KR100265290B1 - 마찰 와셔 및 그 제조 방법 - Google Patents

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히데유키 이마나카
가츠토시 후세야
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다키 사와 도시 히사
닛폰 바루카 고교 가부시키가이샤
아다치 마사루
가부시키가이샤 에쿠세디
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Abstract

댐퍼 디스크 어셈블리(damper disc assembly)의 진동을 감소시키기 위한 마찰 와셔(friction washer)가 개시된다. 제1 마찰 와셔(30)는 제1 마찰 디스크부(41)와, 제2 마찰 디스크부(42)와, 강화 디스크부(43)를 포함한다. 강화 디스크부(43)는 제1 마찰 디스크부(41)와 제2 마찰 디스크부(42) 사이에 일체로 몰드(mold)된다.

Description

마찰 와셔 및 그 제조 방법
본 발명은 마찰 와셔(friction washer) 및 이를 제작하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 댐퍼 장치(damper mechanism)에서 진동을 감소시키기 위한 마찰 와셔 및 이러한 마찰 와셔를 제작하기 위한 방법에 관한 것이다.
클러치 디스크 어셈블리(clutch disc assembly) 내의 댐퍼 장치에 사용되는 마찰 발생 장치는 일반적으로 입력 수단 및 출력 수단 사이에 체결된 마찰 와셔와, 마찰 와셔를 입력 및 출력 수단 중 어느 한쪽으로 치우치게 하는 바이어스 수단(biasing member)을 포함한다.
상기 입력 수단 및 출력 수단이 서로 상대적으로 회전하면, 상기 마찰 와셔는 마찰을 발생시키기 위해 입력 및 출력 수단 중 어느 하나와 함께 회전하고 나머지 수단에는 상대적으로 회전한다.
종래의 마찰 발생 장치의 마찰 와셔는 일반적으로 비석면 섬유와, 고무와, 고무 화학 제품과, 페놀 수지(phenol resin)와, 마찰 증가 물질로 구성된 혼합물을 가열하고 압축하여 형성된다. 그러나, 이러한 타입의 마찰 와셔의 강도는 종종 불충분하다. 예를 들면, 마찰 와셔의 양쪽 면이 모두 마찰면으로 사용되는 클러치 장치에서, 이러한 타입의 마찰 와셔는 단기간 동안 심한 손상을 입게 된다. 이러한 타입의 마찰 와셔의 강도를 높이기 위해서, 강철로 만들어진 코어 플레이트(core plate)를 마찰 물질에 접착시킬 수 있다. 그러나, (미리 디스크 모양으로 구멍을 뚫어 놓은) 코어 플레이트와 마찰 수단이 서로 접착될 경우, 이 수단들을 정확하게 맞추기가 종종 어렵다.
본 발명의 목적은 충분한 내구성과 정밀도를 가진 마찰 와셔를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 댐퍼 디스크 장치 내의 진동을 감소시키기 위한 마찰 와셔는 마찰 디스크부와, 상기 마찰 디스크부와 일체로 형성된 강화 디스크부를 포함한다.
바람직하게, 강화 디스크부는 섬유 직물 물질을 포함하며, 더욱 바람직하게는 유리 섬유 직물 물질을 포함한다. 대안적으로, 강화 디스크부는 강철 플레이트일 수 있다.
바람직하게, 강화 디스크부는 열경화성 수지로 채워지며, 더욱 바람직하게는 페놀 수지로 채워진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 댐퍼 디스크 장치 내의 진동을 감소시키기 위한 마찰 와셔는 제1 마찰 디스크부와, 제2 마찰 디스크부와, 상기 제1 및 제 2 마찰 디스크부와 일체로 형성된 강하 디스크부를 포함한다.
바람직하게, 강화 디스크부는 섬유 직물 물질을 포함하며, 더욱 바람직하게는 유리 섬유 직물 물질을 포함한다. 대안적으로, 강화 디스크부는 강철 플레이트일 수 있다.
