KR100636013B1 - 다판식 마찰 클러치, 클러치 하우징 및 클러치 하우징의제조방법 - Google Patents

다판식 마찰 클러치, 클러치 하우징 및 클러치 하우징의제조방법 Download PDF

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Abstract

다판식 마찰 클러치는 구동축으로부터 동력을 전달 받아 회전하며 축 방향을 따라 형성된 가이드 홈 및 안쪽으로 절곡된 지지편을 포함하는 클러치 하우징, 가이드 홈에 대응하여 외주에 형성된 가이드 편을 포함하는 복수개의 제1 마찰판, 제1 마찰판 사이에 각각 배치되는 복수개의 제2 마찰판, 및 제2 마찰판과 결속되어 함께 회전하며 종동축으로 동력을 전달하는 회전 허브를 포함한다. 프레스 가공 또는 기타 가공방법에 의해서 클러치 하우징을 제조하면 제조단가를 낮출 수는 있지만, 정밀한 치수를 조정하는 것이 매우 어렵다. 종래의 클러치 하우징에 안으로 절곡할 수 있는 지지편을 형성함으로써, 별도의 지지대를 사용할 필요가 없으며, 약 1~2회의 프레스 가공에 의해서 클러치 하우징을 제작할 수가 있어 경제적으로도 유리하다.
다판식 마찰 클러치, 지지편

Description

다판식 마찰 클러치, 클러치 하우징 및 클러치 하우징의 제조방법{FRICTION CLUTCH HAVING MULTI FRICTION PLATES, CLUTCH HOUSING AND METHOD OF MANUFACTURING A CLUTCH HOUSING}
도 1은 종래의 다판식 마찰 클러치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다판식 마찰 클러치를 사용하는 동력장치의 단면도이다.
도 3은 도 2의 다판식 마찰 클러치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 다판식 마찰 클러치의 정면도이다.
도 5은 도 3의 클러치 하우징을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 3의 클러치 하우징의 평면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6의 클러치 하우징의 절곡 전 형태를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 도 3의 제1 마찰판, 제2 마찰판 및 회전 허브를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 회전 허브 및 마찰판의 조립체를 클러치 하우징에 장착하는 과정을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 10은 도 9의 회전 허브 및 마찰판의 조립체를 클러치 하우징에 고정시키 는 과정을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 11은 도 2의 다판식 마찰 클러치에서 동력이 전달되지 않는 상태를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 도 2의 다판식 마찰 클러치에서 동력이 전달되는 상태를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 하우징 및 다판식 마찰 클러치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 14는 도 13의 절곡 전 클러치 하우징을 설명하기 위한 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 다판식 마찰 클러치를 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：다판식 마찰 클러치 110：클러치 하우징
112：가이드 홈 114：제1 링 홈
118：지지편 120：회전 허브
130：제1 마찰판 132：가이드 편
140：제2 마찰판 150：스프링
본 발명은 다판식 마찰 클러치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 클러치의 부품을 줄이고 제작을 용이하게 할 수 있는 다판식 마찰 클러치, 클러치 하우징 및 클러치 하우징의 제조방법에 관한 것이다.
다판식 마찰 클러치(Multi friction clutch)는 마찰판 간의 간격에 의해서 동력의 전달 여부를 결정하는 축이음 부재이다. 그 중 소형의 다판식 마찰 클러치는 클러치 하우징 및 회전 허브를 내외로 배치하고 각각 다른 종류의 마찰판과 결속시킨 후, 종류가 다른 마찰판을 서로 교대로 배치시키는 것을 특징으로 한다. 클러치 하우징 또는 회전 허브의 이동에 의해서 마찰판 간의 접촉 또는 분리가 결정될 수 있으며, 마찰판 간의 마찰력에 의해서 클러치 하우징에서 회전 허브로 또는 회전 허브에서 클러치 하우징으로 회전력을 전달할 수가 있다. 일반적으로 소형의 다판식 마찰 클러치는 작은 크기로 성형되어 큰 힘을 단속하는 용도로 사용될 수 있으며, 건식보다는 습식의 환경에서 주로 사용되고 있다.
도 1은 종래의 다판식 마찰 클러치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 다판식 마찰 클러치는 클러치 하우징(10), 회전 허브(20), 제1 마찰판(30) 및 제2 마찰판(40)를 포함한다. 클러치 하우징(10)은 대략 중공형의 원통(hollow cylinder) 형상으로 형성되며, 클러치 하우징(10)의 단부는 구동축(1)과 연결되어 구동축(1)으로부터의 회전력을 전달 받을 수 있다. 클러치 하우징(10)의 외면에는 회전력의 전달하고 제1 마찰판(30)을 안내하기 위해서 약 3~4개의 가이드 홈(12)이 형성된다. 또한, 클러치 하우징(10)의 내부로는 회전 허브(20)가 제공된다. 회전 허브(20)의 외면에는 제2 마찰판(40)을 결속하기 위한 다수개의 스플라인(22)이 형성되어 있다.
