KR100374215B1 - 스위칭 가능한 유압 댐핑 베어링 - Google Patents

스위칭 가능한 유압 댐핑 베어링 Download PDF

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아르놀트 지무티스
베르너 헤틀러
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칼 프로이덴베르크 카게
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Abstract

본 발명은 탄성 중합체 재료로 이루어진 지지 스프링(3)에 의해 탄성적으로 휘어져 서로 지지되는 지지 베어링(1) 및 받침대(2)를 포함하고, 작동으로 인해 발생되는 진동의 방향(6)으로 차례로 배치되며 댐핑 유체(7)로 채워진 작동 챔버(4) 및 보상 챔버(5)를 포함하고, 상기 작동 챔버(4) 및 보상 챔버(5)가 서로를 향한 측면에서 하나의 공통 분리벽(8)에 의해 제한되고 분리벽(8)내에 배치된 적어도 하나의 댐핑 채널(9)을 통해 유체가 통하도록 연결되고, 작동 챔버(4)는 적어도 하나의 탄성적으로 휘어지는 막(10)에 의해 제한되고, 상기 막은 작동 챔버(4) 반대편 측면에서 공기 챔버(11)를 제한하고, 공기 챔버(11)는 지지된 엔진의 작동 상태에 따라 스위칭 가능한 밸브(12) 또는 체크 밸브(13)를 통해 흐름이 통하도록 주변(14)에 연결되는, 스위칭 가능한, 유압 댐핑 베어링에 관한 것이다. 본 발명에 따라 밸브(12)가 폐쇄되고 베어링 강성을 증가시키기 위해 베어링이 인장 운동을 할 때, 공기 챔버(11)가 체크 밸브(13)를 통해 흐르는 공기에 의해 팽창될 수 있다.

Description

스위칭 가능한 유압 댐핑 베어링 {SWITCHABLE HYDRAULIC DAMPING BEARING}
본 발명은 탄성 중합체 재료로 이루어진 지지 스프링에 의해 탄성적으로 휘어져 서로 지지되는 지지 베어링 및 받침대를 포함하고, 작동으로 인해 발생되는 진동의 방향으로 차례로 배치되며 댐핑 유체로 채워진 작동 챔버 및 보상 챔버를 포함하고, 상기 작동 챔버 및 보상 챔버가 서로를 향한 측면에서 하나의 공통 분리벽에 의해 제한되고 분리벽내에 배치된 적어도 하나의 댐핑 채널을 통해 유체가 통하도록 연결되고, 작동 챔버는 적어도 하나의 탄성적으로 휘어지는 막에 의해 제한되고, 상기 막은 작동 챔버 반대편 측면에서 공기 챔버를 제한하고, 공기 챔버는 지지된 엔진의 작동 상태에 따라 스위칭 가능한 밸브 또는 체크 밸브를 통해 흐름이 통하도록 주변에 연결되는 스위칭 가능한 유압 댐핑 베어링에 관한 것이다.
이러한 베어링은 독일 특허 제 42 38 752 C1호에 공지되어 있다. 베어링의 인장 및 압축 운동에 의해 공기 챔버가 체크 밸브를 통해 펌핑됨으로써, 베어링의 스프링 강성이 증가될 수 있다. 체크 밸브의 사용에 의해, 공기 챔버의 공기를 빼내는 것이 보조 수단 없이 이루어질 수 있다. 공기 챔버에 공기를 공급하기 위해서는, 밸브가 개방됨으로써, 공기 챔버가 대기와 연결된다. 이 경우, 막은 그것의 출발 위치로 이동된다.
본 발명의 목적은 작은 크기 및 낮은 높이를 가지면서 큰 스프링 강성 및 큰 댐핑을 갖는, 스위칭 가능한 유압 댐핑 베어링을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 지지 베어링 3: 지지 스프링
10: 막 11: 공기 챔버
12: 밸브 13: 체크 밸브
14: 주변 15: 코어
16: 코어 시이트 17: 플랜지
18: 유닛 19: 리세스
20: 정지 완충기 21: 표면 프로파일
22: 열 보호 캡
상기 목적은 본 발명에 따라 탄성 중합체 재료로 이루어진 지지 스프링에 의해 탄성적으로 휘어져 서로 지지되는 지지 베어링 및 받침대를 포함하고, 작동으로 인해 발생되는 진동의 방향으로 차례로 배치되며 댐핑 유체로 채워진 작동 챔버 및 보상 챔버를 포함하고, 상기 작동 챔버 및 보상 챔버가 서로를 향한 측면에서 하나의 공통 분리벽에 의해 제한되고 분리벽내에 배치된 적어도 하나의 댐핑 채널을 통해 유체가 통하도록 연결되고, 작동 챔버는 적어도 하나의 탄성적으로 휘어지는 막에 의해 제한되고, 상기 막은 작동 챔버 반대편 측면에서 공기 챔버를 제한하고, 공기 챔버는 지지된 엔진의 작동 상태에 따라 스위칭 가능한 밸브 또는 체크 밸브를 통해 흐름이 통하도록 주변에 연결되며, 상기 밸브가 폐쇄되고 베어링 강성을 증가시키기 위해 베어링이 인장 운동을 할 때, 상기 공기 챔버가 상기 체크 밸브를 통해 유동하는 공기에 의해 팽창될 수 있는, 스위칭 가능한 유압 댐핑 베어링에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속항에 제시된다.
