KR101180577B1 - 구배 마찰면을 형성하는 마찰 기구를 가지는 클러치 디스크 어셈블리 - Google Patents

구배 마찰면을 형성하는 마찰 기구를 가지는 클러치 디스크 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구배 마찰면을 형성하는 마찰 기구를 가지는 클러치 디스크 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마찰기구의 마찰면이 내경에서 외경쪽으로 구배를 가지는 구배 마찰면을 형성하는 마찰 기구를 가지는 클러치 디스크 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명은, 엔진에서 발생하는 토크를 트랜스 미션으로 전달하는 클러치 디스크 어셈블리에 있어서, 플라이휠과 마찰 접촉하여 토크를 전달받는 클러치 접촉부; 클러치 접촉부와 상호 결합되는 디스크 플레이트와 서브 플레이트; 디스크 플레이트와 서브 플레이트 사이에서 상대 회전 운동을 하는 허브 플레이트; 그리고 상대 회전 운동에 따라 허브 플레이트와 마찰을 일으키는 마찰기구를 포함하며, 마찰기구는 히스테리시스를 일으키는 마찰면이 내경에서 외경으로 갈수록 구배를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

구배 마찰면을 형성하는 마찰 기구를 가지는 클러치 디스크 어셈블리{CLUTCH DISK ASSEMBLY HAVING FRICTION APPARUTUS WHICH FORMS GRADE FRICTION SURFACE}
본 발명은 구배 마찰면을 형성하는 마찰 기구를 가지는 클러치 디스크 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마찰기구의 마찰면이 내경에서 외경쪽으로 구배를 가지는 구배 마찰면을 형성하는 마찰 기구를 가지는 클러치 디스크 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 엔진의 동력을 전달하는 데 있어 수동 트랜스미션에서는 원판 마찰 클러치가 사용되며, 자동 트랜스미션에서는 유체 클러치의 일종인 토크 컨버터가 사용되고 있다.
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.
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 결합한다. 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. 플레이트(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.
이렇게 클러치 디스크 어셈블리의 내부에는 프릭션 부싱 및 프릭션 와셔 등 히스테리시스를 일으키는 마찰 발생 기구부가 위치하며, 디스크 플레이트와 서브 플레이트 사이에서 허브 플레이트가 상대적인 회전을 할 때 마찰 발생 기구부에서 히스테리시스가 발생하게 된다. 이 때 초기 마찰상태에서는 마찰계수가 낮고, 사용 중 마찰면이 마모에 의한 마찰계수 증대로 인하여 히스테리시스(hysteresis) 초기 변화가 큰 문제점이 있었다.
본 발명은 구배 마찰면을 형성하는 마찰 기구를 가지는 클러치 디스크 어셈블리에 관한 것으로, 마찰기구의 마찰면이 내경에서 외경쪽으로 구배를 가져, 초기에는 마찰면 유효반경이 크지만 낮은 마찰계수를 가지며, 마모에 따라 마찰면 유효 반경을 감소시켜 히스테리시스의 증가를 억제함을 목적으로 한다.
본 발명은, 엔진에서 발생하는 토크를 트랜스 미션으로 전달하는 클러치 디스크 어셈블리에 있어서, 플라이휠과 마찰 접촉하여 토크를 전달받는 클러치 접촉부; 클러치 접촉부와 상호 결합되는 디스크 플레이트와 서브 플레이트; 디스크 플레이트와 서브 플레이트 사이에서 상대 회전 운동을 하는 허브 플레이트; 그리고 상대 회전 운동에 따라 허브 플레이트와 마찰을 일으키는 마찰기구를 포함하며, 마찰기구는 히스테리시스를 일으키는 마찰면이 내경에서 외경으로 갈수록 구배를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 마찰기구는 서브 플레이트와 허브 플레이트 사이에 위치하며, 마찰기구의 마찰면은 외경쪽으로 갈수록 경사구배를 형성하는 프릭션 와셔인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 마찰기구는 디스크 플레이트와 허브 플레이트 사이에 위치하며, 마찰기구의 마찰면은 외경쪽으로 갈수록 경사구배를 형성하는 프릭션 부싱인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 디스크 플레이트와 허브 플레이트 사이에 위치하여, 구배 마찰면을 형성하여 히스테리시스를 일으키는 프릭션 부싱을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여, 마찰기구의 마찰면이 구배 마찰면을 형성하여 마찰면의 마모에 따라 마찰면의 유효반경이 감소하여 급격한 히스테리시스 변화를 감소하게 된다.
