KR101316834B1 - 동흡진 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 예시적인 실시예는, 소정의 진동저감 대상체로부터 진동을 전달받는 질량체가 구비되고, 상기 진동저감 대상체와 상기 질량체 사이에는 상기 진동을 흡수하는 흡진부재가 배치되어 상기 질량체가 상기 흡진부재를 통해 상기 진동저감 대상체의 진동을 전달받아 진동하면서 상기 진동저감 대상체의 진폭을 줄여 주기 위한 것으로서, 상기 질량체와 별개로 소정의 장착부에 고정되게 설치되는 구동 모터가 구비되고, 상기 구동 모터의 구동축에는 부채꼴 형태의 고무판이 장착되며, 상기 진동저감 대상체와 상기 질량체 사이에는 상기 고무판의 회전 반경에 상응하는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하여, 진동저감 대상체의 진동수에 대응하여 흡진부재의 진동 흡수량 만을 적절하게 가변시켜 줌으로써, 진동저감 대상체의 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 다양하게 나타나는 진폭을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 하는 동흡진 장치를 제공한다.
동흡진, 진동저감 대상체, 질량체, 흡진부재, 구동모터, 고무판

Description

동흡진 장치 {VIBRATION REDUCING DEVICE}
본 발명의 예시적인 실시예는 동흡진 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동저감 대상체의 진동수에 대응하여 흡진부재의 진동 흡수량 만을 적절하게 가변시켜 줌으로써, 진동저감 대상체의 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 다양하게 나타나는 진폭을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 하는 동흡진 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자체 동력을 갖고 있지 않은 구조물이나 장치 등은 외력에 의해 진동을 받을 수가 있고, 또 예컨대 자동차의 엔진과 같이 자체적으로 동력을 발생시키는 장치나 혹은 구조물은 동력 발생시에나 구성 부품의 작동시에 진동을 발생시키게 된다.
이러한 진동은 구조물이나 장치의 장착 안전성을 해치게 될 뿐만 아니라, 구성부품 혹은 관련 부품들의 동작시에 간섭을 일으켜 정밀도를 떨어뜨린다거나 오작동의 위험마저 발생시킬 염려가 있었다.
그리고 외력에 의해 가해지는 진동수나 혹은 자체에서 발생되는 동력에 의해 가해지는 진동수가 구조물이나 장치의 고유 진동수와 거의 일치하게 되면 진동의 진폭이 크게 증가되기 때문에 구조물이나 장치가 파손될 위험도 있었다.
이에 따라 외력을 받아 진동을 하거나 혹은 자체 내부에서 발생되는 내력에 의해 진동을 하게 되는 구조물이나 장치의 진동을 저감시키기 위해 여러 가지 진동 감쇄 장치나 혹은 진동 흡수장치 등이 개발되어 오고 있는 바, 이러한 장치들은 대상 목적물인 구조물이나 장치의 특정 진동수(대개는 고유 진동수)에 맞춰 그때의 진폭을 크게 완화시키는 데에 촛점을 두고 설계되고 있다.
즉, 종래의 동흡진 장치는 스프링 또는 고무와 같은 탄성수단과 점성유체와 같은 점성수단 및 이들 탄성수단과 점성수단에 연계된 질량수단을 갖추고서 대상 목적물의 특정 진동수에 맞춰 각 수단의 계수 비율 등을 적절히 조절해서 진동을 감쇄시키도록 되어 있었다.
도 4는 종래 기술의 일 예에 따른 동흡진 장치가 진동저감 대상체(1)에 장착된 상태를 도시한 블록 구성도로서, 상기 종래 기술의 동흡진 장치는 진동저감 대상체(1)로부터 진동을 전달받아 운동할 수 있도록 고무부재(3)에 일체로 부착된 질량체(5)를 갖춘 구조로 되어, 상기 질량체(5)가 고무부재(3)에 지지된 상태로 진동저감 대상체(1)의 진동을 전달받아 진동하면서 그 진동저감 대상체(1)의 진폭을 줄여 주게 되어 있다.
그런데 상기한 종래 기술에 따른 동흡진 장치는 진동저감 대상체(1)의 특정한 진동수에 맞추어서 고무부재(3)의 탄성계수와 질량체의 중량이 결정되어 장착되므로 단지 좁은 폭의 특정한 진동수의 진폭만을 줄여줄 수 있게 되는 바, 진동저감 대상체(1)의 진동은 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 다양하게 나타날 수 있고, 또 여러개의 고유 진동수를 가질 수 있으므로, 종래의 동흡진 장치로서는 고무부재(3)의 탄성계수(진동 흡수량)를 적절히 가변시킬 수 없기 때문에 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 진동저감 대상체(1)의 진폭을 효과적으로 저감시켜 주기에는 미흡하다고 하는 결점이 있었다.
