KR101371377B1 - 차량용 클러치 디스크 - Google Patents

Abstract

복합 마찰 특성을 가진 허브 플레이트를 적용함으로써, 차량의 초기 사용기간에는 큰 마찰 계수를 가진 부분이 마찰되면서 높은 수준의 히스테리시스가 형성되어 NVH 성능의 향상을 도모할 수 있고, 차량을 일정 기간 사용한 이후에는 작은 마찰 계수를 가진 부분이 마찰되면서 부품 마모량이 감소하여 내구성의 향상을 도모할 수 있는 차량용 클러치 디스크가 제공된다. 이러한 차량용 클러치 디스크는 엔진으로부터 토크를 전달받아 회전하는 디스크 플레이트(100)와, 상기 디스크 플레이트(100)와 대응 결합하여 상기 디스크 플레이트(100)와 일체로 회전하는 서브 플레이트(200)와, 상기 디스크 플레이트(100)와 서브 플레이트(200) 사이에 배치되며, 상기 디스크 플레이트(100)에 대해 일정한 시간 간격을 두고 회전하는 허브 플레이트(300)와, 상기 디스크 플레이트(100)와 허브 플레이트(300) 사이에 위치되어 허브 플레이트(300)와 마찰하는 프릭션 와셔(W)와, 상기 서브 플레이트(200)와 허브 플레이트(300) 사이에 위치되어 허브 플레이트(300)와 마찰하는 프릭션 부싱(B)을 포함하며, 상기 허브 플레이트(300)는 상기 프릭션 와셔(W) 또는 프릭션 부싱(B)과 마찰하는 제1 마찰부(310)와, 이 제1 마찰부(310)와 다른 마찰 계수를 가지며 상기 제1 마찰부(310)가 마모된 후 상기 프릭션 와셔(W) 또는 프릭션 부싱(B)과 마찰하는 제2 마찰부(320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 클러치 디스크{CLUTCH DISC FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 클러치 디스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 허브 플레이트의 모재 표면을 표면처리하여 높은 수준의 히스테리시스와 내구성을 동시에 충족할 수 있는 차량용 클러치 디스크에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진은 부하가 걸린 상태에서는 시동이 불가능하고, 변속기의 기어 변속도 무부하 상태에서 이루어져야 한다. 또한, 차량의 출발시 엔진의 동력이 서서히 구동 바퀴로 전달되어야 한다. 따라서 차량의 엔진과 변속기 사이에는 엔진의 동력을 구동 바퀴에 전달하거나 차단하는 역할을 하는 클러치 장치가 장착되어 있다.

이와 같은 클러치 장치는 엔진의 플라이휠에 장착되는 클러치 커버와, 클러치 커버 내측에 위치되며 클러치 디스크, 압력판, 클러치 스프링, 릴리스 레버 등으로 구성되는 클러치 본체와, 클러치 포크와, 릴리스 실린더 및 운전석의 클러치 페달과 연결되는 마스터 실린더를 포함한다.

상기와 같은 클러치 장치의 작동을 살펴보면, 동력 전달시에는 압력판이 클러치 스프링에 의해 클러치 디스크를 밀고 있으나, 동력 절환시에는 클러치 페달을 밟음으로 인해 릴리스 베어링이 릴리스 레버의 선단을 눌러 릴리스 레버의 지렛대 작동에 의해 압력판이 클러치 디스크로부터 이격되고, 이로 인해 플라이휠, 클러치 디스크 및 압력판의 마찰면에 틈새가 발생하여 동력 전달이 이루어지지 않게 된다.

한편, 상기 클러치 디스크는 변속기 입력축에 스플라인으로 연결되고 플라이휠과 압력판 사이에 결합되어 그 마찰력에 의하여 플라이 휠의 회전을 변속기의 입력축을 통해서 변속기로 전달하는 역할을 한다.

이러한 종래의 클러치 디스크가 대한민국 특허출원 10-2008-0062849에 개시되어 있다.

이러한 종래의 클러치 디스크(10)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 허브(11), 허브 플레이트(12), 서브 플레이트(13), 디스크 플레이트(14), 메인 댐퍼 스프링(15), 쿠션 플레이트(16), 마찰 페이싱(17)과, 프리 댐퍼 스프링(18)을 포함한다.

상기 허브(11)는 클러치 디스크(10)의 중앙에 구비되며, 변속기 입력축에 스플라인 결합되도록 구성된다. 그리고, 허브(11)와 허브 플레이트(12) 사이에는 프리 댐퍼 스프링(18)이 설치된다.

