KR102504888B1 - 비틀림 진동 감쇠기 - Google Patents

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안소니 유진 라누티
크리스토퍼 버딩턴
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데이코 아이피 홀딩스 엘엘시
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Abstract

비틀림 진동 감쇠기가 개시되며, 이 비틀림 진동 감쇠기는 축-수용 부재에 대해 반경 방향 외측으로 연장하는 플레이트를 가지는 허브, 후면 및 이를 관통하는 보어를 형성하고 회전 축선과 동심인 환형 플랜지를 가지는 관성 부재의 제1 부분, 플레이트의 양측면에 위치되는 제1 탄성 중합체 부재 및 제2 탄성 중합체 부재, 및 하나 이상의 체결 부재에 의해 상기 관성 부재의 제1 부분에 체결되어져, 제1 및 제2 탄성 중합체 부재를 밀착하여 위치시키는 상기 관성 부재의 제2 부분을 가진다. 상기 허브의 축-수용 부재는 허브의 플레이트를 환형 플랜지의 내부 표면으로부터 일정 거리 이격된 상태에서, 보어 내에 위치되며, 허브의 플레이트 및 상기 플레이트에 대향하는 관성 부재의 제1 및 제2 부분 각각의 내부 표면은 이중의 공통 꼭짓점을 형성한다.

Description

비틀림 진동 감쇠기{TORSIONAL VIBRATION DAMPERS}
본 출원은 2014년 10월 14일에 출원된 미국 가출원 제62/063,933호의 이익을 주장하며, 이 미국 가출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.
본 발명은 비틀림 진동 감쇠기에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 허브를 통하여 관성 부재를 연결시키는 하나 이상의 체결 부재에 의해 용이 동작되는 감쇠기 시스템에 관한 것이지만, 여기서 허브는 제1 및 제2 탄성 중합체 부재를 통해 관성 부재를 구동한다.
비틀림 진동 감쇠기는 축(크랭크축, 구동축, 추진축 등) 내 진동을 감소시키기 위해 자동차 산업에서 사용되며, 이로 인해 자동차의 피로 수명을 증진시킨다. 가장 간단한 비틀림 진동 감쇠기는 세 개의 기능 구성품으로 이루어진다: (1) 비틀림 진동 감쇠기를 축에 부착하는 강성의 구조적 브라켓인, 허브; (2) 비틀림 진동 감쇠기용 스프링 감쇠기 시스템을 제공하는, 탄성 중합체; 및 (3) 확대된 진폭으로 그러나 축 진동(들)에 대해 정확하게 역상(opposite phase)으로 진동하는, 링으로 불리는 활성 관성 질량체. 대부분의 탄성 중합체-기반의 비틀림 진동 감쇠기에 있어서: (1) 비틀림 진동 감쇠기를 특정 진동수로 조정하는 것에 의해 진동을 흡수하거나; (2) 탄성 중합체 재료 및 관성 시스템으로 인한 점성 감쇠에 의해, 진동을 적극적으로 감소시키는 두 개의 메커니즘이 있다. 진동 저감에 더하여, 내연기관의 크랭크축에 부착되는 비틀림 진동 감쇠기는 또한 전방 단부 부속 구동 시스템을 구동하는 무단 벨트 시스템을 통하여 외부 벨트 구동기를 작동시킨다.
더 좋고, 덜 복잡하고, 더 저렴하고, 제조하기 쉽고, 더 쉽게 조립 또는 분해 가능한 비틀림 진동 감쇠기가 필요하며, 특히, 탄성 중합체 재료의 교체를 위해 쉽게 분해되고 재조립 될 수 있는 비틀림 진동 감쇠기가 필요하다.
일 양태에서, 비틀림 진동 감쇠기가 개시되며 이는 조립 및 분해하기 쉽고, 특히 마모 후 탄성 중합체 재료를 교체하기 위해 쉽게 분해 및 재조립될 수 있다. 비틀림 진동 감쇠기는 회전 축선을 형성하는 축-수용 부재를 가진 허브를 포함한다. 상기 허브는 축-수용 부재에 대해 반경방향 외측으로 연장하는 플레이트를 가진다. 상기 비틀림 진동 감쇠기의 관성 부재는 후면 및 이를 관통하는 보어를 형성하고 회전 축선과 동심인 환형 플랜지를 가지는 관성 부재의 제1 부분, 및 하나 이상의 체결 부재에 의해 제1 부분에 체결되어 제1 탄성 중합체 부재 및 제2 탄성 중합체 부재를 허브의 플레이트의 양측면에 밀착하여 위치시키는 제2 부분을 가진다. 상기 플레이트에 밀착될 때, 제1 및 제2 탄성 중합체 부재는 관성 부재의 제1 부분의 환형 플랜지의 반경 방향 내측 표면으로부터 일정 거리 이격된다. 조립된 상태에서, 허브의 축-수용 부재는 허브의 플레이트가 관성 부재의 환형 플랜지의 내부 표면으로부터 일정 거리 이격된 상태에서, 관성 부재의 제1 부분의 보어 내에 위치된다.
