KR102007154B1 - Apparatus for reducing torsional vibration using negative stiffness - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치는 양단에 제1 대상체 및 제2 대상체가 결합되며, 상기 제1 대상체 및 제2 대상체의 사이에서 전달되는 진동을 감소시키기 위한 메인 스프링, 상기 메인 스프링에 상기 제1 대상체 및 상기 제2 대상체가 결합되도록 상기 메인 스프링의 양단에 고정되는 제1 링크 및 제2 링크를 포함하는 링크, 및 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 사이에 구비되며, 상기 전달되는 진동에 대한 음강성을 발생시키기 위한 서브 스프링을 포함한다.Torsional vibration isolator using the sound stiffness characteristics according to an embodiment of the present invention is coupled to the first object and the second object at both ends, for reducing the vibration transmitted between the first object and the second object A main spring, a link including a first link and a second link fixed to both ends of the main spring so that the first object and the second object are coupled to the main spring, and a link of the first link and the second link. It is provided between, and comprises a sub-spring for generating sound stiffness to the transmitted vibration.

Description

음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치{APPARATUS FOR REDUCING TORSIONAL VIBRATION USING NEGATIVE STIFFNESS}Torsional Vibration Isolation System Using Sound Stiffness {APPARATUS FOR REDUCING TORSIONAL VIBRATION USING NEGATIVE STIFFNESS}

본 발명은 진동 절연 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 변위범위에서 음강성의 특성을 이용하여 낮은 주파수 대역에서의 진동 및 회전 방향에 대한 비틀림 진동을 효과적으로 절연하기 위한 비틀림 진동 절연 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration isolating device, and more particularly, to a torsional vibration isolating device for effectively insulating the vibration in the low frequency band and the torsional vibration in the rotational direction using the characteristics of the sound stiffness in a specific displacement range. .

경로를 통해 기계시스템으로 야기되는 진동은 기계의 수명과 효율에 영향을 미치는데, 이러한 진동을 저감시키기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다. 그 중 하나로, 수동 진동 절연기를 이용하는 방법이 있다.Vibration caused by the mechanical system through the path affects the life and efficiency of the machine, and various methods for reducing the vibration have been studied. One of them is a method using a passive vibration isolator.

수동 진동 절연기는 진동 전달 경로에 도입되어 보호하고자 하는 시스템에 전달되는 진동의 크기를 효과적으로 줄여주지만, 한정된 주파수 범위 내에서 절연효과를 갖는 한계를 가지고 있었다.Passive vibration isolators effectively reduce the magnitude of the vibrations that are introduced into the vibration transmission path to the system to be protected, but have the limitation of having an insulation effect within a limited frequency range.

진동의 절연 효과 향상을 위한 방법으로 질량과 강성을 조절하여 고유 진동수를 낮추는 방향을 고려해볼 수 있다. 고유 진동수에 영향을 주는 이 두 물성치 중, 일반적으로 시스템 전체 질량을 높이는 방안은 지양되므로 전체 시스템의 강성을 낮추는 방안을 생각할 수 있다. As a way to improve the insulation effect of vibration, the direction of lowering natural frequency by considering mass and stiffness can be considered. Of these two properties that affect the natural frequency, it is generally not possible to increase the overall mass of the system, so it is conceivable to reduce the rigidity of the entire system.

그런데, 시스템의 정적인 강성을 줄이면 정적 변화량이 커지게 되므로 조절범위가 제한적이기 때문에, 정적인 강성은 크고 동적인 강성은 작게 만들기 위한 대안으로 음강성 기구(Negative Stiffness Structure)를 기존 절연기에 접목시키는 방법이 제안되었고 현재 다양한 형태로 구현되고 있다.However, as the static stiffness of the system decreases, the static variation is increased, so the adjustment range is limited. Therefore, as an alternative to making the static stiffness large and the dynamic stiffness small, integrating the negative stiffness structure into the existing insulator The method has been proposed and is currently implemented in various forms.

그러나, 선행연구들은 병진 방향 진동을 절연시키는데 초점이 맞추어져 있어 회전 방향에 대한 비틀림 진동을 절연시키기 위한 기술의 개발이 필요한 실정이다.However, prior studies have focused on isolating translational vibrations, and thus, there is a need for development of a technology for isolating torsional vibrations in a rotational direction.

관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0921698호(발명의 명칭: 비틀림 진동댐퍼, 공고일자: 2009년 10월 15일)가 있다.Related prior art is Korean Patent Publication No. 10-0921698 (name of the invention: torsional vibration damper, date of publication: October 15, 2009).

