KR102228096B1 - 차량용 엔진마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 FR 차량에 적용되는 엔진마운트의 스토퍼, 갭, 강성 및 하이드로 주파수를 쉽게 변경하여 소음 및 진동(NVH), 주행감각(R&H) 및 라이드 성능이 우수한 차량용 엔진마운트로, 상기 엔진마운트를 구성하는 스토퍼부(100), 러버부(200), 댐핑부(3) 및 브래킷(400)이 결합수단에 의해 조립되며, 상기 스토퍼부(100)의 러버량과 브래킷(400)의 상단두께가 다른 여러 개의 스토퍼부와 브래킷 샘플을 제작하여 이들을 각각 조합하여 갭 변경에 의한 하이드로 주파수를 변경하여 소음 및 진동(NVH), 주행감각(R&H)과 라이드 성능을 높이도록 구성한다.

Description

차량용 엔진마운트{ENGINE MOUNT}

본 발명은 차량용 엔진마운트에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 FR 차량에 적용되는 엔진마운트의 스토퍼, 갭, 강성 및 하이드로 주파수를 쉽게 변경하여 소음 및 진동(NVH), 주행감각(R&H) 및 라이드 성능이 우수한 차량용 엔진마운트에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진은 내부에 마련된 피스톤과 커넥팅 로드의 상하 왕복 운동과 상하 왕복 운동하는 커넥팅 로드에 연결된 크랭크축의 회전 관성력 및 크랭크축의 회전 시 길이방향으로 발생되는 흔들림에 의해 진동과 소음이 발생한다.

이러한 이유로 발생하는 진동과 소음이 차체로 전달하는 것을 방지하고자 소정의 탄성을 갖는 고무 재질의 엔진 마운트를 이용하여 엔진을 차체에 장착하게 된다.

하지만, 고무 재질의 엔진 마운트는 엔진 시동 시 발생하는 진동 중 고주파 미진폭의 진동에 대해서는 우수한 흡수 및 감쇠 성능을 발휘하나, 저주파 대변위의 진동에 대해서는 매우 취약한 면을 보이는 등 고주파 미진폭의 진동과 저주파 대변위의 진동에 대해 모두 충분히 만족시킬 수 없는 단점이 있다.

이에 엔진의 작동에 따라 엔진 마운트에 입력되는 고주파 미진 폭의 진동 및 저주파 대변위의 진동 등을 포함하는 광범위한 영역에 걸친 진동을 모두 흡수 및 감쇠시킬 수 있는 유체 봉입형 엔진 마운트가 사용되고 있다.

특히, 최근에는 자동차의 연비를 향상시키기 위하여 NVH(Noise, Vibration, Hardness) 저하를 방지할 수 있는 액티브 마운트, 세미 액티브 마운트 등이 많이 사용되고 있다.

이와 같은 세미 액티브 마운트는 한국공개특허 10-2013-0003749호, 한국공개특허 10-2013-0003751호 등에 다양 한 형태의 것들이 개시되어 있다.

보통 세미 액티브 마운트는 마운트의 동특성을 ON/OFF 방식으로 제어하는 방식이다.

이러한 세미 액티브 마운트에는 볼륨 스티프니스(Volume-Stiffness) 방식과 바이패스 방식으로 나뉘며, 구현방법이나 나타나는 동특성의 경향이 다르게 나타낸다.

일반적으로 디젤 엔진에는 저주파 영역(20∼40Hz)에서 낮은 특성(동 배율 0.6 정도)을 나타내는 바이패스 방식을 주로 사용하고 있다.

그 이유는 바이패스 방식이 볼륨 스티프니스 방식 대비 저주파 영역에서 더 낮은 동특성을 가짐으로써 아이들 성능을 최대화할 수 있는 장점이 있기 때문이다(볼륨 스티프니스의 장점은 고주파 동 특성이 바이패스 대비 낮고, 단점은 저주파 동 특성이 바이패스 대비 높다).

통상적으로 상용되는 바이패스 타입은 진공압(흡기 매니폴드)을 이용한 방식이 대부분을 차지하고 있는데, 이는 레이아웃이나 연소 배압의 손해 등 여러 불리한 요인 들을 가지고 있다.

