KR20210061283A - 토크 전달 장치 - Google Patents

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KR20210061283A
KR20210061283A KR1020200154465A KR20200154465A KR20210061283A KR 20210061283 A KR20210061283 A KR 20210061283A KR 1020200154465 A KR1020200154465 A KR 1020200154465A KR 20200154465 A KR20200154465 A KR 20200154465A KR 20210061283 A KR20210061283 A KR 20210061283A
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KR
South Korea
Prior art keywords
torque
transmission device
clutch
torque transmission
axial
Prior art date
Application number
KR1020200154465A
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English (en)
Inventor
아르노 돌
로랑 드꿰스네
기욤 부아로퀴오
올리비에 도레무스
프랑수아 티보
로랑 코마르탱
Original Assignee
발레오 앙브라이아쥐
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H57/00—General details of gearing
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H57/0469—Bearings or seals
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    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Abstract

본 발명은 습식 트리플 클러치(3) 및 기어박스 케이싱(27)을 포함하는 토크 전달 장치(1)에 관한 것으로서, 기어박스 케이싱(27)은 제 1 측벽(27a) 및 제 2 측벽(27b)을 구비하며, 상기 습식 트리플 클러치(3)는,
- 토크 입력 요소(2),
- 제 1 및 제 2 토크 출력 요소(6, 7),
- 원통형 부분(51), 원통형 부분으로부터 반경방향으로 연장되는 플랜지(52), 구동부 커버(53), 및 구동부 커버(53)로부터 반경방향으로 토크 입력 요소(2)의 방향으로 연장되는 지지체(54)를 포함하는 오일 공급 허브(50)를 포함하고,
토크 전달 장치(1)는 또한 케이싱의 제 1 측벽(27a)과 지지체(54)에 의해 한정되는 제 1 공간(80), 및 케이싱의 제 2 측벽(27b)과 플랜지(52)에 의해 한정되는 제 2 공간(80')을 포함하고, 상기 공간(80, 80')은 트리플 클러치(3)를 기어박스 케이싱(27) 내에서 축방향으로 고정시키기 위한 롤링 부재를 수용할 수 있다.

Description

토크 전달 장치{TORQUE TRANSMISSION DEVICE}
본 발명은 자동차용 변속기(transmission) 분야에 관한 것이다. 본 발명은 특히 연소 기관과 기어박스 사이에서 자동차의 구동계(drivetrain)에 배치될 의도인 토크 전달 장치(torque transmission device)에 관한 것이다.
본 발명은 특히 회전 전기 기계가 구동계에 배치되어 있는 하이브리드 자동차를 위한 변속기 장치에 관한 것이다.
토크 전달 요소의 이송 중에는, 장치의 구성요소들이 분리 불가능한 조립체를 형성하는 것이 필수적이다. 이 조립체는 특히 적어도 배송 전의 크레이트 포장(crating)의 조건에 견뎌야 하며, 배송 중의 충격 및/또는 가속도, 그리고 배송 중 또는 후 또는 조립 중의 취급 또는 임의의 다른 취급 동작에 견뎌야만 한다.
그러한 조립체들이 준수해야만 하는 기능적 요건은 하기와 같다:
- 이들은 부품을 잃어버려서는 안 되고,
- 이들은 임의의 비가역적인 내부 운동을 허용해서는 안 되며,
- 이들은 하나 이상의 부품에 손상을 가하는 임의의 내부 변위를 허용해서는 안 된다.
내부 간극 없이 또는 조립시에 조절되는 간극을 가지고 복수의 자율적인 하위 조립체(autonomous subassembly)로 이루어진 트리플 클러치 기구(triple clutch mechanism)가 종래 기술로부터 공지되어 있다. 트리플 클러치는, 통상, 토크 입력 수단, 제 1 토크 출력 샤프트, 제 2 토크 출력 샤프트, 토크 입력 수단과 제 1 토크 출력 샤프트를 결합 또는 결합 해제할 수 있는 제 1 클러치, 및 토크 입력 수단과 제 2 토크 출력 샤프트를 결합 또는 결합 해제할 수 있는 제 2 클러치를 포함하는 습식 듀얼 클러치 기구를 포함한다.
그러한 기구는 기어박스 측의 고정된 지지체와 감쇠 장치 또는 연소 기관 측의 고정된 지지체 사이에 수용되는 회전 또는 고정 부품들의 축방향 적층체를 구비하며, 고정된 지지체들은 통상적으로 기어박스 케이싱의 측벽이다. 이들 부품은:
- 이들 자체의 형상에 의해 반경방향으로,
- 구성 부품(스프링)의 내부 하중에 의해 축방향으로,
- 서클립(circlip) 및/또는 용접점에 의해, 그리고
- 하위 조립체들이 함께 조립되는 동안에,
유지된다.
부품들은 조립될 수 있고 이들이 자동차에 장착되면 기능을 실현할 수 있는 치수로 제조된다. 부품들이 하위 조립체에 조립될 때, 부품들은 조립체 및 기능적 치수 체인(functional chains of dimensions)과 관련되도록 배열된다. 이러한 방식으로, 기능적인 하위 조립체가 얻어진다. 이들의 최종 조립 중에, 이들은 필요한 기능성을 보장하는 특정 개수의 치수 체인과 관련되어야 한다.
자동차에의 조립은 장치의 부품들이 기능적 요건을 준수하는 것을 보장해야 하며, 이는 기능적 치수 체인이 관련됨을 의미한다. 따라서, 조립체에 의해 부품들이 이와 같이 지지된 상태로 되기 때문에 치수 체인의 구성 부품들은 일 측에 지지된 것으로 여겨진다. 현재, 조립체 하중이 없는 경우(자동차에의 최종 조립 전인 경우), 부품들은 모든 가능한 위치들 사이의 중간 위치에 있다. 이들은 상기와 같이 장착되기 전에 기능적인 요건들을 준수하지 않는 위치에 있을 수 있다.
