KR102042132B1

KR102042132B1 - Vehicle resonator using Magneto-Rheological Elastomer

Info

Publication number: KR102042132B1
Application number: KR1020170118787A
Authority: KR
Inventors: 최승복; 차애리; 김성환
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2019-11-07
Also published as: KR20190031007A

Abstract

본 발명은 차량의 흡기소음 저감시 보다 폭넓은 주파수대의 흡기소음을 저감시킬 수 있는 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기를 개시한다. 본 발명은 메인 덕트의 일측면에 경부를 통해 챔버가 연결된 차량용 공명기에 있어서, 상기 경부의 적어도 일부는 MRE(Magneto-Rheological Elastomer) 부재로 이루어지고, 상기 경부의 주변에는 상기 MRE 부재에 자기장을 제공하는 적어도 하나의 코일부재가 배치된 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a vehicle resonator using a magnetorheological elastic body that can reduce the intake noise of a wider frequency band when the intake noise of the vehicle is reduced. The present invention provides a resonator for a vehicle in which a chamber is connected to one side of a main duct through a neck, wherein at least a part of the neck is made of a magneto-rheumatic elastomer (MRE) member, and a magnetic field is provided to the MRE member around the neck. At least one coil member is characterized in that disposed.

Description

Vehicle resonator using magneto-elastic body {Vehicle resonator using Magneto-Rheological Elastomer}

본 발명은 차량용 공명기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기유변탄성체(MRE)를 이용한 차량용 공명기에 관한 것이다. The present invention relates to a vehicle resonator, and more particularly to a vehicle resonator using a magnetorheological elastic body (MRE).

일반적으로, 차량의 엔진을 가동할 때나 가속을 할 때에 흡기 소음이 발생하게 된다. 이러한 흡기 소음의 발생원인은 흡기밸브의 개폐과정에서 생기는 내부 음향의 공명현상 때문이다. 이때 주파수는 주로 600Hz 이하의 낮은 음역대를 이루게 된다. 이러한 흡기소음은 차량 전체의 소음원 중에서 대략 30%의 기여도를 갖는 주요한 소음원 중에 하나이다. 특히 이러한 낮은 주파수 대의 흡기소음은 운전자에게 불쾌감을 주게되는 문제가 있다.In general, intake noise is generated when the engine of the vehicle is operated or when the engine is accelerated. The cause of the intake noise is due to the resonance of the internal sound generated during the opening and closing of the intake valve. At this time, the frequency is mainly in the low range of less than 600Hz. This intake noise is one of the major noise sources with a contribution of approximately 30% among the noise sources of the vehicle as a whole. In particular, the low frequency intake noise has a problem that gives the driver discomfort.

도 1a는 공명기를 사용한 경우와 사용하지 않는 경우의 흡기소음을 비교한 그래프이다. 도 1a의 그래프와 같이 공명기를 챠량에 적용한 예에서는 3,000rpm 이상에서 흡기소음의 저감치가 극명하게 나뉘는 것을 알 수 있다. 이와 같이 종래의 공명기는 다양한 방식의 공명기가 개시되어 차량의 흡기소음을 저감하는데 사용되고 있다.Fig. 1A is a graph comparing intake noise with and without using a resonator. In the example in which the resonator is applied to the vehicle as shown in the graph of FIG. 1A, it can be seen that the reduction value of the intake noise is clearly divided at 3,000 rpm or more. As described above, the resonators of the related art have been disclosed to reduce intake noise of a vehicle.

종래의 공명기는 공명 현상을 이용해서 복잡한 음 가운데서 한 진동수의 음만을 빼내거나 또는 주어진 높이의 음에 공명시켜서 그 진동수를 알아내는 데 사용된다. 또한 종래의 공명기는 그 구조에 따라 확장형 공명기, 통형 공명기, 헬름홀츠형 공명기 및 사이드 브랜치형 공명기 등으로 분류할 수 있다.Conventional resonators are used to find the frequency by resonating only one frequency from a complex sound or by resonating to a sound of a given height using a resonance phenomenon. Conventional resonators can also be classified into extended resonators, cylindrical resonators, Helmholtz resonators, side branch resonators, and the like, according to their structure.

