KR20210149687A - 특히 하이브리드 드라이브트레인용 드라이 멀티-플레이트 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티-플레이트 클러치, 특히 드라이 멀티-플레이트 클러치에 관한 것으로, 내연 기관을 결합 및 해제하는 드라이 K0 멀티-플레이트 클러치를 갖고, 및/또는 전기 모터 또는 제너레이터와 같은 전기 기계(26)의 로터와 일체화되는, 특히 하이브리드 드라이브트레인용 멀티-플레이트 클러치에 관한 것이다.

Description

특히 하이브리드 드라이브트레인용 드라이 멀티-플레이트 클러치

본 발명은 특히 하이브리드 드라이브트레인용 멀트-플레이트 클러치, 특히 드라이 멀티-플레이트 클러치에 관한 것으로, 및 내연 기관의 결합 및 분리를 위한 드라이 K0 멀티-플레이트 클러치를 가지고, 및/또는 전기 모터 또는 제너레이터와 같은 전기 기계의 로터에 통합된 하이브리드 드라이브트레인용 드라이 멀티-플레이트 클러치에 관한 것이다.

멀티-플레이트 클러치는 일반적으로 플레이트가 축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 장착되는 멀티 디스크 클러치이다. 클러치를 개폐할 때, 해당 외부 또는 내부 톱니 내에서 축 방향으로 움직인다. 관련 플레이트 캐리어에 있는 플레이트의 톱니 외에는, 플레이트의 다른 센터링 또는 위치 지정(positioning)은 없다. 모든 톱니에는, 관련된 구성 요소 간에 표면 접촉이 있으므로(공차 때문에), 불리한 위치 지정이나 걸림(jamming)으로 이어질 수 있다. 이는 클러치에서 고마찰 손실로 이어진다. 또한 플레이트 캐리어의 기하학적 구조가 매우 복잡하여 제조 비용이 높아 진다.

본 발명의 목적은 멀티-플레이트 클러치, 특히 드라이 멀티-플레이트 클러치와 마찰 손실이 적고 제조 비용이 저렴한 드라이 멀티-플레이트 클러치가 장착된 하이브리드 드라이브트레인을 특정하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 멀티-플레이트 클러치, 특히 드라이 멀티-플레이트 클러치 및 독립 청구항들에 따른 하이브리드 드라이브트레인에 의해 달성된다. 바람직한 예시적 실시예들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.

본 발명에 따른 멀티-플레이트 클러치는, 특히 드라이 멀티-플레이트 클러치, 특히 하이브리드 드라이브트레인, 특히 자동차의 경우, 적어도 하나의 외부 플레이트가 반경 방향으로 현가되어 축 방향으로 대체 가능하며, 적어도 하나의 내부 플레이트가 반경 방향으로 현가되어 축 방향으로 대체 가능하며, 외부 플레이트가 외측 원주 방향 둘레에 분포된 복수의 리프 스프링을 통해 로터 포트에 토크 전달 방식으로 현가되어 있고, 및/또는 내부 플레이트가 복수의 리프 스프링을 통해 구동 링에 토크 전달 방식으로 현가되어 있다.

적어도 하나의 외부 플레이트는 스틸 플레이트로 설계되고, 적어도 하나의 내부 플레이트는 라이닝 플레이트로 설계된다.

이와 달리, 적어도 하나의 외부 플레이트가 라이닝 플레이트로 설계되고, 적어도 하나의 내부 플레이트가 스틸 플레이트로 설계된다.

축 방향으로, 라이닝 플레이트에는 적어도 한쪽에는 마찰 플레이트가 있으며, 바람직하게는 양쪽에 마찰 표면이 있고, 즉 마찰 표면은 특히 인접한 스틸 플레이트와 마찰을 일으킨다. 이 경우 라이닝 플레이트는 특히 접착된 캐리어 플레이트(라이닝 캐리어)에 재질적으로 연결된 두 개의 마찰 플레이트로 형성되는 것이 바람직하다. 마찰 플레이트를 라이닝 캐리어 또는 캐리어 플레이트에 리벳하는 것도 또한 바람직하다.

