KR20150106638A

KR20150106638A - 다이나믹댐퍼

Info

Publication number: KR20150106638A
Application number: KR1020140028943A
Authority: KR
Inventors: 장종환; 이희성
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-09-22
Also published as: KR102169353B1

Abstract

본 발명은, 샤프트에 결합되는 다이나믹댐퍼에 있어서, 샤프트가 끼워지도록 결합홀이 타공되며, 탄성을 갖는 재질로 제조된 제1탄성부재를 통해 샤프트와 결합되는 제1매스; 및 탄성을 갖는 재질로 제조된 제2탄성부재를 통해 상기 제1매스와 결합되는 제2매스;를 포함하며, 상기 제2매스는 탄성을 갖는 재질로 제조된 제5탄성부재를 통해 샤프트의 외주면으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 두 개 이상의 제진시스템을 구성할 수 있으며, 각 매스들의 중량조절이나 또는 각 탄성부재들의 탄성력을 튜닝하여 여러 영역대의 주파수 구간을 갖는 진동에 맞춰 제진 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

다이나믹댐퍼{Dynamic damper}

본 발명은 차량용 다이나믹댐퍼에 관한 것으로써 더욱 상세하게는 샤프트로 입력되는 진동을 더 효율적으로 억제하기 위해 (서로 다른 영역대의 주파수를 갖는) 여러 진동특성 각각에 대응하여 감쇠성능을 향상시킬 수 있도록 두 개 이상의 매스들(제1매스, 제2매스, 제3매스) 및 다수 개의 탄성부재들을 포함하여 구성된 다이나믹댐퍼에 관한 것이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 전륜 구동 차량에서 드라이브 샤프트(이하, 샤프트)는 엔진과 트랜스미션이 결합되어 구성된 파워트레인(4)과 연결되어 차륜으로 구동력을 전달해 주는 부품이다.

상기 샤프트(2)는 차량의 주행 중 파워트레인(4) 및 차륜(3)에서 전달되는 진동에 의해서 그리고/또는 주변 부품들에서 전달되는 진동에 의해 공진이 발생하여 부밍(Booming)을 일으킬 수 도 있었다. 이에 따라, 이러한 부밍 발생을 억제하기 위하여 샤프트(2)에는 댐퍼(1)가 선택적으로 장착된다.

상기 샤프트(2)는 (동일한 단면적을 가질 때 중공형 보다 더 큰 비틀림 강도를 갖는) 중실샤프트(solid shaft)로 제조되며, 댐퍼(1)는 원통 모양으로써 소정의 중량을 갖고 샤프트(2)에 끼워지는 매스와 상기 매스와 샤프트 사이에서 탄성거동하는 탄성체을 포함하여 구성된다.

하지만, 종래 구조의 댐퍼(1)는 샤프트(2)의 공진을 제어하기 위해 장착되나, 상기 샤프트(2)의 반공진 영역의 진동이 발생하거나 주변 부품들을 통해서 (샤프트에서 발생하는 진동특성과 다른 주파수 영역대의) 진동이 전달되면 공진을 효율적으로 억제하지 못하는 문제점이 있었다.

이에 따라, 종래에는 샤프트(2)의 반공진 영역이나 주변 부품의 공진을 제어할 수 있도록 댐퍼(1)의 추가적인 장착이 요구되었다. 그러나, 상대적으로 여유공간을 갖는 중대형 차량에서는 두 개 이상의 댐퍼가 장착되는 차종도 있으나, 중소형 차량의 경우에는 레이아웃 배치 및 설계 상의 제약조건과 원가상승 문제로 인하여 댐퍼의 추가적인 장착이 어려워지는 문제가 발생한다.

그러므로, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 한 개의 댐퍼로써 여러 영역대의 주파수를 갖는 진동들을 더욱 효율적으로 억제하여 NVH(Noise, Vibration, Harshness)성능을 향상시킬 수 있는 다이나믹 댐퍼를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 샤프트에 결합되는 다이나믹댐퍼에 있어서, 샤프트가 삽입되도록 결합홀이 타공되며, 탄성을 갖는 재질로 제조된 제1탄성부재를 통해 샤프트와 결합되는 제1매스; 및 탄성을 갖는 재질로 제조된 제2탄성부재를 통해 상기 제1매스와 결합되는 제2매스;를 포함하며, 상기 제1매스와 제2매스는 원형의 모양을 갖도록 제조되되 상기 제1매스가 제2매스의 내부에 끼워지도록 장착된 것을 특징으로 한다.

상기 제1매스의 외주면 일측에는 제2매스가 끼워지고 타측에는 제3매스가 끼워지되, 상기 제3매스는 탄성을 갖는 재질로 제조된 제3탄성부재를 통해 제1매스와 결합된다.

아울러, 상기 제1매스와 제2매스 및 제3매스는 각각이 서로 다른 중량을 갖도록 제조될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 제2매스와 제3매스 각각은 제1매스의 일측 끝단과 타측 끝단에서 샤프트의 외주면을 향하는 방향으로 절곡된 모양을 가지며, 상기 제2매스는 탄성을 갖는 재질로 제조된 제5탄성부재를 통해 샤프트와 결합되고 상기 제3매스는 탄성을 갖는 재질로 제조된 제4탄성부재를 통해 샤프트와 결합된다.

