KR20200126692A - 능동 동흡진기 및 그 작동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 능동 동흡진기 및 그 작동 방법이 개시된다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기 및 그 작동 방법은 차량에 장착되는 동흡진기에 있어서, 진동 감소 고무가 구비되어 있는 하우징; 상기 하우징 내에 회전축을 통해 동력을 전달하는 모터; 상기 모터에 의해 회전되는 가변강성체; 상기 가변강성체 외부를 감싸는 회전체를 포함하고, 상기 회전체는 상기 회전축으로부터 편심되어 있고 상기 가변강성체는 강성이 변화 가능하며 상기 모터 구동에 의해 유사 진동 위상차를 발생시켜 진동을 저감하여 구성된다.

Description

능동 동흡진기 및 그 작동 방법 {ACTIVE DYNAMIC VIBRATION ABSORBER AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 능동 동흡진기 및 그 작동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편심회전체와 자기유변유체 고무를 사용하여 구조물의 진동을 저감할 수 있는 능동 동흡진기 및 그 작동 방법에 관한 것이다.
능동 동흡진기 (Active Dynamic Vibration Absorber)는 스프링과 질량체, 및 질량체를 왕복 운동시킬 수 있는 전동식, 전자식 또는 공압식 구동기로 구성된다.
이러한 능동 동흡진기의 진동 저감 원리는 구동기를 사용하여 질량체를 왕복 운동시키고, 이렇게 왕복 운동되는 질량체로 인해 발생되는 관성력을 저감시키고자 하는 가진 진동수를 가지면서 동시에 위상은 정반대가 되도록 제어하면 진동체의 진동에 의한 주가진력을 상쇄시켜 진동을 저감시킨다.
즉 구동기의 작동 전류나 전압의 주파수를 제어하여 저감시키고자 하는 가진 진동수를 가변시킬 수 있으며 관성력의 크기 또한 작동 전류나 전압의 크기를 제어하여 가변할 수 있다.
종래의 능동 동흡진기는 그 고유 주파수가 설계 시에 고정되어 진동체의 진동 주파수 범위 중 낮은 주파수 대역의 진동을 상쇄할 때는 높은 효율을 얻을 수 있으나 높은 주파수 대역의 진동을 상쇄할 때는 효율면에서 손실이 발생하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허출원 제 10-2009-0112177 호
본 발명의 일 실시 예는 상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 공용 플랫폼으로 적용이 가능하며 구조물의 진동 저감이 발휘할 수 있도록 하여 진동을 최적으로 감소시킬 수 있는 능동 동흡진기 및 그 작동 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량에 장착되는 동흡진기에 있어서, 진동 감소 고무가 구비되어 있는 하우징; 상기 하우징 내에 회전축을 통해 동력을 전달하는 모터; 상기 모터에 의해 회전되는 가변강성체; 및 상기 가변강성체 외부를 감싸는 회전체를 포함하고, 상기 회전체는 상기 회전축으로부터 편심되어 있고 상기 가변강성체는 강성이 변화 가능하며 상기 모터 구동에 의해 유사 진동 위상차를 발생시켜 진동을 저감할 수 있다.
상기 진동 감소 고무는 상기 하우징의 양측에 각각 대향하여 구비될 수 있다.
상기 가변강성체의 재질은 자기유변유체 고무일 수 있다.
상기 자기유변유체 고무에 자기장을 가하는 가변 자기장 조절장치를 더 포함할 수 있다.
상기 모터의 회전축은 상기 진동 감소 고무 사이의 가상축 상에 수직하게 위치할 수 있다.
상기 회전체는 상기 가변강성체와 이종 재질일 수 있다.
상기 능동 동흡진기는 크로스 멤버 진동 모니터링 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 능동 동흡진기는 능동 동흡진기 진동 모니터링 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 능동 동흡진기의 작동 방법으로서, 차량 주행중 발생하는 진동을 입력하는 진동 입력 단계, 크로스 멤버에서 발생하는 진동을 저감하는 크로스 멤버 진동 저감 단계, 차체에 발생하는 진동을 저감하는 차체 진동 저감 단계, 실내에 발생하는 진동을 저감하는 실내 로드 노이즈 저감 단계를 포함할 수 있다.
