KR20170019452A - 클러치 디스크 및 마찰 클러치 장치 - Google Patents

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KR20170019452A
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disc
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KR1020177001454A
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우베 벨러
슈테펜 레만
헤어만 랑엔엑커트
벤델린 알버트
알랭 루쉬
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은, 마찰 클러치 장치를 위한, 특히 내연 기관에 의해서 구동되는 차량의 파워 트레인을 위한 클러치 디스크(102)에 관한 것이며, 이 클러치 디스크(102)는 디스크 회전 축, 입력부(122), 하나 이상의 중간부(118) 및 출력부(116)를 구비하며, 이 경우 한 편으로는 입력부(122)와 하나 이상의 중간부(118)가 그리고 다른 한 편으로는 하나 이상의 중간부(118)와 출력부(116)가 서로에 대해 상대적으로 제한된 정도까지 비틀릴 수 있으며, 그리고 출력부(116)에 배치된 원심력 추 장치(115)를 구비하며, 이때 클러치 디스크(102)는 하부 부하 범위 및 상부 부하 범위를 갖는 특성 곡선을 갖고, 그 하부 부하 범위에서는 증가된 스프링 강성이 작용한다. 본 발명은 또한 특히 내연 기관에 의해서 구동되는 자동차의 파워 트레인을 위한 마찰 클러치 장치와도 관련이 있으며, 이 마찰 클러치 장치는 클러치 회전 축, 하우징, 하나 이상의 압력판, 작동을 위해 맞물린 작동 위치와 분리된 작동 위치 사이에서 압력판에 대해 상대적으로 제한된 정도까지 축 방향으로 이동할 수 있는 하나 이상의 접촉판, 및 마찰 결합 방식의 파워 전달을 위해 하나 이상의 압력판과 하나 이상의 접촉판 사이에 클램핑 될 수 있는 그와 같은 하나 이상의 클러치 디스크(102)를 구비한다.

Description

클러치 디스크 및 마찰 클러치 장치{CLUTCH DISK AND FRICTION CLUTCH SYSTEM}
본 발명은, 마찰 클러치 장치를 위한, 특히 내연 기관에 의해서 구동되는 차량의 파워 트레인을 위한 클러치 디스크에 관한 것이며, 이 클러치 디스크는 디스크 회전 축, 입력부, 하나 이상의 중간부 및 출력부를 구비하며, 이 경우 한 편으로는 입력부와 하나 이상의 중간부가 그리고 다른 한 편으로는 하나 이상의 중간부와 출력부가 서로에 대해 상대적으로 제한된 정도까지 비틀릴 수 있으며, 그리고 출력부에 배치된 원심력 추 장치를 구비한다. 본 발명은 또한 특히 내연 기관에 의해서 구동되는 자동차의 파워 트레인을 위한 마찰 클러치 장치와도 관련이 있으며, 이 마찰 클러치 장치는 클러치 회전 축, 하우징, 하나 이상의 압력판, 및 작동을 위해 맞물린 작동 위치와 분리된 작동 위치 사이에서 압력판에 대해 상대적으로 제한된 정도까지 축 방향으로 이동할 수 있는 하나 이상의 접촉판을 구비한다.
DE 10 2010 022 252 A1호에는, 카운터 압력판(counter pressure plate)을 형성하는 플라이 휠(fly wheel)과 연결된 하우징, 그리고 변속기의 기어 입력 샤프트와 일체로 회전하도록 고정 연결된 (하나의) 클러치 디스크의 마찰 라이닝을 조임으로써 디스크 스프링에 의해 카운터 압력판에 대하여 조여질 수 있고 축 방향으로 이동할 수 있으며 하우징과 일체로 회전하도록 고정 연결된 접촉판을 갖는 마찰 클러치가 공지되어 있으며, 이 경우에는 하우징에 접촉하는 접촉판의 방사 방향 외부에서 둘레에 걸쳐 분포된 지지 요소가 원심력 추의 추 질량을 수용하기 위해 제공되어 있다.
DE 10 2009 042 831 A1호에는, 내연 기관 및 변속기 그리고 내연 기관과 변속기 사이에 배치된 클러치 장치를 갖는 자동차를 위한 파워 트레인이 공지되어 있으며, 이 경우 클러치 장치 내부에는 원심력 추가 통합되어 있다.
DE 10 2006 028 552 A1호에는, 클러치 허브(clutch hub)를 포함하는 클러치 디스크를 갖는 클러치 시스템이 공지되어 있으며, 이 경우에는 추 질량 지지 장치에 이 추 질량 지지 장치에 대해 상대적으로 이동할 수 있게 설치되어 있는 복수의 추 질량을 포함하는 원심력 추 장치의 추 질량 지지 장치가 클러치 디스크와 결합되어 있다. 추 질량 지지 장치는 클러치 허브와 일체로 회전하도록 고정 연결되어 있다.
본 발명의 과제는, 서문에 언급된 유형의 클러치 디스크를 구조적으로 그리고/또는 기능적으로 개선하는 것이다. 특히, 승차감이 더욱 개선되어야만 한다. 특히, 회전 진동의 댐핑 혹은 제거가 더욱 개선되어야만 한다. 특히, 원심력 추 장치의 장점이 내연 기관의 부분 부하 작동 및 전체 부하 작동에서 이용될 수 있어야 할 뿐만 아니라, 무부하 작동 및/또는 크리프 작동(creep operation)에서도 이용될 수 있어야 한다. 특히, 크리프 작동에서는 클러치 디스크 부분들을 정지시키지 않고서도 증가된 모멘트의 전달이 가능해야만 한다. 특히, 공진 회전수는 무부하 회전수 아래에 놓여야만 한다. 그밖에, 상기와 같은 방식으로 개선된 클러치 디스크가 마찰 클러치 장치에 제공되어야만 한다.
