KR20020058139A

KR20020058139A - 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브용 고무재

Info

Publication number: KR20020058139A
Application number: KR1020000085350A
Authority: KR
Inventors: 황의훈; 최원영; 송정도
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사; 강신양, 미야모토 요시야끼; 평화오일씰공업주식회사
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2002-07-12

Abstract

본 발명은 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차용 댐퍼풀리의 제작시 크랭크샤프트에서 발생하는 토셔널 바이브레이션(Torsional Vibration)을 감소시킬 수 있도록 에틸렌아크릴(AEM)계 또는 에틸렌프로필렌디엔모노머(EPDM)계 고무의 압입고무재를, 유리섬유 30 내지 60중량%를 포함하는 플라스틱 허브(Plastic Hub)에 압입시킨 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 AEM계 고무 또는 EPDM계 고무로 제조된 허브는 상기 실험예에서와 같이 내열성이 우수하고, 단품내구후에도 고유진동수 변화량이 종래 주철재 허브에 비해 1/3 수준으로 물성 변화가 적을 뿐만 아니라, 슬립토크(Slip Torque)도 80% 증가한 24㎏fㆍm로 허브로서의 승인도를 만족한다. 그 결과, 이러한 고무로 제조된 플라스틱 댐퍼 풀리 허브는 소음 및 진동을 저감시킴은 물론 단품의 수명이 연장되어 부품의 내구성을 연장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브용 고무재{Rubber for plastic hub of damper pulley in automibile}

본 발명은 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차용 댐퍼풀리의 제작시 크랭크샤프트에서 발생하는 토셔널 바이브레이션(Torsional Vibration)을 감소시킬 수 있도록 에틸렌아크릴(AEM)계 또는 에틸렌프로필렌디엔모노머(EPDM)계 고무의 압입고무재를 유리섬유 30 내지 60중량%를 포함하는 플라스틱 허브(Plastic Hub)에 압입시킨 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재에 관한 것이다.

일반적으로, 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무는 캠샤프트를 구동시키는 댐퍼풀리에 진동링(Pulley)과 플라스틱 허브(Plastic Hub) 사이에 압입되어 크랭크샤프트에서 발생되는 토셔널 바이브레이션(Torsional Vibration)을 감소시켜 엔진의 소음 및 진동을 감소시키는 기능을 한다. 그런데, 지금까지 이러한 댐퍼풀리에 플라스틱 허브를 적용한 예가 세계적으로도 최초이였기 때문에 종래의 스틸허브(Steel Hub)용 고무재료를 플라스틱 허브용으로 적용시키는 데는 다음과 같은 문제점이 있어 이에 대한 개선의 필요성이 절실한 실정이었다:

(1) 초기 물성: 기존의 댐퍼 풀리의 주철재 허브에 적용중인 고무링으로 조립한 플라스틱 허브 적용 댐퍼풀리 ASSY의 단품물성 및 성능은 주철재 허브적용품과 동일함.

(2) 내구시험 후 물성 및 성능: 스틸 허브에 적용중인 고무링을 적용할 경우에도 초기 단품물성 및 성능에는 문제가 없으나 내열/오존노화를 실시한 단품의 고정비틀림 내구시험 후의 요구되는 고유진동수 변화량 및 슬립토크(Slip Torque) 결과가 만족하지 못하고, 고무의 경화가 심하여 기존 고무링을 적용시 플라스틱 허브를 적용한 댐퍼풀리가 요구성능을 만족시키지 못함.

이에, 본 발명의 별명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 유리섬유로 보강된 플라스틱 허브에 종래의 니트릴 고무(NBR) 고무를 AEM계 고무 또는 EPDM계 고무로 대체함으로써, 내열/오존노화를 실시한 단품의 고정비틀림 내구시험 후 요구되는 고유진동수 변화량 및 슬립토크(Slip Torque) 등의 물성이 만족스럽다는 사실을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

결국, 본 발명의 주된 목적은 유리섬유 30 내지 60중량%를 포함하는 열가소성 플라스틱 허브(Plastic Hub)에 압입고무재인 AEM계 또는 EPDM계 고무를 압입시킨 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재를 제공하는 데 있다.

이하, 본 발명의 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

우선, 본 발명은 유리섬유 30 내지 60중량%를 포함하는 플라스틱 허브(Plastic Hub)에 압입고무재인 에틸렌아크릴(AEM)계 또는 에틸렌프로필렌디엔모노머(EPDM)계 고무를 압입시킨 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재에 그 특징이 있다.

일반적으로, 플라스틱 댐퍼 풀리허브용 고무는 캠 샤프트를 구동시키는 댐퍼 풀리에 진동링(Pulley)과 플라스틱 허브(Plastic Hub) 사이에 압입되어 크랭크샤프트에서 발생되는 토셔널 바이브레이션(Torsional Vibration)을 감소시켜 엔진의 소음 및 진동을 저감시키는 기능을 한다. 따라서, 이러한 플라스틱 댐퍼 풀리허브용 고무는 엔진주위에 사용되므로 내열성은 물론 내열/오존노화를 실시한 단품의 내구시험 후에도 물성이 변하지 않아야만 하며, 특히 고유진동수에서의 변화가 적어야 한다. 이러한 조건을 만족시키기 위해 본 발명에서는 풀리허브용 고무로서 AEM계 또는 EPDM계 고무를 압입고무재로 하여 유리섬유 30 내지 60중량%를 포함하는 플라스틱 허브에 압입시켜 사용한다. 여기서, AEM계 고무는 아크릴의 함량이 20 ∼ 50 중량%, 에틸렌의 함량이 50 ∼ 80 중량%인 것을 사용하며, 특히 아크릴의 함량이 35 ∼ 50 중량%, 에틸렌의 함량이 50 ∼ 65 중량%에 해당하는 것이 가장 바람직하다. 또한, EPDM계 고무는 에틸렌의 함량이 10 ∼ 70 중량%, 프로필렌의 함량이 30 ∼ 90 중량%인 것을 사용하며, 그 중에서도 에틸렌의 함량이 35 ∼ 70 중량%, 프로필렌의 함량이 30 ∼ 65 중량%인 것을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 이러한 상기 AEM계 고무 또는 EPDM계 고무는 쇼어 경도(Shore Hardness) 60 내지 80 Hs인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 쇼어경도가 너무 낮으면 압축률 저하로 인해 진동시 플라스틱 허브와의 위상차를 일으켜 고유진동수를 만족시킬 수 없는 문제가 있으며, 또한 너무 높아도 앞에서와 동일한 문제가 있으며 또한 장기 내열조건에서의 고무 내구성이 저하되는 문제가 있어 바람직하지 않기 때문이다.

