차량용 라디에이터의 진동흡수장치 및 그 제어방법(Vibration absorbing system of radiator in vehicle andcontrol method thereof)

공개특허 특2003-0096952
- 1 -
(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.7
B60K 11/04
(11) 공개번호
(43) 공개일자
특2003-0096952
2003년12월31일
(21) 출원번호 10-2002-0034054
(22) 출원일자 2002년06월18일
(71) 출원인 현대자동차주식회사
서울 서초구 양재동 231
(72) 발명자 윤호상
경기도수원시팔달구매탄3동임광아파트1동509호
(74) 대리인 한양특허법인
심사청구 : 있음
(54) 차량용 라디에이터의 진동흡수장치 및 그 제어방법
요약
본 발명은 차량용 라디에이터의 진동흡수장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 차량에서 발생되는 여러 영역의 주파수
대역에 따라 라디에이터가 공진되지 않도록 라디에이터의 주파수 대역을 변경해 광범위한 진동 주파수 대역에서 진
동과 소음을 감소시키도록 함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(1)를 차체프레임(F)에 장착하는 마운
팅부재(2)와, 이 마운팅부재(2)를 팽창·수축시켜 라디에이터(1)의 진동을 저감·흡수하도록 에어공급·배출라인(21
,22)을 통해 에어를 유입·배출시키는 에어탱크(20) 및 이 에어탱크(20)에 연결된 라인(21,22)상에 구비된 제어밸브(
23)를 진동센서의 측정값에 따라 개·폐하는 ECU인 콘트롤러(30)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 진동센서(40,50)를 통해 콘트롤러(30)가 라디에이터(1)의 주파수 대역을 산출하고, 이어 상기 콘트
롤러(30)가 초기에 산출된 라디에이터(1)의 주파수 대역을 기준으로 재 입력된 상기 진동센서(40,50)의 주파수와 서
로 비교·판단하고, 이어 상기 라디에이터(1)의 주파수를 변경이 요구되면 에어탱크(20)의 에어를 마운팅부재(2)로
공급하거나 배출시켜 적절한 대응 주파수에 맞게 주파수 튜닝을 하고, 이어 진동센서(40,50)로부터 재 입력된 데이터
를 통해 변경된 라디에이터(1)의 진동 주파수 대역을 서로 비교·판단한 후 필요시 주파수 대역을 변경하기 위해 마
운팅부재(2)로 에어를 공급하거나 배출시키는 과정을 반복 수행하는 것 을 특징으로 한다.
대표도
도 2
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 종래에 따른 차량용 라디에이터의 지지 구성도
도 2는 본 발명에 따른 라디에이터의 진동흡수장치의 구성도
공개특허 특2003-0096952
- 2 -
도 3은 본 발명에 따른 마운팅부재의 구성도
도 4는 본 발명에 따른 마운팅부재의 에어 공급에 의한 작동 상태도
도 5는 본 발명에 따른 마운팅부재를 구성하는 회전롤러의 측면 결합 상태도
도 6은 본 발명에 따라 라디에이터의 진동을 저감시키기 위한 제어 순서도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 라디에이터 2 : 마운팅부재
3 : 어퍼·로워멤버 4 : 마운팅볼트
5 : 마운팅어퍼·로워브라켓트 6 : 어퍼·로워마운팅부시
10 : 에어백 11 : 어퍼·로워베이스
12 : 지지로드 13 : 랙로드
13a : 랙기어 14 : 회전롤러
14a : 피니언 14b : 에어공급슬랏
14c : 에어배출슬랏 15 : 이동로드
15a : 개구홀 15b : 플랜지
15b' : 연통홀 16 : 힌지축
20 ; 에어탱크 21 : 에어공급라인
22 : 에어배출라인 23 : 제어밸브
30 : 콘트롤러 40,50 : 진동센서
F : 차체프레임 Fd : 하강력
Fu : 상승력 R,R' : 회전력
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 차량용 라디에이터의 진동흡수장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진동 주파수영역에 따
라 에어를 공급하거나 배출시키면서 진동 주파수의 공진 영역을 변화시킬 수 있도록 된 차량용 라디에이터의 진동흡
수장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량 엔진의 실린더내 연소가스의 온도는 2000℃ 이상에 달하나 그 연소열의 전부가 동력으로 전환되는
것은 아니고 그중 상당량,대략 30% 정도의 열이 실린더, 실린더 헤드 및 피스톤에 흡수되어 열손실로 나타난다.
