KR19980024811A - 액체 봉입방진장치 - Google Patents

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Abstract

액체 봉입방진장치의 주액실과 부액실을 연통시키는 조리개의 길이를 충분히 확보하고, 조리개의 유로 단면적을 감소시키지 않고 공진주파수를 저하시킨다.
내통(8) 및 외통(9)을 제 1 탄성체(10), 제 2 탄성체(11) 및 다이어프램(12)으로 접속하고, 제 1 탄성체(10) 및 제 2 탄성체(11) 사이에 내통(8) 및 외통(9)의 축방향 상대이동에 의하여 용적이 변화하는 주액실(13)을 형성함과 동시에, 제 1 탄성체(10) 및 다이어프램(12) 사이에 부액실(14)을 형성한다. 주액실(13)과 부액실(14)은 제 1 탄성체(10)를 축방향으로 관통하는 조리개(15)에 의하여 연통된다. 다이어프램(12)이 제 1 탄성체(10)로부터 독립하여 설치되고 있으므로 제 1 탄성체(10)에 형성되는 조리개(15)의 치수나 형상의 다이어프램(12)에 의하여 제약을 받는 일이 없다.

Description

액체 봉입방진장치
본 발명은 탄성체의 내부에 형성한 주액실 및 부액실을 조리개를 통하여 연통시킨 액체 봉입방진장치에 관한 것이다.
도 8 및 도 9는 종래의 액체 봉입방진장치를 도시한 것이다. 이 액체 봉입방진장치(M)는 센터파이프(01) 및 부시(02)로 된 내통과, 제 1 칼라(03) 및 제 2 칼라(04)로 된 외통을 내부에 액체를 채운 제 1, 제 2 탄성체(05, 06)로 접속하고 있다. 제 1, 제 2 탄성체(05, 06)의 사이에는 하중에 의하여 용적이 확대/축소하는 주액실(07)이 형성되고, 이 주액실(07)의 상부에 이어지는 조리개(08)가 제 1 탄성체(05)의 내부에 형성된다. 조리개(08)의 상부에 이어지는 부액실(09)은 그 반경방향 바깥쪽의 벽면이 액압에 의하여 변형하는 다이어프램(010)에 의하여 구성된다.
도 10은 종래의 액체 봉입방진장치(M)의 입력주파수에 대한 스프링 특성의 변화를 도시한 것으로서, 그 세로축은 액체 봉입방진장치(M)의 동(動)스프링 정수(K*)와 정(靜)스프링 정수(Ks)와의 비인데, 정스프링 정수(Ks)는 입력주파수에 의하지 않고 일정하므로, 세로축은 실질적으로 동스프링 정수(K*)의 값에 대응하고 있다. 동 도면에 실선으로 표시한 바와 같이, 상기 종래의 액체 봉입방진장치(M)는 입력주파수가 450Hz의 근방에 동스프링 정수의 보텀(동스프링 정수가 낮은 영역)이 일치하도록 설정되어 있다.
그런데, 상기 종래의 액체 봉입방진장치(M)는 공통의 제 1 탄성체(05)의 내부에 조리개(08) 및 부액실(09)이 직렬로 배치되어 있기 때문에, 그 조리개(08)의 길이를 충분히 확보하기가 어렵다. 따라서, 타이어의 기주공명(氣柱共鳴) 주파수인 250Hz 근방에 동스프링 정수의 보텀을 설정하여 로드 노이즈를 저감시키려고 하면, 조리개(08)의 길이가 짧은 만큼 그 조리개(08)의 유로 단면적을 감소시킬 필요가 있다. 그러나, 조리개(08)의 유로 단면적을 감소시키면 유로저항이 증가해버려 조리개(08)에 있어서의 액주공진이 일어나기 어렵게 되어 동스프링 정수가 충분히 내려가지 않게 되는 문제점이 있다(도 10에 있어서의 파선 참조).
본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 주액실과 부액실을 연통시키는 조리개의 길이를 충분히 확보하여 공진주파수를 쉽게 내릴 수 있는 액체 봉입방진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 제 1 실시예의 액체 봉입방진장치의 종단면도(도 2의 1-1선 단면도),
도 2는 도 1의 2-2선 단면도,
도 3은 도 1에 대응하는 작용 설명도,
도 4는 제 1 실시예의 입력주파수와 동(動)스프링 정수와의 관계를 도시한 그래프,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 상기 도 2 대응도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예의 상기 도 2 대응도,
도 7은 제 3 실시예의 입력주파수와 동스프링 정수와의 관계를 도시한 그래프.
