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KR101674696B1 - 자동차용에 특히 적합한 이중 감쇠 수단을 구비한 이중 감쇠 플라이휠 - Google Patents

자동차용에 특히 적합한 이중 감쇠 수단을 구비한 이중 감쇠 플라이휠 Download PDF

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KR101674696B1
KR101674696B1 KR1020117018028A KR20117018028A KR101674696B1 KR 101674696 B1 KR101674696 B1 KR 101674696B1 KR 1020117018028 A KR1020117018028 A KR 1020117018028A KR 20117018028 A KR20117018028 A KR 20117018028A KR 101674696 B1 KR101674696 B1 KR 101674696B1
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South Korea
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flywheel
damping
washer
damping means
connecting web
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올리비어 패피트
다니엘 페니욱스
미셀 그라똥
리오넬 레니어
Original Assignee
발레오 앙브라이아쥐
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Abstract

이중 감쇠 플라이휠(10)은, 연결 웨브(36)를 매개로 직렬로 배치된 제 1 엔진 플라이휠 부재(12) 및 제 2 엔진 플라이휠 부재(14)를 구비한다. 상기 제 1 감쇠 수단(26)은 연결 웨브(36)에 구비된 2개의 제 1 안착부들 사이에서 둘레 방향으로 연장되는 적어도 하나의 곡선형 탄성 부재(34)를 구비한다. 상기 제 2 감쇠 수단(28)은 적어도 두 그룹의 탄성 부재를 포함하고, 각각의 그룹은 중간 지지 요소(52)에 의해 직렬로 배치된 적어도 2개의 선형 탄성 부재(46)를 구비하고, 각 그룹의 선형 탄성 부재는 연결 웨브에 구비된 2개의 제 2 안착부 사이에서 둘레 방향으로 연장되며, 상기 연결 웨브(36)와 별개로, 상기 선형 탄성 부재(46)를 작동시키는 적어도 하나의 환형 부재(50)가 각 그룹의 중간 지지 요소(52)를 지니고 있다.

Description

자동차용에 특히 적합한 이중 감쇠 수단을 구비한 이중 감쇠 플라이휠{DOUBLE DAMPING FLYWHEEL WITH DOUBLE DAMPING MEANS, NOTABLY FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 기어 박스를 구비한 자동차에 이중 감쇠 플라이휠을 결합하는 결합 장치에 관한 것이다. 특히, 한정의 의도는 없이, 본 발명은 자동차에 디젤 엔진을 설치하도록 구성된 결합 장치에 관한 것이다.
통상, 결합 장치는 자동차의 크랭크샤프트에 결합된 엔진 플라이휠을 구비한다. 이중 감쇠 플라이휠을 구비한 장치의 경우에, 엔진 플라이휠은 감쇠 수단에 의해 서로 결합된 제 1 및 제 2 엔진 플라이휠 부재를 구비한다. 이중 감쇠 플라이휠은 엔진으로부터의 소음 및 진동을 필터링하도록 구성된다.
종래의 기술, 특히 프랑스 특허 제 FR-A-2647171 호에 따르면, 특히 자동차의 클러치용의 이중 감쇠 플라이휠이 이미 공지되어 있으며, 이 플라이휠은, 일반적으로 축 둘레에서 회전하고 대략 동축으로 있으며 서로에 대해 회전 이동 가능한 제 1 및 제 2 엔진 플라이휠 부재를 구비하고, 이들 플라이휠 부재는, 대략 이들 제 1 및 제 2 플라이휠 부재의 축선을 중심으로 회전하는 연결 웨브에 의해 직렬로 배치된 제 1 및 제 2 감쇠 수단에 의해 결합된다.
제 1 감쇠 수단은, 제 1 및 제 2 플라이휠 부재의 축선 둘레에 둘레 방향으로 분포된 4개의 곡선형 탄성 부재를 구비한다. 곡선형 탄성 부재가 둘레 방향으로 변형되도록 구성된 탄성 부재인 점을 기억한다. 각각의 곡선형 탄성 부재는 연결 웨브에 구비된 안착부(seating) 사이에서 둘레 방향으로 연장된다.
제 2 감쇠 수단은 제 1 및 제 2 플라이휠 부재의 축선 둘레에 둘레 방향으로 분포된 8개의 선형 탄성 부재를 구비한다. 선형 탄성 부재는 축방향으로 변형되도록 구성된 탄성 부재인 점을 기억한다. 각각의 선형 탄성 부재는 연결 웨브의 윈도우(window)에서 연장된다.
직렬로 배치된 이들 제 1 및 제 2 감쇠 수단에 의해, 다양한 엔진 주행 속도에서 소음 및 진동을 필터링할 수 있다.
예컨대, 자동차에 시동을 걸 때에, 선형 탄성 부재를 구비한 제 2 감쇠 수단에 의해 허용되는 각도 변위는 통상적으로 충분하지 않다. 이에 따라, 낮은 엔진 구동 속도에서, 특히 시동 시에, 엔진으로부터의 소음 및 진동은 주로 곡선형 탄성 부재를 구비한 제 1 감쇠 수단에 의해 필터링된다.
또한, 엔진이 고속으로 구동될 때에, 제 1 감쇠 수단의 곡선형 탄성 부재는 원심력을 받는데, 이 원심력은 곡선형 탄성 부재와 이들 탄성 부재가 내장되는 가이드 부재의 사이에서 마찰을 발생시키는 작용을 한다. 이 경우에, 상기 마찰은 이들 감쇠 수단의 유효성을 제한한다.
이에 따라, 고속으로 구동될 때에, 엔진으로부터의 소음 및 진동은 주로 제 2 감쇠 수단에 의해 필터링되고, 그 선형 스프링에는 전술한 마찰이 발생하지 않는다.
그럼에도 불구하고, 경우에 따라서는, 특히 고속으로 구동될 때에, 제 2 감쇠 수단의 각 방향 강성(angular stiffness)이 너무 높으면 진동을 만족스럽게 필터링할 수 없다.
