KR20220108149A - 단안정 결합 시스템 및 자동차용 토크 전달 장치 - Google Patents

Abstract

자동차의 토크 전달 장치(10)용 결합 시스템(6)은, 회전축에 평행한 병진 운동에 의해 후퇴 위치로부터 결합 위치로 이동함으로써, 2개의 맞물림 인터페이스(61, 62)를 결합하기 위한 슬라이딩 슬리브(63)를 포함한다. 휴지 위치와 가동 위치 사이에서 이동 가능한 이동 부재(651)를 포함하는 액추에이터(65)는 회전 운동 링크(67)에 의해, 그리고 회전축(100)을 중심으로 회전에 대해 고정된 탄성 복귀 부재(66)에 의해 슬라이딩 슬리브(63)에 연동되고, 이동 부재(651)는, 운동 링크(67)에 의해, 슬라이딩 슬리브(63)를 후퇴 위치로부터 결합 위치로 구동할 수 있고, 휴지 위치로부터 가동 위치로 이동함으로써 탄성 복귀 부재(66)를 로딩할 수 있으며, 탄성 복귀 부재(66)는, 로딩 해제하는 동안, 운동 링크(67)에 의해, 이동 부재(651)를 가동 위치로부터 휴지 위치로 복귀시킬 수 있고, 슬라이딩 슬리브(63)를 결합 위치로부터 후퇴 위치로 복귀시킬 수 있다.

Description

단안정 결합 시스템 및 자동차용 토크 전달 장치

본 발명은 배타적이지는 않지만 보다 구체적으로 전기 차량 또는 하이브리드 차량, 특히 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차를 위한 토크 전달 장치에 통합되도록 의도된 결합 시스템(coupling system)에 관한 것이다.

본 발명은 특히 하이브리드 차량 및 전기 차량에 적용된다. 전기 모터의 속도는 높으며, 특히 2단 전기 변속기 라인의 경우, 예컨대 분당 회전수가 15,000 이상일 수 있다.

속도와 토크를 조정하기 위해, 전기 모터의 사용은 일반적으로 각 휠에서 원하는 속도와 토크 출력 수준을 달성할 수 있게 하는 감속 장치를 포함하는 변속기, 및 횡방향으로 마주보는 두 휠 사이의 속도를 변화시키기 위한 차동 장치를 필요로 한다.

다양한 차량 속도에 맞추기 위해, 감속 장치에서 원하는 감속비(reduction ratio)를 선택할 수 있는 클러치를 사용하는 것이 알려져 있다. 그러한 장치는 예컨대 문서 DE102016202723에 개시되어 있다.

이 장치는 클러치 중 하나가 폐쇄되어 있을 때 개방되어 있는 다른 클러치에 드래그 토크(drag torque)가 발생하므로 효율성 면에서 만족스럽지 못하다. 이 드래그 토크는 특히 클러치가 습식일 때 해롭다.

또한, 이 장치의 클러치는 비교적 높은 토크를 전달하는데, 이는 클러치의 크기와 무게가 상당해야 하므로 클러치에 연계된 공간이 커진다는 것을 의미한다.

아직 공개되지 않은 출원 FR1901916은 적어도 하나의 모터를 포함하는 차량용 토크 전달 장치를 제안하는데, 이 토크 전달 장치는,

- 모터에 의해 구동될 수 있는 제 1 입력 요소, 및 제 1 출력 요소를 포함하는 제 1 클러치― 제 1 클러치가 폐쇄되어 있을 때 토크가 제 1 입력 요소와 제 1 출력 요소 사이에 전달됨 ―,

- 모터에 의해 구동될 수 있는 제 2 입력 요소, 및 제 2 출력 요소를 포함하는 제 2 클러치― 제 2 클러치가 폐쇄되어 있을 때 토크가 제 2 입력 요소와 제 2 출력 요소 사이에 전달됨 ―,

- 전달 부재,

- 제 1 기어비에 따라 제 1 출력 요소와 전달 부재 사이에 토크를 전달하도록 배열된 제 1 전달 기구,

- 제 1 기어비와 상이한 제 2 기어비에 따라 제 2 출력 요소와 전달 부재 사이에 토크를 전달하도록 배열된 제 2 전달 기구, 및

- 제 1 전달 기구에 의해, 제 1 클러치의 제 1 출력 요소와 전달 부재 사이의 상호 회전 구동을 허용하거나 차단하도록 배열된 연결 요소를 포함한다.

적어도 2개의 기어비를 사용하면 높은 시동 토크와 최대 속도를 조화시킬 수 있고 결과적으로 차량이 고속에 도달하는 데 필요한 시간을 줄일 수 있다. 전기 모터로 두 가지 기어비를 선택하면 변속기의 복잡성, 다이내믹한 성능, 차량의 소비량, 전기 모터의 크기 사이에서 적절한 절충안을 얻을 수 있다.

클러치, 특히 프로그레시브 멀티 디스크 클러치(progressive multi-disk clutch)를 사용하면, 뚜렷한 가속도 변화와 함께, 급격한 기어 변경을 방지하는 것에 의한 사용자의 편안함을 보장할 수 있다.

또한, 연결 요소는 제 2 클러치가 폐쇄되어 있을 때 제 1 클러치의 출력 요소, 특히 제 1 클러치의 출력 마찰 디스크의 구동을 중단하는 것을 가능하게 하며, 이에 의해, 제 2 클러치가 폐쇄되어 있을 때 제 1 클러치의 드래그 토크를 상당히 제한하거나 심지어 제거함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

그러나, 연결 요소를 통합하려면 콤팩트하고 효율적인 액추에이터가 필요하다.

본 발명은 종래 기술의 단점을 극복하고 제안하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명의 제 1 태양에 따르면, 결합 시스템이 제안되는데, 결합 시스템은,

- 고정 좌표계(fixed frame of reference)에서의 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 제 1 맞물림 인터페이스(engagement interface), 및 고정 좌표계에서의 회전축을 중심으로 그리고 제 1 맞물림 인터페이스에 대해 회전할 수 있는 제 2 맞물림 인터페이스;

- 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스 중 하나와 맞물리는 중간 맞물림 인터페이스를 포함하는 슬라이딩 슬리브(sliding sleeve)― 슬라이딩 슬리브는, 회전축에 평행한 병진 운동에 의해, 중간 맞물림 인터페이스가 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스 중 다른 하나와 맞물리지 않는 후퇴 위치(retracted position)로부터, 중간 맞물림 인터페이스가 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스 중 하나 및 다른 하나와 맞물려서 제 1 맞물림 인터페이스와 제 2 맞물림 인터페이스 사이의 회전 결합을 생성하는 결합 위치(coupling position)로 이동할 수 있음 ―;

- 고정 좌표계에서의 고정 지지체, 및 이동 부재(mobile member)를 포함하는 액추에이터― 이동 부재는 휴지 위치(rest postion)와 가동 위치(activated position) 사이에서 회전축에 평행하게 병진 운동 가능함 ―; 및

- 회전축을 중심으로 회전 자유도를 갖는, 이동 부재와 슬라이딩 슬리브 사이의 회전 운동 링크(rotating kinematic link)를 포함한다.

본 발명에 따르면, 액추에이터는 고정 좌표계에서의 회전축을 중심으로 회전에 대해 고정된 탄성 복귀 부재를 포함하고, 이동 부재는, 운동 링크에 의해, 슬라이딩 슬리브를 후퇴 위치로부터 결합 위치로 구동할 수 있고, 휴지 위치로부터 가동 위치로 이동함으로써 탄성 복귀 부재를 로딩(loading)할 수 있으며, 탄성 복귀 부재는, 로딩 해제(unloading)하는 동안, 운동 링크에 의해, 이동 부재를 가동 위치로부터 휴지 위치로 복귀시키고 슬라이딩 슬리브를 결합 위치로부터 후퇴 위치로 복귀시킬 수 있다.

