KR101288995B1

KR101288995B1 - 스위칭 엔진 마운트 장치

Info

Publication number: KR101288995B1
Application number: KR1020110065271A
Authority: KR
Inventors: 최재용
Original assignee: 주식회사 대흥알앤티
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2013-07-23
Also published as: KR20130003751A

Abstract

본 발명은 메인 러버에 의하여 그 체적이 가변되는 메인 액실과, 보조 다이어프램에 의하여 그 체적이 가변되는 보조 액실을 오리피스 통로에 의하여 상호 연통되게 분리 및 구획하는 오리피스 모듈이 마련되며, 오리피스 모듈에는 공기 챔버가 형성되며, 공기 챔버는 진동을 흡수하는 디커플러에 의하여 메인 액실과 분리되며, 디커플러는 밸브체에 의하여 메인 액실의 유체 압력 변화가 전달되거나 혹은 그 전달이 차단되어 그 진동이 허용되거나 차단되도록 하여 다양한 주파수 대역의 엔진 진동을 효과적으로 감쇠할 수 있는 스위칭 엔진 마운트 장치에 관한 것이다.

Description

스위칭 엔진 마운트 장치{SWITCHING ENGINE MOUNT APPARATUS}

본 발명은 스위칭 엔진 마운트 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 메인 러버에 의하여 그 체적이 가변되는 메인 액실과, 보조 다이어프램에 의하여 그 체적이 가변되는 보조 액실을 오리피스 통로에 의하여 상호 연통되게 분리 및 구획하는 오리피스 모듈이 마련되며, 오리피스 모듈에는 공기 챔버가 형성되며, 공기 챔버는 진동을 흡수하는 디커플러에 의하여 메인 액실과 분리되며, 디커플러는 그 상부에 마련되는 밸브체에 의하여 메인 액실의 유체 압력의 변화를 전달받거나 그 전달이 차단되어 그 진동이 허용되거나 차단되는 스위칭 엔진 마운트 장치에 관한 것이다.

차량에서 엔진은 일종의 진동 발생원이라 할 수 있다. 따라서, 엔진을 차체에 장착할 때는 엔진 마운트 장치라 불리는 매개물을 사용하여 장착함으로써 엔진에서 발생하여 차체로 전달되는 진동 및 그에 따른 소음의 전달을 저감하고 있다.

일반적으로 소형 가솔린 엔진 차량의 경우에는 고무로 제작된 부시 타입의 마운트 장치를 주로 사용하고 있으며, 대형 가솔린 엔진 차량과 디젤엔진의 경우에는 내부에 유체를 봉입한 유체 봉입형 엔진 마운트 장치를 사용하고 있다. 그러나 이러한 수동적인 엔진 마운트 장치는 그 구조상 가변적인 운전 영역 모든 범위에서 진동 및 소음을 저감할 수는 없었다.

일반적으로 엔진에서 발생하는 진동은 아이들 상태, 저속 운전상태, 고속 운전상태 등에서 상이하게 발생하므로, 아이들 상태, 저속 운전상태, 고속 운전상태에서 각각 서로 다른 엔진 마운트 장치의 동강성(dynamic stiffness)이 요구된다. 즉, 아이들 상태에서는 낮은 동강성이 요구되고 고속 주행과 큰 진동이 들어오는 저속 운전 상태에서는 낮은 동강성이 요구된다.

이를 엔진에 의하여 발생하는 진동의 주파수와 관련해서 살펴보면, 각각 저주파수 대변위 진동이 발생하는 세이크 영역, 중주파수 중변위 진동이 발생하는 아이들 영역 및 고주파수 소변위 진동이 발생하는 부밍(booming) 영역으로 구분할 수 있으며, 좀 더 우수한 진동 감쇠 효과를 위해서는 이러한 각 영역에 따라 엔진 마운트 장치가 각각 다른 동강성을 가져야 할 것이다.

그러나, 전술한 바와 같은 부시 타입의 엔진 마운트 장치 또는 유체 봉입식 하이드롤릭 타입의 엔진 마운트 장치는 그 구조상 가변적인 모든 영역에서 진동 감쇠 기능을 가질 수 없었다. 따라서, 최근에는 이와 같은 가변적인 엔진의 진동에 대하여 모든 영역에서 제어가 가능하도록 능동 엔진 마운트 장치(혹은 스위칭 엔진 마운트 장치)가 개발되고 있는 추세이다.

