KR20170016371A - 상호 맞물림형 절연기를 갖는 비틀림 진동 감쇠기 - Google Patents

상호 맞물림형 절연기를 갖는 비틀림 진동 감쇠기 Download PDF

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KR20170016371A
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수헤일 만쥬르
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데이코 아이피 홀딩스 엘엘시
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Abstract

절연기 부재를 갖는 비틀림 진동 감쇠기(크랭크축 감쇠기-절연기)가 개시되는 바, 이는 환형 수용부를 형성하는 허브, 벨트 결합부를 갖는 허브, 허브의 최외측 반경방향 표면과 풀리 몸체 사이에 배치되는 감쇠기 어셈블리, 허브의 환형 수용부에 설치되는 절연기 부재, 및 허브의 외측 반경방향 표면과 풀리 몸체의 슬리브 사이에 배치되는 슬라이드 베어링을 포함한다. 허브와 풀리 몸체가 동일한 속도로 회전할 때 및 허브가 풀리 몸체에 대해 회전할 때 절연기 부재는 허브 및 풀리 몸체와 함께 회전하도록 상기 허브 및 풀리 몸체와 결합한다. 절연기 부재는 탄성중합체 절연기 또는 비틀림 스프링 절연기일 수 있다. 슬라이드 베어링은 풀리 몸체를 허브에 축방향으로 유지시키고 또한 풀리 몸체가 허브에 대해 회전할 수 있게 해준다.

Description

상호 맞물림형 절연기를 갖는 비틀림 진동 감쇠기{TORSIONAL VIBRATION DAMPER WITH AN INTERLOCKED ISOLATOR}
본 출원은 2014년 6월 9일에 출원된 미국 가출원 제 62/009,443 호 및 2015년 2월 4일에 출원된 미국 가출원 제 62/111,844 호의 이익을 주장하며, 이들 미국 가출원 모두는 전체적으로 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.
본 발명은 차량 엔진용 비틀림 진동 감쇠기에 관한 것으로, 특히, 다른 구성품에 몰딩되거나, 결합되거나 또는 부착될 필요가 없는 스프링 절연기를 갖는 비틀림 진동 감쇠기에 관한 것이다.
원래 크랭크축은 엔진의 전방 단부 어셈블리 구동(FEAD) 시스템을 구동시킨다. 크랭크축은 피스톤의 발사로 회전되며, 그 피스톤은 연속적이 아닌 리드미컬한 토크를 크랭크축에 가하게 된다. 토크가 이렇게 지속적으로 가해지고 해제됨으로써 요동이 일어나는데, 이 요동으로 인해 크랭크축은 파손될 때까지 스트레스를 받게 된다. 다르게 말하면, 크랭크축은 질량과 비틀림 스프링율을 갖는 보통의 비틀림 바아와 유사한데, 그래서 크랭크축은 그 자신의 비틀림 공진 진동수를 갖게 된다. 최고 토크와 최저 토크 및 왕복 운동하는 구성품의 가속으로 인한 관성 하중에 의해, 크랭크축 자체는 작동 중에 전후방으로 (회전적으로) 휘어지게 된다. 그 펄스가 크랭크축의 공진 진동수에 가까우면, 그 펄스에 의해 크랭크가 통제불가능하게 진동하고 결국에는 파손된다. 따라서, 크랭크에 대항 토크를 가하여 주기적인 발사 충격으로 인해 크랭크축이 받는 토크 비틀림 진폭을 무효화하여 이 문제를 해결하고 또한 일반적으로 무단(endless) 동력 전달 벨트를 구동시켜 회전 운동을 FEAD 시스템에 전달하기 위해, 비틀림 진동 감쇠기(가끔 크랭크축 감쇠기라고 함)가 크랭크축에 장착된다.
기존의 비틀림 진동 감쇠기는 크랭크축의 수명을 연장시키고 FEAD 시스템을 구동시키는데에 효과적이지만, 연료 소비를 절약하기 위한 시동-정지 시스템의 도입과 같은 차량 엔진 작동의 변화로 인해 시스템은 복잡성이 더 커지게 되는데, 기존의 비틀림 진동 감쇠기는 그 복잡성을 다루도록 설계되어 있지 않다. 예컨대, 전통적인 비틀림 진동 감쇠기에서 탄성중합체 - 금속 계면에 잠재적인 미끄럼을 생기게 하는 벨트 시동으로 인해 상기 시동 - 정지 시스템은 충격력을 발생시킨다. 다른 관심 사항은 금속 구성품들 사이에 양호한 축방향 및 반경 방향 런아웃(run-out)을 유지하는 것이다.
또한, 시동 및 정지로 인해 크랭크축은 강체(rigid body) 모드 진동을 하게 되는데, 이러한 진동은 비틀림 진동 감쇠기를 통해 FEAD에 전달된다. 시동 및 정지 상태 중에, 크랭크축은 크랭크축의 고유 진동수 범위내의 진동수를 갖는 더 낮은 회전 속도(rpm)로 회전한다. 크랭크축의 회전 속도가 크랭크축 자체의 고유 진동수에 접근하면, 회전 진동수는 크랭크축의 고유 진동수를 증폭시키고 여기(excitation)시키며, 그 결과 공진 조건이 생기게 된다. 이 공진은 강체 모드 진동을 야기한다. 절연기가 없으면, 그 강체 모드 진동은 불필요하게 FEAD에 전달되며, 그래서 FEAD의 구성품들이 마모되고 손상될 수 있다.
일부 비틀림 진동 감쇠기는, 그 강체 모드 진동이 FEAD에 전달되는 것을 줄이기 위해 절연기 시스템을 또한 포함한다. 이들 절연기 시스템 중의 일부는 절연 및 진동 감쇠기를 위해 고무 스프링을 사용한다. 일반적으로, 이 절연기는 비틀림 진동 감쇠기의 다른 구성품에 몰드 결합되며 그리고/또는 여러 개의 움직이는 구성품을 포함한다. 몰드 결합의 경우, 몰딩 과정을 수행하기 위해 특별한 장비와 시간이 필요하므로 제조 공정에 비용이 추가된다. 이러한 단계 또는 요구를 없애는 것이 유익할 것이다. 추가적으로, 비틀림 진동 감쇠기 - 절연기에 있는 움직이는 구성품의 수를 최소화하고 또한 그 비틀림 진동 감쇠기 - 절연기의 전체 비용을 줄이는 것이 유익하다. 따라서, 절연기를 갖는 비틀림 진동 감쇠기에 대한 개선된 설계가 요구되고 있다.