하나 이상의 체결 부재는 일반적으로 숄더 볼트(shoulder bolt)이며, 이는 허브를 통과할 때 간극 갭(clearance gap)이 체결부재를 둘러싸는 상태에서 관성 부재의 제1 부분을 관성 부재의 제2 부분에 연결시킨다. 상기 허브는 최소의 기생 관성(parasitic inertia)을 가지며, 상기 관성 부재의 환형 플랜지는 복수의 홈을 포함할 수 있는 벨트 결합 표면을 가진다.
상기 허브의 플레이트 및, 상기 플레이트에 대향하는 관성 부재의 제1 및 제2 부분 각각의 내부 표면은 이중의 공통 꼭짓점(dual common vertices)을 형성한다. 예를 들어, 플레이트의 양쪽면들 각각은 상기 이중의 공통 꼭짓점 중 하나의 기울어진 면(angled plane)을 형성하거나, 플레이트에 대향하는 관성 부재의 제1 및 제2 부분 각각의 내부 표면들 각각은 상기 이중의 공통 꼭짓점 중 하나의 기울어진 면을 각각 형성하거나, 또는 플레이트의 양쪽면들과 플레이트에 대향하는 관성 부재의 제1 및 제2 부분의 각각의 내부 표면들 모두가 이중의 공통 꼭짓점의 기울어진 면을 형성한다.
제1 탄성 중합체 부재 및/또는 제2 탄성 중합체 부재는 동심의 O-링들을 포함한다.
또 다른 양태에서, 전방 단부 부속 구동 시스템이 개시되며, 이 시스템은 본 발명에 기재되는 임의의 비틀림 진동 감쇠기 중 하나를 포함한다.
또 다른 양태에서, 본 발명에서 개시되는 임의의 비틀림 진동 감쇠기 중 하나를 가지는, 예를 들어 추진축, 구동축 등의 축을 포함하는 시스템이 개시된다.
본 개시의 많은 양태는 이하의 도면들을 참조하여 더 잘 이해할 수 있다. 도면들에 나타나 있는 구성품은 반드시 척도에 따를 필요는 없고, 대신에 본 개시의 원리를 명확히 설명하는데에 강조를 두고 있다. 더욱이, 도면에서, 유사한 참조 번호는 여러 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 전방 단부 부속 구동기에 있는 구성품의 사시도이다.
도 2는 비틀림 진동 감쇠기의 일 실시예의 분해 사시도이다.
도 3은 조립된 상태에서 도 2의 비틀림 진동 감쇠기의 회전 축선에 평행하게 취한 단면도이다.
도 4a는 비틀림 진동 감쇠기의 제2 실시예의 후면의 조립된 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 비틀림 진동 감쇠기의 전면의 조립된 사시도이다.
도 5는 도 4의 비틀림 진동 감쇠기의 회전 축선에 평행하게 취한 단면도이다.
도 6a는 제1 탄성 중합체 부재의 일 실시예의 전방 평면도이다.
도 6b는 6B-6B 선을 따라 취한 도 6a의 제1 탄성 중합체 부재의 단면도이다.
도 7은 이중의 공통 꼭짓점에 대한 대안의 구성을 가진 비틀림 진동 감쇠기의 또 다른 실시예의 부분 단면도이다.
도 8은 이중의 공통 꼭짓점에 대한 대안의 구성을 가진 비틀림 진동 감쇠기의 또 다른 실시예의 제2 부분 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 관성 부재의 일부, 동심의 O-링들과 같은 제1 탄성 중합체 부재, 및 제1 탄성 중합체 부재를 제자리에서 유지하는 양측면에 대한 다른 실시예를 도시하는 관성 부재의 일부를 나타내는 비틀림 진동 감쇠기의 다른 실시예의 회전 축선에 평행하게 취한 단면도이다.
이제, 도면에 도시되어 있는 바와 같은 실시예에 대한 설명을 상세히 참조하도록 한다. 여러 개의 실시예를 이 도면과 관련하여 설명하지만, 본 개시를 본 명세서에서 개시되는 실시예(들)에 한정하고자 하는 의도는 아니다. 반대로, 상기 의도는 모든 대안예, 변형예 및 등가예도 포괄하는 것이다.