본 발명의 일 실시예는 특정 변위범위에서 음강성의 특성을 가지는 스프링을 양강성의 특성을 가지는 기존의 진동 절연 장치에 적용함으로써, 낮은 주파수 대역에서의 진동 및 회전 방향에 대한 비틀림 진동을 효과적으로 절연하도록 하는 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention by applying a spring having a negative stiffness characteristic in a specific displacement range to a conventional vibration isolating device having a positive stiffness, to effectively insulate the vibration in the low frequency band and torsional vibration in the direction of rotation It provides a torsional vibration isolator using the sound stiffness characteristics.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problem (s) mentioned above, and other object (s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치는 양단에 제1 대상체 및 제2 대상체가 결합되며, 상기 제1 대상체 및 제2 대상체의 사이에서 전달되는 진동을 감소시키기 위한 메인 스프링, 상기 메인 스프링에 상기 제1 대상체 및 상기 제2 대상체가 결합되도록 상기 메인 스프링의 양단에 고정되는 제1 링크 및 제2 링크를 포함하는 링크, 및 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 사이에 구비되며, 상기 전달되는 진동에 대한 음강성을 발생시키기 위한 서브 스프링을 포함한다.Torsional vibration isolator using the sound stiffness characteristics according to an embodiment of the present invention is coupled to the first object and the second object at both ends, for reducing the vibration transmitted between the first object and the second object A main spring, a link including a first link and a second link fixed to both ends of the main spring so that the first object and the second object are coupled to the main spring, and a link of the first link and the second link. It is provided between, and comprises a sub-spring for generating sound stiffness to the transmitted vibration.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 링크는 상기 메인 스프링의 일단에 고정되는 제1 링크 몸체, 및 상기 제1 링크 몸체로부터 상기 메인 스프링의 길이 방향과 교차하는 방향으로 연장된 적어도 하나의 제1 링크 연장부재를 포함하고, 상기 제2 링크는 상기 메인 스프링의 타단에 고정되는 제2 링크 몸체, 및 상기 제2 링크 몸체로부터 연장된 적어도 하나의 제2 링크 연장부재를 포함할 수 있다.In addition, the first link according to an embodiment of the present invention is a first link body fixed to one end of the main spring, and at least one extending from the first link body in a direction crossing the longitudinal direction of the main spring And a first link extending member, wherein the second link may include a second link body fixed to the other end of the main spring, and at least one second link extending member extending from the second link body. .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2 링크 연장부재는 상기 제1 링크가 위치하는 방향을 향해 절곡된 형상을 가지되 적어도 1회 이상 절곡되어 형성될 수 있다.In addition, the second link extension member according to an embodiment of the present invention may have a shape that is bent toward a direction in which the first link is located, but may be formed to be bent at least once.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2 링크 연장부재는 2회 절곡됨에 따라 상기 메인 스프링이 위치하는 방향을 향해 'ㄷ'자의 형상을 가질 수 있다.In addition, the second link extension member according to an embodiment of the present invention may have a 'c' shape toward the direction in which the main spring is positioned as it is bent twice.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 링크 연장부재는 끝단으로부터 상기 제2 링크 연장부재를 향해 직교하는 방향으로 돌출되어 형성된 제1 체결부재를 포함하고, 상기 제2 링크 연장부재는 끝단으로부터 상기 제1 링크 연장부재를 향해 직교하는 방향으로 돌출되어 형성된 제2 체결부재를 포함할 수 있다.In addition, the first link extending member according to an embodiment of the present invention includes a first fastening member formed to protrude in a direction orthogonal from the end toward the second link extending member, the second link extending member is the end It may include a second fastening member protruding from the direction perpendicular to the first link extending member from the.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 체결부재 및 상기 제2 체결부재는 소정 간격을 가지며 서로 마주볼 수 있다.In addition, the first fastening member and the second fastening member according to an embodiment of the present invention may face each other at a predetermined interval.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 서브 스프링은 일단이 상기 제1 체결부재에 체결되고 타단이 상기 제2 체결부재에 체결됨으로써 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 사이에 구비될 수 있다.In addition, the sub spring according to an embodiment of the present invention may be provided between the first link and the second link by one end is fastened to the first fastening member and the other end is fastened to the second fastening member. .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치는 상기 제1 체결부재의 끝단 및 상기 제2 체결부재의 끝단에 형성되어 상기 서브 스프링의 이탈을 방지하기 위한 고정부재를 더 포함할 수 있다.In addition, the torsional vibration isolator using negative stiffness characteristics according to an embodiment of the present invention is formed on the end of the first fastening member and the end of the second fastening member fixing member for preventing the separation of the sub spring It may further include.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 링크 연장부재 및 상기 제2 링크 연장부재가 각각 복수인 경우, 상기 제1 링크 연장부재는 상기 제1 링크 몸체의 외측을 따라 서로 균일한 간격을 가지며 이격되어 형성되고, 상기 제2 링크 연장부재는 상기 제2 링크 몸체의 외측을 따라 서로 균일한 간격을 가지며 이격되어 형성될 수 있다.In addition, when there are a plurality of first link extension members and the second link extension members according to an embodiment of the present invention, the first link extension members may be uniformly spaced apart from each other along the outer side of the first link body. And are spaced apart from each other, and the second link extension members may be spaced apart from each other along the outer side of the second link body.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 간격은 상기 제1 링크 연장부재 및 상기 제2 링크 연장부재가 각 링크의 중심축을 기준으로 n/360도(n은 상기 제1 링크 연장부재 및 상기 제2 링크 연장부재의 개수)의 각도를 가지며 이격되도록 하는 간격일 수 있다.In addition, the interval according to an embodiment of the present invention is the first link extending member and the second link extending member n / 360 degrees relative to the central axis of each link (n is the first link extending member and the first 2 link extending member) may be spaced apart from each other with an angle of the number).

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 서브 스프링은 압축 스프링일 수 있다.In addition, the sub spring according to an embodiment of the present invention may be a compression spring.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 진동은 상기 제1 대상체 및 상기 제2 대상체가 병진 방향 또는 회전 방향으로 상대운동함에 따라 발생될 수 있다.In addition, the vibration according to an embodiment of the present invention may be generated as the first object and the second object relative movement in the translational or rotational direction.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 서브 스프링은 상기 제1 대상체 및 상기 제2 대상체가 상대운동하는 방향인 제1 방향과 다른 방향인 제2 방향으로 변위될 수 있다.In addition, the sub-spring according to an embodiment of the present invention may be displaced in a second direction different from the first direction which is a direction in which the first object and the second object are relative to each other.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2 방향은 상기 제1 대상체 및 상기 제2 대상체가 병진 방향으로 상대운동하는 경우 상기 제1 방향과 수직하는 방향이고, 상기 제1 대상체 및 상기 제2 대상체가 회전 방향으로 상대운동하는 경우 상기 제1 방향과 역회전하는 방향일 수 있다.The second direction according to an embodiment of the present invention is a direction perpendicular to the first direction when the first object and the second object move relative to each other in a translational direction, and the first object and the second object. When the object moves relative to the rotation direction, the object may be a direction in which the object rotates in the reverse direction.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 특정 변위범위에서 음강성의 특성을 가지는 스프링을 양강성의 특성을 가지는 기존의 진동 절연 장치에 적용함으로써, 낮은 주파수 대역에서의 진동 및 회전 방향에 대한 비틀림 진동을 효과적으로 절연할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by applying a spring having a negative stiffness characteristic in a specific displacement range to an existing vibration isolating device having a positive stiffness characteristic, the vibration in the low frequency band and the torsional vibration in the direction of rotation effectively I can insulate.

도 1은 일반적인 진동 절연 구조를 모델링한 도면이다.
도 2는 변위 전달비 주파수 응답함수에 관하여 설명하기 위해 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치를 설명하기 위해 도시한 측면도이다.
도 4는 도 3의 비틀림 진동 절연 장치에 대응되는 정면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 링크 연장부재의 변형예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 대상체 간 발생되는 진동의 진동수에 따른 서브 스프링의 구동 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 진동 절연 장치 및 기존의 진동 절연 장치가 가지는 포텐셜 에너지를 비교하기 위해 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 진동 절연 장치 및 기존의 진동 절연 장치에 대한 주파수 응답을 비교하기 위해 도시한 그래프이다.1 is a model of a general vibration isolation structure.
2 is a graph for explaining the displacement transfer ratio frequency response function.
3 is a side view illustrating a torsional vibration isolator using sound stiffness characteristics according to an embodiment of the present invention.
4 is a front view corresponding to the torsional vibration isolation device of FIG. 3.
5A and 5B are diagrams for explaining a modification of the link extension member in one embodiment of the present invention.
6 to 8 are diagrams for explaining the driving process of the sub-spring according to the frequency of the vibration generated between the object in an embodiment of the present invention.
9 is a graph illustrating a comparison of potential energy of a torsional vibration isolation device and a conventional vibration isolation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph for comparing frequency responses of a torsional vibration isolation device and a conventional vibration isolation device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and / or features of the present invention and methods for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention;

도 1은 일반적인 진동 절연 구조를 모델링한 도면이고, 도 2는 변위 전달비 주파수 응답함수에 관하여 설명하기 위해 도시한 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 비틀림 진동 절연 장치에 대응되는 정면도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 링크 연장부재의 변형예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view illustrating a general vibration isolation structure, FIG. 2 is a graph illustrating a displacement transmission ratio frequency response function, and FIG. 3 is a torsion using a sound stiffness characteristic according to an embodiment of the present invention. 4 is a front view corresponding to the torsional vibration isolation device of FIG. 3, and FIGS. 5A and 5B illustrate a modification of the link extension member according to an embodiment of the present invention. It is a figure shown for description.

