KR102038162B1 - 입력 댐퍼 내의 제한적 토크 클러치 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 토크-발생 메커니즘에 결합되는 입력 댐퍼를 제공한다. 댐퍼는 외부 커버, 허브, 및 허브에 결합되는 캐리어 어셈블리를 포함한다. 캐리어 어셈블리는 커버 내에 이동 가능하게 배치된다. 클러치 어셈블리가 접촉 위치와 해제 위치 사이에서 이동하며, 접촉 위치 쪽으로 편향된다. 입력 댐퍼는 클러치 어셈블리를 접촉 위치와 해제 위치 사이에서 이동시키기 위해 클러치 어셈블리에 작동 가능하게 결합되는 각도 변위 메커니즘을 더 포함한다. 외부 커버는 접촉 위치에서 캐리어 어셈블리에 결합된다.

Description

입력 댐퍼 내의 제한적 토크 클러치{LIMITING TORQUE CLUTCH IN AN INPUT DAMPER}
본 발명은 입력 댐퍼에 관한 것으로, 특히 전체 댐퍼 용량에서 분리되는 제한적 토크 클러치에 관한 것이다
관련 출원
본 출원은 2011년 11월 16일에 출원된 미국 가출원 일련번호 제61/560,336호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 이에 참조로서 포함된다.
엔진을 구비한 동력 차량에서, 엔진은 과도한 토크 스파이크를 야기한다는 문제점이 있을 수 있다. 하나의 이러한 엔진 문제점으로, 냉각수가 엔진의 흡기구 내로 방출되어 엔진을 즉각적으로 중지시킬 수 있다. 즉각적인 중지로 인해, 상당한 토크 스파이크가 엔진에 결합된 변속기의 입력 샤프트를 통과할 수 있다. 몇몇 경우들에서, 입력 샤프트는 토크 스파이크로 인해 파쇄되거나 손상될 수 있다. 아니면, 엔진 및 변속기 시스템에서, 시스템의 고유 주파수가 높은 토크 스파이크를 야기할 수 있다. 이러한 과도한 토크 스파이크 역시 변속기의 손상을 야기할 수 있다.
토크 스파이크로 인한 이러한 손상을 감소시키거나 방지하기 위해, 변속기의 입력 샤프트와 엔진 사이에 입력 댐퍼가 연결될 수 있다. 정상 엔진 작동 중에, 종래의 입력 댐퍼는 실질적으로 일정한 양의 토크가 입력 샤프트에 전달되도록 토크 스파이크 또는 비틀림을 “완화하거나(dampen)” 감소시킬 수 있다. 이를 위해, 종래의 입력 댐퍼는 입력 댐퍼에 의해 수신된 회전 에너지가 스프링들의 회전 또는 각도 변위(angular displacement)를 야기하도록 복수의 스프링들 및 정지부들을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 스프링들은 압축되어 회전 에너지(즉, 입력 토크)를 완화한다. 그러나, 종래의 입력 댐퍼들은 복수의 스프링들이 그 각각의 스프링 이동의 끝에 도달하는 지점에서 제한된 용량을 가진다. 이 경우, 입력 댐퍼는 토크-발생 메커니즘과 입력 샤프트 사이에 견고한 결합을 이루며, 완화되지 않은 토크 스파이크는 입력 샤프트 및 변속기에 영향을 미칠 수 있다.
입력 샤프트에 전달되는 토크 스파이크를 제한하기 위해, 종래의 입력 댐퍼와 함께 토크-제한 클러치들이 채용될 수 있다. 종래의 토크-제한 클러치들은 공차 누적으로 인해 광범위한 용량을 가질 수 있다. 일 양상에서, 종래의 입력 댐퍼는 입력 댐퍼의 최대 용량에서 또는 그 인근에서 토크-제한 클러치와 함께 설계될 수 있다. 클러치는 전용량(full capacity) 전에 미끄러질 수 있거나, 또는 대안적으로, 과도한 토크 스파이크가 입력 샤프트에 완전히 전달되는 지점에서 전용량에 도달할 수도 있다.
그러므로, 토크 스파이크 및 다른 비틀림 충격이 입력 댐퍼의 용량을 초과하는 것을 방지하거나 감소시키기 위한 수단을 제공할 필요성이 존재한다.
본 개시의 예시적인 구현예에서, 토크-발생 메커니즘에 결합되는 입력 댐퍼가 제공된다. 댐퍼는 외부 커버, 허브, 및 허브에 결합되는 캐리어 어셈블리를 포함한다. 캐리어 어셈블리는 커버 내에 이동 가능하게 배치된다. 클러치 어셈블리가 접촉 위치(engaged position)와 해제 위치(disengaged position) 사이에서 이동하며, 접촉 위치 쪽으로 편향된다. 입력 댐퍼는 클러치 어셈블리를 접촉 위치와 해제 위치 사이에서 이동시키기 위해 클러치 어셈블리에 작동 가능하게 결합되는 각도 변위 메커니즘을 더 포함한다. 외부 커버는 접촉 위치에서 캐리어 어셈블리에 결합된다.
