KR20230125846A - 비틀림 진동 댐퍼 - Google Patents

비틀림 진동 댐퍼 Download PDF

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KR20230125846A
KR20230125846A KR1020237027109A KR20237027109A KR20230125846A KR 20230125846 A KR20230125846 A KR 20230125846A KR 1020237027109 A KR1020237027109 A KR 1020237027109A KR 20237027109 A KR20237027109 A KR 20237027109A KR 20230125846 A KR20230125846 A KR 20230125846A
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KR
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torsional vibration
vibration damper
fluid
vibration absorber
damper
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KR1020237027109A
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미하엘 슈타이들
만디 슈트라이플러
슈테판 보흐메이어
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하쎄 앤드 브레데 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 회전 가능한 샤프트, 예를 들어 엔진의, 특히 내연 기관의, 크랭크 샤프트(2) 상에 배치되는 그리고 바람직하게, 회전 불가능하게 체결될 수 있는 1차 질량체, 및 1차 질량체에 대해 이동 가능한 2차 질량체를 갖는, 회전 시스템; 및 1차 질량체와 2차 질량체 사이의 상대 이동의 진동 댐핑 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체를 포함하는, 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기에 관한 것이다. 1차 질량체와 2차 질량체 사이의 상대 이동의 진동 댐핑 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체는, 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전 시스템 내부에 적어도 하나의 축압기(15, 15'; 22, 22')를 갖는다. 본 발명은 또한, 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기를 구비하는 내연 기관의 크랭크 샤프트(2)의 비틀림 진동을 댐핑하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

비틀림 진동 댐퍼
본 발명은, 청구항 제1항의 전제부에 따른 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 내연 기관의 크랭크 샤프트의 비틀림 진동을 댐핑하기 위한 방법에 관한 것이다.
비능동적 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기는, 다양한 부품/구성 요소로 구성된다. 이 경우, 하기 원리/구성 요소 중 2개 또는 3개가 사용된다.
구성 요소 "운동 에너지 저장기":
기본적인 구조의, 비능동적 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기는 항상, 진동 질량체에 의해 형성되는 운동 에너지를 위한 저장기를 구비한다. 상기 진동 질량체는, 바람직하게 플라이 휠 링(flywheel ring)으로서 설계될 수 있으며 2차 질량체라고도 한다.
구성 요소 "위치 에너지 저장기":
위치 에너지 저장기는, 2차 질량체(특히 플라이 휠 링)와, 1차 질량체라고도 하는 하우징부 및/또는 허브부 사이의 비틀림 스프링 강성에 의해 형성될 수 있다.
소산성 구성 요소:
예를 들어 고체 마찰, 점성 댐핑 또는 유압 댐핑을 통해 작용하는, 댐핑 요소 또는 부품이, 설계에 의존하여, 1차 질량체(하우징부 및/또는 허브부)와 2차 질량체 사이, 즉 예를 들어 허브부/하우징부와 플라이 휠 링 사이에, 소산성 구성 요소로서, 제공될 수 있다.
진동 질량체는 항상, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기 내에 존재한다. 비틀림 진동 댐퍼는 또한, 소산성 구성 요소를 구비하며, 그리고 흡수기는, "위치 에너지 저장기"이다. 3개의 모든 구성 요소는, 댐핑식 비틀림 진동 흡수기에 사용된다. 댐핑식 비틀림 진동 흡수기는, 이하에서 "비틀림 진동 흡수기"로 지칭된다.
현재 실제로 구현되는 비능동형 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기에서, 모든 구성 요소는 샤프트에 연결되어 함께 회전하는 조립체에 위치한다. 따라서 이러한 조립체는, 회전 시스템을 형성한다.
이는 댐핑할/흡수할 샤프트에 하나의 조립체만이 고정되는 장점을 갖지만, 실제로는 몇 가지 단점도 있다.
즉, 전술한 유형의 비틀림 진동 댐퍼/비틀림 진동 흡수기의 종종 제한된 조립 공간과 관련하여, 필요한 강성 및 댐핑을 달성하는 것이 항상 가능한 것은 아니다. 또한 댐핑에 의해 발생하는 열을 발산하기 어려운 경우가 많다. 따라서 이러한 문제는, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 기능과 수명을 제한한다.
WO 2019/086 258 A1호는, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기를 설명한다. 회전 시스템 내에서 일어나는, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 플라이 휠 링과 하우징 사이의 진동 운동이, 유압 부싱을 통해 외부 고정 시스템에서의 병진 운동으로 변환되는 구조가, 명시된다.
유압 부싱의 임계 유속은, 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
본 발명의 과제는, 현재의 단점들을 갖지 않는 개선된 상기 방식의 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기를 제공하는 것이다.
상기 과제는, 청구항 제1항의 대상에 의해 해결된다.
상기 과제는 또한 청구항 제11항의 대상으로서의 방법에 의해 해결된다.