탄성 복귀 부재는 3개의 맞물림 인터페이스에 의해 생성된 도그 클러치(dog clutch)에 "상시 개방(normally open)" 결합 기능을 제공한다. 단안정 액추에이터의 구현에 의해 콤팩트하고 단순화된 액추에이터를 구비할 수 있다. 탄성 복귀 부재는 각각의 결합에서 가속되어야 하는 회전 유닛의 일부를 형성하지 않으며, 이는 결합 단계 동안 결합 시스템의 과도기적 토크(transient torque)를 제한한다. 액추에이터의 이동 부재 자체는 회전축을 중심으로 회전에 대해 고정되어, 회전 질량체의 관성 모멘트에도 기여하지 않는 것이 바람직하다.

실제로, 제 1 맞물림 인터페이스와 제 2 맞물림 인터페이스는 동일한 피치의 스플라인(spline)으로 구성되는데, 스플라인에서는 중간 맞물림 인터페이스의 치부(teeth)가 축방향으로 슬라이딩된다. 그러나, 당업자는 보다 일반적으로는 제 1 맞물림 인터페이스 및 제 2 맞물림 인터페이스의 단일 스플라인 또는 단일 치부에서 슬라이딩할 수 있는 단일 치부 또는 스플라인이 중간 맞물림 인터페이스에 있으면 충분하다는 것을 이해할 것이다.

탄성 복귀 부재는 하나 이상의 스프링, 특히 나선형 스프링으로 구성될 수도 있으며, 스프링들의 축은 회전축에 평행하고, 회전축과 분리되어 있으며 회전축 주위에 균일하게 분포되어 있다.

일 실시예에 따르면, 제 2 맞물림 인터페이스는 제 1 맞물림 인터페이스의 축방향 연장부에 배열된다. 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스의 스플라인의 치부는 축방향으로 연장된다.

일 실시예에 따르면, 이동 부재는 고정 좌표계에서의 회전축을 중심으로 회전에 대해 고정된다.

일 실시예에 따르면, 탄성 복귀 부재의 일단부는 고정 지지체에 고정된 지지체에 대해 지지된다. 실제로 그리고 바람직하게는, 고정 지지체는 축방향으로 제 2 맞물림 인터페이스 쪽을 향하는 전면을 갖는 몸체(body)를 포함하도록 제공되며, 로드(rod)는 이 전면으로부터 축방향으로 돌출하며, 각각의 로드는 지지체가 형성되는 헤드를 포함하고, 탄성 복귀 부재는 축방향으로 헤드와 운동 링크 사이에 파지된 스프링을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 로드는 고정 지지체의 몸체의 암나사에 나사 결합되는 나사산 단부(threaded end)를 갖는다. 스프링은 로드 주위에 장착될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 운동 링크는 이동 부재와 탄성 복귀 부재 사이에 중간 푸시 로드(intermediate push rod)를 포함한다.

푸시 로드는 회전축을 중심으로 회전에 대해 고정된다.

푸시 로드는 축방향으로 이동 부재 및 탄성 복귀 부재에 대해 지지된다.

푸시 로드는 회전축에 대한 회전 가이드(rotational guide) 또는 피벗 연결부(pivot connection)에 의해 슬라이딩 슬리브에 연동된다.

적절한 경우, 푸시 로드는 스프링이 지지되는 칼라(collar)를 포함하고, 칼라에는 개구부가 형성되고, 로드는 로드가 푸시 로드를 축방향으로 안내하도록 이들 개구부를 통과한다.

특히 간단한 실시예에 따르면, 회전 가이드는 축방향 유격의 유무에 관계 없이 회전축(100)을 중심으로 한 피벗 연결부를 제공한다.

이는, 예컨대, 양방향 축력 흡수 기능이 있는 볼 베어링으로 구성된 피벗 연결부일 수도 있다.

대안적으로, 회전 운동 링크는 슬라이딩 슬리브와 회전 가이드(또는 피벗 연결부) 사이에서 회전축에 평행한 차원적 구조적 병진 유격(dimensional constructive translational play)을 가지며, 이 유격은 휴지 위치와 가동 위치 사이의 스트로크(stroke)의 100분의 1보다 크고 10분의 1보다 작은 크기를 갖는다. 그리고, 유격에 의하면, 회전 가이드 또는 피벗 연결부를 형성하는 부품, 특히 푸시 로드가 시스템의 안정적인 위치로부터 움직이지 않고 이는 드래그 토크를 추가로 감소하는 것을 생각할 수 있다.

특히 유리한 실시예에 따르면, 회전 가이드 또는 피벗 연결부는 적어도 하나의 환형 패드를 포함하고, 환형 패드는 슬라이딩 슬리브의 2개의 대향 벽 사이에 적어도 부분적으로 위치되는데, 이들 대향 벽은 바람직하게는 환형이다.

일 실시예에 따르면, 슬라이딩 슬리브의 2개의 대향 벽은 패드의 환형 홈에 들어가는 슬라이딩 슬리브의 환형 방사상 리브(annular radial rib) 상에 형성될 수 있다.

대안적으로, 그리고 바람직하게는, 슬라이딩 슬리브의 대향 벽은 슬라이딩 슬리브에 형성되며 패드가 적어도 부분적으로 내부에 맞물리는 환형 홈의 대향 측면으로 구성될 수 있다.

바람직하게는, 환형 패드는 푸시 로드의 2개의 대향 벽 사이에 적어도 부분적으로 위치되는데, 이들 대향 벽은 바람직하게는 환형이다.

일 실시예에 따르면, 푸시 로드의 2개의 대향 벽은 패드의 환형 홈에 들어가는 푸시 로드의 환형 방사상 리브 상에 형성된다.

대안적으로, 그리고 바람직한 실시예에 따르면, 푸시 로드의 대향 벽은 푸시 로드에 형성되며 패드가 적어도 부분적으로 내부에 맞물리는 환형 홈의 대향 측면으로 구성될 수 있다.

환형 패드는 필요한 경우 고체 윤활제로 충전된 재료의, 마찰 계수가 낮은 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 축방향으로 환형 패드와 슬라이딩 슬리브의 환형 홈의 대향 벽들 사이에 유격이 보존된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 축방향으로 환형 패드와 푸시 로드의 환형 홈의 대향 벽들 사이에 유격이 보존될 수 있다.

액추에이터는 적절한 경우 전기기계식일 수 있다. 대안적으로, 그리고 바람직하게는, 이동 부재는 유압 공급 라인에 연결된 고정 지지체의 가변 체적 환형 챔버에서 축방향으로 슬라이딩할 수 있는 환형 피스톤을 포함한다. 유압 드라이브는 매우 저렴한 비용으로 뛰어난 콤팩트성(compactness)을 보장한다. 환형 챔버 내에서 슬라이딩하는 피스톤에 의해 형성된 유압 실린더는 단방향이며, 휴지 위치로의 복귀는 탄성 복귀 부재에 의해 보장된다.

일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 동기화 링(synchronizing ring)을 포함하는 동기화 장치가 축방향으로 제 1 맞물림 인터페이스와 제 2 맞물림 인터페이스 사이에 개재되고, 후퇴 위치에 있는 슬라이딩 슬리브는 동기화 링을 구동하지 않으며, 슬라이딩 슬리브는, 후퇴 위치로부터 결합 위치로의 축방향 병진 운동 중에 이동할 때, 중간 동기화 위치(intermediate synchronizing position)― 이 위치에서는 중간 맞물림 인터페이스가 동기화 링의 동기화 맞물림 인터페이스(synchronizing engagement interface)에 맞물려서 제 1 맞물림 인터페이스와 동기화 링 사이의 회전 결합을 형성함 ―를 통과할 수 있고, 동기화 링은 회전축을 중심으로 제 2 맞물림 인터페이스에 대해 회전할 수 있어서, 마찰에 의해, 제 2 맞물림 인터페이스를 구동하기 위한 토크를 생성할 수 있다. 동기화 장치는 과도기적 결합 단계(transitional coupling phase)에서 제 2 맞물림 인터페이스의 모션에 있어서의 점진적인 설정을 허용하며, 이는 중간 맞물림 인터페이스와 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스 중 다른 하나 사이의 토크 스파이크 및 과도한 충격을 방지한다.

