KR102196383B1

KR102196383B1 - 동력 전달 유닛용 시프트 칼라 조립체

Info

Publication number: KR102196383B1
Application number: KR1020157032603A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 엥어러; 오스틴 알. 게르딩; 토니 아덴; 리크 오쉬크; 사무엘 제이. 오람; 조셉 팔라졸로
Original assignee: 지케이엔 드라이브라인 노쓰 아메리카, 인코포레이티드
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2020-12-29
Also published as: JP6450744B2; CN105283685A; PL2986865T3; JP2016515691A; EP2986865B1; KR20150143744A; EP2986865A1; US20160061274A1; WO2014172274A1; EP2986865A4; US9903420B2; CN105283685B

Abstract

하나 이상의 몇몇 실시예에서, 동력 전달 유닛용 단속 조립체는 캠 및 캠 종동자를 포함한다. 캠은 회전을 위해 구동되고 회전 축선에 대해 기울어지는 캠 표면 및 캠 표면으로부터 이격된 공동을 갖는다. 캠 종동자는 캠 맞물림 표면을 가지며 캠 종동자가 캠의 회전의 적어도 일부 동안 축방향으로 변위되도록 캠 표면에 의해 맞물리게 되도록 배열된다. 캠 및 캠 종동자 중 하나 또는 둘다는 캠 표면이 캠 맞물림 표면과 맞물리지 않을 때 캠의 회전의 적어도 일 부분 동안 캠 종동자의 축방향 운동을 제어하도록 상기 회전 축선에 대해 일정한 각도로 제공된 경계 표면을 포함한다.

Description

동력 전달 유닛용 시프트 칼라 조립체 {SHIFT COLLAR ASSEMBLY FOR A POWER TRANSFER UNIT}

관련 출원들에 대한 참조

본 출원은 2013년 4월 15일에 출원된 미국 가 출원 일련번호 제 61/811,976호의 이익을 주장하며, 이 미국 가 출원의 전체 내용들은 인용에 의해 본원에 포함된다.

기술 분야

본 개시는 일반적으로 동력 전달 유닛들에 관한 것으로, 더 상세하게는 회전 구성요소들을 맞물림 해제하고 다시 맞물림하기 위한 단속 기구(disconnect mechanism)를 갖는 동력 전달 유닛에 관한 것이다.

동력 전달 유닛들은 통상적으로 전륜 구동(front-wheel drive) 기반 사륜 구동 시스템(all-wheel drive system)에서 이용된다. 동력 전달 유닛들은 동력이 특정 차량 작동 상태들 동안에 단지 전륜들에만 전달되도록 단속 장치를 포함할 수 있다. 단속 장치는 후륜들이 능동적으로 구동되는 것이 필요하지 않을 때 차량의 동력 전달 유닛과 후륜(rear wheel)들 사이의 링키지와 샤프트들을 커플링 해제한다. 단속 장치는 공-선형(co-linear) 샤프트들의 정렬된 부분들과 커플링하는 시프트 칼라(shift collar) 및 맞물림 위치와 맞물림 해제 위치 사이에서 시프트 칼라를 이동시키기 위해 시프트 칼라에 커플링된 캠 장치를 포함한다. 맞물림 위치에서, 시프트 칼라는 공-회전(co-rotation)을 위해 샤프트들과 커플링하고, 맞물림 해제 위치에서 상기 샤프트들은 커플링되지 않고 서로 독립적으로 회전할 수 있다. 이에 제한되지 않으나, 커플링 및 커플링 해제하는 회전 샤프트들은 상기 시스템에서 발생된 소음, 진동 및 너무 강한 촉감 피드백(harsh tactile feedback)을 포함하는 다수의 과제들을 제시한다.

적어도 몇몇의 구현예들에서, 동력 전달 유닛을 위한 단속 조립체는 캠 및 캠 종동자(cam follower)를 포함한다. 상기 캠은 축선을 중심으로 한 회전을 위해 선택적으로 구동되고 회전 축선에 대해 기울어지는 캠 표면 및 상기 캠 표면으로부터 원주 방향으로 이격된 공동(void)을 갖는다. 캠 종동자는 캠 맞물림 표면을 가지며 캠 종동자가 캠의 회전의 적어도 일 부분 동안 축방향으로 변위되도록 캠 표면에 의해 맞물리도록 배열된다. 캠 및 캠 종동자 모두 또는 이들 중 하나는 캠 표면이 캠 맞물림 표면과 맞물리지 않을 때 캠의 회전의 적어도 일 부분 동안 캠 종동자의 축방향 운동을 제어하도록 회전 축선에 대해 각을 이루도록 제공된 경계 표면을 포함한다.

동력 전달 유닛을 위한 단속 조립체는 축선을 중심으로 회전된 입력 샤프트, 입력 샤프트와 축방향으로 정렬된 단속 샤프트, 칼라 및 충격 흡수 장치를 포함할 수 있다. 상기 칼라는 입력 샤프트 및 단속 샤프트에 대해 맞물림 위치 및 맞물림 해제 위치로부터 이동될 수 있으며, 상기 맞물림 위치에서 칼라는 입력 샤프트 및 단속 샤프트와 커플링되어 입력 샤프트의 회전이 단속 샤프트의 회전을 유발하고 상기 맞물림 해제 위치에서 칼라는 입력 샤프트 및 단속 샤프트와 커플링되지 않고 단속 샤프트는 입력 샤프트와 함께 회전하지 않는다. 상기 충격 흡수 장치는 칼라가 맞물림 위치에 있을 때 칼라와 맞물리도록 입력 샤프트에 의해 운반된다. 충격 흡수 장치는 이의 맞물림 위치를 향하여 그리고 이 맞물림 위치로의 칼라의 이동을 제한할 수 있고 또한 조립체에 비해 충격력들을 감쇠하거나 줄이며 여기서 칼라는 고정된 정지 표면과 맞물린다.

