KR100412549B1 - 인장스프링을 이용한 이중 질량 플라이휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 크랭크축에서 발생되는 비틀림 진동을 흡수하는 인장스프링을 이용한 이중 질량 플라이휠에 관한 것으로, 둘로 분리된 일차질량과 이차질량이 베어링에 의하여 회전가능하게 지지되며, 상기 일차질량과 이차질량 사이에 복수의 스프링을 장착하여서 된 이중 질량 플라이휠에 있어서, 상기 일차질량 내면에 양측으로 대칭되게 돌출되는 고정돌부와; 상기 일차질량과 이차질량 사이에 장착된 채 상기 이차질량과 리벳으로 고정 결합되는 드라이브 플레이트와; 상기 일차질량의 양측 고정돌부와 상기 드라이브 플레이트의 양단 각각에 원주방향을 향해 양측으로 대칭 돌출된 연결부와를 탄력적으로 연결하는 다수의 인장스프링으로 구성하여 진동을 감소시키도록 한 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

인장스프링을 이용한 이중 질량 플라이휠{Fly wheel of double mass}

본 발명은 내연기관의 크랭크축에서 발생되는 비틀림 진동을 흡수하는 인장스프링을 이용한 이중 질량 플라이휠에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관의 크랭크축은 주기적으로 회전력이 작용하게 되므로 비틀림 진동이 생기고 있으며, 이러한 비틀림 진동은 차량에 있어서 크랭크축의 회전수가 커지게 됨에 따라 차체의 고유진동과 공진을 일으키게 되고 특히 격심한 진동이 되면 승차감을 나쁘게 할 뿐 아니라 타이밍 기어나 크랭크축 등의 부품을 파손시키는 원인이 되고 있다.

차량에 있어 크랭크축에서 발생되는 비틀림 진동을 감쇠시키는 장치로서 플라이휠에 토셔널 바이브레이션 댐퍼(torsional vibration damper)라는 진동감쇠장치를 크랭크축 전단의 크랭크 풀리와 일체로 조합시켜서 설치하는 것과, 플라이휠을 두개의 질량으로 분할 구성한 이중 질량 플라이휠이 있다.

상기한 이중 질량 플라이휠의 구조는 플라이휠의 질량을 일차질량과 이차질량으로 구성되어 있으며, 상기 이차질량은 다이나믹 댐퍼의 역활을 수행하게 하여 구동계의 진동을 저감시키는 것이며, 상기 일차질량과 이차질량은 코일스프링으로 연결되는 구조로 구성되고 이차질량에는 클러치가 압착되는 구조로 되어 있다.

차량에 있어서의 이중 질량 플라이휠의 일차질량은 크랭크축에 고정되어 있고 이차질량은 클러치를 통해 트랜스미션의 입력축을 단속하도록 구성되어 있으며, 상기 일차질량과 이차질량은 코일스프링의 진동흡수작동에 의해 크랭크축으로부터 발생되는 비틀림 진동을 감쇠시키는 역활을 수행하게 된다.

종래 기술에서의 일차질량과 이차질량을 연결시키는 코일스프링은 도 3의 (A)(B)(C)에 도시된 바와 같이 코일스프링(100)을 원주방향으로 두개 배열한 것과, 반경방향으로 다수 배열한 것과, 원주방향으로 다수 배열한 것 등이 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술은 엔진의 구동으로 크랭크축의 회전하게 되며, 이에 따라 크랭축에 연결되어 있는 일차질량도 함께 회전하게 되는데, 이때크랭크축의 토오크의 변동에 관계없이 일차질량에 설치된 코일스프링(100)이 탄력적으로 압축되면서 이차질량에 회전력을 전달시키는 구조로 되어 있기 때문에 크랭크축의 토오크 변동이 작을 때나 어느 정도 클 때에도 복수의 코일스프링(100)들이 똑같이 탄력작용으로 진동을 흡수하는 상태에서 이차질량에 회전력을 전달시키는 상태가 되므로 비틀림 진동이 효율적으로 감소되지 못하고 트랜스미션에 전달되는 현상이 나타나게 되는 것이 단점으로 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여 개선한 것으로, 이중 질량 플라이휠을 일차질량과 이차질량 둘로 분리한 다음 상기 일차질량과 이차질량 사이에 접선방향으로 탄력설치되는 다수의 인장스프링으로 연결하는 수단으로서 크랭크축에서 발생된 비틀림 진동이 이중 질량 플라이휠을 거쳐 트랜스미션으로 전달되는 과정에서 상기 인장스프링에 의하여 비틀림 진동이 감소될 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단은,

둘로 분리된 일차질량과 이차질량이 베어링에 의하여 회전가능하게 지지되며, 상기 일차질량과 이차질량 사이에 복수의 스프링을 장착하여서 된 이중 질량 플라이휠에 있어서,

