KR102622230B1 - 댐퍼 유닛, 댐퍼 조립체, 및 댐퍼 유닛을 제조하는 방법 - Google Patents

댐퍼 유닛, 댐퍼 조립체, 및 댐퍼 유닛을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

스티어링 휠을 위한 진동 감쇠 조립체에서 사용하기 위한 댐퍼 유닛(40)이 개시된다. 상기 댐퍼 유닛은 경적 작동시 가이드 샤프트 상에서 활주하도록 구성된 슬라이더(50)를 포함한다. 엘라스토머 재료로 제조된 댐퍼 요소(70)는 상기 슬라이더의 제1 부분 상에 배치된다. 성형된 경적 스프링 요소(90)는 상기 슬라이더의 제2 부분 상에 직접 성형되며 상기 슬라이더 상에 스프링 힘을 가하도록 구성된다. 상기 댐퍼 유닛은 하나의 단일 조립 유닛에서 진동 감쇠 기능과 경적 스프링 기능 양자 모두를 제공하는 통합된 구조물을 제공하여 조립할 구성요소들의 개수를 줄인다. 하나 이상의 이러한 댐퍼 유닛들을 포함하는 진동-감쇠 댐퍼 조립체와 아울러, 상기 댐퍼 유닛를 제조하는 방법이 또한 개시된다.

Description

댐퍼 유닛, 댐퍼 조립체, 및 댐퍼 유닛을 제조하는 방법
본 개시내용은 일반적으로 자동차용 주파수 동조 댐퍼의 분야에 관한 것이다. 스티어링 휠을 위한 진동 감쇠 조립체에 사용하기 위한 댐퍼 유닛이 개시된다. 하나 이상의 그러한 댐퍼 유닛들을 포함하는 진동 감쇠 댐퍼 조립체가 또한 개시됨과 아울러, 상기 댐퍼 유닛을 제조하는 방법이 또한 개시된다.
동조 질량 댐퍼들, 동적 댐퍼들 또는 진동 흡수기들이라고도 하는 주파수 동조 진동 댐퍼들의 기능은 진동 구조물로부터의 진동들을 상기 진동들을 감쇠시키는 것과 같이 위상을 벗어난 진동을 유발하는 적어도 하나의 질량체로 전달하기 위한 하나 이상의 탄성 댐퍼 요소들을 사용하여 댐퍼가 연결된 구조물 또는 표면에서 반작용하여 진동들을 감소시키는 감쇠 스프링 질량 시스템을 기반으로 이루어진다. WO 01/92752 A1, WO 2013/167524 A1 및 WO 2008/127157 A1은 주파수 동조 진동 댐퍼들의 예들을 개시한다.
자동차 산업에서 일부 스티어링 휠들에는 스티어링 휠로 전달되는 도로 및 엔진으로부터의 진동들로 인한 스티어링 휠 진동들을 줄이기 위해 주파수 동조 진동 댐퍼가 제공된다. 이러한 댐퍼 구조물들에서, 에어백 모듈의 중량은 스프링-질량 시스템에서의 질량체의 일부 중량으로서 사용될 수 있다. 또한, 스티어링 휠들에는 일반적으로 운전자가 차량의 경적을 작동시킬 수 있는 경적 작동 메커니즘이 제공된다. 기계적 유형의 경적 작동 메커니즘들은 일반적으로 경적 작동 메커니즘을 경적 작동 후 경적 작동 메커니즘의 정상 상태로 복귀시키기 위해 경적 스프링들이라고 하는 하나 이상의 금속 나선 스프링들을 포함한다. 경적 스프링들이 없는 전자 경적 작동 메커니즘들도 제공된다.
EP 2 085 290은 볼트 샤프트 상에 활주 가능하게 장착되는 슬라이더 상에 배치된 탄성 댐퍼 요소를 포함하는, 스티어링 휠을 위한 선행기술의 진동 감쇠 댐퍼 구조물의 예를 개시한다. 스티어링 휠의 진동은 감쇠 목적을 위해 상기 탄성 댐퍼 요소에 의해 에어백 조립체로 전달된다. 경적 작동 중에 상기 슬라이더가 볼트 샤프트를 따라 활주될 수 있다. 기존의 나선 스프링은 볼트 샤프트 상에 배치되고 경적 작동이 종료될 때 슬라이더를 다시 슬라이더의 원래 위치로 가져오기 위해 경적 작동시 압축된다. 이러한 선행기술의 한가지 단점은 전체 구조물의 조립이 복잡하고 시간 소모적이어서 제조 시간 및 비용을 증가시킨다는 것이다.
US 8 985 623 B2에는 스티어링 휠을 위한 대안적인 댐퍼 구조물이 개시되어 있다. 전체적인 작동은 위에서 언급한 EP 2 085 290에 개시된 것과 유사하지만, 상기 탄성 요소는 견고한 다중 부분 보호기 구조물 내에 캡슐화된다. 보호기는 축 상에 활주 가능하게 배치되고 경적 스프링에 의해 경적 작동 메커니즘의 비-작동 위치로 바이어스된다. 이러한 선행기술의 해결수법은 본질적으로 동일한 단점을 지니며, 실제로 보호기 제조를 위한 추가적인 비용 및 시간을 요구한다.
위의 내용에 비추어, 본 발명의 목적은 위에서 언급한 선행기술의 단점들을 해결하고, 이를 위해 (i) 스티어링 휠을 위한 진동 감쇠 댐퍼 조립체에서 사용하기 위한 댐퍼 유닛; (ii) 스티어링 휠에서의 진동들을 감쇠시키기 위한 진동 감쇠 댐퍼 조립체; 및 (iii) 그러한 댐퍼 유닛을 제조하는 방법; 을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 실시형태에 의하면, 스티어링 휠을 위한 진동 감쇠 조립체에서 사용하기 위한 댐퍼 유닛이 제공되며, 상기 댐퍼 유닛은,
축을 따라 연장되는 중심 보어를 지니는 슬라이더 - 상기 슬라이더는 상기 스티어링 휠 상에서의 경적 작동시 상기 보어 내에 수용된 가이드 샤프트상에서 상기 축의 방향으로 활주하도록 구성됨 -;
엘라스토머 재료로 제조되고 상기 슬라이더의 제1 부분 상에 배치되는 댐퍼 요소; 및
엘라스토머 재료로 제조되고 경적 스프링 부분 및 서로 일체로 성형된 부착 부분을 포함하는 성형된 경적 스프링 요소 - 상기 경적 스프링 요소의 부착 부분은 상기 슬라이더의 제2 부분 상에 성형되고, 상기 경적 스프링 부분은 상기 스티어링 휠 상에서의 경적 작동 전에 그리고 상기 스티어링 휠 상에서의 경적 작동 시에 상기 축의 방향으로 상기 슬라이더 상에 힘을 가하도록 구성됨 -;
를 포함한다.
본 발명의 제2 실시형태에 의하면, 스티어링 휠에서 진동들을 감쇠시키기 위한 진동 감쇠 조립체가 제공되며, 상기 조립체는,
상기 스티어링 휠에 고정되고 감쇠될 진동들을 제공하는 베이스 구조물;
상기 베이스 구조물에 고정된 가이드 샤프트;
청구항 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 감쇠 유닛 - 상기 가이드 샤프트는 상기 슬라이더의 중심 보어 내에 활주 가능하게 수용되고, 상기 댐퍼 유닛의 경적 스프링 부분은 상기 스티어링 휠 상에서의 경적 작동시, 상기 슬라이더가 상기 댐퍼 유닛의 축을 따라 상기 베이스 구조물을 향해 이동함에 따라 압축되도록 구성됨 -; 및
질량체 - 상기 질량체는 상기 축에 수직으로 상기 질량체의 이동을 허용하기 위해 상기 댐퍼 유닛의 댐퍼 요소를 통해 상기 베이스 구조물에 의해 지지됨 -;
를 포함하며,
상기 댐퍼 유닛의 댐퍼 요소는 상기 축에 수직으로 안내되는 진동들을 상기 스티어링 휠로부터 상기 질량체로 전달하도록 구성되고,
상기 댐퍼 요소 및 상기 질량체는 상기 베이스 구조물 및 상기 스티어링 휠에서 상기 진동들을 감쇠시키기 위한 주파수 동조 동적 댐퍼를 형성하는 스프링 질량 시스템으로서 작동하도록 구성된다.
본 발명의 제3 실시형태에 의하면, 댐퍼 유닛을 제조하는 방법이 제공되며,
상기 방법은,
상기 댐퍼 유닛의 축을 따라 연장되는 중심 보어를 지니는 슬라이더를 제공하는 단계;
상기 슬라이더의 제1 부분 상에 엘라스토머 재료로 제조된 댐퍼 요소를 제공하는 단계;
엘라스토머 재료로부터 경적 스프링 요소를 성형하는 단계 - 상기 성형된 경적 스프링 요소는 경적 스프링 부분 및 서로 일체로 성형된 부착 부분을 포함하고, 상기 부착 부분은 상기 슬라이더의 제2 부분 상에 성형됨 -;
을 포함한다.
본 발명은 선행기술에 비해 적어도 다음과 같은 이점들을 제공한다.
- 본 발명에 의해 획득되는 주요 이점은 본 발명의 댐퍼 유닛을 사용함으로써 제조, 관리 및 조립할 구성요소들의 개수가 감소된다는 것이다. 조립 동안, 본 발명의 댐퍼 유닛에는 성형된 경적 스프링 요소가 이미 제공된다. 이에 따라, 상기 경적 스프링이 상기 댐퍼 유닛의 필수 구성요소로서 이미 제 위치에 있기 때문에 조립 동안 별도의 나선형 경적 스프링이 핸들링될 필요가 없다. 상기 경적 스프링 메커니즘은 가이드 샤프트 상에 상기슬라이더를 장착할 때 직접 그리고 자동으로 획득된다.
- 바람직한 실시 예들에서, 상기 엘라스토머 댐퍼 요소는 또한 상기 댐퍼 유닛이 상기 조립체 내에 장착될 때 상기 댐퍼 유닛 상에 이미 제공된다.
- 상기 경적 플레이트는 하나 이상의 댐퍼 유닛들에 의해 상기 베이스 구조물에 신속하고 쉽게 연결될 수 있으며, 각각의 댐퍼 유닛은 별도의 감쇠 요소 또는 별도의 경적 스프링을 핸들링 또는 조립할 필요 없이 상기 댐퍼 유닛을 직접 장착한 결과로서 진동 감쇠 기능 및 경적 스프링 기능 양자 모두를 자동으로 제공한다.
- 상기 댐퍼 요소가 또한 상기 슬라이더 상에 성형되는 실시 예들에서, 하나의 단일 성형 단계에서 상기 댐퍼 요소 및 상기 경적 스프링 요소를 상기 슬라이더 상에 서로 일체로 성형함으로써 다기능 통합 댐퍼 유닛을 제조하는 것이 가능하다. 상기 통합 댐퍼 유닛 - 슬라이더, 댐퍼 요소 및 경적 스프링을 포함함 - 은 슬라이더 기능, 진동 댐핑 기능 및 경적 스프링 기능을 제공하게 된다.
