KR20150023619A

KR20150023619A - 감쇠식 엔진 지지 장치

Info

Publication number: KR20150023619A
Application number: KR20157000017A
Authority: KR
Inventors: 쿠르트 애프너
Original assignee: 캐터필라 모토렌 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2015-03-05
Also published as: CN104364153B; CN104364153A; WO2013182270A1; US20150144763A1; EP2671791B1; EP2671791A1; KR102059707B1

Abstract

엔진 지지 시스템(10)은 지지 구조체(12)를 포함할 수 있고, 이 지지 구조체는, 외측 장착 부분(20)을 갖는 정상부(18) 및 카운터웨이트부(19)를 가질 수 있다. 각각의 외측 장착 부분(20)은 상측면(24)과 하측면(26)을 가질 수 있다. 카운터웨이트의 질량은 지지 구조체(12)의 질량과 발전기(60)의 질량으로 형성될 수 있다. 카운터웨이트는 내연 기관 유닛(40)의 질량의 적어도 80%의 질량을 가질 수 있다. 엔진 지지 시스템(10)은 복수의 상측 탄성 장착부(14) 및 복수의 하측 탄성 장착부(16)를 더 포함할 수 있다. 상측 탄성 장착부는 외측 장착 부분(20)의 상측면(24)에 배치될 수 있고, 내연 기관 유닛(40)을 지지할 수 있다. 하측 탄성 장착부(16)는 외측 장착 부분(20)의 하측면(26)에 배치될 수 있고 지지 구조체(12)를 지지할 수 있다.

Description

감쇠식 엔진 지지 장치{DAMPED ENGINE SUPPORT}

본 발명은 일반적으로 엔진 지지 장치 및 보다 구체적으로는 내연 기관 유닛을 위한 이중 탄성 장착부에 관한 것이다.

내연 기관, 특히 선박 및 발전소에서 사용되는 대형 내연 기관의 작동 중에, 강한 기계적 진동 및 시끄러운 소음이 발생된다. 내연 기관 유닛을 크고 무거운 기초부 위에 장착하면 기계적 진동은 비교적 쉽게 감쇠될 수 있으므로, 소음의 감쇠가 더욱 문제가 된다.

소음은 대형 내연 기관 및 그 대형 내연 기관을 지지하는 기초부에 의해 방출될 수 있다. 구체적으로 말하면, 내연 기관은 구조 전달 소음을 기초부에 전달할 수 있고, 내연 기관과 기초부는 공기 전달 소음을 방출할 수 있다. 또한, 선박 내에서 기초부 위에 지지되는 대형 내연 기관의 경우에는, 선박의 기초부가 공기 전달 소음을 바다에 방출할 수 있다.

공기 전달 소음은 환경의 소음 공해를 일으킬 수 있다. 따라서, 발전소 기술자 또는 선박 내의 승객 및 승무원은 불안해질 수 있다. 또한, 해양 생명체가 수중의 공기 전달 소음으로 인해 불안하게 될 수 있다.

다른 양태에서, 공기 전달 소음은 민감한 측정 장비의 측정 간섭을 야기할 수 있다. 예컨대, 해양 생명체를 발견하거나 어장 또는 유전을 탐색하는 연구 및 탐사 측정들이 영향을 받을 수 있다.

그러므로, 대형 내연 기관에 의해 발생되는 저 진동수의 기계적 진동 및 구조 전달 소음을 감쇠시키는 것이 엔진, 선박 및 발전소 제조 업체들의 목표인 것이다. 다양한 방안의 엔진 장착부들이 개발되었다.

잘 알려져 있는 방안은 이중 탄성 장착부인데, 이는 특히 구조 전달 소음을 효과적으로 감쇠시킬 수 있다. 이들 이중 탄성 장착부는, 상쇄 수단 위에서 내연 기관 유닛을 지지하는 상측 탄성 장착부 및 기초부 위에서 상쇄 수단을 지지하는 하측 탄성 장착부를 포함할 수 있다.

