KR100358515B1 - 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠은, 차량구동부의 비틀림진동을 흡수하기 위한 플라이휠 장치의 개선에 관한 것으로, 차량의 엔진에서 발생하는 비틀림진동이 트랜스미션에 전달되기 전에 최소한 두 개의 질량으로 구성된 플라이휠과 그 사이에 탄성매개체와 작동토오크 조절형 드라이브 플레이트, 또한 감쇠를 유발 및 조절할 수 있는 기구를 삽입하는 것이며, 더욱 상세하게는 압축 코일스프링과 롤러 그리고 이 롤러로 지지된 압축 코일스프링에 의하여 회전하는 드라이브 플레이트의 곡면 형상을 조절하여 엔진의 특성 및 주행상태에 따라 토오크 곡선을 용이하게 조절할 수 있는 드라이브 플레이트와 감쇠의 중요한 역할을 하는 구름마찰 감쇠기구의 설계가 가능한 이중질량 진동감쇠 플라이휠에 관한 것이다.

이로 인하여 이중질량 진동감쇠 플라이휠의 댐퍼를 튜닝시 이상적인 이력곡선을 용이하게 구현하여 최적의 진동감쇠효과를 이룰 수 있으며, 이에 필요한 플라이휠의 필요부품을 단순화 할 수 있고 또한 이로 인하여 제조원가를 절감할 수 있는 것이 가능한 발명에 관한 것이다.

Description

자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠{DUAL MASS VIBRATION DAMPING FLYWHEEL FOR VEHICLES}

본 발명은 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이중질량에 의한 엔진의 출력 토오크 충격완화 및 구동계의 비틀림진동을 감쇠시킬 수 있도록 한 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠에 관한 것이다.

일반적으로 엔진에서는 팽창행정만이 출력행정이 되고 흡입, 압축, 배기행정은 출력감소가 되며 이로 인하여 회전력도 팽창행정에서 크고 적어지고, 이에 따라 엔진의 회전속도도 주기적으로 변동함으로 이를 막기 위하여 플라이휠을 설치한다.

즉, 엔진의 맥동적인 회전을 플라이휠의 관성력을 이용하여 원활한 회전으로 바꾸어 준다. 상기 플라이휠은 크랭크 축에 장착된 주철제의 관성바퀴로써 외주에 링기어를 끼우는데 이 링 기어는 기동 전동기의 피니언 기어와 맞물려 엔진을 기동시킬 때에만 사용한다.

그리고, 크랭크 축에는 혼합기의 연소에 따라 발생한 회전력이 간격을 두고 전달되지만 플라이휠은 관성에 의하여 일정한 속도로 회전하려고 하므로 균일한 회전력을 얻을 수 있다. 외경이 크고 무거울수록 관성력은 커지므로 엔진의 회전수의 변화는 어렵게 되고 가속페달의 개폐에 따라 반응이 둔하여지므로 엔진의 성격에 맞는 적당한 크기와 무게를 지닌 것을 선택하여 사용하고 있다.

그러나, 엔진의 토오크 출력의 증가, 트랜스미션의 기어비의 감소등의 토오크 변동의 증가로 기존의 플라이휠의 기능만으로는 엔진의 회전진동을 제어할 수 있는 데에 한계에 도달하였다.

따라서, 종래의 기술 분야에서는 이러한 방법으로 엔진의 시동 및 기동시에 토오크 변동을 더욱 더 효과적으로 줄일 수 있는 플라이휠이 요구되었는데 이중질량 진동감쇠 플라이휠이란 기존의 한 개의 플라이휠을 두 개로 나누어 엔진 쪽에 연결된 일차 질량과 클러치를 통하여 트랜스미션에 연결되는 이차 질량으로 구성된 것이며, 이 두 질량사이에 적절한 연결이 가능하도록 진동댐퍼를 장착한 것을 말한다.

이 진동댐퍼는 보통 스프링 또는 이와 비슷한 기능을 하는 탄성매개체로 구성되어 있으며, 두 질량사이의 연결을 유지하면서 회전 토오크를 전달하는 기능을 하며 원주상 또는 반경방향으로 배치되어 있다.

이 장치에서는 탄성매개체의 탄성작용과 마찰에 의한 감쇠에 의하여 첫째로, 엔진의 토오크 충격을 완화시키는 기능을 하며 둘째로, 엔진의 아이들(idle), 상용영역 등에서의 구동계의 비틀림진동에 대하여 감쇠작용을 하게 된다.

