KR101816393B1

KR101816393B1 - 차량용 엔진 마운트

Info

Publication number: KR101816393B1
Application number: KR1020160052681A
Authority: KR
Inventors: 윤형진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2018-01-08
Also published as: US20170313171A1; US10336175B2; CN107336595A; CN107336595B; KR20170123434A

Abstract

본 발명은 공회전 시 마운트 동특성을 낮추고 주행 시 손실계수를 높여 NVH 성능과 승차감을 향상시킬 수 있는 차량용 세미 액티브 엔진 마운트에 관한 것이다.
본 발명은 공회전 시에는 동특성을 낮추고 주행 시에는 손실계수를 높여 NVH 성능과 우수한 승차감을 확보할 수 있음은 물론, 즉 주행 시 등의 조건에서 높은 손실계수를 얻을 수 있고, 공회전 시 등의 조건에서 동특성을 낮출 수 있는 등 주행 진동은 물론 공회전 진동을 모두 개선할 수 있음은 물론, 특히 부품 수 삭제 및 구조 단순화를 통해 원가 및 중량 상승을 최소화하고, 기존 하이드로 마운트와 사이즈가 동일하여 패키지 측면에서 유리한 차량용 세미 액티브 엔진 마운트를 제공한다.

Description

차량용 엔진 마운트{Engine mount for vehicle}

본 발명은 차량용 엔진 마운트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공회전 시 마운트 동특성을 낮추고 주행 시 손실계수를 높여 NVH 성능과 승차감을 향상시킬 수 있는 차량용 세미 액티브 엔진 마운트에 관한 것이다.

일반적으로 엔진 마운트는 엔진의 진동이 차체로 전달되는 것을 막고 차량의 진동모드를 절연하며 엔진의 움직임을 제어하는 등의 기능을 한다.

이러한 엔진 마운트의 주요 성능은 정적으로는 강하게 하여 엔진의 움직임을 최소화시켜 주고, 동적으로는 유연하게 하여 고주파 진동을 절연하는 것이다.

보통 고무 재질의 엔진 마운트는 저주파 대변위의 진동에 대해서 매우 취약하고, 고주파 미진폭의 진동과 저주파 대변위의 진동에 대해 모두 충분히 만족시킬 수 없는 단점이 있다.

따라서, 엔진의 작동에 따라 엔진 마운트에 입력되는 고주파 미진폭의 진동 및 저주파 대변위의 진동 등을 포함하는 광범위한 영역에 걸친 진동을 모두 흡수 및 감쇠시킬 수 있는 유체 엔진 마운트가 주로 사용되고 있다.

근래에는 운전자의 차량에 대한 정숙성 및 소음문제와 관련한 NVH(Noise, Vibration, and Harshness) 특성에 대하여 보다 향상된 성능이 요구되고, 있고, 이러한 소비자 요구에 맞춰 다양한 제어방식의 엔진 마운트를 개발하고 있거나, 양산하여 적용하고 있는 추세이다.

이와 같은 추세에 따라 최근에는 자동차의 연비를 향상시키기 위하여 개발된 가변기통 엔진의 NVH 저하를 방지할 수 있는 하이드로 마운트, 세미 액티브 마운트 등이 많이 적용되고 있다.

한편, 공회전 시에는 마운트 동특성을 낮춰서 절연성능을 높여주는 것이 NVH 성능 향상에 유리하고, 주행 시에는 손실계수를 높여서 승차감 성능을 증대시키는데 유리하다.

하지만, 현재 하이드로 마운트 특성상 동특성을 낮추려면 손실계수가 낮아지고, 손실계수를 높이려면 동특성이 높아져 서로 상충되는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해 개발된 것이 세미 액티브 마운트(Switchable mount)이며, 이 세미 액티브 마운트는 공회전 시 동특성을 낮춰주고 주행 시에는 손실계수를 높여주는 특성이 있어 대부분의 차량에 많이 적용되고 있는 추세이다.

그러나, 현재 세미 액티브 마운트의 경우, 러버 스프링의 강성에 상응하는 대용량의 코일을 적용해야 하며, 부품 수가 많을 뿐만 아니라 구조적으로 복잡하여 원가 및 중량 상승분이 크고, 기존 하이드로 마운트보다 사이즈가 커서 패키지에 불리한 점이 있다.

