KR100828385B1 - 클러치 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 허브(10)의 외주면에 수직으로 고정 결합한 디스크 플레이트(20)와, 상기 디스크 플레이트(20)와 병렬로 위치하여 허브(10)의 외주면에 수직으로 고정 결합된 서브 플레이트(30)와, 상기 디스크 플레이트(20)와 서브 플레이트(30) 사이에 위치하고 쿠션 스프링(40)의 탄성력에 의해 서브 플레이트(30)로 밀착되는 허브 플레이트(50)를 구비한 클러치 디스크에 있어서, 상기 허브(10)와 상기 허브 플레이트(150) 사이에 상기 허브(10)에서 상기 디스크 플레이트(20)의 원주방향으로 점성 유체(160)가 개재되어 있으며, 상기 허브 플레이트(150)는 클러치 디스크의 고속 회전시 원심력에 의해 유동하는 점성 유체(160)가 발생하는 유압에 의해 상기 쿠션 스프링(140)이 작용하는 탄성력의 역방향으로 이동 가능한 실린더 형상으로 구성된 것을 특징으로 하여,

엔진의 회전속도에 따라 히스테리시스(hysteresis)값을 조절하여 종래의 클러치 디스크에 비하여 구동계의 진동을 적절히 제어하고, 제품의 편의성과 상품성을 증대시키는 클러치 디스크에 관한 것이다.

디스크, 클러치

Description

클러치 디스크 {Clutch disk}

도 1은 일반적인 클러치 디스크의 정면도,

도 2는 종래 기술에 의한 클러치 디스크의 단면도,

도 3은 종래 기술에 의한 클러치 디스크를 장착 시 운전 영역에서의

히스테리시스(hysterisys)의 공진 대역을 나타낸 그래프,

도 4는 본 발명에 의한 클러치 디스크의 단면도,

도 5는 본 발명에 의한 클러치 디스크의 작동도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

10 : 허브 20 : 디스크 플레이트

30 : 서브 플레이트 40, 140 : 쿠션 스프링

50, 150 : 허브 플레이트 160 : 점성 유체

본 발명은 클러치 디스크에 관한 것으로, 엔진의 속도에 따라 히스테리시스(hysteresis)값을 조절할 수 있는 가변형 댐핑 시스템을 장착하여, 클러치 디스크의 작동 시 엔진의 회전 속도에 따라 히스테리시스(hysteresis) 토크값을 조절하고 종래의 클러치 디스크에 비하여 구동계의 진동을 적절히 제어하여 제품의 편의성과 상품성을 증대시키는 클러치 디스크에 관한 것이다.

변속 장치는 자동차, 선박, 발전기 등, 동력원의 회전 속도를 다른 속도로 변환시켜 사용하는 기계류에 널리 이용된다.

특히 자동차에 사용되는 변속 장치는 엔진과 차륜 사이에 설치되어 차량의 진행상태에 따라 엔진의 구동력을 적절히 변환하여 원활하고 안전한 주행이 이루어질 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

이러한 변속 장치는 운전자의 의지로 변속을 수행하는 수동 변속기와, 각종 센서에 의하여 자동으로 변환이 이루어지도록 하는 자동변속기로 크게 나뉘며, 상기의 자동변속기는 구조가 복잡하다는 단점에도 사용상의 편리함을 이유로 널리 이용되고 있으며 상기의 변속 장치에서 변환된 엔진의 동력은 클러치를 통해서 바퀴에 전달된다.

자동차의 엔진은 부하를 건 상태에서는 시동이 불가능하고, 변속기의 기어 변환도 무부하 상태에서 해야 하며, 자동차의 출발시에는 엔진의 동력을 서서히 구동 바퀴에 전달해야 하는 등의 이유로 자동차에는 엔진의 동력을 단속하여 구동 바퀴에 전달하는 클러치를 사용하게 된다.

이러한 클러치는 축과 축을 접속하거나 차단하는 역할을 하여 클러치를 사용시 원동기를 정지시키지 않고도 피동축을 정지시킬 수 있고, 속도 변경을 위한 기어의 교환, 벨트 걸기 교환 등을 가능하게 한다.

