KR20140035347A - 댐핑 스프링을 구비한 마찰 클러치 플레이트 - Google Patents

Abstract

마찰 소재(114, 115)의 조립체가 대향하는 방향으로 바라보도록 적용되는 고리형의 주변부를 가지는 플레이트 조립체(111)을 포함하는 클러치 플레이트(100). 허브(120)는 출력 샤프트로의 연결을 위하여 제공되며 허브 플렌지(132)는 플레이트 조립체에 의해서 회전하도록 구동가능하다. 허브(120)는 허브 플랜지(132)에 의해서 회전하도록 구동가능하다. 허브(120) 및 허브 플랜지(132)는 미리 정해진 범위 내에서 서로에 대해 각도상으로 변위가능하고, 허브의 회전축에 대해서 반경방향으로 연장되고 허브(120) 및 허브 플랜지(132) 사이에서 상대적 각변위에 맞서서 바이어싱 부하를 작용하는 텐션 스프링(125)에 의해서 함께 연결된다. 추가의 실시예가 개시되는데 여기에서는 플레이트 조립체(111) 및 허브 플랜지(132)는 서로에 대해서 미리 정해진 범위 내에서 각도상으로 변위가능하고, 상수의 곡률 반경을 가지고 허브(120) 주위로 동심으로 장착되는 적어도 두개의 구부러진 구동 스프링들(150, 151)에 의해서 함께 연결된다.

Description

댐핑 스프링을 구비한 마찰 클러치 플레이트{Friction clutch plate with damping springs}

본 발명은 더 넓은 응용분야를 가질 수 있지만 주로 자동차 부문에서의 사용을 위한 것이고, 수동 변속기 승용차 및 트럭들을 위한 마찰 클러치 조립체에 관련된다. 본 발명은 특히 클러치 조립체의 클러치 플레이트에 관련된다. 본 발명은 자동차 부문에서의 사용에만 한정되는 것으로 이해되지는 않을지라도 자동차 부문에 관련되는 것으로 설명하는 것이 편리할 것이다.

수동 변속기를 가지는 승용차 또는 다른 종류의 자동차의 마찰 클러치 조립체 또는 “클러치”는 일반적으로 엔진과 구동 트레인 사이에 위치한다. 조립체는 보통은 세 개의 인접한 고리모양 플레이트를 포함하는데, 크랭크 샤프트에 의해서 회전가능하게 구동되는 플라이휠, 클러치 플레이트(아니면 구동되는 플레이트로 알려짐), 및 압력 플레이트를 포함하고, 압력플레이트는 플라이휠과 압력 플레이트 사이에서 클러치 플레이트를 클램핑하기 위해 하나 이상의 스프링과 같은 에너지 저장 장치에 의해서 클러치 플레이트 및 플라이휠을 향해 바이어스된다.

플라이휠 및 압력 플레이트의 인접한 회전 커플링 면과 클러치 플레이트의 커플링 면의 마찰 맞물림은 클러치 플레이트로 하여금 구동 트레인의 나머지 부분으로 엔진에 의해서 생성된 동력을 전달하게 한다. 그러나, 휘발유 또는 디젤 내연 엔진의 불규칙한 임펄스를 소멸시키기 위해 구동 라인에 어떤 형태의 둔화시킴(dampening)이 있지 않은 한 이러한 임펄스는 기어 박스 안의 맞물리는 기어사이에서 백래시(backlash) 때문에 일어나는 원하지 않은 구동 라인 잡음을 생성할 것이다. 둔화되지 않은(undampened) 모든 엔진 진동이 기어박스에서 잡음을 형성할 것이지만, 구동라인 잡음은 차량이 중립 기어에 있고 클러치가 물려 있을 때에 특히 분명하다. 그 잡음은 산업계에서 “기어 롤오버(rollover) 잡음”이라고 알려져 있다.

차량이 중립기어에 있고 클러치가 물려있을 때 엔진 임펄스의 기어박스로의 전달을 방지하기 위해서, 보통은 코일 스프링 또는 다른 둔화 수단의 형태로, 둔화가 있는 클러치 플레이트가 사용될 수 있다. 클러치 조립체는 구동 스프링으로 알려진 둔화 스프링을 엔진으로부터 기어박스로 동력을 전달하기 위해서 보통 이미 채택하지만, 그러한 목적을 위해 요구되는 둔화는 기어 롤오버 잡음을 다루기 위해 요구되는 둔화와는 다르다.

따라서 일반적으로는 별도의 둔화 시스템이 요구된다. 그러한 별도의 둔화 시스템은 낮은 토크에서 넓은 각변위가 가능하여야 하는데 기어 롤오버 잡음을 둔화시키기 위해서 예를 들어 0.1에서 0.6 Nm/degree 까지 또는 < 1 Nm/degree이다. 이것은 일반적으로 최대 차량 토크 용량의 120% 이며 일반적으로 20에서 80 Nm/degree 까지 또는 > 20 Nm/degree 인, 더 높은 토크 수용능력을 요구하는 구동 스프링들과 다르다.

일반적인 클러치 플레이트는 엔진 회전을 기어박스 또는 변속기에 전달하기 위해서 스플라인이 내어진(splined) 샤프트를 받아들이는 스플라인 내어진 허브를 포함한다. 스플라인 내어진 허브는 허브와 허브 플랜지 사이에서 제한된 각변위를 제공하는 배치를 통해 플랜지에 연결될 수 있다. 허브와 허브 샤프트 사이의 스프링 둔화는 기어 롤오버 잡음을 둔화시키기 위해 사용될 수 있다.

