KR100866246B1 - 클러치 디스크 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르는 클러치 디스크 어셈블리는, 마찰 접촉에 의해 토크를 전달받는 클러치 접촉부와, 클러치 접촉부와 일측이 고정 결합되어 복수개의 슬릿 구멍이 원주 방향으로 형성됨과 아울러 중앙에 축 방향 관통 구멍이 형성된 허브 플레이트와, 허브 플레이트를 사이에 두고 양측에 설치되어 각각 상기 허브 플레이트의 슬릿 구멍과 대응되는 위치에 복수개의 슬릿 구멍이 원주 방향으로 형성됨과 아울러 각각 중앙에 축 방향 관통 구멍이 형성된 디스크 플레이트와, 허브 플레이트와 디스크 플레이트의 축 방향 관통 구멍을 관통하도록 설치되어 디스크 플레이트와 결합되는 허브와, 허브 플레이트와 디스크 플레이트의 슬릿 구멍에 삽설되어 급속한 토크 전달을 완충시키는 납작한 모양의 고무 재질로 형성된 복수개의 플랫 러버 스프링을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 클러치 디스크 어셈블리를 제공한다.

클러치, 디스크, 어셈블리, 플랫 러버 스프링, 스프링 가이드

Description

클러치 디스크 어셈블리{CLUTCH DISC ASSEMBLY}

도 1은 종래의 클러치 디스크 어셈블리가 포함된 원판 마찰 클러치가 도시된 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 클러치 디스크 어셈블리가 도시된 평명도,

도 3은 도 2의 A-A선에 따른 측단면도,

도 4는 본 발명의 주요부인 플랫 러버 스프링과 스프링 가이드의 조립 형태가 도시된 개략도,

도 5는 본 발명의 주요부인 플랫 러버 스프링의 특성곡선이 도시된 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

231 : 클러치 접촉부 232 : 디스크 플레이트

233 : 허브 234 : 허브 플레이트

235 : 플랫 러버 스프링 236a : 제1 스프링 가이드

236b : 제2 스프링 가이드 239 : 쿠션 리벳

240 : 훼이싱 241 : 쿠션 플레이트

본 발명은 클러치 디스크 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 클러치 디스크 어셈블리에 전달되는 급속한 토크 전달을 완충하는 댐핑 성능의 향상과 아울러 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 클러치 디스크 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진의 동력을 전달하는데 있어 수동 트랜스미션에서는 원판 마찰 클러치가 사용되며, 자동 트랜스미션에서는 유체 클러치의 일종인 토크컨버터가 사용되고 있다.

도 1은 종래의 클러치 디스크 어셈블리가 포함된 원판 마찰 클러치가 도시된 측단면도이다.

종래 기술에 따른 원판 마찰 클러치를 도 1을 참고하여 살펴보면, 미국 특허 제6,062,364호에 개시된 것으로 크게 플라이휠(2)과, 클러치 커버 어셈블리(3)와, 클러치 디스크 어셈블리(4)로 이루어진다. 클러치는 엔진(E)의 크랭크축(5)으로부터 트랜스미션 기구의 메인 구동축(6)에 단속적으로 토크를 전달한다. 크랭크축(5)의 끝단에는 플레이트(7)가 볼트(12)에 의하여 고정된다. 플라이휠(2)은 볼트(11)에 의하여 플레이트(7)의 외주 근방에 체결된다.

클러치 커버 어셈블리(3)는 클러치 커버(21), 압력판(22) 및 다이어프램 스프링(23)으로 이루어진다. 클러치 커버(21)는 그 중앙에 구멍부를 가지는데, 그 구멍부를 통하여 메인 구동축(6)이 뻗어있다. 클러치 커버(21)는 플라이휠(2)에 고정된다. 릴리이즈 기구(8)는 축방향으로 이동 가능하게 메인 구동축(6)의 외측에 설치된다. 스트랩 플레이트(24)의 일단은 볼트(28)에 의하여 압력판(22)의 외주부에 고 정되고, 타단은 클러치 커버(21)에 고정된다. 스터드 핀(26)은 두 개의 와이어 링(27)을 지지한다. 릴리이즈 기구(8)가 플라이휠(2)쪽으로 이동될 때, 릴리이즈 기구(8)는 다이아프램 스프링(23)의 내측단을 엔진(E)측으로 밀게되고, 이에 의하여 다이어프램 스프링(23)의 외측단은 와이어 링(27)과의 접촉점을 회전 중심으로 회동된다. 이 때, 클러치 디스크 어셈블리(4)가 플라이휠(2)과 이격되게 되어, 엔진(E)으로부터의 트랜스미션 기구로의 동력 전달이 차단된다.

