KR100448786B1 - 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치에 관한 것으로, 온도의 변화에 따라 변화되는 비틀림 진동 댐퍼를 구성하는 고무의 고유 진동수의 변화를, 온도의 변화에 따른 비틀림 진동 댐퍼의 직경 변화로부터 기인되는 이너셔의 변화로서 상쇄시키도록 함으로써, 상기 비틀림 진동 댐퍼가 주변의 온도 변화와 무관하게 일정한 수준의 고유 진동수를 가지도록 하여 진동 절연의 고유한 제 기능을 구현할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 회전축과의 결합을 위한 관통구멍(12)을 갖춘 완충성 물질의 완충부(10)와, 이 완충부(10)의 외주에 온도의 변화에 따라 열팽창의 정도를 달리하여 직경의 변화를 통한 이너셔(I)의 변화를 초래하는 가변부(14) 및, 이 가변부(14)상에 끼워져 결합되는 소정 중량의 중량부(16)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치{variable inertia type torsional vibration damper}

본 발명은 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비틀림 진동감쇠장치에서 온도에 따른 고유 진동수의 변화를 이너셔의 변화를 통해 상쇄시켜 비틀림 진동감쇠장치의 고유 진동수를 온도의 변화에 무관하게 일정하게 유지함으로써, 온도의 변화가 수반되는 환경하에서도 정상적인 기능의 구현을 도모할 수 있도록 하는 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치에 관한 것이다.

일반적으로 동력을 전달하는 축과 같은 회전체는 회전중 비틀림 진동을 받게 되는 바, 특히 크랭크 샤프트와 같이 엔진으로부터 끊임없이 변동되는 주기적인 회전력의 변화를 부여받는 부재에서는 고속으로 회전중 비틀림 진동이 발생하기 쉽고, 또한 부재가 구부러지거나 기하학적인 중심과 질량의 중심이 일치하지 않을 때에는 휠링이라는 굽힘진동이 발생할 수도 있다.

따라서, 회전체의 회전중 발생하는 비틀림 진동의 감쇠를 위해 축상에는 이른 바 비틀림 진동감쇠장치가 설치되는 바, 상기 비틀림 진동감쇠장치는 도 1에 도시된 바와 같다.

즉, 종래 비틀림 진동감쇠장치는 고속으로 회전하는 회전축(S)상에 원형이면서 고무류의 완충성이 있는 물질로 이루어져 고정되어 장착되는 비틀림 진동 댐퍼(1)로 이루어진다.

그리고, 상기 비틀림 진동 댐퍼(1)는 이를 구성하고 있는 고무의 고유한 물성인 스프링 상수(k)와, 고무의 중량(m)을 통해 특정한 영역의 고유 진동수(ω)를가지게 되는 데, 상기 비틀림 진동 댐퍼(1)를 구성하는 고무의 고유 진동수(ω)는 고무의 스프링 상수(k)에 대한 고무의 중량(m)이 가지는 이너셔(I;inertia)의 비에 대한 제곱근으로부터 구해진다.

즉,

이다.

그런데, 상기 비틀림 진동 댐퍼(1)를 이루고 있는 고무는 온도의 변화에 따라 스프링 상수(k)의 값이 변화되는 물성적인 특성, 보다 상세하게는 고무의 스프링 상수(k)의 값이 온도와 반비례하는 특성을 갖고 있기 때문에, 상기 비틀림 진동 댐퍼(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 온도의 변화에 따라 이의 고유 진동수 영역이 변화되는 단점을 가지고 있다.

이는 상기 비틀림 진동 댐퍼(1)를 이루고 있는 고무의 스프링 상수(k)의 값이 온도와 반비례하는 특성으로 기인되는 현상인 것이다.

