KR20080000617A

KR20080000617A - 진동 댐퍼, 특히 자동차 시트에 적용하기 위한 진동 댐퍼

Info

Publication number: KR20080000617A
Application number: KR1020077024639A
Authority: KR
Inventors: 볼프강 비에저; 볼프강 오르토퍼; 프란츠 코부스
Original assignee: 에스게에프 쥐트도이췌 겔렌크솨이벤파브릭 게엠베하 & 체오, 케게
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2008-01-02
Also published as: DE102005019323B3; US20080211151A1; EP1888939A1; WO2006114166A1

Abstract

본 발명은, 캐리어 프레임(12), 진동 질량 부재(26) 및 스프링 장치(18, 20)를 구비한 진동 댐퍼(10), 특히 자동차 시트 부착용 진동 댐퍼로서, 캐리어 프레임(12)과 진동 질량 부재(26)가 스프링 장치(18, 20)를 통해 서로 연결된 구성으로 된 진동 댐퍼에 관한 것이다. 본 진동 댐퍼(10)에 있어서, 스프링 장치(18, 20)는, 캐리어 암(arm)(12)과 진동 질량 부재(26)에 일체로 형성된 적어도 한 개의 탄성 연결 요소(18, 20)를 포함할 수 있다.

Description

진동 댐퍼, 특히 자동차 시트에 적용하기 위한 진동 댐퍼{VIBRATION DAMPER, IN PARTICULAR FOR APPLYING TO A MOTOR VEHICLE SEAT}

본 발명은, 캐리어 프레임(carrier frame), 진동 질량 부재(vibration mass) 및 스프링 장치(spring arrangement)를 구비한 특히 자동차 시트 부착용 진동 댐퍼로서, 캐리어 프레임과 진동 질량 부재가 스프링 장치를 통해 서로 연결된 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 있어서 진동은 울퉁불퉁한 노면 또는 다른 주기적 또는 충돌과 유사한 스트레스 등의 외부 영향뿐만 아니라 자동차 피스톤의 왕복 운동에 의해서도 발생할 수 있다고 알려져 있다. 진동은 자동차 차체로부터 다양한 자동차 부품으로 전달되고 특히 자동차 승객에게 작용한다. 진동은 한편으로는 바람직하지 않은 소음을 발생시키며 다른 한편으로는 소음 스트레스가 없는 상태에서도 자동차 내의 승객의 안락성에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이미 자동차 산업 분야에서는 진동의 발생을 저지하거나 진동이 발생한 후 진동을 억제하는 시도를 해 왔다. 이러한 관점에서 다양한 접근이 이루어졌다. 하나의 가능한 해결책은 개별 자동차 부품에, 그들의 진동에 대한 민감성을 줄이기 위해, 높은 강성과 큰 관성 모멘트를 제공하는 것이다. 그러나, 이는 무게를 줄이고 그에 따라 또한 자동차 연료 소비를 줄이는 일반적인 경량 제작 목표에 반하게 된다. 선택적으로 견고한 제작 설계를 우회하는 방법은 경량 부품에 발생하는 진동을 매우 크게 감쇠시키는 것이다. 이를 위해, 자동차 제조 기술에서 진동 댐퍼가 사용된다. 진동 댐퍼는 진동에 민감한 자동차 부품에 장착되어 자동차 부품의 진동에 의해 고유 진동(intrinsic vibration)을 하도록 여기된다. 고유 진동은 대체로 자동차 부품의 바람직하지 않은 진동에 대해 반대 위상으로 발생하고, 이는 결국 진동을 감소시킨다. 이를 또한 진동 감쇠라고도 한다.

상기 진동은 자동차 시트에서도 또한 발생하고 이는 억제되어야 한다. 최근에, 예를 들면 DVD 또는 TV 시스템용 평면 스크린과 같은 엔터테인먼트 시스템이 특히 최고급 모델 자동차 시트의 등받이에 설치되고, 따라서 뒷자리 승객은 스크린을 볼 수 있다. 그러나, 특히 상기 타입의 자동차에 있어서, 한편으로는 스크린의 사용 수명이 증가하도록 스크린에 작용하는 기계적 스트레스를 줄이기 위해 다른 한편으로는 "흔들림"을 방지하여 관람의 안락성을 증가시키기 위해, 자동차에 발생하는 진동에 의해 야기된 시트 등받이의 진동을 억제하는 것이 필요하다.

