KR20180064886A - 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이나믹 댐퍼에 관한 것으로써 보다 상세하게는, 드라이브 샤프트로 입력되는 서로 다른 영역대의 주파수를 더 효율적으로 억제하기 위해 여러 진동특성 각각에 대응하여 감쇠 성능을 향상시킬 수 있도록 듀얼 매스로 구성된 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼에 관한 발명이다.

Description

듀얼 매스 다이나믹 댐퍼{Dual mass dynamic damper}

본 발명은 다이나믹 댐퍼에 관한 것으로써 보다 상세하게는, 드라이브 샤프트로 입력되는 서로 다른 영역대의 주파수를 더 효율적으로 억제하기 위해 여러 진동특성 각각에 대응하여 감쇠 성능을 향상시킬 수 있도록 듀얼 매스로 구성된 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼에 관한 발명이다.

일반적으로 자동차의 엔진에서 발생한 동력이 변속기를 통해 타이어에 전달되기 위해서는 드라이브 샤프트(Drive Shaft)가 필요하다. 드라이브 샤프트는 차량의 크기와 엔진 및 변속기의 장착 위치에 따라 좌우의 길이가 달라질 뿐만 아니라 직경과 형상의 변화에 따라 공진 주파수도 달라진다. 이와 같은 드라이브 샤프트의 공진은 차량의 가속 소음 및 진동에 취약한 부분과 일치하여 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능을 악화시키는 주된 원인이 된다.

따라서 이러한 문제를 해결하고자 도 1에 도시된 바와 같이 드라이브 샤프트(2)에는 다이내믹 댐퍼(Dynamic Damper)(4)가 장착된다. 다이내믹 댐퍼(4)는 진동 등을 흡수하기 위한 강성부(6)와 강성부(6)의 진동으로 인하여 발생하는 떨림 등을 감쇠할 수 있도록 된 질량부(8)로 이루어지며, 드라이브 샤프트(2)의 형태에 따른 다양한 공진 주파수를 제어하고자 다이내믹 댐퍼(4) 역시 다양한 형상으로 개발되고 있다.

도 2는 드라이브 샤프트와 다이내믹 댐퍼의 1자유도 모델로, 드라이브 샤프트(2)의 질량과 강성의 변화에 따라 다이내믹 댐퍼(4)의 제어 주파수를 튜닝할 수 있다.

드라이브 샤프트(2)의 공진 현상을 제어하기 위해서 다이내믹 댐퍼(4)를 적용할 경우 도 3에 도시된 바와 같이 공진 주파수에서의 진동은 저감시킬 수 있지만 공진 주파수 근처에 반대 급부로 진동이 악화되는 경향이 발생하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 물리적 댐퍼가 2개 장착되는 듀얼 매스 댐퍼가 적용되고 있다.

그러나 상기와 같은 듀얼 매스 댐퍼의 경우 차량의 원가를 높이는 등의 문제가 있었다.

국제공개특허 WO2011-148007

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 종래의 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼의 듀얼 매스를 일체형으로 제작하여 원가를 절감하면서도, 종래의 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼와 동등한 NVH 성능을 확보할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼에 있어서,

드라이브 샤프트에 끼워지도록 결합홀이 타공되며, 탄성을 갖는 재질로 제조되는 제1몸체부, 제1몸체부와 같은 구성으로, 제1몸체부와 대칭되도록 드라이브 샤프트에 끼워지는 제2몸체부, 제1몸체부와 상기 제2몸체부 사이에 끼워지는 스틸 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

스틸 플레이트는,

중공의 원형 플레이트, 원형 플레이트의 외경부로부터 단면적이 점차 증가하도록 일측을 향하여 일정 길이 연장되는 경사부, 경사부의 끝단으로부터 단면적이 일정하도록 일정 길이 연장되는 수평부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

원형 플레이트의 내경부에는 원형 플레이트의 중심축을 향하여 일정 길이 돌출되는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

원형 플레이트의 타측면에는 일정 높이의 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

돌출부는 180도 간격으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

돌기부는 90도 간격으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

스틸 플레이트는 서로 같은 형상의 제1스틸 플레이트와 제2스틸 플레이트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

제1스틸 플레이트와 제2스틸 플레이트는 돌기부가 서로 맞닿아 고정되는 것을 특징으로 한다.

제1스틸 플레이트와 제2스틸 플레이트는 돌출부가 서로 90도 간격으로 위치하도록 고정되는 것을 특징으로 한다.

