KR100655611B1 - 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조 - Google Patents

파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조 Download PDF

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KR100655611B1
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Abstract

본 발명은 차량에 탑재되는 파워 트레인의 진동감쇄가 차량의 주행조건에 따라서 보다 능동적으로 이루어질 수 있도록 하기 위한 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조에 관한 것으로,
차체와 파워 트레인 사이에 개재되어 진동의 전달이 억제되도록 롤형상의 고무재질의 인슐레이터와, 상기 인슐레이터를 감싸며 차체에 고정되기 위한 아웃터 파이프 및 브라켓으로 형성되는 엔진 마운트에 있어서,
상기한 아웃터 파이프의 내에서 인슐레이터의 회동이 허용되도록 상기 아웃터 파이프의 내주연과 인슐레이터의 외주연 사이에 개재되는 메인 베어링과;
상기한 인슐레이터의 외주연 도중에 소정피치 간격의 이가 일체로 형성되는 피동기어와;
상기한 피동기어의 일측 외주연 도중에 치결합되어 구동수단의 제어에 의해 인슐레이터가 수용된 아웃터 파이프를 회동시키기 위한 구동기어와;
상기한 피동기어의 타측 외주연 도중에 마련된 이에 치결합되거나 치결합상태가 해제되도록 형성되어, 피동기어의 회전동작을 단속하기 위한 스톱퍼 수단과;
차량의 주행조건 및 엔진의 운전조건을 다수의 센서로부터 입력받아 상기한 구동수단 및 스톱퍼 수단의 동작을 제어하기 위한 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
롤 마운트, 구동기어, 피동기어

Description

파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조{Active roll mount}
도 1은 본 발명에 의한 롤 마운트의 정면구성도.
도 2는 본 발명에 의한 롤 마운트의 평면구성도.
도 3은 본 발명에 의한 인슐레이터의 부분단면도.
도 4는 본 발명에 의한 롤 마운트의 작동상태도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 롤 마운트의 다른 실시예 및 작동상태도.
도 7은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 의한 롤 마운트의 인슐레이터 각도에 따른 진동흡수효과를 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 인슐레이터 22 : 완충공
30 : 섀시 프레임 32 : 파워 트레인측 브라켓
40 : 롤 마운트 42 : 차체측 브라켓
43 : 아웃터 파이프 44 : 메인 베어링
45 : 인너 파이프 46 : 서브 베어링
50 : 피동기어 52 : 이
53 : 구동기어 54 : 구동모터
60 : 스톱퍼 수단 62 : 스톱퍼
63 : 중심축 64 : 전자석
65 : 배터리 70 : 제어부
72 : TPS 73 : ISA
74 : TCU 75 : G가속도
본 발명은 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량에 탑재되는 파워 트레인의 진동감쇄가 차량의 주행조건에 따라서 보다 능동적으로 이루어질 수 있도록 하기 위한 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조에 관한 것이다.
차량의 구동을 위하여 탑재되는 엔진은 피스톤과 커넥팅 로드의 상하운동에 의한 중심위치의 주기적 변화와, 실린더 방향으로 생기는 왕복운동 부분의 관성력, 커넥팅 로드로부터 크랭크 축으로 가해지는 회전력의 주기적 변화 등에 의해서 상당한 진동이 발생된다.
따라서 엔진에서 발생된 진동이 차체에 전달되는 것이 방지되고, 차량 주행중에 차체의 흔들림이 엔진으로 전달되는 것이 방지되도록 하기 위하여 섀시 프레임(혹은 차체)과 파워 트레인 간에는 엔진 마운팅 장치가 개재된다.
도 7은 종래의 일반적인 엔진 마운팅용 롤 마운트를 도시한 도면으로서, 롤 마운트(10)의 차체에 고정되기 위한 금속재질의 바디(11)와, 충격완충을 위한 고무재질의 인슐레이터(20)로 대별되어진다. 그리고 상기한 바디(11)는 차체의 섀시 프 레임에 고정장착되기 위한 차체측 브라켓(12)과, 상기한 인슐레이터(20)를 감싸기 위한 아웃터 파이프(13)로 구성된다. 상기한 인슐레이터(20)는 아웃터 파이프(13)에 수용되는 롤형상의 고무재질로 그 중앙부에는 볼트 등의 고정수단이 끼워지기 위한 인너 파이프(14)가 형성된다. 상기 인슐레이터(20)의 도중에는 충격흡수 효율이 향상될 수 있도록 하기 위하여 살빼기된 완충공(22)이 형성된다. 또한, 일부의 인슐레이터에는 내부에 액체가 봉입되는 경우도 있다.
