KR20180032610A - 멀티 디스크 클러치용 멀티 디스크 배열체 - Google Patents

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KR20180032610A
KR20180032610A KR1020187004929A KR20187004929A KR20180032610A KR 20180032610 A KR20180032610 A KR 20180032610A KR 1020187004929 A KR1020187004929 A KR 1020187004929A KR 20187004929 A KR20187004929 A KR 20187004929A KR 20180032610 A KR20180032610 A KR 20180032610A
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옌스 굴라쉬
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은, 자동차 엔진의 구동 샤프트를 자동차 트랜스미션의 하나 이상의 트랜스미션 입력 샤프트와 결합하기 위한 멀티 디스크 클러치용 멀티 디스크 배열체(10)에 관한 것으로, 상기 멀티 디스크 배열체는, 서로에 대해 평행하게 배열된 복수의 환형 내부 멀티 디스크(12)와; 상기 내부 멀티 디스크들(12)의 내부 둘레(16)에 배열되어 내부 멀티 디스크들(12)을 서로 연결하기 위한 내부 연결 장치(14)와; 내부 멀티 디스크들(12)에 대해 평행하게 배열되어 내부 멀티 디스크들(12)을 마찰 결합 방식으로 압착하기 위한 복수의 환형 외부 멀티 디스크(18)와; 외부 멀티 디스크들(18)의 외부 둘레에 배열되어 외부 멀티 디스크들(18)을 서로 연결하기 위한 외부 연결 장치(22)를 포함하며, 이때 n개의 외부 멀티 디스크(18) 및 n-1개의 내부 멀티 디스크(12)가 제공되고, 내부 멀티 디스크(12)와 외부 멀티 디스크(18)가 교대로 그리고 서로에 대해 축 방향으로 상대 변위가 가능하게 배열된다. 또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 멀티 디스크 배열체를 조립하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

멀티 디스크 클러치용 멀티 디스크 배열체
본 발명은, 자동차 엔진의 구동 샤프트를 자동차 트랜스미션의 하나 이상의 트랜스미션 입력 샤프트와 결합하기 위한 멀티 디스크 클러치용 멀티 디스크 배열체, 및 상기 멀티 디스크 배열체를 조립하기 위한 방법에 관한 것이다.
멀티 디스크 클러치, 특히 2중 멀티 디스크 클러치도 공지되어 있다. WO2002046632 A1호에서는 예를 들어 멀티 디스크 팩(multi disk pack)이 내부 캐리어 및 외부 캐리어 내에서 안내된다. 하지만, 이와 같은 실시예는 오일 없는 작동 시 캐리어 내에서 강철 멀티 디스크의 정적으로 결정되지 않은 위치로 인해 원치 않는 래틀링 노이즈(rattling noise)를 야기한다. 또한, 멀티 디스크를 더 많이 또는 더 적게 사용할 경우, 캐리어의 길이도 변할 수 있다. 그 밖에도, 이와 같은 실시예만으로는 아직, 멀티 디스크가 개방된 상태에서 규정진 상태를 취하도록, 즉, 클러치의 환기를 가능하도록 하는 것은 불가능하다. 이를 위해서는, 또 다른 기술들이 이용되어야 한다.
또한, 선행 기술로부터, 캐리어를 구비하지 않고 리프 스프링(leaf spring) 연결에 의해 규정된 환기 간극을 보장할 수 있는 자체 지지형 멀티 디스크 팩도 공지되어 있다. 이와 같은 멀티 디스크 팩이 전술한 문제점은 해결할 수 있지만, 압착력 보강을 위한 원리는 제시하고 있지 않다. 또한, 내부 멀티 디스크들은 서로에 대해 규정된 간격으로 유지되지 않는다. 내부 멀티 디스크를 적층하는 전술한 방식에 의해, 순간적으로 전달되는 토크의 크기에 따라 필요한 체결력을 증대시키는 마찰 접촉이 내부 멀티 디스크의 연결부에서 나타나게 되고, 이 경우 우선 접촉 지점에서의 마찰력이 극복되어야 한다.
간단하면서도 비용 효율적인 해결책을 통해 멀티 디스크 클러치의 효율을 높이고자 하는 지속적인 요구가 존재한다.
본 발명의 과제는, 간단하면서도 비용 효율적인 해결책을 통해 멀티 디스크 클러치의 효율을 높일 수 있는, 멀티 디스크 클러치용 멀티 디스크 배열체를 제조하는 것이다.
상기 과제의 해결은 본 발명에 따라, 청구항 1의 특징들을 갖는 멀티 디스크 배열체 및 청구항 9의 특징들을 갖는, 멀티 디스크 배열체의 제조 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들 및 이하의 설명 부분에 명시되며, 이들은 각각 개별적으로 또는 조합된 형태로 본 발명의 일 양태를 형성할 수 있다.
본 발명에 따라, 자동차 엔진의 구동 샤프트를 자동차 트랜스미션의 하나 이상의 트랜스미션 입력 샤프트와 결합하기 위한 멀티 디스크 클러치용 멀티 디스크 배열체가 제안되며, 상기 멀티 디스크 배열체는, 서로에 대해 평행하게 배열된 복수의 환형 내부 멀티 디스크와; 내부 멀티 디스크들의 내부 둘레에 배열되어 내부 멀티 디스크들을 서로 연결하기 위한 내부 연결 장치와; 내부 멀티 디스크들에 대해 평행하게 배열되어 내부 멀티 디스크들을 마찰 결합 방식으로 압착하기 위한 복수의 환형 외부 멀티 디스크와; 외부 멀티 디스크들의 외부 둘레에 배열되어 외부 멀티 디스크들을 서로 연결하기 위한 외부 연결 장치를 포함하며, 이때 n개의 외부 멀티 디스크 및 n-1개의 내부 멀티 디스크가 제공되고, 내부 멀티 디스크와 외부 멀티 디스크가 교대로 그리고 서로에 대해 축 방향으로 상대 변위가 가능하게 배열된다.
