KR100350908B1 - 토크전달장치(명칭정정) - Google Patents

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로버트휘스케르
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루크 게트리에베시스템 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내연기관 및 유체 토크 컨버터용 미끄럼 제어 연결클러치를 가진 구동장치에 관한 것이다. 연결클러치는 정지모멘트가 내연기관의 공칭 토크보다 작은 비틀림 댐퍼를 포함하고 있다.

Description

토크전달장치
본 발명은 차량용 내연기관의 구동장치에 관련되고, 상기 구동장치가 유체토크컨버터 및 연결클러치를 가지고, 현재의 작동상태에 의존하여, 연결클러치에 의해 전달가능한 토크가 상기 작동상태에 의존하는 특정값으로 설정되도록 연결클러치가 미끄럼제어되고 유체토크컨버터와 병렬로 작동한다.
본 발명은 또한 토크전달장치를 제어하는 방법에 관련되고, 상기 토크전달장치는 차량의 내연기관과 같은 구동장치의 피동부분과 연결되고, 자동기어박스의 입력부분과 연결되어 동력을 전달하며, 유체토크컨버터, 유체토크컨버터와 병렬로 배열된 마찰클러치, 다중수치(multi-value) 검출장치 및 중앙의 컴퓨터유니트 또는 프로세서를 가지고 마찰클러치를 편향시키는 하중 및 마찰클러치에 의해 전달되는 토크가 중앙의 컴퓨터유니트와 연결되어 정확하게 제어될 수 있다.
본 발명은 펌프휠(pump wheel), 터빈휠(turbine wheel), 가이드휠(guide wheel) 및 터빈휠을 감싸고 회전축에 중심을 둔 펌프휠과 연결되어 동력을 전달하는 컨버터하우징으로 구성된 구동장치 또는 토크전달장치에서 유용하게 이용되고, 컨버터하우징의 반경방향영역 및 터빈휠사이에 링피스톤이 구성되고, 상기 링피스톤이 적어도 한 개의 클러치마찰면을 반경방향으로 외측을 향해 가지고, 상기 링피스톤은 허브(hub) 또는 기어입력축과 같은 토크컨버터의 피동부분에 중심잡기되고 반경방향으로 내측을 향해 위치한다. 상기 구동장치 또는 토크전달장치는 DE -OS31 30 871, US -PS 5 029 087 및 US-PS 4 577 737 등에 공지되어 있다.
또한 상기 종래기술에 공지된 토크전달장치의 제어방법에 의하면, 필요시 토크컨버터를 연결하고 토크컨버터와 병렬로 장착된 마찰클러치의 링피스톤의 한쪽측면에서 압력챔버들사이의 차동압력 또는 작동챔버내부의 압력을 의도적으로 조정하여, 마찰클러치에 의해 전달되는 토크가 조정된다.
상기 종류의 토크전달장치와 관련된 DE-OS 31 30 871 에 공지된 제어방법에 의하면, 구동측부 및 피동부분사이에서 발생하는 미끄럼값이 측정되고 정해진 미끄럼값과 비교되며, 차이가 검출될 때, 조정된다. 챔버내부의 압력을 조정하여 구동측부 및 피동측부사이의 속도차가 적어도 저속범위내에 설정되도록 상기 제어방법이 실시된다. 상기 제어방법은 종래기술의 미끄럼제어에 기초한 제어방법에 관련된다.
또한 US-PS 5 029 087 에 공지되고, 병렬로 장착된 마찰클러치를 가진 토크컨버터를 위한 제어방법에 의하면 마찰클러치의 미끄럼이 측정되고, 정해진 미끄럼목표값과 비교되며, 마찰클러치의 분리챔버의 압력편차에 의존하여 상기 미끄럼이 변한다. 유사하게 상기 제어방법은 미끄럼이 적어도 상대적으로 저속인 범위에서 조정되는 전형적인 미끄럼제어에 관련된다.
상기 형태의 토크전달장치에 구성된 마찰클러치에 의해 전달가능한 토크를 제어하는 상기 장치들은 만족스럽다고 증명되지 못했다. 따라서 DE -OS 31 30 871및 US - PS 4 577 737 의 장치에 있어서, 마찰클러치의 미끄럼은 내연기관의 공회전속도 다음에 형성되는 저속범위로 설정된다. 전체 작동시간에 걸쳐서 상기 장치는 상기 저속범위에서 주로 작동하여, 공지된 상기 장치들에 의하여 진동을 격리하기 위해 필요한 미끄럼에 기인하여 에너지소비 또는 연료소비가 증가된다. 또한 상기 속도범위에서 조절되는 미끄럼 또는 특히 연결클러치를 밀폐시키기 위해 조정가능한 접촉압력과 같이 저속범위에 존재하는 작동변수 또는 작동상태에 기인하여 구동부분 및 피동부분사이의 속도차 또는 저속범위에서 조정가능한 미끄럼이 원하는 크기로 작게 설정될 수 없다. 이것은 계속발생하는 낮은 토크를 위한 연결클러치의 링피스톤 또는 토크컨버터내부에 낮은 압력이 요구되기 때문에, 명확한 미끄럼을 구하기 위해 상기 압력을 정확하게 조정하는 것이 곤란하다. 낮은 압력이 요구되기 때문에, 미소한 압력변화 조차도 미끄럼속도를 상당히 변화시킨다. 또한 토크컨버터를 조정 또는 제어하기 위한 밸브들조차 일정한 히스테리시스(hysteresis)를 가지며, 예를 들어, 상기 히스테리시스는 하우징위에서 링피스톤의 미끄럼에 기인하며, 만족스런 기능을 위해 상기 밸브들에 대해서도 일정한 압력이 요구된다.
따라서 연결클러치에 의해 전달되는 토크를 정확하게 조절할 수 있는 가능성은 토크가 작을수록 점점 어렵게 된다. 또한 공지된 상기 장치들이 가지는 문제점을 보면, 다수의 작동상태 또는 구동조건에서 구동엔진의 저속범위에 존재하는 낮은 부하에 기인하거나 상대적으로 낮은 평균토크 및 평균토크에 중첩되고 상대적으로 낮은 진폭의 토크변동에 기인하여 클러치의 마찰면사이에서 각각의 미끄럼주기와 함께 발생하는 일시적인 부착(stick)상태가 자주 발생한다. 상기 부착작용 및미끄럼의 변환을 통해 동력트레인(train) 또는 기어박스내부로 충격력이 전달되어 기어박스내부에서 덜거덕거리는 소음과 구동트레인 또는 차량내부에서 윙윙거리는 소음이 발생된다. 부착작용 및 미끄럼변환은 특히 기어입력토크의 갑작스런 변화를 일으킨다. 에너지관점에서 비효율적이지만 상응하는 커다란 미끄럼값을 설정해야만 상기 부착작용 및 미끄럼의 변환이 방지될 수 있다.
공지된 장치의 또 다른 문제점을 보면, 장치가 주로 부분부하로 작동되고 저속범위에서 마찰클러치에 의해 전달되는 토크가 고비용에 의해 낮은 토크목표값으로 설정될 수 있다. 이것은 주로 상기 토크가 클러치의 연결하중에만 의존하는 것이 아니라 마찰라이닝의 마찰값이 의존하고, 그 결과 사용되는 오일의 상태, 미끄럼속도 및 온도와 다른 요소들에 의존하여 상당해 변화하기 때문이다. 공지된 장치에 의하면, 즉 장치의 상태들이 변동하는 경우에도 진동을 격리시킬 정도로 충분히 빠른 미끄럼속도를 확보하기 위해 최소미끄럼속도가 유지되어야 한다.
본 발명의 목적은 상기 문제점들을 방지하고 구동장치 및 구동장치의 출력부분에 연결된 구동트레인사이의 진동을 더욱 양호하게 차단하는 것이다. 또한 본 발명의 토크컨버터용 연결클러치는 공간을 절약하는 소형구조를 가지며, 저비용으로 설계되어야 한다. 본 발명의 또 다른 목적은 구동장치와 토크전달장치의 전체작동범위에서 에너지 또는 연료를 증가시킬 필요없이 만족스럽게 진동을 차단할 수 있는 연결클러치를 설계하는 것이다.
