KR20050118217A - 1차 클러치 및 컨버터 바이패스 클러치를 갖는 유체 역학컨버터 - Google Patents

1차 클러치 및 컨버터 바이패스 클러치를 갖는 유체 역학컨버터 Download PDF

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젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

본 발명은 차량의 구동 트레인용 유체 역학 컨버터에 관한 것이며, 이는 펌프(2), 기어 박스 입력 샤프트(4)에 연결된 터빈(3), 고정자(5) 및, 구동기(6)를 펌프(펌프 휠)(2)에 분리 가능하게 연결시키는 일차 클러치(PK), 구동기(6)를 기어 박스 입력 샤프트(4)에 분리 가능하게 연결시키는 컨버터 바이패스 클러치(WK)를 포함하며, 1차 클러치(PK)와 컨버터 바이패스 클러치(WK)는 공통의 피스톤(8)에 의해 공통의 오일 공급부(9)를 이용하여 작동될 수 있다.

Description

1차 클러치 및 컨버터 바이패스 클러치를 갖는 유체 역학 컨버터{HYDRODYNAMIC CONVERTER PROVIDED WITH A PRIMARY CLUTCH AND A BY-PASS CLUTCH FOR SAID CONVERTER}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른, 차량, 특히 휠 로더, 지게차 또는 덤퍼와 같은 작업 기계의 구동 트레인용 1차 클러치 및 컨버터 바이패스 클러치를 갖는 유체 역학 컨버터에 관한 것이다. 또한 본 발명은 본 발명에 따른 유체 역학 컨버터의 컨버터 바이패스 클러치를 제어 및/또는 조절하기 위한 방법에 관한 것이다.
유체 역학 컨버터는 자동 기어 박스의 도입 이래, 구동 장치와 본래의 기어 박스 사이의 커넥터이다. 컨버터는 한편으로 슬립을 통해 충격이 없는 편안한 주행을 가능하게 하며 이와 동시에 내연 기관의 회전 불규칙성을 보상한다. 다른 한편으로 원리에 기인한 모멘트 상승은 큰 출발 모멘트를 제공한다.
종래 기술에 따른 유체 역학 컨버터는 펌프 휠, 터빈 휠, 반응 부재(가이드 휠, 고정자) 및, 토크 전달을 위해 필요한 오일로 구성된다.
엔진에 의해서 구동되는 펌프 휠은 컨버터 내의 오일을 순환식 유동으로 변화시킨다. 이 오일 유동은 터빈 휠에 부딪쳐서 거기에서 유동 방향으로 전향된다.
허브 영역에서 오일은 터빈을 벗어나서 반응 부재(가이드 휠)에 이르며 여기서 다시 전향되므로 적절한 유동 방향으로 펌프 휠에 공급된다.
가역에 의해서 가이드 휠에 모멘트가 발생하며, 그 반응 모멘트는 터빈 모멘트를 상승시킨다. 펌프 모멘트에 대한 터빈 모멘트 비율은 모멘트 상승으로서 표현된다. 펌프와 터빈 사이의 회전수 차이가 커질수록, 터빈이 정지해 있을 때 최대값을 갖는 모멘트 상승이 더 커진다. 터빈 회전수가 증가함에 따라, 모멘트 상승은 감소한다. 터빈 회전수가 펌프 회전수의 대략 85%에 달하면, 모멘트 상승=1이며, 즉 터빈 모멘트가 펌프 모멘트와 동일하다.
자유 휠과 가이드 휠 샤프트에 의해서 기어 박스 하우징에 대해 지지되는 가이드 휠은 이 경우 유동 내에서 자유롭게 회전하며 자유 휠은 비틀려진다. 이런 관점에서, 컨버터는 순전히 유압 클러치로서 작동한다. 변환 중 가이드 휠은 정지해 있으며 자유 휠에 의해서 하우징에 대해 지지된다.
종래 기술에는 컨버터 바이패스 클러치와 1차 클러치를 포함하는 컨버터가 공지되어 있으며, 1차 클러치(PK)는 엔진과 컨버터 사이에 접속되고 컨버터 바이패스 클러치는 엔진과 기어 박스 사이에 접속된다.
