KR20180027548A

KR20180027548A - 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재

Info

Publication number: KR20180027548A
Application number: KR1020187003500A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 라이슈; 크리스티안 지블라
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2018-03-14
Also published as: JP2018524530A; CN107787416B; US10514072B2; JP7165581B2; US20180187726A1; JP2022000594A; DE102015212667A1; WO2017005432A1; CN107787416A; JP7346509B2; KR102533635B1

Abstract

본 발명은 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3)에 관한 것으로, 상기 마찰 부재는 환형 본체를 가지고, 상기 환형 본체는 원주에 걸쳐 분포 배치되어 반경방향 안쪽 또는 반경방향 바깥쪽으로 돌출되는 복수의 마찰면 부재(5)를 가지며, 본 발명에 따른 마찰 부재는, 이들 마찰 부재(1, 3)뿐 아니라 각각의 마찰면 부재들(5)도 각각 단일 부재형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재

본 발명은 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재에 관한 것으, 상기 마찰 부재는 환형 본체를 가지고, 환형 본체는 원주에 걸쳐 분포 배치되어 반경방향 안쪽으로 또는 반경방향 바깥쪽으로 돌출되는 복수의 마찰면 부재를 포함한다.

마찰 부재, 예컨대 내측 또는 외측 디스크 등은 차량의 변속기, 특히 자동 변속기를 위한 마찰 시프팅 부재용으로 제공된다. 마찰 부재는 제1 캐리어, 예컨대 내측 디스크 캐리어 또는 외측 디스크 캐리어에 할당될 수 있다. 복수의 마찰 부재는 하나의 디스크 스택을 형성할 수 있으며, 내측 디스크 및 외측 디스크는 교호적으로 축방향으로 연이어 배치되고, 마찰 시프팅 부재의 체결 상태에서, 각각 제1 및 제2 마찰 부재들의 스택들 간의 토크 전달을 실현하기 위해, 한 번의 작동으로 서로 압착될 수 있다.

예컨대 독일 공보 DE 10 2009 001 101 A1호로부터는, 다양한 변속비들의 구현을 위한 복수의 마찰 결합식 시프팅 부재를 포함한 변속기가 공지되어 있다. 마찰 결합식 시프팅 부재들은 다판 시프팅 부재들로서 형성되며, 내측 디스크들 및 외측 디스크들은, 허용 접촉 압력을 높이기 위해, 라이닝 없는 마찰면들을 구비하여 형성되며, 그럼으로써 시프팅 부재는 전달 능력이 동일한 조건에서 상대적으로 더 작게 치수 설계될 수 있고, 개방된 작동 상태에서는 상대적으로 더 작은 드래그 토크를 야기하게 된다.

또한, 독일 공보 DE102009027017A1호로부터는, 탄성 작용이 디스크들 내에 통합됨으로써 디스크들 간의 원하는 이격이 디스크 스택의 개방된 상태에서도 제공되는 다판 브레이크 또는 다판 클러치를 위한 디스크 스택이 공지되어 있다. 그에 따라 전체 디스크 스택 내에 간극(clearance)이 형성된다.

DE10315169A1호로부터는, 마찰 라이닝을 구비한 마찰 부재들과 마찰 라이닝이 없는 마찰 부재들이 상호작용하며, 그리고 마찰 라이닝을 구비한 마찰 부재들은, 주로 마찰 부재의 원주에 걸쳐 분포 배치된 마찰면 부재들을 통해 실현되어 마찰 부재들과 접촉 유동하는 유체 순환의 생성을 위한 유체 표면 장치(fluid surface arrangement)를 포함하는 클러치 어셈블리가 공지되어 있다.

GB814992A호로부터는, 디스크와, 이 디스크의 양면에 마찰 라이닝들을 포함하는 마찰 부재가 공지되어 있으며, 상기 디스크의 적어도 하나의 면의 마찰 라이닝의 일부분이 스프링 부재와 연결되고, 마찰 라이닝들은 접착 연결에 의해, 또는 리벳 연결에 의해 마찰 부재의 마찰 라이닝 캐리어와 결합된다.

상기 마찰 시프팅 부재들에서 이용되는 마찰 부재들의 단점 중 하나는, 계속해서 높은 드래그 토크가 발생할 수 있다는 점에 있다. 본원 출원인의 아직 미공개된 DE102014200854호는 드래그 토크가 적은 마찰 시프팅 부재를 개시하고 있다. 이는, 한편으로 마찰 라이닝들이 생략되는 것을 통해, 그리고 다른 한편으로는 마찰면 부재가 마찰 부재에 일체로 형성되는, 다시 말하면 통합 형성되는 것을 통해 달성된다. 또 다른 단점은 마찰 시프팅 부재의 마찰 부재들의 제조를 위한 재료 소모량이 항상 매우 높다는 점에 있다. 또한, 마찰 부재들은 마찰면 부재들과 동일한 재료로 형성되어야 한다.

또한, EP1650454A1호로부터는, 비용 절감을 위해 복수의 세그먼트로 접합됨으로써, 천공 스크랩(punching scrap)이 더 적게 발생하게 하는 마찰 디스크들의 캐리어 플레이트가 공지되어 있다.

본 발명의 과제는, 최대한 경제적으로 제조될 수 있고, 최대한 적은 드래그 토크를 야기하며, 나아가 제조 시 더 적은 재료를 소모함에 따라 이미 DE 102014200854호에 개시된 바람직한 발명을 훨씬 더 개선하는 차량 변속기용 마찰 부재를 제안하는 것에 있다. 그 밖에도, 본 발명의 또 다른 양태는 마찰 부재를 위한 경제적이면서 재료 절약형 제조를 위한 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제는, 본 발명에 따라서, 마찰 부재뿐 아니라 각각의 마찰면 부재들이 각각 단일 부재형으로 형성되는 것을 통해 해결된다.

