KR101499211B1 - 유동량 자체 조절 가능한 엔진 마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 마운트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하우징, 러버, 상부 액실 및 하부 액실을 포함하여 이루어지는 유체 봉입식 엔진 마운트에 있어서, 상기 상부 액실과 맞닿는 상기 러버의 하부에는 상기 상부 액실을 향하여 연장되어 있는 하나 이상의 인슐레이터가 형성되고, 상기 상부 액실 및 하부 액실의 경계에는 상기 인슐레이터가 이동할 수 있는 하나 이상의 오리피스가 형성된 노즐이 위치하고 있어 차량의 주행 상태에 따라 자체적으로 인슐레이터가 이동하여 유체를 유동시킴으로써, 유체의 유동량 조절이 가능한 유동량 자체 조절 가능한 엔진 마운트에 관한 것이다.

마운트, 러버, 오리피스, 유동량

Description

유동량 자체 조절 가능한 엔진 마운트{Engine mount that can self control flow}

본 발명은 엔진 마운트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행 상태에 따라 자체적으로 인슐레이터가 이동하여 유체를 유동시킴으로써, 유체의 유동량 조절이 가능한 유동량 자체 조절 가능한 엔진 마운트에 관한 것이다.

차량이 운행함에 따라 소음 및 진동은 필수적으로 수반되기 마련이다. 다만, 최근들어 차량에 적용되는 기술이 점차 발전하고 저진동 및 저소음에 대한 소비자의 요구가 증대됨에 따라, 차량에서 발생하는 소음(Noise), 진동(Vibration) 및 충격(Harshness) 등을 분석하여 승차감을 극대화시키려는 노력이 계속되고 있으며, NVH 해석을 통하여 소음 및 진동의 발생 및 저감 정도를 가늠할 수 있는 척도가 되기도 한다.

차량에서 발생하는 진동현상에는 엔진 시동시 및 정지시의 차체요동, 아이들링(idling)시의 차체진동, 엔진 고회전시의 차체진동 및 막힘소리, 요철에 의한 진 동, 고부하 작용시 차체요동, 발진시나 변속시에 따른 급격한 변화작용시의 충격, 과대 변위에 의한 간섭 및 파손 등이 있다.

이러한 차량 진동의 가장 큰 원인은 엔진의 진동과 주행중 노면으로부터 전달되는 충격이다. 상용 구간에서 발생하는 진동이 차체의 고유진동수와 일치하면 공진(resonance)이 일어나 큰 진동과 충격이 발생하기 때문에, 차량에서 발생하는 진동이 차체의 고유진동수를 피해서 제작하여야 한다.

이러한 차량 진동은, 차량 진동은 저주파수 영역(20㎐ 이하)일 경우에는 엔진의 저속회전시의 토크 변동, 엔진 저회전시의 크랭크축 회전운동에 따른 관성력 및 우력에 의한 파워플랜트 진동, 타이어 회전시의 언밸런스력에 의한 차체진동, 노면 프로필에 따른 서스펜션을 통한 차체의 진동, 구동계 조인트각에 의한 우력 및 스러스트력에 의한 파워플랜트 진동이 있으며, 고주파수 영역(20㎐ 이상)일 경우에는 엔진 고회전시의 크랭크축 회전운동에 따른 관성력, 우력에 의한 파워플랜트 진동, 변속기내 기어의 맞물림 진동, 연소시의 실린더블록 진동, 엔진의 동밸브계 진동, 크랭크축의 굽힘, 비틀림진동, 파워플랜트의 굽힘, 비틀림 진동 등이 있다. 이러한 진동은 단순히 진동으로만 느껴지는 것이 아니라, 다시 공기를 매개로 하여 사람의 귀로 전달되는 소음으로 파생되기도 한다. 따라서 각각의 시스템 자체의 강성 해석을 통하여 목표 강성을 유지함과 동시에, 각각의 시스템들의 고유 진동수 사이에 공진에 의한 진동이 유발되지 않도록 설계하여야 한다.

