KR101312290B1 - 소형 및 레저 선박용 엔진마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명인 레저와 소형 선박용 엔진마운트가 개시된다. 개시된 레저와 소형 선박용 엔진마운트는 엔진과 선체의 연결에서 고체적인 결합을 차단하기 위한 구조로서, 탄성층을 복층으로 연결하여 제진효과를 극대화한 발명이다.
엔진을 안착하기 위한 엔진마운트용 베이스플레이트에 각각 연결된 엔진마운트에 있어서, 엔진마운트용 베이스플레이트와 연결되어 분리 가능한 것으로 상단은 돌출된 지지부가 있고 하단은 엔진에서 전달된 하중과 진동을 쇄멸하기 위한 제1받침부가 형성되어 탄성층 위에 안착된 연결부와; 상단은 ‘l자형’으로 상기 연결부와 결합되어 지지하고 하단은 절곡부를 형성하여 탄성층을 감싸면서 보호하는 외측커버와; 상기 외측커버 내측에 감싸여지고 다층구조로 형성되어 상단은 연결부의 하단을 지지하고 바닥면은 선체 고정용 받침판의 하단과 접촉하는 탄성층과; 탄성층의 상단바닥면과 접촉하는 돌출부과, 일측은 돌출부와 연결되고 타측은 선체 고정용 받침판과 연결되는 연장부로 형성된 지지부와; 중앙에 연장부와 연결되고 상기 연장부의 둘레로 탄성층의 하단을 지지하고, 에지부는 선체부와 연결되는 선체 고정용 받침판;을 포함하는 구성이 특징인 레저와 소형 선박용 엔진마운트에 관한 것이다.

Description

소형 및 레저 선박용 엔진마운트 {Engine mount for a ship}

본 발명은 소형 및 레저 선박용 엔진마운트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해상의 선박 및 레저용 소형 선박에서, 특히 안락성이 요구되는 고급화 요트(Yacht)의 엔진에서 발생하는 진동이 선실 및 안락한 거주구역에 전달되어지지 않도록 엔진의 진동을 흡수하기 위한 다층의 원통형 고무층과 이것을 효과적으로 구속하여 진동을 제어하는 선박용 엔진마운트에 관한 것이다. 선박용 엔진마운트는 요트(Yacht)를 비롯한 소형, 레져 선박에 설치되어진 엔진의 진동이 선체에 전달되지 않도록 고무의 절연 구조를 이용하여 엔진의 진동을 흡수하기 위한 장치에 관한 것이다. 엔진부의 연결 위치는 직육면체의 구조를 갖는 엔진의 모서리에 설치되며 선체의 연결부위는 엔진을 지지하기 위해 제작되어진 부분(통상은 용골)에 설치되는 것이다.

강성(剛性) 부족으로 인한 지지부의 처짐, 또는 진동, 지진 등의 전달이 설비 또는 기계장치에 지대한 영향을 주는 범주의 문제로, 위치, 자세의 흔들림에 대해 정확한 예측이나 모델링이 곤란한 경우 불확실성을 갖는다.

이러한 진동전달이나 흔들림을 억제하기 위한 장치로는 수동적인 방식과 능동적인 방식으로 크게 대별할 수 있다.

수동적인 방식은 대체적인 외부진동의 주파수나 크기를 예측하여 방진고무 등 방진재, 또는 기계식 댐퍼를 설치하여 흔들림을 최소화하는 방식이다.

그리고, 능동적인 방식에는 흡진기를 설계하여 본체의 요동을 최소화하는 대신 흡진기를 요동하도록 하는 방식과, 자동차 현가장치, 카메라의 손떨림방지장치 등과 같이 능동적인 감쇠력(Damping Force)을 증가시킴으로써 작용력을 빨리 감쇠시킴으로써 진동 또는 흔들림을 억제하는 방식이 있다.

일반적으로, 엔진마운트에는 지지, 방진, 제진과 같은 3개의 기능이 필요하게 된다. 지지기능이란, 엔진(파워유닛)을 정적/동적으로 차체에 탑재하고, 엔진과 선체가 간섭하지 않도록 지지하는 기능이다.

또, 방진기능이란, 엔진이 발생하는 소음이나 진동을 선체에 전달시키지 않도록 하는 기능이고, 제진기능이란, 선체의 가감속시 엔진진동이나, 파도에 의한 피칭(pitching), 요잉(yawing), 롤링(rolling)으로부터의 입력에 의한 엔진진동(엔진세이크) 등이 엔진의 강체진동을 제한하고, 선체의 진동을 방지하는 기능을 하며 이들 3개의 기능에는 트레이드오프의 관계가 있고, 전체를 만족하는 것은 불가능하다.

통상, 지지기능에 대해서는 전달특성을 높게 또한 감쇠특성을 높게하는 상태가 이상적이고, 이하, 방진기능에 대해서는, 전달특성을 낮게 하고, 제진기능에 대해서는, 감쇠특성을 높게 할 수 있는 것이 우수한 엔진마운트의 조건이라고 할 수 있다.

통상의 엔진마운트는, 그들의 제원 값을 타협할 수 있는 범위의 값으로 설정하고 있다.

요트(Yacht)를 비롯한 각종 레져용 보트는 보트내의 거주구역에서 발생하는 진동의 억제에 의하여 탑승자의 안락감을 결정하는 것이 가장 중요한 평가요소이다.

특히 요트(Yacht)와 같은 고 품격의 안락함을 추구하는 레져용 선박의 경우, 선내의 각 구역에서 발생하는 진동의 평가가 요트(Yacht)의 품질을 결정하는 정도로 느껴져 선내에서의 진동은 매우 중요한 요소로 인식된다.

