KR100578025B1 - Shock absorber of vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 진동 흡수 장치에 관한 것으로, 타이어가 장착되어 상기 타이어를 통해 노면과 접촉하는 휠; 설정된 질량을 갖는 질량체; 및 상기 질량체와 휠 사이를 연결하는 탄성장치를 포함하여, 상기 휠에서 발생하는 진동을 상기 휠과 스프링으로 연결된 질량체의 진동에 의해 상쇄함으로써, 차량의 서스펜션 아래 질량에서 발생하는 진동을 흡수하여 타이어와 지면 사이의 접지력, 조정 안정성, 및 선회 성능을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a vibration absorbing device for a vehicle, comprising: a wheel mounted with a tire in contact with a road surface through the tire; A mass having a set mass; And an elastic device connecting the mass body and the wheel to cancel the vibration generated from the wheel by the vibration of the mass body connected to the wheel and the spring, thereby absorbing the vibration generated from the mass under the suspension of the vehicle and the tire. It is possible to improve the traction between the ground, adjustment stability, and swing performance.

진동, 탄성장치, 질량체, 스프링, 휠캡     Vibration, Elastic Device, Mass Body, Spring, Wheel Cap

Description

차량의 진동 흡수 장치{SHOCK ABSORBER OF VEHICLE}Vibration absorption device of vehicle {SHOCK ABSORBER OF VEHICLE}

도 1에는 차량에 적용되는 2 자유도 동적 모델;1 is a two degree of freedom dynamic model applied to a vehicle;

도 2는 상기 2자유도 모델에서 주파수에 대한 진동 수준을 감쇠계수를 변화시키면서 측정한 값을 도시한 그래프;FIG. 2 is a graph showing values of vibration levels with respect to frequencies in the two degrees of freedom model measured with varying attenuation coefficients; FIG.

도 3은 상기 2자유도 모델에서 주파수에 대한 진동 수준을 스프링 아래 질량을 변화시키면서 측정한 값을 도시한 그래프;Figure 3 is a graph showing the value measured while varying the mass under the spring vibration level with respect to the two degree of freedom model;

도 4는 상기 2 자유도 모델에서 주파수에 대한 진동 수준을 스프링 상수를 변화시키면서 측정한 값을 도시한 그래프;FIG. 4 is a graph showing values of vibration levels with respect to frequency in the two degrees of freedom model measured by changing a spring constant; FIG.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 진동 흡수 장치의 개략적인 평면도;5 is a schematic plan view of a vibration absorbing apparatus of a vehicle according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 진동 흡수 장치의 평면도; 및6 is a plan view of a vibration absorbing apparatus of a vehicle according to an embodiment of the present invention; And

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 진동 흡수 장치의 동적 모델을 도시한 도면.7 is a view showing a dynamic model of the vibration absorber of the vehicle according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 차량의 진동 흡수 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 타이어에서 발생하는 진동을 억제하기 위해 휠캡을 동흡진기로 사용한 진동 흡수 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration absorber of a vehicle, and more particularly, to a vibration absorber using a wheel cap as a copper reducer in order to suppress the vibration generated from the tire of the vehicle.

일반적으로, 저주파 영역의 진동에서는, 진동 강제력 상하 방향의 노면 입력만을 고려하여 2자유도 모델로 차량의 거동을 설명한다.In general, in the vibration of the low frequency region, the behavior of the vehicle will be described by a two degree of freedom model in consideration of only the road surface input in the vertical direction of the vibration forcing force.

도 1에는 차량에 적용되는 2 자유도의 동적 모델이 도시되어 있다.1 shows a dynamic model of two degrees of freedom applied to a vehicle.

