KR101753789B1 - 세미액티브 마운팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치(100)는,
엔진에 고정되는 볼트(110)와, 상기 볼트(110)가 고정되는 고무탄성체(120)와, 상기 고무탄성체(120)를 지지하는 관 형상의 하우징(130)과, 상기 하우징(130) 내부에 장착되어 액체(L)가 수용되는 상부챔버(140)와 하부챔버(150)를 구분하는 노즐(170)과, 상기 노즐(170)의 상부에 상방으로 개방되게 형성된 공기챔버(160)와, 상기 공기챔버(160)의 상부를 커버하도록 상기 노즐(170)에 고정된 멤브레인(180)과, 상기 공기챔버(160)에서 상기 하우징(130) 외부로 연통되는 유로(190)와, 상기 유로(190)에 연결되어 상기 하우징(130) 외부에 배치되는 밸브(V)를 포함한다.
따라서, 아이들 상태의 주파수 영역 이상의 주파수대에서도 동특성(Kd)이 정특성(Ks)에 근접하도록 하므로 동강성이 커지는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 엔진의 정숙한 운전이 가능한 효과가 있다. 또한, 이로 인해서, 진동 절연이 가능한 주파수 범위를 20∼200Hz까지 확장시킬 수 있는 효과가 있다.
따라서, 진동과 소음이 난점인 디젤엔진에 적용할 경우, 고급 승용차량처럼, 정숙한 운전이 가능한 효과가 있다.

Description

세미액티브 마운팅 장치 {Semi-active mount device using an pneumatic spring}

본 발명은 세미액티브 마운팅 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 공기챔버를 구성하여 동특성을 효과적으로 낮출 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 세미액티브 마운팅 장치에 관한 것이다.

이하, 첨부되는 도면과 함께 배경기술에 의한 세미액티브 마운팅 장치에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 배경기술에 의한 유체 봉입 마운팅 장치를 도시한 단면도, 도 2는 배경기술에 의한 유체 봉입 마운팅 장치의 주파수별 동특성을 도시한 그래프로서 함께 설명한다.

일반적으로 엔진을 차체 프레임에 장착할 때에는 엔진과 차체 프레임 사이에 유체 봉입 마운팅 장치(1)가 개재되도록 한다. 따라서, 엔진에서 발생하는 진동을 감쇄시켜서 정숙한 운전이 가능하도록 한다.

상기 유체 봉입 마운팅 장치(1)는 도 1에서처럼, 엔진에 고정되는 볼트(10)가 구성되고, 상기 볼트(10)가 고정되는 고무탄성체(20)가 구성되며, 상기 고무탄성체(20)를 지지하는 관 형상의 하우징(30)이 구성된다. 또한, 상기 하우징(30) 내부에는 노즐이(40)이 장착되고, 상기 노즐(40)의 하부에 막 형상의 다이어프램(60)이 배치되어 하우징(30) 하부를 마감하도록 구성된다. 또한, 상기 노즐(40)의 상부에는 액체가 충전되어 구성된다.

상기 노즐(40)은 압축에 의해 액체가 상부에서 하부로 통과하도록 구성된 것으로서, 도 1에서처럼, 원형의 링 형상이고 내측에는 멤브레인(50)이 부착되어 구성된다.

따라서, 엔진의 구동에 의해서 진동이 발생하게 되면 상기 볼트(10)에 의해서 고무탄성체(20)는 상하방으로 반복하중을 받게 되는데, 상방에서 하방으로 하중을 받을 때에는 고무탄성체(20)가 하방으로 눌리면서 액체를 하방으로 압축하게 된다. 따라서, 액체는 노즐(40)을 통과하여 하방으로 배출된다. 이때 엔진마운트용 멤브레인(50)은 수압에 의해서 하방으로 진동 변형되면서 진동절연이 가능하도록 한다.

역으로 상기 볼트(10)에 의해서 고무탄성체(20)가 하방에서 상방으로 하중을 받을 때에는 고무탄성체(20)가 복원되면서 노즐(40) 하부에 수용된 액체가 상방으로 복귀하게 되고, 이때 엔진마운트용 멤브레인(50)은 수압에 의해서 상방으로 진동 변형되면서 진동절연이 가능하도록 한다.