일 실시예에 따르면, 푸시 로드는 패드가 축방향으로 내부에 클램핑(clamping)되는 환형 홈을 한정하는 2개의 인접한 커버를 포함한다.

실제로 결합 시스템은,

- 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 전달 샤프트(transmission shaft)― 제 1 맞물림 인터페이스가 전달 샤프트에 고정됨 ― 및

- 회전축을 중심으로 전달 샤프트에 대해 회전할 수 있는 유동 전달 휠(idle transmission wheel)― 제 2 맞물림 인터페이스가 유동 전달 휠에 고정됨 ―을 포함한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 모터를 포함하는 자동차용 토크 전달 장치에 관한 것이며, 이 전달 장치는,

- 제 1 입력 요소 및 제 2 입력 요소,

- 전술한 바와 같은 결합 시스템,

- 일정한 제 1 기어비에 따라 제 1 입력 요소의 회전 운동을 유동 전달 휠에 영구적으로 전달하도록 배열된 제 1 전달 기구,

- 제 1 기어비와 상이한 일정한 제 2 기어비에 따라 제 2 입력 요소와 전달 샤프트 사이에 회전 운동을 영구적으로 전달하도록 배열된 제 2 전달 기구를 포함한다.

이러한 전달 장치는 특히 예컨대 분당 회전수 15,000 이상의, 전기 모터의 로터의 높은 회전 속도를 특징으로 하는 하이브리드 차량 및 전기 차량에 적용될 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이, 적어도 두 개의 기어비를 사용하면 높은 시동 토크와 최대 속도를 조화시킬 수 있다.

실제로, 제 1 기어비는 시동을 걸거나 걷는 속도로 주행하는 짧은 과도기적 단계에서만 사용하기 위한 것이며, 제 2 기어비는 다른 모든 상황에서 해당 부품이 견인력을 제공하기 위한 것이다.

바람직하게는, 토크 전달 장치는 폐쇄 상태에서 구동 샤프트(drive shaft)과 제 2 입력 요소 사이에 토크를 전달할 수 있는 적어도 하나의 클러치를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 토크 전달 장치는, 폐쇄 상태에서 모터의 구동 샤프트와 제 1 입력 요소 사이에 토크를 전달할 수 있는 다른 클러치, 및 바람직하게는 다른 클러치가 폐쇄되어 있을 때 이동 부재가 결합 위치에 있고 다른 클러치가 개방되어 있을 때 이동 부재가 휴지 위치에 있도록 액추에이터를 제어하기 위한 제어부를 더 포함한다.

대안적으로, 구동 샤프트와 제 1 입력 요소 사이의 전달은 직접적이며, 결합 기능은 결합 시스템에 의해서만 수행된다.

이들 배열체는 제 2 클러치가 폐쇄되어 있을 때 제 1 클러치의 구성요소와 결합 시스템의 구성요소를 구동하는 것을 방지함으로써 우수한 에너지 효율을 보장할 수 있다.

본 발명은 또한 결합 시스템에 관한 것인데, 이 결합 시스템은,

- 고정 좌표계에서의 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 제 1 맞물림 인터페이스, 및 고정 좌표계에서의 회전축을 중심으로 그리고 제 1 맞물림 인터페이스에 대해 회전할 수 있는 제 2 맞물림 인터페이스;

- 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스 중 하나와 맞물리는 중간 맞물림 인터페이스를 포함하는 슬라이딩 슬리브― 슬라이딩 슬리브는, 회전축에 평행한 병진 운동에 의해, 중간 맞물림 인터페이스가 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스 중 다른 하나와 맞물리지 않는 후퇴 위치로부터, 중간 맞물림 인터페이스가 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스 중 다른 하나와 맞물려서 제 1 맞물림 인터페이스와 제 2 맞물림 인터페이스 사이의 회전 결합을 생성하는 결합 위치로 이동할 수 있음 ―;

- 고정 지지체 및 이동 부재를 포함하는 액추에이터― 이동 부재는 휴지 위치와 가동 위치 사이에서 회전축에 평행하게 병진 운동 가능함 ―; 및

- 회전축을 중심으로 회전 자유도를 갖는, 이동 부재와 슬라이딩 슬리브 사이의 회전 운동 링크를 포함한다.

본 발명에 따르면, 운동 링크는 고정 좌표계에서의 회전축을 중심으로 회전에 대해 고정된 푸시 로드, 및 환형 패드를 포함하고, 환형 패드는, 푸시 로드의 축방향 병진 운동이 회전축에 평행한 2개의 대향 방향으로 환형 패드로 전달될 수 있도록 푸시 로드의 2개의 대향 벽과 축방향으로 협력할 수 있고, 환형 패드는, 환형 패드의 축방향 병진 운동이 2개의 대향 방향으로 슬라이딩 슬리브로 전달될 수 있도록 슬라이딩 슬리브의 2개의 대향 벽과 축방향으로 협력할 수 있으며, 환형 패드는 슬라이딩 슬리브에 대해 회전축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있어서, 이동 부재가 휴지 위치로부터 가동 위치로 이동할 때, 환형 패드는 푸시 로드의 대향하는 면들 중 하나 및 슬라이딩 슬리브의 대향하는 면들 중 하나에 대해 지지되어 슬라이딩 슬리브를 후퇴 위치로부터 결합 위치로 구동한다.

실제로, 제 1 맞물림 인터페이스와 제 2 맞물림 인터페이스는 동일한 피치의 환형 스플라인으로 구성되는데, 스플라인에서는 중간 맞물림 인터페이스의 치부가 축방향으로 슬라이딩된다. 그러나, 당업자는 보다 일반적으로는 제 1 맞물림 인터페이스 및 제 2 맞물림 인터페이스의 단일 스플라인 또는 단일 치부에서 슬라이딩할 수 있는 단일 치부 또는 스플라인이 중간 맞물림 인터페이스에 있으면 충분하다는 것을 이해할 것이다.

회전 운동 링크의 구조는 회전축을 중심으로 한 회전 운동의 전달 없이 병진 운동의 전달 기능을 매우 간단하게 제공하는 것을 가능하게 한다.

특히 유리한 실시예에 따르면, 휴지 위치와 가동 위치 사이의 스트로크의 100분의 1보다 크고 10분의 1보다 작은 크기를 갖는, 회전축에 평행한 차원적 구조적 병진 유격이 축방향으로 환형 패드와 슬라이딩 슬리브의 대향 벽들 사이에 보존된다. 이 유격에 의하면, 후퇴 위치와 결합 위치 사이의 이동의 과도기적 단계에서 슬라이딩 슬리브의 대향 면들과 환형 패드 사이의 상호 작용을 제한할 수 있다. 결합 위치에서와 같이 후퇴 위치에서는, 슬라이딩 슬리브는 병진 운동에 있어서의 고정된 위치를 찾고, 패드가 슬라이딩 슬리브의 2개의 대향하는 면으로부터 소정 거리에 있도록 하는 위치에 배치된다. 따라서, 회전 운동 링크에 의해 유도된 잔류 드래그 토크가 크게 감소한다. 패드의 이러한 자체 중심 설정(centering)은 부품들이 오일 배스(oil bath)에 있고 패드와 슬라이딩 슬리브의 대향 면들 사이에 오일 막이 형성된다는 사실에 의해 촉진된다.

일 실시예에 따르면, 푸시 로드의 2개의 대향 벽은 패드의 환형 홈에 들어가는 푸시 로드의 환형 방사상 리브 상에 형성된다. 대안적으로, 그리고 바람직한 실시예에 따르면, 푸시 로드의 2개의 대향 벽은 푸시 로드의 환형 홈의 측면에 형성된다.