종래의 일반적으로 사용되는 진동 절연 시스템을 모델링하면 도 1에 도시된 바와 같다. 도 1을 참조하면, 종래의 진동 절연 시스템은 제1 대상체(1), 제2 대상체(2) 및 메인 스프링(3)을 포함하며, 선택적으로 댐퍼(4)가 더 포함될 수 있다.Modeling a conventional commonly used vibration isolation system is as shown in FIG. Referring to FIG. 1, the conventional vibration isolation system includes a first object 1, a second object 2, and a main spring 3, and optionally a damper 4 may be further included.

제1 대상체(1) 및 제2 대상체(2)는 진동 및 충격을 전달받는 대상체의 일부분을 의미하며, 메인 스프링(3)은 제1 대상체(1) 또는 제2 대상체(2) 중 하나의 대상체로부터 전달되는 진동 및 충격이 다른 하나의 대상체로 전달되는 것을 완충시킴으로써 진동 절연의 효과를 발생시킨다.The first object 1 and the second object 2 refers to a part of the object that receives vibration and shock, and the main spring 3 is an object of one of the first object 1 or the second object 2. Vibration and shock transmitted from the shock absorbing transmission to the other object to generate the effect of vibration isolation.

기존의 절연 장치에는 댐퍼(4)의 댐핑값을 조정하는 방법이 널리 사용되고 있지만, 시스템의 고유 진동수 값을 감소시키는 기술을 적용하는 것이 보다 효과적인 방법이 될 수가 있다.Although the method of adjusting the damping value of the damper 4 is widely used in the existing insulation device, it may be more effective to apply a technique for reducing the natural frequency value of the system.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 고유각진동수를 ωn라고 할 때, ω/ωn에 대한 ζ의 변화를 살펴보면, ζ<1 즉 ω/ωn>루트2가 되도록 진동 시스템을 구현하는 것이 진동 절연의 목적에서 바람직하다.At this time, as shown in Figure 2, when the natural angle frequency is ω n , looking at the change of ζ for ω / ω n , it is to implement a vibration system such that ζ <1, ω / ω n > root 2 It is preferable for the purpose of vibration isolation.

한편, 시스템의 고유 진동수에 영향을 미치는 질량과 강성을 조절함으로써 구현이 가능하다. 고유 진동수에 영향을 주는 두 물성치 중, 일반적으로 시스템 전체의 질량을 높이는 방향을 지양되므로, 전체 시스템의 강성을 낮추는 방안을 생각할 수 있다. 그러나, 시스템의 정적인 강성을 줄이면 정적 변화량이 커지게 되므로 이 또한 조절범위가 제한적이다.On the other hand, it is possible to implement by adjusting the mass and stiffness affecting the natural frequency of the system. Of the two properties that affect the natural frequency, the direction of increasing the mass of the whole system is generally avoided, so a method of reducing the rigidity of the entire system can be considered. However, reducing the static stiffness of the system increases the static variation, which also limits the range of adjustment.

따라서, 정적인 강성은 크게, 동적인 강성은 작게 만들기 위한 하나의 대안으로 음강성 기구를 종래의 진동 절연 장치에 접목시키는 방법이 제안되었고, 다양한 형태로 구현되고 있다. 하지만, 대다수의 제안 방법은 병진 방향에 대한 진동 절연에 초점이 맞추어져 있었다.Therefore, as an alternative to make the static stiffness large and the dynamic stiffness small, a method of incorporating the negative stiffness mechanism into the conventional vibration isolator has been proposed and implemented in various forms. However, most of the proposed methods focused on vibration isolation in the translational direction.

이에 따라, 본 발명에서는 비틀림 진동의 절연 효과를 향상시킨 진동 절연 장치를 제안하고자 한다. 즉, 본 발명에서는 링크 및 압축된 스프링으로 구성된 음강성 기구가 기본적인 비틀림 진동 절연기에 더해진 형태로 구성하였다. 구체적인 설명은 다음과 같다.Accordingly, the present invention proposes a vibration isolating device that improved the insulation effect of torsional vibration. That is, in the present invention, the negative rigid mechanism composed of the link and the compressed spring is configured to be added to the basic torsional vibration isolator. The detailed description is as follows.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치는 제1 대상체(10), 제2 대상체(20), 메인 스프링(110), 링크(120) 및 서브 스프링(130)을 포함하여 구성될 수 있다.3 and 4, the torsional vibration isolator using sound stiffness characteristics according to an embodiment of the present invention includes a first object 10, a second object 20, a main spring 110, and a link ( 120 and the sub-spring 130 may be configured.

제1 대상체(10) 및 제2 대상체(20)는 진동 및 충격을 전달받는 대상체의 일부분을 의미하며, 진동 및 충격을 전달받는 장치 및 장비 즉, 차량을 포함하여 모터사이클, 항공기, 건설장비, 해양장비, 승강기 등의 다양한 진동 절연 장치 및 장비에 해당될 수 있다.The first object 10 and the second object 20 refers to a part of the object to receive the vibration and shock, and the device and equipment that receives the vibration and shock, that is, including a vehicle motorcycle, aircraft, construction equipment, It may correspond to various vibration isolating devices and equipment such as marine equipment, elevators and the like.

메인 스프링(110)은 양단에 제1 대상체(10) 및 제2 대상체(20)가 결합되며, 제1 대상체(10) 및 제2 대상체(20)의 사이에서 전달되는 진동을 감소시킨다. 다시 말해, 메인 스프링(110)은 제1 대상체(10) 및 제2 대상체(20)의 사이에 위치하여 제1 대상체(10)와 제2 대상체(20) 중 하나의 대상체로부터 다른 대상체로 전달되는 진동을 줄여주는 기능을 구현할 수 있다.The main spring 110 is coupled to both ends of the first object 10 and the second object 20, and reduces the vibration transmitted between the first object 10 and the second object 20. In other words, the main spring 110 is positioned between the first object 10 and the second object 20 to be transferred from one of the first object 10 and the second object 20 to another object. A function that reduces vibration can be implemented.

