KR102466969B1 - 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트 - Google Patents

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권병호
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Abstract

본 발명은 엔진마운트 서포트 브라켓에 회전운동이 가능한 관절을 적용하여 마운트 강성 상향시 ROLL모드 주파수 상향은 최소화하면서 YAW/PICH 모드 주파수는 최대한 상향할 수 있도록 하여 아이들 저주파 진동을 효과적으로 개선하도록 한 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트로, 상기 엔진 서포트 브라켓트(10)와 엔진 마운팅 브라켓트(20)를 회전결k합수단(100)을 이용하여 일체로 형성하였으며, 상기 회전결합수단(100)은 상기 차체(1)에 결합되는 케이스(110)와, 상기 케이스(110)와 결합되는 제1 브라켓(120)과, 상기 제1 브라켓(120)에 회전가능하게 끼워져 고정되는 제2 브라켓(130)과, 상기 제1 및 제2 브라켓(120,130)을 고정하기 위한 고정핀(140)과, 상기 제1 브라켓(120)과 케이스(110)를 결합하기 위한 고정볼트(150)로 이루어진다.

Description

회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트{ROTARY SUPPORT BRKT-INTERGRATED ENGINE MOUNT}
본 발명은 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 엔진마운트 서포트 브라켓에 회전운동이 가능한 관절을 적용하여 마운트 강성 상향시 ROLL모드 주파수 상향은 최소화하면서 YAW/PICH 모드 주파수는 최대한 상향할 수 있도록 하여 아이들 저주파 진동을 효과적으로 개선하도록 한 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트에 관한 것이다.
엔진의 배기량은 낮춰 배출가스는 줄이되 출력은 높혀 주행 성능을 극대화한 고효율의 엔진 다운사이징 기술은 최근 자동차 업계의 뜨거운 화두이다. 일반적인 4기통 엔진에서 기통수를 줄이고 터보차저를 적용하여 경량화와 연비개선을 이룬 3기통 엔진은 다운사이징을 대표하는 기술로 원가/중량 절감을 위해 발란스 샤프트 모듈까지 삭제한 3기통 엔진의 개발이 활발히 진행되고 있다.
그러나 3기통 엔진은 관성력에 의한 C1불평형 모멘트 발생으로 4기통 엔진 대비 아이들 저주파 진동이 불리한 단점이 있다. 차량 진동 문제 해결을 위한 전략으로 파워트레인을 지지하는 엔진마운트의 특성을 소프트하게 설계해 진동 절연성능을 높이는 방법이 주로 사용이 되고 있으나 이 방법은 파워트레인의 대변위 거동이 커져 더 높은 수준의 정숙성과 핸들링 성능을 요구하는 소비자들의 기대를 동시에 만족시키기 어렵다.
즉, 하기 표 1에 4기통과 3기통 엔진의 아이들 진동 특성과 주파수에 따른 인체 민감도(iso2631-1)를 비교한 그래프를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
표1
Figure 112016118826850-pat00001
4기통 엔진의 아이들 진동은 폭발력에 의한 C2 성분이 비교적 인체 민감도가 유리한 대역에 집중되어 있는 반면, 3기통 엔진의 아이들 진동은 폭발력에 의한 C1.5 성분뿐 아니라 3기통 엔진 특유 불평형우력에 의한 C1 성분이4기통 대비 인체 민감도가 불리한 저주파 대역에 집중되어 있는 것을 볼 수 있다.
따라서, 같은 크기의 엔진 가진력일 지라도 3기통 엔진이 4기통 엔진 대비 아이들 진동 필링이 더 열세한 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 방안으로, 마운트 절연성능을 극대화한 FOCUS 와 PT 강체 모드 최적 배치를 이용한 경량 차량의 냉/열간시 아이들 진동, PT 대변위 거동 비교 등 실차 검증을 통해 3기통 아이들 저주파 진동 개선을 위한 새로운 대안을 제안하게 되었다.
1. 한국 공개특허 제10-2016-0112850호 (2016.09.28 공개)
1. 한국 공개실용신안 제20-1999-0015319호(1999.05.15 공개)
1. 한국 공개특허공보 제10-1997-0046842호 (1997.07.26 공개)
