KR20180014750A - 유압 커플링 - Google Patents

Abstract

토크를 차량의 좌륜과 우륜 및/또는 전방 차축과 후방 차축 사이에 분배하는 시스템을 위한 유압 디스크 커플링(1)이 제공된다. 커플링 피스톤(6)은 커플링 피스톤(6)이 작동되어 디스크 패키지(8) 상에 작용할 때, 일체형 로킹 배열체(23)에 의해 기계적으로 로킹되도록 구성되고 그에 따라 커플링은 결합된 상태로 유지되고 그에 의해 입력부(2)는 유압이 커플링 피스톤(6) 상에 작용하지 않아도 커플링(1)의 출력부(7)에 연결된다. 일체형 로킹 배열체(23)의 언로킹이 커플링 피스톤(6)을 재작동시킴으로써 제공된다.

Description

유압 커플링

본 발명은 토크를 차량의 차륜들 및/또는 차축들 사이에 분배하는 시스템을 위한 유압 커플링에 관한 것이고, 더 구체적으로 본 발명은 유압 커플링의 로킹에 관한 것이다.

유압원을 사용하는 AWD 시스템에서, 일부의 적용분야에서는 비작동 상태(key off) 중의 추가된 로킹 기능의 요구가 있다. 예를 들어, 차량은 언덕에 주차될 수 있고, 이러한 상태 중에 모든 차륜에 대한 토크 분배가 요구된다. 사용 수명에 걸쳐 완벽하게 누출이 없는 해결책을 보증하는 것은 불가능하므로, AWD 커플링의 디스크 패키지를 압축하는 피스톤 뒤에서 압축된 체적의 오일을 사용하는 대신에 AWD 커플링을 기계적으로 로킹하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 일부의 오프 로드 주행 상황, 예컨대 모래 구역 주행 상황에서 AWD 커플링의 유압원을 언로딩하는 기계 로크 시스템이 또한 사용될 수 있다.

본 발명의 목적은 토크를 차량의 좌륜과 우륜 및/또는 전방 차축과 후방 차축 사이에 분배하는 시스템을 위한 유압 커플링으로서, 커플링은 일체형 로킹 배열체에 의해 기계적으로 로킹가능한, 유압 커플링을 제공하는 것이다. 기계적으로 로킹가능한 커플링을 제공함으로써, 커플링 내의 유압이 제거될 수 있고 또한 여전히 확실한 결합을 유지하고 그에 따라 커플링의 입력부 및 출력부가 연결된 상태로 유지된다.

첨부된 독립 청구항에 기재되는 개념, 및 관련된 종속 청구항에 한정되는 그 바람직한 실시예는 본 발명에 종속된다.

본 발명의 제1 양태에서, 토크를 차량의 좌륜과 우륜 및/또는 전방 차축과 후방 차축 사이에 분배하는 시스템을 위한 유압 커플링이 제공된다. 커플링은 유압 펌프, 디스크 패키지 그리고 그 상에 작용하는 커플링 피스톤을 포함하고, 상기 커플링 피스톤은 유압 펌프에 의해 발생되는 유압에 의해 작동되어 토크를 커플링의 입력부로부터 출력부로 분배한다. 커플링 피스톤은 일체형 로킹 배열체에 의해 기계적으로 로킹되도록 구성되고 그에 따라 커플링은 결합된 상태로 유지되고 그에 의해 입력부는 유압이 커플링 피스톤 상에 작용하지 않아도 커플링의 출력부에 연결된다. 상기 로킹 배열체는 작동 시에 회전 운동을 축방향 이동으로 변환하도록 구성되고, 상기 축방향 이동은 커플링 피스톤을 디스크 패키지를 향해 가압하는 데 사용된다. 이것은 커플링의 기계적인 로킹에 의해 회피되고, 그에 따라 디스크 패키지는 유압 펌프가 유압을 제공되지 않아도 충분히 압축된 상태로 유지된다. 로킹 배열체의 적어도 하나의 부분의 회전 운동이 로킹 배열체의 적어도 하나의 다른 부분의 축방향 이동으로 변환되어 커플링 피스톤을 향해 가압하도록 로킹 배열체를 합체함으로써, 로킹이 안전한 방식으로 확보되고, 로킹 배열체는 소형이면서 작동이 쉽다. 또한, 차량 및 커플링은 완전히 무동력 상태라도 여전히 커플링의 결합/로킹을 상실하지 않을 수 있고 그에 따라 커플링은 예컨대 차량이 경사형 도로에 주차된 동안에 주차된 위치에서 차량을 유지하는 데 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 로킹 배열체는 액추에이터를 포함하고, 커플링의 로킹 및 언로킹은 상기 액추에이터에 의해서만 수행될 수 있다. 이것은 커플링이 로킹 및 언로킹될 수 있게 하는 유일한 수단이 액추에이터라는 것을 보증한다. 즉, 액추에이터가 작동되어 커플링을 로킹 또는 언로킹하지 않으면, 로킹 배열체는 로킹 배열체 상에 작용하는 다른 힘과 무관하게 현재의 위치에 유지되어 확실한 로크를 제공할 것이다.

