KR20140004843A

KR20140004843A - 플라이휠의 댐핑장치

Info

Publication number: KR20140004843A
Application number: KR1020120072015A
Authority: KR
Inventors: 황재웅
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2014-01-14
Also published as: KR101355611B1

Abstract

본 발명은, 플라이휠에 마련되어 회전하며, 상기 플라이휠을 통해 엔진으로부터 비틀림 진동을 전달받는 회전자; 상기 회전자의 둘레부분을 감싸는 형상으로 마련되며, 상기 회전자에 전달되는 비틀림진동을 상쇄하는 방향으로 상대 회전되도록 구성된 질량체;를 포함하여 구성되는 플라이휠의 댐핑장치가 소개된다.

Description

플라이휠의 댐핑장치{APPARATUS FOR DAMPING OF FLYWHEEL}

본 발명은 플라이휠의 댐핑장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 질량체의 회전 반경을 증대시켜 진동 저감 효과를 높이고, 질량체와 회전자의 연결을 위한 부품수를 절감하도록 한 플라이휠의 댐핑장치에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관에서는 피스톤 가스압력의 변동으로 인해 구동력의 불균형은 항상 생겨나게 되며, 이로 인해 엔진에서는 비틀림 가진력이 발생된다. 이에, 엔진이 회전하는 동안에 가능한 일정하게 엔진의 동력을 전달하는 것이 바람직하다.

구동계 NVH 측면에서 플라이휠의 역할은 관성모멘트를 이용하여 회전속도를 일정하게 하고, 엔진으로부터 전달되는 비틀림 진동의 주파수 변동값을 낮춤으로써, 구동계에서의 NVH 문제(주행 및 아이들 래틀 등)을 줄이는 역할을 한다.

한편, 최근에는 고성능 엔진(GDI, 터보챠져, 슈퍼챠져, 트윈터보 등 적용)이 탑재된 자동차들이 경쟁적으로 개발 및 출시되고 있는 실정에 있으며, 특히 고급 차량의 취약점인 발진감(다이렉트감) 부족을 해결하기 위해 저속영역에서 고 토크 엔진의 적용을 추진 중에 있다.

그러나, 이같은 엔진의 경우 도 1과 같이 엔진의 비틀림 가진력이 더욱 증대되면서 래틀 및 부밍 등의 NVH 측면이 악화되며, 특히 도 2에 도시된 바와 같이 변속기 내의 변속단 기어 쌍에서 비틀림 진동량 증대에 따라 래틀에 의한 충격 및 소음이 더욱 가중되는 문제가 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로서, 도 3에 도시된 바와 같이 듀얼 매스 플라이휠에 질량체가 상대 회전 가능하도록 설치된다.

구체적으로, 회전플랜지(1)의 양 측부에 한 쌍을 이루는 질량체(2)가 복수 개소에 설치되며, 상기 질량체(2)는 회전플랜지(1)에 대해 상대 회전이 가능하도록 설치된다. 그리고, 상기 회전플랜지(1)에는 고정핀(3)이 관통되어 설치되며, 상기 고정핀(3)의 양측에는 질량체(2)가 각각 고정되어, 상기 양측의 질량체(2)가 회전플랜지(1)에 대해 동시에 상대 회전되도록 구성된다.

또한, 상기 양측의 질량체(2)와 회전플랜지(1) 중 적어도 어느 하나 이상에는 상기 회전플랜지(1)의 회전방향으로 진자홀(H)이 길게 형성되며, 상기 진자홀(H)에는 회전플랜지(1)에 결합된 진자롤러(4)가 끼워지게 되는바, 상기 질량체(2)가 진자홀(H)의 구간 내에서 상대 회전됨으로써, 엔진에서 전달되는 비틀림 진동을 저감하게 된다.

그러나, 상기와 같이 듀얼 매스 플라이휠에 질량체를 설치하는 구조는, 하드웨어적인 설계 공간의 부족으로 인해 질량체가 그 중심의 축과 가까이 위치하여 진동 저감 효과가 저하되는 문제가 있다.