이때, 본 발명의 비틀림 진동 절연 장치는 메인 스프링(110)과 제1 대상체(10) 및 제2 대상체(20) 사이에 진동을 전달하기 위한 매개체 역할의 진동 전달부(15)를 구비할 수 있다. 진동 전달부(15)는 메인 스프링(110)으로 연결된 대상체 간의 상대운동에 따라 하나의 대상체로부터 다른 대상체로 구동력을 전달할 수 있다. 예컨대, 진동 전달부는 샤프트, 벨트 등의 다양한 동력 전달을 위한 부품에 해당될 수 있다.In this case, the torsional vibration isolation device of the present invention may include a vibration transmission unit 15 serving as a medium for transmitting vibration between the main spring 110 and the first object 10 and the second object 20. . The vibration transmission unit 15 may transmit a driving force from one object to another object according to a relative motion between the objects connected by the main spring 110. For example, the vibration transmission unit may correspond to various power transmission components such as a shaft and a belt.

설명의 편의를 위해 본 실시예에서는, 메인 스프링(110)의 일단이 제1 대상체(10)와 결합되고, 메인 스프링(110)의 타단이 제2 대상체(20)와 결합되는 것으로 가정한다.For convenience of description, it is assumed in this embodiment that one end of the main spring 110 is coupled to the first object 10 and the other end of the main spring 110 is coupled to the second object 20.

링크(120)는 메인 스프링(110)에 제1 대상체(10) 및 제2 대상체(20)가 결합되도록 메인 스프링(110)의 양단에 고정된다. 즉, 링크(120)는 메인 스프링(110)과 제1 대상체(10)의 사이 및 메인 스프링(110)과 제2 대상체(20)의 사이에 각각 구비될 수 있다.The link 120 is fixed to both ends of the main spring 110 such that the first object 10 and the second object 20 are coupled to the main spring 110. That is, the link 120 may be provided between the main spring 110 and the first object 10 and between the main spring 110 and the second object 20, respectively.

구체적으로, 링크(120)는 메인 스프링(110)의 일단에 고정되는 제1 링크(122) 및 메인 스프링(110)의 타단에 고정되는 제2 링크(124)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제1 링크(122) 및 제2 링크(124)는 후술하고자 하는 음강성의 특성을 나타내는 서브 스프링(130)을 비틀림 진동 절연 장치에 결합하기 위한 부재로서의 역할을 수행할 수 있다.Specifically, the link 120 may include a first link 122 fixed to one end of the main spring 110 and a second link 124 fixed to the other end of the main spring 110. Here, the first link 122 and the second link 124 may serve as a member for coupling the sub-spring 130, which is to be described later, to the torsional vibration insulation device.

이를 위해, 각 링크(120)는 링크 몸체와 링크 연장부재를 포함하여 구성될 수 있다.To this end, each link 120 may comprise a link body and a link extension member.

제1 링크(122)는 메인 스프링(110)의 일단에 고정되는 제1 링크 몸체(122a) 및 제1 링크 몸체(122a)로부터 메인 스프링(110)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 소정 길이만큼 연장된 적어도 하나의 제1 링크 연장부재(122b)를 포함할 수 있다.The first link 122 extends from the first link body 122a and the first link body 122a fixed to one end of the main spring 110 by a predetermined length in a direction crossing the longitudinal direction of the main spring 110. At least one first link extension member 122b.

제1 링크 몸체(122a)는 제1 대상체(10) 및 메인 스프링(110)을 견고하게 결합시키기 위한 연결부재로서, 대상체 간의 진동을 전달하기 위한 진동 절달부(15)와 결합될 수 있고, 도면에 도시되지는 않았지만 제1 대상체(10)와 직접적으로 결합될 수도 있다.The first link body 122a is a connecting member for firmly coupling the first object 10 and the main spring 110, and may be coupled with a vibration picking unit 15 for transmitting vibration between the objects. Although not shown in FIG. 2, the first object 10 may be directly coupled to the first object 10.

제1 링크 연장부재(122b)는 제1 링크 몸체(122a)로부터 소정 길이만큼 돌출되어 형성되며, 서브 스프링(130)이 비틀림 진동 절연 장치에 결합되도록 제2 링크(124)와 연결되는 부재에 해당될 수 있다.The first link extension member 122b is formed to protrude from the first link body 122a by a predetermined length, and corresponds to a member connected to the second link 124 so that the subspring 130 is coupled to the torsional vibration isolation device. Can be.

제2 링크(124)는 메인 스프링(110)의 타단에 고정되는 제2 링크 몸체(124a) 및 제2 링크 몸체(124a)로부터 메인 스프링(110)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 연장된 적어도 하나의 제2 링크 연장부재(124b)를 포함할 수 있다.The second link 124 is at least one extending from the second link body 124a and the second link body 124a fixed to the other end of the main spring 110 in a direction crossing the longitudinal direction of the main spring 110. It may include a second link extending member (124b).

제2 링크 몸체(124a)는 제2 대상체(20) 및 메인 스프링(110)을 견고하게 결합시키기 위한 연결부재로서, 대상체 간의 진동을 전달하기 위한 진동 전달부(15)와 결합될 수 있고, 도면에 도시되지는 않았지만 제2 대상체(20)와 직접적으로 결합될 수도 있다.The second link body 124a is a connection member for firmly coupling the second object 20 and the main spring 110, and may be coupled to the vibration transmission unit 15 for transmitting vibration between the objects. Although not shown in FIG. 2, the second object 20 may be directly coupled to the second object 20.

제2 링크 연장부재(124b)는 제2 링크 몸체(124a)로부터 소정 길이만큼 돌출되어 형성되며, 서브 스프링(130)이 비틀림 진동 절연 장치에 결합되도록 제1 링크(122)와 연결되는 부재에 해당될 수 있다.The second link extension member 124b is formed to protrude from the second link body 124a by a predetermined length, and corresponds to a member connected to the first link 122 so that the subspring 130 is coupled to the torsional vibration isolation device. Can be.

이때, 제2 링크 연장부재(124b)는 제1 링크(122)가 위치하는 방향 즉, 메인 스프링(110)의 일단을 향해 절곡된 형상을 가질 수 있다.In this case, the second link extension member 124b may have a shape that is bent toward a direction in which the first link 122 is located, that is, toward one end of the main spring 110.

제2 링크 연장부재(124b)는 적어도 1회 이상 절곡되어 형성되되 절곡된 횟수에는 제한이 없지만, 2회 절곡되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 실시예에서 제2 링크 연장부재(124b)는 메인 스프링(110)이 위치하는 방향을 향해 'ㄷ'자의 형상을 가질 수 있다.The second link extension member 124b is formed by bending at least one or more times, but the number of bendings is not limited, but it is preferably bent twice. Accordingly, in the present embodiment, the second link extension member 124b may have a shape of a 'c' toward the direction in which the main spring 110 is located.

본 실시예에서는, 제1 링크 연장부재(122b) 및 제2 링크 연장부재(124b)가 복수로 구현될 수 있는데, 이러한 경우, 각 링크 연장부재(122b, 124b)는 일정 간격을 가지며 배치될 수 있다.In the present embodiment, a plurality of first link extension members 122b and second link extension members 124b may be implemented. In this case, each of the link extension members 122b and 124b may be disposed at a predetermined interval. have.

