KR101193583B1 - 기름 국한 슬롯을 가지는 마찰 물질 - Google Patents

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Abstract

마찰 물질은 복수의 연결부와 복수의 기름 국한 슬롯을 가진다. 각 연결부는 마찰 물질 내의 인접 기름 국한 슬롯에 의해 한정된다. 기름 국한 슬롯은 마찰 물질이 최종 용도 제품상에서 원하는 형상으로 형성될 때에 기름 국한 슬롯 내의 유체를 보유하는 저장부를 한정하는 대향 측면들을 가진다.

Description

기름 국한 슬롯을 가지는 마찰 물질{FRICTION MATERIAL HAVING OIL LOCALIZATION SLOTS }
도 1은 아치형으로 배치된 기름 국한 슬롯을 가진 마찰 물질의 스트립에 대한 개략적인 평면도인데, 상기 슬롯이 물방울 형상을 가진다.
도 2는 아치형으로 배치된 기름 국한 슬롯을 가진 마찰 물질의 스트립에 대한 개략적인 평면도인데, 상기 슬롯이 도브테일(dovetail) 형상을 가진다.
도 3은 동기 장치와 같은 최종 용도 제품의 개략적 도시 상의 도 1의 마찰 물질에서의 기름 국한 슬롯의 개략도이다.
도 4는 동기 장치와 같은 최종 용도 제품의 개략적 도시 상의 도 2의 마찰 물질에서의 기름 국한 슬롯의 개략도이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
8: 최종 용도 제품 10, 110: 마찰 물질
14, 114: 외부 에지 16, 116: 내부 에지
20, 120: 기름 국한 슬롯 22, 122: 제1 측면
23, 123: 제2 측면 24, 124: 홈
26(126), 27(127): 단부 28, 128: 개구부
30, 130: 정점 32, 132: 브리지부
36, 136: 저정부 A: 화살표
본 발명은 전체적으로 마찰 물질에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 복수의 기름 국한 슬롯을 가지는 마찰 물질에 관한 것이다. 마찰 물질은 클러치, 브레이크, 자동 변속기, 제한 미끄러짐 차동 기어, 호이스트(hoist), 동기 장치, 원형 밴드, 디스크, 및 유사한 최종 용도 제품(end use product)과 같은 동력 전달-에너지 흡수 조립체에 유용하다.
마찰 물질은 통상적으로 소결 금속 또는 보통 석탄산 수지가 함유된 섬유 매트로 구성된다. 마찰 물질은 통상적으로 다이(die) 또는 절단 장치를 통해서 공급되는 마찰 물질로 구성된 직사각형 시트의 연속적인 스트립(strip)으로부터 절단된다. 마찰 물질은 상대적으로 비쌀 수 있고, 그에 따라, 제조 공정으로부터의 폐자재의 제거를 최적화하는 것이 바람직하다.
나아가, 제조 공정으로부터의 폐 제품의 제거는 준수 기준에 맞추는 것을 돕는다. 임의의 폐자재(scrap)의 적절한 처리는 현재의 환경 표준에 의한 증가하는 규제의 핵심이다. 절단 공정으로부터 발생한 임의의 폐자재는 적절한 방식으로 처리되어야 하고, 또한 마찰 외장재가 만들어지는 물질 때문에 이러한 처리는 점점 가격이 높아지고 있다.
나아가, 마찰 물질이 적용되는 제품의 유용한 수명, 매끄러운 작동, 및 최종 용도 제품에 대한 냉각 효율을 최적화하는 관점에서, 마찰 물질과 관련한 문헌 및 기술은 매우 다양한 마찰 외장재 물질 및 마찰 외장재 물질의 디자인을 제조하는 수많은 디자인을 제공한다. 현재 이용할 수 있고 일반적인 마찰 외장재는 클러치에 사용하기 위한 것으로 마찰 디스크를 개시하는 미국 특허 번호 4,260,047 및 4,674,616의 개시에 의해 볼 수 있는데, 상기 마찰 디스크는 마찰 물질로 제조되고 또한 복수개의 개별 아치형 조각들의 결합으로서 제조된다. 아치형 조각들은 클러치의 작동 동안에 냉각 기름이 마찰 외장재를 가로질러 흘러가도록 하기 위하여 사전에 홈이 파여지게 된다.
미국 특허 번호 5,094,331, 5,460,255, 5,571,372, 5,776,288, 5,897,737 및 6,019,205는 다수의 마찰 물질 조각들을 가지는 클러치 마찰 플레이트를 개시하는데, 상기 조각들은 상기 플레이트 상에 위치한다. 상기 조각들은 기름 홈이 매 인접 조각들 사이에서 제공되도록 이격되어 있다.
미국 특허 번호 3,871,934 및 4,002,225는 외부 둘레 디스크 주위에 감긴 마찰 물질을 보여주는데, 그에 따라 상기 마찰 물질은 상기 디스크의 양 측면 상에서 겹쳐지게 된다. 그래서 상기 겹침은 상기 둘레 주위에서 일정 간격으로 절단되고 또한 상기 디스크의 표면으로 접혀진다.
미국 특허 번호 5,335,765는 방사상 평면에 배열되고 회전 방향에 대하여 뒤쪽으로 경사지게 기울어진 제1 홈 및 제2 홈의 세트를 가지는 마찰 부재를 개시한다.
미국 특허 번호 5,615,758 및 5,998,311은 홈이 없는 마찰 얀 외장재 물질을 보여주고 있지만, 랩(wrap)과 필 얀(fill yarn)이 그 안으로 유체의 흐름을 가능케하기 위한 채널을 형성한다.
