로 독립적으로 회전할 수 있도록 개방 구성으로 작동할 수 있다. 클러치 어셈블리(44)는 또한 측면 기어(48, 50)가 함께 또는 부분적으로 함께(즉, 독립적이지 않게), 예를 들어, 실질적으로 동일한 속도로 회전하는 폐쇄 또는 부분 폐쇄 구성으로도 작동할 수 있다. 클러치 어셈블리(44)는 예를 들어, 개방, 폐쇄 및 부분 폐쇄 구성 사이에서 클러치 팩(60)을 선택적으로 작동시키기 위해 액츄에이터 어셈블리(46)에 작용할 수 있는 가압된 유압 유체를 이용하는 유압 클러치 어셈블리(44)일 수 있다.

이제, 도 3 및 도 4를 특히 참조하여, 액츄에이터 어셈블리(46)를 더 설명할 것이다. 액츄에이터 어셈블리(46)는 클러치 팩(60)과 마찬가지로 차동 케이스(40)의 대향 단부에 배치된다. 일 예시에서, 클러치 팩(60)은 제1 측면 기어(48)와 대체로 동심원일 수 있으며, 액츄에이터 어셈블리는 제2 측면 기어(50)와 대체로 동심원일 수 있다. 액츄에이터 어셈블리(46)를 클러치 팩(60)과 같은 차동 케이스(40)의 대향 단부 상에 위치시킴으로써, 복수의 장점이 실현된다. 예를 들어, 전자식 슬립 방지 차동 어셈블리(14)의 최종 패키지 크기는 감소되고, 크로스 축(56)은 베어링 레이스(race)들 사이에서 중심이 맞추어질 수 있고, 표준 길이를 갖는 스톡(stock) 액슬 축이 사용될 수 있다. 더욱이, 클러치 팩(60)은 보다 큰 토크 용량을 제공하도록 더 크게 구성될 수 있고, 또한 전자식 슬립 방지 차동 어셈블리(14)는 동일한 조립 라인 상에서 "개방" 디퍼런셜로 대체될 수 있다.

도해된 바와 같이, 액츄에이터 어셈블리(46)는 일반적으로 보유기(70), 제1 니들 롤러(72), 베어링 레이스들(74), 피스톤 하우징(80), 피스톤(82), 한 쌍의 오링(84), 제2 니들 롤러(88) 및 제2 전달 판(90)을 포함할 수 있다. 제2 전달 판(90)은 제2 니들 롤러(88)에 대한 베어링 레이스로서 작용할 수 있다. 피스톤 하우징(80)은 보유기(70)에 착석하는 링(92) 내에 장착될 수 있다.

액츄에이터 어셈블리(46)의 제2 전달 판(90)과 클러치 팩(60)의 제1 전달 판(66) 사이에는 복수의 전달 로드(94)가 배치된다. 도시된 예에서, 8개의 전달 로드(94)는 제2 전달 판(90)과 제1 전달 판(66) 사이에 배치된다. 전달 로드(94)들은 차동 케이스(40) 둘레에 동일하게 격리될 수 있지만, 다른 수량의 전달 로드가 고려될 수도 있다. 또한, 제1 및 제2 전달 판(66, 90) 사이에 힘을 전달하기 위해 다른 구조가 사용될 수도 있다.

계속해서, 도 3 및 도 4를 참조하여, 피스톤 어셈블리(68)의 부가적인 특징들을 설명할 것이다. 작동 중, 피스톤(82)이 왼쪽으로(도 1 내지 도 4에서 보았을 때) 이동함으로써 전달 로드(94)가 제1 전달 판(66)을 좌측으로 밀어서 클러치 팩(60)을 폐쇄하게 한다. 마찬가지로, 압력이 피스톤(82)으로부터 해제될 때, 전달 로드(94)는 클러치 팩(60)을 개방하도록 우측 방향(도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같음)으로 축 방향으로 이동한다. 유압 유체는 유압 포트(98)를 통해 HCU(16)로부터 액츄에이터 어셈블리(46)로 유통될 수 있다.