상기 종류의 배치에 있어서, 허브 플랜지는 함께 고정되는 메인 플레이트와 사이드 플레이트 사이에 낄 수 있으며, 그로 인하여 허브 플랜지는 메인 플레이트가 메인 플레이트의 주위 에지에 고정된 마찰 소재를 통해 엔진의 플라이휠과 맞물리도록 옮겨질 때 회전하게 된다. 메인 플레이트와 사이드 플레이트 조립체(이하 “플레이트 조립체”) 및 허브 플랜지는 구동 스프링들에 의해서 연결되어 그들 사이에 제한된 각변위(angular displacement)를 제공한다. 이 경우에 각변위는 변속기가 중립에 있고 클러치가 맞물려 있을 때의 기어 롤오버 잡음보다는 차량의 구동 모드에서 비틀린(torsional) 진동을 둔화시키기 위해 제공된다.

기어 롤오버 잡음을 둔화시키기 위한 둔화 시스템이 허브와 허브 플랜지 사이에서 제공되는 곳에서, 둔화는 몇몇 종래 기술의 배치에서 주변의 압력 스프링들에 의해서 제공되어왔다. 그러나 이러한 시스템들은 그들이 허브와 허브 플랜지 사이에서 허용하는 작은 각도의 각변위에 의해서 제한된다. 일반적으로 기어 롤오버 잡음을 제거하기 위해서 요구되는 각변위는 매우 넓으나, 종래 기술 시스템들의 주변 압축 스프링들을 수용하기 위해서 사용할 수 있는 공간은 기어 롤오버 잡음의 완전하거나 또는 실질적인 둔화를 위해 요구되는 각변위를 허용하기에 반드시 충분하지는 않다. 최대 각변위는 허브의 중심으로부터 반경방향으로 멀어지는 최대 거리에 압축 스프링을 위치시킴으로써 달성될 수 있다. 그러나 스프링이 허브로부터 멀리 배치될수록, 같은 각변위에 대해서 스프링이 더 길어질 것이 요구된다. 스프링이 허브로부터 멀리 떨어져 배치될 수 있는 거리가 허브 플랜지와 플레이트 조립체 사이의 구동 스프링 및 마찰 소재의 내부 직경과 같은 클러치의 다른 요소들에 의해서 제한되므로 이것은 공간 문제를 야기할 수 있다. 따라서 일반적으로는 사용될 수 있는 스프링의 길이와 최대 각변위를 얻는 것 사이에 타협이 있다.

미국 특허 6,029,793은 각각 주변에 배치되는 복수의 코일 스프링들을 포함하는 둔화 배치를 포함하는 클러치 조립체를 개시한다. 비틀린 진동이 일어날 때, 다양한 스프링들은 플라이휠에 의래서 구동되는 입력 회전식 부재들과 변속기 샤프트를 구동하는 출력 회전식 부재사이에서 상대적인 움직임을 통해 압축한다. 스프링들의 네 개의 상이한 집합들이 제공된다. 미국 특허 6,029,793의 도 2를 참조하면, 다양한 스프링들의 위치는 밀집되어 각변위가 제한된다. 더욱이 그 배치의 복잡성은 제조하고 조립하기에 더욱 비용이 많이 들게 한다.

기어 롤오버 잡음을 둔화시키기 위한 둔화 시스템이 잡음을 수용가능한 수준으로 둔화시키기에 충분하지 않으면, 종종 해결책은 이중 매스 플라이휠을 채택하는 것이다. 이 해결책은 많은 경우에 기어 롤오버 잡음을 극복하기 위한 충분한 둔화를 제공할 것이지만 그러한 플라이휠은 매우 비싸서 선호되지 않는다.

본 발명은 그러므로 기어 롤오버 잡음을 다루는 해결책을 제공할 필요를 인식한다.

구동 스프링에 관하여 종래의 마찰 클러치 조립체들은 엔진의 플라이휠에 맞물리는 클러치 조립체의 플레이트 조립체(메인 플레이트와 사이드 플레이트의 조합으로 위에서 정의됨)와 클러치 조립체의 허브 플랜지 사이에서 구동하기 위하여 일반적으로 곧바른 코일 압축 스프링들을 채택한다. 다른 어떤 클러치 조립체들에서는 곧바른 고무 실린더들이 채택된다.

곧바른 코일 압축 스프링을 사용하는 것을 선호하는 것은 그것들이 제조하기 용이하고 따라서 저렴하다는 점에 기인한다. 추가적으로 종래의 클러치 조립체의 클러치 플레이트는 낮은 각변위(위에서 설명한 것과 같음)를 가지고 이 때문에 구동 스프링에서 생성되는 스프링 힘은 그 힘이 스프링을 약간의 각도에서 로딩(loading)함에도 실질적으로 스프링 축을 따라 향하게 된다. 스프링 힘이 실질적으로 그 축을 따라 스프링을 로딩하고 있으면, 곧바른 압축 스프링은 그러한 목적을 위해 충분하다.

위에 설명된 종래의 클러치 플레이트에서는, 구동 스프링들은 또한 그것들을 곧바르게 유지하기 위해 그것들의 길이를 따르는 가이드의 필요 없이도 작동할 수 있다. 이것은 스프링들이 클러치 조립체의 다른 구성요소들 상에 불필요하게 스치지 않는다는 결과적인 혜택을 가지는데, 그렇지 않으면 이는 마모를 초래하고 열을 발생시키며, 이들은 클러치 플레이트의 수명에 해로울 수 있다.

낮은 각변위를 가지는 종래의 클러치 플레이트에서 곧바른 코일 압축 스프링들을 사용하는 혜택은 클러치 플레이트가 더 넓은 각변위를 가지면 적용되지 않는다. 그러한 형태의 클러치 플레이트에서는 구동 스프링들은 더 넓은 변위 각도를 가로질러 연장하기에 충분히 길 필요가 있지만, 그들은 또한 클러치 플레이트를 통해 전달되는 엔진의 토크에 맞도록 충분하게 강력하게 유지될 필요가 있다. 이러한 형태의 클러치 플레이트에서의 구동 스프링은 낮은 각변위를 가지는 클러치 플레이트의 구동 스프링들보다 더 길 것이 요구되므로, 보통 더 짧은 형태의 스프링이 맞는 클러치 플레이트의 중심에서의 사용 가능한 공간에 더 긴 스프링을 맞추는 것은 보통은 가능하지 않다.