근래에는 헬름홀츠(Helmholtz) 공명기가 주로 사용되고 있다. 이러한 헬름홀츠 공명기는 항아리 모양의 것으로, 그 목 부분(경부;頸部)의 공기가 질량으로서, 또 내부의 공기가 스프링으로서 작용하여 공명을 일으킨다. 공명하면 목 부분의 공기가 심하게 출입하며 관벽과의 마찰에 의해 열 에너지로 바뀌어 흡음이 이루어지는 장치이다. Recently, Helmholtz resonators have been used. Such Helmholtz resonators are jar-shaped, in which the air in the neck portion acts as a mass and the air inside acts as a spring, causing resonance. Resonance is a device in which the air in the neck portion enters and exits and the sound is converted into heat energy by friction with the pipe wall.

도 1b은 종래의 헬름홀츠 공명기를 나타내는 단면도로서, 메인 덕트(10)의 일측면에 경부(20)를 통해 챔버(30)가 연결된 구성을 갖는다. 이러한 공명기에서 공명 처리할 수 있는 소음의 주파수는 챔버(30)의 체적, 경부(20)의 길이 및 경부의 단면적 등에 의해서 결정된다. Figure 1b is a cross-sectional view showing a conventional Helmholtz resonator, the chamber 30 is connected to one side of the main duct 10 through the neck portion 20. The frequency of the noise that can be resonated in such a resonator is determined by the volume of the chamber 30, the length of the neck 20 and the cross-sectional area of the neck.

따라서, 헬름홀츠 공명기는 공명기 내부의 부피만큼의 공기와 경부의 형상(길이 및 단면적, 질량 등)에 의해 공명주파수가 결정되어 추후 공명주파수를 바뀔 수 없는 한계점이 있었다. Therefore, the Helmholtz resonator has a limitation in that the resonance frequency is determined by the shape of the air and the neck (length, cross-sectional area, mass, etc.) as much as the volume inside the resonator, so that the resonance frequency cannot be changed later.

이에 따라 매우 적은 범위의 특정 주파수에서만 소음을 저감하는 사용상의 한계점이 있었다. 예를 들어 기존의 헬름홀츠 공명기는 낮은 주파수 영역에서 나는 소음보다는 날카로운 소음(고주파 음역대)의 저감에 적합하여 사용상의 제약이 있는 문제점이 제기되었다. As a result, there have been limitations in the use of noise reduction at very specific ranges. For example, the existing Helmholtz resonators are suitable for the reduction of sharp noise (high frequency band) rather than the noise in the low frequency range, which poses a problem of limitation in use.

<선행문헌 1> : 대한민국 특허공개 제2004-0012184호(공개일: 2004년 02월 11일)<Previous Document 1> Republic of Korea Patent Publication No. 2004-0012184 (published: February 11, 2004)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 차량의 흡기소음 저감시 보다 폭넓은 주파수대의 흡기소음을 저감시킬 수 있는 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a resonator for a vehicle using a magnetorheological elastic body that can reduce the intake noise of a wider frequency band when the intake noise of the vehicle is reduced.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 메인 덕트의 일측면에 경부를 통해 챔버가 연결된 차량용 공명기에 있어서, 상기 경부의 적어도 일부는 MRE 부재로 이루어지고, 상기 경부의 주변에는 상기 MRE 부재에 자기장을 제공하는 적어도 하나의 코일부재가 배치된 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기가 제공된다. According to one embodiment of the present invention for achieving the above object, in the vehicle resonator connected to the chamber through the neck portion on one side of the main duct, at least a portion of the neck portion is made of MRE member, A vehicle resonator using a magnetorheological elastic body having at least one coil member configured to provide a magnetic field to the MRE member is provided.

상기 코일부재의 외부에는 비자성 재질로 이루어진 보빈부재가 형성된 것일 수 있다. The bobbin member made of a nonmagnetic material may be formed on the outside of the coil member.

상기 보빈부재는 다수로 이루어지고, 상기 MRE 부재의 둘레에 일정간격을 두고 배치되는 것일 수 있다. The bobbin member may be made of a plurality, and may be disposed at a predetermined interval around the MRE member.

상기 MRE 부재는 주름관 형태로 상기 경부 내에 배치되는 것일 수 있다. The MRE member may be disposed in the neck portion in the form of a corrugated pipe.

