KR101746581B1 - 롤마운트 - Google Patents

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KR101746581B1
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윤재형
윤형진
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은, 본체의 끝단에 결합된 아우터파이프 내에 코어와 결합된 러버가 장착되되, 상기 코어 근방에서 갭이 러버에 형성되는 롤마운트에 있어서, 상기 갭에는 포켓이 끼워져 결합되되 상기 포켓은, 내부에 제1챔버가 형성된 제1포켓부;와 내부에 제2챔버가 형성된 제2포켓부; 및 상기 제1포켓부와 제2포켓부를 연결하여 제1챔버와 제2챔버를 개통하는 유로가 내부에 형성된 연결부;를 포함하고, 상기 제1챔버와 제2챔버에는 자기유변유체가 봉입되며 상기 자기유변유체는 제1포켓부와 제2포켓부의 탄성변형에 따라 유로를 통해 제1챔버와 제2챔버를 유동하되, 상기 제1포켓부와 제2포켓부의 외측에는 권취된 코일이 배치되고 상기 코일로 인가되는 전류량에 따라 자기유변유체의 유동량이 조절되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 발명은 전류인가에 따라서 러버의 탄성거동이 달라지므로, 차량의 주행 조건에 따라 진동 감쇠 성능 및 하중 지지 성능이 극대화 될 수 있다.

Description

롤마운트{Roll-mount}
본 발명은 차체와 엔진의 연결지점 또는 서브프레인과 트랜스미션의 연결지점 등과 같이 진동이 발생하는 지점에 연결되되, 진동을 감쇠시키며 하중을 지지하도록 장착되는 롤마운트에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 자기유변유체(MRF: Magnetorheological Fluid)가 봉입된 포켓이 러버에 결합되어 전류인가에 따라 능동적으로 감쇠특성 및 하중 지지력이 가변될 수 있도록 발명된 롤마운트에 관한 것이다.
차량의 엔진은 트랜스미션과 결합되어 엔진룸에 탑재되되, 엔진과 트랜스미션의 하중을 지지하며 차체로 전달되는 진동을 감쇠시키도록 엔진마운트 및 트랜스미션마운트와 결합되어 탑재된다.
상기 엔진마운트와 트랜스미션마운트는 그 위로 엔진 또는 트랜스미션이 안착되거나 엔진 또는 트랜스미션의 일측으로 연결되는 구조를 갖는다. 그리고, 차량의 거동 시 관성에 의한 엔진 및 트랜스미션의 하중변화를 분담하여 지지하도록 하나 이상의 롤마운트들이 추가적으로 장착된다.
즉, 엔진과 트랜스미션의 양측 각각에서 엔진마운트와 트랜스미션마운트가 상기 엔진과 트랜스미션의 하중을 지지하되, 엔진 및/또는 트랜스미션의 하부에 부설되는 롤마운트들은 엔진 또는 트랜스미션에 추가적으로 연결됨으로써 변위 제어 및 진동 감쇠를 분담한다.
도 1 를 참조하여 종래의 롤마운트의 구조를 설명하면 직선 또는 절곡된 바(bar) 모양을 갖는 롤마운트 본체(10)의 양 끝단에는 아우터파이프(11)가 각각 결합되되, 상기 아우터파이프(11) 내에는 탄성을 갖는 러버(12)와 상기 러버(12)의 중심에 위치하는 코어(13)가 결합된 구조를 갖는다. 상기 코어(13)는 차체멤버, 서브프레임, 엔진, 트랜스미션 등과 볼팅 체결 등으로 연결될 수 있도록 중공형 파이프 모양을 가지며, 상기 러버(12)는 코어(13)를 통해 입력되는 하중 및 진동에 의해 탄성변형을 한다.
그리고, 연결되는 지점의 하중 및 입력되는 진동에 따라 러버(12)의 크기를 다르게 구성할 수 있도록 전방측 아우터파이프와 후방측 아우터파이프는 다른 크기로 형성될 수 있으며, 더 큰 직경의 아우터파이프에는 더 큰 러버가 체결됨에 따라 하중지지력 및 진동감쇠 성능을 증대시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 아울러, 진동감쇠 성능을 더욱 증대시키기 위하여(더 큰 탄성변형을 유도하기 위하여) 상기 러버(12)는 (상면과 하면이 관통되도록) 부분적으로 절개되어 갭(gap)(14)이 추가 형성된다.