그런데 이상과 같이 일반적으로 구성된 엔진 마운팅용 롤 마운트가 적용되는 경우에는 그 특성상 엔진 탑재시에 정해진 장착각도 상태가 일률적으로 유지될 수 밖에 없으므로서, 차량의 주행 변하게 되는 패턴에 따라 진동흡수기능이 보다 능동적으로 대처될 수 없는 문제점이 있었다. 특히, 차량이 후진주행되는 경우, 급출발되는 경우, 급제동되는 경우에는 진동흡수 역할이 충분히 수행되지 못하게 되었고, 비포장도로와 같이 불안정한 도로조건에서 차량이 주행될 경우에는 3차원적인 진동특성에 적절히 대응되지 못하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 차량에 탑재되는 파워 트레인의 진동감쇄가 차량의 주행조건에 따라서 보다 능동적으로 이루어질 수 있도록 하기 위한 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
차체와 파워 트레인 사이에 개재되어 진동의 전달이 억제되도록 롤형상의 고 무재질의 인슐레이터와, 상기 인슐레이터를 감싸며 차체에 고정되기 위한 아웃터 파이프 및 브라켓으로 형성되는 엔진 마운트에 있어서,
상기한 아웃터 파이프의 내에서 인슐레이터의 회동이 허용되도록 상기 아웃터 파이프의 내주연과 인슐레이터의 외주연 사이에 개재되는 메인 베어링과;
상기한 인슐레이터의 외주연 도중에 소정피치 간격의 이가 일체로 형성되는 피동기어와;
상기한 피동기어의 일측 외주연 도중에 치결합되어 구동수단의 제어에 의해 인슐레이터가 수용된 아웃터 파이프를 회동시키기 위한 구동기어와;
상기한 피동기어의 타측 외주연 도중에 마련된 이에 치결합되거나 치결합상태가 해제되도록 형성되어, 피동기어의 회전동작을 단속하기 위한 스톱퍼 수단과;
차량의 주행조건 및 엔진의 운전조건을 다수의 센서로부터 입력받아 상기한 구동수단 및 스톱퍼 수단의 동작을 제어하기 위한 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 롤 마운트의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 롤 마운트의 정면구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 롤 마운트의 평면구성도이며, 도 3은 본 발명에 의한 인슐레이터의 부분단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 롤 마운트의 작동상태도이고, 도 5와 도 6은 본 발명에 의한 롤 마운트의 다른 실시예와 작동상태도이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 40은 본 발명에 의한 롤 마운트를 지시하는 것이며, 일부의 도면부호는 종래기술의 설명에서 사용된 부호가 그대로 인용된다.
상기한 롤 마운트(40)의 몸체(41)에는 차체 또는 섀시 프레임(30)에 결합되기 위한 차체측 브라켓(42)와, 롤형상의 인슐레이터(20)가 수용될 수 있도록 하기 위한 아웃터 파이프(43)가 종래의 롤 마운트에서와 같이 마련된다.
그런데 본 발명에 의한 롤 마운트(40)에서는 상기한 인슐레이터(20)가 아웃터 파이프(43)의 내부에서 회전되도록 구성되는데, 이를 위하여 상기한 아웃터 파이프(43)의 내주연과 인슐레이터(20)의 외주연 사이에는 메인 베어링(44)이 개재된다.
한편, 상기한 인슐레이터(20)를 엔진 또는 트랜스 밋션에 고정장착되는 파워 트레인측 브라켓(32)에 연결시키기 위하여 상기 인슐레이터(20)의 중앙부를 관통하는 인너 파이프(45)가 형성되는데, 상기 인너 파이프(45)의 양단과 상기 파워 트레인측 브라켓(32)의 내측면 간에는 각각 서브 베어링(46)이 개재된다. 이 서브 베어링(46)은 인너 파이프(45)의 끝단과 파워 트레인측 브라켓(32)의 내측면이 서로 구름접촉되도록 하기 위한 것이다. 이를 위하여, 상기 서브 베어링(46)은 볼을 수용하는 리테이너(46a)의 양측면으로는 볼(46b)의 일부가 돌출형성된 타입의 베어링이 적용되는 것이 바람직하다.
