KR102105836B1 - 강성 가변형 부쉬 마운트를 가지는 라디에이터 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 라디에이터의 고정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자동차의 라디에이터를 고정시키는 프론트엔드모듈의 좌우측에 형성된 부쉬마운트에 결합된 부쉬에 상기 라디에이터의 양측에 형성된 암이 삽입되어 상호 결합되고, 상기 프론트엔드모듈에 취부된 모터의 작동에 따라서 상기 부쉬가 회전함으로써 상기 부쉬의 강성이 변동되어 상기 라디에이터에 전달되는 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 자동차의 라디에이터 고정장치에 관한 것이다.

Description

강성 가변형 부쉬 마운트를 가지는 라디에이터 고정장치{Radiator bush mount for variable stiffness}

본 발명은 자동차의 라디에이터의 고정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자동차의 라디에이터를 고정시키는 프론트엔드모듈의 좌우측에 형성된 부쉬마운트에 결합된 부쉬에 상기 라디에이터의 양측에 형성된 암이 삽입되어 상호 결합되고, 상기 프론트엔드모듈에 취부된 모터의 작동에 따라서 상기 부쉬가 회전함으로써 상기 부쉬의 강성이 변동되어 상기 라디에이터에 전달되는 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 자동차의 라디에이터 고정장치에 관한 것이다.

근래 자동차에서 발생되는 소음과 진동을 감소시킴으로써 자동차의 상품성을 향상시킬 수 있는 다양한 기술들이 개발되고 있다.

이중, 자동차의 전면에 설치되는 프론트엔드모듈(Front End Module)에 부쉬(bush)를 이용하여 장착되는 라디에이터(radiator)는 자동차의 공회전시(idle)의 기어가 중립 위치(N 단)인지 주행 위치(D 단)인지의 여부 또는 자동차의 에어컨이 작동 상태인지 아닌지의 여부 등에 따라서 상이하게 발생되는 엔진회전수(RPM)의 영향을 받는데, 단일한 진동의 주파수에만 특정되어 튜닝된 종래의 라디에이터 부쉬만으로는 모든 조건을 만족하는 진동을 제어하기가 어려운 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여, 대한민국 특허공개 제 10-2005-15457 호의 액티브 부쉬를 이용한 라디에이터 마운팅 시스템(이하, '선행기술'이라 함)이 공지되어 있는데, 이 선행기술은 라디에이터에서 발생되는 진동량에 따라서 액티브 부쉬로 공급되는 오일량을 가변시켜 액티브 부쉬의 강성이 조절되는 구성의 라디에이터 마운팅 시스템이다.

그러나, 상기의 선행기술은 라디에이터 부쉬의 강성을 조절하기 위하여 오일을 사용하기 때문에 오일저장 탱크, 오일의 유로 및 오리피스(orifice) 및 유량제어용 솔레노이드 밸브와 진동 측정용 센서 등의 다양한 부품들이 추가적으로 사용되기 때문에 구조가 복잡하고 제조원가가 상승되며, 연비 감소시키는 중요 원인인 차체 중량이 증가되는 단점이 있다.