예컨대, EP 1 847 456 A2 는, 선박 내에서 펌프, 발전기 등과 같은 진동 발생 장비를 지지하기 위한 장비 플랫폼에 관한 것이다. 이 장비 플랫폼은 진동 발생 장비를 수용하기 위한 상측면을 가질 수 있고, 제 1 탄성 요소를 이용하여 기부 프레임에 의해 유지될 수 있으며, 그 탄성 요소는 장비 플랫폼과 기부 프레임 사이에 설치될 수 있다. 제 2 탄성 요소가 기부 프레임과 선박 내의 장착 표면 사이에 설치될 수 있다. 그러나, 기부 프레임은 단지 링일 수 있고 카운터웨이트부를 제공하지는 않는다. 따라서, 대형 내연 기관 유닛의 원하는 감쇠 거동을 얻는데 필요한 질량은 제공되지 않는다.

예컨대, DE 39 30 514 A1에는 선박 엔진 장착부가 개시되어 있는데, 선박 엔진은 이 장착부를 이용하여 상측 탄성 요소에 의해 캐리어 상에 지지될 수 있다. 캐리어는 선박의 바닥 근처에 배치되는 하측 탄성 요소에 의해 선박의 기초부 위에 지지될 수 있다. 본 개시와는 달리, 상측 탄성 요소와 하측 탄성 요소 사이의 거리는 비교적 클 수 있다(적어도 1 m ∼ 1.20 m). 그러므로, 하측 탄성 요소는 선박 엔진과 캐리어의 결합 무게 중심으로부터 상당히 멀리 떨어져 위치될 수 있다. 이 결과, 긴 지레 길이(lever arm)가 생기게 되는데, 이러한 긴 지레 길이는 내연 기관의 큰 동적 운동을 유발할 수 있다.

본 개시는 종래 시스템의 하나 이상의 양태를 적어도 부분적으로 개선하거나 극복하고자 하는 것이다.

본 개시의 일 양태에 따르면, 내연 기관 유닛을 지지하기 위한 엔진 지지 시스템은, 카운터웨이트부와 정상부를 가질 수 있는 지지 구조체를 포함할 수 있다. 상기 정상부에는 각기 상측면과 하측면을 갖는 외측 장착 부분들이 제공될 수 있다. 상기 엔진 지지 시스템은, 내연 기관 유닛을 지지하기 위해 상기 외측 장착 부분의 상측면에 배치될 수 있는 복수의 상측 탄성 장착부, 및 상기 지지 구조체를 지지하기 위해 상기 외측 장착 부분의 하측면에 배치될 수 있는 복수의 하측 탄성 장착부를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 엔진 장치는 엔진 지지 시스템, 기초부, 및 내연 기관 유닛을 포함할 수 있다. 내연 기관 유닛은 기초부 위에 있는, 예컨대 그 기초부의 돌출부와 상호 작용하는 엔진 지지 시스템에 의해 탄성적으로 지지될 수 있다. 상기 엔진 지지 시스템은, 카운터웨이트부와 정상부를 가질 수 있는 지지 구조체를 포함할 수 있고, 상기 정상부는 각기 상측면과 하측면을 갖는 외측 장착 부분들을 갖는다. 상기 엔진 지지 시스템은, 내연 기관 유닛을 지지하기 위해 상기 외측 장착 부분의 상측면에 배치될 수 있는 복수의 상측 탄성 장착부, 및 기초부 위에 상기 지지 구조체를 지지하기 위해 상기 외측 장착 부분의 하측면에 배치될 수 있는 복수의 하측 탄성 장착부를 더 포함할 수 있다.

본 개시에 따른 어떤 예시적인 실시 형태에서, 상기 외측 장착 부분은 판형으로 형성될 수 있고/있거나 20 mm ∼ 100 mm의 범위의 두께, 예컨대 30 mm, 40 mm, 55 mm 또는 65 mm 의 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 외측 장착 부분들은 엔진 지지 시스템의 길이 방향 축선에 대해 서로 반대쪽에 있을 수 있다.

본 개시에 따른 어떤 예시적인 실시 형태에서, 상기 정상부는 지지 구조체의 위쪽 25% 이내에서 일반적으로 위쪽으로 연장되어 있을 수 있다.

본 개시에 따른 어떤 예시적인 실시 형태에서, 지지 구조체는 높이를 가질 수 있고, 정상부는 지지 구조체의 높이의 위쪽 25% 이내에서 수직 방향으로 연장되어 있을 수 있다.