상기 배경기술에 의하면, 도 2에서처럼, 아이들 상태의 주파수 영역에서는 동강성이 낮지만, 주행 시, 주파수가 증대될 경우에는 동강성이 갑자기 커지게 되어 진동의 절연 특성을 효과적으로 제어할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 진동과 소음이 난점인 디젤엔진을 고급 승용차량에 탑재할 경우, 진동 소음에 대한 소비자의 불만이 증폭되는 문제점이 있었다.

한국 특허등록 제10-1041630호 (2011년 6월 8일)

본 발명에 의한 세미액티브 마운팅 장치는 다음 사항을 해결하고자 한다.

상기 배경기술처럼, 아이들 상태의 주파수 영역에서는 동강성이 낮지만, 주행 시, 주파수가 증대될 경우에는 동강성이 갑자기 커지게 되어 진동의 절연 특성을 효과적으로 제어할 수 없는 문제점을 해결하고자 한다. 즉, 진동의 절연이 가능한 주파수대를 확장시킬 수 있도록 구성하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 진동과 소음이 난점인 디젤엔진을 고급 승용차량에 적용하였을 때 정숙한 운전이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 세미액티브 마운팅 장치는,

엔진에 고정되는 볼트와, 상기 볼트가 고정되는 고무탄성체와, 상기 고무탄성체를 지지하는 관 형상의 하우징과, 상기 하우징 내부에서 상가 고무탄성체의 하부에 장착되어 액체가 수용되는 상부챔버와 하부챔버를 구분하는 노즐과, 상기 노즐의 상부에 상방으로 개방되게 형성된 공기챔버와, 상기 공기챔버의 상부를 커버하도록 상기 노즐에 연결된 멤브레인과, 상기 공기챔버에서 상기 하우징 외부로 연통되는 유로와, 상기 유로에 연결되는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치의 다른 예로서, 엔진에 고정되는 볼트와, 상기 볼트가 고정되는 고무탄성체와, 상기 고무탄성체를 지지하는 관 형상의 하우징과, 상기 하우징 내부에서 상기 고무탄성체의 하부에 장착되어 액체가 수용되는 상부챔버와 하부챔버를 구분하는 노즐과, 상기 노즐의 상부에 상방으로 개방되게 형성된 공기챔버와, 상기 공기챔버의 상부를 커버하도록 상기 노즐에 연결된 멤브레인과, 상기 공기챔버에서 상기 노즐의 하방으로 관통되는 유로와, 상기 유로를 개폐하도록 상기 노즐의 하면에 장착된 밸브를 포함하고, 상기 하부챔버는 상기 밸브 둘레를 따라 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브는 솔레노이드밸브인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브에 접속되어, 차량의 진동을 감지하여, 개폐 기능을 컨트롤하도록 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 멤브레인은 상기 노즐에 고정되는 테두리부가 벨로우즈 모양으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 멤브레인은 상기 테두리부의 두께가 중앙부보다 얇게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치는,

아이들 주파수 영역 이상의 주파수대에서도 동특성이 정특성에 근접하도록 하므로 동강성이 커지는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 엔진의 정숙한 운전이 가능한 효과가 있다. 또한, 이로 인해서, 진동 절연이 가능한 주파수 범위를 20∼200Hz까지 확장시킬 수 있는 효과가 있다.

따라서, 진동과 소음이 난점인 디젤엔진에 적용할 경우, 고급 승용차량처럼, 정숙한 운전이 가능한 효과가 있다.

도 1은 배경기술에 의한 유체 봉입 마운팅 장치를 도시한 단면도.
도 2는 배경기술에 의한 유체 봉입 마운팅 장치의 주파수별 동특성을 도시한 그래프.
도 3은 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치에 구성되는 멤브레인을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치에 구성되는 솔레노이드밸브를 개폐하는 과정을 도시한 블록도.
도 6은 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치의 다른 실시예로서 솔레노이드 밸브가 하우징 내부에 수용된 상태를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치의 주파수별 동특성을 도시한 그래프.

