KR20110129445A - 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체 및 진동 감쇠 방법과 피스톤 엔진 - Google Patents

피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체 및 진동 감쇠 방법과 피스톤 엔진 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 질량 부재 (120) 와 적어도 하나의 스프링 부재 (130) 를 갖는 동조 질량 감쇠기 (110) 를 포함하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체에 관한 것이다. 질량 부재는, 회전축이 질량 부재 (120) 의 중력의 중심축으로부터 벗어나도록 회전 가능하게 지지되며, 적어도 하나의 스프링 부재 (130) 가 질량 부재 (120) 에 배치되어 질량 부재를 동조 질량 감쇠기 (110) 의 회전 휴지 위치로 작동시킨다.

Description

피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체 및 진동 감쇠 방법과 피스톤 엔진{ARRANGEMENT FOR AND METHOD OF ATTENUATING THE VIBRATION OF A PISTON ENGINE AND A PISTON ENGINE}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 피스톤 엔진의 진동 감쇠 방법에 관한 것이다. 본 발명은 청구항 7 의 전제부에 따른, 실린더에 배치되어 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되는 적어도 하나의 왕복 피스톤을 갖는 피스톤 엔진에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 10 의 전제부에 따른, 피스톤 엔진의 진동 감쇠 방법으로서, 엔진의 작동중, 진동은 엔진에 연결 배치되는 적어도 하나의 진동 질량 부재와 적어도 하나의 스프링 부재를 갖는 동조 질량 감쇠기에 의해 감쇠되고, 엔진으로부터의 가진 (excitation) 이 피스톤 엔진의 진동 감쇠 감쇠기의 질량 부재의 진동을 제공한다.
피스톤 엔진의 진동은 그 자체로 공지되어 있으며, 이를 감소시키기 위해서, 수개의 다양한 해법이 존재한다. 엔진에 있어서, 엔진과, 이와 함께 부착되는 컴프레서 (들) 와 같은 보조 장치 양자 형태의 일부인 진동 형태들에 주목할 수 있다. 이 경우, 포괄적인 진동 형태에 대한 문제가 있는데, 즉 엔진과 보조 기구는 함께 진동 시스템을 형성한다.
피스톤 엔진 구조의 상이한 형식은 아웃 밸런스 (out balanced) 되어야 하는 자유 힘 및/또는 자유 모멘트 중 어느 하나를 갖는다. 이들은 상이한 차수 (order) 로 존재할 수 있다. 예컨대, 인라인 4 실린더 엔진은 2 차의 자유 힘을 갖지만 자유 모멘트는 갖지 않는다.
자유 힘은 피스톤과 커넥팅 로드의 발진 (oscillating) 으로부터 유래한다. 이들은 크랭크샤프트 상에서 평형추에 의해 완전히 아웃 밸런스되지 못한다. 아웃 밸런스 되어야 하는 힘은 엔진의 발진 (질량) 힘과 엔진 속도에 따른다.
진동의 모든 형태에 있어서, 주로 엔진의 질량과 기체 힘이 가진으로서 작용한다. 엔진의 진동 감쇠시 특히 어려운 점은, 상이한 크기 (실린더의 개수, 실린더 직경 등) 의 엔진의 진동 특성이 서로 다르다는 것이다. 게다가, 엔진의 주행 속도가 진동에 영향을 미친다.
회전 밸런싱 샤프트를 사용하는 것이 공지되어 있다. 이러한 샤프트는 크랭크 샤프트로부터 구동되며 크랭크 샤프트 속도의 2 배의 속도로 회전된다 (4 실린더 인라인 엔진인 경우). 밸런싱 샤프트는 통상 쌍으로 배치되며 서로에 대해 상이한 방향으로 회전한다. 밸런싱 샤프트는 크랭크 샤프트와 동기화되어 그 합력이 엔진으로부터 힘을 아웃 밸런싱시킨다.
이러한 회전 밸런싱 샤프트는, 특히 2 차 진동을 억제하는데 효과적이다. 그러나, 이러한 구조는 다소의 문제점을 갖는다. 회전 샤프트는 서비스 받아야만 하는 추가 부재이며, 엔진의 가동 부분의 관성을 증가시킨다. 이러한 회전 밸런싱 샤프트의 구동은 또한 기생 진동 (parasitic) 손실을 유발한다. 따라서, 천이 작동중 엔진의 성능을 감소시킨다. 게다가, 연속 회전 밸런싱 샤프트는 다소 고장나기 쉬운 경향이 있어 상당량의 서비스를 필요로 한다.
