KR102605851B1 - 구동 트레인용 토크 리미터 - Google Patents

구동 트레인용 토크 리미터 Download PDF

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콘스탄틴 밍아스
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은, 적어도 축방향(3)을 따라서 연장되는 회전축(4)과; 하나 이상의 마찰 라이닝(7, 8)을 통해, 그리고 축방향(3)으로 작용하는 초기 응력(9) 하에서 적어도 원주 방향(10)으로 작용하는 한계 토크에 도달할 때까지 서로 토크를 전달하도록 연결되어 있는 구동 측(5) 및 출력 측(6);을 구비한, 구동 트레인(2)용 토크 리미터(1)에 관한 것으로, 이 경우 하나 이상의 마찰 라이닝(7, 8)은 한계 토크의 초과 시 구동 측(5) 및 출력 측(6) 중 하나에만 존재하는 제1 마찰면(11)에서 미끄러질 수 있게 배치되고, 이때 구동 측(5) 및 출력 측(6) 중 다른 하나에 존재하는 제2 마찰면(12)과는 마찰 결합식으로 연결된다. 마찰 라이닝(7, 8)은, 제1 마찰면(11) 쪽으로는 제1 마찰값을 갖는 제1 재료(13)를 포함하고, 제2 마찰면(12) 쪽으로는 제2 마찰값을 갖는 제2 재료(14)를 포함한다.

Description

구동 트레인용 토크 리미터
본 발명은 구동 트레인용 토크 리미터, 특히 자동차의 구동 트레인용 토크 리미터에 관한 것이다. 구동 트레인은 특히 하이브리드 차량용 구동 트레인이다. 구동 트레인은 특히, 토크 리미터를 통해 토크를 전달하도록 연결될 수 있거나 상호 분리될 수 있는 제1 구동 유닛(예컨대 내연 기관) 및 제2 구동 유닛(예컨대 전기 기계)을 구비한다.
토크 리미터는, 축방향을 따라 연장되는 하나 이상의 회전축과; 하나 이상의 마찰 라이닝을 통해, 그리고 축방향으로 작용하는 초기 응력 하에서 적어도 원주 방향으로 작용하는 한계 토크에 도달할 때까지 서로 토크를 전달하도록 연결되어 있는 구동 측 및 출력 측을 구비한다. 하나 이상의 마찰 라이닝은 (구동 트레인의 작동 시) 한계 토크가 초과되면 구동 측 및 출력 측 중 하나에만 존재하는 제1 마찰면에서 미끄러질 수 있게 배치되고, 이때 구동 측 및 출력 측 중 다른 하나에 존재하는 제2 마찰면과는 마찰 결합식으로 연결된다.
상기 유형의 토크 리미터는 공지되어 있다. 공지된 토크 리미터에서는, 한계 토크를 초과하는 경우, 2개의 마찰면 중 하나에서만 마찰 라이닝의 미끄러짐이 가능해진다. 또 다른 마찰면에서는 미끄러짐이 방지된다. 이와 같이 구동 측 또는 출력 측에 2개의 마찰면 중 하나를 의도한 대로 고정하는 점은, (한계 토크를 초과하는 경우에) 목표 슬립 토크의 작은 편차를 보장하기 위해서 필요하다. 이를 위해, 미끄러짐이 가능하도록 제공된 마찰면에 특수한 재료 쌍이 제공된다.
공지된 토크 리미터에서는, 구동 측 및 출력 측 중 하나에서의 마찰 라이닝의 고정이, 원주 방향으로 마찰면과 마찰 라이닝 간에 이루어지는 형상 결합식 연결을 통해(예컨대 리벳팅 또는 서로의 내부로 연장되는 프로파일링에 의해) 보장된다. 대안적으로, 마찰 라이닝은 접착을 통해서 마찰면과 재료 결합식으로 연결된다.
하지만, 상기와 같이 마찰 라이닝을 마찰면들 중 하나에 형상 결합식으로 또는 재료 결합식으로 고정하는 과정은, 조립 복잡성 또는 제조 복잡성을 증대시키고 더 높은 비용을 유발한다.
이에 근거하여 본 발명의 과제는, 종래 기술에서 발견된 단점들을 적어도 부분적으로 극복하는 것, 그리고 특히 마찰 라이닝의 규정된 일측 고정이 다르게 실현되는 토크 리미터를 제공하는 것이다.