더욱이 더 긴 곧바른 코일 압축 스프링이 더 넓은 변위 각을 가지는 클러치 플레이트에서 구동 스프링으로 사용되면, 스프링이 압축될 때, 스프링 힘은 더 이상 스프링의 축을 따라 작용하지 않을 것이며 그리하여 스프링의 보통의 압축 힘은 사용가능하지 않을 것이다. 더 긴 스프링은 클러치 플레이트의 사이드 플레이트 및 메인 플레이트들에 맞서 작용하는 허브 플랜지에 의해서 사실상 사다리꼴 형상으로 강제될 것이다.

따라서 더 넓은 변위 각을 가지는 클러치 플레이트에서는 출원인은 대안적인 구동 스프링 배치를 제공할 필요를 인식하였다.

종래의 기술에 비해 개선된 클러치 플레이트를 제공하는 것이다.

본 발명은 클러치 플레이트를 제공하며,

상기 클러치 플레이트는

마찰 소재 조립체가 대향하는 방향 각각으로 바라보도록 적용되는, 고리형의 주변부를 가지는 플레이트 조립체,

출력 샤프트로의 연결을 위한 허브,

플레이트 조립체에 의해 회전하도록 구동가능한 허브 플랜지를 포함하며,

상기 허브는 상기 허브 플랜지에 의해서 회전하도록 구동가능하며,

상기 허브 및 상기 허브 플랜지는 미리 정해진 범위 내에서 서로에 대해 각도상으로 변위가능하고 상기 허브의 회전축에 대해서 반경방향으로 연장되며 상기 허브와 상기 허브 플랜지 사이에서 상대적인 각변위에 맞서는 바이어싱 부하(biasing load)를 가하는 텐션 스프링에 의해서 함께 연결된다.

반경 방향 텐션 스프링(radial tension spring)은 허브 및 허브 플랜지가 서로에 대해서 변위되거나 다른 말로는 서로에 대해 회전할 때 진동(oscillating)한다. 그러므로 반경방향 텐션 스프링은 기어 롤오버 잡음을 유발하는 진동(vibration)을 둔화시키며 유용하게는 반경 방향으로 작용하는 스프링의 사용에 의해서 허브 및 허브 플랜지 사이에 수용될 수 있는 각변위는 종래의 주변 스프링을 사용할 때보다 훨씬 더 크다.

상기 종류의 클러치 조립체에서, 반경 방향 비틀림 스프링에 의해서 제공될 수 있는 각변위는 주변 압축 스프링을 채택하는 알려진 배치들보다 더 넓으며 어쩌면 훨씬 더 넓다는 결과가 나온다. 더욱이, 상기 종류의 클러치 조립체에서 주변방향보다 반경 방향으로의 반경방향 텐션 스프링의 연장은 스프링이 종래 기술의 주변 스프링들보다 클러치 플레이트에 더욱 쉽게 수용되는 것을 허용한다.

주변방향으로 연장된 스프링에 의해서 달성가능한 각변위는 14도까지이다. 이것은 각변위가 60도에 이를 수 있는 반경방향 텐션 스프링과 비교된다.

하나의 반경 방향 텐션 스프링이 채용될 수 있는 반면, 어떠한 배치들에서는 둘 이상의 스프링이 채용된다. 한 쌍의 스프링이 채용되는 구성에서 스프링은 임의의 적합한 배향에 놓일 수 있으나, 가장 흔히는 서로에 대해 정반대로 대향을 이룬다. 다른 배치에서는, 셋 또는 네 개의 스프링들이 채택된다. 이러한 배치에서는, 스프링들은 허브 주위로 같은 거리로 떨어져 있거나 임의의 다른 적합한 배향에 있을 수 있다. 사실상, 임의의 개수, 즉 4개보다 많은 스프링들이 채용될 수 있고 그 개수는 홀수 또는 짝수일 수 있다.

반경 방향 텐션 스프링들의 길이는 스프링들이 맞추어지는 클러치 플레이트에 적합하도록 선택될 수 있다. 지금까지 디자인되어온 배치에서는, 허브와 허브 플랜지 사이에 맞추어질 때 스프링의 길이는 대략 30mm 였다(코일 스프링에서, 이것은 15mm의 실제 코일 길이를 가지는 30mm 의 전체 스프링 길이를 포함할 수 있다). 그러나 스프링의 길이 및 스프링 상수는 요구되는 각변위의 수준을 만들어 내도록 선택될 수 있다. 스프링 길이는 20에서 60mm까지의 치수에서 변할 수 있음이 예상된다. 스프링 상수는 1에서 10kg/mm의 범위 내일 수 있다.

반경 방향 텐션 스프링은 다른 형태의 스프링도 채택될 수 있으나 가장 흔하게는 코일 스프링이다. 예를 들어 탄성중합체 코드가 채택될 수 있다.

반경 방향 텐션 스프링의 대향되는 단부들은 임의의 적합한 방식으로 고정될(anchored) 수 있다. 어떠한 형태에서는, 대향되는 단부들은 업스탠딩 리벳(upstanding rivet)들에 의해서 단순한 방식으로 고정될 수 있다. 이러한 앵커(anchor)의 형태를 위해서 스프링 단부들은 리벳을 수용하도록 형성될 수 있으며 그리하여 코일 스프링에서는 예를 들어 스프링의 하나 이상의 엔드 코일들은 리벳들이 개구를 통해 연장되도록 개구를 제공하기 위해서 코일의 축으로 측방으로 이동될 수 있다.

