KR101500171B1 - 클러치의 다이어프램 스프링 장치 - Google Patents

클러치의 다이어프램 스프링 장치 Download PDF

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김종민
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현대자동차주식회사
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Abstract

중공부가 형성된 원형 링 형상의 림; 상기 림의 내측에 일단부가 결합되고, 타단부가 림의 중앙을 향해 연장되며, 림의 내측을 따라 복수개가 이격되어 배치되고, 타단부가 일단부로부터 곡선을 그리도록 휘어지며 연장되되 복수개가 모두 동일한 방향으로 휘어진 핑거;를 포함하는 클러치의 다이어프램 스프링 장치가 소개된다.

Description

클러치의 다이어프램 스프링 장치 {DIAPHRAGM SPRING APPARATUS OF CLUTH FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 클러치 내부에 장착되는 다이어프램 스프링에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 다이어프램 스프링의 내구성을 향상시킬 수 있는 클러치의 다이어프램 스프링 장치에 관한 것이다.
차량의 클러치는 동력 단속 장치로써, 엔진에서 발생한 동력을 구동축으로 전달하거나 동력을 차단하는 장치이다. 클러치에 의해 차량의 시동이 용이해지고 변속이 가능하게 된다. 클러치는 건식클러치와 습식클러치로 나뉘는데 수동변속기에서는 대부분 건식클러치가 사용되고, 자동변속기에서는 습식클러치가 사용된다.
엔진의 후방으로 플라이휠이 형성되고, 플라이휠의 후방에 클러치세트가 결합되는데, 클러치세트는 클러치 디스크, 압력판, 다이어프램 스프링으로 형성된다. 도 1은 종래의 클러치의 다이어프램 스프링 장치를 도시한 도면으로써, 림(10)과 림(10)에 결합된 복수의 핑거(20)로 구성되며, 핑거(20)는 림(10)의 내측에서 일직선상으로 형성되되 핑거(20)의 단부는 절곡형성된다. 클러치가 동작하면 핑거(20)의 절곡된 부분이 반대방향으로 뒤집어 지면서 압력판을 가압하게 되어 엔진으로부터 전달되는 동력을 차단하게 된다.
대한민국 특허 공개번호 1993-0023209 A의 "자동차용 클러치 다이어프램"에서는 슬롯에 의해 방사상 핑거(13)로 분리되는 중앙부와 함께, 벨레빌레 링(Belleville ring)을 형성하는 주변부와, 상기 방사상 핑거(13)의 루트부의 공간에서 상기 핑거와 교대로 형성된 구멍(31)과, 상기 구멍은 각기 대응하는 슬롯(40)의 하나에 대해 방사상 안쪽으로 개방되고, 각 방사상 핑거(13)는 다음의 핑거로부터 분리된 것을 포함하는 종류의 다이어프램형 클러치, 특히 자동차용 클러치 다이어프램에 있어서, 상기 다이어프램의 주변부(12)는 상기 구멍(31)중 적어도 몇개와 일직선, 국부적으로 축방향으로 돌출하는 반-돌출 변형부(antipeaking deformation)(60)를 포함하는 특징으로 하는 다이어프램이 개시되나, 구조가 복잡하고 별도의 냉각 기능을 수행하지 않는다.
따라서, 구조가 간단하면서도 클러치의 내부로 공기의 흐름을 발생시켜 클러치의 내부 부품인 압력판, 디스크 등을 냉각시켜 각 부품의 내구성과 성능의 향상이 가능한 클러치의 다이어프램 스프링 장치가 필요한 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1993-0023209 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구조가 간단하면서도 클러치의 내부로 공기의 흐름을 발생시켜 클러치의 내부 부품인 압력판, 디스크 등을 냉각시켜 각 부품의 내구성과 성능의 향상이 가능한 클러치의 다이어프램 스프링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 클러치의 다이어프램 스프링 장치는 중공부가 형성된 원형 링 형상의 림; 상기 림의 내측에 일단부가 결합되고, 타단부가 림의 중앙을 향해 연장되며, 림의 내측을 따라 복수개가 이격되어 배치되고, 타단부가 일단부로부터 곡선을 그리도록 휘어지며 연장되되 복수개가 모두 동일한 방향으로 휘어진 핑거;를 포함한다.
상기 핑거의 두께는 균일할 수 있다.
상기 핑거는 두께는 균일하되, 핑거 자체의 길이방향으로 내측면에 만입홈이 형성되도록 절곡될 수 있다.
상기 핑거의 단면은 유선형으로 형성될 수 있다.
또한,상기 핑거의 단면은 회전하는 방향 측이 볼록한 유선형으로 형성될 수 있다.
상기 핑거는 일단부에서 타단부로 갈수록 폭이 좁아질 수 있다.
상기 핑거의 일단부는 림의 내측에 소정의 각도로 비틀린 상태로 결합될 수 있다.
상기 핑거의 타단부의 단부는 중공부의 원주를 따라 원호를 형성하며 복수의 핑거의 타단부가 모여 중공부와 동심원을 형성할 수 있다.
상기 핑거는 클러치의 회전 방향과 동일한 방향으로 휘어질 수 있다.
상기 핑거의 타단부는 상기 림으로부터 일정 거리 이격된 채 유지되도록 일단부에서부터 휘어지면서 상측으로 점점 솟아오르는 형상일 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 클러치의 다이어프램 스프링 장치에 따르면 별도의 부품을 추가하지 않더라도 핑거의 형상을 변경함으로써, 속도차에 의한 압력차가 발생하여 클러치 세트 내부의 압력판과 클러치 디스크 및 플라이휠을 냉각시켜 부품의 열화를 방지하며 특히, 차량의 등판 시 과다한 열에 의한 동력전달 페일(Fail)을 해소하고, 압력판의 열변형을 감소시키며 클러치 디스크의 마찰계수 유지를 통한 NVH(Noise, Vibration, Harshness : 소음진동) 감소 효과의 향상이 가능하며 부품의 수명을 연장시키고, 성능을 향상시키는 장점이 있게 된다.
또한, 현재 상용화 된 DCT(Double Clutch Transmission)에도 적용이 가능할 뿐만 아니라, 종래의 자동변속기 및 수동변속기에도 적용이 가능하므로 부품의 공용화 및 표준화가 가능하며 별도의 장치를 추가하지 않더라도 공냉의 효과를 얻을 수 있어 원가절감이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 클러치의 다이어프램 스프링 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치의 다이어프램 스프링 장치를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 측면도.
