KR20200077585A - 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 회전 가능한 샤프트 상에, 예를 들어 엔진의, 특히 내연 기관의, 크랭크 샤프트(3) 상에 배치되는, 바람직하게 회전 불가능하게 고정될 수 있는 1차적 질량 및 1차적 질량에 대해 이동 가능한 2차적 질량을 갖는, 회전 시스템, 그리고 1차적 질량과 2차적 질량 사이의 상대 운동의 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체를 구비하는, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기에 관한 것으로, 1차적 질량과 2차적 질량 사이의 상대 운동의 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체는, 부분적으로 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전 시스템 외부에 형성되는 것인, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기에 관한 것이다.

Description

비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기에 관한 것이다.
수동형 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기는, 다양한 부품/구성요소로 형성된다. 이 경우 하기 원리/구성요소들 중 2개 또는 3개가 사용된다.
구성요소 "운동 에너지 저장 장치":
수동형 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 기본적인 구성은, 항상 진동성 질량에 의해 형성되는 운동 에너지용 저장 장치를 갖는다. 상기 진동성 질량은 바람직하게, 플라이휠 링(flywheel ring)으로서 형성될 수 있으며 그리고 2차적 질량이라고도 한다.
구성요소 "위치 에너지 저장 장치":
위치 에너지 저장 장치는, 2차적 질량(특히 플라이휠 링)과, 1차적 질량으로도 지칭되는, 하우징 및/또는 허브부 사이의 토션 스프링 강성에 의해 형성될 수 있다.
소산 구성요소:
예를 들어 고체 마찰, 점성 감쇠 또는 유압 감쇠에 의해 작용하는, 감쇠 요소 또는 감쇠 부재가, 설계에 의존하여, 1차적 질량(하우징 및/또는 허브부)과 2차적 질량 사이(즉, 예를 들어 허브부/하우징과 플라이휠 링 사이)에, 소산 구성요소로서 제공될 수 있다.
진동성 질량이, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기에 항상 존재한다. 비틀림 진동 댐퍼의 경우에, 또한 소산성 구성요소가 존재하며, 그리고 진동 흡수기에는, "위치 에너지 저장 장치"가 존재한다. 감쇠식 비틀림 진동 흡수기에는, 모두 3개의 구성요소가 사용된다. 감쇠식 비틀림 진동 흡수기는, 이하에서 용어 "비틀림 진동 흡수기"로 지칭된다.
현재 실제로 구현되는 수동형 비틀림 진동 댐퍼들 또는 비틀림 진동 흡수기들에서, 모든 구성요소는, 샤프트에 함께 회전하도록 연결되는 조립체 내에 위치한다. 따라서 이러한 조립체는, 회전 시스템을 형성한다.
이는, 감쇠/흡수될 샤프트에 단지 하나의 조립체만이 고정될 수 있는 장점을 제공하지만, 실제로는 확실한 단점 또한 갖는다.
즉, 전술한 구조의 비틀림 진동 댐퍼/비틀림 진동 흡수기의 흔히 제한되는 조립 공간을 고려하면, 요구되는 강성 및 감쇠를 항상 달성하는 것은 불가능하다. 감쇠에 의해 발생되는 열은 흔히 방출하기 어렵다. 따라서 이러한 문제는, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 기능과 수명을 제한한다.
설치된 상태에서 비틀림 진동 댐퍼/비틀림 진동 흡수기의 조정을 변경하는 것은, 매우 어렵거나 또는 심지어 불가능하다.
설치된 상태에서 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 구성요소들의 유지 관리 또한, 어렵거나 또는 전적으로 불가능하다.
본 발명의 과제는, 전술한 단점들을 갖지 않는, 일반적인 유형의 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항의 대상에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항에 제시된다.
청구항 제1항에 따르면, 회전 가능한 샤프트에, 예를 들어 엔진의, 특히 내연기관의, 크랭크 샤프트 상에 배치되는, 바람직하게 회전 불가능하게 고정될 수 있는 1차적 질량 및 1차적 질량에 대해 이동 가능한 2차적 질량을 갖는, 회전 시스템, 그리고 1차적 질량과 2차적 질량 사이의 상대 운동의 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체를 구비하는, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기로서, 상기 조립체는, 전체적으로 또는 부분적으로, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전 시스템 외부에 형성되는 것인, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기가, 형성된다.
