KR20040049654A - A dynamic damper of propeller shaft - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A dynamic damper for a propeller shaft is provided to prevent resonance of the propeller shaft by varying the stiffness of the propeller shaft with regulating the viscosity of electro-rheological fluid charged in the fluid damper through electricity from rotational force of the propeller shaft. CONSTITUTION: A damper of a propeller shaft is composed of a permanent magnet(7) installed in a heat protector insulating heat of an exhaust system corresponding to the propeller shaft; a coil unit(9) mounted in the outer periphery of the propeller shaft corresponding to the permanent magnet; and a fluid damper(13) inserted to the inner hollow of the propeller shaft installed in the coil unit and electrically connected to the coil unit. The coil unit is formed by winding the coil on the ring-shaped case to generate current by induction electromotive force from the permanent magnet. Electro-rheological fluid is charged in the damper case, and the fluid damper is connected to the coil unit through the wire to receive current.

Description

프로펠러 샤프트용 다이나믹 댐퍼{A DYNAMIC DAMPER OF PROPELLER SHAFT}Dynamic damper for propeller shaft {A DYNAMIC DAMPER OF PROPELLER SHAFT}

본 발명은 프로펠러 샤프트용 다이나믹 댐퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프로펠러 샤프트의 회전력을 이용하여 발생되는 전기를 이용하여 ER유체가 충진된 댐퍼를 구동하여 전 속도 영역에서 프로펠러 샤프트에 발생되는 공진 진동을 감쇠하는 프로펠러 샤프트용 다이나믹 댐퍼에 관한 것이다.The present invention relates to a dynamic damper for a propeller shaft, and more particularly, to drive a damper filled with an ER fluid using electricity generated by using the rotational force of the propeller shaft, thereby resonating vibration generated in the propeller shaft in the entire speed range. A dynamic damper for damping propeller shafts.

일반적으로 프로펠러 샤프트는 F-R차량 및 4WD차량에서 엔진의 구동력을 리어 액슬로 연결하는 동력 전달축으로써, 차체 길이 방향으로 배기계의 일측방에 설치된다.In general, the propeller shaft is a power transmission shaft connecting the driving force of the engine to the rear axle in the F-R vehicle and the 4WD vehicle, and is installed at one side of the exhaust system in the vehicle body length direction.

이러한 프로펠러 샤프트는 그 구조상, 특정 영역에서 공진 주파수를 지니고있으며, 이 공진 주파수가 차량의 주행간 프로펠러 샤프트가 회전하면서 발생한 주파수와 일치되면 프로펠러 샤프트는 공진하게 되어 진동을 발생시키게 된다.Such a propeller shaft has a resonant frequency in a specific region due to its structure, and when the resonant frequency coincides with a frequency generated while the propeller shaft is rotated during driving of the vehicle, the propeller shaft resonates to generate vibration.

상기 진동은 차량의 플로워나 서스펜션을 통해 흡수되어 탑승자에 불쾌감을 조성하게 되고, 승차감을 저하시키게 되어, 이를 해결하기 위하여 종래에는 프로펠러 샤프트의 공진 진동을 감쇠하기 위한 댐퍼를 장착하여 차량의 특정 주행 속도에서 공진 주파수에 의하여 일어나는 진동을 상기 댐퍼를 통해 감쇠하고 있다.The vibration is absorbed through the floor or suspension of the vehicle to create a discomfort to the occupant, and to reduce the ride comfort, conventionally equipped with a damper for damping the resonance vibration of the propeller shaft in order to solve this problem, the specific traveling speed of the vehicle The damping caused by the resonance frequency in the damper is attenuated.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 댐퍼는 특정 영역의 주파수로 한정되어 있어 차량의 주행속도에 따라 다르게 발생하는 주파수에 따른 공진을 모두 감쇠할 수 없으며, 차량의 속도에 따라 발생되는 공진을 감쇠하기 위해 스티프니스(STIFFNESS)가 다른 여러 종류의 댐퍼를 사용하더라도 원가 상승 및 프로펠러 샤프트 상의 장착 공간 제약의 문제점이 발생하게 된다.However, the conventional damper as described above is limited to the frequency of a specific region and thus cannot attenuate all the resonances according to the frequencies generated differently according to the traveling speed of the vehicle, and the stiffness to attenuate the resonance generated according to the speed of the vehicle. Using different types of dampers with different (STIFFNESS) causes problems of cost increase and mounting space constraints on the propeller shaft.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로써, 본 발명의 목적은 프로펠러 샤프트의 회전력을 이용하여 발생되는 전기를 이용하여 ER유체가 충진된 댐퍼를 구동하여 전 속도 영역에서 프로펠러 샤프트에 발생되는 공진 진동을 감쇠하는 프로펠러 샤프트용 다이나믹 댐퍼를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, an object of the present invention is to drive the damper filled with the ER fluid using electricity generated by using the rotational force of the propeller shaft propeller shaft in the entire speed range It is to provide a dynamic damper for the propeller shaft damping the resonance vibration generated in the.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이나믹 댐퍼가 구비되는 프로펠러 샤프트의 사시도이다.1 is a perspective view of a propeller shaft having a dynamic damper according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이나믹 댐퍼의 장착 상태를 도시하는 사시도이다.2 is a perspective view showing a mounting state of the dynamic damper according to the embodiment of the present invention.

