KR101782753B1 - 마찰 클러치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제1 및 제2 샤프트(W1, W2) 사이의 마찰 커플링을 위한 자동차용 마찰 클러치에 관한 것으로서, 마찰 클러치는 클러치 바스켓 및 클러치 허브 상에 교번식으로 관절 연결되는 복수의 클러치 디스크(KL)를 포함하고, 제1 샤프트(W1)는 클러치 바스켓(KK)에 연결되며 제2 샤프트(W2)는 클러치 허브(KN)에 연결되고, 클러치 디스크(KL)는 관련된 작동 유닛(A1, A2)에 의해 커플링되고, 오일 수집 및 안내 배열체()가 클러치 바스켓(KK)과 관련되며, 이 오일 수집 및 안내 배열체를 통해 클러치 바스켓(KK)에서 이탈되는 오일이 수집되어 클러치 디스크(KL)로 클러치 바스켓(KK) 외부의 수집 구역() 내로 이송되고, 작동 유닛(A1, A2)에 커플링되는 전환 장치()가 클러치 디스크(KL) 방향으로 클러치 바스켓(KK) 외부의 수집 구역()으로부터의 오일의 역류를 제어한다.
Description
본 발명은 청구항 제1항의 유형의 자동차용 마찰 클러치에 관한 것이다.
언급된 유형의 마찰 클러치는 선택가능한 4륜 구동부를 갖춘 자동차에 사용되는데, 구동 토크는 제2의 선택가능한 차축으로 공급될 수 있다. 다판 클러치로 구성되는 클러치가 액추에이터에 의해 작동될 수 있는데, 즉 구동 토크가 인가 및 제거될 수 있다. DE 10 2010 033 865 A1에는 이런 종류의 구동 시스템이 개시되어 있다.
DE 20 2005 017 525 U1에는 다판 클러치 및 작동 장치를 포함하는 마찰 클러치가 개시되어 있다. 작동 장치는 2개의 액추에이터 링을 포함하며, 이 2개의 액추에이터 링 사이에서 볼이 램프형 구조체 상에서 운행된다. 액추에이터 링이 서로에 대해 회전될 때, 이 작동 장치는 폐쇄 효과를 갖는데, 즉 플레이트들이 함께 가압된다. 작동 장치의 힘은 축방향 베어링을 통해 다판 클러치에 작용한다. 압력을 해제하기 위해, 다이어프램 스프링 조립체로 구성된 스프링 시스템이 제공된다.
해제 모드에서, 클러치에 의한 분리가 이루어지는 경우, 잔류 토크는 종래 기술에 따라 장치 내에서 전달된다.
다판 클러치의 작동 역학에 대한 개선안이 DE 10 2008 021 418 A1에 의해 제공된다. 특히, 해제 운동을 제한하는 정지 장치가 제공된다. 클러치의 해제 운동은 온도에 따라 설정된다.
잔류 토크는 또한 플레이트의 설계를 통해 감소될 수 있다. 이것의 예가 US 2005/0224310 A1, US 2,968,381, GB578289A, EP 1 128 081 A2 및 US 7,234,580 B2에 개시되어 있다.
필요시 윤활부를 갖는 다판 클러치가 EP 1 445 506 A1에 개시되어 있다. 윤활유의 공급은 셀렉터 밸브에 의해 제어된다.
DE 101 24 583 A1은 플레이트 캐리어와 독립적으로 플레이트의 적어도 일부에 커플링되는 커플링 장치에 의해 다판 클러치에서의 잔류 토크를 감소시키는 것을 시도한다.
본 발명의 목적은 공지된 해결책에 비해 개선된 형태의 마찰 클러치를 제공하는 것이다.
상술된 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 클러치에 의해 달성된다. 개선안들은 종속항들에서 찾을 수 있다.
본 발명에 따른 마찰 클러치는 클러치 케이지 및 클러치 허브 상에 교번식으로 관절 연결되는 복수의 오일 윤활식 클러치 플레이트를 가지며, 하나의 샤프트는 클러치 케이지에 연결되며 제2 샤프트는 클러치 허브에 연결되고, 클러치 플레이트는 관련된 작동 유닛에 의해 커플링되고, 클러치 케이지에는 배열체가 할당되고, 이 배열체에 의해 클러치 케이지에서 이탈되는(flung off) 오일이 수집되어 클러치 케이지의, 클러치 플레이트의 외부의 수집 구역 내로 이송되며, 작동 유닛에 커플링되는 전환 장치가 클러치 플레이트 방향으로 클러치 케이지의, 클러치 플레이트의 외부의 수집 구역으로부터의 오일의 복귀를 제어한다.
