KR100839872B1 - 건식 힘 전달 메커니즘과 전자석 구동기를 이용한 능동엔진 마운트 - Google Patents

Abstract

이 발명은 건식 힘 전달 메커니즘과 전자석 구동기를 이용한 능동 엔진 마운트에 관한 것으로서, 차체에 고정되는 하우징과, 엔진이 설치되는 체결부재를 지지하는 형태로 하우징에 고정되는 진동흡수부재와, 하우징에 설치되어 전류가 인가됨에 따라 상하이동이 가능하도록 설치되어 엔진으로부터 발생되는 힘의 절대값이 같고 위상이 반대인 힘을 발생시키는 전자석 구동기와, 체결부재의 하단과 전자석 구동기의 상단에 각각 접촉하도록 배치되는 볼 베어링, 및 체결부재와 전자석 구동기를 서로 연결하되, 엔진의 진동에 따른 체결부재의 좌우방향의 회전 및 이동이 가능하고, 상하방향에 대해서는 체결부재와 전자석 구동기를 고정시켜 탄성력을 부여하는 판스프링을 포함한다. 이 발명은 차체의 진동 및 소음을 저감시키기 위해 유체가 아닌 볼 베어링과 판스프링으로 구성된 건식 힘 메커니즘을 이용해 종래와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 이 발명은 그 구조가 단순하여 제작이 편리할 뿐만 아니라 제조비를 현저하게 절감할 수 있고 제어기 설계가 용이하다는 효과가 있다.

Description

건식 힘 전달 메커니즘과 전자석 구동기를 이용한 능동 엔진 마운트{Active control engine mount using a direct force driving mechanism without fluid and an electromagnetic actuator}

도 1은 종래기술에 따른 능동 엔진 마운트의 일례를 도시한 단면도이고,

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 건식 힘 전달 메커니즘과 전자석 구동기를 이용한 능동 엔진 마운트의 구성관계를 도시한 개념도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

200 : 능동 엔진 마운트 210 : 상부 하우징

220 : 하부 하우징 230 : 진동흡수부재

240 : 전자석 구동기 250 : 볼 베어링

260 : 판스프링

이 발명은 능동 엔진 마운트에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 엔진으로부터 차체로 전달되는 힘을 감지하여 크기가 같고 위상이 반대인 힘을 전자석 구동기가 발생시켜 차체로 전달되는 힘을 상쇄시킴으로써 차체의 진동 및 소음을 저감시키는 능동 엔진 마운트에 관한 것이다.

운전 중인 차량에서 엔진의 폭발로 인해 마운트를 통하여 전달되는 진동은 차량의 주요한 진동/소음원이 된다. 상기와 같은 엔진의 운전에 의해 마운트를 통하여 차체로 전달되는 힘을 완화 흡수하기 위하여 엔진 마운트계의 마운트 강성, 위치, 장착각도를 최적화하여 차체로의 전달력을 저감시키고자 하였다. 그러나, 이러한 수동적 방식은 엔진으로부터 발생되는 특정 주파수 대역의 진동에 대해서는 만족할 만한 진동 절연 효과가 있으나, 엔진의 운전 속도 변화에 따라 발생하는 광대역 주파수 진동 절연에는 한계가 있어 승차감을 개선시키지 못하는 문제점이 있다.

이와 같은 문제를 보완하기 위하여 개발된 종래의 능동 엔진 마운트는 엔진으로부터 차체로 전달되는 힘을 감지하여 크기가 같고 위상이 반대인 힘을 전자석 구동기가 발생시켜 차체로 전달되는 힘을 상쇄시킴으로써 차체의 진동 및 소음을 저감시켰다. 도 1은 이와 같은 방식의 종래기술에 따른 능동 엔진 마운트의 일례를 도시한 단면도로서, 대한민국 공개특허공보 제1998-054207호에 공지되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 능동 엔진 마운트(100)는 샤시 바디(10)에 볼트를 매개로 고정됨과 더불어 상부에 구비된 체결부재(30)에 엔진(20)이 설치되는 상하부 챔버 구성부재(110)와, 상하부 챔버 구성부재(110)의 하부에 설치되어 전원이 인가됨에 따라 상하로 이동되도록 설치된 전자석 구동기(120)와, 전자석 구동기(120)에 결합됨과 더불어 상단이 상하부 챔버 구성부 재(110)로 이루어진 상부 챔버(상부유실;111)로 삽입되도록 설치된 로드(130)와, 로드(130)의 상단부에 스크루를 매개로 결합됨과 더불어 상부 챔버(111)의 액체를 유동시키도록 구성된 기동판(140)으로 이루어져 있다. 도면부호 150은 엔진으로부터 차체로 전달되는 하중을 감지할 수 있도록 설계된 하중계이다.