자동차 엔진과 같은 소형 엔진에 있어서, 매우 연질인 고무 부재상에 설치된 엔진을 작동시키는 것이 통상의 실시예이다. 설치는 아주 빠른 속도로 그리고 엔진에 의해 유도된 진동수에 걸쳐 양호하게 진행된다. 이러한 경우, 엔진 힘은 엔진 내측에서 감쇠되지 않지만, 연질 고무 부재를 갖는 연질의 엔진 현가장치에 의해 차체에 진동이 도달하는 것이 방지된다. 이러한 종류의 구조체는, 예컨대 200 mm 이상의 실린더 직경을 가지며 및/또는 150 kW/실린더를 초과하는 동력을 발생시킬 수 있는 선박 추진 원동기 (ship propulsion prime mover) 및 보조 엔진으로서 사용될 수 있는 대형 엔진에 사용하기에 어렵다. 하나의 이유는, 충분히 낮은 진동수를 갖는 현가 부재를 찾는 것이 어렵기 때문이다. 다른 이유는 작동중 엔진의 변위 때문이다. 이는 엔진에 대한 모든 연결체를 배치하는 것을 아주 어렵게 만든다.
감쇠기는, 가스 또는 유체와 같은 감쇠 매체가 채워진 공간에서 스프링에 의해 지지된 발진 부분을 이동시키는 진동을 감쇠시키기 위해서 개발되고 있다. 진동을 감쇠시키기 위해서, 예컨대, US 특허 5816373 는 압축성 가스를 포함하는 공간에서 스프링 사이에 발진 부분이 배치되는 해법을 개시하고 있다. 감쇠기의 작동은, 다른 것들 중에서, 발진 부품의 질량 및 그의 치수 (스로틀링), 가스의 특성 및 스프링의 특성에 따르기 때문에, 이러한 해법은 소정 진동수의 진동을 감쇠시키기 위해서는 항상 별개로 치수결정되어 제조되어야 할 것이다.
US 특허 6029541 에서, 스프링 편향식 밸런싱 질량이 크랭크 샤프트에서 캠 부재의 제어 상태 하에 왕복운동되게 배치되는 왕복 운동 피스톤 기계가 개시되어 있다.
US 1640634 에는 스프링 제어식 질량이 엔진의 크랭크 샤프트에 의해 안내되는 액츄에이터의 제어 상태 하에 왕복운동되는 내연 엔진을 개시한다.
본 발명의 목적은, 적어도 하나의 질량 부재와 적어도 하나의 스프링을 가지며, 작동시 더 신뢰가능하고 종래 기술에 비해 고장 가능성이 적은, 피스톤 엔진 진동 감쇠 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 실린더에 배치되어 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되어 진동 감쇄가 효과적이고 단순한 방식으로 실현되는, 적어도 하나의 왕복운동 피스톤 엔진을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 엔진의 작동중, 진동은 엔진에 연결 배치되는 적어도 하나의 진동 질량 부재와 적어도 하나의 스프링 부재를 갖는 동조 질량 감쇠기에 의해 감쇠되고, 엔진으로부터의 가진이 피스톤 엔진의 진동 감쇠용 감쇠기의 질량 부재의 진동을 제공하고, 진동의 효과적인 감쇠를 제공하며 신뢰가능한 작동을 제공하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체를 갖는 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 질량 부재와 적어도 하나의 스프링 부재를 갖는 동조 질량 감쇠기를 포함하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체로서, 상기 질량 부재는, 회전축이 질량 부재의 중력의 중심축으로부터 벗어나도록 회전적으로 지지되며, 적어도 하나의 스프링 부재가 질량 부재에 배치되어 질량 부재를 동조 질량 감쇠기의 회전 휴지 위치로 작동시킨다.
적어도 하나의 스프링 부재는, 질량 부재의 진동 운동이 발생하는 평면에 대해 실질적으로 수직한 길이 방향 축선을 갖는 바 등을 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 바는 비틀림 스프링으로서 작용하여 동조 진동수에 더 작은 영향을 미친다.