자동차 시트에 적용될 수 있는 진동 댐퍼는 이미 선행 기술에 공지되었다. 따라서 예를 들면 독일 특허 출원 공개 공보 103 27 711 A1호에는 자동차 시트에 장착될 수 있는 서론에 설명된 타입의 진동 댐퍼에 대해 개시되어 있다. 상기 진동 댐퍼에는 후프(hoop) 장치를 통해 자동차 시트의 기대기 프레임(leaning frame)에 결합될 수 있는 프레임 구조가 제공된다. 상기 프레임 구조 내에는 스프링 장치를 통해 프레임 구조에 연결된 진동 질량 부재가 배치된다. 상기 진동 질량 부재는 장형(elongated shape)이고 그 단부에 홈이 제공된다. 상기 홈은 복잡한 형상의 스프링 요소를 수용한다. 상기 스프링 요소는 탄성중합체 재료로 만들어지고, 그 일 단부는 플라스틱 링 안으로 가황되고 다른 단부는 가황(vulcanization)에 의해 고정 볼트에 연결된다. 그 다음 상기 플라스틱 링은 진동 질량 부재의 홈 안으로 가압된다. 그 다음, 볼트가 제공된 스프링 요소의 단부는 진동 댐퍼의 캐리어 구조물 안으로 삽입된다. 상기 진동 댐퍼의 상대적으로 복잡한 구조 때문에, 최종적으로 진동 댐퍼를 기대기 프레임에 장착하는 것을 준비하는 데 다수의 설치 단계가 필요하다. 또한, 다수의 기계적 연결 예를 들면 설치 작업 중 수행되는 진동 질량 부재와 프레임 구조물 사이의 연결로 인해, 발생한 진동에 의해 두 부품의 서로에 대한 위치가 어긋나게 되고 그에 따라 진동 댐퍼의 기능이 손상되거나 근본적으로 방해받을 가능성이 상대적으로 매우 높기 때문에, 상기 진동 댐퍼는 실패 가능성이 높은 문제가 있다.

유사한 진동 댐퍼가 독일 특허 출원 공개 공보 103 27 770 A1호에 개시되어 있다. 상기 진동 댐퍼도, 다수의 부품으로 구성되고 이로 인해 상대적으로 복잡하고 따라서 비용-집약적인 설치를 필요로 하며 또한 실패 가능성이 높은 문제가 있다.

추가 선행 기술에 있어서, 독일 특허 출원 공개 공보 199 08 916 A1호가 참조된다.

도 1은 본 발명에 따른 진동 댐퍼의 정면도이다.

도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 절단된 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 진동 댐퍼의 후방 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 도 1의 진동 댐퍼의 전방 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 두 개의 진동 댐퍼가 자동차 시트의 기대기 프레임에 부착된 상황을 도시한 도면이다.

본 발명의 목적은 쉽고 저렴하게 생산할 수 있으며 바람직한 진동 감쇠 성능과 결합한 높은 신뢰도와 긴 사용 수명을 제공하는 서론에 설명된 타입의 진동 댐퍼를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 스프링 장치가, 캐리어 프레임과 진동 질량 부재에 일체로 형성된 적어도 한 개의 탄성 연결 요소를 포함한 서론에 설명된 타입의 진동 댐퍼에 의해 달성된다. 다부품 설계와 진동 댐퍼의 제작 및 후속 설치 작업 대신에, 본 발명에 의하면, 비록 진동 댐퍼가 캐리어 프레임, 진동 질량 부재 및 스프링 장치의 세 개의 개별 부품으로 제작되지만, 그럼에도 불구하고 상기 세 개의 개별 부품이 서로 준일체형(quasi-integral) 방식으로 결합될 수 있고, 따라서 후속 설치, 예를 들면 자동차 시트의 기대기 프레임에 설치하는 데 있어서 진동 댐퍼는 구조적 부분으로서 설치될 수 있고, 또한 후속 작동에 있어서도 진동 댐퍼의 일체형 설계 때문에 기계적 스트레스의 작용에 의한 개별 부품의 바람직하지 않은 변위가 발생하지 않는다. 진동 댐퍼의 일체형 설계 때문에, 설치 노력은 선행 기술에 비해 실질적으로 감소하고 신뢰도는 매우 증가할 수 있다.

