KR101355888B1 - 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법 - Google Patents

차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법 Download PDF

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조행묵
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Abstract

본 발명은 차량용 전자식 솔레노이드 구조에 관한 것으로, 본 발명에 다르면, 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성을 파악하여 진동 환경에 대한 내구성을 평가 및 검증하기 위한 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법이 제공되며, 또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 이용하여 얻어진 모드 해석 결과를 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계에 반영하여, 진동특성이 뛰어나고 소음 감소 및 승차감 향상의 효과를 얻을 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계방법이 제공된다.

Description

차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법{Method for evaluating vibration characteristics of electronic solenoid structure system for vehicle}
본 발명은 차량용 전자식 솔레노이드 구조에 관한 것으로, 더 상세하게는, 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성을 파악하여 진동 환경에 대한 내구성을 평가 및 검증하기 위한 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같은 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 이용하여 얻어진 모드 해석 결과를 통해, 진동특성이 뛰어나고 소음 감소 및 승차감 향상의 효과를 얻을 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계방법에 관한 것이다.
최근, 급변하는 현대 정보화 사회에 있어서, 자동차는 신속한 생활을 영위하는 데 없어서는 안 될 필수품 이상의 역할을 차지하게 되었다.
또한, 자동차를 이용하는 고객의 수준이 점차 높아짐에 따라, 최근에는, 자동차의 주행 및 제동 등과 같은 차량 본래의 기능 이외에, 승차감, 안정성, 스타일, 고출력 성능 등이 차량의 선택에 있어서 중요한 요소로 대두되고 있다.
아울러, 전기, 전자 기술의 발전에 따라 자동차에 관한 기술도 발전을 거듭하여, 최근에는, 에너지 절약과 연비 향상을 위한 하이브리드 자동차나 연료전지 자동차 및 인공지능형 자동차의 개발에 관심이 집중되고 있다.
더욱이, 상기한 바와 같은 자동차 자체에 대한 연구와 함께, 각각의 자동차 부품의 성능 개선에 대한 연구도 여러 분야에 걸쳐 진행되고 있다.
예를 들면, 종래, 기존의 자동차 변속기의 비효율성을 극복하기 위해, 점화시기 지연이나 연료공급량 제어 및 승차감 개선 등을 위한 연구 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 그것에 의해, 종래의 기계식 장치에서 전자식을 지나 최근에는 인공지능형 장치들로 기술 변화가 이루어지고 있다.
여기서, 최근에는, 특히, 승차감에 대한 사용자의 요구 수준이 점점 증가되는 추세이며, 이러한 자동차의 승차감 수준을 향상을 위해, 차량 엔진부의 진동 및 소음을 감소시키는 주요 부품인 엔진 마운트에 대한 성능 최적화가 이루어지고 있다.
즉, 자동차의 승차감을 향상시키기 위하여는, 차량 엔진 마운트에 장착되는 가변용량 솔레노이드 구조(solenoid structure)의 진동 및 소음의 감소가 요구된다.
더 상세하게는, 상기한 바와 같은 솔레노이드 구조의 진동해석과 관련하여, 종래, 예를 들면, 공압식 능동형 엔진마운트의 최적화에 대한 연구(참고문헌 1 참조)와, 차량 변속기용 솔레노이드 밸브의 성능 개선에 대한 연구(참고문헌 2 참조) 및 자동변속기용 유압제어 솔레노이드 밸브의 설계 최적화 및 개발에 대한 연구(참고문헌 3 참조) 등이 진행된 바 있다.
상기한 바와 같이, 자동차의 승차감을 향상시키기 위하여는 차량 엔진 마운트에 장착되는 가변용량 솔레노이드 구조의 진동 및 소음을 감소하는 것이 중요하며, 이를 위하여는 솔레노이드 구조의 모델링을 행하고 모드해석을 통하여 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성을 파악함으로써 진동 환경에 대한 내구성을 평가 및 검증할 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
[참고문헌]
1. N. S. Choi, C. S. Kim and T. Y. Cho, "A study on performance elevation of engine mounting system based on natural frequency and harmonic analysis of solenoid valve plate spring", Proceeding of the Korean Society of Automotive Engineerings, pp. 1405-1411, 2009
2. K. S. Kim, M. S. Nam, T. Y. Lim and D. D. Jung, "Performance Study on Solenoid Valve for a vehicles Transmission", Proceeding of the Korean Society of Automotive Engineerings, pp. 2743-2749, 2009
3. K. J. Yang, E. D. Ro, C. H. Lee and H W. Lee "Design Optimization and Development of Hydraulic Control Solenoid Valve for Automatic Transmission", Journal of The Korean Society of Automotive Engineerings, Vol. 2, pp. 647-652, 2004
4. D. Y. Kim, J. H. Kwak, J. H. Lee, K. W. Park, K. Y. Jeong and S. S. Cheon, "A Study on the Vibration Analysis for the Composite Multi-axial Optical Structure of an Aircraft", Journal of The Korean Society for Composite Materials, Vol. 24, No. 2, pp. 14-21, 2011
5. S. J. Kim and H. J. Yang, "A Study for Magnetic Force Characteristics consequential EPPR Valve of Plunger Variation", Proceeding of the Korean Society for Precision Engineering, pp. 841-842. 2011
6. H. M. Cho, "Development of ECV (Electromagnetic Control Valve) for Automotive Variable Swash-Plate Type Air-Con. Compressor", Kongju National University, pp. 17, 2012
[선행기술문헌]
1. JP-P-2011-240307(2011.11.01.)
2. JP-P-2011-080194(2011.03.31.)
3. JP-P-2010-292258호(2010.12.28.)
4. 한국 등록특허 제10-0833329호(2008.05.22.)
5. 한국 등록특허 제10-0709511호(2007.04.13.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 차량 엔진 마운트에 장착되는 가변용량 솔레노이드 구조의 진동 및 소음을 감소하여 자동차의 승차감을 향상시키기 위해, 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 모델링을 행하고 모드해석을 통하여 진동특성을 파악함으로써 진동 환경에 대한 내구성을 평가 및 검증할 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같은 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 이용하여 얻어진 모드해석 결과를 전자식 솔레노이드 구조의 제작에 반영함으로써, 진동특성이 뛰어나고 소음 감소 및 승차감을 향상시킬 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 플런저(plunger), 밸브바디(valve body), 하우징(housing), 코일조합 금형(coil mold), 벨로우즈(bellows), 내부플런저 및 핀을 포함하여 이루어지는 차량용 전자식 솔레노이드 구조(electronic solenoid structure system)의 진동특성을 개선하여 승차감을 향상시키는 동시에 소음을 감소시킬 수 있도록 하기 위한 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법에 있어서, 진동 특성을 평가하기 위한 차량용 전자식 가변용량 솔레노이드 구조에 대한 3차원 모델을 구축하는 모델링 단계; 상기 모델링 단계에서 구축된 솔레노이드 구조에 대한 3차원 모델을 이용하여 진동특성에 대한 모드 해석을 수행하는 진동해석 단계; 및 상기 진동해석 단계에서의 모드 해석 결과에 근거하여 사인파 진동특성을 이용하여 상기 솔레노이드 구조에 대한 진동특성을 검증하는 진동특성 검증단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법이 제공된다.
여기서, 상기 모델링 단계는, 3차원 모델링 소프트웨어인 CATIA V5R18을 사용하여 상기 차량용 전자식 가변용량 솔레노이드 구조에 대한 3차원 모델을 모델링하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진동해석 단계는, 다물체 동력학 프로그램인 ADAMS를 사용하여 상기 진동해석이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 진동해석 단계는, 고유진동수 파악을 위해 각각의 부품에 대한 1차 모델의 단품의 질량을 전자저울을 이용하여 측정하고, 체적을 계산한 후, 측정된 질량값에 근거하여 밀도값을 계산하여 상기 ADAMS에 적용하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 진동해석 단계는, 자유도가 5차까지인 경우에 대하여 상기 모드 해석을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 진동특성 검증단계는, 이하의 수학식을 이용하여 상기 플런저에 가해지는 압력을 힘의 단위로 변환하는 단계;
Figure 112013073331128-pat00001

