KR20100044805A - 진동 감쇠 장치, 특히 다단식 비틀림 진동 댐퍼 - Google Patents

진동 감쇠 장치, 특히 다단식 비틀림 진동 댐퍼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 병렬 접속되고 동축으로 배치되며 각각 하나 이상의 입력부(8, 11) 및 출력부(10, 12)를 포함하는 2개 이상의 댐퍼 장치들(5, 7)을 포함하는 진동 감쇠 장치(1), 특히 다단식 직렬-병렬(series-parallel) 진동 댐퍼에 관한 것이며, 제1 댐퍼 장치(5)는 직렬 접속되어 중간 플랜지(23)를 통해 결합된 2개 이상의 댐퍼(6.1, 6.2)를 포함하는 직렬 댐퍼로서 형성되고, 제2 댐퍼 장치(7)는 비틀림 유격을 가지도록 설계된다. 본 발명은 제1 댐퍼 장치(5)의 출력부(10)가 제2 댐퍼 장치(7)의 출력부(12)와 함께 구조적으로 하나의 유닛을 형성하고, 제1 댐퍼 장치 및 제2 댐퍼 장치(5, 7)가 반경 방향으로 상이한 직경으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

진동 감쇠 장치, 특히 다단식 비틀림 진동 댐퍼{DEVICE FOR DAMPING VIBRATIONS, IN PARTICULAR A MULTI-STEP TORSIONAL VIBRATION DAMPER}
본 발명은 병렬 접속되고 동축에 배치되는 2개의 댐퍼 장치, 즉 제1 댐퍼 장치와 제2 댐퍼 장치를 포함하는 진동 감쇠 장치, 특히 다단식 비틀림 진동 댐퍼에 관한 것이다.
진동 감쇠 장치, 특히 다단식 비틀림 진동 댐퍼 또는 토션 진동 댐퍼 형태의 진동 감쇠 장치는 선행 기술의 복수의 실시예들에 공지되어 있다. 이러한 진동 감쇠 장치는 동력 흐름 방향으로 보아 구동 장치와 구동 장치 사이의 파워 트레인 내에 배치될 때와 이들을 형성하는 접속 부재들과 결합할 때 탄성 커플링으로서 작용한다. 이는 토크를 전달하는 동시에 동력 전달 시의 진동을 보상한다. 진동 흡수기로서의 일 실시예도 고려 가능하다. 이러한 경우에, 이러한 장치를 통해 인접한 접속 부재들 사이에서 토크가 전달되는 것이 아니라, 개별 구성 요소들을 통해 토크 저킹(torque jerking)만이 강하한다. 이러한 유형의 진동 감쇠 장치는 각각 감쇠 유형에 따라 상이한 기능 원리에 기초한다. 완전 기계식 댐퍼 방식과 더불어 유체 역학식 댐퍼 방식 또는 기계식과 유체 역학식이 조합된 댐퍼 방식도 공지되어 있다. 기계식 댐퍼는 각각 동력 흐름 방향에 따라 진동 감쇠 장치의 입력부 또는 출력부로서 작용하는 단부품형 또는 다부품형 회전부, 특히 1차 부품과 2차 부품을 포함하며, 이들은 서로 동축으로 배치되고, 원주 방향으로 서로 상대적으로 제한되어 비틀림 가능하다. 입력부와 출력부 사이의 결합은 대개 압축 스프링 형태의 하나 이상의 스프링 부재를 포함하는 스프링 유닛에 의해 형성된 토크 전달 수단 및 진동 감쇠 수단에 의해 실행된다. 입력부와 출력부 사이의 비틀림각의 크기와 스프링력을 통해 진동은 보상되고 강하할 수 있다.
공개 공보 DE 30 47 039 A1호에는 구동 장치와 구동 장치 사이의 토크를 전달하기 위한 2단식 진동 감쇠 장치의 일 실시예가 공지되어 있으며, 이 장치는 직렬 접속된 2개의 댐퍼 장치를 포함한다. 진동 감쇠 장치의 구동될 부재와 구동된 부재 사이의 더 큰 상대 운동을 가능하게 하기 위해, 이 장치는 2단식으로 설계된다. 이 경우, 이 장치는 감쇠 스프링들의 2개의 동심원을 포함하며, 이 동심원들은 하우징 내에 배치되어, 예를 들어 차단 커플링을 위한 피스톤 플레이트와 같은 구동 부재에 조립된 구동 리드부에 의해 구동된다. 이 경우, 부유하는 부재는 2개 또는 복수의 스프링 그룹들의 내부 스프링 원 및 외부 스프링 원 내의 스프링들을 분리한다. 이 경우, 2개 또는 복수의 스프링 그룹들은 각각의 원 내에서 서로 병렬로 작동하는 반면, 각각의 개별 그룹들의 스프링들은 직렬로 작용한다. 따라서 동력 흐름 상, 출력은 직렬로 전달된다. 내부에 위치한 댐퍼는 비틀림 유격이 없고, 즉 항상 작용한다.
공개 공보 US 2004/0216979 A1호에는 병렬 접속된 2개 이상의 댐퍼 장치를 포함하는 진동 감쇠 장치의 일 실시예가 공지되어 있으며, 2개의 댐퍼 장치는 항상 작용한다. 여기서, 더 작은 비틀림각에 대한 댐퍼 장치는 반경 방향 내부 직경으로 배치되는 한편, 더 큰 비틀림 유격은 제2 댐퍼 장치를 통해 반경 방향 외부 직경에서 구현된다. 반경 방향 내부의 댐퍼 장치는, 플랜지를 통해 분리되고 연속으로 접속되는 스프링 부재를 포함하는 직렬 댐퍼로서 설계된다.
