KR102493939B1 - 동조 가능한 질량 감쇠기 및 장착 요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진동을 감쇠시키기 위한 동조 가능한 질량 감쇠기(100)에 관한 것이다. 이 동조 가능한 질량 감쇠기(100)는, 관성 질량을 제공하기 위한 질량 블럭(2), 및 작용 방향(A)을 따르는 질량 블럭(2)의 운동을 안내하기 위한 적어도 하나의 안내 요소(3)를 포함한다. 동조 가능한 질량 감쇠기(100)는 작용 방향(A)에 대해 횡으로 배치되는 적어도 하나의 힘 전달 요소(6)를 포함한다. 질량 블럭(2)은 작용 방향(A)으로 움직일 수 있고 연결 수단(21, 22)에 의해 힘 전달 요소(6)에 연결된다. 힘 전달 요소(6)는 적어도 하나의 스프링 요소(4)에 의해 예비 인장되고, 예비 인장은 조절 가능하다.

Description

동조 가능한 질량 감쇠기 및 장착 요소{TUNABLE MASS DAMPER AND MOUNTING COMPONENT}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 동조 가능한 질량 감쇠기 및 장착 요소에 관한 것이다.
질량 감쇠기는 기계 진동의 진폭을 줄이기 위해 사용된다. 동조된 질량 감쇠기는, 특정한 용례, 예컨대 특정한 용도에 맞는 치수를 명확히 가지며 따라서 단일의 진동수로만 적절히 작동하는 질량 감쇠기이다.
특정 요소에 장착된 후에 조절될 수 있는 동조된 질량 감쇠기를 제공하기 위한 시도가 있어 왔다.
이러한 장치는 US 6,681,908 B2에 개시되어 있다. 이 특허에는, 코일 스프링에 지지되는 질량을 갖는 조절 가능한 동조된 질량 감쇠기가 개시되어 있다. 시스템의 고유 진동수는 스크류로 조절될 수 있고, 이 스크류는 코일 스프링 안으로 나사 결합되어야 한다. 스크류는 스프링의 하나 이상의 코일을 잡아 그 스프링의 강성을 변화시키게 된다.
종래 기술에는 여러 가지 단점이 있다. 스크류가 코일 스프링 안으로 더 많이 나사 결합될 수록 질량의 진동에 사용될 수 있는 유효 거리는 감소된다. 또한, 코일 스프링이 무하중 상태에 대해 신장되거나 압축되면, 그 코일 스프링의 특성은 달라지게 된다. 스프링력은 질량의 위치에 비례적으로 종속된다. 스크류가 약간조절되어도, US 6,681,908 B2의 동조된 질량 감쇠기의 고유 진동수가 크게 변하게 된다. 또한, 스프링의 중립 위치/무하중 상태 주위의 범위에서는, 질량에 작용하는 힘은 없거나 약간만 있게 된다. 따라서, 저 진폭의 경우에는 약간의 감쇠 효과만 있게 된다.
본 발명의 목적은, 종래 기술의 단점들 중의 적어도 일부를 피하고, 특히, 조절이 용이하고 조절시 덜 민감하고 또한 저 진폭에 대해 양호한 감쇠 능력을 갖는 조절 가능한 질량 감쇠기를 제공하는 것이다.
상기 목적 중의 적어도 일부는 독립 청구항에 따른 동조 가능한 질량 감쇠기 및/또는 장착 요소로 달성된다.
특히, 진동을 감쇠시키기 위한 본 발명에 따른 동조 가능한 질량 감쇠기는,관성 질량을 제공하기 위한 질량 블럭, 및 작용 방향을 따르는 상기 질량 블럭의 운동을 안내하기 위한 적어도 하나의 안내 요소를 포함한다. 동조 가능한 질량 감쇠기는, 힘을 전달하기 위한 적어도 하나의 힘 전달 요소, 바람직하게는 로프 또는 체인 또는 레버, 특히 금속 로프 또는 와이어 로프를 포함한다. 힘은 바람직하게는 당김 작용으로 전달된다. 힘 전달 요소는 상기 작용 방향에 대해 횡으로 배치된다. 질량 블럭은 상기 작용 방향으로 움직일 수 있고 연결 수단에 의해 상기 힘 전달 요소에 연결되어 있다. 힘 전달 요소는 적어도 하나의 스프링 요소에 의해 예비 인장된다. 예비 인장은 조절 가능하다.