이제, 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하여 유압 제어 유닛(HCU)(16)을 더 상세히 설명할 것이다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, HCU(16)는 하나의 위치에서 액슬 하우징(12) 및 전자식 슬립 방지 차동 어셈블리(14)에 직접 장착될 수 있는 단일 유닛을 제공한다. 이러한 구성은 차동 어셈블리(14)d에 대한 HCU(16)의 근접(즉, 직접 연결)으로 인한 피스톤 어셈블리(68) 내의 압력 변화에 대한 우수한 응답 시간뿐만 아니라 간단한 조립 및 설치를 허용한다. 이와 같이, 시스템(10)은 HCU(16)와 차동 어셈블리(14) 사이에 연결 라인 또는 배관(plumbing)을 필요로 하지 않는다. 일부 실시예에서, 콤팩트한 배치는 HCU(16)의 상부와 차량의 바닥의 하부 사이에 유격을 제공한다. 예를 들어, 유격은 약 22 mm와 약 30 mm 사이, 또는 22 mm와 30 mm 사이일 수 있다. 다른 예에서, 유격은 약 26 mm 또는 26 mm이다.

일반적으로, 본 명세서에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, HCU(16)는 유압 유체를 HCU(16)의 외부 표면으로부터 외측으로 연장하는 직결 유압 커플링 또는 노즐(100)을 통해 차동 어셈블리(14)에 전달할 수 있다. 클러치 어셈블리(44)는 개방형, 폐쇄형 및 부분 폐쇄형 구성들 사이에서 클러치 팩(60)을 선택적으로 작동시키기 위해 피스톤(82) 상에서 작용하도록 HCU(16)로부터 노즐(100)을 통해 제공된 압축 유압 유체를 이용하는 유압 클러치이다.

실시예 구현에서, HCU(16)는 일반적으로 축압기 하우징 부(106), 하우징 매니폴드 부(108) 및 모터 부(110)에 의해 획정된 외부 하우징(102)을 포함할 수 있다.

축압기 하우징 부(106)는 피스톤(116), 제1 바이어싱 기구 또는 부재(118) 및 제2 바이어싱 기구 또는 부재(120)(예, 스프링)를 수용하는 축압기 챔버(114)를 획정할 수 있다. 제1 및 제2 바이어싱 부재(118, 120)는 본원에서 바이어싱 어셈블리(122)로 통칭될 수 있다. 제1 바이어싱 부재(118)는 제1 스프링 레이트(rate)를 가지며, 제2 바이어싱 부재(120)는 제2 스프링 레이트를 갖는다. 제1 및 제2 스프링 레이트는 함께 협력하여 바이어싱 어셈블리(122)에 대해 원하는 스프링 레이트를 제공한다. 유체는 피스톤(116) 뒤에서 축압기 챔버(114)로 펌핑되어 피스톤(116)이 제1 및 제2 바이어싱 부재(118, 120)를 향해 병진 이동하게 한다.

실시예 구현에서, 축압기 챔버(114)는 바이어싱 부재(118, 120)를 수용하고 또한 유압 섬프(sump)(124)(도 5)를 제공한다. 이러한 구성은 포장 공간을 감소시킨다. 하우징 매니폴드 부(108)는 본 명세서에 개시된 다양한 센서들에 대한 액세스를 제공하도록 구성된 다양한 유체 통로를 획정할 수 있다.

HCU(16)는 클러치 피스톤 압력 센서(130)(도 5), 축압기 압력 센서(132) 및 3-방향 비례 조절 밸브(134)를 더 포함할 수 있다. 클러치 피스톤 압력 센서(130)는 나사 식으로 또는 유압 제어 유닛 하우징(102)에 의해 안전하게 수용될 수 있다. 클러치 피스톤 압력 센서(130)는 제한 슬립 디퍼런셜(14)의 피스톤에서의 압력을 측정하도록 구성될 수 있다. 축압기 압력 센서(132)는 나사 식으로 또는 유압 제어 유닛 하우징(102)에 의해 안전하게 수용될 수 있다. 축압기 압력 센서(132)는 축압기 챔버(114) 내의 압력을 측정하도록 구성될 수 있다. 3-방향 비례 조절 밸브(134)는 유압 제어 유닛 하우징(102)에 견고하게 결합될 수 있다. 3-방향 비례 조절 밸브(134)는 나사 식으로 또는 다른 방식으로 HCU 하우징(102)에 의해 안전하게 수용될 수 있으며, 또한 HCU 하우징(102) 내의 유체 압력을 조절하도록 구성될 수 있다