또한, 동력 전달 유닛용 단속 조립체는 축선을 중심으로 회전되는 입력 샤프트, 입력 샤프트와 축방향으로 정렬되는 단속 샤프트, 칼라, 캠 및 캠 종동자를 포함할 수 있다. 칼라는 맞물림 위치 및 맞물림 해제 위치로부터 입력 샤프트 및 단속 샤프트에 대해 가동되고 상기 맞물림 위치에서 상기 칼라는 입력 샤프트의 회전이 단속 샤프트의 회전을 유발하도록 입력 샤프트와 단속 샤프트와 함께 커플링되고 맞물림 해제 위치에서 칼라는 입력 샤프트 및 단속 샤프트와 커플링하지 않고 상기 단속 샤프트는 입력 샤프트와 회전하지 않는다. 상기 캠은 축선을 중심으로 한 회전을 위해 선택적으로 구동되고 복수의 랜드 부재들 및 각각의 랜드 부재의 어느 한 측면 상에 공동을 가지며, 여기서 각각의 랜드 부재는 회전 축선에 대해 기울어지는 캠 표면을 포함한다. 상기 캠 종동자는 복수의 랜드 부재들 및 상기 캠 종동체의 각각의 랜드 부재의 어느 한 측면 상에 공동을 가지며, 여기서 상기 캠은 캠 종동체의 공동들 내에 캠의 랜드 부재들을 선택적으로 위치 설정하도록 그리고 캠으로부터 멀리 캠 종동자를 축방향으로 변위시키기 위해 캠 종동자의 공동들로부터 캠의 랜드 부재를 선택적으로 제거하도록 캠 종동자에 대해 회전된다. 경계 표면은 캠의 랜드 부재들이 캠 종동자의 공동들 내로 이동할 때 캠 종동자의 축방향 운동을 제어하도록 캠 및 캠 종동자 중 어느 하나 또는 둘다에 의해 운반된다. 상기 칼라는 캠 종동자가 칼라를 맞물림 위치와 맞물림 해제 위치 사이에서 이동하도록 축방향 이동할 때 축방향으로 이동하도록 캠 종동자에 작동되게 커플링되고, 여기서 경계 표면은 칼라의 맞물림 해제 위치로부터 칼라의 맞물림 위치 까지의 경로의 적어도 일 부분으로의 칼라의 운동에 대응하는 캠 종동자의 운동을 제어한다.

지금부터 도면들을 참조하면, 예시적인 실시예들이 상세하게 도시된다. 비록 도면들이 일부 실시예들을 나타내지만, 도면들은 반드시 실척 대로 도시한 것은 아니며 특정 특징들은 본 발명을 더 잘 예시하고 설명하기 위하여 과장되거나, 제거되거나 부분적으로 구획화될 수 있다. 또한, 여기서 제시된 실시예들은 단지 몇몇의 가능한 예들이며 완전한 것을 의도하지 않으며, 그 이외에도 도면들에 도시되고 아래의 상세한 설명에서 개시된 정밀한 형태들 및 구성들로 청구범위를 제한하거나 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
도 1은 시프트 칼라 조립체를 가지는 동력 전달 유닛의 사시도이며;
도 2는 맞물림 위치로 이동된 시프트 칼라 조립체를 예시하는, 도 1의 시프트 칼라 조립체의 사시도이며;
도 3은 맞물림 위치에 있는 시프트 칼라 조립체를 예시하는, 도 1의 시프트 칼라 조립체의 부분 절개 사시도이며;
도 4는 맞물림 해제 위치에 있는 시프트 칼라 조립체를 예시하는, 도 1의 시프트 칼라 조립체의 부분 절개 사시도이며;
도 5는 선 5-5를 따라 취한, 도 2의 시프트 칼라 조립체의 횡단면도이며;
도 6은 도 1의 시프트 칼라 조립체의 선형 캠 종동자의 측면도이며;
도 7은 도 6의 선형 캠 종동자의 단부도이며;
도 8 및 도 9는 각각 맞물림 해제 구성 및 맞물림 구성으로 이동된 시프트 칼라 조립체를 예시하는, 도 1의 시프트 칼라 조립체의 다른 실시예의 횡단면도들이며;
도 10 및 도 11은 각각 맞물림 해제 구성 및 맞물림 구성으로 이동된 시프트 칼라 조립체를 예시하는, 도 8 및 도 9의 선형 캠 종동자 및 회전 캠의 측면도들이며;
도 12는 충격 흡수 장치를 수용하기 위한 시트를 갖는 샤프트를 예시하는, 도 1의 시프트 칼라 조립체의 입력 샤프트의 측면도이며;
도 13은 도 12의 입력 샤프트의 사시도이며;
도 14는 워엄 기어, 및 워엄 기어를 구동하고 댐퍼를 가지는 샤프트를 가지는 시프트 칼라 조립체를 예시하는, 도 1의 시프트 칼라 조립체의 부분 분해도이다.