따라서, 토크 전달 장치 자체의 조립과 차량에의 최종 조립 사이의 라이프 스테이지(life stage)에 관계 없이, 모든 부품이 기능적 요건들을 준수하는 것을 보장할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 특히 이러한 문제에 대한 단순하고 효과적이며 경제적인 방안을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 본 발명은 특히 자동차용의 토크 전달 장치에 의해 이 방안에 이르는데, 토크 전달 장치는 습식 트리플 클러치 및 기어박스 케이싱을 포함하고, 기어박스 케이싱은 제 1 측벽, 제 2 측벽 및 두 측벽을 연결하는 축방향 부분을 구비하며, 상기 습식 트리플 클러치는,
- 연소 기관의 크랭크샤프트에 회전에 대해 결합될(rotationally coupled) 수 있는, 축(X)을 중심으로 회전하는 토크 입력 요소,
- 기어박스의 제 1 입력 샤프트 및 제 2 입력 샤프트에 각각 회전에 대해 결합될 수 있는 제 1 및 제 2 토크 출력 요소,
- 토크 전달 방향으로 토크 입력 요소와 토크 출력 요소들 사이에 배열되는 제 1 및 제 2 출력 클러치,
- 원통형 부분, 원통형 부분으로부터 반경방향으로 연장되는 플랜지(flange), 구동부 커버(drive cover), 및 구동부 커버로부터 반경방향으로 토크 입력 요소의 방향으로 연장되는 지지체를 포함하는 오일 공급 허브(oil supply hub), 및
- 토크 입력 요소와 구동부 커버를 선택적으로 및 마찰식으로 결합하는 결합 해제 클러치(decoupling clutch)를 포함하고,
본 장치는 또한 케이싱의 제 1 측벽과 지지체에 의해 한정되는 제 1 공간, 및 케이싱의 제 2 측벽과 플랜지에 의해 한정되는 제 2 공간을 포함하고, 상기 공간들은 트리플 클러치를 기어박스 케이싱 내에서 축방향으로 고정시키기 위한 롤링 부재를 수용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 장치는 배송 및 최종 조립 전에 트리플 클러치와 기어박스 케이싱의 축방향 이동을 제한하는 부품들의 내부 웨징(internal wedging)을 활용하여 이들 두 조립체 사이의 간극을 인위적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
나머지 설명 부분과 특허청구범위에서는, 비제한적인 예로서 그리고 이해를 돕기 위해, 자동차의 변속기의 주된 회전축(X)에 의해 결정되는 축방향에 관한 방향에 따른 "전방"(AV) 또는 "후방"(AR)이란 용어가 사용될 것인데, "전방"은 도면에서의 좌측, 즉 연소 기관 측에 배치된 부분을 나타내며 "후방"은 도면의 우측, 즉 변속기 측의 부분을 나타내고; 상기 축방향에 수직인 반경방향으로, 그리고 회전축(X)과 관련하여 "내측/내부의/내부에 있는" 또는 "외측/외부의/외부에 있는"이란 용어가 사용될 것인데, "내측"은 종축(X)과 관련하여 근위(proximal) 부분을 나타내며 "외측"은 종축(X)과 관련하여 원위(distal) 부분을 나타낸다. 본 발명의 의미 내에서, 반경방향 연속은 반경방향 거리의 관점에서 이해된다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 그러한 장치는 조합으로 취해지는, 하기의 특징 중 하나 이상을 구비할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 본 장치는 트리플 클러치를 기어박스 케이싱 내에서 축방향으로 고정시키기 위해 제 1 및 제 2 공간에 각각 배열되는 제 1 및 제 2 롤링 부재를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 본 장치는 케이싱의 제 1 측벽과 지지체에 의해 한정되는 제 3 공간, 및 케이싱의 제 2 측벽과 플랜지에 의해 한정되는 제 4 공간을 포함하고, 상기 공간들은 트리플 클러치를 지지하기 위한 롤링 부재를 수용할 수 있다. 그러므로, 제 3 및 제 4 공간 내에 배열된 롤링 부재들은 트리플 클러치의 정적 및 동적 반경방향 하중만을 받아들이는 반경방향 롤링 부재이다.
일 실시예에 따르면, 본 장치는 트리플 클러치를 반경방향으로 지지하기 위해 제 3 및 제 4 공간 내에 각각 배열되는 제 3 및 제 4 롤링 부재를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 본 장치는 지지체와 토크 입력 요소에 의해 한정되는 공간 내에 수납되는 제 5 롤링 부재를 포함한다. 이 롤링 부재는 토크 입력 요소 및/또는 기어박스의 입력 샤프트로부터 비롯되는 반경방향 동적 하중을 받아들일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 지지체는 케이싱의 제 1 측벽 아래에서 반경방향으로 연장된다. 환언하면, 지지체의 내벽은 케이싱의 측벽의 내벽보다 축(X)에 더 가깝다.
일 실시예에 따르면, 제 1 측벽의 내측 단부에는 축방향으로 연장되는 원통형 부분이 있다.
일 실시예에 따르면, 지지체의 내측 단부에는 제 1 측벽의 원통형 부분의 내측 및 외측에서 축방향으로 연장되는 원통형 부분이 있다. 따라서, 측벽의 원통형 부분은 지지체에 의해, 특히 지지체의 내벽에 의해 내측 및 외측에서 적어도 부분적으로 포위된다.
