KR20200047336A - 유압 클러치 액츄에이터 - Google Patents

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빌헬름 호이브너
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에프티이 오토모티브 게엠베하
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Abstract

유압 클러치 액츄에이터이다.
본 발명은 제1 및 제2 압력 출구(6, 7)를 갖는 유압 펌프(2), 유압 펌프(2)의 제1 압력 출구(6)에 의해 공급되는 제1 압력 연결부(10), 유압 펌프(2)의 제2 압력 출구(7)에 의해 공급되는 제2 압력 연결부(20) 및 제2 압력 출구(7)에 연결된 제3 압력 연결부(30)를 갖는 유압 클러치 액츄에이터에 관한 것이다.

Description

유압 클러치 액츄에이터{HYDRAULIC CLUTCH ACTUATOR}
본 발명은, 특히, 이중-클러치 기어 기구(dual-clutch gear mechanism)의 클러치들을 전환하는 데에 적합한 유압 클러치 액츄에이터(hydraulic clutch actuator)에 관한 것이다.
이러한 클러치 액츄에이터는 특히 전기적으로 구동될 수 있는 유압 펌프를 갖는다. 유압 펌프는 클러치 액츄에이터의 제1 및 제2 압력 연결부에 연결되고 유압 연결부들에 작동 유체 압력 및 흐름을 제공할 수 있는 2개의 압력 출구를 갖는다. 작동 유체 압력 및 흐름을 이용하여, 비작동과 작동 위치 사이에서 2개의 압력 피스톤이 무단으로(steplessly) 조정될 수 있다. 압력 피스톤들은 이중-클러치 기어 기구의 일부인 마찰 클러치들을 작동시키는 역할을 한다.
압력 연결부들에서의 압력을 제어하거나 조절할 수 있기 위해서는, 비례 밸브가 각각의 압력 출구와 관련 압력 연결부 사이에 배치된다.
유압 펌프는 유리하게는 롤러 셀 펌프 또는 베인(vane) 셀 펌프로서 구성될 수 있다.
이러한 클러치 액츄에이터를 이용하여 클러치들이 전환되는 이중-클러치 기어 기구가 하이브리드 차량에 사용되도록 의도된 경우, 추가 클러치가 사용되고, 이에 의해 이중-클러치 기어 기구가 내연 기관에 결합되거나 내연 기관으로부터 분리될 수 있다.
DE 10 2011 105 648 A1은, 이 추가 클러치를 작동시키기 위해, 유압 펌프 상에 제3 압력 출구를 갖고, 이에 따라 유압 펌프의 제3 압력 출구에 의해 공급되는 제3 압력 연결부를 갖는 클러치 액츄에이터를 개시한다.
그러나, 기술적인 이유들로, 유압 펌프 상에 2개의 압력 출구 대신에 3개의 압력 출구를 제공하는 것은 간단하지 않다. 베인 셀 펌프 또는 롤러 셀 펌프를 이용하여, 작동 유체를 인입시키고 토출시키기 위해 주연 방향에 있어(in a peripheral direction) 이용 가능한 공간이 현저히 감소되고; 명목상 180° 대신에, 120°만 여전히 이용 가능하다. 유압 펌프의 이전 토출 영역(previous discharge region) 직후에 다음 흡입 영역(next suction region)이 시작될 수 없다는 점을 추가로 고려하면, 제3 압력 출구는 사실상 전달하는 데에 이용 가능한 각도 범위를 1/3 만큼 보다 더 감소시킨다.
본 발명의 목적은 사용된 유압 펌프의 효율 및 간단한 구조가 영향받지 않으면서 추가 클러치가 이중-클러치 기어 기구 상에서 작동될 수 있는 클러치 액츄에이터를 제공하는 것이다.
이런 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 압력 출구를 갖는 유압 펌프, 유압 펌프의 제1 압력 출구에 의해 공급되는 제1 압력 연결부, 유압 펌프의 제2 압력 출구에 의해 공급되는 제2 압력 출구, 및 제2 압력 출구에 연결된 제3 압력 출구를 갖는 유압 클러치 액츄에이터가 제공된다. 본 발명은 추가 클러치가 일반적으로 이중-클러치 기어 기구의 2개의 클러치와 동시에 전환될 필요는 없지만, 대신에 개별적으로 전환될 필요가 있다는 인식에 기초한다. 따라서, 하이브리드 구동의 내연 기관과 관련된 클러치를 작동시키기 위해 유압이 필요로 되는 경우, 이중-클러치 기어 기구의 하나의 클러치를 작동시키는 데에 달리 사용될 유압 흐름이 사용될 수 있다. 유압 펌프는 제1 및 제2 압력 출구 이상으로 추가 압력 출구를 갖지 않기 때문에, 그 효율은 손상되지 않는다.