회전 허브(20)의 스플라인(22)에는 복수개의 제2 마찰판(40)이 슬라이드 이동이 가능하게 배치되며, 2개의 제2 마찰판(40)의 사이에 하나의 제1 마찰판(30)이 위치하도록 이종의 마찰판들이 상호 교대로 배치된다. 제2 마찰판(40)은 중앙에는 스플라인(22)과 결속되는 스플라인 홀이 형성되어 있는 반면, 제1 마찰판(30)의 중앙에는 회전 허브(20)의 최대 외경보다 큰 직경을 갖는 회전 홀이 형성된다. 따라서 제1 마찰판(30)는 회전 허브(20)와 결속되지 않는 상태에서 회전 허브(20)의 주변을 회전할 수 있으며, 제2 마찰판(40)을 통해서 간접적으로 결속되는 상태에서만 회전 허브(20)와 함께 회전할 수 있다. 다만, 제1 마찰판(30)의 외주에는 클러치 하우징(10)의 가이드 홈(12)에 대응하는 가이드 편이 형성되며, 제1 마찰판(30)은 언제나 클러치 하우징(10)과 결속된 상태를 유지하면서 함께 회전할 수가 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 클러치 하우징(10) 및 회전 허브(20) 사이에는 스프링(50)이 개재될 수 있으며, 스프링(50)은 회전 허브(20)를 탄성적으로 지지하기 때문에 제1 마찰판(30)과 제2 마찰판(40) 간의 간격을 넓게 유지할 수 있으며, 평상시에는 제1 마찰판(30) 및 제2 마찰판(40) 간의 동력 전달을 방해할 수 있다. 일반적으로 습식의 클러치는 오일에 잠긴 상태에 있기 때문에 클러치 하우징(10)의 회전이 서로 인접하는 마찰판들을 통해서 회전 허브(20)로 전달될 수가 있다. 이때 회전 허브(20) 또는 회전 허브(20)와 연결된 축에 브레이크(미도시)를 장착함으로써 제1 마찰판(30)과 제2 마찰판(40)이 이격된 상태에서는 회전 허브(20)가 더 이상 회전하지 않도록 조절할 수도 있다.
외부의 페달, 샤프트 또는 기타 단속 장치(3)에 의해서 회전 허브(20)를 클 러치 하우징(10) 쪽으로 이동시킬 수 있다. 이때 제1 마찰판(30) 및 제2 마찰판(40)이 서로 접근하여 결속될 수 있으며, 결속된 마찰판들은 클러치 하우징(10)의 회전을 회전 허브(20)로 전달할 수가 있다.
종래의 다판식 마찰 클러치는 농기계의 동력추출장치(PTO) 등에 사용될 수 있으며, 일반적으로 크기에 비해 큰 토크(torque)를 전달할 수가 있다. 하지만, 큰 토크를 전달하기 때문에 사용 도중에 클러치가 변형되거나 파손되는 경우가 빈번히 발생할 수가 있다. 예를 들어, 클러치가 고속으로 회전하는 경우에는 원심력에 의해서 클러치 하우징(10)의 측벽이 부풀어 오를 수가 있다. 또한, 클러치를 통해 동력을 전달하는 과정에서, 제1 마찰판(30)의 가이드 편이 가이드 홈(12)의 주변 부위를 밀어 올려 클러치 하우징(10)의 측벽이 부풀어 오르게 할 수가 있다. 클러치 하우징(10)의 측벽이 부풀어 오름에 따라 정상적인 동력 전달을 할 수 없다.
이와 같이 종래의 클러치 하우징(10)은 큰 하중을 받기 때문에 주조(casting or founding) 가공에 의해서 제작되고 있다. 그러나 주조로 가공된 하우징도 역시 고속으로 회전하거나 큰 토크를 받는 경우에는 부풀어 오르거나 파손될 수 있으며, 외부로부터 충격을 받는 경우에도 변형 또는 파손될 수가 있다. 물론, 이를 해결하기 위해서 클러치 하우징의 외주에 링 형상의 고정구(60)를 용접하여 고정시키는 개선안이 제시되기도 하였지만, 클러치를 온/오프하는 과정이 반복됨에 따라 고정구(60)가 하우징으로부터 탈락되는 경우가 발생할 수 있으며, 용접에 의해 고정구(60) 및 주변 부품이 열 변형 등을 일으켜 클러치의 밸런스 불량을 발생시킬 수가 있다.
또한, 일반적으로 주조 가공에 의해서 제작된 클러치 하우징은 선반 가공 또는 연마를 통해서 정확한 치수를 가공될 수가 있으며, 선반 가공 또는 연마 과정에서 가이드 홈의 저면을 수평하게 가공할 수 있다. 하지만, 프레스 가공에 의해서 제작된 클러치 하우징은 프레스에 의해서 변형되기 때문에 정밀한 치수를 기대하기가 어려우며, 특히 4개의 가이드 홈 저면이 수평을 이루지 못하는 경우가 빈번히 발생할 수 있다. 가이드 홈의 저면이 수평이 이루지 않으면 클러치의 밸런스 불균형이 생길 수 있으며, 마찰판 또는 회전 허브에 편마모 등이 발생할 수가 있다. 따라서, 프레스 가공에 의해서 제작된 클러치 하우징을 사용하는 경우에는, 별도로 제작된 지지대(14)를 삽입하여 마찰판들이 밀착된 상태에서 마찰판들을 축에 대해 수직하게 배치시킬 수가 있다. 하지만, 지지대(14)는 별도로 제작되어 따로 조립되어야 하며, 그 제작과정이 까다롭기 때문에 제조 비용을 증가시키는 원인이 되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 목적은 프레스 또는 기타 소성 변형을 이용한 가공 방법으로 클러치 하우징을 제작하여도 마찰판의 수평을 용이하게 유지할 수 있는 클러치 하우징 및 그 클러치 하우징을 포함하는 다판식 마찰 클러치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 클러치의 내구성을 구조적으로 해결함으로써, 클러치 하우징을 복잡하고 비싼 주조 가공으로 제작하지 않고, 간단하면서도 저렴한 프레스 가공으로도 제작하여도 향상된 안전성을 확보할 수 있는 클러치 하우징 및 그 클러치 하우징을 포함하는 다판식 마찰 클러치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 클러치의 조립을 간단하게 할 수 있으며, 부품의 개수를 줄일 수 있는 다판식 마찰 클러치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다판식 마찰 클러치는 구동축과 연결된 클러치 하우징 및 종동축과 연결된 회전 허브를 포함하며, 클러치 하우징 및 회전 허브는 교대로 배치된 마찰판의 접촉 또는 분리에 따라 동력을 전달하거나 차단할 수가 있다. 클러치 하우징 및 회전 허브 간의 상대적인 이동에 의해서 마찰판들 간의 간격이 조절될 수 있으며, 클러치 하우징 및 회전 허브가 상호 접근하여 마찰판들이 접촉되면 마찰판들이 서로 일체를 이루어 회전력을 전달할 수가 있다.