상기와 같은 클러치는 운전자가 클러치 페달을 조작하면 마스터 실린더 및 릴리스 실린더를 통해 클러치 디스크에 구동력이 전달됨으로써 클러치 디스크가 플라이 휠과 접촉 또는 이격 되어 동력을 단속하는 구조로 되어 있다.

이하 첨부한 도면에 의하여 종래의 클러치 디스크에 대하여 상술한다.

도 1은 일반적인 클러치 디스크의 정면도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 클러치 디스크의 단면도이며, 도 3은 종래 기술에 의한 클러치 디스크를 장착 시 운전 영역에서의 히스테리시스(hysterisys)의 공진대역을 나타낸 그래프이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 클러치 디스크의 경우, 허브(10)의 외주면에 수직으로 고정 결합한 디스크 플레이트(20)와, 상기 디스크 플레이트(20)와 병렬로 위치하여 허브(10)의 외주면에 수직으로 고정 결합된 서브 플레이트(30)와, 상기 디스크 플레이트(20)와 서브 플레이트(30) 사이에 위치하고 스프링(40)의 탄성력에 의해 서브 플레이트(30)로 밀착되는 허브 플레이트(50)를 포함하게 된다.

클러치 디스크의 중심부에는 허브(10)가 설치되어 있고 그 내부에 클러치축에 끼우기 위한 스플라인이 있으며, 비틀림 코일 스프링(25) 및 쿠션 스프링(40)이 설치되어 있다.

비틀림 코일 스프링(25)은 클러치 디스크가 플라이휠에 접속되어 동력이 전달할 때의 회전 충격을 흡수하는 역할을 하고, 상기 쿠션 스프링(40)은 상기 허브 플레이트(50)에 탄성력을 가하여 허브 플레이트(50)를 서브 플레이트(30)와 밀착하게 하여 이로 인해 발생하는 마찰력에 의해 댐핑 효과를 발휘한다.

이때 상기 쿠션 스프링(40)은 파도 모양의 스프링으로 형성되어, 클러치를 급격히 접속시킨 경우에도 스프링 형상이 변형되어 접속 충격을 흡수하여 동력 전달을 원활하게 하는 역할을 한다.

이러한 종래의 클러치 디스크의 경우 상기 쿠션 스프링(40)의 히스테리시스(hysterisys - 이격 현상, 이하 hys로 표기)값이 고정되어 차량의 운전 영역에서 의 튜닝이 어려운 문제점이 있다.

즉 도 3에서 도시하는 바와 같이, 운전영역에서 발생하는 소음 및 진동에 있어, hys값이 작은 경우 저속영역에서는 공진에 의한 차체의 떨림이 발생하게 된다. 따라서 저속 영역에서의 차체 떨림을 경감하기 위해 hys값을 증가시키는 방안을 상정할 수 있는나, 이러한 경우 엔진의 회전 속도가 중속 또는 고속 영역에서의 진동 및 소음치가 hys 값이 작은 경우에 비해 상대적으로 커지는 문제점이 발생하게 된다.

따라서 종래의 클러치 디스크와 같이 hys값이 고정되어 있는 경우, 차량의 운전 영역에서의 튜닝이 용이하지 않게 되어, 클러치의 작동시 발생하는 진동 및 소음에 충분히 대응하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔진의 속도에 따라 댐핑값을 조절할 수 있는 가변형 댐핑 시스템을 장착하여, 클러치 디스크의 작동시 히스테리시스(hysteresis)값을 조절함으로, 종래의 클러치 디스크에 비하여 클러치의 작동시 발생하는 진동 및 소음을 적절히 제어하고 제품의 편의성과 상품성을 증대시키는 클러치 디스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 허브의 외주면에 수직으로 고정 결합한 디스크 플레이트와, 상기 디스크 플레이트와 병렬로 위치하여 허브의 외주면에 수직으로 고정 결합된 서브 플레이트와, 상기 디스크 플레이트와 서브 플레이트 사이에 위치하고 쿠션 스프링의 탄성력에 의해 서브 플레이트로 밀착되는 허브 플레이트를 구비한 클러치 디스크에 있어서, 상기 허브와 상기 허브 플레이트 사이에 상기 허브에서 상기 디스크 플레이트의 원주방향으로 점성 유체가 개재되어 있으며, 상기 허브 플레이트는 클러치 디스크의 고속 회전시 원심력에 의해 유동하는 점성 유체가 발생하는 유압에 의해 상기 쿠션 스프링이 작용하는 탄성력의 역방향으로 이동 가능한 실린더 형상으로 구성된다.

