KR20200132486A - 마찰플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코어플레이트와; 상기 코어플레이트에 반경 방향 홈그루브를 형성하면서, 상기 코어플레이트의 표면에 원주방향을 따라 배치된 다수의 마찰패드를 포함하여 구성되고, 상기 마찰패드에는 상기 코어플레이트의 중심으로부터 편심된 중심을 동심축으로 하는 다수의 원호 형상으로 형성된 프릭션그루브가 구비된다.

Description

마찰플레이트{FRICTION PLATE}

본 발명은 마찰플레이트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동변속기 등에 사용되는 클러치나 브레이크 등을 구성하는 마찰플레이트의 구조에 관한 기술이다.

도 1은 종래의 반경방향 와플 형태의 마찰플레이트를 도시한 것으로서, 코어플레이트와, 그 표면에 구비된 마찰패드로 이루어지며, 상기 마찰패드 사이에 상기 코어플레이트 표면이 드러나도록 형성된 홈이 상기 코어플레이트의 반경방향으로 형성되어 있고, 상기 마찰패드에 형성된 홈이 와플 형태라고 하여, 상기한 바와 같이 반경방향 와플 형태의 마찰플레이트라고 한다.

상기 코어플레이트의 표면이 드러나도록 형성된 홈은 홈그루브(HG: HOME GROOVE)로 칭하며, 상기 마찰패드의 홈은 프릭션그루브(FG: FRICTION GROOVE)로 칭하고, 상기 마찰패드의 홈 이외에 실질적으로 마찰력을 발휘하는 부분을 프릭션페이스(FF: FRICTION FACE)로 칭하기로 한다.

도 2는 종래의 평행방향 와플 형태의 마찰플레이트를 도시한 것으로서, 코어플레이트의 표면이 드러나도록 형성된 홈들이 서로 평행하게 도 2에 도시된 바와 같이 형성되고, 마찰패드는 역시 와플 형태로 홈이 형성되어 있으며, 상기 홈그루브(HG), 프릭션그루브(FG), 프릭션페이스(FF)의 명칭은 도시된 바와 같이 동일한 취지로 사용되는데, 도시된 바와 같이 상기 홈그루브(HG)의 위치가 고르지 않기 때문에 마찰 면적이 큰 부분과 작은 부분을 나누어 명명하기도 하며, 이러한 사항을 고려하면, 상기 FG는 FG S(FRICTION GROOVE SMALL)과 FG B(FRICTION GROOVE BIG)으로 구분하여 표현할 수 있으며, 상기 FF는 FF S(FRICTION FACE SMALL)과 FF B(FRICTION FACE BIG)으로 구분하여 표현할 수 있다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 1020120105940 A

본 발명은 습식 클러치나 브레이크 등에 사용되는 마찰플레이트의 마찰패드 구조를 개선함으로써, 작동유의 유속을 마찰플레이트의 마찰패드 전체에 고르게 분포시킬 수 있도록 함과 아울러 마찰패드의 그루브 개수를 종래에 비하여 증가시킬 수 있도록 함으로써, 코어 플레이트 및 마찰패드의 냉각 성능이 향상되어, 마찰플레이트의 내구성이 향상될 수 있도록 하고, 궁극적으로 이를 이용한 클러치와 브레이크를 구비한 변속기 등의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 마찰플레이트를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 마찰플레이트는,

코어플레이트와;

상기 코어플레이트에 반경 방향 홈그루브를 형성하면서, 상기 코어플레이트의 표면에 원주방향을 따라 배치된 다수의 마찰패드;

를 포함하여 구성되고,

상기 마찰패드에는 상기 코어플레이트의 중심으로부터 편심된 중심을 동심축으로 하는 다수의 원호 형상으로 형성된 프릭션그루브가 구비된 것

을 특징으로 한다.

상기 프릭션그루브들은 동일한 간격을 이루면서 이격되어 형성될 수 있다.

