KR100416171B1 - 차량용 제진 장치 - Google Patents

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KR100416171B1
KR100416171B1 KR10-2001-0014530A KR20010014530A KR100416171B1 KR 100416171 B1 KR100416171 B1 KR 100416171B1 KR 20010014530 A KR20010014530 A KR 20010014530A KR 100416171 B1 KR100416171 B1 KR 100416171B1
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하세가와고이치
카토렌타로
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도카이 고무 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 차량용 제진 장치(10, 56, 58, 76, 84)는 수용 공간(46, 47, 72, 82, 86)을 가지면서 진동 부재에 고정되어 있는 강성 하우징 부재(40, 60, 80, 88)와, 강성 질량체(52, 104) 및 상기 강성 질량체의 외면에 고착된 탄성체층(54, 106)을 구비하는 독립 질량 부재(50, 102)를 포함한다. 상기 독립 질량 부재는 상기 독립 질량 부재의 외면이 그들 사이에 소정 간격 거리(δ)를 두고 하우징 부재의 내면에 대향 배치되도록 수용 공간내에 접착되지 않은 상태로 배치되고, 그에 의해, 상기 하우징 부재에 대해 상기 독립 질량 부재가 변위될 수 있다. 상기 독립 질량 부재와 하우징 부재는 하나 이상의 진동 입력 방향으로 각 접촉면에서 서로에 대해 직접적으로 탄성 충돌하게 된다. 상기 탄성체층은 상기 수용 공간내에서의 독립 질량 부재의 반동 변위를 촉진하도록 구형 외면을 가진다.

Description

차량용 제진 장치{Vibration damping device for vehicles}
본 발명은 일반적으로 진동 부재의 진동을 감소 또는 감쇠시키기 위해 차량의 진동 부재에 설치되는 진동 댐퍼에 관한 것이다. 보다 명확하게 말하면, 본 발명은 서스펜션 아암, 서브 프레임, 차체 패널, 장착 브라켓, 및 엔진 유닛이나 배기 시스템내에 사용되는 진동 부재 등의 진동 부재에 적용되어 이들 진동 부재에서 발생되는 진동에 대해 양호한 제진 효과를 나타내는 신규한 구성의 진동 댐퍼에 관한 것이다.
자동차 등의 차량에서 발생되는 진동을 감소 또는 제진하기 위한 제진 수단으로서 질량 부재가 진동 부재에 고정되어 있는 질량 댐퍼와, 질량 부재가 스프링 부재를 경유하여 진동 부재에 연결 및 지지되어 있는 다이나믹 댐퍼와, 진동 부재에 고정된 박판형 탄성 부재인 제진 재료 등이 공지되어 있다. 그러나, 이들 종래의 디바이스들은 다양한 근본적 문제점을 가지고 있다. 예로서, 질량 댐퍼와 다이나믹 댐퍼 양자 모두는 질량 부재의 질량이 상대적으로 크며, 현저히 좁은 주파수 범위에 대해서만 양호한 제진 효과를 나타낸다. 제진 재료는 그 제진 효과가 주변 온도에 따라 변화되기 때문에 양호한 제진 효과를 안정적으로 나타내기 어렵다.
본 출원인은 국제 공보 WO 00/14429호에서, 자동차에 사용되는 신규한 진동 댐퍼를 발표한바 있으며, 이는 진동 부재에 고정된 내부 공간을 가진 하우징 부재와, 상기 하우징 부재에 접착되지 않은 상태로 상기 하우징 부재의 내부 공간에 수용되어 상기 하우징 부재와는 독립적으로 하우징 부재에 대해 변위 또는 이동되도록 배치되어 있는 독립 질량 부재를 포함하고 있다. 상기 진동 댐퍼에서는, 진동 부하가 댐퍼에 적용되었을 때, 독립 질량 부재가 하우징 부재를 향해 이동하여 충돌하게 되고, 그에 의해, 하우징 부재에 대한 독립 질량 부재의 충돌 또는 충격에 의해 유발되는 에너지 손실 또는 소실과, 하우징 부재와 질량 부재의 접촉면 사이에서 발생되는 활주 마찰에 의해 유발되는 에너지 손실 또는 소실에 기초하여 진동체의 진동이 효과적으로 감소 또는 흡수된다. 이 진동 댐퍼는 질량 부재의 질량이 상대적으로 작으면서도 현저히 넓은 입력 진동의 주파수 범위에 걸쳐 높은 제진 효과를 나타낸다.
상술한 문헌에 개시된 진동 댐퍼의 양호한 제진 효과를 안정적으로 달성하기 위해서, 제진되어야 할 진동이 진동 댐퍼에 적용되는 진동 입력 방향으로 하우징 부재에 대하여 독립 질량 부재가 직접적으로 충돌할 필요가 있다. 진동 부하가 진동 댐퍼에 대하여 다양한 진동 입력 방향으로 적용되는 경우에는, 예로서, 독립 질량 부재가 다수의 진동 입력 방향으로 하우징 부재에 대해 이동 또는 변위될 수 있도록 수용 공간 내에 독립 질량 부재를 배치할 필요가 있다.
양호한 제진 효과를 안정적으로 나타내기 위해서, 상기 진동 댐퍼는 진동 댐퍼에 진동 부하가 적용되었을 때 수용 공간내에서 독립 질량 부재의 반동 운동 또는 변위를 제공하고, 그에 의해 하우징 부재에 대한 충돌 에너지 적용이 반복적이되도록 하우징 부재에 대해 독립 질량 부재가 반복적으로 충돌 및 반동하게 되도록 구성할 필요가 있다. 이를 위해서, 하우징 부재와 독립 질량 부재의 접촉 또는 활주식 접촉시, 하우징 부재와 독립 질량 부재 사이의 경계면에서의 마찰을 감소시킬 필요가 있다.
진동 댐퍼의 양호한 제진 효과를 안정적으로 성립시키기 위해서, 부가적으로, 하우징 부재와 독립 질량 부재 사이의 충돌 상태를 안정화할 필요가 있다. 예로서, 하우징 부재상에 충돌하게 되는 독립 질량 부재의 접촉면 또는 접촉부 영역을 안정화하여야 한다.
도 1은 자동차의 전방 하부 아암내에 일체로 배치된 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된 진동 댐퍼의 사시도.
도 2는 도 1의 진동 댐퍼의 수직방향 단면을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구성된 진동 댐퍼의 일부를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 구성된 진동 댐퍼의 종방향 단면을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따라 구성된 진동 댐퍼의 종방향 단면을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따라 구성된 진동 댐퍼의 평면도.
도 7은 도 6의 7-7 선을 따라 취한 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 간단한 부호의 설명*
10, 56, 58, 76, 84 : 제진 장치
46, 47, 72, 82, 86 : 수용 공간
40, 60, 80, 88 : 하우징 부재
50, 102 : 독립 질량 부재
따라서, 본 발명의 목적은 다수의 진동 입력 방향으로 적용되는 진동에 대하여 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있는 개선된 차량용 제진 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 독립 질량 부재의 변위에 대한 마찰 저항을 감소시켜서 하우징 부재와 독립 질량 부재의 접촉 또는 활주 접촉시 하우징 부재와 독립 질량 부재 사이에 형성된 경계면에서의 마찰의 감소를 가능하게 하는 개선된 차량용 제진 장치를 제공하는 것이다. 따라서, 상기 제진 장치는 하우징 부재에 대한 독립 질량 부재의 반동 변위를 촉진하고, 그에 의해, 개선된 제진 효과를 나타낸다.
