KR20160073183A - 다이나믹 댐퍼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진동 발생원과 연결되는 커넥터의 축방향은 물론 방사상 방향에 대한 진동 모두를 저감시킬 수 있는 새로운 구조의 다이나믹 댐퍼를 제공한다.

Description

다이나믹 댐퍼{DYNAMIC DAMPER}
본 발명은 진동발생원의 축방향 진동과 방사상 방향 진동 모두를 저감시킬 수 있는 다이나믹 댐퍼에 관한 것이다.
자동차의 주행 중에는 엔진이나 동력 전달계, 머플러 유닛과 같은 다양한 부품에서 진동 및 소음이 발생되며, 이러한 진동의 발생을 방지하거나 억제하기 위한 수단으로서 다이나믹 댐퍼가 일반적으로 설치된다.
이와 같은 다이나믹 댐퍼의 가장 일반적인 구조는 도 1에서 도시된 바와 같이, 중량체인 질량체(50, mass)와, 진동 발생부(미도시)에 장착하기 위한 브라켓(51)과, 질량체(50)와 브라켓(51) 사이에 동강성을 지닌 고무재의 탄성부재(52)를 가류 접합하여 단일체로 이루어지는 것이 일반적이다.
그러나 도 1과 같은 다이나믹 댐퍼는 일방향에 대한 진동만을 저감시킬 수 있을 뿐이다.
한편 종래의 기술에도 축방향 진동과 방사상 방향 진동 모두를 저감할 수 있는 다이나믹 댐퍼가 개발된 바 있지만, 이들 종래의 기술들은 부품수가 많고 그 구조가 복잡하여 제조 단가가 상승한다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-0316932호 "주파수 가변형 댐퍼"(2001.11.26) 대한민국 등록특허 제10-0541929호 "다이나믹 댐퍼"(2006.1.2) 대한민국 공개특허 제10-2010-0135898호 "주파수 동조용 댐퍼"(2010.12.27)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 질량체에는 제1,2경사면이 형성된 내측 돌출부가 형성되도록 하고 탄성체에는 제1경사면과 제2경사면 각각에 대하여 직각으로 배치되는 제1,2진동 저감부가 형성되도록 하여 축방향 진동 및 방사상 방향 진동 모두에 대하여 동일한 특성비를 가지도록 설계하여 축방향 및 방사상 방향에 대한 진동 모두를 저감시킬 수 있는 새로운 구조의 다이나믹 댐퍼를 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 축방향으로 연장되는 축방향 부재를 포함하여 이루어지는 커넥터 ; 내주면이 상기 축방향 부재의 주면에 결합되는 내부 파이프와, 상기 내부 파이프와 동심을 이루는 관 형태로서 상기 내부 파이프와 이격 배치되는 질량체와, 내측 단부는 상기 내부 파이프에 가류 접합되며 외측 단부는 상기 질량체에 가류 접합되는 탄성체를 포함하여 이루어지는 댐퍼부재 ; 를 포함하여 이루어지며, 상기 질량체의 내주면에 상기 내부 파이프를 향하여 돌출되되 축방향 일단부에 상기 내부 파이프에 대하여 외측으로 경사진 제1경사면이 형성되며 축방향 타단부에 상기 내부 파이프에 대하여 외측으로 경사진 제2경사면이 형성되는 내측 돌출부가 형성되며, 상기 탄성체에는 상기 제1경사면으로부터 상기 내부 파이프를 향하여 연장되되 상기 제1경사면에 대하여 직각을 이루는 제1진동 저감부와 상기 제2경사면으로부터 상기 내부 파이프를 향하여 연장되되 상기 제2경사면에 대하여 직각을 이루는 제2진동 저감부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 질량체의 제1경사면은 상기 내부 파이프에 대하여 45도 경사진 형태이며, 상기 질량체의 제2경사면은 상기 내부 파이프에 대하여 45도 경사진 형태이며, 상기 탄성체의 제1진동 저감부는 상기 내부 파이프에 대하여 45도 경사진 형태이며, 상기 탄성체의 제2진동 저감부는 상기 내부 파이프에 대하여 45도 경사진 형태인 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 제1진동 저감부에는 축방향으로 빈 공간을 형성하는 제1공동부가 복수로 형성되면서 서로 등간격으로 이격되며, 상기 제2진동 저감부에는 축방향으로 빈 공간을 형성하는 제2공동부가 복수로 형성되면서 서로 등간격으로 이격되며, 상기 제1공동부와 상기 제2공동부는 상기 내부 파이프의 원주 방향을 따라 교대로 형성되며, 상기 내측 돌출부는 상기 제1경사면과 상기 제2경사면 사이에 상기 내부 파이프와 평행하게 배치되는 평행면이 형성되며, 상기 내측 돌출부의 평행면과 상기 내부 파이프 사이에는 상기 제1공동부 또는 상기 제2공동부로부터 연장되는 보조 공동부가 형성되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 커넥터는 상기 축방향 부재의 단부에서 방사상 방향으로 연장되는 방사상 부재를 더 포함하며, 상기 질량체에 가류 접합된 상기 탄성체의 외측 단부에는 상기 커넥터의 방사상 부재와 접하면서 압축되는 축방향 동강성 조정부가 형성될 수 있다.
