KR101505231B1

KR101505231B1 - 유압 클러치 시스템

Info

Publication number: KR101505231B1
Application number: KR1020107014063A
Authority: KR
Inventors: 테오도르 가쓰만
Original assignee: 게케엔 드리펠린 인터나쇼날 게엠베하
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-12-06
Publication date: 2015-03-23
Also published as: CN101965274B; DE102007063360A1; US8596439B2; JP2011508857A; WO2009083095A1; US20100294614A1; KR20100099707A; JP5615183B2; DE102007063360B4; CN101965274A

Abstract

본 발명은 자동차 내 액츄에이터를 구동하기 위한 유압 시스템(2)에 관한 것이다. 상기 유압 시스템은 액츄에이터에 작용하는 하나 이상의 유압식 구동 유닛(3)과, 펌프 하우징(9) 내에 움직일 수 있게 장착된 피스톤(8)을 구비한 하나 이상의 피스톤 펌프(7)를 포함하며, 상기 피스톤(8)의 운동에 의해 구동 유닛(3)에 공급하기 위한 유압이 생성된다. 회전축(A) 및 편심체(13)를 구비한 구동 샤프트(12)가 제공되며, 상기 편심체(13)는 하나 이상의 피스톤 펌프(7)의 피스톤(8)에 작용하며, 상기 구동 샤프트(12)의 회전 시 유압이 생성된다. 본 발명은 본 발명에 따른 유압 시스템(2)을 구비한 클러치 장치와도 관련된다.

Description

유압 클러치 시스템 {HYDRAULIC COUPLING ASSEMBLY}

본 발명은 자동차 내 타력식 액츄에이터를 구동하기 위한 유압 시스템에 관한 것이며, 상기 유압 시스템은 유압 챔버 및 상기 유압 챔버 내에 움직일 수 있게 장착되어 액츄에이터에 작용하는 조정 피스톤을 구비한 유압식 구동 유닛과, 조정 피스톤에 공급하기 위한 유압을 생성하기 위한 펌프를 포함한다. 전술한 유형의 유압 시스템들은 다양한 용도로, 예컨대 차동 트랜스미션에서 차단 클러치들의 구동을 위해 또는 선택적으로 구동 가능한 자동차 구동축의 연결을 위해 사용되는 것으로 알려져 있다.

WO 2005/063542 A1호로부터, 1차 유압 회로 및 상기 1차 유압 회로에 접속된 2차 유압 회로를 구비한, 자동차 내 유압 시스템이 공지되어 있다. 1차 유압 회로는 1차 조정 실린더, 즉 브레이크 실린더를 구동하기 위한 펌프를 포함한다. 2차 유압 회로는 자동차의 구동 트레인 내 마찰 클러치에 작용하는 2차 조정 실린더를 포함한다.

DE 103 49 030 A1호에는 다판 클러치의 구동을 위한 펌프를 구비한 유압 액시얼 조정 장치가 개시되어 있다. 다판 클러치의 구동뿐 아니라 다판 클러치의 냉각 및 윤활을 위해 공통의 오일 충전이 제공된다. 펌프는 전동기에 의해 구동되는 유성 로터 펌프의 형태로 형성된다.

GB 889 244호에는 유압 토크 컨버터의 구동을 위한 전방 펌프 및 자동차의 코스팅 모드를 위한 후방 펌프를 포함하는 자동차 유압 시스템이 공지되어 있다. 후방 펌프는 출력 샤프트의 캠과 상호작용하는 피스톤 펌프의 형태로 형성된다. 유압 시스템으로 유체를 이송하기 위해, 캠의 회전에 의해 피스톤이 전후로 움직인다. 전방 펌프가 정지해 있는 경우, 예컨대 자동차 엔진이 꺼진 상태에서 자동차가 움직이는 경우, 유체는 후방 피스톤에 의해 이송된다. 이러한 방식으로 후방 펌프는 자동차의 코스팅 모드 시 엔진 시동 보조 장치로서 작용한다.

본 발명의 과제는 자동차의 타력식 액츄에이터를 구동하기 위한, 설계가 간단하고 필요 공간이 적으며 중량이 낮은 유압 시스템을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 과제는 그러한 유압 시스템을 구비한 클러치 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제는, 자동차의 액츄에이터를 구동하기 위한 유압 시스템으로서, 액츄에이터에 작용하는 하나 이상의 유압식 구동 유닛 및 하우징 내에 움직일 수 있게 장착된 피스톤을 구비한 하나 이상의 피스톤 펌프를 포함하며, 상기 피스톤의 진동 운동에 의해 유압식 구동 유닛에 공급하기 위한 유압이 생성되며, 회전축 및 편심체를 구비한 구동 샤프트가 제공되며, 상기 편심체는 하나 이상의 피스톤 펌프의 피스톤에 작용하며 구동 샤프트의 회전 시 유압을 발생시키는, 유압 시스템에 의해 해결된다.

본 발명에 따른 유압 시스템의 장점은, 피스톤 펌프를 구동하여 타력식 어셈블리로서의 액츄에이터를 작동시키기 위해 자동차의 구동 샤프트의 회전 운동이 이용될 수 있다는 점이다. 그럼으로써 예컨대 전동기와 같은 추가의 유닛이 불필요하기 때문에, 구성이 간단하고 필요 공간이 적다. 본 발명에 따른 유압 시스템은 공간상 액츄에이터에 가깝게 배치될 수 있으며, 이 또한 패키징 및 중량에 유리하게 작용한다. 유압식 구동 유닛은 예컨대 유압 챔버 및 상기 유압 챔버 내에 이동 가능하게 장착되어 자동차 액츄에이터에 작용하는 조정 피스톤을 구비한 피스톤-실린더 유닛을 포함한다.