바람직하게는, 제1 비례 밸브가 유압 펌프의 제1 압력 출구와 제1 압력 연결부 사이에 배치되고, 제2 비례 밸브가 유압 펌프의 제2 압력 출구와 제2 압력 연결부 사이에 배치된다. 비례 밸브들에 의해, 커플링 액츄에이터의 압력 출구들에서의 출구 압력이 정밀하게 제어되거나 압력 센서와 결합하여 조절될 수 있게 된다.
바람직하게는, 제3 압력 연결부가 제2 비례 밸브의 상류에서, 즉 유압 펌프의 제2 압력 출구와 제2 비례 밸브 사이에서, 제2 압력 출구에 연결된다. 이를 통해, 제3 압력 연결부에 이용 가능한 압력이 제2 압력 연결부에 인가되는 압력과는 독립적인 것이 보장된다.
제2 압력 연결부와 독립적으로 제3 압력 연결부를 제어 또는 조절할 수 있기 위해서, 차단 밸브가 바람직하게는 제2 압력 출구와 제2 비례 밸브 사이에 배치되고/되거나 차단 밸브가 제2 압력 출구와 제3 비례 밸브 사이에 배치된다.
유압 펌프의 정지의 경우에도, 대응하는 압력 연결부들에서의 압력이 유지될 수 있도록, 역류 방지 밸브가 차단 밸브와 비례 밸브 사이에 배치될 수 있다. 역류 방지 밸브는 또한, 바람직하게는 제1 압력 출구와 제1 비례 밸브 사이에 배치된다.
다른 실시예에 따르면, 유압 펌프의 제2 압력 출구에 제4 압력 연결부가 연결되도록 제공되고, 제4 압력 연결부는 제2 압력 출구와 제2 압력 연결부, 및 제3 압력 연결부 사이에 배치되는 차단 밸브들의 상류에서 연결된다. 제4 압력 연결부를 이용하여, 이중-클러치 기어 기구의 2개의 클러치의 작동과 독립적인 다른 클러치 또는 전환 기능이 구현될 수 있다.
바람직하게는, 유압 펌프가 인출되고 비례 밸브의 복귀가 이어지는 공통 저장 용기가 커플링 액츄에이터 내에 통합된다. 이로써 외부 저장 용기로의 연결부들을 호스 없이 관리하는 소형 유닛이 얻어진다.
유압 펌프는 특히, 소형이고 고수준의 효율에 의해 구별되는 롤러 셀 펌프 또는 베인 셀 펌프일 수 있다.
본 발명은 첨부 도면들에 도시된 두 실시예를 참조하여 후술된다. 도면들에서:
도 1은 본 발명에 따른 유압 클러치 액츄에이터의 사시도이고;
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유압 클러치 액츄에이터의 회로도이고;
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유압 클러치 액츄에이터의 회로도이다.
도 1은 유압 펌프(2), 이에 부착되는 작동 유체용 저장 용기(3) 및 전자 하우징(4)을 갖는 유압 클러치 액츄에이터(1)를 개략적으로 도시한다.
유압 펌프(2)의 일 측에는 제1 압력 연결부(10) 및 제2 압력 연결부(20)가 배치된다.
이중-클러치 기어 기구의 일부이고 이중-클러치 기어 기구의 2개의 마찰 클러치를 작동시키는 데에 사용되는 2개의 압력 피스톤으로 이어지는 작동 라인들은 압력 연결부들(10, 20)에 연결될 수 있다.
도 1에서 볼 수 없는 유압 펌프(2)의 후면 측에는 이하 도면 부호(30)로 지정된 제3 압력 연결부가 제공된다. 압력 연결부(30)는 다른 클러치의 압력 피스톤에 결합될 수 있다. 이 클러치는 전기 모터를 구동 트레인에 연결하기 위해 하이브리드 차량에 사용되고, 하이브리드 차량에는 또한 2개의 압력 연결부(10, 20)에 의해 클러치들이 작동되는 이중-클러치 기어 기구가 배치된다.
도 2에는, 도 1의 유압 클러치 액츄에이터(1)의 유압 회로도가 도시되어 있다.
유압 펌프(2)는 제1 압력 출구(6) 및 제2 압력 출구(7)를 갖는 펌프 바디(5)를 갖는다.