일 실시예에 따르면, 본 장치는 오일 공급 허브의 원통형 부분과 토크 출력 요소 사이에 배열되는 베어링을 포함하고, 상기 베어링은 오일을 통과시킬 수 있다. 바람직하게는, 베어링은 반경방향으로 오일 공급 허브의 원통형 부분과 토크 출력 요소 사이에 배열된다. 바람직하게는, 이 베어링은 윤활용 또는 냉각용 오일과 같은 오일이 오일 공급 허브와 트리플 클러치의 클러치들 사이를 통과하게 하는 플라스틱 베어링 또는 임의의 유형의 베어링이다. 이 베어링은 또한, 오일 공급 허브의 원통형 부분과 토크 출력 요소 사이에 상대적인 운동이 있기 때문에, 트리플 클러치를 구성하는 부품들의 축방향 변위를 제한하는 것을 가능케 한다.
일 실시예에 따르면, 본 장치는 트리플 클러치의 축방향 하중을 지지하도록 배열된 적어도 3개의 축방향 베어링을 포함하고, 상기 축방향 베어링들은 지지체의, 토크 입력 요소의, 그리고 제 1 토크 출력 요소의 숄더(shoulder) 내에 배치된다. 바람직하게는, 3개의 축방향 베어링은 니들 스러스트 베어링(needle thrust bearing)이다.
일 실시예에 따르면, 본 장치는 일측에서는 상기 베어링 또는 축방향 베어링들의 전방면 중 하나와 접촉하며 타측에서는 오일 공급 허브의 원통형 부분, 지지체, 토크 입력 요소, 제 1 토크 출력 요소 및 제 2 토크 출력 요소 중 하나와 접촉하여 배치된 적어도 하나의 축방향 웨징 요소를 포함한다.
토크 방향의 변화 중에, 기어박스 샤프트에 치부 부하(tooth load)가 발생한다. 이들 부하는 나선형 기어에서의 토크의 통과에 의해 초래된다. 또한, 기어박스 비(gearbox ratio)의 변화 중에, 토크 출력 샤프트는 기어박스 내에 존재하는 축방향 하중으로 인해 축방향으로 이동한다. 토크 출력 요소는 스플라인(spline)을 거쳐서 기어박스 입력 샤프트에 회전에 대해 연결되어 있다. 이러한 스플라인 연결은 토크 전달 국면 중에 샤프트들을 토크 출력 요소에 축방향으로 고정하는 효과가 있다. 기어박스 샤프트의 축방향 이동에 의해, 출력 요소가 클러치 기구 내에서 움직이게 된다.
이러한 샤프트 운동은 수형 스플라인의 치부의 암형 스플라인에 대한 마찰에 의해 스플라인과 허브 사이의 토크의 이동 중에, 토크 출력 요소(들)를 구성하는 내부 허브(들)를 거쳐서 트리플 클러치에 전달된다. 트리플 클러치에서는, 변위가 연소 기관/감쇠 장치 측의 케이싱의 강성을 충족하는 경우 하중을 야기한다.
변위는 음성(기어박스로부터 연소 기관으로)이거나 또는 양성(연소 기관으로부터 기어박스로)일 수도 있다. 일 예에서, 하중은 부품들의 압축을 가능케 할 수도 있다. 다른 예에서, 조립체의 여러 부품들 사이에 간극이 발생할 수도 있다. 이러한 간극은 그것이 너무 큰 경우에 트리플 클러치의 요소들의 위치 결정 및/또는 시간에 따른 완전성에 악영향을 미칠 수도 있다.
따라서, 축방향 베어링은 토크 출력 요소들을 서로에 대해 회전하게 하면서도 트리플 클러치 기구 내의 축방향 하중을 전달할 수 있다. 따라서, 통상적으로 회전 링 및 니들에 의해 형성되는 축방향 베어링은 하중을 받고 있다. 그 결과, 축방향 베어링들 및 이들의 대응물(상이한 속도로 회전하는 두 부품들 사이의 접촉을 방지할 수 있는 것)은 너무 큰 간극이 생길 경우 하기에 의해 손상을 입을 수도 있다:
- 접촉의 상실에 의해; 접촉의 복귀 중에 충돌이 요소들을 손상시킬 수도 있음,
- 양측의 두 부품들의 속도의 비동기화(desynchronization)에 의해. 재동기화 중에, 축방향 베어링의 니들은 더 이상 두 부품 중 어느 것과도 동일한 속도로 회전하지 않는다. 따라서, 이들은 상당한 가속을 받아 접착력을 상실할 가능성이 있다. 접착력의 상실은 마모 및 소음을 발생시킬 수 있다.
최적의 동작을 허용하기 위해, 보다 구체적으로는 드래그 토크(drag torque)를 최적화/감소시키고, 치수 체인 내의 공차를 감소시키고, 작동 행정을 최적화하고, 궁극적으로는 클러치의 패키징을 줄이기 위해, 조립체의 내부 웨징은 부품들이 분리되는 것을 가능한 한 최대로 방지하기 위해 축방향 웨징 요소에 의해 실행될 수도 있다.
따라서, 축방향 베어링의 전방면 중 하나와 접촉하여 배치된 적어도 하나의 축방향 웨징 요소로 인해, 이것은 내부 간극을 보충함으로써 모든 축방향 베어링을 보호하는 것을 가능케 한다.
본 발명의 의미 내에서, 축방향 베어링의 전방면은 이 베어링의 일 단부를 축방향으로 한정하는 면이다. 축방향 베어링은 회전하는 부품들 사이에 히스테리시스(hysteresis)가 존재하지 않게 할 수 있다.
유리하게는, 축방향 웨징 요소는 와셔(washer)와 같은 환형 디스크의 전체적인 형상을 갖는다. 바람직하게는, 축방향 웨징 요소는 예상되는 것이어야 하는 최종 치수에 도달하기 위해 간극을 보충할 수 있는 금속 부품이다.
유리하게는, 본 발명에 따른 토크 전달 장치는 하나의 축방향 웨징 요소를 포함한다. 구체적으로, 부품들의 조립체 내의 간극을 보충하는 문제이기 때문에, 상이한 위치들로부터 선택된 하나의 축방향 웨징 요소로 충분할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 결합 해제 클러치, 제 1 출력 클러치 및 제 2 출력 클러치는 반경방향으로 적층되어 배열되어 있으며, 이는 이들 3개의 클러치를 통과하는 회전축(X)에 수직인 가상의 축이 존재함을 의미한다.