한 바람직한 실시예에 따르면, 하나 이상의 피스톤 펌프의 피스톤은 스프링 수단에 의해 구동 샤프트의 방향으로, 더 구체적으로는 구동 샤프트의 편심 외부면을 향하여 탄성을 받는다. 구동 샤프트가 회전하면 피스톤은 스프링 수단의 힘에 대항하여 압축된다. 이러한 방식으로 , 피스톤의 귀환 행정 운동 시 유압액이 구동 유닛으로, 더 구체적으로는 구동 유닛의 체적 수요에 따라 스프링 수단에 의해 간접적으로 이송된다. 이때, 스프링 수단의 스프링력이 구동 유닛에 가하기 위한 최대로 발생 가능한 압력을 정의하며, 상기 구동 유닛은 다시 조정 피스톤에 작용한다. 이는 스프링 수단이 압력 수요에 따라, 즉 각각 생성될 압력에 따라 설계될 수 있는 경우에 유리하다. 이러한 구성에 의해 최대 압력이 조절되는데, 그 이유는 스프링 수단에 기초하여 펌프 용량이 수요에 맞게 세팅됨으로써 구동 유닛을 위한 압력이 제한되기 때문이다. 바람직하게는 피스톤 펌프가 피스톤에 의해 한정된 제1 펌프 챔버를 가지며, 상기 제1 펌프 챔버는 구동 유닛과 유압식으로 연결되며, 이때 피스톤은 유압식 구동 유닛으로의 압력 공급을 위해 스프링 수단에 의해 제1 펌프 챔버의 방향으로 가압된다. 바람직하게는 제1 펌프 챔버가 피스톤의 스프링 수단 반대편 측에 놓이며, 특히 피스톤의 피스톤 로드에 의해 관통된다.

바람직하게는 편심체가 구동 샤프트의 회전축을 기준으로 편심된 외부면을 가지며, 상기 외부면에 대항하여 피스톤이 압축된다. 첫번째 가능성에 따라, 편심체는 구동 샤프트의 편심 외부면 상에 예컨대 니들 베어링 또는 미끄럼 베어링을 이용하여 회전 가능하게 지지되는 별도의 슬리브로서 형성될 수 있다. 그 대안으로, 편심체는 구동 샤프트에 배치된 캠 타입 슬라이딩 면으로 형성될 수도 있다.

본 발명에 따라 유압의 발생을 위해 하나 이상의 피스톤 펌프가 제공될 수 있다. 2개의 피스톤 펌프가 사용될 경우, 상기 피스톤 펌프들이 상호 반대 방향으로 작동되는 방식으로 구동 샤프트에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 하나의 피스톤 펌프가 흡기 행정 상태에 있으면 다른 피스톤 펌프는 압축 행정 상태에 있고, 그 역의 경우도 성립됨을 의미한다. 이는 예컨대 구동 샤프트에서 2개의 피스톤 펌프가 서로 마주보도록, 특히 직경 반대편에 놓이도록 배치됨으로써 달성되며, 이때 2개의 펌프 피스톤은 동일한 편심체 면에 접한다. 그 대안으로, 2개의 피스톤 펌프가 축방향으로 서로 인접하도록 배치될 수도 있으며, 이 경우 피스톤들은 구동 샤프트의 상이한 편심체 면과 접촉될 것이다. 2개 이상의 피스톤 펌프가 사용되는 경우, 유압액이 유압식 구동 유닛으로 연속으로 이송되는 장점이 있다. 따라서 복수의 피스톤 펌프가 사용되는 경우에는, 1개의 피스톤 펌프의 사용 시 이송 행정에 의해 나타나는 펌핑 효과는 발생하지 않는다.

한 바람직한 실시예에 따라, 저장 챔버를 구비한 저장 장치가 제공되며, 상기 저장 챔버는 하나 이상의 피스톤 펌프와 유압식으로 연결되어 상기 피스톤 펌프에 의해 예압을 발생시키기 위한 유압액으로 채워질 수 있다. 저장 장치는 특히 피크 부하의 발생 시 유압식 공급 유닛에 유압액을 공급하는 데 유용한데, 그 이유는 이러한 방식으로 피스톤 펌프의 토출량을 초과하는 수요가 충족될 수 있기 때문이다. 저장 장치는 바람직하게 축압 수단을 가지며, 상기 축압 수단은 특히 저장 챔버 내에 배치된다. 축압 수단은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예컨대 스프링 수단 또는 가스 탱크를 포함할 수 있다.

저장 장치는 바람직하게 압축 피스톤을 포함하며, 상기 압축 피스톤은 저장 챔버 내에 움직일 수 있게 장착되고, 저장 챔버 내로 유압액이 이송되면 예압의 발생을 위해 압축될 수 있다. 바람직하게는 유압액의 압력에 대항하여 압축 피스톤을 압축하는 스프링에 의해 압축 피스톤이 가압된다. 그 대안으로, 저장 챔버 내에 장착되어 유압액과 저장 매체 사이의 시스템 경계(system boundary)를 형성하는 격막이 제공될 수도 있다. 저장 매체로는 가스, 예컨대 질소가 적합하다.