- 상기 슬라이더 상에 상기 엘라스토머 경적 스프링 요소를 성형함으로써, 경적 스프링을 제조하는 것과 하나의 단일 성형 작업으로 상기 경적 스프링을 상기 슬라이더에 본딩하는것이 양자 모두 가능하다.
- 상기 슬라이더 상에 상기 경적 스프링 요소를 성형함으로써, 경적 스프링을 별도로 정렬하거나 장착할 필요가 없으므로 최종 제품의 품질이 향상될 수 있다.
- 본 발명에 따른 댐퍼 유닛을 사용함으로써, 상기 슬라이더가 상기 경적 플레이트의 일 측면으로부터 삽입되고 상기 댐퍼 유닛 및 로킹 수단이 상기 경적 플레이트의 반대 측면으로부터 조립되어 있는 선행기술의 해결수단과 비교하여 상기 경적 플레이트의 일 측면만으로부터 본질적으로 조립을 수행하는 것이 가능하다.
- 상기의 이점 및 추가의 이점은 다음과 같은 개시내용으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예들은 종속 항들에 기재되어 있다.
상기 성형된 경적 스프링 부분은 상기 스티어링 휠 상에서의 경적 작동 전에 그리고 상기 스티어링 휠 상에서의 경적 작동 시에 상기 축의 방향으로 상기 슬라이더 상에 힘을 가하도록 구성된다. 상기 댐퍼 유닛이 상기 조립체에 설치될 때, 상기 성형된 경적 스프링 부분이 상기 경적 작동 메커니즘의 비-작동 상태에서 상기 슬라이더 상에 바이어싱 힘을 가하도록 상기 성형된 스프링 부분이 사전에 압축된다. 경적 작동시, 상기 경적 스프링 부분이 추가로 압축된다. 상기 경적 스프링 부분을 바이어싱된 상태로 설치하는 이유는 운전자에 의한 경적 작동시 본질적으로 즉시 이용하게 하기 위한 것이다.
바람직한 실시 예들에서, 상기 경적 스프링 요소는 상기 슬라이더에 본딩될 수있다. 이는 상기 슬라이더 상에 성형된 경적 스프링 요소가 상기 슬라이더에 본딩되고 결과적으로는 상기 댐퍼 유닛이 진동 감쇠 조립체 내에 장착될 때 상기 슬라이더 상의 정확한 위치에 유지되게 하는 즉시 조립 가능한 댐퍼 유닛이 제공되는 이점을 지닌다. 상이한 본딩 기법들은 개별적으로나 또는 조합하여 사용될 수 있다. 하나의 본딩 기법은 마찰 본딩을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 상기 슬라이더 주위의 엘라스토머 재료의 성형후 수축의 결과로서 마찰 본딩이 획득될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 상기 경적 스프링 요소의 부착 부분은 상기 슬라이더에 기계적으로 본딩될 수있다(하지만, 마찰 본딩은 또한 기계적 본딩으로 간주될 수 있다). 이러한 기계적 본딩을 확립하기 위해, 상기 경적 스프링 요소의 부착 부분은 하나 이상의 성형된 로킹 요소들에 의해 상기 슬라이더에 기계적으로 본딩될 수 있다. 상기 성형된 로킹 요소들은 상기 경적 스프링 요소와 일체로 성형될 수 있다. 상기 성형된 잠금 요소들은 상기 슬라이더 내 로킹 개구부들과 같은 상기 슬라이더의 관련된 하나 이상의 구조물들과의 기계적 로킹 맞물림 상태에 있을 수있다.
일부 실시 예들에서, 상기 경적 스프링 요소의 부착 부분은 예를 들어, 부착(예컨대, 첨가제들 및/또는 프라이머(primer)들을 사용함으로써 이루어짐) 또는 다른 반응에 의해 상기 슬라이더에 화학적으로 본딩될 수있다.
일부 실시 예들에서, 상기 경적 스프링 요소의 부착 부분은 상기 슬라이더에 기계적으로 본딩되고 화학적으로 본딩될 수 있다.
본 개시내용에서, 엘라스토머 요소가 슬라이더 상에 "성형된" 것으로 언급된 경우, 관련 요소가 먼저 성형에 의해 제조되는 모든 성형 세부사항으로 해석되어야 한다. 둘째로, "상기 슬라이더 상에 성형된"이라는 표현은 관련 요소가 예컨대 상기 슬라이더와 별도로 만들어져서 별도의 부품으로서 상기 조립체에 장착된 기존의 금속 나선 스프링의 형태로 개별 부품으로서 제조되는 선행기술의 해결수법들과는 대조적으로 상기 슬라이더 상에 직접 생성/성형되는 것으로 해석되어야 한다. 바람직한 실시 예들에서, 엘라스토머 재료는 실리콘 고무를 포함한다.
본 개시내용에서, "본딩" 또는 "본딩된"이라는 용어들은 관련 요소와 슬라이더 간의 연결 또는 부착으로서 관련 요소가 슬라이더로부터 떨어지거나 쉽게 제거됨을 방지하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, "본딩"이라는 용어는 조립 관점에서 댐퍼 유닛의 필수 부분으로서의 관련 요소가 슬라이더 상의 관련 요소의 의도된 위치에서 본드에 의해 유지되는 것을 보장하는 부착 또는 연결로서 해석되어야 한다. 축 방향으로 작용하는 어떠한 기계적 본딩 또는 부착 없이 가이드 샤프트가 수용되는 중심 보어를 지니는 원통형 댐퍼 요소와 같은 요소가 슬라이더로부터 쉽게 제거될 수 있거나 슬라이더로부터 쉽게 떨어질 수 있는 실시 예들에서, 비록 슬라이더에 대한 반경 방향 이동이 제한될 수 있지만, 상기 요소는 슬라이더에 "본딩되어" 있는 것으로 간주 되지 않는다.
본 개시내용에서, "기계적 본딩되어 있는" 또는 "기계적 본딩"은 "화학적 본딩"에 대한 변형 예로서 해석되어야 한다. 기계적 본딩은 관련 요소가 슬라이더에 비-화학적으로 부착되어, 관련 요소가 슬라이더 상의 관련 요소의 의도된 위치에 기계적으로 유지됨을 보장하는 것으로 해석되어야 한다.
본 개시내용에서, "화학적으로 본딩되어 있는", "화학적 본딩", "부착" 바인딩 또는 "부착" 등과 같은 표현들은 기계적 본딩에 대한 변형 예로서 해석되어야 한다. 화학적 본딩은 분자들 간의 본딩으로 간주 된다. 일부 실시 예들에서, 기계적 및 화학적 본딩은 조합으로 사용될 수 있다. 바람직한 화학적 본딩은 접착제보다는 부착 본딩일 수 있다. 성형 동안 화학적 본딩이 제공될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 화학적 본딩은 유사 또는 관련 폴리머들 간의 부착 본딩을 이용하는 오버몰딩 기법을 사용함으로써 획득될 수 있다.
상기 경적 스프링 요소를 상기 슬라이더에 기계적으로 본딩하는 것을 획득하는 바람직한 실시 예에서, 하나 이상의 로킹 요소들은 상기 경적 스프링 요소뿐만 아니라 상기 엘라스토머 댐퍼 요소와 함께 일체로 성형될 수 있다. 이에 의해, 상기 엘라스토머 댐퍼 요소, 상기 엘라스토머 경적 스프링 요소, 및 상기 하나 이상의 로킹 요소들은 상기 슬라이더 상에 서로 일체로 성형되어, 상기 슬라이더에 기계적으로 본딩된 통합 성형 몸체를 형성하게 되며, 바람직하게는 상기 슬라이더에 화학적으로 본딩된다. 상기 슬라이더 내 로킹 개구부들은 상기 슬라이더 상의 방사상으로 연장되는 플랜지 내 관통 구멍으로서 형성될 수 있고, 상기 댐퍼 요소 및 상기 경적 스프링 요소는 상기 플랜지의 축 방향 대향 측면 상에 배치될 수 있으며, 상기 로킹 요소들은 상기 플랜지 내 개구부들을 통해 연장되는, 상기 댐퍼 요소 및 상기 경적 스프링 요소 사이에 성형된 "브리지(bridge)들"을 형성한다.
일부 실시 예들에서, 상기 슬라이더는 관형 부분 및 방사상으로 연장되는 플랜지를 포함할 수 있지만 어떠한 로킹 개구부들도 지니지 않을 수 있다. 방사상으로 연장되는 플랜지는 성형된 경적 스프링 요소의 부착 부분과 맞물릴 수 있고 상기 경적 스프링 부분으로부터 스프링 힘을 지지할 수 있다. 상기 플랜지의 반대 측 상에 상기 엘라스토머 댐퍼 요소를 축 방향으로 지지하기 위해 방사상으로 연장되는 플랜지가 또한 사용될 수 있다. 바람직한 실시 예들에서, 하나의 단일 플랜지가 양자 모두의 목적을 위해 사용될 수 있지만, 2개의 플랜지를 사용하는 것이 가능하게 된다. 플랜지 외의 돌출 요소들의 다른 설계들이 또한 가능하다.
일부 실시 예들에서, 상기 슬라이더는 관형 요소 및 방사상 플랜지를 포함하며, 상기 방사상 플랜지는 상기 관형 슬라이더 요소를 제1 및 제2 관형 부분으로 분할하고, 상기 댐퍼 요소는 상기 제1 관형 부분 상에 배치될 수 있고 상기 경적 스프링 요소는 상기 제2 관형 부분 상에 제공될 수 있다. 상기 경적 스프링 요소의 부착 부분은 상기 플랜지 및/또는 상기 제2 관형 부분에 본딩될 수 있다. 상기 경적 스프링 요소의 경적 스프링 부분은 일부 실시 예들에서 경적 작동시 경적 스프링 부분의 압축을 허용하기 위해 상기 제2 관형 부분의 단부를 넘어 축 방향으로 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 다른 실시 예에서, 상기 제2 관형 부분은 생략될 수 있고 상기 부착 부분은 예를 들어 위에서 설명한 바와 같은 로킹 요소들에 의해 상기 플랜지에 직접 본딩될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 상기 성형된 경적 스프링 부분은 조준 경적 스프링 기능을 제공하기 위해 적어도 부분적으로 벨로우(bellow) 형상으로 이루어진다. 다른 실시 예들에서, 다른 경적 스프링 설계들, 예를 들어 엘라스토머 재료의 유연함보다는 압축에 적어도 부분적으로 의존하는 설계가 가능할 수 있다.
바람직한 실시 예들에서, 경적 스프링 부분은 슬라이더 상에 성형될뿐만 아니라 댐퍼 요소도 슬라이더 상에 성형되며, 상기 댐퍼 요소는 슬라이더에 기계적으로 그리고/또는 화학적으로 본딩될 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 상기 경적 스프링과 상기 댐퍼 요소는 바람직하게는 서로 일체로 성형된다.