실시예에 따르면, 액추에이터는 커플링의 유압 펌프에 의해 발생되는 압력에 의해 작동되는 기어 래크 피스톤을 포함한다. 이것을 위해, 액추에이터에 대한 유압 유체의 유동을 제어하는 밸브 또는 다른 유압원이 제공된다. 로킹 배열체를 커플링의 유압 펌프에 의해 공급되는 압력으로 작동시킴으로써, 로킹 배열체는 로킹 배열체를 작동시키는 외부 수단이 요구되지 않도록 합체된다.

기어 래크 피스톤은 유압 펌프에 의해 발생되는 압력에 노출가능한 제1 및 제2 대향 표면을 포함할 수 있고, 제1 표면은 제2 표면보다 큰 표면적을 갖고 그에 따라 표면 둘 모두가 동일한 압력에 노출될 때, 피스톤은 하나의 방향으로의 이동에 대해 편의될 것이다. 상이한 표면적을 갖는 2개의 대향 표면은 표면 중 하나로 공급되는 압력만 제어함으로써 쉬운 방식으로 기어 래크 피스톤을 작동시키는 것을 가능케 한다. 제1 및 제2 대향 표면은 기어 래크 피스톤의 기본적으로 축 방향으로 대면하도록 구성되고, 그에 따라 2개의 방향으로의 축방향 이동이 제1 및 제2 표면 상에 작용하는 압력을 교번시킴으로써 제어될 수 있다. 또한, 제2의, 작은 표면 상의 압력은 유압 펌프에 직접적으로 연결되도록 구성될 수 있고 그에 따라 그것은 펌프에 의해 제공되는 압력에 항상 노출된다. 그러나, 대향 표면, 즉 제1 표면이 더 크므로, 그것은 동일한 압력에 노출될 때에 더 큰 힘을 발생시킬 것이다. 따라서, 2개의 표면 중 하나에 대한 압력만 제어하면, 기어 래크 피스톤이 충분히 제어될 수 있다.

로킹 배열체는 유압 펌프에 의해 발생되는 압력에 대한 피스톤의 표면 중 적어도 하나의 노출을 제어하는 밸브를 추가로 포함할 수 있다. 밸브는 기어 래크 피스톤의 작동이 정확하게 제어되게 한다. 기어 래크 피스톤 상의 제1 및 제2 대향 표면 중 단지 하나, 바람직하게는 제1 표면, 즉 더 큰 표면이 기어 래크 피스톤의 이동을 제어하는 밸브에 의해 제어되어야 한다.

로킹 배열체를 위한 액추에이터는 로킹 배열체를 유압 커플링의 펌프에 의해 발생되는 압력과 독립적으로 작동시키도록 구성될 수 있다. 로킹 배열체를 펌프에 의해 공급되는 압력과 독립적으로 작동시키는 것은 커플링의 로킹 및 언로킹이 커플링 내의 유압과 무관하게 수행되게 한다. 작동은 예컨대 전기 모터, 선형 액추에이터 또는 공압 피스톤 등에 의해 수행될 수 있다.

로킹 배열체는 언로킹된 위치와 로킹된 위치 사이에서 왕복 이동가능한 로킹 부재를 추가로 포함할 수 있고, 로킹 부재는 상기 로킹된 위치에서 커플링 피스톤에 대항하여 가압한다. 로킹 부재는 커플링을 기계적으로 로킹하는 무단 방식을 제공하고, 로킹 부재는 액추에이터에 대한 간접적인 또는 직접적인 관련에 의해 이동가능하다. 로킹 부재는 커플링 피스톤을 상이한 위치에 로킹할 수 있도록 구성되는데 커플링이 결합될 때의 커플링 피스톤의 위치가 디스크 패키지의 마모 등으로 인해 변할 수 있기 때문이다.

로킹 배열체는 변환 부재를 추가로 포함할 수 있고, 로킹 부재 및 변환 부재는 기본적으로 링 형상이고, 커플링 피스톤과 동심으로 배열된다. 변환 부재 및 로킹 부재의 직경은 로킹 부재로부터의, 그 로킹된 위치에 있을 때의, 힘이 커플링 피스톤 상에 고르게 분배되도록 되어 있다. 변환 부재는 액추에이터의 이동이 로킹 부재의 이동으로 변환되게 한다. 또한, 로킹 부재로부터의 힘의 고른 분포는 커플링을 로킹하는 데 요구되는 압력/힘이 최소화되고 슬립이 디스크 패키지 내에 허용되지 않는 것을 보증한다.

변환 부재는 액추에이터의 이동을 로킹 부재의 이동으로 변환할 수 있고, 그에 따라 액추에이터의 이동이 변환 부재의 회전 운동을 발생시키고 결국 커플링 피스톤의 축 방향을 따른 로킹 부재의 병진 이동을 발생시킨다. 따라서, 액추에이터, 변환 부재 및 로킹 부재의 이동은 상이한 평면 또는 방향에 있을 수 있고 그에 따라 로킹 배열체에 요구되는 공간이 최소화될 수 있다.

