KR20020073049A - Damper pulley - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A damper pulley is provided to effectively reduce noise of low and high frequencies to be generated by twisting vibration of a crankshaft. CONSTITUTION: A damper pulley contains a combining portion(20) to be combined with a crankshaft(10), an accelerometer(30) in the combining portion, an elastic case(40) to be combined with the combining portion, an ER(Electric-Rheological) fluid(50) to be embedded in the elastic case, a pulley(60) to be combined with the elastic case, and an ECU(Electronic Control Unit)(50) to feed voltage to the ER fluid. By using the ER fluid to be controlled by the ECU, vibration of low and high frequencies are reduced more effectively.

Description

댐퍼 풀리{DAMPER PULLEY}Damper Pulley {DAMPER PULLEY}

본 발명은 댐퍼 풀리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 댐퍼 풀리에 전압의 크기에 따라서 상변화(Phase change)하는 ER유체를 적용하여 크랭크 샤프트의 다양한 비틀림 진동을 하나의 댐퍼 풀리를 이용하여 저감할 수 있도록 그 구조가 개선된 댐퍼 풀리에 관한 것이다.The present invention relates to a damper pulley, and more particularly, it is possible to reduce various torsional vibrations of a crankshaft by using one damper pulley by applying an ER fluid that changes phase according to the magnitude of the damper pulley. The structure is so improved that it relates to a damper pulley.

일반적으로 자동차에서 널리 사용되는 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정(Stroke) 사이클을 가진 엔진에서는 폭발행정에 의해서만 토오크가 발생된다. 따라서, 자동차 엔진에는 4행정중의 불규칙한 토오크 발생에 의하여 진동이 발생되고, 발생된 진동은 엔진에 연결되어 있는 크랭크축에 전달되어 크랭크축에 비틀림 진동을 유발한다. 따라서, 자동차 엔진의 크랭크 샤프트에는 비틀림 진동을 저감하기 위하여 댐퍼 풀리가 설치된다.In general, engines with four stroke cycles of intake, compression, explosion, and exhaust, which are widely used in automobiles, generate torque only by the explosion stroke. Therefore, in the engine of the automobile, vibration is generated by irregular torque generation in four strokes, and the generated vibration is transmitted to the crankshaft connected to the engine, causing torsional vibration on the crankshaft. Therefore, a damper pulley is installed in the crankshaft of the automobile engine to reduce torsional vibration.

도 1은 종래기술에 따른 댐퍼 풀리를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing a damper pulley according to the prior art.

도 1을 참조하면, 댐퍼 풀리(1)는, 크랭크 샤프트(2)에 결합되는 결합부(3)와, 결합부(3)의 외주면에 설치되는 탄성체(4)와, 탄성체(4)의 외주면에 결합되는 풀리(5)를 구비한다. 상기 탄성체(4)는 일반적으로 고무부재가 사용된다.Referring to FIG. 1, the damper pulley 1 includes an engaging portion 3 coupled to the crankshaft 2, an elastic body 4 provided on the outer peripheral surface of the engaging portion 3, and an outer peripheral surface of the elastic body 4. It has a pulley (5) coupled to. The elastic body 4 is generally used a rubber member.