이 때문에 선행기술에서 알려진 바와 같이, 상기 스티어링 휠에서의 에어백 조립체의 중량은 이러한 목적을 위해 별도의 자중(dead weight)을 사용하기 위해 동적 스프링 질량 시스템의 동적 감쇠 기능을 위한 질량체의 일부로서 사용될 수 있다. 상기 경적 플레이트 및 상기 경적 플레이트에 의해 지지되는 추가 구성요소들의 중량은 또한 진동 질량체의 총 중량에 기여하게 된다.
본 발명의 진동 감쇠 조립체의 일부 실시 예에서, 상기 댐퍼 유닛의 엘라스토머 댐퍼 요소는 상기 경적 플레이트의 장착 개구 내에 수용되며, 상기 댐퍼 요소는 외측 맞물림 표면을 제공하며, 이는 진동들을 전달하기 위해 상기 경적 플레이트의 장착 개구부의 내측 맞물림 표면과 맞물린다. 상기 내측 맞물림 표면은 축 방향으로 연장된 맞물림 계면을 제공하기 위해 상기 경적 플레이트로부터 연장되는 슬리브에 의해 형성될 수 있다. 이러한 슬리브는 상기 경적 플레이트 상에 성형된 슬리브일 수 있다. 상기 맞물림 표면들의 상이한 설계들이 이하에 개시될 것이다.
본 발명의 진동-감쇠 댐퍼 조립체는 본 발명에 따른 적어도 하나의, 그러나 바람직하게는 복수 개의 댐퍼 유닛들을 포함한다. 선택적으로, 상기 댐퍼 유닛들은 상이한 방향으로 진동들을 감쇠시키도록 구성될 수 있다.
본 발명, 비-제한적인 일부 바람직한 실시 예들, 및 본 발명의 추가 이점들이 지금부터 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1a는 차량의 스티어링 휠을 보여주는 도면이다.
도 1b는 진동 감쇠 조립체의 주요 부분들을 보여주는 도면이다.
도 2는 진동 감쇠 조립체의 분해도이다.
도 3 및 도 4는 도 1b의 조립체의 단면도들이다.
도 5는 도 1b의 조립체의 측면도이다.
도 6 및 7은 도 2의 조립체에 장착된 댐퍼 유닛을 더 큰 축적으로 보여주는 도면들이다.
도 8a 내지 도 8d는 댐퍼 유닛의 제1 실시 예의 슬라이더를 보여주는 도면들이다.
도 9a 내지 도 9e는 댐퍼 유닛의 제1 실시 예를 보여주는 도면들이다.
도 10a 및 도 10b는 제1 실시 예에 따른 댐퍼 유닛의 통합된 엘라스토머 몸체를 보여주는 도면들이다.
도 11a 및 도 11b는 댐퍼 유닛의 제2 실시 예를 보여주는 도면들이다.
도 12a 및 도 12b는 댐퍼 유닛의 제3 실시 예를 보여주는 도면들이다.
도 13a 내지 도 13d는 댐퍼 유닛의 제4 실시 예의 슬라이더를 보여주는 도면들이다.
도 14a 내지 도 14c는 제4 실시 예에 따른 댐퍼 유닛의 통합된 엘라스토머 몸체를 보여주는 도면들이다.
도 15a 내지 도 15c는 제4 실시 예에 따른 댐퍼 유닛을 보여주는 도면들이다.
도 16a 내지 도 16f는 제4 실시 예에 따른 댐퍼 유닛을 사용하는 조립 방법을 보여주는 도면들이다.
도 17a 내지 도 17c는 제4 실시 예에 따른 댐퍼 유닛들을 포함하는 조립체의 혼 기동(horn activation)을 보여주는 도면들이다.
본 발명은 일반적으로 동적 댐퍼라고도 언급되는 주파수 동조 진동 댐퍼의 분야에 관한 것이다. 이러한 댐퍼는 자동차의 스티어링 휠과 같은 진동 구성요소와 같은 진동 표면 또는 구조물에서 진동들을 감쇠시키는 데 사용될 수 있다. 동적 진동 댐퍼는 진동 본체로서 작용하는 질량체 및 적어도 탄성 댐퍼 요소를 포함한다. 질량체 및 적어도 하나의 탄성 댐퍼 요소는 함께 감쇠 스프링-질량 시스템을 제공하고, 선택적으로 중간 구성요소에 의해 진동 구조물에 연결될 수 있다.
질량체의 중량, 및 탄성 감쇠 요소의 강도 및 감쇠는 진동 구조물에 대한 감쇠 효과를 제공하도록 선택되며, 이는 하나 이상의 사전에 결정된 타깃 주파수들에서 진동할 것으로 예상될 수 있다. 진동 구조물이 타깃 주파수에서 진동할 때, 질량체는 구조물과 동일한 주파수에서 진동/공진하게 되지만 위상이 일치하지 않게 진동/공진하게 되고, 그럼으로써 구조물의 진동이 실질적으로 감쇠하게 된다. 질량체는 진동 구조물의 진동 진폭보다 실질적으로 큰 진폭으로 진동할 수 있다. 본 발명은 스티어링 휠 진동을 감쇠시키기 위해 차량의 스티어링 휠에 배치된 동적 댐퍼 조립체에 사용하기 위한 댐퍼 유닛에 관한 것이다.
제1 실시 예
도 1a는 자동차(4)의 스티어링 휠(2)을 보여준다. 도로 및 엔진으로부터의 진동들은 스티어링 휠(2)로 전달될 수 있다. 이러한 스티어링 휠 진동들은 상-하 및 좌-우 화살표들로 표시된 바와 같이, 스티어링 칼럼에 수직일 수 있다. 스티어링 휠(2)에는 진동 감쇠 조립체(6)가 제공되는데, 진동 감쇠 조립체(6)는 스티어링 휠(2) 내부에 점선 박스에 의해 개략적으로 표시되고 스티어링 휠 진동들 중 적어도 일부를 동적으로 감쇠시키도록 구성된다.
당 업계에 공지된 바와 같이, 스티어링 휠(2)에는 또한 차량(4)의 경적(도시되지 않음)을 작동시키기 위한 경적 작동 메커니즘이 제공된다. 이를 위해, 경적 작동 패드(8)는 경적 작동시 운전자에 의해 눌려지도록 스티어링 휠(2)의 중심에 배치된다. 운전자가 경적 작동 패드(8)를 해제할 때, 경적 작동 메커니즘은 하나 이상의 경적 스프링들에 의해 경적 작동 메커니즘의 비-작동 또는 초기 상태로 복귀된다. 예시된 실시 예들에서, 경적 작동 메커니즘은 기계적 유형이다. 경적 스프링들을 포함하지 않는 전자 설계의 경적 작동 메커니즘도 존재한다.
또한, 에어백 조립체는 경적 작동 패드(8) 아래에서 스티어링 휠(2) 내측에 배치될 수 있다. 도 1b는 에어백 조립체의 가스 생성기의 일부(10)를 개략적으로 보여준다. 본 실시 예에서, 에어백 조립체의 중량은 진동 감쇠 스프링 질량 시스템에서 사용된 질량체의 총 중량의 적어도 일부로서 사용된다. 이에 의해, 이러한 목적을 위해 별도의 자중(dead weight)의 사용이 회피되거나 실질적으로 감소될 수 있다.
스티어링 휠(2) 내측의 진동-감쇠 조립체(6)는 스티어링 휠(2)에 고정된 베이스 구조물 또는 아마추어(12) 상에 배치되어 스티어링 휠(2)에 고정된 베이스 구조물 또는 아마추어(12)에 의해 지지된다. 따라서 스티어링 휠(2)의 진동들은 또한 스티어링 칼럼에 수직인 도 7에서 진동들(V)에 의해 나타낸 바와 같이, 베이스 구조물(12)에도 존재한다. 진동 감쇠 조립체(6)는 가스 생성기 및 에어백을 포함하여 에어백 조립체가 장착되는 경적 플레이트(14)를 포함한다. 바람직한 실시 예에서, 경적 플레이트(14)는 금속으로 제조되고 선택적으로 상부 커버(16) 및 하부 커버(18)를 포함하는, 경적 플레이트(14) 상에 성형된 비교적 단단한 플라스틱 재료로 제조된 플라스틱 커버가 제공된다. 경적 플레이트(14)에는 3개의 개구부가 제공되며, 각각의 개구부는 이하에서 설명되겠지만, 댐퍼 유닛(40)의 일부를 수용하도록 배치된다. 도시된 실시 예에서, 원통형 슬리브(20)는 경적 플레이트(14)의 각각의 개구부 주위에 배치되고 경적 플레이트(14)의 면 상으로 연장된다. 슬리브(20)는 플라스틱 커버(16, 18)와 일체로 성형될 수 있고, 결과적으로는 경적 플레이트(14)에 견고하게 연결된다. 다른 실시 예들에서, 슬리브(20)는 생략될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 구조물(12)은 경적 플레이트(14)를 향해 돌출해 있는 3개의 지지 돌출부(13)를 포함하며, 각각의 지지 돌출부에는 나사 처리된 볼트 구멍이 제공되어 있다. 별도의 브래킷(22)는 상기 지지 돌출부들(13) 상에 지지된다. 상기 브래킷(22)은 각각의 지지 돌출부(13)와 정렬된 관통 개구부(24)를 지닌다. 각각의 관통 개구부(24) 주변에, 상기 브라켓(22)은 경적 플레이트(14)에 면하는 경적 스프링 지지 표면(26)을 제공하고, 반대 측면 상에 베이스 지지 부분(12)에 면하는 브래킷 지지 표면(28)을 제공한다. 조립된 상태(도 7)에서, 상기 브래킷(22)은 상기 지지 돌출부들(13)에 의해 브래킷 지지 표면(28)에서 지지된다.
상기 브래킷(22)은 다양한 구성요소를 지지하기 위한 다-기능 브래킷이며, 특히 여기서는 경적 플레이트(14)를 향해 돌출해 있고 경적 플레이트(14)의 하부 측면으로부터 돌출해 있는 대응되는 접촉 패드들(15)과 정렬되는 4개의 접촉 스터드(30)의 형태로 스티어링 휠(2)의 경적 스위치 메커니즘의 일부들을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 접촉 스터드들(30) 및 접촉 패드들(15)은 일반적으로 서로 거리(D)를 두고 위치한다. 경적 작동시, 경적 플레이트(14)는 접촉 패드들(15) 및 접촉 스터드들(30)이 경적을 작동시키기 위해 전기적으로 맞물리고 동시에 경적 플레이트(14)에 대한 이동이 정지될 때까지 브래킷(22)을 향해 눌려진다. 예시적인 예로서, 거리(D)는 수 밀리미터 정도일 수 있다.