더구나, 선행기술에서 사용되는 오일은 온도에 따라서 부피의 변화가 비교적 심하기 때문에 액티브 부쉬의 정밀한 강성 제어가 어려우며, 오일의 유체 흐름에 따라서 유속음이 발생할 우려가 있다.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 본 발명의 강성 가변형 부쉬 마운트를 가지는 라디에이터 고정장치는, 엔진의 공회전시의 기어의 위치 또는 에어컨의 작동상태에 의하여 다양하게 발생되는 진동의 주파수 조건에 따라서 강성이 변화됨으로써 자동차의 소음 및 진동을 감소시킬 수 있는 라디에이터 고정장치의 구성을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 강성 가변형 부쉬 마운트를 가지는 라디에이터 고정장치의 구성은, 상기 라디에이터를 고정시키는 프론트엔드모듈의 좌우측에 형성된 부쉬마운트에 결합된 부쉬에 상기 라디에이터의 양측에 형성된 암이 삽입되어 상호 결합되고, 상기 프론트엔드모듈에 취부된 모터의 작동에 따라서 상기 부쉬가 회전함으로써 상기 부쉬의 강성이 변동되어 상기 라디에이터에 전달되는 진동을 흡수하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 강성 가변형 부쉬 마운트를 가지는 라디에이터 고정장치는, 단일한 주파수에만 특정되어 튜닝된 종래의 라디에이터 부쉬와 달리 모든 운전조건에서 발생할 수 있는 다양한 주파수 대역의 진동에 대한 강성 변화에 적절하게 대응할 수 있는 부쉬 마운트를 구비함으로써 라디에이터에서 기인하는 다양한 진동들을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래의 선행기술에 비하여 부품의 종류가 적고 구조가 단순하므로, 제조 원가를 절감하고 조립이 용이하여 고장 발생 확률이 적으며, 나아가, 차체 중량을 감소시켜 연비 향상을 도모하는데에도 일조할 수 있는 효과를 가지는 매우 진보한 발명인 것이다.

도 1 은 본 발명 라디에이터 고정장치의 사시도,
도 2 는 본 발명 라디에이터 고정장치의 분해사시도,
도 3 은 본 발명 라디에이터 고정장치의 일부 확대 사시도,
도 4 는 본 발명 라디에이터 고정장치의 작동상태도,
도 5 는 본 발명 라디에이터 고정장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 강성 가변형 부쉬 마운트를 가지는 라디에이터 고정장치의 구성 및 작동을 설명한다.

단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.

또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1 은 본 발명 라디에이터 고정장치의 사시도, 도 2 는 본 발명 라디에이터 고정장치의 분해사시도, 도 3 은 본 발명 라디에이터 고정장치의 일부 확대 사시도이다.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 강성 가변형 부쉬 마운트를 가지는 라디에이터 고정장치(1)는, 자동차의 프론트엔드모듈(FEM)(20)에 장착되는 라디에이터(10)를 고정시키는 장치로서, 상기 프론트엔드모듈(20)의 상부프레임(21)에 설치되는 한쌍의 브라켓(30)에 의하여 라디에이터(10)의 상단이 고정되고, 상기 프론트엔드모듈(20)의 좌우의 측부프레임(22)에 형성된 부쉬마운트(40)에 결합된 각각의 부쉬(50)에 의하여 라디에이터(10)의 좌우측이 각각 고정된다.

이때, 상기 라디에이터(10)의 상부에는 한쌍의 돌출된 고정자(11)가 형성되고, 상기 라디에이터(10)의 양측 측부에는 한쌍의 돌출된 암(arm)(12)이 각각 형성되며, 상기 고정자(11)는 상기 프론트엔드모듈(20)의 브라켓(30)에 결합되고, 상기 암(12)은 상기 프론트엔드모듈(20)의 부쉬(50)와 결합된다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 라디에이터 고정장치(1)는 상기 부쉬마운트(40)에 결합된 각각의 부쉬(50)가 모터(60)에 의하여 소정의 각도로 회전되면서 엔진회전수(RPM)에 따른 다양한 조건의 진동들을 효과적으로 흡수할 수 있게 된다. 이러한 본 발명의 구성을 도 2 를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도면을 참조하면, 상기 라디에이터(10)의 좌측 및 우측의 각 측부프레임(22)의 하단 일측에는 부쉬(50)를 결합시키기 위한 부쉬마운트(40)가 형성된다.

상기 부쉬마운트(40)는 그 내부에 부쉬(50)가 결착될 수 있도록 통공(41)이 형성되며, 부쉬(50)는 상기 부쉬마운트(40)의 통공(41)의 내부에 결착된다. 이때, 상기 부쉬(50)의 외주에 일정한 폭을 가진 링(ring) 형상의 주 베어링(51)이 게재되고, 부쉬(50)의 중앙에는 상기 라디에이터(10)의 좌우측의 암(12)이 삽입되는 관통공(53)이 천공되고, 관통공(53)의 내주면에는 부 베어링(52)이 게재되어 암(12)에 대하여 부쉬(50)의 회전을 원활하게 한다.

