KR102614565B1 - 음향공진에 의한 아이들 노이즈를 방지하는 차량용 화물 선반 - Google Patents

Abstract

음향공진에 의한 아이들 노이즈를 방지할 수 있는 차량용 화물 선반이 제공된다. 이 화물 선반은, 차량의 실내 공동과 차량의 트렁크 공동을 연통하는 에어홀이 형성된 공진 방지 플레이트를 포함하고, 에어홀은 실내 공동의 고유 진동 주파수를 증가시켜 차량의 아이들 상태에서 차량의 엔진 가진 주파수와 고유 진동 주파수 사이에 발생하는 공진을 방지한다.

Description

음향공진에 의한 아이들 노이즈를 방지하는 차량용 화물 선반{Parcel shelf for vehicles preventing idle noise caused by acoustic resonance}

본 발명은 차량의 뒷좌석 후면에 설치되는 화물 선반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음향공진에 의한 아이들 노이즈를 방지할 수 있는 차량용 화물 선반에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진이 아이들(idle) 상태일 때 약 600 내지 700 rpm을 가진다. 최근 들어 가벼운 중량과 높은 연비의 엔진이 개발되고 있는데 신규 엔진의 경우 아이들 상태에서 약 900 rpm을 가진다. 이처럼 아이들 상태에서 신규 엔진의 rpm이 높아짐에 따라 종래에는 없었던 아이들 노이즈(idle noise)가 이슈로 발생하고 있다.

아이들 노이즈란, 차량의 실내 공동이 가지는 고유 진동 주파수가 차량의 엔진 가진 주파수에 근접해져 서로 공진하게 될 때 차 실내에 큰 음압이 발생하여 생성되는 소음을 말한다. 실내 공동의 고유 진동 주파수와 엔진 가진 주파수 사의 공진을 피하려면 두 주파수가 적어도 6Hz 이상 이격될 필요가 있다. 두 주파수를 이격시키려면, 차량의 실내 공간의 크기(즉, 실내 공동)를 변경시키는 방법이 있으나 이는 디자인적인 제약과 함께 승객의 거주 공간을 바꾸는 것은 상품성과 직결되기 때문에 현실적으로 변경이 용이하지 않다. 다른 방법으로는 아이들 상태에서 엔진 rpm을 기존과 같이 낮추는 방안을 고려해 볼 수 있는데, 신규 엔진의 경우 엔진이 멈추거나 연비가 증가하는 부작용이 발생한다. 또 다른 방법으로는 자체 구조를 보강하는 방법이 있으나 차량 무게의 증가와 연비 증가로 인해 현실적인 대책이 되기 어렵다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 자체의 전체적인 디자인 변경 없이 아이들 노이즈를 방지할 수 있는 차량용 화물 선반을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 화물 선반은, 차량 뒷좌석 후방에 설치되어 차량 실내와 트렁크를 분리하는 차량용 화물 선반으로서, 상기 차량의 실내 공동과 상기 차량의 트렁크 공동을 연통하는 에어홀이 형성된 공진 방지 플레이트를 포함하고, 상기 차량의 아이들 상태에서 상기 에어홀은 상기 실내 공동의 고유 진동 주파수를 증가시켜 상기 차량의 엔진 가진 주파수와 상기 고유 진동 주파수 사이에 발생하는 공진을 방지한다.

상기 공진 방지 플레이트는 서로 이격되어 나란히 배열된 복수의 가이드 막대와, 상기 가이드 막대의 양단을 고정하는 프레임을 포함하고, 상기 가이드 막대 사이의 이격 공간이 상기 에어홀을 형성할 수 있다.

상기 공진 방지 플레이트의 하부에 배치되어 병진운동으로 상기 에어홀의 면적을 조절하는 클로징 플레이트를 더 포함할 수 있다.

상기 가이드 막대는 내부에 길이 방향으로 가이드 슬롯을 구비하고, 상기 클로징 플레이트는 상기 가이드 슬롯에 삽입되는 돌출부를 구비할 수 있다.

상기 클로징 플레이트는, 상기 차량이 아이들 상태일 때 상기 에어홀을 오픈하고, 상기 차량이 주행 중일 때 상기 에어홀을 클로즈할 수 있다.

상기 에어홀의 면적을 조절하는 클로징 플레이트를 더 포함하고, 상기 차량의 주행 상태에서 상기 에어홀의 면적을 줄이는 상기 클로징 플레이트에 의해 상기 고유 진동 주파수는 감소하여 주행 노이즈의 증가를 방지할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 구체적인 내용 및 도면들에 포함되어 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 차량용 화물 선반에 에어홀을 구비하여, 차량이 아이들 상태일 때 차량의 실내 공동의 고유 진동 주파수를 증가시켜 엔진 가진 주파수와 음향 공동의 고유 진동 주파수 사이에 공진 발생을 방지하여 아이들 노이즈를 억제할 수 있다. 또한 차량의 운행 시에는 에어홀의 면적을 감소시켜 주행 노이즈가 증가되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 선반이 적용된 차량을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 선반을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 P 부분을 확대한 확대도이다.
도 4는 도 2의 공진 방지 플레이트의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 선반에 구비된 에어홀에 의한 공진 방지 효과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 2의 공진 방지 플에이트와 클로징 플레이트를 나타낸 분해사시도이다.
도 7은 도 6의 공진 방지 플레이트와 클로징 플레이트의 결합관계를 나타낸 측면도이다.
도 8은 도 6의 공진 방지 플레이트에 대해 클로징 플레이트의 움직임을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 선반의 에어홀 유무에 따른 아이들 소음을 나타낸 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 선반이 적용된 차량을 개략적으로 나타낸 도면이다.