상기 마찰패드는 상기 마찰패드의 가장 내측을 이루는 내측원호변과, 가장 외측을 이루는 외측원호변과, 상기 홈그루브를 이루는 양쪽 단부의 좌측직선변 및 우측직선변을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 프릭션그루브는 상기 내측원호변으로부터 상기 우측직선변에 이르는 것들과, 상기 좌측직선변으로부터 상기 외측원호변에 이르는 것들로만 이루어질 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 마찰플레이트는,

코어플레이트와;

상기 코어플레이트에 반경 방향 홈그루브를 형성하면서, 상기 코어플레이트의 표면에 원주방향을 따라 배치된 다수의 마찰패드;

를 포함하여 구성되고,

상기 마찰패드는 각각 일정한 곡률반경을 가진 서로 다른 4개의 변으로 폐곡선을 형성하여 이루어지며;

상기 마찰패드의 표현에는 다수의 원호형 프릭션그루브가 형성된 것

을 특징으로 한다.

상기 마찰패드의 프릭션그루브는 상기 마찰패드의 4개의 변들 중 서로 인접한 두 변 사이를 연결하도록 형성될 수 있다.

상기 마찰패드의 모든 프릭션그루브는 동일한 방향으로 휘어질 수 있다.

상기 마찰패드의 프릭션그루브는 동일한 간격을 이루며 배치될 수 있다.

본 발명은 습식 클러치나 브레이크 등에 사용되는 마찰플레이트의 마찰패드 구조를 개선함으로써, 작동유의 유속을 마찰플레이트의 마찰패드 전체에 고르게 분포시킬 수 있도록 함과 아울러 마찰패드의 그루브 개수를 종래에 비하여 증가시킬 수 있도록 함으로써, 코어 플레이트 및 마찰패드의 냉각 성능이 향상되어, 마찰플레이트의 내구성이 향상될 수 있도록 하고, 궁극적으로 이를 이용한 클러치와 브레이크를 구비한 변속기 등의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 반경방향 와플형태의 마찰플레이트를 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 의한 평행방향 와플형태의 마찰플레이트를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 마찰플레이트를 예시한 도면,
도 4는 작동유가 마찰플레이트를 유동하는 것을 해석하기 위한 경계조건을 설명한 도면,
도 5는 작동유가 마찰플레이트를 유동하는 것을 해석한 대표적인 결과를 도시한 도면,
도 6은 작동유가 마찰플레이트를 유동하는 것을 해석한 결과를 표시한 도면,
도 7과 도 8은 RW, PW, 및 RA를 사용한 각각의 클러치의 열 해석을 수행하기 위한 차량 주행 모드 1과 차량 주행 모드 2를 설명한 도면,
도 9는 차량 주행 모드 1과 차량 주행 모드 2를 비교한 도표,
도 10은 RW, PW, 및 RA를 사용한 각각의 클러치의 공통제원과 RW를 기준으로 한 면적의 차율을 표시한 도면,
도 11과 도 12는 차량 주행 모드 1과 차량 주행 모드 2로 열 해석을 수행한 최고 온도의 결과를 각각 도시한 도면,
도 13과 도 14는 각각 차량 주행 모드 1과 차량 주행 모드 2에서 마찰 면 내 최고 온도 발생 지점을 비교한 도표이다.

도 3을 참조하면, 본 발명 마찰플레이트(1)는, 코어플레이트(3)와; 상기 코어플레이트(3)에 반경 방향 홈그루브(HG)를 형성하면서, 상기 코어플레이트(3)의 표면에 원주방향을 따라 배치된 다수의 마찰패드(5)를 포함하여 구성되고, 상기 마찰패드(5)에는 상기 코어플레이트(3)의 중심으로부터 편심된 중심을 동심축으로 하는 다수의 원호 형상으로 형성된 프릭션그루브(FG)가 구비된다.

즉, 본 발명의 마찰플레이트(1)는 기본적으로 홈그루브(HG)는 반경 방향으로 형성되도록 하되, 상기 마찰패드(5)에 형성되는 프릭션그루브(FG)를 원호 형상으로 형성하여 프릭션페이스(FF)도 원호 형상으로 형성되도록 한 것이다.

상기 프릭션그루브(FG)들은 동일한 간격을 이루면서 이격되어 형성되도록 하였다.

상기 마찰패드(5)를 자세히 살펴보면, 상기 마찰패드(5)는 상기 마찰패드(5)의 가장 내측을 이루는 내측원호변(7)과, 가장 외측을 이루는 외측원호변(9)과, 상기 홈그루브(HG)를 이루는 양쪽 단부의 좌측직선변(11) 및 우측직선변(13)을 포함하여 구성된다.

