KR20210113166A

KR20210113166A - 전기식 차축용 드라이 더블 클러치 및 드라이 더블 클러치를 구성하는 전기식 차축

Info

Publication number: KR20210113166A
Application number: KR1020217015948A
Authority: KR
Inventors: 도리스 마리아 비머; 지몬 오르트만; 필리페 와그너
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-09-15
Also published as: CN113302416A; EP3911867A1; WO2020147873A1; DE102019100969B4; DE102019100969A1; US20220056964A1

Abstract

클러치들은 일반적으로 변속 프로세스의 토크 흐름을 방해하거나 우회하기 위해 전자식 구동 차축에 통합되어 있다. 이러한 프로세스에서 전기식 차축은 더 높은 최종 속도를 달성하고 보다 효율적인 전력 범위에서 전기 모터를 작동하기 위해 더블 클러치를 사용하는 멀티-기어 차축으로 설계될 수 있다. 이를 위해 전기식 차축(1)에는 클러치 유닛(6) 및 작동 유닛(13)을 가지는 드라이 더블 클러치(5)가 제안되며, 상기 클러치 유닛(6)에는 구동축(4)을 제1 출력축(9a)에 연결하는 제1 클러치 장치(7) 및 구동축(4)을 제2 출력축(9b)에 연결하는 제2 클러치 장치(8)가 있고, 상기 작동 유닛(13)에는 상기 제1 클러치 장치(7)를 작동하는 제1 작동 장치(14)와 상기 제2 클러치 장치(8)를 작동하는 제2 작동 장치(15)가 있고, 상기 제1 클러치 장치(7)는 상기 제1 작동 장치(14)가 작동되지 않을 때 닫히고, 상기 제2 클러치 장치(8)는 상기 제2 작동 장치(15)가 작동되지 않을 때 열린다. 상기 제1 클러치 장치를 열기 위해, 상기 제1 작동 장치(14)에 의한 제1 압력(F1)이 상기 제1 클러치 장치(7)에 가해질 수 있고, 제2 클러치 장치를 닫기 위해, 상기 제2 작동 장치(15)에 의한 제2 압력(F2)이 상기 제2 클러치 장치(8)에 가해질 수 있다.

Description

전기식 차축용 드라이 더블 클러치 및 드라이 더블 클러치를 구성하는 전기식 차축

본 발명은 청구항 1의 전제부의 특징을 가지는 드라이 더블 클러치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 드라이 더블 클러치를 가지는 전기식 차축에 관한 것이다.

클러치는 일반적으로 변속 프로세스의 토크 흐름을 방해하거나 우회하기 위해 전기식 구동 차축(e-axle)에 통합되어 있다. 이러한 프로세스에서, 전기식 차축은 더 높은 최종 속도를 달성하고 보다 효율적인 전력 범위에서 전기 모터를 작동하기 위해 멀티 기어 차축으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 클러치는 부하 이동을 구현하기 위해 상술한 용도의 드라이 더블 클러치로 설계된다. 부하 이동 성능(견인력의 중단 없이 변속)은 운전 편의성을 향상시킨다.

바람직하게 가장 근접한 선행 기술을 형성하는 국제 공개 특허(WO 201020207 A1)에는 더블 클러치를 개시하고 있으며, 이러한 더블 클러치는 제1 부분 클러치를 통해 드라이브의 구동축을 트랜스미션의 제1 변속기 입력축과 제2 부분 클러치에 연결할 수 있고, 제2 부분 클러치를 통해 드라이브의 구동축을 트랜스미션의 제2 변속기 입력축과 작동 장치에 연결할 수 있다. 제1 부분 클러치는 비작동 상태에서 닫히고, 인장력이 이러한 상태의 제1 부분 클러치를 열기 위해 가해진다. 제2 부분 클러치는 비작동 상태에서 개방되며, 이러한 상태의 제2 부분 클러치를 닫기 위해 압력이 가해져서, 제1 부분 클러치의 작동력이 제2 부분 클러치의 작동력에 반하게 된다.

본 발명의 목적은, 향상된 작동 동작으로 특징되는 드라이 더블 클러치를 제안하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징을 가지는 드라이 더블 클러치와 청구항 10의 특징을 가지는 전기식 차축에 의해 달성된다. 본 발명에 대한 바람직하고 또는 유리한 실시예들은 종속항, 다음 설명 및 첨부 도면으로부터 비롯된다.

본 발명의 주제는 차량의 전기식 차축에 적합하도록 설계된 드라이 더블 클러치에 있다. 특히 드라이 더블 클러치는 윤활유가 없는 대기에서 작동하는 더블 클러치로 이해되어야 한다. 특히 드라이 더블 클러치는 개폐되도록 설계되어, 및/또는 차량의 구동 모터로서의 전기 모터의 토크 흐름을 차량의 구동 휠로 우회하도록 설계된다. 차량은 전기 차량 또는 하이브리드 차량으로 설계되는 것이 바람직하다.

드라이 더블 클러치에는 구동축을 제1 출력축과 연결하는 제1 클러치 장치와 제2 출력축과 연결하는 제2 클러치 장치로 구성된 클러치 유닛이 있다. 구동축은 특히 모터 샤프트 또는 구동 기술을 통해 전기 모터에 결합되는 적어도 하나의 샤프트로 설계된다. 특히 구동 토크는 구동축을 통해 전달된다. 특히, 두 출력축은 후속 트랜스미션 섹션에서 두 개의 다른 기어비로 가이드된다. 클러치 유닛은 후속 트랜스미션 섹션과 함께 수동 변속기를 형성한다. 1단 기어 단계는 어느 한 구동축에 의해 형성되고, 2단 기어 단계는 다른 구동축에 의해 형성되며, 이때 두 클러치 장치를 통해 선택적으로 1단 또는 2단 기어 단계를 이동하거나 공회전할 수 있다. 제1 및/또는 제2 클러치 장치는 마찰 클러치로 설계되는 것이 바람직하며, 여기서 두 클러치 장치는 동축 방향으로 또는 다른 클러치 장치 뒤에 메인 차축을 기준으로 축방향으로 배열된다.