프랑스 특허 제 FR-A-2647171 호
본 발명은 특히, 이중 감쇠 플라이휠에 모든 상황의 통상적인 동작에서 유효한 진동 필터링 기능을 부여함으로써 전술한 단점을 제거하기 위한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은, 특히 자동차의 클러치용의 이중 감쇠 플라이휠에 관한 것으로, 이 플라이휠은, 서로 본질적으로 동축으로 있고 서로에 대해 회전 이동 가능한 제 1 및 제 2 엔진 플라이휠 부재를 구비하고, 이들 플라이휠 부재는, 연결 웨브에 의해 직렬로 배치된 제 1 및 제 2 감쇠 수단에 의해 결합되고,
- 상기 제 1 감쇠 수단은 연결 웨브에 구비된 2개의 제 1 안착부 사이에서 둘레 방향으로 연장되는 적어도 하나의 곡선형 탄성 부재를 구비하고,
- 상기 제 2 감쇠 수단은 적어도 두 그룹의 탄성 부재를 구비하고, 각각의 그룹은 중간 지지 요소에 의해 직렬로 배치된 적어도 2개의 선형 탄성 부재를 구비하고, 각 그룹의 선형 탄성 부재는 연결 웨브에 구비된 2개의 제 2 안착부 사이에서 둘레 방향으로 연장되며,
- 상기 연결 웨브와 별개로, 선형 탄성 부재를 위상 조정하는 적어도 하나의 환형 부재가 각 그룹의 중간 지지 요소를 지니고 있고,
제 1 부재와 연결 웨브 사이의 최대 각도 변위와, 제 2 부재와 연결 웨브 사이의 최대 각도 변위 사이의 차이는 30° 미만, 바람직하게는 10° 미만인 것을 특징으로 한다.
이것은 전술한 2개의 변위가 서로 유사하다는 것을 의미한다. 제 1 부재와 연결 웨브 사이의 최대 각도 변위는 제 2 부재와 연결 웨브 사이의 최대 각도 변위보다 클 수도 있고 작을 수도 있다.
서로 평행하게 배치된 종래 기술의 선형 탄성 부재와는 달리, 직렬로 배치된 선형 탄성 부재의 그룹에 의해, 곡선형 탄성 부재를 갖는 감쇠 수단의 단점을 수반하지 않으면서 제 2 감쇠 수단의 각도 변위를 크게 할 수 있다. 특히, 제 2 감쇠 수단에는, 고속 구동에서의 원심력에 기인한 번거로운 마찰이 발생하지 않는다.
큰 각도 변위가 허용되기 때문에, 이들 제 2 감쇠 수단에 의해 발생된 탄성력은, 종래 기술의 선형 스프링을 구비한 감쇠 수단에 의해 발생된 것보다 작다.
또한, 선형의 탄성 부재가 지지되어 있는 중간 요소를 구비하는 환상의 위상 조정 부재(phasing member)로 인하여, 각 그룹의 탄성 부재는 위상이 변형된다. 이에 따라, 탄성 부재의 그룹에 의해 발생된 탄성력은 둘레 방향으로 분산되고 축선 둘레에서 균일하게 되므로, 이들 힘의 반경방향 성분은 실질적으로 제로로 된다.
이와 같이 반경방향 성분이 실질적으로 제로이기 때문에, 안착부에 대한 선형 탄성 부재의 마찰이 제한되고, 이에 의해 이들 선형 탄성 부재의 유효성이 최적화된다.
따라서, 상기 제 2 감쇠 수단은, 제 1 감쇠 수단의 곡선형 탄성 부재의 유효성이 원심력으로 인하여 제한될 때에 고속 엔진 구동에서도 진동을 효과적으로 필터링할 수 있다.
또한, 전술한 각도 변위의 제어는, 모든 모드의 동작에서 엔진으로부터의 소음 및 진동을 필터링하는 것을 개선함으로써 제 2 감쇠 수단의 성능을 향상시키는 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 이중 감쇠 플라이휠은 이하의 특징 중 하나 이상을 더 포함할 수도 있다.
- 상기 제 1 및 제 2 감쇠 수단은 거의 동일한 정지 강성을 갖는데, 달리 말하면 이들의 상대 차이가 약 30% 미만이다.
- 상기 제 2 감쇠 수단은 3개의 그룹의 탄성 부재를 구비하고, 각각의 그룹은 이 그룹의 각각의 제 2 안착부와 중간 지지 요소 사이에서 각각 연장되는 2개의 선형 탄성 부재를 구비한다.
- 상기 위상 조정 부재는 대략 제 1 및 제 2 부재의 축 둘레에서 회전하는 와셔이고, 각각의 중간 지지 요소가 상기 와셔에 배치된 반경방향 외측 러그에 의해 형성된다.
- 상기 제 1 감쇠 수단의 각 곡선형 탄성 부재는 제 2 감쇠 수단의 각 선형 탄성 부재에 대하여 반경방향 외측에 배치되어 있다. 실제로, 환형의 위상 조정 부재는 관성을 제한하기 위하여 이중 감쇠 플라이휠의 반경방향 내측에 배치되어 있다.
- 상기 이중 감쇠 플라이휠은 제 1 및 제 2 밀봉 와셔를 구비하는 외부 밀봉 수단을 포함하고, 제 1 밀봉 와셔는 제 1 감쇠 수단의 제 2 가이드 와셔와 제 2 감쇠 수단의 제 4 가이드 와셔 사이에 배치되어 있고, 제 2 밀봉 와셔는 제 1 감쇠 수단의 제 1 가이드 와셔와 제 2 감쇠 수단의 제 3 가이드 와셔 사이에 배치되어 있다.
- 상기 이중 감쇠 플라이휠은 제 3 및 제 4 밀봉 와셔를 구비하는 내부 밀봉 수단을 포함하고, 제 3 밀봉 와셔는 제 2 감쇠 수단의 제 4 가이드 와셔와 위상 조정 부재의 사이에 배치되어 있고, 제 4 밀봉 와셔는 제 2 감쇠 수단의 제 3 가이드 와셔와 연결 웨브 사이에 배치되어 있다.