본 발명의 다른 목적은 하우징 부재에 대한 독립 질량 부재의 충돌 상태를 안정화하여 높은 안정성으로 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있는 개선된 차량용 제진 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적은 본 발명의 원리에 따라서 달성되며, 본 발명의 원리에 따라, 차량의 진동 부재의 진동을 제진하기 위한 제진 장치로서, 진동 부재와 독립적으로 또는 일체로 형성되어 진동 부재의 진동을 받으며, 수용 공간을 한정하는 강성 하우징 부재와, 상기 수용 공간을 형성하는 상기 하우징 부재의 내면에 대해 거리를 두고 대향 배치되어 상기 하우징 부재의 내면에 대해 변위될 수 있도록 상기 수용 공간내에 접착되지 않은 상태로 배치되어 있는 독립 질량 부재를 포함하는 제진 장치가 제공된다. 상기 독립 질량 부재와 하우징 부재는 하나 이상의 진동 입력 방향으로 진동이 적용되었을 때 하나 이상의 진동 입력 방향으로 그 각 접촉면에서 서로에 대해 직접적으로 탄성 충돌한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제진 장치에서, 독립 질량 부재는 구형 외면을 갖는다. 이러한 배열은 하우징 부재의 내면에 의해 한정된 수용 공간의 적절한 구조만을 조절함으로써, 복수의 선택적인 진동 입력 방향으로 하우징 부재에 대해 독립 질량 부재가 직접적으로 탄성 충돌하도록 배열하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 상기 제진 장치는 복수의 진동 입력 방향으로 적용되는 진동에 대하여 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 제진 장치에서, 상기 독립 질량 부재는 그 구형 외면으로 인해 상대적으로 작은 접촉영역으로 하우징 부재와 접촉 또는 활주 접촉하게 되며, 그래서, 독립 질량 부재의 변위에 대한 저항을 감소시킨다. 예로서, 상기 독립 질량 부재는 하우징 부재의 수용 공간 내에서의 그 반동 변위 중에 하우징 부재에 들러붙게 되는 일이 덜 발생한다. 이러한 배열은 하우징 부재의 수용 공간 내에서 독립 질량 부재의 반동 운동을 촉진하며, 그에 의해, 제진 장치가 하우징 부재상에 대한 독립 질량 부재의 충돌 또는 접촉에 기초하여 높은 효율로 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다.
게다가, 구형 외면을 가진 독립 질량 부재는 수용 공간내에서 독립 질량 부재의 방향 제한을 제거하고, 그에 의해, 하우징 부재에 대한 독립 질량 부재의 충돌 상태를 안정화한다. 따라서, 상기 제진 장치는 높은 안정성으로 진동 부재의 진동을 제진할 수 있다.
상기 하우징 부재는 예로서, 강철 또는 알루미늄 합금 등의 금속 재료로 제조되거나 합성 수지 재료로 제조될 수 있다. 상기 하우징 부재는 소정 제진 효과와 독립 질량 부재를 지지하기에 충분한 필요 경도를 달성하도록 5×103MPa 이상의 탄성 계수를 가진 강성 재료로 형성될 수 있다. 선택적으로, 상기 하우징 부재는 고무 또는 합성 수지 재료의 기포체로 제조될 수 있다. 탄성체 또는 기포체로 제조된 독립 질량 부재를 보강하기 위해서, 금속으로 제조된 강성 부재를 독립 질량 부재에 접착하는 것도 가능하다.
또한, 독립 질량 부재는 상대적으로 높은 중량을 가진 금속 또는 돌 등의 강성 재료로 제조된 질량체를 포함할 수 있다. 이 경우, 독립 질량 부재와 하우징 부재의 하나 이상의 접촉면은 하나 이상의 접촉면상에 형성되어 그에 고착된 합성 수지 재료 또는 고무 재료로 제조된 탄성체층으로 피복될 수 있다.
본 발명의 일 양호한 형태에 따라서, 상기 독립 질량 부재는 중실형 금속 질량체와 상기 금속 질량체의 전체 외면상에 형성되어 그에 고착된 탄성체층을 포함한다. 이러한 배열에서, 상기 독립 질량 부재는 수용 공간내에서의 독립 질량 부재의 회전으로 인하여 탄성체층의 외면에 걸쳐 균일하게 분포된 다양한 지점에서 충격하중을 수용하기 쉽게 되며, 그에 의해, 탄성체층의 국부적인 부분에만 충격 부하가 적용되는 것을 회피할 수 있으며, 따라서, 탄성체층의 내구성 개선과, 결과적인 제진 장치의 내구성 개선을 달성할 수 있다.
본 발명의 양호한 형태에 따라서, 상기 하우징 부재와 상기 독립 질량 부재의 하나 이상의 접촉면은 80 이하의 쇼어 D 경도를 갖는다. 이러한 배열은 하우징 부재와 독립 질량 부재의 충돌시 충돌 소음을 감소시키고 본 제진 장치의 제진 효과를 향상시키는 것을 보증하는 효과가 있다. 예로서, 독립 질량 부재와 하우징 부재의 하나 이상의 접촉면에 형성되어 고착된 탄성체층은 ASTM 방법 D-2240에 따라 측정되었을 때, 80 이하의 쇼어 D 경도, 보다 바람직하게는 20 내지 40 범위 이내의 쇼어 D 경도를 갖는다. 상술한 제진 효과의 개선과 충돌 소음의 감소를 위하여, 탄성체층으로 형성되는 것이 바람직한 독립 질량 부재와 하우징 부재의 접촉면 중 하나 이상은 1 내지 104MPa, 보다 바람직하게는 1 내지 103MPa 범위 이내의 탄성 계수를 갖고, 10-3이상, 보다 바람직하게는 0.01 내지 10 범위 이내의 로스 탄젠트(loss tangent)를 갖도록 배열되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양호한 형태에 따라서, 독립 질량 부재의 접촉면과, 하우징 부재의 접촉면은 0.05 내지 0.8mm, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.5mm 범위 이내의 거리만큼 서로 이격되는 것이 바람직하며, 독립 질량 부재는 하나 이상의 진동 입력 방향으로 독립 질량 부재를 사이에 두고 서로 대향된 하우징 부재의 둘 이상의 접촉면 사이에서 0.1 내지 1.6mm, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.0 mm의 범위 이내의 거리만큼 왕복이동할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 배열은 본 발명의 제진 장치의 부가적인 제진 효과 개선을 달성한다.
본 발명의 추가적인 양호한 형태에 따라서, 하우징 부재는 5×103내지 5×104MPa 범위 이내의 탄성 계수를 가진 합성 재료 등의 강성 재료로 제조될 수 있다. 이는 충돌 소음을 최소화하고, 제진 장치의 제진 특성의 조정을 가능하게 한다. 하우징 부재가 비교적 낮은 강성을 가지는 경우에, 독립 질량 부재와 하우징 부재의 접촉면은 하우징 부재의 탄성 계수보다 작은 탄성 계수를 갖도록 배열될 수 있다. 상기 독립 질량 부재와 하우징 부재의 접촉면의 탄성 계수는 1 내지 102MPa 범위 이내에서 유지되는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 배열은 하우징 부재의 내구성과 소정 강도를 보증하는 것을 가능하게 하며, 예로서 낮은 주파수 진동에 대하여 제진 장치의 제진 효과를 향상시키는 것을 가능하게 한다.
하우징 부재의 구조는 특별히 제한되지 않는다. 제진되어야 할 진동이 제진 장치에 적용되는 진동 입력 방향을 고려하여, 다양한 구조가 하우징 부재에 적용될 수 있다. 본 발명의 또다른 양호한 형태에 따라서, 하우징 부재의 수용 공간은 원형 구조의 단면을 갖는다. 본 발명의 또다른 양호한 형태에 따라서, 하우징 부재의 수용 공간은 정사각형 구조의 단면을 갖는다.