즉, 복수의 제1 링크 연장부재(122b)는 제1 링크 몸체(122a)의 외측을 따라 서로 균일한 간격을 가지며 이격되어 형성되고, 복수의 제2 링크 연장부재(124b)는 제2 링크 몸체(124a)의 외측을 따라 서로 균일한 간격을 가지며 이격되어 형성될 수 있다.That is, the plurality of first link extension members 122b are formed to be spaced apart from each other at equal intervals along the outer side of the first link body 122a, and the plurality of second link extension members 124b are formed on the second link body. It may be formed spaced apart from each other with a uniform interval along the outside of the (124a).

여기서의 간격은 제1 링크 연장부재(122b) 및 제2 링크 연장부재(124b)가 각 링크(122b, 124b)의 중심축을 기준으로 360/n도의 각도를 가지며 이격되도록 하는 간격일 수 있다. 참고로, n은 제1 링크 연장부재(122b) 및 제2 링크 연장부재(124b)의 개수에 해당한다.Here, the interval may be an interval such that the first link extension member 122b and the second link extension member 124b are spaced apart from each other at an angle of 360 / n with respect to the central axis of each of the links 122b and 124b. For reference, n corresponds to the number of the first link extension member 122b and the second link extension member 124b.

일례로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 링크 연장부재(122b) 및 제2 링크 연장부재(124b)가 3개로 구현되는 경우, 각 링크 연장부재(122b, 124b)는 각 링크 몸체(122a, 124a)의 외측을 따라 120도의 간격을 가지며 형성될 수 있다. 다른 예로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 링크 연장부재(122b) 및 제2 링크 연장부재(124b)가 4개로 구현되는 경우, 각 링크 연장부재(122b, 124b)는 각 링크 몸체(122a, 124a)의 외측을 따라 90도의 간격을 가지며 형성될 수 있다.For example, as shown in FIG. 5A, when the first link extension member 122b and the second link extension member 124b are implemented in three, each link extension member 122b and 124b may have a respective link body 122a. , 124a may be formed at an interval of 120 degrees. As another example, as shown in FIG. 5B, when the first link extension member 122b and the second link extension member 124b are implemented in four, each link extension member 122b and 124b may have a respective link body 122a. , 124a may be formed at an interval of 90 degrees.

한편, 제1 링크 연장부재(122b) 및 제2 링크 연장부재(124b)는 서브 스프링(130)을 체결하기 위한 체결부재를 포함할 수 있다.Meanwhile, the first link extension member 122b and the second link extension member 124b may include a fastening member for fastening the sub spring 130.

구체적으로, 제1 링크 연장부재(122b)는 끝단으로부터 제2 링크 연장부재(124b)를 향해 직교하는 방향으로 돌출되어 형성된 제1 체결부재(122c)를 포함할 수 있고, 제2 링크 연장부재(124b)는 끝단으로부터 제1 링크 연장부재(122b)를 향해 직교하는 방향으로 돌출되어 형성된 제2 체결부재(124c)를 포함할 수 있다.Specifically, the first link extending member 122b may include a first fastening member 122c formed to protrude in a direction orthogonal from the end toward the second link extending member 124b, and the second link extending member ( 124b may include a second fastening member 124c formed to protrude in a direction orthogonal from the end toward the first link extension member 122b.

즉, 제1 체결부재(122c)는 제1 링크 연장부재(122b)의 끝단이 향하는 방향과 직각인 방향으로 소정 길이만큼 돌출될 수 있고, 제2 체결부재(124c)는 제2 링크 연장부재(124b)의 끝단이 향하는 방향과 직각인 방향으로 소정 길이만큼 돌출될 수 있다.That is, the first fastening member 122c may protrude by a predetermined length in a direction perpendicular to the direction in which the end of the first link extending member 122b faces, and the second fastening member 124c may extend the second link extending member ( The end of 124b may protrude by a predetermined length in a direction perpendicular to the direction in which the end thereof is directed.

예컨대, 제1 체결부재(122c)는 제1 링크 연장부재(122b)의 끝단이 수직 방향을 향하는 경우, 제2 링크 연장부재(124b)가 연장되어 있는 방향을 향해 수평 방향으로 돌출될 수 있고, 제2 체결부재(124c)는 제2 링크 연장부재(124b)의 끝단이 수평 방향을 향하는 경우, 제1 링크 연장부재(122b)가 연장되어 있는 방향을 향해 수직 방향으로 돌출될 수 있다.For example, when the end of the first link extending member 122b faces the vertical direction, the first fastening member 122c may protrude in the horizontal direction toward the direction in which the second link extending member 124b extends. When the end of the second link extension member 124b faces the horizontal direction, the second fastening member 124c may protrude in the vertical direction toward the direction in which the first link extension member 122b extends.

제1 체결부재(122c) 및 제2 체결부재(124c)는 소정 간격을 가지며 서로 마주볼 수 있으며, 평행하게 구현되는 것이 바람직하다.The first fastening member 122c and the second fastening member 124c may face each other at predetermined intervals, and are preferably implemented in parallel.

상기와 같은 구조에 의해 각 링크 연장부재(122b, 124b)로부터 제1 체결부재(122c) 및 제2 체결부재(124c)가 돌출 형성됨에 따라, 서브 스프링(130)은 비틀림 진동 절연 장치에 결합될 수 있다. 다시 말해, 서브 스프링(130)은 일단이 제1 체결부재(122c)에 체결되고 타단이 제2 체결부재(124c)에 체결됨으로써 제1 링크(122) 및 제2 링크(124)의 사이에 구비될 수 있다.As the first fastening member 122c and the second fastening member 124c protrude from the respective link extension members 122b and 124b by the above structure, the subspring 130 may be coupled to the torsional vibration isolation device. Can be. In other words, one end of the sub spring 130 is fastened to the first fastening member 122c and the other end is fastened to the second fastening member 124c, and thus is provided between the first link 122 and the second link 124. Can be.

참고로, 각 체결부재(122c, 124c)에 체결되는 서브 스프링(130)의 이탈을 방지하기 위한 고정부재(123)를 더 포함할 수 있다.For reference, a fixing member 123 may be further included to prevent the sub-spring 130 from being fastened to each of the fastening members 122c and 124c.

고정부재(123)는 제1 체결부재(122c)의 끝단 및 제2 체결부재(124c)의 끝단에 형성되는 것으로, 각 체결부재(122c, 124c)로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 즉, 고정부재(123)는 각 체결부재(122c, 124c)가 향하는 방향과 직교하는 방향으로 돌출 형성될 수 있다. The fixing member 123 is formed at the end of the first fastening member 122c and the end of the second fastening member 124c and may protrude from each of the fastening members 122c and 124c. That is, the fixing member 123 may protrude in a direction orthogonal to the direction in which the respective fastening members 122c and 124c face.