상기 과제는, 독립 특허 청구항 1의 특징들에 의해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항들의 대상이다. 특허 청구범위에 개별적으로 열거된 특징들은, 기술적으로 합리적인 방식으로 서로 조합될 수 있고, 명세서에서 설명되는 특성 및 도면에 도시된 세부 사항에 의해서 보충될 수 있으며, 이 경우 본 발명의 또 다른 실시예들이 도시된다.
본 발명은, 적어도 축방향을 따라서 연장되는 회전축과, 구동 측 및 출력 측을 구비한, 구동 트레인용 토크 리미터에 관한 것이다. 구동 측 및 출력 측은 (토크 리미터의 작동 시) 하나 이상의 마찰 라이닝을 통해, 그리고 축방향으로 작용하는 초기 응력 하에서 적어도 원주 방향으로 작용하는 한계 토크에 도달할 때까지 서로 토크를 전달하도록 연결된다. 하나 이상의 마찰 라이닝은, 한계 토크의 초과 시 구동 측 및 출력 측 중 하나에만 존재하는 제1 마찰면에서 미끄러질 수 있게 배치된다. 이때, 하나 이상의 마찰 라이닝은, 구동 측 및 출력 측 중 다른 하나에 존재하는 제2 마찰면과 (또한) 마찰 결합식으로 연결된다. 하나 이상의 마찰 라이닝은, 적어도 제1 마찰면 쪽으로는 제1 마찰값을 갖는 제1 재료를 포함하고, 제2 마찰면 쪽으로는 제1 마찰값과 상이한 제2 마찰값을 갖는 제2 재료를 포함한다.
상이한 마찰값을 갖는 마찰 라이닝의 설계는, 하나의 (규정된) 마찰면에서(즉, 항상 제1 마찰면에서) 규정된 미끄러짐(즉, 마찰면에 대한 마찰 라이닝의 원주 방향으로의 회전)을 가능하게 하는 한편, 또 다른 (제2) 마찰면은 또한 마찰 라이닝과 마찰 결합식으로 연결된다(그래서 미끄러지지 않는다).
특히, 제1 마찰면은 스테인리스강으로 형성된다.
특히, 제1 마찰값은 제2 마찰값보다 작다. 바람직하게, 제1 마찰값은 제2 마찰값보다 적어도 1%만큼, 특히 적어도 2%만큼, 바람직하게는 적어도 5%만큼 더 작다.
하나 이상의 마찰 라이닝은, 적어도 제1 재료 및 제2 재료에 의해 형성된 복합 재료일 수 있다. 특히, 마찰 라이닝 내부에서의 상이한 재료 분포에 의해 서로 상이한 마찰값이 형성될 수 있음으로써, 마찰 라이닝이 제1 마찰면 쪽으로는 제1 마찰값을 갖고, 제2 마찰면 쪽으로는 제1 마찰값과 상이한 제2 마찰값을 갖는다.
복합 재료(복합 제작 재료 또는 합성 제작 재료라고도 지칭됨)는, 특히 2개 이상의 재료로 이루어진 제작 재료이며, 이 경우 복합 재료는 자신의 개별 재료들과는 다른 재료 특성을 갖는다. 이들 재료는 파괴 없이 상호 분리될 수 있다.
하나 이상의 마찰 라이닝은, 서로 재료 결합식으로 연결된 (소위 듀얼 레이어를 형성하기 위한) 2개 이상의 층을 구비할 수 있으며, 이 경우 제1 층은 제1 마찰면을 형성하고, 제2 층은 제2 마찰면을 형성한다. 특히, 이들 층이 서로 견고하게 연결되어 있음으로써, 토크 리미터의 작동 중에 이들 층의 상대 변위가 실시되지 않는다. 각각의 층은 전술한 복합 재료에 의해 형성될 수 있다.
하나 이상의 마찰 라이닝은, 한계 토크에 도달할 때까지, 적어도 원주 방향에 대해 구동 측 및 출력 측과 오로지 마찰 결합식 연결만을 형성한다. 따라서, 이 경우에는 다름 아닌 원주 방향으로 작용하는 (예컨대 접착에 의한) 재료 결합식 연결 또는 (예컨대 상호 맞물림 방식의 프로파일링 또는 리벳팅에 의한) 형상 결합식 연결은 제공되지 않는다.