종래 기술에서의 단점은, 통합 형성된 실시형태들에서 마찰면 부재들과 대략 환형인 본체는 반드시 동일한 소재로 형성된다는 점에 있다. 일반적으로 최적의 마모 특성, 강도 특성, 마찰 계수 곡선 특성 및 드래그 토크 특성과 관련한 재료 요건들을 충족하려면, 반디스 전체 디스크를 고품질 소재로 제조해야 했다. 디스크는 마찰면에 비해 매우 큰 면적을 보유하기 때문에, 고품질 소재를 매우 많이 사용해야 했다. 각각의 마찰면 부재가 대략 톱니 형태(tooth-shape)로 마찰 부재의 환형 본체 상에 일체로 형성되는 방식의, 마찰 부재 및 마찰면 부재의 "다부재형" 구성에 의해, 상이한 재료들 또는 소재들을 이용할 수 있으며, 특히 마찰 부재를 위한 소재는 마찰하는 마찰면 부재들을 위한 소재보다 재료 품질이 더 낮으면서 훨씬 더 저렴할 수 있다.

또한, 확인된 점에 따르면, 본 발명에 따른 해결책에 따라, 예컨대 외측 디스크의 "천공 스크랩"으로부터 내측 디스크를 제조할 수 있는데, 그 이유는 해당 부재들이 반경방향으로 중첩되지 않기 때문에, 다시 말해 일측 디스크의 대략 환형인 본체와 환형 마찰면을 가진 마찰 디스크 사이에 반경방향 중첩부가 존재하지 않기 때문이다. 마찰 접촉은 오직 환형 몸체 상에 배치된 마찰면 부재들을 통해서만 실현된다. 따라서 천공 스크랩이 대폭 감소할 수 있으며, 이는 상당한 비용 절감으로 이어진다.

반경방향으로 중첩 영역 안쪽으로 돌출되는 마찰면 부재들의 장점은, 상기 방식으로, 원주방향으로 마찰면이 마찰 부재 상에, 다시 말해 내측 디스크 상에, 또는 외측 디스크 상에 개별 마찰 돌기들(friction lug) 또는 마찰 톱니부들(friction tooth)을 제공하는 것을 통해 수 회 단속됨으로써, 두 마찰 부재 간의 접촉면 또는 대응하는 마찰면들이 감소한다는 점에 있다. 원주방향 단속은 예컨대 제공된 마찰면 부재들 혹은 마찰 돌기들 또는 마찰 톱니부들 사이의 리세스들을 통해 실현된다.

본 발명에 따른 마찰 부재는 예컨대 타측 마찰 부재에 마찰 결합 방식으로 상호작용할 수 있으며, 환형 본체와, 타측 마찰 부재의 본체는, 각각 돌출되는 마찰면 부재들을 제외하고, 반경방향으로 중첩 영역의 감소를 위해, 또는 중첩되는 마찰면들의 감소를 위해 서로 이격될 수 있다. 이로써 냉각제 및/또는 윤활제, 예를 들면 오일 등은 거의 방해받지 않으면서 반경방향으로 관류할 수 있다. 또한, 냉각제 및 윤활제의 전단 작용(shearing action)을 통해 드래그 토크가 생성되는 접촉면이 최솟값으로 제한된다.

본 발명에 따른 마찰면 부재를 포함하는 본 발명에 따른 마찰 부재의 추가 장점은, 예컨대 종래 기술에서의 클러치들에서 알려진 것처럼, 마찰 라이닝 또는 마찰 몸체가 접착되거나 리벳 결합되거나, 또는 기타 방식으로 마찰면 부재 상에 고정되지 않아도 된다는 점에 있는데, 그 이유는 마찰 부재가 단일 부재형으로 형성되기 때문이다.

이런 식으로, 반경방향 안쪽으로 또는 반경방향 바깥쪽으로 돌출되는 이른바 마찰 라이닝 캐리어들에 예컨대 접착성 마찰 라이닝들을 구비하거나, 세라믹 판들의 수용을 위한 구멍 천공부(hole punching)를 구비하는 점이 공지되어 있으며, 상기 마찰 라이닝 캐리어들은 마찰 부재에 대해 본 발명에 따른 마찰 부재의 마찰면 부재와 유사한 기하구조 및 구성을 보유할 수 있었다. 그러나 이 경우 오직 마찰 라이닝들 또는 세라믹 판들만이 대향 디스크(opposing disk)를 포함한 마찰 상대 부재들로서 작용했으며, 그럼으로써 종래 기술에서 공지된, 반경방향 안쪽으로, 또는 반경방향 바깥쪽으로 돌출되는 마찰면 부재가 항상 다중 부재형으로 형성되게 되었는데, 그 이유는 상기 마찰면 부재가 요컨대 항시 하나의 마찰 라이닝 캐리어와 하나 이상의 마찰 라이닝을 구비했기 때문이다.

단일 부재형이라는 용어가 마찰면 부재에 마찰 라이닝이 없다는 점만을 의미하는 것은 아니다. 이에 추가로 상기 용어는 마찰면 부재가 일체형으로 형성된다는 점도 의미한다. 그에 따라, 마찰면 부재를 포함하는 본 발명에 따른 마찰 부재는, 예컨대 DE 102014200854호에서 마찰 부재들이 각각의 마찰면 부재들과 일체형으로 형성되는 경우처럼, 항상 다중 부재형으로, 비통합 방식으로 형성된다.

바람직한 방식으로, 본 발명의 바람직한 실시예의 범위에서, 윤활 및 냉각을 위한 유체, 바람직하게는 오일이 마찰면들의 영역 내 마찰 부재 스택 또는 디스크 스택을 통해 안내되는 습식 발진 마찰 시프팅 부재(wet starting friction-shifting element)를 위한 마찰 부재가 제공될 수 있다.