이에 따라, 서브 스프링(130)은 제1 체결부재(122c) 및 제2 체결부재(124c)에 체결된 상태에서, 고정부재(123)에 의해 제1 링크(122) 및 제2 링크(124) 사이에 견고하게 연결될 수 있다.Accordingly, in the state where the sub spring 130 is fastened to the first fastening member 122c and the second fastening member 124c, the first link 122 and the second link 124 are fixed by the fixing member 123. It can be firmly connected between.

서브 스프링(130)은 제1 대상체(10) 및 제2 대상체(20) 간의 상대운동에 따라 발생하는 진동에 대한 음강성을 발생시키기 위해, 제1 링크(122) 및 제2 링크(124)의 사이에 구비된다.The sub spring 130 may be configured to generate sound stiffness against vibration generated by the relative movement between the first object 10 and the second object 20. It is provided between.

참고로, 본 실시예에서 서브 스프링(130)은 압축 스프링으로 구현되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 인장 스프링 또는 이외에 다양한 형태의 스프링으로 구현될 수 있다.For reference, in the present embodiment, the sub spring 130 is preferably implemented as a compression spring, but is not limited thereto and may be implemented as a tension spring or various types of springs.

불안정한 시스템에 해당하는 압축 스프링은 특정 변위범위에서 동적 음강성 특성을 가지는데, 이러한 압축 스프링을 양강성을 가지는 기존의 진동 절연 시스템에 적용하면 특정 변위범위 내에서 전체 시스템의 동적 강성이 0이 되도록 구현함으로써 절연 효과를 기대할 수 있다.Compression springs, which correspond to unstable systems, have dynamic negative stiffness characteristics over a certain range of displacement. When applied to a conventional vibration isolation system with positive stiffness, the compression springs can achieve zero dynamic stiffness of the entire system within a certain range of displacement. By implementing the insulation effect can be expected.

선형진동계는 일반적으로 고유 진동수와 가진 주파수가 일치하는 지점에서 공진이 발생한다. 이 때문에 공진 주파수보다 낮은 주파수 대역에서는 절연 효과가 없고, 주파수비가 루트2보다 클 때 절연 효과를 갖는다. 따라서, 선형 시스템에서 넓은 주파수 범위에서의 절연 성능을 향상시키기 위해서는 시스템의 질량을 키우거나 전체 시스템의 강성을 낮추어 고유 진동수를 낮추어야 한다. 하지만, 시스템의 질량을 키우는 것은 경제적으로 효율성이 적고, 강성을 낮추는 것도 한계가 있어 선형 시스템에서의 낮은 진동수에 대한 절연이 용이하지가 않다.In general, linear vibrometers generate resonances at points where natural frequencies coincide with excitation frequencies. For this reason, there is no insulation effect in the frequency band lower than the resonance frequency, and it has an insulation effect when frequency ratio is larger than route2. Therefore, in order to improve the insulation performance in a wide frequency range in a linear system, it is necessary to increase the mass of the system or to lower the natural frequency by lowering the stiffness of the entire system. However, increasing the mass of the system is economically inefficient, and lowering the stiffness is also limited, making it difficult to insulate against low frequencies in linear systems.

이로써, 본 실시예에서는 메인 스프링(110)에 서브 스프링(130)을 추가적으로 이용함으로써, 시스템이 특정 변위구간 내에서 비선형적인 특성을 가지도록 하여 낮은 주파수 대역에서 공진을 형성하게 하였다.Thus, in the present embodiment by using the sub-spring 130 in addition to the main spring 110, the system has a non-linear characteristics within a specific displacement section to form a resonance in a low frequency band.

한편, 기존의 진동 절연 장치에서는 대상체가 병진 방향으로 운동함에 따라 발생되는 진동에 대한 절연에 주로 초점을 맞추어 왔지만, 본 발명의 진동 절연 장치에서는 대상체가 병진 방향뿐만 아니라 회전하는 방향으로 운동함에 따라 발생되는 진동에 대하여 절연 기능을 구현하고자 한다.Meanwhile, in the conventional vibration isolator, the focus has been mainly on insulation against vibration generated as the object moves in the translation direction, but in the vibration isolation device of the present invention, the object is generated as the object moves in the rotation direction as well as the translation direction. To implement the insulation function against the vibration.

이를 위해, 서브 스프링(130)은 제1 대상체(10) 및 제2 대상체(20)가 상대운동하는 방향인 제1 방향과 다른 방향인 제2 방향으로 변위될 수 있다.To this end, the subspring 130 may be displaced in a second direction that is different from the first direction in which the first object 10 and the second object 20 move relative to each other.

일례로, 서브 스프링(130)은 제1 대상체(10) 및 제2 대상체(20)가 병진 방향인 제1 방향으로 상대운동하는 경우, 제1 방향과 수직하는 방향으로 변위될 수 있다. 다른 예로, 서브 스프링(130)은 제1 대상체(10) 및 제2 대상체(20)가 회전 방향인 제1 방향으로 상대운동하는 경우, 제1 방향과 역회전하는 방향으로 변위될 수 있다.For example, the subspring 130 may be displaced in a direction perpendicular to the first direction when the first object 10 and the second object 20 are relative to each other in the translational direction. As another example, when the first object 10 and the second object 20 are relative to each other in the first direction, which is the rotation direction, the sub spring 130 may be displaced in a direction in which the sub spring 130 is reversely rotated with the first direction.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 대상체 간 발생되는 진동의 진동수에 따른 서브 스프링의 구동 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.6 to 8 are diagrams for explaining the driving process of the sub-spring according to the frequency of the vibration generated between the object in an embodiment of the present invention.

먼저, 도 6을 참조하면, 대상체 간 진동이 발생하지 않은 상태 즉, 하나의 대상체로부터 다른 대상체로 구동력이 가해지지 않은 상태로서, 서브 스프링(130)이 압축되지 않아 스프링의 복원력이 작용하지 않는다.First, referring to FIG. 6, the vibration between the objects does not occur, that is, the driving force is not applied from one object to another object, and the sub spring 130 is not compressed so that the restoring force of the spring does not work.

다음으로, 도 7을 참조하면, 대상체 간 진동수가 낮은 진동이 발생한 상태로서, 하나의 대상체로부터 다른 대상체로 가해진 구동력과 서브 스프링(130)의 복원력이 정적평형 상태에 놓이게 되어 서브 스프링(130)이 압축상태를 유지하며 미소변위에서 동적 강성이 음의 값을 가질 수 있다. 즉, 서브 스프링(130)이 압축되었으나 스프링의 복원력은 작용하지 않는다.Next, referring to FIG. 7, a vibration with low frequency between objects is generated, and the driving force applied from one object to the other object and the restoring force of the sub spring 130 are placed in a static equilibrium state, thereby causing the sub spring 130 to be moved. The dynamic stiffness can be negative at microdisplacements while maintaining compression. That is, although the sub spring 130 is compressed, the restoring force of the spring does not work.

