KR20150010986A - 마찰 클러치 조립체 - Google Patents

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KR20150010986A
KR20150010986A KR1020147035034A KR20147035034A KR20150010986A KR 20150010986 A KR20150010986 A KR 20150010986A KR 1020147035034 A KR1020147035034 A KR 1020147035034A KR 20147035034 A KR20147035034 A KR 20147035034A KR 20150010986 A KR20150010986 A KR 20150010986A
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다미안 비비
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클러치 인더스트리즈 피티와이 엘티디
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Abstract

제1 플레이트(11) 및 제2 플레이트(12)를 포함하는 클러치 플레이트(10)가 제공되는바, 상기 제1 플레이트(11)는 제1 플레이트의 주변 에지 주위에 적용된 마찰 재료(14, 15)를 구비한다. 출력 샤프트에의 연결을 위한 허브(20)가 제공되고, 허브 플랜지(24)를 포함한다. 상기 제1 플레이트(11) 및 제2 플레이트(12)는 적어도 두 개의 구동 스프링들(30, 31)에 의하여 결합되며 서로에 대해 상대적으로 각도상 변위될 수 있다. 슬리브(40)는 상기 구동 스프링들(30, 31) 각각의 일부분 주위로 연장되어서, 상기 구동 스프링들(30, 31) 각각의 일부분(38)이 슬리브(40) 밖으로 연장된다. 상기 슬리브(40)는 플레이트들(11, 12)에 의하여 형성되는 대면하는 지탱 표면(57)과 상기 스프링들(30, 31)의 반경방향 외측 표면 사이에 개재된다. 상기 장치는, 상기 스프링들(30, 31)의 압축 중에 상기 스프링들(30, 31)이 상기 슬리브(40)들 내에서 상기 슬리브(40)들에 대해서 움직일 수 있고, 상기 슬리브(40)들이 상기 플레이트들(11, 12)의 지탱 표면(57)에 대해 움직일 수 있도록 구성된다.

Description

마찰 클러치 조립체{Friction clutch assembly}
본 발명은 주로 자동차 분야에서의 이용, 특히 수동 변속 자동차 및 트럭을 위한 마찰 클러치 조립체에 관한 것이다. 특히 본 발명은 클러치 조립체의 클러치 플레이트에 관한 것으로서, 본 발명이 해당 적용예에 관한 것이니 경우를 전제로 하여 설명하는 것이 편리할 것이다.
수동 변속기를 갖는 자동차 또는 다른 차량의 "클러치" 또는 마찰 클러치 조립체는 일반적으로 엔진과 구동 트레인(drive train) 사이에 배치된다. 상기 조립체는 보통 수 개의 인접한 고리형 플레이트들을 포함하는바, 여기에는 엔진 출력부(통상적으로는, 크랭크 샤프트)에 의하여 회전가능하게 구동되는 플라이휠(flywheel), (피구동 플레이트(driven plate)라고도 알려진) 클러치 플레이트, 및 하나 이상의 스프링들과 같은, 에너지 저장 장치들에 의하여 상기 클러치 플레이트 및 플라이휠을 향하여 편향(bias)되는 압력 플레이트가 포함되며, 상기 편향은 상기 플라이휠과 압력 플레이트 사이에 클러치 플레이트를 클램핑하기 위한 것이다.
상기 플라이휠 및 상기 압력 플레이트의 회전하는 인접 결합면(coupling face)들과 상기 클러치 플레이트의 결합면들의 마찰 맞물림으로 인하여, 클러치 플레이트는 엔진에 의하여 발생된 동력을 구동 트레인의 나머지 부분으로 전달할 수 있게 된다. 그러나, 내부연소 방식의 가솔린 또는 디젤 엔진의 불규칙한 충격들을 소산시키는 어떤 형태의 댐핑이 구동 라인에 없다면, 이 충격들은 구동 라인의 원하지 않는 소음을 발생시킬 것이다.
엔진 충격들이 기어박스에까지 전달됨을 방지하기 위하여, 클러치 플레이트들은 댐핑의 목적을 위한 구동 스프링들을 포함한다. 구동 스프링들은 통상적으로 코일 스프링들이다. 따라서, 전형적인 클러치 플레이트는 기어박스 또는 트랜스미션(transmission)으로 엔진 회전을 전달하기 위하여 스플라인 샤프트(splined shaft)를 수용하는 스플라인 허브(splined hub)를 포함한다. 상기 스플라인 허브는 아이들 진동 댐핑(idle vibration dampening)을 위하여 약간의 각도 변위를 가지고 또는 견고하게 허브 플랜지에 연결되고, 상기 허브 플랜지는 서로 고정되는 메인 플레이트(main plate)와 사이드 플레이트(side plate) 사이에 개재된다. 상기 메인 플레이트가 상기 메인 플레이트의 원주 에지(circumferential edge)에 고정된 마찰 재료를 통해서 엔진의 플라이휠과 맞물리도록 쉬프트(shift)된 때에 상기 허브 플랜지가 회전하도록 구동된다. 상기 메인 플레이트 및 사이드 플레이트의 조립체(이하, "플레이트 조립체"라 함)와 허브 플랜지는, 이들 사이에 제한된 각도 변위를 제공하기 위하여, 구동 스프링들에 의하여 연결된다. 상기 각도 변위는, 자동차의 구동 모드에서의 비틀림 진동(torsional vibration)을 (아이들 진동과 같은 다른 진동에 비하여) 댐핑시키도록 제공된다.
구동 스프링들의 길이가 증가함에 따라서, 가용한 댐핑의 양도 증가된다. 그러므로, 가용한 댐핑을 증가시키기 위하여는, 상기 플레이트 조립체와 허브 플랜지 사이에 가용한 각도 변위의 양도 증가해야 한다. 전통적으로, 구동 스프링들은 직선형 스프링들이고, 과거에는 보통 3 또는 4 개의 스프링들이 스플라인 허브 주위에 등거리로 이격되어 제공되었다. 제조가 용이하여 가격이 저렴하기 때문에 직선형 코일 압축 스프링들의 이용을 선호하게 된다. 또한 직선형 구동 스프링들은, 그들의 직선 형태를 유지하기 위하여 그들의 길이를 따라서 안내부를 설치해야할 필요없이도 작동할 수 있기 때문에 지금까지 선호되어 왔다. 이것은 상기 스프링들이 클러치 조립체의 다른 부품들에 대해 문질러지지 않는다는 결과적인 장점으로 귀결되는데, 그렇지 않다면 클러치 플레이트의 수명에 유해할 수 있는 마모와 열이 발생될 수 있다.
허브 플랜지와 플레이트 조립체 간의 각도 변위를 폭넓게 제공하고자 노력함에 따라서, 구동 스프링으로서 직선형 코일 압축 스프링을 이용함의 장점들은 사라진다. 위에서 설명한 바와 같이, 상기 코일 스프링의 길이는 달성될 수 있는 댐핑의 양에 영향을 미친다. 그러나, 직선형 구동 스프링의 길이가 증가됨에 따라서 스프링 부하(spring load)가 스프링의 축과의 정렬을 벗어날 수 있게 되며, 이것은 스프링의 정상적인 압축 강도를 감소시킬 수 있다. 상기 클러치 플레이트의 메인 플레이트와 사이드 플레이트에 대해 작용하는 허브 플랜지에 의하여, 상기 스프링이 실제로는 부등변 사각형의 형상으로 되도록 강제될 수 있다.
출원인은 이전부터 구동 스프링들의 길이를 증가시키기 위하여 클러치 플레이트에 곡선형 구동 스프링을 채택함에 의하여 얻어질 수 있는 장점들을 인식해 왔다. 그러나 출원인은, 엔진 토크를 전달하기 위하여 곡선형 구동 스프링이 이용되는 때에는, 스프링들이 자연스럽게 반경방향 외향으로 강제되어서, 클러치 플레이트 하우징이 포함되는 클러치 플레이트의 다른 부분들과 닿을 수 있게 되고, 이로 인하여 상기 스프링이 상기 다른 부분들에 대해 문질러질 수 있게 된다는 점도 인식한다. 이와 같은 문질러짐은 열, 마모, 소음, 불규칙적 토크 댐핑, 및 상기 스프링의 조기 고장을 유발할 수 있다.