또한, 상기 질량체가 회전플랜지의 양측에 마련됨으로써, 상기 질량체의 상대 회전을 위한 진자롤러는 물론, 양측의 회전플랜지를 서로 고정시키기 위한 고정핀이 더 필요하여 부품수 증가에 따른 작업공수와 함께 제품 원가가 상승하는 문제도 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 질량체의 회전 반경을 증대시켜 진동 저감 효과를 높이도록 하는 플라이휠의 댐핑장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 질량체와 회전자의 연결을 위한 부품수를 절감하여 작업공수를 줄이고, 원가를 절감하도록 한 플라이휠의 댐핑장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 플라이휠에 마련되어 회전하며, 상기 플라이휠을 통해 엔진으로부터 비틀림 진동을 전달받는 회전자; 상기 회전자의 둘레부분을 감싸는 형상으로 마련되며, 상기 회전자에 전달되는 비틀림진동을 상쇄하는 방향으로 상대 회전되도록 구성된 질량체;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 질량체는 상기 회전자의 테두리와 양 측부 일부분을 덮는 형상으로 마련되며; 상기 질량체 양측 또는 회전자 중 적어도 어느 하나 이상에는 상기 질량체가 상대 회전하는 방향으로 진자홀이 연장 형성되고; 상기 진자홀을 통해 상기 질량체와 회전자에 진자롤러가 끼워짐으로써, 상기 질량체가 진자롤러만으로 상기 회전자와 결합될 수 있다.

상기 질량체가 설치된 회전자의 둘레 부분에는 인입홈이 형성되어 상기 인입홈에 상기 질량체가 구비됨으로써, 상기 회전자의 중심에서 질량체 최외곽까지의 최대 길이가 회전자의 중심에서 회전자 최외곽까지의 길이보다 길지 않도록 구성할 수 있다.

상기 플라이휠은 상기 회전자의 양측에 프라이머리 플라이휠과 세컨더리 플라이휠이 설치되어 구성되며; 상기 회전자의 일단부는 프라이머리 플라이휠 또는 세컨더리 플라이휠 중 어느 하나에 고정되고; 상기 회전자의 타단부는 댐핑스프링을 매개로 프라이머리 플라이휠 또는 세컨더리 플라이휠 중 나머지 하나에 상대 회전이 가능하도록 결합될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 질량체가 회전자의 외곽 부분을 감싸는 형상으로 마련됨으로써, 질량체의 무게 중심이 최대한도로 회전자의 외곽 위치에 이동되는바, 질량체의 회전 반경을 최대한 증대시켜 진동 저감 효능을 극대화하는 효과가 있다.

또한, 회전자 양측에 마련된 질량체가 일체형으로 형성됨으로써, 양측의 질량체의 상대 회전을 제한하기 위한 별도의 부품 없이도 질량체와 회전자를 결합하게 되는바, 질량체의 결합을 위한 작업공수를 줄이고, 원가를 절감하는 효과도 있다.

도 1은 엔진의 고출력 적용에 따라 변동되는 비틀림 가진력을 나타낸 도면.
도 2는 엔진의 변동량 증대에 따른 변속기 비틀림 진동의 변동량을 나타낸 도면.
도 3은 종래 기술에 의한 듀얼 매스 플라이휠에 질량체가 설치된 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 의한 플라이휠에 질량체가 설치된 구성을 나타낸 도면.
도 5의 (a)(b)는 종래 기술의 질량체가 설치된 구조에 비해 본 발명의 질량체가 설치된 구조에서 질량체의 회전 반경이 증대되는 작동관계를 비교하여 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 의한 댐핑장치에서 질량체를 통한 비틀림 진동 저감 원리를 설명하기 위한 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 6을 통해 도시된 본 발명의 플라이휠의 댐핑장치는, 플라이휠(10)에 마련되어 회전하며, 상기 플라이휠(10)을 통해 엔진으로부터 비틀림 진동을 전달받는 회전자(20); 상기 회전자(20)의 둘레부분을 감싸는 형상으로 마련되며, 상기 회전자(20)에 전달되는 비틀림진동을 상쇄하는 방향으로 상대 회전되도록 구성된 질량체(30);를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 회전자(20)의 둘레를 따라 일정 중량을 갖는 질량체(30)가 다수 설치된다. 특히, 상기 질량체(30)는 'ㄷ' 형상으로 형성된 일체형의 구조로 형성되며, 중앙에 함몰된 부분이 회전자(20)의 테두리에 끼워지듯 설치됨으로써, 상기 질량체(30)가 회전자(20)의 둘레 부분을 감싸도록 구성된다.

따라서, 도 5의 (b)와 같이 상기 질량체(30)가 회전자(20)의 중심으로부터 회전자(20)의 외곽으로 최대한 멀어진 부분에 설치됨으로써, 질량체(30)의 회전 반경(r2)을 도 5의 (a)에 도시된 종래 질량체(2)의 회전 반경(r1)에 비해 최대한 증대시키는 것은 물론, 질량체(30)의 무게 중심이 회전자(20)의 중심으로부터 외곽으로 최대한 멀어지게 되는바, 질량체(30)의 회전 관성 크기가 증대되면서 질량체(30)에 의한 엔진 비틀림 진동의 흡수성능을 극대화하게 된다.

