KR101476571B1 - 격리 디커플러 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 격리 디커플러로서, 허브, 허브와 맞물리는 일방향 클러치, 허브와 회전 가능하게 맞물리는 풀리, 일방향 클러치와 풀리 사이에 작동 가능하게 맞물리는 스프링, 및 탄성중합체 부재를 통해 허브와 맞물리는 관성 부재를 포함하고, 상기 관성 부재는 풀리의 폭 내에 실질적으로 배치되고, 상기 관성 부재는 풀리와는 독립적으로 동작 가능한 것인 격리 디커플러가 제공된다.
Description
본 발명은 격리 디커플러에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 모두 풀리 폭 내에 포함되는, 일방향 클러치와, 허브에 부착되는 관성 부재를 구비하는 격리 디커플러에 관한 것이다.
차량의 내연 기관은 통상적으로 전방 단부 벨트 구동식 부속품용 드라이브를 포함한다. 부속품은 파워 스티어링, 교류 발전기, 물 펌프 등을 포함할 수 있다. 부속품용 드라이브는 또한, 벨트가 종종 기관의 전방면을 중심으로 하는 선회 경로를 따르기 때문에 서펀틴 드라이브(serpentine drive)라고 칭할 수 있다.
통상적인 서펀틴 드라이브 시스템은 차량의 내연 기관에 있는 크랭크샤프트 상의 구동 풀리, 부속품을 위한 일련의 피동 풀리 및 구동 풀리와 피동 풀리 둘레에서 견인되는 폴리-V 벨트를 포함한다. 서펀틴 드라이브의 장점은, 벨트 상에 자동 벨트 인장기를 마련하는 것에 의해 부속품이 고정 장착될 수 있다는 것이다.
벨트 구동식 부속품과 풀리 사이에 디커플러를 제공하여, 벨트 구동식 부속품이 일시적으로 고속으로 작동하거나, 풀리가 엔진의 속도로 진동할 때에 풀리를 "오버런(overrun)"하도록 하는 것이 알려져 있다.
교류 발전기 풀리는 일방향 클러치, 탄성 부재 또는 일방향 클러치와 탄성 부재를 포함할 수 있는 것으로 알려져 있다. 동일한 접근법이 크랭크샤프트 풀리에 대해 사용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 후자의 경우, 교류 발전기 관성이 벨트 드라이브로부터 격리될 뿐만 아니라, 모든 부속품의 관성이 벨트로부터 격리된다. 이와 동시에, 크랭크샤프트 아이솔레이터(isolator)의 모든 다른 요소에 있어서 토크 요건이 실질적으로 더 높을 뿐만 아니라 문제가 된다.
디커플링 특징부가 없는 크랭크샤프트 아이솔레이터의 경우에 스프링 강성은, 크랭크샤프트의 노우즈(nose)에 존재하는 비틀림 떨림(tortion vibration)이 탄성 요소에 의해 감소되고, 이 떨림이 ABDS에 부정적인 방식으로 영향을 주는 것을 방지하도록 선택된다. 크랭크샤프트 상의 디바이스의 존재는 엔진 작동 중에는 유익하지만, 시동 및 정지 중에는 문제가 될 수 있다. 스프링 강성은 제1 시스템 고유 주파수가 와속(idle) 미만이도록 되어 때문에, 시동 중에는 엔진 RPM이 이 고유 주파수를 통과하여, 디바이스의 풀리와 허브 간의 과도한 상대 동작을 유발한다. 이는 탄성 부재의 큰 변형을 유발하고, 피로 파손 및 최악의 고장을 초래할 수 있다. 이러한 고장은 풀리와 허브 사이에서 탄성 요소의 이동을 제한하는 정지부(들)을 사용하는 것에 의해 방지될 수 있다. 그러나, 정지부는 엔진의 시동 단계 동안에 불쾌한 소음을 방지하도록 정확히 배치되고 설계되어야만 한다.