통상 참조번호 100으로 지칭되며, 도 2 및 도 3의 예시된 새로운 비틀림 진동 감쇠기가 개시된다. 비틀림 진동 감쇠기(100)는 미국 특허 8,397,602호에 도시되고 기재된 구성에서의 허브에 의해 기생 관성 경험(parasitic inertia experience)을 극복하며, 미국 특허 7,905,159호에서 청구되는 롤-성형과 비교해 조립을 단순화한다. 비틀림 진동 감쇠기(100)는 (상기 페이지에서 도면의 왼쪽에서 오른쪽 방향으로) 풀리 몸체(104)(또는 관성 부재의 제1 부분), 제1 탄성 중합체 부재(110), 허브(102), 제2 탄성 중합체 부재(112), 커버 플레이트(106)(관성 부재의 제2 부분), 및 복수의 체결 부재(108)를 포함한다. 복수의 체결 부재(108)는 커버 플레이트(106)를 풀리 몸체(104)와 연결시켜 제1 및 제2 탄성 중합체 부재(110, 112)를 허브(102)의 양측면(126, 128)(opposing sides)에 밀착되게 위치시킨다. 각각의 체결 부재(108)는 도 3 및 도 5에 도시된 갭(129)인 간극을 구비하는 허브(102) 내 독립된, 개별의 어퍼쳐들(124)을 관통하며, 상기 체결 부재들은 허브(102)를 관성 부재(104) 또는 커버 플레이트(106)에 결합시키지 않는다. 대신에, 허브(102)는 제1 및 제2 탄성 중합체 부재(110, 112)의 밀착을 통하여 관성 부재(104) 및 커버 플레이트(106)와 함께 회전하도록 작동 연결되며, 조립된 상태에서, 제1 및 제2 탄성 중합체 부재는 볼트 결합된 관성 부재(107)(풀리 몸체(104) 및 커버 플레이트(106))에 의해 허브(102)의 양측면(126, 128)에 밀착된다. 체결 부재(108)를 이용한 구성품들의 조립은, 비틀림 진동 감쇠기가 축에 장착되어 있는 동안에도 탄성 중합체 링 중 하나를 교체할 수 있다는 (조립의 용이성 이외에) 추가 이점을 제공한다.
도 2 및 도 3을 계속 참고하면, 허브(102)는 비틀림 진동 감쇠기(100)를 위한 회전 축선(A)(도 3)을 형성하며, 보어(116)를 형성하는 축-수용 부재(114)에 대해 반경방향 외측으로 연장하는 플레이트(122)를 포함한다. 축-수용 부재(114)는 플레이트(122)로부터 오직 한 방향으로 축방향 연장할 수 있으며, 이로 인해 비틀림 진동 감쇠기(100)의 후면을 형성하고, 도 1에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 후면은 엔진을 마주본다. 축-수용 부재(114)가 연장하는 방향을 마주보는 플레이트(122)의 면은 제1 면(126)으로서 식별되며, 제1 면의 반대쪽은 제2 면(128)으로 식별된다. 보어(116)는 함께 회전 운동을 하기 위한 축을 수용하고 축에 결합하도록 구성된다(모양이 형성되고 크기를 갖는다). 도 1의 일 실시예에서, 축은 FEAD 시스템(18)의 크랭크축이다. FEAD 시스템은 이에 장착된 엔진 구동 부속품(9)을 포함하며, 이 부속품은 적어도 하나의 무단 구동 벨트(6)로 구동되는데, 이 벨트는 평 벨트, 라운드 벨트, V-벨트, 다중 홈 벨트, 리브 벨트, 또는 이들 벨트의 조합이 될 수 있고, 일면 또는 양면형일 수 있다. 무단 구동 벨트(6)는 구불구불한 벨트일 수 있으며, 엔진 구동 부속품(9), 얼터네이터(12) 및 비틀림 진동 감쇠기(3) 주위에 감길 수 있고, 비틀림 진동 감쇠기는 크랭크축(8)의 노즈(10)에 연결된다. 크랭크축은 비틀림 진동 감쇠기(3)를 구동시켜 무단 구동 벨트(6)를 구동시키며, 차례로 이 무단 구동 벨트는 나머지 엔진 구동기 부속품(9)과 얼터네이터(12)를 구동시킨다.
도 1은 크랭크축을 구비한 FEAD를 도시하지만, 본 명세서에 기재된 비틀림 진동 감쇠기(100,100')가 장착되는 축은 이에 제한되지는 않으며, 또 다른 실시예에서, 축은 구동축, 추진축 등이 될 수 있다.
이제 도 2 및 도 3과 도 4 및 도 5를 참조하면, 비틀림 진동 감쇠기(100,100')의 허브(102)는 허브(102)의 최외측으로부터 한 방향 또는 양쪽 방향으로 축방향 연장하는 플랜지를 포함하지 않는다. 여기서, 허브(102)는 플랜지(들)가 전혀 없는 환형 최외측면(123)에서 끝나는 플레이트(122)를 포함한다. 도 5에 나타난 바와 같이, 환형 최외측면(123)에 가까운, 허브의 최외측 가장자리를 형성하는 허브의 양측면(126, 128)은 회전 축선(A)에 더욱 가까운 위치로부터 최외측면(123)을 향해 외측으로 경사지며, 제1 면(126)의 경사면과 동일 평면의 선과, 제2 면(128)의 경사면과 동일 평면의 제2 선은, 내측 반경 방향으로 각각 연장하여 관성 부재(107)의 가장 가까운 내부 표면과 동일 평면의 선을 별도로 자유로이 가로지르며, 이로 인해 각각은 꼭짓점을 형성한다. 따라서, 비틀림 진동 감쇠기는 탄성 중합체 부재에 대하여 이중의 공통 꼭짓점 구조를 가진다. 상기 경사면의 결과는, 허브(102) 및 풀리 몸체(104)와 허브(102) 및 커버 플레이트(106)가 회전 축선(A)에서 더욱 먼 탄성 중합체 부재보다 회전 축선(A)에 더욱 가까운 탄성 중합체 부재에 대해 더욱 작은 갭을 형성하며, 이 갭은 회전 축선(A)으로부터 반경 방향 외측으로 떨어져 이동하며 점차적으로 넓어진다는 것이다. 상기 구조는, 허브(102)에 대하여 관성 부재(107)의 진동 동안 탄성 중합체 부재(110,112)를 균일한 전단 변형률의 상태로 유지한다.