절연기 부재를 갖는 비틀림 진동 감쇠기가 본 명세서에 개시되며, 본 명세서에서는 통칭적으로 크랭크축 감쇠기-절연기 또는 감쇠기-절연기라고 하며, 이는 제작하고 조립하기에 더 저렴하고 또한 더 용이하다. 일 양태에 따르면, 크랭크축 감쇠기-절연기는, 외측 반경방향 표면과 최외측 반경방향 표면을 가지며, 상기 최외측 반경방향 표면은 상기 외측 반경방향 표면으로부터 반경 방향 외측으로 이격되어 있어, 상기 두 반경방향 표면 사이에 환형 수용부가 형성되는 허브; 상기 허브 주위에 반경 방향 동심으로 있는 벨트 결합부, 및 상기 벨트 결합부로부터 반경 방향 내측으로 연장되어 있고, 허브의 외측 반경방향 표면 주위에 설치되는 슬리브에서 끝나는 면 가드(face guard)를 갖는 풀리 몸체; 상기 허브의 최외측 반경방향 표면과 풀리 몸체의 벨트 결합부 사이에 배치되는 감쇠기 어셈블리; 및 상기 허브의 환형 수용부에 설치되는 절연기 부재를 포함한다. 상기 허브와 풀리 몸체가 동일한 회전 속도로 회전할 때 및 허브가 풀리 몸체에 대해 회전할 때 상기 절연기 부재는 허브 및 면 가드와 함께 회전하도록 상기 허브 및 면 가드와 결합한다. 상기 크랭크축 감쇠기-절연기는, 상기 허브의 외측 반경방향 표면과 풀리 몸체의 슬리브 사이에 배치되는 슬라이드 베어링을 또한 포함한다. 이 슬라이드 베어링은 풀리 몸체를 허브에 축방향으로 유지시키고 또한 풀리 몸체가 허브에 대해 회전할 수 있게 해준다.
앞 실시 형태의 다른 양태에서, 상기 절연기 부재는 탄성중합체 절연기 부재이다. 일 실시 형태에서, 상기 탄성중합체 절연기 부재는 상기 허브의 환형 수용부와 상기 풀리 몸체의 면 가드 사이에서 비압축 상태로 있다. 다른 실시 형태에서, 상기 탄성중합체 절연기 부재는 상기 허브의 환형 수용부와 상기 풀리 몸체의 면 가드 사이에서 압축 상태로 있다.
앞 실시 형태의 다른 양태에서, 상기 탄성중합체 절연기 부재는 그의 전방면과 후방면에서 하나 이상의 키홈을 갖는다. 상기 환형 수용부는 탄성중합체 절연기 부재의 전방면에 있는 상기 하나 이상의 키홈 중의 하나와 짝을 이루도록 성형된 하나 이상의 키를 포함하고, 상기 면 가드는 탄성중합체 절연기 부재의 후방면에 있는 상기 하나 이상의 키홈 중의 하나와 짝을 이루도록 성형된 하나 이상의 키를 포함하고 그와 짝을 이룬다. 앞 실시 형태의 일 양태에서, 상기 환형 수용부와 면 가드 각각은 상기 하나 이상의 노치형 키에 인접하는 하나 이상의 개방 창(window)을 형성하고, 하나 이상의 개방 창 각각은 탄성중합체 절연기 부재의 일 부분을 수용한다.
제 1 실시 형태의 다른 양태에서, 상기 절연기 부재는 비틀림 스프링이다. 앞 실시 형태의 다른 양태에서, 상기 비틀림 스프링은 허브의 외측 반경방향 표면 주위에 반경 방향 동심으로 그 허브의 환형 수용부에 설치된다.
앞의 두 실시 형태의 다른 양태에서, 상기 비틀림 스프링은, 상기 허브와 함께 회전하도록 그 허브와 결합하는 제 1 단부, 및 상기 풀리 몸체와 함께 회전하도록 그 풀리 몸체와 결합하는 제 2 단부를 더 포함한다. 앞 실시 형태의 일 양태에서, 상기 비틀림 스프링의 제 1 단부는 상기 허브 내의 구멍에 수용된다. 일 실시 형태에서, 상기 허브 내의 구멍은 허브의 외측 반경방향 표면과 최외측 반경방향 표면 사이에 연장되어 있는 플레이트에 배치되어 있고, 상기 제 1 단부는 비틀림 스프링으로부터 축방향으로 연장되어 플레이트 내의 상기 구멍을 통과한다. 상기 풀리 몸체 내의 구멍은 상기 면 가드에 배치되어 있고, 상기 제 2 단부는 비틀림 스프링으로부터 축방향으로 연장되어 면 가드 내의 상기 구멍을 통과한다. 다른 실시 형태에서, 상기 비틀림 스프링의 제 2 단부는 상기 풀리 몸체 내의 구멍에 수용된다.
비틀림 스프링인 절연기 부재를 갖는 크랭크축 감쇠기-절연기의 다른 양태에서, 상기 허브는 제 1 받침부를 포함하고, 상기 비틀림 스프링의 제 1 단부는 상기 제 1 받침부로 위치된다. 상기 풀리 몸체는 제 2 받침부를 더 포함하고, 상기 비틀림 스프링의 제 2 단부는 상기 제 2 받침부로 위치된다.
비틀림 스프링인 절연기 부재를 갖는 크랭크축 감쇠기-절연기의 앞 실시 형태의 다른 양태에서, 상기 비틀림 스프링은 둥근 와이어 스프링 또는 납작한 와이어 스프링이다. 앞 실시 형태의 다른 양태에서, 상기 허브는 비틀림 스프링의 일 부분이 위치되는 스프링 유지부를 포함한다.
앞 실시 형태의 다른 양태에서, 상기 감쇠기 어셈블리는, 상기 허브의 외측 반경방향 표면과 접촉하여 배치되는 탄성중합체 감쇠기 부재, 및 탄성중합체 감쇠기 부재에 접해(against) 설치되어, 허브와 함께 회전하도록 그 허브에 작동가능하게 연결되는 관성 부재를 포함한다.
앞 실시 형태들 중 임의의 실시 형태의 다른 양태에서, 상기 슬라이드 베어링은 허브 상에 압입 끼워맞춤되고, 상기 슬리브는 슬라이드 베어링 및 허브에 대해 회전가능하다. 앞 실시 형태들 중 임의의 실시 형태의 다른 양태에서, 상기 슬라이드 베어링은 크랭크축 감쇠기-절연기에 축방향 강성을 제공하는 잠금 기구를 포함한다.
다른 양태에서, 전방 단부 부속 구동 시스템은 크랭크축과 함께 회전하도록 그 크랭크축에 장착되는 앞 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에 따른 크랭크축 감쇠기-절연기를 포함한다.
본 개시의 많은 양태는 이하의 도면을 참조하여 더 잘 이해할 수 있다. 도면에 나타나 있는 구성품은 반드시 척도에 따를 필요는 없고, 대신에 본 개시의 원리를 명확히 설명하는데에 강조를 두고 있다. 더욱이, 도면에서, 유사한 참조 번호는 수개의 도 전체에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 전방 단부 부속 구동기에 있는 구성품의 사시도이다.
도 2는 회전 축선을 통해 그리고 그 회전 축선에 평행하게 취한 상호 맞물림 절연기를 갖는 비틀림 진동 감쇠기의 종방향 단면도이다.
도 3은 도 2의 비틀림 진동 감쇠기의 비조립 분해 사시도이다.
도 4는 스프링 절연기를 갖는 비틀림 진동 감쇠기의 비조립 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 비틀림 진동 감소기의 일 부분의 비조립 확대 분해 사시도이다
이제, 도면에 도시되어 있는 바와 같은 실시 형태에 대한 설명을 상세히 참조하도록 한다. 여러 개의 실시 형태를 이 도면과 관련하여 설명하지만, 본 개시를 본 명세서에서 개시되는 실시 형태(들)에 한정하고자 하는 것은 아니다. 반대로, 모든 대안예, 변형예 및 등가예도 포괄하는 것이다.
