KR101134425B1 - 유체형 엔진마운트의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 유체형 엔진마운트의 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체부의 상부 및 내부 디바이스와 오리피스 그리고 에어부의 폴리우레탄이 결합된 이중 댐핑구조에 의해 유체가 내부 디바이스의 관통홀 및 폴리우레탄의 에어홀을 통해 유동하면서 엔진의 진동에너지를 저항에너지 및 마찰에너지로 변환하여 진동을 감쇠시킬 수 있도록 한 유체형 엔진마운트의 구조에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 엔진취부용 볼트 및 핀을 갖는 상부캡과; 상기 상부캡에 원주방향을 따라 부착된 인슐레이터와; 상기 상부캡의 하단에 결합된 상부 및 내부 디바이스와; 상단부는 상기 인슐레이터의 하단에 부착되고, 하단부에는 오리피스가 장착된 메인바디와; 차체취부용 볼트 및 핀을 갖는 하부바디와; 상기 메인바디의 외측을 감싸도록 상기 인슐레이터와 하부바디 사이에 원주방향으로 장착된 폴리우레탄; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유체형 엔진마운트의 구조를 제공한다.

상부캡, 인슐레이터, 디바이스, 바디, 폴리우레탄, 유체형 엔진마운트

Description

유체형 엔진마운트의 구조{Structure for fluid type of engine mount}

도 1는 종래의 유체형 엔진마운트의 내부구조를 나타내는 단면도.

도 2은 본 발명에 따른 유체형 엔진마운트의 구성을 나타내는 장치구성도.

도 3은 본 발명에 따른 유체형 엔진마운트의 외관을 나타내는 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 유체형 엔진마운트의 내부구조를 나타내는 절개사시도.

도 5는 주파수가 100 ~ 350Hz 인 구간에서 본 발명과 종래기술의 동특성을 비교하는 그래프.

도 6은 키(key) 온-오프시 발생되는 본 발명과 종래기술의 진동의 감쇠에너지를 나타내는 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상부 디바이스 11 : 내부 디바이스

11a : 관통홀 12 : 폴리우레탄

12a : 에어홀 13 : 상부캡

13a : 볼트 13b : 핀

14 : 인슐레이터 15 : 하부바디

15a : 볼트 15b : 핀

16 : 유체부 17 : 에어부

18 : 엔진프레임 19 : 차체

20 : 너트 21 : 메인바디

22 : 오리피스 22a : 유체홀

22' : 상판 22" : 하판

23 : 디커플러 24 : 유체막

25 : 브라켓 26 : 보강재

본 발명은 유체형 엔진마운트의 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래와 달리 상부 및 내부 디바이스와 외부에 폴리우레탄이 결합된 엔진마운팅 구조로 이루어짐으로써, 진동영역이 ±0.05mm 구간이고 회전수가 2000 ~ 5500rpm 인 고주파 미소 진동영역에서 엔진의 진동이 인슐레이터에 전달되고, 내부에 있는 유체가 오리피스를 통해 유동변환되어 진동이 1차로 감쇠되고, 인슐레이터로 입력된 진동이 메인바디의 외측에 장착된 폴리우레탄에 전달되어 폴리우레탄이 상하로 움직이며, 이때 내부의 에어부에 있는 공기가 폴리우레탄에 형성된 에어홀을 통해 출입함으로써, 진동이 2차로 감쇠되어 차량의 주행에 있어서 흔들림(shake)영역 및 부 밍럼블에 효과가 있는 유체형 엔진마운트의 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 엔진은 피스톤과 커넥팅로드의 상하운동에 의한 중심위치의 주기적인 변화, 실린더의 축방향으로 생기는 왕복 운동부분의 관성력, 커넥팅 로드가 크랭크 축의 좌우로 흔들리는 것에 의한 관성력, 크랭크 축에 가해지는 회전력의 주기적인 변화 등으로 인하여 구조적으로 항상 진동을 발생시키고 있다.

상기한 진동발생의 여러 원인들은 단독으로 작용하는 것이 아니라 복합적으로 작용하여 엔진의 상하방향과 좌우방향 등으로 진동을 발생시키고 있는 바, 이와 같이 엔진으로부터 필연적으로 발생된 진동이 차체를 통해 차 실내로 전달되면, 쾌적한 운행환경을 해칠 뿐만 아니라, 탑승자에게 큰 불쾌감을 줄 수 있게 된다.