도 2 내지 도 5에서, 비틀림 진동 감쇠기는 이중의 공통 꼭짓점의 기울어진 면을 형성하는 허브를 가진다. 또 다른 변형예는 도 7, 8 및 도 9a 내지 도 9c에 도시된다.
또한, 비틀림 진동 감쇠기(100,100')는 내부 공동부(139)를 형성하는 풀리 몸체(104)의 부분의 내부 직경과 비교하여 더 작은 외부 직경을 갖는 허브(102)를 가진다. 허브(102)의 외부 직경은 갭(118)이 허브(102) 및 풀리 몸체(104) 사이에서 형성될 만큼 충분히 작다. 제1 및 제2 탄성 중합체 부재(110, 112)는 허브에 축방향으로 밀착되지만, 갭(118)을 채우지 않거나 갭(118) 또는 어퍼쳐(136) 또는 허브의 하나 이상의 어퍼쳐(136)를 각각 통과하는 하나 이상의 체결 부재들(108)까지 연장되지 않는다.
이제 도 4a, 4b 및 5를 참조하면, 상기 실시예에서 비틀림 진동 감쇠기(100')의 허브(102)는 이를 관통하는 확장된 개구(125)를 추가로 형성하며, 이는 허브(102)의 중량을 감소시키는 이점이 있다. 도시된 바와 같이, 체결 부재(108)를 수용하는 어퍼쳐(124)보다 더 큰 확장된 개구(125)는 통상적으로 타원형일 수 있으며 관성 부재(107)의 거의 중앙 어퍼쳐(138')(풀리 몸체의 제1 부분 내 하나의 어퍼쳐, 즉 풀리 몸체(104), 및 풀리 몸체의 제2 부분 내 하나의 어퍼쳐, 즉 커버 플레이트(106))와 정렬되도록 허브(102) 내에 위치될 수 있다. 상기 허브(102)는 또한 축 위에 짝 정렬 특징부(도시되지 않음)와 짝을 이루기 위한 정렬 특징부(118)(도 4a)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 정렬 특징부(118)는 키홈일 수 있고, 또 다른 실시예에서는 축에서 키홈과 짝을 이루기 위한 키일수도 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 풀리 몸체(104)는 축방향에서 관통하는 통상 중앙 어퍼쳐(138)를 형성하는 후면 단부(132)를 포함하며 그 안으로 축-수용 부재(120)를 수용한다. 후면단부(132)는 또한 축방향으로 관통하는 하나 이상의 어퍼쳐(136)를 형성하며, 이 어퍼쳐들 각각은 체결 부재(108) 중 하나를 수용한다. 상기 체결 부재(108)가 스레드들을 포함할 때, 어퍼쳐들(136)은 체결 부재 중 하나의 스레드를 수용하기 위해 각각 스레드된다. 후면단부(132)는 환형 플랜지(137)를 포함하며 이는 외주변부(135)(도 2)로부터 축방향으로 연장되며, 외주변부의 일부를 형성한다. 환형 플랜지(137)는 양방향으로 후면 단부(132)로부터 이격되어 축방향 연장할 수 있다. 일 실시예에서, 환형 플랜지(137)는 다른 축방향보다 한 축방향(감쇠기의 전면쪽으로, 도 2 및 도 3에서 오른쪽)으로 더욱 연장하며 이로 인해 제1 및 제2 탄성 중합체 부재(110, 112) 및 허브(102)가 안착하는 내부 공동부(139)(도 3)를 형성한다.
이제 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 비틀림 진동 감쇠기(100')는 도 2 및 도 3의 비틀림 진동 감쇠기(100)와 다수의 동일한 구성품 및 특징부를 가진다. 이와 같이, 유사한 참조 번호는 동일한 또는 유사한 특징부를 위해 사용된다. 도 4a에서, 풀리 몸체(104)는 이를 관통하는 통상 중앙 어퍼쳐(138')를 형성하는 후면단부(132)를 포함하며, 도 4b에서, 반대쪽 전면(FF)은 또한 이를 관통하는 통상 중앙 어퍼쳐(138')를 가진다. 후면 및 전면 중 하나 또는 양쪽 모두의 통상 중앙 어퍼쳐(138')는 삼엽형 식물 형상의 공간부일 수 있다. 여기서, 삼엽형 식물 형상의 공간부는 통상적으로 타원형 형상의 로브를 가진 것으로 도시되지만, 상기 공간부는 이에 제한되지 않는다. 또한, 삼엽형 식물 형상의 공간부(138')는 허브(102) 내 확장된 개구(125)가 전면 및 후면 양쪽에서 보이도록 할 만큼 충분히 크다.