바람직하게는, 제안되는 마찰 부재는 자동 변속기에서 차단형 시프팅 부재(shut-off shifting element)용으로 이용될 수 있는데, 그 이유는 상기 마찰 시프팅 부재에 열적 하중을 가하지 않으면서 상기 유형의 시프팅 부재들에 의해 적절한 파워 변속이 가능하기 때문이다. 차단형 시프팅 부재는, 마찰 시프팅 부재가 최저 기어단에서 체결되고 최고 기어단에서 개방되며, 전체 기어단의 순차적인 변속 중에 단 1회만 시프팅 상태를 변경하는 것을 특징으로 한다.

그에 따라, 제안되는 마찰 부재는 특히 적은 드래그 토크를 생성하며, 그럼으로써 차량의 연료 소모량이 대폭 감소한다. 또한, 감소한 마찰면들에 기반하여, 상대적으로 더 적은 질량 및 더 적은 장착 공간 수요뿐 아니라 상대적으로 더 낮은 제조 비용이 달성된다. 또한, 상대적으로 더 낮은 질량 관성 모멘트가 달성되며, 그럼으로써 변속기 내에 본 발명에 따른 마찰 부재가 구비된 마찰 시프팅 부재가 제공되어 있는 차량에서 상대적으로 더 우수한 주행 다이내믹이 실현될 수 있게 된다.

더욱이, 바람직하게는, 각각의 마찰면 부재들의 수용을 위한 리세스들을 포함하는 마찰 부재가 제공된다. 접합 지점으로도 지칭되는 리세스들은 리어 후크부(rear hook) 또는 언더컷부(undercut)를 포함할 수 있으며, 그럼으로써 마찰면 부재는 실질적으로 형상 결합 방식으로 파지될 수 있다. 이를 위해 필요한 리어 후크부 또는 언더컷부를 형성할 수 있는 방법은 예컨대 퍼즐 조각 방법 또는 종래 기술로부터 공지되어 있다. 바람직한 방식으로, 각각의 리세스는 강제 끼워 맞춤부(interference fit)로서 구현된다.

또한, 바람직하게는, 리세스들은 대략 환형인 본체의 내주연 또는 외주연을 따라 상기 환형 본체를 부분적으로 단속한다.

또한, 바람직하게는, 마찰면 부재가 연속해서 위치하는 상이한 반경들에 걸쳐 환형 마찰 부재 상에 일체로 형성된다. 특히 바람직하게는, 리세스들 및 그에 바로 인접하는 주변부가 마찰면 부재 구역들을 한정하며, 원주방향으로 이웃한 마찰면 부재 구역들 사이에 각각의 중간 구역이 배치되고, 각각의 중간 구역은 하나의 중앙 구역과 이 중앙 구역을 둘러싸는 2개의 전이 구역을 가지며, 중앙 구역은 제1 반경(R₃)을 갖도록 형성되고, 각각의 전이 구역은 반경(R₄)을 갖도록 형성되며, 전이 구역들은 각각 중앙 구역 및 마찰면 부재 구역과 접선으로 만난다.

반경은 예컨대 마찰면 부재의 톱니형 마찰면의 단부에서보다 마찰 부재의 환형 본체의 외주연의 영역에서 더 클 수 있다. 이런 방식으로, 본체로 향하는 돌출된 마찰면 부재의 전이부는 자신의 응력 특성곡선과 관련하여 최적화된다. 환형 횡단면은 마찰면 부재의 방향으로 갈수록 확대되며, 그럼으로써 디스크 스택은 전체적으로 반경방향으로 더 콤팩트하게 구성된다. 그에 따라, 마찰면 부재는 힘 전달 동안 굽힘 모멘트를 환형 기하구조 내로 유도한다. 그 결과로 도출될, 마찰 부재에서의 응력 특성곡선을 유리하게 형성하기 위해, 환형 기하구조에서 출발해서 만곡부를 맨 먼저 상대적으로 더 큰 반경으로 시작하고, 마찰면 부재의 방향으로는 상대적으로 더 작은 반경으로 계속 이어지게 하는 것이 적절하다. 마찰면 부재 상에서의 기하구조 패턴 또는 반경 패턴은 마찰 톱니부 또는 마찰면 부재(5)의 양쪽 면에서 서로 다르게 나타날 수 있다(우선 회전 방향).

또한, 바람직하게는, 마찰면 부재들은 고정 수단들에 의해 마찰 부재 상에 고정된다. 특히 바람직하게는, 마찰면 부재들은 성형에 의해 마찰 부재 상에 고정된다. 그에 따라, 마찰면 부재는 디스크 내에서 특히 측면으로, 특히 축방향으로 이탈되지 않도록 고정될 수 있다.

더욱이, 바람직하게는, 마찰면 부재들은 접합 라인을 따라서 적어도 지점 별로(pointwise) 마찰 부재 상에 고정된다. 접합 라인은, 축방향으로 관찰할 때 리세스 또는 접합 라인의 치수를 원주방향으로 그리고/또는 반경방향으로 한정하는 라인이다. 마찰면 부재들은 성형을 통해 대략 환형인 본체 상에 고정된다. 접합 공정은 접합 라인의 개별 영역들에서, 다시 말해 지점 별로, 또는 전체 접합 라인을 따라서도 수행될 수 있다. 예컨대 이른바 코킹 공정(caulking)을 통해, 부재들 중 적어도 일측 부재, 다시 말해 마찰 부재 또는 마찰면 부재의 가장자리 영역을 소성 변형함으로써, 마찰 부재와 마찰면 부재 간의 강제 끼워 맞춤식 및 형상 결합식 연결이 형성된다. 따라서, 용접 공정에서와 달리, 서로 상이한 소재들이 접합된다. 또한, 코킹된 연결부들을 통해 상대적으로 더 높은 토크가 전달될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 마찰면 부재들이 접합 라인을 따라 챔퍼부들을 포함한다. 접합 라인의 영역에서, 각각 상대적으로 더 얇은 부분에서의 챔퍼가 고정을 더욱 간소화할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 마찰면 부재들은 마찰 부재 상에 용접된다. 용접 공정의 장점은, 형상 결합 방식으로 연결된 마찰면 부재들에서 성형을 이용한 고정이 생략될 수 있다는 데 있다. 이런 경우에, 리어 후크부 또는 언더컷부도 생략될 수 있다.