본 발명의 바람직한 구성들이, 종속 청구항들에서 확인될 수 있다.
본 발명에 따른 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기가, 회전 가능한 샤프트 상에 배치되는 그리고 바람직하게, 회전 불가능하게 체결될 수 있는, 1차 질량체, 및 1차 질량체에 대해 이동 가능한 2차 질량체를 갖는, 회전 시스템; 그리고 1차 질량체 와 2차 질량체 사이의 상대 이동의 진동 댐핑 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체를 포함하고, 1차 질량체와 2차 질량체 사이의 상대 이동의 진동 댐핑 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체는, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전 시스템 내부에 적어도 하나의 축압기를 갖도록 설계된다.
축압기는 회전하는 측에 설치되기 때문에, 선행 기술에서와 같이, 유압유가 그를 통해 외부로 안내되는, 모든 단점들을 갖는, 회전형 부싱이 요구되지 않는다는, 특별한 장점이 제공된다. 이로 인해, 훨씬 더 간단하게, 유압 오일의 유속을 제어할 수 있는 방식으로, 필요한 라인 단면을 구현할 수 있다.
전술한 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기를 구비하는 피스톤 엔진의 크랭크 샤프트의 비틀림 진동을 댐핑하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 방법 단계들, 즉 크랭크 샤프트에 장착되는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기를 제공하는 단계(VS1), 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기 내에 설치되는 적어도 하나의 축압기를 가압 가스 또는 공기로 조정하는 단계(VS3), 및 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기에 의해 피스톤 엔진의 작동 도중에 크랭크 샤프트의 비틀림 진동을 댐핑하는 단계(VS3)를 포함한다.
이는, 작동유 또는 유체가 비틀림 진동 댐퍼 내에 위치하며 작동 도중에 외부에서 공급되지 않아도 되는 장점을 제공한다. 작동 중에도, 예를 들어 공기, 질소 등과 같은 가압 가스로 축압기를 조정하는 것은, 바람직하게 간단하다.
일 실시예에서, 1차 질량체와 2차 질량체 사이의 상대 이동의 진동 댐핑 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체는, 회전 시스템의 부분으로서, 유체로 채워지는 2차 질량체 내에 형성되는, 하나 이상의 유체 챔버를 구비하며, 상기 유체 챔버들의 용적은, 비틀림 진동의 경우 그리고 그로 인해 발생하는 1차 질량체와 2차 질량체 사이의 상대 이동의 경우에, 적어도 하나의 축압기에 의해 변경될 수 있고, 상기 유체 챔버들은 각각, 1차 질량체에 연결되는 허브부의 방사 방향으로 연장되는 베인들에 의해 세분된다. 이것은, 바람직하게, 콤팩트한 구조를 야기한다.
추가의 실시예에서, 적어도 하나의 축압기는, 가스 스프링을 형성하며 그리고 멤브레인에 의해 분리되는 적어도 하나의 가스 섹션 및 적어도 하나의 유체 섹션을 포함하고, 상기 유체 섹션은, 유체 라인들을 통해 유체 챔버들에 연결된다. 유체 라인들은, 바람직하게, 임계 유속이 발생하지 않도록, 발생하는 유체의 유속에 대해 설계될 수 있다.
일 실시예가, 적어도 하나의 축압기의 적어도 하나의 가스 섹션이, 하나 이상의 압력 라인에 의해 회전형 부싱을 통해, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전 시스템 외부에 배치되는, 제어/가스 공급 유닛에 연결되는 것을 제공한다. 회전형 부싱으로 인해, 단지 스프링의 압력(그리고 그에 따라 스프링 상수)만이, 바람직하게 선행 기술에 비해 간단하게, 가압된 가스 또는 공기에 의해 조정된다.
대안적인 실시예에서, 적어도 하나의 축압기는, 허브부의 베인 상에 배치되며, 그리고 챔버 및 멤브레인을 갖는 가스 스프링을 형성하고, 상기 멤브레인은, 챔버를 유체 챔버로부터 분리한다. 이 경우, 축압기가 비틀림 진동 댐퍼에 직접 통합되기 때문에, 회전형 부싱이 필요하지 않은 장점이 제공된다. 그러면 축압기의 조정이 작동 중에는 더 이상 불가능하지만, 적절한 밸브를 사용하여 댐퍼의 정지 상태에서 여전히 조정 가능하다. 이를 위해 적어도 하나의 축압기의 챔버는, 밸브를 통해 충전 접속부에 연결될 수 있다. 물론 다수의 밸브가 존재할 수도 있다.
축압기의 챔버들 내의 압력에 의해, 시스템의 강성이, 바람직하게 간단하게 조절될 수 있다.
