KR101028540B1 - 클러치의 댐핑장치 - Google Patents

Abstract

클러치의 댐핑 거리를 최대한 길게 확보하여 구동계에 현존하는 진동이나 이에 따른 소음등의 문제를 해결할 수 있도록, 클러치 디스크 중앙에 설치되는 플레이트와, 변속기 입력축에 결합되는 허브플레이트, 상기 허브플레이트와 상기 플레이트 사이에 연결 설치되는 댐핑부를 포함하고, 상기 댐핑부는 상기 플레이트 전면에 중심과의 거리가 점차적으로 줄어들도록 형성되는 안내레일과, 상기 허브플레이트 중심에서 방사방향으로 형성되는 가이드레일과, 이 가이드레일을 따라 이동가능하게 설치되고 상기 안내레일에 결합되는 피봇, 상기 가이드레일 내에 설치되어 상기 피봇에 탄성력을 인가하는 탄성스프링을 포함하는 클러치의 댐핑장치를 제공한다.

클러치, 플레이트, 안내레일, 가이드레일, 피봇, 탄성스프링

Description

클러치의 댐핑장치{DAMPING DEVICE IN CLUTCH}

본 발명은 변속기에서 플라이 휠의 동력 전달을 단속하는 클러치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 클러치의 댐핑장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 엔진의 동력을 단속하여 구동 바퀴에 전달하는 클러치가 장치되어 있다.

상기 클러치는 동력을 서서히 전달하여 차량의 발진을 용이하게 하고, 필요에 따라 수동변속기로의 동력을 일시적으로 단속하여 무부하 상태에서 변속조작을 가능하게 하는 동려전달장치이다.

클러치의 특성은 동력 전달 및 단속, 부드러운 발진, 내열 및 내구성 등이 있다. 그러나 클러치의 가장 중요한 역할은 현재 노이즈 바이브레이션 하쉬니스(Noise Vibration Harshness) 관점에서 엔진의 비틀림 진동이 차량 구동시 동력 전달계에 전달되어 운전자에게 부쾌감을 주는 각종 이음과 진동을 차단시키는 것이다. 클러치 시스템은 이러한 엔진의 비틀림 진동을 1차적으로 감쇄시킬 수 있는 비틀림 특성의 기능을 구비한다. 기어 래틀(rattle), 붐잉(booning), 미트쇽(meet shock), 저더(judder), 셔플(shuffle) 등의 문제를 해결하기 위해 다양한 종류의 클러치가 개발되고 있다.

이상적인 구조는 비틀림 각도를 최대한 크게 하고 기존 토크를 유지하는 것이다. 그러나 종래의 클러치는 구조적으로 비틀림 각도가 작다. 이에 이를 보완하기 위하여 클러치 스프링의 강성변화나 스테이지(stage)를 바꾸는 구조가 개발되었다. 그러나 이 또한 강성 변화시 발생하는 백래쉬(backlash) 현상으로 이상 진동을 야기하는 등의 문제가 발생된다.

이에 클러치의 댐핑 거리를 최대한 길게 확보하여 구동계에 현존하는 진동이나 이에 따른 소음등의 문제를 해결할 수 있도록 된 클러치의 댐핑장치를 제공한다.

이를 위해 본 장치는 클러치 디스크 중앙에 설치되는 플레이트와, 변속기 입력축에 결합되는 허브플레이트, 상기 허브플레이트와 상기 플레이트 사이에 연결 설치되는 댐핑부를 포함할 수 있다.

상기 댐핑부는 상기 플레이트 전면에 중심과의 거리가 점차적으로 줄어들도록 형성되는 안내레일과, 상기 허브플레이트 중심에서 방사방향으로 형성되는 가이드레일과, 이 가이드레일을 따라 이동가능하게 설치되고 상기 안내레일에 결합되는 피봇, 상기 가이드레일 내에 설치되어 상기 피봇에 탄성력을 인가하는 탄성스프링을 포함할 수 있다.

이에 클러치 디스크의 이동각을 크게 하여 댐핑시 클러치 디스크의 이동거리를 최대한 확보할 수 있게 된다.

여기서 상기 플레이트는 두 개가 한쌍을 이루어 상기 허브플레이트가 상기 플레이트 사이에 설치되고, 상기 피봇은 가이드레일 양측으로 돌출되어 상기 각 플레이트의 안내레일에 결합되는 구조일 수 있다.