상기 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명에 따르면, 연결클러치에 의해 전달되는 토크변동들 또는 진동들을 적어도 허용할 만한 크기로 감쇠시키는 비틀림댐퍼가 이용되고 상기 비틀림댐퍼를 이용하면, 비틀림댐퍼의 정지모멘트 즉, 같은 감쇠수단에 의해 전달가능한 최대모멘트가 공칭토크 따라서 내연기관의 최대토크보다 작다. 즉 본 발명에 따르면, 비틀림댐퍼가 공지된 상기 종래기술과 같이 구동장치 또는 내연기관의 최대부하로 설정되지 않는다. 정지모멘트에 도달될 때 연결클러치 또는 연결클러치의 비틀림댐퍼가 회전구동방향으로 강성구동부재로서 작동한다. 유체토크컨버터의 연결클러치를 위한 본 발명의 비틀림댐퍼는 오직 부분적인 부하영역에 대해서 설정될 뿐이므로, 상기 비틀림댐퍼는 단순하게 제조될 수 있고, 그 결과 저비용으로 생산된다. 또한 코일스프링같은 비틀림댐퍼의 에너지축적기는 상대적으로 약하게 제조될 수 있어서, 더 작은 공간을 차지하고, 그 결과 연결클러치 또는 비틀림댐퍼를 위한 구성공간이 감소된다. 또한 중량이 감소된다. 비틀림댐퍼의 에너지축적기를 과부하로부터 보호하기 위하여, 연결클러치의 비틀림댐퍼의 입력부분 및 출력부분사이에 특수한 차단장치를 제공하는 것이 바람직하다.
대부분 비틀림댐퍼의 정지모멘트 또는 연결모멘트는 최대치 따라서 내연기관의 공칭토크의 10% 내지 60%이거나 25%내지 50%인 것이 유리하다. 그러나 대부분 비틀림댐퍼의 연결모멘트 또는 정지모멘트는 더 크거나 더 작은 값을 가질 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방법에 따라 설계된 연결클러치용 비틀림댐퍼가 특수한 마찰장치를 가지지 않는다. 그러므로 비틀림댐퍼의 출력부분 및 입력부분사이의 상대적인 회전운동을 방해하는 에너지축적기가 상기 출력부분 및 입력부분사이에 구성된다.
본 발명에 따라 비틀림댐퍼의 토크전달능력을 설계하면 부분부하영역, 따라서 공칭토크의 10% 내지 60% 또는 25% 내지 50% 의 구동모멘트를 가진 영역에서 발생하는 진동이 매우 양호하게 감쇠될 수 있다.
특히 공지된 컨버터용 연결클러치를 위한 댐퍼의 회전각과 비교할 때 상대적으로 작은 회전각이 비틀림댐퍼에 제공될 수 있다. 상기 회전각은 ±2° 내지 ±8° 이거나 ±3° 내지 ±6도인 것이 유리하다. 그러므로 비틀림댐퍼의 전체 회전각, 따라서 양쪽회전방향에 대한 전체 회전각은 4° 내지 16° 이거나 6° 내지 12° 인 것이 유리하다. 본 발명에 따라 설계된 연결클러치용 비틀림댐퍼의 상대적으로 작은 회전각에 기인한 부하변화에 따라 , 즉 압축작동으로부터 인장작동으로 또는 그 반대로 변화할 때 비틀림댐퍼의 휨이 작게 유지되어, 구동트레인의 진동이 제한되거나 제거될 수 있다. 비틀림댐퍼의 정지모멘트보다 큰 토크충격 또는 토크충격의 일부분이 연결클러치의 미끄럼에 의해 감쇠될 수 있어서, 상기 충격들은 동력트레인 또는 기어박스에 영향을 주지 못한다.
대부분의 경우, 비틀림댐퍼가 7Nm/° 내지 30 Nm/° 또는 8Nm/° 내지 15Nm/° 의 회전강성도를 가지는 것이 유리하다. 그러나 대부분의 경우, 상기 비틀림강성도는 더 작거나 더 클수 있다. 대부분의 경우에 연결클러치 또는 비틀림댐퍼는 30Nm 내지 90 Nm 또는 40 Nm 내지 70Nm의 정지모멘트를 가지도록 설계할 수 있다. 그러나 저용량의 차량에 대해서 정지모멘트는 감소될 수 있다. 유사하게 상대적으로 중량이 큰 고용량 차량의 경우에, 정지모멘트를 증가시키는 것이 필요하다. 에너지 및 효율에 기초하여 적어도 기어박스의 모든 전진기어단계에서 제어하도록,계속발생되는 토크에 의존하여 미끄럼제어되는 연결클러치의 제어방법과 함께 본 발명의 구동장치가 유리하게 이용될 수 있다. 또한 상기 구동장치는 제 1 전진기어단계 또는 제 2 전진기어단계에서 연결클러치를 완전히 개방시키는 기어박스의 제어 또는 조정과 함께 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 구동장치 또는 연결클러치의 설계는 독일특허출원 제 P 43 28 182. 6 호에 기술되어 있는 것과 같은 토크전달장치를 제어하기 위한 방법과 함께 이용될 수 있다. 또한 상기 독일특허출원의 공개내용이 본 발명을 구성하는 일부분이어야 한다. 본 발명의 토크컨버터용 연결클러치의 제어와 관련하여 상기 독일특허출원을 참고한다.
상기 형태의 구동장치 또는 토크전달장치의 또 다른 설계에 의하면, 연결클러치가 두 개이상의 작동범위들을 가지고, 상기 작동범위들에서 계속 발생되는 구동장치토크에 대하여, 연결클러치에 의해 전달될 수 있는 토크의 크기가 서로 다른 관점 또는 다른 모드(mode)에 따라 조정되도록, 유체토크컨버터용 연결클러치의 토크가 제어 또는 조정된다. 예를 들어, 상기 독일특허출원 제 P 43 28 182.6호에 따른 토크제어에 의하면, 수정계수들, 즉 Kme(토크분배계수), Kkorr(오차증가를 보상하기 위한 수정계수), MkorrMot(엔진토크에 더해지는 오차를 보상하기 위한 수정모멘트) 및 MkorrWU(클러치토크에 더해진 오차를 보상하기 위한 수정모멘트)중 한 개이상이 두 개의 작동범위들에서 다르게 평가된다. 즉 상기 계수들 중 적어도 한 개의 크기 및 연결클러치에 의해 전달될 수 있는 토크에 관한 상기 계수들 중 적어도 한개의 크기 및 연결클러치에 의해 전달 될 수 있는 토크에 관한 상기 계수의 영향이 두 개의 상기 작동범위들에서 다르게 정의된다. 제 1 작동범위에서, 연결클러치에 의해 전달될 수 있는 토크가 내연기관의 최대토크의 10% 내지 60% 또는 15% 내지 50%이고, 인접한 제 2 작동범위에서, 제 1 작동범위의 상측 토크경계값보다 크며 즉 내연기관의 최대 토크의 50% 또는 60%보다 큰 것이 유리하다. 제 1 작동범위에서 연결클러치에 의해 전달가능한 최대 토크가 적어도 연결클러치의 비틀림댐퍼의 정지모멘트와 일치하는 것이 유리하다. 상기 설계를 통해, 상대적으로 크기가 작은 진동이 비틀림댐퍼를 통해 여과되거나 흡수되고, 동시에 비틀림댐퍼의 정지모멘트보다 큰 토크최대치를 가진 진동이 적어도 연결클러치를 통한 미끄럼에 의해 감쇠된다. 전체 제 1 작동범위에서 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 내연기관에 공급된 연료량에 기인하여 계속발생하는 내연기관의 토크보다 더 크도록 연결클러치의 토크제어가 제 1 작동범위에서 수행될 수 있다. 연결클러치에 의해 전달되는 토크는 제 1 속도범위에 걸쳐 조정되어, 상기 토크는 적어도 제 1 속도범위의 상당한 부분에 걸쳐서 제 1 범위에 있는 내연기관의 토크 변화와 대략적으로 동기화되어 변화한다. 그러므로 내연기관에 의해 전달되는 토크가 감소함에 따라 연결클러치에 의해 전달될 수 있는 토크가 감소하지만 내연기관의 토크보다 더 크게 유지된다. 내연기관에 의해 전달되는 토크가 증가함에 따라, 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 증가한다. 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 계속발생되는 내연기관의 엔진토크보다 1 내지 1.2 배인 것이 유리하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 1 범위에서 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 대략적으로 일정한 토크값으로 설정되고, 상기 일정한 토크값은 내연기관의 최대토크의 25% 내지 60%이거나 30%내지 50%인 것이 유리하다. 상기 일정한 토크값은 적어도 근사하게 연결클러치의 비틀림댐퍼의 정지모멘트 또는 연결모멘트와 일치하거나 다소 크고 즉 상기 연결모멘트의 1.05내지 1.2배에 해당한다.
