KR20050118218A - 1차 클러치를 갖는 유체 역학 컨버터 - Google Patents

1차 클러치를 갖는 유체 역학 컨버터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 구동 트레인용 유체 역학 컨버터에 관한 것이며, 이는 펌프(2), 터빈(3) 및 고정자(5)를 포함하고, 터빈은 기어 박스 입력 샤프트(4)에 연결된다. 이 경우 펌프(2)는 기어 박스(G) 내에 배치된 1차 클러치(PK)에 의해서 엔진의 구동기(6)에 분리 가능하게 연결될 수 있다.

Description

1차 클러치를 갖는 유체 역학 컨버터{HYDRODYNAMIC CONVERTER COMPRISING A PRIMARY CLUTCH}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 차량, 특히 휠 로더, 지게차 또는 덤퍼와 같은 작업 기계의 구동 트레인을 위해 1차 클러치를 갖는 유체 역학 컨버터에 관한 것이다.
자동 기어 박스의 도입 이래, 유체 역학 컨버터는 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 유압식 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 하나의 1차 클러치와 하나의 컨버터 바이패스 클러치가 제공된, 본 발명의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도2는 하나의 1차 클러치와 하나의 컨버터 바이패스 클러치가 제공된, 본 발명의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도3은 하나의 1차 클러치와 하나의 컨버터 바이패스 클러치가 제공된, 본 발명의 제3 실시예를 도시한 도면이다.
도4는 하나의 1차 클러치와 하나의 컨버터 바이패스 클러치가 제공된, 본 발명의 제4 실시예를 도시한 도면이다.
도5는 하나의 1차 클러치와 하나의 컨버터 바이패스 클러치가 제공된, 본 발명의 제5 실시예를 도시한 도면이다.
도6은 하나의 1차 클러치와 하나의 컨버터 바이패스 클러치가 제공된, 본 발명의 제6 실시예를 도시한 도면이다.
도7은 하나의 1차 클러치와 하나의 컨버터 바이패스 클러치가 제공된, 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명의 목적은 펌프가 하나의 1차 클러치에 의해서 엔진의 구동기에 분리 가능하게 연결될 수 있는 유체 역학 컨버터를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특징에 의해 해결된다. 추가의 구성들과 장점들은 종속항에 제시된다.
따라서 차량의 구동 트레인용 유체 역학 컨버터가 제시되며, 이는 펌프, 터빈 및 고정자(가이드 휠)를 포함하고, 터빈은 기어 박스 입력 샤프트에 연결된다. 이 경우 펌프는 하나의 1차 클러치에 의해서 엔진의 구동기에 분리 가능하게 연결될 수 있으며, 상기 1차 클러치는 기어 박스 내에 배치된다.
본 발명에 따라 상기 1차 클러치는, 컨버터가 추후에 삽입될 수 있도록 기어 박스 내에 지지되며, 상기 컨버터는 자유 휠을 구비한/구비하지 않은 컨버터 및, 컨버터 바이패스 클러치를 구비한/구비하지 않은 컨버터이다.
상기 1차 클러치는 기어 박스 시스템 압력에 의해서 작동할 수 있는 포지티브-클러치로서 또는 네가티브-클러치로서 형성되거나, 컨버터 압력에 의해서 작동할 수 있는 클러치로서 형성될 수 있다. 클러치 실시예에 따라, 클러치의 윤활은 기어 박스 시스템에 의해서, 또는 컨버터 순환계에 의해서 이루어질 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 이용하여 이하에서 더 자세히 설명된다.
도1에는 유체 역학 컨버터(1)가 도시되며, 이는 펌프(2), 터빈(3) 및 고정자(가이드 휠)(5)를 포함하고, 터빈은 기어 박스 입력 샤프트(4)에 연결된다. 또한 엔진의 구동기(6)와 컨버터 쉘(7)이 도시된다. 컨버터(1)는 엔진 측에 배치된 컨버터 바이패스 클러치(WK)를 포함하며, 이는 구동기(6)를 기어 박스 또는 기어 박스 입력 샤프트(4)에 분리 가능하게 연결시킨다. 본 발명에 따라 1차 클러치(PK)는 컨버터 내에 배치되는 것이 아니라, 기어 박스(G) 내에 배치되고, 엔진의 구동기를 컨버터 쉘(7)에 의해서 펌프(2)의 펌프 허브(8)에 연결시킨다.