이에 따라, 엔진 각부의 온도가 과다하게 상승하면 실린더에 변형을 일으키 거나 또는 실린더 유막이 파괴되어 윤활
공개특허 특2003-0096952
- 3 -
불량을 유발하며, 심할때는 엔진 소착의 원인이 되며, 또 연소 상태도 나쁘게 만들어 노킹이나 조기 점화를 일으켜 엔
진 출력을 저하시키기 때문에 엔진을 냉각하여 과열을 방지하고, 또 엔진을 적온으로 유지(엔진이 너무 냉각되면 열
효율을 크게 떨어뜨리게 됨)하기 위해 엔진 냉각장치를 설치하게 된다.
이와 같은 엔진 냉각장치중 수냉식 냉각장치는 실린더와 연소실을 둘러싸도록 형성되는 워터재킷과 물을 실린더내로
압송 순환시키는 워터펌프 및 엔진을 냉각하고 온도가 높아진 냉각수의 열을 외기에 방출하여 냉각하는 라디에이터
로 이루어진다.
여기서, 상기 라디에이터는 큰 방열 면적을 가지고 있으며, 다량의 물을 담을 수 있는 일종의 탱크로서 상부탱크와 하
부탱크 및 대기중에 열을 빨리 발산하기 위해 방열 면적을 크게 형성한 코어부로 구성되고, 차량의 주행시 발생하는
주행풍이 코어부를 통과하면서 뜨거워진 냉각수를 방열 냉각할 수 있도록 엔진룸의 전방에 설치되어진다.
이와 같은 라디에이터는 매우 중량의 구조물이어서 관성력이 크고 또 냉각수가 통과하는 많은 파이프들이 배설되기
때문에 외부 충격에 대하여 취약하므로 진동 소음이 발생되지 않으면서 차량의 진동에 의한 소음을 차단할 수 있도록
장착되는데 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 라디에이터(1)는 댐퍼 역활을 하면서 지지하도록 상·하 부위에서 마운팅부
재(2)에 의해 장착되되, 이 마운팅부재(2)는 라디에이터 어퍼·로워멤버(3)와, 이 멤버(3)에 각각 일단이 마운팅 볼트
(4)로 체결되면서 타단이 라디에이터(1)에 고정되는 마운팅 어퍼·로워 브라켓트(5) 및 이 브라켓트(5)와 라디에이터
(1)의 결합부위에 구비된 고무재질의 어퍼·로워 마운팅 부시(6)로 이루어지게 된다.
여기서, 상기 마운팅부재(2)는 라디에이터(1)를 1개의 댐퍼로 간주하여 여러 요인으로 인해 발생되는 진동과 소음의
개선을 위해 일정 대역의 주파수 튜닝을 하게 됨은 물론이다.
그러나, 이와 같은 라디에이터(1)의 주파수 튜닝은 중량 변화가 용이하지 않은 라디에이터(1)대신 마운팅부재(2)를
변화시켜 즉, 마운팅부재(2)를 구성하는 고무재질과 같이 탄성력을 갖는 부품에 대한 탄성값을 변화시켜서 여러 요인
에 의한 공진 주파수 대역에 대한 진동 소음등에 대응하게 되지만, 차량에서 발생되는 주파수 대역은 그 영역이 매우
넓고 마운팅부재(2)의 튜닝된 주파수 대역은 일정한 값으로 고정되어 있어 다양한 상황 예를 들면, 아이들시의 회전수
조건인 변속단이 중립단과 주행단의 경우와 에어콘의 온/오프시 각각 다른 회전수를 가지는 경우가 많고 이에 따라,
라디에이터의 진동감쇄가 마운팅부재(2)에 튜닝된 특정 영역에서만 유효해 튜닝 되지 않은 다른 영역에서는 댐퍼로
서의 역할을 충분히 하지 못해 진동과 소음을 발생시키는 문제가 있게 된다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 차량에서 발생되는 여러 영역의 주파수 대역에 따라 라디
에이터가 공진되지 않도록 라디에이터의 주파수 대역을 변경해 광범위한 진동 주파수 대역에서 진동과 소음을 감소
시키도록 함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉각수를 냉각시키는 라디에이터를 차체프레임에 장착하는 마운팅부
재와, 이 마운팅부재를 팽창·수축시켜 라디에이터의 진동을 저감·흡수하도록 에어공급·배출라인을 통해 에어를
유입·배출시키는 에어탱크 및 이 에어탱크에 연결된 라인상에 구비된 제어밸브를 진동센서의 측정값에 따라 개·폐
하는 ECU인 콘트롤러로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 진동센서를 통해 콘트롤러가 라디에이터의 주파수 대역을 산출하고, 이어, 상기 콘트롤러가 초기에
산출된 라디에이터의 주파수 대역을 기준으로 재 입력된 상기 진동센서의 주파수와 서로 비교·판단하고,
이어, 상기 라디에이터의 주파수를 변경이 요구되면 에어탱크의 에어를 마운팅부재로 공급하거나 배출시켜 적절한
대응 주파수에 맞게 주파수 튜닝을 하고,
이어, 진동센서로부터 재 입력된 데이터를 통해 변경된 라디에이터의 진동 주파수 대역을 서로 비교·판단한 후 필요
시 주파수 대역을 변경하기 위해 마운팅부재로 에어를 공급하거나 배출시키는 과정을 반복 수행하는 것을 특징으로
한다.
