KR20020048469A - 캠-링크 구조를 이용한 이중 질량 플라이휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 구동부의 비틀림 진동을 흡수하기 위한 이중 질량 플라이휠의 구조를 캠과 링크구조로 개선한 것에 관한 것으로, 두개로 분할 구성되어 베어링으로 지지되는 일차질량 및 이차질량과, 상기 일차질량과 이차질량 사이에 복수의 스프링을 장착하여서 된 이중 질량 플라이휠에 있어서, 상기 일차질량과 이차질량 사이에 장착되며, 상기 이차질량과 결합되는 캠 드라이브와; 상기 일차질량의 축중심을 가로지르도록 내면에 직선상으로 형성되는 롤러가이드와; 상기 롤러가이드 양단 각각의 양측에 대칭상으로 설치되며, 상기 일차질량에 고정된 힌지에 회전가능하게 부착되는 다수의 회동링크와; 상기 롤러가이드에 슬라이딩 가능하게 수용된 채 상기 롤러가이드를 기준하여 양측에 있는 각 회동링크에 일단이 힌지결합된 두개씩의 연결링크들의 타단에 힌지로서 회전가능하게 부착되어 상기 캠 드라이브의 주연에 대칭상으로 밀착되는 복수의 롤러와; 상기 일차질량에 일단이 고정 연결되며, 타단은 상기 회동링크의 자유단에 연결되어 상기 롤러를 캠 드라이브 주연에 탄력적으로 밀착되게 하는 다수의 압축스프링을 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

캠-링크구조를 이용한 이중 질량 플라이휠{Fly wheel of double mass}

본 발명은 차량 구동부의 비틀림 진동을 흡수하기 위한 이중 질량 플라이휠의 구조를 캠과 링크구조로 개선한 것에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관의 크랭크축은 주기적으로 회전력이 작용하게 되므로 비틀림 진동이 생기고 있으며, 이러한 비틀림 진동은 차량에 있어서 크랭크축의 회전수가 커지게 됨에 따라 차체의 고유진동과 공진을 일으키게 되고 특히 격심한 진동이 되면 승차감을 나쁘게 할 뿐 아니라 타이밍 기어나 크랭크축 등의 부품을 파손시키는 원인이 되고 있다.

차량에 있어 크랭크축에서 발생되는 비틀림 진동을 감쇠시키는 장치로서 플라이휠에 토셔널 바이브레이션 댐퍼(torsional vibration damper)라는 진동감쇠장치를 크랭크축 전단의 크랭크 풀리와 일체로 조합시켜서 설치하는 것과, 플라이휠을 두개의 질량으로 분할 구성한 이중 질량 플라이휠이 있다.

상기한 이중 질량 플라이휠의 구조는 플라이휠의 질량을 일차질량과 이차질량으로 나누어 구성되어 있으며, 상기 이차질량은 다이나믹 댐퍼의 역활을 수행하게 하여 구동계의 진동을 저감시키는 것이며, 상기 일차질량과 이차질량은 스프링으로 연결되는 구조로 구성되어 있고 이차질량에는 클러치가 압착되는 구조로 되어 있다.

차량에 있어서의 이중 질량 플라이휠의 일차질량은 크랭크축에 고정되어 있고 이차질량은 클러치를 통해 트랜스미션의 입력축을 단속하도록 구성되어 있으며, 상기 일차질량과 이차질량은 코일스프링의 진동흡수작동에 의해 크랭크축으로부터 발생되는 비틀림 진동을 감쇠시키는 역활을 수행하게 된다.

종래 기술에서의 일차질량과 이차질량을 연결시키는 스프링은 도 3의 (A)(B)(C)에 도시된 바와 같이 코일스프링(100)을 원주방향으로 두개 배열한 것과, 반경방향으로 다수 배열한 것과, 원주방향으로 다수 배열한 것 등이 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술은 엔진의 구동으로 크랭크축의 회전하게 되며, 이에 따라 크랭축에 연결되어 있는 일차질량도 함께 회전하게 되는데, 이때 크랭크축의 토오크의 변동에 관계없이 일차질량에 설치된 코일스프링(100)이 탄력적으로 압축되면서 이차질량에 회전력을 전달시키는 구조로 되어 있기 때문에 크랭크축의 토오크 변동이 작을 때나 어느 정도 클 때에도 복수의 코일스프링(100)들이 똑같이 탄력작용으로 진동을 흡수하는 상태에서 이차질량에 회전력을 전달시키는 상태가 되므로 비틀림 진동이 효율적으로 감소되지 못하고 트랜스미션에 전달되는 현상이 나타나게 되는 것이 단점으로 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 감안하여 비틀림 진동을 흡수 감소시키는 진동감쇠장치의 구조를 개선한 것으로, 일차질량의 회전력을 이차질량으로 전달함과 동시 비틀림 진동을 흡수 감소시키는 구조를 링크구조와 캠구조로 구성하는 수단으로 이중 질량 플라이휠의 요동각을 최대 ±80°정도까지 확보할 수 있도록 하므로서 토오크 변동시 발생되는 비틀림 진동을 저감시킬 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