사용된 하우징 부재의 수용 공간이 전체적으로 구형 구조를 가질 때, 즉, 모든 단면에서 원형 단면 형상을 가질 때, 독립 질량 부재의 구형 외면과 하우징 부재의 구형 내면 사이의 공간은 모든 방향에서 실실적으로 균일해지고, 그에 의해 제진 장치는 소정의 진동 입력 방향으로 적용되는 모든 진동에 대해 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다. 사용된 하우징 부재의 수용 공간이 정육면체 형상일 때, 독립 질량 부재는 그 사이에 실질적으로 균일한 거리를 두고 정육면체 하우징의 여섯 개의 평면 각각에 대향하여 배치된다. 즉, 독립 질량 부재는 서로 직각으로 교차하는 독립 질량 부재의 세 개의 축방향 각각에 대해서 여섯 개의 평면 중 서로 대향 배치된 두 개 사이에서 실질적으로 균일한 거리 만큼 왕복 이동 또는 변위될 수 있다. 따라서, 상기 제진 장치는 세 개의 축방향으로 적용되는 진동에 대해서 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다. 정육면체형 수용 공간 등의 비구형 수용 공간을 사용하는 것은 독립 질량 부재가 감소된 접촉 면적으로 하우징 부재와 충돌 또는 활주 접촉하는 것을 가능하게 하고, 그에 의해, 진동이 제진 장치에 적용되었을 때 하우징 부재에 대한 독립 질량 부재의 추가적인 반동 변위를 촉진한다.
본 발명의 또다른 양호한 형태에 따라서, 수용 공간은 균일한 단면 형상으로 종방향으로 연장하면서 종방향으로 직렬로 배열된 복수개의 독립 질량 부재를 수용하고 있는 종방향 공간을 포함한다. 이런 종방향 공간 형태의 수용 공간의 중앙축은 종방향으로 직선으로 또는 굴곡되는 형태로 연장될 수 있다. 종방향 수용 공간의 사용은 제진 장치가 설치되는 진동 부재의 부분의 구조에 따라 용이하게 복수개의 독립 질량 부재를 효과적으로 배열할 수 있게 한다.
부가적으로, 하우징 부재의 구조는 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 또다른 양호한 형태에서, 하우징 부재는 압출에 의해 금속 재료로 형성되고, 압출 방향으로 그를 통해 연장하는 보어를 구비하며, 하우징 부재의 상기 보어가 수용 공간을 형성한다. 소정 개수의 보어로 하우징 부재를 형성할 수 있다. 하나의 보어만이 필요한 경우에는 중공 파이프 부재가 하우징 부재로서 사용될 수 있다. 예로서, 진동 부재로서의 중공 아암이 하우징 부재를 구성할 수 있다. 선택적으로, 서로 병치된 복수개의 보어를 가진 패널 구조가 하우징 부재로서 사용될 수 있다. 예로서, 진동 부재로서의 플로어 패널이 하우징 부재를 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 양호한 형태에 따라서, 단일 독립 질량 부재는 10 내지 1000g, 바람직하게는 50 내지 500g 범위 이내의 질량을 갖도록 배열되는 것이 바람직하다. 독립 질량 부재의 질량이 1000g 이하, 보다 바람직하게는 500g 이하인 상태에서, 독립 질량 부재는 제진 장치에 진동 부하가 적용되었을 때 그 반동 운동 또는 변위를 보다 용이하고 효과적으로 발휘할 수 있다. 독립 질량 부재의 질량이 10g 이상, 보다 바람직하게는 50g 이상으로 설정된 상태에서, 제진 장치는 하우징 부재에 대한 독립 질량 부재의 충돌에 기초하여 그 제진 효과를 보증할 수 있다.
또다른 양호한 실시예에 따라서, 독립 질량 부재의 전체 질량은 진동 부재의 5 내지 10% 범위 이내에서 유지된다. 즉, 독립 질량 부재의 질량이 진동 부재의 질량의 5% 보다 작은 경우에 제진 장치는 소정 제진 효과를 나타내기 어려워지며, 독립 질량 부재의 질량이 진동 부재의 질량의 10% 보다 커지게 되면, 제진 장치는 장치의 전체 중량이 증가하는 문제점을 갖게 된다. 복수개의 독립 질량 부재가 수용 공간내에 배열되는 경우에, 복수개의 독립 질량 부재의 전체 질량은 진동 부재의 질량의 5 내지 10% 범위 이내에서 유지되도록 배열되는 것이 바람직하다.
(실시예)
본 발명의 상술한 바 이외의 다른 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참조로하는 양호한 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 보다 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된 진동 댐퍼(10)가 도시되어 있으며, 이는 자동차의 전방 하부 아암(12)에 고정적으로 부착되어 있다. 상기 전방 하부 아암(12)은 일반적으로 L형 평판 형태인 진동 부재로서의 아암 본체(14)를 포함한다. 보다 명확하게 말하면, 상기 아암 본체(14)는 긴 아암(22)과 짧은 아암(24)을 포함하며, 이들은 서로 대향한 단부들이 서로에 대해 실질적으로 직각을 이루고 있다. 상기 아암 본체(14)는 그 긴 아암 및 짧은 아암(22, 24)의 연결부에 일체로 형성된 휠측 장착판(16)과, 상기 긴 아암 및 짧은 아암(22, 24)의 나머지 단부에 각각 일체로 형성되어 있는 제 1 및 제 2 고무 부싱(18, 20)을 추가로 포함한다. 상기 진동 댐퍼(10)는 연결부의 측면상에서 아암 본체(14)의 긴 아암(22)에 고정적으로 배치된다. 이렇게 구성된 전방 하부 아암(12)은 휠 측 장착판(16)에서 조종 너클(knuckle; 도시되지 않음)의 지지부에 고정되며, 제 1 및 제 2 고무 부싱(18, 20)을 경유하여 차량의 본체측면 부재(도시되지 않음)에 긴 아암 및 짧은 아암(22, 24)의 돌출단부가 고정되고, 그에 의해, 휠측 장착판(16)에 연결된 휠(도시되지 않음)이 전방 하부 아암(12)을 경유하여 본체에 의해 선회가능하게 지지된다.
세부적으로 설명하면, 아암 본체(14)는 예로서, 주조에 의해 철을 함유한 금속으로 형성된 일반적으로 균일한 벽두께를 가진 평판 부재이다. 상기 아암 본체(14)의 외주부는 일체형 부품으로서 보강 리브(26)를 형성하도록 굽혀진다. 각각 링형상을 가진 제 1 및 제 2 아암 아이(28, 30)는 각각 긴 아암 및 짧은 아암(22, 24)의 돌출 단부에 형성되며, 그래서, 제 1 및 제 2 아암 아이(28, 30)가 서로 실질적으로 수직인 각 방향으로 연장되게 된다. 상기 제 1 및 제 2 고무 부싱(18, 20)은 각각 제 1 및 제 2 아암 아이(28, 30)내에 고정적으로 조립된다.
상기 제 1 및 제 2 고무 부싱(18, 20) 각각은 내부 로드(32)와, 상기 내부 로드(32)의 반경방향 외측에 배치된 외부 슬리브(34)를 포함하고, 이들 사이에는 소정 반경방향 간격이 형성되어 있다. 상기 내부 로드(32)와 외부 슬리브(34)는 금속성 재료로 제조되어 있고, 그들 사이에 개재된 고무 탄성체(36)에 의해 서로 탄성적으로 연결되어 있다. 제 1 및 제 2 고무 부싱(18, 20)의 외부 슬리브(34)는 각각 제 1 및 제 2 아암 아이(28, 30) 내로 강제로 가압되고, 그에 의해 제 1 및 제 2 부싱(18, 20)은 상기 제 1 및 제 2 아암 아이(28, 30)내에 고정적으로 조립된다. 상기 제 1 고무 부싱(18)은 중공 원통형 부재로 형성된 내부 로드(32)를 구비하고 있고, 제 2 고무 부싱(20)은 작은 직경을 가진 중실형 로드 부재로 형성된 내부 로드(32)를 갖는다. 상기 중공 및 중실형 내부 로드(32)는 차량의 본체측면 부재에 연결되며, 그에 의해 전방 하부 아암(12)이 차량의 본체에 장착된다.
