KR20190124721A - 자동차용 멀티 클러치 장치 및 하이브리드 모듈 - Google Patents

자동차용 멀티 클러치 장치 및 하이브리드 모듈 Download PDF

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KR20190124721A
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Abstract

본 발명은 하이브리드 모듈용 멀티 클러치 장치 및 하이브리드 모듈 자체에 관한 것이다. 멀티 클러치 장치는, 내연기관으로부터 멀티 클러치 장치로 토크를 전달할 수 있게 하고, 내연기관으로부터 멀티 클러치 장치를 분리할 수 있게 하는 분리형 클러치(10); 및 전기 기계로부터 그리고/또는 분리형 클러치(10)로부터 파워 트레인으로 토크를 전달할 수 있게 하는 추가 클러치 장치(30), 특히 제1 부분 클러치(40)와 제2 부분 클러치(50)를 구비한 더블 클러치 장치; 그리고 하우징(110), 및 추가 클러치 장치(30)와 분리형 클러치(10)를 회전 가능하게 결합하는 공통 회전 부재(80);를 포함하며, 멀티 클러치 장치는 하우징(110)에 대한 공통 회전 부재(80)의 회전형 지지를 위해 고정 베어링(60) 및 플로팅 베어링(61)을 포함하며, 고정 베어링(60)과 플로팅 베어링(61)은 각각 반경방향으로 하우징(110) 및 공통 회전 부재(80)에 지지된다. 본원에 제안된 발명에 의해, 축방향 및 반경방향 장착 공간의 감소와 마모 감소를 결합하는 멀티 클러치 장치 및 하이브리드 모듈이 제공된다.

Description

자동차용 멀티 클러치 장치 및 하이브리드 모듈
본 발명은 예컨대 승용차, 화물차 또는 기타 상용차와 같은 자동차를 위해 제공되고 내연기관에 연결되는 하이브리드 모듈을 위한 멀티 클러치 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 멀티 클러치 장치를 구비한 하이브리드 모듈 자체에 관한 것이다.
하이브리드 모듈은, 통상, 내연기관의 기계적 연결을 위한 연결 장치; 내연기관으로부터 하이브리드 모듈로 토크를 전달할 수 있게 하고, 내연기관으로부터 하이브리드 모듈을 분리할 수 있게 하는 분리형 클러치; 로터를 이용한 구동 토크의 생성을 위한 전기 기계; 및 전기 기계로부터, 그리고/또는 분리형 클러치로부터 파워 트레인으로 토크를 전달할 수 있게 하는 더블 클러치 장치;를 포함한다. 더블 클러치 장치는 제1 부분 클러치와 제2 부분 클러치를 포함한다. 각자의 배치된 클러치에는 각각 하나의 작동 시스템이 할당된다.
전기 기계는 전기 주행, 연소 엔진 모드를 위한 출력 증가, 및 회생 제동을 가능하게 한다. 분리형 클러치 및 그 작동 시스템은 연소 엔진의 연결 또는 분리를 제공한다.
하이브리드 모듈이 토크 전달 방향으로 연소 엔진과 변속기 사이에 배치되는 방식으로 하이브리드 모듈이 더블 클러치와 함께 파워 트레인 내에 통합된 경우, 차량 내에서 연소 엔진, 하이브리드 모듈, 고유 작동 시스템들을 구비한 더블 클러치, 및 변속기가 연이어서 또는 서로 나란히 배치되어야 한다. 그러나 이러한 배치는 때때로 장착 공간 문제를 야기한다.
개별 클러치들의 개방 및 체결을 위한 복수의 작동 시스템의 사용으로 인해, 복수의 위치로부터, 대부분의 구성에서 상이한 방향 및/또는 크기를 갖는 힘들이 각각의 멀티 클러치 장치 내로 또는 각각의 하이브리드 모듈 내로 유입된다. 따라서, 개별 클러치들의 각각의 작동 상태에 따라, 마모 현상들에서 인지할 수 있는, 클러치들 내지 연결된 장치 어셈블리들의 매우 상이한 하중 재하 형태가 발생할 수 있다.
미공개 독일 특허 출원 제102016212846.9호는 전기 기계 및 내연기관을 장착한 자동차의 파워 트레인용 클러치 어셈블리를 개시하고 있으며, 전기 기계 및 내연기관의 토크는 클러치 장치를 통해 변속기 쪽으로 이동될 수 있고, 분리형 클러치는 클러치 장치의 방향으로 전기 기계의 토크의 전달을 준비하는 커플링 부재(coupling member)와, 내연기관 측에서 구동될 수 있는 전달 부재 사이에 배치된다.
이 경우, 전기 기계는 체인 드라이브에 의해 클러치 장치와 연결된다. 클러치 어셈블리는 샤프트 영역에서 축방향으로 연장되는 영역에 배치된 중앙 베어링을 포함하며, 이 중앙 베어링은 분리형 클러치뿐만 아니라 클러치 장치도 지지한다. 상기 중앙 베어링은 축방향 및 반경방향 힘을 위한 복렬 앵귤러 콘택 볼 베어링(double-row angular contact ball bearing)으로서 형성된다.
