KR20210126555A - 선호 방향으로 윤활제 흐름을 갖는 풀리 디커플러 - Google Patents

선호 방향으로 윤활제 흐름을 갖는 풀리 디커플러 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 회전 불규칙성을 감쇠하기 위한 자동차용 풀리 디커플러(1)로서, 이 풀리 디커플러는 지속적 견인 수단의 힘 전달 접촉을 위한 견인 수단 수용 영역(3)을 갖고, 토크를 적용하거나 분리하기 위한 풀리(2), 상기 풀리(2)와 회전 결합된, 토크를 분리하거나 적용하기 위한 플랜지(4), 상기 풀리(2)와 플랜지(4) 사이에 삽입된 탄성 부재(5, 6), 상기 풀리(2)와 함께 상기 탄성 부재(5)를 위한 수용 공간(8)을 형성하는, 상기 풀리(2) 상에 부착된 덮개(7) 및 이 덮개(7)에 접하는 마찰 링(9)을 포함하며, 상기 마찰 링(9)은 내주면(10)을 갖고, 이 내주면은 작동 중에 원심력으로 인해 상기 윤활제가 상기 수용 공간(8)으로 강제 흐름이 강제되도록 상기 풀리 디커플러(1)의 축 방향으로 경사져 있다.

Description

선호 방향으로 윤활제 흐름을 갖는 풀리 디커플러
본 발명은, 회전 불규칙성을 감쇠하기 위한 자동차용 풀리 디커플러(pulley decoupler)에 관한 것으로서, 이 풀리 디커플러는 벨트와 같은 지속적 견인 수단의 힘 전달 접촉을 위한 견인 수단 수용 영역을 갖고, 토크를 적용하거나 분리하기 위한 풀리; 바람직하게는 상기 풀리에 대해 동축으로 배치되고 바람직하게는 상기 풀리에 대해 상대적으로 제한된 각도 범위에서 회전 가능하게 지지되며, 상기 풀리와 회전 결합된, 토크를 분리하거나 적용하기 위한 (드라이버) 플랜지; 바람직하게는 상기 풀리와 플랜지를 토크 전달 및 진동 감쇠 방식으로 연결하고 상기 풀리와 플랜지 사이에 삽입된 하나 이상의 탄성 부재; 상기 풀리와 함께 그리스와 같은 윤활제가 위치하는 상기 탄성 부재를 위한 수용 공간을 형성하는, 상기 풀리 상에 부착된 덮개 및 이 덮개에 접하는 마찰 링을 포함한다.
종래 기술에는 이미 풀리 디커플러들이 공지되어 있다. 예를 들어, DE 10 20213 206 444 A1호는, 견인 수단 연결 영역을 갖는 구동 풀리와 샤프트 연결 영역을 구비한 구동 휠을 개시하며, 이때 상기 샤프트 연결 영역은 하나 이상의 비틀림 진동 감쇠 장치의 감쇠 효과에 반대로 상기 견인 수단 연결 영역에 대해 상대적으로 회전 가능하며, 이 경우 상기 비틀림 진동 감쇠 장치는 밀봉 및 위치 설정 장치와 결합되어 있고, 이러한 밀봉 및 위치 설정 장치는 구동 풀리를 축 방향으로 위치 설정하기 위해 사용된다. 상기 밀봉 및 위치 결정 장치는 판 스프링과 이러한 판 스프링에 의해 프리텐셔닝된 마찰 링에 의해 형성되고, 윤활제로 채워지는 스프링 수용 공간을 덮는다.