상기 프릭션그루브(FG)는 상기 내측원호변(7)으로부터 상기 우측직선변(13)에 이르는 것들과, 상기 좌측직선변(11)으로부터 상기 외측원호변(9)에 이르는 것들로만 이루어진 구조이다.

즉, 상기 프릭션그루브(FG)는 코어플레이트(3)의 회전 방향과 약간 어긋난 방향이기는 하지만, 작동유의 전반적인 원활한 유동을 도모할 수 있도록 일정한 방향성을 가진 다수의 원호들로 구성되도록 한 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은 다음과 같이 표현할 수도 있다.

즉, 본 발명 마찰플레이트(1)는, 코어플레이트(3)와; 상기 코어플레이트(3)에 반경 방향 홈그루브(HG)를 형성하면서, 상기 코어플레이트(3)의 표면에 원주방향을 따라 배치된 다수의 마찰패드(5)를 포함하여 구성되고, 상기 마찰패드(5)는 각각 일정한 곡률반경을 가진 서로 다른 4개의 변으로 폐곡선을 형성하여 이루어지며; 상기 마찰패드(5)의 표현에는 다수의 원호형 프릭션그루브(FG)가 형성된 것이다.

여기서, 상기 각각 일정한 곡률반경을 가진 4개의 변은 상기 내측원호변(7), 외측원호변(9), 좌측직선변(11) 및 우측직선변(13)을 말하는 바, 상기 좌측직선변(11)과 우측직선변(13)도 무한대의 일정한 곡률반경을 가진 것으로 볼 수 있기 때문이다.

상기 마찰패드(5)의 프릭션그루브(FG)는 상기 마찰패드(5)의 4개의 변들 중 서로 인접한 두 변 사이를 연결하도록 형성된다.

또한, 상기 마찰패드(5)의 모든 프릭션그루브(FG)는 동일한 방향으로 휘어지고, 상기 마찰패드(5)의 프릭션그루브(FG)는 서로 동일한 간격을 이루며 배치된 구성인 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명을 종래의 반경방향 와플형태 마찰플레이트 및 평행방향 와플형태 마찰플레이트와 비교하여 본 발명의 효과를 설명한다. 참고로 본 발명에 의한 마찰플레이트는 RA로 표시하고, 반경방향 와플형태 마찰플레이트는 RW, 평행방향 와플형태 마찰플레이트는 PW로 표시하기로 한다.

도 6은 작동유가 마찰플레이트를 유동하는 것을 해석한 결과로서, 이 유동 해석의 경계 조건은 도 4에 표시된 바와 같고, 그 대표적인 결과를 도 5에 표시하였다.

회전속도는 500rpm, 1000rpm, 1500rpm, 2000rpm, 2500rpm으로 마찰플레이트를 사용하는 클러치 등의 비 체결 상황 및 체결 상황 모두 동일하다. 또한, 상기 회전속도는 비 체결 상태일 때는 마찰플레이트와 결합하는 대상물인 세퍼레이터와의 상대속도로 적용된다.

우선, 체결 모델 해석 결과를 보면, 본 발명 마찰플레이트인 RA 모델의 마찰 패드 내 그루브(FG)에서의 평균 유속은 나머지 RW 및 PW 보다 빠른 것을 확인할 수 있다. 이 이유는 RA 모델의 FG가 곡선형으로 설계되어 원심력이 추가되었기 때문이다.

또한, 체결 및 유지 과정에서 세퍼레이터 및 마찰플레이트를 냉각할 수 있는 FG의 개수 증가로 냉각에 유리함은 당연한 것이다.

다음, 비 체결 모델 해석 결과를 보면, 평균 유속 또한 본 발명의 RA가 가장 빠른 것으로 확인되었다. 이는 두 플레이트가 떨어져있을 때 곡선형 유로에서 생기는 원심력이 추가되기가 용이하며, 와플 패턴 보다 간극 내 유동 저항이 적기 때문이다.