- 상기 이중 감쇠 플라이휠은 제 1 및 제 2 감쇠 수단에 가해지는 토크를 제한하기 위한 토크 제한 수단을 포함하며, 이 수단은 제한 허브와 함께 회전하도록 부착된 안착 와셔와, 안착 와셔와 제 2 플라이휠 사이에 삽입되고 제 2 플라이휠에 하중을 가하도록 구성된 접시형(Belleville type) 스프링 와셔를 구비한다.
- 스프링 와셔와 제 2 플라이휠 사이와, 제 2 플라이휠과 가이드 와셔의 사이에 내마모성 와셔가 삽입된다.
- 연결 웨브는, 제 1 감쇠 수단의 곡선형 탄성 부재와 협력하도록 구성된 제 1 안착부 중 적어도 하나와, 제 2 감쇠 수단의 선형 탄성 부재 중 하나와 협력하도록 구성된 제 2 안착부 중 적어도 하나를 양자 모두 구비하는 적어도 하나의 반경방향 러그를 구비한다.
- 위상 조정 부재는 5000 kg/m3 미만의 밀도를 갖는 재료, 바람직하게는 알루미늄, 티타늄 또는 유리섬유, 카본 또는 케블러 베이스(kevlar base)와의 복합체 중에서 선택되는 재료로 제조된다. 이에 의해, 상기 위상 조정 부재의 관성이 제한된다.
- 상기 제 2 감쇠 수단은 선형 탄성 부재의 그룹을 위한 하우징을 형성하는 적어도 하나의 축방향 오목부를 각각 구비하는 2개의 가이드 와셔를 포함한다.
첨부 도면을 참고로 하며 단지 예로서 제공되는 이하의 설명을 읽음으로써 본 발명을 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 이중 감쇠 플라이휠의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이중 감쇠 플라이휠의 축방향의 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 이중 감쇠 플라이휠의 정면도이다.
도 4는 이중 감쇠 플라이휠의 동작 원리를 설명하는 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 이중 감쇠 플라이휠의 부분 정면도이다.
도 1 내지 도 3은, 자동차의 클러치에 장착하도록 구성된 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 이중 감쇠 플라이휠(10)을 도시한다. 종래에, 이러한 클러치는 엔진, 예컨대 디젤형 엔진을 자동차의 기어 박스에 결합하도록 구성된다.
이중 감쇠 플라이휠(10)은, 종래의 부착 수단에 의해, 예컨대 나사에 의해 엔진의 크랭크샤프트와 함께 회전하도록 부착되게 구성되어 있다.
이중 감쇠 플라이휠(10)은, 대략 공통 축선(X)의 둘레에서 회전하고 대략 동축으로 있는 엔진 플라이휠의 제 1 부재(12) 및 제 2 부재(14)를 구비한다.
제 1 부재(12)는 적어도 2개, 바람직하게는 3개의 적층판 디스크(18)를 갖는 유연한 제 1 플라이휠(16)과, 바람직하게는 주철 또는 강으로 제조되고 대략 판 디스크(18)의 둘레를 회전하고 둘러싸는 제 1 관성 부재(20)를 구비한다. 바람직하게는, 이들의 축방향 치수를 제한하기 위하여, 적층판 디스크(18)는 곡선부(21)를 형성하도록 축방향으로 구부러진다. 이들 곡선부(21)는 서로에 대하여 축방향 및 반경방향으로 오프셋되어 있어, 제 1 플라이휠의 유연성을 저해하지 않는다.
제 1 플라이휠(16)은 크랭크샤프트와의 부착 수단을 지지하도록 구성된다.
제 2 부재(14)는, 바람직하게는 주철로 제조되고 클러치 기구의 반응판을 지니도록 구성된 제 2 플라이휠(22)을 구비한다. 통상적으로, 이러한 반응판은 마찰 디스크 지지부를 형성하도록 구성되고, 기어 박스의 샤프트와 함께 회전하도록 연결되며, 클러치가 맞물림 위치에 있을 때 제 2 플라이휠(22)과 함께 회전하도록 부착된 압력판에 의해 응력을 받는다.
제 2 부재(14)는 유연성 플라이휠(16)에 고정된 제 1 부재(12)의 허브(24)에 회전 장착된다. 이 때문에, 허브(24)와 제 2 부재(14) 사이에 센터링 볼 베어링(25)이 배치된다. 대안으로, 상기 볼 베어링(25)은 2개의 볼 베어링 또는 센터링 베어링으로 대체될 수도 있다.
엔진 플라이휠의 제 1 부재(12) 및 제 2 부재(14)는 둘레 효과(circumferential effect)를 갖는 제 1 감쇠 수단(26) 및 제 2 감쇠 수단(28)에 의해 결합되고, 직렬로 결합되며, 자동차 엔진으로부터의 진동을 줄이도록 구성된다.
제 1 감쇠 수단(26)은, 통상의 부착 수단, 예컨대 리벳에 의해 제 1 부재(12)와 함께 회전하도록 부착된 제 1 가이드 와셔(30) 및 제 2 가이드 와셔(32)를 구비한다.
제 1 감쇠 수단(26)은 또한 곡선형 탄성 부재(34), 바람직하게는 축선(X)의 둘레에서 둘레 방향으로 분포된 3개의 곡선형 탄성 부재(34)를 구비한다. 이들 곡선형 탄성 부재(34)는 제 1 가이드 와셔(30) 및 제 2 가이드 와셔(32)와 대략 축선(X) 둘레를 회전하는 연결 웨브(36)를 탄성적으로 결합하도록 구성된다.
