KR102412197B1 - 듀얼 피스톤 어셈블리가 구비된 록업 클러치를 갖는 유체 동역학적 토크 커플링 장치 - Google Patents

듀얼 피스톤 어셈블리가 구비된 록업 클러치를 갖는 유체 동역학적 토크 커플링 장치 Download PDF

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Abstract

회전축을 중심으로 회전 가능한 케이싱, 임펠러 휠과 터빈 휠을 포함하는 토크 컨버터, 듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하는 록업 클러치, 및 케이싱 외부에 배치되는 선택적 클러치를 포함하는 하이브리드 전기 차량용 유체 동역학적 토크 커플링 장치가 제공된다. 상기 선택적 클러치는 입력 멤버와 상기 케이싱에 회전 불가능하게 장착된 출력멤버를 포함한다. 상기 듀얼 피스톤 어셈블리는 메인 피스톤, 및 상기 메인 피스톤에 장착되고, 이에 대해 축 방향으로 이동할 수 있는 적어도 하나의 보조 피스톤을 포함한다. 상기 메인 피스톤은 록업 위치와 록업 해제 위치 사이에서 상기 케이싱, 및 적어도 하나의 보조 피스톤에 대해 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하다. 상기 출력 부재는 맞물림 위치와 맞물림 해제 위치 사이에서 상기 입력 부재에 대해 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하다. 상기 출력 부재는 적어도 하나의 보조 피스톤의 작용에 의해 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하다.

Description

듀얼 피스톤 어셈블리가 구비된 록업 클러치를 갖는 유체 동역학적 토크 커플링 장치
본 발명은 일반적으로 유체 커플링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 듀얼 피스톤 구조가 구비된 록업 클러치를 갖는 차량 하이브리드 파워 트레인 시스템용 유체 동역학적 토크 커플링 장치, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 하이브리드 파워 트레인 시스템은 견인력을 발휘할 수 있는 동력전달장치로 토크를 전달하도록 차량 변속기에 연결된 내연 기관과 전기 모터/발전기를 포함한다.
알려진 전기 모터/제너레이터는 전기 배터리와 같은 에너지 저장 시스템에서 전력을 공급받는다.
하이브리드 파워 트레인 시스템은 추진력을 생성하고, 차량의 휠에 전달하기 위해 다양한 모드로 작동할 수 있다.
위에서 논의한 것을 포함하되 이에 국한되지 않는 하이브리드 파워 트레인 시스템은 차량 구동 라인 애플리케이션 및 조건에 적합한 것으로 입증되었지만 성능과 비용을 향상시킬 수 있는 개선이 가능하다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 일반적으로 유체 커플링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 듀얼 피스톤 구조가 구비된 록업 클러치를 갖는 차량 하이브리드 파워 트레인 시스템용 유체 동역학적 토크 커플링 장치, 및 그 작동 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 회전축을 중심으로 회전 가능한 케이싱, 임펠러 휠 및 임펠러 휠과 동축으로 케이싱에 배치된 터빈 휠을 포함하는 토크 컨버터, 듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하고 터빈 휠이 케이싱에 대해 회전 가능한 유체 역학 변속기 모드와 터빈 휠이 케이싱에 회전 불가능하게 결합되는 록업 모드 사이에서 전환 가능한 록업 클러치, 및 케이싱 외부에 배치되는 선택적 클러치를 포함하는 하이브리드 전기 차량용 유체 동역학적 토크 커플링 장치가 제공된다.
상기 선택적 클러치는 입력 멤버와 상기 케이싱에 회전 불가능하게 장착된 출력멤버를 포함한다.
상기 듀얼 피스톤 어셈블리는 메인 피스톤, 및 상기 메인 피스톤에 장착되고, 상기 메인 피스톤과 상기 케이싱에 대해 축 방향으로 이동 가능한 적어도 하나의 보조(secondary) 피스톤을 포함한다.
상기 듀얼 피스톤 어셈블리의 메인 피스톤은 상기 메인 피스톤이 상기 케이싱에 회전 불가능하게 결합되는 록업 위치와 상기 메인 피스톤이 상기 케이싱에 대해 회전 가능한 록업 해제 위치 사이에서 상기 케이싱과 상기 적어도 하나의 보조(secondary) 피스톤에 대해 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하다.
상기 출력 멤버는 상기 출력 멤버가 상기 선택적 클러치의 입력 멤버에 회전 불가능하게 결합되는 맞물림 위치와 상기 출력 멤버가 상기 선택적 클러치의 입력 멤버에 대해 회전 가능한 맞물림 해제 위치 사이에서 상기 입력 멤버에 대해 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하다.
상기 출력 멤버는 상기 적어도 하나의 보조(secondary) 피스톤의 동작에 의해 상기 선택적 클러치의 맞물림 위치로부터 맞물림 해제 위치에 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하다.
본 발명의 일부를 구성하는 장치, 장치, 시스템, 변환기, 프로세스 등을 포함하는 본 발명의 다른 측면은 예시적인 실시 예의 다음의 상세한 설명을 읽을 때 더 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 파워 트레인 시스템의 계략도이다.
도 2a는 제1 작동모드에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 단면도이다.
도 2b는 록업 클러치와 선택적 클러치를 부분적으로 도시하는 도 2a의 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 부분 확대도이다.
도 2c는 도 2a에서 직사각형 “2c”로 도시된 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리, 및 커버 쉘을 갖는 록업 클러치를 후방에서 본 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리, 및 커버 쉘을 갖는 록업 클러치를 전면에서 본 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리에서 메인 피스톤의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 동역학적 토크 커플링 장치에서 커버 쉘의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 클러치에서 출력 부재의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 클러치에서 스프링 멤버의 사시도이다.
도 9는 제2 작동모드에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 단면도이다.
도 10은 도 9에서 직사각형 “10”으로 도시된 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 부분 확대도이다.
도 11은 제3 작동모드에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 단면도이다.
도 12는 도 11에서 직사각형 “12”로 도시된 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 부분 확대도이다.
도 13은 제4 작동모드에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 단면도이다.
도 14는 도 13에서 직사각형 “13”으로 도시된 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 부분 확대도이다.
도 15는 제1 작동모드에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 단면도이다.
도 16은 도 15에서 직사각형 “16”으로 도시된 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 부분 확대도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리, 및 커버 쉘을 갖는 록업 클러치를 후방에서 본 분해 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리, 및 커버 쉘을 갖는 록업 클러치를 전면에서 본 분해 사시도이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리에서 메인 피스톤의 사시도이다.
도 20은 제1 작동모드에서 본 발명의 제3 실시예에 따른 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 단면도이다.
도 21은 록업 클러치와 선택적 클러치를 부분적으로 도시하는 도 20의 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 부분 확대도이다.
도 22는 본 발명의 제3 실시예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리에서 메인 피스톤의 사시도이다.
도 23은 본 발명의 제3 실시예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리에서 보조(secondary) 피스톤의 사시도이다.
도 24는 본 발명의 제3 실시예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리에서 보조(secondary) 피스톤의 원통형 중공 바디의 사시도이다.
도 25는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유체 동역학적 토크 커플링 장치에서 케이싱의 커버 쉘을 내부에서 본 사시도이다.
도 26은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유체 동역학적 토크 커플링 장치에서 케이싱의 커버 쉘을 외부에서 본 사시도이다.
도 27은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 클러치에서 출력 부재의 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
첨부된 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들 및 방법들을 상세하게 참조할 것이며, 도면 전반에 걸쳐 유사한 참조 문자들은 동일하거나 상응하는 부분들을 나타낸다.
그러나, 보다 넓은 관점에서의 본 발명은 특정 세부 사항, 전형적인 장치 및 방법들과 관련하고 도시되고 설명된 예시적인 예에 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다.
예시적인 실시 예에 대한이 설명은 전체 서면 설명의 일부로 간주되는 첨부 도면과 관련하여 읽히도록 의도된다.
상세한 설명에 있어서, “수평(horizontal)”, “수직(vertical)”, “위(up)”, “아래(down)”, “상측(upper)”, “하측(lower)”, “우측(right)”, “좌측(left)”, “상부(top)” 및 “하부(bottom)”와 같은 상대어(relative terms) 뿐만 아니라 그 파생어(예컨대, “수평하게(horizontally)”, “하향으로(downwardly)”, “상향으로(upwardly)” 등)는 이후에 기재되는 바와 같이, 또는 논의되고 있는 도면에 도시된 바와 같이 방위를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
이들 상대어는 설명의 편의를 위한 것이며, 보통은 특정한 방향을 필요로 하는 것으로 의도되지 않는다.
“연결된(connected)” 및 “상호 연결된(interconnected)”과 같은 부착, 결합 등에 관련되는 용어는, 구조체들이 직접적으로 또는 개재 구조체를 통해 간접적으로 서로에 대하여 고정 또는 부착되는 관계 만 아니라, 달리 명시적으로 기재되지 않는 한, 양자가 가동식이거나 또는 고정식인 부착 또는 관계를 나타낸다.
“작동 가능하게 연결된(operatively connected)”이라는 용어는 관련 구조체들이 상기 관계에 의해 의도된 대로 작동할 수 있게 하는 부착, 결합 또는 연결과 같은 의미이다..
용어 “통합”(또는 “단일”)은 단일 부품으로 만들어진 부품 또는 함께 고정적으로 (즉, 이동 불가능하게) 연결된 별도의 구성 요소로 만들어진 부품을 의미한다.
부가적으로, 청구 범위에서 사용 된 단어 “하나” (“a”및 “an”)는 “적어도 하나”를 의미하고, 청구 범위에서 사용 된 단어 “2”(“two”)는 “적어도 두 개”를 의미한다.
명확성을 위해, 관련 기술에 공지 된 일부 기술 자료는 본 개시 내용을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 설명하지 않았다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 모터 차량에서 하이브리드 파워 트레인 시스템(2)의 개략도를 도시한다.
상기 하이브리드 파워 트레인 시스템(2)은 내연기관(4), 및 적어도 하나의 회전 전기 기계(모터, 발전기, 또는 모터/발전기)(6)를 포함하는 다중 토크 발생 장치를 포함한다.
상기 내연기관(4)과 전기 기계(6)는 추진력을 차량 휠(1)로 전달하기 위해 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10)와 변속기(3)를 통해 기계적으로 결합된다.
본 발명의 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10)는 상기 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10) 및 상기 변속기(3)를 통해 결합된 상기 내연기관(4)과 전기 기계(6)를 포함하는 임의의 적절한 파워 트레인 구성에 사용될 수 있다.
상기 하이브리드 파워 트레인 시스템(2)은 승용차, 경량 또는 대형 트럭, 유틸리티 차량, 농업용 차량, 산업/창고 차량, 레저용 오프로드 차량 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 차량에도 사용될 수 있다.
상기 하이브리드 파워 트레인 시스템(2)은 상기 내연기관(4), 및 전기 기계(6)가 상기 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10)를 사용하여 상기 변속기(3)에 기계적으로 결합하도록 구성된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 동역학적 토크 커플링 장치는 일반적으로 도 2a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 첨부 도면에서 참조 번호 10으로 표시된다.
상기 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10)는 예를 들어 하이브리드 자동차의 하이브리드 파워 트레인 시스템(2)에서 제1, 및/또는 제2 드라이빙 샤프트를 드리븐 샤프트에 결합하기 위한 것이다.
이 경우, 도 2a에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제1 드라이빙 샤프트는 상기 하이브리드 모터 차량에서 상기 내연 기관(4)의 출력축(예를 들어 크랭크샤프트 : 5)이고, 상기 제2 드라이빙 샤프트는 상기 회전 전기 기계(6)의 출력축(7)이다.
상기 드리븐 샤프트는, 도 2a에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 상기 하이브리드 모터 차량에서 변속기(또는 기어박스 : 3)의 입력 샤프트(8)이다.
따라서, 상기 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10)는 상기 하이브리드 모터 차량에서 상기 내연기관(4), 또는 상기 회전 전기 기계(6)를 상기 드리븐 샤프트인 상기 입력 샤프트(8)에 결합하기 위한 것이다.
