KR102460355B1 - 원심력 추를 구비한 클러치 디스크 - Google Patents

원심력 추를 구비한 클러치 디스크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 클러치 디스크에 관한 것으로서, 상기 클러치 디스크는 회전 축(d)을 중심으로 회전 가능하게 배치된, 반경 방향 외부 마찰 라이닝을 지지하는 입력부와, 기어 입력 샤프트와 회전 결합식으로 연결된 허브로서 형성된 출력부와, 경우에 따라, 주연 방향으로 입력부와 출력부 사이에서 작용하는, 상기 마찰 라이닝의 반경 방향 내부에 배치된 토션 진동 댐퍼 및 원심력 추(1)를 구비하고, 상기 원심력 추는 허브와 고정 연결되어 함께 회전하는 캐리어(2)와, 상기 캐리어(2)에서 주연에 걸쳐 분배되어 회전하는 클러치 디스크의 원심력 필드에서 진동하도록 현수된 추(9, 10)를 갖는다. 기어 입력 샤프트에 대한 동력학적 부하 없이 원심력 추(1)를 적어도 두 개의 진동 차수로 설계할 수 있도록, 적어도 두 개의 추 그룹(7, 8)에는, 주연에 걸쳐 교대로 분배되고 상이한 진동 차수에 대해 조정되며 회전 축(d)에 회전 동기식으로 배치된 추(9, 10)가 제공된다.

Description

원심력 추를 구비한 클러치 디스크{CLUTCH DISK COMPRISING A CENTRIFUGAL PENDULUM}
본 발명은 클러치 디스크에 관한 것으로서, 상기 클러치 디스크는 회전 축을 중심으로 회전 가능하게 배치된, 반경 방향 외부 마찰 라이닝을 지지하는 입력부와, 기어 입력 샤프트와 회전 결합식으로 연결된 허브로서 형성된 출력부와, 경우에 따라, 주연 방향으로 입력부와 출력부 사이에서 작용하는, 상기 마찰 라이닝의 반경 방향 내부에 배치된 토션 진동 댐퍼 및 원심력 추를 구비하고, 상기 원심력 추는 허브와 고정 연결되어 함께 회전하는 캐리어와, 상기 캐리어에서 주연에 걸쳐 분배되어 회전하는 클러치 디스크의 원심력 필드에서 진동하도록 현수된 추를 갖는다.
WO2012/079557 A1호에는 원심력 추를 구비한 클러치 디스크가 공지되어 있고, 이 경우 캐리어 플랜지에 주연 방향에 결처 분배된 추는 회전하는 클러치 디스크의 원심력 필드에서 현수되어 있다. 상기 캐리어 플랜지는 클러치 허브에 수용되고 상기 추는 롤러에 의해 캐리어 플랜지에 수용되며, 이때 상기 롤러들은 서로 보완적으로 캐리어 플랜지와 추에 제공된, 롤러 트랙을 갖는 섹션 내에 관통되어 상기 롤러 트랙에서 롤링한다. 이에 의해 회전 속도에 매칭되는 회전 진동 옵쇼버가 형성되는데, 상기 회전 진동 옵쇼버는, 예컨대 4기통 디젤 엔진의 진동 차수(oscillation order)와 같은 구체적인 진동 차수에 대해 조정되어 있다. 이 경우 회전 진동 옵쇼버는 디젤 엔진의 전체적인 회전 속도 범위에 대해 작용한다. 또한, 입력부와 출력부 사이에는, 입력부와 출력부 사이에서 주연 방향으로 작용하는 디스크 스프링을 갖는 스프링 장치 및 토션 진동의 댐핑을 위한 마찰 장치를 구비한 토션 진동 댐퍼가 제공된다. 그러나, 상응하는 실린더 배치의 경우 내연기관의 실린더 및 이의 진동 부재들이 부분적으로 차단되는 가능성이 잔존할 수 있다.
따라서, 본 발명의 과제는 개선된 방식으로 내연기관의 진동 거동에 매칭되는 원심력 추를 구비한 클러치 디스크를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 상기 과제는 청구항 1의 대상에 의해 해결된다. 이 독립 청구항의 종속항들에는 청구항 1의 대상에 대한 바람직한 실시예가 제시된다.