상기에 있어서, 상기 커넥터는 상기 축방향 부재의 단부에서 방사상 방향으로 연장되는 방사상 부재를 더 포함하며, 상기 질량체에 가류 접합된 상기 탄성체의 외측 단부에는 상기 커넥터의 방사상 부재와 접촉되는 먼지 커버부가 형성될 수 있다.
상기에 있어서, 상기 댐퍼부재는 축방향 진동과 방사상 방향 진동 모두에 대하여 동일한 특성비를 가지는 것일 수 있다.
상기와 같이 본 발명은, 질량체에는 제1,2경사면이 형성된 내측 돌출부가 형성되도록 하고 탄성체에는 제1경사면과 제2경사면 각각에 대하여 직각으로 배치되는 제1,2진동 저감부가 형성되도록 하여 축방향 진동 및 방사상 방향 진동 모두에 대하여 동일한 특성비를 가지도록 설계하여 축방향 및 방사상 방향에 대한 진동 모두를 저감시킬 수 있는 새로운 구조의 다이나믹 댐퍼를 제공하게 된다.
도 1은 종래의 기술에 의한 다이나믹 댐퍼의 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 다이나믹 댐퍼의 개념 단면도,
도 3은 도 2의 분리 단면도,
도 4는 도 3의 댐퍼부재의 평면도,
도 5는 도 4의 A-A 기준 단면도,
도 6은 도 4의 B-B 기준 단면도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 다이나믹 댐퍼의 개념 단면도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 다이나믹 댐퍼의 단면도이며, 도 3은 도 2의 분리 단면도이며, 도 4는 도 3의 댐퍼부재의 평면도이며, 도 5는 도 4의 A-A 기준 단면도이며, 도 6은 도 4의 B-B 기준 단면도이다.
본 실시예의 다이나믹 댐퍼는 커넥터(100)와 댐퍼부재(200)가 도 3과 같이 별도로 제작된 후 서로 축방향으로 결합됨으로써 도 2와 같은 다이나믹 댐퍼를 이루게 된다.
커넥터(100)는 금속재로서, 자동차의 진동발생원에 볼트 결합 등에 의하여 결합되는 부위이다. 이를 위하여 커넥터(100)에는 연결볼트의 결합을 위한 나사구멍(101)이 형성될 수 있다.
커넥터(100)는 축방향 부재(110)와 방사상 부재(120)로 이루어진다.
축방향 부재(110)는 원기둥 형태로서 축방향으로 연장되는 형태이며, 방사상 부재(120)는 축방향 부재(110)의 단부에서 방사상으로 연장되는 형태이다.
본 실시예에서 나사구멍(101)은 축방향 부재(110)의 중앙을 따라 형성되며, 방사상 부재(120)는 중공이 형성된 원판 형태를 이룬다.
물론 커넥터(100)의 내부 형태는 다양하게 변형될 수 있다.
댐퍼부재(200)는 금속재의 내부 파이프(210)와, 금속재의 질량체(220)와, 탄성체(230)로 이루어진다.