또한, 다른 문서인 WO 2012/075 984 A1호는 구동 샤프트의 비틀림 진동을 감쇠하기 위한 풀린 대피를 개시하며, 상기 풀로 댐퍼는 견인 수단, 특히 견인 벨트를 구동하기 위한 풀로; 하나 이상의 고정 수단, 특히 상기 입력 플랜지를 상기 구동 샤프트와 연결하기 위한 개구부를 구비하고 상기 구동 샤프트와 회전 고정 방식으로 연결될 수 있는 입력 플랜이; 이러한 입력 플랜지를 통해 적용된 토크를 풀리에 전달하기 위한 비틀림 진동 담 퍼, 특히 비틀림 진동을 위한 디커플러; 및 상기 풀리와 입력 플랜지 사이에 형성된, 상기 입력 플랜지 상에 상기 풀리를 지지하기 위해 베어링을 포함하며, 이 경우 상기 베어링은 반경 방향으로 상기 고정 수단과 입력 플랜지의 회전축 사이에 배치되어 있다.
그러나 종래 기술은 항상, 마모와 소음(acoustic)으로 인해 풀리 디커플러에 윤활제가 필요하다는 단점이 있다. 상기 요소들은 작동 중에 풀리 디커플러가 회전하면 원심력으로 인해 풀리 디커플러 내부, 즉 탄성 부재를 위한 수용 공간에서 사방으로 스로잉된다. 그러나 시작-정지 모드에서 윤활제는 풀리 디커플러의 반경 방향 내부 영역, 즉 마찰 링과 일반적으로 플랜지가 부착되는 허브와 마찰 링의 영역으로 들어간다. 마찰 링은 종종 축 방향으로 내부로 돌출되기 때문에 윤활제가 모일 수 있는 반경 방향으로 언더컷(undercut)이 형성된다. 회전 속도가 증가함에 따라 (언더컷에 모인) 윤활제가 방향이 지정되지 않은 방식으로 외부로 밀집되기 때문에 스프링 채널로도 지칭되는 (스프링) 수용 공간에서 윤활제가 부족하거나 풀리 디커플러 내부에서 윤활제 유출될 수 있다.
그러므로 본 발명의 과제는, 종래 기술의 단점들을 피하거나 적어도 완화하는 것이다. 특히, 윤활제가 특히 마찰 링 영역에서 빠져나가거나 그곳에 모이는 것이 배제되는 풀리 디커플러가 제공되어야 한다.
본 발명에 따르면 동류의 장치에서 상기 과제는, 마찰 링이 내주면을 갖고, 이러한 내주면은 작동 중에 원심력으로 인해 수용 공간으로 윤활제의 강제 흐름이 강제되도록 상기 풀리 디커플러의 축 방향으로 경사져 있음으로써 해결된다. 즉, 상기 내주면이 경사를 갖고, 이러한 경사에 의해 윤활제의 선호 방향이 회전 속도로 풀리 디커플러 내부 챔버 방향, 즉 수용 공간 방향으로 형성된다. 상기 경사는 선형 또는 비선형으로 형성될 수 있다.
이것은 회전 속도가 증가함에 따라 윤활제가 반경 방향으로 외부로 밀어지고 내주면의 경사/형성으로 인해 축 방향으로 내부로 강제된다는 장점이 있다. 다시 말해서, 마찰 링의 형성에 의해서는 특히 회전 속도로 윤활제의 흐름에 대해 선호 방향(축 방향 내부로)이 형성된다.
바람직한 실시 예들은 종속항들에서 청구되고 하기에서 더 상세하게 설명된다.
바람직한 일 실시 형태에 따르면, 마찰 링은 수용 공간의 방향으로 증가하는 내경을 가질 수 있다. 즉, 상기 내경은 축 방향 연장부에서 반경 방향으로 커진다. 따라서 내경은 축 방향 외부에서 축 방향 내부로 (반경 방향으로) 증가한다. 다시 말해서, 내경은 마찰 링의 축 방향 내측면, 즉 수용 공간을 향하거나 풀리를 향하는 측면에서보다 축 방향 외측면, 즉 수용 공간으로부터 떨어져서 마주보거나 풀리에서 멀어지는 측면에서 더 작다. 따라서 윤활제는 (원심력에 의해) 반경 방향으로 외부로 밀어지면 축 방향으로 풀리 디커플러 내부로 안내된다. 이에 의해 윤활제가 풀리 디커플러에서 사방으로 스로잉되는 것이 방지된다.