이하, 첨부되는 도면과 함께 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예와 작동례를 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치를 도시한 단면도, 도 4는 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치에 구성되는 멤브레인을 도시한 단면도, 도 5는 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치에 구성되는 솔레노이드밸브를 개폐하는 과정을 도시한 블록도, 도 6은 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치의 다른 실시예로서 솔레노이드 밸브가 하우징 내부에 수용된 상태를 도시한 단면도, 도 7은 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치의 주파수별 동특성을 도시한 그래프로서 함께 설명한다.

본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치(100)는, 아이들 상태의 주파수 영역뿐만 아니라, 그 이상의 주파수대에서도 원활하게 차량의 진동을 감쇄시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명에서는 다음과 같이 구성한다.

도 3에서처럼, 엔진에 고정되는 볼트(110)가 구성되고, 상기 볼트(110)가 고정되는 고무탄성체(120)가 구성된다. 또한, 상기 고무탄성체(120)를 지지하는 관 형상의 하우징(130)이 구성되며, 상기 하우징(130) 내부에서 상기 고무탄성체(120)의 하부에 장착되어, 액체(L)가 수용되는 상부챔버(140)와 하부챔버(150)를 구분하는 노즐(170)이 구성된다.
또한, 하우징(130)의 내부 상단에는 고정홈이 형성되어 있고, 하우징(130)의 내부에 구비되는 고무탄성체(120)의 상단에는 고정돌부가 형성되어 있으며, 상기 고정홈과 고정돌부는 끼움 결합 됨으로써, 반복되는 차량의 진동에 의하여 고무탄성체(120)가 하우징(130)의 외측으로 분리되려는 것을 방지할 수 있도록 한다.
또한, 상기 노즐(170)의 상부에 상방으로 개방되게 형성된 공기챔버(160)가 구성되고, 상기 공기챔버(160)의 상부를 커버하도록 상기 노즐(170)에 연결된 멤브레인(180)이 구성된다. 상기 하부챔버(150)는 하부에 다이어프램(D)으로 마감되어 압축에 변형될 수 있도록 구성된다.

상기 노즐(170)은 원판 형상으로서 내부에 액체(L)가 충전되는 충전실(173)이 상기 공기챔버(160) 둘레를 따라 원형으로 형성되고, 상하방으로 각각 액체(L)가 유입되는 유입구와 배출되는 배출구가 형성되어, 상부챔버(140)의 액체(L)가 하부챔버(150)로 이동하거나 역방향으로도 이동할 수 있도록 구성된다.

상기 멤브레인(180)은 일례로서 도 3에서처럼, 테두리부(183)가 노즐(170)에 형성된 삽입홈(177)에 끼워져서 고정될 수 있는데,
도4에서처럼 테두리부(183)의 끝단부에 단턱부를 형성하고, 상기 단턱부를 노즐(170)에 형성된 상기 단턱부와 동일한 형상을 갖는 삽입홈(177)에 끼움 결합함으로써, 결합력를 향상시켜 멤브레인(180)이 반복되는 신장과 복원에 의하여서도 노즐(170)로부터 이탈하려는 것을 방지한다.
또한, 도 4에서처럼, 상하방으로 작용하는 압력에 대해서 원활하게 연동될 필요가 있다. 만약, 연동 되지 않는다면 상기 테두리부(183)에 인장응력이 작용하게 되어 쉽게 균열이 발생하여 손상되는 현상이 발생한다. 따라서, 상기 테두리부(183)는 벨로우즈 모양으로 형성되어 압력에 원활하게 신장하기도 하고 복원되도록 한다. 이때, 벨로우즈 모양은 일례로서 U 모양으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 테두리부(183)의 안쪽에 형성되는 중앙부는 상기 테두리부(183)보다 두껍게 형성하므로 강성을 구비하도록 한다. 따라서, 상기 공기챔버(160)에 충전된 공기를 원활하게 압축할 수 있도록 한다. 만약, 두께가 얇아서 유연하게 형성된다면 공기를 제대로 압축하지 않게 되어 완충 기능을 가질 수 없게 된다.