이러한 마찰 물질들 각각의 제조는 많은 양의 비사용 또는 폐 물질을 생성한다. 그러므로, 본 발명의 일 목적은 마찰 물질을 절단한 후 남는 폐 자재의 양을 효과적으로 줄이는 것이다.
마찰 물질의 충분한 냉각 및 윤활이 이루어져서 최종 용도 제품의 매끄러운 맞물림 및 분리가 최종 용도 제품 및 마찰 물질 상에 과도한 마모를 발생시키지 않고도 유지되게 하는 것이 또한 바람직하다. 많은 종래 기술의 마찰 물질 디자인은 마찰 외장재를 통한 기름과 같은 유체의 통과를 허용함으로써 원하는 냉각 및 윤활을 달성하기 위하여 마찰 물질 내에 홈 또는 슬롯 패턴의 사용을 수반한다. 그러한 냉각 홈은 노동 집약적 방법들 중 하나로 만들어지는 것이 일반적이다. 미국 특허 번호 4,260,047에 의해 개시된 바와 같은 방식으로, 절단되고 클러치 플레이트에 가해지기에 앞서서 마찰 물질에 사전에 홈이 형성되는 방법이 하나 있다. 홈을 형성하는 다른 방법은 접착 공정 동안에 마찰 물질의 부분들을 압착하기 위하여 구성된 공구 세정을 사용한다. 제3의 방법은 플레이트를 고정자에 장착하고 원하는 깊이 및 한정값의 개별 홈을 절단하기 위하여 마찰 물질을 통해서 밀링 및 연삭 숫돌을 수회에 걸쳐 통과시킴으로써, 마감된 마찰 플레이트에 절단 홈을 형성하는 것을 포함한다.
마찰 물질에 대한 앞서의 디자인의 공통적인 실패는 결과적으로 제조의 복잡 성, 증가된 폐자재 발생 및 결과적인 폐자재의 적절한 처리에 대한 문제에 봉착하게 하는 복잡한 형상 및 디자인의 구조에 있다. 나아가, 앞서의 마찰 물질은 모두 특정 타입의 마찰 클러치에 대하여 개별적으로 제조되어서, 엄밀히 말하면 넓은 범위의 애플리케이션에 사용될 수 없다.
부수적인 작업 및 보조 기계에 대한 필요 없이 원하는 깊이 및 한정값의 개별 냉각 홈 패턴을 가지는 마찰 물질을 제조하는 것이 본 발명의 일 목적이다.
그 안에 복수의 원하는 홈을 가지는 마찰 물질을 제공하는 것 역시 본 발명의 다른 목적이다.
본 발명의 또 다른 목적은 향상된 제조 성능, 그리고 특히 내구성, 열 안정성, 및 압축 세트를 만들도록 설계된 구조적 이점을 가지는 마찰 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 최종 용도 제품의 작동 중에 마찰 물질의 홈 내에서 정적(static) 압력을 유지하고 동적(dynamic) 유체 흐름을 유지하는 능력을 가진 마찰 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다양한 타입의 최종 용도 제품들에 대한 범용 마찰 물질을 제공하는 것이다. 마찰 물질은 클러치, 브레이크, 자동 변속기, 제한 미끄러짐 차동 기어, 호이스트(hoist), 동기 장치, 원형 밴드, 디스크, 및 유사한 최종 용도 제품(end use product)과 같은 동력 전달-에너지 흡수 조립체에 특히 유용하다.
마찰 물질은 복수의 기름 국한(localization) 슬롯을 가지고, 또한, 특정 실시예에서는, 단일의 또는 연속적인 스트립의 물질이다. 마찰 물질은 마찰 물질에 형성된 기름 국한 슬롯을 통한 원하는 윤활 및 펌핑 기능을 발생시키기 위하여 최종 용도 제품상에 놓여진다. 마찰 물질에서 기름 국한 슬롯의 방향은 최종 용도 제품의 방사상 안으로 또는 밖으로의 기름 흐름의 원하는 방향을 달성하며, 원하는 만큼의 정역학적 압력을 또한 형성한다. 마찰 물질의 사이즈 및 기름 국한 슬롯의 형상, 이격 및 방향 모두는 유체 펌핑의 정도, 정역학적 압력, 및 최종 용도 제품의 냉각의 양을 제거하기 위하여 작동한다.
일면에서, 본 발명은 직선 스트립 물질로서 원하는 수의 기름 국한 슬롯으로 비워지고(blanked) 그리고 나서 동기 장치와 같은 최종 용도 제품의 면을 덮기 위하여 둘레에 감겨지는 마찰 물질을 기술한다.
다른 면에서, 본 발명은 직선 스트립 물질로서 원하는 수의 기름 국한 슬롯으로 비워지고(blanked) 그리고 나서 최종 용도 제품의 원하는 부분 상에 적어도 부분적으로라도 놓이게 되는 마찰 물질을 기술한다.
하나의 바람직한 면에서, 기름 국한 슬롯은 각 기름 국한 슬롯이 둥근 정점을 갖고 가장 넓은 부분이 기름 국한 슬롯의 너비 보다 더 좁은 개구부를 가지는 전체적으로 "물방울"과 같은 형상을 가진다. 바람직한 일면에서, 상기 정점은 기름이 상기 슬롯 내에서 머물게 하는 전체적으로 원형인 형상을 가진다. 물방울 슬롯 및 그 정점의 독특한 기하학적 구조는 모두 사용 중에 마찰 표면 인터페이스로부터 바람직하게 기름을 유지하고 닦고, 또는 세척하는 것을 용이하게 한다.