본 발명의 범주에서 상기 목적을 달성하기 위해, 밸브가 폐쇄되고 베어링 강성을 증가시키기 위해 베어링이 인장 운동을 할 때, 공기 챔버가 체크 밸브를 통해 흐르는 공기에 의해 팽창될 수 있다. 용도에 따라 베어링을 둘러싸는 대기가 주변으로 고려될 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 지지 베어링이 코어 및 코어 시이트를 포함하고, 코어 시이트가 지지 스프링에 접착 결합된다. 코어 시이트는 코어에 포지티브하게(獨: formschluessig) 그리고 밀봉 방식으로 결합된다. 이 경우에는 여러 부분으로 형성된 지지 베어링이 간단히 상이한 타입의 베어링에 매칭될 수 있다는 장점이 있다. 예컨대, 상이하게 형성된 코어가 동일한 코어 시이트에 결합될 수 있다. 코어의 연결 영역만이 일치하게 형성된다. 상이하게 형성된 코어와 더불어, 코어가 용도에 따라 서로 다른 재료로 형성될 수 있다.
공기 챔버는 바람직하게는 막, 코어 및 코어 시이트에 의해 제한되어 범위가 정해진다. 막은 진동의 방향에 대해 횡으로 연장되고, 그리고 축 방향으로 연장된 코어 시이트의 플랜지와 밀봉 방식으로 결합되는 것이 바람직하다. 진동의 방향에 대해 횡으로 연장된 막은 진동의 방향으로 연장된 막, 예컨대 전술한 선행 기술의 막에 비해, 그것이 흐름의 방향을 전환시키지 않음으로써 그로 인해 발생되는 손실 없이 공기가 직접 막에 제공될 수 있다는 장점을 갖는다. 코어 내에 통합하는 것은 실제로 부가의 높이를 요구하지 않으므로, 베어링이 컴팩트하게 구현될 수 있다. 또한, 기능의 매칭을 위한 노즐-막 시스템의 구조적 분리도 장점이다.
지지 스프링 및 막은 바람직하게는 재료가 동일하며 일체로 서로 끼워지도록 형성된다. 지지 스프링 및 막은 바람직하게는 하나의 공정에서 코어 시이트와 함께 가황된다. 이것은 저렴하고 간단한 제조라는 면에서 탁월한 장점이다.
특히 부드러운 막이 요구되면, 막을 별도로 구현함으로써 보다 큰 직경을 얻는 것이 중요하다.
밸브는 전자기적으로 작동되는 밸브일 수 있다. 이것과 다른 작동, 예컨대 공기압 또는 유압 작동도 가능하다. 밸브의 전자기적 작동은 정확한 스위칭 가능성으로 인해 엔진 베어링과 함께 사용하는데 특히 적합하다.
밸브는 바람직하게는 내연기관의 관리 장치에 신호가 통하도록 연결되고, 내연기관의 무부하 동작 동안 공기 챔버를 주변에 연결시키거나 또는 무부하 동작 범위를 벗어나는 회전수에서 폐쇄된다. 본 발명에 따른 베어링은 하기와 같이 구현된다:
베어링은 내연기관을 지지하기 위한 엔진 베어링으로 사용된다. 내연기관의 무부하 작동 동안 밸브가 개방되므로, 공기 챔버 내의 압력이 대기압에 상응한다. 이러한 작동 상태에서 베어링의 스프링 강성이 비교적 작으므로, 무부하 작동 진동이 차단되거나 또는 제거될 수 있다.
