KR102617237B1 - 듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하는 록업 클러치를 갖는 유체동역학적 토크 커플링 장치 - Google Patents

듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하는 록업 클러치를 갖는 유체동역학적 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 유체동역학적 토크 커플링 장치. 선택적 클러치는 입력 부재, 및 케이싱에 회전 불가능하게 장착되는 출력 부재를 포함한다. 듀얼 피스톤 어셈블리는 메인 피스톤, 및 메인 피스톤에 인접하고 축방향으로 이동 가능한 2차 피스톤을 포함한다. 메인 피스톤과 2차 피스톤은 회전축과 동축이다. 메인 피스톤은 록업 위치와 비록업 위치 사이에서 케이싱과 2차 피스톤에 대해 선택적으로 축방향으로 이동 가능하다. 출력 부재는 결합 위치와 해제 위치 사이에서 입력 부재에 대해 선택적으로 축방향으로 이동 가능하다. 출력 부재는 2차 피스톤의 작용에 의해 축방향으로 이동 가능하다.

Description

듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하는 록업 클러치를 갖는 유체동역학적 토크 커플링 장치
본 발명은 일반적으로 유체 커플링 장치들에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 듀얼 듀얼 피스톤 구조의 록업 클러치를 포함하는 차량용 하이브리드 파워트레인 시스템용 유체동역학적 토크 커플링 장치, 및 이를 이용한 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 하이브리드 파워 트레인 시스템들은 견인력을 위해 드라이브라인에 토크를 전달하기 위한 차량 변속기에 결합된 내연 엔진과 전기 모터/제너레이터를 포함한다. 공지된 전기 모터/제너레이터들은 전기 배터리와 같은 에너지 저장 시스템으로부터 전기 에너지를 공급받는다. 하이브리드 파워 시스템은 추진력을 생성하여 차량의 휠로 전달하기 위해 다양한 모드에서 동작할 수 있다.
예를 들어, 2019년 2월 25일에 출원된 미국 특허 출원 No. 16/284,918은 전체가 본 명세서에 참조로 통합되어 있고, 차량 변속기에 결합되어 견인력을 위해 토크를 구동계(driveline)로 전달하기 위한 내연 엔진과 전기 모터/제너레이터를 포함하는 하이브리드 파워트레인 시스템을 개시한다. 앞에서 언급된 종래 출원의 하이브리드 파워 시스템은 듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하는 록업 클러치를 포함한다. 듀얼 피스톤 어셈블리는 메인 피스톤, 및 피스톤 로드를 포함하는 복수의 개별적 2차 피스톤을 포함한다. 그러나, 미국 출원 No. 16/284,918의 개별 2차 피스톤 로드들은 정렬하기 어려울 수 있다. 또한, 복수의 개별 2차 피스톤들은 종래의 듀얼 피스톤 어셈블리의 제조 비용 및 구조의 복잡성을 증가시킨다. 또한, 복수의 개별 2차 피스톤의 원심력은 그들의 축방향 왕복 행정 동안 높은 히스테리시스를 가할 수 있다.
따라서, 위에서 언급된 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는 기존의 하이브리드 파워트레인 시스템은 차량의 구동계 어플리케이션 및 조건에 적합하다는 것이 입증되었고, 성능과 비용을 향상시킬 수 있는 개선이 가능하다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 하이브리드 전기 차량용 유체동역학적 토크 커플링 장치가 제공된다. 유체동역학적 토크 커플링 장치는 회전축을 중심으로 회전 가능하고 유압 유체로 채워진 캐비티를 형성하는 케이싱, 임펠러 휠, 및 상기 케이싱 내에서 상기 임펠러 휠과 동축으로 배치되는 터빈 휠을 포함하는 토크 컨버터, 듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하고, 유체역학적 변속 모드와 록업 모드 사이에서 전환 가능한 록업 클러치, 및 케이싱 외부에 배치되는 선택적 클러치를 포함한다. 선택적 클러치는 케이싱에 대해 회전 가능한 입력 부재, 및 케이싱에 대해 회전 불가능하게 장착되는 출력 부재를 포함한다. 듀얼 피스톤 어셈블리는 케이싱에 대해 축방향으로 이동 가능한 메인 피스톤, 및 메인 피스톤에 인접하고 메인 피스톤과 케이싱에 대해 축방향으로 이동 가능한 2차 피스톤을 포함한다. 메인 피스톤과 2차 피스톤은 모두 회전축과 동축이다. 메인 피스톤은 메인 피스톤 바디, 및 상기 메인 피스톤 바디에 대해 이동 불가능한 액추에이터 케이싱을 포함한다. 메인 피스톤 바디와 액추에이터 케이싱은 모두 회전축과 동축이다. 액추에이터 케이싱은 회전축과 동축인 2차 피스톤 실린더를 형성하고 내부에 2차 피스톤을 왕복적으로 수용하도록 구성된다. 메인 피스톤은 메인 피스톤의 액추에이터 케이싱의 2차 피스톤 실린더를 케이싱 내부의 캐비티와 유체적으로 연결하는 적어도 하나의 축방향 연통 채널을 포함한다. 듀얼 피스톤 어셈블리의 메인 피스톤은 록업 위치와 비록업 위치 사이에서 케이싱과 2차 피스톤에 대해 선택적으로 축방향으로 이동 가능하다. 선택적 클러치의 출력 부재는 출력 부재가 선택적 클러치의 입력 부재와 회전 불가능하게 결합되는 결합 위치와 출력 부재가 선택적 클러치의 입력 부재에 대해 회전 가능한 해제 위치 사이에서 입력 부재에 대해 선택적으로 축방향으로 이동 가능하다. 선택적 클러치의 출력 부재는 2차 피스톤의 작용에 의해 선택적 클러치의 결합 위치로부터 해제 위치로 선택적으로 축방향으로 이동 가능하다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 내연 엔진과 전기 기계를 포함하는 하이브리드 전기 차량용 유체동역학적 토크 커플링 장치의 작동 방법이 제공된다. 유체동역학적 토크 커플링 장치는 회전축을 중심으로 회전 가능하고 유압 유체로 채워진 캐비티를 형성하는 케이싱, 임펠러 휠, 및 상기 케이싱 내에서 상기 임펠러 휠과 동축으로 배치되는 터빈 휠을 포함하는 토크 컨버터, 듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하고, 유체역학적 변속 모드와 록업 모드 사이에서 전환 가능한 록업 클러치, 및 케이싱 외부에 배치되는 선택적 클러치를 포함한다. 선택적 클러치는 케이싱에 대해 회전 가능한 입력 부재, 및 케이싱에 대해 회전 불가능하게 장착되는 출력 부재를 포함한다. 듀얼 피스톤 어셈블리는 케이싱에 대해 축방향으로 이동 가능한 메인 피스톤, 및 메인 피스톤에 인접하고 메인 피스톤과 케이싱에 대해 축방향으로 이동 가능한 2차 피스톤을 포함한다. 메인 피스톤과 2차 피스톤은 모두 회전축과 동축이다. 메인 피스톤은 메인 피스톤 바디, 및 상기 메인 피스톤 바디에 대해 이동 불가능한 액추에이터 케이싱을 포함한다. 메인 피스톤 바디와 액추에이터 케이싱은 모두 회전축과 동축이다. 액추에이터 케이싱은 회전축과 동축인 2차 피스톤 실린더를 형성하고 내부에 2차 피스톤을 왕복적으로 수용하도록 구성된다. 메인 피스톤은 메인 피스톤의 액추에이터 케이싱의 2차 피스톤 실린더를 케이싱 내부의 캐비티와 유체적으로 연결하는 적어도 하나의 축방향 연통 채널을 포함한다. 듀얼 피스톤 어셈블리의 메인 피스톤은 록업 위치와 비록업 위치 사이에서 케이싱과 2차 피스톤에 대해 선택적으로 축방향으로 이동 가능하다. 선택적 클러치의 출력 부재는 출력 부재가 선택적 클러치의 입력 부재와 회전 불가능하게 결합되는 결합 위치와 출력 부재가 선택적 클러치의 입력 부재에 대해 회전 가능한 해제 위치 사이에서 입력 부재에 대해 선택적으로 축방향으로 이동 가능하다. 선택적 클러치의 출력 부재는 2차 피스톤의 작용에 의해 선택적 클러치의 결합 위치로부터 해제 위치로 선택적으로 축방향으로 이동 가능하다. 상기 방법은 상기 선택적 클러치의 상기 출력 부재를 상기 결합 위치와 상기 해제 위치 중 원하는 위치에 구성하기 위해 상기 메인 피스톤과 상기 2차 피스톤의 유압을 조절하여 상기 듀얼 록업 피스톤 어셈블리의 축방향 변위를 선택적으로 제어하는 단계를 포함한다.
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 발명에 따른 하이브리드 파워 트레인 시스템의 개략도;
도 2는 제1 작동 모드에서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 정면도;
도 3은 도 2의 A-A 라인을 따라 취한 제1 작동 모드에서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 제1 단면도;
도 4는 도 2의 B-B 라인을 따라 취한 제1 작동 모드에서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 제2 단면도;
도 5는 도 3의 직사각형 "4A"에 도시된 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 6은 도 3의 직사각형 "4B"에 도시된 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 7은 도 4의 직사각형 "4C"에 도시된 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 8은 록업 클러치와 선택적 클러치를 부분적으로 도시한 도 3의 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리와 커버 쉘을 포함하는 록업 클러치의 후방으로부터의 분해 사시도;
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리와 커버 쉘을 포함하는 록업 클러치의 전방으로부터의 분해 사시도;
도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리의 메인 피스톤의 후방으로부터의 사시도;
도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리의 메인 피스톤의 전방으로부터의 사시도;
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리의 액추에이터 케이싱의 전방으로부터의 사시도;
도 14는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리의 액추에이터 케이싱의 후방으로부터의 사시도;
도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리의 2차 피스톤의 후방으로부터의 사시도;
도 16은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리의 외부 스프링의 사시도;
도 17은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 듀얼 피스톤 어셈블리의 내부 스프링의 사시도;
도 18은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 커버 쉘의 전방으로부터의 사시도;
도 19는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 커버 쉘의 후방으로부터의 사시도;
도 20은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선택적 클러치의 출력 부재의 사시도;
도 21은 본 발명의 제1 실시 에에 따른 선택적 클러치의 스프링 부재의 사시도;
도 22는 제2 작동 모드에서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 제1 단면도;
도 23은 제2 작동 모드에서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 제2 단면도;
도 24는 도 22의 직사각형 "15A"에 도시된 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 25는 도 22의 직사각형 "15B"에 도시된 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 26은 도 23의 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 27은 제3 작동 모드에서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 제1 단면도;
도 28은 제3 작동 모드에서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 제2 단면도;
도 29는 도 27의 직사각형 "17A"에 도시된 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 30은 도 27의 직사각형 "17B"에 도시된 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 31은 도 28의 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 32는 제4 작동 모드에서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 제1 단면도;
도 33은 제4 작동 모드에서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 제2 단면도;
도 34는 도 32의 직사각형 "19A"에 도시된 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 35는 도 32의 직사각형 "19B"에 도시된 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 36은 도 33의 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도;
도 37은 제1 작동 모드에서 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치의 단면도; 및
도 38은 록업 클러치 및 선택적 클러치를 부분적으로 도시한 도 37의 유체동역학적 토크 커플링 장치의 일부 확대도이다.
