KR100422643B1 - 자동차용 플라이휠 - Google Patents

Abstract

엔진 회전수에 따라 댐핑력이 변화함으로써 다양한 진동 특성에 따른 댐핑 효과를 효율적으로 달성할 수 있는 자동차용 플라이휠에 관한 것으로, 본 발명의 플라이휠은, 엔진의 크랭크축에 연결되며, 외주로부터 중심방향으로 일정 구간내에 댐핑 공간을 구비하는 1차 질량체와; 변속기의 입력축에 연결되며, 상기 1차 질량체에 대해 상대 운동하는 2차 질량체와; 상기 2차 질량체와 결합되는 전달 플레이트와; 상기 댐핑 공간에 장치되어 상기 1차 질량체의 회전력을 댐핑한 후 상기 전달 플레이트에 전달하며, 엔진 회전수에 따라 댐핑력이 변화하는 특성을 갖는 댐핑 수단;을 포함하며, 상기 댐핑 수단은, 원심력에 의해 상기 댐핑 공간을 따라 이동하는 볼과, 상기 볼을 1차 질량체에 밀착시키는 한편 상기 전달 플레이트와 일체로 회전되도록 설치되는 볼 가이드와, 상기 볼을 좌우 양측에서 탄성적으로 지지하는 스프링과, 상기 전달 플레이트의 회전력을 스프링에 전달하는 한편 상기 전달 플레이와 일체로 회전되도록 설치되는 전달 가이드를 포함한다.

Description

자동차용 플라이휠{FLYWHEEL FOR VEHICLES}

본 발명은 차량의 변속기 조립체에 사용되는 플라이휠에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진 회전수에 따라 댐핑력이 변화함으로써 다양한 진동 특성에 따른 댐핑 효과를 효율적으로 달성할 수 있는 자동차용 플라이휠에 관한 것이다.

주지와 같이, 플라이휠(flywheel)은 동력 행정에서 회전력을 얻어 나머지 행정에서 관성에 의해 회전 속도 변동을 감소시켜주는 역할을 하는 장치로서, 제한된 범위까지 상대측에 대하여 회전할 수 있는 1차(엔진측) 질량체와 2차(변속기측) 질량체를 구비하며, 엔진의 토크 변동으로 인한 비틀림 진동이 생기더라도 상기 진동에 의해 즉시 회전 변화가 생기지 않도록 하여 엔진의 토크 변동으로 인한 비틀림 진동이 변속기 기타 차량 부품에 전달되지 않도록 하고 있다.

이러한 플라이휠은 상기 2차 질량체가 다이나믹 댐퍼의 역할을 수행하게 하여 구동계의 진동을 저감시키는 구조로서, 1차 질량체는 크랭크축에 고정되고, 2차 질량체에는 클러치가 압착되어 2차 질량체와 트랜스미션의 입력축이 클러치를 통해 단속되며, 1차 질량체와 2차 질량체는 스프링으로 연결되는 구조이다.

상기한 종래의 일 실시예로서 도 1a에 도시된 바와 같이, 1차 질량체(110) 및 이 질량체(110)와 상대 회전되게 맞대어 설치되는 미도시한 2차 질량체가 아크형 코일 스프링(120)의 작동에 의해 진동 댐핑 역할을 수행하는 플라이휠이 개시되어 있다.

즉, 상기의 플라이휠은 클러치가 2차 질량체에 압착되어 2차 질량체가 회전하게 되면 2차 질량체에 리베팅된 드라이브 플레이트가 1차 질량체(110)에 부착된 아크형 코일 스프링(120)을 밀어주는 구조이다.

그리고, 종래의 다른 실시예로는 도 1b에 도시된 바와 같이, 1차 질량체 (110')의 반경방향으로 스프링(120')이 배치되어 드라이브 플레이트의 회전으로 2차 질량체가 스프링(120')에 인장력을 발생시키는 플라이휠이 개시되어 있으며, 또한, 도 1c에 도시된 바와 같이, 1차 질량체(110")에 직선 스프링(120")을 직렬로양쪽에 5개씩 분리 배치하고, 2차 질량체에 의해 각각의 스프링(120")을 압착하는 플라이휠이 개시되어 있다.