도면들을 더 상세하게 참조하면, 도 1은 동력 전달 유닛 조립체(PTU; 100)를 도시한다. 상기 PTU(100)는 축선(116)을 중심으로 회전하기 위해 구동되고 입력 샤프트(104) 내에 장착되는 중간 구동샤프트(101), 및 입력 샤프트(104) 상에 장착되는 입력 단속 샤프트(106)를 포함할 수 있다. 상기 입력 샤프트(104) 및 입력 단속 샤프트(106)는 시프트 칼라 조립체(102)에 의해 선택적으로 함께 커플링된다. 샤프트(104, 106)들이 시프트 칼라 조립체(102)에 의해 함께 커플링될 때, 입력 단속 샤프트(106)는 입력 샤프트(104)에 의해 그리고 입력 샤프트와 함께 회전하기 위해 구동된다. 그러나, 샤프트(104, 106)들이 함께 커플링되지 않을 때 입력 단속 샤프트(106)는 입력 샤프트(104)에 의해 구동되지 않으며 입력 샤프트는 입력 단속 샤프트(106)에 대해 회전한다.

입력 단속 샤프트(106)는 하나 또는 둘 이상의 기어들을 포함하는 기어 연결부(117)를 통해 출력 샤프트 조립체(115)에 커플링되는 제 1 기어 부재(107)를 운반한다. 따라서, 입력 단속 샤프트(106)가 입력 샤프트(104)에 커플링될 때, 출력 샤프트 조립체는 입력 단속 샤프트(106) 및 기어 연결부(117)를 통한 회전을 위해 구동된다. 그리고 입력 단속 샤프트(106)가 입력 샤프트(104)에 커플링되지 않을 때, 출력 샤프트 조립체는 회전을 위해 구동되지 않는다. 적어도 몇몇 구현예들에서, 출력 샤프트 조립체(115)는 동력을 차량의 후륜들에 제공하기 위해 사용되고 단지 후륜들에 동력을 직접 전달하고자 할 때에만 구동될 것만이 요구된다. 단속 샤프트(106)를 입력 샤프트(104)와 선택적으로 커플링함으로써 출력 샤프트 조립체(115)를 선택적으로 구동하는 것을 허용하고 필요하지 않을 때 출력 샤프트 조립체(115)를 구동하는데 에너지를 소모하는 것을 회피한다.

출력 샤프트 조립체(115)의 선택적인 구동을 달성하도록, 시프트 칼라 조립체(102)는 입력 단속 샤프트(106)를 입력 샤프트(104)와 선택적으로 커플링하도록 입력 단속 샤프트(106)에 가동되게 장착될 수 있다. 지금부터 도 2 내지 도 5를 참조하면, 시프트 칼라 조립체(102)는 스핀들 칼라(108) 및 스프링(156)을 포함할 수 있고, 스핀들 칼라 및 스프링 둘다 칼라 하우징(128) 내에 위치 설정될 수 있다. 칼라(108)의 스플라인들은 입력 샤프트(104)의 인접한 부분 상의 스플라인(158) 및 입력 단속 샤프트(106)의 인접한 부분 상의 스플라인(159)들을 향하고(face) 정합하도록 구성된다. 상기 칼라(108)는 입력 단속 샤프트(106) 및 입력 샤프트(104)에 대해 선택적으로 미끄럼 가능한 운동을 위해 장착될 수 있고 맞물림 해제된 위치에서 샤프트(104, 106)들 중 단지 하나, 또는 맞물림 위치에서 샤프트(104, 106)들 둘다와 겹쳐지는 크기를 가질 수 있다. 상기 스프링(156)은 칼라 하우징(128)의 내부 표면(160) 및 칼라(108)의 단부면 사이에 장착될 수 있고 칼라 하우징(128)의 마주하는 내부 표면(121)에 인접하게 칼라(108)를 유지하도록 칼라(108)에 대해 작용할 수 있다. 게다가, 편향 스프링(109)은 입력 단속 샤프트(106)에 의해 운반될 수 있고 중간 구동샤프트(101)의 제 1 단부(113)를 향하여(즉 도 1의 페이지의 우측을 향하여) 칼라 하우징(128)을 이동시키는 경향이 있는 칼라 하우징(128)(도 2 내지 도 5)에 대해 편향력을 전달한다. 상기 스프링(109, 156)들은 파형 스프링들 또는 코일 스프링들로서 다양한 도면들에서 도시되며, 원하는 대로 임의의 적절한 스프링 또는 다른 편향 부재가 사용될 수 있다.

도 2 내지 도 5에 최상으로 도시된 바와 같이, PTU(100)는 또한 편향 스프링(109)이 위치 설정되는 칼라 하우징(128)의 측면과 마주하는 측면 상에 칼라 하우징(128)에 대해 장착될 수 있는 선형으로 가동되는 캠 종동자(126)를 가질 수 있다. 회전 캠(112)은 중간 구동샤프트(101) 위에 그리고 캠 종동자(126)와의 결합 및 작동을 위해 캠 종동자(126)에 인접하게 장착될 수 있다.

도 2 내지 도 5 및 도 8 내지 도 11에서 최상으로 도시된 바와 같이, 캠 종동자(126)는 중간 구동샤프트(101)에 의해 장착될 수 있거나 운반될 수 있어, 캠 종동자(126)는 구동샤프트(101)와 함께 회전하지 않고 구동샤프트(101)에 대해 (예를 들면, 베어링들 또는 베어링 표면들에 의해) 축방향으로 이동될 수 있다. 회전 캠(112)은 또한 (예를 들면, 베어링들 또는 베어링 표면들에 의해) 중간 구동샤프트(101) 상에 장착될 수 있거나 중간 구동 샤프트에 의해 운반될 수 있어 회전 캠이 구동샤프트(101)와 회전하지 않지만, 구동 샤프트(101)에 대해 회전할 수 있다. 도시된 구현예들에서, 캠(112) 및 캠 종동자(126)는 일반적으로 원통형이고 중공형이며, 상기 구동샤프트(101)는 캠 및 캠 종동자를 통하여 연장하고 이들에 대해 회전한다.

