KR100610355B1 - 다중-클러치 조립체 - Google Patents

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KR100610355B1
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토마스이브레이포드쥬니어
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보르그워너 트랜스미션 시스템스 게엠베하
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Abstract

다중-클러치 조립체는 하우징과, 구동 허브에서 상기 하우징 내에 회전가능하게 지지되는 제 1 구동 부재와 제 1 피동 샤프트에서 상기 하우징 내에 회전 가능하게 지지되는 제 1 피동 부재를 갖는 제 1 클러치를 포함한다. 제 1 클러치 팩은 제 1 구동 부재와 제 1 피동 부재 사이에 설치되고 그 사이의 토크를 전달 또는 차단하기 위하여 상기 제 1 구동 부재와 제 1 피동 부재를 연결 또는 분리하도록 작동한다. 제 2 클러치는 하우징 내에서 상기 제 1 클러치와 동일축에 지지되고, 구동 허브에서 상기 하우징 내에 회전가능하게 지지되는 제 2 구동 부재와 제 2 피동 샤프트에서 상기 하우징 내에 회전 가능하게 지지되는 제 2 피동 부재를 갖는 제 2 클러치를 포함한다. 제 2 클러치 팩은 상기 제 2 구동 부재와 제 2 피동 부재 사이에 설치되고 그 사이의 토크를 전달 또는 차단하기 위하여 상기 제 2 구동 부재와 제 2 피동 부재를 연결 또는 분리하도록 작동한다. 토션 댐퍼는 동력원과 구동 허브 사이에서 연결되고 따라서 동력원과 제 1 및 제 2 클러치 사이의 토션 진동을 완화한다.

Description

다중-클러치 조립체{MULTIPLE-CLUTCH ASSEMBLY}
도 1은 유사한 보조 레인지 변속기를 구비한 본 발명의 다중 클러치 조립체의 측단면도,
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 다중 클러치 조립체의 확대도,
도 3은 엔진 측면의 본 발명의 다중 클러치 조립체의 평면도,
도 4는 유사한 보조 레인지 변속기를 가진 다중 클러치-조립체의 사시도이다.
본 발명은 전반적으로 변속기, 차동기, 브레이크 시스템에 사용되는 클러치 또는 브레이크 조립체와 같은 마찰 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는 본 발명은 다중 클러치 또는 브레이크 조립체에 관한 것이다.
마찰 장치는 클러치 또는 브레이크로서 넓은 범위에 적용된다. 예컨대, 그러한 마찰 장치는 육상 차량에 주로 사용된다. 일반적으로 육상 차량은 세 개의 기본적인 구성요소를 필요로 한다. 이러한 구성요소는 (내부연소 엔진과 같은) 동력 플랜트와 동력전달장치와 휠이다. 동력 전달장치의 주요한 요소는 전형적으로 "변속기"를 말한다.
엔진 토크와 속도는 변속기에서 차량의 구동 필요 동력에 따라 변환된다. 변속기는 하나 이상의 기어세트를 포함하고, 각각 내부 선기어, 그 운반기에 의하여 지지되는 중간 플랜트 기어와 외부 링 기어를 포함한다. 기어세트의 여러 부분은 변속기의 기어비(gear ratio)를 변환하도록 지지 작동된다.
다중-디스크 팩 클러치는 주로 변속기 또는 차동기에서 홀딩 장치로서 채택된다. 습식 브레이크(Wet Brake)와 같은 다른 다중-디스크 마찰 장치는 또한 산업기기 에컨대 육상 이동 장치의 휠 브레이크에 사용된다.
다중-디스크 팩 클러치 또는 브레이크 조립체는 한 세트의 플레이트와 한 세트의 마찰 디스크를 포함하는 클러치 부조립체를 가지며 플레이트와 마찰 디스크는 서로 교대로 설치된다. 플레이트와 마찰 디스크에는 윤활유가 계속적으로 공급되고, "오픈 팩 모드"에서는 서로 접촉하지 않고 회전한다. 이러한 클러치 또는 브레이크 조립체는 또한 전형적으로 피스톤을 포함한다. 기어 세트의 구성요소가 예컨대 기어 레인지에서와 같이 홀딩되면 피스톤은 플레이트와 마찰 디스크가 서로 접촉하도록 작동된다.