그리고, 본 발명에서 상기 제1탄성부재, 제2탄성부재, 제3탄성부재, 제4탄성부재 및 제5탄성부재 중 적어도 하나 이상은 두께가 다르게 제조되거나 탄성계수가 다른 재질로 제조될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 두 개 이상의 제진시스템을 구성할 수 있으며, 각 매스들의 중량조절이나 또는 각 탄성부재들의 탄성력을 튜닝하여 여러 영역대의 주파수 구간을 갖는 진동에 맞춰 제진 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

즉, 매스와 탄성부재가 모듈화된 형태로써 다수 개의 제진시스템들(S1, S2, S3)을 구성할 수 있으므로 엔진과 트랜스미션에서 전달되는 진동 특성 및 휠에서 전달되는 진동 특성에 따라서 보다 효율적으로 제진성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서 제1매스는 원통형 모양으로 형성되되, 제2매스와 제3매스는 제1매스의 양측에 끼워지는 통 또는 컵 모양으로 구성되어 고무가류를 통해 일체로 제작될 수 있으므로 샤프트에 용이하게 장착가능하다.

아울러, 본 발명에서 상기 제2매스와 제3매스는 제1매스 및 탄성부재들을 엔진의 열 및 외부 오염물질로부터 보호하여 내구성능을 증대시킬 수 있다.

도 1 은 (드라이브)샤프트가 파워트레인의 구동력을 차륜으로 전달할 수 있도록 장착된 모습과 상기 샤프트에 댐퍼가 장착된 모습이 도시된 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이나믹댐퍼가 샤프트에 장착된 모습과 A-A 부분의 종단면 일측 모습이 도시된 도면,
도 3 은 도 2 의 종단면도를 확대하여 도시한 도면,
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 다이나믹댐퍼의 제작 순서 및 샤프트의 장착 순서를 도시한 도면,
도 5 은 본 발명의 실시예에 따른 다이나믹댐퍼가 다수 개의 제진시스템들(S1, S2, S3)을 구성하는 모습을 단순화하여 도시한 도면.

본 발명의 실시예에 따른 다이나믹댐퍼(10)는 샤프트(20)에 끼워질 수 있는 원통형 모양으로 구성되되 세 개의 매스들(11, 12, 13)이 탄성부재들(14, 15, 16, 17, 18) 통해 서로 간에 또는 샤프트(20)의 외주면으로 연결되도록 구성된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이나믹댐퍼를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 3 를 참조하면, 제1매스(11)는 샤프트(20)가 삽입되도록 결합홀이 타공된 링 또는 파이프 모양으로 형성되되 탄성을 갖는 재질(합성고무 또는 합성수지 등)로 제조된 제1탄성부재(14)를 통해 샤프트(20)와 결합된다. 상기 제1탄성부재(14)는 제1매스(11)의 결합홀 내주면과 샤프트(20)의 외주면 사이를 소정거리만큼 이격시키도록(즉, 제1탄성부재의 탄성거동이 가능할 만큼) 제1매스(11) 양측 각각에 하나씩 배치된다.

그리고, 상기 제1매스(11)의 양측 각각에는 제1매스(11)가 내포되도록 링 모양 또는 중앙홀이 타공된 컵모양을 갖되 "ㄱ" 모양의 단면을 갖는 제2매스(12) 및 제3매스(13)가 배치된다.

상기 제2매스(12)는 제2탄성부재(15)를 통해 상기 제1매스(11)로 연결되고 제5탄성부재(18)를 통해 샤프트(20)의 외주면으로 연결된다. 동일한 구조로써, 상기 제3매스(13)는 제3탄성부재(16)를 통해 제1매스(11)로 연결되고 제4탄성부재(17)를 샤프트(20)의 외주면으로 연결이 이뤄진다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1매스(11), 제2매스(12) 및 제3매스(13)의 결합은 고무가류를 통해 이뤄지되, 탄성부재들을 그것들 사이에 형성함과 동시에 고정결합이 이뤄지도록 구성된다.

즉, 제1매스(11), 제2매스(12), 제3매스(13)는 샤프트(20)가 끼워질 수 있도록 중앙에 홀이 형성된 모양을 가지며, 제2매스(12)와 제3매스(13)는 제1매스(11)가 내부에 수용되도록 양측에서 끼워진다.

이때, 제2매스(12)와 제3매스(13)는 제1매스(11)와의 사이에서 (제2탄성부재 및 제3탄성부재가 성형될 수 있을 정도의) 공간이 마련된 상태에서 고무가류가 이뤄진다. 즉, 가류금형(미도시)에 제1매스(11), 제2매스(12) 및 제3매스(13)가 장착한 상태에서 용융된 고무가 주입되어 고무가류가 이뤄지면 제1탄성부재(14)가 형성되고, 제2탄성부재(15) 및 제3탄성부재(16)가 제1매스(11)와 제2매스(12) 사이 그리고 제1매스(11)와 제3매스(13) 사이 각각에서 형성된다. 그리고, 이 상태에서 두번째 가류금형에 투입되면 제2매스(12)와 제3매스(13)의 외주면에서 고무가류가 이뤄짐과 동시에 제4탄성부재(17) 및 제5탄성부재(18)가 형성된다. 상기와 같이 제조된 다이나믹댐퍼(10)는 샤프트(20)에 끼워져 고정된다.