마찬가지로, 슬라이딩 슬리브의 2개의 대향 벽은 패드의 환형 홈에 들어가는 슬라이딩 슬리브의 환형 방사상 리브 상에 형성될 수 있다. 대안적으로, 그리고 바람직하게는, 슬라이딩 슬리브의 2개의 대향 벽은 슬라이딩 슬리브의 환형 홈의 측면에 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 환형 패드는 실질적으로 정사각형 또는 직사각형의 축방향 단면을 갖는다.

일 실시예에 따르면, 푸시 로드와 이동 부재는 모노블록(monoblock) 유닛을 구성하며, 일체로 구성되거나 서로 고정될 수도 있다. 다른 실시예에 따르면, 두 부분은 분리되어 있고, 푸시 로드가 이동 부재에 대해 지지된다.

일 실시예에 따르면, 이동 부재는 유압 공급 라인에 연결된, 고정 지지체의 가변 체적 환형 챔버에서 축방향으로 슬라이딩할 수 있는 환형 피스톤을 포함한다. 액추에이터는 적절한 경우 완전히 환형일 수 있으며, 이는 본 발명에 따른 결합 시스템이 통합되어 있는 토크 전달 장치의 전달 샤프트에 의해 바로 통과될 수 있게 한다. 대안적으로, 액추에이터는 토크 전달 장치의 전달 샤프트의 일단부를 수용하기 위해 바닥에 의해 폐쇄된 공동을 획정할 수도 있다. 두 경우 모두, 회전하는 전달 샤프트를 안내하기 위한 평면 베어링 또는 구름 베어링을 공동 내에 수용하기 위해 액추에이터의 고정 지지체의 환형 형상을 이용하는 것이 가능하다.

일 실시예에 따르면, 결합 시스템은 회전축을 중심으로 회전에 대해 고정된 탄성 복귀 부재를 포함하고, 이동 부재는, 푸시 로드에 의해, 휴지 위치로부터 가동 위치로 이동함으로써 탄성 복귀 부재를 로딩할 수 있으며, 탄성 복귀 부재는, 로딩 해제에 의해, 푸시 로드를 통해, 이동 부재를 가동 위치로부터 휴지 위치로 복귀시키고 슬라이딩 슬리브를 결합 위치로부터 후퇴 위치로 복귀시킬 수 있다.

바람직하게는, 탄성 복귀 부재의 일단부는 고정 지지체에 고정된 지지체에 대해 지지된다.

액추에이터의 탄성 부재는 3개의 맞물림 인터페이스에 의해 생성된 도그 클러치에 "상시 개방" 결합 기능을 제공한다. 탄성 복귀 부재는 각각의 결합에서 가속되어야 하는 회전 유닛의 일부를 형성하지 않으며, 이는 결합 단계 동안 결합 시스템의 과도기적 토크를 제한한다. 액추에이터의 이동 부재 자체는 회전축을 중심으로 회전에 대해 고정되어, 회전 질량체의 관성 모멘트에도 기여하지 않는 것이 바람직하다.

탄성 복귀 부재는 하나 이상의 스프링, 특히 나선형 스프링으로 구성될 수도 있으며, 스프링들의 축은 회전축에 평행하고, 회전축과 분리되어 있으며 회전축 주위에 균일하게 분포되어 있다.

일 실시예에 따르면, 결합 시스템은, 축방향으로 제 1 맞물림 인터페이스와 제 2 맞물림 인터페이스 사이에 개재되며 적어도 하나의 동기화 링을 포함하는 동기화 장치를 포함하고, 후퇴 위치에 있는 슬라이딩 슬리브는 동기화 링을 구동하지 않으며, 슬라이딩 슬리브는, 후퇴 위치로부터 결합 위치로의 축방향 병진 운동 중에 이동할 때, 중간 동기화 위치― 이 위치에서는 중간 맞물림 인터페이스가 동기화 링의 동기화 맞물림 인터페이스에 맞물려서 제 1 맞물림 인터페이스와 동기화 링 사이의 회전 결합을 형성함 ―를 통과할 수 있고, 동기화 링은 회전축을 중심으로 제 2 맞물림 인터페이스에 대해 회전할 수 있어서, 마찰에 의해, 제 2 맞물림 인터페이스를 구동하기 위한 토크를 생성할 수 있다. 동기화 장치는 과도기적 결합 단계에서 제 2 맞물림 인터페이스의 모션에 있어서의 점진적인 설정을 허용하며, 이는 중간 맞물림 인터페이스와 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스 중 다른 하나 사이의 토크 스파이크 및 과도한 충격을 방지한다.

실제로 결합 시스템은,

- 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 전달 샤프트― 제 1 맞물림 인터페이스가 전달 샤프트에 고정됨 ― 및

- 회전축을 중심으로 전달 샤프트에 대해 회전할 수 있는 유동 전달 휠― 제 2 맞물림 인터페이스가 유동 전달 휠에 고정됨 ―을 포함한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 모터를 포함하는 자동차용 토크 전달 장치에 관한 것이며, 이 전달 장치는,

- 제 1 입력 요소 및 제 2 입력 요소,

- 전술한 바와 같은 결합 시스템,

- 일정한 제 1 기어비에 따라 제 1 입력 요소의 회전 운동을 유동 전달 휠에 영구적으로 전달하도록 배열된 제 1 전달 기구,

- 제 1 기어비와 상이한 일정한 제 2 기어비에 따라 제 2 입력 요소와 전달 샤프트 사이에 회전 운동을 영구적으로 전달하도록 배열된 제 2 전달 기구를 포함한다.

이러한 전달 장치는 특히 예컨대 분당 회전수 15,000 이상의, 전기 모터의 로터의 높은 회전 속도를 특징으로 하는 하이브리드 차량 및 전기 차량에 적용될 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이, 적어도 두 개의 기어비를 사용하면 높은 시동 토크와 최대 속도를 조화시킬 수 있다.

실제로, 제 1 기어비는 시동을 걸거나 걷는 속도로 주행하는 짧은 과도기적 단계에서만 사용하기 위한 것이며, 제 2 기어비는 다른 모든 상황에서 해당 부품이 견인력을 제공하기 위한 것이다.

바람직하게는, 토크 전달 장치는 폐쇄 상태에서 구동 샤프트와 제 2 입력 요소 사이에 토크를 전달할 수 있는 적어도 하나의 클러치를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 토크 전달 장치는, 폐쇄 상태에서 모터의 구동 샤프트와 제 1 입력 요소 사이에 토크를 전달할 수 있는 다른 클러치, 및 바람직하게는 다른 클러치가 폐쇄되어 있을 때 이동 부재가 결합 위치에 있고 다른 클러치가 개방되어 있을 때 이동 부재가 휴지 위치에 있도록 액추에이터를 제어하기 위한 제어부를 더 포함한다.

대안적으로, 구동 샤프트와 제 1 입력 요소 사이의 전달은 직접적이며, 결합 기능은 결합 시스템에 의해서만 수행된다.

이들 배열체는 제 2 클러치가 폐쇄되어 있을 때 제 1 클러치의 구성요소와 결합 시스템의 구성요소를 구동하는 것을 방지함으로써 우수한 에너지 효율을 보장할 수 있다.

본 발명의 추가 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명을 읽으면 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 시스템을 포함하는 토크 전달 시스템의, 결합 시스템의 후퇴 위치에서의 도 4의 I-I선들을 따른 단면도이다.
도 2는 결합 시스템의 후퇴 위치에서의, 도 1의 토크 전달 시스템의 도 4의 Ⅱ선들을 따른 다른 단면도이다.
도 3은 도 2의 세부사항을 도시한다.
도 4는 도 1의 토크 전달 시스템의 정면도이다.
도 5는 결합 시스템의 결합 위치에서의, 도 1의 토크 전달 시스템의 단면도이다.
도 6은 결합 시스템의 결합 위치에서의, 도 1의 토크 전달 시스템의 다른 단면도이다.
도 7은 도 6의 세부사항을 도시한다.
더욱 명확하게 하기 위해, 동일하거나 유사한 요소는 모든 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 식별된다.