적어도 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 회전 캠(112)은 하나 이상의 랜드 부재(120)(예를 들면, 캠 로브) 및 각각의 랜드 부재(120)에 인접한 하나 이상의 공동(162)에 의해 적어도 부분적으로 형성된 단차형 단부 면 프로파일(123a)이 구성될 수 있다. 도시된 구현예에서, 캠(112)은 다수의 랜드 부재(120)들 및 각각의 랜드 부재 사이에 하나의 공동을 구비한 다수의 공동(162)들을 포함한다. 각각의 랜드 부재(120)는 회전 캠(112)의 원주 방향(예를 들면, 캠(112)의 회전 방향)을 따라 밸리(118)(예를 들면 공동(162)의 저부)로부터 랜드 부재(120)의 축방향 외측 단부(164)까지 연장하는 축방향으로 기울어지고 원주 방향으로 배향된 램프 또는 캠 표면(122)을 포함한다. 공동(162)들은 캠 표면에 의해 부분적으로 형성되고 및/또는 외측 단부(164)에서 캠의 부분보다 더 작은 축방향 크기를 가지는 캠(112)의 임의의 부분을 포함할 수 있다. 캠 종동자(126)는 하나 이상의 랜드 부재(140) 및 상기 랜드 부재에 인접한 하나 이상의 공동(166)에 의해 적어도 부분적으로 형성된 상보적인 단부 면 프로파일(123b)을 가질 수 있다. 도시된 구현예에서, 캠 종동자(126)는 다수의 랜드 부재(140)들 및 각각의 랜드 부재(140) 사이에 하나의 공동(166)을 구비한 다수의 공동(166)들을 포함한다. 각각의 랜드 부재(140)는 회전 캠(112)의 하나의 원주 방향을 따라 밸리(138)(예를 들면, 공동(166)의 바닥)로부터 랜드 부재(140)의 축방향 외측 단부(168)까지 연장하는 축방향으로 기울어진 캠 맞물림 표면(142)을 포함한다. 캠 맞물림 표면(142)들은 캠(112)의 회전의 적어도 일 부분 동안 캠 표면(122)들에 의해 맞물리도록 배열된다.

캠(112)의 단부 면 프로파일(123a)은 캠 종동자(126)의 단부 면 프로파일(123b)과 협동하여 캠(112)의 회전의 적어도 일 부분이 원하는 방식으로 캠 종동자(126)를 구동한다. 도시된 구현예에서, 캠(112)이 회전할 때, 이의 랜드 부재(120)들은 캠 종동자(126)의 공동(166)들 내에 교대로 수용되어 공동들로부터 제거되고 이러한 이동 동안, 캠 종동자(126)는 캠(112)을 향하여 그리고 캠으로부터 멀리 축방향으로 이동된다. 도 2, 도 3, 도 5, 도 9 및 도 11에 도시된 바와 같이, 캠(112)의 랜드 부재(120)들은 캠 종동자(126)의 밸리(138)들과 정렬될 때, 랜드 부재(120)들은 칼라 하우징(128)을 캠 종동자(126) 내로 그리고 이어서 캠 종동자(126)를 캠(112)을 향하여 압박하는 스프링(109)의 힘 하에서 공동(166)들 내에 수용된다. 또한, 캠 종동자(126)의 랜드 부재(140)들은 캠(112)의 공동(162) 내에 수용된다. 캠(112) 및 캠 종동자(126)가 이러한 방식으로 맞물리면서, 캠 종동자(126)는 캠(112)에 최고로 근접되어 축방향으로 위치 설정되며 칼라 하우징(128)은 구동샤프트(101)를 따라 축방향을 위치 설정되어 칼라(108)가 입력 단속 샤프트(106) 및 입력 샤프트(104) 둘다와 겹쳐져 맞물리는 것을 허용한다. 이에 따라, 이러한 맞물린 위치에서, 칼라(108)는 샤프트(104 및 106)과 함께 커플링하여 구동 샤프트(101)가 회전될 때 샤프트들이 함께 회전한다. 위에서 지적된 바와 같이, 입력 단속 샤프트(106)의 회전은 기어 연결부(117)를 통해 출력 샤프트 조립체(115)를 구동한다.

칼라의 맞물림 위치로부터 맞물림 해제 위치로 이동시키도록, 캠(112)은 캠 종동자(126)에 대해 회전되고 랜드 부재(120)들의 캠 표면(122)들은 캠 종동자(126)를 캠(112)으로부터 멀리 축방향으로 구동하도록 종동자의 캠 맞물림 표면(142)들과 맞물린다. 도 4, 도 8, 및 도 10에 도시된 바와 같이, 캠(112)의 랜드 부재(120)가 캠 종동자(126)의 공동(166)들과의 정렬되지 않은 채로 회전될 때, 랜드 부재(120)들의 단부(164)들은 랜드 부재(140)들의 단부(168)들과 정렬되어 맞물린다. 이러한 위치에서, 캠 종동자(126)는 캠(112)으로부터 최대 축방향 거리로 변위되고 이어서 캠 종동자(126)는 스프링(109)의 힘에 대해 캠(112)으로부터 멀리 칼라 하우징(128)을 변위한다. 이러한 위치에서, 칼라(108)는 중첩되고 단지 입력 단속 샤프트(106)와 정합되고 칼라는 입력 샤프트(104)와 정합되지 않는다. 따라서, 입력 샤프트(104)의 회전은 입력 단속 샤프트(106)를 회전시키지 않는다. 입력 단속 샤프트(106)가 회전 동안 구동되지 않기 때문에, 제 1 기어(107)는 회전되지 않고 출력 샤프트 조립체(115)도 또한 회전되지 않는다.

