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KR19980081481A - 반발력 회로를 갖는 클러치 조립체 - Google Patents

반발력 회로를 갖는 클러치 조립체 Download PDF

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KR19980081481A
KR19980081481A KR1019980013642A KR19980013642A KR19980081481A KR 19980081481 A KR19980081481 A KR 19980081481A KR 1019980013642 A KR1019980013642 A KR 1019980013642A KR 19980013642 A KR19980013642 A KR 19980013642A KR 19980081481 A KR19980081481 A KR 19980081481A
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drive line
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조슬린마크티
쇼왈터댄제이
노우레스딘피
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그렉지에기엘레브스키
보그-워너오토모티브,인코포레이티드
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Abstract

차량 구동 라인에 배치를 위한 클러치 조립체는 내부 반발력 회로를 포함한다. 상기 클러치 조립체는 토르크를 선택적으로 전달하기 위해 마찰 클러치에 힘을 선택적으로 가하는 작동기 조립체에 인접하게 배치되는 다중의 디스크 마찰 클러치를 포함한다. 클러치 구성 요소들은 상기 클러치 작동기로부터 반발력을 자체적으로 억제하기 위하여 반발력 부재로서 기능하는 신장 부재 상에 고정된 멈춤부들 사이에 배치된다. 클러치는, 각각의 액슬에 제공되는 토르크를 독립되게 제어하는 것이 한 쌍으로 배치되는 리어 (보조) 액슬과 같은 차량 구동 라인 구성 요소들에서 적용을 찾을 수 있으며, 상기 클러치의 하우징 보다는 오히려 상기 클러치 구조 내에 클러치 작동기와 조밀하게 상호 결합하며, 상기 클러치 작동기에 의해 발생되는 반발력을 그라운드 시키거나 포함하는 것이 잇점이 있는 적용들에서 찾을 수 있다.

Description

반발력 회로를 갖는 클러치 조립체
본 발명은 일반적으로 차량을 위한 다중 마찰판 클러치(multiple friction plate clutches), 더 상세하게는, 내부 반발력 회로(internal reaction force circuit)를 갖는 차량 구동 라인 구성 요소들을 위한 클러치들에 관한 것이다.
전기 및 유압 조절 클러치들의 둘다를 구비하는 차량 구동 라인 및 제어 장치는 적응성 있는 차량 구동 장치에 폭넓게 적용됨을 알 수 있다. 일반적으로, 상기 장치들은, 프론트 및 리어 구동 샤프트의 속도를 모니터 하거나 두 개의 프론트 및 두 개의 리어 휠에 대해 개별적인 판독의 평균을 취함으로서 상기 속도들을 계산하며, 구동 샤프트 속도 또는 휠들의 평균 속도들 사이에 속도 차를 결정하자마자, 상기 속도 차를 조정하는 미리 예정된 프로그램에 따라 조절 클러치를 가동시키며, 그러므로서, 휠의 속도 차는 제로 쪽으로 가게 된다. 또한, 상기 시스템들은 쓰로틀의 위치, 조향 각 및 다른 변수들에 대응해서 조절 클러치 작동을 모니터하며 조정하게 된다.
전형적으로, 상기 조절 클러치들은, 변속기 케이스 내에 물리적으로 배치되며, 차량 변속기의 출력부에 인접하여 구동되며, 주(primary) 및 보조(secondary) 구동 라인 사이에 작동될 수 있게 배치된다. 상기 장치들은 공동-소유되어, 1995년 4월 18일자로 등록된 미국 특허 번호 5,407,024 및 1996년 1월 23일자로 등록된 5,485,894에 개시되어 있다.
차량의 스키드 제어(차량의 미끄러짐 제어)(vehicle skid control)를 위한 반복 접근은, 보조의, 즉 파트-타임 구동 라인의 각각의 액슬과 개별적으로 작동될 수 있는 클러치의 상호 결합으로 이해된다. 상기 클러치들의 하나 또는 둘에 대한 선택적인, 조절 작용은 차량의 편요동(yaw)을 조정하거나 교정하기 위해 하나 또는 둘의 보조 구동 휠들에 구동 토르크를 안내한다. 유체 클러치들을 이용하는 종래의 장치가 미국 특허 번호 4,681,180에 개시되어 있다. 조향각, 차량 속도 및 엔진 토르크를 갖는 제어 유니트는 두 개의 리어 휠들만의 사이에 출력을 제공하며 토르크 분배를 조절한다.
미국 특허 번호 5,195,901 및 5,119,900의 둘다는 프론트 휠과 리어 휠에 선택적으로 주 구동 토르크를 제공하는 구동 라인에 두 개의 독립적으로 작동 가능한 리어 액슬 클러치를 구비하는 차량을 가르치고 있다.
미국 특허 번호 5,353,889에 있어서, 리어 액슬은 상호 결합되는 유체 압력 클러치 및 펌프에 의해 제어되는 한 쌍의 유압적으로 작동되는 독립 클러치를 포함한다.
미국 특허 번호 5,383,378에 있어서, 차량의 프론트에 배치되는 트윈 클러치 액슬은 조향각에 대응하여 프론트 (보조) 구동 휠에 구동 토르크를 제공한다. 미국 특허 번호 5,540,119는 종래의 차동 기어 장치를 사용함이 없이 회전 동력을 전달하기 위한 차동 구동 조립체를 가르치고 있다. 상기 장치는 미리 결정된 상대 회전에 응답하여 상기 클러치들을 작동시키는 한 쌍의 클러치들과 캠 메카니즘을 이용한다.