따라서, 상기 비틀림 진동 댐퍼(1)는 주변의 온도의 변화에 따라 이를 구성하고 있는 고무의 고유 진동수의 영역에 대한 변화가 크기 때문에, 온도의 변화가 극심한 조건하에서는 공진을 유발하는 등, 비틀림 진동을 감쇠시키는 본연의 효과를 기대하기 어려운 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 온도의 변화에따라 변화되는 비틀림 진동 댐퍼를 구성하는 고무의 고유 진동수의 변화를, 온도의 변화에 따른 비틀림 진동 댐퍼의 직경 변화로부터 기인되는 이너셔의 변화로서 상쇄시키도록 함으로써, 상기 비틀림 진동 댐퍼가 주변의 온도 변화와 무관하게 일정한 수준의 고유 진동수를 가지도록 하여 진동 절연의 고유한 제 기능을 구현할 수 있도록 하는 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 회전축과의 결합을 위한 관통구멍을 갖춘 완충성 물질의 완충부와, 이 완충부의 외주에 온도의 변화에 따라 열팽창의 정도를 달리하여 직경의 변화를 통한 이너셔의 변화를 초래하는 가변부 및, 이 가변부상에 끼워져 결합되는 소정 중량의 중량부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 비틀림 진동감쇠장치의 구성을 도시한 개략도.

도 2는 종래 비틀림 진동감쇠장치의 고유 진동수가 온도 대비 변화되는 상태를 도시한 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치를 도시한 구성도.

도 4는 도 3에 도시된 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치가 고온시 직경이 축소된 상태를 도시한 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-완충부 10a-중공부

12-관통구멍 14-가변부

14a-제1금속판 14b-제2금속판

16-중량부 16a-끼움부재

16b-중량체

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치를 도시한 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치가 고온시 직경이 축소된 상태를 도시한 구성도이다.

본 발명에 따른 비틀림 진동감쇠장치는 도면에 도시된 바와 같이, 회전축(도시안됨)을 중앙부위에 삽입하여 이를 지지하는 관통구멍(12)을 갖춘 고무류의 완충성 물질로 이루어진 완충부(10)와, 이 완충부(10)의 외주부에 결합됨과 더불어 온도의 변화에 따라 열팽창의 정도를 달리하여 직경의 변화를 도모하여이너셔(I;interia)의 변화를 초래하는 가변부(14) 및, 이 가변부(14)상에 끼워져 결합되는 소정 중량의 중량부(16)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 가변부(14)는 다수겹의 금속판이 접합됨과 더불어 소정의 곡률을 가지는 단편들로 이루어지되, 내측의 금속판은 열팽창율이 작은 제1금속판(14a)이고, 외측의 금속판은 열팽창율이 상대적으로 큰 제2금속판(14b)으로 구성된다.

그리고, 상기 가변부(14)는 원호형상임과 더불어 각각 소정의 수량으로 분할형성되어, 각각의 분할된 제1,제2금속판(14a,14b)들이 상기 완충부(10)의 전 둘레에 걸쳐 방사상으로 이격되게 배치되도록 결합되어 있다.

이에 따라, 상기 가변부(14)는 온도의 변화에 따라, 특히 온도가 상승하는 경우에 있어, 상기 제1금속판(14a)과 제2금속판(14b) 사이의 열팽창 정도의 변화를 나타내게 되는 데, 이때 외측에 위치한 제2금속판(14b)의 열팽창량이 내측에 위치한 제1금속판(14a) 보다 커지기 때문에, 상기 가변부(14)의 전체 직경은 감소하게 된다.

즉, 상기 가변부(14)는 온도의 변화에 따라 바이메탈과 같이 단편들의 곡률에 변화가 발생하여 전체의 직경이 변화될 수 있도록 구성된 것이다.

또한, 상기 중량부(16)는 상기 가변부(14)들 사이의 틈새(14c)로 끼워져 결합되는 끼움부재(16a)와, 이 끼움부재(16a)의 외측으로 일체로 결합된 소정 중량의 중량체(16b)로 구성된다.

한편, 상기 완충부(10)는 상기 가변부(14) 사이의 틈새(14c)로 설치되는 중량부(16)의 결합부위를 따라 부재의 일부가 절개된 형태의 중공부(10a)를 갖추고있는 바, 이 중공부(10a)는 상기 가변부(14)가 온도의 변화에 따른 곡률의 변화로 인해 직경의 변화를 나타낼 때 상기 완충부(10)의 변형을 용이하게 해 주는 역할을 수행한다.

