KR20070083704A - 자동차 건식 클러치의 마찰장치용 건식 마찰 라이닝, 건식마찰 장치, 건식 클러치 및 상기 마찰 라이닝 주조용 주형 - Google Patents

Abstract

상기 건식 마찰 라이닝(10)이 클러치의 압력 또는 반응 플레이트(14)와 상호작용하는 마찰면(12)을 포함하고, 상기 마찰면(12)이 실질적으로 동일한 높이(H)를 가진 돌출부(16)를 포함한다. 돌출부(16)는 실질적으로 평행한 정상(18) 및 바닥(20) 평면 사이에서 높이가 연장된다. 돌출부(16)와 교차하는 상부 평면(18)의 모든 부분의 지역(22)이 마찰 라이닝(10)과 교차하는 하부 평면(20)의 일부 지역(24)의 60% 이하이다. 상기 마찰 라이닝을 포함하는 건식 마찰 장치, 상기 장치를 포함하는 건식 클러치 및 마찰 라이닝(10)의 마찰면(12)에 상보적으로 형성된 주조 평면을 가진 주형도 또한 개시된다.

Description

자동차 건식 클러치의 마찰장치용 건식 마찰 라이닝, 건식 마찰 장치, 건식 클러치 및 상기 마찰 라이닝 주조용 주형{DRY FRICTION LINING FOR THE FRICTION DEVICE OF A DRY CLUTCH FOR A MOTOR VEHICLE, A DRY FRICTION DEVICE, A DRY FRICTION CLUTCH AND A MOULD FOR MOULDING A FRICTION LINING}

본 발명은 자동차의 건식 클러치용 마찰 장치를 위한 건식 마찰 라이닝과 상기 마찰 라이닝을 포함하는 건식 마찰 장치와, 상기 마찰 장치를 포함하는 건식 클러치와, 상기 마찰 라이닝을 주조하기 위한 주형 및 이러한 마찰 라이닝에서의 성층 방법에 관한 것이다.

자동차의 클러치는 자동차의 엔진 플라이휠과 기어박스의 입력축 사이의 토크를 전달하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 클러치는 엔진 플라이휠에 회전가능하게 고정된 메카니즘 및 기어박스 축에 회전가능하게 고정된 마찰장치를 포함한다.

건식 클러치(영어로 "dry clutch")에 장착되는 건식 마찰 라이닝은 일반적으로 습식 클러치(영어로 "wet clutch")에 장착되는 습식 마찰 라이닝과 상이하다.

특히 오일과 같은 습성 환경에서 작동하는 습식 라이닝과 달리, 건식 라이닝은 대기 환경에서 작동한다. 상기 두 종류 모두의 마찰 라이닝 및 관련 장치들이 토크를 전달할 수 있지만, 그럼에도 라이닝의 유형의 선택 특히, 작동하는 환경에 따른 라이닝의 형상 및 재료의 선택에 상당한 차이가 존재한다.

건식 클러치의 메카니즘은 마찰장치의 각각의 마찰 라이닝에 대해 각각 협력하도록 설계된 압력 플레이트 및 반응 플레이트를 포함한다. 각각의 마찰 라이닝은 통상 전체 형상에 있어서 회전체인 일반적으로 마찰 디스크라고 명명되는 적어도 하나의 지지부에 의해 지지된다.

클러치의 압력 플레이트 또는 반응 플레이트와 협력하도록 설계된 마찰면을 포함하는 유형의 자동차의 클러치의 마찰 장치용 마찰 라이닝은 공지기술로 이미 알려져 있다.

클러치 마찰 장치의 최적화는 일반적으로 클러치에서의 성층(bedding in) 기간 이후에 얻을 수 있다. 이는 성층 이전에는, 마찰 라이닝 및 상기 라이닝과 협력하는 플레이트에 있어서의 소정의 표면 결함 또는 평행성의 결여로 인해 상보적인 마찰면의 접촉 면적이 제한되고, 그 결과 클러치 작동의 효능이 제한되기 때문이다. 그러나 성층 중에, 본질적인 라이닝의 마모에 의해 결국 이와 같은 결함이 소멸될 때까지 이러한 결함은 약화된다.

