KR100356950B1

KR100356950B1 - 유압식으로 댐핑되는 개폐 가능한 듀얼-모드 2중-챔버 추력 베어링

Info

Publication number: KR100356950B1
Application number: KR1020000002796A
Authority: KR
Inventors: 한스-요아힘 루돌프; 하인츠 베버
Original assignee: 칼 프로이덴베르크 카게
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2002-10-18
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: EP1022483B1; JP2000213589A; DE59911639D1; EP1022483A1; JP3347308B2; KR20000076500A; DE19902493A1; US6276672B1; DE19902493C2

Abstract

본 발명은, 분리벽에 의해 서로 분리되는 작동 챔버 및 보상 챔버를 가지며, 상기 분리벽의 중간에 제어 부재에 의해 폐쇄될 수 있는 관통구가 제공되고, 상기 분리벽이 2개의 챔버를 유압적으로 연결하는 댐핑 채널을 가지며 리세스에 박막을 가지고, 상기 박막의 양측면이 분리벽에 존재하는 개구를 효과적으로 커버링하고 수밀방식으로 폐쇄될 수 있는, 유압식으로 댐핑되는 개폐 가능한 듀얼-모드 2중-챔버 추력 베어링, 특히 차량내 엔진 베어링에 관한 것이며, 여기서 박막(12)은 축방향으로 자유롭게 이동 가능한 압력판(15)에 의해 커버링되고, 상기 압력판(15)은 분리벽 개구(17) 영역에 개구(16)를 가지며, 상기 압력판(15)이 제어 부재(8)에 의해 밀려 박막(12)을 폐쇄하거나 릴리스한다.

Description

유압식으로 댐핑되는 개폐 가능한 듀얼-모드 2중-챔버 추력 베어링 {DUAL-MODE TWIN CHAMBER THRUST BEARING HAVING HYDRAULIC DAMPING}

본 발명은 유압식으로 댐핑되는 개폐 가능한 듀얼-모드 2중-챔버 추력 베어링(dual-mode twin-chamber thrust bearing), 특히 작동 챔버 및 보상 챔버(equalizing chamber)를 갖는 차량내 엔진 베어링에 관한 것이며, 상기 작동 챔버와 보상 챔버는 분리벽(partition)에 의해 분리되며, 상기 분리벽의 중앙에는 제어 부재에 의해 폐쇄될 수 있는 관통구(passageway)가 제공되며, 상기 분리벽은 상기 2개의 챔버를 유압식으로 연결하는 댐핑 채널을 가지며, 그리고 상기 분리벽의 리세스에는 박막이 배치된다. 상기 박막의 양측면이 분리벽에 존재하는 개구를 효과적으로 커버링하고, 상기 박막은 제어 부재(actuator)에 의해 수밀방식으로 고정될 수 있다.

상기 방식의 베어링은, 작은 진폭을 갖는 고주파 진동 및 큰 진폭을 갖는 저주파 진동을 댐핑하는데 이용된다. 가속 구동 동안 발생하는 고주파 진동은 박막에 의해 차단되는데, 상기 박막은 노즐 케이지(nozzle cage) 내에 배치되고 분리벽의 중앙의 관통구가 폐쇄되는데 작용한다. 작동시 발생하는 저주파 진동은 댐핑 채널에 의해 억제된다. 무부하 운전(idling) 시의 진동을 억제하기 위해, 분리벽의 관통구는 개방되고, 관통구에 존재하는 액체 컬럼(column)이 진동에 대한 댐퍼로 작용한다.

DE PS 41 41 332에서는, 분리벽 중앙에 위치하는 관통구가 제어 부재에 의해 폐쇄될 수 있는, 개폐 가능한 듀얼-모드 2중-챔버 추력 베어링이 다루어진다. 상기 제어 부재는 부압에 의해 작동하며, 작동하는 동안에는 관통구를 폐쇄 상태로 유지하며, 무부하 운전 시에는 이와 반대로 관통구가 개방된다. 이러한 실시예는 많은 사용예에서 유용하다는 것이 입증되었다.

전술한 실시예에 비해 개선된 해결책은 독일 특허 출원서 198 07 868에 포함된다. 여기서는, 분리벽에 존재하는 관통구가 개방되는 경우, 박막이 제어 부재에 의해 수밀방식으로 고정됨으로써, 무부하 운전에 의한 진동의 댐핑이 개선되고, 그리고 무부하 운전 회전수 이상의 회전 속도 범위에서의 고주파 진동 차단이 개선된다. 내연 기관이 무부하 운전 회전 속도 이상으로 작동하는 동안에는, 관통구가 제어 부재에 의해 닫히고, 제어 부재의 복원 스프링에 의해 분리벽 내에서 박막의 수밀방식 폐쇄가 중단된다. 이러한 작동 상태에서 베어링은 일반적으로 공지된, 유압식 댐핑 베어링과 같이 작동하며, 엔진에 의해 발생하는, 작은 진폭의 고주파 진동을 차단하기 위해, 박막이 분리벽 내에서 앞뒤로 이동하도록 느슨하게 배치된다. 무부하 운전 엔진의 진폭이 큰 저주파 진동을 억제하기 위해, 관통구가 개방되고 관통구 내에 존재하는 액체는 전후로 진동하여 위상 편이(phase shift)되는데, 이는 무부하 운전-진동시에 베어링의 강성을 감소시킨다.