본 발명은, 종래 기술의 클러치 플레이트들에 비하여 플레이트 조립체와 허브 플랜지 간의 개선된 각도 변위를 갖는 클러치 플레이트를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 축방향으로 이격된 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하고 상기 제1 플레이트로부터 연장된 고리형 주변부(annular periphery)를 구비한 플레이트 조립체로서, 상기 고리형 주변부에는 마찰 재료의 조립체가 대향된 방향들 각각을 향하도록 적용되어 있는, 플레이트 조립체;
출력 샤프트에의 연결을 위한 허브; 및
상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이에 배치되고, 상기 플레이트 조립체에 의하여 회전하게끔 구동될 수 있는, 허브 플랜지(hub flange);를 포함하는 클러치 플레이트(clutch plate)가 제공되는바,
상기 허브는 상기 허브 플랜지에 의하여 회전하게끔 구동될 수 있고,
상기 플레이트 조립체와 허브 플랜지는 적어도 두 개의 구동 스프링(drive spring)들에 의하여 서로 결합되며 미리 정해진 범위 내에서 서로에 대해 상대적으로 각도상 변위될 수 있고,
상기 구동 스프링들은 허브 주위로 등거리에 배치되되 실질적으로 일정한 곡률반경을 가지고 상기 허브 주위에 동심적(concentric)으로 장착되는 곡선형 압축 스프링들이고, 상기 구동 스프링들은 적어도 부분적으로 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이에 배치되며, 상기 구동 스프링들의 각 단부는 상기 허브 플랜지의 맞닿음부 및 상기 플레이트 조립체의 맞닿음부와 맞물리고, 상기 구동 스프링들은 상기 플레이트 조립체와 상기 허브 플랜지 사이의 상대적인 각도상 변위(angular displacement)에 반하는 편향 부하(biasing load)를 인가하며,
상기 구동 스프링들 각각의 길이의 일부분 주위로 또는 상기 일부분을 따라서 슬리브(sleeve)가 연장되되 상기 슬리브로부터 또는 상기 슬리브 밖으로는 구동 스프링들 각각의 일부분이 연장되며, 상기 슬리브는 상기 스프링의 반경방향 외측 표면(radially outer surface)과, 상기 플레이트 조립체에 의해 형성되고 대면하는 지탱 표면(bearing surface) 사이에 개재되고,
상기 스프링들은 상기 슬리브들 안에서 상기 슬리브들에 대하여 상대적으로 움직일 수 있고, 상기 슬리브들은 상기 플레이트 조립체의 지탱 표면에 대해 상대적으로 움직일 수 있다.
또한 본 발명은 전술된 클러치 플레이트가 채택되어 있는 클러치를 제공한다.
본 발명에 따른 클러치 플레이트는 상기 플레이트 조립체의 지탱 표면에 대해 상대적으로 이동가능한 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 슬리브에 대한 스프링의 상대적인 움직임을 허용한다. 이와 같은 2단계의 움직임은, 상기 스프링을 클러치 플레이트의 다른 부품들과 문질러지는 맞물림으로부터 보호하면서도 곡선형 구동 스프링들이 적절히 이용되고 기능함을 허용하는 고유의 구성을 제공한다.
본 발명의 중요한 특징은 상기 슬리브가 전술돤 바와 같은 두 가지 움직임들을 제공한다는 점인데, 즉 상기 슬리브 자체가 플레이트 조립체의 지탱 표면에 대해 상대적으로 움직일 수 있다는 점과, 상기 구동 스프링이 상기 슬리브에 대해 상대적으로 움직일 수 있다는 점이다. 이 두 가지 형태의 움직임은 슬리브가 제공하는 효율성을 최대화시키고, 종래 기술로서 알려져 있지 않은 매우 고유한 구성을 제공한다.
위에서 설명한 두 가지 형태의 움직임의 장점에는, 상기 구동 스프링이 압축되고 또한 압축으로부터 신장됨에 따라서 상기 슬리브가 상기 지탱 표면과 접촉하고 상기 지탱 표면에 대해 상대적으로 슬라이딩함이 포함된다. 예를 들어, 본 발명의 일부 형태들에서 본 발명의 곡선형 구동 스프링은 30°의 원호에 걸치는 최대 압축을 가질 수 있다. 이와 같은 양의 압축을 예로 든다면, 클러치 플레이트의 구동 모드에서 상기 구동 스프링의 일 단부(피구동 단부)는 30°에 걸쳐서 움직이고, 반대측 단부는 움직이지 않는 채로 유지된다. 상기 스프링의 중간 섹션들은, 상기 구동 스프링의 피구동 단부 또는 반대측 단부에의 근접성에 따라서 상이한 양만큼 움직인다.
전술된 움직임에 부가하여, 구동 스프링이 압축되는 때에는, 상기 구동 스프링의 개별 코일 각각이 인접한 코일에 대해 상대적으로 움직인다.
전술된 바와 같은 슬리브의 이용에 의하면, 상기 스프링이 압축됨에 따라서 상기 슬리브는 상기 스프링과 함께 상기 플레이트 조립체에 대해 상대적으로 움직인다. 예시적인 30°의 스프링 움직임에서, 상기 슬리브는 동일한 원호에 걸쳐서 움직일 수 있으므로, 이 역시 30°에 걸쳐서 횡단가능하다. 이와 같은 움직임에서 상기 구동 스프링과 플레이트 조립체는 슬리브에 의하여 분리되는바, (후술되는 바와 같은) 슬리브 재료의 세심한 선택에 의하면 그 움직임이 낮은 마찰의 움직임일 수 있게 된다.
또한, 상기 스프링 코일들은 상기 슬리브 안에서 서로에 대해 상대적으로 움직이는데, 슬리브 재료의 세심한 선택에 의하면 스프링 코일의 움직임도 낮은 마찰의 움직임일 수 있게 된다. 상기 슬리브 내의 코일 움직임은 플레이트 조립체에 대해 상대적인 스프링의 전체적인 움직임보다 훨씬 더 작다. 상기 코일들은 서로를 향하여 또는 서로로부터 예를 들어 1 내지 3 mm 정도 움직일 수 있다.
이와 같은 구성의 장점은, 상기 스프링과 플레이트 조립체 간의 접촉이 없기 때문에, 접촉이 있었더라면 상기 스프링과 플레이트 조립체 사이의 상대적인 움직임에 의해서 일어날 수 있는 마모가 방지된다는 것이다. 그 대신에 상기 슬리브와 플레이트 조립체 간의 낮은 마찰의 슬라이딩 맞물림이 있게 된다. 또한 유리하게는, 상기 슬리브 재료는 마모와 열발생의 최소화를 위해서 선택될 수도 있다.
상기 슬리브 내부에서는, 상기 코일들과 상기 슬리브 간의 상대적 움직임도 낮은 마찰, 낮은 마모, 그리고 낮은 열 발생을 일으킨다.
상기 슬리브의 사용은, 상기 플레이트 조립체에 대해 상대적인 스프링 움직임과 관련된 소음 및 진동을 저감 또는 제거시킬 것인데, 여기에는 압축 및 신장 동안에의 떨림도 포함된다.
본 발명에 따른 슬리브의 사용은 다른 장점들도 가질 수 있는바, 특히 상기 클러치 플레이트의 과부하 안전(safety overload)을 위하여 현재 사용되고 있는 정지핀들이 제거될 수 있고, 그 정지핀들의 기능은 상기 슬리브에 의하여 행해질 수 있다. 따라서 본 발명의 슬리브에는 정지 표면이 형성될 수 있고, 이로써 상기 플레이트 조립체와 상기 허브 플랜지 간의 더 큰 각도상 변위를 가능하게 하는 곡선형 구동 스프링의 채택을 가능하게 하고, 또한 정지핀들의 필요성을 제거하는 이중적 기능을 제공한다. 이와 같은 새로운 구성에 의하여 현저한 장점들이 제공될 수 있다.
상기 슬리브에 의하여 제공되는 장점들을 최대화하기 위하여, 상기 슬리브는 상기 플레이트 조립체의 지탱 표면과 상기 구동 스프링과 접촉하게 되는 표면들 각각을 위하여 낮은 마찰 계수를 갖는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 상기 슬리브를 위한 다른 바람직한 특성들에는 상기 스프링의 움직임과 힘을 견디기에 충분한 강도 및 경도를 가질 것과, 상기 구동 스프링들과 지탱 표면의 상대적 움직임과 클러치 조립체의 다른 부품들에 의해서 발생되는 열을 처리할 수 있을 것이 포함되는데, 상기 열에는 압력 플레이트와 플라이휠에서 문질러지는 클러치 플레이트의 마찰 재료에 의해서 발생되는 열이 포함된다. 적합한 재료에는 고온 플라스틱, 브론즈(bronze), 화이트 메탈(white metal) 등과 같은 금속 지탱 재료, 그래파이트/금속 합금, 그래파이트/브론즈 합금, 철 또는 구리 그래파이트 합금, 또는 세라믹이 포함된다. 이들은 예시적인 재료일 뿐이며, 다른 재료의 사용을 배제하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 슬리브에서는, 상기 슬리브의 단면이 반경방향 내향으로 향하는 개방 단부를 가진 전체적으로 U자 형상의 것일 수 있다. 대안적으로는 다른 단면 형상도 적용가능하다.