엔진(미도시)의 작동시 엔진에는 불규칙한 토크가 발생되며, 이에 따라 엔진에 결합되어 있는 크랭크 샤프트(2)에는 비틀림 진동이 유발된다. 상기 비틀림 진동에 따른 소음이 사람이 들을 수 있는 가청영역의 주파수내에 있을 경우 소음을인지하게 되는데, 상기 댐퍼 풀리(1)는 일정중량을 크랭크 샤프트(2)에 부과하여 소음의 진동수를 변경시켜 소음이 가청영역의 주파수 밖으로 위치하도록 조정하는 것이다. 도 2a는 댐퍼 풀리가 미장착된 경우 발생하는 소음의 주파수를 도시한 도면이다. 상기 도2a에 도시된 가청영역안에 있는 소음의 주파수를 가청영역의 밖으로 조정하기 위하여 작업자는 크랭크 샤프트(2)의 일단에 일정중량을 가진 댐퍼 풀리(1)를 장착함으로써, 도 2b에 도시된 바와 같이, 가청영역 내의 소음의 주파수 "A"를 가청영역의 밖의 주파수 "B"로 조정하여 크랭크 샤프트(2)에서 발생하는 소음을 감소시키는 것이다.Irregular torque is generated in the engine during operation of the engine (not shown), thereby causing torsional vibration in the crankshaft 2 coupled to the engine. When the noise due to the torsional vibration is within the audible range of human hearing, the noise is recognized. The damper pulley 1 imposes a certain weight on the crankshaft 2 to change the frequency of the noise to make noise. It is adjusted to be located outside the frequency of the audio region. Figure 2a is a diagram showing the frequency of the noise generated when the damper pulley is not mounted. In order to adjust the frequency of the noise in the audible region shown in Fig. 2a out of the audible region, the operator mounts a damper pulley 1 having a constant weight on one end of the crankshaft 2, as shown in Fig. 2b. Similarly, the frequency "A" of noise in the audible region is adjusted to the frequency "B" outside of the audible region to reduce the noise generated in the crankshaft 2.

여기서, 소음 주파수는 크랭크 샤프트(2)의 진동에 따라서 낮은 주파수와 높은 주파수를 가지게 되는데, 종래의 댐퍼 풀리(1)는 하나의 진동 주파수에 대응되도록 제작되어 짐으로써 보다 완벽하게 소음을 감소시킬 수 없는 문제점이 있다.Here, the noise frequency has a low frequency and a high frequency according to the vibration of the crankshaft (2), the conventional damper pulley (1) can be reduced more completely by being made to correspond to one vibration frequency. There is no problem.

본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 크랭크 샤프트의 비틀림 진동에 의하여 발생하는 낮은 주파수의 소음과 높은 주파수의 소음을 하나의 댐퍼 풀리를 이용하여 효과적으로 감소시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 댐퍼 풀리를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the structure of the low frequency and high frequency noise caused by the torsional vibration of the crankshaft can be effectively reduced by using a single damper pulley The purpose is to provide an improved damper pulley.

도 1은 종래기술에 따른 댐퍼 풀리를 개략적으로 도시한 구성도.1 is a schematic view showing a damper pulley according to the prior art.

도 2a는 댐퍼 풀리가 미장착된 경우 발생하는 소음의 주파수를 도시한 그래프.Figure 2a is a graph showing the frequency of the noise generated when the damper pulley is not mounted.

도 2b는 종래기술에 따른 댐퍼 풀리가 장착되어 소음의 주파수를 감쇄하는 그래프.Figure 2b is a graph to damp the frequency of the noise is equipped with a damper pulley according to the prior art.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 댐퍼 풀리를 개략적으로 도시한 구성도.Figure 3 is a schematic diagram showing a damper pulley according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 비틀림 진동을 시간 변위별로 도시한 그래프.Figure 4a is a graph showing the torsional vibration of the crankshaft by time displacement according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크랭크 샤프트의 비틀림 진동을 주파수 변위별로 도시한 그래프.Figure 4b is a graph showing the torsional vibration of the crankshaft by frequency displacement according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10. 크랭크 샤프트 20. 결합부10. Crankshaft 20. Coupling