에어백 조립체가 고정된 경적 플레이트(14)는 3개의 댐퍼 유닛(40)을 통해 베이스 구조물(12) 상에 이동 가능하게 지지된다. 여기서 알 수 있는 점은 비록 본원 명세서에서 이러한 유닛이 "댐퍼 유닛"이라고 언급되고 있지만, 댐퍼 유닛(40)이 이하에서 설명되겠지만, 진동 감쇠 기능 및 별도의 경적 스프링 기능 양자 모두를 제공한다는 것이다. 각각의 댐퍼 유닛(14)은 적어도 경적 플레이트(14) 및 에어백 조립체에 의해 대표되는 질량체가 (i) 진동 감쇠 목적을 위해 댐퍼 유닛(40)의 축(A)에 수직으로 이동하고 그리고 (ii) 경적 작동 목적을 위해 주축(A)을 따라 이동하는 것을 허용하도록 구성된다. 도 8a 내지 도 8d, 도 9a 내지도 9d, 및 도 10a 및 도 10b를 참조하여 댐퍼 유닛(40)의 제1 실시 예가 지금부터 설명될 것이다.
댐퍼 유닛(40)은 슬라이더(50), 댐퍼 요소(70) 및 경적 스프링 요소(90)를 포함한다. 바람직한 실시 예에서, 슬라이더(50), 댐퍼 요소(70) 및 스프링 요소(90)는 하나의 유닛(40)으로 함께 본딩될 수 있고, 그럼으로써 이들 3개의 구성요소가 베이스 구조물(12) 및 경적 플레이트(14)에 연결될 준비가 된 통합된 구조물을 형성하게 된다. 구성요소들(50, 70, 90)은 이들이 서로로부터 쉽게 분리될 수 없다는 의미에서 기계적으로 그리고/또는 화학적으로 함께 본딩될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 슬라이더(50)의 제1 실시 예를 보여준다. 슬라이더(50)는 적절한 합성수지 재료와 같은 비교적 견고한 재료로 제조될 수 있다. 기계적 유형의 경적 작동 구조물에서, 슬라이더는 이하에서 설명되겠지만 경적 작동시 가이드 샤프트 상에서 활주하도록 배치된다. 슬라이더(50)는 가이드 샤프트를 수용하기 위한 관통 보어(54)를 형성하는 관형 요소(52), 및 반경 방향으로 연장되는 플랜지(56)를 포함한다. 플랜지(56)는 관형 요소(52)를 플랜지(56)의 일 측 상의 제1 관형 부분(58), 및 플랜지(56)의 축 방향 반대 측 상의 제2 관형 부분(60)으로 분할한다. 도시된 실시 예에서, 제1 관형 부분(58)은 제2 관형 부분(60)보다 길다. 플랜지(56)는 여기서 댐퍼 요소(40) 및 경적 스프링 요소(90)를 함께 슬라이더(50)에 기계적으로 본딩시키는데 사용되는 복수 개의 축 방향 배향된 관통 구멍들(62)의 형태로 하나 이상의 로킹 개구부를 제공한다. 플랜지(56)는 또한 경적 스프링 요소(90)로부터 스프링 힘을 흡수하고, 슬라이더(50) 및 댐퍼 요소(70) 간 축 방향 힘을 전달하는 역할을 한다.
지금부터 제1 실시 예의 완전한 댐퍼 유닛(40)을 보여주는 도 9a 내지 도 9e를 참조한다. 탄성 댐퍼 요소(70)는 제1 슬라이더 부분(58) 상에 배치된다. 탄성 댐퍼 요소(70)는 동적 댐퍼에서 탄성 스프링 요소로 사용하기에 적합한, 실리콘 고무와 같은 엘라스토머 재료로 제조된다. 댐퍼 요소(70)는 베이스 구조물(12) 및 스트리어링 휠(2)의 진동들(V)을 감쇠시키기 위한 주파수 동조 동적 진동 댐퍼를 형성하는 스프링-질량 시스템으로서 적어도 에어백 모듈 및 경적 플레이트(14)에 의해 표현되는 질량체와 함께 작동하도록 구성된다.
예시된 실시 예에서, 댐퍼 요소(70)는 플랜지(56)로부터 멀리 면하는 원위 단부(71), 플랜지(56)를 향해 면하는 근위 단부(72), 및 외부 맞물림 표면(75)을 지니는 일반적인 원통형 형상을 지닌다. 예시적이지만, 비-제한적인 예로서, 댐퍼 요소의 축 방향 길이는 7mm 정도일 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같은 최종 진동-감쇠 조립체에서, 각각의 댐퍼 요소(70)의 외측 맞물림 표면(75)은 경적 플레이트(14)에 진동들을 전달하기 위해 경적 플레이트 상의 관련 슬리브(20)의 내측 맞물림 표면(21)과 맞물린다. 예시된 실시 예에서, 댐퍼 요소(70)의 축 방향 길이는 본질적으로 제1 슬라이더 부분(58)의 축 방향 길이에 대응되지만 제1 슬라이더 부분(58)의 원위 단부를 넘어서 축 방향으로 짧은 거리로 연장된다. 댐퍼 요소(70)의 근위 단부(72)는 플랜지(56)와 접촉한다. 댐퍼 요소(70)의 원위 단부(71)는 링-형 방사상 연장부(73)를 형성하기 위해 증가된 외부 직경을 지닌다. 댐퍼 요소(70)의 근위 단부(72)는 훨씬 큰 직경을 지니며 상기 조립체(6)의 경적 플레이트(14) 아래에서 연장되도록 배치된다. 근위 단부(72)는 이하에서 설명되는 이유로 링-형 그루브(76)에 의해 형성된 상방 안내 지지 링(74)을 제공할 수 있다.
도시된 제1 실시 예에서, 댐퍼 요소(70)는 댐퍼 유닛(40)의 축(A) 주위에 원주 방향으로 분포되고 사이에 공간들(78)을 한정하는 복수 개의 축 방향 연장 리브들(77)(도 9d)로 분할된다. 리브들(77)의 방사상 외측 표면들은 댐퍼 요소(70)의 외측 맞물림 표면(75)을 함께 형성한다. 리브들(77) 및 공간들(78)에 의해 획득되는 작동 및 이점들이 이하에서 설명될 것이다. 다른 실시 예들에서, 댐퍼 요소(40)는 연속적인 외측 맞물림 표면을 형성하는 원주 방향으로 중단되지 않는 실린더의 형태를 지닐 수 있다.
댐퍼 유닛(40)의 경적 스프링 요소(90)는 슬라이더(50)의 제2 부분, 이러한 실시 예에서는 제2 관형 부분(60) 상의 플랜지(56)의 축 방향 반대 측 상에 배치되고 또한 플랜지(56)의 부분 상에 배치된다. 경적 스프링 요소(90)는 엘라스토머 재료로 제조되고 경적 스프링 부분(94) 및 부착 부분(92)(도 9C)을 포함하며, 이들은 엘라스토머 재료로부터 서로 일체로 성형 된다. 경적 스프링 요소(90)의 성형 동안, 경적 스프링 요소(90)가 제조될 때 슬라이더(50) 상에 정확하게 위치하게 되도록 적어도 부착 부분(92)이 슬라이더(50) 상에 성형 된다.
도 9c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 경적 스프링 요소(90)의 부착 부분(92)은 슬라이더(50)의 짧은 관형 부분(60)과 접촉하는 하나의 레그 및 플랜지(56)와 접촉하는 하나의 레그를 지니는 L-자형 단면을 지닌다. 다른 실시 예들에서, 짧은 관형 부분(60)이 생략되고 부착 부분(92)이 플랜지(56)에만 맞물릴 수 있다.
경적 스프링 요소(90)에 사용되는 엘라스토머 재료는 요구되는 스프링 상수에 따라 조준된 경적 스프링 기능을 제공하기에 적합한 임의의 엘라스토머 재료일 수 있다. 바람직한 실시 예에서, 상기 재료는 실리콘 고무를 포함한다. 댐퍼 요소(40) 및 경적 스프링 요소(90)를 성형하기 위해 동일한 엘라스토머 재료가 사용될 수 있는데, 특히 이러한 요소들이 서로 일체로 성형되는 경우에 그러하다. 예시된 제1 실시 예에서, 경적 스프링 부분(94)은 축(A)의 방향으로 스프링 작용을 제공하기 위해 벨로우(bellow) 형상으로 이루어진다. 다른 실시 예들은 벨로우 형상 설계에서와 같이 유연성이 있는 것보다는 오히려 압축에 부분적으로 의존하거나 압축에만 의존하는 상이한 스프링 설계를 지닐 수 있다. 스프링 상수는 상기 재료, 축 방향 길이, 직경, 벽 두께 및 벨로우-설계(각도 등)과 같은 경적 스프링 부분(94)의 하나 이상의 매개변수들을 변경함으로써 변경될 수 있다. 개구부들 및/또는 별도의 스프링 레그들을 제공하는 "붕괴된(broken)" 설계를 사용하는 것도 가능할 수 있으며, 이는 또한 스프링 특성에 대한 추가적인 동조 옵션을 제공한다.
최종 진동-감쇠 조립체(6)에서, 성형된 경적 스프링 부분(94)은 축(A) 방향의 경적 스프링으로서 작용하여 슬라이더(50) 및 댐퍼 요소(40)를 통해 경적 플레이트(14) 상에 스프링 힘을 가하도록 구성된다. 경적 작동이 종료될 때 경적 플레이트(14)를 복귀시키기 위해 스프링 힘이 존재하게 된다. 경적 스프링 부분(94)의 사전 압축으로 인해, 스프링 힘은 또한 비-작동 상태의 바이어싱 스프링 힘으로서 존재한다. 이에 의해 획득되는 이점은 운전자가 경적을 작동하자 마자 경적 스프링에 의해 생성된 스프링 힘이 본질적으로 즉시 이용 가능하다는 것이다.
예시된 제1 실시 예에서, 경적 스프링 요소(90)는 금속 나선 스프링을 별도로 제조할 필요가 없고, 조립 동안 이러한 별도의 금속 나선 스프링을 슬라이더와 관련하여 부착 및/또는 정렬할 필요가 없도록 슬라이더(50) 상에 직접 성형된다. 현재, 오버몰딩은 바람직한 성형 방법으로 간주되지만, 슬라이더(50) 및 엘라스토머 구성요소들 양자 모두가 하나의 단일 2K 사출 성형기를 사용하여 제조되는 2K 사출 성형과 같은 다른 기법들도 고려될 수 있다. 현재 바람직하지는 않지만, 댐퍼 요소(70) 및 경적 스프링 요소(90)에 대해 상이한 성형 기법들이 사용될 수 있다. 바람직한 실시 예들에서, 경적 스프링 요소(90)는 슬라이더(50) 상에 성형될 뿐만아니라 슬라이더(50)에 본딩된다. 상기 본딩은 기계적 본딩(마찰 본딩을 포함함) 및/또는 화학적 본딩일 수 있다.