회전 축, 예컨대 내연기관의 크랭크 샤프트의 회전 축을 중심으로 배치되고 마찰 클러치 내에 수용된 제안된 클러치 디스크는 반경 방향 외부에 배치된 마찰 라이닝을 구비한 입력부를 포함한다. 출력부는 허브로서 형성되고 예컨대 내부 톱니에 의해 출력 샤프트, 예컨대 변속기 입력 샤프트와 회전 결합식으로 연결되어 있다. 가장 단순한 경우, 입력부와 출력부는 서로 고정 연결되어 함께 회전한다. 유리하게 입력부와 출력부는 서로에 대해 제한되어 회전 가능하게 형성될 수 있고, 이때 입력부와 출력부 사이에는 토션 진동 댐퍼가 작용하도록 배치된다. 또한, 입력부와 출력부는, 반경 방향으로 상응하게 배치되고 내부에 압축 나사 스프링이 수용되어 입력측 및 출력측의 디스크 부재의 상대 회전 시에 압축되는 윈도우를 구비한 디스크 부재를 구비할 수 있다. 입력부와 출력부 사이의 회전 각도의 적어도 일부에 걸쳐 마찰 장치가 작용할 수 있다.
클러치 디스크에서 바람직하게 클러치 디스크의 축방향 구조 공간 내부에 원심력 추가 함께 회전하도록 고정되어 수용된다. 상기 원심력 추는 허브와 고정 연결되어 함께 회전하는, 예컨대 톱니 맞물리고 축 방향으로 고정된, 예컨대 코킹된 캐리어를 포함한다. 상기 캐리어에는, 주연 방향에 걸쳐 분배되고 회전하는 클러치 디스크의 원심력 필드에서 진동하도록 현수된 추가 수용된다. 회전하는 클러치 디스크의 회전이 균일한 경우, 추 트랙에서 추는 평형 상태로부터 가속되어 이 가속 방향에 따라 에너지를 캐리어로부터 수용하거나 캐리어에 제공하여, 결과적으로 캐리어와 캐리어에 의해 회전 축을 중심으로 배치된 구성 요소들은 회전 균일성과 관련하여 진정된다. 이 경우, 제안된 원심력 추는 추들을 구비한 적어도 두 개의 추 그룹을 포함한다. 이때, 하나의 추 그룹의 추들은 동일하게 형성된다. 추 그룹들은 주연 방향에 걸쳐 균일하게 분배된다. 즉, 각각의 추 그룹의 추들은 주연 방향에 걸쳐 균일하게 분배되어 회전 동기식으로 분배되고, 개별 추 그룹의 추들은 주연 방향에 걸쳐 분배되어 있는 것을 의미한다. 이러한 경우, 적어도 두 개의 추 그룹은 상이한 진동 차수에 대해 조정됨으로써, 내연기관의 복수의 진동 차수의 회전 균일성은 하나의 클러치 디스크의 단일 원심력 추에 의해 회전 속도에 매칭되는 방식으로 댐핑될 수 있다.
원심력 추를 구비한 클러치 디스크의 바람직한 실시예에 따라, 각각 직경 방향으로 대향하여 위치하는 추를 구비하면서 두 개의 상이한 진동 차수에 대해 조정된 두 개의 추 그룹이 제공될 수 있다. 이 경우, 각가 하나의 추 그룹의 두 개의 추는, 즉 네 개의 추는 주연 방향에 걸쳐 교대로 배치되어 있다. 다른 실시예에서, 예컨대 하나의 추 그룹이 네 개의 추를 그리고 다른 하나의 추 그룹이 두 개 또는 네 개의 추를 구비할 수 있는 것은 당연하다. 또한, 각각 직경 방향으로 대향하여 위치하고 주연 방향에 걸쳐 교대로 배치되어 있는 두 개의 추를 갖는 네 개의 추 그룹이 사용되는 경우, 원심력 추는, 예컨대 네 개의 진동 차수에 대해 조정될 수 있다. 또한, 세 개의 상이한 진동 차수에 대해 조정된 세 개의 추 그룹이 제공될 수 있으며, 이때 각각 직경 방향으로 대향하여 위치하고 주연 방향에 걸쳐 교대로 배치된 두 개의 추가 제공된다.