상기 MRE 부재는 상기 보빈부재 사이에서 돌출된 요철부, 및 상기 보빈이 밀착되는 밀착 곡면부가 형성되고, 상기 요철부보다 내측으로 오목하게 형성된 오목부가 연속되도록 형성된 것일 수 있다. The MRE member may have a concave-convex portion protruding from the bobbin member, and a close curved portion to which the bobbin is in close contact, and a concave portion concave inwardly from the concave-convex portion.

상기 오목부의 정점영역에는 수직한 방향으로 슬릿홈이 형성된 것일 수 있다. A slit groove may be formed in a vertical direction in the vertex region of the recess.

본 발명에 따르면, 차량용 공명기에 MRE(자기유변탄성체)를 적용하여 낮은 주파수 대역에서 공진 주파수 이동에 효과가 있어, 낮은 주파수대의 흡기 소음을 저감하는데 효과가 있다. 아울러, MRE의 강성 변화를 이용하여 공명기의 공명주파수를 조절함으로써 특정 좁은 범위의 주파수 영역에만 효과적인 기존 공명기에 비하여 더 넓은 범위의 주파수 영역에 흡기 소음을 저감할 수 있어 운전자에게 편안함을 제공하는 효과가 있다. According to the present invention, the magnetic resonance modulator (MRE) is applied to a vehicle resonator, which is effective in resonant frequency shift in a low frequency band, thereby reducing intake noise in a low frequency band. In addition, by adjusting the resonance frequency of the resonator using the change in the stiffness of the MRE, it is possible to reduce the intake noise in a wider frequency range than the existing resonators effective only in a specific narrow range of frequency range, thereby providing a comfortable effect for the driver. have.

도 1a는 공명기를 사용한 경우와 사용하지 않는 경우의 흡기소음을 비교한 그래프,
도 1b은 종래의 헬름홀츠 공명기를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 MRE 부재와 보빈부재의 배치형상을 보여주는 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 MRE 부재와 보빈부재의 배치형상을 보여주는 평면도, 및
도 5는 본 발명의 일 실시예의 사용상태에 따른 주파수에 따른 진폭을 나타내는 그래프이다. 1A is a graph comparing intake noise with and without using a resonator;
Figure 1b is a cross-sectional view showing a conventional Helmholtz resonator,
2 is a cross-sectional view of a vehicle resonator using a magnetorheological elastic body according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 is a perspective view showing the arrangement of the MRE member and bobbin member of the vehicle resonator using a magnetorheological elastic body according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a plan view showing the arrangement of the MRE member and bobbin member of the vehicle resonator using a magnetorheological elastic body according to an embodiment of the present invention, and
5 is a graph showing the amplitude according to the frequency according to the use state of an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는다. 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 첨부된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the present invention. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own inventions. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. In addition, unless there is another definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning that is commonly understood by those of ordinary skill in the art. In the following description and the accompanying drawings, descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted. The accompanying drawings are provided by way of example so as to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. Also, like reference numerals denote like elements throughout the specification. It should be noted that the same elements in the figures are represented by the same numerals wherever possible.

먼저, 본 발명 종래의 헬름홀츠 공명기를 기본 구조로 구성된다. 즉 종래의 헬름홀츠 공명기와 같이 항아리 모양의 것으로, 그 목 부분(경부;頸部)의 공기가 질량으로서, 또한 내부의 공기가 스프링으로서 작용하여 공명을 일으키고, 공명이 이루어지면 목 부분의 공기가 심하게 출입하며 관벽과의 마찰에 의해 열 에너지로 바뀌어 흡음이 이루어지는 원리로 적용된다. First, the conventional Helmholtz resonator of the present invention is composed of a basic structure. That is, like a conventional Helmholtz resonator, it is jar-shaped, and the air in the neck portion is a mass, and the air inside acts as a spring, causing resonance. It enters and exits and is converted into thermal energy by friction with the pipe wall, and the sound absorption is applied.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 MRE 부재와 보빈부재의 배치형상을 보여주는 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 MRE 부재와 보빈부재의 배치형상을 보여주는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예의 사용상태에 따른 주파수에 따른 진폭을 나타내는 그래프이다.2 is a cross-sectional view of a vehicle resonator using a magnetorheological elastic body according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a layout of the MRE member and bobbin member of the vehicle resonator using a magnetorheological elastic body according to an embodiment of the present invention Figure 4 is a perspective view, Figure 4 is a plan view showing the arrangement of the MRE member and the bobbin member of the vehicle resonator using a magnetorheological elastic body according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a frequency according to the use state of an embodiment of the present invention It is a graph showing the amplitude according to.