예시된 제1 실시 예에서, 경적 스프링 요소(90)는 슬라이더(50) 상의 예시된 위치에 경적 스프링 요소(90)를 유지하도록 슬라이더(50)에 기계적으로 본딩된다. 이는 경적 스프링 요소(90)와 일체로 성형되고 플랜지(56)의 로킹 개구부들(62)과의 로킹 맞물림이 이루어지는 복수 개의 로킹 요소들(100)에 의해 달성된다. 예시된 실시 예에서, 댐퍼 요소(40)는 또한 댐퍼 요소(40)를 슬라이더(50) 상의 예시된 위치에 유지하기 위해 슬라이더(50)에 기계적으로 본딩된다. 이는 또한 로킹 요소들(100)에 의해 달성된다. 바람직한 실시 예에서, 동일한 로킹 요소들(100)은 경적 스프링 요소(90)와 댐퍼 요소(40) 양자 모두를 본딩시키기 위해 사용되고, 그럼으로써 엘라스토머 경적 스프링 요소(90), 엘라스토머 댐퍼 요소(40) 및 로킹 요소(100)가 하나의 통합된 몸체로서 함께 성형되고, 관통 개구부들(62)에 의해 슬라이더(50)에 기계적으로 본딩된다. 설명의 목적으로만, 이러한 통합된 엘라스토머 몸체(70, 90, 100)가 도 10a 및 10b에서 슬라이더(50) 없이 도시되어 있다. 이러한 실시 예에서, 엘라스토머 요소들(70, 90)과 슬라이더(50)의 관형 부분들 사이에는 마찰 본딩이 또한 있을 수 있다.
일부 실시 예들에서, 댐퍼 요소(40) 및 경적 스프링 요소(90) 중 하나 또는 양자 모두는 부착제에 의해 슬라이더(50)에 화학적으로 본딩될 수 있다. 댐퍼 요소(40) 및 경적 스프링 요소(90) 중 하나 또는 양자 모두에 대해 도면들에 개시된 바와 같은 기계적 본딩, 및 화학적 부착 양자 모두를 사용하는 것이 또한 가능하다. 화학적 부착은 성형 동안 구현될 수 있다. 마찰 본딩에만 또는 마찰 본딩에 부분적으로 의존하는 것이 또한 가능하다. 마찰 본딩은 엘라스토머 재료의 사후-성형 수축에 의해 획득될 수 있다.
도 2 내지 도 7을 참조하여 제1 실시 예에 따른 다수의 댐퍼 유닛(40)을 사용하여 진동-감쇠 조립체(6)를 조립하는 방법이 지금부터 설명될 것이다. 여기에서 설명되는 바와 같은 단계들의 시퀀스 또는 순서는 변경될 수 있다. 제1 단계로서, 브래킷(22)은 베이스 구조물(12)의 돌출부들(13) 상에 배치될 수 있다. 제2 단계로서, 각각의 댐퍼 유닛(40)의 리브형 댐퍼 요소(70) 및 슬라이더(50)는 도 2의 하부로부터 경적 플레이트(14)의 관련 개구부 내로 삽입될 수 있다.
여기서 유념해야 할 점은 각각의 댐퍼 유닛(40)의 엘라스토머 댐퍼 요소(70) 및 슬라이더(50)가 함께 그리고 경적 플레이트(14)의 일 측면만으로부터 삽입된다는 것이다. 댐퍼 요소(70)의 삽입 동안, 상기 댐퍼 요소(70)의 방사상 외측 맞물림 표면(75)은 대응되는 슬리브(20)의 내측 맞물림 표면(21)과 맞물리게 되고, 그럼으로써 스티어링 휠 진동(V)이 댐퍼 요소(70)로부터 경적 플레이트(14)로 전달될 수 있다. 바람직하게는, 반경 치수들은 댐퍼 요소(70)가 슬라이더(50)와 슬리브(20)의 내부 맞물림 표면(21) 사이에서 어느 정도 반경 방향으로 압축되도록 선택된다.
댐퍼 요소(70)의 삽입 동안, 댐퍼 요소(70)와 일체로 형성된 지지 링(74)은 최종 삽입 위치를 한정하는, 도 7에 도시된 바와 같은 경적 플레이트(14)의 바닥면과 맞물리게 된다. 댐퍼 요소(70)의 삽입 동안, 댐퍼 요소(70)의 상부 방사상 연장부(73)는 슬리브(20)를 통과시키기 위해 일시적으로 압축될 것이다. 최종 위치에서, 연장부(73)는 슬리브(20)의 상부 에지 위로 연장되게 된다. 이에 의해, 지지 링(74) 및 방사상 연장부(73)는 함께 댐퍼 요소(70)가 경적 플레이트(14)에 대해 축 방향으로 정확하게 배치/로킹되어 유지되는 것을 보장하게 된다. 별도의 로킹 요소들이 필요하지 않으며, 축 방향 로킹은 댐퍼 유닛의 일 측 삽입시 자동으로 이루어진다. 또한, 여기서 유념할 점은 이러한 제1 실시 예에서 엘라스토머 댐퍼 요소(70)의 축 방향 원위 부분이 슬리브(20)의 원위 에지를 넘어 축 방향으로 연장되게 된다는 것이다.
댐퍼 요소들(70)이 경적 플레이트(14) 내에 정확하게 배치되었을 때, 볼트(120)는 각각의 슬라이더(50)의 보어(54) 내로 삽입될 수 있다. 각각의 볼트(120)는 볼트 헤드(126), 원통형 가이드 샤프트(122) 및 나사 처리된 단부(124)를 지닌다. 슬라이더(50)의 관형 부분(52)은 가이드 샤프트(122)를 따라 활주 가능하다. 도 7에 도시된 바와 같이, 볼트(120)는 베이스 구조물(12)의 연장부(13)의 볼트 구멍에 고정된다. 각각의 볼트(120)의 최종 체결 동안, 대응되는 경적 스프링 부분(94)의 사전 압축이 획득된다. 비-제한적인 예로서, 경적 스프링 부분은 조립 동안 10mm 내지 7mm로 사전 압축된 후에 경적 작동시 1 또는 수 mm 더 압축될 수 있다. 최종 조립에서, 각각의 경적 스프링 부분(94)의 원위 단부(95)는 브래킷(22)의 관련 경적 스프링 지지 표면(26)과 맞물린다. 최종 조립 상태에서, 볼트 헤드(126)는 엘라스토머 댐퍼 유닛(70)의 상단부(71)와 축 방향으로 맞물리고, 상기 방사상 연장부(73)는 슬리브(20)와 볼트 헤드(126) 사이에서 돌출되어 있다.
통상의 기술자라면 이해하겠지만, 댐퍼 유닛(40)을 제조하고 본 발명의 댐퍼 유닛들(40)을 사용하여 진동-감쇠 조립체를 조립하는 개시된 방법은 제조 비용 및 시간 측면뿐만 아니라 품질 측면에서도 실질적인 이점들을 제공할 수 있다. 다수의 개별 부품들이 제조, 핸들링 및 조립되어야 하는 선행기술과 비교하여, 본 발명은, 각각의 댐퍼 유닛(40)에서, 다수의 상이한 구성요소가 종종 경적 플레이트(14)의 상이한 측면으로부터 핸들링되고 조립되어야 하는 선행기술에 비해, 간단한 볼트(120)와 함께 단지 하나의 통합된 댐퍼 유닛(40)만을 사용하여 댐퍼 기능과 경적 스프링 기능 양자 모두를 확립하는 것을 가능하게 한다.
상기 조립체(6)의 경적 메커니즘의 작동은 다음과 같다. 경적 메커니즘이 운전자에 의해 작동되지 않을 때, 각각의 사전에 압축되거나 바이어스된 경적 스프링 부분(94)은 슬라이더(50)의 플랜지(56)를 가압하여 상기 슬라이더(50)를 베이스 구조물(12)로부터 상측 방향으로 벗어나게 한다. 축 방향 스프링 힘은 플랜지(56)를 통해 댐퍼 요소(70)로 전달되고 그리고 지지 링(74)을 통해 경적 플레이트(14)로 전달된다. 여기서 주목할 점은 볼트(120)가 다음과 같은 다수의 기능을 지닌다는 것이다.
- 볼트(120)는 경적 작동 동안 슬라이더(50)의 축 방향 이동을 위한 가이드 샤프트(122)를 제공하고;
- 볼트 헤드(126)는 댐퍼 유닛(40)의 축 방향 이동을 위한 상부 축 방향 정지부를 한정하며; 그리고
- 볼트 헤드(126)는 댐퍼 요소(70)의 상부를 눌러서 경적 플레이트(14)와 관련하여 댐퍼 유닛(40)을 제자리에 로킹시키는데 일조한다.
예시된 실시 예에서, 댐퍼 요소(70)의 원위 단부(71)는 슬리브(20)의 상부 에지를 넘어 짧은 거리로 연장되고, 그럼으로써 댐퍼 유닛(40)의 상부 정지 위치는 댐퍼의 단부(71) 및 볼트 헤드(120) 간 유연한(soft) 맞물림에 의해 한정된다.
경적 작동시, 운전자가 스티어링 휠(2) 상의 경적 패드(8)를 누를 때, 경적 플레이트(14)는 베이스 구조물(12)을 향해 눌려진다. 힘은 댐퍼 요소(40)를 통해 슬라이더(50)로 전달되고, 그럼으로써 이는 도 5의 거리(D)가 0으로 감소되고 경적 스위치(15, 30)가 닫혀질 때까지 경적 스프링 부분(94)을 축 방향으로 더 압축하는 가이드 샤프트(122)를 따라 변위된다. 경적 패드(8) 상의 압력이 해제될 때, 경적 스프링 부분(94)은 경적 플레이트(14)를 경적 플레이트(14)의 정상 위치로 복귀하게 하고, 그럼으로써 엘라스토머 단부 부분(71) 및 볼트 헤드(124) 간의 유연한 맞물림은 "유연한" 정지를 제공한다.
상기 조립체(6)의 댐퍼 기능은 다음과 같다. 베이스 구조물(12) 및 스티어링 휠(2)에서 발생하는 스티어링 휠 진동(V)(도 7)은 볼트들(120) 및 슬라이더들(50)을 통해 엘라스토머 댐퍼 요소(70)로 전달된다. 상기 댐퍼 요소(70)는 슬리브들(20)을 통해 스티어링 휠 진동들(V)을 경적 플레이트(14)로 전달함으로써, 질량체(경적 플레이트, 에어백 조립체 및 경적 플레이트(14)에 의해 지지되는 임의의 다른 세부사항의 중량으로 표현됨)가 위상이 일치하지 않게 진동하게 하고 그럼으로써 스티어링 휠(2)의 진동들(V)이 동적으로 감쇠하게 된다. 진동 감쇠 동안, 댐퍼 요소들(70)의 엘라스토머 재료의 반경 방향 압축은 변하게 된다. 댐퍼 요소들의 리브형 설계로 인해, 압축된 엘라스토머 재료는 리브들(77) 간 공간들(78)로 확장될 수 있다. 이러한 해결수법은 댐퍼 요소(70)의 스프링 상수 및 댐퍼 압축 간에 바람직한 선형 관계를 제공한다. 엘라스토머 재료의 비-리브형의 일체 실린더에서, 상기 재료는 그러한 "탈출(escape)"을 지니지 않고, 결과적으로는 스프링 상수가 비-선형적이게 하고, 그럼으로써 동적 감쇠 기능이 그다지 효율적이지 않게 하는데, 그 이유는 타깃 주파수의 매칭이 더 어려워지기 때문이다. 리브형 구성으로 획득되는 또 다른 이점은 설계 및 제조 동안 주파수 동조의 유연성이 증가한다는 것이다. 상기 조립체의 감쇠 주파수는 리브들(77)의 개수, 리브들(77)의 원주 방향, 반경 방향 및/또는 축 방향 치수들 및 리브들(77) 간의 공간들(78)과 같은 하나 이상의 매개변수들을 변경시켜 동조될 수 있다. 따라서, 두껍거나 얇은 리브들; 축 방향에서 길거나 짧은 리브들; 반경 방향에서 길거나 짧은 리브들 등; 이 사용될 수 있다. 또한, 댐퍼 요소(70)가 동조 가능한 주파수 간격은 선행기능의 댐퍼 요소들에 비해 리브형 구성을 사용함으로써 확장될 수 있다.