이러한 예에서, 캠 표면(122)에 마주하는 각각의 랜드 부재(120)의 측면은 밸리(118)에 바로 인접하게 될 수 있다. 표면(124)은 샤프트(101)의 축선(116)과 정렬될 수 있고 랜드 부재(120)와 인접한 밸리(118) 사이로 연장할 수 있고 랜드 부재(120)의 축방향 외측 단부(164)로부터 원주 방향으로 밸리(118)까지의 즉각적인 이동을 제공할 수 있다. 물론, 표면(124)은 축선(116)과 정렬되는 것이 필요하지 않고 외측 단부(164, 168)들이 서로 정렬되지 않은 상태로 회전될 때 캠 종동자(126)의 축방향 운동의 속도(rate)를 제어하도록 축선으로부터 캠(112)을 향하여 기울어질 수 있다. 축선(116)에 대한 캠 표면(122)의 경사는 칼라(108)가 입력 샤프트(104)로부터 맞물림 해제되는 속도를 제어하고 축선(116)에 대한 표면(124)의 경사는 또한 칼라(108)가 입력 샤프트(104)와 맞물리는 속도를 제어한다. 이는 칼라(108)가 칼라 하우징(128)과 (스프링(156)을 통해) 축방향으로 이동하고 칼라 하우징(128)이 캠 종동자(126)와 (스프링(109)을 통해) 축방향으로 이동하기 때문이다. 따라서, 칼라(108)는 칼라(108)가 캠 종동자(126)의 축방향 운동에 응답하도록 칼라(108)를 항복가능하게(yieldably) 편향시키는 하나 이상의 스프링에 의해 캠 종동자(126)에 커플링되는 것이 고려될 수 있다. 그리고 적어도 몇몇 구현예들에서, 캠 종동자(126)의 축방향 운동의 속도는 칼라(108)의 축방향 운동의 속도와 상관된다.

더욱이, 캠 종동자(126)는 또한 축선에 대해 기울어지고 랜드 부재(140)들의 외측 단부(168)들로부터 캠(112)의 회전 방향에 대해 밸리(138)들을 향하여 연장하는 복수의 경계 표면(130)들을 갖는다. 경계 표면(130)들은 캠 랜드 부재(120)들이 캠 종동자 공동(166)들과 정렬되게 회전될 때 캠(112)에 대한 캠 종동자(126)의 축방향 운동의 속도를 제어한다. 경계 표면(130)들은 이의 맞물림 위치를 향하여 시프트 칼라(108)의 축방향 운동의 속도를 제어하고 시프트 칼라(108)의 스플라인들이 입력 샤프트(104)의 스플라인들과 다시 맞물림하는 속도와 관련된 소음을 감소시키도록 하나의 원주 방향을 따라 단부(168)들로부터 밸리(138)들까지 연장하고 축선(116)과 정렬되지 않는 중간 부분들을 제공할 수 있다. 이에 대해, 경계 표면들은 샤프트(104, 106)들이 단부(168)로부터 직접 밸리(142)로 직선형 축방향 이동과 관련되는 일반적인 순간 속도보다 더 느린 속도로 서로 다시 맞물리는 것을 허용할 수 있다.

이러한 경계 표면(130)들은 임의의 적절한 길이를 가질 수 있고 축선(116)에 대해 임의의 각도로 기울어질 수 있어, 속도를 추가로 제어하며, 이 속도에 의해 시프트 칼라(108)는 맞물림 해제 위치로부터 맞물림 위치로 이동한다. 게다가 또는 대신에, 유사한 경계 표면들은 캠(112)의 대안적인 표면 구성을 보여주는 도 2의 점선(170)에 의해 도시된 바와 같이, 단부(164)들과 캠 표면들과 마주하는 밸리들 사이의 회전 캠에 형성될 수 있다. 적어도 몇몇 구현예들에서, 경계 표면(들)은 축선(116)에 대해 내포된 예각(β)(도 11)으로 배향될 수 있고, 비록 다른 각도들이 사용될 수 있지만, 여기서, β는 5도 내지 50도이다. 또한, 경계 표면(들)(130)은 비록 더 작은 각도들 및 360도까지 포함하는 다른 각도들이 사용될 수 있지만 약 10 내지 180도의 각도(α)(도 7) 전반에 걸쳐 원주 방향으로 연장할 수 있다. 캠 표면(122)이 캠 종동자(126)를 변위시킬 때보다 경계 표면(130)이 캠(112)에 의해 맞물릴 때 캠 종동자(126)의 더 큰 축방향 운동이 주어진 캠 회전 양에 대해 발생하도록 경계 표면(130)이 캠 표면(122)보다 더 급한 경사 각도로 제공될 수 있다. 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 표면(145)은 원하는 경우 경계 표면(130)과 밸리(138) 사이로 연장하는 축방향으로 배향된 부분을 포함할 수 있다.

