KR100937330B1 - 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리 - Google Patents

토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리는 마찰 접촉에 의해 토크를 전달받는 클러치 접촉부; 클러치 접촉부와 일측이 고정 결합되며 중앙에 축 방향 관통 구멍이 형성된 쿠션 플레이트; 쿠션 플레이트 일면 중앙에 접합되는 토션 러버; 및 쿠션 플레이트 및 토션 러버의 축방향 관통 구멍을 관통하도록 설치되어 토션 러버와 접합되는 스플라인 허브 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하며, 비선형적인 비틀림의 특성을 제공하고, 부품 수를 줄이고, 구조를 단순화함으로 원가 절감의 효과를 크게 높일 수 있다.
허브, 쿠션 플레이트, 드라이브 플레이트, 토션 러버

Description

토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리{CLUTCH DISC ASSEMBLY USING TORSION RUBBER}
본 발명은 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 쿠션 플레이트 및 드라이브 플레이트 사이에 토션 러버를 구비하여 비선형적인 비틀림의 특성을 제공하며, 부품 수를 크게 줄이고 구조를 단순화함으로 원가 절감의 효과를 크게 높일 수 있는 토션 러버를 사용하는 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)으로부 터 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.
여기서, 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 고정되고, 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.
또한, 클러치 디스크 어셈블리는 클러치 접촉부(31), 디스크 플레이트(32), 드라이브 플레이트(33), 플랜지(35), 허브(34), 코일 스프링(36)을 포함하여 이루어진다. 디스크 플레이트(32)와 드라이브 플레이트(33)는 핀(38)에 의하여 상호 결합된다. 디스크 플레이트(32) 및 드라이브 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. 플레이 트(41)는 리벳(39)에 의하여 디스크 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 압축 코일 스프링을 사용함에 따라 부품 수가 많고, 복잡하므로, 제품의 단순화가 어렵고, 원가절감의 한계를 갖고 있다.
아울러, 종래의 클러치 디스크 어셈블리는 축 방향 탄성력을 제공할 수 없으므로 셀프 센터링을 확보하기 어려운 구조를 형성하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 클러치 댐핑을 위해 토션 러버를 사용함으로 부품 수를 크게 저감하여 원가 절감의 극대화할 수 있다.
또한 스플라인 허브 및 쿠션 플레이트 사이에서 토션 러버의 반경 방향 탄성력을 구비하므로 셀프 센터링을 확보할 수 있다.
본 발명은 마찰 접촉에 의해 토크를 전달받는 클러치 접촉부; 클러치 접촉부와 일측이 고정 결합되며 중앙에 축 방향 관통 구멍이 형성된 쿠션 플레이트; 쿠션 플레이트 일면 중앙에 접합되는 토션 러버; 및 쿠션 플레이트 및 토션 러버의 축방향 관통 구멍을 관통하도록 설치되어 토션 러버와 접합되는 스플라인 허브 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 스플라인 허브 어셈블리는 드라이브 플레이트 및 허브로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 드라이브 플레이트는 태그를 구비할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 쿠션 플레이트는 태그 홀 및 걸림턱을 구비할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 쿠션 플레이트는 지지부 및 걸림턱을 포함한 리테이 너 플레이트를 더 구비할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 허브 및 쿠션 플레이트의 반경 방향으로 셀프 센터링 거리를 구비할 수 있는 구조를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리는 토션 러버의 비틀림 강성으로 토크 전달을 수행하여 비선형적인 비틀림 특성을 구비할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리는 압축 코일 스프링 대신 토션 러버를 사용하여 제품을 단순화하고 부품 수를 획기적으로 줄일 수 있어서 원가 절감의 효과가 높은 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리는 스플라인 허브 및 쿠션 플레이트 사이에 셀프 센터링 거리를 구비하여 반경 방향으로 셀프 센터링을 확보할 수 있고 변속 동력 전달축의 미스 얼라이먼트에 의한 벤딩 모멘트로부터 충격 및 진동 또는 소음을 흡수할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 일실시예가 도시된 평명도이고, 도 3은 도 2의 A-A선에 따른 측단면도이다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 일실시예는 허브(10), 스플라인 허브 어셈블리(15), 쿠션 플레이트(20), 토션 러버(torsion rubber : 30), 드라이브 플레이트(40), 및 클러치 접촉부(70)로 이루어질 수 있다.