상기 과제는, 마찰 클러치 장치를 위한, 특히 내연 기관에 의해서 구동되는 차량의 파워 트레인을 위한 클러치 디스크에 의해서 해결되며, 이 클러치 디스크는 디스크 회전 축, 입력부, 하나 이상의 중간부 및 출력부를 구비하며, 이 경우 한 편으로는 입력부와 하나 이상의 중간부가 그리고 다른 한 편으로는 하나 이상의 중간부와 출력부가 서로에 대해 상대적으로 제한된 정도까지 비틀릴 수 있으며, 그리고 출력부에 배치된 원심력 추 장치를 구비하며, 이때 클러치 디스크는 하부 부하 범위 및 상부 부하 범위를 갖는 특성 곡선을 갖고, 그 하부 부하 범위에서는 증가된 스프링 강성이 작용한다.
클러치 디스크는 회전 진동을 댐핑 및/또는 제거하기 위해서 이용될 수 있다. 회전 진동은 특히 내연 기관에 의해서 그리고/또는 변속기에 의해서 여기될 수 있다.
"입력부", "중간부" 및 "출력부"라는 명칭들은 내연 기관으로부터 출발하는 파워 흐름 방향과 관련이 있다. 내연 기관으로부터 출발하는 파워 흐름 방향은 당기는 방향(pull direction)으로서 지칭될 수 있다. 반대의 파워 흐름 방향은 미는 방향으로서 지칭될 수 있다.
클러치 디스크는 스프링 댐퍼 장치를 구비한다. 스프링 댐퍼 장치는 스프링 장치를 구비할 수 있다. 스프링 장치는 하나 이상의 에너지 저장기를 구비할 수 있다. 이 하나 이상의 에너지 저장기는 스프링일 수 있다. 하나 이상의 스프링은 압축 스프링일 수 있다. 하나 이상의 스프링은 코일 스프링(coil spring)일 수 있다. 스프링 장치의 하나 이상의 스프링은 입력부와 하나 이상의 중간부 사이에서 작용할 수 있다. 스프링 장치의 하나 이상의 스프링은 하나 이상의 중간부와 출력부 사이에서 작용할 수 있다. 스프링 댐퍼 장치는 하나 이상의 마찰 장치를 구비할 수 있다. 마찰 장치는 입력부와 중간부 사이에서 작용할 수 있다. 마찰 장치는 입력부와 출력부 사이에서 작용할 수 있다.
클러치 디스크는 댐퍼 케이지(damper cage)를 구비할 수 있다. 입력부는 댐퍼 케이지를 구비할 수 있다. 클러치 디스크는 댐퍼 허브 플랜지(damper hub flange)를 구비할 수 있다. 클러치 디스크는 예비 댐퍼 허브 플랜지를 구비할 수 있다. 클러치 디스크는 메인 댐퍼 허브 플랜지를 구비할 수 있다. 중간부는 댐퍼 허브 플랜지를 구비할 수 있다. 중간부는 예비 댐퍼 허브 플랜지를 구비할 수 있다. 중간부는 메인 댐퍼 허브 플랜지를 구비할 수 있다. 플랜지 디스크는 허브부를 구비할 수 있다. 출력부는 허브부를 구비할 수 있다.
원심력 추 장치는 회전 진동을 더욱 줄이기 위해서 이용될 수 있다. 원심력 추 장치는 추 질량 지지부를 구비할 수 있다. 추 질량 지지부는 출력부와 연결될 수 있다. 원심력 추 장치는 추 질량 지지부에 배치된 하나 이상의 추 질량을 구비할 수 있다. 하나 이상의 추 질량은 추 질량 지지부에 대해 상대적으로 이동할 수 있다. 하나 이상의 추 질량은 원심력 작용하에서 이동할 수 있다. 하나 이상의 추 질량은 추 트랙을 따라서 제1 최종 위치와 제2 최종 위치 사이에서 이동할 수 있다. 하나 이상의 추 질량은 호(arc) 형태의 형상을 가질 수 있다. 하나 이상의 추 질량은 추 질량 지지부와 두 가닥으로(bifilar) 연결될 수 있다. 하나 이상의 추 질량은 추 질량 지지부에서 추 롤러에 의해 지지될 수 있다. 하나 이상의 추 질량은 추 롤러를 수용하기 위한 수용부를 구비할 수 있다. 추 질량 지지부는 추 롤러를 수용하기 위한 수용부를 구비할 수 있다. 하나 이상의 추 질량 및/또는 추 질량 지지부의 수용부들은 각각 콩팥 형태의 형상을 가질 수 있다. 하나 이상의 추 질량은 하나의 부분으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 추 질량은 여러 개의 부분으로, 특히 2개의 부분으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 추 질량의 부분들은 추 질량 지지부 양측에 배치될 수 있다. 원심력 추 장치는 복수의, 예를 들어 4개의 추 질량을 구비할 수 있다.