많은 문제들이 다루어지면서 새로운 작동 기구들이 종래에 공지된 장치들에 의해서 얻어진 반면에, 어떤 문제들은 다루어지지 않은 것이 분명하다. 예를 들면, 뉴톤의 제 3의 운동 법칙에 따르면, 인접한 클러치 팩을 압축시키기 위해 클러치 작동기에 의해 발생되는 유도 또는 작용력은, 클러치 조립체의 구조적 구성 요소들이 반발력 경로 또는 회로를 구성하는 무엇인가를 통해 전달되는 동일하면서도 반대된 반발력을 발생시킨다.
전형적으로, 상기 반발력 경로는, 클러치 팩이 클러치 작동기에 인접하게 배치되며 하우징 내에 둘다 포함되는, 장치 내의 외부 하우징에 포함되거나 관통될 수 있게 된다. 상기 구성은, 하우징 뿐만 아니라, 패스너(fasteners)들이 상기 하우징 구성 요소들과 함께 고정하는 데 이용될 수 있는 어떤 것에 든지, 상당한 반발력을 가할 수 있다. 상기 구성은, 패스너 또는 하우징이 고장을 일으키는 원인이 되거나 무겁게 하는 것을 필요로 하게 되며, 따라서 하우징과 패스너 구성을 비싸게 하는 단점이 될 수 있다. 또한, 클러치에 대한 정확한 제어 조절은 반발력 경로에 하우징 또는 다른 구성 요소들의 굴곡 또는 뒤틀림으로 인해 손상될 수 있다. 따라서, 상기 클러치를 포함하는 장치의 작동은 손상될 수 있다. 본 발명은 상기 문제들을 다룬다.
차량 구동 라인에 배치를 위한 클러치 조립체는 내부 반발력 회로를 포함한다. 클러치 조립체는 토르크를 선택적으로 전달하기 위해 마찰 클러치에 힘을 선택적으로 가하는 작동기 조립체에 인접하게 배치되는 다중 경로 또는 디스크 마찰 클러치를 포함한다. 클러치 구성 요소들은, 클러치 작동기로부터 반발력을 자체-억제(self-contain)시키기 위해, 반발력 부재로서 기능하는 신장 부재 상에 고정된 멈춤부들 사이에 배치된다. 바람직하게, 클러치 작동기는 전자기 코일에 의해 작동되는 볼 경사(ramp) 조립체이다. 전기적으로, 공압적으로 또는 유압적으로 작동되는 직접 작동의 유압 또는 에어 구동 피스톤과 실린더 작동기 또는 파이롯트(pilot) 및 주 클러치들이 본 발명의 범위 내에 및 함께 또한 사용될 수 있다.
클러치는 리어 (보조) 액슬과 같은 차량 구동 라인 구성 요소들에 적용되며, 상기 리어 액슬은 각각의 액슬에 공급되는 토르크를 독립적으로 제어하기 위해 한 쌍으로 배치되며, 상기 클러치 액슬은 클러치의 하우징 보다 오히려 클러치 구조 내에 클러치 작동기를 조밀하게 상호 결합하며, 상기 클러치 작동기에 의해 발생되는 반발력을 억제하거나 그라운드(ground) 시키는 데 잇점이 있는 적용들이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 내부 반발력 회로를 갖는 다중 마찰판 클러치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 반발력 복귀 회로로서 기능하는 신장 부재 상에 병치되는 다중 마찰판 클러치 및 작동기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 차량 구동 라인에 사용을 위해 내부 반발력 회로를 갖는 다중 마찰판 클러치 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상호 결합되는 휠들로의 토르크 전달을 독립적으로 제어하는 리어 (보조) 액슬에 한 쌍으로 사용을 위해 내부 반발력 회로를 구비하는 다중 마찰판 클러치 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 마찰판 클러치를 제공하는 것이며, 작동기 조립체는 반발력 수용 부재로서 기능하는 상용 부재 상에 병치되며 조립된다.
본 발명의 또 다른 목적과 장점은 동일한 구성 요소, 요소 또는 특징에 대해 언급하는 번호들을 갖는 첨부 도면과 바람직한 실시예에 대해 다음의 상세한 설명의 참조로 명확해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 트윈 클러치 액슬을 병합한 4-륜 차량을 위한 차량 구동 시스템을 도시하는 개략 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 내부 반발력 회로를 갖는 클러치들을 병합하는 트윈 클러치 액슬을 도시하는 전체 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 내부 반발력 회로를 갖는 클러치를 도시하는 개략 확대 단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
36: 차동 장치 70: 입력 부재
82,88: 베벨 기어 세트 90,94: 출력부 부재
130A: 제 2반발력 부재 130B: 반발력 부재
146: 제 1다수의 클러치 디스크 148: 제 2다수의 클러치 디스크
156: 제 2출력부 168: 비-자기 적용판
178: 아마튜어 182: 로터
186: 플럭스 유도재 192: 고정 전자기 코일
202,212: 원형 부재 204: 칼라
206,214: 결합구 120A: 제 2조절 클러치 조립체
120B: 조절 클러치 조립체
도 1을 참조로 하여, 본 발명에 병합되는 적응성의 4-륜 차량 구동 트레인(adaptive four-wheel vehicle drive train)은 참조 번호 10으로 개략적으로 설명되고 디자인되었다. 4-륜 차량 구동 트레인(10)은 트랜스 액슬(14)을 직접 구동시키며 트랜스 액슬(14)에 결합되는 발동기(12)를 포함한다. 트랜스 액슬(14)의 출력부는, 프론트 또는 주 지지 샤프트(propshaft)(22), 프론트 또는 주 차동 장치(24), 한 쌍의 구동 프론트 액슬(live front axles)(26) 및 제각각의 한 쌍의 프론트 또는 주 타이어 및 휠 조립체(28)를 포함하는 주 또는 프론트 구동 라인(20)에 구동력을 제공하는 베벨 또는 스파이어럴 베벨 기어 세트(16)를 구동시킨다. 상기 프론트 또는 주 차동 장치(24)는 종래의 것임을 알 수 있다.