일반적으로 이와 같은 컨버터는, 속도가 매우 낮을 때 작동을 실행하지만 높은 속도로도 주행할 수 있는 차량을 위해 제공된다. 예컨대 독일 특허 제195 21 458호의 범주 내에는 컨버터 바이패스 클러치와 1차 클러치를 구비한 컨버터가 설명된다. 종래 기술에 따라 컨버터 바이패스 클러치와 1차 클러치를 위해 각각 하나의 고유 압력 공급부와 하나의 고유 밸브 유닛이 제공된다.
컨버터 바이패스 클러치를 포함하며, 특히 덤퍼 또는 크레인과 같은 운송 차량에 사용되는 컨버터도 공지되어 있다. 이에 반해, 1차 클러치를 갖는 컨버터는 휠 로더 또는 지게차와 같은 작업 기계에 사용된다.
도1은 컨버터 바이패스 클러치와 1차 클러치가 겹치게 배치된, 본 발명의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도2는 컨버터 바이패스 클러치와 1차 클러치가 겹치게 배치된, 본 발명의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도3은 컨버터 바이패스 클러치와 1차 클러치가 겹치게 배치된, 본 발명의 제3 실시예를 도시한 도면이다.
도4는 컨버터 바이패스 클러치와 1차 클러치가 나란하게 배치된, 본 발명의 제4 실시예를 도시한 도면이다.
도5는 컨버터 바이패스 클러치와 1차 클러치가 나란하게 배치된, 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명의 목적은 하나의 컨버터 바이패스 클러치와 하나의 1차 클러치를 포함하며, 컴팩트하게 실시되고 적은 수의 부품을 갖는 유체 역학 컨버터를 형성하는 것이다. 또한 본 발명에 따른 유체 역학 컨버터의 일차 클러치와 컨버터 바이패스 클러치를 제어 및/또는 조절하기 위한 방법이 제안되어야 한다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특징에 의해 유체 역학 컨버터를 위해 해결된다. 1차 클러치 및 컨버터 바이패스 클러치를 제어 및/또는 조절하기 위한 방법은 청구항 제13항의 대상이다. 추가의 장점들과 구성은 종속항들에 제시된다.
따라서, 2개의 클러치들이 공통의 피스톤에 의해서 영향을 받거나 작동하도록, 컨버터 바이패스 클러치와 1차 클러치를 컨버터 내에 배치하는 것이 제시된다. 컨버터 바이패스 클러치와 1차 클러치는 바람직하게는 층상 클러치로서 구현된다.
본 발명에 따라 공통의 피스톤은, 한쪽 측면에서 컨버터 내압을 받고 다른 측면에서는 피스톤 챔버 내에 형성된 압력을 받도록 배치되므로, 피스톤 챔버 압력에 대한 컨버터 내압의 비율에 따라 피스톤이 특정 방향으로 운동하며, 상기 방향에 따라 각각 하나의 클러치가 작동한다.
본 발명에 따라 바람직하게는, 2개의 클러치들이 컨버터에서 동일한 측면에 배치, 바람직하게는 엔진측에 배치되는 것이 제시된다. 특히 클러치들이 겹치게 또는 나란하게 배치된 구성이 바람직한 것으로 입증된다.
클러치들을 제어하기 위해, 본 발명에 따른 공통된 하나의 밸브 유닛이 제공되며 이는 0 바아와 시스템 압력 사이의 압력을 출력 또는 조절한다. 0 바아부터 컨버터 압력까지의 압력 범위에서 1차 클러치의 전달 능력이 제어 또는 조절되는 반면, 컨버터 압력부터 시스템 압력까지의 압력 범위 내에서는 컨버터 바이패스 클러치의 전달 능력이 제어 또는 조절된다.
본 발명은 이하에서, 첨부된 도면에 의해 더 자세히 설명된다.
도1에는 펌프(2), 기어 박스 입력 샤프트(4)에 연결된 터빈(3) 및, 고정자(5)를 포함하는 유체 역학 컨버터(1)가 도시된다. 또한 엔진의 구동기(6) 및 컨버터 쉘(7)이 도시된다. 컨버터(1)는 구동기(6)를 펌프(2)에 분리 가능하게 연결하는 1차 클러치(PK)와, 구동기(6)를 기어 박스 또는 기어 박스 입력 샤프트(4)에 분리 가능하게 연결하는 컨버터 바이패스 클러치(WK)를 포함한다.