상기 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10)는 오일 또는 변속기 유체와 같은 유체로 충진되고, 회전축(X)을 중심으로 회전할 수 있는 밀폐된 케이싱(12), 유체 동역학적 토크 컨버터(14), 록업 클러치(16), 및 선택적 클러치(18)를 포함한다.
이하에서는 상기 토크 커플링 장치(10)의 회전축(X)에 대해 축 방향 및 반경 방향이 고려된다.
도 2a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 록업 클러치(16)는 상기 케이싱(12)의 내부에 배치되고, 상기 선택적 클러치(18)는 상기 케이싱(12)의 외부에 배치된다.
상기 밀폐된 케이싱(12), 상기 토크 컨버터(14), 상기 록업 클러치(16), 및 상기 선택적 클러치(18)는 모두 회전축(X)을 중심으로 회전 가능하다.
당 업계에 공지된 바와 같이, 상기 토크 커플링 장치(10)는 일반적으로 회전축(X)에 대해 대칭이다. 이하에서는 상기 토크 커플링 장치(10)의 회전축(X)에 대해 축 방향 및 반경 방향이 고려된다.”
“축 방향으로(axially)”, “반경 방향으로(radially)” 및 “원주 방향으로(circumferentially)”와 같은 상대적인 용어는 각각 회전축(X)을 중심으로 평행하게, 수직으로, 그리고 원형으로 배향된다.
상기 밀폐된 케이싱(12)은, 도 2a에 도시된 제1 실시예에 따라 제1 쉘(또는 커버 쉘 : 20), 및 상기 제1 쉘(20)과 동축으로 배치되어 축 방향으로 대향하는 제2 쉘(또는 임펠러 쉘 : 22)을 포함한다.
상기 제1, 및 제2 쉘(20, 22)은 용접부(13)에 의해 외부 주변부 주위에서 이동 불가능하게(즉, 고정적으로) 상호 연결되고, 밀폐된다. 제1, 및 제2 쉘(20, 22) 각각은 일체형 또는 하나의 조각으로 만들어 질 수 있으며, 예를 들어 일체형 금속 시트를 프레스 성형함으로써, 제조될 수 있다.
상기 제1 쉘(20)은 일반적으로 상기 선택적 클러치(18)를 통해 상기 내연기관(4)의 출력축(5)인 상기 드라이빙 샤프트에 선택적으로 구동 가능하게 연결될 수 있다.
구체적으로, 도 2a에 예시된 실시예에서, 상기 케이싱(12)은 상기 내연기관(4)에 의해 선택적으로 회전 가능하게 구동되고, 상기 선택적 클러치(18)를 통해 상기 출력축(5)에 선택적으로 구동 결합된다.
또한, 상기 커버 쉘(20)은 상기 회전 전기 기계(6)가 토크를 전달하기 위해 작동하는 것과 동일한 속도로 상기 케이싱(12)이 회전하도록 상기 커버 쉘(20)에 (예를 들어, 용접 또는 다른 적절한 수단에 의해) 이동 불가능하게(즉, 고정적으로) 연결된 스프로켓(또는 링 기어: 11) 및 연속 벨트(또는 피니언 기어: 9)를 통해 상기 회전 전기 기계(6)의 출력축(7)에 구동식(회전 불가능하게) 연결된다.
상기 토크 컨버터(14)는 임펠러 휠(때로는 펌프, 임펠러 어셈블리, 또는 임펠러로 언급됨: 24), 터빈 휠(때로는 터빈 어셈블리 또는 터빈으로 언급됨 : 26), 및 상기 임펠러 휠(24)과 상기 터빈 휠(26) 사이에 축 방향으로 개재된 스테이터(때로는 리엑터로 언급됨: 28)를 포함한다.
상기 임펠러 휠(24), 상기 터빈 휠(26), 및 상기 스테이터(28)는 회전축(X) 상에서 서로 동축으로 정렬된다. 상기 임펠러 휠(24), 상기 터빈 휠(26), 및 상기 스테이터(28)는 집합적으로 토러스(torus)를 형성한다.
임펠러 휠(24) 및 터빈 휠(26)은 당 업계에 공지된 바와 같이 서로 유체적으로 (또는 유체 동역학적으로) 결합될 수 있다. 달리 말하면, 상기 터빈 휠(26)은 상기 임펠러 휠(24)에 의해 유체 역학적으로 구동될 수 있다.
상기 임펠러 휠(24)은 임펠러 쉘(22), 환형 임펠러 코어 링(31), 및 임펠러 쉘(22) 및 임펠러 코어 링(31)에 브레이징 등을 통해 고정적으로(즉, 이동 불가능하게) 부착되는 복수의 임펠러 블레이드(32)들을 포함한다.
상기 임펠러 쉘(22)은 함께 고정적으로 연결된 단일 부품 또는 분리 된 구성 요소로 이루어진 일체형(또는 단일) 구성 요소이다.
상기 터빈 휠(26)은, 도 2a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 회전축(X)을 중심으로 회전 가능한 환형, 반-토로이드(또는 오목형) 터빈 쉘(34), 환형 터빈 코어 링(35), 및 상기 터빈 쉘(34) 및 터빈 코어 링(35)에 브레이징 등을 통해 고정적으로(즉, 이동 불가능하게) 부착되는 복수의 터빈 블레이드(36)들을 포함한다.
상기 터빈 쉘(34), 상기 터빈 코어 링(35), 및 상기 터빈 블레이드(36)들은 통상적으로 스틸 블랭크들로부터 스탬핑에 의해 형성된다.
상기 임펠러 쉘(22)과 상기 터빈 쉘(34)은 그 사이에 환형 인너 챔버(또는 토러스 챔버: CT)를 집합적으로 정의한다.
상기 스테이터(28)는 상기 임펠러 휠(24)과 상기 터빈 휠(26) 사이에 배치되어 상기 터빈 휠(26)로부터의 유체를 효율적으로 상기 임펠러 휠(24)로 방향 전환(redirect)시킨다.
상기 스테이터(28)는 통상적으로 상기 스테이터(28)가 역회전하지 못하도록 원 웨이(또는 오버러닝(overrunning)) 클러치(30) 상에 장착된다.
상기 터빈 휠(26)은 리벳, 나사형 패스너, 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 터빈(또는 출력) 허브(40)에 회전 불가능하게 고정된다.
상기 터빈 허브(40)는 상기 드리븐 샤프트(8)에 회전 불가능하게 스플라인 결합된다. 상기 터빈 허브(40)는 상기 회전축(X)을 중심으로 회전 가능하고, 상기 터빈 휠(26)이 상기 드리븐 샤프트(8)의 중심에 위치되도록 상기 드리븐 샤프트(8)와 동축이다.
상기 출력 허브(40)의 반경 방향 내주면에 장착된 환형 실링 부재(43)는 변속기 입력 샤프트(8)와 상기 출력 허브(40)의 계면에서 실링을 생성한다.
통상적으로, 상기 터빈 휠(26)의 터빈 블레이드(36)들은 공지된 방식으로 상기 임펠러 휠(24)의 임펠러 블레이드(32)들과 상호 작용한다.
상기 스테이터(28)는 상기 원웨이(또는 오버러닝(overrunning)) 클러치(30)를 통해 고정된 스테이터 샤프트(29)에 회전 결합된다.
낮은 터빈 샤프트 속도에서, 상기 임펠러 휠(24)은 유압 유체가 상기 임펠러 휠(24)로부터 상기 터빈 휠(26)로 유동시키고, 상기 스테이터(28)를 통해 상기 임펠러 휠(24)로 다시 유동시켜 제1 동력 유동 경로를 제공한다.
상기 스테이터(28)는 상기 원웨이 클러치(30)에 의한 회전에 대해 유지되어 유체 흐름을 방향 전환하고, 토크 증가를 위한 반응 토크를 제공할 수 있다.
상기 원웨이 클러치(30)는 한 방향으로만 상기 스테이터(28)의 회전을 허용한다.
달리 말하면, 상기 스테이터(28)는 일반적으로 상기 스테이터(28)가 역회전하는 것을 방지하기 위해 상기 원웨이 클러치(30)에 장착된다.
상기 토크 커플링 장치(10)의 록업 클러치(16)는 마찰 링(42), 및 상기 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 이동 가능한 듀얼 피스톤 어셈블리(44)를 포함한다.
상기 마찰 링(42)은, 도 2b와 도 2c에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20) 상에 정의된 록킹(또는 내부 결합) 면(12e)으로부터 상기 회전축(X)을 따라 상기 케이싱(12)에 대해 축 방향으로 이동 가능하다.
상기 마찰 링(42)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)과 선택적으로 마찰 결합하도록 구성된다. 상기 마찰 링(42)은 상기 듀얼 피스톤 어셈블리(44)와 상기 커버 쉘(20)의 사이에 축 방향으로 배치된다.
상기 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는 그에 대해 회전 가능하도록 상기 커버 허브(46)에 장착된다. 더욱이, 상기 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는 상기 커버 허브(46)를 따라 축 방향으로 이동 가능하다.
상기 커버 허브(46)는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 상기 커버 쉘(20)에 이동 불가능하게 부착된다. 차례로, 상기 커버 허브(46)는 상기 터빈 허브(40)에 대해 축 방향 및 회전 방향으로 이동 가능하도록 상기 터빈 허브(40)에 슬라이딩 가능하게 장착된다.
상기 마찰 링(42)은, 도 2b에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 일반적으로 방사방향으로 배향된 환형 마찰부(48), 상기 마찰 링(42)의 마찰부(48)로부터 축 방향 외측으로 연장되는 하나 이상의 구동 탭(또는 접합 요소: 50)을 포함한다. 또한, 상기 구동 탭(50)들은 서로 등각, 및 등 거리로 이격된다.
상기 마찰부(48), 및 상기 구동 탭(50)을 갖는 상기 마찰 링(42)은 예를 들어 단일 또는 단일 구성 요소로 이루어진 일체형(또는 단일형) 부품이지만, 서로 고정적으로 연결된 별도의 구성 요소 일 수 있다. 바람직하게, 상기 구동 탭(50)은 상기 마찰 링(42)에 일체로 프레스 성형된다.
상기 마찰 링(42)은 용접과 같은 적절한 수단에 의해 상기 터빈 쉘(34)의 외부 면에 고정된 상기 구동 탭(50), 및 터빈 탭(37)들을 통해 상기 터빈 휠(26)과 구동 가능하게 결합된다.
다시 말해서, 상기 구동 탭(50)은 상기 케이싱(12)의 록킹 면(12e)에 대해 상기 마찰 링(42)을 선택적으로 맞물리도록 상기 마찰 링(42)이 상기 터빈 쉘(34)에 대해 상기 회전축(X)을 따라 축 방향으로 이동 가능하면서, 상기 터빈 휠(26)에 회전 불가능하게 결합되도록 상기 터빈 탭(37)과 구동 가능하게 맞물린다.
상기 마찰 링(42)의 환형 마찰부(48)는, 도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각 축 방향으로 대향하는 제1, 및 제2 마찰면(481, 482)을 갖는다. 상기 마찰 링(42)의 제1 마찰 면(481: 상기 마찰 링(42)의 결합 면을 정의함)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)과 마주한다.
환형 마찰 라이너(49)는, 도 2b 내지 도 4에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 접착 결합에 의해 상기 마찰 링(42)의 환형 마찰부(48)의 제1, 및 제2 마찰면(481, 482) 각각에 부착된다.
상기 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는, 도 2b 내지 도 2c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 이동 가능한 환형 메인(또는 제1) 피스톤(52), 및 상기 메인 피스톤(52)에 장착되고, 상기 메인 피스톤(52)에 대해 축 방향으로 이동할 수 있는 적어도 하나의 환형 보조(또는 제2) 피스톤(54)을 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는 상기 회전축(X)을 중심으로 서로로부터 원주방향으로 등 거리(또는 등각)로 이격된 복수의 환형 보조 피스톤(54)을 포함한다.
상기 마찰 링(42)의 마찰부(48)는 상기 메인 피스톤(52)과 상기 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e) 사이에 축 방향으로 배치된다.