드라이 더블 클러치에는 제1 클러치 장치를 작동하는 제1 작동 장치와 제2 클러치 장치를 작동하는 제2 작동 장치로 구성된 작동 유닛이 있다. 특히, 두 클러치 장치는 각각의 관련 작동 장치를 통해 닫힌 작동 상태와 열린 작동 상태 사이를 전환할 수 있다. 제1 및/또는 제2 작동 장치는 예를 들어 유압 또는 공압 또는 기계 또는 기전 작동 장치로 설계될 수 있다. 특히, 작동 유닛, 즉 제1 및/또는 제2 작동 장치는 정지 섹션의 메인 차축에 대한 축 방향, 특히 드라이 더블 클러치의 하우징에 대한 정지 방식으로 지지된다. 두 개의 작동 장치는 메인 차축에 대해 서로 동축으로 또는 동심으로 정렬하는 것이 바람직하다.

제1 클러치 장치는 제1 작동 장치가 작동되지 않을 때 닫히고, 제2 작동 장치가 작동되지 않을 때 제2 클러치 장치가 열린다. 이러한 맥락에서 "닫힘"은 클러치 장치가 닫힌 작동 상태로 전환되고, 구동축과 제1 클러치 장치의 제1 출력축이 토크 전달 방식으로 서로 연결되는 것을 의미합니다. 반대로 "열림"은 클러치 장치가 구동축과 제2 클러치 장치의 제2 출력축이 서로 회전적으로 분리되는 열린 작동 상태로 전환되는 것을 의미한다. 따라서 제1 클러치 장치는 "정상 닫힘" 클러치로 설계되고, 제2 클러치 장치는 "정상 열림" 클러치로 설계된다. 특히, 제1 클러치 장치는 기본 상태에서 자동으로 닫히고, 제2 클러치 장치는 기본 상태에서 자동으로 열린 상태로 유지된다. 제1 기어 단계는 제1 구동축에 있는 것이 특히 바람직하므로, 드라이 더블 클러치가 작동되지 않은 기본 상태에 있을 때, 제1 기어는 닫힌 제1 클러치 장치에 의해 영구적으로 전환된다.

본 발명의 맥락에서, 제1 클러치 장치는 제1 작동 장치에 의한 제1 압력으로 열기 위해 메인 차축을 기준으로 축 방향으로 적용할 수 있고, 제2 클러치 장치는 제2 작동 장치에 의한 제2 압력으로 닫기 위해 메인 차축을 기준으로 축 방향으로 적용할 수 있는 것이 제안된다. 특히, 두 개의 작동 장치는 엔진 측에서 또는 트랜스미션 측에서 공동으로 배치될 수 있다. 따라서 제1 및 제2 클러치 장치는 한쪽에서 작동 가능하거나 및/또는 작동될 수 있다. 제1 및 제2 압력은 메인 차축에 대해 축 방향으로 정렬하는 것이 바람직하다. 특히 제1 클러치 장치를 작동하는 제1 작동 장치에 의해 제1 클러치 장치에 제1 압력이 유입되어, 제1 클러치 장치가 열린 작동 상태로 전환된다. 특히 제2 클러치 장치를 작동하는 제2 작동 장치에 의해 제2 클러치 장치에 제2 압력이 유입되어, 제2 클러치 장치가 닫힌 작동 상태로 전환된다. 제1 및 제2 클러치 장치는 선택적으로 닫힘 및/또는 열린 작동 상태를 가정하여, 이러한 작동 상태 사이에 전환할 수 있도록 두 개의 작동 장치를 공동으로 또는 개별적으로 작동할 수 있다. 예를 들어 제1 및/또는 제2 압력은 예를 들어 레버 스프링 등과 같은 전달 수단을 통해 해당 클러치 장치에 직접 또는 간접적으로 유입될 수 있다.

제1 기어 단계에서 제2 기어 단계로 이동할 때, 두 개의 작동 장치를 동시에 작동하거나 시간 내에 오프셋할 수 있다. 이 경우 제1 클러치 장치가 열리고 제2 클러치 장치가 닫히는 두 클러치 장치 모두에 압력이 가해지는 것이 바람직하다. 제1 기어 단계에서 공회전 상태로 전환되는 동안, 제1 클러치 장치만 압력에 의해 작동되므로, 제1 클러치 장치가 열리고, 두 클러치 장치가 모두 열린 작동 상태로 전환된다.

본 발명의 장점은 압력힘에 기초하여 클러치 장치를 작동함으로써 작동 유닛을 훨씬 더 간단한 방법으로 설계할 수 있다는 것이다. 또한 드라이 더블 클러치의 미작동 기본 상태, 즉 특히 두 작동 장치가 모두 작동하지 않을 때, 두 클러치 장치가 동시에 열리는 것이 방지된다. 따라서 시동 시, 클러치가 필요 없기 때문에, 차량의 시동 성능을 개선할 수 있다. 이는 시동 시, 제1 클러치 장치가 이미 닫힐 수 있음을 의미한다.

바람직한 실시예에 있어서, 드라이 더블 클러치는 제1 스프링 요소를 갖추고 있고, 이는 제1 클러치 장치에 폐쇄력을 가하는 데 적합하다. 제1 클러치 장치는 제1 작동 장치가 작동되지 않은 상태일 때, 폐쇄력에 의해 닫힌 상태를 유지한다. 특히, 제1 클러치 장치를 열기 위해 가할 수 있는 제1 압력은 폐쇄력에 반하여 작용하도록 하여 제1 클러치 장치를 열기 또는 해제하는 것이 바람직하다. 특히, 제1 스프링 요소는 압력 또는 인장 스프링으로 설계될 수 있다.

이와 다르게 또는 선택적 보완 실시예에 있어서, 드라이 더블 클러치에는 제2 클러치 장치에 개방력을 가하도록 설계 및/또는 적용하기에 적합한 제2 스프링 요소가 있다. 이 경우 제2 클러치 장치는 제2 작동 장치가 작동되지 않을 때. 열림힘에 의해 열린 상태로 유지된다. 특히, 제2 클러치 장치를 닫기 위해 가할 수 있는 제2 압력은 열림힘에 반하여 작용하도록 하여 제2 클러치 장치를 닫거나 적재하는 것이 바람직하다. 특히, 제2 스프링 요소는 압력 또는 인장 스프링으로 설계될 수 있다.