상기 크로스 멤버 진동 저감 단계는, 모터를 구동하여 진동을 저감하는 제 1 진동 저감 단계, 및 가변강성체의 강성을 변화시키는 자기장을 온오프해서 진동을 저감하는 제 2 진동 저감 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 진동 저감 단계는, 상기 크로스 멤버에서 발생되는 진동을 모니터링하는 크로스 멤버 진동 모니터링 단계, 모터를 구동하여 유사 진동 위상을 발생시키는 모터 구동 단계, 상기 크로스 멤버 진동과 유사 진동의 주파수가 중첩되어 진동이 저감되는 진동 저감 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 진동 저감 단계는, 상기 크로스 멤버에서 발생되는 진동을 모니터링하는 크로스 멤버 진동 모니터링 단계, 상기 가변강성체에 자기장을 온오프하여 유사 진동 진폭을 발생시키는 단계, 및 상기 크로스 멤버 진동과 유사 진동의 주파수가 중첩되어 진동이 저감되는 진동 저감 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 능동 동흡진기 및 그 작동 방법은 공용 플랫폼으로 적용이 가능하며 부밍 노이즈(booming noise), 공명 공명(resonance) 영역, 럼블 노이즈(rumble noise) 전체에서 구조물의 진동 저감이 발휘할 수 있도록 하여 진동을 최적으로 감소시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기의 진동 감소 원리를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기의 진동 감소를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기 작동 방법의 모식도이다.
이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기의 모식도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기(100)는 차량에 장착되는 동흡진기에 있어서, 진동 감소 고무(140)가 구비되어 있는 하우징(110), 상기 하우징(110) 내에 회전축을 통해 동력을 전달하는 모터, 상기 모터에 의해 회전되는 가변강성체(120) 및 상기 가변강성체(120) 외부를 감싸는 회전체(130)를 포함하고, 상기 회전체(130)는 상기 회전축으로부터 편심되어 있고 상기 가변강성체(120)는 외부의 가변 자기장 조절장치에 의해 강성이 변화 가능하며 상기 모터 구동에 의해 유사 진동 위상차를 발생시켜 진동을 저감하도록 구성되어 있다.
하나의 구체적인 예에서 상기 진동 감소 고무(140)는 원판 형상으로 상기 하우징(110)의 양측에 각각 대향하여 구비되어 있다.
본 발명에 따르면 상기 가변강성체(120)의 재질은 자기유변유체 고무이되, 상기 자기유변유체 고무의 강성을 변화시키기 위해 외부에서 자기장을 가하는 가변 자기장 조절장치를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
한편 상기 모터의 회전축은 상기 진동 감소 고무(140) 사이의 가상축 상에 수직하게 위치하여 상기 가변강성체(120)와 상기 회전체(130)를 회전시키게 된다.
또한 상기 능동 동흡진기는 크로스 멤버의 진동을 모니터링하는 크로스 멤버 진동 모니터링 센서와 능동 동흡진기 진동을 모니터링하는 능동 동흡진기 진동 모니터링 센서와 외부에서 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기의 진동 감소 원리를 나타내는 그래프이고, 도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기의 진동 감소를 나타내는 그래프이며, 도 4는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기 작동 방법의 모식도이다.
도 2 내지 도 4를 함께 참조하면 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기 작동 방법은 차량 주행중 발생하는 진동을 입력하고(S110) 크로스 멤버에서 발생하는 진동을 저감한 후에(S120) 차체에 발생하는 진동을 저감하는 차체 진동을 저감하여(S130) 실내에 발생하는 진동을 저감하게 된다(S140).
하나의 구체적인 예에서 상기 크로스 멤버 진동 저감 단계는 모터를 구동하여 진동을 저감하는 제 1 진동 저감 단계 및 가변강성체의 강성을 변화시키는 자기장을 온오프해서 진동을 저감하는 제 2 진동 저감 단계를 포함하여 수행될 수 있다. 상기 제 1 진동 저감 단계와 제 2 진동 저감 단계는 동시에 이루어지거나 순차적으로 또는 역순으로 이루어질 수도 있다.
여기서 제 1 진동 저감 단계는 상기 크로스 멤버에서 발생되는 진동을 모니터링하고, 이에 따라 모터를 구동하여 유사 진동 위상을 발생시켜 소음을 저감시키고, 상기 크로스 멤버 진동과 유사 진동의 주파수가 중첩되어 진동이 저감된다.
또한 상기 제 2 진동 저감 단계는 상기 크로스 멤버에서 발생되는 진동을 모니터링하고, 상기 가변강성체에 자기장을 온오프하여 유사 진동 진폭을 발생시킨 후에 상기 크로스 멤버 진동과 유사 진동의 주파수가 중첩되어 진동이 저감되도록 한다.