구체적으로, 도 2를 참조하면 본 발명은 메인 덕트(10)의 일측면에 경부(20)를 통해 챔버(30)가 연결된 구성을 갖는다. Specifically, referring to FIG. 2, the present invention has a configuration in which the chamber 30 is connected to one side of the main duct 10 through the neck portion 20.

이때 경부(20)의 둘레로 MRE 부재(20)가 배치되고, 이 MRE 부재(20)의 둘레로 코일부재(60)가 배치된 구성이 제공된다. 이때 MRE 부재(20)는 자기유변탄성체라고 불리우는 재질로 이루어진다. 이에 따라 자기장의 세기에 따라 MRE 부재(20)의 탄성도를 조절할 수 있게 된다. In this case, a configuration is provided in which the MRE member 20 is disposed around the neck 20 and the coil member 60 is disposed around the MRE member 20. At this time, the MRE member 20 is made of a material called magnetorheological elastic body. Accordingly, it is possible to adjust the elasticity of the MRE member 20 according to the strength of the magnetic field.

한편, 코일부재(60)는 비자성 재질로 이루어진 보빈부재(40)의 내부에 수용되어 외부의 충격이나 간섭으로부터 보호하는 것이 바람직하다. On the other hand, the coil member 60 is preferably accommodated in the bobbin member 40 made of a nonmagnetic material to protect from external impact or interference.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명은 보빈부재(40)는 MRE 부재(50)의 둘레에 일정간격을 두고 다수로 배치된다. 본 실시예에서는 5개의 보빈부재(40)가 5각형을 이루도록 배치된 것을 예로 들어 설명한다. 3 and 4, in the present invention, the bobbin member 40 is disposed in plural at regular intervals around the MRE member 50. In the present embodiment will be described by taking an example that five bobbin members 40 are arranged to form a pentagon.

또한 MRE 부재(50)는 탄성력에 의해 구부려진 상태로 이루게 되는데, 도 3 및 4에서는 주름관 형태로 경부(20; 도 2 참조) 내에 배치된 것으로 나타내었다. In addition, the MRE member 50 is made to be bent by the elastic force, it is shown in Figures 3 and 4 disposed in the neck portion 20 (see Fig. 2) in the form of a corrugated pipe.

이와 같이 주름관 형태로 경부(20)에 배치되는 것으로 유동 공기와 접촉하는 면적을 증대할 수 있다. 즉 보빈부재(40)의 내부에 코일부재(60)에 형성된 자기장에 의해 MRE 부재(50)의 일부 또는 전체의 탄성도(강성도)를 조절할 수 있다. 이와 같이 MRE 부재(50)에 자기장이 인가되면 MRE 부재(50)가 경직되어 중공부(H)의 체적이 변화(경직에 의해 좁아지는 작용)를 하게 된다. 이에 따라 흡음소음의 주파수 대역에 따라 고주파 대역뿐만 아니라 저주파 대역까지 맞춰서 경부(20) 내의 통로 체적을 MRE 부재(50)에 가해지는 자기장의 세기를 조정하는 것으로 간편하면서도 정밀하게 제어할 수 있게 된다. In this way, the area in contact with the flowing air can be increased by being disposed on the neck portion 20 in the form of a corrugated pipe. That is, the elasticity (stiffness) of part or the entirety of the MRE member 50 may be adjusted by the magnetic field formed in the coil member 60 in the bobbin member 40. As such, when the magnetic field is applied to the MRE member 50, the MRE member 50 is rigid to change the volume of the hollow portion H (narrowing action due to the rigidity). Accordingly, by adjusting the intensity of the magnetic field applied to the MRE member 50 in accordance with the frequency band of the sound absorbing noise to the low frequency band as well as the high frequency band, it is possible to control simply and precisely.

