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KR20160111223A - 모터마운팅 시스템의 이중절연구조 - Google Patents

모터마운팅 시스템의 이중절연구조 Download PDF

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KR20160111223A
KR20160111223A KR1020150036101A KR20150036101A KR20160111223A KR 20160111223 A KR20160111223 A KR 20160111223A KR 1020150036101 A KR1020150036101 A KR 1020150036101A KR 20150036101 A KR20150036101 A KR 20150036101A KR 20160111223 A KR20160111223 A KR 20160111223A
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김용주
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 모터마운팅 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터 및 감속기의 무게중심을 기준으로 모터 및 감속기 측의 3점에 결합되는 3개의 부시, 상기 부시에 인접하여 차체 측에 결합되며 소음진동을 절연하는 3개의 메인마운트 및 상기 부시와 메인마운트 사이를 상호 연결하는 연결브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하여, 서지진동과 모터의 고주파 소음 문제를 동시에 개선할 수 있는 모터마운팅 시스템의 이중절연구조에 관한 것이다.

Description

모터마운팅 시스템의 이중절연구조{STRUCTURE FOR DOUBLE INSULATION OF MOTOR MOUNTING SYSTEM}
본 발명은 모터마운팅 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터 및 감속기의 무게중심을 기준으로 3점에 결합되는 부시, 상기 부시에 인접하여 차체 측에 결합되는 메인마운트 및 상기 부시와 메인마운트 사이를 연결하는 연결브라켓을 이용하여 서지진동과 고주파 소음문제를 동시에 개선할 수 있는 모터마운팅 시스템의 이중절연구조에 관한 것이다.
차량이 운행함에 따라 소음 및 진동은 필수적으로 수반되기 마련이다. 최근 들어 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 있다.
차량에서 발생하는 진동현상에는 엔진 시동시 및 정지시의 차체요동, 아이들링(idling)시의 차체진동, 엔진 고회전시의 차체진동 및 막힘 소리, 요철에 의한 진동, 고부하 작용시 차체요동, 발진시나 변속시에 따른 급격한 변화작용시의 충격, 과대 변위에 의한 간섭 및 파손 등이 있으며, 이러한 차량 진동의 가장 큰 원인은 엔진의 진동과 주행중 노면으로부터 전달되는 충격이다.
상기와 같은 차량의 진동을 감쇠하기 위하여 차량의 파워트레인과 차체 사이에 설치되어 차체로 진동 및 소음이 전달되는 것을 방지하는 다양한 형태의 마운팅 시스템이 널리 사용되고 있다. 일반적으로 차량의 소음·진동을 절연하기 위한 마운팅 시스템은 크게 관성지지 방식과 중심지지 방식으로 구분된다.
도 1a는 종래 일반적인 관성 3점 지지 방식의 엔진마운팅 시스템을 도시한 예시도이며, 도 1b는 종래 일반적인 중심 3점 지지 방식의 모터마운팅 시스템을 도시한 예시도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 종래 일반적인 관성 3점 지지 방식의 엔진마운팅 시스템은, 관성축(도 1a에 일점쇄선으로 도시)을 기준으로 차체(1)의 양측 선단에 각각 결합된 엔진마운트(4a) 및 티엠마운트(4b)가 엔진/변속기(2)의 하중을 지지하고, 롤로드(3) 측에 결합된 롤마운트(4c)가 엔진/변속기의 회전 거동을 제어하는 구조를 취하게 된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 종래 일반적인 중심 3점 지지 방식의 모터마운팅 시스템은, 모터/감속기(5)의 무게중심을 기준으로 모터마운트(7a), 감속기마운트(7b) 및 롤마운트(7c)가 정(井) 형상의 서브프레임(6)에 각각 결합되어 모터/감속기의 하중을 지지하는 구조를 취하게 된다.
일반적으로 공회전 모드가 있는 경우에는 관성축에 마운트를 위치시키는 관성지지 방식의 마운팅 시스템이 유리하나, 파워트레인의 중량이 높거나(디젤 엔진 등) 공회전 모드가 없는 경우(모터 등)에는 각 마운트가 하중 분담을 하는 중심지지 방식의 마운팅 시스템이 유리하다. 이러한 이유로 전기 자동차의 경우에는 통상적으로 중심지지 방식의 모터마운팅 시스템이 주로 사용된다.
이때, 중심지지 방식의 모터마운팅 시스템을 사용하는 전기 자동차의 성능 중 발진시 모터의 토크변동에 의한 서지진동(surge vibration)이 차량의 상품성에 지대한 영향을 주게 되며, 서지진동을 개선하기 위해서는 모터/감속기의 전후방향 스팬(span)을 넓히는 것이 유리하다는 사실이 알려져 있다.
