KR20170040215A

KR20170040215A - 비틀림 진동 댐퍼용 2-부분 허브 및 이를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20170040215A
Application number: KR1020177002597A
Authority: KR
Inventors: 슈헤일 만주르
Original assignee: 데이코 아이피 홀딩스 엘엘시
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2035-07-31
Also published as: EP3175140B1; CN106574688B; EP3175140A1; US20160033005A1; BR112017002145A2; KR102213987B1; JP2017523362A; WO2016019284A1; US9982746B2; JP6588529B2; EP3175140A4; BR112017002145B1; CN106574688A

Abstract

시일 노즈보다 더욱 부드러운 재료로 만들어진 메인 본체를 구비하고, 메인 본체와 시일 노즈를 함께 연결하기 위해 용접된 조인트를 필요로 하지 않는 비틀림 진동 댐퍼용 2-부분 허브가 개시된다. 메인 본체는 전면 및 후면을 형성하는 플레이트, 플레이트의 후면으로부터 외측으로 축방향 연장하고 최내측 외주면과 메인 본체를 관통하는 제1 보어를 형성하는 환형 코어, 및 플레이트에 의해 최내측 외주면으로부터 이격된 최외측의 탄성중합체-수용 외주면을 구비한다. 시일 노즈는 환형 코어의 최내측 외주면에 결합되며, 메인 본체와 함께 회전하도록 메인 본체와 기계적으로 결합된다. 2-부분 허브를 포함하는 비틀림 진동 댐퍼가 또한 개시되며, 또한 동일한 허브를 포함하는 전방단부 부속 구동장치, 및 2-부분 허브의 제조 방법이 개시된다.

Description

비틀림 진동 댐퍼용 2-부분 허브 및 이를 제조하는 방법{A TWO-PART HUB FOR A TORSIONAL VIBRATION DAMPER AND METHOD OF MAKING SAME}

관련 출원

본 출원은 2014년 8월 1일자로 출원된 미국 가출원 제62/032,319호의 이익을 주장하며, 이 가출원은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

기술분야

본 발명은 차량 엔진용 비틀림 진동 댐퍼에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 이러한 비틀림 진동 댐퍼를 위한 2-부분 허브에 관한 것이다.

크랭크축은 엔진의 전방단부 부속 구동장치(FEAD: front end accessory drive) 시스템을 구동한다. 크랭크축은 피스톤의 작동으로 회전되며, 피스톤은 연속적이 아닌 리드미컬한 토크를 크랭크축에 가하게 된다. 토크가 이렇게 지속적으로 가해지고 해제됨으로써 요동이 일어나는데, 이 요동으로 인해 크랭크축은 파손될 때까지 스트레스를 받게 된다. 다르게 말하면, 크랭크축은 질량과 비틀림 스프링율을 갖는 보통의 비틀림 바와 유사한데, 이것은 크랭크축이 고유의 비틀림 공진 진동수를 갖게 한다. 토크의 정점 및 저점과 왕복 운동하는 구성요소들의 가속으로 인한 관성 하중에 의해, 크랭크축 자체는 작동 중에 전후방으로 (회전적으로) 휘어지게 된다. 그 펄스들이 크랭크축의 공진 진동수에 가까우면, 그 펄스들에 의해 크랭크가 통제 불가능하게 진동하고 결국에는 파손된다. 따라서, 크랭크에 대항 토크를 가하여 주기적인 발사 임펄스에 의해 크랭크축이 받는 토크 비틀림 진폭을 무효화하여 이 문제를 해결하기 위해, 또한 일반적으로 무단 동력 전달 벨트를 구동시켜 회전 운동을 FEAD 시스템에 전달하기 위해, 비틀림 진동 댐퍼(때로는 크랭크축 댐퍼라고도 함)가 크랭크축에 장착된다.

비틀림 진동 댐퍼 허브는 가능한 한 가볍고, 강하며, 비용 효율적이어야 한다. 미국에서 허브를 제조하는 종래의 방법은 결절성 철 또는 회주철 중 하나로 허브를 주조한 뒤, 그것을 최종 형태에 매칭하는 것이다. 그러나 이 제조 방법은 재료의 주조성을 계속 확인해야 하며(즉, 틀을 채우고, 공간을 생성하지 않는 등), 이는 결국 필요한 것보다 보통 더 무거운 구조물을 생산한다.

세계의 다른 곳에서는 예를 들어 허브를 스탬핑 하거나 성형하는 것과 같이 더 가볍고 저렴한 디자인을 생산하는 또 다른 제조 방법들을 사용하고 있다. 그러나 이 방법들은 시일 노즈(seal nose)의 병합을 허용하지 않는데, 이는 상기 공정들에서 사용되는 재료가 부드럽고 시일 노즈에 의한 마모 때문에 필요한 충분한 연마/마모 저항력을 제공하지 않기 때문이다. 일부 유럽 디자인들은 2-부분 구조물을 병합해왔으며(형성된 연강의 한 부분은 허브의 메인 본체를 위한 것이고 경화강의 다른 부분은 시일 노즈 부분을 위한 것이다), 이것들은 함께 용접되어 구조물에 축방향 및 각도 일체성을 제공한다. 용접은 설비에 있어서 전문적인 자본 투자를 필요로 하며 미적으로 매력이 없기 때문에, 용접된 2-부분 허브 구조물을 미국 시장에서 판매하는 것은 더욱 어렵다.

