KR101551954B1 - 공회전 진동 개선을 위한 트랜스미션 마운트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트랜스미션 마운트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원통형의 케이스, 상기 케이스의 내부에 위치하여 일부가 상기 케이스의 내측면과 결합되는 인슐레이터, 상기 인슐레이터의 하부와 이격되도록 위치하며 일측이 상기 케이스의 내측면과 결합되는 스토퍼, 상기 인슐레이터 및 스토퍼가 이격된 공간에 위치하며 하측면이 상기 스토퍼와 결합되고 상측면이 상기 인슐레이터와 마주하도록 이격되는 지지부재를 포함하여 이루어져, 상하방향의 강성은 유지함과 동시에 전후방향의 강성을 낮추어, 롤모드 및 전후모드를 분리하여 3점 지지 방식의 트랜스미션 마운트에 있어서 공회전시 발생하는 진동을 개선하기 위한 공회전 진동 개선을 위한 트랜스미션 마운트에 관한 것이다.

Description

공회전 진동 개선을 위한 트랜스미션 마운트{Transmission mount for improving idling vibration}
본 발명은 트랜스미션 마운트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3점 지지 방식의 트랜스미션 마운트에 있어서 공회전시 발생하는 진동을 개선하기 위한 트랜스미션 마운트에 관한 것이다.
자동차의 트랜스미션은 엔진의 동력을 자동차의 주행 상태에 알맞도록 회전력과 속도를 바꾸어 구동 바퀴에 전달하는 장치로서, 클러치를 통해 엔진의 크랭크 축과 직접적으로 연결된다. 따라서, 트랜스미션은 그 자신의 기계적인 구동 뿐만 아니라, 엔진의 구동에 의한 영향으로 인하여 많은 진동과 소음이 발생된다.
따라서, 자동차의 차체에 트랜스미션을 장착함에 있어서, 차체로 엔진 및 트랜스미션으로부터 발생하는 진동 및 소음의 전달을 최소화하여 차량 탑승자의 승차감을 향상시키기 위하여, 트랜스미션 마운트를 이용하여 트랜스미션을 차체 프레임에 장착하게 된다.
트랜스미션 마운트는 차량의 서브프레임의 구조에 따라 각각 달라지게 되는데, 최근들어 차량 생산 원가 및 중량을 절감하기 위하여, 4점 지지 방식인 '#'형 서브프레임 구조에서 3점 지지 방식인 'H'형 서브프레임 구조를 사용하는 것으로 변화되고 있는 추세이다.
3점 지지 방식의 트랜스미션 마운트는 엔진 마운트와 함께 파워트레인을 지지하고, 파워트레인으로부터 전달되는 진동을 절연하는 역할을 하게 되며, 트랜스미션 마운트의 내부 형상은 필요에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 도1a 및 1b 에 도시된 바와 같은 형상이 대표적으로 적용되고 있다.
그러나, 트랜스미션 마운트의 NVH 성능을 향상시키고자, X방향으로의 강성을 낮추기 위하여 인슐레이터 형상을 설계하지만, -Z방향으로 100kg 이상의 파워트레인의 정하중(분담하중)을 받아 인슐레이터가 A에서 B지점까지 기본적으로 변형되게 된다.
즉, X방향으로의 강성을 낮추기 위하여 인슐레이터의 형상을 설계하였지만, 분담하중에 의해 압축된 인슐레이터는 의도한 강성값 보다 커지게 되는 문제가 있으며, 또한 이러한 문제를 해결하고자 인슐레이터의 러버량을 줄이게 되면 마운트의 내구 성능이 미흡하여 더이상 강성을 낮추지 못하게 되는 한계가 따른다.