바람직한 일 개선 예에서, 내주면은 원뿔대의 표면에 상응하고, 이 경우 상기 원뿔대의 모선과 원뿔 축 사이 각도는 10° 미만이다. 따라서 축 방향 외측면의 내경과 축 방향 내측면의 내경 사이의 차이가 너무 커지지 않도록 하여 내주면을 형성하는 섹션의 반경 방향 연장부를 작게 사이즈 설계할 수 있다.
상기 각도가 2 내지 5°, 더욱 바람직하게는 3 내지 4°인 경우가 특히 바람직하다. 이러한 각도 값들은 특히 적합하고 동시에 제작이 쉬운 것으로 입증되었다.
또한, 내주면을 형성하는 섹션의 외주면의 외경이 일정한 것이 바람직하다. 그 결과 마찰 링이 간단한 방식으로 덮개의 직선 내주면에 부착될 수 있다.
바람직한 다른 실시 예에 따르면, 내주면은 곡률을 가질 수 있다. 이러한 방식으로 윤활제는 필요한 경우 더 낮은 회전 속도로 풀리 디커플러 내부로 안내될 수도 있다. 실시 형태의 바람직한 일 개선 예에 따르면, 내주면은 타원형, 쌍곡선 또는 포물선 형태로 만곡될 수 있다.
바람직한 일 실시 형태에서, 마찰 링은 축 방향으로 연장되는 관형 섹션을 가질 수 있으며, 이 경우 상기 관형 섹션의 두께, 즉 반경 방향 연장부는 수용 공간의 방향으로 가늘어진다. 따라서 선호 방향이 간단한 방식으로 구현될 수 있다.
바람직한 일 실시 형태에 따르면, 풀리 디커플러는 판 스프링을 가질 수 있으며, 이러한 판 스프링은 덮개 방향으로 마찰 링에 축 방향 초기 응력을 가하는 방식으로 부착되어 있다. 그 결과 마찰 링에 의해 영구적인 마찰 토크/감쇠 토크가 덮개에 가해지며, 이는 바람직하게 진동을 감쇠하는 작용을 한다. 바람직하게 마찰 링은 축 방향으로 덮개와 판 스프링 사이에 배치되어 있다.
또한, 마찰 링이 덮개의 축 방향 외측면 및/또는 반경 방향 내측면에 접하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 덮개에 상대적으로 마찰 링의 간단한 위치 설정이 보장될 수 있으며, 동시에 상기 덮개와 마찰 링 사이에 큰 마찰 표면이 제공될 수 있다.
바람직한 일 실시 형태에서, 덮개, 마찰 링 및/또는 판 스프링이 축 방향으로 수용 공간을 제한할 수 있다. 따라서 윤활제가 수용 공간으로부터 유출될 수 없도록 보장한다. 다른 축 방향에서, 수용 공간은 바람직하게는 풀리에 의해 제한될 수 있고, 특히 완전히 둘러싸 일 수 있다.
바람직한 일 실시 형태에 따르면, 풀리 디커플러는 플랜지 고정 또는 풀리 고정 방식으로 부착된 비틀림 진동 댐퍼를 가질 수 있다. 따라서 비틀림 진동이 추가로 감쇠될 수 있으며 이는 음향 거동에 유리하게 작용을 미친다.
다시 말해서, 본 발명은 그리스 충전을 갖는 풀리 디커플러(RSE)에 관한 것이다. 풀리 디커플링 시스템의 문제점은 마모 및 소음으로 인해 (회전 속도로, 즉 작동 중에) 윤활제가 필요하고, 이러한 윤활제는 원심력으로 인해 디커플링 요소/풀리 디커플러 내부에서 사방으로 스로잉되고, 시작-중지 모드에서는 마찰 링(또는 마찰 링들) 및/또는 허브의 영역으로 들어간다는 것이다. 회전 속도가 증가함에 따라 윤활제가 방향이 지정되지 않은 방식으로 외부로 밀집되기 때문에 내부에서/스프링 채널에서 윤활제 누출로 이어질 수 있다. 본 발명에 따르면, 풀리 디커플러에는 경사를 갖는 마찰 링이 제공되며, 그 결과 윤활제의 선호 방향이 회전 속도로 풀리 커플러 내부 챔버 방향으로 형성된다.
