KR102514969B1 - 듀얼 매스 플라이휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 듀얼 매스 플라이휠에 관한 것으로, 토크리미터가 반경 방향 외측 단부에 설치되고, 그 내측에 댐퍼스프링이 설치된다.
따라서 듀얼 매스 플라이휠의 두께가 감소될 수 있고, 고토크 엔진에 사용될 수 있다.

Description

듀얼 매스 플라이휠{Dual mass flywheel}

본 발명은 듀얼 매스 플라이휠에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토크리미터가 설치된 듀얼 매스 플라이휠에 관한 것이다.

일반적으로 엔진에서는 팽창행정만이 출력행정이 되고 흡입, 압축, 배기 행정에서는 출력이 감소된다. 이로 인해 엔진의 회전력이 증감되고 회전속도도 주기적으로 변동된다.

따라서 플라이휠의 회전 관성력을 이용하여 일정하고 원활한 회전으로 바꾸어 주고 있다. 플라이휠은 크고 무거울수록 관성력이 증가하여 엔진의 회전수의 변화를 억제하지만 가속 반응이 둔해지므로 엔진의 특성에 맞도록 적당한 크기와 무게를 가지도록 설계된다.

그러나 엔진 성능 증가에 따라 기존의 플라이휠만으로는 엔진의 회전 진동을 제어할 수 있는 데에 한계에 도달하였으며, 이에 듀얼 매스 플라이휠(Dual Mass Flywheel)이 개발되었다.

듀얼 매스 플라이휠은 엔진측 제1질량체와 변속기측 제2질량체로 분할 구성되며, 두 질량체 사이에 댐퍼스프링을 설치하여 엔진의 토크 전달 충격을 완화하고, 비틀림 진동을 감쇠시키고 있다.

한편, 듀얼 매스 플라이휠에는 과도 토크에 대한 구동계 보호 성능 향상을 위해 토크리미터가 더 설치되었다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 토크리미터를 구비한 듀얼 매스 플라이휠은 허브(11)에 프라이머리휠(1)이 볼트 결합되어 제1질량체를 구성하고, 변속기 입력축과 스플라인 결합되는 스플라인허브(2)와 이에 결합되는 드라이브플레이트(3)가 제2질량체를 구성한다.

프라이머리휠(1)과 드라이브플레이트(3) 사이에는 댐퍼스프링(5)이 설치되며, 엔진 회전력이 프라이머리휠(1), 댐퍼스프링(5), 드라이브플레이트(3)를 통해 제1질량체에서 제2질량체로 전달된다.

또한 상기 제2질량체에서 스플라인허브(2)와 드라이브플레이트(3)의 사이에는 토크리미터가 설치된다. 토크리미터는 드라이브플레이트(3)에 설치된 프릭션플레이트(6)와 프릭션커버(7)의 사이에 스플라인허브(2)에 연결된 쿠션플레이트(8)가 삽입되고, 쿠션플레이트(8)의 양측면에 페이싱(9)이 구비되며, 드라이브플레이트(3)와 프릭션플레이트(6) 사이에 프릭션스프링(10)이 설치되어 페이싱(9)과 프릭션플레이트(6) 및 프릭션커버(7)의 사이에 항상 일정한 힘으로 마찰력이 발생하도록 되어 있다.

따라서 마찰 한도를 넘는 토크가 발생하면 페이싱(9)과 프릭션플레이트(6) 및 프릭션커버(7)의 사이에서 슬립이 발생하면서 변속기 쪽으로 전달되는 토크의 크기가 감소될 수 있도록 되어 있다.

그런데 상기와 같은 종래의 듀얼 매스 플라이휠은 토크리미터가 프라이머리휠(1), 드라이브플레이트(3)와 더불어 듀얼 매스 플라이휠의 축방향으로 적층되는 구조를 이루기 때문에 듀얼 매스 플라이휠의 축방향 두께가 두꺼워지는 단점이 있었다.