일반적으로 요트는 추진력을 비롯한 각종의 동력을 발생하기 위해서는 선미부에 기관실이 위치되어 있으며, 주 엔진은 통상 디젤엔진으로 소형 선박의 경우는 소수의 소형실린더를, 대형 선박의 경우에는 다수의 대형실린더로 구성되어 있고 효율을 높이기 위해서 폭발의 순서가 정해져 있는 것이다.

이와 같이 기관실 내부는 디젤엔진의 연속적인 폭발행정에 의한 진동과 이에 기인하여 다양한 형태의 강력한 진동이 발생하고, 파랑에 의한 진동도 겸비하여 작용한다.

상기 진동의 발생요인은 요트(Yacht)를 구동하기 위한 주 엔진(main engine)에서 주로 발생하며, 선체로 전달되는 진동은 여객뿐만 아니라 승조원의 근무환경에 미치는 영향이 크므로 매우 중요하다.

따라서 엔진마운트는 주 엔진이 각종 구조물에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 엔진의 특성을 고려하여 장착하는 것이 바람직하다.

이를 개선하기 위한 발명인 "출원번호:10-2009-0063691호, 발명의 명칭:방진고무 마운트 어셈블리"가 개시된 바 있다.

상기의 발명은 상하 양단에 관통홈이 서로 대향하여 각각 형성되는 방진부재와, 방진부재 내에 상하 이격하여 헤드부가 구비되며 관통홈을 통해 나사부가 상하 외측으로 각각 돌출되는 한 쌍의 고정볼트를 포함하고, 한 쌍의 고정볼트는 방진부재 내에서 연결부재에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 방진고무 마운트 어셈블리에 관한 것이다.

그러나 사용되고 있는 상용의 엔진마운트는 엔진의 진동을 고려하지 않고 단지 고강성의 연결 장치에 규격화한 것에 지나지 않으며, 제진의 크기에 따라 흡진성능을 다단계로 조절이 불가능하고, 부품이 파손되거나 고장이 발생한 경우에는 일체로 된 부품을 교환하여야 하고, 고하중이 작용하는 엔진의 소음이나 진동이 선체에 전달되는 것을 완전 차단하기에는 충분하지 못한 실정이다.

따라서, 상기에서 언급한 종래의 엔진 마운트는 고강성의 진동 절연재를 사용하여 엔진의 진동을 제어하기에는 충분하지 못한 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은, 강체의 연결 없이 주 엔진(main engine)을 고정하기 위한 고강성의 구조에 제진용 탄성층을 다층으로 적층하여 엔진에서 발생한 진동이 선체에 전달되지 않도록 강체와 격리시켜 엔진마운트의 제진성능을 향상하였고, 부품이 파손되거나 고장 난 경우에도 즉시해체가 가능하고, 전 부품 중 파손되거나 고장 난 부품만을 선별하여 순차적으로 해체, 교환함으로서 짧은 시간에 교환이 가능하여 안전성을 확보함과 동시에 수리비를 절감하기 위한 것을 제시한다.

발명의 다른 목적은, 외부커버 내부에 탄성층인 방진고무가 층상으로 설치되어 스토퍼의 역할을 수행함으로서 과도한 비틀림이 발생하는 것을 방지하고, 진동과 충격을 흡수하여 탄성층이 파손이나 탄성층과 돌출부(3-1) 사이의 접착면이 분리되는 문제점을 개선하고, 내구 수명을 연장하기 위한 것을 제시한다.

발명의 또 다른 목적은, 진동을 분산시키는 면적을 증대하여 하중 및 진동의 크기에 따라 임의 조절이 가능한 것을 제시한다.

발명의 또 다른 목적은, 바닷물 위를 운항하는 선박은 부품이 파손/고장이 발생하면 육상에서 부품을 공수하거나 다수의 예비품을 항시 구비하여야 하는 점을 개선하여 예비품을 간소화하기 위한 것을 제시한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 엔진마운트는 기진력을 발생하는 엔진과 선체사이에 위치하여 엔진을 고정함과 동시에 엔진의 진동이 선체에 전달되지 않도록 하는 것이 주목적이며, 엔진을 안착하기 위한 엔진마운트용 베이스플레이트에 각각 연결된 엔진마운트에 있어서,

엔진마운트용 베이스플레이트와 연결되어 분리 가능한 것으로 상단은 돌출된 돌출부(3-1)가 있고 하단은 엔진에서 전달된 하중과 진동을 쇠멸하기 위한 제1받침부(3-2)가 형성되어 탄성층 위에 안착된 연결부(3);

상단은 ‘l자형’으로 상기 연결부와 결합되어 지지하고 하단은 절곡부를 형성하여 탄성층을 감싸면서 보호하는 외측커버(4):

상기 외측커버(4) 내측에 감싸여지고 다층구조로 형성되어 상단은 연결부의 하단을 지지하고 바닥면은 선체 고정용 받침판(1)의 하단과 접촉하는 탄성층(5,6,7);

탄성층의 상단바닥면과 접촉하는 돌출판(8-1)과, 일측은 돌출판과 연결되고 타측은 선체 고정용 받침판(1)과 연결되는 연장부(8-2)로 형성된 지지부(8);

중앙에 연장부(8-2)와 연결되고 상기 연장부(8-2)의 둘레로 탄성층의 하단을 지지하고, 에지부는 선체부와 연결되는 선체 고정용 받침판(1);을 포함하는 것이다.