그러나, 이 장치에서는 일차 질량과 이차 질량의 상대적인 회전이 발생하는 경우 스프링의 회전각에 따른 균일압축에 의하여 작동 토오크의 크기를 회전각에 따라 조절할 수 없다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 플라이휠을 이중의 질량으로 분리하여 그 사이에 탄성매개체와 감쇠를 유발할 수 있는 기구를 삽입함으로써 압축 코일스프링과 롤러 그리고 이 롤러로 지지된 압축 코일 스프링에 의하여 회전하는 드라이브 플레이트의 형상을 조절하여 드라이브 플레이트의 회전시 엔진의 특성 및 주행상태에 따라 토오크 곡선을 조절할 수 있으며 측면의 가공정도에 따라 감쇠력을 조절할 수 있는 드라이브 플레이트의 설계가 가능하고, 이로 인하여 이중질량 진동감쇠 플라이휠의 댐퍼를 튜닝시 이상적인 이력곡선(hysteresis)을 용이하게 구현하여 최적의 진동감쇄효과를 이룰 수 있으며, 엔진의 특성 및 주행상태에 따라 드라이브 플레이트의 이러한 기능을 조절하여 이중질량 플라이휠의 완충효과를 구현하는데 필요한 이상적인 토오크 곡선을 용이하게 실현할 수 있도록 한 자동차용 이중질량 진동감쇠 플라이휠을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 발명에 의한 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠은, 자동차의 이중질량 플라이휠에 있어서, 엔진의 크랭크축 끝단과 연결되는 허브플레이트의 외주면에 고정된 일차 질량과; 상기 일차질량의 일측면에 일정간격으로 위치되며 상기 허브플레이트의 외주면에 밀착되게 장착되고 리벳구멍을 갖는 호형의 드라이브플레이트와; 상기 드라이브플레이트를 감싸며 상기 일차질량과 리벳팅되는 커버와; 좌굴방지와 내구강도 향상을 도모하기 위하여 상기 일차질량과 커버면 사이에 형성된 스프링시트에 장착되어 상기 드라이브플레이트에 의하여 압축되는 메인스프링 및 서브스프링과; 상기 메인스프링과 서브스프링의 끝단에 부착되며, 상기 드라이브플레이트와 접촉하여 구름되는 롤러와; 상기 드라이브플레이트의 리벳구멍과 리벳팅으로 연결되고 상기 허브플레이트의 외주면과 볼베어링에 의하여 접촉되는 이차질량 플라이휠과; 상기 메인스프링과 서브스프링을 지지할 수 있는 스프링가이드로 구성된 것을 특징으로 한다.이때, 상기 드라이브플레이트는 원형 혹은 타원형 등의 호형의 형상으로 형상으로 성형 조절하여 이중질량 플라이휠의 비틀림 특성곡선을 자유롭게 구현할 수 있도록 한다.

도1은 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠을 나타낸 측단면도,

도2는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 어세이를 나타낸 평면도,

도3은 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 드라이브 플레이트를 나타낸 평면도,

도4a 및 도4b는 본 발명에 따른 롤러 어세이를 나타낸 평면 및 단면도,

도5a 및 도5b는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 일차 질량을 나타낸 정면 및 단면도,

도6a 및 도6b는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 이차 질량을 나타낸 정면 및 단면도,

도7은 이중질량 플라이휠의 장착과 미장착시의 변속기 입력축 각가속 저감능력을 보여주는 그래프,

도8는 본 발명에서 구현할 수 있는 이중질량 플라이휠의 이력곡선이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 일차 질량(primary mass) 2 : 이차 질량(secondary mass)

3 : 링 기어(ring gear) 4 : 드라이브 플레이트(drive plate)

5 : 커버(cover) 6 : 허브 플레이트(hub plate)

7 : 메인 스프링(main spring) 8 : 서브 스프링(sub spring)

9 : 롤러(roller) 10 : 시일 커버(seal cover)

11 : 볼 베어링(ball bearing) 12 : 니이들 베어링(needle bearing)

13, 14 : 리벳 15, 17 : 도올 핀(dowel pin)

16 : 토오크 리미터(torque limiter) 18 : 볼트(bolt)

19 : 캡(cap) 20 : 오 링(O-ring)

21 : 그리이스 22 : 리벳구멍

이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부 도면 도1 내지 도6을 참조하면서 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 측단면도로써, 일차 질량(1)는 드라이브 플레이트(4)가 리벳(13)으로 결합된 이차 질량(2)과 베어링(11)으로 지지되어 있도록 구성된다.

