KR101998438B1 - 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 구동속도에 따라 시시각각 변화하는 엔진의 진동주파수 대역에 제한 없이 엔진으로부터 구동축으로 전달되는 모든 진동을 감쇠시켜 엔진의 진동주파수와 구동축의 공진 발생을 방지하도록 한 것으로, 엔진과 변속기 사이에 설치되어 엔진의 동력을 변속기로 전달하는 댐퍼 클러치로서, 상기 댐퍼 클러치는 엔진의 구동축과 연결되는 인너 플레이트; 상기 인너 플레이트와 대면하도록 나란히 배치되는 아웃 플레이트; 상기 아웃 플레이트의 일 측면에 디스크 형태로 구비되며 변속기와 연결되는 플라이휠; 상기 인너 플레이트와 아웃 플레이트 사이에 적어도 하나 이상 배치되며 상기 인너 플레이트에서 아웃 플레이트로 전달되는 엔진의 진동을 감쇠하도록 인너 및 아웃 플레이트와 연결되는 하우징이 포함된 진동감쇠요소수단;을 포함하여 구성되는 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치가 제공된다.

Description

진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치{Damper Clutch Having Vibration-Damping Function}

본 발명은 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 구동속도에 따라 시시각각 변화하는 엔진의 진동주파수 대역에 대한 제한 없이 엔진으로부터 변속기로 전달되는 모든 진동을 감쇠시켜 엔진의 진동주파수와의 공진 발생을 방지하도록 한 것이다.

일반적으로, 엔진과 변속기의 사이에 설치되는 댐퍼 클러치는 엔진에서 발생한 동력을 손실 없이 변속기로 전달해주는 장치이다. 통상 엔진으로부터 발생 된 동력은 댐퍼 클러치를 거쳐 변속기로 전달되게 된다.

구체적으로, 트랙터 또는 중장비 차량 등에 적용되는 변속기는 차량의 주행속도와 스로틀 밸브의 개도율 및 제반 검출 조건에 따라 변속 제어장치가 다수의 솔레노이드 밸브를 제어하여 유압을 제어하고, 이러한 유압 제어를 통해 목표 변속 단의 변속기어가 동작하여 변속이 이루어지게 된다.

그런데, 변속기는 오일을 매개체로 하여 동력을 전달하는 토크 컨버터를 적용하고 있기 때문에 엔진의 동력이 변속기 측으로 100% 전달되지 않는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 동력 전달을 직결시켜 줄 수 있도록 하는 것이 바로 댐퍼 클러치이다. 상기 댐퍼 클러치는 차량의 운전 조건에 따라 트랜스미션 제어유닛(TCU)의 제어에 의하여 록(Lock: 작동), 오프 슬립(Off-Slip: 반작동), 슬립(Slip: 비작동) 상태로 제어되면서 엔진의 동력을 변속기로 전달하게 된다.

또한, 일반적인 댐퍼 클러치는 엔진의 동력 전달에 따른 진동 감쇠를 위하여 인너 및 아웃 플레이트 간 마찰력을 이용하는 구조 타입으로 구성되어 있다.

그러나, 위와 같이 상기 인너 및 아웃 플레이트의 마찰을 이용하여 엔진의 진동을 감쇠시키는 댐퍼 클러치 타입은 내마모성을 고려할 때 제한적으로 사용할 수밖에 없고, 아울러 마찰과 마모에 대한 허용 한계가 있기 때문에 진동 감쇠 기능이 발휘되는 엔진의 진동주파수 대역이 사실상 정해져 있다.

따라서, 앞서 설명한 바와 같은 이유로 인해 정해져 있는 엔진의 진동주파수 대역의 진동은 진동 감쇠가 이루어질 수 있으나, 정해진 진동 주파수 대역을 벗어나는 진동 주파수 대역의 진동은 사실상 감쇠가 불가능한 구조적인 문제가 있었다. 그에 따라 진동 감쇠가 불가능한 엔진의 진동주파수와 각종 부품의 고유진동주파수 간에 공진 현상이 발생할 경우, 엔진 또는 구동부품의 파손이 발생하는 문제가 있었다.

