KR20100071583A - 방진용 오일댐퍼 마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계부품에 속하는 기술로서, 진동을 유발하는 기계에서 발생한 진동이 주변으로 전달되거나, 정밀기계가 설치된 곳의 주변 진동이 정밀기계로 전달되는 것을 차단하는 진동 방지장치인 방진장치이다.

본 발명인 오일댐퍼 마운트는 방진고무마운트와 금속스프링마운트 그리고 오일댐퍼의 기능을 통합한 방진용 마운트로서, 방진고무와 보강플랜지를 일체로 성형한 상부몸체와 중간몸체, 그리고 금속코일스프링과 댐핑캡이 내장되는 하부몸체로 구성되고, 하부몸체에는 감쇠가 일어나는 물질인 액체상태의 오일이 충진된다.

본 발명인 오일댐퍼마운트는 하나의 장치로서 기계의 방진에 필요한 스프링과 댐퍼를 모두 구비하고 있으므로 아주 간단한 구성으로 효과적인 기계방진시스템을 구성할 수 있게 한다. 그리고 본 발명의 오일댐퍼마운트는 정상적인 운전 상태의 기계에서 발생하는 작은 진폭 변위의 진동에서도 댐핑의 효과가 크게 나타나므로, 기계의 방진장치로 적합하다.

진동, 방진, 댐퍼, 스프링, 오일, 방진마운트 댐핑계수

Description

방진용 오일댐퍼 마운트{Oil Damper Mount for Vibration Isolation}

본 발명은 기계부품에 속하는 기술로서, 진동을 유발하는 기계에서 발생한 진동이 주변으로 전달되거나, 정밀기계가 설치된 곳의 주변 진동이 정밀기계로 전달되는 것을 차단하는 진동 방지장치인 방진장치이다.

모터, 팬, 펌프 등의 회전 기계들과 내연기관 등의 왕복 기계는 가동 중에 필연적으로 진동을 유발하는데, 이들 기계에서 발생한 진동이 주변으로 전달될 경우 사람에게 불안감, 불쾌감 등을 유발하여 생활에 피해를 유발할 뿐만 아니라, 그 기계가 설치된 건물 구조체를 손상시킬 수 있고, 부근에 설치된 정밀 설비 및 제어 시스템의 오작동을 유발하거나, 진동에 민감한 정밀 측정장비, 광학장비, 정밀가공장비들의 정밀도를 저하시키고, 이들 기계의 고장 원인이 될 수도 있다. 또한 진동이 건물 구조체에 전달될 경우 구조전달음(Structure Borne Noise)을 유발하여 소음 공해를 유발할 수 있다.

그리고 전자현미경, 3차원 측정기 등의 정밀 측정장치, 반도체 제조장치 등의 정밀제조장치 등 진동에 민감한 장비들의 경우, 이들 장비들이 설치된 건물의 진동이 전달되어 정상적인 장비의 운용을 방해할 수 있다.

상기와 같이 기계에서 발생한 진동이 주변으로 전달되는 것을 차단하거나, 주변의 진동이 기계로 전달되는 것을 차단하기 위하여 방진대상 기계의 하부에 부착하여 기계를 설치함으로써 진동의 전달을 차단하는 장치를 방진마운트라고 한다.

통상적인 기계의 방진은 스프링의 기능만 가지는 스프링마운트를 사용하여 방진을 하는데, 주로 사용되는 스프링마운트로는 금속스프링마운트, 방진고무마운트, 에어스프링마운트 등이 있다. 이들 스프링마운트들의 종류는 스프링의 기능을 하는 탄성체의 종류에 따라 구분된다.

상기와 같은 스프링마운트만을 이용하여 기계를 방진할 경우, 스프링은 기본적으로 진동에너지를 흡수하는 기능이 없으므로 공진이 발생할 염려가 있고, 과도응답시간이 길어 한번 발생한 진동이 오래 지속되는 등의 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 기계의 방진에 있어서 진동에너지를 열로 변환시켜 주변으로 소산시키는 기능을 하는 댐퍼(Damper)가 스프링마운트와 함께 사용된다.