본 발명의 핵심은 클러치를 마찰 없이 또는 거의 마찰 없이 개폐할 때, 드라이 플레이트의 축 방향 움직임을 실현하는 것이다. 이러한 목적을 위해, 각각 적어도 3개의 리프 스프링 또는 리프 스프링 팩에 장착된다. 매우 낮은 리프 스프링 힘/강성이 목적이다. 그러나 그와 동시에 적용된 토크의 변속 신뢰성이 충분해야 한다. 토크 전송 중(예: 클러치가 완전히 또는 거의 완전히 닫힌 경우), 슬라이딩 마찰이 축 방향 리프 스프링 힘보다 커지며, 리프 스프링이 가이드에서 더 이상 미끄러질 수 없다(=마찰 루빙(rubbing)). 그러나 결과적으로 발생하는 리프 스프링 편향으로 인해 플레이트가 축 방향으로 계속 이동할 수 있다.

그 결과, 축 방향의 플레이트 마찰과 멀티-플레이트 클러치의 마찰 손실이 감소된다.

유리한 실시예에 따르면, 리프 스프링은 안쪽이나 바깥쪽에 라이닝 플레이트의 라이닝 캐리어를 현가하여 원주 방향으로 간격을 두고 각 리프 스프링의 양쪽 끝이 라이닝 캐리어와 합쳐져 하나의 조각으로 형성된다. 따라서 리프 스프링은 축 방향 스프링 요소로 라이닝 캐리어 또는 캐리어 플레이트에 직접 통합되어 있다.

유리한 실시예에 따르면, 리프 스프링은 외부 또는 내부적으로 현가된 스틸 플레이트에 연결되며, 원주 방향으로 떨어져 있는 각 리프 스프링의 양쪽 끝은 가급적 리벳으로 고정된다.

이를 통해 라이닝 플레이트 및/또는 스틸 플레이트를 간단하게 구성할 수 있다.

외부 플레이트 및/또는 내부 플레이트의 리프 스프링이 원주 방향으로 고르게 분포하는 실시예가 바람직하다.

이를 통해 리프 스프링의 해당 스프링 힘이 외부 플레이트 및/또는 내부 플레이트의 둘레에 균일하게 분포되어 마찰이 증가하고 외부 플레이트 및/또는 내부 플레이트의 걸림 위험이 더욱 줄어들게 된다.

특히 외부 플레이트 또는 내부 플레이트당 적어도 3개의 리프 스프링으로 구성된 대칭 구성이 바람직한데, 이는 리프 스프링의 스프링 힘이 원주 방향으로 균일하게 분포될 수 있고 불균형을 피할 수 있기 때문이다. 플레이트 팩의 경우, 동일한 수의 외부 플레이트 또는 내부 플레이트로 구성되므로, 플레이트 팩당 적어도 3개의 리프 스프링 팩이 형성된다.

유리한 실시예에 따르면, 로터 포트와의 연결을 위한 로터 캐리어가 형성되며, 로터 포트의 아암이 반경 방향으로 내부에 축 방향 홈이 형성된다.

홈과 아암의 상호 작용으로 로터 포트와 로터 캐리어 사이에서 토크가 전달될 수 있다. 따라서 로터 포트와 로터 캐리어 사이의 용접 연결부를 생략할 수 있다.

이러한 맥락에서, 로터 포트의 아암이 외부 플레이트의 리프 스프링을 지탱하는 역할을 하는 것이 특히 유리하며, 리프 스프링에는 아암에 해당하는 리세스가 있다.

이를 통해 해당 외부 플레이트를 간단하게 조립 및 분해할 수 있다.

또한 멀티-플레이트 클러치가 장착된 하이브리드 드라이브트레인은 내연 기관을 결합 및 분리하기 위한 K0 클러치로 설계되었으며, 및/또는 전기 모터 또는 제너레이터와 같은 전기 기계의 로터에 통합되어 있다.