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 대한 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 사용된 단어 "하나" ("a" 및 "an")는 "적어도 하나"를 의미하고, 청구 범위에서 사용된 단어 "2" ("two")는 "적어도 두 개"를 의미한다. 명확성을 위해, 관련 기술에 공지된 일부 기술 자료는 본 개시 내용을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 설명하지 않았다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 모터 차량의 하이브리드 파워 트레인 시스템(2)의 개략도를 도시한다. 하이브리드 파워 트레인 시스템(2)은 내연 기관(ICE: internal combustion engine)(2) 및 회전 전기 기계(예를 들어, 모터, 발전기 또는 모터/발전기)(6)를 포함하는 다중 토크 발생 장치를 포함한다. ICE(4)와 전기 기계(6)는 추진력을 차량의 휠로 전달하기 위해 유체동역학적 토크 커플링 장치(10)와 변속기를 통해 기계적으로 연결된다. 본 발명의 유체동역학적 토크 커플링 장치(10)는 유체동역학적 토크 커플링 장치(10)와 변속기를 통해 연결되는 ICE(4)와 전기 기계(6)를 포함하는 임의의 적합한 파워트레인 구성에 채용될 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.
하이브리드 파워트레인 시스템(2)은 ICE(4)와 전기 기계(6)가 유체동역학적 토크 커플링 장치(10)를 통해 변속기(3)에 기계적으로 결합되도록 구성된다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치(10)는 도 2, 도 3, 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 일반적으로 첨부된 도면들에서 도면 부호 10으로 표시된다. 유체동역학적 토크 커플링 장치(10)는 예를 들어, 하이브리드 모터 차량의 하이브리드 파워트레인 시스템(2)에서 제1 및/또는 제2 구동 샤프트를 종동 샤프트에 연결하도록 의도된다. 이 경우, 도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제1 구동 샤프트는 하이브리드 모터 차량의 ICE(4)의 출력 샤프트(예를 들어, 크랭크샤프트)이고, 제2 구동 샤프트는 회전 전기 기계(6)의 출력 샤프트(7)이다. 도 1, 도 3 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 종동 샤프트는 하이브리드 모터 차량의 변속기(또는 기어박스)(3)의 입력 샤프트(8)이다. 따라서, 유체동역학적 토크 커플링 장치(10)는 하이브리드 전기 차량의 ICE(4) 및/또는 회전 전기 기계(6)를 종동 샤프트(8)에 선택적으로 결합할 수 있다.
유체동역학적 토크 커플링 장치(10)는 오일 또는 변속기 유체와 같은 유압 유체로 채워지고 회전축(X)를 중심으로 회전할 수 있는 캐비티를 형성하는 밀봉된 중공 케이싱(12), 유체동역학적 토크 컨버터(14), 록업 클러치(16), 및 선택적 클러치(18)을 포함한다. 이하에서, 축방향과 반경 방향은 토크 커플링 장치(10)의 회전축(X)에 대해 고려된다. 도 3 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 록업 클러치(16)는 케이싱(12) 내부에 배치되고, 선택적 클러치(18)는 케이싱(12) 외부에 배치된다.
밀봉된 케이싱(12), 토크 컨버터(14), 록업 클러치(16), 및 선택적 클러치(18)는 모두 회전축(X)를 중심으로 회전 가능하다. 당업계에 공지된 바와 같이, 토크 커플링 장치(10)는 회전축(X)에 대해 대칭이다. 이하에서, 축방향과 반경방향은 토크 커플링 장치(10)의 회전축(X)에 대해 고려된다. "축방향으로", "반경방향으로", 및 "원주방향으로"와 같은 상대적인 용어들은 각각 회전축(X)에 대해 평행한, 수직한, 및 원주방향에 관한 것이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀봉된 케이싱(12)은 제1 쉘(또는 커버 쉘)(20), 및 제1 쉘(20)과 동축이고 축방향으로 대향하는 제2 쉘(또는 임펠러 쉘)(22)을 포함한다. 제1 및 제2 쉘(20, 22)은 이동 불가능하게(즉, 고정적으로) 상호 연결되고 용접(13)과 같은 방법에 의해 외주 부위에서 함께 밀봉된다. 제1 및 제2 쉘(20, 22) 각각은 바람직하게는 일체형 또는 하나의 부품이고, 예를 들어, 일체형 금속 시트를 프레스 성형하여 제조될 수 있다.
제1 쉘(20)은 선택적 클러치(10)을 통해 일반적으로 ICE(4)의 출력 샤프트(5)인 구동 샤프트와 선택적으로 구동 가능하게 연결된다. 구체적으로, 도 3 및 도 4에 예시된 실시 예에서, 케이싱(12)은 ICE(4)에 의해 선택적으로 회전 가능하게 구동되고, 선택적 클러치(18)를 통해 출력 샤프트(5)에 선택적으로 구동 결합된다.
또한, 커버 쉘(20)은 회전 전기 기계(6)가 토크를 전달하기 위해 작동하는 것과 동일한 속도로 케이싱(12)이 회전하도록 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 회전 전기 기계(6)의 출력 샤프트(7)에 구동적으로(회전 불가능하게) 연결된다.
토크 컨버터(14)는 임펠러 휠(때로는 펌프, 임펠러 어셈블리, 또는 임펠러로 지칭됨)(24), 터빈 휠(때로는 터빈 어셈블리 또는 터빈으로 지칭됨)(26), 및 임펠러 휠(24)와 터빈 휠(26) 사이에 축 방향으로 개재된 스테이터(때로는 리엑터로 지칭됨)(28)를 포함한다. 임펠러 휠(24), 터빈 휠(26), 및 스테이터(28)는 회전축(X)과 서로 동축으로 정렬된다. 임펠러 휠(24), 터빈 휠(26), 및 스테이터(28)는 집합적으로 토러스(torus)를 형성한다. 임펠러 휠(24) 및 터빈 휠(26)은 당업계에 공지된 바와 같이 서로 유체적으로 (또는 유체 동역학적으로) 결합될 수 있다. 달리 말하면, 터빈 휠(26)은 임펠러 휠(24)에 의해 유체 역학적으로 구동될 수 있다.
임펠러 휠(24)은 임펠러 쉘(22), 환형 임펠러 코어 링(31), 임펠러 쉘(22), 및 임펠러 코어 링(31)에 브레이징 등을 통해 고정적으로(즉, 이동 불가능하게) 부착되는 복수의 임펠러 블레이드(32)들을 포함한다. 임펠러 쉘(22)은 바람직하게는 함께 고정적으로 연결된 단일 부품 또는 분리된 구성 요소로 제작된 일체형(또는 단일) 구성 요소이다.
터빈 휠 (26)은, 도 3 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 회전축(X)을 중심으로 회전 가능한 환형, 반-토로이드(또는 오목형) 터빈 쉘(34), 환형 터빈 코어 링(35), 및 터빈 쉘(34) 및 터빈 코어 링(35)에 브레이징 등을 통해 고정적으로(즉, 이동 불가능하게) 부착되는 복수의 터빈 블레이드 (36)들을 포함한다. 터빈 쉘(34), 터빈 코어 링(35), 및 터빈 블레이드(36)들은 통상적으로 스틸 블랭크(steel blank)들로부터 스탬핑에 의해 형성된다. 임펠러 쉘(22)와 터빈 쉘(34)은 그 사이에 환형 내부 챔버(또는 토러스 챔버)(CT)를 집합적으로 정의한다.
스테이터(28)는 임펠러 휠(24)와 터빈 휠(26) 사이에 배치되어 터빈 휠(26)로부터의 유체를 효율적으로 임펠러 휠(24)로 방향 전환(redirect)시킨다. 스테이터(28)는 통상적으로 스테이터(28)가 역회전하는 것을 방지하기 위해 원웨이(또는 오버러닝(overrunning)) 클러치(30)에 장착된다.
터빈 휠(26)은 리벳, 나사형 패스너, 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 터빈(또는 출력) 허브(40)에 이동 불가능하게 고정된다. 터빈 허브(40)는 종동 샤프트(8)에, 예를 들어, 스플라인을 통해 회전 불가능하게 결합된다. 터빈 허브(40)는 회전축(X)을 중심으로 회전 가능하고, 터빈 휠(26)이 종동 샤프트(8)의 중심에 위치되도록 종동 샤프트(8)와 동축이다. 출력 허브(40)의 반경 방향 내주면에 장착된 환형 실링 부재(43)는 변속기 입력 샤프트(8)와 출력 허브(40)의 계면에서 실링을 생성한다. 통상적으로, 터빈 휠(26)의 터빈 블레이드(36)들은 공지된 방식으로 임펠러 휠(24)의 임펠러 블레이드(32)들과 상호 작용한다. 스테이터(28)는 원웨이(또는 오버러닝(overrunning)) 클러치(30)를 통해 고정된 스테이터 샤프트(29)에 회전 결합된다.
낮은 터빈 샤프트 속도에서, 임펠러 휠(24)은 유압 유체를 임펠러 휠(24)로부터 터빈 휠(26)로 유동시키고, 스테이터(28)를 통해 임펠러 휠(24)로 다시 유동시켜 제1 동력 유동 경로를 제공한다. 스테이터(28)는 원웨이 클러치(30)에 의한 회전에 대해 유지되어 유체 흐름을 방향전환 하고, 토크 증가를 위한 반력 토크를 제공할 수 있다. 원웨이 클러치(30)는 한 방향으로만 스테이터(28)의 회전을 허용한다. 달리 말하면, 고정자(28)는 일반적으로 고정자(28)가 역회전하는 것을 방지하기 위해 원웨이 클러치(30)에 장착된다.
록업 클러치(16)는 터빈 휠(26)이 케이싱(12)에 대해 회전할 수 있는 유체동역학적 변속 모드와 터빈 휠(26)이 케이싱(12)에 회전 불가능하게 결합되는 록업 모드 사이에서 전환 가능하다. 토크 커플링 장치(10)의 록업 클러치(16)는 마찰 링(42), 및 듀얼 피스톤 어셈블리(44)를 포함하고, 마찰 링(42)과 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는 커버 쉘(20)로 그리고 커버 쉘(20)로부터 축방향으로 이동 가능하다. 마찰 링(42)은, 도 6과 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 케이싱(12)의 커버 쉘(20) 상에 정의된 록킹(또는 내부 결합) 면(12e)으로부터 회전축(X)을 따라 케이싱(12)에 대해 축방향으로 이동 가능하다. 마찰 링(42)은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)과 선택적으로 마찰 결합하도록 구성된다. 마찰 링(42)은 듀얼 피스톤 어셈블리(44)와 커버 쉘(20)의 사이에 축방향으로 배치된다.
듀얼 피스톤 어셈블리(44)는 그에 대해 회전 가능하도록 커버 허브(46)에 장착된다. 더욱이, 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는 커버 허브(46)를 따라 축 방향으로 이동 가능하다. 커버 허브(46)는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 커버 쉘(20)에 이동 불가능하게 부착된다. 차례로, 커버 허브(46)는 터빈 허브(40)에 대해 회전 가능하도록 터빈 허브(40)에 슬라이딩 가능하게 장착된다.