상기 탄성층은, 외측커버(4) 내측에 부설되고, 연결부의 제1받침부(3-2)의 바닥면과 접촉하는 것으로 평탄면을 갖는 제1탄성층(7)과, 돌출판(3)을 감싸는 ㄴ자형의 절곡부가 있는 제 2탄성층(6)과, 선체 고정용 받침판(1)에 안착되고 제2탄성층(6)을 지지하는 제3탄성층(5)으로 구성된 것이다.

제2탄성층(6)은 도너스형으로 중앙이 천공되고, 상면은 돌출판(8-1)를 안착하기 위한 오목부가 형성되고 연접면은 평면을 이루며, 오목부의 외측에서 중앙부를 향하여 경사면을 이루어 밀착성을 향상한 것이고, 하면은 층상구조로 제3탄성층(5)의 상단에 볼록부를 안착하기 위한 오목부가 형성되고 오목부의 중앙부에서 외측을 향하여 경사면을 이루어 밀착성을 향상하도록 구성된 것이다.

제3탄성층(5)은 도너스형으로 중앙이 천공되고, 상면에 형성된 볼록부를 안착하기 위하여 제2탄성층(6)의 하면에 형성된 오목부와 밀착함과 동시에 연접평면은 제2탄성층(6)의 하단평면과 밀착하며, 하면은 오목부를 두거나 돌기부를 두어 선체고정용 받침판과 밀착하도록 구성된 것이다.

제2탄성층(6) 하면의 평면과 제3탄성층(5) 하면의 평면에 요철부를 두어 진폭을 분산시켜 진동을 쇠멸하기 위한 것이다.

선체 고정용 받침판(1)의 중앙에 지지부(8)의 연장부(8-2)와 상호 연결도를 향상하기 위한 돌기부(9)를 형성한 것이다.

엔진마운트용 베이스플레이트와 외측커버(4)를 연결하거나 분리하기 위한 것으로 연결부(3)의 하단에 제1받침부(3-2)의 양 에지부에 나사가 형성된 것이다.

제2,3의 탄성층을 삽입하거나 분리하기 위한 것으로 지지부(8)의 돌출판(8-1) 내부와 연장부(8-2) 상단에 나사가 형성된 것이다.

탄성층의 재질은 천연고무 포함하고 가교제, 가황촉진제, 활성제, 노화방지제 및 충전제, 내피로성 및 내열성을 가진 것이다.

지지부(8)의 연장부(8-2)외측에 스프링 상수의 변경이 가능한 코일스프링 또는 판스프링을 삽입하여 탄성을 용이하게 변경할 수 있으며, 이러한 탄성의 변경에 의해 지지대상물의 고유진동수를 변화시킴으로써 지지대상물의 외부 또는 선체로부터 발생되는 기진주파수와의 공진을 회피하여 과도한 진동 발생을 방지하기 위한 것이다.

엔진축의 비틀림 진동, 엔진의 측면진동 및 마운트진동을 센싱하여 전기신호를 출력하는 진동감지센서를 설치하여 엔진과 연동하도록 하여 선박 비틀림 및 마운트진동으로 발생되는 축의 진동을 최소화되도록 감쇄시키는 것이다.

엔진마운트의 외측커버 결합 및 해체 수단은 외측커버(4) 와 연결부의 제1받침부(3-2)의 외측에 형성된 나사를 두어 회전하고, 지지부(8)의 연장부(8-2)에 끼워진 탄성층을 결합 및 해체 수단은 돌출판(8-1) 내면과 연장부(8-2)의 외측단부에 나사를 형성하여 회전하는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 제진용 탄성층이 강체의 연결을 끊을 수 있는 구조를 갖게 되어 엔진의 진동을 흡수할 수 있는 능력을 향상시켰고, 탄성층의 두께 및 넓이를 조정하여 제진효과에 대한 탄성층의 두께대비 넓이 구조를 조정할 수 있어 엔진의 종류 및 규모에 최적화 할 수 있는 효과가 있다.

구조적으로 분해 및 재조립이 가능하여 부분적으로 탄성층의 일부에 대한 보수 및 교체가 가능하여 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

외부커버 내부에 탄성층이 설치되어 스토퍼역할을 수행함으로서 과도한 비틀림이 발생하는 것을 방지하고, 진동과 충격을 흡수하여 탄성층이 파손되거나 탄성층과 연장부 사이의 접착면이 분리되는 문제점을 개선하고, 내구 수명을 연장하기 위한 효과가 있다.

탄성층의 종류를 단일화할 수 있어 제조 공정을 단순화시켜 생산 및 제조에 따른 오차를 최소화하고, 제작기간도 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

탄성층의 종류를 다양화하여 부분적으로 진동특성이 다른 제진성을 가질 수 있어 엔진의 진동특성에 맞도록 제작 할 수 있는 유용한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원통형 고무 적층 제진마운트의 외관을 나타낸 도면.
도 2는 그림 1의 A-A'수직면의 내부 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 원통형 고무 적층 제진마운트의 상세 분해도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 내용은,

엔진을 안착하기 위한 엔진마운트용 베이스플레이트에 각각 연결된 엔진마운트에 있어서,

엔진마운트용 베이스플레이트와 연결되어 분리 가능한 것으로 상단은 돌출된 돌출부(3-1)가 있고 하단은 엔진에서 전달된 하중과 진동을 쇠멸하기 위한 제1받침부(3-2)가 형성되어 탄성층 위에 안착된 연결부(3);

