KR101241009B1 - 듀얼 매스 플라이휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 듀얼 매스 플라이휠에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 시동시 발생되는 공진에 의한 진동을 저감하기 위한 듀얼 매스 플라이휠에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 엔진의 크랭크축에 연결되는 프라이머리 매스; 상기 프라이머리 매스에 상호 회전가능하게 연결되는 세컨더리 매스; 상기 세컨더리 매스에 결합되고, 상기 프라이머리 매스와 세컨더리 매스 사이의 토크완충수단을 압축하는 드라이브 플레이트; 상기 프라이머리 매스와 세컨더리 매스 사이에 내설되고, 상기 토크완충수단을 지지하는 스토퍼 플레이트; 상기 프라이머리 매스에 설치되고, 마찰력에 의해 상기 스토퍼 플레이트를 프라이머리 매스에 고정해주는 마찰판;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 플라이휠을 제공한다.

Description

듀얼 매스 플라이휠 {Dual Mass Flywheel}

본 발명은 듀얼 매스 플라이휠에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 시동시 발생되는 공진에 의한 진동을 저감하기 위한 듀얼 매스 플라이휠에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 듀얼 매스 플라이휠(Dual Mass Flywheel, DMF)은 엔진의 크랭축과 연결되는 프라이머리 매스(1, Primary Mass)와, 클러치디스크와 연결되는 동시에 상기 프라이머리 매스(1)에 베어링으로 연결되어 상호 회전가능한 세컨더리 매스(2, Secondary Mass), 상기 세컨더리 매스(2)에 결합되는 드라이브 플레이트(3) 및 상기 프라이머리 매스(1)와 세컨더리 매스(2) 사이에 연결되고 상기 드라이브 플레이트(3)에 의해 압축되는 토크완충수단(4)(예컨대, 스프링 장치, 댐퍼 스프링, 비틀림 스프링, 스프링 박스(Spring Box) 등)으로 이루어지게 된다(도 1 참조).

이에 따라, 엔진의 크랭크축의 끝단에 장착된 프라이머리 매스(1)가 엔진의 토크를 받게 되면, 이 토크는 토크완충수단(4)에서 완충 및 댐핑되고 드라이브 플레이트(3)를 거쳐 세컨더리 매스(2)로 전달된다. 이러한 메커니즘으로 인해 프라이머리 매스(1)에서의 토크는 엔진의 각속도 변동 및 토크 변동 성분을 갖는 반면, 세컨더리 매스(2)에서의 토크는 토크완충수단(4)에서의 완충 및 클러치커버와의 마찰로 인한 댐핑 작용을 통해 정숙한 토크로 변경되어 변속기로 전달된다.

그러나, 이와 같은 종래 듀얼 매스 플라이휠은 엔진 시동 및 정지시 공진(약 200 ~ 400rpm)이 발생하게 되는데, 이때 댐퍼 스프링(토크완충수단)이 한계변위에 도달하게 되면서 프라이머리 매스에 일체로 구성된 스토퍼에 큰 소음을 발생하며 충격이 가해지게 되고, 또한 변속기 샤프트가 파손되는 등 내구 문제가 발생하게 된다.

이를 해결하기 위해, 기존에 스타터 모터의 용량을 증대하여 엔진 시동시 엔진 rpm 상승 시간을 단축함으로써 듀얼 매스 플라이휠의 진동을 저감하였으나, 이는 스타터 모터의 비용이 크게 상승하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 엔진 시동 시 발생되는 공진에 의한 충격 토크가 일정치 이상 전달될 때 토크 전달을 해제하고 스토퍼 플레이트를 회전되게 하여 이 스토퍼 플레이트에 가해지는 충격을 흡수하고 진동을 저감시킬 수 있는 듀얼 매스 플라이휠을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 엔진의 크랭크축에 연결되는 프라이머리 매스; 상기 프라이머리 매스에 상호 회전가능하게 연결되는 세컨더리 매스; 상기 세컨더리 매스에 결합되고, 상기 프라이머리 매스와 세컨더리 매스 사이의 토크완충수단을 압축하는 드라이브 플레이트; 상기 프라이머리 매스와 세컨더리 매스 사이에 내설되고, 상기 토크완충수단을 지지하는 스토퍼 플레이트; 상기 프라이머리 매스에 설치되고, 마찰력에 의해 상기 스토퍼 플레이트를 프라이머리 매스에 고정해주는 마찰판;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 플라이휠을 제공한다.