도 8은 종래의 액체 봉입방진장치의 종단면도(도 9의 8-8선 단면도),
도 9는 도 8의 9-9선 단면도,
도 10은 종래예의 입력주파수와 동스프링 정수와의 관계를 도시한 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
8 : 내통9 : 외통
10 : 제 1 탄성체11 : 제 2 탄성체
12 : 타이어 프레임13 : 주액실
14 : 부액실15 : 조리개
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 내통과, 내통의 바깥쪽에 배치된 외통과, 내통 및 외통을 연결하는 제 1 탄성체와, 제 1 탄성체의 축방향 일단에 있어서 내통 및 외통을 연결하는 그 제 1 탄성체 보다도 큰 직경의 제 2 탄성체와, 제 1 탄성체의 축방향 타단에 있어서 내통 및 외통을 연결하는 다이어프램과, 제 1 탄성체 및 제 2 탄성체간에 형성되어 내통 및 외통의 축방향 상대이동에 의하여 용적이 확대/축소하는 주액실과, 제 1 탄성체 및 다이어프램간에 형성된 부액실과, 제 1 탄성체의 축방향 전길이에 걸쳐 형성되어 주액실 및 부액실을 연통시키는 조리개를 구비한 것을 특징으로 하는 액체 봉입방진장치가 제안된다.
상기 구성에 의하여 하중의 입력에 의하여 내통 및 외통이 축방향으로 상대이동하면, 제 2 탄성체의 변형에 의하여 주액실의 용적이 확대/축소하여, 주액실에 조리개를 통하여 연통하는 부액실의 용적이 그 다이어프램의 신축에 의하여 확대/축소한다. 하중의 입력주파수가 조리개내의 액주의 공진주파수에 대략 일치하는 영역에 있어서, 액체 봉입방진장치의 동스프링 정수가 감소한다. 내통 및 외통을 접속하는 다이어프램이 내통 및 외통을 접속하는 제 1 탄성체로부터 독립하여 설치되어 있으므로, 제 1 탄성체에 형성되는 조리개의 치수가 다이어프램에 의하여 제약을 받는 일이 없게 되어, 종래의 것에 비하여 조리개의 전길이를 길게 설정할 수 있다. 이에 의하여 조리개의 유로 단면적을 감소시키지 않고 조리개의 액주공진주파수를 내릴 수 있게 되어, 예를 들면 로드 노이즈의 주파수 영역에서 동스프링 정수를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 2개의 조리개의 액주공진 특성을 다르게 함으로써 입력주파수에 대한 동스프링 정수의 변화특성을 보다 자유롭게 설정할 수 있게 된다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 도시한 본 발명의 실시예에 의거하여 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시예를 도시한 것이다. 도 1 및 도 2에 도시한 액체 봉입방진장치(M)는 자동차의 프론트 서브프레임을 차체프레임에 탄성지지하기 위하여 사용된다. 프론트 서브프레임에 설치된 아래면 개방의 컵형상 호울더(H)에 액체 봉입방진장치(M)를 아래쪽에서 끼워 맞춘 상태로 액체 봉입방진장치(M)의 중심에 아래쪽에서 삽입된 볼트(B)가 차체 프레임(F)을 윗쪽으로 관통하여 너트(N)에 의하여 죄어 결합된다. 이때, 컵형상 호울더(H)의 윗면과 차체 프레임(F)의 아래면과의 사이에 시일러버(S)가 배치된다. 복수개(예를 들면 6개)의 액체 봉입방진장치(M)를 사용하여 프론트 서브프레임을 차체 프레임(F)에 탄성지지함으로써 프론트 서브프레임에 지지한 서스펜션으로부터 입력되는 진동, 혹은 프론트 서브프레임에 탑재한 엔진으로부터 입력되는 진동의 차체 프레임(F)에의 전달이 방지된다.
액체 봉입방진장치(M)는 상기 볼트(B)가 삽입되는 원통형상의 센터파이프(1)를 구비하고 있다. 센터파이프(1)의 외경은 단계적으로 되어 있고, 제 1 단부(11)의 아래쪽이 큰 직경에, 제 1 단부(11)의 윗쪽이 작은 직경으로 형성되어 있다. 센터파이프(1)의 제 1 단부(11)의 윗쪽의 소경부에 원통형상의 제 1 칼라(2) 및 원통형상의 제 2 칼라(3)가 끼워맞추어지고, 센터파이프(1)의 상단에서 코오킹(13)에 의하여 고정된다. 센터파이프(1)의 바깥쪽에 대략 원통형상의 제 3 칼라(4)가 동심으로 배치되어 있으며, 이 제 3 칼라(4)의 상단 내주에 원통형상의 제 4 칼라(5)가 끼워맞추어져서 코오킹(41)에 의하여 고정됨과 동시에, 하단에 일체로 형성된 플랜지(42)의 하면에 링플레이트(6)가 코오킹(43)에 의하여 고정된다. 그리고, 센터파이프(1)의 하단의 제 2 단부(12)에 링형상의 보텀플레이트(7)가 압입에 의하여 고정된다. 상기 센터파이프(1), 제 1 칼라(2) 및 제 2 칼라(3)의 3부재는 내통(8)을 구성하고, 상기 제 3 칼라(4) 및 제 4 칼라(5)의 그 부재는 외통(9)을 구성한다.