또 다른 실시예에 따르면, 내연기관의 공회전속도와 근접한 제 1 속도범위중 하부의 일부영역에서, 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 적어도 대략적으로 일정하게 유지되고, 제 1 속도범위와 근접한 제 2 일부영역에서, 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 내연기관의 토크발생을 추종하도록, 제 1 속도범위에서 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 제어된다. 따라서 제 2 일부영역에서 내연기관의 토크가 증가하면, 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 증가하고, 내연기관의 토크가 감소하면, 연결클러치의 전달토크도 감소한다. 제 2 일부영역에서, 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 적어도 계속발생하는 내연기관의 토크와 동일하거나 경미하게 더 크다. 연결클러치에 의해 전달되는 토크를 정확하게 제어하기 위하여, 제 1 속도범위에서 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 내연기관공칭토크의 1 %아래로 떨어지지 않으며, 상기 공칭토크의 1%보다 큰 것이 유리하다. 따라서 공지된 밸브들과 만족스럽게 설정될 수 있는 최소압력이 연결클러치에 제공된다. 최소압력에 기인하여 상기 최소압력을 상대적으로 좁은 한계범위안서 유지할 수 있다. 다수의 경우에, 제 1 속도범위가 공회전속도로부터 최대 3000rpm 까지 또는 2000rpm 내지 2500 rpm의 최대값을 가지는 것이 유리하다. 그러나 다른 다수의 경우에 최대값이 3000 rpm 이상이나 2000 rpm 이하가 되는 것도 유리하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 구동장치의 전체 작동범위 중 하부의 제 1 범위에서 댐퍼를 통해 진동이 제거되고 근접한 제 2 범위에서 댐퍼를 통해 진동이 제거되고 근접한 제 2 범위에서 연결클러치의 미끄럼을 조정하여 진동이 제거되도록 구동장치의 전체 작동범위에 대하여, 연결클러치에 의해 전달가능한 토크가 발생될 수 있다. 상기 제 2 범위에서 비틀림댐퍼의 또 다른 효과에 의하면, 비틀림댐퍼의 에너지축적기가 이완되고 다시 압축될 수 있으나, 상기 제 2 범위에서 상기 댐퍼는 진동제거와 관련한 또 다른 역할을 가진다.
제 1 속도범위를 위해 설계된 연결클러치의 비틀림댐퍼는 내연기관이 가지는 최대토크의 10% 내지 60% 또는 15% 내지 50 %인 정지모멘트 또는 연결모멘트를 가진다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 설계된 비틀림댐퍼에 의하면, 상기 최대토크에 해당하는 회전각의 다음에, 상기 비틀림댐퍼는 상대적으로 작은 회전각을 가지고, 상대적으로 작은 상기 회전각에서 탄성계수가 배가 되거나 매우 커서, 비틀림댐퍼가 전형적인 정지스프링 현가장치를 가지며, 비틀림댐퍼내에서 회전운동을 제한하는 부품들이 서로에 대해 너무 심하게 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 발생가능한 정지소음이 감소될 수 있다. 정지스프링현가장치에 의해 허용되는 회전각 및 입력축에 대한 나머지 회전각사이의 비율은 1:2 내지 1:5 또는 1:2.5 가 유리하다. 정지스프링현가장치에 의해 발생되는 회전강성도는 상기 정지스프링현가장치의 전방에 연결된 비틀림댐퍼의 회전강성도보다 4 내지 10 배 더 크다. 정지스프링현가장치에 의해 발생되는 비틀림댐퍼의 단부정지모멘트는 제 1 속도범위의 마지막에 나타나는 모멘트의 2 내지 5배에 도달한다. 그러나 상기 정지스프링현가장치에 의해 전달될 수 있는 최대토크는 엔진의 최대토크보다 작은 것이 유리하다. 비틀림댐퍼의 입력부 및 출력부사이에서 정지스프링현가장치에 의해 가려지는 회전각은 0.5° 내지 3° 이고 상기 회전각은 1° 내지 2° 인 것이 유리하다. 정지스프링현가장치는 오직 인장방향으로만 작동하도록 설계될 수 있다.
본 발명을 따르는 연결클러치를 위한 비틀림댐퍼에 의하면, 회전탄성을 가진 비틀림댐퍼에 의해 연결클러치의 부착단계가 연결되므로, 토크가 상대적으로 작을 때 발생하는 윙윙거리는 소음문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 더욱 적합한 실시예에 따르면, 공진 또는 하중변동충격과 같이 구동트레인에서 진동폭이 큰 상태들이 발생할 때, 적어도 제 1 범위에서 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 감소될 수 있고, 연결클러치내부의 미끄럼이 증가된다. 가압단계에서 부하변동충격에 의하여 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 완전하게 파괴될 수 있다. 또한 작동상태를 가진 연결클러치의 토크전달능력이 제 2 속도범위에서 감소될 수 있다.
본 발명이 선호되는 실시예에 따르면, 적어도 주요구동범위에서 사용되는 내연기관의 특성필드의 주요부분이 제 1 범위아래로 떨어지도록, 구동장치 또는 전달장치가 설계될 수 있다. FTP 75- 싸이클 또는 ECE-싸이클의 시내, 개방도로, 고속도로( 시내, 90km/h, 120 km/h)에 적용할 수 있는 적어도 엔진의 특성필드범위가 상기 주요구동범위에 포함될 수 있다. 상기 설계에 의하면, 주요구동범위에서 주로 비틀림댐퍼에 의해 진동이 차단되며, 따라서 토크컨버터가 항상 연결되고 작동과 관련하여 에너지 또는 연료가 절약된다. 미끄럼기능의 연결클러치를 가진 공지의구동장치들에 의하면, 미끄럼이 단지 제 1 속도범위에서 조정되기 때문에, 본 발명의 상기 설계는 종래기술의 구동장치와 상이한 것이다. 본 발명에 따라 연결클러치의 비틀림댐퍼가 주요구동범위를 위해 설계되기 때문에, 더 큰 구동범위를 위해 댐퍼가 설계된 종래기술보다 계속발생되는 회전진동이 더욱 양호하게 감쇠될 수 있다. 그 결과 특히 토크컨버터를 소형구조로 제조할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 의하면, 제 2 속도범위에서 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 내연기관의 계속발생되는 모멘트의 0.6 내지 1 배이거나 0.8 내지 0.9 배인 것이 유리하다. 제 2 속도범위에서 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 항상 계속발생되는 엔진토크보다 작은 것이 유리하다. 상기 설계에 의하면, 비틀림진동을 일으키는 토크불규칙성을 감쇠시키는 연결클러치의 미소한 미끄럼이 제 2 작동범위에서 항상 존재한다.
위험하지 않은 상태 즉 ,제 2 속도범위 또는 작동범위에서 토크출력의 불규칙성이 크지 않는 차량에 있어서, 연결클러치가 밀폐되고 즉, 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 해당 시간에 내연기관에 의해 전달되는 토크와 적어도 일치하거나 경미하게 더 큰 것이 유리하다.
