KR100558271B1

KR100558271B1 - 백킹 플레이트가 구비된 클러치 압력판, 이러한 압력판을구비하는 마찰 클러치를 제작하는 방법, 및 마찰 클러치조립체

Info

Publication number: KR100558271B1
Application number: KR1020050036939A
Authority: KR
Inventors: 자얀타 다타
Original assignee: 보그-워너 인코포레이티드
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 2005-05-03
Publication date: 2006-03-10
Also published as: EP0841494A1; CA2219716A1; CA2219716C; US5901826A; KR19980042200A; DE69712015T2; KR100558272B1; DE69712015D1; EP0841494B1; JPH10141388A

Abstract

마찰 클러치는 마찰 클러치 하우징 내에 위치된 마찰판(friction plate)과 압력판(pressure plate)을 구비한다. 마찰 클러치는 마찰판과 압력판 사이에 위치되는 백킹 플레이트(backing plate)를 구비하며, 이 백킹 플레이트는 알루미늄과 같은 보다 연성(軟性)의 재료로 만들어지는 압력판보다 경성(硬性)인 스틸과 같은 재료로 만들어진다.

Description

백킹 플레이트가 구비된 클러치 압력판, 이러한 압력판을 구비하는 마찰 클러치를 제작하는 방법, 및 마찰 클러치 조립체{CLUTCH PRESSURE PLATE WITH BACKING PLATE}

도 1은 종래 기술의 클러치 조립체를 도시하는 횡단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클러치 조립체를 도시하는 횡단면도.

도 3은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 압력판을 도시하는 정면도.

도 4는 도 3의 4-4 라인을 따라 취해진 압력판을 도시하는 횡단면도.

도 5는 도 4의 A 부분을 나타내는 부분확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50: 클러치 52: 하우징

54: 클러치 허브 58: 압력판

60: 마찰판 62: 백킹 플레이트

64: 스플라인 66: 보강 리브 부재

본 발명은 클러치용 압력판에 관한 것이며, 더 구체적으로는 마찰 클러치용 다이 캐스트 알루미늄 압력판(die cast aluminum pressure plate)을 구비하는 클러치 조립체에 관한 것이다.

마찰식 클러치는 당해 분야에 잘 알려져 있다. 마찰식 클러치는 일반적으로 두 개의 디스크를 포함한다. 제 1 디스크는 보다 크고 무거우며 보통 엔진의 플라이휠(flywheel)이고, 나머지 제 2 디스크는 보통 더 가벼우며 통상적으로 압력판이라고 지칭된다. 플라이휠은 크랭크샤프트 단부상의 플랜지에 볼트로 고정되며, 반면에 압력판은 출력 샤프트 상에서 축방향으로 슬라이딩된다. 압력판을 플라이휠에 밀착시키는데 스프링 메커니즘이 이용된다.

이러한 일반적인 마찰식 클러치에서는, 두 개의 접한 면들 사이의 마찰에 의해서 엔진 플라이휠로부터 압력판까지 엔진 토크가 전달된다. 이러한 토크가 크기 때문에, 디스크의 표면은 우수한 마모 특성과 결부되어 높은 마찰 계수를 갖는 재료로 형성될 필요가 있다. 이러한 제품들을 만드는데 사용되는 재료들은 종종 너무 무겁고 너무 비싸다.

다른 적용에서, 클러치 시스템은 4륜 구동 차량(four-wheel drive vehicle)에서 동력 분배 장치(transfer case)의 일부로서 사용된다. 동력 분배 장치는 후륜(rear wheel)으로부터 차량의 전륜(front wheel)으로 동력(토크)을 전달한다. 후측 입력 샤프트로부터 전측 출력 샤프트로 이러한 동력을 전달하는데 클러치가 사용된다. 압력판은 클러치가 맞물려져 동력이 전달될 수 있도록 클러치에 힘을 가한다.

전체적으로, 동력 분배 장치의 클러치 시스템과 기본 클러치 시스템을 개선하기 위해서 여러 방법과 장치들이 이용되어 왔다. 이러한 종래 시스템들 중 어떤 것들은 클러치 디스크의 수명을 연장시킬 수 있도록 시도도 되었지만, 이들은 보통 너무 무겁고 비싸다는 것이 드러났다.