개폐 가능한 듀얼-모드의 박막에 의해 지속적으로 우수한 베어링 특성이 얻어진다. 탄성 응력 하에 있는 고정 부재는, 관통구의 개방시에 박막이 고정되도록 한다. 관통구가 제어 부재에 의해 닫히자 마자, 박막의 폐쇄가 중단된다. 이때, 조정 스프링은 개구를 닫기 위한 힘 외에도 고정 부재의 힘을 극복해야 한다.

본 발명의 목적은, 더 개선된 작동 특성 및 댐핑 특성을 얻기 위한 추력 베어링을 개발하는 것이다. 분리벽의 중앙에 있는 관통구가 폐쇄되는 경우에는 우수한 진동 댐핑이 이루어지고, 관통구가 완전하게 개방되는 경우에는 우수한 진동 차단이 이루어져야 한다. 폐쇄 스프링의 스프링 초기 응력을 극복하기 위해 개방 시에 필요한 힘은 가능한 작아야 한다. 왜냐 하면, 이용되는 부압이 제한되기 때문이다. 여기서 0.5 bar, 최대 0.7 bar의 압력차를 초과해서는 안된다. 끝으로, 감쇠적 폐쇄 스프링의 사용도 가능해야 한다. 제시된 목적은 전술한 방식의 듀얼-모드 2중-챔버 추력 베어링에서 본 발명에 따라, 박막이 축방향으로 즉 힘의 작용 없이 이동될 수 있는 압력판(pressure disk)에 의해 커버링되며, 상기 압력판은 분리벽 개구 영역에 개구를 가지며, 상기 압력판이 제어 부재에 의해 이동되어 박막을 고정하거나 릴리스함으로써, 달성된다. 압력판은 박막에 인접하여 분리벽의 상부와 이에 상응하는 하부 사이에 형성된 갭에 자유로이 이동 가능하도록 배치된다. 한 방향 또는 다른 방향으로의 압력판의 이동에 의해 박막의 릴리스 또는 고정이 이루어진다. 릴리스된 박막은 하나의 흐름 방향 또는 다른 흐름 방향으로 이동될 수 있다. 고정된 박막은 분리벽의 하부에 접하여 고정된다.

압력판의 중앙에는 허브(hub) 형태의 연결부가 제공되며, 상기 연결부는 관통구에 배치되고, 상기 연결부의 자유 에지는 보상 챔버를 향한다. 연결부의 이러한 자유 에지는 관통구의 폐쇄를 위한 정지면으로 사용된다. 폐쇄부의 반대면은 보상 챔버의 이동 가능한 외벽의 링면에 의해 형성된다.

압력판의 이동을 위한 제어 부재에 대한 다양한 실시예가 고려될 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 제어 부재가 보상 챔버의 외벽에 배치되고 캐치가 제공되며, 상기 캐치는 압력판의 연결 부재로 뻗고, 제어 부재에 의한 관통구의 릴리스 후에 비로소 압력판에 접하며, 상기 압력판에 의해 박막이 고정된다.

우수한 진동 댐핑을 이루기 위해, 캐치가 그것의 측면 관통구와 함께 바닥 영역에 튤립형으로 형성될 수 있으며, 상기 바닥 영역의 상부 에지가 압력판을 작동시킨다. 그러나, 캐치를 버섯형으로, 즉 별 형태의 캡(cap)을 갖도록 형성하는 것도 가능하며, 여기서 고정 과정을 위한 별 형태의 단부가 압력판에 접한다.

박막은 분리벽의 하부 링형 홈에 배치된다. 박막은, 바로 맞은편에 위치하는 압력판에 의해 원하는 고정 과정이 실행될 정도로, 홈으로부터 돌출된다.

압력판은 폴리머 재료로 커버링된 박판으로 이루어진다. 상기 압력판에는 이 외에도 댐핑 채널의 하부를 밀봉하기 위한 밀봉 립(sealing lip)이 제공된다.

압력판의 개구와 분리벽의 상부 및 하부의 개구가 서로 일직선상에 배치되는 것이 바람직하다.

도 1은 베어링 부분의 종단면.

