KR20050033483A - 동력전달장치 변속기들을 위한 혼합된 출력 시스템을 갖는다중 클러치 시스템 - Google Patents

동력전달장치 변속기들을 위한 혼합된 출력 시스템을 갖는다중 클러치 시스템 Download PDF

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폴티. 맥크래리
칼-하인츠 바우어
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보르그워너 인코퍼레이티드
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Abstract

각각이 엔진과 같은 토크 입력으로부터 상이한 기어비들로 토크를 전달하도록 연결되는, 클러치 마찰 부재들의 다중 세트들을 사용하는 변속기 시스템이 제공된다. 구동트레인으로 혼합된, 기어비를 제공하기 위해 클러치 마찰 부재들의 세트들은 동시에 작동한다. 클러치 마찰 부재들의 물림 및 이에 따라 각 마찰 부재들의 세트와 연관된 기어비로 전달되는 토크의 비율을 변화시킴에 의해, 중간의 효과적인 기어비가 생성된다. 이 효과적인 기어비는 차량 및/또는 엔진 센서들과 같은 외부 자극에 반응하여 클러치 마찰 부재들의 각 세트의 물림의 정도 및 이에 따라 부재들의 각 세트에 의해 그 연관된 기어비로 전달되는 토크의 비율을 조정함에 의해 증가되거나 감소될 수 있다.

Description

동력전달장치 변속기들을 위한 혼합된 출력 시스템을 갖는 다중 클러치 시스템{MULTI CLUTCH SYSTEM WITH BLENDED OUTPUT SYSTEM FOR POWERTRAIN TRANSMISSIONS}
본 발명은 일반적으로 자동차의 다중 클러치 변속기들에 사용되는 것들과 같은 2개 또는 그 이상의 클러치 시스템들을 사용하는 동력전달장치 변속기들에 관한 것이다.
동력전달장치 변속기들의 한 형태는, 엔진 또는 모터와 같은, 입력원으로부터 기어박스 또는 다른 기어변속 메커니즘으로 토크를 전달하고, 다음에는 토크와 회전속도를 구동트레인으로 전달하기 위한 다중 클러치 시스템을 사용한다. 이러한 다중 클러치 시스템들은 수동, 보조 수동 또는 자동 변속기들에 사용된다. 다중 클러치 시스템의 한 형태는 차량 적용품들에 사용되는 것들과 같은 듀얼 클러치 변속기이다. 듀얼 클러치 변속기들은 일반적으로 클러치에 의해 클러치 외부의 한 쌍의 축들 중의 하나에서 변속기 기어박스로 전달되는 엔진으로부터의 단일한 토크 입력을 보유한다.
토크 입력은 클러치 디스크들의 다발들과 같은 한 쌍의 선택적으로 물림가능하고, 압축가능한 클러치 마찰부재들의 세트를 통해 출력출들로 전달된다. 이러한 듀얼 클러치 시스템의 한 예는 제1 및 제2 클러치 마찰 부재 또는 클러치 다발들을 갖고, 디스크 다발들이 사용되는 경우 각 다발은 한 세트의 구동 디스크들 및 한 세트의 종동 디스크들을 갖는다. 구동 디스크들은 토크 입력에 작동이 가능하게 연결되고, 종동 디스크들은 출력축들 중의 하나에 작동이 가능하게 연결된다. 기어박스에서, 출력축들은 토크를, 구동크레인으로 상이한 기어비를 제공하는, 다른 기어세트들로 제공한다.
이러한 시스템에서, 클러치 다발/출력축들의 하나는 변속기에서 토크를 짝수의 기어비들로 제공할 수 있고, 다른 축은 토크를 홀수의 기어비들 및 후진 기어로 제공할 수 있다. 다른 다중 클러치 시스템들은 일반적으로 소정의 출력축들/기어비 조합들로의 토크 전달을 제공하는 유사한 다중 클러치 마찰 부재들의 배열을 제공한다.
클러치 마찰 부재들을 선택적으로 작동시킴에 의해, 작동자 또는 작동시스템은 소정의 기어비들로 토크를 전달하기 위해 구동 부재들과 종동 부재들을 마찰적으로 물림할 수 있다. 전달되는 토크의 양은 구동 및 종동 마찰 부재들의 물림의 정도, 엔진 속도 및 다른 관계인자들에 의존한다. 한 세트의 마찰부재들이 물림하는 동안에 다른 세트(들)이 비작동상태에 있기 때문에, 변속기에서 추가적인 기어비들이 선택되고 비작동상태인 클러치 마찰 부재들에 연결된 출력축(들)에 물림한다. 기어 변속은 작동상태인 마찰 부재들의 세트를 이탈시키고 이미 새로운 기어와 물림하고 있는 선택된 비작동상태의 세트를 작동시킴에 의해 달성된다. 따라서, 새로운 소정의 기어비로 변경하는데 소요되는 시간이 단축될 수 있고, 클러치 물림 및 이탈의 중단들이 감소될 수 있으며, 부드러운 기어변속이 달성될 수 있다.
"습식" 클러치 시스템들에서, 오일, 변속기 유체 또는 다른 윤활 유체의 균일한 유동이 또한 클러치를 통하여 유지된다. 윤활 유체는 공급 채널들을 통해 및 클러치 마찰 부재들을 통해 유동하여 마찰부재들, 밀봉재들 및 다른 운동하는 부분들로 윤활을 제공한다. 이 유체 유동은 마찰 부재들의 마찰 마모를 감소시키며 더 나아가 클러치와 마찰부재들을 냉각하는 중요한 역할을 한다.
많은 다중 클러치 시스템들은 예를 들면 클러치 디스크 다발들과 같은 마찰 부재들의 세트를 상호 대응하여 위치시킨다. 다른 시스템들에서, 클러치 마찰 부재들의 세트들은 클러치 메커니즘의 주요 회전축선을 따라 상호간 평행하게 위치한다. 클러치 마찰 부재들의 세트의 수, 공간 관계들, 효율성 관계들 등에 의존하여 다른 배열들이 또한 사용될 수 있다.
많은 다중 클러치 시스템들에서, 클러치 출력축들은 상호간에 대하여 동심을 이루어 배열된다. 듀얼 클러치 시스템에서의 이러한 배열의 한 예는 클러치 디스크 다발들 중의 하나에 연결되고, 다른 클러치 다발에 연결된, 중공의 제2 외측 클러치 출력축의 안에 위치하는 제1 내측 클러치 출력축을 사용한다. 제1 또는 제2 클러치 다발들 중의 하나의 선택적인 작동은 예를 들면 엔진 구동축으로부터의 내측 또는 외측 출력축들 중의 하나로의 토크 입력을 허락한다.
이러한 시스템에서, 각 클러치 다발은 고리형 피스톤들을 방사상으로 확장시키는 것에 의해 유압적으로 작동될 수 있다. 이 피스톤들은 종종 클러치 지지대에 가까운 위치로부터 그 클러치 다발들 각각의 외측 클러치 판들로 확장한다. 피스톤들은 고리형 실린더 및/또는 클러치의 내벽들과 함께 각 피스톤의 압력 챔버를 규정한다. 유체의 유동이 압력 챔버로 및 이에 따라 피스톤들 중의 하나로 가해질 때에, 피스톤은 클러치 다발의 디스크들을 압축하고 마찰적으로 물리도록 하는데 충분한 힘을 갖고 클러치 다발과 접촉한다. 이러한 시스템들에서, 따라서, 하나의 다발이 물림할 때에 다른 것은 비작동상태이고 변속들은 가능한 한 신속히 이루어지는 불연속의 사건들이다.
마이크로 프로세서 제어기가, 단독으로 또는 변속기의 특정한 기어비들의 선택을 관리하는 엔진 제어기들 등의 것과 같은 하나 또는 그 이상의 다른 제어기들과 함께, 클러치 시스템을 작동시키기 위해 널리 사용된다. 예를 들면, 마이크로프로세서 제어기가 디스크 다발들로의 압력의 적용, 디스크 다발들로의 냉각 및 윤활 유체들의 공급 및 기어박스의 기어들의 변속 등을 관리하는데 사용된다.
변속기의 전체적인 성능은 종종 여러가지 관점에서 평가된다. 일부 인자들은 토크 전달 효율, 변속시간, 클러치 및/또는 기어의 내구성 및 지속성, 변속 효율 및 지속, 잠재적인 연료 절감 등과 같은 객관적인 측정들을 포함한다. 다른 인자들은 변속소음, 변속의 다망정도(즉 주어진 시간 주기/조건에서의 변속들의 수), 변속시기, 변속의 경직정도 등과 같이 더욱 주관적이다. 수동 변속기들에서, 이들 고려사항들의 많은 부분이 작동자의 직접적인 제어의 지배를 받는다. 자동 변속기들 및 부분적인 자동 변속기들에서 변속시기, 변속의 다망정도 등과 같은 인자들은 변속기의 제어기 시스템, 기어비들 및 다른 기계적 또는 전기-기계적 시스템들의 지배를 받는다.
이들 인자들의 조율은 자주 결국은 특정한 설계기준, 비용 고려 및 변속기의 작동 및 기능과는 관계없는 기준을 만족시키는데 필요한 절충을 가져온다. 예를 들면, 자동 변속기들은 제1 또는 제2 기어를 사용하여 차량의 시동시에 적절한 부하 부담 능력을 제공하고 및 제4, 제5 또는 제6 기어에서 고속주행 능력을 제공하기 위해서 상대적으로 넓은 기어비들의 범위를 필요로 한다.
유사한 기어비들의 범위를 갖는 표준적인 수동 변속기들 및 반자동 변속기들은 상대적으로 저속의 차량속도에서, 특히 차량이 정지상태에서 발진하거나 또는 거의 발진에 가까운 속도들에서 바람직하지 못한, 급속한 변속을 종종 요구한다. 이러한 바람직하지 않은 "변속"은 이러한 기어비들의 범위를 갖는 듀얼 클러치 변속기들에서도 또한 보여질 수 있다. 이러한 바람직하지 않은 "변속"은 게다가 수동 변속기가 듀얼 클러치 지동 변속기 또는 다른 자동 변속기들로 교체되는 경우에 발생할 수 있다.