대표적인 기술로는, 장착 허브, 장착 허브에 회전 가능하게 장착된 풀리, 상기 풀리 내에 장착되는 환형 캐리어, 이들 사이에 장착되는 압박 디바이스 및 환형 캐리어와 풀리 사이에 장착되는 일방향 클러치를 구비하는 크랭크샤프트 디커플러가 개시되어 있는 미국 특허 제6,044,943호가 있다. 압박 디바이스는 크랭크샤프트 충격으로부터 벨트 드라이브를 보호하고, 벨트 시스템의 공진 각주파수(angular resonant frequency)를 낮춘다. 일방향 클러치는 엔진의 시동/정지로 인한 드라이브에서의 벨트 인장의 급작스러운 역전 또는 엔진의 급작스러운 감속을 방지하고, 역전 모드를 위한 인장기의 부적절한 출력의 결과로서 순간적인 역전 슬립 벨트 스퀼(squeal)을 방지한다. 일방향 클러치는 전달될 수 있는 토크의 최대량을 제한하여 순간적인 과부하 중에 벨트 슬립을 방지한다.
모두 풀리 폭 내에 수납되는 일방향 클러치와 허브에 부착되는 관성 부재를 구비하는 격리 디커플러가 요구된다. 본 발명은 이러한 요구를 충족시킨다.
본 발명의 주요 양태는, 모두가 풀리 폭 내에 수납되는 일방향 클러치와 허브에 부착되는 관성 부재를 구비하는 격리 디커플러이다.
본 발명의 다른 양태는 본 발명에 관한 아래의 설명과 첨부 도면에 의해 지적되거나 또는 명백해질 것이다.
본 발명은 허브, 허브와 맞물리는 일방향 클러치, 허브와 회전 가능하게 맞물리는 풀리, 일방향 클러치와 풀리 사이에 작동 가능하게 맞물리는 스프링 및 탄성중합체 부재를 통해 허브와 맞물리는 관성 부재를 포함하는 격리 디커플러를 포함하고, 상기 관성 부재는 풀리의 폭 내에 실질적으로 배치되고, 상기 관성 부재는 풀리와는 독립적으로 동작 가능하다.
본 명세서에 포함되어 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하며, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 디바이스의 단면도이다.
도 2는 디바이스의 분해도이다.
도 3은 디바이스의 분해 단면도이다.
도 1은 디바이스의 단면도이다.
도 2는 디바이스의 분해도이다.
도 3은 디바이스의 분해 단면도이다.
도 1은 디바이스의 단면도이다. 격리 디커플러는 허브(10)를 포함한다. 허브(10)는 크랭크샤프트 또는 피동 부속품용 샤프트(도시하지 않음)와 같은 샤프트에 장착될 수 있다.
허브(10)에는 일방향 클러치(20)가 장착된다. 일방향 클러치(20)는 통상적으로 클러치 캐리어(30)에 압입된다. 일방향 클러치(20)는 허브(10)와 맞물린다.
토션 스프링(40)의 제1 단부(41)는 클러치 캐리어(30)에 연결된다. 토션 스프링(40)의 제2 단부는 풀리 지지 부재(50)에 연결된다.
풀리(70)는 풀리 지지체(50)와 풀리 지지체(60)에 장착된다. 풀리(70)는 벨트 맞물림면(71)을 포함한다.
허브(10)에는 탄성중합체 링(80)이 연결된다. 탄성중합체 링(80)에는 관성 링(90)이 연결된다. 탄성중합체 링과 조합된 관성 링은 엔진 작동 중에 유발되는 크랭크샤프트의 진동과 떨림을 줄인다. 탄성중합체 링(80)은 기지의 접착제나 기계적 끼워맞춤 또는 압입을 사용하여 관성 링(90)과 허브(10) 사이에 견고하게 고정된다.
풀리 조립체(50, 60, 70)는 각각의 베어링(110, 120) 상에서 허브(10)에 대해 회전식으로 동작 가능하다. 관성 링(90)은 풀리 조립체(50, 60, 70)와는 독립적으로 동작한다.
베어링(110, 120)은 볼 베어링 또는 당업계에 알려진 다른 적절한 베어링을 포함할 수 있다.