여기서, 클러치 접촉부(70)는 플라이 휠(미도시)과의 마찰 접촉에 의해 토크가 전달되는 훼이싱(50)과, 훼이싱(50)이 고정되는 쿠션 플레이트(20)를 포함하도록 구성되는데, 훼이싱(50)은 쿠션 리벳(60)에 의해 쿠션 플레이트(20)에 고정된다.
또한, 스플라인 허브 어셈블리(15)는 허브(10) 및 드라이브 플레이트(40)로 구성된다.
아울러, 허브(10)는 중앙에 메인 구동축이 관통될 수 있도록 축방향으로 관통구멍이 형성되되, 동력을 변속기구로 전달하는 메인 구동축(미도시)이 허브(10)의 관통구멍에 스플라인 결합된다.
한편, 토션 러버(30)는 쿠션 플레이트(20) 및 드라이브 플레이트(40) 사이에 영구 접합(bonding)으로 구비될 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 일실시예로서, 토션 러버(30)는 원판형 토션 러버(30)라고 할 수 있다. 이와 같은 원판형 토션 러버(30)를 구비한 본 발명의 토션 러버 클러치 디스크 어셈블리는, 종래의 압축 코일 스프링을 구비한 클러치 디스크 어셈블리에 비해 그 구조가 단순하여, 부품 수를 크게 감소할 수 있다. 이에 따라, 원가 절감의 효과를 크게 높일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 결합을 도시하는 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 쿠션 플레이트(20)를 기준으로 할 때, 원판형 토션 러버(30)를 쿠션 플레이트(20) 위에 영구 접합하며, 허브(10) 및 드라이브 플레이트(40)를 구비한 스플라인 허브 어셈블리(15)는 원판형 토션 러버(30)와 영구 접합된 쿠션 플레이트(30) 위에 추가하여 영구 접합될 수 있다. 여기서, 쿠션 플레이트(20)는 원판형 토션 러버(30)과 영구 접합할 때, 영구 접합의 접착력 효율을 높일 수 있도록 지그홀(jig hole)(25)을 형성할 수 있다. 물론, 지그홀(25)은 원판형 토션 러버(30)를 쿠션 플레이트(20)에 결합할 때, 센터링을 맞추기 위한 용도로 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 가변적인 히스테리시스 토크의 특성을 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 가변적인 히스테리시스 토크의 특성의 일실시예를 나타내며, A, B, C, 및 D의 서로 다른 각도 변화량에 따른 가변적인 히스테리시스 토크의 특성을 나타낸다. 여기서, A는 시동 후, 정지하고 있는 차량에서 볼 수 있는 아이들(idle) 상태의 히스테리시스 토크의 특성이고, B, C, 및 D는 차량이 움직이는 드라이브(drive) 상태에 있어서, 토크 변화량의 크기가 B, C, D 순서로 늘어남에 따른 가변적인 히스테리시스 토크의 특성을 나타낸다. 일예로서, 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 각도 변화량 1°, 5°, 8°, 및 10°에서 A, B, C, 및 D의 가변적인 히스테리시스 토크의 특성을 보여준다. 이와 같이, 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리는 히스트테리시스가 증가함에 따라, 진동 및 소음을 저감시키는 댐핑 성능을 향상할 수 있다.
또한 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리는 원판형 토션 러버의 비틀림 강성으로 토크를 전달함으로, 비선형적인 비틀림 특성을 가질 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 비선형적인 비틀림 특성은 종래의 압축 코일 스프링의 비틀림 강성이 토크를 전달함에 있어서 직선에 가까운 선형적인 특성을 나타내는 것과 큰 차이점을 나타낼 수 있다.
도 6, 도7, 도 8, 도 9, 및 도 10은 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리에서 스토퍼(stopper) 장치를 적용한 것을 도시한 도면이다.