펌프용 구동장치(drive)로서 전기 모터(8)가 제공된다.
바람직하게는, 유압 펌프(2)가 베인 셀 펌프 또는 롤러 셀 펌프이다. 유압 펌프는, 2개의 압력 출구(6, 7)에 동일한 전달 압력 및 동일한 전달 볼륨이 공급되도록, 2개의 압력 출구(6, 7)에 대해 대칭적으로 구성된다.
그러나, 베인 셀 펌프 또는 롤러 셀 펌프 대신에, 원칙적으로는 다른 유형의 유압 펌프들이 적합하다.
압력 출구(6)는 클러치 액츄에이터(1)의 압력 연결부(10)를 공급하는 데에 사용된다. 역류 방지 밸브(12)가 압력 출구(6)의 하류에 배치되고 비례 밸브(14)가 역류 방지 밸브(12)의 하류에 다시 배치된다. 압력 연결부(10)에서의 압력은 비례 밸브(14)를 이용하여 제어될 수 있다. 압력 출구(6)에서의 유압 펌프(2)의 전달 압력이 사전 결정된 값을 초과하면, 초과 작동 유체가 저장 용기(3)로 직접 다시 공급된다.
본 명세서에 도시되지 않은 압력 센서들과 함께, 제1 압력 연결부(10)의 회로에서 유체 압력의 제어가 달성될 수 있다.
제2 압력 출구(7)에 연결된 제2 압력 연결부(20)는 클러치 액츄에이터 내부에 제1 압력 출구(6)와 제1 압력 연결부(10) 사이의 제1 회로와 동일한 컴포넌트들, 즉 역류 방지 밸브(22) 및 비례 밸브(24)를 갖는다. 또한, 압력 센서가 제공될 수 있다.
제3 압력 연결부(30)는 유압 펌프(2)의 제2 압력 출구(7)에 연결된다. 즉, 제3 압력 연결부(30)를 위한 작동 유체는 제2 압력 연결부(20)를 공급하는 회로로부터 분기된다. 이 경우, 제3 압력 연결부(30)를 위한 회로는 제2 압력 연결부(20)를 위한 회로에 제공된 모든 컴포넌트들의 상류로부터 분기된다.
역류 방지 밸브(32) 및 비례 밸브(34)도 제3 압력 연결부(30)의 회로에 배치된다.
제2 압력 연결부(20)에서의 압력이 제3 압력 연결부(30)에서의 압력과 독립적으로 제어될 수 있도록, 차단 밸브(26 또는 36)가 2개의 회로 각각에 배치된다.
이중-클러치 기어 기구의 2개의 마찰 클러치의 정상적인 전환 동작에서, 차단 밸브(26)는 도 2에 도시된 위치에 있고, 반면에 압력 연결부(30)의 공급이 중단되도록 차단 밸브(36)가 전환된다. 적절한 방식으로, 원칙적으로는 그 자체로 공지된 방식으로, 비례 밸브들(14, 24)을 제어함으로써, 2개의 마찰 클러치 중 하나는 슬라이딩 방식으로 개방될 수 있는 반면, 2개의 마찰 클러치 중 다른 하나는 슬라이딩 방식으로 폐쇄될 수 있어, 구동 토크(drive torque)는 하나의 기어에서 다음으로 원활하게 전달된다. 이런 동작 동안, 제3 압력 연결부(30)의 회로의 압력은 조정된 최종 값으로 유지되거나, 압력은 제어되는 비례 밸브(34)에 의해 감소될 수 있다.
제3 압력 연결부(30)에 연결된 클러치가 전환되도록 의도될 때에, 차단 밸브(26)가 작동되어 제2 압력 연결부(20)의 회로가 차단된다. 동시에, 차단 밸브(36)가 도 2에 도시된 위치로 이동되고, 여기서 제3 압력 연결부(30)의 회로가 유압 펌프(2)의 압력 출구(7)에 의해 공급된다. 그 후, 클러치에 압력이 공급되고 희망하는 방식으로 전환될 수 있다.
제1, 제2 및 제3 회로는 원칙적으로 한 번 적용된 압력이, 이에 따라 비례 밸브가 제어되는 한, 유지될 수 있다는 것을 공통으로 갖는다. 이는, 한편으로 역류 방지 밸브들(12, 22, 32)에 누출이 없고, 다른 한편으로 비례 밸브들(14, 24, 34)에도 누출이 없다는 사실의 결과이다.