그리고, 상기 스토퍼 플레이트를 마찰판으로 밀어주기 위한 웨이브 스프링, 상기 웨이브 스프링의 탄성복원력을 스토퍼 플레이트에 전달하는 압력판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 압력판은 웨이브 스프링에 의해 밀림되는 압력판의 축방향 이동을 안내하기 위한 가이드 핀이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게, 상기 스토퍼 플레이트는 드라이브 플레이트에 의해 압축되는 토크완충수단을 지지하는 동시에 상기 드라이브 플레이트를 관통시킬 수 있는 스토퍼부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 듀얼 매스 플라이휠은 엔진 시동 및 정지시와 같이 공진이 발생함에 의해 일정치 이상의 충격 토크가 전달되는 경우 스토퍼 플레이트가 마찰판에서 미끄러지면서 충격 토크가 상쇄되어 스토퍼 플레이트에 가해지는 충격을 흡수하고 진동을 저감시키는 효과를 얻게 된다.

도 1은 종래 듀얼 매스 플라이휠을 도시한 분해 사시도
도 2는 도 1의 종래 듀얼 매스 플라이휠을 도시한 절개 사시도
도 3은 도 2의 A-A에서 바라본 단면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼 매스 플라이휠을 도시한 분해 사시도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼 매스 플라이휠을 도시한 결합 사시도
도 6은 도 5의 B-B에서 바라본 단면도
도 7a ~ 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 듀얼 매스 플라이휠의 작동 상태를 나타낸 개략도
도 8은 본 발명에 따른 듀얼 매스 플라이휠과 종래 기술에 따른 듀얼 매스 플라이휠에 엔진 시동시 발생되는 공진에 의한 진동을 비교 분석한 도면

본 발명은 엔진의 불규칙한 토크를 변속기로 정숙하게 전달하는 듀얼 매스 플라이휠(Dual Mass Flywheel, DMF)에 관한 것으로, 특히 엔진 시동 및 정지 시 발생되는 공진에 의해 일정치 이상의 토크가 가해지는 경우 스토퍼 플레이트의 회전운동을 통해 토크를 상쇄하여 진동을 저감시킬 수 있도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 듀얼 매스 플라이휠은, 도 4에 도시된 바와 같이, 엔진의 크랭크축과 연결되는 프라이머리 매스(10, Primary Mass), 상기 프라이머리 매스(10)에 상호 회전가능하게 연결되는 세컨더리 매스(17, Secondary Mass), 상기 세컨더리 매스(17)에 결합되는 드라이브 플레이트(19), 상기 프라이머리 매스(10)와 세컨더리 매스(17) 사이를 연결하고 상기 드라이브 플레이트(19)에 의해 압축되는 토크완충수단(20)을 포함하여 구성되며, 또한 상기 프라이머리 매스(10)와 세컨더리 매스(17) 사이에 내설되어 상기 토크완충수단(20)을 지지해주는 스토퍼 플레이트(11), 상기 프라이머리 매스(10)에 부착되어 일체로 설치되고 마찰력에 의해 상기 스토퍼 플레이트(11)를 프라이머리 매스(10)에 고정해주는 마찰판(13)을 포함한다.

상기 세컨더리 매스(17)는 일면은 프라이머리 매스(10)의 일면과 대향되고 타면은 변속기의 입력축 기어와 연결되며, 상기 토크완충수단(20)은 세컨더리 매스(17)에 결합된 드라이브 플레이트(19)와 프라이머리 매스(10)에 연결 고정된 스토퍼 플레이트(11)를 연결한다.

즉, 상기 토크완충수단(20)은 드라이브 플레이트(19)와 스토퍼 플레이트(11)에 의해 밀림되는 동시에 지지되어 압축 및 복원 동작을 수행하게 된다.

상기 프라이머리 매스(10)와 세컨더리 매스(17)는 토크완충수단(20)에 의해 제한된 범위까지 상대측에 대하여 회전 가능하며, 상기 세컨더리 매스(17)에 연결된 클러치디스크와 클러치커버를 통해 엔진의 토크를 변속기로 전달한다.

상기 스토퍼 플레이트(11)는 세컨더리 매스(17)를 대향하는 일면에 두 개의 스토퍼부(12)를 갖는 링 형상의 판상 구조체로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스토퍼부(12)는 마주하는 구조로 배치되며 드라이브 플레이트(19)에 의해 압축되는 토크완충수단(20)을 지지하는 동시에 상기 드라이브 플레이트(19)를 관통시킬 수 있는 ㄷ자형 구조로 형성된다.