도 2 및 도 3의 실시예에서, 환형 플랜지(137)는 풀리 몸체(104)의 반경 방향 최외측 표면과 같이 벨트 결합 표면(130)을 포함한다. 벨트 결합 표면(130)은 평평할 수 있고, 라운딩된 벨트를 수용할 수 있는 윤곽으로 되어 있거나, V-리브 벨트의 V-리브와 결합하기 위한 V-홈 또는 무단 벨트와 결합하기 위해 필요한 윤곽을 갖는 다른 홈을 가질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 벨트 결합 표면(130)은 두 개의 독립된 무단 벨트를 수용하기 위한 두 개의 독립된 부분으로 나뉠 수 있다. 일 실시예에서, 두 부분은 평평할 수 있고, 라운딩된 벨트를 수용할 수 있는 윤곽으로 되어 있거나, V-리브 벨트의 V-리브와 결합하기 위한 V-홈 또는 이들의 임의의 조합을 가질 수 있다.
이제 도 4a, 4b 및 도 5를 참조하면, 벨트 결합 표면(130)은 전면에 더욱 가까운 제1 벨트 결합 부분(130a) 및 후면에 더욱 가까운 제2 벨트 결합 부분(130b)를 포함할 수 있다. 제1 벨트 결합 부분(130a) 및 제2 벨트 결합 부분(130b)은 상이한 외부 직경을 가질 수 있다. 제2 벨트 결합 부분(130b)의 외부 직경은 제1 벨트 결합 부분(130a)의 외부 직경보다 작거나 또는 그 반대일 수 있다. 또한, 또 다른 실시예에서, 제1 벨트 결합 부분(130a)은 제2 벨트 결합 부분(130b)보다 더 넓거나 또는 그 반대일 수 있다.
두 개의 비틀림 진동 감쇠기(100, 100')의 풀리 몸체(104) 및/또는 허브(102)는 알려져 있는 기술 또는 이후 개발된 기술을 사용하여 주조되거나, 회전 가공되거나, 단조되거나, 기계 가공되거나 또는 몰딩될 수 있다. 허브(102)의 적합한 재료는 회주철, 강, 알루미늄, 기타 적합한 금속, 플라스틱, 또는 복합 재료들을 포함한 이들의 조합을 포함한다. 풀리 몸체(104)(또한 상기 실시예에서 관성 부재)는 충분히 대량의, 통상 주철 금속을 가진 재료로 만들어 질 수 있다.
이제 제1 및 제2 탄성 중합체 부재(110, 112)로 돌아가면, 상기 부재들은 도 2의 제1 탄성 중합체 부재(110) 및 도 6b의 제1 탄성 중합체 부재(110')에 표시된 것과 같이 제1 및 제2 주요 양측 표면들(150, 152)을 가진 환형 몸체로 도시되지만 이에 제한되지는 않는다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1 탄성 중합체 부재(110')(및/또는 제2 탄성 중합체 부재(도시되지 않음))는 하나 이상의 정렬 부재(154)를 포함할 수 있다. 도 6a에서, 정렬 부재(154)는 통상 라운딩된 돌출부와 같이 탄성 중합체의 외부면에서 돌출한다. 다른 실시예들에서, 정렬 부재(154)는 탄성 중합체의 내부면에서 돌출할 수 있거나 또는 외부면 또는 내부면 내로 음푹 파일 수 있으며, 이는 비틀림 진동 감쇠기의 구성품과 결합함으로 돌출을 수용한다. 도 6a에서, 서로 등거리로 떨어진 세 개의 정렬 부재(154)가 있지만, 정렬 부재들(154)의 개수 및 위치는 이에 한정되지는 않는다. 또한, 도 6b에 도시된 것처럼, 제1 중합체 부재(110')는 통상 회전 축선에 수직인 제1 주요 표면(150) 및 제1 주요 표면(150) 맞은편에 있는 제2 주요 표면(152)를 가지며, 허브의 제1 면(126)에 대해 반대쪽으로 결합 프로파일을 가지도록 경사지며, 상기 제1 중합체 부재는 상기 허브에 안착된다. 제2 주요 표면(152)의 경사도 또는 각도의 결과로서, 제1 탄성 중합체 부재(110')는 도 6b에서 도시된 것처럼 최내측 너비(WI)보다 더 넓은 최외측 너비(WO)를 가진다. 제1 및 제2 탄성 중합체 부재 모두에서의 제2 주요 표면(152)은 허브(102)의 표면에 대향하고 이에 대해 안착되는 표면이다. 그러므로, 이와 비슷하게, 제2 탄성 중합체 부재는 통상 회전 축선에 수직인 제1 주요 표면 및 허브의 제2 면(128)에 대해 반대쪽 프로파일을 가지도록 경사지는 제2 주요 표면을 가지며 제2 탄성 중합체 부재는 상기 허브에 대해 안착된다.
