KR100512491B1 - 차량용 듀얼매스 플라이 휠 - Google Patents

차량용 듀얼매스 플라이 휠 Download PDF

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Abstract

차량용 듀얼매스 플라이 휠은 프라이머리 플라이 휠과 세컨더리 플라이 휠 사이에 반경방향으로 탄성되는 메인 댐퍼가 설치되고, 상기 메인 댐퍼와 프라이머리 플라이 휠 사이에 상기 프라이머리 휠과 히스테리시스 토크를 발생시키는 마찰 댐퍼가 설치되며, 상기 마찰 댐퍼와 메인 댐퍼 사이에 상기 메인 댐퍼보다 강성이 작은 프리 댐퍼가 원주방향으로 탄성되도록 설치되기 때문에 탄성력과 히스테리시스 토크에 의해 댐핑작용이 이루어짐으로써, 엔진의 토크변동으로 인한 진동 및 소음이 방지되고, 엔진의 토크변동이 급격한 경우 차량이 덜컥거리는 것을 방지할 수 있다.

Description

차량용 듀얼매스 플라이 휠{Dual Mass Flywheel of Automobile}
본 발명은 차량용 듀얼매스 플라이 휠에 관한 것으로서, 특히 히스테리시스 토크를 발생시키는 마찰 댐퍼와 엔진의 공회전시 댐핑 작용을 행하는 프리 댐퍼가 설치된 차량용 듀얼매스 플라이 휠에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 엔진은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 과정 중 폭발 행정에서만 토크가 발생되므로 엔진이 고속으로 작동되고 있더라도 엔진에서 발생하는 토크는 불규칙하게 진동하면서 변속기로 전달된다.
따라서, 상기 엔진의 폭발 행정시 회전력을 전달받는 크랭크 샤프트에는 회전 관성에 의해 주기적으로 변동되는 엔진의 토크를 연속적인 회전력으로 변속기에 전달하는 플라이 휠이 설치된다.
상기와 같은 플라이 휠은 크게 래틀 노이즈 저감시키는 컨벤셔널 플라이 휠(Conventional Flywheel)과, 럼블 노이즈를 저감시키는 플렉시블 플라이 휠(Flexible Flywheel)과, 회전 관성력을 크게 하여 래틀 노이즈와 부밍 노이즈를 저감시키는 듀얼매스 플라이 휠(Dual Mass Flywheel)로 나누어진다.
도 1은 종래 기술에 따른 듀얼매스 플라이 휠의 단면도이다.
종래 기술에 따른 듀얼매스 플라이 휠은 엔진의 크랭크 샤프트(2)의 단부에 리벳(4) 결합되어 일체로 회전되는 프라이머리 플라이 휠(12)과, 상기 프라이머리 플라이 휠(12)과 상기 크랭크 샤프트(2)의 축방향으로 일정 간격 이격되어 클러치의 클러치 디스크(미도시)와 선택적으로 마찰되는 세컨더리 플라이 휠(14)과, 상기 세컨더리 플라이 휠(14)과 프라이머리 플라이 휠(12) 사이에 원주방향으로 복수개가 설치되어 엔진의 구동력을 상기 세컨더리 플라이 휠(14)에 전달함과 아울러 주행시 엔진의 토크 변동을 흡수하는 댐퍼(16)를 포함하여 구성된다.
특히, 래디얼 듀얼매스 플라이 휠(Radial Dual Mass Flywheel, RDMF)의 경우, 상기 댐퍼(16)는 플라이 휠의 반경방향으로 여러번 권선되도록 형성되어, 크랭크 샤프트(2) 측 일단이 상기 세컨더리 플라이 휠(14)에 리벳(6) 결합되고 타단이 상기 프라이머리 플라이 휠(12)에 리벳(8) 결합된 스프링이다.
상기와 같이 구성된 듀얼매스 플라이 휠은 상기 프라이머리 플라이 휠이 크랭크 샤프트(2)와 함께 회전되면, 상기 댐퍼(16)의 탄성력에 의해 엔진의 토크 변동이 흡수되면서 엔진의 구동력이 상기 세컨더리 플라이 휠(14)에 전달되도록 함으로써, 상기 세컨더리 플라이 휠(14)과 마찰되는 클러치 디스크를 통해 변속기로 연속적인 엔진의 회전력이 전달될 수 있도록 한다.