다른 바람직한 면에서, 기름 국한 슬롯은 전체적으로 "도브테일(dovetail)", 또는 삼각형인 형상을 가지고, 거기에서 각 기름 국한 슬롯은 전체적으로 평탄한 정점을 가지고 또한 가장 넓은 부분이 기름 국한 슬롯의 너비 보다 더 좁은 개구부를 가진다. 바람직한 일면에서, 상기 정점은 상기 슬롯 내에서 기름이 유지될 수 있도록 하는 전체적으로 평탄한 형상을 가진다. 도브테일, 또는 삼각형 슬롯 및 그 정점의 독특한 기하학적 구조는 모두 사용 중에 마찰 표면 인터페이스로부터 바람직하게 기름을 유지하고 닦고, 또는 세척하는 것을 용이하게 한다.
기름 국한 슬롯은 사용 중에 기름을 마찰 표면으로부터 제거하기 위하여 사용되는 닦음 가장자리를 한정한다. 이는 마찰 물질 및 대응 부품이 마찰 접촉 및 상기 두 부품간의 결과적인 토크를 발생시키도록 한다. 이러한 마찰 표면은 마찰 물질 및 대응 부품의 접촉 측면의 인터페이스이다. 예를 들어, 특정한 동기 장치 실시예에 있어서, 상기 대응 부품은 다중 원추 동기 장치의 기어 원추(gear cone) 또는 연결 부품들 중 하나이다.
특정한 실시예에서, 기름 국한 슬롯은 "충만 깊이(full depth)"여서 상기 슬롯의 일 단부에서 상기 슬롯의 다른 단부로의 유체 흐름이 없게 된다.
본 발명의 마찰 물질에 있어서 기름 국한 슬롯의 형상, 이격 및 방향을 결정하는 하나의 기준은 최종 용도 제품상에 놓이게 되는 마찰 물질의 길이에서의 원하는 수의 홈에 대한 원주율(360)이다. 다시 말해, 360/홈의 숫자 = 각 기름 국한 슬롯의 방사상 각도이다.
최종 용도 제품에 대한 성능 요구사항이 보다 엄격해짐에 따라서, 최종 용도 제품은 고속 표면 속도에서 높은 토크를 제공할 수 있어야만 하고 그에 의해 고온에서 효과적으로 작동할 수 있어야 한다. 그래서 이러한 성능 요구사항은 마찰 물질로서의 사용을 위해서 보다 비싸고, 보다 높은 성능의 물질을 요구한다. 그래서, 상기 물질의 비용이 상승함에 따라, 본 발명은 동시에 냉각 및 윤활 요구조건을 유지하도록 애쓰면서 마찰 표면을 최소화하는 마찰 물질을 제조하기 위한 효과적인 방법을 제공한다. 기름 국한 슬롯을 가진 마찰 물질은 최종 용도 제품 내에서 원하는 성능 기준을 만족시키기 위하여 필요한 보다 큰 열 방출을 허용한다.
본 발명의 최종 용도 제품을 만드는 방법에 있어서, 마찰 물질 스트립은 각 기름 국한 슬롯을 한정하는 원하는 기하학적 구조를 가지고 비워지거나 노치가 생기게 된다. 마찰 물질의 비워진 스트립은 원하는 길이로 절단된다.
그 후에, 마찰 물질은 원하는 방식으로 최종 용도 제품에 부착된다. 기름 국한 슬롯을 가진 마찰 물질을 최종 용도 제품에 부착하기 위한 하나의 방법은 최종 용도 제품상에 코팅된 열경화성 수지 접착제를 사용하는 것을 포함한다. 그 후에, 마찰 물질 및 최종 용도 제품은 적절한 방식으로 가열된다.
본 발명의 다양한 실시예는 첨부된 도면 및 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 아래의 기술을 참고하여 본 발명의 목적에 대한 그들의 적용으로써, 보다 즉각적으로 이해될 것이다.
최종 용도 제품은 본 명세서의 도면에서 참조번호 8로서 개략적으로 도시된다. 최종 용도 제품이 동기 장치인 실시예에서, 상기 제품(8)은 일반적으로 외부 표면을 가지는 절두원추형 부재(frustoconical member)(9)를 가진다.
특히, 본 발명은 말단사용 제품의 외부 표면에 부착되는 것이 바람직한 마찰 물질에 관한 것이다. 마찰 물질은 복수의 연결된 부분들 및 복수의 기름 국한 슬롯을 가지고, 거기서 각 연결된 부분은 마찰 물질에서의 인접한 슬롯에 의해 한정된다. 각 슬롯은 마찰 물질이 원형 형상으로 형성될 때에 기름 국한 슬롯 내에 유체를 보유하는 저장부를 한정하는 두개의 대향 측면을 가진다.
본 발명의 마찰 물질의 독특한 기름 국한 슬롯을 가진 기하학적 구조는, 아래서 상세하게 기술될 것과 같은 원하는 너비 및 기름 저장부를 가지는 결과적인 기름 홈을 제공한다. 바람직한 특정 실시예에서, 마찰 물질은 마찰 물질의 원하는 길이에서 약 12에서 약 20, 그리고 바람직하게는 약 15개의 슬롯을 가진다. 다른 실시예에서, 슬롯의 수는 최종 용도 제품의 바람직한 구조 및 상기 제품이 사용될 작업 조건에 달려 있다.
이제 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 마찰 물질(10)의 일 실시예가 도시되어 있다. 마찰 물질(10)은 앞서 기술한 바대로 소결 금속 또는 수지를 함유하는 섬유 매트와 같은 적합한 마찰 물질의 연속적인 스트립으로 만들어진다. 마찰 물질(10)은 블랭킹(blanking) 또는 절단 공정 동안에 이용 가능한 마찰 물질의 거의 전부를 사용하기 위하여 다이 컷(die cut)된 형상을 가진다.
