KR102509209B1 - 듀얼 맴브레인 내장형 노즐플레이트를 가지는 엔진 마운트 - Google Patents

듀얼 맴브레인 내장형 노즐플레이트를 가지는 엔진 마운트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 엔진 작동시 발생되는 진동을 감쇄시키는 자동차용 엔진 마운트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 코어를 지지하는 주고무체와, 상기 주고무체를 하우징에 고정시키는 내부케이스와, 상기 내부케이스에 취부되며 상부멤브레인과 하부멤브레인을 부착시킨 노즐플레이트를 포함하여 구성되고, 상기 노즐플레이트는, 하부플레이트와 상기 하부플레이트에 내삽되어 결합되는 상부플레이트로 이루어지고, 상기 상부플레이트의 상판에 상측맴브레인이 부착되고, 상기 하부플레이트의 바닥판에 하측맴브레인이 부착되는 구성을 특징으로 하는 자동차의 엔진마운트에 관한 것이다.

Description

듀얼 맴브레인 내장형 노즐플레이트를 가지는 엔진 마운트{Engine mount having a nozzle plate including the dual membrane}
본 발명은 자동차의 엔진 작동시 발생되는 진동을 감쇄시키는 자동차용 엔진 마운트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 코어를 지지하는 주고무체와, 상기 주고무체를 하우징에 고정시키는 내부케이스와, 상기 내부케이스에 취부되며 상부멤브레인과 하부멤브레인을 부착시킨 노즐플레이트를 포함하여 구성되고, 상기 노즐플레이트는, 하부플레이트와 상기 하부플레이트에 내삽되어 결합되는 상부플레이트로 이루어지고, 상기 상부플레이트의 상판에 상측맴브레인이 부착되고, 상기 하부플레이트의 바닥판에 하측맴브레인이 부착되는 구성을 특징으로 하는 자동차의 엔진마운트에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 엔진마운트(Engine Mount)는 엔진의 작동시 발생되는 진동을 감쇄시켜주는 장치이다.
이러한 엔진 진동은 저주파 진동과 고주파 진동으로 대분되는데, 저주파 진동은 엔진의 ON/OFF 시, 저속회전시의 토크 변동, 엔진 저회전시의 크랭크축 회전운동에 따른 관성력 및 우력에 의한 파워플랜트 진동, 타이어 회전시의 언밸런스력에 의한 차체진동, 노면 프로필에 따른 서스펜션을 통한 차체 진동 등이 있다.
또한, 고주파 진동은 엔진 고회전시의 크랭크축 회전운동에 따른 관성력, 우력에 의한 파워플랜트 진동, 변속기내 기어의 맞물림 진동, 연소시의 실린더블록 진동, 크랭크축의 굽힘, 비틀림진동, 파워플랜트의 굽힘, 비틀림 진동 등을 들 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 엔진 작동에 의한 대진폭의 저주파 진동 또는 미진폭의 고주파 진동은 엔진마운트에 전달되며, 엔진마운트에 설치된 주고무체의 압축과 복원 작용으로 인하여 엔진마운트 내부에 밀봉된 유체가 엔진마운트 내부 공간에서 상부 또는 하부로 반복적으로 유동됨으로써 엔진의 진동에너지를 감쇄시키는 작동을 수행한다.
도 1 은 종래 엔진마운트를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 종래 엔진마운트는 외관 몸체를 이루는 하우징(10,10')과, 하우징(10,10')의 상부에 취부되어 체결 볼트(31)를 고정시키는 코어(30)와, 상기 코어(30)를 지지하는 주고무체(20)와, 상기 주고무체(20)를 하우징(10)에 고정시키는 내부케이스(40)와, 상기 내부케이스(40)에 취부되어 멤브레인(60)을 부착시키는 플레이트(50)와, 상기 코어(30)와 주고무체(20)의 하부에 액체가 봉입된 상태의 상부액실(11)과 하부액실(12) 사이를 구획하는 멤브레인(60)과, 상기 멤브레인 하부에 결합되어 엔진마운트의 하우징(10)의 하부를 차폐하는 탄성재질의 다이어프램(70)을 포함한다.
이때, 상기 플레이트(50)는 상부플레이트(51)와 하부플레이트(52)가 상호 결합되어 이루어지며, 상기 멤브레인(60)은 러버(61)와 러버(61) 내부에 삽입고정되는 러버플레이트(62)로 이루어진다.
상기와 같이 구성되는 종래의 엔진마운트는, 엔진으로부터의 진동이 전해지면 코어(30)와 주고무체(20)의 형상이 변형되면서 상부액실(11)의 체적이 변동되며, 변동된 체적에 상응하는 양 만큼의 유체가 플레이트(50)의 오리피스(53) 또는 멤브레인(60)과 플레이트(50) 사이의 간극을 통하여 상부액실(11)로부터 하부액실(12)로 전달되면서 엔진마운트에 가해지는 진동을 감쇄시키게 된다.
이때, 엔진마운트에 가해지는 진동이 대진폭의 저주파 진동일 경우에는, 코어(30) 및 주고무체(20)의 변형 체적에 상응하는 유체의 양이 멤브레인(60)과 플레이트(50) 사이의 간극을 통과할 수 있는 이동량보다 크게 이루어지기 때문에, 유체가 멤브레인(60)과 플레이트(50) 사이의 간극을 통과하지 못하고 플레이트(50)에 형성된 환형의 오리피스(53)을 따라서 상부액실(11)로부터 하부액실(12)로 이동되면서 큰 감쇄력을 발생시키게 된다.