본 개시의 다른 특징 및 양태는 이하의 설명 및 첨부 도면으로부터 명확히 알 수 있을 것이다.

도 1 은 엔진 지지 시스템 위에서 지지되는 내연 기관 유닛의 개략적인 정면도를 나타낸다.
도 2 는 엔진 지지 시스템 위에서 지지되는 내연 기관 유닛의 개략적인 측면도를 나타낸다.

이하는 본 개시의 예시적인 실시 형태에 대한 상세한 설명이다. 여기서 설명되고 도면에 도시되어 있는 예시적인 실시 형태들은 본 개시의 원리를 가르쳐 주어, 당업자가 많은 상이한 상황에서 또한 많은 상이한 응용을 위해 본 개시를 실시하고 사용할 수 있게 하기 위한 것이다. 그러므로, 본 예시적인 실시 형태들은 특허 보호 범위의 한정적인 설명이 아니며 또한 그러한 설명인 것으로 생각되어서도 아니 된다. 오히려, 본 특허 보호 범위는 첨부된 청구 범위로 규정되어야 한다.

본 개시는 부분적으로, 이중 탄성 장착부에 의해 지지되는 진동하는 대형 내연 기관의 작동은 지지되는 엔진 및 상쇄 수단(예컨대, 카운터웨이트(counterweight))의 큰 동적 운동을 일으킬 수 있다는 사실에 기초부할 수 있다. 이 큰 동적 운동은 낮은 스프링 상수를 갖는 연질의 탄성 장착부에 의해 야기될 수 있고, 그 연질의 탄성 장착부는 일반적으로 이중 탄성 장착 시스템에 사용된다.

그러한 큰 동적 운동은 증가된 재료 스트레스를 유발할 수 있고, 이 스트레스의 결과, 탄성 장착부 및 대응하는 결합 부재의 재료 마모가 증가될 수 있다. 또한, 증가된 재료 스트레스 및 마모는, 예컨대 내연 기관 유닛과 발전기 사이의 탄성 커플링 및 진동하는 내연 기관 엔진 유닛에 연결된 공급 및 배출 관들의 탄성 커플링에 영향을 수 있다. 이 결과, 수명이 단축될 수 있고/있거나 영향 받는 모든 부품들에 대한 유지 보수 기간이 짧아질 수 있다. 그래서, 내연 기관의 이중 탄성 장착 시스템은 설치시 뿐만 아니라 사용 수명 중에도 비용이 매우 많이 들 수 있다.

따라서, 지지되는 내연 기관 유닛과 상쇄 수단(카운터웨이트)의 동적 운동을 작게 유지시킬 수 있는 이중 탄성 장착부에 의해 기계적 진동 및 구조 전달 소음이 감쇠될 수 있도록 내연 기관 유닛을 지지하는 것이 제안된다.

이하, 지지 구조체 및 상하측 탄성 장착부를 포함하는 엔진 지지 시스템의 일 예시적인 실시 형태를 도 1 및 2 를 참조하여 설명한다.

내연 기관 유닛(40)은 엔진 지지 장치(10)에 의해 기초부(50) 위에서 지지될 수 있다. 내연 기관 유닛(40)은 하나 이상의 실린더를 갖는 연소 유닛을 포함할 수 있다. 이 연소 유닛은 예컨대 디젤, 중질 연료, 원유 및/또는 가스로 작동되는 연소 유닛일 수 있다. 실린더는 예컨대 일렬형, V 형, W 형 또는 다른 알려져 있는 형태로 배치될 수 있다. 일반적으로, 지지되는 내연 기관 유닛은 해양 선박, 발전소 또는 석유 굴착 장치와 같은 근해용의 대형 디젤, 중질 연료, 원유 또는 이중 연료 내연 기관일 수 있다.

엔진 지지 시스템(10)은 지지 구조체(12), 복수의 상측 탄성 장착부(14) 및 복수의 하측 탄성 장착부(16)를 포함할 수 있다.