특성 곡선은 직교 좌표계에 도시될 수 있으며, 이 직교 좌표계에서 x-축 상에는 입력부와 출력부 간의 비틀림각이 도시되어 있고, y-축 상에는 입력부와 출력부 사이에서 전달되는 모멘트가 도시되어 있다. 하부 부하 범위는 좌표 원점에 할당될 수 있다. 상부 부하 범위는 좌표 원점으로부터 출발해서 하부 부하 범위에 연결될 수 있다. 특성 곡선은 하부 부하 범위에서 선형으로 진행할 수 있다. 특성 곡선은 하부 부하 범위에서 2단으로, 선형으로 그리고 상이한 기울기로 진행할 수 있다. 특성 곡선은 상부 부하 범위에서 선형을 진행할 수 있다. 상부 부하 범위에서는 특성 곡선이 하부 부하 범위에서보다 큰 기울기를 가질 수 있다. 특성 곡선은 하부 부하 범위와 상부 부하 범위 사이에 전환점을 가질 수 있다.
하부 부하 범위에서는 대략 1 내지 5 Nm/°의, 특히 대략 1.5 내지 3 Nm/°의 스프링 강성이 작용할 수 있다. 하부 부하 범위와 상부 부하 범위 사이에 있는 변이부는 증가된 크리핑 모멘트(creeping moment) 위에 놓일 수 있다. 하부 부하 범위와 상부 부하 범위 사이의 변이부는 10 Nm의 크리핑 모멘트(Mk) 위에, 특히 15 Nm의 크리핑 모멘트(Mk) 위에, 특히 20 내지 40 Nm의 범위 안에, 특히 25 내지 35 Nm의 범위 안에 놓일 수 있다. 크리핑 모멘트는, 차량이 서행하는, 특히 단계 속도(step speed)로 주행하는, 특히 5 km/h 미만의 속도로, 특히 3.6 km/h 미만의 속도로 주행하는 모멘트일 수 있다. 상부 부하 범위에서는 감소된 댐핑 상수(damping constant)가 작용할 수 있다. 이 감소된 댐핑 상수는 통상적인 실시예의 댐핑 상수의 대략 절반 크기이거나 훨씬 더 작다.
특성 곡선은 하부 부하 범위에서 1단으로 진행할 수 있다. 이 하나의 단계는 무부하 작동에서 그리고 크리프 작동에서 작용할 수 있다. 특성 곡선은 하부 부하 범위에서 2단으로 진행할 수 있다. 하나의 단계는 무부하 작동에서 작용할 수 있고, 다른 단계는 크리프 작동에서 작용할 수 있다.
마찰 클러치 장치는, 내연 기관에 의해서 구동되는 차량의 파워 트레인 내에서의 배열을 위해 이용될 수 있다. 무부하 작동, 크리프 작동, 부분 부하 작동 및/또는 전체 부하 작동이 가능하다. 스러스트 작동(thrust operation)이 가능할 수 있다. 무부하 작동에서는 내연 기관이 작동 중에 있을 수 있고, 파워 트레인은 개방될 수 있다. 파워 트레인을 개방시키기 위하여, 마찰 클러치 장치가 개방될 수 있고/개방될 수 있거나 변속기가 중립 위치로 전환될 수 있다. 크리프 작동에서는 차량이 서행할 수 있는데, 특히 단계 속도로, 특히 5 km/h 미만의 속도로, 특히 3.6 km/h 미만의 속도로 주행할 수 있다. 전체 부하 작동에서는 내연 기관이 주어진 회전수에서 최대로 가능한 토크를 제공할 수 있다. 전체 부하 작동에서는 내연 기관이 에너지 공급의 조절에 의해서 더 적은 토크를 제공할 수 있다.
무부하 작동에서의 그리고/또는 크리프 작동에서의 클러치 디스크의 작동이 특성 곡선의 하부 부하 범위 안에서 이루어질 수 있다. 무부하 작동에서의 그리고/또는 크리프 작동에서의 클러치 디스크의 작동이 특성 곡선의 하부 부하 범위의 별도의 단계들에서 이루어질 수 있다. 무부하 작동에서의 그리고/또는 크리프 작동에서의 클러치 디스크의 작동이 특성 곡선의 하부 부하 범위의 하나의 공통적인 단계에서 이루어질 수 있다. 부분 부하 작동에서의 그리고/또는 전체 부하 작동에서의 클러치 디스크의 작동이 특성 곡선의 상부 부하 범위 안에서 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 과제는, 특히 내연 기관에 의해서 구동되는 자동차의 파워 트레인을 위한 마찰 클러치 장치에 의해서도 해결되며, 이 마찰 클러치 장치는 클러치 회전 축, 하우징, 하나 이상의 압력판, 작동을 위해 맞물린 작동 위치와 분리된 작동 위치 사이에서 압력판에 대해 상대적으로 제한된 정도까지 축 방향으로 이동할 수 있는 하나 이상의 접촉판을 구비하며, 이 경우 마찰 클러치 장치는 마찰 결합 방식의 파워 전달을 위해 하나 이상의 압력판과 하나 이상의 접촉판 사이에 클램핑 될 수 있는 그와 같은 하나 이상의 클러치 디스크를 구비한다.
마찰 클러치 장치는 하나 이상의 접촉판을 작동시키기 위해 스프링 장치를 구비할 수 있다. 스프링 장치는 하나 이상의 디스크 스프링을 구비할 수 있다. 스프링 장치는 하나 이상의 판 스프링을 구비할 수 있다.