공개 공보 US 2004/0185940호에는 직렬/병렬 댐퍼로서 설계된 범용형의 진동 감쇠 장치가 공지되어 있으며, 이 장치는 상대적으로 서로 제한되어 원주 방향으로 비틀림 가능한 제1 토크 및 제2 토크를 포함한다. 또한 이러한 장치는 하나의 회전 방향으로 정렬되고 직렬 접속되고, 부유하는 중간 플랜지를 통해 결합된 제1 탄성 부재들과, 제1 탄성 부재들에 병렬 접속된 추가의 제2 탄성 부재의 쌍을 포함하며, 제2 탄성 부재는 제1 탄성 부재들의 쌍이 제1 토크 및 제2 토크의 상대 회전에 의해 제1 각도로 압축된 이후 회전 방향으로 압축되도록 구성된다. 이를 위해 제2 탄성 부재에는 부유하는 플랜지 내에 통합된 여유각이 할당된다. 제1 탄성 부재와 제2 탄성 부재는 스프링 부재의 연장부를 통해 이론적으로 얻어지는 링형 영역에 있어서 반경 방향으로 또는 하나의 직경으로 반경 방향의 구조 공간을 감소하기 위해 서로 중첩되어 배치된다. 제1 탄성 부재들 사이의 결합은 부유하는 플랜지를 통해 이루어진다.
직렬/병렬 댐퍼 장치의 추가 실시예가 공개 공보 US 3,138 011호에 공지되어 있다. 이 공보에 공지된 댐퍼는, 일체형으로 설계되지만 제조 및 형성에 있어 매우 복잡한 출력 플랜지를 포함한다.
상술된 모든 실시예들에는 설정된 작동 영역의 원하는 특성과 관련한 스프링 특성 곡선을 달성하는 것이 공통으로 적용된다.
따라서, 본 발명은 토크가 낮을 때 비교적 평탄한 특성 곡선을 특징으로 하는 더 낮은 스프링 비를 갖는 진동 감쇠 장치를 제공하는 것이 목적이다. 이 경우, 이론적으로 최대로 가능한 토크의 일부를 전달하는데 구성 가능한 이러한 특성 필드 영역은 입력부 및 출력부로서 기능하는 토크들 사이의 가능한 큰 비틀림각 영역을 통해 설명 가능해야 한다. 이 경우, 본 발명에 따른 해결책은 더 낮은 구조적 복잡성 및 생산 기술적 복잡성을 특징으로 해야 하며, 또한 파워 트레인 내에서의 사용을 위해 동력 전달 장치 내에 통합되기에 적합해야 하며, 진동 감쇠 장치는 가능한 반경 방향 및 축방향으로 작게 형성되어야 한다.
본 발명에 따른 해결책은 청구범위 제1항의 특징부를 통해 나타난다. 바람직한 실시예들은 종속항에 설명된다.
진동 감쇠 장치, 특히 다단식 직렬/병렬 비틀림 진동 댐퍼는, 병렬 접속되고 동축에 배치되며 하나 이상의 입력부 및 출력부를 포함하는 2개 이상의 댐퍼 장치와, 제1 댐퍼 장치 및 제2 댐퍼 장치를 포함하는 댐퍼 장치를 포함하며, 댐퍼 장치들 중 하나는, 적어도 직렬 접속되어 중간 플랜지를 통해 접속된 2개의 개별 댐퍼를 포함하는 직렬 댐퍼로서 형성된다. 제1 댐퍼 장치는 본 발명에 따라 반경 방향으로, 제2 댐퍼 장치의 직경보다 큰 직경으로 배치된다. 제1 댐퍼 장치의 출력부 및 제2 댐퍼 장치의 출력부는 하나의 구조 유닛을 형성한다.
본 발명에 따른 해결책은 한편으로는 매우 콤팩트하게 조합된 댐퍼 장치를 제공하는 것을 가능하게 하며, 이 댐퍼 장치의 진동 댐퍼는 더 낮은 마찰력을 갖는 가능한 큰 비틀림각 영역에서 가능한 낮은 스프링비를 특징으로 한다. 이의 제조는 개별 부품에서의 기능 집중도에 의해 비교적 간단하고 적은 비용과 연관된다.
이 경우, 제2 댐퍼 장치는 회전축에 대해 가능한 작은 간격으로 배치된다. 2개의 댐퍼 장치들은 서로 동축으로 배치되고, 축방향으로 옵셋되어 배치되거나 바람직하게는 한 평면에 배치될 수 있다. 상기 경우에, 댐퍼 특성 곡선이 개별 댐퍼 장치의 별도의 구성에 의해 가변적으로 조절될 수 있는 다단식 댐퍼 형태의 댐퍼 장치는 축방향으로 그리고 반경 방향으로 비교적 작게 형성된다.
제1 댐퍼 장치의 반경 방향 외부로의 배치에 의해, 이를 통해 큰 비틀림각이 구현될 수 있으며, 제1 댐퍼 장치는 이러한 비틀림각 영역에서 작용하고, 이에 따라 토크가 더 높을 때도 감쇠가 구현될 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서 제1 댐퍼 장치는 직렬 접속된 2개 이상의 댐퍼, 즉 제1 댐퍼 및 제2 댐퍼를 포함하며, 댐퍼의 출력부 각각은 다른 댐퍼의 입력부를 형성하거나 이와 회전 불가능하게 결합된다. 이 경우, 특히 바람직한 실시예에 따라 직렬 댐퍼는 공통의 직경으로 구현되며, 즉 2개의 개별 댐퍼들은 공통의 직경으로 배치되며, 반경 방향으로 옵셋되지 않는다. 이러한 경우, 전체 댐퍼에 대한 반경 방향 치수는 작게 유지될 수 있다.
이를 위해, 직렬 댐퍼 장치의 개별 댐퍼들 각각은 바람직하게 동일하게 치수 설계된 토크 전달 수단 및/또는 감쇠 결합 수단을 포함한다. 이에 의해, 전체 시스템 내에 상응하게 통합될 때 여기서는 비틀림각 방향의 비종속성을 구현하는 것도 가능하고, 각각의 경우 토크를 제2 댐퍼 장치를 통해 안내된 토크와 조합된 제1 댐퍼 장치의 출력부를 통해 파워 트레인 내의 구동될 부재로 안내하는 것이 가능하다.