일 양상에서, 클러치 어셈블리는 백킹 플레이트, 마찰 재료, 및 백킹 플레이트에 대해 편향 가능하게 배치되는 스프링을 포함한다. 또한, 백킹 플레이트는 허브에 결합되며, 마찰 재료는 백킹 플레이트, 허브, 또는 캐리어 어셈블리에 결합될 수 있다. 다른 양상에서, 입력 댐퍼는 캐리어 어셈블리에 대향하는 측면에 마찰 재료가 배치되는 제1 백킹 플레이트, 및 캐리어 어셈블리에 대향하는 측면에 마찰 재료가 배치되는 제2 백킹 플레이트를 포함하고, 접촉 위치에서는, 제1 및 제2 백킹 플레이트 상의 마찰 재료가 캐리어 어셈블리와 접촉하며, 해제 위치에서는, 제1 및 제2 백킹 플레이트 상의 마찰 재료가 캐리어 어셈블리와 접촉하지 않는다.
다른 양상에서, 클러치 어셈블리는 백킹 플레이트, 허브의 플랜지부, 백킹 플레이트 및 플랜지부 중 적어도 하나에 배치되는 마찰 재료, 및 백킹 플레이트에 대해 편향 가능하게 배치되는 스프링을 포함한다. 또 다른 양상에서, 입력 댐퍼는 외부 커버 내에 배치되는 복수의 댐퍼 스프링들을 포함한다. 또한, 외부 커버는 제1 쉘 및 제2 쉘을 포함하고, 제1 쉘 및 제2 쉘 중 적어도 하나는 각도 변위 메커니즘에 결합된다.
본 구현예의 일 형태에서, 각도 변위 메커니즘은 커버 상에 배치되는 제1 부분, 및 캐리어 어셈블리 상에 배치되는 제2 부분을 포함한다. 이와 관련하여, 제1 부분은 커버의 각진면(angled surface)이며, 제2 부분은 캐리어 어셈블리 내에 한정되는 경사면(ramp)이고, 각진면과 경사면 사이의 접촉은 접촉 위치로부터 해제 위치로의 클러치 어셈블리의 이동을 유도한다. 본 구현예의 다른 형태에서, 캐리어 어셈블리는 제1 두께, 및 제1 두께보다 작은 제2 두께를 포함하고, 경사면은 제1 두께와 제2 두께 사이에 한정된다. 본 구현예의 상이한 형태에서, 커버는 제1 폭, 및 제1 폭보다 작은 제2 폭을 포함하고, 각진면은 제1 폭과 제2 폭 사이에 한정된다.
또 다른 양상에서, 각도 변위 메커니즘은 외부 커버의 일 면을 따라 한정되는 경사면, 및 외부 커버와 캐리어 어셈블리 사이에 배치되며, 경사면에 대해 이동 가능한 웨지 메커니즘을 포함한다. 여기서, 클러치 어셈블리는 웨지 메커니즘이 경사면과 접촉하지 않을 때 접촉 위치에 있고, 웨지 메커니즘이 경사면과 접촉할 때 해제 위치에 있다. 또한, 웨지 메커니즘은 핀, 롤러, 볼, 또는 각진면을 포함할 수 있다.
상이한 구현예에서, 입력 댐퍼는 제1 쉘 및 제2 쉘을 구비한 외부 커버, 허브, 및 허브에 결합되며, 외부 커버 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 제1 쉘 및 제2 쉘 중 하나에 대해 이동하도록 구성되는 캐리어 어셈블리를 포함한다. 입력 댐퍼는, 접촉 위치 및 해제 위치를 가지며, 허브에 결합되는 백킹 플레이트를 구비한 클러치 어셈블리를 포함하고, 백킹 플레이트 상에 배치되는 마찰 재료가 접촉 위치에서 캐리어 어셈블리와 접촉한다. 또한, 입력 댐퍼는 클러치 어셈블리를 접촉 위치와 해제 위치 사이에서 이동시키기 위해 클러치 어셈블리에 작동 가능하게 결합되는 각도 변위 메커니즘을 포함하고, 외부 커버는 접촉 위치에서 캐리어 어셈블리에 결합된다.
본 구현예의 일 양상에서, 클러치 어셈블리는 백킹 플레이트에 대해 편향 가능하게 배치되는 스프링을 포함한다. 다른 양상에서, 각도 변위 메커니즘은 커버 상에 배치되는 제1 부분, 및 캐리어 어셈블리 상에 배치되는 제2 부분을 포함한다. 또한, 제1 부분은 커버의 각진면이며, 제2 부분은 캐리어 어셈블리 내에 한정되는 경사면이고, 각진면과 경사면 사이의 접촉은 접촉 위치로부터 해제 위치로의 클러치 어셈블리의 이동을 유도한다. 상이한 양상에서, 각도 변위 메커니즘은 외부 커버의 일 면을 따라 한정되는 경사면, 및 외부 커버와 캐리어 어셈블리 사이에 배치되며, 경사면에 대해 이동 가능한 웨지 메커니즘을 포함한다. 여기서, 클러치 어셈블리는 웨지 메커니즘이 경사면과 접촉하지 않을 때 접촉 위치에 있고, 웨지 메커니즘이 경사면과 접촉할 때 해제 위치에 있다. 이와 관련하여, 웨지 메커니즘은 핀, 롤러, 볼, 또는 각진면을 포함할 수 있다.
첨부 도면과 함께 본 발명의 구현예들의 후술하는 설명을 참조함으로써, 본 발명의 전술한 양상들 및 이들을 달성하는 방식이 보다 명확해질 것이며, 발명 자체가 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 입력 댐퍼를 포함하는 변속기 어셈블리의 부분 단면도이다.
도 2는 적용된 토크-제한 클러치를 구비한 입력 댐퍼의 제1 구현예의 부분 단면도이다.
도 3은 도 2의 입력 댐퍼의 다른 부분 단면도이다.