이제 도 1을 참조하면, FEAD 시스템(18)의 한 실시 형태의 예가 단순히 실례를 들기 위한 목적으로 나타나 있는데, 이 시스템은 전방면(30)과 후방면(27)을 갖는 통합형 하우징(15)을 포함한다. 통합형 하우징(15)의 후방면(27)은 바람직하게는 엔진에 장착된다. FEAD 시스템(18)은 차량 엔진, 선박 엔진 및 정치식(stationary) 엔진을 포함한 어떤 엔진에도 사용될 수 있다. 통합형 하우징(15)의 형상과 구성은 이 하우징이 장착되는 차량 엔진에 달려 있다. 따라서, 통합형 하우징(15) 및 보다 구체적으로는 FEAD 시스템(18)은 엔진 구동기 부속품(9)의 위치에 따라 변할 수 있으며 여전히 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 엔진 구동기 부속품(9)의 위치와 수는 변할 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 진공 펌프, 연료 분사 펌프, 오일 펌프, 물 펌프, 파워 스티어링 펌프, 공기 조화 펌프, 및 캠 구동기가, FEAD 시스템(18)에 포함되기 위해 상기 통합형 하우징(15)에 장착될 수 있는 다른 엔진 구동기 부속품(9)의 예이다. 엔진 구동기 부속품(9)은 바람직하게는, 용이한 장착을 위해 공구 접근이 가능하고 또한 수리를 위한 접근도 가능한 표면을 따른 위치에 볼트 등에 의해 통합형 하우징(15)에 장착된다. 도 1에서, 통합형 하우징(15)은 얼터네이터(alternator)(12) 및 벨트 장력 부여기(21)를 포함한 복수의 엔진 구동기 부속품(9)를 가지고 있다.
엔진 구동기 부속품(9)은 적어도 하나의 무단 구동 벨트(6)로 구동되는데, 이 벨트는 평 벨트, 라운딩된 벨트, V-벨트, 다중 홈 벨트, 리브 붙이 벨트, 또는 이들 벨트의 조합이 될 수 있고, 일면 또는 양면형일 수 있다. 무단 구동 벨트(6)는 구불구불한 벨트일 수 있다. 무단 구동 벨트(6)는 구동기 부속품(9), 얼터네이터(12) 및 비틀림 진동 감쇠기(3) 주위에 감길 수 있고, 비틀림 진동 감쇠기는 크랭크축(8)의 노즈(10)에 연결된다. 크랭크축은 비틀림 진동 감쇠기(3)를 구동시켜 무단 구동 벨트(6)를 구동시키며, 그리고 이 무단 구동 벨트는 나머지 엔진 구동기 부속품(9)과 얼터네이터(12)를 구동시키게 된다. 벨트 장력 부여기(21)는, 무단 구동 벨트(6)의 장력을 자동적으로 조정하여 작동 중에 그 벨트를 팽팽하게 유지시키며 또한 마모를 방지한다.
본 명세서에 있는 FEAD 시스템(18)에 대한 개선은, 새로운 크랭크축 감쇠기-절연기(도 2 및 3에서 전체적으로 참조 번호 "100"으로, 도 4 및 5에서는 참조 번호 "200"으로 표시되어 있음)이다. 페이지에 대한 도면의 배향에 대해 아래쪽에서 위쪽으로 본 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 크랭크축 감쇠기-절연기(100)는 크랭크축과 같은 회전 부재의 진동수를 감쇠시키고/감쇠시키거나 흡수하는 감쇠기 어셈블리(110); 허브(102); 탄성중합체 절연기 부재(112); 슬라이드 베어링(114); 및 풀리 몸체(116)를 포함한다. 크랭크축을 상기 허브(102)의 중심 보어(103)를 통해 수용하여 그 허브를 크랭크축에 장착할 수 있다.
허브(102)는 외측 반경방향 표면(104) 및 최외측 반경방향 표면(106)을 가지며, 최외측 반경방향 표면은 플레이트(105)에 의해 외측 반경방향 표면(104)으로부터 반경 방향 외측으로 이격되어 있어, 상기 두 반경방향 표면 사이에 환형 수용부(108)가 형성된다. 허브(102)는 알려져 있는 또는 이후 개발된 기술을 사용하여 주조되거나, 회전 가공되거나, 단조되거나, 기계 가공되거나 또는 몰딩될 수 있다. 허브용으로 적합한 재료는 철, 강, 알루미늄, 다른 적절한 금속, 플라스틱, 또는 복합재료를 포함한 이것들의 조합물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 도 3에서 보는 바와 같이, 플레이트(105)는 하나 이상의 구멍 또는 개방 창(window)(109)을 형성하며 하나 이상의 키(key)(111)를 포함할 수 있는데, 이 키는 인접한 창(109) 사이의 문살일 수 있다. 개방 창(109) 각각은, 크랭크축 감쇠기-절연기의 조립 후에 탄성중합체 절연기 부재(112)(환형 부재임)의 일 부분을 수용할 수 있으므로 아치형일 수 있다. 플레이트(105)는 키(111)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 그 플레이트(105)는, 탄성중합체 절연기 부재(112)와 짝을 이루어 상호 맞물리기 위한 하나 이상의 키홈을 대신 가질 수 있다.
도 2에서 보는 바와 같이, 허브(102)에 있어서 중심 보어(103)를 형성하는 부분은 플레이트(105)로부터 한 방향으로만 축방향으로 연장되어 있을 수 있다. 여기서, 플레이트(105)는 크랭크축 감쇠기-절연기(100)의 전방면(FF)을 형성하는데, 이 전방면은 노즈 시일(10)(도 1)을 수용하게 되며, 이 노즈 시일은 크랭크축 감쇠기-절연기(100)를 크랭크축과 같은 축과 함께 회전하도록 이 축에 체결한다. 따라서, 풀리 몸체(116)의 면 가드(face guard)(120)는 크랭크축 감쇠기-걱리기(100)의 후방면(BF)을 형성한다.
여전히 도 2 및 3을 참조하면, 풀리 몸체(116)는 벨트 결합부(118) 및 상기 벨트 결합부로부터 반경 방향 내측으로 연장되어 슬리브(122)에서 끝나는 면 가드(120)를 포함한다. 벨트 결합부(118)는 외측 벨트 결합면(119)을 포함하는데, 이 외측 벨트 결합면은 평평하거나, 라운딩된 벨트를 수용할 수 있는 윤곽으로 되어 있거나, V 리브 붙이 벨트의 V-리브와 짝을 이루기 위한 V-홈 또는 무단 벨트와 짝을 이루기 위해 필요한 윤곽을 갖는 다른 홈을 가질 수 있다. 면 가드(120)는 복수의 스포크(spoke)(124)에 의해 벨트 결합부(118)에 부착될 수 있고, 스포크는 재료비를 줄여줄 수 있다. 면 가드(120)는 슬리브(122)와 스포크(124) 사이의 부분에서 하나 이상의 구멍 또는 개방 창(126)을 형성할 수 있다. 면 가드의 이 부분은 하나 이상의 키(128)를 또한 포함하고, 이 키는 인접하는 창(126)들 사이의 문살일 수 있다. 개방 창(126) 각각은, 크랭크축 감쇠기-절연기의 조립 후에 탄성중합체 절연기 부재(112)(환형 부재임)의 일 부분을 수용할 수 있으므로 아치형일 수 있다. 면 가드(120)는 키(128)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 그 면 가드(120)는, 탄성중합체 절연기 부재(112)와 짝을 이루어 상호 맞물리기 위한 하나 이상의 키홈을 대신 가질 수 있다.