또한, 클러치 하우징에는 안쪽으로 절곡되어 형성된 지지편이 제공될 수 있다. 지지편은 마찰판들을 안정하게 지지하기 위한 것으로서, 마찰판들이 서로 밀착하여 회전할 때 지지편에 의해서 지지되는 마찰판들은 축에 대해서 수직하게 배열될 수 있다. 따라서, 마찰판을 포함하는 클러치가 회전하면서 밸런스를 유지할 수 있으며, 마찰판 또는 회전 허브 등에 편마모가 생기는 것을 최대한 방지할 수가 있다. 그 결과 회전력의 전달 효율을 개선할 수 있으며, 클러치의 수명을 평균 이상으로 연장시킬 수도 있다.
본 발명에 따르면, 프레스 가공을 이용하여 클러치 하우징을 제작할 수 있으며, 지지편을 이용함으로써 프레스 가공에 의한 정밀도의 한계를 극복할 수가 있다. 구체적으로 클러치 하우징을 제작하기 위해서, 먼저 중공형의 하우징 몸체를 프레스 가공에 의해서 형성할 수 있다. 하우징 몸체에 가이드 홈 및 절곡 전 지지편을 프레스 가공과 동시에 또는 별도로 형성할 수가 있으며, 지지편에 해당하는 부분을 안쪽으로 절곡함으로써 마찰판들을 지지할 수 있는 구조를 형성할 수가 있다. 또한, 보다 정밀한 조정을 위해서 절곡된 지지편의 상면을 절삭기계나 연마기계로 가공함으로써 지지편이 수평한 공통 평면을 갖도록 가공할 수도 있다. 이는 별도의 지지대를 삽입하던 종래의 방법과는 다른 것으로서, 별도의 지지대를 제조할 필요도 없으며, 지지대를 위한 조립 과정을 생략할 수가 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 종래의 다판식 마찰 클러치에서 클러치 하우징 등은 주조 가공에 의해서 제작되고 있다. 주조 가공은 과정이 복잡하고 비용도 많이 소요되는 반면, 프레스 가공은 과정이 간단하고 비용도 적게 소요될 수 있다. 하지만, 프레스 가공에 의해서 제공되는 클러치 하우징은 강도가 약하여 쉽게 변형될 수 있으며, 소성 변형을 이용하기 때문에 치수에 대한 정밀도가 떨어질 수가 있다. 그러나 지지편을 이용하여 프레스 가공 공정에서 바로 마찰편을 지지할 수 있는 구조를 형성할 수 있으며, 부품의 개수를 줄임으로써 시간적 및 경제적 이득을 얻을 수가 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다판식 마찰 클러치를 사용하는 동력장치의 단면도이며, 도 3은 도 2의 다판식 마찰 클러치의 사시도이고, 도 4는 도 3의 다판식 마찰 클러치의 정면도이다.
도 2를 참조하면, 다판식 마찰 클러치(100)가 트랙터 또는 기타 농기계의 동력추출장치(PTO)에 장착되어 있다. 트랙터의 동력추출장치는 엔진(미도시)과 연결되어 있는 제1 동력 기어(40), 제1 동력 기어(40)와 맞물린 제2 동력 기어(45) 및 제2 동력 기어(45)의 중심 축이 되는 구동축(10)을 포함한다. 구동축(10)의 단부에는 다판식 마찰 클러치(100)가 장착되고, 다판식 마찰 클러치(100)는 다시 종동축(20)으로 연결되어 구동축(10)으로부터 전달되는 회전력을 종동축(20)으로 전달할 수 있다. 제2 동력 기어(45)의 보스에는 구동축(10)의 스플라인이 결속되고, 구동축(10)은 스플라인을 통해 다판식 마찰 클러치(100)로 회전력을 전달할 수가 있다. 종동축(20)에 인접하게는 작동 레버(30)가 장착되어 있으며, 작동 레버(30)는 다판식 마찰 클러치(100)의 작동을 제어함으로써 구동축(10) 및 종동축(20) 간의 동력 전달을 단속할 수가 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 다판식 마찰 클러치(100)는 클러치 하우징(110), 회전 허브(120), 제1 마찰판(130), 제2 마찰판(140), 스프링(150), 고정 링(160) 및 제1 스냅 링(170)을 포함한다. 클러치 하우징(110)은 스플라인에 의해서 구동축(10)과 결합되어 있으며, 구동축(10)의 회전이 클러치 하우징(110)으로 전달될 수 있다. 클러치 하우징(110)의 회전은 제1 마찰판(130) 및 제2 마찰판(140)을 통해서 회전 허브(120)로 전달될 수 있으며, 회전 허브(120)로 전달된 회전은 종동축(20)으로 전달되어 외부의 장치를 구동시킬 수 있다.