따라서, 많은 다중 클러치 시스템들에서, 트레일러를 견인하는 것과 같은 중부하 조건들에서 필요한 기어비들은 부무하 조건들에서는 불필요하지만, 그럼에도 불구하고 변속기의 작동 요구들을 만족시키기 위해 사용된다. 예를 들면, 차량이 발진하거나 또는 정지상태로부터 시동될 때에 고비율의 제1 기어가 일반적으로 몇초의 오직 짧은 시간동안만 필요하고, 이후 변속기는 다음의 더 높은 기어비들로 변속한다. 유사한 변속이 부하(예를 들면, 화물로부터 또는 트레일러의 견인) 부담하의 차량이 매우 저속으로 주행하고 급속한 가속이 요구될 때에 일어난다.
이러한 조건들은 바람직하지 않은 "바쁜" 변속의 통상적 과정을, 특히 변속기 제어기가 제1 기어에서 제2 또는 더 상위 기어 사이의 반복적인 변속을 필요로 하는 부하들 및 속도들의 변화를 감지하는 경우에, 야기할 수 있다. 이러한 변속 동작들 때문에 야기되는 결과적인 소음 및 진동들은 많은 적용품들에 있어서 바람직하지 않다.
이런 문제들을 바로잡기 위한 시도중의 하나는 차량의 시동 또는 발진 조건들에서 및 구동트레인으로의 큰 토크 전달을 필요로 하는 유사한 조건들에서 높은 기어(및 낮은 기어비)를 사용하는 것이었다. 그러나 이러한 시도는 많은 응용들에 있어서, 특히 구동트레인 부하 조건들 및 토크 요구들이 변하는 경우 및 그 기어비들에서 차량/구동 트레인 부하들이 엔진 실속 또는 손상을 야기하는 경우에 적절치 못하다.
특정한 주행 조건들에 부합하지 않는 기어비들, 즉 제1 또는 제2 기어들에서 높은 기어비들을 사용하는 결과에 따른 작동의 비효율성은 또한 바람직하지 않은 연료 경제, 변속기 및/또는 동력전달장치 내구성 등의 손실을 야기한다. 예를 들면, 시동 및 그 이후에서, 불필요하게 높은 기어비들은 의도한 속도 또는 속도증가를 얻기 위해 과도한 엔진 속도의 사용을 야기한다. 유사하게, 특정한 부하 및 차량 조건에서 너무 낮은 기어비들을 사용하는 것은 엔진 효율성의 감소와 잠재적인 엔진 손상을 야기하는 엔진의 비효율성을 가져온다.
본 발명은 각각이 엔진과 같은 토크 입력으로부터 상이한 기어비들로 토크를 전달하기 위해 물림하는 다중의 클러치 마찰 부재들의 세트들을 사용하는 신규한 개량된 변속기 시스템을 제공한다. 클러치 마찰 부재들의 세트들은 동시에 작동하며 혼합된 기어비들을 구동트레인으로 제공하도록 조정된다. 혼합된 효과적인 기어비는 딱딱하지 않은 제어된 미끄럼 연결들로서 클러치 마찰 부재들의 세트를 사용함에 의해 얻어진다. 클러치 부재들의 물림 및 이에 따라 마찰 부재들의 각 세트에 관계된 기어비로 전달되는 토크의 비율을 변화시킴에 의해, 효과적인 기어비가 발생된다. 이 효과적인 기어비는 클러치 마찰 부재들의 각 세트의 물림의 정도 및 이에 따라 부재들의 각 세트에 의해 관계된 기어비로 전달되는 토크 비율을 조정함에 의해 증가되거나 감소될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 다중 클러치 다발 마찰 부재 조합들에 의해 생성되는 효과적인 기어비로 계속적인 조정을 가능하게 하도록 센서들로부터 제어기로의 하나 또는 그 이상의 귀환루프를 사용하는 제어 시스템 및 방법을 제공한다. 이 측면에서, 제어기는 다중 클러치 기어비에 의해 제공되는 효과적인 기어비가 특정한 조건들을 만족시키기 위해 증가되어야 할지 감소되어야 할지를 결정하기 위한 기준으로서 작동자 지시, 차량 속도, 엔진 속도, 가속페달 위치, 변속기 부하, 바퀴 속도 및 차량 부하와 같은 센서 입력을 감시하기 위해 하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서들 또는 그 대등물을 사용한다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 제어 시스템은 클러치 온도, 바퀴의 돌아감, 엔진 온도 등과 같은 안전 기준 뿐만 아니라 가속의 범위, 차량의 속도, 엔진 속도, 가속율 등과 같은 시스템의 측면들의 작동을 위한 바람직한 기준을 갖도록 프로그램된다. 작동자로부터의 입력(쓰로틀 위치와 같은) 및 이러한 시스템 측면들을 감시하는 센서들로부터의 데이터를 사용하여, 프로세서는 마찰 부재들의 각 세트로부터의 토크 흐름을 및 이에 따라 나란히 서서 작동하는 마찰 부재들의 각 세트에 관계된 2개의 기어비들로부터의 순전한 또는 효과적인 출력 속도비를 증가시키거나 감소시키기 위해 클러치 마찰 부재들로의 제어신호를 조정할 수 있다. 혼합된 클러치 다발 출력에 의해 생성되는 효과적인 기어비를 결정하기 위하여 연료 효율성, 구동트레인에 의한 토크 출력, 발진으로부터의 가속 등을 최적화 하는 것과 같은 다른 기준들이 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법은, 다른 측면에서, 정지상태 또는 저속의 운동 조건에서 차량의 발진을 최적화 하기 위해 차량의 응용들에 사용될 수 있다. 이 측면에서, 시스템은 상대적으로 높은 기어비를 갖는 제1 기어에 관계된 클러치 마찰 부재들의 제1 세트 및 낮은 기어비에 관계된 클러치 마찰 부재들의 제2 세트를 갖는다. 엔진 속도는 듀얼 클러치에 토크를 공급하기 위해 일반적으로 증가한다. 구동트레인으로의 혼합된 또는 효과적인 기어비를 발생시키기 위해 제1 클러치는 토크 입력의 대부분을, 예를 들면 60%를 전달하기 위해 부분적으로 물림하고, 제2 클러치는 토크 입력의 소수부분을, 예를 들면 입력의 40%를 전달하기 위해 부분적으로 물림한다.
따라서, 효과적인 기어비는 제1 기어비보다 작고 제2 기어비보다 크며, 각 클러치로부터의 비례적인 입력을 증가시키거나 감소시킴에 의해 증가되거나 감소될 수 있다. 이렇게 발생된 효과적인 기어비를 사용하여, 차량은 발진조건에서 작동자 또는 제어시스템에 의해 결정되는 비율로 가속된다.
가속이 계속되면서, 제어기는 그 관련된 기어비로의 토크의 흐름을 감소시키기 위해 낮은 효과적인 기어비 제1 클러치 물림을 및 제2 기어비로의 토크 흐름을 조정하기 위해 제2 클러치 다발의 물림을 요구한다. 일단 차량이 제1 기어비에 적절한 것보다 높은 속도로 가속되면, 제1 클러치 및 제1 기어비들은 이탈한다. 제3 기어비가 이후 선택되고 고속에서 다음의 기어변속을 위해 제1 클러치 다발과 연관된다.
따라서, 차량의 경부하 조건에서, 차량은 최소수의 기어변속을 통해 급속하고 효율적으로 가속될 수 있고, 이러한 변속들은 다른 시스템들보다 부드럽고 덜 "바쁠"것이다. 중부하 조건들에서, 본 발명의 시스템 및 방법은 구동트레인으로 더 많은 토크 전달을 제공하기 위해 경부하 상태에서 보다 더 느리게 감소되는 상대적으로 높은 기어비의 공급을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 복수의 클러치 마찰 조립체들과 소통하는 적어도 하나의 제어기를 갖는 동력전달장치 변속기들을 위한 클러치 시스템을 제공한다. 이러한 클러치 조립체들의 예들은 마찰 디스크 다발들 또는 엔진 구동축 또는 토크 컨버터와 같은 입력원으로부터 토크를 받고 복수의 기어비 부재들로 토크를 전달하는데 적합한 다른 마찰 조립체들이다. 제어기는 또한 하나 또는 그 이상의 출력축과 연결될 수 있는 기어들(각각이 상이한 기어비를 갖음)의 조합들인 기어비 부재들과 소통한다. 기어비 부재들은 더 나아가서 대응하는 클러치 마찰 조립체들 중의 하나로부터의, 클러치 출력축과 같은, 토크 출력과 연결될 수 있다.
물림되었을 때에, 각각의 기어비 부재는 그 때문에 클러치 마찰 조립체들로부터 구동축, 구동트레인 또는 다른 종동 조립체와 같은 구동 출력으로의 토크 경로를 형성한다. 시스템은, 이 측면에서, 또한 클러치 마찰 조립체들로의 토크 입력을 지시하는 신호를 제공하는 적어도 하나의 토크 입력 센서를 포함한다. 이러한 센서들은, 예를 들면, 엔진 속도 센서, 쓰로틀 센서, 가속 페달 위치 센서 또는 다른 센서들과 같은 것을 포함한다. 시스템은, 이 측면에서, 또한 종동 조립체 속도를 지시하는 신호를 제공하는, 차량 속도 또는 차륜 속도 센서와 같은, 하나의 속도 센서를 포함한다. 제어기의 마이크로프로세서는 기어비 부재들로 제어 신호들을 제공한다. 이러한 제어 신호들은 클러치 마찰 조립체들 및 변속기 출력에서 구동크레인으로의 토크 출력과 하나 또는 그 이상의 기어비 부재들의 선택적인 물림을 야기한다. 따라서, 한 예로서, 변속기 제어 시스템은 제1 기어와 제1 클러치 조립체로부터의 출력축 및 구동트레인으로의 변속기 출력축과의 물림을 야기한다. 제어 시스템은 또한 제2 기어와 제2 클러치 조립체로부터의 출력축 및 변속기 출력축과의 물림을 야기한다.