도 6, 도7, 및 도 8은 스플라인 허브 어셈블리(15)의 드라이브 플레이트(40)에서 외주에 수직 방향으로 태그(45)를 구비하고, 쿠션 플레이트(20 : 도 4에 도시)에 태그 홀(27)을 구비하여, 스토퍼 장치를 형성하고, 서로 결합하는 것을 도시한다. 먼저 도 6을 보면, 드라이브 플레이트(40) 및 쿠션 플레이트(20)의 결합되기 전의 단계를 도시한다. 쿠션 플레이트(20)에 걸림턱(29)를 형성한 태그 홀(27)을 구비한 것을 이해할 수 있다. 드라이브 플레이트(40)의 태그(45)를 화살표 방향으로 쿠션 플레이트(20)의 태그 홀(27)에 넣을 수 있도록 한다. 물론, 원판형 토션 러버(30)는 도 4에서 설명한 것과 같이, 드라이브 플레이트(40) 및 쿠션 플레이트(20) 사이에 영구 접합되어야 하지만 도 6 내지 도8에서는 도시 되어있지 않다. 이는 본 발명에서 스토퍼 장치를 적용한 것에 주안점을 두고 설명하기 위함이다.
도 7은 도 6의 드라이브 플레이트(40) 및 쿠션 플레이트(20 : 도 4에 도시)의 결합을 완료한 단계를 도시한다. 도 8은 본 발명의 제조 공정을 좀 더 단순화할 수 있도록 쿠션 플레이트(20)에서 걸림턱(29)을 형성하지 않은 태그 홀(27)에 드라이브 플레이트(40)의 태그(45)를 삽입한 것을 도시한다.
이와 같은 드라이브 플레이트(40)에 형성된 태그(40)와 쿠션 플레이트(20)에 형성된 태그 홀(27) 또는 걸림턱(29)는 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리에 있어서, 스토퍼 기능을 통해서 비틀림의 내구력을 증대시킬 수 있다. 다시 말해서, 도 4와 같이, 단순하게 조립할 경우, 비틀림 강성에 따른 내구력에 불리한 점이 생길 수 있음을 고려하여, 스토퍼 기능을 구비하여 소정의 각도 크기 범위 내에서 비틀림 강성을 가짐으로 내구력을 높게 할 수 있도록 한다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리에서 실시할 수 있는 스토퍼 기능을 위한 다른 구조를 도시한 도면이다.
도9는 도 6과 다르게, 드라이브 플레이트(40)의 외주에 돌출부 형상을 구비하여 태그(42)를 갖춘다. 이 태그(42)는 리테이너 플레이트(80)의 중심 홀의 테두리에서 수직방향으로 구비된 지지부(82)에서 움직일 수 있으며, 걸림턱(84)에 걸릴 수 있다. 여기서 리테이너 플레이트(80)는 쿠션 플레이트(20 : 도 2 내지 도 4에 도시)에 추가적으로 구비될 수 있다. 리벳(85)은 리테이터 플레이트(80)를 쿠션 플레이트(20)에 결속시킬 수 있다.
도 10은 도 9의 드라이브 플레이트(40) 및 리테이너 플레이트(80)의 결합한 상태를 도시한다. 드라이브 플레이트(40)의 태그(42)의 양 측면은 소정의 회전에 따라 리테이너 플레이트의 걸림턱(84)에 걸리면서 스토퍼 기능을 제공할 수 있다.
아울러, 이러한 드라이브 플레이트(40) 및 리테이너 플레이트(80)의 결합은 원판형 토션 러버(미도시)를 구비하는 다른 방법을 제공할 수 있다.
즉, 도 10과 같이 드라이브 플레이트(40) 및 리테이너 플레이트(80)를 결합한 상태는 내부에 공간을 구비할 수 있으므로, 드라이브 플레이트(40) 및 리테이너 플레이트(80)에 접착제를 도포하고, 러버를 사출에 의해 성형 및 압축하는 공정을 응용할 수 있다. 이는 보다 세밀한 효과를 제공하거나 주문 생산을 위해 제공될 수 있는 방법이다.
도 11은 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리에서 셀프 센터링 및 변속 동력 전달축의 미스얼라인먼트(misalignment)를 보완할 수 있는 구조를 도시한 도면이다.