상기 마찰판(13)은 스토퍼 플레이트(11)에 대해 소정의 마찰력을 발휘할 수 있는 소재를 이용하여 링 형상의 판상 구조체로 마련된 것으로, 엔진 또는 변속기의 토크 전달시 스토퍼 플레이트(11)에 균일한 면압을 제공하게 된다.

상기 스토퍼 플레이트(11)는 이러한 마찰판(13)을 통해 프라이머리 매스(10)에 고정되어 드라이브 플레이트(19)에 의해 압축되는 토크완충수단(20)을 지지하게 된다.

상기 마찰판(13)의 마찰력을 증대하기 위해 스토퍼 플레이트(11)와 세컨더리 매스(17) 사이에 웨이브 스프링(14)과 압력판(15)이 구성된다.

상기 웨이브 스프링(14)은 압력판(15)과 세컨더리 매스(17) 및 커버 플레이트(18) 사이에 설치되어 스토퍼 플레이트(11)를 마찰판(13)으로 밀어주기 위한 구성요소로서, 후방에 배치되어 있는 압력판(15)을 통해 스토퍼 플레이트(11)에 탄성복원력을 전달한다.

상기 압력판(15)은 마찰판(13) 및 스토퍼 플레이트(11)와 같이 링 형상의 판상 구조체로 형성되고, 스토퍼 플레이트(11)와 웨이브 스프링(14) 사이에 배치되어 스토퍼 플레이트(11)의 스토퍼부(12)와 접하고 있으며, 상기 웨이브 스프링(14)의 탄성복원력에 의해 밀림되어 스토퍼 플레이트(11)를 마찰판(13)에 더욱 밀착시키게 된다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 압력판(15)은 웨이브 스프링(14)에 의한 밀림시 축방향 이동을 안내하기 위한 가이드 핀(16)이 일체로 형성되어 있다.

상기 가이드 핀(16)은 커버 플레이트(18)의 가이드 홀(18a)을 관통한 상태로 조립되며, 상기 압력판(15)이 웨이브 스프링(14)의 탄성복원력에 의해 밀림되어 이동될 시 축방향(프라이머리 매스 및 세컨더리 매스의 회전축 방향)으로 직선이동하도록 가이드하는 역할을 한다.

이에 따라 상기 압력판(15)은 웨이브 스프링(14)의 탄성복원력을 스토퍼 플레이트(11)에 효과적으로 전달하게 되며, 상기 스토퍼 플레이트(11)와 마찰판(13)의 밀착도를 높이게 된다.

한편, 상기 커버 플레이트(18)는 프라이머리 매스(10)의 상단면에 결합되어 토크완충수단(20)을 이탈하지 않도록 구속하는 구성요소로, 상기 압력판(15)의 가이드 핀(16)이 관통하여 연결되는 가이드 홀(18a)이 형성되어 있다.

상기 가이드 핀(16)은 압력판(15)의 내주면에서 세컨더리 매스(17)의 회전축방향으로 수직하게 돌출되어 다수로 형성되고, 상기 가이드 홀(18a)을 관통함에 의해 압력판(15)과 커버 플레이트(18) 및 프라이머리 매스(10)를 결합해주게 되며, 이 결합 구조에 의해 상기 압력판(15)을 프라이머리 매스(10)의 회전방향으로 이동 가능하게 한다.

이와 같은 본 발명의 듀얼 매스 플라이휠은 엔진이 평균 레벨의 토크를 발생시키는 경우, 즉 스토퍼 플레이트(11)에 일정치 미만의 토크가 가해지는 경우, 도 7a 및 도 7b와 같은 작동을 반복적으로 수행하여 충격 토크를 흡수 및 댐핑하게 되며, 이때 스토퍼 플레이트(11)는 마찰판(13)의 마찰력에 의해 프라이머리 매스(10) 상에 고정된 상태로 드라이브 플레이트(19)에 의해 압축 및 복원을 반복하는 토크완충수단(20)을 지지해준다.

예컨대, 프라이머리 매스(10)와 세컨더리 매스(17)는 토크완충수단(20)의 작동에 의해 진동 감소 역할을 수행함에 있어, 클러치가 세컨더리 매스(17)에 압착되어 상기 세컨더리 매스(17)가 회전하게 되면 세컨더리 매스(17)에 결합된 드라이브 플레이트(19)가 프라이머리 매스(10)에 내설된 토크완충수단(20)을 밀어주게 된다.