상세한 설명 및 청구범위에서, 용어 "외부(external)" 및 "내부(internal)"와 방향 "축방향(axial)" 및 "반경방향(radial)"은 상세한 설명에 제공된 정의에 따라 전달 장치의 요소를 표시하는 데 사용될 것이다. 관례상 "반경방향"은 축방향에 직교한다. 축방향은 상황에 따라 샤프트 중 하나, 예컨대 모터의 출력 샤프트(output shaft) 또는 전달 샤프트(5)의 회전축과 관련된다. "둘레방향(circumferential)"은 축방향 및 반경방향에 직교한다. "외부" 및 "내부"라는 용어는 기준축에 관련하여 한 요소의 다른 요소에 대한 상대적인 위치를 정의하는 데 사용되며, 따라서, 축에 가까운 요소는 반경방향으로 주변부에 위치된 외부 요소와는 대조적으로 내부인 것으로 기술된다.

전달 장치의 여러 부재에는 각각 입력 요소라고도 하는 토크 입력부와 출력 요소라고도 하는 토크 출력부가 있다. 입력부는 운동학적 관점에서 모터 측에 위치하고, 출력부는 차량의 휠 측에 위치한다.

도 1은 차량을 추진할 수 있는 자동차의 전기 모터(4), 및 토크 전달 조립체를 포함하는 토크 전달 시스템을 도시한다.

토크 전달 조립체는 2개의 횡방향 대향 휠, 또는 차량의 2세트의 피동 전방 및 후방 휠을 구동할 수 있는 전달 장치(10) 및 차동 장치(7)를 포함한다. 토크 전달 장치(10)는 차동 장치(7)에 결합된 출력 부재(9)를 포함한다.

선행 출원 FR1901916에서 이전에 설명된 바와 같이, 토크 전달 장치(10)는,

- 모터(4)에 의해 구동될 수 있는 제 1 입력 요소, 및 제 1 출력 요소를 포함하는 제 1 클러치(1)― 제 1 클러치가 폐쇄되어 있을 때 제 1 입력 요소와 제 1 출력 요소 사이에 토크가 전달됨 ―,

- 모터에 의해 구동될 수 있는 제 2 입력 요소, 및 제 2 출력 요소를 포함하는 제 2 클러치(2)― 제 2 클러치가 폐쇄되어 있을 때 제 2 입력 요소와 제 2 출력 요소 사이에 토크가 전달됨 ―,

- 이 경우에는 전달 샤프트인 전달 부재(5),

- 제 1 기어비에 따라 제 1 출력 요소와 전달 부재(5) 사이에 토크를 전달하도록 배열된 제 1 전달 기구(11),

- 제 1 기어비와 상이한 제 2 기어비에 따라 제 2 출력 요소와 전달 부재(5) 사이에 토크를 전달하도록 배열된 제 2 전달 기구(12),

- 제 1 전달 기구(11)에 의해, 제 1 클러치(1)의 제 1 출력 요소와 전달 부재(5) 사이의 상호 회전 구동을 허용하거나 차단하도록 배열된 결합 시스템(6)을 포함한다.

기어비는 전달 기구의 출력부에서의 속도와 전달 기구의 입력부에서의 속도 사이의 비를 의미한다.

제 1 클러치(1)의 제 1 입력 요소 및 제 2 클러치(2)의 제 2 입력 요소는 공통 토크 입력 샤프트(8)에 의해 구동되도록 배열되는데, 공통 토크 입력 샤프트(8)는 이 경우에는 모터(4)의 출력 샤프트이다. 클러치(1, 2)는 운동학적으로 감속 장치 이전에 모터(4)에 최대한 가깝게 배치되는데, 이는 두 개의 클러치가 토크가 가장 낮은 전달 라인 부분에 배치된다는 것을 의미한다. 특히, 프로그레시브 마찰 클러치의 경우, 이러한 배열은 클러치의 콤팩트성을 향상시킨다. 바람직하게는, 제 1 클러치(1)는 프로그레시브 마찰 클러치이고 제 2 클러치(2)는 프로그레시브 마찰 클러치이다. 따라서, 기어 변경은 급격한 가속 없이 부드럽고 점진적일 수 있다. 프로그레시브 클러치는 전달 가능한 토크를 점진적으로 제어할 수 있는 클러치를 의미한다. 적절한 경우, 제 1 클러치(1) 및 제 2 클러치(2)는 함께 듀얼 클러치를 형성할 수 있다.

토크를 증가시키고 토크 전달 장치의 출력부에서의 회전 속도를 감소시키기 위해, 이 경우에는 차동 장치(7)의 입력부에 배열된 치형 휠(toothed wheel)(70)과 맞물리는 출력 부재(9)를 형성하는 피니언을 통해 출력 부재(9) 및 차동 장치(7)에 의해 감속기(14)가 형성된다.

결합 시스템(6)은, 제 1 클러치(1)가 폐쇄되어 있을 때 제 1 전달 기구(11)에 의해 제 1 클러치(1)의 제 1 출력 요소와 전달 샤프트(5) 사이의 상호 회전 구동을 허용하고, 제 1 클러치가 개방되고 제 2 클러치가 폐쇄되어 있을 때, 제 1 전달 기구(11)에 의해 제 1 클러치(1)의 제 1 출력 요소와 전달 부재(5) 사이의 상호 회전 구동을 차단하도록 배열된다.

결합 시스템은 전달 샤프트(5)와 제 1 전달 기구(11) 사이의 상호 구동을 직접적으로 허용하거나 차단하도록 배열된다. 제 1 전달 기구를 불필요하게 구동하는 것을 피함으로써, 제 1 전달 기구에서의 효율의 해로운 손실이 방지되는데, 이러한 손실은 특히 회전하는 전달 요소들의 비산 윤활(splash lubrication)과 관련될 수도 있다.

제 1 전달 기구(11)는 감속 기어열(speed-reduction gear train)이다. 제 2 전달 기구(12)도 감속 기어열이다. 이들 기어열은 오일에 의해 비산 윤활되도록 장착될 수 있다. 제 1 전달 기구(11)는 제 2 전달 기구(12)보다 낮은 기어비를 갖는다. 제 1 전달 기구는 차량을 비교적 저속으로 추진하는 데 사용되고, 제 2 전달 기구는 차량을 비교적 고속으로 추진하는 데 사용된다.

제 1 전달 기구(11)는 함께 회전하도록 제 1 치형 입력 휠(42) 또는 피니언(42)에 강고하게 연결된 제 1 입력 샤프트(41), 이 경우에는 제 1 치형 입력 휠(42)과 직접 맞물리는 제 1 치형 출력 휠(43)을 포함한다.

제 2 전달 기구(12)는 함께 회전하도록 제 2 치형 입력 휠(52) 또는 피니언(52)에 강고하게 연결된 제 2 입력 샤프트(51), 이 경우에는 제 2 치형 입력 휠(52)과 직접 맞물리는 제 2 치형 출력 휠(53)을 포함한다.

제 2 입력 샤프트는 중공 샤프트(51)이고, 제 1 입력 샤프트(41)는 이 중공 샤프트(51) 내부로 연장된다. 제 2 입력 샤프트(51) 및 제 1 입력 샤프트(41)는 동축이다.

피니언(42)은 제 1 입력 샤프트(41) 상에 장착되거나 그와 일체로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 피니언(52)은 제 2 입력 샤프트(51) 상에 장착되거나 그와 일체로 형성될 수 있다.

제 2 치형 출력 휠(53)은, 예컨대 스플라인을 통해, 함께 회전하도록 전달 샤프트(5)에 강고하게 연결된다. 제 1 치형 출력 휠(43)은 전달 샤프트(5)의 회전축(100)을 중심으로 회전하는 유동 휠이지만, 결합 시스템(6)에 의해, 함께 회전하도록 전달 샤프트(5)에 강고하게 연결될 수 있다. 니들 베어링(needle bearing)(430)은 전달 샤프트(5)의 원통형 면 상에서 제 1 치형 출력 휠(43)의 회전을 안내한다.