추가 실시예에 따라, 제1 댐퍼 장치의 개별 댐퍼들을 상이한 직경으로 배치하는 것도 고려 가능하다. 이러한 경우, 이론적으로 전달 부재들도 상이하게 구성될 수 있다.
직렬 댐퍼로서 설계된 제1 댐퍼 장치의 개별 댐퍼들은 각각 연결부에 따라 구동 플레이트 또는 부유하는 플랜지로서 설계될 수 있는 중간 플랜지를 통해 서로 결합된다. 이 중간 플랜지는 이를 위해, 반경 방향으로 내부 둘레에 회전축 방향을 향하면서 토크 전달 수단 및 감쇠 결합 수단에 대해 원주 방향으로 정렬된 정지면을 형성하는 돌출부를 구비한 링형 부재로서 설계된다.
중간 플랜지의 연장부 내에 반경 방향으로 위치한 추가의 플랜지는 외부 둘레에 반경 방향으로 정렬된 돌출부를 구비한 링형 부재로서 설계된다. 이 링형 부재는 각각 연결부에 따라 제2 댐퍼 장치에 대한 입력부 또는 출력부로서 작용한다.
제2 댐퍼 장치의 비틀림 유격은, 제2 댐퍼 장치의 입력부와 출력부 사이의 여유각을 나타내는 사전 정의된 비틀림각을 특징으로 하며, 이러한 각에서 제2 댐퍼 장치는 작용하지 않는다. 비틀림각은 출력부에 통합된다.
개별 댐퍼 장치들 각각은 동력 흐름 방향으로 보아 입력부로서 작용하는 1차 부품과 출력부로서 작용하는 2차 부품을 포함한다. 그 기능은 각각 동력 흐름 및 이러한 동력 흐름의 변화에 따라 교환 가능하며, 즉 교대된다. 이 경우, 입력부와 출력부는 단부품형 또는 다부품형으로 형성될 수 있다. 바람직하게 플레이트 형태의 각각의 단부품형 설계가 선택된다. 이러한 설계는 토크 전달 수단 및 감쇠 결합 수단을 통해 서로 결합된다. 토크 전달 수단 및 감쇠 결합 수단은 탄성 부재, 특히 스프링 유닛에 의해 형성된다. 이 경우, 개별 스프링 유닛은 개별 스프링으로서 설계되거나, 연속으로 접속된 스프링 유닛으로도 존재할 수 있다. 이 경우, 개별 댐퍼 장치는 토크를 전달하는 동시에 진동을 보상하는 탄성 커플링으로서 각각 작용한다. 제1 댐퍼 장치는 하나 이상의 입력부 뿐 아니라 출력부도 포함한다. 이는 제2 댐퍼 장치에서 동일하게 적용되지만, 제1 댐퍼 장치 및 제2 댐퍼 장치의 입력부는 서로 결합되거나 병렬 접속됨으로써, 여기서는 토크가 2개의 댐퍼 장치를 통해 분배될 수 있다.
병렬 접속을 구현하기 위해 개별 댐퍼 장치의 입력부 및 출력부는 하나의 구조 유닛을 형성하며, 즉 예를 들어 서로 회전 불가능하게 결합될 수 있다. 이러한 경우, 개별 입력부 및 출력부는 기능적으로 연결을 통해서만 서로 결합된 별도의 부재로서 설계된다. 그러나, 특히 바람직한 일 실시예에 따라 하나의 통합된 구조가 요구되며, 즉 제1 댐퍼 장치 및 제2 댐퍼 장치의 입력부 및 출력부는 각각 단부품형으로 설계되며, 즉 제1 댐퍼 장치의, 입력부 또는 출력부를 형성하는 부재들은 동시에 제2 댐퍼 장치의 입력부 또는 출력부로서 설계된다.
이러한 장치는 기계적 마찰 댐퍼로서 설계된다. 이는 가장 간단한 경우, 축방향으로 배치되어 회전 불가능하게 서로 결합된 2개 이상의 측면 플레이트를 포함하며, 이 측면 플레이트는 구동 플레이트 또는 출력부로서 작용할 수 있다. 이 경우, 측면 플레이트는 제1 댐퍼 장치의 댐퍼 및 개별 댐퍼 장치의 스프링 부재에 대한 서로 반대로 형성된 정지면을 형성하고 이 스프링 부재를 수용하기 위해 원주 방향으로 형성된 개구를 포함한다. 이 경우, 정지면들은 원주 방향으로 형성되는 리세스 또는 통과 개구 내에서, 제2 댐퍼 장치를 위해 여유각, 즉 제2 댐퍼 장치와 관련한 어떤 작용도 나타내지 않는 비틀림 영역이 입력부와 출력부 사이에서 구현 가능하도록 서로 배치되며, 즉 제2 댐퍼 장치는 입력부와 출력부 사이의 설정된 사전 정의된 비틀림각이 달성된 후에야 작용하게 된다.
이러한 사실은 2개의 측면 플레이트 사이에 배치된 플랜지, 특히 동시에 제1 댐퍼 장치 및 제2 댐퍼 장치의 출력부를 형성하는 플랜지의 형태인 플레이트 형 부재에 대해서도 동일하다.
각각 동력 전달 유닛 내의 연결 또는 결합과 배치에 따라, 상이한 부재들은 각각 입력부로서 기능할 수 있다. 이는 부재들 중 어느 것이 구동 장치와 결합되고, 동력 흐름 방향을 고려하여 어느 것이 출력측과 결합되는지에 좌우된다. 제1 실시예에 따라 구동 장치는 측면 플레이트들을 통해 구현될 수 있다. 이러한 경우, 이들은 예를 들어 연결 커플링 또는 구동 엔진의 동력 전달 장치 내의 구동되는 부재들과 적어도 간접적으로 회전 불가능하게 결합된다. 이 경우, 출력은 제1 댐퍼 장치 내에서 중간 플랜지로 전달되고, 이로부터 이 장치의 출력부와 제2 댐퍼 장치의 출력부를 형성하는 플랜지로 전달된다.