본 발명에 따른 멀티 디스크 배열체에서는, 트랜스미션 입력 샤프트로 구동 토크를 전달하기 위해 내부 캐리어도 필요치 않고 외부 캐리어도 필요치 않다. 구동 토크는 멀티 디스크 배열체 자체에 의해 트랜스미션 측으로 전달될 수 있다. 본 발명에 따른 멀티 디스크 배열체에는 캐리어가 없는 적층식 외부 멀티 디스크 및 캐리어가 없는 적층식 내부 멀티 디스크가 제공되어 있다. 외부 멀티 디스크의 외부 둘레에 배치된 외부 연결 장치에 의해, 각각의 외부 멀티 디스크가 자신에 가장 가까이 놓여 있는 외부 멀티 디스크와 연결될 수 있다. 내부 둘레에 배치된 내부 연결 장치에 의해서는, 내부 멀티 디스크가 자신에 가장 가까이 놓여 있는 내부 멀티 디스크와 연결될 수 있다. 외부 연결 장치 및 내부 연결 장치가 또 다른 외부 멀티 디스크 및 내부 멀티 디스크의 연결을 위해 반복 사용될 수 있음으로써, n개의 멀티 디스크를 갖는 멀티 디스크 배열체의 조립 공정은, 조립 단계가 한 번 더 실시되어야 하지만 또 다른 공구 또는 지금까지 사용된 부재들과 상이한 추가 부재를 사용할 필요가 없다는 점에서만, n-1개의 멀티 디스크를 갖는 멀티 디스크 배열체와 구별된다. 이로 인해, 건식 작동 중에 멀티 디스크들이 맞부딪쳐서 잡음이 발생하는 문제점이 해결되는 동시에 비용 및 조립 복잡성도 줄어든다. 내부 멀티 디스크들 서로 간의 연결뿐만 아니라 외부 멀티 디스크들 서로 간의 연결도, 인장 작동 중에 압착력 보강을 야기하도록 구현됨으로써, 결과적으로는 비교적 적은 개수의 멀티 디스크를 적용하는 경우에 이미 상당한 정도의 보강 효과에 도달할 수 있게 된다. 그럼으로써, 폐쇄를 위해 필요한 압착력은 전달된 토크에 의해 감소하게 되고, 이로 인해 더 작고, 더 많은 에너지를 절약하며, 그래서 더 유리한 액추에이터가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 멀티 디스크 배열체의 외부 연결 장치 및 내부 연결 장치는, 멀티 디스크 배열체를 스위칭 가능한 클러치에 사용하는 경우에, 내부 멀티 디스크뿐만 아니라 외부 멀티 디스크가 결합 해제된 상태에서도 항상 규정된 상태를 보이도록 구현될 수 있다. 이로써, 클러치는 더 우수하게 환기될 수 있고, 드래그 토크(drag torque)는 줄어들 수 있으며, 이로 인해 효율이 향상될 수 있다.
특히, 토크를 마찰 결합 방식으로 전달하기 위한 마찰 라이닝을 갖는 내부 멀티 디스크가 제공될 수 있으며, 이 경우 마찰 라이닝은 내부 멀티 디스크의 양측 모두에 배치될 수 있다. 그럼으로써, 내부 멀티 디스크는 각각 2개의 마찰 라이닝을 구비하게 되고, 이들 마찰 라이닝에 의해서 내부 멀티 디스크는, 클러치로부터의 토크 전달을 위해 고정되는 경우, 예컨대 외부 멀티 디스크와 같은 이웃 부품에 접하게 되며, 이로 인해 하나의 내부 멀티 디스크로써 2개의 마찰 지점을 형성하게 된다. 압착력이 동일하고, 직경이 동일하며, 마찰 조건(마찰 값)이 동일한 경우, 마찰 지점의 개수가 증가함에 따라 클러치의 전달 가능한 토크가 상승할 수 있다.
바람직하게는 내부 멀티 디스크 자체가 마찰 재료로 형성될 수 있다. 내부 멀티 디스크에 마찰 라이닝을 설치하는 대신, 내부 멀티 디스크를 예컨대 카본과 같은 고강도 재료로 직접 내부 멀티 디스크의 기하학적인 형상으로 제조하는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 이렇게 함으로써, 마찰 라이닝을 지지하기 위한 추가의 캐리어 및 이 캐리어에 마찰 라이닝을 고정하는 작업이 생략될 수 있고, 이로 인해 제조 비용이 줄어들 수 있다.