상기와 같은 차량의 진동을 감쇄하기 위하여 일반적으로 차량의 엔진이나 트랜스미션 등 진동 발생부와 차체의 사이에 설치되어서, 진동 및 충격을 제어하여 차체로 진동 및 충격이 전달되는 것을 방지하기 위하여 다양한 형태의 마운트가 사용되었으며, 본 발명은 특히 유체의 점성과 고무의 특성을 이용한 유체 봉입형 엔진 마운트에 관련된 것이다.

엔진의 작동에 따라 마운트에 입력되는 저주파/고진폭의 진동 또는 고주파/저진폭의 진동 등 광범위한 영역에 걸친 진동을 각기 적절하게 감쇠시킬 수 있는 유체 봉입식 엔진 마운트가 제안되었던 바, 이와 같은 유체 봉입식 엔진 마운트는 도 1a 에 도시된 바와 같이, 코어(1), 상기 코어(1)에 결합된 러버(2), 상기 코어(1) 및 러버(2)와 맞닿아 내부에 액체가 봉입된 상부액실(3) 및 상기 상부액실의 하부에 위치하여 내부에 액체가 봉입된 하부액실(4), 상기 상부액실(3) 및 하부액실(4) 사이를 구획하는 멤브레인(5), 상기 상부액실(3) 및 하부액실(4)의 둘레로 형성된 환형의 트랙(6)을 포함하여 이루어지는 것이 일반적이다.

이와 같이 구성된 유체 봉입식 엔진 마운트는, 엔진으로부터 진동이 전해지면 코어(1) 및 러버(2)가 변형되면서 상부액실(3)의 체적이 변하게 되고, 이 변한 체적에 상응하는 양 만큼의 유체가 상부액실(3)로부터 하부액실(4)로 이동하게 되는데, 이 이동하는 유체는 환형의 트랙(6)을 따라 흐르거나 또는 멤브레인(5)의 간극 사이를 통과하는 과정에서 충격하중이 감쇄하게 되는 것이다.

즉, 상측으로부터의 충격값이 상부액실(3)의 유체에 전달되고, 유체가 통로를 통과하는 과정에서 약간의 열에너지로 전환되어 상쇄되며, 잔여 충격하중은 하부액실(4)의 유체에 전달되면서 2차적으로 충격량을 감쇄시키게 된다.

만약, 코어(1) 및 러버(2)의 변형 체적에 상응하는 유체의 양이 멤브레인(5) 의 간극을 통과할 수 있는 이동량 보다 크면 즉, 저주파 대변위 진동이 발생되면, 유체가 멤브레인(5) 사이의 간극을 통과하지 못하고 환형의 트랙(6)을 따라 흐르게 되고, 이때, 특정한 주파수의 진동이 환형의 트랙(6) 내의 유체와 공진을 일으켜 큰 감쇄력이 발생하게 된다.

반면, 엔진으로부터 고주파 소변위의 진동이 입력되면, 가진 변위가 멤브레인(5)의 유동 가능 범위 이내가 되어 코어(1) 및 러버(2)의 변형 체적에 상응하는 유체의 양이 상대적으로 유동 저항이 큰 환형의 트랙(6)을 통과하지 못하고 상대적으로 유동 저항이 작은 멤브레인(5) 사이의 간극을 통과하여 이동하게 되며, 이때 유체는 상부액실(3)로부터 하부액실(4)로 단시간 내에 통과하여 진동을 감쇄시킨다.

다만, 저주파 대변위의 진동에 맞추어 튜닝되어 있는 엔진 마운트는 고주파 소변위의 진동에 대한 동특성이 일치하지 않아, 일부 고주파 진동에 대한 동특성 상승을 저감시킬 방법이 없어 라이드(Ride) 성능은 좋아지는 반면 통특성 상승으로 인한 마운트 고유의 기술인 절연율이 낮아져, 소음/진동 절연에 불리하게 작용한다는 문제점을 내재하고 있었다.