상하부 챔버 구성부재(110)는 체결부재(30)가 설치되도록 고무로 이루어진 센터보스(112)와, 센터보스(112)의 하부에 설치되어 상부 챔버(111)를 이루도록 고무로 구성된 상부 하우징(113)과, 상부 하우징(113)의 하부에 순차적으로 설치되어 상부 챔버(111)를 구성하도록 메탈로 이루어진 제1, 제2, 제3 케이싱(114, 115, 116), 및 제3 케이싱(116)의 하부에 설치되어 하부 챔버(117)를 구성하도록 설치됨과 더불어 하부에 전자석 구동기(120)와 하중계(150)가 설치된 하부 하우징(118)으로 이루어져 있다. 이때, 상부 챔버(111)와 하부 챔버(117)는 오리피스(119)를 통해 액체가 서로 유동하도록 구성된다.

그리고, 전자석 구동기(120)는 엔진(20)으로부터 발생되는 힘을 상쇄시키는 역할을 하는 것으로서, 엔진(20)으로부터 발생되는 힘과 비교하여 그 크기(절대값)가 같고 위상이 반대인 힘을 발생시키도록 하부 하우징(118)의 하부에 장착되는 전자석 구동기 본체(121)와, 전자석 구동기 본체(121)의 내부에 상하로 이동될 수 있도록 설치된 상하부 전자석코일(122, 123)과, 상하부 전자석코일(122, 123)의 사이에 설치되어 상하부 전자석코일(122, 123)이 상하로 이동될 수 있도록 설치된 진동자(124)로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 능동 엔진 마운트에 대한 작용관계를 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 엔진(20)으로부터 힘이 발생하면 하중계(150)로부터 이러한 힘이 차체에 미치는 하중을 감지하여 도시되지 않은 제어수단을 통해 그 감지신호를 출력한다.

이때, 제어수단은 상기 감지신호를 인가받아 이에 상응하는 제어전압신호를 출력하고, 제어전압신호 및 변위감지부에서 출력되는 전자석 구동기(120)의 변위감지신호를 도시되지 않은 비례미분기 제어기에서 인가받아 전자석 구동기(120)가 제어수단으로부터 출력되는 제어전압신호를 추종하도록 한다. 즉, 극성이 반대인 전류를 양 단자를 통해 흘려주면 증폭기에서 전류를 일정 증폭도로 증폭시켜 전자석 구동기(120)의 상하부 전자석코일(122, 123)에 극성이 반대인 전류를 흘려줌으로써, 진동자(124)가 상하운동을 하여 로드(130)를 매개로 설치된 기동판(140)이 상하로 이동되면서 차체로 전달되는 진동을 저감시키게 된다.

상기와 같은 능동 엔진 마운트(100)는 유체 봉입 마운트를 기본형으로 하여 제작된 것으로서, 정적인 하중과 동적인 하중을 분리하여 분담하도록 구성된다. 즉, 정적인 하중에 대해서는 상부 챔버(111)와 하부 챔버(117)를 연결하는 오리피스(119)를 통해 액체가 유동함으로써 그 하중을 담당하고, 동적인 하중에 대해서는 유체 봉입 마운트 자체 즉 실린더가 담당하도록 구성된다.

그러나, 종래의 능동 엔진 마운트(100)는 유체 봉입 마운트를 기본형으로 하여 제작되기 때문에, 그 구조가 복잡할 뿐만 아니라 유체가 봉입되어야 하므로 제작이 용이하지 못한 단점이 있다.