상기 메인 피스톤(52)은, 도 2c 내지 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 방사상으로 배향된 환형 피스톤 바디(56), 축 방향으로 돌출된 적어도 하나의 보스(58), 및 상기 메인 피스톤(52)의 환형 피스톤 바디(56)에 대해 상기 회전축(X)에 근접한 원통형 플랜지(62)를 갖는 환형 허브부(60)를 포함한다.
상기 메인 피스톤(52)의 허브부(60)의 원통형 플랜지(62)는 상기 허브부(60)의 반경방향 내주 단부에서 상기 터빈 휠(26)을 향해 축 방향으로 연장된다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 메인 피스톤(52)은, 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 회전축(X) 주위에서 원주방향으로 등 거리(또는 등각)로 서로 이격되고, 축 방향으로 돌출된 복수의 보스(58)들을 포함한다.
상기 보스(58)들은 상기 커버 쉘(20)을 향하여 축 방향으로 돌출된다.
도 2b 내지 도5에 도시된 바와 같이, 각각의 상기 보스(58)들은 상기 회전축(X)에 축 방향으로 평행하게 연장되는 원통형 내부 면(59)을 갖는다.
각각의 상기 보스(58)들의 원통형 내부 면(59)은, 도 2b 내지 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 보조 피스톤(54)에 대응하여 상기 보조 피스톤(54) 중, 하나를 수용하도록 구성된다.
상기 환형 바디(56), 및 상기 보스(58)들을 갖는 상기 메인 피스톤(52)은 예컨대 일체형(또는 단일) 구성 요소, 예를 들어 일체형 금속 시트를 프레스 성형함으로써, 단일 부품으로 제조되거나 함께 고정적으로 연결된 개별 구성 요소이다.
도 2b와 도 2c에 가장 잘 도시되 바와 같이, 상기 메인 피스톤(52)의 보스(58)들은 상기 마찰 링(42)의 마찰부(48) 아래에 방사상으로 배치된다.
상기 메인 피스톤(52)은 상기 커버 허브(46)에 대해 슬라이딩 가능하게 장착되고, 축 방향으로 이동 가능하다.
상기 커버 허브(46)의 반경 방향 외측 면은, 도 4에서 가장 잘 도시된 바와 같이, O-링과 같은 실링 부재(47)를 수용하기 위한 환형 슬롯(또는 실링 홈)을 포함한다. 상기 실링 부재(47: 예컨대, O-링)는 상기 메인 피스톤(52)과 상기 커버 허브(46)의 계면에서 실링을 생성한다.
아래에서 보다 구체적으로 상술하는 바와 같이, 상기 메인 피스톤(52)은 이 인터페이스를 따라 상기 커버 허브(46)에 대해 축 방향으로 이동 가능하다.
상기 메인 피스톤(52)은 상기 커버 허브(46)에 대한 상기 메인 피스톤(52)의 축 방향 변위를 허용하는 동안 실질적으로 하나의 원주 상에 배치되고, 상기 커버 허브(46)와 상기 메인 피스톤(52) 사이에 접선 방향으로 배열된 탄성(또는 플렉시블(flexible) 및 탄력성) 텅(tongues: 89) 세트에 의해 커버 허브(46)에 회전 불가능하게 결합된다.
특히, 도 3과 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 축 방향으로 플랙시블한 텅(89) 각각의 자유 단부는 상기 메인 피스톤(52)에 고정되며, 탄성력 있는 텅(89) 각각의 반대편 자유 단부는 스트랩 플레이트(88)에 고정되고, 이는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 상기 커버 허브(46)에 고정된다.
축 방향으로 플랙시블 텅(89)은 상기 커버 허브(46)에 대한 상기 메인 피스톤(52)의 축 방향 변위를 허용하는 동안, 상기 메인 피스톤(52)과 상기 커버 허브(46) 사이에서 토크를 전달하도록 구성된다.
다시 말하면, 상기 탄성력 있는 텅(89)은 상기 커버 허브(46)에 대해 상기 메인 피스톤(52)의 상대적인 이동을 가능하게 하기 위해 축 방향으로 탄성적으로 변형되도록 구성된다.
상기 탄력성 있는 텅(89)은 상기 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)으로부터 멀리 상기 메인 피스톤(52)을 편향시킨다.
상기 메인 피스톤(52)은 상기 록업 클러치(16)의 록업 위치와 록업 해제 위치 사이에서 상기 커버 쉘(20)에 대해 축 방향으로 이동 가능하다.
도 9 내지 도 10에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 록업 클러치(16)의 록업 위치에서 상기 메인 피스톤(52)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)과 화전 불가능하게 마찰 결합된다.
도 2a 내지 도 2c에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 록업 클러치(16)의 록업 해제 위치에서 상기 메인 피스톤(52)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)으로부터 축 방향으로 이격되고, 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)과 마찰적으로 맞물리지 않는다.
다시 말하면, 상기 록업 클러치(16)의 록업 위치에서, 상기 메인 피스톤(52)은 상기 터빈 쉘(34)을 통해 상기 터빈 허브(40)에 상기 케이싱(12)을 회전 불가능하게 결합하도록 상기 케이싱(12)에 회전 불가능하게 결합된다.
상기 록업 클러치(16)의 록업 해제 위치에서, 상기 케이싱(12)은 상기 토크 컨버터(14)를 통해 상기 터빈 허브(40)에 회전 가능하게 결합된다.
또한, 상기 스트랩 플레이트(88)는, 도 2a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)으로부터 멀어지는 방향, 즉, 상기 록업 클러치(16)의 록업 해제 위치를 향한 상기 메인 피스톤(52)의 축 방향 이동을 제한한다.
상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)은, 도 2b와 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)과 일체로 형성된 축 방향으로 돌출되는 적어도 하나의 피스톤 컵(80)을 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)은, 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 회전축(X) 주위에서 원주 방향으로 등 거리(또는 등각)로 서로 이격되어 축 방향으로 돌출된 복수의 피스톤 컵(80)을 포함한다.
상기 피스톤 컵(80)은 상기 커버 쉘(20)로부터 상기 보조 피스톤(54)을 향해 축 방향으로 돌출된다.
도 2b 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 상기 피스톤 컵(80)은 상기 회전축(X)에 평행하게 연장되는 원통형 내부 면(81)을 갖는다.
각각의 상기 피스톤 컵(80)의 원통형 내부 면(81)은, 도 2b 내지 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 보조 피스톤(54) 중, 하나를 수용하도록 구성된다.
상기 피스톤 컵(80)을 갖는 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)은 예컨대, 일체형 (또는 단일) 구성 요소, 예를 들어 일체형 금속 시트를 프레스 성형함으로써 단일 부품으로 제조되거나 함께 고정적으로 연결된 개별 구성 요소이다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 보조 피스톤(54)들은 바람직하게는 동일하다.
각각의 상기 보조 피스톤(54)들은, 도 2b와 도 2c에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 헤드 부재(70)를 갖는 원통형 중공 바디(68), 상기 보조 피스톤(54) 내에 중공 챔버(73)를 형성하는 원통형 스커트(72), 및 상기 헤드 부재(70)로부터 상기 메인 피스톤(52)을 통해 축 방향으로 연장되는 피스톤 로드(74)를 포함한다.
각각의 상기 보조 피스톤(54)은, 도 2b와 도 2c에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 상기 메인 피스톤(52)의 보스(58) 중 연관된 하나, 및 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 원통형 피스톤 컵(80) 중 연관된 하나의 내측에 슬라이딩 가능하게 장착된다.
각각의 상기 보조 피스톤(54)의 원통형 중공 바디(68)의 원통형 스커트(72)는 제1 환형 홈(84)과 제2 환형 홈(86)을 갖는다.
상기 제1, 및 제2 환형 홈(84, 86)은 각각, 예를 들어 기계 가공 또는 주조에 의해 각각의 상기 보조 피스톤(54)의 중공 바디(68)의 원통형 스커트(72)에 형성된다.
환형의 제1 피스톤 실링 부재(85)는 상기 제1 환형 홈(84)에 배치되고, 환형의 제2 피스톤 실링 부재(87)는 상기 제2 환형 홈(86)에 배치된다.
각각의 보조 피스톤(54)은 상기 제1 피스톤 실링 부재(85)에 의해 상기 메인 피스톤(52)의 보스(58) 중 하나 내에서 실링되고, 상기 제2 피스톤 실링 부재(85)에 의해 상기 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80) 중 하나 내에서 실링된다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 보조 피스톤(54)들은 상기 케이싱(12)의 메인 피스톤(52), 및 커버 쉘(20), 둘 모두에 대해 축 방향으로 왕복 이동 및 밀폐된 상태로 이동 가능하다.
각각의 상기 보조 피스톤(54)의 반경 방향 외주면에 장착된 상기 제1, 및 제2 피스톤 실링 부재(85, 87)는 상기 메인 피스톤(52)과 각각의 상기 보조 피스톤(54)의 계면에서 실링을 생성한다.
또한, 각각의 상기 보조 피스톤(54)은, 도 2b와 도 2c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)로부터 떨어진 적어도 하나의 압축 스프링(78: 예컨대 코일 스프링과 같은)에 의해 축 방향으로 편향된다.
상기 압축 스프링(78)은 상기 보조 피스톤(54)의 헤드 부재(70)와 상기 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 방사형 벽(82) 사이의 상기 보조 피스톤(54)의 중공 챔버(73) 내에 배치된다.
상기 피스톤 로드(74)의 자유 끝단(75)에는 상기 보조 피스톤(54)의 피스톤 로드(74)에 장착 된 스냅 링(76)이 상기 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 방사형 벽(82)과 맞물릴 경우, 상기 터빈 휠(26)을 향하고 상기 커버 쉘(20)로부터 멀어지는 방향으로 상기 보조 피스톤(54)의 축 방향 이동을 제한하기 위해 상기 커버 쉘(20)의 외부에 배치된 스냅 링(76)이 구비된다.
각각의 상기 보조 피스톤(54)은 상기 메인 피스톤(52)에 대해 연장된 위치와 후퇴된 위치 사이에서 상기 커버 쉘(20)의 메인 피스톤(52)과 상기 피스톤 컵(80)에 대해 축 방향으로 이동 가능하다.
도 2a 내지 도 2c와 도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 연장된 위치에서, 상기 보조 피스톤(54)은 상기 보조 피스톤(54)의 피스톤 로드(74) 상의 스냅 링(76)이 상기 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 방사형 벽(82)과 맞물리도록 상기 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 방사형 벽(82)으로부터 떨어져 상기 메인 피스톤(52)의 축 방향으로 돌출된 상기 보스(58)의 보어 내로 연장된다.
또한, 상기 압축 스프링(78)은 상기 보조 피스톤(54)을 상기 연장 위치로 편향시킨다.
도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 후퇴된 위치에서, 상기 보조 피스톤(54)은 상기 보조 피스톤(54)의 피스톤 로드(74) 상의 스냅 링(76)이 상기 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 방사형 벽(82)으로부터 상기 선택적 클러치(18)를 향해 축 방향으로 이격되도록 상기 피스톤 컵(80)의 방사형 벽(82)을 향해 상기 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)으로 후퇴된다.
상기 선택적 클러치(18)는 상기 내연기관(4)의 출력축(5)과 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20) 사이에서 상기 케이싱(12)의 외부에 배치된다. 상기 선택적 클러치(18)는 입력 부재(90), 상기 입력 부재(90)에 구동 및 회전 불가능하게 연결 가능한 출력 부재(93), 및 상기 선택적 클러치(18)의 입력부재(90)와 출력부재(93) 사이에 배치된 스프링 부재(97)를 포함한다.
상기 입력 부재(90)는 일반적으로 방사상으로 배향된 환형 마찰 플레이트(92)를 포함하는 클러치 케이싱(91)을 포함한다.
상기 환형 마찰 플레이트(92)는, 도 2b와 도 2c에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 출력 부재(93)를 향하는 마찰 면(92e)을 형성한다.
상기 출력 부재(93)는, 도 2b와 도 2c에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 클러치 케이싱(91)의 마찰 면(92e)을 축 방향으로 대면하도록 마찰 디스크(94), 및 예를 들어 접착 결합에 의해 상기 마찰 디스크(94)에 부착된 환형 마찰 라이너(96)를 포함한다.
