KR100260145B1 - 차체 진동 저감 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차체 진동 저감 방법에 관한 것으로써, 차체 진동에 의한 충격을 저감시키기 위해 라디에이터를 이용해 고무 부쉬의 강성을 조절하므로써 아이들 엔진 회전수에서 발생되는 진동수와 소멸 간섭 효과를 가지도록 하는 고무 부쉬 강성의 이론값에 있어서, 상기 고무 부쉬의 강성과 라디에이터를 지지하는 브라켓을 고려해 엔진 아이들시 발생되는 진동수에 대한 충격을 반감시키는 라디에이터의 진동수가 발생되도록 브라켓의 강성을 구하여 고무 부쉬와 브라켓의 강성비를 구하는 것으로써;

라디에이터를 이용해 차량의 아이들시 발생되는 진동 충격을 완화시키기 위해 라디에이터 지지 브라켓 사이에 위치한 고무 부쉬의 강성과 고무 부쉬를 둘러싸고 있는 브라켓의 강성을 구하여 차량에 적용하므로써 차량의 아이들시 진동에 의한 충격을 저감시킬 수 있는 효과를 가지는 차체 진동 저감 방법을 제공한다.

Description

차체 진동 저감 방법

본 발명은 차량 진동 저감에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 기술하면 차량의 엔진 동작시 엔진에 의해 발생되는 진동과 그 외 요인에 의해 발생되는 진동이 중첩되는 경우 충격을 저감시킬 수 있도록 하는 차체 진동 저감 방법에 관한 것이다.

차량은 시동 후 아이들 상태나 또는 그 외 주행시에 외부 요인외에도 자체의 기구적인 동작으로 인해 진동이 발생하게 되며, 각 기구에서 발생되는 진동 중에 동일 주파수의 진동이 한 점에서 겹치는 경우 보강 간섭에 의해 일정하게 떨리는 차체에 충격을 가하게 되며, 어떤 진동은 서로간의 겹침에 의해 소멸 간섭이 발생되어 진동을 저감시키기도 한다.

첨부한 도1를 참고하여 라디에이터 고정대에서 발생되는 차량 진동에 관해 설명한다.

라디에이터는 10Kg 정도의 무게로 차량의 엔진룸 앞쪽에 위치하여서 라디에이터 마운트(이하 마운트라함)에 고정되어 장착된다.

이 마운트에는 브라켓이 부착되어 있어서 라디에이터를 지지하고 고정시키는 역할을 하며 이 브라켓은 라디에이터 위쪽과 아래쪽에 위치해서 고정시킨다.

상기 브라켓 사이에는 고무질로 형성된 고무 부쉬가 위치하여 차량의 진동에 의한 소음, 마모 및 차체 진동의 충격을 완화시키는 역할을 한다.

상기 고무 부쉬는 라디에이터가 아이들 영역에서 다이나믹 고무 부쉬의 역할을 하도록 강성값이 조절되어 차량 진동 감도를 최소화하기 위한 것이다.

이론적으로 상기 라디에이터의 무게와 아이들 엔진 회전수에 상응하는 주파수 설정되면 첨부한 도2와 같은 시스템으로 비유할 수 있어 이때 고무 부쉬 강성값은 다음 식1)과 같다.

식1)

m_rad·( 2πf_idle)²

(단, m_rad= 라디에이터 질량이고, f_idle= 차량 아이들 진동수이다.)

상기 2πf_idle=

이다.

고무 부쉬에 상기에서 구한 강성값을 적용하면 첨부한 도3에서 보이듯이 공진점 f0는 f1과 f2로 나뉘어 생기고 그 지동의 폭도 줄어드는 이론적인 값을 구하여 종래의 라디에이터 마운트 고무 부쉬에 적용하여 장착하였다.

그러나, 종래의 기술은 고무 부쉬 강성을 구하는데 있어서 마운트에 연결되어 라디에이터를 지지하는 브라켓의 강성이 무한대에 위치한 경우에 가능한 강성을 구하는 식으로 실제 차량에 적용시 이론상과 같은 효과를 얻지 못하고 오히려 더 큰 진동상 충격을 유발시키는 문제점이 야기되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 고무 부쉬의 강성을 구하는데 있어서 마운트 브라켓 강성을 변수로 적용하여 고무 부쉬의 강성을 구하므로써 보다 효율적인 차체 진동 저감 방법을 제공하기 위한 것이다.

도1은 일반적인 라디에이터와 마운트를 포함한 지지계의 분해 사시도이고,

도2는 일반적인 차량의 라디에이터 부분에 관계되는 구조 강성과 질량의 관계를 도시한 도면이고,

도3은 본 발명의 실시예에 따른 진동 충격을 라디에이터의 진동에 의해 저감시키는 형태를 도시한 도면이고,

도4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 라디에이터 부분에 관계되는 구조 강성과 질량의 관계를 도시한 도면이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로써 본 발명의 특징은,

차체 진동에 의한 충격을 저감시키기 위해 라디에이터를 이용해 고무 부쉬의 강성을 조절하므로써 아이들 엔진 회전수에서 발생되는 진동수와 소멸 간섭 효과를 가지도록 하는 고무 부쉬 강성의 이론값에 있어서,

상기 고무 부쉬의 강성과 라디에이터를 지지하는 브라켓을 고려해 엔진 아이들시 발생되는 진동수에 대한 충격을 반감시키는 라디에이터의 진동수가 발생되도록 브라켓의 강성을 구하여 고무 부쉬 강성과 브라켓의 강성비를 구한다.

