KR101220189B1 - 듀얼 클러치 조립체, 및 듀얼 클러치 모듈 - Google Patents

듀얼 클러치 조립체, 및 듀얼 클러치 모듈 Download PDF

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KR101220189B1
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Abstract

본 발명은 감소된 축방향 길이를 갖는 드라이 듀얼 클러치 모듈을 제공한다. 클러치 모듈은 제 1 트랜스미션 입력 샤프트 또는 구동 퀼을 구동하는 대직경의 단일 외측 클러치와, 제 2 트랜스미션 입력 샤프트 또는 구동 퀼을 구동하는 소직경의 듀얼 플레이트 내측 클러치를 구비한다. 소직경의 클러치는 대직경의 클러치 내에 안착되므로, 동일한 축방향 공간 내에 위치된다.

Description

듀얼 클러치 조립체, 및 듀얼 클러치 모듈{COMPACT DRY DUAL CLUTCH MODULE}
본 출원은 2008년12월 8일자로 출원된 미국 가출원 61/120,633호를 우선권으로 하며, 그 내용은 본원에 전체적으로 포함된다.
본 발명은 구동라인 클러치(driveline clutches)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 듀얼 클러치 트랜스미션(dual clutch transmission)과 함께 사용되기 위한 드라이 듀얼 클러치 모듈(dry, dual clutch module)에 관한 것이다.
본원의 기술내용은 본 발명에 관한 배경 정보를 단지 제공하기 위한 것으로 종래 기술을 구성할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
자동차 트랜스미션 기술에서는, 듀얼 클러치 트랜스미션(dual clutch transmission: DCT)이 비교적 새로운 것이다. 일반적인 듀얼 클러치 트랜스미션 구성은, 평행한 출력 샤프트로부터 이격된 평행한 레이샤프트(layshafts) 또는 카운터샤프트(countershafts)를 구동하는 한 쌍의 독립적으로 작동하는 입력 클러치 를 구비한다. 각종 전진 기어비(forward gear ratios)를 제공하는 복수 쌍의 일정하게 맞물리는 기어들 중 하나는, 카운터샤프트 중 하나에 자유롭게 회전가능하게 배치되고, 각각 쌍의 기어 중 다른 것은 출력 샤프트에 결합된다. 복수의 싱크로나이저 클러치(synchronizer clutches)는 전진 기어비를 성취하도록 기어 중 하나를 카운터샤프트에 선택적으로 결합한다.
듀얼 클러치 트랜스미션은 스포티(sporty)하고 성능 지향적인 시프트 특성(shift characteristic)으로 알려져 있다. 더욱이, 적절한 주변 전자 및 유압 구성요소에 의해, 듀얼 클러치 트랜스미션은 수동, 반자동 또는 자동 트랜스미션으로서 기능을 할 수 있다. 모든 경우에, 이들 구성요소는 양호한 기어 맞물림 효율 및 비율 선택에 대한 유연성으로 인해 양호한 연료 경제성을 나타낸다. 클러치는 전체의 작동 효율에 기여하는 낮은 스핀 손실을 갖는다.
그러나, 듀얼 클러치 트랜스미션은 공학적인 도전을 제공하는 특정한 설계 고려사항을 갖는다. 예를 들면, 시동 시의 입력 토크 효율로 인해, 클러치 슬립(clutch slip)과 함께 열이 발생할 수 있다. 입력 클러치는 비교적 큰 사이즈를 가져야 한다. 이러한 사이즈 요건은 마찬가지로 다량의 열을 흡수해야만 하는 서멀 히트 싱크(thermal heat sink)에 적용한다. 아울러, 이러한 트랜스미션은 축방향으로 정렬된 기어의 다수의 세트를 가지기 때문에, 그들의 전체 길이는 특정 차량 플랫폼으로 그 용도를 제한할 수 있다.
본 발명은 트랜스미션의 전체 길이를 감소시켜서 트랜스미션 적용에 대한 보다 큰 유연성을 제공하는 감소된 축방향 길이를 갖는 듀얼 클러치 트랜스미션용 클러치 모듈에 관한 것이다.