상기 슬리브의 내측 표면과 상기 스프링의 코일들의 외측 표면 간에 밀접한 표면-대-표면의 접촉이 있게 되도록, 각각의 슬리브는 상기 스프링의 코일들의 외측 표면과 실질적으로 같은 곡률반경으로 만곡하게 되어 있는 곡선형 내측 표면을 가질 수 있다. 상기 접촉은 임의의 적합한 각도에 걸쳐서 이루어질 수 있는바, 예를 들어 상기 곡선형 내측 표면은 상기 스프링들의 코일들의 반경방향 최외측 지점으로부터 반경방향 최외측 지점의 양 측에서 적어도 45°만큼 연장될 수 있는데, 이 경우에는 상기 곡선형 내측 표면은 총 90°에 걸쳐 연장되며, 상기 곡선형 내측 표면이 90°까지 연장되면, 상기 곡선형 내측 표면은 총 180°에 걸쳐 연장된다. 후자의 구성은 상기 스프링과, 상기 클러치 플레이트의 표면들 및/또는 인접한 부품들에 대한 보호를 최대화하는 관점에서 바람직하다. 상기 슬리브는 전술된 바와 같은 곡선형 섹션을 넘어서 연장될 수 있고, 예를 들어 상기 슬리브의 양 측에서 곡선형 섹션들로부터 연장되는 직선형 벽들을 포함할 수 있다.
상기 플레이트 조립체의 지탱 표면은 오목한 표면일 수 있고, 본 발명의 일부 형태들에서는 상기 지탱 표면이 베이스 표면과 한 쌍의 확산형 벽 표면들을 갖는다. 상기 베이스 표면은 상기 스프링들의 코일들의 반경방향 최외측 지점에 대해 실질적으로 접선방향으로 연장될 수 있고, 상기 확산형 벽 표면들은 상기 베이스 표면으로부터 대략 60°로 연장될 수 있다. 본 발명의 이와 같은 형태에서, 상기 지탱 표면과 상기 슬리브의 외측 표면 간에 밀접한 표면-대-표면 접촉이 있도록, 상기 슬리브의 대면 표면이 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
상기 지탱 표면은 부분적으로 제1 플레이트와 제2 플레이트에 의하여 형성될 수 있는데, 이로써 상기 확산형 벽 표면들 중 하나는 제1 플레이트 및 베이스에 의하여 형성되고 상기 확산형 벽 표면들 중 다른 하나는 제2 플레이트에 의하여 형성된다. 또는, 상기 지탱 표면이 대칭적인 방식으로 형성될 수 있는데, 이로써 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트 각각이 상기 베이스 표면의 일부분과 확산형 벽 표면 둘 다를 형성한다.
본 발명의 일부 형태들에 따른 클러치 플레이트에서는, 각각의 구동 스프링이 실질적으로 동일하거나 상이한 길이를 가질 수 있는 제1 및 제2 곡선형 코일 스프링들에 의해서 형성될 수 있다. 상기 스프링들은 일정한 곡률반경을 가지며 또한 직렬로 배치될 수 있고, 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들은 제1 및 제2 곡선형 스프링들에 비하여 상대적으로 짧은 길이를 갖는 직선형 스프링에 의하여 분리될 수 있는바, 이로써 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들과 직선형 스프링에 의하여 형성되는 상기 구동 스프링은 실질적으로 일정한 곡률반경을 갖는다. 상기 곡선형 스프링들 각각은 직선형 스프링에 비하여 낮은 토크 등급을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들은 각각 6 Nm/Deg의 토크 등급(torque rating)을 가질 수 있는 한편, 상기 직선형 스프링은 26 Nm/Deg 의 토크 등급을 가질 수 있다. 대안적으로는, 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들이 각각 3 Nm/Deg의 토크 등급을 가질 수 있는 한편, 상기 직선형 스프링은 13 Nm/Deg 의 토크 등급을 가질 수 있다. 물론, 상기 값들은 예시의 목적을 위하여 제공되는 것일 뿐이고, 임의의 적합한 토크 등급이 채택될 수 있다.
본 발명의 상기 형태들에서, 각 구동 스프링의 슬리브는 두 개의 슬리브 부분들로 형성될 수 있는데, 그 중 제1 슬리브 부분은 제1 곡선형 스프링의 길이의 일부분을 따라서 또는 그 일부분 주위에 배치되고, 제2 슬리브 부분은 제2 곡선형 스프링의 길이의 일부분을 따라서 또는 그 주위에 배치된다. 상기 슬리브 부분들은 동등한 길이를 가질 수 있다.
제1 슬리브 부분 및 제2 슬리브 부분은 상기 구동 스프링에 대한 상기 슬리브 부분들의 위치결정을 위하여, 상기 직선형 스프링과 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들의 대면하는 단부들 사이에 배치되는 내향으로 연장된 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 내향으로 연장된 돌출부들은 상기 슬리브 부분들을 제 위치에 유지시키기 위하여 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들의 대향하는 단부들과 상기 직선형 스프링의 단부들 사이에 개재될 수 있는바, 그와는 달리 상기 내향으로 연장된 돌출부들이 대면하는 스프링 단부들 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 내향으로 연장된 돌출부 각각은 상기 직선형 또는 곡선형 스프링들 중 하나 또는 둘 다의 내부 안으로 연장되는 스피곳(spigot) 또는 보스를 포함할 수 있는바, 상기 직선형 또는 곡선형 스프링들 사이에는 상기 돌출부가 위치결정의 목적을 위해서 연장될 수 있다. 상기 내향으로 연장된 돌출부는 전술된 바와 같와 같은 슬리브 부분들에서 사용되거나, 또는 본 발명의 다른 형태들에서의 슬리브의 다른 형태들에서 사용될 수 있다.
본 발명의 위에서 설명된 형태들에서, 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들 각각의 일부분은 상기 직선형 스프링으로부터 멀리 떨어진 제1 및 제2 곡선형 스프링들의 단부들에서 상기 슬리브 부분들 밖으로 연장된다. 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들은, 상기 슬리브 부분들 밖으로 연장되는 스프링들의 일부분이 상기 슬리브 부분들 안에 완전히 수용되어서 상기 스프링들의 추가적인 압축이 일어날 수 없게 될 때까지, 상기 허브 플랜지와 상기 플레이트 조립체 간의 각도상 변위를 허용하도록 압축될 수 있다. 예시적으로만 설명하건데 본 발명의 일부 형태들에서는 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들이 각각 최대 대략 12°의 압축을 제공하지만, 적합한 스프링 및 슬리브 구조에 의하면 필요에 따라서 그보다 더 크거나 작은 압축이 제공될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
상기 직선형 스프링은 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들이 압축됨에 따라서 압축될 수 있지만, 상기 직선형 스프링은 제1 및 제2 곡선형 스프링들보다 더 높은 토크 등급을 가지기 때문에, 제1 및 제2 곡선형 스프링들이 직선형 스프링보다 먼저 압축을 개시할 것이다. 상기 직선형 스프링은 최대 대략 6°의 압축을 제공할 수 있지만, 필요에 따라서 그보다 더 크거나 작은 압축이 제공될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
슬리브 부분 각각의 내향으로 연장된 돌출부는 맞닿음부, 스피곳, 또는 보스를 포함할 수 있고, 각 돌출부의 개별 맞닿음부들은 상기 직선형 스프링의 미리 정해진 압축시의 맞닿음을 위해 정렬될 수 있다. 이와 같은 구성 및 여기에서 설명되는 다른 구성에 의하여, 종래 기술의 정지핀을 사용함은 상기 맞닿음 구성에 의해 제거될 수 있다. 상기 맞닿음부들은 상기 직선형 스프링의 외측에서 연장되거나, 또는 상기 직선형 스프링의 중심 안과 같은 상기 직선형 스프링 안으로 연장될 수 있다.
