KR101756996B1 - 자동차용으로 특히 적합한 유연성 플라이휠 - Google Patents

자동차용으로 특히 적합한 유연성 플라이휠 Download PDF

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다니엘 페니욱스
미셀 그라똥
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Abstract

본 발명은 적어도 2개의 적층 유연성 디스크(9, 10, 11)를 포함하는 특히 자동차용의 유연성 플라이휠에 관한 것으로, 각각의 디스크는, 축방향으로 오프셋되어 있고(D1) 곡선부(18)에 의해 함께 접합되는 적어도 2개의 평행 평탄부(15, 16)를 구비하고, 디스크(9, 10, 11)의 곡선부(18)는 대략 하나의 곡선부가 다른 곡선부의 안쪽에 수용되어 있는 것이며, 곡선부에 인접한 적어도 하나의 영역에서, 디스크(9, 10, 11)는 서로 이격되어, 디스크(9, 10, 11)의 축방향 변형을 용이하게 하는 공간(23)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용으로 특히 적합한 유연성 플라이휠{FLEXIBLE FLYWHEEL, PARTICULARLY FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은, 특히 자동차용의 토크 전달 시스템에 있어서, 예컨대 이중 감쇠 플라이휠용의 제 1 유연성 플라이휠과 같은 유연성 플라이휠에 관한 것이다.
이중 감쇠 플라이휠은 2개의 동축 관성 플라이휠, 즉 크랭크샤프트의 단부에 끼워져 고정되는 제 1 플라이휠과, 클러치의 반응판을 형성하는 제 2 플라이휠을 포함한다. 제 2 플라이휠은 베어링에 의해 제 1 플라이휠 상에 센터링되고 회전 안내된다.
스프링 및 마찰 수단을 갖춘 토션 댐퍼가 두 플라이휠 사이에 끼워져, 진동 및 충격을 흡수하고 감쇠시키면서 회전 토크를 하나의 플라이휠로부터 다른 플라이휠로 전달한다.
스프링의 단부는 플라이휠과 일체의 정지부(stop)에 지지되어 있으며, 다른 플라이휠에 대한 하나의 플라이휠의 임의의 회전 또는 요동에 의해 댐퍼의 스프링을 한 방향 또는 다른 방향으로 압축시키고, 이러한 압축에 의해 그러한 회전 또는 요동이 상쇄되도록 배치되어 있다.
제 1 플라이휠 자체의 축방향 주파수는, 엔진이 저속으로 구동될 때에 공명이 시작되지 않도록 예컨대 50 Hz 미만으로 낮아야 한다. 이러한 목적을 위하여, 적어도 2개의 적층된 유연성 디스크를 구비하는 유연성의 제 1 플라이휠을 사용하는 것이 공지되어 있는데, 이 디스크의 내주는 구동 샤프트에 고정되도록 구성되고, 그 외주는 관성 질량에 고정되도록 구성되며, 각 유연성 디스크는, 축방향으로 오프셋되어 있고 곡선부에 의해 서로 접속되는 2개의 평행 평탄부를 구비한다. 유연성 디스크는 동일한 외형(profile)을 갖고, 서로 중첩되고 서로 포개어져 있다. 이러한 유형의 구조는 특히 유럽 특허 제 EP 0 984 184 호에 공지되어 있다.
유연성 플라이휠의 축방향 진동에 의해 전술한 디스크의 변형이 발생한다. 디스크의 곡선부가 유격 없이 서로 포개어져 있기 때문에, 디스크는 서로에 대하여 반경방향으로 변위될 수 없게 되며, 이에 의해 이들 디스크의 곡선부의 레벨에서 디스크의 부벽화(buttressing)를 초래하게 되어, 조립체를 뻣뻣하게 한다. 이로 인하여, 유연성 플라이휠의 효율이 저하되는 경향이 있다.
유럽 특허 제 EP 0 984 184 호
본 발명의 목적은, 이러한 문제에 대하여 특히 간단하고, 효과적이며, 경제적인 해결책을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명은 특히 자동차용의 유연성 플라이휠을 제안하고 있으며, 이 플라이휠은 적어도 2개의 적층된 유연성 디스크를 구비하며, 이 디스크의 내주는 구동 샤프트에 고정되도록 구성되고, 상기 디스크의 외주는 관성 질량에 고정되도록 구성되며, 각각의 유연성 디스크는 적어도 2개의 평행 평탄부를 포함하고, 이들 평탄부는 곡선부에 의해 서로 연결되며 축방향으로 오프셋되어 있고, 디스크의 곡선부는 실질적으로 하나의 곡선부가 다른 곡선부의 안쪽으로 겹쳐지는 것이며, 곡선부에 인접한 적어도 하나의 영역에서, 디스크는 서로 이격되어, 디스크의 축방향 변형을 용이하게 하는 공간을 형성한다.