또한 상기 토크리미터가 듀얼 매스 플라이휠의 반경 방향 내측에 위치하여 회전 중심에 가깝기 때문에 마찰 부품들(프릭션플레이트(6), 프릭션커버(7), 페이싱(9))의 마찰 유효 반경이 작아서 내구성이 저하되고, 고토크 전달에 부적합한 단점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1073807호(2011.10.13. 공고)

이에 본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 토크리미터의 설치 위치 및 설치 구조가 변경되어 축방향 두께가 감소되고, 마찰 부품들의 내구성이 향상되며, 고토크 전달에 유리하도록 된 듀얼 매스 플라이휠을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 댐퍼스프링과 토크리미터를 구비한 듀얼 매스 플라이휠에 있어서, 상기 토크리미터가 엔진 크랭크샤프트에 직결된 프라이머리휠의 반경 방향 외측 단부에 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 댐퍼스프링은 토크리미터보다 반경 방향 내측에 설치된다.

상기 토크리미터는 프라이머리휠의 반경 방향 단부에 고정 상태로 설치된 서포트플레이트와, 서포트플레이트에 지지되는 프릭션스프링과, 프릭션스프링에 의해 탄성 지지되는 프릭션플레이트와, 프릭션플레이트와 상기 프라이머리휠에 각각 마찰되는 페이싱과, 페이싱이 반경 방향 단부의 양측면에 설치된 연결플레이트를 포함한다.

상기 연결플레이트와 연결플레이트에 일체로 설치된 커버플레이트의 사이에 상기 댐퍼스프링이 설치된다.

상기 댐퍼스프링의 단부가 드라이브플레이트의 스프링지지부에 지지되고, 드라이브플레이트는 변속기 입력축에 결합되는 스플라인허브에 연결된다.

상기 프라이머리휠과 서포트플레이트의 사이에 토크리미터 설치 공간 확보를 위해 링형부재가 개재될 수 있다.

상기 링형부재의 외주면에 링기어가 설치된다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 토크리미터가 프라이머리휠에 직접 설치됨으로써 부품들이 축방향으로 겹치는 정도가 감소하여 듀얼 매스 플라이휠의 축방향 두께가 감소된다.

따라서 듀얼 매스 플라이휠의 구조가 보다 단순해지고, 부품수가 감소되며, 외형이 컴팩트해지는 효과가 있다.

또한 토크리미터가 듀얼 매스 플라이휠의 반경방향 최외측에 설치됨으로써 마찰 부품들의 마찰 유효 반경이 증가되어 내구성이 향상되고, 고토크 전달에 유리하여 고토크 특성을 가진 엔진에 사용할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 듀얼 매스 플라이휠의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 매스 플라이휠의 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 듀얼 매스 플라이휠의 단면도로서, 듀얼 매스 플라이휠(100)의 중심선(C-C)을 기준으로 일측 절반 부분만 도시되었다.

본 발명에 따른 듀얼 매스 플라이휠(100)은 토크리미터(130)가 프라이머리휠(120)에 직접 접촉하여 작동하는 상태로 설치되고, 또한 토크리미터(130)가 듀얼 매스 플라이휠(100)의 반경 방향 최외측부에 설치되고 반면 댐퍼스프링(180)은 토크리미터(130)보다 반경 방향 내측에 설치된 특징이 있다.

본 발명에 따른 듀얼 매스 플라이휠(100)은 제1질량체로서 허브(1)와, 허브(1)와 함께 엔진의 크랭크샤프트에 볼트(B)로 고정되는 프라이머리휠(120)과, 프리이머리휠(120)에 설치된 토크리미터(130)와, 토크리미터(130)에 연결된 연결플레이트(135) 및 커버플레이트(170)를 포함한다.

또한 상기 듀얼 매스 플라이휠(100)은 제2질량체로서 변속기 입력축에 스플라인 결합되는 스플라인허브(140)와, 스플라인허브(140)에 리벳(R1)으로 연결된 드라이브플레이트(150)를 포함한다.

상기 제1질량체와 제2질량체의 사이에는 댐퍼스프링(180)이 설치된다. 댐퍼스프링(180)은 상기 연결플레이트(135)와 커버플레이트(170)의 사이에 형성되는 스프링설치공간에서 듀얼 매스 플라이휠(100)의 원주 방향으로 설치되고, 그 단부가 상기 드라이브플레이트(150)에 돌출 형성된 스프링지지부(151)에 접촉 지지되어 있다.