상기 아암 본체(14)는 아암 본체의 중량을 감소시키기 위해서 두께 방향으로 그를 관통하여 형성된 복수개의 관통 구멍(38)을 갖는다. 복수개의 관통 구멍(38) 중 하나는 진동 댐퍼(10)를 구성하도록 활용된다. 본 실시예에서, 관통 구멍(38)은원통형 형상을 가지며, 실질적으로 균일한 원형 단면 형상으로 두께 방향으로 직선으로 연장된다.
상세히 설명하면, 진동 댐퍼(10)는 관통 구멍(38)에 의해 부분적으로 한정되어 있는 하우징(40)을 포함한다. 즉, 상기 관통 구멍(38)의 대향 개구들은, 상기 관통 구멍(38)의 대향 개구들이 개방되는 아암 본체(14)의 대향 측면상에 배치되어 볼트(45)에 의해 고정된 상부 및 하부 하우징판(42, 44)에 의해 폐쇄된다. 즉, 상기 아암 본체(14), 상부 및 하부 하우징판(42, 44)은 상호 협력하여 하우징(40)을 한정한다.
이렇게 구성된 하우징(40)은 하우징(40)의 외부공간으로부터 분리된 수용 공간(46)을 제공한다. 상부 및 하부 하우징판(42, 44)은 강철 등의 강성 재료로 제조되고, 이는 5×103MPa 이상의 탄성 계수를 가진 재료이다. 밀봉링(48a)은 상부 하우징판(42)과 아암 본체(14)의 대응면 사이에서 압축되며, 밀봉링(48b)은 하부 하우징판(44)과 아암 본체(14)의 대응면 사이에서 압축되고, 그에 의해, 수용 공간(46)내로 물이나 오염물질이 도입되는 것을 방지한다.
하우징(40)내에 형성된 상기 수용 공간(46)내에는 독립 질량 부재(50)가 배치되고, 이때, 상기 독립 질량 부재(50)는 하우징(40)에 대해 접착되지 않은 상태로 하우징(40)과는 독립적이되도록 배치된다. 상기 독립 질량 부재(50)는 중실형 구형 블록 형태의 금속성 질량체(52)와, 상기 금속성 질량체(52)의 전체 표면상에 형성되어 고착되어 있는 고무로 제조된 탄성체층(54)을 포함한다. 그 외면이 독립 질량 부재의 접촉면으로서 기능하는 상기 탄성체층(54)은 ASTM 방법 D-2240에 따라 측정된 80 이하, 보다 바람직하게는 20 내지 40 범위 이내의 쇼어 D 경도를 가진다. 상기 탄성체층(54)은 1 내지 104MPa 범위 이내, 보다 바람직하게는 1 내지 103MPa 범위 이내의 탄성 계수를 가지며, 10-3이상, 보다 바람직하게는 0.01 내지 10 범위 이내의 로스 탄젠트를 가지는 것이 바람직하다.
수용 공간(46)의 중앙에 독립 질량 부재(50)가 위치된 상태에서, 상기 독립 질량 부재(50)는 그 전체 외면에 걸쳐 사이에 공간을 두고 하우징의 내면으로부터 이격되어 배치된다. 하우징(40)이 전방 하부 아암(12)으로부터 발생된 진동을 받고 있지 않은 도 2에 도시된 바와 같은 진동 댐퍼의 정적 상태에서, 상기 독립 질량 부재(50)는 그에 작용하는 중력으로 인해 하부 하우징판(44)과 접촉된 상태로 있고, 상부 하우징판(42)으로부터는 이격되어 있다. 하우징(40)의 접촉면 중 하나로서 작용하는 하우징(40)의 측벽과, 탄성체층(54)의 외면의 대향 부분, 즉, 하우징(40)의 측벽에 대해 충돌하게 되는 대향 부분 사이의 거리(δ)는 바람직하게는 0.05 내지 0.8mm 범위, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.5mm 사이의 범위내로 치수설정되는 것이 바람직하다. 하우징(40)의 다른 접촉면으로서 기능하는 상부 하우징판(42)과, 상기 상부 하우징판(42)에 대해 충돌하게 되는 대향 부분인 탄성체층(54)의 외면의 대향 부분 사이의 거리(2δ)는 0.1 내지 1.6mm, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.0mm 사이의 범위로 치수설정되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 실시예에 따라 구성된 진동 댐퍼(10)에서, 상기 하우징(40)은 아암 본체(14)를 활용하여 부분적으로 형성되고, 그에 의해, 상기 하우징(40)은 전방 하부 아암(12)과 일체로 진동하게 된다. 하우징(40)에 진동이 적용되었을 때, 즉, 전방 하부 아암(12)과 일체인 하우징(40)의 진동시에, 독립 질량 부재(50)는 수용 공간(46)내에서 하우징(40)과 독립적으로 탄성 변위되게 된다. 수용 공간(46)내에서의 이러한 탄성 변위 또는 반동 변위에 의해 하우징(40)에 대하여 독립 질량 부재(50)가 충돌하게 된다. 따라서, 진동 댐퍼(10)는 하우징(40)에 대한 독립 질량 부재(50)의 충돌에 기초하여, 전방 하부 아암(12)에 발생된 진동에 대하여 양호한 제진 효과를 나타낸다.
본 실시예의 진동 댐퍼(10)에 따라서, 독립 질량 부재(50)는 구형 외부면을 갖도록 배열되며, 하우징(40)의 내면에 의해 형성된 수용 공간(46)의 구조는 원통형이다. 이 배열은 독립 질량 부재(50)가 하우징(40)의 두께방향 뿐만 아니라 두께 방향에 수직인 모든 방향 까지 실질적으로 균일한 접촉 상태로 하우징(40)과 접촉하거나 탄성 충돌하게 해준다. 따라서, 상기 진동 댐퍼(10)는 하우징(40)의 두께 방향으로 적용되는 진동과 두께 방향에 수직인 소정 방향으로 적용되는 진동에 대하여 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다.
구형 외면을 가진 독립 질량 부재(50)의 사용은 하우징(40)의 수용 공간(46)내에서 독립 질량 부재(50)의 반동 변위 중에 하우징의 내면에 대한 독립 질량 부재(50)의 활주 또는 접촉 영역을 감소시키는 효과가 있으며, 따라서, 독립 질량 부재(50)와 하우징(40)의 접촉면 사이에 형성되는 경계면에서의 마찰을 최소화할 수 있다. 이 배열은 하우징(40)의 수용 공간 내에서 독립 질량 부재(50)의 반동 운동을 촉진하고, 그에 의해, 진동 댐퍼(10)는 하우징(40)상에 독립 질량 부재(50)가 접촉 또는 충돌하는 것에 기초하여, 높은 제진 효과를 양호한 효율로 나타낼 수 있다.
부가적으로, 독립 질량 부재(50)의 구형 외면은 수용 공간내의 그 지향성을 제거하는 효과가 있고, 그래서, 하우징(40)상에 대한 독립 질량 부재(50)의 충돌의 추가적인 안정성을 달성한다. 따라서, 진동 댐퍼(10)는 하우징(40)상에 대한 독립 질량 부재(50)의 충돌에 기초하여 양호한 제진 효과를 안정적으로 나타낼 수 있다.
독립 질량 부재(50)가 금속 질량체(52)의 구형 외면상에 형성되어 고착되어 있는 탄성체층(54)을 포함하며, 충돌 하중은 수용 공간(46)내에서의 독립 질량 부재(50)의 회전으로 인하여 탄성체층(54)의 외면의 다양한 지점에 적용되기 때문에, 결과적으로는, 독립 질량 부재(50)의 내구성이 향상되게 된다.