진동 감쇠 작동 동안, 경적 플레이트(14)는 결과적으로는 특히 경적 플레이트(14)를 축 방향으로 지지하는 댐퍼 요소(70)의 하부 또는 근위 부분(72)과 관련하여 축(A)에 수직인 방향으로 이동하게 된다. 반경 방향으로 이동하는 경적 플레이트(14)가 그의 후방 측면에서 하부 부분(72)의 표면과 직접 접촉하기 때문에, 경적 플레이트(14)의 이러한 반경 방향 이동은 도 7의 참조 번호 74에서 댐퍼 요소(70) 및 경적 플레이트(14)의 하부면 간 계면에서 원하지 않는 마찰 운동 및 실리콘 마모를 야기할 수 있다. 또한, 경적 플레이트(14)의 후방 측면 및 댐퍼 요소(70)의 하부 부분(72) 간 이러한 직접적인 축 방향 접촉은 부정적인 방식으로 감쇠 기능(동조)에 영향을 미칠 수 있다. 이는 링형 그루브(76)를 제공하기 위한 이유이다. 이에 의해, 지지 링(74)은 감쇠 동안 경적 플레이트(14)의 좌-우 이동과 함께 도 7에서 좌-우 방향으로 더 자유롭게 이동하게 되고, 결과적으로는 경적 플레이트(14)와 댐퍼 요소(70) 간 마찰 운동이 줄어들게 되고, 또한 댐퍼 요소 부분(70)과 경적 플레이트(14)의 후방 측면 간 접촉으로부터 진동 감쇠가 "감-결합(de-coupling)"을 초래하게 된다.
제2 실시 예
도 11a 및 도 11b는 댐퍼 유닛(240)의 제2 실시 예를 보여준다. 동일한 참조 번호들은 상기 제1 실시 예에서같이 사용되지만, 200-시리즈로 사용된다. 이전 단락에서 설명한 바와 같은 링(74) 및 링형 그루브(76)를 지니는 해결수법이 유리할 수 있지만, 여기서 유념할 점은 추가된 이동성이 진동 방향으로만 획득된다는 것이다. 예를 들어 진동들(V)이 도 7에서 좌-우로 안내되는 경우, 도 7에서 좌측 및 우측으로 도시된 지지 링(74)의 부분들은 상기 그루브(76)로 인해 경적 플레이트(12)와 함께 자유롭게 이동하게 된다. 그러나 도 7에서 리더(reader)를 향하고 리더로부터 떨어져 있는 지지 링(74) 상의 상이한 원주 방향 위치들에서, 이러한 좌-우 이동은 그루브(76)에 의해 허용되지 않게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 제2 실시 예에 따른 댐퍼 요소(270)의 하부 부분(271)은 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 설계될 수 있다. 제1 실시 예의지지 링(74)은 원주 방향으로 사이에 공간들(279)을 지니는 다수의 개별 지지 스터드들(274)로 분할된다. 링 설계(74)와 비교하여, 개별 지지 스터드들(274)은 모든 반경 방향에서 더 유연성이 있게 된다. 이러한 설계는 경적 플레이트(14)의 후방 측면과 맞물리는 지지 스터드들(274)이 진동 감쇠 작동에 실질적으로 영향을 주지 않으면서 축(A)에 대해 반경 방향으로 그리고 원주 방향으로 진동 감쇠 동안 경적 플레이트(14)와 함께 이동하는 것을 허용하게 한다. 이러한 설계는 지지 스터드들(274)이 경적 플레이트(14)의 이동을 더 잘 따르는 것을 허용한다. 모든 방향에서 균일한 이동성을 획득하기 위해, 지지 스터드들(274)은 바람직하게는 원형 단면, 다시 말하면 축(A)에 수직인 모든 방향으로 본질적으로 동일한 치수들을 지닐 수 있다.
제3 실시 예
도 12a 및 도 12b는 상이한 방향으로 상이한 감쇠 특성이 요구되는 상황에서 사용하기 위한 스프링 유닛(340)의 제3 실시 예를 보여준다. 위에서와 같이 동일한 참조 번호들이 사용되지만 300-시리즈로 사용된다. 지지 스터드들(374) 및 공간들(376)은 제2 실시 예에서와 같이 배치된다. 제3 실시 예에서, 스프링 유닛(340)의 엘라스토머 댐퍼 요소(370)는 타원형 또는 타원 구성과 같은 비-원형 구성을 지닌다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 비-원형 댐퍼 요소(370)는 경적 플레이트(14)의 대응되는 비-원형 개구부(321)에 수용된다. 이러한 비-원형 설계에 의해, 상기 조립체는 도 12에서 수직 및 수평 방향으로 상이한 동조 주파수들을 제공할 수 있다.
제4 실시 예
도 15a 내지 도 15c는 댐퍼 유닛(440)의 제4 실시 예를 보여준다. 동일한 참조 번호는 위에서와 같이 사용되지만 400-시리즈로 사용된다. 댐퍼 유닛(440)의 슬라이더(450)는 도 13a 내지 도 13d에 도시되어 있다. 댐퍼 유닛(440)의 댐퍼 요소(470)는 도 14a 내지 도 14c에 도시되어 있다. 제조, 선택적인 본딩, 기능, 재료 등에 관한 이전 실시 예들에 대해 위에서 언급한 모든 것은 모든 관련 부분들에서 이러한 실시 예(440)에도 적용된다.
제2 실시 예에서와 같이, 제4 실시 예에 따른 댐퍼 유닛(440)의 댐퍼 요소(470)는 복수 개의 축 방향으로 연장되는 리브들(477)로 분할되고, 이들은 댐퍼 유닛(440)의 축(A) 주위에 원주 방향으로 분포되고 그 사이에 공간들(478)을 한정한다. 위에서 설명한 바와 같은 리브들의 작동 및 이점들은 이러한 제4 실시 예에도 모든 관련 측면에서 적용될 것이다. 그러나, 댐퍼 유닛(440)의 이러한 제4 실시 예는 일부 추가 특징들을 제시한다.
제4 실시 예에서, 그리고 축(A)의 방향에서 볼 때, 각각의 리브(477)는 리브(477)의 진동 감쇠 부분을 형성하는 근위 리브 부분(477a) 및 진동 감쇠 작용에 주로 관여하지 않는 원위 리브 부분(477b)을 지닌다(도 14a 내지 14c). 근위 리브 부분(477a)은 축(A)과 평행하게 연장되는 방사상 외측 표면(475)을 지닌다. 리브들(477)의 방사상 외측 표면(475)은 댐퍼 요소(470)의 외측 맞물림 표면을 함께 형성한다. 최종 조립체에서, 근위 리브 부분(477a)은 위에서 설명한 바와 같이 반경 방향으로 약간 압축된 상태로 유지되게 된다. 원위 리브 부분(477b)은 제1 실시 예의 방사상 연장부(73)와 유사하게 로킹 목적을 위해 방사상 연장부(473)를 지닌다. 방사상 연장부(473)는 근위 경사 로킹 표면(473a) 및 원위 경사 삽입 표면(473b)을 제공한다. 또한, 예시된 제4 실시 예에서, 원위 리브 부분(477b)과 슬라이더(450)의 관형 요소(458) 사이에는 반경 방향으로 갭(473c)이 있을 수 있다. 다른 실시 예들에서, 이러한 반경 방향 갭(473c)은 생략될 수 있다.
댐퍼 유닛(440)의 경적 스프링 요소(490)는 슬라이더(450)의 하부 관형 부분(460) 상의 슬라이더 플랜지(456)의 반대 측면 상에 배치된다. 경적 요소(90)의 구조물, 제조, 대안, 및 작동에 관한 제1 실시 예에서 위에 기재한 것은 모든 관련 실시형태들에서 이러한 제4 실시 예의 경적 스프링 요소(490)에 적용된다. 예시된 실시 예에서, 경적 스프링 요소(490)는 제1 실시 예에서와 같이 슬라이더(450) 상에 엘라스토머 댐퍼 요소(470)와 일체로 성형되며, 엘라스토머 로킹 요소들(100)은 슬라이더 플랜지(456)의 개구부들(462)을 통해 연장된다. 이러한 실시 예에서, 엘라스토머 재료의 일부(101)는 또한 슬라이더 플랜지(456)의 외측 림 외부에서 반경 방향으로 연장된다. 변형 실시 예들에서, 댐퍼 요소(470) 및 경적 스프링 요소(490)는 로킹 요소(100)에 의해서만 또는 일부(101)에 의해서만 함께 일체로 유지될 수 있다.
제4 실시 예에서, 그리고 도 14a 내지 도 14c 및 도 15a 내지 도 15d에 도시된 바와 같이, 엘라스토머 댐퍼 요소(470)에는 제1 세트의 개별 지지 스터드들(474a) 및 제2 세트의 개별 지지 스터드들(474b)이 제공된다. 제1 세트 내 지지 스터드들(474a)은 제2 세트 내 지지 스터드들(474b)과 비해 Δ 양 만큼 축 방향으로 약간 더 높이 있다. 비-제한적인 예로서, Δ 값은 1 또는 수 밀리미터 정도일 수 있다. 예시된 실시 예에서, 2개의 세트의 지지 스터드들(474a, 474b)은 원주 방향으로 인터레이스(interlace)된다. 지지 스터드들(474a, 474b)은 원주 방향으로 서로 이격되어 있고 슬라이더로부터 반경 방향으로 이격되어 있다. 도시된 바와 같은 바람직한 실시 예에서, 지지 스터드들(474b)은 제2 세트 내 지지 스터드들(474b)이 제1 세트 내 지지 스터드들(474a)보다 큰 데, 그 이유는 그들이 축(A)에 수직인 큰 단면을 지니기 때문이다. 이하에서는, 이러한 상이한 스터드들이 작은 지지 스터드(474a) 및 큰 지지 스터드들(474b)로 언급될 것이다. 예시된 실시 예에서, 작은 지지 스터드들(474a)은 원형 단면을 지니고 큰 지지 스터드들(474b)은 세장(細長) 단면을 지닌다. 지지 스터드들(474a, 474b)의 설계 및 형상은 상기 예와 다를 수 있다. 작은 지지 스터드들(474a)은 제2 실시 예의 지지 스터드들(274)과 본질적으로 동일한 기능을 지니는데, 다시 말하면 이들은 지지 스터드들과 경적 플레이트(14)의 후방 측면 간 접촉 또는 계면이 진동 감쇠를 방해하지 않도록 반경 방향 평면에서 유연성이 있음을 보장한다. 큰 스터드들(474b)의 기능은 이하에서 설명될 것이다.
