KR101239014B1 - 이중질량 플라이휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중질량 플라이휠에 관한 것으로, 차량 엔진의 크랭크축 상에 장착되는 제1 질량체(3); 상기 제1 질량체(3)와 결합되도록 상기 차량 변속기의 클러치축 상에 상대회전 가능하게 장착되는 제2 질량체(5); 및 상기 제1 질량체(3)와 상기 제2 질량체(5) 사이에 개재되어 상기 제1 질량체(3)와 상기 제2 질량체(5) 사이에 발생하는 회전진동을 감쇄시키는 감쇄수단(7);으로 이루어지되, 상기 감쇄수단(7)은 탄성계수가 상이한 두 가지 이상의 재질이 길이방향으로 배열된 복합 탄성체인 것을 특징으로 하며, 따라서 감쇄수단을 이루는 몸체부분과 마감부분이 서로 다른 재질로, 서로 다른강도 및 탄성계수를 가지므로 몸체부분보다 강도가 높은 마감부분에 의해 감쇄수단의 내구 강도를 향상시킬 수 있으며, 마감부분의 탄성계수가 몸체부분 보다 더 높기 때문에 몸체부분이 완전 압축되는 경우라도 마감부분을 통해 몸체부분으로 흡수하지 못한 충격이나 진동까지 완충 또는 감쇄시킬 수 있게 된다.

Description

이중질량 플라이휠{Dual mass flywheel}

본 발명은 이중질량 플라이휠에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상대회전하는 제1 질량체와 제2 질량체 사이를 완충하도록 제1 질량체의 감쇄수단 하우징에 설치되는 감쇄수단을 복합 탄성체로 제작함으로써 감쇄수단의 감쇄성능이나 내구수명을 향상시킨 이중질량 플라이휠에 관한 것이다.

일반적으로, 이중질량 플라이휠은 하이브리드 차량의 자동 변속기용으로 널리 채용되는 바, 엔진과 변속기 사이에 회전속도차로 발생하는 진동과 소음을 흡수, 제거하기 위한 장비로서, 엔진측으로 결합되는 제1 질량체(primary flywheel)와 변속기측으로 결합되는 제2 질량체(secondary flywheel) 그리고 이들을 사이를 완충하는 감쇄수단으로 이루어져 제1 질량체와 제2 질량체 사이의 속도차로 인한 충격을 감쇄하면서 엔진의 회전 구동력을 변속기 쪽으로 전달하도록 되어 있다.

여기에서, 완충을 위해 제1 질량체와 제2 질량체 사이에 설치되는 감쇄수단은 다양한 형태로 제작이 가능하나 그 한 예로서, 도 1에 도면부호 107로 도시된 완만한 곡선형의 압축스프링을 들 수 있다. 이 감쇄수단(107)은 도시된 것처럼 제1 질량체(103)의 테두리 부분에 원주방향으로 열을 지어 복수개가 설치되는 바, 제1 질량체(103)와 이 제1 질량체(103)에 대해 상대회전하는 제2 질량체의 구동판(119) 사이에서 압축과 복원을 반복함으로써 제1 질량체(103)와 제2 질량체로부터 전달되는 충격을 완화하도록 되어 있다.

따라서, 감쇄수단(107)은 제1 질량체(103)와 제2 질량체 사이에서 지속적으로 접촉과 충돌을 반복하게 되는 바, 이러한 충격으로 인해 특히 안팎으로 포개져 있는 두 개의 스프링으로 제작된 경우 두 개의 스프링을 연결하고 있는 일측단의 접합부위가 충격 누적으로 인해 파단되는 등의 내구성 저하가 야기되는 문제점이 있었다.