상기 안내레일은 점차적으로 곡률반경이 줄어드는 곡선형태를 이룰 수 있다.

또한, 상기 안내레일은 적선형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 안내레일은 복수개가 플레이트의 중심에서 일정 각도로 배열 형성될 수 있다.

또한, 상기 허브플레이트에 설치되는 가이드레일은 상기 안내레일의 배열 각도와 대응되는 각도로 배열 설치된 구조일 수 있다.

이와 같이 본 장치는 클러치의 비틀림각도를 최대로 하여 댐핑거리를 길게 확보함으로써 진동과 이에 따른 소음을 줄일 수 있게 된다.

또한, 래틀, 쇼크, 저더 등과 같은 구동계 문제점을 해결할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되 지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

도 1은 본 댐핑장치의 일 실시예를 도시하고 있다.

상기한 도면에 의하면, 본 장치는 클러치 디스크(12) 중앙에 설치되는 플레이트(10,11)와, 변속기 입력축(20)에 결합되는 허브플레이트(22), 상기 허브플레이트(22)와 상기 플레이트(10,11) 사이에 연결 설치되는 댐핑부를 포함한다.

상기 플레이트(10,11)는 원형 판구조물로 이루어지며, 두 개가 한쌍을 이루어 연결설치된다. 상기 두 개의 플레이트(10,11)에 의해 형성되는 내부 공간에는 상기 허브플레이트(22)가 설치된다. 상기 플레이트(10,11) 중 일측 플레이트(10,11)는 외주면을 따라 플라이 휠(도시되지 않음)과 접촉될 클러치 디스크(12)가 설치된다. 상기 플레이트(10,11)는 댐핑부를 매개로 허브플레이트(22)와 연결된다. 상기 허브플레이트(22)는 중앙에 변속기의 입력축(20)이 설치되고, 상기 입력축(20)은 플레이트(11)에 형성된 중앙 홀(14)을 통해 외측으로 연장된다.

여기서, 상기 댐핑부는 플레이트(10,11)와 허브플레이트(20) 사이에서 상기 클러치 디스크(12)가 플라이 휠에 접촉 및 이격되면서 발생되는 토크 변화에 따른 진동을 흡수하게 된다.

이를 위해 상기 댐핑부는 상기 플레이트(10,11) 전면에 중심과의 거리가 점차적으로 줄어들도록 형성되는 안내레일(30)과, 상기 허브플레이트(22) 중심에서 방사방향으로 형성되는 가이드레일(32)과, 이 가이드레일(32)을 따라 이동가능하게 설치되고 상기 안내레일(30)에 결합되는 피봇(34), 상기 가이드레일(32) 내에 설치되어 상기 피봇(34)에 탄성력을 인가하는 탄성스프링(36)을 포함한다.

상기 안내레일(30)의 길이는 클러치의 실질적인 댐핑 거리에 대응된다. 플레이트(10,11)의 중심에서 안내레일(30)의 양 선단에 의해 형성되는 각도는 클러치의 회동 가능한 각도를 이루게 된다.

본 실시예에서 상기 안내레일(30)은 3개가 플레이트(10,11) 중심에서 일정 각도로 배열 형성된다. 그리고 상기 안내레일(30)은 점차적으로 곡률 반경이 줄어드는 곡선형태로 이루어진다. 상기 안내레일(30)의 곡률 반경은 연속적으로 줄어드는 구조면 적용가능하며, 변화율에 있어서 특별히 한정되지 않는다. 이에 도시된 바와 같이 3개의 안내레일(30)은 원호형태로 만곡되어 서로 겹쳐지는 부분이 발생하게 되나 곡률 반경이 점차 줄어드는 구조로 되어 서로 이격되어 형성된다. 즉, 일측 안내레일(30)은 곡률반경이 연속적으로 줄어 끝단이 다음 안내레일(30)보다 중심쪽으로 형성된다. 이에 안내레일(30)이 다음 안내레일(30)을 지나 더 길게 연장될 수 있는 것이다. 여기서 상기 안내레일(30)은 한 쌍을 이루는 두 개의 플레이트(10,11)에 각각 동일한 형태로 형성된다.