상단은 ‘l자형’으로 상기 연결부와 결합되어 지지하고 하단은 절곡부를 형성하여 탄성층을 감싸면서 보호하는 외측커버(4);

상기 외측커버(4) 내측에 감싸여지고 다층구조로 형성되어 상단은 연결부의 하단을 지지하고 바닥면은 선체 고정용 받침판(1)의 하단과 접촉하는 탄성층(5,6,7);

탄성층의 상단바닥면과 접촉하는 돌출판(8-1)과, 일측은 돌출판과 연결되고 타측은 선체 고정용 받침판(1)과 연결되는 연장부(8-2)로 형성된 지지부(8);

중앙에 연장부(8-2)와 연결되고 상기 연장부(8-2)의 둘레로 탄성층의 하단을 지지하고, 에지부는 선체부와 연결되는 선체 고정용 받침판(1);을 포함하는 것이다.

상기 탄성층은, 외측커버(4) 내측에 부설되고, 연결부의 제1받침부(3-2)의 바닥면과 접촉하는 것으로 평탄면을 갖는 제1탄성층(7)과, 돌출판(3)을 감싸는 ㄴ자형의 절곡부가 있는 제 2탄성층(6)과, 선체 고정용 받침판(1)에 안착되고 제2탄성층(6)을 지지하는 제3탄성층(5)으로 구성된 것이다.

제2탄성층(6)은 도너스형으로 중앙이 천공되고, 상면은 돌출판(8-1)를 안착하기 위한 오목부가 형성되고 연접면은 평면을 이루며, 오목부의 외측에서 중앙부를 향하여 경사면을 이루어 밀착성을 향상한 것이고, 하면은 층상구조로 제3탄성층(5)의 상단에 볼록부를 안착하기 위한 오목부가 형성되고 오목부의 중앙부에서 외측을 향하여 경사면을 이루어 밀착성을 향상하도록 구성된 것이다.

제2탄성층(6) 하면의 평면과 제3탄성층(5) 하면의 평면에 요철부를 두어 진폭을 분산시켜 진동을 쇠멸하기 위한 것이다.

제3탄성층(5)은 도너스형으로 중앙이 천공되고, 상면에 형성된 볼록부를 안착하기 위하여 제2탄성층(6)의 하면에 형성된 오목부와 밀착함과 동시에 연접평면은 제2탄성층(6)의 하단평면과 밀착하며, 하면은 오목부를 두거나 돌기부를 두어 선체고정용 받침판과 밀착하도록 구성된 것이다.

선체 고정용 받침판(1)의 중앙에 지지부(8)의 연장부(8-2)와 상호 연결도를 향상하기 위한 돌기부(9)를 형성한 것이다.

엔진마운트용 베이스플레이트와 외측커버(4)를 연결하거나 분리하기 위한 것으로 연결부(3)의 하단에 제1받침부(3-2)의 양 에지부에 나사가 형성된 것이다.

제2,3의 탄성층을 삽입하거나 분리하기 위한 것으로 지지부(8)의 돌출판(8-1) 내부와 연장부(8-2) 상단에 나사가 형성된 것이다.

탄성층의 재질은 천연고무 포함하고 가교제, 가황촉진제, 활성제, 노화방지제 및 충전제, 내피로성 및 내열성을 가진 것이다.

지지부(8)의 연장부(8-2)외측에 스프링 상수의 변경이 가능한 코일스프링(미도시) 또는 판스프링(미도시)을 삽입하여 탄성을 용이하게 변경할 수 있으며, 이러한 탄성의 변경에 의해 지지대상물의 고유진동수를 변화시킴으로써 지지대상물의 외부 또는 선체로부터 발생되는 기진주파수와의 공진을 회피하여 과도한 진동 발생을 방지하기 위한 것이다.

엔진축의 비틀림 진동, 엔진의 측면진동 및 마운트진동을 센싱하여 전기신호를 출력하는 진동감지센서(미도시)를 설치하여 엔진과 연동하도록 하여 선박 비틀림 및 마운트진동으로 발생되는 축의 진동을 최소화되도록 감쇄시키는 것이다.

엔진마운트의 외측커버 결합 및 해체 수단은 외측커버(4) 와 연결부의 제1받침부(3-2)의 외측에 형성된 나사를 두어 회전하고, 지지부(8)의 연장부(8-2)에 끼워진 탄성층을 결합 및 해체 수단은 돌출판(8-1) 내면과 연장부(8-2)의 외측단부에 나사를 형성하여 회전하는 것이다.

엔진 마운트용 탄성층은 천연고무, 가교제, 가황촉진제, 활성제, 노화방지제 및 충전제를 포함하고 내피로성 및 내열성을 향상시킨 방진고무를 제공한다.

상기 엔진마운트에서 발생하는 진동을 억제하기 위한 실험을 구체적으로 실시한 과정은 다음과 같습니다.

이를 살펴보면, 요트(Yacht)를 비롯한 각종 레져 보트의 거주구역에서 발생하는 진동의 억제는 여객의 안락감을 결정하는 가장 중요한 요소의 하나로 평가되어지며, 특히 Yacht와 같은 고 품격의 안락함을 추구하는 레져용 선박의 경우, 선내의 각 구역에서 발생하는 진동의 평가로 Yacht의 품질이 결정될 정도로 거주구역에서의 진동은 중요한 요소로 볼 수 있습니다.

이와 같은 진동의 발생은 요트를 구동하기 위한 메인 엔진에서 주로 발생하며, 선체로 전달되는 진동은 여객뿐만 아니라 승조원의 근무환경에 미치는 영향이 크므로 매우 중요하다.