도 3은 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트용 다이나믹 댐퍼는 차체의 하부에 구성되어 배기계의 열을 차단하는 열 방지판 상에 상기 프로펠러 샤프트에 대응하여 장착되는 영구자석과; 상기 영구자석에 대응하여 상기 프로펠러 샤프트의 외주면 상에 장착되는 코일유닛과; 상기 코일유닛이 장착되는 프로펠러 샤프트 상의 내측 중공부 상에 끼워져 장착되며, 상기 코일유닛과 전기적으로 연결되는 유체댐퍼로 이루어지는 것을 특징으로 하고,Dynamic damper for propeller shaft according to the present invention for realizing the above object is a permanent magnet which is mounted to the propeller shaft on the heat prevention plate is configured in the lower portion of the vehicle body to block the heat of the exhaust system; A coil unit mounted on an outer circumferential surface of the propeller shaft corresponding to the permanent magnet; The coil unit is mounted on the inner hollow portion on the propeller shaft is mounted, characterized in that consisting of a fluid damper electrically connected to the coil unit,

상기 코일유닛은 원형의 링 형상으로 이루어지는 케이스 내에 코일이 감겨져 형성되며, 상기 영구자석으로부터의 유도 기전력에 의해 전류를 발생시키는 것을 특징으로 하며,The coil unit is formed by winding a coil in a case having a circular ring shape, characterized in that to generate a current by the induced electromotive force from the permanent magnet,

상기 유체댐퍼는 원형의 링 형상으로 이루어지는 댐퍼 케이스 내에 ER 유체가 충진되며, 상기 코일유닛과 와이어를 통하여 연결되어 전류을 공급받도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The fluid damper is characterized in that the ER fluid is filled in the damper case having a circular ring shape, is connected to the coil unit and a wire is configured to receive a current.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이나믹 댐퍼가 구비되는 프로펠러 샤프트의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이나믹 댐퍼의 장착 상태를 도시하는 사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A 선에 따른 본 발명의 다이나믹 댐퍼의 단면도로써, 본 발명의 프로펠러 샤프트용 다이나믹 댐퍼는, 먼저, 차체의 하부에 구성되어 배기계(1)의 열을 차단하는 열 방지판(3; HEAT PROTECTOR) 상의 2개소에 프로펠러 샤프트(5)에 대응하여 영구자석(7)을 장착한다.1 is a perspective view of a propeller shaft provided with a dynamic damper according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a mounting state of the dynamic damper according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a line AA of Figure 1 As a cross-sectional view of the dynamic damper of the present invention, the dynamic damper for the propeller shaft of the present invention is first formed at a lower portion of the vehicle body and is disposed on two places on a heat shield plate 3 (HEAT PROTECTOR) which blocks heat of the exhaust system 1. The permanent magnet 7 is mounted in correspondence with the propeller shaft 5.

상기 영구자석(7)에 대응하여 프로펠러 샤프트(5)의 외주면 상에는 코일유닛(9)이 장착되며, 도 2에서와 같이, 상기 코일유닛(9)이 장착되는 프로펠러 샤프트(5) 상의 내측 중공부(11) 상에는 상기 코일유닛(9)과 전기적으로 연결되는유체댐퍼(13)가 끼워져 장착된다.The coil unit 9 is mounted on the outer circumferential surface of the propeller shaft 5 corresponding to the permanent magnet 7, and as shown in FIG. 2, an inner hollow part on the propeller shaft 5 on which the coil unit 9 is mounted. A fluid damper 13 electrically connected to the coil unit 9 is fitted on the 11.

상기 코일유닛(9)은, 상기 도 3에서와 같이, 원형의 링 형상으로 이루어지는 케이스(21) 내에 코일(23)이 감겨져 형성되며, 상기 영구자석(7)으로부터의 유도 기전력에 의해 전기를 발생시키게 된다.As shown in FIG. 3, the coil unit 9 is formed by winding a coil 23 in a case 21 having a circular ring shape, and generates electricity by induced electromotive force from the permanent magnet 7. Let's go.

