KR20190031007A

KR20190031007A - Vehicle resonator using Magneto-Rheological Elastomer

Info

Publication number: KR20190031007A
Application number: KR1020170118787A
Authority: KR
Inventors: 최승복; 차애리; 김성환
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2019-03-25
Also published as: KR102042132B1

Abstract

Disclosed in the present invention is a vehicle resonator using a magneto-rheological elastomer, which can reduce an intake noise in a wider frequency band when reducing an intake noise of a vehicle. In the vehicle resonator, wherein a chamber is connected to one side surface of a main duct through a diameter part, at least a part of the diameter part is composed of a magneto-rheological elastomer (MRE) member. Moreover, at least one coil member is arranged around the diameter part to provide a magnetic field to the MRE member.

Description

{Vehicle resonator using Magneto-Rheological Elastomer}

본 발명은 차량용 공명기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기유변탄성체(MRE)를 이용한 차량용 공명기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resonator for a vehicle and, more particularly, to a resonator for a vehicle using a magnetorheological elastomer (MRE).

일반적으로, 차량의 엔진을 가동할 때나 가속을 할 때에 흡기 소음이 발생하게 된다. 이러한 흡기 소음의 발생원인은 흡기밸브의 개폐과정에서 생기는 내부 음향의 공명현상 때문이다. 이때 주파수는 주로 600Hz 이하의 낮은 음역대를 이루게 된다. 이러한 흡기소음은 차량 전체의 소음원 중에서 대략 30%의 기여도를 갖는 주요한 소음원 중에 하나이다. 특히 이러한 낮은 주파수 대의 흡기소음은 운전자에게 불쾌감을 주게되는 문제가 있다.Generally, an intake noise is generated when the engine of the vehicle is operated or accelerated. The cause of the intake noise is caused by the resonance of the internal sound generated during the opening and closing of the intake valve. At this time, the frequency is mainly a low band of 600 Hz or less. This intake noise is one of the major noise sources with a contribution of approximately 30% among the noise sources throughout the vehicle. Particularly, the intake noise of such a low frequency band is disadvantageous to the driver.

도 1a는 공명기를 사용한 경우와 사용하지 않는 경우의 흡기소음을 비교한 그래프이다. 도 1a의 그래프와 같이 공명기를 챠량에 적용한 예에서는 3,000rpm 이상에서 흡기소음의 저감치가 극명하게 나뉘는 것을 알 수 있다. 이와 같이 종래의 공명기는 다양한 방식의 공명기가 개시되어 차량의 흡기소음을 저감하는데 사용되고 있다.1A is a graph comparing intake noise when resonators are used and when no resonators are used. As shown in the graph of FIG. 1A, in the example in which the resonator is applied to the vehicle, it can be seen that the reduction value of the intake noise is clearly divided at 3,000 rpm or more. Thus, conventional resonators are being used to reduce the intake noise of a vehicle by starting resonators of various types.

종래의 공명기는 공명 현상을 이용해서 복잡한 음 가운데서 한 진동수의 음만을 빼내거나 또는 주어진 높이의 음에 공명시켜서 그 진동수를 알아내는 데 사용된다. 또한 종래의 공명기는 그 구조에 따라 확장형 공명기, 통형 공명기, 헬름홀츠형 공명기 및 사이드 브랜치형 공명기 등으로 분류할 수 있다.Conventional resonators are used to extract the frequency of a frequency from a complex sound using the resonance phenomenon, or resonate to a sound of a given height to find out its frequency. The conventional resonator can be classified into an expandable resonator, a cylindrical resonator, a Helmholtz resonator, and a side branch resonator according to its structure.

근래에는 헬름홀츠(Helmholtz) 공명기가 주로 사용되고 있다. 이러한 헬름홀츠 공명기는 항아리 모양의 것으로, 그 목 부분(경부;頸部)의 공기가 질량으로서, 또 내부의 공기가 스프링으로서 작용하여 공명을 일으킨다. 공명하면 목 부분의 공기가 심하게 출입하며 관벽과의 마찰에 의해 열 에너지로 바뀌어 흡음이 이루어지는 장치이다. Recently, the Helmholtz resonator is mainly used. This Helmholtz resonator is shaped like a jar and the air in the neck (neck, neck) acts as a mass, and the air inside acts as a spring, causing resonance. When the resonance occurs, the air in the neck is severely vented, and it is converted into heat energy by the friction with the pipe wall, and the sound absorption is performed.

