KR20030029706A - 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의진동저감장치 - Google Patents

인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의진동저감장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파워트래인의 진동저감장치에 관한 것으로서, 특히 차량의 주행중에 발생되는 다양한 진동주파수에 대해 파워트래인(power train)계의 다양한 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있는 인슐레이터 러버(insulator rubber)의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은 차량의 주행중 파워트래인에서 기인한 뒤차축의 진동을 저감하거나 지지하기 위해 마운팅브라켓과 뒤차축 사이에 장착되는 인슐레이터 러버에 있어서, 상기 뒤차축의 일측에 장착되어 발생되는 진동을 아날로그 신호로 검출하는 가속도계 센서와; 상기 가속도계 센서로부터 검출된 신호를 주파수로 변환하여 계측하는 주파수 계측수단과; 상기 주파수 계측수단에서 계측된 진동 주파수와 동일한 주파수 감쇠 특성을 가지도록 상기 러버의 형상을 변환시켜 진동을 감쇠시키는 주파수 가변수단을 특징으로 하여 가능하게 된다.

Description

인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치{The apparatus reducing vibration of power train using property of insulator rubber}
본 발명은 파워트래인의 진동저감장치에 관한 것으로서, 특히 차량의 주행중에 발생되는 다양한 진동주파수에 대해 파워트래인(power train)계의 다양한 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있는 인슐레이터 러버(insulator rubber)의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치에 관한 것이다.
일반적으로 파워트래인계에는 파워트래인의 진동을 저감하거나 지지하기 위한 마운팅 브라켓(mounting braket)이 장착되어 있고, 상기 브라켓은 러버로써 진동을 절연하는 인슐레이터를 포함한다.
상기 인슐레이터는 각종 진동이 발생하는 소스(source)에 장착되어 진동절연의 효과적인 수단이 된다.
또한, 차량에 사용되는 부쉬(BUSH)는 그 구성요소에 의하여 상기 러버의 특성 및 형상에 의하여 특정한 고유진동수를 가지고 있으며 상기 러버에 의하여 동스프링상수(kd) 및 정스프링상수(ks)가 결정된다.
이때 결정되어지는 고유주파수가 시스템의 거동을 제어하는 중요한 인자가 되며, 기본적으로는 상기 러버가 진동소음의 1차적인 절연을 하게된다.
물론 상기 러버의 형상 및 재질 특성에 의하여 진동과 밀접한 관계가 있는 고유주파수를 가지게 된다.
이 고유주파수에 의하여 시스템의 진동 특성이 제어가 되며 차량에서 발생되는 진동과 진동전달 경로를 타고 유입되는 소음의 강도가 결정된다.
그러나, 상기 부쉬의 튜닝(TUNING)이 적절히 이루어진 경우에는 진동소음이 잘 감쇠되어 차량의 소음/진동이 현저하게 개선될 수 있으나, 차량에서는 다양한 주파수의 진동이 발생되어 다양한 주파수에 효과적으로 대응하기는 많은 어려운 문제점이 있다.(도 1 참조)
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 주행중에 발생되는 다양한 진동주파수에 대해 파워트래인(power train)계의 다양한 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있는 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1는 일반적인 차량의 주행중(가속시) 뒤차축에서 발생하는 각 속도대의 진동주파수가 도시된 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치가 도시된 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치의 러버의 회전에 따른 진동주파수가 도시된 그래프 및 참고도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
3 : 뒤차축 5 : 마운팅브라켓
11 : 러버 11' : 피니언기어
20 : 가속도계 센서 30 : 주파수 계측수단
31 : 교류 변환기 32 : 고속 퓨리어 변환기
40 : 주파수 가변수단 41 : 교류 모터
41' : 랙기어
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치는 차량의 주행중 파워트래인에서 기인한 뒤차축의 진동을 저감하거나 지지하기 위해 마운팅브라켓과 뒤차축 사이에 장착되는 인슐레이터 러버에 있어서, 상기 뒤차축의 일측에 장착되어 발생되는 진동을 아날로그 신호로 검출하는 가속도계 센서와; 상기 가속도계 센서로부터 검출된 신호를 주파수로 변환하여 계측하는 주파수 계측수단과; 상기 주파수 계측수단에서 계측된 진동 주파수와 동일한 주파수 감쇠 특성을 가지도록 상기 러버의 형상을 변환시켜 진동을 감쇠시키는 주파수 가변수단을 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치가 도시된 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치는 차량의 주행중 파워트래인에서 기인한 뒤차축(3)의 진동을 저감하거나 지지하기 위해 마운팅브라켓(5)과 뒤차축(3) 사이에 장착되는 인슐레이터 러버(10)에 있어서, 상기 뒤차축(3)의 일측에 장착되어 발생되는 진동을 아날로그 신호로 검출하는 가속도계 센서(20)와, 상기 가속도계(20) 센서로부터 검출된 신호를 주파수로 변환하여 계측하는 주파수 계측수단(30)과, 상기 주파수 계측수단(30)에서 계측된 진동 주파수와 동일한 주파수 감쇠 특성을 가지도록 상기 러버(11)의 형상을 변환시켜 진동을 감쇠시키는 주파수 가변수단(40)을 포함하여 이루어진다.
상기 주파수 계측수단(30)은 상기 가속도계 센서(20)로부터 검출된 아날로그 신호를 교류로 변화해주는 교류 변환기(A/D CONVERTER)(31)와, 상기 교류변환기(31)에 의한 신호를 주파수로 계측하는 고속 퓨리어 변환기(FAST FOURIER TRANSFOAM)(32)로 이루어진다.
상기 주파수 가변수단(40)은 상기 러버(11)를 회전시켜 방향을 변화시키는 전동기에 의해서 상기 주파수 계측수단(30)에서 계측된 진동 주파수와 동일한 주파수가 생겨 발생된 진동을 감쇠시키는데, 상기 전동기는 교류 모터(A/C MOTAR)(41)로 이루어진다.
상기 교류 모터(41)의 회전축에 랙기어(41')가 장착되고 이에 맞물려 회전되도록 상기 러버(11)의 회전축에 피니언기어(11')가 장착되어 상기 교류 모터(41)가 회전함에 따라 상기 러버(11)가 회전된다.
미 설명된 번호 1은 엔진/변속기를, 번호 2는 프로펠라 샤프트를 나타낸다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치의 러버의 회전에 따른 진동주파수가 도시된 그래프 및 참고도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 일반적으로 부쉬의 러버(11)는 탄성체이므로 상기 러버(11)의 경도 변화에 의하여 주파수가 변화한다.
이러한 상기 러버(11)의 특성을 이용하여 다양한 주파수에 능동적으로 대응하는 멀티 터닝 부쉬 시스탬(MULTI-TURNING-BUSH SYSTEM)을 구성한다.
뒤차축이 질량(MASS)과 스프링(SPRING)으로 구성된 1자유도계 시스템이라 가정하면 부쉬에 있는 상기 러버(11)의 형상에 의해서 동/정 스프링 상수값이 정해지고 이에 따라 고유주파수가 변화한다.
상기 러버(11)가 수평으로 누워있는 경우(1) ks 및 kd 값은 낮아져 고유진동수는 낮은값(f1)을 가진다.
그리고 (2), (3)과 같이 상기 러버(11)의 방향이 바뀌면 주어진 방향으로 상기 러버(11)가 하드(hard)해져 스프링 상수값 및 고유진동수가 증가한다.
이러한 스프링 상수의 변화로 인해 고유진동수는 거의 선형(linear)으로 주어진 방향으로 상기 러버(11)가 하드해져 스프링 상수값 및 고유 진동수가 증가한다.
이러한 스프링상수의 변화로 인하여 고유진동수는 거의 선형으로 증가하는 경향을 보이며, 상기 러버(11)의 특성을 이용하여 다양한 주파수에 대응할 수 있는 인슐레이터의 제작이 가능하다.
이러한 현상을 이론적인 배경으로 접근해서 1자유도 시스템의 MASS/SPRING 구조와 부쉬의 러버(11) 형상변화와의 상관 관계를 보면, 부쉬(1)의 구조는 f1=ROOT(k/m)이 되고 부쉬(2)는 f2=ROOT((k+k)/m), 부쉬(3)은 f3=ROOT((k+k+k)/m)가 되어 공진 주파수가 변화함을 알 수 있다.
따라서 차량의 주행중(가속시) 뒤차축에서 발생하는 진동을 상기 가속도계 센서(20)를 이용하여 아날로그 신호로 검출한다.
이때 검출된 신호를 교류 변환기(A/D CONVERTER)(31)를 통하여 고속 퓨리어 변환기(FAST FOURIER TRANSFOAM)(32) 장비를 이용하여 주파수 분석을 한다.
여기서 분석되는 실시간데이타(REAL TIME DATA)의 문제 주파수와 동일한 주파수 특성을 가지는 러버 형상을 만들기 위하여 상기 교류 모터(41)의 구동으로 상기 러버(11)를 회전시켜 뒤차축 진동 주파수와 동일한 주파수 감쇠특성을 가진 형상으로 변화하여 진동을 제어 할수 있다.
즉, 차량이 주행하면 주파수도 따라서 변화하므로 실시간으로 변화시켜 공진주파수를 만들어 내어 진동을 상쇄시킨다.
이상과 같이 본 발명에 따른 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치는 차량의 주행중에 발생되는 다양한 진동주파수에 대해 파워트래인(power train)계의 다양한 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 진동 절연 효과의 극대화로 승차감이 증대된다.
아울러 차량, 파워트래인계, 프로펠라샤프트 및 구동계의 내구성이 증대된다.

