KR100969082B1 - 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 헤드측과 트랜스미션측에 설치되는 마운트의 동강성을 가변되도록 하되 정상 주행시에는 대칭적으로 설정하여 엔진 상하 가진력에 대해서도 효과적인 방진 성능 및 승차감 향상을 확보함과 동시에 급출발 또는 급제동시에는 비대칭적으로 설정함으로써 파워트레인의 비정상적인 유동을 조정하여 차량의 떨림 감소 및 승차감 향상을 도모하도록 한 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트에 관한 것으로, 파워트레인 브라켓을 지지하는 지지부, 상기 지지부의 상단에 돌출 형성된 결합부, 및 상기 지지부의 하단에서 상호 일정 사이각을 이루며 설치된 상호 동일크기의 두개의 고무 패드를 구비한 엔진 마운트에 있어서, 상기 두개의 고무 패드내에 삽입되고 인가되는 자기장에 따라 강성이 변하는 MR유체; 상기 지지부에서 전방으로 돌출설치된 회동축; 상기 회동축에 상호 일정각도를 이루며 결합된 두개의 자기장 생성부재; 및 상기 회동축에 상기 두개의 자기장 생성부재와 일정각도를 유지하면서 상기 두개의 자기장 생성부재와는 반대 방향으로 결합된 무게추를 구비한 것이다.

엔진, 마운트, 고무 패드, 동강성, MR유체

Description

비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트{Engine mount with asymmetry stiffness structure}

도 1은 종래의 차량의 엔진 마운트 구조를 설명하기 위한 도면,

도 2 및 도 3은 종래의 차량의 엔진 마운트의 문제점을 설명하기 위해 채용된 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트의 구성을 설명하기 위한 도면,

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 파워트레인 브라켓 12 : 지지부

14 : 결합부 16, 18 : 고무 패드

20, 22 : MR유체 24 : 회동축

26, 28, 30 : 지지대 32, 34 : 자기장 생성부재

36 : 무게추

본 발명은 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 급출발시에는 엔진 헤드측과 트랜스미션측에 설치되는 마운트의 차량 전방측 강성을 크게 형성하고 차량 급제동시에는 차량 후방측 강성을 크게 형성하여 차량의 급출발 및 급제동시 발생하는 파워플랜트의 비정상적인 유동을 조정하도록 한 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트에 관한 것이다.

3점식 관성주축지지 파워트레인 마운팅 방식은 마운트를 엔진의 헤드측, 트랜스미션의 상단, 파워트레인의 하단에서 차체 하단의 연결부위 등 3지점에 각각 설치하여, 파워트레인의 유동을 제어하고 있다.

이러한 3점식 관성주축지지 파워트레인 마운팅 방식에 사용되는 종래의 마운트가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 파워트레인 브라켓(10)이 얹혀지기 위한 지지부(12)의 상단에 볼트와 같은 결합수단이 삽입되기 위한 결합부(14)가 돌출 형성되고, 상기 지지부(12)의 하단으로는 2개의 고무 패드(16, 18)가 일정 사이각을 이루며 형성되어 있다.

이러한 종래의 마운트는 엔진의 상하 가진력에 대해 방진 성능을 이루기 위해, 2개의 고무 패드(16, 18)가 동일한 크기로 형성되어 있다. 즉, 도 2와 같이 마운트에 하방으로 힘 F가 작용하면 이 힘(F)은 각 패드 방향으로의 분력 F1, F2로 분해되어 고무 패드(16, 18)에 작용한다. 고무 패드(16, 18)의 연직하방향에 대한 각도 θ1과 θ2가 상호 동일하므로, 이 두 힘 성분 F1, F2도 그 크기가 같다. 이때, 힘 F에 의한 마운트의 변위가 힘 F와 평행한 상하 방향이 되도록 하려면 마운트의 두개의 고무 패드(16, 18)에서의 변형 X1, X2가 서로 같아야 한다. 따라서, 두개의 고무 패드(16, 18)는 동일한 두께, 동일한 동강성(dynamic stiffness) K를 가져야 한다.

그러나, 이 경우 차량이 급출발 또는 급제동하게 되면 파워트레인의 유동이 상측으로 향하게 되어 심하게 유동되고, 승차감이 하락하는 문제점이 있다. 고무는 일반적으로 압축 강성과 인장 강성이 다르기 때문이다. 즉, 같은 힘을 가하더라도 압축시의 변형량보다 인장시의 변형량이 더 크다. 급출발시를 예로 들어 설명한다. 차량 후방에서 수평방향으로 힘 F가 가해지면 이 힘은 도 3과 같이 F1, F2로 분해되는데, 수평방향에 대한 사이각 θ1, θ2가 같으므로 이 두 힘성분 F1, F2도 그 크기가 같다. 그런데, 압축과 인장시의 고무 패드(16, 18)의 강성 K1, K2가 다르다. 즉, 압축되는 고무 패드의 강성 K1이 인장되는 고무 패드의 강성 K2보다 크므로, 변위는 반대로 압축되는 고무 패드의 변형량 X1보다 인장되는 고무 패드의 변형량 X2가 더 크게 되어 두 성분의 벡터합인 파워트레인 변형량 X는 상향이 된다.