상기 설명에서, 두 개의 작동범위들은 공회전속도 다음의 범위를 의미한다. 그러나 본 발명은 공회전속도보다 크고 속도에 의존하는 구동장치의 작동범위가 두 개의 작동범위들로 분할되는 실시예들 뿐만 아니라 전체 작동범위가 세 개이상의 작동범위들로 분할되는 실시예에도 관련된다. 따라서 다수의 구동장치들에 있어서, 완전하게 토크컨버터를 연결하는 제 3 작동범위가 상기 두 개의 작동범위들을 추종하는 것이 유리하다. 따라서 상기 제 3 작동범위의 속도범위는 제 2 작동범위의 속도범위보다 크고, 제 3 속도범위의 하부값이 고정되어, 하부값이상에서 내연기관을 통해 유해한 진동여자가 발생하지 않고, 따라서 미끄럼에 의해 진동감쇠가 불필요하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 구동장치로서 내연기관을 가진 전달장치에 있어서, 적어도 가속시 연결클러치를 개방하고 동일기어를 유지하거나 토크변환을 통해 견인력을 증가시키거나 연결클러치가 적어도 부분적으로 개방되고 연결클러치내부에서 미끄럼이 증가되어 기어박스가 한 단계아래의 기어단계로 변환여부를 결정하는 장치를 제공할 수 있다. 상기 장치는 해당 센서들을 통해 필요한 값이나 변수를 입력하는 컴퓨터유니트 또는 프로세서에 의해 구성될 수 있다. 그러나 다수의 상기 변수들은 파일 또는 특성필드의 형태로 전자유니트내에 저장될 수 있다. 예를 들어, 내연기관의 특성필드 또는 컨버터의 특성필드 또는 연결클러치의 특성필드가 전자유니트내에 저장될 수 있다. 또한 내연기관의 작동상태가 내연기관의 속도, 스로틀플랩각도(throttle flap angle) 또는 연료공급량, 흡입파이프진공 및 필요시 분사시간에 따라 결정될 수 있다. 본 발명에 따른 토크전달장치를 제어하기 위한 상기 전자유니트의 기능과 관련하여 독일특허출원 제 P 43 28 182.6 호를 참고한다.
상기 설명을 참고할 때, 본 발명을 따르는 구등장치에 의하면, 정해진 엔진속도이상에서 토크컨버터가 완전하게 연결된 구동장치가 상기 엔진속도에서 발생하는 비틀림진동들에 의해 영향받지 않기 때문에, 정해진 엔진속도 또는 차량속도에서 토크컨버터가 완전히 연결될 수 있다. 따라서 정해진 상기 엔진속도이상에서, 연결클러치의 연결토크가 엔진토크와 거의 일치하거나 크게 설정될 수 있다.
연결클러치에 의해 전달될 수 있는 토크에 대한 조정 또는 제어방법과 관련하여, 본 발명을 따르는 비틀림댐퍼의 설계를 통해 연결클러치의 마찰면들에 대한 토크충격을 최소한 감소시킬 수 있고, 상기 토크충격이 내연기관의 부분부하 범위에 제공되며, 부착상태 및 미끄럼상태사이의 전이작용에 기인하고 차량에 윙윙거리는 소음을 발생시킨다. 또한 상기 제 1 범위에서, 연결클러치의 낮은 연결토크에 기인한 덜거덕거리는 진동이 발생하지 않는다. 비틀림댐퍼의 유연성이 모든 구동장치 또는 모든 차량과 조화되어야 한다. 비틀림댐퍼가 차량작동시 거쳐야 하는 공진범위를 가진다면, 상기 공진범위에 도달할 때, 연결클러치내에서 미끄럼이 허용되어야 한다. 그 결과 윙윙거림 또는 덜거덕거림이 방지된다.
제 1 작동범위에서 부하변동을 제한하기 위하여, 비틀림댐퍼의 회전각을 작게 하며, 또한 내연기관의 최대토크와 비교할 때, 상대적으로 작은 토크에 연결클러치를 조정한다. 상기 설명과 같이, 적어도 제 1 작동범위에서 연결클러치의 토크전달능력이 계속발생되는 엔진토크보다 약간 더 크도록 상기 조정작업이 수행된다. 따라서 부하변동과정을 통해 구동트레인의 진동이 본 발명에 따른 구동장치의 설계를 통해 회피될 수 있다. 상대적으로 큰 내연기관의 부하에 해당하는 제 2 속도범위에서, 계속발생되는 엔진토크보다 작은 토크에 의해 연결되고, 그 결과 미끄럼을 형성한다. 또한 정해진 토크범위에서 연결클러치의 마찰면들사이에 부착작용 및 미끄럼작용의 전이가 존재하기 때문에, 특히 비틀림댐퍼와 결합하여 상기 미끄럼은상기 토크범위에서 소음을 방지한다.
특히 내연기관과 같은 구동장치의 전체 특성필드범위 또는 전체작동범위에 있어서, 에너지문제에 관한 유리한 연결작용이 있다. 즉 부분적이거나 완전한 연결작용대신에 연결작용없이 구동하는 것이 더욱 바람직한 범위들이 있다. 또한 운전자가 가속하기를 원한다면, 연결클러치가 토크변환을 형성하도록 개방된다.
연결클러치에 의해 전달되는 토크를 설정하기 위한 본 발명의 방법 및 본 발명의 구동장치가 유연한 토크컨버터와 함께 유리하게 이용될 수 있다. 유연한 상기 토크컨버터의 특징들이 독일특허출원 제 P 43 28 182. 6호에 설명된다.
상기 형태의 유연한 토크컨버터를 이용하면, 상기 토크컨버터는 더욱 큰 토크변환능력을 가지고 따라서 더욱 큰 변환범위에서 이용될 수 있기 때문에, 차량은 더욱 양호한 가속성능을 가진다. 또한 종래기술의 토크컨버터와 비교할 때, 유연한 토크컨버터의 높은 효율이 폭넓게 형성되어, 동력손실, 소모 및 오일온도를 감소시킬 수 있다. 계속발생되는 엔진토크에 대하여 연결클러치가 정해진 미끄럼을 허용하는 토크값에 대해 밀폐되기 때문에, 유연한 토크컨버터의 저효율범위가 건너뛰거나 연결된다. 토크컨버터 또는 연결클러치를 상기 방법에 의해 조정 또는 제어하면, 모든 주행상태에서 더욱 양호한 효율 및 더 적은 동력손실로 주행할 수 있다. 본 발명을 따르는 구동장치의 구성을 통해 기어박스의 모든 구동단계들에서 연결작용이 가능하기 때문에, 상기 구동장치를 가진 차량의 연료소모는 컨버터가 없거나 종래기술을 따르는 스위치기어를 가진 차량의 수준으로 감소될 수 있다.
본 발명이 제 1 도내지 제 9도를 참고하여 설명된다.
제 1도는 관련 압력매체제어의 선도를 포함하고, 토크컨버터 및 연결클러치를 가진 토크전달장치를 도시한 단면도.
제 2 도는 토크컨버터 및 토크컨버터를 연결하는 연결클러치에서 발생하는 미끄럼에 의존하여 엔진토크가 연결클러치에 의해 전달되어야 하는 토크 및 토크컨버터에 의해 전달되어야 하는 토크로 구분되는 것을 개략적으로 도시한 도면.
제 3 도는 유체토크컨버터를 연결하는 연결클러치를 가진 토크전달장치를 도시한 도면.
제 4도 및 제 5도는 제 3 도의 비틀림댐퍼의 상세도.
제 6도는 연결클러치의 비틀림댐퍼에 대한 비틀림특성곡선을 도시한 도면.
제 7도는 유연한 토크컨버터의 출력특성을 도시한 도면.
제 8도는 비틀림댐퍼를 도시한 도면.
제 9도는 제 8도의 비틀림댐퍼 및 토크컨버터의 인접부품를 도시한 단면도.
*부호설명*
10.............토크전달장치 11.............토크컨버터
12.............연결클러치 18.............터빈휠
20b............비틀림댐퍼 34.............파이프
136............링피스톤 137............에너지축적기
143,148........요홈 214............출력허브
제 1 도에 도시된 토크전달장치(10)는 토크컨버터(11) 및 토크컨버터와 평행하게 연결되고, 가압매체유동에 의해 작동되는 연결클러치(12)를 포함한다. 토크컨버터는 도면에 도시되지 않은 내연기관의 축(13)과 연결되고, 출력허브(14)를 통해 출력측부위에서 동력트레인의 출력측부위에 장착된 (도면에 도시되지 않은)자동기어박스와 연결되어 구동된다.