상기 안내레일(30)은 곡선형태 이외에 직선형태로 이루어질 수 있다. 이 구조 역시 안내레일(30)을 따라 안내레일(30)과 플레이트(10,11)의 중심간의 간격이 점차적으로 작아지는 구조로 되어 있다. 이에 플레이트(10,11) 회전시 피봇(34)이 안내레일(30)을 따라 이동되면서 탄성스프링(36)을 가압할 수 있게 된다.

한편, 상기 허브플레이트(22)에는 외주면을 따라 상기 안내레일(30)의 개수와 대응되는 개수로 가이드레일(32)이 일정 각도로 형성된다. 본 실시예에서는 3개의 가이드레일(32)이 허브플레이트(22)에 120도 간격으로 설치된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가이드레일(32)은 허브플레이트(22)에 방사방향으로 설치되며, 내부에는 이동부재(38)가 길이방향을 따라 이동가능하게 설치된다. 또한, 상기 가이드레일(32)의 전면과 후면에는 장공(40)이 형성되고 이 장공(40)을 통해 상기 이동부재(38)에 형성된 피봇(34)이 외부로 돌출된다. 상기 장공(40) 내부에는 이동부재(38)와의 사이에 탄성스프링(36)이 탄력적으로 설치된다. 이에 피봇(34)이 형성된 이동부재(38)가 눌리게 되면 탄성스프링(36)이 가압되면서 탄성력을 발생시키게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가이드레일(32)은 상기 두 개의 플레이트(10,11) 사이에 삽입 설치된다. 그리고 상기 가이드레일(32)의 전후면으로 돌출된 피봇(34)은 가이드레일(32)의 전후면에 위치한 각 플레이트(10,11)의 안내레일(30)로 끼워져 결합된다.

이하 본 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

클러치 디스크(12)가 플라이 휠에 접하여 회전되면 플라이 휠에서 전달되는 회전 토오크가 클러치 디스크(12)를 통해 플레이트(10,11)로 전달된다. 이에 플레이트(10,11)는 상대적으로 멈춰있는 허브플레이트(22)의 가이드레일(32)에 대해 회 전하게 된다. 따라서 플레이트(10,11)와 허브플레이트(22)는 서로 상대 방향으로 회전하는 상태가 된다.

이와같이 도 4에서 상기 플레이트(10,11)가 시계방향으로 회전함에 따라 멈춰져 있는 가이드레일(32)은 플레이트(10,11)에 대해 상대적으로 반시계방향으로 회전하는 것과 같게 된다.

따라서 가이드레일(32)에 설치되어 상기 플레이트(10,11)의 안내레일(30)에 삽입되어 있는 피봇(34)이 안내레일(30)을 따라 이동하게 된다.

언급한 바와 같이 상기 안내레일(30)은 점차적으로 곡률반경이 작아져 플레이트(10,11)의 중심에 가깝게 형성된 구조이다. 이에 상기와 같이 안내레일(30)을 따라 피봇(34)이 이동하게 되면 피봇(34)이 설치된 이동부재(38)는 가이드레일(32)에 대해 허브플레이트(22) 중심으로 이동하게 된다.

따라서 피봇(34)이 설치된 이동부재(38)가 가이드레일(32)을 따라 이동되어 가이드레일(32) 내에 설치된 탄성스프링(36)을 점차적으로 가압하게 된다. 즉, 플레이트(10,11) 회전에 의해 피봇(34)이 안내레일(30)을 따라 이동하게 되면 가이드레일(32) 내에서는 피봇(34)이 허브플레이트(22) 중심을 향해 이동하게 되어 탄성스프링(36)의 강성(stiffness)을 키우게 되는 것이다.

플라이휠과 클러치 디스크(12) 및 플레이트(10,11)가 동일하게 움직이게 되고 탄성스프링(36)의 탄성복원력이 커지면서 가이드레일(32)은 플레이트(10,11)를 따라 움직이게 되어 허브플레이트(22)에 설치된 입력축(20)이 회전하게 된다.

여기서 본 장치는 종래와 달리 클러치의 댐핑 각도가 탄성스프링(36)의 압축 범위에 한정되지 않는다. 본 장치는 클러치의 댐핑각도가 안내레일(30)의 형성 각도에 대응되므로 댐핑 거리를 보다 길게 유지할 수 있게 된다.