바람직하게, 내부 연결 장치는 내부 멀티 디스크에 고정된 복수의 내부 리프 스프링 및 가장 가까이 놓여 있는 내부 멀티 디스크의 내부 리프 스프링들을 연결하기 위한 복수의 내부 연결 지점을 포함할 수 있다. 가장 가까이 놓여 있는 내부 멀티 디스크와의 연결을 위해, 각각의 내부 멀티 디스크의 내부 둘레에 복수의 내부 리프 스프링, 그리고 가장 가까이 놓여 있는 내부 멀티 디스크의 내부 리프 스프링들을 연결하기 위한 복수의 내부 연결 지점이 제공될 수 있다. 일 내부 멀티 디스크의 내부 리프 스프링의 개수는 가장 가까이 놓여 있는 내부 멀티 디스크의 연결 지점의 개수에 상응한다. 상응하는 내부 연결 지점에서의 내부 리프 스프링의 고정은 예를 들어 나사 결합, 리벳 결합 또는 용접에 의해서 수행될 수 있다.
특히, 내부 연결 장치의 내부 리프 스프링들은 서로 실질적으로 동일하게 형성될 수 있고, 내부 멀티 디스크의 원주 방향으로 균일하게 분포된다. 내부 리프 스프링의 동일한 형성 및 균일한 분포에 의해, 예를 들어 불균일한 부품 하중이 방지될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예에서는, 내부 연결 장치가 내부 멀티 디스크와 일체형으로 형성될 수 있다. 이와 같은 개선예에 의해서는, 내부 멀티 디스크에 대한 내부 연결 장치의 추가 고정이 생략될 수 있으며, 이로 인해 제조를 더욱 비용 효율적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 내부 리프 스프링 및 내부 연결 지점은 내부 멀티 디스크에서 직접 형성될 수 있다. 내부 연결 지점들은 각각 내부 멀티 디스크의 반경방향 내부로 돌출하는 내부 돌출부에 배열될 수 있다. 내부 리프 스프링에는 하나의 자유 단부가 제공될 수 있고, 내부 리프 스프링은 상기 내부 리프 스프링의 자유 단부가 실질적으로 내부 연결 지점의 방향을 가리키도록 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 내부 연결 지점이 바람직하게 내부 리프 스프링에 의해 덮이지 않음으로써, 조립 시 상기 내부 연결 지점뿐만 아니라 내부 리프 스프링의 자유 단부에도 항시 공구가 도달할 수 있게 된다. 내부 리프 스프링 및 내부 연결 지점을 갖는 내부 멀티 디스크는 예를 들어 일체형으로 천공될 수 있다. 내부 리프 스프링은 가장 가까이 놓여 있는 내부 멀티 디스크와의 연결을 위해 용이하게 변형될 수 있다. 내부 리프 스프링의 변형은 변형 공정을 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예에서는 또한, 외부 연결 장치가 복수의 외부 리프 스프링, 및 이들 외부 리프 스프링을 연결하기 위한 복수의 제1 외부 연결 지점 및 제2 외부 연결 지점을 구비할 수 있다. 예를 들어, 외부 리프 스프링은 외부 멀티 디스크와 별개로 형성될 수 있다. 각각의 외부 리프 스프링에는, 제1 외부 멀티 디스크의 제1 외부 연결 지점에 연결하기 위한 제1 단부, 그리고 제1 외부 멀티 디스크에 가장 가까이 놓여 있는 제2 외부 멀티 디스크의 제2 외부 연결 지점에 연결하기 위한 제2 단부가 제공될 수 있다. 바람직하게, 외부 리프 스프링의 제1 단부는 제1 외부 멀티 디스크의 제1 외부 연결 지점의 제1 연결 측에 고정될 수 있다. 상기 외부 리프 스프링의 제2 단부가 제1 연결 측으로부터 먼 쪽을 향하는, 제2 외부 멀티 디스크의 제2 외부 연결 지점의 제2 연결 측에 고정될 수 있음으로써, 외부 리프 스프링의 가급적 큰 설치각 및 이로써 최대 보강 효과가 달성될 수 있다. 이 경우, 외부 리프 스프링은, 견인 모드에서 멀티 디스크 배열체의 작동 시 인장 하중을 받도록 배치될 수 있다. 제1 외부 연결 지점에서뿐만 아니라 제2 외부 연결 지점에서도 외부 리프 스프링의 고정은 나사 결합, 리벳 결합 또는 용접에 의해 수행될 수 있다. 이와 같은 연결 원리는, 원하는 개수의 외부 멀티 디스크에 도달할 때까지 반복해서 적용될 수 있다. 외부 멀티 디스크의 연결을 간소화하기 위해, 예를 들어 외부 리프 스프링의 제1 단부가 연결 과정 이전에 일 외부 멀티 디스크의 제1 외부 연결 지점에 예비 장착될 수 있다. 외부 리프 스프링의 길이는, 상기 제1 단부를 일 외부 멀티 디스크의 제1 외부 지점에 예비 장착한 후에도 외부 리프 스프링의 노출된 제2 단부가 상기 외부 멀티 디스크의 타측 외부 연결 지점에 의해 덮이지 않도록 사전 설정되어야 하며, 이렇게 함으로써 추가 조립 단계에서 상기 외부 리프 스프링의 노출된 제2 단부에 공구가 도달할 수 있게 된다.
