KR100228721B1 - 코어내장형 진동댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동댐퍼 내에 코어를 장착하여 진동감쇠효과 및 스프링 상수의 증가를 동시에 이루고, 평판에서와 같은 상하 및 좌우 방향의 진동을 최소화할 수 있도록 구성된 코어 내장형 진동댐퍼에 관한 것이다. 본 발명의 코어내장형 진동댐퍼는, 상판과 하판사이에 고정되는 일반적인 진동댐퍼에 있어서, 중심부에 억지끼워 맞춤된 코어를 장착하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 코어내장형 진동댐퍼를 회전체와 같은 진동원이 존재하는 평판에 장착할 경우, 진동감쇠특성이 좋아지고 스프링 상수가 커지므로써 회전체를 포함한 평판계의 소음, 진동 및 열발생 등의 문제를 해결할 수 있으므로, 전자산업 등 다양한 응용이 가능하다.

Description

코어내장형 진동댐퍼

본 발명은 진동흡수 기능이 향상된 코어내장형 진동댐퍼에 관한 것이다.

좀 더 구체적으로, 본 발명은 진동댐퍼 내에 코어를 장착하여 진동감쇠효과 및 스프링 상수의 증가를 동시에 이루고, 평판에서와 같은 상하 및 좌우 방향의 진동을 최소화할 수 있도록 구성된 코어내장형 진동댐퍼에 관한 것이다.

평판위에 회전체(모터, 스핀들 등)와 같은 진동원이 존재하는 경우, 회전체를 포함한 평판계의 소음, 진동 및 열발생 등의 문제가 발생하게 되는데, 최근 들어 전자산업의 급속한 발전으로 회전체가 고속화됨에 따라 회전체 등의 진동원을 포함한 평판계의 진동문제의 해결이 보다 절실히 요구되고 있다.

따라서, 상기 진동문제의 해결을 위하여 당업계에서는 평판계의 진동모형을 설정하여 감소방법을 찾아 왔다. 일반적으로, 작은 질량을 가진 평판계의 강체진동은 단순한 질량-스프링 모형(simple mass-spring system)으로 가정할 수 있는데, 이 경우 평판을 지지하는 진동댐퍼를 스프링으로 가정하고 평판계를 단일 질량으로 고려하면, 평판계의 강체진동으로부터 발생하는 고유진동수(f_s)는 다음의 일반식(1)로 나타낼 수 있다 :

상기 식에서,

k는 진동댐퍼의 스프링 상수; 및,

m은 평판계의 질량이다.

상기 일반식(1)에서 보듯이, 평판계의 강체운동시 고유진동수 f_s를 증가시켜 공진을 피하기 위해서는 진동댐퍼의 스프링 상수 K를 증가시켜야 한다. 이와 같은 이유로 진동특성을 개선하기 위해서는 스프링 역할을 수행하는 탄성체(elastomer 혹은 고무)의 재질을 변경하여 왔다. 그러나, 전술한 바와 같이 스프링 상수를 증가시키는 경우, 일반적으로 진동의 감쇠특성이 감소하기 때문에, 스프링 역할을 수행하는 탄성체의 재질 변경만으로는 진동감쇠특성과 스프링 상수를 동시에 향상시킬 수 없다. 또한, 평판계의 진동이 상하 방향 및 좌우 방향으로 발생하는 경우, 대부분의 진동댐퍼는 좌우 방향으로의 스프링 상수는 고려하지 않고 제조되기 때문에, 진동댐퍼 및 스프링 역할을 제대로 할 수 없다는 문제점이 노출되어 왔다.

이에, 본 발명자들은 상하 및 좌우의 진동을 최소화할 수 있는 진동댐퍼를 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 진동댐퍼 내에 코어를 장착하므로써 진동감쇠효과 및 스프링 상수의 증가를 동시에 이루고, 상하 및 좌우의 진동을 최소화할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

결국, 본 발명의 주된 목적은 진동댐퍼 내에 억지끼워 맞춤된 코어를 장착하여 진동감쇠효과 및 스프링 상수를 증가시키고, 상하 및 좌우의 진동을 최소화시킨 코어 내장형 진동댐퍼를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 진동댐퍼의 중심부에 억지 끼워 맞춤된 코어를 구성하므로써 진동댐퍼의 진동을 감쇠시키는 방법을 제공하는 것이다.