도 3 및 도 7에 상세히 예시된 결합 시스템(6)은, 이 경우에는 전달 샤프트(5) 상의 스플라인에 의해 수축 끼워맞춤되거나 강고하게 연결된 휠(610)의 주변에 형성된 제 1 스플라인으로 구성된 제 1 맞물림 인터페이스(61), 제 1 치형 출력 휠(43)에 수축 끼워맞춤된 링(620)의 주변에 형성된 제 2 스플라인으로 구성된 제 2 맞물림 인터페이스(62), 및 제 1 스플라인(61) 및 제 2 스플라인(62)과 상호 작용하도록 배열된 중간 스플라인에 의해 형성된 중간 맞물림 인터페이스(64)를 포함하는 슬라이딩 슬리브(63)를 포함한다.

보다 구체적으로, 스플라인(61, 62, 64)은 회전축(100)에 대해 축방향으로 평행하게 연장되는 리브 또는 치부에 의해 분리되는 홈으로 구성된다. 중간 스플라인(64)의 치부는 이 경우에는 제 1 스플라인(61) 및 제 2 스플라인(62)의 대응하는 홈에 진입하도록 반경방향 내측을 향하고 있다. 중간 스플라인(64)은 제 1 스플라인(61)과 영구적으로 맞물린다. 중간 스플라인(64)을 지닌 슬라이딩 슬리브(63)는, 회전축(100)에 평행한 병진 운동에 의해, 중간 스플라인(64)이 제 2 스플라인(62)과 맞물리지 않는 도 1 내지 도 3에 예시된 후퇴 위치로부터, 중간 스플라인이 제 2 스플라인과 맞물려서 제 1 스플라인과 제 2 스플라인 사이의, 그리고 이를 통한 제 1 치형 출력 휠(43)과 전달 샤프트(5) 사이의 회전 결합을 생성하는 결합 위치로 이동할 수 있다.

임의 선택적으로(optionally), 휠(610)과 슬라이딩 슬리브(63) 사이에는, 피스톤(651)에 의해 슬라이딩 슬리브(63)에 사전 결정된 임계값보다 큰 축방향 힘이 가해지지 않는다면 슬라이딩 슬리브(63)를 후퇴 위치에 유지하기 위한 탄성 유지 부재(630)가 배열된다.

결합 시스템(6)은 고정 지지체(650), 및 고정 지지체(650)의 가변 체적 환형 챔버(652) 내에서 축방향으로 슬라이딩할 수 있는 환형 피스톤으로 구성된 이동 부재(651)를 포함하는 액추에이터(65)를 더 포함하고, 이 환형 챔버(652)는 유압 공급 라인(653)에 연결되어 있다. 임의 선택적으로, 센서(654)가 이동 부재(651)의 위치를 탐지할 수 있다.

환형 챔버(652) 내에서 슬라이딩하는 환형 피스톤(651)에 의해 형성된 유압 실린더는 단방향이고, 슬라이딩 슬리브(63)를 후퇴 위치로부터 결합 위치로 구동할 수 있다.

이 경우에는 회전축(100)에 평행한 축에 정렬되며 회전축(100) 주위에 분포된 나선형 스프링(660)으로 구성된 탄성 복귀 부재(66)는 차례로 슬라이딩 슬리브를 결합 위치로부터 후퇴 위치로 복귀시킨다. 탄성 복귀 부재(66)는 피스톤(651)에 대향하여 위치되어, 환형 챔버(652) 내의 압력에 의해 피스톤(651)이 슬라이딩 슬리브(63)를 후퇴 위치로부터 결합 위치로 밀어낼 때 탄성 복귀 부재(66)가 로딩되고, 챔버(652) 내의 압력이 해제될 때 피스톤(651)을 후퇴 위치로 되밀어냄으로써 로딩 해제된다.

슬라이딩 슬리브(63)와 액추에이터(65)와 그 탄성 복귀 부재(66) 사이에는 운동 링크(67)가 개재된다. 운동 링크는 제어 홈(control groove)(671)을 형성하는 푸시 로드(670)를 포함하는데, 제어 홈(671)의 2개의 대향 벽 사이에 환형 패드(672)의 반경방향 외측 부분이 파지되고, 환형 패드(672)의 반경방향 내측 부분은 슬라이딩 슬리브(63)의 홈(673)의 2개의 대향 벽 사이에 축방향 유격을 갖는 상태로 수용된다.

고정 지지체(650)의 몸체에 단단히 나사 결합된 로드(655)(도 2)는 탄성 복귀 부재(66)의 스프링(660)과 일직선으로 푸시 로드(670) 내에 형성된 개구부를 통과하고, 또한 스프링(660)을 통과하며, 각각은 관련된 스프링(660)의 일단부에 대한 정지부로서 작용하는 헤드(656)를 포함한다. 따라서, 스프링(660)은 로드(655)의 헤드(656)와 푸시 로드(670) 사이에 파지된다.

피스톤(651)과 탄성 복귀 부재(66) 사이에 파지된 푸시 로드(670)는 회전축(100)을 중심으로 회전하지 않도록 로드(655)에 의해 병진 운동으로 안내된다. 따라서, 푸시 로드(670), 탄성 복귀 부재(66) 및 피스톤(651)으로 구성된 이동 유닛(mobile unit)은 회전축(100)을 중심으로 한 회전 없이 축방향 병진 운동으로 이동 가능하다. 푸시 로드(670)는 일체형으로 제조될 수 있거나, 또는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 서로에 대해 가압되고 홈(671)을 한정하는 2개의 인접한 시트로 구성될 수 있다.

푸시 로드(670)의 홈(671) 내에 파지되고 슬라이딩 슬리브(63)의 홈(673) 내에 위치된 패드(672)는 푸시 로드(670)와 슬라이딩 슬리브(63) 사이의 회전 가이드 또는 피벗 연결부를 제공하는데, 이는 푸시 로드(670)의 병진 운동을 슬라이딩 슬리브(63)로 전달하지만 푸시 로드(670)에 대한, 회전축(100)을 중심으로 한 슬라이딩 슬리브(63)의 자유 회전을 방지하지는 않는다. 병진 운동은, 피스톤(651) 또는 탄성 복귀 부재(66)의 추진력 하에서 축방향으로 이동하는 푸시 로드(670)가 홈(673)의 대향 측벽 중 하나에 접하도록 패드(672)를 밀어내고 패드(672)로 하여금 슬라이딩 슬리브(63)를 축방향으로 푸시 로드(670)와 동일한 방향으로 밀어낼 때 실행된다. 패드(672)는 홈(673)의 측벽과의 마찰을 최소화하기 위해, 이상적으로는 고체 윤활제가 함침된 저 마찰 계수의 재료로 구성된다.

패드(672)와 환형 홈(673)의 대향 벽들 사이에 배열된 축방향 유격은 후퇴 위치와 결합 위치 사이의 푸시 로드의 전체 스트로크에 비해 작아야만 한다. 실제로, 이 유격은 휴지 위치와 가동 위치 사이의 스트로크의 1/10보다 작은 크기를 갖는다. 이 유격은, 푸시 로드(670)가 결합 위치에 도달하면, 스플라인(61, 62 및 64) 사이의 결합이 일단 형성되면 어떠한 실질적인 축방향 힘도 발생시키지 않는 한, 패드(672)와 홈(673)의 벽들 사이에 어떠한 압력 또는 심지어 접촉도 사실상 제거할 수 있다. 따라서, 패드(672)는 제 1 치형 출력 휠(43)의 회전에 대항하여 어떠한 상당한 드래그 토크를 가하지 않는다.