현재 사용되는 댐퍼로는 마찰댐퍼, 오일댐퍼, 가스댐퍼 등이 있는데, 마찰댐퍼는 상대적으로 운동을 하는 부위에서 마찰이 일어나 진동에너지가 마찰열로 소산되는 댐퍼이고, 오일댐퍼와 가스댐퍼는 액체 또는 기체인 유체가 작은 구멍이나 틈새로 빠르게 움직이는 과정에서 진동에너지가 유체의 점성에 의하여 마찰열로 변환되어 주변으로 소산되는 댐퍼이다. 대표적인 오일댐퍼로는 자동차의 현가장치에 사용되는 쇼크업서버(Shock Absorber), 출입문에 부착되어 문이 갑자기 닫히는 것을 방지하는 도어체크 등이 있다.

효과적인 기계의 방진을 위해서는 상기한 스프링마운트와 댐퍼를 함께 사용 하여 기계를 지지하여야 하겠지만, 이 경우 기계의 설치 장치가 복잡해지고, 댐퍼가 고가이므로 많은 비용이 소요되고, 경우에 따라서는 설치공간을 확보하기 어려운 경우도 있어서 문제가 된다.

그리고 상기와 같은 댐퍼들은 큰 변위의 진동이 있는 경우에는 대단히 유효하다. 그러나 통상적으로 기계가 정상적으로 작동할 때의 진동 진폭은 수 마이크론에서 수십 마이크론 정도밖에 되지 않으므로 상기한 통상적인 형태의 댐퍼들은 기계의 방진에는 적당하지 못하다.

상기한 바와 같이, 통상적으로 기계의 방진에 사용되는 스프링마운트는 공진의 위험과 과도진동시간이 긴 문제점이 있다. 그리고, 스프링마운트와 댐퍼를 함께 사용하여 기계를 방진할 경우 비용이 증가하고, 방진장치가 복잡해지고, 기계의 설치작업이 곤란한 문제점이 있다. 그리고 현재 개발되어 사용되고 있는 댐퍼들은 진동 진폭의 변위가 아주 작은 기계의 정상진동상태의 방진에는 적당하지 못하다.

따라서 기계의 방진을 위하여 스프링마운트와 댐퍼를 결합한 새로운 형태의 방진마운트가 요구된다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 방진고무마운트와 금속스프링마운트 그리고 오일댐퍼의 기능을 통합한 오일댐퍼마운트를 개발하였다.

본 발명인 오일댐퍼 마운트는 방진고무와 보강플랜지를 일체로 성형한 상부몸체와 중간몸체, 그리고 금속코일스프링과 감쇄캡이 내장되고 컵의 형상으로 제작되는 하부몸체로 구성되고, 하부몸체에는 감쇠가 일어나는 물질인 액체상태의 오일이 충진되어 있다.

상부몸체의 방진고무와 하부몸체에 내장된 금속코일스프링은 서로 직렬로 연결되어 방진 시스템에서 스프링의 역할을 하고, 댐핑캡의 외벽과 하부몸체의 내벽 사이에서 유체의 마찰이 일어나 진동에너지가 열로 변환되어 주변으로 소산되어 댐 퍼의 역할을 한다.

본 발명인 오일댐퍼마운트는 하나의 장치로서 기계의 방진에 필요한 스프링과 댐퍼를 모두 구비하고 있으므로 아주 간단한 구성으로 효과적인 기계방진시스템을 구성할 수 있게 한다.

본 발명의 오일댐퍼마운트는 감쇄캡의 외벽과 하부몸체의 내벽 사이의 틈새에서 유체의 마찰이 일어나 진동에너지가 열로 소산되는데, 통상의 오일댐퍼와 달리 이 틈새로 유체가 흐르지 않더라도 틈새에 충진된 유체에서 마찰이 일어나 진동에너지를 흡수한다. 따라서 정상적인 운전 상태의 기계에서 발생하는 작은 진폭 변위의 진동에서도 댐핑의 효과가 크게 나타나므로, 기계의 방진장치로 적합하다.

본 발명의 오일댐퍼마운트는 도 1에 도시한 바와 같이, 크게 상부몸체(1), 중간몸체(2), 하부몸체(3), 댐핑캡(4), 그리고 스프링(5)로 구성된다. 이들 상부몸체(1), 중간몸체(2), 그리고 하부몸체(3)에는 모두 플랜지가 형성되어 있고, 3개의 플랜지가 한곳에서 만나 결합볼트(6)로 결합되어 일체를 이룬다.