또한, 상기 프론트엔드모듈(20)의 좌측 및 우측의 각 측부프레임(22)의 하단 내측벽에는 상기 부쉬(50)를 일정한 각도로 회전시키기 위한 모터(60)가 부착된다.

그리고, 상기 모터(60)의 고정을 위하여 각 측부프레임(22)의 하단 내측벽에 상기 모터(60)를 커버하는 하우징(61)이 취부된다.

이때, 도 3 의 일부 확대도에 도시된 바와 같이, 모터(60)에 의한 부쉬(50)의 회전을 위하여 상기 부쉬(50)의 외주면에 결합되는 주 베어링(51)의 원주상에 상기 모터(60)의 축에 결합된 기어(62)와 치합되는 기어열(51a)이 형성된다.

또한, 상기 부쉬(50)는 라디에이터(10)의 암(12)이 내삽되어 고정되는 코어(core)(50b)로부터 연장된 적어도 한쌍의 브릿지(50a)가 형성되며, 각종 진동을 흡수하기 위한 부쉬(50)의 강도를 튜닝하기 위함이다. 이러한 부쉬(50)의 강도 조절의 상세한 내용은 후술한다.

한편, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 라디에이터 고정장치(1)의 라디에이터(10)의 후방으로 라디에이터(10)의 열을 공랭식으로 냉각시키는 팬(71)을 구비한 팬샤시(70)가 결합되고, 팬샤시(70) 상에는 라디에이터(10)의 열을 수냉식으로 냉각시키기 위한 냉각수를 수용하는 물탱크(80)가 취부된다.

또한, 미설명부호 31 은 상기 라디에이터(10)의 상부 고정자(11)와 프론트엔드모듈의 브라켓(30)의 사이에 게재되는 진동 흡수용 상부 부쉬(31)이다.

이하, 상기와 같은 구성을 가진 본 발명 라디에이터 고정장치(1)의 작동을 상세하게 설명한다.

도 4 는 본 발명 라디에이터 고정장치의 작동상태도이다.

본 발명의 라디에이터 고정장치(1)는 상기 부쉬마운트(40)에 결합된 각각의 부쉬(50)가 모터(60)에 의하여 소정의 각도로 회전되면서 자동차의 공회전시(idle)의 기어 위치 여부 또는 자동차의 에어컨 작동 상태의 여부에 따라서 상이하게 발생되는 엔진회전수(RPM)에 따른 다양한 조건의 진동들을 효과적으로 흡수할 수 있도록 작동된다.

본 발명의 부쉬(50)는 고무 재질로 이루어진 것으로서, 이러한 고무 재질의 부쉬(50)의 댐퍼(damper) 주파수는 하기의 공식에 의하여 튜닝될 수 있다.

(수학식 1)

f(댐퍼 주파수) ∝

(k; 고무 강성, m; 질량)

상기의 수학식 1 에 따르면, 댐퍼의 질량을 유지하면서 고무의 강성을 증가시키면 댐퍼 주파수가 상향되고, 반대로 댐퍼의 질량을 유지하면서 고무의 강성을 감소시키면 댐퍼 주파수가 하향되는데, 이러한 댐퍼 주파수의 조절을 통하여 다양한 조건의 진동들을 효과적으로 흡수할 수 있다.

이에 따라서 본 발명 부쉬(50)는 모터(60)의 작동에 따라서 회전하는 부쉬(50)의 회전각도에 따라서 부쉬(50)의 강성이 변동하여 다양한 조건의 진동을 흡수할 수 있도록 작동하는데, 이러한 부쉬(50)의 회전각도는 중앙의 코어(50b)에 형성된 적어도 한쌍의 브릿지(50a)의 회전각도를 보면 용이하게 파악할 수 있다.