본 출원의 의미 내에서, 결합 해제 클러치는 반경방향으로 외측에 위치된 것, 즉 습식 트리플 클러치의 회전축(X)으로부터 가장 멀리 있는 것이다. 제 2 클러치는 반경방향으로 내측에 있는 것, 즉 습식 트리플 클러치의 회전축(X)에 가장 가까이 있는 것이다.
본 발명에 따르면, 트리플 클러치의 클러치들은 습식 클러치이다. 클러치들은 유체, 특히 오일로 충전된 적어도 하나의 밀봉 챔버 내에 수용되어 있다. 본 출원의 의미 내에서, 습식 클러치는 오일 배쓰(oil bath) 내에서 작동하도록 설계된 클러치이다.
일 실시예에 따르면, 오일 공급 허브는 결합 해제 클러치, 제 1 출력 클러치 및 제 2 출력 클러치에 작동용 오일을 공급한다.
본 발명의 다른 주제는 자동차용 하이브리드 변속기 모듈인데, 이는 상술한 토크 전달 장치 및 회전 전기 기계를 포함하고, 구동부 커버는 회전 전기 기계의 회전축이 토크 전달 장치의 회전축(X)으로부터 오프셋되도록 회전 전기 기계에 연결되는 전기 접속 구역을 포함한다. 그리고 회전 전기 기계는 "오프 라인(off-line)"으로 지칭된다.
유리하게는, 구동부 커버는 회전축(X)에 평행한 축을 중심으로 회전하는 회전 전기 기계에 회전에 대해 연결될 수 있는 링 기어를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 구동부 커버의 전기 접속 구역은 회전 전기 기계의 피니언과 직접 맞물릴 수 있는 링 기어를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 링 기어는 회전 전기 기계의 피니언과 상보적인 형상을 갖는 나선형 치부를 가질 수도 있다.
대안적으로, 회전 전기 기계를 전기 접속 구역에 연결하기 위해 체인 또는 벨트가 사용될 수도 있다.
변형예에서, 회전축을 중심으로 회전하는 전기 기계를 위한 로터 지지체를 한정하는 구동부 커버가 제공될 수도 있다. 그리고 전기 기계는 "인라인(in-line)"이다.
바람직하게는, 구동부 커버는 회전축(X)과 동축인 축을 중심으로 회전하는 회전 전기 기계에 회전에 대해 연결될 수 있는 전기 접속 구역을 포함할 수도 있다.
유리하게는, 회전축(X)과 동축인 전기 모터 로터를 수용하도록 설계된 구동부 커버의 전기 접속 구역은 제 1 클러치 및 제 2 클러치에 대해 축방향으로 오프셋될 수도 있다.
이러한 배열에 의하면, 특히 회전 전기 기계를 반경방향으로 클러치들 위에 배치할 필요(이는 반경방향의 압축성(compactness)에 악영향을 미칠 수도 있음)가 없게 될 수 있다.
이러한 배열에 의하면, 자동차의 구동계에서 활용 가능한 공간에 따르는 방식으로 회전 전기 기계를 위치시킬 수 있다. 이러한 배열에 의하면, 특히 회전 전기 기계를 축방향으로 클러치들 뒤에 배치할 필요(이는 축방향 압축성에 악영향을 미칠 수도 있음)가 없게 될 수 있다. 이러한 배열에 의하면, 특히 회전 전기 기계를 반경방향으로 클러치들 위에 배치할 필요(이는 반경방향 압축성에 악영향을 미칠 수도 있음)가 없게 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 클러치들, 즉 결합 해제 클러치, 제 1 클러치 및 제 2 클러치는 멀티 디스크 타입일 수도 있다. 본 발명의 범위 내에서, 멀티 디스크 조립체는 입력 및 출력 디스크 캐리어 중 하나와 일체로 회전하는 적어도 하나의 마찰 디스크, 각각의 마찰 디스크의 양측에 각각 배치되며 입력 및 출력 디스크 캐리어 중 다른 하나와 일체로 회전하는 적어도 2개의 플레이트, 및 플레이트들과 마찰 디스크 사이에 배치된 마찰 라이닝(friction lining)을 포함하고, 클러치들은 맞물림 해제 위치와 맞물림 위치를 나타내는데, 맞물림 위치에서 상기 플레이트들과 마찰 디스크는 입력 디스크 캐리어와 출력 디스크 캐리어 사이에 토크를 전달하기 위해 마찰 라이닝을 클램핑한다.
유리하게는, 본 발명에 따른 토크 전달 장치는 48V 또는 고전압 전기 기계에 연결된다.
마지막으로, 본 발명의 다른 주제는 본 발명에 따른 하이브리드 모듈을 포함하는 자동차이다.
단지 비제한적인 예로서 주어지는 본 발명의 특정 실시예에 대한 하기의 설명을 첨부 도면을 참조하여 읽음으로써, 본 발명을 더 잘 이해할 수 있을 것이며, 본 발명의 다른 목적, 세부사항, 특징 및 장점들이 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 토크 전달 장치의 축방향 단면도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 토크 전달 장치(1)를 볼 수 있는데, 이는,
- 연소 기관(도시되지 않았으나 토크 전달 장치(1)의 전방에 배치됨)의 크랭크샤프트에 회전에 대해 결합될 수 있는, 축(X)을 중심으로 회전하는 토크 입력 요소(2),
- 기어박스(도시되지 않았으나 토크 전달 장치(1)의 후방에 배치됨)의 제 1 입력 샤프트에 회전에 대해 결합될 수 있는 제 1 토크 출력 요소(6),
- 기어박스(도시되지 않음)의 제 2 입력 샤프트에 회전에 대해 결합될 수 있는 제 2 토크 출력 요소(7), 및
- 오일 공급 허브(50)를 포함한다.