따라서, 엔진과 차체 사이에는 동력발생과정에서 발생되는 엔진의 진동이 차체에 전달되는 것을 차단하거나 상쇄시켜주는 엔진 마운트가 설치되는 것이 통상적이다.

한편, 유체형 엔진 마운트는 일반적인 자동차의 방진형 마운트와 달리 유체의 흐름을 이용해 엔진의 진동을 차단시키는 것으로서, 도 1에 도시한 바와 같이 상측 엔진마운팅 스토퍼(101) 및 하측 하우징(102)에 엔진취부용 볼트(103) 및 핀(104)을 일체로 형성하여 엔진측 고정프레임(105)과 차체(106)에 너트(107)로 고정시킬 수 있도록 되어 있다.

이때, 상기 상측 엔진마운팅 스토퍼(101)와 하측 하우징(102) 사이에는 방진고무(108)가 부착되어 있고, 엔진마운팅 스토퍼(101)의 저면에는 상부캡(109)이 부착되어 있다.

또한, 상기 방진고무(108)의 하부에는 유체가 움직일 수 있는 유체이동공간이 형성되어 있고, 그 내부에는 상하부로 분리되어 각각 다수개의 관통홀(110a)을 갖는 유체부(110)와, 이 유체부(110) 내부에는 디커플러(111)가 삽입되어 있다.

상기 유체부(110)의 가장자리에는 유체가 이동할 수 있는 공간으로서 오리피스(112)가 원주방향으로 더 형성되어 있다.

이때, 상기 유체부(110) 하부에는 유체막(113)이 방진고무(108)의 하단과 결합되어 있다.

이와 같은 구성에 의해, 진동영역이 ±1.0mm인 엔진 키 온-오프시에는 엔진의 진동이 방진고무(108)에 전달되어 방진고무가 상하방향으로 운동하므로, 유체가 디커플러(111)를 통하지 않고 오리피스(112)를 통해 진동을 감쇠시킨다.

진동영역이 ±0.5 ~ ±0.1mm인 정속주행(1000rpm ~ 3500rpm영역)시에는 오리피스(112)를 통하지 않고 디커플러(111)를 통해 엔진의 진동을 감쇠시킨다.

즉, 일반적인 자동차용 방진고무는 주행중의 고무특성이 상승하여 진동의 효과가 미비하지만 유체형 엔진마운트는 동특성의 상승을 유체의 흐름을 통해 제어한다.

그런데, 유체형 엔진마운트는 일반적인 자동차용 방진고무보다는 높은 성능을 나타내지만, 3500rpm ~ 6000rpm 영역에서는 진동수가 100 ~ 350Hz 로서 동특성이 상승하여 진동의 감쇠효과가 나타나지 않는다.

즉, 이 영역에서는 유체의 흐름이 정지 상태로서 진동이 유체 저항에너지로 변환되지 않아 차량의 부밍(Booming Noise)의 원인이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 종래와 달리 상부 및 내부 디바이스와 외부에 폴리우레탄이 결합된 엔진마운팅 구조로 이루어짐으로써, 진동영역이 ±0.05mm 구간이고 회전수가 2000 ~ 5500rpm 인 고주파 미소 진동영역에서 엔진의 진동이 인슐레이터에 전달되고, 내부에 있는 유체가 오리피스를 통해 유동변환되어 진동이 1차로 감쇠되고, 인슐레이터로 입력된 진동이 메인바디의 외측에 장착된 폴리우레탄에 전달되어 폴리우레탄이 상하로 움직이며, 이때 내부의 에어부에 있는 공기가 폴리우레탄에 형성된 에어홀을 통해 출입함으로써, 진동이 2차로 감쇠되어 차량의 주행에 있어서 흔들림(shake)영역 및 부밍럼블에 효과가 있는 유체형 엔진마운트의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 엔진의 진동이 차체에 전달되는 것을 차단시키도록 엔진과 차체 사이에 설치되는 유체형 엔진마운트의 구조에 있어서,

