KR102169366B1 - 엔진마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명의 엔진마운트는, 차체에 고정안착되며 장착홀이 형성된 메인바디;와 상기 장착홀에 끼워져 고정되고, 탄성재질로 제조되며 상하방향으로 세워지도록 보스가 결합되되 상기 보스의 상단은 엔진으로 연결되는 러버바디; 및 상기 러버바디 아래에서 메인바디에 결합된 유체댐퍼;를 포함하고, 상기 유체댐퍼는 오리피스홀이 타공된 격벽에 의하여 하우징 내부가 제1액실과 제2액실로 구획되고, 스프링과 결합되며 보스의 하단에 가압되어 펌핑운동을 하는 피스톤이 상기 제1액실에 장착되어 내부에 봉입된 액체가 제1액실과 제2액실을 유동하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 하이드로마운트 구조를 적용하여 상용차량에서도 NVH(noise, vibration, harshness) 성능을 더욱 증대시킬 수 있되 특히, 차량의 아이들시 진동 절연율을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

엔진마운트{Engine-mount}

본 발명은 유체가 봉입된 엔진마운트에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 승용차량 보다 더 큰 하중이 작용하는 상용차량에서도 사용이 가능한 엔진마운트에 관한 것이다.

엔진의 진동을 감쇠시키도록 차량의 엔진은 엔진마운트를 통해 차체의 엔진룸에 설치된다. 상기 엔진마운트는 재질의 탄성력을 이용한 러버마운트(rubber mount)와 내부에 액체가 봉입되어 액체 유동에 따른 점성 저항을 이용하여 진동을 감쇠시키는 하이드로마운트가 주로 널리 사용되고 있다.

이중, 하이드로마운트는 높은 주파수 영역 및 낮은 주파수 영역의 진동을 동시에 감쇠시키도록 구성되어 승용차량에 있어서는 여러 차종에 널리 사용되고 있다.

도 1 에는 승용차량에 탑재되는 일반적인 종래의 하이드로마운트의 구조가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 하이드로마운트는 메인바디(7)와 브라켓(8)에 고정되는 러버바디(2)와 벨로즈(6) 사이의 내부공간에서 소정량의 하이드로액이 봉입되되, 그 사이에는 노즐판(4)이 장착되어 상부액실과 하부액실로 구획된 구조를 갖는다. 그리고, 상기 노즐판(4)은 테두리를 따라 안쪽으로 하이드로액이 유동하도록 상부액실과 하부액실을 개통시키는 환형의 유로가 형성된다.

상기 러버바디(2)는 합성고무나 합성수지재로 제조되며 상측에 보스(1) 및 볼트(1a)가 결합되어 엔진과 연결되되 엔진의 하중변화 및 진동이 전달됨에 따라 탄성압축 및 복원을 반복하게 된다. 이때, 내부에 봉입된 하이드로액은 유로를 통해 상부액실과 하부액실을 유동하게 된다.

이와 같이 구성된 하이드로마운트는 엔진에서 발생하는 대변위 진동(또는 거동)은 하이드로액이 유로를 통해 유동함에 따라서 발생하는 유동저항을 통하여 감쇠가 이뤄지도록 구성된다. 그리고, 추가적으로 고주파 영역의 진동을 더 효율적으로 감쇠시키도록 얇은 막 형태로 구성된 멤브레인(5)이 하이드로액의 유동에 따라 진동하는 진동자로써 상기 노즐판(4)의 중앙에 선택적으로 장착되거나, 유동률을 증대시키도록 보스(1) 아래로 원판 형상의 플런저(3)가 선택적으로 장착되기도 한다.

한편, 상용차의 경우 엔진마운트에 작용하는 하중이 승용차량 대비 대략 3 ~ 4 배 이상이며, 아울러 요구되는 내구수명 또한 승용차량 대비 3 ~ 4배 이상으로 길기 때문에 현재 승용차량에서 적용하고 있는 일반적인 하이드로마운트 구조를 적용하기는 어려웠다.

