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KR20190045591A - 진동 저감 구조 - Google Patents

진동 저감 구조 Download PDF

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KR20190045591A
KR20190045591A KR1020170138365A KR20170138365A KR20190045591A KR 20190045591 A KR20190045591 A KR 20190045591A KR 1020170138365 A KR1020170138365 A KR 1020170138365A KR 20170138365 A KR20170138365 A KR 20170138365A KR 20190045591 A KR20190045591 A KR 20190045591A
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KR
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vibration reduction
vibration
hole
plate member
thickness
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KR1020170138365A
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Inventor
장경진
이진우
정재웅
이종겸
Original Assignee
현대자동차주식회사
아주대학교산학협력단
기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조는, 판재에 형성되어 전파되는 진동 또는 소음을 저감시키는 진동 저감 유닛을 포함하고, 상기 진동 저감 유닛은 상기 판재에서 설정된 형태를 가지고 형성된 메인 홀, 설정된 형태와 설정된 두께를 가지고 상기 메인 홀 안쪽에 배치되는 질량 부재, 및 상기 차체 부품과 상기 질량 부재를 일체로 연결하는 연결 부재를 포함할 수 있다.

Description

진동 저감 구조{VIBRATION REDUCTION STRUCTURE}
본 발명은 진동 저감 구조에 대한 것으로써, 더욱 상세하게는 차체의 패널 일측으로 전달되는 진동 또는 소음 에너지가 타측으로 전달되는 것을 줄여주는 진동 저감 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 엔진룸과 실내 운전석 사이에는 분리벽 형태의 대시패널이 위치되고, 대시패널의 하단끝에서 차체 후방쪽으로 실내 바닥면을 구성하는 플로어패널이 배치된다.
기존의 대시패널과 플로어패널에는 흡음재와 차음재가 순차적으로 적층 접착되어, 엔진룸에서 전달되는 소음과 지면으로부터 올라오는 로드노이즈(road noise)를 저감시키거나 차단시킨다.
그러나, 대시패널 및 플로어패널 등에 흡음재 및 차음재를 두껍게 사용하면 소음을 상당히 많이 저감시킬 수 있으나, 제조단가 증가 및 차량 중량 증가 등 많은 제약이 따른다.
따라서, 외부 또는 엔진으로부터 차량 실내로 유입되는 소음을 저감시킬 수 있는 새로운 방안이 요구된다.
또한, 차량의 내부공간과 엔진룸 사이에 배치되는 카울, 이 카울의 위쪽에 배치되어 후드와 대응하는 카울 탑 패널, 및 차체의 루프 패널 등을 통해서 전달되는 소음과 진동을 줄이기 위한 연구가 진행되고 있다.
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.
대한민국 특허 공개번호 10-2011-0120697호 대한민국 특허 공개번호 10-2011-0055669호
본 발명의 목적은 별도의 흡음재나 차음재를 대신해서 실제로 진동 또는 소음이 전달되는 판재의 형태를 개선하여 일측으로 입력된 진동 또는 소음이 타측으로 전달되는 것을 줄임으로써 중량증가를 최소화하고 비용을 줄일 수 있는 진동 저감 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따라서 설정된 형태의 메인 홀을 포함하는 판재에 발생되어 전파되는 진동 또는 소음을 저감시키는 진동 저감 유닛을 포함하고, 상기 진동 저감 유닛은 설정된 형태와 설정된 두께를 가지고 상기 메인 홀에 배치되는 질량 부재, 및 상기 판재와 상기 질량 부재를 일체로 연결하는 연결 부재를 포함하고, 상기 메인 홀의 넓이가 상기 질량 부재의 넓이보다 클 수 있다.
상기 판재의 두께와 상기 연결 부재의 두께는 동일할 수 있다.
상기 질량 부재의 두께는 상기 판재의 두께 또는 상기 연결 부재의 두께보다 두꺼울 수 있다.
상기 판재는 상기 메인 홀과 인접하여 배치된 보조 홀을 더욱 포함할 수 있다.