하나 이상의 피스톤 펌프의 피스톤은 하우징 내에 축방향으로 움직일 수 있게 장착되는데, 이때 피스톤 펌프 피스톤의 제1 단부측은 제1 펌프 챔버를 한정하고, 그 반대편을 향하는 제2 단부측은 제2 펌프 챔버를 한정한다. 피스톤에 의해 관통되는 제1 펌프 챔버는 고압 챔버로 사용되며, 조정 피스톤에 유압을 공급한다. 제2 펌프 챔버는 또 다른 기능을 담당할 수 있으며, 특히 윤활제로 사용되는 유압액을 타력식 어셈블리에 공급하기 위한 이송 챔버로서 설계될 수 있다. 그 대안으로 또는 그에 보충하여, 제2 펌프 챔버는 제1 펌프 챔버에 압력을 공급하기 위한 로딩 챔버로 사용되기 위해 제1 펌프 챔버와 유압식으로 연결될 수도 있다. 이러한 구성을 통해 고압 챔버, 즉 제1 펌프 챔버의 충전 레벨이 개선된다.

구동 유닛의 하나 이상의 피스톤 펌프와 유압 챔버 사이의 연결 채널 내에 하나 이상의 조정 밸브가 제공된다. 이 조정 밸브는 비례제어 밸브, 즉 연속 밸브 또는 다방향 밸브로서 설계될 수 있다. 상기 제어 밸브는 유압을 조절하고, 그럼으로써 조정 피스톤의 조정 거리를 조절한다. 연결 채널 내에는 하나 이상의 압력 제한 밸브도 제공될 수 있다. 연결 채널들 내에 배치된 하나 이상의 체크 밸브가 이송된 유압액의 의도치 않은 역류를 방지한다. 한 바람직한 실시예에 따라, 하나 이상의 피스톤 펌프와 유압식으로 연결되는 유압액 탱크가 제공된다. 상기 탱크와 펌프 사이에 바람직하게 추가 체크 밸브가 제공된다.

또 다른 한 개선예에 따르면, 타력식 액츄에이터는 마찰 클러치, 특히 구동 트레인을 연결하기 위한 오일 충전식 다판 클러치 또는 차동 트랜스미션의 차단 클러치를 포함한다. 그 대안으로, 타력식 액츄에이터는 섀시, 특히 스프링 스트럿의 능동 제어 장치의 조정 부재 또는 스태빌라이져(stabiliser)를 포함할 수도 있다.

전술한 과제는, 전술한 실시예들 중 하나에 따라 형성될 수 있는 본 발명에 따른 유압 시스템 및 상기 유압 시스템에 의해 구동될 수 있는 액츄에이터로서의 하나 이상의 마찰 클러치를 포함하는, 자동차 구동 트레인에 사용하기 위한 유압 구동식 클러치 장치에 의해서도 해결되며, 상기 마찰 클러치는 제1 클러치부와, 상기 제1 클러치부에 대해 임의의 회전축을 중심으로 상대 회전이 가능한 제2 클러치부와, 상기 마찰 클러치를 가압하기 위한 압력판을 포함하며, 상기 유압 시스템의 구동 샤프트는 상기 두 클러치부 중 하나와 구동 연결되며, 상기 구동 샤프트의 편심체가 회전 시 하나 이상의 피스톤 펌프의 피스톤에 작용하며, 이때 조정 피스톤에 공급되기 위한 유압이 형성된다. 이러한 해결 방안은 전술한 장점, 즉 필요 공간이 적은 간단한 구성의 장점을 제공한다. 본 발명에 따른 클러치 장치는 본 발명에 따른 유압 시스템에 의해 구동되는 2개 이상의 마찰 클러치를 포함할 수도 있다. 이에 대한 예로, 트윈 클러치 또는 행온(hang-on) 클러치와 디퍼렌셜 로크(differential lock)의 복합 어셈블리가 있다.

한 바람직한 실시예에 따르면, 하나 이상의 피스톤 펌프가 마찰 클러치의 하우징 내에 수용된다. 바람직하게는 마찰 클러치의 하우징 내에 유압식 구동 유닛도 수용되며, 이때 조정 피스톤은 구동 시 적어도 간접적으로 압력판에 작용한다. "적어도 간접적으로"라 함은, 조정 피스톤과 압력판 사이에 마찰을 줄이는 부품, 예컨대 액시얼 베어링이 추가로 연결될 수 있음을 의미한다. 그러한 경우, 마찰 클러치의 하우징 내에 축압기로서의 저장 장치도 배치될 수 있다. 하우징 내에서 하나 이상의 피스톤 펌프는 조정 피스톤에 대해 바람직하게 축방향으로 인접하여 배치되고, 특히 회전축에 수직으로 정렬된다. 부품 수가 적은 간단한 구성을 위해서는 구동 샤프트가 관련 클러치부와 일체로 결합되는 것이 유리하며, 이 경우 상기 클러치부는 특히 클러치 허브로서 형성될 수 있다. 전술한 실시예들은 전체적으로 컴팩트한 구조에 기여하며, 이는 결국 중량에도 유리하게 작용한다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 도면들에 도시되며, 하기에서 도면들을 토대로 설명된다.

