KR20200125616A - 하이브리드 차량용 트랜스미션 장치 - Google Patents

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KR20200125616A
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KR
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torque
rotor support
transmission device
torque transmission
rolling member
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KR1020207025233A
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티에리 기노
파비앙 르보
이반 듀티에
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발레오 앙브라이아쥐
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Abstract

본 발명은 특히 자동차용의 토크 전달 장치(1)에 관한 것으로서,
- 연소 기관의 크랭크샤프트에 회전식으로 결합될 수 있는 토크 입력 요소(2),
- 기어박스(BV)의 제 1 입력 샤프트(6)에 회전식으로 결합될 수 있는 제 1 토크 출력 요소(5),
- 토크 입력 요소(2)와 제 1 토크 출력 요소(5) 사이에서 토크 전달 방향으로 배열된 로터(13) 및 스테이터(14)를 포함한 회전 전기 기계(M),
- 회전 전기 기계(M)의 로터(13)를 반경방향으로 지지하며, 입력 클러치(15)에 의해 토크 입력 요소(2)에 선택적으로 연결되는 로터 지지체(10),
- 기어박스(BV)에 체결될 수 있으며 로터 지지체(10)를 지지하는 고정형 분배기(80),
- 기어박스(BV)에 체결될 수 있는 제 1 반경방향 단부(50a) 및 토크 입력 요소(2)에 연결되는 제 2 반경방향 단부(50b)를 포함한 고정벽(50)을 포함하고,
로터 지지체(10)와 고정형 분배기(80) 사이에 제 1 롤링 부재(R1)가 배열되며, 로터 지지체(10)와 고정벽(50) 사이에 제 2 롤링 부재(R2)가 배열된다.

Description

하이브리드 차량용 트랜스미션 장치
본 발명은 자동차용 트랜스미션의 분야에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로 연소 기관과 기어박스 사이에서 트랜스미션 체인 내에 배열되도록 의도된 트랜스미션 장치에 관한 것이다.
본 발명은 특히 회전 전기 기계가 또한 연소 기관과 기어박스 사이에 배열되는 하이브리드 자동차를 위한 트랜스미션 장치에 관한 것이다.
기어박스와 연소 기관 사이에 배열되며, 회전 전기 기계, 및 연소 기관의 크랭크샤프트로 하여금 회전 전기 기계의 로터에 회전식으로 결합되게 하는 연소 기관 측의 클러치를 포함하는 트랜스미션 조립체들이 종래에 공지되어 있다. 따라서, 자동차가 정지할 때마다 연소 기관을 끌 수 있고 회전 전기 기계를 이용하여 연소 기관을 재시동할 수 있다. 회전 전기 기계는 또한 전기 브레이크를 구성하거나, 또는 연소 기관을 보조하거나 연소 기관의 실속을 방지하기 위해 연소 기관에 파워 부스트(power boost)를 제공할 수도 있다. 회전 전기 기계는 또한 자동차를 구동할 수도 있다. 연소 기관이 운전 중일 때, 회전 전기 기계는 얼터네이터(alternator)로서 작동한다. 그러한 트랜스미션 조립체는 또한 각각 출력 클러치 및 기어박스 입력 샤프트를 포함하는 2개의 개별 토크 경로를 통해 회전 전기 기계를 기어박스에 연결할 수 있다.
3개의 클러치, 즉 연소 기관과 회전 전기 기계 사이의 입력 클러치 및 회전 전기 기계와 기어박스의 2개의 입력 샤프트 사이의 2개의 출력 클러치를 작동시키기 위한 3개의 개별 작동 부재를 포함하는 장치들이 존재한다. 이들 장치에서, 회전 전기 기계는 스테이터, 및 회전축을 중심으로 회전하도록 구동되는 로터를 포함한다.
회전 전기 기계와 그 구성요소들(로터, 스테이터, 센서(들) 등)은 특히 무거우며 이들의 제조와 관련된 불균형을 포함하고, 이것은 로터의 지지체에 대한 부하를 증가시킬 수 있다. 나아가, 자동차의 가속도는 로터의 지지체에 대한 부하를 10배 또는 20배로 할 수 있다. 따라서, 이러한 회전 전기 기계, 특히 로터를 지지하고 중심에 위치시키며 회전식으로 안내하는 것이 가능한 토크 전달 장치를 구비할 필요가 있다. 이러한 문제가 본 발명의 핵심이다.
본 발명은 또한 신뢰성 높고 간단한 장착을 허용하는 토크 전달 장치로부터 이익을 얻을 수 있는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또한 유효 수명이 길고 효율성이 높은 토크 전달 장치로부터 이익을 얻을 수 있는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 태양 중 하나에 따르면, 본 발명은, 특히 자동차용의 토크 전달 장치를 이용하여 이것을 달성하는데, 이 토크 전달 장치는,
- 연소 기관의 크랭크샤프트에 회전식으로 결합될 수 있는 토크 입력 요소,
- 기어박스의 제 1 입력 샤프트에 회전식으로 결합될 수 있는 제 1 토크 출력 요소,
- 토크 입력 요소와 제 1 토크 출력 요소 사이에서 토크 전달 방향으로 배열된 로터 및 스테이터를 포함한 회전 전기 기계,
- 회전 전기 기계의 로터를 반경방향으로 지지하며, 입력 클러치에 의해 토크 입력 요소에 선택적으로 연결되는 로터 지지체,
- 기어박스에 체결될 수 있으며 로터 지지체를 지지하는 고정형 분배기(fixed distributor),
- 기어박스에 체결될 수 있는 제 1 반경방향 단부 및 토크 입력 요소에 연결되는 제 2 반경방향 단부를 포함한 고정벽(fixed wall)을 포함하고,
로터 지지체와 고정형 분배기 사이에 제 1 롤링 부재가 배열되며, 로터 지지체와 고정벽 사이에 제 2 롤링 부재가 배열된다.