또한, 회전 축을 중심으로 120° 간격을 두고 배치된 각각 세 개의 추를 구비한 두 개의 추 그룹이 제공될 수 있으며, 이때 두 개의 추 그룹의 총 여섯 개의 추는 주연 방향에 걸쳐 교대로 배치된다. 추 및 발생하는 진동 차수의 갯수로 인해 바람직하다면, 회전 동기식으로 배치된 각각 두 개 또는 세 개의 추를 갖는 다른 추 그룹이 제공될 수 있다.
캐리어에 대해 추를 현수 방식으로 수용하는 것은, 바람직하게 롤러에 의해 이루어지며, 이때 각각 하나의 롤러는 추 및 캐리어 내에 컷아웃을 관통하여 상기 컷아웃 내에 제공된 롤러 트랙과 같은 활주 트랙에서 롤링한다. 원심력 필드에서 캐리어에 대해 정적으로 결정된 추의 수용은, 캐리어가 두 개의 디스크 부재 사이에 추를 수용하는 디스크 부재들로 형성됨으로써 달성될 수 있다. 이 경우, 각각의 디스크 부재는 각각 하나의 롤러를 수용하기 위해 롤러 트랙을 갖는 상응하는 컷아웃을, 그리고 추는 이에 상보적인 롤러 트랙을 갖는 컷아웃을 갖는다. 여기서, 두 디스크 부재 모두 또는 단지 하나의 디스크 부재는 허브와 회전 고정식으로 톱니 맞물리고 축 방향으로 코킹되거나 다른 방식으로 고정 연결될 수 있다. 단지 하나의 디스크 부재가 허브와 고정되는 경우, 다른 하나의 디스크 부재는 고정된 디스크 부재와 예컨대 리벳에 의해 연결된다.
예컨대 진동 질량을 증가시키기 위해, 캐리어는 대안적으로 양측에서 추 요소를 수용하는 추 플랜지로 형성될 수 있다. 이 경우, 각각 하나의 롤러를 수용하기 위해 추 플랜지는 컷아웃 및 롤러 트랙을 구비하고, 추 요소들은 상응하는 컷아웃 및 롤러 트랙을 구비한다. 이 경우, 축 방향으로 대향하여 위치하는 추 요소는 각각 하나의 추를 형성하고, 이때 추 요소는, 추 운동을 보장하기 위해 추 플랜지 중 상응하게 리세스 처리된 개구를 관통하는 연결 요소들에 의해 축 방향으로 거리를 두고 연결된다.
추는, 예컨대 롤러 트랙의 형성을 통해, 바람직하게 추가 평행하거나 사다리꼴로 배치된 스트링을 갖는, 두 가닥(bifilar)으로 현수된 추에 상응하게 추 운동을 실행하도록 캐리어에 수용된다. 이를 위해 캐리어 및 추는 각각 주연 방향으로 이격된 두 개의 롤러 트랙을 구비한다. 이 경우 캐리어에서의 롤러 트랙은 바람직하게 회전 축에 대해 최대값을 가지면서 원호형으로 형성되고 추에서의 롤러 트랙은 회전 축에 대해 최소값을 가지면서 원호형으로 형성된다. 원심력 필드에서 추의 균일한 복원력을 제공하기 위해, 롤러 트랙은 바람직하게 롤러 트랙의 양측에서 최대값 및 최소값으로부터 출발하는 연장 경로와 관련하여 회전 축에 대해 대칭으로 형성된다.