도 3에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 탄성중합체 절연기 부재(112)는 그의 전방면(132) 및 후방면(134) 모두에서 하나 이상의 키홈(130)을 포함하거나 형성한다. 이 키홈은 탄성중합체 절연기 부재(112) 안으로 움푹 들어가 있는 대체로 직사각형의 노치로 도시되어 있지만, 키홈은 그에 한정되지 않는다. 키홈은 탄성중합체 절연기 부재(112)와 허브(102)를 상호 맞물리게 하는데에 적절한 어떤 구성이라도 가질 수 있다. 더욱이, 탄성중합체 절연기 부재(112)는 키홈을 갖는 대신에, 허브(102) 및 풀리 몸체(116)의 키홈과 짝을 이루도록 성형된 하나 이상의 키를 가질 수 있다.
탄성중합체 절연기 부재(112)는, 진동 절연기로서 기능하는데에 필요한 비틀림 강성을 제공하고 또한 허브(102) 및 풀리 몸체(116)와 성공적으로 상호 맞물린다면, 어떤 기하학적 구조 및/또는 재료를 사용해서도 만들어질 수 있다. 탄성중합체 절연기 부재(112) 자체는 압축될 필요는 없고, 다만 절연을 수행하기 위해 제위치에 맞물리면 된다. 일 실시 형태에서, 탄성중합체 절연기 부재(112)는 허브(102)의 환형 수용부(108)와 풀리 몸체(116)의 면 가드(120) 사이에서 비압축 상태로 있게 된다. 다른 실시 형테에서, 탄성중합체 절연기 부재(112)는 허브(102)의 환형 수용부(108)와 풀리 몸체(116)의 면 가드(120) 사이에서 압축 상태로 있게 된다.
크랭크축 감쇠기-절연기(100)는 허브(102)의 외측 반경방향 표면(104)과 풀리 몸체(116)의 슬리브(122) 사이에 배치되는 슬라이드 베어링(114)을 또한 포함한다. 이 슬라이드 베어링(114)은 허브(102) 상에 압입 끼워맞춤되고, 슬리브(122)가 슬라이드 베어링(114) 및 허브(102)에 대해 회전할 수 있는데, 하지만 탄성중합체 절연기 부재(112)가 허용하는 만큼만 회전할 수 있다. 슬라이드 베어링(114)은 크랭크축 감쇠기-절연기(100)에 축방향 강성을 제공하는 잠금 기구를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 그 잠금 기구는 L-형 부분(나타나 있지 않음)일 수 있는데, 여기서, "L"의 한 다리는 허브(102)와 풀리 몸체(116) 사이에 끼워지며(축선 A에 평행하게) 그리고 다른 다리는 수직하고 풀리 몸체(116)에 접하게 된다.
여전히 도 2 및 3을 참조하면, 감쇠기 어셈블리(110)는, 허브의 최외측 반경방향 표면(106)과 접촉하여 배치되는 탄성중합체 감쇠기 부재(140), 및 이 탄성중합체 감쇠기 부재(140)에 접해 설치되는 관성 부재(142)를 포함하며, 그리하여, 관성 부재(142)는 허브(102)와 함께 회전하도록 그 허브에 작동가능하게 연결된다. 관성 부재(142)는, 예컨대 주철, 강, 또는 유사한 조밀 재료와 같은, 충분한 관성을 갖는 어떤 재료로도 만들어질 수 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 관성 부재(142)는 허브(102)와 동심이고 그 허브로부터 반경 방향 외측으로 이격되어 있어, 그 허브의 최외측 반경방향 표면(106)은 관성 부재(142)의 내측 표면(146)과 대향하고 이들 두 표면 사이에는 틈이 형성된다. 탄성중합체 감쇠기 부재(140)는 이 틈 안으로 압입 끼워맞춤되거나 주입되어 허브(102)와 관성 부재(142)를 비강성적으로 연결할 수 있다.
탄성중합체 감쇠기 부재(140)는, 크랭크축 감쇠기-절연기(100)가 장착되는 회전 축에 의해 발생되는 비틀림 진동을 흡수하고/흡수하거나 감쇠시키는 어떤 적절한 탄성중합체라도 될 수 있다. 탄성중합체 부재(예컨대, 탄성중합체 감쇠기 부재(140) 및/또는 탄성중합체 절연기 부재(112))는 대체로 낮은 인장 계수와 높은 항복 변형률을 가질 수 있다. 탄성중합체는 바람직하게는 자동차 엔진용으로 적합한, 즉 엔진에서 나타나는 온도 및 도로의 온도 및 조건을 견디기에 적합한 탄성중합체이다. 그러나, 탄성중합체 감쇠기 부재(140)는 미국 특허 제 7,658,127 호(전체적으로 본 명세서에 참조로 통합되어 있음)에 개시되어 있는 것일 수 있다. 일 실시 형태에서, 탄성중합체 부재(예컨대, 탄성중합체 감쇠기 부재(140) 및/또는 탄성중합체 절연기 부재(112))는 스티렌-부타디엔 고무, 천연 고무, 니트릴 부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM), 에틸렌 아크릴 탄성중합체, 수소화 니트릴 부타디엔 고무, 및 폴리클로로프렌 고무 중의 하나 이상으로 만들어지거나 그 하나 이상을 포함할 수 있다. 에틸렌 아크릴 탄성중합체의 일 예는 E.I. 듀퐁사(E.I. du Pont de Nemours and Company)의 VAMAC® 에틸렌 아크릴 탄성중합체이다. 탄성중합체 부재(140, 112)는 내부에 분산되어 있는 복수의 섬유를 선택적으로 포함하는 복합재료일 수 있다. 그 섬유는 TECHNORA® 섬유라는 이름으로 판매되고 있는 섬유와 같은 연속적인 또는 단편화된(잘린) 아라미드 섬유일 수 있다. 일 실시 형태에서, 탄성중합체 감쇠기 부재(140)는 진동 감쇠 시스템용으로 알려져 있는 통상적인 접착제를 사용하여 최외측 반경방향 표면(106)에 부착될 수 있다. 적합한 접착체의 일부 예는, Lord Corporation, Henkel AG & Co., 또는 Morton International Incorporated Adhesives & Specialty Company에 의해 판매되는 고무 결합 접착제를 포함한다.
도 2에 나타나 있는 바와 같이, 감쇠기 어셈블리(110)는 조립되면 허브(102)의 최외측 반경방향 표면(106)과 풀리 몸체(116)의 벨트 결합부(118) 사이에 배치되며, 탄성중합체 절연기 부재(112)는 허브(102)의 환형 수용부(108)와 풀리 몸체(116)의 면 가드(120) 사이에 설치된다. 탄성중합체 절연기 부재(112)는 허브(102)와 풀리 몸체(116) 사이에 설치되면 허브(102)의 환형 수용부(108)에 내포될 수 있고 또한 허브(102) 및 풀리 몸체(116)와 상호 맞물리게 된다. 벨트 결합부(118) 역시 허브(102) 주위에서 반경 방향으로 동심이고, 풀리 몸체의 슬리브(122)는 허브(102)의 외측 반경방향 표면(104) 주위에 설치되는데, 보다 구체적으로는, 허브(102)의 외측 반경방향 표면(104)에 압입 끼워맞춤되어 있는 슬라이드 베어링(114) 주위에 슬리브(122)가 설치된다. 위에서 언급한 바와 같이, 탄성중합체 절연기 부재(112)가 허브의 환형 수용부와 풀리 몸체의 가드 면 사이에 설치될 때, 그 탄성중합체 절연기 부재(112)는 비압축 상태 또는 압축 상태일 수 있다.