상기와 같은 엔진 마운트에서는, 엔진으로부터의 진동을 전달받는 코어(1)가 하나의 구조로 형성되어 있기 때문에, 다양한 주파수의 진동에 대하여 대응하기 위해서는 별도의 장치를 더 부착하여야만 하였다. 즉, 상기 코어(1)의 하부에 플런져(7) 등을 추가하여 고주파의 진동을 낮추려는 시도가 있기도 하지만, 내부에 공기가 유입될 경우 상기 플런져(7)와 러버(2)의 사이 공간에서 공기와 유체와의 마 찰에 의한 소음이 더 발생하기도 하는 등 새로운 문제가 발생하고 있는 실정이다.

또한, 차량이 요철이 심한 지역을 주행하거나, 시동을 켜거나, 아이들(idle)시 등과 같이 저주파 진동이 발생하여 유체가 멤브레인(5) 사이의 간극을 통과할 때, 상기 멤브레인(5)의 떨림에 의한 소음 및 진동이 다시 발생하여, NVH성능을 향상시키기 위한 구조를 통하여 다시 NVH성능이 악화된다는 기술적인 모순 효과가 나타난다.

즉, 도 1b 에 도시된 바와 같이, 공기가 유입되어 플런져(7) 및 유체가 진동하면, 내부에 포함되었던 공기와의 마찰이 발생하게 되어 진동 및 소음이 발생되며, 멤브레인(5)이 진동하게 되면 상기 멤브레인(5)과 주위의 노즐과 간섭 및 마찰이 발생하여 진동 및 소음이 발생되는 것이다.

나아가, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 멤브레인(5) 또는 플런져(7)를 삭제하는 방안이 강구될 수도 있으나, 상기 멤브레인(5) 또는 플런져(7)를 삭제하면 동특성 악화에 따라 진동 및 소음의 흡수 성질이 저하되며, 튜닝 주파수의 설정이 어려워 NVH성능의 개선이 어렵다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은,

종래 사용되던 플런져 구조가 아닌 일체형 러버를 이용하여 자체적인 유동량 조절을 가능하게 함으로써, 다양한 주파수의 진동 제어를 자체적으로 가능하게 하여 NVH를 개선함과 동시에 제작 원가를 절감할 수 있는 향상된 성능을 가지는 엔진 마운트를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은,

하우징, 러버, 상부 액실 및 하부 액실을 포함하여 이루어지는 유체 봉입식 엔진 마운트에 있어서, 상기 상부 액실과 맞닿는 상기 러버의 하부에는 상기 상부 액실을 향하여 연장되어 있는 하나 이상의 인슐레이터가 형성되고, 상기 상부 액실 및 하부 액실의 경계에는 상기 인슐레이터가 이동할 수 있는 하나 이상의 오리피스가 형성된 노즐이 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인슐레이터는 끝단의 직경이 상대적으로 더 넓은 것이 바람직하고, 상기 러버와 상기 노즐이 일체형으로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 상기 러버에는 3개의 인슐레이터가 형성되고, 상기 노즐에는 3개의 오리피스가 형성되는 것이 바람직하며, 상기 인슐레이터 중 하나의 길이가 다른 두 개의 길이보다 상대적으로 짧은 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는,

외부에서 압력 또는 진동이 가해질 경우, 러버에서 연장된 인슐레이터와 노즐에 형성된 오리피스를 통하여 유체의 유동량을 조절하여 진동을 감쇄할 수 있으므로, 다양한 주파수의 진동 및 소음에 대응하여 NVH성능이 향상될 수 있다.