클러치 디스크 어셈블리는 클러치 접촉부(31), 플레이트(32), 플레이트(33), 플랜지(35), 허브(34), 코일 스프링(36)을 포함하여 이루어진다. 플레이트(32) 및 플레이트(33)는 핀(38)에 의하여 상호 결합된다. 플레이트(32) 및 플레이트(33)와 플랜지(35)의 사이에는 마찰발생기구부(37)가 설치되는데, 이는 다수의 와셔로 이루어진다. 클러치 접촉부(31)는 플레이트(41) 및 그에 고정되는 다수의 마찰 패드로 이루어진다. 플레이트(41)는 리벳(39)에 의하여 플레이트(32)에 체결된다. 메인 구동축(6)은 클러치 디스크 어셈블리(3)의 허브(34)와 스플라인 결합되는 스플라인 기어 이빨을 가진다.

동력전달경로를 살펴보면, 크랭크축(5)으로부터 전달된 토크는 플라이휠(2), 클러치 커버(21), 압력판(22) 및 클러치 접촉부(31)를 일체로 회전시키고, 클러치 접촉부(31)에 전달된 토크는 플레이트(32) 및 플레이트(33), 코일 스프링(36), 플랜지(35), 허브(34), 메인 구동축(6)을 거쳐 트랜스미션 기구로 전달된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 원판 마찰 클러치에 포함된 클러치 디스크 어셈블리는 그 제작 공정이 복잡할 뿐 아니라 재료 비용이 상승하고, 상기 코일 스프링(36)의 댐핑 각도가 좋지 못하여 충분한 댐핑 성능을 가지지 못하는 문제점이 있다.

특히, 종래에 코일 스프링(36)을 사용한 클러치 댐퍼 방식은 병렬식으로 조립된 코일 스프링(36)으로 선형적인 특성을 얻을 수 있으나, 상기 병렬식 조립으로 인해, 댐핑 성능에 있어서 자체적으로 한계를 갖는 문제점이 있다.

또한, 상기 코일 스프링(36)이 과도하게 압축될 경우, 상기 핀(38)에 부딪히는 플레이트(32, 33)로 인해 진동 및 소음이 발생될 뿐 아니라, 부품이 손쉽게 파손되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래의 토션 코일 스프링을 플랫 러버 스프링으로 대체하고, 플랫 러버 스프링의 조립을 직렬식으로 하여, 댐핑 능력을 향상시키고, 소음 및 진동을 저감할 수 있는 클러치 디스크 어셈블리를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 클러치 디스크 어셈블리는, 마찰 접촉에 의해 토크를 전달받는 클러치 접촉부와, 클러치 접촉부와 일측이 고정 결합되어 복수개의 슬릿 구멍이 원주 방향으로 형성됨과 아울러 중앙에 축 방향 관통 구멍이 형성된 허브 플레이트와, 허브 플레이트를 사이에 두고 양측에 설치되어 각각 상기 허브 플레이트의 슬릿 구멍과 대응되는 위치에 복수개의 슬릿 구멍이 원주 방향으로 형성됨과 아울러 각각 중앙에 축 방향 관통 구멍이 형성된 디스크 플레이트와, 허브 플레이트와 디스크 플레이트의 축 방향 관통 구멍을 관통하도록 설치되어 디스크 플레이트와 결합되는 허브와, 허브 플레이트와 디스크 플레이트의 슬릿 구멍에 삽설되어 급속한 토크 전달을 완충시키는 납작한 모양의 고무 재질로 형성된 복수개의 플랫 러버 스프링을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 플랫 러버 스프링(Flat rubber spring)은 납작한 모양의 고무 재질로 형성되고 스프링 가이드(Spring guide)에 의해 복수개의 플랫 스프링 러버가 반원 형태의 직렬식으로 조립되며, 서로 마주보는 한 쌍을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 플랫 러버 스프링과 조립되는 스프링 가이드는 두께를 조정하여 히스테리시스 특성을 조절하며, 폭을 조정하여 댐빙 각도를 조절하여 진동 및 소음을 흡수하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 클러치 디스크 어셈블리가 도시된 평명도이고, 도 3은 도 2의 A-A선에 따른 측단면도이며, 도 4는 본 발명의 주요부인 플랫 러버 스프링과 스프링 가이드의 조립 형태가 도시된 개략도이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 본 발명에 따른 클러치 디스크 어셈블리는 클러치 접촉부(231), 디스크 플레이트(232), 허브(233), 허브 플레이트(234), 급속한 토크 전달시 댐핑 성능을 향상시킬 수 있는 복수개의 플랫 러버 스프링(Flat rubber spring: 235)으로 이루어진다.