본 발명의 목적은 종래의 마찰 클러치들보다 가볍고 또한 저렴한 마찰 클러치용 압력판을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 종래의 마찰 클러치들보다 더 내구적이고 더 오래 작동하며, 제작하기에 비용이 덜 드는 마찰 클러치를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 4륜 구동 차량용 동력 분배 장치를 위한 개선된 클러치 조립체를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 전달되는 토크가 증대되는, 동력 분배 장치의 클러치 메커니즘을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 클러치 하우징과, 클러치 하우징 내에 위치된 적어도 하나의 마찰판 및 압력판이 구비되는 클러치 메커니즘이 제공된다. 또한, 클러치 하우징은 마찰판과 압력판 사이에 위치되는 백킹 플레이트(backing plate)를 포함한다. 본 발명의 백킹 플레이트는 압력판을 만드는 재료보다 더 경성(硬性: 딱딱한 성질) 재료로 만들어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 압력판은 알루미늄 재료로 만들어지며, 백킹 플레이트는 스틸(steel) 재료로 만들어진다. 또한, 압력판은 그 위에 하나 이상의 보강 리브(reinforcing rib)를 구비한다.

본 발명의 추가적인 특징들과 이점들은 이하의 본 발명의 상세한 설명을 고찰함으로써 당업자에게 보다 분명해질 것이다.

<실시예>

도 1은 전체적으로 참조 번호 10으로 지칭되는 종래 기술의 마찰 클러치를 도시하고 있다. 마찰 클러치(10)는 클러치 허브(clutch hub)(14)와, 쓰러스트 와셔(thrust washer)(16)와, 압력판(18), 및 복수의 마찰판(20)을 포함하는 클러치 하우징(12)을 포함한다.

클러치(10)는 압력판(18)의 좌측부(22)와 연결되는 입력 샤프트(미도시됨)와, 클러치 허브(14)와 마찰판(20)의 우측부(24)와 연결되는 출력 샤프트(미도시됨)와 같은, 두 개의 동축 샤프트의 인접한 단부들을 맞물림식으로 연결하는데 사용된다.

작동시, 입력 샤프트(미도시됨)는 압력판(18)을 회전시키며, 출력 샤프트는 압력판(18)에 압력을 가하도록 측방향으로(laterally) 이동될 수 있다. 압력판(18)은 스플라인(26) 등에 의해 허브(14)에 부착되며, 그래서 허브(14)도 또한 회전될 수 있다. 마찰판(20)도 스플라인(28) 등에 의해 클러치 허브(14)에 부착되며, 그래서 이들 마찰판도 회전될 수 있다. 마찰판(20)들은 이들 마찰판과 압력판 모두가 동일한 속도로 회전될 때까지 이들 마찰판과 압력판(18) 사이에 슬립(미끄러짐)의 발생을 허용한다. 마찰판(20)은 출력 샤프트(미도시됨)와 연결되며, 그에 따라 이들 마찰판이 회전하는 속도와 동일한 속도로 출력 샤프트를 구동시킨다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 바람직한 실시예의 클 러치 조립체는 전체적으로 참조 번호 50으로서 언급되고 있다. 클러치 조립체(50)는 클러치 허브(54)와, 쓰러스트 와셔(56)와, 압력판(58)과, 복수의 마찰판(60), 및 백킹 코어 플레이트(backing core plate)(62)를 수용하는 클러치 하우징(52)을 포함한다. 비록 도면에는 11개의 마찰판들이 도시되어 있지만, 더 많거나 더 적은 수의 마찰판들이 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

바람직한 실시예의 압력판(58)은 다이 캐스트 알루미늄 합금(die cast aluminum alloy), 바람직하게는 380 합금(380 alloy)으로부터 제작된다. 그러나, 다른 알루미늄 합금들과 다른 성형 또는 기계 가공 공정들도 또한 이용될 수 있다. 본 발명의 알루미늄 압력판(58)은 분말 금속(powdered metal)으로 제작되는 종래의 압력판의 무게의 대략 1/3이 된다. 추가적으로, 알루미늄 부품은 종래의 분말 금속 압력판들보다 제작에 있어 비용이 훨씬 덜 든다.

알루미늄 이용시의 다른 이점은 그 자체의 비자성(非磁性) 특성(non-magnetic property)에 있다. 알루미늄이 자성을 갖지 않기 때문에, 알루미늄 부품은 적용되는 메커니즘으로부터 어떠한 자성 유체(magnetic fluid)도 흡수하지 않는다. 그 결과, 더 큰 힘이 클러치에 가해질 수 있고 이는 전달되는 토크를 증대시킨다.