도 1은 제1 실시예에서의 본 발명에 따른 유압 시스템이다.
도 2는 2개의 펌프가 구비된, 제2 실시예에서의 본 발명에 따른 유압 시스템이다.
도 3은 축압기가 구비된, 제3 실시예에서의 본 발명에 따른 유압 시스템이다.
도 4는 축압기 및 다방향 밸브들이 구비된, 제4 실시예에서의 본 발명에 따른 유압 시스템이다.
도 5는 펌프의 저압 챔버의 부가 기능을 갖는, 제5 실시예에서의 본 발명에 따른 유압 시스템이다.
도 6은 펌프의 저압 챔버의 부가 기능을 갖는, 제6 실시예에서의 본 발명에 따른 유압 시스템이다.
도 7은 본 발명에 따른 유압 시스템을 구비한 본 발명에 따른 클러치 장치로서,
도 7a는 도 7b의 절단선 A-A를 따라 잘라낸 횡단면도이고,
도 7b는 도 7a의 절단선 B-B를 따라 잘라낸, 약간 변형된 종단면도이며,
도 7c는 도 7a의 절단선 C-C를 따라 잘라낸, 약간 변형된 종단면도이다.

도 1에는 자동차의 (여기에는 도시되지 않은) 타력식 액츄에이터 또는 어셈블리를 구동하기 위한 본 발명에 따른 유압 시스템(2)이 도시되어 있다. 유압 시스템(2)은 유압 챔버(4) 및 상기 유압 챔버(4) 내에 이동 가능하게 장착된 조정 피스톤(5)을 구비한 하나 이상의 유압식 구동 유닛(3)을 포함한다. 조정 피스톤(5)은 조정 피스톤(5)의 주연 그루우브 내에 장착된 환형 씰(6)에 의해 실린더 벽에 대해 밀봉되며, (여기에는 도시되지 않은) 액츄에이터의 구동을 위해 사용된다. 유압 시스템(2)은 조정 피스톤(5)에 유압을 발생시키기 위한 피스톤 펌프(7)를 더 포함한다. 피스톤 펌프(7)는 펌프 하우징(9) 내에 축방향으로 움직일 수 있게 장착된 피스톤(8)을 포함한다. 상기 피스톤(8)을 실린더 바닥으로부터 구동 샤프트(12)의 방향으로 멀리 밀어내는 나선 스프링 형태의 스프링 수단(10)이 도시된 것을 볼 수 있다. 구동 샤프트(12)는 구동 샤프트(12)의 회전축(A)을 기준으로 편심된 외부면을 갖는 편심체(13)를 포함하며, 상기 외부면과 피스톤(8)이 접촉된다. 피스톤 펌프(7)는, 연결 채널(16)을 통해 구동 유닛(3)과 유압식으로 연결되며 피스톤(8)에 의해 한정된 제1 펌프 챔버(32) 및 내부에 스프링 수단(10)이 장착된 제2 펌프 챔버(33)를 포함한다. 제1 펌프 챔버(32)는 피스톤(8)의 스프링 수단(10) 반대편 측에 배치되고, 피스톤(8)의 피스톤 로드에 의해 관통된다. 연결 채널들(15, 16) 내에는 추가 부품으로서 유압액의 역류를 방지하는 체크 밸브들(17)과, 필터 요소(18)와, 유압식 구동 유닛(3) 당 1개의 제어 밸브(19)가 배치된 것을 볼 수 있으며, 상기 제어 밸브(19)는 역류 채널(20)을 통해 탱크(14)와 유압식으로 연결된다.

전술한 구성에 의해, 구동 샤프트(12)가 회전축(A)을 중심으로 회전할 때 제어 밸브들(19)이 열려 있는 경우 탱크(14)로부터 유압액이 연결 채널들(15, 16)을 통해 유압 챔버(4)로 이송됨에 따라, 조정 피스톤(5)이 액츄에이터의 구동을 위해 축방향으로 이동된다. 편심체(13)의 회전에 의해, 피스톤(8)이 스프링 수단(10)의 힘에 대항하여 압축된다. 피스톤(8)의 귀환 행정 운동 시 스프링 수단들(10)에 의해 압력이 발생함에 따라 유압액이 구동 유닛(3)으로 이송된다. 이때, 스프링 수단들(10)은 구동 유닛을 위한 이송 압력이 임의의 최대값으로 제한되도록 설계된다. 이러한 방식으로, 펌프 용량이 스프링 수단에 기초하여 수요에 맞게 세팅됨으로써 구동 유닛(3)을 위한 압력이 제한된다.

도 2에는 제2 실시예에서의 본 발명에 따른 유압 시스템(2₂)이 도시되어 있으며, 상기 유압 시스템은 도 1에 도시된 것과 전반적으로 유사하다. 따라서 전술한 설명이 참조될 수 있으며, 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여되어 있다. 하기에서는 특히 도 2에 따른 실시예의 특수성에 관하여 설명한다.

서로 맞은편에 배치된 2개의 피스톤 펌프(7, 7')가 제공된 것을 볼 수 있다. 상기 두 피스톤 펌프(7, 7')는 반대 방향으로 작동되도록 배치된다. 제1 피스톤 펌프(7)의 압축 행정 동안 제2 피스톤 펌프(7')는 흡기 행정을 하며, 그 역의 경우도 성립된다. 이러한 방식으로, 유압식 구동 유닛(3)의 유압 챔버(4)로 흐르는 연속적인 액체 흐름이 발생함으로써 액츄에이터가 더 빠르게 구동될 수 있다. 상기 두 피스톤 펌프(7, 7')는 본 실시예에서 서로 맞은편에 배치되어 동일한 편심체 면(11)과 상호작용한다. 또는, 구동 샤프트(12)가 축방향 및 주연 방향으로 서로 오프셋된 복수의 편심체 면을 갖는 것도 고려될 수 있으며, 이 경우 펌프들이 인접하여 배치될 수도 있다.