본 발명은 엔진마운트 내부 부시 형상의 큰 수정이나 변경없이 PT 강체 모드 최적화(아이들RPM 과 PT 강체 모드 주파수 이격량 확보)가 가능하여 아이들 저주파 진동을 효과적으로 개선하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 종래 기술을 통한 아이들 저주파 진동 개선안은 3기통 엔진 내부에 발란스 샤프터라는 모듈을 별도로 장착하여 아이들 저주파 진동 문제를 해결하였으나 PT 강체 모드 최적 배치를 이용한 본 발명은 이러한 별도의 장치가 필요가 없어 원가/중량 절감이 가능하며 연비 개선효과가 있도록 하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 서포트 브라켓에 회전 구조를 적용한 본 발명은 엔진마운트 내부 부시 구조를 변경할 필요가 없어 종래의 엔진마운트를 그대로 사용할 수 있어 차량개발시 막대한 양의 금형수정비를 절감할 수 있도록 하는 데에 있다.
본 발명은 엔진과 차체간을 엔진 서포트 브라켓트와 엔진 마운팅 브라켓트에 의해 연결시켜 엔진을 고정하게 되는 구조로,
상기 엔진 서포트 브라켓트(10)와 엔진 마운팅 브라켓트(20)를 회전결합수단(100)을 이용하여 일체로 형성한 것을 특징으로 한다.
상기 회전결합수단(100)은;
상기 차체(1)에 결합되는 케이스(110); 및
상기 케이스(110)와 결합되는 제1 브라켓(120); 및
상기 제1 브라켓(120)에 회전가능하게 끼워져 고정되는 제2 브라켓(130); 및
상기 제1 및 제2 브라켓(120,130)을 고정하기 위한 고정핀(140); 및
상기 제1 브라켓(120)과 케이스(110)를 결합하기 위한 고정볼트(150)로 이루어진다.
상기 케이스(110) 내에 고무부시(160)가 설치되고, 상기 제2 브라켓(130) 전면에 베어링(170)이 삽입되어 제2 브라켓(130)이 제1 브라켓(120)으로부터 자유롭게 회전되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명 화전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트는 다음과 같은 효과를 얻을 수가 있다.
첫째, 엔진마운트 내부 부시 형상의 큰 수정이나 변경없이 PT 강체 모드 최적화(아이들RPM 과 PT 강체 모드 주파수 이격량 확보)가 가능하여 아이들 저주파 진동을 효과적으로 개선할 수 있다.
둘째, 종래 기술을 통한 아이들 저주파 진동 개선안은 3기통 엔진 내부에 발란스 샤프터라는 모듈을 별도로 장착하여 아이들 저주파 진동 문제를 해결하였으나 PT 강체 모드 최적 배치를 이용한 본 발명은 이러한 별도의 장치가 필요가 없어 원가/중량 절감이 가능하며 연비 개선효과가 있다.
셋째, 서포트 브라켓에 회전 구조를 적용한 본 발명은 엔진마운트 내부 부시 구조를 변경할 필요가 없어 종래의 엔진마운트를 그대로 사용할 수 있어 차량개발시 막대한 양의 금형수정비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트가 차체와 엔진사이에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트가 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트가 분리된 상태를 나타낸 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트의 횡단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발명에 따른 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트의 작동원리를 나나탠 도면이다.
도 6은 PT 강체 모드를 설명하기 위한 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 상기와 같이 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(2)과 차체(1)간을 엔진 서포트 브라켓트(10)와 엔진 마운팅 브라켓트(20)에 의해 연결시켜 엔진을 고정하게 되는 구조다.
이를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면,
상기 엔진 서포트 브라켓트(10)와 엔진 마운팅 브라켓트(20)를 회전결합수단(100)을 이용하여 일체로 형성하여 마운트 강성 상향시 ROLL모드 주파수 상향은 최소화하면서 YAW/PICH 모드 주파수는 최대한 상향할 수 있도록 하여 아이들 저주파 진동을 효과적으로 개선할 수 있도록 하였다.