즉, 전술한 바와 같은 종래의 하이드로마운트 구조는 러버바디(2), 메인바디(7), 벨로즈(6) 사이에 공간에 존재하며 이들 부품 간의 사이에 고무재 실링이 추가되어 하이드로액의 기밀을 유지하도록 구성되나, 하중 및 작동횟수가 증가하게 되면, 하이드로액의 기밀를 유지하고 있는 실링부분에 마모, 크랙 등이 발생하고 이에 따라 누유가 발생하게 되므로 종래의 하이드로마운트를 상용차량에 적용할 경우 내구성 저하에 따른 누유가 발생하여 정상적인 성능을 발휘할 수 없는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 승용차량에만 적용되던 하이드로마운트의 댐핑 성능을 갖되 보다 더 강건한 내구성능을 가짐으로써 상용차량에도 적용될 수 있는 엔진마운트를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진마운트는, 차체에 고정안착되며 장착홀이 형성된 메인바디;와 상기 장착홀에 끼워져 고정되고, 탄성재질로 제조되며 상하방향으로 세워지도록 보스가 결합되되 상기 보스의 상단은 엔진으로 연결되는 러버바디; 및 상기 러버바디 아래에서 메인바디에 결합된 유체댐퍼;를 포함하고, 상기 유체댐퍼는 오리피스홀이 타공된 격벽에 의하여 하우징 내부가 제1액실과 제2액실로 구획되고, 스프링과 결합되며 보스의 하단에 가압되어 펌핑운동을 하는 피스톤이 상기 제1액실에 장착되어 내부에 봉입된 액체가 제1액실과 제2액실을 유동하는 것을 특징으로 한다.

상기 격벽은 하우징 내부를 구획하는 속이 빈 원통형 모양으로 형성되어, 상기 격벽의 내측에는 제1액실 형성되고 격벽의 외측에는 제1액실을 둘러싸는 모양을 제2액실이 형성된다.

상기 오리피스홀은 격벽의 둘레를 따라서 형성되고, 상기 메인바디의 장착홀 내주면에는 걸림턱이 형성되고, 상기 보스의 하단에는 걸림턱에 지지되어 보스의 과도한 상승을 차단하는 원판형 스토퍼가 결합된다.

그리고, 상기 러버바디가 탄성변형하지 않았을 때, 보스의 하단과 피스톤의 상단은 사이에 간극이 형성되도록 소정 거리만큼 이격 배치되도록 구성된다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 하이드로마운트 구조를 적용하여 상용차량에서도 NVH(noise, vibration, harshness) 성능을 더욱 증대시킬 수 있되 특히, 차량의 아이들시 진동 절연율을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 유체댐퍼가 러버바디와 독립적으로 배치됨에 따라 상기 러버바디의 형상 설계 시 설계자유도 증대시킬 수 있고, 종래 구조 대비 실링이 요구되는 부분이 축소됨에 따라 내구 수명을 증대시킬 수 있다.

아울러, 상기 유체댐퍼는 탈착이 가능한 구조이므로 원가절감을 위해 일반적인 엔진마운트로 변경시 러버바디의 형상 및 금형 수정 없이도 즉시 적용 가능한 효과를 갖는다.

도 1 은 승용차량에 장착되는 종래의 하이드로마운트가 내부모습이 나타나도록 부분적으로 절개된 모습을 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진마운트의 내부모습이 나타나도록 부분적으로 절개된 모습을 도시한 도면,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진마운트의 내부모습이 나타나도록 부분적으로 절개된 모습과 각 구성요소들이 분리된 모습을 개별적으로 도시한 도면,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체댐퍼의 내부모습이 나타나도록 부분적으로 절개된 모습을 도시한 도면,
도 5 는 도 4 의 유체댐퍼에서 피스톤이 하강할 때(스프링이 압축될 때)와 상승할 때(스프링이 복원되도록 팽창할 때)의 모습을 각각 도시한 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.

도 2 와 도 3 을 참조하면, 본 발명의 엔진마운트는 메인바디(20)에 러버바디(30)가 장착되되 상기 러버바디(30) 아래로 유체댐퍼(10)가 결합되도록 구성된다.

상기 메인바디(20)는 차체에 고정안착되며 장착홀(21)이 형성된다. 상기 러버바디(30)는 장착홀(21)에 끼워져 고정되고, 탄성재질로 제조되며 상하방향으로 세워지도록 금속제로 제조된 보스(31)가 결합되되 상기 보스(31)의 상단은 엔진으로 연결된다. 상기 유체댐퍼(10)는 지지브라켓(60)에 결합되어 메인바디(20)에 결합되되 상기 러버바디(30) 아래에 놓이도록 장착된다.