또한, 히스테리시스의 급속한 변화를 줄일 수 있어 주행시 진동 소음을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 주행시 차량의 소음 및 진동을 줄임으로써 운전자에게 안락한 운전 조건을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 클러치 디스크 어셈블리가 포함된 원판 마찰 클러치가 도시된 측단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 구배 마찰면을 가진 마찰기구를 포함하는 클러치 디스크 어셈블리의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 구배 마찰면을 형성하는 프릭션 와셔를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 구배 마찰면을 형성하는 프릭션 부싱을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 구배 마찰면을 가진 마찰기구를 포함하는 클러치 디스크 어셈블리의 실시예가 도시된 분해 사시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 클러치 디스크 어셈블리의 실시예에서는 클러치 접촉부(155), 디스크 플레이트(120), 서브 플레이트(130), 스플라인 허브(110), 허브 플레이트(140), 급속한 토크 전달시 댐핑 성능을 향상시킬 수 있는 토션 스프링(190) 및 토션 러버 스프링(미도시)으로 이루어질 수 있다.
클러치 접촉부(155)는 쿠션 플레이트(150) 및 훼이싱(160)을 포함한다. 훼이싱(160)은 쿠션 플레이트(150)에 고정 결합하여 플라이휠(미도시)과 마찰 접촉에 의하여 토크를 전달받는다.
쿠션 플레이트(150)는 체결부(152)에 의하여 디스크 플레이트(120) 및 서브 플레이트(130)와 고정 결합한다. 허브 플레이트(140)는 중앙에 관통 구멍이 형성된 원판 형상을 갖는다. 허브 플레이트(140) 중앙의 관통 구멍에는 스플라인 허브(110)가 설치된다. 또한, 허브 플레이트(140)에는 원주 방향으로 복수개의 슬릿이 형성되며, 슬릿에는 토션 스프링(190) 및 토션 러버(미도시)가 위치할 수 있다.
토션 스프링(190)은 클러치 디스크 어셈블리가 플라이휠에 접촉하는 순간 클러치 디스크 어셈블리로 충격적으로 전달되는 토크를 완충하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 토션 스프링(190)으로 단순한 코일 스프링을 사용하는 것으로 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되지 않음은 물론이다. 토션 스프링(190)으로는 단일 코일 스프링이 사용되는 것 이외에도, 직경이 다른 두 개의 코일 스프링을 겹쳐서 사용할 수도 있다. 두 개의 코일 스프링을 겹쳐서 사용하는 경우 클러치 디스크 어셈블리를 콤팩트하게 할 수 있는 장점이 있다.
디스크 플레이트(120) 및 서브 플레이트(130)는 허브 플레이트(140)를 사이에 두고 상호 반대 측에서 허브 플레이트(140)와 평행하게 설치된다. 또한, 허브 플레이트(40)의 슬릿과 대응 위치에 원주 방향으로 복수개의 슬릿이 형성되어, 토션 스프링(190)이 장착된다. 디스크 플레이트(120) 및 서브 플레이트(130)는 전체적으로 원판 형상을 가지며, 중앙에는 스플라인 허브(110)가 관통 설치될 수 있도록 구멍이 형성되어 있다. 허브 플레이트(140)는 디스크 플레이트(120)와 서브 플레이트(130) 사이에 위치하며, 디스크 플레이트(120)와 서브 플레이트(130)에 서로 결합하지 않도록 설치된다. 또한, 디스크 플레이트(120) 및 서브 플레이트(130)는 쿠션 플레이트(150)와 리벳(152)을 통해 고정 결합한다.