한편, 상기 토크리미터(130)는 서포트플레이트(131), 프릭션스프링(132), 프릭션플레이트(133), 페이싱(134), 연결플레이트(135)를 포함한다.

서포트플레이트(131)는 프라이머리휠(120)의 반경 방향 외측 단부에 리벳(R2)을 매개로 고정되어 프라이머리휠(120)과의 사이에 부품 설치 공간을 확보한다. 프라이머리휠(120)의 단부와 서포트플레이트(131)의 사이에 링형부재(160)가 설치되어 부품 설치 공간의 확보를 용이하게 하고 서포트플레이트(131)의 고정 상태를 보다 견고히 할 수 있다. 상기 리벳(R2)은 링형부재(160)를 관통하여 설치된다.

또한 상기 링형부재(160)의 외주에는 링기어(190)가 설치되어 엔진 기동에 이용된다.

프릭션스프링(132)은 서포트플레이트(131)의 내측부에 설치되어 외측면이 서포트플레이트(131)에 지지되고, 내측면이 프릭션플레이트(133)를 지지한다. 보다 상세히는 프릭션스프링(132)은 원형 링 형상의 경사판으로서 내경측 단부와 외경측 단부가 축방향으로 위치차가 존재하도록 형성된 것이다.

따라서 프릭션스프링(132)은 서포트플레이트(131)와 프릭션플레이트(133)의 사이에서 축방향의 탄성 반력에 의해 프릭션플레이트(133)를 프라이머리휠(120)쪽 방향으로 밀어줄 수 있다.

프릭션플레이트(133)는 상기 프릭션스프링(132)의 내측에 설치되어 프릭션스프링(132)에 의해 가압 지지되는 부품으로서 상기 페이싱(134)의 일측 마찰면을 제공한다.

페이싱(134)은 연결플레이트(135)의 반경 방향 외측 단부(135a)의 양측면에 부착된 마찰재로서, 일측 페이싱(134)은 위와 같이 프릭션플레이트(133)에 밀착되고, 타측 페이싱(134)은 프라이머리휠(120)의 내측면에 밀착된다.

연결플레이트(135)는 상기와 같이 단부(135a)의 양측면에 페이싱(134)가 부착되고, 단부(161)로부터 반경 방향 내측으로 연장된 부분은 커버플레이트(170)와 함께 댐퍼스프링(180)이 설치되는 공간을 형성한다.

상기와 같은 조립 상태에서 프릭션스프링(132)의 탄성 반력에 의해 프릭션플레이트(133)가 프라이머리휠(120)쪽으로 가압됨으로써 양측 페이싱(134)이 각각 프라이머리휠(120)과 프릭션플레이트(133)의 사이에 강하게 밀착된 상태가 유지된다.

따라서 페이싱(134)과 프라이머리휠(120) 및 프릭션플레이트(133)의 사이에 슬립이 발생하지 않는 한 프라이머리휠(120)과 연결플레이트(135)는 일체로 회전된다.

위에 설명한 바와 같이 연결플레이트(135)는 커버플레이트(170)와 함께 댐퍼스프링 설치공간을 형성하며, 연결플레이트(135)와 커버플레이트(170)는 서로 용접되어 일체로 거동된다. 대략 평판 형상에 가까운 연결플레이트(135)에 대해 상기 커버플레이트(170)가 댐퍼스프링 설치공간을 형성하는데 필요한 굴곡 형상으로 형성된다.

상기 커버플레이트(170)의 외주면과 상기 프릭션플레이트(133)의 내주면은 서로 근접 거리에서 마주하고 있으나, 양자 사이에 간극이 존재하여 이들 사이의 직접적인 접촉은 없으며, 이 간극은 듀얼 매스 플라이휠(100)의 설계에 따른 댐퍼스프링(180)과 토크리미터(130)의 반경 방향 위치 차이에 따라 넓어지거나 좁아질 수 있다.

이제 본 발명에 따른 듀얼 매스 플라이휠(100)의 작용 및 효과를 설명한다.

토크리미터(130)의 토크 허용 한계 이내의 정상적인 토크 전달 상태에서는 프라이머리휠(120)과 토크리미터(130) 및 연결플레이트(135)와 커버플레이트(170)가 일체로 회전되고, 그 회전력은 댐퍼스프링(180)과 스프링지지부(151)를 매개로 드라이브플레이트(150)로 전달되어 드라이브플레이트(150)와 스플라인허브(140)를 일체로 회전시킨다.