차량(10)의 엔진룸에는 엔진(20)이 설치되고, 엔진(20)은 아이들 상태에서 소정의 rpm으로 회전한다. 이와 같은 엔진(20)의 일정한 회전운동에 의해 고유한 <엔진 가진 주파수>가 정의될 수 있는데, 예를 들어 아이들 상태에서 엔진(20)이 900 rpm으로 회전할 때 이를 주파수로 환산하면 엔진 가진 주파수는 30Hz가 된다.

차량(10) 내의 공동(cavity)는 승객이 거주하는 실내 공동(30)과, 짐을 싣는 트렁크 공동(40)으로 구성된다. 실내 공동(30)과 트렁크 공동(40)은 화물 선반(parcel shelf)(50)으로 분리되어 있다. 화물 선반(50)은 차량 뒷좌석 후방에 설치되어 승객이 탑승하는 차량 실내와 트렁크를 분리하는 부재로서 그 위에 간단한 물건을 놓을 수 있다. 본 발명의 화물 선반은 세단(sedan)형 차량에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 해치백 스타일의 차량에 적용될 수 있다.

이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 선반에 대해 자세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 선반을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 P 부분을 확대한 확대도이고, 도 4는 도 2의 공진 방지 플레이트의 평면도이다.

먼저 도 2 내지 도 4를 참조하면, 화물 선반(50)은 전체적으로 사각형 판상 부재로 이루어지며, 뒷자석과 인접한 부분에 공진 방지 플레이트(100)를 구비한다. 공진 방지 플레이트(100)는 서로 이격되어 나란히 배열된 복수의 가이드 막대(120)와, 가이드 막대(120)의 양단을 고정하고 전체적으로 사각틀 형상의 프레임(110)을 포함한다. 가이드 막대(120) 사이의 이격 공간은 실내 공동(30)과 트렁크 공동(40)을 연통하는 에어홀(130)을 형성한다. 가이드 막대(120)의 내부에는 길이 방향으로 가이드 슬롯(125)이 형성된다.

헬름홀츠 공명기(Helmholtz resonator)의 원리에 따르면 에어홀(130)에 의해 차량의 음향 공동 주파수가 변경된다. 아래 식 1은 헬름홀츠 공명기를 본 발명의 차량에 적용했을 때 공명주파수를 나타낸 것이다.

[식 1]

여기서, f는 헬름홀츠 공명 주파수이고, c는 음속(340 m/s)이고, S는 전체 에어홀의 등가표면적으로서 각 에어홀의 면적(Si)의 합이고, V는 트렁크 공동의 등가 체적이고, h는 에어홀의 등가 높이를 나타낸다.

따라서 에어홀(130)에 의해 실내 공동(30)에 트렁크 공동(40)이 연통하게 되면, 실내 공동(30)의 고유 진동 주파수가 증가하게 된다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 선반에 구비된 에어홀에 의한 공진 방지 효과를 나타낸 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 에어홀(130)이 없는 경우 엔진 가진 주파수와 음향 공동의 고유 진동 주파수는 서로 근접한 값을 가지게 되어 공진 노이즈가 발생하지만, 에어홀(130)은 음향 공동의 고유 진동 주파수를 예를 들어 6Hz 이상 증가시켜서 공진 노이즈가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 차량이 아이들 상태인 경우, 엔진은 상대적으로 낮은 rpm으로 회전하기 때문에 엔진 가진 주파수도 낮은 값을 가진다. 따라서 에어홀(130)을 개방함으로써 음향 공동의 고유 진동 주파수를 높여 공진을 방지할 수 있다. 한편 차량이 주행 상태로 들어가면 엔진의 rpm이 높아지고 엔진 가진 주파수도 증가하게 되어 음향 공동의 고유 진동 주파수와 공진일 발생할 우려가 있다. 본 발명은 차량의 운행상태에 따라 변동되는 엔진 가진 주파수에 대응하기 위해 에어홀(130)의 면적 또는 크기를 가변시킬 수 있는 클로징 플레이트(200)를 더 구비할 수 있다.

이하 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 클로징 플레이트에 대해 자세히 설명한다. 도 6은 도 2의 공진 방지 플에이트와 클로징 플레이트를 나타낸 분해사시도이고, 도 7은 도 6의 공진 방지 플레이트와 클로징 플레이트의 결합관계를 나타낸 측면도이고, 도 8은 도 6의 공진 방지 플레이트에 대해 클로징 플레이트의 움직임을 나타낸 단면도이다.