그러나, 상기한 종래의 각 실시예들은 근본적인 구조에는 차이가 거의 없고, 스프링(120,120',120")의 배치와 그에 따른 드라이브 플레이트의 구조가 조금씩 다를 뿐이며, 엔진 회전수와 관계없이 구동 토크에만 의존하여 작동되는 구조로서, 다양한 진동 특성에 따른 댐핑 효과를 효율적으로 달성하기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔진 회전수에 따라 댐핑력이 변화함으로써 다양한 진동 특성에 따른 댐핑 효과를 효율적으로 달성할 수 있는 자동차용 플라이휠을 제공함을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

엔진의 크랭크축에 연결되며, 외주로부터 중심방향으로 일정 구간내에 댐핑 공간을 구비하는 1차 질량체와;

변속기의 입력축에 연결되며, 상기 1차 질량체에 대해 상대 운동하는 2차 질량체와;

상기 2차 질량체와 결합되는 전달 플레이트와;

상기 댐핑 공간에 장치되어 상기 1차 질량체의 회전력을 댐핑한 후 상기 전달 플레이트에 전달하며, 엔진 회전수에 따라 댐핑력이 변화하는 특성을 갖는 댐핑 수단;

을 포함하며, 상기 댐핑 수단은, 원심력에 의해 상기 댐핑 공간을 따라 이동하는 볼과, 상기 볼을 1차 질량체에 밀착시키는 한편 상기 전달 플레이트와 일체로 회전되도록 설치되는 볼 가이드와, 상기 볼을 좌우 양측에서 탄성적으로 지지하는 스프링과, 상기 전달 플레이트의 회전력을 스프링에 전달하는 한편 상기 전달 플레이와 일체로 회전되도록 설치되는 전달 가이드를 포함하는 자동차용 플라이휠을 제공한다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 실시예들에 따른 플라이휠의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 플라이휠의 정면도.

도 3은 도 2의 단면도를 도시한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 1차 질량체 12 : 2차 질량체

16 : 전달 플레이트 24 : 허브

28 : 비틀림 진동 댐퍼 28a : 볼

28b : 볼 가이드 28c : 스프링

28d : 조인트 가이드

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 플라이휠의 정면도를 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 단면도를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 플라이휠은 엔진의 크랭크축(미도시)에 연결되는 1차 질량체(10)와, 변속기의 입력축에 연결되는 2차 질량체(12)를 구비하는데, 1차 및 2차 질량체(10,12)는 상대 운동이 가능하도록 부쉬 또는 베어링을 통해 연결된다.

상기 1차 질량체(10)의 외주에는 링기어(14)가 장착되고, 1차 질량체(10)의 원주방향 내측에는 엔진의 크랭크축에 연결하기 위한 구멍(h1)이 제공되며, 이 구멍(h1)의 원주방향 바깥쪽으로는 전달 플레이트(16)와 2차 질량체(12)를 연결하기 위한 구멍(h2)이 제공된다.

그리고, 1차 질량체(10)의 외주로부터 중심방향으로 일정 구간에는 비틀림 진동 댐퍼가 장치되는 댐핑 공간(18)이 제공되며, 상기 댐핑 공간(18)에는 원주방향으로 2개 또는 그 이상의 지지단(미도시)이 등간격으로 설치되고, 1차 질량체 (10)에는 비틀림 진동 댐퍼의 운동을 제한하는 한편 윤활제 등의 밀봉을 유지하기 위한 커버(20)가 리벳(22) 또는 용접에 의해 2차 질량체(12) 측으로부터 결합된다.

여기에서, 상기 지지단은 1차 질량체(10)와 볼트, 리벳 또는 용접으로 연결될 수 있으며, 압축 성형도 가능하다.

