KR100973153B1

KR100973153B1 - 토션댐퍼플라이휠

Info

Publication number: KR100973153B1
Application number: KR1020080063881A
Authority: KR
Inventors: 강석민
Original assignee: 주식회사평화발레오
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-07-30
Also published as: KR20100003853A

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 듀얼매스타입 토션댐퍼플라이휠(torsion damper flywheel)에 관한 것으로, 프라이머리휠(10)과 세컨더리휠(20)의 사이에 와셔(washer)들로 이루어진 히스테리시스 조절장치(90)가 설치되고, 상기 프라이머리휠(10)의 허브(11) 일측에 상기 세컨더리휠(20) 장착용 볼베어링(30)을 축방향으로 지지하는 플레인와셔(80)가 설치된다.

따라서, 토션댐퍼플라이휠 작동 중 히스테리시스(hysteresis)가 최적 상태로 조절되고 세컨더리휠(20)의 런아웃(run out)이 방지됨으로써 엔진 동력이 보다 안정적이고 효율적으로 전달되며, 소음 및 진동이 감소되는 효과가 있다.

듀얼매스플라이휠, 이중질량플라이휠, 토션댐퍼플라이휠

Description

토션댐퍼플라이휠{torsion damper flywheel}

본 발명은 자동차 엔진의 듀얼매스플라이휠에 관한 것으로, 특히 토크 변동에 따른 크랭크샤프트의 비틀림 진동을 흡수하기 위한 토션댐퍼플라이휠에 관한 것이다.

근래의 자동차 엔진에는 구동계의 비틀림으로 인한 진동을 저감하기 위하여 듀얼 매스 타입(dual mass type)의 플라이휠을 사용하고 있다.

초기에는 엔진측 매스(primary flywheel, 제1질량체)와 변속기측 매스(secondary flywheel, 제2질량체)를 고무재질로 연결하였으나 열에 의해 탄성 특성이 변화하는 단점이 있어 최근에는 코일스프링(coil spring)을 이용하여 연결함으로써 열화 문제를 해결하고 회전 진동 감쇠성능을 더욱 향상시켰다.

즉, 프라이머리휠과 세컨더리휠이 상대 회전 가능하도록 맞대어진 상태에서 상기 프라이머리휠과 세컨더리휠의 사이에 코일스프링이 설치되어, 상기 프라이머리휠의 회전이 상기 코일스프링을 매개로 세컨더리휠로 전달되도록 되어 있다.

통상 상기 코일스프링은 한 쌍의 스프링가이드에 수용되고, 그러한 다수의 스프링가이드가 프라이머리휠의 스토퍼와 세컨더리휠에 일체로 장착된 드라이브플 레이트의 돌출부 사이에 원주방향으로 배열된다.

따라서, 프라이머리휠, 프라이머리휠의 스토퍼, 드라이브플레이트의 돌출부, 드라이브플레이트, 세컨더리휠의 순으로 회전력이 전달된다.

이때 통상적으로는 상기 스토퍼의 가압력에 의해 상기 코일스프링은 수축된 상태에서 토크를 전달하게 된다. 즉, 프라이머리휠로부터 전달되는 토크 변화에 따라 코일스프링의 수축량이 증감되면서 댐핑 작용이 이루어져 회전진동이 감쇠되고, 이에 래틀노이즈(rattle noise)가 감소된다.

한편, 토션댐퍼플라이휠은 그 작동 중 발생하는 히스테리시스(hysteresis)를 최적화하여야만 소음과 진동 및 충격의 발생을 억제하여 탑승감을 향상시키고 엔진과 변속기의 내구성을 향상시킬 수 있는데, 종래의 토션댐퍼플라이휠에는 히스테리시스를 최적화하기 위한 히스테리시스 조절장치가 구비되어 있지 않았다.