본 발명은 감소된 축방향 길이를 갖는 드라이 듀얼 클러치 모듈을 제공한다. 듀얼 클러치 모듈은, 제 1 트랜스미션 입력 샤프트 또는 구동 퀼(drive quill)을 구동하는 대직경의 단일 플레이트와, 제 2 트랜스미션 입력 샤프트 또는 구동 퀼을 구동하는 소직경의 듀얼 플레이트를 구비한다. 소직경의 클러치는 대직경의 클러치 내에 안착되므로, 동일한 축방향 공간 내에 실질적으로 위치한다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 짧은 축방향 길이를 갖는 트랜스미션용 듀얼 클러치 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내측 클러치와 외측 클러치를 갖는 트랜스미션용 듀얼 클러치 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 듀얼 클러치 트랜스미션용 드라이 듀얼 클러치 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 단일의 외측 플레이트 클러치와 듀얼 내측 플레이트 클러치를 갖는 듀얼 클러치 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 짧은 축방향 치수를 갖는 듀얼 클러치 트랜스미션용 듀얼 클러치 모듈을 제공하며, 내측 클러치는 외측 클러치 내에 실질적으로 안착된다.
본 발명의 다른 목적, 이점 및 영역은 본원에 제공된 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 하기의 설명 및 특정 예는 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한할 의도의 것은 아니다.
본원에 첨부된 도면은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한할 의도의 것은 아니다.
이하의 설명은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한할 의도의 것은 아니다.
도 1은 본 발명을 내장하는 듀얼 클러치 트랜스미션의 일부를 도시하며, 전 체적으로 참조부호(10)로 나타낸다. 트랜스미션(10)은 일반적으로 개구부, 플랜지, 보어, 및 트랜스미션(10)의 각종 구성요소들을 수용, 지지, 위치 및 보호하는 다른 기계가공된 표면을 갖는 주조 금속 하우징(12)을 구비한다. 트랜스미션 하우징(12)에 보유되는 벨 하우징(bell housing)(14)은 본 발명에 따른 콤팩트한 드라이 듀얼 클러치 모듈(20)을 둘러싼다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "드라이(dry)"는 클러치를 의미하며, 더욱 상세하게 클러치 플레이트는 냉각유 또는 윤활유 없이 건조한 상태로 작동하므로, 도시한 벨 하우징(14)에서와 같이 트랜스미션(10)의 하우징(12) 외부에 일반적으로 장착된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 클러치 입력 샤프트(16)는 내연 가솔린, 디젤 또는 가요성 연료 엔진 또는 하이브리드 파워 플랜트 등의 원동기(prime mover)(도시하지 않음)로부터의 구동 토크를 수용한다. 클러치 입력 샤프트(16)는 그 주변부 및 아이솔레이터(isolator)(26) 둘레에 스타터 링(starter ring)(기어 치형부)(24)을 구비하는 플라이휠(22)(이하, "제 1 입력 부재" 또는 "제 2 입력 부재"로도 지칭됨)에 결합된다. 기계 볼트 등의 복수의 파스너(28)는 플라이휠(22)을 클러치 입력 샤프트(16)에 고정한다. 플라이휠(22)은 듀얼 클러치 모듈(20)의 구동 부재로서 기능을 한다.
듀얼 클러치 모듈(20)은 제 1 외측 마찰 클러치 조립체(30)(이하, "제 1 클러치"로도 지칭됨)와, 제 2 내측 마찰 클러치 조립체(70)(이하, "제 2 클러치"로도 지칭됨)를 구비한다. 플라이휠(22)과 아이솔레이터(26)는 제 1 외측 클러치 구동 플레이트 또는 디스크(34)를 접촉, 지지 및 구동하는 평탄한 환형의 표면(32)을 형성한다. 제 2 외측 클러치 구동 플레이트 또는 디스크(40)는, 환형 칼라(38)에 의해 제 1 외측 클러치 구동 플레이트 또는 디스크(34)로부터 이격되고 그에 결합됨으로써 제 1 외측 클러치 구동 플레이트(34)와 함께 회전한다. 제 1 및 제 2 외측 구동 플레이트(34, 40) 사이에는, 적절한 마찰 클러치 도형재(friction clutch facing material)(46)를 양측면에 구비하는 외측 종동 클러치 플레이트 또는 디스크(44)(이하, "제 1 클러치 플레이트"로도 지칭됨)가 배치된다. 종동 클러치 플레이트(44)는 외측 스플라인(54)을 트랜스미션 입력 샤프트(56)(이하, "제 1 출력 부재"로도 지칭됨)에 결합하는 내측 스플라인(52)을 갖는 칼라 또는 허브(50)뿐만 아니라, 깊게 드로잉된 "톱 햇(top hat)" 부분(48)을 구비한다. 입력 샤프트(56)는, 결합시에 특정 기어 구동비를 제공하는 듀얼 클러치 트랜스미션(10) 내의 특정 기어(도시하지 않음)와 결합되어 구동한다.
