KR101303142B1

KR101303142B1 - 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치

Info

Publication number: KR101303142B1
Application number: KR1020100051250A
Authority: KR
Inventors: 이철희; 박정헌
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2013-09-02
Also published as: KR20110131682A

Abstract

본 발명은 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치에 관한 것으로서,프로펠러 샤프트가 장착되는 차량의 차체에는 센터베어링에 전달되는 진동의 댐핑 값을 변화시켜 효과적인 진동감쇠가 이루어지도록 진동감쇠장치가 결합되되, 상기 진동감쇠장치는 상기 센터베어링에 니들형상이나 와이어 형상으로 다수 개가 장착되고 자기장에 의해 극성을 가질 수 있는 점성입자들이 혼합된 자기유변탄성체와, 상기 자기유변탄성체의 내부나 외부에 장착되고 점성입자들에 자기장을 공급하는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드에 전원의 공급 및 자기장의 세기를 조절하는 조절부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량의 구동축을 구성하는 프로펠러 샤프트 센터베어링에 진동감쇠장치를 장착하여 환경에 따라 센터베어링에 전달되는 진동에서의 댐핑 값을 변화시켜 효과적인 진동감쇠가 이루어질 수 있는 효과가 있다.

Description

프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치{Propeller shaft center bearing vibration decrease system}

본 발명은 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 구동축을 구성하는 프로펠러 샤프트 센터베어링에 진동감쇠장치를 장착하여 환경에 따라 센터베어링에 전달되는 진동에서의 댐핑 값을 변화시켜 효과적인 진동감쇠가 이루어질 수 있도록 한 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치에 관한 것이다.

최근 자동차 기술은 편안한 승차감과 소음 및 진동을 줄이기 위하여 발전하고 있다.

이러한 기술의 변화 속에서 프로펠러 샤프트(Propeller shafts)의 진동은 승차감 저하와 진동 및 소음 발생의 원인으로 지적받고 있다. 즉, 차량 추진축의 길이가 길어짐에 따라 휨 진동과 소음의 발생이 더해지는 문제점이 있었다.

이를 위해 프로펠러 샤프트를 앞·뒤 두 개로 나누어 중간 부분을 연결하고 상기 중간 부분에는 센터베어링이 장착되어 프로펠러 샤프트의 휨 진동을 감쇠시키고 있다.

그리고 상기 센터베어링은 휨 진동의 감쇠를 위해 고무 댐퍼나 유압을 이용한 방식을 사용하고 있다.

그러나 센터베어링에 고무 댐퍼를 사용한 경우에는, 능동적이지 못할 뿐만 아니라 여러 가지 진동 모드에 적용할 수 없는 문제점이 있었다. 특히, 차량의 노후에 따른 공진 주파수 변경으로 인해 진동이 더욱더 커지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 센터베어링에 유압을 이용할 경우에는, 고무에 비해 능동적으로 진동에 대처할 수 있으나 유체로 인한 저항, 유체의 누수 등에 따른 문제점이 있었다.

그리고 근래에는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 여러 가지 연구가 진행중이지만 아직까지는 뚜렷한 대안이 나오지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 구동축을 구성하는 프로펠러 샤프트 센터베어링에 진동감쇠장치를 장착하여 환경에 따라 센터베어링에 전달되는 진동에서의 댐핑 값을 변화시켜 효과적인 진동감쇠가 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 센터베어링에 장착되는 진동감쇠장치를 단순하게 구성하면서 간단하게 작동할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 변속기와 구동바퀴 사이에 길이방향으로 설치되어 변속이 완료된 구동력을 구동바퀴에 전달하는 프로펠러 샤프트의 센터베어링에 있어서, 상기 프로펠러 샤프트가 장착되는 차량의 차체에는 센터베어링에 전달되는 진동의 댐핑 값을 변화시켜 효과적인 진동감쇠가 이루어지도록 진동감쇠장치가 결합되되, 상기 진동감쇠장치는 상기 센터베어링에 니들형상이나 와이어 형상으로 다수 개가 장착되고 자기장에 의해 극성을 가질 수 있는 점성입자들이 혼합된 자기유변탄성체와, 상기 자기유변탄성체의 내부나 외부에 장착되고 점성입자들에 자기장을 공급하는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드에 전원의 공급 및 자기장의 세기를 조절하는 조절부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 차량의 구동축을 구성하는 프로펠러 샤프트 센터베어링에 진동감쇠장치를 장착하여 환경에 따라 센터베어링에 전달되는 진동에서의 댐핑 값을 변화시켜 효과적인 진동감쇠가 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 센터베어링에 장착되는 진동감쇠장치를 단순하게 구성하면서 간단하게 작동할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치의 실시 예를 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 3(a) 및 3(b)는 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치의 자기유변탄성체를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 는 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치의 자기유변탄성체의 다른 실시 예를 나타낸 구성도.

이하 본 발명인 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치의 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저 본원발명의 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치(이하 '진동감쇠장치'라 칭함)(40)는 변속기와 구동바퀴 사이에 길이방향으로 설치되어 변속이 완료된 구동력을 구동바퀴에 전달하는 프로펠러 샤프트(20)의 센터베어링(30)에 장착되면서 차량의 차체(10)에 고정결합된다.

여기서, 상기 프로펠러 샤프트(20)와 센터베어링(30)은 기존의 구성과 유사함으로 별도의 설명은 생략하기로 한다.

그리고 본 발명인 진동감쇠장치(40)는 상기 센터베어링(30)에 다수 개가 니들형상이나 로프형상으로 장착되는 자기유변탄성체(50)와, 상기 자기유변탄성체(50)에 자기장을 공급하는 솔레노이드(60)와, 상기 솔레노이드(60)에 전원공급 및 자기장의 세기를 조절하는 조절부재(70)로 구성된다.