상기 연결 부재는 상기 메일 홀의 중심을 지나는 가상의 중심선으로부터 상기 보조 홀 측으로 치우쳐 배치될 수 있다.
상기 질량 부재의 가장 자리가 상기 메인 홀이 있는 상기 판재의 제1 내측면을 따라서 배치될 수 있다.
상기 연결 부재의 일측면과 상기 질량 부재의 일측면 사이에 설정된 길이를 갖는 서브갭이 있을 수 있다.
상기 진동 저감 유닛은 상기 판재에 설정된 간격을 두고 배열될 수 있다.
상기 메인 홀은 상기 판재에 설정된 간격을 두고 복수로 배열되고, 상기 보조 홀은 상기 복수의 메인 홀과 각각 대응하여 상기 판재에 설정된 간격을 두고 배열될 수 있다.
상기 메인 홀과 상기 보조 홀은 사각형 형태를 가질 수 있다.
상기 메인 홀이 있는 상기 판재의 제1 내측면과 마주하는 상기 질량 부재의 외측면은 설정된 갭을 두고 형성될 수 있다.
상기 진동 저감 유닛은 상기 진동 또는 소음의 전파 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 판재는 차체의 루프 패널일 수 있다.
상기 판재는 차체에서 카울 또는 카울 탑 패널일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 방사소음이 발생하는 구조물에 진동 저감 구조를 구성하여, 방사 소음 주파수 대역에서 진동/소음이 전파되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 구조물의 진동 특성을 변경하는 진동 저감 구조의 기본 형상을 제시하고, 효과적으로 방사 소음/진동을 줄일 수 있다.
또한, 진동 저감 구조는 동일한 형상을 갖는 진동 저감 유닛이 진동파의 전파방향으로 규칙적으로 배열되는데, 임의의 소음저감 구간을 선택하고, 역으로 원하는 주파수 대역에서 소음이 저감되는 구조를 설계할 수 있다.
또한, 방사소음 저감을 원하는 주파수 대역에서 파수가 존재하지 않도록 진동 저감 유닛 형상의 수치를 조절할 수 있다.
뿐만 아니라, 이렇게 생성된 진동 저감 유닛이 전체 구조물에 입력된 진동 에너지를 흡수하여 해당 주파수 대역에서 구조물의 진동/소음을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조의 일부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조가 배열된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조가 흡수할 진동저감구간을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조의 소음저감효과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조의 소음저감효과를 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조가 흡수할 진동저감구간을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조의 소음저감효과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 저감 구조를 보여주는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
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 실시예에 따른 진동 저감 구조는 차체의 카울, 카울 탑 패널, 루프 패널 등에 선택적으로 적용될 수 있으며, 차체의 어떤 부분에도 적용될 수 있다.
또한, 진동 저감 구조는 세탁기, 냉장고, 식기 세척기, 전자레인지, 에어컨, 또는 온풍기와 같은 전자제품의 내부패널 또는 지지대에 적용될 수 있으며, 모터와 압축기와 같은 회전체로부터 전파되는 진동 또는 소음을 감소시킬 수 있다.
또한, 진동 저감 구조는 도로의 방음벽이나 건물의 빗물 배수관을 지지하는 지지대 또는 보강재에 적용될 수 있고, 밀링가공, 절삭가공, 압출, 및 성형을 수행하는 장치에 적용되어 소음과 진동을 줄일 수 있다.
또한, 발전소의 펌프, 압축기, 및 터빈과 같은 회전기기의 지지대나 하우징에 적용될 수 있고, 컴퓨터 하드디스크의 지지대에 적용되거나, 컴퓨터 본체 케이스에 적용되어 냉각팬에서 전파되는 진동/소음을 줄이는 동시에 공기순환 효율도 증가시킬 수 있으며, 각종 전자기기에 적용되어 이들로부터 발생되는 소음과 진동을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조의 일부 사시도이다.