상기 2 자유도 모델을 차량에 적용하면, 스프링 위 질량(sprung mass)이라고 하는 것은 서스펜션에 의해 지지되는 질량(m1)을 의미하고, 스프링 아래 질량(unsprung mass)이라고 하는 것은 서스펜션 아래에 위치한 휠, 너클, 구동축의 질량(m2)을 의미한다. 상기 스프링 위 질량(m1)과 스프링 아래 질량(m2)의 진동 모드는 차량의 승차감을 결정하는 중요한 요소로 작용한다.When the two degrees of freedom model is applied to a vehicle, a spring above the spring means a mass supported by the suspension m1, and an unsprung mass means a wheel located below the suspension, Knuckle means the mass of the drive shaft (m2). The vibration mode of the mass above the spring m1 and the mass below the spring m2 serves as an important factor in determining the ride comfort of the vehicle.

상기 도 1에서, 서스펜션의 스프링 상수와 감쇠 계수는 k1 및 c1 값을 가지며, 휠에 구비된 타이어의 스프링 상수는 k2의 값을 가진다.In FIG. 1, the spring constant and the damping coefficient of the suspension have k1 and c1 values, and the spring constant of the tire provided on the wheel has a value of k2.

차량의 주행 시 발생하는 진동 현상은 고속도로의 큰 굴곡을 주행할 때나 도로의 요철 등을 타고 넘은 후에 나타나는 바운싱 진동, 연속적인 요철이 있는 노면을 주행할 때 나타나는 미진동, 및 셰이크(vehicle shake) 등으로 구분할 수 있다.Vibration phenomena that occur when driving a vehicle include bounce vibrations that occur when driving on a large bend of a highway or after crossing over unevenness of a road, fine vibrations when driving on a road with continuous unevenness, and a shake shake. It can be divided into

스프링 아래 질량의 진동은 상기의 진동 현상 모두에 큰 영향을 미치나, 그 중에서도 특히 셰이크에 더 큰 영향을 미치게 되고, 스프링 아래 질량의 진동 현상은 타이어와 노면의 접지력을 악화시켜 제동력 및 주행 안정성을 떨어뜨린다.The vibration of the mass under the spring has a big influence on all of the above vibration phenomena, but especially the shake. Drop.

도 2는 상기 2자유도 모델에서 주파수에 대한 진동 수준을 감쇠계수를 변화시키면서 측정한 값을 도시한 그래프이며, 도 3은 상기 2자유도 모델에서 주파수에 대한 진동 수준을 스프링 아래 질량을 변화시키면서 측정한 값을 도시한 그래프이 고, 도 4는 상기 2 자유도 모델에서 주파수에 대한 진동 수준을 스프링 상수를 변화시키면서 측정한 값을 도시한 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing values of vibration levels with respect to frequency in the two degree of freedom model while changing the attenuation coefficient, and FIG. Figure 4 is a graph showing the measured value, Figure 4 is a graph showing the value measured while changing the spring constant of the vibration level with respect to the frequency in the two degrees of freedom model.

상기 도면을 참조하면, 도 2에 도시된 바와 같이 서스펜션의 감쇠계수(c)가 증가할수록 스프링 위 공진 주파수에서의 진동 수준은 감소하지만, 감쇠계수가 증가하더라도 스프링 아래 공진 주파수에서의 진동 수준은 감소하지 않음을 알 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 스프링 아래 질량을 감소시키면 공진 주파수는 변경되지만, 공진 주파수에서의 진동 수준은 변화하지 않음을 알 수 있다.Referring to the drawings, as shown in FIG. 2, as the damping coefficient c of the suspension increases, the vibration level at the resonant frequency above the spring decreases, but the vibration level at the resonant frequency under the spring decreases as the damping coefficient increases. It can be seen that, as shown in Figure 3, reducing the mass under the spring changes the resonant frequency, but the vibration level at the resonant frequency does not change.