따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차체의 진동 및 소음을 저감시키기 위해 유체가 아닌 볼 베어링과 판스프링으로 구성된 구조가 단순한 건식 힘 메커니즘을 이용함으로써, 제작이 편리할 뿐만 아니라 제조비를 절감할 수 있는 건식 힘 전달 메커니즘과 전자석 구동기를 이용한 능동 엔진 마운트를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 이 발명은, 차체에 고정되는 하우징과, 엔진이 설치되는 체결부재를 지지하는 형태로 하우징에 고정되는 진동흡수부재와, 하우징에 설치되어 전류가 인가됨에 따라 상하이동이 가능하도록 설치되어 엔진으로부터 발생되는 힘의 절대값이 같고 위상이 반대인 힘을 발생시키는 전자석 구동기와, 체결부재의 하단과 전자석 구동기의 상단에 각각 접촉하도록 배치되는 볼 베어링, 및 체결부재와 전자석 구동기를 서로 연결하되, 엔진의 진동에 따른 체결부재의 좌우방향의 회전 및 이동이 가능하고, 상하방향에 대해서는 체결부재와 전자석 구동기를 고정시켜 탄성력을 부여하는 판스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 발명의 전자석 구동기는 인가되는 전류에 비례하는 힘을 발생시키는 로렌츠형 전자석 구동기일 수 있다.

아래에서, 이 발명에 따른 건식 힘 전달 메커니즘과 전자석 구동기를 이용한 능동 엔진 마운트의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 건식 힘 전달 메커니즘과 전자석 구동기를 이용한 능동 엔진 마운트의 구성관계를 도시한 개념도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 능동 엔진 마운트(200)는 샤시 바디(10)에 볼트를 매개로 고정되며 일정 내부 용적을 갖는 상하부 하우징(210, 220)과, 엔진(20)이 설치되는 체결부재(30)를 지지하는 형태로 상부 하우징(210)의 내부에 안착 결합되며 고무로 구성된 진동흡수부재(230)와, 하부 하우징(220)의 내부에 설치되어 전원이 인가됨에 따라 상하이동이 가능하도록 설치된 전자석 구동기(240)와, 체결부재(30)의 하단과 전자석 구동기(240)의 상단에 각각 접촉하도록 체결부재(30)와 전자석 구동기(240)의 사이에 배치되는 볼 베어링(250), 및 체결부재(30)의 하단과 전자석 구동기(240)의 상단을 서로 연결하는 판스프링(260)으로 구성된다.

진동흡수부재(230)는 체결부재(30)를 지지하되 체결부재(30)의 하부가 상부 하우징(210)의 내부 쪽으로 돌출되도록 지지한다.

전자석 구동기(240)는 엔진(20)으로부터 발생되는 힘을 상쇄시키는 역할을 한다. 이러한 전자석 구동기(240)는 엔진(20)으로부터 발생되는 힘과 비교하여 그 크기(절대값)가 같고 위상이 반대인 힘을 발생시키는 것으로서, 전자석 구동기 본체의 역할을 하는 하부 하우징(220)의 내부에 설치되는 영구자석(241)과, 인가되는 전류에 따라 상하로 거동할 수 있도록 설치된 코일(242)과, 코일(242)의 상단에 설치된 진동자(243)로 이루어져 있다. 이러한 전자석 구동기(240)는 코일(242)에 인가되는 전류에 비례하는 힘을 발생시키는 로렌츠형 전자석 구동기를 이용할 수 있다.

이 실시예에 따른 능동 엔진 마운트(200)는 코일(242)에 전류가 인가되면, 그에 따라 생성되는 진동을 볼 베어링(250)을 통해 체결부재(30)에 전달하도록 구성된다. 또한, 이 실시예에 따른 능동 엔진 마운트(200)는 체결부재(30)의 하단과 전자석 구동기(240)의 상단을 판스프링(260)을 이용하여 서로 연결하되, 엔진(20)의 진동에 따른 체결부재(30)의 좌우방향의 회전 및 이동이 가능하고, 상하방향에 대해서는 체결부재(30)와 전자석 구동기(240)를 고정시켜 탄성력을 부여하도록 구성된다. 따라서, 이러한 구조의 볼 베어링(250)과 판스프링(260)으로 구성된 건식 힘 메커니즘을 이용할 경우, 엔진(20)의 운동에 의하여 측력이 가해지더라도 파손이 일어나지 않고 볼 베어링(250)을 통해 힘을 전달할 수 있게 된다.