엔진취부용 볼트 및 핀을 갖는 상부캡과; 상기 상부캡에 원주방향을 따라 부착된 인슐레이터와; 상기 상부캡의 하단에 결합된 상부 및 내부 디바이스와; 상단부는 상기 인슐레이터의 하단에 부착되고, 하단부에는 오리피스가 장착된 메인바디와; 차체취부용 볼트 및 핀을 갖는 하부바디와; 상기 메인바디의 외측을 감 싸도록 상기 인슐레이터와 하부바디 사이에 원주방향으로 장착된 폴리우레탄; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 내부 디바이스는 유체가 내부로 이동가능하도록 다수개의 관통홀이 형성된 원통형 구조이고, 그 상단부가 상기 상부캡의 하단에 장착된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 상부 디바이스는 내부 디바이스의 외측을 원주방향으로 감싸는 형태로 구성되되, 그 상단부가 내부 디바이스의 상단에 결합되어 하방향으로 갈수록 일정각도로 벌어지게 형성된 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폴리우레탄에는 다수개의 에어홀이 형성되어, 상기 메인바디 및 폴리우레탄 사이에 형성된 에어부의 공기가 에어홀을 통해 출입가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인바디의 하단부에 장착된 오리피스는 상판 및 하판으로 분리되어 각각의 상판 및 하판에 다수개의 유체홀이 형성되고, 상기 오리피스의 내부에는 디커플러가 삽입된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 2은 본 발명에 따른 유체형 엔진마운트의 구성을 나타내는 장치구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 유체형 엔진마운트의 외관을 나타내는 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 유체형 엔진마운트의 내부구조를 나타내는 절개사시도이다.

본 발명은 종래와 달리 상부 및 내부 디바이스(10,11)와 외부 폴리우레탄(12)이 결합된 2중 댐핑구조로 이루어짐으써, 고주파 미소영역(2000 ~ 5500rpm)에서도 진동을 감쇠시켜 차량 주행에 있어서 진동영역 및 부밍럼블에 효과를 가져올 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
여기서, 상기 폴리우레탄은 통상적으로 자동차에 적용되고 있는 불크란(Vulkollan)과 같이 인장강도와 압축강도가 뛰어난 소재를 사용할 수 있다.

본 발명은 엔진취부용 볼트(13a) 및 핀(13b)을 갖는 상부캡(13)과, 상부캡(13) 하단에 부착된 인슐레이터(14)와, 중간에 장착된 폴리우레탄(12)과, 차체취부용 볼트(15a) 및 핀(15b)을 갖는 하부바디(15)와, 내부에 형성된 유체부(16) 및 이 유체부(16)의 외측을 둘러싸는 에어부(17)로 구성되어 있다.

상기 상부캡(13)에는 엔진프레임(18)이 결합될 수 있도록 상면 가운데에 수직방향으로 볼트(13a)가 일체로 형성되어 너트(20)에 의해 엔진프레임(18)과 체결되어 있고, 이 볼트(13a)와 일정한 간격으로 수직하게 형성된 핀(13b)은 볼트(13a)의 보조적인 체결수단으로 볼트(13a) 및 핀(13b)을 양쪽에 체결함으로써 엔진의 진동에 의해 발생되는 모멘트에 대비할 수 있다.

또한, 상기 상부캡(13)은 하방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 사다리꼴 단면의 원통형이고, 이 상부캡(13)의 하단에는 내부 디바이스(11)의 상단부의 일정부분이 매입설치된다.

상기 내부 디바이스(11)는 원통형이고, 그 하부는 하방향으로 돌출되고, 내부로 유체의 출입이 가능하도록 다수개의 관통홀(11a)이 원주방향 및 수직방향을 따라 등간격으로 형성되어 있다.

또한, 상기 내부 디바이스(11)의 외측을 감싸도록 내부 디바이스(11)의 상단 에 상부 디바이스(10)가 스크류 등과 같은 체결수단에 의해 체결된다. 이때, 상부 디바이스(10)의 상단부는 내부 디바이스(11)의 상단에 결합되고, 그 하부는 하방향으로 갈수록 일정각도로 벌어지게 형성되어 있다.

상기 인슐레이터(14)는 상부캡(13)에 부착되고, 신축가능한 고무재질로 제작되며, 인슐레이터(14)의 외측면은 하방향으로 갈수록 넓어지게 형성되고, 상부캡(13)에 부착되는 인슐레이터(14)의 내측면은 하방향으로 갈수록 좁아지게 형성된다.