모터(110)는 피스톤 펌프 또는 지로터(gerotor) 기어 어셈블리를 작동시킬 수 있으며 통상적으로 구성될 수 있다. 지로터 기어 어셈블리는 내부 지로터 기어 및 외부 지로터 기어를 포함할 수 있다. 지로터 기어 어셈블리의 작동은 내부 및 외부 지로터 기어의 상대 회전이 유압 제어 유닛 하우징(102)에 포함된 유체에 펌핑 작용을 일으킬 수 있는 통상적인 것일 수 있다. 피스톤 펌프가 사용되는 예에서, 피스톤 펌프는 유압 제어 유닛 하우징(102)에 내장된 유체에 펌핑 작용을 일으킬 수 있다. 펌핑 작용은 궁극적으로 유체가(상기 섬프(124)와 공통 공간을 공유하는) 축압기 챔버(114) 내로 펌핑되게 한다. 펌핑 작용은 궁극적으로 유체가 축압기 챔버(114) 내로 펌핑되게 한다. 그렇게 함에 있어서, 바이어싱 부재(118, 120)는 적어도 부분적으로 붕괴되어 시스템으로 사전 충전을 도입한다. 이와 관련하여, 모터(110)는 일정하게 작동할 필요가 없다. 유체 압력은 피스톤(116)에 작용하는 바이어싱 부재(118, 120)에 의해 제한된 슬립 차동 어셈블리(14)로 도입될 수 있다. 압력 릴리프 밸브(relief valve)(136)는 피스톤(116)에 제공될 수 있다. 압력 릴리프 밸브(136)는 과압 오작동의 사고 시에, 유체를 방출함으로써 시스템을 보호할 수 있다.

계속해서 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하여 유압 제어 유닛 하우징(102)의 부가적인 특징을 설명할 것이다. 유압 제어 유닛 하우징(102)은 유압 노즐(100)을 수용하도록 구성된 수용 구멍(138)(도 5)을 획정할 수 있고, 또한 하우징(102)은 유압 제어 유닛 하우징 장착 구조(140)를 포함할 수 있다. 유압 제어 유닛 하우징 장착 구조(140)는 일반적으로 체결구(144)를 수용하도록 구성된 4개의 수용 구멍(142)을 포함할 수 있다. 도해된 예에서, 수용 구멍(142)은 하우징 매니폴드 부(108)의 상부에서 하부로 연장한다.

특히, 도 1을 참조하면, 액슬 하우징 장착 패드(32)는 4개의 장착 구멍(146) 및 유압 커플링 수용 구멍(hydraulic coupling receiving bore)(148)을 획정한다. 장착 구멍(146)은 수용 구멍(142)을 통해 연장하는 체결구체결구(144)를 수용하도록 구성된다. 일반적으로, 유압 커플링 수용 구멍(148)은 유압 노즐(100)을 수용하도록 구성된다. 도시된 예에서, 유압 커플링 수용 구멍(148)은 유압 노즐(100)이 유압 포트(98)에 의해 획정된 수용 포트(150) 내로 적합하게 위치되도록 유압 노즐(100)의 직경보다 큰 직경을 획정한다. 이와 관련하여, HCU(16)는 유압 커플링 수용 구멍(148) 및 수용 포트(150) 내로 스스로 위치할 것이다. 체결구(144)는 HCU(16)를 액슬 하우징(12) 및 차동 어셈블리(14)에 고정시키기 위해 장착 구멍(146)과 나사 식으로 결합할 수 있다. 따라서, HCU(16)는 하나의 위치(즉, 단일 장착 패드(32))에서 액슬 하우징(12)에 장착될 수 있어, HCU(16)가 차동 케이스(40)의 상부에 장착될 수 있고, 이는 포장 환경을 줄이고 설치를 간략화한다.

