KR101382292B1

KR101382292B1 - 플라이휠의 댐핑장치

Info

Publication number: KR101382292B1
Application number: KR1020120105472A
Authority: KR
Inventors: 오완수
Original assignee: 현대자동차(주)
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-04-08
Also published as: JP2014062637A; KR20140038849A; US20140083242A1; DE102012112088A1; CN103671707A

Abstract

본 발명은, 플라이휠에 마련되어 함께 회전하며, 상기 플라이휠을 통해 엔진으로부터 비틀림 진동을 전달받고, 서로에 대한 상대 회전이 제한된 상태로 마주하도록 마련된 한 쌍의 회전자; 및 상기 양측의 회전자 사이에 마련되며, 상기 회전자에 전달되는 비틀림진동을 상쇄하는 방향으로 상대 회전되도록 구성된 질량체;를 포함하여 구성되는 플라이휠의 댐핑장치가 소개된다.

Description

플라이휠의 댐핑장치{APPARATUS FOR DAMPING OF FLYWHEEL}

본 발명은 플라이휠의 댐핑장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양측 회전자 사이에 질량체를 설치하여, 질량체의 회전 밸런스와 무게 중심에 유리하며, 회전자에 형성되는 홀의 개수를 줄여 회전자의 관성을 증대시키면서 내구성이 향상되도록 한 플라이휠의 댐핑장치에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관에서는 피스톤 가스압력의 변동으로 인해 구동력의 불균형은 항상 생겨나게 되며, 이로 인해 엔진에서는 비틀림 가진력이 발생된다. 이에, 엔진이 회전하는 동안에 가능한 일정하게 엔진의 동력을 전달하는 것이 바람직하다.

구동계 NVH 측면에서 플라이휠의 역할은 관성모멘트를 이용하여 회전속도를 일정하게 하고, 엔진으로부터 전달되는 비틀림 진동의 주파수 변동값을 낮춤으로써, 구동계에서의 NVH 문제(주행 및 아이들 래틀 등)을 줄이는 역할을 한다.

한편, 최근에는 고성능 엔진(GDI, 터보챠져, 슈퍼챠져, 트윈터보 등 적용)이 탑재된 자동차들이 경쟁적으로 개발 및 출시되고 있는 실정에 있으며, 특히 고급 차량의 취약점인 발진감(다이렉트감) 부족을 해결하기 위해 저속영역에서 고 토크 엔진의 적용을 추진 중에 있다.

그러나, 이같은 엔진의 경우 도 1과 같이 엔진의 비틀림 가진력이 더욱 증대되면서 래틀 및 부밍 등의 NVH 측면이 악화되며, 변속기 내의 변속단 기어 쌍에서 비틀림 진동량 증대에 따라 래틀에 의한 충격 및 소음이 더욱 가중되는 문제가 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 종래의 댐핑장치로서, 도 2에 도시된 바와 같이 듀얼 매스 플라이휠에 질량체가 상대 회전 가능하도록 설치된다.

구체적으로, 도 2 및 도 3과 같이 회전플랜지(1)의 양 측부에 한 쌍을 이루는 질량체(2)가 복수 개소에 설치되며, 상기 질량체(2)는 회전플랜지(1)에 대해 상대 회전이 가능하도록 설치된다. 그리고, 상기 회전플랜지(1)에는 고정핀(3)이 관통되어 설치되며, 상기 고정핀(3)의 양측에는 질량체(2)가 각각 고정되어, 상기 양측의 질량체(2)가 회전플랜지(1)에 대해 동시에 상대 회전되도록 구성된다.

또한, 상기 양측의 질량체(2)와 회전플랜지(1) 중 적어도 어느 하나 이상에는 상기 회전플랜지(1)의 회전방향으로 진자홀(H)이 길게 형성되며, 상기 진자홀(H)에는 회전플랜지(1)에 결합된 진자롤러(4)가 끼워지게 되는바, 상기 질량체(2)가 진자홀(H)의 구간 내에서 상대 회전됨으로써, 엔진에서 전달되는 비틀림 진동을 저감하게 된다.

그러나, 상기한 종래의 댐핑장치 구조는 질량체가 회전플랜지의 양측에 마련됨으로써, 양측에 설치되는 질량체의 회전 밸런스와 무게중심을 맞추는 것이 어려운 문제가 있다. 즉, 상기한 댐핑장치에서 댐핑 성능의 주요인자 중 하나가 질량체의 무게중심 위치인바, 질량체의 무게 중심이 제대로 맞추어지지 않은 경우 댐핑장치의 성능이 저하되는 단점이 있다.