바람직한 개발에 있어서, 제1 스프링 요소는 폐쇄력으로서의 스프링력으로 메인 차축에 대하여 축 방향으로 제1 클러치 장치에 작용하도록 제공된다. 또는 이와 다르게 또는 선택적으로, 제2 스프링 요소는 개방력으로서의 스프링력으로 메인 차축에 대하여 축 방향으로 제2 클러치 장치에 작용한다. 특히 제1 및/또는 제2 스프링 요소는 판스프링으로 설계되며, 이는 특히 메인 차축에 대해 동축 및/또는 동심으로 배열된다. 특히, 제1 스프링 요소는 한편으로는 제1 작동 장치에 지지되고, 다른 한편으로는 제1 클러치 장치에 지지되고, 및/또는 이들 사이에 브레이싱되도록 배치된다. 또는 이와 다르게 또는 선택적으로, 제2 스프링 요소는 한편으로는 제2 작동 장치에 지지되고, 다른 한편으로는 제2 클러치 장치에 지지되고, 및/또는 이들 사이에 브레이싱되도록 배치되는 것이 바람직하다.

더 바람직한 실시예에 있어서, 제1 압력을 전달하는데 적합한 제1 베어링 장치를 가지도록 설계된 드라이 더블 클러치가 제공된다. 제1 스프링 요소는 한편으로는 제1 베어링 장치에, 다른 한편으로는 제1 클러치 장치에 지지된다. 제1 베어링 장치는 특히 제1 압력이 전달될 때, 제1 작동 장치와 제1 스프링 요소 사이의 마찰 연결부를 분리하는 역할을 한다. 또한 드라이 더블 클러치에는 제2 압력을 전달하는데 적합한 제2 베어링 장치를 가지도록 설계된다. 제2 베어링 장치는 특히 제2 작동력이 전달될 때, 제2 작동 장치와 제2 스프링 요소 사이의 마찰 연결부를 분리하는 역할을 한다.

제1 및/또는 제2 베어링 장치는 방사상 및/또는 축방향 하중을 수용하는 데 사용되는 것이 바람직하다. 제1 및/또는 제2 베어링 장치는 롤러 베어링, 특히 볼 베어링, 더욱 특히 각도 접촉 볼 베어링으로 설계되는 것이 바람직하다. 특히, 제1 및/또는 제2 베어링 장치는 각각의 작동 장치에 고정될 수 있고, 특히 관련된 작동 부재에 고정될 수 있다. 제2 클러치 장치가 표준으로서 닫혀 있고, 제2 기어로 변속할 때만 열리면, 부하 구성 요소의 비율이 회전하고, 베어링 장치의 치수를 크게 줄일 수 있으므로, 전력 손실이 최소화된다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제1 및 제2 클러치 장치는 구동축에 대한 비회전식 연결을 위한 구동-측 클러치 섹션을 가지도록 제공된다. 특히 구동축은 구동-측 클러치 섹션에 회전할 수 없도록 연결되어 있다. 특히 구동-측 클러치 섹션에는 중앙 디스크가 있고, 중앙 디스크에는 제1 클러치 장치를 위해 제1 축방향 단부면을 가지는 제1 커플링면과 제2 클러치 장치를 위해 제1 축방향 단부면에 대향하는 제2 축방향 단부면을 가지는 제2 클러치면을 형성한다. 선택적으로, 구동-측 클러치 섹션에는 플라이휠이 있고, 중앙 디스크는 플라이휠에 회전할 수 없도록 연결된다. 플라이휠은 회전할 수 없는 상태로, 예를 들어 플러그-인 기어를 통해 구동축에 연결된다.

또한 제1 클러치 장치에는 제1 출력축과 제1 압력 플레이트에 연결하기 위한 제1 출력-측 클러치 섹션이 있다. 특히 제1 출력축은 제1 출력-측 클러치 섹션에 회전할 수 없도록 연결되어 있다. 제1 출력-측 클러치 섹션은 제1 클러치 장치가 닫힘 작동 상태일 때 제1 압력 플레이트와 구동-측 클러치 섹션 사이에 마찰로 고정된다. 제2 클러치 장치에는 제2 출력축과 제2 압력 플레이트에 연결하기 위한 제2 출력-측 클러치 섹션이 있다. 특히 제2 출력축은 제2 출력-측 클러치 섹션에 회전할 수 없도록 연결되어 있다. 제2 출력-측 클러치 섹션은 제2 클러치 장치가 닫힘 작동 상태일 때 제2 압력 플레이트와 구동-측 클러치 섹션 사이에 마찰로 고정된다.

특히 제1 및/또는 제2 출력 측 클러치 섹션은 클러치 디스크로서 각각 설계된다. 특히 구동-측 클러치 섹션, 특히 중앙 디스크는, 메인 차축에 대해 축방향의 두 개의 출력-측 클러치 섹션 사이에 정렬된다. 또는 이와 다르게 또는 선택적으로, 제1 출력-측 클러치 섹션이 메인 차축에 대해 축방향으로 구동 측-클러치 섹션과 제1 압력 플레이트 사이에 배치되고, 및/또는 제2 출력-측 클러치 섹션이 메인 차축에 대해 축방향으로 구동-측 클러치 섹션과 제2 압력 플레이트 사이에 배치된다. 특히 클러치 디스크 및/또는 중앙 디스크 및/또는 압력 플레이트는 메인 차축에 대해 축방향으로 동축으로 및/또는 하나씩 배열되어 있다. 작동 유닛은 제1 출력-측 클러치 섹션의 측면에 배치되는 것이 바람직하다. 특히, 제1 및 제2 압력은 전기 모터를 향하여 지향하는 방향으로 작용한다. 대안 실시예에 있어서, 작동 유닛은 제2 출력-측 클러치 섹션의 측면에 배치된다. 특히, 제1 및/또는 제2 압력은 전기 모터로부터 멀어지게 지향하는 방향으로 작용한다.