특허청 출원번호 102016203384.0호를 가지면서 종래 기술로 공개되지 않은 독일 특허 출원은 하이브리드 구동장치를 포함하는 자동차의 파워 트레인을 위한 클러치 어셈블리를 개시하고 있으며, 하이브리드 구동장치의 전기 기계는 벨트 드라이브를 통해 클러치 어셈블리와 연결된다. 클러치 어셈블리는 제1 클러치 및 제2 클러치를 포함하며, 이들 클러치는 각각 회전형으로 서로 분리될 수 있는 회전 부재들을 포함하고, 제1 클러치의 제1 회전 부재는 제2 클러치의 제1 회전 부재와, 그리고 제2 클러치의 제1 회전 부재의 샤프트 영역 상에 배치된 중앙 베어링과 일체로 회전하도록 연결된다. 중앙 베어링은 제1 회전 부재의 액시얼 및 레이디얼 베어링으로서 이용된다.
DE 10 2009 002 805 A1호는 가변 변속비를 갖는 차량 변속기를 구비한 자동차용 병렬 하이브리드 구동장치를 교시하고 있다. 또한, 병렬 하이브리드 구동장치는 전기 기계 및 연소 엔진을 포함한다. 전기 기계는 마찰 결합식 시프팅 부재를 통해 변속기 출력 샤프트와 연결될 수 있다. 이 경우, 전기 기계의 회전축은 연소 엔진의 출력축 및 변속기 입력 샤프트에 대해 동축으로 연장된다.
WO 2008/052909 A1호는 클러치를 이용하여 전기 기계와 연소 엔진을 기계식으로 결합하기 위한 하이브리드 자동차용 파워 트레인을 개시하고 있으며, 클러치는 연소 엔진을 선택 가능하게 완전히 전기 기계와 선택적으로 연결하거나, 전기 기계로부터 완전히 분리한다. 이 경우, 전기 기계의 회전축은 연소 엔진의 출력축 및 변속기 입력 샤프트에 대해 동축으로 연장된다.
본 발명의 과제는, 장착 공간 수요가 적고 긴 유효수명을 갖는, 멀티 클러치 장치 및 이 멀티 클러치 장치를 구비한 자동차용 하이브리드 모듈을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항에 따른 본원 멀티 클러치 장치 및 청구항 제9항에 따른 본원 하이브리드 모듈을 통해 해결된다.
본원 멀티 클러치 장치의 바람직한 실시예들은 종속 청구항 제2항 내지 제8항에 명시되어 있다. 하이브리드 모듈의 바람직한 실시예는 종속 청구항 제10항에 명시되어 있다.
특허청구범위의 특징들은 각자의 기술적으로 유의미한 유형 및 방식으로 조합될 수 있으며, 여기에, 본 발명의 보완적 구성들을 포함하는 하기 설명 및 도면들에서의 특징들도 부가될 수 있다.
반경방향 및 축방향의 개념은 본 발명의 범주에서 항상 멀티 클러치 장치 내지 하이브리드 모듈의 회전축과 관련된다.
본 발명은 내연기관을 연결하기 위한 하이브리드 모듈용 멀티 클러치 장치에 관한 것이다. 본원 멀티 클러치 장치는, 내연기관으로부터 멀티 클러치 장치로 토크를 전달할 수 있게 하고, 내연기관으로부터 멀티 클러치 장치를 분리할 수 있게 하는 분리형 클러치; 및 전기 기계로부터 그리고/또는 분리형 클러치로부터 파워 트레인으로 토크를 전달할 수 있게 하는 추가 클러치 장치;를 포함한다. 추가 클러치 장치는 특히 제1 부분 클러치 및 제2 부분 클러치를 구비한 더블 클러치 장치일 수 있다. 또한, 본원 멀티 클러치 장치는 하우징; 및 추가 클러치와 분리형 클러치를 회전형으로 결합하는 공통 회전 부재;를 포함하며, 상기 멀티 클러치 장치는 하우징에 대한 공통 회전 부재의 회전형 지지를 위해 고정 베어링(fixed bearing) 및 플로팅 베어링(floating bearing)을 포함하며, 고정 베어링과 플로팅 베어링은 각각 반경방향으로 하우징 및 공통 회전 부재에 지지된다.
바람직하게는 하우징 상에서 그리고 공통 회전 부재 상에서의 고정 베어링 및 플로팅 베어링의 반경방향 지지가 상기 부품들 상에서 매개물 없이 또는 직접적으로 수행된다. 이 경우, 하우징은 특히, 공통 회전 부재가 그에 상대적으로 회전할 수 있는, 멀티 클러치 장치의 정적 구성부품(static component)이다. 그러나 이 경우, 하우징도 경우에 따라 파워 트레인 내에서 회전 운동을 실행할 수 있는 점이 배제되지 않는다.
고정 베어링은 바람직하게 복렬 롤러 베어링이고, 플로팅 베어링은 니들 베어링이다.
고정 베어링의 배치는, 멀티 클러치 장치 내에서 작용하는 축방향 힘들의 흡수를 보장하며, 그럼으로써 멀티 클러치 장치의 추가 컴포넌트들에 축방향 힘이 전혀 가해지지 않게 되거나, 단지 약간만 가해지게 된다.
