KR20220129275A - 진동 저감 장치 - Google Patents

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KR20220129275A
KR20220129275A KR1020210033962A KR20210033962A KR20220129275A KR 20220129275 A KR20220129275 A KR 20220129275A KR 1020210033962 A KR1020210033962 A KR 1020210033962A KR 20210033962 A KR20210033962 A KR 20210033962A KR 20220129275 A KR20220129275 A KR 20220129275A
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reduction device
vibration
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장경진
홍상진
박동철
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현대자동차주식회사
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Abstract

진동 저감 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 저감 장치는 구조물에 부착되어 상기 구조물을 통해 전달되는 전달음을 차단하는 진동 저감 장치로서, 음향메타물질로 이루어져 각기 다른 목표 주파수를 가지는 단위셀이 제1브릿지를 통해 복수개 연결되어 목표 주파수 대역을 가지는 단위구조체를 형성하고, 상기 구조물의 종류에 따라 상기 단위구조체가 설정 개수만큼, 제2브릿지를 통해 연결되어 부착되되, 상기 단위셀은 목표 주파수에 따라 크기가 설정되는 질량부, 사각틀 형태로 형성되고, 그 내부에 상기 질량부가 편심되게 배치되는 베이스 프레임, 및 상기 질량부와 베이스 프레임를 연결하며, 목표 주파수에 따라 크기가 설정되는 지지부를 포함한다.

Description

진동 저감 장치 {DEVICE FOR REDUCING VIBRATIE}
본 발명은 진동 저감 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조물을 통해 전달되는 진동 및 소음을 효율적으로 감소시킬 수 있는 진동 저감 장치에 관한 것이다.
당 업계에서의 필수 해결과제인 연비저감과 출력향상으로 인한 차량의 경량화 및 엔진 가진력의 증가는 소음진동 측면에서의 개발을 더욱 어렵게 만들고 있다.
이에, 차량의 NVH(Noise Vibration Harshness) 성능을 강건하게 개선할 수 있는 구조적 개선안이 더욱 절실히 필요하다.
한편, 차량의 엔진룸과 실내 운전석 사이에는 대시 패널이 위치하고, 상기 대시 패널의 하단 끝에서 차체 후방 측으로는 실내 바닥면을 구성하는 플로어 패널이 위치한다.
차량에서 가속 시, 상기 대시 패널을 통한 구조 전달음은 차량의 NVH 성능을 개선하기 위해서 매우 중요한 문제로 작용한다.
종래 기술에서는 이를 개선하기 위하여 대시 패널의 두께를 증가시키거나, 곡면을 증대시키거나, 보강부재 또는 제진재(vibration damper) 등을 추가하여 상기 엔진룸에서 전달되는 소음과, 지면으로부터 전달되는 로드 노이즈를 저감시켜 차단하는 방법을 적용한다.
그러나 상기한 바와 같은 차체의 진동을 저감시키는 방법은 소음개선효과는 있지만, 제조 단가가 증가하고, 차량의 중량이 증가하는 등의 많은 제약이 따른다.
따라서, 차량의 외부 또는 엔진룸으로부터 차량의 실내로 유입되는 소음을 저감시킬 수 있는 새로운 방안이 요구된다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 진동이 전달되는 구조물에 선택적으로 부착하여 상기 구조물로부터 전달되는 진동을 차단할 수 있는 진동 저감 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 구조물에 부착되어 상기 구조물을 통해 전달되는 전달음을 차단하는 진동 저감 장치로서, 음향메타물질로 이루어져 각기 다른 목표 주파수를 가지는 단위셀이 제1브릿지를 통해 복수개 연결되어 목표 주파수 대역을 가지는 단위구조체를 형성하고, 상기 구조물의 종류에 따라 상기 단위구조체가 설정 개수만큼, 제2브릿지를 통해 연결되어 부착되되, 상기 단위셀은 목표 주파수에 따라 크기가 설정되는 질량부, 사각틀 형태로 형성되고, 그 내부에 상기 질량부가 편심되게 배치되는 베이스 프레임, 및 상기 질량부와 베이스 프레임를 연결하며, 목표 주파수에 따라 크기가 설정되는 지지부를 포함하는 진동 저감 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 질량부는 사각블록 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 질량부는 상기 목표 주파수가 낮을수록 그 크기가 커지도록 설정되어 진동저감량을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 질량부는 상기 베이스 프레임의 상면으로부터 상측으로 일정높이 띄워져 배치될 수 있다.