다른 특정 실시예에 있어서, 제1 스프링 요소는 제1 작동 장치가 작동되지 않은 상태일 때, 제1 압력 플레이트에 폐쇄력을 가하여, 제1 출력-측 클러치 섹션을 마찰로 고정시키도록 제공된다. 이러한 목적을 위해 제1 스프링 요소는 한편으로는 제1 압력 플레이트에서 지지되고, 다른 한편으로는 제1 작동 장치의 제1 베어링 장치를 통해 지지되며, 및/또는 이들 사이에 브레이징되도록 배치된다. 제2 작동 장치가 비작동 상태일 때, 제2 스프링 요소는 제2 압력 플레이트에 개방력을 가하여 제2 출력-측 클러치 섹션이 제2 압력 플레이트 및/또는 구동-측 클러치 섹션에 대해 마찰없이 배열되도록 한다. 이러한 목적을 위해 제1 스프링 요소는 한편으로는 제2 압력 플레이트는 지지되고, 다른 한편으로는 제2 작동 장치의 제2 베어링 장치를 통해 지지되며, 및/또는 이들 사이에 브레이싱되도록 배치된다. 제2 압력 플레이트는 특히 트랜스미션 섹션을 통해 제2 스프링 요소에 작동식으로 연결되어, 제2 스프링 요소가 제1 스프링 요소와 같은 쪽에 배치될 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 중앙 디스크 및/또는 제1 및/또는 제2 클러치 디스크 및/또는 제1 및/또는 제2 압력 플레이트에는 마찰 라이닝이 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 제1 스프링 요소는, 특히 판스프링으로 설계된 경우, 한편으로는 제1 베어링 장치에 방사형 내부 섹션이, 다른 한편으로는 제1 압력 플레이트에 방사형 외부 섹션이 지지된다. 특히 제1 스프링 요소는 제1 베어링 장치의 내부 링에 있는 방사형 내부 섹션으로 지지 및/또는 고정된다. 특히 제1 스프링 요소는 제1 압력 플레이트의 측면에서 제1 클러치 디스크와 대면하고 있는 제1 압력 플레이트의 측면에 방사형 외측 섹션으로 직접 지지되며, 및/또는 후자로의 이동 측면에서 결합된다.

방사상 중앙 섹션에서, 제1 스프링 요소는 접촉면을 통해 구동-측 클러치 섹션에서 지지되며, 제1 스프링 요소는 제1 압력이 가해지면 제1 압력 플레이트가 해제되고, 제1 클러치 장치가 열리도록 접촉면을 중심으로 피벗할 수 있다. 특히 제1 스프링 요소는 접촉면에 맞춤성형 방식으로, 적어도 축방향으로 고정될 수 있는 것이 바람직하다. 특히 제1 클러치 장치를 열기 위해, 제1 베어링 장치에 제1 압력이 가해지고 제1 베어링 장치가 제1 스프링 요소의 방향으로 이동한다. 제1 압력은 제1 스프링 요소, 특히 디스크 스프링의 방사상 내부 섹션에 가해져서, 제1 스프링 요소가 접촉면을 중심으로 피벗하므로, 제1 스프링 요소가 제1 압력 플레이트로부터 멀리 있거나, 및/또는 제1 압력 플레이트로부터 멀어지도록 작용한다.

선택적으로, 메엔 차축에 대해 축방향으로 제1 스프링 요소에 프리로드가 적용되는 프리로드 스프링이 제공될 수 있다. 프리로드 스프링은 프리로드로서의 프리로드힘으로, 제1 작동 장치, 특히 관련된 작동 부재에 적용하는 것이 바람직하다. 프리로드 스프링은 압력 또는 인장 스프링으로 설계할 수 있다.

이와 다르게 또는 선택적인 추가 실시예에 있어서, 특히 플레이트 스프링으로 설계된 제2 스프링 요소는 한편으로는 제2 베어링 장치에 방사상 내부 섹션으로, 다른 한편으로는 제2 압력 플레이트에 방사상 외부 섹션으로 지지된다. 특히 제2 스프링 요소는 제2 베어링 장치의 내부 링에 있는 방사상 내부 섹션으로 지지되고, 및/또는 고정된다. 특히 제2 스프링 요소는 제1 압력 플레이트의 트랜스미션 섹션을 통해 방사상 외측 섹션에 간접적으로 지지되며 이동 측면에서 결합된다.

방사상 중앙 섹션에서, 제2 스프링 요소는 추가 접촉면을 통해 구동-측 클러치 섹션에서 지지되며, 여기서 제2 스프링 요소는 제2 압력 플레이트가 해제되고 제2 클러치 장치가 닫히도록 제1 압력이 가해질 때, 추가 접촉 면에 대해 피벗할 수 있다. 특히, 제2 스프링 요소는 추가 접촉면에 억류되어 고정될 수 있다. 특히 제2 클러치 장치를 닫기 위해, 제2 베어링 장치에 제2 압력이 가해지고, 제2 베어링 장치가 제2 스프링 요소의 방향으로 이동한다. 제2 압력은 제2 스프링 요소, 특히 디스크 스프링의 방사상 내부 섹션에 가해져서, 제2 스프링 요소는 그 방사상 외부 섹션으로, 제2 압력 플레이트, 특히 트랜스미션 섹션을 통해, 출력-측 클러치 섹션 방향으로, 특히 제2 클러치 디스크로부터 멀리 이동한다.

본 발명의 다른 대상은 차량의 전기식 차축에 관한 것으로, 전기식 차축은 위에서 설명한 바와 같은 드라이 더블 클러치를 가진다. 선택적으로, 전기식 차축에는 수동 변속기도 있다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 하나 또는 수동 변속기는 드라이 더블 클러치와 두 개의 후속하는 다른 기어비로 형성된다. 선택적으로, 전기식 차축에는 디퍼렌셜 장치가 있고, 디퍼렌셜 장치는 수동 변속기의 다운스트림에 연결된다.