도 1을 참조하면, 진동 저감 구조는 판재(100), 메인 홀(110), 연결 부재(130), 질량 부재(140), 서브갭(150), 보조 홀(120), 제1 내측면(112), 및 제2 내측면(122)을 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 판재(100)는 차체의 일부로써 루프 패널(미도시)일 수 있고, 엔진 룸의 카울의 상부측에 배치되는 카울 탑 패널일 수 있다. 아울러, 상기 판재(100)는 차체에서 진동과 소음이 전달되는 부분뿐만 아니라, 진동과 소음이 전파되는 모든 기기에 적용될 수 있다.
상기 판재(100)의 일측에 사각형의 상기 메인 홀(110)이 형성된다. 그리고, 상기 메인 홀(110) 안쪽에 상기 질량 부재(140)가 배치되고, 상기 연결 부재(130)는 상기 판재(100)와 상기 질량 부재(140)를 일체로 연결한다.
상기 질량 부재(140)는 상기 연결 부재를 제외하고, 상기 메인 홀(110)의 제1 내측면(112)을 따라서 형성되되, 상기 연결 부재(130)의 일측면과 상기 질량 부재(140)의 일측면 사이에는 설정된 길이의 상기 서브갭(150)이 형성된다.
상기 메인 홀(110)의 상부측에 상기 보조 홀(120)이 형성되고, 상기 보조 홀(120)은 상기 메인 홀(110)의 형태와 유사하게 직사각형의 형태를 가지며, 상기 연결 부재(130)는 상기 메인 홀(110)에서 상기 보조 홀(120) 측으로 치우쳐서 구성된다.
따라서, 상기 연결 부재(130)를 기준으로 일측에는 상기 서브갭(150)이 형성되고, 타측에는 상기 보조 홀(120)이 배치된다.
또한, 본 발명에서 상기 연결 부재(130)와 상기 판재(100)의 두께는 동일하게 형성되고, 상기 질량 부재(140)는 상기 연결 부재(130)의 두께보다 더 두껍게 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 메인 홀(110)의 길이/폭, 상기 연결 부재(130)의 길이/폭/두께, 상기 질량 부재(140)의 길이/폭/두께, 상기 서브갭(150)의 길이/폭/두께, 및 상기 보조 홀의 길이/폭은 설계사양에 따라서 달라질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 메인 홀(110)이 있는 상기 판재(100)의 제1 내측면(112)과 마주하는 상기 질량 부재(140)의 외측면은 설정된 갭을 두고 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조가 배열된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 메인 홀(110), 상기 질량 부재(140), 연결 부재(130), 및 상기 보조 홀(120)을 하나의 진동 저감 유닛으로 간주하고, 이 진동 저감 유닛은 진동과 소음이 전파되는 방향으로 설정된 간격을 두고 배열된다. 따라서, 발생된 진동과 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조가 흡수할 진동저감구간을 보여주는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 가로축은 파수(wave number)를 나타내고, 세로축은 주파수(frequency)를 나타내며, 설계사양에 따라서 진동저감구간은 주파수가 약 90 내지 140 근방이다.
여기서, 상기 진동저감구간은 상기 연결 부재(130), 상기 질량 부재(140), 상기 메인 홀(110), 및 상기 보조 홀(120)의 형태 특성(길이, 폭, 두께, 형태 등)에 따라서 조절될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조의 소음저감효과를 보여주는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 진동변위를 나타낸다.
주파수가 약 90 내지 140 범위 내에서 일반 패널에서는 진동변위가 대체로 높고, 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감 패널에서는 대체로 낮게 나타난다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조의 소음저감효과를 보여주는 사시도이다.
도 5의 (a)에서는 진동 저감 구조가 없는 패널의 구조에서는 주변으로 소음을 생성하는 경향을 보여주고 있고, 도 5의 (b)에서는 국부적으로 진동에너지가 분산되면서 방사소음이 멀리까지 전달되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따라서, 도 5에서는 진동 저감 구조의 효과를 보여주기 위해서 표현된 진동변위는 실제 진동변위보다 확대되었다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조가 흡수할 진동저감구간을 보여주는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 가로축은 파수(wave number)를 나타내고, 세로축은 주파수(frequency)를 나타내며, 설계사양에 따라서 진동저감구간은 주파수가 약 40 내지 50 근방이다.
