KR100506325B1 - 이중 링 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 링 댐퍼를 포함한다. 이 이중 링 댐퍼는 댐퍼를 크랭크 샤프트에 연결시키기 위한 내측 링(20)을 포함한다. 또한, 벨트 등에 접촉시키기 위한 외측 관성 링(30)을 포함한다. 상기 내측 링과 외측 링 사이의 환형 공간에 유연한 엘라스토머 물질(7)이 기계적으로 수납된다. 외측 링의 내측면과 내측 링의 외측면에는 각각 복잡하고, 비(非)아치형이며, 협동하는 단면 프로파일을 이루어, 엘라스터를 이들 사이에 기계적으로 고정시킨다. 엘라스토머를 내측 링 또는 외측 링과 결합시키는 데 화학 접착제는 사용되지 않으며, 그 대신에 이들 링 사이의 기계적 수납에 의존한다. 바람직한 실시예에서 엘라스토머는 EPDM을 포함한다.

Description

이중 링 댐퍼{DUAL RING DAMPER}

본 발명은 크랭크 샤프트 댐퍼에 관한 것이며, 보다 구체적으로 말하면 비틀림 진동 및 굽힘 진동을 흡수하도록 기계적으로 고정되어 있는 유연한 엘라스토머 중간 부재가 마련된 이중 링 구조를 갖는 크랭크 샤프트 댐퍼에 관한 것이다.

크랭크 샤프트 진동 완충용 장치는 당업계에 알려진 지 오래다. 작동 중에, 내연 기관의 크랭크 샤프트는 각각의 연소에 뒤이어 오는 실린더로부터의 주기적 펄스에 응답하여 회전한다. 이는 크랭크 샤프트에 진동을 발생시키며, 이 진동은 엔진 및 관련 구성 요소의 장기 수명에 유해하다.

특정 부류의 댐퍼는 유연한 엘라스토머 부재로 연결된 동심 링에 의존한다. 내측 링은 댐퍼를 크랭크 샤프트에 고정시킨다. 외측 링은 동력 전달용 벨트에 접촉한다. 엘라스토머 부재는 접착제 또는 기계적 수단에 의해 이들 링 사이에 수용된다. 크랭크 샤프트가 회전할 경우 크랭크 샤프트로부터의 비틀림 충격은 유연한 엘라스토머 부재에 의해 감소 또는 흡수된다. 일반적으로, 상기 엘라스토머 부재는 이들 링 사이에 있는 일정 단면적의 환형 공간을 차지한다.

당 분야의 대표예로는 1993년 시스코(Sisco) 등에 허여된 미국 특허 제5,231,893호가 있으며, 이 특허에는 허브와 외측 관성 부재 사이에 엘라스토머 부재가 배치되는 크랭크 샤프트 진동 댐퍼가 개시되어 있다. 관성 부재와 허브의 반경방향 외측 곡률 또는 내측 곡률은 크랭크 샤프트의 굽힘 진동을 감소시키도록 선택된다.

또한, 당 분야의 대표예로는 1995년 율리히(Ullrich) 등에 허여된 미국 특허 제5,453,056호가 있으며, 이 특허에는 풀리와, 축의 림 및 엘라스토머 부재에 의해 풀리에 연결되는 비틀림 진동 댐퍼가 개시되어 있다.

종래의 댐퍼는 링을 엘라스토머 요소에 연결하는 데 환경 친화적이지 않은 접착제에 주로 의존한다. 접착제 또는 주변 엘라스토머의 불량은 치명적인 댐퍼의 고장 및 엔진에 대한 손상을 초래할 수 있다.

엘라스토머를 링 사이에 유지시키는 기계적 연결부를 구비한 이중 링 댐퍼가 필요하다. 복잡하고, 비(非)아치형이며, 협동하는 프로파일을 갖는 기계적 연결부를 구비하는 이중 링 댐퍼가 필요하다. 완충 매체로서 EPDM 엘라스토머를 이용하는 이중 링 댐퍼가 필요하다. 엘라스토머의 프로파일 및 체적으로 인해, 조절 기능이 향상되고 진동수의 범위가 확대되는 이중 링 댐퍼가 필요하다. 본 발명은 이러한 요건을 충족시킨다.

도 1은 본 발명의 단면도.

도 2는 림의 변형예의 단면도.

도 3은 도 1의 3을 상세히 보여주는 단면도.