본 발명의 추가적인 특징, 장점 및 효과는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명에 명시되어 있다. 다음과 같은 것임을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 예시 실시예로서, 드라이 더블 클러치가 있는 전기식 차축에 대한 개략 종단면도이다.
도 2는 도 1의 드라이 더블 클러치에 대한 개략 횡를 통과하는 개략 종단면도이다.

도 1은 차량 주행에 사용되는 차량용 구동렬로서, 전기식 차축(1)을 개략 종단면으로 나타내고 있다. 차량 차축의 구동 휠에 기어로 연결되는 두 개의 출력축(2a, 2b)이 있다.

전기식 차축(1)은 배타적 구동 모터로서, 전기 모터(3)가 개략 표시되어 있고, 이 모터는 출력축(2a, 2b)에 의해 형성된 메인 차축(H)에 동축으로 배열된다. 전기 모터(3)의 출력은 구동축(4)를 형성하여, 출력축(2a)과 동축이고, 동심인 중공 샤프트로서 배열되는 로터 샤프트이다.

전기식 차축(1)에는 드라이 더블 클러치(5)가 있으며, 구동축(4)는 드라이 더블 클러치(5)의 입력을 형성한다. 드라이 더블 클러치(5)에는 제1 및 제2 클러치 장치(7, 8)로 구성된 클러치 유닛(6)이 있다. 제1 및 제2 출력축(9a, 9b)은 드라이 더블 클러치(5)의 출력으로 제공된다. 예를 들어, 후속 트랜스미션 섹션(10)에서 기계적으로만 표시되므로, 전기식 차축(1)이 두 가지 기어비로 이어지도록 하여, 전기식 차축(1)에 적어도 또는 정확하게 두 개의 기어와 선택적으로 중립 기어도 사용할 수 있다. 드라이 더블 클러치(5)는 후속 트랜스미션 섹션(10)과 함께 수동 변속기를 형성한다.

전기식 차축(1)에는 전기 모터(3), 드라이 더블 클러치(5) 및 후속 트랜스미션 섹션(10)을 둘러싸는 하우징(11)이 있다. 하우징(11)에는 하우징(11)에 고정되게 및/또는 견고하게 연결된 고정 섹션(12)이 있다.

제1 및 제2 클러치 장치(7, 8)은 각각 드라이 마찰 클러치로 설계되었으며, 전기식 차축(1)의 윤활유가 없는 하우징 섹션에 배치된다. 제1 클러치 장치(7)은 "정상 닫힘" 연결부로 구현되고, 제2 클러치 장치(8)은 "정상 열림" 연결부로 구현된다. 이 맥락에서 "정상 닫힘"은 제1 클러치 장치(7)가 드라이 더블 클러치(5)의 작동되지 않은 기본 상태에서 닫힌 작동 상태에 있음을 의미한다. 구동축(4)과 제1 출력축(9a)는 서로 회전적으로 결합되어 전기식 차축(1)이 표준으로서 제1 기어로 전환된다. 반면에 제2 클러치 장치(8)는 열림 작동 상태에서 드라이 더블 클러치(5)의 작동되지 않은 기본 상태이며, 여기서 "정상 열림" 상태이므로, 구동축(4)과 제2 출력축(9b)이 서로 분리된다.

드라이 더블 클러치(5)에는 드라이 더블 클러치(5)를 작동할 수 있는 작동 유닛(13)이 있다. 이를 위해, 작동 유닛(13)은 제1 클러치 장치(7)을 작동하는 제1 작동 장치(14)와 제2 클러치 장치(8)을 작동하는 제2 작동 장치(15)를 가진다. 도시된 실시예에 있어서, 작동 유닛(13)은 유압식으로 설계되었으며, 제1 작동 장치(14)는 제1 클러치 장치(7)을 열기 위해, 제1 유압으로 발생된 압력힘(F1)을 제1 클러치 장치(7)에 전달될 수 있도록 가하고, 제2 작동 장치(15)는 제2 클러치 장치(8)을 닫기 위해, 제2 유압으로 발생된 압력힘(F2)을 제2 클러치 장치(8)에 전달될 수 있도록 가한다. 따라서 선택적으로 제1 클러치 장치(7)을 열거나 제2 클러치 장치(8)을 닫을 수 있다. 작동 유닛(13)은 고정 섹션(12)에 고정적으로 장착 및/또는 지지된다.

도 2는 메인 차축(H)을 따라 취한 개략 종단면에 있는 드라이 더블 클러치(5)를 보여주고 있다. 제1 및 제2 클러치 장치(7, 8)에는 구동-측 클러치 섹션(16)과 각각의 경우 출력-측 클러치 섹션(17a, 17b)이 있으며, 구동-측 클러치 섹션(16)은 도 1에 도시된 바와 같이 전기 모터(3)의 측면에 배치되고, 도 1에 도시된 바와 같이, 출력-측 클러치 섹션(17a)은 트랜스미션 섹션(10)에 배치된다.

구동-측 클러치 섹션(16)에는 플라이휠(18) 및 중앙 디스크(19)가 있으며, 플라이휠(18)에 회전할 수 없는 서포트 하우징(20)이 연결된다. 플라이휠(18)은 구동축(4)에 회전할 수 없도록 연결되어 있다. 플라이휠(18), 중앙 디스크(19) 및 서포트 하우징(20)은 메인 차축(H)에 대해 바깥쪽을 방사상으로 고정하는 방식으로 서로 연결되며, 축방향으로 서로 떨어져 방사상으로 배열된다. 중앙 디스크(19)는 제1 출력-측 클러치 섹션(17a)을 향하는 축방향 단부면을 가지는 제1 클러치면(19a)과, 제2 출력-측 클러치 섹션(17b)을 향하는 축방향 단부면을 가지는 제2 클러치면(19b)을 형성한다. 예를 들어 제1 및/또는 제2 클러치면(19a, 19b)은 마찰 라이닝에 의해 형성될 수 있다.