부가적으로, 하우징(40)의 내면에 의해 한정된 수용 공간(46)은 비구형 형상, 예로서, 본 실시예에서는 원통형 형상을 갖도록 배열된다. 이러한 배열은 수용 공간상에 독립 질량 부재(50)가 충돌할 때, 독립 질량 부재의 접촉 면적을 감소시키는데 효과적이기 때문에, 독립 질량 부재(50)의 반동 변위가 증가된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구성된 진동 댐퍼(56)의 개념이 개략적으로 도시되어 있다. 상기 진동 댐퍼(56)는 제 1 실시예의 진동 댐퍼(10)와 마찬가지로, 차량의 전방 하부 아암(12)의 아암 본체(14)내에 일체로 배치되어 있다. 하기의 제 2 실시예에서, 제 1 실시예에 사용된 것과 동일한 참조 부호가 기능적으로 또는 구조적으로 동일하거나 대응하는 소자에 대하여 사용되어 있으며, 설명의 편의를 위해 이들에 대해서는 부가 설명하지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 진동 댐퍼(10)가 원통형 수용 공간(46)을 가진 반면에, 제 2 실시예에 따른 진동 댐퍼(56)는 정육면체형 수용 공간(47)을 가지고 있다. 즉, 관통 구멍(57)에 의해 부분적으로 한정된 진동 댐퍼(56)의 하우징(40)은 균일한 정사각형 형상으로 아암 본체(14)의 두께 방향으로 연장된다. 관통 구멍(57)의 대향 개구들은 상부 및 하부 하우징판(42, 44; 도시되지 않음)에 의해 폐쇄되고, 그에 의해, 관통 구멍(57)과 상부 및 하부 하우징판(42, 44)은 정육면체형 수용 공간(47)을 가진 하우징(40)을 형성한다. 독립 질량 부재(50)는 독립 질량 부재(50)가 수용 공간의 중앙에 위치된 상태에서 그 사이에 거리를 두고 하우징(40)의 내면에 대향하여 배치되도록 수용 공간(47)내에 설치된다. 보다 명확하게 말하면, 탄성체층(54)의 외면의 접촉부와 접촉면으로서 기능하는 정육면체형 하우징(40)의 6개의 평면 각각은 0.05 내지 0.8mm, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.5mm 범위의 거리를 두고 서로 대향배치되는 것이 바람직하다. 즉, 독립 질량 부재(50)는 서로 수직인 독립 질량 부재(50)의 세 개의 축방향 각각에서 서로 대향배치된 여섯 개의 평면 중 두 개 사이에서 0.1 내지 1.6mm, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.0mm 범위내의 거리만큼 왕복 이동 또는 변위될 수 있다.
제 1 실시예의 진동 댐퍼(10)와 마찬가지로, 진동 댐퍼(56)의 하우징(40)은 아암 본체(14)에 의해 부분적으로 한정되고, 따라서, 아암 본체(14)와 일체로 진동한다. 따라서, 하우징(40)에 진동이 적용되었을 때, 즉, 하우징(40)이 상기 전방 하부 아암(12)과 일체로 진동할 때, 독립 질량 부재(50)는 수용 공간(47)내에서 하우징(40)과는 독립적으로 탄성 변위된다. 이러한 독립 질량 부재(50)의 수용 공간(47)내에서의 탄성 변위 또는 반동 변위에 의해 하우징(40)에 대하여 독립 질량 부재(50)가 충돌하게 된다. 따라서, 진동 댐퍼(56)는 하우징(40)상에 대한 독립 질량 부재(50)의 충돌에 기초하여, 전방 하부 아암(12)내에 발생된 진동에 대하여 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다.
본 실시예에서, 수용 공간(47)은 독립 질량 부재(50)가 서로 수직인 세 개의 축방향으로 표현된 방향으로 하우징(40)에 대하여 왕복 변위될 수 있도록 정육면체 형상을 갖도록 배열된다. 즉, 독립 질량 부재(50)는 하우징(40)에 대해 6 방향으로 충돌하도록 변위될 수 있고, 그에 의해, 진동 댐퍼(56)는 6 방향으로 적용되는 진동에 대하여 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다.
도 4를 참조하여, 제 3 실시예에 따라 구성된 진동 댐퍼(58)를 설명한다. 도 4로부터 명백한 바와 같이, 진동 댐퍼(58)는 제 1 실시예의 진동 댐퍼(10)와 마찬가지로 전방 하부 아암의 아암 본체(14')에 고정된다. 하기의 제 3 실시예에 대한 설명에서, 구조적 또는 기능적으로 동일하거나 대응하는 부재에는 제 1 실시예와 동일한 참조부호를 사용하며, 부가적인 설명은 생략한다.
제 1 및 제 2 실시예와는 달리, 제 3 실시예의 진동 댐퍼(58)는 아암 본체(14')와는 독립적인 하우징(60)을 포함한다. 상기 하우징(60)은 상부 및 하부 하우징 절반부(62, 64)로 구성된 분할 구조이며, 상기 상부 및 하부 하우징 절반부는 각각 실질적으로 중공형 반구 형상을 가지고 있고, 5×103이상의 탄성 계수를 가지는 강성 재료로서 강철로 제조되어 있다. 상부 하우징 절반부(62)는 중공 반구형 본체부(63)와, 상기 본체부(63)의 개방 단부면의 외주부에 일체로 형성된 외부 플랜지부(66)를 포함한다. 마찬가지로, 하부 하우징 절반부(64)는 중공 반구형 본체부(65)와, 상기 본체부(65)의 개방 단부면의 외주부에 일체로 형성된 외부 플랜지부(68)를 포함한다. 상기 상부 및 하부 하우징 절반부(62, 64)는 외부 플랜지부들(66, 68)이 서로 겹쳐진 상태로 상기 본체부(63, 65)의 개방 단부면에서 함께 접하게된다. 이렇게 조립된 하우징(60)은 아암 본체(14')의 오목부(74)내에 배치되며, 이때, 하부 하우징 절반부(64)의 본체부(65)는 오목부(74)내로 삽입되고, 하부 하우징 절반부(64)의 외부 플랜지부(68)는 오목부(74)의 개구의 외주부상에 배치된다. 상기 하우징(60)은 그후, 겹쳐진 외부 플랜지부(66, 68)가 고정 볼트(70)에 의해 아암 본체(14')에 고정되고, 그에 의해, 상기 외부 플랜지부(66, 68)가 볼트(70)에 의해 함께 견고히 고정된다. 밀봉링(48)이 외부 플랜지(66, 68) 사이에 배치되어 압착되게 된다.
상술한 바와 같이 구성되어 아암 본체(14')에 고정된 하우징은 상부 및 하부 하우징 절반부(62, 64)의 내면에 의해 형성된 구형 수용 공간(72)을 제공한다.
상기 수용 공간(72)내에는 독립 질량 부재가 그 사이에 거리를 두고 설치된다. 수용 공간(72)의 중앙에 독립 질량 부재(50)가 위치된 상태에서, 독립 질량 부재(50)는 그 수직 단면으로 도시되어 있는 바와 같이 그 전체면에 걸쳐 균일한 약간의 거리(δ; 0.05 내지 0.8mm, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.5mm) 만큼 하우징(60)의 내면으로부터 이격된 상태가 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(60)이 진동체의 진동을 받고있지 않은 진동 댐퍼(58)의 정적 상태에서, 상기 독립 질량 부재(50)는 중력의 영향으로 인하여 하우징(60)의 내면 중 최하부 부분과 접촉하는 상태로 유지된다. 이 상태에서, 하우징(60)의 내면의 최상부는 독립 질량 부재(50)의 탄성 고무층(54)의 외면의 대향 부분, 즉, 하우징(60)의 내면의 최상부 부분에 대하여 충돌하게 되는 대향 부분으로부터 2δ의 거리만큼 이격되어 있다. 상기 거리(2δ)는 바람직하게는 0.1 내지 1.6mm, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.0mm의 범위 이내의 거리이다.