본 발명은 또한 클러치 플레이트를 제공하며, 상기 클러치 플레이트는,

마찰 소재의 조립체가 대향되는 방향의 각각으로 바라보도록 적용되는 고리형의 주변부를 가지는 플레이트 조립체,

출력 샤프트로의 연결을 위한 허브,

상기 플레이트 조립체에 의해서 회전하도록 구동가능한 허브 플랜지를 포함하며

상기 허브는 상기 허브 플랜지에 의해서 회전하도록 구동가능하며,

상기 플레이트 조립체 및 허브 플랜지는 서로에 대해서 미리 정해진 범위 내에서 각도상으로 변위가능하며 상기 허브 주위에서 같은 거리에 위치하는 적어도 두 개의 구동 스프링들에 의해서 함께 연결되며, 상기 구동 스프링들은 압축 스프링이며 구부러진 모양이며 실질적으로 상수인 곡률 반경을 가지며 상기 허브 주위로 동심으로 장착되며, 상기 드라이브 스프링들은 상기 플레이트 조립체와 허브 플랜지 사이에서 상대적인 각변위에 맞서서 바이어싱 부하를 가한다.

구부러진 구동 스프링들의 사용은 높거나 넓은 변위 각을 가지거나 요구하는 클러치 플레이트들에 관하여 중대한 이점을 제공할 수 있다. 특히 구부러진 스프링들의 사용은 종래의 곧바른 압축 코일 스프링을 사용하는 것보다 상기 플레이트 조립체와 허브 플랜지 사이의 현저하게 더 큰 각도 변위를 허용할 것으로 예상된다. 예를 들어 구부러진 압축 스프링들의 사용은 상기 허브 플랜지와 플레이트 조립체 사이에서 약 60°에 이르는 각변위를 허용할 것이다. 출원인의 지식으로는 이 크기의 각변위는 이전에 곧바른 코일 압축 스프링을 가지고는 달성된 적이 없다.

더욱이, 구부러진 스프링들은 구부러지도록 제조될 수 있지만, 구동 스프링들은 대안적으로 전통적인 방식으로 곧바른 스프링으로서 형성될 수 있고, 곡률은 클러치 플레이트의 구조를 통해서, 또는 스프링 형성 과정 중에 구부러진 형상을 유지하기 위해 후속하는 형성 및 열처리에 의해서 스프링에 도입될 수 있다. 예를 들어서 구동 스프링들은 허브 플랜지에 형성된 구부러진 슬롯 안에서 배치될 수 있고, 그리하여 슬롯의 측부 에지들은 구동 스프링들에 곡률을 부여할 수 있다. 대안적으로 사이드 플레이트 및 메인 플레이트들의 각각 또는 플레이트들 중의 하나는 구동 스프링들의 주변 부분을 받아들이기 위해 뾰족한 채널, 트로프(trough) 등과 같은 궁형의 가이드(arcuate guide)를 스프링 가이드로서 포함할 수 있다. 스프링 가이드는 스프링의 둘레의 대략 90°를 받아들일 수 있고 사이드 플레이트 및 메인 플레이트에서 제공된다면 스프링의 대략 180°가 각각의 가이드들에 수용될 수 있다. 이러한 배치에서는 스프링 가이드들은 구동 스프링들 상에 곡률을 부여할 수 있거나 허브 플랜지에 형성되는 구부러진 슬롯과 조합을 이루어 곡률을 부여하도록 도움을 줄 수 있다.

더 나아가, 다른 고정물들이 구동 스프링들에 곡률을 부여하기 위해 클러치 플레이트 조립체에 제공될 수 있다. 따라서 상이한 여러 배치들은 곧바른 모양이었을 구동 스프링들을 본 발명의 클러치 조립체를 위해 요구되는 구부러진 모양으로 구부리기 위해서 채택될 수 있다.

위에 설명된 구부러진 구동 스프링 배치는 윤활유가 발라질 수 있으며, 그리하여 구동 스프링들이 클러치 플레이트의 다른 구성요소의 표면들과 맞물려 있는 곳에서, 그리고 그 맞물림이 움직임을 수반하는 곳에서 스프링 및 각각의 표면들의 마모는 최소화 될 수 있다. 구동 스프링들은 또한 하우징 안에 수용될 수 있는데, 스프링이 맞물리는 하우징의 표면들은 마모 저항 소재로 되어 있다.

본 발명에 따른 클러치 조립체는 한 쌍의 구동 스프링을 포함할 수 있으며, 구동 스프링들은 서로에 대해서 완전히 대향하여 허브의 대향하는 쪽에 배치될 수 있다. 대안적으로, 세 개의 구동 스프링들이 채택될 수 있으며 이들은 서로에 대해서 대략 120°로 배치된다. 더 나아가, 네 개의 구동 스프링들이 채책될 수 있으며 이들은 서로에 대해서 대략 90°로 배치된다. 임의의 개수의 구동 스프링들은 요구되는 만큼 채택될 수 있으며 구동 스프링의 개수는 클러치 플레이트의 크기가 증가함에 따라 증가할 수 있다.

본 발명의 클러치 플레이트에서 사용되는 구동 스프링들은 일반적으로 코일 스프링들일 것이지만 다른 형태의 스프링들도 적용가능한 것으로서 사용될 수 있다. 예를 들어 고무 실린더들이 채택될 수 있다.

위에 설명된 본 발명의 두 가지 형태는 결합될 수 있어서, 구부러진 압축 구동 스프링들은 내연 엔진 임펄스들을 둔화시키기 위해서 반경 방향의 텐션 스프링들과 결합될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 구부러진 압축 스프링들은 차량의 구동 모드에서 일어나는 임펄스들을 둔화시키기 위해서 제공될 수 있는 한편, 반경 방향 텐션 스프링들은 일반적으로 클러치 조립체가 맞물려 있지만 변속기는 중립에 있어서 차량이 보통 정지상태에 있을 때 일어나는 기어 롤 오버 잡음을 둔화시키기 위해서 제공된다.

압축 및 반경 방향 텐션 스프링의 조합이 채택되는 곳에서, 반경 방향 텐션 스프링들은 압축 구동 스프링들 사이의 틈에서 연장될 수 있다. 각각의 스프링들의 조합들은 다음과 같을 수 있다.

