KR101184285B1

KR101184285B1 - 차량의 엔진마운팅 구조

Info

Publication number: KR101184285B1
Application number: KR1020100084568A
Authority: KR
Inventors: 김용진; 김승원; 정공섭; 김효석
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2012-09-21
Also published as: KR20120020748A; US8651217B2; CN102431430A; CN102431430B; DE102011052997A1; JP2012051554A; US20120048638A1

Abstract

본 발명은, 엔진이 차량의 전방에 배치되고 전륜이 구동하며, 상기 엔진은 트랜스미션과 일체로 결합되어 차체에 횡치로 안착되는 차량의 엔진마운팅 구조에 있어서, 트랜스미션를 통하여 엔진의 구동력을 전달받으며, 엔진에 고정된 베어링브라켓을 통하여 센터베어링을 관통하도록 체결된 드라이브샤프트;와 판(plate) 형상으로서 엔진의 후방 아래에서 차량의 바디에 결합되되, 전방에 장착된 주롤로드를 통하여 트랜스미션의 하부에 결합된 서브프레임; 및 일측 끝단은 서브프레임에 연결되고, 타측 끝단은 베어링브라켓에 연결되는 보조롤로드;를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 보다 작은 중량의 서브프레임을 적용하고도 엔진과 트랜스미션으로 구성된 파워트레인을 더 효율적으로 지지할 수 있으며, 차량의 NVH 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 다양한 토크를 갖는 엔진들이 탑재되는 동종의 차량에 동일한 서브프레임을 제공함으로서 생산효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 고토크 엔진이 탑재되는지 여부에 따라 추가적인 마운팅을 제공함으로서 차량의 플랫폼을 공용화할 수 있다.

Description

차량의 엔진마운팅 구조{Structure of engine mounting for vehicle}

본 발명의 차량의 엔진마운팅 구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 고출력의 엔진을 더 효율적으로 지지할 수 있도록 종래의 3점식 마운팅 방식의 엔진마운팅 구조를 바탕으로 보조롤로드가 추가적으로 장착되는 차량의 엔진마운팅 구조에 관한 것이다.

엔진이 차량의 전방에 배치되고 앞바퀴가 구동하는 방식의 차량(FF: Front Engine Front Wheel Drive)은, 다른 구동방식과 대비하여 장단점이 있으나 구동 시스템의 구조가 단순하여 경량화 및 컴팩트화에 유리한 장점이 있고 후륜으로 동력을 전달하는 프로펠러샤프트와 같은 부품이 삭제되어 실내공간을 넓힐 수 있는 장점이 있다.

특히, 생산성 측면에서도 유리하기 때문에 승용차량에 있어 널리 사용되고 있다. 하지만, 전륜이 구동과 함께 조향이 이뤄지기 때문에 양측 휠에 작용하는 토크의 변동이 스티어링에 영향을 미치게 되며 차량의 앞쪽에 중량이 편중되는 문제점이 있었다.

즉, FF차량의 일반적인 동력 전달과정은, ①엔진, ②엔진의 플라이휠, ③트랜스미션의 입력축, ④트랜스미션의 출력축, ⑤디퍼런셜기어, ⑥등속조인트(CVJ: constant velocity joint), ⑦휠로 구성되나, 엔진(engine)과 트랜스미션(T/M: Transmission) 및 디퍼런셜기어(Differential gear)가 미리 일체로 결합된 상태에서 차체에 장착므로 도 1a 에 도시된 바와 같이 디퍼런셜기어가 차량의 중심에서 일측으로 편중되는 구조를 가졌다.

따라서, 좌우의 등속조인트 길이가 달라졌으며, 이는 스티어링 휠의 조향에 영향을 미치는 토크 스티어를 유발시키는 원인이 되었다.

이와 같은, 양측의 등속조인트 길이가 다른 비등장형 드라이브샤프트(unequal length driveshafts)의 문제점을 해결하기 위하여, 등장형 드라이브샤프트(equal length driveshafts)가 개발된 바 있다.