더욱이, 바람직하게는, 마찰 부재는 축방향으로 적어도 하나의 제1 두께를 보유하고, 각각의 마찰면 부재는 축방향으로 적어도 하나의 제2 두께를 보유하며, 적어도 제1 두께와 적어도 제2 두께는 서로 상이하다. 특히 바람직하게는, 제2 두께, 다시 말해 마찰면 부재의 두께가, 제1 두께, 다시 말해 마찰 부재의 두께보다 더 얇다. 이로써, 컴포넌트들 각각이 특히 자신들의 요건에 맞게 최적화된다. 예컨대 이는 성형 공정을 통한 약간 더 얇은 마찰면 부재의 고정을 간소화한다.

또한, 바람직하게는, 마찰면 부재들은 원주 방향으로 인입 영역에, 그리고/또는 인출 영역에 챔퍼부들을 갖는다. 대향 마찰 부재, 예컨대 대향 디스크가 마찰 구역 내로 인입되고, 그리고/또는 인출되는 위치들에 챔퍼들이 제공된다면, 드래그 토크는 추가로 감소할 수 있다. 대향 디스크는 그러한 것.

또한, 바람직하게는, 마찰면 부재들이 그루브들을 갖는다. 적합한 그루브 형성을 통해, 예컨대 종이재 라이닝(paper lining)과 유사하게 평행 그루브(parallel groove), 와플 그루브(waffle groove), 병목 그루브(bottleneck groove)를 통해 드래그 토크가 추가로 분명히 감소하는 동시에 하중 지지 능력이 증대된다.

또한, 바람직하게는, 마찰면 부재들은 강재로 형성된다. 더욱이, 바람직하게는, 마찰면 부재들이 소결된다. 추가로, 바람직하게는, 마찰면 부재들은 세라믹으로 형성된다.

마찬가지로 바람직하게는, 마찰면 부재는 횡단면에서 또는 축방향으로 챔퍼링되거나 원추형으로 형성된다. 예를 들면, 내측 및/또는 외측 마찰 부재들이 평탄화 등의 방식으로 형성됨으로써, 축방향 장착 공간의 절약이 달성된다. 또한, 동시에 상대적으로 더 높은 강도가 달성되는데, 그 이유는 디스크 또는 마찰 부재가 높은 하중이 가해지는 영역들에서 더 두껍고 더 강하게 형성되기 때문이다. 높은 하중이 가해지는 영역들에서 더 두껍고 더 강하게 형성되기 때문이다. 높은 하중이 가해지는 영역들로서 지칭되는 영역들은 특히, 종동 맞물림부가 마찰 부재 상에 제공되는 영역들이다. 또한, 더 우수한 열 방출이 달성되는데, 그 이유는 마찰면 부재들이 각각의 마찰 부재의 환형 횡단면에 대해 상대적으로 더 넓은 면적의 결합부를 가지기 때문이다. 그에 따라, 상대적으로 더 높은 열적 내구성이 달성된다. 또한, 평탄화 또는 원추형 효과를 통해, 바람직한 방식으로, 마찰 시프팅 부재를 체결하기 위해 필요한 축방향 압착력이 상대적으로 더 작아진다. 또한, 마찰 시프팅 부재의 제조 시 상대적으로 더 낮은 성형도(forming degree)가 요구된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 차량 변속기를 위한 마찰 부재의 제조를 위한 방법으로서, 마찰 시프팅 부재가 대략 환형인 본체를 가지고, 환형 본체는 원주에 걸쳐 분포 배치되어 반경방향 안쪽으로 또는 반경방향 바깥쪽으로 돌출되는 복수의 마찰면 부재를 포함하는 방법이 제공되며, 이 방법은,

- 제1 단계로서, 제1 재료에서 대략 환형인 본체를 제조하는 단계와,

- 제2 단계(120)로서, 환형 본체의 내주연 또는 외주연을 따라서 환형 본체를 각각 단속하며, 단일 부재형으로 형성된 마찰면 부재들(5)의 수용을 위해 이용되는 복수의 리세스(16)을 제조하는 단계와,

- 제3 단계로서, 제1 재료 또는 제2 재료에서 단일 부재형으로 형성된 마찰면 부재들(5)을 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법의 장점은, 중량이 대폭 감소한 조건에서 작은 드래그 토크를 야기하고 높은 토크를 전달할 수 있는 마찰 부재, 예컨대 내측 디스크 또는 외측 디스크가 제조될 수 있다는 점이다.

따라서, 추가로 종래 기술과 구별하자면, 서로 동축으로 배치되는 상응하는 디스크들/디스크 쌍들이 "서로 끼워지는 방식으로(into each other)" 제조되며, 다시 말해 통상적인 디스크 제조 시 발생하는 것처럼 내측 부재가 두 번 스크랩으로 폐기되는 일이 없어진다.

특히 바람직한 방법에 따라서, 마찰면 부재들은 리세스들에 접합된다.

또한, 성형 공정을 이용하여 대략 환형인 본체 상에 마찰면 부재들을 고정하는 단계를 포함하는 방법이 바람직하며, 상기 성형 공정은 마찰면 부재 상에서 그리고/또는 대략 환형인 본체 상에서 접합 라인을 따라 적어도 지점 별로 수행된다.

또한, 마찰면 부재들이 대략 환형인 본체 상에 용접되는 방법이 바람직하다. 이 방법에서의 장점은, 접합 라인 및 마찰면 부재들의 언더컷부 또는 리어 후크부가 생략될 수 있다는 점이다.