본 발명의 배경 기술에서 개시된 한계점은 개시된 비틀림 진동 댐퍼용 2-부분 허브에서 2-부분 구조물을 함께 용접할 필요성을 제거함으로써 극복된다. 결절성 철(D4512 또는 등가물) 및 회주철(G3500 또는 등가물)은 시일 노즈의 계면에서 사용되었으며, 기름 누출을 야기하지 않고 엔진 시일을 수용할 만큼 충분한 표면 마모 인성을 갖는 것으로 입증되었다. 특히 조인트의 축 방향 및 각도 일체성 둘 다를 허용하는 기계적 결합을 이용함으로써, 연강으로 만들어지는 주요 허브 구성요소에 용접하지 않고 결합되는 시일 노즈를 만들기 위해, 이러한 더 강한 내마모성 철이 사용된다.

일 측면에서, 메인 본체, 및 메인 본체와 서로 기계적으로 결합되는 시일 노즈를 포함하는 2-부분 허브가 개시된다. 메인 본체는, 전면 및 후면을 갖는 플레이트, 플레이트의 후면으로부터 축 방향 외측으로 연장하고 최내측 외주면 및 메인 본체를 관통하는 제1 보어(bore)를 형성하는 환형 코어, 및 플레이트에 의해 최내측 외주면으로부터 이격된 최외측의 탄성중합체-수용 외주면을 구비한다. 상기 시일 노즈는 환형 코어의 최내측 외주면에 결합되며 용접된 조인트 없이 메인 본체와 함께 회전하도록 메인 본체와 기계적으로 결합된다. 메인 본체는 제1 재료를 포함하고 시일 노즈는 제2 재료를 포함하며, 이들은 서로 상이하며 특히 제1 재료는 제2 재료보다 부드럽고, 다시 말하면, 제2 재료는 제1 재료보다 연마 저항력이 더 크다. 시일 노즈는 플레이트와 접촉하여 설치된 전면부와, 환형 코어의 종단점에 가깝지만 일정 거리이격된 전면부를 구비하며, 시일 노즈는 환형 코어의 제1 보어와 함께 집합적으로 크랭크축-수용 보어를 형성하는 제2 보어를 형성한다.

일 실시예에서, 메인 본체의 최내측 외주면은 스레드(thread)를 포함하며, 시일 노즈는 메인 본체의 최내측 외주면의 스레드와 스레딩하여(threadingly) 결합하는 스레드를 구비한다. 환형 코어의 적어도 제1 보어 내에 키홈(keyway)이 형성되며, 이는 시일 노즈의 스레드를 절삭하고(broaching), 그에 의해 환형 코어의 스레드 및 시일 노즈의 스레드를 함께 체결한다(locking).

또 다른 실시예에서, 시일 노즈는 환형 코어의 최내측 외주면과 압입 끼워맞춤으로 결합되며, 하나 이상의 핀이 시일 노즈의 전면 내에 축 방향으로 연장하며, 시일 노즈를 메인 본체에 연결하여 함께 회전하도록 한다.

각각의 실시예에서, 시일 노즈와 환형 코어 중 하나 또는 둘 모두에 의해 형성되는 구멍 및 그 구멍 내에 수용된 핀을 포함하는 기하학적 체결장치(geometric lock)는 메인 본체를 시일 노즈에 기계적으로 결합한다.

또 다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 2-부분 허브들 중 하나, 허브의 최외측 탄성중합체-수용 외주면과 접촉하여 배치된 탄성중합체 댐퍼 부재, 및 탄성중합체 댐퍼 부재에 대해 설치되고 허브와 함께 회전하도록 허브에 작동 가능하게 연결되는 관성 부재를 포함하는 비틀림 진동 댐퍼들이 개시된다. 일 실시예에서, 탄성중합체 부재는 허브의 메인 본체의 최외측의 탄성중합체-수용 외주면에 대해 설치되는 탄성중합체 재료의 환형 링이며, 상기 관성 부재는 탄성중합체 부재에 대해 설치되는 환형 링이고, 이 두 부재는 허브의 회전축에 대해 동축을 이룬다.

또 다른 측면에서, 본 명세서에서 개시된 임의의 비틀림 진동 댐퍼는 전방단부 부속 구동장치 시스템의 일부분으로써 크랭크축에 장착된다.

또 다른 측면에서, 2-부분 허브의 제조 방법이 개시된다. 상기 방법은, 제1 재료로 만들어지고, 전면 및 후면을 구비하고, 상기 후면에서 외측으로 축방향 연장하고, 및 관통하는 제1 보어를 형성하는 환형 코어를 갖는 메인 본체를 제공하는 단계, 제2 보어를 형성하고 제1 재료에 비해 마모 저항력이 더 큰 제2 재료로 이루어지는 시일 노즈를 제공하는 단계, 크랭크축-수용 보어를 집합적으로 형성하도록 제1 보어 및 제2 보어를 정렬하여 시일 노즈를 메인 본체의 환형 코어와 결합하는 단계, 용접된 조인트 없이 시일 노즈와 메인 본체를 함께 회전하도록 기계적으로 결합하는 단계, 및 선택된 축 및 반경 런-아웃(axial and radial run-outs)을 충족시키도록 크랭크축-수용 보어를 기계가공하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 시일 노즈를 환형 코어에 결합하는 단계는 시일 노즈를 메인 본체의 환형 코어에 스레딩하는 단계를 포함하며, 상기 방법은, 뒤이어 시일 노즈의 스레드를 절삭하는 깊이까지 크랭크축-수용 보어 안으로 음푹 들어가 있는 대략 축방향으로 배향된 키홈을 형성하고 그에 의해 환형 코어의 스레드와 시일 노즈의 스레드를 함께 체결하는 단계를 추가로 포함한다. 이 실시예에서, 시일 노즈를 환형 코어에 결합하는 단계는, 시일 노즈의 전면이 플레이트에 대해 설치될 때까지 시일 노즈를 환형 코어에 스레딩하는 단계를 포함하고, 만약 시일 노즈가 제2 보어 내에 숄더를 포함한다면, 시일 노즈의 전면이 플레이트에 대해 설치될 때, 숄더는 환형 코어의 후면으로부터 일정 거리 이격된다.