그러나 모터/감속기 룸의 제약으로 인해 스팬을 지나치게 증대하는 것은 한계가 있으며, 스팬을 넓히지 않고 서지진동을 개선하기 위해서 마운트의 스프링 강성을 높이는 방법이 있으나, 이 역시 모터의 고주파 소음진동 절연에 악영향을 준다는 문제점이 있다.
즉, 전기 자동차의 서지진동을 개선하기 위해서는 마운트의 스프링 강성을 증대(hard)하는 것이 유리하나, 고주파 소음진동을 개선하기 위해서는 마운트의 스프링 강성을 하향(soft)하는 것이 유리하며, 종래 차량의 경우 양 성능 간의 상충으로 인해 절충값을 선택해야 하는 문제가 발생한다.
따라서, 전기 자동차에서 서지진동과 모터의 고주파 소음 문제를 동시에 해결할 수 있으면서, 종래 차량과의 호환성을 위해 각 마운트의 위치를 크게 변경시키지 않는 모터마운팅 시스템의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 부시, 메인마운트 및 연결브라켓을 이용하여 서지진동과 모터의 고주파 소음 문제를 동시에 개선할 수 있는 모터마운팅 시스템의 이중절연구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 각 부시가 종래 일반적인 중심 3점 지지방식의 마운트 결합위치에 압입됨으로써, 연료타입의 가솔린/디젤 탑재 기본차량과의 호환성을 유지할 수 있는 모터마운팅 시스템의 이중절연구조를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 전기 자동차의 모터와 감속기를 횡치시켜 차체와 연결·지지하는 모터마운팅 시스템에 있어서, 상기 모터 및 감속기의 무게중심을 기준으로 모터 및 감속기 측의 3점에 결합되는 3개의 부시; 상기 부시에 인접하여 차체 측에 결합되며 소음진동을 절연하는 3개의 메인마운트; 및 상기 부시와 메인마운트 사이를 상호 연결하는 연결브라켓; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터마운팅 시스템의 이중절연구조에서 상기 부시는 모터 및 감속기 측의 마운팅부에 각각 압입되어 모터 및 감속기와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터마운팅 시스템의 이중절연구조에서 상기 부시는 상하방향을 축방향으로 하여 모터 및 감속기 측에 결합되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 부시는, 내부파이프와 외부파이프의 사이를 연결하는 고무부; 상기 내부파이프의 상단에 결합되어 고무부의 상부와 접촉되는 상부스토퍼; 및 상기 내부파이프의 하단에 결합되어 고무부의 하부와 접촉되는 하부스토퍼; 를 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 부시, 메인마운트 및 연결브라켓을 이용하여 이중절연 효과를 가짐으로써, 전기 자동차의 고질적인 문제인 모터의 고주파 진동소음을 현저히 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 서지진동을 감소시키기 위해 종래와 같이 스팬을 넓게 형성할 필요가 없으므로 패키지의 제약을 받지 않으며, 서지진동 및 고주파 소음진동이 상충하지 않고 모두 향상 가능하다는 장점이 있다.
아울러, 본 발명은 종래 일반적인 중심 3점 지지방식의 마운팅부의 위치를 그대로 유지하면서 진동소음을 감소시킬 수 있으므로, 종래 차량과의 호환성이 그대로 유지되는 효과가 있다.
나아가, 본 발명은 부시를 상하방향으로 배치하고 그 상·하단에 각각 상부스토퍼 및 하부스토퍼를 장착하여 모터/감속기의 상하방향 거동에 따른 진동을 현저히 감소시키는 효과가 있다.
도 1a는 종래 일반적인 관성 3점 지지 방식의 엔진마운팅 시스템을 도시한 예시도.
도 1b는 종래 일반적인 중심 3점 지지 방식의 모터마운팅 시스템을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터마운팅 시스템의 이중절연구조에서 각 마운팅부의 위치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부시, 메인마운트 및 연결브라켓의 결합관계를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부시의 단면을 도시한 단면도.
도 5는 종래 일반적인 모터마운팅 시스템에 따른 고주파 스프링 강성과 본 발명의 일실시예에 따른 모터마운팅 시스템에 따른 고주파 스프링 강성을 비교한 선도.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터마운팅 시스템의 이중절연구조에서 각 마운팅부의 위치를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부시, 메인마운트 및 연결브라켓의 결합관계를 도시한 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 모터마운팅 시스템의 이중절연구조는, 모터(20) 및 감속기(21)의 무게중심을 기준으로 모터(20) 및 감속기(21) 측의 3점에 결합되는 3개의 부시(30), 상기 부시(30)에 인접하여 차체(10) 측에 결합되며 소음진동을 절연하는 3개의 메인마운트(40) 및 상기 부시(30)와 메인마운트(40) 사이를 상호 연결하는 연결브라켓(50)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 상기 모터(20) 및 감속기(21)는 차량에 좌우방향으로 나란히 설치(횡치)되어 전장부품과 일체로 구성되며, 모터/감속기(20, 21)의 무게중심을 기준으로 3점에 부시(30)가 결합되는 마운팅부(22)가 위치한다.