또한, 제조는 천공, 예컨대 복합 천공과 동일한 방법이 바람직하다.

본원의 마찰 부재는, 유압식으로, 공압식으로, 전기 기계식으로, 또는 기계식으로 작동될 수 있는 마찰 시프팅 부재를 위해 제공될 수 있다. 바람직하게는, 습식 발진 마찰 시프팅 부재는 유압식으로 작동되는데, 그 이유는 유압 매체로서 제공되어 있는 냉각제 및 윤활제가 이용될 수 있기 때문이다. 상기 마찰 부재는 박판, 강재 등으로 제조될 수 있다. 강재는 탄소, 예컨대 C15, C60, C75를 함유할 수 있다. 상기 마찰 부재는 경화되어 형성될 수 있으며, 예컨대 침질탄화되거나 가스 질화될 수 있다. 마찰 부재의 코팅층으로서는, 동기화와 유사하게, 예컨대 소결물(sinter), 몰리브덴, 탄소 등이 제공될 수 있다.

제안되는 마찰 부재는 파워 시프트 변속기의 마찰 시프팅 부재에서 이용될 수 있다. 또한, 마찰 부재가 연속 다단 변속기에서 또는 전기 차량 구동 장치의 마찰 시프팅 부재에서 이용되는 점도 생각해볼 수 있다. 또 다른 가능한 적용예로서 전륜 디커플링(all-wheel decoupling), 리타더 디커플링(retarder decoupling), 리버스 그룹(reverse group) 및 레인지 그룹(range group)이 있다.

본 발명은, 전술한 마찰 부재에 추가로, 동일한 방식으로 상기 유형으로 형성되는 마찰 시프팅 부재를 구비한 차량용 자동 변속기도 청구한다.

하기에서 본 발명은 도면들에 따라서 추가로 설명된다.

도 1 및 도 2는 용접되고 반경방향 바깥쪽으로 돌출되는 복수의 마찰면 부재를 구비하는 본 발명에 따른 마찰 부재의 바람직한 제1 실시예의 정면도 및 측면도이다.
도 3 및 도 4는, 용접되고 반경방향 바깥쪽으로 돌출되는 복수의 마찰면 부재를 구비하는 본 발명에 따른 마찰 부재의 또 다른 바람직한 실시예의 정면도 및 측면도이다.
도 5는 마찰면 부재들이 끼워져서 반경방향 안쪽으로 돌출되어 있는, 본 발명에 따른 마찰 부재의 또 다른 바람직한 실시예의 축방향 정면도이다.
도 6은 도 5의 마찰면 부재가 끼워져 있는 본 발명에 따른 마찰 부재의 한 절편의 확대도이다.
도 7은 도 6의 마찰 부재 및 마찰면 부재가 끼워지지 않은 상태에서 도시한 도면이다.
도 8은 끼워진 다음 추가로 고정 수단들에 의해 접합 라인을 따라 고정되어 있는 도 6의 마찰면 부재를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 끼워진 마찰면 부재를 도시한 사시도이다.
도 10은 마찰면 부재가 용접되어 있는, 또 다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명에 따른 마찰 부재의 한 절편의 확대도이다.
도 11은 도 5의 마찰 부재의 배면도이다.
도 12는 마찰면 부재 상에 배치된 챔퍼부들을 포함하는 본 발명에 따른 마찰 부재의 또 다른 바람직한 실시예의 한 절편의 확대도이다.
도 13은 반경방향 바깥쪽으로 돌출되는 마찰면 부재들이 끼워져 있는 본 발명에 따른 마찰 부재의 또 다른 바람직한 실시예를 도시한 도면이다.
도 14는 외측 디스크로서 구현된 마찰 부재에 대해 동축으로 배치된, 도 13의 본 발명에 따른 마찰 부재를 도시한 도면이다.
도 15는 도 5의 본 발명에 따른 마찰 부재의 한 바람직한 기하구조를 도시한 도면이다.
도 16은 또 다른 바람직한 실시예의 측면도이다.
도 17은 마찰면 부재들이 끼워져 있는 본 발명에 따른 마찰 부재의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적인 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 18은 마찰면 부재들이 용접되어 있는 본 발명에 따른 마찰 부재의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적인 공정을 나타낸 흐름도이다.

도 1 내지 도 16에는, 차량의 변속기의 마찰 시프팅 부재를 위한 본 발명에 따른 마찰 부재의 다양한 실시예들이 예를 들어 다판 시프팅 부재로서 도시되어 있다.

도 17 및 도 18에는, 상기 마찰 부재들의 제조를 위한 예시적인 공정들이 도시되어 있다.

제1 캐리어(2) 상에 회전 고정 방식으로 고정되는 복수의 마찰 부재(1) 및 제2 캐리어(4) 상에 회전 고정 방식으로 고정되는 복수의 마찰 부재(3)가 하나의 마찰 시프팅 부재를 형성한다.

마찰 부재들(1, 3)은 디스크 스택으로서 교호적으로 연이어 배치되며, 그럼으로써 각각 하나의 마찰 부재(1)와 하나의 마찰 부재(3) 사이에 중첩되는 마찰면들이 형성된다. 토크 전달을 위해 마찰 부재들(1 및 3)은 축방향으로 서로 압착된다. 마찰 부재들(1, 3)은 대략 환형으로 형성되는 마찰면을 각각 가지며, 각각의 타측 마찰 부재들(1, 3)은 대응하는 마찰면으로서 반경방향으로 중첩 영역 안쪽으로 돌출된 복수의 마찰면 부재(5)를 가진다.