본 명세서에서 개시된 크랭크축 감쇠기-절연기는 몰드 결합에 대한 필요성을 없애 주고 구성품의 수를 줄여주며, 이에 따라, 다른 이점들 중에서도, 감쇠기-절연기의 제조 비용이 감소된다.
이제 도 4 및 5를 참조하면, 페이지에 대한 도면의 배향에 대해 좌측에서 우측으로 도 4에서 보는 바와 같이, 크랭크축 감쇠기-절연기(200)는, 크랭크축과 같은 회전 부재의 진동수를 감쇠시키고/감쇠시키거나 흡수하는 감쇠기 어셈블리(210); 비틀림 스프링 절연기(212); 풀리 몸체(216); 및 슬라이드 베어링(214)을 포함한다. 크랭크축을 상기 허브(202)의 중심 보어(203)를 통해 수용하여 그 허브를 크랭크축에 장착할 수 있다.
허브(202)는 외측 반경방향 표면(204) 및 최외측 반경방향 표면(206)을 가지며, 최외측 반경방향 표면은 플레이트(205)에 의해 외측 반경방향 표면(204)으로부터 반경 방향 외측으로 이격되어 있어, 두 반경방향 표면 사이에 환형 수용부(208)가 형성된다. 최외측 반경방향 표면(206)은 환형 수용부(208)의 일 부분을 형성하는 반대편 내측 반경방향 표면(207)을 가질 수 있다. 허브(202)는, 알려져 있는 또는 이후에 개발된 기술을 사용하여 주조되거나, 회전 가공되거나, 단조되거나, 기계 가공되거나 또는 몰딩될 수 있다. 허브용으로 적합한 재료는 철, 강, 알루미늄, 다른 적절한 금속, 플라스틱, 또는 복합재료를 포함한 이것들의 조합물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 도 4 및 5에 나타나 있는 바와 같이, 플레이트(205)는 비틀림 스프링(212)과 허브(202)의 결합을 위한 구멍(236)을 가지고 있다. 일 실시 형태에서, 플레이트(205)는 다른 목적들 중에서도 재료비를 줄이기 위해 하나 이상의 보충 구멍(나타나 있지 않음)을 또한 가질 수 있다. 허브(202)는 비틀림 스프링(212)과 결합하기 위해 외측 반경방향 표면(204) 또는 내측 반경방향 표면(207)에 포함되어 있는 구조 또는 구멍(나타나 있지 않음)을 또한 포함할 수 있다. 일 실시 형태(나타나 있지 않음)에서, 허브(202)는 비틀림 스프링(212)과 결합하는 제 1 받침부(본 명세서에서 다르게는 스프링 결합면이라고 함)를 포함할 수 있다.
도 5에 나타나 있는 바와 같이, 플레이트(205)는 허브(202)의 환형 수용부(208) 안에 배치되는 하나 이상의 스프링 유지부(250)를 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 이 스프링 유지부(250)는, 다른 기능들 중에서도, 허브(202)의 외측 반경방향 표면(204) 주위에서 대체로 동심인 배향으로 비틀림 스프링(212)을 유지할 수 있다. 일 실시 형태에서, 스프링 유지부(250)는 비틀림 스프링(212)이 설치되는 통로(252)를 포함할 수 있다. 스프링 유지부(250)는 플레이트(250)에 연결되는 별도의 요소이거나 그 플레이트(205)의 일 부분으로서 직접 통합될 수 있다(주조되거나, 단조되거나, 기계 가공되거나, 몰딩될 수 있음). 일 실시 형태에서, 스프링 유지부(250)는 허브(202)의 외측 반경방향 표면(204) 또는 내측 반경방향 표면(207)에 연결되거나 통합될 수 있고 또한 허브(202)의 환형 수용부(208) 안으로 돌출될 수 있다.
도 4에서 보는 바와 같이, 허브(202)에 있어서 중심 보어(203)를 형성하는 부분은 플레이트(205)로부터 한 방향으로만 축방향으로 연장되어 있을 수 있다. 여기서, 플레이트(205)는 크랭크축 감쇠기-절연기(200)의 전방면(FF)을 형성하는데, 이 전방면은 노즈 시일(10)(도 1)을 수용하게 되며, 이 노즈 시일은 크랭크축 감쇠기-절연기(200)를 크랭크축과 같은 축과 함께 회전하도록 이 축에 체결한다. 따라서, 풀리 몸체(216)의 면 가드(220)는 크랭크축 감쇠기-절연기(200)의 후방면(BF)을 형성한다.
도 4 및 5를 참조하면, 풀리 몸체(216)는 벨트 결합부(218) 및 상기 벨트 결합부로부터 반경 방향 내측으로 연장되어 슬리브(222)에서 끝나는 면 가드(220)를 포함한다. 벨트 결합부(218)는 외측 벨트 결합면(219)을 포함하는데, 이 외측 벨트 결합면은 평평하거나, 라운딩된 벨트를 수용할 수 있는 윤곽으로 되어 있거나, V 리브 붙이 벨트의 V-리브와 짝을 이루기 위한 V-홈 또는 무단 벨트와 짝을 이루기 위해 필요한 윤곽을 갖는 다른 홈을 가질 수 있다. 풀리 몸체(216)는 비틀림 스프링(212)과 결합하기 위한 구멍(238)을 갖는다. 비틀림 스프링(212)과 결합하기 위한 상기 구멍(238)은 풀리 몸체(216)의 면 가드(220), 슬리브(222), 또는 벨트 결합부(218)에 위치될 수 있다. 일 실시 형태에서, 상기 구멍(238)은 풀리 몸체(216)의 면 가드(220)에 배치된다. 일 실시 형태(나타나 있지 않음)에서, 풀리 몸체(216)는 비틀림 스프링(212)과 결합하는 제 2 받침부(본 명세서에서 다르게는 스프링 결합면이라고 함)를 가질 수 있다. 면 가드(220)는 복수의 스포크(224)에 의해 벨트 결합부(218)에 부착될 수 있으며, 그 복수의 스포크는 재료비를 줄여줄 수 있다. 면 가드(220)를 벨트 결합부(218)에 연결하는 복수의 스포크(224)를 갖는 풀리 몸체(216)에서, 비틀림 스프링(212)과 결합하기 위한 상기 구멍(238)은 복수의 스포크(224) 중의 하나에 배치되거나 또는 슬리브(222)와 복수의 스포크(224) 사이에 있는 면 가드(220)의 일 부분에 배치될 수 있다.