무부하 작동 회전수 이상의 회전수 범위에서, 즉 주행 작동시, 밸브가 폐쇄된다; 공기 챔버가 주변에 대해 밀폐된다. 주행 작동 동안, 작동 챔버와 보상 챔버 사이의 큰 진폭의, 저주파 진동을 댐핑시키기 위한 댐핑 유체가 댐핑 채널을 통해 이동된다. 이 작동 상태에서는 공기 챔버를 제한하는 막이 약간만 변형되는데, 그 이유는 공기 챔버가 폐쇄되고 그 안에 있는 공기가 진동의 댐핑 동안 교대로 압축 및 팽창되기 때문이다. 진동 진폭이 크고 그것으로부터 초래되는 베어링의 인장 운동이 크면, 리바운드로 인해 작동 챔버 내에 저압이 형성된다. 상기 저압은 막을 작동 챔버의 방향으로 팽창시키므로, 공기 챔버의 체적 확대가 이루어진다. 밸브가 폐쇄되기 때문에, 공기 챔버 내의 저압을 보상하기 위해, 공기가 주변으로부터 체크 밸브를 통해 공기 챔버 내로 흐를 수 있다. 베어링의 인장 운동이 압축 운동으로 바뀌면, 체크 밸브가 자동으로 폐쇄된다. 따라서, 인장 운동시 공기 챔버 내로 흡입된 공기량이 더 이상 공기 챔버로부터 빠져나갈 수 없다. 공기 챔버 내의 압력 증가에 의해, 전체적으로 베어링의 큰 강성이 주어지고 그에 따라 댐핑이 개선된다.
바람직하게는 밸브 및 체크 밸브가 예비 조립 가능한 유닛을 형성한다. 따라서, 베어링에서 유닛의 조립이 현저히 간단해지며 조립 에러의 위험이 최소로 제한된다.
코어는 링형으로 형성될 수 있고, 유닛이 코어와 연결된다. 예컨대, 유닛이 코어의 중심 리세스 내에 배치되고 코어와 함께 조여진다. 공기 챔버와 대기를 흐름이 통하도록 연결하는 것은 밸브를 통해 또는 체크 밸브를 통해 중공 실린더형 코어 스크루 또는 중공 실린더형 볼트에 의해 이루어진다. 이러한 부품에 의해, 밸브, 및 지지 베어링에 있는 체크 밸브로 이루어진 유닛의 고정이 이루어질 뿐만 아니라, 상기 부품들이 동시에 주변과 공기 챔버 사이의 공기에 대한 연결 파이프를 형성한다.
코어 및/또는 유닛이 적어도 하나의 정지 완충기를 포함할 수 있다. 베어링의 압축 운동시 극단의 방향 전환 운동을 제한하는 막이 정지 완충기에 지지될 수 있다. 큰 진폭의, 저주파 진동시 예컨대 작동 챔버 내에 압력 피크가 형성된다. 지지 스프링 보다 현저히 더 얇게 형성된 막이 베어링의 압축 운동시 바람직하지 않은 높은 기계적 부하에 노출되지 않도록 하기 위해, 정지 완충기가 제공될 수 있다. 그로 인해, 베어링은 오랜 사용 기간 동안 일정하게 양호한 사용 특성를 갖는다.
막은 정지 완충기를 향한 측면에 표면 프로파일(獨: Oberflaechenprofilierung)을 갖는다. 상기 표면 프로파일은 예컨대 정지 돌출부(獨: Anschlagnoppen)로 형성됨으로써, 정지 완충기(獨: Anschlagpuffers)에 접촉시 잡음을 피해할 수 있다.
막은 베어링의 정적 초기 부하시 탄성 프리스트레스 하에 정지 완충기에 접촉될 수 있다. 이러한 디자인에 의해 본 발명에 따른 베어링은 더욱 개선된 댐핑 특성을 갖는다.
적어도 지지 스프링의 외주면이 열 보호 캡에 의해 둘러 싸일 수 있다. 열 보호 캡은 바람직하게는 지지 베어링에 고정되고, 접속된 내연기관의 열이 탄성 중합체 재료로 이루어진 지지 스프링으로 직접 방출되는 것을 방지한다. 또한, 작동 챔버 및 보상 챔버 내부에 있는 댐핑 유체가 바람직하지 않은 높은 열부하로부터 보호되는 것이 바람직하다. 이것은 일정하게 양호한 사용 특성이라는 면에서 탁월한 장점이다.
이하, 본 발명에 따른 베어링의 2가지 실시예를 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따른 베어링의 실시예가 개략적으로 도시된다. 베어링은 스위칭 가능한, 유압 댐핑 베어링으로 형성되며, 지지 베어링(1) 및 받침대(2)를 포함한다. 받침대(2)는 지지 스프링(3)에 의해 서로 지지된다. 작동 챔버(4) 및 보상 챔버(5)는 댐핑 유체(7)로 채워지고 진동의 방향(6)으로 차례로 배치된다. 분리벽(8) 내부에 있는 댐핑 채널(9)에 의해, 작동 챔버(4)와 보상 챔버(5)는 유체가 통하도록 서로 연결된다. 이 실시예에서 분리벽(8)은 2부분으로 형성되며, 분리벽(8)의 두 부분(8.1), (8.2) 사이에는 고주파, 낮은 진폭의 진동을 차단하기 위한, 탄성 중합체 재료로 이루어진 디커플링 막(23)이 배치된다.