상기 입력 부재(90)의 클러치 케이싱(91)은, 도 2a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 커버 쉘(20)의 중앙 보스(27)에 회전 가능하게 장착되는 한편, 상기 내연기관(4)의 출력축(5)에 비례하지 않게(non-ratably) 결합(바람직하게는 패스너와 같이 움직이지 않게 고정됨) 된다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 입력 부재(90)의 클러치 케이싱(91)은 상기 내연기관(4)의 출력축(5)에 이동 불가능하게 고정된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 출력 부재(93)의 마찰 디스크(94)에는 그 반경 방향 내주에 형성된 하나 이상의 홈(95)이 구비된다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 마찰 디스크(94)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 홈(95)을 갖는다. 상기 홈(95)들은 서로 등각, 및 등 거리로 이격된다.
상기 홈(95)을 갖는 상기 마찰 디스크(94)는 예를 들어 단일 또는 단일 구성 요소로 이루어진 일체형(또는 단일형) 부품이지만, 서로 고정적으로 연결된 별도의 구성 요소 일 수 있다. 바람직하게, 상기 홈(95)들은 상기 마찰 디스크(94) 상에 프레스 컷(press-cut) 된다.
또한, 도 6에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)에는 지지 보스(support boss: 23) 상에 형성된 적어도 하나 또는 이상의 치(teeth: 25)가 구비된다. 상기 치(25)는 서로 등각 및 등 거리로 이격된다.
상기 지지 보스(23)와 상기 치(25)를 갖는 상기 커버 쉘(20)은 예를 들어 단일 또는 단일 구성 요소로 이루어진 일체형(또는 단일형) 부품이지만, 서로 고정적으로 연결된 별도의 구성 요소 일 수 있다.
바람직하게, 상기 치(25)들은 상기 커버 쉘(20)의 지지 보스(23)에 가공된다.
상기 홈(95)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)에 대해 상기 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)를 회전 불가능하게 하고 상기 커버 쉘(20)에 대한 상기 출력 부재(93)의 축 방향 변위를 허용하도록 상기 커버 쉘(20)의 치(25)에 상호 보완적이고, 상기 치(25)와 활주 가능하게 맞물리도록 구성된다.
상기 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)는 맞물림 위치와 맞물림 해제 위치 사이에서 상기 입력 부재(90)에 대해 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하다.
도 2a 내지 도 2c, 및 도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 선택적 클러치(18)의 맞물림 위치에서, 상기 내연기관(4)의 출력축(5)은 특히 상기 케이싱(12)에서 상기 내연기관(4)까지가 아닌 상기 내연기관(4)에서 상기 케이싱(12)까지 상기 내연기관(4)의 출력축(5)에서 상기 케이싱(12)으로 일 방향으로만 구동 토크의 전달을 허용하는 원 웨이 클러치 역할을 하는 상기 선택적 클러치(18)를 통해 상기 케이싱(12)에 회전 불가능하게 결합된다.
도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 선택적 클러치(18)의 맞물림 해제 위치에서, 상기 내연기관(4)의 출력축(5)은 상기 케이싱(12)으로부터 구동적으로 분리된다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 선택적 클러치(18)의 스프링 부재(97)는 디스크 스프링이다. 통상의 기술자는 다른 적절한 스프링이 본 발명의 보호범위 내에 있다는 것을 이해한다.
도 2b와 도 2c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 스프링 부재(97)는 맞물림 위치(결합 위치)를 향해 상기 출력 부재(93)를 편향시킨다.
또한, 상기 스프링 부재(97)의 비율(또는 강성)은 상기 출력 부재(93)가 상기 선택적 클러치(18)의 맞물림 위치에서, 상기 클러치 케이싱(91)의 마찰 플레이트(92)와 회전 불가능하게 결합함으로써, 상기 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10)의 케이싱(12)을 상기 내연기관(4)의 출력축(5)에 회전 불가능하게 결합시킨다.
도 2b와 도 2c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 피스톤 로드(74)의 자유 끝단(75)은 상기 출력 부재(93)의 마찰 디스크(94)와 맞물린다(즉, 접촉한다).
상기 밀폐된 케이싱(12)과 상기 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는 상기 임펠러 쉘(22)과 상기 듀얼 피스톤 어셈블리(44) 사이에서 유체적으로 밀폐된 적용 챔버(CA)와, 상기 커버 쉘(20), 상기 듀얼 피스톤 어셈블리(44), 및 상기 커버 허브(46) 사이에서 유체적으로 밀폐된 릴리스 챔버(CR)를 집합적으로 정의한다.
유체 동역학적 토크 커플링 장치는 일반적으로 유체 펌프 및 유체 역학적 토크 커플링 장치의 유압을 제어하고 조절하는 제어 메커니즘을 포함한다는 것이 통상의 기술자에게 알려져 있다.
제어 메커니즘은 작동 모드 중, 의도된 것과 관련된 원하는 위치에 상기 록업 피스톤을 선택적으로 위치시키기 위해 밸브 시스템의 작동을 통해 적용 챔버(CA), 및 릴리즈 챔버(CR) (즉, 록업 피스톤의 축 방향 반대쪽)의 압력을 조절한다.
각각의 상기 보조 피스톤(54)들의 압축 스프링(78)은 500 KPa의 유체 압력에 저항할 수 있는 크기이다. 달리 말하면, 상기 적용 챔버(CA)의 유체 압력이 500 KPa 이상일 경우, 상기 보조 피스톤(54)들은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)을 향해 도 2b와 도 2c의 방향에서 우측으로 이동시키고, 상기 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)의 마찰 디스크(94)를 맞물림 해제 위치로 축 방향으로 변위시킨다.
본 발명에 따른 상기 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10)는 4 가지 작동 모드를 갖는다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1 작동모드에서는, 상기 릴리스 챔버(CR)에서 상기 록업 클러치(16)의 해제 압력은 약 500 KPa 이고, 반면, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(16)의 적용 압력은 약 200 KPa 이다.
다음으로, 상기 메인 피스톤(52)은 록업 해제 위치에 있고, 상기 보조 피스톤(54)은 연장된 위치에 있으며, 여기서, 상기 메인 피스톤(52), 및 상기 보조 피스톤(54)은 상기 커버 쉘(20)로부터 최대 거리만큼 이격된다.
그 경우에, 상기 마찰 링(42)은 상기 메인 피스톤(52)에 의해 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)과 마찰적으로 결합하지 않고(즉, 상기 록업 클러치(16)의 록킹 해제 위치), 상기 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)는 결합 위치에 있다.
제1 작동모드에서, 상기 메인 피스톤(52)은 상기 마찰 링(42)으로부터 축 방향으로 이격되고, 상기 토크 커플링 장치(10)는 상기 내연기관(4)이 구동 가능하게 결합된 유체 역학적 모드에 있다.
도 9 와 도 10에서 도시한 바와 같이, 제2 작동모드에서는, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(16)의 적용 압력은 0 KPa 로부터 500 KPa 사이이고, 바람직하게는 100 KPa 로부터 500 KPa 사이이다.
결과적으로, 상기 메인 피스톤(52)은 텅(89)들의 탄성력에 대항하여 록업 위치로 상기 커버 쉘(20)을 향해 오른쪽으로(도 9, 및 도 10에 도시된 바와 같이) 이동된다.
그 경우에, 상기 메인 피스톤(52)은 상기 마찰링(42)의 마찰부(48)를 가압하여 상기 마찰 링(42)을 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)에 대해 마찰 식으로 회전 불가능하게 맞물린다(즉, 상기 록업 클러치(16)의 록업 위치).
상기 보조 피스톤(54)은 연장된 위치에 남아 있으며, 여기서 상기 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)는 결합 위치에 있다.
제2 작동모드에서, 상기 내연기관(4)과 변속기 입력 샤프트(8)는 직접 연결된다.
제2 작동모드에서, 하이브리드 차량의 배터리는 충전 모드에 있을 수 있다.
도 11, 및 도 12에서 도시한 바와 같이, 제3 작동모드에서는, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(16)의 적용 압력은 500 KPa 로부터 800 KPa 사이이다. 결과적으로, 상기 보조 피스톤(54)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)을 향하는 방향인 우측으로 이동하면서, 상기 선택적 클러치(18)를 후퇴 위치로 이동시켜 상기 선택적 클러치(18)가 해제 위치에 위치시킨다.
구체적으로, 상기 피스톤 로드(74)의 자유 끝단(75)은 상기 출력 부재(93)의 마찰 디스크(94)를 상기 클러치 케이싱(91)의 마찰 플레이트(92)의 마찰 면(92e)으로부터 상기 스프링 부재(97)의 탄성력에 대항하여 밀어내고, 상기 선택적 클러치(18)를 맞물림 해제 위치에 위치시킨다. 상기 메인 피스톤(52)은 록업 위치에 유지된다.
제3 작동모드에서는 상기 내연기관(4)과 상기 변속기 입력 샤프트(8)가 분리되고, 반면에 상기 전자 기기(6)와 상기 변속기 입력 샤프트(8)가 직접 연결된다.
상기 내연기관(4)은 정지(off)될 수 있다.
상기 하이브리드 자동차는 재생 모드 또는 전기 드라이브(또는 E-드라이브) 모드에 있다.
도 13, 및 도 14에 도시된 바와 같이, 제4 작동모드에서는, 상기 릴리스 챔버(CR)에서 상기 록업 클러치(16)의 해제 압력은 약 800 KPa 이고, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(16)의 적용 압력은 또한 800 KPa 이다.
결과적으로, 상기 보조 피스톤(54)들은 후퇴 위치에 남아 있고, 맞물림 해제 위치에서 상기 선택적 클러치(18)를 유지시킨다.
그러나, 상기 메인 피스톤(52)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)로부터 멀어지면서, 상기 록업 클러치(16)의 록업 해제 위치까지 왼쪽으로(도 13, 및 도 14에 도시된 바와 같이) 이동한다.
제4 작동모드에서, 상기 내연기관(4)은 제1 작동모드로 전환할 준비가 되도록 작동된다.
다양한 수정, 변화, 및 변형이 도 15 내지 도 29에 도시된 추가 실시예를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 전술한 실시예로 실시될 수도 있다.
간결함을 위해, 도 15 내지 도 29의 추가 실시예를 설명하는데 필요하거나 유용한 범위를 제외하고, 도 1 내지 도 14와 관련하여 위에서 논의 된 참조문자는 아래에서 더 상세히 설명되지 않는다. 수정된 구성 요소, 및 부품은 구성 요소 또는 부품의 참조 번호에 100자리 숫자를 추가하여 표시한다.
도 15 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예의 유체 동역학적 토크 커플링 장치(110)에서 상기 토크 결합 장치(10)의 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는 토크 커플링 장치(110)의 듀얼 피스톤 어셈블리(144)로 대체된다.
도 15 내지 도 19의 유체 동역학적 토크 커플링 장치(110)는 실질적으로 도 1 내지 도 14의 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10)에 대응하고, 상이한 듀얼 피스톤 어셈블리(144)의 부분은 아래에서 상세히 설명될 것이다.
도 15 내지 도 19에 도시된 본 발명의 제2 실시예에서 상기 듀얼 피스톤 어셈블리(144)는 그에 대해 회전 가능하도록 상기 커버 허브(46)에 장착된다.
또한, 상기 듀얼 피스톤 어셈블리(144)는 상기 커버 허브(46)를 따라 축 방향으로 이동 가능하다.
상기 듀얼 피스톤 어셈블리(144)는, 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 이동 가능한 환형 메인(또는 제1) 피스톤(152), 및 상기 메인 피스톤(152)에 장착되고 상기 메인 피스톤(152)에 대해 축 방향으로 이동할 수 있는 적어도 하나의 환형 보조(또는 제2) 피스톤(54)을 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 듀얼 피스톤 어셈블리(144)는 상기 회전축(X)을 중심으로 서로로부터 원주방향으로 등 거리(또는 등각)로 이격된 복수의 환형 보조 피스톤(154)을 포함한다.
