KR101286701B1 - 가변 마찰 댐퍼 - Google Patents

가변 마찰 댐퍼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부에 소정 공간을 갖는 댐퍼 하우징; 상기 댐퍼 하우징의 내부에서 길이방향으로 이동 가능한 피스톤 로드; 상기 피스톤 로드의 외주면과 마찰되어 댐핑력을 발생하는 마찰 부재; 및 상기 피스톤 로드와 상기 마찰 부재의 외주면을 둘러싸고, 상기 마찰 부재와 상기 피스톤 로드 사이의 마찰력이 가변되도록 길이가 조절되거나 고정력이 가변되는 클램핑 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 마찰 댐퍼에 관한 것으로서, 구동 모터의 구동 방향에 따라 클램프의 고정력이 가변되기 때문에 높은 주파수의 진동에 대응할 수 있는 낮은 감쇠력과 낮은 주파수의 진동에 대응할 수 있는 높은 감쇠력을 모두 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

가변 마찰 댐퍼{Variable friction damper}
본 발명은 가변 마찰 댐퍼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동 모터의 구동 방향에 따라 클램프의 고정력이 가변되기 때문에 높은 주파수의 진동에 대응할 수 있는 낮은 감쇠력과 낮은 주파수의 진동에 대응할 수 있는 높은 감쇠력을 모두 얻을 수 있는 가변 마찰 댐퍼에 관한 것이다.
마찰 댐퍼는 예컨대, 불균형으로 인해 유발되는 기계 요소의 진동을 흡수 또는 제거하는 기능을 갖는다.
도 1은 종래 기술에 따른 마찰 댐퍼를 도시한 단면도로서, 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 마찰 댐퍼는 실린더(6)와, 실린더(6)의 내부에 일정 부분이 삽입 형성되는 피스톤 로드(7)가 형성된다. 그리고, 실린더(6)가 진동 발생 매체의 일측에 연결되도록 하는 고정구(61)와, 피스톤 로드(7)가 진동 발생 매체의 타측에 연결되도록 하는 고정구(71)와, 피스톤 로드(7)의 일단에 형성되어 실린더(6)의 내주면과 마찰 작용이 수행되도록 하는 마찰 부재(9)와, 피스톤 로드(7)의 안쪽에 형성되어 실린더(6) 내부의 공기가 압축되지 않도록 하기 위한 통기구(72)가 포함된다.
이와 같은 종래 기술에 따른 마찰 댐퍼(8)의 구성을 참조하여 마찰 댐퍼(8)의 동작을 설명한다.
기계 장치의 마찰 발생 매체에서 일정량의 진동이 발생될 때, 실린더(6)의 내주면과 피스톤 로드(7)의 외주면 사이에는, 상대적으로 다른 위치 변위가 발생된다. 그리고, 실린더(6)와 피스톤 로드(7) 사이에 형성되는 마찰 부재(9)에 의해서, 진동량은 마찰열로 변화되어 감쇠된다.
그리고, 통기구(72)는 피스톤 로드(7)가 도면을 기준으로 좌측으로 이동될 때, 실린더(6) 내부의 공기가 압축되어 댐핑력을 약화시키는 것을 방지하기 위하여, 공기가 외부로 빠져나가는 통로를 형성하도록 한다.
한편, 진동 발생 매체는 큰 진동량이 발생되는 경우와, 작은 진동량이 발생되는 경우가 구분되어 두 가지 경우가 모두 발생될 수 있다.
그러나, 도면에 설명된 바와 같은 종래의 마찰 댐퍼(8)에 의해서는 항상 동일한 댐핑력이 발생된다. 그러므로, 작은 진동 변위가 발생되는 경우(고주파 영역)에서 마찰 댐퍼(8)는 강체로 작용되어 신속하게 진동량을 감쇠시킬 수 없을 뿐만 아니라 소음도 크다. 그리고, 큰 진동 변위가 발생되는 경우(공진 영역)에는 댐퍼(8)의 변위 한도를 넘어서는 진동량에 의해서 신속하게 진동량을 감쇠시킬 수 없을 뿐만 아니라, 댐퍼(8)가 파손되기도 한다.