그래서, 초기 위치에서도, 질량은 예비 인장될 수 있고 그래서 작은 진폭에 대해서 감쇠 효과가 얻어질 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 동조 가능한 질량 감쇠기는 미리 치수 결정된다. 진동이 감쇠되어야 하는 장착 요소의 고유 진동수는 예컨대 FEM 분석 또는 다른 적절한 계산법으로 이론적으로 결정될 수 있다. 또한,, 진동의 최대 진폭이 추정될 수 있다. 이 계산된 값에 근거하여, 동조 가능한 질량 감쇠기가 치수 결정될 수 있다. 즉, 질량 블럭의 질량 및 힘 전달 요소의 초기 예비 인장이 결정될 수 있다. 따라서, 동조 가능한 질량 감쇠기가 제작될 수 있다. 힘 전달 요소의 예비 인장은 조절 가능하고 감쇠기의 미세 동조가 현장에서 가능하다. 일반적으로, 이론적으로 계산된 값은 실제 값과 정확히 맞지는 않다. 따라서, 계산된 값과 실제 값의 불일치는 힘 전달 요소의 예비 인장을 조절하여 제거될 수 있다.
질량 블럭 및 안내 요소는 바람직하게는 하우징 안에 배치된다. 하우징은 어떤 종류의 폐쇄형 박스, 프레임 또는 장착 판이라도 될 수 있다. 바람직하게는, 하우징은 적어도 하나의 하부판, 2개의, 바람직하게는 4개의 측벽, 및 선택적으로 상부판을 포함한다.
조율 가능한 질량 감쇠기는 단일체로서 제공될 수 있다. 선박의 디젤 엔진용 장착 요소, 예컨대 서비스 계단 또는 배기 매니폴드 또는 연료 펌프 또는 터보과급기 또는 플랫폼 또는 레일 유닛이 개장될 수 있다. 또한, 그러한 동조된 질량 감쇠기는 용이하게 교체될 수 있다. 폐쇄형 하우징은 또한 오물에 대한 보호를 제공한다.
안내 요소는 적어도 하나의, 바람직하게는 2개의 안내 레일을 포함할 수 있다.
안내 레일은 질량 블럭의 안정적이고 신뢰적인 안내를 제공한다. 2개의 안내 레일이 사용되는 경우, 힘이 용이하게 전달될 수 있고 질량 블럭의 토크가 흡수될 수 있다.
동조 가능한 질량 감쇠기는 2개의 힘 전달 요소, 특히 2개의 로프를 포함한다.
따라서 예비 인장 및/또는 스프링력은 더 많은 요소에 분산될 수 있다. 또한, 각 힘 전달 요소는 더 작게 치수 결정될 수 있다.
스프링 요소는 적어도 하나의 탄성 요소를 포함할 수 있다. 탄성 요소는 고무 스프링 또는 디스크 스프링일 수 있다. 바람직하게는, 탄성 요소는 적어도 하나의, 더 바람직하게는 2개의 코일 스프링을 포함한다. 코일 스프링은 인장 스프링 또는 당김 스프링일 수 있다.
이러한 탄성 요소는 표준 부품으로서 구입될 수 있다. 부품의 유지 보수 및 교체가 단순화될 수 있다.
동조 가능한 질량 감쇠기는 상기 힘 전달 요소의 예비 인장을 조절하기 위한 조절 요소를 포함할 수 있다. 이 조절 요소는 바람직하게는 조절 스크류이다.
따라서 예비 인장이 간단한 방식으로 조절될 수 있다.
동조 가능한 질량 감쇠기의 질량 블럭은 적어도 하나의, 바람직하게는 한쌍의 연결 롤러를 통해 상기 적어도 하나의 힘 전달 요소에 연결될 수 있다. 여기서 사용되는 롤러는 풀리로 이해될 수 있다. 상기 쌍의 연결 롤러는 상기 질량 블럭에 장착되거나 연결되고 그 질량 블럭과 함께 움직일 수 있다.
힘 전달 요소의 연결 수단의 작용점과 질량 블럭 사이의 상대 운동(적어도 한 방향으로의 상대 운동)이 가능하다. 바람직하지 않은 힘, 특히 횡력이 감소되거나 회피될 수 있고, 예비 인장의 힘은 저항 없이 질량 블럭에 전달될 수 있다.
적어도 하나의 힘 전달 요소는 2개의 안내 롤러, 바람직하게는 적어도 2쌍의 안내 롤러에 의해 안내될 수 있다. 안내 롤러는 하우징에 장착될 수 있다. 각 쌍의 안내 롤러는 힘전 전달 요소에 대한 연결점에서 작용점을 제공한다.