한편, 진공압 대비 전자식은 차량에서 발전하는 전자기 힘을 이용하기 때문에 연소압에 손해가 없어 출력에 영향을 주지 않으며, 진공압 전달을 위한 호스 대신에 전선(와이어링)의 레이아웃이 훨씬 쉬운 이점이 있는 등 점차적으로 그 적용이 늘어나고 있는 추세이다.

일 예로써 국내특허공보 제10-1628532호 "자동차용 액티브 엔진 마운트"가 개시되어 있다.

이를 도 1을 참조하여 구성을 설명하면 다음과 같다.

메인 러버(8) 및 상부 액실(11)을 가지는 상부 몸체부(12)와, 상기 상부 몸체부(12)의 하부에 결합되는 하부 몸체부(13)와, 상기 상하부 몸체부(12,13)의 내부에 설치되면서 상부 액실(11)과 하기 하부 액실(14)을 구획지으며 상하부 액실(11,14) 간의 유체 흐름 유도를 위한 오리피스(15)를 가지는 오리피스 원판(16)과, 상기 상하부 몸체부(12,13)의 내부에서 오리피스 원판(16)의 하부에 설치되며 하부 액실(14)을 조성하는 다이어프램(17)과, 상기 하부 몸체부(13)의 내부에 설치되면서 플런저(18)를 통해 다이어프램 중심부와 접하며 전자석 타입으로 ON/OFF 동작하는 세미 액티브(19)를 포함하고, 상기 다이어프램측의 중심부에 지지되며 스위칭 밸브(21)의 저면부에 결합됨과 더불어 스위칭 밸브(21)와의 사이에 공기챔버(22)를 조성하는 포오크(23)가 구성되어 있다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 자동차용 액티브 엔진 마운트는 상기 오리피스 원판(16)의 상면에는 링 모양의 가진판(24)이 설치되면서 오리피스(15)의 가장자리로 배치되는 구간이 덮혀지게 되고, 이와 더불어 오리피스(15)의 가장자리 구간의 끝부분에는 유체 출입홀(25)이 형성되는 동시에 오리피스(15)의 중심부 구간은 상부 액실(11)측과 통하는 구조를 이루어져 유체는 상부 액실↔오리피스 중심부↔오리피스↔유체 출입홀↔하부 액실의 경로를 따라 이동하면서 상부 액실(11)과 하부 액실(14) 간을 오갈 수 있게 된다.

또한, 상기 스위칭 밸브(21)와 포오크(23) 사이에는 에어 스프링 역할을 할 수 있는 밀폐된 공기챔버(22)가 조성될 수 있게 된다.

상기와 같은 스위칭 밸브(21)와 포오크(23)는 세미 액티브(19)의 ON/OFF 작동 시 플런저 동작에 따라 상하로 움직이면서 오리피스 원판(16)에 있는 홀(20)을 열어주거나 닫아줄 수 있게 된다.

그러나 상기 자동차용 액티브 엔진 마운트는 조립시간이 많이 걸리고 샘플제작이 어렵다라는 문제점이 있다.

즉, NVH 개발을 위해서 마운트 강성을, 라이드 성능 개발을 위해서 하이드로 주파수 변경이 필요하다.

현재 튜닝방법으로는 강성 변경한 마운트 샘플 제작 -> NVH 개발 -> 하이드로 튜닝 주파수 변경 샘플 제작 -> 라이드 개발 -> 엔진마운트 갭 변경 샘플 제작 -> 라이드 개발 -> NVH 성능시험을 거치게 된다.

이때, 상기 성능시험을 하기 위해서는 마운트 설계 인자 중 일부 인자만 변경하여 성능 평가 가능함으로 여러 성능 검증 위해 다수의 엔진마운트 샘플이 필요하다라는 문제점이 있다.

또한, 샘플의 일관성 유지가 안되며, 특히 러버 특성상 동일하게 유지해야 하기 때문에 하이드로로만 변경 어렵다.

또한, 샘플 제작 기간이 필요한데, 통상 튜닝 샘플을 입수하기 위해 보통 2주 정도가 소요된다.