제1도는 본 발명 코어내장형 진동댐퍼의 설치도 및 상세도이다.

제2도는 본 발명 코어내장형 진동댐퍼의 코어를 나타내는 부품도이다.

제3도는 본 발명 코어내장형 진동댐퍼의 내부 전단변형 영역을 나타내는 조립도이다.

제4도는 제3도의 전단변형 영역에서의 전단 메카니즘을 나타내는 상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

102 : 상판 103 : 하판(지지부)

201 : 진동댐퍼 202 : 진동댐퍼 코어

203 : 코어의 축 204 : 코어의 고정부

301 : 전단변형 영역 302 : 진동댐퍼와 코어의 접촉면

전기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 코어 내장형 진동댐퍼는, 상판과 하판사이에 고정되는 일반적인 진동댐퍼에 있어서, 중심부에 억지끼워 맞춤된 코어를 장착하는 것을 특징으로 한다.

한편, 진동댐퍼와 코어간의 마찰계수를 향상시키기 위하여, 코어의 재질은 폴리에틸렌, PMMA(polymethylmethaacrylate), 페놀수지 등 마찰계수가 높은 고분자 재료 또는 2이상의 표면 거칠기를 가진 강이나 알루미늄 재질로 구성함이 바람직하다. 또한, 강이나 알루미늄 등의 재질을 가진 코어 표면에 마찰계수가 높은 고무, 고분자 재료, 세라믹 등을 코팅하여, 진동댐퍼와 코어간의 마찰계수를 향상시킬 수 있다. 아울러, 코어의 직경을 변화시키므로써 전단변형 및 상대 운동의 정도를 조절하여, 진동감쇠특성 및 스프링 상수를 조절할 수 있다.

본 발명의 코어내장형 진동댐퍼에 의하면, 진동댐퍼 중심부에 억지끼워 맞춤된 코어를 사용하므로써, 진동댐퍼와 코어 간의 마찰력에 의해 진동댐퍼에서 발생되는 전단변형을 이용하여 진동감쇠효과를 증가시 킬 수 있으며, 또한 진동발생시 진동댐퍼와 코어간의 정적마찰계수 이상의 가진력이 작용하는 경우에 발생하는 진동댐퍼와 코어간의 상대운동을 이용하여 진동감쇠효과를 증가시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 코어내장형 진동댐퍼의 바람직한 실시태양을 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

제1도 및 제2도는 본 발명 코어내장형 진동댐퍼의 설치도 및 상세도, 그리고 부품도를 나타낸다. 제1도 및 제2도에 나타난 바와 같이, 본 발명의 코어내장형 진동댐퍼(101)는 상판(102) 및 하판(지지부, 103)에 고정되어, 진동댐퍼(201)중심에 전기 진동댐퍼(201) 내부반경보다 큰 외경을 가지며 축(203)과 고정부(204)로 이루어진 코어(202)가 억지끼워 맞춤으로 삽입되어 있다. 이때, 코어(202)의 일단부는 평판에 고정되어 진동이 상하방향으로 전달되지 않도록 하게 되며, 기계적 접합 또는 접착제를 이용한 접합 등으로 진동댐퍼(201)에 고정된다.

한편, 진동댐퍼(201)와 코어(202)간의 마찰계수를 향상시키기 위하여, 코어(202)의 재질은 폴리에틸렌, PMMA, 페놀수지 등의 마찰계수가 높은 고분자 재료나 강이나 알루미늄 재질의 코어(202)에 폴리싱(표면처리)을 하여 사용한다. 코어(202)의 표면을 폴리싱하는 경우, 평균표면거칠기가 너무 작은 경우 마찰계수가 감소하므로, 고무, 고분자 재료, 세라믹 등을 코팅하여 평균 표면거칠기를 2이상으로 유지하는 것이 적절하다.

이하, 본 발명의 코어내장형 진동댐퍼의 작용 및 효과를 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

제3도 및 제4도는 본 발명 코어내장형 진동댐퍼의 내부 전단변형 영역을 나타내는 조립도 및 전단변형이 일어나는 부분의 전단 매카니즘을 나타내는 상태도이다. 본 발명의 코어내장형 진동댐퍼(101)는 중간부분이 스프링 및 종래의 진동댐퍼와 같은 효과를 가지게 되며, 전기 진동댐퍼(201)와 코어(202)는 상판(102) 및 하판(103)에 연결되는 부분에서 접촉이 발생하여 축방향의 진동에 대해 전단변형영역(301)에서 전단변형에 의한 진동감쇠효과 및 마찰에 의한 진동감쇠효과를 가지게 된다. 또한, 코어(202)의 반경방향으로 진동댐퍼의 강성이 커져 피칭(pitching) 및 요잉(yawing)현상을 방지할 수 있다.