상기 바는 제 1 단부에서 질량 부재에 제거 가능하게 고정되고, 바의 회전 이동은 제 2 단부에서 잠금된다. 이에 의해, 바는 비틀림 바로 작용하여 질량 감쇠기에 스프링 효과를 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 구조체는, 회전 운동이 동기화되도록 서로 상호 연결되는 적어도 한 쌍의 동조 질량 감쇠기를 포함한다. 이에 의해, 총 감쇠 요구는, 피스톤 엔진에 구조체를 위치시키는 것을 용이하게 하는 수개의 작은 유닛에 의해 충족될 수도 있다.
피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체에 관한 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 진동 질량 부재는 대향 단부에 2 개의 브래킷을 갖는 질량체를 포함하고,
제 1 브래킷에 제 1 샤프트가 부착되고, 제 1 샤프트는 제 1 브래킷으로부터 신장하여 진동 질량체를 회전 가능하게 지지하는 제 1 지지 영역을 제공하고,
제 2 브래킷에 제 2 샤프트가 부착되고, 제 2 샤프트는 제 2 브래킷으로부터 신장하여 진동 질량체를 회전 가능하게 지지하는 제 2 지지 영역을 제공한다. 또한, 상기 제 2 샤프트는 스프링 부재로서 작용하고, 제 1 샤프트와 제 2 샤프트는 일치하는 중심축을 갖도록 배치된다. 특히, 이것으로 제한하는 것은 아니지만, 이러한 형태 때문에, 이러한 종류의 질량 부재가 피스톤 엔진과 관련하여 사용하기 용이해질 수도 있다.
본 발명의 또다른 실시형태에 따르면, 질량체는, 제거 가능하게 고정되어 구조체의 작동 특성을 설정할 수 있는 가능성을 제공하는, 추가 질량체들을 포함한다.
실린더에 배치되며 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되는 적어도 하나의 왕복 피스톤을 포함하는 피스톤 엔진에 대한 본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 엔진에는, 적어도 하나의 질량 부재와 적어도 하나의 스프링 부재를 갖는 동조 질량 감쇠기를 포함하는 진동 감쇠 구조체가 제공되는데, 질량 부재는, 회전축이 질량 부재의 중력의 중심축으로부터 벗어나도록 회전적으로 지지되어 질량 부재의 회전 위치에 영향을 미친다.
실린더에 배치되며 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되는 적어도 하나의 왕복 피스톤을 포함하는 피스톤 엔진에 대한 본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 엔진에는, 적어도 하나의 질량 부재를 갖는 동조 질량 감쇠기를 포함하는 진동 감쇠 구조체가 제공되는데, 질량 부재는 대향 단부에 2 개의 브래킷을 포함하는 질량체를 포함하고, 제 1 샤프트가 제 1 브래킷에 부착되고, 제 1 브래킷으로부터 신장하여 진동 질량체를 회전 가능하게 지지하는 제 1 지지 영역을 제공하고, 제 2 샤프트가 제 2 브래킷에 부착되고, 제 2 브래킷으로부터 신장하여 진동 질량체를 회전 가능하게 지지하는 제 2 지지 영역을 제공한다. 추가로, 상기 제 2 샤프트는 스프링 부재로서 작용하고, 제 1 샤프트와 제 2 샤프트는 일치하는 중심축을 갖도록 배치된다. 이러한 종류의 질량 부재는, 이것으로 제한하는 것은 아니지만, 특히 그의 형태 때문에 피스톤 엔진과 관련하여 용이하게 사용될 수도 있다
엔진은, 소위 200 mm 이상의 실린더 직경 및/또는 150 kW/실린더 초과 전력을 발생시킬 수 있는 대형 피스톤 엔진이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 진동 감쇠 구조체는 엔진의 오일 팬 내에 배치된다.
본 발명의 또다른 실시형태에 따르면, 진동 감쇠 구조체는 엔진의 블록에 배치된다.