변환 부재는 로킹 부재 상의 대응하는 외부 나사산과 결합하는 내부 나사산을 가질 수 있고, 로킹 부재는 회전방향으로 고정될 수 있고 한편 변환 부재는 축방향으로 고정되고 그에 따라 변환 부재의 회전 운동이 로킹 부재의 병진 이동으로 변한다. 나사산은 변환 부재에 의해 그리고 또한 나사산의 나선각을 변화시킴으로써 로킹 부재의 제어를 가능케 하고, 로킹 배열체의 성질이 변경될 수 있다. 로킹 부재는 차단 부재 및 핀에 의해 고정되고, 차단 부재는 로킹 부재 내의 대응하는 노치와 결합하는 반경방향으로 내향으로 연장하는 부분을 갖는다. 핀은 차단 부재를 커플링 하우징 내에 고정하고 그에 따라 차단 부재 그에 따라 간접적으로 로킹 부재의 회전 운동이 제한된다. 변환 부재는 커플링 하우징 내에 부착되는 보유 링에 의해 축방향 이동에 대해 고정된다. 따라서, 변환 부재의 회전 운동이 로킹 부재의 병진 축방향 이동으로 변하거나 변환될 수 있다.

변환 부재는 액추에이터 상의 대응하는 코그(cog)와 결합하는 외부 코그를 포함할 수 있다. 액추에이터와 변환 부재 사이의 결합은 액추에이터가 로킹 부재를 제어하게 한다.

나사산은 자기 로킹 나사산일 수 있고, 그에 따라 로킹 부재의 병진 이동이 액추에이터의 이동에 의해서만 성취될 수 있다. 따라서, 로킹 부재의 이동이 예컨대 로킹 부재 상에 작용하는 커플링 피스톤으로부터의 외력에 의해 허용되지 않는 것이 보증된다. 자기-로킹 성질은 적절한 나선각을 나사산에 가함으로써 성취되고, 그에 의해 또한 로킹 부재의 작동을 위한 낮은 요구 힘의 이익이 성취될 수 있다.

제2 양태에 따르면, 토크를 차량의 좌륜과 우륜 및/또는 전방 차축과 후방 차축 사이에 분배하는 시스템으로서, 상기 시스템은 제1 양태에 따른 유압 커플링, 및 상기 커플링 및 상기 차량에 연결되는 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은 로킹 배열체를 적어도 하나의 입력 신호에 따라 제어하도록 배열되는, 시스템이 제공된다. 제어 유닛으로의 입력 신호는 차량으로부터, 커플링의 로킹을 수동으로 요청하는 차량의 사용자 및/또는 예를 들어 차량이 주차될 때에 로킹을 자동으로 요청하는 차량을 통해, 도착할 수 있다. 입력 신호 역시 커플링으로부터, 예컨대 커플링이 로킹되어야 하는 상태를 검출하는 온도, 토크, 전압 및/또는 rpm 센서 등으로부터 도착할 수 있다. 따라서, 커플링의 로킹 배열체는 차량의 상태에 따라 자동으로 및/또는 사용자의 요청에 의해 수동으로 로킹 또는 언로킹하도록 구성된다.

제어 유닛은 밸브의 위치를 제어함으로써 액추에이터의 이동을 제어할 수 있다. 밸브의 위치를 제어함으로써, 제어 유닛은 로킹 부재가 이동하는 방향을 제어한다. 따라서, 로킹 배열체는 커플링의 유압 펌프에 의해 이미 공급된 압력만 사용함으로써 제어될 수 있고, 로킹은 밸브를 제어하는 제어 유닛에 의해 조절될 수 있다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 토크를 차량의 좌륜과 우륜 및/또는 전방 차축과 후방 차축 사이에 분배하는 시스템을 위한 유압 커플링을 로킹 및 언로킹하는 방법이 제공된다. 커플링은 유압 펌프, 디스크 패키지 그리고 그 상에 작용하는 커플링 피스톤을 포함하고, 상기 커플링 피스톤은 유압 펌프에 의해 발생되는 유압에 의해 작동되어 토크를 커플링의 입력부로부터 출력부로 분배한다. 커플링 피스톤은 제1 양태에 따른 로킹 배열체에 의해 기계적으로 로킹되도록 구성된다. 상기 방법은 로킹 배열체를 작동시키고 그에 따라 로킹 배열체의 적어도 하나의 부분의 회전 운동을 제공하는 단계, 및 회전 운동을 로킹 배열체의 또 다른 부분의 축방향 이동으로 변환하는 단계를 포함하고, 상기 축방향 이동은 커플링 피스톤을 디스크 패키지를 향해 가압하는 데 사용된다. 그에 의해, 로킹 배열체를 작동시키는 고장 안전 방식이 제공되고 그에 따라 로킹은 차량 또는 커플링을 작동시키지 않아도 유지될 수 있다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 유압 커플링의 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 유압 커플링 내의 로킹 배열체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 커플링 내의 유압 시스템의 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 차량, 유압 커플링 및 제어 유닛을 포함하는 시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 커플링을 로킹 및 언로킹하는 방법을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 로킹 부재를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 차단 부재를 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 보유 링을 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 변환 부재를 도시한다.
도 10은 언로킹된 위치에 있는 로킹 배열체를 도시한다.
도 11은 로킹된 위치에 있는 로킹 배열체를 도시한다.
도 12는 유압 커플링 내의 탄성 요소의 단면도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 제1 캠 곡선 부분을 도시한다.
도 14는 일 실시예에 따른 제2 캠 곡선 부분을 도시한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 커플링(1), 이러한 경우에 전륜 구동(all wheel drive) 차량의 전방 차축과 후방 차축 사이에서의 토크의 분배 및/또는 2륜 구동 또는 4륜 구동 차량의 좌륜과 우륜 사이에서의 토크의 분배에 사용될 수 있는 슬립 제한 커플링(limited slip coupling)을 도시한다. 커플링이 적용될 수 있는 다른 예는 예컨대 하나 이상의 차축이 전기 모터에 의해 구동되는, 하이브리드 구동 자동차를 포함할 수 있다. 또한, 순수한 전기 구동 자동차를 사용하는 예가 상정될 수 있다.