따라서, 로터 지지체는 시간이 흐르면서 효율이 감소하는 일 없이 최적화된 방식으로 회전식으로 안내된다. 특히, 본 장치는 로터 지지체를 통한 로터와 고정 요소 또는 기어박스에 체결된 요소 사이의 피벗(pivot) 형태의 강건한 기계적 연결부를 갖는다.
제 1 롤링 부재 및 제 2 롤링 부재는 볼-조인트 연결부이며, 회전 전기 기계를 정확하게 안내하기 위해 필수적인 피벗 연결부를 공동으로 제공한다. 특히, 롤링 부재(일반적으로 일렬의 볼을 구비한 볼 베어링)의 운동학적 연구를 통해, 이 구성요소가 볼-조인트 연결부에 의해 모델링된다. 볼과 링 사이의 접촉에 의해 전달될 수 있는 기계적 동작들은 반경방향 또는 비스듬하며 동일 지점에서 교차한다. 그러므로, 볼 베어링에 의해 전달될 수 있는 기계적 동작들의 관점에서의 나사 이론(screw theory)은 볼-조인트 연결부의 경우와 유사하다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 로터 지지체는 제 1 횡벽, 제 2 횡벽 및 2개의 횡벽을 연결하는 뒷판(back)을 포함한다. 로터 지지체는 회전축에 대해서 장치의 상부 부분으로부터 단면으로 보았을 때 반전된 "U"자를 형성한다. 장치의 하부 부분의 단면인 경우, 로터 지지체는 "U"자를 형성한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 제 1 토크 출력 요소에는 메인 허브(main hub)가 제 1 출력 클러치를 거쳐서 연결된다.
본 발명에 따르면, 입력 클러치 및 제 1 출력 클러치는 멀티디스크 타입의 클러치일 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 로터 지지체의 제 2 횡벽은 하부 부분을 포함하고, 상기 하부 부분은 메인 허브에 연결된 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함한다.
본 발명에 따르면, 로터 지지체의 하부 부분의 제 1 부분은 메인 허브와 스플라인 연결되어 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 제 1 롤링 부재는 내륜 및 외륜을 포함하고, 상기 내륜은 고정형 분배기와 접촉하며, 상기 외륜은 로터 지지체와 접촉한다. 유리하게는, 제 1 롤링 부재는 일렬의 볼을 구비한 볼 베어링이다.
본 발명에 따르면, 제 1 롤링 부재의 상기 외륜은 로터 지지체의 하부 부분의 제 2 부분과 접촉한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제 2 롤링 부재는 내륜 및 외륜을 포함하고, 상기 내륜은 고정벽과 접촉하며 상기 외륜은 로터 지지체와 접촉한다. 유리하게는, 제 2 롤링 부재는 일렬의 볼을 구비한 볼 베어링이다.
본 발명에 따르면, 제 2 롤링 부재의 상기 외륜은 로터 지지체의 제 1 횡벽과 접촉한다.
본 발명의 변형 실시예에 따르면, 제 2 롤링 부재는 내륜 및 외륜을 포함하고, 상기 내륜은 로터 지지체와 접촉하며 상기 외륜은 고정벽과 접촉한다.
이 변형예에 따르면, 제 2 롤링 부재의 상기 내륜은 로터 지지체의 제 1 횡벽과 접촉한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 토크 전달 장치는 기어박스의 제 2 입력 샤프트에 회전식으로 결합될 수 있는 제 2 토크 출력 요소를 포함할 수 있고, 제 2 토크 출력 요소는 토크 전달 방향으로 제 1 토크 출력 요소와 평행하게 배열된다.
본 발명은 단지 비제한적인 예시로서 제공된 본 발명의 여러 특정 실시예들에 대한 하기의 설명을 첨부 도면을 참조하여 숙독할 때 더 잘 이해할 것이며, 본 발명의 다른 목적, 세부사항, 특징 및 장점들도 더 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 장치의 일 예의 축방향 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 장치의 일 예의 축방향 단면도이다.
도 1을 참조하면, 토크 전달 장치(1)는,
- 연소 기관의 크랭크샤프트에 회전식으로 결합될 수 있는 토크 입력 요소(2),
- 기어박스의 제 1 입력 샤프트(6)에 회전식으로 결합될 수 있는 제 1 토크 출력 요소(5),
- 기어박스의 제 2 입력 샤프트(9)에 회전식으로 결합될 수 있는 제 2 토크 출력 요소(8)를 포함하는 것으로 도시되어 있다.
제 1 및 제 2 토크 출력 요소(5, 8)는 각각 예컨대 스플라인형 연결부에 의해 기어박스의 제 1 및 제 2 입력 샤프트(6, 9)에 각각 연결된 제 1 및 제 2 디스크를 포함한다. 기어박스의 제 1 입력 샤프트(6)는 중공형이며, 기어박스의 제 2 입력 샤프트(9)를 둘러싼다.
연소 기관의 크랭크샤프트와 토크 입력 요소(2) 사이에 토션 댐퍼 장치(도시되지 않음)가 위치될 수 있다.
고려 중인 예에서, 제 2 토크 출력 요소(8)는 토크 전달 방향으로 제 1 토크 출력 요소(5)와 평행하게 배열된다. 이들 요소 각각은 장치의 회전축(X)을 중심으로 회전한다.