여기서, 상기 클러치 접촉부(231)는 플라이 휠과의 마찰 접촉에 의해 토크가 전달되는 훼이싱(240)과, 상기 훼이싱(240)이 고정되는 쿠션 플레이트(241)를 포함하도록 구성되는데, 상기 쿠션 플레이트(241)는 쿠션 리벳(239)에 의해 상기 디스크 플레이트(232)에 고정된다.

상기 쿠션 리벳(239)은 종래의 스토퍼 핀을 사용하던 것을 대체할 뿐 아니라, 상기 디스크 플레이트(232)와 쿠션 플레이트(241)를 일체로 회전될 수 있게 한다. 이는 종래의 스토퍼 핀을 사용했을 때 보다 부품을 줄이고, 작업의 용이성을 도모하여 생산 원가절감을 가져올 수 있다.

이 때, 상기 디스크 플레이트(232)는 원주방향으로 복수개의 슬릿 구멍이 형성되며, 상기 디스크 플레이트(232)의 상, 하 사이에 일정한 간격으로 플랫 러버 스프링과 스프링 가이드가 포함된다.

다음, 상기 허브(233)는 중앙에 메인 구동축이 관통될 수 있도록 축방향으로 관통구멍이 형성되되, 동력을 변속기구로 전달하는 메인 구동축(미도시)이 상기 허브(233)의 관통구멍에 스플라인 결합되고, 상기 디스크 플레이트(232)의 중앙에 형성된 관통구멍에 삽설된다.

다음, 상기 허브 플레이트(234)는 상기 허브(233)의 외주에 연장되도록 형성된 원판 형상의 플레이트로 상기 디스크 플레이트(232)의 사이에 설치되되, 상기 디스크 플레이트(232)와 서로 결합되지 않도록 설치된다.

이 때, 상기 허브 플레이트(234)는 원주 방향으로 복수개의 슬릿 구멍이 형성된다.

물론, 상기 허브 플레이트(234)는 상기 허브(233)에 일체로 형성된 실시예를 도시하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 별개로 존재할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 플랫 러버 스프링(235)은 납작한 역사다리꼴 모양의 고무 재질로 형성되며, 제1 스프링 가이드(236a)에 두께 부분의 일단이 부분 삽입된다. 바람직한 실시예로서, 플랫 러버 스프링(235) 3 개와 제1 및 제2 스프링 가이드(236a, 236b) 4개가 조립되어 반원 형태를 형성하고, 마주보는 한 쌍을 이룬다.

여기서, 스프링 가이드(236)는 플랫 러버 스프링(235)을 일단에 부분 삽입하는 제1 스프링 가이드(236a)와, 플랫 러버 스프링(235)을 양단에 부분 삽입되는 제2 스프링 가이드(236b)로 나누어 이해할 수 있다.

종래의 환봉 형식의 토션 스프링은 병렬식으로 조립되어서 각각의 토션 스프링은 자신의 일정한 댐핑 각도(α)를 초과할 수 없었으나, 상기 플랫 러버 스프링(235)은 상기 제1 및 제2 스프링 가이드(236a, 236b)에 의해 직렬식으로 조립되므로 각각의 플랫 러버 스프링(235)의 댐핑 각도를 초과하여, 직렬로 조립되는 플랫 러버 스프링의 수에 따라 댐핑 각도를 더욱 넓게 할 수 있다.

일실시예로서, 도 4에 따르면, 플랫 러버 스프링(235)은 3 개가 함께 직렬식으로 반원 형태로 조립되어 단일의 플랫 러버 스프링(235)의 댐핑 각도(α)보다 3 배의 댐핑 각도를 넓게 형성할 수 있다. 이는 종래의 클러치 댐퍼 방식에서 선형적인 특징을 갖는 환봉 형식의 코일 스프링이 병렬식으로 조립되어 자체적으로 갖는 댐핑 성능의 문제점을 극복할 수 있도록 한다.