상기 마찰 링(42)의 마찰부(48)는 상기 메인 피스톤(152)과 상기 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e) 사이에 축 방향으로 배치된다.
상기 메인 피스톤(152)은 방사상으로 배향된 환형 피스톤 바디(156), 축 방향으로 돌출된 적어도 하나의 보스(158), 및 상기 메인 피스톤(152)의 환형 피스톤 바디(156)에 대해 상기 회전축(X)에 근접한 원통형 플랜지(162)를 갖는 환형 허브부(160)를 포함한다.
상기 메인 피스톤(152)의 허브부(160)의 원통형 플랜지(162)는 상기 허브부(60)의 반경방향 내주 단부에서 상기 터빈 휠(26)을 향해 축 방향으로 연장된다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 메인 피스톤(152)은, 도 16과 도 19에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 회전축(X) 주위에서 원주방향으로 등 거리(또는 등각)로 서로 이격되고, 축 방향으로 돌출된 복수의 보스(158)들을 포함한다.
각각의 상기 보스(158)들은 상기 커버 쉘(20)을 향해 그리고 커버 쉘(20)의 축 방향으로 돌출된 피스톤 컵(80) 중 하나로 삽입된다.
도 16 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 각각의 상기 보스(158)들은 원통형 내부 면(1591)과 원통형 외부 면(1592)을 가지며, 둘 모두 상기 회전축(X)에 축 방향으로 평행하게 연장된다.
각각의 상기 보스(158)들의 원통형 내부 면(1591)은, 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 보조 피스톤(154) 중 하나에 대응하고, 상기 보조 피스톤(154)을 수용하도록 구성된다.
각각의 상기 보스(158)들의 원통형 외부 면(1592)은, 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 커버 쉘(20)의 축 방향으로 돌출된 피스톤 컵(80) 중 하나에 대응하고, 상기 피스톤 컵(80) 중 하나에 수용되도록 구성된다.
상기 환형 바디(156), 및 상기 보스(158)들을 갖는 상기 메인 피스톤(152)은 예컨대 일체형(또는 단일) 구성 요소, 예를 들어 일체형 금속 시트를 프레스 성형함으로써, 단일 부품으로 제조되거나 함께 고정적으로 연결된 개별 구성 요소이다.
도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 메인 피스톤(152)의 보스(158)들은 상기 마찰 링(42)의 마찰부(48) 아래에 방사상으로 배치된다.
상기 메인 피스톤(152)은 상기 커버 허브(46)에 대해 슬라이딩 가능하게 장착되고, 축 방향으로 이동 가능하다.
상기 커버 허브(46)의 반경 방향 외측 면은, 도 18에 가장 잘 도시된 바와 같이, O-링과 같은 실링 부재(47)를 수용하기 위한 환형 슬롯(또는 실링 홈)을 포함한다.
상기 실링 부재(47: 예컨대, O-링)는 상기 메인 피스톤(152)과 상기 커버 허브(46)의 계면에서 실링을 생성한다.
아래에서 보다 구체적으로 상술하는 바와 같이, 상기 메인 피스톤(152)은 이 인터페이스를 따라 상기 커버 허브(46)에 대해 축 방향으로 이동 가능하다.
상기 메인 피스톤(152)은 상기 커버 허브(46)에 대한 상기 메인 피스톤(152)의 축 방향 변위를 허용하는 동안 실질적으로 하나의 원주 상에 배치되고, 상기 커버 허브(46)와 상기 메인 피스톤(152) 사이에 접선 방향으로 배열된 탄성(또는 플렉시블(flexible)) 텅(tongues: 89) 세트에 의해 커버 허브(46)에 회전 불가능하게 결합된다.
상기 메인 피스톤(152)은 상기 록업 클러치(116)의 록업 위치와 록업 해제 위치 사이에서 상기 커버 쉘(20)에 대해 축 방향으로 이동 가능하다.
상기 록업 클러치(116)의 록업 위치에서 상기 메인 피스톤(152)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)과 화전 불가능하게 마찰 결합된다.
도 16에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 록업 클러치(16)의 록업 해제 위치에서 상기 메인 피스톤(152)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)으로부터 축 방향으로 이격되고, 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)과 마찰적으로 맞물리지 않는다.
다시 말하면, 상기 록업 클러치(116)의 록업 위치에서, 상기 메인 피스톤(152)은 상기 터빈 쉘(34)을 통해 상기 터빈 허브(40)에 상기 케이싱(12)을 회전 불가능하게 결합하도록 상기 케이싱(12)에 회전 불가능하게 결합되고, 반면에, 상기 록업 클러치(116)의 록업 해제 위치에서, 상기 케이싱(12)은 상기 토크 컨버터(14)를 통해 상기 터빈 허브(40)에 회전 가능하게 결합된다.
또한, 상기 스트랩 플레이트(88)는, 도 2a와 도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)으로부터 멀어지는 방향, 즉, 상기 록업 클러치(16)의 록킹 해제 위치를 향한 상기 메인 피스톤(152)의 축 방향 이동을 제한한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 보조 피스톤(154)들은 바람직하게는 동일하다.
각각의 보조 피스톤(154)들은, 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 헤드 부재(170)를 갖는 원통형 중공 바디(168), 상기 보조 피스톤(154) 내에 중공 챔버(173)를 형성하는 원통형 스커트(172), 및 상기 헤드 부재(170)로부터 상기 메인 피스톤(152)을 통해 축 방향으로 연장되는 피스톤 로드(174)를 포함한다.
각각의 상기 보조 피스톤(154)은, 도 16에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 상기 메인 피스톤(52)의 보스(58) 중 연관된 하나 내에 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되는 반면, 상기 메인 피스톤(152)의 각각의 보스(158)들은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 원통형 피스톤 컵(80) 중, 연관된 하나의 내부에 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착된다.
각각의 상기 보조 피스톤(154)의 피스톤 로드(174)는, 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 커버 쉘(20)의 각각의 피스톤 컵(80)을 통해 연장되는 홀(21)을 통해 축 방향으로 연장된다.
상기 원통형 중공 바디(168)와 상기 피스톤 로드(174)를 갖는 상기 보조 피스톤(154)은 예컨대 일체형(또는 단일) 구성 요소, 예를 들어 일체형 금속 시트를 프레스 성형함으로써, 단일 부품으로 제조되거나 함께 고정적으로 연결된 개별 구성 요소이다.
각각의 상기 보조 피스톤(154)의 원통형 중공 바디(168)의 원통형 스커트(172)는 예를 들어 기계 가공 또는 주조에 의해 각각의 상기 보조 피스톤(154)의 중공 바디(168)의 원통형 스커트(172)에 형성된 환형 홈(184)을 갖는다.
환형 제1 피스톤 실링 부재(85)는 상기 환형 홈(184)에 배치된다. 각각의 상기 보조 피스톤(154)은 상기 환형 제1 피스톤 실링 부재(85)에 의해 상기 메인 피스톤(152)의 보스(158) 중, 하나 내에서 실링된다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 보조 피스톤(154)들은 상기 케이싱(12)의 메인 피스톤(154), 및 커버 쉘(20), 둘 모두에 대해 축 방향으로 왕복 이동 및 밀폐된 상태로 이동 가능하다.
각각의 상기 보조 피스톤(154)의 반경 방향 외주면에 장착된 상기 제1 피스톤 실링 부재(85)는 상기 메인 피스톤(152)과 각각의 상기 보조 피스톤(154)의 계면에서 실링을 생성한다.
이와 유사하게, 각각의 상기 보스(158)의 원통형 외부 면(1592)에는 예를 들어 기계 가공 또는 주조에 의해 각각의 상기 메인 피스톤(152)의 보스(158)에 형성된 환형 홈(153)이 형성된다.
환형의 제2 피스톤 실링 부재(예컨대, O-링: 161)는 상기 환형 홈(153)에 배치된다.
따라서, 각각의 상기 보조 피스톤(154)은 상기 제1 피스톤 실링 부재(85)에 의해 상기 메인 피스톤(152)의 보스(158) 중 하나 내에서 밀폐되고, 상기 메인 피스톤(152)은 상기 제2 피스톤 실링 부재(161)에 의해 상기 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80) 중 하나 내에서 밀폐된다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 보조 피스톤(154)은 상기 메인 피스톤(152) 모두에 대해 축 방향 왕복 이동, 및 밀폐된 상태로 이동 가능하고, 반면에 상기 메인 피스톤(152)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)에 대해 축 방향 왕복 이동, 및 밀폐된 상태로 이동 가능하다.
각각의 상기 보조 피스톤(154)의 반경 방향 외주면에 장착된 상기 제1 피스톤 실링 부재(85)는 상기 메인 피스톤(152)과 각각의 상기 보조 피스톤(154)의 계면에서 실링을 생성하고, 반면에, 각각의 상기 메인 피스톤(152)의 보스(158)의 반경 방향 외주면에 장착된 상기 제2 피스톤 실링 부재(161)는 상기 메인 피스톤(152)과 각각의 상기 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 계면에서 실링을 생성한다.
또한, 각각의 상기 보조 피스톤(154)은, 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)로부터 떨어진 적어도 하나의 압축 스프링(78: 예컨대 코일 스프링과 같은)에 의해 축 방향으로 편향된다.
상기 압축 스프링(78)은 상기 보조 피스톤(154)의 헤드 부재(170)와 상기 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 방사형 벽(82) 사이의 상기 보조 피스톤(154)의 중공 챔버(173) 내에 배치된다.
상기 피스톤 로드(174)의 자유 끝단(175)에는 상기 보조 피스톤(154)의 피스톤 로드(174)에 장착 된 스냅 링(76)이 상기 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 방사형 벽(82)과 맞물릴 경우, 상기 터빈 휠(26)을 향하고 상기 커버 쉘(20)로부터 멀어지는 방향으로 상기 보조 피스톤(154)의 축 방향 이동을 제한하기 위해 상기 커버 쉘(20)의 외부에 배치된 스냅 링(76)이 구비된다.
각각의 상기 보조 피스톤(154)은 상기 메인 피스톤(152)에 대해 연장된 위치와 후퇴된 위치 사이에서 상기 커버 쉘(20)의 메인 피스톤(152)과 상기 피스톤 컵(80)에 대해 축 방향으로 이동 가능하다.
본 발명에 따른 상기 유체 동역학적 토크 커플링 장치(110)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10)와 유사한 4 가지 작동 모드를 갖는다.
도 15 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 작동모드에서는, 상기 릴리스 챔버(CR)에서 상기 록업 클러치(116)의 해제 압력은 약 500 KPa 이고, 반면, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(116)의 적용 압력은 약 200 KPa 이다.
결과적으로, 상기 메인 피스톤(152)은 록업 해제 위치에 있고, 상기 보조 피스톤(154)은 연장된 위치에 있으며, 여기서, 상기 메인 피스톤(152), 및 상기 보조 피스톤(154)은 상기 커버 쉘(20)로부터 최대 거리만큼 이격되고, 여기서, 상기 마찰링(42)은 상기 메인 피스톤(152)에 의해 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)과 마찰적으로 결합하지 않고(즉, 상기 록업 클러치(116)의 록킹 해제 위치), 상기 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)는 결합 위치에 있다.
제1 작동모드에서, 상기 메인 피스톤(152)은 상기 마찰 링(42)으로부터 축 방향으로 이격되고, 상기 토크 커플링 장치(110)는 상기 내연기관(4)이 구동 가능하게 결합된 유체 역학적 모드에 있다.
제2 작동모드에서는, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(116)의 적용 압력은 0 KPa 로부터 500 KPa 사이이고, 바람직하게는 100 KPa 로부터 500 KPa 사이이다.
결과적으로, 상기 메인 피스톤(152)은 상기 텅(89)들의 탄성력에 대항하여 록업 위치로 상기 커버 쉘(20)을 향해 이동되고, 여기서, 상기 메인 피스톤(152)은 상기 마찰링(42)의 마찰부(48)를 가압하여 상기 마찰 링(42)을 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)에 대해 마찰 식으로 회전 불가능하게 맞물린다(즉, 상기 록업 클러치(116)의 록업 위치).