알루미늄은 그 자체의 연성(軟性)이 알려져 있으며, 그래서 높은 마찰력과 토크가 수반됨으로 인해 상기와 같은 경우에 사용하기에는 적합하지 않은 것으로 여겨졌었다. 알루미늄은, 만일 알루미늄이 클러치 타입의 하중을 받게 되면, 변형될 것이며 그래서 교체되어야 할거라고 여겨졌었다. 그러나, 바람직한 실시예에 따 라 형성된 알루미늄 압력판에 대해서 수행된 유한 요소 분석은 본 미세스(Von-Mises) 최대 응력이 재료의 피로 강도(fatigue strength)보다 낮았으며 이는 이러한 부품이 반복된 하중 하에서도 파손되지 않을 것이라는 것을 보여주었다.

본 발명에 따라서 만들어진 압력판은 3,200lbs(약 1193.6kg)의 반복 하중으로 MTS 스트로커 머신(Stroker Machine)에서 테스트되었다. 두 가지 샘플이 테스트되었는데, 1백만 사이클{1백만 회(回)} 이내에서는 어느 샘플에서도 가시적인 파손이 발생되지 않았다. 이 부품은 매 삼십만 사이클마다 체크가 이루어졌다. 테스트는 파손이 관찰될 때까지 샘플 중 하나에 대해서 계속되었다. 오천 십만 사이클 이후에 처음으로 크랙이 관찰되었다.

종래의 마찰 클러치 동력 분배 장치에서, 압력판(58)은 볼 캠 메커니즘(ball cam mechanism)(미도시됨)으로부터 힘을 받는다. 압력판(58)은 다시 이 힘을 클러치에 있는 다수의 마찰판(60)에 가하게 된다.

본 발명의 마찰판(60)은 입력 샤프트(미도시됨)로부터 클러치 하우징(52)으로, 그리고 계속해서 체인 구동부를 이용하여 출력 샤프트(미도시됨)로 토크를 전달하는 것을 돕는다. 이러한 출력 샤프트에 전달되는 토크는 압력판(58)에 의해서 가해지는 힘에 비례한다.

일정한 슬립 조건하에서, 알루미늄 부품에 대한 마찰 마모를 방지하도록 하기 위하여, 바람직하게는 압력판(58)과 첫 번째 마찰판(60) 사이에 백킹 코어 플레이트(62)가 위치된다. 또한, 압력판으로부터 먼 쪽에 마찰 재료가 위치하도록 다른 방향으로 향해있는 마찰판을 갖는 다른 배열이 형성될 수 있다. 그 결과, 알루미 늄 압력판은 마찰판의 스틸 측(steel side)과만 접촉이 발생하여 어떠한 마모도 방지하게 된다.

백킹 코어 플레이트(62)는 바람직하게는 스틸 또는 압력판(58) 보다 더 경성(硬性)의 다른 적합한 재료로 제작된다. 백킹 코어 플레이트(62)는 스플라인(64) 등에 의해 클러치 허브(54)에 부착된다. 압력판(58)과 마찰판(60)의 사이에 끼워진 백킹 코어 플레이트(62)에 대한 토크 테스트는 알루미늄 압력판에 마모가 발생하지 않았음을 보여준다. 백킹 코어 플레이트(62)는 마찰판(58)에 부가적인 강도를 부여하며 그래서 클러치 조립체(50)에도 부가적인 강도를 부여한다. 게다가, 허브로부터 백킹 코어 플레이트(62)로 토크가 직접 전달되기 때문에, 압력판(58)에는 스플라인(26)이 더 이상 필요하지 않게 된다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 압력판(58)은 바람직하게는 그 외측 표면(68) 상에 형성된 복수의 리브(66)를 구비한다. 이들 리브(66)는 압력판의 원주에 수직하게 그리고 여러 반경으로 원형으로 배열된다. 리브(66)의 교차(intersection)로 인해 압력판의 표면에 형성되는 복수의 포켓부(pocket)(70)가 형성된다. 리브는 압력판(58)을 강화시키는데 도움을 준다. 알루미늄 압력판(58)의 사용에 의해서, 클러치 조립체는 더 가볍게 되며, 클러치 조립체의 비용은 더 낮아지게 될 것이다. 이와 같은 더 가벼운 무게는 더 나은 차량 연료 효율에 기여할 수 있다.