또한, 상부캡(13)의 하단에서 인슐레이터(14)의 내측면은 하방향으로 갈수록 다시 넓어지게 형성되어 있다.

상기 인슐레이터(14)의 하단면에는 메인바디(21)의 상부가 부착되는데, 메인바디(21)의 상부는 안쪽으로 경사지게 형성되고, 메인바디(21)의 중간부는 메인바디(21)의 상부 하단에서 직하방으로 수직하게 형성되고, 메인바디(21)의 하부는 근사 "ㄷ" 단면형상으로 오리피스(22)가 여기에 장착되게 된다.

상기 오리피스(22)는 상판 및 하판으로 분리되어 결합되는 구조이고, 상판 및 하판에는 각각 다수개의 유체홀(22a)이 형성되어 있으며, 상판(22')과 하판(22") 사이에 디커플러(23)가 삽입되어 있다. 이때, 디커플러(23)의 상하면에는 다숙개의 오목홈이 형성되어 유체가 디커플러(23)에 닿아 진동할 때 많은 마찰면을 형성하는 역할을 한다.

상기 메인바디(21)의 하부에는 오리피스(22)와 일정한 간격을 유지하도록 유체막(24)이 브라켓(25)에 의해 부착되어 있다.

이와 같이 상부캡(13) 및 인슐레이터(14)에서 메인바디(21) 및 유체막(24)까지 그리고 상부 및 내부 디바이스(10,11)와 유체막(24) 사이에 가로놓인 오리피스(22)를 포함하여 유체부(16)를 형성하고, 이 유체부(16)의 외측에는 원주방향으로 에어부(17)가 둘러싸고 있다.

즉, 메인바디(21)의 상부 및 중간부는 안쪽으로 절곡되어 있고, 이 메인바디(21)의 외측에 폴리우레탄(12)이 원주방향으로 둘러싸고 있으며, 폴리우레탄(12)의 하단부에 하부바디(15)가 결합되게 된다.

상기 폴리우레탄(12)은 안쪽으로 오목하게 형성된 절곡부가 상하 2단으로 원주방향을 따라 겹쳐져서 엔진의 진동이 전달될 때 감쇠하기에 유리한 구조이고, 폴리우레탄(12)에는 다수개의 에어홀(12a)이 일정한 간격으로 형성되어 있다.

또한, 폴리우레탄(12)의 상단부와 하단부는 "ㄷ"자 단면형상의 보강재(26)에 의해 지지되어 있다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 유체형 엔진마운트의 구조의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

엔진회전수가 2000 ~ 5500rpm이고, 진동영역이 ±0.05mm 인 고주파 미소 진동영역에서 엔진의 진동이 상부캡(13)에 의해 인슐레이터(14)로 전달될 때, 내부에 있던 유체가 오리피스(22)를 통해 진동에너지에서 저항에너지로 변환되어 진동이 1차적으로 감쇠되게 된다.

또한, 인슐레이터(14)에 입력되는 진동은 메인바디(21) 외측에 장착된 폴리우레탄(12)에 전달되어 폴리우레탄(12)이 상하방향으로 운동하고, 이때 에어부(17) 에 있던 공기가 폴리우레탄(12)에 형성된 에어홀(12a)을 통해 출입함으로써, 입력된 진동을 2차적으로 감쇠시켜준다.

도 5는 주파수가 100 ~ 350Hz 인 구간에서 본 발명과 종래기술의 동특성을 비교하는 그래프로서, 종래의 유체형 엔진마운트와의 차이점을 나타낸다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 댐핑구조의 엔진마운트의 동특성은 종래보다 20kgf/mm 이하를 유지하고, 특히 주파수 150 ~ 250Hz 구간에서는 동특성의 변화가 거의 일정함을 알 수 있다.

또한, 상기 폴리우레탄(12)의 상하운동은 공기의 흐름저항을 통해 키(KEY) 온-오프시 ±1.0mm의 진동과 30 ~ 100Hz 구간의 ±0.5mm 진동을 2중으로 차단할 수 있는 효과적인 수단이기도 하다.