본 발명의 또다른 실시형태에 따르면, 진동 감쇠 구조체는, 엔진에 제거 가능하게 고정된 피스톤 엔진의 진동 감쇠용 별도의 유닛이다
본 발명의 또다른 실시형태에 따르면, 서로 연결되는 피스톤 엔진과 제너레이터를 포함하는 피스톤 엔진 제너레이터 세트에는, 적어도 하나의 질량 부재와 적어도 하나의 스프링 부재를 갖는 동조 질량 감쇠기를 포함하는 피스톤 엔진 세트의 진동 감쇠 구조체가 제공되는데, 질량 부재는, 회전축이 질량 부재의 중력의 중심축으로부터 벗어나도록 회전 가능하게 지지되며, 적어도 하나의 스프링 부재는 질량 부재에 배치되어 질량 부재의 회전 위치에 영향을 미친다. 피스톤 엔진 제너레이터 세트가 주로 일정한 작동 속도로 작동하면서 발전하여, 진동 감쇠 구조체가 상기 작동 속도에 대응하는 진동수로 주로 진동을 억제하기 때문에 작동시 매우 유리한 효과를 유발한다. 피스톤 엔진 제너레이터 세트가 작동시 상당히 좁은 속도 범위를 갖기 때문에, 진동 감쇠 구조체는 실질적으로 좁은 진동수 범위에서만 감쇠되도록 효과적으로 치수결정될 수도 있다.
이하, 본 발명을 첨부의 예시적이며 개략적인 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 피스톤 엔진을 도시하는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 동조 질량 감쇠기를 도시하는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 동조 질량 감쇠기를 도시하는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 또다른 실시형태에 따른 피스톤 엔진의 한 쌍의 동조 질량 감쇠기를 도시하는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 또다른 실시형태에 따른 피스톤 엔진의 한 쌍의 동조 질량 감쇠기를 도시하는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 또다른 실시형태를 도시하는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 또다른 실시형태를 도시하는 도면이다.
도 8 은 본 발명의 실시형태에 따른 동조 질량 감쇠기의 바람직한 위치결정을 도시하는 도면이다.
도 9 는 본 발명의 또다른 실시형태를 도시하는 도면이다.
도 1 은 피스톤 엔진 (10) 의 정면도를 개략적으로 도시한다. 엔진은, 공지된 방식으로 이러한 엔진의 작동중 왕복운동하도록 피스톤 (20) 이 배치된 적어도 하나의 실린더 (15) 를 포함한다. 피스톤 (20) 은 커넥팅 로드 (30) 에 의해 엔진의 크랭크 샤프트 (25) 에 연결된다. 엔진이 작동하는 동안, 피스톤 또는 피스톤들 (엔진이 멀티 실린더 엔진일 경우) 의 왕복 운동은 엔진의 진동 (화살표 (V) 로 개략적으로 나타냄) 을 유발한다. 진동을 감쇠시키기 위해서, 엔진에는 엔진에 부착되는 진동 감쇠 구조체 (100) 가 제공된다. 도 1 에 도시된 실시형태에서, 진동 감쇠 구조체 (100) 는 유리한 위치인 엔진의 오일 섬프 (oil sump)(35) 에 부착되는데, 이는, 이렇게 하는 것이 그 안의 공간을 효율적으로 이용하고, 엔진으로의 구조체의 설치가 엔진의 최소의 변화만을 필요로 하기 때문이다. 엔진과 구조체 (100) 의 설계는, 진동 감쇠 구조체가 엔진 블록과 같은 엔진의 다른 부분에 장착되도록 하는 것을 상정할 수 있다.
본 실시형태에서, 진동 감쇠 구조체 (100) 의 회전 축 (135) 은 크랭크 샤프트 (25) 의 회전 축 (40) 과 일치하는 것에 주목해야 한다. 이는, 실제로 진동 감쇠 구조체 (100) 를 배열하는 바람직한 방식이다. 이에 의해, 가동 부분으로부터 배향된 힘의 관리가 더 수월해진다.
진동 감쇠 구조체 (100) 는 동조 질량 감쇠기 (110) 를 포함한다. 동조 질량 감쇠기가 작동하여 그의 스프링 부재 (질량 부재) 시스템이 엔진 및 질량 감쇠기의 운동시 180°위상 편이 (phase shift) 가 존재하도록 동조된다. 이후, 엔진이 일 방향으로 움직인다면, 그의 밸런싱 질량 부재는 반대 방향으로 이동하여 엔진의 운동을 감쇠시킨다. 질량 감쇠기는 엔진으로부터의 가진시 진동될 수 있는 적어도 하나의 질량 부재 (120) 를 포함한다. 또한, 질량 감쇠기 (110) 는 질량 부재에 배치되어 그의 회전 위치에 작용하는 적어도 하나의 스프링 부재 (130) 를 포함한다. 스프링 부재 (130) 는 질량 부재를 동조 질량 감쇠기의 회전 휴지 위치로 구동시키도록 배치된다. 이는 감쇠기에 중력이 작용하는 것을 제외하고 어떠한 외력도 존재하지 않는 경우에 조립이 이루어지는 위치이다. 질량 부재는 스프링 힘에 대하여 그의 회전 축 (135) 에 관해 회전가능하도록 회전 지지된다. 용어 "회전가능한" 은 실제로는 엔진의 진동이 유도되는 회전 진동의 매우 작은 각 운동을 의미한다. 회전 축 (135) 은, 질량 부재의 중력 (G110) 중심 축으로부터 벗어나도록 배치된다. 이러한 구조에 의해, 피스톤 엔진의 진동이 효과적으로 감소될 수도 있다.