도 1 및 도 2에서는, 마찰 부재(1)가 외측 디스크로서, 그리고 본 발명에 따른 마찰 부재(3)는 내측 디스크로서 구현되며, 각각 대략 환형으로 형성된 외측 디스크는 외측 디스크 캐리어(2)와의 연결을 위한 외측 종동 맞물림부(6) 및 대략 환형인 마찰면(7)을 포함하는 바람직한 제1 실시예가 제공된다. 내측 디스크, 다시 말해 마찰 부재(3)는, 내측 디스크 캐리어(4)와의 연결을 위한 내측 종동 맞물림부(8)와; 원주에 걸쳐 분포되어 반경방향 바깥쪽으로 돌출되고 외측 디스크의 환형 마찰면(7)과 중첩되어 있는 복수의 마찰면 부재(5);를 포함한다. 본 발명에 따른 마찰 부재(3)는, 각각의 마찰면 부재(5)가 용접되어 있는 5개의 리세스(16)을 포함하며, 이는 용접 시임(20)을 따라 형성되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바람직한 제2 실시예의 경우, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 달리, 마찰면 부재들(5)은 외측 디스크로서 제공된 본 발명에 따른 마찰 부재(1) 상에 제공되고, 환형 마찰면(7)은 내측 디스크로서 구현된 마찰 부재(3) 상에 제공된다. 마찰면 부재들(5)은 원주에 걸쳐 분포되어 반경방향 안쪽으로 돌출되고 환형 마찰면(7)과는 중첩되어 배치된다. 도 2 및 도 4에 도시된 디스크 스택들 상의 화살표들은 마찰 시프팅 부재를 체결하기 위해 작용하는 축력들을 설명한 것이다. 본 발명에 따른 마찰 부재(1)는, 각각의 마찰면 부재(5)가 용접되는 5개의 리세스 또는 접합 지점(16)을 포함하며, 이는 용접 시임(20)을 따라 형성되어 있다.

도 1 내지 도 4에 따르는 두 실시예와 무관하게, 서로 마찰 결합될 수 있는 마찰 부재들(1, 3)은, 돌출되는 마찰면 부재들(5)을 제외하고, 반경방향으로 서로 이격된다.

도 1 내지 도 4에 도시된 마찰면 부재들(5)은 마찰 부재들(1 또는 3) 상에 용접되며, 그럼으로써 원주방향으로 복수의 분리된 톱니형 마찰면 또는 접촉면이 제공되며, 이들 마찰면 또는 접촉면은 마찰 시프팅 부재의 체결된 상태에서 대략 환형인 마찰면(7)과 접촉될 수 있다. 마찰면 부재들(5)은, 최대한 경제적으로 제조될 수 있으면서 낮은 드래그 토크를 야기하는 마찰 부재를 제공하기 위해, 길이 비 및 폭 비, 각도, 에지 형태 및 표면 구조와 관련하여 최적화될 수 있다.

종동 맞물림부(6, 8)의 내부에는, 대응하는 캐리어(2, 4)와 결합되어, 축방향으로 합동이 되게 겹쳐서 배치되는 마찰면 부재들(5)과의 조립을 강제하기 위해, 예를 들면 상이한 톱니 폭들 및/또는 상이한 톱니 홈 폭들 및/또는 상이한 톱니각들(tooth angle)과 같은 상이한 기하구조들이 제공된다.

도 5에는, 반경방향 안쪽으로 돌출되는 마찰면 부재들이 끼워져 있는 본 발명에 따른 마찰 부재(1)의 또 다른 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4에서와 달리, 9개의 마찰면 부재(5)가 접합 라인(17)을 따라서 이를 위해 제공된 접합 지점들(16)에서 접합된다. 접합 라인(17)은 원주방향 및 반경방향으로 접합 지점(16)을 한정한다. 도 5의 접합 지점들(16)은, 리어 후크부들(18)을 가짐으로써 마찰면 부재들(5)이 실질적으로 형상 결합 방식으로 파지된다는 점에서, 도 1 내지 도 4의 접합 지점들(16)과 구분된다. 접합 라인(17)은 원주방향 및 반경방향으로 접합 지점(16)을 한정한다.

물론 모든 다른 개수의 마찰면 부재들도 가능하다. 또한, 마찰면 부재들의 형태(길이/폭 비율, 각도, 에지 형태, 표면 구조)도 임의로 최적화될 수 있다.

도 6에는, 마찰면 부재(5)가 끼워져 있는 본 발명에 따른 마찰 부재(1)의 한 절편이 확대도로 도시되어 있다. 리어 후크부(18)를 통해, 마찰면 부재는 접합 라인(17)을 따라서, 예컨대 퍼즐 조각 방법으로부터 공지된 것처럼, 실질적으로 형상 결합 방식으로 파지된다.

도 7에는, 도 6의 마찰 부재 및 마찰면 부재가 끼워지지 않은 상태가 도시되어 있다.

도 8에는, 끼워진 다음 추가로 4개의 고정 수단(19)에 의해 접합 지점(16)에 고정되어 있는 도 6의 마찰면 부재(5)가 도시되어 있다. 이 경우, 마찰 부재(1) 상에서, 그리고/또는 마찰면 부재(5) 상에서 접합 라인(17)을 따르는 4개의 점에서, 다시 말해 지점 별로, 마찰면 부재들(5)을 측면으로 빠지지 않도록 고정하기 위해, 성형 공정이 수행되었다.

도 9에는, 도 8의 끼워진 마찰면 부재(5)가 사시도로 도시되어 있다. 마찰면 부재(5)는 두께(D1)를 갖는 외측 디스크(1)보다 더 얇은 두께(D2)를 보유한다. 이는 성형 공정을 통한 고정을 간소화한다. 여기서 성형은 단지 지점 별로만 도시되어 있지만, 전체 접합 라인(17)을 따라서도 동일하게 수행될 수 있다.

도 10에는, 도 3 및 도 4의 마찰면 부재(5)가 용접되어 있는 본 발명에 따른 마찰 부재(1)의 한 절편이 확대도로 도시되어 있다. 이 경우, 리어 후크부(18)는 생략될 수 있다.