압력제어선도와 연결되는 토크전달장치(10)의 단면도에 도식적으로 도시된 것과 같이, 토크컨버터(11)는 종래기술의 토크컨버터이다. 상기 토크컨버터(11)는 내연기관의 출력부분에 연결된 컨버터커버(16), 컨버터커버와 함께 컨버터하우징을 구성하는 펌프휠(17), 출력허브(hub)(14)를 통해 차례로 자동기어박스와 연결된 터빈휠(18) 및 펌프휠과 터빈휠사이에 장착된 가이드휠(19)로 구성된다. 토크컨버터를 연결하는 연결클러치(12)가 터빈휠(18) 및 컨버터커버(16)사이에 장착되고, 출력허브(14) 또는 터빈휠(18)과 연결되어 회전운동하며 마찰면(21)이 컨버터커버(16)의 반대면(22)과 상호작용하는 클러치디스크(20)를 가진다. 연결클러치는 또한 터빈휠(18)을 향하는 후방챔버(24) 및 컨버터커버(16)의 반경방향의 벽을 향하는 전방챔버(25)를 가진다. 클러치디스크(20)는 피스톤(20a)을 가지고, 상기 피스톤은 비틀림댐퍼(20b)에 의해 출력허브(14)와 연결되며, 상기 클러치디스크는 상기 후방챔버(24) 및 전방챔버(25)를 서로 축방향으로 분리한다.
(도면에 도시되지 않은) 가압매체공급원으로부터 펌프휠의 측면으로 개방된 파이프(30)를 통해 컨버터하우징내부로 가압유동매체가 공지방법에 의해 토크컨버터(11)에 공급되고 제어요소(32)에 의해 제어되는 제어밸브(31)를 통해 압력이 제어된다. 프로세서에 기록된 특성필드 뿐만 아니라 계속발생되는 입력값 또는 변수에 따라, 컴퓨터유니트 또는 프로세서(32a)에 의해 조정되는 비례제어밸브 또는 펄스폭변조밸브에 의해 상기 제어요소(32)가 구성된다. 상기 가압유동매체는 (도면에 도시되지 않은)파이프를 통해 냉각기(33)로 방출된다. 가압유동매체의 압력은 터빈휠(18)을 편향시키고, 연결클러치(12)의 후방챔버(24)내에서 펌프휠(17)의 하류측면에 작용한다. 상기 가압유동매체는 피스톤(20a)을 편향시키고, 컨버터커버(16)의 반대면(22)에 대해 상기 피스톤을 가압한다. 본 발명에 따르면, 연결클러치가 적어도 다수의 작동범위에서 미끄럼에 의해 구동되기 때문에, 파이프(34)에 의해 전방챔버(25)에 연결된 제어밸브(31)에 의해 전방챔버(25)를 편향시키는 가압유동매체가 제어되어, 후방챔버(24) 및 전방챔버(25)사이에 작용하는 조정가능한 차동압력이 상기 연결클러치에 의해 전달되는 토크를 결정한다.
토크컨버터(11) 및 연결클러치(12)의 평행한 배열을 고려할 때, 엔진토크(M엔진)는 토크컨버터에 의해 전달되는 토크(M)들의 합 또는 펌프휠과 클러치에 의해 전달되는 토크(M)들의 합과 같다. 따라서
M엔진= M클러치+ M펌프휠이다.
전달장치의 손실을 무시할 때, 기어박스의 토크는 터빈휠 또는 토크컨버터에 의해 전달된 토크들의 합이다. 따라서
M기어박스= M클러치+ M터빈휠또는
M클러치+(M펌프휠X 변환비
이다. 제 2도를 참고할 때, 토크컨버터에 의해 전달되는 토크 및 연결클러치에 의해 전달되는 토크가 미끄럼에 의존하여 구분된다. 미끄럼이 증가하면 토크컨버터에 의해 전달되는 엔진토크부분이 증가하며 , 따라서 토크컨버터에 의해 전달되는 토크가 감소한다.
미끄럼이 요구되는 작동상태에서 선호되는 제어방법에 의하면, 상기 미끄럼은 직접 제어되지 않고, 연결클러치(12)에 의해 전달되는 엔진토크의 일부분이 엔진의 작동상태에 따라 결정되고, 정해진 토크를 전달하기 위해 필요한 차동압력이 마이크로프로세서(32a)와 같은 컴퓨터유니트를 통해 연결클러치(12)위에 설정된다. 이때, 미끄럼이 발생한다.
제 3도에 도시된 토크전달장치(110)는 연결클러치(112) 및 토크컨버터와 연결클러치(112)사이에서 작동하는 비틀림댐퍼(135)를 장착한 유체토크컨버터(111)이다.
토크컨버터(111)는 내연기관에 고정되어 회전하도록 되어 있는 펌프휠(117), 출력측부위에서 출력허브(114)와 연결된 터빈휠(118), 펌프휠 및 터빈휠사이의 유동경로에 설치된 가이드휠(119)을 가지고 펌프휠에 고정되어 회전하게 되어 있고 터빈휠을 감싸고 있는 컨버터커버(116)를 가진다.
컨버터커버(116)는 펌프휠(117)에 고정되어 회전하도록 되어 있고, 펌프휠(117)로부터 멀리 떨어진 측부위에 돌출하고 내연기관의 (도면에 도시되지않은) 구동디스크를 고정하는 엔트레인멘트(entrainment)영역(116a)을 통해 내연기관과 연결되어 구동하도록 되어있다.
터빈휠(118) 및 컨버터커버(116)의 반경방향영역사이에 링피스톤(136)이 구성되고, 상기 링피스톤(136)은 토크컨버터의 회전축과 중심에 위치하고 성형된 판재금속부품으로 제조된다. 터빈휠(118)에 고정되어 회전하는 출력허브(114)에서 상기 링피스톤(136)이 반경방향으로 내측을 향해 고정된다. 상기 링피스톤(136)이 반경방향으로 외측을 향해 원추영역을 형성하고, 상기 원추영역에 적합한 라이닝(121)이 제공된다. 원추형으로 적합하게 설계된 컨버터커버(116)의 반대면(122)이 상기 링피스톤(136)과 상호작용한다.
연결클러치(112)가 링피스톤(136) 및 터빈휠(118)사이의 후방압력챔버(124)와 링피스톤(136) 및 컨버터커버(116)사이의 전방압력챔버(125)를 가진다. 링피스톤의 결합위치에서 유동매체에 의해 전방압력챔버(125)를 편향시켜서, 링피스톤(136)이 반대면(122)과 상호작용한다. 연결클러치(112)에 의해 전달되는 토크의 크기가 압력챔버(124, 125)들사이에 형성된 차동압력에 의존한다.
비틀림댐퍼(135)의 연결토크가 공칭토크, 따라서 토크토크전달장치(110)를 구동하는 내연기관의 최대토크보다 작게 비틀림댐퍼(135)가 설계된다. 즉 비틀림댐퍼(135)의 에너지축적기(137)가 내연기관의 전체토크를 모두 수용할 수 없도록 설계된다. 링피스톤(136)에 고정되어 회전할 수 있도록 연결된 비틀림댐퍼(135)의 입력부분(138) 및 플랜지형상의 출력부분(139)사이의 상대회전운동이, 스프링과 같은 에너지축적기(137)들의 회전감김작용 또는 상기 입력부분 및 출력부분(139)사이에제공된 차단장치를 통해, 발생된다. 치형기어연결에 의해 형성된 측방향가압결합에 의해 에너지축적기(137)의 출력부분(139)이 출력허브(114)에 고정되어 회전하도록 연결된다.