이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명의 구성을 상세히 설명한다. 다만 종래 기술과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

도 4는 본 발명에 의한 클러치 디스크의 단면도이다.

도1, 도2 및 도 4에서 도시하는 바와 같이, 본 발명은 허브(10)의 외주면에 수직으로 고정 결합한 디스크 플레이트(20)와, 상기 디스크 플레이트(20)와 병렬로 위치하여 허브(10)의 외주면에 수직으로 고정 결합된 서브 플레이트(30)와, 상기 디스크 플레이트(20)와 서브 플레이트(30) 사이에 위치하고 쿠션 스프링(40)의 탄성력에 의해 서브 플레이트(30)로 밀착되는 허브 플레이트(50)를 구비한 클러치 디스크에 있어서, 상기 허브(10)와 상기 허브 플레이트(150) 사이에 상기 허브(10)에서 상기 디스크 플레이트(20)의 원주방향으로 점성 유체(160)가 개재되어 있으며, 상기 허브 플레이트(150)는 클러치 디스크의 고속 회전시 원심력에 의해 유동하는 점성 유체(160)가 발생하는 유압에 의해 상기 쿠션 스프링(140)이 작용하는 탄성력의 역방향으로 이동 가능한 실린더 형상으로 구성된다.

클러치 디스크의 중심부에는 허브(10)가 설치되어 있고 그 내부에 클러치축에 끼우기 위한 스플라인이 있으며, 비틀림 코일 스프링(25) 및 쿠션 스프링(40)이 설치되어 있다.

상기 허브(10)의 외주면에는 디스크 플레이트(20)와 서브 플레이트(30)가 병렬로 고정되어 있고, 상기 디스크 플레이트(20)와 서브 플레이트(30)의 사이에 실린더 형상의 허브 플레이트(150)가 장착된다.

상기 허브 플레이트(150)는 쿠션 스프링(140)에 의해 탄지 되는데, 상기 쿠션 스프링(140)의 인장력에 의해 수평 이동하여 서브 플레이트(30)로 밀착되고 이에 따라 마찰력이 발생한다.

또한 상기 허브 플레이트(150)는 점성 유체(160)가 발생하는 유압에 의해 상기 쿠션 스프링(140)의 탄성력이 작용하는 역방향으로도 수평 이동이 가능하도록 설치하여 실시함이 타당하다.

상기 허브(10)와 상기 허브 플레이트(150) 사이에 연직 방향으로 점성 유체(160)가 개재되어 있는데, 상기 허브(10)와 허브 플레이트(150) 사이에 상기 허브(10)에서 상기 디스크 플레이트(20)의 원주방향으로 형성된 밀폐된 공간에 유동가능한 량의 점성 유체(160)가 상기 허브 플레이브(150) 하단면에 접하도록 채워져 있다.

이하 본 발명의 작동 및 효과를 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 클러치 디스크의 작동 상태도이다

도 5에 도시된 F1은 쿠션 스프링(140)의 탄성력을 의미하고, F2는 점성 유체(160)가 발생하는 유압을 의미하며, μ는 허브 플레이트(150)와 서브 플레이트(30)의 밀착에 의해 발생하는 마찰면의 마찰계수를 의미한다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 저속구간에서는 쿠션 스프링(140)의 작용에 의해 F1이 F2보다 더 크게 되어 허브 플레이트(150)가 서브 플레이트(30) 방향으로 강하게 밀착되어 허브 플레이트(150)와 서브 플레이트(30) 사이에 발생하는 마찰면의 μ가 증가하게 되다. 따라서 hys값 역시 커지게 되어 엔진의 저속 회전시에는 차량의 운행시 진동 및 소음이 감소하게 된다.