유압 커플링 수용 구멍(148)의 치수는 유압 노즐(100)이 수용 포트(150) 내로 수용되도록 적절히 정렬되게 한다. 유압 노즐(100)은 HCU(16)를 차동 케이스(40)에 조립하는 동안 구멍(148)의 직경에 상대하여 복수의 위치에 위치하도록 허용되므로 액슬 하우징(12)에 상대하여 케이스(40)의 대응하는 복수의 위치에 수용하도록 허용된다. 제1 O-링(152)은 장착 패드(32)와 하우징 매니폴드 부(168) 사이에 밀봉 식으로 위치할 수 있다. 유압 노즐(100)은 홈(156) 내에 수용되고 수용 포트(150)와 밀봉 식으로 결합하도록 구성된 제2 O-링(154)을 포함할 수 있다.

일단 유압 노즐(100)이 유압 포트(98)에 의해 적절하게 수용되고 수용 가능한 정렬이 달성되면, 체결구(144)는 액슬 하우징(12)의 장착 구멍(142)과 고정된 위치에 조여질 수 있다. 또한, 유압 노즐(100)은 설치 위치에서 유압 노즐(100)의 축 주위에서의 회전을 억제하는 회전 방지 특성을 제공할 수 있다. 하나의 구성에서, HCU(16)는 액슬 하우징(12)에 연결되기 전에 유압 유체로 사전 충전될 수도 있다. 유압 노즐(100)과 유압 커플링 수용 구멍(148) 및/또는 수용 포트(150) 사이의 계면에는 밀봉부(특별히 도시하지 않음)가 구현될 수도 있다. 이러한 밀봉부는 유압 커플링 수용 구멍(148) 및/또는 수용 포트(150) 내로 유압 노즐(100)을 위치시키는 동안 천공될 수도 있다.

전술한 실시예들의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 그것은 포괄적이거나 공개를 제한하기 위한 것이 아니다. 특정 실시예의 개개의 구성 요소 또는 특징은 일반적으로 특정 실시예에 한정되지 않지만, 적용 가능할 경우, 상호 교환 가능하며, 구체적으로 도시 또는 기술되지 않더라도, 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 등가물 또한 여러 방법으로 다양화할 수도 있다. 그러한 변형은 개시로부터 이탈로 간주되어서는 안되며, 그러한 모든 변형은 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 한다.