바람직하게, 외부 연결 장치의 외부 리프 스프링은 서로 실질적으로 동일하게 형성될 수 있고, 외부 멀티 디스크의 원주 방향으로 균일하게 분포된 상태로 고정될 수 있다. 외부 리프 스프링의 동일한 형성 및 균일한 분포에 의해서는, 예를 들어 불균일한 부품 하중이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명은 멀티 디스크 배열체를 조립하기 위한 방법에 관한 것으로서, 이 방법에서는, 내부 리프 스프링 및 내부 연결 지점이 제공되어 있는 복수의 내부 멀티 디스크를 준비하고, 제1 외부 연결 지점 및 제2 외부 연결 지점이 제공되어 있는 복수의 외부 멀티 디스크를 준비하며, 이때 n개의 외부 멀티 디스크 및 n-1개의 내부 멀티 디스크가 제공되고, 복수의 외부 리프 스프링이 준비되며, 상기 외부 리프 스프링들이 외부 멀티 디스크의 상응하는 제1 외부 연결 지점들에 예비 장착되고, i번째 내부 멀티 디스크가 i번째 외부 멀티 디스크 상에 올려지며, 이 경우 i는 정수이고, 1 ≤ i ≤ n-2이며, (i+1)번째 외부 멀티 디스크가 i번째 내부 멀티 디스크 상에 올려지고, i번째 외부 멀티 디스크에 예비 장착된 외부 리프 스프링이 (i+1)번째 외부 멀티 디스크의 상응하는 제2 외부 연결 지점에 고정되며, (i+1)번째 내부 멀티 디스크가 (i+1)번째 외부 멀티 디스크 상에 올려지고, i번째 내부 멀티 디스크의 내부 리프 스프링이 (i+1)번째 내부 멀티 디스크의 상응하는 내부 연결 지점에 고정되며, (i+2)번째 외부 멀티 디스크가 (i+1)번째 내부 멀티 디스크 상에 올려지고, (i+1)번째 외부 멀티 디스크에 예비 장착된 외부 리프 스프링이 (i+2)번째 외부 멀티 디스크의 상응하는 제2 외부 연결 지점에 고정된다.
이하에서, 본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하는 첨부 도면들을 참고하여 예로서 설명되며, 이 경우 이하에서 기술되는 특징들은 각각 개별적으로뿐만 아니라 조합된 형태로도 본 발명의 하나의 양태를 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스크 배열체의 전체적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 멀티 디스크 배열체의 외부 멀티 디스크의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 멀티 디스크 배열체의 외부 멀티 디스크를 외부 연결 장치와 함께 나타낸 사시도이다.
도 4는 2개의 외부 멀티 디스크가 외부 연결 장치에 의해 결합된 상태의 확대 사시도이다.
도 5는 3개의 외부 멀티 디스크가 외부 연결 장치에 의해 결합된 상태의 확대 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 멀티 디스크 배열체의 일 내부 멀티 디스크의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 2개의 내부 멀티 디스크가 결합된 상태를 사시도이다.
도 8은 도 6에 도시된 3개의 내부 멀티 디스크가 결합된 상태를 사시도이다.
도 9는 도 6에 도시된 4개의 내부 멀티 디스크가 결합된 상태의 사시도로서, 여기서는 내부 멀티 디스크들 중 하나기 허브(hub)와 연결되어 있다.
도 10은 외부 멀티 디스크의 연결에 의한 압착 보강 상태의 개략도이다.
도 11은 내부 멀티 디스크의 연결에 의한 압착 보강 상태의 개략도이다.
도 12는 외부 멀티 디스크의 최대 개수를 계산하는 방식의 개략도이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 디스크 배열체(10)의 전체 사시도를 보여준다. 본 실시예에서, 멀티 디스크 배열체(10)에는 서로에 대해 평행하게 배열된 4개의 환형 내부 멀티 디스크(12)가 제공되어 있다. 내부 멀티 디스크(12)를 서로 연결하기 위해, 멀티 디스크 배열체(10)는 내부 멀티 디스크(12)의 내부 둘레(16)에 배열되어 있는 내부 연결 장치(14)를 구비한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 멀티 디스크 배열체(10)는, 내부 멀티 디스크(12)에 대해 평행하게 배열되어 있고 내부 멀티 디스크(12)를 마찰 결합 방식으로 압착하기 위한 5개의 환형 외부 멀티 디스크(18)를 더 구비한다. 내부 멀티 디스크(12)와 외부 멀티 디스크(18)는 교대로 그리고 서로 축 방향으로 상대 변위 가능하게 배열되어 있고, 동일한 회전 축(20)을 갖는다. 외부 멀티 디스크들(18)을 서로 연결하기 위해, 멀티 디스크 배열체(10)는 외부 멀티 디스크(18)의 외부 둘레(24)에 배치되어 있는 외부 연결 장치(22)를 구비한다. 본 실시예에서, 외부 연결 장치(22)는 외부 멀티 디스크(18)와 별개로 형성된 복수의 외부 리프 스프링(24) 및 복수의 제1 외부 연결 지점(26) 및 제2 연결 지점(28)을 구비한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 외부 멀티 디스크(18a 내지 18d)는 각각 원주 방향으로 균일하게 분포된 4개의 제1 외부 연결 지점(26)을 구비한다. 본 실시예에서, 제1 외부 연결 지점(26)은 각각 반경방향 외부로 돌출하는 제1 외부 돌출부(30)에 배치되며, 이 경우 제1 외부 돌출부들(30)은 서로 실질적으로 동일하게 형성된다. 외부 멀티 디스크(18b 내지 18e)는 각각 원주 방향으로 균일하게 분포된 제2 외부 연결 지점(28)을 구비한다. 본 실시예에서, 제2 외부 연결 지점(28)은 각각 반경방향 외부로 돌출하는 제2 외부 돌출부(32)에 배치되며, 이 경우 제2 외부 돌출부들(32)은 서로 실질적으로 동일하게 형성된다. 외부 멀티 디스크(18b 내지 18d)에는 각각 4쌍의 외부 연결 지점(34)이 제공되며, 이 경우 각각의 외부 연결 지점 쌍(34)은 제1 외부 연결 지점(26) 및 상기 제1 외부 연결 지점(26)으로부터 이격된 제2 외부 연결 지점(28)을 포함한다.