(여기서, A는 플런저의 면적이고, P는 플런저에 가해지는 하중을 나타냄)
사인파 입력에 대한 상기 솔레노이드 구조의 응답을 파악하기 위해, 상기 변환하는 단계에서 변환된 힘을 상기 플런저에 가하고 벨로우즈에서 X, Y Z축에 대하여 각각 출력값을 측정하는 단계; 및 각각의 상기 출력값에 근거하여 응답해석을 수행하는 단계를 포함하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 이용하여 얻어진 진동특성에 근거하여 실제 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계를 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계방법이 제공된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 모델링을 행하고 모드해석을 통해 진동특성을 파악하는 것에 의해 진동 환경에 대한 내구성을 평가 및 검증할 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법이 제공됨으로써, 차량 엔진 마운트에 장착되는 가변용량 솔레노이드 구조의 진동 및 소음을 감소하여 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 이용하여 얻어진 모드해석 결과를 전자식 솔레노이드 구조의 제작에 반영함으로써, 진동특성이 뛰어나고 소음 감소 및 승차감을 향상시킬 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법이 적용되는 차량용 전자식 가변용량 솔레노이드 구조의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 적용된 솔레노이드 구조의 각 부분별 질량을 측정하여 표로 나타낸 도면이다.
도 4는 솔레노이드 구조의 고유진동수를 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 5e는 솔레노이드 구조의 1차에서 5차 모드까지의 각각의 모드 형상을 나타내는 도면이다.
도 6은 1차에서 5차 모드까지의 각각의 모드 형상을 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
도 7은 모드 해석을 위해 적용된 솔레노이드 밸브의 모드 형상을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 나타낸 솔레노이드 밸브의 경계조건을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 6에 나타낸 솔레노이드 밸브의 X축에 대한 응답을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 7에 나타낸 솔레노이드 밸브의 Y축에 대한 응답을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 7에 나타낸 솔레노이드 밸브의 Z축에 대한 응답을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 차량 엔진 마운트에 장착되는 가변용량 솔레노이드 구조의 진동 및 소음을 감소하여 자동차의 승차감을 향상시키기 위해, 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 모델링을 행하고 모드해석을 통하여 진동특성을 파악함으로써 진동 환경에 대한 내구성을 평가 및 검증할 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같은 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 이용하여 얻어진 모드해석 결과를 전자식 솔레노이드 구조의 제작에 반영함으로써, 진동특성이 뛰어나고 소음 감소 및 승차감을 향상시킬 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계방법에 관한 것이다.
여기서, 이하에 설명하는 본 발명의 실시예에 있어서, 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 모델링은 3차원 모델링 소프트웨어인 CATIA V5R18을 통하여 수행되었으며, 진동해석과 진동해석의 검증은 다물체 동력학 프로그램인 ADAMS를 이용하여 수행되었다.
계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법은, 크게 나누어, 진동 특성을 평가하기 위한 차량용 전자식 가변용량 솔레노이드 구조에 대한 3차원 모델을 구축하는 모델링 단계(단계 S11)와, 상기 모델링 단계에서 구축된 솔레노이드 구조에 대한 3차원 모델을 이용하여 진동특성에 대한 모드 해석을 수행하는 진동해석 단계(단계 S12) 및 상기 진동해석 단계에서의 모드 해석 결과에 근거하여 상기 솔레노이드 구조에 대한 진동 특성을 검증하는 진동특성 검증단계(단계 S13)를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법은, 상기한 단계들로부터 얻어진 진동특성 결과를 실제 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 제작에 반영함으로써, 진동특성이 뛰어나고 소음 감소 및 승차감을 향상시킬 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계방법을 구현할 수 있다.