도 4는 핑거를 도시한 도면.
도 5는 엔진과 클러치 세트가 결합된 모습을 도시한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 클러치의 다이어프램 스프링 장치에 대하여 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치의 다이어프램 스프링 장치(D)를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 측면도이며 도 4는 핑거(300)를 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다이어프램 스프링 장치(D)는 중공부(110)가 형성된 원형 링 형상의 림(100); 상기 림(100)의 내측에 일단부(310)가 결합되고, 타단부(330)가 림(100)의 중앙을 향해 연장되며, 림(100)의 내측을 따라 복수개가 이격되어 배치되고, 타단부(330)가 일단부(310)로부터 곡선을 그리도록 휘어지며 연장되되 복수개가 모두 동일한 방향으로 휘어진 핑거(300);를 포함한다.
상기 림(100)은 플레이트 형상의 링으로 형성되고, 중심측에는 중공부(110)가 형성되고, 상기 림(100)의 내측으로 핑거(300)가 결합된다. 상기 핑거(300)는 두께가 균일하게 형성되며 림(100)의 두께와 핑거(300)의 두께는 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 핑거(300)에는 핑거(300) 자체의 길이방향을 따라 내측면에 만입홈(350)이 형성되도록 핑거(300)의 좌우방향으로 절곡되어 단면이 유선형을 이루도록 형성된다. 상기 핑거(300)의 유선형 단면은 특히 회전하는 방향 측이 볼록한 형태로 형성되어 다이어프램 스프링 장치(D)의 회전에 따라 속도차에 의해 압력차가 발생되어 공기의 흐름이 발생할 수 있게 된다.
여기서 핑거(300)의 형상은 프로펠러 형상으로도 형성될 수 있으며, 공기의 흐름이 발생될 수 있는 단면을 형성하는 형상이면 모두 적용 가능하다.
상기 핑거(300)는 일단부(310)에서 타단부(330)로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 형성되며, 상기 핑거(300)의 일단부(310)는 림(100)의 내측에 결합될 때 소정의 각도로 비틀린 상태로 결합되어 단면이 유선형을 형성할 수 있도록 하여 공기의 흐름을 보다 잘 발생시킬 수 있게 된다.
상기 핑거(300)는 클러치의 회전 방향과 동일한 방향으로 곡선을 그리며 휘어지는 형상으로 형성되고, 핑거(300)의 타단부(330)의 단부는 중공부(110)의 원주를 형성할 수 있도록 직선 형상이 아닌 원호 형상으로 형성되며 복수의 핑거(300)의 타단부(330)가 모여 형성하는 원은 중공부(110)와 동심원을 형성하게 된다.
또한, 상기 핑거(300)의 타단부(330)는 상기 림(100)으로부터 일정 거리 이격된 채 유지되도록 핑거(300)의 일단부(310)에서부터 곡선을 그리도록 휘어지면서 타단부(330)로 갈수록 타단부(330)측이 상방으로 점점 솟아오르는 형상으로 형성되어 클러치의 동작 시 핑거(300)가 림(100)과 결합된 일단부(310)를 기준으로 반대측으로 휘어져 압력판(P)을 가압하게 되어 엔진(E)으로부터 전달되는 동력을 차단하게 된다.
도 5에서는 엔진(E)에 플라이휠(F)이 결합되고, 클러치 디스크(C), 압력판(P), 다이어프램 스프링 장치(D)로 구성된 클러치 세트(S)가 플라이휠(F)에 결합된 모습을 볼 수 있다.
엔진(E)의 동작에 의해 플라이휠(F)과 클러치 세트(S)가 회전하게 되고, 이러한 회전에 의해 유체(공기)의 흐름이 발생하게 된다. 이러한 유체의 흐름은 베르누이의 원리가 적용될 수 있는데, 베르누이의 원리는 아래의 수학식 1과 같이 표현되며, 유체의 압력이 증가하면 속력은 감소한다라는 내용으로 요약할 수 있다.
Figure 112013094401657-pat00001
따라서, 엔진(E)이 회전하면 플리이휠(F)이 회전하고, 클러치 세트(S)도 회전하게 된다. 이 때, 클러치 세트(S)의 다이어프램 스프링 장치(D)도 함께 회전하게 되는데, 회전 시에는 회전중심에서 상대적으로 가까운 중공부(110)는 느린 속도(VA)로 회전하게 되고, 회전중심에서 상대적으로 먼 림(100)은 빠른 속도(VB)로 회전하게 되어 속도의 차이(VA<VB)가 발생하게 된다.
상기와 같이, 속도차(VA<VB)가 발생되면 베르누이의 원리에 의해 속도가 낮은 곳은 압력(PA)이 높아지게 되고, 속력이 높은 곳은 압력(PB)이 낮아지게 되어, 속도차(VA<VB)에 의해 압력차(PA>PB)가 발생하게 되어 압력차(PA>PB)에 의해 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로의 유체의 흐름이 발생하게 된다.
즉, 상대적으로 느린 속도인 중공부 측에서 상대적으로 빠른 속도인 림 측으로 클러치 세트 외부의 낮은 공기가 클러치 세트 내부로 유입되어 클러치 세트를 외부의 낮은 공기로 냉각이 가능하게 된다.
따라서, 별도의 부품을 추가하지 않더라도 핑거의 형상을 변경함으로써, 속도차에 의한 압력차가 발생하여 클러치 세트 내부의 압력판과 클러치 디스크 및 플라이휠을 냉각시켜 부품의 열화를 방지하며 특히, 차량의 등판 시 과다한 열에 의한 동력전달 페일(Fail)을 해소하고, 압력판의 열변형을 감소시키며 클러치 디스크의 마찰계수 유지를 통한 NVH(Noise, Vibration, Harshness : 소음진동) 감소 효과의 향상이 가능하며 부품의 수명을 연장시키고, 성능을 향상시키는 장점이 있게 된다.
또한, 현재 상용화 된 DCT(Double Clutch Transmission)에도 적용이 가능할 뿐만 아니라, 종래의 자동변속기 및 수동변속기에도 적용이 가능하므로 부품의 공용화 및 표준화가 가능하며 별도의 장치를 추가하지 않더라도 공냉의 효과를 얻을 수 있어 원가절감이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 림 110 : 중공부
300 : 핑거 310 : 일단부
330 : 타단부 350 : 만입홈