파워 트레인은 내연 기관을 구비할 수 있다. 내연 기관은 출력 샤프트를 구비할 수 있다. 파워 트레인은 회전 진동 댐퍼를 구비할 수 있다. 파워 트레인은 변속기를 구비할 수 있다. 변속기는 하나 이상의 입력 샤프트를 구비할 수 있다. 파워 트레인은 하나 이상의 구동 가능한 휠을 구비할 수 있다. 마찰 클러치 장치는 파워 트레인 내에 배치될 수 있다. 마찰 클러치 장치는 내연 기관과 변속기 사이에 배치될 수 있다. 마찰 클러치 장치는 회전 진동 댐퍼와 변속기 사이에 배치될 수 있다.
마찰 클러치 장치는 클러치 입력부를 구비할 수 있다. 마찰 클러치 장치는 하나 이상의 클러치 출력부를 구비할 수 있다. 마찰 클러치 장치는 하우징을 구비할 수 있다. 하우징은 또한 커버로서도 지칭될 수 있다. 클러치 입력부는 내연 기관의 출력 샤프트에 의해서 구동될 수 있다. 하나 이상의 클러치 출력부에 의해서는, 변속기의 하나 이상의 입력 샤프트가 구동될 수 있다. "클러치 입력부" 및 "클러치 출력부"라는 명칭들은 내연 기관으로부터 출발하는 파워 흐름 방향과 관련이 있다.
마찰 클러치 장치는 하나 이상의 단일 디스크 클러치를 구비할 수 있다. 마찰 클러치 장치는 하나 이상의 다중 디스크 클러치를 구비할 수 있다. 마찰 클러치 장치는 자동으로 개방되는 하나 이상의 클러치를 구비할 수 있다. 마찰 클러치 장치는 자동으로 폐쇄되는 하나 이상의 클러치를 구비할 수 있다. 마찰 클러치 장치는 하나 이상의 밀려진 클러치를 구비할 수 있다. 마찰 클러치 장치는 하나 이상의 당겨진 클러치를 구비할 수 있다. 마찰 클러치 장치는 클러치 페달에 의해서 작동될 수 있다. 마찰 클러치 장치는 자동화된 방식으로 작동될 수 있다.
마찰 클러치 장치는, 클러치 입력부와 하나 이상의 클러치 출력부 사이에서 실질적으로 파워 전달이 전혀 이루어지지 않는 완전히 분리된 작동 위치로부터 출발하여, 클러치 입력부와 하나 이상의 클러치 출력부 사이에서 실질적으로 완전한 파워 전달이 이루어지는 완전히 맞물린 작동 위치에 이르기까지, 기계적인 파워 전달을 작동에 따라 증가시킬 수 있으며, 이 경우 클러치 입력부와 하나 이상의 클러치 출력부 사이에서의 파워 전달은 마찰 결합 방식으로 이루어진다. 그와 반대로, 클러치 입력부와 하나 이상의 클러치 출력부 사이에서 실질적으로 완전한 파워 전달이 이루어지는 완전히 맞물린 작동 위치로부터 출발하여, 클러치 입력부와 하나 이상의 클러치 출력부 사이에서 실질적으로 파워 전달이 전혀 이루어지지 않는 완전히 분리된 작동 위치에 이르기까지, 기계적인 파워 전달을 작동에 따라 감소시킬 수도 있다. 완전히 맞물린 작동 위치는 폐쇄된 작동 위치일 수 있다. 완전히 분리된 작동 위치는 개방된 작동 위치일 수 있다.
마찰 클러치 장치는, 시동 및 기어 변속의 교체를 가능하게 하기 위해서 이용될 수 있다. 마찰 클러치 장치에 의해서는, 한 편으로는 클러치 입력부와 제1 클러치 출력부가 그리고/또는 다른 한 편으로는 클러치 입력부와 제2 클러치 출력부가 서로 연결될 수 있거나 상호 분리될 수 있다. 또한, 파워 흐름은 클러치 입력부로부터, 제1 클러치 출력부에서 제2 클러치 출력부로 일시적으로 교체되는 부분으로 이동할 수 있고, 그 반대로 이동할 수 있다.
하나 이상의 압력판과 하우징은 서로 고정 연결될 수 있다. 하나 이상의 압력판과 하우징은 서로 일체로 회전하도록 그리고 축 방향으로 고정 연결될 수 있다. 하나 이상의 접촉판과 하우징은 서로 일체로 회전하도록 연결될 수 있다. 하나 이상의 접촉판은 제한된 정도까지 축 방향으로 이동할 수 있도록 하우징과 연결될 수 있다. 마찰 클러치 장치의 클러치 입력부는 하우징, 하나 이상의 압력판 및 하나 이상의 접촉판을 구비할 수 있다. 마찰 클러치 장치의 하나 이상의 클러치 출력부는 하나 이상의 클러치 디스크를 구비할 수 있다.
따라서, 요약해서 그리고 다른 말로 말하자면, 본 발명에 의해서는 다른 무엇보다 원심력 추를 갖는 클러치 디스크의 토션 특성 곡선이 나타난다. 원심력 추를 갖는 클러치 디스크는 선행 기술에 비해, 전체 부하 단계에서 종래의 설계에 대하여 확연하게 감소된 마찰 댐핑, 전체 부하 단계로 넘어가는 크리핑 단계의 높은 변이 모멘트(분당 15 Nm, 이상적으로는 25 내지 35 Nm), 크리핑 단계에서의 더 높은 스프링 강성(분당 1 Nm/°, 이상적으로는 1.5 내지 3 Nm/°) 및/또는 공통 영역으로서의 선택적으로 1단의 공회전과 크리프 단계 또는 분리된 영역으로서의 선택적으로 2단의 공회전과 크리프 단계를 갖는 특별한 토션 댐퍼 특성 곡선을 가질 수 있다.