한편 국내 등록특허 제10-0246665호"감쇠력이 조절가능한 유체봉입식 엔진마운트"는 상부액실과 공기실 사이에 보조다이아프램을 마련하여 고주파 미소변위의 진동이 엔진마운트에 입력되면 공기실을 이루는 보조다이아프램이 유동(즉 진동)되어 상부액실내의 압력변화를 흡수하도록 하고 있다.

또한 국내 공개특허 제10-2010-0124299호 "다단계 전환 가능한 관성 트랙 조립체"는 디커플러가 자유로이 진동하여 낮은 입력 변위를 위한 디커플링 상태를 발생시키거나, 혹은 진공 포트로의 절환에 의하여 디커플러에 진공이 작용되면 이에 의하여 디커플러가 진동할 수 없는 상태를 이루도록 하고 있다.

상기에서 보조다이아프램 내지 디커플러는 이하에서 디커플러로 통칭하며, 상기 종래 기술들은 본 명세서에 일체화된 것으로 본다.

국내 공개특허 제10-2010-0124299호와 같은 방식으로 디커플러에 진공이 작용되기 위하여는 마운트 장치 외부에 진공 장치가 마련되어야 하며, 아울러 진공 장치로부터 디커플러까지 진공 압력이 전달되기 위하여는 일정한 시간만큼 지연되어 빠른 반응 속도를 가지기가 어렵게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 메인 러버에 의하여 그 체적이 가변되는 메인 액실과, 보조 다이어프램에 의하여 그 체적이 가변되는 보조 액실을 오리피스 통로에 의하여 상호 연통되게 분리 및 구획하는 오리피스 모듈이 마련되며, 오리피스 모듈에는 공기 챔버가 형성되며, 공기 챔버는 진동을 흡수하는 디커플러에 의하여 메인 액실과 분리되며, 디커플러는 밸브체에 의하여 메인 액실의 유체 압력 변화가 전달되거나 혹은 그 전달이 차단되어 그 진동이 허용되거나 차단되도록 하여 다양한 주파수 대역의 엔진 진동을 효과적으로 감쇠할 수 있는 스위칭 엔진 마운트 장치에 관한 것이다.

특히 본 발명은 메인 액실의 유체 압력 변화에 대응하여 디커플러의 진동이 허용되거나, 혹은 메인 액실의 유체 압력 변화에 대한 디커플러의 진동을 차단하도록 하여 가변적인 엔진의 진동에 대한 다양한 진동 제어가 가능하며, 아울러 작동 시간이 매우 신속한 스위칭 엔진 마운트 장치를 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 메인 러버에 의하여 그 체적이 가변되는 메인 액실과 보조 다이어프램에 의하여 그 체적이 가변되는 보조 액실을 오리피스 통로에 의하여 서로 연통되게 분리 및 구획하는 오리피스 모듈이 마련되며, 상기 오리피스 모듈에 공기 챔버가 형성되며, 상기 오리피스 모듈에 마련되어 상기 공기 챔버를 상기 메인 액실과 분리시키며 일면이 상기 메인 액실의 유체와 접하며 타면이 공기 챔버의 공기에 노출되는 디커플러가 마련되는 엔진 마운트 장치에 있어서, 상기 오리피스 모듈은 상기 디커플러의 상부에 밸브 수용부가 형성되며, 상기 밸브 수용부에 상기 메인 액실의 유체 압력이 상기 디커플러에 전달되는 것을 방지하기 위한 밸브체가 마련되며, 상기 밸브체를 구동시키는 구동부가 마련되며, 상기 디커플러는 상기 구동부에 의한 상기 밸브체의 변화에 따라 상기 메인 액실의 유체 압력 변화를 전달받거나 상기 메인 액실의 유체 압력의 변화로부터 차단되는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 구동부는 전기 모터 또는 솔레노이드 밸브일 수 있다.

상기에 있어서, 상기 구동부는 엔진의 진동 상태에 따라 동작하도록 차량의 ECU로부터 신호를 수신하여 동작될 수 있다.