두 개의 출력-측 클러치 섹션(17a, 17b)은 각각 클러치 디스크로 설계되었으며, 제1 출력-측 클러치 섹션(17a)은 제1 출력축(9a)에 회전할 수 없도록 연결되고, 제2 출력-측 클러치 섹션(17b)은 제2 출력축(9b)에 회전할 수 없도록 연결된다. 구동-측 클러치 섹션(16), 특히 중앙 디스크(19)는 선택적으로 제1 출력-측 클러치 섹션(17a) 및/또는 제2 출력-측 클러치 섹션(17b)과 연결하여 구동축(4)을 제1 출력축(9a) 또는 제2 출력축(9b)에 연결할 수 있다.

이를 위해 제1 클러치 장치(7)에는 제1 압력 플레이트(21a)가 있고, 제2 클러치 장치(8)에는 제2 압력 플레에트(21b)가 있다. 두 개의 압력 플레이트(21a, 21b)는 메인 차축에 대하여 축방향으로 변위할 수 있지만, 회전 방향에서의 메인 차축(H) 들레에 회전할 수 없는 방향으로 배열되어 있다. 제1 출력-측 클러치 섹션(17a) 및 제1 압력 플레이트(21a)는 중앙 디스크(19)와 서포트 하우징(20) 사이의 메인 차축(H)에 대해 축방향으로 정렬된다. 제2 출력-측 클러치 섹션(17b)과 제2 압력 플레이트(21b)는 플라이휠(18)과 중앙 디스크(19) 사이의 메인 차축(H)에 대해 축방향으로 배열된다. 예를 들어 제1 및/또는 제2 압력 플레이트(21a, 21b)는 추가 마찰 라이닝을 가질 수 있다. 이와 달리 또는 선택적으로, 두 개의 클러치 디스크에 마찰 라이닝이 있을 수 있다.

제1 압력(F1)은 제1 베어링 장치(22)를 통해 전달되고 제2 압력(F2)는 메인 차축(H)에 대한 축방향으로 제2 베어링 장치(23)을 통해 전달된다. 또한 제1 작동 장치(14)에는 제1 작동 부재(24a)가 있고 제2 작동 장치(15)에는 제2 작동 부재(24b)가 있다. 2개의 작동 부재(24a, 24b)는 각각 유압 실린더로 설계되었으며, 이 실린더는 축방향에서 메인 차축(H)으로의 스트로크를 가능하게 한다. 제1 작동 부재(24a)는 제1 베어링 장치(22)를 통해 제1 클러치 장치(7)을 작동하고, 제2 작동 부재(24b)는 제2 베어링 장치(23)을 통해 제2 클러치 장치(8)을 작동하며, 이때 하나 또는 클러치 장치(7, 8) 모두를 작동할 수 있다. 두 개의 작동 부재(24a, 24b)는 링 실린더를 메인 차축(H)에 동축으로 설계된다. 2개의 베어링 장치(22, 23)도 주 차축(H)를 중심으로 동축으로 구동한다.

드라이 더블 클러치(5)에는 제1 및 제2 스프링 요소(25a, 25b)가 있고, 두 개의 스프링 요소(25a, 25b)는 각각 디스크 스프링으로 설계되고, 메인 차축(H)에 동축으로 배열된다. 제1 스프링 요소(25a)는 제1 압력 플레이트(21a)의 메인 차축(H)에 대한 축방향의 방사상 외부 섹션과 제1 베어링 장치(22)의 내부 링에 축 반대 방향으로 방사상 내부 섹션으로 지지된다. 이 경우 제1 스프링 요소(25a)는 메인 차축(H)에 대해 축방향으로 제1 작동 장치(14)의 작동되지 않은 상태에서 제1 압력 플레이트(21a)에 폐쇄력(F3)을 가한다. 따라서 클러치 디스크로 설계된 제1 출력-측 클러치 섹션(17a)은 제1 클러치면(19a)과 제1 압력 플레이트(21a) 사이에 마찰 고정되고, 제1 클러치 장치(7)은 닫힘 작동 상태로 전환된다.

제2 클러치 장치(8)에는 트랜스미션 섹션(26)이 있다. 여기서 트랜스미션 섹션(26)은 제2 압력 플레이트(21b)에 장착되고, 작동 유닛(13)의 방향으로 확장되어 제2 스프링 요소(25b)가 제1 스프링 요소(25b)와 공통 측면에 배치되고, 이러한 요소들은 작동 유닛(13)을 통해 한쪽에서 작동할 수 있다. 제2 스프링 요소(25b)는 트랜스미션 섹션(26)의 축 반대 방향으로 메인 차축(H)에 대한 방사상 외부 섹션과 제2 베어링 장치(23)의 내부 링에 방사상 내부 섹션으로 지지된다. 이 경우, 제2 스프링 요소(25b)는 메인 차축(H)에 대해 축방향으로 제2 작동 장치(15)의 미작동 상태에서 트랜스미션 섹션(26)을 통해 제2 압력 플레이트(21b)에 개방력(F4)을 가한다. 따라서 클러치 디스크로 설계된 제2 출력-측 클러치 섹션(17b)은 제2 클러치면(19b)과 제2 압력 플레이트(21b) 사이에 접촉하거나 적어도 언로드된 상태로 배치되어, 제2 클러치 장치(8)는 열림 작동 상태로 전환된다.

제1 작동 장치(14)가 작동될 때, 제1 압력(F1)은 제1 베어링 장치(22)를 통해 제1 스프링 요소(25a)로 전달되어, 제1 스프링 요소(25a)가 변형되고, 제1 클러치 장치(7)가 열린다. 이를 위해 제1 스프링 요소(25a)는 출력-측 클러치 섹션(16)의 접촉면(20a), 특히 서포트 하우징(20)을 통해 피벗 방식으로 장착되므로, 제1 압력(F1)이 가해질 때, 제1 스프링 요소(25a)는 접촉면(20a)를 중심으로 회전하고 제1 압력 플레이트(21a)가 해제되거나, 제2 출력-측 클러치 섹션(17)으로부터 멀리 이동된다. 따라서 제1 작동 장치(14)의 작동 상태에서, 두 클러치 장치(7, 8)는 열림 작동 상태에 있으므로 전기식 차축(1)이 중립 기어로 이동한다.