이제 도 7 및 도 8로 넘어가서, 관성 부재(107)의 내부 표면(140) 및 동일한 관성 부재에 대향하는 허브(102)의 표면은 탄성 중합체 부재(110, 112)에 안착되는 적어도 일부분에 대해 한쪽 또는 양쪽 모두가 기울어질 수 있다(공통 꼭짓점에 대해 상기 기재된 바와 같이 기울어진 면을 형성한다). 도 7은, 허브(102)가 비틀림 진동 감쇠기의 회전 축선에 일반적으로 수직인 반대 표면을 가질 때, 기울어진 면을 형성하는 관성 부재(107)(커버(106') 및 풀리 몸체(104') 모두)를 가지며, 도 8은 모두 기울어진 면을 형성하는 관성 부재(107) 및 허브를 가진다. 기울어진 표면은 반경방향 외측으로 기울어져, 이로 인해 회전 축선으로부터 가장 먼 중합체 부재보다 회전 축선(A)에 더욱 가까운 탄성 중합체 부재에 대해 더 작은 갭을 형성한다. 따라서, 제1 및 제2 탄성 중합체(110, 112)가 각각 지지되는 갭(156)을 형성하는 다양한 변형이 가능하지만, 그 결과는 조립된 상태에서 회전 축선에 대하여 통상 사다리꼴 종 횡단면을 가지는 탄성 중합체 부재라는 것이다.
도 9a 내지 9c에 개시된 실시예들에서, 관성 부재(107)의 내부 표면(140)(비틀림 진동 감쇠기의 어느 면이 왼쪽을 향하는지에 따라 풀리 몸체(104) 또는 커버(106) 중 하나) 및 동일한 관성 부재에 대향하는 허브(102)의 표면은 한쪽 또는 양쪽이 기울어질 수 있으며(공통 꼭짓점에 대하여 상기 기재된 바와 같이 기울어진 면을 형성함), 탄성 중합체 부재(110, 112)는 각각 복수의 O-링, X-링, V-링, 사각링, 또는 탄성 중합체 재료의 기타 링들일 수 있다. 상기 도면들에 도시되지 않은 관성 부재(107)(풀리 몸체(104) 또는 커버(106))의 기타 부분에서도 마찬가지이다. 상기 실시예들에서, 각각의 탄성 중합체 부재(110, 112)는 제1 O-링(160) 및 제2 O-링(162)를 포함할 수 있고, 여기서 제1 O-링(160)은 제2 O-링(162)의 외부 직경보다 큰 내부 직경을 가지며, 제1 O-링(160)은 제2 O-링(162)의 반경방향 외측과 동심을 이루어 배치된다. O-링 타입 탄성 중합체 부재의 사용은 더욱 비용 효율적인 제품 및 이의 조립체를 제공할 수 있다.
제1 및 제2 탄성 중합체 부재(110, 112)는 회전 축선에 의해 생성된 비틀림 진동을 흡수하고 및/또는 약하게 하기 위한 임의의 적절한 탄성 중합체 일 수 있으며, 상기 회전 축선 위에 비틀림 진동 감쇠기(100)가 장착된다. 탄성 중합체 부재는 통상 낮은 인장 모듈 및 높은 파단력을 가질 수 있다. 탄성 중합체 부재는 동일한 또는 상이한 탄성 중합체로부터 만들어질 수 있다. 탄성 중합체는 바람직하게는 자동차 엔진 응용에 적합하며, 예를 들어 엔진 및 도로 기온 및 상태에서 경험되는 온도를 견디기에 적합하다. 일 실시예에서, 탄성 중합체 부재는 스티렌-부타디엔 고무, 천연 고무, 니트릴 부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM), 에틸렌 아크릴 탄성 중합체, 수소화 니트릴 부타디엔 고무, 및 폴리클로로프렌 고무 중의 하나 이상으로 만들어지거나 그 하나 이상을 포함할 수 있다. 에틸렌 아크릴 탄성 중합체의 일 예는 E.I. 듀퐁사(E.I. du Pont de Nemours and Company)의 VAMAC® 에틸렌 아크릴 탄성 중합체이다. 탄성 중합체 부재는 내부에 분산되어 있는 복수의 섬유를 선택적으로 포함하는 복합 재료일 수 있다. 그 섬유는 TECHNORA® 섬유라는 이름으로 판매되고 있는 섬유와 같은 연속적인 또는 단편화된(잘린) 아라미드 섬유일 수 있다.
풀리 몸체(104)와 함께 커버 플레이트(106)는 비틀림 진동 감쇠기(100)의 활성 관성 부재(107)이다. 커버 플레이트와 풀리 몸체는 함께 감쇠기 진동에 대한 관성을 제공한다. 도 3에 가장 잘 도시된 것처럼, 커버 플레이트(106)는 후면단부(132) 반대편의 개방 단부(132)에서 환형 플랜지(137)의 내부 환형 숄더(132)에 안착된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(106)는 또한 내부 환형 숄더(132)를 포함할 수 있지만, 커버 플레이트(106)의 내부 환형 숄더(145)와 짝을 이루도록 환형 숄더(132)의 프로파일은 내부 환형 숄더(145)와 반대이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(106)는 통상 평평한 외부 표면을 비틀림 진동 감쇠기(100)의 전면에 제공하기 위해 이의 개방 단부(132)에서 내부 공동부(139)의 부분 내에 안착된다. 이제 도 5를 참조하면, 커버 플레이트(106)는 추가로 내부 보어(148)를 포함하며, 이것은 대체로 풀리 몸체(104)의 중앙 보어(138')를 결합하기 위한 모양을 하며 위치된다.
