KR102301891B1 - 액체봉입형 엔진마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 인슐레이터와 다이어프레임 사이에 노즐판이 장착되어 내부가 상측액실과 하측액실로 구획되고 내부의 체적변화에 따라 봉입된 액체가 노즐판에 형성된 유로홀을 통해 상측액실과 하측액실을 유동하는 액체봉입형 엔진마운트에 있어서, 상기 노즐판은, 상측액실과 하측액실을 개통하는 유로홀이 타공된 요크부;와 자화 가능한 재질로 제조되며 유로홀에서 회동가능하게 장착되되 횡단면에서 최소 직경인 단경과 상기 단경 보다 더 큰 장경이 형성된 모양을 갖는 롤러; 및 전원이 인가되면 자기장을 형성하는 코일부;를 포함하고, 상기 코일부로 인가되는 전류량에 따라 롤러의 회전이 조절되며, 상기 롤러의 회전 위치에 따라 유로홀의 개방량이 결정되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 인가되는 전류량에 비례하여 자기장의 세기가 가변되며 상기 자기장의 세기에 비례하여 롤러의 회전 각도가 결정되어 유로홀의 개방량이 결정되므로, 감쇄특성을 연속적으로 제어할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

액체봉입형 엔진마운트{Liquid-filled engine mount}

본 발명은 내부에 액체가 봉입되고 상기 액체의 유동을 통해 진동을 절연하는 액체봉입형 엔진마운트에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 액체가 통과하는 유로홀의 개방량을 조절하여 운전조건 별로 감쇄 특성을 연속적으로 가변시킬 수 있는 액체봉입형 엔진마운트에 관한 것이다.

엔진의 진동을 감쇄시키도록 차량의 엔진은 엔진마운트를 통해 차체의 엔진룸에 설치된다. 상기 엔진마운트는 재질의 탄성력을 이용한 러버마운트(rubber mount)와 내부에 소정량의 액체가 봉입되어 액체 유동에 따라 엔진에서부터 전달되는 진동을 감쇄시키는 액체봉입형 엔진마운트(또는 하이드로마운트)가 주로 널리 사용되고 있다.

이중, 액체봉입형 엔진마운트는 높은 주파수 영역 및 낮은 주파수 영역의 진동을 동시에 감쇄시키도록 구성되어 여러 차종에 널리 사용되고 있다.

통상적인 액체봉입형 엔진마운트의 구조는 인슐레이터와 다이어프램 사이의 내부공간에서 소정량의 액체가 봉입되되, 내부 공간은 노즐판에 의해 상측액실과 하측액실로 구획된다.

그리고, 상기 노즐판에는 상측액실과 하측액실을 액체가 유동하는 통로로써 유로홀이 형성된다. 따라서, 엔진의 하중 변화 및/또는 진동이 인슐레이터로 전달되면 상기 인슐레이터가 탄성압축 및 복원을 반복하고 상측액실의 체적변화에 따라 액체는 유로홀을 통해 유동하게 된다.

한편, 상기 액체봉입형 엔진마운트는 일반적인 액체를 대신하여 MR유체(Magnetorheological fluid)가 봉입되는 제품도 개발된 바 있다. MR유체는 합성 탄화수소 액체에 자성을 갖는 부드러운 입자가 혼합된 현택액으로서, 주변에 자기장이 형성됐는지 여부 및 자기장의 세기에 따라 전단응력(Shear stress)이 달라지는 특성이 있다.

따라서, MR유체가 봉입된 액체봉입형 엔진마운트는 유로홀 주변에 자기장을 형성하는 코일이 추가적으로 장착되는 구조를 가지며, 코일로 전원이 인가되면 MR유체의 전단응력이 달라져 유동특성이 가변되므로 보다 효율적으로 진동을 절연할 수 있는 효과를 갖는다. 즉, 상기 코일로 인가되는 전류량을 제어함으로서 유로홀 주변에 자기장의 세기를 제어하여, 차량의 운행조건에 따라 엔진마운트의 동강성(Dynamic stiffness) 및 감쇄 특성(동특성)을 조절할 수 있다. 특히, 전류의 인가량에 따라 자기장의 세기는 연속적으로 가변되므로 엔진마운트의 동강성 및 감쇄 특성은 연속적으로 제어될 수 있는 효과를 갖는다(입력되는 전류량의 크기 비례하여 동강성 및 감쇄 특성이 연속적으로 가변됨).

