KR20060049939A

KR20060049939A - 듀얼 클러치 변속기의 클러치 냉각 회로

Info

Publication number: KR20060049939A
Application number: KR1020050061368A
Authority: KR
Inventors: 멜리사 코에니그; 귄터 에빙어; 미하엘 융
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2006-05-19
Also published as: JP2006022954A; EP1614920B1; DE602005006474D1; EP1614920A1; US20060006043A1; US7311187B2

Abstract

유체 조절기(224)를 포함하는 듀얼 클러치 변속기(10)의 클러치(32,34)에 가압 냉각 유체의 적용을 제어하는 유압 회로(220)가 개시된다. 상기 유체 조절기(224)는 가압 냉각 유체의 공급원과 유체 연통하는 유입구(225), 클러치(32,34)와 유체 연통하는 제 1 흐름 경로를 가진 제 1 방출구(228) 및 클러치(32,34)와 유체 연통하는 제 2 흐름 경로를 가진 제 2 방출구(229)를 포함한다. 상기 회로는 또한 상기 유체 조절기(224)가 기본 냉각으로서 제1 가변 소정 양의 냉각 유체를 클러치(32,34)로 제공하기 위하여 상기 제 1 흐름 경로를 개방하도록 상기 유체 조절기(224)를 선택적으로 제어할 수 있고, 또한 상기 유체 조절기(224)가 상기 제1 가변 소정 양의 냉각 유체를 보충하기 위하여 제2 가변 소정 양의 냉각 유체를 상기 클러치(32,34)에 제공하기 위하여 상기 제 1 흐름 경로에 부가하여 상기 제 2 흐름 경로를 개방하도록 상기 유체 조절기(224)를 제어할 수 있는 제어 작동기(226)를 포함한다.

Description

듀얼 클러치 변속기의 클러치 냉각 회로{DUAL CLUTCH TRANSMISSION CLUTCH COOLING CIRCUIT}

도 1은 본 발명의 클러치 냉각 회로를 사용할 수 있는 유형의 듀얼 클러치 변속기의 개략도,

도 2는 듀얼 클러치 변속기의 클러치 냉각을 위한 본 발명의 유압 냉각 회로의 개략도,

도 2a는 듀얼 클러치 변속기의 클러치 냉각을 위한 본 발명의 유압 냉각 회로에서 변형된 도 2에 도시된 조절기의 상세 개략도,

도 2b는 듀얼 클러치 변속기의 클러치 냉각을 위한 본 발명의 유압 냉각 회로에서 다르게 변형된 도 2에 도시된 조절기의 상세 개략도,

도 3은 듀얼 클러치 변속기의 클러치 냉각을 위한 본 발명의 유압 냉각 회로의 다른 실시예의 개략도,

도 3a는 듀얼 클러치 변속기의 클러치 냉각을 위한 본 발명의 유압 냉각 회로에서 변형된 도 3에 도시된 조절기의 상세 개략도,

도 3b는 듀얼 클러치 변속기의 클러치 냉각을 위한 본 발명의 유압 냉각 회로에서 다르게 변형된 도 3에 도시된 조절기의 상세 개략도, 및

도 4는 듀얼 클러치 변속기의 각 클러치로의 냉각 유체 흐름을 개별적이고 독립적으로 조절하기 위한 본 발명의 유압 냉각 회로의 다른 실시예의 개략도이다.

본 발명은 일반적으로 듀얼 클러치 변속기의 냉각 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 듀얼 클러치 변속기의 두 클러치 각각에 제공되는 냉각 유체 흐름을 조절하기 위해 사용되는 유압 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 육상 차량은 3개의 기본 구성 요소로 이루어진 파워트레인(powertrain)을 필요로 한다. 이러한 요소는 (내연기관과 같은)동력 설비, 동력 변속기 및 바퀴를 포함한다. 동력 변속기 요소는 일반적으로 "변속기"로 간단히 지칭된다. 엔진 토크 및 속도는 차량의 견인 동력 수요에 따라 변속기에서 변환된다. 현재, 종래 모터 차량에서 널리 사용할 수 있는 두 가지 전형적인 변속기들이 있다. 첫째로 가장 오래된 유형이 수동으로 조작되는 변속기이다. 이러한 변속기들은 구동 라인과 동력 설비를 결합 및 분리시키는 족동(foot-operated) 시동 또는 발진 클러치와 변속기 내에서 기어비(gear ratios)를 선택적으로 변경하는 변속 레버를 포함한다. 수동 변속기를 가진 차량을 운전할 때, 운전자는 하나의 기어로부터 다음 기어로 부드럽고 효율적인 시프트를 달성하기 위하여 클러치 페달, 변속 레버 및 가속 페달의 작동을 조화시켜야 한다. 수동 변속기의 구조는 단순하 고 튼튼하며 엔진으로부터 차량의 최종 구동 바퀴로 직접적인 동력 연결을 함으로써 우수한 연료 경제성을 제공한다. 또한, 조작자는 시프트 타이밍을 완전히 제어할 수 있기 때문에, 차량이 가장 효율적으로 운전될 수 있도록 다이나믹하게 시프트 과정을 조절할 수 있다. 수동 변속기의 하나의 단점은 기어 쉬프팅 중 구동 연결의 단절(interruption)이 있다는 것이다. 이는 효율 면에서 손실을 초래한다. 또한, 수동 변속기를 사용하는 차량에서 기어를 변경하기 위해 조작자에게 많은 물리적 상호작용이 요구된다는 점이다.

두 번째로, 종래 모터 차량에서 동력 변속을 위한 새로운 선택은 자동 변속기이다. 자동 변속기는 조작의 편의성을 제공한다. 자동 변속기를 가진 차량의 운전자는 차량을 안전하게 조작하기 위하여 양손, 즉 한 손으로 운전 핸들을 다른 한 손으로 기어 시프트를 조작할 필요가 없으며, 양발, 즉 한발로 클러치를 다른 한 발로 가속 페달 및 브레이크 페달을 사용할 필요가 없다. 또한, 자동 변속기는 운전자가 항시 변하는 교통 흐름에 맞게 연속적으로 기어 변경에 신경쓸 필요가 없기 때문에, 정지 및 출발 상황에서 보다 큰 편의성을 제공한다. 종래 자동 변속기는 기어 쉬프팅 중 구동 연결에 단절이 없긴 하지만, 엔진의 출력부와 변속기의 입력부 사이에 운동 에너지를 전달하기 위하여 그 사이에 위치되는 토크 컨버터와 같은 유체동력기구(hydrokinetic devices)의 필요성 때문에 효율이 감소되는 단점이 있다. 또한, 자동 변속기는 일반적으로 구조적으로 더 복잡하여 수동 변속기보다 비싸다.

예를 들어, 토크 컨버터는 일반적으로 내연기관으로부터의 토크 입력으로 회 전하기 위하여 작동 가능하게 연결되는 임펠러 조립체, 상기 임펠러 조립체와 구동 관계로 유체 연결되는 터빈 조립체 및 스테이터 또는 리액터 조립체를 포함한다. 이 조립체들은 함께 토크 컨버터에서 운동 유체를 위한 거의 환상면의 흐름 경로를 형성한다. 각 조립체는 기계적 에너지를 유체역학 에너지로 변화시키고 다시 기계적 에너지로 복귀시키는 작용을 하는 다수의 블레이드 또는 베인(vanes)을 포함한다. 종래 토크 컨버터의 스테이터 조립체는 일 방향의 회전에 대하여 록킹되나, 임펠러 조립체 및 터빈 조립체의 회전 방향으로는 축을 중심으로 자유롭게 공전한다. 스테이터 조립체가 회전에 대해 록킹될때, 토크는 토크 컨버터에 의해 증가된다. 토크가 증가하는 동안, 출력 토크는 토크 컨버터를 위한 입력 토크보다 크다. 그러나, 토크 증가가 없을 때, 토크 컨버터는 유체 결합된다. 유체 결합은 고유 슬립을 가진다. 토크 컨버터 슬립은 속도비가 1.0보다 작을 때(토크 컨버터 입력 RPM> 출력 RPM) 존재한다. 고유 슬립은 토크 컨버터의 효율을 감소시킨다.

토크 컨버터가 엔진과 변속기 사이의 부드러운 결합을 제공하지만, 토크 컨버터의 슬립은 기생 손실을 유발하여, 전체 파워트레인의 효율을 감소시킨다. 또한, 토크 컨버터 자체는 기어 쉬프팅 과정의 작동을 위하여 어떤 압축 유체 요건에 더하여 압축된 유압 유체를 필요로 한다. 이는 자동 변속기가 컨버터 결합과 시프트 변화 모두를 위해 필요한 유체 압력을 제공하는 대용량의 펌프를 가져야만 한다는 것을 의미한다. 펌프를 구동하고 유체를 압축하는데 필요한 동력은 자동 변속기 효율의 추가 기생 손실을 유도한다.

