KR101231409B1 - 클러치장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 클러치장치는 포크(2)에 의해 변속기출력축(5)을 따라 축방향이동하는 릴리즈베어링(4)에 단차진 전단부(4a)와 후단부(4b)를 형성하고, 클러치디스크(10)를 가압하는 압력판을 릴리즈베어링(4)의 전단부(4a)로 가압되는 안쪽의 제2압력판(9)과 릴리즈베어링(4)의 후단부(4b)로 가압되는 바깥쪽의 제1압력판(8)으로 구성해줌으로써, 클러치 접합시 제1압력판(8)의 접촉 후 제2압력판(9)이 접촉되는 2단계 동작으로 급접합시 축소된 초기 마찰면적으로 클러치 전달토크를 줄여 급발진 충격하중을 줄일 수 있고, 이로 인해 클러치 전달 토크율 감소시 동일한 엔진사양에서 급발진 피크 입력하중을 저감하는 특징을 갖는다.

Description

클러치장치{Clutch Device}

본 발명은 클러치에 관한 것으로, 특히 급발진시 빠르게 눌려진 페달에 의한 급발진 충격하중을 줄일 수 있는 클러치장치에 관한 것이다.

일반적으로 수동변속기(MT) 차량의 구동계 라인의 설계를 위해서는 실차 급발진 강도시험이 수행되어야 한다.

상기와 같은 실차 급발진 강도시험은 수동변속기(MT) 차량의 구동계 강도 평가를 위해 실시되는 것으로서, 이를 통해 구동계 라인에 가해질 수 있는 충격성의 피크 토크를 가하는 시험이다.

수동변속기(MT) 차량에 현재 적용되고 있는 실차 급발진 강도시험은 다음과 같은 절차로 수행되어진다.

클러치 페달을 밟은 상태에서 1속 변속을 하고, 엔진회전수(RPM)를 최대회전수(MAX POWER RPM; 가솔린엔진 6000RPM, 디젤엔진 4000 RPM)유지하며, 클러치 페달을 발을 옆으로 비키는 동작으로 급접합 시키면서 동시에 엑셀페달을 최대로 밟아 1속 최대회전수(RED RPM)까지 가속 후 정지하는 과정으로 수행되어진다.

위 시험 과정에서 제품의 강도 및 기능상 이상이 없어야 한다.

상기와 같이 시험시 가해지는 피크 토크가 증폭되어 변속기와 드라이브 샤프트 및 각 마운트에 큰 힘으로 가해지고, 구동계 라인은 피크 토크를 이겨낼 수 있고 버틸 수 있도록 설계되어진다.

도 3은 일반적인 급발진 충격하중의 전달 미케니즘을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 엔진운동량변화의 전달은 변속기운동량변화로 나타나고, 이러한 변속기운동량변화는 충격력으로 나타나게 된다.

이때, 상기 충격력은 하중의 작용시간변화(△t)에 반비례된다.

상기 엔진운동량변화와 변속기운동량변화는 엔진회전수(RPM)를 영향인자로 하고, 상기 하중의 작용시간변화(△t)는 클러치의 접합속도가 작을수록 증가되고 클러치의 접합속도는 클러치 리턴속도와 전달속도 및 총감속비를 영향인자로 한다.

통상 급발진시는 일반적인 가속 주행 모드 대비 구동계 라인에 가해지는 입력하중이 매우 크게 작용되어진다.

일례로, 3점 마운팅구조에서 가속시입력 하중(1단)대비 전진 급발진 입력 하중은 구동휠(한쪽)(Kgfm)에서 약 3.4배이고, 엔진마운팅(Kgf)에서 약 5.8배이며, 변속기마운팅(Kgf)에서 약 8.5 배이고, 롤로드(Kgf)에서 약 8배의 입력하중이 걸리게 된다.

따라서, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 동일한 충격량에서 클러치의 접합속도를 줄여 하중의 작용시간변화(△t)를 증가시키면 피크 하중을 감소할 수 있고, 이는 결국 클러치의 접합속도의 영향인자인 클러치 리턴속도와 전달속도 및 총감속비의 튜닝 방향에 따라 충격력을 줄일 수 있음을 의미한다.

상기와 같은 충격량의 축소는 구동계 라인의 강도 축소로 이어질 수 있고, 구동계 라인의 강도 축소는 구동계 라인의 원가 및 중량을 저감시킬 수 있는 상승작용을 나타낼 수 있게 된다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 수동변속기(MT) 차량의 급발진강도 성능시험시 클러치의 접합을 시간차를 둔 이중 접합구조로 만들어 구동계 라인으로 전달되는 충격량을 줄여줌으로써, 줄어든 충격량만큼 구동계 라인의 강도축소로 원가 및 중량을 저감시킬 수 있는 클러치장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 클러치장치는 클러치 접합 및 단속시 포크에 의해 축방향이동되는 릴리즈베어링과;

상기 릴리즈베어링의 후단부로부터 힘을 받아 상기 클러치디스크를 가압하거나 해제하는 제1압력판과;

상기 제1압력판의 안쪽으로 위치되고, 상기 릴리즈베어링의 전단부로부터 힘을 받아 상기 클러치디스크를 가압하거나 해제하는 제2압력판;

을 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1·2압력판에는 원형의 중심을 향해 방사상으로 형성된 다수의 다이아프램 스프링들이 각각 형성되며, 상기 제1압력판의 다이아프램 스프링은 상기 제2압력판의 다이프램 스프링사이로 위치되어 서로간에 겹침을 방지하도록 배열되어진다.