크로스 멤버가 진동되면 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기는 회전체가 진동을 하여 위상차를 발생시켜 주파수를 중첩하게 되어 진동을 현저하게 감소하키게 되고 이에 따른 그래프를 참조하면 이를 알 수 있다.
보다 상세하게는 A는 크로스 멤버 진동 B는 매스(Mass) 댐퍼를 적용한 크로스 멤버 진동을 나타내고 있으며 C는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기를 적용하기 전의 크로스 멤버 진동을 나타내는 그래프이다.
여기서 A는 진동과 진폭이 상대적으로 큰 것을 알 수 있으며, 이를 해결하기 위해 매스 댐퍼를 적용한 B를 참조하면 B의 (1)영역에서 매스 효과에 따른 진폭이 저감되어 부밍 노이즈가 개선되었으나 B의 (2)영역에서 주파수 변경에 따른 진폭이 증대로 공명이 악화된 것을 알 수 있다. 또한 B의 (3)영역에서 공진 주파수 대역 이동으로 럼블 노이즈 개선이 이루어지지 않은 것을 알 수 있다.
이와 달리 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 능동 동흡진기를 적용한 C를 참조하면 C의 (1)에서 진폭이 저감되어 부밍 노이즈가 개선되고, C의 (2)를 참조하면 주파수가 이동하여 진폭이 저감되어 공명이 개선되었음을 알 수 있다. 또한 C의 (3)을 참조하면 진폭이 저감되어 럼블 노이즈가 개선된 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 능동 동흡진기 및 그 작동 방법은 진동 감소를 위해 다양한 차종에 공용 플랫폼으로 적용이 가능하며 구조물의 진동 저감이 발휘할 수 있도록 하여 진동을 최적으로 감소시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당 업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시 예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시 예가 가능함을 밝혀둔다.
100: 능동 동흡진기
110: 하우징
120: 가변강성체
130: 회전체
140: 진동 감소 고무

Claims (10)

  1. 차량에 장착되는 동흡진기에 있어서,
    진동 감소 고무가 구비되어 있는 하우징;
    상기 하우징 내에 회전축을 통해 동력을 전달하는 모터;
    상기 모터에 의해 회전되는 가변강성체; 및
    상기 가변강성체 외부를 감싸는 회전체;
    를 포함하고,
    상기 회전체는 상기 회전축으로부터 편심되어 있고 상기 가변강성체는 강성이 변화 가능하며 상기 모터 구동에 의해 유사 진동 위상차를 발생시켜 진동을 저감하는 것을 특징으로 하는 능동 동흡진기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 감소 고무는 상기 하우징의 양측에 각각 대향하여 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 능동 동흡진기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변강성체의 재질은 자기유변유체 고무인 것을 특징으로 하는 능동 동흡진기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자기유변유체 고무에 자기장을 가하는 가변 자기장 조절장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 동흡진기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 능동 동흡진기는 능동 동흡진기 진동 모니터링 센서 또는 크로스 멤버 진동 모니터링 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 동흡진기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 능동 동흡진기는 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 동흡진기.
  7. 능동 동흡진기의 작동 방법으로서,
    차량 주행중 발생하는 진동을 입력하는 진동 입력 단계,
    크로스 멤버에서 발생하는 진동을 저감하는 크로스 멤버 진동 저감 단계,
    차체에 발생하는 진동을 저감하는 차체 진동 저감 단계,
    실내에 발생하는 진동을 저감하는 실내 로드 노이즈 저감 단계,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 크로스 멤버 진동 저감 단계는,
    모터를 구동하여 진동을 저감하는 제 1 진동 저감 단계, 및
    가변강성체의 강성을 변화시키는 자기장을 온오프해서 진동을 저감하는 제 2
    진동 저감 단계,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 진동 저감 단계는,
    상기 크로스 멤버에서 발생되는 진동을 모니터링하는 크로스 멤버 진동 모니터링 단계,
    모터를 구동하여 유사 진동 위상을 발생시키는 모터 구동 단계,
    상기 크로스 멤버 진동과 유사 진동의 주파수가 중첩되어 진동이 저감되는 진동 저감 단계,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 진동 저감 단계는,
    상기 크로스 멤버에서 발생되는 진동을 모니터링하는 크로스 멤버 진동 모니터링 단계,
    상기 가변강성체에 자기장을 온오프하여 유사 진동 진폭을 발생시키는 단계, 및
    상기 크로스 멤버 진동과 유사 진동의 주파수가 중첩되어 진동이 저감되는 진동 저감 단계,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
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