도 1b은 종래의 헬름홀츠 공명기를 나타내는 단면도로서, 메인 덕트(10)의 일측면에 경부(20)를 통해 챔버(30)가 연결된 구성을 갖는다. 이러한 공명기에서 공명 처리할 수 있는 소음의 주파수는 챔버(30)의 체적, 경부(20)의 길이 및 경부의 단면적 등에 의해서 결정된다. 1B is a cross-sectional view showing a conventional Helmholtz resonator, in which a chamber 30 is connected to one side of a main duct 10 through a neck portion 20. The frequency of the resonance that can be resonated in such a resonator is determined by the volume of the chamber 30, the length of the neck portion 20, the cross-sectional area of the neck portion, and the like.

따라서, 헬름홀츠 공명기는 공명기 내부의 부피만큼의 공기와 경부의 형상(길이 및 단면적, 질량 등)에 의해 공명주파수가 결정되어 추후 공명주파수를 바뀔 수 없는 한계점이 있었다. Therefore, the Helmholtz resonator has a limitation in that the resonance frequency is determined by the shape of the air and the diameter of the neck portion (length, cross-sectional area, mass, etc.)

이에 따라 매우 적은 범위의 특정 주파수에서만 소음을 저감하는 사용상의 한계점이 있었다. 예를 들어 기존의 헬름홀츠 공명기는 낮은 주파수 영역에서 나는 소음보다는 날카로운 소음(고주파 음역대)의 저감에 적합하여 사용상의 제약이 있는 문제점이 제기되었다. .As a result, there is a limit to the use of noise reduction in a very limited range of frequencies. For example, the conventional Helmholtz resonator is suitable for reduction of sharp noise (high-frequency band) rather than noise in low frequency range, which poses a problem in use limitation. .

<선행문헌 1> : 대한민국 특허공개 제2004-0012184호(공개일: 2004년 02월 11일)<Prior Art 1> Korean Patent Publication No. 2004-0012184 (Published on Feb. 11, 2004)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 차량의 흡기소음 저감시 보다 폭넓은 주파수대의 흡기소음을 저감시킬 수 있는 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a resonator for a vehicle using a magnetorheological elastomer that is capable of reducing intake noise at a broader frequency band when the intake noise of a vehicle is reduced.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 메인 덕트의 일측면에 경부를 통해 챔버가 연결된 차량용 공명기에 있어서, 상기 경부의 적어도 일부는 MRE 부재로 이루어지고, 상기 경부의 주변에는 상기 MRE 부재에 자기장을 제공하는 적어도 하나의 코일부재가 배치된 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기가 제공된다. In order to achieve the above object, according to one embodiment of the present invention, there is provided a resonator for a vehicle in which a chamber is connected to a side surface of a main duct through a neck portion, wherein at least a part of the neck portion is made of an MRE member, There is provided a resonator for a vehicle using a magnetorheological elastomer in which at least one coil member for providing a magnetic field to the MRE member is disposed.

상기 코일부재의 외부에는 비자성 재질로 이루어진 보빈부재가 형성된 것일 수 있다. And a bobbin member made of a non-magnetic material may be formed on the outer side of the coil member.

상기 보빈부재는 다수로 이루어지고, 상기 MRE 부재의 둘레에 일정간격을 두고 배치되는 것일 수 있다. The bobbin member may be a plurality of bobbin members and may be disposed around the MRE member at regular intervals.

상기 MRE 부재는 주름관 형태로 상기 경부 내에 배치되는 것일 수 있다. The MRE member may be disposed in the neck portion in the form of a corrugated tube.