마찰 링(42)은, 도 6 및 도 8에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 일반적으로 방사방향으로 배향된 환형 마찰부(48), 마찰 링(42)의 마찰부(48)로부터 축방향 외측으로 연장되는 하나 또는 그 이상의 구동 탭(또는 접합 요소)(50)을 포함한다. 또한, 구동 탭(50)들은 서로 등각, 및 등 거리로 이격된다. 마찰부(48), 및 구동 탭(50)을 갖는 마찰 링(42)은, 예를 들어, 단일 또는 단일 구성 요소로 이루어진 일체형(또는 단일형) 부품이지만, 서로 고정적으로 연결된 별도의 구성 요소일 수 있다. 바람직하게, 구동 탭(50)은 마찰 링(42)에 일체로 프레스 성형된다. 마찰 링(42)은 용접과 같은 적절한 수단에 의해 터빈 쉘(34)의 외부 면에 고정된 구동 탭(50)과 터빈 탭(37)들을 통해 터빈 휠(26)과 구동 가능하게 결합된다. 다시 말해서, 구동 탭(50)은 케이싱(12)의 록킹 면(12e)에 대해 마찰 링(42)이 선택적으로 맞물리도록 마찰 링(42)이 터빈 쉘(34)에 대해 회전축(X)을 따라 축 방향으로 이동 가능하면서, 터빈 휠(26)에 회전 불가능하게 결합되도록 터빈 탭(37)에 구동식으로 맞물린다.
마찰 링(42)의 환형 마찰부(48)는, 도 6 및 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각 축 방향으로 대향하는 제1 및 제2 마찰면(481, 482)을 갖는다. 마찰 링(42)의 제1 마찰 면(481)(마찰 링(42)의 결합 면을 정의함)은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)과 마주한다. 도 6, 도 8, 도 9 및 도 10에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 환형 마찰 라이너(49)는 접착 결합에 의해 마찰 링(42)의 환형 마찰부(48)의 제1 및 제2 마찰면(481, 482) 각각에 부착된다.
도 6 및 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는 커버 쉘(20)로부터 축 방향으로 이동 가능한 환형 메인(또는 제1) 피스톤(52), 및 메인 피스톤(52)에 장착되고, 메인 피스톤(52)에 대해 축 방향으로 이동할 수 있는 적어도 하나의 환형 2차(또는 제2) 피스톤(54)을 포함한다. 또한, 메인 피스톤(52)은 보조 피스톤(54)와 커버 쉘(20)에 대해 회전 가능하다. 마찰 링(42)의 마찰부(48)는 메인 피스톤(52)과 커버 쉘(20)의 록킹 표면(12e) 사이에 축방향으로 배치된다.
록업 클러치(16)는 제1 실시 예에서의 양면 록업 클러치에 한정되지 않는다. 2차 피스톤(54)이 메인 피스톤(52)에 고정되어 있지 않기 때문에, 2차 피스톤(54)은 메인 피스톤(52)에 대해 다른 속도로 회전할 수 있다. 따라서, 단면 록업 클러치와 다중 디스크 클러치와 같은 임의의 공지된 록업 클러치는 본 발명에 포함될 수 있다.
밀봉된 케이싱(12)과 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는 임펠러 쉘(22)과 듀얼 피스톤 어셈블리(44)의 사이에서 유체적으로 밀봉된 적용 챔버(CA)와, 커버 쉘(20), 듀얼 피스톤 어셈블리(44) 및 커버 허브(46)의 사이에서 유체적으로 밀봉된 릴리즈 챔버(CR)을 정의한다. 통상의 기술자에게 공지된 바와 같이, 유체동역학적 토크 커플링 장치는 일반적으로 유체 펌프, 및 유체 동역학적 토크 커플링 장치의 유압을 제어 및 조절하는 제어 메커니즘을 포함한다. 제어 메커니즘은 의도된 것과 관련된 원하는 위치에 메인 피스톤(52)을 선택적을 위치시키기 위해 밸브 시스템의 작동을 통해 적용 챔버(CA)와 릴리즈 챔버(CR) (즉, 록업 클러치(16)의 메인 피스톤(52)의 축방향 반대쪽)의 압력을 조절한다.
메인 피스톤(52)은 환형 메인 피스톤 바디(53), 및 환형 메인 피스톤 바디(53)에 동축으로 고정 부착된 환형 액추에이터 케이싱(58)을 포함한다. 도 5, 도 6, 및 도 8의 55에 도시된 바와 같이, 환형 액추에이터 케이싱(58)은 스폿 용접과 같은 적절한 수단에 의해 환형 메인 피스톤 바디(53)에 동축으로 고정 부착된다. 메인 피스톤 바디(53)는 회전축(X)와 동축인 방사상으로 배향된 환형 메인 피스톤 플레이트(56), 및 메인 피스톤 바디(53)의 환형 메인 피스톤 플레이트(56)에 대해 회전축(X)에 근접한 원통형 플랜지(62)를 갖는 환형 허브 부분(60)을 포함한다. 메인 피스톤 바디(53)의 허브 부분(60)의 원통형 플랜지(62)는 허브 부분(60)의 반경방향 내주 부분에서 터빈 휠(26)을 향하여 축방향으로 연장된다.
또한, 메인 피스톤(52)는 메인 피스톤 바디(53)의 환형 메인 피스톤 플레이트(56)를 통해 축방향으로 연장되는 적어도 하나의 피스톤 연통 홀(57)을 구비한다. 본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 도 11 및 도 12에 가장 잘 도시된 바와 같이, 메인 피스톤(52)은 메인 피스톤 바디(53)의 환형 메인 피스톤 플레이트(56)를 통해 축방향으로 연장되고 회전축(X)를 중심으로 원주 방향으로 서로 등거리(또는 등각도)로 이격된 복수의 피스톤 연통홀(57)들을 포함한다.
도 13 및 도 14에 가장 잘 도시된 바와 같이, 액추에이터 케이싱(58)은 회전축(X)와 동축인 반경방향으로 배향된 환형 플레이트(64), 둘다 환형 플레이트(64)로부터 케이싱(12)의 커버 쉘(20)를 향하여 축방향으로 연장되고, 메인 피스톤 바디(53)의 메인 피스톤 플레이트(56)로부터 떨어지고 회전축(X)와 동축인 반경방향 외부 원통형 피스톤 플랜지(661), 및 반경방향 내부 원통형 피스톤 플랜지(662)를 포함한다. 따라서, 액추에이터 케이싱(58)은 반경방향 외부 및 반경방향 내부 원통형 피스톤 플랜지들(661, 662) 및 환형 플레이트(64)의 사이에 형성된 환형 2차 피스톤 캐비티(또는 실린더)(63)를 정의한다. 환형 2차 피스톤 캐비티(63)은 회전축(X)과 동축이고 회전축(X)에 대해 축방향으로 평행하게 돌출된다. 반경방향 외부 피스톤 플랜지(661)는 원통형 반경방향 외주면(6611)과 원통형 반경방향 내주면(6612)을 갖는다. 이와 유사하게, 반경방향 내부 피스톤 플랜지(662)는 원통형 반경방향 외주면(6621)과 원통형 반경방향 내주면(6622)를 갖는다.
또한, 액추에이터 케이싱(58)은 액추에이터 케이싱(58)의 환형 플ㄹ레이트(64)를 통해 축방향으로 연장되는 적어도 하나의 액추에이터 연통홀(65)을 구비한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 도 13 및 도 14에 가장 잘 도시된 바와 같이, 액추에이터 케이싱(58)은 액추에이터 케이싱(58)의 환형 플레이트(64)을 통해 축방향으로 연장되고 회전축(X)를 중심으로 서로 원주방향으로 등거리(또는 등각도)로 이격된 복수의 액추에이터 연통홀(65)을 포함한다.
도 5 및 도 8에 더 잘 도시된 바와 같이, 메인 피스톤 바디(53)의 각각의 피스톤 연통홀(57)들은 액추에이터 케이싱(58)의 연통홀(65) 각각의 직경과 동일한 직경을 갖는다. 또한, 피스톤 연통홀(57)들의 개수는 액추에이터 피스톤 연톨(65)들의 개수와 대응한다. 또한, 도 5 및 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 메인 피스톤 바디(53)의 피스톤 연통홀(57)들은 액추에이터 케이싱(58)의 액추에이터 연통홀(65)들 중 하나에 상보적(complementary)이고 동축이다. 따라서, 피스톤 연통홀(57)들의 하나와 메인 피스톤(52)의 액추에이터 연통홀(65)들의 하나는 적용 챔버(CA)와 메인 피스톤(52)의 액추에이터 케이싱(58)의 2차 피스톤 캐비티(63)의 사이에서 축방향 유체 통로를 구비하는 메인 피스톤(52)을 통해 축방향 연통홀(69)을 집합적으로 형성한다.
또한, 메인 피스톤(52)은 메인 피스톤(52)을 통해 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 반사상 연통 채널(67)을 구비한다. 구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따르면, 반경방향 연통 채널(67)은 액추에이터 케이싱(58)에 형성되고, 액추에이터 케이싱(58)의 환형 플레이트(64)를 통해 반경방향으로 연장된다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 도 13 및 도 14에 가장 잘 도시된 바와 같이, 액추에이터 케이싱(58)은 회전축(X)를 중심으로 서로 원주방향으로 등거리(또는 등각도)로 이격된 복수의 방사상 연통 채널(67)을 포함한다. 또한, 도 4 및 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 방사상 연통 채널(67)들은 액추에이터 케이싱(58)의 환형 플레이트(64)와 메인 피스톤 바디(53)의 메인 피스톤 플레이트(56) 사이에서 반경방향으로 연장되어 릴리즈 챔버(CR)에서 메인 피스톤(52)을 통해 방사상 유체 통로를 제공한다.
메인 피스톤(52)은 커버 허브(46)에 대한 메인 피스톤(52)의 축방향 변위를 허용하는 동안 커버 허브(46)와 메인 피스톤(52)을 회전 불가능하게 연결하고, 커버 허브(46)와 메인 피스톤(52) 사이에 접선방향으로 배열된 탄성(또는 플렉시블(flexible)) 텅(tongues: 89) 세트에 의해 커버 허브(46)에 회전 불가능하게 결합된다. 구체적으로, 도 8 및 도 12에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 플렉시블 텅(89)의 자유 단부는 메인 피스톤 바디(53)의 허브 부분(60)에 고정되는 한편, 각각의 탄성 텅(89)의 반대쪽 자유 단부는 스트랩 플레이트(88)에 고정되며, 리벳 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 커버 허브(46)에 고정된다.
축방향으로 플렉시블한(axially flexible) 텅(89)들은 메인 피스톤(52)와 커버 허브(46) 사이에서 토크를 전달하는 동시에 커버 허브(46)에 대해 메인 피스톤(52)의 축방향 변위를 허용하도록 구성된다. 다르게 말하면, 탄성 텅(89)들은 커버 허브(46)에 대한 메인 피스톤(52)의 축방향 이동이 가능하도록 축방향으로 탄성적으로 변형될 수 있다. 탄성(resilient) 텅(89)들은 커버 쉘(20)의 록킹 면(12e)로부터 멀어지도록 메인 피스톤(52)을 바이어스시킨다. 대안적으로, 공지된 바와 같이, 메인 피스톤(52)의 메인 피스톤 바디(53)는 스플라인 연결(spline connection) 또는 간섭 연결(interference connection)에 의해 커버 허브(46)에 회전 불가능하게 결합될 수 있다. 어떠한 경우이든, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 메인 피스톤(52)의 메인 피스톤 바디(53)는 커버 허브(46)에 회전 불가능하게 결합되고, 커버 허브(46)에 대해 축방향으로 이동 가능하다.