두개로 분할 구성되어 베어링으로 지지되는 일차질량 및 이차질량과, 상기 일차질량과 이차질량 사이에 복수의 스프링을 장착하여서 된 이중 질량 플라이휠에 있어서,

상기 일차질량과 이차질량 사이에 장착되며, 상기 이차질량과 결합되는 캠드라이브와;

상기 일차질량의 축중심을 가로지르도록 내면에 직선상으로 형성되는 롤러가이드와;

상기 롤러가이드 양단 각각의 양측에 대칭상으로 설치되며, 상기 일차질량에 고정된 힌지에 회전가능하게 부착되는 다수의 회동링크와;

상기 롤러가이드에 슬라이딩 가능하게 수용된 채 상기 롤러가이드를 기준하여 양측에 있는 각 회동링크에 일단이 힌지결합된 두개씩의 연결링크들의 타단에 힌지로서 회전가능하게 부착되어 상기 캠 드라이브의 주연에 대칭상으로 밀착되는 복수의 롤러와;

상기 일차질량에 일단이 고정 연결되며, 타단은 상기 회동링크의 자유단에 연결되어 상기 롤러를 캠 드라이브 주연에 탄력적으로 밀착되게 하는 다수의 압축스프링;

을 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1는 본 발명을 설명하기 위한 이중 질량 플라이휠의 내부구조도.

도 2는 본 발명의 작동상태도.

도 3의 (A)(B)(C)는 종래 기술의 이중 질량 플라이휠의 내부 구조를 보인

단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 일차질량 2 : 캠 드라이브

3a,3b : 롤러가이드 4a,4b : 롤러

5a,5b,5c,5d : 회동링크 6a,6b,6c,6d : 연결링크

7a,7b,7c,7d : 압축스프링 11 : 힌지

12 : 연결구 r,R : 반경

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1는 본 발명을 설명하기 위한 이중 질량 플라이휠의 내부구조도이며, 도 2는 본 발명의 작동상태도를 도시한 것으로,

도면부호 1은 일차질량을 나타내는 것으로, 상기 일차질량(1)은 도시하지 않은 이차질량과 분할되어 이중 질량 플라이휠을 구성하는 것이며, 일차질량(1)과 이차질량은 베어링으로 지지되는 것이다.

상기 일차질량(1)과 이차질량 사이에는 캠 드라이브(2)가 장착되는데, 상기 캠 드라이브(2)는 반경이 가장 작은 반경(r)에서부터 반경이 가장 큰 반경(R)을 향해 점차로 반경이 커지는 타원형의 캠형상을 가진 채 이차질량에 리벳 또는 볼트로서 결합된다.

상기 일차질량(1)의 내면에는 축중심을 기준하여 양측을 향해 직선상으로 형성된 롤러가이드(3a)(3b)가 형성되어 있으며, 상기 롤러가이드(3a)(3b)에는 롤러(4a)(4b)가 슬라이딩 가능하게 삽입 설치된 상태에서 상기 캠 드라이브(2)의 주연면에 회전가능하게 접촉하고 있다.

상기 롤러가이드(3a)(3b)는 롤러(4a)(4b)를 수용할 수 있도록 홈으로 구성되어 상기 일차질량(1)이 회전할 때 롤러(4a)(4b)를 함게 회전시키는 작용을 하는 것이다.

상기 롤러가이드(3a)(3b) 양단을 기준하여 총 4개의 각각의 양측에는 두쌍의 힌지(11a)(11b)가 일차질량(1)의 내면에 고정된 힌지(11)가 각각 돌출되어 있는데, 상기한 힌지(11)는 총 4개로 구성되어 있다.