또한, 도2 에 도시된 바와 같이, 파워트레인의 강체모드 시험 결과, 12Hz 의 롤모드 주파수 대역에서 전후모드가 연성(coupled)되어 있음을 알 수 있고, 이는 Roll 모드와 F/AFT 모드가 근접 위치하여 마운트 편차에 의해 모드 연성이 쉽게 발생하게 되는 것이어서 모드를 각각 분리할 필요가 있으나, 각각의 Roll 모드와 F/AFT 모드가 모두 마운트의 X방향 강성에 의해 결정되므로 강성 튜닝 만으로는 모드를 분리하기가 곤란하다.
이에 따라, 롤모드의 주파수 대역에 존재하는 전후모드 주파수를 낮추어, 공회전시의 저주파 진동을 개선할 수 있는 마운트가 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 트랜스미션 마운트의 내부에 부가적인 지지부재를 형성하여, 상하방향의 강성은 유지함과 동시에 전후방향의 강성을 낮추어, 롤모드 및 전후모드를 분리하여 NVH 성능을 향상시킬 수 있는 트랜스미션 마운트를 제공하고자 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 원통형의 케이스, 상기 케이스의 내부에 위치하여 일부가 상기 케이스의 내측면과 결합되는 인슐레이터, 상기 인슐레이터의 하부와 이격되도록 위치하며 일측이 상기 케이스의 내측면과 결합되는 스토퍼, 상기 인슐레이터 및 스토퍼가 이격된 공간에 위치하며 하측면이 상기 스토퍼와 결합되고 상측면이 상기 인슐레이터와 마주하도록 이격되는 지지부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스토퍼의 상단에는 내부를 향하여 함몰되어 있는 원통형의 홀이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지지부재의 내부에는 가로 방향으로 위치한 판 형태의 제1지지대 및 상기 제1지지대의 중앙으로부터 연결되어 세로 방향으로 위치한 판 형태의 제2지지대가 형성되는 것이 바람직하며, 상기 지지부재의 하단에는 외부를 향하여 돌출된 결합부가 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 지지부재에 의하여 인슐레이터의 상하방향의 움직임을 제한함으로서, 마운트의 상하방향의 강성을 유지함과 동시에, 지지부재가 스토퍼의 내부에 형성된 홀에 끼워져 회전할 수 있도록 함으로서, 전후방향의 강성을 낮출 수 있다.
따라서, 롤모드 및 전후모드를 각각 분리하여 파워트레인의 분담하중이 걸리더라도 Z방향으로의 변형을 줄여 X방향으로의 낮은 강성을 유지할 수 있으므로 차량의 NVH 특성을 향상시킬 수 있으며, 특히 롤모드 주파수 대역에서의 전후모드 주파수를 낮출 수 있으므로 롤모드와 전후모드의 연성을 분리할 수 있어, 공회전시와 같은 저주파 에서의 진동 절연 효과를 향상시킬 수 있다.
도1a 및 1b 는 종래 사용되던 트랜스미션 마운트를 도시한 정면도.
도2 는 종래 사용되던 트랜스미션 마운트의 주파수에 따른 연성 정도를 나타낸 그래프.
도3 은 본 발명인 공회전 진동 개선을 위한 트랜스미션 마운트를 도시한 정면도 및 부분확대도.
도4 는 본 발명에 사용되는 지지부재를 도시한 사시도.
도5a 는 분담하중이 걸리지 않았을 경우의 본 발명을 도시한 개략도.
도5b 는 분담하중이 걸렸을 경우의 본 발명을 도시한 개략도.
도6 은 본 발명의 주파수에 따른 연성 정도를 나타낸 그래프.
도7a 는 N단 에서의 공회전시 종래 기술과 본 발명에 전달되는 X방향의 진동 세기를 비교한 그래프.
도7b 는 N단 에서의 공회전시 종래 기술과 본 발명에 전달되는 Z방향의 진동 세기를 비교한 그래프.
도8a 는 D단 에서의 공회전시 종래 기술과 본 발명에 전달되는 X방향의 진동 세기를 비교한 그래프.