디바이스의 모든 구성요소는, 축방향으로는 풀리 지지체(50) 및 풀리 지지체(60)에 의해 한정되고, 반경 방향으로는 풀리(70)에 의해 한정되는 엔벨로프(envelope) 내에 수납된다.
도 2는 디바이스의 분해도이다. 평면(P2)이 관성 링(90)의 원주와 교차한다. 평면(P1)이 풀리(70)의 원주와 교차한다. 조립된 디바이스에서, 평면(P1)은 평면(P2)과 동일 평면이며, 이에 따라 관성 링(90)은 회전축(A-A)에 대해서 풀리(70)와 반경 방향으로 정렬된다. 스프링(40)은 각각의 풀리 지지체(50)와 풀리 지지체(60) 사이에서 허브(10)의 축방향 길이 내에 수납된다.
도 3은 디바이스의 분해 단면도이다. 스프링(40), 일방향 클러치(20) 및 클러치 캐리어(30)는 각각 허브(10)의 수용부(11) 내에 수납된다. 탄성중합체 링(80)은 허브 외측 부재(12)와 맞물린다.
작동 시에, 관성 부재(90)와 탄성중합체 링(80)은 크랭크샤프트의 비틀림 떨림을 흡수하여 줄이고, 이에 의해 떨림이 크랭크샤프트에 높은 하중을 가하거나 및/또는 벨트 드라이브 시스템에 영향을 주는 것을 방지한다. 일방향 클러치 디커플러 특징부는, 급속한 엔진 감속 기간 동안에 벨트 드라이브 시스템의 관성이 높은 부품이 크랭크샤프트를 일시적으로 "오버런"하게 하도록 한다. 디바이스는 디커플링 특징부와 아이솔레이터 특징부를, 한정된 공간 내의 엔진 크랭크샤프트 상에서 사용 가능한 소형의 패키지에 결합한다.
본 명세서에서 본 발명의 양태를 설명하였지만, 여기에 설명된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 일 없이 구성과 부품들의 관계에 있어서 변경이 이루어질 수 있다는 점이 당업자에게 명백할 것이다.
Claims (5)
- 격리 디커플러(isolating decoupler)로서,
허브;
허브와 맞물리는 일방향 클러치;
제1 볼 베어링 및 제2 볼 베어링 상에서 허브와 회전 가능하게 맞물리는 풀리;
탄성중합체 부재를 통해 허브와 맞물리는 관성 부재로서, 상기 관성 부재는 풀리와, 제1 볼 베어링과 맞물리는 제1 풀리 지지체와, 제2 볼 베어링과 맞물리는 제2 풀리 지지체를 포함하는 엔벨로프 내에 배치되고, 상기 관성 부재는 풀리와는 독립적으로 동작 가능한 것인 관성 부재; 및
일방향 클러치와 상기 제1 풀리 지지체 사이에 작동 가능하게 맞물리는 스프링을 포함하는 것인 격리 디커플러. - 제1항에 있어서, 스프링과 일방향 클러치 사이에 배치되는 캐리어 부재를 더 포함하는 격리 디커플러.
- 제1항에 있어서, 상기 관성 부재는 풀리와 실질적으로 동일 평면에 있는 것인 격리 디커플러.
- 격리 디커플러로서,
허브;
허브와 맞물리는 일방향 클러치;
제1 풀리 지지체와 제2 풀리 지지체를 통해 허브와 회전 가능하게 맞물리는 풀리;
일방향 클러치와 상기 제1 풀리 지지체 사이에 작동 가능하게 맞물리는 스프링;
스프링과 일방향 클러치 사이에 배치되는 캐리어 부재; 및
탄성중합체 부재를 통해 허브와 맞물리는 관성 부재
를 포함하고, 상기 관성 부재는 풀리의 폭 내에 배치되고, 상기 관성 부재는 풀리와 동일 평면에 있으며, 상기 관성 부재는 풀리와는 독립적으로 동작 가능한 것인 격리 디커플러. - 제4항에 있어서, 허브와 제1 풀리 지지체 사이에 위치하는 제1 볼 베어링과, 허브와 제2 풀리 지지체 사이에 위치하는 제2 볼 베어링을 더 포함하는 것인 격리 디커플러.
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