발명의 구성 및 작용
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
공개특허 특2003-0096952
- 4 -
도 2는 본 발명에 따른 라디에이터의 진동흡수장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 냉각수를 냉각시키는 라디
에이터(1)를 차체프레임(F)에 장착하는 마 운팅부재(2)와, 이 마운팅부재(2)를 팽창·수축시켜 라디에이터(1)의 진동
을 저감·흡수하도록 에어공급·배출라인(21,22)을 통해 에어를 유입·배출시키는 에어탱크(20) 및 이 에어탱크(20
)에 연결된 라인(21,22)상에 구비된 제어밸브(23)를 진동센서의 측정값에 따라 개·폐하는 ECU인 콘트롤러(30)로
이루어진다.
여기서, 상기 마운팅부재(2)는 도 3에 도시된 바와 같이 라디에이터(1)와 차체프레임(F)에 위치되면서 지지로드(12)
에 의해 양단이 지지되는 어퍼·로워베이스(11)와, 이 어퍼·로워베이스(11)사이에 위치되어 신축되는 에어백(10)
및 에어탱크(20)로부터 공급되는 에어에 의해 이동되면서 에어백(10)을 팽창·수축하는 이동수단으로 이루어진다.
그리고, 상기 이동수단은 차체프레임(F)에 장착되는 로워베이스(11)에 그 일단이 고정되어 에어백(10)내로 수직하게
세워지면서 일측면으로 랙크(13a)가 형성된 랙로드(13)와, 이 랙로드(13)에 치합되어 에어의 유입과 배출에 따라 서
로 반대 방향으로 회전하면서 에어백(10)을 수축과 팽창시키는 회전롤러(14) 및 이 회전롤러(14)가 힌지축(16)을 매
개로 일단에 결합되면서 그 타단이 에어백(10)의 상부에 고정된 이동로드(15)로 이루어진다.
여기서, 상기 회전롤러(14)는 도 4에 도시된 바와 같이 랙로드(13)의 랙크(13a)에 치합되도록 그 외주면에 피니언(14
a)이 형성되는 한편, 에어탱크(20)의 에어공급라인(21)으로부터 에어가 유입되어 지나면서 에어백(10)내로 배출되도
록 에어공급슬랏(14c)이 일측면에 소정 깊이와 길이로 개구됨과 더불어 그 반대 측면에는 에어백(10)내의 에어가 에
어배출라인(22)을 통해 에어탱크(20)로 복귀되도 록 에어배출슬랏(14d)이 소정 깊이와 길이로 개구되어진다.
또한, 상기 이동로드(15)에는 에어공급·배출라인(21,22)이 연결되는 연통홀(15b')을 형성하면서 그 내부로 회전롤
러(14)가 삽입될 수 있는 개구홀(15a)이 형성된 플랜지(15b)가 구비되어진다.
또한, 상기 진동센서(40,50)는 라디에이터(1)의 진동값과 엔진 룸의 진동값을 측정하도록 각각 라이데이터(1)와 엔진
룸의 소정 부위로 설치되어짐은 물론이다.
이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명은 엔진룸과 라디에이터(1)에서 발생되는 특정 주파수영역에 대응되도록 주파수를 튜닝한 마운팅부재(2)가
튜닝된 주파수 영역에 일치하는 대역에 의해 발생되는 진동을 저감·흡수하는 한편, 엔진의 작동 영역과 차량의 주행
조건과 같은 외부적인 요인에 의해 특정 주파수 영역을 벗어나게 되면 상기 마운팅부재(2)의 튜닝된 주파수 영역을
상응되게 변화시켜 광범위한 주파수 영역에서 발생되는 진동을 저감·흡수하게 됨은 물론이다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 라디에이터(1)와 엔진룸내에 설치된 진동센서(40,50)가 라디에이터(1)와 엔진룸에
서 발생되는 진동 주파수를 검출해 콘트롤러(30)로 전송하게 되면, 이 콘트롤러(30)는 입력된 센서(40,50)의 측정 값
을 통해 라디에이터(1)의 주파수 대역을 산출하게 된다.