회전 허브(120)는 작동 레버(30)에 의해서 지지되어 있으며, 작동 레버(30)가 누름판(32)을 통해서 회전 허브(120)를 가압하면, 회전 허브(120)가 클러치 하 우징(110) 쪽으로 이동하면서 제1 마찰판(130) 및 제2 마찰판(140)이 서로 접근한 접촉된 상태로 전환될 수 있다. 그 결과로 클러치 하우징(110)의 회전이 마찰판들을 통해 회전 허브(120)로 전달될 수 있다.
이하 조립순서를 따라 본 실시예에 따른 다판식 마찰 클러치의 구성 요소를 차례로 설명한다.
도 5은 도 3의 클러치 하우징을 설명하기 위한 사시도이며, 도 6은 도 3의 클러치 하우징의 평면도이고, 도 7은 도 5 및 도 6의 클러치 하우징의 절곡 전 형태를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 클러치 하우징(110)은 대략 중공형의 원통(hollow) 형상으로 형성된다. 클러치 하우징(110)은 프레스 또는 기타 소성변형을 이용한 가공방법에 의해서 제조될 수 있다. 클러치 하우징(110)의 측벽에는 4개의 가이드 홈(112)이 균일한 각도 간격으로 형성된다. 가이드 홈(112)은 대략 하우징의 축 방향을 따라 형성되어 있으며, 하기에 설명하는 바와 같이 제1 마찰판(130)의 가이드 편(132)이 상하로 이동하도록 안내할 수 있으며, 습식 클러치의 경우에는 오일이 클러치 하우징(110)의 내외로 원활하게 유입 또는 유출되도록 할 수가 있다.
클러치 하우징(110)의 저면에는 구동축(10)의 스플라인에 대응하는 홀(116)이 형성된다. 스플라인을 이용하여 클러치 하우징(110) 및 구동축(10)은 상호 체결될 수 있으며, 구동축(10) 및 클러치 하우징(110)은 함께 회전할 수가 있다.
또한, 클러치 하우징(110)의 4개 측벽 내면에는 제1 링 홈(114)이 형성된다. 제1 링 홈(114)은 제1 스냅 링(170)을 클러치 하우징(110)에 고정시키기 위한 것으로서, 클러치 하우징(110)의 내면 상단에서 원주를 따라 형성되어 있다.
가이드 홈(112)의 저면에는 내측으로 절곡된 지지편(118)이 제공된다. 지지편(118)은 클러치 하우징(110)과 일체로 형성되어 있으며, 프레스 또는 프레스/펀칭 공정에 의해서 가이드 홈(112) 사이에 형성될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 지지편(118)들의 상면은 공통된 평면을 포함하며, 상기 공통된 평면은 클러치 하우징(110)의 축에 대해 수직하여야 한다. 따라서, 지지편(118)을 절곡한 후, 그 상면을 절삭 가공이나 연마 가공 등을 통해서 수평을 이루도록 조정할 수가 있다.
도 7을 참조하면, 프레스 공정 또는 프레스/펀칭 공정에 의해 제조된 하우징 몸체가 도시되어 있으며, 지지편(118)에 해당하는 부분을 안쪽으로 절곡함으로써 클러치 하우징(110)을 제공할 수가 있다. 본 실시예에서는 4개의 지지편(118)이 가이드 홈(212)의 저면에 형성되어 있지만, 지지편(118)은 2개 이상으로 구성되어 적절히 배치될 수 있다.
클러치 하우징(110)의 내부 공간으로는 제1 마찰판(130) 및 제2 마찰판(140)과 결속된 회전 허브(120)가 장착된다.
도 8은 도 3의 제1 마찰판, 제2 마찰판 및 회전 허브를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 회전 허브(120)의 외면으로 제1 마찰판(130) 및 제2 마찰판(140)이 교대로 배치되며, 제2 스냅 링(175)에 의해서 제1 마찰판(130) 및 제2 마찰판(140)은 회전 허브(120)에 결속된다.
도시된 회전 허브(120)는 단을 기준으로 상부와 하부로 구분될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 허브(120)의 하부는 제1 마찰판(130) 및 제2 마찰판(140)에 대응하며, 회전 허브(120)의 상부는 브레이크에 대응한다. 회전 허브(120)의 하부는 제1 스플라인(122)이 형성된 외면을 포함한다. 회전 허브(120)의 하부에 형성된 제1 스플라인(122)은 제2 마찰판(140)의 요철(142)에 대응하며, 요철(142) 및 제1 스플라인(122)에 의해서 제2 마찰판(140)은 회전 허브(120)에 결속되어 함께 회전할 수 있으며, 회전 허브(120)의 축 방향으로 따라 슬라이드 이동을 할 수 있다. 또한, 회전 허브(120)에는 제2 스냅 링(175)을 고정시키기 위한 제2 링 홈(124)이 형성되어 있다.