바람직하게, 강화 디스크부는 열경화성 수지로 채워지며, 더욱 바람직하게는 페놀 수지로 채워진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 댐퍼 디스크 어셈블리 내의 진동을 감소시키기 위한 마찰 와셔를 제작하는 방법은 시트 같은 열경화성 수지로 채워진 강화 수단을 시트 같은 마찰 수단 위에 놓고, 시트 같은 강화 수단과 시트 같은 마찰 수단을 일체로 몰딩(molding)시키고, 이 혼합물로 디스크 모양을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 특징, 양상 및 이점들은 참조 번호들이 동일하거나 유사한 부분들을 지칭하는 첨부 도면들과 함께 다음 상세한 설명으로 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 와셔(friction washer)를 구비하는 클러치 디스크 어셈블리(clutch disc assembly)의 개략적인 측횡단면도이며;
도 2는 도 1에 도시된 클러치 디스크 어셈블리의 일부분을 약간 확대한 부분 횡단면도이며;
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 클러치 디스크 어셈블리에서 이탈된 제1 마찰 와셔의 평면도이며;
도 4는 도 3에 도시된 제1 마찰 와셔를 IV-IV 선을 따라 자른 황단면도이며;
도 5는 본 발명에 대한 예의 실험 데이터를 보여주는 도표이다.
첨부된 도면을 참고로 본 발명을 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타난 클러치 디스크 어셈블리(1)는 주로 출력 수단인 허브(hub)(2)와, 입력 수단인 클러치 플레이트(3) 및 리테이닝 플레이트(retaining plate)(4)와, 제1 코일 스프링(6)과, 제2 및 제3 코일 스프링(8)과, 중간 플레이트(5)와 허브(2) 사이의 상대적 회전을 제한하기 위해 중간 플레이트(5)와 허브(2) 사이에 놓인 제4 스프링(9)과, 상대적인 회전이 플레이트(3 및 4)들과 허브(2) 사이에서 발생할 때, 미리 설정된 히스테리시스 토크(hysterisis torque)를 발생시키는 제1 및 제2 히스테리시스 토크 발생 장치(20 및 21)로 구성된다. 도 1에서, O-O 선은 클러치 디스크 어셈블리가 그 둘레를 회전하는 중앙선을 나타낸다. 또한 도 1의 왼쪽 측면은 이후부터 엔진(engine) 측면이라고 지칭하고, 도 2의 오른쪽 측면은 트랜스미션(transmission) 측면이라고 지칭될 것이다.
상기 허브(2)는 클러치 디스크 어셈블리(1)의 중앙에 위치하며, 트랜스미션의 샤프트(shaft)(미도시)에 연결된다. 상기 중간 플레이트(5)는 허브(2)의 플랜지(flange)(2b)의 외주 둘레에 배치된다. 제1 코일 스프링(6)은 중간 플레이트(5)와 허브(2)의 플랜지(2b) 사이의 탄성적 연결을 위해 이들 사이에 배치된다.
상기 클러치 플레이트(3)와 리테이닝 플레이트(4)는 중간 플레이트(5)의 반대측에 배치된다. 상기 플레이트(3 및 4)들은 각각 중앙 홀(hole)을 구비하는 대체로 디스크 모양 수단이며, 자유롭게 회전할 수 있도록 허브(2)의 보스(boss)의 외주 측면에 배치된다. 쿠션 플레이트(cushioning plate)와 마찰면으로 이루어지며 쿠션 플레이트의 양쪽 면에 고정된 마찰 연결부(10)는 클러치 플레이트(3)의 외주면에 배치된다.
상기 클러치 플레이트(3 및 4)와 중간 플레이트(5)는 제2 및 제3 코일 스프링(8)과 제4 코일 스프링(9)에 의해 서로 탄성적으로 결합된다. 제1 히스테리시스 토크 발생 장치(20)는, 도 2에서 보듯이, 리테이닝 플레이트(4)의 내주부와 중간 플레이트(5)의 내주부와 허브(2)의 플랜지(2b) 사이에 개재된다. 제1 히스테리시스 토크 발생 장치(20)는 중간 플레이트(5)와 허브(2) 사이의 상대적인 회전과 중간 플레이트(5)와 리테이닝 플레이트(4) 사이의 상대적인 회전시 미리 설정된 히스테리시스 토크(마찰)를 발생시킨다. 부수적으로, 리테이닝 플레이트(4)와 클러치 플레이트(3)가 허브(2)와 중간 플레이트(5)에 상대적인 트랜스미션 측면을 향해 기울어지도록, 원뿔형의 스프링(11)이 제1 히스테리시스 토크 발생 장치(2)에 배치된다.