하지만, MR유체는 가격이 너무 비싼 관계로 MR유체를 사용한 엔진마운트는 일부 고급차종에만 제한적으로 사용된다. 이에 따른 대안으로, 유로홀의 출입구를 개폐하는 전자식 밸브를 추가되어 감쇄 특성을 제어하는 액티브 엔진마운트가 개발된 바 있으나, 이러한 액티브 엔진마운트는 동강성 및 감쇄 특성의 변화가 비연속적으로 이뤄지는 문제가 있었다(입력되는 전류량의 크기와 동강성 및 감쇄 특성 변화량의 비례관계가 비연속적임).

따라서, 본 발명은 MR유체를 대신하여 (종래의 액체봉입형 엔진마운트에 봉입되는) 일반적인 액체가 봉입된 구조를 갖되 인가되는 전류량에 비례하여 연속적으로 엔진마운트의 동강성 및 감쇄 특성을 제어할 수 있는 액체봉입형 엔진마운트를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인슐레이터와 다이어프레임 사이에 노즐판이 장착되어 내부가 상측액실과 하측액실로 구획되고 내부의 체적변화에 따라 봉입된 액체가 노즐판에 형성된 유로홀을 통해 상측액실과 하측액실을 유동하는 액체봉입형 엔진마운트에 있어서, 상기 노즐판은, 상측액실과 하측액실을 개통하는 유로홀이 타공된 요크부;와 자화(磁化) 가능한 재질로 제조되며 유로홀에서 회동가능하게 장착되되 횡단면에서 최소 직경인 단경(短涇)과 상기 단경 보다 더 큰 장경(長徑)이 형성된 모양을 갖는 롤러; 및 전원이 인가되면 자기장을 형성하는 코일부;를 포함하고, 상기 코일부로의 인가되는 전류량에 따라 롤러의 회전이 조절되며, 상기 롤러의 회전 위치에 따라 유로홀의 개방량이 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 롤러는 횡단면이 타원형 모양을 갖는다.

그리고, 상기 코일부는 사각형 모양(육면체)을 가지며, 유로홀은 코일부의 변(邊)과 평행하도록 배치된다.

상기 요크부는, 내부에 코일부가 형성되는 사각의 안착홈 및 상기 안착홈의 외측에 유로홀의 아랫쪽 부분을 형성하는 하부유로홀이 형성된 하부요크; 및 상기 하부요크 위로 안착되고, 안착됐을 때 하부유로홀과 개통되어 유로홀의 윗쪽 부분을 형성하는 상부유로홀이 형성된 상부요크;를 포함하며, 상기 하부요크와 상부요크는 자화가능한 재질로 제조되고, 상기 롤러는 상부유로홀에 위치하도록 장착된 것을 특징으로 한다.

상기 요크부는 하부요크의 안착홈에 코일부가 안착된 상태에서 상기 하부요크와 상부요크는 고정볼트로 볼팅체결된다.

상기 코일부는, 코일이 권취되어 구성된 코일조립체;와 상기 코일조립체가 안착되는 하부커버; 및 상기 코일조립체의 상면에 접촉되도록 상기 하부커버 위에 결합되는 상부커버;를 포함하고, 상기 하부커버와 상부커버는 코일조립체를 밀폐시킬 수 있는 플라스틱재로 제조된다.

아울러, 본 발명의 실시예에서, 봉입된 액체는 롤러의 회전시 마찰을 감소시키는 윤활성분이 함유된다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 인가되는 전류량에 비례하여 자기장의 세기가 가변되며 상기 자기장의 세기에 비례하여 롤러의 회전 각도가 결정되어 유로홀의 개방량이 결정되므로, 감쇄특성을 연속적으로 제어할 수 있는 효과를 갖는다.