커플링(1)은 커플링 피스톤(6)에 의해 작동되는 디스크 패키지(8)를 포함한다. 커플링 피스톤(6)이 유압 펌프(3)에 의해 발생되는 유압에 의해 작동될 때, 디스크 패키지(8)의 디스크들이 서로 접촉하여 그것들이 연결되는 입력부(2) 및 출력부(7) 사이의 구동 접촉을 설정할 것이다. 커플링은 커플링 피스톤(6)을 기계적으로 로킹하는 일체형 로킹 배열체(23)를 추가로 포함한다.

이것은 커플링 피스톤(6)이 디스크 패키지(8)를 규칙적인 방식으로 압축할 수 있게 하고, 그에 의해 입력부(2)와 출력부(7) 사이의 구동 접촉 또는 결합을 설정한다. 접촉이 설정된 때, 로킹 배열체(23)는 요청에 따라, 커플링 피스톤(6)을 로킹하도록 배열되고 그에 따라 디스크 패키지(8)의 압축은 유압이 감소 또는 완전히 제거되더라도 유지 또는 심지어 약간 증가될 수 있다. 이것은 커플링(1)이 결합된 모드, 즉 입력부(2)와 출력부(7) 사이의 접촉을 유지하게 하고 또한 유압 펌프(3)가 높은 오일 압력을 제공하지 않아도 되게 한다. 더욱이, 이것은 또한 커플링 및/또는 차량이 완전히 무동력 상태일 때에도 커플링이 여전히 입력부(2)와 출력부(7) 사이의 접촉을 유지할 수 있도록 그것이 전환될 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 예컨대 차량(21)이 경사면에 주차된 상황에서, 및 차량이 굴러가는 것이 확실하게 차단되는 것을 기계적으로 결합된 커플링이 보증하는 상황에서 유리할 수 있다. 또한, 로킹 배열체가 커플링 피스톤(6)을 결합해제된 위치를 향한 이동에 대해서만 로킹하므로, 커플링 피스톤(6)은 여전히 유압 펌프(3)에 의해 디스크 패키지(8)를 향해 추가로 가압될 수 있다. 이것은 단순하게 유압을 상승시켜 로킹 배열체를 커플링 피스톤(6)으로부터의 로킹력으로부터 해제함으로써 커플링(1)의 언로킹을 가능케 한다. 로킹 배열체(23)는 유압 피스톤(6)을 로킹하도록 구성되고, 그것이 약간의 추가적인 압력을 커플링 피스톤(6)에 제공하지만, 그것은 커플링 피스톤을 단독으로 이동시킬 수 있도록 구성되지 않는다.

로킹 배열체(23)는 도 6 및 도 9에서 관찰될 수 있는 것과 같이 로킹 부재(5) 및 변환 부재(4)를 추가로 포함한다. 변환 부재(4) 및 로킹 부재(5)는 바람직하게는 나사산을 통해, 서로 결합하고 그에 따라 상이한 방향으로의 변환 부재(4)의 선회 또는 회전이 로킹 부재(5)의 축 방향으로의 왕복 병진 이동으로 변환된다. 일 실시예에서, 변환 부재(4)는 로킹 부재(5) 상의 대응하는 외부 나사산과 결합하는 내부 나사산을 갖고, 로킹 부재(5)는 회전방향으로 고정되고 한편 변환 부재(4)는 축방향으로 고정되고 그에 따라 변환 부재(4)의 회전 운동이 로킹 부재(5)의 축방향 병진 이동으로 변한다. 즉, 변환 부재(4)는 로킹 부재(5)의 외부측에 원주방향으로 위치되고, 그것들은 서로 그리고 커플링 피스톤(6)과 동심이다.