이하, 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

종래의 브라켓의 강성을 무한대의 위치에 놓은 시스템에 도4와 같이 브라켓 강성에 해당하는 변수를 적용해 고무 부쉬 및 브라켓의 강성비를 구한다.

상기 도4의 시스템을 통해 라디에이터를 직접 지지하는 브라켓의 강성을 고려해 식을 구하면 다음 식2)와 같다.

식2)

m_rad·( 2πf_idle)²

상기에서 종래의 2πf_idle=

, 본 발명의 브라켓의 강성을 고려하면,

식3) 2πf_idle=

로써,

여기에서

로써,

식4)

로 구할 수 있고, 이 식에서 k2 → ∞ 이면,

kequi ≈ k1 로 생각될 수 있다.

그렇지만 k2 → ∞로 높이기 불가능하므로 위의 식4)에서 kequi 의 값은 k1 및 k2에 의해 결정되고 연성되어 있다.

상기 식4)에서 연성량을 구하면 다음 식5)와 같이 구한다.

식5) 연성량 =

로 나타낸다.

상기 식5)에서 k1과 k2에 값이 결정되면 연성량 및 진동 저감을 위한 튜닝(tuning) 목표 주파수 오차를 표1)과 같이 구할 수 있다.

표 1)

강성비(k2/k1)	k1과 k2의 연성량(%)	도2의 튜닝 주파수	도4의 튜닝 주파수	ΔRPM	비고
2	32.3	f0	0.82f0	135	예) 만일,k1=8.20Kgf/mm이고, 연성량 10%로 할려면 → K2=82.0Kgf/mm이상 확보
4	20.0	f0	0.89f0	83
6	14.3	f0	0.93f0	53
8	11.1	f0	0.94f0	45
10	9.10	f0	0.95f0	38
20	4.80	f0	0.98f0	15

상기 표1)에서 f0는 아이들 엔진 회전수 진동수로써 아이들 엔진 회전가 750일 경우 f0 = 25Hz가 되며, ΔRPM은 도2와 도4의 시스템에 의한 튜닝 주파수 차이를 RPM으로 환산한 값이다.

예를 들면, k1에 대한 k2의 값이 10배를 확보하면 9.1%의 강성 연성을 가지고, 아이들 엔진 회전수(750rpm) 의 진동수가 25Hz라고 하면, 저감 목표 주파수에서는 5%의 차이(38rpm)를 나타낸다.

따라서, 상기 비교에 의해 브라켓의 강성은 고무 부쉬의 강성에 비해 최소 20배 이상의 강성을 확보해야 5% 이하의 강성 연성을 가짐으로써 고무 부쉬의 스프링 상수의 튜닝에 의한 진동 충격이 저감된다.

결론적으로 브라켓과 고무 부쉬의 강성을 결정하자면 다음과 같다.

라디에이터가 10Kg이고, 아이들 엔진 회전수가 750rpm인 경우 발생 주파수는 25Hz가 되므로 식1)의

25Kgf/mm가 된다.

만일, 라디에이터를 지지하는 브라켓에 위치한 고무 부쉬의 강성이 위 부분의 브라켓이 20%를 지지하고, 아래 부분의 각 브라켓이 80%를 지지한다고 가정하면, 위 부분의 고무 부쉬 강성은 2.5Kgf/mm의 강성을 갖고 아래 부분의 고무 부쉬 강성은 10Kgf/mm가 된다.

따라서, 상기 고무 부쉬를 둘러싼 브라켓 중 아래 부분의 마운트 브라켓의 요구 강성은 200Kgf/mm가 되는 것으로 약 20배가 적용된다.

첨부한 도3은 차량의 아이들 상태에서 발생되는 진동에 의해 발생되는 충격 곡선을 상기와 같이 고무 부쉬 및 브라켓의 강성을 가지고 라디에이터를 장착한 후 차량 아이들 상태에서는 진동에 의한 f0에 진동수에서 발생되는 충격 곡선이 f1 과 f2의 진동수로 분리 되면서 충격을 발생하는 진동이 저감되는 것을 보여준다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예에서, 라디에이터를 이용해 차량의 아이들시 발생되는 진동 충격을 완화시키기 위해 라디에이터를 브라켓 사이의 위치한 고무 부쉬의 강성과 상기 고무 부쉬 강성을 지지할 수 있는 브라켓의 강성을 구하여 차량에 적용하므로써 차량의 아이들시 진동에 의한 충격을 저감시킬 수 있는 효과를 가지는 차체 진동 저감 방법을 제공한다.

Claims (2)

1. 차체 진동에 의한 충격을 저감시키기 위해 라디에이터를 이용해 고무 부쉬의 강성을 조절하므로써 아이들 엔진 회전수에서 발생되는 진동수와 소멸 간섭 효과를 가지도록 하는 고무 부쉬 강성의 이론값에 있어서,

   아이들 회전수와 상기 아이들 회전수 따라 목표 저감 주파수를 설정하고, 고무 부쉬의 강성과 브라켓 강성의 연성량을 계산하고 상기 연성량에 따라 상기 고무 부쉬의 강성과 상기 브라켓 강성의 강성비를 계산하는 것을 특징으로 하는 차체 진동 저감 방법.
2. 청구항1에 있어서,

   상기한 브라켓의 강성은 고무 부쉬 강성의 20배 정도로 하여 고무 부쉬를 지지하는 것을 특징으로 하는 차체 진동 저감 방법.

Images