또한, 상기 공기챔버(160)에서 상기 하우징(130) 외부로 연통되는 유로(190)가 구성되고, 상기 유로(190)와 대기로 연결되도록 상기 하우징(130) 외부에 배치되는 밸브(V)가 구성된다. 상기 유로(190)는 하우징(130)의 측방으로 연통되어 구성된다.

또는, 다른 실시예로서 도 6에서처럼, 상기 공기챔버(160)에서 상기 노즐(170)의 하방으로 관통되는 유로(190)가 구성되고, 상기 유로(190)를 개폐하도록 상기 노즐(170)의 하면에 장착되어 상기 하우징(130) 내부에 배치되는 밸브(V)가 구성된다. 이때, 상기 하부챔버(150)는 상기 밸브(V)의 둘레를 따라 형성된다. 또한, 상기 밸브(V)는 하우징(130)의 하면을 통해서 대기와 연결되도록 구성된다. 즉, 상기 밸브(V)가 유로(190)를 닫게 되면 외부의 대기가 차단되고, 유로(190)를 열게 되면 외부의 대기가 상기 유로(190)와 연결되도록 구성된다.

상기 밸브(V)는 일례로서 전기 신호에 의해서 조작이 가능한 솔레노이드 밸브로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 밸브(V)를 개폐할 수 있도록 제어부(C)가 구성된다. 상기 제어부(C)는 일반적으로 차량에 장착되는 전자제어장치(E)와 상기 전자제어장치(E)로부터 전기신호를 수신하여 밸브(V)를 개폐시키는 제어기(A)로 구성될 수 있다. 상기 제어부(C)는 차량의 엔진으로부터 RPM을 입력받아서 상기 RPM에 해당되는 진동 주파수를 인지하여 밸브(V)의 개폐 여부를 판단하도록 구성된다.

상기 구성에서 공기챔버(160)와 유로(190), 노즐(170) 및 밸브(V) 이외의 구성은 일반적인 구성으로서 당해업자라면 누구나 알 수 있는 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 본 발명에 의한 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치(100)의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 아이들 상태에서 상기 제어부(C)는 밸브(V)가 개방(open)되도록 하여 공기챔버(160) 내부는 대기(大氣)와 연결된 상태가 되도록 한다. 이때, 볼트(110)가 엔진으로부터 진동을 받아서 고무탄성체(120)가 상하방으로 진동하게 되면, 공기챔버(160)의 내부는 대기압 상태가 되므로 멤브레인(180)은 용이하게 상하방으로 움직이게 되므로 원활한 완충이 가능하게 된다. 이때, 상기 멤브레인(180)이 상하방으로 움직일 때 공기챔버(160) 내부의 공기가 밸브(V)를 출입하게 됨은 물론이다. 따라서,

이 상태에서, 주행을 하게 되면, 상기 아이들 상태와 마찬가지로 상기 제어부(C)가 밸브(V)를 개방하므로 공기챔버(160) 내부는 대기압과 동일하도록 하므로 정숙한 운전이 가능하도록 한다.

이때, 상기 멤브레인(180)의 테두리부(183)가 원활하게 승강하면서 완충이 가능하도록 하는데, 상기 테두리부(183)는 벨로우즈 모양이므로 멤브레인(180)의 승강에 대응할 수 있는 이점이 있다. 또한, 중앙부(181)는 강성을 구비하므로 원활하게 공기챔버(160) 내부의 공기를 압축하여 밸브(V) 외부로 내보내므로 원활한 완충이 가능하다. 물론, 상기 멤브레인(180)이 상승할 때에는 밸브(V)를 통해서 공기가 유입됨은 물론이다.

따라서, 도 7에서처럼, 아이들 상태의 주파수 이상의 주파수대에서도 본 발명에 의한 마운팅 장치의 동강성이 배경기술에 비해서 감소되는 이점이 있다.