성층 기간 중에 불편하게도 "진동 현상(chattering)"으로 알려진 현상이 나타날 수 있다. 성층 기간은 상대적으로 길 수가 있다. 마찰 장치의 기능이 최적화되기 전까지 때로는 약 8000번의 이탈/결합 주기를 실행할 수 있다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 특히 라이닝을 위한 성층 시간을 줄이는 것이다.

이를 위해, 마찰면이 실질적으로 동일한 높이를 갖는 돌출부를 포함하고, 이 돌출부가 대략 하부 평면과 상부 평면 사이의 높이로 연장되며, 상부 평면의 모든 부분의 면적이 라이닝과 교차하는 하부 평면 부분의 면적의 60% 이하인 돌출부와 교차하는 상술한 유형의 건식 마찰 라이닝을 본 발명의 구성 요소로 가진다.

상기 돌출부는 상기 돌출부와 교차하는 상부 평면의 모든 부분의 면적이 상기 라이닝과 교차하는 하부 평면의 부분의 면적의 60% 이하가 되도록 배열되며, 본발명에 따른 상기 라이닝은 일반적으로 돌출부가 소멸될 때까지 수명 초기에 상대적으로 급격히 마모된다.

마찰장치 작동의 최적화를 위해 필요한 성층 기간이 종래의 마찰장치를 위한 것보다 짧도록 하기 위해, 라이닝 및 대응되는 플레이트의 상보적인 마찰면은 소정의 표면 결함 및 평형성의 결여는 상대적으로 빠르게 약화된다.

유의해야할 점은, 돌출부를 구비한 마찰면을 가지며 (습식 클러치를 위한) 오일 내에 작동하도록 설계된 라이닝이 종래의 기술로부터 공지되어 있다는 것이다.

또 유의해야할 점은 특히 습식 라이닝 표면상의 돌출부의 작동은 오일의 최적화된 순환에 의해 라이닝의 냉각을 개선하기 위한 것이고 라인의 전체 수명 동안 돌출부가 보호되기 때문에 이러한 라이닝의 작동은 본 발명에 의한 라이닝의 작동과 다르다는 것이다.

본 발명에 의한 건식 마찰 라이닝은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

- 적어도 하나의 돌출부가 하부 평면에 실질적으로 수직인 축선을 갖는 대략 원통 형상을 구비하는 것;

- 적어도 하나의 돌출부가 상부 평면을 향해 수렴하는 대략 원추형 또는 절두 원추형을 구비하는 것;

- 마찰 라이닝이 인접하는 기저부에 제공되는 적어도 2개의 돌출부를 포함하는 것;

- 돌출부를 포함하는 마찰 라이닝의 높이에 대한 돌출부의 높이의 비가 2% 내지 10%인 것;

- 돌출부의 높이가 0.1mm 내지 0.3mm인 것;

- 마찰 라이닝이 돌출부를 제외하고 2.5mm 내지 4mm의 높이를 갖는 것.

상기에서 규정한 건식 마찰 라이닝을 포함하는 자동차의 건식 클러치용 건식 마찰 장치 및 상기 건식 마찰 장치를 위한 이러한 라이닝의 사용이 본 발명의 또 다른 구성요소이다.

선택적으로, 본 발명에 의한 건식 마찰 장치는 축선 방향 댐핑 수단에 의해 서로 연결되며, 각각이 상기 규정한 마찰 라이닝을 지지하는 2개의 이동가능한 지지부를 포함한다.

본 발명은 또한 앞에서 규정한 건식 마찰 장치를 구비하는 자동차의 건식 클러치뿐만 아니라 건식 클러치에 장착하기 위한 전술된 라이닝의 사용에 관한 것이 다.

