KR100485535B1

KR100485535B1 - 전자 작동식 잠금 차동장치

Info

Publication number: KR100485535B1
Application number: KR10-2000-0007833A
Authority: KR
Inventors: 가드류데이비트폴
Original assignee: 이턴 코포레이션
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2005-04-27
Also published as: EP1030082A2; EP1030082A3; JP4721021B2; US6083134A; KR20000058106A; JP2000240760A

Abstract

수동 모드 또는 자동 모드 중 어느 하나로 작동할 수 있는 차동 기어 메커니즘을 공개한다. 그 메커니즘은 기어 케이스(11), 및 사이드 기어(23)를 포함하는 차동 기어 배열을 포함하여 구성된다. 사이드 기어(23)는, 일련의 기어 이빨(45)을 갖는 플랜지부(43)와, 플랜지부(43)상의 기어 이빨과 맞물리도록 그에 인접 배치되며 역시 일련의 기어 이빨(49)을 갖는 잠금 부재(47)를 포함한다. 잠금 부재(47)에 인접하여서는 볼-램프 엑츄에이터가 배치되는데, 내측 작동판(57)과 일체로 회전하는 것이 바람직하다. 기어 케이스 외부에 배치됨이 바람직한 외측 작동판(59)과, 이들 작동판(57, 59)과 연동함으로써 램프-업(ramp-up)을 일으켜 상기 기어 이빨(45, 49)간 맞물림을 유발하는 일련의 캠 볼(73)이 있다. 볼-램프 엑츄에이터에 인접하여 전자기 코일 어셈블리(75)가 배치되어 있는 바, 이는 전기 입력 신호에 응답하여 상기 외측 작동판(59)의 회전을 지연시키며, 또한 램프-업을 시작하게 한다. 결과적으로, 잠금 차동장치를 매우 소형화하고, 또한 맞물림 및 맞물림 해제를 매우 신속히 수행할 수 있다.

Description

전자 작동식 잠금 차동장치{ELECTRONICALLY ACTUATED LOCKING DIFFERENTIAL}

본 발명은 견인 조정 차동장치(traction modifying differential), 더욱 상세하게는, 전기 입력 신호에 응답하여 차동 기어가 잠궈지는 유형의 차동장치에 관한 것이다.

본 발명에 관한 그러한 유형의 견인 조정 차동장치는 전형적으로, 기어 챔버를 형성하는 기어 케이스와, 그 내부에 위치하며 적어도 하나의 입력 피니온 기어(pinion gear)를 포함하는 차동 기어(differential gear) 세트와, 한 쌍의 출력 사이드 기어(side gear)를 포함한다. 적어도 하나의 사이드 기어와 기어 케이스의 인접 표면 사이에는 전형적으로 클러치 팩(clutch pack)이 배치됨으로써, 상기 기어 케이스 및 사이드 기어간 상대 회전을 제한하는 역할을 한다. 앞서 언급한 유형의 대부분의 차동장치에서, 상기 클러치 팩을 맞물리게 하는 동작은 몇 가지의 방법중 하나를 통하여 이루어진다.

그 하나의 방법으로서, 미합중국 특허 Re 28,004호에 기술된, 본 발명의 양수인에게 양도되고 그 개시내용이 본원에 참조된 "잠금 차동장치"에 있어서, 상기 클러치 팩은 통상 맞물림 해제 상태로 있다. 한쪽 차륜이 다른 쪽 차륜에 대해서 헛돌기(spin out) 시작하면, 속도 감지 메커니즘이 속도 차를 감지하고, 램핑(ramping) 메커니즘을 통하여 상기 클러치 팩을 확고하게 잠근다. 따라서, 상기 차동장치의 양쪽 출력축은 동일한 속도로 회전하게 된다.