상기 1차 클러치(PK)는 컨버터 순환계의 오일에 대해서 밀봉되며, 클러치의 윤활과 냉각은 기어 박스 시스템으로부터 이루어지고, 냉각 오일은 기어 박스 조(sump) 내로 흐른다. 도1에 도시된 실시예의 경우, 1차 클러치(PK)는 "포지티브 클러치"로서 구현되며, 즉 가압 하에 폐쇄된다. 1차 클러치는 기어 박스-시스템-압력으로 폐쇄되며, 이 압력은 컨버터 압력과 무관하게, "블랙-화이트" 또는 압력 램프에 의해서 조절될 수 있다.
도2에는 컨버터(1)에 공급된 오일이 1차 클러치를 통해 흐르므로(도면의 화살표 참조), "지속적인 슬립" 시에 1차 클러치가 충분히 윤활되고 냉각되는 추가의 실시예가 도시된다. 이를 위해, 펌프 허브(8)와 가이드 휠 샤프트(9) 사이의 틈이 밀봉되므로(밀봉 링 또는 좁은 틈), 오일이 내부 층상 캐리어에 공급될 수 있으며, 이어서 오일이 개구(10)를 통해 층상에 이른다.
본 발명에 따라 마찰 라이닝 내에 그루브가 제공되며, 이는 외부 쪽으로 오일을 공급하고 오일은 고정부의 깊은 틈으로 모이게 된다. 오일은 단부 디스크와 내부 층상 캐리어 내의 반경 방향 그루브 내에서 내부 쪽으로 안내되며, 펌프 허브(8)와 컨버터 쉘(7) 사이의 틈에서 축방향으로 컨버터 쪽으로 흐를 수 있다. 또한 오일은 펌프 허브(8)와 가이드 휠 샤프트(9) 사이의 틈에 있는 보어들에 의해서 컨버터로 흐를 수 있다. 상기 1차 클러치는 가압 하에 폐쇄되며, 기어 박스 시스템의 폐쇄압은 컨버터-내압에 중첩된다.
도3에 도시된 실시예의 범주 내에서 1차 클러치(PK)는 네가티브-클러치로서 구현되며, 스프링력에 의해 폐쇄되고 압력에 의해 개방되며, 컨버터-내압(압력 볼트의 면들은 제외)과는 무관하다. 상기 1차 클러치를 제어하기 위해, 압력은 컨버터 압력과 무관하게, "블랙-화이트" 또는 압력 램프에 의해서 조절될 수 있다.
추가의 압력판(16)에 의해 도4에 도시된 바와 같이 회전-압력-보상에 이를 수 있다.
본 발명에 따라 1차 클러치는 컨버터 압력에 의해서도 작동할 수 있다. 엔진 회전수가 높아질수록, 유동 저항이 높아지며 그런 경우 피스톤 힘 또는 커플링 모멘트가 커진다.
컨버터 압력에 의해서 작동하는 1차 클러치들의 경우, 피스톤(11) 후방 압력이 강하함으로써 컨버터 압력이 피스톤에 대해서 작용하므로, 피스톤이 층상 패킷에 가압되며 클러치는 폐쇄된다. 이와 같은 실시예는 도5의 대상이다.
도6에는 마찬가지로 컨버터 압력에 의해서 작동할 수 있는 1차 클러치(PK)가 도시되며, 이는 스프링(12)의 힘에 의해서 폐쇄된다. 피스톤(11) 후방 압력이 강하함으로써, 컨버터 압력이 스프링(12)에 반대되게 피스톤을 이동시켜 클러치를 개방한다.
도5, 6에 따른 실시예에 제공된 1차 클러치들은 컨버터 오일이 통과해서 흐르는 실시예로 기능할 수 있는데, 이는 상기 클러치들이 그 작동을 위해 컨버터 압력을 필요로 하기 때문이다.
본 발명에 따라, 1차 클러치(PK)의 외부 구조 상에 톱니(13)가 설치될 수 있으며 이는 도4에 도시된 바와 같다. 상기 톱니는 바람직하게는 주변 장치, PTO 및, 엔진에 의해서 직접 넣어진 단들을 구동하기 위해서(이 경우 컨버터 클러치는 생략될 수 있다) 및/또는 엔진 회전수를 검출하기 위해서 사용될 수 있다.
모든 실시예들에서, 예컨대 피스톤(11) 전방 압력을 측정하기 위한 압력 센서(14), 또는 펌프 회전수를 검출하기 위한 회전수 센서(15)와 같은 센서들이 구성될 수 있다. 이는 예컨대 도7에 도시된다.
도3, 4에 따른 실시예는 제외하고, 컨버터 오일이 1차 클러치를 통해 흐르는 실시예의 경우, 클러치 작동압을 결정하기 위한 컨버터 압력(피스톤 앞에 있다)이 클러치의 정확한 모멘트 조절을 위해서 함께 고려되어야 한다. 이 경우 가이드 휠 샤프트(9) 바로 위에 공간이 있기 때문에, 컨버터 압력의 검출은 상대적으로 간단하다. 이는 제어 밸브로의 압력 피드백 또는 압력 센서의 수용을 허용한다. 압력 센서의 신호는 운전자 및/또는 차량의 요구와 더불어 전자 부품 내에서 처리되며, 상기 전자 부품은 예컨대 클러치를 위한 작동압을 분배하는 비례-밸브를 제어한다.
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: 펌프 허브
9: 가이드 휠 샤프트
10: 개구
11: 피스톤
12: 스프링
13: 톱니
14: 압력 센서
15: 회전수 센서
16: 압력판
PK: 1차 클러치
WK: 컨버터 바이패스 클러치
G: 기어 박스