제공된 진동 차수에 대한 추 그룹의 조정을 위해, 추는 추의 진동 각도, 롤러 트랙의 형태, 롤러, 질량 및 윤곽과 관련하여 설정된다. 예컨대 하나의 추 그룹의 추들은 동일한 질량을 갖고 하나 이상의 다른 추 그룹의 추들에 대해 상이한 질량을 갖는다. 대안적으로 또는 추가로 하나의 추 그룹의 추들은 동일한 외부 윤곽을 갖고 하나 이상의 다른 추 그룹의 추들에 대해 상이한 외부 윤곽을 갖는다. 대안적으로 또는 추가로 하나의 추 그룹의 추들의 추 트랙은 하나 이상의 다른 추 그룹의 추들의 추 트랙에 대해 상이하게 형성된다.
본 발명은 도 1 내지 도 7에 도시된 실시예를 바탕으로 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 클러치 디스크의 원심력 추의 3D-도면이고,
도 2는 도 1의 원심력 추의 부분 절단 도면이며,
도 3은 도 2의 원심력 추의 절단선 A-A에 따른 단면도이고,
도 4는 도 2의 원심력 추의 절단선 B-B에 따른 단면도이며,
도 5는 도 3의 원심력 추의 X 부분의 세부 단면도이고,
도 6은 추들이 정지부에 시계 방향으로 배치된 도 1의 원심력 추의 도면이며,
도 7은 추들이 정지부에 시계 반대 방향으로 배치된 도 1의 원심력 추의 도면이다.
도시되지 않은 클러치 디스크의 허브에 고정 연결되어 함께 회전하는 회전 고정 방식으로 수용된 원심력 추(1)가 도 1에 3D-도면으로 도시되어 있다. 클러치 디스크의 나머지 구조는 그 자체로 공지되어 있고, 예컨대 인용된 종래 기술을 참조할 수 있다. 원심력 추(1)는, 바람직하게 동일한 부재로 형성된 두 개의 디스크 부재(3, 4)로 이루어진 캐리어(2)를 포함한다. 디스크 부재(3, 4)의 내부 톱니(5)를 이용하여 원심력 추(1)는 허브에 회전 고정식으로 그리고 축 방향으로 예컨대 코킹에 의해 고정 수용된다. 디스크 부재들은 서로에 대해 반경 방향 내부에서 접하고 반경 방향 외부에서는 축 방향으로 확장되어 이격 핀(6)에 의해 서로 축 방향으로 거리를 두고 연결된다. 이들 두 디스크 부재들(3, 4)의 축 방향 사이에 두 개의 추 그룹(7, 8)이 수용되어 있다. 두 개의 추 그룹(7, 8)의 추들(9, 10)은 각각 서로에 대해 직경 방향으로 배치되어 주연 방향으로 교대로 배치된다.
추는 각각 디스크 부재(3, 4)에서 주연 방향으로 이격된 두 개의 추 베어링(11, 12)에 의해 수용되어 있다. 이를 위해 디스크 부재(3, 4)에는 컷아웃과 같은 리세스(13, 14, 15, 16)가 원호형 롤러 트랙(17, 18, 19, 20)을 구비하여 제공된다. 롤러 트랙(17, 18, 19, 20)은 반경 방향 내부로 개방된다. 본 도면에서 정확하게 알아볼 수는 없지만 추(9, 10)에서 리세스(13, 14, 15, 16)에 대해 상보적인 리세스가 반경 반향 외부로 개방된 롤러 트랙을 구비하여 제공된다. 롤러 트랙에서 롤러(21, 22)가 롤링하고 회전하는 캐리어(2)의 원심력의 영향하에 캐리어(2)에 추(9, 10)의 진동 현수가 형성된다.
추 그룹(7, 8)은 상이한 진동 차수에 대해 조정된다. 이를 위해 추 그룹(7)의 추(9)는 추 그룹(8)의 추(10)에 비해 더 큰 질량과 주연 방향으로 팽창된 윤곽을 갖고 더 평탄한 추 트랙에서 진동하는데, 다시 말해 더 큰 진동 각도를 갖는 더 큰 진동 반경에서 진동한다. 도시된 실시예에서 두 추 그룹(7, 8)의 롤러(21, 22)의 롤러 직경은 동일하다. 도시된 실시예에서 추 그룹(7)은 진동 차수 "1.5"에 대해, 그리고 추 그룹(8)은 진동 차수 "3"에 대해 설계되어 있다. 캐리어(2)의 질량 최소화를 위해 그리고 경우에 따라 조립 또는 그와 유사한 작업 중에 클러치 디스크에 대한 관통을 가능하게 하기 위해, 디스크 부재(3, 4)는 리세스(31, 32, 33, 34)를 갖는다.