추가의 실시예가, 유체 챔버들이 1차 질량체에 연결된 허브 부분 내에서 라인들에 의해 연결되며, 상기 라인들은 각각 적어도 하나의 조정 가능한 스로틀을 갖는 것을 제공한다. 이러한 방식으로, 바람직하게, 오버플로우로 인한 누출 손실이 보상될 수 있으며 그리고 그에 따라 플라이 휠이, 댐퍼에 대한 그의 공칭 위치에서 유지될 수 있다. 또 다른 장점은, 플라이 휠이 중심에 놓일 수 있으며 그리고 부가적인 스프링들에 의해 지지되어야만 하지 않는다는 사실로부터 야기된다.
유체 챔버들은, 1차 질량체에 연결된 허브부 내에 반대 방향으로 배치되는 단일 방향 오버플로우 라인에 의해 연결되면 바람직한데, 그 이유는 댐퍼가 일 방향으로만 과도하게 편향되는 경우, 챔버들 사이에서 오버플로우가 가능해지기 때문이다. 이러한 방식으로 플라이 휠은 중심에 놓여 유지될 수 있다.
바람직한 댐핑이 또한, 각각의 베인에 의해 유체 챔버들을 세분함으로써 형성되는, 유체 챔버 섹션들이, 각각의 베인 내에서 스로틀과 더불어 또는 스로틀 없이 적어도 하나의 라인에 의해 연결되는 경우에, 달성될 수 있다. 댐핑은, 유체 챔버들 또는 유체 챔버 섹션들 사이에서 베인에 의해 유압 오일을 전후로 펌핑함으로써 실현되며, 이 경우 조정 가능한 스로틀들이, 각각의 요건에 댐핑을 적응시키기 위해 사용될 수 있다.
추가의 실시예에서, 직경 방향으로 서로 반대편의 2개의 유체 챔버가, 바람직한 콤팩트한 구조를 위해, 제공된다.
방법의 바람직한 실시예는, 축압기가 제2 방법 단계(VS2) 및 제3 방법 단계(VS3)에서, 하나 이상의 압력 라인에 의해 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전형 부싱을 통해, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전 시스템 외부에 배치되는, 제어/가스 공급 유닛을 이용해서 조정되는 것이, 제공된다. 이 경우 매체는 공기 또는 질소만 사용되므로, 회전형 부싱의 콤팩트한 구조가 얻어진다.
회전형 부싱을 동반하지 않는 비틀림 진동 댐퍼의 실시예에서, 방법의 다른 실시예가, 축압기 및 다른 스로틀들이, 제2 방법 단계(VS2)에서 비틀림 진동 댐퍼의 정지 상태에서 조정되며, 그리고 비틀림 진동은, 제3 방법 단계(VS3)에서, 유체 챔버들 사이에서 유체를 전후로 펌핑함으로써 댐핑되는 것을, 제공한다. 점성 댐퍼(Visco-Damper)와 비교하여, 댐핑 및 강성을 서로 독립적으로 조절할 수 있는 장점이 또한 존재한다. 따라서, 한편으로는 최적의 비율이 발견될 수 있고, 다른 한편으로는 상이한 엔진들에 대해 동일한 댐퍼 하드웨어를 적용하는 것 및 그에 따라 비용을 절감하는 것이, 가능하다.
방법의 추가의 실시예에서, 제3 방법 단계(VS3)에서, 오버플로우가, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 일 방향으로의 과도한 편향의 경우에, 단일 방향 오버플로우 라인들에 의해 유체 챔버들 사이에서 일어난다. 따라서, 플라이 휠의 바람직한 중심 잡기가, 달성될 수 있다.
종래의 댐퍼들과 대조적으로, 고가의 리프 스프링들이 본 발명에서 생략될 수 있다. 점성 댐퍼와 비교하여, 이 경우에도 댐핑 및 강성을 서로 독립적으로 조절할 수 있다는 장점이 존재한다. 따라서, 한편으로는 최적의 비율이 발견될 수 있고, 다른 한편으로는 상이한 엔진들에 대해 동일한 댐퍼 하드웨어를 적용하는 것 및 그에 따라 비용을 절감하는 것이, 가능하다.
비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 다른 실시예에서, 회전 가능한 샤프트는, 피스톤 엔진의 크랭크 샤프트이다. 그러한 피스톤 엔진은, 예를 들어 내연 기관, 압축 공기 모터, 피스톤 압축기, 또는 이와 유사한 것일 수 있다.
전술한 방법의 피스톤 엔진은, 또한, 예를 들어 내연 기관, 압축 공기 엔진, 피스톤 압축기, 또는 이와 유사한 것일 수 있다.
본 발명의 실시예들이 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 이러한 예시적 실시예들은, 단지, 바람직한 구성을 사용하여 본 발명을 설명하는 역할을 하며, 본 발명을 총망라하는 방식으로 설명하는 것은 아니다. 이와 관련하여, 다른 예시적 실시예들 뿐만 아니라 예시적 실시예들의 수정예들 및 균등물들이, 특허 청구범위의 범위 이내에서 또한 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 제1 실시예의 개략도.