어떤 적용예에서는 다양한 기어비를 제공하고 구성요소를 제동하기 위하여 변속기와 차동기를 통하여 다른 구동결합을 설정하도록 복수의 다중-디스크 팩 마찰 장치가 구비된다. 예컨대 더블-클러치 조립체에서는 하나의 클러치가 초기 구동을 위하여 사용되고 양 클러치가 중간기어로의 변환을 위하여 사용된다.
독일 특허 35 26 630 A1 는 차량의 속도변환을 위하여 기어에 적용되는 더블 클러치에 대한 것이다. 여기서 두개의 클러치는 중심 샤프트 및 이 중심 샤프트와 동심의 할로우 샤프트(hollow shaft)를 선택적으로 결합하게 된다. 특히, 중심 샤프트에 연결된 클러치의 디스크와 할로우 샤프트에 연결된 클러치의 디스크는 관련 클러치 케이싱의 플레이트에 대하여 가압된다.
독일 특허 43 32 466 A1은 작동되는 관련 케이싱을 포함하는 더블 다중-디스크 클러치에 관한 것이다. 여기서 두개의 클러치의 각 내부 디스크 조립체는 다른 중심부에 비틀림 방향으로 고정된다. 하나의 중심부는 샤프트에 비틀림 방향으로 고정되고, 다른 중심부는 다른 샤프트와 동일 중심을 갖는 할로우 샤프트에 비틀림 방향으로 고정되는데, 따라서 하나의 클러치는 다른 것을 둘러싸고, 축방향 부피를 감소시킨다.
상기된 동심의 샤프트를 갖는 더블-클러치 조립체는 바람직하게는 보조 레인지 변속기와 함께 사용될 수 있다. 특히, 기어가 변환되는 동안 변하는 추력이 최소화되거나 또는 제거될 수 있고, 추진 동력의 차단을 방지할 수 있다.
그러나, 상기 기술된 종류의 다중-클러치 조립체는 여전히 개선을 필요로 한다. 다른 것들 중에서 이것은 여러 다양한 변속기 타입 및 형태와 함께 사용될 수 없다. 게다가, 오일 펌프와 필터, 오일 컨테이너, 센서, 솔레노이드 밸브, 제어-밸브 조립체, 전기 제어기와 같은 다양한 보조 장치가 전체 변속기에 걸쳐서 분배되어 진다.
따라서, 광범위하게 단독의 장치를 형성하고, 쉽게 다른 형태와 크기의 변속기와 결합하며, 공간과 무게, 제작비를 줄일 수 있는 다중-클러치 조립체가 당해 기술분야에서 요구되고 있다.
본 발명은 클러치 조립체의 기술분야에서 이러한 단점을 극복하기 위한 것으로, 하우징과, 상기 하우징 내에서 구동 허브에 회전가능하게 지지되는 제 1 구동 부재와 상기 하우징 내에서 제 1 피동 샤프트에 회전가능하게 지지되는 제 1 피동 부재를 갖는 제 1 클러치를 포함한다. 상기 제 1 구동 부재와 제 1 피동 부재 사이에 제 1 클러치 팩이 설치되며, 상기 제 1 클러치 팩은 제 1 구동 부재와 제 1 피동 부재 사이의 토크를 전달 또는 차단하기 위하여 상기 제 1 구동 부재와 제 1 피동 부재를 연결 또는 분리하도록 작동할 수 있다.
제 2 클러치가 상기 하우징 내에서 상기 제 1 클러치와 동축으로 지지되며, 상기 제 2 클러치는 상기 하우징 내에서 구동 허브에 회전가능하게 지지되는 제 2 구동 부재와 상기 하우징 내에서 배치되는 제 2 피동 샤프트에 회전가능하게 지지되는 제 2 피동 부재를 포함한다. 상기 제 1 피동 샤프트와 제 2 피동 샤프트는 동심으로 배치된다. 제 2 클러치 팩이 상기 제 2 구동 부재와 제 2 피동 부재 사이에 설치되며, 상기 제 2 클러치 팩은 제 2 구동 부재와 제 2 피동 부재 사이의 토크를 전달 또는 차단하기 위하여 상기 제 2 구동 부재와 제 2 피동 부재를 연결 또는 분리하도록 작동할 수 있다.