도 2에는 회전 축(d)을 중심으로 회전 가능한 도 1의 원심력 추(1)가 평형 상태에서 디스크 부재(3, 4)의 롤러 트랙(17, 18, 19, 20)의 최대값(Max) 및 추(9, 10)의 리세스(23, 24, 25, 26)의 롤러 트랙(27, 28, 29, 30)의 최소값(Min)에 배치된 롤러(21, 22)를 갖는 부분 단면도가 도시되어 있다. 원심력하에 추(9, 10)의 복원력을 대칭적으로 형성하기 위해, 디스크 부재(3, 4)의 롤러 트랙(17, 18, 19, 20) 및 추(9, 10)의 롤러 트랙(26, 27, 28, 29, 30)은 각각 이들의 최대값(Max) 또는 최소값(Min)에 대해 대칭적으로 형성된다.
도 3에는 도 2의 원심력 추(1)의 절단선 A-A에 따른 단면도가 도시되어 있다. 디스크 부재(3, 4) 및 추들(9) 중에서 유일하게 볼 수 있는 추 이외에, 디스크 부재(3, 4)를 축 방향으로 거리를 두고 연결하는 이격 핀(6)을 볼 수 있다. 또한, 바람직하게 엘라스토머와 같은 플라스틱으로 제조된 지지링(35)을 볼 수 있으며, 상기 지지링은, 원심력 추(1)가 정지해 있는 경우 회전 축 상부에 배치되어 추 베어링(11, 12)(도 1)으로부터 떨어지는 추들을 위한 정지 버퍼를 형성하고, 이에 의해 추들과 디스크 부재(3, 4) 사이에 소음을 형성하는 단단한 금속 정지부가 방지된다.
도 4에는 두 개의 디스크 부재(3, 4)와, 추(9)와, 롤러(21)를 구비한, 도 2의 절단선 B-B에 따른 단면도로 추 베어링(11) 중 하나가 예시적으로 도시되어 있다. 롤러(21)는 단차를 갖는 형태로 형성되고 이로써 축 방향으로 안전하며 디스크 부재(3, 4)의 리세스(13) 내에 위치하도록 수용되고 추(9)의 리세스(24)를 관통한다. 원심력의 작용하에 롤러 트랙(18, 28)에서 디스크 부재(3, 4)들 사이의 롤링 접촉이 추(9)와 롤러(21)에서 형성된다.
도 5에는 리벳 형태로 디스크 부재(3, 4)를 축 방향으로 거리를 두고 연결하기 위해 디스크 부재들(3, 4) 사이에 배치되고 단차를 갖는 형태로 형성된 이격 핀(6)을 갖는, 도 3의 X 부분의 세부도가 도시되어 있다.
도 6 및 도 7에는 디스크 부재(3, 4)에서 추(9, 10)의 정지 위치에 있는 원심력 추(1)가 부분 절단된 도면으로 도시되어 있다. 정지 위치는, 각각 디스크 부재(3, 4)의 리세스(13, 14, 15, 16)의 주연측 벽에, 그리고 추(9, 10)의 리세스(23, 24, 25, 26)에 정지해 있는 롤러(21, 22)를 통해 고정된다. 이 경우, 도 6은 추들(9, 10)이 정지에 의해 디스크 부재(3, 4)에 시계 방향으로 제한되어 있는 것을 도시한다. 도 7은 추들(9, 10)이 정지에 의해 디스크 부재(3, 4)에 시계 반대 방향으로 제한되어 있는 것을 도시한다.