상기 MRE 부재는 상기 보빈부재 사이에서 돌출된 요철부, 및 상기 보빈이 밀착되는 밀착 곡면부가 형성되고, 상기 요철부보다 내측으로 오목하게 형성된 오목부가 연속되도록 형성된 것일 수 있다. The MRE member may be formed such that a concave portion protruding between the bobbin members and a concave curved portion to which the bobbin is closely contacted and a concave portion recessed inwardly from the concave and convex portion are continuous.

상기 오목부의 정점영역에는 수직한 방향으로 슬릿홈이 형성된 것일 수 있다. The vertex region of the concave portion may be formed with a slit groove in a vertical direction.

본 발명에 따르면, 차량용 공명기에 MRE(자기유변탄성체)를 적용하여 낮은 주파수 대역에서 공진 주파수 이동에 효과가 있어, 낮은 주파수대의 흡기 소음을 저감하는데 효과가 있다. 아울러, MRE의 강성 변화를 이용하여 공명기의 공명주파수를 조절함으로써 특정 좁은 범위의 주파수 영역에만 효과적인 기존 공명기에 비하여 더 넓은 범위의 주파수 영역에 흡기 소음을 저감할 수 있어 운전자에게 편안함을 제공하는 효과가 있다. According to the present invention, an MRE (magnetorheological elastomer) is applied to a resonator for a vehicle, which is effective in shifting a resonance frequency in a low frequency band, and is effective in reducing intake noise in a low frequency band. In addition, by adjusting the resonance frequency of the resonator using the change in stiffness of the MRE, it is possible to reduce the intake noise in a wider frequency range than the existing resonator, which is effective only in a narrow range of frequency ranges. have.

도 1a는 공명기를 사용한 경우와 사용하지 않는 경우의 흡기소음을 비교한 그래프,
도 1b은 종래의 헬름홀츠 공명기를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 MRE 부재와 보빈부재의 배치형상을 보여주는 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 MRE 부재와 보빈부재의 배치형상을 보여주는 평면도, 및
도 5는 본 발명의 일 실시예의 사용상태에 따른 주파수에 따른 진폭을 나타내는 그래프이다. FIG. 1A is a graph comparing intake noise when a resonator is used and when it is not used,
1B is a cross-sectional view showing a conventional Helmholtz resonator,
2 is a sectional view of a resonator for a vehicle using a magnetorheological elastomer according to an embodiment of the present invention,
3 is a perspective view showing an arrangement of an MRE member and a bobbin member of a resonator for a vehicle using a magnetorheological elastomer according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a plan view showing an arrangement of an MRE member and a bobbin member of a resonator for a vehicle using the magnetorheic elastomer according to an embodiment of the present invention, and FIG.
5 is a graph showing the amplitude according to the frequency according to the use state of the embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는다. 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 첨부된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concept of the term appropriately in order to describe its own invention in the best way. The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Further, unless otherwise defined in the technical terms and the scientific terms used, those having ordinary skill in the art to which the present invention belongs have the same meaning as commonly understood. In the following description and the accompanying drawings, descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted. The accompanying drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. In addition, like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be noted that the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals whenever possible.

먼저, 본 발명 종래의 헬름홀츠 공명기를 기본 구조로 구성된다. 즉 종래의 헬름홀츠 공명기와 같이 항아리 모양의 것으로, 그 목 부분(경부;頸部)의 공기가 질량으로서, 또한 내부의 공기가 스프링으로서 작용하여 공명을 일으키고, 공명이 이루어지면 목 부분의 공기가 심하게 출입하며 관벽과의 마찰에 의해 열 에너지로 바뀌어 흡음이 이루어지는 원리로 적용된다. First, the conventional Helmholtz resonator according to the present invention has a basic structure. That is, like the Helmholtz resonator of the prior art, the air in the neck part (neck part) acts as a mass, and the air inside acts as a spring to cause resonance. When resonance is made, It is applied to the principle that sound absorption occurs by turning into heat energy by friction with the pipe wall.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 MRE 부재와 보빈부재의 배치형상을 보여주는 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변탄성체를 이용한 차량용 공명기의 MRE 부재와 보빈부재의 배치형상을 보여주는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예의 사용상태에 따른 주파수에 따른 진폭을 나타내는 그래프이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a resonator for a vehicle using a magnetorheological elastomer according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an MRE member and a bobbin member of an automotive resonator using the magnetorheic elastomer according to an embodiment of the present invention. 4 is a plan view showing an arrangement of an MRE member and a bobbin member of a resonator for a vehicle using a magnetorheic elastomer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view showing a frequency And Fig.