Claims (10)

  1. 중공부가 형성된 원형 링 형상의 림;
    상기 림의 내측에 일단부가 결합되고, 타단부가 림의 중앙을 향해 연장되며, 림의 내측을 따라 복수개가 이격되어 배치되고, 타단부가 일단부로부터 곡선을 그리도록 휘어지며 연장되되 복수개가 모두 동일한 방향으로 휘어진 핑거;를 포함하고,
    상기 핑거는 두께는 균일하되, 핑거 자체의 길이방향으로 내측면에 만입홈이 형성되도록 절곡된 것을 특징으로 하는 클러치의 다이어프램 스프링 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 핑거의 두께는 균일한 것을 특징으로 하는 클러치의 다이어프램 스프링 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 핑거의 단면은 유선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 클러치의 다이어프램 스프링 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 핑거의 단면은 회전하는 방향 측이 볼록한 유선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 클러치의 다이어프램 스프링 장치
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 핑거는 일단부에서 타단부로 갈수록 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 클러치의 다이어프램 스프링 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 핑거의 일단부는 림의 내측에 소정의 각도로 비틀린 상태로 결합되는 것을 특징으로 하는 클러치의 다이어프램 스프링 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 핑거의 타단부의 단부는 중공부의 원주를 따라 원호를 형성하며 복수의 핑거의 타단부가 모여 중공부와 동심원을 형성하는 것을 특징으로 하는 클러치의 다이어프램 스프링 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 핑거는 클러치의 회전 방향과 동일한 방향으로 휘어진 것을 특징으로 하는 클러치의 다이어프램 스프링 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 핑거의 타단부는 상기 림으로부터 일정 거리 이격된 채 유지되도록 일단부에서부터 휘어지면서 상측으로 점점 솟아오르는 형상인 것을 특징으로 하는 클러치의 다이어프램 스프링 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100310562B1 (ko) * 1992-05-13 2001-12-15 레메이르 마르 자동차용클러치다이어프램
JP2002364671A (ja) * 2001-06-11 2002-12-18 Koyo Seiko Co Ltd クラッチレリーズ軸受用調心ばね

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