- 세 개의 구부러진 구동 스프링들과 결합된 세 개의 반경 방향 텐션 스프링들

- 네 개의 구부러진 구동 스프링들과 결합된 네 개의 반경 방향 텐션 스프링들

- 네 개의 구부러진 구동 스프링들과 결합된 두 개의 반경 방향 텐션 스프링들

- 여섯 개의 구부러진 구동 스프링들과 결합된 두 개의 반경 방향 텐션 스프링들

클러치 플레이트의 크기 및 요구되는 둔화에 따라서 반경 방향 텐션 스프링들 및 구부러진 구동 스프링들의 임의의 조합이 채택될 수 있음이 이해될 것이다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 클러치 플레이트들을 포함하는 클러치 조립체들로 연장되며 본 발명에 다른 클러치 플레이트를 포함하는 차량들에서의 구동 라인들로 연장된다.

본 발명을 더 잘 이해하기 위해서 그리고 그것이 어떻게 수행되는지를 보이기 위해서, 단지 비 제한적 예시로서, 동반하는 도면들을 참조로 하여, 그것의 실시예들이 지금 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 플레이트의 부분적으로 자른 사시도이다.
도 2는 도 1의 클러치 플레이트의 평면도이다.
도 3은 도 2의 X-X를 따라서 얻어진 단면도이다.
도 4는 도 1의 클러치 플레이트의 아랫면의 도면이다.
도 5는 본 발명의 대안적 실시예에 따른 클러치 플레이트의 부분적으로 자른 사시도이다.
도 6은 도 5에 예시된 클러치 플레이트의 아랫면의 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 클러치 플레이트의 성능을 예시하는 그래프이며 도 7은 곧바른 구동 스프링을 가지는 클러치 플레이트에 관련되며 도 8은 구부러진 구동 스프링을 가지는 클러치 플레이트에 관련된다.
도 9 및 도 10은 종래 기술의 클러치 플레이트의 성능을 예시하는 그래프이다.

도면들을 참조하여, 클러치 플레이트(10)가 예시된다. 클러치 플레이트(10)는 메인 플레이트(11), 메인 플레이트(11)에 고정되는 복수의 페이싱 세그먼트(facing segment)(13) 및 페이싱 세그먼트(13)의 각 면에 고정되는 마찰 페이싱(14, 15)를 포함한다. 메인 플레이트(11)에 페이싱 세그먼트(13)를 고정하는 기법은 잘 알려져 있다. 마찬가지로, 마찰 페이싱(14, 15)을 페이싱 세그먼트(13)에 고정하기 위한 기법도 또한 잘 알려져 있다.

클러치 플레이트(10)는 내부적으로 스플라인이 내어진 표면(21)을 포함하는 허브 보스(hub boss)(20)를 더 포함한다. 내부 표면(21)은 차량 변속기 또는 기어박스에 연결되는 (도시되지 않은) 스플라인이 내어진 보완적인 샤프트를 수용하는 크기이다. 허브 보스(20)와 샤프트 사이의 스플라인 연결은 허브 보스(20)에 대한 샤프트의 축방향 움직임을 허용하지만 보스(20)가 회전될 때 샤프트가 허브 보스(20)와 회전하도록 제약한다.

계단식의 숄더(22)는 허브 보스(20)의 외측 표면으로부터 측방으로 연장된다. 계단식의 숄더(22)는 도 3에 분명하게 예시된다. 숄더(22)는 클러치 플레이트(10)의 다양한 맞춤들을 수용하도록 수개의 스텝들을 포함하며, 상부 고리형 링(23)을 형성한다. 리벳(24)은 링(23)에 고정되며 반경 방향 텐션 스프링(25)의 일 단부를 수용한다.

허브 보스(20)는 보스(20) 주변에 연장되며 허브 플랜지(32)에 형성되는 우묵부(31)와 맞물리는 복수의 이(30)를 더 포함한다. 이러한 배치는 클러치 플레이트(10)의 아랫면의 도면인 도 4에 더 잘 예시된다. 각각의 이(30)는 우묵부(31)안에 수용되며 이 배치에 의해서 허브 보스(20)는 허브 플랜지(32)에 대해서 제한된 각변위를 통해 회전할 수 있다.

반경 방향 텐션 스프링(25)은 허브 플랜지(32)에 고정되는 리벳(33)에 그것의 대향 단부에서 고정된다. 이(30)와 우묵부(31)의 배치에 의해서 허브 보스(20) 및 보스(20)의 고리형 링(23)이 허브 플랜지(32)에 대해서 회전할 수 있음이 이해될 것이다. 각각의 리벳들(24, 33)은 또한 서로에 대해 이동할 것이며 그리하여 반경 방향 텐션 스프링(25)은 그것이 연장하고 수축할 때 호(arc)를 통해 진동할 것이다. 상대적인 움직임이 일어날 때 반경 방향 텐션 스프링(25)은 링(23)과 허브 플랜지(32) 사이에서 바이어싱 영향을 미칠 것이고 이는 상대적 움직임이 증가함에 따라 점진적으로 증가할 것임이 더 이해될 것이다. 반경 방향 텐션 스프링(25)의 바이어스는 클러치 플레이트(10) 상에 비틀림 부하가 없을 때 허브(20) 및 허브 플랜지(32)를 홈 위치로 돌아가게 하려는 경향을 가진다.

반경 방향 텐션 스프링(25)은 클러치 플레이트(10)의 잘려진 부분에 예시된다. 추가의 두 개의 반경 방향 텐션 스프링(25)은 그들이 실질적으로 가려지지만 클러치 플레이트(10)에 제공된다. 그럼에도 불구하고, 두개의 추가의 반경 방향 텐션 스프링(25)은 같은 구조를 가지며 위에 설명된 스프링(25)과 같은 방식으로 작동한다. 세 개의 스프링(25)은 서로에 대해서 120°를 이루며 같은 거리로 떨어져 있다.