도 4는 도 3의 입력 댐퍼의 일부의 개략도이다.
도 5는 비적용된 토크-제한 클러치를 구비한 도 2의 입력 댐퍼의 부분 단면도이다.
도 6은 도 5의 입력 댐퍼의 부분 단면도이다.
도 7은 도 6의 입력 댐퍼의 일부의 개략도이다.
도 8은 입력 댐퍼의 다른 구현예의 부분 단면도이다.
도 9는 입력 댐퍼의 후방 커버 및 캐리어의 개략도이다.
도 10은 입력 댐퍼의 다른 후방 커버 및 캐리어의 개략도이다.
도 11은 입력 댐퍼의 또 다른 구현예의 부분 단면도이다.
도 12는 입력 댐퍼의 상이한 구현예의 부분 단면도이다.
몇몇 도면에 걸쳐, 대응하는 구성요소들을 나타내기 위해 대응하는 도면 부호들이 사용된다.
이하에 설명되는 본 발명의 구현예들은 철저히 하려는 의도이거나, 본 발명을 후술하는 상세한 설명에 개시된 정확한 형태들로 제한하려는 의도가 아니다. 오히려, 구현예들은 당업자들이 본 발명의 원리들 및 관행들을 인정하고 이해할 수 있도록 선정되고 설명된 것이다.
본 개시의 도 1을 참조하면, 변속기 시스템(100)이 도시되어 있다. 시스템(100)은 회전식 구동 어셈블리(102) 및 입력 샤프트(116)를 구비한 변속기(104)를 포함할 수 있다. 본 구현예에서, 회전식 구동 어셈블리는 입력 댐퍼(102)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 변속기(104)는 도시된 바와 같이 외부 하우징(118)을 포함한다. 도시되진 않았지만, 입력 댐퍼(102)는 엔진 또는 모터와 같은 토크-발생 메커니즘(미도시)에 직접 결합될 수 있다. 대안적으로, 입력 댐퍼(102)는 예컨대 토크 컨버터의 일부일 수 있다. 작동 중, 토크-발생 메커니즘은 입력 댐퍼(102)에 장착되며, 입력 댐퍼(102)는 입력 샤프트(116)에 스플라인된다. 이로써, 토크-발생 메커니즘이 입력 샤프트(116)를 구동시킴에 따라, 토크 스파이크가 입력 댐퍼(102)에 의해 효과적으로 감소되거나 완화될 수 있다.
입력 댐퍼(102)는 토크-발생 메커니즘에 결합되는 외부 커버(106)를 포함할 수 있다. 커버(106)는 입력 댐퍼(102)의 주위에서 방사상으로 배치되는 복수의 댐퍼 스프링들(108)을 둘러싼다. 각각의 스프링(108)은 정지부(미도시)와 캐리어(112) 사이에 배치될 수 있다. 토크 스파이크가 입력 댐퍼(102)를 통과함에 따라, 복수의 스프링들(108)은 압축되어 토크 하중을 완화한다.
입력 댐퍼(102)는 입력 샤프트(116)에 결합되는 스플라인들(114)을 구비한 허브(110)를 더 포함할 수 있다. 과도한 토크 스파이크가 입력 댐퍼(102)에 전달되는 경우, 복수의 스프링들(108)이 캐리어(112)와 각각의 정지부(미도시) 사이에서 압축된다. 토크 스파이크가 입력 댐퍼(102)의 토크 용량의 레벨 또는 그 이상의 레벨에 도달하는 경우, 입력 댐퍼(102)는 토크가 입력 샤프트(116) 및 변속기(104)에 전달되도록 토크-발생 메커니즘과 입력 샤프트(116) 사이에 견고한 연결을 형성할 수 있다. 본 개시의 다양한 구현예들은 도 1의 입력 댐퍼(102) 내에 통합되는 토크-제한 클러치를 제공할 수 있으며, 이러한 토크-제한 클러치는 각도 변위를 생성하는 입력 댐퍼에 전달된 토크량에 근거하여 적용되거나 비적용될 수 있다.
토크-제한 제어가 개선된 입력 댐퍼(200)의 예시적인 구현예가 도 2 및 도 5에 도시되어 있다. 입력 댐퍼(200)는 내부 하우징을 한정하는 커버(202)를 구비할 수 있다. 댐퍼(200)는 중심점(A)의 주위에서 방사상으로 배치되는 복수의 댐퍼 스프링들(206)을 더 포함한다. 입력 댐퍼는 중심점(A)에서 교차하는 수평축(212) 및 수직축(210)과 함께 추가로 도시되어 있다. 입력 댐퍼는 허브 및 백킹 플레이트 어셈블리(204)와 캐리어 어셈블리(208)를 더 포함할 수 있다. 캐리어 어셈블리(208)는 허브 및 백킹 플레이트 어셈블리(204)에 결합되거나 스플라인될 수 있다. 허브 및 백킹 플레이트 어셈블리(204)는 예컨대 변속기의 입력 샤프트에 결합되거나 스플라인될 수 있다.
도 2에서, 복수의 댐퍼 스프링들(206)은 비압축 상태로 도시되어 있다. 상이한 양상에서, 댐퍼 스프링들은 도 2에 도시된 위치로부터 제1 간격만큼 압축될 수 있다. 도 5를 참조하면, 복수의 댐퍼 스프링들(206)은 제1 간격보다 큰 제2 간격만큼 더 압축될 수 있다. 다시 말하면, 도 2의 구현예는 댐퍼 스프링들(206)이 거의 압축되지 않는 낮은 토크 또는 제로 토크 조건에서의 입력 댐퍼를 도시하는 반면, 도 5의 구현예는 댐퍼 스프링들(206)이 실질적으로 압축되는 더 높은 토크 조건에서의 입력 댐퍼를 도시한다.