보다 적은 단점을 가지면서 두 형태의 변속기의 장점을 가지는 차량 변속기 를 제공하기 위한 진행중인 시도에 있어서, 전통적인 "수동" 및 "자동" 변속기들의 조합이 개발되었다. 가장 최근에, 차량 조작자로부터 어떤 입력없이 자동적으로 변속하는 종래의 수동 변속기들의 "자동화된" 변형예들이 개발되었다. 이런 자동화된 수동 변속기들은 수동 변속기에서 전형적으로 볼 수 있는 맞물린 기어휠의 결합을 제어하는 동기화된 클러치를 자동적으로 쉬프팅하기 위하여 일반적으로 변속기 컨트롤러 또는 어떤 형태의 전자 제어 유닛(ECU)에 의해 제어되는 다수의 동력 조작 작동기(power-operated actuators)를 포함한다. 설계 변형예들은 기어 변경을 실행하도록 전자적 또는 유압적 동력화된 작동기를 포함한다. 그러나, 이 새로이 자동화된 변속기의 고유한 개선에도 불구하고, 이는 연속적인 기어 쉬프팅 중 입력축과 출력축 사이의 구동 연결에 있어서 동력 차단의 결점을 여전히 가지고 있다. 동력이 차단된 쉬프팅은 종래 대부분의 자동 변속기와 관련된 부드러운 변속감과 비교할 때 일반적으로 수용할 수 없을 정도의 거친 변속감을 가져온다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 기어시프트가 부하 하에 만들어지도록 동력 시프트(power-shifted)될 수 있는 다른 자동화된 수동 형태의 변속기들이 개발되었다. 이러한 동력 시프트된 수동 변속기들의 예가 1998년 1월 27일 등록된 "Murata"의 미국 특허 No.5,711,409 "Twin-Clutch Type Transmission"와, 2000년 월 4일 등록된 "Reed, Jr" 외의 미국 특허 No.5,966,989 "Electro-mechanical Automatic Transmission having Dual Input Shafts"에 개시되어 있다. 이런 특정 형태의 자동화된 수동 변속기는 두 개의 클러치를 가지고 일반적으로 간단히 듀얼 또는 트윈 클러치 변속기로 지칭된다. 듀얼 클러치 구조는 단일 엔진 플라이휠 배 열로부터 동력 입력을 유도하기 위하여 대부분 동축 및 동심적으로 구성된다. 그러나, 어떤 설계는 동축이지만 변속기 본체의 반대편 측부에 위치되고 서로 다른 입력원을 가지는 클러치들을 포함하는 듀얼 클러치 조립체를 가진다. 다른 설계로는 두 클러치가 다른 입력원을 포함하는 비동축인 것으로 알려져 있다. 여하튼, 레이아웃은 하나의 하우징에 두 개의 변속기를 가지는 동등물, 즉 하나의 출력축을 동시에 구동하는 두 입력축 각각의 하나의 동력 변속기 조립체이다. 각 변속기는 독자적으로 쉬프팅되고 클러치 조작될 수 있다. 이런 식으로, 수동 변속기의 높은 기계적인 효율성과 함께 기어 사이의 차단되지 않은 동력 업쉬프팅 및 다운쉬프팅은 자동 변속기 형태로 사용될 수 있다. 그러므로, 특정 자동화된 수동 변속기의 효과적인 사용을 통해 연료 경제성과 차량 성능의 상당한 향상을 달성할 수 있다.

듀얼 클러치 변속기 구조는 두 개의 클러치 디스크들의 결합 및 분리를 독자적으로 제어하도록 각각 그 자신의 클러치 작동기를 구비한 두 개의 건식 디스크 클러치를 포함할 수 있다. 클러치 작동기는 전자 기계적 형태일 수 있지만, 변속기 내의 윤활 시스템은 펌프를 필요로 하기 때문에, 어떤 듀얼 클러치 변속기는 유압 쉬프팅 및 클러치 제어를 이용한다. 이러한 펌프들은 대부분 게로토(geroter) 형태이고, 일반적으로 토크 컨버터를 채울 필요가 없기 때문에 종래 자동 변속기에 사용되는 것들보다 훨씬 더 작다. 그러므로, 기생 손실은 작게 유지된다. 변속은 그 실행에 앞서 원하는 기어를 결합하고 이어 대응하는 클러치를 결합함으로써 달성된다. 특정시점에 두 개의 클러치와 두 개의 입력축을 가지고, 듀얼 클러치 변속기는 동시에 두 가지 상이한 기어비(gear ratios) 상태일 수 있지만, 어떤 주어진 순간 에는 하나의 클러치만이 결합되어 동력을 전달할 것이다. 다음 높은 기어로 쉬프팅하기 위하여, 우선 비구동 클러치 조립체의 입력축 위의 원하는 기어가 결합되고, 다음으로 구동 클러치가 해제되고 비구동 클러치가 결합된다.

이는 듀얼 클러치 변속기가 각각의 입력축에 번갈아 배열된 전진(forward) 기어비를 가지도록 형상되는 것을 필요로 한다. 다시 말하면, 첫 번째 기어에서 두 번째 기어로 업시프트를 수행하기 위하여, 첫 번째 및 두 번째 기어는 다른 입력축 위에 있어야 한다. 그러므로, 홀수 기어들은 하나의 입력축에 연결될 것이고 짝수 기어들은 다른 하나의 입력축에 연결될 것이다. 이러한 종래의 관점에서, 입력축은 일반적으로 홀수 및 짝수축으로 언급된다. 일반적으로, 입력축은 적용된 토크를 입력축 기어에 맞물리는 기어를 포함하는 하나의 단일 반대 방향축에 전달한다. 반대 방향축의 맞물림 기어는 입력축의 기어와 항상 맞물린다. 반대 방향축은 또한 출력축 상의 기어와 맞물리는 출력 기어를 포함한다. 그러므로, 엔진의 입력 토크는 클러치 중 하나에서 입력축으로, 기어 세트를 통하여 반대 방향 축에 전달되고 반대 방향축에서 외부축으로 전달된다.

듀얼 클러치 변속기에서 기어 결합은 종래 수동 변속기에서와 비슷하다. 각각의 기어 세트에 있는 기어들 중 하나는 축을 중심으로 자유 회전할 수 있는 방식으로 그것의 각 축에 배치된다. 싱크로나이저는 선택적으로 기어를 축에 결합시킬 수 있도록 자유 회전하는 기어 옆의 축에 또한 배치된다. 변속기를 자동화하기 위하여, 각 기어 세트의 기계적인 선택은 일반적으로 싱크로나이저를 움직이는 어떤 유형의 작동기에 의해 수행된다. 후진 기어 세트는 입력축 중 하나 위에 있는 기어, 반대 방향축 위에 있는 기어 및 출력축의 후진 운동이 달성되도록 두 기어 사이에 맞물리게 배치된 별도의 반대 방향축에 설치된 중간 기어를 포함한다.

이러한 동력-시프트 듀얼 클러치 변속기는 종래 변속기 및 보다 새로워진 자동화된 수동 변속기와 관련된 여러 단점을 극복할 수 있지만, 차량 탑승자의 바람직한 안락함을 달성하기 위하여 자동적으로 작동되는 듀얼 클러치 변속기를 조절하고 제어하는 것이 복잡한 문제인 것으로 밝혀졌다. 각 시프트가 부드럽고 효율적으로 실행되도록 변속기 내에서 적절하게 시기를 맞추어 실행하는 많은 경우들이 있다. 또한, 듀얼 클러치 변속기 케이스의 좁은 범위 내에서 작동하는 클러치 및 복합 기어 메커니즘은 상당 양의 열을 발생시킨다. 열의 축적은 클러치 메커니즘 자체의 특성에 의해 가중되는데, 그 각각은 일반적으로 두 개의 일련의 플레이트 또는 디스크, 즉 어떤 식으로 엔진의 출력에 연결되는 하나의 세트와 변속기의 입력축에 연결되는 두 번째 세트로 구성된다. 각각의 플레이트 세트는 마찰재를 포함한다. 클러치 플레이트와 디스크는 직접적인 물리적 접촉을 형성하는 지점에서 함께 압축된다. 클러치는 플레이트와 디스크의 완전한 "조임(lock-up)"을 위해 설계될 수 있고 또는 어느 정도의 "제한된 슬립(limited slip)"을 가지도록 설계될 수 있다. 여하튼, 클러치 결합 또는 분리 중 발생하는 의도된 제한된 슬립이거나 일반적인 조절되지 않는 슬립이던지 간에, 마찰 유형 클러치 내의 마찰 플레이트의 슬립은 분산되어야 하는 열을 발생시킨다. 하나의 클러치가 두 번째 클러치에 끼워지는 조합된 동축 클러치 조립체를 사용하는 전형적인 듀얼 클러치 변속기에서는 상당 양의 열이 발생할 수 있다.