또한 본 발명의 양수인에게 양도되고 그 개시내용이 본원에 참조된 미합중국 특허 제5,019,021호는 대안적인 방법, 즉 외부의 전기 입력 신호에 응답하여 상기 클러치 팩상의 로딩(loading)이 변동되게 하는, 클러치 팩내 슬립량, 및 그에 따라 사이드 기어로부터 다른 기어로 전달되는 편심 토오크(bias torque)량을 변화시킬 수 있는 "한계 슬립(limited slip) 차동장치"를 예시하고 있다. 당업자들에게 널리 공지된 바와 같이, 한계 슬립 차동장치에 있어서는, 차량이 최적 견인 조건이 아닌 상태에 있는 경우, 전형적으로 어느 정도의 "슬립", 또는 속도 편차가 존재한다.

상기 특허들에 개시된 유형의 한계 슬립 및 잠금 차동장치의 성능이 통상 매우 만족스럽기는 하지만, 특정의 차량에 적용하기 위해서는 특정의 설계를 해야하는 단점이 있다. 적어도 하나, 그리고 통상적으로 두개의 클러치 팩을 필요로 하므로 실질적으로, 특히 계속적인 슬립 상태하에서 고온을 견뎌낼 수 있는 상대적으로 보다 정교한 마찰재를 개개의 클러치 디스크에 장착할 때, 실질적으로 차동장치 전체의 가격이 상승하게 된다.

또한, 견인 조정 차동장치를 설치해서 현재의 개방형 차동장치(open differential)를 대체하는 것이 바람직한 많은 차량 분야가 있으나, 주변 구조를 완전히 재설계하는 문제를 피하기 위하여, 상기 견인 조정 차동장치는 개방형 차동장치가 현재 차지하고 있는 동일 공간내에 짜맞출 수 있어야 한다. 이 경우, 기존의 차동장치 케이스내에 하나 또는 두개의 클러치 팩을 추가하려면, 상기 피니온 기어 및 사이드 기어를 재설계하여 그 크기를 줄여야만 하는데, 이는 불가능하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 고가이면서 공간을 많이 차지하는 마찰 디스크 세트를 필요로 하지 않는 유형의 개선된 잠금 차동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 외부의 전기 입력 신호에 응답하여 작동되고, 또한 맞물림 및 그 해제가 매우 신속히 이루어지는 유형의 개선된 잠금 차동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적으로서는, 상기 목적을 달성할 수 있으며, 작동 메커니즘이 충분히 소형화되어, 주변구조 재설계를 최소화 하는 개선된 잠금 차동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적들은, 회전축 및 기어 챔버를 형성하는 기어 케이스를 포함하는 유형의 차동장치 기어 메커니즘을 설치함으로써 달성된다. 상기 기어 챔버내에는 차동장치 기어 수단이 배치되며, 이 차동 기어 수단은 적어도 하나의 입력 기어와 제1 및 제2 출력 기어를 포함한다. 상기 메커니즘은, 동시 회전을 목적으로 기어 케이스에 대한 상기 제1 출력 기어의 회전을 제한하도록 동작할 수 있는 수단을 포함한다. 이 메커니즘은 또한, 회전 제한 수단을 위한 작동 수단을 포함하는데, 그 작동 수단은, 캠(cam) 및 램프(ramp)형 엑츄에이터(actuator)를 지닌 제1 및 제2 작동판(actuating plate)을 포함한다. 여기서, 비작동 상태로부터 작동 상태로의 제1 및 제2 작동판 사이의 상대 회전에 의해 상기 회전 제한 수단이 맞물림 상태로 이동시킨다. 상기 제2 작동판은, 비작동 상태인 경우, 상기 기어 케이스와 함께 회전하도록 배치되어 있다. 제2 작동판에 인접하게 전자기 엑츄에이터가 배치되는데, 이 전자기 엑츄에이터는, 외부의 전기 입력 신호에 응답하여 상기 제2 작동판과의 마찰 맞물림 상태인 작동 위치로 이동함으로써 작동 상태로의 상기 작동판간 상대 회전을 유발하게 되는 마찰 수단을 포함하고 있다.