또한, 종래에는 상기 세컨더리휠을 클러치쪽 방향으로 구속해주는 부품이 없어서 고속 회전 중 세컨더리휠에 런아웃(run out) 현상이 발생하는데, 이 또한 진동 유발의 원인이 되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 작동 중 발생하는 히스테리시스를 최적화하고 런아웃 현상을 방지하여 소음과 진동의 발생을 최소화하고, 프라이머리휠과 세컨더리휠의 관성 차에 따른 충격량을 감소시켜 보다 부드러운 동력 전달이 이루어질 수 있게 됨은 물론 엔진과 변속기의 내구 수명을 증대시킬 수 있도록 된 토션댐퍼플라이휠을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 크랭크샤프트에 연결되는 프라이머리휠과, 변속기의 입력축측에 연결되는 세컨더리휠사이에 설치된 히스테리시스 조절장치를 갖춘 토션댐퍼플라이휠에 있어서,

삭제

상기 세컨더리휠의 측면에 접촉하여 마찰되는 마찰와셔와,

상기 마찰와셔에 탄성 복원력을 가하는 탄성와셔와,
상기 탄성와셔와 마찰와셔의 사이에 설치된 지지와셔와,

상기 세컨더리휠의 내주면과 프라이머리휠의 허브 사이에 설치되고, 상기 허브의 일측면에서 플레인와셔를 통해 인너레이스쪽이 축방향으로 지지되는 볼베어링,

를 포함한다.

삭제

또한, 상기 세컨더리휠의 내주면에 상기 볼베어링의 아웃터레이스에 걸려지는 돌출턱이 형성된다.

상기 돌출턱의 측면과 이에 대향하는 프라이머리휠의 측면 사이에 상기 히스테리시스 조절장치가 설치된다.

한편, 상기 히스테리시스 조절장치는 세컨더리휠에 고정된 드라이브플레이트에 접하는 마찰와셔와, 그 마찰와셔를 지지하는 지지와셔와, 그 지지와셔를 매개로 상기 탄성와셔에 탄성 복원력을 가하는 탄성와셔로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 마찰와셔의 내주면에 플랜지가 형성되고, 그 플랜지는 프라이머리휠의 측면에 형성된 원형 보스의 내주면에 삽입될 수 있다.

그리고, 상기 보스에 상기 지지와셔와 탄성와셔가 외삽된다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 와셔들로 이루어진 단순한 구조의 히스테리시스 조절장치가 구비되어 히스테리시스가 최적 상태로 조절됨으로써 엔진 동력의 전달 효율 및 작동 안정성이 향상되고, NVH 성능 개선을 통해 소음 및 진동 특성이 개선되며, 충격이 감소하여 엔진 및 변속기의 내구수명이 향상되는 효과가 있다.

또한, 플레인와셔에 의해 세컨더리휠의 런아웃이 방지되어 회전 거동이 안정됨으로써 보다 안정적이고 효율적인 동력 전달이 이루어지고, NVH 성능이 개선된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 정면도이고, 도 2는 그 단면도이다.

듀얼매스타입의 토션댐퍼플라이휠은 크게 엔진의 크랭크샤프트에 연결되는 프라이머리휠(10)과, 프라이머리휠(10)에 탄성수단을 매개로 연결되어 상대 회동 가능하고 클러치를 매개로 변속기 입력축에 연결되는 세컨더리휠(20)로 이루어진다.

상기 프라이머리휠(10)은 크랭크샤프트에 장착하기 위한 허브(11)가 중앙에 형성되고, 외측에는 회전 관성량 증대를 위한 림(12)이 형성되며, 상기 림(12)의 외주면에는 스타트모터에 의한 시동이 가능하도록 링기어(13)가 구비된다.

상기 세컨더리휠(20)은 상기 허브(11)에 회전 가능하게 장착되는데, 세컨더리휠(20)의 내주면(21)과 상기 허브(11)의 외주면 사이에는 볼베어링(30)이 장착되어 세컨더리휠(20)의 프라이머리휠(10)에 대한 상대 회동을 원활하게 한다.(미설명 부호 35도 볼베어링이다.)