메인 피스톤(52)은 록업 클러치(16)의 록업(또는 결합) 위치와 비록업(또는 해제) 위치 사이에서 커버 쉘(20)에 대해 축방향으로 이동 가능하다. 록업 클러치(16)의 록업 위치에서, 도 22, 도 23, 도 26, 도 27, 도 28 및 도 31에 가장 잘 도시된 바와 같이, 메인 피스톤(52)은 마찰 링(48)을 통해 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)과 회전 불가능하게 마찰식으로 맞물린다. 록업 클러치(16)의 비록업 위치(non-lockup position)에서, 도 3, 도 4, 및 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 메인 피스톤(52)과 마찰 링(48)은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)로부터 축방향으로 이격되고(즉, 마찰적 결합이 해제되고) 케이싱(12)의 커버 쉘(20)과 마찰적으로 결합하지 않는다. 록업 클러치(16)의 록업 위치(lockup position)에서, 마찰 링(48)은 케이싱(12)이 터빈 쉘(34)을 통해 터빈 허브(40)에 회전 불가능하게 결합되도록 케이싱(12)에 회전 불가능하게 결합된다. 록업 클러치(16)의 비록업 위치에서, 도 3, 도 4, 도 7, 도 8, 도 32, 도 33 및 도 36에 가장 잘 도시된 바와 같이, 케이싱(12)는 토크 컨버터(14)를 통해 터빈 허브(40)에 회전 가능하게 결합된다. 또한, 도 3, 도 4, 도 32 및 도 33에 가장 잘 도시된 바와 같이, 스트랩 플레이트(88)는 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)으로부터 멀어지는 방향, 즉 록업 클러치(16)의 비록업 위치를 향하여 메인 피스톤(52)의 축방향 이동을 제한한다.
도 5-7, 도 8 및 도 18에 가장 잘 도시된 바와 같이, 케이싱(12)의 커버 쉘(20)은 회전축(X)와 동축이고 케이싱(12)의 커버 쉘(20)과 일체로 형성된 축방향으로 돌출된 환형 피스톤 컵(80)을 포함한다. 커버 쉘(20)의 환형 피스톤 컵(80)은 회전축(X)과 동축인 환형 메인 피스톤 실린더(79)를 정의한다. 도 5-7, 도 8 및 도 18에 추가로 도시된 바와 같이, 피스톤 컵(80)은 반경방향 벽(82)으로부터 메인 피스톤(52)를 향하도록 축방향으로 돌출되고 케이싱(12)의 커버 쉘(20)과 일체로 형성되는 환형 축방향 플랜지(81)를 포함한다. 피스톤 컵(80)은 원통형의 반경방향 외주면(831), 및 원통형의 반경방향 외주면(831)과 마주하는 원통형의 반경방향 내주변(832)를 포함한다. 원통형의 반경방향 외주면(831)과 내주면(832) 모두는 각각 회전축(X)와 축방향으로 평행하게 연장된다. 이와 함께, 원통형의 반경방향 외주면(831)과 내주면(832), 및 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 반경방향 벽(82)의 축방향 내주면(83)은 내부에 환형 액추에이터 케이싱(58)을 슬라이딩 방식으로 수용하는 환형 메인 피스톤 실린더(79)를 형성한다. 다르게 말하면, 도 3-8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 환형 액추에이터 케이싱(58)은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 환형 메인 피스톤 실린더(79) 내에 축방향으로 슬라이드 이동 가능하게 장착된다. 차례로, 도 5-7 및 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 환형 2차 피스톤(54)은 환형 2차 피스톤 캐비티(63) 내에 왕복 슬라이드하도록 구성된다.
피스톤 컵(80)을 포함하는 케이싱(12)의 커버 쉘(20)은 바람직하게는 예컨데 일체형(또는 단일) 구성 요소, 예를 들어, 일체형 금속 시트를 프레스 성형함으로써, 단일 부품으로 제조되거나, 또는 함께 고정적으로 연결된 개별 구성 요소이다. 메인 피스톤(52)의 환형 액추에이터 케이싱(58)은 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80) 내에서 직선 이동 가능하다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 도 18에 가장 잘 도시된 바와 같이, 액추에이터 케이싱(58)의 반경방향 외부 피스톤 플랜지(661)의 원통형 반경방향 외주면(6611)은 피스톤 컵(80)의 원통형의 반경방향 외주면(831)과 밀봉되고 슬라이딩 되도록 결합한다. 이와 유사하게, 액추에이터 케이싱(58)의 반경방향 내부 피스톤 플랜지(662)의 원통형 반경방향 내주면(6622)은 피스톤 컵(80)의 원통형 반경방향 내주면(832)과 밀봉되고 슬라이딩 되도록 결합한다. 제1 및 제2 환형 메인 피스톤 실링 부재들(예를 들어, O-링들)(681, 85) 각각은 액추에이터 케이싱(58)과 피스톤 컵(80)의 사이에 배치된다. 따라서, 액추에이터 케이싱(58)은 메인 피스톤 실링 부재들(681, 85)에 의해 피스톤 컵(80) 내에서 밀봉된다. 구체적으로, 제1 메인 피스톤 실링 부재(681)는 액추에이터 케이싱(58)의 반경방향 외부 피스톤 플랜지(661)의 원통형 반경방향 외주면(6611)과 피스톤 컵(80)의 원통형 반경방향 외주면(831) 사이에 위치한다. 제1 메인 피스톤 실링 부재(681)는 반경방향 외부 피스톤 플랜지(661)의 반경방향 외주면(6611)에 형성되는 환형 그루브에 배치된다. 결과적으로, 액추에이터 케이싱(58)의 2차 피스톤 캐비티(63) 내의 압력은 2차 피스톤 캐비티(63)을 릴리즈 챔버(C)로부터 격리함으로써, 적용 챔버(CA) 내에서의 압력과 동일하게 유지된다. 이와 유사하게, 제2 메인 피스톤 실링 부재(85)는 액추에이터 케이싱(58)의 반경방향 내부 피스톤 플랜지(662)의 반경방향 내주면(6622)과 피스톤 컵(80)의 반경방향 내주면(832)의 사이에 위치한다. 제2 메인 피스톤 실링 부재(85)는 피스톤 컵(80)의 반경방향 내주면(832)에 형성된 환형 그루브에 배치된다.
본 발명의 실시 예의 2차 피스톤(54)은 환형(또는 링과 같은) 헤드 플레이트(또는 헤드 부재)(72)를 갖는 원통형 중공 바디(70), 반경방향 외부 원통형 스커트(741), 및 반경방향 외부 원통형 스커트(741)로부터 반경방향으로 이격된 반경방향 내부 원통형 스커트(742)를 포함한다. 반경방향 외부 원통형 스커트(741)과 반경방향 내부 원통형 스커트(742)는 2차 피스톤 (54)의 헤드 플레이트(72)로부터 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 반경방향 벽(82)의 축방향 내주면(83)을 향하여 축방향으로 연장되고 2차 피스톤(54) 내부에서 중공 챔버(71)를 형성한다. 도 5-7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 2차 피스톤(54)의 헤드 플레이트(72)는 메인 피스톤 바디(53)의 메인 피스톤 플레이트(56)와 반경방향으로 배향된 액추에이터 케이싱(58)의 환형 플레이트(64)로부터 축방향으로 이격된다. 도 5-7 및 도 8에 추가로 예시된 바와 같이, 환형 2차 피스톤 캐비티(63)는 반경방향으로 배향된 액추에이터 케이싱(58)의 환형 플레이트(64)와 2차 피스톤(54)의 헤드 플레이트(72)의 사이에 형성된다.
2차 피스톤(54)은 환형 메인 피스톤 실린더(79)(또는 피스톤 컵(80))을 통해 헤드 플레이트(72)로부터 축방향으로 연장된 적어도 하나의 만곡된(아치형의) 액추에이터 탭(76)을 더 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 도 6 및 도 15에 가장 잘 도시된 바와 같이, 2차 피스톤(54)은 복수의 만곡된(아치형의) 액추에이터 탭(76)들을 포함하고, 각각은 환형 메인 피스톤 실린더(79)(또는 피스톤 컵(80))을 통해 헤드 플레이트(72)로부터 축방향으로 연장된다. 액추에이터 탭(76)들은 서로 등각이고 등간격으로 이격된다. 예시적인 실시 예에 따르면, 액추에이터 탭(76)들은 회전축(X)로부터 반경방향으로 동일한 거리에 배치된다. 스탭 링(78)은 액추에이터 탭(76)의 자유 원위단(77)에 장착된다. 도 6 및 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 2차 피스톤(54)의 액추에이터 탭(76)에 장착된 스냅 링(78)이 커버 쉘(20)의 반경방향 벽(82)과 맞물릴 때, 스냅 링(78)은 터빈 휠(26)을 향하고 커버 쉘(20)로부터 멀어지는 2차 피스톤(54)의 축방향 이동을 제한한다. 도 6 및 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 2차 피스톤(54)의 액추에이터 탭(76)들의 각각의 자유 원위단(77)은 커버 쉘(20)의 반경방향 벽(82)을 통해 연장되는 홀(21)들의 하나를 통해 축방향으로 연장된다. 커버 쉘(20)을 관통하는 각각의 홀(21)들은 2차 피스톤(54)의 액추에이터 탭(76)들의 하나와 기하학적으로 상보적(complementary)이다. 헤드 플레이트(72), 반경방향 외부 및 내부 원통형 스커트(741, 742), 및 액추에이터 탭(76)들을 포함하는 2차 피스톤(54)은 바람직하게, 예를 들어, 몰딩, 캐스팅 또는 머시닝에 의해 제조된 단일 부품, 또는 함께 고정적으로 연결된 분리된 구성 요소로 이루어진 일체형(또는 단일) 구성 요소이다.
외부 및 내부 환형 2차 피스톤 실링 부재(73, 682)들 각각은 2차 피스톤(54)과 액추에이터 케이싱(58) 사이에 배치된다. 따라서, 2차 피스톤(54)은 외부 및 내부 환형 2차 피스톤 실링 부재(73, 682)들에 의해 액추에이터 케이싱(58)의 2차 피스톤 캐비티(63) 내에서 밀봉된다. 구체적으로, 외부 2차 피스톤 실링 부재(73)는 액추에이터 케이싱(58)의 반경방향 외부 피스톤 플랜지(661)의 반경방향 내주면(6612)와 피스톤 컵(80)의 반경방향 외주면(831) 사이에 위치한다. 외부 2차 피스톤 실링 부재(73)는 2차 피스톤(54)의 반경방향 외부 원통형 스커트(741)에 형성되고 액추에이터 케이싱(58)의 반경방향 외부 피스톤 플랜지(661)의 원통형 반경방향 내주면(6612)과 마주하는 환형 그루브(75)에 배치된다. 환형 그루브(75)는, 예를 들어, 몰딩, 머시닝 또는 캐스팅에 의해, 2차 피스톤(54)의 반경방향 외부 원통형 스커트(741)에 형성된다. 내부 2차 피스톤 실링 부재(682)는 2차 피스톤(54)과 액추에이터 케이싱(58) 사이에 배치된다.
