KR20010091529A - 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠은, 차량구동부의 비틀림진동을 흡수하기 위한 플라이휠 장치의 개선에 관한 것으로, 차량의 엔진에서 발생하는 비틀림진동이 트랜스매션에 전달되기 전에 최소한 두 개의 질량으로 구성된 플라이휠과 그 사이에 탄성매개체와 이 탄성매개체를 압축시킬 수 있는 드라이브 플레이트, 또한 감쇠를 유발, 조절할 수 있는 기구를 삽입하는 기술에 관련된 것이며, 더욱 상세하게 제품의 구성은 일차 질량, 이차 질량, 드라이브 플레이트, 링 모양의 스프링 또는 겹판 스프링, 스프링 고정장치 등으로 구성되어 있다.

이로 인하여 스프링 및 드라이브 플레이트의 제조상의 원가를 절감하는 것이 가능하고 드라이브 플레이트의 구조 등 구성부품을 단순화하는 것이 가능하도록 한 것이다.

Description

자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠{DUAL MASS VIBRATION DAMPING FLYWHEEL FOR VEHICLES}

본 발명은 자동차의 이중 질량 진동감쇠 플라이휠로 이중질량에 의하여 엔진의 출력 토오크 충격완화 및 감쇠기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두개의 링 모양으로 된 스프링이 드라이브 플레이트의 고정장치에 고정되어 일차 질량과 이차질량이 결합하여 스프링의 복원력을 이용한 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠에 관한 것이다.

일반적으로, 엔진에서는 팽창행정만이 출력행정이 되고 흡입, 압축, 배기행정은 출력감소가 된다.

따라서, 회전력도 팽창행정에서 크고 적어진다. 이에 따라 엔진의 회전속도도 변동함으로 이것을 막기 위하여 플라이휠을 설치한다.

즉, 엔진의 맥동적인 회전을 플라이휠의 관성력을 이용하여 원활한 회전으로바꾸어 준다.

상기 플라이휠은 크랭크축에 장착된 주철제의 관성바퀴로써 외주에 링기어를 끼우는데 이 링기어는 기동 전동기의 피니언 기어와 맞물려 엔진을 기동시킬 때에만 사용하는 것이 일반적이다.

크랭크축에는 혼합기의 연소에 따라 발생한 회전력을 간격을 두고 전달되지만 플라이휠은 관성에 의하여 일정한 속도로 회전하려고 하므로 회전력을 얻을 수 있다.

외경이 크고 무거울수록 관성력은 커지므로 엔진의 회전수의 변화는 어렵게 되고 가속페달의 개폐에 따라 반응이 둔하여지므로 엔진의 성격에 맞는 적당한 크기와 무게를 지닌 것을 선택하여 사용하고 있다.

그러나, 엔진의 토오크 출력의 증가, 트랜스미션의 기어비의 감소등의 토오크 변동의 증가로 기존의 플라이휠의 기능만으로는 엔진의 회전진동을 제어할 수 있는 데에 한계에 도달하였다.

따라서, 종래의 기술 분야에서는 이러한 방법으로 엔진의 시동 및 기동시에 토오크 변동을 더욱 더 효과적으로 줄일 수 있는 플라이휠의 발명이 요구되었는데 이중질량 진동감쇠 플라이휠이란 기존의 한 개의 플라이휠을 두 개로 나누어 엔진 쪽에 연결된 일차 질량과 클러치를 통하여 트랜스미션에 연결되는 이차 질량으로 구성된 것이며 이 두 질량사이에 적절한 연결이 가능하도록 진동댐퍼를 장착한 것을 말한다.

이 진동댐퍼는 보통 스프링 또는 이와 비슷한 기능을 하는 탄성매개체로 구성되어 있으며, 두 질량사이의 연결을 유지하며 회전 토오크를 전달하는 기능을 하며 원주상 또는 반경방향으로 배치되어 있다.

이 장치에서는 탄성매개체의 탄성작용과 마찰에 의한 감쇠에 의하여 첫째로, 엔진의 토오크 충격을 완화시키는 기능을 하며 둘째로, 엔진의 아이들(idle), 상용영역 등에서의 구동계의 비틀림진동에 대하여 감쇠작용을 하게 된다.