즉, MR유체를 사용하지 않고 상대적으로 저렴한 제조비용으로 MR유체가 사용된 엔진마운트와 유사한 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 롤러는 타원형 모양을 가짐으로써 자기장의 생성되지 않을 때 액체의 유동 시 유동저항을 최소화 시킬 수 있고, 자기장의 생성됐을 때 액체의 유동을 효과적으로 차단시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체봉입형 엔진마운트가 종방향으로 절단된 모습이 도시된 도면,
도 2 는 도 1 에 도시된 노즐판을 확대하여 도시한 도면,
도 3 은 코일부가 조립된 후, 하부요크에 안착되는 과정들이 도시된 도면,
도 4 는 롤러가 상부요크에 장착되는 조립과정들이 도시된 도면,
도 5 는 코일부에 전원이 인가되어 그 주변에 자기장이 형성되면 롤러가 회전된 모습이 도시된 도면,
도 6 와 도 7 는 인가되는 전류량에 따라 롤러의 회전위치가 가변되는 모습들이 도시된 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.

본 발명은 인슐레이터와 다이어프레임 사이에 노즐판이 장착되어 내부가 상측액실과 하측액실로 구획되고 내부의 체적변화에 따라 봉입된 액체가 노즐판에 형성된 유로홀을 통해 상측액실과 하측액실을 유동하는 액체봉입형 엔진마운트에 관한 것으로서, 이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 1 과 도 2 를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액체봉입형 엔진마운트는 인슐레이터(10)와 다이어프램(20) 사이의 내부공간에서 소정량의 액체가 봉입되되, 내부 공간은 노즐판(100)에 의해 상측액실과 하측액실로 구획되며, 상기 노즐판(100)에는 유로홀(31)이 형성되어 코어(11)를 통해 엔진의 하중 변화 및/또는 진동이 인슐레이터(10)로 전달되면 인슐레이터(10)가 탄성압축 및 복원을 반복하고 상측액실의 체적변화에 따라 액체는 유로홀(31)을 통해 유동하게 된다.

그리고, 상기 노즐판(100)은 요크부(30)와 코일부(40) 및 롤러(50)가 결합되어 구성된다. 상기 요크부(30)는 판 모양을 가지며, 상측액실과 하측액실을 개통하는 유로홀(31)이 타공된다.

본 발명의 실시예에서 상기 요크부(30)는 하부요크(30a)와 상부요크(30b)가 결합되어 구성되며, 상기 하부요크(30a)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 내부에 코일부(40)가 형성되는 사각의 안착홈(32) 및 상기 안착홈(32)의 외측에 유로홀(31)의 아랫쪽 부분을 형성하는 하부유로홀(31a)이 형성된다. 그리고, 상기 상부요크(30b)는 하부요크(30a) 위로 안착되고, 안착됐을 때 하부유로홀(31a)과 개통되어 유로홀(31)의 윗쪽 부분을 형성하는 상부유로홀(31b)이 형성된다.

상기 하부요크(30a)와 상부요크(30b)는 자화(磁化) 가능한 재질(가령, 스틸재)로 제조되고, 상기 상부유로홀(31b)에는 롤러(50)가 위치하도록 장착된다.

상기 롤러(50) 또한 자화 가능한 재질로 제조되며, 위에 설명된 바와 같이 상부유로홀(31b)에서 회동가능하게 장착되되, 횡단면에서 최소 직경인 단경(短涇)과 상기 단경 보다 더 큰 장경(長徑)이 형성된 모양(가령, 타원형, 직사각형 등)을 갖도록 구성된다.

즉, 도 4 에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 상기 롤러(50)는 소정의 길이를 갖는 바(bar) 모양을 갖되, 액체가 유동할 때 저항이 최소화 되고 형성된 자기장의 세기에 따라 회전이 용이하게 이뤄질 수 있도록 횡단면이 타원형 모양을 갖도록 구성된다.