진동 감쇠 구조체 (100) 를 구동시키기 위해서 크랭크 샤프트로부터 어떠한 힘도 취해지지 않는다. 이러한 구조체는 시스템 작동시 더 작은 기계적 손실을 가지며, 엔진의 연료 소비를 적게 한다.
피스톤 엔진은, 바람직하게는 200 mm 이상의 실린더 직경 및/또는 150 kW/실린더를 초과하는 동력을 발생시킬 수 있는 대형 피스톤 엔진이다. 동조 질량 감쇠기는 제한된 엔진 범위에서 작동하도록 동조된다. 이 범위는 엔진의 공칭 속도에서 최대 효과가 얻어지도록 결정된다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 엔진은 발전기에 연결되어 제한된 엔진 속도 범위에서 작동된다. 이에 의해, 동조 질량 감쇠기가 매우 효과적으로 작동된다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 동조 질량 감쇠기 (110) 를 도시하는데, 부분 (I) 은 질량 감쇠기를 위에서부터 수직하게 도시한 것이며, 부분 (II) 는 제 1 측면으로부터 도시한 것이고, 부분 (III) 은 부분 (I) 의 질량 감쇠기의 단부를 도시한 것이다. 동조 질량 감쇠기 (100) 는 질량 부재 (120) 를 포함한다. 질량 부재는 질량체 (121) 를 포함하고, 질량체는 질량체 (121) 의 대향 단부에 적어도 2 개의 브래킷 (122, 123) 을 포함한다. 브래킷에는 동축으로 배치된 부착 캐비티 (124) 가 제공되고, 이 경우 캐비티는 질량 감쇠기 (110) 의 샤프트를 위한 환상의 관통 개구이다. 샤프트는 제 1 브래킷 (122) 에 부착된 제 1 샤프트 (140) 와 제 2 브래킷 (123) 에 부착된 제 2 샤프트 (150) 를 포함한다.
제 1 샤프트 (140) 는, 베어링 (161) 에 의해 진동 질량체를 회전 가능하게 지지하는 제 1 지지 영역 (160) 이 제공되도록 제 1 브래킷 (122) 으로부터 신장된다. 또한, 제 2 브래킷 (123) 에 부착된 제 2 샤프트는, 베어링 등 (181) 에 의해 진동 질량체를 회전 가능하게 지지하는 제 2 지지 영역 (180) 이 제공되도록 제 2 브래킷으로부터 신장된다. 제 2 샤프트는 비틀림 스프링 부재로서 작용하며, 제 1 샤프트와 제 2 샤프트는 일치하는 중심 축을 갖는다. 샤프트는 이와 같이 공지된 방식에 의해 질량체에 제거가능하게 부착된다.
스프링 부재 (130) 는 비틀림 바를 포함한다. 본 실시형태에서, 제 2 샤프트 (150) 는 스프링 부재 (130) 로서 작용한다. 이에 의해, 본원에서, 바 (bar) 를 도면 부호 150 으로 나타낼 수도 있다. 제 2 샤프트 (150) 는 제 1 단부에서 질량 부재에 부착되고, 제 2 단부에는 제 2 샤프트 (즉, 비틀림 바) 의 회전 운동이 제 2 단부에서 잠금되는 잠금 구조체 (190) 가 제공된다. 잠금 구조체는 예컨대, 엔진의 본체 내로 해제가능하게 체결되는 플랜지 부재를 포함한다. 플랜지에는 제 2 샤프트 (150) 의 단부 부분을 위한 캐비티가 제공된다. 예컨대, 샤프트의 단부 부분과 플랜지 부분의 메싱 스플라인에 의해 잠금이 이루어진다.