상기 슬리브 부분들은 상기 직선형 스프링으로부터 떨어진 제1 및 제2 곡선형 스프링들의 단부들에 도달하기 전에 끝나고, 상기 직선형 스프링으로부터 떨어진 제1 및 제2 곡선형 스프링들의 단부들에는 단부 슬리브가 적용될 수 있다. 상기 단부 슬리브는 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들 각각의 슬리브 부분으로부터 이격된 위치에서 끝나서, 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들 각각의 일부분이 압축을 위해 사용하도록 남게 된다. 상기 이격은 상기 제1 곡선형 스프링과 제2 곡선형 스프링이 압축됨에 따라서 감소한다. 상기 슬리브 부분들 및 상기 단부 슬리브는, 추가적인 압축을 종료시키도록 맞닿거나 맞물리도록 구성될 수 있다. 이와 같은 형태의 본 발명에서는 정지핀들이 생략될 수 있다. 대안적으로는, 상기 스프링의 압축이 상기 슬리브 부분들과 상기 단부 슬리브들 간의 맞닿음보다 먼저의 위치에서 종료되도록, 정지핀들이 채택될 수 있다.
또한 상기 단부 슬리브들은, 상기 플레이트 조립체 또는 허브 플랜지에 대한 슬라이딩 또는 다른 움직임에 반하여 상기 스프링 단부들을 안착시키기 위하여, 상기 직선형 스프링으로부터 멀리 떨어진 스프링 단부들의 위치를 제공할 수 있다. 단부 슬리브들은 본 발명의 모든 형태의 구동 스프링들과 함께 채택될 수 있다.
본 발명의 대안적인 형태들에서는 각각의 구동 스프링이 제1 곡선형 스프링과 제2 직선형 스프링에 의하여 형성될 수 있는바, 이 때 상기 직선형 스프링은 상기 곡선형 스프링에 비하여 상대적으로 짧은 길이를 가지며, 상기 곡선형 스프링은 상기 직선형 스프링에 비하여 낮은 토크 등급을 갖는다. 이와 같은 방식으로 형성된 구동 스프링은 상기 직선형 스프링의 포함에도 불구하고 실질적으로 일정한 곡률반경을 가진 채로 유지된다. 각각의 구동 스프링의 슬리브는 슬리브의 위치결정을 위하여 상기 직선형 스프링과 상기 곡선형 스프링의 대면하는 단부들 사이에 배치되는 내향으로 연장된 돌출부를 포함하고, 상기 곡선형 스프링의 일부분은 압축을 위하여, 상기 직선형 스프링으로부터 멀리 있는 슬리브의 단부에서 상기 슬리브 밖으로 연장된다.
이와 같은 형태의 본 발명에서는, 상기 제1 곡선형 스프링이 최대 대략 20°의 압축을 제공할 수 있고, 상기 직선형 스프링은 최대 대략 10°의 압축을 제공할 수 있다.
전술된 본 발명의 형태들의 직선형 스프링들은 20 내지 30 mm의 범위에 있는 길이를 가질 수 있다. 단일의 곡선형 스프링이 직선형 스프링과 조합되는 본 발명의 형태들에서는, 곡선형 스프링이 70 내지 100 mm 범위 내의 길이를 가질 수 있는 한편, 한 쌍의 곡선형 스프링들이 직선형 스프링과 조합되는 본 발명의 형태들에서는, 상기 곡선형 스프링들이 40 내지 60 mm 범위의 깅리를 가질 수 있다. 이 모든 예들에서, 스프링 길이는 상기 클러치 플레이트의 크기에 의존적이며, 제시된 예들은 대략 200 내지 250 mm 범위 내의 최대 직경을 갖는 클러치 플레이트들에 관하여 제시된 것이다.
본 발명의 추가적인 대안예들에서, 상기 구동 스프링들 각각은 단일의 곡선형 스프링에 의하여 형성될 수 있고, 각각의 슬리브는 스프링의 대향된 단부들이 상기 슬리브로부터 연장된 채로 상기 스프링의 길이에서 실질적으로 중앙에 배치될 수 있다. 상기 슬리브로부터 연장되는 스프링의 대향된 단부들의 길이는 실질적으로 동등할 수 있고, 상기 슬리브는 내향으로 연장된 돌출부에 의하여 상기 스프링에 고정될 수 있으며, 일부 형태들에서는 상기 돌출부가 내향으로 개방된 홈을 포함할 수 있는데 이 홈은 상기 스프링의 코일의 반경방향 외측 부분과 같은 스프링의 코일 중 일부분을 수용한다.
본 발명의 추가적인 대안적 형태들에서, 상기 구동 스프링들은 단일의 스프링에 의하여 형성될 수 있고, 각각의 슬리브는 두 개의 슬리브 부분들로 형성될 수 있으며, 상기 슬리브 부분들 각각은 상기 곡선형 스프링의 대향된 단부들로부터 서로를 향하여 연장되되 서로에 도달하기 전에 끝나도록 구성되어서 상기 구동 스프링의 일부분이 상기 슬리브 부분들 각각의 밖으로 연장될 수 있다. 본 발명의 이와 같은 형태에서는, 상기 슬리브 부분들 각각 밖으로 연장되는 구동 스프링의 일부분이 실질적으로 중앙의 스프링 부분일 수 있다.
본 발명의 추가적인 대안적 형태들에서는, 상기 구동 스프링들이 실질적으로 동일한 일정한 곡률반경을 갖는 제1 및 제2 곡선형 스프링들에 의하여 형성될 수 있는바, 여기에서 상기 제1 스프링은 제2 스프링에 비하여 높은 토크 등급 스프링을 갖는다. 본 발명의 이와 같은 형태에서, 상기 슬리브는 전술된 종류들 중 임의의 내향으로 연장된 맞닿음부를 포함할 수 있는데, 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들의 대면하는 단부들은 상기 맞닿음부에 대해 맞닿아서 상기 슬리브를 개재시키거나 또는 다른 방식으로 상기 슬리브를 제 위치에 배치시키며, 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들의 대향하는 단부들은 압축을 위하여 슬리브로부터 연장된다.
전술된 본 발명의 형태들 각각에서, 구동 스프링들의 압축을 종료시키기 위하여 상기 슬리브들이 정지 구성을 형성하거나, 또는 종래의 방식으로 정지핀들이 이용될 수 있다.
본 발명이 보다 완전히 이해될 수 있도록 하기 위하여, 아래에서는 하기의 첨부 도면들을 참조로 하여 몇몇 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 클러치 플레이트(10)의 사시도이고;
도 1a 는 도 1 의 클러치 플레이트의 평면도이고;
도 2 는 본 발명에 따른 구동 스프링 장치의 개략도이고;
도 3 은 본 발명에 따른 슬리브 장치의 분해도이고;
도 4 는 도 1a 의 IV-IV선을 따라 취한 단면도이고;
도 5 내지 도 10 은 본 발명에 따른 추가적인 구동 스프링 장치들의 개략도들이다.
상기 도면들에는 클러치 플레이트(10)가 도시되어 있다. 클러치 플레이트(10)는 메인 플레이트(11), 사이드 플레이트(12), 상기 메인 플레이트(1)에 고정된 복수의 대면 세그먼트(facing segment; 13)들, 및 상기 대면 세그먼트(13)들의 각 측부에 고정된 마찰 대면부들(14, 15)을 포함한다. 상기 대면 세금먼트(13)들을 메인 플레이트(11)에 고정시키는 기술은 잘 알려져 있다. 유사하게, 상기 마찰 대면부들(14, 15)을 상기 대면 세그먼트(13)들에 고정시키는 기술도 잘 알려져 있다.
클러치 플레이트(10)는 허브(20)를 포함하며, 상기 허브는 스플라인이 형성된 내부 표면(21)을 포함한다. 상기 내부 표면(21)은 자동차의 트랜스미션 또는 기어 박스에 연결되는 상보적인 형태의 스플라인 샤프트(미도시)를 수용하도록 된 크기를 갖는다. 상기 허브(20)와 샤프트 간의 스플라인 연결은, 허브(20)에 대한 샤프트의 축방향 움직임은 허용하는 한편, 허브(20)가 회전되는 때에는 샤프트가 허브(20)와 함께 회전하도록 구속한다.
도 1 에는 단면으로 표시된 부분이 포함되어 있는데, 여기에는 허브(20)가 허브(20) 주위로 연장된 복수의 이빨부(22)들을 더 포함하고, 상기 이빨부는 허브 플랜지(24)에 형성된 요부(23)들과 맞물린다는 것이 도시되어 있다. 각각의 이빨부(22)는 요부(23) 안에 수용되는바, 이와 같은 구성으로 인하여 허브(20)는 허브 플랜지(24)에 대한 제한된 각도 변위만큼 회전할 수 있게 되는데, 이것은 아래에서 설명되는 진동 댐핑의 목적을 위한 것이다.