본 발명의 변형에 있어서, 탄성 연결 요소는 탄성중합체 재료, 바람직하게는 천연 고무로 제작되고 캐리어 프레임과 진동 질량 부재에 각각 가황된다. 연결 요소는 천연 고무 이외의 다른 탄성중합체 재료로 또한 제작될 수 있다는 것을 알 수 있다. 캐리어 프레임과 진동 질량 부재에서의 연결 요소의 가황 작업 때문에, 진동 댐퍼는 작동 중 발생하는 기계적 스트레스 특히 진동 스트레스에도 불구하고 바람직하지않은 변형이 일어나지 않는 바람직한 일체형 구조부 구성을 가진다. 또한, 진동 댐퍼는 생산이 매우 쉽다. 상기 연결에 있어서 캐리어 프레임과 진동 질량 부재가 사전 제작된 주형에 놓이고, 그 다음 탄성중합체 재료가 주입 방법에 의해 주형 안으로 주입되고 캐리어 프레임과 진동 질량 부재 위로 가황된다. 스프링 장치의 탄성 연결 요소가 또한 동시에 형성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 탄성 연결 요소는 실질적으로 반원통형 지주 부재(semi-cylindrical strut member)를 포함한다. 반원통형 지주 부재로서의 설계는, 연결 요소가 원통의 세로축에 직각인 평면에서 연장되는 모든 진동 방향에 대해 실질적으로 동일한 진동 거동을 가지는 장점이 있다. 그러나, 개별 연결 요소는, 예를 들면 특정 방향에서의 진동을 촉진하기 위해 그리고 다른 한편으로는 다른 방향에서의 진동을 억제하기 위해 다른 기하학적 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 구현 예에 있어서, 진동 질량 부재는 적어도 두 개의 탄성 연결 요소를 통하여 캐리어 요소에 연결된다. 상기 연결에 있어서, 연결 요소는 상호 반대 측부에 배치되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 두 개 이상의 탄성 연결 요소가 또한 제공될 수 있다.

특히 매우 낮은 주파수를 가진 진동을 감쇠시키기 어렵다는 것이 밝혀졌다. 본 발명에 따른 진동 댐퍼는 특히 본 특별한 경우를 위해 설계되었다. 따라서, 본 발명에 따른 진동 댐퍼가 6Hz에서 18Hz 범위, 바람직하게는 약 9Hz에서 14Hz 범위의 고유 주파수를 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 진동 댐퍼에 있어서, 진동 질량 부재는 0.2mm 또는 그 이상의 여기 진폭에서 0mm에서 5mm의 진동 질량 부재 진폭을 발생하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 캐리어 프레임은 C-아치형으로 설계될 수 있다. 이는 캐리어 요소가 경량 제작될 수 있는 장점이 있다. 그러나, 닫힌 프로파일(closed profile)을 가진 더 견고한 캐리어 요소도 또한 명백히 사용될 수 있다. C-아치형 캐리어 요소의 변형에 있어서, 캐리어 프레임은 그 자유 단부 영역들에서 각 경우마다 적어도 하나의 연결 요소를 통해 진동 질량 부재에 연결된다. 예를 들어 만일 캐리어 프레임 및/또는 진동 질량 부재가 박판 금속 재료로 생산되면, 특히 비용은 많이 들지 않지만 그럼에도 불구하고 충분히 안정적인 구성의 캐리어 요소가 제공된다.