도 5와 도 6은 본 장치의 클러치의 이동각도와 댐핑거리를 종래와 비교한 그래프이다. 도시된 바와 같이 종래기술에 따른 클러치는 댐핑에 따른 이동각도가 최대 23 ~ 25도 정도이다. 이에 반해 본 장치에 따른 클러치는 안내레일(30)을 따라 피봇(34)이 이동할 수 있는 각도에 대응되므로 더욱 긴 이동각도를 가지게 된다.

또한, 통상 프리 댐퍼 스프링과 메인 댐퍼 스프링에 의한 1,2스테이지를 갖는 종래의 클러치의 경우 도 6에 표시된 B영역 만큼의 댐핑거리를 갖게 된다. 그러나 본 장치의 클러치는 B 영역에 C 영역을 더한 거리를 가게 되어 종래와 비교하여 보다 긴 댐핑거리를 갖게 된다.

또한, 종래 클러치는 두 개의 스테이지로 나누어져 있기 때문에 두 스테이지의 강성 차이로 인하여 도 6에 나타난 바와 같이 두 스테이지를 넘나들 때 쇽크(Shock) 및 저더(Judder)가 발생하게 된다. 이에 반해 본 클러치는 안내레일(30)의 곡률반경 변화에 따라 탄성스프링(36)이 연속적으로 가변된다. 이에 탄성스프링(36)의 스티프니스(stiffness)가 급격히 변하지 않고 도 6의 점선과 같이 부드러운 곡선형태로 강성 변화가 이루어지게 된다. 상기 탄성스프링(36)의 강성 변화는 안내레일(30)의 곡률반경을 변경시킴으로써 환경에 맞는 보다 적절한 구동을 구현할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 실시예에 따른 클러치 댐핑장치의 구성을 도시한 개략적인 사시도이다.

도 2는 본 실시예에 따른 클러치 댐핑장치의 일부 구성을 도시한 사시도이다.

도 3은 본 실시예에 따른 클러치 댐핑장치의 단면도이다.

도 4는 본 실시예에 따른 클러치 댐핑장치의 작동상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 5는 본 실시예에 따른 댐핑장치의 클러치 이동각도를 도시한 그래프이다.

도 6은 본 실시예에 따른 댐핑장치의 클러치 댐핑 거리를 도시한 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10,11 : 플레이트 12 : 클러치 디스크

20 : 입력축 22 : 허브플레이트

30 : 안내레일 32 : 가이드레일

34 : 피봇 36 : 탄성스프링

38 : 이동부재 40 : 장공

Claims (6)

1. 클러치 디스크 중앙에 설치되는 플레이트와, 변속기 입력축에 결합되는 허브플레이트, 상기 허브플레이트와 상기 플레이트 사이에 연결 설치되는 댐핑부를 포함하고,

   상기 댐핑부는 상기 플레이트 전면에 중심과의 거리가 점차적으로 줄어들도록 형성되는 안내레일과, 상기 허브플레이트 중심에서 방사방향으로 형성되는 가이드레일과, 이 가이드레일을 따라 이동가능하게 설치되고 상기 안내레일에 결합되는 피봇, 상기 가이드레일 내에 설치되어 상기 피봇에 탄성력을 인가하는 탄성스프링을 포함하며,

   상기 안내레일은 점차적으로 곡률반경이 줄어드는 곡선형태인 클러치의 댐핑장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 안내레일은 복수개가 플레이트의 중심에서 각도를 두고 배열 형성된 클러치의 댐핑장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 플레이트는 두 개가 한 쌍을 이루어 대향 배치되고, 상기 허브플레이트는 상기 플레이트 사이에 설치되며, 상기 피봇은 가이드레일 양측으로 돌출되어 상기 각 플레이트의 안내레일에 결합되는 구조의 클러치의 댐핑장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 가이드레일은 허브플레이트에 방사방향으로 설치되고, 내부에는 피봇이 돌출 형성된 이동부재가 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되며, 상기 이동부재와 가이드레일 내면 사이에 탄성스프링이 탄력적으로 설치된 클러치의 댐핑장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 가이드레일은 상기 안내레일의 배열 각도와 대응되는 각도로 배열 설치된 클러치의 댐핑장치.

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