로킹 부재(5)가 축 방향으로만 이동할 수 있는 것을 보증하기 위해, 로킹 배열체는 차단 부재(11)(도 7 참조) 및 핀(10)을 추가로 포함한다. 차단 부재(11)는 로킹 부재(5) 내의 대응하는 축방향 노치(27)와 활주 결합하는 내향 연장 반경방향 부분(26)을 갖는 중심 구멍을 갖는 원형의, 와셔-같은 형상을 갖는다. 부분(26) 및 노치(27)는 서로 활주 결합하는 데 적절한 임의의 대응하는 형상을 가질 수 있다. 핀(10)은 차단 부재(11) 내의 구멍(25) 내로 그리고 커플링 하우징 내의 대응하는 구멍 내에 끼워지고 그에 따라 차단 부재(11) 및 그에 의해 로킹 부재(5)의 회전 운동이 방지된다.

변환 부재(4)는 도 8에서 관찰될 수 있는 것과 같이, 보유 링(9)에 의해 고정되어 축방향 이동이 방지된다.

로킹 부재(5)는 (도 10 및 도 11에서 관찰될 수 있는 것과 같이) 2개의 단부 위치 사이에서 이동가능한데, 하나의 단부 위치는 커플링 피스톤(6)이 자유롭게 이동할 수 있는 언로킹된 위치이다. 다른 단부 위치는 로킹 부재(5)가 커플링 피스톤(6)에 대항하여 가압하고 그에 따라 커플링 피스톤(6)이 로킹 부재(5)의 방향으로 후방으로 이동할 수 없는 로킹된 위치이다. 로킹 부재(5)는 그것이 커플링 피스톤(6)과 접촉할 때까지, 이상적으로는 커플링(1)이 완전히 결합되는 위치에 피스톤(6)이 올 때까지 전방으로 이동한다. 그러나, 커플링 피스톤(6)이 전후로 이동하므로, 피스톤(6)을 유사한 방식으로 상이한 위치에 로킹하는 것이 또한 가능하다. 로킹 부재(5)는 추가적인 힘을 커플링 피스톤(6)에 가하여 피스톤(6)과 디스크 패키지(8) 사이의 접촉력을 상황에 따라 약 5-10%만큼 증가시킨다. 이것은 또한 디스크 패키지(8) 내의 디스크의 마모를 유발할 수 있는 임의의 슬립이 최소화되는 것을 보증한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로킹 배열체(23)의 단면도를 도시한다. 로킹 배열체는 커플링(1)의 로킹 및 언로킹을 제어하는 액추에이터(12)를 포함한다. 로킹 배열체(23)는 커플링의 로킹 및 언로킹이 상기 액추에이터(12)에 의해서만 수행될 수 있도록 배열된다. 이것은 자기 로킹 나사산인 로킹 부재(5) 및 변환 부재(4)의 나사산에 의해, 즉 나사산 내에서 발생하는 마찰이 로킹 부재(5) 또는 변환 부재(4)에 대한 임의의 축방향 힘을 극복하도록 하는 나사산의 나선각에 의해 성취된다. 이것은 또한 변환 부재(4)를 회전시켜 로킹 부재(5)를 이동시킬 때에 적은 힘이 요구되는 효과를 갖는다.

변환 부재(4)는 이러한 경우에 기어 래크 피스톤(12)으로서 도시되고 결국 유압 펌프(3)에 의해 발생되는 압력에 의해 작동되는, 액추에이터(12)에 의해 회전된다. 그러나, 로킹 배열체(23)를 위한 액추에이터(12)는 로킹 배열체(23)를 유압 커플링(1)의 펌프(3)에 의해 발생되는 압력과 독립적으로 작동시키도록 배열될 수 있다. 이것은 액추에이터가 기어 래크에 결합되는 선형 액추에이터, 또는 변환 부재와 결합하는 전기 모터 및 기어 등일 수 있다는 것을 의미한다.

그럼에도 불구하고, 로킹 배열체(23)를 유압 펌프(3)에 의해 제공되는 압력에 의해 작동시킬 수 있는 것이 유리한데 이것이 로킹 배열체(23)의 가동 구성요소의 요구 개수를 최소화하기 때문이다.

도 2에서 관찰될 수 있는 것과 같이, 기어 래크 피스톤(12)은 유압 펌프(3)에 의해 발생되는 압력에 노출가능한 제1 및 제2 대향 표면(19, 20)을 포함한다. 제1 표면(19)은 제2 표면(20)보다 큰 표면적을 갖고 그에 따라 표면(19, 20) 둘 모두가 동일한 압력에 노출될 때, 피스톤은 하나의 방향으로의 이동에 대해 편의될 것이다. 이것은 정상적인 동작 중에, 제2 표면(20)이 유압 펌프(3)로부터의 압력에 계속하여 노출될 수 있고 그에 따라 커플링(1)이 언로킹 상태라는 것을 의미한다. 그러나, 커플링(1)의 로킹이 요구되자마자, 표면(19, 20) 둘 모두가 동일한 유압에 노출될 수 있고, 로킹이 일어날 것이다. 이것은 기어 래크 피스톤(12)의 간단한 제어가 더 큰 표면(19)으로 공급되는 압력만 제어함으로써 성취된다는 것을 의미한다.

