KR100804160B1 - 우레탄 스프링을 사용하는 이중 질량 플라이휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 엔진 출력축에 결합되는 제1 질량체와, 변속기의 입력축에 연결하는 제2 질량체에 연결되며 상기 제1 질량체에 수용되는 드라이브 플레이트를 포함하는 이중 질량 플라이휠에 있어서, 상기 제1 질량체와 상기 드라이브 플레이트의 상대회전에 의해 압축되는 복수개의 압축가능한 압축스프링과 우레탄 스프링을 구비하고, 상기 압축스프링 또는 우레탄 스프링의 양측에 구비되며 상기 제1 질량체와 드라이브 플레이트 사이에서 드라이브 플레이트의 원주면을 따라 이동할 수 있는 탄성수단 수용부재를 포함하고, 상기 드라이브 플레이트는 상기 압축스프링 또는 우레탄 스프링의 압축을 야기할 수 있는 드라이브 플레이트의 반경방향으로 연장된 적어도 한 쌍의 플랜지를 포함하되, 상기 탄성수단 수용부재는 이웃한 수용부재와 맞닿은 일면이 상기 드라이브 플레이트의 반경방향의 중심선과 일치하면, 반대되는 면은 드라이브 플레이트의 반경방향의 중심선과 편심을 이루고 있는 이중 질량 플라이휠에 관한 것이다.

이중 질량 플라이휠, 압축스프링, 우레탄스프링

Description

우레탄 스프링을 사용하는 이중 질량 플라이휠{Dual Mass Flywheel Using Urethane Spring}

도 1은 본 발명에 의한 이중 질량 플라이휠의 평면도.

도 2는 압축스프링만 사용한 경우의 토크를 측정한 그래프.

도 3은 압축스프링과 우레탄스프링을 병용한 경우의 토크를 측정한 그래프.

본 발명은 차량의 엔진 출력축과 변속기 입력축 사이에 개재되어 비틀림 진동을 감쇠시키는 이중 질량 플라이휠에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이중 질량 플라이휠의 탄성수단 수용 부재의 마모를 고르게 하고, 드라이브 플레이트의 파손 등으로 인한 이중 질량 플라이휠의 오작동을 방지할 수 있으며, 또한 이중 질량 플라이휠의 사용되는 탄성수단에 요구되는 스토퍼 토크(stopper torque)가 증가할 경우 기존의 압축스프링으로는 충분한 성능을 발휘하지 못하는 단점을 보완하기 위해 압축스프링뿐 아니라 우레탄 스프링을 사용하는 이중 질량 플라이휠에 관한 것이 다.

이중 질량 플라이휠의 기본 구성 요소는, 한국특허출원공개 10-2003-81678호 및 한국특허등록 제0471254호에 개시되어 있는 바와 같이, 엔진의 출력축에 결합하는 제1 질량체와, 변속기의 입력축과 결합하는 제2 질량체, 그리고 제1 질량체와 제2 질량체 사이에 개재하여 양자의 상대회전에 따라 비틀림 진동 감쇠를 가능하게 하는 감쇠 수단이다.

감쇠 수단으로는 상대 회전에 따라 압축되는 압축 스프링이 널리 사용된다. 위 두 개의 선행기술문헌에 기재된 내용은 본 명세서에서 종래 기술로서 참조되며, 당업자에게 자명하게 이해되고 알려진 사항이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그런데 이중 질량 플라이휠이 작동하게 되면, 압축 스프링과 압축 스프링을 수용하는 탄성수단 수용 부재로 구성되어 있는 탄성수단 뭉치가 원심력을 받기 때문에 압축 스프링의 압축을 야기하는 드라이브 플레이트의 플랜지 부분 중, 드라이브 플레이트 본체로부터 멀리 떨어진 부분에 벤딩 모멘트를 가하게 된다.

따라서, 드라이브 플레이트의 플랜지 부위에 큰 벤딩 모멘트가 가해지고, 이 플랜지가 파손되는 경우가 생겨 이중 질량 플라이휠의 오작동 내지 작동 정지가 야기되는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 드라이브 플레이트의 플랜지에 인접한 압축 스프링 뭉치가 외측으로 힘을 받을 수 있도록 탄성수단 수용 부재가 맞닿는 면을 드라이브 플레이트의 중심에 대해서 편심되도록 구성한 기술이 있다.