30. 가속도계 40. 탄성 케이스30. Accelerometer 40. Elastic Case

50. ER유체 60. 풀리50.ER fluid 60.Pulley

70. ECU70. ECU

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 댐퍼 풀리는, 엔진과 연결된 크랭크 샤프트의 진동을 감소시키는 댐퍼 풀리에 있어서, 크랭크 샤프트의 일단에 결합되는 결합부; 상기 결합부의 일면에 설치되어 크랭크 샤프트의 비틀림 가속도를 측정하는 가속도계; 상기 결합부의 외주면에 결합되는 탄성 케이스; 상기 탄성 케이스에 내재되며 전압의 세기에 따라 점성이 변하는 ER유체; 상기 탄성 케이스의 외주면에 결합된 풀리; 및 상기 ER유체 및 가속도계와 전극으로 연결되어 있고, 상기 가속도계로부터 측정된 비틀림 가속도에 의해 진동의 크기를 분석하여 상기 ER유체가 크랭크 샤프트의 진동을 감소시킬 수 있는 스프링 계수와 댐핑값을 가질 수 있도록 전압을 인가하는 ECU;를 구비한다.The damper pulley of the present invention for achieving the above object, the damper pulley for reducing the vibration of the crank shaft connected to the engine, the coupling portion coupled to one end of the crank shaft; An accelerometer installed on one side of the coupling part to measure the torsional acceleration of the crankshaft; An elastic case coupled to an outer circumferential surface of the coupling part; An ER fluid inherent in the elastic case and varying in viscosity depending on the strength of the voltage; A pulley coupled to an outer circumferential surface of the elastic case; And an ER fluid and an accelerometer and an electrode, and analyze the magnitude of the vibration by the torsional acceleration measured from the accelerometer so that the ER fluid has a spring coefficient and a damping value to reduce the vibration of the crankshaft. ECU for applying a voltage.

본 발명에 있어서, 상기 탄성 케이스는 고무부재로 이루어진 것을 특징으로 한다.In the present invention, the elastic case is characterized in that made of a rubber member.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 댐퍼 풀리를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a damper pulley according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 댐퍼 풀리를 개략적으로 도시한 측면도이다.3 is a side view schematically showing a damper pulley according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 댐퍼 풀리(100)는 크랭크 샤프트(10)에 결합되는 결합부(20)와, 결합부(20)에 장착된 가속도계(30)와, 결합부(20)의 외주면에 결합되는 탄성 케이스(40)와, 탄성 케이스(40)에 내재되는 ER유체(50)와, 탄성 케이스(40)의 외주면에 결합된 풀리(60) 및 ER유체(50)에 전압을 인가하는 ECU(70)를 구비한다.As shown in FIG. 3, the damper pulley 100 includes a coupling part 20 coupled to the crankshaft 10, an accelerometer 30 mounted on the coupling part 20, and an outer circumferential surface of the coupling part 20. Is applied to the elastic case 40 coupled to the elastic case 40, the ER fluid 50 embedded in the elastic case 40, and the pulley 60 and the ER fluid 50 coupled to the outer circumferential surface of the elastic case 40. ECU 70 is provided.

상기 크랭크 샤프트(10)는 엔진(미도시)에 결합되어 엔진과 동일하게 회전하는 축을 말한다. 상기 크랭크 샤프트(10)의 일단에는 결합부(20)가 설치된다.The crankshaft 10 is coupled to the engine (not shown) refers to the axis that rotates the same as the engine. The coupling part 20 is installed at one end of the crankshaft 10.

상기 결합부(20)는 크랭크 샤프트(10) 일단의 외주면에 결합되어 크랭크 샤프트(10)와 동일하게 회전한다. 상기 결합부(20)의 소정의 위치, 바람직하게는 결합부(20) 직경의 중앙부에는 가속도계(30)가 설치된다.The coupling part 20 is coupled to the outer circumferential surface of one end of the crank shaft 10 and rotates in the same manner as the crank shaft 10. The accelerometer 30 is installed at a predetermined position of the coupling portion 20, preferably at the center of the diameter of the coupling portion 20.

상기 가속도계(30)는 크랭크 샤프트(10)와 동일하게 회전하면서 크랭크 샤프트(10)의 비틀림 가속도를 측정한다.The accelerometer 30 measures the torsional acceleration of the crankshaft 10 while rotating in the same manner as the crankshaft 10.

또한, 상기 결합부(20)의 외주면에는 탄성 케이스(40)가 설치된다.In addition, an elastic case 40 is installed on the outer circumferential surface of the coupling part 20.