도 3에는 제3 실시예에서의 본 발명에 따른 유압 시스템(2₃)이 도시되어 있으며, 상기 유압 시스템은 도 1에 도시된 것과 전반적으로 유사하다. 따라서 전술한 설명이 참조될 수 있으며, 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여되어 있다. 하기에서는 특히 도 3에 따른 실시예의 특수성에 관하여 설명한다.

본 실시예는 저장 장치(22)가 축압기로서 유압 시스템 내에 통합된 것이 특징이다. 저장 장치(22)는 연결 채널(16)을 통해 한편으로는 펌프(7)와 그리고 다른 한편으로는 유압 챔버(4)와 유압식으로 연결된 저장 챔버(23)를 포함한다. 구동 샤프트(12)가 그의 회전축(A)을 중심으로 회전하면 피스톤 펌프(7)가 탄성 스프링 수단(24)의 힘에 대항하여 저장 챔버(23) 내로 유압액을 이송한다. 이때, 압축 실린더(26) 내에 축방향으로 움직일 수 있게 장착된 압축 피스톤(25)이 저장 챔버(23)와 스프링 수단(24)용 수용 챔버 사이의 시스템 경계를 형성한다. 저장 장치(22)에 의해 보다 많은 양의 유압액이 제공되며, 이 유압액은 필요한 경우 유압식 구동 유닛(3)을 가압하는 데 사용될 수 있다. 이로써 특히 유압식 압력 오일 공급에 대한 수요가 증가하는 피크 부하도 극복될 수 있다.

도 4에는 제4 실시예에서의 본 발명에 따른 유압 시스템(2₄)이 도시되어 있으며, 그 구성 및 기능은 도 1에 도시된 것과 전반적으로 유사하다. 따라서 전술한 설명이 참조될 수 있으며, 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여되어 있다. 유일한 차이는, 도 4에 따른 실시예에서는 제어 밸브들이 비례제어 밸브 대신 다방향 밸브(27)의 형태로 형성된다는 점이다. 조정 피스톤(5) 마다 각각 1개의 다방향 밸브(27)를 갖는 1개의 공급 채널(16, 16') 및 1개의 방출 채널(20, 20')이 제공된 것을 볼 수 있다. 다방향 밸브들은 2/2 방향 밸브로서 설계된다. 도시된 밸브 위치에서, 공급 채널들(16) 내에 있는 방향 밸브들(27)은 닫혀 있는 반면, 방출 채널들(20) 내에 있는 방향 밸브들(27)은 열려 있다. 상기 위치에서는 조정 피스톤(5)에 유압액이 공급되지 않음으로써 자동차의 타력식 액츄에이터는 릴리스된다.

도 5에는 제5 실시예에서의 본 발명에 따른 유압 시스템(2₅)이 도시되어 있으며, 그 구성 및 기능은 전반적으로 도 4에 도시된 것과 유사하다. 따라서 전술한 설명이 참조될 수 있으며, 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여되어 있다. 하기에서는 특히 도 5에 따른 실시예의 특수성에 관하여 설명한다.

피스톤 펌프(7)에 제1 및 제2 펌프 챔버(32, 33)를 탱크(14)와 유압식으로 연결하는 2개의 연결 채널(15, 30)이 제공된 것을 볼 수 있다. 그 외에도, 제2 펌프 챔버(33) 내로 통하며 (여기에는 도시되지 않은) 그의 제2 단부가 예컨대 가동성 부품들의 냉각 또는 윤활을 위해 타력식 액츄에이터와 연결되는 추가의 채널(31)이 제공된다. 피스톤(8)에 의해 관통되는 제1 펌프 챔버(32)는 조정 피스톤(5)에 압력을 공급하기 위한 고압 챔버를 형성한다. 이 점에 있어서 본 실시예의 피스톤 펌프(7)는 이중 기능, 말하자면 유압식 구동 유닛(3)의 유압 챔버(4) 내로 유압액을 이송하고, 그와 더불어 한편으로는 액츄에이터를 구동하며 다른 한편으로는 액츄에이터에 특히 윤활제로서의 유압액을 공급하는 기능을 충족시킨다. 이때, 제1 펌프 챔버(32)와 관련하여, 압축 행정 시에는 유압액이 저장 챔버(23) 또는 조정 피스톤(5)의 방향으로 이송되는 반면, 흡기 행정 시에는 유압액이 채널(31)을 통해 액츄에이터로 이송된다.

도 6에는 제6 실시예에서의 본 발명에 따른 유압 시스템(2₆)이 도시되어 있으며, 그 구성 및 기능은 전반적으로 도 5에 도시된 것과 유사하다. 따라서 전술한 설명이 참조될 수 있으며, 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여되어 있다. 하기에서는 특히 도 6에 따른 실시예의 특수성에 관하여 설명한다.

본 실시예에서는 제1 펌프 챔버(32)의 연결 채널(15)이 제2 펌프 챔버(33)와 유압식으로 연결됨에 따라, 제2 펌프 챔버(33)가 제1 펌프 챔버(32)의 로딩 챔버의 역할을 한다. 이러한 구성에 의해, 고압 챔버로서 설계된 제1 펌프 챔버(32)의 충전 레벨이 개선되며, 이는 총체적으로 액츄에이터의 구동을 위한 반응 시간에 긍정적인 영향을 미친다.