상기 등장형 드라이브샤프트는 동일한 길이를 갖는 등속조인트들이 양측으로 배치되어 결합되도록 그 사이에 센터샤프트(Center shaft)가 장착된다. 상기 센터샤프트는 일측에서 트랜스미션과 결합된 디퍼런셜기어와 치합되어 회전하되, 타측은 엔진의 하부에 결합된 베어링브라켓(Bearing bracket)에서 지지된다. 그리고, 상기 베어링브라켓에는 센터샤프트의 회전을 허용하는 센터베어링이 장착된다.

한편, 승용차량들은 프레임바디를 대신하여 중량이 가볍고 생산성이 뛰어난 모노코크바디가 주로 사용된다. 모노코크바디는 별도의 프레임이 삭제된 구조로서 차체에 파워트레인이 직접 장착된다. 따라서, 상기 모노코크바디는 바디 자체가 프레임 기능을 하여 서스펜션 및 섀시 부품들이 각각 장착되나, (엔진과 트랜스미션 및 디퍼렌셜기어가 통합적으로 결합되어 구성된) 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하며 차량 충돌시 충격을 분산하기 위하여 차량의 하부에 서브프레임(subframe)이 장착된다.

상기 서브프레임은 차량의 출력 및 크기에 따라서 여러 형태로 제조되기도 하나, 고배기량의 고토크 엔진을 갖는 파워트레인은 네 개의 바(bar)가 사각형상을 이루도록 결합된 "#" 형상의 서브프레임이 사용된다. 상기 "#" 형상의 서브프레임 이 차체의 엔진룸 하부에 설치되면 그 위로 파워트레인이 안착되고 4 곳에서 마운팅부재들(엔진마운트, 트랜스미션마운트, 전방 롤로드, 후방 롤로드)이 파워트레인을 지지하였다(4점식 마운팅방식).

그리고, 저배기량의 저토크 엔진은, 도 1b 에 도시된 바와 같이, 차체에 고정되고 조향장치가 장착될 수 있는 판(plate) 형상으로서 서스팬션 스트럿(strut) 및 너클 등이 연결될 수 있도록 모서리 부분이 돌출된 "H" 형상의 서브프레임이 장착된다. 이러한 "H" 형상의 서브프레임이 적용된 차량은 3 곳에서 마운팅부재들에 의해 지지된다(3점식 마운팅방식). 차체(body)의 양측에서 엔진마운트와 트랜스미션마운트가 각각 장착되어 엔진과 트랜스미션을 지지하고 서브프레임에 장착된 롤로드(Roll rod)가 후방에서 트랜스미션의 하부에 결합되는 구조였다.

한편, 4점식 마운팅 방식의 경우 파워트레인의 거동을 더 효율적으로 지지함으로서 차량의 NVH(Noise, vabration, harshness)를 억제하는 것에 더 효율적인 구조였으나, 더 큰 크기의 서브프레임이 장착됨으로 인해 차량의 총중량이 증가하는 문제점이 있었다.

반면, 3점식 마운팅 방식의 경우 생산비용이 절감되는 장점이 있으나, 마운팅되는 지점이 감소되어 파워트레인의 거동을 지지하거나 차량의 NVH 를 억제하는 것에 한계가 있었고, 엔진 및 트랜스미션의 마운트들에 더 큰 피로가 가중되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 3점식 마운팅 방식을 개선하여 4점식 마운팅 방식과 같이 효율적으로 파워트레인의 거동을 지지하며 NVH 성능이 개선된 차량의 엔진마운팅 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진이 차량의 전방에 배치되고 전륜이 구동하며, 상기 엔진은 트랜스미션과 일체로 결합되어 차체에 횡치(Transverse Mounting)방향 즉, 차체의 폭(width) 방향으로 안착되는 차량의 엔진마운팅 구조에 있어서, 트랜스미션를 통하여 엔진의 구동력을 전달받으며, 엔진에 고정된 베어링브라켓을 통하여 센터베어링을 관통하도록 체결된 드라이브샤프트;와 판(plate) 형상으로서 엔진의 후방 아래에서 차량의 바디에 결합되되, 전방에 장착된 주롤로드를 통하여 트랜스미션의 하부에 결합된 서브프레임; 및 일측 끝단은 서브프레임에 연결되고, 타측 끝단은 베어링브라켓에 연결되는 보조롤로드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 보조롤로드는, 서브프레임과 결합된 지점이 베어링브라켓과 결합된 지점보다 상측에 위치하도록 일측 끝단이 서브프레임의 상면 위로 돌출 형성된 롤로드브라켓에 결합되고 타측 끝단이 드라이브샤프트 아래로 베어링브라켓의 끝단에 형성된 보스(boss)에 결합된다.