본 장치는 또한 로터(13) 및 스테이터(14)를 포함한 회전 전기 기계(M)를 포함한다. 스테이터(14)는 기어박스에 체결되어 고정되어 있다. 스테이터(14)는 로터(13) 주위에 고정되어 배열된다. 로터(13)는 토크 전달 방향으로 한편으로는 토크 입력 요소(2)와 다른 한편으로는 제 1 토크 출력 요소(5) 및 제 2 토크 출력 요소(8)와의 사이에 배열된다.
고려 중인 예에서, 회전 전기 기계(M)는 영구 자석과 동기 기계(synchronous machine)이다.
회전 전기 기계의 로터(13)는 입력 클러치(15)에 의해 토크 입력 요소(2)에, 제 1 출력 클러치(16)에 의해 제 1 토크 출력 요소(5)에, 그리고 제 2 출력 클러치(17)에 의해 제 2 토크 출력 요소(8)에 선택적으로 연결된다.
클러치(15, 16, 17)는 멀티디스크 타입의 클러치이다. 클러치(15, 16, 17) 각각은 관련된 작동 부재(15a, 16a, 17a)를 갖는다.
장치(1)는 또한 반경방향의 유지를 위한 로터 지지체(10)를 포함한다. 로터 지지체(10)는 제 1 횡벽(11), 제 2 횡벽(12), 및 2개의 횡벽(11, 12)을 연결하는 뒷판(10')을 포함한다. 따라서, 뒷판(10')은 회전 전기 기계(M)의 로터(13)와 접촉한다. 뒷판(10') 및 2개의 횡벽(11, 12)은 단일 부품일 수 있다. 대안적으로, 뒷판(10') 및 2개의 횡벽(11, 12)은 별개의 부품일 수도 있다. 횡벽(11) 및/또는 횡벽(12)은 뒷판(10')에 용접될 수 있다. 횡벽(11) 및 횡벽(12)은 실질적으로 평행하며, 축방향 연장부를 갖는 뒷판(10')에 대해 반경방향 연장부의 형태를 취한다. 따라서, 로터 지지체(10)는 단면에서 보았을 때 반전된 "U"자 형태이다.
로터 지지체(10)는 회전 전기 기계(M)를 회전축을 중심으로 회전하도록 유지시킨다. 그리고, 회전 전기 기계(M)는 "직렬(in-line)", 즉 회전 전기 기계(M)의 회전축이 토크 전달 장치(1)의 회전축(X)과 일치하는 것으로 일컬어진다.
입력 클러치(15)는 제 1 요소에 의해 회전하도록 구동되는 입력 디스크-캐리어(150)를 포함한다. 제 1 요소는 토크 입력 요소(2)일 수 있다.
입력 디스크-캐리어(150)는 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 축방향으로 연장되며, 제 1 단부는 토크 입력 요소(2)일 수 있는 제 1 요소에 의해 회전하도록 구동된다.
입력 클러치(15)는 제 2 요소와의 회전이 고정된 출력 디스크-캐리어(151)를 포함한다. 제 2 요소는 로터 지지체(10)일 수 있다.
출력 디스크-캐리어(151)는 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 축방향으로 연장되며, 제 1 단부는 로터 지지체(10)일 수 있는 제 2 요소와의 회전이 고정된다.
입력 클러치(15)는 멀티디스크 조립체를 포함한다. 멀티디스크 조립체는 입력 디스크-캐리어 및 출력 디스크-캐리어 중 하나와의 회전이 고정된 적어도 하나의 마찰 디스크를 포함한다. 적어도 하나의 마찰 디스크는 예컨대 입력 디스크-캐리어(150)와의 회전이 고정된다. 멀티디스크 조립체는 각각의 마찰 디스크의 양측에 각각 배열된 적어도 2개의 플레이트를 포함한다. 플레이트들은 입력 디스크-캐리어 및 출력 디스크-캐리어 중 다른 하나와의 회전이 고정될 수 있다. 플레이트들은 예컨대 출력 디스크-캐리어(151)와의 회전이 고정된다. 멀티디스크 조립체는 플레이트들과 마찰 디스크 사이에 마찰 라이닝(friction lining)을 포함한다.
입력 클러치(15)는 맞물림 해제 위치 및 맞물림 위치를 취할 수 있는데, 맞물림 위치에서는 입력 디스크-캐리어(150)와 출력 디스크-캐리어(151) 사이에서 토크를 전달하도록 상기 플레이트들 및 마찰 디스크가 마찰 라이닝을 클램핑한다.
작동 부재(15a)는 휴지 위치와 활성 위치 사이에서 축방향으로 이동 가능한데, 활성 위치에서는 입력 클러치(15)를 맞물림 위치로 이동시키기 위해 상기 작동 부재(15a)가 멀티디스크 조립체에 축방향 힘을 가한다.
작동 부재(15a)는 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 반경방향으로 연장되는데, 제 2 단부는 멀티디스크 조립체에 축방향 힘을 가하도록 구성된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 제 1 출력 클러치(16)는 제 1 요소에 의해 회전하도록 구동되는 입력 디스크-캐리어(160)를 포함한다. 제 1 요소는 로터 지지체(10)일 수 있다. 로터 지지체(10)는 링크 요소, 예컨대 메인 허브(70)를 거쳐서 회전하도록 입력 디스크-캐리어(160)를 구동할 수 있다. 로터 지지체(10)와 메인 허브(70) 사이의 기계적 연결은 아래에서 상세히 기술할 것이다.
입력 디스크-캐리어(160)는 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 축방향으로 연장된다. 제 1 단부는 제 1 요소에 의해 회전하도록 구동된다.
제 1 출력 클러치(16)는 제 2 요소와의 회전이 고정된 출력 디스크-캐리어(161)를 포함한다. 제 2 요소는 제 1 토크 출력 요소(5)일 수 있다.
