KR100891589B1 - 비대칭 저강성 감쇠를 위한 이중 질량 플라이휠 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 비대칭 저강성 감쇠를 위한 이중 질량 플라이휠은 차량의 엔진 출력축에 연결하는 제1 질량체와, 변속기의 입력축에 연결하는 제2 질량체에 연결되며 제1 질량체에 수용되는 드라이브 플레이트와, 제1 질량체에 수용되는 토션 스프링을 포함하는 이중 질량 플라이휠에 있어서, 토션 스프링 안착면의 배치가 비대칭구조를 형성하는 것을 특징으로 한다.

이중 질량 플라이휠, 토션 스프링, 비대칭, 엔진 공전, 비틀림 진동

Description

비대칭 저강성 감쇠를 위한 이중 질량 플라이휠{DUAL MASS FLYWHEEL FOR ASYMETRIC LOW STIFFNESS DAMPING}

본 발명은 비대칭 저강성 감쇠를 위한 이중 질량 플라이휠에 관한 것으로, 특히 엔진 공전(idle)시 제1 질량체에서 제2 질량체로 전달되는 비틀림 진동을 감소시킬 수 있는 비대칭 저강성 감쇠를 위한 이중 질량 플라이휠에 관한 것이다.

일반적으로 엔진에서는 팽창행정만이 출력행정이 되고 흡입, 압축, 배기 행정은 출력감소가 되고, 이로 인하여 회전력도 팽창행정에 의해 크거나 작아지게 되며, 이에 따라 엔진의 회전속도도 주기적으로 변동함으로 이 변동에 의한 회전속도 차이가 발생한다. 즉, 엔진의 맥동적인 회전을 플라이휠의 회전 관성력을 이용하여 원활한 회전으로 바꾸어 주게 되고, 상기 플라이휠은 크랭크 축에 장착된 주철제의 회전 관성체로서 외주에 링 기어를 끼우는데 이 링 기어는 기동 전동기의 피니언기어와 맞물려 엔진을 기동시킬 때에만 사용하는 것이 일반적이다.

또한, 크랭크 축에는 혼합기의 연소에 따라 발생한 회전력이 간격을 두고 전달되지만 플라이휠은 관성에 의하여 일정한 속도로 회전하려고 하므로 균일한 회전력을 얻을 수 있다. 이는 외경이 크고 무거울수록 관성력은 커지므로 엔진의 회전수의 변화는 어렵게 되고 가속페달의 개폐에 따라 반응이 둔하여지므로 엔진의 성격에 맞는 적당한 크기와 무게를 지닌 것을 선택하여 사용하고 있다.

그러나, 엔진의 토크 출력의 증가, 트랜스미션의 기어비의 감소등의 토크 변동의 증가로 기존의 플라이휠의 기능만으로는 엔진의 회전진동을 제어할 수 있는 데에 한계에 도달하였다.

따라서, 종래의 기술 분야에서는 이러한 방법으로 엔진의 시동 및 기동 시에 토크 변동을 더욱 더 효과적으로 줄일 수 있는 플라이휠의 발명이 요구되었는데 이러한 요구를 반영한 이중 질량 플라이휠이란 기존의 한 개의 플라이휠을 두 개로 나누어 엔진 쪽에 연결된 제1 질량체와 클러치를 통하여 트랜스미션에 연결되는 제2 질량체로 구성된 것이며, 이러한 제1 질량체 및 제2 질량체 사이에 적절한 연결이 가능하도록 진동 댐퍼를 장착한 것을 말한다. 이러한, 진동 댐퍼는 보통 스프링 또는 이와 비슷한 기능을 하는 탄성매개체로 구성되어 있으며, 두 질량체 사이의 연결을 유지하며 회전 토크를 전달하는 기능을 하며 원주상 또는 반경방향으로 배치되어 있다.

그러나, 종래의 이중 질량 플라이휠에서 엔진 공전시 제1 질량체에서 제2 질량체로 전달되는 비틀림 진동으로 소음이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진 공전(idle) 시 제1 질량체에서 제2 질량체로 전달되는 비틀림 진동을 감소시킬 수 있는 비대칭 저강성 감쇠를 위한 이중 질량 플라이휠를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 차량의 엔진 출력축에 연결하는 제1 질량체와, 변속기의 입력축에 연결하는 제2 질량체에 연결되며 제1 질량체에 수용되는 드라이브 플레이트와, 제1 질량체에 수용되는 토션 스프링을 포함하는 이중 질량 플라이휠에 있어서, 토션 스프링 안착면의 배치가 비대칭구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 이중 질량 플라이휠을 제공한다.

또한 비대칭구조는 제1 질량체의 엠보싱부의 폭을 조정하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 질량 플라이휠을 제공한다.