도 2는 제어 부재 캐치의 변형예.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 베어링 2: 탄성체

3: 작동 챔버 4: 보상 챔버

5: 물결형 판 6: 분리벽

7: 관통구 8: 제어 부재

9: 댐핑 채널 10: 분리벽 상부

11: 분리벽 하부 12: 박막

13: 홈 14: 갭

15: 압력판 16, 17: 개구

18: 연결부 19: 자유 에지

20: 폐쇄부 반대면 21: 탄성 부재

22: 캐치 23: 바닥 영역

24: 측면 개구 25: 상부 에지

26: 공간 27: 코팅

28: 밀봉 립 29: 캡

30: 별 형태의 단부

첨부한 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 자세히 살펴보면 하기와 같다.

도 1은 유압식으로 댐핑되는, 개폐 가능한 듀얼-모드 2중-챔버 추력 베어링(1)의 종단면이다. 베어링(1)의 순수 기계적 상부 구조는 생략되었다. 왜냐 하면, 상기 구조는 통상적인 조립 방식이기 때문이다. 탄성체(2)에는 상응하는 엔진 부분에 연결하기 위한 지지 베어링이 존재한다. 탄성체(2) 및 저널 베어링은 유압 매체가 채워진 작동 챔버(3)의 상부를 형성한다. 작동 챔버(3)는 유압적으로 보상 챔버(equalizing chamber, 4)와 연결되며, 상기 보상 챔버(4)의 외벽은 물결형 판(5)에 의해 형성된다. 2개의 챔버(3, 4)는 분리벽(6)에 의해 서로 분리된다. 분리벽(6)의 중간에는 제어 부재(8)에 의해 폐쇄될 수 있는 관통구(7)가 제공된다.

분리벽(6)에도 댐핑 채널(9)이 제공되며, 상기 댐핑 채널(9)에 의해 2개의 챔버(3, 4)가 지속적으로 연결된다. 분리벽(6)은 상부(10) 및 이에 상응하는 하부(11)로 이루어지며, 상기 상부(10) 및 하부(11)는 그것의 외부 에지에서 서로 연결된다. 댐핑 채널(9)은 분리벽(6), 예를 들어 상기 분리벽(6)의 상부(10) 또는 하부(11)에 포함된다.

박막(12)을 수용하기 위한 리세스는 분리벽(6)의 하부(11)에서 링형 홈(13)에 의해 형성된다. 박막(12) 위 및 아래의 분리벽 부분(10, 11)에는 박막(12)에 의해 커버링된 일련의 개구(17)들이 존재한다.

분리벽(6)의 상부(10) 및 하부(11) 사이에는 갭(14)이 존재하며, 상기 갭(14)에는 축방향으로 이동하는 압력판(15)이 삽입된다. 압력판(15)은 박막(12)을 커버링하고 넓은 범위로 댐핑 채널(9)을 제한한다. 압력판(15)에는 분리벽 개구(17)와 일직선상에 위치하는 개구(16)가 제공된다. 압력판(15)의 중앙에는 허브 형태의 연결부(18)가 제공되고, 상기 연결부(18)는 관통구(7)로 돌출되며, 상기 연결부(18)의 자유 에지(19)는 보상 챔버(4)로 향한다. 자유 에지(19)는 관통구(7)의 폐쇄를 위한 정지면을 의미한다. 폐쇄부의 반대면(20)은 물결형 판(5)에 형성된 융기에 의해 형성된다. 탄성 부재(21)에 의해 물결형 판(5)의 중간부가 도면의 우측에 도시된 바와 같이 폐쇄 위치로 눌려진다. 압력판(15)은 올려지고, 분리벽(6)의 상부(10)에 안착된다. 박막(12)은 릴리스되고 홈(13) 내에서 축방향으로 움직인다. 제어 부재(8)의 이러한 위치에서 개구(16, 17)와 연결된 댐핑 채널(9) 및 박막(12)에 의해 진동의 댐핑이 이루어진다.

제어 부재(8) 또는 물결형 판(5)의 중앙에는 캐치(22)가 배치되고, 상기 캐치(22)는 연결부(18)로 뻗는다. 상기 캐치(22)는 튤립형으로 형성되고 바닥 영역(23)에 측면 관통구(24)를 갖는다. 상기 캐치(22)의 상부 에지(25)는 외부쪽으로 구부러진 형태를 지니고, 제어 부재(8)가 개방될 때, 즉 하부로 이동될 때, 도면의 좌측에 도시된 바와 같이, 상부 에지(25)는 압력판(15)에 접하며, 이것에 의해 압력판(15)을 하부로 누르고, 박막(12)이 고정된다. 제어 부재(8)의 이동은, 개폐 스프링(21) 아래에 위치하는 공간(26)에 부압이 인가되어, 물결형 판(5)의 중간이 아래로 당겨짐으로써, 이루어진다. 관통구(7)가 개방되면, 액체가 작동 챔버(3)에서 보상 챔버(4)로 흐른다. 관통구(7)에 존재하는 액체 컬럼에 의해 저주파 진동이 억제된다.