도 11에는, 외측 디스크로서 형성된 도 5의 본 발명에 따른 마찰 부재의 배면도가 도시되어 있다. 도면에서는, 두 디스크(1, 3)의 환형 본체들이 반경방향으로 어떻게 서로 이격되어 있는지도 잘 확인된다. 또한, 여기서는, 내측 디스크(3)가 어떻게 본 발명에 따른 외측 디스크(1)에 대해 동축으로 제조될 수 있는지도 확인된다. 그에 따라, 하나의 내측 부재가 두 번 스크랩 처리되지 않아도 된다.

도 12에는, 챔퍼부들(21)을 포함하는 도 6의 본 발명에 따른 마찰면 부재(5)의 한 절편이 확대도로 도시되어 있다. 상기 챔퍼부들은 인입 및/또는 인출 구역의 영역들에서 밀링 가공된다. 따라서 드래그 토크는 훨씬 더 감소한다.

도 13에는, 반경방향 바깥쪽으로 돌출된 마찰면 부재들(5)을 포함하여 내측 디스크로서 형성된 본 발명에 따른 마찰 부재(3)의 또 다른 바람직한 실시예가 도시되어 있으며, 상기 마찰면 부재들은, 도 1 내지 도 2와 달리, 끼워져 있지만 용접되어 있지는 않다.

도 14에는, 도 13의 본 발명에 따른 내측 디스크(3)가 상응하는 외측 디스크(1)에 대해 동축으로 배치되어 도시되어 있다. 도 1 내지 도 2와 달리, 마찰면 부재들(5)은 끼워져 있지만 용접되어 있지는 않다.

도 5와 달리, 내측 디스크(3)는 마찰면 부재들(5)을 포함하지만, 외측 디스크(1)는 마찰면 부재들을 포함하지 않는다.

도 15에는, 바람직한 실시예의 기하구조가 도시되어 있다. 이 경우, 리세스들, 다시 말해 접합 지점들(16) 및 그 인접부가 마찰면 부재 구역들(25)을 한정한다. 원주방향으로 이웃한 마찰면 부재 구역들(25) 사이에는 각각의 중간 구역(22)이 배치되며, 각각의 중간 구역(22)은 하나의 중앙 구역(24)과 이 중앙 구역(24)을 둘러싸는 2개의 전이 구역(23)을 포함하고, 중앙 구역(24)은 반경(R3)을 갖도록 형성되고, 각각의 전이 구역(23)은 반경(R4)을 갖도록 형성되며, 전이 구역들(23)은 각각 중앙 구역(24) 및 마찰면 부재 구역(25)과 접선으로 접한다.

이런 방식으로, 본체로 향하는 돌출된 마찰면 부재(5)의 전이부는 자신의 응력 특성곡선과 관련하여 최적화된다.

도 16에는, 원추형으로 형성된 마찰 부재를 포함하는 또 다른 바람직한 실시예의 측면도가 도시되어 있다. 이 경우, 내측 디스크로서 형성된 본 발명에 따른 마찰 부재(3)뿐 아니라 이웃하는 대향 디스크들도 서로 향해 있는 마찰면들 상에서 횡단면이 챔퍼링되거나, 원추형으로 형성된다. 특히 원추형 효과를 통해, 상대적으로 더 작은 축방향 압착력이 요구된다. 이런 실시예의 경우, 마찰면 부재들(5) 및 마찰면들(7)의 축방향 테이퍼부가 대칭으로 형성된다. 또한, 비대칭 평탄화 또는 단일면 평탄화도 가능하다.

도 17[끼워진 마찰면 부재들(5) 포함] 및 도 18[용접된 마찰면 부재들(5) 포함]에는, 본 발명에 따른 마찰 부재의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적인 공정이 도시되어 있다.

도 17에서는, 우선, 제1 단계(110)에서, 내측 디스크로서 형성된 마찰 부재(3)가 박판 스트립에서 천공된다. 후속 단계(120)에서는 내측 디스크(3)에, 리어 후크부들을 구비하여 접합 지점들로서 형성된 리세스들(16)이 천공된다. 이에 후속하는 단계(130)에서는, 마찰 톱니부들로서 형성되는 마찰면 부재들(5)이 제조된다. 이 경우, 마찰 톱니부들(5)은 내측 디스크(3)와 동일한 재료로 또는 또 다른 재료로 형성될 수 있다. 그 다음 단계(131)에서는, 마찰 톱니부들(5)이 접합 지점들(16)에 끼워진다. 이에 후속하는 단계(132)에서는 마찰 톱니부들(5)이 코킹 공정에 의해 접합 라인(17)의 영역에서 내측 디스크(3) 상에 고정되며, 그럼으로써 분리할 수 없는 강제 끼워 맞춤식 및 형상 결합식 연결부가 형성된다.

통상의 기술자에게, 도 17에 도시된 방법은 단지 예시적인 본 발명에 따른 방법일 뿐이라는 점은 명백한 사실이다. 자명한 사실로서, 추가 단계들, 또는 제조를 위한 더 적은 단계들, 예컨대 종동 맞물림부의 제조를 위한 단계들도 생각해볼 수 있는데, 예컨대 그 이유는 특정 단계들이 동시에 실행될 수 있기 때문이다. 이런 식으로, 특히 단계 110 및 120, 즉, 디스크 및 접합 지점들의 천공을 동시에 수행하는 점을 생각해볼 수 있다. 또한, 리세스들(16)이 외측 디스크(1)에 천공될 수 있다. 그 다음, 그에 상응하게, 마찰 톱니부들(5)은 반경방향 안쪽으로 돌출될 수도 있다.

도 18의 단계 110은 도 17에서의 단계와 동일하다. 단계 110에 이어지는 단계 140에서, 리어 후크부들(18)이 없는 리세스들(16)이 내측 디스크(3)에 천공된다. 이에 후속하는 단계 141에서는 마찰 톱니부들(5)이 제조된다. 이에 이어서, 단계 142에서는, 마찰 톱니부들(5)이 이들을 위해 제공된 접합 지점들(16)에 용접된다.