상기 탄성 케이스(40)는 속이 빈 구조를 가지며, 일정의 내구성을 가지며 탄성을 보유한 소재로서 고무부재로 구비되는 것이 바람직하다. 상기 탄성 케이스(40)의 내부에는 ER(Electric-Rheological)유체(이하 ER유체라함)(50)가 내재된다.The elastic case 40 has a hollow structure, has a certain durability and is preferably provided with a rubber member as a material having elasticity. An ER (Electric-Rheological) fluid (hereinafter referred to as ER fluid) 50 is embedded in the elastic case 40.

그리고, 상기 탄성 케이스(40)의 외주면에는 일정의 중량을 가진 풀리(60)가 설치된다.And, the outer peripheral surface of the elastic case 40 is provided with a pulley 60 having a predetermined weight.

상기 ER유체(50)는 비전도성의 유체속에 전도성 입자가 분산되어 있는 물체로서, 전기장의 무부하시에는 액체 상태로 존재하였다가 전기장 부하시에는 고체상태로 변하는 성질을 가진다. 상기 ER유체(50)는 ECU(70)와 전극(71)으로 연결되어 있다. 참조번호 72는 접지 전극을 말한다.The ER fluid 50 is an object in which conductive particles are dispersed in a non-conductive fluid. The ER fluid 50 has a property of being in a liquid state under no load of an electric field and changing to a solid state under an electric field load. The ER fluid 50 is connected to the ECU 70 and the electrode 71. Reference numeral 72 denotes a ground electrode.

상기 ECU(50)는 가속도계(30)와 연결되어 가속도계(30)에서 측정된 크랭크 샤프트(10)의 비틀림 진동을 분석한다. 보다 상세하게 설명하면, 크랭크 샤프트(10)에는 크랭크 샤프트(10)가 회전함에 의하여 축방향 비틀림 진동이 발생한다. 그러면, 크랭크 샤프트(10)에서 발생된 진동은 가속도계(30)에서 측정되고, 측정된 측방향 비틀림 가속도의 값은 ECU(70)로 전달된다. 상기 가속도계(30)에서측정되는 비틀림 가속도의 값은 도 4a에 도시된 바와 같이 최초 시간 변위별로 측정되는데, ECU(70)에서 FFT(Fast Fourier Transform)를 이용하여 도 4b와 같이 주파수 변위별로 다시 변환하여 최대 진동 발생 주파수를 결정한다. 그리고, 최대 진동 발생 주파수로부터 크랭크 샤프트(10)의 비틀림 진동을 상쇄할 수 있는 댐퍼 풀리(100)의 스프링 계수와 댐핑값을 계산한다. 이후, 상기에서 계산된 스프링 계수와 댐핑값에 상응하는 전압을 계산하여, ER유체(40)와 연결된 전극(71)을 통하여 전압을 부과한다.The ECU 50 is connected to the accelerometer 30 to analyze the torsional vibration of the crankshaft 10 measured by the accelerometer 30. In more detail, the crankshaft 10 generates axial torsional vibration as the crankshaft 10 rotates. Then, the vibration generated in the crankshaft 10 is measured in the accelerometer 30, and the value of the measured lateral torsional acceleration is transmitted to the ECU 70. The torsional acceleration value measured by the accelerometer 30 is measured for each initial time displacement as shown in FIG. 4A. The ECU 70 converts the frequency acceleration again by frequency displacement as shown in FIG. 4B using a fast fourier transform (FFT). To determine the maximum vibration frequency. And the spring coefficient and damping value of the damper pulley 100 which can cancel the torsional vibration of the crankshaft 10 from the maximum vibration generation frequency are calculated. Thereafter, the voltage corresponding to the spring coefficient and the damping value calculated above is calculated, and a voltage is applied through the electrode 71 connected to the ER fluid 40.