이를 위하여, 제 1 가이드 와셔(30) 및 제 2 가이드 와셔(32)는 곡선형 탄성 부재(34)를 위한 안착부를 형성하는 돌기부(38)를 구비하고, 연결 웨브(36)는 러그(40), 바람직하게는 3개의 러그(40)를 구비하고, 각각의 러그는 제 1 안착부(40A)를 구비한다. 이에 따라, 각각의 곡선형 탄성 부재(34)는 연결 웨브(36)의 둘레 방향으로 연속되는 2개의 러그에 각각 구비된 2개의 제 1 안착부(40A) 사이에서 둘레 방향으로 연장된다.
제 1 가이드 와셔(30)는 그 반경방향 외주에, 제 2 가이드 와셔(32)까지 축방향 외측으로 연장되는 플랜지(31)를 구비하고, 상기 제 2 가이드 와셔(32)와 함께 곡선형 탄성 부재(34)를 위한 하우징을 형성하는 점을 기억한다. 이 플랜지(31)는 그리스 또는 오일 등의 점성 윤활제를 곡선형 탄성 부재(34)의 둘레에 유지할 수 있고, 특히 상기 윤활제가 원심력의 영향에 의해 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 플랜지(31)는 높은 엔진 속도에서 구동되어 원심력을 받을 때 곡선형 탄성 부재(34)를 유지할 수 있다.
곡선형 탄성 부재(34)가 슬라이드 이동하는 주둥이(spout) 형태의 가이드 부재(33)가 플랜지(31)와 이들 탄성 부재(34) 각각의 사이에 삽입된다.
이중 감쇠 플라이휠(10)은 또한 제 2 환형 관성 부재(35)를 구비하고, 이 관성 부재는 그 반경방향 외주에 제 1 가이드 와셔(30) 및 제 2 가이드 와셔(32)를 둘러싸도록 축방향으로 연장되는 관성 플랜지(35A)를 갖는다. 제 1 관성 부재(20)와 관련한 환형의 제 2 관성 부재(35)는 제 1 플라이휠(16)의 관성을 최적화하도록 구성된다.
제 2 감쇠 수단(28)은, 통상의 부착 수단에 의해, 예컨대 리벳에 의해 제 2 부재(14)와 함께 회전하도록 부착된 제 3 가이드 와셔(42) 및 제 4 가이드 와셔(44)를 구비한다. 제 2 감쇠 수단(28)은 또한, 2개의 선형 탄성 부재(46)를 각각 구비하는 바람직하게는 3개의 그룹(47)의 선형 탄성 부재(46)를 구비한다. 이들 3개의 그룹(47)은 축선(X) 둘레에서 둘레 방향으로 분포되어 있다.
직렬로 배치된 두 선형 탄성 부재(46)의 각 그룹(47)은, 연결 웨브(36)의 둘레 방향으로 연속하는 2개의 러그(40)에 각각 구비된 2개의 제 2 안착부(40B) 사이에서 둘레 방향으로 연장된다.
이에 따라, 각각의 러그(40)는 제 1 감쇠 수단(26)의 곡선형 탄성 부재(34)를 위한 제 1 안착부(40A)와 제 2 감쇠 수단(28)의 선형 탄성 부재(46)를 위한 제 2 안착부(40B) 양자 모두를 구비하고 있다. 달리 말하면, 곡선형 탄성 부재(34)와 선형 탄성 부재(46)는 본질적으로 동일하게 반경방향으로 정렬되어 있다.
선형 탄성 부재(46)는 연결 웨브(36)를 제 3 가이드 와셔(42) 및 제 4 가이드 와셔(44)와 탄성적으로 결합하도록 구성된다. 이를 위하여, 제 3 가이드 와셔(42) 및 제 4 가이드 와셔(44)는 선형 탄성 부재(46)용 안착부를 형성하기 위한 지지면(48)을 갖는다.
각 가이드 와셔(42, 44)는 가장자리가 지지면(48)을 형성하는 축방향 오목부(49)를 포함하고, 각 오목부(49)는 2개의 선형 탄성 부재(46)의 그룹을 내장하도록 구성된다. 이들 오목부(49)는 바람직하게는 그리스 또는 오일 등의 점성 윤활제로 채워져, 선형 탄성 부재(46)의 마찰을 제한한다.
러그(40)에 구비된 안착부를 갖는 연결 웨브(36)의 관성은, 안착부가 탄성 부재를 내장하는 윈도우의 가장자리에 의해 형성되는 통상의 연결 웨브의 관성보다 작다는 점을 기억한다. 실제로, 이러한 윈도우는 웨브의 관성을 증가시키는 질량(mass)을 형성하는 반경방향 외부 가장자리를 갖는다.
각 그룹의 선형 탄성 부재(46)를 마찰 없이 직렬로 배치하기 위하여, 제 2 감쇠 수단(28)은 연결 웨브(36)와 별개로 선형 탄성 부재(46)를 위상 조정하기 위한 환형 부재(50)를 구비한다.
환형의 위상 조정 부재(50)는 반경방향 외측의 러그(52)를 갖는 와셔에 의해 형성되고, 각 러그(52)는 동일 그룹의 탄성 부재에 있어서의 연속하는 2개의 선형 탄성 부재(46) 사이에 삽입되도록 구성되는 중간 지지 요소를 형성하므로, 이들 연속하는 2개의 선형 탄성 부재(46)가 직렬로 배치된다.
중간 지지 요소(52)는 동일한 환형의 위상 조정 부재(50)에 구비되기 때문에, 선형 탄성 부재(46)의 그룹(47)은 서로에 대하여 위상이 변형된다. 이에 따라, 제 2 감쇠 수단(28)에 의해 발생된 탄성력은 둘레 방향으로 균일하게 분포된다.
바람직하게는, 위상 조정 부재(50)는 작은 관성을 갖도록 정형되어, 진동을 증폭시키는 공명 현상을 제한한다.