프릭션 와셔(170)는 서브 플레이트(130)와 허브 플레이트(140) 사이에 위치하며, 서브 플레이트(130)와 결합하게 된다. 프릭션 와셔(170)는 서브 플레이트(130)와 연결하기 위하여 복수개의 지지부(171)가 형성되며, 서브 플레이트(130)에 걸림되기 위한 걸림부(172)가 형성된다. 이때 서브 플레이트(130)는 상기 결합부(171) 및 걸림부(172)가 관통하기 위한 홀(135)이 형성된다. 따라서, 서브 플레이트(130)와 허브 플레이트(140)의 상대 회전 운동시에 프릭션 와셔(170)는 허브 플레이트(140)와 마찰을 하게되어 히스테리시스를 일으키게 된다.
프릭션 부싱(180)은 디스크 플레이트(120)와 허브 플레이트(140) 사이에 위치하며, 프릭션 부싱(180)은 디스크 플레이트(120)와 연결된다. 프릭션 부싱(180)은 디스크 플레이트(120)와 결합하기 위하여 복수개의 지지부(181, 181')가 형성되며, 디스크 플레이트(120)에 고정하기 위하여 걸림턱(183)을 형성하는 걸림부(182)가 형성된다. 프릭션 부싱(180)의 홀(186)에서 연장되는 허브 지지부는 스플라인 허브(110)를 지지하게 되며, 프릭션 부싱(180)은 디스크 플레이트(120) 및 서브 플레이트(130)와 허브 플레이트(140)의 상대적인 회전에 의해 허브 플레이트(140)와 마찰을 일으킨다.
스플라인 허브(110)는 허브 플레이트(140)의 중앙에 형성된 구멍에 위치하며, 스플라인 허브(110)의 중앙에는 트랜스미션(미도시)의 메인 구동축이 스플라인 결합되어, 스플라인 허브(110)에 전달된 토크는 메인 구동축을 통하여 트랜스 미션 기구로 전달된다. 스플라인 허브(110)로부터 허브 플레이트(140)로 전달되는 진동을 완충시키기 위한 허브 토션 스프링(미도시)이 설치된다.
도 3a는 본 발명에 따른 구배 마찰면을 가진 프릭션 와셔를 나타낸 도면이며, 도 3b는 본 발명에 따른 프릭션 와셔의 A-A' 단면을 나타낸 도면이다.
프릭션 와셔(170)는 중공의 홀(176)이 형성되는 사각 형상으로, 사각형의 모서리 부위에는 서브 플레이트(120)와 결합하기 위한 지지부(171)와 걸림부(172)가 위치하게 된다. 지지부(171)는 서브 플레이트(130)에 형성되는 결합홀(135)에 관통하게되며, 지지부(171)의 후면에 위치하는 걸림부(172)에는 걸림턱(173)이 형성되어, 서브 플레이트(130)의 결합홀(135)에 걸려 프릭션 와셔(170)가 서브 플레이트(130)에 고정하게 된다. 이때, 걸림부(172)는 지지부(171)와 일정한 간격을 가지고 위치하며, 프릭션 와셔(170)가 허브 플레이트(130)와 마찰 운동시 반경 방향으로 움직일 수 있어, 완충작용을 하게 된다. 금속재질로 링 형상의 프릭션 플레이트(176)가 프릭션 와셔(170)의 홈(175)에 안착할 수 있으며, 프릭션 스프링(177)과 맞닿게 된다. 그리고 프릭션 스프링(177)이 서브 플레이트(130)와 마찰 및 축방향 댐핑을 하게 된다. 또한, 프릭션 와셔(170)의 배면은 허브 플레이트(140)와 마찰을 일으키는 마찰면(174)이 형성되며, 마찰면(174)은 원호 형상을 이루며 내경에서 외경 쪽으로 갈수록 경사구배가 지도록 형성된다. 즉, 허브 플레이트(140)와 프릭션 와셔(170)의 마찰면(174)은 초기에 마찰계수가 낮지만 유효반경을 증가시켜 히스테리시스를 증가시키게 되고, 마찰에 따른 마모에 의해 마찰계수가 증가되더라도 유효반경이 감소되어 히스테리시스의 증가를 억제하게 된다. 히스테리시스는 유효반경에 비례하여 증가하기 때문이다. 이렇게 외경쪽으로 갈수록 마찰면에 경사를 두어, 초기 낮은 마찰계수를 고려하고, 마찰운동 후에도 유효반경을 감소시켜 히스테리시스의 급격한 변화를 줄일 수 있게 된다.