래디얼 텐션 스프링(radial tension spring; 25)의 일 단부는 허브(20)의 플랜지(27)를 통하여 연장된 리벳(26)에 고정되고, 래디얼 텐션 스프링의 다른 단부는 허브 플랜지(24)에 고정된 리벳(28)에 고정된다. 상기 이빨부(22)와 요부(23)들의 구성에 의하여, 상기 허브(20), 그리고 그에 따라서 허브(20)의 고리형 플랜지(27)가 허브 플랜지(24)에 대해 상대적으로 회전할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 상기 리벳들(26, 28) 각각은 서로에 대해서 쉬프트(shift)될 수 있으며, 따라서 래디얼 텐션 스프링(25)은 신장 및 수축과 함께 원호를 그리면서 진동할 수 있다. 또한, 상기 상대적 움직임이 일어남에 따라서, 래디얼 텐션 스프링(25)은 플랜지(27)와 허브 플랜지(24) 사이에 편향시키는 영향을 주며, 이것은 상기 상대적 움직임의 증가에 따라서 점진적으로 증가한다는 것이 이해될 것이다. 상기 래디얼 텐션 스프링(25)의 편향은, 상기 허브(20)와 허브 플랜지(24)를 클러치 플레이트(10)에 비틀림 부하(torsional load)가 없는 때의 원래 위치로 복귀시키는 경향을 갖는다.
도 1 에 도시된 형태의 래디얼 텐션 스프링을 이용함은, 산업계에서 "기어 롤오버 소음(gear rollover noise)"이라고 알려진 소음에 대한 댐핑을 제공하기 위한 것으로서, 그와 같은 이용은 출원인의 국제특허출원의 국제공보 PCT/AU2011/000807 에 상세히 설명되어 있다. 그 국제출원의 내용은 그 모두가 여기에 상호참조로서 포함된다. 여기에서는 상기 래디얼 텐션 스프링 및 이것의 작동에 관한 다른 참조 문헌을 언급하지 않는다.
또한 도 1 에는 곡선형 구동 스프링 장치들(30, 31)이 도시되어 있다. 상기 구동 스프링 장치들(30, 31)은, 일정한 곡률반경을 가지며 실질적으로 동일한 길이를 갖는 제1 및 제2 곡선형 스프링들(32, 33)으로부터 형성된다. 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들(32, 33)은 직선형 스프링(34)에 의하여 분리된다. 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들에 대한 상기 직선형 스프링의 길이는, 상기 곡선형 구동 스프링 장치들(30, 31)이 실질적으로 일정한 곡률반경을 가진 채 유지되도록 정해진다. 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들(32, 33)은 낮은 토크 등급의 스프링(low torque rating spring)들이며, 상기 직선형 스프링(34)은 높은 토크 등급의 스프링이다. 상기 제1 및 제2 곡선형 스프링들(32, 33)은 상기 직선형 스프링(34)보다 현저히 더 길다. 도 1 의 구성에 관한 평면도는 도 1a 에 도시되어 있다. 도 1 의 구동 스프링 장치(30)의 일부분의 개략적 평면도는 도 2 에 도시되어 있다. 도 2 를 참조하면, 여기에는 도 1 의 구동 스프링(30)의 개략적 평면도가 도시되어 있되, 슬리브들(40, 41)이 적용되어 있는 상태의 모습이 도시되어 있다.
도 2 에서, 제1 및 제2 곡선형 스프링들(32, 33)은 실질적으로 동일한 길이와 곡률반경을 갖는 것으로 도시되어 있다. 또한, 도 2 에는 직선형 스프링(34)이 제1 및 제2 곡선형 스프링들(32, 33)보다 현저히 짧은 것으로 도시되어 있다. 도 2 의 구성은 직선형 스프링의 섹션(section)에도 불구하고 실질적으로 일정한 곡률반경을 갖는다.
또한, 도 2 에는 두 개의 슬리브 부분들(41, 42)으로 형성되는 슬리브(40)이 도시되어 있으며, 그 중 제1 부분(41)은 제1 곡선형 스프링(32)의 길이의 일부분 주위에 배치되고, 제2 부분(42)은 제2 곡선형 스프링(33)의 길이의 일부분 주위에 배치된다. 상기 슬리브 부분들(41, 42)은 상기 스프링들(32, 33)의 높이 전체로 연장되지만, 더 낮은 높이로 연장되는 것도 가능하다.
도 3 에는 슬리브 부분들(41, 42)이 개별적으로 사시도로서 도시되어 있는바, 이 도면에는 도 1 의 단부 슬리브(35)들도 도시되어 있다. 도 3 에서, 상기 슬리브 부분들(41, 42)이 U자 형상의 단면을 갖는다는 점과 일 단부에 내향으로 연장된 맞닿음부(43)를 포함한다는 점을 알 수 있는데, 맞닿음부(43)들은 스프링(34)(도 2 참조)과 스프링들(32, 33)의 대면하는 단부들 사이에의 개재를 위한 것이다. 상기 맞닿음부들은 개별의 보스(boss; 44, 45)도 포함하는바, 상기 보스들은 스프링 장치(30)의 미리 정해진 부하작용(통상적으로, 강하거나 최대의 부하작용) 시에 개별의 스프링(32, 33)의 압축을 종료시키기 위한 대면 맞닿음을 위해 배치된다. 슬리브 부분들(41, 42)을 스프링들(32, 33)에 대해 배치시키기 위하여, 반대방향으로 연장되고 더 작은 보스들(55, 56)이 스프링들(32, 33)의 단부들 안으로 연장된다.
다시 도 2 를 참조하면, 제1 및 제2 곡선형 스프링들(32, 33) 각각의 일부분은 직선형 스프링(34)의 반대측에 있는 제1 및 제2 곡선형 스프링들(32, 33)의 단부들에서 슬리브 부분들(41, 42)의 밖으로 연장된다. 도시된 구조에서, 상기 곡선형 스프링들(32, 34)의 단부들(46, 48)은 메인 플레이트(11) 및 사이드 플레이트(12)(맞닿음 부분은 도시되지 않음)와 허브 플랜지(24)의 맞닿음부들과 맞물리며, 상기 단부들(46, 48)에 대한 맞닿음부들 사이의 상대적 움직임은 구동 스프링(30)의 압축 또는 신장을 제공한다.
스프링들(32 내지 34)의 토크 등급들이 상이하다는 전제에서, 시계방향인 구동 방향에서의 구동 스프링(30)의 압축시에는, 스프링(32, 33, 34) 각각이 압축되면서 스프링들(32, 33)이 스프링(34)보다 더 많이 압축될 것이다. 스프링들(32, 33)이 압축됨에 따라서, 이들은 슬리브들(41, 42)의 안에서 슬리브들(41, 42)에 대하여 움직여서 슬리브들 안으로 들어갈 것이다. 일단 스프링들(32, 33)이 슬리브들(41, 42) 안에 완전히 들어가도록 압축되면, 이 스프링들의 추가적인 압축은 가능하지 않게 된다. 또한, 스프링들(32, 33)이 압축됨에 따라서, 슬리브들(41, 42)은 플레이트 조립체에 대하여 이동 또는 슬라이딩할 것이다. 상기 슬리브들(41, 42)의 재료의 주의깊은 선택에 의하여, 그 슬라이딩 움직임은 조용하고 마찰이 낮게 될 것이다. 또한, 상기 스프링들(32, 33)은 플레이트 조립체에 대한 문질러짐으로부터 보호될 것이다.
슬리브들 안에서 움직일 수 있는 스프링들의 능력과 플레이트 조립체에 대해서 이동 또는 슬라이딩할 수 있는 슬리브들의 능력이 중요하며, 이로 인하여 종래 기술에서 알려지지 않았던 특유의 장치가 제공된다.
도 2 에서, 보스들(44, 45)은 떨어져 이격되어 있어서 직선형 스프링(34)의 압축을 허용한다. 상기 직선형 스프링(34)의 주된 압축(major compression)은, 슬리브들(41, 42) 안에서 스프링들(32, 33)이 완전히 압축될 때까지 일어나지 않을 것이다. 상기 직선형 스프링(34)의 압축 종료는 보스들(44, 45)이 맞닿는 때에 일어나지만, 그러한 맞닿음은 극한의 부하에서만 일어날 것이다. 또한, 보스들(44, 45)은 슬리브 부분들(41, 42)과 제1 및 제2 곡선형 스프링들(32, 33)에 대한 직선형 스프링(34)의 위치를 결정하는 작용을 하기도 한다.