상기에 있어서, 상기 밸브체에 상기 밸브체의 축방향과 직교하는 형태로 관통홀이 형성되되 상기 밸브체는 상기 밸브 수용부 내에서 회전 가능하게 마련되며, 상기 구동부는 상기 밸브체를 회전 구동시키는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 공기 챔버가 외부 대기와 연통되도록 상기 오리피스 모듈에 대기압 연결로가 형성되며, 상기 밸브체는 원기둥 형태이며, 상기 밸브체의 주면에 상기 대기압 연결로의 일부를 형성하는 대기압 연결용 홈이 형성될 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 메인 러버에 의하여 그 체적이 가변되는 메인 액실과, 보조 다이어프램에 의하여 그 체적이 가변되는 보조 액실을 오리피스 통로에 의하여 상호 연통되게 분리 및 구획하는 오리피스 모듈이 마련되며, 오리피스 모듈에는 공기 챔버가 형성되며, 공기 챔버는 진동을 흡수하는 디커플러에 의하여 메인 액실과 분리되며, 디커플러는 밸브체에 의하여 메인 액실의 유체 압력 변화가 전달되거나 혹은 그 전달이 차단되어 그 진동이 허용되거나 차단되도록 하여 다양한 주파수 대역의 엔진 진동을 효과적으로 감쇠할 수 있는 스위칭 엔진 마운트 장치를 제공하게 된다.

특히 본 발명은 메인 액실의 유체 압력 변화에 대응하여 디커플러의 진동이 허용되거나, 혹은 메인 액실의 유체 압력 변화에 대한 디커플러의 진동을 차단하도록 하여 가변적인 엔진의 진동에 대한 다양한 진동 제어가 가능하며, 아울러 작동 시간이 매우 신속한 스위칭 엔진 마운트 장치를 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 마운트 장치의 단면도,
도 2는 도 1에서 오리피스 모듈의 부분 단면 사시도,
도 3은 도 2에서 밸브체의 사시도,
도 4는 도 1에서 밸브체에 의하여 메인 액실의 유체 압력 변화가 디커플레에 전달되는 것을 차단하는 상태를 도시한 도면.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 마운트 장치의 단면도이며, 도 2는 도 1에서 오리피스 모듈의 부분 단면 사시도이며, 도 3은 도 2에서 밸브체의 사시도이며, 도 4는 도 1에서 밸브체에 의하여 메인 액실의 유체 압력 변화가 디커플레에 전달되는 것을 차단하는 상태를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 마운트 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 중공의 메인프레임(100)의 상하부측에 각각 메인 러버(200)와 보조 다이어프램(300)이 결합되어 형성되는 내부 공간에 유체가 봉입되는 형태로 구성되며, 이러한 내부 공간에는 오리피스 모듈(400)이 장착되어 메인 액실(U)과 보조 액실(L)로 서로 연통되게 분리구획된다. 또한, 메인 러버(200)에는 엔진과 결합될 수 있도록 센터볼트(201)가 가류 접착과 같은 방식으로 삽입결합된다.

즉 메인 액실(U)은 메인 러버(200)에 의하여 그 체적이 가변될 수 있으며 아울러 엔진으로부터 진동이 입력되는 부위에 해당되며, 아울러 보조 액실(L)은 보조 다이어프램(300)에 의하여 그 체적이 가변될 수 있다.

아울러 오리피스 모듈(400)은 오리피스 통로(401)에 의하여 메인 액실(U)과 보조 액실(L)이 서로 연통되도록 하며, 또한 오리피스 모듈(400)은 메인 액실(U)과 보조 액실(L)을 분리 및 구획하는 역할을 하게 된다.

이와 같은 메인 액실(U), 보조 액실(L), 오리피스 모듈(400), 메인 러버(200), 보조 다이어프램(300) 등의 구성은 유체봉입형 엔진 마운트에 있어서 매우 일반적인 기술이므로 그 상세한 설명을 생략하며, 아울러 본 실시예에서 도시된 도면은 하나의 예로서 이해되어야 하며, 메인 액실(U), 보조 액실(L), 오리피스 모듈(400), 오리피스 모듈(400)에 형성된 오리피스 통로(401), 메인 러버(200), 보조 다이어프램(300) 등의 구조는 매우 다양하게 변경될 수 있다.