이와 같이, 마찰 댐퍼는 큰 진동 변위(공진 영역)에서는 높은 감쇠 계수(감쇠력)가 필요하고, 작은 진동 변위(고주파 영역)에서는 낮은 감쇠 계수(감쇠력)가 필요하지만, 종래의 마찰 댐퍼는 항상 일정한 마찰 면적을 가져 일정한 감쇠 계수만을 얻을 수 있기 때문에, 공진 영역 및 고주파 영역에서 발생되는 진동 모두를 만족시킬 수 있는 적절한 감쇠 계수를 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 낮은 주파수 영역의 진동과 높은 주파수 영역의 진동에 모두 대응할 수 있도록 감쇠력이 가변되는 가변 마찰 댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 내부에 소정 공간을 갖는 댐퍼 하우징; 상기 댐퍼 하우징의 내부에서 길이방향으로 이동 가능한 피스톤 로드; 상기 피스톤 로드의 외주면과 마찰되어 댐핑력을 발생하는 마찰 부재; 및 상기 피스톤 로드와 상기 마찰 부재의 외주면을 둘러싸고, 상기 마찰 부재와 상기 피스톤 로드 사이의 마찰력이 가변되도록 길이가 조절되거나 고정력이 가변되는 클램핑 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 클램핑 수단은, 상기 댐퍼 하우징의 외부에 설치되고, 상기 클램프의 일단이 삽입될 수 있는 슬릿을 구비한 클램프 홀더; 상기 피스톤 로드와 상기 마찰 부재를 둘러싸고, 그 타단이 상기 클램프 홀더에 고정되고 그 일단이 상기 클램프 홀더의 슬릿에 삽입되어 고정 길이가 가변되는 클램프; 상기 클램프 홀더에 설치되고, 상기 클램프의 일단에 형성된 기어와 맞물려 회전 방향에 따라 상기 클램프의 고정 길이가 가변되도록 하는 연결 기어; 및 상기 연결 기어와 연결되어 상기 연결 기어가 회전되도록 하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
대안적으로, 상기 클램핑 수단은, 상기 댐퍼 하우징의 외부에 설치되고, 상기 클램프의 일단이 삽입될 수 있는 슬릿을 구비한 클램프 홀더; 상기 피스톤 로드와 상기 마찰 부재를 둘러싸고, 양단부가 상기 클램프 홀더에 고정되는 클램프; 상기 클램프 홀더의 내부에서 상기 클램프의 일단과 접촉되도록 설치되고, 타원형 단면을 가지며, 그 회동 각도에 따라 상기 클램프의 고정력을 가변시키는 가압체; 및 상기 가압체와 연결되어 상기 가압체가 회동되도록 하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 구동 모터의 구동 방향에 따라 클램프의 고정력이 가변되기 때문에 높은 주파수의 진동에 대응할 수 있는 낮은 감쇠력과 낮은 주파수의 진동에 대응할 수 있는 높은 감쇠력을 모두 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 직동식 피스톤형 마찰 댐퍼를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 가변 마찰 댐퍼의 일실시예를 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 가변 마찰 댐퍼를 개략적으로 도시한 단면도로서, 모터 구동에 의해 클램프가 조여진 상태를 도시한 도면,
도 4는 도 2의 가변 마찰 댐퍼를 개략적으로 도시한 단면도로서, 모터 구동에 의해 클램프가 느슨해진 상태를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가변 마찰 댐퍼의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 가변 마찰 댐퍼의 일실시예를 도시한 사시도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 가변 마찰 댐퍼를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 마찰 댐퍼는 댐퍼 하우징(110), 피스톤 로드(120), 마찰 부재(130) 및 클램핑 수단을 포함하여 이루어진다.
댐퍼 하우징(110)은 원통 형상체로서, 그 내부에 피스톤 로드(120)가 길이방향을 따라 이동될 수 있는 소정의 공간을 구비한다.
피스톤 로드(120)는 댐퍼 하우징(110)의 일단을 수직방향으로 관통하여 댐퍼 하우징(110)의 외부에 위치한 진동 발생 매체(미도시)와 연결되고, 댐퍼 하우징(110)의 내부에서의 왕복 이동함에 따라 진동 발생 매체의 진동을 감쇠한다.