회전 시스템 외부의 조립체의 부분을 이동시킴에 의해, 진동 흡수 및/또는 진동 감쇠 작용이 그곳에서 간단한 방식으로 생성되며 그리고 회전 시스템으로 복귀될 수 있다. 회전 시스템 외부에서 진동 흡수 또는 진동 감쇠 작용의 일부만을 발생시키며 그리고 회전 시스템 내부에서 진동 흡수 또는 진동 감쇠 작용의 일부를 발생시키는 것이, 또한 고려될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 1차적 질량과 2차적 질량 사이의 상대 운동의 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체는, 회전 시스템의 일부로서 하나 이상의 유체 충전 챔버(들)를 구비하고, 상기 챔버들의 체적은, 비틀림 진동의 경우에 그리고 그로 인한 1차적 질량과 2차적 질량 사이의 상대 운동의 경우에, 변동 가능하며, 이러한 체적 변동은, 유체를 위한 회전형 관통 안내부를 통해, 회전 시스템으로부터, 하나 이상의 라인을 경유하여, 회전 시스템 외부의 비-회전 영역으로 전달된다.
이러한 변형 실시예는, 구조적으로 양호하게 구현되며, 특히 라인들이 회전 시스템 외부의 하나 이상의 감쇠 요소 또는 탄성 요소에 연결되어, 발생하는 진동 감쇠 작용 또는 진동 흡수 작용이, 하나 이상의 라인을 경유하여 회전 시스템으로 복귀되는 경우에, 간단한 방식으로 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수를 가능하게 한다.
유리하게, 작동 시 회전하는 시스템 외부의 하나 이상의 진동 감쇠 요소 및/또는 진동 흡수 요소는, 적어도 하나의 유압 액추에이터(유압 실린더) 및/또는 적어도 하나의 위치 에너지 저장 장치 및/또는 적어도 하나의 감쇠 장치를 포함하는 것이, 제공될 수 있다.
유압 실린더는 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 양쪽에서 작동 가능한 피스톤을 사용하는 것이 고려될 수 있다. 그러나 상기 용어는 이에 제한되지 않는다. 하나 이상의 유압 실린더는 달리 설계될 수도 있다. 유압 실린더는 예를 들어, 바람직하게 축방향으로 변위 가능한 피스톤의 일측에 피스톤의 변위로 인해 크기가 변하며 유체 연결부를 갖는 유체 챔버를 갖고, 타측에 가스로, 특히 공기로, 채워지며 일종의 가스 스프링을, 특히 공기 스프링을, 형성하는 공간을 가질 수 있다. 이 경우에, 가스 스프링이 있는 전술한 2개의 유압 실린더를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 2의 2개의 공급 라인(그것에 대한 설명 참조)은, 양쪽으로 작용하는 피스톤 대신에 가스 스프링이 있는 2개의 유압 실린더의 유압 연결부 중 하나에 각각 연결되고, 즉 말하자면 각각에 공기 스프링이 제공된다(피스톤 없음). 회전 시스템 외부의 하나 이상의 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수 요소는, 수동 작용 구성요소뿐만 아니라, 제어 가능한 펌프와 같은, 적어도 하나의 능동 작용 장치를 포함하는 것이, 제공될 수 있다.
청구항 제1항에 따라 제안되며 그리고 종속 청구항들에 따라 개선된 장치에 의해, 바람직하게 비틀림 진동 시 발생하는 플라이휠 링과 허브부 사이의 상대 운동은 유체적으로 (즉, 유압식 또는 공압식으로), 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수에 필요한 조치들이 전술한 제한 없이 수행될 수 있는, 회전 시스템 외부의 비-회전 영역으로 전달된다.
따라서, 샤프트의 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수에 필요한 조치의 전부 또는 일부는, 회전 시스템 외부에서 구현될 수 있다. 이는, 추후 변경도 수행 가능하기 때문에, 큰 장점이다. 다른 장점들은 다음과 같다.
- 스프링과 댐퍼의 이동에 의해 샤프트 상의 공간 제한이 해결될 수 있다.
- 스프링과 댐퍼의 조정은, 추후에 실제 시스템의 진동 거동에 맞춰질 수 있다.
- 능동 요소들, 예를 들어 유압 펌프들에 의해, 시스템의 진동 거동이 더욱 개선될 수 있다.
- 예를 들어 스프링 요소 또는 감쇠 요소의 속도 의존 접속 및 차단에 의한, 반-능동 시스템의 실현이, 용이하게 가능하다.