상기 유체댐퍼(10)는 하우징(11) 내부에 소정량의 액체(하이드로액)가 봉입되되 오리피스홀(13)이 타공된 격벽(12)에 의하여 상기 하우징(11)의 내부는 제1액실과 제2액실로 구획된다. 그리고, 하우징(11)에는 상단을 관통하도록 피스톤이(14) 장착된다. 상기 피스톤(14)은 하단이 판모양을 이루도록 직경이 확장되어 봉입된 액체를 펌핑할 수 있으며, 상기 피스톤(14)의 하단에는 피스톤(14)을 윗쪽으로 가압할 수 있도록 스프링(15)이 결합된다.

상기 피스톤(14)의 상단은 보스(31) 및 볼트(50)의 하단 아래에 배치되어 러버바디(30)가 탄성압축되어 보스(31) 및 볼트(50)의 하단이 피스톤(14)의 상단을 가압하면 러버바디(30)와 스프링(15)의 탄성력에 의해 상기 피스톤의 펌핑운동(도 5 에 도시된 바와 같이 스프링의 압축 및 팽창운동)이 이뤄진다. 이에 따라, 봉입된 액체는 오리피스홀(13)을 통해 제1액실과 제2액실을 유동하게 된다.

상기 격벽(12)은 다양한 모양으로 구성될 수 있으나, 피스톤(14)의 펌핑시 압력이 고르게 분산될 수 있도록 본 발명에서는 속이 빈 원통형 모양으로 형성되며, 오리피스홀(13)은 격벽(12)의 둘레를 따라서 형성된다. 그리고, 본 발명에서는 상기 격벽(12)의 내측이 제1액실로 정의되고 격벽의 외측이 제2액실로 정의된다.

아울러, 본 발명의 엔진마운트에는 러버바디(30)의 탄성력에 의한 보스(31)의 과도한 상승을 방지할 수 있도록 상기 메인바디(20)의 장착홀(21) 내주면에는 걸림턱이 형성되고, 상기 보스(31)의 하단에는 걸림턱에 지지되어 보스(31)의 과도한 상승을 차단하는 원판형 스토퍼(40)가 볼트(50)를 통해 결합된다.

그리고, 변위가 작은 진동이 발생할 때 러버바디(30)의 탄성변형에 의해서만 감쇠가 이뤄질 수 있도록 러버바디(30)가 탄성변형하지 않았을 때, 보스(31)의 하단과 피스톤(14)의 상단은 사이(더 상세히는 볼트의 하단과 피스톤의 상단 사이)에 간극이 형성되도록 소정 거리만큼 이격 배치된다.

도 3 과 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 유체댐퍼(10)는 엔진에서 전달되는 하중에 의해 피스톤(14)이 압축이 되면 제1액실의 유체가 오리피스홀(13)을 통해 제2액실로 유입되면서 댐핑력을 발생하게 된다. 그리고, 상기 피스톤(14)은 스프링(15)에 의해 상승하면서 제2액실에 있는 유체가 오리피스홀(13)을 통해 제1액실로 유입되면서 초기화되도록 작동한다.

상기 유체댐퍼(10)로 전달되는 하중의 이동 경로를 더 상세히 살펴보면, 보스(31)의 상단에 엔진이 체결된 상태에서 상기 보스(31)로 하중이 작동하면 러버바디(30)는 아래로 압축되며 보스(31)와 볼트(50)는 하강하게 된다. 이때, 하중 일부는 러버바디(30)의 탄성압축에 의해 충격 흡수 및 댐핑이 이뤄지되, 나머지는 유체댐퍼(10)로 전달되어 충격 흡수 및 댐핑이 이뤄진다.

종래의 구조와 본 발명에 따른 구조를 대비하여 비교해 보면, 종래의 구조는 러버바디(2) 내에 유체가 봉입된 구조이므로 댐핑성능이 러버바디(2)의 형상에 종속적으로 영향을 받게 된다. 이에 따라, 상기 러버바디(2)의 형상 설계시 강성값과 댐핑값 두 가지 모두가 설계사항에 반영되어야 하므로 설계자유도에 제약을 받게된다.