도 7과 도 8은 상기 RW, PW, 및 RA를 사용한 각각의 클러치의 열 해석을 수행하기 위한 두 가지 차량 주행 모드를 설명한 것이고, 도 9는 이 두 차량 주행 모드를 비교한 도표이며, 도 10은 위 3가지 클러치의 공통제원과 RW를 기준으로 한 면적의 차율을 표시한 것이다.

도 7의 차량 주행 모드는 차량 주행 모드 1로서, 등판각 15%에서 체결 및 주행 후 비 체결 시간을 약 8초로 설정하여 4회 반복하는 것이며, 도 8의 차량 주행 모드는 차량 주행 모드 2로서, 등판각 15%에서 8회 가체결을 수행하는 모드이다.

도 11과 도 12는 상기한 바와 같은 두 차량 주행 모드로 열 해석을 수행한 최고 온도의 결과를 각각 도시한 것이고, 도 13과 도 14는 각각의 차량 주행 모드에서 마찰 면 내 최고 온도 발생 지점을 비교한 도표이다.

해석 결과를 비교하면, 각 그루브 패턴마다 1회 마찰시 온도 상승량과 최종 누적 온도 상승량이 차이가 있음을 알 수 있다.

본 발명의 RA는 차량 주행 모드 1에서 1회 마찰당 온도 상승량과 최종 누적 온도 상승량이 각각 -7.7 %, -9.9 % 감소함을 확인하였으며, 차량 주행 모드 2에서는 각각 -8.2 %, -13.2 % 감소함을 확인할 수 있다.

또한 본 발명 RA는 마찰 면적이 감소(-1.36 %)하였음에도 불구하고 같은 발열량에서 적은 온도 상승으로 클러치 내구성과 열용량 확보에 용이함을 확인할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 마찰플레이트
3; 코어플레이트
5; 마찰패드
7; 내측원호변
9; 외측원호변
11; 좌측직선변
13; 우측직선변
HG; 홈그루브
FG; 프릭션그루브
FF; 프릭션페이스

Claims (8)

1. 코어플레이트와;
   상기 코어플레이트에 반경 방향 홈그루브를 형성하면서, 상기 코어플레이트의 표면에 원주방향을 따라 배치된 다수의 마찰패드;
   를 포함하여 구성되고,
   상기 마찰패드에는 상기 코어플레이트의 중심으로부터 편심된 중심을 동심축으로 하는 다수의 원호 형상으로 형성된 프릭션그루브가 구비된 것
   을 특징으로 하는 마찰플레이트.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 프릭션그루브들은 동일한 간격을 이루면서 이격되어 형성된 것
   을 특징으로 하는 마찰플레이트.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 마찰패드는 상기 마찰패드의 가장 내측을 이루는 내측원호변과, 가장 외측을 이루는 외측원호변과, 상기 홈그루브를 이루는 양쪽 단부의 좌측직선변 및 우측직선변을 포함하여 구성되는 것
   을 특징으로 하는 마찰플레이트.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 프릭션그루브는 상기 내측원호변으로부터 상기 우측직선변에 이르는 것들과, 상기 좌측직선변으로부터 상기 외측원호변에 이르는 것들로만 이루어진 것
   을 특징으로 하는 마찰플레이트.
5. 코어플레이트와;
   상기 코어플레이트에 반경 방향 홈그루브를 형성하면서, 상기 코어플레이트의 표면에 원주방향을 따라 배치된 다수의 마찰패드;
   를 포함하여 구성되고,
   상기 마찰패드는 각각 일정한 곡률반경을 가진 서로 다른 4개의 변으로 폐곡선을 형성하여 이루어지며;
   상기 마찰패드의 표현에는 다수의 원호형 프릭션그루브가 형성된 것
   을 특징으로 하는 마찰플레이트.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 마찰패드의 프릭션그루브는 상기 마찰패드의 4개의 변들 중 서로 인접한 두 변 사이를 연결하도록 형성된 것
   을 특징으로 하는 마찰플레이트.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 마찰패드의 모든 프릭션그루브는 동일한 방향으로 휘어진 것
   을 특징으로 하는 마찰플레이트.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 마찰패드의 프릭션그루브는 동일한 간격을 이루며 배치된 것
   을 특징으로 하는 마찰플레이트.
   
   

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