앞에서 규정한 마찰 라이닝의 마찰면에 상보적인 형상으로 된 주형 표면을 가진 마찰 라이닝 주조를 위한 주형이 본 발명의 또 다른 구성요소이다.

마지막으로 상기 라이닝 상의 돌출부의 적어도 일부 또는 심지어는 전부의 마멸에 의해 성층이 발생할 때 본 발명에 의한 라이닝이 선택되는 마찰 라이닝 내의 성층 방법이 본 발명의 구성요소이다.

본 발명은 첨부되는 도면을 참조하고 단지 일례로서 제공되는 이하의 설명을 읽으면 더 잘 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 새로운 건식 마찰 라이닝의 단면도,

도 2는 도 1과 유사한 도면으로서, 성층 중인 마찰 라이닝을 도시하는 도면,

도 3은 도 1과 유사한 도면으로서, 성층 후의 마찰 라이닝을 도시하는 도면,

도 4는 마찰 라이닝의 마모에 의한 도 1의 마찰 라이닝 및 대응하는 압력 또는 반응 플레이트의 상보적인 마찰면의 접촉 면적의 변화를 도시하는 그래프,

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 마찰 라이닝으로서, 도 1과 유사한 마찰 라이닝을 도시한 도면,

도 6은 마찰 라이닝의 마모에 의한 도 5의 마찰 라이닝 및 대응하는 압력 또는 반응 플레이트의 상보적인 마찰면의 접촉 면적의 변화를 도 4와 유사하게 도시하는 도면,

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 마찰 라이닝을 도 1과 유사하게 도시한 도면,

도 8은 마찰 라이닝의 마모에 의한 도 5의 마찰 라이닝 및 대응하는 압력 또는 반응 플레이트의 상보적인 마찰면의 접촉 지역의 변화를 도 7과 유사하게 도시하는 도면.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 건식 마찰 라이닝을 도시한다. 이러한 라이닝은 전체적으로 도면부호(10)로 명명되며, 자동차의 클러치의 마찰 장치에 장착된다.

마찰 라이닝(10)에는 마찰 장치와 플레이트(14)를 구비하는 클러치 메카니즘을 회전가능하게 연결하기 위해, 클러치의 압력 또는 반응 플레이트(14)의 상보적인 마찰면(13)과 협력하도록 설계된 마찰면(12)이 제공된다.

바람직하게는, 건식 마찰 장치는 축선 방향 댐핑 수단에 의해 서로 연결되고, 각각이 압력 플레이트 및 반응 플레이트와 개별적으로 협력하는 마찰 라이닝(10)을 지지하는 2개의 이동가능한 지지부를 포함한다.

도 1은 소정의 경우에 존재하는 마찰 라이닝(10) 및 상기 플레이트(14) 사이의 평행성의 약간의 결여를 도시한다.

라이닝(10)의 성층 시간을 줄이기 위해서, 마찰면(12)에는 돌출부(16)가 제공된다. 본 발명의 제 1 실시예에서, 돌출부는 마찰면(12)에 수직인 축 및 실질적으로 동일한 높이(H)를 갖는 대략 원통의 형상을 구비한다. 일반적으로, 두 돌출부(16) 간의 최소 거리(D)는 0.3mm이다.

바람직하게는, 돌출부를 제외한 마찰 라이닝(10)의 높이(E)에 대한 돌출부(16)의 높이(H)의 비는 2% 내지 10%, 바람직하게는 4% 내지 7%이다. 예를 들어, 돌출부(16)의 높이(H)는 0.2mm이고 마찰 라이닝(10)의 (돌출부를 제외하고 측정된) 높이(E)는 3.5mm이다.

돌출부(16)는 높이에 있어 실질적으로 평행한 기하학적 상부 평면(18) 및 하부 평면(20) 사이에서 연장된다. 라이닝(10)이 새것일 때, 돌출부(16)와 교차하는 상부 평면(18)의 부분(22)들은 플레이트(14)와 협력하도록 설계된다.