그리고, 1차 및 2차 질량체(10,12)의 반경방향 중심부에는 축방향으로 이 질량체들(10,12)을 통과하여 허브(24)가 연결되는데, 이 허브(24)는 1차 질량체(10)와는 리벳 또는 볼트 등으로 연결되고 2차 질량체(12)와는 부쉬 또는 베어링으로 연결되어 회전 운동을 하게 되며, 허브(24)와 부쉬의 변속기측 끝단에는 마찰 작용에 의해 1차 및 2차 질량체(10,12) 사이의 감쇠를 조절하는 마찰 플레이트(26)가 결합된다.

상기 2차 질량체(12)의 변속기측 외주에는 클러치를 통한 동력 단속이 가능하도록 하기 위한 일정 면적의 마찰면이 제공되고, 2차 질량체(12)에는 1차 및 2차 질량체(10,12) 사이의 토크를 전달하기 위하여 전달 플레이트(16)가 리벳 또는 볼트 등에 의해 기계적으로 결합되는데, 이 전달 플레이트(16)는 2개 이상의 부분에서 진동 댐퍼와 접촉함으로써 1차 질량체(10)와 커버(20) 사이의 공간에서 댐퍼를 통해 토크를 전달하게 된다.

이러한 구성의 플라이휠에 있어서, 상기 댐핑 공간(18)에 장치되는 진동 댐퍼(28)는 집중 관성 역할을 하는 볼(28a)과, 볼(28a)의 운동을 안내하는 볼 가이드 (28b)와, 볼(28a)에 탄성력을 작용하는 스프링(28c)과, 볼(28a)과 스프링(28c) 사이에 배치되는 조인트 가이드(28d)로 구성된다.

상기 볼 가이드(28b)는 볼(28a)이 1차 질량체(10)의 댐핑 공간(18)에서 자유롭게 원주 운동을 할 수 있도록 가이드하는 역할을 수행함과 동시에 볼(28a)과 전달 플레이트(16)가 불필요한 접촉을 하지 않도록 제한하는 역할도 수행하는 것으로, 도시하지는 않았지만 전달 플레이트(16)와 접촉하는 볼 가이드(28b)의 일부분은 이 가이드(28b)가 전달 플레이트(16)를 따라 이탈없이 운동할 수 있도록 하기 위해 상기 전달 플레이트(16)에 요철 형태로 맞물린 상태로 설치되며, 볼(28a)과 접촉하는 부분은 볼(28a)과 원활한 면접촉을 할 수 있도록 기하학적으로 설계된다.

그리고, 상기 조인트 가이드(28d)는 1차 및 2차 질량체(10,12)의 상대 운동에 의해 볼(28a)이 일정 각도만큼 회전되었을 경우에도 볼(28a)과 스프링(28c)이 기구학적으로 수직 상태를 계속 유지하도록 도와주며, 스프링(28c)에 수직방향(스프링의 길이방향)의 힘만 작용하도록 하는 역할을 수행한다. 따라서, 스프링(28c)에는 항상 수직력만 작용하게 되므로, 버클링 등의 발생없이 반영구적인 내구성을 보유할 수 있게 된다.

여기에서, 상기 볼(28a)과 조인트 가이드(28d) 사이에는 마찰을 감소시켜 스프링(28c)과 볼(28a)이 항상 수직으로 만나게 되도록 하기 위해 윤활제가 사용될 수 있다.

그리고, 조인트 가이드(28d) 사이에 배치되는 볼(28a)은 회전수에 비례하는 원심력의 작용으로 회전수가 높을수록 작동에 많은 에너지가 소요되게 되는 집중 관성의 역할을 수행하게 된다. 즉, 엔진 회전수가 높을수록 볼(28a)을 이동시키는데 더 많은 토크가 필요하게 되므로, 댐퍼(28) 특성도 엔진 회전수에 따라 변하게 된다.

상기 스프링(28c)은 비틀림 진동 댐퍼(28)에서 발생하는 토크를 전달하고 저장하는 역할을 수행하는데, 각 스프링(28c) 사이에는 회전수에 따라 관성과 마찰력이 변하는 볼(28a)이 장치되며, 볼(28a)과 스프링(28c) 사이에는 전술한 바와 같이 조인트 가이드(28d)가 장치된다.