이어, 상기 콘트롤러(30)는 초기에 산출된 라디에이터(1)의 주파수 대역을 기준으로 재 입력된 상기 진동센서(40,50)
의 주파수와 서로 비교한 후, 이들 값이 서로 차이를 갖어 진동을 유발한다고 판단되면 라디에이터(1)의 주파수를 변
경하기 위해 제어밸브(23)로 신호를 보내 에어탱크(20)의 에어를 마운팅부재(2)로 공급하거나 배출시켜 적절한 대응
주파수에 맞게 주파수 튜닝을 하게 된다.
즉, 주파수 대역을 상승시키는 경우에는, 마운팅부재(2)의 에어백(10)을 확장시켜야 한다고 가정 함, 상기 콘트롤러(3
0)가 에어공급라인(21)상에 구비된 제어밸브(23)를 열어 에어탱크(20)의 에어가 마운팅부재(2)의 에어백(10)내로 유
입되고 이에 따라, 상기 에어백(10)이 팽창하면서 라디에이터(1)와 차체프레임(F)사이를 지지하는 마운팅부재(2)의
주파수 대역이 변하면서 라디에이터(1)의 진동을 흡수·저감시키게 된다.
이때, 상기 마운팅부재(2)로 공급된 에어는 도 4에 도시된 바와 같이 지지로드(15)에 결합된 회전롤러(14)의 에어공
급슬랏(14c)으로 유입되고, 이 에어공급슬랏(14c)을 지나 에어백(10)내로 배출될 때 에어의 강한 분사력으로 인해 회
전롤러(14)가 반 시계방향으로 회전력(R)을 발생하게 된다.
이어, 상기 회전롤러(14)가 랙로드(13)를 따라 반 시계방향으로 회전되면, 상기 회전롤러(14)를 지지하는 지지로드(1
5)가 회전롤러(14)의 반 시계방향으로 회전력에 의해 상승력(Fu)을 받고 회전롤러(14)의 회전거리 만큼 상향 이동되
어 에어백(10)의 높이를 증가시켜 주게 된다.
한편, 주파수 대역을 저하하는 경우에는 마운팅부재(2)의 에어백(10)을 수축시켜야 하므로, 상기 콘트롤러(30)가 에
어배출라인(22)상에 구비된 제어밸브(23)를 열어 에어백(10)내의 에어가 에어탱크(20)로 유입되고 이에 따라, 상기
에어백(10)내의 에어가 지지로드(15)에 결합된 회전롤러(14)의 에어배출슬랏(14d)으로 유입되어 배출될 때 에어의
공개특허 특2003-0096952
- 5 -
강한 흐름으로 인해 회전롤러(14)가 시계방향으로 회전력(R')을 발생하게 된다.
이어, 상기 회전롤러(14)가 랙로드(13)를 따라 시계방향으로 회전되면, 상기 회전롤러(14)를 지지하는 지지로드(15)
가 회전롤러(14)의 시계방향으로 회전력에 의해 하강력(Fd)을 받고 회전롤러(14)의 회전거리 만큼 하향 이동되어 에
어백(10)의 높이가 줄어들고, 이에 따라 라디에이터(1)와 차체프레임(F)사이를 지지하는 마운팅부재(2)의 주파수 대
역이 변하면서 라디에이터(1)의 진동을 흡수·저감시키게 된다.
이어, 상기 콘트롤러(30)는 진동센서(40,50)로부터 재 입력된 데이터를 통해 변경된 라디에이터(1)의 진동 주파수 대
역을 서로 비교·판단한 후 필요시 주파수 대역을 변경하기 위해 마운팅부재(2)로 에어를 공급하거나 배출시키는 과
정을 반복 수행하게 된다.
발명의 효과
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 냉각수를 냉각시키는 라디에이터를 차체프레임에 장착하는 마운팅부재에
발생되는 진동 주파수 대역에 따라 에어를 유입·배출시키면서 마운팅부재의 진동 주파수 대역을 조건에 따라 최적
으로 튜닝시키게 되고 이에 따라, 아이들시의 변속단 변경이나 공조장치의 작동 및 차량의 주행조건등에 의해 발생되
는 진동 영역에 대해 라디에이터가 댐퍼로서의 역할을 충분히 수행해 광범위한 주파수 대역에 대한 진동과 소음을 흡
수·저감할 수 있는 효과가 있게 된다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
냉각수를 냉각시키는 라디에이터(1)를 차체프레임(F)에 장착하는 마운팅부재(2)와, 이 마운팅부재(2)를 팽창·수축
시켜 라디에이터(1)의 진동을 저감·흡수하도록 에어공급·배출라인(21,22)을 통해 에어를 유입·배출시키는 에어
탱크(20) 및 이 에어탱크(20)에 연결된 라인(21,22)상에 구비된 제어밸브(23)를 진동센서의 측정값에 따라 개·폐하
는 콘트롤러(30)로 이루어진 차량용 라디에이터의 진동흡수장치.