본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 진동저감 대상체의 진동수에 대응하여 흡진부재의 진동 흡수량 만을 적절하게 가변시켜 줌으로써, 진동저감 대상체의 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 다양하게 나타나는 진폭을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 하는 동흡진 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 동흡진 장치는, 소정의 진동저감 대상체로부터 진동을 전달받는 질량체가 구비되고, 상기 진동저감 대상체와 상기 질량체 사이에는 상기 진동을 흡수하는 흡진부재가 배치되어 상기 질량체가 상기 흡진부재를 통해 상기 진동저감 대상체의 진동을 전달받아 진동하면서 상기 진동저감 대상체의 진폭을 줄여 주기 위한 것으로서, 상기 질량체와 별개로 소정의 장착부에 고정되게 설치되는 구동 모터가 구비되고, 상기 구동 모터의 구동축에는 부채꼴 형태의 고무판이 장착되며, 상기 진동저감 대상체와 상기 질량체 사이에는 상기 고무판의 회전 반경에 상응하는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 동흡진 장치에 있어서, 상기 흡진부재는 고무 소재로서 형성되며, 원형의 디스크 형태에서 상기 고무판의 회전 반경에 대응하는 부분이 배제된 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 고무판은 상기 흡진부재에 상응하는 두께를 지니며, 꼭지점 부분에 상기 구동 모터의 구동축이 연결될 수 있다.
상기 동흡진 장치는, 상기 진동저감 대상체가 자동차의 엔진인 경우, 상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 검출유닛으로부터 검출 신호를 제공받아 그 검출 신호에 따라 상기 구동 모터의 회전 각도를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 동흡진 장치에 의하면, 진동저감 대상체의 진동수에 대응하여 흡진부재의 진동 흡수량 만을 적절하게 가변시켜 줌으로써, 진동저감 대상체의 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 다양하게 나타나는 진폭을 효과적으로 저감시켜 줄 수 있는 잇점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 동흡진 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 의한 동흡진 장치(100)는 기본적으로, 진동저감 대상체(1)로부터 진동을 전달받는 질량체(10)가 구비되고, 그 진동저감 대상체(1)와 질량체(10) 사이에는 진동저감 대상체(1)로부터 발생되는 진 동을 흡수하는 흡진부재(20)가 배치되어 이루어진다.
이러한 동흡진 장치(100)는 가진원의 동력을 전달받아 진동하는 상기 진동저감 대상체(1) 예컨대, 자동차 엔진의 진동 에너지를 상기 질량체(10)가 흡진부재(20)를 통해 전달받아 발산시킴으로써 그 진동저감 대상체(1)로부터 발생하는 주파수 대역의 진동을 줄여 주기 위한 것이다.
본 장치(100)는 질량체(10)의 중량을 변화시키지 않고 진동저감 대상체(1)의 진동수에 대응하여 흡진부재(20)의 진동 흡수량 만을 적절하게 가변시켜 줌으로써, 진동저감 대상체(1)의 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 다양하게 나타나는 진폭을 효과적으로 저감시킬 수 있는 구조로서 이루어진다.
여기서, 상기 흡진부재(20)는 진동저감 대상체(1)로부터 발생되는 진동 에너지를 흡수하여 질량체(10)로 전달하기 위한 것으로서, 스프링 또는 고무와 같은 탄성수단 및 점성 유체와 같은 점성수단을 모두 포함할 수 있으나, 본 실시예에서는 판 형태의 고무 소재로 이루어지는 탄성수단을 예로 하여 설명한다.
상기와 같은 본 실시예에 따른 동흡진 장치(100)에서는 질량체(10)와 별개로 소정의 장착부(45)에 고정되게 설치되는 구동 모터(40)가 구비되고, 그 구동 모터(40)의 구동축(41)에는 부채꼴 형태의 고무판(51)이 장착된다.
상기 구동 모터(40)는 자동차에 장착되는 배터리로부터 전원을 인가받아 구동하게 되며, 상기 고무판(51)은 흡진부재(20)에 상응하는 두께를 지니며, 이의 꼭지점 부분에 구동 모터(40)의 구동축(41)이 연결된다.