출력 디스크-캐리어(161)는 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 축방향으로 연장되는데, 제 1 단부는 제 2 요소와의 회전이 고정된다.
제 1 출력 클러치(16)는 멀티디스크 조립체를 포함한다. 멀티디스크 조립체는 입력 클러치(15)의 멀티디스크 조립체와 동일한 기술적 특징들을 갖는다.
제 1 출력 클러치(16)는 맞물림 해제 위치와 맞물림 위치를 취할 수 있는데, 맞물림 위치에서는 입력 디스크-캐리어(160)와 출력 디스크-캐리어(161) 사이에서 토크를 전달하도록 상기 플레이트들 및 마찰 디스크가 마찰 라이닝을 클램핑한다.
제 1 출력 클러치(16)의 작동 부재(16a)는 입력 클러치(15)의 작동 부재(15a)의 기술적 특징 중 일부 또는 전부를 갖는다.
입력 디스크-캐리어(160)의 제 2 단부 또는 출력 디스크-캐리어(161)의 제 2 단부는 상기 제 2 단부로부터 축방향으로 연장되는 적어도 하나의 안내부를 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 제 2 출력 클러치(17)는 제 1 요소에 의해 회전하도록 구동되는 입력 디스크-캐리어(170)를 포함한다. 제 1 요소는 로터 지지체(10)일 수 있다. 로터 지지체(10)는 링크 요소, 예컨대 메인 허브(70)를 거쳐서 회전하도록 입력 디스크-캐리어(170)를 구동할 수 있다.
입력 디스크-캐리어(170)는 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 축방향으로 연장된다. 제 1 단부는 제 1 요소에 의해 회전하도록 구동된다.
제 2 출력 클러치(17)는 제 2 요소와의 회전이 고정된 출력 디스크-캐리어(171)를 포함한다. 제 2 요소는 제 2 토크 출력 요소(8)일 수 있다.
출력 디스크-캐리어(171)는 제 1 단부와 제 2 단부 사이에서 축방향으로 연장된다. 제 1 단부는 제 2 토크 출력 요소(8)일 수 있는 제 2 요소와의 회전이 고정되어 있다.
제 2 출력 클러치(17)는 멀티디스크 조립체를 포함한다. 멀티디스크 조립체는 입력 클러치(15)의 멀티디스크 조립체 및/또는 제 1 출력 클러치(16)의 멀티디스크 조립체와 동일한 기술적 특징을 갖는다.
제 2 출력 클러치(17)는 맞물림 해제 위치와 맞물림 위치를 취할 수 있는데, 맞물림 위치에서는 입력 디스크-캐리어(170)와 출력 디스크-캐리어(171) 사이에서 토크를 전달하도록 상기 플레이트들 및 마찰 디스크가 마찰 라이닝을 클램핑한다.
제 2 출력 클러치(17)의 작동 부재(17a)는 입력 클러치(15)의 작동 부재(15a) 및/또는 제 1 출력 클러치(16)의 작동 부재(16a)의 기술적 특징 중 일부 또는 전부를 갖는다.
입력 디스크-캐리어(170)의 제 2 단부 또는 출력 디스크-캐리어(171)의 제 2 단부는 상기 제 2 단부로부터 축방향으로 연장되는 적어도 하나의 안내부를 포함할 수 있다.
기어박스의 제 1 입력 샤프트(6)는 크랭크샤프트에 회전식으로 결합되며, 제 1 클러치(15) 및 제 1 출력 클러치(16)가 소위 맞물림 위치에 있도록 구성될 때 크랭크샤프트에 의해 회전하도록 구동된다. 이러한 구성에서, 로터(13)는 기어박스에 파워 부스트를 공급할 수도 있다.
기어박스의 제 1 입력 샤프트(6)는 로터(13)에 회전식으로 결합되며, 제 1 클러치(15)가 소위 맞물림 해제 위치에 있도록 구성되고 제 1 출력 클러치(16)가 맞물림 위치에 있도록 구성될 때 로터(13)에 의해 회전하도록 구동된다. 그러면, 기어박스의 제 1 입력 샤프트는 오직 로터(13)에 의해서만 구동된다. 이러한 구성에서, 회전 전기 기계(M)는 브레이크로서 작용할 수 있으며, 에너지 회수 모드에 있을 수 있다.
유사하게, 기어박스의 제 2 입력 샤프트(9)는 크랭크샤프트에 회전식으로 결합되며, 제 1 클러치(15) 및 제 2 출력 클러치(17)가 소위 맞물림 위치에 있도록 구성될 때 크랭크샤프트에 의해 회전하도록 구동된다.
기어박스의 제 2 입력 샤프트(9)는 로터(13)에 회전식으로 결합되며, 제 1 클러치(15)가 소위 맞물림 해제 위치에 있도록 구성되고 제 2 출력 클러치(17)가 맞물림 위치에 있도록 구성될 때 로터(13)에 의해 회전하도록 구동된다. 그러면, 기어박스의 제 2 입력 샤프트는 오직 로터(13)에 의해서만 구동된다.
제 1 및 제 2 출력 클러치(16, 17)가 맞물림 해제 구성에 있고 입력 클러치(15)가 맞물림 구성에 있을 때, 로터(13)는 연소 기관에 의해 구동될 수 있다. 그러면, 회전 전기 기계는 에너지 회수 모드에 있다.
제 1 출력 클러치(16)는 예컨대 기어박스의 홀수 기어에 맞물리도록 배열되고, 제 2 출력 클러치(17)는 예컨대 기어박스의 짝수 기어 및 후진 기어에 맞물리도록 배열된다. 대안적으로, 상기 제 1 출력 클러치(16) 및 상기 제 2 출력 클러치(17)에 의해 처리되는 기어들은 각각 거꾸로 될 수도 있다.