"~할 수 있다"는 표현으로써는 특히 본 발명의 선택적인 특징들이 지칭되었다. 그에 따라, 개별 특징 또는 개별 특징들을 갖는 본 발명의 일 실시예가 각각 나타난다.
본 발명에 의해서는, 승차감이 더욱 개선되었다. 회전 진동의 댐핑 및 제거가 더욱 개선되었다. 원심력 추 장치의 장점이 내연 기관의 부분 부하 작동 및 전체 부하 작동에서 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 무부하 작동 및/또는 크리프 작동에서도 이용될 수 있다. 크리프 작동에서는 클러치 디스크 부분들을 정지시키지 않고서도 증가된 모멘트의 전달이 가능해졌다. 공진 회전수는 무부하 회전수 아래에 놓일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들이 도면들을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다. 이와 같은 상세한 설명으로부터 또 다른 특징들 및 장점들이 드러난다. 이들 실시예의 구체적인 특징들은 본 발명의 일반적인 특징들일 수 있다. 다른 특징들과 연계된 이들 실시예의 특징들은 또한 본 발명의 개별 특징들일 수도 있다.
개략적이고 예시적으로,
도 1은 차량의 파워 트레인을 도시하며,
도 2는 파워 트레인의 클러치 디스크를 도시하고,
도 3은 클러치 디스크의 특성 곡선을 도시하며,
도 4는 차량의 파워 트레인을 도시하고,
도 5는 파워 트레인의 클러치 디스크를 도시하며,
도 6은 클러치 디스크의 특성 곡선을 도시하고,
도 7은 무부하 작동에서 파워 트레인 내에서의 회전 진동 파형에 대한 다이어그램을 도시하며,
도 8은 무부하 작동에서 파워 트레인 내에서의 회전 진동 파형에 대한 다이어그램을 도시하고,
도 9는 크리프 작동에서 파워 트레인 내에서의 회전 진동 파형에 대한 다이어그램을 도시하며, 그리고
도 10은 크리프 작동에서 파워 트레인 내에서의 회전 진동 파형에 대한 다이어그램을 도시한다.
도 1은, 차량의 파워 트레인(100)을 보여준다. 도 2는, 파워 트레인(100)의 클러치 디스크(102)를 보여준다. 도 3은, 클러치 디스크(102)의 특성 곡선(104)을 보여준다.
파워 트레인(100)은 내연 기관 및 진동 휠을 구비한다. 내연 기관 및 진동 휠은 함께 하나의 질량 관성 모멘트(106)를 갖는다. 파워 트레인(100)은 클러치 디스크(102)를 갖는 마찰 클러치를 구비한다. 클러치 디스크(102)는 토션 강성부(108)를 갖는다. 파워 트레인(100)은 변속기를 구비한다. 변속기는 기어 입력 샤프트를 구비한다. 기어 입력 샤프트는 토션 강성부(109)를 갖는다. 변속기는 질량 관성 모멘트(110)를 갖는다. 파워 트레인(100)은 구동 가능한 차량 휠을 구비한다. 변속기와 차량 휠 사이에 있는 파워 트레인 섹션은 토션 강성부(112)를 갖는다. 차량은 질량 관성 모멘트(114)를 갖는다. 클러치 디스크(102)에는 원심력 추 장치(115)가 배치되어 있다. 원심력 추 장치(115)는 변속기의 질량 관성 모멘트를 약간 증가시킨다. 원심력 추 장치(115)는 전체 부하 작동에서 그리고 부분 부하 작동에서 작용할 뿐만 아니라 크리프 작동에서 그리고 무부하 작동에서도 작용한다.
클러치 디스크(102)는 출력부(116)를 구비한다. 클러치 디스크(102)는 중간부(118)를 구비한다. 클러치 디스크(102)는 입력부(122)를 구비한다. 출력부(116)는 중간부(118)에 대해 상대적으로 비틀릴 수 있다. 출력부(116)와 중간부(118) 간의 비틀림각은 α1로 표기되어 있다. 중간부(118)는 입력부(122)에 대해 상대적으로 비틀릴 수 있다. 중간부(118)와 입력부(122) 간의 비틀림각은 α2로 표기되어 있다. 출력부(116)와 중간부(118) 사이에서는 제1 스프링 강성(c1)을 갖는 스프링 장치(130)가 작용한다. 중간부(118)와 입력부(122) 사이에서는 제2 스프링 강성(c2)을 갖는 스프링 장치(132)가 작용한다. 출력부(116)와 입력부(122) 사이에서는 제1 마찰 장치(136)가 작용한다. 중간부(118)와 입력부(122) 사이에서는 제2 마찰 장치(138)가 작용한다. 원심력 추 장치(115)는 출력부(116)에 배치되어 있다. 섹션(142)은 클러치 디스크(102)의 메인 댐퍼를 형성한다. 섹션(144)은 클러치 디스크(102)의 예비 댐퍼를 형성한다.
특성 곡선(104)은 직교 좌표계에 도시되어 있다. 이 좌표계는 x-축 및 y-축을 갖는다. x-축 상에는 입력부(122)와 출력부(116) 간의 비틀림각(α)이 도시되어 있다. y-축 상에는 입력부(122)와 출력부(116) 사이에서 전달된 모멘트(M)가 도시되어 있다.
특성 곡선(104)은 좌표 원점으로부터 출발해서 비틀림각(α1)에 이르기까지 스프링 장치(130)의 제1 스프링 강성(c1)에 상응하게 진행하고, 제1 마찰 장치(136)에 의해서 야기되는 댐핑은 선형으로 증가한다. 이와 같은 특성 곡선 범위는 무부하 작동에서 그리고 크리프 작동에서 작용한다.