각각의 외부 연결 쌍(26, 28)에는, 외부 리프 스프링(24)과의 나사 결합 또는 리벳 결합을 위한 보어(36)가 제공되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 외부 리프 스프링(24)에는, 외부 멀티 디스크(18)의 제1 외부 연결 지점(26)에 연결하기 위한 제1 단부(38) 및 상기 외부 멀티 디스크(18)에 가장 가까이 놓여 있는 타측 외부 멀티 디스크(18)의 제2 외부 연결 지점(28)에 연결하기 위한 제2 단부(40)가 제공되어 있다. 5개의 외부 멀티 디스크(18)의 연결부가 실질적으로 동일한 원리로 제조되므로, 여기서는 제2 외부 멀티 디스크(18b)와 제1 외부 멀티 디스크(18a)의 연결만을 예로 들어 설명한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 외부 리프 스프링(24)의 제1 단부(38)는 제1 외부 멀티 디스크(18a)의 제1 외부 연결 지점(26)의 제1 연결 측(42)에 고정된다. 상기 외부 리프 스프링(26)의 제2 단부(40)는 제2 외부 멀티 디스크(18b)의 가장 가까이 놓여 있는 제2 외부 연결 지점(28)에 고정되며, 이 경우 외부 리프 스프링(24)의 제2 단부(40)가 제1 연결 측(42)으로부터 먼 쪽을 향하는, 제2 외부 연결 지점(28)의 제2 연결 측(44)에 고정됨으로써, 외부 리프 스프링(24)의 가급적 큰 설치각 및 이에 따른 최대 보강 효과가 달성될 수 있다. 제1 외부 연결 지점(28)에서뿐만 아니라 제2 외부 연결 지점(28)에서도 외부 리프 스프링(24)의 고정이 나사 결합, 리벳 결합 또는 용접에 의해 수행될 수 있다.
도 2는, 도 1에 도시된 멀티 디스크 배열체(10)의 외부 멀티 디스크(18b 내지 18d)의 평면도를 보여준다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 외부 멀티 디스크(18b 내지 18d)는 각각 4쌍의 외부 연결 지점(34)을 구비한다. 4쌍의 외부 연결 지점(34)은 실질적으로 동일하게 형성되고, 원주 방향으로 균일하게 분포 배열되어 있다. 각각의 외부 연결 지점 쌍(34)은 제1 외부 연결 지점(26) 및 상기 제1 외부 연결 지점(26)으로부터 이격된 제2 외부 연결 지점(28)을 구비하며, 이 경우 각각의 외부 연결 지점(26, 28)에는 외부 리프 스프링(24)과의 나사 결합 또는 리벳 결합을 위한 보어(36)가 제공된다. 또한, 외부 멀티 디스크(18)에 3쌍 또는 4쌍 이상의 외부 연결 지점(34)이 제공되는 것도 가능하다.
도 3은, 예비 장착된 외부 멀티 디스크(18)를 외부 리프 스프링(24)과 함께 사시도로 보여준다. 멀티 디스크 배열체(10)를 조립하기 전에, 외부 리프 스프링(24)이 예비 장착될 수 있다. 예비 장착의 경우에는, 예를 들어 외부 리프 스프링(24)이 자신의 제2 단부(40)에 의해 한 쌍의 외부 연결 지점(34)의 제2 외부 연결 지점(28)에, 상기 외부 리프 스프링(24)의 제1 단부(38)가 실질적으로 동일 쌍의 외부 연결 지점(34)의 제1 외부 연결 지점(26)의 방향을 가리키도록 고정될 수 있다. 상기 제1 외부 연결 지점(26)은 바람직하게는 예비 장착된 외부 리프 스프링(24)에 의해서 덮이지 않아야 하며, 이로 인해 추가 장착 단계들에서 상기 제1 외부 연결 지점(26)뿐만 아니라 외부 리프 스프링(24)의 제1 단부(38)에도 항시 공구가 도달할 수 있게 된다.
도 4는, 2개의 외부 멀티 디스크(18)가 외부 리프 스프링(24)에 의해 조립된 상태를 확대 사시도로 보여준다. 본 실시예에서는, 제1 외부 멀티 디스크(18a)를 제2 외부 멀티 디스크(18b)와 함께 장착하기 위한 제1 장착 단계가 도시되어 있다. 본 장착 단계에서는, 먼저 제1 외부 멀티 디스크(18a)가 장착 캐리어(도시되지 않음) 내부에 놓이게 된다. 제1 외부 멀티 디스크(18a) 상에는, 도면에 대한 개관을 명확하게 할 목적으로 도 4에 포함되어 있지 않은 제1 내부 멀티 디스크(12a)가 올려진다. 그 다음에, 제2 외부 멀티 디스크(18b)가 상기 내부 멀티 디스크(12a) 상에 배치되며, 이 경우 제2 외부 멀티 디스크(18b)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 외부 리프 스프링(24)과 함께 예비 장착된다. 외부 리프 스프링(24)의 노출된 제1 단부(38)는 제1 외부 멀티 디스크(18a)의 제1 외부 연결 지점(26)에 상응하는 제1 연결 측(42)에 고정된다. 본 실시예에서는, 고정이 리벳 결합에 의해 수행된다. 외부 리프 스프링(24)의 길이는, 상기 외부 리프 스프링의 제1 단부(38)가 제2 외부 멀티 디스크(18b)의 제2 외부 연결 지점(28)에 의해 중첩되지 않음으로써, 리벳 결합 시 외부 리프 스프링(24)의 제1 단부(38)에 공구가 도달할 수 있도록 사전 결정된다.