캐리어 요소들 사이의 가황 연결의 신뢰도를 높이기 위해, 본 발명의 변형에 의하면, 가황에 의한 연결 요소의 일체적 형성을 촉진하기 위해 캐리어 요소가 사전 처리될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 진동 질량 부재는 금속 몸체, 바람직하게는 주조물 재료를 포함할 수 있다. 이는, 진동 질량 부재가 그 기하학적 형상에 있어서 임의로 설계될 수 있고 각 특정 경우에 따라서 개조될 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 바람직한 변형에 있어서, 금속 몸체는 적어도 특정 영역이 바람직하게는 탄성중합체 재료로 코팅될 수 있다. 이미 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 진동 댐퍼는, 캐리어 프레임과 진동 질량 부재를 주형에 놓고, 그 다음 탄성중합체 재료를 주입 공정에 의해 주입함으로써 생산될 수 있다. 상기 관계에 있어서 바람직하게는, 탄성중합체 재료 주입 중 예를 들면 약 1mm의 벽 두께를 가진 탄성중합체 재료의 외피가 진동 질량 부재의 금속 몸체 둘레에 형성되도록 주형이 구성된다. 그 결과, 진동 질량 부재의 금속 몸체가 감쇠 코팅에 의해 둘러싸이게 되고, 따라서 진동 질량 부재가 심하게 변형되어 주변 구조물 부분, 예를 들면 캐리어 프레임과 접촉되는 경우 그 충격이 감쇠하고 큰 충격 소음이 발생하지 않게 된다.

본 발명은 이하 첨부 도면을 참조로 한 예에 의해 설명된다.

도 1은 전체적으로 도면 참조 번호 10이 부여된 본 발명에 따른 진동 댐퍼의 정면도이다. 본 발명에 따른 진동 댐퍼는 C-형상 박판 금속 재료로 제작된 캐리어 프레임(12)을 포함한다. 캐리어 프레임(12)의 자유 단부(14, 16) 영역에서, 탄성중합체 연결 요소(18, 20)가 캐리어 프레임(12)에 가황된다. 비교적 넓은 2차원 탄성중합체 영역(22, 24)이 캐리어 프레임(12)의 내면에 위치될 수 있다. 연결 요소(18, 20)는 실질적으로 반원통형이고 날카로운 모서리 없이 탄성중합체 영역(22, 24)으로 매끄럽게 전환된다. 진동 질량 부재(26)는 연결 요소(18, 20)의 내부 단부에 형성된다. 여기서, 도 2에 도시된 단면도가 특히 참조된다. 진동 질량 부재(26)는 탄성중합체 외피(28)에 의해 실질적으로 완전히 둘러싸인 회주철 몸체이다. 탄성중합체 외피(28)는 연결 요소(18, 20)로 매끄럽게 전환되고 진동 질량 부재(26) 위로 유사하게 가황된다. 특히 탄성중합체 외피(28)로부터 연결 요소(18, 20)로의 모든 변환이 조화적으로(harmonically) 구성된다. 진동 질량 부재(26)의 기하학적 구조는 자동차 시트에 있어서 개별적 설치 상황에 맞추어 개조된다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 진동 댐퍼(10)의 다양한 사시도이다. 도 3 및 도 4에서, 진동 댐퍼를 기대기 프레임에 고정시키는 홈(30, 32)이 각 경우마다 캐리어 프레임(12)의 상부 자유 단부(14)에 제공된 것을 알 수 있다. 상기 설치 상황은, 예를 들어 서로에 대해 가로로 배치되도록 구성된 진동 댐퍼(10, 10')가 자동차 시트 등받이용 기대기 프레임(36)에 고정된 것이 도시된 도 5에서 확인할 수 있다. 진동 질량 부재(26)의 기하학적 구조가 실제 설치 상황에 맞추어 개조된 것을 또한 알 수 있다. 두 캐리어 프레임(12, 12')은 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 홈(30, 32)에 적당한 볼트를 결합시킴에 의해 고정된다.

작동에 있어서, 진동은 기대기 프레임(36)에 가로 방향(Q) 및 세로 방향(L)으로 발생한다. 진동은 특히, 예를 들면 20Hz 이하 영역의 상대적으로 낮은 주파수와 0.2mm에서 1mm 범위의 여기 진폭을 가진다. 진동은 캐리어 프레임(12)과 연결 요소(18, 20)를 경유하여 진동 질량 부재(26)로 전달된다. 그에 의해 진동 질량 부재(26)가 여기되어 반대 위상으로 그리고 특히 세로 방향뿐만 아니라 가로 방향으로 진동하고, 그에 따라 탄성 연결 요소(18, 20)가 탄성적으로 항복된다. 그에 의해 탄성 연결 요소(18, 20)는 평행한 축 하중을 받게 된다. 진동 질량 부재(26)의 반대-위상 진동에 의해, 기대기 프레임(36)에 작용하는 진동이 감쇠된다. 따라서 자동차 시트의 고유 진동 주파수가 감쇠되고 시트는 매우 덜 격렬하게 진동하게 된다. 또한, 시트 등받이에 연결된 부품, 예를 들면 자동차 엔터테인먼트 시스템의 스크린은 덜 강력한 진동 스트레스를 받는다. 그에 의해 사용 수명이 매우 증가될 수 있다. 또한, 엔터테인먼트 프로그램을 관람할 때, 스크린의 성가신 흔들림이 없다.