제1몸체부와 상기 제2몸체부 각각은,

원통형상이며, 중량물을 감싸며 몰딩되는 질량부, 질량부의 내경보다 작은 외경을 가지며, 질량부의 양쪽에서 일정 길이 돌출되어 형성되는 원통형상의 강성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

제1몸체부의 양측 강성부에서 제2몸체부를 향하지 않는 측의 강성부의 외주면 둘레에는 밴딩홈이 형성되어, 밴딩홈에는 밴딩부재가 끼워지는 것을 특징으로 한다.

제2몸체부의 양측 강성부에서 제1몸체부를 향하지 않는 측의 강성부의 외주면 둘레에는 밴딩홈이 형성되어, 밴딩홈에는 밴딩부재가 끼워지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 종래의 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼의 듀얼 매스를 일체형으로 제작하여 원가를 절감하면서도, 종래의 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼와 동등한 NVH 성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 드라이브 샤프트에 장착되는 다이나믹 댐퍼의 개념도.
도 2는 드라이브 샤프트와 다이나믹 댐퍼의 1자유도 모델.
도 3은 드라이브 샤프트에 다이나믹 댐퍼 장착 시 공진 제어 비교 그래프.
도 4는 종래의 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼 개념도.
도 5는 본 발명의 일체형 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼 개념도.
도 6은 본 발명의 듀얼 매스 개념도.
도 7은 본 발명의 스틸 플레이트 개념도.
도 8은 본 발명의 브릿지 밀림 방지 개념도.
도 9는 본 발명의 스틸 플레이트 돌출부 개념도.
도 10은 본 발명의 스틸 플레이트 돌기부 개념도.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 드라이브 샤프트로 입력되는 서로 다른 영역대의 주파수를 더 효율적으로 억제하기 위해 여러 진동특성 각각에 대응하여 감쇠 성능을 향상시킬 수 있도록 듀얼 매스로 구성된 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼에 관한 발명이다.

도 5는 본 발명의 일체형 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼 개념도가 도시되어 있고,

도 6은 본 발명의 듀얼 매스 개념도가 도시되어 있으며, 도 7은 본 발명의 스틸 플레이트 개념도가 도시되어 있고, 도 8은 본 발명의 브릿지 밀림 방지 개념도가 도시되어 있으며, 도 9는 본 발명의 스틸 플레이트 돌출부 개념도가 도시되어 있고, 도 10은 본 발명의 스틸 플레이트 돌기부 개념도가 도시되어 있다.

드라이브 샤프트(2)의 소정 위치에 장착되는 본 발명의 다이나믹 댐퍼는, 드라이브 샤프트(2)에 끼워지도록 결합홀이 타공되며, 탄성을 갖는 재질로 제조되는 제1몸체부(10)와, 상기 제1몸체부(10)와 대칭되도록 상기 드라이브 샤프트(2)에 끼워지는 제2몸체부(16)와, 상기 제1몸체부(10)와 상기 제2몸체부(16) 사이에 끼워지는 스틸 플레이트(22, 24)를 포함하여 구성된다.

상기 제1몸체부(10)는 원통형상이며 중량물을 감싸며 몰딩되는 질량부(12)와, 상기 질량부(12)의 내경보다 작은 외경을 가지며 상기 질량부(12)의 양쪽에서 일정 길이 돌출되어 형성되는 원통형상의 강성부(14)를 포함하여 구성된다.

상기 제2몸체부(16) 또한 상기 제1몸체부(10)와 같은 형상 및 같은 구성으로 이루어진다.

상기 스틸 플레이트(22, 24)는, 중공의 원형 플레이트(26)와, 상기 원형 플레이트(26)의 외경부로부터 단면적이 점차 증가하도록 일측을 향하여 일정 길이 연장되는 경사부(28)와, 상기 경사부(28)의 끝단으로부터 단면적이 일정하도록 일정 길이 연장되는 수평부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 원형 플레이트(26)의 내경부에는 상기 원형 플레이트(26)의 중심축을 향하여 일정 길이 돌출되는 돌출부(34)가 서로 180도 간격이 되도록 다수 개 형성되고, 상기 원형 플레이트(26)의 타측면에는 서로 90도 간격이 되도록 다수 개의 돌기부(32)가 일정 높이 연장되어 형성된다.

상기 제1몸체부(10)와 상기 제2몸체부(16) 사이에는 상기와 같은 형상의 상기 스틸 플레이트(22, 24) 2개가 위치하게 된다.