아울러, 상기 회전플랜지에는 고정핀이 관통되기 위한 홀(H')이 추가로 더 형성되면서, 상기 홀은 질량체의 거동 경로를 따라 더 길게 연장 형성되어야 함으로써, 홀 가공에 따른 회전플랜지의 중량 감소의 문제와 함께 회전플랜지의 내구성이 약화되는 단점이 있고, 다수의 홀 가공으로 인해 회전 밸런스를 맞추는 것이 불리한 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 양측 회전자 사이에 질량체를 설치하여, 질량체의 회전 밸런스와 무게 중심에 유리하며, 아울러 회전자에 형성되는 홀의 개수를 줄여 회전자의 관성을 증대시키면서 내구성이 향상되도록 한 플라이휠의 댐핑장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 플라이휠에 마련되어 함께 회전하며, 상기 플라이휠을 통해 엔진으로부터 비틀림 진동을 전달받고, 서로에 대한 상대 회전이 제한된 상태로 마주하도록 마련된 한 쌍의 회전자; 및 상기 양측의 회전자 사이에 마련되며, 상기 회전자에 전달되는 비틀림진동을 상쇄하는 방향으로 상대 회전되도록 구성된 질량체;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 질량체 및 회전자에 진자홀이 형성되되, 상기 진자홀은 상기 질량체 및 회전자가 서로에 대해 상대 회전하는 방향으로 연장 형성되며; 상기 진자홀에 진자롤러가 끼워져 진자홀 내에서 이동됨으로써, 상기 질량체가 상기 회전자에 상대 회전 가능하게 구성될 수 있다.

상기 플라이휠은 상기 회전자의 양 단부에 프라이머리 플라이휠과 세컨더리 플라이휠이 연결되어 구성되며; 상기 회전자의 일단부가 프라이머리 플라이휠 또는 세컨더리 플라이휠 중 어느 하나에 고정되고; 상기 회전자의 타단부가 댐핑스프링을 매개로 프라이머리 플라이휠 또는 세컨더리 플라이휠 중 나머지 하나에 상대 회전이 가능하도록 결합될 수 있다.

상기 양측 회전자의 테두리를 덮는 형상으로 고정부재가 마련되며; 상기 고정부재와 양측 회전자가 핀부재에 의해 고정되고; 상기 고정부재의 외측으로 연결편이 연장 설치되며; 상기 연결편에 댐핑스프링의 일단이 연결될 수 있다.

상기 양측 회전자가 핀부재에 의해 고정되며; 상기 양측 회전자 중 일측 회전자의 외측으로 연결편이 연장 설치되고; 상기 연결편에 댐핑스프링의 일단이 연결될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 양측 회전자 사이에 질량체가 단독으로 설치됨으로써, 질량체의 무게 및 관성이 균일하여 질량체 설치를 위한 작업성이 향상되며, 또한 질량체의 회전밸런스가 향상되어 댐핑장치의 진동 저감 성능을 향상시키는 효과가 있다.

더욱이, 양측 회전자를 고정시키는 역할의 핀부재가 질량체와 간섭되지 않게 설치됨으로써, 핀부재 설치를 위해 회전자에 홀을 가공할 필요가 없어 회전자의 내구성을 향상시키는 것은 물론, 홀 가공에 따른 회전자의 중량이 감소되는 것을 방지하는 효과도 있다.

도 1은 엔진의 고출력 적용에 따라 변동되는 비틀림 가진력을 나타낸 도면.
도 2는 종래 기술에 의한 댐핑장치의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 종래 기술에 의한 댐핑장치에서 회전자의 형상과 질량체의 설치 구조를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 의한 댐핑장치의 제1실시예의 구조를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 도시한 댐핑장치의 사시 도면.
도 6은 도 4에 도시한 댐핑장치에서 질량체의 설치 예시를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 의한 댐핑장치의 제2실시예 구조를 나타낸 도면.
도 8은 도 7에 도시한 댐핑장치의 사시 도면.
도 9는 본 발명에 의한 댐핑장치에서 질량체를 통한 비틀림 진동 저감 원리를 설명하기 위한 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라이휠의 댐핑장치는, 플라이휠(10)에 마련되어 함께 회전하며, 상기 플라이휠(10)을 통해 엔진으로부터 비틀림 진동을 전달받고, 서로에 대한 상대 회전이 제한된 상태로 마주하도록 마련된 한 쌍의 회전자(20); 및 상기 양측의 회전자(20) 사이에 마련되며, 상기 회전자(20)에 전달되는 비틀림진동을 상쇄하는 방향으로 상대 회전되도록 구성된 질량체(30)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 회전자(20)의 둘레를 따라 일정 중량을 갖는 질량체(30)가 다수 설치되며, 특히 상기 질량체(30)는 양측 회전자(20) 사이에 설치된다. 따라서, 회전자(20)에 설치되는 질량체(30)의 무게중심과 관성이 해당 질량체(30)가 설치된 회전자(20) 위치에서 각각 동일하게 맞춰지므로, 질량체(30)의 장착이 간편하고, 종래와 같이 양측 질량체(30)의 무게 중심을 맞추기 위한 작업이 생략되어 작업성이 향상된다.