성층 시간을 효과적으로 줄이기 위해서 돌출부(16)와 교차하는 상부 평면(18) 상기 부분(22) 전체는 마찰 라이닝(10)을 교차하는 하부 평면(20)의 부분(24)의 면적의 60% 이하이다.

도 2 및 도 3은 도 1의 마찰 라이닝(10)의 성층 동안 및 성층 이후를 각각 도시한다.

도 2에서는 성층 동안 플레이트(14)와 협력하는 돌출부(16)들이 점진적으로 마모되는 것을 볼 수 있다.

유의해야 할 점은, 돌출부(16)에 의해 형성되는 천공된 접촉면은 중실 접촉면보다 사용하기 쉽다. 즉, 성층동안 플레이트(14) 및 마찰 라이닝(10) 사이의 접촉의 최적 면적을 더 빨리 얻을 수 있다.

도 3은 모든 돌출부(10)가 마모된 성층 후의 마찰 라이닝(10)이 플레이트(14)와 협력하는 것을 도시한다.

도 4는 마찰 라이닝(1)의 마모(그래프에서 U로 표시됨)에 따른 마찰 라이닝(10) 및 플레이트(14)의 상보적인 마찰면(12, 13)의 접촉의 면적(그래프에서 A로 표시됨)의 변화를 보여주는 그래프이다.

이 그래프에서는 성층기간 동안 상기 부분(22)의 총 면적과 동일한 접촉 면적은 마모가 돌출부의 높이(H)와 동일한 크기가 될 때까지 실질적으로 일정하게 유지된다. 그 후 접촉 면적(A)은 최대가 된다.

도 5 내지 도 8에서는 이전 도면과 유사한 요소는 동일한 도면부호로 표시된다.

도 5에서 도시하는 본 발명의 제 2 실시예에서는 돌출부는 상부 평면(18)을 향해 수렴하는 대략 절두 원추형 모양을 갖는다.

도 6에서 도시하는 바와 같이, 이 경우에는, 상보적인 마찰면(12, 13)의 접촉 면적(A)은 돌출부(16)의 높이(H)와 마모(U)가 동일할 때까지 점진적으로 증가한다.

접촉 면적이 더 이상 돌출부(16)에만 분포된 것이 아니라 부분(24)들 전체에 분포되기 때문에 돌출부의 높이(16)와 동일하게 마모(U)될 때, 접촉 면적(A)은 최대값에 도달한다.

도 7에 도시된 제 3 실시예에서는 돌출부(16)는 상부 평면(18)을 향해 수렴하는 대략 원통형 형상을 구비하고 인접하는 기저부가 제공된다.

도 8에서 도시하는 바와 같이, 이 경우에는, 상보적인 마찰면(12, 13)의 접촉 면적(A)은 돌출부(16)의 높이(H)와 마모(U)가 동일할 때까지 점진적으로 증가한다.

바람직하게는, 본 발명에 의한 라이닝(10)은 마찰면(12)에 대한 상보적인 모양을 가진 주조 표면이 제공된 주형의 수단으로 주조되어 얻어진다.

유의해야할 점은 본 발명은 상기 실시예로 제한되지 않는다는 것이다. 왜냐하면 돌출부(16)를 위해 다른 형태 혹은 상기 형태의 조합을 제공하는 것이 가능하기 때문이다.

비교적인 예시들은 본 발명의 이점을 나타낼 것이다.

참조적인 라이닝(이하 Ex1이라 함)은 사출성형에 의해 2개의 평행한 편평한 표면으로 제조된다.

본 발명에 의한 라이닝은 돌출부로 된 표면 및 편평한 표면을 가진 라이닝을 얻기 위해 한 표면에 중공 형상을 구비하는 주형으로 사출성형에 의해 제조된다. 돌출부는 대략 0.1mm 높이 및 0.1mm 변을 가진 사각뿔형이다. 이러한 라이닝은 이하 Ex2라고 한다. 그들은 (중심부터 중심까지의) 거리가 대략 0.4mm으로 이격된다.