이상에서와 같은 조건에서 제조된 플라스틱 댐퍼 풀리허브용 고무는 다음 조건을 만족시켜야 한다. 즉, 댐퍼 풀리 조립시 스틸 풀리(Steel Pulley)와 열가소성 플라스틱 허브사이에 압입되는 압축률이 30 내지 50%일 때 내열/오존노화시킨 단품에 대한 비틀림 내구시험후 고유진동수가 10 내지 30% 이내이어야 하며, 또한 이러한 비틀림 내구시험후 슬립토크(Slip Torque)량이 12㎏fㆍm 이상이어야 한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 이들 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1:

토셔널 경직도(Torsional Rigidity) 증대를 위해 이너시아(Inertia)의 극모멘트(Polar moment)를 크게 링 형상인서트를 삽입하고, 고무 압입시 플라스틱 허브가 중앙 방향으로 변형되지 않도록 강성 보강 리브(Rib)를 추가하였다. 이때, 플라스틱 허브재질로는 유리섬유 50%를 함유한 폴리아미드 66, 압입고무재질로는 쇼아경도 A(Shore Hardness A) 80Hs인 내열성 재료인 에틸렌 아크릴 고무(AEM계)를 사용하여 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재 시편을 제작하였다.

실시예 2:

내열성 재료인 압입고무재질을 에틸렌프로필렌계 고무(EPDM계)로 대체한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건하에서 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재 시편을 제작하였다.

비교예 1:

기존 주철형상과 동일하나 크랭크샤프트의 끝단과 체결되는 부위인 중앙부에는 스틸 인서트(Steel Insert)를 적용하였다. 여기서, 플라스틱 허브재질로는 유리섬유 33%를 함유한 폴리아미드 66, 압입고무재질로는 쇼아경도 A(ShoreHardness A) 80Hs인 니트릴 고무(NBR)를 사용하였으며, 이들을 이용하여 통상의 방법으로 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재 시편을 제작하였다.

비교예 2:

압입고무재질을 쇼아경도 A(Shore Hardness A) 80Hs인 니트릴 고무(NBR)로 대체한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건하에서 통상의 방법으로 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재 시편을 제작하였다.

비교예 3:

종래 사용되어 오던 주철재 허브를 이용하여 시편을 준비하였다.

실험예:

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에서 준비한 시편을 이용하여 초기 단품에 대한 고유진동수 및 내열/오존노화를 실시한 단품내구시험 후 고유진동수를 0.1도(deg)의 진폭으로 가진하면서 압입된 고무의 표면온도가 60 ℃이고 위상차가 90도일 때의 주파수를 읽는 방법으로 측정하였으며, 슬립토크량도 고정비틀림내구시험을 실시한 부품의 외측 풀리를 고정시킨 상태에서 허브에 연결된 축을 한쪽 방향으로 회전시켰을 때 발생되는 토크량을 확인하는 방법으로 측정하였다. 그리고, 그 결과를 다음 표 1에 요약하여 나타내었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재에 관한 것이다. 따라서, 이러한 본 발명에 따른 AEM계 고무 또는 EPDM계 고무로 제조된 허브는 상기 실험예에서와 같이 내열성이 우수하고, 단품내구후에도 고유진동수 변화량이 종래 주철재 허브에 비해 1/3 수준으로 물성 변화가 적을 뿐만 아니라, 슬립토크(Slip Torque)도 80% 증가한 24㎏fㆍm로 허브로서의 승인도를 만족한다. 그 결과, 이러한 고무로 제조된 플라스틱 댐퍼 풀리 허버는 소음 및 진동을 저감시킴은 물론 단품의 수명이 연장되어 부품의 내구성을 연장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

유리섬유 30 내지 60중량%를 포함하는 플라스틱 허브(Plastic Hub)에 압입고무재인 에틸렌아크릴(AEM)계 또는 에틸렌프로필렌디엔모노머(EPDM)계 고무를 압입시킨 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브(Plastic Damper Pulley Hub)용 고무재.
제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌아크릴(AEM)계 고무는 아크릴의 함량이 20 ∼ 50 중량%, 에틸렌의 함량이 50 ∼ 80 중량%인 것임을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브용 고무재.
제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌프로필렌디엔모노머(EPDM)계 고무는 에킬렌의 함량이 10 ∼ 70 중량%, 프로필렌의 함량이 30 ∼ 90 중량%인 것임을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브용 고무재.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 고무재는 쇼어 경도(Shore Hardness) 60 내지 80 Hs인 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 댐퍼 풀리 허브용 고무재료.