상부몸체(1)는 가장자리에 고리형상의 보강플랜지(12)가 구비되고, 중심부의 상단에는 방진대상 기계의 브래킷 등에 고정을 하기 위한 고정구(13)가 구비되고, 필요에 따라 중심부의 하단에는 연결구(14)가 구비되어, 고무컵(11)과 일체로 성형 된다.

고무컵(11)은 네오프렌 등의 합성고무와 천연고무 등 방진용으로 사용되는 방진고무재료로 제작되고, 특히 내유성을 좋게 하는 첨가물을 첨가하는 것이 좋다. 고무컵(11)의 하면에는 오일댐퍼 마운트가 과도하게 눌렸을 때 하부몸체(3)의 내부에 충진된 오일이 넘쳐 올라오는 것을 수용하는 동공(111)을 형성하는 것이 좋다.

보강플랜지(12)는 고리형상의 강판으로서, 상부몸체(1)의 구조강도를 제공한다. 이 보강플랜지는 상부몸체의 측면강도까지 부여하기 위하여 단면형상을 ㄱ-자 형상으로 하여 고무컵의 내부로 매설되게 하는 것이 바람직하다. 그리고 고무컵(11)의 측면으로 돌출된 보강플랜지(12)의 면에는 다수개의 고정구멍이 형성되는데, 고정 구멍 중 마주보는 2개는 결합볼트(6)의 머리가 걸리지 않도록 노출홈(15)을 형성하는 것이 조립에 용이하다.

고정구(13)는 오일댐퍼마운트에 방진하고자 하는 기계의 브래킷 등을 고정하는 부위로서, 고무컵(11)의 중심부 상단에 매립돠어 성형된다. 고무컵(11)의 상단으로 노출된 고정구의 상부에는 암나사구멍(131) 또는 숫나사를 형성하여 고정을 용이하게 한다.

필요에 따라 고무컵(11)의 중심부에서 아래로 돌출된 부위에 상기 고정구(13)와 일정한 간격을 두고 연결구(14)를 구비하는 것이 바람직하다. 이 연결구(14)는 하단에 단면이 사각 또는 육각인 돌기(141)가 노출되도록 고무컵(11)의 중심부 하단에 매립되어 성형된다. 이 연결구(14)는 고무컵(11)에 작용하는 하중을 하기 댐핑캡(4)을 통하여 스프링(5)으로 균일하게 전달하고, 상기 연결구(14)와 고 무컵(11)의 고무로 분리되어 있으므로 진동이 직접 전달되는 것은 차단한다.

그리고 상부몸체(1)의 측면에는 공기주입구(16)이 구비될 수 있다. 이 공기주입구(16)는 통상의 타이어 공기주입구와 동일한데, 상부몸체를 성형할 때 고무컵과 일체로 성형하면 편리하다. 이 공기주입구(16)은 반드시 상부몸체(1)에 구비되어야 하는 것은 아니고, 하기 하부몸체(3)의 측면에 구비될 수도 있다. 하부몸체의 측면에 공기주입구(16)이 구비될 경우, 주입된 공기가 하부몸체에 충진되어 있는 오일 위로 떠올라 동공(111)에 모이게 된다.

중간몸체(2)는 상기 상부몸체 바로 아래에 결합되는 것으로서, 고리형상의 보강플랜지(22)가 중심부에 구멍이 형성된 도너츠 형상의 고무환(21)과 일체로 성형되어 제작된다. 보강플랜지(22)는 고무환(21)과 견고한 접착을 유지하도록 단면형상을 ㄱ-자 형상으로 하여 고무환(21)의 내부로 매설되게 하는 것이 바람직하다. 그리고 고무환(21)의 측면으로 돌출된 보강플랜지(22)의 면에는 다수개의 고정구멍이 형성되어 있다.

하부몸체(3)는 몸통(31)의 상단에서 외부로 돌출되고 고정구멍이 형성되어 있는 결합플랜지(32)를 부착하고, 몸통(31)의 하단에는 건물의 바닥 등에 고정되는 고정판(33)이 용접 등의 방법으로 부착되어 제작된다. 고정판(33)에는 건물의 바닥 등에 앵커불트 등으로 고정할 수 있는 고정구멍(331)이 2개 이상 형성되어 있다.

하부몸체(3)의 내부에는 이 하부몸체의 내부에는 오일이 충진된다. 오일의 점도가 높을수록 오일댐퍼마운트의 댐핑계수가 높아지지만, 방진시스템에서 댐핑계수가 높아야만 좋은 것은 아니므로 설계시에 고려한 댐핑계수를 가지도록 일정 점 도를 가진 액체를 사용하면 되는데, 보편적으로 많이 사용되는 유압작동유를 사용하면 충분하다.