상기 보조 피스톤(154)은 연장된 위치에 남아 있으며, 여기서 상기 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)는 결합 위치에 있다.
제2 작동모드에서, 상기 내연기관(4)과 변속기 입력 샤프트(8)는 직접 연결된다.
제2 작동모드에서, 하이브리드 차량의 배터리는 충전 모드에 있을 수 있다.
제3 작동모드에서는, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(116)의 적용 압력은 500 KPa 로부터 800 KPa 사이이다. 결과적으로, 상기 보조 피스톤(154)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20), 및 상기 선택적 클러치(18)를 향하는 방향인 우측으로 이동하고, 그 후퇴 위치로 상기 선택적 클러치(18)를 해제 위치에 위치시킨다.
구체적으로, 상기 피스톤 로드(174)의 자유 끝단(175)은 상기 출력 부재(93)의 마찰 디스크(94)를 상기 클러치 케이싱(91)의 마찰 플레이트(92)의 마찰 면(92e)으로부터 상기 스프링 부재(97)의 탄성력에 대항하여 밀어내고, 상기 선택적 클러치(18)를 맞물림 해제 위치에 위치시킨다. 상기 메인 피스톤(152)은 록업 위치에 유지된다.
제3 작동모드에서는 상기 내연기관(4)과 상기 변속기 입력 샤프트(8)가 분리되고, 반면에 상기 전자 기기(6)와 상기 변속기 입력 샤프트(8)가 직접 연결된다.
상기 내연기관(4)은 정지(off)될 수 있다.
상기 하이브리드 자동차는 재생 모드 또는 전기 드라이브(또는 E-드라이브) 모드에 있다.
제4 작동모드에서는, 상기 릴리스 챔버(CR)에서 상기 록업 클러치(116)의 해제 압력은 약 800 KPa 이고, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(116)의 적용 압력은 또한 800 KPa 이다.
결과적으로, 상기 보조 피스톤(154)들은 그 후퇴 위치에 남아 있고, 맞물림 해제 위치에서 상기 선택적 클러치(18)를 유지시킨다.
그러나, 상기 메인 피스톤(152)은 상기 케이싱(12)의 커버 쉘(20)로부터 상기 록업 클러치(116)의 록업 해제 위치로 이동한다.
제4 작동모드에서, 상기 내연기관(4)은 제1 작동모드로 전환할 준비가 되도록 작동된다.
도 20 내지 도 27에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예의 유체 동역학적 토크 커플링 장치(210)에서 상기 토크 결합 장치(10)의 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는 토크 커플링 장치(210)의 듀얼 피스톤 어셈블리(244)로 대체된다.
도 20 내지 도 27의 유체 동역학적 토크 커플링 장치(210)는 실질적으로 도 1 내지 도 14의 유체 동역학적 토크 커플링 장치(10)에 대응하고, 상이한 듀얼 피스톤 어셈블리(244)의 부분은 아래에서 상세히 설명될 것이다.
상기 유체 동역학적 토크 커플링 장치(210)는 오일 또는 변속기 유체와 같은 유체로 충진되고, 회전축(X)을 중심으로 회전할 수 있는 밀폐된 케이싱(212), 유체 동역학적 토크 컨버터(14), 록업 클러치(216), 및 선택적 클러치(218)를 포함한다.
도 20에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 록업 클러치(216)는 상기 케이싱(212)의 내부에 배치되고, 상기 선택적 클러치(218)는 상기 케이싱(212)의 외부에 배치된다.
상기 밀폐된 케이싱(212), 상기 토크 컨버터(14), 상기 록업 클러치(216), 및 상기 선택적 클러치(218)는 모두 회전축(X)을 중심으로 회전 가능하다.
상기 밀폐된 케이싱(212)은, 도 20에 도시된 제3 실시예에 따라 제1 쉘(또는 커버 쉘 : 220), 및 상기 제1 쉘(220)과 동축으로 배치되어 축 방향으로 대향하는 제2 쉘(또는 임펠러 쉘 : 22)을 포함한다.
상기 제1, 및 제2 쉘(220, 22)은 용접부(13)에 의해 외부 주변부 주위에서 이동 불가능하게(즉, 고정적으로) 상호 연결되고 밀폐된다.
상기 제1, 및 제2 쉘(220, 22) 각각은 일체형 또는 하나의 조각으로 만들어 질 수 있으며, 예를 들어 일체형 금속 시트를 프레스 성형함으로써, 제조될 수 있다.
상기 커버 쉘(220)은 일반적으로 상기 선택적 클러치(218)를 통해 상기 내연기관(4)의 출력축(5)인 상기 드라이빙 샤프트에 선택적으로 구동 가능하게 연결될 수 있다.
구체적으로, 도 20에 예시된 실시예에서, 상기 케이싱(212)은 상기 내연기관(4)에 의해 선택적으로 회전 가능하게 구동되고, 상기 선택적 클러치(218)를 통해 상기 출력축(5)에 선택적으로 구동 결합된다.
상기 토크 커플링 장치(210)의 록업 클러치(216)는 마찰 링(42), 및 상기 커버 쉘(220)로부터 축 방향으로 이동 가능한 듀얼 피스톤 어셈블리(244)를 포함한다.
상기 마찰 링(42)은, 도 21에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220) 상에 정의된 록킹(또는 내부 결합) 면(212e)으로부터 상기 회전축(X)을 따라 상기 케이싱(212)에 대해 축 방향으로 이동 가능하다.
상기 마찰 링(42)은 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)의 록킹 면(212e)과 선택적으로 마찰 결합하도록 구성된다. 상기 마찰 링(42)은 상기 듀얼 피스톤 어셈블리(244)와 상기 커버 쉘(220)의 사이에 축 방향으로 배치된다.
상기 듀얼 피스톤 어셈블리(244)는, 도 20에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 커버 쉘(220)로부터 축 방향으로 이동 가능한 환형 메인(또는 제1) 피스톤(252), 및 상기 커버 쉘(220)에 장착되고 상기 커버 쉘(220)과 상기 메인 피스톤(252)에 대해 축 방향으로 이동할 수 있는 단일의 보조(또는 제2) 피스톤(254)을 포함한다.
상기 마찰 링(42)의 마찰부(48)는 상기 메인 피스톤(252)과 상기 커버 쉘(220)의 록킹 면(212e) 사이에 축 방향으로 배치된다.
상기 메인 피스톤(252)은 방사상으로 배향된 환형 피스톤 바디(256), 및 상기 메인 피스톤(252)의 환형 피스톤 바디(256)에 대해 상기 회전축(X)에 근접한 원통형 플랜지(262)를 갖는 환형 허브부(260)를 포함한다.
상기 메인 피스톤(252)의 허브부(260)의 원통형 플랜지(262)는 상기 허브부(260)의 반경방향 내주 단부에서 상기 터빈 휠(26)을 향해 축 방향으로 연장된다.
또한, 상기 메인 피스톤(252)은 일반적으로 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)로부터 떨어진 스프링 암(또는 오프셋 리프 스프링: 257)에 의해 축 방향으로 편향된다.
도 20에 가장 잘 도시된 바와 같이, 축 방향으로 오프셋 된 말단부를 갖는 상기 스프링 암(257)은 상기 메인 피스톤(252)의 허브부(260)와 상기 커버 쉘(220)의 방사형 벽(233) 사이에서 상기 케이싱(212) 내부에 배치된다.
도 22에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 상기 스프링 암(257)의 말단부 중 하나는 스폿 용접, 접착 결합 등에 의해 상기 메인 피스톤(252)의 허브부(260)에 고정된다.
또한, 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)은 모두 상기 메인 피스톤(252)을 향해 축 방향으로 돌출되고 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)과 일체로 형성된 반경방향으로 환형 외측 피스톤 플랜지(2801)와 반경방향으로 환형 내측 피스톤 플랜지(2802)에 의해 형성된 환형 피스톤 실린더(279)를 포함한다.
상기 외측 피스톤 플랜지(2801), 상기 내측 피스톤 플랜지(2802), 및 상기 커버 쉘(220)의 방사형 벽(233)의 축 방향 내부 면(282)은 내부에 상기 보조 피스톤(254)을 슬라이딩 가능하게 수용하는 환형 피스톤 실린더(279 : 도 25에 가장 잘 도시됨)를 형성한다.
상기 외측 피스톤 플랜지(2801)는 반경방향으로 원통형 외주면(28111)과 반경방향으로 원통형 내주면(28112)을 갖는다.
이와 유사하게, 상기 내측 피스톤 플랜지(2802)는 원통형 외주면(28121)과 반경방향으로 원통형 내주면(28122)을 갖는다.
하나 이상의 연통 채널(283)은, 도 21과 도 25에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 피스톤 실린더(279)의 내측 피스톤 플랜지(2802) 아래의 공간에 릴리스 챔버(CR)를 유체 연결하기 위해 상기 커버 쉘(220)의 방사형 벽(233)을 통해 반경 방향으로 연장된다.
도 20 내지 도 27에 도시된 본 발명의 제3 실시예에서, 상기 메인 피스톤(252)은 상기 록업 클러치(216)의 록업 위치와 록업 해제 위치 사이에서 상기 피스톤 실린더(279)의 외측 피스톤 플랜지(2801)의 외주면(28111)에 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착된다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 상기 보조 피스톤(254)은 헤드 플레이트(또는 헤드 부재: 270), 방사형 외측 원통형 스커트(2721), 및 상기 방사형 외측 원통형 스커트(2721)로부터 반경방향으로 이격된 방사형 내측 원통형 스커트(2722)를 갖는 원통형 중공 바디(268)를 포함한다.
상기 방사형 외측 원통형 스커트(2721)와 방사형 내측 원통형 스커트(2722) 모두는 상기 피스톤 실린더(279)의 축 방향 내부 면(282)을 향하는 방향으로 상기 보조 피스톤(254)의 헤드 플레이트(270)로부터 축 방향으로 연장된다.
상기 보조 피스톤(254)은, 도 21에 가장 잘 도시된 바와 같이, 복수의 원통형 스프링 지지 바디(269) 및 각각이 상기 스프링 지지 바디(269) 중 하나로부터 상기 환형 피스톤 실린더(279)를 통해 축 방향으로 연장되는 피스톤 로드(274)를 더 포함한다.
상기 스프링 지지 바디(269)들은 서로 등각 및 등 거리로 이격된다.
각각의 상기 피스톤 로드(274)의 자유 끝단(275)에는 상기 보조 피스톤(254)의 피스톤 로드(274)에 장착 된 스냅 링(276)이 상기 커버 쉘(220)의 방사형 벽(233)과 맞물릴 경우, 상기 터빈 휠(26)을 향하고 상기 커버 쉘(220)로부터 멀어지는 방향으로 상기 보조 피스톤(254)의 축 방향 이동을 제한하기 위해 상기 커버 쉘(220)의 외부에 배치된 스냅 링(276)이 구비된다.
상기 보조 피스톤(254)의 각각의 피스톤 로드(274)의 자유 끝단(275)은, 도 21에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 커버 쉘(220)의 방사형 벽(233)을 통해 연장되는 홀(221) 중, 하나를 통해 축 방향으로 연장된다.
상기 스프링 지지 바디(269)들과 상기 피스톤 로드(274)를 갖는 상기 보조 피스톤(254)은 예컨대 일체형(또는 단일) 구성 요소, 예를 들어 일체형 금속 시트를 프레스 성형함으로써, 단일 부품으로 제조되거나 함께 고정적으로 연결된 개별 구성 요소이다.
상기 환형 보조 피스톤(254)은, 도 20 내지 도 21에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 메인 피스톤(252)과 상기 커버 쉘(220)의 피스톤 실린더(279)에 대해 연장된 위치와 후퇴된 위치 사이에서 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)의 피스톤 실린더(279) 내에 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착된다.
또한, 상기 보조 피스톤(254)은, 도 20에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 피스톤 실린더(279)의 축 방향 내부 면(282), 또는 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)로부터 떨어진 적어도 하나의 압축 스프링(278: 예컨대 코일 스프링과 같은)에 의해 축 방향으로 편향된다.