하기에서 본 발명은 도면들을 사용하여 설명된다. 도면부에서:
도 1은 윤활제의 선호 방향을 형성하는 마찰 링을 갖는 본 발명에 따른 벨트 풀리 디커플러의 종단면도를 도시한다.
도면은 개략적인 본연의 상태로만 도시되고, 본 발명의 이해를 위해서만 사용된다. 동일한 요소들에는 동일한 참조 부호가 표시되었다.
도 1은 회전 불규칙성을 감쇠하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 풀리 디커플러(1)를 도시한다. 상기 풀리 디커플러(1)를 사용하면, 예를 들어 연소 엔진의 보조 장치(ancillary unit)들이 V 벨트 또는 타이밍 벨트(timing belt)와 같은 지속적 견인 수단에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 상기와 같은 보조 장치는 제너레이터 또는 AC 압축기이다.
풀리 디커플러(1)는 토크를 적용하거나 분리하기 위한 풀리(2)를 갖는다. 상기 풀리(2)는 지속적 견인 수단의 힘 전달 접촉을 위한 견인 수단 수용 영역(3)을 갖는다. 도시된 실시 예에서, 상기 견인 수단 수용 영역(3)은 톱니형으로 형성되어 있다.
풀리 디커플러(1)는 토크를 적용하거나 분리하기 위한 플랜지(4)를 갖는다. 상기 플랜지(4)는 풀리(2)와 회전 결합되어 있다. 플랜지(4)는 풀리(2)에 대해 동축으로 배치되어 있다. 플랜지(4)와 풀리(2)는, 제한된 각도 범위에서 서로에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 지지되어 있다.
풀리 디커플러(1)는 탄성 부재(5)를 갖는다. 상기 탄성 부재(5)는 풀로(2)와 플랜지(4) 사이에서 스프링 장치로서 사용된다. 탄성 부재(5)는 토크 흐름으로 볼 때 벨트 풀리(2)와 플랜지(4) 사이에 삽입되어 있다. 따라서 탄성 부재(5)는 토크 전달 및 진동 감쇠 방식으로 플랜지(4)를 벨트 풀리(2)와 연결한다. 도시된 실시 예에서, 탄성 부재는 보우 스프링(bow spring)(6)으로 형성되어 있다.
풀리 디커플러(1)는 덮개(7)를 갖는다. 상기 덮개(7)는 풀리(2) 상에 견고하게 부착되어 있다. 상기 덮개(7)와 풀리(2)는 수용 공간(8)을 형성한다. 상기 수용 공간(8)은 덮개(7)와 풀리(2) 사이에 축 방향으로 형성되어 있다. 수용 공간(8)은 하기에서 풀리 디커플러(1)의 내부 챔버 또는 스프링 채널로도 지칭될 수 있다. 탄성 부재(5)는 수용 공간(8) 내에 배치되어 있다. 수용 공간(8) 내에는 윤활제가 수용되어 있다. 따라서 탄성 부재(5)가 윤활된다. 회전 속도로 수용 공간(8)의 반경 방향 외부 영역, 즉 풀리 디커플러(1) 내부에 수집되는 윤활제는 도 1에 서로 평행한 파선으로 이루어진 해칭으로 표시되어 있다.
풀리 디커플러(1)는 마찰 링(9)을 갖는다. 마찰 링(9)은 덮개(7) 상에 놓여 있다. 마찰 링(9)은 덮개(7)에 대해 가압되어 상기 마찰 링이 상기 덮개(7)에 (영구적인) 마찰 토크/댐핑 토크를 적용한다. 풀리 디커플러(1)의 운동 에너지가 열 에너지로 변환되기 때문에 마찰 링(9)에 의해 진동이 감쇠된다. 마찰 링(9)은 덮개(7)의 축 방향 외부 표면에, 즉 풀리로부터 떨어져서 마주보는 축 방향 측면에 접한다. 마찰 링(9)은 덮개(7)의 (반경 방향) 내주면에 접한다.