이와 같이 구성된 롤마운트는 통상적으로, (상대적으로 더 큰 러버와 결합된) 전방측의 코어는 진동이 발생하는 트랜스미션 또는 엔진 하부에 연결되고 (상대적으로 더 작은 러버와 결합된) 후방측 코어는 차체 또는 서브프레임 등에 연결되도록 장착된다.
따라서, 상기 롤로드는 엔진과 트랜스미션의 하중을 지지하며 진동을 감쇠시키므로 차량의 NVH(noise, vibration, harshness) 성능, 핸들링 성능 등에서 큰 영향을 미치는 부품이다. 즉, 엔진의 롤링 거동제어에 지대한 영향을 미치는 부품으로써 롤로드의 성능 향상으로 승객이 느끼는 소음 및 진동을 감소시킬 수 있고, 차량의 주행 성능 또한 개선할 수 있다.
하지만, 차량의 주행 성능 향상을 위해서는(엔진 또는 트랜스미션의 하중을 더 강건히 지지하기 위해서는) 상대적으로 탄성계수가 낮은 재질로 러버(12)를 제조하여야 하나 이러한 경우에는 엔진의 아이들(idle) 시 진동이 실내로 전달되는 문제가 발생하며, 반대로 탄성계수가 높은 재질로 러버(12)를 제조하면 감쇠성능이 개선되는 대신에 하중을 지지하는 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
그러므로, 아이들 시에는 낮은 특성(탄성변형이 용이하게 이뤄질 수 있는 상태)을 유지하고, 차량의 발진 또는 주행 시에는 주행조건에 따라 특성을 변경시킬 수 있는 롤마운트가 요구되었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 구조의 문제점을 해소하기 위하여 차량의 주행 상황에 따라 러버의 특성을 가변시켜 진동감쇠 성능 및 주행 성능을 극대화 할 수 있는 롤마운트를 제공하는 것에 주목적 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 본체의 끝단에 결합된 아우터파이프 내에 코어와 결합된 러버가 장착되되, 상기 코어 근방에서 갭이 러버에 형성되는 롤마운트에 있어서, 상기 갭에는 포켓이 끼워져 결합되되 상기 포켓은, 내부에 제1챔버가 형성된 제1포켓부;와 내부에 제2챔버가 형성된 제2포켓부; 및 상기 제1포켓부와 제2포켓부를 연결하여 제1챔버와 제2챔버를 개통하는 유로가 내부에 형성된 연결부;를 포함하고, 상기 제1챔버와 제2챔버에는 자기유변유체가 봉입되며 상기 자기유변유체는 제1포켓부와 제2포켓부의 탄성변형에 따라 유로를 통해 제1챔버와 제2챔버를 유동하되, 상기 제1포켓부와 제2포켓부의 외측에는 권취된 코일이 배치되고 상기 코일로 인가되는 전류량에 따라 자기유변유체의 유동량이 조절된다.
본 발명에서 상기 갭은 코어를 중심으로 일측과 타측 각각에 하나씩 형성되고, 상기 제1포켓부와 제2포켓부 각각은 각 갭에 탈착가능하게 끼워지되 그 사이에 코어가 위치되도록 개구부가 형성된다.
상기 코일은 제1포켓부와 제2포켓부의 상면에 놓이되, 제1포켓부와 제2포켓부 사이의 개구부 중심에서부터 방사형으로 확장되도록 나선형(螺旋形)으로 권취된다.
그리고, 상기 코일은 제1포켓부와 제2포켓부에 맞닿는 부분이 맞닿지 않는 부분 보다 귄취수가 증가되도록 권취될 수 있다. 즉, 도 3 에서 f 방향에서부터 e 방향으로 갈수록 코일은 더 촘촘히 감겨진 형태를 갖는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명에서는 제1포켓부와 제2포켓부의 하면에 놓이되, 제1포켓부와 제2포켓부 사이의 개구부 중심에서부터 방사형으로 확장되도록 나선형으로 권취된 제2코일을 더 포함한다.