상기 회전결합수단(100)은 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 차체(1)에 결합되는 케이스(110)과, 상기 케이스(110)와 결합되는 제1 브라켓(120)과, 상기 제1 브라켓(120)에 회전가능하게 끼워져 고정되는 제2 브라켓(130)으로 구성되며, 상기 제1 및 제2 브라켓(120,130)은 고정핀(140)에 의해 고정된다.
이때, 상기 케이스(110) 내에 고무부시(160)가 설치되고, 상기 제2 브라켓 전면에 베어링(170)이 삽입되어 상기 제2 브라켓(130)이 제1 브라켓(110)으로부터 부드럽게 회전운동하도록 하였다.
또한, 상기 케이스(110) 내에 고무부시(160)가 삽입된 상태에서 제1 브라켓(110)가 결합되고, 이들은 고정볼트(150)에 의해 고정된다.
상기 제1 브라켓(120)과 제2 브라켓(130)은 고정핀(140)에 의해 회전가능하게 고정된다.
상기 케이스(110)는 내부는 속이빈 중공형태를 가지는 삽입부(111)가 형성되고, 이 삽입부(111) 내에 고무로 형성된 고무부시(160)가 삽입된다.
이때, 상기 고무부시(160) 역시 전면이 개구되고, 내측은 속이 빈상태이며, 상면 일측에 고정볼트(150)가 삽입되기 위한 구멍이 형성되고, 이 구멍위치에 상기 케이스(110) 상면 역시 고정볼트(160)가 관통하기 위한 볼트구멍(112)이 형성되어 있다.
상기 제1 브라켓(120)은 전면 상부에는 상기 케이스(110) 및 고무부시(160)에 형성된 볼트구멍(112)을 통해 삽입되는 고정볼트(150)와 체결되기 위한 나사산(122a)을 가지는 볼트안착부(122)가 형성되어 있다.
또한, 상기 볼트안착부(122)와 대응되는 후미 쪽에는 상기 고정핀(140)이 삽입되기 위한 직사각형상의 고정구멍(123)이 형성된다.
또한, 상기 직사각형상의 고정구멍(123)의 바로 아래쪽에는 제2 브라켓(130)이 삽입되기 위한 결합구멍(121)이 형성되어 있다. 이 결합구멍(121)은 원형상으로 이루어진다.
한편, 상기 제2 브라켓(130)은 전체적인 형상이 대략 'ㅓ'자형상으로 형성되는데, 엔진 마운팅 브라켓트(20)와 결합되는 몸체(131)는 직사각형상으로 적어도 2이상의 볼트구멍(131a)이 형성되어 상기 엔진 마운팅 브라켓트(20)에 체결된다.
상기 몸체(131) 전방 중앙에는 선단에 원형상의 돌기를 가지는 회전축(132)이 돌출형성되어, 상기 제1 브라켓(120)에 형성된 결합구멍(121)에 삽입되어 회전가능하게 고정된다.
상기 축(132)에는 링형상의 베어링(170)이 결합되어 상기 제2 브라켓(130)이 제1 브라켓(120)으로부터 회전될 때, 부드럽게 회전운동하도록 하는 역할을 하였다.
또한, 상기 제2 브라켓(130)에 형성된 회전축(132)이 제1 브라켓(120)의 결합구멍(121)에 삽입된 후, 이들을 결합하기 위한 고정핀(140)은 상면이 상기 제1 브라켓(120)에 형성된 직사각형상의 고정구멍(123)에 끼워져 좌우유동이 억제되도록 동일한 직사각형상의 고정부(123a)가 형성되고, 그 하부에는 상기 제2 브라켓(130)에 형성된 회전축(132)에 탄성력 있게 결합되며 상기 회전축(132) 선단에 형성된 돌기에 의해 전후 동작이 구속되도록 하부가 개구된 대략 "C" 형상을 으로 형성된다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트는 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이,
케이스(110)의 전면에 형성된 삽입부(111)에 고무로 형성된 고무부시(160)가 삽입된다.
다음 상기 고무부시(160)에는 동일한 형상을 가지는 제1 브라켓(120)가 삽입된다.
다음 상기 고무부시(160)에 제1 브라켓(120)이 삽입되면, 제2 브라켓(130)에 형성된 회전축(132)이 상기 제1 브라켓(120)에 형성된 결합구멍(121)에 끼워진다.
이때, 상기 회전축(132)에는 베어링(170)이 미리 설치되어 있다.
따라서, 상기와 같이 제1 브라켓(120)에 제2 브라켓(130)이 결합되고 나면 고정핀(140)이 제1 브라켓(120)에 형성된 고정구멍(123) 사이로 끼워지면서 제2 브라켓(130)의 원형상의 회전축(132)을 구속하게 되면서 상기 제2 브라켓(130)가 제1 브라켓(120)으로부터 이탈되지 않도록 한다.
상기와 같이, 제1 및 제2 브라켓(120,120)이 결합된 상태에서, 상기 제1 브라켓(120)을 케이스(110) 내부에 설치되어 있는 고무부시(160) 안으로 삽입한 후, 상기 케이스(110) 상단에 형성된 볼트구멍(112)을 통해 고정볼트(150)로 결합되어 도 2와 같이 결합된다.