대한민국공개특허공보 제10-2008-0101492호 대한민국공개특허공보 제10-2009-0049742호

본 발명은 엔진의 구동속도에 따라 시시각각 변화하는 엔진의 진동주파수 대역에 대한 제한 없이 엔진으로부터 변속기로 전달되는 모든 진동을 감쇠시켜 엔진의 진동주파수와의 공진 발생을 방지하도록 한 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 엔진과 변속기 사이에 설치되어 엔진의 동력을 변속기로 전달하는 댐퍼 클러치로서, 상기 댐퍼 클러치는 엔진의 구동축과 연결되는 인너 플레이트; 상기 인너 플레이트와 대면하도록 나란히 배치되는 아웃 플레이트; 상기 아웃 플레이트의 일 측면에 디스크 형태로 구비되며 변속기와 연결되는 플라이휠; 상기 인너 플레이트와 아웃 플레이트 사이에 적어도 하나 이상 배치되며 상기 인너 플레이트에서 아웃 플레이트로 전달되는 엔진의 진동을 감쇠하도록 인너 및 아웃 플레이트와 연결되는 하우징이 포함된 진동감쇠요소수단; 을 포함하여 구성되는 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치를 통해 목적을 달성할 수 있다.

또한, 상기 하우징의 외면 둘레를 감싸는 형태로 구비되는 적어도 하나 이상의 자성체와, 상기 하우징의 내부에 유동 가능하게 수용되며 상기 자성체와 반발력이 형성될 수 있도록 다른 극성을 띠는 자성체와, 상기 자성체와 인너 및 아웃 플레이트 간에 연결되며 신축 작용을 하게 되는 댐퍼부재를 포함하여 구성되는 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치를 통해 목적을 달성할 수 있다.

또한, 상기 하우징의 내부에 유동 가능하게 수용되는 질량체와, 상기 질량체와 인너 및 아웃 플레이트 간에 연결되며 신축 작용을 하게 되는 댐퍼부재와, 상기 하우징의 내부에 질량체가 잠기도록 채워지며 질량체의 유동에 대한 유동 저항력이 형성될 수 있도록 하는 저항물질을 포함하여 구성되는 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치를 통해 목적을 달성할 수 있다

또한, 상기 저항물질은 액체 또는 탄성과 견고성을 가진 반고체 중 어느 하나의 상태로 이루어지는 것이 바람직하다

또한, 상기 인너 플레이트와 아웃 플레이트에 하우징의 양 측면을 막는 형태로 각각 배치될 수 있도록 형성된 인너 및 아웃 플레이트 고정부 사이에 진동감쇠요소수단이 배치되며, 상기 하우징과 댐퍼부재는 상기 인너 및 아웃 플레이트 고정부에 연결되는 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치를 통해 목적을 달성할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치를 사용하게 되면, 엔진의 구동속도에 따라 시시각각 변화하는 엔진의 진동주파수 대역에 대한 제한 없이 엔진으로부터 변속기 측으로 전달되는 모든 진동주파수 대역의 진동을 감쇠시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 위와 같은 효과에 의해 엔진의 진동주파수와의 공진 발생이 방지되어 공진에 의한 엔진 또는 구동부품의 파손을 방지할 수 있게 된다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치의 설치 상태를 보여주는 것으로, 도 1a는 측면에서 바라본 도면이고, 도 1b는 도 1a의 "A" 방향에 바라본 도면이다.
도 2는 도 1a에 도시된 진동감쇠요소수단을 보여주는 확대 평단면도이다.
도 3은 도 1a에 대한 다른 실시 예로서 진동감쇠요소수단을 보여주는 확대 평단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 설명하기에 앞서 본 발명에 따른 댐퍼 클러치는 농업용 차량(예를 들면 트랙터)은 물론, 지게차, 굴삭기, 불도우저와 같은 건설용 차량에도 적용할 수 있음을 밝혀 둔다.