상기 방법들은, 허브의 최내측 외주면과, 플레이트에 의해 최내측 외주면으로부터 이격된 최외측의 탄성중합체-수용 외주면을 형성하는 환형 코어를 포함하도록, 제1 재료를 스탬핑하여 메인 본체를 형성하는 단계, 및 연마 저항력 있는 부재로부터 기계가공함으로써 시일 노즈를 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 시일 노즈는 결절성 철 또는 회주철을 포함하며, 메인 본체는 저탄소강을 포함한다.

또 다른 실시예에서, 시일 노즈의 전면에서, 상기 시일 노즈는 복수의 축방향으로 연장하는 리셉터클 또는 복수의 돌출 핀들을 포함한다. 이 실시예에서, 시일 노즈를 환형 코어에 결합하는 단계는 리셉터클 또는 돌출 핀을 메인 본체의 플레이트 내에 형성된 개구들에 맞추어 정렬하면서, 시일 노즈를 환형 코어에 압입 끼워맞춤하는 단계를 포함한다. 상기 시일 노즈가 플레이트 내 형성된 개구들에 맞춰 정렬되는 복수의 축방향으로 연장하는 리셉터클을 포함할 때, 상기 방법은, 핀을 플레이트 내 각각의 개구를 통해 시일 노즈 내의 리셉터클 안으로 삽입하고, 그에 의해 시일 노즈를 용접된 조인트 없이 메인 본체와 함께 회전하도록 메인 본체와 결합하는 단계를 추가로 포함한다.

본 개시의 많은 양태는 이하의 도면을 참조하여 더 잘 이해할 수 있다. 도면에 나타나 있는 구성요소은 반드시 척도에 따를 필요는 없고, 대신에 본 개시의 원리를 명확히 설명하는데에 강조를 두고 있다. 더욱이, 도면에서, 유사한 참조 번호는 여러개의 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 전방단부 부속 구동장치(FEAD)의 구성요소들의 사시도이다.
도 2는 제조의 제1 단계에서 비틀림 진동 댐퍼를 위한 2-부분 허브의 부분 절개 사시도이다.
도 3은 제조의 제2 단계 이후 도 2의 2-부분 허브의 부분 절개 사시도이다.
도 4는 제조의 제3 단계 이후 완성된 2-부분 허브의 부분 절개 사시도이다.
도 5는 비틀림 진동 댐퍼를 위한 2-부분 허브의 제2 실시예의 종방향 단면 사시도이다.
도 6은 도 4의 2-부분 허브를 구비하는 비틀림 진동 댐퍼의 사시도이다.

이제 도면에 도시되어 있는 바와 같은 실시예들의 설명을 상세히 참조하기로 한다. 다수의 실시예를 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명을 본원에 개시된 실시예(들)에 제한하고자 의도하는 것은 아니다. 반대로, 그 의도는 모든 대안, 변경 및 균등물을 포함하는 것이다.

이하, 도 1을 참조하면, FEAD 시스템(18)의 일실시예가 단지 예시를 목적으로 도시되어 있으며, 상기 FEAD 시스템은 전면부(30)와 후면부(27)를 갖는 일체형 하우징(15)을 구비한다. 일체형 하우징(15)의 후면부(27)는 바람직하게는 엔진에 장착된다. FEAD 시스템(18)은 차량 엔진, 선박 엔진 및 정치식(stationary) 엔진을 포함하는 어떠한 엔진에도 사용될 수 있다. 일체형 하우징(15)의 형상 및 구성은 장착되는 차량 엔진에 좌우된다. 따라서, 일체형 하우징(15) 보다 구체적으로는 FEAD 시스템(18)은 엔진 구동 부속품(9)의 위치에 따라 변할 수 있으며 여전히 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 엔진 구동 부속품(9)의 위치 및 개수는 변경될 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들면, 기타 엔진 구동 부속품(9)의 예로서는 진공 펌프, 연료 분사 펌프, 오일 펌프, 워터 펌프, 파워 스티어링 펌프, 공기조화 펌프, 및 캠 드라이브가 있으며, 이는 FEAD 시스템(18)에 설치하기 위하여 일체형 하우징(15) 상에 장착될 수 있다. 엔진 구동 부속품(9)은, 용이한 장착을 위해 공구 접근이 가능하고 서비스 접근도 가능한 표면을 따라 다수의 위치에서 볼트 등에 의하여 일체형 하우징(15)에 장착되는 것이 바람직하다. 도 1에 있어서, 일체형 하우징(15)은 교류발전기(12) 및 벨트 텐셔너(21)를 포함하는 다수의 엔진 구동 부속품(9)을 구비한다.

엔진 구동 부속품(9)은 적어도 하나의 무단 구동 벨트(6)로 구동되는데, 이 벨트는 평탄 벨트, 라운드형 벨트, V-벨트, 다중 홈 벨트, 리브드(ribbed) 벨트, 또는 전술한 벨트들의 조합일 수 있으며, 상기 벨트는 편면 또는 양면 벨트일 수 있다. 무단 구동 벨트(6)는 서펜틴(serpentine) 벨트일 수도 있으며, 엔진 구동 부속품(9), 교류발전기(12) 및 비틀림 진동 댐퍼(3) 둘레에 감겨지고, 상기 비틀림 진동 댐퍼는 크랭크축(8)의 노즈부(10)에 연결된다. 크랭크축는 비틀림 진동 댐퍼(3)를 구동시킴으로써 무단 구동 벨트(6)를 구동시키며, 차례로 나머지 엔진 구동 부속품(9)과 교류발전기(12)를 구동시킨다. 벨트 텐셔너(21)는 무단 동력 벨트(6)의 텐션을 자동으로 조정하여, 작동 동안 팽팽함을 유지하고 또한 마모를 방지한다.