여기서, 하나의 대상체로부터 다른 대상체로 구동력이 가해져 제1 링크 연장부재(122b) 및 제2 링크 연장부재(124b)가 동일선상에 위치하는 경우, 구동력과 복원력이 정적평형 상태에 놓일 수 있다.Here, when the driving force is applied from one object to the other object so that the first link extension member 122b and the second link extension member 124b are located on the same line, the driving force and the restoring force may be in a static equilibrium state.

다음으로, 도 8을 참조하면, 대상체 간 진동수가 높은 비틀림 진동 또는 회전 진동이 발생한 상태로서, 하나의 대상체로부터 다른 대상체로 가해진 구동력과 서브 스프링(130)의 복원력이 서로 반대 방향으로 작용한다. 즉, 상기 비틀림 진동 또는 회전 진동으로 인해 대상체 간 위상차가 발생하여 구동력과 복원력이 진동의 반대 방향으로 작용하게 된다.Next, referring to FIG. 8, a torsional vibration or a rotational vibration with a high frequency between objects occurs, and a driving force applied from one object to another object and a restoring force of the subspring 130 act in opposite directions. That is, a phase difference between objects is generated due to the torsional vibration or the rotational vibration so that the driving force and the restoring force act in opposite directions of the vibration.

또한, 구동력의 세기에 따라 대상체 간 발생하는 위상차가 커질 수 있는데, 이때 서브 스프링의 복원력은 구동력의 세기에 따라 조절될 수 있다.In addition, the phase difference generated between the objects may increase according to the strength of the driving force, wherein the restoring force of the subspring may be adjusted according to the strength of the driving force.

예를 들어, 하나의 대상체로부터 큰 세기의 구동력이 다른 대상체로 가해지는 경우, 대상체 간 위상차가 커지며 서브 스프링의 복원력 또한 커져 비틀림 진동 또는 회전 진동을 절연시킬 수 있다. For example, when a large intensity driving force is applied from one object to another object, the phase difference between the objects increases and the restoring force of the subspring also increases to insulate torsional vibration or rotational vibration.

반면에, 하나의 대상체로부터 작은 세기의 구동력이 다른 대상체로 가해지는 경우, 대상체 간 위상차는 상대적으로 작아져 서브 스프링의 작은 복원력으로도 비틀림 진동 또는 회전 진동을 절연시킬 수 있다.On the other hand, when a small intensity driving force is applied from one object to another object, the phase difference between the objects is relatively small to insulate torsional vibration or rotational vibration even with a small restoring force of the subspring.

이로써, 본 실시예에서는, 음강성의 특성을 나타내는 서브 스프링(130)을 추가적으로 진동 시스템에 적용하여 낮은 주파수 대역에서의 진동 및 회전 방향에 대한 비틀림 진동을 효과적으로 절연할 수 있다.Thus, in this embodiment, by applying the sub-spring 130 showing the sound stiffness characteristics to the vibration system additionally it is possible to effectively insulate the vibration in the low frequency band and the torsional vibration in the rotational direction.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 진동 절연 장치 및 기존의 진동 절연 장치가 가지는 포텐셜 에너지를 비교하기 위해 도시한 그래프이다.9 is a graph illustrating a comparison of potential energy of a torsional vibration isolation device and a conventional vibration isolation device according to an embodiment of the present invention.

도 9에 도시된 바와 같이, 대상체 간 진동이 발생하지 않는 중립위치뿐만 아니라 진동이 발생하여 대상체 간 위상차가 발생하는 경우에도 기존의 양강성 또는 음강성만을 가진 진동 절연 장치에서 나타나는 포텐셜 에너지에 비해 높은 에너지를 가지는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 9, in addition to the neutral position where the vibration between the objects does not occur, even when the vibration occurs, the phase difference between the objects is higher than the potential energy shown in the conventional vibration isolation device having only positive or negative rigidity. It can be seen that it has energy.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 진동 절연 장치 및 기존의 진동 절연 장치에 대한 주파수 응답을 비교하기 위해 도시한 그래프이다.FIG. 10 is a graph for comparing frequency responses of a torsional vibration isolation device and a conventional vibration isolation device according to an embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비틀림 진동 절연 장치 즉, 비선형의 진동 시스템에서 반응하는 주파수 응답이 기존의 선형 진동 시스템에서 반응하는 주파수 응답보다 작은 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 10, it can be seen that the frequency response of the torsional vibration isolation device, that is, the nonlinear vibration system, of the present invention is smaller than the frequency response of the conventional linear vibration system.

또한, 본 발명의 비틀림 진동 절연 장치 즉, 비선형의 진동 시스템은 기존의 선형 진동 시스템보다 낮은 주파수 영역에서 공진 피크점을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 비틀림 진동 절연 장치에서는 낮은 주파수 대역의 진동수를 가지는 진동에 대하여 효과적인 절연 기능을 구현할 수 있음을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the torsional vibration isolator, that is, the nonlinear vibration system of the present invention has a resonance peak point at a lower frequency range than the conventional linear vibration system. Accordingly, it can be seen that the torsional vibration isolation device according to an embodiment of the present invention can implement an effective insulation function against vibrations having a low frequency band frequency.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While specific embodiments of the present invention have been described so far, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below, but also by the equivalents of the claims.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will belong to the scope of the present invention.

10 : 제1 대상체
15 : 진동 전달부
20 : 제2 대상체
110 : 메인 스프링
120 : 링크
122 : 제1 링크
122a : 제1 링크 몸체
122b : 제1 링크 연장부재
122c : 제1 체결부재
123 : 고정부재
124 : 제2 링크
124a : 제2 링크 몸체
124b : 제2 링크 연장부재
124c : 제2 체결부재
130 : 서브 스프링10: first object
15: vibration transmission unit
20: second object
110: main spring
120: link
122: first link
122a: first link body
122b: first link extension member
122c: first fastening member
123: fixed member
124: second link
124a: second link body
124b: second link extension member
124c: second fastening member
130: sub spring

Claims (14)