종래 듀얼 클러치 변속기의 클러치 조립체에 충분한 냉각을 제공하기 위하여, 클러치 조립체는 일반적으로 제어되지 않은 상태에서 변속기 유체에 대개 침지된다. 이러한 접근법은 일반적으로 의도된 목적을 위하여 실행되기는 하지만, 단점이 있다. 특히, 이러한 유형의 종래 클러치 냉각 유압 회로는 듀얼 클러치 변속기의 클러치의 적절한 냉각 및 열 감소를 적절히 제공하는데 실패하였거나 클러치 조립체에 유체가 과도하게 넘치게 함으로써 상당한 효율 감소를 초래하였다.

최근, 클러치 냉각을 위한 유압 회로 구조에 대한 새로운 접근법이 관련 분야에서 제안되었지만, 여전히 냉각성능에는 제한이 있다. 일 예에서는, 적절한 흐름과 압력을 유지하기 위하여 가압된 냉각 유체를 펌프에서 클러치로 직접 제공하고 이 냉각 유체은 펌프로의 회수라인에서만 냉각 장치를 통과하는 유압 회로가 사용된다. 그러나, 냉각 유체는 클러치로 이동하는 중에 냉각되지 않기 때문에, 적용되는 냉각 유체의 냉각성능은 다소 한계가 있고 클러치를 적절하게 냉각하기 위해서 많은 양의 유체이 사용되어야 한다. 이는 일반적으로 더 큰 펌프와 공급 라인을 필요로 한다. 다른 예에서는, 가압된 냉각 유체가 클러치에 전달되기 전에 냉각 유닛을 통해 주입된다. 그러나, 이는 상당한 압력 강하를 유발하고 시스템은 냉각 유닛의 흐름 제한에 대항해야 한다.

이러한 종래 클러치 냉각 접근법은 또한 냉각 장치에서 클러치로 냉각 유체를 제공하기 위하여 단일의 유압 회로를 사용한다. 이는 클러치의 열 제거가 불충분하고 비능률적으로 만든다. 또한, 이러한 종래 유압 회로의 단점은 작동중인 클러치에 과열이 빠르게 형성되는 클러치 과부하 조건하에서 악화된다. 이런 본질적 으로 부적절한 냉각 회로 구조는 부품 수명을 줄이고 듀얼 클러치 변속기 내의 클러치 구조체의 궁극적인 고장을 유발한다. 유사하게, 부적절한 냉각은 변속기 유체의 물리적인 성질의 빠른 와해를 초래하며, 이는 변속기 내의 다른 부품의 고장을 유발할 수 있다. 또한, 클러치 조립체에 냉각 유체가 과도하게 넘치게 하는 종래 유압 회로는 또한 불필요한 클러치 드래그를 유발하고 펌프에 과도한 부하를 부과하여 클러치 수명을 단축하고 연료 효율을 감소시킨다.

따라서, 관련 분야에서는 듀얼 클러치 변속기의 클러치 조립체에 냉각 유체를 제공하는 개선된 유압 회로의 필요성이 여전히 존재한다. 특히, 보통은 냉각 유닛에서 클러치로 냉각 유체를 제공하고 과부하 조건하에서는 펌프로부터 빠른 흐름의 냉각 유체를 보충 제공하는 냉각 회로가 필요하다. 이러한 방법으로, 클러치 열은 보통은 냉각된 냉각 유체에 의해 발산되고, 클러치에 과부하가 걸린 경우는 냉각 유닛의 흐름 제약에 의해 제한되지 않는 냉각 유체의 보충 흐름이 더 제공된다.

관련 기술의 단점들은 듀얼 클러치 변속기의 클러치에 가압 냉각 유체의 적용을 조절하는 본 발명의 유압 회로에 의해 극복된다. 이 회로는 가압 냉각 유체의 공급원과 유체 연통하고 냉각 유체의 열을 다른 매질과 교환할 수 있는 냉각 유닛을 포함한다. 이 회로는 또한 가압 냉각 유체의 공급원과 유체 연통하고 상기 냉각 유닛과 따로 유체 연통하며, 클러치와도 유체 연통하는 적어도 하나의 조절기(regulator)를 포함한다. 상기 조절기는 냉각 유체를 클러치에 작동가능하게 제공할 수 있다. 이 회로는 또한 1차 냉각으로서 냉각 유닛에서 클러치로 제1 가변 소정량의 냉각 유체를 제공하고 냉각 유닛에서 제공된 냉각 유체를 보충하기 위하여 공급원에서 클러치로 제2 가변 소정량의 냉각 유체를 제공하도록 상기 유체 조절기를 선택적으로 제어할 수 있는 적어도 하나의 제어 작동기(control actuator)를 포함한다.

따라서, 본 발명은 일반적으로 냉각 유닛에서 냉각 유체의 조절된 흐름을 제공하고 필요할 경우 펌프에서 직접 냉각 유체 보충 흐름을 제공함으로써 듀얼 클러치 변속기에서 클러치 냉각을 위한 현재 유압 회로의 한계를 극복한다. 이와 같이, 펌프에서 직접 공급되는 보충 냉각 유체의 사용은 펌프와 냉각 유닛의 크기를 상대적으로 작게 유지할 수 있도록 한다. 이는 효율적이고 저렴하게 클러치의 열 손상을 적절히 방지할 수 있도록 한다. 본 발명은 또한 클러치 온도가 급격히 상승할 때 과부하 기간 중 즉시 냉각 흐름을 클러치에 제공한다. 또한, 본 발명은 변속기의 구조체가 동심 또는 평행 클러치 조립체를 사용할 때 기본 클러치 냉각과 보충 클러치 냉각을 제공하기에 적합할 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 아래의 설명을 통하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의해 제어될 수 있는 대표적인 듀얼 클러치 변속기가 도 1에 개략적으로 도시되어 있으며, 도면 부호 10으로 지시되어 있다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 듀얼 클러치 변속기(10)는 도면 부호 12로 지시된 듀얼 공축 동심 클러치, 도면 부호 14로 지시된 제1 입력축, 도면 부호 18로 지시된 제1 카운터 샤프트에 공축으로 배열된 도면 부호 16으로 지시된 제2 입력축, 출력축(20), 후진 카운터 샤프트(22), 도면 부호 24로 지시된 다수의 싱크로나이저를 포함한다.

이 듀얼 클러치 변속기(10)는 차량 파워트레인의 일부분을 형성하고, 내연기관과 같은 주 발동기로부터 토크 입력을 취하여 그 토크를 선택 가능한 기어비를 통하여 차량 구동휠에 전달하는 역할을 한다. 듀얼 클러치 변속기(10)는 엔진에서 가해진 토크를 듀얼 공축 클러치 조립체(12)를 통하여 제1 입력축(14) 또는 제2 입력축(16)으로 작동가능하게 전달한다. 입력축(14,16)은 카운터 샤프트(18)에 배치된 제2 열의 기어들과 항시 맞물리는 제1 열의 기어들을 포함한다. 제1 열 기어들 각각은 토크를 전달하기 위하여 사용되는 상이한 기어비 세트를 제공하기 위하여 제2 열 기어들 중 하나와 상호 작용한다. 카운터 샤프트(18)는 또한 출력축(20)에 배치되는 제2 출력 기어와 항시 맞물리는 제1 출력 기어를 포함한다. 다수의 싱크로나이저(24)는 2개의 입력축(14,16)과 카운터 샤프트(18)에 배치되고, 기어비 세트 중 하나를 선택적으로 결합하기 위하여 다수의 시프트 작동자(26)에 의하여 작동가능하게 제어된다. 따라서, 토크는 엔진에서 듀얼 공축 클러치 조립체(12)로, 입력축(14,16) 중 하나로, 기어비 세트 중 하나를 통해 카운터 샤프트(18)로, 그리고 출력축(20)으로 전달된다. 출력축(20)은 또한 파워트레인의 나머지에 출력 토크를 제공한다. 또한, 후진 카운터 샤프트(22)는 제1 열 기어들 중 하나와 제2 열 기어들 중 하나 사이에 배치되는 중간 기어를 포함하며, 이는 카운터 샤프트(18)와 출력축(20)의 역회전을 가능하게 한다. 이 구성 요소 각각은 아래에서 보다 상세히 기술될 것이다.

특히, 듀얼 동축 클러치 조립체(12)는 제1 클러치 메커니즘(32) 및 제 2 클러치 메커니즘(34)을 포함한다. 상기 제1 클러치 메커니즘(32)은 부분적으로는 엔진 플라이휠(도시되지 않음)의 일부분에 물리적으로 연결되고, 부분적으로는 제1 입력축(14)에 물리적으로 부착되어, 효과적이고 선택적으로 제1 입력축(14)을 플라이휠에 결합 및 분리시킬 수 있다. 유사하게, 제2 클러치 메커니즘(34)은 부분적으로는 플라이휠의 일부분에 물리적으로 연결되고, 부분적으로는 제2 입력축(16)에 물리적으로 부착되어, 효과적이고 선택적으로 제2 입력축(16)을 플라이휠에 결합 및 분리시킬 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 클러치 메커니즘(32,34)은 공축 및 동심으로 제1 클러치 메커니즘(32)의 외부 케이스(28)는 제2 클러치 메커니즘(34)의 외부 케이스(36)의 내부에 맞다. 유사하게, 제1 및 제2 입력축(14,16)은 또한 공축 및 동심으로 제2 입력축(16)은 제1 입력축(14)이 통과하고 제2 입력축(16)에 의해 부분적으로 지지되도록 하기에 충분한 내부 직경을 가진 중공체이다. 여기에 도시되지는 않았지만, 제1 및 제2 클러치 메커니즘(32,34)과 제1 및 제2 입력축(14,16)은 변속기 내에서 동심 구조가 아니라 평행하게 배열될 수도 있다.