도 2는 발명에 따른 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 도 1에 따른 제1 실시예의 개략적인 방사방향 단면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 실시예들 및 변형예들의 개략적인 방사방향 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 방법의 개략적인 흐름도.
도 1은 본 발명에 따른 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 제1 실시예의 개략도이다.
비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기는, 간결함을 위해, 이하에서 단지 비틀림 진동 댐퍼(1)로만 지칭된다. 비틀림 진동 댐퍼는, 크랭크 샤프트(2), 예를 들어 도시되지 않은 내연기관의 크랭크 샤프트(2)에, 회전 불가능하게 연결된다. 그러한 내연 기관은, 예를 들어 선박들, 농업 및 건설 기계류, 발전을 위한, 예를 들어 소위 대형 엔진이다.
비틀림 진동 댐퍼(1)는 또한, 회전형 부싱(3)을 구비하고, 상기 회전형 부싱에 의해 비틀림 진동 댐퍼는, 공급 조립체(5)에 연결된다.
공급 조립체(5)는, 압력 라인들(7, 8)을 갖는 제어/가스 공급 유닛(6)을 포함한다.
회전형 부싱(3)은, 비틀림 진동 댐퍼(1)와 공급 조립체(5)의 제어/가스 공급 유닛(6) 사이의 인터페이스를 형성하고, 상기 압력 라인들(7, 8)은, 제어/가스 공급 유닛(6)과 회전형 부싱(3) 사이의 연결을 형성한다. 제어/가스 공급 유닛(6)은, 압력 라인들(7, 8) 및 회전형 부싱(3)을 통해, 비틀림 진동 댐퍼(1) 내의 제어 요소들을 제어하기 위해, 압력 매체, 바람직하게는, 압축 공기와 같은, 가스를 사용한다. 이러한 제어 요소들은, 예를 들어 스로틀들 및 조절 가능한 스프링들을 포함하고, 이에 대해서는 아래에서 추가로 설명된다.
크랭크 샤프트(2)는, 회전축(4)을 갖고, 비틀림 진동 댐퍼(1) 및 회전형 부싱(3)은, 상기 회전축에 대해 동축으로 배치된다.
비틀림 진동 댐퍼의 구조 및 동작에 대한 자세한 설명은, WO 2019/086 258 A1호 및 WO 2020/069 933 A1호가 참조된다.
도 2는 본 발명에 따른 비틀림 진동 댐퍼(1)의 도 1에 따른 제1 실시예의 방사방향 단면도를 도시한다.
비틀림 진동 댐퍼(1)는, 하우징(9), 소위 2차 질량체로서의 플라이 휠(10), 베인들(12, 12')을 갖는 허브부(11), 유체 챔버들(13, 14), 및 축압기들(15, 15')을 포함한다. 이것은 소위 회전 시스템을 형성한다.
하우징(9)은, 소위 1차 질량체를 형성하며, 그리고 허브부(11) 및 그의 베인들(12, 12')에 견고하게 연결된다. 비틀림 진동 댐퍼(1)는, 허브부(11)에 의해 크랭크 샤프트(2)에 회전 불가능하게 연결된다.
구별을 더 용이하게 하기 위해, 베인들(12, 12')은, 제1 베인(12) 및 제2 베인(12')로 지칭된다. 유체 챔버들(13 및 14)은, 제1 유체 챔버(13)와 제2 유체 챔버(14)이다. 마찬가지로, 축압기들(15, 15')은, 제1 축압기(15) 및 제2 축압기(15')로 지칭된다. 그러나 이러한 지정은, 2개 초과의 베인(12, 12'), 2개 초과의 유체 챔버(13, 14), 및 2개 초과의 축압기(15, 15')가 제공될 수 있는 가능성을 배제하지 않는다.
하우징(9), 회전형 부싱(3) 및 플라이 휠(10)은, 회전축(6)에 대해 동축으로 배치된다. 플라이 휠(10)은, 하우징(9)에 대해 비틀릴 수 있다.
허브부(11)의 베인들(12, 12')은, 하우징(9)에 견고하게 연결된다.
허브부(11)의 베인들(12, 12')은, 플라이 휠(10) 내에 형성되는 직경 방향으로 서로 반대편의 유체 챔버들(13, 14)을 통해 허브부(11)로부터 방사 방향으로 반대로 연장된다. 각각의 유체 챔버(13, 14)는, 허브부(11)의 연관된 베인(12, 12')에 의해 2개의 유체 챔버 섹션(13a, 13b 및 14a, 14b)으로 세분된다.