공진 방지 플레이트(100)는 하부에 배치된 클로징 플레이트(200)와 결합되며, 클로징 플레이트(200)는 병진운동으로 공진 방지 플레이트(100)에 형성된 에어홀(130)의 면적 또는 크기를 조절한다. 클로징 플레이트(200)는 전체적인 사각형 판상 구조의 베이스 플레이트(210)와, 베이스 플레이트(210) 상부에 형성된 복수의 돌출부(220)를 포함한다. 클로징 플레이트(200)의 돌출부(220)는 공진 방지 플레이트(100)의 가이드 슬롯(125)에 삽입되기 때문에, 클로징 플레이트(200)는 가이드 막대(120)의 길이 방향으로 병진운동을 하게 된다. 클로징 플레이트(200)를 병진왕복 운동시키는 구동부(300)가 클로징 플레이트(200)에 연결된다.

전자 제어 장치는 엔진(20)의 회전속도 또는 rpm을 파악하여 현재 엔진(20)이 아이들 상태인지 주행 상태인지를 판단한다. 만일 엔진(20)이 아이들 상태인 경우 전자 제어 장치는 구동부(300)에 의해 클로징 플레이트(200)가 에어홀(130)을 오픈하도록 제어한다. 만일 엔진(20)이 주행 중 일 경우 전자 제어 장치는 구동부(300)에 의해 클로징 플레이트(200)가 에어홀(130)을 클로즈하도록 제어한다.

주행 상태에서 엔진(20)의 rpm이 증가함에 따라 엔진 가진 주파수가 증가하게 된다. 앞서 식 1에 따르면 헬름홀츠 공명 주파수는 에어홀(130)의 면적(S)의 루트에 비례하기 때문에 주행 시에 에어홀(130)의 면적(S)을 감소시킴으로써 음향 공동의 고유 진동 주파수를 감소시킨다. 즉, 아이들 상태에서 주행 상태로 변환하는 동안, 엔진 가진 주파수는 증가하지만, 이와 반대로 음향 공동의 고유 진동 주파수는 감소하기 때문에 결과적으로 주행 노이즈가 증가되는 것을 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물 선반의 에어홀 유무에 따른 아이들 소음을 나타낸 그래프이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 아이들 상태에서 약 900rpm을 가질 때, 에어홀이 없는 경우 음압이 높아져 아이들 노이즈가 발생하지만, 에어홀이 있는 경우 음압이 낮아지는 것을 확인할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 차량
20: 엔진
30: 실내 공동
40: 트렁크 공동
50: 화물 선반
100; 공진 방지 플레이트
110: 프레임
120: 가이드 막대
125: 가이드 슬롯
130: 에어홀
200: 클로징 플레이트
210: 베이스 플레이트
220: 돌출부
300: 구동부

Claims (6)

1. 차량 뒷좌석 후방에 설치되어 차량 실내와 트렁크를 분리하는 차량용 화물 선반으로서,
   상기 차량의 실내 공동과 상기 차량의 트렁크 공동을 연통하는 에어홀이 형성된 공진 방지 플레이트; 및 상기 공진 방지 플레이트의 하부에 배치되어 병진운동으로 상기 에어홀의 면적을 조절하는 클로징 플레이트를 포함하고,
   상기 차량의 아이들 상태에서 상기 에어홀은 상기 실내 공동의 고유 진동 주파수를 증가시켜 상기 차량의 엔진 가진 주파수와 상기 고유 진동 주파수 사이에 발생하는 공진을 방지하고,
   상기 공진 방지 플레이트는 사각틀 형상의 프레임과, 상기 프레임 내에 배치되며 서로 이격되어 나란히 배열된 복수의 가이드 막대를 포함하고,
   상기 가이드 막대의 양단은 상기 프레임에 고정되고, 상기 가이드 막대 사이의 이격 공간이 상기 에어홀을 형성하고, 상기 가이드 막대의 내부에는 길이 방향으로 가이드 슬롯이 형성되고,
   상기 클로징 플레이트는 사각형 판상 구조의 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상부에 형성된 복수의 돌출부를 포함하고,
   각 돌출부가 각 가이드 막대의 가이드 슬롯에 삽입된 상태에서, 상기 클로징 플레이트는 상기 가이드 막대의 길이방향으로 병진운동을 하여 상기 에어홀의 면적을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 화물 선반.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 클로징 플레이트는, 상기 차량이 아이들 상태일 때 상기 에어홀을 오픈하고, 상기 차량이 주행 중일 때 상기 에어홀을 클로즈하는 것을 특징으로 하는 차량용 화물 선반.
6. 제1항에 있어서,
   상기 차량의 주행 상태에서 상기 에어홀의 면적을 줄이는 상기 클로징 플레이트에 의해 상기 고유 진동 주파수는 감소하여 주행 노이즈의 증가를 방지하는 것을 특징으로 하는 차량용 화물 선반.

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