이러한 조처에 의해, 축방향 진동의 영향에 의해 디스크가 뻣뻣하게 되는 현상이 회피된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디스크의 곡선부는, 디스크마다 서로 축방향 및 반경방향으로 오프셋되어 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 디스크의 곡선부 사이의 축방향 거리는, 정지 시에, 달리 말하면, 유연성 디스크가 축방향 진동에 의한 응력을 받지 않아서 변형되지 않을 때에 0.5 ㎜ 내지 5 ㎜이다.
유리하게는, 디스크의 곡선부 사이의 반경방향 거리는 0.5 ㎜ 내지 5 ㎜(정지 시)이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디스크의 평탄부 사이의 축방향 거리는 제로이거나 또는 실질적으로 제로이다.
변형예로서, 디스크의 평탄부는 곡선부에 인접한 적어도 하나의 영역에서, 예컨대 1 ㎜ 미만의 거리만큼 축방향으로 이격되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유연성 플라이휠은 3개의 적층 유연성 디스크를 포함한다.
일반적으로, 유연성 디스크는 강판으로 제조되고, 0.5 ㎜ 내지 1.2 ㎜의 두께를 갖는다. 이 경우에, 유연성 디스크를 스탬핑에 의해 제조할 수 있다.
유리하게는, 각 곡선부는 각각의 평탄부를 곡선형의 환형부에 각각 접속하는 2개의 환형 접속 숄더를 구비하며, 이 환형부의 곡률은 변곡점을 갖는다.
본 발명의 하나의 가능한 실시예에 따르면, 각 접속 숄더의 곡률 반경은 5 ㎜ 내지 40 ㎜이다.
변형예로서, 각 곡선부는 각 평탄부를 절두원추형 부분에 각각 접속하는 2개의 환형 접속 숄더를 구비한다.
바람직하게는, 각 유연성 디스크는, 축방향으로 서로에 대하여 오프셋되어 있는 연속하는 3개의 평행 평탄부를 구비하고, 평탄부는 곡선부에 의해 쌍으로 접속된다.
다음으로, 각 디스크는 서로 대향하는 반경방향 내측의 곡선부와 반경방향 외측의 곡선부를 구비하고, 반경방향 외측의 각 평탄부는 대응하는 2개의 다른 평탄부의 평면 사이에 축방향으로 배치된 평면에서 연장된다.
본 발명에 따른 유연성 플라이휠은, 크랭크샤프트의 단부에 끼워져 클러치의 반응판을 형성하는 관성 플라이휠일 수도 있고, 또는 이중 감쇠 플라이휠의 제 1 플라이휠일 수도 있다.
본 발명은 또한, 전술한 유형의 유연성 플라이휠에 의해 형성되는 제 1 플라이휠을 구비하는 것을 특징으로 하는 특히 자동차용의 이중 감쇠 플라이휠을 개시하고 있다.
본 발명은, 첨부 도면을 참고로 하며 한정의 의도는 없는 예로서 제공되는 이하의 설명을 읽음으로써 더 잘 이해할 수 있고, 본 발명의 기타 세부 사항, 특징 및 이점도 보다 명확하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 감쇠 플라이휠의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이중 감쇠 플라이휠의 축방향 단면도이다.
도 3은 디스크의 상세도이다.
도 4는 디스크의 곡선부의 상세도이다.
도 5는 본 발명의 변형예를 나타내는, 도 4에 대응하는 도면이다.
도 6은 도 1의 이중 감쇠 플라이휠의 부분 단면 정면도이다.
도 1, 도 2 및 도 6은 본 발명에 따른 이중 감쇠 플라이휠(1)을 나타내며, 이 플라이휠은 엔진, 예컨대 디젤형의 엔진을 자동차의 기어 박스에 결합하도록 구성된다.
상기 이중 감쇠 플라이휠은, 나사 또는 볼트에 의해 엔진의 크랭크샤프트의 단부에 고정되도록 구성된 제 1 플라이휠(2)을 구비한다.
제 1 플라이휠(2)은 축선(A)을 갖는 대략 관형의 중앙 부속물(3)을 구비하고, 이 중앙 부속물은 베어링(6)이 둘레에 끼워지는 원통형의 외면(5)을 갖는 제 1 부분(4)을 구비하며, 제 1 부분은 칼라(collar)를 형성하는 대직경의 제 2 부분(7)까지 연장되고, 그 전단부는 외부를 향해 반경방향으로 연장되는 플랜지(8)를 갖는다.