급제동시에도 마찬가지로 파워트레인의 변형이 상향됨을 유추할 수 있다. 이 경우에도 급출발시와 마찬가지로 승차감이 저하된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 엔진 헤드 측과 트랜스미션측에 설치되는 마운트의 동강성을 가변되도록 하되 정상 주행시에는 대칭적으로 설정하여 엔진 상하 가진력에 대해서도 효과적인 방진 성능 및 승차감 향상을 확보함과 동시에 급출발 또는 급제동시에는 비대칭적으로 설정함으로써 파워트레인의 비정상적인 유동을 조정하여 차량의 떨림 감소 및 승차감 향상을 도모하도록 한 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트는, 파워트레인 브라켓을 지지하는 지지부, 상기 지지부의 상단에 돌출 형성된 결합부, 및 상기 지지부의 하단에서 상호 일정 사이각을 이루며 설치된 상호 동일크기의 두개의 고무 패드를 구비한 엔진 마운트에 있어서,

상기 두개의 고무 패드내에 삽입되고 인가되는 자기장에 따라 강성이 변하는 MR유체; 상기 지지부에서 전방으로 돌출설치된 회동축; 상기 회동축에 상호 일정각도를 이루며 결합된 두개의 자기장 생성부재; 및 상기 회동축에 상기 두개의 자기장 생성부재와 일정각도를 유지하면서 상기 두개의 자기장 생성부재와는 반대 방향으로 결합된 무게추를 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 두개의 자기장 생성부재는 영구자석으로 이루어지고, 상기 무게추가 상기 두개의 자기장 생성부재보다 더 무겁다.

그리고, 외부에서 아무런 힘이 전달되지 않을 경우, 상기 무게추는 연직 하방향으로 향하고 상기 두개의 자기장 생성부재는 연직 상방향으로 향하여 평형 상 태를 이룬다.

또한, 급출발 또는 급제동시, 상기 무게추와 두개의 자기장 생성부재와의 이루는 각도에 의해 상기 두개의 자기장 생성부재중 어느 한 자기장 생성부재가 상기 두개의 고무 패드중에서 어느 한 고무 패드와 겹쳐져서 자기장을 인가하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트의 구성을 설명하기 위한 도면으로서, 파워트레인 브라켓(10)을 지지하는 지지부(12); 상기 지지부(12)의 상단에 돌출 형성된 결합부(14); 상기 지지부(12)의 하단에서 상호 일정 사이각을 이루며 설치된 상호 동일크기의 두개의 고무 패드(16, 18); 상기 두개의 고무 패드(16, 18)내에 삽입되고 인가되는 자기장에 따라 강성이 변하는 MR(magneto-rheolocial)유체(20, 22); 상기 지지부(12)에서 전방으로 돌출설치된 회동축(24); 상기 회동축(24)에 상호 일정각도를 이루며 결합된 두개의 자기장 생성부재(32, 34); 및 상기 회동축(24)에 상기 두개의 자기장 생성부재(32, 34)와 일정각도를 유지하면서 상기 두개의 자기장 생성부재(32, 34)와는 반대 방향으로 결합된 무게추(36)를 구비한다.

여기서, 상기 두개의 자기장 생성부재(32, 34)는 영구 자석으로 이루어지고, 상기 자기장 생성부재(32)는 상기 회동축(24)에 압입된 지지대(26)에 의해 지지되며, 상기 자기장 생성부재(34)는 상기 지지대(26)와 일정 각도를 이루면서 상기 회 동축(24)에 압입된 지지대(28)에 의해 지지된다.

그리고, 상기 무게추(36)는 상기 두개의 자기장 생성부재(32, 34)보다 더 무거운 것으로 하고, 그 무게추(36)는 상기 회동축(24)에 압입된 지지대(30)에 의해 지지된다. 따라서, 외부에서 아무런 힘이 전달되지 않을 경우 상기 무게추(36)는 연직 하방향으로 향하고 상기 두개의 자기장 생성부재(32, 34)는 연직 상방향으로 향하여 평형 상태를 이루게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 영구 자석 구조물은 힌지 조인트로 마운트 본체에 연결되어 있으므로 외부에서 외력이 작용하면 이에 반응하여 자유롭게 회전하게 된다.

