KR101338081B1

KR101338081B1 - 엔진의 플라이휠

Info

Publication number: KR101338081B1
Application number: KR1020120030891A
Authority: KR
Inventors: 황재웅; 진용욱; 오완수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: CN103363018B; US8672802B2; DE102012111323A1; CN103363018A; US20130260953A1; KR20130109297A; DE102012111323B4

Abstract

본 발명은 점차 증가하는 엔진 출력의 비틀림 진동을 보다 효과적으로 저감하고 완충할 수 있도록 하여, 엔진에 연결되는 변속기의 비틀림 진동 및 공진을 억제하여 래틀 및 부밍 소음을 방지함으로써, 차량의 보다 정숙하고 안정된 승차감을 구현할 수 있도록 한다.

Description

엔진의 플라이휠{FLYWHEEL OF ENGINE}

본 발명은 엔진의 플라이휠에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진에서 발생되는 토크 변동에 따른 비틀림 진동을 저감시키는 플라이휠의 구조에 관한 기술이다.

엔진은 폭발행정에서 발생되는 동력으로 크랭크샤프트를 회전시키며, 상기와 같은 폭발행정은 연속적이지 않으므로, 불연속적인 동력행정에 의해 상기 크랭크샤프트에서는 비틀림 진동이 발생하게 되며, 이와 같은 회전 진동은 연속적인 차량의 구동에 바람직하지 못하므로, 상기 크랭크샤프트에는 비교적 큰 회전관성을 제공하는 플라이휠을 장착하여, 엔진의 작동 등에 따라 초래되는 회전진동을 완화 내지는 저감시키도록 한다.

종래, 단일 질량체로 이루어진 SMF(SINGLE MASS FLYWHEEL)의 부족한 점을 보완하고자 DMF(DUAL MASS FLYWHEEL) 등이 개발되어 사용되고 있지만, 최근의 엔진 발전 추세는 가급적 기통수를 줄이고 과급장치를 장착하는 등의 노력을 통하여 엔진의 컴팩트화 및 고출력화를 도모하고 있어서, 이에 따라 엔진 출력의 비틀림 진동은 더욱 증가하는 경향에 있고, 이에 의해 종래의 DMF 등으로도 충분한 진동 저감의 효과를 얻기가 점차 어려워지고 있다.

상기한 바와 같이 엔진으로부터 비롯된 비틀림 진동이 적절히 저감되지 못하면, 상기 엔진에 연결된 변속기 등의 구동계에서 공진 등에 의한 비틀림 진동이 발생되고, 이는 변속기의 래틀 및 부밍 소음을 유발하는 원인이 된다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

1020060130145

A

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 점차 증가하는 엔진 출력의 비틀림 진동을 보다 효과적으로 저감하고 완충할 수 있도록 하여, 엔진에 연결되는 변속기의 비틀림 진동 및 공진을 억제하여 래틀 및 부밍 소음을 방지함으로써, 차량의 보다 정숙하고 안정된 승차감을 구현할 수 있도록 하는 엔진의 플라이휠을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 플라이휠은

엔진으로부터 회전력을 입력 받고 링기어를 일체로 구비한 프라이머리휠과;

상기 링기어와 동심축으로 배치된 선기어를 구비한 세컨더리휠과;

상기 링기어와 선기어에 사이에 치합되는 다수 유성기어들의 회전축을 연결한 캐리어와;

상기 캐리어와 상기 세컨더리휠 사이의 상대 회동시 탄성력을 제공할 수 있도록 설치된 댐핑스프링;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 엔진의 플라이휠은

엔진으로부터의 회전력을 입력 받는 한 회전요소와, 상기 회전요소로부터의 회전력을 전달받고 상호간의 상대회전이 탄성적으로 지지되는 다른 두 회전요소를 구비한 유성기어장치를 포함하여 구성되고;

상기 유성기어장치의 적어도 두 회전요소는 각각 자체가 회전 관성력을 형성하는 프라이머리휠과 세컨더리휠을 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 플라이휠 구조를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 캐리어를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 댐핑스프링이 구비된 세컨더리휠의 구조를 설명한 도면,
도 4는 도 1과 다른 본 발명 실시예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 작동원리를 설명한 도면,
도 6은 본 발명의 효과를 설명한 그래프이다.