한편, 상기 프라이머리휠(10)의 림(12) 내주측에는 서로 마주보는 2개가 1쌍을 이루는 스프링가이드(40)가 다수 쌍 원주 방향으로 배열되고, 상기 한 쌍의 스프링가이드(40) 마다 상기 탄성수단으로서 코일스프링(45)이 내장된다. 상기 코일 스프링(45)은 지름이 큰 외측스프링의 내부에 상대적으로 지름이 작은 내측스프링이 삽입되어 이루어진 이중 코일스프링일 수 있다.

그리고 상기 세컨더리휠(20)의 내측면에는 볼트(B1)를 매개로 원판형의 드라이브플레이트(50)가 장착된다.

상기 드라이브플레이트(50)에는 반경 방향으로 돌출된 돌출부(51)가 통상 2개 이상 형성되고, 상기 프라이머리휠(10)에는 돌출부(51)와 동수의 스토퍼(도시되지 않음)가 형성되며, 이들 스토퍼와 돌출부(51)의 사이에 상기 코일스프링(45)을 내장한 스프링가이드(40)들이 원주방향으로 배치되는 것이다.

따라서, 엔진의 동력은 크랭크샤프트로부터 상기 프라이머리휠(10), 프라이머리휠(10)의 스토퍼, 드라이브플레이트(50)의 돌출부(51), 드라이브플레이트(50), 세컨더리휠(20)의 순으로 전달된다.

한편, 상기 스프링가이드(40) 및 코일스프링(45)이 설치 위치로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 프라이머리휠(10)의 일측면에는 커버(60)가 설치된다. 상기 커버(60)는 프라이머리휠(10)의 림(12)에 볼트(B2)를 매개로 장착된다.

또한, 상기 스프링가이드(40) 및 코일스프링(45)의 설치공간에는 원활한 작동을 위해 윤활제로서 그리스(Grease)가 충진되고, 상기 커버(60)와 세컨더리휠(20)의 사이 틈새로 그리스가 누출되는 것을 방지하기 위해 다이어프램(diaphragm;70)이 설치된다.

상기 다이어프램(70)은 세컨더리휠(20)과 드라이브플레이트(50)의 결합시 이들의 사이에 기단부가 삽입되어 동시 결합되고, 외주부가 상기 커버(60)와 세컨더 리휠(20) 사이의 틈을 막도록 되어 있다.

한편, 상기 세컨더리휠(20)의 내주면(21) 일측에는 상기 볼베어링(30)의 아웃터레이스 내측면을 지지하는 돌출턱(21a)이 형성된다.

또한, 상기 프라이머리휠(10) 허브(11)의 측면에 플레인와셔(80)가 볼트(B3)로 장착되는데, 상기 플레인와셔(80)의 외측 단부가 상기 볼베어링(30)의 인너레이스 외측면을 덮어 지지하도록 되어 있다.

따라서, 상기 플레인와셔(80)에 의해 볼베어링(30)의 축방향 외측(클러치쪽 방향)으로의 이동이 방지되고, 상기 볼베어링(30)과 돌출턱(21a)에 의해 세컨더리휠(20)의 축방향 외측으로의 이동이 방지된다.

한편, 상기 세컨더리휠(20) 돌출턱(21a)의 내측면(프라이머리휠의 측면과 대향되는 면으로 내주면(21)과 구별된다.)과 이와 마주보는 상기 프라이머리휠(10)의 내측면 사이에는 히스테리시스 조절장치(90)가 설치된다.

상기 히스테리시스 조절장치(90)는 도 3에 도시된 바와 같이, 세컨더리휠(20)의 돌출턱(21a) 측면에 접하는 마찰와셔(friction washer ; 91)와, 상기 마찰와셔(91)의 측면에 접하는 지지와셔(support washer ; 92) 및, 상기 지지와셔(92)의 측면에 접하여 프라이머리휠(10)과의 사이에 설치되는 탄성와셔(elastic washer ; 93)로 이루어진다.

상기 마찰와셔(91)와 지지와셔(92)는 평와셔로서, 마찰와셔(91)는 상기 돌출턱(21a)의 측면에 직접 접하여 세컨더리휠(20)과 마찰되고, 지지와셔(92)는 마찰와셔(91)를 안정적으로 지지하는 작용을 한다.