제어기는, 게다가, 마찰 부재 조립체들의 각 세트의 물림 및 이에 따른 클러치 조립체들에 의해 전달되는 토크의 양을 제어하는 신호를 클러치 마찰 부재들의 제1 및 제2 세트들로 제공한다. 클러치 제어 시스템은 제어기의 필수요소이거나 또는 제어기와 함께 작동하는 독립된 전자 및 유체 제어 시스템의 일부이다. 작동자 또는 다른 제어기들로부터 자극을 수신하면, 클러치 제어기는, 전자적으로 또는 유압의 변화와 함께, 신호를 하고, 제1 및 제2 클러치 마찰 부재들은 물림하고 의도한 혼합된 변속기 기어비 출력을 제공하는데 효과적인 양의 토크를 제1 및 제2 기어비 부재들 각각으로 전달한다. 제어기는 센서들로부터의 입력을 감시하고 및 그 귀환에 기초하여 의도한 기어비 출력 및/또는 가속율을 얻고 유지하기 위해 필요한 그 출력을 증가하거나 감소시키도록 마찰 부재들의 각 세트로부터의 토크 출력을 조정한다.
차량의 동력전달장치 시스템(10)에 대한 본 발명의 한 예가 도 1의 블록도에 도시된다. 이러한 시스템에서, 본 실시예에서 차량 엔진인 토크 입력원(12)은 토크를 구동축, 토크 컨버터, 감쇄 시스템 또는 다른 전달 시스템을 통해 다중 클러치 시스템(14)으로 공급한다. 전기 모터, 하이브리드 전기 모터 및 내연 엔진 시스템들과 같은 다른 토크 입력원이 사용될 수 있다.
여기에 사용된 "기어비"의 언급은 사용 문맥에 의해 달리 지시되지 않는 한 일반적으로 시스템 또는 시스템 부재 토크 및/또는 속도 출력에 대해 상대적인 시스템 또는 시스템 부재 입력 토크 및/또는 속도를 지시한다. 예를 들면, 변속기 기어비 또는 변속기 기어비 출력은 변속기 기어 또는 변속기 시스템 출력에 대한 클러치 및 변속기 시스템으로의 엔진 토크 입력을 지시한다.
본 실시예에서, 다중 클러치 시스템(14)은 제1 클러치 다발(16) 및 제2 클러치 다발(18)을 포함한다. 도 1 및 2를 참조하여 설명되듯이, 클러치 다발(16, 18)은 일반적으로 입력원(12)으로부터 토크를 수신하는 독립적으로 작동이 가능한 구동 디스크들의 조립체이다. 구동 디스크들은 변속기(20)로의 출력축과 같은 클러치 출력을 통해 클러치 시스템(14)으로부터 토크를 전달하기 위해 종동 디스크들과 물림한다. 본 발명의 이 측면에서, 각각의 클러치 다발들(16, 18)은 변속기(20)로의 독립된 출력축들을 구비한다.
도 2를 참조하여 설명되듯이, 변속기(20)는, 각각이 상이한 속도 감속 기어비 또는 토크 출력비를 제공하는, 일반적으로 개개의 기어들인 일련의 기어비 부재들을 보유한다. 각 기어비 부재는 토크 입력(12)으로부터 변속기 출력(22)으로의 토크 경로를 형성하기 위해, 일반적으로 구동트레인(24)으로의 구동축인, 변속기 출력(22)과 연동이 가능하다. 변속기 출력을 수신하는 구동 트레인(24)은 차량의 움직임 또는 다른 조립체를 구동한다. 변속기(20)에 포함되는 감속비 및/또는 토크 출력비들의 범위는 변속기(20)로부터 선택된 특정한 기어들 또는 기어 부재들에 좌우된다.
도 1 및 2에 도시된 실시예에서, 제1 디스크 다발(16)로부터의 출력은 기어비 부재들(26)의 제1 세트와 연관된다. 본 실시예에서, 기어비들은 제1(26a), 제3(26b) 및 제5(26c) 기어비이다. 제2 디스크 다발(18)로부터의 출력은 제2(28a), 제4(28b), 제6(28c) 및 후진(28d) 기어비들을 갖는 기어비 부재들(28)의 제2 세트와 연관된다. 일반적으로 제1 기어(26a)의 감속비는 저속에서 구동트레인(24)으로 큰 동력 및/또는 토크를 제공하기 위해 다른 기어 부재들의 비율들에 비교하여 상대적으로 높다. 제6 기어비(28c)는 낮은 엔진 속도를 갖고 고속에서 구동트레인의 작동을 허용하도록 하기 위해 일반적으로 최저의 기어비를 제공한다. 더 이상의 작동들에 대하여, 차량이 고속에서 큰 연료 효율성 및 유사한 장점들을 얻는다.
각 기어 부재에 대한 감속비들의 분포는 특정한 적용들에 좌우된다. 일반적으로 중부하 조건에 마주치는 차량 또는 시스템들에서, 제1 및/또는 기어비들은 제4 및 제5 기어비들보다 현저히 높다. 유사하게, 경부하 또는 다른 조건들이 허락한다면, 감속비들은 더 작은 범위에 걸쳐 연장된다. 클러치 시스템(14) 및 변속기 시스템(20)은 다양한 센서들로부터의 신호들 및 작동자로부터의 제어 입력을 보유하는 제어 시스템(30)에 의해 제어된다. 이들 신호들 및 소정의 기준들에 기초하여, 제어기는 클러치 시스템(14) 및 변속기(20)에 제어신호를 제공한다. 제어 시스템은 일반적으로 소프트웨어 지시들을 수신하고 실행하는데 및 소프트웨어에 의해 사용되는 센서 데이터를 수신하고 저장하는데 적합한 프로그램 가능한 마이크로프로세서 및 메모리 기억장치를 포함한다.
몇몇 적용들에서, 입력 신호를 수신하고 클러치 시스템(14) 및 변속기 시스템(20)으로 응답 출력 신호들을 제공할 수 있는 전기적, 유체 또는 전기기계적 제어 시스템들과 같은 다른 제어 시스템들이 사용될 수 있다. 제어 시스템(30)은, 게다가, 특정한 적용들에서 다른 구동 시스템들과는 독립된 별도의 시스템이거나 또는 다른 기능들을 또한 수행하는 구동 시스템에 합체된 서브시스템이 될 수도 있다.
도 1 및 2에 도시된 실시예에서, 제어 시스템(30)은 본 발명(10)을 사용한 차량의 특정한 작동들을 지시하는 데이터를 제공하는 하나 또는 그 이상의 센서들로부터의 센서 신호들을 보유한다. 도 1의 실시예들에 도시된 바와 같이, 이는 차량 속도, 가속 및/또는 부하; 엔진 토크 또는 속도(34); 클러치 위치, 물림, 온도 등(36); 변속기 및 기어비 부재 조건 및/또는 선택(38); 구동트레인 속도, 부하 등(40); 및 쓰로틀 위치 또는 가속 페달 위치(42)과 같은 차량 조건들을 지시하는 센서들을 포함한다. 제어 시스템은 또한 차량 작동자에 의한 기어비 선택들을 반영하는 것들과 같은 지시기(들)(46)로부터의 작동자 지시들 및/또는 기어비 선택의 원천으로부터 신호 데이터를 수신한다.
본 발명의 한 측면에서, 제어 시스템(30)은 센서들 및 지시기들(34 내지 46)로부터 수신된 신호들을 처리하고, 및 적절한 알로리즘을 적용하여, 제어 신호들을 유압 전기 기계의 또는 다른 제어 장치를 포함하는 클러치 작동 시스템(48)으로 전달한다. 본 실시예에서, 클러치 작동 시스템(48)은 유체 저장조 및 펌프(미도시) 및 제어 밸브들(50, 52, 54)을 갖고, 클러치 시스템(14)으로 가압된 유체의 유동을 안내하는 유압 전달 시스템을 포함한다. 도 1을 참조하여 설명되듯이, 밸브(50, 52)로부터의 유체 유동의 압력이 각 클러치 다발(16, 18)의 물림, 부분적 물림 및/또는 이탈을 야기한다. 밸브(54)는 클러치 다발들의 균형 챔버들로 및 클러치 다발들(16, 18)을 통해 윤활 및 냉각 유로들로의 유체의 유동을 제어한다.
제어 시스템(30)은 또한 기어비 부재들(26, 28)과 클러치 다발들(16, 18)로부터의 출력 및 변속기 출력(22)을 연결하도록 하는, 구동 트레인(24)으로의 구동축인, 변속기 작동기(56)로의 제어 신호들을 제공한다. 변속기 작동기(56) 및 변속기(20)는 하나의 기어비 부재(26, 28)와 클러치 다발들(16, 18) 중의 하나 및 변속기 출력(22)을 연결하도록 협동한다. 변속기 작동기(56) 및 변속기(20)는 동시에 다른 기어비 부재를 다른 클러치 다발로부터의 출력 및 변속기 출력(22)과 연결시킬 수 있다.
따라서, 제어기(30)는 다른 클러치 다발 및 기어비 조합이 비작동 상태인 동안에도, 엔진(12)으로부터 구동 트레인(24)으로 토크를 전달하기 위해 하나의 클러치 다발 및 기어비의 작동을 조작할 수 있다. 기어들의 변속이 요구될 때에, 제1 클러치 다발/기어비가 이탈되고 제2 클러치 다발/기어비가 물림될 수 있다. 양자 택일로, 제어기(30)는 양쪽의 연결된 기어비 부재들(26, 28)을 통한 토크 전달을 제공하기 위해 각 클러치 다발(16, 18)의 동시적인 물림을 조작할 수 있다.