축방향으로 지지 베어링(1)을 향한 측면에서 작동 챔버(4)는 탄성 중합체 재료로 이루어진 막(10)에 의해 범위가 정해진다. 상기 막(10)은 공기 챔버(11)에 대한 경계도 형성한다. 공기 챔버(11)는 전자기적으로 작동 가능한 밸브(12) 및 체크 밸브(13)를 통해 흐름이 통하도록 주변(14)에 연결된다. 밸브(12) 및 체크 밸브(13)로 이루어진 유닛(18)은 도 1에서 중심에 배치된 리세스(19)를 가진 코어(15)와 함께 조여진다.
밸브(12)가 폐쇄되고 베어링 강성을 증가시키기 위해 베어링이 인장 운동을 할 때, 공기 챔버(11)는 체크 밸브(13)를 통해 흐르는 공기에 의해 팽창될 수 있다. 본 발명에 따른 베어링은 하기와 같이 구현된다:
도시된 베어링은 내연기관의 지지를 위한 엔진 베어링으로 사용된다. 내연기관의 무부하 작동 동안 밸브(12)가 개방되므로, 공기 챔버(11) 내의 압력이 대기압에 상응한다. 이러한 작동 상태에서 베어링의 스프링 강성이 비교적 작으므로, 무부하 작동 진동이 차단되거나 또는 제거될 수 있다.
무부하 작동 회전수 이상의 회전수 범위에서, 즉 주행 작동시, 밸브(12)가 폐쇄된다; 공기 챔버가 주변에 대해 밀폐된다. 주행 작동 동안, 작동 챔버(4)와 보상 챔버(5) 사이의 큰 진폭의, 저주파 진동을 댐핑시키기 위한 댐핑 유체(7)가 댐핑 채널(9)을 통해 이동된다. 이 작동 상태에서는 공기 챔버(11)를 제한하는 막(10)이 약간만 변형되는데, 그 이유는 공기 챔버(11)가 폐쇄되고 그 안에 있는 공기가 진동의 댐핑 동안 교대로 압축 및 팽창되기 때문이다. 베어링의 압축 운동시 막(10)의 표면 프로파일(21)이 정지 완충기(20)에 지지된다. 진동 진폭이 크고 그것으로부터 초래되는 베어링의 인장 운동이 크면, 리바운드로 인해 작동 챔버(4)내에 저압이 형성된다. 상기 저압은 막(10)을 작동 챔버(4)의 방향으로 팽창시키므로, 공기 챔버(11)의 체적 확대가 이루어진다. 밸브(12)가 폐쇄되기 때문에, 공기 챔버(11) 내의 저압을 보상하기 위해, 공기가 주변(14)으로부터 체크 밸브(13)를 통해 공기 챔버(11) 내로 흐를 수 있다. 베어링의 인장 운동이 압축 운동으로 바뀌면, 체크 밸브(13)가 자동으로 폐쇄된다. 따라서, 인장 운동시 공기 챔버(11)내로 흡입된 공기량이 더 이상 공기 챔버(11)로부터 빠져나갈 수 없다. 공기 챔버(11)내의 압력 증가에 의해, 전체적으로 베어링의 큰 강성이 주어지고 그에 따라 댐핑이 개선된다.
이 실시예에서, 코어(15)는 링형 정지 완충기(20)를 갖는다. 베어링의 압축 운동시 극단의 방향 전환 운동을 제한하기 위해 막이 상기 정지 완충기(20)에 지지될 수 있다. 열 보호 캡(22)은 지지 베어링(1)과 고정 연결되고 지지 스프링(3) 및 작동 챔버(4)를 축방향으로 커버한다. 이로 인해, 지지 스프링(3)의 탄성 중합체 재료, 및 작동 챔버(4) 내에 있는 댐핑 유체(7)가 예컨대 내연기관의 바람직하지 않은 높은 열 부하로부터 보호된다.