상기 탄성와셔(93)는 축방향으로 소정량 신축 가능하여 스프링력을 발생시킬 수 있는 것으로 일반적으로는 원주방향을 따라 바디가 웨이브 형상으로 형성된 구조로 이루어져 있다. 또한, 내주면과 외주면이 반경방향을 따라 경사면으로 이루어진 콘(cone) 형의 구조를 가질 수도 있다.

따라서, 상기 탄성와셔(93)가 압축된 상태로 프라이머리휠(10)과 지지와셔(92)의 사이에 설치됨으로써 지지와셔(92)를 매개로 상기 마찰와셔(91)를 세컨더리휠(20)의 돌출턱(21a)쪽으로 가압하게 되고, 이에 마찰와셔(91)와 세컨더리휠(20)간에 마찰이 발생한다.

따라서, 상기 탄성와셔(93)의 탄성력을 조절하여 마찰와셔(91)와 세컨더리휠(20) 사이의 마찰력 크기를 조절할 수 있게 된다.

또한, 상기 탄성와셔(93)의 탄성력뿐만 아니라 상기 마찰와셔(91)의 재질을 변경하거나 표면처리를 통해 마찰계수를 조정함으로써 마찰와셔(91)와 세컨더리휠(20) 사이의 마찰력 크기를 조절할 수 있다.

따라서, 다수의 반복 시험을 통해 상기 프라이머리휠(10)과 세컨더리휠(20) 상대 회동시 발생되는 히스테리시스 상태를 분석한 후, 이를 최적화시킬 수 있도록 상기 마찰와셔(91)의 마찰계수와 탄성와셔(93)의 탄성력을 설정하게 된다.

결국, 상기 히스테리시스 조절장치(90)의 최적화된 마찰작용에 의하여 프라이머리휠(10)과 세컨더리휠(20)의 관성차(엔진의 운전상태, 엔진과 변속기의 부하조건 등에 따른)에 의한 히스테리시스 발생이 최적화되며, 이에 따라 보다 안정적이면서 효율적인 동력의 전달이 가능하게 된다.

또한, 같은 이유에 의하여 작동시 소음 및 진동이 최소화되고, 순간적 토크 변동에 의한 충격량도 감소되어 차량의 정숙감 및 탑승감도 향상된다.

도 4는 도 3과는 다른 실시예를 도시한 것으로, 상기 히스테리시스 조절장치(90)가 프라이머리휠(10)과 드라이브플레이트(50)의 사이에 설치된다.

즉, 상기 마찰와셔(91)는 드라이브플레이트(50)의 측면에 접하고, 지지와셔(92)는 마찰와셔(92)의 측면에 접하며, 탄성와셔(93)는 프라이머리휠(10)과 지지와셔(92)의 사이에 설치된다.

상기 마찰와셔(91)가 드라이브플레이트(50)에 접하여 마찰되는 것을 제외하면 전술한 도 3의 경우와 모든 작용과 효과가 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.(드라이브플레이트(50)는 볼트(B1)로 세컨더리휠(20)에 고정되어 일체로 회전되므로 작용 효과가 동일하다.)

한편, 상기 프라이머리휠(10)의 측면에 원형(휠과 동심원임)의 보스(14)가 돌출 형성되고, 상기 마찰와셔(91)의 내주면에 프라이머리휠(10)쪽으로 절곡된 플랜지(91a)가 형성될 수 있다.

이 경우 상기 마찰와셔(91)는 상기 보스(14)의 내주면에 플랜지(91a)가 삽입되는 상태로 설치되므로 마찰와셔(91)가 반경방향으로 거동할 수 없게 되어 설치 상태가 보다 안정화된다.

또한, 상기 플랜지(91a)의 외주면이 보스(14)의 내주면과 접촉하여 마찰되므로 마찰와셔(91)가 프라이머리휠(10)과도 마찰될 수 있게 되며, 이는 프라이머리휠(10)과 세컨더리휠(20)의 상대 회동에 영향을 미치는 인자이므로 히스테리시스 조절장치의 설계 자유도가 향상된다.