상기 롤러(50)는 중앙에서 길이방향을 따라 홀이 타공되며 상기 롤러의 양측 끝단으로 돌출되도록 회전핀(51)이 끼워지고, 상기 회전핀의 돌출된 부분이 상부요크에서 상부유로홀(31b)의 끝단(33)에 안착되면 고정핀(70)이 그곳에 압입되어 조립이 이뤄진다.

그리고, 상기 코일부(40)는 전원이 인가되면 자기장을 형성하도록 구성되며, 코일이 권취되고 외부에서 전류가 공급될 수 있도록 전기적으로 연결된 코일조립체(40a)와 상기 코일조립체(40a)를 수용할 수 있는 그릇 모양으로 형성되어 내측 면에 밀착되도록 상기 코일조립체(40a)가 안착되는 하부커버(40b) 및 상기 코일조립체(40a)의 상면에 접촉되도록 상기 하부커버(40b) 위에 결합되는 상부커버(40c)를 포함하여 구성된다.

상기 하부커버(40b)와 상부커버(40c) 및 코일조립체(40a)는 코일부(40)가 하부요크(30a)의 안착홈(32)에 안착된 후, 상부요크(30b)가 그 위로 덮일 때 고정볼트(60)가 체결될 수 있도록 홀(41)이 타공된 구조를 갖는다.

상기 하부커버(40b)와 상부커버(40c)는 코일조립체(40a)를 봉입된 액체로 부터 밀폐시킬 수 있는 재질(가령, 플라스틱재, 고무재, 유사한 기능을 갖는 코팅재 등)로 제조되며, 하부커버(40b)와 상부커버(40c) 사이에는 밀봉재 등이 선택적으로 추가 장착될 수도 있다.

(도 3 에 도시된 바와 같이) 상기 하부요크(30a)에 코일부(40)가 결합된 상태에서, (도 4 에 도시된 바와 같이) 상부요크(30b)에는 롤러(50)가 결합된 채로 고정볼트(60)를 통해 상기 하부요크(30a)와 상부요크(30b)는 결합이 이뤄져서 본 발명의 노즐판(100)을 구성한다.

참고로, 첨부된 도면들에서 상기 코일부(40)는 사각형 모양(육면체)을 가지며, 유로홀(31)은 코일부(40) 각각의 변(邊)과 평행하도록 배치된 것으로 도시되었으나, 롤러(50)의 회전이 가능하게 유로홀(31)의 직선 모양 구성이 가능하다면 여러 다른 모양으로 형성될 수도 있다.

아울러, 본 발명의 실시예에서, 봉입된 액체는 롤러(50)의 회전시 마찰을 감소시키는 윤활성분이 함유되며, 상기 요크부(30)와 롤러(50)는 자화가능한 재질이되 봉입된 액체에 의해 부식이 발생하지 않는 재질로 제조되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 엔진마운트는 상기 코일부(40)로 전원이 인가되면, 인가되는 전류량의 크기에 따라 코일부(40)의 주변으로 자기장이 발생하게 되고, 도 5 에 도시된 바와 같이, 자기장 형성에 의해 롤러(50)의 회전이 이뤄진다. 이에 따라, 롤러(50)의 회전된 위치에 의해 유로홀(31)의 개방량이 결정된다.

가령, 유로홀(31)에서 봉입된 액체가 유동하는 동안 자기장의 형성이 없을 때, 상기 롤러(50)는 장경이 수직방향 단경이 수평방향으로 놓여져 유로홀(31)의 개방량은 최대가 되나, 자기장이 형성되면 상기 롤러(50)는 도 5 에 도시된 바와 같이 장경이 수평방향 단경이 수직방향으로 놓여져 유로홀(31)을 차폐시키고, 감쇄특성을 가변된다.

그리고, 전류의 인가량에 따라 자기장의 세기는 달라지므로, 도 6 과 도 7 에 도시된 바와 같이 전류의 인가량 조절을 통해 롤러(50)의 회전위치가 제어될 수 있다(즉, 전류인가량이 높을수록 롤러의 회전이 더 크게 일어나 액체 유동량을 더 많이 제한할 수 있다).