이에 대응하여 본 실시예에서는 상기 진동저감 대상체(1)와 질량체(10) 사이에 상기한 고무판(51)의 회전 반경에 상응하는 공간부(61)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 고무판(51)은 진동저감 대상체(1)와 질량체(10) 사이의 공간부(61) 외측에 배치되고, 구동 모터(40)의 구동에 의해 회전하면서 상기 공간부(61)로 진입될 수 있다.
즉, 상기 흡진부재(20)는 도 2에서와 같이 최초 원형의 디스크 형태에서 고무판(51)의 회전 반경에 대응하는 부분이 배제된 형상으로 이루어지는 바, 고무판(51)의 구동축(41) 연결 지점에서 원호까지의 반지름에 상응하는 원호 단부를 형성하고 있다.
따라서, 상기 고무판(51)은 구동 모터(40)의 구동축(41)이 회전함에 따라 진동저감 대상체(1)와 질량체(10) 사이의 공간부(61)를 통과하면서 회전된다.
이와 같은 본 실시예에 의한 동흡진 장치(100)는 진동저감 대상체(1)가 자동차의 엔진인 경우, 그 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 검출유닛(70) 예컨데, 타고메터로부터 엔진 회전수에 대한 검출 신호를 제공받아 그 검출 신호에 따라 구동 모터(40)의 회전 각도를 제어하는 제어기(90)를 포함하고 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 동흡진 장치(100)에 의하면, 우선 고무판(51)은 도 2에서와 같이, 진동저감 대상체(1)와 질량체(10) 사이의 공간부(61) 외측에 위치하고 있다. 이 경우, 제어기(90)에는 구동 모터(40)의 회전각이 "0"으로 셋팅되어 있다.
이 상태에서, 상기 회전수 검출유닛(70)은 진동저감 대상체(1) 즉, 자동차 엔진의 출력 회전수를 검출하고 그 검출 신호를 제어기(90)로 출력한다.
이에, 상기 제어기(90)는 회전수 검출유닛(70)으로부터 검출 신호를 제공받아 기설정된 엔진의 기준 회전수와 진동저감 대상체(1)의 실제 회전수를 비교하여, 진동저감 대상체(1)가 저RPM 영역에서 작동하는 것으로 판단하면, 구동 모터(40)로 제어 신호를 인가하지 않음으로 고무판(51)이 정지된 상태를 유지하도록 한다.
즉, 이 경우에서는 흡진부재(20) 자체 만으로도 진동저감 대상체(1)로부터 질량체(10)로 전달되는 고유 진동수의 진폭을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 제어기(90)는 회전수 검출유닛(70)으로부터 검출 신호를 제공받아 기설정된 엔진의 기준 회전수와 진동저감 대상체(1)의 실제 회전수를 비교하여, 진동저감 대상체(1)의 출력 회전수가 기준 회전수를 초과하여 중간 RPM 영역에서 작동하는 것으로 판단하면, 구동 모터(40)로 이에 상응하는 제어 신호를 인가하여 구동 모터(40)의 회전 각도를 증대시킨다.
이에 따라, 고무판(51)은 도 3a에서와 같이, 구동 모터(40)의 회전 구동력에 의해 진동저감 대상체(1)와 질량체(10) 사이의 공간부(61) 쪽으로 일정 각도 만큼 회전되면서 상기한 공간부(61)로 일부 진입하게 된다.
그러면, 이 경우는 흡진부재(20) 자체, 및 상기 공간부(61)로 진입된 고무판(51)의 진입 부분에 대한 진동 흡수량을 합한 값으로 진동저감 대상체(1)로부터 질량체(10)로 전달되는 고유 진동수의 진폭을 저감시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기 제어기(90)는 회전수 검출유닛(70)으로부터 검출 신호를 제공받아 기설정된 엔진의 기준 회전수와 진동저감 대상체(1)의 실제 회전수를 비교하여, 진동저감 대상체(1)의 출력 회전수가 기준 회전수를 초과하여 최고 RPM 영역에서 작동하는 것으로 판단하면, 구동 모터(40)로 이에 상응하는 제어 신호를 인가하여 구동 모터(40)의 회전 각도를 증대시킨다.
이에 따라, 고무판(51)은 도 3b에서와 같이, 구동 모터(40)의 회전 구동력에 의해 진동저감 대상체(1)와 질량체(10) 사이의 공간부(61) 쪽으로 회전되면서 상기한 공간부(61)로 완전 진입하게 된다.