또한, 상기 질량부는 상면에 넘버링을 위한 각인부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지부는 상기 질량부와 상기 베이스 프레임을 연결하되, 상기 단위구조체를 형성하는 각 단위셀에서, 각각 마주보는 내측을 향하는 방향에 배치될 수 있다.
또한, 상기 지지부는 일단의 돌출된 제1고정부를 통해 상기 베이스 프레임의 상면 일측에 고정되고, 상기 제1고정부로부터 일정높이 이격된 위치에서 연결부가 일체로 연장 형성되며, 상기 연결부와 일체로 형성되는 타단의 제2고정부를 통해 상기 질량부의 일측면 중앙에 연결될 수 있다.
또한, 상기 지지부는 상기 연결부의 중앙부에 가변홈이 형성되며, 상기 목표 주파수에 따라 상기 가변홈의 크기를 변경하여 전체 길이를 조절할 수 있다.
또한, 상기 제1브릿지는 반구형의 링형태로 이루어지고, 상기 단위구조체를 형성하는 인접한 상기 단위셀의 각 베이스 프레임 사이에 복수개 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2브릿지는 반구형의 링형태로 이루어지고, 인접한 상기 단위구조체에 대응되는 각 베이스 프레임 사이를 연결할 수 있다.
또한, 상기 베이스 프레임의 하면에는 접착부재가 구성되어 상기 구조물에 부착될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치는 특정 구조물에 선택적으로 부착되어 상기 구조물을 통해 전달되는 진동을 효율적으로 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치는 구조물의 종류 및 상태에 상관없이 적용이 가능한 효과가 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치에 적용되는 진동 저감 장치에 적용되는 단위구조체의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치에 적용되는 진동 저감 장치에 적용되는 단위셀의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치의 파수 벡터와 주파수간 분산관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치의 진동 응답을 가속도계로 측정하여 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치는 자동차, 항공기, 가전제품, 기계구조물 등 다양한 산업분야에서 구조물을 통해 전달되는 소음을 저감하기 위한 것이다.
즉, 자동차, 항공기, 가전제품, 기계구조물 등에서 엔진이나 모터에서 발생한 소음은 공기를 통해 전달되기도 하고, 구조물을 통해 전달되기도 한다.
이에, 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치는 구조물에 부착되어 상기 구조물을 통해 전달되는 소음을 저감시키기 위하여 적용할 수 있다.
예를 들어, 상기 구조물은 세탁기, 냉장고, 식기 세척기, 전자레인지, 에어컨, 또는 온풍기와 같은 전자제품의 내부패널 또는 지지대일 수 있다.
또한, 상기 구조물은 도로의 방음벽이나 건물의 빗물 배수관을 지지하는 지지대 또는 보강재일 수 있고, 밀링가공, 절삭가공, 압출, 및 성형을 수행하는 장치일 수도 있다.
또한, 상기 구조물은 발전소의 펌프, 압축기, 및 터빈과 같은 회전기기의 지지대나 하우징일 수 있고, 컴퓨터 하드디스크의 지지대일 수도 있다.
특히, 자동차업계에서 적용되는 구조물은 차체의 일부로써, 루프 패널일 수 있고, 엔진 룸의 카울의 상부측에 배치되는 탑 패널일 수 있다.
아울러, 상기 차체에서 진동과 소음이 전달되는 부분뿐만 아니라, 진동과 소음이 전파되는 모든 기기에 적용될 수 있다.
더불어, 본원발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치는 음향메타 구조를 가진 음향메타물질로 이루어지며, 상기 음향메타물질은 자연계에서 찾아볼 수 없는 특이한 파동 특성을 갖도록 인위적으로 설계한 구조를 의미한다.
즉, 상기 음향메타물질은 자연계에서 존재하는 물질과 달리, 0 혹은 음의 유전율 또는 음의 굴절률을 갖는 매질을 말한다.
이러한 음향메타물질은 파장보다 작은 단위셀을 주기적으로 배열함으로써, 특정 주파수 대역에서 질량밀도나 체적 탄성율을 음의 값으로 만들어서 파동의 전파를 차단할 수 있다.