제 1 플라이휠(2)은 강판으로 제조된 적어도 2개의 디스크, 바람직하게는 3개의 디스크(9, 10, 11)를 더 포함하고, 이들 디스크는 서로 적층되어 있고 중앙 부속물(3)의 제 2 부분(7)의 둘레에 끼워져 있다. 디스크의 평균 두께는 0.5 ㎜ 내지 1.2 ㎜이다.
디스크(9 내지 11)의 내부 가장자리(12)는 플랜지(8)와, 제 2 부분(7)의 둘레에서 플랜지(8)의 후방부에 끼워지는 와셔(13) 사이에 클램핑되어 있고, 조립체는 리벳(14)에 의해 고정된다.
각 디스크(9 내지 11)는 곡선 형태로 이루어지고, 내주부(15), 중간부(16) 및 외주부(17)를 구비하고, 이들은 평탄하고 평행하며, 축선(A)에 대하여 횡방향으로 연장된다.
내주부(15)는 제 1 곡선부(18)에 의해 중간부(16)에 연결되고, 중간부(16)는 제 2 곡선부(19)에 의해 외주부(17)에 연결된다.
디스크(9 내지 11)의 제 1 곡선부(18)는 동일 방향을 향하고 있고, 실질적으로 서로 평행하며, 이들 디스크는 서로 포개어져 있다.
디스크(9 내지 11)의 제 2 곡선부(19)는 제 1 곡선부(18)의 방향과 반대 방향을 향하며, 각 외주부(17)는 축방향으로 내주 평탄부(15)와 중간 평탄부(16)의 평면 사이에 배치된 평면에서 연장된다.
보다 구체적으로, 중간 평탄부(16)는 내부 평탄부(15)의 전방에 배치되고, 외부 평탄부(17)는 중간 평탄부(16)의 후방에 배치되어 있다.
이러한 배치는 이중 감쇠 플라이휠(1)의 축방향 치수를 제한한다.
디스크의 중간부(16)와 그 내주부(15) 사이의 축방향 거리(D1)는 2 ㎜ 내지 10 ㎜이고, 이들 거리(D1)는 3개의 디스크(9 내지 11)에 대하여 실질적으로 동일하다.
디스크의 외주부(17)와 그 중간부(16) 사이의 축방향 거리(D2)는 0.5 ㎜ 내지 5 ㎜이고, 이들 거리(D2)는 디스크(9 내지 11)에 대하여 실질적으로 동일하다.
도 4에 보다 잘 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 제 1 곡선부(18)는 반경방향 내측의 환형 접속 숄더(20)와 반경방향 외측의 환형 숄더(21)를 구비하고, 이들 숄더는 내주부(15) 및 중간부(16)를 아치형 환형부(22)에 각각 연결하며, 이 환형부의 곡률은 변곡점(I)을 갖는다.
각 숄더(20, 21)는 5 ㎜ 내지 40 ㎜, 바람직하게는 10 ㎜ 내지 20 ㎜의 곡률 반경을 갖는다.
아치형의 환형부(22)를 절두원추형 부분으로 대체할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
두 인접 디스크의 제 1 곡선부(18)는 도 4의 경우에 디스크의 두께와 실질적으로 대응하는 거리(d1)만큼 축방향으로 오프셋되어 있는데, 그 이유는 디스크(9 내지 11)의 평탄부(15, 16)가 서로 접촉하고 있기 때문이다. 제 1 곡선부(18)도 0.5 ㎜ 내지 5 ㎜의 거리(d2)만큼 반경방향으로 오프셋되어 있다.
이에 따라, 두 인접 디스크 사이에 환형 공간(23)이 형성되고, 이 공간은 디스크, 예컨대 중간 디스크(10)의 평탄부(15)의 일부와, 디스크(10)의 내부 숄더(20)의 오목한 형태의 반경방향의 내벽과, 디스크(10)의 아치형 환형 영역(22)의 반경방향 내벽과, 디스크(10)의 외부 숄더(21)의 볼록한 형태의 반경방향 내벽과, 디스크(10)의 바로 전방에 위치한 디스크(11)의 평탄부(16)의 일부, 디스크(11)의 외부 숄더(21)의 오목한 형태의 반경방향 외벽과, 디스크(11)의 아치형 환형 영역(22)의 반경방향 외벽과, 디스크(11)의 내부 숄더(20)의 볼록한 형태의 반경방향 내벽에 의해 구획된다.