그리고, 지금까지의 공지된 장치에서는 일차질량과 이차질량의 진동감쇠장치로 코일스프링을 사용하였는데, 이 경우 구성요소나 스프링의 형태 등을 제작하기가 용이하지 않으며 이에 연결되는 다른 장치와의 마찰로 인한 문제 등을 해결하기가 쉽지 않았다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 플라이휠을 이중의 질량으로 분리하여 그 사이에 탄성매개체와 감쇠를 유발할 수 있는 기구를 삽입하는 새로운 기술에 관련된 것으로, 링 모양의 스프링의 탄성복원력을 이용하여 이를 양방향으로 작동하도록 하여 플라이휠의 회전진동에 대한 감쇠작용을 가능하게 하고, 스프링의 마찰효과를 스프링과 스프링과의 면과의 마찰 또는 일차질량과 커버와의 마찰방식으로 바꾸어 넓은 면적에서 마찰이 일어남으로 마모에 대한 관점을 바꾸어 기존의 이중질량 플라이휠의 스프링 마모문제를 해결하여 건식타입으로 제작할 수 있도록 한 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠을 제공하는데 있다.

도1은 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠을 나타낸 측단면도,

도2는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠을 나타낸 평면도,

도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 드라이브 플레이트를 나타낸 평면 및 단면도,

도4a 및 도4b는 본 발명에 따른 링 모양의 변형가능한 형상의 스프링을 각각 나타낸 평면도,

도5a 및 도5b는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 일차질량을 나타낸 정면 및 단면도,

도6a 및 도6b는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠의 이차질량을 나타낸 정면 및 단면도,

도7은 이중질량 플라이휠의 장착시와 미장착시에 저감되는 엔진의 토오크 변동을 나타낸 곡선도,

도8는 본 발명에 따른 이중질량 플라이휠로 구현할 수 있는 이력곡선도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 일차 질량(primary mass) 2 : 이차 질량(secondary mass)

3 : 드라이브 플레이트(drive plate) 4 : 링 형상의 스프링

5 : 커버(cover) 6 : 허브 플레이트(hub plate)

7 : 스프링 고정장치 8 : 링 기어(ring gear)

9 : 리벳구멍 10 : 볼 베어링

11 : 니이들 베어링(needle bearing) 12 : 볼트

13,14 : 리벳(rivet) 15 : 캡(cap)

16 : 토오크 리미터(Torque Limiter)

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 발명에 의한 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠은, 자동차의 이중질량 플라이휠에 있어서, 일차 질량과; 이차 질량과; 상기 일차 질량과 커버와의 마찰로 인하여 감쇠를 일으키는 2개의 스프링과; 링 모양의 스프링의 고정장치와 원형 모양의 드라이브 플레이트로 구성되어 건식으로 된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 이중질량 진동감쇠 플라이휠을 나타낸 단면도로써, 일차 질량(1)는 드라이브 플레이트(3)가 리벳(13)으로 결합된 이차 질량(2)과 베어링(10)으로 지지되어 있는 구조이며 리벳(14)으로 조립 후 캡(15)으로 막는다.

또한, 일차질량(1)내에 토오크 리미터(16)가 장착되어 있는데 스프링(4)에 최대 허용인장력이 발생할 때에 작동하여 스프링에 걸리는 탄성하중을 분담하여 받도록 되어 있으며 소프트한 고무재질을 사용하여 동하중이나 토오크의 급격한 변동에 대하여 충격을 흡수하도록 한다.

본 발명의 작동원리는 다음과 같다.

엔진의 토오크 변동이 생기면 일차 질량(1)의 회전력이 커져서 드라이브 플레이트(3)와의 상대 회전운동이 발생하게 된다. 따라서 드라이브 플레이트(3)는 스프링(4)과의 상대운동으로 스프링(4)을 인장시키며 인장이 될수록 스프링(4)에 저장되는 토오크는 선형으로 증가하게 된다. 엔진의 토오크 출력이 이차질량에 비하여 상대적으로 작은 경우에는 마찬가지로 반대방향으로 회전하여 스프링(4)을 인장시키게 된다.

이때, 스프링(4)과 일차질량(1) 또는 커버(5)와는 마찰에 기인한 이력(hysteresis)이 발생하게 된다.

스프링(4)의 한 쪽 끝은 일차질량(1)과 커버(5), 그리고 드라이브 플레이트(3)의 스프링 고정장치(7)에 의하여 고정되고, 이는 40 °까지의 회전각을 내며 벌어지는 것이 가능하게 하였고, 이로 인하여 탄성 복원력이 발생되며 이중질량 플라이휠은 스프링 회전각의 2배까지의 요동각을 낼 수 있는 구조로 되어 있다.

도면 중 미설명 부호는, 6은 허브 플레이트, 10은 볼베어링, 11은 니이들 베어링을 나타낸 것이다.

도2는 본 발명에 따른 이중질량 진동감쇠 플라이휠을 나타낸 평면도로써, 2개의 링 모양인 스프링(4)이 각각 드라이브 플레이트(3)의 고정장치(7)에 양쪽에서 결합되어 있으며 또한 링 모양의 스프링(4)은 일차 질량(1)의 양쪽에 결합되어 있으며 엔진의 성능과 특성에 따라 단독 또는 겹판 스프링으로 자유로이 최적강성으로 설계를 할 수 있는 구조로 되어 있다.