또한, 상기 연결부는 (유로를 원형으로 구성하여 MRF 의 유동 저항을 최소화하도록) 외측으로 볼록하게 호형(弧形)으로 형성된다. 상기 연결부는 일측에서 제1포켓부와 제2포켓부를 연결하는 제1연결부와 타측에서 제1포켓부와 제2포켓부를 연결하는 제2연결부를 포함한다.
그리고, 상기 본체의 후방측 끝단에는 상대적으로 더 작은 직경의 아우터파이프가 연결되고, 상기 본체의 전방측 끝단에는 상대적으로 더 큰 직경의 아우터파이프가 연결되되, 상기 포켓은 본체의 전방측 끝단에 연결된 아우터파이프에 장착된다.
한편, 본 발명에서 사용되는 자기유변유체(MRF: Magnetorheological Fluid)는 합성 탄화수소 액체에 자성(magnetism)을 갖는 부드러운 입자가 혼합된 현택액으로써, 주변에 자기장이 형성됐는지 여부 및 자기장의 세기에 따라 전단응력(shear stress)이 달라지는 특성을 가지며, 이미 상용화된 제품이 사용될 수 있으므로 여기서 자기유변유체의 구체적인 제원 및 특성에 대한 설명은 생략된다.
상기와 같은 구성을 갖는 발명은 전류인가에 따라서 러버의 탄성거동이 달라지므로, 차량의 주행 조건에 따라 진동 감쇠 성능 및 하중 지지 성능이 극대화 될 수 있다.
즉, 아이들 시에는 진동감쇠 성능이 증대되어 실내로 유입되는 진동 및 소음을 최소화 할 수 있고, 주행시에는 하중지지 성능이 증대되어 엔진의 롤거동을 보다 강건히 지지할 수 있다.
본 발명의 포켓은 러버에 타공된 캡에 탈거가능하게 끼워져 결합되는 구조이므로, 종래의 롤마운트에도 용이하게 추가적인 장착이 가능하다.
상기 코일과 제2코일 자기유변유체가 봉입된 제1포켓부와 제2포켓부가 맞닿는 지점에서 보다 촘촘히 감겨져 자기유변유체에 자기력을 집중시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1 은 종래의 일반적인 롤마운트의 모습이 도시된 도면,
도 2 는 종래의 롤마운트에 본 발명의 포켓이 결합된 후, 상기 포켓의 상면과 하면 각각에 코일과 제2코일이 결합된 모습을 도시한 도면,
도 3 은 본 발명의 포켓 내부에서 제1챔버, 제2챔버, 유로가 형성되는 지점을 각각 a(제1챔버), b(제2챔버), c(유로), d(유로) 로 표시한 도면,
도 4 는 도 2 에서 A-A 부분을 절개한 모습을 도시한 도면,
도 5 는 전류가 인가되어 코일과 제2코일 주변으로 형성되는 자기장을 점선으로 표시한 도면.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 롤마운트는 (종래의 구조와 같이) 본체(10)의 끝단에 결합된 아우터파이프(11) 내에 코어(13)와 결합된 러버(12)가 장착되고, 상기 코어(12) 근방에서 두 개의 갭(14)이 러버(12)에 형성되는 구조를 갖되, 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 갭(14)에 포켓(100)이 끼워지며 상기 포켓(100)이 끼워진 후 (아웃파이프에서 위아래로 노출되는) 포켓(100)의 상면과 하면 각각에 코일(60) 및 제2코일(70)이 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 포켓(100)은 러버(12)에 갭(14)이 형성된 종래의 롤마운트에 삽입 가능한 모양을 가지며 갭(14)에서 탈거가능하다. 상기 포켓(100)은 제1연결부(40a)와 제2연결부(40b)로 구성된 연결부를 통해 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)가 연결되는 구조를 갖는다.
도 3 에서 a(제1포켓부가 위치하는 지점), b(제2포켓부가 위치하는 지점), c(제1연결부가 위치하는 지점), d(제2연결부가 위치하는 지점)로 표시된 바와 같이 상기 제1포켓부(20)를 기준으로 코어(13)가 위치하게 될 개구부(40)가 형성될 만큼 이격되어 제2포켓부(30)가 배치되며, 상기 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)의 양측 각각은 제1연결부(30a)와 제2연결부(30b)를 통해 연결되는 구조를 갖는다. 즉, 본 발명에서 상기 갭(14)은 코어(13)를 중심으로 일측과 타측 각각에 하나씩 형성되고, 상기 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30) 각각은 각 갭(14)에 대응하여 끼워지되 그 사이에 코어(13)가 위치되도록 개구부(40)가 형성된다.