도 2에서 보듯이, 제2 히스테리시스 토크 발생 장치(21)는 클러치 플레이트(3)의 내주부와 허브(2)의 플랜지(2b)와 중간 플레이트(5)의 내주부 사이에 배치된다. 제2 히스테리시스 토크 발생 장치(21)는 주로 마찰 와셔(30)와, 구동 플레이트(31)와, 제2 마찰 와셔(32)와 부시(bush)(50)로 구성된다.
제1 마찰 와셔(30)는 중간 플레이트(5)의 내주부의 측벽에 접한다. 도 3에서 보듯이, 물결 모양의 결합부(30a)가 제1 마찰 와셔(30)의 내주부에 형성된다. 상기 구동 플레이트(31)는 엔진 측면의 제1 마찰 와셔(30)의 한 축방향 면과 접한다. 원주 방향으로 동일한 간격을 두고 형성된 네 개의 돌출된 결합부(31a)는 구동 플레이트(31)의 외주부에 형성된다. 상기 돌출된 결합부(31a)는, 도 2에서 보듯이, 외부를 향해 방사상으로 연장되고 횡단면으로는 얇은 윤곽을 가지며, 구동 플레이트(31)가 중간 플레이트(5)와 회전하도록 중간 플레이트(5)에 형성된 윈도우 홀(window hole)(5a)와 맞물린다. 제2 와셔(32)는 구동 플레이트(31)와 클러치 플레이트(3) 사이에 배치된다.
부시(50)의 내주는 허브(2)의 외주와 접하며, 부시(50)의 트랜스미션측 끝단면은 허브(2)의 플랜지(2b)와 접한다. 또한, 부시(50)는 상대적으로 회전하지 않는 방식으로 클러치 플레이트(3)의 내주면과 맞물린다. 게다가, 부시(50)는 물결 모양 결합부(미도시)를 가지고 있는데, 이는 제1 마찰 와셔(30)의 물결 모양 결합부(30a)와 함께 회전하지는 않으나 서로에 대하여 축방향으로 이동할 수 있도록 서로 맞물려 있다. 따라서, 제1 마찰 와셔(30)는 부시(50)를 통해 클러치 플레이트(3)와 함께 회전한다.
중간 플레이트(5)와 허브(2)가 서로에 대하여 상대적으로 회전하고, 이 구성 요소들과 플레이트(3 및 4) 사이에 상대적인 회전이 발생할 때, 제2 히스테리시스 토크 발생 장치(21)는 허브(2)의 플랜지(2b)와 마찰하며 맞물리는 부시(50)로 인해 마찰을 발생시킨다. 따라서, 제1 마찰 와셔(30)는 중간 플레이트(5)와 구동 플레이트(31) 모두에 대하여 마찰하며 미끄러지며, 제2 마찰 와셔는 구동 플레이트(31)와 클러치 플레이트(3)에 대하여 마찰하며 미끄러진다. 따라서, 제2 히스테리시스 토크 발생 장치(21)에 세 쌍의 마찰 결합면을 제공할 수 있으며, 따라서, 편향력을 증가시키지 않고 제1 히스테리시스 토크 발생 장치의 원뿔형 스프링(11)으로부터 높은 히스테리시스 토크(마찰)를 얻을 수 있다.
도 4에서 보듯이, 제1 마찰 와셔(30)는 세 층으로 된 구조를 갖는다. 즉, 제1 마찰 디스크부(41)와, 강화 디스크부(43)와, 제2 마찰 디스크부(42)가 이 순서로 배열되어 하나의 구조를 형성한다. 강화 디스크부(43)가 두 개의 마찰 디스크부(41 및 42) 사이에 개재되므로, 제1 마찰 와셔(30)의 기계적인 힘이 종래의 구조에 비하여 상당히 증가된다.