즉, 서스펜션의 감쇠계수를 조절하는 경우 및 스프링 아래 질량을 감소시키는 경우에도 공진 주파수에서의 스프링 아래 진동 수준을 감소시킬 수 없는 문제점이 있었다.That is, there is a problem in that the vibration level under the spring at the resonance frequency cannot be reduced even when the damping coefficient of the suspension is adjusted and when the mass under the spring is reduced.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 타이어의 스프링 상수를 감소시키는 경우 스프링 아래 질량의 진동을 줄이는 것이 가능하나, 이 경우 차고의 유지가 어렵고 노면으로부터의 충격에 대해 매우 취약해지며 충분한 횡력이 발생할 수 없는 문제점이 있었다.In addition, it is possible to reduce the vibration of the mass under the spring when reducing the spring constant of the tire as shown in FIG. There was no problem.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 스프링 아래 질량, 즉 차량의 서스펜션 아래에 위치한 차량 휠의 진동을 효과적으로 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method which can effectively prevent the vibration of the vehicle wheel located under the spring of the vehicle, that is, the suspension of the vehicle.

본 발명에 따른 차량의 진동 흡수 장치는 타이어가 장착되어 상기 타이어를 통해 노면과 접촉하는 휠; 설정된 질량을 갖는 질량체; 및 상기 질량체와 휠 사이를 연결하는 탄성장치를 포함한다.Vibration absorbing device of a vehicle according to the present invention is a wheel mounted tire is in contact with the road surface through the tire; A mass having a set mass; And an elastic device connecting the mass and the wheel.

바람직하게는, 상기 탄성장치는 하나 이상의 스프링을 포함한다.Preferably, the elastic device comprises one or more springs.

상기 스프링은 상기 휠의 중심에 대하여 대칭으로 배치되어, 휠이 회전하더라도 상기 질량체의 수직방향에 대한 스프링 상수는 일정하게 유지된다.The spring is arranged symmetrically about the center of the wheel so that the spring constant in the vertical direction of the mass remains constant even if the wheel rotates.

바람직하게는, 상기 질량체의 유효질량에 대한 유효스프링 상수의 비는 상기 휠의 고유질량에 대한 유효스프링 상수의 비와 동일하게 설정된다.Preferably, the ratio of the effective spring constant to the effective mass of the mass is set equal to the ratio of the effective spring constant to the intrinsic mass of the wheel.

상기 유효 질량에 대한 유효 스프링 상수의 비가 동일하게 설정되면, 상기 휠과 상기 질량체의 공진 주파수가 서스펜션 아래 공진 주파수와 동일하게 되어 진동이 상호 감쇠되어 진동을 흡수할 수 있다.If the ratio of the effective spring constant to the effective mass is set to be equal, the resonance frequency of the wheel and the mass becomes equal to the resonance frequency under the suspension so that the vibrations are mutually attenuated to absorb the vibrations.

바람직하게는, 상기 탄성장치는 상기 휠의 외측면에 장착된다.Preferably, the elastic device is mounted on the outer surface of the wheel.

바람직하게는, 상기 질량체는 휠캡으로 형성된다.Preferably, the mass is formed of a wheel cap.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 진동 흡수 장치의 개략적인 평면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 진동 흡수 장치의 개략적인 단면도이다.5 is a schematic plan view of a vibration absorber of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a vibration absorber of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 차량의 휠(100)은 휠(100)을 구동축에 고 정하기 위한 디스크(103)와 타이어를 장착하기 위한 림(rim)(101)으로 구분된다. 상기 디스크(103)에는 다수의 볼트 홀이 형성되어 상기 휠을 구동축에 볼트(107)로써 고정하며, 상기 휠(100)의 외주면에 형성된 림(101)에는 타이어(105)가 장착된다. As shown in Figs. 5 and 6, the wheel 100 of the vehicle is divided into a disk 103 for fixing the wheel 100 to the drive shaft and a rim 101 for mounting the tire. A plurality of bolt holes are formed in the disc 103 to fix the wheel to the drive shaft with bolts 107, and the tire 105 is mounted on the rim 101 formed on the outer circumferential surface of the wheel 100.