한편, 본 발명에 따른 다이나믹댐퍼(10)는 다양한 주파수 대역의 복합 진동들을 효율적으로 제진시킬 수 있도록 각 매스들의 중량이나 탄성부재들의 탄성특성이 선택적으로 달라지게 제조될 수 있다. 즉, 상기 제1매스(11)와 제2매스(12) 및 제3매스(13)는 각각이 서로 다른 중량을 갖도록 제조될 수 있고, 상기 제1탄성부재(14), 제2탄성부재(15), 제3탄성부재(16), 제4탄성부재(17) 및 제5탄성부재(18) 중 적어도 하나 이상은 두께가 다르게 제조되거나 탄성계수가 다른 재질로 제조될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 다이나믹댐퍼(10)는 도 5 에 도시된 바와 같이, 3 개의 독립적인 제진시스템들(S1, S2, S3)을 구성할 수 있으므로 각 제진시스템들은 다른 주파수 영역대의 진동들을 각각 감쇠시키도록 구성될 수 있다.

가령, 제1매스(11)와 제1탄성부재(14)로 구성된 제1제진시스템(S1)은 샤프트(20)의 공진주파수에 맞춰 셋팅될 수 있고, 제2매스(12)와 제2탄성부재(15) 및 제5탄성부재(18)로 구성된 제2제진시스템(S2)은 샤프트(20)의 반공진주파수 및 주변부품들에서 전달되는 진동에 맞춰 셋팅될 수 있으며, 제3매스(13)와 제3탄성부재(16) 및 제4탄성부재(17)로 구성된 제3제진시스템(S3)은 제1제진시스템(S1) 및 제2제진시스템(2)에서 제어가 어려운 진동을 제진하도록 구성될 수 있다.

아울러, 본 발명에서 상기 제2제진시스템(S2)과 제3제진시스템(S3)은 주요 주파수 영역대의 진동을 제진하는 제1제진시스템(S1)을 엔진의 열 및 외부 오염물질로부터 보호하는 기능을 수행할 수 있고, 차량 특성에 따라서 제진이 요구되는 주파수 영역대의 진동들을 설계자가 자유롭게 튜닝할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 하나의 다이나믹댐퍼 만으로도 두 개 이상의 댐퍼가 장착된 효과를 가질 수 있으므로 생산원가 및 차량 중량을 감소시킬 수 있는 효과가 있으며, NVH 성능을 향상시켜 차량 상품성을 증대시킬 수 있다. 그리고, 주파수 영역대의 진동에 따라 셋팅되어 부품 공용화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 다이나믹댐퍼
11 : 제1매스
12 : 제2매스
13 : 제3매스
14 : 제1탄성부재
15 : 제2탄성부재
16 : 제3탄성부재
17 : 제4탄성부재
18 : 제5탄성부재
20 : 샤프트
S1 : 제1제진시스템
S2 : 제2제진시스템
S3 : 제3제진시스템

Claims

샤프트에 결합되는 다이나믹댐퍼에 있어서,
샤프트가 끼워지도록 결합홀이 타공되며, 탄성을 갖는 재질로 제조된 제1탄성부재를 통해 샤프트와 결합되는 제1매스; 및
탄성을 갖는 재질로 제조된 제2탄성부재를 통해 상기 제1매스와 결합되는 제2매스;를 포함하며,
상기 제2매스는 탄성을 갖는 재질로 제조된 제5탄성부재를 통해 샤프트의 외주면으로 연결되는 것을 특징으로 하는 다이나믹댐퍼.
제 1 항에 있어서, 상기 제1매스의 외주면 일측에는 제2매스가 끼워지고 타측에는 제3매스가 끼워지되, 상기 제3매스는 탄성을 갖는 재질로 제조된 제3탄성부재를 통해 제1매스와 결합되는 것을 특징으로 하는 다이나믹댐퍼.
제 2 항에 있어서, 상기 제3매스는 탄성을 갖는 재질로 제조된 제4탄성부재를 통해 샤프트의 외주면으로 연결되는 것을 특징으로 하는 다이나믹댐퍼.
제 2 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1매스와 제2매스 및 제3매스는 각각이 서로 다른 중량을 갖도록 제조된 것을 특징으로 하는 다이나믹댐퍼.
제 4 항에 있어서, 상기 제1탄성부재, 제2탄성부재, 제3탄성부재, 제4탄성부재 및 제5탄성부재 중 적어도 하나 이상은 두께가 다르게 제조되거나 탄성계수가 다른 재질로 제조된 것을 특징으로 하는 다이나믹댐퍼.