또한, 차량이 시동될 때 또는 공진현상이 발생한 때 제1 질량체(103)와 제2 질량체의 상대속도차가 최대가 되고, 이로 인해 감쇄수단(107)에 가해지는 압축력이 최대로 된 때, 감쇄수단(107)은 완전히 압축 변형되는 바, 더 이상의 충격이나 진동에 대해서는 전혀 완충성능이나 감쇄성능을 발휘하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 본원인은 국내 특허출원 제10-2008-100912호로 출원된 '댐퍼플라이휠의 데드스토퍼'를 제안한 바 있다. 제안된 데드스토퍼는 도 2에 도면부호 201로 도시된 바와 같이, 감쇄수단 즉 댐핑스프링(207)의 양단에 끼워져 장착되는 바, 몸체를 이루는 스토퍼바디(211), 이 스토퍼바디(211) 내부에 미끄럼 이동 가능하게 장착되어 선단이 스토퍼바디(211) 밖으로 돌출된 슬라이더 플런저(212), 그리고 스토퍼바디(211) 내에서 슬라이더 플런저(212)를 탄력적으로 지지하는 프리댐핑스프링(미도시)으로 이루어진다.

따라서, 감쇄수단(207)은 양단이 데드스토퍼(201)를 통해 제1 질량체(203)나 제2 질량체와 접촉하게 되므로, 데드스토퍼(201)의 프리댐핑스프링의 탄력에 의해 접촉 시의 충격 및 그에 따른 진동이나 소음을 완화할 수 있게 된다. 이와 같이, 데드스토퍼(201)의 프리댐핑스프링은 그 명칭 데로 감쇄수단(207)에 앞서 탄성 변형됨으로써 감쇄수단(207)에 가해지는 충격을 완화하고, 댐퍼플라이휠 아이들 시 감쇄수단(207)을 미세하게 가압하여 정위치로 정렬시키는 역할을 하도록 되어 있다.

그러나, 위와 같은 종래의 데드스토퍼(201)는 감쇄수단(207)보다 먼저 변형될 수 있도록 프리댐핑스프링의 탄성계수가 감쇄수단(207)의 탄성계수보다 현저히 작게 설정되는 바, 차량이 시동될 때 또는 공진현상이 발생할 때와 같이 제1 질량체(203)와 제2 질량체의 상대속도차가 최대로 되는 경우, 프리댐핑스프링이 감쇄수단(207)보다 먼저 최대로 압축되는 것은 물론이고, 감쇄수단(207)마저도 최대로 압축되므로, 여전히 감쇄수단(207)의 최대압축 한계를 넘어 가해지는 충격이나 진동은 전혀 완충하거나 감쇄할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 감쇄수단의 코일 모양 몸체부분의 양단 또는 일단에 상대적으로 고강성인 마감부분을 형성하여 감쇄수단을 전체적으로 복합 탄성체화함으로써 감쇄수단의 내구성 및 완충이나 감쇄특성을 향상시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 차량 엔진의 크랭크축 상에 장착되는 제1 질량체; 상기 제1 질량체와 결합되도록 상기 차량 변속기의 클러치축 상에 상대회전 가능하게 장착되는 제2 질량체; 및 상기 제1 질량체와 상기 제2 질량체 사이에 개재되어 상기 제1 질량체와 상기 제2 질량체 사이에 발생하는 회전진동을 감쇄시키는 감쇄수단;으로 이루어지되, 상기 감쇄수단은, 안팎으로 두 개의 스프링이 포개져 있는 이중 스프링 구조의 몸체부분; 및 상기 제1 또는 제2 질량체와 접촉하는 상기 몸체부분의 적어도 일측단에, 상기 몸체부분보다 탄성계수가 더 큰 상이한 재질로 형성되는 마감부분;을 포함하여 이루어지는 이중질량 플라이휠을 제공한다.