여기서, 상기 자기유변탄성체(50)에는 간격을 두고 합성수지나 고무재질로 형성되는 보호커버(80)가 장착될 수 있음을 밝힌다.

상기 센터베어링(30)에 다수 개가 니들형상이나 로프형상 또는 동심형 링형상으로 장착되는 자기유변탄성체(50)는 자기장의 영향에 의해 유동학적 성질이 변하는 재료(Magneto-Rheological Elastomer)를 가공하여 형성된다.

이때, 상기 자기유변탄성체(50)의 내부에는 자기장에 의해 극성을 가질 수 있는 점성입자(52)들이 혼합되어 형성된다.

그리고 상기 자기유변탄성체(50)를 니들이나 로프형상으로 센터베어링(30)에 장착하는 것은 상기 프로펠러 샤프트(20)에 휨 진동의 전달시 센터베어링(30)에 전달되는 진동을 최소한에 시간에서 균형있게 조절하기 위한 것이다.

즉, 내부에 위치하는 센터베어링(30)을 외부에 위치하는 자기유변탄성체(50)가 동일한 자기장으로 센터베어링(30)을 지지함으로써 진동을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

상기 자기유변탄성체(50)의 내부나 외부에 장착되는 솔레노이드(60)는 전원공급 및 자기장의 세기를 조절하는 조절부재(70)로부터 전원을 공급받아 자기유변탄성체(50)에 자기장을 공급하도록 구성된다.

이때, 상기 조절부재(70)는 차량의 용도와 크기 등의 제원에 따라 다르게 이루어질 뿐만 아니라 사용자가 직접조작할 수 있도록 형성된다.

상기와 같이 구성되는 진동감쇠장치(40)의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 자기장에 의해 극성을 가질 수 있는 점성입자(52)들이 혼합된 자기유변탄성체(50)를 형성한 후 상기 센터베어링(30)에 니들형상이나 와이어 형상 또는 동심형 링형상으로 다수개수 장착한다.

이때, 상기 센터베어링(30) 및 진동감쇠장치(40)는 차량의 차체(10)에 고정되어 상기 프로펠러 샤프트(20)가 쳐지지 않도록 받쳐주는 역할을 하면서도 댐퍼 역할을 하게 되는 것이다.

그리고 상기 자기유변탄성체(50)의 내부나 외부에 점성입자(52)들에 자기장을 공급하는 솔레노이드(60)를 장착한 후 상기 솔레노이드(60)에 전원공급 및 자기장의 세기를 조절할 수 있는 조절부재(70)를 연결장착하면 진동감쇠장치(40)의 조립은 완료되는 것이다.

상기와 같은 상황에서 차량의 진행에 따라 상기 프로펠러 샤프트(20)에 휨 진동이 전달되면, 상기 조절부재(70)는 상황에 맞춰 자기장의 세기를 조절한 후 솔레노이드(60)에 전달하여 센터베어링(30)에 전달되는 진동을 감소시켜주게 된다.

즉, 상기 프로펠러 샤프트(20)가 휨 진동을 받아 위 아래로 진동하면 상기 조절부재(70)는 능동적으로 솔레노이드(60)에 전류를 흘려주어 자기장을 변화시켜 자유변탄성체(50)가 센터베어링(30)의 강성변화를 조절하여 진동을 효과적으로 감소시켜주게 되는 것이다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치를 설명함에 있어 특정형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따르면, 기존의 센터베어링으로의 휨 진동제어를 대체하는 새로운 진동감쇠 방식으로 이중 조인트 및 다수의 조인트로 연결된 프로펠러 샤프트를 가지는 차량의 구동축이나 공작기계의 스핀들 등의 제품에 상용화할 수 있다.

10 : 차체,
20 : 프로펠러 샤프트,
30 : 센터베어링,
40 : 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치,
50 : 자기유변탄성체,
60 : 솔레노이드,
70 : 조절부재.

Claims

변속기와 구동바퀴 사이에 길이방향으로 설치되어 변속이 완료된 구동력을 구동바퀴에 전달하는 프로펠러 샤프트(20)의 센터베어링(30)에 있어서,
상기 프로펠러 샤프트(20)가 장착되는 차량의 차체(10)에는 센터베어링(30)에 전달되는 진동의 댐핑 값을 변화시켜 효과적인 진동감쇠가 이루어지도록 진동감쇠장치(40)가 결합되되,
상기 진동감쇠장치(40)는 상기 센터베어링(30)에 니들형상이나 와이어 형상 또는 동심형 링형상으로 다수 개가 장착되고 자기장에 의해 극성을 가질 수 있는 점성입자(52)들이 혼합된 자기유변탄성체(50)와, 상기 자기유변탄성체(50)의 내부나 외부에 장착되고 점성입자(52)들에 자기장을 공급하는 솔레노이드(60)와, 상기 솔레노이드(60)에 전원의 공급 및 자기장의 세기를 조절하는 조절부재(70)를 포함하여 이루어지며,
내부에 위치하는 센터베어링(30)을 외부에 위치하는 자기유변탄성체(50)가 동일한 자기장으로 센터베어링(30)을 지지하며,
상기 자기유변탄성체(50)의 외부에는 합성수지나 고무재질로 형성되는 보호커버(80)가 간격을 두고 장착되고,
상기 프로펠러 샤프트(20)가 휨 진동을 받아 위 아래로 진동하면 상기 조절부재(70)는 능동적으로 솔레노이드(60)에 전류를 흘려주어 자기장을 변화시켜 자기유변탄성체(50)가 센터베어링(30)의 강성변화를 조절하여 진동을 감소시켜주게 되는 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트 센터베어링용 진동감쇠장치.
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