일본 공개특허공보 제2008-163974호 일본 공개특허공보 제2009-0264499호

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 공회전 시에는 동특성을 낮추고 주행 시에는 손실계수를 높여 NVH 성능과 우수한 승차감을 확보할 수 있음은 물론, 즉 주행 시 등의 조건에서 높은 손실계수를 얻을 수 있고, 공회전 시 등의 조건에서 동특성을 낮출 수 있는 등 주행 진동은 물론 공회전 진동을 모두 개선할 수 있음은 물론, 특히 부품 수 삭제 및 구조 단순화를 통해 원가 및 중량 상승을 최소화하고, 기존 하이드로 마운트와 사이즈가 동일하여 패키지 측면에서 유리한 차량용 세미 액티브 엔진 마운트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 차량용 엔진 마운트는 다음과 같은 특징이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 엔진 마운트는, 내부에 코어를 가지는 러버와, 상기 러버의 바깥둘레를 감싸는 케이스로 구성되는 러버 모듈; 상기 러버 모듈에 결합되어 상부 챔버와 하부 챔버를 구획함과 더불어 직선 유로와 우회 유로를 가지는 모듈 케이스와, 상기 직선 유로를 개폐하는 마개와, 상기 모듈 케이스에 하부 챔버를 마감하도록 설치된 다이어프램으로 구성되는 유체 모듈; 상기 유체 모듈 측에 내장되는 코일을 가지면서 전원 온(ON) 또는 오프(OFF)에 따라 마개를 개폐 동작시키는 코일 모듈;을 포함한다.

여기서, 상기 유체 모듈의 마개는 영구자석이 내장되어 있는 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 마개는 영구자석이 내장되는 부분이면서 직선 유로를 개폐하는 부분인 원판 부분과, 상기 원판 부분에서 수직 연장되어 직선 유로를 통과한 상태로 다이어프램에 연결되는 연결로드(rod)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 유체 모듈의 모듈 케이스에 형성되는 직선 유로는 마개에 내장된 영구자석이 자력에 의해 부착될 수 있는 재질의 파이프로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 파이프는 스틸 파이프일 수 있다.

또한, 상기 영구자석의 극 방향과 상기 코일의 극 방향은, 전원 온(ON) 시 코일에 생성된 자기장에 의해 영구자석과 코일 사이에서 같은 극끼리의 척력이 발생할 수 있도록 설정됨이 바람직하다.

또한, 상기 유체 모듈의 모듈 케이스에 형성되는 직선 유로는 스틸 파이프로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 코일 모듈의 코일은 모듈 케이스와 동축 구조를 이루며 내장될 수 있다.

본 발명에서 제공하는 차량용 엔진 마운트는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 공회전 시에는 마운트 동특성을 낮춰서 절연성능을 높여줌으로써 NVH 성능을 향상시킬 수 있고, 주행 시에는 손실계수를 높여서 승차감 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

둘째, 부품 수가 적고 구조가 간단하므로 원가 및 중량을 낮출 수 있는 장점이 있다.

셋째, 기존 하이드로 마운트와 사이즈가 동일하기 때문에 패키지 측면에서 유리하고 바로 호환 장착이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 엔진 마운트를 나타내는 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 엔진 마운트의 공회전 시 작동상태를 나타내는 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 엔진 마운트의 주행 시 작동상태를 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 엔진 마운트를 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 차량용 엔진 마운트는 주행 시 및 공회전 시 등과 같은 주행 상황에서 마운트의 동특성과 손실계수를 적절히 조절하여 진동 최적화를 구현할 수 있는 구조로 구성된다.

이를 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 엔진 마운트는 러버 모듈(13), 유체 모듈(21), 및 코어 모듈(23)이 조합된 형태로 구성되며, 각 모듈은 고무 가류, 볼트 결합, 용접 결합 등에 의해 일체식으로 조립된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 엔진 마운트는, 내부에 코어(10)를 가지는 러버(11)와, 상기 러버(11)의 바깥둘레를 감싸는 케이스(12)로 구성되는 러버 모듈(13); 상기 러버 모듈(13)에 결합되어 상부 챔버(14)와 하부 챔버(15)를 구획함과 더불어 직선 유로(16)와 우회 유로(17)를 가지는 모듈 케이스(18)와, 상기 직선 유로(16)를 개폐하는 마개(19)와, 상기 모듈 케이스(18)에 하부 챔버(15)를 마감하도록 설치된 다이어프램(20)으로 구성되는 유체 모듈(21); 상기 유체 모듈(21) 측에 내장되는 코일(22)을 가지면서 전원 온(ON) 또는 오프(OFF)에 따라 마개(19)를 개폐 동작시키는 코일 모듈(23);을 포함한다.

이하, 각 구성에 대해 좀더 상세히 설명하기로 한다.