또한, 차량이 저속으로 둔턱을 통과하거나, 고속 주행으로 인한 엔진 쉐이크 진동에서는 공기 챔버(160)의 압력만으로 공기 스프링의 효과를 얻을 수 없다. 따라서, 저속으로 주행하거나, 엔진 쉐이크가 발생하는 고속 주행 시에는 상기 전자제어장치(E)가 밸브(V)를 폐색하도록 지시한다. 그러면, 상기 공기챔버(160)에 공기압이 충전된 상태에서 멤브레인(180)은 승강하지 않게 되고, 상기 노즐(170)을 통하여 상부챔버(140)의 액체(L)가 하부챔버(150)로 이동하거나 역방향으로도 이동하므로 완충이 가능하도록 한다. 따라서, 상부챔버(140)의 액체(L)가 하부챔버(150)로 이동하거나 역방향으로도 이동할 수 있도록 구성된다

상기 본 발명에 의하면, 아이들 상태의 주파수 영역 이상의 주파수대에서도 동특성(Kd)이 정특성(Ks)에 근접하도록 하므로 동강성이 커지는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 엔진의 정숙한 운전이 가능한 이점이 있다. 또한, 이로 인해서, 진동 절연이 가능한 주파수 범위를 20∼200Hz까지 확장시킬 수 있는 이점이 있다.

따라서, 진동과 소음이 난점인 디젤엔진에 적용할 경우, 고급 승용차량처럼, 정숙한 운전이 가능한 이점이 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형례와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 공압스프링을 이용한 세미액티브 마운팅 장치
110: 볼트 120: 고무탄성체
130: 하우징 140: 상부챔버
150: 하부챔버 160: 공기챔버
170: 노즐 173: 충전실
177: 삽입홈 180: 멤브레인
181: 중앙부 183 테두리부
190: 유로 V: 밸브
D: 다이어프램 C: 제어부 E: 전자제어장치 A: 제어기 L: 액체

Claims (6)

1. 삭제
2. 엔진에 고정되는 볼트(110)와,
   상기 볼트(110)가 고정되는 고무탄성체(120)와,
   상기 고무탄성체(120)를 지지하는 관 형상의 하우징(130)과,
   상기 하우징(130) 내부에서 상기 하우징(130)의 하부에 장착되어 액체가 수용되는 상부챔버(140)와 하부챔버(150)를 구분하는 노즐(170)과,
   상기 노즐(170)의 상부에 상방으로 개방되게 형성된 공기챔버(160)와,
   상기 노즐(170)에 고정되는 테두리부(183)가 벨로우즈 모양으로 형성되어 상부를 커버하도록 상기 노즐(170)에 형성된 삽입홈(177)에 끼워 연결 고정되는 멤브레인(180)과,
   상기 공기챔버(160)에서 상기 노즐(170)의 하방으로 관통되는 유로(190)와,
   상기 유로(190)를 개폐하도록 상기 노즐(170)의 하면에 장착되어 상기 하우징(130) 내부에 배치되는 밸브(V)를 포함하고,
   상기 하부챔버(150)는 상기 밸브(V) 둘레를 따라 형성되며;
   상기 멤브레인(180)은 상기 테두리부(183)의 두께가 중앙부(181)보다 얇게 형성되되;
   상기 하우징(130)의 내부 상단에는 고정홈이 형성되고, 하우징(130)의 내부에 구비되는 고무탄성체(120)의 상단에는 고정돌부가 형성되어, 상기 고정홈과 고정돌부는 끼움 결합되고;
   상기 테두리부(183)의 끝단부에 단턱부를 형성하고, 노즐(170)에 형성된 삽입홈(177)은 상기 단턱부와 동일한 형상을 갖으며;
   제어부(C)는 아이들 상태에서 밸브(V)가 개방되도록 하고, 전자제어장치(E)는 차량의 저속 주행하거나, 고속 주행시 밸브(V)를 폐색하는 것을 특징으로 하는 세미액티브 마운팅 장치.
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