도 5는, 3개의 외부 멀티 디스크(18)가 외부 리프 스프링(24)에 의해 조립된 상태를 확대 사시도로 보여준다. 도 4에 도시되어 있는 제1 장착 단계 이후에, 제2 장착 단계에서 제3 외부 멀티 디스크(18c)가 장착된다. 본 장착 단계에서는, 먼저 제2 외부 멀티 디스크(18b) 상에 (도 5에는 편의상 포함되어 있지 않은) 제2 내부 멀티 디스크(12b)가 올려진다. 그 다음에, 제3 외부 멀티 디스크(18c)가 상기 내부 멀티 디스크(12b) 상에 배치되는데, 이때 제3 외부 멀티 디스크(18c)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 외부 리프 스프링(24)과 함께 예비 장착되어 있다. 외부 리프 스프링(24)의 노출된 제1 단부(38)는 제2 외부 멀티 디스크(18b)의 제1 외부 연결 지점(26)에 상응하는 제1 연결 측(42)에 고정된다. 본 실시예에서는, 고정이 리벳 결합에 의해서 이루어진다. 외부 리프 스프링(24)의 길이는, 상기 외부 리프 스프링의 제1 단부(38)가 제3 외부 멀티 디스크(18c)의 제1 외부 연결 지점(26)에 의해 중첩되지 않음으로써, 리벳 결합 시 외부 리프 스프링(24)의 제1 단부(38)에 공구가 도달할 수 있도록 사전 결정된다. 이 장착 과정은, 원하는 개수의 외부 멀티 디스크(18)에 도달할 때까지 반복 실행될 수 있다.
도 6은, 도 1에 도시된 멀티 디스크 배열체(10)의 내부 멀티 디스크(12)의 사시도를 보여준다. 가장 가까이 놓여 있는 내부 멀티 디스크(12)와의 연결을 위해, 각각의 내부 멀티 디스크(12)는 자신의 내부 둘레(16)에 내부 연결 장치(14)를 구비한다. 본 실시예에서, 내부 연결 장치(14)에는 내부 멀티 디스크(12)로부터 형성된 4개의 내부 리프 스프링(46) 및 가장 가까이 놓여 있는 내부 멀티 디스크(12)의 내부 리프 스프링들(46)의 연결을 위한 4개의 내부 연결 지점(48)이 제공되어 있다. 본 실시예에서, 4개의 내부 연결 지점(12)은 각각 반경방향 내부로 돌출하는 내부 돌출부(50)에 배열되어 있으며, 이때 내부 돌출부들(50)은 서로 실질적으로 동일하게 형성되고, 원주 방향으로 균일하게 분포된다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 내부 리프 스프링(46)에는 자유 단부(52)가 제공되어 있고, 내부 리프 스프링(46)은 자신의 자유 단부(52)가 실질적으로 내부 연결 지점(48)의 방향을 가리키도록 배치되며, 이 경우 상기 내부 연결 지점(48)은 바람직하게 내부 리프 스프링(46)에 의해 덮이지 않아야 하고, 이로 인해 장착 과정에서 상기 내부 연결 지점(48)뿐만 아니라 내부 리프 스프링(46)의 자유 단부(52)에도 항시 공구가 도달할 수 있게 된다. 4개의 리프 스프링(46)은 서로 실질적으로 동일하게 형성되고, 원주 방향으로 균일하게 분포된다.
도 7은, 2개의 내부 멀티 디스크(12)의 조립 상태를 사시도로 보여준다. 본 실시예에는, 제1 내부 멀티 디스크(12a)를 제2 내부 멀티 디스크(12b)와 함께 장착하기 위한 장착 단계가 도시되어 있다. 본 장착 단계에서는, 먼저 제1 내부 멀티 디스크(12a)가 제1 외부 멀티 디스크(18a)(도 7에는 도시되지 않음) 상에 올려진다. 그 다음에, 제1 내부 멀티 디스크(12a) 상에, (도 7에는 편의상 포함되어 있지 않은) 제2 외부 멀티 디스크(18b)가 올려진다. 그 후에, 제2 내부 멀티 디스크(12b)가 상기 외부 멀티 디스크(18b) 상에 배치되며, 이때 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 제2 내부 멀티 디스크(12b)에 내부 리프 스프링(46)이 제공되어 있다. 제2 내부 멀티 디스크(12b)의 내부 리프 스프링(46)의 자유 단부(52)는 제1 내부 멀티 디스크(12a)에 상응하는 내부 연결 지점(48)에 고정된다. 본 실시예에서는, 고정이 리벳 결합에 의해서 수행된다. 내부 리프 스프링(46)의 길이는, 상기 내부 리프 스프링의 자유 단부(52)가 제2 내부 멀티 디스크(12b)의 내부 연결 지점(48)에 의해 중첩되지 않음으로써, 제1 내부 멀티 디스크(12a)의 내부 연결 지점(48)에서 리벳 결합이 수행될 때 내부 리프 스프링(46)의 자유 단부(52)에 공구가 도달할 수 있도록 사전 결정된다.