상기 일차질량 내면에 양측으로 대칭되게 돌출되는 고정돌부와;

상기 일차질량과 이차질량 사이에 장착된 채 상기 이차질량과 리벳으로 고정 결합되는 드라이브 플레이트와;

상기 일차질량의 양측 고정돌부와 상기 드라이브 플레이트의 양단 각각에 원주방향을 향해 양측으로 대칭 돌출된 연결부와를 탄력적으로 연결하는 다수의 인장스프링;

으로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 일차질량의 고정돌부와 드라이브 플레이트의 각 연결부에 탄력적으로 연결하는 각 인장스프링은 접선방향으로 설치되게 한 것을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 드라이브 플레이트가 과도하게 회전하는 것을 방지하기 위하여 상기 일차질량 내면에 드라이브 플레이트의 요동각도를 제어하는 다수의 스토퍼를 돌출시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 이중 질량 플라이휠의 내부 구조도.

도 2는 본 발명의 작동상태도.

도 3의 (A)(B)(C)는 종래 기술의 이중 질량 플라이휠의 내부 구조도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 일차질량 2a,2b : 고정돌기

3 : 드라이브 플레이트 3a,3b : 양단

31a,31b,32a,32b : 연결부 33 : 연결공

4 : 베어링 5a,5b,5c,5d : 인장스프링

6 : 스토퍼

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 이중 질량 플라이휠의 내부 구조도이며, 도 2는 본 발명의 작동상태도를 도시한 것으로,

도면부호 1은 이중 질량 플라이휠의 일차질량을 나타내는 것이며, 상기 일차질량(1)은 도시하지 않은 이차질량과 베어링으로 지지되는 구조로 연결되어 각기 요동각도를 달리하여 회전할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 일차질량(1)의 내면 양측에는 2개의 고정돌기(2a)(2b)가 대칭상으로 돌출되어 있으며, 상기 일차질량(1)과 도시하지 않은 이차질량 사이에 장착되는 드라이브 플레이트(3)는 이차질량에 리벳 등으로 결합된 채 상기 이차질량의 중심부에축착되는 베어링(4)에 설치되어 있다.

상기 드라이브 플레이트(3)의 양단(3a)(3b)에는 원주방향을 향해 양측으로 연결부(31a)(32a),(31b)(32b)가 돌출되어 있으며, 상기 각 연결부에는 연결공(33)이 하나씩 형성되어 있다.

상기 고정돌기(2a)(2b)와 드라이브 플레이트(3)의 각 연결부에 4개의 인장스프링(4a)(4b)(4c)(4d)이 연결되어 있다.

즉, 일측의 고정돌기(2a)에는 2개의 인장스프링(4a)(4b)의 일단이 함께 고정 연결되고 상기한 인장스프링(4a)(4b) 각 타단은 연결부(31a)(31b)의 연결공(33)에 연결되어 있으며, 타측의 고정돌기(2b)에는 다른 2개의 인장스프링(4c)(4d)의 일단이 동시에 고정 연결되고 그 타단은 연결부(32a)(32b)의 연결공(33)에 연결되어 있는데, 상기한 4개의 인장스프링들은 동일한 강성을 가지고 있으므로 일차질량(1)에 전달되는 토오크의 변동이 없을 경우에는 상기 4개의 인장스프링(4a)(4b)(4c)(4d)들은 동일한 인장력으로 드라이브 플레이트(3)를 지지하고 있는 상태가 되는 반면에 토오크의 변동이 생기게 되면 4개의 인장스프링들의 인장력이 변하면서 상기 들라이브 플레이트(3)에 회전력을 전달함과 동시 진동을 감소시키는 작용을 하도록 구성되어 있다.

상기와 같이 양측의 고정돌기와 각 연결부에 연결되는 각 인장스프링들은 접선방향을 향해 연결되는 구조를 가지고 있다.

한편, 상기 일차질량(1)의 내면에는 드라이브 플레이트(3)이 과도하게 회전하는 것을 방지하는 4개의 스토퍼(6)가 네곳에 적절하게 배치된 채 돌출되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

엔진의 구동으로 크랭크축의 토오크 변동이 발생하게 되면 이중 질량 플라이휠의 일차질량(1)의 회전력이 커져서 드라이브 플레이트(3)와의 상대회전운동이 발생된다.