예방책으로, 본 명세서에 사용된 숫자("제1", "제2" 등)는 여러 유사한 물체, 크기 또는 프로세스를 구별하는 데 주로 사용되며, 특히 이러한 물체, 크기 또는 프로세스가 서로에 대해 필요한 종속성 및/또는 순서는 알려져 있지 않다. 종속성 및/또는 순서가 필요한 경우, 여기에서 명시적으로 언급하거나 특정하게 기술된 구성을 연구할 때, 본 기술 분야에 숙달된 당업자에게는 명백한 방식으로 귀결된다.

본 발명과 기술 분야 모두 도면을 참조하여 이하에 자세히 설명되어 있다. 본 발명이 도시된 예시 실시예에 의해 제한되도록 의도된 것은 아니라는 점에 유의해야 한다. 특히, 달리 명시되지 않은 한, 도면에 설명된 실질 물질의 부분적인 측면을 추출하고, 이를 현재의 설명 및/또는 도면에서 다른 구성 요소 및 지식과 결합하는 것도 가능하다. 특히 표시된 수치와 비율은 개략도에 불과하다는 점에 유의해야 한다. 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타내므로 다른 도면의 설명을 사용할 수도 있다. 도면에서:

도 1은 멀티-플레이트의 구조를 예시하는 도면이고;
도 2는 스틸 플레이트의 구조를 예시하는 도면이고;
도 3은 라이닝 플레이트의 구조를 예시하는 도면이고;
도 4는 멀티-플레이트 클러치의 예시하는 다른 도면이고;
도 5는 조립된 멀티-플레이트 클러치의 제1 사시도이고;
도 6은 조립된 멀티-플레이트 클러치의 제2 사시도이고;
도 7은 조립된 멀티-플레이트 클러치의 제3 사시도이고; 및
도 8은 자동차의 하이브리드 드라이브트레인을 나타내는 도면이다.

도 1은 예시적 및 도식적으로, 특히 드라이 멀티-플레이트 클러치(1)로 설계된 멀티-플레이트 클러치(1)의 구조를 보여주고 있다. 여기에는 그 중에서도 스틸 플레이트(3)로 설계된 복수의 외부 플레이트(2) 및 라이닝 플레이트(5)로 설계된 복수의 내부 플레이트(4)를 포함한다. 멀티-플레이트 클러치(1)는 제1 축 방향(6) 및 제2 반경 방향(7)을 가진다. 외부 플레이트(2)는 외측에서 반경 방향(7)으로 현가되어 있으며 축 방향(6)으로 변위 가능하다. 내부 플레이트(4)는 내부에 반경 방향(7)로 현가되어 있으며 축 방향(6)으로 변위가 가능하다. 내부 플레이트(4)와 외부 플레이트(2)를 축 방향(6)에서 서로 상대적으로 움직이면, 내부 플레이트(4)와 축 방향(6)에 인접한 외부 플레이트(2)가 서로 마찰을 일으켜 토크가 내부 플레이트(4)에서 외부 플레이트(2)로 전달될 수 있다.

도 2는 클러치 플레이트에 비틀림 진동 댐퍼를 가지는 클러치 플레이트의 예를 보여주고 있다. 여기에는 원주 방향으로 고르게 분포하는, 즉 인접한 리프 스프링(8)이 동일한 각도를 서로 둘러싸도록 설계된 3개의 리프 스프링(8)이 있다. 리프 스프링(8)은 스프링 강(steel)으로 형성되며 중공 리벳(9)를 통해 스틸 플레이트(3)에 연결된다. 원주 방향 (13)에서 서로 떨어져 있는 각 리프 스프링(8)의 양쪽 끝은 중공 리벳(9)에 의해 스틸 플레이트(3)에 연결된다. 각 리프 스프링(8)에는 리세스(10)가 있으며, 그 기능은 아래에 설명되어 있다.