실제로, 위상 조정 부재의 반경방향 외부 질량이 제한되는데, 그 이유는 중간 지지 요소(52)가 탄성 부재 내장 윈도우의 가장자리에 의해 형성되는 것이 아니라, 러그에 의해 형성되기 때문이다. 또한, 위상 조정 부재(50)는, 바람직하게는 5000 kg/m3 미만의 밀도를 갖는 재료, 바람직하게는 알루미늄, 티타늄 또는 유리섬유, 카본 또는 케블러 베이스와의 복합체 중에서 선택되는 재료로 제조되고, 선택적으로 보강 인서트를 포함한다. 선택적으로, 위상 조정 부재(50)는 그 밀도가 낮은 경우에 보강 인서트를 포함할 수 있다.
또한, 위상 조정 부재(50)의 치수는 바람직하게는 그 관성을 제한하도록 제한된다. 실제로, 제 1 감쇠 수단의 각 곡선형 탄성 부재는 제 2 감쇠 수단의 각 선형 탄성 부재에 대하여 반경방향 외측에 배치되어 있다. 이에 따라, 환형의 위상 조정 부재(50)는 이중 감쇠 플라이휠(10)의 반경방향 내측에 배치되고, 이에 의해 반경방향 외부 질량 및 관성을 제한한다.
이와 달리, 제 2 감쇠 수단(28)의 각 선형 탄성 부재(46)가 위와 반대로 제 1 감쇠 수단(26)의 각 곡선형 탄성 부재(34)에 대하여 반경방향 외측에 배치될 수도 있다. 그러나, 이 경우에는, 환형의 위상 조정 부재(50)가 외측을 향하여 더 반경방향으로 연장할 수 있고, 이에 의해 관성이 증가한다.
제 2 감쇠 수단(28)에 의해 제 3 가이드 와셔(42) 및 제 4 가이드 와셔(44)와 연결 웨브(36) 사이의 각도 변위가 크게 되는 것을 기억한다. 바람직하게는, 제 2 감쇠 수단은 약 40°의 최대 각도 변위에 대하여 약 15 Nm/°의 각 방향 강성을 갖는다.
이러한 각도 변위를 제한하고 선형 탄성 부재(46)의 변형을 제한하기 위하여, 이중 감쇠 플라이휠(10)은 제 3 가이드 와셔(42) 및 제 4 가이드 와셔(44)와 함께 회전하도록 부착된 제한 허브(54)를 구비하고, 이 제한 허브는 연결 웨브(36)의 내부 치형부(58)와 간극을 두고 협력하도록 구성된 외부 치형부(56)를 구비한다. 이에 따라, 외부 치형부(56) 및 내부 치형부(58)는 제 3 가이드 와셔(42) 및 제 4 가이드 와셔(44)와 연결 웨브(36) 사이의 각도 변위를 제한하는 추가의 정지부를 형성한다.
바람직하게는, 제한 허브(54)는 다양한 부착 수단(55A, 55B)에 의해 제 3 가이드 와셔(42) 및 제 4 가이드 와셔(44)에 부착되고, 이에 의해 이들 가이드 와셔(42, 44)를 제한 허브(54)에 용이하게 장착할 수 있다.
제 1 부재(12)와 연결 웨브(36) 사이의 최대 각도 변위와 제 2 부재(14)와 연결 웨브(36) 사이의 최대 각도 변위 사이의 차이는 30° 미만, 바람직하게는 10° 미만이라는 것을 기억한다.
또한, 제 1 감쇠 수단(26) 및 제 2 감쇠 수단(28)의 특징적인 하중/각도 변위 곡선은 단일 경사 곡선일 수도 있고, 다중 경사, 예컨대 이중 경사 곡선일 수도 있다는 점을 기억한다. 다중 경사 곡선은 동심의 외부 및 내부 헬리컬 스프링을 구비하는 탄성 부재에 의해 얻어지고, 내부 스프링이 외부 스프링보다 짧다. 이에 따라, 이들 내부 및 외부 스프링은 상이한 방식으로 압축된다.
이중 감쇠 플라이휠(10)은 제 1 감쇠 수단(26) 및 제 2 감쇠 수단(28)을 둘러싸는 하우징을 폐쇄하도록 구성된 외부 밀봉 수단(60)을 구비하여, 점성 윤활유를 그 위치에 유지한다.
외부 밀봉 수단(60)은 제 1 밀봉 와셔(62) 및 제 2 밀봉 와셔(64)를 구비하고, 이들은 각각 제 2 감쇠 수단(28)의 제 3 가이드 와셔(42) 또는 제 4 가이드 와셔(44)와 하우징을 구획하는 다른 요소 사이에 배치된다.
예컨대, 전술한 실시예에 따르면, 제 1 밀봉 와셔(62)는 제 1 감쇠 수단(26)의 제 2 가이드 와셔(32)와 제 2 감쇠 수단(28)의 제 4 가이드 와셔(44) 사이에 배치된다. 또한, 제 2 밀봉 와셔(64)는 제 1 감쇠 수단(26)의 제 1 가이드 와셔(30)와 제 2 감쇠 수단(28)의 제 3 가이드 와셔(42) 사이에 배치된다.
대안으로, 제 1 밀봉 와셔는 제 2 감쇠 수단(28)의 제 4 가이드 와셔(44)와 제 2 환형 관성 부재(35) 사이에 배치되고, 제 2 밀봉 와셔는 제 2 감쇠 수단(28)의 제 3 가이드 와셔(42)와 제 1 플라이휠(16) 또는 상기 제 1 플라이휠(16) 상에 고정된 요소 사이에 배치될 수 있다.
이중 감쇠 플라이휠은 또한 제 3 밀봉 와셔(68) 및 제 4 밀봉 와셔(70)를 구비하는 내부 밀봉 수단(66)을 구비한다.
제 3 밀봉 와셔(68)는 제 2 감쇠 수단(28)의 제 4 가이드 와셔(44)와 위상 조정 부재(50) 사이에 배치된다. 이 제 3 밀봉 와셔(68)는 제 4 가이드 와셔(44)와 위상 조정 부재(50) 사이의 상대 변위를 따른 마찰만, 달리 말하면 제 2 부재(14)와 연결 웨브(36) 사이의 최대 각도 변위[제 1 감쇠 수단(26)의 변위]의 절반을 따라서만 마찰이 발생한다.