더블 클러치 변속기에서 멀티 클러치 장치의 이용을 목적으로, 추가 클러치 장치는 제1 부분 클러치 및 제2 부분 클러치를 구비한 더블 클러치 장치이며, 본원 멀티 클러치 장치는 제1 부분 클러치의 작동을 위한 제1 작동 장치 및 제2 부분 클러치의 작동을 위한 제2 작동 장치를 구비한 작동 시스템을 포함한다. 제1 작동 장치 및 제2 작동 장치로부터 축방향 힘들이 공통 회전 부재로 전달되며, 이 공통 회전 부재로부터 상기 축방향 힘들은 다시 고정 베어링으로 전달된다. 그리고 고정 베어링으로부터 축방향 힘들은 고정식 하우징 내로 유입된다.
제1 작동 장치와 제2 작동 장치는 반경방향으로 적어도 국소적으로 서로 중첩될 수 있다. 다시 말하면, 여기서는 더블 클러치 장치를 위해 반경방향으로 내포된(nested) 이중 중앙 체결 장치 또는 이중 중앙 릴리스 장치가 적용될 수 있다. 이 경우, 두 작동 장치는, 각각, 실질적으로 축방향으로 병진 변위될 수 있는 피스톤을 구비하고 실질적으로 환형인 피스톤/실린더 유닛을 포함할 수 있고, 그 밖에도, 각각, 상기 피스톤/실린더 유닛과 각각의 부분 클러치의 작동될 클러치 부재 간의 상대 회전 운동을 허용하는 환형 작동 베어링도 포함할 수 있으며, 이 경우 회전축과 관련한 각각의 피스톤/실린더 유닛의 반경방향 연장부는, 각각의 작동 베어링의 궤도의 회전축까지의 이격 거리와 정확히 동일한 크기이다.
본원 멀티 클러치 장치의 또 다른 실시예에서, 두 부분 클러치는 각각, 특히 라이닝 플레이트들을 구비한 내판 캐리어, 및 특히 강판들(steel disk)을 구비한 외판 캐리어를 포함하며, 내판 캐리어와 외판 캐리어는 토크 전달을 목적으로 각각의 작동 장치에 의해 가해지는 힘에 의해 상호 간에 마찰 결합 상태에 이를 수 있으며, 이때 각각의 내판 캐리어는 변속기 입력 샤프트와 일체로 회전하도록 연결될 수 있거나, 연결되어 있고, 각각의 외판 캐리어는 공통 회전 부재와 일체로 회전하도록 연결되어 있거나, 상기 공통 회전 부재에 의해 형성된다.
분리형 클러치는 더블 클러치 장치에 의해 반경방향으로 중첩될 수 있다. 이 경우, 분리형 클러치는 더블 클러치 장치와 관련하여 반경방향 안쪽에 배치될 수 있으며, 더블 클러치 장치의 두 부분 클러치는 실질적으로 축방향으로 서로 나란히 배치될 수 있다.
본원 멀티 클러치 장치의 일 실시예에서, 고정 베어링과 플로팅 베어링은 자신들의 각각의 반경방향 안쪽 면으로써 하우징 상에 지지되고, 자신들의 각각의 반경방향 바깥쪽 면으로써 공통 회전 부재 상에 지지된다. 이는, 본원 멀티 클러치 장치의 상기 실시예에서, 공통 회전 부재가 하우징의 하나 이상의 섹션과 관련하여 하우징의 반경방향 안쪽 면에 배치됨을 의미한다.
특히 공통 회전 부재는 실질적으로 축방향으로 연장되는 돌출부를 가질 수 있으며, 이 돌출부의 반경방향 바깥쪽 면이 고정 베어링을 통한 지지를 위해 이용된다.
또한, 하우징은 실질적으로 축방향으로 연장되는 돌출부를 포함할 수 있으며, 이 돌출부의 반경방향 안쪽 면이 고정 베어링을 통한 지지를 위해 이용된다. 따라서, 본 실시예에서 고정 베어링은 공통 회전 부재 및 하우징의 축방향으로 연장되는 두 돌출부 사이에 배치된다. 고정 베어링 옆에는 플로팅 베어링이 배치될 수 있고, 그렇게 해서 마찬가지로 하우징의 축방향 돌출부에 의해 지지될 수 있다.
일 실시예에서, 고정 베어링은 반경방향으로 분리형 클러치의 안쪽에 배치된다. 더블 클러치 장치로서의 추가 클러치 장치의 바람직한 구성의 경우, 고정 베어링은 반경방향으로도 더블 클러치 장치의 부분 클러치들 안쪽에 위치된다. 특히 더블 클러치 장치의 두 부분 클러치가 분리형 클러치에 반경방향으로 중첩되고, 상기 분리형 클러치는 고정 베어링에 반경방향으로 중첩되는 실시예가 제공된다. 그렇게 하여, 축방향으로 매우 작은 장착 공간을 요구하는 멀티 클러치 장치가 제공된다. 이 경우, 플로팅 베어링은 축방향으로 분리형 클러치의 외부에 또는 더블 클러치 장치의 부분 클러치들의 외부에 배치될 수 있으며, 플로팅 베어링은 실질적으로 고정 베어링과 동일한 회전 지름을 가지며, 고정 베어링과 관련하여 축방향으로 내연기관 연결부의 방향으로 오프셋된다.