상기 서브 플레이트(13)와 디스크 플레이트(14)는 도넛 형상으로 중앙부가 허브(11)의 일측과 타측에서 각각 끼워지고, 허브 플레이트(12)의 일측면과 타측면에 각각 밀착되어 다수의 핀(1)에 의해 결합된다.

그리고 상기 허브 플레이트(12)와 서브 플레이트(13) 및 디스크 플레이트(14)에는 이들을 일체로 관통하는 끼움홀(12a,13a,14a)이 원주 방향을 따라 다수개가 형성되며, 이 끼움홀(12a,13a,14a) 마다 각각 한 개씩의 메인 댐퍼 스프링(15)이 설치된다.

또한, 상기 쿠션 플레이트(16)는 디스크 플레이트(14)의 외측단부에 다수개의 리벳(2)을 매개로 결합된다. 그리고, 쿠션 플레이트(16)의 외측단부의 양측면에는 다수의 마찰 페이싱(17)이 고정부재에 의해 일체로 결합된다.

한편, 상기 메인 댐퍼 스프링(15)과 프리 댐퍼 스프링(18)은 엔진의 동력을 변속기의 입력축으로 전달함에 있어서, 엔진의 플라이 휠과 클러치축의 회전수 차이에 의해 발생하는 비틀림에 의한 충격 및 소음을 흡수하기 위한 것이다.

여기서, 상기 메인 댐퍼 스프링(15)은 높은 강성을 갖도록 이루어져 높은 토크 영역에서의 충격 및 소음 흡수에 효과적으로 작용하고, 상기 프리 댐퍼 스프링(18)은 낮은 강성을 갖도록 이루어져 낮은 토크 영역에서의 충격 및 소음 흡수에 효과적으로 작용한다. 따라서 상기 메인 댐퍼 스프링(15)은 엔진의 기동이나 가속시의 높은 토크에 대응하고, 상기 프리 댐퍼 스프링(18)은 주로 엔진의 아이들 회전시의 낮은 토크에 대응한다.

한편, 도 3에 도시된 종래의 클러치 디스크의 마찰발생부의 구조의 일례를 살펴보면, 종래의 클러치 디스크의 마찰발생부는 서브 플레이트(13)와, 허브 플레이트(12)와, 디스크 플레이트(14)와, 서브 플레이트(13)와 허브 플레이트(12) 사이에 위치하는 프릭션 와셔(19)와, 허브 플레이트(12)와 디스크 플레이트(14) 사이에 위치하는 프릭션 부싱(20)으로 이루어진다.

여기서, 상기 프릭션 와셔(19)와 프릭션 부싱(20)은 허브 플레이트(12)의 양측에 위치하면서 엔진에서 전달되는 토크의 변동에 따라 허브 플레이트(12)와 마찰되면서 히스테리시스가 발생하도록 하는 역할을 한다.

한편, 일반적으로 차량의 NVH 성능을 높이기 위해서는 상기 마찰발생부에서 높은 수준의 히스테리시스가 만족되어야 하며, 이를 위해 허브 플레이트(12)의 재질 선정시 마찰 계수가 큰 재질을 선택하여야 한다. 그러나 마찰 계수가 큰 재질을 사용할 경우 부품 마모량이 많아져서 제품 수명이 단축되는 문제점이 발생한다. 즉, 반대로 설명하면, 제품의 수명을 향상시키기 위해서는 마찰 계수가 작은 재질을 사용하여야 하지만, 마찰 계수가 작은 재질을 사용할 경우 높은 수준의 히스테리시스를 만족시키지 못하는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복합 마찰 특성을 가진 허브 플레이트를 적용함으로써, 차량의 초기 사용기간에는 큰 마찰 계수를 가진 부분이 마찰되면서 높은 수준의 히스테리시스가 형성되어 NVH 성능의 향상을 도모할 수 있고, 차량을 일정 기간 사용한 이후에는 작은 마찰 계수를 가진 부분이 마찰되면서 부품 마모량이 감소하여 내구성의 향상을 도모할 수 있는 차량용 클러치 디스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 클러치 디스크는 엔진의 플라이 휠에 선택적으로 접촉되는 마찰 페이싱이 쿠션 플레이트를 매개로 결합되어 엔진으로부터 토크를 전달받아 회전하는 디스크 플레이트와, 상기 디스크 플레이트와 대응 결합하여 상기 디스크 플레이트와 일체로 회전하는 서브 플레이트와, 상기 디스크 플레이트와 서브 플레이트 사이에 배치되며, 상기 디스크 플레이트에 대해 일정한 시간 간격을 두고 회전하는 허브 플레이트와, 상기 디스크 플레이트와 허브 플레이트 사이에 위치되어 허브 플레이트와 마찰하는 프릭션 와셔와, 상기 서브 플레이트와 허브 플레이트 사이에 위치되어 허브 플레이트와 마찰하는 프릭션 부싱을 포함하며, 상기 허브 플레이트는 상기 프릭션 와셔 또는 프릭션 부싱과 마찰하는 제1 마찰부와, 이 제1 마찰부와 다른 마찰 계수를 가지며 상기 제1 마찰부가 마모된 후 상기 프릭션 와셔 또는 프릭션 부싱과 마찰하는 제2 마찰부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 마찰부의 마찰 계수는 상기 제2 마찰부의 마찰 계수 보다 더 큰 것이 바람직하다.