또한, 상기 베벨 또는 스파이어럴 베벨 기어 세트(16)는, 적합한 유니버설 조인트(34)를 구비하는 보조 지지 샤프트(32)와, 리어 또는 보조 차동 장치 조립체(36)와, 한 쌍의 구동 보조 또는 리어 액슬(38)과, 제각각의 한 쌍의 보조 또는 리어 타이어 및 휠 조립체(40)를 포함하는 보조 또는 리어 구동 라인(30)에 구동력을 제공한다. 상기 보조 차동 장치 조립체(36)에 관하여 여기에 이용되어진 것처럼, 용어 차동 장치(differential) 및 액슬(axle)은, 특히, 관련 차량으로부터 발생되는 회전 속도 차를 수용하며 둘로 횡단되게 배치된 휠에 상기 회전 속도 차를 제공하는, 구동 라인 토르크를 수용하는 장치를 식별하기 위해, 교환될 수 있게 사용된다. 상기와 같이, 용어들은, 종래의 주전원 기어 열(epicyclic gear train)을 포함하지 않는, 상기 기능들을 제공하는 본 발명과 같은 장치를 포함하도록 의도되었다.
앞서의 설명은, 주 구동 라인(20)이 차량의 전측에 배치되는 차량에 관한 것이며, 따라서, 상기 보조 구동 라인(30)은 차량의 후측에 배치되며, 상기 차량은 전륜 구동 차량(front wheel drive vehicle)에 대해서 통상적으로 언급하고 있다. 여기에 이용된 주(primary) 및 보조(secondary)의 의미는 항상 구동 토르크를 제공하는 구동 라인과, 제각기 보충적인 또는 간헐적인 토르크를 제공하는 구동 라인을 말한다. 상기 의미(주 및 보조)들은, 여기에 개시되고 청구된 본 발명이 차량에 쉽게 이용될 수 있으므로, 전측 및 후측 보다는 오히려 상기 주 및 보조라는 의미로 사용되며, 차량의 주 구동 라인(20)은 차량의 후측에 배치되며, 차량의 보조 차동 장치 조립체(36) 내의 보조 구동 라인(30) 및 구성 요소들은 차량의 전측에 배치된다.
따라서, 주 구동 라인(20)이 차량의 앞에 배치되는, 도 1의 도시는 제한적이기 보다는 오히려 예시적인 것으로 이해되어져야 하며, 도시된 부품과 일반적인 구성 요소들의 장치는 주 후륜 구동 차량에 동등하고 적합하게 사용할 수 있다. 상기 차량에 있어서, 주 차동 장치(24)는 차량의 뒤에서 보조 차동 조립체(36)를 대신하며, 보조 차동 조립체(36)는 주 차동 장치(24)를 대신하는 차량의 앞으로 이동될 수 있다.
다수의 센서로부터 신호를 수신하는 마이크로프로세서(50)는 차량의 구동 트레인(10)과 상호 관련되며, 상기 마이크로프로세서(50)는 보조 차동 조립체(36)에 두 개의 제어, 즉 작동 신호를 제공한다. 특히, 가변 자기(磁氣) 저항 또는 홀 효과 센서(52)와 같은 제 1센서는, 우측의 제 1 (앞) 타이어 및 휠 조립체(28)의 회전 속력을 감지하고, 마이크로프로세서(50)에 적절한 신호를 제공한다. 유사하게, 제 2가변 자기 저항 또는 홀 효과 센서(54)는, 좌측의 제 1(앞) 타이어 및 휠 조립체(28)의 회전속력을 감지하고, 마이크로프로세서(50)에 신호를 제공한다. 제 3가변 자기 저항 또는 홀 효과 센서(56)는, 우측의 제 2(뒤) 타이어 및 휠 조립체(40)의 회전 속력을 감지하고, 마이크로프로세서(50)에 신호를 제공한다. 최종적으로, 좌측의 제 2 (뒤) 타이어 및 휠 조립체(40)와 관련된 제 4가변 자기 저항 또는 홀 효과 센서는, 상기 제 2타이어의 속력을 감지하고, 마이크로프로세서(50)에 신호를 제공한다. 속도 센서(52, 54, 56 및 58)는 독립적, 즉 전용 센서일 수 있고, 잠금 방지 브레이크 시스템(ABS) 또는 다른 속력 센싱 및 제어 장치를 위해 차량에 장착되는 센서들일 수 있다는 것이 이해되어져야 한다. 또한, 비록 상기 속도 센서(52, 54, 56 및 58)가 도 1에 도시되지 않았지만, 적절하면서도 종래의 카운팅 또는 톤 휠(tone wheel)이 각각의 속도 센서(52, 54, 56 및 58)와 상호 관련되어있다는 것이 이해되어져야 한다.