아울러, 상기 주롤로드와 보조롤로드는 서브프레임의 횡방향을 따라 중심에서 각각 서로 다른 측을 향하여 이격되어 배치된다.

한편, 상기 보조롤로드는 베어링브라켓에 결합되는 부시 보다 서브프레임에 결합되는 부시가 더 크게 형성된다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 보다 작은 중량의 서브프레임을 적용하고도 엔진과 트랜스미션으로 구성된 파워트레인을 더 효율적으로 지지할 수 있으며, 차량의 NVH 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 다양한 토크를 갖는 엔진들이 탑재되는 동종의 차량에 동일한 서브프레임을 제공함으로서 생산효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 고토크 엔진이 탑재되는지 여부에 따라 추가적인 마운팅을 제공함으로서 차량의 플랫폼을 공용화할 수 있다.

도 1a 는 등장형 드라이브샤프트와 비등장형 드라이브샤프트의 구조를 비교하여 도시한 단면도,
도 1b 는 판형 서브프레임의 평면도와 상기 서브프레임이 차체에 장착된 모습을 도시한 사시도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 엔진마운팅 구조를 상측에서 바라본 시선으로 도시한 사시도,
도 3 은 본 발명의 보조롤로드의 결합된 모습을 아래에서 바라본 시선으로 도시한 사시도,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 엔진마운팅 구조의 개념도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 를 참조하면, 본 발명이 적용되는 차량은 엔진과 트랜스미션 및 디퍼런셜기어가 일체로 결합되어 파워트레인을 구성하며 차체에 횡치로 안착되는 구조를 갖는다.

즉, 엔진은 일측 휠(wheel)에 가깝게 장착되고 트랜스미션은 타측 휠에 가깝게 차량의 폭방향으로 안착된다. 그리고, 도시되지는 않았으나 엔진과 트랜스미션은 엔진마운트와 트랜스미션 마운트가 각각 장착된다.

한편, 본 발명의 드라이브샤프트는 등장형 드라이브샤프트로서, 양측의 등속조인트(13)들이 동일한 길이로 구성되도록 센터샤프트(10)를 구비한다. 상기 센터샤프트(10)는 트랜스미션과 결합된 디퍼런셜기어와 연결되되, 지면에서 수평을 이루며 지지될 수 있도록 엔진의 하부에 결합된 베어링브라켓(11)을 관통하도록 장착된다. 상기 베어링브라켓(11)에는 센터샤프트(10)의 회전을 허용하며 지지하는 센터베어링(12)이 설치되며, 상기 센터베어링(12)을 관통한 센터브라켓(11)의 끝단에는 등속조인트(13)가 결합된다.