클러치 플레이트(10)는 구동 스프링(35, 36, 37)을 더 포함한다. 이 스프링들 각각은 외측 스프링(38) 및 동축 내측 스프링(39)를 포함한다. 구동 스프링(35 내지 37)은 허브 플랜지(32), 사이드 플레이트(40) 및 메인 플레이트(11) 사이에서 작용한다. 사이드 플레이트(40)는 이 문서에서 앞서 정의된 플레이트 조립체를 형성하기 위해 정지 핀(42)에 의해서 메인 플레이트(11)에 고정된다. 따라서 사이드 플레이트(40) 및 메인 플레이트(11)은 상대적 회전에 대해서 서로에 대해 고정된다.

허브 플랜지(32)는 구동 스프링(35 내지 37)에 의해서 제어되는 각변위를 통해 플레이트 조립체(11, 40)에 대해서 회전가능하다. 최대 각변위는 허브 플렌지(32)의 에지에 형성되는 우묵부(43)(단지 그것의 하나만 도 1에서 완전히 볼 수 있다) 안에 배치되는 정지 핀(42)에 의해서 제어된다. 클러치 플레이트(10)의 이러한 양상은 종래의 클러치 플레이트에 이미 채택된 배치이다.

구동 모드에 있는 클러치 플레이트(10)의 작동은 다음과 같다. 클러치가 맞물릴때, 마찰 페이싱(15)은 한쪽 면 상에서 압력 플레이트와 그리고 다른 쪽 면 상에서 내연 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되는 플라이휠과 마찰로 맞물리도록 강제된다. 마찰 맞물림이 있을 때, 플레이트 조립체(11, 40)는 회전하도록 구동된다. 그 회전은 구동 스프링(35 내지 37)을 통해 허브 플랜지(32)로 전달된다. 허브 플랜지(32)의 회전은 반경 방향 텐션 스프링(25)과 그 이후 허브 보스(20)의 이(30)를 통해 허브 보스(20)로 전달된다. 앞서 설명한 바와 같이, 내연 엔진에 의해서 생성되는 일정하지 않은 임펄스는 원하지 않는 구동라인 잡음을 생성할 수 있다. 구동라인 잡음은 특히 차량이 중립 기어에 있고 클러치가 맞물려 있을 때 분명하다. 이러한 임펄스는 아래에 설명되는 것과 같이 위에서 설명된 배치를 통해서 둔화될 수 있다.

반경방향 텐션 스프링(25) 및 구동 스프링(35 내지 37) 각각은 내연 엔진으로부터 클러치 플레이트(10)를 통해 전달되는 비틀림 진동에 대한 둔화를 제공한다. 반경 방향 텐션 스프링(25)은 그렇지 않으면 기어 롤오버 잡음을 유발할 진동을 둔화시키며 그 잡음을 둔화시키는 스프링의 능력은 종래의 주변 스프링에 비교하여 스프링의 반경 방향 지향이 제공하는 넓은 각도의 변위에 의해서 촉진된다.

도 5는 그것이 도 1 내지 도 4의 클러치 플레이트(10)에 관련되어 설명된 종류의 반경 방향 텐션 스프링을 포함하긴 하지만 본 발명의 대안적 형태를 예시한다. 도 5에서는 도 1의 특징의 많은 것들이 유지되고 그러므로 그러한 특징들은 100을 더한 같은 참조 숫자를 가진다.

따라서 클러치 플레이트(100)는 이 문서에서 이전에 정의된 것과 같은 플레이트 조립체를 형성하기 위한 메인 플레이트(111) 및 사이드 플레이트(140), 페이싱 세그먼트(113) 및 마찰 페이싱(114 및 115)을 포함한다. 스플라인된 표면(121)을 포함하는 허브 보스(120)가 제공된다. 한 쌍의 반경 방향 텐션 스프링(125)은 허브 보스(120)로부터 연장되는 플랜지 또는 링(123)사이에 연장되며 허브 플랜지(132)에 고정되는 리벳(133)에 연결된다. 반경 방향 텐션 스프링(125)들에 관련하여, 그 스프링들 중 오직 두 개 만이 클러치 플레이트(100)에 제공되며 이는 클러치 플레이트(10)에 제공되는 세 개의 스프링들에 비교된다.

클러치 플레이트(100)는 메인 플레이트(111)와 사이드 플레이트(140)를 견고하게 함께 연결하는 복수의 정지 핀(142) 및 허브 플랜지(132)에 있는 우묵부(143)들을 더 포함한다.

클러치 플레이트(100)는 한 쌍의 구부러진 구동 스프링들(150, 151)을 더 포함한다. 구동 스프링들(150, 151)은 압축 스프링이며 이들 각각은 실질적으로 상수의 곡률 반경을 가지고 이들 각각은 실질적으로 완전히 대향되는 관계를 이루며 허브 보스(120) 주위로 동심으로 장착된다. 구동 스프링들(150, 151)은 스프링 길이 및 스프링 상수에 관해서는 실질적으로 동일하다.

구동 스프링들(150, 151) 및 클러치 플레이트(10)의 구동 스프링들(35, 36, 37)사이의 시각적인 비교는 클러치 플레이트(100)의 구동 스프링들이 클러치 플레이트(10)의 구동 스프링 보다 상당히 길다는 것을 보여준다. 클러치 플레이트(10)에서는 플레이트 조립체(11, 40)와 허브 플랜지(32) 사이에서 이용할 수 있는 각 변이를 최대화하기 위해서, 구동 스프링들(35, 36, 37)은 허브 보스(20)의 중심으로부터 최대 거리에 위치하여야 한다. 이것은 구동 스프링들의 길이를 최대화한다. 도 1에서 명백한 것처럼, 허브 플랜지(32)의 직경은 구동 스프링들의 최대 길이를 제한하여 더 긴 구동 스프링이 요구되면 구동 스프링들은 허브 보스(20)을 향해 안쪽으로 이동되어야 한다. 그러나 스프링들이 허브 보스(20)로 더 가까이 이동될수록, 그것들은 더 바깥에 배치되는 스프링에 비교하여 같은 토크를 전달하기 위해 더 셀 필요가 있다. 더 큰 힘/토크 요구를 충족하도록 스프링의 코일의 와이어 직경이 증가되어야 하기 때문에 이것은 더 넓은 각변위를 얻는 것을 더욱 어렵게 만든다.