한편, 상기 질량체(30)는 상기 회전자(20)의 테두리와 양 측부 일부분을 덮는 형상으로 마련되며; 상기 질량체(30) 양측 또는 회전자(20) 중 적어도 어느 하나 이상에는 상기 질량체(30)가 상대 회전하는 방향으로 진자홀(H)이 연장 형성되고; 상기 진자홀(H)을 통해 상기 질량체(30)와 회전자(20)에 진자롤러(40)가 끼워짐으로써, 상기 질량체(30)가 진자롤러(40)만으로 상기 회전자(20)와 결합될 수 있다.

즉, 상기 질량체(30)가 일체형의 구조로 형성됨으로써, 종래의 질량체(30)와 달리 회전자(20) 양측으로 질량체(30)가 설치되지 않게 되는바, 양측 질량체(30)의 상대 회전을 제한하기 위한 별도의 고정핀이 불필요하다. 따라서, 부품수 절감을 통해 댐핑장치의 제조를 위한 작업공수를 줄이며, 장치의 제조원가를 절감하게 된다.

여기서, 바람직하게는 상기 진자홀(H)은 회전자(20)와 질량체(20) 모두에 설치될 수 있다. 이때, 상기 진자홀(H)은 대략 하트 형상으로 형성될 수 있으며, 이 경우 회전자(20)와 질량체(30)에 형성된 진자홀(H)은 서로 대향하는 위치에 형성되면서 하트 형상의 진자홀(H)이 서로 뒤집힌 형상으로 형성될 수 있고, 상기한 양 진자홀(H)을 관통하여 진자롤러(40)가 설치될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 상기 질량체(30)가 설치된 회전자(20)의 둘레 부분에는 인입홈(22)이 형성되어 상기 인입홈(22)에 상기 질량체(30)가 구비됨으로써, 상기 회전자(20)의 중심에서 질량체(30) 최외곽까지의 최대 길이(L2)가 회전자(20)의 중심에서 회전자(20) 최외곽까지의 길이(L1)보다 길지 않도록 구성할 수 있다.

즉, 질량체(30)의 무게 중심은 종래의 댐핑장치에 비해 설계 허용범위 내에서 최대한 회전자(20)의 외곽으로 위치시키면서도, 질량체(30)의 최외곽 부분이 회전자(20)의 외경을 넘지 않도록 설계함으로써, 댐핑장치 내부의 공간 활용도를 높이면서 댐핑장치의 진동 저감 성능을 극대화시키게 된다.

본 발명에서, 상기 플라이휠(10)은 상기 회전자(20)의 양측에 프라이머리 플라이휠(12)과 세컨더리 플라이휠(14)이 설치되어 구성되며; 상기 회전자(20)의 일단부는 프라이머리 플라이휠(12) 또는 세컨더리 플라이휠(14) 중 어느 하나에 고정되고; 상기 회전자(20)의 타단부는 댐핑스프링(50)을 매개로 프라이머리 플라이휠(12) 또는 세컨더리 플라이휠(14) 중 나머지 하나에 상대 회전이 가능하도록 결합될 수 있다.

구체적으로, 상기 프라이머리 플라이휠(12)에 댐핑스프링(50)의 일단부가 고정되며, 상기 세컨더리 플라이휠(14)에 회전자(20)가 고정되면서 상기 댐핑스프링(50)의 타단부가 회전자(20)에 고정된다. 즉, 본 발명의 댐핑장치는 엔진의 크랭크축과 직결되어 회전하는 플라이휠(10)에 적용되는 것으로, 바람직하게는 듀얼 매스 플라이휠(10) 구조에 적용될 수 있을 것이다.

본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명한다.

엔진으로부터의 회전 구동력이 특정 파동을 갖고 프라이머리 플라이휠(12)에 전달되면, 상기 프라이머리 플라이휠(12)에는 비틀림 회전진동이 전달되며, 상기 비틀림 회전진동은 댐핑스프링(50)을 매개로 회전자(20)에 상대 회전되면서 전달되어 상기 비틀림 진동이 일정량 저감된 상태로 회전자(20)에 전달된다.