이러한 2개의 라이닝(Ex1, Ex2)은 각각 외경 200mm 및 137mm와 두께 3.5mm를 갖는다. Ex1 및 Ex2를 제조하기 위해 동일한 재료가 사출되었다. 그 합성비는 프랑스 특허 출원 제 FR 2 822 208 호에 개시되었으며 더 정확하게는 중량 퍼센트로 16% 불포화 폴리에스터 수지, 8% 열고무 첨가제(thermo-rubber additive), 0.5% 촉매, 28.5% 황산바륨, 2% 스테아린산아연 및 대략 25mm 길이의 25% 유리 섬유를 포함한다.

대응하는 사출성형 수단은 프랑스 특허 출원 제 FR 2 836 970 호에서 설명된다.

2개의 라이닝(Ex1, Ex2)은 라이닝의 특히, 성층에 대응되는 라이닝의 수명의 제 1 단계인 기계적 응답을 알 수 있게 하는 벤치에서 시험된다. 이러한 벤치는 특히 클러치의 진동현상과 관련된 변수를 나타낼 수 있게 한다.

상기 벤치는 벤치 프레임에 대해 일 단부에서 고정된 토션 바의 타 단부에 결합된 클러치 마찰 부재 및 전동기에 회전가능하게 연결된 클러치 메카니즘을 포함한다. 시험될 라이닝이 클러치 마찰 부재에 장착된다. 클러치는 차량의 정상적 시동을 모의 실험하기 위해 공칭값의 1/3로 조정된다.

클러치는 그 후 마찰 부재를 구동하고 라이닝 및 클러치 플레이트 간의 제 1 활주에 대응하는 토크로 토션 바를 비트는 회전 구동된다. 활주의 시작시, 토션 바에 의해 제공된 토크는 클러치를 활주시키는 토크보다 크며, 결과적으로 마찰 부재의 회전은 반대 방향으로 회전하도록 방향을 바꾼다. 이러한 회전 방향의 변화는 토션 바에 의해 마찰 부재에 공급되는 토크의 감소를 야기시킨다. 토션 바에 의해 공급되는 토크보다 마찰 토크가 커질 때, 마찰은 클러치의 회전 방향으로 라이닝 및 클러치의 플레이트 사이의 제 2 활주에 대응되는 토션 바의 토크까지 가속된다. 상술된 주기는 반복되고 동적 계수가 (N,m,s으로) 계산된 진동 모드에 대응한다.

마찰은 동적 계수가 0보다 작으면 진동을 감쇄시키고, 다른 한편으로는 동적 계수가 0보다 크면 진동 성향을 증가시킨다.

마찰 계수가 0.05N.m.s 이상이면 클러치의 진동에 의한 상당한 위험을 야기시킨다는 것을 실험적으로 발견하는 것이 가능하다.

그러므로 가능한 작은 수의 주기 후에 마찰 계수가 0.05N.m.s 이하인 마찰 라이닝을 얻는 것이 추구된다.

라이닝(Ex1, Ex2)의 마찰에 대한 동적 계수는 상기 실험에 의거하여 건식 클러치의 작동을 대표하는 온도조건인 120℃ 및 140℃에서 측정되었다.

다음의 표는 각 온도에서 0, 150, 2000, 4000 주기 이후에 마찰에 대한 동적 계수(N.m.s)를 보여준다.

주기		0	150	2000	4000
T = 120℃	Ex1	0.09	0.10	0.07	0.06
	Ex2	0.00	0.04	0.04	-0.02
T = 140℃	Ex1	0.09	0.15	0.05	0.05
	Ex2	0.01	0.03	0.04	0.02

라이닝(Ex1)이 4000 주기 이후에만 120℃ 또는 140℃에서 0.05N.m.s정도의 마찰에 대한 동적 계수를 얻을 수 있는 반면 본 발명에 의한 라이닝(Ex2)은 첫 주기로부터와 같이 120℃ 또는 140℃에서 0.05N.m.s 보다 상당히 작은 동적 계수를 얻을 수 있는 것이 발견되었다.