그리고 상기 유체댐퍼(13)는 원형의 링 형상으로 이루어지는 댐퍼 케이스(25) 내에 ER유체(27)가 충진되며, 상기 코일유닛(9)의 코일(23)과 와이어(29)를 통하여 연결되어 전기를 공급받도록 구성된다.In addition, the fluid damper 13 is filled with an ER fluid 27 in a damper case 25 having a circular ring shape, and is connected to the coil 23 of the coil unit 9 through a wire 29 to be electrically connected. It is configured to receive.

이러한 구성의 다이나믹 댐퍼는 프로펠러 샤프트(5)의 회전력을 이용하여 상기 코일유닛(9)이 영구자석(7)에 대하여 회전하면서 유도 기전력으로 발생된 전기를 이용하여 유체댐퍼(13) 내부의 ER유체(27)에 전류을 공급하게 되는 것이다.The dynamic damper having such a configuration uses an electric force generated by induced electromotive force while the coil unit 9 rotates with respect to the permanent magnet 7 by using the rotational force of the propeller shaft 5 and the ER fluid inside the fluid damper 13. Supplying current to (27).

여기서 상기 ER(Electro-Rheological Fluid)유체(27)는 외부에서 전기장을 가함으로써 유체의 점도를 변화시킬 수 있는 지능성 액체로써, 기존의 액체가 기준 온도에서 하나의 점도만을 가지는데 비해 전기장의 인가에 따라 여러가지 점도로 변화하는 성질로 인해 여러 분야에 응용되고 있으며, ER유체의 기본적인 특성은 ER유체에 전기장이 가해지면 유체내의 입자들이 클러스터를 형성하며 결합한다. 이로 인해 항복 전단 응력이 증가하면서 유동저항이 증가한다.Here, the ER (Electro-Rheological Fluid) fluid 27 is an intelligent liquid that can change the viscosity of the fluid by applying an electric field from the outside, while the conventional liquid has only one viscosity at a reference temperature, Therefore, it is applied to various fields due to the property of changing to various viscosities. The basic characteristic of ER fluid is that when the electric field is applied to the ER fluid, particles in the fluid form clusters and combine. This increases the yield resistance while increasing the yield shear stress.

이는 결국, 전기장을 가해주지 않았을 때는 입자가 자유로이 이동하는 뉴토니안 유체 상태이나 전기장을 가해주면 유체 내에 항복응력을 갖는 빙햄유체 상태로 변하게 되는 성질을 이용하게 된다.In the end, when the electric field is not applied, the particles freely move to the Newtonian fluid state or when the electric field is applied to the Bingham fluid state having a yield stress in the fluid.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 프로펠러 샤프트용 다이나믹 댐퍼의작동을 설명한다.Therefore, the operation of the dynamic damper for the propeller shaft having the configuration as described above will be described.

먼저, 공진 주파수(f)는로 정의되는데, (단, k; stiffness) 본 발명 작동원리 또한, 프로펠러 샤프트(5)의 스티프니스(k; stiffness)를 ER유체(27)의 성질을 이용한 유체댐퍼(13)를 통하여 변화시켜 결과적으로 프로펠러 샤프트(5)의 공진 주파수(f)를 변화시킴으로써, 전 속도 영역에서 프로펠러 샤프트(5)의 공진을 방지하고자 하는 것이다.First, the resonant frequency f is (Where k; stiffness) The operating principle of the present invention also changes the stiffness (k; stiffness) of the propeller shaft (5) through the fluid damper (13) using the properties of the ER fluid (27). By changing the resonant frequency f of the propeller shaft 5, it is to prevent the resonance of the propeller shaft 5 in the entire speed range.

즉, 영구자석(7)에 대하여 프로펠러 샤프트(5)에 의해 회전하는 코일유닛(9)이 유도 기전력을 발생시키면, 상기 유도 기전력은 프로펠러 샤프트(5) 내부의 유체댐퍼(13) 내에 충진된 ER유체(27)로 전달되고, 전원을 공급받은 ER유체(27)는 점성이 변화한다.That is, when the coil unit 9 rotating by the propeller shaft 5 with respect to the permanent magnet 7 generates induced electromotive force, the induced electromotive force is filled in the fluid damper 13 inside the propeller shaft 5. The ER fluid 27, which is delivered to the fluid 27 and is powered, changes in viscosity.