제2 작동 장치(15)가 작동될 때, 제2 압력(F2)은 제2 베어링 장치(23)을 통해 제2 스프링 요소(25b)로 전달되어, 제2 스프링 요소(25b)가 변형되고 제2 클러치 장치(8)가 열린다. 이를 위해 제2 스프링 요소(25b)는 출력-측 클러치 섹션(16)의 접촉면(20b), 특히 서포트 하우징(20)를 통해 피벗 방식으로 장착되므로, 제2 압력(F2)이 가해질 때, 제2 스프링 요소(25b)는 접촉면(20b)을 중심으로 회전하고 제2 압력 플레이트(21b)가 해제되거나, 제2 출력 측 클러치 섹션(17b)을 향하여 이동된다. 서포트 하우징(20)은 접촉면(20a)이 제1 클러치 장치(7)을 향한 쪽에 배치되고 추가 접촉면(20b)이 제1 클러치 장치(7)에서 떨어진 쪽에 배치되도록 설계된다. 따라서 서포트 하우징(20)은 두 스프링 요소(25a, 25b) 사이의 메인 차축(H)에 대해 축방향으로 배열되고, 여기서 두 스프링 요소(25a, 25b)는 서포트 하우징(20)에서 공동으로 지지된다. 도시된 예시 실시예에 있어서, 트랜스미션 섹션(26)은 구동-측 클러치 섹션(16)에 의해 축방향으로 가이드되고, 및/또는 변위식으로 지지된다.

2단 기어로 주행할 때, 두 작동 장치(14, 15) 모두로 작동해야 한다. 두 개의 작동 장치(14, 15)는 동시에 또는 다른 시간에 작동할 수 있다. 제1 및 제2 작동 장치(14, 15)의 작동 상태에서, 제1 클러치 장치(7)은 열린 작동 상태이고 제2 클러치 장치(8)은 닫힘 작동 상태에 있으므로, 전기식 차축(1)이 2단 기어로 이동한다.

또한 제1 작동 장치(14)는 제1 프리로드 스프링(27a)를 가지고 있고 제2 작동 장치(15)는 제2 프리로드 스프링(27b)를 가지고 있다. 각각 프리로드인 경우. 메인 차축(H)에 대해 축 방향으로 제1 프리로드 스프링(27a)는 제1 작동 부재(24a)에 작용하고, 제2 프리로드 스프링(27b)는 제2 작동 요소(24b)에 작용한다.

도시된 예시 실시예는 1단 기어로 구동되는 전기식 차축(1)의 작동 상태를 나타내고 있다. 제1 베어링 장치(22)에 대한 하중은 현저하게 낮고, 시간 구성요소는 감소하는데, 이는 대부분의 이동에서 제1 베어링 장치(22)에 대한 프리로드만 작용하기 때문이다. 또한 제1 베어링 장치(22)와 클러치 디스크 사이의 레버 비율 때문에, 비율에 따라 제1 베어링 장치(22)에 가해지는 힘을 상당히 줄일 수 있으므로, 제1 베어링 장치(22) 전체를 상당히 작게 만들 수 있다.

또 다른 이점은 차량이 완전히 전기적으로 구동되는 전기식 차축(1)의 경우, 시동 시 클러치가 필요하지 않다는 것이다. 즉, 시동 시 제1 클러치 장치(7)는 이미 닫혀 있다. 또한 비교적 긴 시간 동안 한 기어로 주행할 수 있는데, 예를 들어 시내를 주행할 때는 1단 기어로만 주행하고, 고속도로에서의 고속 주행 시에는 2단 기어로 주행한다. 일반적으로 베어링에 대한 부하 스펙트럼의 큰 부하는 제1 클러치 장치(7)에서 차지하고 있다. 그러나 제1 클러치 장치(7)가 표준으로 닫혀 있고 2단 기어로 변속할 때만 열린다면, 부하 구성 요소의 비율이 회전하고 베어링 장치(22)의 치수를 크게 줄일 수 있어 전력 손실을 최소화할 수 있다. 전기식 차축(1)의 높은 회전 속도 때문에 베어링 장치(22, 23)는 매우 뜨거워질 수 있다. 그리스는 이 온도를 견디지 못하고 베어링 장치(22, 23)은 손상될 수 있다. 부하 스펙트럼 감소로 인해 전기식 차축(1)에서 사용하는 데 필요한 드라이 더블 클러치가 제안된다.

1 : 전기식 차축
2a, 2b : 출력축
3 : 전기 모터
4 : 구동축
5 : 드라이 더블 클러치
6 : 클러치 유닛
7 : 제1 클러치 장치
8 : 제2 클러치 장치
10, 26 : 트랜스미션 섹션
11 : 하우징
12 : 고정 섹션
13 : 작동 유닛
14 : 제1 작동 장치
15 : 제2 작동 장치
16 : 구동-측 클러치 섹션
17a, 17b : 출력-측 클러치 섹션
18 : 플라이휠
19 : 중앙 디스크
19a, 19b : 클러치면
20a, 20b : 접촉면
21a, 21b : 압력 플레이트
22, 23 : 베어링 장치
24a, 24b : 작동 부재
25a, 25b : 스프링 요소
27a, 27b : 프리로드 스프링
F1 : 제1 압력
F2 : 제2 압력
F3 : 폐쇄력
F4 : 개방력개방력
H : 메인 차축