도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 이중질량 진동감쇠 플라이휠의 드라이브 플레이트를 나타낸 평면 및 단면도로써, 링 모양의 스프링(4)은 스프링을 고정하기 위한 고정장치(7)에 의하여 드라이브 플레이트(3)에 고정되어 있다.

도4a 및 도4b는 본 발명에 따른 이중질량 짐동감쇠 플라이휠의 링 모양의 스프링을 각각 나타낸 평면도로써, 링 모양의 스프링(4)은 탄성 복원력을 가질 수 있는 구조로 되어 있으며 40° 내외의 회전각을 낼 수 있는 구조로 되어 있다.

도5a 및 도5b는 본 발명에 따른 이중질량 진동감쇠 플라이휠의 일차 질량을 나타낸 평면 및 단면도로써, 양쪽에 링 모양의 판 스프링이 일차 질량에 고정될 수 있는 구조로 되어 있다.

즉, 일차질량(1)은 커버(5)과 함께 드라이브 플레이트(3)를 감싸고 그 내부에 링 모양의 판 스프링은 건식의 형태로 존재하며 이는 드라이브 플레이트에 의하여 이차 질량(2)과 연결되어 있다.

도6a 및 도6b는 본 발명에 따른 이중질량 진동감쇠 플라이휠의 이차 질량을 나타낸 평면 및 단면도로써, 이차질량(2)은 리벳(13)이음으로 드라이브 플레이트와 연결되어 있다.

도7은 이중질량 진동감쇠 플라이휠의 토오크 저감능력을 보여주는 그래프로써, 플라이휠의 목적인 진동 감쇠를 시간의 경과에 따라 기존형태의 플라이휠 장착시와 이차질량 플라이휠 장착시 토오크의 변동량을 보여주고 있으며 이중질량 플라이휠 장착시가 훨씬 더 토오크 변동량이 줄어든다는 것을 알 수 있다.

도8는 본 발명에서 구현할 수 있는 이중질량 플라이휠의 이력곡선으로써, 요동각이 커감에 따라 토오크의 크기가 3단의 기울기를 가지는 구조로 아이들(idle) 영역과 주행 영역(drive), 그리고 가변 영역(load change)으로 되어 이 이력곡선은 드라이브 플레이트(4)의 크기와 형상에 따라 가변제작 될 수 있다.

종래의 획일화되어 있는 주행 영역의 이력곡선이 부드러운 곡선으로 요동각의 크기에 따라 아이들 영역과 주행 영역, 그리고 가변 영역으로 나누어 구현할 수 있는 것이 가능하다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하 청구범위에 기재돈 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능함은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠은, 판 스프링과 본 발명의 형상과 같은 드라이브 플레이트를 이용하여 이중질량 플라이휠의 댐퍼를 튜닝할 수 있으며 이로 인하여 전체적인 구동측면에서 살펴보면 엔진에서 출력되는 토오크의 변동을 플라이휠에서 흡수한 후 클러치등 하부의 기관에 전달함으로서 래틀소음등 트랜스미션 부위에서 발생하는 진동소음을 저감함으로서 차량의 승차감이 저감될 수 있으며 링 모양의 스프링의 탄성 복원력을 이용하여 이를 양방향으로 작동하도록 하여 플라이휠이 진동에 대한 감쇠작용을 가능하게 하고 마찰방식을 달리하여 기존의 이중질량 진동감쇠 플라이휠이 구현할 수 없었던 건식형태의 방식으로 제작되어 제조상의 원가를 절감하는 것이 가능하고 또한 관련부품을 단순화하여 설계하는 것에 가능하다.

Claims (3)

1. 자동차의 이중질량 플라이휠에 있어서,

   일차 질량과;

   이차 질량과;

   상기 일차 질량과 커버와의 마찰로 인하여 감쇠를 일으키는 2개의 스프링과;

   링 모양의 스프링의 고정장치와 원형 모양의 드라이브 플레이트로 구성되어 건식으로 된 것을 특징으로 하는 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠.
2. 제1항에 있어서,

   상기 링 모양을 하는 스프링은 임의의 각까지 요동각을 낼 수 있으며 이 탄성체는 이중질량 플라이휠에 전체적으로 배수에 해당하는 요동각을 낼 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠.
3. 제2항에 있어서,

   상기 스프링은 복식으로도 사용하며 또한 겹판으로 제작하여 판과의 마찰에 의하여 감쇠효과를 낼 수 있으며 이력감쇠량을 엔진의 특성에 따라 겹판의 수를 가변적으로 조절할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 이중질량 진동감쇠 플라이휠.