상술한 바와 같이 구성된 진동 댐퍼(58)에서, 하우징(60)은 아암 본체(14')와는 독립적으로 형성되어, 아암 본체(14')와 일체로 배치되어 있으며, 그에 의해, 하우징(60)은 아암 본체(14')와 함께 진동한다. 하우징(60)에 진동이 적용되었을 때, 즉, 아암 본체(14')와 함께 상기 하우징(60)이 진동할 때, 독립 질량 부재(50)는 상기 수용 공간(72)내에서 하우징(60)과는 독립적으로 탄성 변위된다. 이러한 수용 공간(72)내에서의 독립 질량 부재(50)의 탄성 또는 반동 변위는 하우징(60)에 대한 독립 질량 부재(50)의 충돌을 유발한다. 따라서, 진동 댐퍼(58)는 하우징(60)상에 대한 독립 질량 부재(50)의 충돌에 기초하여, 전방 하부 아암(12)내에 발생되는 진동에 대하여 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다.
부가적으로, 진동 댐퍼(58)의 수용 공간의 구성은 구형을 갖도록 배열된다. 이러한 배열에서, 독립 질량 부재(50)는 모든 방향으로 하우징(60)에 대하여 이동 및 탄성 충돌할 수 있으며, 그에 의해, 진동 댐퍼(58)는 어떠한 방향으로 적용되는 진동에 대하여서도 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다.
게다가, 본 실시예에서 하우징(60)은 진동 부재, 즉, 아암 본체(14')와는 독립적이며, 이는 아암 본체(14')의 정밀도와는 무관하게, 하우징(60)의 내면 또는 수용 공간(72)의 치수 정밀도를 개선하는 것이 가능하며, 그에 의해, 진동 댐퍼(58)가 높은 안정성으로 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다. 즉, 아암 본체(14')는 수용 공간(72)의 치수 정밀도를 고려하지 않고 제조될 수 있다.
도 5를 참조하여 본발명의 제 4 실시예에 따라 구성된 진동 댐퍼(76)를 설명한다. 제 1 실시예의 진동 댐퍼(10)와 마찬가지로, 진동 댐퍼(76)는 전방 하부 아암(12)의 아암 본체(14)내에 고정적으로 배치된다. 하기의 제 4 실시예에서, 구조적으로 또는 기능적으로 동일하거나 대응하는 소자에는 제 1 실시예와 동일한 참조 부호를 사용하며, 이에 대해서는 부가적인 설명을 생략한다.
제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 4 실시예의 진동 댐퍼는 전방 하부 아암(12)의 아암 본체(14)내에 형성된 관통 구멍(78)에 의해 부분적으로 한정되는 수용 공간(82)을 갖는다. 제 1 및 제 2 실시예와는 달리 관통 구멍(78)은 평면도에서 아치형 형상을 갖는다.
관통 구멍(78)은 실질적으로 균일한 폭 및 깊이(즉, 아암 본체의 두께)로 곡선형으로 연장된다. 이러한 관통 구멍(78)의 깊이 및 폭의 치수는 서로 실질적으로 동일하게 형성된다. 상기 관통 구멍(78)의 대향 개구들은 각각 상부 및 하부 하우징판(도시되지 않음)에 의해 폐쇄되고, 그에 의해, 관통 구멍(78)과 상부 및 하부하우징판은 상호협력하여 단면이 균일한 정사각형상을 가진 상태로 굴곡되어 연장되는 하우징(80)을 제공한다. 상기 하우징(80)의 내면은 균일한 단면 형상으로 그 종방향으로 연장되는 종방향 공간 형태의 수용 공간(82)을 한정한다.
복수개의 독립 질량 부재(50; 예로서 본 실시예에서는 5개의 독립 질량 부재)가 수용 공간(82)내에 배치된다. 각 독립 질량 부재(50)는 상기 수용 공간(82) 또는 관통 구멍(78)의 깊이 또는 폭 치수 보다 다소 작은 외경을 갖는다. 상기 다섯 개의 독립 질량 부재(50)는 수용 공간(86)의 종방향으로 직렬로 배열된다. 다섯 개의 독립 질량 부재(50)가 수용 공간(82)의 종방향으로 연장하는 수용 공간(82)의 중앙축상에 규칙적으로 배열되어 수용 공간(82)의 폭 및 깊이의 중앙부(즉, 횡단 방향으로 보았을 때 수용 공간의 중앙부)에 위치된 상태에서, 독립 질량 부재(50)의 탄성체층(54)의 접촉부는 그들 사이에 균일한 약간의 거리를 두고 하우징(80)의 내면의 각 접촉부로부터 이격배치된다. 상기 탄성체층(54)의 접촉부와 접촉면으로서 기능하는 하우징(80)의 내면의 대응 접촉부 사이의 거리(δ)는 0.05 내지 0.8mm, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.5mm의 범위내의 거리를 갖도록 배열된다. 전방 하부 아암(12)에서 발생된 진동이 하우징(80)에 적용되지 않고 있는 상기 진동 댐퍼(76)의 정적 상태(도시되지 않음)에서, 독립 질량 부재(50)는 그에 작용하는 중력으로 인하여 하부 하우징판과 접촉한 상태로 유지된다. 이 상태에서, 상부 하우징판(42)은 독립 질량 부재(50)의 탄성체층(54)의 대응 접촉부로부터 2δ만큼 이격되어 배치된다. 상기 거리(2δ)는 0.1 내지 1.6mm의 범위, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.0mm의 범위내에서 유지되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성된 진동 댐퍼(76)에서, 하우징(80)은 아암 본체(14)에 의해 부분적으로 한정되고, 그에 의해, 상기 하우징(80)은 제진되어야 할 진동이 전방 하부 아암(12)에 발생되었을 때, 상기 아암 본체(14)와 함께 진동된다. 하우징(80)에 진동이 적용되었을 때, 즉, 전방 하부 아암(12)과 함께 하우징(80)이 진동할 때, 각 독립 질량 부재(50)는 수용 공간(82)내에서 하우징(80)과는 독립적으로 탄성 변위된다. 이러한 하우징(80)내에서의 독립 질량 부재의 탄성 또는 반동 변위에 의해 하우징(80)에 대하여 독립 질량 부재(50)가 충돌하게 된다. 따라서, 진동 댐퍼(76)는 하우징(80)상에 대한 독립 질량 부재(50)의 충돌에 기초하여 전방 하부 아암(12)내에 발생된 진동에 관하여 양호한 제진 효과를 나타낸다.
각각의 독립 질량 부재(50)가 구형 외면을 갖도록 배열되어 있기 때문에, 복수개의 독립 질량 부재(50)는 수용 공간(82)이 곡선으로 연장되는 경우에도 용이하고 효율적으로 수용될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제 5 실시예에 따라 구성된 진동 댐퍼(84)를 설명한다. 진동 댐퍼(84)는 서로 독립적인 복수개의 수용 공간(86)을 가진 직사각형 박스형 하우징(88)을 포함하고, 상기 수용 공간(86)내에 배치된 복수개의 독립 질량 부재(102)를 포함한다. 진동 댐퍼(84)는 자동차의 본체 등의 제진되어야 할 진동이 발생하는 진동 부재상에 상기 하우징(88)이 적절한 고정 부재에 의해 차체에 견고하게 고정되도록 배치된다.