그러나, 종래 기술은 상기 댐퍼(16)가 주행시 엔진의 토크 변동을 흡수하도록 소정의 강성을 갖을 뿐만 아니라 탄성력에 의해서만 엔진의 토크변동을 흡수하기 때문에 상기 댐퍼(16)의 댐핑 영역이 좁아 엔진의 공회전시 엔진의 토크 변동에 따른 진동 및 소음이 크고, 엔진의 토크 변동이 상기 댐퍼(16)의 한계 댐핑력을 넘을 정도로 급격한 경우 충격으로 인해 차량이 순간적으로 덜컥거려 NVH성능이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 히스테리시스 토크를 발생시키는 마찰 댐퍼와 비교적 강성이 작은 프리 댐퍼를 설치하여 NVH 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 듀얼매스 플라이 휠을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량용 듀얼매스 플라이 휠은 엔진의 구동력에 의해 회전되는 프라이머리 플라이 휠과; 상기 프라이머리 플라이 휠과 축방향으로 이격되어 클러치와 선택적으로 마찰되는 세컨더리 플라이 휠과; 상기 세컨더리 플라이 휠과 프라이머리 플라이 휠 사이에 반경방향으로 설치되어 탄성력에 의해 엔진의 토크변동을 흡수하면서 엔진의 구동력을 상기 세컨더리 플라이 휠에 전달하는 메인 댐퍼와; 상기 메인 댐퍼의 일단과 결합되고, 상기 프라이머리 플라이 휠과 마찰 가능하게 설치되어 마찰력에 의해 엔진의 토크 변동을 흡수하는 마찰 댐퍼와; 상기 마찰 댐퍼와 메인 댐퍼 사이에 설치되어 엔진의 공회전시 상기 메인 댐퍼보다 작은 강성으로 원주방향으로 탄성되면서 엔진의 토크변동을 흡수하는 프리 댐퍼를 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 본 발명에 따른 차량용 듀얼매스 플라이 휠은 엔진의 크랭크 샤프트(52)와 리벳(54) 결합되어 엔진의 구동력에 의해 회전되는 프라이머리 플라이 휠(62)과, 상기 프라이머리 플라이 휠(62)과 축방향으로 이격되어 클러치(미도시)와 선택적으로 마찰되는 세컨더리 플라이 휠(64)과, 상기 세컨더리 플라이 휠(64)과 프라이머리 플라이 휠 (62)사이에 반경방향으로 설치되어 탄성력에 의해 엔진의 토크변동을 흡수하면서 엔진의 구동력을 상기 세컨더리 플라이 휠(64)에 전달하는 메인 댐퍼(66)와, 상기 메인 댐퍼(66)의 일단과 결합되고 상기 프라이머리 플라이 휠(62)과 마찰 가능하게 설치되어 마찰력에 의해 엔진의 토크 변동을 흡수하는 마찰 댐퍼(68)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 마찰 댐퍼(68)와 메인 댐퍼(66) 사이에는 상기 메인 댐퍼(66)보다 작은 강성을 갖는 프리 댐퍼(70)가 원주방향으로 탄성되도록 설치되어, 엔진의 공회전시 엔진의 토크변동을 흡수한다.
상기에서, 프라이머리 플라이 휠(62)에는 상기 마찰 댐퍼(68) 측 일측면에 상기 마찰 댐퍼(68)를 향해 수직하게 돌출되고 상기 마찰 댐퍼(68)를 중심으로 반경방향으로 서로 이격된 한 쌍의 가이드 레일(72a,72b)로 이루어진 가이드(72)가 형성되어, 상기 마찰 댐퍼(68)가 상기 메인 댐퍼(66)와 함께 상기 프라이머리 플라이 휠(62)의 일측면을 따라 회전되도록 상기 마찰 댐퍼(68)의 마찰 스트로크를 안내한다.
상기 세컨더리 플라이 휠(64)은 상기 크랭크 샤프트(52)의 단부 외측에 결합되지만, 상기 크랭크 샤프트(52)와의 사이에 베어링(56)이 개재되어 있어 상기 크랭크 샤프트(52)로부터 회전이 자유롭다.
상기 메인 댐퍼(66)는 플라이 휠의 반경방향으로 여러번 권선된 코일 스프링으로서, 양 끝단에 각각 상기 프라이머리 플라이 휠(62) 또는 세컨더리 플라이 휠(64)과 리벳(58,59) 결합될 수 있도록 아이 엔드(66a)가 형성되어 있다.
상기 마찰 댐퍼(68)는 상기 메인 댐퍼(66)와 일체로 회전되도록 플라이 휠의 반경방향으로 외측 측 상기 메인 댐퍼(66)의 일단에 결합되고 상기 프라이머리 플라이 휠(62)의 일측면과 마찰 가능토록 밀착된 프릭션 플레이트로서, 상기 프라이머리 플라이 휠(62)과의 사이에 마찰력, 즉 히스테리시스 토크를 발생시켜 엔진의 토크변동을 흡수한다.
여기서, 상기 마찰 댐퍼(68)는 상기 프라이머리 플라이 휠(62)과 면접촉되도록 상기 프라이머리 플라이 휠(62)의 일측면과 마찰되는 면이 평평하게 형성되며, 상기 메인 댐퍼(66)와 대향되는 면에 상기 한 쌍의 프리 댐퍼(70)가 상기 메인 댐퍼(66)를 중심으로 대향되게 설치되도록 홈(68a)이 형성되어 있다.
또한, 상기 마찰 댐퍼(68)는 차종에 따라 상기 프라이머리 플라이 휠(62)과의 마찰 정도를 조정할 필요가 있을 때, 테플론 코팅 처리됨으로써 마찰계수를 작게 하여 히스트테리시스 토크로 인한 동력손실을 감소시킬 수도 있다.
