KR20060064917A - Shock absorber of vehicle - Google Patents

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KR20060064917A KR1020040103598A KR20040103598A KR20060064917A KR 20060064917 A KR20060064917 A KR 20060064917A KR 1020040103598 A KR1020040103598 A KR 1020040103598A KR 20040103598 A KR20040103598 A KR 20040103598A KR 20060064917 A KR20060064917 A KR 20060064917A
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Abstract

본 발명은 차량의 진동흡수장치에 관한 것이며, 상세하게는 차량의 스프링 아래 진동을 억제하기 위하여 휠 캡을 동흡진기로 사용한 진동흡수장치 관한 것으로서, 휠에 설치하는 질량체의 강성을 타이어의 공기압에 부합되게 변화시켜서 스프링 아래 질량의 진동을 안정되고 양호하게 억제하고, 진동승차감을 획기적으로 개선할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a vibration absorber of a vehicle, and more particularly, to a vibration absorber using a wheel cap as a copper reducer in order to suppress vibration under a spring of a vehicle, wherein the rigidity of the mass installed on the wheel is matched to the tire air pressure. It is to be changed so that the vibration of the mass under the spring can be stably and satisfactorily suppressed, and the vibration ride comfort can be significantly improved.

본 발명은 타이어(13)를 장착한 휠(10)과; 상기 휠(10)에 설치한 에어 스프링(20)과; 상기 에어 스프링(20)의 측면에 설치한 질량체(30)와; 상기 타이어(13)와 에어 스프링(20)을 상호 연통되게 연결한 압력평형수단(40a)(40b)으로 구성한 것이다.The present invention is a wheel 10 equipped with a tire 13; An air spring (20) installed on the wheel (10); A mass body 30 provided on a side of the air spring 20; The tire 13 and the air spring 20 are composed of pressure balancing means (40a, 40b) connected to each other.

휠, 타이어, 에어 스프링, 질량체, 압력평형수단Wheels, Tires, Air Springs, Masses, Pressure Equalizers

Description

차량의 진동흡수장치{SHOCK ABSORBER OF VEHICLE}Vibration Absorption Device for Vehicles {SHOCK ABSORBER OF VEHICLE}

도 1 내지 도 4는 차량의 서스펜션의 스프링 위 진동의 영향도로서1 to 4 show the effect of the vibration on the spring of the suspension of the vehicle

도 1은 차량의 2 자유도 모델 거동도.   1 is a two degree of freedom model behavior of a vehicle.

도 2는 상기 2 자유도 모델에서 감쇠계수의 영향을 나타낸 그래프.   2 is a graph showing the influence of the damping coefficient in the two degrees of freedom model.

도 3은 상기 2 자유도 모델에서 스프링 아래 질량의 영향을 나타낸 그래프.   Figure 3 is a graph showing the effect of the mass under the spring in the two degrees of freedom model.

도 4는 상기 2 자유도 모델에서 타이어 스프링 상수의 영향을 나타낸 그래프.   Figure 4 is a graph showing the effect of the tire spring constant in the two degrees of freedom model.

도 5는 본 발명의 실시예의 단면도.5 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예의 측면도.6 is a side view of an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예의 동적 모델 거동도.7 is a dynamic model behavior diagram of an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호설명 >               <Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>

10 : 휠 13 : 타이어 20 : 에어 스프링 30 : 질량체10 wheel 13 tire 20 air spring 30 mass

40a,40b : 압력평형수단40a, 40b: Pressure equalization means

본 발명은 차량의 진동흡수장치에 관한 것이며, 상세하게는 차량의 스프링 아래 진동을 억제하기 위하여 휠 캡을 동흡진기로 사용하는 진동흡수장치 관한 것이다.The present invention relates to a vibration absorber of a vehicle, and more particularly, to a vibration absorber using a wheel cap as a copper reducer to suppress vibration under a spring of a vehicle.

일반적으로 비교적 저주파 영역의 진동에서는 진동강제력은 상하방향의 노면입력이 주로되기 때문에 상하방향 만을 고려한 2 자유도 모델로 차량의 거동을 설명한다.In general, the vibration forcing in the relatively low frequency region is mainly because the road input in the vertical direction is mainly explained by the two degrees of freedom model considering only the vertical direction.