즉, 본 발명의 라디에이터 고정장치(1)가 단일한 질량(m)으로서 중력에 의하여 부쉬(50)를 향하여 하중을 부여할 때, 이러한 하중의 방향과 부쉬(50)의 브릿지(50a)의 각도가 부쉬(50)의 댐퍼 강성(k)을 결정하게 됨으로써, 설계자는 부쉬(50)의 브릿지(50a)의 회전 위치만을 변경시킴으로써 엔진회전수의 변동에 기인한 다양한 조건의 진동들을 효과적으로 흡수할 수 있게 되는 것이며, 이를 도 4 를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 고정장치(1)에 부착된 라디에이터(10)는 자동차의 공회전시(idle)의 기어가 중립 위치(N 단)인지 주행 위치(D 단)인지의 여부 또는 자동차의 에어컨이 작동 상태인지 아닌지의 여부에 따라서 상이하게 발생되는 엔진회전수(RPM)의 영향을 받게 되어 부쉬(50)로 작용되는 하중이 변동된다.

따라서, 엔진회전수에 의한 이러한 하중이 적게 작용하는 경우(예를 들어 엔진 아이들링시 기어 중립 위치 등)에는 모터(60)에 의하여 상기 부쉬(50)를 회전시키되 상기 부쉬(50)의 브릿지(50a)의 위치가 도 4 의 (a) 부분에 도시된 바와 같이 라디에이터(10)의 전방으로부터 후방을 향한 위치(즉, 도면상에서 X-X' 선이 수평위치)에 있도록 부쉬(50)를 회전시키면, 부쉬(50)의 강성(k)이 저하된 저강성 상태를 유지하게 되므로 저주파수 대역의 저진동을 흡수할 수 있게 된다.

또한, 엔진회전수에 의한 이러한 하중이 보통으로 작용하는 경우(예를 들어 엔진 아이들링시 기어 주행 위치 등)에는 모터(60)에 의하여 상기 부쉬(50)를 회전시키되 상기 부쉬(50)의 브릿지(50a)의 위치가 도 4 의 (b) 부분에 도시된 바와 같이 라디에이터(10)의 전방으로부터 후방을 향하여 경사진 위치(즉, 도면상에서 X-X' 선이 소정각도로 경사진 위치)에 있도록 부쉬(50)를 회전시키면, 부쉬(50)의 강성(k)이 중간 수준을 유지하는 중강성 상태를 유지하게 되어 중주파수 대역의 중진동을 흡수할 수 있게 된다.

나아가, 엔진회전수에 의한 이러한 하중이 강하게 작용하는 경우(예를 들어 자동차 주행시 에어컨을 함께 작동시키는 경우 등)에는 모터(60)에 의하여 상기 부쉬(50)를 회전시키되 상기 부쉬(50)의 브릿지(50a)의 위치가 도 4 의 (c) 부분에 도시된 바와 같이 측부 프레임(22)을 따라서 수직한 위치(즉, 도면상에서 X-X' 선이 수직 위치)에 있도록 부쉬(50)를 회전시키면, 부쉬(50)의 강성(k)이 증강된 고강성 상태를 유지하게 되어 고주파수 대역의 고진동을 흡수할 수 있게 된다.

따라서, 이와 같이 작동되는 본 발명의 라디에이터 고정장치(1)는 부쉬(50)의 회전위치에 따라서 엔진회전수에 기인하여 라디에이터(10)에 전달되는 각종 진동들을 효과적으로 흡수할 수 있게 되는 것이며, 이러한 작동을 위하여 부쉬(50)를 회전시키는 모터(60)의 회전각도를 자동차의 전자제어유닛(ECU)에서 기설정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 라디에이터 고정장치(1)의 진동 개선효과를 실험한 바, 단일한 주파수에만 진동을 흡수하도록 튜닝된 종래의 라디에이터 고정장치와 비교하여 20-30Hz 대역의 진동 감도가 약 15dB 이상 저감되며, 특히, 엔진 아이들링시(대략 870 RPM)의 주요 주파수인 21.75Hz 대역의 진동 감도를 약 5dB 이상 저감시킬 수 있었다.