추가의 제2 실시예에 따라, 출력을 플랜지를 통해 도입하는 것도 고려 가능하다. 이러한 경우 출력은 출력부로서 작용하는, 제1 댐퍼 장치 및 제2 댐퍼 장치의 측면 플레이트에 전달된다.
본 발명에 따른 해결책은 상술된 실시예들에 국한되지 않는다. 구조적인 세부 사항은 당업자의 자유 재량에 맡겨진다.
본 발명에 따른 해결책은 하기에 도면들을 통해 설명된다. 하기에는 세부 사항이 나타난다.
도 1a는 본 발명에 따른 직렬/병렬 댐퍼 형태의 진동 감쇠 장치의 기본 구조 및 기본 원리를 간소하게 도시한 개략도이다.
도 1b 및 도 1c는 본 발명에 따른 2단식 직렬/병렬 댐퍼 형태의 진동 감쇠 장치를 2개 시점에서, 특히 축방향 단면 및 도 1b에 따른 선 B-B의 시점에서 간소하게 도시한 개략도이다.
도 2는 댐퍼 장치의 측면 플레이트의 실시예를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따라 설계된 다단식 진동 감쇠 장치의 특성 곡선을 도시한 그래프이다.
도 1a에는 본 발명에 따라 설계된 진동 감쇠 장치(1), 특히 직렬/병렬 댐퍼 또는 비틀림 진동 댐퍼 또는 토션 진동 댐퍼 형태의 진동 감쇠 장치의 기본 구조 및 기본 원리를 간소하게 개략적으로 도시한 도면이 도시되어 있다. 본 발명에 따른 진동 감쇠 장치(1)는 다단식 직렬/병렬 댐퍼(2)로서 설계된다. 진동 감쇠 장치(1)는 기능적으로 각각의 댐퍼 장치, 즉 제1 댐퍼 장치(5)와 제2 댐퍼 장치(7)에 의해 형성되며, 병렬 접속된 2개의 댐퍼단(3, 4)을 포함한다. 이 경우, 병렬 접속된다는 의미는, 2개의 댐퍼 장치들(5 및 7)이 동력 흐름 상 병렬로 배치된다는 것이다. 동력 흐름은 병렬로 설계되거나 또는 2개의 댐퍼 장치들(5 및 7)을 통해 설계된다. 이 경우, 제1 댐퍼 장치(5)는 본 발명에 따라 직렬 댐퍼로 설계되며, 즉 직렬 접속된 2개 이상의 댐퍼(6.1 및 6.2)를 포함한다. 이 경우, 직렬 접속된다는 의미는, 동력 전달이 동력 흐름 상 직렬로 실행되고, 특히 댐퍼단(3) 내의 2개의 댐퍼들(6.1 및 6.2)이 연속으로 진행된다는 것이며, 이의 방향은 동력의 도입 방향에 따라 설정된다. 도1a에서 동력 흐름은 예를 들어 댐퍼(6.1 및 6.2)를 통해 실행된다.
이 경우, 댐퍼단들(3 및 4) 각각은 상이한 작동 영역들에서 작용한다. 특히 제2 댐퍼단(4)의 댐퍼 장치(7)는 여유각으로도 불리는 비틀림각(F)이 사전 정의된 후에야 작용되도록 설계된다. 2개의 댐퍼 장치들(5 및 7)은 병렬 배치되어, 2단식 직렬/병렬 댐퍼로 일체된다. 개별 댐퍼 장치들(5 및 7) 각각은 단일 또는 다중 부품으로 설계되어 동력 흐름 방향으로 보아 입력부 및 출력부로서 작용하는 회전 부재들을 포함하며, 이 회전 부재들은 토크 전달 수단 및/또는 감쇠 결합 수단을 통해 서로 결합된다. 바람직하게, 기계적 감쇠 설계를 사용할 때 토크 전달 수단 및/또는 감쇠 결합 수단은 동일한 구조 유닛에 의해 형성되며, 바람직하게는 스프링 유닛에 의해 형성된다. 이 경우, 댐퍼 장치(5)의 개별 댐퍼(6.1, 6.2) 및 개별 댐퍼 장치들(5, 7)의 입력부 및 출력부는 각각 동축으로 서로에 대해 배치되어 원주 방향으로 제한되어 서로에 대해 비틀어질 수 있다. 이 경우, 입력부 및 출력부의 개념은 동력 흐름 방향으로 보아 파워 트레인 내에 배치될 때 작동되는 부품에서 이미 작동된 부품으로의 동력 흐름과 관련된다. 이 경우, 입력부 및 출력부로서의 기능은 상이한 작동 상태에 있는 상이한 부품들에 할당될 수 있으며, 즉 차량에 사용될 때, 구동 엔진과 결합 가능한 부재들이 파워 트레인 내에서 트랙션 모드로 작용하는 반면, 트랙션 모드에서 출력부로서 작용하는 부재가 차후 입력부로서 작용함으로써 오버런 모드 시 기능이 반전된다.