즉, 특히 마찰 라이닝은 구동 측과 출력 측 사이에 또는 마찰면들 사이에 배치되고, 프리로드 스프링(preload spring)의 초기 응력에 의해 회전축에 대해 고정된다. 따라서, 간단한 조립이 실현될 수 있다.
토크 리미터는 적어도 제1 마찰 라이닝 및 제2 마찰 라이닝을 구비할 수 있으며, 이들 마찰 라이닝 사이에 구동 측 또는 출력 측이 배치된다.
토크 리미터는 특히 공지된 비틀림 댐퍼와 함께 구현된다. 비틀림 댐퍼는, 토크 변동(torque fluctuation)의 감쇠를 위해 이용된다. 특히 비틀림 댐퍼는 하나 이상의 마찰 라이닝 내부에 반경 방향으로 배치된다.
하나 이상의 마찰 라이닝, 회전축 그리고 구동 측 및 출력 측은 특히 서로에 대해 동축으로 배치된다.
나아가, 적어도, 제1 구동 토크를 제공하기 위한 제1 구동 유닛(예컨대 내연 기관) 및 제2 구동 토크를 제공하기 위한 제2 구동 유닛(예컨대 전기 기계)을 구비한 자동차용 구동 트레인이 제안되며, 이 경우 제1 구동 유닛과 제2 구동 유닛은 전술한 토크 리미터를 통해 토크를 전달하도록 연결될 수 있거나, 한계 토크에 도달하는 경우 상호 분리될 수 있다.
예방 차원에서, 본원에 사용된 숫자("제1", "제2", ...)는 주로 동종의 복수의 대상, 크기 또는 프로세스를 구별하기 위해서(만) 이용되며, 즉, 특히 이와 같은 대상들, 크기들 또는 프로세스들 상호간의 종속성 및/또는 순서를 규정하는 것이 아니라는 점에 유의한다. 종속성 및/또는 순서가 필요하다면, 이는 본원에 명시되어 있거나, 구체적으로 기술된 실시예의 연구 시 통상의 기술자에게 명백히 드러난다.
본 발명 및 기술적 환경이 각각의 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다. 본 발명이 도시된 실시예들에 의해 한정되어서는 안된다는 점에 주의한다. 특히, 달리 명시되지 않는 한, 도면들에 설명된 특성의 부분 양태들을 추출하고 이들을 본 명세서 및/또는 도면에 명시된 다른 구성 부품들 및 인식들과 조합하는 것도 가능하다. 특별히 주지할 점은, 도면들 및 특히 도시된 크기 비율은 개략적인 것에 불과하다는 것이다. 동일한 참조 부호들은 동일한 대상들을 지칭함에 따라, 필요 시 다른 도면과 관련한 설명이 보충적으로 이용될 수 있다.
도 1은 구동 트레인 내에 있는 토크 리미터의 제1 실시예의 측단면도이다.
도 2는 토크 리미터의 제2 실시예의 측단면도이다.
도 3은 도 1의 세부도이다.
도 1은, 구동 트레인(2) 내에 있는, 토크 리미터(1)의 제1 실시예의 측단면도이다. 구동 트레인(2)은, 제1 구동 토크(18)를 제공하기 위한 제1 구동 유닛(17)(예컨대 내연 기관) 및 제2 구동 토크(20)를 제공하기 위한 제2 구동 유닛(19)(예컨대 전기 기계)을 구비한다. 제1 구동 토크(18)는 토크 리미터(1)의 구동 측(5)에 직접 작용한다. 제2 구동 토크(20)는 토크 리미터의 출력 측(6)에 직접 작용한다. 출력 측(6)은 또한 (본 도면에는 도시되지 않은) 트랜스미션과 토크를 전달하도록 연결될 수 있다. 출력 측(6)에, 그리고 반경 방향(22)으로는 마찰 라이닝(7, 8)의 내부에 비틀림 댐퍼(21)가 배치된다. 제1 구동 유닛(17)과 제2 구동 유닛(19)은 토크 리미터(1)를 통해 토크를 전달하도록 연결될 수 있고, 한계 토크에 도달하는 경우에는 상호 분리될 수 있다.