기어 래크 피스톤(12) 상의 기어 또는 코그는 변환 부재(4) 상의 대응하는 외부 코그와 결합하고 그에 따라 피스톤(12)의 이동이 변환 부재(4)의 회전 운동을 생성하고, 결국 로킹 부재(5)의 축방향 병진 이동을 생성한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 회로도를 도시하고, 유압 시스템을 가능하면 개략적으로 보여준다. 유압 시스템은 전기 모터(17)를 포함하고, 전기 모터는 펌프(16)를 구동하고, 펌프는 또한 원심 조절기(15)를 구동할 수 있다. 원심 조절기(15)의 위치는 압력 오버플로 밸브(14)의 위치 그리고 그를 통한 유동을 제어한다.

유압 액추에이터 시스템을 위한 유압 오일은 저장조 내에 수용된다. 그것은 유압 라인을 통해 펌프(16) 내로 흡인되고, 그것으로부터 전달되어 압력을 커플링 피스톤(6)에 제공한다. 원심 조절기(15) 및 그에 따라 압력 오버플로 밸브(14)의 위치에 따라, 유압 유동의 일부 그리고 종종 모두가 방향전환되어 오버플로 밸브(14)를 통해 그리고 다시 저장조로 진행된다. 결국, 커플링 피스톤(6)에 전달되는 유압은 원심 조절기(15)에 의해 지배된다. 커플링 피스톤(6)은 디스크 패키지(8) 상에 작용한다.

릴리프 밸브(13)가 유압 시스템에 연결된다. 릴리프 밸브(13)는 압력이 특정 수준, 예를 들어 40 바를 초과할 때, 유압 오일을 저장조로 방향전환하여 진행시키는 목적을 갖는다.

또한, 유압 시스템은 유압 펌프(16)에 의해 발생되는 압력에 대한 피스톤(12)의 표면(19, 20) 중 하나 또는 둘 모두의 노출을 제어하도록 배열되는 밸브(18)를 포함한다. 밸브(18)는 적어도 2개의 위치를 포함하는데, 하나는 제1 표면(19)(즉, 더 큰 표면)만 펌프(3)에 의해 제공되는 압력보다 상당히 낮은 또는 그것을 적어도 초과하지 않는 저장조 내의 압력에 연결되는 위치이다. 제2 위치에서, 밸브(18)는 피스톤(12)의 제1 표면(19)을 유압 펌프에 의해 제공되는 압력에 노출시키고 그에 따라 기본적으로 동일한 압력이 피스톤(12)의 제1 표면(19) 및 제2 표면(20) 상에 작용한다.

기어 래크 피스톤(12)의 제2 표면(20)은 유압 펌프(16)로부터의 압력에 계속하여 노출될 수 있고 그에 따라 커플링(1)의 언로킹 상태가 단순하게 펌프(16)의 압력을 상승시킴으로써 수행되는데, 피스톤의 제2 표면(20)만 그 압력에 노출되도록 밸브(18)가 위치되는 경우에 그러하다. 로킹 부재(5) 및 커플링 피스톤(6)이 로킹될 때에 서로 대항하여 가압하므로, 커플링(1)을 언로킹하는 데 요구되는 압력은 로킹이 일어날 때에 존재하는 압력과 기본적으로 동일하다.

도 4는 본 발명의 일 양태에 따른 토크를 차량(21)의 좌륜과 우륜 및/또는 전방 차축과 후방 차축 사이에 분배하는 시스템(24)을 도시한다. 시스템(24)은 차량(21), 및 기계적인 로킹 배열체(23)를 포함하는 본 발명에 따른 유압 커플링(1)을 포함한다.

시스템(24)은 상기 커플링 및 상기 차량(21)에 연결되는 제어 유닛(22)을 추가로 포함하고, 상기 제어 유닛(22)은 로킹 배열체(23)를 적어도 하나의 입력 신호에 따라 제어하도록 배열된다. 도 4의 개략도는 기능적인 것일 뿐이고, 물리적으로 시스템(24)의 구성요소는 다양한 배열로 서로 내에 합체되어 배열될 수 있다.

제어 유닛은 직접적으로 또는 밸브(18)의 위치를 제어함으로써, 액추에이터(12)를 제어하도록 배열된다. 제어 유닛(22)으로의 입력 신호는 차량(21)으로부터, 커플링(1)의 로킹을 수동으로 요청하는 차량(21)의 사용자 및/또는 예를 들어 차량(21)이 주차될 때에 로킹을 자동으로 요청하는 차량을 통해, 도착할 수 있다. 입력 신호는 또한 커플링(1)으로부터, 예컨대 커플링(1)이 로킹되어야 하는 상태를 검출하는 온도, 토크, 전압 및/또는 rpm 센서로부터 도착할 수 있다.