바람직하게 분리형 클러치에는 분리형 클러치 작동 시스템이 할당되며, 이 분리형 클러치 작동 시스템에 의해 분리형 클러치의 작동을 목적으로 분리형 클러치에 실질적으로 축방향 힘이 가해질 수 있다.
분리형 클러치는, 토크 전달을 목적으로 분리형 클러치 작동 시스템에 의해 가해지는 힘에 의해 상호 간에 마찰 결합될 수 있는, 특히 라이닝 플레이트들을 구비한 내판 캐리어 및 특히 강판들을 구비한 외판 캐리어를 포함할 수 있으며, 상기 외판 캐리어는 클러치 입력 샤프트와 일체로 회전하도록 연결되고, 내판 캐리어는 공통 회전 부재와 일체로 회전하도록 연결된다.
대안적 실시예에서, 외판 캐리어는 클러치 입력 샤프트와 일체로 회전하도록 연결되고, 내판 캐리어는 공통 회전 부재와 일체로 회전하도록 연결된다.
분리형 클러치 작동 시스템은 하우징에 또는 그 내에 축방향으로 지지된다. 또한, 분리형 클러치는 분리형 클러치 작동 시스템에 의해 가해진 축방향 힘을 상쇄시키는 배압 부재를 포함하며, 배압 부재는, 분리형 클러치의 내판 캐리어를 형성하며 공통 회전 부재의 축방향으로 연장되는 돌출부와 직접 적어도 축방향으로 고정 연결되거나, 분리형 클러치의 외판 캐리어와 직접 적어도 축방향으로 고정 연결된다. 배압 부재는, 분리형 클러치 작동 시스템에 의해 야기되는 축방향 힘을 상쇄시키는 힘을 가하여, 분리형 클러치의 플레이트들이 상호 밀착되게 하고, 그에 따라 분리형 클러치가 체결되게 한다.
이 경우, 배압 부재는 공통 회전 부재 내지 이 공통 회전 부재의 축방향 돌출부 상에 지지되거나, 분리형 클러치의 외판 캐리어 상에 지지되며, 이 외판 캐리어는 다시 공통 회전 부재와 고정 연결된다. 따라서, 두 실시예 모두, 분리형 클러치 작동 시스템에 의해 가해지는 축방향 힘에 대한 반력은 고정 베어링 상에 지지된 공통 회전 부재 내로 유입되고, 그에 따라 전체적으로 고정 베어링이 축방향 하중 재하를 견뎌야 한다.
바람직하게 분리형 클러치 작동 시스템은, 실질적으로 축방향으로 병진 변위될 수 있는 피스톤을 구비하며 실질적으로 환형인 피스톤/실린더 유닛과; 그 밖에도 상기 피스톤/실린더 유닛과 분리형 클러치의 작동될 클러치 부재 간의 상대 회전 운동을 허용하는 환형 작동 베어링;을 포함한다. 이 경우, 피스톤/실린더 유닛은 하우징에 또는 그 내에 수용된다.
또한, 본원 멀티 클러치 장치는, 전기 기계와 멀티 클러치 장치 간의 회전 운동의 전달을 목적으로, 전기 기계와 멀티 클러치 장치 사이에 기어장치의 형성을 위한 기어 부재(gear element)를 포함할 수 있으며, 상기 기어 부재는 체인 드라이브의 형성을 위한 체인 스프로킷, 벨트 드라이브의 형성을 위한 벨트 풀리, 또는 기어 드라이브의 형성을 위한 기어 휠이다. 실현된 기어 드라이브는 일단형으로 또는 다단형으로 형성될 수 있다.
이 경우, 본원 멀티 클러치 장치의 개별 클러치들 및 기어 부재는 하나의 습식 챔버 내에 배치될 수 있다.
특히, 본원 멀티 클러치 장치는, 공통 회전 부재가 반경방향의 외면 상에 외접 치형부를 가지며, 또한 상기 외접 치형부와 치합되어 전기 기계의 로터 상의 치형부와 맞물리는 기어 휠도 제공되는 방식으로 형성될 수 있다. 그렇게 하여, 토크는 회생 제동의 목적으로는 멀티 클러치 장치로부터 상기 기어 드라이브를 경유하여 전기 기계로, 그리고 전기 모터 구동을 목적으로는 그 반대 방향으로 전달될 수 있다.