지지 구조체(12)는 정상부(18) 및 카운터웨이트부(19)를 가질 수 있다. 정상부(18)는 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)들을 포함할 수 있다. 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)은 외측으로, 예컨대 장착된 상태에서 수평인 방향으로 돌출될 수 있다. 정상부 및/또는 카운터웨이트부는 오목부(22)를 더 포함할 수 있다. 이 오목부(22)는 움푹 들어가 있는 부분일 수 있고, 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)들 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 내연 기관 유닛(40)의 오일 팬(42)이 오목부(22) 안으로 돌출할 수 있다.

서로 반대쪽에 있는 각각의 판형 외측 장착 부분(20)은 상측면(24)과 하측면(26)을 가질 수 있다. 상측 탄성 장착부(14)는 상기 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)의 상측면(24)에 배치될 수 있다. 하측 탄성 장착부(16)는 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)의 하측면(26)에 배치될 수 있다.

본 개시의 특성 때문에, 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)들이 정상부(18)의 외측으로 돌출하는 것이 상당히 중요하다. 정상부(18)는 카운터웨이트부(19)의 위쪽에 배치될 수 있다. 예컨대, 어떤 실시 형태에서, 정상부(18)는 지지 구조체(12)의 높이의 위쪽 25% 이하로 수직 방향으로 연장되어 있다.

어떤 실시 형태에서는, 적어도 하나의 하측 탄성 장착부(16)는, 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)의 외측 둘레부(28)에 상측 탄성 장착부(14)들 중의 하나 보다 더 가깝게 배치되거나 또는 상측 탄성 장착부(14)들 중의 하나 만큼 그 외측 둘레부(28)에 가깝게 배치될 수 있다.

어떤 실시 형태에서, 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)은 복수의 결합 부재(30)를 더 포함할 수 있다. 이들 결합 부재(30)는 대응하는 하측 탄성 장착부(16)와 결합할 수 있다.

몇몇 실시 형태에서, 지지 구조체(12)의 강성을 강화하기 위해 복수의 보강 핀(fin)(32)이 카운터웨이트부(19) 및 정상부(18)를 따라 연장되어 있을 수 있다. 예컨대, 보강 핀(32)은 지지 구조체(12)를 따라 수직 또는 수평 방향으로 연장되어 있을 수 있다.

어떤 실시 형태에서, 지지 구조체(12)는, 오일 같은 윤활유를 내연 기관 유닛(40)에 제공하기 위해 카운터웨이트부(19)에 배치되는 오일 탱크로서 더 구성될수 있다.

어떤 실시 형태에서, 내연 기관 유닛(40)은 복수의 결합 부재(44)를 더 포함할 수 있다. 이들 결합 부재(44)는 내연 기관 유닛(40)의 서로 반대쪽 면들에 배치될 수 있고, 대응하는 상측 탄성 장착부(14)와 결합할 수 있다.

지지 구조체(12)는 상기 서로 반대쪽에 있는 하측 탄성 장착부(16)들 사이에서 현가될 수 있다. 서로 반대쪽에 있는 하측 탄성 장착부(16)들은, 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)들의 하측면(26)에 배치되는 하측 탄성 장착부(16)를 말하는 것일 수 있다.

지지 구조체(12)는 강 구조체일 수 있다.

어떤 실시 형태에서, 하측 탄성 장착부(16)는 기초부(50) 위에 배치될 수 있다. 예컨대, 하측 탄성 장착부는, 지지 구조체(12)가 기초부(50)의 중앙 오목부(54) 안에서 상기 서로 반대쪽에 있는 하측 탄성 장착부(16)들 사이에서 현가될 수 있도록 기초부(50)의 돌출부(52) 상에 배치될 수 있다. 기초부(50)는 예컨대 선박 또는 발전소의 기초부일 수 있다.

상하측 탄성 장착부(14, 16)는 예컨대 진동 감쇠 요소(15A, 15B)로서 고무 요소를 포함할 수 있다. 이들 고무 요소(15A, 15B)는 엔진의 운동을 제한하는 조합된 길이 방향, 측방 및 수직 방향 스토퍼일 수 있으므로, 그들 고무 요소는 동적인 엔진 힘과 구조 전달 소음에 대한 능동적인 격리를 제공할 수 있다. 예컨대, 상하측 탄성 장착부(14, 16)의 고무 요소(15A, 15B)는 원추형일 수 있다.