Claims (5)

  1. 차량의 주행중 파워트래인에서 기인한 뒤차축의 진동을 저감하거나 지지하기 위해 마운팅브라켓과 뒤차축 사이에 장착되는 인슐레이터 러버에 있어서, 상기 뒤차축의 일측에 장착되어 발생되는 진동을 아날로그 신호로 검출하는 가속도계 센서와; 상기 가속도계 센서로부터 검출된 신호를 주파수로 변환하여 계측하는 주파수 계측수단과; 상기 주파수 계측수단에서 계측된 진동 주파수와 동일한 주파수 감쇠 특성을 가지도록 상기 러버의 형상을 변환시켜 진동을 감쇠시키는 주파수 가변수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치.
  2. 제 1항 있어서,
    상기 주파수 계측수단은 상기 가속도계 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 교류로 변화해주는 교류 변환기와; 상기 교류 변환기에 의한 신호를 주파수로 계측하는 고속 퓨리어 변환기로 이루어진 것을 특징으로 하는 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치.
  3. 제 1항 있어서,
    상기 주파수 가변수단은 상기 러버를 회전시켜 방향을 변화시키는 전동기에 의해서 상기 주파수 계측수단에서 계측된 진동 주파수와 동일한 주파수가 생겨 발생된 진동을 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치.
  4. 제 3항 있어서,
    상기 전동기의 회전축에 랙기어가 장착되고 이에 맞물려 회전되도록 상기 러버의 회전축에 피니언 기어가 장착되어 상기 전동기가 회전함에 따라 상기 러버가 회전되는 것을 특징으로 하는 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 전동기는 교류 모터로 이루어진 것을 특징으로 하는 인슐레이터 러버의 특성을 이용한 파워트래인의 진동저감장치.
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