본 발명에 따른 배열체에 의해, 클러치가 해제 상태에서, 즉 작동 유닛이 작동될 때 오일이 없도록 클러치를 전환시키는 것이 단순한 클러치 구성으로 가능하다. 클러치 케이지의 외부에 방사상으로 배열된 오일 수집 및 안내 배열체에 의해, 클러치, 클러치 케이지 내의 클러치 플레이트에서 방사상으로 이탈되는 오일이 수집되어 수집 구역 방향으로 이송된다. 작동 유닛이 작동될 때, 즉 클러치가 해제될 때 - 클러치 플레이트는 분리됨 - 오일은 클러치 구역 외부로 운반되고 그리고 오일 복귀가 정지된다. 이런 해제 상태에서, 커플링 구역이 가능한 신속히 오일이 없는 상태가 됨으로써 잔류 토크를 최소화시킨다. 클러치가 결합될 때, 클러치 플레이트에 압력을 인가하는 작동 유닛은 수집 구역으로부터 클러치, 클러치 플레이트로의 복귀를 다시 가능하게 하여, 클러치 플레이트 구역이 오일로 다시 충진되는 것을 보장한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 클러치 플레이트의 구역 외부의 오일을 위한 수집 구역은 오일 탱크로서 구성된다. 이 오일 탱크는 바람직하게는 클러치를 수용하는 하우징의 일부분 내에 배열된다.
해제 상태에서 플레이트 시스템의 오일이 거의 없는 상태는 클러치 시스템에 대한 마모 또는 손상의 증가를 유발시키지 않고 잔류 드래그 토크를 감소시킨다. 클러치가 재결합될 때, 작동 유닛은 수집 구역, 오일 탱크로부터 플레이트 시스템 방향으로의 오일 유동을 다시 가능하게 한다 - 윤활은 또한 커플링 단계에서 이미 보장됨.
본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 수집 구역, 오일 탱크는 클러치의 하우징 내에, 즉 클러치 플레이트, 커플링 구역의 높이에서 대략 방사상으로 있는 구역 내에 배열된다. 오일 탱크의 크기는 오일의 전량이 유지될 수 있도록 선택된다.
본 발명의 일 실시예는 오일 수집 및 안내 배열체가 클러치 케이지의 외부에 방사상으로 배열되는 판금 부품, 판금 스트립으로 구성되는 것을 고려한다. 본 명세서에서, 판금 스트립은 클러치로부터 오일 탱크 방향으로의 방사상 상향 기울기로 연장된다. 이에 따라, 클러치, 클러치 케이지에서 방사상으로 이탈되는 오일이 수집되어 원심력의 영향을 받아 오일 탱크 방향으로 운반된다.
개선안으로서, 클러치 플레이트의 일부가 결합 회전(conjoint rotation)을 위해 그리고 축방향으로 이동가능한 방식으로 커플링되는 클러치 케이지가 오일이 클러치 케이지의 외부로 방사상으로 관통 유출될 수 있는 개구를 갖는 것을 고려한다. 오일은 후속하여 클러치 케이지의 외부로 이탈되고 그리고 오일 수집 및 안내 배열체를 통해 오일 탱크 방향으로 진행된다.
본 발명의 일 실시예는 작동 유닛이 축방향으로 고정된 액추에이터 링 및 축방향으로 이동가능하고 회전가능한 액추에이터 링을 갖는 볼 램프 기구로서 구성되는 것을 고려한다. 회전가능한 액추에이터 링은 스크류 또는 웜 구동부를 통해 관련된 전기 모터에 의해 작동된다. 이를 위해, 액추에이터 링은 모터 구동식 웜이 결합되는 톱니부를 액추에이터 링의 외부 구역 내에 갖는다. 액추에이터 링은 축방향 베어링과 압력판을 통해 플레이트 조립체에 작용하며, 그리고 클러치 플레이트를 축방향으로 지지된 클러치 케이지에 대해 가압한다. 스프링 시스템은 작동 유닛이 해제 방향으로 작동될 때 클러치 플레이트의 해제를 야기한다. 클러치 플레이트에 작용하고 있는 압력판이 회전하는 액추에이터 링에 의해 축방향으로 이동됨으로써 클러치 플레이트로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 되며 - 이들 클러치 플레이트는 후속적으로 느슨해져 더 이상 어떤 토크도 전달하지 않는다.