계속해서, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 실제 차량용 전자식 가변용량 솔레노이드 구조에 적용하여 진동 특성을 평가하는 구체적인 과정에 대하여 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법이 적용되는 차량용 전자식 가변용량 솔레노이드 구조(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 차량용 전자식 가변용량 솔레노이드 구조(10)는, 일반적으로, 크게 나누어 외부 구조로와 내부 구조로 나누어지며, 먼저, 외부 구조는, 플런저(plunger)(11), 밸브바디(valve body)(12), 하우징(housing)(13) 및 코일조합 금형(coil mold)(14)으로 이루어지며, 내부 구조는, 벨로우즈(bellows)(15), 내부플런저(도시되지 않음) 및 핀(도시되지 않음)으로 이루어진다.
여기서, 본 발명에 있어서, 차량용 전자식 솔레노이드 구조는 3차원 모델링 소프트웨어인 CATIA V5R18을 사용하여 모델링 하였으며, 이러한 모델을 이용한 진동해석 수행은 다물체 동력학 프로그램인 ADAMS를 사용하여 진행되었다.
또한, ADAMS 프로그램의 특성상, 솔레노이드 구조의 형태는 일반적으로 FE 모델을 이용한 해석이 아니라 강체 모드로 해석이 진행되므로, 부품을 따로 FE 모델화하지 않고 해석을 진행하였으며, 각 부품의 어셈블리는 고정 조인트와 트랜슬래이션 조인트를 이용하여 해석이 진행되었다.
아울러, 고유진동수 파악을 위하여 각 부품의 1차 모델의 단품의 질량을 구한 후 체적을 계산하여 측정된 질량값과 거의 일치하는 밀도값을 각 부품에 적용하였으며, 이때, 각각 단품의 질량은 전자저울을 이용하여 측정하였고, 측정된 질량에 근거하여 밀도를 계산하고 ADAMS에 적용하였다.
더 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 실시예에 적용된 솔레노이드 구조의 각 부분별 질량을 측정하여 표로 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 전자저울에 의하여 측정된 솔레노이드 구조의 부품 질량의 합은 131g이었으며, 이와 같이 하여 계산된 질량과 단품의 부피를 이용하여 밀도를 계산하였다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 산출된 밀도를 이용하여 계산된 ADAMS 적용 구조의 총 질량은 131.67g으로 나타났으며, 따라서 계산값과 실측값이 거의 일치한다고 할 수 있다.
계속해서, 상기한 바와 같은 솔레노이드 구조에 대한 진동특성의 해석방법에 대하여 설명한다.
일반적으로, 진동의 모드해석은, 솔레노이드 구조가 가진 자유도의 수만큼의 모드 해석이 이루어진다.
따라서 복잡한 구조일 경우에는 자유도의 수가 고차까지 나타나는데, 고차의 모드 해석결과는 실험값과 유사하지 않는 것이 많은 연구를 통해 밝혀진 바 있다(참고문헌 4 참조).
이에, 이하에 설명하는 본 발명의 실시예에서는, 자유도가 5차까지인 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하였으며, 5차까지의 모드는 고차의 모드가 아니기 때문에 실제 실험값과도 유사할 것으로 판단된다.
계속해서, 도 4를 참조하면, 도 4는 솔레노이드 구조의 고유진동수를 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 1차 모드에서는 238.48Hz의 고유진동수가 나타났으며, 3차 모드부터는 4자리 이상의 고유진동수가 나타난 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5a 내지 5e는 솔레노이드 구조의 1차에서 5차 모드까지의 각각의 모드 형상을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6은 1차에서 5차 모드까지의 각각의 모드 형상을 표로 정리하여 나타내는 도면이다.
즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 각각의 모드에 따른 모드 형상은, 동일한 X축의 왕복운동을 보이는 것을 알 수 있다.
더 상세하게는, 1차 모드 형상은 벨로우즈와 코일의 X축 왕복운동이 나타났으며, 2차, 3차, 4차 5차 모드 형상은 각각 핀 가이드, 플런저, 벨로우즈 및 밸브 가이드의 X축 왕복운동의 모드 형상을 가진 것을 확인할 수 있다.
계속해서, 상기한 바와 같은 솔레노이드 구조에 대하여 진동특성 검증을 수행한 결과에 대하여 설명한다.
여기서, 진동특성 검증은, 모드 해석 결과를 바탕으로 사인파 진동특성을 이용하여 진행되었으며, 이러한 사인파 진동은 특정 주파수 범위 내에 존재하는 공진 주파수를 쉽게 찾아낼 수 있는 한 방법이다(참고문헌 4 참조).
또한, 도 7을 참조하면, 도 7은 모드 해석을 위해 적용된 솔레노이드 밸브의 모드 형상을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 전자식 솔레노이드의 구조는 입력전류에 비례하여 압력을 제어하는 밸브로서, 지게차, 특장차와 같은 중장비 및 선박, 일반 산업 전반에 응용되어 사용되고 있다(참고문헌 5 참조).
아울러, 본 실시예에서 적용된 전자식 솔레노이드에서는 최대 4MPa까지 측정 되었으며(참고문헌 6 참조), 이하의 [수학식 1]을 이용하여 플런저에 가해지는 압력을 힘의 단위로 변환하였다.
[수학식 1]
Figure 112013073331128-pat00002