체결 부재(108)는 볼트, 숄더 볼트, 소켓 헤드 캡 스크류, 스크류, 리벳 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일 실시예에서, 체결 부재는 숄더 볼트와 같은 볼트이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 체결 부재(108)의 숄더(170)는 커버 플레이트(106)에 대해 단단히 밀착되며, 이는 체결 부재(108)의 스레드된 단부(174)를 수용하는 스레드된 보어(144)를 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 체결 부재(108)는 헤드부(176), 스레드된 단부 또는 축(174), 및 이들 사이의 숄더(170)를 포함할 수 있다. 도 3의 조립된 비틀림 진동 감쇠기(100)에서 도시된 바와 같이, 체결 부재(108)는, 허브(102)의 플레이트(122) 내 스레드되지 않은 확장된 어퍼쳐(124)를 통해, 상기 실시예에서 관성 부재의 일부분인 (스레드된 또는 스레드되지 않은) 커버 플레이트(106)내의 보어(144)를 관통해 연장하며, 풀리 몸체(104)의 스레드된 보어(136)내에 각각 스레드된다. 상기 체결 부재(108) 및/또는 커버 플레이트(106)는 각각의 체결 부재(108)의 헤드부(176)가 도 3에 도시된 바와 같이 커버 플레이트(106)의 오목부(146) 내로 박아 넣어지도록 한다.
본 발명에 기재된 비틀림 진동 감쇠기(100)는 "볼트-온(bolt-on)" 구조로 지칭될 수 있다. "볼트-온" 구조는, 체결 부재(108)를 제거하고 적어도 제2 탄성 중합체 부재(112)를 교체할 수 있는 능력으로 인한 이점이 있다. 또한, 이는 비틀림 진동 감쇠기의 반복되는 조립 및 분해를 가능하게 하며, 구성품의 어셈블리 프레스, 롤 성형, 또는 압입의 필요성을 제거함으로써 기존의 조립 공정을 단순화한다.
비록 본 발명이 특정 실시예에 대하여 기재되고 도시되었지만, 통상의 기술자는 본 명세서를 읽고 이해하여 수정을 가할 수 있음이 분명하고, 본 발명은 그러한 모든 수정도 포함하는 것이다.

Claims (20)

  1. 비틀림 진동 감쇠기에 있어서,
    회전 축선을 형성하는 축-수용 부재 및 상기 축-수용 부재에 대해 반경 방향 외측으로 연장하는 플레이트를 가지고, 상기 플레이트는 환형 최외측면에서 끝나고, 허브의 상기 플레이트는 이를 관통하는 하나 이상의 어퍼쳐를 가지는, 허브;
    후면 및 이를 관통하는 보어를 형성하고 상기 회전 축선과 동심인 환형 플랜지를 가지는 관성 부재의 제1 부분;
    플레이트의 양측면에 위치되는 제1 탄성 중합체 부재 및 제2 탄성 중합체 부재; 및
    간극을 구비한 상기 허브의 상기 하나 이상의 어퍼쳐를 각각 통과하는 하나 이상의 체결 부재에 의해 상기 관성 부재의 제2 부분은 상기 관성 부재의 제1 부분에 체결되고, 이로 인해 상기 하나 이상의 체결 부재는 제1 탄성 중합체 부재 및 제2 탄성 중합체 부재를 축방향으로 밀착하여 위치시키는 상기 관성 부재의 제2 부분;
    을 포함하고,
    상기 허브의 축-수용 부재는 상기 허브의 플레이트가 상기 환형 플랜지의 반경 방향 내부 표면으로부터 일정 거리 이격된 상태에서 상기 보어 내에 위치되고, 이에 의해 상기 플레이트의 상기 환형 최외측면과 상기 관성 부재의 상기 환형 플랜지의 상기 반경 방향 내부 표면 사이의 제1 갭을 한정하고,
    축 방향 밀착으로, 상기 제1 및 제2 탄성 중합체 부재는 상기 관성 부재의 상기 환형 플랜지의 상기 반경 방향 내부 표면으로부터 일정 거리 이격되고, 상기 제1 및 제2 탄성 중합체 부재는 상기 제1 갭까지 연장되지 않고,
    상기 허브는 상기 제1 및 제2 탄성 중합체 부재의 축방향 밀착을 통해서만 함께 회전하도록 상기 관성 부재에 작동 가능하게 연결되는, 비틀림 진동 감쇠기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 체결 부재는, 간극이 허브를 관통하는 체결 부재를 둘러싸는 상태에서 상기 관성 부재의 제1 부분을 상기 관성 부재의 제2 부분에 연결하는 하나 이상의 숄더 볼트인, 비틀림 진동 감쇠기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 관성 부재의 제1 부분 또는 제2 부분 중 하나는 하나 이상의 카운터 보어 및 각각의 카운터보어에 안착되는 체결 부재를 가지는, 비틀림 진동 감쇠기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브는 최소의 기생 관성을 가지는, 비틀림 진동 감쇠기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 관성 부재의 환형 플랜지는 벨트 결합 표면을 가지는, 비틀림 진동 감쇠기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 벨트 결합 표면은 복수의 홈을 포함하는, 비틀림 진동 감쇠기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브의 플레이트 및 상기 플레이트에 대향하는 관성 부재의 제1 및 제2 부분 각각의 내부 표면은 이중의 공통 꼭짓점을 형성하는, 비틀림 진동 감쇠기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 플레이트의 양쪽면들 각각은 상기 이중의 공통 꼭짓점 중 하나의 기울어진 면을 형성하거나, 상기 플레이트에 대향하는 관성 부재의 제1 및 제2 부분 각각의 내부 표면들 각각은 상기 이중의 공통 꼭짓점 중 하나의 기울어진 면을 각각 형성하거나, 또는 상기 플레이트의 양쪽면들과 상기 플레이트에 대향하는 관성 부재의 제1 및 제2 부분의 각각의 내부 표면들 모두가 이중의 공통 꼭짓점의 기울어진 면을 형성하는, 비틀림 진동 감쇠기.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    제1 탄성 중합체 부재는 동심인 O-링들을 포함하는, 비틀림 진동 감쇠기.