상기 제1, 2몸체부(10, 16)가 상기 드라이브 샤프트(2)에 조립되어 있을 때, 상기 제1몸체부(10)의 양측 강성부(14)에서 상기 제2몸체부(16)를 향하는 측의 상기 강성부(14)의 끝단면에는 상기 제1스틸 플레이트(22)의 상기 원형 플레이트(26) 일측면이 맞닿아 위치하게 되고, 상기 제2몸체부(16)의 양측 강성부(20)에서 상기 제1몸체부(10)를 향하는 측의 상기 강성부(20)의 끝단면에는 상기 제2스틸 플레이트(24)의 상기 원형 플레이트(26) 일측면이 맞닿아 위치하게 된다.

즉, 상기 제 1, 2스틸 플레이트(22, 24)가 결합되어 있는 상기 제1, 2 몸체부(10, 16)를 서로 결합시킬 때 상기 제1스틸 플레이트(22)의 돌기부(32)와 상기 제2스틸 플레이트(24)의 돌기부(32)가 금형 지그에 의해 서로 맞닿아 고정됨으로써 상기 제1, 2 몸체부(10, 16)가 결합된다.

상기 제 1, 2스틸 플레이트(22, 24)의 돌기부(32)가 서로 결합될 때 상기 제1스틸 플레이트(22)에 형성된 상기 돌출부(34)와 상기 제2스틸 플레이트(24)에 형성된 상기 돌출부(34)가 서로 90도 간격으로 위치하도록 결합된다.

상기 제1, 2몸체부(10, 16)와 상기 제1, 2스틸 플레이트(22, 24) 사이의 결합을 위한 고무 가류 시 고무가 상기 제 1, 2스틸 플레이트(22, 24)를 뒤덮으면서 가류되어 상기 제1, 2몸체부(10, 16)가 고무에 의해 서로 연결되면 제1,2몸체부(10, 16)가 각각의 매스로 작용하지 못하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

상기와 같은 문제를 방지하기 위하여 상기 제1, 2스틸 플레이트(22, 24)에 상기와 같은 형상의 경사부(28)를 형성하여 고무 가류 시 상기 제1, 2몸체부(10, 16)가 고무에 의해 서로 연결되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.

다이나믹 댐퍼의 고유 진동수는 상기 질량부(12, 18) 내부 중량물의 질량(m)과, 상기 질량부(12, 18)와 상기 강성부(14, 20)의 연결 부분인 브릿지부(36)를 구성하는 고무 소재의 물성에 따른 강성(k)에 의해 변화한다.

다이나믹 댐퍼가 장착되는 드라이브 샤프트(2)는 엔진과 가까워 온도변화 폭이 크지만, 다이나믹 댐퍼의 제1, 2몸체부(10, 16)를 구성하는 고무소재는 온도 변화에 따라 물성(예를 들어, 경도, 탄성)이 변하는 단점이 있다.

또한, 상기 온도 변화에 따라 브릿지부(36)의 형상 및 고무 소재의 물성 변화로 다이나믹 댐퍼의 강성이 변하게 되고, 이에 고유 진동수가 일정하게 유지되지 못하고 감소하는 문제점이 있다.

즉, 온도가 증가함에 따라 댐퍼의 질량은 불변하나, 고무의 강성(k)이가 작아져서 다이나믹 댐퍼의 고유 진동수가 낮아지는 문제점이 있다.

따라서, 상기 제1, 2스틸 플레이트(22, 24)를 상기 제1, 2몸체부(10, 16) 각각에 형성된 양측 강성부(14, 20) 중 제1몸체부(10)의 강성부(14)와 제2몸체부(16)의 강성부(20)가 서로 마주보는 위치에 있는 각각의 강성부(14, 20)에 적용함으로써 브릿지부(36)의 형상 변형을 방지하여 상기와 같은 문제를 해결할 수 있게 된다.

또한, 상기 제1, 2스틸 플레이트(22, 24)의 구성 없이 제1, 2몸체부(10, 16) 만을 상기 드라이브 샤프트(2)에 조립할 경우 상기 드라이브 샤프트(2)와 상기 제1, 2몸체부(10, 16) 사이의 밀림이 발생하여 브릿지부(36)의 변형이나 편심 조립되어 다이나믹 댐퍼의 고유 진동수가 변화될 수 있다.

따라서, 상기 제1, 2스틸 플레이트(22, 24)를 상기 제1, 2몸체부(10, 16)의 강성부(14, 20)에 적용하게 되면, 상기 스틸 플레이트(22, 24)의 수평부(30)에 의해 상기 제1, 2몸체부(10, 16)에서 상기 스틸 플레이트(22, 24)가 위치되는 측의 브릿지부(36)가 상기 질량부(12, 18) 내부에 축방향으로 밀려들어가는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 제1, 2몸체부(10, 16) 에서 상기 스틸 플레이트(22, 24)가 적용되지 않은 측의 강성부(14, 20)에는 외주면 둘레에 밴딩홈(38)이 형성되어, 상기 밴딩홈(38)에 밴딩부재(40)를 끼워넣게 됨으로써 브릿지부(36)의 변형을 방지하고 엔진의 열해로부터 보호할 수 있게 구성하였다.