최적의 미끄럼 또는 요동 제어를 제공하기 위하여, 마이크로프로세서(50)는 또한 트랜스 액슬(14)의 출력 속도에 관한 정보를 제공한다. 따라서, 앞 또는 주 지지 샤프트(22)상의 톤 휠(64)과 상호 관련되는 가변 자기 저항 또는 홀 효과 센서(62)가 사용될 수 있다. 양자 택일적으로, 보조 차동 장치 조립체(36)와 결합되며, 상기 보조 차동 장치 조립체(36)의 입력 샤프트(70) 상의 톤 휠(68)에 인접되게 위치되는 가변 자기 저항 또는 홀 효과 센서(66)가 또한 사용될 수 있다. 마이크로프로세서(50)는 소프트웨어를 포함하는 데, 상기 소프트웨어는 센서(62) 또는 센서(66) 뿐만 아니라 센서(52, 54, 56 및 58)로부터 신호를 수신 및 조절하고, 차량의 안정성을 향상시키기 위해 교정 작동을 결정하며, 차량의 제어를 유지하고 및/또는 차량의 미끄러짐 또는 다른 변칙적인 요동 상태를 교정하고 보상하며, 보조 차동 장치 조립체(36)에 두 개의 독립적인 출력 신호를 제공한다.
도 2를 참조로 하여, 보조 차동 장치 조립체(36)의 입력 샤프트(70)는 너트(74) 또는 유사 나사 패스너에 의해 상기 입력 샤프트(70)에 고정되는 플랜지(72) 또는 유사 구성 요소를 포함한다. 상기 플랜지(72)는, 보조 지지 샤프트(32)에, 유니버설 조인트(34)(도 1에 도시됨)와 같은, 연결부의 부분을 형성한다. 상기 입력 샤프트(70)는 센터 하우징(76) 내에 수용되며, 적당한 오일 밀봉재(78)로 감싸지며, 상기 오일 밀봉재(78)는 하우징(76)과 상기 플랜지(72)의 결합 부분 또는 입력 샤프트(70)의 사이에 유체 차단 밀봉재를 제공한다. 입력 샤프트(70)는 테이퍼진 롤러 베어링 조립체(80)와 같은 한쌍의 마찰-방지 베어링에 의해 바람직하게 회전될 수 있게 지지된다. 상기 입력 샤프트(70)는 기어 치형부(84)를 구비하는 하이포이드 또는 베벨 기어(82)로 끝을 이루며, 상기 하이포이드 또는 베벨 기어(82)는, 적당한 패스너(96)에 의해, 중앙에 배치되는 관형 구동 부재(94) 상에 플랜지(92)에 고정되는 링 기어(88) 상에 보완적으로 구성되는 기어 치형부(86)와 짝을 이룬다. 관형 구동 부재(94)는 볼 베어링 조립체(102)와 같은 마찰-방지 베어링에 의해 각각의 단부에 회전될 수 있게 지지된다. 관형 구동 부재(94)는, 내측 중공부(104)를 특징지으며, 각각의 단부에 인접한 암 스플라인(female splines) 또는 기어 치형부(106)를 포함한다. 한쌍의 스캐빈저(scavengers) 또는 스쿠프(scoops)(108)는 센터 하우징(76)의 내측부로부터 관형 구동 부재(94)의 내측 중공부(104)로 냉각 및 윤활 유체(110)를 모으고 전송한다.
도 2 및 도 3에 있어서, 보조 차동 장치 조립체(36)는, 파단선(116A 및 116B)을 따라서 센터 하우징(74)과 짝을 이루며, 나사 패스너(118)에 의해 센터 하우징(74)에 취부되는 한쌍의 벨 하우징(114A 및 114B)을 포함한다. 상기 하우징(114A 및 114B)은 미러-이미지(상호 대칭)를 이루는, 즉 좌 우 대칭의 구성 요소들이며, 상기 구성 요소들은 한쌍의 조절 클러치 조립체(120A 및 120B)를 각각 받아들이며 수용한다. 그러나, 상기 두 개의 조절 클러치 조립체(120A 및 120B)에 대해 대향된, 미러-이미지 장치에 대해, 아래에 기술되는 두 개의 조절 클러치 조립체(120A 및 120B)의 구성 요소들은 동일하며, 따라서, 도 2의 우측에 배치되는 상기 조절 클러치 조립체(120B)만이 도 3에 완전히 도시되었으며, 좌측 조절 클러치 조립체(120A)는 상기 우측 조절 클러치 조립체(120B)와 모든 동일한 상당 관계에 있는 것으로 이해되어진다.