상기 압축 스프링(278)은 상기 보조 피스톤(254)의 헤드 플레이트(270)와 상기 커버 쉘(220)의 피스톤 실린더(279)의 축 방향 내부 면(282) 사이에서 축 방향으로 상기 보조 피스톤(254) 내에 배치된다.
상기 보조 피스톤(254)의 방사형 외측 원통형 스커트(2721)는 상기 피스톤 실린더(279)의 방사형 외측 피스톤 플랜지(2801)의 원통형 내주면(28112)을 향하는 제1 환형 홈(284)을 가지며, 반면, 상기 보조 피스톤(254)의 방사형 내측 원통형 스커트(2722)는 상기 피스톤 실린더(279)의 방사형 내측 피스톤 플랜지(2802)의 원통형 외주면(28121)을 향하는 제2 환형 홈(286)을 갖는다.
상기 제1, 및 제2 환형 홈(284, 286)은 각각 예를 들어 기계 가공 또는 주조에 의해 상기 보조 피스톤(254)의 외측 및 내측 원통형 스커트(2721, 2722)에 형성된다.
환형 제1 피스톤 실링 부재(285)는 상기 제1 환형 홈(284)에 배치되고, 환형 제2 피스톤 실링 부재(287)는 상기 제2 환형 홈(284)에 배치된다.
상기 보조 피스톤(254)은 각각의 상기 제1, 및 제2 피스톤 실링 부재(285)에 의해 상기 피스톤 실린더(79) 내에서 실링된다.
상기 제1, 및 제2 피스톤 실링 부재(285, 287)들은 바람직하게 O-링이다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 상기 보조 피스톤(254)은 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)의 피스톤 실린더(279)에 대해 축 방향으로 왕복 이동 및 밀폐된 상태로 이동 가능하다.
상기 제1, 및 제2 피스톤 실링 부재(285, 287)는 상기 피스톤 실린더(279)와 보조 피스톤(254)의 계면에서 실링을 생성한다.
상기 메인 피스톤(252)의 원통형 플랜지(262)의 원통형 반경방향 내면에는 예를 들어 기계 가공 또는 주조에 의해 환형 홈(253)이 형성된다.
상기 환형 메인 피스톤 실링 부재(261: 예컨대, O-링)는 상기 환형 홈(261)에 배치된다.
따라서, 상기 메인 피스톤(252)은 상기 메인 피스톤 실링 부재(261)에 의해 상기 피스톤 실린더(279)의 방사형 외측 피스톤 플랜지(2801)에 실링되고, 상기 메인 피스톤(252)은 상기 메인 피스톤 실링 부재(261)에 의해 상기 커버 쉘(220)의 피스톤 실린더(279) 상에 실링된다.
상기 선택적 클러치(218)는 상기 내연기관(4)의 출력축(5)과 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220) 사이에서 상기 케이싱(212)의 외부에 배치된다.
상기 선택적 클러치(218)는 입력 부재(90), 상기 입력 부재(90)에 구동 및 회전 불가능하게 연결 가능한 출력 부재(293), 및 상기 선택적 클러치(218)의 입력부재(90)와 출력부재(293) 사이에 배치된 스프링 부재(97)를 포함한다.
상기 입력 부재(90)는 일반적으로 방사상으로 배향된 환형 마찰 플레이트(92)를 포함하는 클러치 케이싱(91)을 포함한다.
상기 환형 마찰 플레이트(92)는, 도 21에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 출력 부재(93)를 향하는 마찰 면(92e)을 형성한다.
상기 출력 부재(293)는, 도 21에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 클러치 케이싱(91)의 마찰 면(92e)을 축 방향으로 대면하도록 마찰 디스크(294), 및 예를 들어 접착 결합에 의해 상기 마찰 디스크(294)에 부착된 환형 마찰 라이너(96)를 포함한다.
상기 입력 부재(90)의 클러치 케이싱(91)은, 도 20에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 커버 쉘(220)의 중앙 보스(227)에 회전 가능하게 장착되는 한편, 상기 내연기관(4)의 출력축(5)에 비례하지 않게(non-ratably) 결합(바람직하게는 패스너에 의해 움직이지 않게 고정됨) 된다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 상기 입력 부재(90)의 클러치 케이싱(91)은 상기 내연기관(4)의 출력축(5)에 이동 불가능하게 고정된다.
도 27에 도시된 바와 같이, 상기 출력 부재(293)의 마찰 디스크(294)에는 드라이브 링(298)의 반경방향 내면에 형성된 하나 이상의 홈(295)이 구비된다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 상기 드라이브 링(298)은 상기 마찰 디스크(294)의 일체형(또는 단일형) 부분, 예를 들어 단일 또는 단일 구성 요소로 만들어지지만, 서로 고정적으로 연결된 개별 구성 요소일 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 상기 출력 부재(293)의 드라이브 링(298)은, 도 27에 가장 잘 도시된 바와 같이, 복수의 홈(295)을 갖는다.
상기 홈(295)들은 서로 등각 및 등 거리로 이격된다. 바람직하게, 상기 홈(295)들은 상기 구동 링(298)에 가공된다.
또한, 도 26에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)에는 지지 보스(support boss: 223) 상에 형성된 적어도 하나 또는 이상의 치(teeth: 225)가 구비된다. 상기 치(225)들은 서로 등각 및 등 거리로 이격된다.
상기 지지 보스(223)와 상기 치(225)를 갖는 상기 커버 쉘(220)은 예를 들어 단일 또는 단일 구성 요소로 이루어진 일체형(또는 단일형) 부품이지만, 서로 고정적으로 연결된 별도의 구성 요소 일 수 있다.
바람직하게, 상기 치(225)들은 상기 커버 쉘(220)의 지지 보스(223)에 가공된다.
상기 홈(295)들은 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)에 대해 상기 선택적 클러치(218)의 출력 부재(293)를 회전 불가능하게 하지만, 상기 커버 쉘(220)에 대한 상기 출력 부재(293)의 축 방향 변위를 허용하도록 상기 커버 쉘(220)의 치(225)에 상호 보완적이고, 상기 치(225)와 슬라이딩 가능하게 맞물리도록 구성된다.
상기 선택적 클러치(218)의 출력 부재(293)는 맞물림 위치와 맞물림 해제 위치 사이에서 상기 입력 부재(90)에 대해 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하다.
도 20과 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 선택적 클러치(218)의 맞물림 위치에서, 상기 내연기관(4)의 출력축(5)은 특히 상기 케이싱(212)에서 상기 내연기관(4)까지가 아닌 상기 내연기관(4)에서 상기 케이싱(212)까지 상기 내연기관(4)의 출력축(5)에서 상기 케이싱(212)으로 일 방향으로만 구동 토크의 전달을 허용하는 원 웨이 클러치 역할을 하는 상기 선택적 클러치(18)를 통해 상기 케이싱(212)에 회전 불가능하게 결합된다.
상기 선택적 클러치(218)의 맞물림 해제 위치에서, 상기 내연기관(4)의 출력축(5)은 상기 케이싱(212)으로부터 구동적으로 분리된다.
상기 선택적 클러치(218)의 스프링부재(97)는 바람직하게는 디스크 스프링이다. 통상의 기술자는 다른 적절한 스프링이 본 발명의 보호범위 내에 있다는 것을 이해한다
도 21에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 스프링 부재(97)는 맞물림 위치(결합 위치)를 향해 상기 출력 부재(93)를 편향시킨다.
또한, 상기 스프링 부재(97)의 비율은 상기 출력 부재(93)가 상기 선택적 클러치(18)의 맞물림 위치에서, 상기 클러치 케이싱(91)의 마찰 플레이트(92)와 회전 불가능하게 결합함으로써, 상기 유체 동역학적 토크 커플링 장치(210)의 케이싱(212)을 상기 내연기관(4)의 출력축(5)에 회전 불가능하게 결합시킨다.
도 21에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 보조 피스톤(254)의 피스톤 로드(274)의 자유 끝단(275)은 상기 출력 부재(293)의 마찰 디스크(294)와 맞물린다(즉, 접촉한다).
본 발명에 따른 상기 유체 동역학적 토크 커플링 장치(210)는 4 가지 작동 모드를 갖는다.
도 20과 도 21에 도시된 바와 같이, 제1 작동모드에서는, 상기 릴리스 챔버(CR)에서 상기 록업 클러치(216)의 해제 압력은 약 500 KPa 이고, 반면, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(216)의 적용 압력은 약 200 KPa 이다.
결과적으로, 상기 메인 피스톤(252)은 록업 해제 위치에 있고, 상기 보조 피스톤(254)은 연장된 위치에 있으며, 여기서, 상기 메인 피스톤(252), 및 상기 보조 피스톤(254)은 상기 커버 쉘(220)로부터 최대 거리만큼 이격되고, 여기서, 상기 마찰링(42)은 상기 메인 피스톤(252)에 의해 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)의 록킹 면(212e)과 마찰적으로 결합하지 않고(즉, 상기 록업 클러치(216)의 록킹 해제 위치), 상기 선택적 클러치(218)의 출력 부재(293)는 결합 위치에 있다.
제1 작동모드에서, 상기 메인 피스톤(252)은 상기 마찰 링(42)으로부터 축 방향으로 이격되고, 상기 토크 커플링 장치(210)는 상기 내연기관(4)이 구동 가능하게 결합된 유체 역학적 모드에 있다.
제2 작동모드에서는, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(216)의 적용 압력은 0 KPa 로부터 500 KPa 사이이고, 바람직하게는 100 KPa 로부터 500 KPa 사이이다.
결과적으로, 상기 메인 피스톤(252)은 상기 스프링 암(257)들의 탄성력에 대항하여 록업 위치로 상기 커버 쉘(20)을 향해 이동되고, 여기서 상기 메인 피스톤(252)은 상기 마찰링(42)의 마찰부(48)를 가압하여 상기 마찰 링(42)을 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)의 록킹 면(212e)에 대해 마찰 식으로 회전 불가능하게 맞물린다(즉, 상기 록업 클러치(216)의 록업 위치).
상기 보조 피스톤(254)은 연장된 위치에 남아 있으며, 여기서 상기 선택적 클러치(218)의 출력 부재(293)는 결합 위치에 있다.
제2 작동모드에서, 상기 내연기관(4)과 변속기 입력 샤프트(8)는 직접 연결된다.
제2 작동모드에서, 하이브리드 차량의 배터리는 충전 모드에 있을 수 있다.
제3 작동모드에서는, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(216)의 적용 압력은 500 KPa 로부터 800 KPa 사이이다. 결과적으로, 상기 보조 피스톤(254)은 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220), 및 상기 선택적 클러치(218)를 향하는 방향인 우측으로 이동하고, 그 후퇴 위치로 상기 선택적 클러치(218)를 해제 위치에 위치시킨다.
구체적으로, 상기 피스톤 로드(274)의 자유 끝단(275)은 상기 출력 부재(293)의 마찰 디스크(294)를 상기 클러치 케이싱(91)의 마찰 플레이트(92)의 마찰 면(92e)으로부터 상기 스프링 부재(97)의 탄성력에 대항하여 밀어내고, 상기 선택적 클러치(218)를 맞물림 해제 위치에 위치시킨다. 상기 메인 피스톤(152)은 록업 위치에 유지된다.
제3 작동모드에서는 상기 내연기관(4)과 상기 변속기 입력 샤프트(8)가 분리되고, 반면에 상기 전자 기기(6)와 상기 변속기 입력 샤프트(8)가 직접 연결된다.
상기 내연기관(4)은 정지(off)될 수 있다.
상기 하이브리드 자동차는 재생 모드 또는 전기 드라이브(또는 E-드라이브) 모드에 있다.
제4 작동모드에서는, 상기 릴리스 챔버(CR)에서 상기 록업 클러치(216)의 해제 압력은 약 800 KPa 이고, 상기 적용 챔버(CA)에서 상기 록업 클러치(216)의 적용 압력은 또한 800 KPa 이다.
결과적으로, 상기 보조 피스톤(254)들은 후퇴 위치에 남아 있고, 맞물림 해제 위치에서 상기 선택적 클러치(218)를 유지시킨다.