제1 입력축(14)은 제1 입력 기어(38)와 제3 입력 기어(42)를 포함한다. 상기 제1 입력축(14)은 제2 입력축(16)보다 길어서 제1 입력 기어(38)와 제3 입력 기어(42)는 제2 입력축(16)을 초과하여 연장되는 제1 입력축(14)의 부분에 배치된다. 상기 제2 입력축(16)은 제2 입력 기어(40), 제4 입력 기어(44), 제6 입력 기어(46) 및 후진 입력 기어(48)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 입력 기어(40)과 후진 입력 기어(48)은 제2 입력축(16) 위에 고정적으로 지지되고 제4 입력 기어(44)와 제6 입력 기어(46)은 베어링 조립체(50)에 의해 제2 입력축(16)을 중심으로 회전 가능하게 지지되며, 따라서 하기에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이 수반하는 싱크로나이저가 결합되지 않으면 그 회전이 제한되지 않는다.

카운터 샤프트(18)는 입력축(14,16) 상의 기어와 마주하거나 대응하는 기어를 포함하는 하나의 단편축이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 카운터 샤프트(18)는 제1 카운터 기어(52), 제2 카운터 기어(54), 제3 카운터 기어(56), 제4 카운터 기어(58), 제6 카운터 기어(60) 및 후진 카운터 기어(62)를 포함한다. 상기 카운터 샤프트(18)는 제4 카운터 기어(58)와 제6 카운터 기어(60)를 고정적으로 보유하지만, 제1, 제2, 제3 및 후진 카운터 기어(52,54,56,62)는 베어링 조립체(50)에 의해 카운터 샤프트(18)를 둘레에 지지되며, 따라서 하기에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이 수반하는 싱크로나이저가 결합되지 않으면 그 회전이 제한되지 않는다. 카운터 샤프트(18)는 또한 출력축(20) 상의 대응하는 제2 구동 기어(66)와 맞물려 결합하는 제1 고정 기어(64)를 고정적으로 보유한다. 상기 제2 구동 기어(66)는 출력축(20) 상에 고정적으로 설치된다. 출력축(20)은 파워트레인의 나머지 부분을 위한 부착을 제공하기 위하여 변속기(10)로부터 외부로 연장된다.

후진 카운터 샤프트(22)는 제2 입력축(16) 상의 후진 입력 기어(48)와 카운터 샤프트(18) 상의 후진 카운터 기어(62) 사이에 맞물려 결합되어 배치된 하나의 후진 중간 기어(72)를 가지는 비교적 짧은 축이다. 따라서, 후진 기어들(48,62, 72)이 결합될 때, 후진 카운터 샤프트(22) 상의 후진 중간 기어(72)는 카운터 샤프트(18)가 전진 기어들로부터 반대 방향으로 회전하도록 하여, 출력축(20)의 역회전을 제공한다. 듀얼 클러치 변속기(10)의 모든 축들은 예컨대 도 1에 도면 부호 68로 지시된 롤러 베어링과 같은 베어링 조립체의 어떤 방식에 의해 변속기(10) 내에 배치되고 회전 가능하게 설치된다.

다양한 전진 및 후진 기어의 결합 및 분리는 변속기 내의 싱크로나이저(24)의 작동에 의해 달성된다. 듀얼 클러치 변속기(10)의 예로서 도 1에 도시된 바와 같이, 6개의 전진 기어 및 후진 기어를 시프팅하기 위해 사용되는 4개의 싱크로나이저들(74,76,78,80)이 있다. 샤프트에 기어를 결합할 수 있는 다양한 형태의 공지된 싱크로나이저들이 있으며 이 논의의 목적을 위해 사용되는 특정 형태는 본 발명의 범위를 넘는다는 것이 인식되어야 한다. 일반적으로, 시프트 포크 또는 이와 유사한 장치에 의해 움직일 수 있는 어떤 형태의 싱크로나이저들이 사용될 수 있다. 도 1의 대표적인 예에서 도시된 바와 같이, 싱크로나이저는 두 면을 가진 듀얼 작동 싱크로나이저로서, 중립 위치에서 우측으로 이동될 때 하나의 기어를 그 각각의 샤프트에 결합하고, 좌측으로 이동될 때 다른 기어를 그 각각의 축에 결합한다. 특히 도 1에 도시된 실시예를 참조하여, 싱크로나이저(78)는 카운터 샤프트(18) 상의 제 1 카운터 기어(52)와 결합하도록 좌측으로 작동되거나 또는 제 3 카운터 기어(56)를 결합하도록 우측으로 작동될 수 있다. 싱크로나이저(80)는 후진 카운터 기어(62)를 결합하도록 좌측으로 작동되거나 또는 제 2 카운터 기어(54)를 결합하도 록 우측으로 작동될 수 있다. 이와 유사하게, 싱크로나이저(74)는 제 4 입력 기어(44)를 결합하도록 좌측으로 작동되거나 제 6 입력 기어(46)를 결합하도록 우측으로 작동될 수 있다. 싱크로나이저(76)는 출력축(20)으로 제 1 입력축(14)의 단부를 직접 결합하도록 우측으로 작동되어 제 5 기어에 직접 1:1(일대일) 구동비를 제공한다. 싱크로나이저(76)의 좌측에 결합하는 기어 세트는 없다. 듀얼 클러치 변속기의 상기 실시예는 대표적인 것이며 짝수 및 홀수 기어 세트가 반대 입력축에 배치되는 한 다른 기어 세트, 싱크로나이저 및 시프트 작동기 배열이 듀얼 클러치 변속기(10) 내에 존재할 수 있다.

또한, 듀얼 클러치 변속기(10)의 작동은 변속기(10)의 기능을 감독하는 전자 제어 유닛(ECU)과 같은 어떤 형태의 제어 장치 또는 듀얼 클러치 변속기(10)가 설치될 수 있는 차량을 위한 전자 제어 유닛에 의해 조절된다. 여하튼, 저장된 제어 체계 또는 본 발명이 단지 일부분인 일련의 제어 체계를 통해 듀얼 클러치 변속기를 제어하고 작동시키는 본 발명의 범위 밖의 제어 장치가 존재한다. 변속기(10) 및 특히 클러치 결합을 작동시키기 위하여 적절한 전압, 신호 및/또는 유압 압력을 제공할 수 있는 제어 장치가 작용한다. 그러므로, 아래에서 언급될 본 발명의 제어 방법은 ECU내의 큰 제어 체계의 서브루틴(sub-routine) 또는 일련의 서브루틴과 같이 단지 일부분이다.

듀얼 공축 클러치 조립체(12)의 제 1 및 제 2 클러치 기구(32,34)는 토크를 선택적으로 출력축(20)에 전달하기 위하여 싱크로나이저(24)에 의해 여러 기어 세트의 작동기와의 관계에서 상호 작용할 수 있는 방식으로 기능적으로 결합 및 분리 된다. 일 예로서, 정지 상태에서 최초 이동을 위하여 차량의 구동휠에 토크가 전해진다면, 듀얼 클러치 변속기(10)의 가장 낮거나 또는 제 1 기어비가 결합될 것이다. 그러므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 싱크로나이저(78)는 카운터 샤프트(18)에 제 1 카운터 기어(52)를 결합하도록 좌측으로 구동될 것이고, 제 1 클러치 메커니즘(32)은 제 1 기어 세트를 통하여 엔진으로부터의 토크를 출력축(20)에 전달하기 위해 결합될 것이다. 차량 속도가 증가하여 ECU가 시프트가 제 2 기어 세트를 필요로 하는 상태로 결정하면, 싱크로나이저(80)는 제 2 카운터 기어(54)를 카운터 샤프트(18)에 연결하기 위하여 우측으로 구동될 것이다. 그러면 제 2 클러치 메커니즘(34)은 제 1 클러치 메커니즘(32)이 분리됨에 따라 결합될 것이다. 이런 방식으로, 어떤 동력 차단도 발생하지 않으면서 파워시프팅이 실행될 것이다. 상기 클러치들(32,34)의 파워시프팅 전환은 듀얼 클러치 변환기(10)의 각 시프트 변화에서 발생한다. 비활성 클러치(지금 접근하는 클러치)가 결합될 때, 적용된 하중은 클러치를 통해 발생하는 슬립에서 열을 발생시키면서 클러치를 통해 전달되는 동력의 급상승(surge)을 유발한다. 접근하는 클러치의 온도는 적절한 냉각이 이루어지지 않으면 클러치 판 또는 마찰재가 손상을 입을 수 있는 온도까지 급격히 상승한다. 또한, 적절히 분산되지 않으면, 축적된 열은 듀얼 클러치 변속기(10)의 전체 온도를 크게 상승시키고 상기한 손상 결과를 초래할 수 있다. 동시에, 접근하는 클러치의 온도가 가파르게 상승하는 동안, 분리된, 또는 떨어져 있는 클러치는 토크 전달을 멈출 것이다. 하중이 제거되면, 분리된 클러치는 발열을 멈추며, 따라서 그 냉각 필요성은 급격히 낮아진다.