한편, 본 발명의 서브프레임(20)은 종래의 3점식 마운트 방식에 적용되는 (도 1b 에 도시된) 판형 서브프레임으로 실시된다. 상기 서브프레임(20)은 엔진과 트랜스 미션의 종방향(longitudinal direction) 후방 아래에서 차체의 하부에 고정되어, 서스팬션 장치들(미도시)과 결합되며 스티어링기어박스(steering gear box)와 같은 조향장치의 구성품들이 안착 된다. 그리고, 상기 서브프레임(20)은 차량의 전방으로 주롤로드(main roll rod)(21)가 장착되며, 상기 주롤로드(21)는 트랜스미션의 하부에 연결되어 진동을 감쇄시키며 지지한다. 상기 주롤로드(21)는 종래의 롤로드와 동일한 구성한 구성으로서 고무재인 부시가 끝단에 장착되어 탄성변형 및 복원을 반복함으로서 진동을 감쇄하도록 구성된다.

한편, 상기 주롤로드(21)의 횡방향(horizontal direction) 일측에는 서브프레임(20)의 상측에서 보조롤로드(30)가 장착된다. 상기 보조롤로드(30)는 일측 끝단이 서브프레임(20)에 용접되어 장착된 롤로드브라켓(22)에 연결되고, 타측 끝단은 센터베어링브라켓(11)에 연결된다. 이와 같은 결합을 위하여, 본 발명의 센터베어링브라켓(11)은 도 3 에 도시된 바와 같이, 센터샤프트(10) 아래로 보조롤로드(30)가 결합될 수 있는 보스(boss)가 추가적으로 돌출형성되며, 리베팅 또는 볼팅결합으로 보조롤로드(30)가 장착된다.

한편, 상기 보조롤로드(30) 또한 양측으로 고무재 부시들(30a, 30b)이 결합되어 부시들(30a, 30b)의 탄성에 의해 진동을 감쇄시키도록 구성된다. 이때, 부시는 롤로드브라켓(22)에 결합된 측의 부시(30a)가 센터베어링브라켓(11)에 결합된 측의 부시(30b)보다 더 크게 형성된다.

따라서, 상기 보조롤로드(30)는 도 4 에 도시된 바와 같이, (엔진마운트의 결합지점과 트랜스미션 마운트의 결합지점을 축[axis]으로 한) 파워트레인의 회전방향에 대하여 접선(tangent line) 방향에 정렬되도록 배치된다.

아울러, 주롤로드(21)와 보조롤로드(30) 모두가 파워트레인에 결합되므로 주롤로드(21)와 보조롤로드(30)의 사이를 이격시켜 배치할 수 있으므로 종방향 진동 및 횡방향 진동 모두를 더 효율적으로 감쇄시킬 수 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 센터샤프트
11 : 베어링브라켓
20 : 서브프레임
21 : 주롤로드
30 : 보조롤로드

Claims

엔진이 차량의 전방에 배치되고 전륜이 구동하며, 상기 엔진은 트랜스미션과 일체로 결합되어 차체에 횡치로 안착되는 차량의 엔진마운팅 구조에 있어서,
트랜스미션를 통하여 엔진의 구동력을 전달받으며, 엔진에 고정된 베어링브라켓을 통하여 센터베어링을 관통하도록 체결된 드라이브샤프트;와
판(plate) 형상으로서 엔진의 후방 아래에서 차량의 바디에 결합되되, 전방에 장착된 주롤로드를 통하여 트랜스미션의 하부에 결합된 서브프레임; 및
일측 끝단은 서브프레임에 연결되고, 타측 끝단은 베어링브라켓에 연결되는 보조롤로드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진마운팅 구조.
제 1 항에 있어서, 상기 보조롤로드는, 서브프레임과 결합된 지점이 베어링브라켓과 결합된 지점보다 상측에 위치하도록 일측 끝단이 서브프레임의 상면 위로 돌출 형성된 롤로드브라켓에 결합되고 타측 끝단이 드라이브샤프트 아래로 베어링브라켓의 끝단에 결합된 것을 특징으로 하는 차량의 엔진마운팅 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 주롤로드와 보조롤로드는 서브프레임의 횡방향을 따라 중심에서 각각 서로 다른 측을 향하여 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 차량의 엔진마운팅 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보조롤로드는 베어링브라켓에 결합되는 부시 보다 서브프레임에 결합되는 부시가 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 엔진마운팅 구조.