그리고, 상기 제1포켓부(20)의 내부에는 자기유변유체가 채워질 수 있도록 제1챔버(21)가 형성되며, 상기 제2포켓부(30)의 내부에도 자기유변유체가 채워질 수 있도록 제2챔버(31)가 형성된다. 그리고, 제1연결부(40a)와 제2연결부(40b) 각각에는 제1챔버(21)와 제2챔버(31)를 개통시키는 유로(41, 42)가 도 4 에 도시된 바와 같이 형성된다.
상기 제1연결부(40a)와 제2연결부(40b)는 유로(41, 42)를 원형으로 구성하여 자기유변유체의 유동 저항을 최소화하도록 외측으로 볼록하게 호형(弧形)으로 형성된다. 따라서, 본 발명의 포켓(100)은 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)가 갭(14)에 끼워졌을 때 아우터파이프(11) 내에서 위치할 수 있다.
그리고, 상기 제1챔버(21)와 제2챔버(31)에는 소정량의 자기유변유체가 봉입되며 상기 자기유변유체는 유로(41, 42)를 통해 양측으로 이동이 가능하다. 상기 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)는 코어(13)를 사이에 두고 양측으로 배치된 상태이므로, 코어(13)에 하중이 작용하면 어느 한쪽은 러버(12)와 함께 탄성압축이 가능하다.
따라서, 엔진의 거동에 의해 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)의 탄성변형이 발생하면 자기유변유체는 유로(41, 42)를 통해 제1챔버(21)와 제2챔버(31)를 유동하게 된다.
상기 자기유변유체는 자기장의 영향을 받지 않으면 일반적인 유체(가령, 하이드로마운트에 봉입되는 하이드로액 등)와 동일한 특성을 가지며, 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)의 탄성변형에 영향에 의미있는 영향을 미치지 않는다.
아울러, 전술한 바와 같이 상기 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)의 상면과 하면에는 나선형으로 권취된 코일(60)과 제2코일(70)이 배치된다. 상기 코일(60)과 제2코일(70)로 전류가 인가되면 그 주변으로 도 5 에 표시된 바와 같이 자기장이 형성된다. 자기장이 형성되면 상기 자기유변유체는 전단응력이 증가되어 유동량이 감소하거나 없어지게 된다(고체와 같은 성질을 띄게 되므로 유동이 억제된다). 이에 따라, 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)의 탄성변형 또한 감소하거나 억제되고 러버(12)의 탄성변형량 또한 감소하게 되어, 롤마운트는 더 강건한 지지력을 제공할 수 있게 된다.
상기 포켓(100)이 갭(14)에 끼워진 상태에서, 상기 코일(60)은 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)의 상면에 놓이고 제2코일(70)은 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)의 하면에 놓이되, 코일(60)과 제2코일(70) 각각은 개구부(50)의 중심에서부터 방사형으로 확장되도록 나선형으로 감겨진 모양을 갖도록 배치된다.
이때, 촘촘히 감겨진 부분일수록 자기장의 세기가 더 커지며 자기장의 세기에 비례하여 자기유변유체에 작용하는 전단응력은 증가하므로, 본 발명에서 상기 코일(60)과 제2코일(70)은 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)에 맞닿는 부분이 맞닿지 않는 부분 보다 귄취수가 증가되도록 구성되는 것이 바람직하다.
가령, 도 3 에서 f 방향에서부터 e 방향으로 갈수록 코일(60)과 제2코일(70)은 더 촘촘히 감겨진 형태를 갖도록 권취된다.
본 발명에 따른 포켓(100)은 롤마운트 본체(10)의 후방측 러버 또는 전방측 러버 둘 중 어느 하나 또는 두 곳 모두에 장착될 수 있으나, 생산비용 및 장착공간의 활용성을 고려하여 엔진과 연결되는 상대적으로 더 큰 직경의 아우터파이프를 갖는 쪽에만 장착되는 것이 바람직할 것이다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 아이들 시에는 전류인가를 차단하여 진동감쇠 성능을 증대시키고, 엔진의 롤링이 발생하는 주행상황에서는 전류인가를 허용하여 지지력을 증대시킴으로써 주행성능을 향상시킬 수 있다.