또한, 통합성능 개발이 어렵다. 특히 NVH 및 라이드 성능 통합 샘플 선정에 어려움이 많다

또한, 러버 2차 강성 설정 어렵다. 통상적으로 상세 설정 위해서는 수많은 시행 착오가 반복되는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 방안으로, 커버부, 스토퍼부, 러버부, 댐핑부를 각 사양 별로 샘플 제작 조립을 통해 스토퍼/ 메인러버의 강성 및 하이드로 특성을 변경할 수 있는 엔진마운트를 제안하게 되었다.

1. 한국 등록특허 제10-1428277호(2014.08.01 공보)

1. 한국 등록특허 제10-1288995호(2013.07.17 공보)

1. 한국 공개특허공보 제10-2014-0044485호 (2014.04.15 공개)

본 발명은 엔진마운트를 커버부, 스토퍼부, 러버부, 댐핑부로 각각 구성하여 조립함으로써, 조립을 통해 스토퍼/ 메인러버의 강성 및 하이드로 특성을 변경할 수 있도록 한 차량용 엔진마운트를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 스토퍼부 상하, 전후 갭 변경을 통해 2차 강성 러버량을 변경하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 스토퍼부의 러버 량과 브라켓의 상단 두께가 변경된 샘플을 제작하여 조합 시 상하 갭과 스토핑 특성 변경이 가능하도록 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 샘플에 따라 PT 움직임에 따른 마운트 변형이 차별화되어 주행진동 및 가속 소음이 변형을 최소화하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 스토퍼부와 메인 러버부는 나사산을 이용하여 조립함으로써, 상하 방향 갭 변경이 가능도록하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 스토퍼부 한 개만 제작하여도 전후, 좌우 강성비가 두가지로 변경된 평가가 가능하도록 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 각각의 샘플에 따라 엔진마운트 좌우/전후 절연율이 차별화되어 아이들 소음 진동 및 가속 소음이 변하도록 하는 데에 있다.

본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적은 하기 설명되는 본 발명에 의해 모두 달성될 수 있다.

본 발명 차량용 엔진마운트는,

엔진마운트를 구성하는 커버부, 스토퍼부, 러버부, 댐핑부 및 브래킷이 결합수단에 의해 조립되며, 각부의 갭 변경에 의해 하이드로 주파수를 변경하여 소음 및 진동(NVH), 주행감각(R&H)과 라이드 성능을 높이도록 한 것을 특징으로 하고,

상기 스토퍼부는 상하/ 전후 갭변경으로 강성 및 하이드로 특성을 변경하는 것을 특징으로 하며, 상기 스토퍼의 러버량과 브래킷의 상단 두께가 다른 여러 개의 샘플을 제작하여 각각 조립 시 상하 갭과 스토핑 특성이 변경 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 각각의 샘플에 따라 PT움직임에 따른 마운트 변형이 차별화되어 주행진동 및 가속소음이 변하도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 스토퍼부와 댐핑부를 구성하는 액실부가 나사맞춤되는 것을 특징으로 한다.

상기 브래킷에 액실부가 강제 결합 시 좌굴을 방지하기 위한 좌굴방지링이 좌측과 우측에서 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명 엔진 마운트 특성 값 변경 가능한 엔진마운트는 다음과 같은 효과를 얻을 수가 있다.

첫째, 엔진마운트를 커버부, 스토퍼부, 러버부, 댐핑부로 각각 구성하여 조립함으로써, 조립을 통해 스토퍼/ 메인러버의 강성 및 하이드로 특성을 변경할 수가 있다.

둘째, 스토퍼부 상하, 전후 갭 변경을 통해 2차 강성 러버량을 변경할 수가 있다.

셋째, 스토퍼부의 러버량과 브라켓의 상단 두께가 변경된 샘플을 제작하여 조합 시 상하 갭과 스토핑 특성 변경이 가능하다.

넷째, 샘플에 따라 PT 움직임에 따른 마운트 변형이 차별화되어 주행진동 및 가속 소음이 변형을 최소화할 수가 있다.

다섯째, 스토퍼부와 메인 러버부는 나사산을 이용하여 조립함으로써, 상하 방향 갭 변경이 가능하다.