상하측 탄성 장착부(14, 16)는, 내연 기관 유닛(40)의 결합 부재(44) 및 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분들의 결합 부재(30)와 같은 대응하는 결합 부재와 결합하기 위해 동적 평형의 고가요성 커플링을 더 포함할 수 있다.

기계적 진동 및 구조 전달 소음의 감쇠 및 격리 외에도, 상하측 탄성 장착부(14, 16)는 고무 요소의 압축 및 전단의 조합으로 수직 방향 하중을 지탱할 수 있다. 즉, 상측 탄성 장착부(14)는 내연 기관 유닛(40)을 지탱할 수 있고, 하측 탄성 장착부(16)는 지지 구조체(12) 및 그 위에 지지되는 내연 기관 유닛(40)을 지탱할 수 있다.

어떤 실시 형태에서, 발전기(60)가 판형 외측 장착 부분(20)의 상측면(24) 상에서 내연 기관(40) 옆에 더 배치될 수 있다. 예컨대, 그 발전기(60)는 장착 유닛(62)에 의해 상측면(24)에 고정 장착될 수 있다. 발전기(60)는 가요성 커플링(64)에 의해 내연 기관 유닛(40)에 구동 연결될 수 있다.

산업상 이용 가능성

이하, 엔진 지지 시스템(10)의 상기 예시적인 실시 형태의 기본적인 작용을 도 1 및 2 를 참조하여 설명한다.

내연 기관 유닛(40)의 정상적인 작동 중에, 연료는 실린더의 연소실 내부에서 연소될 수 있고, 그리하여 피스톤 및 관련된 피스톤 로드가 움직이게 된다. 일련의 피스톤 및 피스톤 로드가 내연 기관 유닛(40)의 크랭크축을 회전시킬 수 있다. 그들 예시적인 가동 부품 및 다른 가동 부품들의 움직임 및 연소 그 자체로 인해, 내연 기관 유닛(40) 내부에 진동이 발생될 수 있다. 이 진동은 기계적 진동과 구조 전달 소음으로 전환될 수 있다.

기계적 진동 및 구조 전달 소음은 내연 기관 유닛(40)을 지지하는 상측 탄성 장착부(14)에 의해 감쇠될 수 있고 또한 지지 구조체(12)에 더 전달될 수 있다.

카운터웨이트의 질량 관성으로 인해, 기계적 진동 및 구조 전달 소음은 더 감쇠될 수 있다. 원하는 이중 탄성 장착 시스템이 카운터웨이트의 질량, 내연 기관 유닛(40)의 질량, 내연 기관 유닛(40)과 장착 부분(20) 사이에 있는 상측 탄성 장착부(14)의 스프링 상수 및 장착 부분(20)과 기초부(50) 사이에 있는 하측 탄성 장착부(16)의 스프링 상수로 특성화도록, 카운터웨이트는 오일을 내부에 담고 있는 지지 구조체(12)의 질량으로 형성될 수 있다.

카운터웨이트의 질량이 클 수록, 질량 관성에 의한 감쇠는 더욱 효율적으로 될 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 카운터웨이트는 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)들의 상측면(24)에 고정 장착되는 발전기(60)의 질량을 더 포함할 수 있다. 카운터웨이트는 상측 탄성 장착부(14)에 의해 그 위에 지지되는 내연 기관 유닛(40)의 질량의 적어도 80%의 질량을 가질 수 있다. 예컨대, 카운터웨이트는 내연 기관 유닛(40)의 질량의 90%, 100% 또는 110%의 질량을 가질 수 있다.

일반적으로, 내연 기관 유닛(40)의 질량이라는 용어는 작동 상태에 있는 내연 기관 유닛(40)의 질량을 말할 수 있는 것으로, 예컨대 오일 팬(42)에 있는 오일과 같은 윤활유, 연료, 펌프 또는 충전기와 같은 집합체 및 내연 기관 유닛(40) 그 자체의 질량들을 포함할 수 있다.

카운터웨이트의 질량 관성에 의한 감쇠를 가능하게 하기 위해, 앞에서 개략적으로 말한 바와 같이 지지 구조체(12)는 하측 탄성 장착부(16)들 사이에서 현가될 수 있다.