상기 각각의 조절 클러치 조립체(120A 및 120B)는 환형 칼라(annular collar)(124) 상에 보완적으로 구성되는 수 스플라인(male splines) 또는 기어 치형부(122)를 결합하는 관형 구동 부재(94)의 내부 스플라인 또는 기어 치형부(106)에 의해 구동된다. 상기 환형 칼라(124)는 출력부 샤프트(130B) 상에, 교대로, 자유롭게 회전될 수 있게 배치되는, 슬리브 베어링(126) 상에 자유롭게 회전될 수 있게 배치된다. 출력부 샤프트(130B)는, 환형 칼라(124)가 숄더부(shoulder)(132)에 인접하는, 숄더부(132)의 플랜지를 포함한다. 상기 환형 칼라(124)는 관형 구동 부재(94)의 단부를 결합하는 방사상의 플랜지(134)를 포함한다. 또한, 상기 환형 칼라(124)는 상기 방사상의 플랜지(134)에 인접되게 배치되는 다수의 수 스플라인 또는 기어 치형부(136)를 포함한다. 상기 수 스플라인 또는 기어 치형부(136)는 클러치 단부 벨(140)에 배치되는 보완적으로 구성되는 암 스플라인 또는 기어 치형부(138)를 받아들이며 회전되게 결합된다.
상기 클러치 단부 벨(140)의 내부의, 원주면은 다수의 축방향으로 확장되는 암 스플라인(142)을 특징지으며, 상기 암 스플라인(142)은 제 1다수의 클러치 판 또는 디스크(146) 상에 배치되는 보완적으로 구성된 수 스플라인(144)을 결합하며 회전되게 구동시킨다. 상기 제 1다수의 클러치 판 또는 디스크(146)는, 적당한 마찰재 및 마찰면을 포함하며, 적당한 마찰재 및 마찰면을 또한 포함하는 제 2다수의 더 작은 직경의 클러치 판 또는 디스크(148) 사이에 삽입되며, 환형부 또는 칼라(156) 상에 배치되는 보완적으로 구성된 수 스플라인(154)을 결합하며 회전되게 구동되는 암 스플라인(152)을 구비한다. 상기 칼라(156)는 출력부 샤프트(130B) 상에 배치되는 보완적으로 구성된 수 스플라인 또는 기어 치형부(162)와 짝을 이루는 암 스플라인 또는 기어 치형부(158)를, 교대로, 포함한다. 마찰 감소 평 와셔(164)는 클러치 단부 벨(140)의 내부면과 환형부 또는 칼라(156) 사이에 배치된다.
또한, 디스크 팩 클러치 조립체(120B)는 칼라(156) 상에 수 스플라인(154)과 짝을 이루는 암 스플라인 또는 기어 치형부(172)를 포함하는 원형 적용판(apply plate)(168)을 포함한다. 상기 적용판(168)은 조절 클러치 조립체(120B)의 자기 회로(플럭스 경로)에 관여하지도 않고 접촉되지도 않도록 스텐레스 스틸과 같은 비-자기 금속으로 바람직하게 구성된다. 따라서, 상기 적용판(168)은, 제 2다수의 클러치 판(148)과 함께 회전되며, 상기 제 2다수의 클러치 판(148)측 축방향으로 상대적으로 이동될 수 있다. 적용판(168)은 베벨 또는 벨레빌 스프링(176)을 위치시키며 수용하는 숄더부(174)를 포함한다. 상기 벨레빌(belleville) 스프링(176)은, 다수의 클러치 디스크(146 및 148)쪽으로, 및 원형 아마튜어(circular armature)(178)로부터 이격된, 상기 적용판(168)을 구동시키는 편심력을 제공한다. 상기 원형 아마튜어(178)는 주변부에 대해 다수의 불연속적이며, 곡면이 진, 바나나 슬롯(180)과 다수의 수 스플라인(182)을 포함하며, 상기 다수의 수 스플라인(182)은, 상기 원형 아마튜어(178)의 주변에 보완적으로 존재하며, 클러치 단부 벨(140)의 내부에 다수의 암 스플라인(142)을 결합한다. 따라서, 아마튜어(178)는 단부 벨(140)과 제 1다수의 클러치 판(146)과 함께 회전한다.
아마튜어(178)는 U-형 원형 로터(182)에 인접되게 배치된다. 연철(soft iron)로 바람직하게 구성되는 로터(182)는, 디스크 팩 클러치 조립체(120B)의 작동을 개선하며 상기 디스크 팩 클러치 조립체(120B)의 토르크 처리량(throughput)을 증가시키는 물결모양의 자기 플럭스 경로를 발생시키기 위해, 아마튜어(178) 내의 바나나 슬롯(180)과 상호 관계되는 한쌍의 이격을 갖는 다수의 불연속의, 곡면이 진, 바나나 슬롯(184)을 포함한다. 또한, 상기 로터(182)는, 예를 들면, 수축 끼워맞춤(shrink fit) 또는 접착제에 의해, 로터(182)의 주변부에 대해 고정되는 자기 플럭스 유도재의 환형부(186)를 포함한다. 플럭스 유도 환형부(186)는 디스크 팩 클러치 조립체(120B)의 작동을 또한 개선시키며 상기 디스크 팩 클러치 조립체(120B)의 토르크 처리량을 증가시키기 위해 자기 플럭스를 유도하고 집중시킨다. 플럭스 유도 환형부(186)의 재료는, 미시간, 아우번 힐스 사의 플럭스트롤 매뉴팩처링에 의해 제조된 플럭스트롤 에이(Fluxtrol A)라는 이름의 재료와 같거나 유사한 테프론 바인더(Teflon binder)를 함유하는 바람직한 분말 금속이다(테프론은 이.아이, 듀퐁 드네무르 사의 등록 상표임).