여전히 도 4 및 5를 참조하면, 비틀림 스프링(212)(본 명세서에서 다르게는 스프링(212)이라고 함)은 허브(202)의 환형 수용부(208)에 설치된다. 스프링(212)은 허브(202)의 외측 반경방향 표면(204) 주위에 대체로 반경 방향 동심으로 있고 또한 허브(202) 및 풀리 몸체(216)와 함께 회전하도록 상기 허브와 풀리 몸체와 결합한다. 스프링(212)은 허브(202)와 결합하는 제 1 단부(232) 및 풀리 몸체(216)와 결합하는 제 2 단부(234)를 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 제 1 단부(232)는 허브(202)에 있는 구멍(236)을 통해 그 허브(202)와 결합할 수 있고 또한 풀리 몸체(216)에 있는 구멍(238)을 통해 그 풀리 몸체(216)와 결합할 수 있다. 허브(202)의 구멍(236)은 스프링(212)의 제 1 단부(232)를 허브(202)와 결합된 상태로 제자리에 유지시킨다. 풀리 몸체(216)의 구멍(238)은 제 2 단부(234)를 풀리 몸체(216)와 결합된 상태로 제자리에 유지시킨다. 일 실시 형태에서, 허브(202)에 있는 구멍(236)은 스프링(212)의 제 1 단부(232)가 허브(202)로부터 분리되어 그 허브(202)와는 독립적으로 움직이는 것을 방지하고, 풀리 몸체(216)에 있는 구멍(238)은 스프링(212)의 제 2 단부(234)가 풀리 몸체(216)로부터 분리되어 그 풀리 몸체(216)와는 독립적으로 움직이는 것을 방지한다. 스프링(212)이 허브(202) 및 풀리 몸체(216)와 결합함으로써, 허브(202)와 풀리 몸체(216)가 동일한 회전 속도로 회전할 때 그리고 크랭크축(8)이 예컨대 시동 및 정지 상태 중에 강체(rigid body) 모드 진동을 받을 때와 같은, 허브(202)가 풀리 몸체(216)에 대해 다른 속도로 회전할 때, 스프링(212)은 허브(202) 및 풀리 몸체(216)와 함께 회전할 수 있다.
스프링(212)은 진동 절연기로서 기능하기 위해 필요한 비틀림 강성을 제공하고 또한 허브(202) 및 풀리 몸체(216)와 성공적으로 결합한다면, 어떤 기하학적 구조 및/또는 재료를 사용해서도 만들어질 수 있다. 일 실시 형태에서, 스프링(212)은 허브(202)와 결합하도록 구성된 제 1 단부(232), 풀리 몸체(216)와 결합하도록 구성된 제 2 단부(234), 및 제 1 단부(232)와 제 2 단부(234) 사이에서 연장되어 있는 비틀림부(230)를 갖는다. 스프링(212)은 예컨대 둥근 와이어 스프링, 직사각형 와이어 스프링 또는 납작한 와이어 스프링을 포함한(이에 한정되지 않음) 비틀림 스프링일 수 있다. 비틀림부(230)는 코일 스프링(212)의 중심 축선 주위에서 하나 이상의 완전한 턴(turn) 및/또는 하나 이상의 부분적인 턴을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 비틀림부(230)는 하나의 완전한 턴 및 완전한 턴 보다 적은 하나의 부분적인 턴을 가질 수 있다. 다른 실시 형태에서, 스프링(212)은 완전한 코일 보다 적은 코일을 가질 수 있다. 제 1 단부(232)는 허브와 결합하기 위해 축방향으로 비틀림부(230)로부터 대체로 직각으로 연장되어 있을 수 있고, 제 2 단부(234)는 풀리 몸체(216)와 결합하기 위해 제 1 단부(232)와는 반대되는 축방향으로 비틀림부(230)로부터 대체로 직각으로 연장되어 있을 수 있다. 제 1 단부(232)와 제 2 단부(234) 중의 하나 또는 둘 모두는 또한, 다르게 배치되어 있는 허브(202) 내의 구멍(236) 및 풀리 몸체(216) 내의 구멍(238)과 결합하도록 비틀림부(230)로부터 반경 방향 외측 또는 내측으로 대체로 직각으로 연장되어 있을 수 있다.
스프링(212)용으로 적절한 재료는 철, 강, 황동, 알루미늄, 다른 적절한 금속, 금속 합금, 플라스틱, 또는 복합재료를 포함한 이것들의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 스프링(212)은, 크랭크축에 의해 크랭크축 감쇠기-절연기(200)에 발생되는 토크를 견디기에 충분히 강성적이고 또한 풀리 몸체(216)가 유효한 범위 내에서 허브(202)에 대해 회전할 수 있게 함으로써 스프링(212)이 효과적인 절연기가 되도록 하기에 충분히 연한 비틀림 스프링율을 가질 수 있다.
도 4 및 5에 나타나 있는 바와 같이, 스프링(212)의 제 1 단부(232)는 허브(202)의 구멍(236)과 결합하고, 그래서, 제 1 단부(232)는 허브(202)와 함께 회전하여 스프링(212)이 허브(202)와 함께 회전할 수 있게 된다. 스프링(212)의 제 2 단부(234)는 풀리 폼체(216)의 구멍(238)과 결합하며, 그래서, 제 2 단부(234)는 풀리 몸체(216)와 함께 회전하여 스프링(212)이 그 풀리 몸체(216)와 함께 회전할 수 있게 된다. 스프링(212)은, 스프링(212)이 비틀림 장력을 받지 않는 비감김 상태와 스프링(212)이 비틀림력을 받는 감김 상태를 가질 수 있다.
이제, 스프링(212)의 작동에 의해 풀리 몸체(216)가 크랭크축(8)과 허브(202)의 강체 모드 진동으로부터 절연되는 것을 도 1, 4 및 5를 참조하여 설명한다. 비틀림 감쇠기-절연기(200)와 크랭크축(8)이 회전하지 않으면, 스프링(212)은 비감김 상태에 있다. 크랭크축(8)이 회전하고 비틀림 감쇠기-절연기(200)에 회전 에너지를 주기 시작하면, 풀리 몸체(216)(풀리 몸체(216), 벨트(6), 및 FEAD 시스템(18)의 관성을 받음)가 처음에 정지된 상태로 유지되는 중에, 허브(202)가 회전하기 시작한다. 허브(202)는 제 1 단부(232)와 결합하고 있어 비틀림력을 스프링(212)에 가하게 되며, 그래서 스프링(212)이 감겨 스프링(212)은 감김 상태로 된다. 제 2 단부(234)가 풀리 몸체(216) 내의 구멍(238)과 결합하고 있기 때문에, 감김 상태에 있는 스프링(212)은 비틀림력을 풀리 몸체(216)에 전달하게 된다. 스프링(212)의 한계 감김 상태에서, 스프링(212)의 제 2 단부(234)에 의해 풀리 몸체(216)에 가해지는 비틀림력은 풀리 몸체(216)와 벨트(6)의 관성을 극복하고, 풀리 몸체(216)가 허브(202)와 동일한 방향으로 회전하기 시작한다.