도 1 및 도 1a 에 도시된 단부 슬리브(35)들은 도 3 에 따로 도시되어 있는바, 여기에서는 메인 플레이트(11) 및 사이드 플레이트(12)와 허브 플랜지(24)의 맞닿음부들에 대하여 상대적인 스프링 단부들의 위치가 정해지도록 하기 위하여 상기 단부 슬리브들이 곡선형 스프링들(32, 33)의 단부들에 고정된다. 상기 단부 슬리브(35)들은 상기 맞닿음부들에서 상기 곡선형 스프링들의 단부들이 슬라이딩 또는 상기 맞닿음부들에 대한 상대적인 다른 움직임을 행하지 못하도록 곡선형 스프링들의 단부들을 배치시키는 데에 도움을 준다. 상기 단부 슬리브(35)들은 내향으로 대면하는 보스(36)들을 포함하는데, 이 보스들은 스프링들(32, 33)의 안으로 연장되어서 스프링들(32, 33)에 대한 상기 단부 슬리브(35)들의 상대적인 위치를 결정한다.
상기 단부 슬리브(35)들은 상기 스프링들(32, 33)의 미리 정해진 최대 압축 시에 슬리브 부분들(41, 42)에서 맞닿도록 구성된다. 맞닿음면(abutment face)들은 도 1a 에 도시되어 있는바, 이들은 면들(53, 54)을 포함한다. 이와 같은 구성은, 여기에서 설명된 다른 것들과 마찬가지로, 종래의 정지핀(stop pin)없이 작동할 수 있는데, 이것은 상기 맞닿음면들(53, 54) 간의 맞닿음이 정지핀 대신의 작동을 수행할 수 있기 때문이다.
도 1 의 실시예는 도 2 의 실시예와 상이하게 도시되어 있다는 것을 알 수 있는데, 이것은 도 2 에는 도시되어 있지 않은 단부 슬리브(35)들이 도 1 에 추가되어 있기 때문이다.
도 2 에서, 슬리브 부분들(41, 42) 밖으로 연장되어 있는 제1 및 제2 곡선형 스프링들(32, 33) 각각의 부분(38)은 도시된 예에서 스프링들(32, 33)의 12°압축을 제공하기에 충분하다. 앞서 설명된 바와 같이, 필요에 따라서 더 많거나 적은 압축이 제공될 수 있다.
스프링(32)과 관련하여 화살표(A)에 의해 표시된 바와 같이, 일단 12°압축이 이루어진 후에는 스프링(32)이 완전히 슬리브 부분(41) 안에 있게 되며, 스프링(32)의 추가적인 압축은 가능하지 않게 된다.
유사하게, 슬리브 부분(42) 밖으로 연장되는 스프링(33)의 부분도 12°압축을 제공하기에 충분하다. 또한, 일단 스프링(33)의 12°압축이 이루어진 후에는 스프링(33)이 완전히 슬리브 부분(42) 안에 있게 된다.
직선형 스프링(34)은 곡선형 스프링들(32, 33)에 비하여 높은 토크 등급의 스프링이다. 도 2 에 도시된 구성에서, 스프링(34)은 보스들(44, 45)이 맞닿기 전에 6°의 압축을 제공할 수 있다. 일단 보스들(44, 45)이 맞닿게 되면, 직선형 스프링(34)의 추가적인 압축은 가능하지 않다.
따라서, 도시되어 있는 스프링 장치(30)의 최대 압축은 30°압축이다. 예상컨데, 30°압축은 매우 극단적인 상황에서만 필요할 것이며, 대부분의 상황에서는 직선형 스프링(34)의 최대 압축이 필요하지 않을 것이다. 따라서, 대부분의 압축은 개별의 곡선형 스프링들(32, 33)을 통해 이루어진다.
스프링 장치(30)의 시계방향 구동방향에서 가능한 30°압축은 반시계방향의 "오버-런 방향(over-run direction)"에서도 가능하다. 따라서, 스프링 장치(30)는 시계방향 구동과 반시계방향 오버-런 압축 각각에서 가용한 각도상의 압축의 관점에서 동일하다.
도 3 에는 슬리브 부분들(41, 42)의 사시도가 도시되어 있고, 도 4 에는 도 1 의 IV-IV을 따라 취한 슬리브 부분(41)의 단면이 도시되어 있다. 따라서, 도 4 에는, 허브 플랜지(24)와 함께, 메인 플레이트(11) 및 사이드 플레이트(12) 각각이 도시되어 있다. 곡선형 스프링(32)이 도시되어 있는바, 도 4 를 참조하면, 슬리브 부분(41)이 메인 플레이트(11) 및 사이드 플레이트(12)에 의해 형성된 대면하고 오목한 채널과 스프링(32) 사이에 개재되어 있다는 것을 알 수 있다. 스프링(32)은 허브 플랜지(24) 안의 요부에 안착되어 있는데, 이 때 스프링(32)의 중간을 통해서 상기 요부의 일 단부면(37)을 볼 수 있다. 상기 슬리브(41)는 U자 형상의 단면을 가지며, 상기 스프링(32)과 메인 플레이트(11) 및 사이드 플레이트(12)와 맞물리는 상기 슬리브(41)의 표면들은 그 표면들의 프로파일(profile)에 대해 상보적으로 형성된다. 예를 들어, 메인 플레이트(11) 및 사이드 플레이트(12)는 요부 형태의 베이스(50)와 한 쌍의 측벽들(51, 52)을 형성하고, 상기 슬리브(41)의 대면 표면은 실질적으로 상보적인 형상을 갖는다는 것을 알 수 있다. 상기 요부 형태의 베이스(50)와 슬리브(41)의 상보적인 프로파일은, 슬리브(41)을 플레이트들(11, 12)에 대해 상대적으로 배치시킴을 돕는다. 상기 슬리브 부분(41)의 대면 표면들과 접촉하는 측벽들(51, 52) 및 베이스(50)의 표면들은 지탱 표면(57)을 형성한다.
본 발명의 범위 내에 있는 추가적인 구성들은 도 2 에 도시된 바와 같은 개략적인 형태로 도 5 내지 도 10 에 도시되어 있다.
도 5 를 참조하면, 도시된 구동 스프링 장치(60)는 제1 직선형 스프링(61)과 제2 곡선형 스프링(62)을 포함한다. 상기 제1 직선형 스프링(61)은 제2 곡선형 스프링(62)보다 낮은 토크 등급을 갖는다. 슬리브 장치는 제2 곡선형 스프링(62) 주위에 제공되며, 슬리브 부분들(63, 64)을 포함한다. 상기 슬리브 부분(63)은 직선형 스프링(61)에 인접하여 곡선형 스프링(62)의 단부에 배치되는 한편, 슬리브 부분(64)은 스프링(62)의 반대측 단부에 배치된다. 슬리브 부분들(63, 64)은 상기 부분들(63, 64)의 외부에 스프링(62)의 중간 중앙부(65)를 남겨두고 떨어져 이격된다. 상기 중앙 스프링 부분(65)은 압축의 구동 방향 및 오버-런 방향에서 20°의 최대 압축을 제공한다. 상기 스프링(62)의 20°압축시에는, 슬리브 부분들(63, 64)이 맞닿게 되어서 연속적인 슬리브를 형성하며, 스프링(62)의 추가적인 압축을 방지할 것이다.
상기 슬리브 부분(63)은 보스(66)를 포함하는데, 상기 보스(66)는 직선형 스프링(61)의 중앙 안으로 돌출되며 또한 단부 맞닿음부(68)의 보스(67)를 대면한다. 각 보스들(66, 67) 사이의 간격은 스프링(61)의 최대 10°압축을 제공하도록 구성된다. 토크 등급의 차이로 인하여, 상기 스프링(62)은 스프링(61)보다 먼저 완전히 압축될 것이다. 따라서, 구동 스프링(60)은 구동 상태와 오버-런 상태 각각에서 최대 30°압축을 제공한다.
도 6 을 참조하면, 이 도면에 도시된 장치는 단일의 곡선형 구동 스프링(70)을 포함하는 것으로서, 여기에는 스프링(70)의 길이 중앙에 배치된 단일의 슬리브(71)가 포함되어 있는데, 상기 슬리브(71)는 내향으로 연장된 홈 부재(grooved member; 72)를 포함하며, 상기 홈 부재는 슬리브(71)를 스프링(70)의 코일(70)에 대하여 위치결정하기 위하여 상기 스프링(70)의 코일을 수용하는 홈을 포함한다.