반경방향 안쪽에 배치된 제 1 칼라(2)와, 반경방향 바깥쪽에 배치된 제 3 칼라(4)가 대략 원통형상의 제 1 탄성체(10)에 의하여 접속된다. 제 1 칼라(2)의 외주면은 제 1 탄성체(10)의 내주면에 소부에 의하여 결합되고, 또 제 3 칼라(4)는 제 1 탄성체(10)의 외주부에 매립되어 고정된다. 환상의 제 2 탄성체(11)가 링플레이트(6)의 아래면과 보텀플레이트(7)의 윗면에 소부에 의하여 결합됨과 동시에, 환상의 다이어프램(12)이 제 2 칼라(3)의 외주면과 제 4 칼라(5)의 내주면에 소부에 의하여 결합된다.
제 2 탄성체(11)의 직경은 제 1 탄성체(10)의 직경보다 크게 형성되어 있고, 제 1, 제 2 탄성체(10, 11) 사이에 액체를 채운 환상의 주액실(13)이 형성된다. 내통(8) 및 외통(9)이 축방향으로 상대이동하면, 제 2 탄성체(11)가 변형하여 주액실(13)의 용적이 확대/축소한다. 제 2 탄성체(11)의 외주면에는 환상홈(111)이 360°에 걸쳐 형성된다. 제 1 탄성체(10)와 다이어프램(12)과의 사이에 액체를 채운 환상의 부액실(14)이 형성되어 있고, 이 부액실(14)은 제 1 탄성체(10)의 내부를 축방향으로 관통하는 1개의 조리개(15)를 통하여 주액실(13)로 연통한다. 주액실(13)의 용적이 증가하여 주액실(13)로부터 조리개(15)를 통하여 부액실(14)에 액체가 공급되면, 다이어프램(12)이 바깥쪽으로 변형하여 부액실(14)의 용적이 증가한다. 또, 주액실(13)의 용적이 감소하여 부액실(14)로부터 조리개(15)를 통하여 주액실(13)에 액체가 공급되면, 다이어프램(12)이 안쪽으로 변형하여 부액실(14)의 용적이 감소한다.
상기 구성을 구비한 액체 봉입방진장치에 의하면, 서스펜션 또는 엔진으로부터 프론트 서브프레임에 진동이 입력되고, 프론트 서브프레임에 컵형상 호울더(H)를 통하여 결합된 외통(9)과, 차체 프레임(F)에 볼트(B)를 통하여 결합된 내통(8)이 축방향으로 상대이동하면, 제 2 탄성체(11)가 축방향으로 신축하여 주액실(13)의 용적이 확대/축소한다. 이때, 제 2 탄성체(11)의 외주에 형성한 환상홈(111)의 작용으로 압축된 제 2 탄성체(11)가 반경방향 안쪽을 향하여 화살표방향으로 변형되므로, 주액실(13)의 용적을 효과적으로 변화시킬 수 있다.
큰 하중이 입력되어 제 2 탄성체(11)가 강하게 압축되면, 도 3에 도시한 바와 같이, 환상홈(111)이 완전히 뭉개지므로, 내통(8) 및 외통(9)의 그 이상의 상대이동이 규제된다. 즉, 특별한 스토퍼를 설치하지 않고, 제 2 탄성체(11) 자체에 대하중 입력시의 스토퍼 기능을 가지게 하여 구조의 간략화를 꾀할 수 있다. 더욱이, 환상홈(111)이 뭉개짐에 따라 하중 지지력이 점증하기 때문에, 충격의 발생을 효과적으로 회피할 수 있다.
또, 다이어프램(12)이 제 1 탄성체(10)와 다른 부재로 구성되어 있으므로, 조리개(15)를 제 1 탄성체(10)의 축방향 전길이 걸쳐 충분히 길게 형성할 수 있고, 따라서 조리개(15)의 유로 단면적을 감소시키지 않고, 그 조리개(15)에 있어서의 액주의 공진주파수를 내릴 수 있다. 더욱이, 유연한 다이어프램(12)을 가진 부액실(14)의 용적은 쉽게 변화하기 때문에, 조리개(15)에 있어서의 액체의 이동을 방해하지 않고, 이에 의하여 조리개(15)에 있어서의 액주의 공진을 효과적으로 행하게 할 수 있다. 그 결과, 도 4에 도시한 바와 같이, 타이어의 기주공명 주파수인 250Hz 근방에 있어서, 동스프링 정수를 크게 저하시켜 로드 노이즈를 효과적으로 저감시킬 수 있다. 도 4를 도 10에 파선으로 표시한 종래예와 비교하면 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하여 250Hz 근방에 있어서의 동스프링 정수의 보텀이 저하하고 있는 것을 알 수 있다.