도 7a 내지 도 7c는 하기에서 공통으로 기술된다. 여기에는 도시되지 않은 자동차의 구동 트레인 내에 제1 클러치부(35)와 상기 제1 클러치부에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 제2 클러치부(36)의 연결 및 분리를 위한 본 발명에 따른 클러치 장치(34)가 제공된 것을 볼 수 있다. 이 경우 클러치 장치(34)는 자동차의 제2 구동 샤프트의 연결을 위해 사용된다. 제1 클러치부(35)는 제1 구동 샤프트(12)와 일체로 연결된 클러치 허브의 형태로 형성된다. 상기 구동 샤프트(12)의 마찰 클러치(41) 반대편 단부에는 토크를 도입하기 위한 플랜지(38)가 배치된다. 제2 클러치부(36)는 내측 치형부(40)를 갖는 허브(39)를 포함하는 클러치 케이지의 형태로 형성되며, 상기 내측 치형부 내로 제2 구동 샤프트가 회전 불가능하게 삽입될 수 있다(도시되지 않음). 제2 클러치부(36)는 레이디얼 베어링(42)을 이용하여 제1 클러치부(35)에 대해 회전 가능하게 회전축(A) 상에 지지된다. 이를 위해, 제2 클러치부(36)의 허브(39)는 제1 클러치부(35)의 축방향 보어(43) 내에 회전 가능하게 보유되는 축방향 돌출부를 갖는다. 제1 클러치부(35) 또는 제1 구동 샤프트(12)는 롤링 베어링(45)에 의해 고정형 하우징(46) 내에 회전축(A)을 중심으로 회전 가능하게 지지되며, 고정 링(47)에 의해 상기 고정형 하우징에 대해 축방향으로 지지된다. 하우징(46)과 제1 구동 샤프트(12) 사이에 형성된 환형 챔버는 레이디얼 샤프트 씰 링(48)에 의해 외부에 대해 밀봉된다.

마찰 클러치(41)는 오일 충전식 다판 클러치의 형태로 형성되며, 제1 클러치부(35)와 회전 불가능하게 그리고 축방향으로 이동 가능하게 연결된 제1 플레이트(49) 및 제2 클러치부(36)와 회전 불가능하게 그리고 축방향으로 이동 가능하게 연결된 제2 플레이트(50)를 포함한다. 제1 플레이트(49)와 제2 플레이트(50)는 축방향으로 교대로 배치되며, 함께 1개의 플레이트 패킷을 형성한다. 상기 플레이트 패킷은 고정 링(53)에 의해 제1 클러치부(35)에 고정된 지지 디스크(52)에 대해 축방향으로 지지된다.

마찰 클러치(41)의 구동을 위해, 축방향으로 이동 가능한 압력판(54)이 제공되며, 이 압력판은 회전축(A)에 대해 동축으로 배치되어 플레이트들(49, 50)을 포함하는 플레이트 패킷에 작용할 수 있다. 마찰 클러치(41)의 구동을 위해, 원칙적으로 도1 내지 도6에 개략적으로 도시된 각각의 실시예에 따라 형성될 수 있는 본 발명에 따른 유압 시스템(2)이 사용된다. 본 발명에 따른 클러치 장치(34)의 경우, 피스톤 펌프(7) 및 저장 장치(22)를 구비한 유압 시스템(2)이 제공된다.

유압 챔버(4) 및 상기 유압 챔버 내부에 이동 가능하게 장착되어 있는 조정 피스톤(5)을 구비한 유압식 구동 유닛(3)을 볼 수 있다. 조정 피스톤(5)은 환형 피스톤의 형태로 형성되는데, 이 경우 유압 챔버(4) 역시 그에 상응하게 회전축(A) 둘레에 환형으로 형성된다. 압력판(54)을 가압하기 위해, 상기 압력판(54)의 환형 리세스(51) 내에 반경방향으로 보유되는 액시얼 베어링(55)이 제공된다. 조정 피스톤(5)의 내측 및 외측 주연면은 각각 환형 씰(6)에 의해 실린더 벽에 대해 밀봉된다.

도 7a 및 7b에는 유압 시스템(2)의 피스톤 펌프(7)도 도시되어 있다. 여기서 피스톤(8)은, 제1 섹션(56)은 직경이 더 작고, 상기 제1 섹션에 이어지는 제2 섹션(57)은 직경이 더 큰 단붙이 피스톤(stepped piston)으로서 형성되어 있다. 펌프 하우징(9)도 그에 상응하게 계단형으로 형성되며, 직경이 더 작은 제1 실린더 섹션(62) 및 직경이 더 큰 제2 실린더 섹션(63)을 포함한다. 이때, 펌프 하우징(9)은 하우징(46) 내에 하우징(46)의 외주연 면으로부터 반경방향 내측으로 연장되는 보어의 형태로 형성된다. 하우징(46) 내 환형 그루우브 내에 장착되어 실린더 벽에 대해 피스톤(8)을 밀봉하는 환형 씰들(58, 59)이 제공된다. 피스톤(8)은 그의 하부면에 나선 스프링으로서 형성된 스프링 수단(10)을 부분적으로 수용하는 리세스(60)를 갖는다. 스프링 수단(10)은 도 7a에 따른 실시예에서 실린더 보어 내로 돌려넣어지는 나사(61)의 바닥에 지지된다. 도 7b에 따른 실시예에서는 스프링 수단(10)이 커버(64)에 대해 지지되며, 상기 커버는 실린더 보어 내에 장착되어 고정 링(65)에 의해 고정된다.