내부 파이프(210)는 그 내주면이 커넥터(100)의 축방향 부재(110)의 외주면에 압입 결합된다.
질량체(220)는 내부 파이프(210)와 동심을 이루는 관 형태로서 내부 파이프(210)와 이격되도록 배치된다.
질량체(220)의 형태는 도 2 등에서 확인되는 바와 같이 외주면의 형태는 원기둥 형태이나 내주면의 형태는 축방향 중간부가 내측을 향하여 돌출되는 형태이다.
질량체(220)와 내부 파이프(210)를 연결하기 위하여 내측 단부는 내부 파이프(210)에 연결되며 외측 단부는 질량체(220)에 연결되도록 가류 접합되는 탄성체(230)가 마련된다.
질량체(220)의 내주면에는 축방향 중간부가 내측(즉 내부 파이프(210))을 향하여 돌출된 내측 돌출부(221)가 형성된다.
내측 돌출부(221)는 내부 파이프(210)를 향하여 사다리꼴 단면 구조로 돌출되어 축방향 일단부에 내부 파이프(210)에 대하여 외측으로 경사진 제1경사면(221a)이 형성되며 축방향 타단부에 내부 파이프(210)에 대하여 외측으로 경사진 제2경사면(221b)이 형성되어 있다.
제1경사면(221a) 및 제2경사면(221b)은 내부 파이프(210)에 대하여 45도 경사진 형태이다.
아울러 제1경사면(221a)과 제2경사면(221b) 사이에는 내부 파이프(210)와 평행을 이루게 되는 평행면(221c)이 형성된다.
탄성체(230)는 그 내측 단부가 내부 파이프(210)에 가류 접합되는 한편 그 외측 단부는 질량체(220)에 가류 접합되며 소정의 동강성을 가지게 된다.
본 실시예의 탄성체(230)는 후술하는 제1진동 저감부(231)와 제2진동 저감부(232)에 의하여 커넥터(100)의 진동을 저감하게 된다.
제1진동 저감부(231)는 질량체(220)의 제1경사면(221a)으로부터 내부 파이프(210)를 향하여 연장되며 제1경사면(221a)에 대하여 직각을 이루도록 배치된다. 따라서 제1진동 저감부(231)는 내부 파이프(210)에 대하여 45도 경사진 형태를 가지게 된다.
또한 제2진동 저감부(232)는 질량체(220)의 제2경사면(221b)으로부터 내부 파이프(210)를 향하여 연장되며 제2경사면(221b)에 대하여 직각을 이루도록 배치된다. 따라서 제2진동 저감부(232)는 내부 파이프(210)에 대하여 45도 경사진 형태를 가지게 된다.
한편 제1진동 저감부(231)에는 축방향으로 빈 공간을 형성하는 복수의 제1공동부(231a)가 형성되면서 서로 등간격으로 이격된다.
또한 제2진동 저감부(232)에는 축방향으로 빈 공간을 형성하는 복수의 제2공동부(232a)가 형성되면서 서로 등간격으로 이격된다.
아울러 제1공동부(231a)와 제2공동부(232a)는 내부 파이프(210)의 원주 방향을 따라 교대로 형성된다.
결과적으로 탄성체(230)의 축방향 일단의 특정 위치에 제1진동 저감부(231)가 형성된다면 동일한 위치의 축방향 타단에는 제2공동부(232a)가 형성되며, 축방향 일단의 특정 위치에 제1공동부(231a)가 형성된다면 동일한 위치의 축방향 타단에는 제2진동 저감부(232)가 형성되는 구조이다.
또한 내측 돌출부(221)의 평행면(221c)과 내부 파이프(210) 사이에는 제1공동부(231a) 또는 제2공동부(232a)로부터 연장되는 보조 공동부(233a)가 더 형성된다.
즉 제1공동부(231a)가 형성된 부위는 하부까지 연장되어 보조 공동부(233a)와 연결되며, 제2공동부(232a)가 형성된 부위는 상부까지 연장되어 보조 공동부(233a)가 연결된다.