1 원심력 추
2 캐리어
3 디스크 부재
4 디스크 부재
5 내부 톱니
6 이격 핀
7 추 그룹
8 추 그룹
9 추
10 추
11 추 베어링
12 추 베어링
13 리세스
14 리세스
15 리세스
16 리세스
17 롤러 트랙
18 롤러 트랙
19 롤러 트랙
20 롤러 트랙
21 롤러
22 롤러
23 리세스
24 리세스
25 리세스
26 리세스
27 롤러 트랙
28 롤러 트랙
29 롤러 트랙
30 롤러 트랙
31 리세스
32 리세스
33 리세스
34 리세스
35 지지링
A-A 절단선
B-B 절단선
d 회전 축
X 세부 부분

Claims (10)

  1. 클러치 디스크로서, 상기 클러치 디스크는 회전 축(d)을 중심으로 회전 가능하게 배치된, 반경 방향 외부 마찰 라이닝을 지지하는 입력부와, 기어 입력 샤프트와 회전 결합식으로 연결된 허브로서 형성된 출력부와, 주연 방향으로 입력부와 출력부 사이에서 작용하는, 상기 마찰 라이닝의 반경 방향 내부에 배치된 토션 진동 댐퍼 및 원심력 추(1)를 구비하고, 상기 원심력 추는 허브와 고정 연결되어 함께 회전하는 캐리어(2)와, 상기 캐리어(2)에서 주연에 걸쳐 분배되어 회전하는 클러치 디스크의 원심력 필드에서 진동하도록 현수된 추(9, 10)를 갖는 클러치 디스크에 있어서,
    주연에 걸쳐 교대로 분배되고 상이한 진동 차수에 대해 조정된 적어도 두 개의 추 그룹(7, 8)에는, 회전 축(d)에 회전 동기식으로 배치된 추(9, 10)가 제공되고, 상기 캐리어(2)는 두 디스크 부재들(3, 4)를 포함하고, 이들 두 디스크 부재들(3, 4)의 축 방향 사이에 두 개의 추 그룹(7, 8)이 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크.
  2. 제1항에 있어서, 각각 직경 방향으로 대향하여 배치된 추(9, 10)를 구비하면서 두 개의 상이한 진동 차수에 대해 조정된 두 개의 추 그룹(7, 8)이 제공되는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크.
  3. 제1항에 있어서, 각각 직경 방향으로 대향하여 배치된 두 개의 추를 구비하면서 세 개의 상이한 진동 차수에 대해 조정된 세 개의 추 그룹이 제공되는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어(2)는 두 개의 디스크 부재(3, 4) 사이에 추(9, 10)를 수용하는 디스크 부재들로 형성되며, 상기 디스크 부재는 추(9, 10)의 롤러 트랙(17, 18, 19, 20) 및 이에 상보적인 롤러 트랙(27, 28, 29, 30)에서 롤링하는 롤러(21, 22)를 위한 롤러 트랙(17, 18, 19, 20)을 갖는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어(2) 및 추(9, 10)는 각각 주연 방향으로 이격된 롤러 트랙(17, 18, 19, 20, 27, 28, 29, 30)을 구비하는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크.
  7. 제4항에 있어서, 캐리어(2)에서의 롤러 트랙(17, 18, 19, 20)은 회전 축(d)에 대해 최대값(Max)을 가지면서 원호형으로 형성되고 추(9, 10)에서의 롤러 트랙(27, 28, 29, 30)은 회전 축(d)에 대해 최소값(Min)을 가지면서 원호형으로 형성되며, 이들 양측에서 이들의 최대값(Max) 및 최소값(Min)으로부터 출발하는 경로는 회전 축(d)에 대해 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 추 그룹(7)의 추들(9)은 동일한 질량을 갖고 하나 이상의 다른 추 그룹(8)의 추들(10)에 대해 상이한 질량을 갖는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 추 그룹(7)의 추들(9)은 동일한 외부 윤곽을 갖고 하나 이상의 다른 추 그룹(8)의 추들(10)에 대해 상이한 외부 윤곽을 갖는 것을 특징으로 하는 클러치 디스크.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 추 그룹(7)의 추들(9)의 롤러 트랙(17, 18, 27, 28)은 하나 이상의 다른 추 그룹(8)의 추들(10)의 롤러 트랙(19, 20, 29, 30)에 대해 상이하게 형성된 것을 특징으로 하는 클러치 디스크.
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