상기 제2 마찰부는 상기 허브 플레이트의 모재이고, 상기 제1 마찰부는 상기 허브 플레이트의 모재에 대한 표면처리를 통해 형성된 것이 바람직하다.

상기 허브 플레이트의 모재에 대한 표면처리는 80 메시의 금강사를 노즐 압력 8~10 kgf/㎠로 2분 30초 내지 3분 30초 동안 분사하여 행해지는 샌딩 가공인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 차량용 클러치 디스크에 따르면, 복합 마찰 특성을 가진 허브 플레이트를 적용함으로써, 차량의 초기 사용기간에는 큰 마찰 계수를 가진 부분이 마찰되면서 높은 수준의 히스테리시스가 형성되어 NVH 성능이 향상될 수 있게 되고, 차량을 일정 기간 사용한 이후에는 작은 마찰 계수를 가진 부분이 마찰되면서 부품 마모량이 감소하여 내구성이 향상될 수 있게 된다.

도 1은 종래의 차량용 클러치 디스크를 보인 평면도.
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절단한 단면도.
도 3은 종래의 클러치 디스크의 마찰발생부 구조의 일례를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 크러치 디스크의 일부를 절개하여 보인 평면도.
도 5는 도 4의 A-A선을 따라 절단한 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 디스크에 적용된 허브 플레이트 및 그 단면을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 디스크를 차량에 적용한 경우의 히스테리시스와 내구성을 종래의 차량용 클러치 디스크를 차량에 적용한 경우와 비교하여 나타낸 그래프.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 크러치 디스크의 일부를 절개하여 보인 평면도이고, 도 5는 도 4의 A-A선을 따라 절단한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 디스크에 적용된 허브 플레이트 및 그 단면을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 디스크를 차량에 적용한 경우의 히스테리시스와 내구성을 종래의 차량용 클러치 디스크를 차량에 적용한 경우와 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 디스크는 디스크 플레이트(100)와, 서브 플레이트(200)와, 허브 플레이트(300)와, 메인 댐퍼 스프링(400)과, 허브(600)를 포함한다.

상기 디스크 플레이트(100)와 서브 플레이트(200)는 대략의 도넛 형상으로 형성되고, 중앙부가 상기 허브(600)의 일측과 타측에 각각 끼워지며, 상기 허브 플레이트(300)의 일측면과 타측면에 각각 밀착되어 다수의 핀(1)에 의해 결합된다.

상기 디스크 플레이트(100)에는 엔진의 플라이 휠에 선택적으로 접촉되는 마찰 페이싱(110)이 쿠션 플레이트(120)를 매개로 결합된다. 따라서 상기 디스크 플레이트(100) 및 상기 디스크 플레이트(100)에 결합된 서브 플레이트(200)는 엔진으로부터 토크를 전달받아 회전하게 된다.

상기 허브 플레이트(300)는 대략의 도넛 형상으로 형성되고, 중앙부가 상기 허브(600)에 끼워지며, 상기 디스크 플레이트(100)와 서브 플레이트(200) 사이에 배치되어 상기 디스크 플레이트(100)에 대해 일정한 시간 간격을 두고 회전할 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 허브 플레이트(300)와, 상기 디스크 플레이트(100) 사이에는 메인 댐퍼 스프링(400)이 개재되어 상기 메인 댐퍼 스프링(400)이 일정 정도 압축되는 시간만큼 같이 회전하기 위한 일정 시간 간격이 존재하게 된다.