특히, 엔진의 운전상태 및 차량의 주행상태에 따라서 인슐레이터(20)의 원주방향 위치가 능동적으로 절환될 수 있도록 하는 장치를 위하여 상기한 인슐레이터(20)의 외주연에는 소정피치 간격의 이(52)가 형성된 피동기어(50)가 일체로 형성 된다. 상기한 피동기어(50)와 인슐레이터(20)와의 일체화를 위하여 고무재질의 인슐레이터(20)는 경질의 피동기어(50)의 내주연에 가류결합된다.
그리고 상기한 피동기어(50)의 외주연의 도중에는 상기한 피동기어(50)에 회전력을 가하기 위한 구동기어(53)가 치결합된다. 이 구동기어(53)는 제어부(70)의 제어에 따라서 제어되는 구동모터(54)와 같은 구동수단의 도움으로 동작되도록 구성된다.
구동기어(53)에 전원의 전원이 오프되었을 경우에 피동기어(50)가 공전되므로서 인슐레이터(20)의 원주방향 위치가 가변되는 것을 방지하기 위하여 상기한 피동기어(50)의 타측 외주연 도중에는 피동기어(50)의 이(52)에 치결합되는 스톱퍼 수단(60)이 적용된다.
스톱퍼 수단(60)을 구성하는 스톱퍼(62)는 상기 피동기어(50)와 치결합되는 소형 기어가 적용될 수도 있으며, 막대형상의 지렛대가 적용될 수도 있는 것이다. 스톱퍼(62)의 형상이 소형기어이거나 지렛대이거나 상기한 스톱퍼(62)는 전후진동작되어 피동기어(50)의 외주연에 마련된 이(52)들과 치결합되도록 구성되므로서, 상기 피동기어(50)의 잠금장치 역할을 수행하게 된다.
스톱퍼(62)의 전후진동작을 위해서 스톱퍼(62)를 감싸는 케이스(61)의 내부에는 상기한 스톱퍼의 중심축(63)이 수용되는데, 상기 중심축(63)의 외주에는 전자석(64)이 형성된다. 상기한 전자석(64)으로는 배터리(65)의 전원이 인가되며, 상기 제어부(70)의 제어에 의해서 상기 전자석(64)으로 전원이 인가되거나 차단되도록 필요한 위치에는 릴레이 스위치가 마련된다. 상기 케이스(61)의 내측 도중에는 상 기 스톱퍼(62)로 전자석(64)과는 반대방향의 힘이 제공되도록 하기 위하여 리턴 스프링(66)이 형성된다.
상기한 인슐레이터(20)의 외주연을 감싸면서 형성되는 피동기어(50)는 도면에 도시된 바와 같이 소정 간격을 두고 한쌍으로 형성될 수 있는데, 이러한 경우에는 일측의 피동기어(50a)의 도중에는 구동기어(53)가 맞물리고, 다른 일측의 피동기어(50b)에는 스톱퍼 수단(60)이 형성된다.
한편, 엔진의 운전상태 및 차량의 주행상태를 파악하기 위하여 상기한 구동 기어(53)의 회전방향 및 회전량을 제어하기 위한 제어부(70)에는 TPS(72), ISA(73), TCU(74) 및 G가속도계(75) 등에서 측정된 측정값이 ECU(71)을 통하여 입력된다. 제어부(70)는 상기한 다수의 센서(72,73,74,75)들에서 입력되는 정보를 기초로 차량 및 엔진의 구동상태를 판단하여 상기한 인슐레이터(20)가 원주방향으로 능동적으로 회동되도록 설정된다.
여기서 상기 TPS(72,Throttle Valve Sensor)는 엔진 스로틀 밸브의 열린 정도, 즉 개도(開度)를 측정하고, ISA(73,Idle Speed Actuator)는 엔진 아이들 RPM을 측정하고, TCU(74,Transmission Control Units)는 기어변속단수와 차속을 측정하고, G가속도계(75,중력가속도계)는 가속인지 감속인지 등을 측정한다.
상기한 G가속도계(75)는 파워 트레인측 브라켓(32)의 내측에 인슐레이터(20)를 향하여 설치된다.