장치(1)는 동력 흐름으로 보아 하나의 입력부(E) 및 하나의 출력부(A)를 포함한다. 이 경우, 입력부(E)는 댐퍼 장치(5) 및 댐퍼 장치(7)의 부재에 의해 구조 유닛으로서 형성되거나 댐퍼 장치들(5 및 7)의 입력부들은 회전 불가능하게 서로 연결된다. 댐퍼 장치(5)는 입력부(8) 및 출력부(10)을 포함한다. 댐퍼 장치(7)는 입력부(11) 및 출력부(12)를 포함한다. 이 경우, 입력부들(8 및 11)은 바람직하게 직접 입력부(E)에 의해 형성되고, 출력부들(10, 12)은 출력부(A)에 의해 형성된다. 제1 댐퍼 장치(5)에서 2개의 댐퍼들, 즉 댐퍼(6.1) 및 댐퍼(6.2)는 직렬로 접속된다. 이 경우, 전체 유닛의 입력부(E)와 회전 불가능하게 연결되거나 바람직하게는 이 입력부(E)에 의해 직접 형성되는, 제1 댐퍼 장치의 입력부(8)는 제1 댐퍼(6.1)의 입력부(13)에 의해 형성된다. 또한, 제1 댐퍼(6.1)는 동시에 댐퍼 장치(5)의 직렬로 접속된 2개의 댐퍼의 제2 댐퍼(6.2)의 입력부(15)를 형성하거나 이와 회전 불가능하게 연결된 출력부(14)를 포함한다. 또한, 제2 댐퍼(6.2)는 댐퍼 장치(5)의 출력부(10)를 형성하고 출력부(A)와 회전 불가능하게 연결되거나 이 출력부(A)를 형성하는 출력부(16)를 포함한다. 제1 댐퍼(6.1)는 입력부(13)와 출력부(14) 사이의 토크 전달 수단(17) 및 감쇠 결합 수단(18)을 포함한다. 이와 유사하게 제2 댐퍼(6.2)는 토크 전달 수단(20) 및 감쇠 결합 수단(21)을 포함한다. 제2 댐퍼 장치(7)는 입력부(11)와 출력부(12)가 토크 전달 수단(34) 및 감쇠 결합 수단(35)을 통해 서로 결합되는 하나 이상의 댐퍼를 포함한다. 동력 흐름은 장치의 입력부(E)와 출력부(A) 사이에서 각각 제1 댐퍼 장치(5)의 회전 방향에 따라 댐퍼(6.1) 및 댐퍼(6.2)를 통해 실행되거나, 이와 반대로 실행되며, 이와 동시에 댐퍼 장치(7)의 입력부(E)와 출력부(A) 사이의 사전 정의된 비틀림각이 도달된 이후 실행된다.
도 1a에는 입력부와 출력부(E, A) 사이에 비틀림각이 발생하면 제2 댐퍼 장치(7)가 곧장 작용하는 것이 아니라, 입력부(E)와 출력부(A) 사이의 설정된 비틀림각에 도달한 후에야 작용하는 기본 원리는 도시되어 있지 않다. 이러한 각은 여유각으로도 불린다. 이러한 각에 도달하면, 제2 댐퍼 장치(7)에 의해 형성된 제2 댐퍼단(4)은 접속된다.
도 1b 및 도 1c에는 본 발명에 따라 설계된 진동 감쇠 장치(1), 특히 다단식 직렬/병렬 댐퍼 장치(2)가 2개 시점에서 도시되어 있다. 도 1b에는 진동 감쇠 장치(1)가 축방향 단면으로, 도 1c에는 선 B-B에 따른 우측 시점에서 도시되어 있다. 이러한 시점에서 특히 중립 위치에 있는, 즉 토크가 존재하지 않는 플랜지(23, 24)의 배치가 도시되어 있다.
제1 댐퍼단(3)은 장치(1)의 회전축(R)과 관련한 반경 방향으로, 추가의 제2 댐퍼단(4)의 직경(d4)보다 큰 직경(d3)으로 배치된다. 따라서 제1 댐퍼 장치(5)는 반경 방향 외부로 배치되는 반면, 제2 댐퍼 장치(7)는 제1 댐퍼 장치(5)의 내부 직경의 연장부 내에 배치되며, 이에 따라 더 작은 직경(d4)으로 배치된다. 장치(1)의 입력부(E)와, 이에 따라 댐퍼 장치(5, 7)의 입력부(8, 11)는, 서로 이격되어 배치되고 서로에 대해 동축으로 형성된 2개의 구동 플레이트(9.1 및 9.2)에 의해 형성되고, 이 2개의 구동 플레이트는 회전 불가능하게 서로 결합된다. 이 구동 플레이트들(9.1 및 9.2) 사이에는 출력부(10)가 배치되고, 이 출력부는 댐퍼 장치(7)의 출력부(12)와 연결되거나, 바람직하게는 이와 함께 부품의 형태를 갖는 하나의 구조 유닛을 형성하고, 이와 동시에 출력부(A)를 형성한다. 제1 댐퍼 장치(5)는 2개의 댐퍼(6.1 및 6.2)로 이루어진다. 도 1a에 따른 입력부 및 출력부의 도면 부호는 그대로 유지된다. 이 경우, 제1 댐퍼(6.1)의 입력부(13)는 구동 플레이트(9.1 및 9.2)에 의해 형성된다. 이는 유사하게, 제2 댐퍼 장치(7)의 입력부(11)에도 적용되며, 여기서 입력부(11)는 마찬가지로 구동 플레이트(9.1 및 9.2)에 의해 형성되거나 이와 회전 불가능하게 결합된 부재들에 의해 형성된다. 제1 댐퍼는 입력부(13)와 출력부(14) 사이의 토크 전달 수단(17) 및 감쇠 결합 수단(18)을 포함하며, 여기서 수단(17) 및 수단(18)은 압축 스프링 형태의 하나 이상의 스프링 부재를 포함하는 하나의 구조 유닛, 특히 스프링 유닛(19)에 의해 형성된다. 이와 유사하게 제2 댐퍼(6.2)도 토크 전달 수단(20) 및 감쇠 결합 수단(21)을 포함하며, 이들은 추가의 스프링 유닛(22)에 의해 형성된다. 입력부(13)는 상술한 바와 같이 구동 플레이트(9.1 및 9.2)에 의해 형성되고, 출력부(14)는 소위 부유하는 중간 플랜지(23)에 의해 형성되며, 이 중간 플랜지는 접속 부재에의 회전 불가능한 연결 또는 고유의 베어링으로부터 자유롭다. 중간 플랜지(23)는 제2 댐퍼(6.2)의 입력부(15)를 형성한다. 제2 댐퍼(6.2)의 출력부(16)와, 이에 따라 장치(1)의 출력부(10 또는 A)는 플랜지(24)에 의해 형성된다. 제1 댐퍼(6.1)의 개별 스프링 유닛들(19) 또는 수단(17 및 18)은 구동 플레이트(9.1 및 9.2), 플랜지(24) 또는 중간 플랜지(23) 내에 지지되는 한편, 제2 댐퍼(6.2)의 스프링 유닛(22)은 마찬가지로 구동 플레이트(9.1, 9.2) 또는 중간 플랜지(23) 및 플랜지(24)에 원주 방향으로 지지될 수 있다.