실링 부재(73, 682)들은 바람직하게 O-링이다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 2차 피스톤(54)은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 메인 피스톤 실린더(79)에 대해 축방향으로 왕복적이고 밀봉적으로 이동 가능하다. 외부 및 내부 환형 2차 피스톤 실링 부재(73, 682)들은 메인 피스톤 실린더(79)와 2차 피스톤(54)의 계면에서 밀봉을 생성한다. 2차 피스톤(54)은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)으로부터 멀어지도록 적어도 하나의 압축 스프링에 의해 축방향으로 바이어스된다. 제1 실시 예에 따르면, 듀얼 피스톤 어셈블리(44)는, 도 16 및 도 17에 가장 잘 도시된 바와 같이, 외부 및 내부 스프링(예를 들어, 멀티-턴 웨이브 스프링)(86, 87)들을 각각 포함한다. 도 3 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 외부 및 내부 압축 스프링(86, 87)들은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)로부터 멀어지도록 2차 피스톤(54)를 축방향으로 바이어스 시킨다. 압축 스프링(86, 87)들은 원통형 중공 바디(70)의 반경방향 외부 원통형 스커트(741)과 반경방향 내부 원통형 스커트(742) 사이의 2차 피스톤(54)의 중공 챔버(74) 내에 배치된다. 구체적으로, 도 5-7 및 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 외부 압축 스프링(86)은 2차 피스톤(54)의 액추에이터 탭(76)의 반경방향 외측에 배치되는 한편, 내부 압축 스프링(87)은 2차 피스톤(54)의 액추에이터 탭(76)의 반경방향 내측에 배치된다.
2차 피스톤(54)은 메인 피스톤(52)에 대한 확장 위치와 수축 위치 사이에서 메인 피스톤(52) (즉, 메인 피스톤 바디(53)과 액추에이터 케이싱(58))과 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)에 대해 축방향으로 이동 가능하다. 확장 위치에서, 도 3-7, 도 8, 및 도 22-26에 도시된 바와 같이, 2차 피스톤(54)은 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 반경방향 벽(82)으로부터 멀어지는 2차 피스톤(54)과 메인 피스톤 바디(53) 사이에서 환형 2차 피스톤 캐비티(63) 내의 좌측으로 연장되어 2차 피스톤(54)의 액추에이터 탭(76) 상의 스냅 링(78)은 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 반경방향 벽(82)과 맞물린다. 또한, 압축 스프링(86, 87)들은 2차 피스톤(54)을 확장 위치로 바이어스 시킨다. 수축 위치에서, 도 27-36에 도시된 바와 같이, 2차 피스톤(54)의 피스톤 로드(74) 상의 스냅 링(76)이 선택적 클러치(18)를 향하여 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)의 반경방향 벽(82)으로부터 축방향으로 이격되도록, 2차 피스톤(54)은 피스톤 컵(80)의 반경방향 벽(82)을 향하여 커버 쉘(20)의 피스톤 컵(80)으로 수축된다(retracted).
선택적 클러치(18)는 ICE(4)의 출력 샤프트(5)와 케이싱(12)의 커버 쉘(20) 사이의 케이싱(12)의 외부에 배치된다. 선택적 클러치(18)는 입력 부재(90), 입력 부재(90)에 선택적이고 회전 불가능하게 연결가능한 출력 부재(93), 및 선택적 클러치(18)의 입력 부재(90)와 출력 부재(93) 사이에 배치되는 스프링 부재(97)를 포함한다.
입력 부재(90)는 일체의 반경방향으로 배향된 환형 마찰 플레이트(92)를 포함하는 클러치 케이싱(91)을 포함한다. 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 환형 마찰 플레이트(92)는 출력 부재(93)와 마주하는(향하는) 마찰면(92e)를 정의한다. 도 7, 도 12, 도 15C, 도 17C 및 도 19C에 가장 잘 도시된 바와 같이, 출력 부재(93)는 마찰 디스크(94) 및 클러치 케이싱(91)의 마찰면(92e)과 축방향으로 마주하도록 접착제 결합과 같은 방법으로 마찰 디스크(94)에 부착된 환형 마찰 라이너(96)를 포함한다. 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 입력 부재(90)의 클러치 케이싱(91)은 슬라이드 베어링(8)을 통해 커버 쉘(20)의 중앙 보스(27)에 회전가능하게 장착되는 한편, ICE(4)의 크랭크샤프트(5)에 회전 불가능하게 결합(바람직하게는 패스너에 의해 이동 불가능하게 고정)된다. 실시 예에 따르면, 입력 부재(90)의 클러치 케이싱(91)은 ICE(4)의 크랭크샤프트(5)에 이동 불가능하게 고정된다.
도 20에 가장 잘 도시된 바와 같이, 출력 부재(93)의 마찰 디스크(94)는 반경방향 내주에 형성되는 하나 이상의 그루브(95)를 구비한다. 실시 예에 따르면, 도 20에 도시된 바와 같이, 마찰 디스크(94)는 복수의 그루브(95)를 갖는다. 그루브(95)들은 서로 등각이고 등간격으로 이격된다. 그루브(95)를 포함하는 마찰 디스크(94)는 바람직하게는, 예를 들어, 단일 또는 단일 구성 요소로 이루어진 일체형(또는 단일형) 부품이지만, 서로 고정적으로 연결된 별도의 구성 요소일 수 있다. 바람직하게는, 그루브(95)는 마찰 디스크(94) 상에서 프레스-컷(press-cut) 된다. 또한, 도 19에 가장 잘 도시된 바와 같이, 케이싱(12)의 커버 쉘(20)은 그 지지 보스(23) 상에 형성된 하나 이상의 치형부(25)가 구비된다. 치형부(25)들은 서로 등각이고 등간격으로 이격된다. 지지 보스(23)과 치형부(25)를 포함하는 커버 쉘(20)은 예를 들어, 단일 또는 단일 구성 요소로 이루어진 일체형(또는 단일형) 부품이지만, 서로 고정적으로 연결된 별도의 구성 요소일 수 있다. 바람직하게는, 치형부(25)는 커버 쉘(20)의 지지 보스(23) 상에서 기계 가공된다. 그루부(95)는 커버 쉘(20)의 치형부(25)와 상보적이고 치형부(25)와 슬라이드 가능하게 맞물리도록 구성되어, 케이싱(12)의 커버 쉘(20)에 대해 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)를 회전 불가능하게 결합하며, 커버 쉘(20)에 대한 출력 부재(93)의 축방향 변위를 허용한다. 대안적으로, 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)는 공지된 스플라인 연결에 의해 케이싱(12)의 커버 쉘(20)에 회전 불가능하고 축방향으로 슬라이드 가능하도록 결합된다.
선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)는 선택적 클러치(18)의 결합 위치(engaged position)와 해제 위치(disengaged position) 사이에서 입력 부재(90)에 대해 선택적으로 축방향 이동 가능하다. 선택적 클러치(18)의 결합 위치에서, 도 3, 도 4, 도 7, 도 8, 도 22, 도 23 및 도 26에 도시된 바와 같이, ICE(4)의 출력 샤프트(5)는 ICE(4)의 출력 샤프트(5)로부터 케이싱(12)으로 구동 토크의 전달을 일방향으로만 허용하는, 구체적으로, ICE(4)로부터 케이싱(12)으로는 허용하고 케이싱(12)으로부터 ICE(4)로는 허용하지 않는, 선택적 클러치(18)를 통해 케이싱(12)에 회전 불가능하게 결합된다. 선택적 클러치(18)의 해제 위치에서, 도 27, 도 28, 도 32, 도 32, 도 33 및 도 36에 도시된 바와 같이, ICE(4)의 출력 샤프트(5)는 케이싱(12)으로부터 구동적으로 분리된다.
실시 예에 따르면, 도 21에 가장 잘 도시된 바와 같이, 선택적 클러치(18)의 스프링 부재(97)는 디스크 스프링이다. 본 발명의 기술 분야에 속하는 통상의 기술자는 다른 적절한 스프링이 본 발명의 범위 내에 있음을 이해한다. 도 3, 도 4, 도 7, 도 8, 도 22, 도 23 및 도 26에 가장 잘 도시된 바와 같이, 스프링 부재(7)는 결합 위치를 향하여 출력 부재(97)를 바이어스 시킨다. 또한, 스프링 부재(97)의 상수(또는 강성)는 선택적 클러치(18)의 결합 위치에서 출력 부재(93)가 클러치 케이싱(91)의 마찰 플레이트(92)에 회전 불가능하게 결합되도록 하고, 이에 따라, 유체동역학적 토크 커플링 장치(10)의 케이싱(12)을 ICE(4)의 출력 샤프트(5)에 회전 불가능하게 연결한다. 도 3, 도 4, 도 7, 도 8, 도 22, 도 23 및 도 26에 가장 잘 도시된 바와 같이, 2차 피스톤(54)의 액추에이터 탭(76)은 커버 쉘(20)의 반경방향 벽(82) 내의 홀(21)을 통해 축방향으로 연장되어 액추에이터 탭(76)의 자유 원위단(77)은 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)의 마찰 디스크(94)에 맞물린다(즉, 접촉한다).
따라서, 본 발명의 실시 예의 단일 환형 2차 피스톤(54)은 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)에 압력을 균등화하고, 듀얼 피스톤 어셈블리(44)의 제조 비용과 복잡성을 감소시킨다.
2차 피스톤(54)의 외부 및 내부 압축 스프링(86, 87)들은 500 KPa의 유체 압력을 견딜 수 있는 크기이다. 다른 압력들도 본 발명의 범위 내에 있다. 다르게 말하면, 적용 챔버(CA) 내의 유체 압력이 500 KPa 이상일 때, 2차 피스톤은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)을 향하여 도 3-8의 우측 방향으로 이동하고 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)의 마찰 디스크(94)를 해제 위치로 축방향으로 변위시킨다.
본 발명에 다른 유체동역학적 토크 커플링 장치(10)는 4개의 작동 모드를 갖는다.
제1 작동 모드에서, 도 3-8에 도시된 바와 같이, 릴리즈 챔버(CR) 내의 록업 클러치(16)의 해제 압력이 약 500 KPa인 반면, 적용 챔버(CA) 내의 록업 클러치(16)의 작용 압력은 약 200 KPa이다. 결과적으로, 압력 차이에 의해, 메인 피스톤(52)은 비록업 위치에 있고 2차 피스톤(54)는 확장 위치에 있으며, 메인 피스톤(52)과 2차 피스톤(54)은 모두 커버 쉘(20)로부터 최대 거리만큼 이격된다. 이 경우, 마찰 링(42)은 메인 피스톤(52)에 의해 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)과 마찰적으로 결합하지 않고(즉, 록업 클러치(16)의 비록업 위치), 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)는 결합 위치에 있다. 제1 작동 모드에서, 메인 피스톤(52)은 마찰 링(42)으로부터 축방향으로 이격되고, 토크 커플링 장치(10)는 ICE(4)와 구동적으로 결합하는 유체역학적 모드에 있다.