보다 명확하게 말하면, 하우징(88)은 하우징 본체(90)와 한쌍의 덮개 부재(92)를 포함한다. 상기 하우징 본체(90)는 복수개의 관통 구멍(94; 예로서 본 실시예에서는 6개)을 구비한 일반적으로 벽이 두꺼운 직사각형 판 부재이고, 상기 관통 구멍은 각각 균일한 정사각형 단면을 가진 상태로 그를 통해 그 종방향으로 연장된다. 상기 관통 구멍(94)은 하우징 본체(90)의 종방향으로 서로 평행하게 연장되고, 상기 종방향에 수직인 방향, 즉, 하우징 본체(90)의 폭 방향으로 서로 이격되어 있다. 또한, 상기 하우징 본체(90)는 그 대향 측면에 각각 일체로 형성되어 그로부터 외향으로 연장되는 고정판(96)을 구비하며, 상기 측면들은 서로 폭방향으로 대향 배치되어 있다. 각각의 고정판(96)은 상기 하우징(88)이 각각의 나사 구멍(98)에 나사결합되는 볼트에 의해 진동 부재에 부착되도록 나사 구멍(98)을 구비한다. 본 실시예에서, 상기 하우징 본체(90)는 압출에 의해 알루미늄 합금으로 형성되어 있다. 또한, 상기 하우징 본체(90)는 5×103MPa 이상의 탄성 계수를 갖기에 충분한 강체로 제조된다.
각각의 덮개 부재(92)는 그 구성이 하우징 본체(90)의 종방향 대향 단부면 중 대응하는 하나의 단부면과 동일한 직사각형 판 부재이다. 상기 각각의 덮개 부재(92)는 그 대향 주 표면 중 하나의 각 위치에 일체로 형성된 복수개의 돌출부(100; 본 실시예에서는 6개)를 구비하며, 상기 각 위치는 하우징 본체(90)의 관통 구멍(94)의 개구의 위치에 대응한다. 이렇게 형성된 덮개 부재(92)는 상기 돌출부(100)가 각각 관통 구멍(94)으로 강제로 가압되고, 그에 의해, 각 관통 구멍(94)에 의해 부분적으로 한정되고 서로 독립 또는 분리되어 있는 복수개의 수용 공간(86)을 제공하도록 하우징 본체(90)의 대향 단부면에 고정된다. 본 실시예에서, 상기 덮개 부재(92)는 강철 또는 알루미늄 합금을 주조함으로써 형성되거나, 선택적으로 합성 수지 재료의 사출 성형에 의해 형성될 수 있다.
복수개의 독립 질량 부재(102) 각각은 중실형 구형 블록 부재 형태의 금속 질량체(104)를 포함하고, 상기 질량체(104)의 전체 표면상에 형성 및 고착된 고무 재료로 제조된 탄성체층(106)을 포함한다. 외면이 독립 질량 부재(102)의 접촉면으로서 기능하는 상기 탄성체층(106)은 ASTM 방법 D-2240에 따라 측정하였을 때, 80 이하, 보다 바람직하게는 20 내지 40 범위내의 쇼어 D 경도를 가지도록 배열된다. 상기 탄성체층(106)은 또한, 1 내지 104MPa, 보다 바람직하게는 1 내지 103MPa 범위 이내의 탄성 계수를 가지고, 10-3이상, 보다 바람직하게는 0.01 내지 10 범위 이내의 로스 탄젠트를 가지는 것이 바람직하다.
하우징(88)의 복수개의 수용 공간(86) 각각은 상술한 바와 같이 구성된 6개의 독립 질량 부재(102)를 수용하도록 배열된다. 이들 6개의 독립 질량 부재(102)는 수용 공간(86)의 종방향으로 직렬로 배열되고, 종방향으로 서로 균일하게 이격 배치된다. 각 독립 질량 부재(102)가 수용 공간(86)의 폭 및 높이 방향으로 중앙부에 위치된 상태에서, 상기 독립 질량 부재(102)의 탄성체층(106)의 접촉부는 관통 구멍(94)의 내면의 각 접촉부에 대향 배치된 상태가 되며, 그들 사이에 균일한 약간의 거리가 형성된 상태이다. 상기 거리(δ)는 0.05 내지 0.8mm, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.5mm 범위 이내에서 유지되는 치수를 갖는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(88)이 진동 부재의 진동을 받지 않고 있는 진동 댐퍼(84)의 정적 상태에서는, 각 독립 질량 부재(102)는 그에 작용하는 중력으로 인하여 하우징(88)의 하면과 접촉한 상태로 유지되고, 하우징(88)의 상부면에 대향 배치된 독립 질량 부재(102)의 탄성체층(106)의 접촉부는 0.1 내지 1.6mm, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.0mm 범위 이내에서 유지되는 거리(2δ)만큼 거리를 두고, 하우징(88)의 상부면으로부터 이격 배치되어 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 독립 질량 부재(102)는 하우징(88)의 두께 방향으로 서로 대향 배치되어 그 사이에 독립 질량 부재(102)를 두고 병치되어 있는 하우징(88)의 상부면 및 하부면 사이에서, 또한 하우징(88)의 폭방향으로 서로 대향 배치되어 그 사이에 독립 질량 부재(102)를 두고 병치되어 있는 하우징의 좌우측면 사이에서 공간의 거리(2δ)만큼 왕복 운동 또는 변위 될 수 있다. 상기 하우징(88)의 상부 및 하부면과 좌우측면은 하우징(88)의 접촉면으로서 기능한다.
상술한 바와 같이 구성된 진동 댐퍼(84)에서, 각각의 독립 질량 부재(102)는 하우징(88)에 대해 변위될 수 있도록 배열되고, 따라서, 진동 댐퍼(84)에 진동이 적용되었을 때 하우징(88)에 대하여 탄성 충돌하고, 그에 의해, 진동 댐퍼(84)가 독립 질량 부재(102)의 하우징(88)상에 대한 충돌에 기초하여 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시예에서, 특히, 각각의 독립 질량 부재(102)는 폭 및 두께 방향, 즉, 서로 수직한 두개의 축방향으로, 다시 말해 하우징(88)의 상,하부면에 직각으로 교차하는 제 1 축 방향과 하우징(88)의 좌,우측면에 직각으로 교차하는 제 2 축 방향으로 하우징(88)에 대해 왕복 변위될수 있도록 구성된다. 즉, 독립 질량 부재(102)는 네 개의 방향으로 하우징(88)에 대하여 탄성 충돌하도록 이동될 수 있고, 그에 의해, 진동 댐퍼(84)는 네 개의 방향으로 적용되는 진동에 대하여 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다.
각각의 독립 질량 부재(102)는 상대적으로 작은 질량과 구형 외면을 갖도록 배열되어, 진동 댐퍼(84)가 상대적으로 얇은 벽의 판형 구조를 갖는 경우에도 수용 공간(94)내에서 복수개의 독립 질량 부재의 용이한 수용을 가능하게 한다.
본 발명의 양호한 실시예가 상세히 설명되었지만 이는 단지 예시의 목적일 뿐이며, 본 발명은 예시된 실시예의 세부 사항에 제한되는 것이 아니고 다양한 변화와 변용 및 개선형태로 변경될 수 있다는 것을 인지하기 바란다.
예로서, 얇은 고무층이 하우징 부재의 내면에 형성될 수 있다. 이 배열은 고무층에 의해 피복되지 않고 단지 강성 재료로만 제조된 독립 질량 부재를 사용하는 것을 가능하게 한다.
예시된 실시예에서, 독립 질량 부재의 구형 외면은 독립 질량 부재의 외면이 하우징 부재의 내면으로부터 이격되도록 적절히 치수설정되어 있다. 그러나, 상기 양호하게 치수설정된 독립 질량 부재는 기포형 탄성체를 사용하여 형성될 수도 있다. 이 경우, 독립 질량 부재는 구형 구조를 가진 하우징 부재의 수용 공간내에 기포화될 수 있는 탄성 재료를 형성함으로써 부분적으로 또는 전적으로 기포형 탄성체로 형성될 수 있다.
충격 소음의 최소화를 보증하기 위해서, 독립 질량 부재 및 하우징 부재는 진동 입력 방향으로 그들 사이에 또는 그 접촉면 사이에 0.05 내지 0.8mm 범위 이내의 거리를 두고 그 접촉면에서 서로 대향배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 독립 질량 부재와 하우징 부재는 진동 부하가 적용되지 않는 방향으로 그들 사이에 0.8mm 이상의 거리를 두고 이격될 수 있다.