중간 플랜지(23)는 본 실시예에서 부유하는 플랜지로서 형성되며, 즉 이는 고유의 베어링을 갖지 않으며, 측면 플레이트(9.1 및 9.2) 또는 플랜지(24)의 배치와, 스프링 유닛(19, 22)을 통해서만 스프링 유닛들(19, 22) 사이에서 유지될 수 있다. 중간 플랜지(23)는 자신의 내부 둘레에 회전축(R) 방향을 향한 돌출부(25)를 포함하는 링형 부재로서 설계되고, 이 돌출부는 댐퍼(6.1 및 6.2)의 스프링 유닛(19 또는 22)에 대한, 원주 방향으로 정렬되고 서로 반대로 배향된 정지면(26 및 27)을 형성한다.
여기서 플랜지(24)는 제1 댐퍼 장치뿐 아니라 제2 댐퍼 장치(5, 7)의 출력부(10, 12)를 형성하며, 이에 따라 전체 진동 감쇠 장치(1)의 출력부(A)도 형성한다. 또한 이는 플레이트 형태의 부재로서 형성된다.
도 1c에 도시된 실시예에서, 중간 플랜지(23)는 반경 방향 외부의 중간 플랜지이며, 이 중간 플랜지는 자신의 내부 둘레(28)에 서로 균일하게 이격되어 원주 방향으로 설계된 돌출부를 포함한다. 댐퍼 장치(5, 7)의 출력부(10 또는 12)를 형성하는 플랜지(24)는 반경 방향 내부의 플랜지로서 설계되어, 자신의 외부 둘레(29)에 반경 방향으로 외부를 향해, 즉 회전축(R)으로부터 연장되고 원주 방향으로 서로 균일한 간격으로 배치된 돌출부(30)를 포함하며, 서로 인접한 2개의 돌출부(30)는 원주 방향으로 연장되어 테두리가 개방된 리세스를 나타내며, 이러한 리세스 내로는 개별 댐퍼(6.1 및 6.2)의 2개의 스프링 유닛(19 및 22)이 배치되어, 플랜지(24)의 상기 유형의 리세스의 서로 대향 배치된 측면(31 및 32)에 지지된다. 또한 플랜지(24)는 자신의 직경(d4)에 원주 방향으로 연장되는 개구 형태의 리세스(33)를 포함하며, 이는 토크 전달 수단(34) 또는 감쇠 결합 수단(35)의 스프링 유닛(36)에 대한 정지면들(37.1, 37.2)을 형성한다. 정지면들(37.1, 37.2)은 원주 방향으로 서로 대향 배치된다. 그러나 이러한 정지면들(37.1, 37.2)은 예를 들어 3 내지 50°인 비틀림각(F)이 설정된 후에야 작용한다. 스프링 유닛(36)은 구동 플레이트(9.1 및 9.2)에, 그리고 플랜지(24)에 지지된다.
이러한 실시예에서, 정규 트랙션 모드에서의 파워 트레인과 차량에서 사용될 때 회전 불가능하게 서로 결합되는 구동 플레이트(9.1 및 9.2)를 통해 구동 엔진으로부터 다음에 연결된 동력 전달 유닛으로의 동력 흐름 방향에서 보면, 토크가 댐퍼 장치(5) 내로 도입되며, 이 경우, 도 1c에 따라서, 각각 회전 방향을 따라 스프링 유닛(19 또는 22)이 작동되며, 재차 이 스프링 유닛은 정지면(26 또는 27)을 통해 중간 플랜지(23), 특히 돌출부(25)에 작용하고, 이를 통해 발생한 결합에 의해 토크는, 감쇠 결합이 동시에 일어날 때 중간 플랜지(23)를 통해 추가의 스프링 유닛에, 여기서는 예를 들어 스프링 유닛(22)에, 그리고 이 스프링 유닛에 의해서는 출력부(A)를 형성하는 플랜지(24)에 전달된다. 구동 플레이트(9.1, 9.2)와 플랜지(24) 사이의 상대 회전이 여유각(F)의 크기로 실행되는 경우, 제2 댐퍼단(4)도 작용한다. 이러한 여유각(F)에 도달된 이후, 출력은 추가로 제2 댐퍼단(4)을 통해 마찬가지로 전체 장치의 출력부(A)로서 작용하는 제2 댐퍼단(4)의 출력부(12)로 전달된다. 여기서 개별 스프링 유닛(19, 22, 36)은 예를 들어 소위 압축 스프링 형태로 설계되거나 나선형 스프링으로서 설계된다. 탄성 부재의 다른 실시예들이 이론상 마찬가지로 고려 가능하다.
댐퍼 장치(5)의 구동 플레이트들(9.1 및 9.2) 사이의 회전 불가능한 결합은 상이하게 형성될 수 있다. 이 경우에, 바람직하게 리벳 형태를 갖는 고정 부재(38)가 제공된다. 이 고정 부재는 도 1b에 도시된 바와 같이, 댐퍼단(3)의 스프링 유닛(19, 22)의 반경 방향 연장부의 반경 방향 외부에 위치한다. 또한 이러한 배치는 중간 플랜지(23)의 외부 직경의 반경 방향 외부에서 실행될 수 있다. 이러한 회전 불가능한 결합은 동시에 원주 방향으로 정지부를 형성하고, 이에 따라 중간 플랜지(23) 또는 플랜지(24)에 대한 비틀림각 제한부를 형성할 수 있다.
제2 댐퍼단과 이에 따라 댐퍼 장치(7)에 대한 구동 플레이트의 추가의 회전 불가능한 결합은 2개의 댐퍼단(3, 4)의 입력부(8 및 10)의 단부품형 설계에 의해 생략될 수 있다.