본 발명은 클러치 시스템의 클러치 플레이트가 토크 전달부의 연결해제가 가능한 신속하고 효과적으로 보장되는 방식으로 구성되는 경우에 특히 유리하다. 이는 샤프트 구성을 갖는 그 자체로 공지된 플레이트를 이용하여 달성될 수 있다. 결합 회전을 위해 클러치 케이지에 연결되는 플레이트는 이 플레이트의 평면에서 파형으로 되어 있으며, 그리고 층(level)과의, 결합 회전을 위해 클러치 허브에 커플링되는 편평한 플레이트와의 교번식 배열로 상호작용한다. 샤프트 구성은 클러치 플레이트들의 서로로부터의 신속한 해제를 야기하며, 그리고 이에 따라 클러치 시스템 내에 포획된 오일이 원심력으로 인해 신속하게 유출될 수 있다.
본 발명에 따른 효과를 향상시키기 위한 다른 가능성은 클러치 표면을 방사상으로 가로질러 연장되는 채널을 갖춘 클러치 디스크가 사용되는 경우에 달성된다. 이들 클러치 디스크는 결합 회전을 위해 클러치 허브에 커플링되며 - 동시에 클러치 플레이트들 사이의 오일은 채널, 방사상 그루브를 통해 용이하게 유출될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 이용하여 추가로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 마찰 클러치의 실시예의 단면도이다. 클러치(K)는 제1 샤프트(W1)를 제2 샤프트(W2)에 연결시키고, 제1 샤프트(W1)는 차량의 후방 차축/최종 구동부 또는 주 트랜스미션에 커플링되며, 제2 샤프트(W2)는 자동차의 휠 또는 카르단 샤프트에 연결된다. 2개의 샤프트(W1, W2)는 동축으로 연장되며 서로에 대해 회전 이동될 수 있다.
클러치 케이지(KK)는 결합 회전을 위해 제1 샤프트(W1)에 연결된다. 클러치 허브는 결합 회전을 위해 제2 샤프트(W2)에 연결된다. 2개의 샤프트(W1, W2)는 샤프트들이 서로에 대해 회전 이동되는 것을 허용하는 방식으로 롤링 베어링에 의해 하우징(GH) 내에 유지된다.
클러치 플레이트(KL)가 클러치 케이지(KK) 내에 배열되는데, 이 클러치 플레이트는 대응하는 외부 톱니부를 통한 클러치 케이지(KK)에 대한 축방향 이동과 대응하는 내부 톱니부를 통한 클러치 허브(KN)에 대한 축방향 이동, 및 결합 회전을 위해 교번식으로 커플링된다. 클러치 플레이트(KL)와 관련된 작동 유닛은 2개의 액추에이터 링(A1, A2)을 포함하고, 이 2개의 액추에이터 링 사이에는 (도시 안 된)볼이 배열되며, 이 볼은 링(A1, A2) 상의 램프형 구조체 내에서 운행되며 볼 램프 기구를 형성한다. 액추에이터 링(A2)은 하우징과 관련되어 고정되는데, 즉 상기 링은 클러치(K)의 하우징(GH) 내에 고정식으로 배열되고 그리고 대응하는 시트 내에 압입 끼워맞춤된다. 제2 샤프트(W2)는 롤링 베어링(WL)에 의해 하우징(GH)에 대해 지지되며, 동시에 소형 축방향 니들 베어링(AL)이 축방향 지지를 위해 제공되는데, 상기 베어링은 하우징(GH)과 제2 샤프트(W2) 상의 지지 디스크 사이에 배열된다.
회전가능한 액추에이터 링(A1)은 대형 축방향 베어링(AL1)을 통해 클러치 플레이트(KL)에 작용하며, 플레이트 시스템에서의 토크 전달을 위해 필요한 접촉 압력을 유발한다. 본 명세서에서, 액추에이터 링(A1)의 접촉 압력 이동은, 클러치 허브 내에 배열되고 그리고 클러치의, 클러치 플레이트(KL)의 해제를 야기하는 스프링(F)의 힘에 대응한다.