또한 이와 같은 진동에 노출되는 기간이 장기화되는 경우 신체에 심각한 타격을 받을 수 있다.

따라서 선박의 건조에는 선박의 선실 및 각종 구조물에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 엔진을 설치하고 엔진의 진동특성을 고려한 Engine Mount를 장착하는 것이 바람직하다는 것을 인식하였다.

현재 엔진과 함께 장착되는 일반적인 진동 절연장치의 사용되는 마운트는 엔진의 진동을 고려하지 않고 단지 고무장치의 규격화에 지나지 않아서 요트의 엔진에서 발생하는 진동을 차단하기에는 충분하지 못한 것이 현 실정이다.

엔진의 진동 특성을 고려하여 설계되어지는 Passive Engine Mount의 설계로 인한 절연으로 거주구에 미치는 최소진동 설계 및 자재의 조합하여 진동을 감쇠하거나 절연하기 위한 방법의 개발이 절실히 요구되었다.

요트(yacht)진동제어에 대한 기초연구로 엔진마운트의 passive진동 제어를 위한 재료를 구성하여 보다 효과적인 재료의 적층방법에 대하여 살펴보았다.

고무를 비롯한 각종의 제진재료를 적층하는 방법을 이용한 진동제어용 구조는 고무의 변형을 한쪽의 면에서 구속하는 2층형의 구조와, 고무의 양면에서 동시에 구속을 하기 위한 3층의 구조로 구별할 수 있다.

엔진의 진동 특성을 고려하여 설계되어지는 Passive Engine Mount의 설계로 인한 절연으로 거주구에 미치는 최소진동 설계 및 자재의 조합하여 진동을 감쇠하거나 절연하기위한 방법은 재진재료(고무를 이용한)의 구성으로 할 수 있으며,

고무의 적층을 이용한 진동제어용 구조는 고무의 변형을 한쪽의 면에서 구속하는 2층형의 구조와, 고무의 양면에서 동시에 구속을 하기 위한 3층의 구조로 구별할 수 있으며, 각각의 형상은 다음과 같음을 알 수 있다.

제진재료를 이용한 2층 구조의 마운트를 설계는 판구조의 재진을 위한 가장 기본적인 설계를 이용하기 위한 방법이다.

< Fig . 1 The structure shape of two layer lamination >

제진재료를 이용한 3층 제진판의 설계는 2층 구조보다 한결 강력한 진동감쇠를 얻기 위한 설계 방법이다.

< Fig . 2 The structure shape of two layer lamination >

재진용 고무는 진동방지용으로 사용되는 고무를 말한다. 고무가 운동에너지를 잘 흡수하는 성질을 이용해서, 모터나 엔진의 진동이 외부로 전해지는 것을 방지하기 위해 사용되고 있다. 고무공업이 발달됨에 따라, 고무의 내유성(耐油性)·내열성·내후성(耐候性) 등이 개량되고, 금속과의 접착법도 진보되어, 각종의 치수 ·형상을 제조할 수 있게 되고, 계측기류·공작기계·차량 등의 방진용으로 널리 사용되고 있다.

진동 감쇠용 고무패드는 제진재료 제작사에 주문하여 제작하였으며, Fig. 5는 기초실험에서 적용되어 사용되어질 진동 감쇠용 고무를 보인다. 고무의 두께는 5mm이며, 적용되어지는 형상에 따라 재단하여 구성될 수 있다. 먼저 고무두께의 변화에 의한 제진성능을 검사할 경우 동일 종류의 고무패드를 적층하여 기초실험을 수행하였다.

< Fig . 3 Rubber pads to make the laminated pads >

진동 감쇠의 성능을 검사하기 위한 시험편은 제작되어진 고무의 적층을 이용한 재진층의 두께 변화로 구성할 수 있다. Table 1에 적층되어지는 고무의 두께와 시험편의 명칭을 보인다.

Table 1 Name of the specimens and the rubber thicknesses

name of the specimen	rubber thickness
specimen 0 (sp-0)	0mm
specimen 1 (sp-1)	5mm
specimen 2 (sp-2)	10mm
specimen 3 (sp-3)	15mm
specimen 4 (sp-4)	20mm

진동 절연재료의 실험에 관하여 상세히 기술하면 아래와 같습니다.

재진용 고무의 진동감쇠 효과를 조사 및 검토하기 위한 실험장치의 구성도를 Fig. 4에 보인 것과 같은 장치에 의하여 실험하였다.

상기 실험장치는 엔진의 진동을 모의하여 실험하기 위해 모터를 사용하여 구성하였다.

엔진을 가정한 모터의 회전에서 진동을 발생하기위해 모터 축에 불평형질량(mass to make unstable vibration)을 부가하였다. 모터 진동에 의해 발생하는 진동 성분은 모터 및 기초(base)에 부착된 가속도 센서의 신호를 분석하여 얻을 수 있다.

가속도의 측정 및 분석은 10채널 진동 전용 주파수분석기(F.F.T. analyzer, OROS-10ch.)를 사용하였으며, 측정을 위한 가속도계 센서가 각각 모터 와 바닥에 부착된 것이며, 두 개의 센서에서 얻어진 데이터를 분석하여 모터와 바닥 사이에 설치된 고무의 영향으로 인한 제진효과를 평가하였다.

< Fig . 4 Experimental apparatus by a motor for the engine model >

제진용 고무의 진동감쇠 효과를 조사 및 검토하기 위한 실험장치 및 분석시스템을 Fig. 5에 표기되었다.