여기서, 상기한 [수학식 1]에 있어서, A는 플런저의 면적이고, P는 플런저에 가해지는 하중을 각각의미한다.
따라서 사인파 입력에 대한 솔레노이드 구조의 응답을 파악하기 위해 변환된 217N의 힘을 플런저에 가하고 벨로우즈에서 출력값을 얻었다.
또한, 도 8을 참조하면, 도 8은 솔레노이드 밸브의 경계조건을 나타내는 도면이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 출력값은, X축, Y축, Z축으로 각각 구분되어 얻어지며, 따라서 X, Y Z축에 대하여 각각 결과값이 나타나게 된다.
더 상세하게는, 도 9 내지 도 11을 참조하면, 도 9는 X축에 대한 응답을 나타내는 도면이고, 도 10은 Y축에 대한 응답을 나타내는 도면이며, 도 11은 Z축에 대한 응답을 각각 나타내는 도면이다.
즉, 도 9 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 모드 해석 결과, 모드 형상은 X축으로 왕복운동 이외에는 Y축이나 Z축에는 모드 형상이 나타나지 않은 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 10 및 도 11에 나타난 Y축, Z축의 모드 형상은, 중력값이 10-7G 및 10-9G 이하이므로, 중력값은 나타나지 않은 것으로 간주될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같은 응답해석 결과, X축에만 각 모드의 진동수에서 중력값이 크게 작용되고, 특히, 2차 모드의 고유진동수 부근에서 최대 3G 값으로 가장 높은 응답이 발생하였음을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, ADAMS를 이용한 진동해석에 의해 가변용량 솔레노이드 구조의 진동에 대한 성능평가가 이루어지며, 이러한 진동해석 결과를 통해 솔레노이드의 진동모드 해석의 설계 변수를 확보할 수 있다.
즉, 1차 모드에서는 238.48Hz의 고유진동수가 나타났으며, 3차 모드부터는 1,000Hz 이상의 고유진동수가 나타난 것을 확인할 수 있다.
또한, 가압된 상태의 구속조건을 선정할 때 플런저에 작용하는 최대 압력인 4MPa를 적용하고, 벨로우즈에서 출력값을 X, Y, Z축에 대하여 얻음으로써, 모드 형상에 의해 X축 이외에는 중력값이 적용되지 않았으며 X축의 중력값은 600Hz 부근에서 가장 높게 나타난 것을 확인할 수 있다.
아울러, 이러한 해석 결과를 전자식 솔레노이드 제작에 적용함으로써, 차량에 적용하였을 때 진동특성에 강인한 솔레노이드 구조의 설계에 활용될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 하여, 본 발명에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 구현할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 모델링을 행하고 모드해석을 통해 진동특성을 파악하는 것에 의해 진동 환경에 대한 내구성을 평가 및 검증할 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법이 제공됨으로써, 차량 엔진 마운트에 장착되는 가변용량 솔레노이드 구조의 진동 및 소음을 감소하여 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 이용하여 얻어진 모드해석 결과를 전자식 솔레노이드 구조의 제작에 반영함으로써, 진동특성이 뛰어나고 소음 감소 및 승차감을 향상시킬 수 있는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계방법을 제공할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
10. 차량용 전자식 가변용량 솔레노이드 구조
11. 플런저
12. 밸브바디
13. 하우징
14. 코일조합 금형
15. 벨로우즈