일반적으로, 로터(182)는 전자기 코일(192)을 포함하는 고정 하우징(188)을 둘러싼다. 상기 고정 하우징(188)과 상기 전자기 코일(192)은 다수의 나사 스터드 및 패스너(194)에 의해 벨 하우징(114B)에 고정되며, 상기 다수의 나사 스터드 및 패스너(194)의 하나는 도 3에 도시되어 있다. 전기 에너지는 도 2에 도시된, 전도체(196)를 통해 전자기 코일(192)에 선택적으로 제공된다. 제 1원형 부재(202)는 로터(182)에 상호 결합되는 키(splines) 또는 억지 끼워 맞춤과 같은 어떤 적당한 수단에 의해 용접 결합되며, 출력부 샤프트(130B)에 대해 동심으로 배치된다. 예를 들면, 나일론으로 만들어지는 낮은 마찰계수의 칼라(204)가 제 1원형 부재(202) 및 출력부 샤프트(130B) 사이에 끼워지며, 따라서 제 1원형 부재(202)와 로터(182)는 출력부 샤프트(130B) 및 전자기 코일(192)의 하우징(188)의 둘다에 대해 회전이 자유롭다. 낮은 마찰 계수의 칼라(204)는, 디스크 팩 클러치 조립체(120B)가 비활성화되어, 저항 마모와 열 발생이 감소될 때, 제 1원형 부재(202) 및 출력부 샤프트(130B) 사이에 마찰을 감소시킨다.
제 1원형 부재(202)는 출력부 샤프트(130B)의 축에 대하여 원형 패턴으로 배치되는 다수의 곡면이 진 경사부 또는 결합구(206)를 포함한다. 상기 경사부 또는 결합구(206)는 헬리컬 토러스(helical torus)의 경사 단면부를 나타낸다. 상기 결합구(206)의 경사면에 의해 특징지어지는 경사부를 따라서 구르는 부하 전달 볼(208) 또는 유사한 부하 전달 부재가 각각의 결합구(206) 내에 배치되어 있다. 제 2원형 부재(212)는, 제 1원형 부재(202)와 대향된 관계로 배치되며, 유사한 다수의 보완적인 사이즈로 배열된 결합구(214)를 포함한다. 따라서, 상기 부하 전달 볼(208)은 한쌍의 대향된 결합구(206 및 214) 내에 수용되고 고정되며, 상기 결합구의 단부들은, 상기 부하 전달 볼(208)이 고정 유지되도록 결합구(206 및 214)의 내부 영역 보다는 더 곡면이 지며 더 가파른 경사를 갖는다. 다수의 파형 와셔 또는 벨레빌 스프링(216)들은, 제 2원형 부재(212) 및 칼라(156)의 사이에 배치되며, 상기 제 2원형 부재(212)를 제 1원형 부재(202)쪽으로 치우치게 한다.
상기 결합구(206 및 214)와 부하 전달 볼(208)은, 상대적 회전에 따른 대응으로 원형 부재(202 및 212)의 축방향 변위를 일으키는, 다른 유사한 기계 요소들로 대체될 수 있다는 것이 인식될 수 있다. 예를 들면, 보완적으로 구성되는 원추형 나선형 부재에 배치되는 테이퍼진 롤러들이 이용될 수 있다.
결합구(206 및 214), 부하 전달 볼(208) 및 스프링(216)의 중요한 설계상의 고려는, 클러치 조립체(120A 및 120B) 내의 전체 틈새와 상기 결합구(206 및 214), 부하 전달 볼(208) 및 스프링(216)의 설계의 기하학적 형상이, 상기 클러치 조립체(120A 및 120B)들이 자체-결합되지 않게 하는 것을, 보장하는 것이다. 상기 조절 클러치 조립체(120A 및 120B)는 자체-결합되지 않아야 하지만, 오히려 클러치 판(146 및 148)의 클램핑을 조절할 수 있어야 하며, 전자기 코일(192)에의 전기 입력에 비례적인 응답으로, 직접적으로 토르크 전달을 조절할 수 있어야 한다. 상기 메카니즘의 추가적인 세부 사항은 여기에 참조 내용으로 병합된 미국 특허 번호 5,492,194에서 알 수 있다.
제 2원형 부재(212)는, 출력부 샤프트(130B) 상에 수 스플라인 또는 기어 치형부(162)를 결합시키며 보완적으로 존재하는 다수의 암 스플라인 또는 기어 치형부(218)를, 포함한다. 제 1원형 부재(202)의 축방향 위치에는 추력 베어링 조립체(222)가 설치된다. 출력부 샤프트(130B)를 회전될 수 있게 지지하며, 축방향으로 위치되는 볼 베어링 조립체(224)와 같은 마찰-방지 베어링이 추력 베어링 조립체(222)에 인접해 있다.
출력부 플랜지(226)는, 출력부 샤프트(130) 상에 배치되며, 스플라인 또는 기어 치형부(228)의 상호 결합 세트로서, 회전될 수 있게 결합된다. 상기 출력부 플랜지(226)는 유니버설 조인트의 일부 또는 리어 액슬(38)의 다른 연결부를 형성할 수 있다. 평 와셔(232)는 플랜지(226)의 개구형 단부 내에 수용되며, 너트(234) 또는 유사 패스너는 출력부 플랜지(226)를 조밀하게 및 안정되게 유지하기 위하여 출력부 샤프트(130B) 상으로 나사 결합된다. 하우징(114B)과 출력부 플랜지(226) 사이에 배치되는 적당한 오일 밀봉재(236)는 적합한 유체 유지 밀봉재를 제공한다.