본 발명에 따라 상기 1차 클러치(PK)와 컨버터 바이패스 클러치(WK)는 거의 겹쳐지게 배치되며 공통의 피스톤(8)에 의해서, 공통의 오일 공급부(9)를 통해 작동한다. 이는 도2, 3, 4, 5에도 적용된다.
상기 펌프(2)(펌프 휠)는 1차 클러치의 외부 층상 캐리어에 연결되거나 일체로 구현된다. 1차 클러치(PK)의 내부 층상 캐리어는 구동기(6)에 연결된 웨브(10)에 연결되거나 일체로 구현된다. 터빈(3)은 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 내부 층상 캐리어에 연결되며; 또한 구동기(6)는 웨브(10)에 의해서 컨버터 바이패스 클러치의 외부 층상 캐리어에 연결된다.
컨버터 바이패스 클러치(WK)는 본 발명에 따라 "포지티브-클러치"로서 구현되는데, 즉 상기 클러치는 가압 하에 폐쇄된다. 이에 반해 도1에 도시된 실시예에서 1차 클러치는 "네가티브-클러치"로서 구현되며, 즉 상기 1차 클러치는 스프링(11)의 스프링력에 의해 폐쇄되고 가압 하에 개방된다.
2개의 클러치들의 기능은 다음과 같다:
컨버터 압력 위에 위치한 압력으로 피스톤 챔버(12)가 가압되면, 피스톤(8)은 컨버터 바이패스 클러치의 층상 패킷 상으로 가압되어 컨버터 바이패스 클러치를 폐쇄한다.
피스톤 챔버(12) 내의 압력이 컨버터 압력 아래로 강하하면, 피스톤(8)은 컨버터 압력에 의해 피스톤 챔버(12) 방향으로 가압되고, 스프링(11)에 의해서 먼저 압축되어 있었던 1차 클러치의 층상 패킷이 릴리스되므로, 1차 클러치가 개방된다.
도2에는 본 발명에 따른 컨버터의 다른 실시예가 도시된다. 이 경우에도 일차 클러치(PK)와 컨버터 바이패스 클러치(WK)는 거의 겹쳐지게 배치되며, 공통의 피스톤(8)에 의해서 공통의 오일 공급부를 통해 작동한다.
이 경우 상기 펌프(2)는 1차 클러치의 내부 층상 캐리어에 연결된다. 1차 클러치(PK)의 외부 층상 캐리어는 구동기(6)에 연결된다. 터빈(3)은 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 외부 층상 캐리어에 연결되며 구동기(6)는 나사 조임된 디스크(13)에 의해 컨버터 바이패스 클러치의 내부 층상 캐리어에 연결된다.
2개의 클러치들의 기능은 도1에 따른 기능과 일치한데, 이는 컨버터 바이패스 클러치(WK)가 "포지티브-클러치"로서, 1차 클러치가 "네가티브-클러치"로서 구현되기 때문이다.
도3에 도시된 실시예는 1차 클러치(PK)도 "포지티브-클러치"로서 구현되는 점이 도2에 따른 실시예와 상이하다. 펌프(2)는 1차 클러치의 외부 층상 캐리어에 연결된다. 1차 클러치(PK)의 내부 층상 캐리어는 구동기(6)에 연결된다. 터빈(3)은 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 외부 층상 캐리어에 연결되며 구동기(6)는 나사 조임된 디스크(13)에 의해 컨버터 바이패스 클러치의 내부 층상 캐리어에 연결된다.
"포지티브" 1차 클러치(PK)의 경우, 피스톤 챔버(12) 내의 압력이 강하함으로써, 피스톤(8)이 층상 패킷에 대해 눌러지므로 클러치가 폐쇄된다.
1차 클러치의 폐쇄로부터 컨버터 바이패스 클러치의 폐쇄로의 전환 시, 먼저 1차 클러치가 개방된 다음에야 컨버터 바이패스 클러치가 폐쇄된다.
본 발명에 따라 도4 및 도5에 따른 실시예의 경우와 마찬가지로, 2개의 클러치들이 실질적으로 나란하게 배치될 수도 있다.