도 4a는 본 발명에 따른 구배 마찰면을 가진 프릭션 부싱를 나타낸 도면이며, 도 4b는 본 발명에 따른 프릭션 부싱의 B-B' 단면을 나타낸 도면이다.
프릭션 부싱(180)은 디스크 플레이트(120)와 허브 플레이트(140) 사이에 위치하며, 상술한 프릭션 와셔(170)와 그 위치가 바뀔수도 있다. 프릭션 부싱(180)은 중심에 홀을 형성하며 사각형상으로, 모서리 부위에 디스크 플레이트(120)와 고정하기 위한 복수개의 지지부(181, 181') 및 결합부(182)가 위치하게 된다. 지지부(181, 181') 및 결합부(182)는 디스크 플레이트(120)에 형성되는 결합홀(125)에 체결되며, 결합부(182)는 지지부(181)의 배면에 일정한 간격을 두고 형성하게 된다. 이때 모든 지지부(181)의 배면에 일정한 간격을 두고 형성될 수도 있다. 결합부(182)는 걸림턱(183)이 형성되어 프릭션 부싱(180)을 결합홀(125)에 걸어 고정하게 된다. 가운데에는 스플라인 허브(110)를 지지할 수 있도록 중심 홀에서 연장되어 축방향으로 형성되는 허브지지부(186)가 위치한다. 프릭션 부싱(180)은 허브 플레이트(140)와 서브 플레이트(130) 및 디스크 프레이트(120)의 상대운동시, 허브 플레이트(140)의 사이에서 마찰이 일어난다. 프릭션 부싱(180)의 마찰면(184)은 내경에서 외경쪽으로 갈수록 경사구배를 두어 상술한 프릭션 와셔(170)와 동일하게 형성시킬 수 있다. 따라서, 초기에는 낮은 마찰계수를 고려하여 마찰 유효 반경을 증대시켜 히스테리시스를 증가시키게 되고, 마모에 따라 마찰 유효 반경이 감소되어 히스테리시스의 증가를 억제하게 된다.
이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세는게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
110 : 스플라인 허브 120 : 디스크 플레이트
130 : 서브 플레이트 140 : 허브 플레이트
170 : 프릭션 와셔 180 : 프릭션 부싱

Claims (4)

  1. 엔진에서 발생하는 토크를 트랜스 미션으로 전달하는 클러치 디스크 어셈블리에 있어서,
    플라이휠과 마찰 접촉하여 토크를 전달받는 클러치 접촉부;
    클러치 접촉부와 상호 결합되는 디스크 플레이트와 서브 플레이트;
    디스크 플레이트와 서브 플레이트 사이에서 상대 회전 운동을 하는 허브 플레이트; 그리고
    서브 플레이트 및 허브 플레이트 사이에 위치하며, 허브 플레이트 쪽 배면에는 상대 회전 운동에 따라 허브 플레이트와 마찰하여 히스테리시스를 일으키는 마찰면이 형성되고, 서브 플레이트 쪽 전면에는 프릭션 스프링이 개재되는 프릭션 와셔;를 포함하고,
    프릭션 와셔의 마찰면은 내경에서 외경으로 갈수록 경사 구배가 지도록 형성된 것을 특징으로 하는 클러치 디스크 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    프릭션 스프링은, 프릭션 와셔의 전면에 형성된 홈에 안착되는 금속 재질인 링 형상의 프릭션 플레이트와 맞닿아서, 서브 플레이트와 마찰 및 축방향을 댐핑을 하게 되는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    디스크 플레이트와 허브 플레이트 사이에 위치하며, 내경에서 외경 쪽으로 갈수록 경사 구배를 형성한 마찰면을 허브 플레이트 쪽 면에 갖는 프릭션 부싱을 추가로 포함하는 클러치 디스크 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    프릭션 부싱은 디스크 플레이트 쪽 면의 가운데에 허브 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크 어셈블리.
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