이로부터 본 발명에 의한 돌출부를 가진 라이닝을 장비한 클러치는 표면이 편평하되 동일한 구성의 표준 라이닝과 비교하여 상당히 감소된 진동의 위험을 제공한다.

Claims (12)

1. 자동차 건식 클러치의 마찰 장치용 건식 마찰 라이닝(10)으로서, 상기 클러치의 압력 또는 반응 플레이트(14)와 협력하도록 설계된 마찰면(12)을 포함하는, 상기 건식 마찰 라이닝(10)에 있어서,

   상기 마찰면(12)이 실질적으로 동일한 높이(H)를 갖는 돌출부(16)를 포함하며,

   상기 돌출부(16)는 실질적으로 평행한 상부 평면(18) 및 하부 평면(20) 사이에서 높이가 연장되고,

   상기 돌출부(16)와 교차하는 상기 상부 평면(18)의 부분(22)의 전체의 면적이 상기 마찰 라이닝(10)과 교차하는 상기 하부 평면(20) 부분(24)의 면적의 60% 이하인 것을 특징으로 하는

   건식 마찰 라이닝.
2. 제 1 항에 있어서,

   적어도 하나의 상기 돌출부(16)가 상기 하부 평면(20)과 실질적으로 수직인 축선을 갖는 대략 원통 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는

   건식 마찰 라이닝.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   적어도 하나의 상기 돌출부(16)가 상기 상부 평면(18)을 향해 수렴하는 대략 원추형 또는 절두 원추형 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는

   건식 마찰 라이닝.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   인접하는 기저부가 제공되는 적어도 2개의 돌출부(16)를 포함하는

   건식 마찰 라이닝.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 돌출부를 포함하는 마찰 라이닝(10)의 높이(E)에 대한 상기 돌출부(16)의 높이(H)의 비가 2% 내지 10%인 것을 특징으로 하는

   건식 마찰 라이닝.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 돌출부(16)의 높이(H)가 0.1mm 내지 0.3mm인 것을 특징으로 하는

   건식 마찰 라이닝.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 돌출부를 제외한 상기 마찰 라이닝(10)의 높이(E)가 2.5mm 내지 4mm인 것을 특징으로 하는

   건식 마찰 라이닝.
8. 자동차 건식 클러치용 건식 마찰 장치에 있어서,

   제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 마찰 라이닝(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는

   건식 마찰 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   축선 방향 댐핑 수단에 의해 서로 연결되는 이동가능한 2개의 지지부로서, 각각이 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 의한 마찰 라이닝(10)을 지지하는, 상기 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는

   건식 마찰 장치.
10. 자동차 건식 클러치에 있어서,

    제 8 항 또는 제 9 항에 따른 마찰 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는

    자동차 건식 클러치.
11. 마찰 라이닝(10) 주조용 주형에 있어서,

    제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 마찰 라이닝(10)의 마찰면(12)과 상보적인 형상을 갖는 주조 표면이 제공되는 것을 특징으로 하는

    마찰 라이닝 주조용 주형.
12. 자동차 건식 클러치의 압력 또는 반응 플레이트(14)와 협력하도록 되어 있는 마찰면(12)을 포함하는 유형의 상기 건식 클러치의 마찰 장치용 건식 마찰 라이닝(10) 성층 방법으로서,

    상기 라이닝은 제 1 항의 특징에 따라 선택되고,

    상기 성층은 상기 라이닝(10)의 돌출부(16)의 적어도 일부 또는 전체의 마멸에 의해 발생하는

    건식 마찰 라이닝 성층 방법.

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