본원에서 FEAD 시스템(18)에 대한 개선은, 도 2 내지 도 4 또는 도 5에서 도시된 것과 같이 2-부분 허브를 갖는 비틀림 진동 댐퍼이며, 이것은 용접없이 만들어지고, 2-부분 허브의 일부분으로써 연마/마모 저항력이 있는 시일 노즈(104)를 제공한다. 도 4의 조립도에서, 허브(100)는 메인 본체(102)와 이 메인 본체에 스레딩하여 결합되는 시일 노즈(104)를 포함한다. 시일 노즈(104)는 전면(122), 후면(128), 및 숄더(124)에 가까운 종단점(126)에서 끝나는 스레드(120)를 구비한다. 상기 메인 본체(102)는 플레이트(109)와, 플레이트(109) 외측으로 특히 플레이트(109)의 후면으로부터 축 방향으로 연장하고 최내측 외주면(106)(도 2)을 형성하는 환형 코어(101), 및 플레이트(109)에 의해 최내측 외주면(106)으로부터 이격된 외측의 외주면(108)를 포함한다. 환형 코어(101)는 최내측 외주면(106)의 일부인 스레드(110)를 포함하고, 샤프트를 수용하기 위해 허브(100)를 관통하는 보어(112)를 형성한다. 시일 노즈(104)는 환형 코어(101)의 스레드(110)에 스레딩하여 결합되는 스레드(120)를 구비한다.

도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 플레이트(109)는 도면에서 화살표로 표시된 전면(FF), 및 도면에서 두 번째 화살표로 표시된 반대 면인 후면(BF)을 가진다. 플레이트(109)는 하나 이상의 구멍(130) 및/또는 오목부(132)를 구비할 수 있다. 각각의 구멍들(130)은, 통상적으로 환형 부재인 탄성중합체 부재(도시되지 않음)의 일부분을 수용할 수 있으므로, 아치형일 수 있다. 플레이트(109)가 오목부(132)를 구비한 것으로 도시되었지만, 플레이트(109)는 탄성중합체 부재와 결합하기 위해 하나 이상의 돌출부를 대신 가질 수 있다. 하나 이상의 임의의 구멍(130)은, 비틀림 진동 댐퍼의 구성요소들을 결합하기 위해, 또는 허브(100) 내에 필요한 재료들의 양을 감소시켜 무게 및/또는 비용을 절감하기 위해, 체결 부재를 수용하도록 위치된다. 플레이트(109)는 평평한 단일 평면 구조물이 필수적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 그러한 구조물을 갖출 수 있지만, 도면들에서 도시된 바와 같이 불규칙한 형태일 수도 있다. 도 2 및 도 3에서, 메인 본체(102)의 플레이트(109) 부분은 전면(FF) 또는 후면(BF) 중 어느 쪽에서 보았을 때도 계단 모양 구성을 갖추고 있다.

도 2 내지 도 4에서 도시된 바와 같이, 시일 노즈(104)는 암나사 형태의 구성요소이고 환형 코어(101)는 수나사 형태의 구성요소이다. 이들의 스레드들(110,120)은 완전히 조립된 상태(도 4)로 스레딩하여 결합되며, 시일 노즈(104)는 플레이트(109)와 접촉하여 설치되는 전면(122)을 가지고 있다. 또한, 완전히 조립된 상태는 스레드의 종단점(126)에 가까운 시일 노즈(104)의 숄더(124)를 구비하며, 이것은 환형 코어(101)의 후면(113)으로부터 일정 거리 이격됨으로써 도 4에 도시된 바와 같이 틈(130)을 형성한다. 따라서, 숄더(124)는 환형 코어(101)에 대해 설치 되지 않는다. 이러한 구성은 메인 본체(102)와 시일 노즈(104)의 각각의 오직 한 면 사이에 접속을 제공하여, 이 두 구성요소의 서로에 대한 적절한 축방향 정렬을 제공한다. 상기 구성의 이점은 상기 구성요소들을 함께 스레딩하여 결합함으로써 형성된 조인트의 축 방향 일체성에 있다. 또한, 크랭크-볼트가 크랭크축에 허브를 고정하면, 시일 노즈(104) 및 메인 본체(102)는 서로 축 방향으로 이격될 수 없다.

도 4를 계속해서 참조하면, 키홈(keyway)(114)이 환형 코어(101)의 보어(112)를 통하여 시일 노즈(104)의 스레드(120) 내에 형성됨으로써, 환형 코어(101)의 스레드(110)와 시일 노즈(104)의 스레드(120)를 함께 고정하며, 이것 역시 조인트의 축방향 일체성을 제공한다. 제1 재료는 제2 재료보다 더 부드럽기 때문에, 키홈(114)의 형성은 제1 재료의 일부가 키홈(114)이 있는 곳에서 스레드들(110, 120) 사이의 임의의 공간을 채우도록 함으로써, 스레드들을 함께 고정하고 조인트에 각도 일체성을 제공한다. 키홈(114)은 또한, 키홈(114) 내에 수용되는 일치하는 키를 가지는 보어(112)에 샤프트를 수용함으로써, 조인트의 각도 편향을 막는 데에도 이점이 있다.

일 실시예에서, 스레드들(110, 120)은 조인트의 강성 및/또는 시일을 높이는 코팅을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, Loctite® 스레드로커(threadlocker)가 스레드를 코팅하기 위해 사용될 수도 있다.