회전 허브(120)의 상부는 클러치 하우징(110)의 입구로부터 노출된 위치에 있으며, 하부와 같이 상부에도 제2 스플라인(126)이 형성된다. 제2 스플라인(126)이 형성된 상부에는 디스크 플레이트(70) 및 브레이크 플레이트(75)가 끼워진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 브레이크 플레이트(75)는 디스크 플레이트(70) 사이에 개재되며, 회전 허브(120)의 이동에 의해서 브레이크 플레이트(75) 및 디스크 플레이트(70) 간의 접촉 여부가 결정될 수 있다. 회전 허브(120)가 클러치 하우징(110) 쪽으로 이동하면 브레이크 플레이트(75) 및 디스크 플레이트(70) 간의 간격이 멀어지게 되고, 반대로 회전 허브(120)가 클러치 하우징(110)으로부터 멀어지는 방향으로 이동하면 브레이크 플레이트(75) 및 디스크 플레이트(70)가 서로 접촉하게 되어 회전 허브(120)의 불필요한 회전을 방해할 수 있다.
또한, 회전 허브(120)의 상부 내면에는 또 다른 제3 스플라인(128)이 형성되 어 있다. 회전 허브(120)의 상부 내측에 형성된 제3 스플라인(128)은 종동축(20)과 결속되며, 종동축(20)의 외면에도 부분적으로 스플라인이 형성되어 회전 허브(120)의 단부와 결속된 관계를 유지할 수 있다. 작동 레버(30)에 의해서 회전 허브(120)가 축 방향으로 따라 직선 이동하여도, 제3 스플라인(128)에 의해서 종동축(20)과 회전 허브(120)는 서로 결속된 상태를 유지하면서 슬라이드 이동을 할 수 있으며 함께 회전할 수도 있다.
회전 허브(120)의 하부에 제1 마찰판(130) 및 제2 마찰판(140)이 교대로 배치된다. 제2 마찰판(140)은 요철(142)이 형성된 스플라인 홀을 포함하며, 제2 마찰판(140)이 회전 허브(120)에 삽입되면 요철(142) 및 제1 스플라인(122)은 상호 결속된 상태를 유지할 수 있다. 제1 마찰판(130)도 중앙에 형성된 회전 홀(134)을 포함하지만, 회전 홀(134)의 내면으로는 요철이 형성되어 있지 않으며, 회전 홀(134)의 직경은 회전 허브(120)의 최대 직경보다 크다. 따라서 제1 마찰판(130)은 회전 허브(120)의 주변을 회전할 수가 있다. 다만, 제1 마찰판(130)의 외주에는 가이드 편(132)이 형성되며, 가이드 편(132)은 클러치 하우징(110)의 가이드 홈(112)에 결속되어 있다. 따라서 제1 마찰판(130)은 클러치 하우징(110)과 함께 회전을 하여야 하며, 제1 마찰판(130)은 가이드 홈(112)의 안내를 받아 상하 방향으로 이동할 수가 있다.
제1 마찰판(130) 및 제2 마찰판(140)을 회전 허브(120)에 삽입한 후, 제2 스냅 링(175)을 이용하여 제1 마찰판(130) 및 제2 마찰판(140)의 상하 이동 범위를 제한할 수 있다. 제2 스냅 링(175)은 회전 허브(120)의 제2 링 홈(124)에 고정되 며, 제1 마찰판(130) 또는 제2 마찰판(140)의 상단 경계를 정의할 수 있다. 제2 스냅 링(175)은 마찰판들이 회전 허브(120)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 회전 허브(120)가 클러치 하우징(110)으로 접근할 때에도 마찰판들(130, 140)의 상단을 눌러서 마찰판들(130, 140)이 서로 밀착하도록 할 수가 있다.
도 9는 도 8의 회전 허브 및 마찰판의 조립체를 클러치 하우징에 장착하는 과정을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 9를 참조하면, 회전 허브(120) 및 마찰판들(130, 140)의 조립체가 클러치 하우징(110)에 삽입되며, 이때 제1 마찰판(130)의 가이드 편(132)은 클러치 하우징의 가이드 홈(112)에 일치하도록 위치가 조정된다.
또한, 클러치 하우징(110)에는 지지편(118)이 안쪽을 향해 절곡되어 회전 허브(120) 및 마찰판들(130, 140)의 조립체를 지지할 수가 있다. 지지편(118)은 클러치 하우징(110)의 저면에서 마찰판들(130, 140)을 수평하게 지지할 수가 있다. 일반적으로 주조 가공에 의해서 제작된 클러치 하우징은 선반 가공 또는 연마를 통해서 정확한 치수로 가공될 수가 있으나, 프레스 가공에 의해서 제작된 클러치 하우징은 프레스에 의해서 변형되기 때문에 정밀한 치수를 기대하기가 어렵다. 특히 4개의 가이드 홈(112) 저단이 수평을 이루지 못하는 경우가 빈번히 발생할 수 있다. 따라서, 기존에는 프레스 가공에 의해서 제작된 클러치 하우징을 사용하는 경우에는 링(ring) 형상의 지지대를 삽입하기도 하지만, 본 실시예에서는 지지편(118)을 절곡하는 간단한 공정으로 지지대를 제공할 수 있으며, 지지편(118)의 조정 또는 절삭/연마를 통해 지지편(118)들의 상면을 수평하게 조절할 수가 있다. 따라서 클 러치 하우징, 마찰판 및 회전 허브는 축에 대해 수직하게 배치되며, 안정된 밸런스를 유지할 수가 있다.