본 발명에 따른 진동 댐퍼(10)의 핵심적인 장점은, 댐퍼가, 예를 들면 6Hz에서 18Hz 범위, 바람직하게는 9Hz에서 14Hz 범위의 매우 낮은 고유 주파수를 가진다는 점이다. 또한, 본 발명에 따른 진동 댐퍼(10)의 진동 질량 부재(26)는 진동 중, 예를 들면 0mm에서 5mm 범위의 상대적으로 큰 진폭을 처리할 수 있고, 이는 특히 효과적으로 진동을 감쇠시킬 수 있다. 본 발명에 따른 해결책의 추가 장점은, 진동 질량 부재(26)의 고무 코팅 때문에, 예를 들면 진동 질량 부재(26)가 캐리어 프레임(12)과 충돌하는 극렬한 진동 하에서도 바람직하지않은 어떠한 소음도 발생하지 않는다는 점이다. 전체적으로, 본 발명은 더욱 쉽게 생산할 수 있는, 높은 진동 감쇠 계수와 긴 사용 수명을 가진 진동 댐퍼를 제공한다.

Claims

캐리어 프레임(12), 진동 질량 부재(26) 및 스프링 장치(18, 20)를 구비한 진동 댐퍼, 특히 자동차 시트 장착용 진동 댐퍼(10)로서, 캐리어 프레임(12)과 진동 질량 부재(26)가 스프링 장치(18, 20)를 통해 서로 연결된 구성으로 된 진동 댐퍼(10)에 있어서,

상기 스프링 장치는, 캐리어 프레임(12)과 진동 질량 부재(26)에 일체로 형성된 적어도 한 개의 탄성 연결 요소(18, 20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
제1항에 있어서,

탄성 연결 요소(18, 20)는 탄성중합체 재료, 바람직하게는 천연 고무로 제작되고 각 경우에 있어서 캐리어 프레임(12)과 진동 질량 부재(26)에 가황된 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
제1항 또는 제2항에 있어서,

탄성 연결 요소(18, 20)는 실질적으로 반원통형 지주 부재를 포함한 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

진동 질량 부재(26)가 적어도 두 개의 탄성 연결 요소(18, 20)를 통해 캐리어 요소(12)에 연결된 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
제4항에 있어서,

연결 요소(18, 20)가 진동 질량 부재(26)의 상호 반대 측부에 배치된 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

진동 댐퍼는 6Hz에서 18Hz 범위, 바람직하게는 약 9Hz에서 14Hz 범위의 고유 주파수를 가진 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

진동 질량 부재(26)는 0.2mm 또는 그 이상의 여기 진폭에서 0mm에서 5mm의 진동 질량 부재 진폭을 가지는 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

캐리어 프레임(12)은 C-형상 설계인 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
제8항에 있어서,

캐리어 프레임(12)은 그 자유 단부(14, 16) 영역들에서 각 경우마다 적어도 하나의 연결 요소(18, 20)를 통해 진동 질량 부재(26)에 연결된 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

캐리어 프레임(12) 및/또는 진동 질량 부재(26)는 박판 금속 재료로 제조된 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

캐리어 프레임(12)은 가황에 의한 연결 요소(18, 20)의 일체적 형성을 촉진하기 위해 사전 처리된 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

진동 질량 부재(26)는 금속 몸체, 바람직하게는 주조물 재료를 포함한 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
제12항에 있어서,

금속 몸체의 적어도 특정 영역이, 바람직하게는 탄성중합체 재료(28)로 코팅된 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
제13항에 있어서,

연결 요소(18, 20)가 가황되었을 때 코팅이 된 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.