당해 예에서, 제 1 토크 출력 요소(6)는 토크 전달 방향으로 제 2 토크 출력 요소(7)와 평행하게 배치된다. 이들 요소 각각은 본 장치의 회전축(X)을 중심으로 회전한다.
제 1 및 제 2 토크 출력 요소(6, 7)는 각각 제 1 및 제 2 허브와 일체로 회전하는 제 1 및 제 2 웨브(web)를 포함한다.
제 1 및 제 2 허브는 출력 인터페이스(output interface)를 포함하는데, 출력 인터페이스의 내주는 스플라인으로 되어 있으며 각각 제 1 및 제 2 기어박스 샤프트와 협력할 수 있다.
연소 기관의 크랭크샤프트와 토크 입력 요소(2) 사이에는 비틀림 감쇠 장치(도시되지 않음)가 위치될 수 있다.
오일 공급 허브(50)는 결합 해제 클러치(10)에 의해 토크 입력 요소(2)에, 제 1 출력 클러치(E1)에 의해 제 1 토크 출력 요소(6)에, 그리고 제 2 출력 클러치(E2)에 의해 제 2 토크 출력 요소(7)에 선택적으로 연결된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있으며 결합 해제 클러치(10), 제 1 출력 클러치(E1) 및 제 2 출력 클러치(E2)를 포함하는 트리플 클러치(3)에 대해 이제 설명할 것이다.
결합 해제 클러치(10)는,
- 제 1 토크 입력 요소(2)와 일체로 회전하는 입력 디스크 캐리어,
- 오일 공급 허브(50)와 일체로 회전하는 출력 디스크 캐리어, 및
- 입력 디스크 캐리어와 일체로 회전하는 복수의 마찰 디스크(본 예에서는 2개), 각각의 마찰 디스크의 양측에 각각 배치되며 출력 디스크 캐리어와 일체로 회전하는 복수의 플레이트, 및 플레이트들과 마찰 디스크 사이에 배치되며 마찰 디스크의 양측에 고정된 마찰 라이닝을 포함하는 멀티 디스크 조립체를 포함하고,
클러치(10)는 맞물림 해제 위치와 맞물림 위치를 나타내는데, 맞물림 위치에서 상기 플레이트들과 마찰 디스크는 입력 디스크 캐리어와 출력 디스크 캐리어 사이에 토크를 전달하기 위해 마찰 라이닝을 클램핑한다.
입력 클러치(10)와 유사한 방식으로, 제 1 출력 클러치(E1) 및 제 2 출력 클러치(E2)는,
- 오일 공급 허브(50)와 일체로 회전하는 입력 디스크 캐리어,
- 제 1 토크 출력 요소(6)(클러치(E1)와 관련)와 일체로 회전하거나 또는 제 2 토크 출력 요소(7)(클러치(E2)와 관련)와 일체로 회전하는 출력 디스크 캐리어, 및
- 출력 디스크 캐리어와 일체로 회전하는 복수의 마찰 디스크(본 예에서는 5개(클러치(E1)와 관련) 및 4개(클러치(E2)와 관련)), 각각의 마찰 디스크의 양측에 각각 배치되며 입력 디스크 캐리어와 일체로 회전하는 복수의 플레이트, 및 플레이트들과 마찰 디스크 사이에 배치되며 마찰 디스크의 양측에 고정된 마찰 라이닝을 포함하는 멀티 디스크 조립체를 포함하고,
클러치(E1) 및 클러치(E2)는 맞물림 해제 위치와 맞물림 위치를 나타내는데, 맞물림 위치에서 상기 플레이트들과 마찰 디스크는 입력 디스크 캐리어와 출력 디스크 캐리어 사이에 토크를 전달하기 위해 마찰 라이닝을 클램핑한다.
3개의 클러치(10, E1, E2)에 공통되는 방식으로, 마찰 라이닝은 특히 접착제 접합에 의해, 특히 리벳 접합에 의해, 특히 오버몰딩(overmoulding)에 의해 마찰 디스크에 고정될 수 있다. 변형예에서, 마찰 라이닝은 플레이트에 고정된다.
각각의 디스크 캐리어는 모든 플레이트 또는 모든 마찰 디스크를 회전 동기화시킬 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 플레이트는 입력 디스크 캐리어와 일체로 회전할 수 있으며 마찰 디스크는 출력 디스크 캐리어에 고정될 수도 있다. 변형예에서, 플레이트가 출력 디스크 캐리어와 일체로 회전할 수도 있다. 마찰 디스크는 입력 디스크 캐리어와 일체로 회전할 수도 있다.
클러치들은 습식 클러치이며, 2개 내지 7개의 마찰 디스크, 바람직하게는 4개의 마찰 디스크를 갖는다. 그러한 멀티 디스크 클러치에 의하면 반경방향 높이 및 축방향 범위를 제한할 수 있다.
출력 클러치(E1, E2)는 동시에 동일한 맞물림 구성에 있지 않도록 배열될 수도 있다. 다른 한편으로, 이들은 동시에 맞물림 해제 위치에 있도록 구성될 수도 있다.
토크 전달 장치(1)는 또한 기어박스 케이싱(27)을 포함한다. 이 케이싱(27)은 토크 입력 요소(2), 제 1 및 제 2 토크 출력 요소(6, 7), 입력 클러치(10) 및 출력 클러치(E1, E2)를 적어도 부분적으로 포위하도록 배열된다.
기어박스 케이싱(27)은 제 1 측벽(27a), 제 2 측벽(27b), 및 두 측벽(27a, 27b)을 연결하는 축방향 부분(27c)으로 이루어진다.
제 1 측벽(27a)은 반경방향 벽(272), 및 그의 내측 단부에 있으며 축(X) 주위로 축방향으로 연장되는 원통형 부분(271)으로 이루어진다. 제 1 측벽(27a)은 실질적으로 L자의 전체 형상을 가지며, L자의 바닥부는 회전축(X) 곁에 배치된다.