본 발명의 차동장치, 즉 개선형 차동 기어 메커니즘은, 제1 작동판에 인접하여 배치되며, 상기 기어 케이스에 대해서는 상대 회전 불가능한 상태로 고정되지만 축방향으로는 이동 가능한 잠금 부재를 포함하여 구성된 회전 제한 수단에 그 특징이 있다. 잠금 부재는 상기 제1 출력 기어와 함께 회전하기 위하여 고정되어 있다. 잠금 부재 및 피잠금 부재는 상호 연동함으로써, 상기 작동판들이 작동 상태로 회전할 경우 상기 부재들을 상호간 상대 회전 불가 상태로 잠그게 되는 수단을 형성하며, 그에 따라 제1 출력 기어는 상기 케이스에 대해 잠궈진다.

본 발명을 제한하는 것이 아닌 전체 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 잠금 차동장치의 축방향 단면도이다. 도 1에 나타낸 일반적 유형의 차동장치의 구조 및 작동은 앞서 언급한 참고문헌을 통해 보다 잘 이해될 수 있다.

도 1에 도시된 차동 기어 메커니즘(잠금 차동장치)은, 내부에 기어 챔버(13)가 형성되는 기어 케이스(11)를 포함한다. 차동장치로의 토오크 입력은 전형적으로 입력 링 기어(14)에 의하는데, 이 링 기어(14)는 다수의 볼트(16)와 같은 임의의 적절한 수단을 통해 기어 케이스(11)의 플랜지(15)에 부착될 수도 있다.

기어 챔버(13) 내부에는, 피니온 축(19)상에 회전 가능 상태로 장착된 한 쌍의 입력 피니온 기어(17)를 포함하는 차동 기어 세트가 배치되어 있다. 전형적으로, 상기 피니온 축(19)은 잠금 핀(도시하지 않음)과 같은 적절한 수단을 통해 기어 케이스(11)에 대해 고정되어 있다. 피니온 기어(17)는 상기 차동 기어 세트의 입력 기어들을 포함하여 구성되며, 한 쌍의 사이드 기어(23, 25)와 맞물린 상태로 있다. 상기 사이드 기어(23, 25)는 내측, 직선 스플라인(27, 29) 세트를 각각 형성하는데, 이들 스플라인 세트는 한 쌍의 차 축(axle shaft)(도시하지 않음)상의 외측 스플라인과 스플라인 연결된다. 상기 기어 케이스(11)는, 한 쌍의 베어링 세트(35, 37)가 그 위에 각각 장착될 수도 있는 환형 허브부(hub portion)(31, 33)를 포함하는데, 상기 베어링 세트들은, 외측 차동 하우징(H)에 대해 상기 차동장치 메커니즘을 회전 지지하는 역할을 한다. 도 1에 나타낸 바의 기어 케이스(11)가 통상의 2-피스(piece) 구조이긴 하지만, 그런한 사항이 본 발명의 특징은 아님을 알아야 한다.

당업자들에게 공지된 바와 같이, 정상적인 차량 직진 주행시, 좌우측 사이드 기어(23, 25) 사이에 속도 편차는 발생하지 않음으로, 피니온 기어(17)는 피니온 축(19)에 대해 회전하지 않는다. 상기 기어 케이스(11), 피니온 기어(17) 및 상기 사이드 기어(23, 25)는 회전축(A)을 중심으로 모두 일체가 되어 회전한다.

본 발명의 잠금 차동장치는 몇가지 모드 중 한 모드로 작동할 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 예컨대, 상기 차동장치는 수동으로 작동될 수도 있는데, 이때는 운전자가 잠금 모드를 수동 선택함으로써, 차량이 이동을 시작함에 바로 뒤이어 상기 차동장치가 잠금 모드로 작동하게 된다. 대안적으로, 잠금 차동장치는 자동 모드로 작동될 수도 있는데, 예를 들자면, 차량 마이크로 프로세서 (microprocessor)가 차륜 슬립 등의 운전 상태를 감지하고 상기 차동장치로 적절한 전기 입력 신호를 보내, 기어 케이스(11)에 대해 사이드 기어(23)를 잠궈 더 이상의 편차 발생을 방지한다.