크랭크축(8)이 회전하는 중에, 허브(202)에 대한 풀리 몸체(216)와 벨트(6)의 관성에 의해 스프링(212)은 감김 상태로 유지된다. 감김 상태에서, 스프링(212)이 그의 원래의 비감김 상태로 복귀하려고 함에 따라, 스프링(212)은 허브(202)와 풀리 몸체(216)에 스프링력을 가하게 된다. 크랭크축(8)의 회전 속도가 크랭크축(8)의 고유 진동수에 접근함에 따라, 회전 진동수는 크랭크축(8) 자체의 고유 진동수를 증폭시키거나 그와 공진하게 되며, 그로 인해, 크랭크축(8)의 회전 속도의 요동(oscillation)의 형태로 강체 모드 진동이 일어나게 된다. 허브가 크랭크축(8)과 강성적으로 결합되어 있으므로 이들 진동/요동이 허브(202)에 전달된다. 허브(202)의 회전 속도의 요동으로 인해, 스프링(212)은 감김 상태와 비감김 상태 사이에서 요동하게 된다. 허브(202)의 회전 속도가 변함에 따라, 허브(202)의 회전 가속도가 변하며, 이에 따라, 허브(202)에 의해 스프링(212)에 가해지는 힘 및 스프링(212)의 감김 정도가 변하게 된다. 스프링(212)의 감김 정도가 변하면, 그 스프링(212)에 의해 가해지는 스프링력이 변하게 된다. 스프링력의 이러한 변화는, 허브(202)에 의해 스프링(212)에 가해지는 힘의 변화(크랭크축(8)의 강체 모드 진동으로 인해 일어남)를 억제하게 되며, 그리하여, 풀리 몸체(216)가 크랭크축(8)의 강체 모드 진동으로부터 절연된다.
일단 크랭크축이 그의 작동 속도에 도달하면, 풀리 몸체(216)는 허브(202)의 회전 속도와 대체로 유사한 회전 속도로 회전한다. 회전 속도는 대체로 동일하지만, 벨트와 풀리 몸체(216)의 관성에 의해 스프링(212)은 일반적으로 감김 상태로 유지된다. 스프링(212)이 감기는 정도는, 엔진에 의해 가해지는 리드미컬한 토크로 인해 평형 감김 상태에 대해 요동하게 된다. 평형 감김 상태는 크랭크축(8)의 초기 시동 중에 나타나는 최대 감김 상태 보다 일반적으로 작다. 크랭크축(8)의 감속 중에, 그 크랭크축(8)의 회전 속도는 회전 진동수가 다시 크랭크축(8)의 고유 진동수에 접근할 때까지 감소하게 된다. 시동 조건에서 처럼, 허브의 회전 속도의 요동에 반응하여 스프링(212)이 감김 상태와 비감김 상태 사이에서 요동함으로써 스프링의 스프링력이 변하여, 허브(202)에 의해 스프링(212)에 가해지는 힘의 요동이 억제되고, 그리하여, 풀리 몸체(216)가 크랭크축(8)의 강체 모드 진동으로부터 절연된다.
크랭크축 감쇠기-절연기(200)는 허브(202)의 외측 반경방향 표면(204)과 풀리 몸체(216)의 슬리브(222) 사이에 배치되는 슬라이드 베어링(214)을 또한 포함한다. 이 슬라이드 베어링(214)은 허브(202) 상에 압입 끼워맞춤될 수 있고, 슬리브(222)는 슬라이드 베어링(214)과 허브(202)에 대해 회전할 수 있으며, 회전의 정도는 스프링(212)에 의해 허용가능한 회전 범위에 달려 있다. 슬라이드 베어링(214)은 외측 반경방향 표면(260)과 내측 반경방향 표면(264)을 갖는다. 슬라이드 베어링(214)은 플랜지 내측 표면(262)을 갖는 플랜지(261)를 가질 수 있다. 슬라이드 베어링(214)의 단면은 L-형일 수 있는데, 슬라이드 베어링의 반경방향 표면(260, 264)은 축방향으로 L의 한 아암을 형성하고, 플랜지(261)는 외측 반경방향 표면(260)으로부터 반경 방향 외측으로 반경방향 표면에 대체로 수직하게 연장되어 있다. 내측 반경방향 표면(264)이 허브(202)의 외측 반경방향 표면(204)과 결합하고 플랜지(261)는 풀리 몸체(216)의 면 가드(220)와 결합하도록, 슬라이드 베어링(214)은 허브(202) 상에 압입 끼워맞춤될 수 있다. 슬라이드 베어링(214)의 외측 반경방향 표면(260)에 대한 슬리브(222)의 운동을 용이하게 해주고 또한 플랜지 내측 표면(262)에 대한 풀리 몸체(216)의 회전을 용이하게 해주기 위해, 슬라이드 베어링(214)의 외측 반경방향 표면(260)과 플랜지 내측 표면(262)은 마찰 감소 표면일 수 있다. 슬라이드 베어링(214)은 크랭크축 감쇠기-절연기(200)에 축방향 강성을 제공하는 잠금 기구를 포함할 수 있다.
여전히 도 4 및 5를 참조하면, 감쇠기 어셈블리(210)는, 허브의 최외측 반경방향 표면(206)과 접촉하여 배치되는 탄성중합체 감쇠기 부재(240), 및 이 탄성중합체 감쇠기 부재(240)에 접해 설치되는 관성 부재(242)를 포함하며, 그리하여, 관성 부재(242)는 허브(202)와 함께 회전하도록 그 허브에 작동가능하게 연결된다. 관성 부재(242)는, 예컨대 주철, 강, 또는 유사한 조밀 재료와 같은, 충분한 관성을 갖는 어떤 재료로도 만들어질 수 있다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 관성 부재(242)는 허브(202)와 동심이고 그 허브로부터 반경 방향 외측으로 이격되어 있어, 그 허브의 최외측 반경방향 표면(206)은 관성 부재(242)의 내측 표면(246)과 대향하고 이들 두 표면 사이에는 틈이 형성된다. 탄성중합체 감쇠기 부재(240)는 이 틈 안으로 압입 끼워맞춤되거나 주입되어 허브(202)와 관성 부재(242)를 비강성적으로 연결할 수 있다.
탄성중합체 감쇠기 부재(240)는, 크랭크축 감쇠기-절연기(200)가 장착되는 회전 축에 의해 발생되는 비틀림 진동을 흡수하고/흡수하거나 감쇠시키는 어떤 적절한 탄성중합체라도 될 수 있다. 탄성중합체 부재(예컨대, 탄성중합체 감쇠기 부재(140) 및/또는 탄성중합체 절연기 부재(112))는 대체로 낮은 인장 계수와 높은 항복 변형률을 가질 수 있다. 탄성중합체는 바람직하게는 자동차 엔진용으로 적합한, 즉 엔진에서 나타나는 온도 및 도로의 온도 및 조건을 견디기에 적합한 탄성중합체이다. 그러나, 탄성중합체 감쇠기 부재(240)는 미국 특허 제 7,658,127 호(전체적으로 본 명세서에 참조로 통합되어 있음)에 개시되어 있는 것일 수 있다. 일 실시 형태에서, 탄성중합체 부재는 스티렌-부타디엔 고무, 천연 고무, 니트릴 부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM), 에틸렌 아크릴 탄성중합체, 수소화 니트릴 부타디엔 고무, 및 폴리클로로프렌 고무 중의 하나 이상으로 만들어지거나 그 하나 이상을 포함할 수 있다. 에틸렌 아크릴 탄성중합체의 일 예는 E.I. 듀퐁사(E.I. du Pont de Nemours and Company)의 VAMAC® 에틸렌 아크릴 탄성중합체이다. 탄성중합체 부재는 내부에 분산되어 있는 복수의 섬유를 선택적으로 포함하는 복합재료일 수 있다. 그 섬유는 TECHNORA® 섬유라는 이름으로 판매되고 있는 섬유와 같은 연속적인 또는 단편화된(잘린) 아라미드 섬유일 수 있다. 일 실시 형태에서, 탄성중합체 감쇠기 부재(240)는 진동 감쇠 시스템용으로 알려져 있는 통상적인 접착제를 사용하여 최외측 반경방향 표면(206)에 부착될 수 있다. 적합한 접착체의 일부 예는, Lord Corporation, Henkel AG & Co., 또는 Morton International Incorporated Adhesives & Specialty Company에 의해 판매되는 고무 결합 접착제를 포함한다.