마찰 물질(10)은 외부 에지(14), 내부 에지(16), 및 기름 국한 슬롯(20)의 원하는 갯수에 의해 한정되는 복수의 연결부(18)를 가진다. 그래서 마찰 물질(10)은 개별 슬롯(20)에 의해 분리된 복수의 연결부(18)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 마찰 물질(10)은, 교대로, 각각, 외부 에지(14)를 향한 방향에서 내부 에지(16)로부터 발산하거나 또는 내부 에지(16)를 향한 방향에서 외부 에지(14)로부터 발산하는 교호 슬롯(20 및 20')을 가진다.
도 1 및 도 3은 각 슬롯(20)은 전체적으로 물방울과 같은 형상을 가져서, 슬롯(20)의 제1 측면(22) 및 제2 측면(23) 각각이 대체로 동일하게 만곡된, 또는 아치형 형상을 가지게 한다; 다시 말해서, 각 슬롯(20)의 측면(22 및 23)은 내부 에지(16)로부터 외부 에지(14)를 향하여 동일한 각도를 갖으나 반대되게 연장한다.
마찰 물질(10)에서의 슬롯(20)의 원하는 개수는 최종 용도 애플리케이션에 의해 결정되고 또한 360을 인접한 기름 국한 슬롯들 사이의 원하는 방사상 각도로 나눔으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서의 도면들에서 도시된 실시예에서는, 360/24 = 15 개의 기름 국한 슬롯이다.
슬롯(20)의 측면(22 및 23)은 홈(24)을 한정한다. 마찰 물질(10)이 최종 용도 제품(8) 상에서 원형 형상일 때, 상기 홈(24)은 상기 측면들의 길이에 따라 변하는 너비를 가진다. 도 1 및 도 3에 도시된 실시예에서, 홈(24)의 너비는 상기 측면(22 및 23)을 따르는 중간 지점에서 가장 넓은 지점이 된다. 상기 홈(24)의 가장 넓은 지점의 길이는 제1 거리(D1)에 의해 한정된다. 그래서, 상기 거리(D1)는 상기 홈의 가장 넓은 지점에서 측정된다. 상기 슬롯(20)의 상기 측면(22 및 23) 각각은 개별적으로 대향 단부(26 및 27)에서 종결된다. 단부(26 및 27)는 제2 거리(D2)에 의해 한정되는 너비를 가지는 개구부(28)를 한정한다. 제2 거리(D2)는 상기 제1 거리(D1)보다 더 짧다.
기름 국한 슬롯(20)은 정점(30)에서 종결된다. 도 1 및 도 3에 도시된 실시 예에서, 정점(30)은 실질적으로 둥근, 또는 원형인 형상을 가진다. 그러나, 다른 실시예에서, 달걀형, 타원형 및 그와 유사한 것과 같은 다른 형상들도 역시 유용하고, 그것도, 본 발명의 고안의 범위 내에 있다는 것이 이해되어야만 한다.
정점(30)은 어떤 슬롯이 검토되고 있느냐에 따라서, 외부 에지(14) 또는 내부 에지(16) 중 하나로부터 바람직한 거리(H)에서 종결되는 말단부(34)를 가진다. 상기 거리(H)는 마찰 물질(10)의 브리지부(bridge section)(32)를 한정한다. 브리지부(32)는 정점(30)의 말단부(34) 및 외부 에지(14) 또는 내부 에지(16) 사이에서 연장한다. 도시된 실시예에서, 하나의 슬롯(20)의 거리(H)는 인접 슬롯(20') 상의 인접 거리(H') 이상으로 연장한다.
브리지부(32)는 앞서 기술된 바람직한 기하학적 구조를 가지는 것이 바람직한데, 이는, 만약 브리지부(32)가 너무 크면 마찰 물질이 불규칙하게 찢어지고, 또한, 만약 브리지부(32)가 너무 작으면, 마찰 물질이 너무 취약해지기 때문이다. 정점(30)의 형상은 마찰 물질(10)의 제어되고 일정한 형성을 허용한다.
슬롯(20)의 측면(22 및 23)은 마찰 물질(10)이 최종 용도 제품(8)에 외주상으로 접착될 때, 홈(24)에서의 원하는 유체 흐름 패턴을 형성하도록 구성된다. 방사항 연장 홈(24)의 측면(22 및 23) 그리고 정점(30)은 유체가 홈(24)으로 흘러 들어가서 정점(30)에서 멈춤에 따라, 원하는 정역학적 압력을 제공하는 유체 저장부(36)를 형성한다. 홈(24) 및 정점(30)에서의 이러한 기름 저장부(36)는 최종 용도 제품(8)의 작동을 돕는다.
이러한 실시예들 각각에서, 기름 국한 슬롯(20)의 측면(22 및 23) 사이의 홈(24)의 저장부(36)에서 형성된 압력은 유체를 홈(24)에 압착시키기는 적절한 펌핑 동작을 제공하고, 그에 의해 홈(24) 및 정점(30)에서의 압력 헤드를 형성한다.
거리(D1 및 D2)의 길이는 원하는 냉각 유체 흐름의 원하는 양 및 원하는 압력 형성의 양을 계산함으로써 결정된다. 본 발명의 마찰 물질(10)은 기름 국한 슬롯의 방향에 따라서 저장부(36)의 방사상 안 또는 방사상 밖으로 기름을 펌핑하기에 용이하게 맞추어질 수 있다. 마찰 물질은 기름 국한 슬롯(20) 내의 압력 형성을 만들어낸다. 마찰 물질은 자신의 상대적인 지향 및 최종 용도 제품의 회전 방향에 따라, 임의의 원하는 목적에 범용적으로 적용될 수 있다.