여섯째, 스토퍼부 한 개만 제작하여도 전후, 좌우 강성비가 두가지로 변경된 평가가 가능하도록 할 수가 있다.

일곱번째, 각각의 샘플에 따라 엔진마운트 좌우/전후 절연율이 차별화되어 아이들 소음 진동 및 가속 소음이 변하도록 할 수가 있다.

도 1은 종래 차량용 엔진마운트의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 가변형 엔진마운트를 분해하여 나타낸 단면도이다.
도 3 (a) 내지 (g)는 본 발명에 따른 차량용 엔진마운트의 구조를 나타낸 도면으로,
(a)는 스토퍼이고, (b)는 러버부를 나타낸 도면이며, (c)는 액실을 나타낸 도면이고, (d)는 브래킷 (e)는 플레이트, (f)는 더스트커버(스토퍼)(g)는 체결볼트이다.
도 4의 (a)내지 (c)는 본 발명에 따른 차량용 엔진마운트를 나타낸 도면으로,
(a)는 사시도이고, (b)는 더스트커버가 설치된 상태를 나타낸 도면이고, (c)는 조립된 상태에서의 브래킷의 저면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 엔진마운트를 구성하는 스토퍼 금형 제작현황을 나타낸 도면으로, 러버량 변경에 따른 높이변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 차량용 엔진마운트의 조립순서를 나타낸 도면이다.

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.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명 차량용 엔진마운트(2)는 도 2에 도시된 바와 같이, 기본적으로 스토퍼부(100)와 러버부(200)(이하 메인러버라 칭함), 액실부(300)로 구성되는 댐핑부(3)와, 브래킷(400)으로 구성되며, 이들은 결합수단에 의해 결합된다.

더 상세하게 설명하면 도 3 (a) 내지 (g)에 도시된 바와 같이, (a) 스토퍼(100), (b)는 메인러버(200), (c) 액실(300), (d) 브래킷(400), (e) 플레이트(410), (f) 더스트커버(스토퍼)(500), (g)체결볼트(600)로 구성되고, 도 4의 (a)와 같이 조립된다.

상기 스토퍼부(100)와 러버부(200), 액실부(300), 브래킷(400)은 적어도 두개 이상을 제작하되, 상기 스토퍼부(100)의 러버량과 브래킷(400)의 상단 두께가 서로 다른 여러 개의 샘플을 제작하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스토퍼부(100)와 메인 러버부(200)는 나사산(도시하지 않음)을 이용하여 조립하여 상하 방향 갭 변경이 가능하도록 하였다.

이때, 상기 브래킷(400)에 액실부(300)가 강제 결합 시 좌굴을 방지하기 위한 좌굴방지링(310)이 좌측과 우측에서 결합된다.

상기 좌굴방지링(310)은 오링의 절반형상으로 대략 "C"형상과 같이 전방이 개구되어 있으며 좌우 서로 대칭되는 한쌍으로 이루어진다.

도 5는 스토퍼부(100)의 상하 갭 제품 제작방법을 나타낸 도면으로, (a)는 기본 차량에 사용되는 스토퍼부(100)와 브래킷(400)을 나타낸 도면이고, (b)는 브래킷(400)의 두께를 8.5㎚로 하였을 때 스토퍼부(100)의 메인 러버부(200)와의 간격이 1.5㎚ 오버랩이 일어난 것을 알 수가 있다.

(c)는 브래킷의 두께를 5㎚로 하였을 때, 스토퍼부(100)의 메인 러버부(200)와의 간격이 2㎚ 갭이 발생하는 것을 알 수가 있다.

이때, 스토퍼부(100)는 기존 스토퍼부를 사용하였다.

상기와 같이, 브래킷(400)의 두께를 대략 5㎚ 단위로 여러 개 만들어서 이들을 서로 조립하거나 두께가 다른 스토퍼부(100)의 메인러버(200)를 여러 개 만들어 이들을 서로 조합하여 각각의 특성을 실험하였다.

또한, 상기에 기재된 수치는 한정된 것이 아니고 수치변화에 따른 갭상태를 설명하기 위해 일예를 나타낸 것임을 명심해야 된다.