상기 잠금 차동장치에 있어 자동 작동의 경우, 차량이 선회하는 경우, 또는 타이어 사이즈상의 경미한 편차가 존재하는 경우 등의 특정 운전 상태하에서는, 상기 사이드 기어(23, 25) 사이에 어느 정도의 차동 동작이 허용됨을 주목할 필요가 있다. 그러나, 본 발명의 주요 실시예에 따르면, 상기 도 1의 잠금 차동장치는 어떠한 클러치 팩 또는, 차동 동작을 단순 지연시키거나 제한하는 대신, "개방형 차동장치" 모드 또는 작동, 잠금 모드 중의 어느 하나로 작동하는 기타의 메커니즘을 포함하지 않는다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 잠금 차동장치는, 주로 기어 케이스(11)내에 배치된 회전 제한 메커니즘(39)(도 5 동시 참조)을 포함한다. 상기 잠금 차동장치는 또한 작동 메커니즘(41)을 포함하는데, 그 일부는 기어 케이스(11)내에 배치되며 다른 일부는 케이스 외부에 있게 된다.

도 2를 계속해서 참조하면, 상기 회전 제한 메커니즘(39)은, 상기 기어 케이스(11)의 내경에 대해 거의 반경 방향 외측으로 연장된 "피잠금 부재"를 구성하면서 환형 플랜지부(43)를 포함하는 사이드 기어(23)를 포함하여 구성된다. 바람직하게는, 피잠금 부재(43)가 사이드 기어(23)에 고정되어 동시 회전함이 필수적이기는 하나, 상기 피잠금 부재(43)를 사이드 기어와 일체화함으로써 부품 수 및 제조 원가를 절감하게 된다. 플랜지부(43)의 "외측" 표면상, 즉 도 2상의 좌측에는 일련의 기어 이빨(45)이 형성되어 있다. 기어 이빨로 함이 바람직하기는 하지만, 특정 형상 또는 유형의 기어 이빨이 본 발명의 특징은 아니며, 사실은 본 발명의 범위내에서 기어 이외의 다른 수단을 이용할 수도 있음을 이해할 필요가 있다. 기어 이빨(45)에 바로 인접하여서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상호 마주보는 관계로서, 상기 기어 이빨(45)과는 맞물림 해제된 상태의 기어 이빨(49)을 포함하는 환형 잠금 부재(47)가 배치되어 있다. 본 발명의 필수적 요소는 아니지만, 상기 기어 이빨(45, 49)은 다음에 그 이유가 명확히 밝혀지듯이, 회전축(A)에 대해 보통 직각인 피치면을 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 기어 이빨(45, 49)의 측면은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 몇 도( °) 정도로 약간의 각도를 가지는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 토오크를 반전시킬 필요 없이도 상기 이빨들을 쉽게 분리할 수 있다.

잠금 부재(47)에는 상기 기어 케이스(11)의 좌측부 내경을 중심으로 형성된 일련의 내측 스플라인(53)과 맞물린 상태의 일련의 외측 스플라인(51)이 형성되어 있다. 즉, 상기 잠금 부재(47)는 기어 케이스(11)에 대해 비회전 상태로 고정되지만, 도 2상의 위치로부터 상기 기어 이빨(45, 49)의 맞물림 위치로의 축방향 이동은 가능하도록 되어 있다. 기어 이빨(45, 49)이 서로 맞물린 이 위치는 상기 회전 제한 메커니즘(39)의 맞물린 상태를 의미한다. 상기 잠금부재(47)와 기어 케이스(11)상의 인접면 사이에는 일련의 웨이브 스프링이 배치됨으로써, 부재(47)를 도 2상의 맞물림 해제 위치로 바이어스시키는 경향이 있다.

계속해서 도 2를 참조하면, 작동 메커니즘(41)은 두개의 서브 어셈블리(sub assembly), 볼-램프(ball-ramp) 엑츄에이터 및 전자기 엑츄에이터를 포함하여 구성된 바, 이하에 설명한다. 상기 볼-램프 엑츄에이터는 본 발명의 일실시예에 따른, 바람직하게는 상기 환형 잠금 부재(47)와 일체로 형성된, 단일 부재이되 몇가지 기능을 갖는 환형, 내측 작동판(57)을 포함하여 구성된다. 볼-램프 엑츄에이터는 또한, 환형, 외측 작동판(59)(도 3 참조)을 포함한다. 외측 작동판(59)은, 스냅 링(61) 및 스러스트 베어링(63)을 통해 기어 케이스(11)에 대하여 축방향 제한을 받고 있다.