하부몸체(3)의 내부에는 스프링(5)이 놓이고, 그 위에는 댐핑캡(4)이 올려진다. 스프링(5)은 통상적으로 방진목적으로 사용되는 금속스프링마운트에 사용되는 것과 같은 것을 사용하면 되는데, 오일댐퍼마운트가 지지해야할 하중과 진동의 차단에 필요한 정적변형을 고려하여 제작한다.

댐핑캡(4)은 스프링(5)의 상단을 덮고 있는 캡과 같은 형상으로 제작되는데, 일정 두께의 강판을 프레스가공 등의 방법으로 제작한다. 댐핑캡의 상단에는 오일의 충진을 용이하게 하고 큰 변위가 발생할 때 댐핑효과를 유발하는 오리피스 기능을 하는 유공(41)이 다수 개 형성될 수 있고, 상면 중심부에는 상기 상부몸체(1)의 연결구(14)의 돌기(141)가 결합될 수 있는 사각 또는 육각 구멍이 형성될 수 있다. 이와 같이 연결구의 각형 돌기(141)가 사각 또는 육각 구멍에 결합되는 구조로 하면, 사용중에 댐핑캡(4)이 회전을 하여 스프링(5)과 마찰이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

댐핑캡(4)의 외경은 상기 하부몸체(3)의 몸통(31)과의 사이에 일정 간격을 가지는 크기로 하는데, 오일댐퍼마운트가 진동을 유발하는 기계를 지지하여 기계의 진동이 상부몸체(1)의 고무컵(11)을 통하여 전달되어 댐핑캡(4)이 진동을 하면, 댐핑캡(4)의 측벽과 하부몸체의 몸통(31) 사이의 틈새에 있는 오일에서 마찰이 일어나 진동에너지가 열로 변환되어 소산된다.

본 발명인 오일마운트의 댐핑계수는 댐핑캡(4)과 몸통과의 틈새인 마찰간격, 사용한 오일의 점도, 댐핑캡(4)의 높이와 직경으로 결정되는 댐핑캡(4) 원통면의 측면 표면적인 마찰면적 등에 의하여 결정되는데, 마찰면적이 클수록, 오일의 점도가 높을수록, 그리고 마찰간격이 작을수록 댐핑계수는 커진다.

본 발명인 오일댐파 마운트는 다음과 같은 순서로 조립한다.

먼저 하부몸체(3)의 몸통(31) 내부 중앙에 스프링(5)을 놓고, 그위에 댐핑캡(4)을 올린다.

그 다음으로, 하부몸체(3)의 상단에 중간몸체(2)를 결합하는데, 오일의 누설을 방지하기 위하여 중간몸체의 고무환(21)의 측면에 요철이 형성되어 있거나 하부몸체(3)의 몸통(31)과 억지 끼워맞춤 결합이 되도록 제작되므로 중간몸체(2)를 하방으로 강하게 압착하여 하부몸체(3)에 결합한다.

그 다음으로, 하부몸체(3)와 중간몸체(2)의 플랜지(22, 32)들의 고정구멍들을 맞추어 마주보는 2개의 고정구멍에 결합볼트(6)를 삽입하여 가조립을 한다. 그리고 나서 중간몸체(2)의 중심부에 형성된 구멍을 통하여 오일을 하부몸체(3)의 내부에 적정량을 주입한다.

그 다음으로, 상부몸체(1)를 상기 하부몸체와 중간몸체가 가조립이 되어 있는 상부에 올리고, 상부몸체(1)의 연결구(14)의 각형 돌기(141)가 댐핑캡(4)의 상면에 형성된 각홈(42)과 결합되도록 한 다음, 상부몸체(1)을 돌려가며 상부몸체의 보강플랜지(12)에 형성된 노출홈(15)이 상기 가조립된 결합볼트가 있는 위치에 오도록 하고, 나머지 고정구멍들에 결합볼트(6)를 삽입하여 너트로 고정하여, 오일댐퍼마운트 조립을 완료한다.