도8b 는 D단 에서의 공회전시 종래 기술과 본 발명에 전달되는 Z방향의 진동 세기를 비교한 그래프.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명인 공회전 진동 개선을 위한 트랜스미션 마운트는, 원통형의 케이스(10), 상기 케이스(10)의 내부에 위치하여 일부가 상기 케이스(10)의 내측면과 결합되는 인슐레이터(20), 상기 인슐레이터(20)의 하부와 이격되도록 위치하며 일측이 상기 케이스(10)의 내측면과 결합되는 스토퍼(30), 상기 인슐레이터(20) 및 스토퍼(30)가 이격된 공간에 위치하며 하측면이 상기 스토퍼(30)와 결합되고 상측면이 상기 인슐레이터(20)와 마주하도록 이격되는 지지부재(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
즉, 도3 에 도시된 바와 같이, 트랜스미션 마운트의 외형을 지지하는 원통형의 케이스(10)가 형성되고, 상기 케이스(10)의 내부에는 러버 재질의 인슐레이터(20)가 위치하며, 상기 인슐레이터(20)는 중심에 내공이 형성되어 트랜스미션과 직접 연결될 수 있다.
따라서, 트랜스미션과 차체를 연결하여 지지하는 역할을 함과 동시에, 엔진 및 트랜스미션으로부터 전달되는 진동을 상기 인슐레이터(20)에 의하여 절연 및 흡수하여 차체로 전달되는 것을 방지하는 기능을 한다.
상기 인슐레이터(20)는 상기 케이스(10)의 내측면과 결합되는데, 필요에 따라 상기 인슐레이터(20)의 형상을 다양하게 형성하여 다양한 주파수의 진동을 감쇄시킬 수 있으며, 상기 인슐레이터(20)의 일부가 상기 케이스(10)의 내측면에 결합되도록 이루어진다.
또한, 상기 인슐레이터(20)의 하부는 상기 케이스(10)와 연결되지 않고 비어있는 공간이 형성되는데, 상기 인슐레이터(20)의 하부 공간에는 상기 인슐레이터(20)의 Z방향 움직임을 제한하도록 스토퍼(30)가 형성되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 인슐레이터(20)와 상기 스토퍼(30)가 이격되어 있는 공간에 상기 지지부재(40)가 결합되는데, 상기 지지부재(40)의 하측면은 상기 스토퍼(30)와 직접 고정 결합되고, 상측면은 상기 인슐레이터(20)를 향하여 형성되되 상기 인슐레이터(20)의 하단과 소정의 거리를 두고 이격된 채로 형성되는 것이 좋다.
이에 따라, 트랜스미션 마운트에 Z방향의 분담하중이 걸리지 않은 경우에는 도5a 에 도시된 바와 같이, 상기 인슐레이터(20)와 상기 지지부재(40)가 이격되어 있지만, 트랜스미션의 결합으로 인하여 Z방향의 분담하중이 걸리는 경우에는 도5b 에 도시된 바와 같이, 상기 인슐레이터(20)와 상기 지지부재(40)가 서로 맞닿게 된다.
상기 지지부재(40)가 형성되어 있지 않은 종래의 마운트에서는, Z방향의 분담하중으로 인하여 인슐레이터의 하단이 스토퍼의 상단과 서로 맞닿을 때까지 인슐레이터가 변형되게 되고, 이에 따라 X방향의 강성을 낮추기 위하여 설계하였던 인슐레이터의 강성값보다 압축된 인슐레이터의 강성값이 더 커지게 되어 필요로 하는 진동의 절연 성능이 악화되었던 것이다.
본 발명에서는 상기 지지부재(40)에 의하여 상기 인슐레이터(20)의 변형 범위를 축소하는 동시에, 상기 스토퍼(30)와 결합된 상기 지지부재(40)가 X방향으로 자유롭게 회전할 수 있도록 함으로서, Z방향과 X방향으로의 강성을 각각 분리하여 진동의 절연 성능을 더욱 향상시켰다.