제 4도를 참고할 때, 에너지축적기(137)와 상호작용하는 입력부분(138)은 부채꼴모양의 부품(140)들에 의해 형성되고, 두 개의 부품(140)들은 서로 배면이 마주하도록 지름의 반대편에 제공된다. 여러 쌍의 상기 부품(140)들은 리벳(141)에 의해 링피스톤(136)에 고정되어 회전하도록 연결된다. 플랜지형상의 출력부분(139)이 제 5도에 평면으로 도시된다. 플랜지형상의 출력부분(139)은 에너지축적기(137)를 위한 요홈(143)들을 가지고 직경방향으로 마주보는 두 개의 반경방향의 확장아암(142)과, 링형상의 기초요소(139a)가 상기 출력부분(139)에 제공된다. 확장아암들(142)은 여러쌍의 부품(140)사이에서 축방향으로 수용된다. 배면끼리 마주하고 부채꼴 형상을 가진 여러 쌍의 부품(140)이 고정영역(144)들사이에서 확장아암(142)들을 위한 소켓(145)을 형성한다. 확장아암을 위한 부채꼴형상의 부품(140)에 의해 형성된 정지윤곽선(146)이 제 5도에서 일점쇄선으로 도시된다. 터빈휠(118)을 향하고 상기 부품(140)의 고정영역(144)을 지지하는 돌기(147)를 형성하고 원주방향으로 분포된 오목부들이 상기 링피스톤(136)에 제공된다. 상기 부품(140)들은 에너지축적기(137)를 위한 요홈(148)들을 가진다. 도시된 실시예에서 상기 요홈(148)은 출력부분(139)의 요홈(143)고 축방향으로 정렬된다. 제 3도 내지 제 5도에 따른 실시예에서, 에너지축적기(137)는 요홈(143, 148)들내에서 유극없이 설치된다. 그러나 많은 경우에 적어도 한 개의 에너지축적기(137)가요홈(143) 또는 요홈(148)에 대해 유극을 가지는 것이 유리하다. 적어도 한 개의 에너지축적기(137)가 요홈(143) 또는 요홈(148)내에서 일정한 인장력을 가지고 설치될 수 있다.
본 발명의 비틀림댐퍼(135)또는 비틀림댐퍼(20b)가 오직 부분적인 부하범위를 위해 설계되기 때문에, 상기 비틀림댐퍼가 적은 비용으로 제조될 수 있는 간단한 구조를 가진다.
내연기관의 최대토크의 약 40%내지 50%가 에너기축적기(137)를 통해 전달될 수 있도록 본 발명의 실시예에 따라 비틀림댐퍼(135)가 설계될 수 있다. 제 6도를 참고할 때, 입력부분(138) 및 출력부분(139)사이에서 에너지축적기(137)에 의해 가려지는 상대적인 회전각은 5° 이다. 차량이 인장되는 동안, 입력부분(138) 및 출력부분(139)사이의 상대적인 회전각이 제 6도에 도시된다. 차량이 가압하는 동안, 상기 상대적인 회전각은 인장될 때와 동일한 크기를 가지지만 다른 부호를 가진다. 비틀림댐퍼(135)의 비틀림강성도가 인장되는 방향과 가압되는 방향에서 서로 다른 부호를 가진다. 상기 구성은 적합한 크기의 요홈(143, 148)들 및 에너지축적기(137)에 의해 구해진다. 또한 비틀림댐퍼는 다단계 특성곡선을 가질 수 있으며, 차량이 인장 및 가압하는 작동들에 해당하는 특성곡선영역이 서로 다른 경로들을 가진다.
제 6도를 참고할 때, 비틀림댐퍼(135)가 5° 에서 연결되거나 정지하며, 에너지축적기(137)의 탄성 또는 압축작용에 의해 전달될 수 있는 토크가 약 45Nm로 제한된다. 미끄럼제어식 연결클러치를 가진 유체토크컨버터와 결합하여, 상기 구성의 비틀림댐퍼(135)가 유리하게 이용될 수 있다. 45Nm의 정지토크가 80Nm 내지 200Nm의 최대 공칭토크를 가진 엔진에 대해 적합하다.
비틀림댐퍼(135)의 연결토크는 차량의 전체 주요구동범위를 포함하도록 크기가 정해진다. 주요구동범위는 차량의 전체 작동시간을 고려할 때 가장 빈번히 사용되는 범위를 의미한다. 적어도 FTP 75 싸이클 또는 ECE 싸이클(시내, 90 km/h, 120km/h)에 적용되는 엔진특성필드범위가 상기 주요구동범위에 포함된다. 따라서 주요구동범위에서 차량이 주로 작동된다. 여러 나라의 교통기반시설에 기인하여 상기 주요구동범위는 나라마다 상이할 수 있다.
제 7도에 도시되고 유연한 컨버터설계를 가진 토크전달장치(110)의 출력특성필드에서, 주요구동범위가 촘촘한 사선영역으로 도시된다. 제 7도의 토크변환범위에서, 연결클러치(112)는 개방되어 있다. 연결클러치(112)내에서 미끄럼이 최소가 되는 구동영역이 상기 주요구동범위를 포함한다. 주요구동범위는 저속한계(A)로부터 고속한계(B)까지에 걸쳐 있다. 저속한계(A)는 적어도 분당 700회전내지 800회전하는 공회전(idling)속도에 해당한다. 고속한계(B)는 분당 2000 내지 3000회전하거나 예를 들어, 2200 rpm을 가질 수 있다. 미끄럼을 가진 구동범위가, 내연기관의 최대속도와 일치하거나 최대속도보다 작을 수 있는 고속한계(C)를 가질 수 있고, 예를 들어, 3000rpm내지 4000rpm을 가질 수 있다.
본 발명의 비틀림댐퍼(135)의 설계를 통해, 토크전달장치(110)를 주요구동범위내에서 완전히 연결하여, 연결클러치(112)가 미끄럼없이 작동될 수 있다. 상기 주요구동범위에서, 내연기관 및 내연기관의 출력측부에 연결된 기어박스사이에서전적으로 비틀림댐퍼(135)에 의해 진동이 차단된다. 오직 피크토크만이 연결클러치(112)내에서 미끄럼에 의해 흡수된다. 상기 목적을 위해, 연결클러치(112)가 주요구동범위에서 제어되고 조정되어, 내연기관의 최대토크에 대하여 연결클러치가 상대적으로 작지만 이때 발생하는 내연기관의 토크보다 큰 토크를 전달한다.
미끄럼을 가진 영역에서, 연결클러치(112)가 제어 및 조정되어, 연결클러치(112)의 라이닝(121) 및 반대면(122)사이에 일정한 미끄럼이 발생한다. 상기 미끄럼에 기인하여 펌프휠(117) 및 터빈휠(118)사이에 상대회전운동이 발생한다.
제 7도에 따라 미끄럼을 가진 영역에서, 아직까지 발생하는 해로운 토크불규칙성이 주로 미끄럼을 통해 감소된다.
예를 들어, 공진, 부하변동충격 등에서 높은 진동진폭을 가진 구동트레인에 발생하는 진동을 더욱 양호하게 차단하기 위하여, 미끄럼을 가진 영역 및 주요구동범위에 있어서, 연결클러치(112)의 전달토크가, 감소될 수 있다.
제 6도를 참고할 때, 상대적으로 작은 회전각강성도를 가진 회전각 다음에, 비틀림강성도가 제 1 회전각의 강성도의 배수가 되는 비교적 작은 회전각을 상기 비틀림댐퍼가 가지도록 연결클러치(112)의 비틀림댐퍼가 설계될 수 있다. 제 6도에서 제 2 회전각은 2° 이상이다. 제 2 회전각의 비틀림강성도가 제 1 회전각의 비틀림강성도의 7 내지 15배이다. 제 6도의 실시예를 참고할 때, 제 1 회전각의 비틀림강성도는 8 Nm/° 이고, 제 2 회전각의 비틀림강성도는 70 Nm/° 이다.
제 7도의 주요구동범위에서, 연결클러치(112)에 의해 전달될 수 있는 토크가 실제로 발생하는 엔진토크의 약 1.1 내지 1.2 배로 설정된다. 최소값이하로 감소되지 않도록, 주요구동범위내에서 연결클러치(112)에 의해 전달될 수 있는 토크가 제어될 수 있다. 상기 최소값이 적어도 내연기관의 공칭토크의 1%가 되어야 한다. 주요구동범위내에서 연결클러치(112)에 의해 전달될 수 있는 최소토크가 예를 들어, 5Nm이다. 그러나 상기 최소값이 용도에 따라 증감될 수 있다. 그러므로 주요구동범위내에서 연결클러치(112)에 의해 전달될 수 있는 최소토크가 주요구동범위에서 발생하는 최대엔진토크와 근사하거나 경미하게 작은 값으로 설정된다.