도4 및 도5에 따라, 펌프(2)는 1차 클러치(PK)의 내부 층상 캐리어에 연결되며, 1차 클러치(PK)의 외부 층상 캐리어는 컨버터 쉘에 의해서 구동기(6)에 연결된다. 터빈(3)은 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 내부 층상 캐리어에 연결되며 구동기(6)는 웨브(14)에 의해 컨버터 바이패스 클러치의 외부 층상 캐리어에 연결된다. 두 실시예들은 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 내부 층상 캐리어의 실시예가 상이하다. 또한 도5에 따른 실시예의 경우, 2개의 클러치들(PK, WK)이 바깥 쪽으로 옮겨지므로, 컨버터(1)의 구성 길이가 적어질 수 있다.
상기 클러치들(PK, WK)의 기능은 도1, 2에 따른 기능과 일치하는데, 이는 컨버터 바이패스 클러치(WK)가 "포지티브-클러치"로서 구현되고, 1차 클러치가 "네가티브-클러치"로서 구현되기 때문이다.
클러치(PK, WK)를 제어하기 위해, 본 발명에 따라 하나의 공통 밸브 유닛이 필요하며, 상기 밸브 유닛은 0 바아와 시스템 압력 사이의 압력을 출력하거나 조절한다.
0 바아부터 컨버터 압력까지의 압력 범위 내에서 1차 클러치의 전달 능력이 제어 또는 조절되는 반면, 컨버터 압력부터 시스템 압력까지의 압력 범위 내에서 컨버터 바이패스 클러치의 전달 능력이 제어 또는 조절된다.
1차 클러치(PK)가 "네가티브"-클러치로서 형성되는 실시예의 경우, 피스톤 챔버(12) 내의 컨버터 압력이 초과될 때 컨버터 바이패스 클러치가 폐쇄되는 반면, 1차 클러치는 폐쇄된 채 유지된다.
피스톤 챔버 내의 압력이 컨버터 압력과 거의 동일하면, 컨버터 바이패스 클러치가 개방되고 1차 클러치(PK)가 폐쇄된다. 컨버터 내압에 못 미치는 경우, 피스톤(8)은 스프링(11)의 힘에 대해서 반대되게 눌러지며 1차 클러치(PK)가 개방된다.
<도면 부호>
1:유체 역학 컨버터
2:펌프 휠
3:터빈
4:기어 박스 입력 샤프트
5:고정자
6:엔진의 구동기
7:컨버터 쉘
8:피스톤
9:오일 공급부
10:웨브
11:스프링
12:피스톤 챔버
13:디스크
PK:1차 클러치
WK:컨버터 바이패스 클러치

Claims (15)

  1. 차량의 구동 트레인용 유체 역학 컨버터로서, 펌프(2), 기어 박스 입력 샤프트(4)에 연결된 터빈(3), 고정자(5) 및, 구동기(6)를 펌프(펌프 휠)(2)에 분리 가능하게 연결시키는 일차 클러치(PK), 구동기(6)를 기어 박스 입력 샤프트(4)에 분리 가능하게 연결시키는 컨버터 바이패스 클러치(WK)를 포함하는 유체 역학 컨버터에 있어서,
    1차 클러치(PK)와 컨버터 바이패스 클러치(WK)는 공통의 피스톤(8)에 의해 공통의 오일 공급부(9)를 이용하여 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공통의 피스톤(8)은, 한쪽 측면에서 컨버터 내압을 받고 다른 측면에서는 피스톤 챔버(12) 내에 형성된 압력을 받도록 배치되므로, 피스톤 챔버 압력에 대한 컨버터 내압의 비율에 따라 피스톤(8)이 특정 방향으로 운동할 수 있으며, 상기 방향에 따라 각각 하나의 클러치(PK, WK)가 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)와 컨버터 바이패스 클러치(WK)는 컨버터에서 동일한 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)와 컨버터 바이패스 클러치(WK)가 엔진측에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  5. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)와 컨버터 바이패스 클러치(WK)는 거의 겹쳐지게 또는 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨버터 바이패스 클러치(WK)는 가압 하에 폐쇄될 수 있으며, 1차 클러치(PK)는 스프링(11)의 스프링력에 의해 폐쇄되고 가압 하에 개방될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨버터 바이패스 클러치(WK)와 1차 클러치(PK)는 가압 하에 폐쇄될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프(2)는 1차 클러치(PK)의 외부 층상 캐리어에 연결되고, 1차 클러치(PK)의 내부 층상 캐리어는 구동기(6)에 연결된 웨브(10)에 연결되며, 터빈(3)은 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 내부 층상 캐리어에 연결되고, 