또한 드라이브 플레이트의 플랜지는 토션 스프링과 유격을 형성하는 것을 특징으로 하는 이중 질량 플라이휠을 제공한다.

또한 드라이브 플레이트의 플랜지는 제1 질량체의 엠보싱부에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 이중 질량 플라이휠을 제공한다.

또한 제1 질량체 및 제2 질량체의 사이에 히스테리시스 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 이중 질량 플라이휠을 제공한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이중 질량 플라이휠의 비대칭 저강성 감쇠에 의하면, 엔진 공전(idle)시 제1 질량체에서 제2 질량체로 전달되는 비틀림 진동을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 질량 플라이휠을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 이중 질량 플라이휠을 나타내기 위한 도면들로서, 도 1은 본 발명에 따른 이중 질량 플라이휠을 나타낸 부분 절개도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이중 질량 플라이휠을 나타낸 측단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 이중 질량 플라이휠에서 토크와 회전각도의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 질량 플라이휠은 자동차 구동계에 적용되는 플라이휠로서, 엔진의 출력축에 연결되는 제1 질량체(primary mass)(1)와, 변속기의 입력축에 연결되는 제2 질량체(secondary mass)(7)에 연결되는 드라이브 플레이트(3)를 포함한다. 드라이브 플레이트(3)는 제1 질량체에 수용되며, 본체와 이 본체에서 연장하는 한 쌍의 플랜지(23)를 포함한다. 본 발명에 따른 이중 질량 플라이휠에서 엔진 토크의 입력과 출력에 대한 상대 회전이 발생하는 경우 비틀림 진동을 감쇠하기 위해, 드라이브 플레이트의 한 쌍의 플랜지(23)는 토션 스프링(torsion spring)의 압축을 야기한다. 여기서 토션 스프링은 내측 토션 스프링(inner torsion spring)(16) 및 외측 토션 스프링(outer torsion spring)(17)으 로 형성된다. 또한 외측 토션 스프링(17)은 제1 질량체에서 형성된 토션 스프링 안착면(2)에 끝단을 접하여 배치되며, 내측 토션 스프링(16)은 외측 토션 스프링(17)보다 작은 길이로 구비되어, 내측 토션 스프링(16)이 없는 부분에 외측 토션 스프링(17)만 구성되어 2단 토크를 가지는 구조를 형성할 수 있다.

이때 드라이브 플레이트의 플랜지(23)를 지지할 수 있는 제1 질량체의 엠보싱부(20)는 상기 토션 스프링 안착면(2)을 좌우에 둘 수 있도록 소정의 면적만큼 돌출될 수 있다.

여기서 제1 질량체에서 형성된 토션 스프링 안착면(2)의 배치는 플레이트의 플랜지(23) 및 제1 질량체의 엠보싱부(20)가 위 아래로 형성하는 가상의 축에 대해 비대칭구조를 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 도 1에 도시된 상기 가상의 축을 ｚ축이라 할 경우 감속 방향(coast side)에서 회전축 중심(19)에 대해 α각으로 제1 질량체에서 형성된 토션 스프링 안착면(2)에 내측 및 외측 토션 스프링(16, 17)의 끝단이 배치될 수 있다 또한 가속 방향(drive side)에서 회전축 중심(19)에 대해 φ각으로 제1 질량체에서 형성된 토션 스프링 안착면(2)에 외측 토션 스프링(17)의 끝단이 배치될 수 있다. 이러한 z축에 대하여 감속 방향(coast side)으로 α각 및 가속 방향(drive side)으로 φ각은 서로 동일하지 않으며, 제1 질량체에서 형성된 토션 스프링 안착면(2)의 배치는 z축에 대하여 비대칭 구조를 형성할 수 있다.

여기서 회전축(19)을 중심으로 토션 스프링 안착면(2)이 가상의 z축과 이루는 α각 및 ε각에 있어서, α각에서 ε각을 뺀 만큼 편심된 것을 이해할 수 있다.

또한 제1 질량체에서 형성된 토션 스프링 안착면(2)의 배치는 z축과 수직각을 이루 는 y축에 대해서는 대칭 구조를 형성할 수 있다.

여기서 드라이브 플레이트의 플랜지(23)와 내측 및 외측 토션 스프링(16, 17)간의 유격(free-play)을 이해할 수 있다. 즉, 가속방향(drive side)에서 드라이브 플레이트의 플랜지(23)와 외측 토션 스프링(17) 간의 ε각 만큼 유격되어 있고, 이는 y축을 대칭으로 아래쪽의 경우도 동일하다. 이와 마찬가지로 아래쪽의 경우 드라이브 플레이트의 플랜지(23)와 외측 토션 스프링(17) 간의 Ψ각 만큼 유격되어 있고, 또한 y축을 대칭으로 위쪽의 경우에도 동일하다.