제 4 밀봉 와셔(70)는 제 2 감쇠 수단(28)의 제 3 가이드 와셔(42)와 연결 웨브(36) 사이에 배치된다. 이 제 4 밀봉 와셔(70)는 제 3 가이드 와셔(42)와 연결 웨브(36) 사이의 상대 변위, 즉 제 2 감쇠 수단(28)의 변위를 따라서 마찰이 발생한다.
바람직하게는, 이중 감쇠 플라이휠(10)은 제 1 및 제 2 감쇠 수단이 받는 토크를 제한하기 위한 토크 제한 수단(72)을 구비한다.
토크 제한 수단(72)은 제한 허브(54)와 함께 회전하도록 부착된 안착 와셔(74)와, 안착 와셔(74)와 제 2 플라이휠(22) 사이에 삽입된 접시형의 스프링 와셔(76)를 구비한다. 스프링 와셔(76)는 제 2 플라이휠(22)에 하중을 가하도록 구성되고, 상기 제 2 플라이휠(22)은 스프링 와셔(76)와 제 4 가이드 와셔(44) 사이에 끼워진다.
스프링 와셔(76)는, 토크가 정해진 임계치보다 작을 때 제 2 플라이휠(22)이 제 4 가이드 와셔(44)와 회전 연결되고, 토크가 정해진 임계치보다 클 때, 제 2 플라이휠(22)이 제 4 가이드 와셔(44)에 대하여 둘레 방향으로 미끄럼 이동하도록 하중을 가하도록 구성되어 있다.
바람직하게는, 내마모성 와셔(78, 79)가 스프링 와셔(76)와 제 2 플라이휠(22) 사이에, 그리고 제 2 플라이휠(22)과 가이드 와셔(44) 사이에 각각 삽입된다.
동작 시에, 토크가 크랭크샤프트에 의해 제 1 부재에 전달되어, 곡선형 스프링(34)을 압축시킨다(도 4 참조). 러그(40)에 지지된 스프링은 연결 웨브(36)를 당기고, 선형 스프링(46)을 제 1 레벨로 압축한 후에, 환형 위상 조정 부재(50)에 의해, 선형 스프링(46)을 제 2 레벨로 압축한다. 이어서, 제 2 레벨의 스프링은 토크 제한 수단(72)에 의해 제 2 부재(14)를 당긴다.
제 2 부재(14)와 연결 웨브(36) 사이의 변위는 도 4에 개략적으로 도시된 정지부(54)에 의해 제한된다.
동작 시에는, 전술한 바와 같이, 원심력에 의해 가이드 와셔(30)의 플랜지(31) 상에서 곡선형 스프링(34)의 나선부에 마찰이 초래되고, 이는 곡선형 스프링(34)의 강성을 증가시키는 경향이 있다. 실제로, 제 1 부재(12)의 속도가 증가하면, 곡선형 스프링(34)의 다수의 나선부가 마찰에 의해 스프링 기능이 정지된다. 스프링의 강성은 활성 스프링의 수의 함수이므로, 제 1 감쇠 수단(26)의 강성은 원심력의 영향 하에서 스프링 기능이 정지되거나 비활성인 나선부에 비례하여 증가한다.
최종적으로, 곡선형 스프링(34)의 모든 나선부가 스프링 기능이 정지되어 있으면, 이중 감쇠 플라이휠(10)의 전체 강성은 선형 스프링(46)을 구비하는 제 2 감쇠 수단(28)의 것이다.
곡선형 스프링(34)은 종래 기술에서보다 변위량이 작다. 이들 스프링은 또한 더 경량이며, 이에 의해 원심력의 작용에 기인한 나선부의 잼잉(jamming)을 제한하는 효과를 갖는다. 이에 따라, 곡선형 스프링(34)의 유효성이 증가한다.
제 2 감쇠 수단(28)은 주로 위상 조정 부재(50)의 사용으로 인하여 원심력의 영향을 잘 받지 않는다. 이에 따라, 제 2 감쇠 수단(28)의 강성은 모든 작동 모드에서 실질적으로 일정하다.
이중 감쇠 플라이휠(10)의 전체 강성(K)은 제 1 감쇠 수단(26)[곡선형 스프링(34)]의 강성(K1)과 제 2 감쇠 수단(28)[선형 스프링(46)]의 강성(K2)으로부터, 다음의 식에 따라 연산될 수 있다.
1/K = 1/K1 + 1/K2
동적 동작 시에, 달리 말하면 원심력이 상당히 클 때에, 강성(K1)은 곡선형 스프링의 부분 스프링 기능 정지에 기인하여 증가한다. 그 후, 강성(K)은 강성(K2)과 유사하다.
예로서, 크랭크샤프트에 의해 제 1 부재에 전달된 토크는 600 N·m 정도이다.
종래 기술의 이중 감쇠 플라이휠에 있어서, 제 1 감쇠 수단(곡선형 스프링)은, 65° 정도의 변위를 갖고, 정적 동작 시에, 달리 말하면, 곡선형 스프링의 나선부가 원심력의 영향 하에서 스프링 기능이 정지하지 않을 때에 9 N·m/° 정도의 강성을 가지며, 동적 동작 시에, 달리 말하면 곡선형 스프링의 나선부의 25%만이 여전히 활성이고, 다른 나선부는 원심력의 영향하에서 스프링 기능이 정지되어 있을 때에 37 N·m/° 정도의 강성을 갖는다.
또한, 제 2 감쇠 수단은, 15° 정도의 변위를 갖고, 정적 동작 및 동적 동작 모두에 있어서 40 N·m/° 정도의 강성을 갖는다.
이에 따라, 종래 기술의 이중 감쇠 플라이휠의 최종 강성(K)은 정적 동작 시에 7.5 N·m/°, 동적 동작 시에 19 N·m/°이다.