상기 허브(600)는 변속기의 입력축에 스플라인 결합되고, 상기 허브 플레이트(300)의 중앙부에 삽입되어 상기 허브 플레이트(300)에 대해 일정한 시간 간격을 두고 회전할 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 허브(600)는 상기 허브 플레이트(300)의 중앙부에 프리 댐퍼 스프링(500)을 매개로 관통 삽입되고, 상기 서브 플레이트(200)의 중앙부 내측에는 사다리꼴 형상으로 이루어진 다수의 결합홈(320)이 원주 방향을 따라 형성되며, 상기 허브(600)의 외주에는 상기 결합홈(320)에 원주 방향을 따라 일정 거리 이격할 수 있는 공간을 두고 수용되는 다수의 결합돌기(620)가 형성되며, 상기 결합홈(320)이 상기 결합돌기(620)에 걸림 되기까지 상기 허브 플레이트(300)가 상기 프리 댐퍼 스프링(500)을 압축하면서 일정 각도 회전하는 시간만큼 일정한 시간 간격이 존재하게 된다.

한편, 상기 디스크 플레이트(100)와 서브 플레이트(200) 및 허브 플레이트(300)에는 이들을 일체로 관통하는 끼움홀(100a,200a,300a)이 원주 방향을 따라 다수개가 형성되며, 이 끼움홀(100a,200a,300a) 마다 각각 한 개씩의 메인 댐퍼 스프링(400)이 설치되며, 상기 메인 댐퍼 스프링(400)은 상기 디스크 플레이트(100)와 서브 플레이트(200)의 회전을 상기 허브 플레이트(300)로 전달한다.

한편, 상기 쿠션 플레이트(120)는 디스크 플레이트(100)의 외측단부에 다수개의 리벳(2)을 매개로 결합된다. 그리고, 쿠션 플레이트(120)의 외측단부의 양측면에는 다수의 마찰 페이싱(110)이 고정부재에 의해 일체로 결합된다.

한편, 위와 같이 구성된 차량용 클러치 디스크의 마찰발생부를 구체적으로 살펴보면, 상기 디스크 플레이트(100)와 허브 플레이트(300) 사이에는 프릭션 와셔(W)가 위치되고, 상기 서브 플레이트(200)와 허브 플레이트(300) 사이에는 프릭션 부싱(B)이 위치되며, 상기 프릭션 와셔(W)와 프릭션 부싱(B)은 각각 허브 플레이트(300)의 일측면 및 타측면에 마찰한다.

한편, 상기 허브 플레이트(300)는 상기 프릭션 와셔(W) 또는 프릭션 부싱(B)과 초기에 마찰하는 제1 마찰부(310)와, 이 제1 마찰부(310)와 다른 마찰 계수를 가지며 상기 제1 마찰부(310)가 마모된 후 상기 프릭션 와셔(W) 또는 프릭션 부싱(B)과 마찰하는 제2 마찰부(320)를 포함한다.

한편, 차량의 초기 사용기간에는 큰 마찰 계수를 가진 부분이 마찰되면서 높은 수준의 히스테리시스가 형성되어 NVH 성능의 향상을 도모할 수 있고, 차량을 일정 기간 사용한 이후에는 작은 마찰 계수를 가진 부분이 마찰되면서 부품 마모량이 감소하여 내구성의 향상을 도모할 수 있도록 하기 위해 상기 허브 플레이트(300)를 형성함에 있어서, 상기 제1 마찰부(310)의 마찰 계수가 상기 제2 마찰부(320)의 마찰 계수 보다 더 크도록 형성하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1 마찰부(310)의 마찰 계수가 상기 제2 마찰부(320)의 마찰 계수보다 더 크도록 형성하기 위해 상기 제2 마찰부(320)는 허브 플레이트(300)를 이루는 종래의 모재로 구성되도록 하고, 상기 제1 마찰부(310)는 모재인 상기 제2 마찰부(320)의 표면에 대해 표면처리를 가하여 마찰 계수가 증가하도록 하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 표면처리 방법을 적용할 경우 제1 마찰부(310)와 제2 마찰부(320)를 별도로 구성하여 조립 또는 결합시키는 방법 대비 제조 원가를 절감할 수 있고, 제조 공정도 단순화할 수 있는 이점이 있다.