회전가능한 작동 링(A1)은 케이지 내로 안내되는 (도시 안 된)볼을 이용하는 볼 램프 원리에 의해 클러치 플레이트(KL) 방향으로 축방향으로 이동된다. 이를 위해, 작동 링(A1)은 전기 모터에 의해 구동되는 회전가능한 스핀들 상의 나사산이 결합되는 톱니부를 작동 링의 외주변부의 일부분 상에 갖는다.
사실상 클러치 플레이트(KL)의 높이에서 방사상으로 위치되는 하우징(GH)의 전방부가 클러치(K)용 오일이 내부에 유지될 수 있는 오일 탱크()를 형성한다. 만입부로 성형된 하우징(GH)의 일부분을 둘러싸는 링의 형태인 오일 탱크()의 크기는 클러치(K)용 오일의 전량이 유지될 수 있는 정도이다.
클러치(K)용 오일의 전량이 오일 탱크() 내에 있는 경우, 클러치 플레이트(KL) 방향으로의 오일 유동은 액추에이터 링(A1)의 회전을 통해 개방되는 오일 전환 유닛()에 의해 가능하다. 액추에이터 링(A1)이, 회전되고 축방향으로 전진된 상태에서 클러치 플레이트(KL)를 폐쇄시킬 때, 즉 토크 전달이 있을 때, 클러치 플레이트(KL) 방향으로의 오일 유동이 가능하다. 클러치(K)가 개방될 때, 클러치 플레이트(KL)는 축방향으로의 역전 이동으로 액추에이터 링(A1)을 후방으로 회전시킴으로써 해제되며, 그리고 오일 전환 유닛()이 폐쇄되고 오일 유동은 정지된다.
도 2는 본 발명에 따른, 보다 구체적으로는 하우징(GH)이 없는 클러치의 사시도를 도시한다. 클러치의 외부 구역에서, 클러치 케이지(KK)는 - 특히 오일 유입을 위해 기능하는 단부 상의 가시적인 개구 이외에도 - 개구()를 갖는데, 이 개구를 통해 오일이 원심력으로 인해 클러치 플레이트(KL)의 구역 외부로 외향 유동할 수 있다. 성형 시트, 판금 스트립으로 구성되는 오일 수집 및 안내 배열체()가 클러치 케이지에서 이탈되는 오일의 일부를 수용하며 그리고 도 2의 묘사에서는 후방에 위치되어 있는 오일 탱크() 방향으로의 경사에 따라 오일을 안내한다. 이 프로세스 동안, 플링잉 효과(flinging effect)가 오일 탱크 방향으로 외향 연장되어 있는 시트 상의 오일을 구동시킨다.
클러치(K)가 폐쇄될 때 - 클러치 플레이트(KL)는 토크 전달을 위해 액추에이터 링(A1)에 의해 함께 압축됨 - 오일 전환 유닛()이 개방되어 탱크 공간()으로부터의 오일이 클러치 공간에 유입될 수 있으며, 그리고 이 클러치 공간으로부터 오일이 오일 수집 및 안내 배열체()를 통해 오일 탱크() 방향으로 다시 이송된다. 따라서, 이는 클러치 공간(KL)과 오일 탱크() 내의 오일 양의 평형 상태를 형성한다.
클러치 플레이트(KL)가 분리된 상태에서 클러치(K)가 액추에이터 링(A1)의 적절한 회전에 의해 해제되면, 오일 전환 유닛()이 폐쇄된다. 회전하는 클러치 케이지(KK)에서 이탈되는 오일은 오일 수집 및 안내 배열체()에 의해 오일 탱크() 방향으로 이송되며, 그리고 폐쇄된 오일 전환 유닛()에 의해 클러치 공간(KL) 방향으로 다시 유동하는 것이 방지된다. 따라서, 클러치 플레이트(KL)는 해제된 상태에서 건조되며, 이에 따라 잔류 토크가 거의 없는 상태에서의 운용이 가능하다.