그러나 이러한 종래 기술에 의하더라도, 탄성수단 수용 부재의 마모가 고르게 발생하지 않게 되어 편마모가 발생하는 문제가 있었다.

또한, 탄성수단이 압축 스프링만으로 되어 있는 경우에는, 압축스프링이 최대로 압축되어 권선과 권선간의 간격이 없이 밀착되어 더 이상 압축되지 않아 강체와 같아지는 경우가 있다. 이러한 경우 요구되는 강한 스토퍼 토크를 만족시킬 수 없게 되어 감쇠기능을 수행할 수 없게 되는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 이중 질량 플라이휠에 있어서 탄성수단 뭉치의 마모가 고르게 발생하게 하여 편마모로 인한 문제점을 해결할 수 있는 이중 질량 플라이휠을 제공하는 것을 목적으로 하고,

압축스프링을 대체하여 강한 스토퍼 토크를 발생할 수 있는 우레탄 스프링을 사용하여 압축스프링이 밀착되어 발생할 수 있는 문제점을 방지할 수 있는 이중 질량 플라이휠을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 기술적인 과제를 달성하기 위하여 다음과 같은 구성되어 있다.

본 발명은 차량의 엔진 출력축에 결합되는 제1 질량체(10)와,

변속기의 입력축에 연결하는 제2 질량체에 연결되며 상기 제1 질량체(10)에 수용되는 드라이브 플레이트(20)를 포함하는 이중 질량 플라이휠에 있어서,

상기 제1 질량체(10)와 상기 드라이브 플레이트(20)의 상대회전에 의해 압축되는 복수개의 압축가능한 압축스프링(40)과 우레탄스프링(50)을 병용하고,

상기 압축스프링(40) 또는 우레탄 스프링(50)의 양측에 구비되며 상기 제1 질량체(10)와 드라이브 플레이트(20) 사이에서 드라이브 플레이트의 원주면을 따라 이동할 수 있는 탄성수단 수용부재(30-1 내지 33-4))를 포함하고,

상기 드라이브 플레이트(20)는 상기 압축스프링(40) 또는 우레탄 스프링(50)의 압축을 야기할 수 있는 드라이브 플레이트의 반경방향으로 연장된 적어도 한 쌍의 플랜지(21,22)를 포함하되,

상기 탄성수단 수용부재는 이웃한 수용부재와 맞닿은 일면이 상기 드라이브 플레이트의 반경방향의 중심선과 일치하면, 반대되는 면은 드라이브 플레이트의 반경방향의 중심선과 편심을 이루고 있다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하기로 한다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 이중 질량 플라이휠(1)은 엔진의 출력축에 연결되어 있는 제1 질량체(10)와, 변속기 입력축에 연결되어 있는 제2 질량체(도시되지 않음)에 연결되는 드라이브 플레이트(20)를 포함한다. 드라이브 플레이트(20)는 제1 질량체(10)에 수용되며, 원형인 본체와 이 본체에서 연장하는 한 쌍의 플랜지(21, 22)를 포함한다.

한 쌍의 플랜지(21, 22)는, 후술하는 바와 같이 이중 질량 플라이휠(1)의 입력과 출력에 상대 회전이 발생하는 경우 비틀림 진동을 위해 압축하는 탄성수단으로 압축 스프링(40) 및 우레탄 스프링(50)의 압축을 야기한다. 우레탄 스프링은 우레탄계의 탄성체로써 중공 또는 중실 기둥 형상을 가지고 있을 수 있다. 하지만 우레탄 스프링의 형상에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 드라이브 플레이트(20)의 위 아래에 한 쌍의 플랜지가 제공되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 플랜지의 개수에 제한되는 것이 아님이 명백하게 밝혀둔다.

제1 질량체(10)와 드라이브 플레이트(20)의 사이에는 탄성수단 뭉치가 제공되는데, 본 발명의 설명을 위해 도 1에는 총 8개의 탄성수단 뭉치가 제공되는 것으로 도시하였다.