도 1과 도 4를 참조하면, 본 발명의 플라이휠은 엔진으로부터의 회전력을 입력 받는 한 회전요소와, 상기 회전요소로부터의 회전력을 전달받고 상호간의 상대회전이 탄성적으로 지지되는 다른 두 회전요소를 구비한 유성기어장치(PG)를 포함하여 구성되되, 상기 유성기어장치(PG)의 적어도 두 회전요소는 각각 자체가 회전 관성력을 형성하는 프라이머리휠(PW)과 세컨더리휠(SW)을 구성하도록 하여, 엔진으로부터 입력되는 비틀림 진동을 상기 탄성적으로 지지되는 두 회전요소의 탄성적인 상대운동에 의해 감쇠시키도록 한 것이다.

즉, 본 발명 실시예들은 엔진으로부터 회전력을 입력 받고 링기어(R)를 일체로 구비한 프라이머리휠(PW)과; 상기 링기어(R)와 동심축으로 배치된 선기어(S)를 구비한 세컨더리휠(SW)과; 상기 링기어(R)와 선기어(S)에 사이에 치합되는 다수 유성기어(P)들의 회전축을 연결한 캐리어(C)와; 상기 캐리어(C)와 상기 세컨더리휠(SW) 사이의 상대 회동시 탄성력을 제공할 수 있도록 설치된 댐핑스프링(1)을 포함하여 구성된다.

도 1의 실시예에서 상기 선기어(S)는 원웨이클러치(3)를 통하여 상기 세컨더리휠(SW)에 연결되고, 상기 원웨이클러치(3)는 상기 프라이머리휠(PW)로 입력되는 엔진으로부터의 회전력 방향과 반대방향의 회전을 구속하도록 설치되어 있고, 이와 달리 도 4의 실시예에서는 상기 선기어(S)는 상기 세컨더리휠(SW)과 일체로 구성된 것으로서, 실질적으로는 도 1과 도 4의 실시예는 선기어(S)가 상기 세컨더리휠(SW)과 원웨이클러치(3)를 통해 연결되어 있는지 일체로 직결되어 있는지의 차이를 가지고 있다.

상기 캐리어(C)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 유성기어(P)들의 회전축들이 고정되어 있는 베이스플레이트(5)와, 상기 베이스플레이트(5)로부터 반경방향 외측으로 돌출되어 상기 댐핑스프링(1)의 단부를 가압할 수 있도록 된 가압돌기(7)를 포함하여 구성된다.

상기 세컨더리휠(SW)은 상기 캐리어(C)의 베이스플레이트(5) 및 가압돌기(7)를 감싸면서 상기 댐핑스프링(1)을 원호상으로 가이드하는 형상으로 형성되고, 상기 선기어(S)가 구비되는 중심축(9)이 일체로 연결된 구조로서, 도 3은 댐핑스프링(1)이 배치된 예를 보이기 위하여 외곽부분이 절개된 상태의 세컨더리휠(SW)을 도시하고 있다.

도 1의 실시예에서는 상기 캐리어(C)의 베이스플레이트(5) 내경부가 지지베어링(11)을 통해 상기 세컨더리휠(SW)의 중심축(9)상에 상대회전 가능한 상태로 지지되어 지지베어링(11)을 구비하지 않은 도 4의 실시예에 비하여 보다 안정된 회전 지지구조를 가지고 있는 상태이다.

상기한 바와 같은 본 발명 실시예들은 엔진으로부터의 동력이 상기 프라이머리휠(PW)로 공급되며, 상기 프라이머리휠(PW)의 링기어(R)가 회전하면서 상기 캐리어(C)와 선기어(S)를 회전시키게 되어, 동력은 상기 선기어(S)와 연결된 세컨더리휠(SW)을 통해 인출되게 된다.

도 5를 참조하면, 엔진으로부터 입력되는 동력(Tr)에 의해 링기어(R)가 회전하게 되면, 그에 따라 캐리어(C)와 선기어(S)가 함께 동일한 방향(시계방향)으로 회전하게 되어 상기 세컨더리휠(SW)에 연결된 출력축(13)을 통해 동력(Tr)이 인출된다.