도 5는 유압 커플링을 로킹 및 언로킹하는 방법을 도시하고, 상기 방법은 로킹 배열체(23)를 작동시키고 그에 따라 로킹 배열체(23)의 적어도 하나의 부분의 회전 운동을 제공하는 단계, 및 회전 운동을 로킹 배열체(23)의 또 다른 부분의 축방향 이동으로 변환하는 단계를 포함하고, 상기 축방향 이동은 커플링 피스톤(6)을 디스크 패키지(8)를 향해 가압하는 데 사용된다. 그에 의해, 커플링 피스톤(6)은 로킹 배열체(23)에 의해 미리 결정된 위치에 로킹되도록 구성된다.

상기 방법은 제어 유닛(22)이 우선 입력 신호를 차량(21) 및/또는 커플링(1)으로부터 수용하는 단계, 및 로킹 배열체(23)의 작동 그에 따라 커플링(1)의 로킹을 위에 설명된 바와 같이 상기 입력 신호에 따라 제어하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이상적으로, 커플링 피스톤(6)은 펌프(3)에 의해, 즉 로킹 배열체의 밸브를 제어하는 제어 유닛(22)에 의해 공급되는 압력에 의해 작동되고 그에 따라 기어 래크 피스톤(12)은 요청된 방향으로 이동한다. 로킹 배열체(23)는 커플링 피스톤(6)을 로킹하도록 구성되고 그에 따라 커플링(1)은 압력이 하강하거나 완전히 제거될 때에도 결합된 상태로 유지될 수 있다. 상기 시스템의 언로킹은 펌프(3)가 커플링(1) 내의 압력을 상승시킴으로써 수행되고 그에 따라 커플링 피스톤(6)은 디스크 패키지(8)를 향해 가압된다. 이것은 로킹 부재(5)를 커플링 피스톤(6)으로부터의 로킹력으로부터 해제하고 그에 따라 로킹 부재(5)를 언로킹된 위치로 다시 이동시키는 것은 쉽다. 또한, 커플링(1)의 언로킹 또는 정상적인 동작 중에, 밸브는 기어 래크 피스톤(12)의 제2의 더 작은 표면(20)만 펌프에 의한 압력에 노출되게 하도록 구성되고, 그에 따라 그것을 언로킹 위치를 향해 이동시키고, 기어 래크 피스톤(12)을 언로킹된 위치에 유지한다.

알루미늄과 강철 사이의 상이한 온도 팽창으로 인한 힘 변화를 피하기 위해, 미리 로딩된 디스크 스프링(28)을 갖는 탄성 요소가 디스크 패키지(8) 및 피스톤(6)과 직렬로 제공된다. 탄성은 기계적인 로킹 배열체가 최대 토크 수준(주차 로크 기능)에 도달될 때에 작용되는데, 차량이 주차될 때에 로킹 토크 상승 또는 감소가 상당하므로 이것을 피할 것이 요구되기 때문이다. 이것은 도 12에 도시된다.

일 실시예에서, 커플링(1)을 분리하고 그에 따라 간극이 디스크 패키지(8) 내의 디스크들 사이에 제공되게 하기 위해, 캠 곡선이 나사산 대신에 사용된다. 2개의 캠 곡선 부분(4, 5)이 도 13 및 14에 도시된다. 그러한 방식으로, 피스톤(6)은 토크가 축적될 때(커플링의 탄성 모드)에 비해 상이한 나사각으로 키스 포인트(kiss point)로 전방으로 이동할 수 있다. 2개의 캠 곡선 부분(4, 5)은 피스톤(6) 내에 축방향 스프링(30)과 축방향으로 함께 보유된다.

Claims (16)