삭제

또한, 상기 감쇄수단은 상기 일측단 마감부분과 상기 몸체부분이 일체로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감쇄수단은 상기 일측단 마감부분과 상기 몸체부분이 착탈 가능하게 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감쇄수단은 상기 일측단 마감부분이 고무 또는 엔지니어링 플라스틱으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감쇄수단은 상기 몸체부분이 강제 코일로 되어 있는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 이중질량 플라이휠에 의하면, 제1 질량체와 제2 질량체 사이에 개재되는 감쇄수단을 코일 형태의 몸체부분과 이 몸체부분 양단 또는 일단의 마감부분으로 이루어진 적어도 두 가지 이상의 상이한 재질로 된 복합 탄성체로 제작하고 있으므로, 코일 형태의 몸체부분보다 강도가 높은 마감부분에 의해 감쇄수단 전체의 내구 강도를 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 몸체부분보다 마감부분의 탄성계수를 더 키움으로써, 차량 시동 시나 공진현상 발생 시와 같이 몸체부분이 완전 압축되는 경우라도 마감부분이 여전히 압축 여력을 갖도록 하여, 몸체부분에 의해 더 이상 흡수하지 못하는 충격이나 진동까지도 마감부분에 의해 완충 또는 감쇄시킬 수 있게 되며, 따라서 이중질량 플라이휠의 완충이나 감쇄성능을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 이중질량 플라이휠의 제1 질량체 부분을 개략적으로 도시한 정면도.
도 2는 데드스토퍼가 적용된 종래의 또 다른 이중질량 플라이휠을 도시한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 제1 질량체 부분을 도시한 정면도.
도 4는 도 3의 종단면도.
도 5는 도 3에 도시된 감쇄수단의 정면도.
도 6은 도 5의 저면도.
도 7은 도 5의 종단면도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 이중질량 플라이휠을 첨부도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 이중질량 플라이휠은 일반적인 이중질량 플라이휠과 마찬가지로 엔진의 크랭크축과 변속기 클러치축 사이에 설치되어 크랭크축과 클러치축 사이의 회전 속도차로 인한 비틀림 진동을 감쇄하도록 되어 있는 바, 도 3 및 도 4에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 제1 질량체(3), 제2 질량체(5), 및 감쇄수단(7)으로 이루어진다.

여기에서, 상기 제1 질량체(3)는 크랭크축 또는 엔진에 관성 모멘트를 제공하는 부분으로, 차량 엔진의 회전에 그대로 동기하여 회전하도록 크랭크축 말단에 장착되는 바, 도 4에 도시된 것처럼 제2 질량체(5)를 향한 면의 반경방향 외측 즉, 테두리 부분에 감쇄수단 하우징(15)이 제2 질량체(5) 반대쪽으로 함입되어 원주방향으로 배열됨으로써 복수의 감쇄수단(7)을 수용하도록 되어 있다.

상기 제2 질량체(5)는 엔진의 회전 구동력을 클러치로 전달하는 부분으로, 제1 질량체(3)에 상대 회전 가능하게 결합되도록 차량 변속기의 클러치축 상에 부싱(17) 등을 통해 회전 자유롭게 장착되는 바, 도 3에 도시된 바와 같이 구동판(19)이 볼트 등에 의해 제1 질량체(3)를 향한 면에 동축 상으로 체결된다. 따라서 구동판(19)의 반경방향으로 돌출된 플랜지(21)가 회전방향 상으로 앞뒤에 배치된 감쇄수단(7)과의 접촉과 분리를 반복함으로써, 감쇄수단(7)은 엔진과 변속기의 회전속도 차로 인해 제1 질량체(3)와 제2 질량체(5) 사이에 발생하는 회전진동을 감쇄시키게 된다.

상기 감쇄수단(7)은 위에서 언급한 바와 같이 제1 질량체(3)와 제2 질량체(5) 사이에 발생하는 회전진동을 감쇄시키는 수단으로서, 도 4에 도시된 것처럼 제1 질량체(3)와 제2 질량체(5) 사이에 개재되는 바, 정방향이든 역방향이든 제1 질량체(3)에 대해 제2 질량체(5)가 상대 회전을 일으킨 때 그에 따른 충격 또는 진동을 완충 또는 감쇄할 수 있는 탄성체라면 어떤 형태나 재질로도 제작이 가능하나, 특히, 본 발명의 감쇄수단(7)은 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 탄성계수가 상이한 두 가지 이상의 재질이 길이방향으로 배열된 복합 탄성체 즉, 스프링으로 되어 있다.