비틀림각(α1)으로부터 출발해서 특성 곡선(104)은 비틀림각(α1 + α2)에 이르기까지 스프링 장치(132)의 제1 스프링 강성(c2)에 상응하게 진행하고, 제1 마찰 장치(136)에 의해서 야기되는 댐핑 및 제2 마찰 장치(138)에 의해서 야기되는 댐핑은 기울기가 커짐에 따라 선형으로 증가한다. 이와 같은 특성 곡선 범위는 부분 부하 작동에서 그리고 전체 부하 작동에서 작용한다.
스프링 장치(130)는 통상적인 설계에 대해 증가된 제1 스프링 강성(c1)을 갖는다. 예를 들어, 스프링 장치(130)는 1.5 내지 3 Nm/°의 제1 스프링 강성(c1)을 갖는다. 스프링 장치(130)는 무부하 작동에서뿐만 아니라 크리프 작동에서도 작용한다. 이로써, 증가된 크리핑 모멘트(Mk)가 가능해졌다. 예를 들어 비틀림각(α1)에서는 크리핑 모멘트(Mk)가 적어도 15 Nm, 특히 25 내지 35 Nm임으로써, 결과적으로는 작은 기울기에서도 우수한 진동 절연(vibration isolation)이 달성된다. 원심력 추 장치(115)가 특히 전체 부하 작동에서는 발생하는 변속기 공진을 역위상(antiphase)으로 제거하기 때문에, 제2 마찰 장치(138)에 의해서 야기되는 댐핑 및 제2 마찰 장치(138)에 의해서 야기되는 히스테리시스(hysteresis)의 확연한 감소가 가능해졌다. 통상적인 특성 곡선(146)은 도 3에 파선으로 도시되어 있다.
도 4는, 차량의 파워 트레인(200)을 보여준다. 도 5는, 파워 트레인(200)의 클러치 디스크(202)를 보여준다. 도 6은, 클러치 디스크(202)의 특성 곡선(204)을 보여준다.
파워 트레인(200)은 내연 기관 및 진동 휠을 구비한다. 내연 기관 및 진동 휠은 함께 하나의 질량 관성 모멘트(206)를 갖는다. 파워 트레인(200)은 클러치 디스크(202)를 갖는 마찰 클러치를 구비한다. 클러치 디스크(202)는 토션 강성부(208)를 갖는다. 파워 트레인(200)은 변속기를 구비한다. 변속기는 기어 입력 샤프트를 구비한다. 기어 입력 샤프트는 토션 강성부(209)를 갖는다. 변속기는 질량 관성 모멘트(210)를 갖는다. 파워 트레인(200)은 구동 가능한 차량 휠을 구비한다. 변속기와 차량 휠 사이에 있는 파워 트레인 섹션은 토션 강성부(212)를 갖는다. 차량은 질량 관성 모멘트(214)를 갖는다. 클러치 디스크(202)에는 원심력 추 장치(215)가 배치되어 있다. 원심력 추 장치(215)는 변속기의 질량 관성 모멘트를 약간 증가시킨다. 원심력 추 장치(215)는 전체 부하 작동에서 그리고 부분 부하 작동에서 작용할 뿐만 아니라 크리프 작동에서 그리고 무부하 작동에서도 작용한다.
클러치 디스크(202)는 출력부(216)를 구비한다. 클러치 디스크(202)는 제1 중간부(218)를 구비한다. 클러치 디스크(202)는 제2 중간부(220)를 구비한다. 클러치 디스크(202)는 입력부(222)를 구비한다. 출력부(216)는 제1 중간부(218)에 대해 상대적으로 비틀릴 수 있다. 출력부(216)와 제1 중간부(218) 간의 비틀림각은 α1로 표기되어 있다. 출력부(216)는 제2 중간부(220)에 대해 상대적으로 비틀릴 수 있다. 출력부(216)와 제1 중간부(220) 간의 비틀림각은 α2로 표기되어 있다. 제2 중간부(220)는 입력부(222)에 대해 상대적으로 비틀릴 수 있다. 제2 중간부(220)와 입력부(222) 간의 비틀림각은 α3으로 표기되어 있다. 출력부(216)와 제2 중간부(220) 사이에서는 제1 스프링 강성(c1)을 갖는 스프링 장치(230)가 작용한다. 제1 중간부(218)와 제2 중간부(220) 사이에서는 제2 스프링 강성(c2)을 갖는 스프링 장치(232)가 작용한다. 제2 중간부(220)와 입력부(222) 사이에서는 제3 스프링 강성(c3)을 갖는 스프링 장치(234)가 작용한다. 출력부(216)와 입력부(222) 사이에서는 제1 마찰 장치(236)가 작용한다. 제2 중간부(220)와 입력부(222) 사이에서는 제2 마찰 장치(238)가 작용한다. 섹션(242)은 클러치 디스크(202)의 메인 댐퍼를 형성한다. 섹션(244)은 클러치 디스크(202)의 예비 댐퍼를 형성한다.
특성 곡선(204)은 직교 좌표계에 도시되어 있다. 이 좌표계는 x-축 및 y-축을 갖는다. x-축 상에는 입력부(222)와 출력부(216) 간의 비틀림각(α)이 도시되어 있다. y-축 상에는 입력부(222)와 출력부(216) 사이에서 전달된 모멘트(M)가 도시되어 있다.