상기 내측 작동판(57)에는 다수의 램프면(65)이 형성되고, 외측 작동판(59)에는 또한 다수의 램프면(67)이 형성되어 있다. 주 실시예의 경우, 3개의 램프면(65)과 3개의 램프면(67)이 있는데, 도 2의 중립, 맞물림 해제 위치에 있어서, 각각의 램프면(65)은 램프면(67)과 원주상 실질적으로 일치하고 있다. 더욱이, 각각의 램프면(65, 67) 중 가장 깊은 부분은, 기어 케이스(11)의 선단벽(71)에 형성된 원통형 개구(69)와 실질적으로 일치하게 된다. 각각의 개구(69)내에는, 인접한 각 램프면(65, 67)의 맞물린 상태의 캠 볼(73)이 위치한다. 본 발명은 캠 볼에 그 특징이 있는 것이 아니므로, 다양한 유형의 캠-램프 구조를 이용할 수 있음을 이해할 필요가 있다. 바람직하게는, 앞서 언급한 미합중국 특허 제5,019,021호에 기재된 바에 따라, 상기 개구(69)는 캠 볼(73)에 비해 실질적으로 다소 크게 되어 있다. 즉, 판(57, 59), 램프면(65, 67), 개구(69) 및 캠 볼(73)은 함께 하나의 볼-램프 엑츄에이터를 구성하는데, 그 기능은, 상기 외측 작동판(59)에 인가된 비교적 낮은 토오크 지연 회전을 축력으로 변환함으로써 상기 잠금 부재(47)를 맞물림 상태로 이동시키는 것이다.

상기 작동 메커니즘(41)은 바람직하게는 참조부호 (75)의 전자기 코일 어셈블리를 포함하여 구성되는데, 그 기능은, 외측 작동판(59)상에 소요량의 지연 토오크를 인가함으로써, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 볼-램프 엑츄에이터의 램프-업(ramp-up)을 유발하는 것이다. 코일 어셈블리(75)는 통상 환형으로서 상기 회전축(A)과는 동심을 이루며, 상기 하우징(H)에 대해서는 정지 상태로 장착되어 있다. 상기 코일 어셈블리(75)는 환형 코일 하우징(77)을 포함하는 바, 코일 하우징내에는, 보통의 코일일 수도 있는 전자기 코일(79)이 배치되어 있다. 전자기 코일(75)은 한쌍의 도선(81)을 통하여 전기 입력 신호를 받아들이도록 되어 있다. 여기서는 상기 코일(75)을 환형으로 나타내었으나, 매우 소형이고 효율적 단위체로서, 그러한 구조가 본 발명의 특징은 아니다. 바람직하게는, 코일 어셈블리(75)는, David P. Godlew 및 David M. Preston의 이름으로 1998년 1월 2일자 출원되어 본 발명의 양수인에게 양도된, 그 개시내용이 참고로서 본 설명에 포함되는 미합중국 특허출원 09/002,526호 "DIFFERENTIAL GEAR MECHANISM AND IMPROVED BALL RAMP ACTUATION THEREOF"에 기재된 바에 따라 제작하는 것이 좋다.

상기 코일(79)에 결합되며, 도 2상으로 그 우측에는, 본 발명의 양수인에게 양도되고 그 개시내용이 참고로서 본 설명에 포함되는 미합중국 특허 제4,700,823호에 기재된 바에 따라 제조된 파이러리틱 카본(pyrolytic carbon) 마찰재 등 적절한 마찰재를 구비함이 바람직한 스테인레스강 스페이서(spacer)(83)가 배치되어 있다. 상기 스페이서(83)는 비금속재를 포함함으로써, 코일(79)을 둘러싼 통전 경로(flux path)가 스페이서(83)를 통과하는 대신, 환형 구동판(85)을 통과하게 할 필요가 있다. 따라서, 상기 코일(79)이 여자되면, 구동판(85)을 거치는 자속도를 형성함으로써, 판(85)을 끌어당겨 상기 스페이서(83)상의 마찰재와 마찰 결합시킨다. 도 3을 통해 가장 잘 알 수 있듯이, 또한 상기 미합중국 특허출원 09/002/526호에 상세히 기재된 바와 같이, 상기 구동판(85) 및 외측 작동판(59)은 다수의 구동핀(87)에 의해 서로 연결되어 있다. 구동핀(87)은 상기 판(85, 59)에 형성된 원형 개구내에 위치하는데, 핀과 일련의 개구 사이의 끼워맞춤은 억지끼워맞춤으로 구성됨으로써, 판(85, 59) 사이의 실질적 원주방향 이동은 생기지 않는다.