제 7도에서 " 미끄럼을 가진" 으로 표시된 범위에 있어서, 미끄럼이 발생할 때, 연결클러치(112)에 의해 전달될 수 있는 토크가, 내연기관토크의 0.8배 내지 0.95배로 설정된다. 따라서 연결클러치(112)의 토크전달능력은 전달되어야 하는 내연기관의 발생되는 토크에 의존한다. 즉 내연기관의 토크가 증가하면 연결클러치에 의해 전달될 수 있는 토크가 증가하며, 내연기관에 의해 전달되는 토크가 감소하면 연결클러치의 토크전달능력도 감소한다.
제 8도 및 제 9도에 도시된 유체토크컨버터용 연결클러치(112)의 수정된 실시예가 제 1 세트의 에너지축적기(237) 및 제 2 세트의 에너지축적기(250)를 가진 2 단계 비틀림댐퍼(235)를 가진다. 연결클러치(212)가 내부의 판지지대(251) 및 외부의 판지지대(252)를 가진 다판클러치로서 설계된다. 판지지대(252)가 토크컨버터의 하우징에 고정되어 회전하며, 터빈휠(218)을 향하는 단부영역위에서 지지판(253)을 가진다. 피스톤(236)과 함께 하우징(216)은 압력챔버(254)를 구성하고, 연결클러치(212)에 의해 전달되어야 하는 토크를 설정하기 위하여 상기 압력챔버(254)가 유체에 의해 편향될 수 있다. 판지지대(251)에 의해 형성된 연결클러치(212)의 출력부분은, 반경방향으로 내측을 향해 출력허브(214)의 치차기어(256)와 유극을 가지고 연결된 치차기어(255)를 가진다. 출력허브(214)에 고정되거나 단단히 연결된 판재금속의 링형부품에 의해 종단면의 치차기어(256)가 형성된다. 비틀림댐퍼(235)가 연결클러치(212)의 판지지대(251)와 연결되어 구동시키는 입력부분(238)을 가진다. 비틀림댐퍼(235)의 입력부분(238)이 반경방향으로 내측을 향하는 확장아암(257)을 가진 링형부품으로 구성되고, 슬릿(slit)형상을 가진 판지지대(251)의 요홈(258)과 상기 확장아암(257)이 연결된다. 상기 연결구성에 의해 원주방향으로 유극없이 판지지대(251) 및 입력부분(238)사이에 결합이 형성된다. 제 8 도를 참고할 때, 링형상의 입력부분(238)이 에너지축적기(237, 250)들을 위한 요홈(259,260)들을 가진다. 에너지축적기(250)가 양쪽방향으로 유극을 가지며 요홈(260)내에 수용된다. 링형상의 입력부분(238)이 요홈(260) 및 부품(261)사이에서 축방향으로 수용된다. 디스크형상을 가진 요홈(260) 및 부품(261)이 서로 조립되고 입력부분(238)의 외측에서 반경방향으로 함께 고정된다. 터빈휠(218)을 향하는 디스크형상의 부품(261)이 내측을 향해 반경방향으로 출력허브(214)까지 연장구성되고 출력허브에 고정되어 회전할 수 있도록 연결된다. 제 9 도를 참고할 때, 외측의 터빈쉘(218a), 디스크형상의 부품(261) 및 링형상의 치차기어(256)가 리벳(262)들의 연결점들에 의해 출력허브(214)와 서로 단단하게 결합된다. 비틀림댐퍼(235)는 제 6도의 특성선(263, 264)에 해당하는 비틀림특성을 가진다. 따라서제 1 특성선(263)은 에너지축적기(237)에 의해 결정된다. 제 1 특성선(263)을 초과할 때, 추가로 에너지축적기(250)가 더 높은 탄성계수를 가지고 에너지축적기(237)와 병렬로 작동한다. 그 결과 특성선(264)의 경사가 증가한다. 특성선(264)의 마지막에서 판지지대(251)의 내측 치차기어(255)가 출력허브(214)의 외측 치차기어(256)와 접하고 판지지대(251) 및 출력허브(214)사이에서 해당 회전방향으로 단단한 연결이 형성된다. 따라서 비틀림댐퍼(235)가 치차기어(255,256)들의 정지부에 의해 연결된다. 에너지축적기(237) 및 에너지축적기(250)위에 전달되는 하중과 병렬로 형성되고 연결클러치(212)의 판지지대(251)로부터 출력허브(214)까지 직접 전달되는 하중전달이 형성된다. 따라서 에너지축적기(237, 250)들 또는 입력부분(238), 요홈(260), 부품(261)에 과도한 변형이 방지된다.
본 발명의 토크컨버터용 연결클러치의 설계 및 제어에 의하면, 에너지관점에서 차량의 최적작동을 구할 수 있다. 가장 흔하게 이용되는 작동상태에서 미끄럼없는 연결클러치에 의해 구동되기 때문에, 상기 작동상태에서 연결되지 못하거나 미끄럼이 발생하는 토크컨버터용 연결클러치를 이용할 때와 비교해 연료가 상당히 절약될 수 있다. 주요속도범위는 약 600rpm으로부터 2200rpm 내지 3000rpm 까지이며, 평균속도는 약 1800rpm 이다. 주요구동범위에서, 연결클러치가 밀폐되어, 이용되는 엔진토크가 심각한 미끄럼없이 연결클러치에 의해 전달된다. 상기 주요구동범위에서 토크컨버터용 연결클러치(12,112,212)의 동력 또는 토크전달에 제공된 회전식 비틀림댐퍼(20b, 135, 235)에 의해 진동이 감쇠된다. 따라서비틀림댐퍼(20b,135,235)가 상대적으로 작은 회전각을 가지며, 비틀림댐퍼의 정지토크는 대략 주요구동범위와 상측경계치에 해당한다. 상측경계치가 운전기술 및 차량의 중량에 따라 엔진토크의 15% 내지 50%에 해당한다. 상기 비틀림댐퍼에 의하면, 윙윙거림을 발생시키는 낮은 구동토크의 구동범위에서 진동이 발생할 수 있다. 상대적으로 작은 비틀림댐퍼의 회전각에 의하여, 구동트레인내부의 부하변동이 억제되거나 회피될 수 있다. 비틀림댐퍼가 정지토크 또는 연결토크를 초과할 때, 서로에 대해 미끄럼운동하는 연결클러치의 마찰면들에 의해 부하변동의 충격이 제한된다. 따라서 전달되는 토크가 제한된다. 토크피크들이 연결클러치의 미끄럼에 의해 감쇠된다. 주요구동범위이상 또는 계속발생하는 토크가 비틀림댐퍼에 의해 전달될 수 있는 한계토크값보다 큰 구동범위에서, 미끄럼이 형성되도록 연결클러치가 제어된다. 따라서 상기 미끄럼설정에 의해 부하변동충격이 회피된다. 해로운 진동이 발생하지 않는 주요구동범위이상의 속도범위 또는 토크범위에서, 계속 발생되는 엔진토크보다 더 큰 토크값까지 연결클러치가 밀폐된다. 해로운 진동이 발생하는 특정속도범위에서, 연결클러치가 다시 개방되어 미끄럼운동한다. 따라서 특히 공진속도에서 유리하다. 또한 주요구동범위 또는 상대적으로 작은 엔진토크의 범위에서 , 공진범위를 통과할 때 연결클러치를 개방하거나 전달될 수 있는 토크를 연결클러치에 의해 감소시키는 것이 유리하다.
본 발명의 설계 및 연결클러치의 제어 또는 조정에 의하면, 연결클러치의 마찰면들사이에서 발생하는 부착(sticking) 또는 미끄럼상태에 의하여, 부분적으로 밀폐되어 미끄럼운동하는 연결클러치에서 발생할 수 있는 윙윙거리는 소음이 방지된다.