구체적으로 상기 마운팅부(22)는, 모터/감속기(20, 21)의 중력 중심점이 삼각 도심(圖心)을 이루도록 각 꼭짓점에 배치된다. 이때, 상기 모터(20)와 차체(10)의 우측 사이드멤버(11) 사이에는 모터마운팅부(22a)가 위치하고, 상기 감속기(21)와 차체(10)의 좌측 사이드멤버(12) 사이에는 감속기마운팅부(22b)가 위치하며, 상기 모터/감속기(20, 21)의 후방에는 롤마운팅부(22c)가 위치한다.
각각의 마운팅부(22)에는 부시(30)가 결합되어 있으며, 상기 부시(30)는 모터/감속기(20, 21)로부터 발생하는 진동(거동)을 일차적으로 절연하는 역할을 한다. 상기 부시(30)는 모터/감속기(20, 21)에 각각 압입되어 일체로 형성될 수 있으며, 또는 브라켓(미도시) 등을 통해 결합될 수도 있다.
상기 부시(30)에 인접한 차체(10) 측에는 부시(30)와 연결브라켓(50)을 매개로 상호 연결되는 메인마운트(40)가 결합되며, 상기 메인마운트(40)는 모터/감속기(20, 21)로부터 발생하는 진동을 이차적으로 절연하는 역할을 한다.
즉, 도 2에 도시된 것처럼 본 발명은 "kmount - m - kbu연결브라켓(50)h"와 같은 이중절연구조를 취한다. 여기서 "kbu연결브라켓(50)h"는 부시(30)의 절연특성을 의미하고, "kmount"는 메인마운트(40)의 절연특성을 의미하며, "m"은 모터/감속기(20, 21)의 하중을 의미한다.
상기 메인마운트(40)는, 러버식 모터마운트, 공압식 모터마운트 및 액체봉입식 모터마운트 등 종래 일반적인 모터마운트와 동일 또는 유사한 모터마운트가 사용되므로 상세한 설명은 생략한다.
도시된 실시예에서 상기 연결브라켓(50)은 전체적으로 'S'자 형태로 형성되어 부시(30)의 상부와 메인마운트(40)의 상부를 연결시키고 있으나, 차량의 종류에 따른 레이아웃을 고려하여 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부시의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 부시(30)는, 내부파이프(31)와 외부파이프(33)의 사이를 연결하는 고무부(32), 상기 내부파이프(31)의 상단에 결합되어 고무부(32)의 상부와 접촉되는 상부스토퍼(34) 및 상기 내부파이프(31)의 하단에 결합되어 고무부(32)의 하부와 접촉되는 하부스토퍼(35)를 포함한다.
상기 내부파이프(31) 및 외부파이프(33)는 내부가 비어있는 원통형으로 형성되고, 내부파이프(31)의 외주면과 외부파이프(33)의 내주면 사이에는 탄성재질의 고무부(32)가 가류성형된다.
상기 내부파이프(31)의 상하방향 길이는 외부파이프(33)의 상하방향 길이보다 상대적으로 길게 형성되고, 내부파이프(31)의 상단 및 하단에는 각각 상부스토퍼(34)와 하부스토퍼(35)가 결합된다.
이때, 상기 부시(30)는 차량의 상하방향을 축방향으로, 즉 수직으로 세워진 방향으로 모터(20) 및 감속기(21) 측에 압입되는 것이 바람직하며, 상기 상부스토퍼(34) 및 하부스토퍼(35)는 모터/감속기의 상하방향 거동을 절연하는 역할을 한다.
전술한 것과 같이 구성된 모터마운팅 시스템의 이중절연구조는 차량의 레이아웃에 관계없이 서지진동 저감 및 고주파 진동소음의 개선이 가능하고, 종래 기본적인 구조를 그대로 이용할 수 있다는 장점이 있다.
도 5는 종래 일반적인 모터마운팅 시스템에 따른 고주파 스프링 강성과 본 발명의 일실시예에 따른 모터마운팅 시스템에 따른 고주파 스프링 강성을 비교한 선도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템을 적용한 스프링 강성은 종래 시스템을 적용한 스프링 강성에 비해 고주파 영역에서 현저히 하향(soft)된다.
구체적으로 본 발명에 따른 시스템을 적용한 스프링 강성(단위 : N/mm)은 약 1,000 Hz 이상의 영역에서 종래 시스템을 적용한 스프링 강성에 비해 약 1/10 내지 1/100 수준으로 하향된다는 사실을 알 수 있다.
이와 같이, 스프링 강성이 줄어들게 되면, 모터의 고주파 소음진동은 현저히 줄어들게 되며 따로 스팬을 넓히는 등의 구조변경을 하지 않아도 전기 자동차의 소음특성은 개선되는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 차체
11 : 우측 사이드멤버
12 : 좌측 사이드멤버
20 : 모터
21 : 감속기
22 : 마운팅부
22a : 모터마운팅부
22b : 감속기마운팅부
22c : 롤마운팅부
30 : 부시
31 : 내부파이프
32 : 고무부
33 : 외부파이프
34 : 상부스토퍼
35 : 하부스토퍼
40 : 메인마운트
50 : 연결브라켓