상기 시험장치는 엔진의 진동을 모의하여 실험하기 위해 모터를 사용하여 구성하였다. 엔진을 가정한 모터의 회전에서 진동을 발생하기 위해 모터 축에 불평형 질량(mass to make unstable vibration)을 부가하였으며, Fig. 7의 (1)에 구성 성분과 사진을 보인 것이며, 측정은 10채널 진동 전용주파수분석기(F.F.T.-OROS)를 사용하였으며, 측정을 위한 가속도계 센서를 각각 모터와 바닥에 부착하여 모터와 바닥사이에 설치된 고무의 영향으로 인한 제진효과를 평가할 수 있도록 하였다.

< Fig . 5 Experimental analysis system >

모터의 가진(可振)에 의한 진동감쇠 효과에 대한 분석을 20Hz, 30Hz, 40Hz의 3가지 회전성분으로 가진하여 측정된 진동 분석데이터로부터 다음의 결과를 얻을 수 있다. 기초실험에 사용된 시편은 Table 2에 정의되었다.

재진용 고무의 진동실험결과 진동진폭의 크기를 비교할 수 있다. 모터의 진동은 회전에 따른 불평형 질량의 진동에 기인하여 모터의 회전수를 20Hz, 30Hz, 40Hz의 성분으로 하여 각각의 회전수에서 얻어진 진동데이터로부터 정리된 진동진폭의 크기를 Table 2에 보인다. 모터의 회전수가 다르기 때문에 고무 패드가 삽입되지 않은 경우(non-rubber)에도 진동진폭의 크기가 달라져, 모터의 회전수가 높을수록 진동진폭의 크기가 더 커지는 경향을 보였다.

진동진폭의 크기 및 고무층의 두께의 관계로부터 가장 효과적인 고무적층 구조로 판단하는 것을 쉽지 않으며 제진재료의 두께와 진폭의 감소관계를 감소율로 비교한 것이다.

Table 2 Specimens and their vibration amplitudes by the rubber thicknesses

specimens	Vibration amplitudes
	20 Hz	30 Hz	40 Hz
specimen 0 ( sp -0)	1.624	1.657	1.701
specimen 1 ( sp -1)	1.293	1.062	1.214
specimen 2 ( sp -2)	1.032	0.846	1.028
specimen 3 ( sp -3)	1.334	1.032	1.116
specimen 4 ( sp -4)	1.181	0.935	0.993

< Fig . 6 Relative amplitudes by the thickness of rubber pad >

모터의 회전수를 20Hz, 30Hz, 40Hz의 성분으로 하여 각각의 회전수에서 얻어진 진동데이터로부터 정리된 진동진폭의 크기를 Fig. 7에 보였다.

이들은 회전수가 다른 3종류의 변동 값을 보이며, 정량적으로 비교하기 어렵게 된다. 따라서 이것을 감소율의 관점으로 비교할 필요가 있다.

감소율은 기준 값에 변동한 크기를 비교한 것으로 고무적층에 의한 효과를 비교할 수 있다. 이들의 결과로부터 적층고무의 감쇠효과에 의한 진동진폭의 감소율을 비교한 것을 Fig. 7에 보인다.

그림의 감소율에 대한 비교 결과로 부터 감소율이 가장 큰 경우가 가장 효과적인 고무적층 구조로 되며, 시험편은 고무적층의 두께 sp-2(10mm)에서 가장효과적임을 알 수 있다.

더구나 재진을 위한 고무의 두께는 10mm이상의 경우는 진동을 감소하는데 오히려 역효과를 얻어짐을 알 수 있다. 따라서 고무패드의 적층효과는 sp-2(10mm)에서 효과를 발휘함을 판단할 수 있다.

< Fig . 7 Relative decreasing rates by the thickness >

Fig. 8은 실제에 적용할 수 있도록 형태를 갖춘 고무의 구조물을 보인다. 기반에서의 고무 두께는 10mm로 구성되어졌으며, 둥근 형태는 마운트의 구조에 따라 쉽게 탈착할 수 있도록 하였다. 둥근 구멍 및 홈을 주어 고정이 쉽고 질량의 중심이 집중할 수 있도록 형성된 것이다.

< Fig . 8 The cylindrical rubber >

상기 적층된 고무인 탄성층에 대하여 살펴보면, 외측커버(4) 내측에 부설되고, 연결부(3)의 제1받침부(3-2)의 바닥면과 접촉하는 것으로 평탄면을 갖는 제1탄성층(7)과, 지지부(8)를 감싸는 ㄴ자형의 절곡부가 있는 제 2탄성층(6)과, 선체 고정용 받침판(1)에 안착되고 제2탄성층(6)을 지지하는 제3탄성층(5)으로 구성된 것이다.

제2탄성층(6)은 도너스형으로 중앙이 천공되고, 상면은 돌출판(8-1)를 안착하기 위한 오목부가 형성되고 연접면은 평면을 이루며, 오목부의 외측에서 중앙부를 향하여 경사면을 이루어 밀착성을 향상한 것이고, 하면은 층상구조로 제3탄성층(5)의 상단에 볼록부를 안착하기 위한 오목부가 형성되고 오목부의 중앙부에서 외측을 향하여 경사면을 이루어 밀착성을 향상한 것이고, 연접면은 평면을 이룬 것이다.

제2탄성층(6) 하면의 평면과 제3탄성측 하면의 평면에 요철부를 두어 진폭을 분산시켜 진동을 쇄멸하기 위한 것이다.