이때, 상기 일차질량(1)의 일측면에는 호형의 드라이브플레이트(4)가 일정간격을 유지하도록 위치되며, 상기 허브플레이트(6)의 외주면에 밀착되게 장착된다.상기 드라이브플레이트(4)에는 리벳구멍(22)이 형성되는 바, 이 드라이브플레이트(4)는 도끼형의 호형을 띠는 형상으로 형성된다.여기서, 상기 드라이브플레이트(4)를 깜싸며 상기 일차질량(1)과 리벳팅으로 커버(5)가 장착되는 바, 상기 일차질량(1)과 커버(5) 사이에는 스프링시트(미도시)가 형성되어, 상기 드라이브플레이트(4)에 의하여 압축되는 메인스프링(7) 및 서브스프링(8)이 설치되고, 이 메인스프링(7)과 서브스프링(8)의 끝단에는 상기 드라이브플레이트(4)와 접촉하여 구름되는 롤러(9)가 부착된다.여기서, 상기 일차질량(1)과 커버(5)의 면에 형성된 스프링 시트가 있으며, 이 안쪽과 바깥쪽에는 두 개의 메인 스프링(7), 서브 스프링(8)이 이중 질량 플라이휠의 중심을 기준으로 양 방향으로 설치되어 있으며, 이 일차질량(1)과 커버(5)는 리벳(14)으로 막고 이 사이에 그리이스(21)를 충전하고 캡(19)으로 막아 밀봉한다.

또한, 상기 일차질량(1)내에 토오크 리미터(16)가 장착되어 있는데, 이때 스프링의 최대 압축시에 작동하여 스프링에 걸리는 탄성하중을 분담하여 받도록 되어 있으며, 소프트한 일라스토마(Elastomer)재질을 사용하여 동하중이나 토오크의 급격한 변동에 대하여 충격을 흡수하도록 구성된다.

도면 중 미설명 부호는 6은 허브 플레이트, 9는 롤러, 11은 볼베어링, 12는 니이들 베어링을 나타낸 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 엔진의 토오크 변동이 생기면 일차질량(1)의 회전력이 커져서 드라이브 플레이트(4)와의 상대회전운동이 발생하게 되는데, 이때 드라이브 플레이트(4)는 스프링(7,8)과의 상대운동으로 스프링(7,8)을 압축시키며 또한 압축되는 회전각도에 따라 드라이브 플레이트(4)가 스프링(7,8)을 압축시키는 압축점이 달라지며, 이에 따라 롤러(9)는 드라이브 플레이트(4)의 면을 구르게 되고, 드라이브 플레이트가 회전함에 따라 스프링의 압축량이 달라지므로 이 드라이브 플레이트(4)의 형상을 변경함에 따라서 회전각은 같더라도 스프링(7,8)에 저장되는 토오크는 달라지게 된다.

도2는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 어세이를 나타낸 평면도로써, 롤러(9)는 2개의 압축 코일 스프링인 메인 스프링(7), 서브 스프링(8)을 지지하는 역할을 하고 있으며, 이는 드라이브 플레이트(4)의 단부에 설치되어 있다.

도3은 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 드라이브 플레이트를 나타낸 평면도로써, 드라이브 플레이트(4)는 그 단부에 롤러(9)가 지지되어 있고, 리벳구멍이 설치되어 리벳(13)으로 이차질량(2)과 연결되어 있으며, 이는 볼 베어링(11)으로 허브 플레이트(6)의 외부와 결합 지지되어 있다.

상기 드라이브 플레이트(4)의 형상은 엔진의 회전 토크 변화 특성에 따라 최적화하여 제작하되, 첨부한 도 3에 도시한 바와 같이 도끼형상과 비슷한 호형의 형상으로 설계하는 것이 바람직하고, 차종별로 서로 다른 엔진의 회전 토크의 변화 특성에 따라 그 외의 형상도 설계 적용 할 수 있음은 물론이다.

도4a 및 도4b는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 롤러어세이를 나타낸 평면 및 단면도로써, 롤러(9)는 이중질량 플라이휠의 양쪽에서 안쪽과 바깥쪽으로 포개어져 있는 메인 압축형 코일스프링(7)과 서브 압축형 코일스프링(8)에 장착되어 드라이브 플레이트(4)를 지지하고 있다.

커버(5)는 드라이브 플레이트(4)를 감싸고 그 내부에 압축형 코일스프링으로 된 메인 코일스프링(7)과 서브 코일스프링(8)이 시이팅(Seating)될 수 있는 구조로 되어 있다.