이때, 상기한 국부공진 효과로 인해 특정 주파수에 대응하는 파수가 비어있는 대역이 발생한다.
이러한 주파수가 비어있는 대역을 정지대역(stop band)라고 불리며, 상기 정지대역에서는 이론적으로 전파되는 파동이 없기 때문에, 파동의 전파를 완전히 차단할 수 있는 것이다.
즉, 상기 단위셀은 정지대역에 기반하여 설계되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치를 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기와 같이 음향메타물질로 이루어진 단위셀(10)이 복수개 배치되어 단위구조체(5)를 형성하고, 상기 단위구조체(5)를 상기 구조물(1)에 부착함으로써, 상기 구조물(1)로부터 전달되는 소음, 및 진동 등을 저감시킬 수 있다.
이때, 상기 단위셀(10)은 제1브릿지(20)를 통해 복수개 연결되어 하나의 단위구조체(5)를 형성할 수 있다.
또한, 각 단위구조체(5)는 제2브릿지(30)를 통해 연결되어 진동을 저감하고자 하는 구조물(1)에 부착될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치에 적용되는 진동 저감 장치에 적용되는 단위구조체의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치에 적용되는 진동 저감 장치에 적용되는 단위셀의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치(3)에 적용되는 단위구조체(5)는 상기 단위셀(10)이 4개가 연결되어 이루어질 수 있다.
상기 단위구조체(5)는 4개의 단위셀(10)이 사방으로 대칭되게 배치되어 이루어질 수 있다.
상기 단위구조체(5)는 4개의 단위셀(10)이 연결되어 이루어지는 것을 예로 들어 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것이 아니며, 필요에 따라 상기 단위셀(10)이 2개 내지 8개의 범위에서 그 개수가 설정될 수 있으며, 짝수로 설정되는 것이 유리하다.
본 발명의 실시 예에서는 도면을 기준으로 좌우, 전후 및 상하 방향으로 기준방향을 설정하며, 상측을 향하는 부분을 상부, 상단, 상면 및 상단부로 정의하며, 하측을 향하는 부분을 하부, 하단, 하면 및 하단부로 정의하기로 한다.
상기와 같은 기준방향의 정의는 상대적인 의미로서, 본 진동 저감 장치(3)의 기준위치 또는 조립 부품의 기준위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준방향이 본 실시 예의 기준방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 상기 단위구조체(5)를 이루는 단위셀(10)은 질량부(11), 베이스 프레임(15), 및 지지부(19)를 포함한다.
상기 질량부(11)는 사각블록 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 질량부(11)는 직사각형 형태로 이루어질 수 있다.
이러한 질량부(11)는 목표 주파수에 따라 그 크기가 설정될 수 있다.
예를 들어, 상기 질량부(11)는 목표 주파수가 낮을수록 그 크기가 커진다.
마찬가지로, 상기 질량부(11)는 목표 주파수 대역이 높을수록 그 크기가 작아진다.
상기 질량부(11)는 그 크기가 커질수록 진동 저감량을 증가시킬 수 있기 때문에, 목표 주파수가 낮을수록 크기가 커지는 것이다.
이러한 질량부(11)는 상면에 넘버링을 위한 각인부(13)를 포함한다.
즉, 상기 각인부(13)는 하나의 단위조립체를 이루는 각 단위셀을 넘버링하기 위함이다.
그리고 상기 베이스 프레임(15)은 사각틀 형태로 형성될 수 있다.
상기 베이스 프레임(15)에는 그 내부에 상기 질량부(11)가 편심되게 배치된다.
이러한 베이스 프레임(15)의 하면에는 접착부재(17)가 구성되어 상기 구조물(1)에 부착될 수 있다.
상기 접착부재(17)는 접착제 또는 접착테이프 등을 포함할 수 있다.
상기 베이스 프레임(15)은 상기 질량부(11)의 외측으로부터 최소 1mm의 갭은 확보되도록 형성하는 것이 유리하다.
그리고 상기 지지부(19)는 상기 질량부(11)와 상기 베이스 프레임(15)을 연결하도록 배치된다.
상기 지지부(19)는 일단이 돌출된 제1고정부(190)로 구성된다.
상기 지지부(19)는 상기 제1고정부(190)를 통해 상기 베이스 프레임(15)의 상면 일측에 고정된다.