다음에, 도 5에 의거하여 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다.
제 2 실시예의 액체 봉입방진장치는 축선을 사이에 두고 2개의 조리개(15, 15)를 구비하고 있으며, 양 조리개(15, 15)를 연결하는 직선은 차체 전후방향으로 배치된다. 이 제 2 실시예는 축방향(상하방향)의 하중입력에 관해서는 제 1 실시예와 똑같은 작용효과를 나타낼 수 있다. 그뿐만 아니라, 차체 전후방향의 하중입력에 대해서는 2개의 조리개(15, 15)의 변형에 의하여 정스프링 정수를 낮게 하여 승차감을 향상시키고, 또 차체 좌우방향의 하중입력에 대해서는 2개의 조리개(15, 15)가 변형되지 않음으로써 정스프링 정수를 높게 하여 조종안정성을 향상시킬 수 있다.
다음에, 도 6 및 도 7에 의거하여 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다.
제 3 실시예의 액체 봉입방진장치(M)는 제 2 실시예와 똑같이 축선을 사이에 두고 2개의 조리개(15, 15)를 구비하고 있으나, 그들 2개의 조리개(15, 15)의 유로 단면적이 다르다. 이와 같이, 2개의 조리개(15, 15)에 있어서의 액주의 공진주파수를 조정함으로써, 이와 같이, 2개의 조리개(15, 15)에 있어서의 액주의 공진주파수를 조정함으로써, 예를 들면 도 7에 도시한 바와 같이, 동스프링 정수의 특성을 임의로 설정할 수 있다. 여기서, 파선은 조리개(15)를 1개 구비한 제 1 실시예의 특성을 표시하고 있으며, 실선 및 1점 쇄선은 본 실시예의 특성의 2개를 예시하고 있다. 실선의 것은 250Hz 근방의 동스프링 정수의 보텀영역이 넓게 되어 있고, 또 1점 쇄선의 것은 250Hz 근방 및 450Hz 근방에 2개의 보텀영역을 구비하고 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 상술하였는데, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 설계변경을 할 수 있다.
예를 들면, 제 3 실시예에서는 2개의 조리개(15, 15)의 특성을 유로 단면적에 의하여 변화시키고 있으나, 그 유로길이를 변화시키거나, 조리개(15, 15)를 형성하는 탄성체의 재질을 바꾸거나 하여도 좋다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면 내통 및 외통을 접속하는 다이어프램을 내통 및 외통을 접속하는 제 1 탄성체로부터 독립하여 설치하였으므로, 제 1 탄성체의 축방향 전길이에 걸쳐 형성되는 조리개의 치수가 다이어프램에 의하여 제약을 받지 않게 된다. 그 결과, 종래의 것에 비하여 조리개의 전길이를 길게 설정하는 것이 가능하게 되어, 조리개의 유로 단면적을 감소시키지 않고 조리개의 액주공진주파수를 내릴 수 있으므로, 예를 들면 로드 노이즈의 주파수 영역에서 동스프링 정수를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 액주공진특성이 다른 2개의 조리개를 구비함으로써 입력주파수에 대한 동스프링 정수의 변화특성을 보다 자유롭게 설정하는 것이 가능하게 된다.

Claims (2)

  1. 내통(8)과,
    내통(8)의 바깥쪽에 배치된 외통(9)과,
    내통(8) 및 외통(9)을 연결하는 제 1 탄성체(10)와,
    제 1 탄성체(10)의 축방향 일단에서 내통(8) 및 외통(9)을 연결하는, 그 제 1 탄성체(10) 보다도 큰 직경의 제 2 탄성체(11)와,
    제 1 탄성체(10)의 축방향 타단에서 내통(8) 및 외통(9)을 연결하는 다이어프램(12)과,
    제 1 탄성체(10) 및 제 2 탄성체(11) 사이에 형성되어 내통(8) 및 외통(9)의 축방향 상대이동에 의하여 용적이 확대/축소하는 주액실(13)과,
    제 1 탄성체(10) 및 다이어프램(12) 사이에 형성된 부액실(14)과,
    제 1 탄성체(10)의 축방향 전길이에 걸쳐 형성되어 주액실(13) 및 부액실(14)을 연통시키는 조리개(15)를 구비한 것을 특징으로 하는 액체 봉입방진장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 액주 공진 특성이 다른 2개의 조리개(15)를 구비한 것을 특징으로 하는 액체 봉입방진장치.
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