그 한 예로, 감쇄수단(7)은 도시되어 있지 않지만, 제1 질량체(3)의 감쇄수단 하우징(15)의 내벽 끝면에 접촉하는 적어도 일측단 마감부분(11,12)과 그 나머지의 몸체부분(13)으로 2분되거나, 도 3 및 도 5에 도시된 것처럼, 감쇄수단 하우징(15)의 내벽 양끝면에 각각 접촉하는 양측단 마감부분(11,12)과 그 사이의 몸체부분(13)으로 3분되어 서로 다른 재질로 구성될 수 있다. 이때 특히, 감쇄수단(7)의 양측단 마감부분(11,12)은 그 사이의 몸체부분(13)이 완전히 탄성 변형된 뒤에 탄성 변형이 시작되도록, 몸체부분(13)에 비해 더 큰 탄성계수를 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 감쇄수단(7)은 도 3과 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 대부분을 차지하는 몸체부분(13)이 강제 등으로 이루어진 코일 형태의 일반적인 스프링 형태를 취하며, 몸체부분(13) 양단 또는 일단에 형성된 마감부분(11,12)이 고무 또는 엔지니어링 플라스틱과 같은 고탄성 재질의 마개형 스프링 형태를 취하는 것이 바람직하다.

한편, 감쇄수단(7)은 도 8에 도시된 것처럼 몸체부분(13) 양단 또는 일단의 마감부분(11)을 고무나 엔지니어링 플라스틱으로 제작할 때 그 내부에 보강스프링(25)을 동축 상으로 배열하여 일체로 성형함으로써 마감부분(11)의 탄력이 몸체부분(13)의 탄력보다 더 커지도록 하는 바, 당연히 보강스프링(25)의 탄성계수는 몸체부분(13)의 탄성계수보다 크게 설정된다.

이때, 감쇄수단(7)은 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체부분(13)이 일반적인 감쇄용 스프링과 마찬가지로 안팎으로 두 개의 스프링이 포개져 있는 이중 스프링 구조를 가지고 있으며, 몸체부분(13)의 양단에 마감부분(11,12)이 형성되는 바, 각각의 마감부분(11,12)은 도 7에 도시된 것처럼 작은 원반의 내측면 중심에 끼움돌기(23)가 돌출된 형태를 취하고 있으며, 이 끼움돌기(23)가 몸체부분(13) 중심공에 끼워짐으로써 몸체부분(13)과 착탈 가능하게 결합된다. 반대로, 마감부분(11,12)은 도 5에 도시된 것처럼 몸체부분(13) 즉, 코일스프링 부분의 양단에 일체로 연결될 수도 있다.

이제, 위와 같이 구성된 본 발명의 이중질량 플라이휠(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 이중질량 플라이휠(1)은 일반적인 이중질량 플라이휠과 마찬가지로 엔진이 폭발 행정에 있을 때 크랭크축을 통해 엔진의 구동력이 직접적으로 전달되는 제1 질량체(3)의 회전속도가 상대적으로 제2 질량체(5)의 회전속도보다 빨라지게 된다.

이에 따라, 제1 질량체(3)는 빨라진 속도만큼의 힘으로 감쇄수단(7)을 통해 구동판(19)의 플랜지(21)를 가압하게 되고, 따라서 제2 질량체(5)도 부싱(17) 위를 더 빠른 속도로 회전하게 된다.

이때, 제1 질량체(3)의 회전력을 제2 질량체(5)로 전달하는 감쇄수단(7)은 제1 질량체(3)로부터의 충격 또는 진동을 제2 질량체(5)에 전달하기 전에 자체 탄력에 의해 감쇄시키므로, 원활한 가속이 가능하게 된다.