제3탄성층(5)은 도너스형으로 중앙이 천공되고, 상면에 형성된 볼록부를 안착하기 위하여 제2탄성층(6)의 하면에 형성된 오목부와 밀착함과 동시에 연접면은 제2탄성층(6)의 하단평면과 밀착하는 것이며, 하면은 오목부를 두거나 돌기부(미도시)를 두어 선체고정용 받침판(1)과 밀착하도록 한다.

탄성층의 재질은 경질의 고무와 연질의 고무, 우레탄, 탄소섬유가 포함된 고무 등을 삽입하거나 분리하여 사용할 수 있다.

선체 고정용 받침판(1)의 중앙에 지지부(8)의 연장부(8-2)와 상호 연결도를 향상하기 위한 돌기부(9)를 형성한 것이다.

엔진마운트의 작용은 엔진의 기진력이 윗쪽으로 작용하는 경우 엔진 연결부의 원통 하부에 구성된 도넛형 외측커버(4)는 상부로 올려져 작용하고 이때 중간부의 탄성층이 위로 이동하는 것을 방지하게 된다.

고무가 적층된 엔진마운트의 선체 연결부는 중간부의 탄성층 윗부분을 선체와 연결된 원형단면으로 구성된 외측커버(4, 강판)를 구속하며, 동시에 상부의 연결부를 지지하는 구조를 갖고 있어 스토퍼역할을 수행하여 과도한 비틀림이 발생하는 것을 방지하고, 진동과 충격을 흡수하여 탄성층의 방진고무의 파손이나 방진고무와 돌출부(3-1) 사이의 접착면이 분리되는 문제점을 개선하고, 내구 수명을 연장하기 위한 장점이 있다.

엔진마운트를 해체하기 위한 과정은 외측커버(4)를 회전하여 암나사와 연결부의 제1받침부(3-2)의 외측에 형성된 숫나사를 두어 분리 및 결합이 가능하다.

외측커버(4)의 외측에 회전을 용이하게 하기 위하여 요철부를 둘 수 있다.

지지부(8)의 연장부(8-2)에 끼워진 제2, 제3탄성층(6,5)을 분리하거나 삽입하기 위해서는 돌출판(8-1)의 내측면에 암나사를 형성하고 연장부(8-2)의 외측 단부에 숫나사를 형성한다. 상기 암나사와 숫나사는 필요에 의하여 암나사와 숫나사의 위치를 상호 교환하여 설치할 수 있다.

상기 외측커버(4)인 강판과 지지부(8)는 바닷물과 해풍에 의하여 녹이 발생하지 않고 강성이 유지되는 스텐레스 등의 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

선체 고정용 받침판(1)의 재질은 스텐레스판 (SUS) 또는 강판 중 어느 하나로 설치할 수 있고 선체부와 연결하기 위하여 볼트 또는 리벳, 핀, 용접 등에 의하여 견고하게 설치한다.

선체 고정용 받침판(1)과 지지부(8)의 연장부(8-2)를 연결하는 수단은 나사 또는 핀, 용접 등으로 설치한다.

엔진이 구동을 하여 기진력이 아래 방향으로 작용하는 경우 엔진 연결부 원통의 윗 부분 평판은 상층의 제1탄성층(7) 고무를 압축하여 제진되고, 원통 하부의 도넛형의 외측커버(4)는 하단 탄성층을 압축하여 제진되며, 동시에 원통의 변위에 의해 틈새 사이에 끼워진 상부 및 중간부의 탄성층 둘레면과 마찰에 의한 에너지 흡수로 제진이 이루어진다.

엔진의 기진력이 윗쪽으로 작용하는 경우 엔진 연결부의 원통 하부에 구성된 도넛형 외측커버(4)는 상부로 올려져 작용하며 이때 중간부의 탄성층(6)이 위로 이동하는 것을 방지하게 된다.

중간부의 제2탄성층(6)은 위쪽 면에 설치된 돌출판(8-1)에 의해 이동이 구속되어 결과적으로 중간부의 제2탄성층(6)이 압착되어 제진되어지는 역할을 하게 된다.

제2탄성층(6)의 하단에 제3탄성층(5)을 부설하여 2차적으로 제2탄성층(6)과 제3탄성층(5)이 상호 맞물려 작용하는 하중과 진동을 흡수시켜 마찰에 의한 에너지를 흡수하여 완화할 수 있다.

당업자의 선택과 필요에 의하여 탄성층을 추가적으로 3개 이상으로 증가시킬 수 있다.

이상의 설명은 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 첨부된 청구범위 내에서 다양하게 변형 가능하도록 실시할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

본 발명은 해상의 선박 및 레저용 소형 선박 또는 안락성이 요구되는 고급화 요트(Yacht)의 엔진에서 발생하는 진동이 선실 및 안락한 거주구역에 전달되어지지 않도록 엔진의 진동을 흡수하기 위한 다층의 원통형 고무층과 이것을 효과적으로 구속하여 진동을 제어하는 선박용 엔진마운트로 활용가능하다.