그래서, 각 힘 전달 요소의 적어도 일부분은 적어도 한 방향으로 하우징 및 질량 블럭에 대해 고정된 위치에 배치된다. 적어도 제 2 방향으로, 각 힘 전달 요소의 적어도 일부분의 상대 운동이 가능하게 된다. 각 힘 전달 요소의 작용점은 변하지 않는다.
동조 가능한 질량 감쇠기는 감쇠 요소, 특히 마찰 감쇠기 및/또는 점성 감쇠기를 포함할 수 있다.
감쇠 요소는 질량 블럭에 전달되는 감쇠력을 유도하고, 그 감쇠력의 방향은 안내 레일과 하우징에 대한 블럭의 상대 운동의 방향과 반대이다. 따라서, 시스템 운동 에너지의 소산이 일어나게 된다.
감쇠 요소는 바람직하게는 질량 블럭과 하우징 사이 및/또는 질량 블럭과 안내 요소 사이에 배치된다.
따라서 감쇠력은 원하는 위치, 즉 하우징 및/또는 안내 요소에 전달될 수 있다.
바람직하게는, 질량 블럭은 하우징 안에서 중앙에 배치된다.
균형 잡힌 질량 분포 및 용이한 제작이 가능하게 된다.
스프링 요소 및/또는 조절 요소는 하우징에 부착될 수 있다.
스프링 요소를 동조 가능한 질량 감쇠기에 부착하기 위한 별도의 요소가 필요 없다. 동조 가능한 질량 감쇠기는 단일체로서 제작될 수 있고 미리 설정된 구성으로 장착 지점에 제공될 수 있다.
동조 가능한 질량 감쇠기의 스프링 요소는 하우징의 양측에 배치되는 2개의 탄성 요소를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 질량 블럭의 연결 수단, 바람직하게는 한쌍의 안내 롤러는 그들 양측 사이에서 힘 전달 요소에 부착된다.
균형 잡힌 힘 전달이 가능하다. 스프링 요소를 개별적으로 배치되는 여러 개의 탄성 요소로 분할하면, 하우징 상의 개별적인 지점에 힘을 전달할 수 있어 하우징이 더 작게 치수 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 또는 추가적인 양태는 장착 요소, 특히 디젤 엔진의 장착 요소에 관한 것이다. 이 장착 요소는 예컨대 서비스 계단 또는 배기 매니폴드 또는 연료 폄프 또는 터보과급기 또는 플랫폼 또는 레일 유닛일 수 있다. 장착 요소는 여기서 설명한 바와 같은 동조 가능한 질량 감쇠기를 포함한다.
이러한 장착 요소는 예컨대 선박의 개장 또는 전체 유닛의 교체를 가능하게 한다. 또한, 장착 요소는 특정한 고유 진동수를 위해 미리 동조될 수 있다.
이하의 도면을 참조하여 동조 가능한 질량 감쇠기의 예시적인 실시 형태를 설명한다.
도 1은 본 발명의 동조 가능한 질량 감쇠기를 개략적으로 나타낸다.
도 1은 동조 가능한 질량 감쇠기(100)를 개략적으로 나타낸다. 이 동조 가능한 질량 감쇠기(100)는 하우징(1)을 포함한다. 하우징(1) 안에는, 질량 블럭(2)이 배치되어 있다. 이 질량 블럭(2)은 안내 요소(3)의 2개의 안내 레일(31, 32)에 의해 안내된다. 안내 레일(32, 32)은 하우징(1)에 장착된다. 하우징(1)은, 도면에서 나타나 있는 바와 같은 4개의 측벽 외에도, 폐쇄된, 바람직하게는 밀폐된 하우징(1)을 제공하기 위해 상부판 및 하부판을 포함한다.
작용 방향(A)은 화살표로 나타나 있다. 이 화살표는 전후를 나타낸다. 제 1 쌍의 연결 레일(21, 22) 및 제 2 쌍의 연결 레일(21', 22')이 질량 블럭(2)의 전방 및 후방에 각각 제공되어 있다.
4 쌍의 안내 롤러(11, 12; 13, 14; 11', 12'; 13', 14')이 하우징(1)의 내부에 제공되어 있고 하우징(1)에 장착되어 있다.
금속 로프(6)가 제 1 힘 전달 요소로서 제공되어 있다. 금속 로프(6)는 롤러 쌍(11, 12; 21, 22; 13, 14)을 통해 안내되고 작용 방향(A)에 대해 횡으로 배치된다. 금속 로프(6)에는 스프링 요소(4)가 제공되어 있다. 이 스프링 요소(4)는 2개의 부분으로 분할되어 있고 2개의 코일 스프링(41, 42)을 포함한다. 각 코일 스프링은 금속 로프(6')의 단부에 배치된다. 각 코일 스프링(41, 42)은 별도의 조절 요소(5, 7)에 연결되어 있다. 조절 요소(5, 7) 각각은 2개의 조절 스크류(51, 71)를 포함한다. 조절 스크류(51, 71)를 돌리면, 감쇠 진동수가 조절되도록 금속 로프(6)가 예비 인장될 수 있다.