상기 지지와셔(92)와 탄성와셔(93)는 도 3의 실시예와 동일한 형상으로 형성되어 상기 보스(14)에 단순히 외삽(외주면에 삽입되는 상태)되는데, 이 경우에도 반경방향의 거동이 불가함으로써 지지와셔(92)와 탄성와셔(93)의 설치 상태가 안정화된다.

한편, 플라이휠은 크랭크샤프트에 장착된 것이므로 엔진회전수와 동일한 속도의 고속으로 회전한다. 더욱이 본 발명 플라이휠은 듀얼매스타입의 토션댐퍼플라이휠로서 프라이머리휠과 세컨더리휠로 분할되어 있으며 이들이 탄성수단을 매개로 연결되어 있기 때문에 고속회전시 축방향으로의 런아웃이 발생하기 쉽다. 이는 특히 상기 세컨더리휠(20)에서 문제가 되고 있다.

그러나 본 발명에서는 상기 프라이머리휠(10)의 허브(11) 일측에 장착된 플레인와셔(80)의 외측 단부가 상기 세컨더리휠(20)이 장착된 볼베어링(30)의 인너레이스를 지지하여 축방향으로 빠지지 않도록 되어 있으며, 상기 세컨더리휠(20)의 내주면(21)에 형성된 돌출턱(21a)이 상기 볼베어링(30)의 아웃터레이스에 걸려져 축방향으로 빠지지 않도록 되어 있어서, 상기 세컨더리휠(20)이 클러치 설치 방향쪽으로 이동되는 런아웃 현상이 발생하지 않게 된다.

따라서, 토션댐퍼플라이휠의 회전 거동이 안정화됨으로써 전술한 바와 같이 동력 전달이 보다 안정적이고 효율적으로 이루어지며, NVH 성능이 향상되는 효과가 있다.

이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 정하여지며 전술한 실시예 및 첨부 도면에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점은 명백하다.

도 1은 본 발명 토션댐퍼플라이휠의 정면도,

도 2는 도 1의 단면도,

도 3은 도 2의 요부 확대도,

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 프라이머리휠 11 : 허브

12 : 림 13 : 링기어

20 : 세컨더리휠 21 : 내주면

21a : 돌출턱 30 : 볼베어링

40 : 스프링가이드 45 : 코일스프링

50 : 드라이브플레이트 51 : 돌출부

60 : 커버 70 : 다이어프램

80 : 플레인와셔 90 : 히스테리시스 조절장치

91 : 마찰와셔 92 : 지지와셔

93 : 탄성와셔

Claims

엔진의 크랭크샤프트에 연결되는 프라이머리휠과, 변속기의 입력축측에 연결되는 세컨더리휠사이에 설치된 히스테리시스 조절장치를 갖춘 토션댐퍼플라이휠에 있어서,

상기 세컨더리휠의 측면에 접촉하여 마찰되는 마찰와셔와, 상기 마찰와셔에 탄성 복원력을 가하는 탄성와셔와, 상기 탄성와셔와 마찰와셔의 사이에 설치된 지지와셔와, 상기 세컨더리휠의 내주면과 프라이머리휠의 허브사이에 설치되고, 상기 허브의 일측면에서 플레인와셔를 통해 인너레이스쪽이 축방향으로 지지되는 볼베어링,

을 포함하는 것을 특징으로 하는 토션댐퍼플라이휠.
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청구항 1에 있어서,

상기 탄성와셔는 원주방향으로 웨이브 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 토션댐퍼플라이휠.
청구항 1에 있어서,

상기 탄성와셔는 내주면과 외주면이 반경방향으로 경사진 콘(cone) 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 토션댐퍼플라이휠.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 세컨더리휠의 내주면에 상기 볼베어링의 아웃터레이스에 걸려지는 돌출턱이 형성된 것을 특징으로 하는 토션댐퍼플라이휠.
청구항 8에 있어서,

상기 돌출턱의 측면과 이에 대향하는 프라이머리휠의 측면 사이에 상기 히스 테리시스 조절장치가 설치된 것을 특징으로 하는 토션댐퍼플라이휠.
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