도 1은 차량의 2 자유도 모델 거동도로서, 스프링 위 질량(sprung mass)이라고 하는 것은 서스펜션에 의해 지지되는 질량(m1)이고, 스프링 아래 질량(unsprung mass)이라고 하는 것은 타이어와 서스펜션 사이에 있는 유효질량이다.1 is a two-degree-of-freedom model behavior of a vehicle, where the mass above spring is the mass supported by suspension (m 1 ) and the mass below spring is between the tire and the suspension. Effective mass.

상기 스프링 위 질량(m1)과 스프링 아래 질량(m2)에 의한 진동모드는 차량의 승차감을 결정하는 중요한 요소로 작용한다.The vibration mode by the mass above the spring (m 1 ) and the mass below the spring (m 2 ) acts as an important factor in determining the ride comfort of the vehicle.

그리고 도 1에서 서스펜션의 스프링 위ㆍ아래 사이의 상하 스프링 상수와 감쇠계수는 k1 및 c 이며, 휠에 구비된 타이어의 상하 스프링 상수는 k2 이다.1, the upper and lower spring constants and damping coefficients between the upper and lower springs of the suspension are k 1 and c, and the upper and lower spring constants of the tires provided in the wheel are k 2 .

차량의 주행시 발생하는 진동현상은 고속도로의 큰 굴곡을 주행할 때나 도로의 요철 등을 타고 넘은 후에 나타나는 바운싱 진동, 연속적인 요철이 있는 노면을 주행할 때 나타나는 미진동 및 셰이크(vehicle shake) 등으로 구분할 수 있다.Vibration phenomena generated when driving a vehicle can be divided into bouncing vibration that occurs when driving on a large bend of a highway or after passing over unevenness of a road, and microscopic vibration and a shake which occurs when driving a road with continuous unevenness. Can be.

스프링 아래 질량의 진동은 상기의 진동현상 모두에 큰 영향을 미치나, 그 중에서도 특히 셰이크에 더 큰 영향을 미치게 되고, 스프링 아래 질량의 공진은 타이어와 노면의 접지력을 악화시켜 제동력 및 주행 안전성을 크게 해친다. The vibration of the mass under the spring has a great influence on all of the above vibration phenomena, but especially the shake. The resonance of the mass under the spring deteriorates the traction of the tire and the road surface, which greatly affects the braking force and driving safety. .                         

도 2는 상기 2 자유도 모델에서 감쇠계수의 영향을 나타낸 그래프이고, 도 3은 상기 2 자유도 모델에서 스프링 아래 질량의 영향을 나타낸 그래프이며, 도 4는 상기 2 자유도 모델에서 타이어 스프링 상수의 영향을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the influence of the damping coefficient in the two degrees of freedom model, Figure 3 is a graph showing the effect of the mass under the spring in the two degrees of freedom model, Figure 4 is a tire spring constant of the two degrees of freedom model It is a graph showing the effect.

상기 도 2를 참조하면, 서스펜션의 감쇠계수(c)를 높게 하면 스프링 위 공진점 부근에서 진동의 가속도가 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서 서스펜션의 감쇠계수(c)를 조절함으로써 스프링 위 진동을 줄일 수 있다. 그러나 서스펜션의 감쇠가 증가한다 하여도 스프링 아래 공진은 아무런 영향을 받지 않는다.Referring to FIG. 2, it can be seen that when the attenuation coefficient c of the suspension is increased, acceleration of vibration decreases near the resonance point on the spring. Therefore, the vibration on the spring can be reduced by adjusting the damping coefficient (c) of the suspension. However, even if the suspension damping increases, the resonance under the spring is not affected.

그리고 도 3을 참조하면, 진동레벨은 변하지 않음으로 진동감소에는 아무런 도움이 되지 않는 것이다.And with reference to Figure 3, the vibration level does not change is not helpful to vibration reduction at all.

즉 서스펜션의 감쇠계수(c)를 조절하는 경우 및 스프링 아래 질량을 감소시키는 경우에도 공진 주파수에서의 스프링 아래 진동수준을 감소시킬 수 없게 되는 것이다.That is, even when adjusting the damping coefficient (c) of the suspension and reducing the mass under the spring, it is impossible to reduce the vibration level under the spring at the resonance frequency.