상기 ER유체(27)의 점성 변화는 프로펠러 샤프트(5)의 스티프니스(k)값을 변화시키고, 결과적으로는 프로펠러 샤프트(5)의 공진 주파수를 변화시켜 공진 진동을 방지하는 것이다.Viscosity change of the ER fluid 27 changes the stiffness k value of the propeller shaft 5 and consequently changes the resonant frequency of the propeller shaft 5 to prevent resonance vibration.

한편, ER유체(27)에 공급되는 전원제어장치는 별도로 두지 않으며, 이미 알고 있는 프로펠러 샤프트(5)의 공진 주파수(f)와 공진이 발생하는 영역 데이터를 토대로 상기 유체댐퍼(13)의 크기를 조절하면 전 속도 영역에서 프로펠러 샤프트(5)의 공진을 막을 수 있다. 즉 ER유체(27)에 공급되는 전류는 차량의 속도에 비례하며, 기존에 공진이 발생되는 영역에서 ER유체(27)에 공급되는 전력을 계산하고, 이 영역에서 공진을 피할 수 있는 ER유체(27)의 점도를 만들 수 있는 양만큼의 ER유체(27)를 충진한 유체댐퍼(13)를 장착함으로써 가능하다.On the other hand, the power control device supplied to the ER fluid 27 is not separated, and the size of the fluid damper 13 is determined based on the resonant frequency f of the propeller shaft 5 and the region data where resonance occurs. By adjusting, the resonance of the propeller shaft 5 can be prevented in the entire speed range. That is, the current supplied to the ER fluid 27 is proportional to the speed of the vehicle, and calculates the power supplied to the ER fluid 27 in the region where resonance occurs previously, and avoids resonance in this region. This can be achieved by mounting the fluid damper 13 filled with the ER fluid 27 in an amount sufficient to produce a viscosity of 27).

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트용 다이나믹 댐퍼에 의하면, 프로펠러 샤프트의 회전력을 이용하여 발생되는 전기를 이용하여 유체댐퍼 내에 충진된 ER유체의 점도를 변화시켜 프로펠러 샤프트의 스티프니스를 가변함으로써, 전 속도 영역에서 프로펠러 샤프트에 발생되는 공진 진동을 감쇠하며, 이에 따른 차량의 NVH를 개선할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the dynamic damper for the propeller shaft according to the present invention, by changing the viscosity of the ER fluid filled in the fluid damper by using the electricity generated by using the rotational force of the propeller shaft to change the stiffness of the propeller shaft, Attenuation of the resonance vibration generated in the propeller shaft in the speed range has an effect of improving the vehicle's NVH.

Claims (3)

프로펠러 샤프트용 댐퍼에 있어서,In the damper for the propeller shaft, 차체의 하부에 구성되어 배기계의 열을 차단하는 열 방지판 상에 상기 프로펠러 샤프트에 대응하여 장착되는 영구자석과;A permanent magnet configured under the vehicle body and mounted to correspond to the propeller shaft on a heat shield plate to block heat of the exhaust system; 상기 영구자석에 대응하여 상기 프로펠러 샤프트의 외주면에 장착되는 코일유닛과;A coil unit mounted to an outer circumferential surface of the propeller shaft corresponding to the permanent magnet; 상기 코일유닛이 장착되는 프로펠러 샤프트 상의 내측 중공부 상에 끼워져 장착되며, 상기 코일유닛과 전기적으로 연결되는 유체댐퍼;A fluid damper fitted on the inner hollow portion on the propeller shaft on which the coil unit is mounted and electrically connected to the coil unit; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트용 다이나믹 댐퍼.Dynamic damper for propeller shaft, characterized in that consisting of. 청구항 1에 있어서, 상기 코일유닛은The method of claim 1, wherein the coil unit 원형의 링 형상으로 이루어지는 케이스 내에 코일이 감겨져 형성되며, 상기 영구자석으로부터의 유도 기전력에 의해 전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트용 다이나믹 댐퍼.A coil is formed in a case formed in a circular ring shape, and a dynamic damper for a propeller shaft, characterized by generating current by induced electromotive force from the permanent magnet. 청구항 1에 있어서, 상기 유체댐퍼는The method of claim 1, wherein the fluid damper 원형의 링 형상으로 이루어지는 댐퍼 케이스 내에 ER유체가 충진되며, 상기 코일유닛과 와이어를 통하여 연결되어 전류을 공급받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트용 다이나믹 댐퍼.An ER fluid is filled in a damper case formed in a circular ring shape, and is connected to the coil unit via a wire and configured to receive a current.
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