본 발명이 상기 설명 및 실시예들에 국한되지 않으며, 여러 가지 실시예와 관련하여 설명된 개별적인 특징들, 요소들 및 작동방법들의 조합에 의해 형성될 수 있는 변화를 포함한다. 또한 본 출원에 명시되어 있는 발명들은 상기 독일특허출원 제 P 43 28 182. 6 호 및 상기 종래기술들의 범위내에서 조합하여 고려된다. 따라서 본 출원에서 설명된 종래기술 및 상기 독일특허출원은 본 출원에서 참고한다.
출원인은 지금까지 명세서에 설명한 특징들을 본 발명의 본질로서 특허청구할 권리를 가진다.

Claims (10)

  1. 엔진을 포함한 원동기의 회전출력요소로부터 토크를 전달하기 위한 토크전달장치가
    비틀림댐퍼를 가진 연결클러치를 포함한 유체토크컨버터로 구성되고, 상기 비틀림댐퍼가 엔진의 공칭토크보다 작은 토크용량을 가지며, 상기 연결클러치에 의해 전달되는 토크를 두 개의 단계들로 제어하기 위한 수단으로 구성되며, 상기 엔진에 의해 전달되는 최대토크의 10%와 60%사이의 토크를 상기 연결클러치 및 비틀림댐퍼에 의해 전달되는 과정이 상기 단계들중 한 단계에 포함되고, 상기 엔진에 의해 전달되는 최대토크의 60%이상의 토크를 전달하는 과정이 상기 단계들중 다른 한 단계에 포함되며, 상기 한 단계동안 상기 연결클러치 및 상기 비틀림댐퍼가 전달할 수 있는 토크의 크기가 상기 엔진에 의해 전달되는 토크의 크기를 초과하는 것을 특징으로 하는 토크전달장치.
  2. 엔진을 포함한 원동기의 회전출력요소로부터 토크를 전달하기 위한 토크전달장치가
    비틀림댐퍼를 가진 연결클러치를 포함한 유체토크컨버터로 구성되고,
    상기 비틀림댐퍼가 상기 연결클러치의 일부분을 형성하며 엔진의 공칭토크보다 작은 토크용량을 가지고, 상기 회전출력요소에 의해 전달되는 토크의 제 1 범위내에서 토크의 변동을 수용하기 위한 수단이 상기 비틀림댐퍼에 포함되며, 상기 회전출력요소에 의해 전달되는 토크의 제 2 범위내에서 토크의 변동에 응답하여 상기 연결클러치가 미끄럼작동하고, 또한 토크컨버터를 포함한 구동트레인에 의해 전달되는 토크의 현저한 진동에 응답하여 상기 제 1 범위내에서 상기 비틀림댐퍼에 의해 전달되는 토크의 크기를 감소시키기 위한 수단이 구성되며, 토크의 크기를 감소시키기 위한 상기 수단이 상기 엔진에 대한 하중변화 또는 공진rpm에 응답하는 것을 특징으로 하는 토크전달장치.
  3. 엔진을 포함한 원동기의 회전출력요소로부터 토크를 전달하기 위한 토크전달장치가
    비틀림댐퍼를 가진 연결클러치를 포함한 유체토크컨버터로 구성되고, 상기 비틀림댐퍼가 엔진의 공칭토크보다 작은 토크용량을 가지며, 상기 유체토크컨버터가 추가로 터빈휠을 포함하고, 상기 연결클러치가 추가로 상기 회전출력요소로부터 토크를 수용하는 입력부재를 가지며, 상기 터빈휠 및 상기 연결클러치의 출력부재사이에 상기 비틀림댐퍼가 배열되고, 상기 토크용량이 상기 엔진에 의해 전달되는 토크의 복수개의 범위들중 제 1 범위의 상측한계와 근사하며, 상기 엔진에 의해 전달가능한 토크들의 상기 제 1 범위내에서 상기 연결클러치에 의해 전달가능한 최소토크가 상기 공칭토크의 1 %와 적어도 동일한 것을 특징으로 하는 토크전달장치.
  4. 엔진을 포함한 원동기의 회전출력요소로부터 토크를 전달하기 위한 토크전달장치가
    비틀림댐퍼를 가진 연결클러치를 포함한 유체토크컨버터로 구성되고, 상기 비틀림댐퍼가 엔진의 공칭토크보다 작은 토크용량을 가지며, 상기 유체토크컨버터가 추가로 터빈휠을 포함하고, 상기 연결클러치가 추가로 상기 회전출력요소로부터 토크를 수용하는 입력부재를 가지며, 상기 터빈휠 및 상기 연결클러치의 출력부재사이에 상기 비틀림댐퍼가 배열되고, 상기 토크용량이 상기 엔진에 의해 전달되는 토크의 복수개의 범위들중 제 1 범위의 상측한계와 근사하며, 공회전rpm 및 3000rpm 사이의 엔진rpm내에서 상기 엔진이 구동될 때, 상기 제 1 범위에서 토크가 전달되는 것을 특징으로 하는 토크전달장치.
  5. 엔진을 포함한 원동기의 회전출력요소로부터 토크를 전달하기 위한 토크전달장치가
    비틀림댐퍼를 가진 연결클러치를 포함한 유체토크컨버터로 구성되고, 상기 비틀림댐퍼가 엔진의 공칭토크보다 작은 토크용량을 가지며, 상기 유체토크컨버터가 추가로 터빈휠을 포함하고, 상기 연결클러치가 추가로 상기 회전출력요소로부터 토크를 수용하는 입력부재를 가지며, 상기 터빈휠 및 상기 연결클러치의 출력부재사이에 상기 비틀림댐퍼가 배열되고, 상기 토크용량이 상기 엔진에 의해 전달되는 토크의 복수개의 범위들중 제 1 범위의 상측한계와 근사하며, 상기 복수개의 범위들이 추가로 상기 엔진에 의해 전달가능한 토크의 제 2 범위를 가지고, 상기 제 2 범위내에서 상기 연결클러치가 가지는 토크전달용량이 상기 회전출력요소에 의해 전달되는 토크의 0.6배내지 0.99배인 것을 특징으로 하는 토크전달장치.
  6. 차량내부에 엔진을 포함한 원동기의 회전출력요소로부터 토크를 전달하기 위한 토크전달장치가
    비틀림댐퍼를 가진 연결클러치를 포함한 유체토크컨버터로 구성되고, 상기 비틀림댐퍼가 엔진의 공칭토크보다 작은 토크용량을 가지며, 복수개의 속도비를 가진 변속기의 회전입력요소에 토크를 전달하도록 상기 유체토크컨버터가 배열되고, 상기 연결클러치가 연결 및 분리가능한 클러치이며, 추가로 상기 연결클러치가 분리되어 차량의 견인력이 증가될 때 분리되고, 상기 연결클러치가 분리되어도 차량의 견인력이 증가되지 못할 때, 상기 변속기를 더 낮은 변속비로 변환하기 위하여, 차량속도를 제어하고 특정속도에서 상기 연결클러치가 분리되어 상기 변속기를 변화시키지 않고도 상기 유체토크컨버터에 의해 차량의 견인력이 증가되는가를 확인하기 위한 수단이 상기 유체토크컨버터에 포함되는 것을 특징으로 하는 토크전달장치.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 범위의 대부분이 FTP 75 싸이클 및 ECE 싸이클 중 한 개이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크전달장치.
  8. 제 4항에 있어서, 토크의 제 1 범위가 공회전rpm 및 2000rpm 내지 2500rpm사이의 엔진rpm내에서 전달되는 것을 특징으로 하는 토크전달장치.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 제 2범위에서 상기 연결클러치의 토크전달용량이 상기 회전출력요소에 의해 전달되는 실제토크의 0.8배 내지 0.9배인 것을 특징으로 하는 토크전달장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 한 단계동안 상기 연결클러치가 전달하는 토크의 크기가 상기 엔진에 의해 동시에 전달되는 토크크기의 1 내지 1.2 배 인 것을 특징으로 하는 토크전달장치.
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