결합 시스템(6)은 축방향으로 제 1 맞물림 인터페이스(61)와 제 2 맞물림 인터페이스(62) 사이에 개재된 동기화 장치(68)를 더 포함하고, 동기화 장치(68)는, 회전축(100)을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있는 적어도 하나의 동기화 링(680), 및 적절한 경우, 동기화 링(680)과 제 1 치형 출력 휠(43) 사이의 하나 이상의 중간 마찰 링(681)을 포함한다. 동기화 링(680)은 동기화 맞물림 인터페이스를 형성하는 적어도 하나의 축방향 치부 또는 홈(682)을 갖는다.

후퇴 위치의 슬라이딩 슬리브(63)는 동기화 링(680)과 상호 작용하지 않는다. 슬라이딩 슬리브가 후퇴 위치로부터 결합 위치를 향해 축방향 병진 운동을 시작할 때, 슬라이딩 슬리브는, 중간 스플라인(64)과 동기화 링(680)의 동기화 맞물림 인터페이스(681)가 서로 맞물려서 제 1 맞물림 인터페이스(64)와 동기화 링(680) 사이의 회전 결합을 생성하는 중간 동기화 위치를 통과한다. 슬라이딩 슬리브(63)의 중간 스플라인(64)과 맞물리는 제 1 스플라인(61)을 지닌 휠(610)이 중간 샤프트(5)에 의해 회전되면, 제 1 치형 출력 휠(43)이 움직이지 않을 때, 동기화 링(680)과 제 1 치형 출력 휠(43) 사이에 발생된 마찰이 직접적으로 또는 마찰 링(681)에 의해 치형 출력 휠을 움직이게 하는 반면에, 슬라이딩 슬리브(63)는 결합 위치를 향한 스트로크를 계속한다. 중간 스플라인(64)이 제 2 스플라인(62)과 접촉할 때, 제 2 스플라인(62)을 지닌 제 1 치형 출력 휠(43)과 슬라이딩 슬리브(63)의 중간 스플라인(64) 사이의 속도 차이가 작아서, 중간 스플라인(64)과 제 2 스플라인(62) 간의 맞물림이 충격 및 소음 없이 이루어질 수 있다.

제 1 치형 출력 휠(43)은 휠 디스크(430), 및 제 1 치형 입력 휠(42)과 맞물리는 치부가 형성된 주변 드럼(431)을 포함한다. 결합 시스템(6)의 축방향 콤팩트성을 증가시키기 위해, 주변 드럼(431)은 휠 디스크(430)에 대해 적어도 부분적으로 돌출하도록 위치되어, 적어도 결합 위치에서는 결합 시스템(6)의 특정 구성요소들이 완전히 또는 부분적으로 내부에 수용될 수 있는 리세스(recess)(432)를 형성한다. 따라서, 탄성 복귀 부재(66), 운동 링크(67) 및 푸시 로드(63)의 일부는 동기화 장치(68) 및 제 2 스플라인(62)을 지닌 링(620)과 함께 모든 작동 위치에서 리세스(432) 내에 위치된다. 피스톤(651)은 결합 위치에서 리세스(432)에 진입한다.

전달 샤프트(5)를 안내하기 위한 베어링(501)을 수용하기 위해 리세스(657)가 지지부(650)에 형성되는데, 이는 또한 시스템의 축방향 콤팩트성에 기여함에 주목해야 할 것이다.

제 1 기어비가 맞물리면, 평상시 개방되어 있는 제 1 클러치(1)는 폐쇄 명령의 적용에 의해 폐쇄된 상태로 유지되는 반면에, 평상시 개방되어 있는 제 2 클러치는 개방된 상태로 유지되고, 평상시 개방되어 있는 결합 시스템(6)은 챔버(652) 내의 압력의 인가에 의해 폐쇄된 상태로 유지된다. 전달 샤프트(5)는 제 1 입력 샤프트(41), 제 1 치형 입력 휠(42), 및 휠(610)에 결합된 제 1 치형 출력 휠(43)에 의해 구동된다. 그러나, 제 2 치형 출력 휠(53)도 불필요하게 제 2 치형 입력 휠(52) 및 제 2 입력 샤프트(51)를 구동한다. 그러므로, 이 상태는 에너지를 소비하며 오직 시동 또는 저속 주행 단계에만 사용된다.

제 1 기어비에서 제 2 기어비로의 전환은 제 1 클러치(1)의 폐쇄 명령에 대한 에너지 공급을 중단하고, 제 2 클러치(2)에 폐쇄 명령을 인가하고, 챔버(652)의 압력 공급 명령에 대한 에너지 공급을 중단함으로써 얻어진다. 그러면 제 1 클러치(1) 및 결합 시스템(6)은 자체적으로 이들의 안정된 위치, 즉 개방 위치로 복귀하고, 제 2 클러치는 폐쇄 위치로 이동한다.

그리고, 토크 전달 시스템은 전달 샤프트(5)에 유동 상태로 장착된 제 1 치형 출력 휠(43)이 이에 의해 구동되지 않고 제 1 입력 샤프트(41)를 불필요하게 구동하지 않기 때문에 거의 에너지를 소비하지 않는다.

일 변형예에 따르면, 제 2 클러치는 평상시 폐쇄되어 있고 제 1 클러치는 평상시 개방되어 있다. 그러면, 토크 전달 시스템은, 가장 일반적인 이 작동 모드에서는 어떠한 명령에도 에너지가 전혀 공급되지 않기 때문에 제 2 기어에서 더욱 최적화된다.

실제로, 유압 인터로크(hydraulic interlock) 또는 전자 명령에 의한 인터로크가 제 1 클러치(1)와 결합 시스템(6) 사이에 제공되어, 두 구성요소의 개폐를 조정한다.

다른 실시예에 따르면, 결합 시스템(6)과 유사한 결합 시스템이 제 2 전달 기구(12)의 제 2 치형 출력 휠(53)에 제공될 수 있다.

변형예로서, 기어열 중 적어도 일부가 벨트 드라이브로 교체될 수 있다. 더 큰 기어 감속을 위해, 기어열 중 적어도 일부는 치형 입력 휠과 치형 출력 휠 사이에 중간 휠을 포함할 수 있다.

맞물림 인터페이스(61, 62, 64)는 편의상 스플라인으로 설명되었지만, 이들 각각은 슬라이딩 슬리브로 하여금 슬라이딩하도록 하기 위해 회전축(100)에 평행한 하나 이상의 치부 및/또는 하나 이상의 종방향 홈 또는 스플라인을 포함할 수 있다.

푸시 로드(670)는 피스톤(651)과 일체로 형성될 수 있다.

환형 패드(651)는 일체로 제조될 수 있으며, 또는 축방향으로 적층되거나 동축적인 층으로 반경방향으로 중첩된 다수의 링으로 구성될 수 있다. 또한, 홈(671, 673) 내의 장착을 용이하게 하기 위해 다수의 각진 섹터(angular sector)로 구성될 수도 있다.

홈(671) 및/또는 홈(673)이 패드에 형성되고 푸시 로드(670) 및/또는 슬라이딩 슬리브(63) 상의 대응하는 방사상 리브와 상호 작용하는 것이 또한 구상될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 액추에이터의 피스톤은 원심 기구에 의해 구동된다. 사전 결정된 속도 임계값에 도달하면, 결합 시스템(6)은 그에 따라 구동을 중단하도록 스위칭된다.

다른 실시예에 따르면, 제 1 클러치(1)가 생략될 수 있고, 결합 시스템(6)은 그러면 제 1 구동 샤프트(41)와 전달 샤프트(5) 사이의 유일한 결합 요소를 형성한다.

본 발명에 따른 결합 시스템은 출원 FR1901916의 예컨대 도 2 및 도 4에 예시된 바와 같이 다른 토크 전달 장치에 통합될 수 있다.