- 그의 강성이 펌핑에 의해 용이하게 변경될 수 있는, 공기 스프링의 사용이, 가능하다.
- 압축 나선 스프링들, 충격 흡수기들 및 유압식 부싱들과 같은 저렴하고 표준화된 구성요소들이, 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징들은 종속 청구항의 대상이다.
본 발명의 실시예는 첨부된 도면에 도시되며, 아래에서 상세하게 설명된다. 이러한 실시예는 바람직한 구성에 기초하여 본 발명을 설명하는 데에만 이용되며, 이는 본 발명을 결론적으로 명시하는 것은 아니다. 이와 관련하여, 제시된 실시예의 변형 및 균등물뿐만 아니라 다른 실시예도 청구범위 내에서 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전축에 대해 횡방향으로 도시된 개략적인 단면도.
도 2는 도 1의 본 발명에 따른 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 개략적으로 도시된 방사방향 단면도, 및 유압 실린더, 스프링 및 댐퍼의 개략도.
도 1에서, 도면 부호 1은, 이하에서, 간결함을 위해 단지 비틀림 진동 댐퍼만이 언급되는 것인, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 (특히 감쇠식 비틀림 진동 흡수기의), 2차적 질량(여기에서 플라이휠 링)을 나타내며, 그리고 도면 부호 2는 1차적 질량(여기에서 허브부)을 나타낸다. 그 자체로 공지된 바와 같이, 허브부(2)는, 예를 들어, 도 2에 도시되는 바와 같이, 내연기관의 샤프트(3)에 대해 고정하기 위해 이용된다. 1차적 질량(2)과 2차적 질량(1)은, 작동 도중에 회전 시스템을 형성한다.
도 1에 매우 명확하게 도시된 바와 같이, 2차적 질량(여기에서 플라이휠 링(1))과 1차적 질량(여기에서 허브부(2)) 사이에 액체 또는 공기로 충전된 여러 챔버(4, 5)가 제공되며, 이러한 챔버들(4, 5)은 각각, 개별적으로 플라이휠 링(1)의 허브부(2)의 방사 방향으로 연장되는 웨브들(6 또는 7)에 의해 경계한정된다. 챔버들(4, 5)은, 회전 시스템의 부분을 형성한다. 이들은 또한, 플라이휠 링(1)과 허브부(2) 사이의 상대 운동의 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체의 부분을 형성하며, 이러한 조립체는 부분적으로, 비틀림 진동 댐퍼의 회전 시스템 외부에 형성된다. 이는, 상기 조립체가 그 내부에 하나 이상의 구성요소를 구비한다는 것을 의미한다.
언급된 챔버들(4, 5)은, 방사방향 보어들(9 또는 10)에 의해, 유압식 또는 공압식 회전형 관통 안내부(8)에 연결된다.
상기한 회전형 관통 안내부(8)로 인해, 방사방향 보어들(9 또는 10)은, 외부로 이어지며 그리고 회전하지 않는, 라인들(9 또는 10)에 연결된다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 이러한 라인들(9, 10)은, 피스톤(12)이 그 내부에 이동 가능하게 배치되는, 하우징(11)으로 이어진다.
이러한 방식으로, 플라이휠 링(1)과 허브부(2) 사이의 상대 운동의 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체의 추가적 부분이 형성되며, 조립체의 이러한 부분은, 전체적으로 또는 부분적으로, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 회전 시스템 외부에 형성된다.
피스톤(12)의 피스톤 로드(13)는, 여기에서 위치 에너지 저장 장치, 특히 스프링, 특히 바람직하게 나선형 스프링(14)에 의해, 하중을 받는다. 기계적 감쇠 요소(15)는, 이러한 스프링과 병렬로 연결된다.
그에 따라, 진동 감쇠(및/또는 진동 흡수)에 요구되는 구성요소들은, 영향을 미치게 될 샤프트(3)의 비-회전 외부 영역으로 이동되어, 필요한 모든 조치가 이러한 영역에서 수행될 수 있으며 그리고 또한 변경될 수 있으며, 이는 큰 장점이다.
예를 들어, 나선형 스프링(14)의 설정을 변경함으로써, 흡수기 주파수가, 원하는 대로 변경될 수 있다. 마찬가지로, 나선형 스프링 대신에, 더욱 또는 덜 강한 팽창으로 인한 가변 강성을 가질 수 있는, 공기 스프링이 또한, 에너지 저장 장치로서 사용될 수 있다.