특히, 도 6은 키(key) 온-오프시 발생되는 본 발명과 종래기술의 진동의 감쇠에너지를 나타내는 그래프로서, 10 ~ 12Hz 구간에서 본 발명은 손실계수가 0.8로서 종래보다 0.2 만큼 높으므로 진동의 감쇠에너지가 크다.

상기 상부 및 내부 디바이스(10,11)는 유체부(16) 내의 미소 유체의 흐름을 마찰에너지로 변환하여 진동을 감쇠시킨다.

즉, 상부 디바이스(10)는 미소 진동영역에서의 유체의 흐름을 와류시켜 내부 디바이스(11)의 관통홀(11a)을 통해 유체가 원활하게 유동되도록 제어하는 기능을 가지고 있고, 유체가 상기 관통홀(11a)을 통해 ±0.01mm의 미소 진동영역에서 유동하여 진동에너지를 마찰에너지로 변환함으로써, 엔진의 진동을 감쇠시키게 된다.

또한, 유체가 상부 및 내부 디바이스(10,11)와 유체막(24) 사이에 장착된 오 리피스(22)의 유체홀(22a) 및 오리피스(22)의 상하판(22',22") 사이에 삽입된 디커플러(23) 사이를 유동하여 진동을 감쇠시켜준다.

따라서, 본 발명은 유체부(16)의 상부 및 내부 디바이스(10,11)와 오리피스(22) 그리고 에어부(17)의 폴리우레탄(12)을 통해 유체가 유동하면서 엔진의 진동에너지를 저항에너지 및 마찰에너지로 변환하여 진동을 감쇠시킬 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 유체형 엔진마운트의 구조에 의하면, 유체부의 상부 및 내부 디바이스와 오리피스 그리고 에어부의 폴리우레탄이 결합된 이중 댐핑구조에 의해 유체가 내부 디바이스의 관통홀 및 폴리우레탄의 에어홀을 통해 유동하면서 엔진의 진동에너지를 저항에너지 및 마찰에너지로 변환하여 진동을 감쇠시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 엔진의 진동이 차체에 전달되는 것을 차단시키도록 엔진과 차체 사이에 설치되는 유체형 엔진마운트의 구조에 있어서,

   엔진취부용 볼트(13a) 및 핀(13b)을 갖는 상부캡(13)과;

   상기 상부캡(13)에 원주방향을 따라 부착된 인슐레이터(14)와;

   상기 상부캡(13)의 하단에 결합된 상부 및 내부 디바이스(10,11)와;

   상단부는 상기 인슐레이터(14)의 하단에 부착되고, 하단부에는 오리피스(22)가 장착된 메인바디(21)와;

   차체취부용 볼트(15a) 및 핀(15b)을 갖는 하부바디(15)와;

   상기 메인바디(21)의 외측을 감싸도록 상기 인슐레이터(14)와 하부바디(15) 사이에 원주방향으로 장착된 폴리우레탄(12);

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유체형 엔진마운트의 구조.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 내부 디바이스(11)는 유체가 내부로 이동가능하도록 다수개의 관통홀(11a)이 형성된 원통형 구조이고, 그 상단부가 상기 상부캡(13)의 하단에 장착된 것을 특징으로 하는 유체형 엔진마운트의 구조.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 상부 디바이스(10)는 내부 디바이스(11)의 외측을 원주방향으로 감싸는 형태로 구성되되, 그 상단부가 내부 디바이스(11)의 상단에 결합되어 하방향으로 갈수록 일정각도로 벌어지게 형성된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체형 엔진마운트의 구조.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 폴리우레탄(12)에는 다수개의 에어홀(12a)이 형성되어, 상기 메인바디(21) 및 폴리우레탄(12) 사이에 형성된 에어부(17)의 공기가 에어홀(12a)을 통해 출입가능한 것을 특징으로 하는 유체형 엔진마운트의 구조.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 메인바디(21)의 하단부에 장착된 오리피스(22)는 상판(22') 및 하판(22")으로 분리되어 각각의 상판 및 하판에 다수개의 유체홀(22a)이 형성되고, 상기 오리피스(22)의 내부에는 디커플러(23)가 삽입된 것을 특징으로 하는 유체형 엔진마운트의 구조.

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