Claims (7)

  1. 플런저(plunger), 밸브바디(valve body), 하우징(housing), 코일조합 금형(coil mold), 벨로우즈(bellows), 내부플런저 및 핀을 포함하여 이루어지는 차량용 전자식 솔레노이드 구조(electronic solenoid structure system)의 진동특성을 개선하여 승차감을 향상시키는 동시에 소음을 감소시킬 수 있도록 하기 위한 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법에 있어서,
    진동 특성을 평가하기 위한 차량용 전자식 가변용량 솔레노이드 구조에 대한 3차원 모델을 구축하는 모델링 단계;
    상기 모델링 단계에서 구축된 솔레노이드 구조에 대한 3차원 모델을 이용하여, 자유도가 5차까지인 경우에 대하여 진동특성에 대한 모드 해석을 수행하는 진동해석 단계; 및
    상기 진동해석 단계에서의 모드 해석 결과에 근거하여, 사인파 진동특성을 이용하여 상기 솔레노이드 구조에 대한 진동특성을 검증하는 진동특성 검증단계를 포함하여 구성되고,
    상기 진동특성 검증단계는,
    이하의 수학식을 이용하여 상기 플런저에 가해지는 압력을 힘의 단위로 변환하는 단계;

    Figure 112014000020348-pat00015


    (여기서, A는 플런저의 면적이고, P는 플런저에 가해지는 하중을 나타냄)

    사인파 입력에 대한 상기 솔레노이드 구조의 응답을 파악하기 위해, 상기 변환하는 단계에서 변환된 힘을 상기 플런저에 가하고 벨로우즈에서 X, Y Z축에 대하여 각각 출력값을 측정하는 단계; 및
    각각의 상기 출력값에 근거하여 응답해석을 수행하는 단계를 포함하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모델링 단계는,
    3차원 모델링 소프트웨어인 CATIA V5R18을 사용하여 상기 차량용 전자식 가변용량 솔레노이드 구조에 대한 3차원 모델을 모델링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 진동해석 단계는,
    다물체 동력학 프로그램인 ADAMS를 사용하여 상기 진동해석이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 진동해석 단계는,
    고유진동수 파악을 위해 각각의 부품에 대한 1차 모델의 단품의 질량을 전자저울을 이용하여 측정하고, 체적을 계산한 후, 측정된 질량값에 근거하여 밀도값을 계산하여 상기 ADAMS에 적용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 기재된 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 진동특성 평가방법을 이용하여 얻어진 진동특성에 근거하여 실제 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계를 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자식 솔레노이드 구조의 설계방법.
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