본 발명의 진동 댐퍼는 내부에 발생된 진동을 제진하기 위해 그 중앙 축 둘레에서 회전가능한 회전 부재에 적용될 수 있다. 예로서, 복수개의 독립 질량 부재는 복수개의 독립 질량 부재가 상기 회전 부재의 회전 균형을 고려하면서 회전 부재의 중앙축 둘레에 적절하게 배열되고 그에 의해 회전 부재에 대한 진동 댐퍼를 제공하도록 구동 샤프트 및 풀리 등의 회전 부재에 배치될 수 있다.
본 발명의 원리는 다른 방식으로 구현될 수 있다. 예로서, 본 발명의 진동 댐퍼는 서로 독립 적이며 서로 다른 크기를 가진 복수개의 하우징과, 각 하우징내에 수용되어 상기 각 하우징에 대응하는 각각의 크기를 갖고 있는 복수개의 독립 질량 부재를 포함할 수 있다. 이 배열은 진동 댐퍼가 상이한 주파수를 가진 다양한 진동에 대하여 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있도록 해준다.
예시된 실시예에서, 하나 이상의 독립 질량 부재가 하나의 수용 공간에 배치되고, 그래서 수용 공간내에 복수개의 독립 질량 부재가 직렬로 배열될 수 있다. 선택적으로, 상기 복수개의 독립 질량 부재는 복수개의 독립 질량 부재가 서로 병치되도록 수용 공간내에 배치될 수 있다. 즉, 상기 복수개의 독립 질량 부재는 제공된 각 독립 질량 부재가 적어도 제진되어야 할 진동이 적용되는 방향으로 하우징에 직접적으로 탄성 충돌하도록 하우징 부재에 대해 독립적으로 변위될 수 있도록 수용 공간내에 양호하게 배열될 수 있다.
부가적으로, 수용 공간의 구조도 예시된 실시예에 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 수용 공간은 예로서 다각형 형상을 가질 수 있다.
예시된 본 발명의 실시예가 자동차를 위한 진동 댐퍼의 형태를 취하고 있지만, 본 발명의 원리는 다양한 종류의 차량을 위한 진동 댐퍼의 다른 형태에도 적용될 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예에 대한 상술한 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 진동 댐퍼는 하우징 부재상에 탄성충돌하고, 그 탄성에 의해 하우징 부재로부터 반동하며, 그에 의해 수용 공간 내에서 독립 질량 부재의 반동 변위를 촉진하는 하나 이상의 독립 질량 부재를 포함한다. 부가적으로, 상기 독립 질량 부재는 수용 공간내의 독립 질량 부재의 반동 변위를 추가적으로 촉진할 수 있도록 충분히 작은 질량을 갖는다. 따라서, 본 발명의 진동 댐퍼는 진동 댐퍼가 상대적으로 작은 진동 에너지를 갖는 진동을 발생시키는 자동차의 진동 부재에 설치된 경우에도 하우징 부재에 대한 독립 질량 부재의 탄성 충돌과 독립 질량 부재의 반동 운동을 보장한다. 따라서, 본 발명의 진동 댐퍼는 하우징 부재에 대한 독립 질량 부재의 충돌에 기초하여 자동차내의 제진되어야 할 진동에 대하여 양호한 제진 효과를 나타낼 수 있다.
상술한 본 발명의 양호한 실시예들은 단지 예시의 목적일 뿐이며, 본 발명은 이들 실시예의 세부 사항에 제한되지 않고 첨부된 청구 범위에 한정된 본 발명의 범위와 정신으로부터 벗어나지 않고도 본 기술 분야의 숙련자들은 다른 다양한 변용, 변형 및 개선형을 고안할수 있다.

Claims (13)

  1. 차량의 진동 부재의 진동을 제진하기 위한 제진 장치(10, 56, 58, 76, 84)에 있어서,
    상기 진동 부재와 일체로 또는 독립적으로 형성되어 상기 진동 부재의 진동을 받으며, 수용 공간(46, 47, 72, 82, 86)을 한정하는 강성 하우징 부재(40, 60, 80, 88)와,
    상기 수용 공간을 한정하는 상기 하우징 부재의 내면에 대해 거리(δ)를 두고 대향 배치되어 상기 하우징 부재의 내면에 대해 변위될 수 있도록, 상기 수용 공간내에 비접착 상태로 배치되어 있는 구형 외면을 가진 독립 질량 부재(50, 102)를 포함하고,
    상기 독립 질량 부재와 상기 하우징 부재는 하나 이상의 진동 입력 방향으로 진동이 적용될 때, 그 하나 이상의 진동 입력 방향으로 그 각각의 접촉면에서 서로에 대해 직접적으로 탄성 충돌하게 되는 제진 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제진 장치(10, 58)에서는 상기 하우징 부재의 상기 수용 공간(46, 72)은 원형 단면 형상을 가지는 제진 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제진 장치(56, 76, 84)에서는 상기 하우징 부재의 상기 수용 공간(47, 82, 86)은 정사각형 단면 형상을 가지는 제진 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제진 장치(76, 84)에서는 상기 수용 공간(82, 86)은 균일한 단면 형상으로 종방향으로 연장되는 종방향 공간을 포함하고, 서로 직렬로 배치되는 복수개의 독립 질량 부재(50, 102)를 수용하는 제진 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제진 장치(84)에서는 상기 하우징 부재(88)는 압출에 의해 금속 재료로 형성되고, 압출 방향으로 관통하여 연장되는 보어(94)를 가지며,
    상기 하우징 부재의 상기 보어는 상기 수용 공간을 한정하는 제진 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제진 장치(10, 56, 58, 76, 84)에서는 상기 독립 질량 부재(50, 102)는 중실형 금속 질량체(52, 104)와 상기 금속 질량체의 전체 외면에 형성되어 고착된 탄성체층(54, 106)을 포함하는 제진 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제진 장치(10, 56, 58, 76, 84)에서는 상기 단일의 독립 질량 부재(50, 102)는 10 내지 1000g 범위내의 질량을 가지는 제진 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제진 장치(10, 56, 58, 76, 84)에서는 상기 하우징 부재(40, 60, 80, 88)와 상기 독립 질량 부재(50, 102)의 하나 이상의 상기 접촉면은 80 이하의 쇼어 D 경도를 가지는 제진 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제진 장치(10, 56, 58, 76, 84)에서는 상기 독립 질량 부재(50, 102)의 전체 질량은 상기 진동 부재의 질량의 5 내지 10% 범위내에서 유지되는 제진 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제진 장치(10, 56, 58, 76, 84)에서는 상기 독립 질량 부재(50, 102)의 상기 접촉면과 상기 하우징 부재(40, 60, 80, 88)의 상기 접촉면은 0.05 내지 0.8mm의 범위 이내의 거리만큼 서로 이격되고,
    상기 독립 질량 부재는 상기 하나 이상의 진동 입력 방향으로 상기 독립 질량 부재를 사이에 두고 서로 대향 배치되어 있는 상기 하우징 부재의 둘 이상의 접촉면들 사이에서 0.1 내지 1.6mm의 거리만큼 왕복이동될 수 있는 제진 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제진 장치(10, 56, 58, 76, 84)에서는 상기 하우징 부재(40, 60, 80, 88)는 5×103MPa 이상의 탄성 계수를 가지는 강성 재료로 형성되는 제진 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제진 장치(10, 56, 58, 76, 84)에서는 상기 독립 질량 부재(50, 102)와 상기 하우징 부재(40, 60, 80, 88)의 하나 이상의 상기 접촉면은 1 내지 104MPa 범위 이내의 탄성 계수를 가지는 제진 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제진 장치(10, 56, 58, 76, 84)에서는 상기 독립 질량 부재(50, 102)와 상기 하우징 부재(40, 60, 80, 88)의 하나 이상의 상기 접촉면은 10-3이상의 로스 탄젠트를 가지는 제진 장치.
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