스냅 링 조립체(60)에 의해 환형 칼라(38) 내에 보유되는 제 1 외측 어플라이 플레이트 또는 스프링(58)은 제 1 외측 마찰 클러치 조립체(30)를 작동하기 위해 레버로서 기능을 한다. 외측 어플라이 플레이트 또는 스프링(58)은 스냅 링 조립체(60)의 반경방향 내측에서 원형의 피봇 플레이트(62)와 결합하고, 그 내측 에지에 인접한 제 1 외측 트러스트 또는 어플라이 베어링 조립체(64)를 결합한다. 제 1 외측 클러치 액추에이터(66)(이하, "제 1 클러치 오퍼레이터" 또는 "외측 클러치 오퍼레이터"로도 지칭됨)에 의해 외측 트러스트 베어링 조립체(64)에 인가된 축방향력은 어플라이 플레이트 또는 스프링(58)(이하, "제 1 어플라이 플레이트"로도 지칭됨)을 도 2의 좌측으로 편향시키고, 스프링(58)을 플레이트(62) 둘레로 선회시키고, 제 1 외측 클러치 구동 플레이트(34)를 우측으로 끌어당기고, 외측 구동 및 종동 클러치 플레이트(34, 44, 44)를 압축하며, 클러치 입력 샤프트(16)로부터 트랜스미션 입력 샤프트(56)로 토크를 전달한다. 제 1 외측 클러치 액추에이터(66)는 유압, 공압 또는 전기식 액추에이터일 수 있다.
제 2 내측 마찰 클러치 조립체(70)를 참조하면, 제 2 외측 클러치 구동 플레이트 또는 디스크(40)는 "톱 햇" 형상의 단면을 갖고, 내측 또는 암형 스플라인(74)을 갖는 허브(72)와, 반경방향 내측으로 연장되는 스톱 플레이트(76)를 구비한다. 외측 또는 수형 스플라인(82)을 갖는 한 쌍의 내측 클러치 구동 플레이트 또는 디스크(80)는 허브(72) 내에 위치되어 암형 스플라인(74)과 결합한다. 따라서, 한 쌍의 내측 클러치 구동 플레이트(80)는 허브(72), 제 2 외측 클러치 구동 플레이트 또는 디스크(40) 및 플라이휠(22)과 함께 회전한다. 스톱 플레이트(76)와 그와 인접한 내측 클러치 구동 플레이트(80) 사이 그리고 한 상의 내측 클러치 구동 플레이트들(80) 사이에는, 적절한 클러치 도형재(88)를 각각의 면에 갖는 한 쌍의 내측 종동 클러치 플레이트 또는 디스크(86)(이하, "한 쌍의 클러치 플레이트"로도 지칭됨)가 배치된다. 내측 종동 클러치 플레이트(86)는 내측 종동 클러치 허브(90)에 결합되어, 스플라인(92)을 트랜스미션 입력 퀼 또는 구동 튜브(94)에 상호결합함으로써 교대로 스플라인된다. 입력 퀼 또는 구동 튜브(94)(이하, "제 2 출력 부재"로도 지칭됨)는, 결합 시에 다른 기어 구동비를 제공하고, 예컨대 역전하는 듀얼 클러치 트랜스미션(10) 내에 특정의 다른 기어(도시하지 않음)와 결합하여 구동한다.