회전 허브(120)를 포함하는 조립체를 장착하는 과정에서 클러치 하우징(110)의 저면에 형성된 홀(116)의 내면에는 스러스트 볼 베어링(미도시)이 설치될 수 있으며, 스러스트 볼 베어링의 위로 스프링(150)이 장착되어 스프링(150) 및 클러치 하우징(110) 간의 원활한 회전을 가능하게 할 수 있다.
도 10은 도 9의 회전 허브 및 마찰판의 조립체를 클러치 하우징에 고정시키는 과정을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 10을 참조하면, 회전 허브(120)를 포함하는 조립체를 누른 상태에서, 고정 링(160)을 조립체 상에 올리고, 제1 스냅 링(170)을 이용하여 고정 링(160)을 클러치 하우징(110)의 내측에 고정시킬 수가 있다.
고정 링(160)의 몸체는 링 형상으로 형성되며 클러치 하우징(110)의 외주를 수용할 수가 있다. 또한, 고정 링(160)은 클러치 하우징(110)의 가이드 홈(112)에 대응하는 걸림편(162)을 포함하며, 고정 링(160)이 클러치 하우징(110)에 장착되면서 걸림편(162)은 가이드 홈(112)을 통해 클러치 하우징(110)의 내면으로부터 돌출될 수 있다.
고정 링(160)을 삽입한 후, 클러치 하우징(110)의 제1 링 홈(114)에 제1 스냅 링(170)을 끼워 고정시킬 수 있다. 평상시에는 제1 스냅 링(170)이 고정 링(160)의 상면과 접하며 고정 링(160)의 이탈을 방지할 수 있으며, 고정 링(160)은 클러치 하우징(110)의 외주를 감싸면서 클러치 하우징(110)의 측벽이 바깥쪽을 향 해 벌어지는 것을 방지할 수가 있다.
도 11은 도 2의 다판식 마찰 클러치에서 동력이 전달되지 않는 상태를 설명하기 위한 단면도이고, 도 12는 도 2의 다판식 마찰 클러치에서 동력이 전달되는 상태를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 회전 허브(120)의 내부는 스프링(150)에 의해서 지지되어 있으며, 회전 허브(120)는 스프링(150)에 의해서 클러치 하우징(110)으로부터 멀어지는 방향으로 이동하려는 경향을 갖는다. 따라서 제1 마찰판(130) 및 제2 마찰판(140) 간의 간격은 서로 벌어질 수 있으며, 상호 간의 마찰력이 작용하지 않기 때문에 회전력을 전달할 수가 없다.
다시 도 2를 참조하면, 회전 허브(120)가 브레이크 쪽으로 이동함에 따라 브레이크 플레이트(75) 및 디스크 플레이트(70)가 서로 접촉될 수 있으며, 브레이크 플레이트(75) 및 디스크 플레이트(70) 간에 마찰력이 작용하여 회전 허브(120)가 불필요하게 회전하는 것을 방지할 수 있다.
이와 반대로 회전 허브(120)가 작동 레버(30) 등에 의해서 클러치 하우징(110) 쪽으로 이동하게 되면, 클러치는 연결되어 작동하며 브레이크는 분리되어 개방된 상태로 전환된다. 도 12를 참조하면, 회전 허브(120)가 아래로 이동함에 따라 스프링(150)은 수축되고, 제2 스냅 링(175)이 마찰판들(130, 140)을 눌러 서로 밀착시킨다. 이때 지지편(118)은 마찰판의 하단을 수평하게 지지함으로써 마찰판들(130, 140)을 포함하는 마찰 클러치(100) 전체가 밸런스를 유지하면서 회전할 수가 있게 한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 하우징 및 다판식 마찰 클러치를 설명하기 위한 사시도이며, 도 14는 도 13의 절곡 전 클러치 하우징을 설명하기 위한 사시도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 클러치 하우징(210)은 대략 중공형의 원통(hollow) 형상으로 형성되며, 프레스 또는 기타 소성변형을 이용한 가공방법에 의해서 제조될 수 있다. 클러치 하우징(210)의 측벽에는 4개의 가이드 홈(212)이 균일한 각도 간격으로 형성된다. 가이드 홈(212)은 제1 마찰판의 가이드 편을 상하로 안내할 수 있으며, 습식 클러치의 경우에는 오일이 클러치 하우징(210)의 내외로 원활하게 유입 또는 유출되도록 할 수가 있다.
클러치 하우징(210)의 저면에는 구동축의 스플라인에 대응하는 홀(216)이 형성되며, 클러치 하우징(210)의 4개 측벽 내면에는 제1 링 홈(214)이 형성된다. 제1 링 홈(214)은 스냅 링을 클러치 하우징(210)에 고정시키기 위한 것으로서, 클러치 하우징(210)의 내면 상단에서 원주를 따라 형성되어 있다.
가이드 홈(212) 사이의 측벽에는 지지편(218)을 형성하기 위한 홀(217)이 형성되어 있으며, 지지편(218)은 홀(217)로부터 안쪽으로 절곡되어 클러치 하우징(210)의 내측으로 돌출되어 있다. 도시된 바와 같이, 지지편(218)은 가이드 홈(212) 이외의 지점에서도 형성될 수가 있으며, 절삭/연마 공정을 통해서 마찰판들을 수평하게 지지하는 상면을 가질 수 있다.