메인 본체(102)는 연마/마모 저항력이 있는 제1 재료를 포함한다. 시일 노즈(104)는, 제1 재료와는 상이하며 제1 재료에 비해 연마 저항력이 더 높은 제2 재료를 포함한다. 따라서, 제1 재료는 제2 재료보다 더 부드럽다. 일 실시예에서, 시일 노즈(104)는 결절성 철(등급 D4512 또는 등가물, 연성철이라고도 불림)을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 시일 노즈(104)는 회주철(G3500 등급 또는 등가물)을 포함한다. 메인 본체(102)는 저탄소강을 포함한다. 일 실시예에서, 메인 본체는 DD13 등급 저탄소강 또는 그의 등가물을 포함한다. 메인 본체를 위한 기타 적합한 재료들은 철, 강, 알루미늄, 기타 적합한 금속, 플라스틱, 또는 시일 노즈(104) 내에 포함된 재료와 다른 더 부드럽고 및/또는 더 저렴하다면 어떤 조합이라도 포함할 수 있다.

상기 허브(100)는 도 2 내지 도 4의 순서에 따라 도시된 것처럼 제조된다. 도 3에서, 메인 본체(102)는, 제1 재료로 만들어지고, 허브(100)를 샤프트(도시되지 않음)에 장착하기 위해 관통하는 보어(112)를 형성하는 환형 코어(101)를 구비하고, 환형 코어(101)의 표면에 스레드(110)를 구비하며, 시일 노즈(104)는, 스레드(120)를 갖고, 제1 재료보다 연마 저항력이 높은 제2 재료를 포함한다. 그 다음, 도 4에 도시된 것처럼, 스레드(110, 120)를 결합함으로써 시일 노즈(104)는 환형 코어(101)에 스레딩하여 결합된다. 그 후에, 보어(112)를 관통하여 시일 노즈(104)의 스레드(120) 안으로 키홈(114)이 형성됨으로써, 환형 코어(101)의 스레드(110)와 시일 노즈(104)의 스레드(120)를 함께 체결한다. 제1 재료는 제2 재료보다 더 부드럽기 때문에, 키홈(114)의 형성은, 제1 재료의 일부가 키홈(114)이 있는 곳에서 스레드들(110, 120) 사이의 임의의 공간을 채우게 하며, 그에 의해 스레드들을 함께 체결하고 조인트에 각도 일체성을 제공한다. 키홈(114)은 통상적으로 보어(112)의 전체 축 길이에 걸쳐 연장한다.

허브(100)의 제조 방법은 또한, 도 2에 도시된 것과 같이 스레드는 포함하지 않는 메인 본체(102)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방식에서, 메인 본체(102)는 스탬핑한 부품이고, 상기 방법은 제1 재료를 메인 본체(102)의 형상으로 스탬팅한 후에 도 3에 도시된 것처럼 스레드(110)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 스레드(110)는 태핑(tapping), 기계가공, 또는 공지된 또는 향후 개발되는 기술들에 의해 환형 코어(101)의 최내측 외주면(106)에 형성될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 메인 본체(102)는, 스레드(110)를 구비하거나 구비하지 않고 공지되거나 향후에 개발되는 기술을 이용하여 주조가공, 회전가공, 단조가공, 또는 성형 제조될 수 있다. 스레드(110)는 태핑, 기계가공, 또는 기타 공지된 또는 향후 개발되는 기술들에 의해 형성될 수 있다.

허브(100)를 제조하는 방법은, 스레드(120)를 태핑 또는 기계가공하는 것을 포함하여, 결절성 철 또는 회주철과 같은 연마 저항력이 있는 재료로부터 기계가공함으로써, 시일 노즈(104)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법에서, 시일 노즈(104)를 환형 코어(101)에 맞물리는 것은, 시일 노즈(104)의 전면(122)이 플레이트(109)와 접촉할 때까지, 메인 본체(102)에 시일 노즈(104)를 스레딩하는 것을 포함한다. 플레이트(109)와 일단 접촉한 시일 노즈(104)의 전면(122)은 그 숄더(124)(도 2 및 도 3)를 제자리에 위치시키며, 숄더(124)는 스레드(120)의 종단점(126)에 가깝고 환형 코어(101)의 후면(113)으로부터 일정 거리 이격됨으로써 틈(130)(도 4)을 형성한다.

상기 시일 노즈(104)가 환형 코어(101)에 스레딩하여 결합된 후에, 상기 방법은 선택된 샤프트에 압입 끼워맞춤 하기 위해 환형 코어(101)의 보어(112)를 연마하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 환형 코어(101)의 스레드(110) 및 시일 노즈(104)의 스레드(120)는 스스로 잠금되며, 이에 의해 상호간에 스레딩하여 결합된 연결에 대해 축 방향 강성을 제공한다. 상기 실시예에서, 키홈(114)의 형성은 필수적이지 않으며 생략될 수 있다. 키홈이 없으면, 조인트에 각도 강성을 제공하기 위해(즉, 시일 노즈(104)와 메인 본체(102) 사이의 각운동 방지하기 위해) 또 다른 매커니즘이 도입되어야 한다. 이러한 매커니즘 중 하나는 기하학적 체결장치이다. 한 실시예에서, 기하학적 체결장치는 시일 노즈(104) 또는 메인 본체(102)의 환형 코어(101) 중 하나 또는 둘 모두에 의해 형성된 대략 D 모양의 구멍, 및 대략 D 모양의 구멍(들)에 수용된 대략 D 모양의 샤프트를 포함하며, 상기 샤프트는 독립적인 샤프트이거나 또는 둘 중 하나의 구성요소으로부터 연장할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 기하학적 체결장치는, 도 5에서 더욱 상세히 설명된 것처럼, 허브의 플레이트를 통해 노즈 안으로 축방향으로 연장되는 복수의 핀들일 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 제조 방법은, 탄성중합체 링(302)을 메인 본체(102)의 댐퍼 조립체-수용 표면(108)의 원둘레에 허브(100)의 회전축(A)과 동축을 이루도록 배치하고, 및 관성 링(304)을 탄성중합체 링(302)의 원둘레에 회전축(A)과 동축을 이루도록 배치하여 비틀림 진동 댐퍼(300)를 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서는, 관성 링(304)이 우선 허브(100)에 대하여 위치되고, 관성 링(304)과 메인 본체(102)의 댐퍼 조립체-수용 표면(108) 사이의 틈에 탄성중합체 링(302)이 압입 끼워맞춤 된다. 관성 링(304)은 외측 반경 벨트-결합 표면(306)을 포함할 수도 있다.