구체적으로, 도 2를 참조하면 본 발명은 메인 덕트(10)의 일측면에 경부(20)를 통해 챔버(30)가 연결된 구성을 갖는다. 2, the present invention has a configuration in which a chamber 30 is connected to one side of a main duct 10 through a neck 20.

이때 경부(20)의 둘레로 MRE 부재(20)가 배치되고, 이 MRE 부재(20)의 둘레로 코일부재(60)가 배치된 구성이 제공된다. 이때 MRE 부재(20)는 자기유변탄성체라고 불리우는 재질로 이루어진다. 이에 따라 자기장의 세기에 따라 MRE 부재(20)의 탄성도를 조절할 수 있게 된다. At this time, a configuration is provided in which the MRE member 20 is disposed around the neck portion 20, and the coil member 60 is disposed around the MRE member 20. At this time, the MRE member 20 is made of a material called a magnetorheological elastomer. Accordingly, the elasticity of the MRE member 20 can be adjusted according to the intensity of the magnetic field.

한편, 코일부재(60)는 비자성 재질로 이루어진 보빈부재(40)의 내부에 수용되어 외부의 충격이나 간섭으로부터 보호하는 것이 바람직하다. Meanwhile, it is preferable that the coil member 60 is accommodated in the bobbin member 40 made of a non-magnetic material to protect it from external impact or interference.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명은 보빈부재(40)는 MRE 부재(50)의 둘레에 일정간격을 두고 다수로 배치된다. 본 실시예에서는 5개의 보빈부재(40)가 5각형을 이루도록 배치된 것을 예로 들어 설명한다. 3 and 4, in the present invention, the bobbin members 40 are disposed at a plurality of intervals around the MRE member 50 at regular intervals. In the present embodiment, five bobbin members 40 are arranged to form a pentagon, for example.

또한 MRE 부재(50)는 탄성력에 의해 구부려진 상태로 이루게 되는데, 도 3 및 4에서는 주름관 형태로 경부(20; 도 2 참조) 내에 배치된 것으로 나타내었다. In addition, the MRE member 50 is formed to be bent by an elastic force, which is shown in Figs. 3 and 4 as being disposed in the neck portion 20 (see Fig. 2) in the form of a corrugated tube.

이와 같이 주름관 형태로 경부(20)에 배치되는 것으로 유동 공기와 접촉하는 면적을 증대할 수 있다. 즉 보빈부재(40)의 내부에 코일부재(60)에 형성된 자기장에 의해 MRE 부재(50)의 일부 또는 전체의 탄성도(강성도)를 조절할 수 있다. 이와 같이 MRE 부재(50)에 자기장이 인가되면 MRE 부재(50)가 경직되어 중공부(H)의 체적이 변화(경직에 의해 좁아지는 작용)를 하게 된다. 이에 따라 흡음소음의 주파수 대역에 따라 고주파 대역뿐만 아니라 저주파 대역까지 맞춰서 경부(20) 내의 통로 체적을 MRE 부재(50)에 가해지는 자기장의 세기를 조정하는 것으로 간편하면서도 정밀하게 제어할 수 있게 된다. The area of contact with the flowing air can be increased by being disposed on the neck portion 20 in the form of a corrugated pipe. That is, the elasticity (stiffness) of a part or the whole of the MRE member 50 can be adjusted by the magnetic field formed in the coil member 60 inside the bobbin member 40. When the magnetic field is applied to the MRE member 50 as described above, the MRE member 50 is stiffened, and the volume of the hollow portion H is changed (narrowing action by rigidity). Accordingly, it is possible to easily and precisely control the passage volume in the neck portion 20 by adjusting the intensity of the magnetic field applied to the MRE member 50 in accordance with the frequency band of the sound absorption noise to the low frequency band as well as the high frequency band.