한편, 본 발명에 따른 다이나믹 댐퍼는 다양한 주파수 대역의 복합 진동들을 효율적으로 제진시킬 수 있도록 몸체부(10, 16) 내부 중량물의 중량이나 몸체부(10, 16)의 탄성특성이 선택적으로 달라지게 제조될 수 있다. 즉, 상기 제1몸체부(10)와 제2몸체부(16)는 서로 다른 중량을 갖도록 제조될 수 있고, 두께가 다르게 제조되거나 탄성계수가 다른 재질로 제조될 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명의 다이나믹 댐퍼는, 종래의 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼의 듀얼 매스를 일체형으로 제작하여 원가를 절감하면서도 종래의 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼와 동등한 NVH 성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 드라이브 샤프트로 입력되는 서로 다른 영역대의 주파수를 더 효율적으로 억제하기 위해 여러 진동특성 각각에 대응하여 감쇠 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

2 : 드라이브 샤프트
4 : 종래의 다이내믹 댐퍼
6 : 종래의 강성부
8 : 종래의 질량부
10: 제1몸체부
12 : 제1몸체부의 질량부
14 : 제1몸체부의 강성부
16 : 제2몸체부
18 : 제2몸체부의 질량부
20: 제2몸체부의 강성부
22 : 제1스틸 플레이트
24 : 제2스틸 플레이트
26 : 원형 플레이트
28 : 경사부
30 : 수평부
32 : 돌기부
34 : 돌출부
36 : 브릿지부
38 : 밴딩홈
40 : 밴딩부재

Claims (12)

1. 엔진의 회전동력을 주행 휠에 전달하는 드라이브 샤프트의 소정 위치에 장착되는 다이나믹 댐퍼에 있어서,
   드라이브 샤프트에 끼워지도록 결합홀이 타공되며, 탄성을 갖는 재질로 제조되는 제1몸체부;
   상기 제1몸체부와 같은 구성으로, 상기 제1몸체부와 대칭되도록 상기 드라이브 샤프트에 끼워지는 제2몸체부;
   상기 제1몸체부와 상기 제2몸체부 사이에 끼워지는 스틸 플레이트;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스틸 플레이트는,
   중공의 원형 플레이트;
   상기 원형 플레이트의 외경부로부터 단면적이 점차 증가하도록 일측을 향하여 일정 길이 연장되는 경사부;
   상기 경사부의 끝단으로부터 단면적이 일정하도록 일정 길이 연장되는 수평부;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
3. 제2항에 있어서,
   상기 원형 플레이트의 내경부에는 상기 원형 플레이트의 중심축을 향하여 일정 길이 돌출되는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
4. 제2항에 있어서,
   상기 원형 플레이트의 타측면에는 일정 높이의 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
5. 제3항에 있어서,
   상기 돌출부는 180도 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
6. 제4항에 있어서,
   상기 돌기부는 90도 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 스틸 플레이트는 서로 같은 형상의 제1스틸 플레이트와 제2스틸 플레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1스틸 플레이트와 상기 제2스틸 플레이트는 상기 돌기부가 서로 맞닿아 고정되는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제1스틸 플레이트와 상기 제2스틸 플레이트는 돌출부가 서로 90도 간격으로 위치하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
10. 제2항에 있어서,
    상기 제1몸체부와 상기 제2몸체부 각각은,
    원통형상이며, 중량물을 감싸며 몰딩되는 질량부;
    상기 질량부의 내경보다 작은 외경을 가지며, 상기 질량부의 양쪽에서 일정 길이 돌출되어 형성되는 원통형상의 강성부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1몸체부의 양측 강성부에서 상기 제2몸체부를 향하지 않는 측의 상기 강성부의 외주면 둘레에는 밴딩홈이 형성되어, 상기 밴딩홈에는 밴딩부재가 끼워지는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제2몸체부의 양측 강성부에서 상기 제1몸체부를 향하지 않는 측의 상기 강성부의 외주면 둘레에는 밴딩홈이 형성되어, 상기 밴딩홈에는 밴딩부재가 끼워지는 것을 특징으로 하는 듀얼 매스 다이나믹 댐퍼.
    
    

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