반면, 고속 구간의 경우, 원심력에 의해 점성유체(160)가 허브 플레이트(150)의 원주방향으로 유체가 쏠리게 되어 유체와 접하는 허브 플레이트(150)에 유압을 가하여 따라서 점성유체(160)가 충전된 공간이 한정 시 점성유체(160)의 유압은 사방으로 가해지고, 결국 증가되는 점성유체(160)의 유압은 쿠션스프링(140)에 의해 허브 플레이트(150)에 가해지는 탄성력에 대한 반력으로 작용하여, 원심력이 증가할수록 상기 반력도 증가하게 된다.
클러치의 회전력이 증가하여 원심력에 의해 허브(10)와 허브 플레이트(150) 사이에 충전되어 있는 점성 유체(160)에 유압을 일으켜 허브 플레이트(150) 방향으로 압력을 가하게 되고, 이는 엔진의 저속 회전시에 비하여 증가하여 F2가 F1보다 더 크게 된다.

따라서 상기 점성 유체(160)에서 발생하는 유압에 의하여 상기 허브 플레이트(150)는 상기 쿠션 스프링(140)의 탄성력이 작용하는 방향과 반대 방향으로 수평 이동하게 되어 허브 플레이트(150)와 서브 플레이트(30)의 밀착은 엔진의 저속회전시의 밀착 상태에 비해 약하게 된다.

이로 인해 허브 플레이트(150)와 서브 플레이트(30) 사이에 발생하는 마찰면의 μ가 작아지게 되고, hys값 역시 작아지게 되어, 엔진의 고속 회전시의 차량이 발생하는 진동 및 소음은 hys값이 큰 경우에 비하여 감소하게 된다.

도 3에서 도시하는 바와 같이 엔진의 회전 속도가 저속인 경우에는 hys값이 큰 경우 차량의 구동계 소음 및 진동이 감소하고, 엔진의 회전 속도가 고속인 경우에는 hys값이 작은 경우에 차량의 구동계 소음 및 진동이 감소하는 특성을 보이게 된다.

따라서 본 발명에 의한 클러치 디스크는 상기의 공진 대역 특성에 부합하도록 hys값을 조정하는 기능을 수행한다. 즉, 엔진의 회전 속도에 따라 허브 플레이 트(150)와 서브 플레이트(30) 사이에 발생하는 마찰면의 μ를 조정하여, 저속 운행 구간에서는 hys값을 크게 하고, 고속 운행 구간에서는 hys값을 적게 조절함으로써, 엔진의 회전 속도 변화에 따라 가변값을 가지는 댐퍼의 역할을 하여 차량의 운행시 구동계의 진동 및 소음을 적절히 제어하는 효력을 발휘한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 엔진의 속도에 따라 댐핑 정도를 조절할 수 있는 가변형 댐핑 시스템을 장착하고 클러치 디스크의 작동시 히스테리시스(hysteresis) 토크를 조절하여, 종래의 클러치 디스크에 비하여 클러치의 작동시 발생하는 진동 및 소음을 적절히 제어함으로써 제품의 편의성과 상품성을 증대시키는 탁월한 효력을 발휘하는 발명이다.

Claims (1)

1. 허브의 외주면에 수직으로 고정 결합한 디스크 플레이트와, 상기 디스크 플레이트와 병렬로 위치하여 허브의 외주면에 수직으로 고정 결합하는 서브 플레이트와, 상기 디스크 플레이트와 서브 플레이트 사이에 위치하고 쿠션 스프링의 탄성력에 의해 서브 플레이트로 밀착되는 허브 플레이트를 구비한 클러치 디스크에 있어서,

   상기 허브와 상기 허브 플레이트 사이에 상기 허브에서 상기 디스크 플레이트의 원주방향으로 점성 유체가 개재되어 있으며,

   상기 허브 플레이트는 클러치 디스크의 고속 회전시 원심력에 의해 유동하는 점성 유체가 발생하는 유압에 의해 상기 쿠션 스프링이 작용하는 탄성력의 역방향으로 이동 가능한 실린더 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 클러치 디스크.

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