이제 도 5를 참조하면, 2-부분 허브(200)의 제2 실시예가 도시되어 있다. 2-부분 허브(200)는 메인 본체(202) 및 이와 압입 끼워맞춤으로 결합되는 시일 노즈(204)를 포함한다. 메인 본체(202)는 플레이트(209), 플레이트(209)로부터 연장하고 최내측 외주면(206)을 형성하는 환형 코어(203), 및 플레이트(209)에 의해 최내측 외주면(206)으로부터 이격된 댐퍼 조립체-수용 표면(208)을 포함한다. 환형 코어(203)는 허브(200)를 관통하는 보어(212)를 형성한다. 상기 플레이트(209)는 비틀림 진동 댐퍼의 구성요소를 함께 유지하기 위해, 또는 허브(100) 내 필요한 재료의 양을 감소시켜 무게 및/또는 비용을 절감하기 위해, 체결부재를 수용하도록 위치된 하나 이상의 구멍(230)을 구비할 수 있다. 플레이트(209)는 평평한 단일 평면 구조물이 필수적인 것으로 이해해서는 안 된다. 이러한 구조물을 갖출 수는 있지만, 도면에서 도시된 바와 같이 불규칙한 형상일 수도 있다. 도 2 내지 도 4 및 도 5에서, 메인 본체(202)의 플레이트(209) 부분은 전면(FF) 또는 후면(BF) 중 어느 곳에서 보았을 때에도 계단 모양의 구성을 가진다. 환형 코어(203)에서 플레이트(209)의 전면은, 크랭크-볼트의 헤드를 수용하기 위해 또는 상기 헤드에 인접하여 크랭크-볼트에 위치된 워셔를 수용하기 위해, 그 안에 형성된 환형 오목부(244)를 구비한다. 시일 노즈(204)의 전면(222)과 정렬된(특히, 각각 시일 노즈(204) 내의 리셉터클(242)와 정렬된) (환형 오목부(244) 내의) 위치들에는, 플레이트(209)를 관통하여 연장하는 복수의 구멍들(246)이 위치된다.

시일 노즈(204)는 전면(222), 후면(228), 및 최내측 보어(225)를 구비하며, 이 최내측 보어의 적어도 한 부분(227)은 메인 본체(202)의 환형 코어(203)에 의해 형성된 최내측 외주면(206)에 압입 끼워맞춤되도록 치수가 맞춰져 형성된다. 시일 노즈(204)의 전면(222)은, 각각 핀(240)을 수용하도록 형성되고 시일 노즈(204) 안으로 축 방향 연장되는 복수의 리셉터클(242)을 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 핀(240)은, 시일 노즈 내 리셉터클(242)과 정렬된 위치에서, 메인 본체(202)의 플레이트(209)를 관통하고 구멍(246)을 관통하여 리셉터클(242)에 압입 끼워맞춤된다. 상기 압입 끼워맞춤은, 일단 크랭크-볼트(도시되지 않음)가 크랭크축(도시되지 않음)에 허브(200)를 고정하면, 볼트의 헤드 또는 볼트의 헤드 및 워셔가 FEAD 시스템의 작동 중에 핀들(240)을 제자리에 유지하기 때문에, 지나치게 꽉 조여질 필요는 없다. 또 다른 실시예에서, 시일 노즈(204)의 전면(222)은 전면으로부터 축방향으로 돌출되는 복수의 핀들을 포함하며, 이것들은 시일 노즈(204)가 환형 코어(203)로 압입 끼워맞춤 될 때 플레이트(209) 내의 구멍들(246)에 수용된다. 상기 두 실시예에서, 핀들(240)은 용접 없이 메인 본체(202)와 시일 노즈(204)를 함께 고정하지만, 감소된 비용으로 허브(200)에 대해 축방향 강성을 제공하는데, 이는 메인 본체(202)가, 도 2 내지 도 4의 실시예에 대해 위에서 설명한 것처럼, 시일 노즈(204)보다 더 저렴한 제조 방법에 의해 더 저렴하고 심지어 더 부드러운 재료로 만들어지기 때문이다. 전술한 시일 노즈(204) 및 메인 본체(202)를 위한 동일한 재료 및 제조 방법이 여기에서 적용된다. 시일 노즈(204)는, 메인 본체(202)를 제조하는 제1 재료와 상이하고 제1 재료에 비해 마모 저항력이 더 큰 제2 재료를 포함한다.