상기 휠(100)의 외측에는 소정의 질량의 휠캡(200)이 구비되며, 상기 휠캡(200)과 상기 휠(100) 사이에는 복수의 스프링(300)이 개재되어 상기 휠캡(200)과 상기 휠(100)을 연결한다. 즉, 상기 복수의 스프링(300)의 일 종단은 상기 휠캡(200)에 고정되고, 다른 일 종단은 휠(100)에 고정된다.A wheel cap 200 having a predetermined mass is provided on the outside of the wheel 100, and a plurality of springs 300 are interposed between the wheel cap 200 and the wheel 100 so that the wheel cap 200 and the wheel. Connect 100. That is, one end of the plurality of springs 300 is fixed to the wheel cap 200, the other end is fixed to the wheel 100.

상기 복수의 스프링(300)은 상기 휠(100)의 중심에 대해 대칭적으로 배열된다. The plurality of springs 300 are arranged symmetrically with respect to the center of the wheel 100.

상기 휠(100)의 중심에 대해 상기 복수의 스프링(300)이 대칭적으로 배열됨으로써 상기 휠(100)이 회전하더라도 휠캡(200)이 지면에 대하여 항상 동일한 유효 스프링 상수를 유지할 수 있다.Since the plurality of springs 300 are symmetrically arranged with respect to the center of the wheel 100, even if the wheel 100 rotates, the wheel cap 200 may always maintain the same effective spring constant with respect to the ground.

도 7에는 본 발명에 따른 차량 진동 흡수 장치의 동적 모델이 도시되어 있다.7 shows a dynamic model of the vehicle vibration absorbing device according to the present invention.

차량 서스펜션의 스프링 상수는 k1, 감쇠 계수는 c1 의 값을 가지며, 타이어가 장착된 휠의 유효 스프링 상수는 k2 의 값을 가진다.The spring constant of the vehicle suspension has a value of k 1 , the damping coefficient has a value of c 1 , and the effective spring constant of a tire-mounted wheel has a value of k 2 .

상기 서스펜션에 의해 지지되는 질량은 m1, 상기 서스펜션 아래 질량은 m2 의 값을 가진다. 상기 서스펜션 아래 질량은 휠(100), 구동축, 및 너클의 질량을 포함 한다.The mass supported by the suspension has a value of m 1 and the mass under the suspension has a value of m 2 . The mass under the suspension includes the mass of the wheel 100, the drive shaft, and the knuckle.

상기 휠(100)에 상기 복수의 스프링(300)에 의해 연결되는 휠캡(200)의 질량은 m, 상기 복수의 스프링의 유효 스프링 상수는 k로 표시된다.The mass of the wheel cap 200 connected to the wheel 100 by the plurality of springs 300 is m, and the effective spring constant of the plurality of springs is represented by k.

상기 복수의 스프링(300)의 유효 스프링 상수 k는 진동방향에 대한 스프링 상수로서, 상기 복수의 스프링(300) 각각의 스프링 상수 및 그 배치를 고려하여 계산되며, 이는 당업자에게 자명한 사항이다.The effective spring constant k of the plurality of springs 300 is a spring constant for the vibration direction, and is calculated in consideration of the spring constants of each of the plurality of springs 300 and their arrangement, which is obvious to those skilled in the art.

상기 복수의 스프링(300) 및 휠캡(200)을 이용하여 스프링 아래 진동 즉 서스펜션 아래에서 발생하는 진동을 흡수하기 위해서는 다음의 수학식을 만족하여야 한다.In order to absorb the vibration generated under the spring, that is, the suspension under the suspension using the plurality of springs 300 and the wheel cap 200, the following equation must be satisfied.