본 발명의 유압회로는 도 2에서 일반적으로 도면 부호 220으로 지시된다. 이 유압회로(220)는 상기 냉각 유체로부터의 열을 다른 매질과 교환할 수 있는 라인(223)을 통하여 가압 냉각 유체의 공급원과 유체 연통하는 냉각 유닛(222)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 펌프(94)는 유체통(90)에서 유입되는 가압 냉각 유체의 공급원을 제공한다. 유압회로(220)는 또한 도면 부호 224로 지시된 적어도 하나의 클러치 냉각 유체 조절기와 적어도 하나의 제어 작동기(226)를 포함한다. 상기 클러치 냉각 유체 조절기(224)는 유압 라인(130)을 통해 펌프(94)로부터 가압 냉각 유체의 공급원과 유체 연통한다. 더 상세하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 소정 부피의 냉각 유체가 유체통(90)에 함유되어 있다. 펌프(94)는 유체통(90)에서 유입된 냉각 유체에 양의 압력을 제공하기 위하여 사용된다. 펌프 출력은 유압회로(220)의 여러 구성 부분을 채워주는 주 압력 라인(96)에 공급된다.

펌프 압력 릴리프 밸브(100)가 펌프(94)에 의해 제공되는 양의 압력의 최대 상한을 제공하기 위해 주 압력 라인(96)과 유체 연통가능하도록 기능적으로 연결된다. 상기 압력 릴리프 밸브(100)는 도 2에 도시된 것처럼 바이어싱 부재(biasing member, 102)에 의해 폐쇄 위치로 이동하게 된다. 상기 바이어싱 부재(102)는 원하는 최대 시스템 압력에 대응하는 소정의 스프링력을 가진다. 주 압력 라인(96)의 압력이 소정의 최대값을 초과하는 경우, 밸브의 우측에 적용된 초과 압력은 바이어싱 부재(102)의 스프링력을 극복하여, 압력 릴리프 밸브(100)의 밸브 부재(104)를 좌측으로 이동시킬 것이다. 이런 방식으로, 막혀있던 릴리프 통로(106)는 유체통(90)으로 개방되어, 초과 압력은 낮아지고, 바이어싱 부재(102)가 릴리프 밸브 (100)의 밸브 부재(104)를 폐쇄 위치로 밀어줄 수 있을 때까지 주 압력 라인(96)에서 압력이 강하된다.

주 압력 라인(96)은 또한 주 압력 조절기(110)에 압력을 공급한다. 상기 주 압력 조절기(110)는 주 압력 라인(96)에서 압력을 소정의 작동 압력 또는 세트포인트(setpoint)로 유지한다. 주 압력 조절기(110)는 도 2에서 폐쇄 위치로 도시되어 있으며, 바이어싱 부재(112)와 도면 부호 116으로 지시된 내부 흐름 경로를 가진 도면 부호 114로 지시된 주 밸브 부재를 포함한다. 상기 흐름 경로(116)는 밸브 부재(114)의 좌측(118), 중앙(120) 및 우측(122)이 도시되어 있다. 주 압력 라인(96)에서의 압력은 적용된 압력은 유지하면서 흐름 양을 줄이는 흐름 제한기(124)를 통하여 주 조절기 밸브의 우측으로 공급된다. 펌프(94)가 작동하면, 주 압력 조절기(110)의 우측에 전달된 압력은 바이어싱 부재(112)의 스프링력을 극복하고 조절기(110)의 밸브 부재(114)를 폐쇄된 좌측 위치(118)에서 중앙의 작동 가능 위치(120)로 이동시킨다. 여기서, 중앙의 작동 가능 위치(12)의 내부 흐름 경로(116)는 주 압력 라인(96)의 냉각 유체의 흐름이 조절된 라인(130)으로 흐르게 한다. 도 2에 점선으로 도시된 조절 제어 라인(132)은 주 압력 조절기(110)의 좌측에 제어가능한 바이어싱 힘을 제공한다. 조절 제어 라인(132)는 라인 압력 솔레노이드(136)의 제어 하에 주 압력 라인(96)의 압력의 일부분을 조절기(110)의 좌측으로 전달한다.

라인 압력 솔레노이드(136)는 조절 회로(82) 내에서 조절된 압력 세트포인트를 설정하고 상기 세트포인트로 출력 압력을 조절하여 원하는 압력을 유지하도록 엔진 제어 유닛(ECU)에 의해 전기적으로 작동한다. 상기 라인 압력 솔레노이드 (136)는 흐름 제한기(138)와 필터(140)를 통해 유체통(90)으로 주 압력의 일부분을 누출함으로써 조절 라인(132)를 통하여 주 압력 조절기(110)에 이용할 수 있는 주 압력의 가변 부분을 제공한다. 이런 방식으로, 라인 압력 솔레노이드(136)는 주 압력 조절기(110)를 위해 필요한 출력 압력 세트포인트를 설정한다. 상기 라인 압력 솔레노이드(136)는, 하류 부분 압력 변화에 기인한 출력 압력의 변동을 밝히는 동안 주 압력 조절기(110)로부터 전달되는 출력 압력을 필요한 출력 압력 세트포인트로 유지하기 위해 조절 라인(132)에서 압력을 변화시킨다.

상기 주 압력 조절기(110)는 또한 라인 압력 솔레노이드(136)의 즉각적인 교정 능력을 초과하는 주 압력 라인(96)에서의 빠른 상승 또는 급상승을 제어한다. 밸브 부재(114)의 우측 위치(122)는 부가 흐름 경로(116)를 개방하여 조절기(110)를 통한 조절 라인(130)으로의 유체의 연속적인 흐름을 허용할 뿐 아니라 증가된 흐름의 일부가 흡입 라인(144)를 통과하도록 한다. 상기 흡입 라인(144)은 일반적으로 밸브 부재(114)의 좌측 및 중앙 위치(118,120)에 의해 폐쇄된다. 그러나, 주 압력 라인(96)에서의 압력의 급격하고 빠른 상승이 밸브 부재(114)를 좌측으로 이동시킬 때, 흐름의 교정 부분이 펌프(94)의 흡입측에 재공급된다. 흡입 라인(144)이 과도한 압력 흐름의 급상승을 누그러뜨림에 따라, 조절기 밸브 부재(114)는 중앙 작동 위치(120)로 돌아간다.

그러므로, 가압 냉각 유체의 공급원은 클러치 냉각 유체 조절기(224)에 제공된다. 상기 클러치 냉각 유체 조절기(224)는 또한 유입구(225)를 통해 냉각 유닛(222)과 유체 연통한다. 또한, 클러치 냉각 유체 조절기(224)는 클러치에 냉각 유 체를 제공할 수 있도록 클러치들(32,34)과 유체 연통한다. 관련 분야의 통상의 지식을 가진 자는 냉각 유체를 클러치 메커니즘(32,34)에 전달하는 실질적 수단은 중요하지 않다는 것을 다음의 설명에서 알 수 있을 것이다. 입력축을 통하여 연장되는 내부 유체 통로 또는 관련 분야에서 일반적으로 알려진 적절히 배치된 분무 오리피스와 같은, 유체를 클러치 디스크 및 플레이트에 전달하기 위한 어떤 다양한 접근법이 도 2에 도시된 본 발명과의 관계에서 사용될 수 있다.

제어 작동기(226)는 클러치 냉각 유체 조절기(224)를 선택적으로 조절하여 클러치 냉각 유체 조절기(224)가 기본 냉각으로서 냉각 유닛(222)에서 클러치로 제 1 소정의 가변 냉각 유체를 제공하도록 할 수 있다. 또한, 제어 작동기(226)는 클러치 냉각 유체 조절기(224)가 보충 냉각으로서 냉각 유닛(222)을 우회하여 공급원에서 클러치로 제2 소정의 가변 냉각 유체를 제공하도록 할 수 있다.