도 2는 공기가 통하는 리세스(19)가 측면에 배치된, 제 2 실시예를 나타낸다. 따라서, 스위칭된 밸브(12) 및 체크 밸브(13)으로 이루어진 스위칭 유닛(18)이 더욱 방사 방향으로 이동되어 배치되고 전체 높이가 감소될 수 있다. 또한, 코어(15)에 고정된 홀더(24)를 공기 챔버(11)에 대한 공기 가이드 내에 포함시키는 것이 바람직하다. 상기 홀더(24)는 자동차내의 장소 비율에 따라 엔진에 또는 차체에 연결된다.
본 발명에 따라 작은 크기 및 낮은 높이를 가지면서 큰 스프링 강성 및 큰 댐핑을 갖는, 스위칭 가능한, 유압 댐핑 베어링이 제공된다.

Claims (15)

  1. 탄성 중합체 재료로 이루어진 지지 스프링에 의해 탄성적으로 휘어져 서로 지지되는 지지 베어링 및 받침대를 포함하고, 작동으로 인해 발생되는 진동의 방향으로 차례로 배치되며 댐핑 유체로 채워진 작동 챔버 및 보상 챔버를 포함하고, 상기 작동 챔버 및 보상 챔버가 서로를 향한 측면에서 하나의 공통 분리벽에 의해 제한되고 분리벽 내에 배치된 적어도 하나의 댐핑 채널을 통해 유체가 소통하도록 연결되고, 상기 작동 챔버는 적어도 하나의 탄성적으로 휘어지는 막에 의해 제한되고, 상기 막은 상기 작동 챔버 반대편 측면에서 공기 챔버를 제한하고, 상기 공기 챔버는 지지된 엔진의 작동 상태에 따라 스위칭 가능한 밸브 또는 체크 밸브를 통해 흐름이 통하도록 주변에 연결되며, 상기 밸브(12)가 폐쇄되고 베어링 강성을 증가시키기 위해 베어링이 인장 운동을 할 때 상기 체크 밸브(13)를 통해 유동하는 공기에 의해 상기 공기 챔버(11)가 팽창될 수 있는 스위칭 가능한 유압 댐핑 베어링에 있어서,
    상기 지지 베어링(1)이 코어(15) 및 코어 시이트(16)를 포함하고, 상기 코어 시이트(16)는 상기 지지 스프링(3)과 접착 결합되며, 상기 코어 시이트(16)는 포지티브하게 그리고 밀봉 방식으로 상기 코어(15)에 결합되는 것을 특징으로 하는 베어링.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 막(10), 상기 코어(15) 및 상기 코어 시이트(16)에 의해 상기 공기 챔버(11)가 제한되는 것을 특징으로 하는 베어링.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 막(10)이 진동의 방향(6)에 대해 횡으로 연장되고, 그리고 축방향으로 연장된 상기 코어 시이트(16)의 플랜지(17)와 밀봉 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 베어링.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 스프링(3) 및 상기 막(10)은 재료가 동일하고 일체로 서로 끼워지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브(12)가 전자기적으로 작동될 수 있는 밸브인 것을 특징으로 하는 베어링.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브(12)는 내연기관의 관리 장치에 신호가 통하도록 연결되고, 상기 공기 챔버(11)는 내연기관의 무부하 작동 동안 주변(14)에 연결되거나 또는 무부하 작동 범위를 벗어나는 회전수에서 폐쇄되는 공기 챔버인 것을 특징으로 하는 베어링.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브(12) 및 상기 체크 밸브(13)는 공동으로 예비 조립 가능한 유닛(18)을 형성하는 것을 특징으로 하는 베어링.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 코어(15)는 링형으로 형성되고 상기 유닛(18)이 상기 코어(15)에 연결되는 것을 특징으로 하는 베어링.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 유닛(18)은 상기 코어(15)의 리세스(19) 내에 배치되고 상기 코어(15)와 함께 조여지는 것을 특징으로 하는 베어링.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 코어(15) 및/또는 유닛(18)은 하나 또는 그 이상의 정지 완충기(20)를 포함하고, 상기 베어링의 압축 운동시 극단적인 방향 전환 운동을 제한하기 위해 상기 막(10)이 상기 정지 완충기(10)에 지지되는 것을 특징으로 하는 베어링.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 막(10)이 상기 정지 완충기(20)를 향한 측면에 표면 프로파일(21)을 갖는 것을 특징으로 하는 베어링.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 막(10)이 베어링의 정적 초기 부하시 탄성 프리스트레스 하에 상기 정지 완충기(20)에 접촉하는 것을 특징으로 하는 베어링.
  13. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 지지 스프링(3)의 외주면이 열 보호 캡(22)에 의해 둘러 싸이는 것을 특징으로 하는 베어링.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 열 보호 캡(22)이 상기 지지 베어링(1)에 고정되는 것을 특징으로 하는 베어링.
  15. 삭제
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