자유롭게 이동 가능한 압력판(15)에는 폴리머 재료로 이루어진 코팅(27)이 제공된다. 압력판(15)은 그것의 아래 부분에 밀봉 립(28)을 가지며, 상기 밀봉 립(28)은 댐핑 채널(9)에 끼워지고 밀봉 작용을 한다.

도 2에는 여기서 버섯형으로 형성된 캐치(22)의 변형예가 도시된다. 지지부(28)에는 별 형태의 캡(29)이 제공되고, 고정하기 위한 상기 캡의 별 형태의 단부(30)는 압력판(15)을 축방향 아래로 누른다. 여기서 3개 또는 그 이상의 별 형태의 단부(30)가 제공되는 것이 바람직하다. 추력 베어링의 모든 다른 부분은 도 1의 부분과 동일한다.

본 발명에 의해 더 개선된 작동 특성 및 댐핑 특성을 갖는 지지 베어링이 제공된다.

Claims

유압식으로 댐핑되는 듀얼-모드 이중-챔버 추력 베어링으로:

작동 챔버(3);

보상 챔버(4);

상기 보상 챔버(4)로부터 상기 작동 챔버(3)를 분리시키는 분리벽(6)으로서, 상기 분리벽(6)이 상기 분리벽의 중앙에 형성된 관통구(7)를 구비하고, 상기 관통구(7)가 제어 부재(8)에 의하여 폐쇄 가능하고, 상기 분리벽(6)이 리세스(13)를 구비하며, 상기 분리벽(6)이 분리벽 개구(17)들을 구비하는 분리벽(6);

상기 작동 챔버(3)와 상기 보상 챔버(4)를 유압식으로 연결시키는 댐핑 채널(9);

상기 분리벽 내 리세스(13)에 배치된 박막(12)으로서, 상기 박막(12)이 상기 분리벽 내 개구(17)들을 커버링하도록 치수화되고, 수밀 방식으로 위치될 수 있도록 배치되는 박막(12); 그리고

압력판 개구(16)들을 구비하는 압력판(15)으로서, 상기 압력판 개구(16)들이 상기 분리벽 개구(17)들의 영역에 배치되며, 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동 가능한 압력판(15)을 포함하는 듀얼-모드 이중-챔버 추력 베어링으로서,

상기 폐쇄 위치에서 상기 박막(12)이 이동할 수도 있도록 상기 압력판(15)이 상기 박막(12)을 릴리스하고, 상기 개방 위치에서 상기 박막(12)이 이동하지 못하도록 상기 압력판(15)이 상기 박막(12)을 고정시키며, 상기 제어 부재(8)에는 상기 압력판의 연결부로 돌출되는 캐치(22)가 제공되고, 또한 상기 관통구가 상기 제어 부재(8)에 의하여 개방되는 경우, 상기 캐치(22)가 상기 박막(12)을 고정시키기 위하여 상기 압력판(15) 상에 접하는 듀얼-모드 이중-챔버 추력 베어링.
제 1항에 있어서, 상기 캐치(22)는 상기 캐치의 바닥 영역(23)에 측면 폐쇄 개구(24)를 구비한 튤립형으로 형성되고, 상기 제어 부재(8)에 의하여 상기 관통구(7)가 개방되는 경우, 상기 캐치(22)의, 외측으로 구부러진 상부 에지(25)가 압력판(15)에 접하는 듀얼-모드 이중-챔버 추력 베어링.
제 1항에 있어서, 상기 캐치(22)는 버섯형으로, 별 형태의 캡(29)을 구비하고, 상기 별 형태의 캡(29)이, 상기 제어 부재(8)의 개방 위치에서 상기 박막(12)을 고정시키기 위하여 별 형태의 단부(30)를 형성하는 듀얼-모드 이중-챔버 추력 베어링.
제 1항에 있어서, 상기 압력판(15)이 금속 시트로 형성되며, 폴리머 재료로 이루어진 코팅(27)을 구비하는 듀얼-모드 이중-챔버 추력 베어링.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력판(15)에는 분리벽(6)의 하부(11)에 존재하는 댐핑 채널(9)을 밀봉하기 위한 밀봉 립(28)이 제공되는 듀얼-모드 이중-챔버 추력 베어링.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리벽(6)은 상부(10)와 대응 하부(11)를 구비하고, 그리고 상기 압력판(15) 내 개구(16)와, 상기 분리벽(6)의 상부(10) 및 하부(11) 내 개구(17)가 서로 정렬되는 듀얼-모드 이중-챔버 추력 베어링.
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