이와 같은 구조에 따라 엔진으로부터 진동이 발생하면, 엔진과 결합되는 센터볼트(201)를 통해 메인 러버(200)에 변형이 발생하면서 메인 액실(U)의 유체 압력이 변화하고, 이러한 압력 변화에 따라 메인 액실(U)에 봉입된 유체는 오리피스 통로(401)를 통해 보조 액실(L)로 유동하며, 이때 발생하는 유체의 관성 저항에 의해 엔진 진동이 감쇠된다.

한편 본 발명의 기술적 특징은 디커플러의 진동을 차단 또는 허용하도록 하여 보다 다양한 형태의 진동에 대한 대응이 가능하다는 것에 의미가 있는 것이므로, 오리피스 모듈의 오리피스 통로에 대하여는 별도의 설명을 생략하고 있다. 그러나 실시예에 따라서는 복수의 오리피스 통로를 두어 더욱더 다양한 진동에 대응할 수 있도록 구성할 수 있을 것이다. 이러한 오리피스 통로의 변형의 양상에도 불구하고 본 발명의 기술적 특징인 디커플러의 진동을 스위칭한다면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

한편 오리피스 모듈(400)의 상면, 구체적으로는 메인 액실(U)을 대향하는 면에는 공기 챔버(410)가 형성된다.

또한 공기 챔버(410)를 메인 액실(U)과 분리하기 위하여 오리피스 모듈(400)에 디커플러(420)가 장착된다.

디커플러(420)는 공기 챔버(410)를 메인 액실(U)과 분리시키며 이에 의하여 디커플러(420)의 일면이 메인 액실(U)의 유체와 접하며 디커플러(420)의 타면이 공기 챔버(410)의 공기에 노출된다.

한편 디커플러(420)의 진동이 원활하게 발생하도록 오리피스 모듈(400)에 공기 챔버(410)와 외부 대기를 연통시키는 대기압 연결로(411)가 형성된다. 따라서 공기 챔버(410) 내부의 공기는 디커플러(420)의 진동에 따라 자유롭게 대기압 연결로(411)를 따라 유동할 수 있다.

이와 같은 디커플러(420)는 주로 고주파 미소변위의 진동이 엔진 마운트에 입력되면 이에 따라 진동하여 메인 액실(U)내의 유체의 압력변화를 흡수하게 된다.

디커플러(420)는 미소변위에 따른 고주파 진동을 흡수할 수 있도록 고무와 같은 연성 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

한편 디커플러(420)의 진동을 차단하게 되면, 디커플러(420)의 진동이 허용되는 경우에 비하여 비교적 높은 동강성(dynamic stiffness)를 얻을 수 있다.

이를 위하여 본 실시예는 밸브체(510)와 구동부(520)가 마련된다.

오리피스 모듈(420)에는 밸브체(510)를 수용하기 위하여 밸브 수용부(430)가 형성되며, 밸브 수용부(430)는 디커플러(420)의 상부에 형성된다.

본 실시예의 밸브체(510)는 원기둥 형태이며, 밸브체(510)의 축방향과 직교하는 형태로 관통홀(511)이 형성되어 있다.

아울러 밸브체(510)에는 대기압 연결로(411)의 일부를 형성하는 대기압 연결용 홈(512)이 형성되어 있다.

또한 밸브체(510)에는 유체의 누설을 방지하기 위하여 오링(513)이 장착되어 있다.

이와 같은 밸브체(510)는 밸브 수용부(430) 내에서 회전 가능하게 마련되며, 아울러 구동부(520)는 밸브체(510)를 회전 구동시키게 된다.

구동부(520)는 오리피스 모듈(400) 혹은 메인프레임(100)에 조립되어 밸브체(510)를 회전 구동시키기 위한 수단이며, 전기 모터 또는 솔레노이드 밸브일 수 있다.

구동부(520)에 의하여 밸브체(510)가 회전하게 되면, 관통홀(511)은 메인 액실(U)의 유체의 압력 변화가 디커플러(420)에 전달되는 것을 허용하거나, 혹은 메인 액실(U)의 유체의 압력 변화가 디커플러(420)에 전달되는 것을 차단하게 된다.