또 다른 레버 조립체는 제 2 내측 마찰 클러치 조립체(70)를 작동시킨다. 원형의 피봇점 플레이트(62) 또는 유사한 구조체의 내측 연장부에 의해 그 주변부에서 축방향으로 구속된 내측 어플라이 플레이트 또는 스프링(102)은 내측 어플라이 플레이트 또는 스프링(102)(이하, "제 2 어플라이 플레이트"로도 지칭됨)에 인접한 내측 클러치 구동 플레이트(80)의 후방면 상에서 원형 피봇 릿지(104)와 결합한다. 내측 트러스트 또는 어플라이 베어링 조립체(106)는 그 내측 에지에 인접한 내측 어플라이 플레이트 또는 스프링(102)과 결합한다. 제 2 내측 클러치 액추에이터(108)(이하, "제 2 클러치 오퍼레이터" 또는 "내측 클러치 오퍼레이터"로도 지칭됨)에 의해 내측 트러스트 또는 어플라이 베어링 조립체(106)에 인가된 축방향력은 어플라이 플레이트 또는 스프링(102)을 도 2의 좌측으로 편향시키고, 스프링(102)을 릿지(104) 둘레에서 선회시키고, 인접한 내측 클러치 구동 플레이트(80)를 좌측으로 병진이동시키고, 내측 구동 및 종동 클러치 플레이트(80, 86)를 압축시키며, 클러치 입력 샤프트(16)로부터 트랜스미션 입력 퀼 또는 구동 튜브(94)로 토크를 전달한다.
듀얼 구동부와 결합된 클러치(30, 70)를 트랜스미션(10)에 안착시킴으로써 성취된 축방향 공간 감소가 본 발명의 상당한 이점이지만, 보다 작은 공칭 직경으로 인해 상당한 토크 효율 및 사용 수명을 제공하기 위해 보다 많은 플레이트 또는 디스크 그리고 외측 클러치 조립체(30)보다 많은 클러치 작동면을 일반적으로 필요로 한다. 이에 따라, 외측 클러치 조립체(30)가 단일의 종동 클러치 플레이트 또는 디스크(44)를 갖고 내측 클러치 조립체(70)가 한 쌍의 종동 클러치 플레이트 또는 디스크(86)를 갖는 것으로 기술되었지만, 상기 구성은 주로 예시적인 것이며, 양자의 클러치 조립체(30, 70) 내에 상이한 개수의 클러치 플레이트, 및 클러치 플레이트의 상이한 개수 비율(1 : 2 이외의 것)이 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.
본 발명의 설명은 단지 예시적인 것이며, 본 발명으로부터 벗어나지 않는 변형이 본 발명의 범위 내에 있는 것이다. 이러한 변형은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 것으로 간주되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 듀얼 클러치 모듈을 내장하는 듀얼 클러치 트랜스미션의 일부에 대한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 클러치 모듈의 확대 단면도, 및
도 3은 본 발명에 따른 듀얼 클러치 모듈의 부분 사시도.

Claims (20)

  1. 자동차 트랜스미션용 듀얼 클러치 조립체에 있어서,
    제 1 클러치부와 제 2 클러치부를 갖는 클러치 구동 플레이트;
    제 1 출력 부재에 결합된 제 1 클러치 플레이트, 및 제 1 클러치 오퍼레이터를 갖는 제 1 클러치로서, 상기 제 1 클러치 플레이트는 상기 클러치 구동 플레이트의 상기 제 1 클러치부에 인접한 축방향 대면한 마찰면을 갖는, 상기 제 1 클러치; 및
    제 2 출력 부재에 결합된 한 쌍의 클러치 플레이트, 및 제 2 클러치 오퍼레이터를 갖는 제 2 클러치로서, 상기 한 쌍의 클러치 플레이트는 상기 클러치 구동 플레이트의 상기 제 2 클러치부에 인접한 축방향 대면한 마찰면을 갖는, 상기 제 2 클러치를 포함하며,
    상기 제 1 클러치 플레이트는, 상기 제 2 클러치가 상기 제 1 클러치 내에 안착되도록 상기 한 쌍의 클러치 플레이트의 외경보다 큰 내경을 갖는 듀얼 클러치 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 클러치 오퍼레이터들과 상기 제 1 및 제 2 클러치 플레이트들 사이에 작동가능하게 배치된 트러스트 베어링(thrust bearings)들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 구동 플레이트는 샤프트에 의해 구동되는 공통 플라이휠인 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 출력 부재는 샤프트이고, 상기 제 2 출력 부재는 관형인 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 클러치 플레이트들과 상기 제 1 및 제 2 출력 부재들 사이에 스플라인형 상호연결부들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 클러치 플레이트들은 마찰 도형재(friction facing material)를 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 클러치 오퍼레이터들과 상기 제 1 및 제 2 클러치 플레이트들 사이에 작동가능하게 배치된 어플라이 플레이트(apply plates)들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 조립체.