도 4는 도 2의 4를 상세히 보여주는 단면도.

도 5는 엘라스토머 부재의 단면도.

도 6은 엘라스토머 부재의 단면도.

도 7은 다른 엘라스토머 부재의 단면도.

도 8은 다른 엘라스토머 부재의 단면도.

도 9는 본 발명의 변형예의 단면도.

도 10은 본 발명의 변형예의 단면도.

본 발명의 기본적인 양태는 엘라스토머를 링 사이에 유지시키는 기계적 연결부를 구비한 이중 링 댐퍼이다.

본 발명의 다른 양태는 복잡하고, 비(非)아치형이며, 협동하는 프로파일을 갖는 기계적 연결부를 구비하는 이중 링 댐퍼를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 양태는 완충 매체로서 EPDM 엘라스토머를 이용하는 이중 링 댐퍼를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 양태는 엘라스토머의 프로파일 및 체적으로 인해 조절 기능이 향상되고 진동수의 범위가 확대되는 이중 링 댐퍼를 제공하는 것이다.

본 발명의 그 밖의 양태는 이하의 본 발명의 상세한 설명 및 첨부 도면을 통해 명시되거나 명료해질 것이다.

본 발명은 이중 링 댐퍼를 포함한다. 이 댐퍼는 댐퍼를 크랭크 샤프트에 연결시키는 내측 링을 포함한다. 또한, 댐퍼는 벨트 등에 접촉하는 외측 관성 링을 포함한다. 유연한 엘라스토머 물질이 상기 내측 링과 외측 링 사이의 환형 공간에 기계적으로 수용된다. 외측 링의 내측면과 내측 링의 외측면은 각각 복잡하고, 비아치형이며, 협동하는 프로파일 또는 단면을 이루어, 이들 면사이에 엘라스토머를 기계적으로 고정시킨다. 엘라스토머를 내측 링 또는 외측 링과 결합시키는 데 화학 접착제를 이용하지 않으며, 그 대신에 이들 링 사이에서의 기계적 구속에 의존한다. 바람직한 실시예에서 엘라스토머는 EPDM으로 이루어진다.

도 1은 본 발명의 단면도를 보여준다. 이중 링 댐퍼(10)는 내측 링(20)과 외측 관성 링(30)을 포함한다.

내측 링(20)은 허브(1)과 웨브(2)를 포함한다. 허브(1)의 크기는 샤프트, 예컨대 크랭크 샤프트에 부착되도록 정해진다. 도 1에 도시된 구성은 허브(1)를 샤프트에 억지 끼워 맞춤하는 구성이지만, 해당 분야에 알려진 플랜지 또는 그 밖의 구성도 허브를 수용 샤프트에 고정시키는 데 이용될 수 있다. 또한, 내측 링(20)은 웨브 림(3)을 포함한다. 림(3)은 웨브(2)의 둘레로 연장되고 웨브(2)에 연결되어 있다.

관성 링, 즉 외측 링(30)은 외측 링의 림(6)과 벨트 수용부(4)를 포함한다. 벨트 수용부(4)는 도면에 도시된 다중 리브 벨트(multi-ribbed belt)의 프로파일 등, 해당 분야에 알려진 임의의 벨트 프로파일(5)로 이루어질 수 있다.

림(3, 6)에는 그 사이에 간격(G)을 갖는 환형 공간이 나타난다. 림(3, 6)은 웨브 및 댐퍼의 회전 축선에 실질적으로 평행하게 연장되는 폭(W)을 갖는다.

림(3, 6)은, 엘라스토머 부재(7)가 림(3)과 림(6) 사이의 환형 공간에 기계적으로 포획 또는 고정되어 화학 접착제를 사용하지 않고도 내측 링 및 외측 링을 적절한 관련 위치에 기계적으로 유지시킬 수 있게 되도록, 각각 복잡한 형상을 갖는다. 엘라스토머(7)는 해당 분야에 알려진 임의의 유연한 엘라스토머 물질, 예컨대 EPDM, VAMAC, 네오프렌, SBR 및 고무 등으로 이루어질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

바람직한 실시예에서는, 엘라스토머(7)를 림(3, 6) 사이에 유지하는 데 접착제가 필요하지 않으며, 이는 이와 같은 유지가 기계적 연결을 통해 이루어지기 때문이다. 림(3, 6)의 프로파일 또는 단면에는 외측 링의 림의 내측면(16)과 웨브 림의 외측면(13)을 따라 축선방향으로 연장되거나 순환하는 일련의 파형이 나타난다. 바람직한 실시예에서, 각 림(3, 6)의 파형은 그 상이 변환되어, 엘라스토머 부재(7)의 축방향 폭에 걸쳐 허리형 부분 또는 목 모양의 부분(8)이 형성된다(도 3 및 도 5에 도시).