반대로, 압축 행정 시에는 떨어진 구동력만큼 제1 질량체(3)의 회전속도가 제2 질량체(5)에 비해 상대적으로 느려지므로, 제1 질량체(3)는 거꾸로 감쇄수단(7)을 통해 제2 질량체(5)의 힘을 받게 되나, 이때도 마찬가지로 제2 질량체(5)의 충격력이 감쇄수단(7)에 의해 감쇄되기 때문에 감속이 부드럽게 이루어진다.

이와 같이, 엔진의 운전이 계속되는 동안 감쇄수단(7)은 제1 질량체(3)의 감쇄수단 하우징(15) 내에서 지속적으로 반복해서 압축력을 받게 되는 바, 압축 시 충격이 직접적으로 전달되는 고강성의 마감부분(11,12) 강도가 코일 형태의 몸체부분(13)보다 더 크기 때문에, 몸체부분(13)을 포함한 감쇄수단(7) 전체의 내충격성이 향상된다.

특히, 감쇄수단(7)은 마감부분(11,12) 자체의 탄성계수나 도 8에 도시된 것처럼 보강스프링(25)의 탄력이 더해진 마감부분(11)의 탄성계수가 몸체부분(13)의 탄성계수보다 크기 때문에, 차량이 시동될 때나 공진현상이 발생한 때와 같이 코일 형태의 몸체부분(13)이 완전히 압축된 때, 비로소 마감부분(11,12)이 압축을 개시함으로써 몸체부분(13)에 의해 흡수하지 못하는 충격이나 진동까지도 감쇄시킬 수 있게 된다.

1 : 이중질량 플라이휠 3 : 제1 질량체
5 : 제2 질량체 7 : 감쇄수단
11,12 : 마감부분 13 : 몸체부분
15 : 감쇄수단 하우징 17 : 부싱
19 : 구동판 21 : 플랜지
23 : 끼움돌기 25 : 보강스프링

Claims (7)

1. 삭제
2. 차량 엔진의 크랭크축 상에 장착되는 제1 질량체(3);
   상기 제1 질량체(3)와 결합되도록 상기 차량 변속기의 클러치축 상에 상대회전 가능하게 장착되는 제2 질량체(5); 및
   상기 제1 질량체(3)와 상기 제2 질량체(5) 사이에 개재되어 상기 제1 질량체(3)와 상기 제2 질량체(5) 사이에 발생하는 회전진동을 감쇄시키는 감쇄수단(7);으로 이루어지되,
   상기 감쇄수단(7)은,
   안팎으로 두 개의 스프링이 포개져 있는 이중 스프링 구조의 몸체부분(13); 및
   상기 제1 또는 제2 질량체(3,5)와 접촉하는 상기 몸체부분(13)의 적어도 일측단에, 상기 몸체부분(13)보다 탄성계수가 더 큰 상이한 재질로 형성되는 마감부분(11,12);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중질량 플라이휠.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 감쇄수단(7)은 상기 일측단 마감부분(11,12)과 상기 몸체부분(13)이 일체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중질량 플라이휠.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 감쇄수단(7)은 상기 일측단 마감부분(11,12)과 상기 몸체부분(13)이 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 이중질량 플라이휠.
5. 제2 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 감쇄수단(7)은 상기 일측단 마감부분(11,12)이 고무 또는 엔지니어링 플라스틱으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중질량 플라이휠.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 일측단 마감부분(11)은 내부에 보강스프링(25)이 동축 상으로 매설되되, 상기 보강스프링(25)은 탄성계수가 상기 몸체부분(13)의 탄성계수보다 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중질량 플라이휠.
7. 제2 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 감쇄수단(7)은 상기 몸체부분(13)이 강제 코일로 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중질량 플라이휠.

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