상기 구조는, 하이브리드 모듈의 형성을 위한 전기 모터의 작동과의 조합을 생략할 필요 없이, 마모 저감형 습식 클러치들의 사용을 가능하게 한다. 본원 멀티 클러치 장치는, 클러치들 및 기어 부재가 공통 회전축을 중심으로 동축으로 배치되는 방식으로 형성될 수 있다. 이 경우, 기어 부재의 유효 지름은 마찰 결합에 의해 토크를 전달하는 분리형 클러치의 구성부품들의 유효 지름보다 더 크다. 다시 말하면, 분리형 클러치와 관련하여 기어 부재의 유효 피치원(pitch circle)을 반경방향 바깥쪽에 배치함으로써, 기어 부재에 의한 토크 전달이 이루어지는 기어 부재의 유효 피치원의, 회전축까지의 반경방향 이격 거리가, 마찰 결합을 통해 분리형 클러치 내부에서 토크를 전달하는 데 이용되는 분리형 클러치의 플레이트들의, 회전축까지의 반경방향 이격 거리보다 더 크다. 그러나, 기어 부재에 의한 토크 전달이 이루어지는 기어 부재의 유효 피치원의, 회전축까지의 반경방향 이격 거리는, 마찰 결합을 통해 개별 클러치 안쪽에서 토크를 전달하는 데 이용되는 부분 클러치들의 플레이트들의 반경방향 이격 거리보다는 더 작다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 고정 베어링은 단열 볼 베어링(single-low ball bearing)으로서 형성되고, 본원 멀티 클러치 장치는 하우징과 클러치 입력 샤프트 사이에 배치되는 추가 고정 베어링을 포함한다. 클러치 입력 샤프트는 내연기관에 멀티 클러치 장치를 회전형으로 연결하는데 이용된다.
추가 고정 베어링은 바람직하게 마찬가지로 단열 볼 베어링이다. 이 경우, 클러치 입력 샤프트는 회전형으로 분리형 클러치의 입력측과 고정 결합된다. 그렇게 하여, 하우징 상에서 분리형 클러치 컴포넌트들의 추가적인 축방향 지지가 실현되며, 처음 언급한 고정 베어링은 축방향으로 상응하게 하중 경감된다.
또한, 볼 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 멀티 클러치 장치와, 로터를 이용한 구동 토크의 생성을 위한 전기 기계를 포함하는 하이브리드 모듈이 제공되며, 이 경우 로터는 멀티 클러치 장치와 회전형으로 연결되고, 요컨대 바람직하게는 멀티 클러치 장치의 기어 부재를 포함하는 기어장치에 의해 연결된다. 따라서, 기어장치에 의해, 멀티 클러치 장치의 구동 및 그에 따른 구동 모듈의 구동을 위해, 토크 또는 회전 운동이 전기 기계로부터 멀티 클러치 장치로, 또는 회생 제동을 목적으로는 그 반대 방향으로 멀티 클러치 장치로부터 전기 기계로 전달될 수 있다.
이 경우, 전기 기계의 로터는 습식 챔버의 외부에 배치될 수 있고, 멀티 클러치 장치의 기어 부재와 함께 기어장치를 형성하는 추가 기어 부재와 일체로 회전하도록 연결될 수 있거나 연결되어 있을 수 있다. 추가 기어 부재는 마찬가지로 습식 챔버 내에 배치될 수 있으며, 추가 기어 부재와 전기 기계의 로터 사이에는 습식 챔버의 밀봉을 위한 씰이 배치될 수 있다.
이에 보충하여, 내연기관 및 본 발명에 따른 하이브리드 모듈뿐만 아니라 차량 변속기를 구비한 자동차용 구동 시스템이 제공되며, 이 경우 하이브리드 모듈은 하이브리드 모듈의 클러치들을 통해 내연기관 및 차량 변속기와 기계적으로 연결된다.
앞에서 기술한 본 발명은 하기에서, 관련 기술 배경에서 바람직한 실시예들이 도시되어 있는 관련 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 본 발명은 개략화한 도면들에 의해 어떠한 방식으로도 제한되지 않으며, 도면들에 도시된 실시예들이 도시된 정도로 한정되지 않는 점도 주지해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 멀티 클러치 장치의 제1 실시예의 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 멀티 클러치 장치의 제2 실시예의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 멀티 클러치 장치의 제3 실시예의 부분 단면도이다.
도 1에 따른 실시예는 2열 고정 베어링(60)과, 니들 베어링으로서 형성된 플로팅 베어링(61)을 포함한다.
또한, 상응하는 베어링들은 도 2에 도시된 실시예에도 제공된다. 상기 실시예는 니들 베어링(150)에 의해 중공 샤프트(140) 상에 장착된 기어 부재(70)를 포함하며, 이 기어 부재는 여기서 기어 휠로서 형성되어 공통 회전 부재(80) 상의 외접 치형부와 치합된다.
도 1 및 도 3에 도시된 실시예들과 관련하여 여기에 도시된 실시예의 또 다른 차이점은, 도 2에 도시된 실시예에서 분리형 클러치(10)의 작동 베어링(20)의 지름이 분리형 클러치 작동 시스템(11)의 피스톤/실린더 유닛(12)의 지름과 실질적으로 정확히 동일한 크기라는 점에 있다.
도 3에 도시된 실시예는 오직 단열 볼 베어링으로서의 고정 베어링(60)을 포함한다.
본 발명의 하기 설명은 도 1 내지 도 3에 도시된 3개의 실시예 모두와 관련된다.