본 발명에 따른 이중 감쇠 플라이휠에 있어서, 제 1 감쇠 수단(26)[곡선형 스프링(34)]은 40° 정도의 변위를 갖고, 정적 동작 시에 15 N·m/° 정도의 강성을 가지며, 곡선형 스프링(34)의 나선부의 25%만이 여전히 활성이고 나머지는 원심력의 영향하에서 스프링 기능이 정지되어 있는 동적 동작 시에 60 N·m/° 정도의 강성을 갖는다.
또한, 제 2 감쇠 수단(28)[선형 스프링(46)]은 40° 정도의 변위를 갖고, 정적 동작 및 동적 동작 모두에 있어서 15 N·m/° 정도의 강성을 갖는다.
이에 따라 본 발명의 이중 감쇠 플라이휠의 최종적인 강성(K)은 정적 동작 시에 7.5 N·m/°, 동적 동작 시에 12 N·m/°이다.
이는 종래 기술에 대하여 30% 이상 향상된 것을 나타낸다. 곡선형 스프링의 모든 나선부가 스프링 기능이 정지된 최악의 경우에도, 훨씬 큰 개선이 있는데, 즉 40 N·m/° 대신에 15 N·m/°이다.
종래 기술의 경우에, 제 1 부재와 연결 웨브 사이의 최대 각도 변위(제 1 감쇠 수단의 변위)와, 제 2 부재와 연결 웨브 사이의 최대 각도 변위(제 2 감쇠 수단의 변위) 사이의 차는 50°(65° - 15°)이라는 것을 기억한다.
본 발명의 경우에, 이러한 차이는 전술한 예에서 제로이다(40° - 40°). 이로 인하여, 모든 작동 모드에서 엔진으로부터의 소음 및 진동에 대한 필터링을 개선하여 제 2 감쇠 수단(28)의 성능을 향상시킬 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 전술한 실시예로 한정되지 않는다는 점을 기억한다.
실제로, 대안으로서, 위상 조정 부재는 선형 탄성 부재를 둘러싸는 환형의 와셔에 의해 형성될 수 있고, 이는 중간 지지 요소를 형성하는 반경방향 내측의 러그를 구비한다.
도시 생략한 다른 변형예에 따르면, 각각의 선형 탄성 부재(46)는 적어도 그 단부 중 하나에 리테이너를 구비할 수 있다. 따라서 이러한 리테이너는 선형 탄성 부재(46)와 그 안착부 사이에 삽입되어, 이 선형 탄성 부재(46)와 그 안착부 사이의 직접 접촉을 방지하여, 안착부에 대한 마모를 억제할 수 있다.
마찬가지로, 각각의 곡선형 탄성 부재(34)는 적어도 그 단부 중 하나에, 상기 탄성 부재(34)와 그 안착부 사이에 삽입된 리테이너를 또한 구비하여, 곡선형 탄성 부재(34)와 그 안착부 사이의 직접적인 접촉을 방지하여, 안착부에 대한 마모를 억제할 수 있다.
다른 변형예에 따르면, 이중 감쇠 플라이휠은 각 곡선형 탄성 부재(34)와 제 1 가이드 와셔(30) 사이에 삽입된 적어도 하나의 스키드(skid)를 구비하여, 곡선형 탄성 부재(34)와 상기 제 1 가이드 와셔(30) 사이에 발생되는 마찰을 제한할 수 있다.
다른 변형예에 따르면, 탄성 부재의 각 선형 그룹은 2개 이상의 선형 탄성 부재를 구비할 수 있다. 이 경우에, 이중 감쇠 플라이휠은 보다 많은 위상 조정 부재를 구비할 수 있고, 각각의 위상 조정 부재는 각 그룹에 대하여, 연속하는 2개의 탄성 부재 사이에 삽입된 중간 지지 요소를 지니고 있다.
예컨대, 각 그룹의 선형 탄성 부재는 3개의 선형 탄성 부재를 구비할 수 있다. 이 경우에, 이중 감쇠 플라이휠은 2개의 위상 조정 부재를 구비한다. 바람직하게는, 본 변형예에 따른 이중 감쇠 플라이휠은 2개의 곡선형 탄성 부재를 구비한다.
도 5는 곡선형 스프링(34)이 선형 스프링(46)에 대하여 반경방향 내측에 배치된 본 발명의 변형예를 도시한다.
연결 웨브(36)는, 곡선형 스프링(34)을 위한 반경방향 내측의 제 1 안착부(40A)와 선형 스프링(46)을 위한 반경방향 외측의 제 2 안착부(40B)를 형성하는 반경방향 러그(40)를 구비한다.
환형의 위상 조정 부재(50)는 선형 스프링(48)의 둘레에서 연장되는 와셔(50)에 의해 형성되고, 내측을 향하여 반경방향으로 연장되는 러그(52)를 구비하고, 각 러그는 선형 스프링(48)용 안착부를 형성한다.