도 3은 내부 플레이트(4)로 사용할 수 있는 라이닝 플레이트(5)의 예를 보여주고 있다. 이 부품에는 라이닝 캐리어(12)의 반대쪽에 두 개의 마찰 플레이트(11)가 형성되어 있다. 라이닝 플레이트(5)에는 바람직하게는 3개의 리프 스프링이 있다. 리프 스프링(8)은 라이닝 캐리어(12)와 함께 한 조각으로 형성되며, 원주 방향 (13)에 간격을 두고 있는 각 리프 스프링(8)의 양쪽 끝이 라이닝 캐리어(12)와 합쳐진다. 각 리프 스프링(8)에는 리세스(10)가 있으며, 그 기능은 아래에 설명되어 있다.

다음에서 도 1을 다시 참조한다. 멀티-플레이트 클러치(1)에는 구동 링(14)도 있으며, 이 링에는 내부 플레이트(4)가 토크 전달 방식으로 현가되어 있다. 외부 플레이트(2)는 로터 포트(15)에 현가되어 있다. 작동 중에, 멀티-플레이트 클러치(1)의 결합 상태에서, 토크는 내부 플레이트(4)와 외부 플레이트(2)를 통해 구동 링(14) 사이에서 로터 포트(15)로 전달될 수 있으며, 그 반대의 경우도 작동 상태에 따라 밀기 또는 당기기 작동을 한다. 로터 포트(15)는 로터 포트에서 축 방향으로 연장되는 복수의 아암(16)을 가지며, 예를 들어, 이들 아암(16)은 로터 포트(15)당 3개가 형성되며, 복수의 기능을 가진다. 아암(16)이 삽입된 로터 캐리어(18)의 해당 축 방향 홈(17)과 상호 작용하여 로터 포트(15)와 로터 캐리어(18) 사이에서 토크를 전달할 수 있다. 또한 아암(16)은 외부 플레이트(2)의 리프 스프링(8)의 리세스(10)과 상호작용한다는 점에서 외부 플레이트(2)를 지지하는 역할을 한다(도 2 참조).

체결 상태에서, 토크는 리세스(10)를 통해 유입 또는 방출된다. 밀기와 당기기 작동 모두에서 토크 전달을 가능하게 하기 위해 리세스(10)는 U자형이며, 이에 따라 해당하는 접촉면이 양쪽 원주 방향(13)이 된다. 이와 달리, 리세스(10)는 O자형도 가질 수 있다.

멀티-플레이트 클러치가 결합되면, 내부 플레이트(4)와 구동 링(14) 사이에서 또는 외부 플레이트(2)와 로터 캐리어(18) 사이에서, 예를 들어 압력 포트(19)를 통해 발생하는 상대적인 움직임이 있다. 리프 스프링(8)은 상대 이동 중에, 예를 들어 라이닝 캐리어(12)와 해당 리프 스프링 가이드(20) 사이의 슬라이딩 이동을 피하여, 마찰을 최소화하면서 해당 내부 플레이트(4) 및 외부 플레이트(2)의 축 방향 이동을 상대적으로 크게 만든다. 마찬가지로 아암(16)과 리세스(10) 사이의 상대 이동 중에 마찰이 소량 존재하면, 외부 플레이트(2)가 축 방향(6)에서 훨씬 더 크게 움직인다. 여기서도 아암(16)과 리세스(10) 사이의 슬라이딩 동작을 피할 수 있다.

또한 멀티-플레이트 클러치(1)에는 압력힘을 지지하는 압력 플레이트(21)가 있다. 압력 플레이트(21)는 로터 캐리어(18)에 나사로 고정된다. 또한 멀티-플레이트 클러치(1)은 로터 캐리어(18)의 압력 플레이트(21)를 고정하기 위한 마운팅 링(22)로 구성된다.

도 4는 마운팅 링(22), 압력 플레이트(21), 로터 캐리어(18) 및 로터 포트(15)를 포함하는 멀티-플레이트 클러치(1)의 다른 도면을 보여주고 있다.

도 5 내지 도 7은 조립된 멀티-플레이트 클러치(1)에 대한 다른 사시도를 보여주고 있다. 상기 실시예를 참조하고 있다.