입력 단속 샤프트(106)를 입력 샤프트(104)에 선택적으로 커플링하고 입력 단속 샤프트(106)를 입력 샤프트(104)로부터 선택적으로 커플링 해제하도록, 액추에이터 조립체(129)(도 14)는 회전 캠(112)을 캠 종동자(126)에 대해 선택적으로 회전시킬 수 있다. 하나의 구현예에서, 도 14에 도시된 바와 같이, 액추에이터(129)는 출력 샤프트(152)를 회전시키는 전기 모터를 포함한다. 출력 샤프트(152)는 웜 기어(110)로서 도시된 기어에 커플링되어 웜 기어를 회전시킬 수 있다. 웜 기어(110)는 캠(112)에 의해 운반된 치형부(174)와 정합하는 치형부(172)를 포함하여 웜 기어(110)의 회전이 구동샤프트(101) 및 캠 종동자(126)에 대한 캠(112)의 회전을 유발한다. 출력 샤프트(152)는 웜 기어(110) 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있고 웜 기어와 경계를 이루고 이러한 구성요소들에 의해 또는 이러한 구성요소들 사이로 전파되는 진동들에 의해 또는 웜 기어(110)와 출력 샤프트(152)의 맞물림에 의해 발생된 소음을 감소시킬 수 는 댐퍼(154)를 포함할 수 있거나 운반할 수 있다. 댐퍼(154)는 O-링 또는 유사 구성요소와 같은, 출력 샤프트 주위에 수용된 고리형의 탄성 중합체 부재일 수 있다.

도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 시프트 칼라 조립체(102)는 예를 들면 칼라(108)의 축방향 운동을 제한하고/하거나 칼라(108) 및 입력 샤프트(104)에 의해 또는 칼라(108)와 출력 샤프트(104) 사이에 전파된 소음 및 진동들을 감소시키기 위해 칼라(108)에 의해 맞물리도록 입력 샤프트(104)의 단부 부분에 의해 지지된 충격 흡수 장치(132)를 더 포함할 수 있다. 이는 장치에 비해 맞물림 해제 위치로부터 맞물림 위치로 이동하는 시프트 칼라(108)와 관련된 소음을 감소시킬 수 있으며 여기에서 시프트 칼라는 강성 정지 표면과 접촉한다. 상기 충격 흡수 장치(132)는 하나의 형태로 싱글 턴 웨이브 와셔(single turn wave washer)일 수 있는, 스프링 와셔와 같은, 임의의 탄성 부재일 수 있다. 그러나, 충격 흡수 장치는 대신 멀티플 턴 웨이브 와셔(multiple turn wave washer), 원추형 벨빌 와셔(conical Belleville washer), 바우드 와셔(bowed washer), 곡선형 와셔(curved washer), 핑거 와셔(finger washer), 조정가능한 스페이서, 다른 탄성 부재들 또는 댐퍼들 또는 이들의 조합일 수 있다. 도시된 구현예에서, 스프링 와셔(132)는 스플라인(도 12 및 도 13)의 축방향으로 바깥쪽에, 입력 샤프트(104)의 단부 부분(146)에 형성된 채널(144) 내로 수용된다. 또한, 스프링 와셔(132)는 입력 샤프트(104)의 단부(150)로부터 반경 방향으로 연장하고 스플라인(158)들로부터 축방향으로 이격된 플랜지와 같은, 정지 표면에 의해 추가로 지지될 수 있어, 플랜지(148)가 스프링 와셔(132)의 일 측을 지지하거나 백-업하고(back-up) 스프링 와셔(132)가 맞물림 위치에서 시프트 칼라를 정지까지 다소 점차적으로 느리게 하기 위해 시프트 칼라(108)와 플랜지(148) 사이에서 압축되는 것을 허용한다. 비록 이러한 특징들이 원하는 경우 모든 도면들에서 도시된 구현예들에 부가될 수 있지만, 채널(144) 및 충격 흡수 장치(132)는 모든 도면들, 예를 들면, 도 3, 도 4, 도 8 및 도 9에 도시되지 않는다.

본 개시는 단지 본 개시를 수행하기 위한 최적 모드들의 예시인, 전술된 예시들을 참조하여 특별히 도시되고 설명되었다. 여기서 설명된 개시의 예시에 대한 다양한 대안예들이 후술하는 청구범위에 형성된 바와 같은 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 개시를 실시하는데 이용될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해되어야 한다. 다음의 청구범위는 본 개시의 범주를 규정하고 이러한 청구범위의 범주 내의 방법 및 장치 및 이들의 균등예들이 청구범위에 포함되는 것이 의도된다. 개시의 이러한 설명은 본원에서 설명된 요소들의 모든 신규하고 비 자명한 조합들을 포함하는 것으로 이해되어야 하며, 청구범위는 본 출원 또는 추후 출원에서 이러한 요소들의 임의의 신규하고 비 자명한 조합으로 제시될 수 있다. 더욱이, 전술한 예시들은 예시적이며, 단일 특징 또는 요소는 본 출원 또는 추후 출원에서 청구될 수 있는 모든 가능한 조합들에 대해 본질적인 것이 아니다.

청구범위에서 사용된 모든 용어들은 본원에서 설명된 것과 다르게 명확히 표시되지 않는 한, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 이들의 가장 넓고 합당한 구성들 및 이들의 일반적인 의미로 제공되는 것으로 의도된다. 특히, "부정관사(a, an)", "정관사(the)" 등과 같은 같은 단수형 관사의 사용은 청구항이 이와 다르게 명확히 제한하지 않는 한, 표시된 요소들의 하나 또는 그 초과를 인용하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