따라서 회전력이 스플라인허브(140)에 연결된 변속기 입력축을 통해 변속기로 전달되어 필요한 변속 과정을 거친 후 드라이브샤프트를 통해 휠로 전달된다.

한편, 엔진에서 토크리미터(130)의 허용 한계를 초과하는 토크가 발생한 경우에는 상기 페이싱(134)과 프라이머리휠(160) 및 프릭션플레이트(133)의 사이에서 슬립이 발생하면서 전달 토크의 크기가 감소된다.

따라서 변속기 이하 구동계 부품들에 충격이 가해지는 것이 방지되어 구동 라인의 내구성이 향상되고, 순간적인 과도 토크 발생에 의해 차량이 주행중 울컥거리는 현상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 위에 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼 매스 플라이휠(100)은 토크리미터(130)가 회전력 전달 경로 상에서 별도의 매개 부품 없이 프라이머리휠(120)에 직접 연결 및 작용하는 상태로 설치된다. 즉, 토크리미터(130)가 듀얼 매스 플라이휠(100)의 축 방향으로 프라이머리휠(120)에 대해 간격을 두고 타 부품(종래의 드라이브플레이트(3))과 함께 적층되는 구조로 설치되지 않으며, 프라이머리휠(120)을 일측 마찰면으로 직접 활용한다.

따라서 토크리미터(130) 설치로 인한 듀얼 매스 플라이휠(100)의 내부 구조가 간소화되고, 이에 부품수도 감소된다.

또한 같은 이유에 의해 듀얼 매스 플라이휠(100)의 축 방향 두께 증가를 최소화할 수 있으므로 축 방향 공간 활용에 유리하며, 듀얼 매스 플라이휠(100)의 외형이 보다 컴팩트해지는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 듀얼 매스 플라이휠(100)은 토크리미터(130)가 듀얼 매스 플라이휠(100)의 반경 방향 최외측부에 설치된다.

따라서 토크리미터(130) 구성 부품들의 마찰 유효 반경이 크기 때문에 내구성이 향상되고, 보다 큰 힘을 전달할 수 있으므로 고토크 특성을 가진 엔진에 사용할 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 듀얼 매스 플라이휠 110 : 허브
120 : 프라이머리휠 130 : 토크리미터
131 : 서포트플레이트 132 : 프릭션스프링
133 : 프릭션플레이트 134 : 페이싱
135 : 연결플레이트 135a : 단부
140 : 스플라인허브 150 : 드라이브플레이트
151 : 스프링지지부 160 : 링형부재
170 : 커버플레이트 180 : 댐퍼스프링
190 : 링기어

Claims (7)

1. 댐퍼스프링과 토크리미터를 구비한 듀얼 매스 플라이휠에 있어서,
   상기 토크리미터가 엔진 크랭크샤프트에 직결된 프라이머리휠의 반경 방향 외측 단부에 설치되고,
   상기 댐퍼스프링은 토크리미터보다 반경 방향 내측에 설치되며,
   상기 토크리미터는 프라이머리휠의 반경 방향 단부에 고정 상태로 설치된 서포트플레이트와, 서포트플레이트에 지지되는 프릭션스프링과, 프릭션스프링에 의해 탄성 지지되는 프릭션플레이트와, 프릭션플레이트와 상기 프라이머리휠에 각각 마찰되는 페이싱과, 페이싱이 반경 방향 단부의 양측면에 설치된 연결플레이트를 포함하고,
   상기 연결플레이트와 연결플레이트에 일체로 설치된 커버플레이트의 사이에 상기 댐퍼스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 플라이휠.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 댐퍼스프링의 단부가 드라이브플레이트의 스프링지지부에 지지되고, 드라이브플레이트는 변속기 입력축에 결합되는 스플라인허브에 연결된 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 플라이휠.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 프라이머리휠과 서포트플레이트의 사이에 토크리미터 설치 공간 확보를 위해 링형부재가 개재된 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 플라이휠.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 링형부재의 외주면에 링기어가 설치된 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 플라이휠.
   

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