그리고, 상기 회전자(20)에 비틀림 진동이 전달되면, 도 6과 같이 질량체(30)는 회전자(20)의 순간적인 비틀림 진동이 발생되는 회전방향과 반대되는 방향으로 상대 회전하듯이 움직이게 된다. 이때, 상기 진자롤러(40)는 질량체(30)가 상대 회전됨에 따라 진자홀(H)의 구간 내에서 질량체(30)의 상대 회전을 안내하는 역할을 하면서, 질량체(30)가 회전하는 방향으로 진자롤러(40)를 순간적으로 당기는 듯한 힘을 가하게 됨으로써, 결국 회전자(20)의 회전방향과 반대되는 방향으로 회전자(20)에 순간적인 회전력을 가하게 된다.

따라서, 회전자(20)에 전달되는 엔진의 특정 파동이 상기 질량체(30)의 상대 회전 움직임에 따른 파동에 의해 상쇄되면서 비틀림 회전 진동을 한층 저감하게 되며, 상기 회전자(20)에 전달되는 비틀림 진동은 세컨더리 플라이휠(14)을 통하여 변속기에 전달되는바, 변속기 내부에 전달되는 진동량을 저감하게 된다.

이처럼, 본 발명은 회전자(20)에 순간적인 비틀림 진동이 발생되는 회전방향과 반대되는 방향으로 질량체(30)가 상대 회전됨으로써, 엔진의 비틀림 진동을 흡수 및 저감된 상태로 변속기 측에 전달하게 된다.

특히, 본 발명은 상기 질량체(30)가 회전자(20)의 외곽 부분을 감싸는 형상으로 마련됨으로써, 질량체(30)의 무게 중심이 회전자(20)의 외곽 위치로 최대한 이동되는바, 질량체(30)의 회전 반경을 최대로 증대시켜 진동 저감 효능을 크게 향상시키게 된다.

또한, 상기 질량체(30)가 일체형으로 형성되는바, 두 개의 질량체(30)의 상대 회전을 제한하기 위한 별도 부품의 장착이 불필요함으로써, 댐핑장치의 작업공수를 줄이고, 제조원가를 절감하게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 플라이휠 12 : 프라이머리 플라이휠
14 : 세컨더리 플라이휠 20 : 회전자
22 : 인입홈 30 : 질량체
40 : 진자롤러 50 : 댐핑스프링
H : 진자홀

Claims

플라이휠(10)에 마련되어 회전하며, 상기 플라이휠(10)을 통해 엔진으로부터 비틀림 진동을 전달받는 회전자(20);
상기 회전자(20)의 둘레부분을 감싸는 형상으로 마련되며, 상기 회전자(20)에 전달되는 비틀림진동을 상쇄하는 방향으로 상대 회전되도록 구성된 질량체(30);를 포함하는 플라이휠의 댐핑장치.
청구항 1에 있어서,
상기 질량체(30)는 상기 회전자(20)의 테두리와 양 측부 일부분을 덮는 형상으로 마련되며;
상기 질량체(30) 양측 또는 회전자(20) 중 적어도 어느 하나 이상에는 상기 질량체(30)가 상대 회전하는 방향으로 진자홀(H)이 연장 형성되고;
상기 진자홀(H)을 통해 상기 질량체(30)와 회전자(20)에 진자롤러(40)가 끼워짐으로써, 상기 질량체(30)가 진자롤러(40)만으로 상기 회전자(20)와 결합되는 것을 특징으로 하는 플라이휠의 댐핑장치.
청구항 1에 있어서,
상기 질량체(30)가 설치된 회전자(20)의 둘레 부분에는 인입홈(22)이 형성되어 상기 인입홈(22)에 상기 질량체(30)가 구비됨으로써, 상기 회전자(20)의 중심에서 질량체(30) 최외곽까지의 최대 길이(L2)가 회전자(20)의 중심에서 회전자(20) 최외곽까지의 길이(L1)보다 길지 않도록 구성한 것을 특징으로 하는 플라이휠의 댐핑장치.
청구항 1에 있어서,
상기 플라이휠(10)은 상기 회전자(20)의 양측에 프라이머리 플라이휠(12)과 세컨더리 플라이휠(14)이 설치되어 구성되며;
상기 회전자(20)의 일단부는 프라이머리 플라이휠(12) 또는 세컨더리 플라이휠(14) 중 어느 하나에 고정되고;
상기 회전자(20)의 타단부는 댐핑스프링(50)을 매개로 프라이머리 플라이휠(12) 또는 세컨더리 플라이휠(14) 중 나머지 하나에 상대 회전이 가능하도록 결합된 것을 특징으로 하는 플라이휠의 댐핑장치.