기름 국한 슬롯은 기름 흐름을 기름 저장부(36)로 향하게 하기 위하여 바람직한 특정 형상을 가진다. 그러면 상기 기름은 저장부(36)에 부분적으로 갇히게 되고 또한 슬롯의 보유에 의해 역류하여서 마찰 표면으로부터 이탈되는 것이 방지된다. 이러한 보유 측면은 최종 용도 제품의 회전 방향에 의해 결정된다; 다시 말해서, 도 3에서, 회전 방향은 전체적으로 화살표(A)에 의해 도시된다. 슬롯(20)의 보유 측면은 슬롯(20)의 선단 에지이고, 또한 닦음, 또는 세척 에지는 슬롯(20)의 후단 에지이다. 그래서, 슬롯(20')에서, 보유 에지는 참조번호 23'이고 닦음, 또는 세척 에지는 참조번호 22'이다. 특정 실시예에서, 보유 및 닦음 에지는 최종 용도 제품의 회전 방향에 의해 결정된다는 것을 이해해야 한다. 슬롯(20)의 닦음 에지는 사용 중에 마찰 표면으로부터 기름을 제거하기 위하여 사용된다. 예를 들어, 마찰 물질이 동기 장치에 사용될 때, 이는 마찰 물질 및 대응 부품이 상기 두개 대응 부품간의 마찰 접점 및 결과적인 토크를 발생시키게 하는데, 상기 두개의 대응 부품 은 다중 원추 동기 장치의 기어 원추 또는 연결 부품들 중의 하나일 수 있다.
그래서 개구부(28)는 저장부(36)가 형성되도록 슬롯(20)의 너비보다 더 좁게 형성되는 것이 바람직하다. 마찰 표면에서 유지되는 작은 양의 기름은 상기 제품의 사용 중에 인터페이스 온도의 냉각을 돕는다. 에지(26 및 27)는 이격되어 있고, 그래서 슬롯(20)이 개구부(28)에서 개방될 수 있게 하고, 그에 의해 기름은 마찰 물질이 다공성 물질로 만들어지는 경우에 마찰 물질 자체로 또한 옮겨갈 수 있을 것이다. 마찰 물질 자체 안으로의 이러한 기름의 이동은 최종 용도 제품의 작동 온도를 줄이는 것을 또한 돕는다.
이제 도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 마찰 물질(110)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 마찰 물질(110)은 앞서 기술한 것과 같이 소결 금속 또는 수지를 함유한 섬유 매트와 같은 적절한 마찰 물질의 연속적인 스트립으로 만들어진다. 마찰 물질(110)은 블랭킹 또는 절단 공정 동안에 이용 가능한 마찰 물질의 거의 전부를 사용하기 위하여 다이 컷되는 형상을 갖는다.
마찰 물질(110)은 외부 에지(114), 내부 에지(116), 및 원하는 수의 기름 국한 슬롯(120)에 의해 한정된 복수의 연결부(118)를 갖는다. 그래서 마찰 물질(110)개별 슬롯(120)들에 의해 분리된 복수의 연결부(118)로 이루어진다. 도시된 실시예에서, 마찰 물질(110)은 교차로, 각각, 내부 에지(116)로부터 외부 에지(114)를 향한 방향으로 발산하거나 내부 에지(114)로부터 내부 에지(116)을 향한 방향으로 발산하는 교호 슬롯(120 및 120')을 갖는다.
도 2 및 도 4는 바람직한 일 실시예를 도시하는데, 거기서 각 슬롯(120)은 전체적으로 삼각형, 또는 도브테일 형상이여서, 슬롯(120)의 제1 측면(122) 및 제2 측면(123)은 각각 내부 에지(116)에 의해 한정된 라인으로부터 거의 동일한 각도에서 연장한다: 다실 말해서, 각 슬롯(120)의 측면(122 및 123)은 내부 에지(116)로부터 외부 에지(114)를 향하여 동일하지만 반대되는 각도로 연장한다.
마찰 물질(110)에서의 슬롯(120)의 원하는 개수는 최종 용도 애플리케이션에 의해 결정되고 또한 360을 인접한 기름 국한 슬롯들 사이의 원하는 방사상 각도로 나눔으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 360/24=15 기름 국한 슬롯이다.
슬롯(120)의 측면(122 및 123)은 홈(124)를 한정한다. 마찰 물질(110)이 최종 용도 제품상에서 원형 형상일 때, 홈(124)은 측면의 길이를 따라 변하는 너비를 가진다. 도 2 및 도 4에 도시된 실시예에서, 홈(124)의 너비는 측면(122 및 123)의 단부 또는 말단 지점에서 가장 넓은 지점에 있게 된다. 홈(124)의 가장 넓은 지점의 길이는 제1 거리(D1)에 의해 한정된다. 그래서, 거리(D1)는 홈의 가장 넓은 지점에서 측정된다. 슬롯(120)의 측면(122 및 123) 각각은 대향 단부(126 및 127)에서 개별적으로 종결된다. 단부(126 및 127)는 제2 거리(D2)에 의해 한정되는 너비를 가지는 개구부(128)를 한정한다. 제2 거리(D2)는 상기 제1 거리(D1)보다 더 짧다.
기름 국한 슬롯(120)은 정점(130)에서 종결된다. 도 2 및 도 4에 도시된 실시예에서, 정점(130)은 실질적으로 평탄한 형상을 가져서, 측면(122 및 123) 및 정점(130)이 도브테일, 또는 삼각형 형상을 형성한다. 그러나, 다른 실시예에서, 오 각형 및 그와 유사한 것과 같은 다른 형상들도 역시 유용하고, 그것도 본 발명의 고려되는 범위 내에 있다는 것이 이해되어야만 한다.