클러치들은 출력 클러치(16, 17) 각각 및 입력 클러치(15)의 각자의 구성에 따라 연소 기관으로부터 2개의 기어박스 입력 샤프트 중 하나에 소위 입력 파워― 토크 및 회전 속도 ―를 교대로 전달하도록 배열된다. 그러면, 본 장치는 소위 "다이렉트(direct)" 모드에 있게 된다. 입력 클러치(15)는 또한 토크를 연소 기관에 전달할 수도 있으며, 그러면 본 장치가 소위 "백(back)" 모드에 있게 된다.
출력 클러치(16, 17)는 이들이 동시에 동일한 맞물림 구성에 있지 않도록 배열될 수 있다. 반대로, 이들은 동시에 맞물림 해제 위치에 있도록 구성될 수 있다.
입력 클러치(15)는 토크 입력 요소(2)로부터 멀어지게 출력 클러치(16, 17)로부터 축방향으로 오프셋되어 있다. 출력 클러치(16, 17)는 반경방향으로 겹쳐져 있다.
클러치(15, 16, 17) 및 관련 작동 부재의 동작에 관한 보다 세부적인 사항들에 대해서는 발레오 앙브라이아쥐(Valeo Embrayages)의 명의로 2017년 7월 21일에 출원된 프랑스 특허 출원 제 1756978 호를 참조할 수 있을 것이다.
로터 지지체(10)는 클러치(15, 16, 17) 및 작동 부재(15a, 16a, 17a)를 동시에 포위한다.
상술한 바와 같이, 본 장치(1)는 메인 허브(70)를 포함한다. 상기 메인 허브(70)는 제 1 및 제 2 출력 클러치(16, 17) 각각에 의해 제 1 토크 출력 요소(5) 및 제 2 토크 출력 요소(8)에 선택적으로 연결될 수 있다.
로터 지지체(10), 보다 구체적으로는 제 2 횡벽(12)은 메인 허브(70)와 대면하는 하부 부분(100)을 포함한다. 상기 하부 부분(100)은 제 1 부분(101) 및 제 2 부분(102)을 포함한다.
로터 지지체(10)의 하부 부분(100)의 제 1 부분(101)과 메인 허브(70) 사이의 연결부는 예컨대 스플라인과 같은 스플라인형 연결부 형태로 생성된 매립형 연결부이다. 따라서, 로터 지지체(10)는 메인 허브(70)와의 회전이 고정되어 있어서, 상기 로터 지지체(10)와 메인 허브(70) 사이의 강건한 연결을 유지하면서 이들두 요소 사이에서 토크를 전달할 수 있다.
토크 전달 장치(1)는 로터 지지체(10)의 하부 부분(100)의 제 1 부분(101)과 메인 허브(70) 사이의 스플라인형 연결부를 유지하도록 구성된 적어도 하나의 체결 부재를 포함한다. 보다 구체적으로, 적어도 하나의 체결 부재는 로터 지지체(10)의 하부 부분(100)의 제 1 부분(101)과 메인 허브(70)의 매립형 연결부를 유지하도록 구성된다.
체결 부재는 회전축(X)의 둘레 주위에 분배되는 나사, 너트 또는 리벳으로부터 선택될 수 있다. 이러한 체결 부재는 반경방향으로 메인 허브(70)와 동일한 높이에 배열된다. 이 체결 부재에 의하면 본 장치(1)가 용이하게 장착 및/또는 분리될 수 있다.
로터 지지체(10)의 하부 부분(100)은 반경방향으로 입력 클러치(15) 아래에 또는 반경방향으로 입력 클러치(15) 내에 놓인다. 하부 부분(100)은 마찬가지로 반경방향으로 입력 클러치(15)의 작동 부재(15a) 아래에 또는 내부에 놓인다. 하부 부분(100)은 토크의 통과를 위해 횡벽(12)과 제 1 및 제 2 출력 클러치(16, 17) 사이에 놓인다. 로터 지지체(10)의 하부 부분(100)은 입력 클러치(15)와 관련된 밀봉 챔버의 범위를 부분적으로 한정한다.
하부 부분(100)과 횡벽(12)은 단일 부품일 수 있다. 대안적으로, 하부 부분(100)과 횡벽(12)은 별도의 부품이다. 도 1의 예에서, 하부 부분(100)과 횡벽(12)은 서로 용접되어 있다.
고정형 분배기(80)가 로터 지지체(10) 및 메인 허브(70)를 지지한다. 고정형 분배기(80)는 기어박스(BV)의 고정 부분에 체결된다. 고정형 분배기(80)는 로터 지지체(10)의 중심을 맞추고 로터 지지체(10)를 회전식으로 안내한다. 분배기(80)는 적어도 하나의 롤링 부재, 특히 니들 베어링에 의해 메인 허브(70)를 반경방향으로 지탱한다. 메인 허브(70)의 그러한 안내는 메인 허브(70)가 정확하게 위치되게 하고 메인 허브(70)의 마모를 방지하게 할 수 있다.
고정형 분배기(80)는 작동 부재(15a, 16a, 17a) 각각에 공급하기 위한 유체 네트워크를 포함할 수 있다. 고정형 분배기(80)는 유리하게는 모든 작동 부재(15a, 16a, 17a)를 위한 단지 하나의 유체 흡입구를 구비할 수 있으며, 이는 본 장치를 단순화한다. 유체 네트워크는 회전 고정된 부분에 형성되며, 이것의 구조 및 동작은 회전하는 부분, 예컨대 기어박스 샤프트 내의 유체 입구에 비해 단순하다. 그러한 장치는 클러치들을 작동시키기 위한 단지 하나의 유체 흡입구를 구비할 수 있으며, 이는 장치의 제조를 단순화한다.