또한, 상기 지지부(19)는 상기 제1고정부(190)로부터 일정높이 이격된 위치에서 연결부(191)가 일체로 연장 형성된다.
이러한 지지부(19)는 상기 연결부(191)와 일체로 형성되는 타단의 제2고정부(193)를 통해 상기 질량부(11)의 일측면 중앙에 연결된다.
상기 지지부(19)는 상기 일단과 타단 사이를 연결하는 부분을 길이(l)라 정의하고, 길이(l)를 기준으로 교차되는 방향을 폭(w)이라 정의한다.
또한, 상기 지지부(19)에는 상기 연결부(191)의 중앙부에 가변홈(195)이 형성된다.
상기 지지부(19)는 상기 목표 주파수에 따라 상기 가변홈(195)의 크기를 변경하여 전체 길이(l)를 조절할 수 있다.
즉, 상기 가변홈(195)을 작게 형성하면 상기 지지부(19)의 전체 길이(l)가 짧아지고, 상기 가변홈(195)을 크게 형성하면 상기 지지부(19)의 전체 길이(l)가 길어지게 된다.
이러한 지지부(19)는 상기 질량부(11)의 진동 시, 일단이 상기 베이스 프레임(15)에 고정된 상태로, 타단이 상기 질량부(11)와 함께 진동하도록 구성된다.
상기한 지지부(19)는 목표 주파수 대역이 높을수록 그 폭(w)이 넓어진다.
이러한 지지부(19)는 상기 질량부(11)와 상기 베이스 프레임(15)을 연결하되, 상기 단위구조체(5)를 형성하는 각 단위셀(10)에서, 각각 마주보는 내측을 향하는 방향에 배치되는 것이 유리하다.
예를 들어, 1번 질량부(11a)와 2번 질량부(11b)가 각각의 베이스 프레임(15)의 내부에 편심되게 배치되되, 각 마주보는 내측으로 각각의 지지부(19)가 연결되고, 상기 지지부(19)를 통해 각각의 질량부(11a, 11b)가 편심되게 배치된다.
마찬가지로, 3번 질량부(11c)와 4번 질량부(11d)가 각각의 베이스 프레임(15)의 내부에 편심되게 배치되되, 각 마주보는 내측으로 각각의 지지부(19)가 연결되고, 상기 지지부(19)를 통해 각각의 질량부(11c, 11d)가 편심되게 배치된다.
상기 단위셀(10)의 개수에 따라 상기한 질량부(11)와 지지부(19)의 각 위치가 달라질 수 있다.
한편, 상기 단위셀(10)은 제1브릿지(20)를 통해 설정 개수만큼 연결되어 단위구조체(5)를 형성한다.
상기 제1브릿지(20)는 상기 단위구조체(5)를 형성하는 상기 단위셀(10)의 각 베이스 프레임(15) 사이에 복수개 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1브릿지(20)는 단위구조체(5)를 이루는 인접한 단위셀(10)의 베이스 프레임(15)에 2개씩 배치되어 각 단위셀(10)을 연결할 수 있다.
이러한 제1브릿지(20)는 반구형의 링형태로 이루어질 수 있다.
상기 제1브릿지(20)는 상기 단위셀(10)의 진동에 영향을 주기 때문에, 그 크기를 최대한 작게 하는 것이 유리하다.
더불어 상기 제1브릿지(20)는 유연한 재질로 이루어지는 것이 유리하다.
즉, 상기 제1브릿지(20)는 4개의 단위셀(10)을 하나의 세트로 묶으면서, 곡면에 부착할 수 있도록 굽힐 수 있는 재질로 이루어진다.
그리고 상기 단위구조체(5)는 제2브릿지(30)를 통해 설정 개수만큼 연결되어 구조물(1) 상에 부착될 수 있다.
상기 제2브릿지(30)는 하나의 단위구조체(5)를 이루는 단위셀(10)의 각 베이스 프레임(15) 중, 설정된 하나의 베이스 프레임(15)과, 인접한 다른 단위구조체(5)의 설정된 하나의 베이스 프레임(15) 사이를 연결한다.
이러한 제2브릿지(30)는 반구형의 링형태로 이루어질 수 있다.