또한, 종래 엔진 마운트에서는 가해지는 진동 및 소음의 크기에 따라 플런져의 크기 조절 등을 통하여 주파수의 튜닝을 직접 설정하여야 했던 것에 반하여, 진동 및 하중에 따라 러버 및 인슐레이터가 자체적으로 압축되며 오리피스를 통과함에 따라 자체적으로 유체의 유동량을 조절하므로 필요로 하는 주파수의 설정을 빠르고 간편하게 할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 종래 사용되던 플런져 구조를 삭제할 수 있으므로, 상기 플런져로 인하여 발생되었던 진동 및 소음을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 플런져의 제작 및 장착 비용을 절감할 수 있으므로 차량의 제작 원가를 낮출 수 있는 경제적인 엔진 마운트를 제작할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명인 유동량 자체 조절 엔진 마운트에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유동량 자체 조절 엔진 마운트를 나타낸다.

본 발명인 유동량 자체 조절 엔진 마운트(100)는 하우징(10), 상기 하우징 내부에 배치된 러버(20), 상기 러버의 하부에 결합된 인슐레이터(21), 상기 러버의 하부에 형성된 상부액실(30), 하부액실(40), 상기 상부액실 및 하부액실의 경계에 배치된 노즐(50), 상기 노즐에 하나 이상 형성된 오리피스(51) 를 포함한다.

상기 하우징(10)은 상기 러버(20)를 내부에 배치하여 고정하도록 이루어지며, 상기 러버(20)의 하부에는 상기 러버(20)의 하부에 형성된 상부액실(30) 및 하부액실(40)이 형성된다. 또한, 상기 상부액실(30)과 하부액실(40)의 사이에는 상기 상부액실(30)과 하부액실(40)을 분리하는 노즐(50)이 형성된다.

한편, 상기 노즐(50)에 상기 상부액실(30) 및 하부액실(40)에 저장된 액체가 유동할 수 있도록 형성된 오리피스(51)를 ON/OFF하기 위하여 상기 러버(20)의 하부에 상기 러버(20)와 일체형 으로 형성된 인슐레이터(21)를 형성하고, 상기 인슐레이터(21)는 차체로부터 전해지는 하중에 따라서, 상기 오리피스(51)를 자체적으로 ON/OFF 할 수 있도록 형성된다. 이때, 상기 오리피스(51)는 통상적으로 유체가 흐르는 관로 속에 설치된 조리개 기구를 말한다. 바람직하게는 상기 인슐레이터(21)는 3개로 이루어지나, 그 외의 필요에 따라 갯수를 변경할 수 있다.

상기 인슐레이터(21)의 길이는 중간에 위치한 인슐레이터(21)의 길이가 양측에 위치한 두개의 인슐레이터(21)의 길이보다 짧게 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 인슐레이터(21)의 길이는 이에 한정하는 것은 아니고, 필요에 의하여 길이를 서로 다르게 임의로 조정할 수 있다. 상기 인슐레이터(21)의 지름은 상기 오리피스(51)의 내부지름보다 작게 형성하는 것이 바람직하고, 또한, 상기 인슐레이터(21)의 끝단의 직경은 상기 오리피스(51)의 내부지름에 대응되도록 상대적으로 더 넓게 형성하는 것이 바람직하다.

도 2는 차량의 정지시 본 발명의 유동량 자체 조절 가능한 엔진 마운트의 단면을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 차량의 정지시 파워트레인의 무게에 의해 러버(20)가 저변위로 변형되어 움직이고, 이에 따라, 상기 러버(20)의 하단에 결합된 인슐레이터(21)가 상하 방향으로 이동한다. 이에 따라, 상기 노즐(50)의 위치는 상기 3개의 인슐레이터(21) 중 양 측에 배치된 인슐레이터(21)들의 말단의 높이와 일치하도록 위치된다. 따라서, 상기 노즐(50)에 형성된 오리피스(51)는 상기 양측 인슐레이터(21)에 의하여 닫힌다. 이때, 도시된 바와 같이, 중심에 위치한 인슐레이터(21)의 길이는 상대적으로 양 측에 위치한 인슐레이터(21)의 길이보다 짧기 때문에, 양 측에 배치된 인슐레이터(21)에 대응되는 상기 오리피스(51)는 상기 인슐레이터(21)의 끝단에 의하여 닫히고, 상기 인슐레이터(21) 중 중심에 배치된 인슐레이터(21)에 대응되는 오리피스(51)는 그대로 열린 상태가 됨으로써, 그 내부에서 유동되는 유량이 오직 중심에 형성된 오리피스(51)를 통과하기 때문에 적게 유지 할 수 있다.