나선형 스프링(14)과 감쇠 요소(15)의 조정은, 후속적으로 언제든지 기존 시스템의 진동 거동에 맞춰질 수 있다.
부가적으로, 예를 들어 유압 펌프들과 같은, (도면에 도시되지 않은) 능동 요소들이, 시스템의 진동 거동을 추가로 개선한다.
마찬가지로, 반-능동 시스템의 실현은, 예를 들어 스프링 요소 또는 감쇠 요소의 속도 의존 접속 또는 접속차단에 의해, 간단한 방식으로 가능하다.
대체로 조립체 전체에, 압축 나선 스프링들, 충격 흡수기들 및 유압식 또는 공압식 부싱들과 같은, 저렴하고 표준화된 구성요도들만이, 요구된다.
특히 도 1에서 명백한 바와 같이, 플라이휠 링(1)의 허브부(2)의 방사 방향으로 연장되는 웨브들(6, 7)에 의해 지시되는 방식으로 각각 분할되는, 서로 직경 방향으로 대향하는 2개의 챔버(4, 5)가 제공된다.
1: 플라이휠 링 2: 허브부
3: 샤프트 4: 챔버
5: 챔버 6: 웨브
7: 허브부 8: 회전형 관통 안내부
9: 방향 보어/라인 10: 방사방향 보어/라인
11: 하우징 12: 피스톤
13: 피스톤 로드 14: 나선형 스프링
15: 감쇠 요소

Claims (10)

  1. 회전 가능한 샤프트 상에, 예를 들어 엔진의, 특히 내연 기관의, 크랭크 샤프트(3) 상에 배치되는, 바람직하게 회전 불가능하게 고정될 수 있는 1차적 질량 및 1차적 질량에 대해 이동 가능한 2차적 질량을 갖는, 회전 시스템, 그리고 상기 1차적 질량과 상기 2차적 질량 사이의 상대 운동의 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수를 위한 조립체를 구비하는, 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기에 있어서,
    상기 1차적 질량과 상기 2차적 질량 사이의 상대 운동의 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수를 위한 상기 조립체는, 부분적으로 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기의 상기 회전 시스템 외부에 형성되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차적 질량과 상기 2차적 질량 사이의 상대 운동의 진동 감쇠 및/또는 진동 흡수를 위한 상기 조립체는, 상기 회전 시스템의 일부로서 하나 이상의 유체 충전 챔버(들)(4, 5)를 구비하고, 상기 챔버들의 체적은, 비틀림 진동의 경우에 그리고 그로 인한 상기 1차적 질량과 상기 2차적 질량 사이의 상대 운동의 경우에, 변동 가능한 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  3. 제2항에 있어서,
    체적 변동은, 유체를 위한 회전형 관통 안내부(8)를 통해, 상기 회전 시스템으로부터, 하나 이상의 라인(9, 10)을 경유하여, 상기 회전 시스템 외부의 비-회전 영역으로 전달되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  4. 제3항에 있어서,
    라인들(9, 10)은, 상기 회전 시스템 외부의 하나 이상의 감쇠 요소 및/또는 흡수 요소에 연결되어, 발생하는 진동 감쇠 작용 및/또는 진동 흡수 작용이, 하나 이상의 라인을 경유하여 상기 회전 시스템으로 복귀되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 시스템 외부의 하나 이상의 진동 감쇠 요소 또는 진동 흡수 요소는, 적어도 하나의 유압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 시스템 외부의 하나 이상의 진동 감쇠 요소 또는 진동 흡수 요소는, 적어도 하나의 위치 에너지 저장 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 시스템 외부의 하나 이상의 진동 감쇠 요소는, 적어도 하나의 감쇠 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 시스템 외부의 하나 이상의 진동 감쇠 요소 또는 진동 흡수 요소는, 제어 가능한 펌프와 같은, 적어도 하나의 능동 작용 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각 서로 직경 방향으로 대향하는 2개의 챔버(4, 5)가 제공되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 챔버들(4, 5)은 각각, 한편으로는 상기 허브부(2) 및 다른 한편으로는 상기 플라이휠 링(1)의 방사 방향으로 연장되는 웨브들(webs)(6, 7)에 의해 분할되는 것을 특징으로 하는 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기.
KR1020207015953A 2017-11-03 2018-10-18 비틀림 진동 댐퍼 또는 비틀림 진동 흡수기 KR102433482B1 (ko)

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