가령, 아이들 시 발생하는 저변위(0.5mm 이하) 진동을 효율적으로 감쇠시키기 위해서는 러버바디(2)의 강성값이 작아야 하지만, 종래의 구조에서는 작은 변위에서도 댐핑력을 발휘하게 된다. 이는 결과적으로 강성값을 증가시키는 결과를 가져오므로 엔진마운트의 전체적인 진동 절연성능을 악화시킬 수 있는 요인으로 작용한다

그러나, 본 발명에 따른 엔진마운트에서는 유체댐퍼(10)를 러버바디(30)와 분리하여 구성함에 따라, 러버바디(30)의 형상 설계 시 강성값만을 고려하면 되므로 설계자유도를 증대시킬 수 있다. 아울러, (유체댐퍼를 포함하지 않고 상용차량에서 사용하던) 종래의 엔진마운트 하부에 유체댐퍼(10)만 부착하여 제조가 가능한 구조이므로 원가절감 등의 필요성에 따라 별도의 형상변경 (금형변경) 없이도 일반 엔진마운트로 적용 가능하다.

또한, 보스(31)와 피스톤(14) 사이에 간극을 두어 아이들 진동과 같은 저변위 진동에서는 러버바디(30)의 강성으로 진동 절연율을 증대시킬 수 있으며 과속방지턱을 지나는 것과 같이 대변위 진동이 발생하는 경우에는 유체댐퍼(10)와 연동하여 보다 효율적인 댐핑력을 획득할 수 있다.

참고적으로, 종래의 하이드로엔진마운트의 경우 주로 엔진의 아이들시 발생하는 진동(0.1mm 변위)에도 댐핑력이 발생하되 이는 러버바디(2)의 강성계수를 증대시키는 효과를 가져온다. 이에 따라 증대된 강성계수로 인해 엔진마운트에서 흡수할 수 있는 진동량이 적어져 차체로 전달되는 진동량이 커지게 된다.

그러나, 본 발명의 구조에서는 유체댐퍼(10)와 러버바디(30)가 일정 간격을 유지하기 때문에 아이들 진동(0.1mm 변위의 진동)에서는 유체댐퍼(10)의 댐핑력은 작용하지 않는다. 이에 따라 본 발명의 러버바디(30)는 상대적으로 종래의 구조보다 낮은 강성계수를 가지게 된다. 따라서, 본 발명의 구조에서는 아이들 진동이 발생하는 경우, 엔진마운트가 전체적으로 흡수되는 진동량이 커지게 되므로, 차체로 전달되는 진동량을 감소시킬 수 있다. 또한, 대변위 하중의 경우에도 상기 유체댐퍼(10)가 작동하게 되므로 엔진에 의한 충력량을 유체댐퍼(10)를 통해 흡수할 수 있어 차체로 전달되는 진동을 저감시킬 수 있다.

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 : 유체댐퍼
11 : 하우징
12 : 격벽
13 : 오리피스홀
14 : 피스톤
20 : 메인바디
30 : 러버바디
31 : 보스
40 : 스토퍼
50 : 볼트

Claims (5)

1. 차체에 고정안착되며 장착홀이 형성된 메인바디;와 상기 장착홀에 끼워져 고정되고, 탄성재질로 제조되며 상하방향으로 세워지도록 보스가 결합되되 상기 보스의 상단은 엔진으로 연결되는 러버바디; 및 상기 러버바디 아래에서 메인바디에 결합된 유체댐퍼;를 포함하고,
   상기 유체댐퍼는 오리피스홀이 타공된 격벽에 의하여 하우징 내부가 제1액실과 제2액실로 구획되고, 스프링과 결합되며 보스의 하단에 가압되어 펌핑운동을 하는 피스톤이 상기 제1액실에 장착되어 내부에 봉입된 액체가 제1액실과 제2액실을 유동하는 것을 특징으로 하는 엔진마운트.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 격벽은 하우징 내부를 구획하는 속이 빈 원통형 모양으로 형성되어, 상기 격벽의 내측에는 제1액실 형성되고 격벽의 외측에는 제1액실을 둘러싸는 모양을 제2액실이 형성된 것을 특징으로 하는 엔진마운트.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 오리피스홀은 격벽의 둘레를 따라서 형성된 것을 특징으로 하는 엔진마운트.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메인바디의 장착홀 내주면에는 걸림턱이 형성되고, 상기 보스의 하단에는 걸림턱에 지지되어 보스의 과도한 상승을 차단하는 원판형 스토퍼가 결합된 것을 특징으로 하는 엔진마운트.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 러버바디가 탄성변형하지 않았을 때, 보스의 하단과 피스톤의 상단은 이격 배치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 엔진마운트.

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