이와 같이 본 실시예는 보조 공동부(233a)가 형성되도록 하기 위하여, 제1,2진동 저감부(231, 232)에 제1,2공동부(231a, 232a)를 형성하면서 제1,2공동부(231a, 232a)가 원주 방향을 따라 교대로 형성되도록 하였다.
한편 본 실시예에서 질량체(220)에 가류 접합된 탄성체(230)의 외측 단부에는 방사상 부재(120)와 접하면서 먼지 등의 이물질이 침투하는 것을 방지하는 먼지 커버부(234)가 더 형성된다.
상기와 같은 본 실시예의 작용을 설명한다.
커넥터(100)와 댐퍼부재(200)가 각각 제작된 후, 커넥터(100)와 댐퍼부재(200)가 압입 결합에 의하여 서로 일체화된다.
즉 커넥터(100)의 축방향 부재(110)에 댐퍼부재(200)의 내부 파이프(210)가 압입 결합된다. 압입 결합시 탄성체(230)의 먼지 커버부(234)가 커넥터(100)의 방사상 부재(120)와 접촉된다.
이와 같은 다이나믹 댐퍼의 커넥터(100)가 자동차의 진동발생원에 볼트 결합 등에 의하여 결합된다.
따라서 진동발생원의 진동에 따라 커넥터(100)가 진동하면, 소정의 강성(스프링상수 : k)과 감쇠 계수(c)를 가진 탄성체(230)에 의하여 소정의 질량(m)을 가진 질량체(220)가 진동하여 진동발생원의 진동을 감소시키게 된다.
이때 제1진동 저감부(231)와 제2진동 저감부(232)는 커넥터(100)의 축방향 진동과 방사상 방향 진동 모두를 경사진 방향으로 전환하여 질량체(220)에 전달하게 된다. 즉 질량체(220)는 탄성체(230)의 제1,2진동 저감부(231, 232)에 의하여 커넥터(100)의 축방향 진동은 물론이며 방사상 방향 진동에 대하여도 질량(m)으로서 작용하게 된다.
또한 보조 공동부(233a)는, 질량체(220)의 평행면(221c)과 내부 파이프(210)간의 간격이 비교적 좁은 것을 감안하여 빈 공간으로 형성한 것이다. 즉 보조 공동부(233a)는 본 실시예에서의 진동 저감이 탄성체(300)의 제1,2진동 저감부(231, 232)에 의해서 주로 이루어지도록 설계된 것이다. 그러나 제조 기법 혹은 설계 기법 등에 따라 보조 공동부(233a)는 다소 작게 형성될 수도 있다.
상기와 같은 구조에 의하여 본 실시예의 댐퍼부재(200)는 축방향 진동과 방사상 방향 진동 모두에 대하여 동일한 특성비를 가지게 된다. 이와 같은 동일한 특성비를 가지기 위하여 질량체(220)의 내주면에는 축방향 중앙부가 내부를 향하여 돌출되어 내측 돌출부(221)를 이루며, 아울러 제1진동 저감부(231)와 제2진동 저감부(232)는 내측 돌출부(221)의 제1,2경사면(221a, 221b)로부터 대칭되는 형태로 형성되도록 하였다.
이하 본 발명에 의한 제2실시예를 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 다이나믹 댐퍼의 개념 단면도이다.
제2실시예에서는 제1실시예의 먼지 커버부(234) 대신에 축방향 동강성 조정부(235)가 형성된다는 점을 제외하고는 제1실시예와 동일하다.
즉 축방향 동강성 조정부(235)는 질량체(220)에 가류 접합된 탄성체(230)의 외측 단부에서 커넥터(100)의 방사상 부재(120)를 향하여 돌출되어 있는 부위이다.
보다 상세히 설명하면, 질량체(220)에 가류 접합된 외측 단부에서 방사상 부재(120)를 향하여 돌출 형성된 축방향 동강성 조정부(235)는, 내부 파이프(210)가 커넥터(100)의 축방향 부재(110)에 압입 결합될 때, 커넥터(100)의 방사상 부재(120)와 접하면서 축방향으로 가볍게 압축되며, 또한 그 압축되는 정도에 따라 축방향 진동에 대한 동강성을 조정하는 기능을 가지게 된다.