도 11은 도3의 스플라인 허브 어셈블리(15)의 허브(10) 외측 부위를 확대한 도면이다. 드라이브 플레이트(40) 및 쿠션 플레이트(20) 사이에 영구 접합된 원판형 토션 러버(30)에 있어서, 쿠션 플레이트(20) 및 허브(10) 외측 면 사이의 SD는 셀프 센터링 거리(self-centering distance)를 나타낸다. 또한 E의 화살표는 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리에서 엔진 측 방향에 해당하는 것을 표시한다.
여기서, 원판형 토션 러버(30)는 쿠션 플레이트(20) 및 허브(10) 외측 면 사이의 셀프 센터링 거리(SD)를 통해서 반경 방향으로 탄성력을 제공할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 셀프 센터링을 확보할 수 있게 한다.
또한 이와 같은 셀프 센터링 구조는 변속 동력 전달축의 미스얼라인먼트(misalignment)에 의한 벤딩 모멘트로부터 충격 및 진동 또는 소음을 흡수할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리에서 쿠션 플레이트(20) 및 드라이브 플레이트(40)에 원판형 토션 러버(30)를 영구 접합하여 급속한 토크 전달을 완충하는 댐핑 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 드라이브 플레이트(20)에 태그(42, 45)를 형성하고, 쿠션 플레이트(40)의 태그 홀(27) 및 리테이너 플레이트(80)의 지지부(82) 및 걸림턱(84)을 형성하여 스토퍼 기능을 구비함으로 비틀림 강성의 내구력을 제공할 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.
도 1은 종래의 클러치 디스크 어셈블리가 포함된 원판 마찰 클러치가 도시된 측단면도.
도 2는 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 일실시예가 도시된 평명도.
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 결합을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리의 가변적인 히스테리시스 토크의 특성을 도시하는 그래프.
도 6, 도7, 도 8, 도 9, 및 도 10은 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리에서 스토퍼(stopper) 장치를 적용한 것을 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리에서 셀프 센터링 및 변속 동력 전달축의 미스얼라인먼트(misalignment)를 보완할 수 있는 구조를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 허브 15 : 스플라인 허브 어셈블리
20 : 쿠션 플레이트 30 : 토션 러버
40 : 드라이브 플레이트 50 : 훼이싱
70 : 클러치 접촉부

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 마찰 접촉에 의해 토크를 전달받는 클러치 접촉부;
    클러치 접촉부와 일측이 고정 결합되며 중앙에 축 방향 관통 구멍이 형성된 쿠션 플레이트;
    쿠션 플레이트 일면 중앙에 접합되는 토션 러버; 및
    쿠션 플레이트 및 토션 러버의 축방향 관통 구멍을 관통하도록 설치되는 스플라인 허브; 그리고
    스플라인 허브와 결합되며, 토션 러버와 접합되는 드라이브 플레이트를 포함하며, 드라이브 플레이트는 외주에 돌출부를 구비하고, 쿠션 플레이트는 돌출부의 상대회전을 구속하는 스토퍼를 구비하여 비틀림 내구력을 증대시키는 것을 특징으로 하는 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    돌출부는 드라이브 플레이트 외주에 수직방향으로 형성되는 태그이며, 스토퍼는 쿠션 플레이트에 형성되는 태그홀인 것을 특징으로 하는 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    쿠션 플레이트는 태그홀에 연장되어 형성되는 걸림턱을 구비할 수 있는 것을 특징으로 하는 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서,
    돌출부는 드라이브 플레이트 외주에 반경방향으로 돌출하는 태그이며, 쿠션 플레이트는, 태그의 움직임을 지지하는 지지부와 태그의 스토퍼로 기능하는 걸림턱을 포함하는 리테이너 플레이트를 추가로 포함하고, 쿠션 플레이트와 리테이너 플레이트는 리벳으로 결속되는 것을 특징으로 하는 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리.
  6. 제2항에 있어서,
    허브 및 쿠션 플레이트의 반경 방향으로 셀프 센터링 거리를 구비할 수 있는 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 토션 러버를 사용하는 클러치 디스크 어셈블리.
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