이상과 같이 구성된 롤 마운트의 작동을 설명하면 다음과 같다.
엔진이 시동되고, 차량이 주행되어지면 상기한 TPS(72), ISA(73), TCU(74) 및 G가속도계(75) 등의 각 센서에서는 엔진의 운전정보 및 차량의 주행정보가 ECU(71)을 통해서 제어부(70)로 입력되어진다. 제어부에서는 입력되는 측정값을 기초로 하여 엔진 및 차량의 운전상태를 판단하고, 그 판단된 결과에 따라서 롤 마운트(40)에 내재된 인슐레이터(20)의 장착각도를 조정하게 된다.
인슐레이터(20)의 각도조절이 있기 전에는 상기한 스톱퍼 수단(60)이 피동기어(50)의 이(52)와 치결합되어 있으므로서, 상기한 피동기어(50)는 롤 마운트(40)의 아웃터 파이프(43)에 고정된 상태가 된다.
그러나 상기한 제어부(70)에서 인슐레이터(20)의 회동이 필요한 것으로 판단되면, 상기한 스톱퍼 수단(60)이 피동기어(50)로부터 후퇴하여 상기 피동기어(50)의 잠금상태가 해제되도록 한다.
그리고 상기한 구동기어(53)의 구동수단인 구동모터(54)를 해당방향으로 해당각도량만큼 회전시키게 된다. 구동기어(53)의 회전은 그와 맞물린 피동기어(50)로 이어지고, 결과적으로 피동기어(50)와 일체로 형성되어 있는 인슐레이터(20)가 해당각도범위 내에서 해당방향으로 회전된다.
이 과정에서, 상기한 아웃터 파이프(43)의 내주연과 인슐레이터(20)의 외주연 사이에는 메인 베어링(44)이 개재되어 있고, 상기한 인너 파이프(45)의 양측단에는 서브 베어링(46)이 마련되어 있으므로서 보다 원활한 인슐레이터(20)의 회동동작이 이루어진다.
제어부(70)에서는 목표된 방향으로 목표각도만큼 인슐레이터(20)의 회전이 이루어진 다음에는 구동모터(54)의 구동을 정지시켜 구동기어(53)의 회전이 멈추도록 한다. 다음에는 스톱퍼 수단(60)이 전진되도록 하여 스톱퍼(62)가 상기한 피동기어(50)의 이(52)와 치결합된다. 따라서 상기한 피동기어(50)는 스톱퍼 수단(60)에 의해서 잠김상태가 되므로서 인슐레이터(20)는 다시 아웃터 파이프(43)에 일체로 고정된 상태가 된다.
상기와 같은 인슐레이터(20)의 회전방향 및 회전각도는 엔진의 운전상태 및 차량의 주행상태에 맞추어 제어부(70)에 설정된 값에 의해서 이루어진다.
도 8a내지 도 8c는 본 발명에 의한 롤 마운트의 인슐레이터 각도에 따른 진동흡수효과를 설명하기 위한 도면이다.
롤 마운트(40)는 아이들(idle)시 차체진동과 변속시 충격진동을 저감하기 위해 파워 트레인의 롤링각에 직교하게 설정하여 그 진동을 저감한다.
종래에는 영구적으로 초기에 세팅된 각도를 유지하여, 도 8a에서와 같이 인슐레이터(20)의 완충공(22a)에 의한 오프셋(offset)이 한쪽 방향으로만 설정된다.
따라서, D단시에는 기울어진 하부방향으로 진동이 발생하여 인슐레이터(20) 제1완충공(22a)에 의해 진동을 흡수하지만, R단에서는 기울어진 상부방향으로 진동이 발생하여 제2완충공(22b)의 접촉에 의해 고체전달 특성이 악화된다. 즉, 진동흡수 효과가 악화된다.
이와 같은 R단에서 제2완충공(22b)에 의한 접촉과 그에 따른 진동흡수 저하를 피하기 위해 도 8b에서와 같이 회전에 의한 반대방향으로의 전황이 필요하다.
즉, 인슐레이터(20)의 회전에 의해 제1완충공(22a)을 기울어진 상부방향에 위치시켜 제1완충공(22a)의 오프셋에 의해 진동을 흡수하도록 함으로써 진동흡수 효과를 높인다.