토크 리미터(1)는, 축방향(3)을 따라 연장되는 회전축(4)과; 2개의 마찰 라이닝(7, 8)을 통해, 그리고 축방향(3)으로 작용하는 초기 응력(9) 하에서 적어도 원주 방향(10)으로 작용하는 한계 토크에 도달할 때까지 서로 토크를 전달하도록 연결되어 있는 구동 측(5) 및 출력 측(6);을 구비한다. 제1 마찰 라이닝(7)과 제2 마찰 라이닝(8) 사이에 구동 측(5)이 배치된다. 본 실시예에서 출력 측(6)은 2개의 시트를 포함하며, 이들 시트 사이에 마찰 라이닝(7, 8) 및 구동 측(5)이 배치된다. 출력 측(6)의 일 시트와 일 마찰 라이닝(7, 8)[본 실시예에서는 제2 마찰 라이닝(8)] 사이에 프리로드 스프링이 배치되며, 이 프리로드 스프링이 마찰 결합식 연결을 위해 필요한 초기 응력(9)을 생성한다.
마찰 라이닝(7, 8)은, 구동 트레인(2)의 작동 중에 한계 토크가 초과될 경우 구동 측(5) 및 출력 측(6) 중 하나에만 존재하는 제1 마찰면(11)에 미끄러질 수 있게 배치되고, 이때 구동 측(5)과 출력 측(6) 중에서 다른 하나에 존재하는 제2 마찰면(12)과는 마찰 결합식으로 연결된다.
마찰 라이닝(7, 8), 회전축(3) 그리고 구동 측(5) 및 출력 측(6)은 서로에 대해 동축으로 배열되어 있다.
도 2는, 토크 리미터(1)의 제2 실시예의 측단면도이다. 도 1에 대한 설명을 참조한다. 제1 실시예와 달리, 제2 실시예에서는, 제1 마찰 라이닝(7)과 제2 마찰 라이닝(8) 사이에 출력 측(6)이 배치된다. 본 실시예에서는 구동 측(5)이 2개의 시트를 포함하며, 이들 시트 사이에 마찰 라이닝(7, 8) 및 출력 측(6)이 배치되어 있다. 구동 측(5)의 일 시트와 마찰 라이닝(7, 8)[본 실시예에서는 제2 마찰 라이닝(8)] 사이에 프리로드 스프링이 배치되며, 이 프리로드 스프링이 마찰 결합식 연결을 위해 필요한 초기 응력(9)을 생성한다.
도 3은, 도 1의 세부 사항을 보여준다. 도 1에 대한 설명을 참조한다. 마찰 라이닝(7, 8)은 한계 토크가 초과되면 제1 마찰면(11)[본 실시예에서 제1 마찰면은 구동 측(5)에 배치되어 있음]에 미끄러질 수 있게 배치된다. 이 경우, 마찰 라이닝(7, 8)은 제2 마찰면(12)[본 실시예에서 제2 마찰면은 출력 측(6)에 배치되어 있음]과 또한 마찰 결합식으로 연결된다. 이를 위해, 마찰 라이닝(7, 8)은, 제1 마찰면(11) 쪽으로는 제1 마찰값을 갖는 제1 재료(13)를 포함하고, 제2 마찰면(12) 쪽으로는 제1 마찰값과 상이한 제2 마찰값을 갖는 제2 재료(14)를 포함한다.
상이한 마찰값을 갖는 각각의 마찰 라이닝(7, 8)의 설계는, (규정된) 마찰면(11)에서[즉, 항상 제1 마찰면(11)에서] 규정된 미끄러짐을 가능하게 하는 한편, 또 다른 제2 마찰면(12)은 또한 개별 마찰 라이닝(7, 8)과 마찰 결합식으로 연결된다.
마찰 라이닝(7, 8)은 본원에서 소위 듀얼 레이어로서 구현되고, 서로 재료 결합식으로 연결된 2개의 층(15, 16)에 의해 형성된다. 제1 층(15)은 제1 마찰면(11)을 형성하고, 제2 층(16)은 제2 마찰면(12)을 형성한다.