구체적으로, MRE 부재(50)는 다수의 보빈부재(40) 사이에서 돌출된 요철부(56)와 보빈부재(40)가 밀착되는 밀착 곡면부(57)가 형성되고, 요철부(56)보다 내측으로 오목하게 형성된 오목부(51,52)가 연속되도록 형성된 것일 수 있다. Specifically, the MRE member 50 is formed with a close curved portion 57 which is in close contact with the uneven portion 56 and the bobbin member 40 protruding between the plurality of bobbin members 40, than the uneven portion 56 The concave portions 51 and 52 formed to be concave inward may be formed to be continuous.

이때 오목부(51,52)의 정점영역에는 수직한 방향으로 슬릿홈(55)이 형성된다. 이러한 슬릿홈(55)은 자기장에 의해 MRE 부재(50)가 경직되는 경우에 MRE 부재(50) 전체의 미세한 수축작용(중공부; H의 공간축소)을 용이하게 하는 일종의 유격을 제공하는 기능을 하게 된다. At this time, the slit groove 55 is formed in the vertical direction in the apex regions of the recesses 51 and 52. The slit groove 55 has a function of providing a kind of play that facilitates the fine contraction (hollow part; space reduction of H) of the entire MRE member 50 when the MRE member 50 is rigid by the magnetic field. Done.

이와 같이 구성된 본 발명은 전류에 의해 자기장이 인가되면서 MRE가 간극의 크기를 변화시켜 압력강하의 범위를 증가시킬 수 있다. 특히 차량용 공명기에 MRE(자기유변탄성체)를 적용하여 낮은 주파수 대역에서 공진 주파수 이동에 효과가 있어, 낮은 주파수대의 흡기 소음을 저감할 수 있다. 아울러, MRE의 강성 변화를 이용하여 공명기의 공명주파수를 조절함으로써 특정 좁은 범위의 주파수 영역에만 효과적인 기존 공명기에 비하여 더 넓은 범위의 주파수 영역에 흡기 소음을 저감할 수 있어 운전자에게 편안함을 제공할 수 있다. The present invention configured as described above can increase the range of pressure drop by changing the size of the gap MRE while the magnetic field is applied by the current. In particular, MRE (magnetically-elastic modulus) is applied to a vehicle resonator, which is effective in shifting the resonant frequency in a low frequency band, thereby reducing intake noise in a low frequency band. In addition, by adjusting the resonance frequency of the resonator using the stiffness variation of the MRE, intake noise can be reduced in a wider frequency range than the existing resonators, which are effective only in a specific narrow range of frequency, thereby providing comfort to the driver. .

이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, the invention is not limited to only the embodiments described above, and those skilled in the art will appreciate Various changes may be made without departing from the spirit of the technical idea of the invention.

10: 메인 덕트
20: 경부
30: 챔버
40: 보빈부재
50: MRE 부재
51,52: 오목부
55: 슬릿홈
56: 요철부
57: 밀착 곡면부
60: 코일부재10: main duct
20: neck
30: chamber
40: bobbin member
50: MRE absent
51,52: concave
55: slit groove
56: irregularities
57: tight surface
60: coil member

Claims

In the vehicle resonator is connected to the chamber through the neck portion on one side of the main duct,
At least a portion of the neck is made of a magneto- rheological elastomer (MRE) member,
At least one coil member is disposed around the neck to provide a magnetic field to the MRE member.
The MRE member is a vehicle resonator using a magnetorheological elastic body, characterized in that to form a corrugated pipe by a plurality of bobbin members disposed on the neck.

The method of claim 1,
The bobbin member is a vehicle resonator using a magnetorheological elastic body, characterized in that made of a nonmagnetic material.

The method according to claim 1 or 2,
The bobbin member is a vehicle resonator using a magnetorheological elastic body, characterized in that arranged at a predetermined interval around the MRE member.

delete

The method of claim 3,
The MRE member,
Uneven parts protruding between the bobbin member,
A close curved portion that the bobbin member is in close contact, and
A resonator for a vehicle using a magnetorheological elastic body, characterized in that the concave portion formed to be concave inwardly than the concave-convex portion.

The method of claim 5,
Resonator for a vehicle using a magnetorheological elastic body, characterized in that the slit groove is formed in the vertical direction in the vertex region of the recess.