다른 방식으로 설명하면, 작동 중에, 캐리어(208)는 복수의 댐퍼 스프링들(206)을 압축 및 비압축시키기 위해 시계방향 및 반시계방향으로 구동된다. 캐리어(208)의 회전 운동 및 그에 따른 복수의 댐퍼 스프링들(206)의 압축은 캐리어(208)의 각도 변위를 초래할 수 있다. 각도 변위는 도 2 및 도 5에서 댐퍼 스프링(206)과 캐리어(208)의 경계면 및 수직축(210) 사이에 한정된 각도(?)로 도시되어 있다. 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각도(?1; 도 2)는 각도(?2; 도 5)보다 작으며, 그로 인해 수직축(210)에 대한 캐리어(208)의 각도 위치의 변화를 나타낸다.
각도 변위의 변화는 입력 토크 스파이크의 관리에 중요할 수 있다. 각도 변위를 이용하는 이점을 제기하는 본 개시의 다양한 구현예들이 이하에 설명될 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 입력 댐퍼(200)가 도시되어 있다. 입력 댐퍼(200)는 서로 결합되는 제1 쉘(300) 및 제2 셀(302)에 의해 형성되는 외부 하우징을 포함한다. 입력 댐퍼(200)는 예컨대 변속기의 입력 샤프트(미도시)에 결합되는 스플라인들(318)을 구비한 허브(306)를 포함할 수 있다. 도 2 및 도 5의 구현예들과 유사하게, 입력 댐퍼(200)는 또한 허브(306)에 스플라인되는 캐리어(304)를 포함할 수 있다. 캐리어(304)는 복수의 댐퍼 스프링들(310)을 압축하여 입력 댐퍼(200)에 도입된 토크 스파이크를 흡수하거나 완화하도록 회전 구동될 수 있다.
입력 댐퍼(200)는 또한 도 3에 도시된 바와 같은 토크-제한 클러치를 형성한다. 클러치는 백킹 플레이트(308), 및 백킹 플레이트의 일 면과 허브(306)의 대향면 상에 배치되는 마찰 재료(312)에 의해 한정된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 마찰 재료(312)는 마찰 재료(312)를 캐리어(304)와 접촉시키기 위해 백킹 플레이트(308)가 캐리어(304)를 향하는 방향으로 가압될 수 있도록 배치된다. 접시 스프링(Belleville spring)과 같은 스프링(314)이 백킹 플레이트(308) 중 마찰 재료(312)에 대향하는 측면에 배치되며, 리테이닝 링(316)에 의해 제자리에 유지된다. 리테이닝 링(316)은 스프링(314)을 리테이닝 링(316)과 백킹 플레이트(308) 사이의 위치에 유지하기 위해 허브(306)의 홈 내에 배치된다. 스프링(314)은 마찰 재료(312)를 캐리어(304)와 접촉시키기 위해 백킹 플레이트(308)를 캐리어(304) 쪽으로 편향시키거나 가압하도록 배치될 수 있다. 클러치가 접촉될 때, 예컨대 마찰 재료(312)가 캐리어(304)와 접촉할 때, 입력 댐퍼(200)를 통해 전달된 토크는 변속기의 입력 샤프트에 전달된다.
도 4를 참조하면, 캐리어(304)의 각도 변위는 클러치를 해제하기 위해 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 캐리어(304)는 한 쌍의 각진 가장자리들(404)을 포함할 수 있다. 유사하게, 제1 쉘(300) 및 제2 쉘(302)은 각각 소정의 경사면들(400, 402)을 포함한다. 경사면들(400, 402)은 캐리어(304)의 방사상 이동 경로를 따라 배치되는 각진면들일 수 있다. 도 4에서, 입력 댐퍼(200)에 전달된 토크량은 복수의 댐퍼 스프링들(310)이 캐리어(304)에 의해 완전히 압축되지 않도록 소정의 용량 미만이거나, 또는 대안으로, 댐퍼 스프링들(310)은 캐리어의 각진 가장자리들(404)이 외부 쉘들의 경사면들(400, 402)과 접촉하지 않도록 소정의 간격으로 압축되지 않는다. 따라서, 도 2 및 도 5와 관련하여, 캐리어(304)의 각도 변위(?)는 각진 가장자리들(404)이 경사면들(400, 402)과 접촉할 정도로 멀리 이동하지 않았다.
그러나, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 구현예의 상이한 양상이 도시되어 있다. 여기서, 예컨대 상당한 토크 스파이크가 입력 댐퍼(200)에 전달되어, 캐리어(304)의 각진 가장자리들(404)이 외부 쉘들(300, 302)의 경사면들(400, 402)과 각각 접촉하도록 각도 간격(?)만큼 캐리어(304)를 회전 구동시킬 수 있다. 각진 가장자리들(404)이 경사면들(400, 402)과 접촉함에 따라, 외부 쉘들(300, 302)은 서로 떨어져서 가압된다. 이로써, 백킹 플레이트(308)는 스프링(314) 쪽으로 밀릴 수 있고, 마찰 재료(312)는 캐리어(304)로부터 해제된다. 이 경우, 캐리어(304), 백킹 플레이트(308), 및 허브(306) 사이에 기계적 접촉 또는 연결이 없기 때문에, 토크는 입력 샤프트 또는 변속기에 전달될 수 없다. 일단 비틀림 에너지가 분산되면, 즉 입력 토크가 입력 댐퍼(200)의 토크 용량 아래로 떨어지면, 스프링(314)은 클러치를 다시 접촉시키기 위해 백킹 플레이트(308)를 캐리어(304) 쪽으로 편향시킨다. 마찬가지로, 캐리어(304)의 각도 변위는 캐리어(304)의 각진 가장자리들(404)이 외부 쉘들(300, 302)의 경사면들(400, 402)과 각각 접촉하지 않도록 분리되는 도 4와 유사한 위치로 복귀한다.