도 14를 참조하면, 프레스 공정 또는 프레스/펀칭 공정에 의해 제조된 하우징 몸체가 도시되어 있으며, 지지편(218)에 해당하는 부분을 안쪽으로 절곡함으로 써 클러치 하우징(210)을 제공할 수가 있다. 본 실시예에서는 4개의 지지편(218)이 가이드 홈(212) 각각의 사이에 형성되어 있지만, 지지편(218)은 2개 이상으로 구성되어 적절히 배치될 수 있으며, 가이드 홈(212)의 저단 및 가이드 홈(212) 사이의 측벽에 혼용되어 사용될 수가 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 다판식 마찰 클러치를 설명하기 위한 단면도이다. 참고로, 본 실시예에 따른 다판식 마찰 클러치(300)는 도 1의 종래의 마찰 클러치 및 이전 실시예의 다판식 마찰 클러치(100)에 대한 설명 및 도면을 참조할 수 있다.
도 15를 참조하면, 다판식 마찰 클러치(300)는 클러치 하우징(310), 회전 허브(320), 제1 마찰판(330), 제2 마찰판(340), 스프링(350), 고정 링(360) 및 제1 스냅 링(370)을 포함한다.
클러치 하우징(310)은 구동축(1)과 결합되어 있으며, 구동축(1)의 회전이 클러치 하우징(310)으로 전달될 수 있다. 클러치 하우징(310)의 회전은 제1 마찰판(330) 및 제2 마찰판(340)을 통해서 회전 허브(320)로 전달될 수 있으며, 회전 허브(320)로 전달된 회전은 종동축(2)으로 전달될 수 있다. 또한, 단속 장치(3)는 페달 장치, 레버 장치, 유압 장치 등을 이용하여 회전 허브(320)를 축 방향으로 이동시킬 수 있으며, 단속 장치(3)의 작동에 의해서 제1 마찰판(330) 및 제2 마찰판(340)은 상호 결속 또는 분리될 수가 있다.
클러치 하우징(310)의 측벽에는 가이드 홈(312)이 형성되며, 제1 마찰판(330)의 외부에는 가이드 홈(312)에 대응하는 가이드 편이 형성된다. 가이드 홈 (312)은 가이드 편을 지지하기 때문에 제1 마찰판(330)의 회전을 제한할 수 있으며, 제1 마찰판(330)의 상하 이동을 안내할 수 있다. 반면, 제2 마찰판(340)은 클러치 하우징(310)의 내면으로부터 분리되어 있으며, 스플라인 또는 기타 결속 구조에 의해서 회전 허브(320)와 결속된 상태를 유지하고 있다. 따라서 제1 및 제2 마찰판(330, 240)이 결속된 상태에서는 구동축(1)의 회전이 종동축(2)으로 전달될 수 있지만, 제1 및 제2 마찰판(330, 240)이 분리된 상태에서는 구동축(1)의 회전이 종동축(2)으로 전달되지 않을 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 클러치 하우징(310)의 외주에는 고정 링(360)이 용접에 의해서 장착되어 있으며, 고정 링(360)은 클러치 하우징(310)의 측벽이 회전하면서 변형되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 프레스 가공을 제작된 클러치 하우징(310)은 치수에 대한 정밀도가 떨어지기 때문에, 가이드 홈(312)의 저면으로는 마찰판들(330, 340)을 수평하게 지지할 수가 없는 경우가 있다. 특히, 고속 회전을 할 때 클러치 하우징(310) 및 마찰판(330, 340)들의 불안정한 밸런스는 원활한 동력 전달을 방해할 수 있으며, 부품 수명을 단축시킬 수가 있다. 하지만, 본 실시예에 따른 지지편(318)은 마찰판(330, 340)들을 안정적으로 지지할 수 있으며, 안정된 밸런스를 유지할 수 있게 보조할 수가 있다.
본 발명의 다판식 마찰 클러치는 지지편을 절곡하여 마찰판들을 지지할 수 있기 때문에 프레스 공정에서 바로 마찰판을 수평하게 지지할 수 있는 구조를 형성 할 수가 있다.
또한, 절삭 또는 연마 공정을 통해서 지지편의 상면을 가공할 수 있기 때문에, 제품을 완성하기 위한 시간 및 노력을 현저하게 줄일 수 있다.
또한, 클러치의 내구성을 구조적으로 해결함으로써, 클러치 하우징을 복잡하고 비싼 주조 가공으로 제작하지 않고, 간단하면서도 저렴한 프레스 가공으로 제작할 수 있으며, 클러치의 제조 비용 및 구입 단가를 현저하게 낮출 수가 있다.
또한, 클러치의 조립을 간단하게 할 수 있으며, 조립하는 과정에서 부품 개수를 줄여 제품의 교체 및 보수를 용이하게 할 수 있다.