메인 허브(70)는 유체 네트워크를 다양한 작동 부재(15a, 16a, 17a)에 연결하도록 구성된 적어도 하나의 덕트, 바람직하게는 복수의 덕트를 포함한다.
유체 네트워크는 기어박스(BV)와 대면하는 측에 개방된다. 기어박스(BV)와 대면하는 측은 부품들로 가득차 있으며 접근이 용이하지 않은 내연 기관과 대면하는 측에 비해 접근 가능한 환경이다.
고정형 분배기(80)의 유체 네트워크는 하나의 동일한 둘레방향 홈 상에 개방되는 제 1 시리즈의 둘레방향으로 오프셋된 축방향 덕트를 포함하는데, 둘레방향 홈 자체도 작동 부재(15a, 16a, 17a)에 유체를 공급하기 위해 고정형 분배기(80)에 형성된다. 각 둘레방향 홈과 대면하여, 각각의 작동 부재(15a, 16a, 17a)에의 유체의 통과를 위한 개구부가 메인 허브(70)에 제공된다. 유체 네트워크는 또한 클러치들의 냉각을 위한 유체의 통과를 위해 하나의 동일한 둘레방향 홈 상에 개방되는 제 2 시리즈의 둘레방향으로 오프셋된 축방향 덕트를 포함한다.
각 클러치(15, 16, 17)에 대해, 유체 네트워크는 작동 부재(15a, 16a, 17a)에 유체를 공급하여 냉각하기 위한 단일 시리즈의 축방향 덕트를 포함할 수 있다.
예컨대 플라스틱으로 제조된 밀봉 링들이 각 둘레방향 홈의 양측에 제공된다. 메인 허브(70)의 롤링 부재가 둘레방향 홈을 둘러쌀 수 있다.
로터 지지체(10)의 상기 하부 부분(100)은 입력 클러치(15)를 냉각하기 위한 유체 덕트, 및 입력 클러치(15)의 작동 부재(15a)에 공급하기 위한 유체 덕트를 포함한다. 하부 부분(100)의 유체 덕트는 제 1 부분(101) 내에 개방되며, 메인 허브(70) 및 고정형 분배기(80)와 관련된 도관과 대면한다. 로터 지지체(10)의 하부 부분(100)의 제 1 부분(101)과 메인 허브(70) 사이의 유체 연결부는 스플라인형 연결부에 놓인다. 유체 연결부를 밀봉하기 위해 하부 부분(100)의 제 1 부분(101)과 메인 허브(70) 사이의 유체 연결부의 양측에 O-링이 놓인다.
본 장치(1)는 또한 토크 입력 요소(2)와 입력 클러치(5) 사이에 중간 토크 전달 요소(35)를 포함한다.
본 장치(1)는 클러치 세트가 배열되는 오일 충전 밀봉 챔버(45)를 한정한다. 그러므로, 클러치들은 모두 습식 타입이다. 밀봉 챔버(45)의 범위는 부분적으로 로터 지지체(10) 및 중간 요소(35)에 의해 설정된다.
본 장치(1)는 또한 예컨대 기어박스의 고정 부분에 고정된 고정벽(50)을 포함한다. 고정벽(50)은 예컨대 기어박스에 나사 결합된다. 고정벽(50)은 반경방향 연장부의 형태를 취한다.
고정벽(50)은 기어박스(BV)에 체결될 수 있는 제 1 반경방향 단부(50a) 및 토크 입력 요소(2)에 연결되는 제 2 반경방향 단부(50b)를 포함한다.
제 2 반경방향 단부(50b)는 별도의 부분이며, 용접에 의해 고정벽(50)에 연결된다. 대안적으로, 제 2 반경방향 단부(50b)는 고정벽(50)과 동일한 부분일 수 있다. 고정벽(50)의 제 2 반경방향 단부(50b)는 단면에서 보았을 때 실질적으로 "C"자 형태의 형상을 갖는다.
고정벽(50)은 로터 지지체(10)를 지지한다. 고정벽(50)은 로터 지지체(10)의 중심을 맞추고 로터 지지체(10)를 회전식으로 안내한다. 고정벽(50)은 축방향으로 스테이터(14) 및 로터(13) 근처에 배열되며, 토크 전달 장치의 밀봉을 형성할 수 있다. 상기 고정벽(50)의 축방향 거리 및/또는 재료 및/또는 형상은 상기 고정벽(50) 내에서의 스테이터 필드(stator field)의 줄 손실(Joule loss)을 최소화하도록 선택된다.
고정벽(50)은 고정벽(50)의 반경방향 내주부에 배열된 니들 베어링(51)에 의해 토크 입력 요소(2)에 중심 설정된다. 환언하면, 니들 베어링(51)은 고정벽(50)의 제 2 반경방향 단부(50b)의 "C"자 내부에 배열된다.
마찬가지로 니들 베어링(53)을 회전 안내하기 위한 수단은 토크 입력 요소(2)를 제 2 토크 출력 요소(8)에 축방향으로 고정하기 위해 제공된다. 동일한 안내 수단이 2개의 토크 출력 요소(5, 8) 사이에 제공된다.
중간 요소(35)는 또한 횡방향 구획부(61)에 의해 반경방향으로 지탱된다. 횡방향 구획부(61)는 또한 중간 요소(35)의 중심을 맞추도록 구성된다. 중간 요소(35)는 횡방향 구획부(61)의 단부와 로터 지지체(10)의 하부 부분(100)의 림(rim) 사이에 배열된 롤링 부재, 여기에서는 니들 베어링에 의해 중심 설정되고 반경방향으로 지탱된다.