러버 모듈(13)은 엔진 측에 결합되는 코어(10)를 포함하며, 코어(10)의 둘레에는 러버(11)가 일체 형성된다.

그리고, 러버(11)의 바깥둘레에는 차체 측에 결합되는 대략 원통형의 케이스(12)가 일체로 결합된다.

또한, 러버 모듈(13)은 스틸 하우징(25)을 포함하며, 스틸 하우징(25)은 용기 형상을 가지는 것으로서 케이스(12)의 내측 하단 쪽에 삽입 결합됨과 더불어 러버(11) 측과 결합되면서 그 안쪽으로 위치되는 다이어프램(20) 등을 보호하는 역할을 하게 된다.

이러한 러버 모듈(13)은 엔진 측에서 전달되는 진동을 러버(11)가 발휘하는 동특성을 이용하여 저감시키는 역할을 하게 된다.

유체 모듈(21)은 모듈 케이스(18), 마개(19), 및 다이어프램(20)을 포함한다.

모듈 케이스(18)는 알루미늄이나 플라스틱 소재로 이루어지면서 소정의 두께를 가지는 원형의 플레이트 형상을 가지는 것으로서, 중심영역에는 플레이트를 수직으로 관통하는 직선 유로(16)가 형성되고, 가장자리 영역을 따라서는 우회 유로(17)가 형성된다.

이러한 모듈 케이스(18)는 러버 모듈(13)의 내측 하단부, 즉 케이스(12)의 내측 하단 쪽에 결합되는 스틸 하우징(25) 내의 바닥부에 배치되어 스틸 하우징(25)의 내벽 둘레(실질적으로 스틸 하우징 내벽에 형성된 러버 부재의 내면 둘레)에 끼워져 압착 고정되는 구조로 설치된다.

이렇게 모듈 케이스(18)가 설치됨에 따라 러버(11)의 저부와 스틸 하우징(25)의 내측 사이에 둘러싸여 조성되는 공간의 위쪽은 상부 챔버(14)로 형성될 수 있고, 아래쪽은 다이어프램(20)에 의해 마감되는 하부 챔버(15)로 형성될 수 있다.

이때, 스틸 하우징(25)의 바닥부는 개방되어 있어서 다이어프램(20)의 움직임에 대해 간섭을 주지 않게 된다.

그리고, 모듈 케이스(18)에서, 직선 유로(16)가 있는 중심부와 우회 유로(17)가 있는 외곽부 사이의 영역에는 코일(22)의 설치를 위한 코일 안착홈(26)이 형성되며, 이러한 코일 안착홈(26)의 내부에 코일 모듈(23)의 코일(22)이 삽입 설치될 수 있게 된다.

즉, 코일 안착홈(26)에 설치되는 코일(22)은 중심부의 직선 유로(16) 주위를 둘러싸고 있는 형태가 될 수 있다.

여기서, 모듈 케이스(18)의 우회 유로(17)에는 위쪽의 상부 챔버(14)와 통하는 오리피스(미도시)와 아래쪽의 하부 챔버(15)와 통하는 오리피스(미도시)가 형성되어 있다.

이때의 위, 아래쪽 오리피스는 서로 일정한 거리, 예를 들면 원주방향을 따라 약 270°정도의 위상차를 가지는 거리를 두고 위치되어 있으며, 유로 내의 일측에는 격벽(미도시)이 형성되어 있다.

이에 따라, 위쪽의 오리피스를 통해 유입된 상부 챔부(14) 측의 유체는 약 270°정도의 원주 경로를 가지는 우회 유로(17)를 경유한 후에 아래쪽의 오리피스를 통해 하부 챔버(15) 측으로 보내질 수 있게 되고, 마찬가지의 경로를 통해 아래쪽의 오리피스를 통해 유입된 하부 챔버(15) 측의 유체도 우회 유로(17)를 경유한 후에 위쪽의 오리피스를 통해 상부 챔버(14) 측으로 보내질 수 있게 된다.

특히, 유체 모듈(21)의 모듈 케이스(18)에 형성되는 직선 유로(16)에는 파이프를 장착함으로써, 이때의 파이프가 직선 유로(16) 자체가 될 수 있도록 한다.

여기서, 파이프는 마개(19)에 내장된 영구자석(24)이 자력에 의해 부착될 수 있는 재질의 파이프가 될 수 있고, 바람직하게는 스틸 파이프가 될 수 있다.