즉, 본 발명에 따른, 플랫 러버 스프링(235)은 직렬식으로 조립되어 2차 커브를 그리는 비선형적인 특성을 만들 수 있는 효율적인 클러치 댐퍼 방식을 제공할 수 있다.

동시에, 제1 및 제2 스프링 가이드(236a, 236b)의 두께(t)와 폭(w)을 조정할 수 있다. 이는 대형 트럭 또는 소형 경차에 따른, 다양한 설계의 실시예로 설명될 수 있다.

만일, 제1 및 제2 스프링 가이드(236a, 236b)의 두께(t)를 조정하면, 디스크 플레이트(232) 상하 사이에서 히스테리시스 특성을 조절할 수 있다. 다시 말해서, 두께가 늘어나면, 밀착압을 크게 할 수 있고, 두께가 줄어들면, 밀착압을 줄일 수 있으므로, 히스테리시스 특성을 조절한다.

또한, 제1 및 제2 스프링 가이드(236a, 236b)의 폭(w)을 조정하면, 플랫 러버 스프링(235)의 연결 전체에 영향을 주므로 댐핑 각도(α)를 조절할 수 있다. 즉, 상기 플랫 러버 스프링 뿐 아니라, 스프링 가이드의 폭 조절도 댐핑 각도(α)의 영향을 주는 것을 이용한다. 다시 말해서, 제1 및 제2 스프링 가이드(236a, 236b)의 폭(w)이 늘어나면, 댐핑 각도(α)가 늘어나므로, 댐핑력이 크게 늘어나고, 폭(w)이 줄어들면, 댐핑 각도(α)가 줄어들므로, 댐핑력을 줄일 수 있다.

이는 대형 트럭 또는 소형 경차 등과 같이 전달 토크 성능의 요구에 따른 다양한 설계를 용이하게 제공할 수 있다.

여기서, 상기 플랫 러버 스프링(235)는 가운데에 구멍(237)이 형성된다. 상 기 구멍(237)은 크기에 따라 토크에 대한 댐핑력을 달라지게 한다. 상기 구멍(237)의 크기가 작을 경우에는 상기 플랫 러버 스프링(235)이 더욱 단단해져서, 토크에 대한 댐핑력이 증가하고, 상기 구멍(237)의 크기가 클 경우에는 상기 플랫 러버 스프링(235)이 약해져서, 토크에 대한 댐핑력이 감소한다. 아울러, 상기 구멍(237)은 플랫 러버 스프링(235)이 밖으로 밀려가는 퍼지는 양을 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 주요부인 플랫 러버 스프링의 특성곡선이 도시된 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 설정치 미만의 토크가 가해지는 경우 토크의 증가비율에 대한 회전각도의 증가 비율은 완만한 그래프를 그리며 일정한 변위를 보여 주는데, 상기 토크에 대한 회전각도가 종래보다도 더욱 크게 늘어나므로, 댐핑 성능을 높이고 진동 및 소음을 저감시켜주는 특성을 나타낸다.

또한, 도 5는 일실시예로서, 가해지는 토크가 최소 30kg.m까지 증가하는 경우에, 회전 각도는 최소 20°범위로 일정한 변위를 유지할 수 있음을 나타낸다.

물론, 상기 플랫 러버 스프링(235)의 설정치는 설계인자에 따라 가변될 수 있는 값으로써, 상기 플랫 러버 스프링(235)의 재질 또는 설계에 따라 달라지도록 제조할 수 있다.

상기와 같이 구성된 클러치 디스크 어셈블리의 동력전달경로 및 플랫 러버 스프링의 작용을 살펴보면, 상기 훼이싱(240)에 전달된 토크는 상기 쿠션 플레이트(241), 디스크 플레이트(242)를 거쳐, 상기 플랫 러버 스프링(235)의 일단을 밀어주게 되고, 상기 플랫 러버 스프링(235)에서 토크가 완충된 다음, 상기 플랫 러버 스프링(235)의 타단이 상기 허브 플레이트(235)를 밀어주어 상기 허브 플레이 트(234)를 밀어주어 상기 허브 플레이트(234) 및 허브(233)를 회전시키고, 이와 동시에 상기 허브(233)와 스플라인 결합된 변속기구의 메인 구동축을 회전시키게 된다.