도 1a 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치의 구성을 살펴보면, 상기 댐퍼 클러치(10)는 엔진(12)의 동력을 전달할 수 있도록 엔진(12)과 연결되는 구동축(14), 상기 구동축(14)과 연결되는 인너 플레이트(16), 상기 인너 플레이트(16)와 대면하는 상태로 나란히 배치되는 아웃 플레이트(18)와, 상기 아웃 플레이트(18)의 일 측면에 디스크 형태로 구비되며 변속기(20)와 연결되는 플라이휠(22)와, 상기 인너 플레이트(16)와 아웃 플레이트(18)의 사이에 배치되는 구조로 인너 및 아웃 플레이트(16, 18)에 연결되는 진동감쇠요소수단(24)을 포함하여 구성된다.

첨부된 도면에서는 상기 진동감쇠요소수단(24)이 인너 및 아웃 플레이트(16, 18) 사이에서 상하,좌우에 배치되는 구조로 도시되어 있으나, 반드시 이러한 배치 구조로 한정될 필요는 없으며 예컨대, 진동감쇠요소수단(24)은 적어도 하나 이상 방향성을 가지고 배치될 수 있다.

상기 진동감쇠요소수단(24)은 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 중공구조로 공간부(30)를 내부에 형성하고 있는 하우징(32)과, 상기 하우징(32)의 양측 또는 일 측에 하우징(32)의 외면 둘레를 감싸는 형태로 구비되는 제1자성체(34)와, 상기 공간부(30)에 유동 가능하게 배치되는 제2자성체(36)와, 상기 제2자성체(36)의 양 측면에 각각 연결되는 댐퍼부재(38)를 포함하여 구성된다.

또한, 위와 같은 구조로 구성되는 진동감쇠요소수단(24)은 하우징(32)의 양측 개방 부분을 각각 막는 형태로 상기 인너 및 아웃 플레이트(16, 18)의 인너 플레이트 고정부(26)와 아웃 플레이트 고정부(28) 사이에 배치되며, 상기 하우징(32)과 댐퍼부재(38)는 대응하는 인너 플레이트 고정부(26)와 아웃 플레이트 고정부(28)에 연결되는 구조로 설치된다.

나아가, 상기 하우징(32)은 진동이 진동감쇠요소수단(24)의 연결부분으로 집중되어 연결 상태에 대한 불량이 발생하지 않도록 플렉시블한 재질, 예를 들면 합성수지로 이루어지는 것이 바람직하며, 아울러 상기 댐퍼부재(38)는 스프링의 사용이 바람직하나, 반드시 스프링이 사용될 필요는 없으며 신축성 또는 탄성력을 지니고 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.

위와 같은 구조로 구성되는 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치(10)의 동작을 살펴보면, 먼저 엔진(12)이 회전구동을 하게 되면서 발생하는 동력과 진동은 도 1a 내지 도 2에 도시된 바와 같이 엔진(12)으로부터 구동축(14)을 통해 인너 플레이트(16)로 전달되고, 상기 인너 플레이트(16)로 전달된 동력과 진동은 진동감쇠요소수단(24)을 거쳐 아웃 플레이트(18)로 전달되며, 상기 아웃 플레이트(18)로 전달된 동력과 진동은 플라이휠(22)을 통해 변속기(20)로 전달된다.

여기서, 상기 인너 플레이트(16)에서 진동감쇠요소수단(24)의 하우징(32)으로 진동이 전달되면, 상기 하우징(32)으로 전달된 진동은 하우징(30)과 제2자성체(36)를 연결해주는 댐퍼부재(38)를 통해 제2자성체(36)로 전달된다.

그에 따라 상기 제2자성체(36)는 위와 같이 전달되는 진동에 의해 흔들리게 되는데, 이때 흔들리고 있는 제2탄성체(36)의 진동을 흡수 완화하고, 제2탄성체(36)의 흔들림을 자제시키기 위해 댐퍼부재(38)가 함께 신축작용을 하게 된다.