전술한 바와 같이, 감쇠기 어셈블리(210)는 조립되면 허브(202)의 최외측 반경방향 표면(206)과 풀리 몸체(216)의 벨트 결합부(218) 사이에 배치되며, 스프링(212)은 허브(202)의 환형 수용부(208)에 설치되고, 풀리 몸체(216)의 면 가드(220)에 의해 그 환형 수용부에 내포되며, 또한 허브(202) 및 풀리 몸체(216)와 결합하게 된다. 벨트 결합부(218) 역시 허브(202) 주위에서 반경 방향으로 동심이고, 풀리 몸체의 슬리브(222)는 허브(202)의 외측 반경방향 표면(204) 주위에 설치되는데, 보다 구체적으로는, 허브(202)의 외측 반경방향 표면(204)에 압입 끼워맞춤되어 있는 슬라이드 베어링(214) 주위에 슬리브(222)가 설치된다.
본 명세서에 개시된 크랭크축 감쇠기-절연기는 구성품의 수를 줄여주어, 다른 이점들 중에서도 제조비를 줄여줄 수 있다.
본 발명을 특정 실시 형태와 관련하여 나타냈고 설명하였지만, 당업자는 본 명세서를 읽고 이해하면 수정을 가할 수 있음이 분명하고, 본 발명은 그러한 모든 수정도 포함하는 것이다.

Claims (19)

  1. 크랭크축 감쇠기-절연기로서,
    외측 반경방향 표면과 최외측 반경방향 표면을 가지며, 상기 최외측 반경방향 표면은 상기 외측 반경방향 표면으로부터 반경 방향 외측으로 이격되어 있어, 상기 두 반경방향 표면 사이에 환형 수용부가 형성되는 허브;
    상기 허브 주위에 반경 방향 동심으로 있는 벨트 결합부, 및 상기 벨트 결합부로부터 반경 방향 내측으로 연장되어 있고, 허브의 외측 반경방향 표면 주위에 설치되는 슬리브에서 끝나는 면 가드(face guard)를 갖는 풀리 몸체;
    상기 허브의 최외측 반경방향 표면과 풀리 몸체의 벨트 결합부 사이에 배치되는 감쇠기 어셈블리;
    상기 허브의 환형 수용부에 설치되며, 상기 허브와 풀리 몸체가 동일한 회전 속도로 회전할 때 및 허브가 풀리 몸체에 대해 회전할 때 상기 허브 및 면 가드와 함께 회전하도록 상기 허브 및 면 가드와 결합하는 절연기 부재; 및
    상기 허브의 외측 반경방향 표면과 풀리 몸체의 슬리브 사이에 배치되며, 풀리 몸체를 허브에 축방향으로 유지시키고 또한 풀리 몸체가 허브에 대해 회전할 수 있게 해주는 슬라이드 베어링을 포함하는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연기 부재는 탄성중합체 절연기 부재인, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 절연기 부재는 상기 허브의 환형 수용부와 상기 풀리 몸체의 면 가드 사이에서 비압축 상태로 있는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 절연기 부재는 상기 허브의 환형 수용부와 상기 풀리 몸체의 면 가드 사이에서 압축 상태로 있는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 절연기 부재는 그의 전방면과 후방면에서 하나 이상의 키홈을 형성하고, 상기 환형 수용부는 탄성중합체 절연기 부재의 전방면에 있는 상기 하나 이상의 키홈 중의 하나와 짝을 이루도록 성형된 하나 이상의 키를 포함하고, 상기 면 가드는 탄성중합체 절연기 부재의 후방면에 있는 상기 하나 이상의 키홈 중의 하나와 짝을 이루도록 성형된 하나 이상의 키를 포함하고 그와 짝을 이루는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 환형 수용부와 면 가드 각각은 상기 하나 이상의 노치형 키에 인접하는 하나 이상의 개방 창(window)을 형성하고, 하나 이상의 개방 창 각각은 탄성중합체 절연기 부재의 일 부분을 수용하는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연기 부재는 비틀림 스프링인, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 비틀림 스프링은 허브의 외측 반경방향 표면 주위에 반경 방향 동심으로 그 허브의 환형 수용부에 설치되는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 비틀림 스프링은,
    상기 허브와 함께 회전하도록 그 허브와 결합하는 제 1 단부; 및
    상기 풀리 몸체와 함께 회전하도록 그 풀리 몸체와 결합하는 제 2 단부를 더 포함하는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 비틀림 스프링의 제 1 단부는 상기 허브 내의 구멍에 수용되는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 허브 내의 구멍은 허브의 외측 반경방향 표면과 최외측 반경방향 표면 사이에 연장되어 있는 플레이트에 배치되어 있고, 상기 제 1 단부는 비틀림 스프링으로부터 축방향으로 연장되어 플레이트 내의 상기 구멍을 통과하고, 상기 풀리 몸체 내의 구멍이 상기 면 가드에 배치되어 있고, 상기 제 2 단부는 비틀림 스프링으로부터 축방향으로 연장되어 면 가드 내의 상기 구멍을 통과하는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 비틀림 스프링의 제 2 단부는 상기 풀리 몸체 내의 구멍에 수용되는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 허브는 제 1 받침부를 더 포함하고, 상기 비틀림 스프링의 제 1 단부는 상기 제 1 받침부로 위치되고, 상기 풀리 몸체는 제 2 받침부를 더 포함하고, 상기 비틀림 스프링의 제 2 단부는 상기 제 2 받침부로 위치되는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 비틀림 스프링은 둥근 와이어 스프링 또는 납작한 와이어 스프링인, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 허브는 비틀림 스프링의 일 부분이 위치되는 스프링 유지부를 더 포함하는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 감쇠기 어셈블리는,
    상기 허브의 외측 반경방향 표면과 접촉하여 배치되는 탄성중합체 감쇠기 부재; 및
    탄성중합체 감쇠기 부재에 접해(against) 설치되어, 허브와 함께 회전하도록 그 허브에 작동가능하게 연결되는 관성 부재를 포함하는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이드 베어링은 허브 상에 압입 끼워맞춤되고, 상기 슬리브는 슬라이드 베어링 및 허브에 대해 회전가능한, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 슬라이드 베어링은 크랭크축 감쇠기-절연기에 축방향 강성을 제공하는 잠금 기구를 포함하는, 크랭크축 감쇠기-절연기.
  19. 크랭크축과 함께 회전하도록 그 크랭크축에 장착되는 제 1 항의 크랭크축 감쇠기-절연기를 포함하는 전방 단부 부속 구동 시스템.
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