도 8은, 3개의 내부 멀티 디스크(12)의 조립 상태를 사시도로 보여준다. 도 7에 도시되어 있는 장착 단계 후에는, 제3 내부 멀티 디스크(12c)가 장착된다. 본 장착 단계에서는, 먼저 제2 내부 멀티 디스크(12b) 상에, (도 8에는 편의상 포함되어 있지 않은) 제3 외부 멀티 디스크(18c)가 올려진다. 그 후에, 제3 내부 멀티 디스크(12c)가 상기 외부 멀티 디스크(18c) 상에 배치되며, 이때 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 제3 내부 멀티 디스크(12c)에 내부 리프 스프링(46)이 제공되어 있다. 제3 내부 멀티 디스크(12c)의 내부 리프 스프링(46)의 자유 단부(52)는 제2 내부 멀티 디스크(12b)에 상응하는 내부 연결 지점(48)에 고정된다. 본 실시예에서는, 고정이 리벳 결합에 의해 수행된다. 내부 리프 스프링(46)의 길이는, 상기 내부 리프 스프링의 자유 단부(52)가 제3 내부 멀티 디스크(12c)의 내부 연결 지점(48)에 의해 중첩되지 않음으로써, 제2 내부 멀티 디스크(12b)의 내부 연결 지점(48)에서 리벳 결합이 수행될 때 내부 리프 스프링(46)의 자유 단부(52)에 공구가 도달할 수 있도록 사전 결정된다. 이 장착 과정은, 원하는 개수의 외부 멀티 디스크(18)에 도달할 때까지 반복 실행될 수 있다.
도 9는, 4개의 내부 멀티 디스크(12)의 조립 상태를 사시도로 보여준다. 내부 멀티 디스크(12)의 연결 원리는 도 7 및 도 8에 상응하게 설명되어 있다. 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 변속기 입력 샤프트와의 연결을 위한 허브(54)가 제4 (마지막) 내부 멀티 디스크(12d)에 고정되어 있다. 보강 효과를 보장하기 위해서는, 반드시 허브(54)가 마지막 내부 멀티 디스크(12d) 또는 제1 내부 멀티 디스크(12a)에 장착되어야 한다.
도 10은, 외부 멀티 디스크(18)의 연결에 의한 압착 보강 상태를 개략도로 보여준다. 일 외부 멀티 디스크(18) 내에서 전달된 토크는 외부 리프 스프링들(24)을 통해 그 다음 외부 멀티 디스크(18)로 전달된다. 이 경우, 외부 리프 스프링(24)은 의도적으로, 상기 외부 리프 스프링이 견인 모드에서 인장 하중을 받음으로써 위험한 꺾임 현상이 불가능하도록 제공된다. 외부 리프 스프링(24)의 설치각에 기인하여, 인장 하중에 의해 압착력을 보강하는 축력(F V,i )이 나타난다. i번째 외부 멀티 디스크(18)의 인장 하중(F M,i )는 상기 외부 멀티 디스크 내부로 전달되는 토크에 의존한다. 각각의 외부 멀티 디스크(18) 내에서 나타나는 축력(F V,i )은 캐스케이드화되는데(cascade), 그 이유는 각각의 또 다른 외부 멀티 디스크(18)가 모든 선행 외부 멀티 디스크(18)의 토크에 의해 하중을 받기 때문이다.
도 11은, 내부 멀티 디스크(12)의 연결에 의한 압착 보강 상태를 개략도로 보여준다. 이 원리는 외부 멀티 디스크(18)의 경우에서와 동일하다. 본 실시예에서도, 토크가 일 내부 멀티 디스크(12)로부터 그 다음 내부 멀티 디스크로 전달되며, 이 경우에도 내부 리프 스프링(46)은 명백히 견인 모드에서 인장 하중을 받는다. 마찬가지로 설치각을 통해, 각각의 내부 멀티 디스크(12) 내에서 압착력을 보강하는 축력(F V,i )이 나타난다. 전체적으로, 멀티 디스크 배열체(10)는 전달된 토크에 의해서 흡사 루프 밴드(loop band)처럼 끌어 당겨진다.
도 12는, 외부 멀티 디스크(18)의 최대 개수를 계산하는 방식을 개략도로 보여준다. 외부 멀티 디스크(18)의 구체적인 최대 개수는 하기 식,
Figure pct00001
에 의해서 계산될 수 있으며, 여기서 s는 외부 멀티 디스크(18) 당 대칭으로 분포된 외부 연결 지점 쌍(34)의 개수를 나타낸다. 도 12에 도시된 실시예에서 s=4이다. 알파벳 b는 외부 돌출부(30, 32)의 폭을 나타내고, 식 d/2는 외부 멀티 디스크(18)의 중심점으로부터 외부 연결 지점(26, 28)의 보어(36)까지의 간격을 나타낸다.
내부 멀티 디스크(12)에 대해서는 동일한 식이 도출된다. 일반적으로 이 경우에는 최대 개수가 더 적게 도출되는데, 이는, 그렇지 않고 변수 s 및 b가 동일하면 내부 멀티 디스크(12)의 중심점으로부터 내부 연결 지점(48)의 보어(36)까지의 간격(d/2)이 더 작아지기 때문이다.