또한 도 4를 참조하면, 스프링 아래 질량의 진동을 줄이려면 타이어의 스프링 상수(k2)를 감소시켜야 한다. 즉 스프링 아래 질량의 진동을 줄이려면 반드시 타이어를 변화시켜야 하지만 실제적으로 타이어의 특성을 변화하는데는 한계가 있다. 예를 들어 타이어의 스프링 상수를 줄이게 되면 차고의 유지가 어렵고 노면으로부터의 충격에 대해 매우 취약해지며, 충분한 횡력의 발생이 어렵다는 단점이 있음으로 차량의 진동승차감 향상에 한계가 존재하여 왔다.Referring also to FIG. 4, the spring constant (k 2 ) of the tire should be reduced to reduce vibration of the mass under the spring. In other words, to reduce the vibration of the mass under the spring, the tire must be changed, but there is a limit to actually changing the characteristics of the tire. For example, reducing the spring constant of the tire is difficult to maintain the garage, very vulnerable to the impact from the road surface, there is a disadvantage in improving the vibration ride comfort of the vehicle due to the disadvantage that it is difficult to generate a sufficient lateral force.

본 발명의 발명자 및 출원인은 상기한 차량의 진동승차감 향상 한계를 극복 하기 위하여 스프링 아래 질량을 직접 제어하는 차량의 진동흡수장치를 2003년 특허출원 제 54724 호로 제안한 바 있다.The inventors and applicants of the present invention have proposed a vibration absorbing device of a vehicle that directly controls the mass under the spring in 2003 Patent Application No. 54724 in order to overcome the limitation of improving the vibration ride comfort of the vehicle.

상기한 선출원의 차량의 진동흡수장치는 휠에 질량체로서 휠 캡을 탄성장치(스프링)로 연결 설치하여 상기 휠 캡을 동흡진기로 작용하게 한 것이며, 상기한 휠 캡은 휠 캡의 질량과 탄성장치를 스프링 아래 질량의 공진 주파수와 동일하도록 설정함으로써 스프링 아래 질량을 제어토록 한 것이다.The vibration absorbing device of the vehicle of the above-mentioned source is to install the wheel cap as an elastic device (spring) as a mass body on the wheel so that the wheel cap acts as a dynamic reducer, the wheel cap is the mass and elastic device of the wheel cap The mass under the spring is controlled by setting to equal to the resonant frequency of the mass under the spring.

그러나 스프링 아래 질량의 공진 주파수는 스프링 아래 질량뿐만 아니라 타이어의 강성에 직접 영향을 받고, 또한 타이어의 강성은 내부압력의 함수이며, 주행중 타이어 압력은 수시로 변할 뿐만 아니라 주위의 온도 및 주입하는 공기의 양에 따라서도 변하기 때문에 상기 선출원은 휠 캡의 질량과 탄성장치의 공진 주파수가 스프링 아래 질량의 공진 주파수와 일치하면 타이어의 진동을 현저히 억제시킬 수 있는 반면에 상기 두 주파수가 차이가 나면 오히려 진동이 커지게 됨으로써 스프링 아래 질량의 안정적인 진동감쇠가 어렵게 되는 문제점이 발생하는 것이다.However, the resonant frequency of the mass under the spring is directly affected by the stiffness of the tire as well as the mass under the spring, and also the stiffness of the tire is a function of the internal pressure, while the tire pressure on the road changes frequently, as well as the ambient temperature and the amount of air injected. Since the first application can significantly suppress the vibration of the tire when the mass of the wheel cap and the resonant frequency of the elastic device coincide with the resonant frequency of the mass under the spring, the vibration of the first application can be significantly suppressed when the two frequencies are different. As a result, a problem arises that it is difficult to stably damp the mass under the spring.

본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 휠에 설치하는 질량체의 강성을 타이어의 공기압에 부합되게 변화시켜서 스프링 아래 질량의 진동을 안정되고 양호하게 억제하고, 진동승차감을 획기적으로 개선할 수 있도록 한 차량의 진동흡수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to correct the above problems, by changing the rigidity of the mass installed on the wheel to match the air pressure of the tire to stably and satisfactorily suppress the vibration of the mass under the spring, and to significantly improve the vibration ride comfort An object of the present invention is to provide a vibration absorbing device.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 타이어를 장착한 휠과; 상기 휠에 설치한 에어 스프링과; 상기 에어 스프링의 측면에 설치한 질량체와; 상기 타이 어와 에어 스프링을 상호 연통되게 연결한 압력평형수단으로 구성한 것이다.In order to achieve the above object, the present invention is a wheel equipped with a tire; An air spring installed on the wheel; A mass body provided on a side surface of the air spring; It is composed of a pressure balancing means connected the tire and the air spring in communication with each other.