Claims (14)

1. 결합 시스템(coupling system)(6)으로서,
   - 고정 좌표계(fixed frame of reference)에서의 회전축(100)을 중심으로 회전할 수 있는 제 1 맞물림 인터페이스(engagement interface)(61), 및 고정 좌표계에서의 회전축(100)을 중심으로 그리고 상기 제 1 맞물림 인터페이스(61)에 대해 회전할 수 있는 제 2 맞물림 인터페이스(62);
   - 상기 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스(61, 62) 중 하나와 맞물리는 중간 맞물림 인터페이스(64)를 포함하는 슬라이딩 슬리브(sliding sleeve)(63)― 상기 슬라이딩 슬리브(63)는, 회전축에 평행한 병진 운동에 의해, 상기 중간 맞물림 인터페이스(64)가 상기 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스(61, 62) 중 다른 하나와 맞물리지 않는 후퇴 위치(retracted position)로부터, 상기 중간 맞물림 인터페이스(64)가 상기 제 1 및 제 2 맞물림 인터페이스(61, 62) 중 하나 및 다른 하나와 맞물려서 상기 제 1 맞물림 인터페이스(61)와 상기 제 2 맞물림 인터페이스(62) 사이의 회전 결합을 생성하는 결합 위치(coupling position)로 이동할 수 있음 ―;
   - 고정 좌표계에서의 고정 지지체(650), 및 이동 부재(mobile member)(651)를 포함하는 액추에이터(65)― 상기 이동 부재(651)는 휴지 위치(rest postion)와 가동 위치(activated position) 사이에서 회전축(100)에 평행하게 병진 운동 가능함 ―; 및
   - 회전축(100)을 중심으로 회전 자유도를 갖는, 상기 이동 부재(651)와 상기 슬라이딩 슬리브(63) 사이의 회전 운동 링크(rotating kinematic link)(67)를 포함하는, 결합 시스템(6)에 있어서,
   상기 액추에이터(65)는 고정 좌표계에서의 회전축(100)을 중심으로 회전에 대해 고정된(fixed in rotation) 탄성 복귀 부재(66)를 포함하고, 상기 이동 부재(651)는, 상기 운동 링크(67)에 의해, 상기 슬라이딩 슬리브(63)를 상기 후퇴 위치로부터 상기 결합 위치로 구동할 수 있고, 상기 휴지 위치로부터 상기 가동 위치로 이동함으로써 상기 탄성 복귀 부재(66)를 로딩(loading)할 수 있으며, 상기 탄성 복귀 부재(66)는, 로딩 해제(unloading)하는 동안, 상기 운동 링크(67)에 의해, 상기 이동 부재(651)를 상기 가동 위치로부터 상기 휴지 위치로 복귀시키고 상기 슬라이딩 슬리브(63)를 상기 결합 위치로부터 상기 후퇴 위치로 복귀시킬 수 있는 것을 특징으로 하는
   결합 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이동 부재(651)는 고정 좌표계에서의 회전축(100)을 중심으로 회전에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는
   결합 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 탄성 복귀 부재(66)의 일단부는 상기 고정 지지체(650)에 고정된 지지체(656)에 대해 지지되는 것을 특징으로 하는
   결합 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 고정 지지체는 축방향으로 상기 제 2 맞물림 인터페이스(62) 쪽을 향하는 전면을 갖는 몸체(body)를 포함하고, 로드(rod)(655)는 이 전면으로부터 축방향으로 돌출하며, 각각의 로드는 상기 지지체(656)가 형성되는 헤드(656)를 포함하고, 상기 탄성 복귀 부재(66)는 축방향으로 상기 헤드(656)와 상기 운동 링크(67) 사이에 파지된 스프링(660)을 포함하는 것을 특징으로 하는
   결합 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 운동 링크(67)는 상기 이동 부재(651)와 상기 탄성 복귀 부재(66) 사이에 중간 푸시 로드(intermediate push rod)(670)를 포함하는 것을 특징으로 하는
   결합 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 푸시 로드(670)는 회전축(100)을 중심으로 회전에 대해 고정되고, 축방향으로 상기 이동 부재(651) 및 상기 탄성 복귀 부재(66)에 대해 지지되는 것을 특징으로 하는
   결합 시스템.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 푸시 로드는 회전축(100)에 대한 회전 가이드(rotational guide) 또는 피벗 연결부(pivot connection)에 의해 상기 슬라이딩 슬리브(63)에 연동되는 것을 특징으로 하는
   결합 시스템.
8. 제 4 항을 인용하는 경우의 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 푸시 로드(670)는 상기 스프링(660)이 지지되는 칼라(collar)를 포함하고, 상기 칼라에는 개구부가 형성되고, 상기 로드(655)는, 상기 로드(655)가 상기 푸시 로드(670)를 축방향으로 안내하도록 이들 개구부를 통과하는 것을 특징으로 하는
   결합 시스템.
9. 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전 가이드 또는 상기 피벗 연결부는 적어도 하나의 환형 패드(672)를 포함하고, 상기 환형 패드(672)는 상기 슬라이딩 슬리브(63)의 2개의 대향 벽 사이에 적어도 부분적으로 위치되는 것을 특징으로 하는
   결합 시스템.
10. 제 11 항에 있어서,
    상기 환형 패드(672)는 상기 푸시 로드(670)의 2개의 대향 벽 사이에 적어도 부분적으로 위치되는 것을 특징으로 하는
    결합 시스템.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 부재(651)는 유압 공급 라인(653)에 연결된, 상기 고정 지지체(650)의 가변 체적 환형 챔버(652)에서 축방향으로 슬라이딩할 수 있는 환형 피스톤(651)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    결합 시스템.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 시스템은, 축방향으로 상기 제 1 맞물림 인터페이스(61)와 상기 제 2 맞물림 인터페이스(62) 사이에 개재되며 적어도 하나의 동기화 링(synchronizing ring)(680)을 포함하는 동기화 장치(68)를 포함하고, 상기 후퇴 위치에 있는 상기 슬라이딩 슬리브(63)는 상기 동기화 링(680)을 구동하지 않으며, 상기 슬라이딩 슬리브(63)는, 상기 후퇴 위치로부터 상기 결합 위치로의 축방향 병진 운동 중에 이동할 때, 중간 동기화 위치(intermediate synchronizing position)― 이 위치에서는 상기 중간 맞물림 인터페이스(64)가 상기 동기화 링(680)의 동기화 맞물림 인터페이스(synchronizing engagement interface)(682)에 맞물려서 상기 제 1 맞물림 인터페이스(61)와 상기 동기화 링(680) 사이의 회전 결합을 형성함 ―를 통과할 수 있고, 상기 동기화 링(680)은 회전축(100)을 중심으로 상기 제 2 맞물림 인터페이스(62)에 대해 회전할 수 있어서, 마찰에 의해, 상기 제 2 맞물림 인터페이스(62)를 구동하기 위한 토크를 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는
    결합 시스템.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 시스템은,
    - 회전축(100)을 중심으로 회전할 수 있는 전달 샤프트(transmission shaft)(5)― 상기 제 1 맞물림 인터페이스(61)가 상기 전달 샤프트(5)에 고정됨 ― 및
    - 회전축(100)을 중심으로 상기 전달 샤프트(5)에 대해 회전할 수 있는 유동 전달 휠(idle transmission wheel)(43)― 상기 제 2 맞물림 인터페이스(62)가 상기 유동 전달 휠(43)에 고정됨 ―을 포함하는
    결합 시스템.
14. 적어도 하나의 모터(4)를 포함하는 자동차용 토크 전달 장치(10)에 있어서,
    상기 토크 전달 장치는,
    - 제 1 입력 요소(41) 및 제 2 입력 요소(51),
    - 제 13 항에 기재된 결합 시스템(6),
    - 일정한 제 1 기어비에 따라 상기 제 1 입력 요소(41)의 회전 운동을 상기 유동 전달 휠(43)에 영구적으로 전달하도록 배열된 제 1 전달 기구(11),
    - 상기 제 1 기어비와 상이한 일정한 제 2 기어비에 따라 상기 제 2 입력 요소(51)와 상기 전달 샤프트(5) 사이에 회전 운동을 영구적으로 전달하도록 배열된 제 2 전달 기구(12)를 포함하는
    토크 전달 장치.

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