Claims

전자식 슬립 방지 차동 시스템(electronic limited slip differential system)에 있어서,
내부 챔버(chamber)를 획정하는 액슬 하우징(axle housing);
상기 내부 챔버 내에 배치된 차동 어셈블리(differential assembly); 및
상기 액슬 하우징의 상부에 직접 결합되어 상기 차동 어셈블리의 상부에 장착되는 유압 제어 유닛(hydraulic control unit: HCU);
을 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 액슬 하우징의 상부는 상기 HCU의 하우징 장착 구조를 수용하도록 구성된 장착 패드를 획정하는, 시스템.
제2항에 있어서,
상기 장착 패드는 상기 액슬 하우징의 최상부 표면인, 시스템.
제2항에 있어서,
상기 HCU는 축압기 부(accumulator portion), 하우징 매니폴드 부(housing manifold portion), 및 모터 부를 갖는 하우징을 포함하는, 시스템.
제4항에 있어서,
상기 하우징 매니폴드 부는 상기 장착 패드 내에 획정된 복수의 장착 구멍과 정렬하도록 구성된 복수의 수용 구멍을 포함하고, 또한 복수의 체결구는 상기 정렬된 수용 구멍 및 장착 구멍을 통해 연장하여 상기 하우징 매니폴드 부를 상기 장착 패드에 결합하는, 시스템.
제5항에 있어서,
상기 수용 구멍은 상기 하우징 매니폴드 부의 상부로부터 상기 하우징 매니폴드 부의 바닥까지 연장하는, 시스템.
제5항에 있어서,
상기 HCU는 상기 장착 패드와 상기 하우징 매니폴드 부 사이의 위치에서 상기 액슬 하우징에 만 결합되는, 시스템.
제7항에 있어서,
상기 복수의 수용 구멍은 단 4개의 수용 구멍을 포함하고, 또한 상기 복수의 장착 구멍은 단 4개의 장착 구멍을 포함하는, 시스템.
제5항에 있어서,
상기 HCU는 상기 하우징 매니폴드 부로부터 하향 연장하는 유압 노즐을 포함하고, 또한 상기 장착 패드는 상기 복수의 장착 구멍의 내측에 위치되고 그를 통해 상기 유압 노즐을 수용하도록 구성된 유압 수용 구멍을 포함하는, 시스템.
제9항에 있어서,
상기 차동 어셈블리는,
상기 차동 케이스 내에 회전 가능하게 장착된 제1 및 제2 측면 기어를 포함하되, 상기 제1 및 제2 측면 기어는 상기 차동 케이스의 회전축을 따라 동축으로 정렬되고, 상기 제1 측면 기어는 제1 토크 전달 연결을 제공하도록 구성되는 제1 축 개구를 획정하고, 상기 제2 측면 기어는 제2 토크 전달 연결을 제공하도록 구성되는 제2 출력축 개구를 획정하는 제1 및 제2 측면 기어;
상기 제1 및 제2 측면 기어 사이에 장착되고, 상기 차동 케이스와 함께 회전하도록 고정된 크로스 축 상에서 회전 가능하게 장착되는 한 쌍의 피니언 기어와,
복수의 환형 마찰 디스크 사이에 삽입된 복수의 환형 판을 포함하며, 상기 크로스 축의 제1 측면 상에 배치되는 클러치 팩; 및
피스톤 하우징 내에 수용되는 피스톤을 포함하고, 상기 클러치 팩을 작동시키도록 구성되고, 상기 크로스 축의 제2 측면 상에 배치되며, 상기 제1 측면에 대향하고, 상기 유압 노즐을 수용하도록 구성되는 유압 포트를 포함하는 액츄에이터 어셈블리;
를 포함하는 시스템.
제10항에 있어서,
상기 피니언의 단부 면과 상기 차동 케이스의 외부면 사이에 유격이 획정되도록 상기 차동 케이스 내에 적어도 부분적으로 배치된 피니언을 더 포함하는, 시스템.
제11항에 있어서,
제2 유격이 상기 HCU의 상부와 차량 플로어의 바닥 사이에 획정되는, 시스템.
제12항에 있어서,
상기 제2 유격은 약 22mm와 약 30mm 사이인, 시스템.
제10항에 있어서,
상기 클러치 팩과 상기 액츄에이터 어셈블리를 결합하는 복수의 전달 로드를 더 포함하는, 시스템.
제10항에 있어서,
상기 액츄에이터 어셈블리는 보유기 및 상기 피스톤 하우징의 일측 상에 배치된 제1 니들 롤러 및 상기 피스톤 하우징의 반대측에 배치된 제2 니들 롤러를 더 포함하고, 상기 피스톤은 그 위에 장착되며, 상기 적어도 하나의 O-링은 상기 피스톤 하우징을 따라 슬라이드 가능하게 횡단하도록 구성되는 적어도 하나의 O-링을 더 포함하는, 시스템.
제10항에 있어서,
상기 유압 포트는 상기 액츄에이터 어셈블리의 외주로부터 연장하는, 시스템.
차량에 있어서,
전방 및 후방을 갖는 프레임;
차량 플로어(vehicle floor); 및
전자식 슬립 방지 차동 시스템(electronic limited slip differential system);
을 포함하되,
상기 시스템은:
내부 챔버를 획정하는 액슬 하우징(axle housing);
상기 내부 챔버 내에 배치된 차동 어셈블리(differential assembly); 및
상기 차동 어셈블리의 상부에 장착되도록 상기 액슬 하우징의 상부에 직접 결합되는 유압 제어 유닛(hydraulic control unit: HCU);
을 포함하는, 차량.
제17항에 있어서,
상기 액슬 하우징의 상기 상부는 상기 HCU의 하우징 장착 구조를 수용하도록 구성된 장착 패드를 획정하는, 차량.
제17항에 있어서,
상기 HCU의 상부와 상기 플로어 팬(floor pan)의 바닥 사이에 유격이 획정되는, 차량.
제19항에 있어서,
상기 유격은 약 22mm와 약 30mm 사이인, 차량.