이 때, 상기 플랫 러버 스프링(235)은 상기 제1 및 제2 스프링 가이드(236a, 236b)에 의해 직렬식으로 조립되어, 반원 형태를 이루며, 댐핑 각도가 크게 늘어나고 우수한 댐핑 성능 및 진동 및 소음을 효율적으로 흡수할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 플랫 러버 스프링을 적용하는 클러치 디스크 어셈블리는 토크가 가해지는 경우 댐핑 각도를 크게 늘이며 충격을 흡수하는 동시에 전달하여 우수한 댐핑 성능을 제공하고 진동 및 소음을 저감시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 클러치 디스크 어셈블리는 디스크 플레이트와 허브 플레이트 사이에 토크를 완충하여 전달시킬 수 있도록 납작한 모양의 고무 재질로 형성된 복수개의 플랫 러버 스프링을 삽설하기 때문에 우수한 댐핑 성능을 제공할 뿐 아니라, 스프링 가이드를 이용하여 진동 및 소음을 저감시켜 주며, 근접한 부품의 파손을 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 마찰 접촉에 의해 토크를 전달받는 클러치 접촉부;

   클러치 접촉부와 일측이 고정 결합되어 복수개의 슬릿 구멍이 원주 방향으로 형성됨과 아울러 중앙에 축 방향 관통 구멍이 형성된 허브 플레이트;

   허브 플레이트를 사이에 두고 양측에 설치되어 각각 상기 허브 플레이트의 슬릿 구멍과 대응되는 위치에 복수개의 슬릿 구멍이 원주 방향으로 형성됨과 아울러 각각 중앙에 축 방향 관통 구멍이 형성된 디스크 플레이트;

   허브 플레이트와 디스크 플레이트의 축 방향 관통 구멍을 관통하도록 설치되어 디스크 플레이트와 결합되는 허브;

   허브 플레이트와 디스크 플레이트의 슬릿 구멍에 삽입되어 설치되고, 디스크 플레이트의 상, 하 사이에 배치되어 급속한 토크 전달을 완충시키는 납작한 모양의 고무 재질로 형성된 복수개의 플랫 러버 스프링;

   상기 플랫 러버 스프링 일단을 부분 삽입하는 제1 스프링 가이드; 그리고,

   플랫 러버 스프링 양단을 부분 삽입하는 제2 스프링 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크 어셈블리.
3. 제2항에 있어서,

   스프링 가이드의 두께를 조정하여 디스크 플레이트 사이에서 히스테리시스 특성을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크 어셈블리.
4. 제2항에 있어서,

   스프링 가이드의 폭을 조정하여 플랫 러버 스프링의 댐핑 각도를 조절하여 진동, 소음을 흡수할 수 있는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크 어셈블리.
5. 마찰 접촉에 의해 토크를 전달받는 클러치 접촉부;

   클러치 접촉부와 일측이 고정 결합되어 복수개의 슬릿 구멍이 원주 방향으로 형성됨과 아울러 중앙에 축 방향 관통 구멍이 형성된 허브 플레이트;

   허브 플레이트를 사이에 두고 양측에 설치되어 각각 상기 허브 플레이트의 슬릿 구멍과 대응되는 위치에 복수개의 슬릿 구멍이 원주 방향으로 형성됨과 아울러 각각 중앙에 축 방향 관통 구멍이 형성된 디스크 플레이트;

   허브 플레이트와 디스크 플레이트의 축 방향 관통 구멍을 관통하도록 설치되어 디스크 플레이트와 결합되는 허브; 그리고,

   허브 플레이트와 디스크 플레이트의 슬릿 구멍에 삽입되어 설치되고, 디스크 플레이트의 상, 하 사이에 배치되어 급속한 토크 전달을 완충시키는 납작한 모양의 고무 재질로 형성된 복수개의 플랫 러버 스프링;을 포함하고,

   플랫 러버 스프링은 스프링 가이드와 함께 직렬식으로 조립되고, 각각의 플랫 러버 스프링의 댐핑 각도가 누적되어 큰 댐핑 각도를 제공하는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크 어셈블리.
6. 삭제

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