양단에 제1 대상체 및 제2 대상체가 결합되며, 상기 제1 대상체 및 제2 대상체의 사이에서 전달되는 진동을 감소시키기 위한 메인 스프링;
상기 메인 스프링에 상기 제1 대상체 및 상기 제2 대상체가 결합되도록 상기 메인 스프링의 양단에 고정되는 제1 링크 및 제2 링크를 포함하는 링크; 및
상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 사이에 구비되며, 상기 전달되는 진동에 대한 음강성을 발생시키기 위한 서브 스프링
을 포함하고,
상기 제1 링크는 상기 메인 스프링의 일단에 고정되는 제1 링크 몸체, 및 상기 제1 링크 몸체로부터 상기 메인 스프링의 길이 방향과 교차하는 방향으로 연장된 적어도 하나의 제1 링크 연장부재를 포함하고,
상기 제2 링크는 상기 메인 스프링의 타단에 고정되는 제2 링크 몸체, 및 상기 제2 링크 몸체로부터 연장된 적어도 하나의 제2 링크 연장부재를 포함하고,
상기 제2 링크 연장부재는 상기 제1 링크가 위치하는 방향을 향해 절곡된 형상을 가지되 적어도 2회 이상 절곡되어 형성되고,
상기 제1 링크 연장부재는 끝단으로부터 상기 제2 링크 연장부재를 향해 직교하는 방향으로 돌출되어 형성된 제1 체결부재를 포함하고,
상기 제2 링크 연장부재는 끝단으로부터 상기 제1 링크 연장부재를 향해 직교하는 방향으로 돌출되어 형성된 제2 체결부재를 포함하고,
상기 서브 스프링은
일단이 상기 제1 체결부재에 체결되고 타단이 상기 제2 체결부재에 체결됨으로써 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크의 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치.
A main spring coupled to both ends of the first object and the second object and configured to reduce vibrations transmitted between the first object and the second object;
A link including first and second links fixed to both ends of the main spring such that the first object and the second object are coupled to the main spring; And
A subspring provided between the first link and the second link and generating sound stiffness against the transmitted vibration;
Including,
The first link includes a first link body fixed to one end of the main spring, and at least one first link extending member extending from the first link body in a direction crossing the longitudinal direction of the main spring,
The second link includes a second link body fixed to the other end of the main spring, and at least one second link extension member extending from the second link body,
The second link extension member has a shape that is bent toward a direction in which the first link is located and is bent at least two times,
The first link extending member includes a first fastening member formed to protrude in a direction orthogonal from the end toward the second link extending member,
The second link extending member includes a second fastening member formed to protrude in a direction orthogonal from the end toward the first link extending member.
The sub spring
One end is fastened to the first fastening member and the other end is fastened to the second fastening member is provided between the first link and the second link is a torsional vibration isolation device using the negative stiffness characteristics.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 링크 연장부재는
2회 절곡됨에 따라 상기 메인 스프링이 위치하는 방향을 향해 'ㄷ'자의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치.
The method of claim 1,
The second link extension member
Torsional vibration isolator using a sound stiffness characteristics, characterized in that having the shape of the letter 'c' toward the direction in which the main spring is located as being bent twice.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 체결부재 및 상기 제2 체결부재는 소정 간격을 가지며 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치.
The method of claim 1,
The first fastening member and the second fastening member is a torsional vibration insulation device using the negative stiffness, characterized in that facing each other at a predetermined interval.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 체결부재의 끝단 및 상기 제2 체결부재의 끝단에 형성되어 상기 서브 스프링의 이탈을 방지하기 위한 고정부재
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치.
The method of claim 1,
A fixing member formed at an end of the first fastening member and an end of the second fastening member to prevent the sub-spring from being separated;
Torsional vibration isolator using a sound stiffness characteristics, characterized in that it further comprises.
제1항에 있어서,
상기 제1 링크 연장부재 및 상기 제2 링크 연장부재가 각각 복수인 경우,
상기 제1 링크 연장부재는 상기 제1 링크 몸체의 외측을 따라 서로 균일한 간격을 가지며 이격되어 형성되고,
상기 제2 링크 연장부재는 상기 제2 링크 몸체의 외측을 따라 서로 균일한 간격을 가지며 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치.
The method of claim 1,
When the first link extending member and the second link extending member are each plural,
The first link extending members are formed spaced apart from each other at equal intervals along the outer side of the first link body,
The second link extension member is torsionally vibrating insulation device using a negative stiffness, characterized in that formed spaced apart from each other along the outer side of the second link body.
제9항에 있어서,
상기 간격은
상기 제1 링크 연장부재 및 상기 제2 링크 연장부재가 각 링크의 중심축을 기준으로 360/n도(n은 상기 제1 링크 연장부재 및 상기 제2 링크 연장부재의 개수)의 각도를 가지며 이격되도록 하는 간격인 것을 특징으로 하는 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치.
10. The method of claim 9,
The interval is
The first link extension member and the second link extension member are spaced at an angle of 360 / n degrees (n is the number of the first link extension member and the second link extension member) with respect to the central axis of each link. Torsional vibration isolator using the characteristics of sound stiffness, characterized in that the interval.
제1항에 있어서,
상기 서브 스프링은 압축 스프링인 것을 특징으로 하는 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치.
The method of claim 1,
Torsional vibration isolator using the negative stiffness characteristics, characterized in that the sub-spring is a compression spring.
제1항에 있어서,
상기 진동은
상기 제1 대상체 및 상기 제2 대상체가 병진 방향 또는 회전 방향으로 상대운동함에 따라 발생되는 것을 특징으로 하는 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치.
The method of claim 1,
The vibration is
Torsional vibration isolator using the characteristics of the negative stiffness is generated as the first object and the second object relative movement in the translational or rotational direction.
제12항에 있어서,
상기 서브 스프링은
상기 제1 대상체 및 상기 제2 대상체가 상대운동하는 방향인 제1 방향과 다른 방향인 제2 방향으로 변위되는 것을 특징으로 하는 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치.
The method of claim 12,
The sub spring
The torsional vibration isolator using the sound stiffness characteristic of the first object and the second object is displaced in a second direction different from the first direction which is a direction in which the relative movement.
제13항에 있어서,
상기 제2 방향은
상기 제1 대상체 및 상기 제2 대상체가 병진 방향으로 상대운동하는 경우 상기 제1 방향과 수직하는 방향이고,
상기 제1 대상체 및 상기 제2 대상체가 회전 방향으로 상대운동하는 경우 상기 제1 방향과 역회전하는 방향인 것을 특징으로 하는 음강성의 특성을 이용한 비틀림 진동 절연 장치.The method of claim 13,
The second direction
When the first object and the second object relative movement in the translational direction is a direction perpendicular to the first direction,
Torsional vibration isolator using the sound stiffness characteristics, characterized in that the first object and the second object is a direction that rotates in the reverse direction when the relative movement in the rotation direction.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200418230Y1 (en) * 2006-03-27 2006-06-08 박준태 The shock absorber of power driven
KR101633921B1 (en) 2016-04-27 2016-07-08 (주)한빛이노텍 Switchboards equipped with a Triaxial twist
KR101708215B1 (en) * 2016-10-26 2017-02-21 주식회사 동지하이텍 The earthquake-proof distribution panel including nonlinear type earthquake-proof spring

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200418230Y1 (en) * 2006-03-27 2006-06-08 박준태 The shock absorber of power driven
KR101633921B1 (en) 2016-04-27 2016-07-08 (주)한빛이노텍 Switchboards equipped with a Triaxial twist
KR101708215B1 (en) * 2016-10-26 2017-02-21 주식회사 동지하이텍 The earthquake-proof distribution panel including nonlinear type earthquake-proof spring

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