즉, 코어(202)를 진동댐퍼(201)에 삽입한 상태에서 평판에 진동(↕)이 발생하게 되면, 진동에 의한 가진력이 진동댐퍼(201)와 코어(202)사이에 작용하여 정적 마찰계수(static friction coefficient)를 넘는 경우, 상대운동이 발생하여 마찰에 의한 진동감쇠효과를 가져오게 된다. 제3도 및 제4도에서 보듯이, 코어(202)의 표면과 진동댐퍼(201)간의 마찰력에 의해 진동댐퍼(201)와 코어(202)의 접촉면(302)에서 전단변형이 발생하게 되며, 이러한 현상을 이용하여 코어의 직경을 변화시키므로써 전단변형 및 상대운동의 정도를 조절하여, 진동감쇠특성 및 스프링 상수를 조절할 수 있다. 아울러, 평판계가 좌우 진동을 하는 경우, 코어(202)가 진동댐퍼(201)와 밀착하여 반경방향으로 하중을 지지하게 되어, 좌우방향의 스프링 상수를 향상시키고 저주파에서의 공진을 고주파로 전이시켜서 구동주파수와의 공진을 피할 수 있게 된다.

한편, 진동댐퍼의 재질을 마찰계수가 높은 고무로 구성한 본 발명의 코어내장형 진동댐퍼를 진동체에 적용한 경우, 코어를 사용하지 않은 종래의 진동댐퍼에 비해 상하방향의 강성 및 진동감쇠특성이 100가량 향상되는 것이 확인되었다. 또한, 4점지지나 3점지지에서 평판계의 질량편심 등의 원인으로 나타났던 피칭 및 요잉현상이 감소하며, 외란이 전달되는 진동전달률도 감소되었는데, 이는 진동댐퍼의 진동감쇠특성 향상때문으로 유추되었다.

이상에서 상세히 설명하고 입증한 바와 같이, 본 발명은 진동댐퍼의 진동감쇠효과 및 스프링 상수를 증가시키고, 상하 및 좌우의 진동을 모두 최소화시킬 수 있는 코어 내장형 진동댐퍼를 제공한다. 본 발명의 코어내장형 진동댐퍼를 회전체와 같은 진동원이 존재하는 평판에 장착할 경우, 진동감쇠특성이 좋아지고 스프링 상수가 커지므로써 회전체를 포함한 평판계의 소음, 진동 및 열발생 등의 문제를 해결할 수 있으므로, 전자산업 등 다양한 응용이 가능하다.

Claims (5)

1. 두 개의 평판 사이에 위치하여 이들 평판의 상호 진동을 완충하기 위한 진동댐퍼로서, 상기 진동댐퍼의 중심에 관통공이 형성되고, 상기 관통공보다 큰 직경의 코어가 이 관통공에 억지끼워맞춤으로 삽입되어, 상기 코어의 일단부가 상기 평판 중 어느 하나에 고정되는 것을 특징으로 하는 코어내장형 진동댐퍼.
2. 제1항에 있어서, 상기 코어의 재질은 폴리에틸렌, PMMA(polymethylmethaacrylate) 또는 페놀수지인 것을 특징으로 하는 코어내장형 진동댐퍼.
3. 제1항에 있어서, 상기 코어의 재질은 2이상의 표면거칠기를 가진 강이나 알루미늄인 것을 특징으로 하는 코어내장형 진동댐퍼.
4. 제3항에 있어서, 상기 코어의 표면에는 마찰계수가 높은 고무, 고분자 재료, 또는 세라믹으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 코어내장형 진동댐퍼.
5. 제1항에 있어서, 상기 코어의 직경을 변화시킴으로써 전단변형 및 상대운동의 정도를 조절하여, 진동감쇠특성 및 스프링상수를 조절하는 것을 특징으로 하는 코어내장형 진동댐퍼.