질량 부재 (120) 의 길이 (L) 는 회전 축 (135) 으로부터 중력 (G110) 중심축 까지 거리 (D) 의 적어도 2 배인 것이 바람직하다. 이에 의해, 구조체에 의해 요구되는 공간은 상당히 좁다. 질량 부재 (120) 는 진동하도록, 즉 평면 (P) 에 실질적으로 경사진 왕복 운동을 실행하도록, 배치된다. 평면 (P) 은 스프링 부재 (130) 의 길이 방향 축, 즉 제 2 샤프트 (150) 에 대해 실질적으로 수직하다. 엔진에 설치되면, 질량 감쇠기는, 평면 (P) 이 엔진의 질량 힘의 벡터와 동일한 방향 (도 8 의 도면 부호 801 참조) 에 있도록, 배치되는 것이 바람직하다. 평면 (P) 은 질량 부재의 중력 (G110) 중심을 통과한다.
질량 부재에는, 제거가능한 질량 유닛 (121') 이 제공되는 것이 유리하고, 그의 수는 질량 감쇠기가 동조될 때 각각의 경우에 적합하게 선택된다.
제 1 샤프트 (140) 는, 베어링 (161) 에 의해 진동 질량체를 회전 가능하게 지지하는 제 1 지지 영역 (160) 을 제공하도록 제 1 브래킷 (122) 으로부터 신장한다.
질량 감쇠기 (110) 에는 동기 구조체 (200) 가 제공된다. 이 경우에, 감쇠기는, 감쇠기가 적어도 한 쌍의 동조 질량 감쇠기를 포함하는 구조체의 일부가 되도록 의도된다. 동기 구조체 (200) 는 감쇠기의 회전 운동이 동기화되도록 감쇠기와의 상호 연결을 용이하게 한다. 도 3 의 실시형태에서, 동기 구조체 (200) 는 기어 림 (202) 이다. 이는, 질량 감쇠기의 회전 운동이 휴지 위치에 대한 최대 위치와 최소 위치 사이의 왕복 운동이기 때문에 가능하다. 도 3 은 휴지 위치에 대해 각도 (α) 인 한 쌍의 질량 감쇠기를 갖는 선택예를 도시한다.
도 4 에서, 진동 감쇠 구조체 (100) 가 엔진의 오일 섬프 (35) 에 부착되는 방법이 더 자세하게 도시되어 있다. 진동 감쇠 구조체 (100) 는, 제 1 샤프트 (140) 에 배치된 각각의 질량 감쇠기의 제 1 단부 (200) 에서 기어 휠과 서로 상호 연결되는 한 쌍의 동조 질량 감쇠기를 포함한다 (도 2). 동조 질량 감쇠기를 오일 섬프 (35) 에 부착하여 지지하기 위해서, 오일 섬프에는 베어링 (161, 181) 용 베드 (351, 352) 가 제공된다. 비틀림 바, 즉 제 2 샤프트 (150) 의 잠금 구조체 (190) 는 오일 섬프의 외부측에서 오일 섬프의 후방 벽 (353) 에 배치된다. 질량 감쇠기는, 질량 부재가 실질적으로 동일한 높이에 지향된 그들의 휴지 위치에 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 그 높이는 엔진의 실린더 (들) 의 주 방향에 대해 실질적으로 수직한 것이 유리하다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시형태를 도시하며, 질량 감쇠기 (110) 와 동일하거나 대응하는 부재를 위해 도 2 와 동일한 도면 부호가 사용된다. 도 5 는, 한 쌍의 유사한 질량 감쇠기 (110) 가 피스톤 엔진 (10) 용 진동 감쇠 유닛을 형성하는 봉입물 (500) 내에 배치되는 실시형태를 도시한다. 추가로, 이 실시형태에서, 제 1 샤프트 (140) 는 중공이며, 제 2 샤프트 (150) 는, 제 2 브래킷 (123) 으로부터 제 1 샤프트를 통해 질량 감쇠기의 전방 측까지 신장하도록 배치된다. 제 2 샤프트 (150) 는 제 1 샤프트 (140) 에 의해 회전 가능하게 지지될 수도 있고, 또는 제 1 샤프트와의 접촉 없이 유도될 수도 있는데, 즉 제 1 샤프트의 내부면과 제 2 샤프트의 외부면 사이에 배치된 갭이 존재할 수 있다. 이러한 실시형태는 길이 방향으로의 공간을 절약한다.