여기서, 상기 진동저감구간은 상기 연결 부재(130), 상기 질량 부재(140), 상기 메인 홀(110), 및 상기 보조 홀(120)의 형태 특성에 따라서 조절될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진동 저감 구조의 소음저감효과를 보여주는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 진동변위를 나타낸다.
주파수가 약 40 내지 55 범위 내에서 일반 패널에서는 진동변위가 대체로 높고, 본 발명의 실시예에 따른 소음 저감 패널에서는 대체로 낮게 나타난다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 저감 구조를 보여주는 평면도이다.
도 8을 참조하면, 판재(100)의 일측에는 직사각형의 메인 홀(110)이 형성되고, 상기 메인 홀(110) 안쪽에 질량 부재(140)가 배치되고, 연결 부재(130)는 상기 판재(100)와 상기 질량 부재(140)를 일체로 연결한다.
상기 연결 부재(130)의 두께, 폭, 및 길이는 저감될 주파수에 따라서 선정될 수 있고, 상기 질량 부재(140)의 길이, 폭, 및 두께도 저감될 주파수에 따라서 선정될 수 있으며, 상기 메인 홀(110)의 폭과 길이도 저감될 주파수에 따라서 선정될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 판재 110: 메인 홀
112: 제1 내측면 120: 보조 홀
122: 제2 내측면 130: 연결 부재
140: 질량 부재 150: 서브갭

Claims (14)

  1. 설정된 형태의 메인 홀을 포함하는 판재에 발생되어 전파되는 진동 또는 소음을 저감시키는 진동 저감 유닛을 포함하고,
    상기 진동 저감 유닛은
    설정된 형태와 설정된 두께를 가지고 상기 메인 홀에 배치되는 질량 부재; 및
    상기 판재와 상기 질량 부재를 일체로 연결하는 연결 부재를 포함하고,
    상기 메인 홀의 넓이가 상기 질량 부재의 넓이보다 큰, 진동 저감 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판재의 두께와 상기 연결 부재의 두께는 동일한, 진동 저감 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 질량 부재의 두께는 상기 판재의 두께 또는 상기 연결 부재의 두께보다 두꺼운, 진동 저감 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 판재는 상기 메인 홀과 인접하여 배치된 보조 홀을 더욱 포함하는 진동 저감 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 메일 홀의 중심을 지나는 가상의 중심선으로부터 상기 보조 홀 측으로 치우쳐 배치된, 진동 저감 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 질량 부재의 가장 자리가 상기 메인 홀이 있는 상기 판재의 제1 내측면을 따라서 배치된, 특징으로 하는 진동 저감 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연결 부재의 일측면과 상기 질량 부재의 일측면 사이에 설정된 길이를 갖는 서브갭이 있는, 진동 저감 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 진동 저감 유닛은 상기 판재에 설정된 간격을 두고 배열된, 진동 저감 구조.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 메인 홀은 상기 판재에 설정된 간격을 두고 복수로 배열되고, 상기 보조 홀은 상기 복수의 메인 홀과 각각 대응하여 상기 판재에 설정된 간격을 두고 배열된, 진동 저감 구조.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 메인 홀과 상기 보조 홀은 사각형 형태를 갖는, 진동 저감 구조.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 메인 홀이 있는 상기 판재의 제1 내측면과 마주하는 상기 질량 부재의 외측면은 설정된 갭을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 저감 구조.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 진동 저감 유닛은 상기 진동 또는 소음의 전파 방향을 따라 배열된, 진동 저감 구조.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 판재는 차체의 루프 패널인, 진동 저감 구조.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 판재는 차체에서 카울 또는 카울 탑 패널인, 진동 저감 구조.
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