도 2에 도시한 바와 같이, 도 1의 A-A선을 따라 도시된 측단면도를 통해 본 발명에 따른 이중 질량 플라이휠을 더욱 상세하게 이해할 수 있다.

차량의 엔진 출력축에 연결되는 제1 질량체(1) 및 변속기의 입력축에 연결되는 제2 질량체(7) 사이에 저강성 감쇠를 위한 내측 및 외측 토션 스프링(16, 17)을 구비한다. 여기서 토션 가이드(18)는 외측 토션 스프링(17)을 가이드하고, 제2 질량체(7)와 리벳(8)으로 연결된 드라이브 플레이트(3)는 내측 및 외측 토션 스프링(16, 17)을 압축할 수 있다. 또한 드라이브 플레이트의 플랜지(23 : 도 1에 도시)는 제1 질량체의 엠보싱부(20 : 도 1에 도시)의 좌우에 형성된 토션 스프링의 안착면(2)을 구비할 수 있다.

또한 히스테리시스 장치로서, 탄성 와셔(12), 지지 와셔(13), 마찰 와셔(14)를 구비할 수 있고, 링 기어(4)가 열박음으로 제1 질량체(1)에 고정되고, 축의 윤활 작동을 위한 부싱(9), 윤활제를 충진하고 밀봉하는 캡(10), 그 외에 질량체 링(5), 커버(6), 와셔(11), 실링 플레이트(15)로 구성되어 있다. 여기서 회전축(19)은 중 심부에 있는 것으로 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 질량 플라이휠은 저강성 감쇠(low stiffness damping)를 제공하여 비틀림 특성을 나타낼 수 있다.

바람직하게는, 그래프에서 ε각부터 외측 토션 스프링(17 : 도 1에 도시)을 드라이브 플레이트의 플랜지로(23 : 도 1에 도시) 압축하면서, 토크의 양은 증가하기 서서히 늘어나게 되는데, α각부터는 또 다른 외측 토션 스프링(17 : 도 1에 도시)을 반대 방향의 드라이브 플레이트의 플랜지로 압축할 수 있다. 즉, 동시에 한 쌍의 외측 토션 스프링(17)이 압축되면서 토크의 양은 더욱 늘어나게 된다.

이는 한 쌍의 내측 토션 스프링(16 : 도 1에 도시)이 압축될 때까지 일정한 기울기를 이룰 수 있다. 그후 다시 토크의 양은 훨씬 크게 늘어나는 기울기를 형성할 수 있다.

즉, 토크의 변화 양이 크게 늘어나는 것을 용이하게 대처할 수 있고, 결국에는 엔진 공전 구간에서 저강성 비틀림 특성으로 인한 비틀림 진동이 감소될 수 있다.

이와 같이 제1 질량체에서 형성된 토션 스프링 안착면의 배치가 형성하는 비대칭 구조와 드라이브 플레이트와 토션 스프링 간의 유격은 저강성 비틀림 특성을 통해 엔진 공전 구간에서 제1 질량체에서 제2 질량체로 전달되는 비틀림 진동을 저감할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가 진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 이중 질량 플라이휠을 나타낸 정면도.

도 2는 도 1의 A-A선에 따른 측단면도.

도 3은 본 발명에 따른 이중 질량 플라이휠에서 토크와 회전각도와의 관계를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 제1 질량체 2 : 토션 스프링 안착면

3 : 드라이브 플레이트 7 : 제2 질량체

12 : 탄성 와셔 13 : 지지 와셔

14 : 마찰 와셔 16 : 내측 토션 스프링

17 : 외측 토션 스프링

Claims (5)

1. 차량의 엔진 출력축에 연결하는 제1 질량체와,

   변속기의 입력축에 연결하는 제2 질량체에 연결되며 제1 질량체에 수용되는 드라이브 플레이트와,

   제1 질량체에 수용되는 토션 스프링을 포함하는 이중 질량 플라이휠에 있어서,

   토션 스프링 안착면의 배치가 비대칭구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 이중 질량 플라이휠.
2. 제1항에 있어서,

   비대칭구조는 제1 질량체의 엠보싱부의 폭을 조정하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 질량 플라이휠.
3. 제1항에 있어서,

   드라이브 플레이트의 플랜지는 토션 스프링과 유격을 형성하는 것을 특징으로 하는 이중 질량 플라이휠.
4. 제3항에 있어서,

   드라이브 플레이트의 플랜지는 제1 질량체의 엠보싱부에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 이중 질량 플라이휠.
5. 제1항에 있어서,

   제1 질량체 및 제2 질량체의 사이에 히스테리시스 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 이중 질량 플라이휠.

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