동력 전달 유닛용 단속 조립체(disconnect assembly)로서,
축선을 중심으로 선택적으로 회전 구동되고 회전 축선에 대해 경사진 캠 표면 및 상기 캠 표면으로부터 원주 방향으로 이격된 공동을 가지는, 캠; 및
캠 맞물림 표면을 가지는 캠 종동자를 포함하며,
상기 캠 맞물림 표면은, 상기 캠의 회전의 적어도 일 부분 동안 상기 캠 종동자가 변위되도록, 상기 캠 표면에 의해 맞물리도록 배열되고,
상기 캠과 상기 캠 종동자 중 하나 또는 둘다는, 상기 캠 표면이 상기 캠 맞물림 표면과 맞물리지 않을 때 상기 캠의 회전의 적어도 일 부분 동안 상기 캠 종동자의 축방향 운동을 제어하도록 상기 회전 축선에 대해 각을 이루도록 제공되는 경계 표면을 포함하고,
상기 경계 표면은 상기 캠 표면보다 더 가파른 각도로 제공되어, 상기 캠 표면이 상기 캠 종동자를 변위시킬 때보다 상기 경계 표면이 상기 캠에 의해 맞물릴 때, 상기 캠 종동자의 더 큰 축방향 운동이 주어진 양의 캠 회전에 대해 발생하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 캠은 단부 표면을 각각 형성하는 복수의 랜드 부재들(land members), 및 각각의 랜드 부재의 각 측 상에 있는 공동을 포함하며, 각각의 랜드 부재는 상기 랜드 부재의 단부 표면으로 이어지고 상기 캠으로부터 멀리 축방향으로 상기 캠 종동자를 변위시키도록 구성된 캠 표면을 포함하며, 각각의 랜드 부재는 또한 상기 단부 표면으로부터 상기 캠의 회전 방향으로 인접한 공동까지 이어지는 상기 경계 표면을 포함하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 캠 종동자는 단부 표면을 각각 형성하는 복수의 랜드 부재들, 및 각각의 랜드 부재의 각 측 상에 있는 공동을 포함하며,
상기 각각의 랜드 부재는, 상기 랜드 부재의 단부 표면으로 이어지는, 상기 캠 종동자를 상기 캠으로부터 멀어지게 축방향으로 변위시키도록 구성된, 캠 맞물림 표면을 포함하고,
각각의 랜드 부재는 또한 상기 캠의 회전 방향으로 인접한 공동에 이어지는 상기 경계 표면을 포함하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 3 항에 있어서,
상기 캠의 회전 동안, 상기 캠의 캠 표면은 상기 캠 종동자의 하나의 랜드 부재의 캠 맞물림 표면과 맞물려서, 상기 캠 종동자를 상기 캠으로부터 멀어지는 방향으로 축방향으로 변위시키고,
상기 캠의 공동을 향한 캠 종동자의 랜드 부재의 이동에 의해 상기 캠을 향하는 방향으로 상기 캠 종동자의 축방향 운동을 제어하도록 캠 종동자의 인접한 경계 표면과 상기 캠이 맞물리는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 캠은 복수의 랜드 부재들 및 각각의 랜드 부재의 양측 상에 있는 공동을 포함하고 상기 캠 종동자는 복수의 랜드 부재들 및 상기 캠 종동자의 각각의 랜드 부재의 양측 상에 있는 공동을 포함하며,
상기 캠은 상기 캠 종동자의 공동들 내에 캠의 랜드 부재들을 선택적으로 위치 설정하도록 상기 캠 종동자에 대해 회전되고 상기 캠의 추가 회전은 상기 캠으로부터 멀리 상기 캠 종동자를 축방향으로 변위시키도록 상기 캠 종동자의 공동들로부터 상기 캠의 랜드 부재를 제거하며,
상기 경계 표면은 상기 캠의 랜드 부재들이 상기 캠 종동자의 공동들 내로 이동할 때 상기 캠 종동자의 축방향 운동을 제어하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 캠 종동자에 작동가능하게 커플링되고 상기 캠 종동자가 축방향으로 이동할 때 축방향으로 이동가능한 칼라(collar)를 더 포함하며,
상기 칼라가 축방향으로 이동될 때, 상기 칼라는 두 개의 샤프트들을 선택적으로 서로 커플링시키고 커플링 해제시키도록 배열되는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 6 항에 있어서,
상기 칼라가 상기 캠 종동자의 축방향 운동에 대해 응답하도록, 상기 칼라를 항복가능하게(yieldably) 편향시키는 하나 이상의 스프링에 의해 상기 칼라가 상기 캠 종동자에 커플링되는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 캠을 선택적으로 회전시키도록 상기 캠에 커플링되는 웜 기어, 상기 웜 기어에 커플링되고 상기 웜 기어를 회전 구동시키는 샤프트 및 상기 샤프트와 웜 기어 사이의 직접 접촉을 제한하도록 상기 웜 기어 및 상기 샤프트에 의해 맞물리는 댐퍼를 더 포함하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 1 항에 있어서,
축선을 중심으로 회전되는 입력 샤프트;
상기 입력 샤프트와 축방향으로 정렬되는 단속 샤프트;
맞물림 위치 및 맞물림 해제 위치 사이에서 입력 샤프트 및 단속 샤프트에 대해 이동가능한 칼라로서, 상기 맞물림 위치에서 상기 칼라는 상기 입력 샤프트와 상기 단속 샤프트를 함께 커플링하여 상기 입력 샤프트의 회전이 상기 단속 샤프트의 회전을 유발하고, 상기 맞물림 해제 위치에서 상기 칼라가 상기 입력 샤프트 및 단속 샤프트와 커플링하지 않고 상기 단속 샤프트는 상기 입력 샤프트와 함께 회전하지 않는, 칼라; 및
상기 칼라가 상기 맞물림 위치에 있을 때 상기 칼라와 맞물리도록 상기 입력 샤프트에 의해 지지되는 충격 흡수 장치를 더 포함하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 9 항에 있어서,