즉, 상기 스토퍼(30)의 상단에는 내부를 향하여 함몰되어 있는 원통형의 홀(31)이 형성되는 것이 바람직한데, 상기 홀(31)은 트랜스미션 마운트의 길이 방향으로 길게 형성되어, 상기 지지부재(40)의 하단면이 완전하게 결합되도록 이루어지는 것이 좋다.
특히, 상기 홀(31)은 상기 스토퍼(30)의 상단으로부터 내부로 함몰되어져, 상기 홀(31)과 상기 스토퍼(30)가 연결되는 입구 부분이 상기 홀(31)의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라 상기 지지부재(40)의 하부가 상기 홀(31)에 끼움 결합되어 임의적으로 분리되지 않도록 할 수 있고, 상기 지지부재(40)가 상기 홀(31)의 내부에서 X방향으로 자유롭게 회전할 수 있도록 한다.
상기와 같이 홀(31)에 삽입되는 지지부재(40)가 도4 에 보다 상세히 도시되어 있으며, 상기 지지부재(40)의 내부에는 가로 방향으로 위치한 판 형태의 제1지지대(41) 및 상기 제1지지대(41)의 중앙으로부터 연결되어 세로 방향으로 위치한 판 형태의 제2지지대(42)가 형성되고, 상기 지지부재(40)의 하단에는 외부를 향하여 돌출된 결합부(43)가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 지지부재(40)는 트랜스미션 마운트의 길이 방향을 따라 결합되도록 다각형의 기둥 형상으로 이루어지며, 러버 재질로 이루어지는 상기 지지부재(40)의 상하 방향의 강성을 높이기 위하여 그 내부에 제1지지대(41) 및 제2지지대(42)가 형성되는데, 상기 제1지지대(41) 및 제2지지대(42)가 서로 결합되어져 'T'자 형상으로 이루어지는 것이 좋으며, 강성 유지를 위하여 스틸(steel) 재질로 이루어지는 것이 좋다.
따라서, 상기 인슐레이터(20)에 Z방향의 분담하중이 가해지더라도, 상기 지지부재(40)에 의하여 상기 인슐레이터(20)의 변형을 방지함과 동시에 하중을 나누어 지지할 수 있으므로, 상하방향의 강성을 유지할 수 있다.
상기 지지부재(40)가 상기 스토퍼(30)와 결합되는 하단에는 결합부(43)가 형성되는데, 상기 결합부(43)가 상기 스토퍼(30)에 형성된 홀(31)에 삽입될 수 있도록 상기 홀(31)의 직경보다 작게 이루어지는 것이 좋으며, 상기 스토퍼(30)의 상단이 상기 지지부재(40)와 결합부(43)가 연결되는 목부분을 감싸며 고정하여 상기 지지부재(40)의 이탈을 방지함과 동시에, 상기 지지부재(40)의 X방향의 회전을 가능하도록 한다.
즉, 도5b 에 도시된 바와 같이, 파워트레인의 정하중에 의하여 상기 인슐레이터(20)가 아래로 이동하는데, 상기 인슐레이터(20)의 하단이 상기 지지부재(40)의 상단과 닿으면서 그 변형을 최소화 할 수 있으며, 상기 지지부재(40)의 내부에 형성된 제1지지대(41) 및 제2지지대(42)가 상기 인슐레이터(20)에 걸리는 정하중을 지지할 수 있으므로, 좌굴에 더욱 강한 구조로 이루어진다.
또한, 상기 스토퍼(30)의 홀(31)의 내부로 결합부(43)가 삽입된 상기 지지부재(40)는 X방향으로의 회전이 가능하므로, X방향으로의 낮은 강성을 유지할 수 있다.