제 2 곡선부(19)는 제 1 곡선부(18)와 유사한 구조를 가지며, 마찬가지로 두 인접 디스크 사이에 환형의 공간(24)을 구획한다. 그러나, 제 2 곡선부(19)는 제 1 곡선부(18)와 반대 반향을 향하고 있는 점에 주목한다.
도 5에 도시되어 있는 본 발명의 변형예에 따르면, 곡선부에 인접한 디스크의 평탄부는 정지 시에 서로에 대하여 축방향으로 오프셋되므로, 기능 중에 디스크의 부벽화를 방지한다. 도 5에 있어서, 각각의 제 1 곡선부(18)는 반경방향 내부의 환형 접속 숄더(20)와 반경방향 외측의 환형 접속 숄더(21)를 구비하고, 이들 숄더는 내주부 및 중간부를 절두원추형 부분(25)에 각각 접속한다.
중간 디스크(10) 및 전방 디스크(11)는 각각 평탄한 내부(15)의 레벨에, 전방을 향하는 제 1 세트백(26; set-back)을 구비하여, 디스크(9)와 디스크(10) 사이, 그리고 디스크(11)와 디스크(12) 사이의 공간(27)을 구획한다.
각각의 디스크(10, 11)는 평탄한 중간부(16)의 레벨에, 전방을 향하는 제 2 세트백(28)을 더 구비하여, 디스크(9)와 디스크(10) 사이, 그리고 디스크(11)와 디스크(12) 사이의 공간(29)을 구획한다.
세트백(26, 28)은 제 1 곡선부(18)에 인접하여 있다.
디스크들 사이의 간극(e)은 1 ㎜ 미만인 것이 바람직하다.
전술한 각각의 변형예에 있어서, 디스크(9 내지 11) 사이에 형성된 공간(27, 29)은, 축방향으로 변위될 때에 디스크(9 내지 11)의 자유 변형을 허용하는 치수를 가지므로, 종래 기술에서 발생했던 디스크의 부벽화 또는 뻣뻣해짐 현상의 발생을 피할 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 디스크(9 내지 11)의 최대 변형을 위하여, 미세하더라도 디스크 사이에 간극을 확실하게 확보할 필요가 있다.
디스크(9 내지 11)의 외주부(30)는 주철 또는 강으로 제조되고 판금 디스크(9 내지 11)를 둘러싸는 대략 환형의 제 1 관성 질량(31)에 고정된다.
보다 구체적으로, 제 1 관성 질량(31)은, 디스크(9 내지 11)의 외부 가장자리가 리벳(33)에 의해 고정되는 중공의 환형 영역(32)을 갖는다. 제 1 관성 질량(31)은 또한 치형의 스타터 링(34)을 그 외주에 지지하고 있다.
이중 감쇠 플라이휠(1)은 또한 제 2 플라이휠(35)을 구비하고, 제 2 플라이휠은 클러치 기구의 반응판으로서 작용하는 제 2 관성 질량(36)을 구비한다.
통상의 방식으로, 제 2 관성 질량(36)의 반경방향 후면은 기어 박스의 인테이크 샤프트와 회전 접속되는 마찰 디스크(도시 생략)를 위한 지지면을 형성하고, 클러치가 맞물림 위치에 있을 때 제 2 플라이휠과 일체로 회전하는 압력판에 의해 추진된다.
제 2 플라이휠(35)은, 베어링(6)에 의하여 제 1 플라이휠(2)의 중앙 부속물(3) 상에서 센터링되고 회전 안내된다.
제 1 플라이휠(2) 및 제 2 플라이휠(35)은 토션 댐퍼(36)에 의해 결합되고, 이 토션 댐퍼는 자동차의 엔진에 의해 발생된 진동 및 비주기성을 흡수하고 감쇠하도록 구성된다.
토션 댐퍼는, 리벳 또는 나사에 의해 제 1 플라이휠(2)과 일체로 회전하게 되는 2개의 가이드 와셔(37, 38)를 구비하고, 축선(A)의 둘레에서 원주 방향으로 분포된 아치형의 스프링(39)이 끼워지는 수용부(receptacle)를 서로의 사이에 구획하고 있다.
토션 댐퍼(36)는 리벳 또는 나사에 의해 제 2 플라이휠(35)과 일체로 회전하게 되는 2개의 가이드 와셔(40, 41)를 구비하고, 축선(A)의 둘레에서 원주 방향으로 분포된 선형 스프링(43)이 끼워지는 수용부(42)를 서로의 사이에 구획하고 있다.