1: 선체 고정용 받침판 2: 볼트구멍
3: 연결부 3-1: 돌출부
3-2: 제1받침부 4: 외측커버
5: 제3탄성층 6: 제2탄성층
7: 제1탄성층 8: 지지부
8-1: 돌출판 8-2: 연장부
9: 돌기부

Claims (12)

1. 엔진을 안착하기 위한 엔진마운트용 베이스플레이트에 각각 연결된 엔진마운트에 있어서,
   엔진마운트용 베이스플레이트와 연결되어 분리 가능한 것으로 상단은 돌출된 돌출부(3-1)가 있고 하단은 엔진에서 전달된 하중과 진동을 쇠멸하기 위한 제1받침부(3-2)가 형성되어 탄성층 위에 안착된 연결부(3);
   상단은 ‘l자형’으로 상기 연결부와 결합되어 지지하고 하단은 절곡부를 형성하여 탄성층을 감싸면서 보호하는 외측커버(4):
   상기 외측커버(4) 내측에 감싸여지고 다층구조로 형성되어 상단은 연결부의 하단을 지지하고 바닥면은 선체 고정용 받침판(1)의 하단과 접촉하는 탄성층;
   탄성층의 상단바닥면과 접촉하는 돌출판(8-1)과, 일측은 돌출판과 연결되고 타측은 선체 고정용 받침판(1)과 연결되는 연장부(8-2)로 형성된 지지부(8);
   중앙에 연장부(8-2)와 연결되고 상기 연장부(8-2)의 둘레로 탄성층의 하단을 지지하고, 중앙에 지지부(8)의 연장부(8-2)와 상호 연결도를 향상하기 위한 돌기부(9)를 형성하고, 에지부는 선체부와 연결되는 선체 고정용 받침판(1);을 포함하는 것이고, 상기 탄성층은 제1탄성층과 제2탄성층과 제3탄성층으로 구성되고,
   제2탄성층(6)은 도너스형으로 중앙이 천공되고, 상면은 돌출판(8-1)을 안착하기 위한 오목부가 형성되고, 오목부의 외측에서 중앙부를 향하여 경사면을 이루어 밀착성을 향상한 것이고, 하면은 층상구조로 제3탄성층(5)의 상단에 볼록부를 안착하기 위한 오목부가 형성되고 오목부의 중앙부에서 외측을 향하여 경사면을 이루어 밀착성을 향상하도록 구성된 것을 특징으로 하는 레저와 소형 선박용 엔진마운트.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 탄성층은, 외측커버(4) 내측에 부설되고, 연결부의 제1받침부(3-2)의 바닥면과 접촉하는 것으로 평탄면을 갖는 제1탄성층(7)과, 돌출판(3)을 감싸는 ㄴ자형의 절곡부가 있는 제 2탄성층(6)과, 선체 고정용 받침판(1)에 안착되고 제2탄성층(6)을 지지하는 제3탄성층(5)으로 구성된 것을 특징으로 하는 레저와 소형 선박용 엔진마운트.
   
3. 삭제
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   제3탄성층(5)은 도너스형으로 중앙이 천공되고, 상면에 형성된 볼록부를 안착하기 위하여 제2탄성층(6)의 하면에 형성된 오목부와 밀착함과 동시에 연접평면은 제2탄성층(6)의 하단평면과 밀착하며, 하면은 오목부를 두거나 돌기부를 두어 선체고정용 받침판과 밀착하도록 구성된 것을 특징으로 하는 레저와 소형 선박용 엔진마운트.
   
5. 제 2항에 있어서,
   제2탄성층(6) 하면의 평면과 제3탄성층(5) 하면의 평면에 요철부를 두어 진폭을 분산시켜 진동을 쇠멸하기 위한 것을 특징으로 하는 레저와 소형 선박용 엔진마운트.
   
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   엔진마운트용 베이스플레이트와 외측커버(4)를 연결하거나 분리하기 위한 것으로 연결부(3)의 하단에 제1받침부(3-2)의 양 에지부에 나사가 형성된 것을 특징으로 하는 레저와 소형 선박용 엔진마운트.
   
8. 제 1항에 있어서,
   제2,3의 탄성층을 삽입하거나 분리하기 위한 것으로 지지부(8)의 돌출판(8-1) 내부와 연장부(8-2) 상단에 나사가 형성된 것을 특징으로 하는 소형 및 레저 선박용 엔진마운트.
   
9. 제 1항에 있어서,
   탄성층의 재질은 천연고무 포함하고 가교제, 가황촉진제, 활성제, 노화방지제 및 충전제, 내피로성 및 내열성을 가진 것을 특징으로 하는 소형 및 레저 선박용 엔진마운트.
   
10. 제 1항에 있어서,
    지지부(8)의 연장부(8-2)외측에 스프링 상수의 변경이 가능한 코일스프링 또는 판스프링을 삽입하여 탄성을 용이하게 변경할 수 있으며, 이러한 탄성의 변경에 의해 지지대상물의 고유진동수를 변화시킴으로써 지지대상물의 외부 또는 선체로부터 발생되는 기진주파수와의 공진을 회피하여 과도한 진동 발생을 방지하기 위한 것을 특징으로 하는 레저 와 소형 선박용 엔진마운트.
    
11. 제 1항에 있어서,
    엔진축의 비틀림 진동, 엔진의 측면진동 및 마운트진동을 센싱하여 전기신호를 출력하는 진동감지센서를 설치하여 엔진과 연동하도록 하여 선박 비틀림 및 마운트진동으로 발생되는 축의 진동을 최소화되도록 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 레저와 소형선박용 엔진마운트.
    
12. 제 1항에 있어서,
    엔진마운트의 외측커버 결합 및 해체 수단은 외측커버(4) 와 연결부의 제1받침부(3-2)의 외측에 형성된 나사를 두어 회전하고, 지지부(8)의 연장부(8-2)에 끼워진 탄성층을 결합 및 해체 수단은 돌출판(8-1) 내면과 연장부(8-2)의 외측단부에 나사를 형성하여 회전하는 것을 특징으로 하는 레저와 소형선박용 엔진마운트.

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