도 5는 본 발명의 실시예의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예의 측면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예의 동적 모델 거동도로서, 10은 휠로서, 상기 휠(10)은 디스크(11)의 주위에 림(12)을 형성하고, 림(12)에 타이어(13)를 장착하여 디스크(11)를 구동축에 연결한 허브(14)에 볼트(15)로 고정한 것이며, 상기 타이어(13)의 스프링 상수는 k2 이다.5 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a side view of an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a dynamic model behavior of an embodiment of the present invention, where 10 is a wheel and the wheel 10 is a disk 11. The rim 12 is formed around the rim 12, the tire 13 is mounted on the rim 12, and the disk 11 is fixed to the hub 14 which connects the disk 11 to the drive shaft. ), The spring constant is k 2 .

20은 에어 스프링으로서, 상기 에어 스프링(20)은 중공 튜브 상으로 형성하여 상기 휠(10)의 림(12)에 외주면을 고정한 것이며, 그 스프링 상수는 k 이다.20 is an air spring, and the air spring 20 is formed on a hollow tube to fix an outer circumferential surface to the rim 12 of the wheel 10, and the spring constant thereof is k.

30은 질량체로서, 상기 질량체(30)는 소정의 질량(m)을 가지며, 외관을 고려함과 동시에 제동장치의 효율적인 냉각을 위하여 통상적으로 부설하는 휠 캡이 바람직하다.30 is a mass body, and the mass body 30 has a predetermined mass (m), and a wheel cap that is usually laid for efficient cooling of the braking device while considering the appearance is preferable.

상기 휠 캡은 에어 스프링(20)의 내주면에 부착하며, 휠 캡의 내면에 원형 또는 바상의 지지부재(31)를 설치하여 상기 지지부재(31)를 에어 스프링(20)의 내주면에 고정하는 것이 바람직하다.The wheel cap is attached to the inner circumferential surface of the air spring 20, it is to install a circular or bar support member 31 on the inner surface of the wheel cap to fix the support member 31 to the inner circumferential surface of the air spring 20. desirable.

40a,40b는 압력평형수단으로서, 상기 압력평형수단(40a)(40b)은 상기 타이어(13)와 에어 스프링(20)을 상호 연통되게 연결하여 타이어(13)의 압력이 변하여 그 스프링 상수(k2)가 변화할 때 타이어의 압력변화에 추종하여 에어 스프링(20)의 스프링 상수(k)가 변동되도록 하는 것이다. 40a and 40b are pressure equalization means, and the pressure equalization means 40a and 40b connect the tire 13 and the air spring 20 to communicate with each other so that the pressure of the tire 13 is changed and the spring constant k 2 ) to change the spring constant (k) of the air spring 20 to follow the pressure change of the tire.

상기한 압력평형수단(40a)(40b)은 타이어(13)의 공기압이 에어 스프링(20)보다 클 때는, 예를 들어 압력평형수단(40b)은 열리고, 압력평형수단(40a)은 닫치며, 타이어(13)의 공기압이 에어 스프링(20)의 공기압보다 작을 때에는 상기의 반대로 열리고 닫치는 것이다.The pressure balancing means 40a, 40b is, for example, when the air pressure of the tire 13 is greater than the air spring 20, for example, the pressure balancing means 40b is opened, and the pressure balancing means 40a is closed. When the air pressure of the tire 13 is smaller than the air pressure of the air spring 20, it is opened and closed in reverse.

따라서 상기 압력평형수단(40a)(40b)은 체크 밸트로 형성하는 것이 바람직 한 바, 상기 체크 밸브는 보디(140)에 스프링(142)으로 지지한 볼(141)을 내장한 것이고, 어느 하나가 개방되면 다른 하나는 폐쇄되게 설치하는 것이며, 상기 스프링(142)은 설치하지 않아도 무방하다.Therefore, it is preferable that the pressure balancing means 40a and 40b are formed as a check belt, and the check valve includes a ball 141 supported by the spring 142 in the body 140, which one If opened, the other one is to be installed to be closed, the spring 142 may not be installed.