따라서, 상기와 같은 구조의 비틀림 진동감쇠장치는 온도의 변화에 따른 상기 완충부(10)의 스프링 상수(k)가 변화되는 경우에, 상기 가변부(14)의 전체 직경의 변화를 도모하여 상기 완충부(10)와 가변부(14)의 전체 부위가 가지는 이너셔(I)의 변화를 초래함으로써, 상기 비틀림 진동감쇠장치의 고유 진동수를 온도의 변화와 무관하게 일정한 수준으로 유지할 수 있게 된다.

이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 비틀림 진동감쇠장치의 완충부(10)를 구성하는 물질의 스프링 상수(k)가 온도의 상승에 따라 작아지게 되면, 상기 비틀림 진동감쇠장치의 가변부(14)는 온도의 상승에 따라 각각의 단편들의 곡률의 변화로 인해 도 3의 정상 상태에서 도 4의 변형 상태로 변화되어 전체 직경의 감소를 초래하게 되고, 이는 곧 상기 비틀림 진동감쇠장치가 가지는 이너셔(I)의 감소를 초래하게 되며, 이로 인해, 상기 비틀림 진동감쇠장치의 고유 진동수에는 변화가 없게 되는 것이다.

즉, 온도의 변화(증가)에 따른 상기 완충부(10)의 스프링 상수(k)의 변화(감소)를 상기 가변부(14)의 직경 감소에 따른 이너셔(I)의 변화(감소)로서 상쇄시킴으로써, 상기 비틀림 진동감쇠장치의 고유 진동수에는 변화가 없게 되는 것이다.

이 경우에 있어, 상기 비틀림 진동감쇠장치의 완충부(10)가 온도의 상승에 따라 스프링 상수(k)가 작아지는 것은 앞서 종래 기술에 설명한 바와 같이 스프링상수(k)는 온도와 반비례하는 특성으로부터 기인하는 현상이고, 상기 비틀림 진동감쇠장치의 가변부(14)가 온도의 상승에 따른 곡률의 변화로 스프링 상수(k)와 동일하게 이너셔(I)의 감소를 초래하는 것은, 상기 이너셔(I)가 물체의 반경의 제곱에 비례하기 때문에 기인하는 현상인 것이다.

한편, 상기와 같이 온도의 상승에 따라 상기 가변부(14)의 직경이 도 4에 도시된 바와 같이, 감소되는 경우에, 상기 완충부(10)는 상기 가변부(14) 사이의 틈새(14c)에 위치하는 중공부(10a)를 매개로 하여 원활하게 수축되어진다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치에 의하면, 온도의 변화에 따른 상기 완충부(10)의 스프링 상수(k)의 변화가 상기 가변부(14)의 직경 변화에 따른 이너셔(I)의 변화로서 상쇄될 수 있게 됨으로써, 상기 비틀림 진동감쇠장치는 주변 온도의 변화가 발생하는 환경에서도 이의 고유 진동수를 원래의 수준으로 유지할 수 있으므로, 정상적인 진동 감쇠의 기능을 발휘할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 회전축과의 결합을 위한 관통구멍(12)을 갖춘 완충성 물질의 완충부(10)와, 이 완충부(10)의 외주에 온도의 변화에 따라 열팽창의 정도를 달리하여 직경의 변화를 통한 이너셔(I)의 변화를 초래하는 가변부(14) 및, 이 가변부(14)상에 끼워져 결합되는 소정 중량의 중량부(16)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가변부(14)는 소정의 곡률을 가지는 단편들로 이루어짐과 더불어, 각각 내측에 열팽창율이 작은 제1금속판(14a)과, 외측에 열팽창율이 상대적으로 큰 제2금속판(14b)으로 구성되어, 상기 완충부(10)의 전 둘레에 걸쳐 방사상으로 이격되게 배치되어 결합된 것을 특징으로 하는 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 중량부(16)는 상기 가변부(14) 사이로 결합되는 끼움부재(16a)와, 이 끼움부재(16a)의 외측으로 일체로 결합된 중량체(16b)로 구성된 것을 특징으로 하는 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 완충부(10)는 상기 가변부(14) 사이의 틈새(14c)로 설치되는 중량부(16)의 결합부위를 따라 부재의 일부가 절개된 형태의 중공부(10a)를 갖춘 것을 특징으로 하는 이너셔 가변형 비틀림 진동감쇠장치.