일반적으로, 진동자(oscillator)의 질량이 더 크게 되면, 진동 시스템의 고유 진동수는 더 낮아질 수 있다. 카운터웨이트의 질량이 더 크게 되면, 진동 시스템의 고유 진동수는 더 낮아질 수 있다. 또한, 카운터웨이트의 질량을 증가시키기 위해 추가적인 집합체(펌프와 같은)를 지지 구조체(12) 위에 고정 장착할 수 있다.

감쇠된 기계적 진동 및 구조 전달 소음은 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)들에 의해 하측 탄성 장착부(16)에 더 전달될 수 있다. 이 하측 탄성 장착부(16)는 기계적 진동 및 구조 전달 소음을 기초부(50)에 전달되기 전에 더 감쇠시킬 수 있다.

상하측 탄성 장착부(14, 16)는 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)들의 각각의 상하측 면(24, 26)에서 서로 가까이 배치될 수 있다. 거리는 수평 방향 및 수직 방향으로 작게 유지될 수 있다. 따라서, 상하측 탄성 장착부(14, 16) 간의 지레 길이가 작게 유지될 수 있는데, 그리하여, 진동하는 내연 기관 유닛(40) 및 결합되어 있는 지지 구조체(12)는 6 자유도를 따라 단지 작은 동적 운동을 할 수 있다. 6 자유도를 따르는 이들 운동은 횡방향 운동, 길이 방향 운동, 수직 방향 운동, 롤 운동, 피치 운동, 및 요(yaw) 운동이다.

예컨대, 어떤 실시 형태에서, 상측 탄성 장착부(14)와 하측 탄성 장착부(16) 사이의 수직 방향 변위는 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)들의 작은 두께로 인해 작게 유지될 수 있다. 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)들의 두께는, 지지되는 내연 기관 유닛(40)에 따라 예컨대 20 mm ∼ 100 mm 의 범위에서 선택될 수 있다. 예컨대, 300 kW ∼ 1000 kW 의 출력을 갖는 더 작은 내연 기관 유닛에 대해, 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)들의 두께는 20 mm ∼ 30 mm 일 수 있다. 반대로, 12,000 kW 이상의 출력을 갖는 더 큰 내연 기관 유닛에 대해서는, 서로 반대쪽에 있는 판형 외측 장착 부분(20)들의 두께는 예컨대 55 mm ∼ 65 mm 일 수 있다.

상하측 탄성 장착부(14, 16)가 서로 가까이 배치되는 것 외에도, 탄성 장착부(14, 16), 내연 기관 유닛(40) 및 지지 구조체(12)도 서로 가깝게 배치될 수 있다. 따라서, 상하측 탄성 장착부(14, 16)는 내연 기관 유닛(40)과 카운터웨이트의 결합 무게 중심(C)에 가까이 배치될 수 있다. 그 결합 무게 중심(C)은 내연 기관 유닛(40)의 무게 중심(A)과 카운터웨이트의 무게 중심(B)을 결합한 것이다. 하측 탄성 장착부(16)는 장착된 상태에서 무게 중심(C)의 수직 방향 위치와 동일하가나 그에 가까운 수직 방향 위치를 가질 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 하측 탄성 장착부(16)는 진동 감쇠 요소(15B)를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 진동 감쇠 요소(15B)와 결합 무게 중심(C) 사이의 수직 방향 거리(H1)(내연 기관 유닛(40)의 높이 방향(H)으로 정의됨)는, 카운터웨이트의 무게 중심(B)과 결합 무게 중심(C) 사이의 수직 방향 거리(H2)의 최대 50% 이다. 또한 그러한 배치로 인해, 진동하는 내연 기관 유닛(40) 및 지지 구조체(12)는 상기 6 자유도를 따라 단지 작은 동적 운동을 할 수 있다.

상측 탄성 장착부(14)는 내연 기관 유닛(40)만 지지하고 하측 탄성 장착부(16)는 내연 기관 유닛(40)과 카운터웨이트를 지지하므로, 하측 탄성 장착부(16)의 양 및/또는 휨 및/또는 하중 용량은 상측 탄성 장착부(14) 보다 클 수 있다.

어떤 실시 형태에서, 상하측 탄성 장착부(14, 16)의 수는 다를 수 있다. 일반적으로, 탄성 장착부의 수가 더 많으면, 진동 시스템의 고유 진동수는 더 높게 되고, 탄성 장착부의 수가 더 적으면, 진동 시스템의 고유 진동수는 더 낮게 된다.