회전가능하고 축방향으로 이동가능한 액추에이터 링(A1)을 위한 구동부가 도 2에 도시되어 있다. 축방향으로 고정 장착되는 작동 스핀들(SP)이 액추에이터 링(A1)의 외주변부 상에 형성된 톱니부와 상호작용한다. 작동 스핀들(SP)은 액추에이터 구동부(AA), 전기 모터에 의해 구동되는데, 이 전기 모터에는 하우징 내의 전자 제어 유닛이 배정된다.
액추에이터 링(A1)의 톱니부는 이 톱니부가 축방향 이동 경로에 걸쳐 작동 스핀들(SP)과 결합된 상태로 유지되도록 하는 축방향으로의 폭을 갖는다.
클러치 공간은 오일이 없는 상태로 유지되고 그리고 클러치 플레이트는 (표면이 젖는 것을 제외하고) 더 이상 오일 배스에 침지되지 않는 방식으로 오일 수집 및 오일 분리 배열체()가 실시된다.
따라서, 오일 공급부의 스위칭 오프뿐만 아니라 클러치 공간의 비우기가(드라이 섬프가) 보장된다. 또한, 윤활의 구상도, 정지 상태일 때 그리고 중저속일 때 케이지가 오일 내로 침지되는 것을 의미하는 침지 윤활 또는 스플래시 윤활에서 클러치가 완전히 개방되어 있을 때의 건식 운용(dry operation)으로 바뀌게 된다.
탱크 공간과 클러치 공간의 완벽한 분리를 위해, 분기 기능도 또한 수행하는 분리 및 안내 요소가 오일 수집부 상에 존재하거나, 또는 "건식 운용"시 클러치 구역 내로의 누출을 방지 또는 감소시키고 그리고 밀봉을 위해 기능하는 특유의 기계 가공된 특징부 및/또는 표면 특성 및/또는 밀봉 요소가 하우징 상에 존재한다. 단지 이런 수단에 의해서도, 예컨대 차량이 단기간 동안 정지 상태에 있을 때 클러치 공간이 오일로 재충진되지 않고 그리고 오일의 이탈이 다시 개시되지 않는 것이 보장된다.
드라이 섬프 시스템은 클러치에서의 잔류 토크를 감소시키기 위해 확장된 해제 운동과 함께 이용된다.
드라이 섬프 시스템은 클러치의 두 가지 운용 포인트에서 보조할 수 있다:
1. 스플래시 손실의 감소. 이는 연결 및 연결해제 운용에 유용하다. 연결 운용은 클러치가 개방되어 있더라도 2차 차축에 대한 구동 트레인이 제2 유닛에 의해 분리되지 않는다는 것을 의미한다.
2. 잔류 토크의 감소. 본 명세서에서, 잔류 토크는 클러치가 실제로 개방되어 있는 경우에도 클러치를 통해 전달되는 토크이다. 이는 2차 차축이 완전히 분리되어 중단됨으로 인해 매우 높은 차동 회전 속도가 유발되는 연결해제 모드에서 특히 유용하거나 바람직하다.
Claims (8)
- 제1 및 제2 샤프트(W1, W2) 사이의 마찰 커플링을 위한 자동차용 마찰 클러치로서,
클러치 케이지 및 클러치 허브 상에 교번식으로 관절 연결되는 복수의 클러치 플레이트(KL)를 가지며,
하나의 샤프트(W1)는 클러치 케이지(KK)에 연결되며 제2 샤프트(W2)는 클러치 허브(KN)에 연결되고,
상기 클러치 플레이트(KL)는 관련된 작동 유닛(A1, A2)에 의해 커플링되고,
상기 클러치 케이지(KK)에는 오일 수집 및 안내 배열체()가 배정되고, 이 오일 수집 및 안내 배열체에 의해 클러치 케이지(KK)에서 이탈되는 오일이 수집되고 그리고 클러치 케이지(KK)의, 클러치 플레이트(KL)의 외부의 수집 구역() 내로 이송되며,
상기 작동 유닛(A1, A2)에 커플링되는 전환 장치()가 클러치 플레이트(KL) 방향으로 클러치 케이지(KK)의 외부의 수집 구역()으로부터의 오일의 복귀를 제어하는 마찰 클러치. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작동 유닛(A1, A2)은 고정식 작동 링(A2) 및 회전 및 축방향으로 이동가능한 작동 링(A1)을 포함하며, 이 작동 링들 사이에서 볼이 램프형 구조체 내에서 운행되는 마찰 클러치.
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