즉 관통홀(511)의 위치 변화에 따라 디커플러(420)의 진동이 차단되거나 디커플러(420)의 진동을 허용하게 된다.

즉 도 1과 같이 관통홀(511)이 상하 방향으로 배치되면 메인 액실(U)의 유체의 압력 변화가 디커플러(420)에 전달되며, 도 4와 같이 관통홀(511)이 전후 방향으로 배치되면 메인 액실(U)과 디커플러(420)는 밸브체(510)에 의하여 차단된 상태가 된다.

또한 밸브체(510)의 회전에 따라 도 1과 같이 대기압 연결용 홈(512)은 대기압 연결로(411)와 연통되거나, 혹은 도 4와 같이 대기압 연결용 홈(512)은 대기압 연결로(411)와 연통되지 않는 상태가 된다.

이와 같은 밸브체(510)의 회전을 위하여 구동부(520)는 전기 모터와 같은 회전 구동원이 이용될 수도 있지만, 솔레노이드 밸브와 같은 선상 이동을 위한 구동원이 채택된 후 직선상의 이동을 회전력으로 변환시키는 운동 변환부를 구비할 수도 있을 것이다.

이와 같이 구동부(520)는 엔진 진동의 주파수에 따라 밸브체(510)를 회전시켜 디커플러(420)의 진동을 허용하거나 차단하도록 스위칭하여 다양한 엔진 진동을 감쇠시킬 수 있다.

또한 구동부(520)는 엔진 진동의 주파수 상태에 따라 동작될 수 있도록 차량의 ECU로부터 신호를 수신하여 동작되도록 구성될 수 있을 것이다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 마운트 장치는 다양한 주파수 영역대의 엔진 진동을 감쇠할 수 있고, 디커플러의 진동을 차단/허용함으로써 능동적으로 엔진 진동을 감쇠할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 메인 프레임
200 : 메인 러버 U : 메인 액실
300 : 보조 다이어프램 L : 보조 액실
400 : 오리피스 모듈 401 : 오리피스 통로
410 : 공기챔버
420 : 디커플러 430 : 밸브 수용부
510 : 밸브체 511 : 관통홀
520 : 구동부

Claims

메인 러버에 의하여 그 체적이 가변되는 메인 액실과 보조 다이어프램에 의하여 그 체적이 가변되는 보조 액실을 오리피스 통로에 의하여 서로 연통되게 분리 및 구획하는 오리피스 모듈이 마련되며, 상기 오리피스 모듈에 공기 챔버가 형성되며, 상기 오리피스 모듈에 마련되어 상기 공기 챔버를 상기 메인 액실과 분리시키며 일면이 상기 메인 액실의 유체와 접하며 타면이 공기 챔버의 공기에 노출되는 디커플러가 마련되는 엔진 마운트 장치에 있어서,
상기 오리피스 모듈은 상기 디커플러의 상부에 밸브 수용부가 형성되며, 상기 밸브 수용부에 상기 메인 액실의 유체 압력이 상기 디커플러에 전달되는 것을 방지하기 위한 밸브체가 마련되며, 상기 밸브체를 구동시키는 구동부가 마련되며, 상기 디커플러는 상기 구동부에 의한 상기 밸브체의 변화에 따라 상기 메인 액실의 유체 압력 변화를 전달받거나 상기 메인 액실의 유체 압력의 변화로부터 차단되며, 상기 밸브체에 상기 밸브체의 축방향과 직교하는 형태로 관통홀이 형성되되 상기 밸브체는 상기 밸브 수용부 내에서 회전 가능하게 마련되며, 상기 구동부는 상기 밸브체를 회전 구동시키며, 상기 공기 챔버가 외부 대기와 연통되도록 상기 오리피스 모듈에 대기압 연결로가 형성되며, 상기 밸브체는 원기둥 형태이며, 상기 밸브체의 주면에 상기 대기압 연결로의 일부를 형성하는 대기압 연결용 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스위칭 엔진 마운트 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 구동부는 전기 모터 또는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 스위칭 엔진 마운트 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 구동부는 엔진의 진동 상태에 따라 동작하도록 차량의 ECU로부터 신호를 수신하여 동작되는 것을 특징으로 하는 스위칭 엔진 마운트 장치.
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