베인들(12, 12')은 각각, 이 경우 도 2 내지 도 5에서 식별하기 쉽도록 시계 방향에 따라 구별되는, 2개의 베인 표면(12a, 12b; 12'a, 12'b)을 갖는다. 허브부(11)와 베인들(12, 12')이 시계 방향으로 선회할 때, 제1 베인(12)의 베인 표면(12a)은 제1 유체 챔버(13) 내의 유체 챔버 섹션(13a)의 유체와, 그리고 제2 베인(12')의 베인 표면(12'a)은 제2 유체 챔버(14)의 유체 챔버 섹션(14a) 내의 유체와 접촉하며, 그리고 함께 이들을 압축한다. 그와 달리 허브부(11)가 베인들(12, 12')와 함께 반시계방향으로 선회될 때, 제1 베인(12)의 베인 표면(12b)은 제1 유체 챔버(13)의 유체 챔버 섹션(13b) 내의 유체와, 그리고 제2 베인(12')의 베인 표면(12'b)은 제2 유체 챔버(14)의 유체 챔버 섹션(14b) 내의 유체와 접촉하며, 그리고 함께 이들을 압축한다.
각 축압기(15, 15')는, 가스 스프링을 형성하며, 그리고 각각 가스 섹션(16, 16') 및 유체 섹션(17, 17')을 갖는다. 각 가스 섹션(16, 16')은, 멤브레인(18, 18')에 의해 연관 유체 섹션(17, 17')으로부터 분리된다.
축압기들(15, 15')은, 하우징(1)에 견고하게 부착된다.
축압기들(15, 15')의 가스 섹션들(16, 16')은 각각, 가스 라인들(19, 19')에 의해 회전형 부싱(3)의 접속 섹션(3a, 3b)에 접속된다. 이러한 방식으로, 가스 라인들(19, 19')은 각각, 연관된 압력 라인(7, 8)을 통해 공급 조립체(5)의 제어/가스 공급 유닛(6)과 제어 연결된다.
유체 챔버들(13, 14)의 유체 챔버 섹션들(13a, 13b; 14a, 14b)은 각각, 소통하거나 연결되는 챔버 섹션들이 뒤따르는 것을 야기하는 방식으로, 유체 라인(20, 20'; 21, 21')을 통해 개별적인 축압기(15, 15')의 유체 섹션(17, 17')에 연결된다.
유체 라인들(20, 20'; 21, 21')은, 플라이 휠(10) 내에 설치, 부착 및/또는 성형될 수 있다.
제1 유체 챔버(13)의 유체 챔버 섹션(13a)은, 유체 라인(20)을 통해, 결국 유체 라인(21)을 통해 제2 유체 챔버(14)의 베인 챔버 섹션(14a)에 연결되는, 제1 축압기(15)의 유체 섹션(17)에 연결된다. 유사하게, 제1 유체 챔버(13)의 유체 챔버 섹션(13b)은, 유체 라인(20')을 통해, 결국 유체 라인(21')을 통해 제2 유체 챔버(14)의 베인 챔버 섹션(14b)에 연결되는, 제2 축압기(15')의 유체 섹션(17')에 연결된다.
이러한 방식으로, 허브부(11)의 진동 운동은, 베인들(12, 12')에 의해 그리고 유체 라인들(20, 20'; 21, 21')을 통한 유체 챔버 섹션(13a, 13b; 14a, 14b)의 전술한 연통에 의해, 압력 챔버(15, 15')를 통한 압력 챔버(15, 15')의 멤브레인(18, 18')의 병진 운동으로 변환되며, 이 경우 표준 구성 요소들은, 강성 및 댐핑을 제공하기 위해 이용될 수 있다.
축압기들(15, 15')은, 회전 측에, 즉 비틀림 진동 댐퍼(1) 내에 구현되고, 비틀림 진동 댐퍼(1)의 작동 도중에, 제어/가스 공급 유닛(6)에 의해 조정/조절될 수 있으며, 그리고, 멤브레인(18, 18')을 통해, 전술한 챔버들 사이의 유동에 영향을 미친다. 회전형 부싱(3)은, 단지, 축압기들(15, 15') 내의 압력 및 그에 따른 스프링 상수를 조정하기 위해서만 사용된다. 따라서 축압기들(15, 15')에 의해 형성되는 가스 스프링의 스프링 상수는, 외부로부터 조정될 수 있다.
이 것은 또한, 플라이 휠, 즉 플라이 휠(10)이, 하우징(9)에 대해 공칭 위치에 유지되는 장점을 갖는다. 이는, 전술한 소통 경로들을 통해 챔버들 사이의 유체의 오버플로우로 인한 누출 손실을 보상함으로써 이루어진다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기의 다른 예시적인 실시예들의 개략적인 방사방향 단면도들을 도시한다.
도 3은 비틀림 진동 댐퍼(1)의 제2 실시예를 도시한다.