상기 제1압력판의 다이아프램 스프링은 상기 제2압력판의 다이아프램 스프링에 비해 상대적으로 짧은 길이로 이루어진다.

이러한 본 발명은 급발진강도 성능시험시 시간차를 둔 이중 클러치 접합구조로 구동계 라인으로 전달되는 충격량을 줄이므로 수동변속기(MT) 차량의 구동계 라인의 강도축소로 원가 및 중량을 저감시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 클러치장치의 개략적인 구성도이고, 도 2(가)내지 (다)는 본 발명에 따른 클러치장치의 단속 및 접합 작동도이며, 도 3은 일반적으로 급발진 충격하중의 전달 미케니즘을 나타낸 도시도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 클러치장치의 개략적인 구성도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 클러치장치는 클러치 페달(1)에 의해 조작되고 릴리즈피봇(3)으로 지지되어진 포크(2)와, 변속기입력축(5)에 결합되어 상기 포크(2)에 의해 축방향으로 이동되는 릴리즈베어링(4)과, 상기 릴리즈베어링(4)에 의해 2단계로 클러치디스크(10)를 가압하는 압력판유닛(7)을 포함해 구성되어진다.

상기 릴리즈베어링(4)은 전단부(4a)와 이에 단차진 후단부(4b)로 구성되며, 상기 후단부(4b)는 전단부(4a)에 비해 상대적으로 큰 직경으로 이루어진다.

상기 압력판유닛(7)은 클러치디스크(10)부위로 위치되어진 한쌍의 제1·2압력판(8,9)으로 구성되며, 상기 제1압력판(8)은 제2압력판(9)의 바깥쪽으로 위치되어진다.

상기 제1·2압력판(8,9)에는 원형의 압력바디(8a,9a)의 중심을 향해 방사상으로 형성된 다수의 다이아프램 스프링(8a,9a)들이 각각 형성되며, 상기 제1압력판(8)의 다이아프램 스프링(8a)은 상기 제2압력판(9)의 다이아프램 스프링(9a)에 비해 상대적으로 짧은 길이로 이루어진다.

상기 제1압력판(8)의 다이아프램 스프링(8a)과 상기 제2압력판(9)의 다이아프램 스프링(9a)은 각각 60도 간격으로 6개씩 구성되며, 상기 제1압력판(8)의 다이아프램 스프링(8a)은 상기 제2압력판(9)의 다이아프램 스프링(9a)사이로 위치됨으로써 서로간에 겹침을 방지하여 준다.

상기 제1압력판(8)의 다이아프램 스프링(8a)은 릴리즈베어링(4)의 후단부(4b)에 의해 가압되고, 상기 제2압력판(9)의 다이아프램 스프링(9a)은 릴리즈베어링(4)의 전단부(4a)에 의해 가압되어진다.

도 2는 본 발명에 따른 클러치장치의 단속 및 접합 작동상태이며, 도 2(가)에서 (다)로 진행되면 클러치를 단속하는 과정이고, 도 2(다)에서 (가)로 진행되면 클러치를 접합하는 과정을 나타낸다.

도 2(가)는 클러치디스크(10)에 제1압력판(8)과 제2압력판(9)이 모두 접합된 클러치 접합상태를 나타낸다.

이러한 상태에서 클러치 단속이 이루어지면, 도 2(나)와 같이 포크(2)에 의해 릴리즈베어링(4)이 변속기입력축(5)의 축방향으로 밀려나게 된다.

상기와 같이 릴리즈베어링(4)이 이동되면, 릴리즈베어링(4)의 전단부(4a)가 제2압력판(9)의 다이아프램 스프링(9a)을 가압(Fa)함으로써 제2압력판(9)이 클러치디스크(10)로부터 분리(Ka)되어진다.

하지만, 제1압력판(8)은 클러치디스크(10)에 접촉되어 클러치디스크(10)를 가압하는 상태를 유지하게 된다.

즉, 릴리즈베어링(4)의 후단부(4b)는 제1압력판(8)의 다이아프램 스프링(8a)에 접촉되지 않는데, 이는 릴리즈베어링(4)의 이동이 제1압력판(8)을 가압하는 거리까지 충분히 이동되지 않았기 때문이다.

상기와 같은 상태에서 릴리즈베어링(4)이 더 이동되면, 릴리즈베어링(4)의 전단부(4a)로 제2압력판(9)의 다이아프램 스프링(9a)이 가압됨과 더불어 릴리즈베어링(4)의 후단부(4b)로 제1압력판(8)의 다이아프램 스프링(8a)이 가압(Fb)되어진다.