마찰 링(9)은, 풀리 디커플러(1)의 축 방향으로 경사진 (반경 방향) 내주면(10)을 갖는다. 상기 내주면(10)은 풀리 디커플러(1)의 작동 중에 원심력으로 인해 수용 공간(8)으로 윤활제의 강제 흐름/안내가 강제되는 방식으로 경사져 있다. 축 방향은 풀리 디커플러(1)의 길이 방향 축(L)을 따라서 형성된 방향이다. 내주면(10)은, 이 내주면(10)의 직경이 풀리(2) 쪽 방향으로, 즉 풀리 디커플러(1)의 내부 챔버 쪽 방향으로 증가하도록 축 방향으로 경사져 있다. 즉, 마찰 링(9)의 내경은 풀리 디커플러(1)의 내부 챔버/내부 쪽으로 증가한다. 마찰 링(9)은 반경 방향으로 연장되는 디스크형 섹션과 축 방향으로 연장되는 관형 섹션, 즉 단면이 링형인 섹션을 갖는다. 상기 관형 섹션의 두께는 풀리 디커플러(1)의 내부 방향으로 가늘어진다.
도시된 실시 예에서, 마찰 링(9)의 내경은 연속적으로 증가한다. 내주면(10)은 잘린 원뿔대의 측면 형상을 갖는다. 다시 말해서, 내주면(10)은 원추형으로 형성되어 있다. 원뿔대의 모선과 원뿔 축 사이에서 형성되는 각도는 10° 미만이다. 상기 각도는 일정하다. 다시 말해서, 내주면(10)은 종단면도로 볼 때 축 방향에 대한 각도만큼 경사져 있다. 도시된 실시 예에서 각도는 10° 미만이다. 각도는 바람직하게는 5° 미만, 예를 들면 2 내지 5°이다. 더욱 바람직하게 각도는 3 내지 4°이다.
대안적인 실시 예에서, 마찰 링(9)의 내경은 또한, 연속적으로 증가할 수 없다. 예를 들어, 내주면(10)은 곡률을 가질 수 있다. 내주면(10)은 타원형 형태로, 즉 양의 곡률로, 쌍곡선 형태로, 즉 음의 곡률로 또는 포물선 형태로, 즉 일정한 곡률로 만곡될 수 있다. 따라서 내주면(10)은 볼록하게 또는 오목하게 만곡될 수 있다.
풀리 디커플러(1)는 판 스프링(11)을 갖는다. 판 스프링(11)은 마찰 링(9)에 축 방향 초기 응력을 가하는 방식으로 부착되어 있다. 판 스프링(11)은 마찰 링(9)의 축 방향 외부 표면에, 즉 덮개로부터 떨어져서 마주보는 축 방향 측면에 접한다. 마찰 링(9)은 판 스프링(11)의 스프링력에 의해 덮개(7)에 가압된다. 따라서 마찰 링(9)은 덮개(7)와 판 스프링(11) 사이에 축 방향으로 배치되어 있다. 수용 공간(8)은 판 스프링(11)에 의해 덮인다. 마찰 링(9)은 덮개(7)와 판 스프링(11) 사이 밀봉부로서 사용되며 윤활제 유출을 방지한다.
풀리(2)는 베어링(12)을 통해 풀리 디커플러(1)의 허브(13) 상에 회전 가능하게 지지되어 있다. 허브(13)는 연소 엔진의 크랭크 샤프트와 회전 불가능하게 연결되어 있다. 플랜지(4)는 회전 불가능하게 허브(13) 상에 부착되어 있다. 허브(13)는 반경 방향 외측으로 돌출하는, 바람직하게는 주변을 둘러싸는 가장자리(14)를 갖고, 풀리(2)는 상기 가장자리 상에서 축 방향으로 지지된다. 제2 마찰 링(15)은 에지(14)와 풀리(2) 사이에 배치되어 있고, 상기 제2 마찰 링은 상기 풀리에 마찰 토크/댐핑 토크를 가한다.