Claims (18)

  1. 자동차의 클러치용의 이중 감쇠 플라이휠(10)로서,
    상기 플라이휠은, 서로 본질적으로 동축으로 있고 서로에 대하여 회전 이동 가능한 제 1 엔진 플라이휠 부재(12) 및 제 2 엔진 플라이휠 부재(14)를 포함하고, 이들 플라이휠 부재는, 연결 웨브(36)에 의해 직렬로 배치된 제 1 감쇠 수단(26) 및 제 2 감쇠 수단(28)에 의해 결합되고,
    - 상기 제 1 감쇠 수단(26)은 연결 웨브(36)에 구비된 2개의 제 1 안착부(40A)들 사이에서 둘레 방향으로 연장되는 적어도 하나의 곡선형 탄성 부재(34)를 포함하고,
    - 상기 제 2 감쇠 수단(28)은 적어도 두 그룹(47)의 탄성 부재를 포함하고, 각각의 그룹은 중간 지지 요소(52)에 의해 직렬로 배치된 적어도 2개의 선형 탄성 부재(46)를 포함하고, 각 그룹(47)의 선형 탄성 부재는 연결 웨브(36)에 구비된 2개의 제 2 안착부(40B) 사이에서 둘레 방향으로 연장되며,
    - 상기 연결 웨브(36)와 별개로, 상기 선형 탄성 부재(46)를 위상 조정하는 적어도 하나의 환형 부재(50)가 각 그룹의 중간 지지 요소(52)를 지니고 있는, 이중 감쇠 플라이휠(10)에 있어서,
    상기 제 1 엔진 플라이휠 부재(12)와 상기 연결 웨브(36) 사이의 최대 각도 변위와, 상기 제 2 엔진 플라이휠 부재(14)와 상기 연결 웨브(36) 사이의 최대 각도 변위 사이의 차이는 30° 미만인 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 감쇠 수단(26, 28)의 정지 상태의 각도 방향 강성(static angular stiffness)은 본질적으로 동일한 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 엔진 플라이휠 부재(14)와 상기 연결 웨브(36) 사이의 최대 각도 변위는 상기 제 1 엔진 플라이휠 부재(12)와 상기 연결 웨브(36) 사이의 최대 각도 변위보다 큰 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 감쇠 수단(28)은 3개의 그룹(47)의 탄성 부재(46)를 포함하고, 각 그룹(47)은 이 그룹(47)의 중간 지지 요소(52)와 각각의 제 2 안착부(40B) 사이에서 각각 연장되는 2개의 선형 탄성 부재(46)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상 조정 부재(50)는 제 1 엔진 플라이휠 부재(12)와 제 2 엔진 플라이휠 부재(14)의 축선(X) 둘레에서 회전하는 와셔이고, 각각의 중간 지지 요소(52)는 상기 와셔(50) 상에 배치된 반경방향 외측의 러그에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 감쇠 수단(26)의 각각의 곡선형 탄성 부재(34)는 제 2 감쇠 수단(28)의 각각의 선형 탄성 부재(46)에 대하여 반경방향 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 감쇠 수단(26)의 각각의 곡선형 탄성 부재(34)는 제 2 감쇠 수단(28)의 각각의 선형 탄성 부재(46)에 대하여 반경방향 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 3 밀봉 와셔(68) 및 제 4 밀봉 와셔(70)를 구비하는 내부 밀봉 수단(66)을 포함하고, 상기 제 3 밀봉 와셔(68)는 제 2 감쇠 수단(28)의 제 4 가이드 와셔(44)와 위상 조정 부재(50) 사이에 배치되어 있고, 상기 제 4 밀봉 와셔(70)는 제 2 감쇠 수단(28)의 제 3 가이드 와셔(42)와 연결 웨브(36) 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 밀봉 와셔(62) 및 제 2 밀봉 와셔(64)를 구비하는 외부 밀봉 수단(60)을 포함하고, 상기 제 1 밀봉 와셔(62)는 제 1 감쇠 수단(26)의 제 2 가이드 와셔(32)와 제 2 감쇠 수단(28)의 제 4 가이드 와셔(44) 사이에 배치되어 있고, 상기 제 2 밀봉 와셔(64)는 제 1 감쇠 수단(26)의 제 1 가이드 와셔(30)와 제 2 감쇠 수단(28)의 제 3 가이드 와셔(42) 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연결 웨브(36)는 적어도 하나의 반경방향 러그(40)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 반경방향 러그(40)는, ① 제 1 감쇠 수단(26)의 곡선형 탄성 부재(34)와 협력하도록 구성된 제 1 안착부(40A) 중 적어도 하나와, ② 제 2 감쇠 수단(28)의 선형 탄성 부재(46) 중 하나와 협력하도록 구성된 제 2 안착부(40B) 중 적어도 하나를 양자 모두 구비하는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상 조정 부재(50)는 5000 kg/m3 미만의 밀도를 갖는 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상 조정 부재(50)는 적어도 하나의 보강 인서트를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 감쇠 수단(28)은 2개의 가이드 와셔(42, 44)를 포함하며, 각각의 가이드 와셔는 선형 탄성 부재(46)의 그룹을 위한 하우징을 형성하는 적어도 하나의 축방향 오목부(49)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가이드 와셔(42, 44)와 함께 회전하도록 부착된 제한 허브(limiting hub)(54)를 포함하고, 상기 제한 허브(54)는 연결 웨브(36)의 내부 치형부(58)와 간극을 두고 협력하도록 구성된 외부 치형부를 갖는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  15. 제 13 항에 있어서,
    제한 허브(54)와 함께 회전하도록 부착된 제한 와셔(74), 및 제한 와셔(74)와 제 2 플라이휠(22) 사이에 삽입된 접시형(Belleville type)의 스프링 와셔(76)를 구비하는 토크 제한 수단(72)을 포함하고, 상기 토크 제한 수단(72)은, 제 2 플라이휠(22)이 스프링 와셔(76)와 제 2 감쇠 수단(28)의 가이드 와셔(42, 44) 중 하나와의 사이에 끼워지도록 제 2 플라이휠(22) 상에 하중을 가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 토크 제한 수단(72)은, 제 2 플라이휠(22)과 스프링 와셔(76) 사이에, 및/또는 제 2 플라이휠(22)과 제 2 감쇠 수단(28)의 가이드 와셔(42, 44) 사이에 삽입되는 적어도 하나의 내마모성 와셔(78, 79)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 엔진 플라이휠 부재(12)와 상기 연결 웨브(36) 사이의 최대 각도 변위와, 상기 제 2 엔진 플라이휠 부재(14)와 상기 연결 웨브(36) 사이의 최대 각도 변위 사이의 차이는 10° 미만인 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 위상 조정 부재(50)는 알루미늄, 티타늄, 또는 유리섬유, 카본 또는 케블러 베이스와의 복합체 중에서 선택되는 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는
    이중 감쇠 플라이휠.
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