여기에서, 상기 스프링(28c)은 직선 또는 원형의 형태로 장착되며, 필요한 강성을 확보하기 위해 복수개의 스프링이 겹쳐져서 사용될 수 있다.

그리고, 전달 가이드(30)는 전달 플레이트(16)와 스프링(28c) 사이에 배치되어 2차 질량체(12)측의 전달 플레이트(16)와 1차 질량체(10)측의 스프링(28c) 사이의 토크를 전달하는 것으로, 스프링(28c)의 운동을 안내하고 이탈을 방지하는 역할과, 전달 플레이트(16)로부터 전달되는 토크를 스프링(28c)에 정확히 전달하는 역할을 수행한다. 정확한 궤적의 운동을 위해, 전달 가이드(30)는 전달 플레이트(16)에 요철 형태로 맞물리게 된다.

이러한 구성의 비틀림 진동 댐퍼(28)는 엔진의 토오크 변동이 생기면 1차 질량체(10)의 회전력이 커져서 전달 플레이트(16)와의 상대 회전 운동이 발생하게 될 때, 볼(28a)이 댐핑 공간(18)의 외주쪽을 타고 구르면서 댐퍼의 역할을 수행하게 됨과 동시에, 스프링(28c)이 변형되면서 1차 질량체(10)의 회전력을 전달 플레이트(16)에 전달하여 이 플레이트(16)가 고정 결합된 2차 질량체(12)도 회전하게 된다.

이러한 댐핑 과정에서, 볼(28a)은 엔진의 회전 속도에 따라 원심력이 다르게 작용하여 각각의 스프링(28c)에 전달되는 힘이 달라지게 되므로, 작동 토크가 플라이휠의 회전 속도에 따라 가변적으로 조절된다.

즉, 엔진 회전수가 높을수록 볼(28a)을 이동시키는데 더 큰 토크가 필요하게 되므로 댐핑 특성도 회전수에 따라 변하게 된다.

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.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 플라이휠에 구비되는 비틀림 진동 댐퍼는 엔진 회전수가 높을수록 볼을 이동시키는데 더 큰 토크를 필요로 하므로, 엔진 회전수에 따른 최적의 성능을 구현할 수 있다.

따라서, 본 발명의 플라이휠을 토크의 변동이 심한 자동차의 구동계 등에 사하면 기어의 래틀 소음 등 변속기에서 발생하는 진동 소음을 최소화 할 수 있어 승차자의 안락감을 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 엔진의 크랭크축에 연결되며, 외주로부터 중심방향으로 일정 구간내에 댐핑 공간을 구비하는 1차 질량체와;

   변속기의 입력축에 연결되며, 상기 1차 질량체에 대해 상대 운동하는 2차 질량체와;

   상기 2차 질량체와 결합되는 전달 플레이트와;

   상기 댐핑 공간에 장치되어 상기 1차 질량체의 회전력을 댐핑한 후 상기 전달 플레이트에 전달하며, 엔진 회전수에 따라 댐핑력이 변화하는 특성을 갖는 댐핑 수단;

   을 포함하며, 상기 댐핑 수단은, 원심력에 의해 상기 댐핑 공간을 따라 이동하는 볼과, 상기 볼을 1차 질량체에 밀착시키는 한편 상기 전달 플레이트와 일체로 회전되도록 설치되는 볼 가이드와, 상기 볼을 좌우 양측에서 탄성적으로 지지하는 스프링과, 상기 전달 플레이트의 회전력을 스프링에 전달하는 한편 상기 전달 플레이와 일체로 회전되도록 설치되는 전달 가이드를 포함하는 자동차용 플라이휠.
2. 제 1항에 있어서, 상기 볼과 스프링 사이에는 상기 스프링에 수직력만 작용하게 하는 조인트 가이드가 배치되는 자동차용 플라이휠.