또한, 도 1b 및 도 1c에 따른 실시예는 개별 댐퍼단(3 및 4)의 배치를 축방향 평면으로 도시하는데, 이는 특히 2개의 댐퍼 장치(5 및 7)의, 장치(1)의 출력부(A)로서 작용하는 출력부(10 또는 12)의 구성을 통해 구현된다. 이는 상술된 바와 같이, 가장 간단한 경우에는 플레이트 형태의 부재로서 형성된다.
옵셋된 다른 실시예들이 마찬가지로 고려 가능하다. 그러나 이러한 경우, 적어도 플랜지(24)와 구동 플레이트(9.1 및 9.2)는 상응하게 도시된다. 그러나, 도 1에 도시된 실시예에는 구조 공간 요건과 관련한 특히 바람직한 형태가 도시되어 있다. 이는 유사하게, 2개의 댐퍼들(6.1 및 6.2)을 서로 축방향으로 그리고 반경 방향으로 배치하는 데도 적용된다. 반경 방향으로는 댐퍼들이 바람직하게 옵셋없이 공동의 직경(d3)으로 배치되고, 마찬가지로 축방향으로 한 평면에 배치된다. 이에 의해 직렬/병렬 댐퍼 장치는 구조 공간이 동시에 최소일 때 고도의 기능 집중도로 구현될 수 있다.
플랜지(24) 외부 둘레의 돌출부(30)도 정지면들(39.1, 39.2)을 포함하며, 이 정지면들은, 상응하게 중간 플랜지(23)의 내부 둘레(28)에 형성되고 원주 방향으로 정지면(39.1, 39.2)에 반대로 정렬된 정지면(40.1, 40.2)과 상호 작용한다. 이들은 제1 댐퍼단(3) 내의 스프링 유닛(19, 22)에 대한 블록 보호부를 형성한다. 따라서 정지면들(39.1, 39.2, 40.1, 40.2)은 사전 규정된 특정 스프링 경로에서 중간 플랜지(23) 및 플랜지(24) 사이의 하나의 비틀림각 제한부만을 형성하는 방식으로 배치된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 상술된 바와 같이 차량을 위한 파워 트레인의 동력 전달 장치 내에서 사용될 때 구동 플레이트(9.1 및 9.2)는 입력부(E)로서, 플랜지(24)는 출력부(A)로서 기능한다. 동력 흐름이 반전되는 경우, 플랜지(24)에는 입력부(E)의 기능이 할당되는 반면, 구동 플레이트(9.1, 9.2)는 출력부(A)로서 기능한다. 파워 트레인 내에서 2개의 동력 흐름 방향으로 각각 입력부 및 출력부와 관련하여 상기 유형의 장치가 구동되는 그리고 구동될 상응하는 부재와 결합되는 경우, 항상 토크는 이러한 장치에 의해 동시에 전달된다. 예를 들어 오버런 모드와 같은 기능 상태에서, 입력부 또는 출력부(E, A)를 형성하는 부재들 중 하나와의 결합이 존재하지 않는 경우, 장치(1)는 진동 흡수기로서 기능하며, 즉 진동을 보상하지만 탄성 커플링과 같이 토크는 전달하지 않는다.
도 1에는 유체 역학적 구성 요소와 유체 역학적 구성 요소를 위한 연결 장치를 포함하는, 차량용 동력 전달 장치에 사용하기에 적합하고 특히 콤팩트한 장치가 도시되어 있으며, 이 장치는 유체 역학적 구성 요소뿐 아니라 연결 장치에 직렬로 배치되어 있다.
도 2에는 도 1에 따른 장치(1)의 구동 플레이트(9.1 및 9.2)의 형태를 갖는 측면 플레이트의 측면도가 개략적으로 간소하게 도시되어 있다. 여기서도 마찬가지로 댐퍼(6.1 및 6.2)와 지지부의 스프링 유닛(19 및 22)을 원주 방향 및 반경 방향으로 수용하기 위한 원주 방향으로 형성된 개구(41)를 갖는 링 플레이트 형태를 갖는 플레이트 형태의 실시예가 도시된다. 이와 유사하게 구동 플레이트는 2개의 댐퍼 장치(7)를 위한 개구(42)를 포함하며, 이 개구는 더 작은 직경으로 배치되어 스프링 유닛(36)을 수용한다.
도 1 및 도 2에 따른 본 발명에 따른 실시예는 고도의 기능 집중도와, 매우 콤팩트한 구조일 뿐 아니라, 이와 동시에 더 적은 부품수를 특징으로 한다. 또한 이러한 실시예를 통해 가능한 낮은 스프링비를 갖는 토션 진동 댐퍼를 형성하는 것도 가능하다. 이는 바람직하게 직렬 댐퍼 장치를 더 큰 직경으로 배치함으로써도 구현된다.
도 3에는 비틀림각/토크 그래프(α/M)에 의해 전체 댐퍼 유닛에 대한 댐퍼 특성 곡선이 도시되어 있다. 이에 의해, 작은 비틀림각 및 작은 토크를 특징으로 하는 제1 비틀림각 영역에서 이 댐퍼 특성 곡선이 더 평탄하게 연장되고, 제2 댐퍼단(4)이 연결될 때 특성 곡선이 상승하는 것을 알 수 있다. 제1 영역은 Ⅰ로, 제2 영역은 Ⅱ로 표시된다.