즉, 종래기술에 따른 유체를 이용한 힘 전달 구조의 장점인 측력에 강인한 힘 전달 구조를 건식 힘 전달 메커니즘을 이용하여 대신함으로써, 이 실시예에 따른 능동 엔진 마운트(200)의 구조가 단순화 되며 생산성이 높아지게 된다.

또한, 이 실시예에 따른 능동 엔진 마운트(200)의 건식 힘 전달 메커니즘은 유체를 이용한 전달 구조와 달리 정적인 하중과 동적인 하중을 분리하여 전달할 수 없으나, 전자석 구동기(240)의 진동자(243)의 길이를 길게 조절함으로써 정적인 하중과 동적인 하중에 의한 변형에 의한 전자석 구동기(240)의 파손 또는 성능 저하를 막을 수 있는 구조를 갖는다.

상기와 같이 구성된 능동 엔진 마운트에 대한 작용관계를 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 엔진(20)으로부터 힘이 발생하면 하중계로부터 이러한 힘이 차체에 미치는 하중을 감지하여 도시되지 않은 제어수단을 통해 그 감지신호를 출력한다.

이때, 제어수단은 상기 감지신호를 인가받아 이에 상응하는 제어전압신호를 출력하고, 제어전압신호 및 변위감지부에서 출력되는 전자석 구동기(240)의 변위감지신호를 도시되지 않은 비례미분기 제어기에서 인가받아 전자석 구동기(240)가 제어수단으로부터 출력되는 제어전압신호를 추종하도록 한다. 즉, 극성이 반대인 전류를 양 단자를 통해 흘려주면 증폭기에서 전류를 일정 증폭도로 증폭시켜 전자석 구동기(240)의 코일(242)에 극성이 반대인 전류를 흘려줌으로써, 진동자(243)가 상하운동을 하여 볼 베어링(250)을 통해 체결부재(20)에 전달함으로써 차체의 샤시 바디(10)로 전달되는 진동을 저감시킨다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 이 발명의 능동 엔진 마운트는 차체의 진동 및 소음을 저감시키기 위해 유체가 아닌 볼 베어링과 판스프링으로 구성된 건식 힘 메커니즘을 이용해 종래와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 이 발명은 그 구조가 단순하여 제작이 편리할 뿐만 아니라 제조비를 현저하게 절감할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 이 발명의 건식 힘 전달 메커니즘과 전자석 구동기를 이용한 능동 엔진 마운트에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능 함은 명백한 사실이다.

Claims (2)

1. 차체에 고정되는 하우징과,

   엔진이 설치되는 체결부재를 지지하는 형태로 상기 하우징에 고정되는 진동흡수부재와,

   상기 하우징에 설치되어 전류가 인가됨에 따라 상하이동이 가능하도록 설치되어 상기 엔진으로부터 발생되는 힘의 절대값이 같고 위상이 반대인 힘을 발생시키는 전자석 구동기와,

   상기 체결부재의 하단과 상기 전자석 구동기의 상단에 각각 접촉하도록 배치되는 볼 베어링, 및

   상기 체결부재와 상기 전자석 구동기를 서로 연결하되, 상기 엔진의 진동에 따른 상기 체결부재의 좌우방향의 회전 및 이동이 가능하고, 상하방향에 대해서는 상기 체결부재와 상기 전자석 구동기를 고정시켜 탄성력을 부여하는 판스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 힘 전달 메커니즘과 전자석 구동기를 이용한 능동 엔진 마운트.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 전자석 구동기는 인가되는 전류에 비례하는 힘을 발생시키는 로렌츠형 전자석 구동기인 것을 특징으로 하는 건식 힘 전달 메커니즘과 전자석 구동기를 이용한 능동 엔진 마운트.

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