어떤 실시 형태에서, 상측 탄성 장착부(14)들 중의 적어도 하나는 하측 탄성 장착부(16) 중의 하나와 동일하거나 다른 스프링 상수를 가질 수 있다. 일반적으로, 스프링 상수가 더 크면, 진동 시스템의 고유 진동수는 더 높게 되고, 스프링 상수가 더 작으면, 진동 시스템의 고유 진동수는 더 낮게 된다.

상측 탄성 장착부(14)들은 진동하는 내연 기관 유닛(40)에 바로 인접해 있으므로, 그들 상측 탄성 장착부(14)는 예컨대 하측 탄성 장착부(16) 보다 더 높은 내충격하중성을 가질 수 있다.

일반적으로, 엔진 지지 시스템(10)은 이중 탄성 장착부에 기초부하고 있으므로, 전체 진동 시스템은 12개의 고유 진동수를 가질 수 있다. 카운터웨이트는, 그들 12개의 고유 진동수 중 어떤 것도 진동하는 내연 기관 유닛(40)의 여기(excitation) 진동수와 일치하지 않도록 구성될 수 있다. 예컨대, 지지 구조체(12)의 질량, 상하측 탄성 장착부(14, 16)의 스프링 상수 및 양은, 그들 12개의 고유 진동수 중 어떤 것도 진동하는 내연 기관 유닛(40)의 여기 진동수와 일치하지 않도록 선택될 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 카운터웨이트는 발전기(60)의 질량을 더 포함할 수 있다.

또한, 내연 기관 유닛(40)의 작동이 시작될 때 진동 시스템의 그들 12개의 고유 진동수가 신속히 지나가도록, 모든 12개의 고유 진동수는 진동하는 내연 기관 유닛(40)의 여기 진동수 보다 낮을 수 있다. 그러한 공진 회피 장착부는 전술한 바와 같이 낮은 고유 진동수 때문에 양호한 감쇠 특성을 가질 수 있다.

또한, 고유 진동수와 여기 진동수 간의 차이가 클 수록, 기계적 진동과 구조 전달 소음이 더 잘 감쇠될 수 있다. 카운터웨이트는 상당히 큰 진동수 차이가 있도록 구성될 수 있으며, 예컨대, 그에 대응하여 카운터웨이트의 질량, 그리고 상하측 탄성 장착부(14, 16)의 스프링 상수 및 양이 적합하게 될 수 있다.

따라서, 낮은 고유 진동수가 바람직할 수 있고, 카운터웨이트의 높은 질량 및 탄성 장착부(14, 16)의 낮은 스프링 상수 및 적은 수로 얻어질 수 있다.

일반적으로, 진동 시스템의 설명과 관련하여 사용되는 용어 "고유 진동수", "공진 진동수" 및 "조정 진동수"는 같은 의미로 사용될 수 있다.

여기서 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명하였지만, 다음의 청구 범위에서 벗어나지 않는 개량과 수정이 이루어질 수 있다.