Claims (16)

  1. 차량의 구동 트레인을 위한 유체 역학 컨버터로서, 펌프(2), 기어 박스 입력 샤프트(4)에 연결된 터빈(3) 및 고정자(가이드 휠)(5)를 포함하며, 펌프(2)가 1차 클러치(PK)에 의해서 엔진의 구동기(6)에 분리 가능하게 연결될 수 있는 유체 역학 컨버터에 있어서,
    상기 1차 클러치(PK)가 기어 박스(G) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)가 엔진의 구동기(6)를, 컨버터 쉘(7)을 통해 펌프(2)의 펌프 허브(8)에 연결하는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)의 외부 층상 캐리어가 컨버터 쉘(7)에 연결되며, 1차 클러치(PK)의 내부 층상 캐리어는 상기 펌프 허브(8)에 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)는 컨버터(1)의 오일에 대해서 밀봉되며, 기어 박스 오일에 의해서 윤활되고 냉각되며 기어 박스-시스템-압력에 의해서 폐쇄되고, 압력은 컨버터 압력과 무관하게 압력 램프에 의해 또는 압력 램프 없이 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  5. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)를 통해 컨버터 오일이 흐르며 상기 클러치는 기어 박스-시스템-압력에 의해서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 펌프 허브(8)와 가이드 휠 샤프트(9) 사이의 틈이 밀봉되므로, 오일이 상기 일차 클러치(PK)의 내부 층상 캐리어에 공급될 수 있으며, 내부 층상 캐리어는 개구(10)를 포함하므로, 오일이 상기 개구(10)를 통해 층상에 이르고, 마찰 라이닝에 그루브가 제공되어 오일이 외부 쪽으로 공급되며 펌프 허브(8)와 컨버터 쉘(7) 사이의 틈에 있는 오일은 펌프 허브(8)와 가이드 휠 샤프트(9) 사이의 틈에 있는 보어들에 의해서 축방향으로 컨버터(1)를 향해 흐르는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  7. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)는 스프링력에 의해서 폐쇄될 수 있으며 압력에 의해 개방될 수 있고, 상기 압력은 압력 램프에 의해, 또는 압력 램프 없이 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)는 압력판(16)을 포함하므로, 회전-압력-보상이 실현되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  9. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)는 컨버터 압력에 의해 작동할 수 있으며 컨버터 오일이 상기 클러치를 통과해서 흐르는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)는 1차 클러치(PK)의 피스톤(11) 후방 압력이 강하함으로써 컨버터 압력에 의해 폐쇄될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  11. 제9항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)는 스프링(12)의 힘에 의해 폐쇄될 수 있으며, 피스톤(11) 후방 압력이 강하함으로써 피스톤(11)이 컨버터-압력에 의해 스프링(12)에 반대되게 이동할 수 있으므로, 1차 클러치(PK)가 개방되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  12. 제5항, 제6항, 제9항, 제10항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)의 정확한 모멘트 조절을 위해 클러치-작동 압력의 결정을 위한 컨버터 압력이, 제어 밸브로의 압력 피드백에 의해 또는 압력 센서에 의해 측정될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 클러치(PK)의 외부 구조 상에 톱니(13)가 설치되며, 상기 톱니는 주변 장치, PTO 및, 엔진에 의해서 직접 넣어진 단들을 구동하기 위해서 및/또는 엔진 회전수를 검출하기 위해서 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 클러치는 피스톤 압력을 검출하기 위한 압력 센서(14) 및/또는 펌프 회전수를 검출하기 위한 회전수 센서(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨버터가 하나의 컨버터 바이패스 클러치(WK)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 클러치는, 컨버터가 추후에 삽입될 수 있도록, 상기 기어 박스(G) 내에 지지되는 것을 특징으로 하는 유체 역학 컨버터.
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