이상과 같은 본 발명은 노면의 요철에 의하여 타이어(13)가 가진(加振)되어 진동이 유발되면 그 진동이 에어 스프링(20)을 경유하여 질량체(30)인 휠 캡에 전달되어 휠 캡이 진동하며, 상기와 같이 휠 캡이 진동할 때 도 5와 같이 체크 밸브인 압력평형수단(40b)은 열리고, 압력평형수단(40a)은 닫침으로써 즉 타이어(13)의 스프링 상수(k2)에 따라 질량체(30)인 휠 캡의 스프링 상수(k)가 변동되어 즉 질량체(30)인 휠 캡의 강성을 타이어(13)의 공기압에 부합되게 변화시킴으로써 스프링 아래 질량의 공진 주파수 성분의 진동이 소멸되는 것이다.According to the present invention as described above, when the tire 13 is excited by the unevenness of the road surface and vibration is induced, the vibration is transmitted to the wheel cap which is the mass body 30 via the air spring 20 so that the wheel cap is When the wheel cap vibrates as described above, the pressure balancing means 40b, which is a check valve, is opened, and the pressure balancing means 40a is closed, that is, the spring constant k 2 of the tire 13 is closed. Accordingly, the spring constant k of the wheel cap, which is the mass 30, is varied, that is, the stiffness of the wheel cap, which is the mass 30, is changed to match the air pressure of the tire 13, thereby eliminating the vibration of the resonance frequency component of the mass under the spring. Will be.

따라서 노면의 요철이 차량의 스프링 아래 질량의 공진 주파수와 일치하여 공진이 일어나도 휠 캡은 진동하지만 타이어는 진동하지 않게 되는 것이다.Therefore, even if the road surface irregularities coincide with the resonance frequency of the mass under the spring of the vehicle, the wheel cap vibrates but the tire does not vibrate even when resonance occurs.

상기와 같이 스프링 아래 질량의 공진 주파수 성분의 진동이 소멸되면 아래의 식을 만족하고, When the vibration of the resonance frequency component of the mass under the spring disappears as described above, the following expression is satisfied.                     

Figure 112004058051625-PAT00001
Figure 112004058051625-PAT00001

또한 도 7과 같이 동적 모델 거동을 함으로써 휠 캡이 동흡진기로서의 기능을 양호하게 수행할 수 있는 것이다.In addition, as shown in FIG. 7, the wheel cap can perform a function as a dynamic reducer by performing dynamic model behavior.

이상과 같이 본 발명은 휠에 에어 스프링을 설치하고, 상기 에어 스프링에 질량체를 설치함과 동시에 타이어와 에어 스프링을 압력평형수단으로 연결하여서, 타이어가 가진 되어 진동이 유발될 때 스프링 아래 질량의 공진을 안정되게 억제 소멸시켜 타이어의 진동을 방지하였음으로 셰이크 등의 진동을 유발하지 않게 되어 승차감을 향상시키고, 타이어의 접지력도 항상 충분하게 보장함으로써 조종안전성 및 선회성능을 향상하는 것이다.As described above, the present invention installs an air spring on the wheel, and installs a mass body on the air spring, and at the same time connects the tire and the air spring by the pressure balancing means, when the tire is excited and the vibration of the mass under the spring when the vibration is induced By stably suppressing and extinguishing the tire to prevent the vibration of the tire, it does not cause vibrations such as shakes, thereby improving the riding comfort and ensuring sufficient tire grip force, thereby improving steering safety and turning performance.

Claims (5)

타이어를 장착한 휠과; 상기 휠에 설치한 에어 스프링과; 상기 에어 스프링의 측면에 설치한 질량체와; 상기 타이어와 에어 스프링을 상호 연통되게 연결한 압력평형수단으로 구성한 차량의 진동흡수장치.A wheel equipped with a tire; An air spring installed on the wheel; A mass body provided on a side surface of the air spring; Vibration absorption device of the vehicle consisting of a pressure balance means for connecting the tire and the air spring in communication with each other. 제 1 항에 있어서, 질량체는 휠 캡인 차량의 진동흡수장치.The vibration absorbing device of claim 1, wherein the mass is a wheel cap. 제 1 항에 있어서, 압력평형수단은 체크 밸브인 차량의 진동흡수장치.The vibration absorbing device of claim 1, wherein the pressure balancing means is a check valve. 제 2 항에 있어서, 휠 캡은 그 내면에 지지부재를 설치하여 에어 스프링의 내주면에 고정한 차량의 진동흡수장치.3. The vibration absorbing device of claim 2, wherein the wheel cap is fixed to an inner circumferential surface of the air spring by providing a support member on an inner surface thereof. 제 3 항에 있어서, 체크 밸브는 어느 하나가 개방되면 다른 하나는 폐쇄되는 차량의 진동흡수장치.The vibration absorbing apparatus of claim 3, wherein the check valve is closed when one of the check valves is opened.
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