도 16a 내지 도 16e는 제4 실시 예에 따른 3개의 댐퍼 유닛(440)을 포함하는 진동 댐퍼 조립체(6)(도 16f)를 조립하는 방법을 보여준다. 도 16a는 경적 플레이트(14)의 3개의 개구부 중 하나 내로 아래로부터 삽입되는 댐퍼 유닛(440)을 보여준다. 이전의 실시 예들에서와 같이, 각각의 댐퍼 유닛(440)의 슬라이더(450) 및 엘라스토머 댐퍼 요소(470)는 함께 그리고 경적 플레이트(14)의 일 측면만으로부터 삽입된다. 예시된 실시 예에서, 경적 플레이트(14)의 각각의 개구부에는 슬리브(20)가 제공된다. 슬리브는 바람직하게는 경적 플레이트에 성형된 견고한 플라스틱 재료와 같은 비교적 견고한 재료로 만들어진다. 슬리브(20)의 하나의 기능은 댐퍼 요소(470)를 위한 축 방향으로 연장된 맞물림 표면을 제공하는 것이다. 슬리브(20)의 다른 기능은 조립 동안 및 작동 중에 엘라스토머 댐퍼 요소(470)가 손상되는 것을 방지하는 것이다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 리브들(477)의 원위 경사 삽입 표면들(473b)이 댐퍼 유닛(440)을 개구부 내로 안내하고 또한 상기 개구부를 통해 엘라스토머 댐퍼 요소(470)를 가압 또는 강제시키는데 일조하도록 슬리브의 내측 반경 방향 치수가 선택된다.
도 16c는 댐퍼 유닛(440)이 슬리브(20)의 개구부를 통해 이동됨에 따라 리브들(477)의 방사상 연장부들(473)이 반경 방향 내측으로 눌려지는 방법을 보여준다. 이러한 반경 방향 이동은 원위 리브 부분들(477b)의 내측 반경 방향 만곡으로 인해 그리고/또는 상기 연장부들(473)의 반경 방향 압축으로 인해 가능할 수 있다.
도 16d는 경적 플레이트(14)에 대한 댐퍼 유닛(440)의 최종 장착 위치를 보여준다. 최종 위치는 작은 지지 스터드들(474a)이 슬리브(20)의 하부면과 맞물리는 삽입 위치에 의해 한정된다. 상기 맞물림은 또한 경적 플레이트(14)의 후방 측면과 직접적으로 이루어질 수 있다. 댐퍼 유닛(440)이 최종 위치에 완전히 삽입되면, 리브들(477)의 연장부들(473)은 도 16d에 화살표로 도시된 바와 같이 방사상 외측으로 스냅(snap)된다. 각각의 리브(477)의 근위 경사 로킹 표면(473b)은 이제 댐퍼 유닛(440)을 제자리에 로킹하기 위해 슬리브(20)의 방사상 연장부의 상부면과의 로킹 맞물림이 이루어지게 된다. 댐퍼 유닛(440)은 엘라스토머 댐퍼 요소(470)에 의해, 다시 말하면 한편으로는 작은 지지 스터드들(474a)에 의해 그리고 다른 한편으로는 상기 방사상 연장부들(473)에 의해 축 방향으로 댐퍼 유닛(440)의 최종 위치에 유지된다. 이러한 단계에서는 큰 지지 스터드들(474b)이 사용되지 않는다.
제1 실시 예에 대해 위에서 설명한 바와 같이, 댐퍼 요소(470)의 삽입 동안, 근위 리브 부분들(477a)의 방사상 외측 맞물림 표면들(475)은 대응되는 슬리브(20)의 내측 맞물림 표면(21)과 맞물리게 되고, 그럼으로써 스티어링 휠 진동들(V)이 댐퍼 요소(470)로부터 경적 플레이트(14)로 전달될 수 있다. 적절한 진동 감쇠 효과를 달성하기 위해, 반경 방향 치수들은 바람직하게는 댐퍼 요소(470)가 삽입의 결과로서 슬라이더(450)와 슬리브(20)의 내측 맞물림 표면(21) 간에 어느 정도 반경 방향으로 사전에 압축되도록 선택된다.
댐퍼 요소(470)가 경적 플레이트(14)에 정확하게 배치되었을 때, 볼트(120)는 도 16e에 도시된 바와 같이 각각의 슬라이더(450)의 보어(454) 내에 삽입될 수 있다. 각각의 볼트(120)는 볼트 헤드(126), 원통형 가이드 샤프트(122) 및 나사 처리된 단부(124)를 지닌다. 슬라이더(450)의 관형 부분(452)은 가이드 샤프트(122)를 따라 활주할 수 있다. 볼트들(120)은 베이스 구조물(12)의 연장부들(13)의 볼트 구멍들 내에 고정된다.
각각의 볼트(120)(도 16f)의 최종 체결 동안, 대응되는 경적 스프링 부분(494)의 사전 압축이 획득된다. 비-제한적인 예로서, 경적 스프링 부분(494)은 조립 동안 10mm 내지 7mm로 사전에 압축된 후에 경적 작동시 1 또는 수 밀리미터 더 압축될 수 있다. 최종 조립체(6)에서, 각각의 경적 스프링 부분(494)의 원위 단부(495)는 브래킷(22)의 관련 경적 스프링 지지 표면(26)과 맞물린다.
도 16f의 배척도(enlarged-scale view)에 도시된 바와 같이, 각각의 볼트(120)의 최종 체결 동안, 볼트 헤드(126)는 리브들(477)의 원위 단부들이 슬라이더(450)의 원위 단부와 동일한 높이를 이룰 때까지 리브들(477)과 맞물리고 축 방향으로 압축될 수 있다. 도 16f에 화살표로 도시된 바와 같이, 이러한 최종 압축은 방사상 연장부들(473) 또는 리브들(477)을 슬리브(20)에 더 단단히 로킹하여 주고 그럼으로써 댐퍼 유닛(440)을 경적 플레이트(14)에 대해 축 방향으로 훨씬 더 견고하게 고정하여 준다. 다른 실시 예들에서, 이러한 최종 압축은 생략될 수 있다.
크고 단단한 지지 스터드들(474b)의 작동은 지금부터 도 17a 내지 도 17c를 참조하여 설명될 것이다. 운전자가 경적을 작동시키기 전에(도 17a), 각각의 슬리브(20)의 후방 측면은 작은 지지 스터드들(474a)만과 접촉하게 되고, 슬리브(20)의 후방 측면과 큰 지지 스터드들(474b) 사이에는 축 방향 갭 Δ이 존재한다.
도 17b는 경적 작동의 초기 단계를 보여주며, 여기서 운전자는 경적 작동 패드(8)를 누름으로써 경적 작동을 시작하게 된다. 경적 플레이트(14)는 이제 축 방향으로 거리 Δ 만큼 이동하게 된다. 작은 지지 스터드들(474a)은 이들의 비교적 작은 단면 치수로 인해 축 방향으로 압축되어 있다. 따라서, 경적 스프링(494)의 압축은 아직 시작되어 있지 않다. 작은 지지 스터드들(474a)이 큰 지지 스터드들(474b)과 동일한 축 방향 높이를 지니는 정도로 작은 지지 스터드들(474a)이 축 방향으로 압축되어 있는 경우, 도 17b의 배축도에 도시된 바와 같이, 슬리브(20)의 후방 측면이 작은 지지 스터드들(474a) 및 큰 지지 스터드들(474b) 양자 모두와 접촉하게 된다. 이제 거리 Δ 가 제거되어 있다. 따라서, 제1 세트의 지지 스터드들(474a)에 대해 작은 치수들을 선택하면 유연성 있는 계면을 보장하고 경적 작동시 축 방향 압축을 보장하는 이점이 있다.
도 17c는 차후의 경적 작동 단계를 보여준다. 큰 지지 스터드들(474b)을 향한 거리 Δ 가 제거되면, 운전자가 경적 작동 패드(8)를 누를 때 지지 스터드들(474a, 474b) 모두의 전체 축 방향 강도가 이제 경적 스프링 부분(494)이 압축되기에 충분하게 된다. 예시 목적만으로, 도 17c는 경적 플레이트(14)의 이동 및 경적 스프링의 압축을 매우 과장된 척도로 보여준다. 실제로, 이러한 이동은 단지 1 밀리미터 또는 수 밀리미터 정도일 수 있다.
높이가 상이하며 선택적으로는 축 방향 강도가 상이한 지지 스터드들(474a, 474b)을 포함하는 이러한 설계에 의해 획득되는(이러한 설계에서 상이한 높이를 지님으로써 획득되는) 특정한 이점은 2가지의 유리한 특성, 즉 한가지 유리한 특성이 진동 감쇠에 관련된 것과 다른 한가지 유리한 특성이 경적 작동에 관련된 것이 동시에 획득될 수 있다는 것이다. 진동 감쇠와 관련하여, 엘라스토머 재료와 경적 플레이트(14) 및 슬리브(20)의 후방 측면 사이에는 반경 방향으로 유연한 계면이 바람직하다. 경적 작동과 관련하여, 운전자가 상기 패드(8)를 누를 때 가능한 한 빨리 경적 스프링 압축을 개시하기 위해 동일한 위치에는 축 방향으로 단단한 계면이 바람직하다. 이러한 "딜레마"는 상이한 지지 스터드들(474a, 474b)을 제공하여, "동적" 지지 계면을 생성함으로써 해결된다.
한편, 경적 작동이 존재하지 않을 때, 경적 플레이트(14)의 후방 측면은 비교적 유연한 작은 지지 스터드들(474a)만에 의해 지지된다. 이는 엘라스토머 재료와 경적 플레이트(14)의 후방 측면 간 계면이 진동 감쇠 기능을 방해하지 않는다는 이점을 지닌다. 큰 지지 스터드들(474b)은 경적 작동이 존재하지 않는 경우 작동 상태에 있지 않다. 한편, 경적 작동이 개시될 때, 완전히 전개된 경적 스프링 힘이 가능한 한 빨리 획득되는 것이 바람직하다. 크고 상대적으로 단단한 지지 스터드들(474b)의 존재 및 작은 지지 스터드들(474a)의 비교적 낮은 축 방향 강도으로 인해, 작은 지지 스터드들(474a)의 축 방향 압축에 의해 경적 작동이 개시될 때 거리 Δ 가 매우 신속하게 제거될 수 있고, 그럼으로써 정상적인 진동 감쇠 동안 상기 계면이 유연함에도 불구하고 원하는 축 방향으로 단단한 계면이 확립될 수 있다.
대안들
위에 설명되고 도면들에 도시된 실시 예들은 여러 방식으로 변경될 수 있다.