일 실시예에서, 허브(200)는 구멍들(240)을 구비하거나 구비하지 않고 제1 재료를 메인 본체(202)의 형태로 스탬핑하여 제조될 수 있다. 만일 이 단계에서구멍들(240)이 형성되지 않는다면, 구멍들은 드릴링, 에칭, 펀칭 등과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 이후 단계에서 형성된다. 상기 제조 공정은, 결절성 철 또는 회주철과 같은, 제1 재료에 비해 연마 저항력이 더 높은 제2 재료로 주조함으로써 시일 노즈(204)를 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 주조는 시일 노즈의 전면(222)에 리셉터클(242)의 형성을 포함하거나 또는 내부에 리셉터클(242)을 기계가공하는 단계가 주조가 완료된 후에 완료될 수도 있다. 일단 메인 본체(202) 및 시일 노즈(204)가 모두 구비되면, 제조 공정은, 시일 노즈(204)를 메인 본체(202)의 환형 코어(203)에 압입 끼워맞춤 하는 단계, 메인 본체(202)의 플레이트(209) 내의 구멍들(246)을 통과하여 시일 노즈 전면(222)의 리셉터클(242) 안으로 핀들(240)을 하나씩 각각 삽입하는 단계, 플레이트(209) 안으로 환형 오목부(244)를 기계가공하는 단계, 축 및 반경 런아웃(run-out) 규격을 충족시키기 위해 시일 노즈(204) 및 메인 본체(202)의 보어들(212, 225)에 의해 집합적으로 형성되는 허브(200)의 보어(B) 및 시일 노즈(204)의 후면을 기계가공하는 단계를 포함한다.

또한, 제조 방법은, 탄성중합체 링(도시되지 않음)을 메인 본체(202)의 댐퍼 조립체-수용 표면(208)의 원둘레에 허브(200)의 회전축과 동축을 이루도록 배치하고 및 관성 링(도시되지 않음)을 탄성중합체 링의 원둘레에 회전축과 동축을 이루도록 배치하여 비틀림 진동 댐퍼를 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 관성 링이 먼저 허브에 대하여 위치되며, 관성 링과 댐퍼 조립체-수용 표면(208) 사이의 틈에 탄성중합체 링이 압입 끼워맞춤 된다.

일단 허브(200)가 전술한 제조 방법에 따라 조립된다면, 허브는 크랭크축 위에 장착될 수 있다. 이 실시예에서, 허브는 크랭크축에 밀어 넣는 방식으로 고정되며, 허브에 축 방향 강성을 제공하기 위해 허브와 크랭크축 사이에 키홈 및 키 매커니즘은 전혀 필요하지 않다. 대신에 핀들(240)이 축 방향 강성을 제공하며, 그리고 전술한 바와 같이, 일단 허브(200)가 크랭크축에 볼트 결합되면, 크랭크 볼트 또는 크랭크 볼트 및 워셔가 축 방향으로 제자리에 핀들을 유지한다.

본 발명을 특정 실시예와 관련하여 도시하고 기술하였지만, 당해 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서를 읽고 이해함으로써 수정을 가할 수 있음은 명백하고, 본 발명은 그러한 모든 수정도 포함한다.