도 5의 클러치 플레이트(100)으로 돌아가서, 구동 스프링들(150, 151)은 대략 60°를 통해 연장된다. 구동 스프링들(150, 151)의 길이는 스프링들의 대향하는 단부들이 맞물리도록 플레이트 조립체(111, 140) 및 허브 플랜지(132)에 교대(abutment)들을 제공하기 위한 필요에 의해서 제한된다. 추가적으로, 도 5에 예시되는 클러치 플레이트(100)의 형태에서는, 구동 스프링(150, 151)의 길이는 구동 스프링들(150, 151)의 대향하는 단부들 사이에서 반경 방향 텐션 스프링들(125)을 배치할 필요에 의해서 제한된다.

구동 스프링들(150, 151)은 적절한 구부러짐을 가지도록 제작될 수 있거나 예를 들어, 클러치 플레이트(10)의 외측 스프링들(38)과 어느 정도는 비슷하게, 곧바른 구동 스프링으로서 제작될 수 있으며, 구동 스프링들의 구부러짐은 클러치 플레이트(100)의 구조에 의해서 부여된다. 예를 들어 도 5에서, 구동 스프링들(150, 151)은 각각 개별 슬롯(152, 153)의 안에 배치되는 것이 보이며, 도 5에서는 쉽게 보이지 않지만, 그러한 슬롯들은 스프링들이 슬롯들(152, 153)에 삽입될 때 스프링들(150, 151)상에 요구되는 구부러짐을 부여하는 구부러진 측부 에지들을 포함한다.

더욱이 메인 플레이트(111) 및 사이드 플레이트(140)의 각각은 오목한 구부러진 스프링 가이드들(154)을 포함하는데, 이들은 도 5 및 도 6에서 보여지며 도 6은 도 5의 클러치 플레이트(100)의 아래에서 본 모습을 도시한다. 스프링 가이드들(154, 155)의 각각은 플레이트들(111, 140)안으로 형성되는 것이 보여 질 수 있다.

스프링 가이드들(154, 155)은 구동 스프링들(150, 151)을 구부러진 구성으로 유지하는데 기여할 수 있다. 사실 구부러진 스프링 가이드들(154, 155)은 구부러진 지향으로 구동 스프링들(150, 151)을 유지하는 구조일 수 있다. 그러한 배치에서는 스프링들이 배치되는 슬롯들(152, 153)은 구동 스프링들(150, 151)을 구부러지게 유지하는데 효과를 미치지 못할 수 있다.

대안적으로, 슬롯들(152, 153) 및 구부러진 스프링 가이드들(154, 155)의 각각은 구동 스프링들(150, 151)을 구부러진 구성으로 유지하는데 기여할 수 있다.

클러치 플레이트(100)는 한 쌍의 반경 방향 텐션 스프링(125)들을 가지는 것으로 나타내진다. 그러한 스프링(125)들은 클러치 플레이트(100)에 선택적인 추가부로서 나타내지고 본 발명에 따른 클러치 플레이트의 특정 구조에서는 요구되지 않을 수 있음이 이해될 것이다. 그러나 클러치 플레이트(100)는 구동 모드에서 구동 스프링들(150, 151)을 통해서 엔진 임펄스를 둔화시키고, 그리고 클러치가 맞물려 있으나 변속기는 중립에 있는 유휴모드에서, 그렇지 않으면 기어 롤오버 잡음을 유발하는 엔진 임펄스를 둔화시키기 위한 대책을 포함한다.

도 7 내지 도 10은 도 1 내지 도 6에 예시된 발명의 형태인 반경 방향 텐션 스프링들의 사용을 통해서 보장될 수 있는 개선의 그래프에 의한 예시를, 주변 압축 스프링들을 채택한 종전 기술에 의한 배치에 비교하여 제공한다. 도 7은 곧바른 반경 방향 텐션 스프링들을 포함하는 배치를 그래프로 나타낸 것이고, 도 8은 구부러진 반경 방향 텐션 스프링들을 포함하는 배치를 그래프로 나타낸 것이며, 각각은 본 발명에 따른 것이다. 도 8 및 도 9는 종전 기술에 의한 배치를 그래프로 나타낸 것이다.

도 7 및 도 8의 그래프로부터, 도 9 및 도 10에서 도시되는 그래프에 비교하여 각변위의 실질적인 증가가 있음을 볼 수 있다.

여기에 설명되는 본 발명은 구체적으로 설명된 것들 외의 변형, 수정 및/또는 추가를 받아들일 수 있으며, 본 발명은 상기 설명의 취지 및 범위 내에 속하는 그러한 모든 변형, 수정, 및/또는 추가를 포함한다는 것이 이해될 것이다.