한편, 노면조건 등에 의해 큰 변위의 상하 진동이 유발될 때에는 도 8c에서와 같이 회전하여 수직으로 세워진 완충공(22a,22b)에서 압축력을 받아 진동을 흡수하도록 인슐레이터(20)의 각도를 변경한다.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 엔진의 운전조건 및 차량의 운행조건에 맞추어서 파워 트레인과 차체 사이에 개재되는 롤 마운트의 인슐레이터의 장착각도가 회전되므로서, 차체와 엔진 간의 진동이 완충하는데 있어서 보다 능동적인 대처가 가능하게 되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (10)

  1. 차체와 파워 트레인 사이에 개재되어 진동의 전달이 억제되도록 롤형상의 고무재질의 인슐레이터와, 상기 인슐레이터를 감싸며 차체에 고정되기 위한 아웃터 파이프 및 브라켓으로 형성되는 엔진 마운트에 있어서,
    상기한 아웃터 파이프(43)의 내에서 인슐레이터(20)의 회동이 허용되도록 상기 아웃터 파이프(43)의 내주연과 인슐레이터(20)의 외주연 사이에 개재되는 메인 베어링(44)과;
    상기한 인슐레이터(20)의 외주연 도중에 소정피치 간격의 이(52)가 일체로 형성되는 피동기어(50)와;
    상기한 피동기어(50)의 일측 외주연 도중에 치결합되어 구동수단(54)의 제어에 의해 아웃터 파이프(43)의 내부에 회전되도록 수용되는 인슐레이터(20)를 회동시키기 위한 구동기어(53)와;
    상기한 피동기어(50)의 타측 외주연 도중에 마련된 이(52)에 치결합되거나 치결합상태가 해제되도록 형성되어, 피동기어(50)의 회전동작을 단속하기 위한 스톱퍼 수단(60)과;
    차량의 주행조건 및 엔진의 운전조건을 다수의 센서(72,73,74,75)로부터 입력받아 상기한 구동수단(54) 및 스톱퍼 수단(60)의 동작을 제어하기 위한 제어부(70); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 구동수단(54)은 배터리(65)의 전원을 인가받아 구동되는 전동 모터인 것을 특징으로 하는 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기한 스톱퍼 수단(60)은,
    상기한 피동기어(50)의 이(52)와 이(52) 사이에 맞물리는 스톱퍼(62)와;
    상기 스톱퍼(62)를 수용하는 케이스(61)와;
    상기 스톱퍼(62)의 중심축(63)의 외주연에 권선되어 배터리(65)의 전원 인가시에 자력을 띄는 전자석(64); 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기한 스톱퍼(62)는 상기 피동기어(50)의 외주연에 치결합되는 소형의 기어인 것을 특징으로 하는 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기한 스톱퍼(62)는 상기 피동기어(50)의 이(52)와 이(52) 사이에 끼워지기 위한 길이가 긴 막대형상의 지렛대인 것을 특징으로 하는 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기한 피동기어(50)는 인슐레이터(20)의 외주연에 한쌍으로 형성되어지되, 일측의 피동기어(50a)에는 구동기어(53)가 맞물리고, 다른 일측의 피동기어(50b)에는 스톱퍼 수단(60)이 맞물리는 것을 특징으로 하는 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기한 제어부(70)에 차량의 주행조건 및 엔진의 운전조건을 제공하기 위한 센서들은 TPS(72), ISA(73), TCU(74) 및 G가속도계(75)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기한 G가속도계(75)는 파워 트레인측 브라켓(32)의 내측에 인슐레이터(20)를 향하여 위치된 것을 특징으로 하는 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기한 인슐레이터(20)의 중앙부에는 파워 트레인측 브라켓(32)과의 볼트결합을 위한 인너 파이프(45)가 형성되어지되, 상기한 인너 파이프(45)의 양단과 파 워 트레인측 브라켓(32)의 내측면 사이에는 인슐레이터(20)의 회동동작이 원할이 진행되도록 하기 위한 서브 베어링(46)이 개재된 것을 특징으로 하는 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기한 서브 베어링(46)은 상기 인너 파이프(45)의 끝단과 파워 트레인측 브라켓(32)의 내측면에 구름접촉되도록, 볼을 수용하는 리테이너(46a)의 양측면으로 볼(46b)의 일부가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 파워 트레인 마운팅용 롤 마운트 구조.
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