기어비 부재들(26, 28)로 전달되는 토크의 비율은 각 클러치 다발(16, 18)의 물림의 정도에 좌우된다. 클러치 다발들(16, 18)을 부분적으로 물리는 것에 의해, 제어기(30)는 제어기(30)가 각 클러치 다발에 의해 각 기어비 부재(26, 28)로 전달되는 토크의 퍼센트비 및 변속기(20)의 유효한 기어비 출력을 변화시킬 수 있도록 각 클러치 다발(16, 18)의 슬립의 양을 조절할 수 있다. 따라서, 센서들 및 차량 작동자로부터의 입력 신호들에 기초하여, 제어기(30)는 구동 트레인(24)으로의 기어비 및/또는 토크 출력을, 본 실시예의 제1 기어와 같은, 최고 기어비로부터, 본 실시예의 제2 기어와 같은, 다음으로 선택된 비율인 더 낮은 기어비까지의 혼합된 범위에 걸쳐 관리할 수 있다.
중간의 효과적인 기어비들이 클러치 다발들(16, 18)의 부분적이고 동시적인 물림에 의해 제공된다. 중간의 비율은 높은 기어비와 연관된, 실시예의 16인, 클러치 다발의 물림의 감소 및 낮은 기어비와 연관된, 실시예의 18인, 클러치 다발의 물림의 증가와 함께 감소될 수 있다.
제어 시스템(30)은 또한 엔진 속도들을 반영하는 센서 입력을 고려하여 클러치 다발들의 물림의 양을 조정할 수 있다. 클러치(14)로의 토크 입력의 양은 엔진 속도에 의존하고, 연합된 클러치 다발들(16, 18)에 의해 변속기(20)로 전달 가능한 토크의 양에 영향을 줄 수 있다. 게다가, 높은 기어비와 연결된 클러치 다발의 회전속도가 엔진 속도와 일치할 때에, 제어기는 일반적으로 클러치 다발과 이탈하고, 전달 토크 모두를 제2 클러치 다발 및 낮은 기어비로 이동한다. 그 단계에서의 이동은 제1 클러치 다발/높은 기어비가 차량 속도가 증가함에 따라 저항 또는 제동을 생성하는 경향을 감소시킨다.
도 3은 이 측면에서 듀얼 클러치 시스템(110)인 본 발명의 사용에 적합한 다중 클러치 시스템의 한 실시예를 도시한다. 본 시스템에서, 클러치 다발들의 물림은 클러치 작동기(48)로의 클러치 제어 시스템(30) 신호들에 따라 증가하거나 감소한다. 더욱이, 듀얼 클러치(110)는 방사상 배열의 클러치 다발들을 갖는다. 다중 클러치 시스템들은 평행한 클러치 다발들 및 다른 형태들의 다중 클러치 배열들을 갖는다.
듀얼 클러치(110)는 제1 외측 클러치 디스크 다발(112) 및 제2 내측 클러치 디스크 다발(114)을 갖는다. 클러치는 엔진 견인축, 플라이휠, 토크 컨버터 또는 다른 엔진 구동 입력(미도시)으로부터 토크 입력을 받기 위한 구동 입력 허브(116)를 포함한다. 본 실시예에서, 구동 입력 허브(116)는 토크 입력원을 외측 하우징(120)에 연결하며, 제1(112) 및 제2(114) 클러치 디스크 다발들의 구동 디스크들과 작동이 가능하게 연결되는 스플라인들(118)을 포함한다.
제1 클러치 출력 스플라인(122)은 제1의, 외측 디스크 다발(112)의 종동 디스크들과 작동이 가능하게 연결되고, 제2 클러치 출력 스플라인(124)은 제2의, 내측 디스크 다발(114)의 종동 디스크들과 작동이 가능하게 연결된다. 일반적인 적용들에서, 제2 출력 스플라인(124)은, 제2 내측 디스크 다발(114)이 작동될 때의 기어비들(26)과 같은, 소정의 기어비들로 구동 토크를 제공하기 위해 제1 외측 구동축에 키 연결된다. 제1 출력 스플라인(122)은 유사하게 일반적으로 제1 구동축의 안에 배치된 제2 구동축에 키 연결된다. 제2 내측 견인축은 제1 외측 클러치 다발(112)로부터 다른 기어비들(28)과 같은 전형적인 우대 기어비들로 구동 토크를 전달하기 위해 작동이 가능하게 배치된다.
따라서, 제1(112) 및 제2(114) 디스크 다발들은 변속기(20)에서 하나 또는 그 이상의 기어비들(26 또는 28))로 토크를 전달하도록 하는 제어기(30)로부터의 제어 신호를 수신하면 선택적으로 작동이 가능하다. 도 3에 도시된 실시예에서, 제1 및 제2 디스크 다발들(112, 114)은 서로 교차하는 복수의 클러치 디스크들로 이루어진다. 제1의, 외측 디스크 다발(112)은 구동 디스크 지지대(132)에 장착된 구동 클러치 디스크들(130)을 포함한다. 제1 디스크 다발(112)은 또한 구동 디스크들(130)의 사이에 배치되고 종동 디스크 지지대들(136)의 위에 장착되는 종동 디스크들을 포함한다. 외측 구동 디스크들(130) 및 외측 종동 디스크들(134)은 일반적으로 고정되는 끝의 디스크(130b)를 제외하고 끝의 구동 디스크(130a)에 압력이 가해질 때에 가역적으로 및 압축적으로(일반적으로 하나 또는 그 이상의 키길들을 따라) 운동이 가능하다.
제2의, 내측 디스크(114) 다발은 유사하게 구동 디스크 지지대(140)에 장착된 구동 클러치 디스크들(138)을 포함한다. 제2 다발(114)은 더 나아가 구동 디스크들(140)의 사이에 배치되고 종동 디스크 지지대(144)의 위에 장착되는 종동 디스크들(142)을 포함한다. 내측 구동 디스크들(138) 및 내측 종동 디스크들(142)은 유사하게 끝의 구동 디스크(138a)에 압력이 가해질 때에 가역적으로 및 압축적으로(일반적으로 하나 또는 그 이상의 키길들을 따라) 운동이 가능하다.
외측 다발 구동 디스크 지지대(132)는 외측 하우징(12)의 하나의 단부에 고정된 제1의, 외측 다발 구동판(146)에 부착된다. 외측 다발 구동판(146)의 다른 단부는 클러치 지지대 허브(148)에 고정된다. 외측 다발 종동 디스크 지지대(136)는, 그 반대 단부에 외측 다발 출력축 스플라인(122)을 갖는, 외측 다발 종동판(150)의 하나의 단부에 부착된다. 내측 구동 디스크 지지대(140)는 유사하게 내측 다발 구동판(152)의 하나의 단부에 부착된다. 내측 다발 구동판(152)은 그 반대 단부가 클러치 지지대 허브(148)에 고정된다. 내측 종동 디스크 지지대(144)는, 차례로 그 반대 단부가 출력축 스플라인(124)에 고정되는, 내측 종동판(154)의 하나의 단부에 부착된다.
따라서, 클러치의 작동중에, 구동 토크는 허브(116) 및 외측 하우징(120)을 통해 외측 구동판(146)으로 및 이에 따라 제1 구동 디스크들(130) 및 클러치 허브(148)로 전달된다. 클러치 허브(148)는, 게다가 구동 토크를 내측 다발 구동판(152) 및 이에 따라 내측 다발 구동 디스크들(138)로 전달한다.
디스크 다발들(112, 114)을 가동하기 위해, 제1 외측 다발(112)은 제1 이탈된 피스톤에서 구동 디스크(130a)의 단부에 연결된 제2 피스톤으로 선택적으로 이동이 가능한 제1 외측 피스톤(156)을 보유한다. 연결될 때에, 외측 피스톤(156)은 구동 디스크들(130)로부터 종동 디스크들(134)로 구동 토크를 점진적으로 전달하기 위해 점진적으로 외측 클러치 구동 디스크들(13) 및 종동 디스크들(134)을 함께 압축한다. 구동 토크는 이에 따라 외측 다발 종동판들(150)에 의해 외측 출력축 스플라인(122) 및 그 대응하는 클러치 출력축으로 전달된다. 구동 및 종동 디스크들(130, 134)을 부분적으로 물림함에 의해, 상기 설명된 혼합되고, 유효한 기어비들이 생성될 수 있다.
이와 같이, 제2 내측 다발(114)은 이탈된 피스톤으로부터 끝의, 내측 구동 디스크(138a)에 연결된 피스톤까지 선택적으로 이동이 가능한 제2 내측 피스톤(158)을 보유한다. 내측 피스톤(158)은 구동 디스크들(138) 및 종동 디스크들(142)을 함께 점진적으로 압축하여 구동 디스크들(138)로부터 종동 디스크들(142)로 및 내측 종동판(154) 및 부착된 출력축을 갖는 출력축 스플라인(124)으로 구동 토크를 전달한다.
외측 피스톤(156)은, 게다가, 제1 외측 압력 균형 또는 보상 챔버(162)로부터 제1 외측 압력 작용 챔버(160)를 분리한다. 제1의, 외측 판 스프링(166)은 외측 피스톤(156)에 연결되는 외측 균형 챔버(162)의 안에 위치한다. 제1 판 스프링(164)은 그 연결 위치에서 이탈 위치로 외측 피스톤에 편향력을 가한다.
내측 피스톤(158)은 또한 제2의, 내측 압력 균형 또는 보상 챔버(170)로부터 제2 내측 압력 작용 챔버(168)를 분리한다. 내측 압력 보상 챔버(170)의 안에서 하나 또는 그 이상의 코일 스프링들이 스프링 유지대(176)에 위치한다. 코일 스프링들(176)은 내측 피스톤(158)에 내측 클러치 다발(114)를 물림하는 위치에서 이탈된 위치로 편향력을 가한다.
압력 작용 챔버(160)의 유체 압력의 작용에 의해 제1의, 외측판 클러치 다발의 피스톤(156)은 이탈된 위치로부터 제1의, 외측 디스크 다발(112)을 물림하고 압축하는 위치로 변위한다. 유체 압력은 오일 펌프로부터 이후 도 1과 연계하여 기술될 밸브(50)를 작동하는 제어기의 방향으로의 유체 유동의 증가에 의해 공급된다. 스프링(166)의 편향력이 극복되고 피스톤(156)이 이동하여 디스크 다발 압력판(130a)과 물림할 때까지 챔버내의 유압이 증가하도록 충분한 유체가 압력 작용 챔버로 공급된다. 구동 디스크들(130)로부터 종동 디스크들(134)로 의도한 양의 토크 전달을 제공하기 위해 디스크 다발(112)을 압축하도록 추가적인 유체가 압력 챔버(160)로 공급된다.