위에 주지된 것처럼, 스쿠프 또는 스캐빈저(108)는, 관형 구동 부재(94)가 차량의 전진 운동에 따른 방향으로 회전될 때, 상기 관형 구동 부재(94)의 내측 중공부(104)로 냉각 및 윤활 유체(110)를 제공한다. 상기 출력부 샤프트(130B)는, 관형 구동 부재(94)의 내측 중공부(104)와 상호 교류되며, 디스크 팩 클러치 조립체(120B)의 구성 요소들에 냉각 및 윤활 유체(110)를 제공하는 다수의 방사상 통로(244)와 또한 상호 교류되는, 축방향 구멍(bore)(242)을 특징지으며 부분적으로 비어 있다.
리어 차동 장치 조립체(36)의 디스크 팩 클러치 조립체(120B) 중의 하나에 대한 작동의 간단한 설명은 개선 및 특징을 강조하고 있다. 전자기 코일(192)이 전류인가를 받지 않을 때, 출력부 샤프트(130B)는 입력 구동 부재로서 기능하는 관형 입력 부재(94)에 관련해서 자유롭게 회전한다. 전자기 코일(192)의 전류 흐름이 시작되고 증가될 때, 제 1원형부재(202) 및 제 2원형 부재(212) 사이에 상대 운동을 일으키는, 로터(182)의 회전을 느리게 하려는 시도를 하는 저항이 발생된다. 상기 저항이 발생할 때, 부하 전달 볼(208)은, 결합구(206 및 214)를 타게 되며, 제 1원형 부재(202) 및 제 2원형 부재(212)를 분리시키며, 제 2원형 부재(212)를 적용판(168)쪽으로 구동시킨다. 상기 적용판(168)의 병진 운동은, 다수의 클러치 디스크(146 및 148)를 압축시키며, 관형 구동 부재(94) 및 클러치 단부 벨(140)로부터 칼라(156)와 출력부 샤프트(130B)로 구동 토르크를 전달한다.
제 1원형 부재(202) 및 제 2원형 부재(212)에 의해 발생되는 압축력은, 적용판(168), 다수의 클러치 판(146 및 148), 클러치 단부 벨(140)을 통해 지나며, 환형 칼라(124)를 통해 및 숄더부(132)를 통해 출력부 샤프트(130B)로 지나는 것이 주지되어야 한다. 따라서, 반발력은, 너트(234) 및 출력부 플랜지(226)를 통해, 볼 베어링 조립체(224) 및 추력 베어링(222)을 통해, 출력부 샤프트(130B)의 길이를 따라서 축방향으로 전달되어서 제 1원형 부재(202)측으로 돌아간다. 따라서, 출력부 플랜지(226)의 플랜지 또는 숄더부(132) 및 내측 단말부(inboard terminus)는, 작동시 발생되는 반발력을 출력부 샤프트(130B)로 유도하며, 디스크 팩 클러치 조립체(120B)의 구성 요소들을 가두는 고정된 멈춤부로서 작동한다. 따라서, 디스크 팩 클러치 조립체(120B)의 작동에 의해 발생되는 반발력은 출력부 샤프트(130B) 내에 효과적으로 충분히 억눌려지며, 하우징(114B), 센터 하우징(76) 또는 다른 구성 요소들을 통과하지 않는 다는 것이 인식되어야 한다. 상기 클러치 작동기 반발력의 상기 유도 억제는, 하우징(76,114A)의 힘과 변형을 억제하며, 리어 차동 장치 조립체(36) 및 상기 리어 차동 장치 조립체(36)의 구성 요소들의 조절 제어 및 유효 수명을 개선시킨다.
또한, 내부 반발력 회로를 갖는 클러치의 상기 기술된 바람직한 실시예는 전자기 작동기를 이용하는 반면에, 공기와 같은 압력에 놓인 유압 유체 또는 가스를 이용하는 피스톤 및 실린더 장치는, 클러치 팩을 작동시키기 위해 완전히 쉽게 개조될 수 있으며, 본 발명의 내부 반발력 경로 및 회로의 특징과 잇점을 실체화시킨다는 것이 주지되어야 한다. 따라서, 상기 다양한 클러치 액츄에이터 구성은 본 발명의 범위 내에 잘 구현된 것으로 간주되어진다.
최종적으로, 출력부 샤프트(130B)가 반발력 억제 부재로서 위에 기술되어진 반면에, 상기 다중의 디스크 팩 클러치 조립체(120B)를 통한 토르크 흐름의 방향은 손쉽게 역전될 수 있거나 클러치 조립체(120B)는, 상기 샤프트(130B)가 입력 샤프트가 되도록 약간 재구성될 수 있다. 양자의 경우에 있어서, 상기 샤프트(130B)는 상기 반발력 억제 부재로서 기능한다.
앞서의 개시는 본 발명을 실행하는 발명자들에 의해서 구현된 최상의 모드이다. 그러나, 개조 및 변경을 병합하는 장치는 구동 라인 클러치 구동 요소에 대해 당업자에게 자명한 것임이 분명하다. 앞서의 개시는 당업자로 하여금 본 발명을 실시할 수 있게 의도되어져 있으므로, 본 발명이 상기한 바에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하지만 상기 앞서 언급한 자명한 변경들을 포함하는 것으로 해석되어야 하며, 다음의 청구의 범위와 사상에 의해서만 제한되어진다.