각각의 마찰 라이닝(7, 8)은, 한계 토크에 도달할 때까지, 적어도 원주 방향(10)에 대해 구동 측(5) 및 출력 측(6)과 오로지 마찰 결합식 연결만을 형성한다. 즉, 이 경우에는 다름 아닌 원주 방향(10)으로 작용하는 (예컨대 접착에 의한) 재료 결합식 연결 또는 (예컨대 상호 맞물림 방식의 프로파일링 또는 리벳팅에 의한) 형상 결합식 연결은 제공되지 않는다.
1: 토크 리미터
2: 구동 트레인
3: 축방향
4: 회전축
5: 구동 측
6: 출력 측
7: 제1 마찰 라이닝
8: 제2 마찰 라이닝
9: 초기 응력
10: 원주 방향
11: 제1 마찰면
12: 제2 마찰면
13: 제1 재료
14: 제2 재료
15: 제1 층
16: 제2 층
17: 제1 구동 유닛
18: 제1 구동 토크
19: 제2 구동 유닛
20: 제2 구동 토크
21: 비틀림 댐퍼
22: 반경 방향

Claims (8)

  1. 적어도 축방향(3)을 따라서 연장되는 회전축(4)과; 하나 이상의 마찰 라이닝(7, 8)을 통해, 축방향(3)으로 작용하는 초기 응력(9) 하에서, 적어도 원주 방향(10)으로 작용하는 한계 토크에 도달할 때까지 서로 토크를 전달하도록 연결되어 있는 구동 측(5) 및 출력 측(6);을 구비한, 구동 트레인(2)용 토크 리미터(1)로서,
    상기 마찰 라이닝(7, 8)은 한계 토크의 초과 시 구동 측(5) 및 출력 측(6) 중 하나에만 존재하는 제1 마찰면(11)에 미끄러질 수 있게 배치되고, 이때 구동 측(5) 및 출력 측(6) 중 다른 하나에 존재하는 제2 마찰면(12)과는 마찰 결합 방식으로 연결되며, 하나 이상의 마찰 라이닝(7, 8)이 적어도 제1 마찰면(11) 쪽으로는 제1 마찰값을 갖는 제1 재료(13)를 포함하고, 제2 마찰면(12) 쪽으로는 제1 마찰값과 상이한 제2 마찰값을 갖는 제2 재료(14)를 포함하고, 구동 측(5) 및 출력 측(6)과는 원주 방향(10)으로 작용하는 재료 결합식 및 형상 결합식의 연결을 형성하지 않는, 구동 트레인용 토크 리미터(1).
  2. 제1항에 있어서, 제1 마찰값이 제2 마찰값보다 작은, 구동 트레인용 토크 리미터(1).
  3. 제2항에 있어서, 제1 마찰값이 제2 마찰값보다 적어도 1%만큼 더 작은, 구동 트레인용 토크 리미터(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 마찰 라이닝(7, 8)이, 적어도 제1 재료(13) 및 제2 재료(14)에 의해 형성된 복합 재료인, 구동 트레인용 토크 리미터(1).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 마찰 라이닝(7, 8)이, 서로 재료 결합식으로 연결된 2개 이상의 층(15, 16)을 구비하며, 제1 층(15)은 제1 마찰면(11)을 형성하고, 제2 층(16)은 제2 마찰면(12)을 형성하는, 구동 트레인용 토크 리미터(1).
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 마찰 라이닝(7, 8)이, 한계 토크에 도달할 때까지 적어도 원주 방향(10)에 대해 구동 측(5) 및 출력 측(6)과 오로지 마찰 결합식 연결만을 형성하는, 구동 트레인용 토크 리미터(1).
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 토크 리미터(1)가 하나 이상의 제1 마찰 라이닝(7) 및 제2 마찰 라이닝(8)을 구비하며, 이들 마찰 라이닝 사이에 구동 측(5) 또는 출력 측(6)이 배치되는, 구동 트레인용 토크 리미터(1).
  8. 적어도 제1 구동 토크(18)를 제공하기 위한 제1 구동 유닛(17) 및 제2 구동 토크(20)를 제공하기 위한 제2 구동 유닛(19)을 구비한, 자동차용 구동 트레인(2)으로서,
    제1 구동 유닛(17)과 제2 구동 유닛(19)이 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 토크 리미터(1)를 통해 토크를 전달하도록 연결될 수 있는, 자동차용 구동 트레인(2).
KR1020207006832A 2017-09-15 2018-09-12 구동 트레인용 토크 리미터 KR102605851B1 (ko)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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