상기와 같이, 결합된 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트를 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(2)과 차체(1) 간을 엔진 서포트 브라켓트(10)와 엔진 마운팅 브라켓트(20)에 의해 연결시켜 엔진을 고정하였다.
따라서, 본 발명은 통상적으로, 종래 기술을 통한 아이들 저주파 진동 개선안은 3기통 엔진 내부에 발란스 샤프터라는 모듈을 별도로 장착하여 아이들 저주파 진동 문제를 해결하였으나, 본 발명은 PT 강체 모드 최적 배치를 이용함으로써, 상기와 같은 별도의 장치가 필요가 없어 원가/중량 절감이 가능하며 연비 개선효과가 있다.
또한, 서포트 브라켓에 회전 구조를 적용한 본 발명은 엔진마운트 내부 부시 구조를 변경할 필요가 없어 종래의 엔진마운트를 그대로 사용할 수 있어 차량개발시 막대한 양의 금형수정비를 절감할 수 있다.
상기 PT 강체 모드는 도 6에 도시된 바와 같이, 파워트레인과 마운트를 각각 강체와 스프링으로 가정하여 총 6개의 강체 모드가 도출된다. 그 중 아이들 C1 진동에 영향을 줄 수 있는 강체 모드는 10~20Hz 대역의 ROLL/YAW/PITCH 모드이다. ROLL은 Y축을 기준으로 XZ 방향 평면에서, YAW는 Z축을 기준으로 XY평면에서, PITCH는 X축을 기준으로 YZ평면에서 회전하는 모드이다.
또한, 본 발명의 경우 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 브라켓(130) 회전시 YAW/PITCH 모드는 상향되는 동시에 ROLL 모드는 하향되도록 하였다.
그 이유로는 3기통 엔진 차량에서 아이들 RPM 850은 초기 마운트의 경우 YAW 모드에 근접되어 있어 C1 진동이 약 93dB 이상이었으나, 엔진마운트의 강성 상향을 통해 YAW 모드를 아이들 RPM과 2Hz 이상 이격시켜서 C1 진동을 80dB 수준으로 약 10dB 이상 저감하였다.
그러나 아이들 RPM과 YAW 모드 주파수간 이격량 확보를 위해 단순한 엔진마운트의 정특성 상향은 ROLL 모드의 동반 상향을 야기하기 때문에 주의하여야 한다.
따라서, 본 발명에서는 아래 표에 나타낸 바와 같이,
Figure 112016118826850-pat00002
엔진마운트 내부 부시 구조를 튜닝하여 Y방향 강성 보강을 통해 ROLL 모드 상향은 최소화 하면서도 YAW 모드 주파수를 최대한 상향하는 방법을 사용하였으나 아쉽게도 ROLL 모드 주파수가 초기 대비 약 1.3Hz 상향되는 결과가 도출되었다.
이때 상기 Y축 dB는 한 눈금당 10dB을 나타낸다.
또한, YAW/PITCH 모드를 상향하여도 근본적으로 ROLL 모드가 하향될 수 있도록 하기 위해서 본 발명에서는 서포트 브라켓에 회전 관절이 적용된 엔진마운트 구조를 설치하게 된 것이다.
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.
10 : 엔진 서포트 브라켓트
20 : 엔진 마운팅 브라켓트
100 : 회전결합수단
110 : 케이스
120 : 제1 브라켓
130 : 제2 브라켓
140 : 고정핀
150 : 고정볼트
160 : 고무부시
170 : 베어링

Claims (4)

  1. 엔진과 차체간을 엔진 서포트 브라켓트와 엔진 마운팅 브라켓트에 의해 연결시켜 엔진을 고정하게 되는 구조에 있어서,
    상기 엔진 서포트 브라켓트와 엔진 마운팅 브라켓트를 회전결합수단을 이용하여 일체형성하되,
    상기 회전결합수단은;
    상기 차체에 결합되는 케이스; 및
    상기 케이스와 결합되는 제1 브라켓; 및
    상기 제1 브라켓에 회전가능하게 끼워져 고정되는 제2 브라켓; 및
    상기 제1 및 제2 브라켓을 고정하기 위한 고정핀; 및
    상기 제1 브라켓과 케이스를 결합하기 위한 고정볼트로 이루어진 것을 특징으로 하는 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스 내에 고무부시가 설치된 것을 특징으로 하는 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 브라켓 전면에 베어링이 삽입되어 상기 제2 브라켓이 제1 브라켓으로부터 자유롭게 회전되도록 한 것을 특징으로 하는 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트.


KR1020160164115A 2016-12-05 2016-12-05 회전 관절 서포트 브라켓 일체형 엔진마운트 KR102466969B1 (ko)

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