잠금 구조체는, 봉입물 (500) 외부에 위치되어 엔진의 설치후 또는 엔진의 작동시 조차, 질량 감쇠기의 특성을 변화시킬 수 있게 하는 선택적인 추가의 스프링 및/또는 감쇠 구조체 (130') 의 추가와 함께 도 2 에서와 같은 각각의 방식으로 제공된다.
게다가, 도 5 에서, 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체의 윤활 시스템 (520) 이 도시되어 있는데, 이에 의해 예컨대, 윤활유가 진동 감쇠 구조체를 통해 순환되어 동기 구조체 (200) 및/또는 베어링 (161, 181) 을 윤활시킬 수도 있다. 특히, 진동 감쇠 구조체가 엔진의 오일 섬프에 위치되지 않은 실시형태에서, 추가의 윤활이 유리하다. 윤활 시스템 (520) 은, 바람직하게는 피스톤 엔진의 윤활 구조체에 연결된다.
도 6 에서, 동기 구조체 (200) 로서 기어 장치에 의해 서로 동기 연결되게 배치된 2 개의 질량 부재 (120) 가 존재하는 본 발명의 추가의 실시형태가 도시되어 있다. 질량 부재중 하나에만 스프링 부재 (130) 가 제공되고, 그 스프링 부재의 효과는 동기 구조체 (200) 를 통해 다른 질량 부재에 전달된다.
도 7 은, 동조 질량 감쇠기 (110) 가 베어링 (162, 182) 에 의해 실질적으로 자유롭게 회전 가능하도록 지지되는 샤프트 또는 바 (150) 를 포함하는 본 발명의 또다른 실시형태를 도시한다. 샤프트에는 서로 거리를 두고 바 (150) 에 배치되는 2 개의 질량 부재 (120) 가 제공된다. 바 (150) 는 동조 질량 감쇠기의 비틀림 스프링 (130) 으로서 작용하도록 배치된다. 바람직하게는, 질량 부재는 비틀림 스프링 (130) 의 단부에 배치된다. 샤프트는 질량 감쇠기의 작동에 의해 요구되는 범위까지 적어도 자유롭게 회전될 수 있지만, 그의 회전은 제한될 수도 있다. 이 경우, 질량 부재의 중력 중심이 구조체의 회전 축 (135) 보다 수직방향으로 더 낮은 높이에 있도록 질량 부재에 배치되는 것이 유리하다. 이는, 구조체의 정적 안정성을 향상시킨다.
도 8 에서, 진동 감쇠 구조체 (100) 의 바람직한 위치결정을 도시하는 엔진 (10) 의 개략적 정면도 및 측면도가 존재한다. 밸런싱되는 유닛 (예컨대, 엔진 또는 엔진-제너레이터-세트) 은 중력 (G10) 중심을 갖는다. 화살표 (801) 는 엔진의 질량 힘의 벡터를 나타내고, 화살표 (802) 는 진동 감쇠 구조체 (100) 에 의해 발생된 힘의 벡터를 나타낸다. 바람직하게는, 엔진의 질량 힘의 벡터는, 실질적으로 진동 감쇠 구조체에 의해 발생된 힘의 벡터와 동일한 수직선 (L) 상에 존재한다. 바람직하게는, 수직선 (L) 은 도 2 와 관련하여 설명한 평면 (P) 과 일치한다.
도 8 에서, 진동 감쇠 구조체의 회전 축 (135) 이 크랭크 샤프트 (25) 의 회전 축 (40)(도 1 에 도시됨) 에서 벗어난 본 발명의 실시형태가 도시되어 있다. 더 자세하게는, 여기서는, 진동 감쇠 구조체 (100) 의 회전축 (135) 은 크랭크 샤프트 (25) 의 회전축 (40) 에 대해 수직이다.
도 9 에서, 비틀림 스프링 부재 (130) 즉, 샤프트가 튀긴 오일 (splashed oil) 에 의해 냉각되는 방식으로 오일 높이 위의 위치에 놓이도록 엔진의 오일 섬프 (35) 내에 질량 감쇠기 (110) 가 배치되는 본 발명의 또다른 실시형태가 도시되어 있다. 게다가, 이 실시형태에서, 질량 부재 (120) 는, 질량 부재가 유조 (oil bath) 로부터 실질적으로 자유롭게, 즉 오일의 감쇠 효과 없이 움직일 수도 있도록 별개의 구획 또는 봉입물 (90) 내에 배치된다.