본 개시의 상이한 양상에서, 변속기의 입력 샤프트에 결합되는 입력 댐퍼(800)가 도시되어 있다. 입력 댐퍼(800)는 외부 커버를 형성하기 위해 서로 결합될 수 있는 제1 쉘(802) 및 제2 쉘(804)을 포함할 수 있다. 입력 댐퍼(800)는 복수의 댐퍼 스프링들(808), 캐리어 어셈블리(806), 및 구동 허브(810)를 더 포함할 수 있다. 구동 허브(810)는 스플라인들을 통해 입력 샤프트(미도시)에 결합될 수 있다. 도 8의 구현예는 조립된 구성에서 구동 허브(810)에 스플라인될 수 있는 백킹 플레이트(812)를 더 포함한다. 백킹 플레이트(812)는 일 측의 마찰 재료(816)와 타 측의 베어링(814) 사이에 배치된다. 본 구현예에서는 마찰 재료(816)가 백킹 플레이트(812)에 결합될 수 있지만, 다른 구현예들에서는 마찰 재료(816)가 캐리어 어셈블리(806)에 결합될 수 있다. 구동 허브(810)는 일 측의 마찰 재료(816)와 타 측의 베어링(814) 사이에 유사하게 배치되는 플랜지부(818)를 포함할 수 있다.
본 구현예에서, 토크-제한 클러치는 백킹 플레이트(812), 마찰 재료(816), 플랜지부(818), 및 캐리어 어셈블리(806)에 의해 형성된다. 클러치는 제1 쉘(802) 및 제2 쉘(804)에 의해 적용될 수 있다. 다시 말하면, 제1 쉘(802) 및 제2 쉘(804)은, 백킹 플레이트(812), 마찰 재료(816), 및 캐리어 어셈블리(806)를 서로 접촉하도록 효과적으로 편향시키기 위해, 그 사이에 스프링력을 정의할 수 있다. 양 쉘들(802, 804)은 도 4 및 도 7의 예시적인 구현예들과 유사하게 경사면들을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 캐리어 어셈블리(806)는 도 4 및 도 7의 구현예들과 유사하게 경사면들(미도시)_ 또는 각진 가장자리들(미도시)을 포함할 수 있다. 토크가 입력 댐퍼(800)에 전달됨에 따라, 제1 및 제2 쉘은 토크-제한 클러치를 적용하고 그로 인해 입력 댐퍼(800)(및 엔진과 같은 토크-발생 메커니즘)를 입력 샤프트에 기계적으로 접촉시키기 위해 서로를 향해 편향된다. 다시 말하면, 캐리어 어셈블리(806)는 입력 댐퍼(800)를 입력 샤프트에 기계적으로 접촉시키기 위해 구동 허브(810)(즉, 플랜지부(818))와 접촉하도록 편향된다.
토크 레벨이 입력 댐퍼(800)의 임계값 또는 용량을 초과할 때, 캐리어 어셈블리(806) 및 외부 쉘들(802, 804)의 경사면들은 쉘들을 서로 떨어져서 가압하거나 편향시키기 위해 접촉한다. 제1 쉘(802) 및 제2 쉘(804)이 서로 떨어져서 기계적으로 가압됨에 따라, 백킹 플레이트(812) 또는 캐리어 어셈블리(806)는 비틀림 에너지를 분산시키기 위해 마찰 재료(816)로부터 해제된다. 일단 비틀림 에너지가 분산되고, 토크 레벨이 입력 댐퍼 용량 또는 임계값 아래로 떨어지면, 제1 쉘(802) 및 제2 쉘(804)은 토크-제한 클러치를 다시 접촉시키기 위해 서로를 향해 편향된다.
도 4, 도 7, 및 도 8에 도시된 구현예들에서, 캐리어 어셈블리 및 입력 댐퍼의 외부 쉘들은 캐리어 어셈블리의 각도 변위(?)에 근거하여 토크-제한 클러치를 접촉 및 해제하기 위한 경사진 가장자리들을 포함한다. 이러한 설계는 외부 커버가 제1 외부 쉘(900) 및 제2 외부 쉘(902)을 포함하는 도 9에 유사하게 도시되어 있다. 제1 및 제2 외부 쉘은 각각 소정의 경사면(906)을 포함한다. 유사하게, 외부 커버 및 특히 경사면들(906)에 대해 이동할 수 있는 캐리어 어셈블리(904)가 구비된다. 캐리어 어셈블리(904)는 소정의 두꺼운 부분(X1) 및 얇은 부분(X2)을 구비할 수 있고, X1 내지 X2의 두께의 변화가 각진 가장자리(908)를 한정한다.