제2 작동 모드에서, 도 22-26에 도시된 바와 같이, 적용 챔버(CA) 내의 록업 클러치(16)의 작용 압력은 0-500 KPa 사이, 바람직하게는 100-500 KPa 사이이다. 결과적으로, 메인 피스톤(52)은 텅(89)의 탄성력에 대항하여 커버 쉘(20)을 향하여 록업 위치로 (도 22, 도 23 및 도 26에 도시된) 우측으로 이동된다. 이 경우, 마찰 링(42)이 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)에 대해 마찰적이고 회전 불가능하게 결합하도록(즉, 록업 클러치916)의 록업 위치) 메인 피스톤(52)은 마찰 링(42)의 마찰부(48)에 대해 가압한다. 2차 피스톤(54)은 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)가 결합 위치에 있는 확장 위치에 남아 있다. 제2 작동 모드에서, ICE(4)와 변속기 샤프트(8)는 직접 연결된다. 제2 작동 모드에서, 하이브리드 차량의 배터리는 충전 모드일 수 있다.
제3 작동 모드에서, 도 27-31에 도시된 바와 같이, 적용 챔버(CA) 내의 록업 클러치(16)의 작용 압력은 500-800 KPa 사이이다. 결과적으로, 2차 피스톤(54)은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)과 선택적 클러치(18)를 향하는 우측 방향으로 이동하여 선택적 클러치(18)를 해제 위치(disengaged position)에 위치시키기 위해 수축 위치(retracted position)로 이동한다. 구체적으로, 액추에이터 탭(76)의 자유 원위단(77)은 스프링 부재(97)의 탄성력에 대항하여 클러치 케이싱(91)의 마찰 플레이트(92)의 마찰면(92e)으로부터 멀어지도록 마찰 디스크(94)를 밀어내고, 선택적 클러치(18)를 해제 위치로 위치시킨다. 메인 피스톤(52)은 록업 위치에 남아 있는다. 제3 작동 모드에서, ICE(4)와 변속기 샤프트(8)는 분리되고, 전기 기계(6)와 변속기 샤프트(8)는 직접 연결된다. ICE(4)는 오프될 수 있다. 하이브리드 차량은 회생 모드(re-generation mode) 또는 전기 구동 모드(electric-drive mode)이다.
제4 작동 모드에서, 도 32-36에 도시된 바와 같이, 릴리즈 챔버(CR) 내의 록업 클러치(16)의 릴리즈 압력은 약 800 KPa이고, 적용 챔버(CA) 내의 록업 클러치(16)의 작용 압력은 약 800 KPa이다. 결과적으로, 2차 피스톤(54)은 수축 위치(retracted position)에 남아 있고, 선택적 클러치(18)를 해제 위치(disengaged position)에 유지시킨다. 그러나, 메인 피스톤(52)은 (도 32, 도 33 및 도 36에 도시된 바와 같이) 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)으로부터 멀어지고 록업 클러치(16)의 비록업 위치(non-lockup position)로 좌측으로 이동한다. 제4 작동 모드에서, ICE(4)는 온이고 제1 작동 모드로 전환할 준비가 된다.
도 37 및 도 38에 도시된 제2 실시 예의 유체동역학적 토크 커플링 장치(110)에서, 록업 클러치(16)는 록업 클러치(116)으로 대체된다. 또한, 제2 실시 예의 유체동역학적 토크 커플링 장치는 진동 댐퍼(118)를 더 포함한다. 도 37 및 도 38의 유체동역학적 토크 커플링 장치(110)는 실질적으로 도 2-36의 유체동역학적 토크 커플링 장치(10)와 대응되고, 따라서, 상이한 부분은 아래에서 상세하게 설명될 것이다.
유체동역학적 토크 커플링 장치(110)는 오일 또는 변속기 오일과 같은 유압 유체로 채워지고 회전축(X)를 중심으로 회전 가능한 캐비티를 형성하는 밀봉된 중공 케이싱(12), 유체동역학적 토크 컨버터(14), 록업 클러치(116), 진동 댐퍼(118), 및 선택적 클러치(18)를 포함한다. 이하에서, 축방향과 반경 방향은 토크 커플링 장치(110)의 회전축(X)에 대해 고려된다. 본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 진동 댐퍼(118)는 종래의 비틀림 진동 댐퍼이다. 대안적으로, 유체동역학적 토크 커플링 장치(110)의 케이싱(12)의 내부 또는 외부에 배치된 다이나믹 댐퍼, 진자 댐퍼, 블레이드 댐퍼, 및 이들의 조합과 같은 임의의 다른 유형의 진동 댐퍼가 사용될 수 있다. 도 37 및 도 38에 가장 잘 도시된 바와 같이, 록업 클러치(116)와 비틀림 진동 댐퍼(118)는 케이싱(12) 내부에 배치되고, 선택적 클러치(18)는 케이싱(12) 외부에 배치된다.
토크 커플링 장치(110)의 록업 클러치(116)는 비틀림 진동 댐퍼(18)와 커버 쉘(20) 사이에 위치된다. 록업 클러치(116)는 터빈 휠(26)이 케이싱(12)에 대해 회전할 수 있는 유체동역학적 변속 모드와 터빈 휠(26)이 케이싱(12)에 작동적으로 결합되는 록업 모드 사이에서 전환 가능하다. 토크 커플링 장치(110)의 록업 클러치(116)는 커버 쉘(20)로 및 커버 쉘(20)로부터 축방향으로 이동 가능한 듀얼 피스톤 어셈블리(144)를 포함한다.
도 38에 가장 잘 도시된 바와 같이, 듀얼 피스톤 어셈블리(144)는 커버 쉘(20)로 및 커버 쉘(20)로부터 축방향으로 이동 가능한 환형 메인(또는 제1) 피스톤(152), 및 메인 피스톤(152)에 동축으로 장착되고 메인 피스톤(152)에 대해 축방향으로 이동 가능한 환형 2차(또는 제2) 피스톤을 포함한다. 또한, 메인 피스톤(152)은 2차 피스톤(54)과 커버 쉘(20)에 대해 회전 가능하다. 듀얼 피스톤 어셈블리(144)의 메인 피스톤(152)은 터빈 휠(26)과 커버 쉘(20)의 록킹면(12e) 사이에서 축방향으로 배치된다.
메인 피스톤(152)은 환형 메인 피스톤 바디(153), 및 환형 메인 피스톤 바디(153)에 동축으로 고정적으로 부착되는 환형 액추에이터 케이싱(58)을 포함한다. 환형 액추에이터 케이싱(58)은 스폿 용접과 같은 적절한 수단에 의해 환형 메인 피스톤 바디(153)에 동축으로 고정 부착된다. 메인 피스톤 바디(153)는 회전축(X)와 동축인 반경방향으로 배향된 환형 메인 피스톤 플레이트(156), 및 메인 피스톤 바디(153)의 환형 메인 피스톤 플레이트(156)에 대해 회전축(X)에 근접한 원통형 플랜지(162)를 갖는 환형 허브 부분(160)을 포함한다. 메인 피스톤 바디(153)의 허브 부분(160)의 원통형 플랜지(162)는 터빈 휠(26)로부터 멀어지는 허브 부분(160)의 반경방향 내주 단부에서 축방향으로 연장된다. 또한, 메인 피스톤(152)은 메인 피스톤 바디(153)의 환형 메인 피스톤 플레이트(156)을 통해 축방향으로 연장되는 적어도 하나의 피스톤 연통 홀(157)이 구비된다. 본 발명의 제2 실시 예에 따르면, 메인 피스톤(152)은 메인 피스톤 바디(153)의 환형 메인 피스톤 플레이트(156)을 통해 축방향으로 연장되고, 회전축(X)를 중심으로 서로 원주 방향으로 등거리(또는 등각도)로 이격된 복수의 피스톤 연통 홀(157)을 포함한다. 메인 피스톤 바디(153)를 관통하는 피스톤 연통 홀(157)과 액추에이터 케이싱(58)의 환형 플레이트(64)를 관통하는 액추에이터 연통홀(65)은 적용 챔버(CA)와 메인 피스톤(152)의 액추에이터 케이싱(58)의 2차 피스톤 캐비티(63) 사이에서 축방향 유체 통로를 제공하는 메인 피스톤(52)을 관통하는 축방향 연통 채널(169)을 형성한다.
도 38에 가장 잘 도시된 바와 같이, 메인 피스톤 바디(153)의 환형 메인 피스톤 플레이트(156)는 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)과 마주하는 마찰면(156e)(환형 메인 피스톤 플레이트(156)의 결합면을 정의함)을 갖는다. 도 38에 가장 잘 도시된 바와 같이, 환형 마찰 라이너(149)는, 예를 들어 접착 결합에 의해, 메인 피스톤 바디(153)의 환형 메인 피스톤 플레이트(156)의 마찰면(156e)에 고정된다. 도 37 및 도 38에 가장 잘 도시된 바와 같이, 메인 피스톤 바디(153)의 환형 메인 피스톤 플레이트(156)는 케이싱(12)의 커버 쉘(20)에 정의되는 록킹면(12e)으로 그리고 록킹면(12e)으로부터 회전축(X)를 따라 축방향으로 이동 가능하다.
터빈 휠(26)은 리벳, 나사형 패스너, 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 터빈 허브(40)에 회전 불가능하게 고정된다. 터빈 허브(40)는 종동 샤프트(8)에, 예를 들어, 스플라인을 통해 회전 불가능하게 결합된다. 터빈 허브(40)는 회전축(X)을 중심으로 회전 가능하고, 터빈 휠(26)이 종동 샤프트(8)의 중심에 위치되도록 종동 샤프트(8)와 동축이다. 출력 허브(40)의 반경 방향 내주면에 장착된 환형 실링 부재(43)는 변속기 입력 샤프트(8)와 출력 허브(40)의 계면에서 실링을 생성한다. 메인 피스톤 바디(153)의 허브 부분(160)의 원통형 플랜지(162)가 출력 허브(40)의 원통형 반경방향 외주면에 슬라이드 가능하게 결합되도록 메인 피스톤(152)은 출력 허브(40)에 장착된다. 결과적으로, 메인 피스톤(152)은 출력 허브(40)에 대해 축방향으로 이동 가능하고 회전 가능하다.
메인 피스톤(152)은 록업 클러치(116)의 록업 위치(lockup position)와 비록업 위치(non-lockup position) 사이에서 커버 쉘(20)에 대해 축방향으로 이동 가능하다. 록업 클러치(116)의 록업 위치에서, 메인 피스톤(152)의 환형 메인 피스톤 플레이트(156)의 마찰면(156e)에 고정되는 환형 마찰 라이너(149)는 케이싱912)의 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)에 회전 불가능하게 마찰식으로 맞물린다. 록업 클러치(116)의 비록업 위치에서, 도 37 및 도 38에 가장 잘 도시된 바와 같이, 메인 피스톤(152)의 환형 메인 피스톤 플레이트(156)의 환형 마찰 라이너(149)는 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)로부터 축방향으로 이격되고(즉, 마찰적 결합이 해제되고), 케이싱(12)의 커버 쉘(20)과 마찰 결합하지 않는다. 록업 클러치(116)의 록업 위치에서, 메인 피스톤(152)은 케이싱(12)에 마찰적으로 회전 불가능하게 결합되어, 터빈 쉘(34)을 통해 케이싱(12)을 터빈 허브(40)에 작동적으로 결합시킨다. 록업 클러치(116)의 비록업 위치에서, 도 37 및 도 38에 가장 잘 도시된 바와 같이, 케이싱(12)은 토크 컨버터(14)의 터빈 휠(26)을 통해 터빈 허브(40)에 회전 가능하고 작동적으로 결합된다 또한, 스러스트 베어링(51)이 터빈 허브(40)와 메인 피스톤 바디(153)의 허브 부분(160) 사이에 개재된다. 도 38에 가장 잘 도시된 바와 같이, 스러스트 베어링(51)은 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)으로부터 멀어지는 방향으로, 즉, 록업 클러치(116)의 비록업 위치를 향하여, 메인 피스톤(152)의 축방향 이동을 제한한다.