Claims (22)

1. 클러치 플레이트는,
   마찰 소재 조립체가 대향하는 방향의 각각으로 바라보도록 적용되는 고리형의 주변부를 가지는 플레이트 조립체,
   출력 샤프트로의 연결을 위한 허브,
   상기 플레이트 조립체에 의해서 회전하도록 구동가능한 허브 플랜지를 포함하고,
   상기 허브는 상기 허브 플랜지에 의해서 회전하도록 구동가능하고,
   상기 허브 및 상기 허브 플랜지는 미리 정해진 범위 내에서 서로에 대해 각도상으로 변위가능하며(angularly displaceable), 상기 허브의 회전축에 대해서 반경방향으로 연장되고 상기 허브와 상기 허브 플랜지 사이의 상대적 각변위(angular displacement)에 맞서서 바이어싱 부하(biasing load)를 가하는 텐션 스프링에 의해서 함께 연결되는, 클러치 플레이트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 허브 및 상기 허브 플랜지는 서로에 대해 정반대로 대향하도록 배치되는 한 쌍의 반경 방향 텐션 스프링들에 의해서 함께 연결되는, 클러치 플레이트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 허브 및 상기 허브 플랜지는 서로에 대해 대략 120°로 배치되는 세 개의 반경 방향 텐션 스프링들에 의해서 함께 연결되는, 클러치 플레이트.
4. 제1항에 있어서,
   상기 허브 및 상기 허브 플랜지는 서로에 대해 대략 90°로 배치되는 네 개의 반경 방향 텐션 스프링들에 의해서 함께 연결되는, 클러치 플레이트.
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 반경 방향 텐션 스프링은 코일 스프링인, 클러치 플레이트.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 반경 방향 텐션 스프링은 20mm 와 60mm 사이의 길이 치수를 가지는, 클러치 플레이트.
7. 제6항에 있어서,
   상기 반경 방향 텐션 스프링은 약 30mm의 길이 치수를 가지는, 클러치 플레이트.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 반경 방향 텐션 스프링은 1Kg/mm 에서 10Kg/mm 까지 범위의 스프링 상수를 가지는, 클러치 플레이트.
9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 반경 방향 텐션 스프링은 약 60°까지의 각변위(angular displacement)를 허용하는, 클러치 플레이트.
10. 클러치 플레이트는,
    마찰 소재 조립체가 대향하는 방향의 각각으로 바라보도록 적용되는 고리형의 주변부를 가지는 플레이트 조립체,
    출력 샤프트로의 연결을 위한 허브,
    상기 플레이트 조립체에 의해서 회전하도록 구동가능한 허브 플랜지를 포함하고,
    상기 허브는 상기 허브 플랜지에 의해서 회전하도록 구동가능하고,
    상기 플레이트 조립체 및 상기 허브 플랜지는 미리 정해진 범위 내에서 서로에 대하여 각도상으로 변위가능하며, 상기 허브 주위에 같은 거리상에 배치되는 적어도 두 개의 구동 스프링들에 의해서 함께 연결되며, 상기 구동 스프링들은 압축 스프링이며 구부러져 있고 실질적으로 상수인 곡률 반경을 가지며 상기 허브 주위에 동심으로 장착되며, 상기 구동 스프링들은 상기 플레이트 조립체와 상기 허브 플랜지 사이의 상대적인 각변위에 맞서서 바이어싱 부하를 가하는, 클러치 플레이트.
11. 제10항에 있어서,
    상기 구동 스프링들은 상기 클러치 플레이트에 맞추어질 때 구부러진 구성으로 유지되는 곧바른 스프링들인, 클러치 플레이트.
12. 제11항에 있어서,
    상기 허브 플랜지는 상기 구동 스프링들 각각이 그 안에 배치되는 한 쌍의 구부러진 슬롯들을 가지며, 상기 슬롯들은 상기 구동 스프링들에 맞물리며 적어도 부분적으로 상기 구동 스프링들에 곡률을 부여하는 구부러진 측부 에지(side edge)들을 가지는, 클러치 플레이트.
13. 제10항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트 조립체는 함께 견고하게 연결되는 메인 플레이트(main plate) 및 사이드 플레이트(side plate)를 포함하며 상기 메인 플레이트(main plate) 및 사이드 플레이트 사이에 상기 허브 플랜지가 배치되며, 상기 메인 플레이트는 상기 구동 스프링들의 둘레와 실질적으로 같은 곡률의 한 쌍의 오목하고 구부러진 스프링 가이드들을 가지며, 상기 스프링 가이드들에는 상기 구동 스프링들 각각의 둘레의 일부분이 배치되는, 클러치 플레이트.
14. 제13항에 있어서,
    상기 구동 스프링들은 상기 구동 스프링들에 적어도 부분적으로 곡률을 부여하는 상기 스프링 가이드들의 오목한 표면과 맞물리는, 클러치 플레이트.
15. 제10항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트 조립체는 함께 견고하게 연결되는 메인 플레이트 및 사이드 플레이트를 포함하며, 상기 메인 플레이트와 사이드 플레이트 사이에 상기 허브 플랜지가 배치되며, 상기 사이드 플레이트는 상기 구동 스프링들과 같은 곡률의 한 쌍의 구부러진 스프링 가이드들을 가지며, 상기 스프링 가이드들에는 상기 구동 스프링들 각각의 둘레의 일부분이 배치되는, 클러치 플레이트.
16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트는 상기 구동 스프링들과 같은 곡률의 한 쌍의 구부러진 스프링 가이드들을 가지며, 상기 스프링 가이드들에는 상기 구동 스프링들 각각의 둘레의 일부분이 배치되는, 클러치 플레이트.
17. 제10항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 스프링들은 윤활유가 발라진, 클러치 플레이트.
18. 제10항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서,
    서로에 대하여 대략 120°로 배치되는 세 개의 구동 스프링들을 포함하는, 클러치 플레이트.
19. 제10항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서,
    서로에 대하여 대략 90°로 배치되는 네 개의 구동 스프링들을 포함하는, 클러치 플레이트.
20. 제10항 내지 제19항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 스프링들 중 하나 이상은 코일 스프링인, 클러치 플레이트.
21. 제10항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 스프링들은 약 60°까지의 각변위를 허용하는, 클러치 플레이트.
22. 제10항 내지 제21항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 허브 및 상기 허브 플랜지는, 상기 허브의 회전축에 대하여 반경 방향으로 연장되며 상기 허브와 상기 허브 플랜지 사이의 상대적인 각변위에 맞서서 바이어싱 부하를 가하는 텐션 스프링에 의해서 추가적으로 함께 연결되는, 클러치 플레이트.
    

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