위와 같이 상기 댐퍼부재(38)가 신축작용을 하게 되는 동안 그 신축작용에 의해 진동이 흡수 완화되면서 제2탄성체(36)의 흔들림을 자제시키게 되고, 이러한 자제를 통해 1차적인 진동 감쇠가 이루어지게 된다.

또한, 상기 제2자성체(36)가 진동에 의해 흔들리게 되면, 제2자성체(36)는 극성이 반대인 제1자성체(34)에 근접하게 된다. 이와 같이 상기 제2자성체(36)가 제1자성체(34)로 근접하게 될 경우, 상기 제1자성체(34)와 제2자성체(36) 간에 형성되는 반발력에 의해 제2탄성체(36)의 흔들림이 자제되게 되며, 이러한 자제를 통해 2차적인 진동 감쇠가 이루어지게 된다.

결과적으로, 상기 인너 플레이트(16)에서 진동감쇠요소수단(24)으로 전달되는 엔진(12)의 진동은 상기 댐퍼부재(38)의 신축작용에 의한 1차적인 진동 감쇠와 제1 및 제2자성체(34, 36) 간 반발력 작용에 의해 의한 2차적인 진동 감쇠가 이루어지게 됨으로써, 인너 플레이트(16)에서 아웃 플레이트(18)로 전달되는 진동을 현저히 줄일 수 있게 된다.

따라서, 위와 같이 구성되는 댐퍼 클러치(10)는 엔진의 구동속도에 따라 시시각각 변화하는 엔진의 진동주파수 대역에 제한 없이 엔진으로부터 변속기 측으로 전달되는 모든 진동주파수 대역의 진동을 감쇠시킬 수 있는 구조적 구성을 취하고 있어 엔진의 회전진동 주파수와 구동부품 간에 공진을 방지할 수 있게 된다.

도 3은 도 2에 대한 진동감쇠요소수단의 다른 실시 예를 보여주는 확대평단면도로서, 도 2에서는 댐퍼부재의 신축작용과 제1 및 제2자성체 간 반발력 작용에 의해 진동을 감쇠하는 것으로 설명하였으나 도 3에서는 저항물질과 질량체를 이용한 유동 저항력으로 진동을 감쇠하는 구조가 제시된다.

도면에 도시된 바와 같이 진동감쇠요소수단(40)은 공간부(30)를 내부에 형성하고 있는 하우징(32)과, 상기 하우징(32)의 공간부(30)에 유동 가능하게 배치되는 질량체(42)와, 상기 질량체(42)의 양 측면과 아웃 및 인너 플레이트 고정부(26, 28) 간에 각각 연결되는 댐퍼부재(38)와, 상기 공간부(30)에 채워지는 저항물질(44)을 포함하여 구성된다. 상기 저항물질(44)은 액체 또는 탄성과 견고성을 가지고 반고체의 상태로 굳어진 물질, 소위 겔(gel) 상태로 이루어지는 것이 바람직하다.

위와 같은 구조로 구성되는 진동감쇠요소수단(40)은 상기 인너 및 아웃 플레이트 고정부(26, 28)가 상기 하우징(32)의 양측 개방 부분을 각각 막는 구조로 배치되어 저항물질(42)의 유출이 방지되며, 상기 하우징(32)과 댐퍼부재(38)는 대응하는 인너 및 아웃 플레이트 고정부(26, 28)에 연결되는 구조로 설치된다.

위와 같이 구성되는 도 3의 진동감쇠요소수단(40)에 대한 동작을 살펴보면, 먼저 도 2를 통해 앞서 설명한 바와 같이 인너 플레이트(16)에서 진동감쇠요소수단(40)의 하우징(32)으로 진동이 전달되면, 상기 하우징(32)으로 전달된 진동은 하우징(32)과 질량체(42)를 연결해주고 있는 댐퍼부재(38)를 통해 질량체(42)로 전달되며, 이러한 진동 전달에 의해 상기 질량체(42)는 흔들리게 된다.