상기 프리 댐퍼(70)는 상기 마찰 댐퍼(68)의 홈(68a)에 원주방향으로 탄성되도록 각각 삽입되어 일단이 상기 메인 댐퍼(66)의 일단과 결합되고 타단이 상기 마찰 댐퍼(68)와 결합된 코일 스프링으로서, 엔진의 공회전시와 같이 엔진의 토크가 작을 때 작용하여 엔진의 토크 변동을 흡수함과 아울러 엔진의 토크변동에 따라 상기 마찰 댐퍼(68)를 상기 프라이머리 플라이 휠(62)에 대하여 원주방향으로 슬라이드 이동시켜 상기 마찰 댐퍼(68)와 프라이머리 플라이 휠(62)이 서로 마찰되도록 한다.
상기와 같은 프리 댐퍼(70)는 상기 메인 댐퍼(66)를 중심으로 원주방향으로 대향되는 한 쌍으로 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 듀얼매스 플라이 휠의 댐핑작용을 살펴보면 다음과 같다.
엔진의 공회전시에는 비교적 강성이 작은 한 쌍의 프리 댐퍼(70)가 엔진의 토크 변동에 따라 원주방향으로 압축/인장되고, 상기 마찰 댐퍼(68)가 상기 한 쌍의 프리 댐퍼(70)의 탄성력에 의해 상기 한 쌍의 프리 댐퍼(70)의 탄성방향으로 상기 프라이머리 플라이 휠(62)과 마찰되기 때문에 상기 한 쌍의 프리 댐퍼(70)의 탄성력과 히스테리시스 토크에 의해 엔진의 토크변동이 흡수되므로, 엔진의 토크변동으로 인한 진동 및 소음이 생기지 않을 정도로 충분한 댐핑 작용이 이루어진다.
그리고, 주행시에는 비교적 강성이 큰 메인 댐퍼(66)의 탄성력에 의해 댐핑 작용이 이루어짐과 아울러, 상기 마찰 댐퍼(68)가 상기 한 쌍의 프리 댐퍼(70)를 통해 상기 메인 댐퍼(66)의 일단과 일체로 움직이도록 연결되어 있기 때문에 히스테리시스 토크가 발생되어 더욱 댐핑 성능이 향상되므로, 엔진의 토크변동으로 인한 진동 및 소음을 방지할 수 있다.
여기서, 엔진의 토크변동이 히스테리시스 토크에 의해 어느 정도 상쇄된 후, 상기 메인 댐퍼(66)에 전달되기 때문에 가/감속시와 같이 엔진의 토크변동이 급격하더라도 상기 메인 댐퍼(66)에 전달되는 엔진의 토크 변동이 상기 메인 댐퍼(66)의 한계 댐핑력을 넘지 않으므로 엔진의 급격한 토크변동으로 인한 충격이 방지되어 차량이 순간적으로 덜컥거리는 현상이 생기지 않는다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량용 듀얼매스 플라이 휠은 프라이머리 플라이 휠과 세컨더리 플라이 휠 사이에 반경방향으로 탄성되는 메인 댐퍼가 설치되고, 상기 메인 댐퍼와 프라이머리 플라이 휠 사이에 상기 프라이머리 휠과 히스테리시스 토크를 발생시키는 마찰 댐퍼가 설치되며, 상기 마찰 댐퍼와 메인 댐퍼 사이에 상기 메인 댐퍼보다 강성이 작은 프리 댐퍼가 원주방향으로 탄성되도록 설치되기 때문에 탄성력과 히스테리시스 토크에 의해 댐핑작용이 이루이짐으로써, 엔진의 토크변동으로 인한 진동 및 소음이 방지되어 NVH성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 엔진의 토크변동이 히스테리시스 토크에 의해 상쇄된 후, 상기 메인 댐퍼에 전달되기 때문에 엔진의 토크변동이 급격하더라도 상기 메인 댐퍼에 전달되는 엔진의 토크변동이 상기 메인 댐퍼의 한계 댐핑력을 넘지 않으므로 가/감속시 순간적으로 차량이 덜컥거리는 것을 방지할 수 있어 NVH성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 듀얼매스 플라이 휠의 정면도,
도 2는 도 1의 'A-A'선에 따른 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 듀얼매스 플라이 휠의 정면도,
도 4는 도 3의 'B-B'선에 따른 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 듀얼매스 플라이 휠의 댐퍼 작용상태도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52 : 크랭크 샤프트 62 : 프라이머리 플라이 휠
64 : 세컨더리 플라이 휠 66 : 메인 댐퍼
68 : 마찰 댐퍼 70 : 프리 댐퍼
72 : 가이드