특성 곡선(204)은 좌표 원점으로부터 출발해서 비틀림각(α1)에 이르기까지 스프링 장치(230)의 제1 스프링 강성(c1)에 상응하게 진행하고, 제1 마찰 장치(236)에 의해서 야기되는 댐핑은 선형으로 증가한다. 이와 같은 특성 곡선 범위는 무부하 작동에서 작용한다.
비틀림각(α1)으로부터 출발해서 특성 곡선(204)은 비틀림각(α2)에 이르기까지 스프링 장치(230)의 제1 스프링 강성(c1) 및 스프링 장치(232)의 제2 스프링 강성(c2) 그리고 제1 마찰 장치(236)에 의해서 야기되는 댐핑에 상응하게 기울기가 커짐에 따라 선형으로 증가한다. 이와 같은 특성 곡선 범위는 크리프 작동에서 작용한다.
비틀림각(α2)으로부터 출발해서 특성 곡선(204)은 비틀림각(α2 + α3)에 이르기까지 스프링 장치(234)의 제3 스프링 강성(c3) 그리고 제1 마찰 장치(236)에 의해서 야기되는 댐핑 및 제2 마찰 장치(238)에 의해서 야기되는 댐핑에 상응하게 기울기가 점점 더 커짐에 따라 선형으로 증가한다. 이와 같은 특성 곡선 범위는 부분 부하 작동에서 그리고 전체 부하 작동에서 작용한다.
통상적인 특성 곡선(246)은 도 6에 파선으로 도시되어 있다. 무부하 작동에서 α1까지 작용하는 특성 곡선(204)의 범위는 특성 곡선(246)의 파형에 상응한다. 하지만, 크리프 작동에서 α1과 α2 사이에서 작용하는 특성 곡선(204)의 범위는 특성 곡선(246)에 대하여 증가된 기울기를 갖는다. 이와 같은 실시예는 특히 변속기 질량이 적은 경우에 바람직하다.
스프링 장치(230, 232)는 통상적인 설계에 대해 증가된 스프링 강성(c1 + c2)을 갖는다. 예를 들어, 스프링 장치(230, 232)는 1.5 내지 3 Nm/°의 스프링 강성(c1 + c2)을 갖는다. 스프링 장치(230, 232)는 크리프 작동에서 작용한다. 이로써, 증가된 크리핑 모멘트(Mk)가 가능해졌다. 예를 들어 비틀림각(α2)에서는 크리핑 모멘트(Mk)가 적어도 15 Nm, 특히 25 내지 35 Nm임으로써, 결과적으로는 작은 기울기에서도 우수한 진동 절연이 달성된다. 원심력 추 장치(115)가 특히 전체 부하 작동에서는 발생하는 변속기 공진을 역위상으로 제거하기 때문에, 제2 마찰 장치(238)에 의해서 야기되는 댐핑 및 제2 마찰 장치(238)에 의해서 야기되는 히스테리시스의 확연한 감소가 가능해졌다.
도 7 및 도 8은, 무부하 작동에서 파워 트레인 내에서의 회전 진동 파형에 대한 다이어그램(300, 302)을 보여준다. 도 7에 도시된 다이어그램(300)에서는, 선행 기술에 따른 파워 트레인에 대하여, 내연 기관의 크랭크 샤프트의 각 가속도(angular acceleration)가 시간 파형(304)에 도시되어 있고, 변속기 샤프트의 각 가속도가 시간 파형(306)에 도시되어 있다. 도 8에 도시된 다이어그램(302)에서는, 도 1 내지 도 3에 따른 파워 트레인(100) 및 도 4 내지 도 6에 따른 파워 트레인(200)과 같은, 원심력 추 장치를 갖는 본 발명에 따른 클러치 디스크를 구비하는 파워 트레인에 대하여, 내연 기관의 크랭크 샤프트의 각 가속도가 시간 파형(308)에 도시되어 있고, 변속기 샤프트의 각 가속도가 시간 파형(310)에 도시되어 있다. 도면을 통해 알 수 있는 사실은, 도 1 내지 도 3에 따른 클러치 디스크(102) 또는 도 4 내지 도 6에 따른 클러치 디스크(202)와 같은 본 발명에 따른 클러치 디스크에 의해서는, 증가된 스프링 강성에 의해서도 무부하 작동에서 확연하게 개선된 절연에 도달하게 된다는 것이다.
도 9 및 도 10은, 크리프 작동에서 파워 트레인 내에서의 회전 진동 파형에 대한 다이어그램(400, 402)을 보여준다. 도 9에 도시된 다이어그램(400)에서는, 선행 기술에 따른 파워 트레인에 대하여, 내연 기관의 크랭크 샤프트의 각 가속도가 시간 파형(404)에 도시되어 있고, 변속기 샤프트의 각 가속도가 시간 파형(406)에 도시되어 있다. 도 10에 도시된 다이어그램(402)에서는, 도 1 내지 도 3에 따른 파워 트레인(100) 및 도 4 내지 도 6에 따른 파워 트레인(200)과 같은, 원심력 추 장치를 갖는 본 발명에 따른 클러치 디스크를 구비하는 파워 트레인에 대하여, 내연 기관의 크랭크 샤프트의 각 가속도가 시간 파형(408)에 도시되어 있고, 변속기 샤프트의 각 가속도가 시간 파형(410)에 도시되어 있다. 도면을 통해 알 수 있는 사실은, 도 1 내지 도 3에 따른 클러치 디스크(102) 또는 도 4 내지 도 6에 따른 클러치 디스크(202)와 같은 본 발명에 따른 클러치 디스크에 의해서는, 증가된 스프링 강성에 의해서도 크리프 작동에서 확연하게 개선된 절연에 도달하게 된다는 것이다.