상기 각 힌지(11)에는 대체로 "ㄴ"자형으로 된 4개의 회동링크(5a,5b,5c,5d) 각각의 일단이 회전가능하게 연결되는데, 상기 4개의 회동링크들은 롤러가이드(3a)와(3b)를 기준하여 두쌍으로 구분된다. 즉, 2개의 회동링크(5a)(5b)는 롤러가이드(3a) 양측에 대칭상으로 설치되고 다른 2개의 회동링크(5c)(5d)는 롤러가이드(3b) 양측에 대칭상으로 설치되어 있다.

또한 상기 두쌍을 이루는 회동링크(5a,5b,5c,5d) 각각의 자유단측에는 4개의연결링크(6a,6b,6c,6d)들이 연결되는데, 상기한 각 연결링크들은 두쌍으로 구분되어 그 자유단이 롤러(4a)(4b)에 힌지결합되어 있다. 즉, 한쌍의 회동링크(5a)(5b)에 일단이 연결된 2개의 링크(6a)(6b)들의 자유단은 롤러(3a)에 힌지결합되며, 다른 한쌍의 회동링크(5c)(5d)에 일단이 연결된 다른 2개의 링크(6c)(6d)는 롤러(3b)에 힌지결합되어 있다.

상기한 4개의 힌지(11)들과 인접한 외측에는 4개의 연결구(12)가 일차질량(1) 내면에 고정 부착되어 있으며, 상기 각 연결구(12)와 각 회동링크(5a,5b,5c,5d)의 자유단에는 4개의 압축스프링(7a,7b,7c,7d)이 탄력설치되어 있다.

상기 각 압축스프링들은 동일한 강성을 가지고 동일한 탄성력으로 각 회동링크(5a,5b,5c,5d)의 자유단을 탄력적으로 밀어내는 작용을 하므로서 두쌍의 연결링크(6a,6b)와(6c,6d) 각각에 힌지결합된 롤러(3a)(3b)들이 항시 캠 드라이브(2)의 주연면에 탄력적으로 압력을 가하면서 밀착상태를 지속적으로 유지하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

상기 일차질량(1)의 네곳에 고정된 각 연결구(12)에 탄력설치된 각 압축스프링(5a,5b,5c,5d)들의 탄성반발력이 각 회동링크(5a,5b,5c,5d)의 자유단을 접선방향으로 밀어내는 상태이고 또한 상기한 회동링크들 중 롤러가이드(3a) 양측의 회동링크(5a)(5b)에 연결된 연결링크(6a)(6b)는 롤러(4a)를 캠 드라이브(2)쪽으로 밀어내고 있는 상태이므로 상기 롤러(4a)는 탄력적인 힘을 가하면서 캠 드라이브(2) 외주면에 밀착되며, 이와 같은 작용으로 롤러가이드(3b) 양측의 다른 회동링크(5c)(5d)도 연결링크(6c)(6d)를 캠 드라이브(2)쪽으로 탄력적으로 밀어내는 작용을 하게 되므로서 롤러(4b) 역시 캠 드라이브(2)의 외주면을 탄력적인 힘을 가하면서 밀착되는 상태가 되며, 이와 같은 작용에 의하여 캠 드라이브(2)에 회전력이 전달되지 아니한 상태에서는 상기 캠 드라이브(2)의 작은 반경(r)이 롤러가이드(3a)(3b)에 일치하는 상태로 있게 된다.(도 1 참조)

상기와 같이 캠 드라이브(2)의 작은 반경(r)부분을 양 롤러(4a)(4b)가 탄력적으로 압착력을 가하고 있는 상태에서 일차질량(1)에 토오크가 전달되어 상기 일차질량(1)이 도면상 시계방향으로 회전하게 되면 롤러가이드(3a)(3b)에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있는 양 롤러(4a)(4b)도 함께 회전하게 되므로서 상기 양 롤러(4a)(4b)는 정지상태에 있는 캠 드라이브(2)의 외주면을 타고 작은 반경(r)쪽에서 큰 반경(r)쪽으로 이동하는 상태가 되며, 이에 따라 양 롤러(4a)(4b)는 롤러가이드(3a)(3b)에서 슬라이딩되면서 외측으로 벌어지는 상태가 된다. 이와 같이 양 롤러(4a)(4b)가 외측으로 벌어지게 될 때에는 연결링크(6a,6b)(6c,6d)가 회동링크(5a,5b)(5c,5d)를 힌지(11)을 기점으로 하여 원주방향으로 밀어내게 되고 이에 따라 압축스프링(7a,7b)(7c,7d) 각각은 압축되는 상태가 되는데, 상기 각 압축스프링(7a,7b)(7c,7d)의 스프링강성은 상기 양 롤러(4a)(4b)가 캠 드라이브(2)의 작은 반경(r) 위치에서 큰 반경(R)쪽을 향해 어느 정도 이동하는 것은 허용하지만 도 2의 도시예와 같이 양 롤러(4a)(4b)가 캠 드라이브(2)의 작은 반경(r)에서 큰 반경(R)쪽을 향해 설정된 각도의 범위내를 이동한 상태가 되면 더 이상 압축되지 않고 양 롤러(4a)(4b)가 캠 드라이브(2)를 탄력적으로 압착한 상태로 함께 회전시키게 되며, 이와 같이 캠 드라이브(2)가 회전하게 되면 이차질량도 함께 회전하게 되는 것이다.