Claims

내연 기관 유닛(40)을 지지하기 위한 엔진 지지 시스템(10)으로서,
상기 엔진 지지 시스템(10)은,
카운터웨이트부(19) 및 정상부(18)를 가지며, 상기 정상부(18)에는 각기 상측면(24)과 하측면(26)을 갖는 복수의 외측 장착 부분(20)이 제공되어 있는 지지 구조체(12);
내연 기관 유닛(40)을 지지하기 위해 상기 외측 장착 부분(20)의 상측면(24)에 배치되는 복수의 상측 탄성 장착부(14); 및
상기 지지 구조체(12)를 지지하기 위해 상기 외측 장착 부분(20)의 하측면(26)에 배치되는 복수의 하측 탄성 장착부(16)를 포함하는, 엔진 지지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 외측 장착 부분(20)은 판형으로 되어 있고/있거나 20 mm ∼ 100 mm의 범위의 두께, 예컨대 30 mm, 40 mm, 55 mm 또는 65 mm 의 두께를 갖는, 엔진 지지 시스템(10).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 외측 장착 부분(20)들 중의 적어도 하나는 외측으로, 예컨대 장착된 상태에서 수평인 방향으로 돌출되어 있는, 엔진 지지 시스템(10).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정상부(18)는 지지 구조체(12)의 위쪽 25% 이내에서 대체로 위쪽으로 연장되어 있는, 엔진 지지 시스템(10).
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 구조체(12)는 이 지지 구조체(12)의 강성을 강화하기 위해 상기 카운터웨이트부(19) 및/또는 정상부(18)를 따라 연장되어 있는 복수의 보강 핀(fin)(32)을 더 포함하는, 엔진 지지 시스템(10).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정상부(18)는 내연 기관 유닛(40)의 오일 팬(42)을 수용하기 위한 오목부(22)를 더 포함하는, 엔진 지지 시스템(10).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 구조체(12)는 오일을 내연 기관 유닛(40)에 제공하기 위해 카운터웨이트부(19)에 배치되는 오일 탱크로서 더 구성되어 있는, 엔진 지지 시스템(10).
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상측 탄성 장착부(14)들 중의 적어도 하나는 상기 하측 탄성 장착부(16)들 중의 적어도 하나 보다 작고/작거나 상측 탄성 장착부(14)들 중의 적어도 하나는 하측 탄성 장착부(16)들 중의 하나와 다른 또는 실질적으로 유사한 스프링 상수를 갖는, 엔진 지지 시스템(10).
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각각의 외측 장착 부분(20)은 외측 둘레부(28)를 가지며, 상기 하측 탄성 장착부(16)들 중의 적어도 하나는 상기 외측 둘레부(28)에 상측 탄성 장착부(14)들 중의 하나 보다 더 가깝게 배치되거나 또는 상측 탄성 장착부(14)들 중의 하나 만큼 그 외측 둘레부(28)에 가깝게 배치되는, 엔진 지지 시스템(10).
엔진 장치(70)로서,
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 엔진 지지 시스템(10);
기초부(50); 및
상기 엔진 지지 시스템(10)에 의해 상기 기초부(50) 위에 탄성적으로 지지되는 내연 기관 유닛(40)을 포함하는 엔진 장치.
제 10 항에 있어서,
원하는 이중 탄성 장착 시스템이 카운터웨이트의 질량, 내연 기관 유닛(40)의 질량, 내연 기관 유닛(40)과 장착 부분(20) 사이에 있는 상측 탄성 장착부(14)의 스프링 상수 및 장착 부분(20)과 기초부(50) 사이에 있는 하측 탄성 장착부(16)의 스프링 상수로 특성화되도록, 오일을 내부에 담고 있는 지지 구조체(12)의 질량으로 카운터웨이트가 형성되어 있는, 엔진 장치(70).
제 11 항에 있어서,
상기 외측 장착 부분(20)의 상측면(24)에 고정 장착되어 내연 기관 유닛(40)에 구동 연결되어 있는 발전기(60)를 더 포함하고, 이 발전기(60)는 질량을 가지며, 상기 카운터웨이트는 그 발전기(60)의 질량을 더 포함하는, 엔진 장치(70).
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 카운터웨이트의 질량은 내연 기관 유닛(40)의 질량의 적어도 80%, 예컨대 약 90%, 100% 또는 110% 인, 엔진 장치(70).
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하측 탄성 장착부(16)들 중의 적어도 하나는 진동 감쇠 요소(15B)를 포함하고, 지지 구조체(12)는 카운터웨이트 무게 중심(B)을 가지며, 내연 기관 유닛(40)과 카운터웨이트는 결합 무게 중심(C)을 가지며, 상기 진동 감쇠 요소(15B)와 결합 무게 중심(C) 사이의, 내연 기관 유닛(40)의 높이 방향(H)으로 정의되는, 수직 방향 거리(H1)는 카운터웨이트의 무게 중심(B)과 상기 결합 무게 중심(C) 사이의 수직 방향 거리(H2)의 최대 50% 인, 엔진 장치(70).
제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기초부(50)는 중앙 오목부(54)를 포함하고, 상기 지지 구조체(12)는 기초부(50)의 상기 중앙 오목부(54) 안에서, 서로 반대쪽에 있는 하측 탄성 장착부(16)들 사이에서 현가되는, 엔진 장치(70).