구동 샤프트(12)는 도 7b에 도시된 실시예에 따라 회전축(A)을 기준으로 편심된 주연면(44)을 가지며, 상기 주연면 상에 슬리브가 레이디얼 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그럼으로써 슬리브가 편심체(13)를 형성하고, 상기 편심체에 대해 피스톤(8)의 단부면이 스프링 수단(10)에 의해 압축된다. 원칙적으로 편심체(13)는 도 7a에 도시된 것처럼, 구동 샤프트(12)의 단지 편심된, 즉 베어링 및 슬리브를 포함하지 않는, 슬라이딩 면으로도 형성될 수 있다.

도 7a에 도시된 횡단면에는 저장 장치(22)의 충전 시 유압액의 흐름이 화살표로 도시되어 있다. 구동 샤프트(12)가 회전하면 피스톤 펌프(7)가 탱크(14)로부터 유압액을 체크 밸브(66), 연결 채널(15) 및 체크 밸브(67)를 통해 저장 장치(22)의 저장 챔버(23)로 이송한다. 이때, 저장 챔버(23) 내에는 저장 장치(22)의 스프링 수단(24)의 스프링력에 따라 그 크기가 좌우되는 유압이 생성된다. 스프링 수단(24)이 최대로 압축되면, 피스톤 펌프(7)의 피스톤(8)은 구동 샤프트(12)의 회전 시 본 도면에 도시된 하사점에 체류한다. 마찰 클러치(41)가 닫히고 저장 챔버 내 압력이 그에 상응하게 감소해야 피스톤 펌프(7)가 다시 유압액을 이송한다.

도 7a의 절단선(C-C)을 따라 잘라낸, 도 7c에 따른 종단면도에서는, 연결 채널(16)을 통해 저장 장치(22)와 연결되고 연결 채널(21)을 통해 유압식 구동 유닛(3)의 유압 챔버(4)와 연결되는 전기 제어식 제어 밸브(19)를 볼 수 있다. 또한, 밸브 챔버를 통해 유압 챔버(4)를 본 도면에서 저장 장치(22) 내에 형성된 탱크(14)와 연결하는 역류 채널(20)도 볼 수 있다. 피스톤 펌프(7)를 저장 장치(22)와 연결하는 채널은 또 다른 절단면 내에 놓이므로 본 도면에서는 보이지 않는다. 저장 장치(22)로부터 저장 챔버(23), 축방향으로 움직일 수 있는 압축 피스톤(25) 및 스프링 수단(24)이 보이며, 상기 스프링 수단은 압축 피스톤(25)을 저장 챔버(23)의 방향으로 가압한다. 스프링 수단(24)은 지지 디스크(28) 및 고정 링(29)을 통해 하우징(46)의 벽에 축방향으로 지지되는 나선 스프링의 형태로 형성된다.

이미 전술한 바와 같이, 피스톤 펌프(7)는 구동 샤프트(12)가 회전축(A)을 중심으로 회전하면 탄성 스프링 수단(24)의 힘에 대항하여 유압액을 저장 챔버(23) 내로 이송한다. 토크의 전달을 위해 2개의 구동 샤프트가 서로 연결되어야 하는 주행 상황, 즉 마찰 클러치(41)가 닫혀야 하는 주행 상황이 발생하면, 제어 밸브(19)는 저장 챔버(23)가 유압 챔버(4)와 연결되는 위치로 전환된다. 그로 인해 피스톤(5)이 마찰 클러치(41)의 방향으로 움직여서 액시얼 베어링(55) 및 압력판(54)을 통해 플레이트들(49, 50)을 포함하는 플레이트 패킷을 가압한다. 상기 위치는 도 9에 도시되어 있으며, 여기에는 저장 챔버(23)로부터 제어 밸브(19)를 통해 유압 챔버(4)로 흐르는 유압액의 흐름이 화살표로 도시되어 있다. 마찰 클러치(41)의 개방을 위해 제어 밸브(19)는 유압 챔버(4)가 탱크(14)와 연결되는 스위칭 위치로 전환되며, 그럼으로써 압력판(54)이 (도시되지 않은) 스프링 수단에 의해 다시 출발 위치로 축방향으로 이동한다.

본 발명에 따른 유압 시스템(2)을 구비한 본 발명에 따른 클러치 장치(34)의 장점은, 피스톤 펌프(7)를 구동함으로써 클러치(41)를 작동시키기 위해 구동 샤프트(12)의 회전 운동이 이용되는 점에 있다. 따라서 클러치 장치(34)가 간단하게 구성되며, 필요 공간이 적다. 피스톤 펌프(7)의 스프링 수단(10, 24) 또는 저장 장치(22)의 적절한 치수 설계를 통해, 마찰 클러치(41)의 작동을 위해 제공되어야 하는 압력이 규정될 수 있다.

2 유압 시스템
3 유압식 구동 유닛
4 유압 챔버
5 조정 피스톤
6 환형 씰
7 피스톤 펌프
8 피스톤
9 펌프 하우징
10 스프링 수단
11 편심체 면
12 구동 샤프트
13 편심체
14 탱크
15 연결 채널
16 연결 채널
17 체크 밸브
18 필터 요소
19 제어 밸브
20 역류 채널
21 연결 채널
22 저장 장치
23 저장 챔버
24 스프링 수단
25 압축 피스톤
26 압력 실린더
27 방향 밸브
28 지지 디스크
29 고정 링
30, 31 연결 채널
32, 33 펌프 챔버
34 클러치 장치
35 제1 클러치부
36 제2 클러치부
38 플랜지
39 허브
40 내측 치형부
41 마찰 클러치
42 레이디얼 베어링
43 보어
44 주연면
45 롤링 베어링
46 하우징
47 고정 링
48 샤프트 씰 링
49 제1 플레이트
50 제2 플레이트
51 리세스
52 지지 디스크
53 고정 링
54 압력판
55 액시얼 베어링
56 제1 섹션
57 제2 섹션
58, 59 환형 씰
60 리세스
61 나사
62 제1 실린더 섹션
63 제2 실린더 섹션
64 커버
65 고정 링
66, 67, 68 체크 밸브
A 회전축