Claims (10)

  1. 차량 구동 라인 구성 요소에 사용을 위한 클러치에 있어서,
    입력부 및 출력부 사이에 배치되는 조절 클러치 조립체(120B)로서, 상기 조절 클러치 조립체(120B)는 상기 입력부와 함께 회전을 위해 배치되는 제 1다수의 클러치 디스크(146)와, 상기 제 1다수의 클러치 디스크(146) 사이에 끼워지며 상기 출력부와 함께 회전을 위해 배치되는 제 2다수의 클러치 디스크(148) 및 상기 제 1다수의 클러치 디스크(146) 및 상기 제 2다수의 클러치 디스크(148)를 압축시키기 위한 클러치 작동기와, 그리고
    한쌍의 간격을 갖는 멈춤부(132, 234)를 구비하는 반발력 부재(130B)와, 상기 한쌍의 멈춤부(132, 234) 사이의 상기 반발력 부재(130B) 상에 배치되는 상기 조절 클러치 조립체(120B)로서, 상기 클러치 작동기의 작동 중에 발생되는 반발력은 상기 반발력 부재(130B) 내에 억제되는 것을, 조합하여 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 구동 라인 구성 요소에 사용을 위한 클러치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 반발력 부재(130B)는 출력부 샤프트를 특징지으며, 상기 멈춤부(132, 234)는 상기 반발력 부재(130B) 상에 숄더부인 것을 특징으로 하는 차량의 구동 라인 구성 요소에 사용을 위한 클러치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 멈춤부(234)의 하나는 나사 패스너(234)인 것을 특징으로 하는 차량의 구동 라인 구성 요소에 사용을 위한 클러치.
  4. 제 1항에 있어서, 제 2출력부(156), 제 2조절 클러치 조립체(120A) 및 제 2반발력 부재(130A)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 구동 라인 구성 요소에 사용을 위한 클러치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 조절 클러치 조립체(120B)는, 고정 전자기 코일(192)과, 상기 전자기 코일(192)을 부분적으로 둘러싸는 로터(182)와, 상기 로터에 고정되는 한 단(band)의 플럭스 유도재(186) 및 상기 로터에 인접되게 배치되는 아마튜어(178)를, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 구동 라인 구성 요소에 사용을 위한 클러치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 조절 클러치 조립체(120B)는, 보완적으로 구성되는 대향 경사진 결합구(206, 214)를 특징짓는 한쌍의 대향된 원형 부재(202, 212) 및 상기 결합구(206, 214)에 배치되는 롤링 부재(224)를 구비하는 볼 경사 작동기를 더 포함하므로서 상기 원형 부재(202, 212)의 상대 회전이 상기 볼 경사 작동기와 상기 롤링 부재(224)에 의해서 상기 원형 부재(202, 212)를 축방향으로 병진시키는 것을 특징으로 하는 차량의 구동 라인 구성 요소에 사용을 위한 클러치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 조절 클러치 조립체(120B)는 전자기 코일(192), 로터(182) 및 저 마찰 계수의 칼라(204)를 더 포함하되, 상기 하나의 원형 부재(202)는 상기 로터(182)에 고정되고, 상기 저 마찰 계수의 칼라(204)는 상기 하나의 원형 부재(202)와 상기 반발력 부재(130B)의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 구동 라인 구성 요소에 사용을 위한 클러치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 조절 클러치 조립체(120B)는 상기 클러치 작동기 및 상기 끼워진 다수의 클러치 디스크(146, 148) 사이에 작동될 수 있게 배치되는 비-자기(non-magnetic) 적용판(168)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 구동 라인 요소에 사용을 위한 클러치.
  9. 제 1항에 있어서, 구동 토르크를 받아들이기 위한 입력 부재(70)와, 상기 입력부(124)를 구동시키기 위한 출력부 부재(94)를, 구비하는 베벨 기어 세트(82, 88)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 구동 라인 요소에 사용을 위한 클러치.
  10. 트윈 클러치 차량의 차동 장치(36)에 있어서,
    입력 부재(70)와,
    상기 입력 부재(70)에 의해 구동되며 출력부 부재(94)를 구동하는 기어 세트(82, 88)와,
    한쌍의 클러치 조립체(120A, 120B)를 조합하여, 포함하는 데, 상기 각각의 클러치 조립체(120A, 120B)는, 상기 출력부 부재(94)에 의해 구동되는 입력부, 및 액슬(38)을 구동시키기 위해 적용되는 출력부와, 멈춤부(132, 234)를 구비하는 반발 부재(130A, 130B)와, 상기 멈춤부(132, 234)들 사이의 상기 반발 부재(130A, 130B) 상에 배치되는 클러치 팩을 구비하며,
    상기 각각의 클러치 조립체(120A, 120B)는, 상기 입력부와 함께 회전하는 제 1다수의 마찰판(146), 및 상기 제 1다수의 마찰판(146)에 끼워지며 상기 출력부와 함께 회전하는 제 2다수의 마찰판(148)과, 상기 클러치 팩에 압축력을 가하기 위해 상기 멈춤부들 사이에 및 상기 클러치 팩에 인접되게 배치되는 클러치 액츄에이터를 포함하되, 클러치 작동 중에 발생되는 반발력은 상기 반발력 부재(130A, 130B) 내에 억제되는 것을 특징으로 하는 트윈 클러치 차량의 차동 장치.
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