횡방향 구획부(61)는 축방향으로 한편으로는 입력 클러치(15)와 다른 한편으로는 제 1 출력 클러치(16) 및 제 2 출력 클러치(17) 사이에 놓인다. 횡방향 구획부(61)는 한편으로는 중간 요소(35)에, 그리고 다른 한편으로는 로터 지지체(10)에 연결된다. 횡방향 구획부(61)는 예컨대 용접에 의해 체결되거나, 또는 구동 요소(35)에 의해 회전하도록 구동된다.
중간 요소(35)는 토크 입력 요소(2)에 연결된다. 토크 입력 요소(2)는 연소기관의 크랭크샤프트에서 비롯된 토크의 통과를 위한 스플라인형 허브(75)를 포함한다. 고정벽(50)과 스플라인형 허브(75) 사이에는 립 시일(lip seal) 타입의 기밀 시일이 마련된다.
중간 요소(35)는 입력 클러치(15)를 구동하기 위한 원통형 스커트(76), 및 토크 입력 요소의 스플라인형 허브(75) 및 원통형 스커트(76)에 연결된 연결부(77)를 포함한다.
원통형 스커트(76)는 로터(13)와 출력 클러치(16, 17) 사이에서 반경방향으로 연장된다. 이 원통형 스커트(76)에 의해 연소 기관 측으로부터 기어박스 측으로 토크를 전달할 수 있다. 원통형 스커트(76)는 로터 지지체(10) 내부에서 반경방향으로 연장된다. 고려 중인 예에서, 연결부(77) 및 원통형 스커트(76)는 일체이며, 스플라인형 허브(75)에 회전식으로 연결된다.
로터 지지체(10)와 고정형 분배기(80) 사이에 제 1 롤링 부재(R1)가 배열된다. 이러한 제 1 롤링 부재(R1)에 의해 로터 지지체(10)를 고정형 분배기(80)에 대해 중심 설정하고 회전식으로 안내할 수 있다. 제 1 롤링 부재(R1)는 일렬의 볼을 구비한 볼 베어링 타입이다.
제 1 롤링 부재(R1)는 내륜(R1a) 및 외륜(R1b)을 포함하는데, 상기 내륜(R1a)은 고정형 분배기(80)와 접촉하며, 상기 외륜(R1b)은 로터 지지체(10)와 접촉한다. 제 1 롤링 부재(R1)의 상기 외륜(R1b)은 보다 정확하게는 로터 지지체(10)의 하부 부분(100)의 제 2 부분(102)과 접촉한다.
제 1 롤링 부재(R1)는 로터 지지체(10)의 하부 부분(100)의 숄더(shoulder)와 고정형 분배기(80)의 숄더 사이에서 축방향으로 차단된다. 하부 부분(100)의 숄더는 제 2 부분(102)에 놓인다. 따라서, 제 1 롤링 부재(R1)의 외륜(R1b)은 로터 지지체(10)의 하부 부분(100)의 숄더에 의해 축방향으로 차단되고, 제 1 롤링 부재(R1)의 내륜(R1a)은 고정형 분배기(80)의 숄더에 의해 축방향으로 차단된다.
그러므로, 제 1 롤링 부재(R1)에 의해 전달될 수 있는 기계적 동작들의 관점에서의 나사 이론은 내륜(R1a)과 외륜(R1b)이 축방향으로 차단되어 있기 때문에 볼-조인트 연결부의 경우와 유사하다.
로터 지지체(10)와 고정벽(50) 사이에는 제 2 롤링 부재(R2)가 배열된다. 이러한 제 2 롤링 부재(R2)에 의해 로터 지지체(10)를 고정벽(50)에 대해 중심 설정하고 회전식으로 안내할 수 있다. 제 2 롤링 부재(R2)는 일렬의 볼을 구비한 볼 베어링 타입이다.
제 2 롤링 부재(R2)는 내륜(R2a) 및 외륜(R2b)을 포함하는데, 상기 내륜(R2a)은 고정벽(50)과 접촉하며 상기 외륜(R2b)은 로터 지지체(10)와 접촉한다. 제 2 롤링 부재(R2)의 상기 외륜(R2b)은 보다 정확하게는 로터 지지체(10)의 제 1 횡벽(11)과 접촉한다.
제 2 롤링 부재(R2)는 로터 지지체(10)의 제 1 횡벽(11)의 숄더와 고정벽(50)의 숄더 사이에서 축방향으로 차단된다. 고정벽(50)의 숄더는 제 2 반경방향 단부(50b)에 놓인다. 따라서, 제 2 롤링 부재(R2)의 외륜(R2b)은 로터 지지체(10)의 제 1 횡벽(11)의 숄더에 의해 축방향으로 차단되고, 제 2 롤링 부재(R2)의 내륜(R2a)은 고정벽(50)의 제 2 반경방향 단부(50b)의 숄더에 의해 축방향으로 차단된다.
그러므로, 제 2 롤링 부재(R2)에 의해 전달될 수 있는 기계적 동작들의 관점에서의 나사 이론은 내륜(R2a)과 외륜(R2b)이 축방향으로 차단되어 있기 때문에 볼-조인트 연결부의 경우와 유사하다.
따라서, 이들 2개의 롤링 부재(R1, R2)의 조합은 로터 지지체(10)와 고정 요소 또는 기어박스에 체결된 요소, 즉 고정형 분배기(80) 및 고정벽(50)과의 사이에 피벗 연결을 생성할 수 있다.
도 2의 토크 전달 장치(1)는 제 2 롤링 부재(R2)의 장착을 제외하고 도 1의 토크 전달 장치(1)와 실질적으로 동일하다.