금속 로프(6')가 제 2 힘 전달 요소로서 제공되어 있다. 금속 로프(6')는 롤러 쌍(11', 12'; 21', 22'; 13', 14')을 통해 안내되고 작용 방향(A)에 대해 횡으로 배치된다. 금속 로프(6')에는 스프링 요소(4')가 제공되어 있다. 이 스프링 요소(4)는 2개의 부분으로 분할되어 있고 2개의 코일 스프링(41', 42')을 포함한다. 각 코일 스프링은 금속 로프(6')의 단부에 배치된다. 각 코일 스프링(41', 42')은 별도의 조절 요소(5, 7)에 연결되어 있다. 조절 요소(5', 7') 각각은 2개의 조절 스크류(51', 71')를 포함한다. 이 조절 스크류(51', 71')를 돌리면, 금속 로프(6')가 예비 인장될 수 있다.
동조 가능한 질량 감쇠기의 원하는 특성에 따라, 두 힘 전달 요소 중의 단지 하나 또는 2개 보다 많은 힘 전달 요소가 사용될 수 있다.
추가적인 감쇠 요소(8)가 하우징(1) 안에 배치되고 질량 블럭(2)을 하우징(1)에 연결한다.

Claims (15)

  1. 진동을 감쇠시키기 위한 동조 가능한 질량 감쇠기(100)로서,
    관성 질량을 제공하기 위한 질량 블럭(2),
    작용 방향(A)을 따르는 상기 질량 블럭(2)의 운동을 안내하기 위한 적어도 하나의 안내 요소(3), 및
    힘을 전달하기 위한 적어도 하나의 힘 전달 요소(6)를 포함하고,
    상기 힘 전달 요소(6)는 상기 작용 방향(A)에 대해 횡으로 배치되고,
    상기 질량 블럭(2)은 상기 작용 방향(A)으로 움직일 수 있고 연결 수단(21, 22)에 의해 상기 힘 전달 요소(6)에 연결되어 있으며, 힘 전달 요소(6)는 적어도 하나의 스프링 요소(4)에 의해 예비 인장되고, 예비 인장은 조절 가능하며,
    상기 질량 블럭(2)은 연결 수단(21; 22)으로서의 한 쌍의 연결 롤러를 통해 상기 적어도 하나의 힘 전달 요소(6)에 연결되고, 연결 수단(21; 22)으로서의 상기 한 쌍의 연결 롤러는 상기 질량 블럭(2)에 장착되거나 고정되는, 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 질량 블럭(2) 및 안내 요소(3)는 하우징(1) 안에 배치되는, 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 안내 요소(3)는 적어도 하나의 안내 레일(31; 32)을 포함하는, 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    2개의 힘 전달 요소(6; 6')를 포함하는 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스프링 요소(4)는 적어도 하나의 탄성 요소를 포함하는, 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 동조 가능한 질량 감쇠기는 상기 힘 전달 요소(6)의 예비 인장을 조절하기 위한 조절 요소(5; 5')를 포함하는, 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 힘 전달 요소(6)는 두 쌍의 안내 롤러(11, 12; 13, 14)에 의해 안내되고, 상기 두 쌍의 안내 롤러(11, 12; 13, 14)는 상기 하우징(1)에 장착되는, 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  8. 제 2 항에 있어서,
    감쇠 요소(8)를 더 포함하는 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 감쇠 요소(8)는 상기 질량 블럭(2)과 하우징(1) 사이 또는 상기 질량 블럭(2)과 안내 요소(3) 사이에 배치되는, 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 질량 블럭(2)은 하우징(1) 안에서 중앙에 배치되는, 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 스프링 요소(4)는 상기 하우징에 부착되어 있는, 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 조절 요소(5)는, 상기 질량 블럭(2) 및 안내 요소(3)가 안에 배치되는 하우징(1)에 부착되어 있는, 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 스프링 요소(4)는, 상기 질량 블럭(2) 및 안내 요소(3)가 안에 배치되는 하우징(1)의 양측에 배치된 2개의 탄성 요소(41; 42)를 포함하는, 동조 가능한 질량 감쇠기(100).
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 동조된 질량 감쇠기(100)를 포함하는 장착 요소.
  15. 삭제
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