만약 스토퍼부 메인러버의 두께가 각각 다른 것을 3개의 샘플을 준비하고, 스토퍼 갭 역시 5개 준비하고, 댐핑부(3)를 15개 정도 마련하여 조립하는 경우 대략 675가지의 경우 수가 발생한다.

상기와 같이 각각 마련된 샘플들을 조합하면 다양한 특성을 얻을 수가 있다.

즉, 각각 다른 두께를 가지는 스토퍼부(100)를 이용하여 상하/ 전후 갭 변경과 2차 강성 러버량 변경을 할 수가 있고, 메인러버부는 강성변경을 하며, 댐핑부는 댐핑값 및 주파수변경을 할 수가 있다.

도면 중 미설명부호 1은 엔진이며, 이 엔진(1)의 좌우측에 엔진마운트(2)가 설치되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 차량용 엔진마운트 샘플들은 도 6에 도시된 바와 같은 수순으로 조합된다.

먼저 스토퍼(100)와 메인러버(200)가 결합되고, 이 결합된 스토퍼 및 메인러버는 액실(300)과 결합된다.

다음 상기와 같이 액실(300)에 결합된 상태에서 좌굴방지링(410)이 상기 메인러버(200)와 액실(300) 사이에 결합된다. 즉, 브래킷(400)이 액실부(300)에 강제 결합 시 좌굴을 방지하기 위해 좌측과 우측에서 결합된다.

다음 상기와 같은 상태에서 브래킷(400)을 강제로 결합한다.

다음 상기 브래킷(400) 하부에 플레이트(410)를 체결볼트(600)를 이용하여 고정한다.

다음 상기 브래킷(400)에 돌출되게 설치되어 있는 스토퍼(100)에 더스터커버(500) 결합하여 조립을 완성한다.

따라서, 본 발명은 기존과 같이 복잡하고 여러가지 부품으로 이루어져 양산이 더딘 문제점과, 또 성능시험을 하기 위해서 미리 내,외부의 두께가 다른 여러 개의 스토퍼 및 메인러버, 브래킷 등을 마련하여 이들을 각각 조립 변경하여 성능 평가가 가능함으로써, 샘플의 일관성 유지을 유지할 수가 있다.

또한, 샘플 제작 기간을 대폭 줄일 수가 있다. 통상 튜닝 샘플을 입수하기 위해 보통 2주 정도가 소요되는 데 본 발명은 개별로 이루어져 시간단축을 할 수가 있기 때문이다.

특히 기존은 NVH 및 라이드 성능 등 통합 샘플 선정이 어려고, 러버부의 2차 강성 설정이 어려운 점 등을 본 발명은 메인러버와 브래킷의 갭 조절을 이용하여 해소하였다.

본 발명은 상기한 바람직한 실시 예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 스토퍼부 200 : 메인러버부
300 : 액실부 400 : 브래킷
410 : 플레이트 500 : 더스트커버
600 : 체결볼트

Claims (5)

1. 엔진마운트를 구성하는 스토퍼부, 러버부, 댐핑부 및 브래킷이 결합수단에 의해 조립되며, 상기 스토퍼부의 러버량과 브래킷의 상단두께가 다른 여러 개의 스토퍼부와 브래킷 샘플을 제작하여 이들을 각각 조합하여 갭 변경에 의한 하이드로 주파수를 변경하여 소음 및 진동(NVH), 주행감각(R&H)과 라이드 성능을 높이도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 엔진마운트.
   
2. 제 1항에 있어서
   상기 스토퍼부는 브래킷 상단 상하/ 전후 갭 변경으로 강성 및 하이드로 특성을 변경하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진마운트.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 각각의 샘플에 따라 PT움직임에 따른 마운트 변형이 차별화되어 주행진동 및 가속소음이 변하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 엔진마운트.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 스토퍼부와 댐핑부를 구성하는 액실부가 나사맞춤되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진마운트.
   
5. 제1항 또는 제4 항 중 어느 한항에 있어서,
   상기 브래킷에 액실부가 강제 결합 시 좌굴을 방지하기 위한 좌굴방지링이 좌측과 우측에서 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진마운트.
   
   
   

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