도 3은 차량의 운행시 본 발명의 유동량 자체 조절 가능한 엔진 마운트의 단면을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 차량의 주행시 파워트레인의 무게와 가속에 의한 반력 등에 의해 러버(20)가 대변위로 변형되어 움직이고, 이에 따라, 상기 러버(20)의 하단에 결합된 인슐레이터(21)가 상하 방향으로 이동한다. 이때, 상기 러버(20)는 상술한 차량의 정지시 저변위 변형보다 주행시 대변위로 움직이기 때문에 상기 인슐레이터(21)의 움직임의 범위는 더 큰 폭으로 움직이게 된다. 이에 따라, 상기 노즐(50)의 위치가 상기 3개의 인슐레이터(21) 중 중심에 배치된 인슐레이터(21)의 끝단의 높이와 일치하도록 위치된다. 따라서, 상기 노즐(50)에 형성된 오리피스(51)는 상기 중앙에 배치된 인슐레이터(21)에 의하여 닫힌다. 이때, 도시된 바와 같이, 양측에 위치한 인슐레이터(21)의 길이는 상대적으로 중심에 위치한 인슐레이터(21)의 길이보다 길기 때문에, 양 측에 배치된 인슐레이터(21)는 상기 노즐(50)을 관통하여 지나친 상태로 상기 인슐레이터(21)의 끝단이 상기 노즐(50)의 하부에 위치하도록 배치된다. 따라서 이와 같은 경우 양측의 인슐레이터(21)에 대응되는 오리피스(51)는 열린상태로 존재하고, 중앙의 오리피스(51)만 닫힌 상태로 존재하기 때문에, 유량을 많이 유동시켜 고주파 동특성을 저감시킬 수있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1a 는 종래 사용되던 액체 봉입식 엔진 마운트를 나타낸 단면도이다.

도 1b 는 종래 사용되던 액체 봉입식 엔진 마운트에서 진동 및 소음이 발생되는 과정을 나타낸 개략도이다.

도 2 는 차량 정지시 본 발명에 따른 유동량 자체 조절 가능한 엔진 마운트를 나타낸 단면도이다.

도 3 은 차량 주행시 본 발명에 따른 유동량 자체 조절 가능한 엔진 마운트를 나타낸 단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 유동량 자체 조절 가능한 엔진 마운트

10 : 하우징 20 : 러버

21 : 인슐레이터 30 : 상부 액실

40 : 하부 액실 50 : 노즐

51 : 오리피스

Claims (5)

1. 하우징, 러버, 상부 액실 및 하부 액실을 포함하여 이루어지는 유체 봉입식 엔진 마운트에 있어서,

   상기 상부 액실과 맞닿는 상기 러버의 하부에는 상기 상부 액실을 향하여 연장되어 있는 하나 이상의 인슐레이터가 형성되고, 상기 상부 액실 및 하부 액실의 경계에는 상기 인슐레이터가 이동할 수 있는 하나 이상의 오리피스가 형성된 노즐이 위치하고 있으며,

   상기 인슐레이터 중 하나의 길이는 다른 인슐레이터의 길이보다 상대적으로 짧은 것을 특징으로 하는 유동량 자체 조절 엔진 마운트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인슐레이터는 끝단의 직경이 상대적으로 더 넓은 것을 특징으로 하는 유동량 자체 조절 엔진 마운트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 러버와 상기 노즐이 일체형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유동량 자체 조절 엔진 마운트.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 러버에는 3개의 인슐레이터가 형성되고, 상기 노즐에는 3개의 오리피스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유동량 자체 조절 엔진 마운트.
5. 삭제

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