비틀림 진동 댐퍼(1)의 제2 실시예의 구조는, 회전형 부싱(3)이 존재하지 않는다는 점에서 제1 실시예와 상이하다. 이는, 에너지 저장기들(22, 22')이 공기 스프링들 또는 가스 스프링들의 형태로 비틀림 진동 댐퍼(1) 내에 직접적으로 통합되기 때문이다.
에너지 저장기들(22, 22')은 여기에서, 예를 들어 엘라스토머로 이루어진 멤브레인들(22b, 22'b)을 갖는 팽창 가능한 챔버들(22a, 22'a)이 베인들(12, 12')의 양측에 형성되는 방식으로, 베인들(12, 12')에/내에 설치된다.
챔버들(22a, 22'a)은, 에너지 저장기들(15, 15')의 가스 섹션들(16, 16')과 유사하다. 멤브레인들(22b, 22'b)은, 챔버들(22a, 22'a)을 유체 챔버 섹션들(13a, 13b; 14a, 14b)로부터 직접적 분리하고, 상기 섹션들은 유사한 방식으로 에너지 저장기들(15, 15')의 유체 섹션들(17, 17')에 상응한다.
챔버들(22a, 22'a)은, 도시되지 않은 밸브를 통해 하나 이상의 도시되지 않은 충전 접속부에 연결되며, 상기 충전 접속부를 통해 챔버들(22a, 22'a)은, 가스, 예를 들어 공기 및/또는 질소로 충전된다. 시스템의 강성은, 챔버들(22a, 22'a) 내의 압력에 의해 조정된다.
댐핑은, 유체 챔버들(13, 14) 사이에서 유체를 왕복으로 펌핑함으로써 구현된다. 이를 위해, 라인들(23, 23')이, 유체 챔버들(13, 14) 사이의 허브부(11) 내에 제공된다. 유체는, 플라이 휠(10)에 대한 베인들(12, 12')의 상대 이동에 의해, 왕복으로 펌핑된다.
라인(23)은, 오리피스(23a)를 통해 유체 챔버(13)의 유체 챔버 섹션(13a)에 연결되며 그리고 다른 단부에서 스로틀(24)을 통해 라인(23')에 연결된다. 라인(23')은, 오리피스(23'a)를 통해 동일한 베인 측에 위치되는 유체 챔버(14)의 유체 챔버 섹션(14b)에 연결된다. 거울 반전 구조로, 추가의 라인(23, 23')들이, 오리피스들(23a, 23'a) 및 스로틀들(24)에 의해, 유체 챔버(13)의 유체 챔버 섹션(13b)을 유체 챔버(14)의 유체 챔버 섹션(14a)에 연결한다.
스로틀들(24)은, 개별적인 요건에 대해 댐핑을 적응시킬 수 있도록 조정 가능하다.
에너지 저장기들(22, 22') 및 스로틀들(24)은, 비틀림 진동 댐퍼(1)가 작동 중인 동안에, 조정될 수 없다. 이것은, 정지 상태에서, 여기에 도시되지는 않지만 쉽게 고려할 수 있는, 적합한 밸브들을 이용해서 이루어진다.
도 4는 도 3에 따른 제2 실시예의 변형예를 도시한다.
여기에서, 비틀림 진동 댐퍼(1)의 편향된 위치가 도시된다.
제2 실시예와 달리, 이러한 변형예에서, 각각 라인들(23, 23') 및 스로틀들(24)에 대해 평행하게 연장되는, 2개의 오버플로우 라인(25, 26)이, 허브부(11) 내에 형성된다.
오버플로우 라인(25)은, 유체 챔버(13)의 유체 챔버 섹션(13a)으로부터 동일한 베인 측에 위치되는 유체 챔버(14)의 유체 챔버 섹션(14b)로의, 단일 방향 오버플로우를 형성한다. 유체 챔버(14)의 유체 챔버 섹션(14a)으로부터 유체 챔버(13)의 유체 챔버 섹션(13b)로의 단일 방향 오버플로우는, 다른 오버플로우 라인(26)에 의해 가능해진다.
오버플로우 라인들(25, 26)은 반대 방향으로 배치되는데, 즉 오버플로우 라인(25)을 통한 유동의 방향은, 오버플로 라인(26)을 통한 유동의 방향과 반대이다.
오버플로우 라인들(25, 26)은 또한, 도시되지 않은 조정 가능한 스로틀들을 가질 수 있다.
이러한 방식으로, 비틀림 진동 댐퍼(1)가 일 방향으로 과도하게 편향되는 경우에, 오버플로우 라인들(25, 26)이, 유체 챔버들(13, 14) 사이의 오버플로우가 다른 유체 챔버로 역류하는 것을 허용하고, 그 결과 플라이 휠(10)이 중심에 놓이도록 유지된다.
도 5는 도 4에 따른 변형예의 추가적 변형예를 도시한다.
여기에서, 비틀림 진동 댐퍼(1)의 편향된 위치가, 도시된다.