제2 내측(158) 피스톤은 유사하게 오일 펌프, 밸브(52) 및 제어 시스템(30)으로부터 제2의, 내측 압력 작용 챔버(168)로 공급되는 유체에 의해 가동된다. 코일 스프링 조립체(176)의 편향력을 극복하도록 챔버 내의 유압을 증가시키기 위해 내측, 압력 작용 챔버(168)로 충분한 유체가 공급된다. 유압은 제2 내측 피스톤(158)에 이동하여 디스크 다발 압력판(138a)과 물림하고 및 내측 다발 구동 디스크들(138)로붙처 내측 다발 종동 디스크들(142)로 의도한 양만큼의 토크 전달을 제공하기 위해 디스크 다발(114)을 압축한다.
제1(162) 및 제2(170) 균형 챔버들은, 게다가, 압력 작용 챔버들(160, 168) 안의 유체에 가해지는 원심력에 기인하는 외측 압력 작용 챔버(160) 및 내측 압력 작용 챔버(168) 각각에 가해지는 압력을 상쇄하는데 충분한 유체 유동을 보유한다. 각 균형 챔버(162, 170)안의 유체의 양을 충분하게 유지시키면서, 압력 작용 챔버들(160, 168)내의 원심력에 의해 야기되는 유압들은 균형 챔버들(162, 170)안에서 유도된 유압들에 의해 상쇄될 수 있다.
본 실시예에서, 클러치(110)는, 유체 분배 슬리브(188)가 지지대 허브(186) 및 클러치 출력축들(미도시)의 사이에 배치된 상태에서, 정지된 지지대 허브(186)에 대해 회전한다. 압력 작용 챔버들(160, 168), 균형 챔버들(162, 170) 및 냉각 및 윤활 유로들을 위한 유체의 유동은 오일 펌프 및 밸브 시스템(48) 및 제어기 시스템(30)과 소통하는 슬리브(188)를 통해 흐른다. 유체는 압력 및 균형 챔버들로의 유체의 공급을 위해 분배 슬리브(188)안의 하나 또는 그 이상의 채널들 및 클러치(146)와 지지대 허브들(186)의 포트들을 통해 흐른다.
도 4는 본 발명의 제어 시스템 및 방법을 수행하는 간단한 알고리즘(200)의 한 예에 대한 흐름도이다. 알고리즘(200)의 예에 의해 수행되는 단계들은 일반적으로 제어 시스템(30)의 프로세서(들)에서 수행되며, 클러치 및 변속기 시스템들의 전체적인 작동에 사용되는 작동들의 오직 일부분만을 나타낸다. 몇몇 적용들에서, 다중 클러치 시스템의 작동에 관한 알고리즘의 몇몇 측면들 또는 그 대응물들은 다른 제어 시스템 및/또는 프로세서들에서 수행될 수 있고 및 본 발명의 시스템의 구성들을 위해 제어 시스템으로 전달되는 적절한 신호들, 데이터들 또는 다른 정보들을 갖는다.
본 실시예에서, 알고리즘은 다음에 따르는 엔진 속도 및/또는 토크(34); 차량 속도, 차량 부하 차륜 속도 및/또는 가속(32); 쓰로틀 위치 및/또는 가속 페달 위치(42); 클러치 슬립, 클러치 출력축 회전속도, 온도 및/또는 토크 출력(36); 변속기 기어비 선택, 토크 출력 및/또는 출력축 회전속도(38); 작동자 지시들 및/또는 기어비 선택 지시기(46); 및 본 발명의 특정한 적용에 요구되는 다른 입력 중의 하나 또는 그 이상을 반영하는 센서들과 같은 시스템 센서들 및 지시기들로부터의 입력 신호들을 검사하는 초기 단계를 포함하며, 다만 이에 제한되지 않는다.
본 측면에서, 입력 신호들은 각 클러치 조립체의 의도한 토크 출력, 작동자의 지시들을 따르고 소정의 제어 기준을 만족시키는데 필요한 변속기의 의도한 토크 출력을 결정하는 단계(204)에서 사용된다. 소정의 기준은, 예를 들면, 변속기에 유용가능한 기어비들; 차량 또는 구동 시스템 부하, 타이어 크기, 차동 비율들 및 다른 유사한 차량의 특정한 특징들; 다중 클러치 시스템 및 관련 변속기에 의해 제공되는 바람직한 유효 기어비들의 범위; 바람직한 가속 곡선 및 변속 시기 윤곽; 바람직한 엔진 속도 범위들 및 연료 소비 윤곽들; 시스템에 의해 생성되는 바람직한 구동트레인 토크 곡선들; 최고 엔진 속도, 클러치, 변속기 및 차동장치 온도들, 차륜 비틀림 등과 같은 안전 기준; 및 성능, 효율성, 안정성 및 주행 특성들에 관한 특정한 시스템의 효과적인 작동을 결정하는데 사용되는 다른 기준들을 반영한다.
예를 들면, 한 측면에서, 단계(204)의 제어 기준은 연료 효율을 최대로 하는데 바람직한 차량 부하, 타이어 크기, 최적의 엔진 속도 범위, 기어비들, 최적의 유효 기어비 범위들, 최적의 차륜 속도 및 최적의 구동 트레인 출력과 같은 인자들을 포함한다. 이들 기준은 특정한 주행 양식에 대한, 즉 차량의 발진 및 다른 작동 단계들에서 변속의 수를 최대로 또는 최소로 하는, 최적의 "변속"을 제공하도록 설계될 수 있다. 유사하게, 제어기준은 발진시에 차량의 중하중의 조건하에서 구동트레인으로부터 높은 토크 출력을 제공하는 매우 효과적인 기어비와 같은 추가적인 목적들에 중점을 두어 설계될 수 있다.
제어 기준은 또한 상이한 작동 조건들하에서 충족되는 다양한 표준들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제어 기준은 시스템이 차량의 부하, 도로 조건 또는 작동자 지시들을 감지할 때에 상이한 유효 기어비 범위들 또는 유효 기어비들의 변화를 수행할 수 있다. 본 측면에서, 제어 기준은 엔진 속도들이 소정의 한계를 넘어설 때까지 상대적으로 높은 유효 기어비를 갖고 이후 낮은 유효 기어비가 수행되는 발진시의 "스포티"한 높은 가속율과 같은 바람직한 주행능력 특성을 제공하도록 설계될 수 있다. 부하부담의 조건들에서, 제어 기준은 낮은 엔진 속도들에서 큰 변속기 토크 출력을 생성하는 유효 기어비의 수정을 조건으로 지정할 수 있다. 일단 충분한 차량 속도에 달하면, 유효 기어비는 높은 연료 경제를 발생시키도록 감소한다.
본 알고리즘의 예의 다음 단계(206)에서, 클러치의 필요한 상태는 입력 신호들과 제어 기준들(204)의 비교의 결과로부터 결정된다. 본 실시예에서, 클러치의 상태들은 발진(즉 정지상태에서의 차량 또는 시스템의 시동), 이동(즉 단속적인 기어비들로의 변속); 순항(즉 바람직한 차량 및/또는 차륜 속도의 유지); 이탈(즉 클러치를 통한 토크 전달이 없음); 및 주차(즉 차량의 정지상태 및/또는 주차 기어로 물림)이다.
단계(208)에서 발진 상태가 결정되면, 이후 단계(210)에서, 필요한 기어비가 각 클러치 출력축 또는 클러치로부터의 다른 출력에서 변속기(20)로 연결되고, 클러치 마찰 부재들의 각 세트에 대해 제어 기준을 만족시키는 유효 기어비를 생성하기 위한 토크 전달 능력들이 결정된다. 이 단계(210)에서, 제어 신호는 또한 각 기어비로 바람직한 토크 전달을 생성하는데 필요한 정도로 그 물림을 야기하도록 클러치 마찰 부재들의 각 세트로 전해진다. 그 결과로서, 그것들은 변속기 및 구동 트레인으로 바람직한 유효 기어비/토크 전달을 제공한다.
본 실시예의 다음 단계(212)에서, 상기 언급된 센서들 및 작동자 지시들로부터의 입력 신호들이 제어 기준을 만족시키는지 여부를 결정하기 위해 검사된다. 기준이 만족되면, 이후 단계들(204, 206, 208)이 반복된다.
만약 단계(208)에서 필요한 클러치 상태가 발진 조건이 아니라면, 이후 본 실시예의 다음 단계(214)는 입력 신호들을 발진 이후 제어기준과 비교한다. 이러한 기준은 단계(204)에 사용된 것들과 동일하거나, 기초를 두거나 또는 상이하며, 이 단계는 또한 일반적으로 클러치 토크 전달 및 변속기 기어비 범위들이 그 기준들을 만족시키는데 필요한 적어도 하나의 결정을 포함한다.
다음의 단계(216)에서 기어비 변속이 필요한 것으로 결정되면, 이후 단계(218)에서 클러치 마찰 부재들의 세트들로부터의 출력과 물림하기 위해 필요한 기어(들)이 선택된다. 클러치 마찰 부재들의 세트들의 토크 전달 능력들이 또한 결정되고 및 많은 적용들에서 하나의 기어비에서 다음으로의 단속적인 변속을 하기 위해 증가하거나 감소한다. 상기 설명된 바와 같이, 다음의 기어비를 클러치 마찰 부재들의 아이들 세트와 물리도록 함에 의해, 하나의 작동 기어비/클러치로부터 다음의 기어비로의 변속이 신속하고 효과적으로 이루어진다.