유리하게는, 케이싱(27)은 예컨대 가시적인 리벳 또는 나사 타입의 고정 수단을 거쳐서 내연 기관 또는 전기 기계의 모터에 고정될 수 있다.
이제, 회전축(X)의 오일 공급 허브(50)에 대해 더욱 상세히 설명할 것이다.
오일 공급 허브(50)는 결합 해제 클러치(10), 제 1 출력 클러치(E1) 및 제 2 출력 클러치(E2)에 오일을 공급한다. 허브(50)는 원통형 부분(51), 원통형 부분으로부터 반경방향으로 연장되는 플랜지(52), 구동부 커버(53), 및 구동부 커버(53)로부터 반경방향으로 토크 입력 요소(2)의 방향으로 연장되는 지지체(54)를 포함한다.
지지체(54)는 케이싱의 제 1 측벽(27a) 아래에서 반경방향으로 연장된다. 따라서, 지지체(54)의 내측 단부는 제 1 측벽(27a)의 내측 단부보다 회전축(X)에 더 가깝다.
지지체(54)는 내측 원통형 부분(54a) 및 플랜지(54b)로 이루어진다. 원통형 부분(54a)은 제 1 측벽(27a)의 원통형 부분(271)의 내측 및 외측에서 축방향으로 연장된다. 당해 예에서, 원통형 부분(54a) 및 플랜지(54b)는 일체로 회전하는 2개의 부분이다. 변형예에서, 이들은 일체로 형성될 수 있다.
당해 예에서, 허브(50)는 또한 플랜지의 측면에 배치되며 제 1 출력 클러치(E1)의 작동 피스톤을 수용하도록 설계된 제 1 환형 공동, 제 1 환형 공동과 동일한 플랜지의 측면에 배치되며 제 2 출력 클러치(E2)의 작동 피스톤을 수용하도록 설계된 제 2 환형 공동, 및 반경방향으로 2개의 다른 환형 공동 위에 배치되며 결합 해제 클러치(10)의 작동 피스톤을 수용하도록 설계된 제 3 환형 공동을 포함한다.
허브는 또한 원통형 부분(51) 및 플랜지(52)를 관통하며 환형 공동 중 하나로 이어지는 오일 공급 채널(56)을 포함한다. 오일 공급 채널(56)은 오일 공급 허브 내에 연속적인 관로들을 드릴링함으로써 제조될 수 있는데, 상기 관로들은 서로 이어지며 가압 유체를 클러치들의 제어 챔버에 공급하도록 설계되어 있다. 유체는 오일, 예컨대 기어박스 오일일 수 있다.
허브(50)는 토크 입력 요소(2)에 회전에 대해 결합된다. 토크 입력 요소(2)가 상술한 바와 같이 연소 기관의 크랭크샤프트에 의해 회전 구동되는 구동 샤프트에 결합되고 클러치(10)가 폐쇄되는 경우, 메인 허브(50)는 구동 샤프트와 유사한 방식으로 회전하도록 설정된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 결합 해제 클러치(10), 제 1 출력 클러치(E1) 및 제 2 출력 클러치(E2)는 반경방향으로 적층되어 배열되며, 이는 3개의 클러치를 관통하는 회전축(X)에 수직인 가상의 축이 존재함을 의미한다. 결합 해제 클러치(10)는 2개의 출력 클러치(E1, E2)에 대해 외측에 배치된다. 제 2 출력 클러치(E2)는 제 1 출력 클러치(E1)에 대해 내측에 배치된다.
바람직하게는, 결합 해제 클러치(10), 제 1 출력 클러치(E1) 및 제 2 출력 클러치(E2)(이하, "클러치들")는 "평시 개방(normally open)"이라고도 불리는 개방 상태에 있으며, 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 전이하기 위해 제어 장치(도시되지 않음)에 의해 작동을 위해 선택적으로 가동된다.
클러치들은 각각 클러치들을 맞물림 구성과 맞물림 해제 구성 사이의 임의의 구성으로 구성할 수 있도록 설계된 작동 시스템에 의해 제어된다.
클러치들의 상태 변화를 선택적으로 제어하기 위해, 제어 장치는 오일 공급을 관리한다. 제어 장치는 유체 통로 네트워크(56)를 포함하는 오일 공급 허브(50)에 연결된다.
작동 시스템은 각각의 클러치(10, E1, E2)와 관련된다. 각각의 작동 시스템은,
- 가압 유체를 수용하도록 설계된 압력 챔버,
- 압력 챔버 내에서 축방향으로 이동 가능한 피스톤,
- 피스톤에 대해 압력 챔버의 반대측에 위치된 밸런싱 챔버(balancing chamber)를 포함한다.
각각의 작동 시스템은 또한 대응하는 클러치(10, E1, E2)와 맞물리기 위해 대응하는 피스톤의 운동에 대항하는 축방향 하중을 생성하도록 설계된 탄성 복귀 요소(elastic return element)를 포함한다. 이것은 피스톤을 클러치의 개방 상태에 대응하는 맞물림 해제 위치로 자동으로 복귀시킬 수 있다. 이 위치에서, 피스톤은 대응하는 멀티 디스크 조립체를 축방향으로 해제하며, 그러면 이는 더 이상 기어박스의 제 1 입력 샤프트 또는 기어박스의 제 2 입력 샤프트의 방향으로 토크를 전달하지 않는다.
각 클러치의 작동 피스톤은 클러치를 제어하는 내부 위치 센서에 의해, 또는 클러치의 폐쇄 중의 유압을 측정함으로써, 또는 분사된 유체의 체적을 측정함으로써, 또는 클러치의 폐쇄 중의 운동값을 측정함으로써 제어될 수도 있다.