본 발명이, 본원에서 가장 바람직한 실시형태로 간주되는 것과 관련하여 실시예로서 기술하였지만, 본 발명은 기재된 실시형태로 제한되는 것이 아니라, 첨부의 특허청구범위에서 규정된 바와 같이 본 발명의 범주 내에 포함되는 다양한 조합예 또는 특징의 수정예 및 수개의 다른 출원을 포함하도록 의도된 것임이 이해된다. 전술한 임의의 실시형태와 관련하여 언급한 상세는, 이러한 조합이 기술적으로 가능할 때 다른 실시예와 관련하여 사용될 수도 있다.

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 질량 부재 (120) 와 적어도 하나의 스프링 부재 (130) 를 갖는 동조 질량 감쇠기 (110) 를 포함하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체에 있어서,
    상기 질량 부재는, 회전축 (135) 이 질량 부재 (120) 의 중력 (G110) 의 중심축으로부터 거리 D 만큼 벗어나 있도록 회전적으로 지지되며, 상기 적어도 하나의 스프링 부재 (130) 가 질량 부재 (120) 에 배치되어 질량 부재를 동조 질량 감쇠기 (110) 의 회전 휴지 위치로 작동시키는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스프링 부재 (130) 는, 질량 부재 (120) 의 진동 운동이 발생하는 평면 (P) 에 대해 수직한 길이 방향 축선을 갖는 바 (150) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 바 (150) 는 제 1 단부에서 질량 부재 (120) 에 제거 가능하게 고정되고, 상기 바의 회전 이동은 제 2 단부에서 잠금 (190) 되는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조체는, 회전 운동이 동기화되도록 서로 상호 연결되는 적어도 한 쌍의 동조 질량 감쇠기를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 질량 부재 (120) 는 대향 단부에 2 개의 브래킷을 포함하는 질량체를 포함하고,
    제 1 브래킷에 제 1 샤프트가 부착되고, 제 1 샤프트는 제 1 브래킷으로부터 신장하여 진동 질량체를 회전 가능하게 지지하는 제 1 지지 영역을 제공하고,
    제 2 브래킷에 제 2 샤프트가 부착되고, 제 2 샤프트는 제 2 브래킷으로부터 신장하여 진동 질량체를 회전 가능하게 지지하는 제 2 지지 영역을 제공하며,
    상기 제 2 샤프트는 스프링 부재로서 작용하고, 제 1 샤프트와 제 2 샤프트는 일치하는 중심축을 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 질량체는 제거 가능하게 고정된 추가 질량체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 구조체.
  7. 실린더에 배치되며 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되는 적어도 하나의 왕복 피스톤을 포함하는 피스톤 엔진에 있어서,
    상기 엔진에는 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 진동 감쇠 구조체가 제공되는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 진동 감쇠 구조체는 엔진의 오일 팬 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 진동 감쇠 구조체는, 그의 회전축이 크랭크 샤프트의 회전축과 일치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진.
  10. 피스톤 엔진의 진동 감쇠 방법으로서,
    엔진의 작동중, 진동은 엔진에 연결 배치되는 적어도 하나의 진동 질량 부재와 적어도 하나의 스프링 부재를 갖는 동조 질량 감쇠기에 의해 감쇠되고,
    엔진으로부터의 가진 (excitation) 은 피스톤 엔진의 진동 감쇠용 감쇠기의 질량 부재의 진동을 제공하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 방법에 있어서,
    질량 부재의 진동 운동은 질량 부재의 회전 축에 대한 회전 운동으로서 발생하도록 안내되는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 방법.
  11. 법 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스프링 부재는 질량 부재에 회전 스프링 효과를 제공하는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스프링 부재는 비틀림 효과에 의한 회전 스프링 효과를 제공하는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피스톤 엔진의 진동은, 진동 운동이 동기화되는 적어도 한 쌍의 동조 질량 감쇠기에 의해 감쇠되는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 방법.
  14. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 질량 부재의 운동은 피스톤 엔진의 실린더의 길이 방향 축선에 실질적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진의 진동 감쇠 방법.
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