아울러, 상기와 같이 질량체(30)가 양측 회전자(20) 사이에 설치됨으로써, 종래와 같이 양측 질량체(30)를 서로 고정시키기 위한 별도의 고정핀이 불필요하다. 따라서, 부품수 절감을 통해 댐핑장치의 제조를 위한 작업공수를 줄이며, 장치의 제조원가를 절감하게 된다.

한편, 본 발명은 상기 질량체(30) 및 회전자(20)에 진자홀(H)이 형성되되, 상기 진자홀(H)은 상기 질량체(30) 및 회전자(20)가 서로에 대해 상대 회전하는 방향으로 연장 형성되며, 상기 진자홀(H)에 진자롤러(40)가 끼워져 진자홀(H) 내에서 이동됨으로써, 상기 질량체(30)가 상기 회전자(20)에 상대 회전 가능하게 구성될 수 있다.

즉, 상기 진자홀(H)이 양측 회전자(20)와 질량체(30) 모두에 설치될 수 있으며, 경우에 따라 상기 진자홀(H)이 양측 회전자(20) 또는 질량체(30) 중 택일적으로 설치될 수 있다. 여기서, 상기 양측의 회전자(20)와 질량체(30)에 진자홀(H)이 형성되는 경우에는 상기 진자롤러(40)가 질량체(30)에 형성된 진자홀(H) 내에서 이동 가능하도록 관통 구비되며, 그 양 단부는 양측 회전자(20)에 형성된 진자홀(H) 내에서 이동 가능하도록 각각 끼움 구비된다.

이때, 상기 진자홀(H)은 대략 하트 형상으로 형성될 수 있으며, 질량체(30)에 형성된 진자홀(H)과 양측 회전자(20)에 형성된 진자홀(H)은 그 하트 형상이 서로 뒤집힌 형상으로 형성된다.

본 발명에서, 상기 플라이휠(10)은 상기 회전자(20)의 양 단부에 프라이머리 플라이휠(12)과 세컨더리 플라이휠(14)이 연결되어 구성되며, 상기 회전자(20)의 일단부가 프라이머리 플라이휠(12) 또는 세컨더리 플라이휠(14) 중 어느 하나에 고정되고, 상기 회전자(20)의 타단부가 댐핑스프링(50)을 매개로 프라이머리 플라이휠(12) 또는 세컨더리 플라이휠(14) 중 나머지 하나에 상대 회전이 가능하도록 결합될 수 있다.

구체적으로, 상기 프라이머리 플라이휠(12)에 댐핑스프링(50)의 일단부가 연결되며, 상기 댐핑스프링(50)의 타단부가 회전자(20)의 일단부와 연결되고, 상기 회전자(20)의 타단부가 상기 세컨더리 플라이휠(14)에 고정된다.

즉, 본 발명의 댐핑장치는 엔진의 크랭크축과 직결되어 회전하는 플라이휠(10)에 적용되는 것으로, 바람직하게는 듀얼 매스 플라이휠(10) 구조에 적용될 수 있으며, 이 경우 프라이머리 플라이휠(12)은 엔진과 직결되며, 세컨더리 플라이휠(14)은 클러치하우징과 결합되어 클러치의 연결 및 차단 동작에 의해 변속기에 엔진의 회전동력을 전달한다.

따라서, 프라이머리 플라이휠(12)을 통해 전달되는 엔진의 동력이 댐핑스프링(50)을 통해 강성이 제공되어 비틀림 진동을 저감하게 되고, 이는 다시 회전자(20)와 세컨더리 플라이휠(14)을 통해 변속기에 전달되는 것이다.