탄성수단 뭉치 각각은 탄성수단으로 압축스프링과 우레탄 스프링을 병용하고 있으며, 또한 압축 스프링과 우레탄 스프링의 단부를 수용하는 탄성수단 수용 부재(30-1, ..., 33-4)로 구성되어 있다. 탄성수단과 탄성수단 수용 부재(30-1, ..., 33-4)는 서로에 대해 구속되지 않은 상태로 배치될 수도 있고, 탄성수단의 단부가 탄성수단 수용 부재에 결합된 형태로 제공될 수도 있다.

압축스프링이 구비된 탄성수단 뭉치와 우레탄 스프링이 구비된 탄성수단 뭉치는 상기 드라이브 플레이트(20) 주위에 배치되는데, 압축스프링(40)과 우레탄 스프링(50)은 임의적으로 배치될 수도 있다. 하지만, 좀 더 바람직하게는 상기 한쌍의 플랜지(21,22)의 좌우에 적어도 1개의 우레탄 스프링(50)이 배치되도록 하는 것 이 좋다.

도 1에서는 2개의 우레탄스프링이 각각 한쌍의 플랜지의 우측에 배치되어 있다. 하지만 1개만 배치되거나 4개가 배치되더라고 본 발명의 기술적인 범위에 해당한다.

한편, 상기 탄성수단 수용부재는 이웃한 수용부재와 맞닿은 일면이 상기 드라이브 플레이트의 반경방향의 중심선과 일치하면, 반대되는 면은 드라이브 플레이트의 반경방향의 중심선과 편심을 이루고 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, 플랜지(21)에 인접한 탄성수단 뭉치의 탄성수단 수용 부재 중 플랜지로부터 먼 거리에 있는 탄성수단 수용 부재(30-2, 31-2)는 그것과 맞닿는 타 탄성수단 수용 부재(30-3, 31-3)와 형성하는 면이 드라이브 플레이트(20)의 중심 C에 대해서 각 a 만큼 편심되어 있다.

편심의 방향은 상기 면이 플랜지(21)를 향하는 방향으로 이루어져야 한다. 반대편 플랜지(22)에 인접한 탄성수단 뭉치의 탄성수단 수용 부재 중 플랜지로부터 먼 거리에 있는 탄성수단 수용 부재(32-2, 33-2) 역시도 그것과 맞닿는 타 탄성수단 수용 부재(32-3, 33-3)와 형성하는 면이 드라이브 플레이트(20)의 중심 C에 대해서 각 a 만큼 편심되어 있다.

그리고 플랜지(21, 22) 사이에서 중간에 배치되는 탄성수단 수용 부재(30-4, 32-4)가 맞닿는 면은 드라이브 플레이트(20)의 중심 C 을 향하며, 편심되어 있지 않다.

다음으로, 본 발명에 의한 이중 질량 플라이휠(1)의 작동에 대해서 설명하기로 한다.

제1 질량체(10)와 드라이브 플레이트(20) 사이에 상대 회전이 발생하게 되면, 드라이브 플레이트(20)의 플랜지(21, 22)와 인접한 탄성수단 수용 부재(30-1, 31-1, 32-1, 33-1)는 그것들과 각각 맞닿아 있는 탄성수단 수용 부재(30-2, 31-2, 32-2, 33-2)와의 사이에 상호작용이 발생하여, 인접한 탄성수단 수용 부재(30-1, 31-1, 32-1, 33-1)는 드라이브 플레이트(20)측을 향해 밀리고 따라서 플랜지(21, 22)의 안쪽에 벤딩 모멘트를 가하게 된다. 그리고 이 탄성수단 뭉치는 내측 마찰면(200)을 따라서 마찰력을 발생시킨다.

이러한 구조에서는 플랜지(21, 22)의 외측에 벤딩 모멘트를 가하는 경우에 비해 플랜지(21, 22) 파손의 가능성이 현저하게 낮아진다. 한편, 엔진이 고회전수로 회전하게 되면 탄성수단 뭉치들은 외측 마찰면(100)을 따라서 마찰면을 발생시키게 되는데, 플랜지(21, 22)에 인접한 탄성수단 수용 부재(30-1, 31-1, 32-1, 33-1)는 바깥쪽이 마모되게 된다. 따라서 플랜지(21, 22)에 인접한 탄성수단 수용 부재(30-1, 31-1, 32-1, 33-1)는 안쪽과 바깥쪽이 고르게 마모될 수 있다.