공통 회전축(1) 상에는 분리형 클러치(10)뿐만 아니라, 더블 클러치 장치로서 형성된 추가 클러치 장치(30)도 배치된다. 더블 클러치 장치(30)는 제1 부분 클러치(40)와 제2 부분 클러치(50)를 포함한다. 3개의 클러치(10, 40, 50) 모두 하나의 습식 챔버(90) 내에 배치될 수 있다. 이는, 멀티 클러치 장치의 상기 실시예에서 3개의 클러치(10, 40, 50) 모두 습식 클러치로서 형성되었음을 의미한다. 또한, 3개의 클러치(10, 40, 50) 모두 하나의 공통 회전 부재(80)를 통해 상호 간에 회전형으로 결합된다.
분리형 클러치(10)에는, 환형 피스톤/실린더 유닛(12) 및 작동 베어링(20)을 포함하는 분리형 클러치 작동 시스템(11)이 할당된다. 이 경우, 피스톤/실린더 유닛(12)의 반경방향 연장부(13)는 회전축(1)까지 작동 베어링(20)의 궤도(21)의 반경방향 이격 거리보다 더 크다.
기어 부재(70)의 유효 지름은, 마찰 결합에 의해 토크를 전달하는 분리형 클러치의 구성부품들의 유효 지름보다 더 크다는 점을 알 수 있다. 회전축(1)까지 기어 부재(70)의 상대적으로 큰 이격 거리를 기반으로, 상대적으로 작은 구동 출력 내지 그에 기인하는 토크를 갖는 전기 기계를 구성할 수 있다. 이뿐만 아니라, 전기 기계를 회전축에 대해 이격시켜 축 평행 방식으로 배치할 수 있는 가능성도, 자동차의 파워 트레인 내에서 장착 공간 효율이 뛰어난 하이브리드 모듈 내지는 하이브리드 모듈의 장치 어셈블리들의 더욱 유연한 배치의 실현을 가능하게 한다.
공통 회전축(80)과 연결된 부분 클러치들(40, 50) 중 하나의 체결에 따라, 상기 부분 클러치(40, 50)로부터 토크가 각각의 제1 외판 캐리어(44) 내지 제2 외판 캐리어(54)를 경유하여 각각의 제1 내판 캐리어(42) 내지 제2 내판 캐리어(52)로, 그리고 제1 변속기 입력 샤프트(100) 내지 제2 변속기 입력 샤프트(101)로 전달된다. 이러한 목적으로, 제1 작동 장치(41)에 의해, 제1 압력 포트(46)가, 또는 제2 작동 장치(51)에 의해 제2 압력 포트(56)가 각각의 부분 클러치(40, 50)의 체결을 위해 축방향으로 변위된다.
하우징(110)과 공통 회전 부재(80) 사이에 고정 베어링(60)이 배치되며, 클러치 입력 샤프트(130)와 하우징(110) 사이에는 추가 고정 베어링(62)이 배치된다.
따라서, 클러치 입력 샤프트(130)는 추가 고정 베어링(62)을 통해 지지된다. 고정 베어링(60)에 추가로 내연기관의 연결부를 향하여, 니들 베어링 형태의 플로팅 베어링(61)이 배치된다. 이 플로팅 베어링(61)은 반경방향 힘들의 흡수를 위해 이용된다. 따라서, 고정 베어링(60)뿐만 아니라 추가 고정 베어링(62)에도 단지 약간의 반경방향 힘이 가해지며, 그럼으로써 상기 고정 베어링들은 실질적으로 축방향 힘의 하중 재하에 적합하게 설계될 수 있으며, 그에 상응하게 베어링 내에서의 마모가 감소할 수 있다. 플로팅 베어링(61)이 반경방향으로 분리형 클러치(10)의 안쪽에 위치하지 않는 점을 알 수 있다. 이렇게 하여, 플로팅 베어링(61)은 분리형 클러치 내에서, 또는 추가 클러치 장치(30) 내에서도 경사 모멘트를 상쇄시킬 수 있다.
고정 베어링(60)과 플로팅 베어링(61)은 이들의 반경방향 바깥쪽 면으로써 공통 회전 부재(80) 내지 이 공통 회전 부재의 축방향으로 연장된 돌출부(81)를 지지하며, 이 돌출부는 클러치 입력 샤프트(130)와 분리형 클러치(10) 사이에서 연장된다. 이 경우, 고정 베어링(60)과 플로팅 베어링(61)은 하우징(110) 상에 또는 그 내에, 요컨대 여기서는 공통 회전 부재(80)의 축방향으로 연장되는 돌출부(81)에 대해 실질적으로 평행하게 뻗으면서 축방향으로 연장되는, 하우징(110)의 돌출부(111) 상에 안착된다.