더 상세하게는, 도 2에 도시된 바와 같이 클러치 냉각 유체 조절기(224)는 출력 라인(228)을 통하여 듀얼 클러치 변속기(10)의 제 1 및 제 2 클러치(32,34)에 조절된 흐름의 냉각 유체를 제공한다. 상기 클러치 냉각 유체 조절기(224)는 바이어싱 부재(230) 및 내부 흐름 경로와 밸브 부재(234)를 가진 주 밸브 본체(232)를 포함하며, 상기 밸브 부재(234)는 밸브 흐름 경로를 개폐하기 위하여 밸브 본체(232) 내에서 소정 위치 사이를 움직일 수 있다. 유체 조절기(224)는 가압 냉각 유체의 공급원과 유체 연통하는 유입구(225)와 클러치들(32,34)과 유체 연통하는 제 1 흐름 경로를 가지는 제 1 방출구(228)를 포함하며 클러치들(32,34)과 유체 연통하는 제 2 흐름 경로를 가지는 제 2 방출구(229)를 더 포함한다. 밸브 부재(234)는 제 1 밸브 흐름 구역(236)과 제 2 밸브 흐름 구역(238)을 가진다. 조절기 제어 라인(점선으로 도시됨)(240)은 클러치 냉각 유체 조절기(224)의 우측에 작동력을 제공한다. 조절기 제어 라인(240)은 제어 작동기(226)의 제어 하에 주 압력 라인(96)으로부터 압력의 일부를 전달한다.

제어 작동기(226)는 클러치 냉각 유체 조절기(224)를 통한 냉각 유체 흐름을 조절함으로써 클러치에 대한 냉각 유체의 전달을 제어하기 위하여 ECU에 의하여 전기적으로 작동된다. 상기 제어 작동기(226)는 주 압력의 일부를 흐름 제한기(242)와 필터(244)를 통해 유체통(90)으로 효과적으로 방출함으로써 조절기 제어 라인(240)을 통해 클러치 냉각 유체 조절기(224)로 이용할 수 있는 주 압력의 변화가능한 일 부분을 공급한다. 제어 작동기(226)의 우측으로 공급되는 압력은 밸브 부재(234)를 좌측으로 이동시킨다. 클러치가 낮은 하중 또는 낮은 스트레스 상태에 있을 때, 제어 작동기(226)는 냉각 유체 조절기(224)가 기본 냉각원으로서 밸브 부재(234)의 제 1 밸브 흐름 구역(236)과 제 1 방출구(228)을 통하여 냉각 유닛(222)으로부터 가압 냉각 유체의 조절된 공급을 제공하도록 한다. 클러치가 높은 스트레스 또는 과중 부하 상태에 있을 때, 제어 작동기(226)는 냉각 유체 조절기(224)가 기본 냉각원으로서 냉각 유닛(222)으로부터 조절된 냉각 유체 흐름을 제공하도록 하고, 기본 냉각을 보충하기 위하여 추가적으로 제 2 밸브 흐름 구역(238)과 제 2 방출구(229)를 통하여 펌프(94)에서 냉각 유체를 제공하도록 한다.

제 1 흐름 구역(236) 또는 제 2 밸브 흐름 구역(238)으로부터 냉각 유체 흐름이 전달될 것인지 여부의 결정은 ECU를 통한 더 높은 수준의 제어하에 결정된다. 펌프(94)로부터 (제 2 밸브 흐름 구역(238)을 통해) 직접 보충 냉각을 공급할 필요가 있을 때의 소정의 임계값은 본 발명의 범위를 벗어나는 고려사항이다. 그러나, 최대 압력과 냉각 유닛(222)를 통한 기본 냉각 공급원으로 사용될 수 있는 흐름은 냉각 유닛 자체의 압력과 흐름 제한에 달려있다. 그러므로, 냉각 유닛(222)의 최대 성능을 초과하는 어떤 냉각 요건은 펌프(94)로부터 직접적인 보충 흐름을 필요로 할 것이다.

흐름 제한기(250)는 공급 흐름이 조절됨에 따라 적용되는 냉각 유체의 양을 안정화하고 클러치에 냉각 유체의 쇄도를 막는다. 이 경우, 상기 제한기는 클러치로의 흐름 부피를 설정하기 위하여 밸브를 통한 흐름과 조합되어 사용된다. 조절기(224)는 압력을 조절하며, 상기 조절기가 완전히 개방할 때 적용된 압력은 라인 압력과 같을 것이다. 냉각 유닛(222)의 공급에 의한 바이어싱 압력은 바이어싱 부재(230)의 바이어싱 힘을 보충하기 위하여 제한기(252)를 통해 밸브 부재(234)의 우측에 적용된다. 이는 조절기 제어 라인(240)을 통해 적용되는 제어 압력이 제거되거나 강하될 때 바이어싱 부재(230)가 밸브 부재(234)를 폐쇄된 위치로 돌려 보내는 것을 돕는다. 냉각 유닛(222)으로부터의 라인(225)은 또한 공급 방출 라인(254)으로 지시되는 부가 요소의 냉각 및 윤활과 같은 다양한 목적을 위하여 듀얼 클러치 변속기(10)의 다른 부분에 가압 유체 일부를 제공할 수 있다.

또한, 다른 전달 배치들도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 냉각 유닛(222)의 입력 압력은 라인 압력으로부터 개별적으로 조절될 수 있으며, 또는 유체 조절기(224)의 입력 압력은 조절되지 않을 수 있다. 또한, 냉각 유닛(222)은 물리적으로 변속기 외부에 배치되어 열이 냉각유체로부터 공기 흐름으로 전달되도록 공기 흐름에 노출되는 열 교환기일 수 있다. 냉각 유닛은 또한 변속기 외부에 있고 차량의 주 라디에이터와 같은 차량 내의 다른 열 교환기 내에 물리적으로 배치될 수 있으며, 따라서 냉각 유닛은 열이 상기 냉각 유체로부터 액체 매질로 전달되도록 라디에이터의 액체 매질에 노출된다.

클러치 냉각 유체 조절기(224) 부근의 전체적인 회로 상세 구역인 다른 회로 배열의 일 특정 예가 도 2a에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 라인 압력 입력(130)은 조절기(224) 앞에서 분기되고 냉각 유닛(222)은 클러치로의 출력 라인(228)에서 조절기의 출력 측면에 위치된다. 바람직한 실시예에서, 도 2a에 도시된 것처럼, 냉각 유닛은 클러치로의 제 1 흐름 경로에 위치한다. 윤활유와 변속기에 보충 유압 회로를 제공하는 공급 출력 라인(254)은 도 2a에 도시된 것처럼 출력 라인(228)에 위치될 수 있고 또는 도 2에 도시된 것처럼 입력 측면에 존재할 수 있다.

다른 회로 배열의 다른 실시예로서, 도 2b는 라인(130)을 통해 가압 냉각 유체의 공급원 및 클러치(32,34)와 유체 연통하는 기본 흐름 경로(150)를 포함하는 유압 회로를 도시한다. 기본 흐름 경로(150)는 기본 냉각으로서 일정하게 제어되는 흐름의 냉각 유체를 제공하기 위하여 채택된다. 제 1 보충 냉각으로서, 조절기(224)는 제1 가변 소정 양의 냉각 유체를 클러치(32.34)에 제공하기 위하여 유입구(225)를 통한 제 1 흐름 경로를 개방한다. 조절기(224)는 또한 제2 보충 냉각을 제공하는 제2 가변 소정 양의 냉각 유체를 클러치(32,34)에 제공하기 위하여 제 1 흐름 경로에 부가하여 유입구(227)를 통한 제 2 흐름 경로를 개방할 수 있다. 이는 제1 가변 소정 양의 냉각 유체에 부가된다. 본 실시예에서, 냉각 유닛(222)은 클러치로의 제 1 흐름 경로에서 조절기(224)의 출력 측면에 도시되어 있다. 그러나, 냉각 유닛(222)은 클러치로의 제 2 흐름 경로에 또는 조절기(224)의 입력 측면에 동일하게 배치될 수 있다.

다른 유압 회로의 다른 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에서 조절기(224)는 제 3 방출구를 제공하는 약간 다른 내부 통로를 가지며, 따라서 부가 공급 방출구(254)는 제 3 흐름 경로로서 조절기의 출력 측면으로 이동된다. 상기 제 3 흐름 경로는 변속기(도시되지 않음) 내에 보충 유압 회로에 공급한다. 따라서, 조절기(224)는 낮은 수요 상태에서 제 3 흐름 경로가 열리는 제 1 작동 위치를 가진다. 기본 냉각이 필요할 때, 조절기(224)는 제 1 및 제 3 흐름 경로가 있는 제 2 작동 위치로 이동한다. 또한, 보충 냉각이 필요한 경우, 조절기(224)는 제 1 및 제 3 흐름 경로는 열리고 라인(254)에서 제 3 흐름 경로는 닫히는 제 3 작동 위치를 가진다.