상기와 같이 릴리즈베어링(4)의 전단부(4a)와 후단부(4b)가 각각 제2압력판(9)의 다이아프램 스프링(9a)과 제1압력판(8)의 다이아프램 스프링(8a)을 함께 가압함으로써 제2압력판(9)이 클러치디스크(10)로부터 분리(Kb)되어진다.

이에 따라, 도 2(다)와 같이 제1압력판(8)과 제2압력판(9)은 클러치디스크(10)로부터 모두 분리(Ka,Kb)되고, 이로서 클러치는 클러치 단속상태로 전환되어진다.

반면, 도 2(다)와 같이 포크(2)에 의해 최대로 이동된 릴리즈베어링(4)의 작용으로 클러치디스크(10)에 제1압력판(8)과 제2압력판(9)이 모두 분리(Ka,Kb)된 클러치 단속상태에서 클러치 접합이 이루어지면, 도 2(나)와 같이 제1압력판(8)과 제2압력판(9)은 동시에 클러치디스크(10)와 접합되지 않고 순차적인 접합과정을 형성하게 된다.

즉, 제2압력판(9)의 다이아프램 스프링(9a)과 제1압력판(8)의 다이아프램 스프링(8a)을 릴리즈베어링(4)의 전단부(4a)와 후단부(4b)로 동시에 가압(Fb)하던 릴리즈베어링(4)의 위치가 포크(2)의 작용으로 빠져나오게 되면, 릴리즈베어링(4)의 후단부(4b)가 가한 힘이 제1압력판(8)의 다이아프램 스프링(8a)에서 해제되어진다.

상기와 같이 다이아프램 스프링(8a)을 가압하던 릴리즈베어링(4)의 후단부(4b)를 통한 힘이 제1압력판(8)에서 해제되면, 상기 제1압력판(8)은 다이아프램 스프링(8a)의 탄성에 의해 클러치디스크(10)에 강하게 밀착되는 접촉상태로 전환되어진다.

하지만, 릴리즈베어링(4)의 이동이 충분하지 않으므로 제2압력판(9)의 다이아프램 스프링(9a)은 릴리즈베어링(4)의 전단부(4a)에 의해 가압되는 상태를 유지함으로써, 제2압력판(9)은 클러치디스크(10)로부터 분리(Ka)된 상태를 유지하게 된다.

이어 도 2(가)와 같이 릴리즈베어링(4)의 이동이 완료되면, 릴리즈베어링(4)의 전단부(4a)도 제2압력판(9)의 다이아프램 스프링(9a)을 가압하던 힘을 상실하게 되고, 이로 인해 제2압력판(9)도 다이아프램 스프링(9a)의 탄성에 의해 클러치디스크(10)에 강하게 밀착되는 접촉상태로 전환되어진다.

이에 따라, 제1압력판(8)과 제2압력판(9)이 클러치디스크(10)에 모두 압착되어 클러치접합상태가 형성되어진다.

상기와 같이 본 실시예에 따른 클러치장치는 포크(2)에 의해 변속기출력축(5)을 따라 축방향이동하는 릴리즈베어링(4)에 단차진 전단부(4a)와 후단부(4b)를 형성하고, 클러치디스크(10)를 가압하는 압력판을 릴리즈베어링(4)의 전단부(4a)로 가압되는 안쪽의 제2압력판(9)과 릴리즈베어링(4)의 후단부(4b)로 가압되는 바깥쪽의 제1압력판(8)으로 구성해줌으로써, 클러치 접합시 제1압력판(8)의 접촉 후 제2압력판(9)이 접촉되는 2단계 동작으로 급접합시 축소된 초기 마찰면적으로 클러치 전달토크를 줄여 급발진 충격하중을 줄일 수 있게 된다.

1 : 클러치 페달 2 : 포크
3 : 릴리즈피봇 4 : 릴리즈베어링
4a : 전단부 4b : 후단부
5 : 변속기입력축 7 : 압력판유닛
8,9 : 제1·2압력판 8a,9a : 압력바디
8b,9b : 다이아프램 스프링
10 : 클러치디스크

Claims (3)

1. 삭제
2. 클러치 접합 및 단속시 포크에 의해 축방향이동되는 릴리즈베어링의 후단부로부터 힘을 받아 클러치디스크를 가압하거나 해제하는 제1압력판과; 상기 제1압력판의 안쪽으로 위치되고, 상기 릴리즈베어링의 전단부로부터 힘을 받아 상기 클러치디스크를 가압하거나 해제하는 제2압력판을 포함한 클러치장치에 있어서,
   상기 제1·2압력판에는 원형의 중심을 향해 방사상으로 형성된 다수의 다이아프램 스프링들이 각각 형성되며, 상기 제1압력판의 다이아프램 스프링은 상기 제2압력판의 다이프램 스프링사이로 위치되어 서로간에 겹침을 방지하도록 배열되어진 것을 특징으로 하는 클러치장치.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1압력판의 다이아프램 스프링은 상기 제2압력판의 다이아프램 스프링에 비해 상대적으로 짧은 길이로 이루어진 것을 특징으로 하는 클러치장치.
   

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