이때, 흔들리고 있는 질량체(42)를 원위치시키고 질량체(42)의 진동을 흡수 완화하기 위하여 질량체(42)의 양측 면과 하우징(32)의 양측 내면 간에 연결된 댐퍼부재(38)가 함께 신축작용을 하여 질량체(42)로 전달된 진동을 1차적으로 감쇠시키게 된다. 참고로, 상기 댐퍼부재(38)는 도 2를 통해 설명된 댐퍼부재(38)와 동일한 것이므로, 중복된 설명을 피하고자 구체적인 작용설명은 생략한다.

또한, 상기 질량체(42)가 흔들리게 되면, 질량체(42)는 저항물질(44)에 잠겨 있어 유동 저항력이 형성된다. 이러한 유동 저항력은 질량체(42)의 흔들림을 자제시키는 요인으로 작용함으로써, 상기 질량체(42)의 진동을 완화하는 2차적인 감쇠가 이루어지게 된다.

결과적으로, 위와 같이 댐퍼부재(38)의 신축작용을 이용하는 1차적인 진동 감쇠와 저항물질(44)의 유동 저항력을 이용하는 2차적인 진동 감쇠를 통해 인너 플레이트(16)으로부터 아웃 플레이트(18)로 전달되는 진동을 현저히 줄일 수 있게 되고, 그로 인해 엔진의 회전진동 주파수와 구동부품 간에 공진을 방지할 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10: 댐퍼 클러치 12: 엔진
14 : 구동축 16 : 인너 플레이트
18 : 아웃 플레이트 20 : 변속기
22 : 플라이휠 24, 40 : 진동감쇠요소수단
26 : 인너 플레이트 고정부 28 : 아웃 플레이트
30 : 공간부 32 : 하우징
34 : 제1자성체 36 : 제2자성체
38 : 댐퍼부재 42 : 질량체
44 : 저항물질

Claims (4)

1. 엔진(12)과 변속기(20) 사이에 설치되어 엔진(12)의 동력을 변속기(20)로 전달하는 댐퍼 클러치로서,
   상기 댐퍼 클러치(10)는 엔진(12)의 구동축(14)과 연결되는 인너 플레이트(16);
   상기 인너 플레이트(16)와 대면하도록 나란히 배치되는 아웃 플레이트(18);
   상기 아웃 플레이트(18)의 일 측면에 디스크 형태로 구비되며 변속기(20)와 연결되는 플라이휠(22);
   상기 인너 플레이트(16)와 아웃 플레이트(18) 사이에 적어도 하나 이상 배치되며 상기 인너 플레이트(16)에서 아웃 플레이트(18)로 전달되는 엔진(12)의 진동을 감쇠하도록 인너 및 아웃 플레이트(16, 18)와 연결되는 하우징(32)이 포함된 진동감쇠요소수단(24, 40);을 포함하고,
   상기 하우징(32)의 외면 둘레를 감싸는 형태로 구비되는 적어도 하나 이상의 자성체(34)와, 상기 하우징(32)의 내부에 유동 가능하게 수용되며 상기 자성체(34)와 반발력이 형성될 수 있도록 다른 극성을 띠는 자성체(36)와, 상기 자성체(36)와 인너 및 아웃 플레이트 고정부(26, 28) 간에 연결되며 신축 작용을 하게 되는 댐퍼부재(38)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 하우징(32)의 내부에 유동 가능하게 수용되는 질량체(42)와, 상기 질량체(42)와 인너 및 아웃 플레이트 고정부(26, 28) 간에 연결되며 신축 작용을 하게 되는 댐퍼부재(38)와, 상기 하우징(32)의 내부에 질량체(42)가 잠기도록 채워지며 질량체(42)의 유동에 대한 유동 저항력이 형성될 수 있도록 하는 저항물질(44)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치.
   
4. 제3 항에 있어서,
   상기 저항물질(44)은 액체 또는 탄성과 견고성을 가진 반고체 중 어느 하나의 상태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 기능을 갖는 댐퍼 클러치.

Images