마찰 부재(130)는 댐퍼 하우징(110)의 내부에서 피스톤 로드(120)의 외주면과 마찰되어 외부의 진동 발생 매체의 진동을 감쇠하기 위한 댐핑력을 제공한다. 마찰 부재(130)는 스폰지와 같은 폴리우레탄 소재나 일정한 내구성 및 내마모성을 갖는 다양한 형태의 합성 섬유재 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 마찰 부재(130)는 외력에 의해 부피가 변화될 수 있는 탄성체일 수 있다.
클램핑 수단은 피스톤 로드(120)와 마찰 부재(130)의 외주면을 둘러싸고, 마찰 부재(130)와 피스톤 로드(120) 사이의 마찰력이 가변되도록 길이가 조절되거나 고정력이 가변되도록 한다.
구체적으로, 클램핑 수단은 클램프 홀더(210), 클램프(220), 연결 기어(230) 및 구동 모터(240)를 포함하여 구성된다.
클램프 홀더(210)는 댐퍼 하우징(110)의 외부에 돌출된 형태로 설치되고, 댐퍼 하우징(110)의 반경방향을 따라 관통 형성된 슬릿(211)을 구비한다. 슬릿(211)은 클램프(220)의 길이가 가변될 수 있도록 클램프(220)의 일단이 삽입되는 공간이다.
클램프(220)는 호스 클램프(hose clamp)와 같은 밴드 형상의 클램프이고, 댐퍼 하우징(110)의 내부에서 피스톤 로드(120)와 마찰 부재(130)를 둘러싸고, 그 양단이 댐퍼 하우징(110) 외부로 노출된 형태로 설치된다. 그리고, 클램프(220)의 타단은 클램프 홀더(210)의 일측에 고정되고, 클램프(220)의 일단은 클램프 홀더(210)의 타측에서 클램프 홀더(210)의 슬릿(211)에 삽입되어 피스톤 로드(120)와 마찰 부재(130)를 둘러싼다. 따라서, 슬릿(211)에 삽입된 클램프(220)의 길이에 따라 클램프(220)가 조여지거나 느슨해져서 피스톤 로드(120)의 마찰 부재(130) 사이의 마찰력이 가변된다. 한편, 클램프(220)의 일단에는 후술되는 연결 기어(230)와 맞물리는 기어(미도시)가 형성되어 있다.
연결 기어(230)는 클램프 홀더(210)에 구비되고, 클램프(220)의 일단에 형성된 기어와 맞물려 회전한다. 클램프 홀더(210)의 일단에 형성된 기어와 연결 기어(230)는 랙과 피니언 기어 방식 또는 헬리컬 기어 방식으로 서로 맞물려 회전될 수 있고, 연결 기어(230)의 회전 방향에 따라 클램프(220)의 고정 길이가 가변된다. 즉, 연결 기어(230)의 회전 방향에 따라 슬릿(211)을 관통하여 클램프 홀더(211) 외부로 노출된 클램프(220) 일단의 길이가 가변된다.
그리고, 구동 모터(240)는 연결 기어(230)와 연결되어 연결 기어(230)가 회전되도록 구동력을 발생시킨다.
이러한 구성의 가변 마찰 댐퍼에 의해, 구동 모터(240)가 정방향(시계방향)으로 구동되면, 도 3에 도시된 것처럼 연결 기어(230)와 클램프(220)의 기어 회전에 의해 클램프(220)가 조여져서 클램프 홀더(210) 외측으로 노출된 클램프(220)의 일단의 길이가 증가된다. 이에 따라 마찰 부재(130)는 피스톤 로드(130)와 밀착 가압되어 마찰 부재(130)와 피스톤 로드(120) 사이의 마찰력이 증가되고, 따라서 댐퍼의 마찰 감쇠력이 증가된다.
이러한 마찰 감쇠력의 증가는 변위가 큰 구간, 즉 비교적 낮은 주파수의 진동에 효과적으로 대응할 수 있다.