도 8은 하이브리드 드라이브트레인(23), 특히 내연 기관(24)이 장착된 자동차의 경우, 크랭크축(25)을 통해 멀티-플레이트 클러치(1)에 연결되어 있으며, 여기서 클러치는 내연 기관(24)을 하이브리드 드라이브트레인(23)에서 분리 및 연결하기 위한 K0 또는 분리 클러치로 설계된다. 멀티-플레이트 클러치(1)는 전기 기계(26)와 함께 동심원으로 설계된다. 토크는 출력축(27)을 통해 자동차(도시하지 않음)의 휠로 전달될 수 있다. 출력축(27)을 멀티-플레이트 클러치(1) 및 전기 기계(26)에 연결할 수 있다. 멀티-플레이트 클러치(1)은 특히 전기 기계(26)의 로터에 통합되어 있다. 전기 기계(26)은 바람직하게는 전기 모터 및/또는 발전기이다.

스틸 플레이트(3)와 라이닝 플레이트(5)의 배열은 원칙적으로 양쪽 방향(내부 및 외부)에서 모두 이루어질 수 있다. 단, 본 명세서의 설명에서는, 라이닝 플레이트(도 3 참조)가 내부(내부 플레이트(4))에 위치하여 구동 링(14)에서 모터 토크를 흡수하여 외부 스틸 플레이트(3)(외부 플레이트(2))으로 전달하는 경우에만 다룬다(도 2). 이는 캐리어 플레이트(라이닝 캐리어(12))를 통해 이루어지며, 두 라이닝(마찰 플레이트(11)) 사이에 접착되어 라이닝 플레이트(5)라고 하는 것을 형성한다(도 3 참조). 캐리어 플레이트(라이닝 캐리어(12))에는, 원주 방향(13)에 내부 컷-아웃(리세스(10))이 있는 적어도 3개의 스프링 요소(리프 스프링(8))가 있다. 이러한 컷아웃(리세스(10))에서, 토크는 캐리어 플레이트(라이닝 캐리어(12))에 적용되고, 이에 따라 마찰 플레이트(11)에도 적용된다. 토크는 U자형 접점이 있기 때문에, 양방향으로 전달될 수 있다(사용 가능한 공간에 따라 O자형 접점도 가능함). 스프링 요소(리프 스프링(8))는 최소의 슬라이딩 마찰로 플레이트의 축 방향 이동이 가능하도록 가능한 최저의 축 방향 강성을 가져야 한다. 따라서, 캐리어 플레이트(라이닝 캐리어(12))와 리프 스프링 가이드(20) 사이의 슬라이딩 동작이 방지된다. 스틸 플레이트(3)도 비슷한 방식으로 외부를 향해 지지된다. 스프링 요소(리프 스프링(8))는 개별 리프 스프링(8)으로 설계되고, 각각의 스틸 플레이트(3)에 리벳으로 고정된다(도 3의 중공 리벳(9) 참조). 그러나 캐리어 플레이트(라이닝 캐리어(12))에 접착도 가능한 것으로 보인다.

요구 사항과 필요한 토크 용량에 따라, 클러치(멀티-플레이트 클러치(1))는 직렬로 연결된 복수의 플레이트 팩으로 구성될 수 있다.

클러치(멀티-플레이트 클러치(1))는 변환 없이 즉, 릴리스 베어링에서 압력 포트(19)를 통해 직접 작동된다. 그러나 플레이트 스프링 또는 레버 스프링을 사용하여 변환을 생성할 수도 있다.

반대쪽 축 단부에서 가압력은 로터 캐리어(18)에 나사로 고정된 압력 플레이트(21)에 의해 지지된다. 따라서 로터 포트(15)와 로터 캐리어(18) 사이의 용접 이음(seam)이 절약되며, 동시에 플레이트의 간단한 조립/분해도 가능하다.

로터 포트(15)와 로터 캐리어(18) 사이의 토크 전달을 위해 로터 캐리어(18)의 내경에는 축 방향 홈(17)이 도입된다. 로터 포트(15)의 해당 아암(16)이 이들 사이를 통과하며, 동시에 스틸 플레이트(3)의 리프 스프링(8)을 지지한다.