한편, 상기 허브 플레이트(300)의 모재에 대한 표면처리는 80 메시의 금강사를 노즐 압력 8~10 kgf/㎠로 2분 30초 내지 3분 30초 동안 분사하여 행해지는 샌딩(Sanding) 가공에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 샌딩 가공시의 노즐 압력이 8~10 kgf/㎠일 경우 가장 효과적으로 표면처리가 이루어질 수 있으며, 노즐 압력이 8kgf/㎠보다 작을 경우 표면처리 정도가 미약해지고, 노즐 압력이 10kgf/㎠보다 큰 경우에는 표면처리 정도가 너무 커져서 제2 마찰부(320)의 영역이 지나치게 축소될 수 있다. 또한, 상기 샌딩 가공시간의 경우 금강사를 2분 30초 내지 3분 30초 동안 분사할 경우 가장 효과적으로 표면처리가 이루어질 수 있으며, 샌딩 가공시간이 2분 30초보다 짧은 경우 제1 마찰부(310)의 마찰 계수가 충분히 커질 수 없게 되고, 샌딩 가공시간이 3분 30초보다 길 경우 제1 마찰부(310)의 마찰 계수가 너무 커져서 모재인 제2 마찰부(320)의 마찰 계수와 너무 큰 차이가 나게 된다.

도 7을 참조하면, 위와 같이 구성된 복합 마찰 특성을 가진 허브 플레이트(300)가 적용된 본 발명의 실시예에 따른 차량용 클러치 디스크를 사용한 경우의 시간에 대한 히스테리시스 선도(X)를 종래의 허브 플레이트가 적용된 차량용 크러치 디스크를 사용한 경우의 시간에 대한 히스테리시스 선도(Y)와 비교해 볼 때, 차량의 초기 사용기간에는 종래 대비 높은 수준의 히스테리시스가 형성되어 NVH 성능이 향상될 수 있게 되고, 차량을 일정 기간 사용하여 시간이 흐른 뒤에는 선도(X)와 선도(Y)의 격차 만큼의 내구성 향상이 이루어질 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.

100 : 디스크 플레이트 110 : 마찰 페이싱
120 : 쿠션 플레이트 200 : 서브 플레이트
300 : 허브 플레이트 310 : 제1 마찰부
320 : 제2 마찰부 400 : 메인 댐퍼 스프링
500 : 프리 댐퍼 스프링 600 : 허브

Claims (4)

1. 엔진의 플라이 휠에 선택적으로 접촉되는 마찰 페이싱(110)이 쿠션 플레이트(120)를 매개로 결합되어 엔진으로부터 토크를 전달받아 회전하는 디스크 플레이트(100);
   상기 디스크 플레이트(100)와 대응 결합하여 상기 디스크 플레이트(100)와 일체로 회전하는 서브 플레이트(200); 및
   상기 디스크 플레이트(100)와 서브 플레이트(200) 사이에 배치되며, 상기 디스크 플레이트(100)에 대해 일정한 시간 간격을 두고 회전하는 허브 플레이트(300);
   상기 디스크 플레이트(100)와 허브 플레이트(300) 사이에 위치되어 허브 플레이트(300)와 마찰하는 프릭션 와셔(W); 및
   상기 서브 플레이트(200)와 허브 플레이트(300) 사이에 위치되어 허브 플레이트(300)와 마찰하는 프릭션 부싱(B);을 포함하고,
   상기 허브 플레이트(300)는 상기 프릭션 와셔(W) 또는 프릭션 부싱(B)과 마찰하는 제1 마찰부(310)와, 이 제1 마찰부(310)와 다른 마찰 계수를 가지며 상기 제1 마찰부(310)가 마모된 후 상기 프릭션 와셔(W) 또는 프릭션 부싱(B)과 마찰하는 제2 마찰부(320)를 포함하며,
   상기 제2 마찰부(320)는 상기 허브 플레이트(300)의 모재이고, 상기 제1 마찰부(310)는 상기 허브 플레이트(300)의 모재를 샌딩 가공을 통해 표면처리하여 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 디스크.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 마찰부(310)의 마찰 계수는 상기 제2 마찰부(320)의 마찰 계수 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 디스크.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 샌딩 가공은, 상기 허브플레이트(300)의 모재 표면에 80 메시의 금강사를 노즐 압력 8~10 kgf/㎠로 2분 30초 내지 3분 30초 동안 분사하여 행해지는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 디스크.

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