도 5 는 본 발명 라디에이터 고정장치의 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 프론트엔드모듈(20)의 양측 측부 프레임(22)에 모터(60)를 각각 부착하되 모터(60)의 축에 결합된 풀리(91)와 부쉬(50)의 외주면을 벨트(92)로 연결시킨 것으로서, 모터(60)가 작동되면, 모터(60)의 축에 결합된 풀리(91)가 회전하고 이 회전력을 벨트(92)를 통하여 부쉬(50)의 외주면에 전달함으로써 부쉬(50)를 소정 각도로 회전시키는 구성이다.

이러한 구조는 전술한 실시예와 달리 부쉬(50)와 모터(60)를 간접적으로 연동시키는 구조로서, 부쉬(50)에 주 베어링(51)을 게제시키기 어렵거나 프론트엔드모듈(20)의 측부 프레임(22)의 내측으로 모터(60)나 하우징(61)을 부설하기 어려운 경우에 사용가능하다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 본 발명 라디에이터 고정장치
10; 라디에이터
11; 고정자 12; 암
20; 프론트엔드모듈(FEM)
21; 상부프레임 22; 측부프레임
23; 하부프레임
30; 브라켓
31; 상부 부쉬
40; 마운트
41; 통공
50; 부쉬
50a; 브릿지 50b; 코어
51; 주 베어링 51a; 기어열
52; 부 베어링 53; 관통공
60; 모터
61; 하우징 62; 기어
70; 팬 샤시
71; 팬
80; 물탱크
90; 다른 실시예의 모터
91; 풀리 92; 벨트

Claims (6)

1. 자동차의 라디에이터의 고정장치에 있어서,
   상기 라디에이터를 고정시키는 프론트엔드모듈의 좌우측에 형성된 부쉬마운트에 결합된 부쉬에 상기 라디에이터의 양측에 형성된 암이 삽입되어 상호 결합되고,
   상기 프론트엔드모듈에 취부된 모터의 작동에 따라서 상기 부쉬가 회전함으로써 상기 부쉬의 강성이 변동되어 상기 라디에이터에 전달되는 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 라디에이터 고정장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 부쉬마운트는,
   상기 부쉬가 결착되는 통공이 형성되며,
   상기 부쉬의 외주에 일정한 폭을 가진 링 형상의 주 베어링이 게재되는 구성을 특징으로 하는 라디에이터 고정장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 부쉬의 중앙에 상기 라디에이터의 좌우측의 암이 삽입되는 관통공이 천공되고,
   상기 관통공의 내주면에 부 베어링이 게재되는 구성을 특징으로 하는 라디에이터 고정장치.
   
4. 제 2 항에 있어서, 상기 모터는 상기 프론트엔드모듈의 각 측부프레임의 하단 내측벽에 부착되고,
   상기 부쉬의 외주면에 결합되는 주 베어링의 원주상에 상기 모터의 축에 결합된 기어와 치합되는 기어열이 형성되어 상기 모터의 회전력이 상기 기어열을 통하여 부쉬로 전달되어 부쉬를 회전시키는 구성을 특징으로 하는 라디에이터 고정장치.
   
5. 제 2 항에 있어서, 상기 모터가 상기 프론트엔드모듈의 양측 측부 프레임에 각각 부착되고,
   상기 모터의 축에 결합된 풀리와 부쉬의 외주면을 벨트로 연결시켜 상기 모터의 회전력이 상기 풀리와 벨트를 통하여 부쉬로 전달되어 부쉬를 회전시키는 구성을 특징으로 하는 라디에이터 고정장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 부쉬는 라디에이터의 암이 내삽되어 고정되는 코어로부터 연장된 적어도 한쌍의 브릿지가 형성되는 구성을 특징으로 하는 라디에이터 고정장치.

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