정점(130)은 어떤 슬롯이 검토되고 있느냐에 따라서, 외부 에지(114) 또는 내부 에지(116) 중 하나로부터 바람직한 거리(H)에서 종결되는 말단부(134)를 가진다. 상기 거리(H)는 마찰 물질(110)의 브리지부(bridge section)(132)를 한정한다. 브리지부(132)는 정점(130)의 말단부(134) 및 외부 에지(114) 또는 내부 에지(116) 사이에서 연장한다. 도시된 실시예에서, 하나의 슬롯(120)의 거리(H)는 인접 슬롯(120') 상의 인접 거리(H') 이상으로 연장한다.
브리지부(132)는 앞서 기술된 바람직한 기하학적 구조를 가지는 것이 바람직한데, 이는, 만약 브리지부(132)가 너무 크면 마찰 물질이 불규칙하게 찢어지고, 또한, 만약 브리지부(132)가 너무 작으면, 마찰 물질이 너무 취약해지기 때문이다. 정점(130)의 형상은 마찰 물질(110)의 제어되고 일정한 형성을 허용한다.
슬롯(120)의 측면(122 및 123)은 마찰 물질(110)이 최종 용도 제품에 접착될 때, 홈(124)에서의 원하는 유체 흐름 패턴을 형성하도록 구성된다. 방사상 연장 홈(124)의 측면(122 및 123) 그리고 정점(130)은 유체가 홈(124)으로 흘러 들어가서 정점(130)에서 멈춤에 따라, 원하는 정역학적 압력을 제공하는 유체 저장부(136)를 형성한다. 홈(124) 및 정점(130)에서의 이러한 기름 저장부(136)는 최종 용도 제품의 작동을 돕는다.
이러한 실시예들 각각에서, 기름 국한 슬롯(120)의 측면(122 및 123) 사이의 홈(124)의 저장부(136)에서 형성된 압력은 유체를 홈(124)에 압착시키기는 적절한 펌핑 동작을 제공하고, 그에 의해 홈(124) 및 정점(130)에서의 압력 헤드를 형성한다.
거리(D1 및 D2)의 길이는 원하는 냉각 유체 흐름의 원하는 양 및 원하는 압력 형성의 양을 계산함으로써 결정된다. 본 발명의 마찰 물질(110)은 기름 국한 슬롯의 방향에 따라서 저장부(136)의 방사상 안 또는 방사상 밖으로 기름을 펌핑하기에 용이하게 맞추어질 수 있다. 마찰 물질은 기름 국한 슬롯(120) 내의 압력 형성을 만들어낸다. 마찰 물질은 자신의 상대적인 지향 및 최종 용도 제품의 회전 방향에 따라, 임의의 원하는 목적에 범용적으로 적용될 수 있다.
기름 국한 슬롯은 기름 흐름을 기름 저장부(136)로 지향하기 위하여 바람직한 특정 형상을 가진다. 그러면 상기 기름은 저장부(136)에 부분적으로 갇히게 되고 또한 슬롯의 보유에 의해 역류하여서 마찰 표면으로부터 이탈되는 것이 방지된다. 이러한 보유 측면은 최종 용도 제품의 회전 방향에 의해 결정된다; 다시 말해서, 도 2에서, 회전 방향은 전체적으로 화살표(A)에 의해 도시된다. 슬롯(120)의 보유 측면은 슬롯(120)의 선단 에지이고, 또한 닦음, 또는 세척 에지는 슬롯(120)의 후단 에지이다. 그래서, 슬롯(120)에서, 보유 에지는 참조번호 123이고 닦음, 또는 세척 에지는 참조번호 122이다. 보유 및 닦음 에지는 변속기 내의 최종 용도 제품의 회전 방향에 의해 결정된다는 것을 이해해야 한다. 슬롯(120)의 닦음 에지는 사용 중에 마찰 표면으로부터 기름을 제거하기 위하여 사용된다. 이는 마찰 물질 및 대응 부품이 상기 두개 대응 부품간의 마찰 접점 및 결과적인 토크를 발생시키게 하는데, 상기 두개의 대응 부품은, 예를 들어 동기 장치의 경우에 있어서, 다 중 원추 동기 장치의 기어 원추 또는 연결 부품들 중의 하나일 수 있다.
그래서 개구부(128)는 저장부(136)가 형성되도록 슬롯(120)의 너비보다 더 좁게 형성되는 것이 바람직하다. 마찰 표면에서 유지되는 작은 양의 기름은 상기 제품의 사용 중에 인터페이스 온도의 냉각을 돕는다. 에지(126 및 127)는 이격되어 있고, 그래서 슬롯(120)이 개구부(128)에서 개방될 수 있게 하고, 그에 의해 기름은 마찰 물질이 다공성 물질로 만들어지는 경우에 마찰 물질 자체로 또한 옮겨갈 수 있을 것이다. 마찰 물질 자체 안으로의 이러한 이동은 최종 용도 제품의 작동 온도를 감소시키는 것을 또한 돕게 된다.
마찰 물질의 제1 에지로부터 제1 각도로 연장하는 제1 방사상 연장 측면을 한정하고, 나아가 마찰 물질의 제1 에지로부터 제2 각도로 연장하는 제2의, 반대편 방사상 연장 측면을 한정하는, 적어도 하나의 기름 국한 슬롯을 마찰 물질이 가질 수 있다는 것 역시 본 발명의 범위 내이다.