클러치 다발 출력 및 기어비들의 혼합이, 추가로, 단계(218)에서 사용된다. 제어된 클러치 슬립 및 유효 변속기 토크/기어비 출력의 범위의 이러한 사용이 발진이후 기어비 범위들에서 구동트레인 토크 및 차량 속도의 유연하고, 계속적인 연속적인 범위를 제공하는데 바람직하다. 이러한 발진이후 기어비들의 연속적인 범위는 또한 구동 트레인으로 큰 토크 출력을 제공하는데 또는 시스템 효율성 및 주행 특성을 강화하는 다른 목적들을 위해 사용된다.
다음의 단계(220)에서, 작동중인 클러치 다발(들)이 바람직한 범위 내에서 순항을 유지하기 위해 작동 기어비(들)과 물림한 상태를 유지할지 여부가 결정된다. 만약 그렇다면, 이후 단계(222)에서, 입력 신호들은 발진이후의 제어 기준이 만족되는지 여부를 결정하기 위해 소정의 시간 간격을 두고 검사된다. 만약 그렇지 아니하다면, 그 후 단계들(214, 216, 218, 220)들이 반복된다.
만약 단계(216)에서 변속이 필요하지 않다고 결정이 되면, 이후 알고리즘은 단계(220)으로 넘어간다. 단계(220)에서 순항 조건이 필요치 않다고 결정되면, 이후 단계(224)에서 클러치 조립체가 변속기로의 토크 전달을 방지하도록 완전히 이탈되어야 할지 여부를 결정한다. 입력과 제어 기준에 기초하여 이러한 결정이 내려지면 이후 클러치 조립체는 단계(226)에서 이탈되고, 단계들은 202로부터 시작하여 반복된다.
상기한 바와 같이, 다중 클러치 시스템으로부터의 클러치 토크 출력의 제어 및 효과적인 변속기 토크 출력 및 회전 속도의 범위의 생성을 허락하는 다른 알고리즘들이 또한 사용될 수 있다. 특정한 시스템에 대한 알고리즘의 단계들은 일반적으로 그 시스템의 필요 및 목적들에 맞추어 만들어진다.
도 5a 내지 5c의 도시는 상이한 주행 조건들에 적응된 다양한 유효 기어비/토크비들을 제공하는 것에 관한 본 발명의 시스템 및 방법의 장점을 나타낸다. 도 5a 내지 5c의 각각에서, 정지상태에서 출발하는 차량 속도에 대한 엔진 속도(분당 회전수 500"rpm"에서 시작)가 표시된다. 라인들(250 내지 258)은 수동 변속기에 사용되는 것과 같은 고정비 변속기에 대한 기어 라인들 또는 동기화된 속도 라인들을 나타낸다.
각 기어라인은, 각각이 연속적인 낮은 단속적인 기어비들을 갖는, 상이한 기어들을 나타낸다. 기어라인들은 주어진 엔진 속도값에서 그 기어와 완전히 물림하는 클러치에 의해 생성되는 차량 속도를 나타낸다. 다음 기어(더 낮은 기어비를 갖음)로의 변속은 동일한 도로 속도에서 엔진 속도의 하강을 야기한다. 클러치가 물림하는 동안에, 변속기를 통한 토크비는 또한 기어비이다. 그러므로, 이 시스템들은 클러치가 물림할 때의 각 기어에 대한 기어라인들의 사이이고 그 왼쪽의 영역으로 지시되는 기어비들에서 작동한다.
따라서, 제1 기어가 물림하는 동안에 라인(250)의 왼쪽 영역에 의해 표시되는 5.5의 기어비/토크비가 생성된다. 유사하게, 제2 기어에 의해 생성되는 3.3의 기어비가 라인(252)의 왼쪽 영역에 표시되고; 제3 기어에 의해 생성되는 2.2의 기어비가 라인(254)의 왼쪽 영역에 표시되고; 제4 기어에 의해 생성되는 1.1의 기어비가 라인(256)의 왼쪽 영역에 표시되고; 및 제5 기어에 의해 생성되는 0.8의 기어비가 라인(258)의 왼쪽 영역에 표시된다.
본 발명의 시스템 및 방법을 사용하여, 라인들(250, 252)의 왼쪽 영역들 각각에 의해 표시되는, 5.5 및 3.3의 2개의 기어비들이 상기 기술된 바와 같은 듀얼 클러치 시스템과 함께 사용된다. 이 시스템은 도 5a 내지 5c에 도시된 바와 같이 차량의 발진시에 유효한 기어비들의 범위를 제공한다. 도 5a에 도시된 실시예에서, 본 발명의 시스템 및 방법에 의해 생성되는 유효 기어비들은 통상의 부하에서 차량의 발진시에 사용된다.
이러한 차량의 발진시에, 바람직한 엔진 속도 범위는 내연 작동의 효율성 및 연료 효율의 관점에서 약 1000 내지 1500rpm이다. 도 5a에 도시된 실시예에서, 제1 클러치/제1 기어는 5.5의 기어비에서 발진시 매우 짧은 시간동안 현저하다. 이 기어비는 차량이 라인(260)에 의해 반영된 바와 같이 유효 기어비가 4.5로 감소하는 속도에 이르기까지 유지된다. 이러한 감소는 제1 클러치/제1 기어비로부터의 기여를 감소시키고 제2 클러치/제2 기어비로부터의 기여를 증가시키는 것에 의해 시스템에 바람직한 범위의 엔진 속도를 유지하도록 한다.
도 5a에서 또한 보여지듯이, 차량의 속도가 계속하여 증가하면서, 제2 클러치/제2 기어로부터의 기여를 계속하여 증가시키고 제1 클러치/제1 기어의 기여를 감소시킴에 의해 유효 기어비는 더 나아가 3.7 및 그 이하로 감소된다. 차량의 속도가 계속하여 증가함에 따라, 유효 기어비는 3.3인 제2 기어비의 실제 기어비로 감소한다. 그 시점에서, 제1 기어는 이탈되고, 제2 기어비가 완전히 전환된다. 제3 기어비는 또한 다음의 기어변속을 준비하기 위해 제1 클러치로 이동한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 게다가, 작동자 또는 조건들이 더욱 급속한, 덜 효과적인 발진을 요구하면 이후 높은 엔진 속도들에서 제1 기어라인에 도달할 때까지 5.5의 최고의 기어비가 사용되고, 있다해도 매우 작은 혼합된 유효 기어비들이 사용된다.
도 5b는 견인하는 조건들과 같은 중부한 조건하의 및 고성능 발진들과 같은 연료 효율보다는 가속을 최대화하는 조건들하에서의 주행조건을 위해 수정된 도 5a에 도시된 2개의 혼합된 클러치/기어비 시스템의 사용을 도시한다. 라인들(260, 262)을 통해 반영되는 전략들을 사용하여, 5.5의 높은 기어비에서의 제1 클러치의 기여는 도 5a에 도시된 시도보다는 더 오랜 시간동안 유지된다. 도 5b에 도시된 시도는 더 큰 차량 부하를 보상하기 위해 구동트레인으로 더 큰 토크 입력을 제공하고 더 큰 가속을 제공한다. 혼합된 클러치/기어비 시스템은 엔진 속도가 더 효율적인 1000-1200rpm범위로 돌아올 때에 더 낮은 기어비들을 제공하기 위해 채택된다.
도 5c는 도 5a 및 5b의 시스템의 다른 적용을 도시한다. 본 실시예에서 연료 효율을 최적화하거나 또는 차륜 슬립이 문제가 되는 경우의 조건들하에서 안전하고, 효과적으로 발진하기 위한 경제적인 모드를 제공하기 위해 발진시에 구동트레인으로의 토크를 감소시키는 것이 바람직하다. 라인들(260, 262)에 의해 반영되는 전략은 엔진 속도가 1000 내지 15000rpm인 일반적인 발진시에 대부분의 초기 차량 가속을 위한 4.5에서 3.3으로 하강하는 효과적 비율을 거의 즉시 제공하기 위해 혼합된 클러치 비율들이 수행되는 것을 보여준다. 더욱이, 혼합된 클러치/기어비들은 더 높은 연료 효율을 제공하거나 불량한 도로 조건들에서 구동트레인으로 과도한 토크가 전달되는 것을 감소시키기 위해 2000rpm을 초과하는 상당히 높은 엔진 속도들에서도 유지된다.
이 실시예들은 본 발명의 시스템 및 방법을 수행하는 몇몇의 상이한 전략들을 보여준다. 다중 클러치/기어비 조합들의 각각의 토크 전달 능력들을 결정하는데 사용되는 제어 기준들이 도 5a 내지 5c에 도시된 프로파일들의 하나와 같은 단일한 유효 토크/기어비 프로파일을 제공하기 위해 선택된다.
다른 시도들은 특정한 차량 작동 조건들을 위해 선택된 다중의 효과적인 토크/기어비 프로파일들을 생성하는 제어 기준을 제공하는 것이다. 예를 들면, 제어 기준은 차량 도로 조건들, 연료 효율 관리, 주행 양상 등에 의존하여 제어 시스템이 도 5a 내지 5c의 도시된 실시예들에서 설명된 유효 토크/기어비 프로파일들의 사이에서 교대될 수 있도록 생성된다. 특정한 프로파일의 선택은 차량 부하, 차륜 속도, 엔진 속도, 변속기 출력 등에 대한 센서 데이터를 분석함에 의해 결정된다.
본 발명의 또 다른 측면은 차량 작동자가 소정의 효과적인 토크/기어비 프로파일, 즉 "스포티", 높은 토크의 "오프 로드" 또는 연료 효율적인 "경제적" 작동 모드를 선택할 수 있도록 하는 것이다. 다른 측면에서, 작동자는 효과적인 토크/기어비 프로파일을 주요한 선택으로 하는 것이 허용된다. 이후 그 프로파일은 엔진 속도, 차륜 속도, 토크 출력 또는 다른 기준들의 소정의 범위에 기초하여 최적의 프로파일과 비교된다. 센서 데이터가 차량이 소정의 프로파일을 벗어나서 동작하고 있는 것을 지시하면, 이후 제어 시스템은 차량의 작동을 바람직한 프로파일로 되돌리는 것을 도와주도록 효과적 기어비들을 수행한다.