도5a 및 도5b는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 일차 질량을 나타낸 정면 및 단면도로써, 양쪽에 압축코일 스프링이 장착될 수 있는 스프링시트가 형성된 구조로 되어 있다.

즉, 일차 질량(1)은 커버(5)와 함께 드라이브 플레이트(4)를 감싸고 그 내부에 압축 코일스프링으로 된 메인 코일스프링(7)과 서브 코일스프링(8)이 시이팅될 수 있는 구조로 되어 있다.

도6a 및 도6b는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 이차 질량을 나타낸 정면 및 단면도이고, 도7은 이중질량 플라이휠의 장착과 미장착시의 토오크 저감능력을 보여주는 그래프로써, 플라이휠의 목적인 진동 감쇠를 시간의 경과에 따라 기존형태의 플라이휠 장착시와 2차질량 플라이휠 장착시 토르크의 변동량을 보여주고 있으며 이중질량 플라이휠 장착시가 훨씬 더 토르크 변동량이 줄어든다는 것을 알 수 있다.

도8는 본 발명에서 구현할 수 있는 이중질량 플라이휠의 이력곡선으로써, 요동각이 커감에 따라 토오크의 크기가 3단의 기울기를 가지는 구조로 아이들(idle) 영역과 주행 영역(drive), 그리고 가변 영역(load change)으로 되어 이 이력곡선은 드라이브 플레이트(4)의 크기와 형상에 따라 가변제작 될 수 있다.

종래의 획일화되어 있는 주행 영역의 이력곡선이 부드러운 곡선으로 요동각의 크기에 따라 아이들 영역과 주행 영역, 그리고 가변 영역으로 나누어 구현할 수 있는 것이 가능하다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠에 의하면, 압축 코일스프링과 롤러 그리고 이 롤러로 지지된 압축 코일 스프링에 의하여 회전하는 드라이브 플레이트의 형상을 조절하여 이중질량 진동감쇠 플라이휠의 댐퍼를 튜닝시 이상적인 이력곡선을 용이하게 구현하여 기어의 래틀소음등 트랜스미션에서 발생하는 진동소음을 최적 저감할 수 있으며, 엔진의 특성 및 주행상태에 따라 드라이브 플레이트의 형상을 조절하여 이중질량 플라이휠의 완충효과를 구현하는데 필요한 이상적인 토오크 곡선을 용이하게 실현할 수 있으며, 플라이휠의 부품을 단순화하고 최소화하여 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 자동차의 이중질량 플라이휠에 있어서,

   엔진의 크랭크축 끝단과 연결되는 허브플레이트의 외주면에 고정된 일차 질량과;

   상기 일차질량의 일측면에 일정간격으로 위치되며 상기 허브플레이트의 외주면에 밀착되게 장착되고 리벳구멍을 갖는 호형의 드라이브플레이트와;

   상기 드라이브플레이트를 감싸며 상기 일차질량과 리벳팅되는 커버와;

   좌굴방지와 내구강도 향상을 도모하기 위하여 상기 일차질량과 커버면 사이에 형성된 스프링시트에 장착되어 상기 드라이브플레이트에 의하여 압축되는 메인스프링 및 서브스프링과;

   상기 메인스프링과 서브스프링의 끝단에 부착되며, 상기 드라이브플레이트와 접촉하여 구름되는 롤러와;

   상기 드라이브플레이트의 리벳구멍과 리벳팅으로 연결되고 상기 허브플레이트의 외주면과 볼베어링에 의하여 접촉되는 이차질량 플라이휠과;

   상기 메인스프링과 서브스프링을 지지할 수 있는 스프링가이드로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 스프링 가이드는 스프링의 변형을 방지하며 안정된 스프링의 운동궤적을 유도하는 것이 가능하도록 그 내부는 그리이스가 충진되어 있으며 스프링과 가이드 사이의 마찰로 인하여 감쇠효과가 발생되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠.
3. 제1항에 있어서,

   상기한 드라이브 플레이트의 회전을 부드럽게 방지하는 소프트한 재질의 토오크 리미터가 일차질량내에 엔진의 토오크 충격에 대항할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠.
4. 제1항에 있어서,

   상기한 드라이브 플레이트와 구름에 의하여 마찰되는 일차질량의 롤러, 또는 드라이브 플레이트 면의 가공정도에 따라 롤러와 드라이브플레이트간의 마찰력 양이 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠.