KR100513484B1 - 2 종류의 유체를 이용한 자동차용 유체 마운팅 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진을 차체에 지지하는 동시에 유체를 이용하여 엔진으로부터 발생되는 진동 및 소음이 차체로 전달되는 것을 저감하는 유체 마운팅에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유체 마운팅은 진동원에 연결되는 상판; 진동원을 지지하기 위한 지지부에 연결되는 하판; 하판의 상면에 설치되며 다수의 오리피스를 통해 외부와 소통되는 공기실을 내부에 구비하는 몸체; 상기 몸체의 개방된 상면을 덮는 가변성 다이어프램; 상판의 하부에 고정되며, 가변성 다이어프램과 함께 액체가 수용되는 액체실을 한정하는 탄성체; 및 액체실을 서로 소통가능한 상부 및 하부 액체실로 구획하기 위한 격판을 포함한다.

Description

2 종류의 유체를 이용한 자동차용 유체 마운팅{Automobile Fluid Type Mountings Using Two Kinds Of Fluid}

본 발명은 자동차의 엔진을 차체에 지지하는 동시에 유체를 이용하여 엔진으로부터 발생되는 진동 및 소음이 차체로 전달되는 것을 저감하는 유체 마운팅에 관한 것이다.

자동차에 있어서, 대부분의 진동과 소음은 엔진으로부터 발생되고 차체를 통해 자동차 전체로 전달된다. 따라서, 자동차의 진동과 소음을 줄이기 위해서는 엔진으로부터 발생되는 진동과 소음이 엔진이 탑재된 차체로 전달되는 것을 최소화할 필요가 있다.

종래에는 엔진을 차체에 대해 지지하는 마운팅에 방진 고무를 채용하여 방진 고무의 탄성으로 엔진의 진동과 소음을 저감하였지만, 최근에는 마운팅 내에 유체를 봉입하고 엔진으로부터 전달되는 진동에 의해 유체가 유동하도록 하여 진동 및 소음 저감 성능을 더욱 향상시킨 유체 마운팅이 사용되고 있다.

도 1은 유체 마운팅의 일 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 유체 마운팅은 엔진 브라켓과 차체에 각각 체결되는 체결 볼트(1a, 2a)가 고정된 상판(1)과 하판(2) 사이에 방진 고무로 된 탄성체(3)가 설치된 구성을 가지고 있다. 탄성체(3)와 하판(2) 사이에는 유체실(4)이 형성되어 있고 이 유체실(4)에는 유체, 더 구체적으로는 액체가 수용된다. 탄성체(3)의 둘레에는 금속재의 하우징(5)이 설치되어 있고, 하우징(5)의 하단은 하판(2)과 결합되어 있다.

그리고, 유체실(4)은 격판(6)에 의해 상부 유체실(4a)과 하부 유체실(4b)로 구획되어 있다. 격판(6)의 가장자리 내부에 환형의 오리피스 통로(6a)가 형성되어 있고, 격판(6)의 중앙부에는 격판(6)을 상하로 관통하는 다수의 통공(6b; 이하 디커플러(decoupler)라 한다)이 형성되어 있다. 오리피스 통로(6a)는 그 양단이 상부 유체실(4a) 및 하부 유체실(4b)과 각각 소통한다. 도면 부호 7은 하부 유체실과 하판 사이를 밀폐하기 위한 밀폐 부재다.

대략 1000rpm 내지 3500rpm에서 자동차가 정속 주행하는 경우, 엔진의 진동 범위는 ±0.5∼±0.1mm이며, 탄성체가 상하로 진동하는 것에 의해 상부 유체실의 체적이 변화된다. 이에 따라 상, 하부 유체실의 유체가 디커플러를 통해 상, 하부 유체실 사이를 이동하며, 이 과정에서 엔진의 진동은 유체의 운동 에너지로 변화되어 감쇠된다.

엔진의 시동 또는 정지시, 즉 키 온(key on) 또는 키 오프(key off) 시에는, 엔진의 진동 범위는 대략 ±1.0mm이며, 이 경우 유체는 디커플러를 통해 이동하지 않고 오리피스 부재를 통해 상, 하부 유체실 사이를 이동하면서 엔진의 진동을 감쇠시킨다.

이러한 유체식 마운팅은 특히 자동차의 주행중에 발생되는 탄성체의 동특성 상승을 유체의 흐름을 통해 제어함으로써, 방진 고무로만 이루어진 엔진 마운팅에 비하여 높은 진동 저감 성능을 나타낸다.

그러나, 상기와 같은 유체식 마운팅도 방진 고무로만 이루어진 엔진 마운팅에 비해서는 높은 진동 저감 성능을 나타내지만 여전히 저주파 진동 영역 및 고주파 미소 진동 영역에서의 진동 저감 성능이 미흡한 한계가 있었다.

즉, 대략 10∼50Hz 사이의 저주파 영역에서 진동 감쇠 효과가 낮아 키온 또는 키오프시 진동에 의한 쇼크가 발생되기 쉽다. 그리고, 엔진 회전수가 3500rpm 내지 6000rpm에 속하며 진동 주파수가 100∼350Hz, 진폭이 대략 ±0.05mm인 소위 고주파 미소 진동 영역에서의 동특성을 제어하지 못함으로써 이 영역에서 부밍 노이즈(booming noise)가 발생되는 단점이 있다.

이를 감안하여 일본특허공개 평10-196712에서는 엔진 부압에 의해 변형가능한 고무가동격벽판을 설치하고, 진동 센서로부터 검출되는 차체 진동의 주파수에 대응하여 가동격벽판을 변형시켜 유체실의 체적을 변화시킴으로써 다양한 주파수 대에 따른 진동을 저감할 수 있도록 한 방진 장치를 개시하고 있다. 그러나, 이 문헌의 방진 장치는 차체의 진동을 검출하기 위한 진동 센서와 가동격벽판을 변형시키기 위한 부압 수단 등이 필요해 그 구성이 복잡하고 가격이 높은 단점이 있다.

본 발명의 목적은 저렴하고 간단한 구조로서 저주파 영역 및 특히 고주파 미소 진동 영역에서의 진동 저감 성능을 향상시킨 자동차용 유체 마운팅을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적은 진동원과 연결하는 상판; 상기 상판과 연결된 상기 진동원을 지지하기 위한 지지부와 연결하는 하판; 상기 하판의 상면에 설치되며 다수의 오리피스를 통해 외부와 소통되는 공기실을 내부에 구비하는 몸체; 상기 몸체의 공기실 상부에 설치되어 공기가 충만 되도록 다이어프램 부재가 상하 이중으로 형성된 가변성 다이어프램; 상기 상판의 하부에 고정되며, 상기 가변성 다이어프램과 함께 액체가 수용되는 액체실을 한정하는 탄성체; 및 상기 액체실을 서로 소통가능한 상부 및 하부 액체실로 구획하기 위한 격판을 포함하는 본 발명에 따른 자동차용 유체 마운팅에 의해 달성된다.

바람직하게는 가변성 다이어프램은 이중 구조를 가진다. 또한, 가변성 다이어프램의 중앙부는 격판의 저면에 접촉되어 격판을 지지하도록 원통형으로 상방으로 연장하는 것이 바람직하다.

공기실의 오리피스들은 몸체의 외주를 따라 소정 간격으로 배열된다.

몸체는 폴리우레탄 재질인 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 마운팅을 도시한 단면도다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유체 마운팅은 상하판(12, 14), 탄성체(16), 몸체(18), 가변성 다이어프램(20), 격판(22), 및 하우징(24)을 포함하고 있다.

상판(12)은 진동원, 즉 엔진에 연결되며, 하판(14)은 차체, 즉 진동원을 지지하는 지지부에 연결되어 있다. 탄성체(16)는 상판(12)의 하부에 고정되고, 몸체(18)는 하판의 상부에 고정된다. 그리고, 탄성체(16)와 몸체(18) 사이에 액체가 수용되는 액체실(17)이 구비된다. 그리고, 탄성체(16)와 몸체(18)의 외주를 따라 금속재의 하우징(24)이 설치되어 탄성체(16)와 몸체(18)를 지지한다.

한편, 몸체(18)는 그 내부에 공기실(19)이 구비되며, 이 공기실(19)은 몸체(18)의 상면에 설치된 가변성 다이어램(20)에 의해 액체실(17)과 구획된다. 그리고, 액체실(17)은 격판(22)에 의해 상부 액체실(17a)과 하부 액체실(17b)로 구분된다.

바람직하게는, 몸체(18)는 폴리우레탄 재질로 만들어진다. 폴리우레탄의 경우 통상의 고무보다 내구성과 동특성이 우수한 장점이 있다. 다만, 폴리우레탄의 경우 통상의 고무와 달리 금속재인 하판(14)과 하우징(24)에 직접 부착되지 않으므로, 도면에서와 같이 하우징(24)의 하단에 턱(24a)을 형성하여 하우징(24)에 고정하고, 차체 체결용 볼트(15)를 이용하여 하판(14)에 고정한다. 그리고, 몸체(18)의 공기실(19)은 몸체(18)의 외주를 따라 소정 간격으로 형성된 다수의 오리피스(28)를 통해 외부와 소통하고 있다. 이 오리피스들(28)을 통해 공기실(19) 내부의 공기가 외부로 빠져나가거나, 외부의 공기가 공기실(19) 내부로 들어올 수 있다.