상기와 같이 일차질량(1)에 전달된 토오크의 변동이 캠 드라이브(2)에 전달되는 과정에서 각 압축스프링(7a,7b,7c,7d)의 탄력적인 압축작용에 의하여 비틀림 진동이 흡수 감소되는 것이며, 상기한 각 압축스프링들은 토오크 변동시 양 롤러(4a)(4b)가 캠 드라이브(2)의 가장 큰 반경(R)을 벗어나지 않는 스프링강성을 가지고 있으므로서 일차질량(1)의 회전력을 캠 드라이브(2)에 전달하게 되는 것이다.

상기에서 각 압축스프링들의 스프링강성을 캠 드라이브(2)의 큰 반경(R)을 벗어나지 않는 범위내에서 조절하게 되면 비틀림 진동을 크게 흡수 및 감소시킬 수 있게 되는 것이며, 또한 상기 캠 드라이브(2)의 작은 반경(r) 및 큰 반경(R)의 비와 각 회동링크들 및 연결링크들의 길이비를 조절하는 구성으로 각 압축스프링들의 스프링강성을 최적의 상태로 조정할 수 있는 것이다.

그리고 상기와 같은 일차질량(1)의 토오크 변동이 각 압축스프링들에 의하여 흡수 및 감소되어 캠 드라이브(2)와 이치질량에 전달되는 작용은 상기 일차질량(1)이 도 2와 같이 시계방향으로 회전하지 않고 그 반대방향으로 회전하게 될 때에도 동일하게 나타나는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 일차질량으로부터 회전력을 전달받는 캠 드라이브가 토오크의 변동이 생기는 초기에는 압축스프링들이 탄력적으로 압축되면서비틀림 진동을 흡수 및 감소시키는 효과와 함께 각 압축스프링의 스프링강성을 조합하여 이차질량의 요동각도를 최대 ±80°까지 확보할 수 있는 효과를 나타내며, 또한 압축스프링의 스프링강성의 조합과 함께 각 회동링크와 연결링크의 길이비를 조합하여 토오크 변동시에 발생되는 비틀림 진동을 보다 효율적으로 흡수 및 감소시킬 수 있게 하는 효과를 가져다주어 트랜스미션에서 발생되는 진동소음을 현저하게 저감시킬 수 있는 등의 이점을 제공하고 나아가 최적의 이력곡선을 구현할 수 있는 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 두개로 분할 구성되어 베어링으로 지지되는 일차질량 및 이차질량과, 상기 일차질량과 이차질량 사이에 복수의 스프링을 장착하여서 된 이중 질량 플라이휠에 있어서,

   상기 일차질량과 이차질량 사이에 장착되며, 상기 이차질량과 결합되는 캠 드라이브와;

   상기 일차질량의 축중심을 가로지르도록 내면에 직선상으로 형성되는 롤러가이드와;

   상기 롤러가이드 양단 각각의 양측에 대칭상으로 설치되며, 상기 일차질량에 고정된 힌지에 회전가능하게 부착되는 다수의 회동링크와;

   상기 롤러가이드에 슬라이딩 가능하게 수용된 채 상기 롤러가이드를 기준하여 양측에 있는 각 회동링크에 일단이 힌지결합된 두개씩의 연결링크들의 타단에 힌지로서 회전가능하게 부착되어 상기 캠 드라이브의 주연에 대칭상으로 밀착되는 복수의 롤러와;

   상기 일차질량에 일단이 고정 연결되며, 타단은 상기 회동링크의 자유단에 연결되어 상기 롤러를 캠 드라이브 주연에 탄력적으로 밀착되게 하는 다수의 압축스프링;

   을 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 캠-링크구조를 이용한 이중 질량 플라이휠.