더 다른 적용에서, 제어 시스템으로 공급되는 제어 기준은, 예를 들면 특정한 쓰로틀 조건들에서의 예상 차량 속도에 기초한 예상 성능 모델 또는 엔진 속도 및 기어비 값들에 기초하는 가속율을 포함한다. 제어 시스템은 특정의 차량 동작 조건들에서의 클러치 혼합/유효 기어비들의 최적의 수준들을 예측하거나 구체화하기 위해 센서 데이터들의 변화들을 사용한다. 센서 데이터가 예측되는 조건들이나 모델로부터 벗어나는 때에는, 이후 시스템은 변화된 시스템을 위해 최적의 유효 기어비를 제공한다.
유사하게도, 차륜의 비틀림, 엔진 및 클러치 온도들을 설명하는 모델들을 사용함에 의해, 제어 시스템은 변화된 도로 또는 다른 작동 조건들을 예측하고 반응할 수 있고, 작동자가 변화된 조건들에 반응하기 이전에 차륜의 정지마찰을 재취득하는데 필요한 적절한 혼합된 클러치 입력 및 유효 토크/기어비를 수행할 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법의 장점들은 또한 도 6 내지 8의 시간 대 구동 트레인으로의 엔진 및 변속기 입력 속도의 도시에서 나타난다. 이 도면들은, 라인(264)에 의해 지시되듯이, 모의한 차량 발진에서 25초 동안 약 2000rpm에서 시작하는 엔진 속도의 변화를 보여준다. 그것들은 또한 상이한 기어비들의 조합들을 사용하여 라인(266)에 의해 반영되는 구동 트레인으로의 증가된 변속기 회전속도를 보여준다. 라인(266)의 경사 및 그 최대치(겹쳐진 엔진 속도 라인(264))은 특정한 쓰로틀/엔진 속도 조건들하의 기어비에서의 최대 차량 속도를 반영한다.
모의 실험은 4500파운드의 차량 중량; 3.42의 액슬 비율; 마일당 650회전의 타이어 크기; 및 25% 쓰로틀을 나타내는 2000rpm에서 시작하는 엔진 속도를 가정한다. 모의 실험은 또한 5.31(제1 기어), 3.35(제2 기어), 2.16(제3 기어) 및 1.41(제4 기어)의 변속기 기어비들; 및 5.2, 3.25, 2.16 및 1.43의 차동 기어비들을 가정한다. 도 6은 전형적인, 종래기술의, 변속기 출력이 엔진 속도와 동기화될 때, 즉 라인(266)이 엔진 속도 라인(264)에 도달하고 교차할 때의, 발진이 제1 기어에서 시작하여 제2 기어로 변위하는 전략을 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 엔진 속도(264)는 신속히 증가하고 변속기 출력(254)은 증가된 엔진 속도와 급속하게 동기화된다. 그 결과 5초 이전에 적어도 2번의 기어변속이 있고 그 최초 5초 동안에 적어도 2번의 엔진 속도의 증가 및 감소가 있게 된다.
도 7은 발진이 제2 기어에서 시작되는 종래 기술의 제2 전략을 도시한다. 이 전략에서, 변속들은 거의 없고, 엔진 속도는 낮은 수준으로 유지되며, 변속기 출력 속도는 대략 5초가 경과할 때까지 엔진 속도에 도달하지 못하고, 약 5초가 될 때까지 속도 및 변속기 출력 속도는 도 6에 도시된 수준에 접근하지 못한다.
도 8은 본 발명의 시스템 및 방법의 한 적용을 나타낸다. 본 실시예에서, 제1 시스템이 제1 기어와 연결되고 제2 시스템이 제2 기어와 연결되는, 2개 클러치 시스템들의 출력이 발진시에 채택된다. 변속기 출력은, 즉 차량 가속은, 도 7에서 보다 상당하게 더 급속히 증가하며, 5초가 되기 훨씬 이전에 그 최대치에 도달한다.
본 발명의 시스템 및 방법의 장점들은 또한 도 9의 표에 반영된다. 도 6 내지 8에 도시된 모의 실험들로부터 채택된 데이터를 사용한 바, 본 발명의 혼합된 토크/기어비 전략은 2개의 종래 시도들에 비해 정지상태에서 시속 20마일까지 더 신속한 가속을 생성한다. 이는 도 6에 도시된 시도의 2번의 변속에 비해 오직 한 번의 변속에 의해 및 제2 기어에서 시작하는 도 7에 도시된 시도보다 16% 이상 빠르게 달성된다.
도 8에 도시된 본 발명의 시도는 또한 시속 20마일에 도달하는데 도 6 및 7에 도시된 시도들 양쪽보다 더 적은 연료를 사용한다. 혼합된 토크/기어비 접근은 도 7에 도시된 시도와 비교하여 소비 연료의 15% 이상의 감소를 얻게 된다. 유사한 결과들이 모의 발진에서 100피트에 도달하는데 사용되는 시간 및 연료의 데이터에서 나타난다.
다중 기어비들과 연결되는 다중 클러치 시스템 및 구동트레인으로 다양한, 혼합된 토크/기어비 출력을 제공하기 위한 클러치들의 선택적인 물림을 사용하는 본 발명은 주행 특성, 연료 경제성 및 다른 작동 기준들에서 장점들을 제공하는 유연한 클러치 및 변속기 시스템을 제공한다. 그것은 더 나아가 다양한 차량 발진 및 작동 조건들, 바람직한 변수들 및 작동 전략들에 적응시킬 수 있다.
본 발명이 바람직한 물질들 및 조건들을 도시한 특정한 서술적인 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 본 발명이 이에 한정되지 않음은 당연하다. 오히려 기술된 본 발명의 범위내에 있는 모든 대안들, 변경예들 및 동등례들이 첨부되는 특허청구범위의 범위안에 있는 것으로 고려된다.
도 1은 클러치 제어 시스템들 및 엔진과 같은 토크 원천으로부터 듀얼 클러치 조립체 및 변속기를 통해 구동트레인으로의 토크 전달을 반영하는 본 발명의 변속기 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 이러한 시스템에서 듀얼 클러치 조립체와 수동, 반자동 및 자동 변속기들 사이의 작동적인 상관관계를 반영하는 도 1에 도시된 시스템의 클러치, 변속기 및 구동트레인의 상관관계의 한 예를 나타낸 개략도이다.
도 3은 도 2의 시스템에 사용되는 듀얼 클러치 조립체의 한 예의 측단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 클러치 제어기의 한 측면의 작동을 제어하는 간단한 알고리즘을 도시한 흐름도이다.
도 5a 내지 5c는 효과적인 기어비들을 생성하기 위한 클러치 토크의 혼합의 변동을 포함하는 상이한 클러치 시스템들에 대한 엔진속도 대 차량속도를 도시한 도면이다.
도 6은 25%의 쓰로틀에서 제1 기어비를 사용하고 제2 기어비로 변속하는 종래의 방법을 통한 엔진의 rpm(분당 회전수)과 정지상태로부터 시작하는 25초의 가속을 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 생성한 변속기 출력을 나타낸 도면이다.
도 7은 25%의 쓰로틀에서 도 5에 사용된 제2 기어비로 시작하고 제3 기어비로 변속하는 종래의 방법을 통한 엔진의 rpm(분당 회전수)과 정지상태로부터 시작하여 25초 동안의 가속에 대해 도 5의 도시에서 사용된 컴퓨터 프로그램을 사용하여 생성한 변속기 출력을 도시한 도면이다.
도 8은 25%의 쓰로틀에서 중간의 효과적인 기어비를 생성하기 위해 제1 기어비 및 제2 기어비의 혼합을 사용하는 본 발명의 시스템을 통한 엔진의 rpm(분당 회전수)과 정지상태로부터 시작하여 25초 동안의 가속에 대해 도 5의 도시에서 사용된 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 생성한 변속기 출력을 도시한 도면이다.
도 9는 도 6 내지 8의 시뮬레이션들의 결과들을 시속 0마일에서 20마일까지 가속되는 시간, 시속 0마일에서 20마일까지 가속되는데 소요되는 연료, 100피트를 주행하는데 소요되는 시간, 100피트를 주행하는데 소요되는 연료 및 100피트를 주행하는데 소요되는 변속의 수들을 변수로 하여 비교한 표이다.
상기 도면들은 반드시 축척에 따르지는 않았음은 당연하다. 특정한 경우에, 본 발명을 이해하는데 필요로 되지 않는 실제 구조의 구체적 부분들은 생략되었다. 도면들은 본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 제공되며 본 발명은 특정한 실시예 및 여기서 기재된 측면들에 의해 한정될 필요가 없음은 당연하다.