각각의 피스톤은 축방향으로 압력 챔버와 밸런싱 챔버 사이에 배치된다. 피스톤은 파형판(corrugated sheet)의 형태를 취하며, 전방(AV) 또는 후방(AR)을 향해 축방향으로 만곡되어 있다. 외측 지지체는 종축(X)에 평행하게 연장된다.
비제한적인 예로서, 피스톤은 스탬핑(stamping)에 의해 얻어질 수 있다.
작동 시스템의 압력 챔버는 피스톤에 축방향 하중을 발생시키고 그에 따라 대응 클러치를 상술한 구성 중 하나로 구성하기 위해 특정 체적의 가압된 유압 유체를 수용하도록 설계된다. 피스톤에 하중을 발생시키는 압력 챔버는 특정 체적의 유압 유체를 수용하도록 설계된 밸런싱 챔버와 연관되어 있다. 윤활용 또는 냉각용 타입의 유체는 유리하게는 저압력 유체 순환 덕트(단면도에서는 도시되지 않음)를 통해서 이송된다.
유리하게는, 3개의 클러치의 작동 시스템의 압력 챔버들은 반경방향으로 적층되어 배열된다.
탄성 복귀 요소는 각각의 작동 시스템과 연관된다. 유리하게는, 탄성 복귀 요소는 벨빌 와셔(Belleville washer)이거나 또는 나선형 스프링으로 이루어진다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 장치는 또한 케이싱의 제 1 측벽(27a)과 지지체(54)에 의해 한정되는 공간(80) 내에 배열된 제 1 롤링 부재, 및 케이싱의 제 2 측벽(27b)과 플랜지(52)에 의해 한정되는 공간(80') 내에 배열된 제 2 롤링 부재를 포함한다.
그러므로, 공간(80, 80')은 고정된 벽, 즉 케이싱의 제 1 또는 제 2 측벽(27a, 27b)과 트리플 클러치의 일부, 즉 오일 공급 허브(50), 특히 지지체(54) 및 플랜지(52)에 의해 한정된다. 따라서, 공간(80, 80') 내에 배열된 롤링 부재들은 기어박스 케이싱(27) 내에서 트리플 클러치(3)를 축방향으로 고정시킬 수 있다.
본 장치는 케이싱의 제 1 측벽(27a)과 지지체(54)에 의해 한정되는 공간(81) 내에 배열된 제 3 롤링 부재 및 케이싱의 제 2 측벽(27b)과 플랜지(52)에 의해 한정되는 제 4 공간(81') 내에 배열된 제 4 롤링 부재를 포함한다. 이들 롤링 부재는 트리플 클러치(3)를 반경방향으로 지지할 수 있다.
마지막으로, 본 장치는 지지체(54)와 토크 입력 요소(2)에 의해 한정되는 공간(82) 내에 수납된 제 5 롤링 부재를 포함한다.
당해 예에서, 토크 전달 장치(1)는 또한 오일 공급 허브(50)의 원통형 부분(51)과 토크 출력 요소(7) 사이에, 바람직하게는 오일 공급 허브(50)의 전방 단부에 배열되는 베어링(55)을 포함한다. 이 베어링(55)은 오일이 오일 공급 허브(50)에서 나와서 트리플 클러치(3)의 방향으로 특히 오일 공급 채널(56)의 방향으로 통과하게 한다. 오일은 축방향 홈(57)으로 인해 베어링(55)을 통과하게 된다.
본 장치는 또한 적어도 3개의 축방향 베어링(90, 91, 92)을 포함한다. 각각의 축방향 베어링은 2개의 전방면을 갖는다. 축방향 베어링은 트리플 클러치(3)의 축방향 하중을 지지하도록 구성된다.
축방향 베어링(90, 91, 92)은 각각 지지체(54), 토크 입력 요소(2) 및 제 1 토크 출력 요소(6)의 숄더 내에 배치된다. 당해 예에서, 축방향 베어링(90, 91, 92)은 반경방향으로 중첩되며 바람직하게는 하나의 동일한 반경방향 높이에 배치된다.
유리하게는, 축방향 베어링(90, 91, 92)의 위치는 하기와 같다. 제 1 축방향 베어링(90)은 축방향으로 지지체(54)의 내벽(54a)과 토크 입력 요소(2) 사이에 개재된다.
제 2 축방향 베어링(91)은, 입력 샤프트와 제 1 전달 샤프트가 각각 회전할 수 있는 상이한 회전 속도에도 불구하고 토크 입력 요소(2)의 축방향 하중을 지지하기 위해 토크 입력 요소(2)와 제 1 토크 출력 요소(6) 사이에 개재된다.
제 3 축방향 베어링(92)은, 제 1 및 제 2 클러치(E1, E2)가 상이한 구성으로 구성될 때 상이한 속도로 회전할 수 있는 2개의 출력 디스크 캐리어 사이에서 축방향 하중을 전달할 수 있기 위해, 축방향으로, 클러치(E1)의 출력 디스크 캐리어를 한정하는 토크 출력 요소(6)와 클러치(E2)의 출력 디스크 캐리어를 한정하는 토크 출력 요소(7) 사이에 개재된다.
유리하게는, 베어링(90, 91, 92)은 제 1 및 제 2 디스크 사이에 복수의 전동체(rolling body)가 배치되어 있는, 니들 스러스트 베어링 타입의 롤링 베어링이다.
본 장치는 또한, 일측에서는 상기 베어링(55) 또는 축방향 베어링(90, 91, 92)의 전방면 중 하나와 접촉하고 타측에서는 오일 공급 허브의 원통형 부분(51), 지지체(54), 토크 입력 요소(2), 제 1 토크 출력 요소(6) 및 제 2 토크 출력 요소(7) 중 하나와 접촉하여 배치된 적어도 하나의 축방향 웨징 요소(90')를 포함한다.