비틀림 진동 댐퍼(118)는 메인 피스톤(152)의 메인 피스톤 바디(153)의 메인 피스톤 플레이트(156)에 의해 정의되는 입력(또는 구동) 부재, 원주 방향으로 작용하는 복수의 탄성(스프링) 부재(139), 및 탄성 부재(139)를 통해 메인 피스톤(152)에 탄성적으로 결합하는 출력(종동) 부재(137)를 포함한다. 비틀림 진동 댐퍼(118)의 종동 부재(137)는 리벳 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 터빈 휠(26)의 터빈 쉘(34)에 이동 불가능하게 연결된다. 도 38에 가장 잘 도시된 바와 같이, 탄성 부재(139)는 구동 부재(156)의 반경방향 외측 단부(159)와 종동 부재(137)의 사이에 서로에 대해 직렬로 배치된다. 도 1에 적용된 제2 실시 예에 따르면, 탄성 부재(139)는 실질적으로 원주 방향으로 배향된 주축을 갖는 헬리컬(또는 코일) 스프링으로 구성된다. 스프링(139)를 대체하거나 또는 보완하기 위해 다른 탄성 부재가 선택될 수 있다.
구동 부재(156)와 종동 부재(137)는 탄성 부재(139)의 원주 방향 반대측 단부와 맞물린다. 또한, 메인 피스톤(152)이 회전축(X)를 따라 터빈 허브(40)에 대해 축방향으로 이동할 수 있기 때문에, 탄성 부재(139)를 포함하는 메인 피스톤(152)의 메인 피스톤 플레이트(156)의 반경방향 외측 단부(159)는 비틀림 진동 댐퍼(118)의 종동 부재(137), 즉, 당업계에 공지된 바와 같이 터빈 휠(26)에 대해 축방향으로 이동 가능하다. 대안적으로, 탄성 부재(139)는 메인 피스톤(152)의 메인 피스톤 플레이트(156)에 대해 축방향으로 이동 가능할 수 있다. 따라서, 당업계에 공지된 바와 같이, 메인 피스톤 바디(153)의 메인 피스톤 플레이트(156)은 탄성 부재(139)를 통해 터빈 휠(26)에 탄성적으로 결합한다. 다르게 말하면, 메인 피스톤 바디(153)의 메인 피스톤 플레이트(156)는 비틀림 진동을 흡수하는 탄성 부재(139)의 탄성으로 인해 터빈 휠(26)의 터빈 쉘(34)에 대해 회전 가능(또는 선회 가능)하다
제2 실시 예의 유체동역학적 토크 커플링 장치(110)는 일반적으로 제1 실시 예의 유체동역학적 토크 커플링 장치와 동일한 방식으로 기능한다. 구체적으로, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유체동역학적 토크 커플링 장치(110)도 4개의 작동 모드를 포함한다.
제1 작동 모드에서, 도 37 및 도 38에 도시된 바와 같이, 릴리즈 챔버(CR) 내의 록업 클러치(16)의 해제 압력이 약 500 KPa인 반면, 적용 챔버(CA) 내의 록업 클러치(16)의 작용 압력은 약 200 KPa이다. 결과적으로, 압력 차이에 의해, 메인 피스톤(52)은 비록업 위치에 있고 2차 피스톤(54)는 확장 위치에 있으며, 메인 피스톤(52)과 2차 피스톤(54)은 모두 커버 쉘(20)로부터 최대 거리만큼 이격된다. 이 경우, 메인 피스톤(152)은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)과 마찰적으로 결합하지 않고(즉, 록업 클러치(16)의 비록업 위치), 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)는 결합 위치에 있다. 제1 작동 모드에서, 메인 피스톤(152)의 환형 메인 피스톤 플레이트(156)의 환형 마찰 라이너(149)는 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)으로부터 축방향으로 이격되고, 토크 커플링 장치(110)는 ICE(4)와 구동적으로 결합하는 유체역학적 모드에 있다.
제2 작동 모드에서, 적용 챔버(CA) 내의 록업 클러치(16)의 작용 압력은 0-500 KPa 사이, 바람직하게는 100-500 KPa 사이이다. 결과적으로, 메인 피스톤(152)은 커버 쉘(20)을 향하여 록업 위치로 우측으로 이동한다. 이 경우, 메인 피스톤(152)이 케이싱(12)에 대해 마찰적이고 회전 불가능하게 결합하도록(즉, 록업 클러치916)의 록업 위치) 메인 피스톤(152)의 환형 메인 피스톤 플레이트(156)의 마찰 라이너(149)는 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)에 대해 가압한다. 2차 피스톤(54)은 선택적 클러치(18)의 출력 부재(93)가 결합 위치에 있는 확장 위치에 남아 있다. 제2 작동 모드에서, ICE(4)와 변속기 샤프트(8)는 직접 연결된다. 제2 작동 모드에서, 하이브리드 차량의 배터리는 충전 모드일 수 있다.
제3 작동 모드에서, 적용 챔버(CA) 내의 록업 클러치(16)의 작용 압력은 500-800 KPa 사이이다. 결과적으로, 2차 피스톤(54)은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)과 선택적 클러치(18)를 향하는 우측 방향으로 이동하여 선택적 클러치(18)를 해제 위치(disengaged position)에 위치시키기 위해 수축 위치(retracted position)로 이동한다. 구체적으로, 액추에이터 탭(76)의 자유 원위단(77)은 스프링 부재(97)의 탄성력에 대항하여 클러치 케이싱(91)의 마찰 플레이트(92)의 마찰면(92e)으로부터 멀어지도록 마찰 디스크(94)를 밀어내고, 선택적 클러치(18)를 해제 위치로 위치시킨다. 메인 피스톤(52)은 록업 위치에 남아 있는다. 제3 작동 모드에서, ICE(4)와 변속기 샤프트(8)는 분리되고, 전기 기계(6)와 변속기 샤프트(8)는 직접 연결된다. ICE(4)는 오프될 수 있다. 하이브리드 차량은 회생 모드(re-generation mode) 또는 전기 구동 모드(electric-drive mode)이다.
제4 작동 모드에서, 릴리즈 챔버(CR) 내의 록업 클러치(116)의 릴리즈 압력은 약 800 KPa이고, 적용 챔버(CA) 내의 록업 클러치(116)의 작용 압력은 약 800 KPa이다. 결과적으로, 2차 피스톤(54)은 수축 위치(retracted position)에 남아 있고, 선택적 클러치(18)를 해제 위치(disengaged position)에 유지시킨다. 그러나, 메인 피스톤(152)은 케이싱(12)의 커버 쉘(20)의 록킹면(12e)으로부터 멀어지고 록업 클러치(116)의 비록업 위치(non-lockup position)로 좌측으로 이동한다. 제4 작동 모드에서, ICE(4)는 온이고 제1 작동 모드로 전환할 준비가 된다.
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 (20)

  1. 하이브리드 전기 차량용 유체동역학적 토크 커플링 장치로서, 상기 토크 커플링 장치는
    회전축을 중심으로 회전 가능하고 유압 유체를 위한 캐비티를 형성하는 케이싱;
    임펠러 휠, 및 상기 케이싱 내에서 상기 임펠러 휠과 동축으로 배치되는 터빈 휠을 포함하는 토크 컨버터;
    듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하고, 유체역학적 변속 모드와 록업 모드 사이에서 전환 가능한 록업 클러치; 및
    상기 케이싱 외부에 배치되고, 상기 케이싱에 대해 회전 가능한 입력 부재, 및 상기 케이싱에 대해 회전 불가능하게 장착되는 출력 부재를 포함하는 선택적 클러치; 를 포함하고,
    상기 듀얼 피스톤 어셈블리는 상기 케이싱에 대해 축방향으로 이동 가능한 메인 피스톤, 및 상기 메인 피스톤에 인접하고 상기 메인 피스톤과 상기 케이싱에 대해 축방향으로 이동 가능한 2차 피스톤을 포함하고, 상기 메인 피스톤과 상기 2차 피스톤은 모두 상기 회전축과 동축이며;
    상기 메인 피스톤은 메인 피스톤 바디, 및 상기 메인 피스톤 바디에 대해 이동 불가능한 액추에이터 케이싱을 포함하고, 상기 메인 피스톤 바디와 상기 액추에이터 케이싱은 상기 회전축과 동축이며;
    상기 액추에이터 케이싱은 상기 회전축과 동축인 2차 피스톤 실린더를 형성하고 내부에 상기 2차 피스톤을 왕복적으로 수용하도록 구성되고;
    상기 메인 피스톤은 상기 메인 피스톤의 상기 액추에이터 케이싱의 상기 2차 피스톤 실린더를 상기 케이싱 내부의 상기 캐비티와 유체적으로 연결하는 적어도 하나의 축방향 연통 채널을 포함하고;
    상기 듀얼 피스톤 어셈블리의 상기 메인 피스톤은 록업 위치와 비록업 위치 사이에서 상기 케이싱과 상기 2차 피스톤에 대해 선택적으로 축방향으로 이동 가능하며;
    상기 선택적 클러치의 상기 출력 부재는 상기 출력 부재가 상기 선택적 클러치의 상기 입력 부재와 회전 불가능하게 결합되는 결합 위치와 상기 출력 부재가 상기 선택적 클러치의 상기 입력 부재에 대해 회전 가능한 해제 위치 사이에서 상기 입력 부재에 대해 선택적으로 축방향으로 이동 가능하고;
    상기 선택적 클러치의 상기 출력 부재는 상기 2차 피스톤의 작용에 의해 상기 선택적 클러치의 상기 결합 위치로부터 상기 해제 위치로 선택적으로 축방향으로 이동 가능한 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 피스톤은 상기 피스톤 바디와 상기 액추에이터 케이싱의 사이에서 상기 메인 피스톤을 통해 방사상으로 연장되는 적어도 하나의 방사상 연통 채널을 포함하는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 케이싱은 커버 쉘, 및 상기 커버 쉘과 동축이고 축방향으로 마주보도록 축방향으로 대향하는 임펠러 쉘을 포함하고, 상기 커버 쉘과 상기 임펠러 쉘은 서로 이동 불가능하게 연결되는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 회전축과 동축이고 상기 터빈 휠에 이동 불가능하게 고정되는 터빈 허브; 를 더 포함하는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 메인 피스톤 바디는 방사상으로 배향된 환형의 피스톤 플레이트, 및 상기 터빈 허브에 대해 축방향으로 이동가능한 환형의 허브 부분을 포함하는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 메인 피스톤은 상기 터빈 허브에 회전 가능하게 장착되는 커버 허브에 회전 불가능하게 장착되는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 메인 피스톤은 상기 터빈 허브에 회전가능하도록 장착되는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 2차 피스톤은 환형 헤드 부재, 상기 2차 피스톤 내의 중공 챔버를 정의하는 외부 및 내부 원통형 스커트, 및 상기 선택적 클러치의 상기 출력 부재와 결합하도록 상기 케이싱의 상기 커버 쉘을 통해 상기 헤드 부재로부터 축방향으로 연장되는 적어도 하나의 액추에이터 탭을 포함하는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 액추에이터 탭은 상기 회전축을 중심으로 서로 원주 방향으로 이격된 복수의 액추에이터 탭을 포함하고, 상기 각각의 액추에이터 탭은 상기 선택적 클러치의 상기 출력 부재와 결합되도록 구성되는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 듀얼 피스톤 어셈블리는 상기 액추에이터 케이싱과 상기 2차 피스톤의 상기 외부 및 내부 원통형 스커트의 사이에 외부 및 내부 환형 2차 피스톤 실링 부재를 포함하는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  11. 제3항에 있어서, 상기 2차 피스톤은 상기 메인 피스톤 바디를 향하여 축방향으로 바이어스되고 적어도 하나의 압축 스프링에 의해 상기 케이싱의 상기 커버 쉘로부터 멀어지는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  12. 제3항에 있어서, 상기 케이싱의 상기 커버 쉘은 상기 회전축과 동축이고 상기 케이싱의 상기 커버 쉘과 일체로 형성된 환형의 피스톤 컵을 포함하고, 상기 피스톤 컵은 상기 메인 피스톤이 상기 커버 쉘의 상기 피스톤 컵에 대해 축방향으로 이동할 수 있도록 상기 액추에이터 케이싱을 수용하며, 상기 2차 피스톤은 상기 메인 피스톤과 상기 커버 쉘의 상기 피스톤 컵 모두에 대해 축방향으로 이동가능한 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 액추에이터 케이싱과 상기 커버 쉘의 상기 피스톤 컵의 사이에 배치되는 제1 및 제2 환형 메인 피스톤 실링 부재들; 을 더 포함하는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 선택적 클러치는 스프링 부재를 더 포함하고,