분리형 클러치 작동 시스템(11)에 의해 가해지는 축방향 힘은, 라이닝 플레이트(23)뿐만 아니라 강판(26)이 함께 압착됨으로써 상기 플레이트들(23, 26)을 통해 토크가 전달될 수 있도록, 분리형 클러치(10)에 작용한다. 더블 클러치 장치로서 형성된 추가 클러치 장치(30)는 제1 부분 클러치(40)와 제2 부분 클러치(50)를 포함하며, 이들 부분 클러치에는 제1 작동 장치(41) 및 제2 작동 장치(51)가 할당된다. 상기 작동 장치들(41, 51)은 자신들의 압력 포트들(pressure pot)(46, 56)을 통해 마찬가지로 축방향 힘을 전달하는데, 이 축방향 힘은 분리형 클러치 작동 시스템(11)에 의해 가해진 축방향 힘과 반대 방향으로 지향된다. 각각의 라이닝 플레이트들(43, 53) 및 그에 대해 교호적으로 배치된 강판들(45, 55)을 경유하여, 작동 장치들(41, 51)에 의해 생성된 축방향 힘이 제1 외판 캐리어(44) 및 제2 외판 캐리어(54)로 전달된다. 이 경우, 두 외판 캐리어(44, 54)는 공통 회전 부재(80) 상에 배치되거나, 상기 공통 회전 부재에 의해 형성된다. 공통 회전 부재(80)는 다시 축방향으로 고정 베어링(60) 상에 지지되며, 이 고정 베어링은 다시 축방향으로 하우징(110) 상에 지지된다.
여기에 도시되지 않은 연소 유닛과 결합될 수 있는 구동 샤프트 내지 클러치 입력 샤프트(130)으로부터 토크가 분리형 클러치(10)의 외판 캐리어(25)를 경유하여 상기 분리형 클러치 내로 전달될 수 있다. 분리형 클러치 작동 시스템(11)의 작동을 이용한 분리형 클러치(10)의 체결 시, 분리형 클러치(10)로부터 토크가 공통 회전 부재(80)로 전달되는데, 요컨대 분리형 클러치 작동 시스템(11)에 의해 가해지는 힘에 대한 반력을 가하는 배압 부재(14)에 의해 전달된다. 이런 힘들은 분리형 클러치(10)의 플레이트들(23, 26)의 상호 간의 압착을 야기한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 배압 부재(14)는 축방향으로 공통 회전 부재(80)와 고정 결합되며, 그럼으로써 배압 부재(14) 내로 유입된 축방향 힘은 곧바로 공통 회전 부재(80) 내로 전달되어 이 공통 회전 부재로부터 고정 베어링(60)에 가해진다.
도 2에 도시된 실시예에서, 배압 부재(14)는 분리형 클러치(10)의 외판 캐리어(25)의 구성부품이며, 이 구성 부품은 공통 회전 부재(80)와 고정 연결되거나, 상기 공통 회전 부재에 의해 형성된다. 상응하는 방식으로, 여기서도 다시 축방향 힘은 공통 회전 부재(80)를 경유하여 고정 베어링(60)으로 전달된다.
도 3에 도시된 실시예들에서, 배압 부재(14)는 축방향으로 클러치 입력 샤프트(130)와 고정 연결되며, 그럼으로써 배압 부재(14) 내로 유입된 축방향 힘들은, 추가 고정 베어링(62)을 통해 하우징(110) 상에 지지되어 있는 클러치 입력 샤프트(130)로 직접 전달된다.
공통 회전 부재(80) 상에는, 여기에 도시된 실시예에서 체인 드라이브의 형성을 위한 체인 스프로킷인 기어 부재(70)가 고정 배치된다. 상기 체인 드라이브는, 습식 챔버(90)의 바깥쪽에 배치된 (여기에 도시되지 않은) 전기 기계의 피니언과 연결된다. 이렇게 하여, 전기 기계로부터 공통 회전 부재(80)로, 그리고 그에 따라 총 3개의 클러치(10, 40, 50) 모두로, 그리고 그 반대 방향으로도 토크가 전달된다. 전기 기계에 할당된 피니언과 전기 기계의 로터 사이에는 습식 챔버(90)의 밀봉을 위한, 여기에 도시되지 않은 씰이 배치된다.
제1 부분 클러치(40)에 할당된 제1 작동 장치(41)와 제2 부분 클러치(50)에 할당된 제2 작동 장치(51)는 반경방향으로 서로 인터리빙(interleaving) 방식으로 배치되었긴 하나, 축방향으로 서로 나란히 배치된 구조도 배제되지 않는다.
따라서, 본원에 제안된 발명에 의해, 축방향 힘의 흡수를 보장함으로써 멀티 클러치 장치의 추가 컴포넌트들에 축방향 힘이 전혀 가해지지 않게 하거나 아주 미미하게만 가해지게 하는 고정 베어링의 배치를 기반으로, 마모 감소와 축방향 및 반경방향 장착 공간의 감소가 결합된, 멀티 클러치 장치 및 하이브리드 모듈이 제공된다.