1 : 멀티-플레이트 클러치 2 : 외부 플레이트
3 : 스틸 플레이트 4 : 내부 플레이트
5 : 라이닝 플레이트 6 : 축 방향
7 : 반경 방향 8 : 리프 스프링
9 : 중공 리벳 10 : 리세스
11 : 마찰 플레이트 12 : 라이닝 캐리어
13 : 원주 방향 14 : 구동 링
15 : 로터 포트(pot) 16 : 아암
17 : 홈 18 : 로터 캐리어
19 : 압력 포트 20 : 리프 스프링 가이드
21 : 압력 플레이트 22 : 마운팅 링
23 : 하이브리드 드라이브트레인 24 : 내연 기관
25 : 크랭크축 26 : 전기 기계
27 : 출력축

Claims (10)

1. 특히 하이브리드 드라이브트레인용 멀티-플레이트 클러치(1), 특히 드라이 멀티-플레이트 클러치로서,
   반경 방향(7)으로 외측에 현가되고, 축 방향(6)으로 대체 가능한 적어도 하나의 외부 플레이트(2) 및 반경 방향(7)으로 내측에 현가되고, 축 방향(6)으로 대체 가능한 적어도 하나의 내부 플레이트(4)를 가지며,
   상기 외부 플레이트(2)는 외부 원주방향 둘레에 분포된 복수의 리프 스프링(8)을 통해 로터 포트(15)상에 토크-전달 방식으로 현가되고, 및/또는 상기 내부 플레이트(4)는 내부 원주 방향에 분포된 복수의 리프 스프링(8)을 통해 구동 링(14)상에 토크-전달 방식으로 현가되는, 멀티-플레이트 클러치(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 외부 플레이트(2)는 스틸 플레이트(3)로서 설계되고, 상기 적어도 하나의 내부 플레이트(4)는 라이닝 플레이트(5)로서 설계되는, 멀티-플레이트 클러치(1).
3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 외부 플레이트(2)는 라이닝 플레이트(5)로서 설계되고, 상기 적어도 하나의 내부 플레이트(4)는 스틸 플레이트(3)로서 설계되는, 멀티-플레이트 클러치(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리프 스프링(8)은 각각의 양단이 원주 방향(13)으로 이격되고 라이닝 캐리어(12)에 병합되어, 내측 또는 외측에 현가된 라이닝 플레이트(5)의 라이닝 캐리어(12)와 하나의 피스로 형성되는, 멀티-플레이트 클러치(1).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리프 스프링(8)은 각각의 양단이 원주 방향(13)으로 이격되고 스틸 플레이트(3)에 바람직하게는 리벳 연결되어, 외부적으로 또는 내부적으로 현가된 스틸 플레이트(3)에 바람직하게는 리벳 연결되는, 멀티-플레이트 클러치(1).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 플레이트(2) 및/또는 내부 플레이트(4) 상의 리프 스프링(8)은 원주 방향(13)으로 고르게 분포되는, 멀티-플레이트 클러치(1).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 3개의 리프 스프링(8)이 외부 플레이트(2) 또는 내부 플레이트(4) 당 형성되는, 멀티-플레이트 클러치(1).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 로터 캐리어(15)는 반경 방향(7)으로 내측에 축 방향 홈(17)을 가지도록 형성되어 로터 포트(15)의 해당 아암(16)이 결합되는, 멀티-플레이트-클러치(1).
9. 제8항에 있어서, 상기 로터 포트(15)의 아암(16)은 상기 외부 플레이트(2)의 리프 스프링(8)를 지지하도록 작용하고, 상기 리프 스프링(8)은 아암(16)에 해당 리세스(10)를 가지는, 멀티-플레이트 클러치(1).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 멀티-플레이트 클러치(1)를 갖고, 내연 기관(24)을 결합하고 해제하는 K0 클러치로서 설계되고, 및/또는 전기 모터 또는 제너레이터와 같은 전기 기계(26)의 로터와 일체화되는, 하이브리드 드라이브트레인(23).
    
    
    

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