도면에서는, 지지체(54)의 내벽(54a)과 축방향 베어링(90)의 전방면 사이의, 축방향 웨징 요소의 하나의 실현 가능한 위치를 도시하고 있다.
당해 예에서, 구동부 커버(53)는 회전 전기 기계의 회전축이 토크 전달 장치(1)의 회전축(X)으로부터 오프셋되도록 회전 전기 기계에 연결되는 전기 접속 구역(65)을 포함한다. 회전 전기 기계는 동기식 영구자석 기계일 수도 있다. 따라서, 회전 전기 기계는 결합 해제 클러치(10)에 의해 토크 입력 요소(2)에, 제 1 출력 클러치(E1)에 의해 제 1 토크 출력 요소(6)에, 그리고 제 2 출력 클러치(E2)에 의해 제 2 토크 출력 요소(7)에 선택적으로 연결된다.
복수의 특정 실시예들과 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 절대로 그에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위에 속하는 한 설명된 수단 및 이들의 조합의 모든 기술적인 균등물을 포함하는 것이 명백하다.
특허청구범위에서, 괄호 안의 모든 도면부호는 청구항을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (10)

  1. 특히 자동차용의 토크 전달 장치(1)로서, 습식 트리플 클러치(triple wet clutch)(3) 및 기어박스 케이싱(27)을 포함하고, 상기 기어박스 케이싱(27)은 제 1 측벽(27a), 제 2 측벽(27b) 및 두 측벽(27a, 27b)을 연결하는 축방향 부분(27c)을 구비하며, 상기 습식 트리플 클러치(3)는,
    - 연소 기관의 크랭크샤프트에 회전에 대해 결합될(rotationally coupled) 수 있는, 축(X)을 중심으로 회전하는 토크 입력 요소(2),
    - 기어박스의 제 1 입력 샤프트 및 제 2 입력 샤프트에 각각 회전에 대해 결합될 수 있는 제 1 및 제 2 토크 출력 요소(6, 7),
    - 토크 전달 방향으로 상기 토크 입력 요소(2)와 상기 토크 출력 요소(6, 7) 사이에 배열되는 제 1 및 제 2 출력 클러치(E1, E2),
    - 원통형 부분(51), 상기 원통형 부분으로부터 반경방향으로 연장되는 플랜지(flange)(52), 구동부 커버(drive cover)(53), 및 상기 구동부 커버(53)로부터 반경방향으로 토크 입력 요소(2)의 방향으로 연장되는 지지체(54)를 포함하는 오일 공급 허브(oil supply hub)(50), 및
    - 상기 토크 입력 요소(2)와 상기 구동부 커버(53)를 선택적으로 및 마찰식으로 결합하는 결합 해제 클러치(decoupling clutch)(10)를 포함하는, 토크 전달 장치(1)에 있어서,
    상기 토크 전달 장치(1)는 또한 상기 케이싱의 제 1 측벽(27a)과 상기 지지체(54)에 의해 한정되는 제 1 공간(80), 및 상기 케이싱의 제 2 측벽(27b)과 상기 플랜지(52)에 의해 한정되는 제 2 공간(80')을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 공간(80, 80')은 상기 트리플 클러치(3)를 상기 기어박스 케이싱(27) 내에서 축방향으로 고정시키기 위한 롤링 부재를 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토크 전달 장치(1)는 또한 상기 케이싱의 제 1 측벽(27a)과 상기 지지체(54)에 의해 한정되는 제 3 공간(81), 및 상기 케이싱의 제 2 측벽(27b)과 상기 플랜지(52)에 의해 한정되는 제 4 공간(81')을 포함하고, 상기 제 3 및 제 4 공간(81, 81')은 상기 트리플 클러치(3)를 지지하기 위한 롤링 부재를 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지체(54)는 상기 케이싱의 제 1 측벽(27a) 아래에서 반경방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 측벽(27a)의 내측 단부에는 축방향으로 연장되는 원통형 부분(271)이 있는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지체(54)의 내측 단부에는 상기 제 1 측벽(27a)의 원통형 부분(271)의 내측 및 외측에서 축방향으로 연장되는 원통형 부분(54a)이 있는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토크 전달 장치(1)는, 상기 오일 공급 허브의 원통형 부분(51)과 상기 토크 출력 요소(7) 사이에 배열되며 오일을 통과시킬 수 있는 베어링(55)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토크 전달 장치(1)는 상기 트리플 클러치(3)의 축방향 하중을 지지하도록 배열된 적어도 3개의 축방향 베어링(90, 91, 92)을 포함하고, 상기 축방향 베어링들은 상기 지지체(54), 상기 토크 입력 요소(2) 및 상기 제 1 토크 출력 요소(6)의 숄더(shoulder) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 토크 전달 장치(1)는 일측에서는 상기 베어링(55) 또는 상기 축방향 베어링(90, 91, 92)의 전방면 중 하나와 접촉하며 타측에서는 상기 오일 공급 허브의 원통형 부분(51), 상기 지지체(54), 상기 토크 입력 요소(2), 상기 제 1 토크 출력 요소(6) 및 상기 제 2 토크 출력 요소(7) 중 하나와 접촉하여 배치된 적어도 하나의 축방향 웨징 요소(axial wedging element)(90')를 포함하는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 해제 클러치(10), 상기 제 1 출력 클러치(E1) 및 상기 제 2 출력 클러치(E2)는 반경방향으로 적층되어 배열되는 것을 특징으로 하는
    토크 전달 장치.
  10. 자동차용 하이브리드 변속기 모듈에 있어서,
    제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 토크 전달 장치(1), 및 회전 전기 기계를 포함하고,
    상기 구동부 커버(53)는 상기 회전 전기 기계의 회전축이 상기 토크 전달 장치(1)의 회전축(X)으로부터 오프셋되도록 상기 회전 전기 기계에 연결되는 전기 접속 구역(65)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    하이브리드 변속기 모듈.
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