바람직한 특정 실시예에서, 슬롯(20 및 120)은 마찰 물질의 전체 두께를 통해서 절단된다. 이러한 전체 절단(full cut)은 닦음 표면인 넓은 단면 영역을 발생시킨다. 단면 영역은 절단되거나 또는 마찰 물질로 압착되는, 종래의 접착 후 홈파기 동작의 단면 영역보다 상당 정도 더 넓다. 이러한 후자의 두 경우에서, 홈파기는 최종 마찰 물질 두께의 약 35~40% 이여서, 실제 "닦음 영역"은 마찰 물질의 전체 두께를 통한다면 갖게될 것보다 상당 부분 더 작게 된다. 본 발명에서, 홈(24)의 실제 닦음 영역은 이제 종래 마찰 물질의 종래 홈파기에서의 영역보다 상당 부분 더 넓어진다.
본 발명에 있어서, 다른 이점은 주어진 직경의 마찰 영역을 위한 동일한 수의 홈에 대한 필요가 더 이상 없다는 것이다. 홈이 거의 필요 없게 되면, 보다 더 효과적인 마찰 표면 영역이 유지된다.
동일한 작동 파라미터에 대하여, 또 다른 이점은 사용 중에 마찰 물질에 대한 특정 부하 또는 에너지가 낮추어지고, 이는, 차례로 마찰 물질의 열 안정성, 압축 세트, 및 내구성을 향상시킨다. 나아가, 본 발명의 마찰 물질을 동일한 직경을 가지는 종래의 마찰 물질과 비교할 때, 본 발명의 마찰 물질은 작동 파라미터들을 증가시켰다.
기름 국한 슬롯을 가진 마찰 물질은 일반적으로 알려진 바와 같이 블랭킹, 조립 및 접착 방법을 사용하여 일정하게 제조될 수 있기에, 여기서는 기술될 필요가 없다. 제조 공정은 일괄적으로 개별 수행될 수 있거나 또는 완전 자동 공정에 통합될 수 있다. 자동 고정은 노동 집약적 수동 공정에 비하여 마찰 물질의 효과적인 사용에 기하여, 그리고 또한 기계 조립체의 낮은 비용에 기인하여 더 상당한 비용 감소를 가져온다.
본 발명의 또 다른 이점은 마찰 물질의 스트립에 블랭킹된 슬롯에 의해 형성된 전체 깊이, 휴지(dead) 단부 기름 홈이 개별적(그리고 비싼) 밀링 홈파기 또는 성형 작업에 대한 필요를 제거한다는 것이다.
본 발명의 바람직하고 또한 대안적인 실시예에 대한 앞서의 기술은 예시적인 것이며 다음의 청구항의 범위와 내용을 제한하기 위한 것이 아니다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기름 국한 슬롯을 가지는 마찰 물질은 마찰 물질을 절단한 후 남는 폐 자재의 양을 효과적으로 줄이고, 충분한 냉각 및 윤활이 이루어져서 최종 용도 제품의 매끄러운 맞물림 및 분리가 최종 용도 제품 및 마찰 물질 상에 과도한 마모를 발생시키지 않고도 유지되게 하며, 향상된 제조 성능, 그리고 특히 내구성, 열 안정성, 및 압축 세트를 만들도록 설계된 구조적 이점을 가지는 마찰 물질을 제공하는 등의 효과가 있다.

Claims (23)

  1. 복수의 연결부들과 적어도 하나의 기름 국한 슬롯을 포함하는 단일의 또는 연속적인 스트립의 마찰 물질로서,
    상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은 상기 마찰 물질의 외부 에지 또는 상기 마찰 물질의 내부 에지에 구멍으로 형성되고, 상기 각 연결부는 상기 마찰 물질 내의 인접 기름 국한 슬롯들 사이에 위치하며, 상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은 상기 마찰 물질이 원형 형상으로 형성될 때 기름 국한 슬롯 내에 유체를 보유하는 저장부를 한정하는 대향하는 측면들을 가지는, 마찰 물질.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은 물방울 또는 도브테일(dovetail) 형상을 가지는, 마찰 물질.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은, 상기 마찰 물질이 원형 형상으로 형성될 때 기름 국한 슬롯 내에 유체를 보유하는 저장부를 한정하는 대향하고 수렴하는 측면들을 가지는, 마찰 물질.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은 상기 마찰 물질의 상기 외부 에지 또는 상기 마찰 물질의 상기 내부 에지로부터 제1 각도로 연장하는 제1 방사상 연장 측면을 한정하고, 나아가 상기 마찰 물질의 상기 외부 에지 또는 상기 마찰 물질의 상기 내부 에지로부터 제2 각도로 연장하는 제2의, 대향하는 방사상 연장 측면을 한정하는, 마찰 물질.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은 상기 유체를 상기 마찰 물질 내에 보유하기 위한 보유 측면 및 닦음 측면을 가지고, 상기 기름 국한 슬롯의 상기 보유 측면 및 상기 닦음 측면은 홈을 한정하며, 상기 홈은, 상기 홈의 상기 측면들의 길이를 따라서 달라지고 또한 상기 기름 국한 슬롯의 대향 측면들로부터 제1 거리(D1)에 의해 결정되는 너비를 가지는, 마찰 물질.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 거리(D1)는 상기 기름 국한 슬롯의 상기 대향 측면들로부터 각 측면의 중간 지점에서 측정되는, 마찰 물질.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 거리(D1)는 상기 기름 국한 슬롯의 상기 대향 측면들로부터 각 측면의 단부 지점에서 측정되는, 마찰 물질.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 기름 국한 슬롯의 상기 보유 측면 및 상기 닦음 측면 각각은 대향 단부에서 종결하고, 상기 단부들은 제2 거리(D2)에 의해 한정되는 너비를 가지는 개구부를 한정하고, 여기서 상기 제2 거리(D2)는 상기 제1 거리(D1)보다 짧은, 마찰 물질.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은 상기 마찰 물질 상의 폐 단부 홈을 한정하는, 마찰 물질.