상기 조절기 밸브 형상은 도 3a 및 3b에 도시된 부가 회로 변형예에 적용될 수 있다. 더 구체적으로, 도 3a는 클러치 냉각 회로 조절기(224)의 부근의 전체적인 회로의 상세 구역이다. 여기서 라인 압력 입력(130)은 조절기(224) 앞에서 분기되고 냉각 유닛(222)은 클러치로의 방출구(228)에서 조절기의 출력 측면에 위치된다. 바람직한 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 냉각 유닛은 클러치로의 제 1 흐름 경로에 위치된다. 공급 출력 라인(254)은 변속기에 윤활유와 보충 유압 회로를 제공하며 도 2a에 도시된 것처럼 방출구(228)로부터 분기되거나 도 2에 도시 된 것처럼 입력 측면에 존재할 수 있다.

도 3b에서는, 동일한 조절기 밸브 접근법이 사용되지만, 회로는 라인(130)과 클러치(32,34)를 통해 가압 냉각 유체의 공급원과 유체 연통하는 기본 흐름 경로(150)를 더 포함한다. 이 기본 흐름 경로(150)는 기본 냉각으로서 일정하게 제어되는 냉각 유체 흐름을 제공할 수 있다. 제1 보충 냉각으로서, 조절기(224)는 제1 가변 소정 양의 냉각 유체를 클러치(32,34)에 공급하기 위하여 유입구(225)를 통한 제 1 흐름 경로를 개방한다. 상기 조절기(224)는 또한 제2 보충 냉각을 제공하는 제2 가변 소정 양의 냉각 유체를 클러치(32,34)에 제공하기 위하여 제 1 흐름 경로에 더하여 유입구(227)를 통한 제 2 흐름 경로를 개방할 수 있다. 이는 제1 가변 소정 양의 냉각 유체에 부가된다. 본 실시예에서, 냉각 유닛(222)은 클러치로의 제 1 흐름 경로에서 조절기(224)의 출력 측면에 도시되어 있다. 그러나, 냉각 유닛(222)은 또한 클러치로의 제 2 흐름 경로에서 또는 조절기(224)의 입력 측면에 동일하게 배치될 수 있다.

듀얼 클러치 변속기의 물리적 구조 및 특정 작동 디자인 형상에 따라, 본 발명의 유압 회로는 또한 제 2 클러치 냉각 유체 조절기 및 제 2 제어 작동기를 포함할 수 있다. 더 상세하게는, 상기된 바와 같이, 도 1과 관련하여 일반적으로 기술한 형태가 아닌 듀얼 클러치 변속기는 비동심(non-co-centric) 클러치 형상을 가지는 것으로 알려져 있다. 이 경우, 분리된 클러치 메커니즘의 적절한 냉각은 각가의 클러치에 독립적으로 냉각 유체 흐름을 제공하고 조절함으로써 더 우수하게 실행될 수 있다.

이제 도 4를 참조하여 본 발명의 유압 회로의 다른 실시예를 설명하며, 여기서 유사한 구조에 대해서는 100씩 증가한 참조번호를 사용하였으며, 본 발명의 유압 회로의 다른 실시예는 도면 부호 320으로 지시하였다. 이 유압 회로(320)는 듀얼 클러치 변속기의 두 클러치에 개별적이고 독립적으로 냉각 유체의 흐름을 제공할 수 있다. 이 유압 회로(320)는 제 1 클러치 냉각 유체 조절기(324), 제 1 제어 작동기(326), 제 2 클러치 냉각 유체 조절기(424) 및 제 2 제어 작동기(426)를 포함한다. 유체 조절기(324, 424)는 각각 펌프(94)로부터의 가압 냉각 유체 공급원과 유체 연통하고 각각 개별적으로 냉각 유닛(322)과 유체 연통한다. 또한, 제 1 유체 조절기(324)는 클러치 중 하나(32)와 유체 연통하고 제 2 클러치 조절기(424)는 클러치 중 두 번째 것(34)과 유체 연통하여 제 1 및 제 2 유체 조절기(324,424)는 클러치 각각에 효과적이고 개별적으로 냉각 유체를 제공할 수 있다.

제어 작동기(326,426)는 유체 조절기들(324,424)이 기본 냉각으로서 개별적으로 냉각 유닛(222)으로부터 제1 가변 소정 양의 냉각 유체를 각 클러치에 제공하도록 각각의 유체 조절기(324,424)를 선택적으로 제어할 수 있고, 또한 보충 냉각원으로서 공급원으로부터 냉각 유닛(322)을 우회하여 제2 가변 소정 양의 냉각 유체를 각각의 클러치에 개별적으로 제공하도록 할 수 있다.

클러치 냉각 유체 조절기들(324, 424)은 서로 상당히 유사하며, 도 2를 참조하여 기술된 단일 클러치 냉각 유체 조절기(224)와 유사하다. 각 클러치 냉각 유체 조절기는 제어된 냉각 유체 흐름을 각 출력 라인(328,428)을 통해 듀얼 클러치 변속기(10)의 제1 및 제2 클러치(32,34) 중 하나에 제공한다. 유체 조절기(324,424) 각각은 바이어싱 부재(330,430) 및 내부 흐름 경로와 밸브 부재(334,434)를 가진 주 밸브 본체(332,432)를 포함하며, 상기 밸브 부재는 밸브 흐름 경로의 개폐를 위하여 밸브 본체(332,432) 내에서 미리 정한 위치 사이를 이동할 수 있다. 상기 밸브 부재(334,434)는 제1 밸브 흐름 구역(336,436)과 제 2 밸브 흐름 구역(338,438)을 각각 가진다. 조절기 제어 라인(340,440)(점선으로 도시됨)은 클러치 냉각 유체 조절기(324,424)의 우측으로 작동력을 제공한다. 조절기 제어 라인(340,440)은 제어 작동기(326,426) 각각의 제어 하에 주 압력 라인(96)으로부터의 압력의 일부를 전달한다.

제어 작동기(326,426)는 유체 조절기(324,424)를 통한 냉각 흐름을 조절함으로써 각각의 클러치로의 냉각 유체 흐름을 독립적으로 제어하기 위하여 ECU에 의해 전기적으로 작동된다. 각 제어 작동기(326, 426)는 주 압력의 일부를 흐름 제한기(342,442)와 필터(344,444)를 통해 유체통(90)으로 효과적으로 방출함으로써 이용할 수 있는 주 압력의 변화가능한 양을 조절기 제어 라인(340,440)을 통하여 유체 제어기(324,424)로 공급한다. 유체 조절기(324,424)의 우측으로 공급된 압력은 조절된 라인(130)의 냉각 유체가 출력 라인(328,428)으로부터 클러치(32,34)로 통과할 수 있도록 밸브 부재(334,434)를 좌측으로 이동시킨다. 클러치가 낮은 하중 또는 낮은 스트레스 상태에 있을 때, 제어 작동기(326,426)는 냉각 유체 조절기(324,424)가 기본 냉각원으로서 밸브 부재(334,434)의 제 1 밸브 흐름 구역(336,436)을 통하여 냉각 유닛(322)으로부터 가압 냉각 유체의 조절된 공급을 제공하도록 한다. 클러치가 높은 스트레스 또는 과중한 부하 상태에 있는 경우, 제어 작동기(326,426)는 냉각 유체 조절기(324,424)가 기본 냉각원으로서 냉각 유닛(322)으로부터 조절된 냉각 유체 흐름을 제공하도록 하고 부가적으로 펌프(94)로부터 제 2 밸브 흐름 구역(338,438)을 통하여 직접 냉각 유체를 제공한다.

냉각 유체 흐름이 밸브 부재(334,434)의 제 1 밸브 흐름 구역(336,436) 또는 제 2 밸브 흐름 구역(338,438)으로부터 각각의 클러치(32,34)로 전달될 것인지 여부의 결정은 ECU를 통한 더 높은 수준의 제어 하에 결정된다. 펌프(94)로부터 (제 2 밸브 흐름 구역(338,438)을 통해) 직접 보충 냉각을 공급할 필요가 있을 때의 미소정의 임계값은 본 발명의 범위를 벗어나는 고려사항이다. 그러나, 최대 압력과 냉각 유닛(322)를 통한 기본 냉각 공급원으로 사용할 수 있는 흐름은 냉각 유닛 자체의 압력과 흐름 제한에 달려있다. 그러므로, 냉각 유닛(322)의 최대 성능을 초과하는 어떤 냉각 요건은 펌프(94)로부터 직접적인 보충 흐름을 필요로 할 것이다. 또한, 개별적인 유체 조절기의 제어는 서로 독립적이기 때문에, 각각의 냉각 유체 흐름은 각 클러치의 다른 작동 조건에 따라 필요하다면 개별적으로 유도될 수 있다.

흐름 제한기(350,450)는 적용된 압력을 안정화하고 공급 흐름이 조절됨에 따라 클러치로 냉각 유체의 쇄도를 방지한다. 냉각 유닛(322)의 공급에 의한 바이어싱 압력은 바이어싱 부재(330.430)의 바이어싱 힘을 보충하기 위하여 제한기(352,452)를 통해 밸브 부재(334,434)의 우측으로 적용된다. 이것은 조절기 제어 라인(340,440)을 통해 적용되는 제어 압력이 제거되거나 강하될 때 바이어싱 부재(330,430)가 밸브 부재(334,434)를 폐쇄된 위치로 되돌리는 것을 돕는다. 냉각 유 닛(222)으로부터의 라인(254)은 또한 부가 요소의 냉각 및 윤활과 같은 다양한 목적을 위하여 듀얼 클러치 변속기(10)의 다른 부분에 가압 유체의 일부를 제공할 수 있다.