작 용

상기 도선(81)에 입력 신호가 도달하지 않아서, 코일(79)이 여자되지 않으면, 상기 구동판(85)이 코일 어셈블리(75)로부터 해제되어, 전체적 볼-램프 엑츄에이터는 도 2에 나타낸 바의 중앙 또는 중립 위치에 놓임으로써, 상기 이빨(45, 49)들은 도시된 맞물림 해제 상태를 유지하게 된다. 맞물림 해제 상태에 있어서는, 차동장치가 개방 차동장치의 형태로 작동함으로써, 상기 차 축들은 상호 독자적으로 회전한다.

앞서 발명의 배경에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 장치는 수동 또는 자동 모드로 작동할 수 있다. 수동 모드를 먼저 살펴보면, 운전자는, 차량이 여전히 정지 상태로 있는 상기 "잠금" 모드를 선택하지만, 차량은 이동하지 않으므로, 잠금은 발생하지 않을 것이다. 그러나, 상기 코일(79)이 여자되면, 앞서 언급한 바와 같이 구동판(85)이 맞물림 상태로 끌려가게 된다. 차량이 이동하기 시작하면, 초기에는 상기 사이드 기어(23) 및 기어 케이스(11) 사이에는 차동 동작이 전혀 없을 수도 있으며, 그에 따라, 전체적 차동장치 어셈블리는 하나의 단일체로서 보통의 회전을 계속한다. 그러나, 본 발명의 주실시예에 따르면, 상기 하우징(H)에 대해 차동장치가 회전을 시작하자마자, 상기 볼-램프 엑츄에이터가 램프 업 하기 시작하고, 또한 슬립 속도의 실질적 상승이 이루어지기 전에, 상기 잠금 부재(47)가 그 맞물림 위치를 향해 축방향으로 이동함으로써, 이빨(45, 49) 사이의 맞물린 상태를 이루게 된다. 상기 부재(47)가 기어 케이스(11)에 스플라인 연결되고, 잠금 부재(43)사이드 기어(23)와 일체화된 상태에서, 상기 기어 이빨 사이의 맞물림은, 사이드 기어(23)가 기어 케이스(11)에 대해 회전 불가 상태로 잠궈지는 결과를 가져옴으로써, 상기 차동장치는 장치 전체가 하나의 단일체를 이루는 잠금 모드로 작동하게 된다.

본 발명의 차동장치가 자동 모드로 작동하는 경우, 차동장치는 스핀-아웃(spin-out)의 임박 또는 기타의 차량 파라미터(parameter)가 감지될 때까지 도 2의 맞물림 해제 상태로 작동한다. 그 후, 차량 마이크로 프로세서는 상기 도선(81)으로 적합한 신호를 보내 코일(79)을 여자시킨다. 여자가 시작됨과 동시에, 앞서 언급한 바의 방식으로 상기 볼-램프 엑츄에이터의 램프-업이 발생하고, 또한 기어 이빨(45, 49) 역시 상기 언급한 바에 따라 맞물리게 된다. 자동 모드에 있어서의 유일한 차이점이라면, 작동 시작시 상기 잠금 부재(47) 및 피잠금 부재(43) 사이에 어느 정도의 상대 회전이 있을 수 있는 점이다. 그러나, 기어 이빨(45, 49)이 손상되는 것을 피하기 위하여, 어떤 소정의 작동 상태가 감지되고 난 후 상기 맞물림이 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명이 갖는 하나의 장점으로서는, 메커니즘 자체가 특히 자동 모드하에서 신속히 반응할 수 있다는 점이다. 즉, 본 발명의 메커니즘은, "맞물림" 명령이 내려진 후 200 밀리초(milliseconds)내에 상기 맞물림 상태를 이루고, 또한 "해제" 명령이 내려지고나서 150 밀리초내에 맞물림 해제되도록 설계되어 있다.