그 반경방향 외주에서, 가이드 와셔(37)는 가이드 와셔(38)까지 축방향으로 연장되는 플랜지(44)를 구비한다. 이 플랜지(44)는 그리스 또는 오일 등의 점성 윤활제를 아치형 스프링(39)의 주위에 유지할 수 있으므로, 특히 상기 윤활제가 원심력의 작용에 의해 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 플랜지(44)는, 높은 엔진 속도에서 원심력을 받을 때에 아치형 스프링(39)을 또한 유지할 수 있다.
감쇠 수단은 두 관성 질량(31, 36) 사이에 끼워지는 마찰 수단을 더 구비하며, 두 관성 질량(31, 36)에 관련한 진동을 제동시킴으로써 스프링(39, 43)에 의해 흡수된 진동 및 비주기성을 감쇠할 수 있다.
마지막으로, 이중 감쇠 플라이휠(1)은 제 2 플라이휠(35)에 통합되는 토크 제한 수단(45)을 더 포함할 수 있다.

Claims (14)

  1. 유연성 플라이휠(2)로서,
    상기 플라이휠은 적어도 2개의 적층 유연성 디스크(9, 10, 11)를 포함하며, 이들 디스크의 내주(12)는 구동 샤프트에 고정되도록 구성되고, 이들 디스크의 외주(30)는 관성 질량(31)에 고정되도록 구성되며, 각각의 유연성 디스크(9, 10, 11)는 적어도 2개의 평행 평탄부(15, 16, 17)를 포함하고, 이들 평탄부는 곡선부(18, 19)에 의해 서로 연결되며 축방향(D1, D2)으로 오프셋되어 있고, 상기 디스크(9, 10, 11)의 곡선부(18, 19)는 하나의 곡선부가 다른 곡선부의 안쪽으로 겹쳐지는, 유연성 플라이휠(2)에 있어서,
    곡선부에 인접하는 적어도 하나의 영역에서, 상기 디스크(9, 10, 11)는 서로 이격되어, 상기 디스크(9, 10, 11)의 축방향 변형을 용이하게 하는 공간(23, 27, 29)을 형성하는 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스크(9, 10, 11)의 곡선부(18)는 하나의 디스크로부터 다른 디스크까지 반경방향으로(d2) 및 축방향으로(d1) 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스크(9, 10, 11)의 곡선부(18) 사이의 축방향 거리(d1)는 상기 디스크가 정지될 때 0.5 ㎜ 내지 5 ㎜인 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스크(9, 10, 11)의 곡선부(18) 사이의 반경방향 거리(d2)는 상기 디스크가 정지될 때 0.5 ㎜ 내지 5 ㎜인 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스크의 평탄부(15, 16, 17) 사이의 축방향 거리는 제로인 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스크(9, 10, 11)의 평탄부(15, 16)는 곡선부에 인접한 적어도 하나의 영역(26, 28)에서 축방향으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연성 플라이휠은 3개의 적층 유연성 디스크(9, 10, 11)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연성 디스크(9, 10, 11)는 강판으로 제조되고, 그 두께가 0.5 ㎜ 내지 1.2 ㎜인 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  9. 제 1 항에 있어서,
    각각의 곡선부(18)는, 각각의 평탄부(15, 16)를 곡선형 환형부(22)에 각각 연결하는 2개의 환형 접속 숄더(20, 21)를 포함하고, 상기 환형부의 곡률은 변곡점(I)을 갖는 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각 접속 숄더(20, 21)의 곡률 반경(r)은 5 ㎜ 내지 40 ㎜인 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  11. 제 1 항에 있어서,
    각각의 곡선부(18)는, 각각의 평탄부(15, 16)를 절두원추형 부분(25)에 각각 접속하는 2개의 환형 접속 숄더(21, 22)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  12. 제 1 항에 있어서,
    각각의 유연성 디스크(9, 10, 11)는, 서로에 대하여 축방향(D1, D2)으로 오프셋되어 있는 3개의 연속하는 평행 평탄부(15, 16, 17)를 포함하며, 이들 평탄부는 곡선부(18, 19)에 의해 쌍으로 연결되는 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
  13. 이중 감쇠 플라이휠(1)에 있어서,
    제 1 항에 따른 유연성 플라이휠(2)에 의해 형성된 제 1 플라이휠과, 토션 댐퍼에 의해 상기 제 1 플라이휠에 결합되는 제 2 플라이휠을 구비하는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스크(9, 10, 11)의 평탄부(15, 16)는 곡선부에 인접한 적어도 하나의 영역(26, 28)에서, 1 ㎜ 미만의 거리(e)만큼 축방향으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는
    유연성 플라이휠.
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