본 발명에 의하면 플랜지(21, 22) 사이에서 중간에 배치되는 탄성수단 수용 부재(30-4, 31-4, 32-4, 33-4)는, 서로 맞닿는 면이 드라이브 플레이트(20)의 중심 C을 향하고 편심되지 않기 때문에, 플랜지(21, 22)에 인접한 스프링 단부 수용 부재(30-1, 31-1, 32-1, 33-1)에 비해서 작동하는 거리가 작게 된다. 따라서 저회전수와 고회전수 전체적인 사용 구간에 걸쳐서 고르게 마모될 수 있는 장점이 있다.

한편, 우레탄 스프링(50)을 사용하게 되면, 우레탄 스프링은 압축 스프링의경우처럼 밀착높이가 있지는 않기 때문에, 압축 스프링에 비해 높은 스토퍼 토크를 가지게 된다. 도 2에서는 단순히 압축스프링만을 사용하는 경우의 토크를 측정한 것이고, 도 3에서는 우레탄스프링을 병용한 경우의 토크를 측정한 것이다.

도 2와 도 3에서 알 수 있듯이, 단순히 압축 스프링만 사용한 경우 밀착높이에 이르러 한계치에 도달한 토크는 350Nm 와 400Nm 사이의 값이지만, 우레탄스프링을 병용한 경우에는 최대 500Nm에 이르는 토크를 보여주고 있다. 따라서, 본 발명의 우레탄스프링을 병용한 경우가 더욱 우수한 감쇠능력을 보여주고 있으며, 별도의 장치적인 변형을 고려하지 않더라도 요구되는 성능을 만족시키고 있음을 알 수 있다.

이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 고안의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정하여지며 전술한 실시예 및/또는 첨부 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및/또는 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하다.

본 발명에 의하면, 이중 질량 플라이휠에 있어서, 드라이브 플레이트의 플랜지의 파손을 방지하면서도, 탄성수단 뭉치가 전 사용 영역에 걸쳐 고르게 마모되어서 어느 한 부분의 편마모로 인한 문제점을 예방할 수 있다.

또한, 압축스프링과 우레탄스프링을 병용함으로써, 압축스프링의 밀착에 의한 허용치의 한계성을 극복하고 우수한 스토퍼 토크치를 보여주게 되어 더욱 향상된 감쇠능력을 가진 감쇠장치를 제공하게 되었다.

Claims (3)

1. 차량의 엔진 출력축에 결합되는 제1 질량체(10)와,

   변속기의 입력축에 연결하는 제2 질량체에 연결되며 상기 제1 질량체(10)에 수용되는 드라이브 플레이트(20)를 포함하는 이중 질량 플라이휠에 있어서,

   상기 제1 질량체(10)와 상기 드라이브 플레이트(20)의 상대회전에 의해 압축되는 복수개의 압축가능한 압축스프링(40)과 우레탄스프링(50)을 병용하고,

   상기 압축스프링(40) 또는 우레탄 스프링(50)의 양측에 구비되며 상기 제1 질량체(10)와 드라이브 플레이트(20) 사이에서 드라이브 플레이트의 원주면을 따라 이동할 수 있는 탄성수단 수용부재(30-1 내지 33-4))를 포함하고,

   상기 드라이브 플레이트(20)는 상기 압축스프링(40) 또는 우레탄 스프링(50)의 압축을 야기할 수 있는 드라이브 플레이트의 반경방향으로 연장된 적어도 한 쌍의 플랜지(21,22)를 포함하되,

   상기 탄성수단 수용부재는 이웃한 수용부재와 맞닿은 일면이 상기 드라이브 플레이트의 반경방향의 중심선과 일치하면, 반대되는 면은 드라이브 플레이트의 반경방향의 중심선과 편심을 이루고 있는 이중 질량 플라이휠.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 한쌍의 플랜지(21,22)의 좌우에는 적어도 1개의 우레탄 스프링(50)이 배치되는 이중 질량 플라이휠.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 우레탄 스프링(50)은 중공 또는 중실 기둥 형상인 이중 질량 플라이휠.

Images