이뿐만 아니라, 주행상황에 따라 전류인가의 미세조정을 통하여 R&H(Ride and Handling)와 관련하여 롤마운트가 미치는 영향을 보다 세밀하게 제어가 가능하고, 상기 포켓(100)과 코일(60)은 탈부착이 가능한 구조이므로 차량 선택시 옵션 사항으로 적용가능하며, 고장 시 적은 비용으로 부품 교체가 매우 용이하게 이뤄질 수 있다.
또한, 본 발명에서는 코일(60)과 제2코일(70)이 제1포켓부(20)와 제2포켓부(30)의 노출되는 상면과 하면에 각각 장착되므로 (가령, 아우터파이프의 외측면에 코일이 장착되는 구조 보다) 크기를 소형화 시킬 수 있으며, 주변 부품과의 간섭 문제를 해소할 수 있다.
그리고, 코일(60) 또는 제2코어(70) 중 어느 하나 또는 두 곳 모두에 전류인가가 가능하므로 자기유변유체의 유동량을 더욱 미세하게 제어할 수 있는 효과를 갖는다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 본체
12 : 러버
13 : 코어
14 : 갭
20 : 제1포켓부
21 : 제1챔버
30 : 제2포켓부
31 : 제2챔버
40a : 제1연결부 40b : 제2연결부
41, 42 : 유로
60 : 코일
70 : 제2코일

Claims (8)

  1. 본체의 끝단에 결합된 아우터파이프 내에 코어와 결합된 러버가 장착되되, 상기 코어 근방에서 갭이 러버에 형성되는 롤마운트에 있어서,
    상기 갭에는 포켓이 끼워져 결합되되 상기 포켓은,
    내부에 제1챔버가 형성된 제1포켓부;와 내부에 제2챔버가 형성된 제2포켓부; 및 상기 제1포켓부와 제2포켓부를 연결하여 제1챔버와 제2챔버를 개통하는 유로가 내부에 형성된 연결부;를 포함하고,
    상기 제1챔버와 제2챔버에는 자기유변유체가 봉입되며 상기 자기유변유체는 제1포켓부와 제2포켓부의 탄성변형에 따라 유로를 통해 제1챔버와 제2챔버를 유동하되, 상기 제1포켓부와 제2포켓부의 외측에는 권취된 코일이 배치되고 상기 코일로 인가되는 전류량에 따라 자기유변유체의 유동량이 조절되고,
    상기 갭은 코어를 중심으로 일측과 타측 각각에 하나씩 형성되고, 상기 제1포켓부와 제2포켓부 각각은 각 갭에 탈착가능하게 끼워지되 그 사이에 코어가 위치되도록 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 롤마운트.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 코일은 제1포켓부와 제2포켓부의 상면에 놓이되, 제1포켓부와 제2포켓부 사이의 개구부 중심에서부터 방사형으로 확장되도록 나선형으로 권취된 것을 특징으로 하는 롤마운트.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 코일은 제1포켓부와 제2포켓부에 맞닿는 부분이 맞닿지 않는 부분 보다 귄취수가 증가되도록 권취된 것을 특징으로 하는 롤마운트.
  5. 제 3 항에 있어서, 제1포켓부와 제2포켓부의 하면에 놓이되, 제1포켓부와 제2포켓부 사이의 개구부 중심에서부터 방사형으로 확장되도록 나선형으로 권취된 제2코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤마운트.
  6. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결부는 외측으로 볼록하게 호형(弧形)으로 형성된 것을 특징으로 하는 롤마운트.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 연결부는 일측에서 제1포켓부와 제2포켓부를 연결하는 제1연결부와 타측에서 제1포켓부와 제2포켓부를 연결하는 제2연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤마운트.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 본체의 후방측 끝단에는 상대적으로 더 작은 직경의 아우터파이프가 연결되고, 상기 본체의 전방측 끝단에는 상대적으로 더 큰 직경의 아우터파이프가 연결되되,
    상기 포켓은 본체의 전방측 끝단에 연결된 아우터파이프에 장착되는 것을 특징으로 하는 롤마운트.
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