예시된 실시 예들에서, 가이드 샤프트는 진동 베이스 구조물에 나사 고정되는 볼트의 일부이다. 가이드 샤프트는, 예를 들어 진동 구조물과 일체로 선택적으로는 너트로 조립체를 고정하기 위한 자유 나사산이 있는 단부와 일체로 만들어진 가이드 샤프트에 의해 다르게 구현될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서 볼트가 반대 방향으로 향하게 하는 것, 다시 말하면 그 대신에 경적 플레이트 내에 나사로 고정되는 것이 가능할 수 있다.
대안 실시 예들에서, 경적 플레이트의 슬리브들(20)이 생략되고 댐퍼 요소들은 상이한 방식으로 경적 플레이트(14)에 연결되고, 선택적으로는 경적 플레이트(14)와 직접 접촉하는 방식으로 연결된다.
슬라이더의 제2 관형 부분은 다른 실시 예들에서 경적 스프링 부분으로 더 연장될 수 있지만, 경적 작동시 슬라이더의 이동을 허용하기 위해 모든 방향으로 연장되지 않는 것이 바람직하다. 일부 실시 예에서, 제2 관형 부분은 생략되고 경적 스프링 요소는 플랜지에만과 같이 다른 어떤 방식으로 슬라이더에 부착된다.
일부 실시 예들에서, 댐퍼 요소의 외측 맞물림 표면은 진동들이 본질적으로 모든 반경 방향으로 전달될 수 있도록 댐퍼 유닛의 축 주위에서 실질적으로 360도 원주 방향으로 연장될 수 있다. 이러한 실시 예들은 또한 외측 맞물림 표면이 원주 방향으로 연속적이지 않은 리브형 설계들을 포함하는 것으로 고려된다.
다른 실시 예들에서, 댐퍼 유닛의 외측 맞물림 표면은 댐퍼 유닛이 특정 방향으로만 진동들을 전달하도록 구성된 경우에만 일부 방향으로 존재할 수 있다. 이는 예컨대 슬리브들 상의 내측 돌출부들과 같이 원주 방향으로 제한된 내측 맞물림 표면을 한정하는 경적 플레이트의 장착 개구부 내에 내측 돌출부들을 배치함으로써, 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 이는 또한 일부 방향으로만 맞물림 표면들을 지니는 엘라스토머 댐퍼 요소를 설계함으로써 구현될 수 있다. 하나의 단일 댐퍼 유닛이 특정 방향으로만 진동들을 전달하도록 배치되는 이러한 실시 예들에서, 완전한 조립체는 상이한 방향들로 진동들을 핸들링하도록 배치된 다수의 댐퍼 유닛을 포함할 수 있다. 일 예로서, 하나 이상의 댐퍼 유닛들은 수직 방향으로 진동들을 감쇠시키도록 구성될 수 있고 하나 이상의 다른 댐퍼 유닛들은 수평 방향으로 진동들을 감쇠시키도록 구성될 수 있다.
대안 실시 예들에서, 엘라스토머 요소들의 슬라이더 및 대응되는 채널들 또는 보어들은, 예를 들어 상이한 방향들로 상이한 댐핑 특성들이 요구되고 댐퍼 유닛이 결과적으로 특정 방식으로 가이드 샤프트 상에 배향되어야 하는 경우 비-원형 단면을 지닐 수 있다.

Claims (16)

  1. 스티어링 휠을 위한 진동 감쇠 조립체에서 사용하기 위한 댐퍼 유닛으로서,
    상기 댐퍼 유닛은,
    축을 따라 연장되는 중심 보어를 지니는 슬라이더 - 상기 슬라이더는 상기 스티어링 휠 상에서의 경적 작동시 상기 보어에 수용된 가이드 샤프트상에서 상기 축의 방향으로 활주하도록 구성됨 -;
    엘라스토머 재료로 제조되고 상기 슬라이더의 제1 부분 상에 성형되는 댐퍼 요소; 및
    엘라스토머 재료로 제조되고 경적 스프링 부분 및 서로 일체로 그리고 상기 댐퍼 요소와 일체로 성형된 부착 부분을 포함하는 성형된 경적 스프링 요소 - 상기 경적 스프링 요소의 부착 부분은 상기 슬라이더의 제2 부분 상에 성형되고, 상기 경적 스프링 부분은 상기 축의 방향으로 상기 슬라이더 상에 힘을 가하도록 구성됨 -;
    를 포함하는, 댐퍼 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경적 스프링 요소의 부착 부분은 상기 슬라이더에 기계적으로 본딩되는, 댐퍼 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경적 스프링 요소의 부착 부분은 하나 이상의 성형된 로킹 요소들에 의해 상기 슬라이더에 기계적으로 본딩되고, 상기 하나 이상의 성형된 로킹 요소들은 상기 댐퍼 요소 및 상기 경적 스프링 요소와 일체로 성형되며 상기 슬라이더 내 관련된 하나 이상의 로킹 개구부들과의 기계적 로킹 맞물림이 이루어지는, 댐퍼 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬라이더는,
    상기 축을 따라 연장되고 상기 보어를 제공하는 관형 요소; 및
    상기 관형 요소로부터 반경 방향 외측으로 연장되고 관통 구멍의 형태로 상기 로킹 개구부들을 제공하는 플랜지;
    를 포함하며,
    상기 댐퍼 요소 및 상기 경적 스프링 요소는 상기 플랜지의 축 방향 반대 측 상에 위치하고,
    상기 댐퍼 요소, 상기 경적 스프링 요소 및 상기 로킹 요소들은 서로 일체로 성형되며, 그럼으로써 상기 댐퍼 요소 및 상기 경적 스프링 요소가 상기 플랜지의 로킹 개구부들을 통해 연장되는 로킹 요소들을 통해 상기 슬라이더에 기계적으로 본딩되는, 댐퍼 유닛.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경적 스프링 요소의 경적 스프링 부분은 상기 슬라이더를 넘어 축 방향으로 적어도 부분적으로 연장되는, 댐퍼 유닛.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경적 스프링 부분은 적어도 부분적으로 벨로우 형상으로 이루어진, 댐퍼 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 경적 스프링 요소의 부착 부분은 부착 본딩에 의해 상기 슬라이더에 화학적으로 결합되는, 댐퍼 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 댐퍼 요소는 상기 슬라이더에 기계적으로; 화학적으로; 및 기계적으로 그리고 화학적으로; 중의 하나로 본딩되는, 댐퍼 유닛.
  9. 스티어링 휠에서 진동들을 감쇠시키기 위한 진동 감쇠 조립체로서,
    상기 진동 감쇠 조립체는,
    상기 스티어링 휠에 고정되고 감쇠될 진동들을 제공하는 베이스 구조물;
    상기 베이스 구조물에 고정된 가이드 샤프트;
    제1항에 따른 댐퍼 유닛 - 상기 가이드 샤프트는 상기 슬라이더의 중심 보어 내에 활주 가능하게 수용되고, 상기 댐퍼 유닛의 경적 스프링 부분은 상기 스티어링 휠 상에서의 경적 작동시, 상기 슬라이더가 상기 댐퍼 유닛의 축을 따라 상기 베이스 구조물을 향해 이동함에 따라 압축되도록 구성됨 -; 및
    질량체 - 상기 질량체는 상기 축에 수직으로 상기 질량체의 이동을 허용하기 위해 상기 댐퍼 유닛의 댐퍼 요소를 통해 상기 베이스 구조물에 의해 지지됨 -;
    를 포함하며,
    상기 댐퍼 유닛의 댐퍼 요소는 상기 축에 수직으로 안내되는 진동들을 상기 스티어링 휠로부터 상기 질량체로 전달하도록 구성되고,
    상기 댐퍼 요소 및 상기 질량체는 상기 베이스 구조물 및 상기 스티어링 휠에서 상기 진동들을 감쇠시키기 위한 주파수 동조 동적 댐퍼를 형성하는 스프링 질량 시스템으로서 작동하도록 구성되는, 진동 감쇠 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 질량체의 중량은 적어도 경적 플레이트의 중량 및 상기 경적 플레이트에 의해 지지되는 에어백 조립체의 중량을 포함하고, 상기 경적 플레이트는 상기 댐퍼 유닛의 엘라스토머 댐퍼 요소에 의해 지지되는, 진동 감쇠 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 댐퍼 유닛의 댐퍼 요소는 상기 경적 플레이트의 장착 개구부 내에 수용되고, 상기 댐퍼 요소는 외측 맞물림 표면을 제공하며, 상기 외측 맞물림 표면은 상기 진동들을 전달하기 위해 상기 경적 플레이트의 장착 개구부의 내측 맞물림 표면과 맞물리는, 진동 감쇠 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 댐퍼 유닛의 댐퍼 요소는 복수 개의 상호 이격된 리브들을 제공하고, 상기 리브들은 함께 상기 댐퍼 요소의 외측 맞물림 표면을 형성하는, 진동 감쇠 조립체.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 샤프트는 나사산이 있는 볼트의 일부이고, 상기 볼트의 볼트 헤드는 상기 슬라이더의 이동을 일 방향으로 제한하기 위한 정지부로서 작용하도록 구성되는, 진동 감쇠 조립체.
  14. 제1항에 따른 댐퍼 유닛을 제조하는 방법으로서,
    상기 방법은,
    상기 댐퍼 유닛의 축을 따라 연장되는 중심 보어를 지니는 슬라이더를 제공하는 단계;
    상기 슬라이더의 제1 부분 상에 댐퍼 요소를 제공하는 단계;
    경적 스프링 부분 및 서로 일체로 성형된 부착 부분을 포함하는 경적 스프링 요소를 제공하는 단계 - 상기 부착 부분은 상기 슬라이더의 제2 부분 상에 성형됨 -;
    를 포함하며,
    상기 댐퍼 요소를 제공하는 단계 및 상기 경적 스프링 요소를 제공하는 단계는 상기 댐퍼 요소 및 상기 경적 스프링 요소를 상기 슬라이더 상에 엘라스토머 재료로부터 서로 일체로 성형하는 단계를 포함하는, 댐퍼 유닛의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 슬라이더는 상기 축을 따라 연장되는 관형 요소, 및 상기 관형 요소로부터 반경 방향 외측으로 연장되고 관통 구멍의 형태로 하나 이상의 로킹 개구부들을 제공하는 플랜지를 포함하며,
    상기 댐퍼 요소 및 상기 경적 스프링 요소를 서로 일체로 성형하는 단계는 상기 댐퍼 요소 및 상기 경적 스프링 요소를 상기 플랜지의 축 방향 반대 측 상에 그리고 서로 일체로 그리고 하나 이상의 로킹 요소들과 일체로 성형하는 단계를 포함하고, 상기 로킹 요소들은 상기 로킹 개구부들을 통해 연장되고, 그럼으로써 상기 댐퍼 요소 및 상기 경적 스프링 요소를 상기 슬라이더에 기계적으로 본딩시켜 주는, 댐퍼 유닛의 제조 방법.
  16. 삭제
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