토션 댐퍼가 동력원과 상기 구동 허브 사이에 연결되어 상기 동력원과 상기 제 1 클러치 및 제 2 클러치 사이의 토션 진동을 완화한다.
따라서, 본 발명에 의하여 광범위하게 단독으로 사용되는 다중-클러치 조립체가 제공되어 쉽게 다른 형태와 크기의 변속기와 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 장점은 전부는 아니지만 변속기의 대부분의 중요 보조 장치들이 본 발명 내에 통합될 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 모듈 구조의 다중-클러치 조립체가 제공되어 완전히 미리 제작, 조립되고 시험될 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 본 발명의 다중-클러치 조립체가 수동 변속기와 함께 사용될 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 장점은 토션 댐퍼의 두개의 중심 질량 중의 하나와 그 구성요소를 포함하는 두개의 클러치 중 하나의 벨(Bell)의 비틀림 방향의 결합체를 통하여 특히 넓고 효과적인 원심 질량이 형성된다는 것이다.
결론적으로, 이러한 장점들을 갖는 본 발명의 다중-클러치 조립체는 공간상 부피, 무게, 제작비를 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 특징과 장점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 상세한 설명을 통하여 더욱 잘 이해될 수 있다.
도면에서 본 발명의 클러치 조립체와 같은 마찰 장치는 참조번호 10으로 표시하였다. 클러치 조립체(10)는 변속기(transmission), 보조 레인지 변속기(auxiliary-range transmission), 차동기(differential) 및 브레이크 장치(brake system)와 연계되어 사용될 수 있다. 예컨대, 당해 기술 분야에서 통상적으로 알려져 있는 바와 같이, 도 1과 도 4에 참조번호 12로 표시된 보조 레인지 변속기는 전형적으로 내연 기관(도시되지 않음)과 같은 원동기에 연동 작동되는 입력 샤프트(14)를 포함한다. 차량에 적용됨에 있어서, 보조 레인지 변속기(12)는 또한 구동 샤프트(도시되지 않음)와 차동기(20)를 가진 축(18)과 같은 다른 구동 전달부에 의하여 구동 휠(도시되지 않음)에 연동 작동되는 출력 샤프트(16)를 포함한다. 적어도 하나의 기어 세트, 주로 복수의 기어세트(22,24,26,28,30)가 입력 샤프트(14)와 출력 샤프트(16) 사이에 연동되도록 연결된다. 보조 레인지 변속기의 케이스(32)가 입력 샤프트(14)와 출력 샤프트(16) 및 기어 세트(22,24,26,28,30)를 지지한다.
기어 세트(22,24,26,28,30)의 여러 요소들은 보조 레인지 변속기(12)의 기어비를 변환하도록 작동된다. 그러기 위하여 보조 레인지 변속기(12)는 전형적으로 적어도 하나의 클러치 조립체(10)를 포함한다. 그러나, 보조 레인지 변속기(12)는 그 기어비를 변경하기 위하여 기어 세트를 지지 작동할 수 있는 다수의 클러치 조립체를 구비할 수 있다. 또한, 상기에서는 차량 관련 분야에 대하여 설명하였으나, 당해 기술의 통상의 지식을 가진 자들은 아래의 상세한 설명으로부터 본 발명의 클러치 조립체를 차량이나 그외 장치 또는 산업기기 등을 불문하고 변속기와 차동기 또는 브레이크 시스템에 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 아래에서 사용되는 "클러치"라는 용어는 변속기와 차동기 또는 모든 타입의 브레이크 시스템에 사용되는 클러치와 브레이크를 포함하는 한정되지 않는 가장 넓은 의미로 사용된다고 할 것이다.