Claims (4)

  1. 전기 자동차의 모터와 감속기를 횡치시켜 차체와 연결·지지하는 모터마운팅 시스템에 있어서,
    상기 모터 및 감속기의 무게중심을 기준으로 모터 및 감속기 측의 3점에 결합되는 3개의 부시;
    상기 부시에 인접하여 차체 측에 결합되며 소음진동을 절연하는 3개의 메인마운트; 및
    상기 부시와 메인마운트 사이를 상호 연결하는 연결브라켓; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터마운팅 시스템의 이중절연구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부시는 모터 및 감속기 측의 마운팅부에 각각 압입되어 모터 및 감속기와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터마운팅 시스템의 이중절연구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부시는 상하방향을 축방향으로 하여 모터 및 감속기 측에 결합되는 것을 특징으로 하는 모터마운팅 시스템의 이중절연구조.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 부시는,
    내부파이프와 외부파이프의 사이를 연결하는 고무부;
    상기 내부파이프의 상단에 결합되어 고무부의 상부와 접촉되는 상부스토퍼; 및
    상기 내부파이프의 하단에 결합되어 고무부의 하부와 접촉되는 하부스토퍼; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터마운팅 시스템의 이중절연구조.
KR1020150036101A 2015-03-16 2015-03-16 모터마운팅 시스템의 이중절연구조 KR102228234B1 (ko)

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