즉, 토오크의 변동이 없을 때에는 4개의 인장스프링(5a)(5b)(5c)(5d) 각각은 동일한 인장력으로 드라이브 플레이트(3)를 지지하고 있는 상태(도 1 참조)로서 상대회전운동이 발생되는 것이며, 도 2의 도시예와 같이 상기 일차질량(1)이 시계방향으로 회전하는 상태에서 상기 일차질량(1)의 회전력이 커지는 토오크의 변동이 생기게 되면 드라이브 플레이트(3)에 비하여 상대적으로 상기 일차질량(1)의 고정돌기(2a)(2b)가 더 빠르게 회전하는 상태가 되는데, 이때에는 일측의 고정돌기(2a)는 인장스프링(5a)에 인장력을 작용시키는 상태가 되고 타측의 고정돌기(2b)는 인장스프링(5c)에 인장력을 작용시키는 상태가 되는 것이며, 이와 같이 토오크의 변동으로 고정돌기(2a)(2b)가 인장스프링(5a)(5c)이 탄력적으로 늘어나도록 인장력을 작용시키는 순간에는 토오크가 드라이브 플레이트(3)에 전달되지 않는 상태가 되었다가 상기 인장스프링(5a)(5c)들은 더 이상의 탄력적인 인장력이 작용되지 않는 시점에 도달하게 되는 순간부터 드라이브 플레이트(3)에 토오크를 전달시키게 되는 것이다.

상기와 같이 인장스프링(5a)(5c)이 탄력적으로 인장되는 과정에서 토오크 변동에 의하여 발생되는 비틀림 진동이 상기한 인장스프링(5a)(5c)의 탄력적인 작용에 의해 흡수되므로 드라이브 플레이트(3)에는 진동이 감소된 상태로 토오크가 전달되는 것이다.

그리고 상기한 인장스프링(5a)(5c)의 인장력이 드라이브 플레이트(3)에 작용되는 상태가 되면 드라이브 플레이트(3)가 인장력이 작용한 만큼 회전하게 되므로서 상기한 인장스프링(5a)(5c)는 원래의 상태로 복귀하게 되며, 이에 따라 4개의 인장스프링(5a)(5b)(5c)(5d)는 동일한 인장력으로 드라이브 플레이트(3)를 연결시키고 있는 상태(도 1과 같은 상태)로 복귀하게 되는 것이다.

상기와 같은 인장스프링들이 탄력적으로 늘어나는 인장작용과 원래의 상태로 복귀하는 복원작용은 토오크의 변동이 생길 때에 발생되어 비틀린 진동을 흡수하여 감소시키는 것이며, 또한 이와 같은 작용은 일차질량(1)과 드라이브 플레이트(3)의 상대회전운동이 도면상 시계방향으로 회전할 때는 물론이고 반시계방향으로 회전할 때에도 동일하게 나타나는 것인데, 반시계방향으로 회전할 때의 토오크 변동시에는 시계방향을 회전할 때에 작용하지 않았던 인장스프링(5b)(5d)가 작용하게 된다.

한편, 일차질량(1)의 내면에 돌출되어 있는 스토퍼(6)는 토오크의 변동이 비정상적으로 나타나 드라이브 플레이트(3)가 과도하게 회전하는 것을 방지하는 작용을 함과 더불어 각 인장스프링들이 과도하게 인장되지 않도록 하여 인장스프링을 안전하게 보호하는 작용을 하는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 일차질량의 내면에 고정 돌출된 고정돌기와 이차질량에 결합된 드라이브 플레이트를 4개의 인장스프링을 이용하여 탄력적으로 연결시키는 수단으로 토오크 변동시 비틀림 진동을 흡수 완화시키므로서 트랜스미션측이나 또는 크랭크축측으로 전달되는 진동을 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있으며, 차체의 래틀진동과 트램스미션에서 발생하는 진동소음을 저감시킬 수 있는 효과가 있고, 또 토오크의 변동에 따라 인장스프링의 강성을 적절히 조정하고 접선방향으로의 설치 및 설치갯수의 조합으로 최적의 이력곡선(Hysteresis loop)를 구현할 수 있는 이점을 제공하는 발명이다.

Claims (3)

1. 둘로 분리된 일차질량과 이차질량이 베어링에 의하여 회전가능하게 지지되며, 상기 일차질량과 이차질량 사이에 복수의 스프링을 장착하여서 된 이중 질량 플라이휠에 있어서,

   상기 일차질량 내면에 양측으로 대칭되게 돌출되는 고정돌부와;

   상기 일차질량과 이차질량 사이에 장착된 채 상기 이차질량과 리벳으로 고정 결합되는 드라이브 플레이트와;

   상기 일차질량의 양측 고정돌부와 상기 드라이브 플레이트의 양단 각각에 원주방향을 향해 양측으로 대칭 돌출된 연결부에 접선방향으로 접속되어 탄력적으로 연결하는 다수의 인장스프링과;

   상기 드라이브 플레이트가 과도하게 회전하는 것을 방지하기 위하여 상기 일차질량 내면에 드라이브 플레이트의 요동각도를 제어하는 다수의 스토퍼;

   로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 인장스프링을 이용한 이중 질량 플라이휠.
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