청구항 2.
제 1항에 있어서, 상기 마운팅부재(2)는 라디에이터(1)와 차체프레임(F)에 위치되면서 지지로드(12)에 의해 양단이
지지되는 어퍼·로워베이스(11)와, 이 어퍼·로워베이스(11)사이에 위치되어 신축되는 에어백(10) 및 에어탱크(20)
로부터 공급되는 에어에 의해 이동되면서 에어백(10)을 팽창·수축하는 이동수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는
차량용 라디에이터의 진동흡수장치.
청구항 3.
제 2항에 있어서, 상기 이동수단은 차체프레임(F)에 장착되는 로워베이스(11)에 그 일단이 고정되어 에어백(10)내로
수직하게 세워지면서 일측면으로 랙크(13a)가 형성된 랙로드(13)와, 이 랙로드(13)에 치합되어 에어의 유입과 배출
에 따라 서로 반대 방향으로 회전하면서 에어백(10)을 수축과 팽창시키는 회전롤러(14) 및 이 회전롤러(14)가 힌지축
(16)을 매개로 일단에 결합되면서 그 타단이 에어백(10)의 상부에 고정된 이동로드(15)로 이루어진 것을 특징으로 하
는 차량용 라디에이터의 진동흡수장치.
청구항 4.
제 3항에 있어서, 상기 회전롤러(14)는 랙로드(13)의 랙크(13a)에 치합되도록 그 외주면에 피니언(14a)이 형성되는
한편, 에어탱크(20)의 에어공급라인(21)으로부터 에어가 유입되어 지나면서 에어백(10)내로 배출되도록 에어공급슬
랏(14c)이 일측면에 소정 깊이와 길이로 개구됨과 더불어 그 반대 측면에는 에어백(10)내의 에어가 에어배출라인(22
)을 통해 에어탱크(20)로 복귀되도록 에어배출슬랏(14d)이 소정 깊이와 길이로 개구되어진 것을 특징으로 하는 차량
용 라디에이터의 진동흡수장치.
청구항 5.
제 3항에 있어서, 상기 이동로드(15)에는 에어공급·배출라인(21,22)이 연결되는 연통홀(15b')을 형성하면서 그 내
부로 회전롤러(14)가 삽입될 수 있는 개구홀(15a)이 형성된 플랜지(15b)가 구비되어진 것을 특징으로 하는 차량용
라디에이터의 진동흡수장치.
청구항 6.
제 1항에 있어서, 상기 진동센서(40,50)는 라디에이터(1)의 진동값과 엔진 룸의 진동값을 측정하도록 각각 라이데이
터(1)와 엔진룸의 소정 부위로 설치되어진 것을 특징으로 하는 차량용 라디에이터의 진동흡수장치.
공개특허 특2003-0096952
- 6 -
청구항 7.
진동센서(40,50)를 통해 콘트롤러(30)가 라디에이터(1)의 주파수 대역을 산출하는 단계,
상기 콘트롤러(30)가 초기에 산출된 라디에이터(1)의 주파수 대역을 기준으로 재 입력된 상기 진동센서(40,50)의 주
파수와 서로 비교·판단하는 단계,
상기 라디에이터(1)의 주파수 변경이 요구되면 콘트롤러(30)가 에어탱크(20)의 에어를 마운팅부재(2)로 공급하거나
배출시켜 적절한 대응 주파수에 맞게 주파수 튜닝을 하는 단계,
상기 진동센서(40,50)로부터 재 입력된 데이터를 통해 콘트롤러(30)가 변경된 라디에이터(1)의 진동 주파수 대역을
서로 비교·판단한 후 필요시 주파수 대역을 변경하기 위해 마운팅부재(2)로 에어를 공급하거나 배출시키는 과정을
반복 수행하는 단계
로 이루어진 차량용 라디에이터의 진동 제어방법.
도면
도면1
도면2
공개특허 특2003-0096952
- 7 -
도면3
도면4
도면5
공개특허 특2003-0096952
- 8 -
도면6