1. 토크를 차량(21)의 좌륜과 우륜 및/또는 전방 차축과 후방 차축 사이에 분배하는 시스템을 위한 유압 커플링(1)이며, 커플링은 유압 펌프(3), 디스크 패키지(8) 그리고 그 상에 작용하는 커플링 피스톤(6)을 포함하고, 상기 커플링 피스톤은 유압 펌프(3)에 의해 발생되는 유압에 의해 작동되어 토크를 커플링(1)의 입력부(2)로부터 출력부(7)로 분배하고, 커플링 피스톤(6)은 커플링 피스톤(6)이 작동되어 디스크 패키지(8) 상에 작용할 때, 일체형 로킹 배열체(23)에 의해 기계적으로 로킹되도록 구성되고 그에 따라 커플링은 결합된 상태로 유지되고 그에 의해 입력부(2)는 유압이 커플링 피스톤(6) 상에 작용하지 않아도 커플링(1)의 출력부(7)에 연결되고, 유압 커플링(1)의 언로킹이 커플링 피스톤(6)을 재작동시킴으로써 제공되는, 유압 커플링.
2. 제1항에 있어서, 상기 로킹 배열체(23)는 로킹 부재(5) 및 변환 부재(4)를 포함하고, 작동 시에 변환 부재(4)의 회전 운동을 로킹 부재(5)의 축방향 이동으로 변환하도록 구성되고, 상기 축방향 이동은 커플링 피스톤(6)을 디스크 패키지(8)를 향해 가압하는 데 사용되는, 유압 커플링.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 로킹 배열체(23)는 액추에이터(12)를 포함하고, 커플링(1)의 로킹 및 언로킹은 상기 액추에이터(12)에 의해서만 수행될 수 있는, 유압 커플링.
4. 제3항에 있어서, 액추에이터는 커플링(1)의 유압 펌프(3)에 의해 발생되는 압력에 의해 작동되도록 구성되는 기어 래크 피스톤(12)을 포함하는, 유압 커플링.
5. 제4항에 있어서, 기어 래크 피스톤(12)은 유압 펌프(3)에 의해 발생되는 압력에 노출가능한 제1 및 제2 대향 표면(19, 20)을 포함하고, 제1 표면(19)은 제2 표면(20)보다 큰 표면적을 갖고 그에 따라 표면 둘 모두가 동일한 압력에 노출될 때, 피스톤은 하나의 방향으로의 이동에 대해 편의되는, 유압 커플링.
6. 제5항에 있어서, 로킹 배열체(23)는 유압 펌프(3)에 의해 발생되는 압력에 대한 피스톤(12)의 표면(19, 20) 중 적어도 하나의 노출을 제어하는 밸브(18)를 추가로 포함하는, 유압 커플링.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 로킹 배열체(23)를 위한 액추에이터(12)는 로킹 배열체(23)를 유압 커플링(1)의 펌프(3)에 의해 발생되는 압력과 독립적으로 작동시키도록 구성되는, 유압 커플링.
8. 제2항에 있어서, 로킹 부재(5)는 언로킹된 위치와 로킹된 위치 사이에서 왕복 이동가능하고, 로킹 부재(5)는 상기 로킹된 위치에서 커플링 피스톤(6)에 대항하여 가압하도록 구성되는, 유압 커플링.
9. 제2항 또는 제8항에 있어서, 로킹 부재(5) 및 변환 부재(4)는 기본적으로 링 형상이고, 커플링 피스톤(6)과 동심으로 배열되고, 변환 부재 및 로킹 부재의 직경은 로킹 부재(5)로부터의, 그 로킹된 위치에 있을 때의, 힘이 커플링 피스톤(6) 상에 고르게 분배되도록 되어 있는, 유압 커플링.
10. 제9항에 있어서, 변환 부재(4)는 액추에이터(12)의 이동을 로킹 부재(5)의 이동으로 변환하도록 구성되고, 그에 따라 액추에이터(12)의 이동이 변환 부재(4)의 회전 운동을 발생시키고 결국 커플링 피스톤(12)의 축 방향을 따른 로킹 부재(5)의 병진 이동을 발생시키는, 유압 커플링.
11. 제10항에 있어서, 변환 부재(4)는 로킹 부재(5) 상의 대응하는 외부 나사산과 결합하는 내부 나사산을 갖고, 로킹 부재(5)는 회전방향으로 고정되고 한편 변환 부재(4)는 축방향으로 고정되고 그에 따라 변환 부재(4)의 회전 운동이 로킹 부재(5)의 병진 이동으로 변하는, 유압 커플링.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 변환 부재(4)는 액추에이터(12) 상의 대응하는 코그와 결합하는 외부 코그를 포함하는, 유압 커플링.
13. 제11항에 있어서, 나사산은 자기 로킹 나사산이고, 그에 따라 로킹 부재(5)의 병진 이동이 액추에이터(12)의 이동에 의해서만 성취될 수 있는, 유압 커플링.
14. 토크를 차량(21)의 좌륜과 우륜 및/또는 전방 차축과 후방 차축 사이에 분배하는 시스템(24)이며, 상기 시스템은 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 유압 커플링(1), 및 상기 커플링(1) 및 상기 차량(21)에 연결되는 제어 유닛(22)을 포함하고, 상기 제어 유닛(22)은 로킹 배열체(23)를 적어도 하나의 입력 신호에 따라 제어하도록 구성되는, 시스템(24).
15. 제14항에 있어서, 제어 유닛(22)은 밸브(18)의 위치를 제어함으로써 액추에이터(12)의 이동을 제어하도록 구성되는, 시스템(24).
16. 토크를 차량(21)의 좌륜과 우륜 및/또는 전방 차축과 후방 차축 사이에 분배하는 시스템을 위한 유압 커플링(1)을 로킹 및 언로킹하는 방법이며, 커플링은 유압 펌프(3), 디스크 패키지(8) 그리고 그 상에 작용하는 커플링 피스톤(6)을 포함하는, 방법으로서,
    i) 커플링 피스톤(6)을 작동시키고 그에 따라 디스크 패키지(8)가 압축되게 함으로써, 및 ii) 커플링 피스톤(6)의 위치를 로킹 배열체(23)에 의해 기계적으로 로킹함으로써 유압 커플링(1)을 기계적으로 로킹하여 유압이 커플링 피스톤(6) 상에 작용하지 않을 때에도 커플링 피스톤(6)의 위치를 보증하는 단계; 및
    커플링 피스톤(6)을 작동시키고 그에 의해 로킹 배열체(23)가 언로킹 위치에 진입되게 함으로써 유압 커플링(1)을 기계적으로 언로킹하는 단계
    를 포함하는, 방법.

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