  10. 냉각 유체와 함께 사용하는 동력 전달-에너지 흡수 조립체로서,
    외측 표면을 가지는 마찰 부재;
    상기 외측 표면에 부착된 단일의 또는 연속하는 스트립의 마찰 물질로서, 상기 마찰 물질은 복수의 연결부들과 복수의 기름 국한 슬롯을 포함하고, 상기 기름 국한 슬롯은 상기 마찰 물질의 외부 에지 또는 내부 에지에 구멍으로 형성되고, 각 연결부는 상기 마찰 물질 내의 인접 기름 국한 슬롯들 사이에 의해 위치하는, 마찰 물질을 포함하고;
    적어도 하나의 기름 국한 슬롯은 상기 마찰 물질이 원하는 형상으로 형성될 때 상기 기름 국한 슬롯 내에 유체를 보유하는 저장부를 한정하는 대향하는 측면들을 가지는, 동력 전달-에너지 흡수 조립체.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은 물방울 또는 도브테일 형상을 가지는, 동력 전달-에너지 흡수 조립체.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은, 상기 마찰 물질이 원하는 형상으로 형성될 때 기름 국한 슬롯 내에 유체를 보유하는 저장부를 한정하는 대향하고 수렴하는 측면들을 가지는, 동력 전달-에너지 흡수 조립체.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은 상기 마찰 물질의 상기 외부 에지 또는 상기 마찰 물질의 상기 내부 에지로부터 제1 각도로 연장하는 제1 방사상 연장 측면을 한정하고, 나아가 상기 마찰 물질의 상기 외부 에지 또는 상기 마찰 물질의 상기 내부 에지로부터 제2 각도로 연장하는 제2의, 대향하는 방사상 연장 측면을 한정하는, 동력 전달-에너지 흡수 조립체.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은 상기 유체를 상기 마찰 물질 내에 보유하기 위한 보유 측면 및 닦음 측면을 가지고, 상기 기름 국한 슬롯의 상기 보유 측면 및 상기 닦음 측면은 홈을 한정하며, 상기 홈은, 상기 홈의 상기 측면들의 길이를 따라서 달라지고 또한 상기 기름 국한 슬롯의 대향 측면들로부터 제1 거리(D1)에 의해 결정되는 너비를 가지는, 동력 전달-에너지 흡수 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제1 거리(D1)는 상기 기름 국한 슬롯의 상기 대향 측면들로부터 각 측면의 중간 지점에서 측정되는, 동력 전달-에너지 흡수 조립체.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 제1 거리(D1)는 상기 기름 국한 슬롯의 상기 대향 측면들로부터 각 측면의 단부 지점에서 측정되는, 동력 전달-에너지 흡수 조립체.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 기름 국한 슬롯의 상기 보유 측면 및 상기 닦음 측면 각각은 대향 단부에서 종결하고, 상기 단부들은 제2 거리(D2)에 의해 한정되는 너비를 가지는 개구부를 한정하고, 여기서 상기 제2 거리(D2)는 상기 제1 거리(D1)보다 짧은, 동력 전달-에너지 흡수 조립체.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기름 국한 슬롯은 상기 마찰 물질 상의 폐 단부 홈을 한정하는, 동력 전달-에너지 흡수 조립체.
  19. 마찰 부재를 가지는 동력 전달-에너지 흡수 조립체 제조 방법으로서,
    상기 마찰 부재 상에 단일의 또는 연속적인 스트립의 마찰 물질의 서플라이를 위치시키는 단계로서, 상기 마찰 물질은 복수의 연결부 및 복수의 기름 국한 슬롯을 포함하고, 상기 복수의 기름 국한 슬롯은 상기 마찰 물질의 외부 에지 또는 상기 마찰 물질의 내부 에지에 구멍으로 형성되고, 각 연결부는 상기 마찰 물질 내의 인접 기름 국한 슬롯들 사이에 위치하는, 마찰 물질의 서플라이를 위치시키는 단계; 및
    미리 결정된 길이의 상기 기름 국한 슬롯을 가지는(slotted) 마찰 물질을 상기 마찰 부재의 적어도 일 측면에 가하는 단계를
    포함하는, 마찰 부재를 가지는 동력 전달-에너지 흡수 조립체 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 미리 결정된 길이의 상기 마찰 물질은 상기 마찰 부재의 적어도 일 측면에 가해지기 전에 원형 형상으로 형성되는, 마찰 부재를 가지는 동력 전달-에너지 흡수 조립체 제조 방법.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 기름 국한 슬롯을 가지는 마찰 물질이 상기 마찰 부재의 상기 측면에 가해지기 전에, 접착 물질이 상기 마찰 부재의 일 측면의 일 부분, 또는 상기 마찰 물질의 일 부분 중의 적어도 하나에 공급되는, 마찰 부재를 가지는 동력 전달-에너지 흡수 조립체 제조 방법.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 기름 국한 슬롯을 가지는 마찰 물질이 가해진 상기 마찰 부재는 상기 슬롯을 가지는 마찰 물질의 상기 마찰 부재에 대한 접착을 유도하기 위하여 적절한 압력에서 적절한 시간 동안 가열되는, 마찰 부재를 가지는 동력 전달-에너지 흡수 조립체 제조 방법.
  23. 제 10 항에 있어서, 상기 동력 전달-에너지 흡수 조립체는, 클러치, 브레이크, 자동 변속기, 제한 미끄러짐 차동 기어, 호이스트, 동기 장치, 원형 밴드, 디스크를 포함하는, 동력 전달-에너지 흡수 조립체.
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