  11. 전방 단부 부속 구동 시스템에 있어서,
    크랭크축에 장착되는 비틀림 진동 감쇠기를 포함하며,
    이 비틀림 진동 감쇠기는:
    회전 축선을 형성하는 축-수용 부재 및 상기 축-수용 부재에 대해 반경 방향 외측으로 연장하는 플레이트를 가지고, 상기 플레이트는 환형 최외측면에서 끝나고, 허브의 상기 플레이트는 이를 관통하는 하나 이상의 어퍼쳐를 가지는 허브;
    후면 및 이를 관통하는 보어를 형성하고 회전 축선과 동심인 환형 플랜지를 가지는 관성 부재의 제1 부분;
    플레이트의 양측면에 위치되는 제1 탄성 중합체 부재 및 제2 탄성 중합체 부재; 및
    간극을 구비한 상기 허브의 상기 하나 이상의 어퍼쳐를 각각 통과하는 하나 이상의 체결 부재에 의해 상기 관성 부재의 제2 부분은 상기 관성 부재의 제1 부분에 체결되고, 이로 인해 상기 하나 이상의 체결 부재는 제1 탄성 중합체 부재 및 제2 탄성 중합체 부재를 축방향으로 밀착하여 위치시키는 상기 관성 부재의 제2 부분;
    을 포함하고,
    상기 허브의 축-수용 부재는 상기 보어 내에 위치되고, 상기 플레이트의 환형 최외측면과 상기 관성 부재의 제1 부분의 환형 플랜지의 반경 방향 내부 표면 사이에 제1 갭을 갖는 내부 공동부를 형성하도록, 상기 허브는 상기 환형 플랜지의 내부 직경과 비교하여 더 작은 외부 직경을 가지고,
    축 방향 밀착으로, 상기 제1 및 제2 탄성 중합체 부재는 상기 관성 부재의 상기 환형 플랜지의 상기 반경 방향 내부 표면으로부터 일정 거리 이격되고, 상기 제1 및 제2 탄성 중합체 부재는 상기 제1 갭까지 연장되지 않는, 전방 단부 부속 구동 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 체결 부재는, 간극이 허브를 통하는 체결 부재를 둘러싸는 상태에서 상기 관성 부재의 제1 부분을 상기 관성 부재의 제2 부분에 연결시키는 하나 이상의 숄더 볼트인, 전방 단부 부속 구동 시스템.
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 관성 부재의 환형 플랜지는 벨트 결합 표면을 가지는, 전방 단부 부속 구동 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 벨트 결합 표면은 복수의 홈을 포함하는, 전방 단부 부속 구동 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 허브의 플레이트 및 상기 플레이트에 대향하는 관성 부재의 제1 및 제2 부분 각각의 내부 표면은 이중의 공통 꼭짓점을 형성하는, 전방 단부 부속 구동 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 플레이트의 양쪽면들 각각은 상기 이중의 공통 꼭짓점 중 하나의 기울어진 면을 형성하거나, 상기 플레이트에 대향하는 관성 부재의 제1 및 제2 부분 각각의 내부 표면들 각각은 상기 이중의 공통 꼭짓점의 기울어진 면을 각각 형성하거나, 또는 상기 플레이트의 양쪽면들과 상기 플레이트에 대향하는 관성 부재의 제1 및 제2 부분의 각각의 내부 표면들 모두가 이중의 공통 꼭짓점의 기울어진 면을 형성하는, 전방 단부 부속 구동 시스템.
  18. 삭제
  19. 제 17 항에 있어서,
    제1 탄성 중합체 부재는 동심의 O-링들을 포함하는, 전방 단부 부속 구동 시스템.
  20. 허브의 축-수용 부재에 수용되고 그 위에 장착되는 제 1 항의 비틀림 진동 감쇠기를 가지는 축을 포함하는, 시스템.
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