상기 스틸 파이프는 직선 유로(16)를 위한 중심부의 홀 부분에 상하 방향으로 끼워진 후에 상단의 플랜지 부분을 이용하여 홀 상단 주변에 걸쳐지면서 결합되는 구조로 장착될 수 있게 된다.

상기 마개(19)는 직선 유로(16)를 개폐하는 수단으로서, 후술하는 영구자석(24)이 내장되는 부분이면서 직선 유로(16)를 개폐하는 부분인 원판 부분과, 이 원판 부분의 저면 중심에서 하방으로 수직 연장된 연결로드(rod)가 일체형으로 형성된 구조로 구성된다.

이러한 마개(19)의 위쪽 원판 부분이 스틸 파이프로 된 직선 유로(16)의 상단 개구를 차단하는 상태로 놓이면서 실질적으로 직선 유로(16)를 개폐할 수 있도록 되어 있고, 연결로드가 직선 유로(16)의 축선을 따라 관통하여 아래쪽의 하부 챔버(15) 측까지 연장된 상태에서 상기 연결로드의 하단부가 다이어프램(20)의 중심부에 연결된다.

특히, 유체 모듈(21)의 마개(19)에는 원판 부분에 판형의 영구자석(24)이 내장되어 있으며, 이때의 영구자석(24)의 극 방향은 위쪽이 S극, 아래쪽이 N극으로 설정될 수 있다.

이는 하나의 예일 뿐, 본 발명이 이에 의해 한정되는 것은 아니며, 영구자석(24)의 위쪽이 N극, 아래쪽이 S극으로 설정될 수도 있다.

다만, 영구자석(24)의 극 방향과 후술하는 코일(22)의 극 방향이, 상기 코일(22)에 전원이 인가되어 자기장이 생성되었을 때, 영구자석(24)과 코일(22) 간에 같은 극끼리의 척력(밀어내는 힘)이 발생할 수 있도록 설정된다.

이에 따라, 상기한 척력으로 인해 후술하는 바와 같이 마개가 이동하여 직선 유로를 개방해줄 수 있게 된다.

이에 따라, 마개(19)는 외력이 작용하지 않는 상태(예컨대, 코일에 의한 자기장이 형성되지 않는 상태)에서는 영구자석(24)의 자력을 이용하여 직선 유로(16)의 스틸 파이프에 붙으면서 직선 유로(16)를 덮게 되고, 결국 직선 유로(16)를 차단하게 된다.

다이어프램(20)은, 모듈 케이스(18)의 저부에 나란하게 수평 배치되면서, 가장자리를 따라 형성되어 있는 돌기(27)가 모듈 케이스(18)의 저면 가장자리를 따라 형성되어 있는 홈(28) 내측에 끼워지는 구조로 설치된다.

이렇게 모듈 케이스(18)의 저부에 다이어프램(20)이 설치됨에 따라 모듈 케이스(18)의 저면과 다이어프램(20)의 내면 사이에 둘러싸인 공간에 하부 챔버(15)가 조성된다.

그리고, 다이어프램(20)의 내면 중심부에 마개(19)의 연결로드 하단부가 연결되어 있으며, 이와 같이 연결로드가 다이어프램(20)에 연결되어 있으므로 다이어프램(20)이 마개(19)를 상부 챔버(14) 내 액체 속에서 떠다니지 않도록 잡아줄 수 있게 된다.

코일 모듈(23)은 전원 온(ON) 또는 오프(OFF)에 따라 자기장을 생성하면서 유체 모듈(21)의 마개(19)를 움직여주는 수단으로서, 유체 모듈(21)의 모듈 케이스(18)에 형성되어 있는 코일 안착홈(26) 내에 설치되는 코일(22)을 포함한다.

여기서, 코일(22)은 외부로부터 전원이 인가되면 자기장을 생성시키며, 이러한 코일(22)은 모듈 케이스(18)와 동축 구조를 이루면서 내장된다.

상기 코일에 전원을 인가하기 위해 외부 전선을 연결하는 방식 등은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방식이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다(예를 들면, 케이스, 스틸 하우징, 모듈 케이스 등의 측면 쪽에 홀을 가공하고 이 홀을 통해 와이어링을 내부로 끌어와 코일 측에 연결할 수 있다).

따라서, 이와 같이 구성되는 차량용 엔진 마운트의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 마운트의 공회전 시 작동상태를 나타내는 단면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 유체 모듈(21)의 직선 유로(16)를 막고 있는 마개(19)의 영구자석(24)은 위쪽이 S극, 아래쪽이 N극으로 설정된 상태에서, 코일 모듈(23)의 코일(22)에 전류를 인가하여 위쪽이 N극, 아래쪽이 S극이 되도록 직선 유로(16)의 주변에 자기장을 생성한다.