Claims

비틀림 진동 댐퍼용 허브에 있어서,
메인 본체로서, 전면 및 후면을 구비하는 플레이트; 플레이트의 후면으로부터 외측으로 축방향 연장하고, 최내측 외주면을 형성하고 상기 메인 본체를 관통하는 제1 보어를 형성하는 환형 코어; 상기 플레이트에 의해 상기 최내측 외주면으로부터 이격되는 최외측의 탄성중합체-수용 외주면을 포함하는, 메인 본체; 및
상기 환형 코어의 최내측 외주면에 결합되고, 용접된 조인트 없이 상기 메인 본체와 함께 회전하도록 상기 메인 본체와 기계적으로 결합되는 시일 노즈;
를 포함하며;
상기 메인 본체는 제1 재료를 포함하고, 상기 시일 노즈는 제2 재료를 포함하며, 상기 제1 재료 및 제2 재료는 제1 재료가 제2 재료보다 더 부드럽다는 점에서 서로 상이한, 비틀림 진동 댐퍼용 허브.
제 1 항에 있어서,
상기 시일 노즈는 상기 플레이트와 접촉하여 설치되는 전면을 갖는, 비틀림 진동 댐퍼용 허브.
제 2 항에 있어서,
상기 시일 노즈는 환형 코어의 종단점에 가깝지만 일정 거리 이격되어 있는 숄더를 포함하는, 비틀림 진동 댐퍼용 허브.
제 1 항에 있어서,
상기 메인 본체의 최내측 외주면은 스레드를 포함하며,
상기 시일 노즈는 상기 메인 본체의 최내측 외주면의 스레드와 스레딩하여 결합하는 스레드를 갖는, 비틀림 진동 댐퍼용 허브.
제 4 항에 있어서,
크랭크축 상의 키와 결합하도록 상기 환형 코어의 제1 보어에 형성된 키홈(keyway)은 상기 시일 노즈의 스레드를 절삭하고(broaching), 그에 의해 상기 환형 코어 및 상기 시일 노즈의 스레드들을 함께 체결하는, 비틀림 진동 댐퍼용 허브.
제 1 항에 있어서,
상기 시일 노즈는 제2 보어를 형성하며,
상기 환형 코어의 제1 보어 및 상기 시일 노즈의 제2 보어는 크랭크축-수용 보어를 집합적으로 형성하는, 비틀림 진동 댐퍼용 허브.
제 1 항에 있어서,
상기 시일 노즈는 상기 환형 코어의 최내측 외주면과 압입 끼워맞춤으로 결합되는, 비틀림 진동 댐퍼용 허브.
제 7 항에 있어서,
하나 이상의 핀은 상기 시일 노즈의 전면부 안으로 축 방향으로 연장하고, 상기 시일 노즈를 상기 메인 본체와 함께 회전하도록 메인 본체에 연결하는, 비틀림 진동 댐퍼용 허브.
제 1 항에 있어서,
상기 시일 노즈 또는 상기 환형 코어 중 하나 이상에 의해 형성된 구멍 및 상기 구멍 내에 수용되어 연장하는 핀을 포함하는 기하학적 체결장치가, 상기 메인 본체에 상기 시일 노즈를 기계적으로 결합하는, 비틀림 진동 댐퍼용 허브.
비틀림 진동 댐퍼에 있어서,
허브;
상기 허브와 접촉하여 배치된 탄성중합체 댐퍼 부재; 및
탄성중합체 댐퍼 부재에 대해 설치되며 이에 의해 상기 허브와 함께 회전하도록 상기 허브에 작동 가능하게 결합하는 관성 부재;
를 포함하며,
상기 허브는,
메인 본체로서, 전면 및 후면을 갖는 플레이트, 플레이트의 후면으로부터 외측으로 축방향 연장하고 최내측 외주면을 형성하고 상기 메인 본체를 관통하는 제1 보어를 형성하는 환형 코어, 및 상기 플레이트에 의해 상기 최내측 외주면으로부터 이격된 최외측의 탄성중합체-수용 외주면을 포함하는, 메인 본체; 및
상기 환형 코어의 최내측 외주면에 결합되고, 용접된 조인트 없이 상기 메인 본체와 함께 회전하도록 상기 메인 본체와 기계적으로 결합된 시일 노즈를 포함하고,
상기 메인 본체는 제1 재료를 포함하고, 상기 시일 노즈는 제2 재료를 포함하며, 상기 제1 재료 및 제2 재료는 제1 재료가 제2 재료보다 더 부드럽다는 점에서 서로 상이한, 비틀림 진동 댐퍼.
제 9 항에 있어서,
상기 탄성중합체 부재는 상기 허브의 메인 본체의 최외측 탄성중합체-수용 외주면에 대해 설치된 탄성중합체 재료의 환형 링이고, 상기 관성 부재는 상기 탄성중합체 부재에 대해 설치된 환형 링이며, 이들 양자는 상기 허브의 회전축에 대해 동축을 이루는, 비틀림 진동 댐퍼.
크랭크축와 함께 회전하도록 크랭크축에 장착된 제 9 항의 비틀림 진동 댐퍼를 포함하는, 전방단부 부속 구동 시스템.
허브를 제조하는 방법에 있어서,
제1 재료로 만들어지고, 전면 및 후면을 구비하고, 상기 후면으로부터 외측으로 축방향 연장하고 관통하는 제1 보어를 형성하는 환형 보어를 갖는 메인 본체를 제공하는 단계;
제2 보어를 형성하고 상기 제1 재료보다 연마 저항력이 더 큰 제2 재료로 만들어진 시일 노즈를 제공하는 단계;
크랭크축-수용 보어를 집합적으로 형성하도록 상기 제1 보어 및 상기 제2 보어를 정렬하여 상기 메인 본체의 환형 코어에 상기 시일 노즈를 결합하는 단계;
용접된 조인트 없이 상기 메인 본체와 함께 회전하도록 상기 메인 본체와 상기 시일 노즈를 기계적으로 결합하는 단계; 및
선택된 축 및 반경 런아웃을 충족하도록 상기 크랭크축-수용 보어를 기계가공하는 단계를 포함하는, 허브 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 시일 노즈를 상기 환형 코어에 결합하는 단계는 상기 메인 본체의 환형 코어에 상기 시일 노즈를 스레딩하는 단계를 포함하며,
상기 방법은,
이어서, 상기 시일 노즈의 스레드를 절삭하는 깊이까지 상기 크랭크축-수용 보어 안으로 음푹 들어간 대략 축방향 배향된 키홈을 형성하고 이에 의해 상기 환형 코어의 스레드 및 상기 시일 노즈의 스레드를 함께 체결하는 단계를 추가로 포함하는, 허브 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 시일 노즈를 상기 환형 코어에 결합하는 단계는 상기 시일 노즈의 전면이 상기 플레이트에 대해 설치될 때까지 상기 환형 코어에 상기 시일 노즈를 스레딩하는 단계를 포함하는, 허브 제조 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 시일 노즈는 상기 시일 노즈의 전면이 플레이트에 대해 설치될 때 상기 환형 코어의 후면으로부터 일정 거리 이격되는, 제2 보어 내에 숄더를 포함하는, 허브 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 허브의 최내측 외주면, 및 플레이트에 의해 상기 최내측 외주면으로부터 이격된 최외측의 탄성중합체-수용 외주면을 형성하는 환형 코어를 포함하도록, 제1 재료를 스탬핑하여 상기 메인 본체를 형성하는 단계; 및
연마 저항력이 있는 재료로부터 기계가공함으로써 상기 시일 노즈를 형성하는 단계를 포함하는, 허브 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 시일 노즈는 결절성 철 또는 회주철을 포함하고, 상기 메인 본체는 저탄소강을 포함하는, 허브 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 시일 노즈의 전면에서, 상기 시일 노즈는 복수의 축방향으로 연장하는 리셉터클 또는 복수의 돌출 핀을 포함하고;
상기 시일 노즈를 상기 환형 코어에 결합하는 단계는 상기 리셉터클 또는 돌출 핀들을 상기 메인 본체의 플레이트 내에 형성된 개구들과 정렬하면서 상기 시일 노즈를 상기 환형 코어에 압입 끼워맞춤하는 단계를 포함하는, 허브 제조 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 시일 노즈는 상기 플레이트 내에 형성된 개구들과 정렬된 복수의 축방향으로 연장하는 리셉터클을 포함하고,
상기 방법은,
상기 플레이트 내의 각각의 개구를 통해 핀을 상기 시일 노즈 내의 리셉터클 안으로 삽입하고, 이에 의해 상기 시일 노즈를 용접된 조인트 없이 상기 메인 본체와 함께 회전하도록 메인 본체와 결합하는 단계를 추가로 포함하는, 허브 제조 방법.