    상기 스프링 부재는 상기 출력 부재가 상기 선택적 클러치의 상기 입력 부재와 상기 스프링 부재에 의해 회전 불가능하게 결합하도록 상기 출력 부재를 결합 위치로 바이어스시키는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 선택적 클러치의 상기 입력 부재는 상기 선택적 클러치의 상기 출력 부재와 대향하는 마찰면을 형성하는 마찰 플레이트를 갖는 클러치 케이싱을 포함하고, 상기 선택적 클러치의 상기 출력 부재는 상기 클러치 케이싱의 마찰면과 축방향으로 대향하는 마찰 디스크를 포함하는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 결합 위치에서 상기 출력 부재의 상기 마찰 디스크가 상기 선택적 클러치의 상기 클러치 케이싱의 상기 마찰 플레이트와 회전 불가능하게 결합하도록 상기 선택적 클러치의 상기 마찰 디스크는 상기 스프링 부재에 의해 상기 선택적 클러치의 상기 클러치 케이싱의 상기 마찰 플레이트의 상기 마찰면을 향하여 축방향으로 바이어스되는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 메인 피스톤을 상기 터빈 휠에 탄성적으로 결합시키는 진동 댐퍼; 를 더 포함하는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 진동 댐퍼는 상기 메인 피스톤의 상기 피스톤 바디에 의해 정의되는 구동 부재, 원주 방향으로 작용하는 복수의 탄성 부재, 및 상기 탄성 부재를 통해 상기 메인 피스톤 바디에 탄성적으로 결합하는 종동 부재를 포함하는 비틀림 진동 댐퍼이고, 상기 종동 부재는 상기 터빈 휠에 회전 불가능하게 고정되는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 탄성 부재들은 상기 종동 부재와 상기 메인 피스톤 중 적어도 하나에 대하여 축방향으로 이동할 수 있는 유체동역학적 토크 커플링 장치.
  20. 내연 기관과 전기 기계를 포함하는 하이브리드 차량용 유체동역학적 토크 커플링 장치의 작동 방법으로서, 상기 유체동역학적 토크 커플링 장치는
    회전축을 중심으로 회전 가능하고 유압 유체를 위한 캐비티를 형성하는 케이싱;
    임펠러 휠, 및 상기 케이싱 내에서 상기 임펠러 휠과 동축으로 배치되는 터빈 휠을 포함하는 토크 컨버터;
    듀얼 피스톤 어셈블리를 포함하고, 유체역학적 변속 모드와 록업 모드 사이에서 전환 가능한 록업 클러치; 및
    상기 케이싱 외부에 배치되고, 상기 케이싱에 대해 회전 가능한 입력 부재, 및 상기 케이싱에 대해 회전 불가능하게 장착되는 출력 부재를 포함하는 선택적 클러치; 를 포함하고,
    상기 듀얼 피스톤 어셈블리는 상기 케이싱에 대해 축방향으로 이동 가능한 메인 피스톤, 및 상기 메인 피스톤에 인접하고 상기 메인 피스톤과 상기 케이싱에 대해 축방향으로 이동 가능한 2차 피스톤을 포함하고, 상기 메인 피스톤과 상기 2차 피스톤은 모두 상기 회전축과 동축이며;
    상기 메인 피스톤은 메인 피스톤 바디, 및 상기 메인 피스톤 바디에 대해 이동 불가능한 액추에이터 케이싱을 포함하고, 상기 메인 피스톤 바디와 상기 액추에이터 케이싱은 상기 회전축과 동축이며;
    상기 액추에이터 케이싱은 상기 회전축과 동축인 2차 피스톤 실린더를 형성하고 내부에 상기 2차 피스톤을 왕복적으로 수용하도록 구성되고;
    상기 메인 피스톤은 상기 메인 피스톤의 상기 액추에이터 케이싱의 상기 2차 피스톤 실린더를 상기 케이싱 내부의 상기 캐비티와 유체적으로 연결하는 적어도 하나의 축방향 연통 채널을 포함하고;
    상기 듀얼 피스톤 어셈블리의 상기 메인 피스톤은 록업 위치와 비록업 위치 사이에서 상기 케이싱과 상기 2차 피스톤에 대해 선택적으로 축방향으로 이동 가능하며;
    상기 선택적 클러치의 상기 출력 부재는 상기 출력 부재가 상기 선택적 클러치의 상기 입력 부재와 회전 불가능하게 결합되는 결합 위치와 상기 출력 부재가 상기 선택적 클러치의 상기 입력 부재에 대해 회전 가능한 해제 위치 사이에서 상기 입력 부재에 대해 선택적으로 축방향으로 이동 가능하고;
    상기 선택적 클러치의 상기 출력 부재는 상기 2차 피스톤의 작용에 의해 상기 선택적 클러치의 상기 결합 위치로부터 상기 해제 위치로 선택적으로 축방향으로 이동 가능하며;
    상기 방법은 상기 선택적 클러치의 상기 출력 부재를 상기 결합 위치와 상기 해제 위치 중 원하는 위치에 구성하기 위해 상기 메인 피스톤과 상기 2차 피스톤의 유압을 조절하여 상기 듀얼 피스톤 어셈블리의 축방향 변위를 선택적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5695028A (en) 1995-02-23 1997-12-09 Exedy Corporation Torque converter having both a lock-up clutch and a disengaging clutch mechanism
US5992589A (en) 1995-02-23 1999-11-30 Exedy Corporation Torque converter having both a lock-up clutch and a disengaging clutch mechanism
JP2009001127A (ja) 2007-06-20 2009-01-08 Toyota Motor Corp ハイブリッド駆動装置
US20100193320A1 (en) 2007-08-02 2010-08-05 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Torque transmission device
US20120021869A1 (en) 2010-07-21 2012-01-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Torque transmission assembly with clutches

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1327921A (fr) * 1962-04-13 1963-05-24 Ferodo Sa Transmissions comportant un convertisseur de couple ou coupleur et un embrayage
US3747436A (en) * 1971-06-28 1973-07-24 Gen Electric Power package
US4311067A (en) * 1979-11-02 1982-01-19 Automobiles Peugeot Automatically controlled transmission device, in particular for an automobile vehicle
US4860861A (en) * 1987-09-17 1989-08-29 Eaton Corporation Torque converter lock-up and disconnect clutch structure
DE10117746B4 (de) * 2000-04-28 2017-06-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Drehmomentübertragungseinrichtung
JP2003139240A (ja) * 2001-08-22 2003-05-14 Yutaka Giken Co Ltd ロックアップクラッチ付き流体伝動装置
US7926635B2 (en) * 2006-12-27 2011-04-19 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Piston assembly and a force transfer device, particularly a force transfer device with a piston assembly
US8083042B2 (en) 2007-01-12 2011-12-27 GM Global Technology Operations LLC Selectable one-way clutch with symmetrical struts
JP2009133444A (ja) 2007-11-30 2009-06-18 Aisin Aw Co Ltd トルクコンバータ
US8409053B2 (en) * 2010-12-23 2013-04-02 GM Global Technology Operations LLC Transmission with selectable one-way clutch and dual-piston clutch
JP5202718B1 (ja) * 2011-12-05 2013-06-05 株式会社エクセディ トルクコンバータのロックアップ装置
US9933023B2 (en) 2014-05-06 2018-04-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Disconnect clutch with dual one-way clutches and solenoid actuator for a wedge one-way clutch
US9441718B2 (en) * 2014-10-23 2016-09-13 Valeo Embrayages Hydrokinetic torque coupling device having turbine-piston lockup clutch, and related methods
US10018260B2 (en) * 2015-07-24 2018-07-10 Valeo Embrayages Hydrokinetic torque coupling device having turbine-piston lock-up clutch, and related methods
KR101785936B1 (ko) 2015-11-19 2017-10-18 현대 파워텍 주식회사 자동변속기
JP6646430B2 (ja) 2015-12-16 2020-02-14 ジヤトコ株式会社 ロックアップクラッチ用ピストンの回り止め構造
US9816596B1 (en) * 2016-04-28 2017-11-14 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Torque converter including spacer plate for coast engagement diaphragm spring
US10017044B2 (en) 2016-05-16 2018-07-10 GM Global Technology Operations LLC Hybrid powertrain system
JP2017210971A (ja) 2016-05-23 2017-11-30 アイシン・エィ・ダブリュ工業株式会社 発進装置
US10166975B2 (en) 2016-12-22 2019-01-01 GM Global Technology Operations LLC Transmission with torque converter disconnect clutch and engine braking friction clutch
US10428925B2 (en) * 2017-06-14 2019-10-01 Valeo Embrayages Hydrokinetic torque coupling device with lock-up friction clutch
US10895312B2 (en) * 2018-08-10 2021-01-19 Valeo Kapec Co., Ltd. Hydrokinetic torque-coupling device having lock-up clutch with dual piston assembly
US10293674B1 (en) * 2018-11-20 2019-05-21 Gm Global Technology Operations Llc. Engine disconnect clutches having torque converter feed-through activation for vehicle powertrains
US10808822B1 (en) * 2019-05-10 2020-10-20 Valeo Kapec Co., Ltd. Hydrokinetic torque-coupling device having lock-up clutch with dual piston assembly and selectable one-way clutch

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5695028A (en) 1995-02-23 1997-12-09 Exedy Corporation Torque converter having both a lock-up clutch and a disengaging clutch mechanism
US5992589A (en) 1995-02-23 1999-11-30 Exedy Corporation Torque converter having both a lock-up clutch and a disengaging clutch mechanism
JP2009001127A (ja) 2007-06-20 2009-01-08 Toyota Motor Corp ハイブリッド駆動装置
US20100193320A1 (en) 2007-08-02 2010-08-05 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Torque transmission device
US20120021869A1 (en) 2010-07-21 2012-01-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Torque transmission assembly with clutches

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