도 2는 림의 변형예의 단면도이다. 림(3, 6)에는 외측 링의 림의 내측면(16)과 웨브 림의 외측면(13)을 따라 축선방향으로 연장되는 일련의 파형이 나타난다. 이 실시예에서, 이들 림 사이의 파형은 관성 링의 내측면과 내측 링의 외측면 사이의 간격이 일정하도록 상이 정해지거나 동기화된다(도 4 및 도 6에 도시).

도 3은 도 1의 3을 상세히 보여주는 단면도이다. 림 표면(13, 16)의 대향하는 파형 사이에는 허리형 부분(8)이 형성된다. 파형과 허리형 부분은 엘라스토머 부재를 림 사이에 기계적으로 단단히 잡는다. 이러한 "방울"형 프로파일은 림과 엘라스토머 부재 사이에 강한 기계적 연결을 형성하는 것으로 고려된다.

변형예에서, 내측면(16)과 외측면(13)은 엘라스토머를 웨브 림과 관성 림 사이에 기계적으로 고정시키기 위한 텍스쳐를 포함한다. 변형예의 텍스쳐는 마디(knob), 표면 거칠기, 또는 임의의 표면 불규칙성이나 마찰을 형성하는 형태의 임의의 다른 형태를 포함할 수도 있다.

또한, 변형예에서는 코그 풀리(cog pulley) 또는 스프라킷(sprocket)과 유사하게 홈 또는 만곡면이 내측 림 표면(13)과 외측 림 표면(16)에 형성될 수 있으며, 파형과 직각을 이룬다. 이는 둘레의 고무-금속 부착 강도를 증가시킨다.

도 4는 도 2의 4를 상세히 보여주는 단면도이다. 환형 공간의 간격(G)과 엘라스토머 부재(7)의 두께(S)(도 6에 도시)는 림 표면(13, 16)의 협동 파형 사이에서 일정하다.

본 발명을 제조하기 위해, 내측 링은 클램핑 수단에 의해 고정된다. 관성 링은 내측 링과 관련하여 적절한 최종 위치에 유지된다. 그 후, 엘라스토머 부재는 램(ram)에 의해 이들 링 사이에서 압박된다. 엘라스토머의 유연한 성질 때문에, 엘라스토머는 적소에서 압박될 때 림 표면(13, 16) 사이의 윤곽을 추종할 수 있게 된다. 조립 중에, 고무는 상기 허리형 부분 및/또는 표면 윤곽을 통과할 때, 높은 수준의 압축을 받는다. 일단 조립이 완료되면 고무는 링에 의해 적소에 고정된다. 또한, 조립이 완료되면 엘라스토머는 항상 압축을 받는 상태이다. 엘라스토머는 20 내지 40 % 정도 압축된다. 엘라스토머 부재의 비압축 두께(S)는 이러한 제조 공정을 통해 압축되어, 조립된 댐퍼에서 엘라스토머 부재의 최종 상태는 림 표면(13, 16) 사이에서 S값의 60 내지 80 %에 있게 된다. 다시 말해서, 간격(G)은 도 2에 도시된 실시예의 S값의 60 내지 80 %이다. 조립된 댐퍼에서 엘라스토머의 각 부분에 행해지는 압축 정도를 다르게 함으로써, 진동 특성이 효과적으로 조절될 수 있다.

도 5는 엘라스토머 부재의 단면도이다. 허리형 부분(8)이 엘라스토머 부재(7)에 도시되어 있다. 파형 또는 방울형 부분(58)과 허리형 부분(8)은 엘라스토머 부재의 둘레부에 대해서 축선 방향으로 연장된다.

도 6은 엘라스토머 부재의 단면도이다. 엘라스토머 부재(17)는 비조립, 즉 비압축 두께(S)를 갖는다.