결국, 상기 지지부재(40)에 의하여 상기 인슐레이터(20)의 Z방향으로의 변형을 줄일 수 있어 인슐레이터(20)가 압축되는 정도를 완화시킬 수 있고, X방향으로의 낮은 강성을 유지할 수 있으므로, 도6 에 도시된 바와 같이, 롤모드의 주파수(12Hz) 대역에서 전후방향 모드의 주파수를 낮출 수 있어, 롤모드와 전후모드의 연성을 각각 분리시킬 수 있으므로 차량 공회전시의 저주파 진동에 대한 절연 성능이 향상될 수 있는 것이다.
이에 대한 실험 결과가 도7a 내지 8b 에 도시되어 있다.
종래 기술에 비하여 본 발명을 적용했을 경우, 다양한 범위의 주파수에서 전반적으로 진동의 세기가 작아진 것을 알 수 있으며, 특히 X방향으로의 진동의 세기를 나타낸 도7a 및 8a 를 참고하면, X방향으로의 진동을 효과적으로 감쇄시킨 것을 알 수 있다.
즉, 차량의 기어를 N단으로 유지한 상태에서 공회전하게 되면, 도7a 에 도시된 바와 같이, 롤모드의 저주파 대역에서(12Hz) X방향의 진동이 86dB 에서 76dB로 감소되어 약 12% 의 진동 감쇄 성능의 향상을 달성할 수 있으며, 차량의 기어를 D단으로 유지한 상태에서 공회전하게 되면, 도8a 에 도시된 바와 같이, 롤모드의 저주파 대역에서 X방향의 진동이 90dB 에서 83dB로 감소되어 약 8% 의 진동 감쇄 성능의 향상을 달성할 수 있다.
뿐만 아니라, Z방향의 진동의 세기를 비교한 도7b 및 8b 를 참고하더라도, 종래 사용되던 트랜스미션 마운트에 비하여 본 발명이 보다 향상된 Z방향의 진동 절연 성능을 나타냄을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 롤모드 및 전후모드를 각각 분리하여 파워트레인의 분담하중이 걸리더라도 Z방향으로의 변형을 줄여 X방향으로의 낮은 강성을 유지할 수 있으므로 차량의 NVH 특성을 향상시킬 수 있으며, 특히 롤모드 주파수 대역에서의 전후모드 주파수를 낮출 수 있으므로 롤모드와 전후모드의 연성을 분리할 수 있어, 공회전시와 같은 저주파 에서의 진동 절연 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 케이스 20 : 인슐레이터
30 : 스토퍼 31 : 홀
40 : 지지부재 41 : 제1지지대
42 : 제2지지대 43 : 결합부

Claims (4)

  1. 원통형의 케이스(10);
    상기 케이스(10)의 내부에 위치하여 일부가 상기 케이스(10)의 내측면과 결합되는 인슐레이터(20);
    상기 인슐레이터(20)의 하부와 이격되도록 위치하며 일측이 상기 케이스(10)의 내측면과 결합되는 스토퍼(30);
    상기 인슐레이터(20) 및 스토퍼(30)가 이격된 공간에 위치하며 하측면이 상기 스토퍼(30)와 결합되고 상측면이 상기 인슐레이터(20)와 마주하도록 이격되는 지지부재(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공회전 진동 개선을 위한 트랜스미션 마운트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼(30)의 상단에는 내부를 향하여 함몰되어 있는 원통형의 홀(31)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공회전 진동 개선을 위한 트랜스미션 마운트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재(40)의 내부에는 가로 방향으로 위치한 판 형태의 제1지지대(41) 및 상기 제1지지대(41)의 중앙으로부터 연결되어 세로 방향으로 위치한 판 형태의 제2지지대(42)가 형성되는 것을 특징으로 하는 공회전 진동 개선을 위한 트랜스미션 마운트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재(40)의 하단에는 외부를 향하여 돌출된 결합부(43)가 형성되는 것을 특징으로 하는 공회전 진동 개선을 위한 트랜스미션 마운트.
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