허브부(11) 내의 라인들(23, 23') 대신에, 라인들은, 이런 변형예에서 개별적인 베인(12, 12') 내에 스로틀들(27, 27')로서 제공된다.
베인(12) 내의 스로틀(27)은, 오리피스(27a)에서 유체 챔버(13)의 유체 챔버 섹션(13a)과 소통되는 가운데, 반대쪽 오리피스(27b)가, 유체 챔버(13)의 다른 유체 챔버 섹션(13b)과 소통한다.
유사하게, 다른 베인(12') 내의 스로틀(27')은, 오리피스(27'a)에 의해 유체 챔버(14)의 유체 챔버 섹션(14b)과 소통하며, 스로틀(27')의 반대쪽 오리피스(27'b)는, 상기 스로틀(27')을 유체 챔버(14)의 다른 유체 챔버 섹션(14a)과 연결한다.
이러한 변형예에서, 댐핑은, 유체 챔버(13)의 유체 섹션들(13a, 13b) 사이에서 그리고 다른 유체 챔버(14)의 유체 섹션들(14a, 14b) 사이에서 유체를 왕복으로 펌핑함으로써 이루어진다.
도 6은, 내연기관의 크랭크 샤프트(2)의 비틀림 진동을 댐핑하기 위한, 본 발명에 따른 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
제1 방법 단계(VS1)에서, 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기가, 크랭크 샤프트(2) 상에 제공된다.
제2 방법 단계(VS2)에서, 축압기들(15, 15')이, 가압 가스 또는 공기로 조정된다.
크랭크 샤프트(2)의 비틀림 진동은, 제3 방법 단계(VS3)에서 내연 기관의 작동 도중에, 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기에 의해 댐핑된다.
축압기들(15, 15')은, 제2 방법 단계(VS2) 및 제3 방법 단계(VS3)에서, 비틀림 진동 댐퍼(1)의 회전형 부싱(3)을 통해 외부 공급 조립체에 의해 조정된다.
변형예에서, 비틀림 진동 댐퍼(1)는 회전형 부싱(3)을 갖지 않는다. 이때, 축압기들(15, 15') 및 다른 스로틀들(24, 27, 27')은, 제2 방법 단계(VS2)에서 비틀림 진동 댐퍼(1)의 정지 상태에서 조정된다. 제3 방법 단계(VS3)에서, 비틀림 진동은, 유체 챔버들(13, 14) 사이에서 유체를 왕복으로 펌핑함으로써 댐핑된다.
부가적으로, 제3 방법 단계(VS3)에서, 오버플로우가, 비틀림 진동 댐퍼(1)가 일 방향으로 과도하게 편향되는 경우에, 단일 방향 오버플로우 라인들(25, 26)에 의해 유체 챔버들(13, 14) 사이에서 가능해진다.
1: 비틀림 진동 댐퍼 2: 크랭크 샤프트
3: 회전형 부싱 3a, 3b: 접속 섹션
4: 회전축 5: 공급 조립체
6: 제어/가스 공급 유닛 7, 8: 압력 라인
9: 하우징 10: 플라이 휠
11: 허브부 12, 12': 베인
12a, 12b; 12'a, 12'b: 베인 표면
13, 14: 유체 챔버
13a, 13b; 14a, 14b: 유체 챔버 섹션
15, 15': 축압기 16, 16': 가스 섹션
17, 17': 유체 섹션 18, 18': 멤브레인
18, 19': 가스 라인 20, 20'; 21, 21': 유체 라인
22, 22': 축압기 22a, 22'a: 챔버
22b, 22'b: 멤브레인 23, 23': 라인
23a, 23'a; 23b, 23'b: 오리피스
24: 스로틀 25, 26: 오버플로우 라인
25a, 25b; 26a, 26b: 오리피스 27, 27': 스로틀
27a, 27'a; 27b, 27'b: 오리피스 VS1, VS2, VS3: 방법 단계

Claims (17)

  1. 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기로서, 회전 가능한 샤프트 상에 배치되는, 바람직하게 회전 불가능하게 체결될 수 있는, 1차 질량체, 및 1차 질량체에 대해 이동 가능한, 2차 질량체를 갖는, 회전 시스템; 및 1차 질량체와 2차 질량체 사이의 상대 이동의 진동 댐핑 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체를 포함하는 것인, 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기에 있어서,
    1차 질량체와 2차 질량체 사이의 상대 이동의 진동 댐핑 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체는, 상기 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전 시스템 내부에 적어도 하나의 축압기(15, 15'; 22, 22')를 갖는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  2. 제1항에 있어서,
    1차 질량체와 2차 질량체 사이의 상대 이동의 진동 댐핑 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체는, 회전 시스템의 일부로서 2차 질량체 내에 형성되며 그리고 유체로 채워지는, 하나 이상의 유체 챔버(들)(13, 14)를 구비하고, 상기 유체 챔버들(13, 14)의 용적은, 비틀림 진동 그리고 그로 인한 1차 질량체와 2차 질량체 사이의 상대 이동의 경우에, 적어도 하나의 축압기(15, 15'; 22, 22')에 의해 변경될 수 있고, 상기 유체 챔버들(13, 14)은 각각, 1차 질량체에 연결되는 허브부(11)의 방사 방향으로 연장되는 베인들(12, 12')에 의해 세분되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 축압기(15, 15')는, 가스 스프링을 형성하며 그리고, 멤브레인(18, 18')에 의해 분리되는, 적어도 하나의 가스 