이상에서는 하나의 본 발명의 바람직한 실시예가 설명되었지만, 당업자들은 이러한 실시예가 본 발명의 중심 사상과 범위로부터 벗어남이 없이 수정되고 변경 될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 그래서, 위에 기술된 실시예는 모든 면에서 설명을 위한 것이지 한정하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 범위는 앞의 상세한 설명에 의해서 보다는 첨부된 청구항들에 의해서 한정되며, 청구항의 동등한 개념과 범위 내에 있는 모든 변경들도 본 발명의 범위에 포함된 다는 것을 이해할 것이다.

상술한 한 바와 같이, 본 발명은 백킹 플레이트가 구비된 클러치 압력판은 가볍고도 값싸며, 더 내구적이고 더 오래 작동되고, 또한, 4륜 구동 차량을 위한 변속기에 사용될 수 있으며, 변속기 클러치 메커니즘에 전달 토크를 증가시킬 수 있게 되는 등의 효과가 있다.

Claims

하우징(52)과,

상기 하우징(52) 내에 위치되는 적어도 하나의 마찰판(friction plate)(60) 및

상기 하우징(52) 내에 위치된 압력판(pressure plate)(58)으로서, 상기 하우징(52) 내의 상기 적어도 하나의 마찰판(60)과 연결되는 압력판(58)

을 포함하는 클러치 메커니즘에 있어서,

상기 마찰판(60)과 상기 압력판(58) 사이에 위치되는 백킹 플레이트(62)와,

상기 압력판(58) 상에 적어도 하나의 보강 리브 부재(66)

를 더 포함하며,

상기 압력판(58)은 알루미늄 재료로 만들어지고, 상기 백킹 플레이트(62)는 스틸 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 클러치 메커니즘.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 클러치는 동력 분배 장치(transfer case)의 일부분인, 클러치 메커니즘.
클러치 하우징(52)을 제공하는 단계와,

상기 클러치 하우징(52) 내에 클러치 허브(54)를 위치시키는 단계와,

상기 클러치 허브(54)에 회전 가능하게 연결되는 적어도 하나의 마찰판(60)을 제공하는 단계

를 포함하는 마찰 클러치를 제작하는 방법에 있어서,

상기 적어도 하나의 마찰판(60) 중 하나와 회전 가능하게 연결될 수 있고 알루미늄으로 만들어진 압력판(58)을 제공하는 단계와,

상기 압력판(58)의 강도를 개선시키기 위해 그 표면들 중 하나에 형성되는 복수의 리브(66)를 상기 압력판(58)에 제공하는 단계와,

상기 압력판(58)과 상기 적어도 하나의 마찰판(60) 사이에 스틸로 만들어진 백킹 플레이트(62)를 위치시키는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는, 마찰 클러치를 제작하는 방법.
삭제
삭제
클러치 하우징(52)과,

상기 클러치 하우징(52) 내에 위치되는 클러치 허브(54)와,

상기 클러치 허브(54)와 연결되는 출력 샤프트와,

상기 클러치 허브(54)와 연결되는 복수의 마찰판(60)을 포함하는 동력 분배 장치에 사용하기 위한 마찰 클러치 조립체에 있어서,

상기 마찰판(60)에 토크를 제공할 수 있도록 상기 복수의 마찰판(60)과의 결합 위치로 그리고 이 결합 위치로부터 이동 가능한 알루미늄으로 만들어진 압력판(58)으로서, 상기 압력판(58)은 상기 압력판(58)의 강도를 증가시키기 위해 그 표면들 중 하나에 형성되는 복수의 리브를 구비하는, 알루미늄으로 만들어진 압력판(58)과,

상기 알루미늄 압력판(58)과 상기 복수의 마찰판(60) 사이에 위치된 스틸로 만들어진 백킹 플레이트(backing plate)(62)

를 포함하는 것을 특징으로 하는, 동력 분배 장치에 사용하기 위한 마찰 클러치 조립체.
제 7항에 있어서,

상기 복수의 마찰판(60)은 복수의 스플라인(spline)(64)을 통해서 상기 클러치 허브(54)에 연결되는, 동력 분배 장치에 사용하기 위한 마찰 클러치 조립체.