풀리 디커플러(1) 상에는 비틀림 진동 댐퍼(16)가 부착되어 있다. 상기 비틀림 진동 댐퍼(16)는 플랜지(4)(및 허브(13))와 견고하게 연결되어 있다. 고정 수단(17)은 허브(13), 플랜지(4), 판 스프링(11), 비틀림 진동 댐퍼(16) 및 디스크(18)를 서로 견고하게 연결한다.
1 풀리 디커플러
2 풀리
3 견인 수단 수용 영역
4 플랜지
5 탄성 부재
6 보우 스프링
7 덮개
8 수용 공간
9 마찰 링
10 내주면
11 판 스프링
12 베어링
13 허브
14 가장자리
15 제2 마찰 링
16 비틀림 진동 댐퍼
17 고정 수단
18 디스크
L 길이 축

Claims (10)

  1. 회전 불규칙성을 감쇠하기 위한 자동차용 풀리 디커플러(1)로서, 지속적 견인 수단의 힘 전달 접촉을 위한 견인 수단 수용 영역(3)을 갖고, 토크를 적용 또는 분리하기 위한 풀리(2), 상기 풀리(2)와 회전 결합된, 토크를 분리 또는 적용하기 위한 플랜지(4), 상기 풀리(2)와 플랜지(4) 사이에 삽입된 탄성 부재(5, 6), 상기 풀리(2)와 함께, 윤활제가 있는 상기 탄성 부재(5)를 위한 수용 공간(8)을 형성하는, 상기 풀리(2) 상에 부착된 덮개(7) 및 이 덮개(7)에 접하는 마찰 링(9)을 포함하며, 상기 마찰 링(9)이 내주면(10)을 갖고, 이 내주면은 작동 중에 원심력으로 인해 상기 수용 공간(8)으로 상기 윤활제의 강제 흐름이 강제되도록 상기 풀리 디커플러(1)의 축 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는, 풀리 디커플러(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 마찰 링(9)이 상기 수용 공간(8)의 방향으로 증가하는 내경을 갖는 것을 특징으로 하는, 풀리 디커플러(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내주면(10)이 원뿔대의 표면에 상응하고, 상기 원뿔대의 모선과 원뿔 축 사이 각도가 10° 미만인 것을 특징으로 하는, 풀리 디커플러(1).
  4. 제3항에 있어서, 상기 각도가 2 내지 5°인 것을 특징으로 하는, 풀리 디커플러(1).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내주면(10)이 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는, 풀리 디커플러(1).
  6. 제5항에 있어서, 상기 내주면(10)이 타원형, 쌍곡선 또는 포물선 형태로 만곡된 것을 특징으로 하는, 풀리 디커플러(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마찰 링(9)이 축 방향으로 연장되는 관형 섹션을 갖고, 이 관형 섹션의 두께는 상기 수용 공간(8)의 방향으로 가늘어지는 것을 특징으로 하는, 풀리 디커플러(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 풀리 디커플러(1)가 판 스프링(11)을 갖고, 이 판 스프링은 상기 덮개(7)의 방향으로 상기 마찰 링(9)에 축 방향 초기 응력을 가하는 방식으로 부착된 것을 특징으로 하는, 풀리 디커플러(1).
  9. 제8항에 있어서, 상기 덮개(7), 상기 마찰 링(9) 및/또는 상기 판 스프링(11)이 축 방향으로 상기 수용 공간(8)을 제한하는 것을 특징으로 하는, 풀리 디커플러(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 풀리 디커플러(1)가 플랜지와 견고하게 또는 풀리와 견고하게 부착된 비틀림 진동 댐퍼(16)를 갖는 것을 특징으로 하는, 풀리 디커플러(1).
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