그러나, 상기 메인 피스톤(252)은 상기 케이싱(212)의 커버 쉘(220)로부터 상기 록업 클러치(216)의 록업 해제 위치까지 왼쪽으로(도 20과 도 21에 도시된 바와 같이) 이동한다.
제4 작동모드에서, 상기 내연기관(4)은 제1 작동모드로 전환할 준비가 되도록 작동된다.
본 발명의 실시예들에 대한 위의 설명은 특허법의 규정에 따라 설명을 목적으로 제시되었다. 이는 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하거나 포괄하려는 것은 아니다.
이상에서 개시된 실시예들은 본 발명의 원리 및 그 실제 응용을 가장 잘 설명하기 위해 선택되었기 때문에 당업자가 다양한 실시예 및 다양한 실시예에서 본 발명을 가장 잘 활용할 수 있게 하였고, 특히 여기에 기술된 원리가 준수되는 한, 고려된다.
그러므로 본 출원은 본 출원은 그 일반적인 원리를 이용해서 본 발명의 임의의 변경, 이용, 또는 적용을 커버하려는 것이다.
또한, 본 출원은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지된 또는 통상적인 관행을 따르는 본 개시물로부터의 일탈을 커버하려는 것이다.
따라서, 상기 설명된 발명에 있어서는, 그 의도 및 범위로부터 일탈함이 없이 변경이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 보호범위는 여기에 첨부된 청구범위에 의해 규정되는 것으로 의도된다.

Claims (22)

  1. 회전축을 중심으로 회전 가능한 케이싱;
    임펠러 휠, 및 상기 임펠러 휠과 동축으로 상기 케이싱에 배치된 터빈 휠을 포함하는 토크 컨버터;
    듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하고, 상기 터빈 휠이 상기 케이싱에 대해 회전 가능한 유체역학 변속기 모드와 상기 터빈 휠이 상기 케이싱에 대해 회전 불가능하게 결합되는 록업 모드의 사이에서 전환 가능한 록업 클러치; 및
    상기 케이싱 외부에 배치되고, 입력 부재와 상기 케이싱에 회전 불가능하게 장착되는 출력 부재를 포함하는 선택적 클러치; 를 포함하되,
    상기 듀얼 피스톤 어셈블리는 메인 피스톤, 및 상기 메인 피스톤에 장착되고 상기 메인 피스톤 및 상기 케이싱에 대해 축 방향으로 이동할 수 있는 적어도 하나의 보조 피스톤을 포함하고,
    상기 듀얼 피스톤 어셈블리의 메인 피스톤은 상기 메인 피스톤이 상기 케이싱에 회전 불가능하게 결합되는 록업 위치와 상기 메인 피스톤이 상기 케이싱에 회전 가능한 록업 해제 위치 사이에서 상기 케이싱과 상기 적어도 하나의 보조 피스톤에 대해 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하며,
    상기 출력 부재는 상기 출력 부재가 상기 선택적 클러치의 입력 부재에 회전 불가능하게 결합되는 맞물림 위치와 상기 출력 부재가 상기 선택적 클러치의 입력 부재에 대해 회전할 수 있는 맞물림 해제 위치 사이에서 상기 입력 부재에 대해 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하고,
    상기 출력 부재는 상기 적어도 하나의 보조 피스톤의 동작에 의해 상기 선택적 클러치의 맞물림 위치로부터 맞물림 해제 위치에 선택적으로 축 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱은
    커버 쉘, 및 상기 커버 쉘에 동축으로 배치되고 상기 커버 쉘과 축 방향으로 대향하는 임펠러 쉘을 포함하고,
    상기 커버 쉘과 상기 임펠러 쉘은 상호 이동 불가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선택적 클러치의 출력 부재는 상기 케이싱의 커버 쉘에 회전 불가능하게 연결되고,
    상기 입력 부재는 상기 케이싱에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 메인 피스톤은
    방사상으로 배향된 환형 피스톤 바디, 및 원통형 플랜지를 갖는 환형 허브부를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 보조 피스톤은
    헤드 부재, 상기 적어도 하나의 보조 피스톤 내에 중공 챔버를 정의하는 원통형 스커트, 및 상기 헤드 부재로부터 상기 메인 피스톤과 상기 케이싱의 커버 쉘을 통해 축 방향으로 연장되는 피스톤 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치
  5. 제2항에 있어서,
    상기 메인 피스톤은
    상기 케이싱의 커버 쉘로부터 떨어져 축 방향으로 편향되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보조 피스톤은
    적어도 하나의 압축 스프링에 의해 상기 케이싱의 커버 쉘로부터 떨어져 축 방향으로 편향되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보조 피스톤은 상기 메인 피스톤에 장착되고, 그와 상기 케이싱의 커버 쉘에 대해 축 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 메인 피스톤은
    방사상으로 배향된 환형 피스톤 바디; 및
    상기 적어도 하나의 보조 피스톤이 상기 메인 피스톤과 상기 커버 쉘의 적어도 하나의 보스에 대해 축 방향으로 이동할 수 있도록 내부에 상기 적어도 하나의 보조 피스톤을 수용하는 적어도 하나의 축 방향 돌출 보스;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보조 피스톤은
    헤드 부재;
    적어도 하나의 상기 보조 피스톤 내에 중공 챔버를 정의하는 원통형 스커트; 및
    상기 헤드 부재로부터 상기 메인 피스톤과 상기 케이싱의 커버 쉘을 통해 축 방향으로 연장되는 피스톤 로드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보조 피스톤은
    상기 메인 피스톤의 적어도 하나의 보스와 상기 적어도 하나의 보조 피스톤의 원통형 스커트 사이의 적어도 하나의 보조 피스톤의 원통형 스커트 사이에서 상기 적어도 하나의 보조 피스톤의 원통형 스커트 상에 배치된 제 1 피스톤 실링 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 케이싱의 커버 쉘은
    상기 적어도 하나의 보조 피스톤이 상기 메인 피스톤의 적어도 하나의 보스와 및 상기 커버 쉘의 적어도 하나의 피스톤 컵에 대해 축 방향으로 이동할 수 있도록 상기 케이싱의 커버 쉘과 일체로 형성되고 내부에 상기 적어도 하나의 보조 피스톤을 수용하는 축 방향으로 돌출된 하나 이상의 피스톤 컵을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보조 피스톤은
    상기 커버 쉘의 적어도 하나의 피스톤 컵과 상기 적어도 하나의 보조 피스톤의 원통형 스커트 사이에서 상기 적어도 하나의 보조 피스톤의 원통형 스커트 상에 배치된 제2 피스톤 실링 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 케이싱의 커버 쉘은
    상기 메인 피스톤의 적어도 하나의 보스가 상기 케이싱의 커버 쉘의 적어도 하나의 피스톤 컵에 대해 축 방향으로 이동할 수 있도록 상기 케이싱의 커버 쉘과 일체로 형성되고, 그 안에 상기 메인 피스톤의 적어도 하나의 보스를 수용하는 축 방향으로 돌출된 피스톤 컵을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보조 피스톤은
    상기 메인 피스톤의 적어도 하나의 보스와 상기 적어도 하나의 보조 피스톤의 원통형 스커트의 사이에서 상기 적어도 하나의 보조 피스톤의 원통형 스커트 상에 배치되는 제1 피스톤 실링 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 메인 피스톤은
    상기 커버 쉘의 적어도 하나의 피스톤 컵과 상기 메인 피스톤의 적어도 하나의 보스 사이에서 상기 메인 피스톤의 적어도 하나의 보스 상에 배치되는 적어도 하나의 제2 피스톤 실링 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보조 피스톤은
    상기 회전축을 중심으로 서로 등 거리로 원주 방향으로 이격된 복수의 보조 피스톤을 포함하고, 각각의 상기 보조 피스톤은 상기 메인 피스톤과 상기 커버 쉘에 대해 이동 가능한 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보조 피스톤은
    상기 메인 피스톤과 동축으로 상기 케이싱의 커버 쉘에 장착되고, 상기 메인 피스톤, 및 상기 커버 쉘에 대해 축 방향으로 이동 가능한 단일 환형 보조 피스톤인 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  18. 제3항에 있어서,
    상기 선택적 클러치의 출력 부재는 상기 케이싱의 커버 쉘에 대해 축 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 선택적 클러치의 출력 부재는
    상기 출력 부재가 스프링 부재에 의해 상기 선택적 클러치의 입력 부재와 회전 불가능하게 맞물리도록 그 결합 위치를 향해 축 방향으로 편향되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 선택적 클러치의 입력 부재는
    상기 선택적 클러치의 출력 부재와 대면하는 마찰면을 형성하는 마찰판을 갖는 클러치 케이싱을 포함하고,
    상기 선택적 클러치의 출력 부재는
    상기 클러치 케이싱의 마찰면을 축 방향으로 대면하는 마찰 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 선택적 클러치의 마찰 디스크는
    상기 선택적 클러치의 출력 부재의 맞물림 위치에서 상기 출력 부재의 마찰 디스크가 상기 선택적 클러치의 클러치 케이싱의 마찰판과 회전 불가능하게 결합하도록 상기 스프링 부재에 의해 상기 선택적 클러치의 클러치 케이스의 마찰 플레이트 마찰면을 향해 축 방향으로 편향되는 것을 특징으로 하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치.
  22. 내연기관, 및 전기 기계를 포함하는 하이브리드 전기 자동차용 유체 동역학적 토크 결합 장치의 작동 방법으로서,
    회전축을 중심으로 회전 가능하고 상기 전기 기계에 구동 가능하게 결합된 케이싱;
    임펠러 휠, 및 상기 임펠러 휠과 동축으로 상기 케이싱에 배치된 터빈 휠을 포함하는 토크 컨버터;
    듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하고, 상기 터빈 휠이 상기 케이싱에 대해 회전 가능한 유체역학 변속기 모드와 상기 터빈 휠이 상기 케이싱에 대해 회전 불가능하게 결합되는 록업 모드의 사이에서 전환 가능한 록업 클러치; 및
    상기 케이싱 외부에 배치되며, 상기 내연기관에 구동 가능하게 결합되는 입력 부재와 상기 케이싱에 회전 불가능하게 장착되는 출력 부재를 포함하는 선택적 클러치; 를 포함하되,
    상기 듀얼 피스톤 어셈블리는 메인 피스톤, 및 상기 메인 피스톤에 장착되고 상기 메인 피스톤 및 상기 케이싱에 대해 축 방향으로 이동할 수 있는 적어도 하나의 보조 피스톤을 포함하고,
    상기 듀얼 피스톤 어셈블리의 메인 피스톤은 상기 메인 피스톤이 상기 케이싱에 회전 불가능하게 결합되는 록업 위치와 상기 메인 피스톤이 상기 케이싱에 회전 가능한 록업 해제 위치 사이에서 상기 케이싱과 상기 적어도 하나의 보조 피스톤에 대해 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하며,
    상기 출력 부재는 상기 출력 부재가 상기 선택적 클러치의 입력 부재에 회전 불가능하게 결합되는 맞물림 위치와 상기 출력 부재가 상기 선택적 클러치의 입력 부재에 대해 회전할 수 있는 맞물림 해제 위치 사이에서 상기 입력 부재에 대해 선택적으로 축 방향으로 이동 가능하고,
    상기 출력 부재는 상기 적어도 하나의 보조 피스톤의 동작에 의해 상기 선택적 클러치의 맞물림 위치로부터 맞물림 해제 위치에 선택적으로 축 방향으로 이동 가능한 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 작동 방법에 있어서,
    상기 맞물림 위치 및 상기 맞물림 해제 위치 중, 원하는 위치에 상기 선택적 클러치의 출력 부재를 구성하기 위해 상기 메인 피스톤, 및 상기 적어도 하나의 보조 피스톤에 대한 유압을 조절함으로써 듀얼 록업 피스톤 어셈블리의 축 방향 변위를 선택적으로 제어하는 단계;
    를 포함하는 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 작동 방법.
KR1020217002115A 2018-08-10 2019-08-02 듀얼 피스톤 어셈블리가 구비된 록업 클러치를 갖는 유체 동역학적 토크 커플링 장치 KR102412197B1 (ko)

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