1 : 진동 감쇠 장치
2 : 다단식 직렬/병렬 댐퍼
3 : 제1 댐퍼단
4 : 제2 댐퍼단
5 : 댐퍼 장치
6.1, 6.2 : 댐퍼
7 : 댐퍼 장치
8 : 입력부
9.1, 9.2 : 구동 플레이트
10 : 출력부
11 : 입력부
12 : 출력부
13 : 입력부
14 : 출력부
15 : 입력부
16 : 출력부
17 : 토크 전달 수단
18 : 감쇠 결합 수단
19 : 스프링 유닛
20 : 토크 전달 수단
21 : 감쇠 결합 수단
22 : 스프링 유닛
23 : 중간 플랜지
24 : 플랜지
25 : 돌출부
26 : 정지면
27 : 정지면
28 : 내부 둘레
29 : 외부 둘레
30 : 돌출부
31 : 측면
32 : 측면
33 : 리세스
34 : 토크 전달 수단
35 : 감쇠 결합 수단
36 : 스프링 유닛
37.1, 37.2 : 정지면들
38 : 고정 부재
39.1, 39.2 : 정지면
40.1, 40.2 : 정지면
41 : 개구
42 : 개구
R : 회전축
M : 토크
α : 비틀림각
F : 여유각
d : 직경
E : 입력부
A : 출력부

Claims (19)

  1. 병렬 접속되고 동축으로 배치되며 각각 하나 이상의 입력부(8, 11) 및 출력부(10, 12)를 포함하는 2개 이상의 댐퍼 장치들(5, 7) 즉, 직렬 접속되어 중간 플랜지(23)를 통해 결합된 2개 이상의 댐퍼(6.1, 6.2)를 포함하는 직렬 댐퍼로서 형성되는 제1 댐퍼 장치(5)와, 비틀림 유격을 가지도록 설계되는 제2 댐퍼 장치(7)를 포함하는 진동 감쇠 장치(1), 특히 다단식 직렬-병렬 진동 댐퍼에 있어서,
    제1 댐퍼 장치(5)의 출력부(10)가 제2 댐퍼 장치(7)의 출력부(12)와 함께 하나의 구조 유닛을 형성하고, 제1 댐퍼 장치 및 제2 댐퍼 장치(5, 7)가 반경 방향으로 상이한 직경(d3, d4)으로 배치되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  2. 제1항에 있어서, 병렬 접속된 댐퍼 장치들(5, 7)의 입력부(8, 11)는 하나의 구조 유닛에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 댐퍼 장치(5)의 출력부(10)는 제2 댐퍼 장치(7)의 출력부(12)와 일체형으로 설계되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 댐퍼 장치(5)의 비틀림 유격은, 제2 댐퍼 장치(7)의 입력부(11)와 출력부(12) 사이의 여유각(F)을 나타내는 사전 정의된 비틀림각을 통해 결정되며, 이 비틀림각은 출력부(12)에 통합되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 댐퍼 장치(5)는 반경 방향으로, 제2 댐퍼 장치(7)보다 큰 직경(d3)으로 배치되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 댐퍼 장치(5)와 제2 댐퍼 장치(7)는 하나의 축방향 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 댐퍼 장치와 제2 댐퍼 장치(7)는 장착 상태에서 축방향으로 서로 옵셋되어 배치되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 댐퍼 장치들(5, 7)은, 토크 전달 수단(17, 20, 34) 및 감쇠 결합 수단(18, 21, 35)을 통해 서로 결합되어 원주 방향으로 서로 상대적으로 제한되어 비틀림 가능한 하나 이상의 단일 또는 다중 부품의 입력부(8, 11) 및 단일 또는 다중 부품의 출력부(10, 12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  9. 제8항에 있어서, 토크 전달 수단(17, 20, 34) 및 감쇠 결합 수단(18, 21, 35)은 하나 이상의 탄성 부재, 특히 스프링 유닛(19, 22, 36)을 포함하는 하나의 구조 유닛에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 댐퍼 장치(5)의 직렬 접속된 2개의 댐퍼(6.1, 6.2)는 축방향으로 한 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 댐퍼 장치(5)의 직렬 접속된 2개의 댐퍼(6.1, 6.2)는 원주 방향으로 공통의 직경으로 배치되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 댐퍼 장치(5)의 입력부(8)는 회전 불가능하게 제2 댐퍼 장치(7)의 입력부(11)와 연결되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 댐퍼 장치(5)의 입력부(8)는 제2 댐퍼 장치(7)의 입력부(11)와 함께 하나의 구조 유닛에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 댐퍼 장치 및 제2 댐퍼 장치(5, 7)의 입력부(8, 11)는 축방향으로 서로 이격된 2개의 플레이트 부재(9.1, 9.2)에 의해 형성되고, 출력부(10, 12)는 플레이트 부재들(9.1, 9.2) 사이에 배치된 링형 플레이트 부재 형태의 플랜지(24)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 댐퍼 장치 및 제2 댐퍼 장치(5, 7)의 출력부(10, 12)는 축방향으로 서로 이격된 2개의 플레이트 부재(9.1, 9.2)에 의해 형성되고, 입력부(8, 11)는 플레이트 부재들(9.1, 9.2) 사이에 배치된 링형 플레이트 부재 형태의 플랜지(24)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 플랜지(24)는 링 플레이트형의 부재로서, 반경 방향으로 외부 둘레(29)에 원주 방향으로 서로 균일한 간격으로 배치되면서, 반경 방향 외부로 배향되고 원주 방향으로 토크 전달 수단(17, 20, 34) 및 감쇠 결합 수단(18, 21, 35)에 대한 정지면을 형성하는 돌출부(30)와, 제2 댐퍼 장치(7)의 스프링 유닛(36)이 내부에 지지될 수 있는 리세스(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 중간 플랜지(23)는 반경 방향으로 내부 둘레(28)에 제공된 돌출부(25)를 갖는 링형 부재로서 설계되며, 이 돌출부는 원주 방향으로 테두리가 개방된 리세스를 내부 둘레(28)에 형성하여 서로 반대쪽 표면 영역에 스프링 유닛(19, 22)에 대한 정지면을 형성하는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 진동 감쇠 장치는 유체 역학식 구성 요소 및 연결 커플링을 포함하는 동력 전달 장치 내에 배치되며, 유체 역학식 구성 요소 또는 연결 커플링의 하류에 연결되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 비틀림각(F)은 3 내지 50°인 것을 특징으로 하는 진동 감쇠 장치(1).
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