기어 이빨을 보호함과 아울러, 본 발명의 신속한 응답 시간은, 상기 차량 마이크로 프로세서로부터의 브레이크 신호에 응답하여 메커니즘이 맞물림 해제 상태로 옮겨가는 것을 허용함으로써, 차동장치 메커니즘이 차량의 ABS(anti-lock brake system) 작동과 간섭을 일으키지 않게 된다. 상기 차동장치 메커니즘의 맞물림이 해제됨에 따라, 차동장치에 의해 구동되는 각각의 차륜에 독립적으로 브레이크가 걸릴 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 상세히 설명한 바, 상기 내용을 읽은 당업자라면 본 발명에 대한 다양한 수정 및 변형이 가능할 것으로 믿어진다. 첨부된 특허청구범위내에 드는 한의 그러한 수정 또는 변형 역시 본 발명의 범위에 포함되는 것임을 밝혀둔다.

본 발명에 따르면, 전기 입력 신호에 응답하여 작동되고, 또한 맞물림 및 그 해제가 매우 신속히 이루어지는 잠금 차동장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 잠금 차동장치의 축방향 단면도로서, 비작동, 맞물림 해제 상태를 나타내며,

도 2는 본 발명을 예시하는, 도 1과 유사한 확대, 부분 축방향 단면도로서, 역시 비작동, 맞물림 해제 상태를 나타내며,

도 3은 도 1상의 우측으로부터 본 외측 작동판의 평면도로서, 본 발명의 일실시예를 나타내며,

도 4는 도 1과 유사한 다른 확대, 부분 축방향 단면도이나, 본 발명의 잠금 차동장치가 작동, 잠금 상태인 경우를 나타내며,

도 5는 일부 절취한 부분 사시도로서, 기어 케이스를 제거한 상태의 본 발명의 차동장치를 나타낸다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 기어 케이스 13 : 기어 챔버

17 : 피니온 기어 19 : 피니온 축

23, 25 : 사이드 기어 31, 33 : 허브부

43 : 피잠금 부재 47 : 잠금 부재

51 : 외측 스플라인 53 : 내측 스플라인

Claims

회전축(A) 및 기어 챔버(13)를 형성하는 기어 케이스(11)와; 적어도 하나의 입력 기어(17)와 제1 및 제2 출력 기어(23, 25)를 포함하는 상기 기어 챔버(13)내에 배치된 차동 기어 수단과; 함께 회전하도록 상기 기어 케이스(11)에 대한 상기 제1 출력 기어(23)의 회전을 제한하도록 작동할 수 있는 수단과; 캠 및 램프형 엑츄에이터를 포함하는 제1 및 제2 작동판(57, 59)을 포함하는 상기 회전 제한 수단용 작동 수단으로서, 상기 비작동 상태(도 2)로부터 작동 상태로의 상기 제1 및 제2 작동판(57, 59)사이의 상대 회전에 의해 상기 회전 제한 수단이 맞물림 상태로 이동하며, 상기 제2 작동판(59)은 상기 비작동 상태에서, 상기 기어 케이스(11)와 동시 회전하도록 배치된, 상기 회전 제한 수단용 작동 수단과; 상기 제2 작동판(59)에 인접 배치되고, 마찰 수단(83)을 포함하며, 전기 입력 신호(81)에 응답하여 상기 제2 작동판(59)과의 마찰 맞물림 상태로 작동 위치(도 4)로 이동하여, 상기 작동 위치에 대한 상기 작동판의 상대 회전을 일으키는 전자기 엑츄에이터(75)를 포함하는 유형의 차동 기어 메커니즘으로서,