100: 파워 트레인
102: 클러치 디스크
104: 특성 곡선
106: 질량 관성 모멘트
108: 토션 강성부
109: 토션 강성부
110: 질량 관성 모멘트
112: 토션 강성부
114: 질량 관성 모멘트
115: 원심력 추 장치
116: 출력부
118: 중간부
122: 입력부
130: 스프링 장치
132: 스프링 장치
136: 마찰 장치
138: 마찰 장치
142: 섹션
144: 섹션
146: 특성 곡선
200: 파워 트레인
202: 클러치 디스크
204: 특성 곡선
206: 질량 관성 모멘트
208: 토션 강성부
209: 토션 강성부
210: 질량 관성 모멘트
212: 토션 강성부
214: 질량 관성 모멘트
215: 원심력 추 장치
216: 출력부
218: 제1 중간부
220: 제2 중간부
222: 입력부
230: 스프링 장치
232: 스프링 장치
234: 스프링 장치
236: 마찰 장치
238: 마찰 장치
242: 섹션
244: 섹션
246: 특성 곡선
300: 다이어그램
302: 다이어그램
304: 파형
306: 파형
308: 파형
310: 파형
400: 다이어그램
402: 다이어그램
404: 파형
406: 파형
408: 파형
410: 파형

Claims (10)

  1. 마찰 클러치 장치를 위한 클러치 디스크로서, 클러치 디스크(102, 202)는 디스크 회전 축, 입력부(122, 222), 하나 이상의 중간부(118, 218, 220) 및 출력부(116, 216)를 구비하며, 이때 한 편으로는 입력부(122, 222)와 하나 이상의 중간부(118, 218, 220)가, 그리고 다른 한 편으로는 하나 이상의 중간부(118, 218, 220)와 출력부(116, 216)가 서로에 대해 상대적으로 제한된 정도까지 비틀릴 수 있으며, 출력부(116 216)에 배치된 원심력 추 장치(115, 215)를 구비하는, 마찰 클러치 장치를 위한, 특히 내연 기관에 의해서 구동되는 차량의 파워 트레인(100, 200)을 위한 클러치 디스크(102, 202)에 있어서,
    클러치 디스크(102, 202)는 하부 부하 범위 및 상부 부하 범위를 갖는 특성 곡선(104, 204)을 갖고, 하부 부하 범위에서는 증가된 스프링 강성이 작용하는 것을 특징으로 하는, 클러치 디스크(102, 202).
  2. 제1항에 있어서, 하부 부하 범위와 상부 부하 범위 사이에 있는 변이부가 15 Nm 이상의, 특히 20 내지 40 Nm의 범위 안에 있는 증가된 크리핑 모멘트 위에 놓여 있는 것을 특징으로 하는, 클러치 디스크(102, 202).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상부 부하 범위에서는, 통상적인 실시의 댐핑 상수의 대략 절반 크기이거나 훨씬 더 작은 감소된 댐핑 상수가 작용하는 것을 특징으로 하는, 클러치 디스크(102, 202).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 특성 곡선(104)은 하부 부하 범위에서 1단으로 진행하는 것을 특징으로 하는, 클러치 디스크(102).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 특성 곡선(204)은 하부 부하 범위에서 2단으로 진행하는 것을 특징으로 하는, 클러치 디스크(202).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 마찰 클러치 장치는 내연 기관에 의해서 구동되는 차량의 파워 트레인(100, 200) 내에서의 배열을 위해 이용되며, 이 경우에는 무부하 작동, 크리프 작동, 부분 부하 작동 및 전체 부하 작동이 가능하며, 무부하 작동에서의 그리고/또는 크리프 작동에서의 클러치 디스크(102, 202)의 작동은 특성 곡선(104, 204)의 하부 부하 범위 안에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 클러치 디스크(102, 202).
  7. 제6항에 있어서, 무부하 작동에서의 그리고/또는 크리프 작동에서의 클러치 디스크(102, 202)의 작동이 특성 곡선(104, 204)의 하부 부하 범위의 별도의 단계들에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 클러치 디스크(102, 202).
  8. 제6항에 있어서, 무부하 작동에서의 그리고/또는 크리프 작동에서의 클러치 디스크(102, 202)의 작동이 특성 곡선(104, 204)의 하부 부하 범위의 하나의 공통적인 단계에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 클러치 디스크(102, 202).
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 부분 부하 작동에서의 그리고/또는 전체 부하 작동에서의 클러치 디스크(102, 202)의 작동이 특성 곡선(104 ,204)의 상부 부하 범위 안에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 클러치 디스크(102, 202).
  10. 마찰 클러치 장치가 클러치 회전 축, 하우징, 하나 이상의 압력판, 및 작동을 위해 맞물린 작동 위치와 분리된 작동 위치 사이에서 압력판에 대해 상대적으로 제한된 정도까지 축 방향으로 이동할 수 있는 하나 이상의 접촉판을 구비하는, 특히 내연 기관에 의해서 구동되는 자동차의 파워 트레인을 위한 마찰 클러치 장치에 있어서,
    마찰 클러치 장치는 마찰 결합 방식의 파워 전달을 위해 하나 이상의 압력판과 하나 이상의 접촉판 사이에 클램핑 될 수 있는, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 클러치 디스크(102, 202)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 마찰 클러치 장치.
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