스토퍼 플레이트(11)는 상기와 같이 일정치 미만의 토크에서 마찰판(13)에 고정되어 있다가, 엔진 시동 또는 정지 시 혹은 엔진이 평균대비 높은 레벨의 토크를 발생시키면서 차량이 구동될 때와 같이 일정치 이상의 토크가 스토퍼 플레이트(11)에 전달될 경우, 즉 상기 마찰판(13)의 마찰력을 초과하는 토크가 스토퍼 플레이트(11)에 전달되면 도 7c와 같이 프라이머리 매스(10)와 함께 회전하지 않고 마찰판(13)에서 미끄러지면서 토크 전달을 해제하게 된다.

다시 말해, 상기 스토퍼 플레이트(11)에 마찰판(13)의 마찰력을 초과하는 토크가 가해지게 되면, 스토퍼 플레이트(11)가 마찰판(13)에서 미끄러지면서 마치 마찰판(13)의 마찰력을 상쇄하며 회전하는 효과를 얻게 되고 스토퍼 플레이트(11)에 전달되는 엔진 토크가 상쇄되어서, 결국 상기 스토퍼 플레이트(11)에 전달되는 충격이 감소되고 듀얼 매스 플라이휠의 진동을 저감하게 된다.

기존에는 토크완충수단의 한계변위를 넘는 토크가 가해지는 경우 프라이머리 매스에 일체로 구성된 스토퍼에 충격이 전달되어 진동이 증가하고 승차감이 저하된 반면, 본 발명에서는 공진에 의한 일정치 이상의 충격 토크가 스토퍼 플레이트(11)에 가해질 때 마찰판(13)의 마찰력을 통해 토크를 상쇄하여 토크 전달을 해제함으로써 스토퍼 플레이트(11)에 전달되는 충격을 감소시켜 진동을 저감하게 된다.

도 8은 엔진 시동시 듀얼 매스 플라이휠에 발생되는 공진에 의해 발생되는 진동을 비교 분석한 도면이다.

도 8에서 보이듯, 엔진 시동 시 발생되는 공진에 의해 일정치 이상의 토크가 전달되는 경우, 기존에는 토크완충수단이 한계변위에 도달하여 상대적으로 큰 충격 토크가 스토퍼에 전달되고 진동이 강하게 발생하였으나, 본 발명에서는 스토퍼 플레이트가 마찰판에서 미끄러지면서 충격 토크를 상쇄하고 이에 따라 진동이 저감됨을 확인하였다.

10 : 프라이머리 매스
11 : 스토퍼 플레이트
12 : 스토퍼부
13 : 마찰판
14 : 웨이브 스프링
15 : 압력판
16 : 가이드 핀
17 : 세컨더리 매스
18 : 커버 플레이트
18a : 가이드 홀
19 : 드라이브 플레이트
20 : 토크완충수단

Claims (4)

1. 엔진의 크랭크축에 연결되는 프라이머리 매스(10);
   상기 프라이머리 매스(10)에 상호 회전가능하게 연결되는 세컨더리 매스(17);
   상기 세컨더리 매스(17)에 결합되고, 상기 프라이머리 매스(10)와 세컨더리 매스(17) 사이의 토크완충수단(20)을 압축하는 드라이브 플레이트(19);
   상기 프라이머리 매스(10)와 세컨더리 매스(17) 사이에 내설되고, 상기 토크완충수단(20)을 지지하는 스토퍼 플레이트(11);
   상기 프라이머리 매스(10)에 설치되고, 마찰력에 의해 상기 스토퍼 플레이트(11)를 프라이머리 매스(10)에 고정해주는 마찰판(13);
   을 포함하여 구성되고,
   상기 스토퍼 플레이트(11)를 마찰판(13)으로 밀어주기 위한 웨이브 스프링(14), 상기 웨이브 스프링(14)의 탄성복원력을 스토퍼 플레이트(11)에 전달하는 압력판(15)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 플라이휠.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 압력판(15)은 웨이브 스프링(14)에 의해 밀림되는 압력판(15)의 축방향 이동을 안내하기 위한 가이드 핀(16)이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 플라이휠.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 스토퍼 플레이트(11)는 드라이브 플레이트(19)에 의해 압축되는 토크완충수단(20)을 지지하는 동시에 상기 드라이브 플레이트(19)를 관통시킬 수 있는 스토퍼부(12)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 플라이휠.
   

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