또한, 고정 링 및 걸림편을 이용하여 간단하게 고정 링의 이탈을 방지할 수 있기 때문에, 종래에 문제가 되어 왔던 용접의 손상, 용접에 의한 열 변형, 복잡하면서 어려운 용접 과정 등을 해결할 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 구동축과 종동축을 기능적으로 연결하는 다판식 마찰 클러치에 있어서,
    구동축으로부터 동력을 전달 받아 회전하며, 축 방향을 따라 형성된 가이드 홈 및 내부 중공을 향해 안쪽으로 절곡된 지지편을 포함하는 클러치 하우징;
    상기 가이드 홈에 대응하여 외주에 형성된 가이드 편을 포함하는 복수개의 제1 마찰판;
    상기 제1 마찰판 사이에 각각 배치되는 복수개의 제2 마찰판; 및
    상기 제2 마찰판과 결속되어 함께 회전하며 종동축으로 동력을 전달하는 회전 허브;를 구비하며,
    상기 지지편의 상면은 상기 제1 또는 제2 마찰판의 저면을 수평하게 지지하는 것을 특징으로 하는 다판식 마찰 클러치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 하우징은 프레스 가공에 의해서 형성되며, 상기 지지편의 상면은 절삭 가공에 의해서 수평하게 절삭 또는 연마되어 상기 제1 또는 제2 마찰판의 저면을 수평하게 지지하는 것을 특징으로 하는 다판식 마찰 클러치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지편은 상기 가이드 홈의 저면 상에 형성되며, 상기 클러치 하우징의 안쪽으로 절곡되어 상기 제1 또는 제2 마찰판을 지지하는 것을 특징으로 하는 다판식 마찰 클러치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지편은 상기 가이드 홈 사이의 상기 클러치 하우징의 측벽 내에 형성되며, 상기 클러치 하우징의 안쪽으로 절곡되어 상기 제1 또는 제2 마찰판을 지지하는 것을 특징으로 하는 다판식 마찰 클러치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 하우징의 외면을 수용하며, 내측으로 절곡되어 상기 가이드 홈을 통해 상기 클러치 하우징의 내부로 돌출되는 걸림편을 포함하는 고정 링; 및
    상기 클러치 하우징의 내면에 형성되어 상기 고정 링의 이탈을 방지하는 고정 부재;를 더 구비하는 다판식 마찰 클러치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마찰판은 상기 회전 허브를 통과시키기 위해 중앙에 형성된 회전 홀을 포함하며, 상기 회전 허브의 외면에는 스플라인이 형성되고, 상기 제2 마찰판은 상기 회전 허브의 스플라인에 대응하여 요철이 형성된 스플라인 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 다판식 마찰 클러치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 하우징 및 상기 회전 허브 사이에 개재되어 상기 회전 허브를 탄성적으로 지지하는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다판식 마찰 클러치.
  8. 구동축과 종동축을 기능적으로 연결하는 복수개의 마찰판을 수용하기 위한 클러치 하우징에 있어서,
    구동축으로부터 동력을 전달 받아 회전하며 축 방향을 따라 형성된 가이드 홈을 포함하는 하우징 몸체; 및
    상기 하우징 몸체의 안쪽으로 절곡되어 상기 마찰판을 지지하기 위한 지지편;을 구비하며,
    상기 지지편의 상면은 상기 마찰판의 저면을 수평하게 지지하는 것을 특징으로 하는 클러치 하우징.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하우징 몸체는 프레스 가공에 의해서 형성되며, 상기 지지편의 상면은 절삭 가공에 의해서 수평하게 절삭 또는 연마되어 상기 마찰판의 저면을 수평하게 지지하는 것을 특징으로 하는 클러치 하우징.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 지지편은 상기 가이드 홈의 저면으로부터 연장되며, 상기 하우징의 몸체의 안쪽으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 클러치 하우징.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 지지편은 상기 가이드 홈 사이의 상기 클러치 하우징의 측벽 내에 형성되며, 상기 클러치 하우징의 안쪽으로 절곡되어 상기 제1 또는 제2 마찰판을 지지하는 것을 특징으로 하는 클러치 하우징.
  12. 구동축과 종동축을 기능적으로 연결하는 복수개의 마찰판을 수용하기 위한 클러치 하우징의 제조방법에 있어서,
    프레스 가공에 의해서 일단이 개방된 중공형의 하우징 몸체를 성형하는 단계;
    상기 하우징 몸체의 측벽을 프레스 및 펀칭 공정으로 부분적으로 제거하여 상기 하우징 몸체의 축 방향을 따라 배치되는 가이드 홈 및 상기 가이드 홈의 저면으로부터 연장된 지지편을 형성하는 단계; 및
    상기 지지편을 상기 하우징 몸체의 안쪽으로 절곡하는 단계;를 구비하며, 상기 지지편이 상기 마찰판을 수평하게 지지하게 하는 것을 특징으로 하는 클러치 하우징의 제조방법.
  13. 구동축과 종동축을 기능적으로 연결하는 복수개의 마찰판을 수용하기 위한 클러치 하우징의 제조방법에 있어서,
    프레스 가공에 의해서 일단이 개방된 중공형의 하우징 몸체를 성형하는 단계;
    상기 하우징 몸체의 측벽을 프레스 및 펀칭 공정으로 부분적으로 제거하여 상기 하우징 몸체의 축 방향을 따라 배치되는 가이드 홈 및 상기 하우징 몸체의 나머지 측벽 내에 위치하는 지지편을 형성하는 단계; 및
    상기 지지편을 상기 하우징 몸체의 안쪽으로 절곡하는 단계;를 구비하며, 상기 지지편이 상기 마찰판을 수평하게 지지하게 하는 것을 특징으로 하는 클러치 하우징의 제조방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 지지편의 상면을 수평하게 절삭 또는 연마하여 상기 지지편이 상기 마찰판을 수평하게 지지하게 하는 것을 특징으로 하는 클러치 하우징의 제조방법.
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