상기 스프링(70)의 대향된 단부들은 슬리브(71)를 넘어서 연장되며, 도시된 실시예에서는 압축의 구동 방향 및 오버-런 방향 각각으로 최대 30°의 압축이 가능하다. 도 6 에 도시된 원호형태의 압축은 슬리브(71)의 단부까지 완전히 이루어진 것이 아닌데, 이것은 스프링 압축의 종료를 위하여 슬리브 단부들을 이용하기 보다는 종래의 정지핀이 본 발명에서 이용될 수 있다는 것을 보이기 위하여 의도된 것이다.
도 7 에는 곡선형 구동 스프링(75)과 한 쌍의 슬리브 부분들(76, 77)이 도시되어 있다. 슬리브들(76, 77) 각각은 도 6 의 홈 부재(72)와 유사한 것으로서, 각각의 홈 부재(78)는 상기 슬리브 부분들의 위치를 스프링(75)에 대해 결정하기 위하여 구동 스프링(75)의 단일의 코일을 수용한다.
상기 슬리브 부분들(76, 77)은 구동 스프링(75)의 대향된 단부들로부터 구동 스프링(75)의 중앙을 향하여 연장된다. 상기 구동 스프링(75)의 중앙 또는 중간 부분(79)은 슬리브 부분(76, 77) 각각의 외부로 노출되고, 구동 스프링(75)의 압축시에 슬리브 부분들(76, 77)의 대면하는 단부들이 맞닿기 전에 상기 구동 스프링(75)은 압축의 구동 방향 및 오버-런 방향 각각에서 최대 30°의 압축을 갖는다.
도 8 에는 도 7 의 구성과 실질적으로 유사한 구성이 도시되어 있는바, 여기에는 구동 스프링(80)과 한 쌍의 슬리브 부분들이 도시되어 있다. 도 8 의 구성이 도 7 의 구성과 상이한 점은, 슬리브 부분들(81, 82)이 구동 스프링(80)에 확고히 보유되는 방식에 관한 것이다. 도 8 에서, 슬리브 부분들(81, 82) 각각은 단부 맞닿음부(83)와, 슬리브 부분을 스프링(80)에 위치결정하기 위하여 스프링(80)의 단부들 안으로 연장되고 내향으로 대면하는 보스(84)를 포함한다. 도 8 의 구성은 구동 모드 및 오버-런 모드 각각에서 최대 30°의 압축을 제공할 수 있다.
도 9 의 구성은 한 쌍의 스프링들을 포함하는데, 하나는 높은 토크의 저각 스프링(low angle spring; 85)이고, 다른 하나는 낮은 토크의 고각 스프링(high angle spring; 86)이다. 상기 스프링들(85, 86) 각각은 곡선형이다. 슬리브(87)는 스프링들(85, 86)의 길이의 일부분을 따라서 스프링들(85, 86)의 주위에 배치되고, 슬리브로부터 내향으로 연장된 맞닿음부(88)는 스프링들(85, 86)의 대면하는 단부들 사이에 개재된다. 맞닿음부(88)는 반대방향으로 향하는 보스들을 포함할 수 있는데, 이 보스들은 스프링들(85, 86)에 대한 슬리브(87)의 위치결정을 위하여 스프링들(85, 86) 안으로 연장된다.
상기 스프링들(85, 86) 각각의 일부분은 슬리브(87)로부터 연장된다. 슬리브(87)로부터 연장되는 스프링(85)의 일부분은 10°의 압축을 제공하는 한편, 슬리브(87)로부터 연장되는 스프링(86)의 일부분은 20°의 압축을 제공한다. 따라서, 최대 압축은 30°이고, 이것은 구동 모드와 오버-런 모드 둘 다에 적용된다.
높은 토크의 스프링(85)과 낮은 토크의 스프링(86)을 이용함은 스프링들의 압축이 일어나는 방식에 영향을 미친다. 도 9 에 도시된 구성에서, 스프링(86)은 스프링(85)의 완전한 압축이 일어나기 전에 슬리브(87) 안으로 완전히 압축될 것이다. 스프링(85)의 일부 압축은 스프링(86)이 압축됨에 따라서 일어나지만, 이것은 상기 스프링들 각각의 스프링계수에 의존한다. 일단 스프링들(85, 86) 각각이 슬리브(87) 안으로 완전히 압축된 다음에는, 추가적인 압축이 가능하지 않다.
도 10 에는 도 6 의 구성과 매우 유사한 구성이 도시되어 있는바, 도 10 에는 슬리브(91) 내에 부분적으로 배치되어 있는 스프링(90)이 도시되어 있다. 슬리브(91)는 내향으로 연장된 홈 부재(92)에 의하여 스프링(90)에 고정되어 있지만, 홈 부재(92)는 도 6 의 부재(72)보다 훨씬 더 짧다.
도 10 에서, 슬리브(91)로부터 돌출된 스프링(90)의 단부들은 각각 15°압축을 제공한다. 스프링 단부들이 슬리브(91) 안으로 완전히 들어온 때에 압축은 종료된다. 따라서, 상기 구성은 구동 모드 및 오버-런 모드 둘 다에서 최대 15°의 압축을 제공한다.
사익 도면들에 도시된 실시예들 각각에서, 구동 스프링들의 압축 및 신장은 슬리브들에 대한 스프링들의 움직임과 플레이트 조립체, 특히 도 4 에 도시된 플레이트 조립체의 지탱 표면(57)에 대한 슬리브들의 움직임과 관련된다.
여기에서 설명된 발명은 여기에서 특정적으로 설명된 발명과 상이하게 변형, 변경, 및/또는 부가될 수 있으며, 본 발명은 본 출원의 취지 및 범위 안에 속하는 한 그러한 변형, 변경, 및/또는 부가를 모두 포괄한다는 점이 이해되어야 할 것이다.
본원의 상세한 설명 및 청구범위에 걸쳐서 사용된 "포함"이라는 단어와 이 단어의 변형형태, 예를 들어 "포함하다", "포함하는" 등은 다른 구성요소, 첨가물, 숫자, 또는 단계를 배제하는 의도로 사용된 것이 아니다.