여기서도, 통상의 기술자에게는, 도 18에 도시된 방법이 단지 예시적인 본 발명에 따른 방법일 뿐이라는 점은 명백한 사실이다. 자명한 사실로서, 추가 단계들, 예컨대 종동 맞물림부의 제조를 위한 단계들, 또는 제조를 위한 더 적은 단계들도 생각해볼 수 있다. 또한, 마찰 톱니부들이 외측 디스크(1)에 천공된 접합 지점들(16)에 용접될 수 있음으로써, 이 경우 마찰 톱니부들은 반경방향 안쪽으로 돌출된다.

1: 제1 마찰 부재 또는 디스크, 외측 디스크
2: 제1 캐리어
3: 제2 마찰 부재 또는 디스크, 내측 디스크
4: 제2 캐리어
5: 마찰면 부재, 마찰 톱니부
6: 제1 마찰 부재의 종동 맞물림부
7: 환형 마찰면
8: 제2 마찰 부재의 종동 맞물림부
16: 리세스, 접합 지점
17: 접합 라인
18: 리어 후크부, 언더컷부
19: 고정 수단
20: 용접 시임
21: 챔퍼
22: 중간 구역
23: 전이 구역
24: 중앙 구역
25: 마찰면 부재 구역
D1: 마찰 부재의 제1 두께
D2: 마찰면 부재의 제2 두께
R3: 중앙 구역의 반경
R4: 전이 구역의 반경

Claims

환형 본체를 포함하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3)로서, 환형 본체는 원주에 걸쳐 분포 배치되어 반경방향 안쪽 또는 반경방향 바깥쪽으로 돌출되는 복수의 마찰면 부재(5)를 갖는, 마찰 부재에 있어서,
마찰 부재(1, 3)뿐 아니라 각각의 마찰면 부재들(5)도 각각 단일 부재형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3).
제1항에 있어서, 마찰 부재(1, 3)는 각각의 마찰면 부재들(5)의 수용을 위한 리세스들(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3).
제2항 또는 제3항에 있어서, 리세스들(16)은 상기 환형 본체의 내주연 또는 외주연을 따라 상기 환형 본체를 부분적으로 단속하는 것을 특징으로 하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3).
제2항 또는 제3항에 있어서,
- 리세스들(16) 및 그에 바로 인접하는 주변부가 마찰면 부재 구역들(25)을 한정하며,
- 원주방향으로 이웃한 마찰면 부재 구역들(25) 사이에 각각의 중간 주역들(22)이 배치되고, 상기 각각의 중간 구역(22)은 하나의 중앙 구역(24)과 이 중앙 구역(24)을 둘러싸는 2개의 전이 구역(23)을 가지며, 상기 중앙 구역(24)은 제1 반경(R3)을 갖도록 형성되고, 상기 각각의 전이 구역(23)은 반경(R4)을 갖도록 형성되며, 전이 구역들(23)은 각각 중앙 구역(24) 및 마찰면 부재 구역(25)과 접선으로 접하는 것을 특징으로 하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 마찰면 부재들(5)은 고정 수단들에 의해 마찰 부재(1, 3) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 마찰면 부재들(5)은 성형 공정에 의해 접합 라인(17)을 따라서 적어도 지점 별로 마찰 부재(1, 3) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 마찰면 부재들(5)은 마찰 부재(1, 3) 상에 용접되는 것을 특징으로 하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 마찰 부재(1, 3)는 축방향으로 적어도 제1 두께(D1)를 보유하고, 각각의 마찰면 부재(5)는 축방향으로 적어도 제2 두께(D2)를 보유하며, 적어도 제1 두께(D1)와 적어도 제2 두께(D2)는 서로 상이한 것을 특징으로 하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 마찰면 부재들(5)은 챔퍼부를 갖는 것을 특징으로 하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 마찰면 부재들(5)은 그루브들을 갖는 것을 특징으로 하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마찰면 부재는 축방향으로 챔퍼링되거나, 원추형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 마찰 부재(1, 3)를 위한 마찰면 부재(5).
차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재(1, 3)를 제조하는 방법으로서, 마찰 부재(1, 3)는 대략 환형인 본체를 가지고, 환형 본체는 원주에 걸쳐 분포 배치되어 반경방향 안쪽 또는 반경방향 바깥쪽으로 돌출되는 복수의 마찰면 부재(5)를 갖는 방법에 있어서,
- 제1 단계(110)로서, 제1 재료로부터 대략 환형인 본체를 제조하는 단계와;
- 제2 단계(120)로서, 상기 환형 본체의 내주연 또는 외주연을 따라서 상기 환형 본체를 각각 단속하는 복수의 리세스(16)를 제조하며, 상기 리세스들(16)은 단일 부재형으로 형성된 마찰면 부재들(5)의 수용을 위해 이용되는, 단계와;
- 제3 단계(130)로서, 상기 제1 재료 또는 제2 재료로부터 단일 부재형으로 형성된 마찰면 부재들(5)을 제조하는 단계;를 포함하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재의 제조 방법.
제13항에 있어서, 리세스들(16)에 마찰면 부재들(5)을 접합하는 추가 단계를 포함하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재의 제조 방법.
제14항에 있어서, 마찰면 부재(5) 상에서 그리고/또는 상기 대략 환형인 본체 상에서 접합 라인(17)을 따라서 적어도 지점 별로 수행되는 성형 공정을 이용하여, 상기 대략 환형인 본체 상에 마찰면 부재들(5)을 고정하는 추가 단계를 포함하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 대략 환형인 본체 상에 마찰면 부재들(5)을 용접하는 추가 단계를 포함하는, 차량 변속기용 마찰 시프팅 부재를 위한 마찰 부재의 제조 방법.