따라서, 본원 발명은 보통은 냉각 유닛으로부터 제어된 냉각 유체 흐름을 제공하고, 필요할 때 펌프로부터 보충 냉각 유체 흐름을 직접 제공함으로써 듀얼 클러치 변속기에서 클러치 냉각을 위한 종래의 유압 회로의 단점들을 극복할 수 있다. 이와 같이, 직접 펌핑된 보충 냉각 유체를 사용함으로써 펌프와 냉각 유닛의 크기를 상대적으로 작게 유지할 수 있다. 이는 효율적이고 저렴하게 클러치를 열 손상으로부터 적절히 보호할 수 있다. 본 발명은 또한 클러치 온도가 급격히 상승할 때 고 부하 상태 중 즉시 클러치에 냉각 흐름을 제공하도록 한다. 또한, 본 발명은 변속기 구조가 동심 클러치 구조체 또는 평행 클러치 구조체를 채용하는 경우 기본 및 보충 클러치 냉각을 제공하기에 적절하다.

본 발명은 예시적 방식으로 기술되었다. 사용된 용어는 이에 제한하기 위한 것이 아니며, 단지 설명을 위한 것으로 이해되어야 할 것이다. 상기한 내용에 비추어 본 발명의 많은 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 청구 범위 내에서, 본 발명은 특정적으로 기술된 것과 달리 실시될 수도 있다.

Claims

가압 냉각 유체의 공급원과 유체 연통하는 유입구(225), 클러치(32,34)와 유체 연통하는 제 1 흐름 경로를 가지는 제 1 방출구(228) 및 상기 클러치와 유체 연통하는 제 2 흐름 경로를 가지는 제 2 방출구(229)를 포함하는 유체 조절기(224); 및

상기 유체 조절기(224)가 기본 냉각으로서 제1 가변 소정 양의 냉각 유체를 상기 클러치(32,34)에 제공하기 위하여 상기 제 1 흐름 경로를 개방하도록 상기 유체 조절기(224)를 선택적으로 제어할 수 있고, 또한 상기 유체 조절기(224)가 상기 제1 가변 소정 양의 냉각 유체를 보충하기 위하여 제2 가변 소정 양의 냉각 유체를 상기 클러치(32,34)에 제공하기 위하여 상기 제 1 흐름 경로에 부가하여 상기 제 2 흐름 경로를 개방하도록 상기 유체 조절기(224)를 제어할 수 있는 제어 작동기(226);를 포함하는 듀얼 클러치 변속기(10)의 클러치(32,34)에 대한 가압 냉각 유체의 적용을 제어하기 위한 유압 회로(220).
제1항에 있어서,

상기 제 1 흐름 경로에 작동가능하게 배치되고 상기 조절기(224)의 상기 제 1 방출구(228) 및 상기 클러치(32,34)와 유체 연통하는 냉각 유닛(222)을 더 포함하고, 상기 제 1 흐름 경로의 상기 가압 냉각 유체는 상기 냉각 유닛(222)에 의하 여 냉각되는 유압 회로(220).
제1항에 있어서,

상기 제 2 흐름 경로에 작동가능하게 배치되고 상기 조절기(224)의 상기 제 2 방출구(229) 및 상기 클러치(32,34)와 유체 연통하는 냉각 유닛(222)을 더 포함하고, 상기 제 2 흐름 경로의 상기 가압 냉각 유체는 냉각 유닛(222)에 의하여 냉각되는 유압 회로(220).
제1항에 있어서,

상기 조절기의 상기 유입구(125)는 제 1 유입구이고, 상기 조절기(224)는 제 2 유입구(227)를 더 포함하며, 상기 제 1 흐름 경로가 개방될 때 상기 제 1 유입구(225)는 상기 가압 냉각 유체를 상기 제 1 방출구(228)에 제공하고, 상기 제 2 흐름 경로가 개방될 때 상기 제 2 유입구(227)는 상기 가압 냉각 유체를 상기 제 2 방출구(229)에 제공하는 유압 회로(220).
제1항에 있어서,

상기 조절기(324)는 제 1 조절기이고, 상기 회로는 제 2 조절기(424)를 더 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 조절기는 상기 가압 냉각 유체 공급원과 유체 연통하고 별도로 상기 냉각 유닛(222)과 유체 연통하며, 상기 제 1 조절기(324)는 듀얼 클러치 변속기(10)의 제1 클러치(32)와 유체 연통하고 상기 제 2 조절기(424)는 듀얼 클러치 변속기(10)의 제2 클러치(34)와 연통하여, 상기 제 1 조절기(324)는 상기 냉각 유체를 제1 클러치(32)에 유효하게 제공할 수 있고 상기 제 2 조절기(424)는 상기 냉각 유체를 제2 클러치(34)에 유효하게 제공할 수 있는 유압 회로(320).
제1항에 있어서,

상기 조절기(224)는 상기 변속기(10)의 보충 유압 회로와 유체 연통하는 제 3 흐름 경로를 제공하는 제 3 방출구(254)를 더 포함하고, 상기 조절기(224)는 상기 제 3 흐름 경로가 개방되는 제 1 작동 위치, 상기 제 1 및 제 3 흐름 경로가 개방되는 제 2 작동 위치 및 상기 제 1 및 제 2 흐름 경로가 개방되는 제 3 작동 위치를 가지며, 상기 조절기(224)는 상기 가압 냉각 유체의 상기 흐름 경로들로의 흐름을 조절하기 위하여 상기 제 1, 제 2 및 제 3 위치 사이를 이동할 수 있는 유압 회로(220).
가압 냉각 유체의 공급원과 유체 연통하는 유입구(225), 클러치(32,34)와 유체 연통하는 제 1 흐름 경로를 가지는 제 1 방출구(228) 및 상기 클러치와 유체 연 통하는 제 2 흐름 경로를 가지는 제 2 방출구(229)를 포함하는 유체 조절기(224);

상기 유체 조절기(224)가 제1 보충 냉각으로서 제1 가변 소정 양의 냉각 유체를 상기 클러치(32,34)에 제공하기 위하여 상기 제 1 흐름 경로를 개방하도록 상기 유체 조절기(224)를 선택적으로 제어할 수 있고, 또한 상기 유체 조절기(224)가 상기 제1 가변 소정 양의 냉각 유체에 더하여 제2 보충 냉각을 제공하는 제2 가변 소정 양의 냉각 유체를 상기 클러치(32,34)에 제공하기 위하여 상기 제 1 흐름 경로에 부가하여 상기 제 2 흐름 경로를 개방하도록 상기 유체 조절기(224)를 제어할 수 있는 제어 작동기(226); 및

기본 냉각으로서 일정하게 제어된 냉각 유체 흐름을 제공할 수 있는, 상기 가압 냉각 유체의 공급원 및 상기 클러치(32,34)와 유체 연통하는 기본 흐름 경로(150);를 포함하는 듀얼 클러치 변속기(10)의 클러치(32,34)에 가압 냉각 유체의 적용을 제어하기 위한 유압 회로(220).
제7항에 있어서,

상기 제 1 흐름 경로에 작동가능하게 배치되고 상기 조절기(224)의 상기 제 1 방출구(228) 및 상기 클러치(32,34)와 유체 연통하는 냉각 유닛(222)를 더 포함하고, 상기 제 1 흐름 경로의 상기 가압 냉각 유체는 상기 냉각 유닛(222)에 의하여 냉각되는 유압 회로(220).
제7항에 있어서,

상기 제 2 흐름 경로에 작동가능하게 배치되고 상기 조절기(224)의 상기 제 2 방출구(229) 및 상기 클러치(32,34)와 유체 연통하는 냉각 유닛(222)을 더 포함하고, 상기 제 2 흐름 경로의 상기 가압 냉각 유체는 냉각 유닛(222)에 의하여 냉각되는 유압 회로.
제7항에 있어서,

상기 조절기(224)는 상기 변속기의 보충 유압 회로와 유체 연통하는 제 3 흐름 경로를 제공하는 제 3 방출구(254)를 더 포함하고, 상기 조절기(224)는 상기 제 3 흐름 경로가 개방되는 제 1 작동 위치, 상기 제 1 및 제 3 흐름 경로가 개방되는 제 2 작동 위치 및 상기 제 1 및 제 2 흐름 경로가 개방되는 제 3 작동 위치를 가지며, 상기 조절기(224)는 상기 가압 냉각 유체의 상기 흐름 경로들로의 흐름을 조절하기 위하여 상기 제 1, 제 2 및 제 3 위치 사이를 이동할 수 있는 유압 회로(220).