10: 멀티 디스크 배열체
12: 내부 멀티 디스크
14: 내부 연결 장치
16: 내부 멀티 디스크의 내부 둘레
18: 외부 멀티 디스크
20: 회전 축
22: 외부 연결 장치
24: 외부 리프 스프링
26: 제1 외부 연결 지점
28: 제2 외부 연결 지점
30: 제1 외부 돌출부
32: 제2 외부 돌출부
34: 외부 연결 지점 쌍
36: 보어
38: 제1 단부
40: 제2 단부
42: 제1 외부 연결 지점의 제1 연결 측
44: 제2 외부 연결 지점의 제2 연결 측
46: 내부 리프 스프링
48: 내부 연결 지점
50: 내부 돌출부
52: 내부 연결 스프링의 자유 단부
54: 허브

Claims (9)

  1. 자동차 트랜스미션의 하나 이상의 트랜스미션 입력 샤프트와 자동차 엔진의 구동 샤프트를 결합하기 위한 멀티 디스크 클러치용 멀티 디스크 배열체로서,
    서로에 대해 평행하게 배열된 복수의 환형 내부 멀티 디스크(12), 및 상기 내부 멀티 디스크들(12)의 내부 둘레(16)에 배열되어 내부 멀티 디스크들(12)을 서로 연결하기 위한 내부 연결 장치(14)와,
    상기 내부 멀티 디스크들(12)에 대해 평행하게 배열되어 내부 멀티 디스크들(12)을 마찰 결합 방식으로 압착하기 위한 복수의 환형 외부 멀티 디스크(18)와,
    상기 외부 멀티 디스크들(18)의 외부 둘레에 배열되어 외부 멀티 디스크들(18)을 서로 연결하기 위한 외부 연결 장치(22)를 포함하며,
    상기 내부 멀티 디스크들(12)과 외부 멀티 디스크들(18)이 교대로 그리고 서로에 대해 축 방향으로 상대 변위가 가능하게 배열되는, 멀티 디스크 배열체.
  2. 제1항에 있어서, 내부 멀티 디스크(12)에는 토크를 마찰 결합 방식으로 전달하기 위한 마찰 라이닝이 제공되며, 상기 마찰 라이닝은 내부 멀티 디스크(12)의 양측 모두에 배치되는, 멀티 디스크 배열체.
  3. 제1항에 있어서, 내부 멀티 디스크(12) 자체가 마찰 재료로 형성되는, 멀티 디스크 배열체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 연결 장치(14)는 내부 멀티 디스크(12)에 고정된 복수의 내부 리프 스프링(46)과; 가장 가까이 놓여 있는 내부 멀티 디스크(12)의 내부 리프 스프링들(46)을 연결하기 위한 복수의 내부 연결 지점(48);을 포함하는, 멀티 디스크 배열체.
  5. 제4항에 있어서, 내부 연결 장치(14)의 내부 리프 스프링들(46)이 서로 실질적으로 동일하게 형성되고, 내부 멀티 디스크(12)의 원주 방향으로 균일하게 분포되는, 멀티 디스크 배열체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 연결 장치(14)가 내부 멀티 디스크(12)와 일체형으로 형성되는, 멀티 디스크 배열체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 연결 장치(22)가 복수의 외부 리프 스프링(24), 및 이들 외부 리프 스프링(22)을 연결하기 위한 복수의 제1 외부 연결 지점(26) 및 제2 외부 연결 지점(28)을 구비하는, 멀티 디스크 배열체.
  8. 제7항에 있어서, 외부 연결 장치(22)의 외부 리프 스프링들(24)이 서로 실질적으로 동일하게 형성되고, 외부 멀티 디스크(18)의 원주 방향으로 균일하게 분포되어 고정되는, 멀티 디스크 배열체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 멀티 디스크 배열체를 조립하는 방법으로서,
    내부 리프 스프링(46) 및 내부 연결 지점(48)이 제공되어 있는 복수의 내부 멀티 디스크(12)를 준비하고,
    제1 외부 연결 지점(26) 및 제2 외부 연결 지점(28)이 제공되어 있는 복수의 외부 멀티 디스크(18)를 준비하며, 이때, n개의 외부 멀티 디스크(18) 및 n-1개의 내부 멀티 디스크(12)가 제공되고,
    복수의 외부 리프 스프링(24)을 준비하며,
    외부 리프 스프링들(24)을 외부 멀티 디스크(18)의 상응하는 제1 외부 연결 지점들(26)에 예비 장착하며,
    i번째 내부 멀티 디스크(12)를 i번째 외부 멀티 디스크(18) 상에 올리며, 이때, i는 정수이고, 1 ≤ i ≤ n-2이며,
    (i+1)번째 외부 멀티 디스크(18)를 i번째 내부 멀티 디스크(12) 상에 올리고, i번째 외부 멀티 디스크(18)에 예비 장착된 외부 리프 스프링(24)을 (i+1)번째 외부 멀티 디스크(18)의 상응하는 제2 외부 연결 지점들(28)에 고정하며,
    (i+1)번째 내부 멀티 디스크(12)를 (i+1)번째 외부 멀티 디스크(18) 상에 올리며,
    i번째 내부 멀티 디스크(12)의 내부 리프 스프링(46)을 (i+1)번째 내부 멀티 디스크(12)의 상응하는 내부 연결 지점(48)에 고정하며,
    (i+2)번째 외부 멀티 디스크(18)를 (i+1)번째 내부 멀티 디스크(12) 상에 올리며,
    (i+1)번째 외부 멀티 디스크(18)에 예비 장착된 외부 리프 스프링(24)을 (i+2)번째 외부 멀티 디스크(18)의 상응하는 제2 외부 연결 지점(28)에 고정하는, 멀티 디스크 배열체의 조립 방법.
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