한편, 구동 모터(240)가 역방향(반 시계방향)으로 구동되면, 도 4에 도시된 것처럼 연결 기어(230)와 클램프(220)의 기어 회전에 의해 클램프(220)가 느슨해져서 클램프 홀더(210) 외측으로 노출된 클램프(220)의 일단의 길이가 감소된다. 이에 따라 마찰 부재(130)는 피스톤 로드(120)와 밀착되지 않아 마찰 부재(130)와 피스톤 로드(120) 사이의 마찰력이 감소되고, 따라서, 댐퍼의 마찰 감쇠력이 감소된다.
이러한 마찰 감쇠력의 감소는 변위가 작은 구간, 즉 비교적 높은 주파수의 진동에 효과적으로 대응할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 가변 마찰 댐퍼는 구동 모터(240)의 회전 방향에 따라 클램프(220)의 고정력이 가변되어서, 피스톤 로드(120)와 마찰 부재(130) 사이의 마찰력이 가변되고, 따라서 댐퍼의 감쇠력을 가변시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 가변 마찰 댐퍼는 구동 모터(240)의 구동에 따라 클램프(220)의 길이가 가변되는 방식 이외에도 구동 모터(240)의 구동에 따라 클램프(220)의 조임 상태를 가변시키는 방식이면 어떠한 방식이라도 채용이 가능하다.
예를 들면, 클램핑 수단의 클램프는 그 양단부가 클램프 홀더(210)에 모두 고정되고, 연결 기어(230) 대신에 타원형 단면을 갖는 가압체(미도시)를 구비할 수 있다. 이 가압체는 클램프 홀더(210)의 내부에서 클램프(220)의 일단과 접촉되도록 설치되고, 그 회동 각도에 따라 클램프(220)의 고정력을 가변시킨다.
즉, 가압체는 타원형 단면에 의해 클램프(220)의 양단부를 가압할 수 있고, 가압체가 클램프(220)의 양단부를 가압하는 경우에 피스톤 로드(120)와 마찰 부재(130)는 어느 정도 밀착된 상태가 유지되어 댐퍼의 높은 감쇠력을 얻을 수 있다. 반면, 가압체가 클램프(220)의 양단부를 가압하지 못하는 경우에 피스톤 로드(120)와 마찰 부재(130)는 밀착된 상태가 해제되므로 댐퍼의 낮은 감쇠력을 얻을 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 댐퍼 하우징 120: 피스톤 로드
130: 마찰 부재 210: 클램프 홀더
211: 슬릿 220: 클램프
230: 연결 기어 240: 구동 모터

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 내부에 소정 공간을 갖는 댐퍼 하우징;
    상기 댐퍼 하우징의 내부에서 길이방향으로 이동 가능한 피스톤 로드;
    상기 피스톤 로드의 외주면과 마찰되어 댐핑력을 발생하는 마찰 부재;
    상기 댐퍼 하우징의 외부에 설치되고, 슬릿을 구비한 클램프 홀더;
    상기 피스톤 로드와 상기 마찰 부재를 둘러싸고, 그 타단이 상기 클램프 홀더에 고정되고 그 일단이 상기 클램프 홀더의 슬릿에 삽입되어 고정 길이가 가변되는 클램프;
    상기 클램프 홀더에 설치되고, 상기 클램프의 일단에 형성된 기어와 맞물려 회전 방향에 따라 상기 클램프의 고정 길이가 가변되도록 하는 연결 기어; 및
    상기 연결 기어와 연결되어 상기 연결 기어가 회전되도록 하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 마찰 댐퍼.
  3. 내부에 소정 공간을 갖는 댐퍼 하우징;
    상기 댐퍼 하우징의 내부에서 길이방향으로 이동 가능한 피스톤 로드;
    상기 피스톤 로드의 외주면과 마찰되어 댐핑력을 발생하는 마찰 부재;
    상기 댐퍼 하우징의 외부에 설치된 클램프 홀더;
    상기 피스톤 로드와 상기 마찰 부재를 둘러싸고, 양단부가 상기 클램프 홀더에 고정되는 클램프;
    상기 클램프 홀더의 내부에서 상기 클램프의 일단과 접촉되도록 설치되고, 타원형 단면을 가지며, 그 회동 각도에 따라 상기 클램프의 고정력을 가변시키는 가압체; 및
    상기 가압체와 연결되어 상기 가압체가 회동되도록 하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 마찰 댐퍼.
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