Claims (17)

  1. 토크 입력원으로부터 구동트레인과의 작동 관계에서 복수의 변속기 기어비들로 토크를 전달하기 위해 가역적으로 물림가능한 독립적으로 작동하는 복수의 클러치 마찰 조립체들을 포함하고, 적어도 제1 및 제2 마찰 조립체는 제1 및 제2 변속기 기어비로 작동하는 관계에 있으며; 상기 변속기 기어비들은 상기 구동트레인에 효과적인 기어비 출력을 제공하도록 각 마찰 조립체에 의해 전달되는 토크를 조합하도록 배치되고;
    각 마찰 조립체는 외부 자극에 반응하는 제1 및 제2 변속기 기어비에 의해 규정되는 범위내에서 상기 구동트레인으로의 효과적인 기어비 출력을 생성하는데 충분한 그 연결된 변속기 기어비로 각 마찰 조립체를 통하여 상당하는 토크양을 동시에 전달하도록 신호하게 배치된 제어 시스템과 통신하는 것을 특징으로 하는 외부 자극에 반응하는 종동 조립체를 위한 클러치 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 종동 시스템은 차량 시스템이고 상기 제어 시스템은 외부 자극을 제공하는 하나 또는 그 이상의 센서들과 통신하며, 상기 센서들은 상기 차량 시스템의 상태를 표시하는 데이터를 제공하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 클러치 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 하나 또는 그 이상의 제어 기준을 갖도록 프로그램 가능한 프로세서를 구비하고 상기 마찰 조립체들 및 상기 센서들과 통신하며, 상기 프로세서는 상기 센서들로부터의 데이터에 반응하여 상기 제어 기준을 만족시키는 효과적인 기어비 출력을 제공하기에 충분하도록 각 마찰 조립체를 통한 토크 전달양을 결정하여 신호하기에 효과적인 것을 특징으로 하는 클러치 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 센서들은 상기 차량 시스템의 속도, 상기 차량 시스템의 가속도, 상기 차량 시스템의 부하, 상기 마찰 조립체들로의 토크 입력, 상기 마찰 조립체들에 의한 토크 전달, 상기 구동트레인으로의 기어비 출력 및 차량 작동자 지시들 중 하나 또는 그 이상을 반영하는 자극을 제공하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 클러치 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제어 기준에 의해 수립된 소정의 가속율을 유지하는데 필요한 각 마찰 조립체로부터의 토크 전달을 결정하고, 상기 센서들로부터의 데이터에 반응하여 상기 소정의 가속율을 제공하도록 각 마찰 조립체로부터의 상기 토크 전달을 조정하는데 효과적인 것을 특징으로 하는 클러치 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    각 마찰 조립체는 상기 토크 입력으로부터 상기 변속기 기어비들로 토크를 전달하기 위해 가역적으로 물림가능한 복수의 마찰 부재들을 갖고; 각 변속기 기어비는 다른 기어 시스템들의 기어비들과는 상이한 기어비를 갖는 기어 시스템을 포함하며; 상기 구동트레인으로의 효과적인 기어비 출력은 상기 변속기 기어 시스템들로부터 토크를 수신하기 위해 연결되는 출력축에 의해 전달되는 것을 특징으로 하는 클러치 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 차량 시스템은 자동차이고, 상기 토크 입력 및 제어 기준은 상기 토크 입력을 소정의 범위내에 유지하는 효과적인 기어비를 사용하여 바람직한 시동 속도로 자동차를 발진하는데 효과적인 것을 특징으로 하는 클러치 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 차량 시스템은 자동차이고, 상기 토크 입력 및 제어 기준은 상기 자동차 차륜 속도를 소정의 범위내에 유지하는 효과적인 기어비를 사용하여 바람직한 시동 속도로 자동차를 발진하는데 효과적인 것을 특징으로 하는 클러치 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 차량 시스템은 자동차이고, 적어도 하나의 센서가 상기 구동트레인의 부하를 표시하도록 배치되며, 상기 프로세서는 자동차 작동자에 의해 선택된 가속율로 상기 자동차를 발진시키기 위하여 상기 구동트레인 로드에 반응하여 효과적인 기어비를 조정하는데 효과적인 것을 특징으로 하는 클러치 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    각 마찰 조립체는 유체 작동기 시스템과 유체 소통을 하고, 상기 유체 작동기 시스템은 유압의 적용을 통해 각 마찰 조립체의 물림을 제어하며, 상기 작동기는 각 마찰 조립체를 통한 토크의 전달을 지시하는 상기 제어기 시스템으로부터 제어 신호들을 수신하도록 배치되고, 각 마찰 조립체에 의해 전달되는 토크의 양은 상기 유체 작동기에 의해 가해지는 유압에 의해 결정되며, 상기 효과적인 기어비는 출력축을 통해 상기 구동트레인으로 전달되고;
    상기 프로세서는 제1 마찰 조립체로부터 토크 출력을 수신하기 위해 제1 기어를 연결하고 제2 마찰 조립체로부터 토크를 수신하기 위해 제2 기어부재를 동시에 연결하는 제어 신호를 갖고, 상기 출력축으로 전달되는 토크 및 기어비들은 소정의 가속율을 제공하는데 효과적인 출력축 속도를 제공하는데 효과적인 것을 특징으로 하는 클러치 시스템.
  11. 각각 토크 입력으로부터 출력축으로 토크를 전달하도록 배치되는 복수의 디스크 다발들을 포함하고;
    상기 각 디스크 다발과 연결되는 압력 챔버를 구비하며, 상기 각 압력 챔버는 유체 공급 및 압력 피스톤을 가지고, 상기 압력 피스톤은 압력 챔버가 유체 공급에 의해 가압될 때 상기 토크 입력으로부터 상기 출력축으로 토크를 전달하는 상기 디스크 다발을 가역적으로 연결하고 가동하도록 배치되며;
    상기 각 압력 피스톤과 연결되는 균형 챔버를 구비하며, 상기 균형 챔버는 유체 공급을 가지고, 상기 균형 챔버는 상기 압력 피스톤에 대하여 클러치 조립체의 회전에 의해 야기되는 원심력에 의해 유도되는 제1 압력 챔버의 유압에 대항하는 보상 유압을 가하도록 배치되며;
    각 균형 챔버는 유체 공급과 유체 소통하고, 상기 유체 공급은 상기 원심력에 의해 유도된 제1 챔버의 유압을 상쇄하는 상기 균형 챔버의 보상 유압을 유지하는데 효과적인 낮은 유동 조건들에서 상기 균형 챔버로 중력에 의해 보조되는 유동을 제공하도록 배치되며;
    각 디스크 다발은 연결된 변속기 기어비로 각 디스크 다발을 통해 상당하는 양의 토크를 동시에 전달하도록 신호하게 배치된 제어 시스템과 통신하고; 각 디스크 다발을 통해 전달되는 상기 토크의 양은 외부 자극에 반응하여 구동트레인으로 효과적인 기어비 출력을 생성하는데 충분한 양이며; 상기 효과적인 기어비는 제1 및 제2 변속기 기어비들에 의해 규정되는 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 외부 자극에 반응하여 중심축 둘레를 회전할 수 있는 차량의 클러치 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 클러치 시스템은 자동차용으로, 상기 제어 시스템은 외부 자극을 제공하는 하나 또는 그 이상의 센서들과 통신하고, 상기 센서들은 차량 시스템의 상태를 표시하는 데이터를 제공하도록 배치되며; 상기 제어 시스템은 하나 또는 그 이상의 제어 기준을 갖도록 프로그램 가능한 프로세서가 제공되며;
    상기 프로세서는 상기 디스크 다발들 및 상기 센서들과 통신하고, 상기 프로세서는 각 디스크 다발을 통해 상기 센서들로부터의 데이터에 반응하여 제어 기준을 만족시키는 효과적인 기어비 출력을 제공하는데 충분한 토크 전달양을 결정하고 신호하는데 효과적인 것을 특징으로 하는 클러치 시스템.
  13. 토크 입력원으로부터 구동트레인과 작동하는 관계에 있는 복수의 변속기 기어비들로 토크를 전달하도록 가역적으로 물림이 가능한 독립적으로 작동하는 복수의 클러치 마찰 조립체들을 제공하는 단계;
    상기 구동트레인으로 효과적인 기어비 출력을 제공하도록 각 마찰 조립체에 의해 전달되는 토크를 결합하도록 배치되는 제1 및 제2 변속기 기어비로 작동하는 관계에 있는 적어도 제1 및 제2 마찰 조립체를 제공하는 단계;
    각 마찰 조립체에 그 연결된 변속기 기어비로 각 마찰 조립체를 통해 상당하는 양의 토크를 동시에 전달하게 신호하도록 배치되는 제어 시스템을 제공하는 단계;
    각 마찰 조립체에 외부 자극에 반응하여 제1 및 제2 변속기 기어비들에 의해 규정되는 범위내에서 상기 구동트레인으로의 효과적인 기어비 출력을 생성하기 위해서 상기 조립체를 통해 전달될 토크의 양을 지시하는 신호를 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템 외부의 자극에 반응하여 종동 조립체를 위한 클러치 시스템을 작동하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 종동 시스템은 차량 시스템이고, 상기 제어 시스템에는 상기 외부 자극을 공급하는 하나 또는 그 이상의 센서들이 제공되며, 상기 센서들은 상기 차량 시스템의 상태를 표시하는 데이터를 공급하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 마찰 조립체들 및 상기 센서들과 통신하는 프로그램 가능한 프로세서를 보유하고, 상기 프로세서는 하나 또는 그 이상의 알고리즘들 및 제어 기준을 보유하며, 상기 알고리즘은 각 마찰 조립체를 통해 상기 센서들로부터의 데이터에 반응하여 상기 제어 기준을 만족시키는 효과적인 기어비 출력을 제공하는데 충분한 토크 전달양을 결정하는데 효과적이고, 상기 제어 시스템은 요구되는 토크 전달을 제공하도록 상기 마찰 조립체들에 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 알고리즘은 각 마찰 조립체로부터 상기 제어 기준에 의해 수립된 소정의 가속율을 유지시키는데 필요한 토크 전달을 결정하고, 상기 센서들로부터의 데이터에 반응하여 소정의 가속율을 제공할 수 있도록 각 마찰 조립체로부터의 토크 전달을 조정하는데 효과적인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 차량을 가속시키도록 구동트레인으로 효과적인 기어비 출력을 제공하기 위해 독립적으로 작동하는 복수의 마찰 조립체들 및 복수의 기어비 부재들을 갖는 변속기 시스템을 제공하는 단계;
    발진시에 상기 구동트레인으로 대부분의 토크를 전달하기 위해 소정의 기어비를 갖는 제1 기어 부재와 연관된 상기 변속기 시스템에 제1 마찰 조립체를 연결하는 단계;
    발진시에 상기 구동트레인으로 소량의 토크를 전달하기 위해 상기 소정의 기어비보다 낮은 기어비를 갖는 제2 기어 부재와 연관된 상기 변속기 시스템에 제2 마찰 조립체를 연결하는 단계;
    상기 구동트레인으로 제1 기어비보다는 낮고 제2 기어비보다는 큰 토크 전달의 효과적인 기어비를 제공하는 단계; 및
    작동자 또는 제어 시스템에 의해 결정되는 의도한 비율로 상기 차량을 가속시키기 위해 상기 효과적인 기어비를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소정의 차륜 속도로 차량을 발진시키는 방법.
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