따라서, 상기 ECU(70)는 크랭크 샤프트(10)로부터 측정된 비틀림 진동의 주파수의 크기를 분석하여, 크랭크 샤프트(10)가 낮은 주파수의 진동을 발생할 경우에는 댐퍼 풀리(100)가 낮은 스프링 계수 및 적은 댐핑값을 유지하도록 ER유체(40)에 낮은 전압을 인가하고, 크랭크 샤프트(10)가 높은 주파수의 진동을 발생할 경우에는 댐퍼 풀리(100)가 큰 스프링 계수 및 큰 댐핑값을 유지하도록 ER유체(40)에 높은 전압을 인가한다.Accordingly, the ECU 70 analyzes the magnitude of the frequency of the torsional vibration measured from the crankshaft 10, so that when the crankshaft 10 generates a low frequency vibration, the damper pulley 100 has a low spring coefficient and Apply a low voltage to the ER fluid 40 to maintain a small damping value, and when the crankshaft 10 generates a high frequency vibration, the damper pulley 100 maintains a large spring coefficient and a large damping value. A high voltage is applied to 40.

그러므로, 상기 댐퍼 풀리(100)는 크랭크 샤프트(10)의 다양한 비틀림 진동에 대응하여 진동을 감쇄하는 구조를 가지는 것이다.Therefore, the damper pulley 100 has a structure that attenuates the vibration in response to various torsional vibrations of the crankshaft 10.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments falling within the scope equivalent to the present invention are possible by those skilled in the art. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.

상기와 같은 본 발명에 따른 댐퍼 풀리는 다음과 같은 효과를 갖는다.The damper pulley according to the present invention as described above has the following effects.

크랭크 샤프트에 결합되어 진동을 감쇄하는 댐퍼 풀리에 ECU에 의하여 제어되는 ER유체를 사용하여, 크랭크 샤프트에서 발생하는 낮은 주파수의 진동 또는 높은 주파수의 진동을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있는 효과를 가진다.The damper pulley coupled to the crankshaft damps the vibrations, thereby using an ER fluid controlled by the ECU, thereby effectively reducing the low frequency vibration or the high frequency vibration generated in the crankshaft.

Claims (2)

엔진과 연결된 크랭크 샤프트의 진동을 감소시키는 댐퍼 풀리에 있어서,In the damper pulley to reduce the vibration of the crankshaft connected to the engine, 크랭크 샤프트의 일단에 결합되는 결합부;An engaging portion coupled to one end of the crankshaft; 상기 결합부의 일면에 설치되어 크랭크 샤프트의 비틀림 가속도를 측정하는 가속도계;An accelerometer installed on one side of the coupling part to measure the torsional acceleration of the crankshaft; 상기 결합부의 외주면에 결합되는 탄성 케이스;An elastic case coupled to an outer circumferential surface of the coupling part; 상기 탄성 케이스에 내재되며 전압의 세기에 따라 점성이 변하는 ER유체;An ER fluid inherent in the elastic case and varying in viscosity depending on the strength of the voltage; 상기 탄성 케이스의 외주면에 결합된 풀리; 및A pulley coupled to an outer circumferential surface of the elastic case; And 상기 ER유체 및 가속도계와 전극으로 연결되어 있고, 상기 가속도계로부터 측정된 비틀림 가속도에 의해 진동의 크기를 분석하여 상기 ER유체가 크랭크 샤프트의 진동을 감소시킬 수 있는 스프링 계수와 댐핑값을 가질 수 있도록 전압을 인가하는 ECU;를 구비하는 것을 특징으로 하는 댐퍼 풀리.It is connected to the ER fluid and the accelerometer and an electrode, and the magnitude of the vibration is analyzed by the torsional acceleration measured from the accelerometer so that the ER fluid has a spring coefficient and a damping value that can reduce the vibration of the crankshaft. ECU for applying a; damper pulley comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄성 케이스는 고무부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 댐퍼 풀리.The elastic case is a damper pulley, characterized in that made of a rubber member.
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