1: 회전축
10: 분리형 클러치
11: 분리형 클러치 작동 시스템
12: 피스톤/실린더 유닛
13: 반경방향 연장부
14: 배압 부재
20: 작동 베어링
21: 궤도의 반경방향 이격 거리
22: 내판 캐리어
23: 라이닝 플레이트
25: 외판 캐리어
26: 강판
30: 추가 클러치 장치
31: 추가 작동 시스템
40: 제1 부분 클러치
41: 제1 작동 장치
42: 제1 내판 캐리어
43: 라이닝 플레이트
44: 제1 외판 캐리어
45: 강판
46: 제1 압력 포트
50: 제2 부분 클러치
51: 제2 작동 장치
52: 제2 내판 캐리어
53: 라이닝 플레이트
54: 제2 외판 캐리어
55: 강판
56; 제2 압력 포트
60: 고정 베어링
61: 플로팅 베어링
62: 추가 고정 베어링
70: 기어 부재
80: 공통 회전 부재
81: 축방향으로 연장되는 돌출부
90: 습식 챔버
100: 제1 변속기 입력 샤프트
101: 제2 변속기 입력 샤프트
110: 하우징
111: 축방향으로 연장되는 돌출부
130; 클러치 입력 샤프트
140: 중공 샤프트
150: 니들 베어링

Claims (10)

  1. 내연기관으로부터 멀티 클러치 장치로 토크를 전달할 수 있게 하고, 내연기관으로부터 멀티 클러치 장치를 분리할 수 있게 하는 분리형 클러치(10);
    전기 기계로부터, 그리고/또는 분리형 클러치(10)로부터 파워 트레인으로 토크를 전달할 수 있게 하는 추가 클러치 장치(30), 특히 제1 부분 클러치(40)와 제2 부분 클러치(50)를 구비한 더블 클러치 장치;
    하우징(110); 및
    추가 클러치 장치(30)와 분리형 클러치(10)를 회전 가능하게 결합하는 공통 회전 부재(80);를 포함하는, 내연기관을 연결하기 위한 하이브리드 모듈용 멀티 클러치 장치로서,
    상기 멀티 클러치 장치는 하우징(110)에 대한 공통 회전 부재(80)의 회전형 지지를 위해 고정 베어링(60) 및 플로팅 베어링(61)을 포함하며,
    상기 고정 베어링(60)과 플로팅 베어링(61)은 각각 반경방향으로 하우징(110) 및 공통 회전 부재(80)에 지지되는, 하이브리드 모듈용 멀티 클러치 장치.
  2. 제1항에 있어서, 고정 베어링(60)과 플로팅 베어링(61)은 자신들의 각각의 반경방향 안쪽 면으로써 상기 하우징(110) 상에 지지되고, 자신들의 각각의 반경방향의 바깥쪽 면으로써는 공통 회전 부재(80) 상에 지지되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 모듈용 멀티 클러치 장치.
  3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 공통 회전 부재(80)는 실질적으로 축방향으로 연장되는 돌출부(81)를 가지며, 상기 돌출부의 반경방향 바깥쪽 면이 고정 베어링(60)을 통한 지지를 위해 이용되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 모듈용 멀티 클러치 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(110)은 실질적으로 축방향으로 연장되는 돌출부(111)를 포함하며, 상기 돌출부의 반경방향의 안쪽 면은 상기 고정 베어링(60)을 통한 지지를 위해 이용되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 모듈용 멀티 클러치 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 베어링(60)은 반경방향으로 분리형 클러치(10)의 안쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 모듈용 멀티 클러치 장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    분리형 클러치(10)에는, 분리형 클러치의 작동을 목적으로 상기 분리형 클러치(10)에 실질적으로 축방향 힘이 가해질 수 있게 하는 분리형 클러치 작동 시스템(11)이 할당되며,
    분리형 클러치(10)는 또한, 상기 분리형 클러치 작동 시스템(11)에 의해 가해진 축방향 힘을 상쇄시키는 배압 부재(14)를 포함하며,
    상기 배압 부재(14)는, 분리형 클러치(10)의 내판 캐리어(22)를 형성하고 공통 회전 부재(80)의 축방향으로 연장되는 돌출부(81)와 직접 적어도 축방향으로 고정 연결되거나, 상기 분리형 클러치(10)의 외판 캐리어(25)와 직접 적어도 축방향으로 고정 연결되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 모듈용 멀티 클러치 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티 클러치 장치는, 전기 기계와 멀티 클러치 장치 간의 회전 운동의 전달을 목적으로, 상기 전기 기계와 멀티 클러치 장치 사이에 기어장치의 형성을 위한 기어 부재(70)를 포함하며, 그리고
    상기 기어 부재는 체인 드라이브의 형성을 위한 체인 스프로킷, 벨트 드라이브의 형성을 위한 벨트 풀리, 또는 기어 드라이브의 형성을 위한 기어 휠인 것을 특징으로 하는, 하이브리드 모듈용 멀티 클러치 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 베어링(60)은 단열 볼 베어링으로서 형성되고, 멀티 클러치 장치는 하우징(110)과 클러치 입력 샤프트(130) 사이에 배치된 추가 고정 베어링(62)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 모듈용 멀티 클러치 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 멀티 클러치 장치와, 로터를 이용한 구동 토크의 생성을 위한 전기 기계를 포함하는 하이브리드 모듈로서,
    상기 로터는 멀티 클러치 장치와 회전 가능하게 연결되는, 하이브리드 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    전기 기계의 로터는 습식 챔버(90)의 외부에 배치되고, 멀티 클러치 장치의 기어 부재(70)와 함께 기어장치를 형성하는 추가 기어 부재와 일체로 회전하도록 연결될 수 있거나 연결되어 있으며,
    상기 추가 기어 부재는 마찬가지로 습식 챔버(90) 내에 배치되고, 상기 추가 기어 부재와 전기 기계의 로터 사이에 습식 챔버(90)의 밀봉을 위한 씰이 배치되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 모듈.
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