따라서, 롤러(50)의 회전위치에 의해 유로홀(31)의 개방량이 결정되어 봉입된 액체의 유동 특성을 연속적으로 제어할 수 있으므로 고가의 MR유체를 사용하지 않고도 MR유체를 사용하는 엔진마운트와 동일하게 연속적으로 감쇄 특성을 가변시킬 수 있다.

즉, 훨씬 저렴한 비용으로 MR유체를 사용하는 엔진마운트와 유사한 기능을 제공할 수 있으며, 본 발명에서는 일반적인 액체를 사용하므로 MR유체를 사용하는 경우에 발생하는 문제(자성을 갖는 입자가 시간이 지남에 따라 가라앉아 성능이 저하되는 문제, MR유체가 고무재와 화학적으로 반응하여 인슐레이터의 내구성이 저하되는 문제 등) 또한 해소할 수 있다.

아울러, 본 발명에서 롤러(50)는 타원형 모양을 가짐으로써 자기장의 생성되지 않을 때 액체의 유동 시 유동저항을 최소화 시킬 수 있고, 자기장의 생성됐을 때 액체의 유동을 효과적으로 차단시킬 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.

30 : 요크부
40 : 코일부
50 : 롤러

Claims (7)

1. 인슐레이터와 다이어프레임 사이에 노즐판이 장착되어 내부가 상측액실과 하측액실로 구획되고 내부의 체적변화에 따라 봉입된 액체가 노즐판에 형성된 유로홀을 통해 상측액실과 하측액실을 유동하는 액체봉입형 엔진마운트에 있어서,
   상기 노즐판은,
   상측액실과 하측액실을 개통하는 유로홀이 타공된 요크부;와
   자화 가능한 재질로 제조되며 유로홀에서 회동가능하게 장착되되 횡단면에서 최소 직경인 단경과 상기 단경 보다 더 큰 장경이 형성된 모양을 갖는 롤러; 및
   전원이 인가되면 자기장을 형성하는 코일부;를 포함하고,
   상기 코일부로 인가되는 전류량에 따라 롤러의 회전이 조절되며, 상기 롤러의 회전 위치에 따라 유로홀의 개방량이 결정되는 액체봉입형 엔진마운트.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 롤러는 횡단면이 타원형 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 액체봉입형 엔진마운트.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 코일부는 사각형 모양을 가지며, 유로홀은 코일부의 변(邊)과 평행하도록 배치된 것을 특징으로 하는 액체봉입형 엔진마운트.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 요크부는,
   내부에 코일부가 형성되는 사각의 안착홈 및 상기 안착홈의 외측에 유로홀의 아랫쪽 부분을 형성하는 하부유로홀이 형성된 하부요크; 및
   상기 하부요크 위로 안착되고, 안착됐을 때 하부유로홀과 개통되어 유로홀의 윗쪽 부분을 형성하는 상부유로홀이 형성된 상부요크;를 포함하며,
   상기 하부요크와 상부요크는 자화가능한 재질로 제조되고, 상기 롤러는 상부유로홀에 위치하도록 장착된 것을 특징으로 하는 액체봉입형 엔진마운트.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 요크부는 하부요크의 안착홈에 코일부가 안착된 상태에서 상기 하부요크와 상부요크는 고정볼트로 볼팅체결되는 것을 특징으로 하는 액체봉입형 엔진마운트.
   
6. 제 3 항에 있어서, 상기 코일부는,
   코일이 권취되어 구성된 코일조립체;와
   상기 코일조립체가 안착되는 하부커버; 및
   상기 코일조립체의 상면에 접촉되도록 상기 하부커버 위에 결합되는 상부커버;를 포함하고,
   상기 하부커버와 상부커버는 코일조립체를 밀폐시킬 수 있는 플라스틱재로 제조된 것을 특징으로 하는 액체봉입형 엔진마운트.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 봉입된 액체는 롤러의 회전시 마찰을 감소시키는 윤활성분이 함유된 것을 특징으로 하는 액체봉입형 엔진마운트.

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