도 1 내지 도 3에서, 본 발명의 클러치 조립체(10)는 더블 클러치 조립체로 도시되어 있으며, 기본적으로 하우징(34), 제 1 클러치(36), 제 2 클러치(38), 토션 댐퍼(40)를 포함한다.
상기 제 1 클러치(36)는 하우징(34) 내에서 구동 허브(44)에 회전 지지되는 제 1 구동 부재(42)와 하우징(34) 내에서 제 1 피동 샤프트(48)에 회전 지지되는 제 1 피동 부재(46)를 포함한다. 제 1 클러치 팩(50)이 제 1 구동 부재(42)와 제 1 피동 부재(46) 사이에 위치되고, 제 1 구동 부재(42)와 제 1 피동 부재(46) 사이의 토크의 전달 및 차단을 위하여 제 1 구동 부재(42)와 제 1 피동 부재(46)를 선택적으로 연결 또는 분리할 수 있도록 작동된다.
바람직한 실시예에서는 제 1 클러치 팩(50)은 복수의 원형 플레이트(52) 및 상기 원형 플레이트들(52) 사이에 하나씩 삽입되는 복수의 원형 마찰 디스크(54)를 포함한다. 상기 플레이트(52)는 제 1 구동 부재(42)와의 회전을 위하여 제 1 구동 부재(42)에 스플라인되고, 상기 마찰 디스크(54)는 제 1 피동 부재(46)와의 회전을 위하여 제 1 피동 부재(46)에 스플라인된다. 또한, 제 1 클러치 피스톤(60)이 하우징(34) 내에 제 1 클러치 팩(50)에 대한 분리 및 연결 위치 사이에서 움직일 수 있도록 지지되며, 이에 따라 제 1 클러치(36)가 제 1 구동 부재(42)와 제 1 피동 부재(46)를 연결 또는 분리하도록 작동시킨다.
제 2 클러치(38)는 제 1 클러치(36)와 동일축 하우징(34) 내에 지지되고, 하우징(34) 내에서 제 1 구동 부재(42)를 지지하기 위한 동일 구동 허브(44)에 회전가능하게 지지되는 제 2 구동 부재(62)를 포함한다. 제 2 클러치(38)는 또한 하우징(34) 내에서 제 2 피동 샤프트(66)에 회전 가능하게 지지되는 제 2 피동 부재(64)를 포함한다. 제 1 피동 샤프트(48)와 제 2 피동 샤프트(66)는 서로 동심으로 배치된다. 제 2 구동 부재(62)와 제 2 피동 부재(64) 사이에 제 2 클러치 팩(68)이 설치되고, 이 제 2 클러치 팩(68)은 제 2 구동 부재(62)와 제 2 피동 부재(64) 사이의 토크를 전달 및 차단하기 위하여 제 2 구동 부재(62)와 제 2 피동 부재(64)를 선택적으로 연결 또는 분리하도록 작동한다.
바람직한 실시예에서, 제 2 클러치 팩(68)은 복수의 원형 플레이트(72) 및 상기 원형 플레이트들(72) 사이에 하나씩 삽입되는 복수의 원형 마찰 디스크(74)를 포함한다. 상기 플레이트(72)는 제 2 구동 부재(62)와의 회전을 위하여 제 2 구동 부재(62)에 스플라인되고, 상기 마찰 디스크(74)는 제 2 피동 부재(64)와의 회전을 위하여 제 2 피동 부재(64)에 스플라인된다. 또한, 제 2 클러치 피스톤(80)이 하우징(34) 내에서 제 2 클러치 팩(68)에 대한 분리 및 연결 위치 사이에서 움직일 수 있도록 지지되며, 이에 따라 제 2 클러치(38)가 제 2 구동 부재(62)와 제 2 피동 부재(64)를 연결 또는 분리하도록 작동시킨다.
바람직한 실시예에서, 제 1 클러치(36)는 내부 지름을 한정하고 제 2 클러치(38)는 상기 내부 지름보다 작은 외부 지름을 한정한다. 또한, 제 1 클러치(36)와 제 2 클러치(38)는 서로 동심으로 하우징(34) 내에 지지되며, 서로에 대하여 축방향으로 이동할 수 있다.