제1 및 제2 마찰 디스크부(41 및 42)는 비석면 섬유와, 고무와, 고무 화학 제품과, 페놀 수지와, 마찰 증가 물질을 조합하고, 이 혼합물을 시트 내로 가열하고 압축시켜 형성된다. 상기 강화 디스크부(43)는 주로 유리 섬유 직물과 유리 섬유 직물로 채워진 열경화성 수지로 이루어진다. 유리 섬유 직물이 사용되기 때문에, 제1 마찰 와셔(30)의 기계적인 힘은 적은 비용으로 증가된다.
유리 섬유 직물의 단위 면적당 질량은 50-500 g/m2인 것이 바람직하며, 기계 능력 및 기계적 힘의 관점에서는, 질량이 100-200 g/m2인 것이 가장 바람직하다. 또한, 유리 섬유 직물의 세로 및 측면 섬유 밀도는 10-30 섬유/25mm 범위인 것이 바람직하다. 상기 밀도가 15-25 섬유/25mm이면 가장 바람직하다.
유리 섬유 직물 대신 사용될 수 있는 다른 타입의 비석면 직물들은 탄소 섬유, 강철 섬유, 세라믹(ceramic) 섬유, 해포석(sepiolite), 암면(rock wool) 직물 등과 같은 무기 섬유 또는 방향 폴리아미드(aromatic polyamide), 노볼로이드(novoloid), 레이온(rayon) 섬유 등과 같은 유기 섬유를 포함한다. 이 물질들 중에서 두 종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
접착성과 내열성을 증가시키기 위해 열경화성 수지로서 페놀 수지를 쓰는 것이 바람직하다. 사용될 수 있는 다른 타입의 열경화성 수지는 멜라민(melamine) 수지, 요소 수지, 에폭시(epoxy) 수지 등을 포함한다.
이제부터는 마찰 와셔(30) 제조 방법을 설명한다.
접착재(고무 혼합물과 페놀 수지)를 아세톤 톨루엔(acetone toluene)등과 같은 유기 용액에 용해시켜 고무 풀을 형성한다. 그리고 나서, 비석면 염기 섬유와 마찰 증가 물질이 혼합되며, 이 혼합물이 고무 풀에 삽입되고 혼합되어 비석면 마찰 물질을 형성한다. 그 다음에, 이 혼합물이 미리 설정된 폭과 높이를 갖는 시트 안에서 압출 성형된다.
유리 섬유 직물이 우선 열경화성 수지로 채워지며, 그리고 나면, 이 수지가 채워진 직물이 한 마찰 물질 시트 위에 놓여진다. 그리고 나서, 다른 마찰 물질 시트가 이 수지가 채워진 직물 위에 놓여져서 3층의 시트를 형성한다.
다음으로, 이 3층 시트가 40-50℃의 온도에서 약 10-50 시간 동안 초벌 건조된다. 그 다음에는 80-100℃의 온도에서 약 1-5 시간 동안 추가 건조 단계가 수행된다. 그리고 나서, 170-190℃의 온도에서 약 3-6 MPa의 압력으로 시트를 가열하고 압축함으로써 3층 시트가 몰드된다.
3층 시트를 가열하고 압축한 후, 상기 시트의 양쪽 면을 연마한다.
계속해서, 3층 시트를 미리 설정된 디스크를 닯은 형태로 구멍을 뚫고 잘라 내어 마찰 와셔(30)를 얻어낸다. 본 제조 방법에서는, 마찰 디스크부(41 및 42)와 강화 디스크부(43)가 마찰 와셔(30)로 형성되기 전에 서로 결합되어 있으므로, 층들이 이동될 염려는 없다.
앞서 말한 실시예에서, 제1 마찰 와셔(30)는 두 개의 마찰 디스크부와 이 마찰 디스크부 사이에 개재된 강화 디스크부로 구성된다. 그러나, 단일 강화 디스크부와 단일 마찰 디스크부로 구성된 마찰 와셔를 본 발명에 적용시킬 수도 있다. 이 경우에는, 마찰 와셔의 기계적 힘과 정밀도를 이전의 실시예와 같은 방식을 증가시킬 수 있다.