상기와 같이 오일댐퍼마운트를 조립한 후, 공기주입구(16)를 통하여 일정압력의 공기를 충진할 수 있다. 이와 같이 공기를 주입하면 동공(111)부분에 압축공기가 주입되어 동공부분이 에어스프링의 기능을 한다. 이와 같이 오일댐퍼마운트가 어어스프링 기능을 추가로 구비하면, 동공에 충진되는 공기의 압력을 조절하여 일정범위 내에서 오일댐퍼마운트의 전체 스프링상수를 조절할 수 있고, 공기주입량을 조절하여 오일댐퍼마운트의 높이를 조절할 수 있으므로 지지된 장비를 레벨링하는 것이 편리하다.

본 발명의 오일댐퍼마운트는 진동을 유발하는 기계 또는 진동에 민감한 기계를 설치할 때 사용되어, 기계에서 발생한 진동이 주변으로 전달되거나 주변진동이 기계로 전달되는 것을 차단한다.

도 1은 본 발명인 오일댐퍼마운트의 구성도이다.

※ 중요 구성품 번호

1 : 상부몸체, 2 : 중간몸체, 3 : 하부몸체, 4 : 댐핑캡, 5 : 스프링,

6 : 결합볼트.

Claims (4)

1. 가장자리에 고리형상의 보강플랜지(12)가 구비되고, 측면으로 돌출된 상기 보강플랜지(12)의 면에는 다수개의 고정구멍이 형성되고, 중심부의 상단에는 방진대상 기계에 고정을 하기 위한 고정구(13)가 구비되어, 고무컵(11)과 일체로 성형되는 상부몸체(1);

   상기 상부몸체(1)의 하부에 결합되는 것으로서, 고리형상의 보강플랜지(22)가 중심부에 구멍이 형성된 도너츠 형상의 고무환(21)과 일체로 성형되어 제작되고, 측면으로 돌출된 보강플랜지(22)의 면에는 다수개의 고정구멍이 형성되어 있는, 중간몸체(2);

   상기 중간몸체(2)의 하부에 결합되는 것으로서, 원통형의 몸통(31), 상기 몸통(31)의 상단에 외부를 향하여 돌출되도록 부착되는 것으로서 고정구멍이 형성되어 있는 결합플랜지(32), 상기 몸통(31)의 하단에 부착되는 것으로서 건물의 바닥 에 고정되는 고정판(33)이 부착되어 있는, 하부몸체(3)

   상기 하부몸체(3)의 내부에 위치하는 스프링(5);

   그리고 상기 스프링(5)의 상단에 설치되고, 상면이 상기 상부몸체의 고무컵의 중심부 하단과 접하고, 상기 하부몸체(3)의 몸통(31)의 내면과의 사이에 일정한 간격이 유지되는 직경을 가진 댐핑캡(4);

   을 포함하여 구성되고, 상기 상부몸체(1), 중간몸체(2), 그리고 하부몸체(3)의 플랜지들이 한곳에서 만나 결합볼트(6)로 일체로 결합되는,

   방진용 오일댐퍼 마운트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 상부몸체(1)는 고무컵(11)의 중심부에서 아래로 돌출된 부위에, 상기 고정구(13)과 일정한 간격을 두고 단면이 사각 또는 육각인 돌기(141)가 형성된 연결구(14)를 추가로 구비한 상부몸체이고;

   상기 댐핑캡(4)은 상면 중심부에 상기 상부몸체(1)의 연결구(14)의 돌기(141)가 결합될 수 있는 사각 또는 육각의 구멍이 추가로 형성된 댐핑캡으로서;

   상기 상부몸체(1), 중간몸체(2), 그리고 하부몸체(3)가 일체로 결합되면 상기 돌기(141)이 상기 댐핑캡의 각홈에 결합되어, 사용 중 댐핑캡(4)이 회전하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는,

   방진용 오일댐퍼 마운트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 댐핑캡(4)은 상면에 오리피스 기능을 하는 다수개의 유공(41)을 추가로 구비한 댐핑캡인 것을 특징으로 하는,

   방진용 오일댐퍼 마운트.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 상부몸체(1)의 고무컵(11)의 하부에 동공(111)이 구비되고, 상부몸 체(1)의 측면 또는 하부몸체(3)의 측면에 동공(111)에 공기를 주입할 수 있는 공기주입구(16)를 추가로 구비하여, 동공에 압축공기를 충진하여 에어스프링의 기능을 구가로 구비하는 것을 특징으로 하는,

   방진용 오일댐퍼 마운트.

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