한편 본 실시예는, 특히 자동차 브레이크 캘리퍼의 진동을 저감하기 위하여 마련될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 커넥터
110 : 축방향 부재 120 : 방사상 부재
200 : 댐퍼부재
210 : 내부 파이프
220 : 질량체 221 : 내측 돌출부
221a : 제1경사면 221b : 제2경사면
221c : 평행면
230 : 탄성체
231 : 제1진동 저감부 231a : 제1공동부
232 : 제2진동 저감부 232a : 제2공동부
233a : 보조 공동부
234 : 먼지 커버부
235 : 축방향 동강성 조정부

Claims (5)

  1. 축방향으로 연장되는 축방향 부재를 포함하여 이루어지는 커넥터 ;
    내주면이 상기 축방향 부재의 주면에 결합되는 내부 파이프와, 상기 내부 파이프와 동심을 이루는 관 형태로서 상기 내부 파이프와 이격 배치되는 질량체와, 내측 단부는 상기 내부 파이프에 가류 접합되며 외측 단부는 상기 질량체에 가류 접합되는 탄성체를 포함하여 이루어지는 댐퍼부재 ;
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 질량체의 내주면에 상기 내부 파이프를 향하여 돌출되되 축방향 일단부에 상기 내부 파이프에 대하여 외측으로 경사진 제1경사면이 형성되며 축방향 타단부에 상기 내부 파이프에 대하여 외측으로 경사진 제2경사면이 형성되는 내측 돌출부가 형성되며,
    상기 탄성체에는 상기 제1경사면으로부터 상기 내부 파이프를 향하여 연장되되 상기 제1경사면에 대하여 직각을 이루는 제1진동 저감부와 상기 제2경사면으로부터 상기 내부 파이프를 향하여 연장되되 상기 제2경사면에 대하여 직각을 이루는 제2진동 저감부가 형성되는 것을 특징으로 하는 다이나믹 댐퍼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 질량체의 제1경사면은 상기 내부 파이프에 대하여 45도 경사진 형태이며, 상기 질량체의 제2경사면은 상기 내부 파이프에 대하여 45도 경사진 형태이며,
    상기 탄성체의 제1진동 저감부는 상기 내부 파이프에 대하여 45도 경사진 형태이며, 상기 탄성체의 제2진동 저감부는 상기 내부 파이프에 대하여 45도 경사진 형태인 것을 특징으로 하는 다이나믹 댐퍼.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1진동 저감부에는 축방향으로 빈 공간을 형성하는 제1공동부가 복수로 형성되면서 서로 등간격으로 이격되며, 상기 제2진동 저감부에는 축방향으로 빈 공간을 형성하는 제2공동부가 복수로 형성되면서 서로 등간격으로 이격되며, 상기 제1공동부와 상기 제2공동부는 상기 내부 파이프의 원주 방향을 따라 교대로 형성되며, 상기 내측 돌출부는 상기 제1경사면과 상기 제2경사면 사이에 상기 내부 파이프와 평행하게 배치되는 평행면이 형성되며, 상기 내측 돌출부의 평행면과 상기 내부 파이프 사이에는 상기 제1공동부 또는 상기 제2공동부로부터 연장되는 보조 공동부가 형성되는 것을 특징으로 하는 다이나믹 댐퍼.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 축방향 부재의 단부에서 방사상 방향으로 연장되는 방사상 부재를 더 포함하며, 상기 질량체에 가류 접합된 상기 탄성체의 외측 단부에는 상기 커넥터의 방사상 부재와 접하면서 압축되는 축방향 동강성 조정부가 형성되는 것을 특징으로 하는 다이나믹 댐퍼.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 축방향 부재의 단부에서 방사상 방향으로 연장되는 방사상 부재를 더 포함하며, 상기 질량체에 가류 접합된 상기 탄성체의 외측 단부에는 상기 커넥터의 방사상 부재와 접촉되는 먼지 커버부가 형성되는 것을 특징으로 하는 다이나믹 댐퍼.
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