구체적으로, 도 2에서, 제 2 롤링 부재(R2)는 내륜(R2a) 및 외륜(R2b)을 포함하는데, 상기 내륜(R2a)은 로터 지지체(10)와 접촉하며 상기 외륜(R2b)은 고정벽(50)과 접촉한다. 제 2 롤링 부재(R2)의 상기 내륜(R2a)은 보다 정확하게는 로터 지지체(10)의 제 1 횡벽(11)과 접촉한다.
제 2 롤링 부재(R2)는 로터 지지체(10)의 제 1 횡벽(11)의 숄더와 고정벽(50)의 숄더 사이에서 축방향으로 차단된다. 고정벽(50)의 숄더는 제 2 반경방향 단부(50b)에 놓인다. 따라서, 제 2 롤링 부재(R2)의 내륜(R2a)은 로터 지지체(10)의 제 1 횡벽(11)의 숄더에 의해 축방향으로 차단되고, 제 2 롤링 부재(R2)의 외륜(R2b)은 고정벽(50)의 제 2 반경방향 단부(50b)의 숄더에 의해 축방향으로 차단된다.
이러한 제 2 롤링 부재(R2)의 장착에 대한 변형 실시예에 의해, 고정벽(50)과 토크 입력 요소(2) 사이의 연결부의 반경방향 크기를 제한할 수 있는데, 그것은 고정벽(50) 및/또는 로터 지지체(10)의 축방향 벽을 생략할 수 있기 때문이다.
본 발명을 수개의 특정 실시예와 관련하여 설명했지만, 본 발명은 전혀 그에 한정되지 않으며 본 발명의 범위에 속하는 한 기술된 수단들의 모든 기술적 균등물 및 이들의 조합을 포함하는 것이 명백하다.
청구범위에서, 괄호 안의 모든 도면번호들은 청구항을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (13)

  1. 특히 자동차용의 토크 전달 장치(1)로서,
    - 연소 기관의 크랭크샤프트에 회전식으로 결합될 수 있는 토크 입력 요소(2),
    - 기어박스(BV)의 제 1 입력 샤프트(6)에 회전식으로 결합될 수 있는 제 1 토크 출력 요소(5),
    - 상기 토크 입력 요소(2)와 상기 제 1 토크 출력 요소(5) 사이에서 토크 전달 방향으로 배열된 로터(13) 및 스테이터(14)를 포함한 회전 전기 기계(M),
    - 상기 회전 전기 기계(M)의 로터(13)를 반경방향으로 지지하며, 입력 클러치(15)에 의해 상기 토크 입력 요소(2)에 선택적으로 연결되는 로터 지지체(10),
    - 상기 기어박스(BV)에 체결될 수 있으며 상기 로터 지지체(10)를 지지하는 고정형 분배기(fixed distributor)(80),
    - 상기 기어박스(BV)에 체결될 수 있는 제 1 반경방향 단부(50a) 및 상기 토크 입력 요소(2)에 연결되는 제 2 반경방향 단부(50b)를 포함한 고정벽(fixed wall)(50)을 포함하는, 토크 전달 장치(1)에 있어서,
    상기 로터 지지체(10)와 상기 고정형 분배기(80) 사이에 제 1 롤링 부재(R1)가 배열되며, 상기 로터 지지체(10)와 상기 고정벽(50) 사이에 제 2 롤링 부재(R2)가 배열되는것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터 지지체(10)는 제 1 횡벽(11), 제 2 횡벽(12) 및 2개의 횡벽(11, 12)을 연결하는 뒷판(back)(10')을 포함하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 로터 지지체(10)는 단면에서 보았을 때 반전된 "U"자를 형성하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토크 전달 장치는 제 1 출력 클러치(16)를 거쳐서 상기 제 1 토크 출력 요소(5)에 연결된 메인 허브(main hub)(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 로터 지지체(10)의 제 2 횡벽(12)은 하부 부분(100)을 포함하고, 상기 하부 부분(100)은 메인 허브(70)에 연결된 제 1 부분(101), 및 제 2 부분(102)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 로터 지지체(10)의 하부 부분(100)의 제 1 부분(101)은 상기 메인 허브(70)와 스플라인 연결되어 있는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 롤링 부재(R1)는 내륜(R1a) 및 외륜(R1b)을 포함하고, 상기 내륜(R1a)은 상기 고정형 분배기(80)와 접촉하며, 상기 외륜(R1b)은 상기 로터 지지체(10)와 접촉하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  8. 제 5 항과 함께 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 롤링 부재(R1)의 상기 외륜(R1b)은 상기 로터 지지체(10)의 하부 부분(100)의 제 2 부분(102)과 접촉하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 롤링 부재(R2)는 내륜(R2a) 및 외륜(R2b)을 포함하고, 상기 내륜(R2a)은 상기 고정벽(80)과 접촉하며, 상기 외륜(R2b)은 상기 로터 지지체(10)와 접촉하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  10. 제 2 항과 함께 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 롤링 부재(R2)의 상기 외륜(R2b)은 상기 로터 지지체(10)의 제 1 횡벽(11)과 접촉하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 롤링 부재(R2)는 내륜(R2a) 및 외륜(R2b)을 포함하고, 상기 내륜(R2a)은 상기 로터 지지체(10)와 접촉하며, 상기 외륜(R2b)은 상기 고정벽(80)과 접촉하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  12. 제 2 항과 함께 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 롤링 부재(R2)의 상기 내륜(R2a)은 상기 로터 지지체(10)의 제 1 횡벽(11)과 접촉하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토크 전달 장치는 기어박스의 제 2 입력 샤프트(9)에 회전식으로 결합될 수 있는 제 2 토크 출력 요소(8)를 포함하고, 상기 제 2 토크 출력 요소(8)는 토크 전달 방향으로 상기 제 1 토크 출력 요소(5)와 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
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