상기 제2브릿지(30)는 필요 시에 절단 가능하도록 구성되며, 복수개의 단위구조체(5)를 상호 연결하여 상기 구조물(1)에 한번에 부착하기 위함이다.
더불어, 상기 제2브릿지(30)는 부착하고자 하는 면적에 맞추어 상기 단위구조체(5)의 개수를 조절할 수 있도록 상기 단위구조체(5) 간을 연결한다.
또한, 상기 제2브릿지(30)는 곡면에 대응 가능하게 유연한 재질로 이루어지는 것이 유리하다.
상기와 같은 진동 저감 장치(3)는 구조물(1)의 주파수가 500Hz이면, +-50을 목표 주파수 대역으로 하여 450Hz이상 550Hz이하 사이에서, 4개의 단위셀(10)이 효과를 가지도록 설정할 수 있다.
예를 들어, 상기 진동 저감 장치(3)는 4개의 단위셀(10)이 각각 460Hz, 490Hz, 520Hz, 540Hz의 목표 주파수를 가지도록 튜닝하여 하나의 단위구조체(5)를 형성한 후, 설정 개수만큼 구조물(1)에 부착될 수 있다.
이때, 상기 진동 저감 장치(3)는 6개의 단위셀(10)을 적용할 시, 각 단위셀(10)이 450Hz, 470Hz, 490Hz, 510Hz, 530Hz, 및 550Hz의 목표 주파수를 가지도록 튜닝하여 하나의 단위구조체를 형성할 수 있는 것이다.
이에 따라, 저감하고자 하는 구조물(1)의 주파수에 따라 목표 주파수 대역을 설정하고, 상기 단위셀(10)의 개수를 설정한 후, 목표 주파수 대역 대비 단위셀(10)의 개수에 따라 상기 단위셀(10)의 목표 주파수를 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치의 파수 벡터와 주파수간 분산관계를 나타낸 그래프이다.
상기와 같이 형성되는 진동 저감 장치(3)는 파동의 특성을 파수와 주파수의 관계인 파동 분산관계(wave dispersion relation)를 통해 해석될 수 있다.
도 4를 참조하면, 일반 구조물(A)과, 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치(3)를 부착한 구조물(B)을 비교한 도면이다.
X축은 단위셀(10)의 위치에 따른 파동 벡터를 나타내고, Y축은 주파수를 나타낸다.
일반적인 구조물의 분산관계는 모든 주파수 대역에서 그에 대응하는 파수가 존재한다(A).
즉, 일반적인 구조물은 모든 주파수 대역에서 파동이 전달될 수 있다.
그러나 본 발명의 실시 예에 따른 진동저감장치(3)를 부착한 구조물(1)은 국부공진 효과로 인해 주파수에 대응하는 파수가 비어있는 대역(정지대역)이 발생하는 것을 확인할 수 있다(B).
이러한 정지대역에서는 이론적으로 전파할 수 있는 파동이 없다고 해석되기 때문에, 파동의 전파를 완전히 차단함으로써, 소음과 진동 등의 전달을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치의 진동 응답을 가속도계로 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명이 실시 예에 따른 진동 저감 장치(3)를 구조물(1)에 부착한 후, 임팩트 해머로 가진하면서 상기 구조물의 진동 응답을 가속도계로 측정한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 일반적인 구조물(A) 대비 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치(3)를 부착한 구조물(B)의 진동이 정지대역(150~300Hz)에서 큰 폭으로 저감되는 것을 확인할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치(3)는 구조물(1)을 통해 전달되는 진동 및 소음을 효율적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 진동 저감 장치(3)는 단위구조체(5)의 개수를 조절하여 구조물(1)의 종류 및 상태에 상관없이 적용이 가능하다.