Claims

유압 시스템(2)과, 상기 유압 시스템(2)에 의해 구동될 수 있는 하나 이상의 마찰 클러치(41)를 포함하는, 자동차의 구동 트레인을 위한 유압 클러치 시스템이며,
상기 유압 시스템(2)은 하나 이상의 유압식 구동 유닛(3)과, 펌프 하우징(9) 내에 움직일 수 있게 장착된 피스톤(8)을 구비한 하나 이상의 피스톤 펌프(7)를 포함하며, 상기 피스톤(8)의 진동 운동에 의해 하나 이상의 구동 유닛(3)과, 회전축(A) 및 편심체(13)를 구비한 구동 샤프트(12)를 가압하기 위한 유압이 생성되며,
상기 마찰 클러치(41)는 제1 클러치부(35)와, 상기 제1 클러치부(35)에 대해 회전축(A)을 중심으로 상대 회전이 가능한 제2 클러치부(36)와, 상기 클러치부(35, 36)를 가압하기 위한 압력판(54)을 포함하며, 상기 유압 시스템(2)의 구동 샤프트(12)는 상기 두 클러치부(35, 36) 중 하나와 구동 연결되며,
구동 샤프트(12)의 편심체(13)는, 상기 구동 샤프트(12)의 회전 시 유압이 생성되도록 하나 이상의 피스톤 펌프(7)의 피스톤(8)에 작용하며, 이때 상기 유압은 하나 이상의 유압식 구동 유닛(3)을 가압하여 하나 이상의 마찰 클러치(41)를 구동하며,
상기 하나 이상의 피스톤 펌프(7)의 피스톤(8)은 스프링 수단(10)에 의해 구동 샤프트(12)의 방향으로 탄성을 받고, 구동 샤프트(12)가 회전하면 피스톤(8)은 스프링 수단(10)의 힘에 대항하여 압축되며,
유압액을 구동 유닛(3)으로 이송하기 위해, 행정 운동 시에는 스프링 수단(10)이 피스톤(8)에 의해 압축되고, 귀환 행정 운동 시에는 스프링 수단(10)에 의해 피스톤(8)이 가압되는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제1항에 있어서, 피스톤 펌프(7)는 피스톤(8)에 의해 한정된 제1 펌프 챔버(32)를 가지며, 상기 제1 펌프 챔버는 구동 유닛(3)과 유압식으로 연결되며, 이때 피스톤(8)은 유압식 구동 유닛(3)으로의 압력 공급을 위해 스프링 수단(10)에 의해 제1 펌프 챔버(32)의 방향으로 가압되는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제1항에 있어서, 스프링 수단(10)은 유압식 구동 유닛(3)을 가압하기 위한 이송 압력이 소정의 값으로 제한되도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제2항에 있어서, 제1 펌프 챔버(32)는 피스톤(8)의 스프링 수단(10) 반대편 측에 놓이는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제1항에 있어서, 상호 반대 방향으로 작동되는 방식으로 구동 샤프트(12)에 배치된 2개의 피스톤 펌프(7, 7')가 제공되는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제1항에 있어서, 저장 챔버(23)를 구비한 저장 장치(22)가 제공되며, 상기 저장 챔버(23)는 하나 이상의 피스톤 펌프(7)와 유압식으로 연결되어, 피스톤(8)의 귀환 행정 운동에 의해, 예압을 발생시키기 위한 유압액으로 채워지는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제4항에 있어서, 하나 이상의 피스톤 펌프(7)는, 하나 이상의 마찰 클러치(41)에 유압액을 공급하기 위한 이송 챔버로서 제공되는 제2 펌프 챔버(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제4항에 있어서, 하나 이상의 피스톤 펌프(7)는, 제1 펌프 챔버(32)에 압력을 공급하기 위한 이송 챔버로 사용되기 위해 제1 펌프 챔버(32)에 유압식으로 연결된 제2 펌프 챔버(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제1항에 있어서, 하나 이상의 피스톤 펌프(7)와 유압식 구동 유닛(3) 사이의 연결 채널(16) 내에 하나 이상의 제어 밸브(19, 27)가 제공되며, 제어 밸브(19)는 비례 밸브의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제1항에 있어서, 마찰 클러치(41)는 구동 트레인을 연결하기 위한 행온 클러치 또는 차동 트랜스미션의 로킹 클러치인 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제1항에 있어서, 하나 이상의 피스톤 펌프(7)는 마찰 클러치(41)의 하우징(46) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제11항에 있어서, 유압식 구동 유닛(3)이 마찰 클러치(41)의 하우징(46) 내에 수용되며, 구동 시 적어도 간접적으로 압력판(54)에 작용하는 조정 피스톤(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제12항에 있어서, 하나 이상의 피스톤 펌프(7)는 하우징(46) 내에서 조정 피스톤(5)에 대해 축방향으로 인접하여 배치되고, 회전축(A)에 수직으로 정렬되는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제1항에 있어서, 구동 샤프트(12)는 관련 클러치부(35, 36)와 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
제6항에 있어서, 저장 장치(22)는 마찰 클러치(41)의 하우징(46) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유압 클러치 시스템.
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