Claims (27)

  1. 축방향으로 이격된 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 포함하고 상기 제1 플레이트로부터 연장된 고리형 주변부(annular periphery)를 구비한 플레이트 조립체로서, 상기 고리형 주변부에는 마찰 재료의 조립체가 대향된 방향들 각각을 향하도록 적용되어 있는, 플레이트 조립체;
    출력 샤프트에의 연결을 위한 허브; 및
    상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이에 배치되고, 상기 플레이트 조립체에 의하여 회전하게끔 구동될 수 있는, 허브 플랜지(hub flange);를 포함하는 클러치 플레이트(clutch plate)로서,
    상기 허브는 상기 허브 플랜지에 의하여 회전하게끔 구동될 수 있고,
    상기 플레이트 조립체와 허브 플랜지는 적어도 두 개의 구동 스프링(drive spring)들에 의하여 서로 결합되며 미리 정해진 범위 내에서 서로에 대해 상대적으로 각도상 변위될 수 있고,
    상기 구동 스프링들은 허브 주위로 등거리에 배치되되 실질적으로 일정한 곡률반경을 가지고 상기 허브 주위에 동심적(concentric)으로 장착되는 곡선형 압축 스프링들이고, 상기 구동 스프링들은 적어도 부분적으로 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이에 배치되며, 상기 구동 스프링들의 각 단부는 상기 허브 플랜지의 맞닿음부 및 상기 플레이트 조립체의 맞닿음부와 맞물리고, 상기 구동 스프링들은 상기 플레이트 조립체와 상기 허브 플랜지 사이의 상대적인 각도상 변위(angular displacement)에 반하는 편향 부하(biasing load)를 인가하며,
    상기 구동 스프링들 각각의 길이의 일부분 주위로 슬리브(sleeve)가 연장되되 상기 슬리브 밖으로는 구동 스프링들 각각의 일부분이 연장되며, 상기 슬리브는 상기 스프링들의 반경방향 외측 표면(radially outer surface)과, 상기 플레이트 조립체에 의해 형성되고 대면하는 지탱 표면(bearing surface) 사이에 개재되고,
    상기 스프링들은 상기 슬리브들 안에서 상기 슬리브들에 대하여 상대적으로 움직일 수 있고, 상기 슬리브들은 상기 플레이트 조립체의 지탱 표면에 대해 상대적으로 움직일 수 있는, 클러치 플레이트.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 슬리브는 전체적으로 U자 형상의 단면을 가지며 반경방향 내향을 향하여 개방되어 있는, 클러치 플레이트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 슬리브는 상기 스프링의 외측 표면과 실질적으로 동일한 곡률반경으로 곡선을 이루는 곡선형 내측 표면을 갖는, 클러치 플레이트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 곡선형 내측 표면은 상기 스프링들의 반경방향 최외측 지점(radially outermost point)으로부터 연장되되 상기 반경방향 최외측 지점의 양 측에서 적어도 45°만큼 연장되어서, 상기 곡선형 내측 표면은 총 90°만큼 연장되는, 클러치 플레이트.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 곡선형 내측 표면은 상기 스프링들의 반경방향 최외측 지점으로부터 연장되되 상기 반경방향 최외측 지점의 양 측에서 적어도 90°만큼 연장되어서, 상기 곡선형 내측 표면은 총 180°만큼 연장되는, 클러치 플레이트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지탱 표면은 오목한 표면인, 클러치 플레이트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지탱 표면은 베이스 표면(base surface)과 한 쌍의 확산형 벽 표면(diverging wall surface)들을 구비하고, 상기 슬리브의 대면 표면(facing surface)은 실질적으로 동일하게 형성되는, 클러치 플레이트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베이스 표면은 상기 허브에 대해 실질적으로 접선방향으로 연장되고, 상기 확산형 벽 표면은 상기 베이스 표면으로부터 대략 60°로 연장되는, 클러치 플레이트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지탱 표면은 부분적으로 제1 플레이트 및 제2 플레이트에 의해 형성되고, 상기 확산형 벽 표면들 중 하나는 제1 플레이트 및 상기 베이스에 의해 형성되며, 상기 확산형 벽 표면들 중 다른 하나는 제2 플레이트에 의해 형성되는, 클러치 플레이트.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 지탱 표면은 제1 플레이트 및 제2 플레이트의 대칭적인 부분들에 의해 형성되고, 상기 확산형 벽 표면들 중 하나와 상기 베이스의 일부분은 제1 플레이트에 의해 형성되며, 상기 확산형 벽 표면들 중 다른 하나와 상기 베이스의 일부분은 제2 플레이트에 의해 형성되는, 클러치 플레이트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 구동 스프링은 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링에 의해 형성되고, 상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링은 직렬로 배치되고 일정한 곡률반경을 가지며 실질적으로 동일한 길이를 가지며,
    상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링은 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링에 비하여 상대적으로 짧은 길이를 갖는 직선형 스프링에 의해서 분리되되, 상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링과 직선형 스프링에 의해서 형성되는 구동 스프링은 실질적으로 일정한 곡률반경을 가지며,
    상기 곡선형 스프링들 각각은 상기 직선형 스프링에 비하여 낮은 토크를 가지고, 각 구동 스프링의 슬리브는 두 개의 슬리브 부분들로 형성되되, 두 개의 슬리브 부분들 중 제1 슬리브 부분은 제1 곡선형 스프링의 길이의 일부분 주위에 배치되며, 제2 슬리브 부분은 제2 곡선형 스프링의 길이의 일부분 주위에 배치되는, 클러치 플레이트.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 슬리브 부분 및 제2 슬리브 부분은, 상기 슬리브 부분들의 위치결정을 위해서 상기 직선형 스프링과 상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링의 대면하는 단부들 사이에 배치된, 내향으로 연장된 돌출부를 포함하고,
    상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링 각각의 일부분은 상기 직선형 스프링으로부터 멀리 떨어진 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링의 단부들에서 상기 슬리브 부분들 밖으로 연장되는, 클러치 플레이트.
  13. 제12항에 있어서,
    각각의 슬리브 부분의 상기 내향으로 연장된 돌출부는 맞닿음부를 포함하고, 각 돌출부의 맞닿음부들 각각은 상기 직선형 스프링의 미리 정해진 압축시에 맞닿도록 정렬되는, 클러치 플레이트.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 맞닿음부들은 상기 직선형 스프링의 중앙 안으로 연장되는, 클러치 플레이트.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링은 최대로 대략 12°의 압축을 제공하고, 상기 직선형 스프링은 최대로 대략 6°의 압축을 제공하는, 클러치 플레이트.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브 부분들은 상기 직선형 스프링으로부터 멀리 떨어진 상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링의 단부들에 도달하기 전에 끝나는, 클러치 플레이트.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브 부분들은 상기 직선형 스프링으로부터 멀리 떨어진 상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링의 단부들에 도달하기 전에 끝나고, 상기 직선형 스프링으로부터 멀리 떨어진 상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링의 단부들에는 단부 슬리브가 적용되며, 상기 단부 슬리브는 상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링 각각의 슬리브 부분으로부터 이격되는, 클러치 플레이트.
  18. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 구동 스프링은 제1 곡선형 스프링과 제2 직선형 스프링에 의해 형성되고, 상기 직선형 스프링은 상기 곡선형 스프링에 비하여 상대적으로 짧은 길이를 가지며, 상기 곡선형 스프링은 상기 직선형 스프링에 비하여 낮은 토크를 가지고, 상기 곡선형 스프링 및 직선형 스프링에 의해서 형성되는 구동 스프링은 실질적으로 일정한 곡률반경을 가지며, 각각의 구동 스프링의 슬리브는 내향으로 연장된 돌출부를 포함하고, 상기 슬리브는 슬리브의 위치결정을 위하여 상기 직선형 스프링과 상기 곡선형 스프링의 대면하는 단부들 사이에 배치되며, 상기 곡선형 스프링의 일부분은 상기 직선형 스프링으로부터 멀리 떨어진 슬리브의 단부에서 상기 슬리브 밖으로 연장되는, 클러치 플레이트.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 슬리브의 상기 내향으로 연장된 돌출부는 맞닿음부를 포함하며, 상기 맞닿음부는 상기 직선형 스프링의 미리 정해진 압축시에 대면하는 맞닿음부와 맞닿도록 상기 직선형 스프링 안으로 연장되는, 클러치 플레이트.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 슬리브는 상기 직선형 스프링으로부터 멀리 떨어진 상기 곡선형 스프링 의 단부에 도달하기 전에 끝나고, 상기 직선형 스프링으로부터 멀리 떨어진 상기 곡선형 스프링의 단부에는 단부 슬리브가 적용되며, 상기 단부 슬리브는 상기 곡선형 스프링에 적용된 슬리브로부터 이격되는, 클러치 플레이트.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 곡선형 스프링은 최대로 대략 20°의 압축을 제공하고, 상기 직선형 스프링은 최대로 대략 10°의 압축을 제공하는, 클러치 플레이트.
  22. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 스프링들은 단일의 곡선형 스프링에 의하여 형성되고, 각각의 슬리브는 상기 스프링의 길이의 실질적인 중간에 배치되며, 상기 스프링의 대향된 단부들은 상기 슬리브로부터 연장되는, 클러치 플레이트.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 슬리브로부터 연장되는 스프링의 대향된 단부들의 길이는 실질적으로 동등한, 클러치 플레이트.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 슬리브는, 상기 스프링의 코일의 일부분을 수용하는 내향으로 매달린 홈에 의하여 상기 스프링에 고정된, 클러치 플레이트.
  25. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 스프링은 단일의 스프링에 의하여 형성되고, 각각의 슬리브는 두 개의 슬리브 부분들로 형성되며, 상기 슬리브 부분들 각각은 상기 곡선형 스프링의 대향된 단부들로부터 서로를 향하여 연장되되 서로에 도달하기 전에 종료되어서, 상기 구동 스프링의 일부분이 상기 슬리브 부분들 각각의 밖으로 연장되는, 클러치 플레이트.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 슬리브 부분들 각각의 밖으로 연장되는 상기 구동 스프링의 일부분은 실질적으로 중앙 스프링 부분인, 클러치 플레이트.
  27. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 스프링들은 실질적으로 동일하고 일정한 곡률반경을 갖는 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링에 의하여 형성되고, 상기 제1 스프링은 상기 제2 스프링에 비하여 높은 토크 등급의 스프링이며, 상기 슬리브는 상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링의 대면하는 단부들이 맞닿는 내향으로 연장된 맞닿음부를 포함하고, 상기 제1 곡선형 스프링 및 제2 곡선형 스프링의 대향된 단부들은 상기 슬리브로부터 연장되는, 클러치 플레이트.
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