섹션(16, 16') 및 적어도 하나의 유체 섹션(17, 17')을 구비하고, 상기 유체 섹션(17, 17')은, 유체 라인들(20, 20'; 21, 21')을 통해 상기 유체 챔버들(13, 14)에 연결되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 축압기(15, 15')의 상기 적어도 하나의 가스 섹션(16, 16')은, 하나 이상의 압력 라인(7, 8)에 의해 회전형 부싱(3)을 통해, 상기 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전 시스템 외부에 배치되는, 제어/가스 공급 유닛(6)에 연결되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 축압기(22, 22')는, 상기 허브부(11)의 베인(12, 12') 상에 배치되며, 그리고 챔버(22a, 22'a) 및 멤브레인(22b, 22'b)과 함께 가스 스프링을 형성하고, 상기 멤브레인(22b, 22'b)은, 상기 유체 챔버들(13, 14)에 대해 상기 챔버(22a, 22'a)를 경계 한정하는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 축압기(22, 22')의 상기 챔버(22a, 22'a)는, 밸브를 통해 충전 접속부에 연결되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 챔버들(13, 14)은, 1차 질량체에 연결되는 허브 부분(11) 내의 라인들(23, 23')에 의해 연결되고, 상기 라인들(23, 23')은 각각, 적어도 하나의 조정 가능한 스로틀(24)을 갖는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 챔버들(13, 14)은, 1차 질량체에 연결되는 상기 허브부(11) 내에 반대 방향으로 배치되는, 단일 방향 오버플로우 라인들(25, 26)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    개별적인 베인(12, 12')에 의해 상기 유체 챔버들(13, 14)을 세분함으로써 형성되는 유체 챔버 섹션들(13a, 13b; 14a, 14b)이, 하나의 개별적인 베인들(12, 12') 내의 스로틀(27, 27')을 동반하거나 동반하지 않는 적어도 하나의 라인에 의해, 연결되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    직경 방향으로 서로 반대편의 2개의 유체 챔버(13, 14)가, 제공되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전 가능한 샤프트는, 피스톤 엔진의 크랭크 샤프트(2)인 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  12. 제11항에 있어서,
    피스톤 엔진은, 내연 기관, 압축 공기 엔진, 피스톤 압축기, 또는 이와 유사한 것인 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기를 구비하는 피스톤 엔진의 크랭크 샤프트(2)의 비틀림 진동을 댐핑하기 위한 방법에 있어서,
    뒤따르는 방법 단계들
    (VS1) 상기 크랭크 샤프트(2) 상에 장착되는 상기 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기를 제공하는 단계;
    (VS2) 상기 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기 내에 설치되는 적어도 하나의 축압기(15, 15'; 22, 22')를 가압 가스 또는 공기로 조정하는 단계; 및
    (VS3) 상기 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기에 의해 피스톤 엔진의 작동 도중에 상기 크랭크 샤프트(2)의 비틀림 진동을 댐핑하는 단계
    에 의해 특징지어지는 것인 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 축압기(15, 15')의 조정은, 제2 방법 단계(VS2) 및 제3 방법 단계(VS3)에서, 하나 이상의 압력 라인(7, 8)에 의해 상기 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전형 부싱(3)을 통해, 상기 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전 시스템 외부에 배치되는, 제어/가스 공급 유닛(6)을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 축압기(15, 15') 및 다른 스로틀들(24, 27, 27')은, 제2 방법 단계(VS2)에서, 비틀림 진동 댐퍼(1)의 정지 상태에서 조정되고, 비틀림 진동은, 상기 제3 방법 단계(VS3)에서, 유체 챔버들(13, 14) 사이에서 유체를 왕복으로 펌핑함으로써 댐핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제3 방법 단계(VS3)에서, 오버플로우가, 상기 비틀림 진동 댐퍼(1) 또는 비틀림 진동 흡수기가 일 방향으로 과도하게 편향되는 경우에, 단일 방향 오버플로우 라인들(25, 26)에 의해 상기 유체 챔버들(13, 14) 사이에서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    피스톤 엔진은, 내연 기관, 압축 공기 엔진, 피스톤 압축기, 또는 이와 유사한 것인 것을 특징으로 하는 방법.
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