토션 댐퍼(40)는 내연 기관(도시되지 않음)과 같은 동력원과 구동 허브(44) 사이에 연결되어 동력원과 제 1 및 제 2 클러치(36,38) 사이의 토션 진동을 완화하는 기능을 한다.
당해 기술 분야에서 통상적으로 알려진 바와 같이, 원동기로부터 토크를 수용할 수 있는 플랜지(82)가 플라이 휠(84)과 토션 댐퍼(40)에 비틀림 방향으로(torsionally) 고정된다.
바람직한 실시예에서, 제 1 구동 부재(42)는 토션 댐퍼(40)에 직접 작동연결되고, 구동 허브(44)를 통하여 제 2 구동 부재(62)를 토션 댐퍼(40)에 연결시킨다. 토션 댐퍼(40)는 제 1 원심 질량(86), 제 2 원심 질량(90) 및 그 사이에서 기능적으로 지지되는 복수의 스프링(88)을 더 포함한다. 이 스프링(88)은 제한된 아크(arc)를 통해서 제 1 원심 질량(86)에 대한 제 2 원심 질량(90)의 원주둘레의 회전을 수용할 수 있고, 따라서 이러한 조립체에서 통상적으로 발생하는 토션 진동을 완화시킨다. 제 1 구동 부재(42)는 제 2 원심 질량(90)에 비틀림 방향으로(torsionally) 고정된다.
또한 바람직한 실시예에서 클러치 조립체(10)는 모듈화 되고, 밀폐 챔버(92)를 포함할 수 있다. 상기 밀폐 챔버(92)는 유체의 누출을 방지하고, 제 1 클러치(36), 제 2 클러치(38), 토션 댐퍼(40) 및 이러한 구성요소 그룹으로부터 보조 레인지 변속기(12)의 적어도 두 개의 보조 구성요소를 수용할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 그러한 그룹은 오일 펌프(94), 제어 밸브 조립체(96), 솔레노이드 밸브(98), 제 1 클러치(36)와 제 2 클러치(38)의 작동을 조절하기 위한 전자 제어기의 부피를 조절하기 위한 수압 슬라이드(100) 및 오일 펌프(94)를 위한 구동 휠(102)을 포함한다. 도 2에 잘 도시된 바와 같이 밀폐 챔버(92)는 그 챔버(92)의 밀봉을 위한 벽(104)과 부분 칸막이(106) 및 상기 챔버(92)에 배치된 구성요소(36,38,40,94,96,98,100,102)를 윤활하기 위한 윤활유를 포함한다. 제 1 구동 부재(42), 벽(104) 및 제 2 원심 질량(90)은 적어도 두 구성요소(94,96,98,100,102)를 둘러싼다.
삭제
도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 다중-클러치 조립체(10)가 광범위하게 사용되고 단독으로 또는 쉽게 다른 형태 및 크기의 변속기와 결합될 수 있게 한다. 전부는 아니더라도 대부분의 변속기의 가장 중요한 보조 장치들은 다중-클러치 조립체(10) 내에 통합될 수 있다. 또한, 다중-클러치 조립체(10)는 모듈화되어 구성될 수 있고, 완전히 사전 제작, 조립되고 시험되어 수동 변속기에 사용될 수 있다. 게다가, 특히 토션 댐퍼(40)의 두 원심 질량(86,90) 중 하나와 두 클러치(36,38) 중 하나의 구동 부재(42,62)의 비틀림 방향으로 고정된 결합체에 의하여, 넓고 효과적인 원심 질량이 생성된다. 또한, 본 발명의 다중-클러치 조립체(10)는 부피와 무게, 제작 비용을 줄일 수 있다.
상기에서 본 발명은 실시예를 통하여 설명되었다. 그러나 사용된 각 용어들은 한정되지 않고 그 본래의 의미에서 최광의로 사용된다.