여기서, 진동저감 대상체(1)로서 엔진의 출력 회전수가 최고 RPM 영역인 경우, 그 엔진의 진동 변위는 실제 미약한 수준(당 업계에는 통상적으로 엔진의 최고 RPM 영역에서의 진동 변위가 0.001mm 이하로 알려져 있음)인 바, 흡진부재(20)와, 공간부(61)로 일부 진입되어 있는 고무판(51)이 질량체(10)로부터 압력을 받아 탄성 변형이 발생하더라도 엔진의 진동 변위가 공간부(61)에 대한 고무판(51)의 진입에 영향을 주는 수준의 진동 성분이 아니므로 고무판(51)이 공간부(61)로 원활하게 진입 가능함은 당연하다 할 것이다.
따라서, 이 경우는 흡진부재(20) 자체, 및 상기 공간부(61)로 진입된 고무판(51) 자체에 대한 진동 흡수량을 합한 값으로 진동저감 대상체(1)로부터 질량체(10)로 전달되는 고유 진동수의 진폭을 저감시킬 수 있게 된다.
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이로써, 본 실시예에서는 진동저감 대상체(1)가 진동을 하는 과정에 주파수 대역에 걸쳐서 여러 개의 고유 진동수를 가질 수 있는데, 상기 진동저감 대상체(1)가 어느 특정한 고유 진동수에 가깝게 진동수를 가지고서 진동을 할 때에 상기에서와 같은 제어기(90)가 이를 판단하여 그에 따른 제어 신호를 구동 모터(40)에 인가함으로써, 상기 구동 모터(40)에 의해 진동저감 대상체(1)와 질량체(10) 사이의 공간부(61)로 진입되는 고무판(51)의 진입량을 튜닝하게 된다.
즉, 본 실시예에서는 상기와 같이 진동저감 대상체(1)가 진동하는 과정에 어느 하나의 특정한 고유 진동수의 진폭 만을 저감시키는 것이 아니라, 여러 개의 고유 진동수의 진폭을 저감시켜 줄 수 있게 되므로, 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 다양한 크기의 진폭을 효과적으로 저감시킬 수 있게 되는 것이다.
이로써 본 실시예에서는 상기 진동저감 대상체(1)가 사용 조건에 따라 폭 넓은 주파수 대역에서 작동하게 되는 자동차의 엔진인 경우, 상술한 바와 같은 작용을 통해 넓은 주파수 대역에서 발생되는 자동차 엔진의 진폭을 효과적으로 저감시킬 수 있으므로, 차량의 NHV 성능 향상에 크게 기여할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 동흡진 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 동흡진 장치를 도시한 개략적인 평면 구성도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 동흡진 장치의 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 종래 기술의 일 예에 따른 동흡진 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

Claims (4)

  1. 소정의 진동저감 대상체(1)로부터 진동을 전달받는 질량체(10)가 구비되고, 상기 진동저감 대상체(1)와 상기 질량체(10) 사이에는 상기 진동을 흡수하는 흡진부재(20)가 배치되어 상기 질량체(10)가 상기 흡진부재(20)를 통해 상기 진동저감 대상체(1)의 진동을 전달받아 진동하면서 상기 진동저감 대상체(1)의 진폭을 줄여 주기 위한 동흡진 장치에 있어서,
    상기 질량체(10)와 별개로 소정의 장착부(45)에 고정되게 설치되는 구동 모터(40)가 구비되고, 상기 구동 모터(40)의 구동축(41)에는 부채꼴 형태의 고무판(51)이 장착되며,
    상기 진동저감 대상체(1)와 상기 질량체(10) 사이에는 상기 고무판(51)의 회전 반경에 상응하는 공간부(61)가 형성되고,
    상기 고무판(51)은 상기 공간부(61)의 외측에 배치되며, 상기 구동 모터(40)의 구동에 의해 상기 공간부(61)로 진입 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 동흡진 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 흡진부재(20)는 고무 소재로서 형성되며, 원형의 디스크 형태에서 상기 고무판(51)의 회전 반경에 대응하는 부분이 배제된 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동흡진 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 고무판(51)은 상기 흡진부재(20)에 상응하는 두께를 지니며, 꼭지점 부분에 상기 구동 모터(40)의 구동축(41)이 연결되는 것을 특징으로 하는 동흡진 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 진동저감 대상체(1)가 자동차의 엔진인 경우, 상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 검출유닛(70)으로부터 검출 신호를 제공받아 그 검출 신호에 따라 상기 구동 모터(40)의 회전 각도를 제어하는 제어기(90)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동흡진 장치.
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