특히, 상기 회전자(20)에 상대 회전 가능하게 설치된 질량체(30)를 통해 회전자(20)에 전달되는 엔진의 비틀림 진동이 재차 저감되는바, 구동계 NVH 성능을 더욱 향상시키게 된다.

본 발명에서, 상기 플라이휠(10)에 회전자(20)와 질량체(30)가 설치되는 예시로서, 도 4 내지 도 6을 통해 제1실시예 구조를 살펴보면, 상기 양측 회전자(20)의 테두리를 덮는 형상으로 고정부재(22)가 마련되며, 상기 고정부재(22)와 양측 회전자(20)가 핀부재(26)에 의해 고정되고, 상기 고정부재(22)의 외측으로 연결편(24)이 연장 설치되어 상기 연결편(24)에 댐핑스프링(50)의 일단이 연결될 수 있다.

즉, 대략 'ㄷ'형상으로 형성된 고정부재(22)를 마련하되, 상기 고정부재(22)의 양 단부가 양측 회전자(20)의 테두리 부분에 각각 끼워짐으로써, 양측 회전자(20)와 고정부재(22)가 겹쳐지는 부분에 고정핀을 관통하여 양측의 회전자(20)가 고정부재(22)에 의해 상대 회전이 제한된 상태로 고정된다. 이때, 상기 고정부재(22)의 외측에는 바깥쪽으로 연결편(24)이 돌출 형성되며, 상기 연결편(24)에 댐핑스프링(50)의 일단이 고정되는바, 댐핑스프링(50)에 강성이 제공되면서 프라이머리 플라이휠(12)에 대한 회전자(20)의 상대 회전이 가능하게 된다.

상기 플라이휠(10)에 회전자(20)와 질량체(30)가 설치되는 제2실시예의 구조를 도 7 및 도 8을 통해 살펴보면, 상기 양측 회전자(20)가 핀부재(26)에 의해 고정되며, 상기 양측 회전자(20) 중 일측 회전자(20)의 외측으로 연결편(24)이 연장 설치되고, 상기 연결편(24)에 댐핑스프링(50)의 일단이 연결될 수 있다.

즉, 질량체(30)와 간섭되지 않는 양측 회전자(20) 사이에 고정핀이 설치됨으로써, 양측의 회전자(20)가 서로에 대한 상대 회전이 제한된 상태로 고정된다. 이때, 프라이머리 플라이휠(12) 측에 설치된 회전자(20)의 테두리에 연결편(24)이 연장 설치되며, 상기 연결편(24)에 댐핑스프링(50)의 일단이 고정되는바, 댐핑스프링(50)에 강성이 제공되면서 프라이머리 플라이휠(12)에 대한 회전자(20)의 상대 회전이 가능하게 된다.

본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명한다.

엔진으로부터의 회전 구동력이 특정 파동을 갖고 프라이머리 플라이휠(12)에 전달되면, 상기 프라이머리 플라이휠(12)에는 비틀림 회전진동이 전달되며, 상기 비틀림 회전진동은 댐핑스프링(50)을 매개로 회전자(20)에 상대 회전되면서 전달되어 상기 비틀림 진동이 일정량 저감된 상태로 회전자(20)에 전달된다.

그리고, 상기 회전자(20)에 비틀림 진동이 전달되면, 도 9와 같이 질량체(30)는 회전자(20)의 순간적인 비틀림 진동이 발생되는 회전방향과 반대되는 방향으로 상대 회전하듯이 움직이게 된다. 이때, 상기 진자롤러(40)는 질량체(30)가 상대 회전됨에 따라 진자홀(H)의 구간 내에서 질량체(30)의 상대 회전을 안내하는 역할을 하면서, 질량체(30)가 회전하는 방향으로 진자롤러(40)를 순간적으로 당기는 듯한 힘을 가하게 됨으로써, 결국 회전자(20)의 회전방향과 반대되는 방향으로 회전자(20)에 순간적인 회전력을 가하게 된다.

따라서, 회전자(20)에 전달되는 엔진의 특정 파동이 상기 질량체(30)의 상대 회전 움직임에 따른 파동에 의해 상쇄되면서 비틀림 회전 진동을 한층 저감하게 되며, 상기 회전자(20)에 전달되는 비틀림 진동은 세컨더리 플라이휠(14)을 통하여 변속기에 전달되는바, 변속기 내부에 전달되는 진동량을 저감하며, 구동계 NVH 성능을 향상시켜 한층 정숙한 차량 주행 성능을 발휘하게 된다.