이어, 본 발명의 실시예에 따른 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 5에서와 같이 엔진 내부의 폭발에 의한 상하방향 가진력이 엔진 마운트에 가해지면, 영구 자석 구조물은 회전하지 않고 원래의 평형 상태의 자세를 그대로 유지하게 된다. 따라서, 양쪽 고무 패드(16, 18)내의 MR유체(20, 22)에는 아무런 변화가 일어나지 않게 되고, 각 고무 패드(16, 18)의 동강성 K1, K2는 상호 동일하여 파워트레인의 변형을 연직 하방향으로 유도한다. 이 경우에는 각 고무 패드(16, 18)의 동강성은 고무 마운트 본래의 동강성과 동일하므로 상하방향 진동의 저감은 고무의 감쇠 특성에 의해 이루어지며 엔진의 상하방향 가진력에 대해서 방진 효과를 낼 수 있다.

그러나, 만약 급출발시 수평방향의 관성력이 작용하게 되는데, 이 경우 도 6에 도시된 바와 같이 급출발시 관성력이 오른쪽으로 가해지면 무게추(36)가 오른쪽으로 움직여서 수평을 이루게 된다. 이 경우, 무게추(36)가 자기장 생성부재(영구 자석)(32, 34)들과 이루는 각도에 의해 두개의 자기장 생성부재(32, 34)중 하나의 자기장 생성부재(32)가 왼쪽의 고무 패드(16) 즉, 인장하는 고무 패드와 겹쳐지게 된다. 그에 따라, 이 왼쪽의 고무 패드(16)에 자기장 생성부재(32)의 자기장이 인가되며, 그 인가된 자기장에 의해 상기 고무 패드(16)내의 MR유체(20)가 굳어져 큰 감쇠 특성을 나타낸다. 따라서, 그 고무 패드(16)의 동강성이 크게 증가된다. 그러나, 오른쪽의 고무 패드 즉, 압축되는 고무 패드(18)에는 자기장이 인가되지 않으므로 그 고무 패드(18)내의 MR유체(22)는 유체 상태를 그대로 유지하며 그 고무 패드(18)의 동강성은 변화가 없게 된다. 따라서, 도 6에서와 같이 수평방향으로의 변형을 유도한다.

도 6에서는 설명의 편의상 관성력이 오른쪽 방향으로 작용하는 경우(급출발)에 대해 설명하였지만, 관성력이 왼쪽으로 작용할 때(급제동)의 경우에도 마찬가지로 쉽게 유추 가능하다. 급제동시에도 상술한 급출발시와 마찬가지로 인장되는 고무 패드에는 자기장을 인가하여 동강성을 크게 만들고 압축되는 고무 패드에는 자기장을 인가하지 않아서 동강성이 변하지 않게 한다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 정상 주행시에는 마운트의 강성이 대칭이 되어 엔진 상하 가진력에 대해서도 효과적인 방진 성능 및 승차감 향상을 확보함과 동시에 급출발 또는 급제동시 마운트의 강성이 비대칭적으로 변함으로써 파워트레인의 비정상적인 유동을 조정하여 차량의 떨림 감소 및 승차감 향상의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 비대칭 가변 강성을 가지도록 하기 위해 마운트 외부에 급출발 또는 급제동을 감지하기 위한 별도의 센서와 제어기 및 파워 앰프 등이 필요하지 않기 때문에 가격 경쟁력이 뛰어나다는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (5)

1. 파워트레인 브라켓을 지지하는 지지부, 상기 지지부의 상단에 돌출 형성된 결합부, 및 상기 지지부의 하단에서 상호 일정 사이각을 이루며 설치된 상호 동일크기의 두개의 고무 패드를 구비한 엔진 마운트에 있어서,

   상기 두개의 고무 패드내에 삽입되고 인가되는 자기장에 따라 강성이 변하는 MR유체;

   상기 지지부에서 전방으로 돌출설치된 회동축;

   상기 회동축에 상호 일정각도를 이루며 결합된 두개의 자기장 생성부재; 및

   상기 회동축에 상기 두개의 자기장 생성부재와 일정각도를 유지하면서 상기 두개의 자기장 생성부재와는 반대 방향으로 결합된 무게추를 구비하는 것을 특징으로 하는 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 두개의 자기장 생성부재는 영구자석으로 이루어진 것을 특징으로 하는 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 무게추가 상기 두개의 자기장 생성부재보다 더 무거운 것을 특징으로 하는 비대칭 강성 구조를 갖는 엔진 마운트.
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5. 삭제

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