Figure 112003029208053-pat00001
Figure 112003029208053-pat00001

즉, 차량이 주행 시 노면의 요철에 의해 타이어가 가진되어 진동이 유발되는 경우, 발생된 진동은 상기 휠(100)과 상기 휠캡(200) 사이에 개재된 상기 복수의 스프링(300)을 통해 휠캡(100)으로 전달되고 휠캡(200)이 진동하게 된다.That is, when the tire is excited by the unevenness of the road surface when the vehicle is driving, the generated vibration is generated through the wheel cap through the plurality of springs 300 interposed between the wheel 100 and the wheel cap 200. It is transmitted to the 100 and the wheel cap 200 is vibrated.

이 때, 휠캡(200)의 질량 및 상기 복수의 스프링(300)의 유효 스프링 상수가 상기 수학식 1의 관계를 만족하도록 설정되면, 상기 서스펜션 아래 질량의 진동과 상기 휠캡(200)의 진동이 동일한 공진 주파수를 가지게 되어, 공진 주파수에서의 진동 성분이 상호 상쇄되고, 결과적으로 서스펜션 아래 질량의 진동은 흡수된다.In this case, when the mass of the wheel cap 200 and the effective spring constant of the plurality of springs 300 are set to satisfy the relationship of Equation 1, the vibration of the mass under the suspension and the vibration of the wheel cap 200 are equal to each other. Having a resonant frequency, the vibration components at the resonant frequency cancel each other out, and consequently the vibrations of the mass under the suspension are absorbed.

본 발명에 따른 차량 진동 흡수 장치에 의하면 스프링 아래 질량에 의한 진동 즉 차량의 서스펜션 아래의 휠에서 발생하는 진동을 휠캡을 이용하여 상쇄시킬 수 있게 된다. 따라서, 휠에 구비된 타이어와 지면 사이의 접지력이 향상됨과 동시에 차량의 조정 안정성 및 선회 성능이 향상된다. According to the vehicle vibration absorber according to the present invention it is possible to offset the vibration caused by the mass under the spring, that is, the vibration generated from the wheel under the suspension of the vehicle using the wheel cap. Accordingly, the grip between the tire and the ground provided in the wheel is improved, and the steering stability and turning performance of the vehicle are improved.

Claims (6)

차량의 진동 흡수 장치에서,In the vibration absorber of the vehicle, 타이어가 장착되어 상기 타이어를 통해 노면과 접촉하는 휠;A wheel mounted to contact with the road surface through the tire; 설정된 질량을 갖는 질량체; 및A mass having a set mass; And 상기 질량체와 휠 사이를 연결하는 탄성장치를 포함하되,Including an elastic device for connecting between the mass and the wheel, 상기 질량체의 질량에 대한 상기 탄성장치의 유효 스프링 상수의 비는 차량의 서스펜션 아래 질량에 대한 타이어가 장착된 상기 휠의 유효 스프링 상수의 비와 동일한 것을 특징으로 하는 차량의 진동 흡수 장치.And the ratio of the effective spring constant of the elastic device to the mass of the mass is equal to the ratio of the effective spring constant of the wheel on which the tire is mounted to the mass under the suspension of the vehicle. 제1항에서,In claim 1, 상기 탄성장치는 복수의 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 진동 흡수 장치.The elastic device is a vibration absorbing device of a vehicle, characterized in that it comprises a plurality of springs. 제1항에서,In claim 1, 상기 탄성장치는 상기 휠의 중심에 대하여 대칭으로 배치된 것을 특징으로 하는 차량의 진동 흡수 장치.And the elastic device is arranged symmetrically with respect to the center of the wheel. 삭제delete 제1항에서,In claim 1, 상기 탄성장치는 상기 휠의 외측면에 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 진동 흡수 장치.The elastic device is a vibration absorbing device of a vehicle, characterized in that mounted on the outer surface of the wheel. 제1항 내지 제3항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, and 5, 상기 질량체는 휠캡으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 진동 흡수 장치.The mass absorbing device of the vehicle, characterized in that formed by a wheel cap.
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