Claims (5)

  1. 엔진의 구동력에 의해 회전되는 프라이머리 플라이 휠과;
    상기 프라이머리 플라이 휠과 축방향으로 이격되어 클러치와 선택적으로 마찰되는 세컨더리 플라이 휠과;
    상기 세컨더리 플라이 휠과 프라이머리 플라이 휠 사이에 반경방향으로 설치되어 탄성력에 의해 엔진의 토크변동을 흡수하면서 엔진의 구동력을 상기 세컨더리 플라이 휠에 전달하는 메인 댐퍼와;
    상기 메인 댐퍼의 일단과 결합되고, 상기 프라이머리 플라이 휠과 마찰 가능하게 설치되어 마찰력에 의해 엔진의 토크 변동을 흡수하는 마찰 댐퍼와;
    상기 마찰 댐퍼와 메인 댐퍼 사이에 설치되어 엔진의 공회전시 상기 메인 댐퍼보다 작은 강성으로 원주방향으로 탄성되면서 엔진의 토크변동을 흡수하는 프리 댐퍼를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼매스 플라이 휠.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마찰 댐퍼는 마찰계수의 조정이 가능토록 테플론 코팅된 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼매스 플라이 휠.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리 댐퍼는 상기 메인 댐퍼의 일단을 중심으로 대향되는 한 쌍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼매스 플라이 휠.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프라이머리 플라이 휠에는 상기 마찰 댐퍼의 마찰 스트로크를 안내하기 위해 상기 마찰 댐퍼를 향해 가이드가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 듀얼매스 플라이 휠.
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