도 10에는, 상이한 구현예가 도시되어 있다. 본 구현예에서, 캐리어 어셈블리(1004)는 뾰족한 단부(1012)를 구비한 소정의 두께를 가진다. 본체와 뾰족한 단부(1012) 사이의 교차는 각지거나 경사진 가장자리들(1010)을 한정한다. 제1 외부 쉘(1000) 및 제2 외부 쉘(1002)은 소정의 폭(Y1)을 가진 제1 부분, 및 폭(Y1)보다 작은 소정의 폭(Y2)을 가진 제2 부분을 포함한다. 폭(Y1)과 폭(Y2) 사이의 교차는 경사면들(1006, 1008)을 한정한다. 제1 외부 쉘(1000) 및 제2 외부 쉘(1002)은 서로를 향해 편향될 수 있고, 이후 각도 변위가 과도한 토크 스파이크로 인해 변화됨에 따라, 캐리어 어셈블리(1004)의 가장자리들(1010)이 외부 쉘들의 경사면들(1006, 1008)과 접촉할 때, 서로로부터 멀리 편향될 수 있다.
입력 댐퍼(1100)의 다른 예시적인 구현예가 도 11에 도시되어 있다. 입력 댐퍼(1100)는 제1 외부 쉘(1102) 및 제2 외부 쉘(1104)에 의해 형성되는 외부 커버를 포함할 수 있다. 입력 댐퍼(1100)는 또한 복수의 댐퍼 스프링들(1108) 및 캐리어 어셈블리(1106)를 포함할 수 있다. 캐리어 어셈블리(1106)는 토크-제한 클러치를 통해 구동 허브(1110)에 기계적으로 결합될 수 있다. 클러치는 제1 백킹 플레이트(1112) 및 제2 백킹 플레이트(1114) 상에 배치되는 마찰 재료(1120)에 의해 형성된다. 제1 백킹 플레이트(1112)는 제1 리테이닝 링(1116)에 의해 위치지정되고, 제2 백킹 플레이트(1114)는 제2 리테이닝 링(1118)에 의해 위치지정된다. 도 3 및 도 6의 구현예들과 유사하게, 스프링(1128)이 제1 리테이닝 링(1116)과 제1 백킹 플레이트(1112) 사이에 배치된다. 스프링(1128)은 캐리어 어셈블리(1106)를 구동 허브(1110)에 기계적으로 결합시키기 위해 제1 백킹 플레이트(1112) 및 마찰 재료(1120)를 캐리어 어셈블리(1106) 쪽으로 편향시킬 수 있다. 구동 허브(1110)는 스플라인들(1126)을 통해 변속기의 입력 샤프트에 결합될 수 있다.
본 구현예에서, 백킹 플레이트들은 캐리어 어셈블리(1106)와 접촉하기 위해 마찰 재료를 구비한 클러치 링들을 형성할 수 있다. 클러치 링들은 입력 댐퍼(1100)의 설계를 개선하기 위해, 예컨대 브레이크 패드와 유사하게 교체 가능할 수 있다. 이는 몇몇 전술한 구현예들에 비해 간소화된 설계이다.
클러치를 접촉 및 해제시키기 위해, 제1 외부 쉘(1102) 및 제2 외부 쉘(1104)은 도 9 및 도 10의 구현예들과 유사하게 경사면들을 포함할 수 있다. 캐리어 어셈블리(1106)는 또한 도 9의 구현예처럼 경사진 가장자리들을 포함할 수 있거나, 또는 캐리어 어셈블리(1106)는 도 10의 설계와 유사한 설계를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 입력 댐퍼(1200)의 상이한 구현예가 도시되어 있다. 본 구현예에서, 입력 댐퍼(1200)는 서로 결합되는 제1 외부 쉘(1202) 및 제2 외부 쉘(1204)에 의해 형성되는 외부 커버를 포함한다. 입력 댐퍼(1200)는 캐리어 어셈블리(1206), 및 복수의 댐퍼 스프링들(미도시)의 스프링 이동의 끝을 한정하는 복수의 정지부들(1208)을 더 포함한다. 도 3 및 도 6의 구현예들과 유사하게, 입력 댐퍼(1200)는 변속기의 입력 샤프트(미도시)에 결합되는 스플라인들(1222)을 구비한 구동 허브(1210)를 포함할 수 있다. 구동 허브(1210)는 마찰 재료(1220)가 내면에 배치되는 플랜지(1212)를 포함할 수 있다. 또한, 마찰 재료(1220)가 배치된 내면이 캐리어 어셈블리(1206) 쪽으로 배향되는 백킹 플레이트(1214)가 구비된다. 백킹 플레이트(1214), 플랜지(1212), 및 마찰 재료(1220)는 구동 허브(1210)에 토크를 전달하기 위해 캐리어 어셈블리(1206)와 접촉하기 위한 토크-제한 클러치를 형성한다.
스프링-하중 클러치를 달성하기 위해, 접시 스프링과 같은 스프링(1216)이 또한 백킹 플레이트(1214)와 리테이닝 링(1218) 사이에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 스프링(1216)은 클러치를 접촉시키고 구동 허브(1210)에 캐리어 어셈블리(1206)를 기계적으로 결합시키기 위해 백킹 플레이트(1214)를 편향시킨다.