이때, 상기 엔진으로부터 입력되는 동력의 비틀림 진동은 상기 캐리어(C)와 선기어(S) 사이의 상대운동과 이를 탄성적으로 지지하는 상기 댐핑스프링(1)에 의해 감쇠되게 되는바, 상기 링기어(R)의 시계방향 회전에 의해 상기 캐리어(C)의 유성기어(P)는 상기 선기어(S)의 외주를 타고 공전 및 자전하면서 캐리어(C)를 시계방향으로 회전시키게 되고, 이에 의해 상기 선기어(S)는 반시계방향으로 회전되려고 하는 반력(Rr)을 형성하게 되어, 결과적으로 상기 선기어(S)와 상기 캐리어(C) 사이는 서로 반대방향의 상대 회전이 유발되게 되며, 이러한 상대 회전은 상기 댐핑스프링(1)에 의해 탄성적으로 지지되게 되어, 엔진으로부터의 비틀림 진동은 이러한 선기어(S)와 캐리어(C)의 상대운동 및 상기 댐핑스프링(1)의 탄성 변화에 의해 감쇠되게 되는 것이다.

여기서, 상기 댐핑스프링(1)의 강성은 상기 유성기어(P)의 기어비에 의해 상기 댐핑스프링(1)이 가지고 있는 본래의 강성에 비하여 낮아진 강성을 제공하는 것과 같은 효과를 내게 된다.

즉, 상기 링기어(R)와 상기 캐리어(C)의 기어비에 의해, 상기 링기어(R)의 회전력이 상기 캐리어(C)로 감속되어 상기 댐핑스프링(1)에 가해지는 것과 같은 원리에 의해, 링기어(R)와 일체인 프라이머리휠(PW)과 선기어(S)와 일체인 세컨더리휠(SW) 사이의 상대적으로 큰 회동변위에 대하여 상기 댐핑스프링(1)은 상기 기어비가 곱해진만큼 적은 변위로 신축하여 상대적으로 낮은 강성을 제공하는 것과 같은 효과를 얻도록 하는 것이다.

본 발명도 프라이머리휠(PW)과 세컨더리휠(SW)의 상대회전이 탄성적으로 지지되는 듀얼메스플라이휠로 볼 수 있는데, 듀얼메스플라이휠에서 두 질량체 사이의 상대 회동을 지지하는 탄성체는 그 강성이 낮을수록 우수한 진동 감쇠효과를 얻을 수 있으나, 구조적으로 두 질량체 사이에 허용할 수 있는 상대 회전 범위가 제한적이어서 탄성체의 강성을 무한정 낮추기 어려운 실정이지만, 본 발명에 의하면, 상기 프라이머리휠(PW)과 세컨더리휠(SW) 사이의 상대회동 변위를 크게 확보하면서도, 상기 댐핑스프링(1)의 변위는 상기 유성기어장치(PG)의 기어비에 의해 상대적으로 작게 형성되어, 상기 댐핑스프링(1)이 상대적으로 작은 강성을 제공하는 효과를 얻도록 함으로써, 듀얼메스플라이휠로서의 진동 감쇠성능을 극대화하도록 한 것이다.

한편, 도 1의 실시예는 도 4의 실시예와 달리 원웨이클러치(3)에 의해 상기 선기어(S)가 상기 세컨더리휠(SW)의 중심축(9)에 대하여 반시계방향으로의 회전은 억제되고 시계방향으로의 회전은 허용되도록 하여, 입력되는 비틀림 진동 중 한쪽방향에 대해서는 상기 원웨이클러치(3)에 의해 구조적으로 제한 하고 다른 쪽 방향에 대해서는 상기 댐핑스프링(1)에 의한 감쇠 효과가 얻어지도록 구성한 것이다.