Claims

차량의 전기식 차축(1)용 드라이 더블 클러치(5)로서,
클러치 유닛(6) 을 가지며,
상기 클러치 유닛(6)에는 구동축(4)을 제1 출력축(9a)과 연결하는 제1 클러치 장치(7) 및 구동축(4)을 제2 출력축(9b)과 연결하는 제2 클러치 장치(8)가 있고, 상기 두 개의 클러치 장치(7, 8)는 메인 차축(H)에 대해 서로 동축이 되도록 배열되어 있고,
작동 유닛(13)을 가지며,
상기 작동 유닛(13)에는 상기 제1 클러치 장치(7)를 작동하는 제1 작동 장치(14)와 상기 제2 클러치 장치(8)를 작동하는 제2 작동 장치(15)가 있고, 상기 제1 클러치 장치(7)는 상기 제1 작동 장치(14)가 작동되지 않을 때 닫히고, 상기 제2 클러치 장치(8)는 상기 제2 작동 장치(15)가 작동되지 않을 때 열리고,
상기 제1 클러치 장치(7)는 상기 제1 작동 장치(14)에 의한 제1 압력(F1)으로 열기 위해, 상기 메인 차축(H)에 대해 축 방향으로 가해질 수 있고, 상기 제2 클러치 장치(8)는 상기 제2 작동 장치(15)에 의한 제2 압력(F2)으로 닫기 위해, 상기 메인 차축(H)에 대해 축 방향으로 가해질 수 있는 것을 특징으로 하는, 드라이 더블 클러치(5).
제1항에 있어서, 제1 스프링 요소(25a)는 상기 제1 클러치 장치(7)에 폐쇄력(F3)을 가하되, 상기 제1 클러치 장치(7)는 상기 제1 작동 장치(14)가 작동되지 않을 때 상기 폐쇄력(F3)에 의해 닫힘이 유지되는 것을 특징으로 하는, 드라이 더블 클러치(5).
제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 스프링 요소(25b)는 상기 제2 클러치 장치(8)에 개방력(F4)을 가하되, 상기 제2 클러치 장치(8)는 상기 제2 작동 장치(15)가 작동되지 않을 때 개방력(F4)에 의해 열림을 유지하는 것을 특징으로 하는, 드라이 더블 클러치(5).
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 스프링 요소(25a)는 상기 메인 차축(H)과 관련하여 폐쇄력(F3)으로서의 스프링 힘으로 상기 제1 클러치 장치(7)에 축 방향으로 작용하고, 및/또는 제2 스프링 요소(25b)는 상기 메인 차축(H)에 대하여 상기 개방력(F4)으로서의 스프링 힘으로 상기 제2 클러치 장치(8)에 축 방향으로 작용하는 것을 특징으로 하는, 드라이 더블 클러치(5).
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 베어링 장치(22)는 상기 제1 압력(F1)을 전달하고, 제2 베어링 장치(23)는 상기 제2 압력(F2)을 전달하되, 상기 제1 스프링 요소(25a)는 한편으로는 상기 제1 베어링 장치(22)에서, 다른 한편으로는 상기 제1 클러치 장치(7)에 지지되고, 상기 제2 스프링 요소(25b)는 한편으로는 상기 제2 베어링 장치(23)에서, 다른 한편으로는 상기 제2 클러치 장치(8)에 지지되는 것을 특징으로 하는, 드라이 더블 클러치(5).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 클러치 장치(7, 8)에는 상기 구동축(4)에 대한 비회전성 연결을 위한 구동-측 클러치 섹션(16)이 있고, 상기 제1 클러치 장치(7)에는 제1 출력축(9a)과 제1 압력 플레이트(21a)에 연결하기 위한 제1 출력-측 클러치 섹션(17a)이 있고, 상기 제2 클러치 장치(8)에는 제2 출력축(9b)과 제2 압력 플레이트(21b)에 연결하기 위한 제2 출력-측 클러치 섹션(17b)이 있되, 상기 제1 출력-측 클러치 섹션(17a)은 상기 제1 클러치 장치(7)가 닫힌 작동 상태일 때 상기 제1 압력 플레이트(21a)와 상기 구동-측 클러치 섹션(16) 사이에 마찰 고정되어 있고, 및/또는 상기 제2 출력-측 클러치 섹션(17b)은 상기 제2 클러치 장치(8)가 닫힌 작동 상태일 때 상기 제2 압력 플레이트(21b)와 상기 구동-측 클러치 섹션(16) 사이에 마찰 고정되는 것을 특징으로 하는, 드라이 더블 클러치(5).
제6항에 있어서, 상기 제1 스프링 요소(25a)는 상기 제1 작동 장치(14)가 작동되지 않을 때 폐쇄력(F3)으로 상기 제1 압력 플레이트(21a)에 작용하여, 상기 제1 출력-측 클러치 섹션(17a)이 마찰 고정되고, 상기 제2 스프링 요소(25b)는 상기 제2 작동 장치(15)가 작동되지 않을 때 상기 개방력(F4)으로 상기 제2 압력 플레이트(21b)에 작용하여, 상기 제2 출력-측 클러치 섹션(17b)이 상기 제2 압력 플레이트(21b) 및/또는 상기 구동-측 클러치 섹션(16)에 대해 마찰 없이 배열되는 것을 특징으로 하는, 드라이 더블 클러치(5).
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1 스프링 요소(25a)는 한편으로는 상기 제1 베어링 장치(22)의 방사상 내측 섹션으로 지지되고, 다른 한편으로는 상기 제1 압력 플레이트(21b)의 방사상 외측 섹션으로 지지되며, 상기 제1 스프링 요소(25a)는 접촉면(20a)을 통해, 상기 구동-측 클러치 섹션(16)의 방사상 중심 섹션으로 지지되고, 상기 제1 스프링 요소(25a)는, 상기 제1 압력 플레이트(21a)가 해제되어, 상기 제1 클러치 장치(7)가 열리도록 제1 압력(F1)이 가해질 때, 상기 접촉면(20a)을 중심으로 피벗할 수 있는 것을 특징으로 하는, 드라이 더블 클러치(5).
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 스프링 요소(25a)는 한 편으로는 상기 제2 베어링 장치(23)의 방사상 내측 섹션으로 지지되고, 다른 한편으로는 상기 제2 압력 플레이트(21b)의 방사상 외측 섹션으로 지지되며, 상기 제2 스프링 요소(25b)는 추가 접촉면(20b)을 통해, 상기 구동-측 클러치 섹션(16)의 방사상 중앙 섹션으로 지지되고, 상기 제2 스프링 요소(25b)는, 상기 제2 압력 플레이트(21b)가 해제되어, 상기 제2 클러치 장치(8)가 닫히도록 상기 제1 압력(F2)이 가해질 때, 상기 추가 접촉면(20b)을 중심으로 피벗할 수 있는 것을 특징으로 하는, 드라이 더블 클러치(5).
차량용 전기식 차축으로서, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 드라이 더블 클러치(5)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 차량용 전기식 차축(1).