액체실(17)과 공기실(19)을 구획하는 가변성 다이어프램(20)은 예를 들어 고무와 같은 탄성체로 이루어져 있으며, 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이, 상, 하부 다이어프램 부재(20a, 20b)로 된 이중 구조를 가진다. 상, 하부 다이어프램 부재(20a, 20b) 사이의 공간은 공기로 충만되어 있다. 가변성 다이어프램(20)의 가장자리는 몸체(18)의 상단 내주면 둘레로 설치되는 하부 보강재(30) 및 그 상측의 격판(22)에 의해 지지된다.

격판(22)은 상부 격판(22a)과 하부 격판(22b)이 겹쳐져 있는 이중 구조를 가지고 있으며, 바람직하게는 알루미늄 주물로 만들어진다. 바람직하게는 격판(22)의 저면으로부터 원형의 고정부(22c)가 하방으로 연장하며, 가변성 다이어프램(20)의 중앙부에서 원형의 지지부(20a)가 상방으로 연장하여 격판(22)의 고정부(22c)에 끼워진다. 더 바람직하게는, 지지부(20a) 내에는 금속재의 보강 부재(32)가 설치된다.

격판(22)의 가장자리에는 환형의 오리피스 통로(23a)가 형성되며, 이 오리피스 통로(23a)는 대략 원주의 대향하는 위치에서 상부 유체실(17a) 및 하부 유체실(17b)과 각각 소통한다. 또한, 상, 하부 유체실(17a, 17b)을 상하로 소통하기 위한 다수의 디커플러(23b)가 상, 하부 격판을 수직으로 관통하여 형성되어 있다. 도면에서 미설명 부호 34는 탄성체(16) 내에 삽입된 상부 보강재다.

자동차의 운행시 엔진으로부터 본 발명의 유체 마운팅으로 진동이 전달되면, 상판(12)에 고정된 탄성체(16)에 의해 엔진의 진동은 1차로 저감된다. 그리고, 탄성체(16)의 진동에 의해 상부 액체실(17a)의 체적이 변화되며, 격판(22)의 오리피스 통로(23a) 또는 디커플러(23b)를 통해 액체실(17)의 액체가 상, 하부 액체실(17a, 17b) 사이를 이동하면서 엔진의 진동은 액체의 운동 에너지로 변화되어 저감된다. 다음으로, 상, 하부 액체실(17a, 17b) 간의 액체 이동에 의해 하부 액체실(17b)의 체적도 변화되며 이는 가변성 다이어프램(20)의 변형을 통해 공기실(19)의 체적 변형으로 이어진다. 이에 따라 몸체(18)의 오리피스(28)를 통해 공기실(19)의 공기가 외부로 빠져나가거나 외부의 공기가 공기실(19)로 들어오면서 엔진의 진동 에너지는 더 저감된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 유체 마운팅은 액체와 공기의 두 종류의 유체를 이용하여 엔진의 진동을 이중으로 저감하며, 키온/키오프시의 저주파 영역으로부터 3500∼6000rpm의 고주파 미소 진동 영역까지 모든 주파수 영역에서 우수한 진동 저감 성능을 나타낸다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 유체 마운팅의 일 예를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 마운팅을 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

12 ; 상판 14 ; 하판

16 : 탄성체 17 : 액체실

18 ; 몸체 19 : 공기실

20 : 가변성 다이어프램 22 : 격판

28 : 오리피스

Claims (5)

1. 진동원과 연결하는 상판;

   상기 상판과 연결된 상기 진동원을 지지하기 위한 지지부와 연결하는 하판;

   상기 하판의 상면에 설치되며 다수의 오리피스를 통해 외부와 소통되는 공기실을 내부에 구비하는 몸체;

   상기 몸체의 공기실 상부에 설치되어 공기가 충만 되도록 다이어프램 부재가 상하 이중으로 형성된 가변성 다이어프램;

   상기 상판의 하부에 고정되며, 상기 가변성 다이어프램과 함께 액체가 수용되는 액체실을 한정하는 탄성체; 및

   상기 액체실을 서로 소통가능한 상부 및 하부 액체실로 구획하기 위한 격판을 포함하는 자동차용 유체 마운팅.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 가변성 다이어프램의 중앙부는 상기 격판의 저면에 접촉되어 상기 격판을 지지하도록 원통형으로 상방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 자동차용 유체 마운팅.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 공기실의 오리피스들은 상기 몸체의 외주를 따라 소정 간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차용 유체 마운팅.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체는 폴리우레탄 재질인 것을 특징으로 하는 자동차용 유체 마운팅.