  8. 자동차 파워트레인용 듀얼 클러치 모듈에 있어서,
    제 1 및 제 2 이격된 구동 플레이트들, 상기 제 1 및 제 2 이격된 구동 플레이트들 사이에 배치된 제 1 종동 플레이트, 제 1 클러치 오퍼레이터, 및 상기 제 1 클러치 오퍼레이터와 상기 제 1 및 제 2 이격된 구동 플레이트들 중 하나 사이에 작동가능하게 배치된 제 1 어플라이 플레이트를 구비한 제 1 외측 클러치 조립체; 및
    적어도 제 1 및 제 2 이격된 구동 플레이트들, 상기 제 1 및 제 2 이격된 구동 플레이트들에 끼워 넣어지는 적어도 한 쌍의 종동 플레이트들, 제 2 클러치 오퍼레이터, 및 상기 제 2 클러치 오퍼레이터와 상기 제 1 및 제 2 이격된 구동 플레이트들 중 하나 사이에 작동가능하게 배치된 제 2 어플라이 플레이트를 구비한 제 2 내측 클러치 조립체;를 포함하며,
    상기 제 2 내측 클러치는 상기 제 1 외측 클러치 내에 안착되고, 상기 제 1 외측 클러치 조립체의 상기 제 1 구동 플레이트와 상기 제 2 내측 클러치 조립체의 상기 제 1 구동 플레이트는 공통의 구동 플레이트를 형성하도록 조합하는 듀얼 클러치 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 외측 클러치 조립체의 상기 제 1 및 제 2 이격된 구동 플레이트들 및 상기 제 2 내측 클러치 조립체의 상기 제 1 및 제 2 이격된 구동 플레이트들을 구동하는 플라이휠을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 공통의 구동 플레이트에 결합되는 플라이휠을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 모듈.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 클러치 오퍼레이터들과 상기 제 1 및 제 2 어플라이 플레이트들 사이에 작동가능하게 배치된 트러스트 베어링들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 모듈.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 종동 플레이트와 상기 한 쌍의 종동 플레이트들에 각각 결합된 제 1 및 제 2 출력 부재들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 모듈.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 종동 플레이트에 결합된 출력 샤프트(output shaft)와, 상기 한 쌍의 종동 플레이트들에 결합된 출력 퀼(output quill)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 모듈.
  14. 자동차 트랜스미션용 듀얼 클러치 모듈에 있어서,
    제 1 및 제 2 이격된 외측 구동 플레이트들, 상기 제 1 및 제 2 이격된 외측 구동 플레이트들 사이에 배치된 외측 종동 플레이트, 외측 클러치 오퍼레이터, 및 상기 외측 클러치 오퍼레이터와 상기 제 2 이격된 외측 구동 플레이트 사이에 작동가능하게 배치된 외측 어플라이 플레이트를 구비한 외측 클러치 조립체; 및
    적어도 제 1 및 제 2 이격된 내측 구동 플레이트들, 상기 제 1 및 제 2 이격된 내측 구동 플레이트들에 끼워 넣어지는 적어도 한 쌍의 내측 종동 플레이트들, 내측 클러치 오퍼레이터, 및 상기 내측 클러치 오퍼레이터와 상기 제 2 내측 구동 플레이트 사이에 작동가능하게 배치된 내측 어플라이 플레이트를 구비한 내측 클러치 조립체;를 포함하며,
    상기 내측 클러치는 상기 외측 클러치 내에 안착되고, 상기 제 1 외측 구동 플레이트와 상기 제 1 내측 구동 플레이트는 공통의 구동 플레이트를 형성하는 듀얼 클러치 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 외측 종동 플레이트와 상기 한 쌍의 내측 종동 플레이트들 상에 마찰 도형재를 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 외측 구동 플레이트들 및 상기 제 1 및 제 2 내측 구동 플레이트들을 구동하는 플라이휠을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 모듈.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 공통의 구동 플레이트에 결합되는 플라이휠을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 모듈.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 외측 및 내측 클러치 오퍼레이터들과 상기 외측 및 내측 어플라이 플레이트들 사이에 작동가능하게 배치된 트러스트 베어링들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 모듈.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 외측 종동 플레이트와 상기 한 쌍의 내측 종동 플레이트들에 결합된 출력 부재들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 모듈.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 외측 종동 플레이트에 결합된 출력 샤프트와, 상기 한 쌍의 내측 종동 플레이트들에 결합된 출력 퀼을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 모듈.
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