도 7은 다른 엘라스토머 부재의 단면도이다. 엘라스토머 부재(27)에 허리형 부분(18)이 나타난다. 파형(580)과 허리형 부분(18)은 엘라스토머 부재(27)의 둘레부에 대해서 축선 방향으로 연장된다. 입술형 부분(28, 29)은 엘라스토머 부재의 각 측의 외주연부에 대해서 연장된다. 입술형 부분(28, 29)의 두께(T)는 간격(G)을 초과하여, 엘라스토머 부재가 링 사이에 기계적으로 고정된다.

도 8은 다른 엘라스토머 부재의 단면도이다. 엘라스토머 부재(37)는 두께가 S이다. 입술형 부분(38, 39)은 엘라스토머 부재의 각 측의 주연부 둘레에서 연장된다. 입술형 부분(38, 39)의 두께(T)는 간격(G)을 초과하여, 엘라스토머 부재가 링 사이에 기계적으로 고정된다.

도 9는 본 발명의 변형예의 단면도이다. 엘라스토머 부재(27)는 내측 링(20)과 외측 링(30) 사이에 맞물려 있다. 입술형 부분(28, 29)은 링 사이에서 엘라스토머 부재(27)를 적소에 기계적으로 고정시킨다.

도 10은 본 발명의 변형예의 단면도이다. 엘라스토머 부재(37)는 내측 링(20)과 외측 링(30) 사이에 맞물려 있다. 입술형 부분(38, 39)은 링 사이에서 엘라스토머 부재(37)를 적소에 기계적으로 고정시킨다.

본원에는 본 발명의 한 가지 형태가 기재되어 있지만, 당업자에게는 본원에 기재된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 그 구성 및 부품에 관한 것을 변화시킬 수 있음이 명백하다.

Claims (18)

1. 허브로부터 반경방향으로 연장되며, 둘레부에 웨브 림을 구비하는 웨브와;

   외측 링으로서, 내주부 둘레에 외측 링의 림을 구비하고, 이 림은 상기 웨브 림과의 사이에 환형 공간을 형성하는 것인 외측 링과;

   상기 환형 공간에 맞물리는 엘라스토머 부재를 포함하며,

   상기 엘라스토머 부재는 상기 외측 링의 림 표면과 상기 웨브 림의 표면 사이의 상기 환형 공간에 정합하는 예비 성형 프로파일을 갖고,

   상기 웨브 림은 소정의 형상을 이루는 웨브 림 표면을 더 포함하며,

   상기 외측 링의 림은 소정의 형상을 이루는 외측 링의 림 표면을 더 포함하고,

   상기 웨브 림 표면은 웨브의 회전 축선에 실질적으로 평행하게 연장되고,

   상기 외측 링의 림 표면은 웨브의 회전 축선에 실질적으로 평행하게 연장되며,

   상기 웨브 림 표면은 복수 개의 파형을 더 포함하고, 상기 외측 링의 림 표면은 복수 개의 파형을 더 포함하며,

   상기 웨브 림 표면의 파형은 웨브 림 표면의 둘레부에서 축선 방향으로 연장되고, 상기 외측 링의 림 표면의 파형은 외측 링의 림 표면의 둘레부에서 축선 방향으로 연장되며,

   상기 웨브 림 표면의 파형과 외측 링의 림 표면의 파형은 상기 환형 공간이 웨브 림 표면과 외측 링의 림 표면 사이에서 실질적으로 일정하도록 배열되는 것인 이중 링 댐퍼.
2. 제1항에 있어서, 상기 엘라스토머 부재는 두께가 일정한 것인 이중 링 댐퍼.
3. 제1항에 있어서, 상기 웨브 림 표면과 상기 외측 링의 림 표면 사이에서 엘라스토머 부재는 20 내지 40 % 압축되는 것인 이중 링 댐퍼.
4. 제3항에 있어서, 상기 엘라스토머 부재는 한 쌍의 입술형 부분을 더 포함하고, 상기 입술형 부분은 각각 주연부 둘레에서 연장되며, 각 입술형 부분의 두께는 환형 공간의 폭을 초과하는 것인 이중 링 댐퍼.
5. 제3항에 있어서, 상기 웨브 림 표면은 마찰 텍스쳐를 포함하고, 상기 외측 링의 림 표면은 마찰 텍스쳐를 포함하는 것인 이중 링 댐퍼.
6. 제5항에 있어서, 상기 웨브 림 표면의 텍스쳐와 상기 외측 링의 림 표면의 텍스쳐는 엘라스토머 부재를 상기 환형 공간에 기계적으로 고정시키는 것인 이중 링 댐퍼.
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