참고로, 도 6은 본 발명에 의한 효과를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 해석한 것으로서, 동일한 비틀림 진동을 수반한 엔진 출력을 입력 받은 경우, 각각 SMF, DMF, 본 발명 도 4의 실시예, 본 발명 도 1의 실시예를 장착한 상태에서의 변속기 비틀림진동의 감쇠 정도를 비교한 도면으로서, 본 발명의 실시예들이 종래 일반적인 DMF보다 우수한 진동감쇠효과를 나타내며, 상기 원웨이클러치를 장착한 경우 더욱 효과가 우수함을 알 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 댐핑스프링
3; 원웨이클러치
5; 베이스플레이트
7; 가압돌기
9; 중심축
11; 지지베어링
13; 출력축
PG; 유성기어장치
PW; 프라이머리휠
SW; 세컨더리휠
R; 링기어
S; 선기어
P; 유성기어
C; 캐리어

Claims

엔진으로부터 회전력을 입력 받고 링기어(R)를 일체로 구비한 프라이머리휠(PW)과;
상기 링기어(R)와 동심축으로 배치된 선기어(S)를 구비한 세컨더리휠(SW)과;
상기 링기어(R)와 선기어(S)에 사이에 치합되는 다수 유성기어(P)의 회전축을 연결한 캐리어(C)와;
상기 캐리어(C)와 상기 세컨더리휠(SW) 사이의 상대 회동시 탄성력을 제공할 수 있도록 설치된 댐핑스프링(1);을 포함하고,
상기 캐리어(C)는
상기 유성기어(P)의 회전축이 고정되어 있는 베이스플레이트(5)와;
상기 베이스플레이트(5)로부터 반경방향 외측으로 돌출되어 댐핑 스프링(1)의 단부를 가압할 수 있도록 된 가압돌기(7)를 포함하여 구성되고;
상기 세컨더리휠(SW)은
상기 캐리어(C)의 베이스플레이트(5) 및 가압돌기(7)를 감싸면서 상기 댐핑스프링(1)을 원호상으로 가이드하는 형상으로 형성되고;
상기 선기어(S)가 구비되는 중심축(9)이 일체로 연결된 것
을 특징으로 하는 엔진의 플라이휠.
청구항 1에 있어서,
상기 선기어(S)는 원웨이클러치(3)를 통하여 상기 세컨더리휠(SW)에 연결되고;
상기 원웨이클러치(3)는 상기 프라이머리휠(PW)로 입력되는 엔진으로부터의 회전력 방향과 반대방향의 회전을 구속하도록 설치된 것
을 특징으로 하는 엔진의 플라이휠.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 캐리어(C)의 베이스플레이트(5) 내경부는 지지베어링(11)을 통해 상기 세컨더리휠(SW)의 중심축(9)상에 상대회전 가능한 상태로 지지되는 것
을 특징으로 하는 엔진의 플라이휠.
엔진으로부터의 회전력을 입력 받는 한 회전요소와, 상기 회전요소로부터의 회전력을 전달받고 상호간의 상대회전이 탄성적으로 지지되는 다른 두 회전요소를 구비한 유성기어장치(PG)를 포함하여 구성되고;
상기 유성기어장치(PG)의 적어도 두 회전요소는 각각 자체가 회전 관성력을 형성하는 프라이머리휠(PW)과 세컨더리휠(SW)을 구성하되,
상기 유성기어장치(PG)의 캐리어는
상기 유성기어(P)의 회전축이 고정되어 있는 베이스플레이트(5)와;
상기 베이스플레이트(5)로부터 반경방향 외측으로 돌출되어 댐핑 스프링(1)의 단부를 가압할 수 있도록 된 가압돌기(7)를 포함하여 구성되는 것
을 특징으로 하는 엔진의 플라이휠.
청구항 5에 있어서,
상기 유성기어장치(PG)는
엔진으로부터의 회전력을 입력받도록 크랭크샤프트에 연결되는 링기어(R)가 상기 프라이머리휠(PW)을 구성하고;
선기어(S)가 상기 세컨더리휠(SW)을 구성하면서 동력을 인출하도록 구성되며;
캐리어(C)는 상기 선기어(S)와의 상대회동이 가능한 상태로 설치되고;
상기 캐리어(C)와 선기어(S)의 사이에는 캐리어(C)와 선기어(S)의 상대회동을 탄성적으로 지지하는 댐핑스프링(1)이 구비된 것
을 특징으로 하는 엔진의 플라이휠.