입력 댐퍼(1200)는 외부 쉘들 및 캐리어 어셈블리(1206) 내에 형성되는 핀, 롤러, 볼, 또는 경사면 형태의 웨지 메커니즘(1224)을 더 포함할 수 있다. 도 12에서, 제2 외부 쉘(1204)은 그 내면을 따라 한정되는 경사면(1226)을 포함할 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 경사면(1226)은 또한 제1 외부 쉘(1202) 내에 한정될 수 있다. 작동 중에, 상당한 토크 스파이크가 복수의 댐퍼 스프링들(미도시)을 압축시키도록 캐리어 어셈블리(1206)를 회전 구동시킬 수 있다. 댐퍼 스프링들은 소정의 스프링 이동을 가질 수 있으며, 이러한 이동을 따른 소정의 위치에서, 웨지 메커니즘(1224)은 경사면(1226)과 접촉할 수 있다. 웨지 메커니즘(1224)이 경사면(1226)과 접촉함에 따라, 각도 변위는 웨지 메커니즘(1224)이 백킹 플레이트(1214)를 캐리어 어셈블리(1206)로부터 떨어져서 가압하는 지점에 도달하였다. 이런 일이 일어남에 따라, 클러치는 미끄러지기 시작하고, 비틀림 에너지는 구동 허브(1210) 및 그에 따른 입력 샤프트(미도시)에 전달됨 없이 분산된다.
웨지 메커니즘(1224)은 토크-제한 클러치가 미끄러지고 재적용된 후에 적절한 배향을 유지하기 위해 외부 커버 및 캐리어 어셈블리(1206) 내에 한정될 수 있다. 메커니즘(1224)은 임의의 바람직한 토크 용량에서 클러치를 해제하기 위해 수정되거나 한정될 수 있다. 예컨대, 메커니즘(1224)은 역 토크 입력을 가질 수 없는 메커니즘들에 대해 역 방향으로 클러치를 해제하도록 수정될 수 있다. 이는 웨지 메커니즘(1224)의 상이한 배향을 메커니즘의 역 토크측에서 요구할 것이다. 게다가, 일단 입력 댐퍼(1200)로의 비틀림 에너지가 감소하면, 복수의 댐퍼 스프링들은 클러치가 재적용되도록 캐리어 어셈블리(1206)를 더 낮은 각도 변위로 복귀시키기 위한 힘을 공급할 수 있다.
본 개시의 각각의 구현예와 관련하여, 과도한 토크가 경우에 따라 입력 샤프트 및 변속기를 손상시키는 것을 방지하기 위해 각도 변위를 사용하는 것의 이점은 토크-제한 클러치를 효과적으로 적용 및 비적용하는 능력이다. 엔진 고장의 경우, 예컨대, 과도한 토크 스파이크가 입력 댐퍼에 전달되어, 캐리어 어셈블리가 댐퍼 스프링들을 실질적으로 압축시키게 할 수 있다. 종래의 입력 댐퍼들에서, 댐퍼 스프링들은 일단 댐퍼의 전용량에 도달하면 견고한 연결을 형성하도록 압축되어, 입력 샤프트 및 변속기에 토크 스파이크를 전달할 수 있다. 외부 커버 및/또는 캐리어 어셈블리 내에 웨지 메커니즘, 즉 경사면, 핀, 볼, 롤러 등을 설계함으로써, 토크-제한 클러치는 비틀림 에너지가 샤프트 및 변속기를 손상시키는 것을 방지하기 위해 기계적으로 미끄러질 수 있다.
또한, 몇몇 종래의 입력 댐퍼들은 댐퍼가 전용량에 도달하여도 내장형 클러치가 적용 상태로 남아있도록 설계될 수 있다. 그러나, 본 개시, 각도 변위의 사용, 및 특히 웨지 메커니즘들에 있어서, 토크-제한 클러치는 입력 샤프트 및 변속기의 손상을 방지하기 위해 기계적으로 분리된다. 따라서, 높은 클러치 용량이 댐퍼 행정의 끝에서 해제되도록 설계될 수 있다.
본 개시는 임의의 회전식 구동 시스템에 적용 가능할 수 있다. 이는 자동차 응용에서 엔진 또는 다른 회전식 동력원에 직접 연결되는 구동 시스템들과 통합될 수 있다. 토크 컨버터 또는 다른 엔진 분리 메커니즘을 구비하지 않는 하이브리드 구동 시스템들 역시 본 개시의 구현예들에 의해 유리한 이점을 취할 수 있다.