이때, 상기와 같이 코일(22)에 의해 생성된 자기장이 영구자석(24)을 밀어내게 되므로 마개(19)가 직선 유로(16)를 열어주게 된다.

이에 따라, 상부 챔버(14)와 하부 챔버(15) 간에 액체가 직선 유로(16)를 통해 이동하므로 동특성을 낮출 수 있다.

이때, 마개(19)는 다이어프램(20)에 의해 지지된 채로 직선 유로(16)를 개폐하고 있는 상태를 유지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 마운트의 주행 시 작동상태를 나타내는 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 주행 시에는 코일(22)에 전류를 차단하므로 직선 유로(16)의 주변에 자기장이 없어지게 되고, 영구자석(24)이 들어 있는 마개(19)는 스틸 파이프의 직선 유로(16) 상단에 붙으면서 유로를 막게 된다.

이때, 마개(19)는 다이어프램(20)의 중심부에 지지된 상태에서 위치를 잡게 되므로 직선 유로(16)를 정확하게 폐쇄할 수 있게 된다.

이렇게 직선 유로(16)가 막힘에 따라 상부 챔버(14)와 하부 챔버(15) 간의 액체는 우회 유로(17)를 따라 움직이므로 손실계수를 높일 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서 제공하는 세미 액티브 엔진 마운트는 공회전 시에는 동특성을 낮출 수 있고 주행 시에는 손실계수를 높일 수 있는 등 주행 조건별 상황에 맞게 마운트의 동특성과 손실계수를 적절히 조절할 수 있음은 물론, 특히 기존 하이드로 마운트와 사이즈가 동일하여 패키지에 문제가 없고 바로 호환 장착이 가능하며, 단순한 구조 적용을 통해 원가 및 중량 상승을 최소화할 수 있다.

10 : 코어 11 : 러버
12 : 케이스 13 : 러버 모듈
14 : 상부 챔버 15 : 하부 챔버
16 : 직선 유로 17 : 우회 유로
18 : 모듈 케이스 19 : 마개
20 : 다이어프램 21 : 유체 모듈
22 : 코일 23 : 코일 모듈
24 : 영구자석 25 : 스틸 하우징
26 : 코일 안착홈 27 : 돌기
28 : 홈

Claims

내부에 코어(10)를 가지는 러버(11)와, 상기 러버(11)의 바깥둘레를 감싸는 케이스(12)로 구성되는 러버 모듈(13);
상기 러버 모듈(13)에 결합되어 상부 챔버(14)와 하부 챔버(15)를 구획함과 더불어 직선 유로(16)와 우회 유로(17)를 가지는 모듈 케이스(18)와, 상기 직선 유로(16)를 개폐하는 마개(19)와, 상기 모듈 케이스(18)에 하부 챔버(15)를 마감하도록 설치된 다이어프램(20)으로 구성되는 유체 모듈(21);
상기 유체 모듈(21) 측에 내장되는 코일(22)을 가지면서 전원 온(ON) 또는 오프(OFF)에 따라 마개(19)를 개폐 동작시키는 코일 모듈(23);
을 포함하되,
상기 유체 모듈(21)의 마개(19)는 영구자석(24)이 내장되어 있는 형태로 이루어지고, 상기 유체 모듈(21)의 모듈 케이스(18)에 형성되는 직선 유로(16)는 마개(19)에 내장된 영구자석(24)이 자력에 의해 부착될 수 있는 재질의 파이프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 마운트.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 마개(19)는 영구자석(24)이 내장되는 부분이면서 직선 유로(16)를 개폐하는 부분인 원판 부분과, 상기 원판 부분에서 수직 연장되어 직선 유로(16)를 통과한 상태로 다이어프램(20)에 연결되는 연결로드(rod)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 마운트.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 파이프는 스틸 파이프인 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 마운트.
청구항 1에 있어서,
상기 영구자석(24)의 극 방향과 상기 코일(22)의 극 방향은, 전원 온(ON) 시 코일(22)에 생성된 자기장에 의해 영구자석(24)과 코일(22) 사이에서 같은 극끼리의 척력이 발생할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 마운트.
청구항 1에 있어서,
상기 유체 모듈(21)의 모듈 케이스(18)에 형성되는 직선 유로(16)는 스틸 파이프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 마운트.
청구항 1에 있어서,
상기 코일 모듈(23)의 코일(22)은 모듈 케이스(18)와 동축 구조를 이루며 내장되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 마운트.