(a) 상기 회전 제한 수단은 상기 제1 작동판(57)에 인접 배치되며, 상기 기어 케이스(11)에 대해 회전 불가능하게 고정되고, 상기 기어 케이스에 대해 축방향으로 이동 가능한 잠금 부재(47)를 포함하며;

(b) 상기 제1 출력 기어(23)와 회전하도록 고정된 피잠금 부재(43)를 포함하며;

(c) 상기 잠금 부재(47) 및 피잠금 부재(43)가 연동하여, 상기 작동판(57, 59)이 상기 작동 상태로 회전할 경우, 상기 부재(47, 43)를 상호 회전 불가능한 상태로 잠금으로써 상기 제1 출력 기어(23)를 상기 기어 케이스(11)에 대해 잠궈주는 수단(43, 49)을 형성하는 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
제1항에 있어서, 상기 제1 작동판(57)은 상기 기어 케이스(11)내에 배치되며, 상기 제2 작동판(59)은 상기 기어 케이스(11)의 외측으로 배치된 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
제2항에 있어서, 상기 기어 케이스(11)는 자신에 대한 상기 제2 작동판(59)의 실질적 축방향 이동을 방지하면서 회전 이동을 허용하도록 동작할 수 있는 수단(61, 63)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
제2항에 있어서, 상기 기어 케이스(11)는 다수의 개구(69)가 형성된 선단벽(71)을 포함하며, 상기 각각의 개구(69)는, 상기 작동판들이 비작동 상태(도 2)에 있는 경우, 상기 제1 및 제2 작동판(57, 59)에 각각 형성된 제1 및 제2 램프면(65, 67)과 원주상으로 일치하도록 배열된 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
제4항에 있어서, 상기 작동 수단은, 각 쌍의 상기 제1 및 제2 램프면(65, 67)과 맞물린 상태인 캠 볼(73)을 추가로 포함하며, 각각의 캠 볼(73)은, 상기 기어 케이스(11)의 선단벽(71)에 형성된 상기 개구(69)내에 배치된 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
제1항에 있어서, 상기 잠금 부재(47)는 상기 제1 작동판(57)과 일체로 형성되며, 상기 기어 케이스(11)에는 일련의 내측 스플라인(53)이 형성되고, 상기 제1 작동판(57)에는 상기 내측 스플라인(53)과 맞물리는 일련의 외측 스플라인(51)이 형성된 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
제6항에 있어서, 상기 피잠금 부재(43)는 상기 제1 출력 기어(23)와 일체로 형성되며, 상기 잠금 부재(47) 및 피잠금 부재(43)는 대략 상호 마주보는 관계로 배열된 환형 부재인 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
제7항에 있어서, 상기 잠금 수단은, 작동판(57, 59)이 비작동 상태(도 2)일 경우 맞물림이 해제되고, 상기 작동판(57, 59)이 작동 상태(도 4)에 있을 경우 이빨이 맞물림 상태로 되는, 환형으로 배열된 제1 및 제2 기어 이빨(45, 49)이 형성된 상기 잠금 부재(47) 및 피잠금 부재(43)로 되는 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
제8항에 있어서, 상기 환형으로 배열된 상기 제1 및 제2 기어 이빨(45, 49)에는, 상기 회전축(A)에 대해 대략 직각인 피치면이 형성된 것을 특징으로 한 차동 기어 메커니즘.
제1항에 있어서, 상기 전자기 엑츄에이터(75)는, 상기 제2 작동판(59)과 대략 상호 마주보는 관계로 배치되며 양자간에 축방향 공간이 형성된, 고정 상태의, 대략 환형인 전자기 코일(79)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.
제10항에 있어서, 상기 제2 작동판(59) 및 전자기 코일(79) 사이에 배치된 환형 구동판(85)과, 상기 제2 작동판(59) 및 환형 구동판(85)을 상호 연결시키는 수단(87)을 포함함으로써, 상기 판들은 일체로 회전하지만, 상기 구동판(85)은 상기 축방향 공간내에서 상기 제2 작동판(59)에 대해 축방향으로 자유 이동할 수 있고, 상기 전자기 코일(79)의 마찰면(83)과 맞물리는 것을 특징으로 하는 차동 기어 메커니즘.