본 발명의 원리들을 포함하는 예시적인 구현예들이 상기에 설명되었지만, 본 발명은 개시된 구현예들에 제한되지 않는다. 대신, 본 출원은 본 발명의 일반적인 원리들을 이용한 본 발명의 모든 변경들, 용도들, 또는 개작들을 포괄하도록 의도된다. 게다가, 본 출원은 본 발명이 속하며 첨부된 청구범위의 제한 내에 속하는 기술분야의 주지의 또는 관습적인 관행 내에 있는, 본 개시로부터의 변경들을 포괄하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 토크-발생 메커니즘에 결합되는 입력 댐퍼에 있어서,
    외부 커버;
    입력 샤프트에 결합되도록 구성된 복수의 스플라인들을 구비한 허브;
    상기 허브에 결합되며, 상기 외부 커버 내에 이동 가능하게 배치되는 캐리어 어셈블리;
    접촉 위치와 해제 위치를 가지며, 상기 접촉 위치 쪽으로 편향되는 클러치 어셈블리; 및
    상기 외부 커버 상에 배치되는 제1 부분, 및 상기 캐리어 어셈블리 상에 배치되는 제2 부분을 포함하며, 상기 클러치 어셈블리를 상기 접촉 위치와 상기 해제 위치 사이에서 이동시키기 위해 상기 클러치 어셈블리에 작동 가능하게 결합되는 각도 변위 메커니즘을 포함하고;
    상기 제1 부분은 상기 외부 커버의 각진면(angled surface)이며, 상기 제2 부분은 상기 캐리어 어셈블리 내에 한정되는 경사면(ramp)이고, 상기 각진면과 상기 경사면 사이의 접촉은 상기 접촉 위치로부터 상기 해제 위치로의 상기 클러치 어셈블리의 이동을 유도하고,
    상기 외부 커버는 상기 접촉 위치에서 상기 캐리어 어셈블리에 결합되는, 입력 댐퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 어셈블리는 백킹 플레이트, 마찰 재료, 및 상기 백킹 플레이트에 대해 편향 가능하게 배치되는 스프링을 포함하는, 입력 댐퍼.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 백킹 플레이트는 상기 허브에 결합되는, 입력 댐퍼.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 마찰 재료는 상기 백킹 플레이트, 상기 허브, 또는 상기 캐리어 어셈블리에 결합되는, 입력 댐퍼.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 어셈블리에 대향하는 측면에 마찰 재료가 배치되는 제1 백킹 플레이트; 및
    상기 캐리어 어셈블리에 대향하는 측면에 마찰 재료가 배치되는 제2 백킹 플레이트를 더 포함하고;
    상기 접촉 위치에서는, 상기 제1 및 제2 백킹 플레이트 상의 상기 마찰 재료가 상기 캐리어 어셈블리와 접촉하며, 상기 해제 위치에서는, 상기 제1 및 제2 백킹 플레이트 상의 상기 마찰 재료가 상기 캐리어 어셈블리와 접촉하지 않는, 입력 댐퍼.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 어셈블리는 백킹 플레이트, 상기 허브의 플랜지부, 상기 백킹 플레이트 및 상기 플랜지부 중 적어도 하나에 배치되는 마찰 재료, 및 상기 백킹 플레이트에 대해 편향 가능하게 배치되는 스프링을 포함하는, 입력 댐퍼.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외부 커버 내에 배치되는 복수의 댐퍼 스프링들을 더 포함하는 입력 댐퍼.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외부 커버는 제1 쉘 및 제2 쉘을 포함하며, 상기 제1 쉘 및 상기 제2 쉘 중 적어도 하나는 상기 각도 변위 메커니즘에 결합되는, 입력 댐퍼.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 어셈블리는 제1 두께, 및 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 포함하고;
    상기 경사면은 상기 제1 두께와 상기 제2 두께 사이에 한정되는, 입력 댐퍼.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 외부 커버는 제1 폭, 및 상기 제1 폭보다 작은 제2 폭을 포함하고;
    상기 각진면은 상기 제1 폭과 상기 제2 폭 사이에 한정되는, 입력 댐퍼.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 각도 변위 메커니즘은:
    상기 외부 커버와 상기 캐리어 어셈블리 사이에 배치되며, 상기 경사면에 대해 이동 가능한 웨지 메커니즘을 포함하고;
    상기 클러치 어셈블리는 상기 웨지 메커니즘이 상기 경사면과 접촉하지 않을 때 상기 접촉 위치에 있으며, 상기 웨지 메커니즘이 상기 경사면과 접촉할 때 상기 해제 위치에 있는, 입력 댐퍼.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 웨지 메커니즘은 핀, 롤러, 볼, 또는 각진면을 포함하는, 입력 댐퍼.
  15. 입력 댐퍼 어셈블리에 있어서,
    제1 쉘 및 제2 쉘을 구비한 외부 커버;
    허브;
    상기 허브에 결합되며, 상기 외부 커버 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 제1 쉘 및 상기 제2 쉘 중 하나에 대해 이동하도록 구성되는 캐리어 어셈블리;
    접촉 위치 및 해제 위치를 가지며, 상기 허브에 결합되는 백킹 플레이트를 구비한 클러치 어셈블리로, 상기 백킹 플레이트 상에 배치되는 마찰 재료가 상기 접촉 위치에서 상기 캐리어 어셈블리와 접촉하는 클러치 어셈블리; 및
    상기 클러치 어셈블리를 상기 접촉 위치와 상기 해제 위치 사이에서 이동시키기 위해 상기 클러치 어셈블리에 작동 가능하게 결합되는 각도 변위 메커니즘을 포함하고;
    상기 각도 변위 메커니즘은,
    상기 외부 커버의 일 면을 따라 한정되는 경사면, 및 외부 커버와 캐리어 어셈블리 사이에 배치되어 상기 경사면에 대해 이동 가능한 웨지 메커니즘을 포함하고,
    상기 외부 커버는 상기 접촉 위치에서 상기 캐리어 어셈블리에 결합되며,
    상기 클러치 어셈블리는
    상기 웨지 메커니즘이 상기 경사면과 접촉하지 않을 때 상기 접촉 위치에 있으며, 상기 웨지 메커니즘이 상기 경사면과 접촉할 때 상기 해제 위치에 있는, 입력 댐퍼 어셈블리.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 클러치 어셈블리는 상기 백킹 플레이트에 대해 편향 가능하게 배치되는 스프링을 포함하는, 입력 댐퍼 어셈블리.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 각도 변위 메커니즘은 상기 외부 커버 상에 배치되는 제1 부분, 및 상기 캐리어 어셈블리 상에 배치되는 제2 부분을 포함하는, 입력 댐퍼 어셈블리.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제15항에 있어서,
    상기 웨지 메커니즘은 핀, 롤러, 볼, 또는 각진면을 포함하는, 입력 댐퍼 어셈블리.
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