예를 들어, 상기 진동 저감 장치(3)는 굴곡이 있는 판넬 등에도 부착이 가능한 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 구조물
3: 진동 저감 장치
5: 단위구조체
10: 단위셀
11: 질량부
13: 각인부
15: 베이스 프레임
17: 접착부재
19; 지지부
190: 제1고정부
191: 연결부
193: 제2고정부
195: 가변홈
20: 제1브릿지
30: 제2브릿지

Claims (11)

  1. 구조물에 부착되어 상기 구조물을 통해 전달되는 전달음을 차단하는 진동 저감 장치로서,
    음향메타물질로 이루어져 각기 다른 목표 주파수를 가지는 단위셀이 제1브릿지를 통해 복수개 연결되어 목표 주파수 대역을 가지는 단위구조체를 형성하고, 상기 구조물의 종류에 따라 상기 단위구조체가 설정 개수만큼, 제2브릿지를 통해 연결되어 부착되되,
    상기 단위셀은
    목표 주파수에 따라 크기가 설정되는 질량부;
    사각틀 형태로 형성되고, 그 내부에 상기 질량부가 편심되게 배치되는 베이스 프레임; 및
    상기 질량부와 베이스 프레임를 연결하며, 목표 주파수에 따라 크기가 설정되는 지지부;
    를 포함하는 진동 저감 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 질량부는
    사각블록 형태로 형성되는 진동 저감 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 질량부는
    상기 목표 주파수가 낮을수록 그 크기가 커지도록 설정되어 진동저감량을 증가시키는 진동 저감 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 질량부는
    상기 베이스 프레임의 상면으로부터 상측으로 일정높이 띄워져 배치되는 진동 저감 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 질량부는
    상면에 넘버링을 위한 각인부를 포함하는 진동 저감 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는
    상기 질량부와 상기 베이스 프레임을 연결하되, 상기 단위구조체를 형성하는 각 단위셀에서, 각각 마주보는 내측을 향하는 방향에 배치되는 진동 저감 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는
    일단의 돌출된 제1고정부를 통해 상기 베이스 프레임의 상면 일측에 고정되고, 상기 제1고정부로부터 일정높이 이격된 위치에서 연결부가 일체로 연장 형성되며, 상기 연결부와 일체로 형성되는 타단의 제2고정부를 통해 상기 질량부의 일측면 중앙에 연결되는 진동 저감 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 지지부는
    상기 연결부의 중앙부에 가변홈이 형성되며, 상기 목표 주파수에 따라 상기 가변홈의 크기를 변경하여 전체 길이를 조절하는 진동 저감 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1브릿지는
    반구형의 링형태로 이루어지고, 상기 단위구조체를 형성하는 상기 단위셀의 각 베이스 프레임 사이에 복수개 연결되는 진동 저감 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2브릿지는
    반구형의 링형태로 이루어지고, 하나의 단위구조체를 이루는 단위셀의 각 베이스 프레임 중, 설정된 하나의 베이스 프레임과, 인접한 다른 단위구조체의 설정된 하나의 베이스 프레임 사이를 연결하는 진동 저감 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 프레임의 하면에는 접착부재가 구성되어 상기 구조물에 부착되는 진동 저감 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2541159A (en) * 1946-01-22 1951-02-13 Paul H Geiger Sound deadener for vibratory bodies
US4373608A (en) * 1979-12-20 1983-02-15 General Electric Company Tuned sound barriers
KR101752653B1 (ko) * 2011-08-22 2017-06-30 현대중공업 주식회사 저주파수 차음용 동흡진 시스템
US8616330B1 (en) * 2012-08-01 2013-12-31 Hrl Laboratories, Llc Actively tunable lightweight acoustic barrier materials
WO2014139323A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 The Hong Kong University Of Science And Technology Sound attenuating structures
JP6450003B2 (ja) * 2015-06-22 2019-01-09 富士フイルム株式会社 防音構造
WO2017181341A1 (zh) * 2016-04-19 2017-10-26 黄礼范 隔声通流且强化传热的声学超材料单元、复合结构及制备
KR20190045591A (ko) 2017-10-24 2019-05-03 현대자동차주식회사 진동 저감 구조
KR102371259B1 (ko) 2017-11-10 2022-03-04 현대자동차 주식회사 진동 저감 장치
US11164559B2 (en) * 2018-04-30 2021-11-02 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Selective sound transmission and active sound transmission control
CN111091804A (zh) * 2018-10-24 2020-05-01 南京大学 一种用于汽车低频振动控制的局域共振声子晶体
KR102575186B1 (ko) 2018-12-07 2023-09-05 현대자동차 주식회사 음향메타 구조의 진동 저감 장치
CN112259066A (zh) * 2020-10-23 2021-01-22 西安交通大学 一种n阶声学超材料低频隔声结构
CN112365871B (zh) * 2020-10-29 2024-04-12 西北工业大学 一种具有多次级振子的局域共振周期结构

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