이처럼, 본 발명은 회전자(20)에 순간적인 비틀림 진동이 발생되는 회전방향과 반대되는 방향으로 질량체(30)가 상대 회전됨으로써, 엔진의 비틀림 진동을 흡수 및 저감하여 변속기에 전달하게 된다.

특히, 본 발명은 질량체(30)가 회전자(20) 양측으로 설치되지 않고, 양측 회전자(20) 사이에 단독으로 질량체(30)가 설치됨으로써, 해당 회전자(20) 위치에서 질량체(30)의 무게 및 관성이 균일하여 질량체(30)의 설치를 위한 작업공수가 줄어듦은 물론 작업성이 향상되며, 또한 질량체(30)의 회전밸런스가 향상되어 댐핑장치의 진동 저감 성능을 더욱 향상시키게 된다.

아울러, 양측 회전자(20) 사이의 측면 부분이 개방된 구조를 취하고 있으므로, 회전자(20)의 원주 범위를 벗어나 그 외측으로 약간 벗어나게 질량체(30)를 설치하는 것이 가능하며, 이에 따라 질량체(30)를 회전자(20)의 중심에서 최대한 멀리 배치하여 질량체(30)의 진동 저감 성능을 가일층 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 양측 회전자(20)를 고정시키는 역할의 핀부재(26)가 질량체(30)와 간섭되지 않게 설치됨으로써, 핀부재(26) 설치를 위해 회전자(20)에 홀을 가공할 필요가 없어 회전자(20)의 내구성을 향상시키는 것은 물론, 홀 가공에 따른 회전자(20) 중량 감소 문제를 해결할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 플라이휠 12 : 프라이머리 플라이휠
14 : 세컨더리 플라이휠 20 : 회전자
22 : 고정부재 24 : 연결편
26 ; 핀부재 30 : 질량체
40 : 진자롤러 50 : 댐핑스프링
H : 진자홀

Claims

플라이휠(10)에 마련되어 함께 회전하며, 상기 플라이휠(10)을 통해 엔진으로부터 비틀림 진동을 전달받고, 서로에 대한 상대 회전이 제한된 상태로 마주하도록 마련된 한 쌍의 회전자(20); 및
상기 양측의 회전자(20) 사이에 마련되며, 상기 회전자(20)에 전달되는 비틀림진동을 상쇄하는 방향으로 상대 회전되도록 구성된 질량체(30);를 포함하여 구성되고;
상기 질량체(30) 및 회전자(20)에 진자홀(H)이 형성되되, 상기 진자홀(H)은 상기 질량체(30) 및 회전자(20)가 서로에 대해 상대 회전하는 방향으로 연장 형성되며;
상기 진자홀(H)에 진자롤러(40)가 끼워져 진자홀(H) 내에서 이동됨으로써, 상기 질량체(30)가 상기 회전자(20)에 상대 회전 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 플라이휠의 댐핑장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 플라이휠(10)은 상기 회전자(20)의 양 단부에 프라이머리 플라이휠(12)과 세컨더리 플라이휠(14)이 연결되어 구성되며;
상기 회전자(20)의 일단부가 프라이머리 플라이휠(12) 또는 세컨더리 플라이휠(14) 중 어느 하나에 고정되고;
상기 회전자(20)의 타단부가 댐핑스프링(50)을 매개로 프라이머리 플라이휠(12) 또는 세컨더리 플라이휠(14) 중 나머지 하나에 상대 회전이 가능하도록 결합된 것을 특징으로 하는 플라이휠의 댐핑장치.
청구항 3에 있어서,
상기 양측 회전자(20)의 테두리를 덮는 형상으로 고정부재(22)가 마련되며;
상기 고정부재(22)와 양측 회전자(20)가 핀부재(26)에 의해 고정되고;
상기 고정부재(22)의 외측으로 연결편(24)이 연장 설치되며;
상기 연결편(24)에 댐핑스프링(50)의 일단이 연결된 것을 특징으로 하는 플라이휠의 댐핑장치.
청구항 3에 있어서,
상기 양측 회전자(20)가 핀부재(26)에 의해 고정되며;
상기 양측 회전자(20) 중 일측 회전자(20)의 외측으로 연결편(24)이 연장 설치되고;
상기 연결편(24)에 댐핑스프링(50)의 일단이 연결된 것을 특징으로 하는 플라이휠의 댐핑장치.