또한, 강화 디스크부(43)를 위해 강철 플레이트를 사용할 수도 있다. 이러한 타입의 마찰 와셔를 제작하는 방법이 이제 설명된다. 열경화성 수지로 코팅된 강철 플레이트가 위에 설명한 마찰 물질 시트의 상단에 놓이고 나면, 다른 마찰 시트가 상기 강철 플레이트 위에 놓인다. 그리고 나면, 이 3층 시트 구조가 위에 설명한 바와 같은 방식으로 가열되고 압축되며, 연마되고 절단된다. 강화 디스크부(43)로 강철 플레이트를 사용하면, 앞서 말한 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 유리 섬유 직물로 만들어진 강하 디스크부를 보유하는 마찰 와셔 A가 강화 디스크부를 보유하지 않는 종래의 마찰 와셔 B와 실험에 의해 비교되었다. 가전(可轉) 팽창/압축 어플리캐이터(applicator)가 테스트 장치로 사용되었으며, 실내 온도에서 실험이 수행되었다. 테스트된 마찰 와셔의 외부 직경은 60mm이었으며, 내부 직경은 40mm, 그리고 두께는 2.0mm이었다. 팽창 비율은 300mm/분이었으며, 사용된 팽창 스트레스의 단위는 MPa이었다. 도 5에서 보듯이, 본 발명에 따른 마찰 와셔 A의 힘은 종래의 마찰 와셔 B보다 훨씬 강했다.
본 발명의 다양한 세부 사항이 본 발명의 의도 또는 범주를 벗어나지 않는 한도 내에서 변경될 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 실시예에 대한 앞서 말한 설명은 단지 예증을 위한 것이며, 첨부된 청구항 및 그 동등물에 의해 정의된 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.

Claims (13)

  1. 댐퍼 디스크 장치의 진동을 감소시키기 위한 마찰 와셔에 있어서,
    마찰 디스크부; 및
    상기 마찰 디스크부와 일체로 형성된 강화 디스크부
    로 이루어진 마찰 와셔.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강화 디스크부가 섬유 직물 물질로 이루어지는 마찰 와셔.
  3. 제1항에 있어서, 상기 강화 디스크부가 유리 섬유 직물로 이루어지는 마찰 와셔.
  4. 제1항에 있어서, 상기 강화 디스크부가 강철 플레이트로 이루어지는 마찰 와셔.
  5. 제1항에 있어서, 상기 강화 디스크부가 열경화성 수지로 채워지는 마찰 와셔.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열경화성 수지가 페놀 수지로 이루어지는 마찰 와셔.
  7. 댐퍼 디스크 장치의 진동을 감소시키기 위한 마찰 와셔에 있어서,
    제1 마찰 디스크부;
    제2 마찰 디스크부; 및
    상기 제1 및 제2 마찰 디스크부 사이에 일체로 형성된 강화 디스크부
    로 이루어진 마찰 와셔 .
  8. 제7항에 있어서, 상기 강화 디스크부가 섬유 직물 물질로 이루어지는 마찰 와셔.
  9. 제7항에 있어서, 상기 강화 디스크부가 유리 섬유 직물로 이루어지는 마찰 와셔.
  10. 제7항에 있어서, 상기 강화 디스크부가 강철 플레이트로 이루어지는 마찰 와셔.
  11. 제7항에 있어서, 상기 강화 디스크부가 열경화성 수지로 채워지는 마찰 와셔.
  12. 제11항에 있어서, 상기 열경화성 수지가 페놀 수지로 이루어지는 마찰 와셔.
  13. 댐퍼 디스크 어셈블리의 진동을 감소시키기 위한 마찰 와셔의 제작 방법에 있어서,
    시트 모양의 마찰 수단에 열경화성 수지로 채워진 시트 모양의 강화 수단을 포개는 단계 ;
    상기 강화 수단과 상기 마찰 수단을 일체로 몰딩하는 단계 ; 및
    상기 강화 수단과 상기 마찰 수단으로 디스크 모양을 형성하는 단계
    를 포함하는 마찰 와셔의 제조 방법 .
KR1019970007692A 1996-03-08 1997-03-07 마찰 와셔 및 그 제조 방법 KR100265290B1 (ko)

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