상기 충격 흡수 장치는 스프링 와셔, 싱글 턴 웨이브 와셔(single turn wave washer), 멀티플 턴 웨이브 와셔(multiple turn wave washer), 원추형 벨빌 와셔(conical Belleville washer), 바우드 와셔(bowed washer), 곡선형 와셔(curved washer), 핑거 와셔(finger washer), 조정가능한 스페이서, 탄성 부재 또는 댐퍼인,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 9 항에 있어서,
상기 입력 샤프트는 플랜지를 구비한 단부 부분을 가지며, 상기 플랜지는 상기 충격 흡수 장치를 지지하고 상기 충격 흡수 장치가 상기 칼라와 상기 플랜지 사이에서 압축되는 것을 허용하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 11 항에 있어서,
상기 입력 샤프트는 스플라인된 부분(splined portion)을 포함하고,
상기 충격 흡수 장치는 상기 스플라인된 부분과 상기 플랜지 사이에 위치되는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
동력 전달 유닛용 단속 조립체로서,
축선을 중심으로 회전되는 입력 샤프트;
상기 입력 샤프트와 축방향으로 정렬되는 단속 샤프트;
맞물림 위치 및 맞물림 해제 위치 사이에서 상기 입력 샤프트 및 단속 샤프트에 대해 이동가능한 칼라로서, 상기 맞물림 위치에서 상기 칼라는 상기 입력 샤프트와 상기 단속 샤프트를 함께 커플링하여 상기 입력 샤프트의 회전이 상기 단속 샤프트의 회전을 유발하고, 상기 맞물림 해제 위치에서 상기 칼라가 상기 입력 샤프트 및 단속 샤프트와 커플링하지 않고 상기 단속 샤프트는 상기 입력 샤프트와 함께 회전하지 않는, 칼라;
축선을 중심으로 선택적으로 회전 구동되고 복수의 랜드 부재들 및 각각의 랜드 부재의 각 측 상에 있는 공동을 가지며, 각각의 랜드 부재가 상기 회전 축선에 대해 경사진 캠 표면을 포함하는, 캠;
캠 종동자로서, 복수의 랜드 부재들 및 상기 캠 종동자의 각각의 랜드 부재의 양측 상에 있는 공동을 가지며, 상기 캠은, 상기 캠 종동자에 대해 회전함으로써, 상기 캠 종동자의 공동들 내에 캠의 랜드 부재를 선택적으로 위치 설정하고, 또한 상기 캠 종동자의 공동들로부터 상기 캠의 랜드 부재를 선택적으로 제거하여, 상기 캠 종동자를 상기 캠으로부터 멀리 축방향으로 변위시키는, 캠 종동자; 및
상기 캠의 랜드 부재가 상기 캠 종동자의 공동 내로 이동될 때 상기 캠 종동자의 축방향 운동을 제어하도록 상기 캠 및 상기 캠 종동자 중 하나 또는 둘다에 의해 지지되는 경계 표면을 포함하며,
상기 칼라는 상기 캠 종동자에 작동되게 커플링되어, 상기 칼라를 맞물림 위치와 맞물림 해제 위치 사이에서 이동시키기 위해 상기 캠 종동자가 축방향으로 이동할 때, 상기 칼라가 축방향으로 이동하고,
상기 경계 표면은 상기 맞물림 해제 위치로부터 상기 맞물림 위치까지의 경로의 적어도 일 부분의 칼라의 이동에 대응하는 상기 캠 종동자의 운동을 제어하고,
상기 경계 표면은 상기 캠 표면보다 더 가파른 각도로 제공되어, 상기 캠 표면이 상기 캠 종동자를 변위시킬 때보다 상기 경계 표면이 상기 캠에 의해 맞물릴 때, 상기 캠 종동자의 더 큰 축방향 운동이 주어진 양의 캠 회전에 대해 발생하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 13 항에 있어서,
상기 칼라가 상기 맞물림 위치에 있을 때 상기 칼라와 맞물리도록 상기 입력 샤프트에 의해 지지되는 충격 흡수 장치를 더 포함하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 14 항에 있어서,
상기 입력 샤프트는 플랜지를 포함하며, 상기 플랜지는 상기 충격 흡수 장치를 지지하고 상기 충격 흡수 장치가 상기 칼라와 상기 플랜지 사이에서 압축되는 것을 허용하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 13 항에 있어서,
상기 캠을 선택적으로 회전시키도록 상기 캠에 커플링된 웜 기어, 상기 웜 기어에 커플링되고 상기 웜 기어를 회전 구동하는 샤프트 및 상기 샤프트와 상기 웜 기어 사이의 직접적인 접촉을 제한하도록 상기 웜 기어 및 상기 샤프트에 의해 맞물리는 댐퍼를 더 포함하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 9 항에 있어서,
상기 충격 흡수 장치는 상기 입력 샤프트의 단부 부분에서 상기 입력 샤프트에 의해 지지되는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 9 항에 있어서,
칼라 하우징, 및 상기 칼라와 상기 칼라 하우징에서 작용하는 스프링을 더 포함하며,
상기 스프링은 상기 충격 흡수 장치로부터 떨어져 있는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 18 항에 있어서,
상기 입력 단속 샤프트 및 상기 칼라 하우징에서 작용하는 편향 스프링을 더 포함하는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 9 항에 있어서,
상기 칼라가 맞물림 위치에 있을 때 상기 충격 흡수 장치가 칼라와 입력 샤프트의 일부와의 사이에서 압축되도록, 상기 충격 흡수 장치가 상기 입력 샤프트의 단부에 형성된 채널 내에 수용되어 있는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.
제 20 항에 있어서,
상기 입력 샤프트는, 상기 채널에 인접한 플랜지를 포함하며, 칼라가 맞물림 위치에 있을 때, 충격 흡수 장치는 플랜지에 대해 압축되는,
동력 전달 유닛용 단속 조립체.