구체적으로, MRE 부재(50)는 다수의 보빈부재(40) 사이에서 돌출된 요철부(56)와 보빈부재(40)가 밀착되는 밀착 곡면부(57)가 형성되고, 요철부(56)보다 내측으로 오목하게 형성된 오목부(51,52)가 연속되도록 형성된 것일 수 있다. Specifically, in the MRE member 50, the concave / convex portion 56 protruding between the plurality of bobbin members 40 and the contact curved surface portion 57 in which the bobbin member 40 is closely contacted are formed, The concave portions 51 and 52 formed concavely inward may be continuous.

이때 오목부(51,52)의 정점영역에는 수직한 방향으로 슬릿홈(55)이 형성된다. 이러한 슬릿홈(55)은 자기장에 의해 MRE 부재(50)가 경직되는 경우에 MRE 부재(50) 전체의 미세한 수축작용(중공부; H의 공간축소)을 용이하게 하는 일종의 유격을 제공하는 기능을 하게 된다. At this time, slit grooves 55 are formed in the vertex area of the concave portions 51 and 52 in the vertical direction. The slit groove 55 has a function of providing a kind of clearance that facilitates the fine contraction action (reduction of space of the hollow portion H) of the entire MRE member 50 when the MRE member 50 is stiffened by the magnetic field .

이와 같이 구성된 본 발명은 전류에 의해 자기장이 인가되면서 MRE가 간극의 크기를 변화시켜 압력강하의 범위를 증가시킬 수 있다. 특히 차량용 공명기에 MRE(자기유변탄성체)를 적용하여 낮은 주파수 대역에서 공진 주파수 이동에 효과가 있어, 낮은 주파수대의 흡기 소음을 저감할 수 있다. 아울러, MRE의 강성 변화를 이용하여 공명기의 공명주파수를 조절함으로써 특정 좁은 범위의 주파수 영역에만 효과적인 기존 공명기에 비하여 더 넓은 범위의 주파수 영역에 흡기 소음을 저감할 수 있어 운전자에게 편안함을 제공할 수 있다. In the present invention configured as described above, the MRE can increase the range of the pressure drop by changing the size of the gap while the magnetic field is applied by the current. In particular, MRE (Magneto-Rheological Elastomer) is applied to a resonator in a vehicle, which is effective in moving the resonance frequency in a low frequency band, thereby reducing intake noise at a low frequency band. In addition, by adjusting the resonance frequency of the resonator using the stiffness change of the MRE, it is possible to reduce the intake noise in a wider range of frequency range than that of the conventional resonator, which is effective only in a narrow range of frequency ranges, .

이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to the particular embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

10: 메인 덕트
20: 경부
30: 챔버
40: 보빈부재
50: MRE 부재
51,52: 오목부
55: 슬릿홈
56: 요철부
57: 밀착 곡면부
60: 코일부재10: Main duct
20: neck
30: chamber
40: member of bobbin
50: absence of MRE
51, 52:
55: Slit groove
56: concave and convex
57:
60: coil member

Claims

1. A resonator for a vehicle in which a chamber is connected via a neck portion to one side of a main duct,
Wherein at least a part of the neck is made of an MRE (Magneto-Rheological Elastomer) member, and at least one coil member for providing a magnetic field to the MRE member is disposed around the neck. .

The method according to claim 1,
And a bobbin member made of a nonmagnetic material is formed on the outer side of the coil member.

3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of bobbin members are formed of a plurality of bobbin members and are spaced apart from each other around the MRE member.

The method of claim 3,
Wherein the MRE member is disposed in the neck portion in the form of a corrugated tube.

5. The method of claim 4,
Wherein the MRE member includes a concavo-convex portion protruding between the bobbin members,
Wherein a concave curved surface portion in which the bobbin member is closely contacted is formed and a concave portion concave inside is formed so as to be continuous from the concavo-convex portion.

6. The method of claim 5,
Wherein a slit groove is formed in a vertical direction in a vertex area of the concave portion.