본 발명은 상기한 설명을 토대로 많은 변형과 다양성을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하의 청구의 범위 내에서 상기 기술된 것과 달리 실시될 수 있다.

Claims (6)

  1. 하우징과,
    상기 하우징 내에서 구동 허브에 회전가능하게 지지되는 제 1 구동 부재와 상기 하우징 내에서 제 1 피동 샤프트에 회전가능하게 지지되는 제 1 피동 부재를 포함하고, 상기 제 1 구동 부재와 제 1 피동 부재 사이에 설치되어 토크를 전달 또는 차단하기 위하여 상기 제 1 구동 부재와 제 1 피동 부재를 연결 또는 분리하도록 작동하는 제 1 클러치 팩을 포함하는 제 1 클러치와,
    상기 하우징 내에서 상기 제 1 클러치와 동축으로 지지되고, 상기 하우징 내에서 구동 허브에 회전가능하게 지지되는 제 2 구동 부재와 상기 하우징 내에서 상기 제 1 피동 샤프트와 동심으로 배치되는 제 2 피동 샤프트에 회전가능하게 지지되는 제 2 피동 부재를 포함하고, 상기 제 2 구동 부재와 제 2 피동 부재 사이에 설치되어 토크를 전달 또는 차단하기 위하여 상기 제 2 구동 부재와 제 2 피동 부재를 연결 또는 분리하도록 작동하는 제 2 클러치 팩을 포함하는 제 2 클러치와,
    동력원과 상기 구동 허브 사이에 연결되어 상기 동력원과 상기 제 1 클러치 및 제 2 클러치 사이의 토션 진동을 완화하는 토션 댐퍼를 포함하는 다중-클러치 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 클러치의 제 1 구동 부재는, 상기 토션 댐퍼에 직접 연결되고, 상기 구동 허브를 통하여 제 2 클러치의 제 2 구동 부재와 상기 토션 댐퍼를 상호 연결시키는 것을 특징으로 하는 다중-클러치 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 클러치는 내부 지름을 한정하고, 상기 제 2 클러치는 상기 내부 지름보다 작은 외부 지름을 한정하며, 상기 제 1 및 제 2 클러치는 상기 하우징 내에 서로 동심을 갖도록 지지되는 것을 특징으로 하는 다중-클러치 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 클러치 팩은 제 1 구동 부재와 함께 회전하도록 제 1 구동 부재에 스플라인되는 복수의 원형 플레이트와 상기 플레이트와 교대로 배치되어 제 1 피동 부재와 함께 회전하도록 제 1 피동 부재에 스플라인되는 복수의 원형 마찰 디스크를 포함하고, 제 1 클러치 피스톤이 상기 하우징 내에서 제 1 클러치 팩에 대한 분리 및 연결 위치 사이에서 움직일 수 있도록 지지되며 이에 따라 제 1 클러치가 제 1 구동 부재와 제 1 피동 부재를 연결 또는 분리하도록 작동시키는 것을 특징으로 하는 다중-클러치 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 클러치 팩은 제 2 구동 부재와 함께 회전하도록 제 2 구동 부재에 스플라인되는 복수의 원형 플레이트와 상기 플레이트와 교대로 배치되어 제 2 피동 부재와 함께 회전하도록 제 2 피동 부재에 스플라인되는 복수의 원형 마찰 디스크를 포함하고, 제 2 클러치 피스톤이 상기 하우징 내에서 제 2 클러치 팩에 대한 분리 및 연결 위치 사이에서 움직일 수 있도록 지지되며 이에 따라 제 2 클러치가 제 2 구동 부재와 제 2 피동 부재를 연결 또는 분리하도록 작동시키는 것을 특징으로 하는 다중-클러치 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 클러치 조립체는 오일 펌프, 제어 밸브 조립체, 솔레노이드 밸브, 제 1 클러치와 제 2 클러치의 작동을 조절하기 위한 전자 제어기의 부피를 조절하기 위한 수압 슬라이드 및 오일 펌프를 위한 구동 휠을 포함하는 구성요소 그룹 중 적어도 두 개의 구성요소를 상기 하우징 내에 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-클러치 조립체.
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