구동기(6)는 웨브(10)에 의해서 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 외부 층상 캐리어에 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프(2)는 1차 클러치(PK)의 내부 층상 캐리어에 연결되며, 1차 클러치(PK)의 외부 층상 캐리어는 구동기(6)에 연결되고, 터빈(3)은 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 외부 층상 캐리어에 연결되며 구동기(6)는 나사 조임된 디스크(13)에 의해 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 내부 층상 캐리어에 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프(2)는 1차 클러치(PK)의 내부 층상 캐리어에 연결되며, 1차 클러치(PK)의 외부 층상 캐리어는 컨버터 쉘에 의해서 구동기(6)에 연결되고, 터빈(3)은 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 내부 층상 캐리어에 연결되며 구동기(6)는 웨브(14)에 의해 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 외부 층상 캐리어에 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  11. 제7항에 있어서, 상기 펌프(2)는 1차 클러치(PK)의 외부 층상 캐리어에 연결되며, 1차 클러치(PK)의 내부 층상 캐리어는 구동기(6)에 연결되고, 터빈(3)은 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 외부 층상 캐리어에 연결되며 구동기(6)는 나사 조임된 디스크(13)에 의해 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 내부 층상 캐리어에 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치(PK, WK)들을 제어하기 위해 하나의 공통 밸브 유닛이 제공되며, 이는 0 바아와 시스템 압력 사이의 압력을 출력 또는 조절하고, 0 바아부터 컨버터 압력까지의 압력 범위에서 1차 클러치(PK)의 전달 능력이 제어 또는 조절될 수 있는 반면, 컨버터 압력으로부터 시스템 압력까지의 압력 범위 내에서는 컨버터 바이패스 클러치(WK)의 전달 능력이 제어 또는 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  13. 유체 역학 컨버터, 특히 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 유체 역학 컨버터의 1차 클러치와 컨버터 바이패스 클러치를 제어 및/또는 조절하기 위한 방법에 있어서,
    밸브 유닛에 의해 0 바아와 시스템 압력 사이의 압력이 출력 또는 조절되며, 0 바아부터 컨버터 압력까지의 압력 범위 내에서 1차 클러치의 전달 능력이 제어 또는 조절되는 반면, 컨버터 압력부터 시스템 압력까지의 압력 범위 내에서는 컨버터 압력 클러치가 제어 또는 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 1차 클러치(PK)가 "네가티브"-클러치로서 형성되고, 컨버터 바이패스 클러치(WK)가 "포지티브"-클러치로서 형성되는 경우, 피스톤 챔버(12) 내의 컨버터 압력이 초과될 때 컨버터 바이패스 클러치가 폐쇄되는 반면 1차 클러치는 폐쇄된 채 유지되고, 컨버터 압력에 미치지 못할 때 피스톤(8)이 스프링(11)의 힘에 반대되게 가압되어 1차 클러치(PK)가 개방되는 반면 컨버터 바이패스 클러치(WK)가 개방되고, 피스톤 챔버(12) 내의 압력이 컨버터 내압과 거의 동일하면, 컨버터 바이패스 클러치(WK)가 개방되고 1차 클러치(PK)가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)가 "포지티브"-클러치로서 형성되고 상기 컨버터 바이패스 클러치(WK)가 "포지티브"-클러치로서 형성되는 경우, 피스톤 챔버(12) 내의 컨버터 내압이 초과될 때 컨버터 바이패스 클러치(WK)가 폐쇄되는 반면 1차 클러치는 개방된 채로 유지되고, 피스톤 챔버(12) 내의 컨버터 내압에 미치지 못할 때 1차 클러치가 폐쇄되는 반면 컨버터 바이패스 클러치(WK)가 개방되고, 피스톤 챔버(12) 내의 압력이 컨버터 내압과 거의 동일하면, 컨버터 바이패스 클러치(WK)와 1차 클러치(PK)가 개방되는 것을 특징으로 하는 방법.
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