압력 연결부(10)에서의 압력은 언제라도 압력 연결부들(20, 30)에서의 압력과 완전히 독립적으로 제어될 수 있다. 그러나, 압력 연결부들(20, 30)은 두 압력 중 더 낮은 압력이 다른 회로에 대한 최대 압력을 결정하기 때문에 서로 독립적으로 제어될 수 없다. 그러나, 실제로, 전환 동안, 2개의 압력 연결부(10, 20)가 동시에 사용되기 때문에 문제가 되지 않지만, 압력 연결부(30)는 일반적으로 압력 연결부(20)가 조절될 필요가 없을 때에만 작동된다.
2개의 압력 연결부(20, 30)가 서로 독립적이지 않다는 사실은, 압력 연결부들(10, 20, 30) 중 하나에 연결되는 폐쇄 클러치(closed clutch)의 작동 압력(actuation pressure)이 각각의 경우에 인가되는 구동 토크에 따라 작동 중 재조정될 때에는 문제가 되지 않는다.
도 3에는, 제2 실시예가 도시되어 있다. 제1 실시예로부터 공지된 구성 요소들에 대해, 동일한 참조 번호들이 사용되며 이런 점에서 상기한 설명을 참조한다.
제1 실시예와 제2 실시예의 차이점은, 제2 실시예에서는, 제3 압력 연결부(30)와 유사한 방식으로, 유압 펌프(2)의 제2 압력 출구(7)에 연결되는 제4 압력 연결부(40)가 제공된다는 점이다.
제4 압력 연결부(40)의 회로는 다른 회로들과 동일한 방식으로 역류 방지 밸브(42), 비례 밸브(44) 및 차단 밸브(46)를 포함한다.
제2 실시예에서, 제1 압력 연결부(10) 및 제2 압력 연결부(20)는 또한, 이중-클러치 기어 기구의 2개의 마찰 클러치를 반대 방향으로 작동시키기 위해 사용될 수 있다. 제4 압력 연결부는 압력 연결부들(20 및 30)에 연결된 클러치들과 독립적으로 작동될 수 있는 다른 클러치를 작동시키기 위해 사용된다.

Claims (10)

  1. 제1 및 제2 압력 출구(6, 7)를 갖는 유압 펌프(2), 상기 유압 펌프(2)의 제1 압력 출구(6)에 의해 공급되는 제1 압력 연결부(10), 상기 유압 펌프(2)의 제2 압력 출구(7)에 의해 공급되는 제2 압력 연결부(20), 및 상기 제2 압력 출구(7)에 연결된 제3 압력 연결부(30)를 갖는 유압 클러치 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압 펌프(2)의 제1 압력 출구(6)와 제1 압력 연결부(10) 사이에 제1 비례 밸브(14)가 배치되고, 상기 유압 펌프(2)의 제2 압력 출구(7)와 상기 제2 압력 연결부(20) 사이에 제2 비례 밸브(24)가 배치되는, 유압 클러치 액츄에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 압력 연결부(30)는 상기 제2 비례 밸브(24)의 상류에서 상기 제2 압력 출구(7)에 연결되는, 유압 클러치 액츄에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    차단 밸브(26)는 상기 제2 압력 출구(7)와 상기 제2 비례 밸브(24) 사이에 배치되는, 유압 클러치 액츄에이터.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    차단 밸브(36)는 상기 제2 압력 출구(7)와 제3 비례 밸브(34) 사이에 배치되는, 유압 클러치 액츄에이터.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 차단 밸브(26, 36)와 상기 비례 밸브(24, 34) 사이에 역류 방지 밸브(22, 32)가 배치되는, 유압 클러치 액츄에이터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    역류 방지 밸브(12)가 상기 제1 압력 출구(6)와 상기 제1 비례 밸브(14) 사이에 배치되는, 유압 클러치 액츄에이터.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제4 압력 연결부(40)는 상기 유압 펌프(2)의 제2 압력 출구(7)에 연결되고, 상기 제4 압력 연결부(40)는 상기 제2 압력 출구(7)와 제2 압력 연결부(20), 및 제3 압력 연결부(30) 사이에 배치되는 상기 차단 밸브(26, 36)의 상류에서 연결되는, 유압 클러치 액츄에이터.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 펌프(2)가 인출되고(draw) 상기 비례 밸브(14, 24, 34, 44)의 복귀가 이어지는 공통 저장 용기(3)가 통합되어 있는, 유압 클러치 액츄에이터.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 펌프(2)는 롤러 셀 펌프(roller cell pump) 또는 베인 셀 펌프(vane cell pump)인, 유압 클러치 액츄에이터.
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