반면, 엔진마운트에 가해지는 진동이 미진폭의 고주파 진동일 경우에는, 코어(30) 및 주고무체(20)의 변형 체적에 상응하는 유체의 양이 멤브레인(60)과 플레이트(50)와의 간극을 통과할 수 있는 이동량보다 적게 이루어지기 때문에, 유체가 멤브레인(60)과 플레이트(50) 사이의 간극을 통과하면서 상부액실(11)로부터 하부액실(12)로 단시간 내에 통과하여 작은 감쇄력을 발생시키게 된다.
이때, 도 1 의 하부에 도시된 멤브레인(60)의 확대도를 참조하면, 멤브레인(60)과 플레이트(50)와의 간극에 의하여 유체가 이동되는 유로(54)를 나타내고 있다.
즉, 멤브레인(60)은 상부플레이트(51)의 걸림턱(51a)과 하부플레이트(52)의 걸림턱(52a)의 사이에 결합되며, 멤브레인(60)의 러버(61) 상면과 상부플레이트(51)의 걸림턱(51a) 사이에 제 1 유격(d1)이 형성되며, 멤브레인(60)의 러버(61) 바닥면과 하부플레이트(52)의 걸림턱(52a) 사이에 제 2 유격(d2)이 형성되면서 유체를 이동시키는 멤브레인 유로(54)가 형성되는 것이다.
그런데, 도 2 에 도시된 바와 같이 주로 대진폭의 저주파 진동일 경우 멤브레인(60)에 가해지는 진동으로 인하여 멤브레인(60)에 일종의 충격음인 래틀 이음(rattle noise)이 발생되며, 이러한 래틀 이음은 멤브레인(60)의 유로(54)를 형성하는 제 1 유격(d1)과 제 2 유격(d2)의 존재로 인하여 발생되는 것이다.
그러므로, 종래 엔진마운트는 멤브레인(60)에서 발생되는 래틀 이음과 같은 소음이 자동차의 NVH(Noise, Vibration and Harshness) 성능을 저하시키는 요인으로 작용되어 왔다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 제반 문제점들을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 멤브레인과 플레이트 사이의 유격을 제거하고, 엔진마운트에 발새외는 래틀 이음을 감소시켜 자동차의 NVH 성능을 향상시킬 수 있는 소음 저감을 위한 멤브레인을 가지는 엔진 마운트의 구성을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 동특성 개선 및 소음 저감을 위한 멤브레인을 가지는 엔진 마운트의 구성은, 코어를 지지하는 주고무체와, 상기 주고무체를 하우징에 고정시키는 내부케이스와, 상기 내부케이스에 취부되며 상부멤브레인과 하부멤브레인을 부착시킨 노즐플레이트를 포함하여 구성되고, 상기 노즐플레이트는, 하부플레이트와 상기 하부플레이트에 내삽되어 결합되는 상부플레이트로 이루어지고, 상기 상부플레이트의 상판에 상측맴브레인이 부착되고, 상기 하부플레이트의 바닥판에 하측맴브레인이 부착되는 구성을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 동특성 개선 및 소음 저감을 위한 멤브레인을 가지는 엔진 마운트의 효과는 다음과 같다.
첫째, 본 발명의 엔진마운트는, 플레이트와 멤브레인 사이에 간극이 형성되지 않음으로써 대진폭의 저주파 진동이 가해질 경우 발생하는 래틀 이음을 원천적으로 제거하여 자동차의 NVH 성능을 향상시킬 수 있게 된 효과를 발현한다.
둘째, 본 발명의 엔진마운트는 상측맴브레인과 하측맴브레인의 이중의 계층으로 이루어져 있으므로 맴브레인의 내구성이 증대된다.
셋째, 본 발명의 엔진마운트는 상측맴브레인과 하측맴브레인은 제작할 때 소정의 두께를 가지도록 형성하고, 이렇게 형성된 상측멤브레인 또는 하측멤브레인의 두께와, 상부플레이트의 일측의 삽입편의 말단과 타측의 삽입편의 말단 사이의 상부길이와 상기 하부플레이트의 일측의 삽입편의 말단과 타측의 삽입편의 말단 사이의 하부길이에 따라서 엔진마운트의 동특성을 튜닝할 수 있어 자동차의 NVH 성능을 향상시키기 위한 설계상의 자유도를 확대시킬 수 있는 매우 진보한 발명인 것이다.
도 1 은 종래의 엔진마운트의 구성도,
도 2 는 종래의 엔진마운트의 래틀이음이 발생되는 상태를 나타내는 도면,
도 3 은 본 발명의 엔진마운트의 구성도,
도 4 는 본 발명의 엔진마운트의 노즐플레이트의 분해사시도,
도 5 는 도 3 의 A 부 확대단면도로서, 본 발명의 엔진마운트의 노즐플레이트의 상세도,
도 6 내지 8 은 본 발명의 엔진마운트의 노즐플레이트의 작동상태도,
도 9 는 본 발명의 엔진마운트의 튜닝상태를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 동특성 개선 및 소음 저감을 위한 멤브레인을 가지는 엔진 마운트의 구성 및 그 작동을 상세하게 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 실시예로 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 3 은 본 발명의 엔진마운트의 구성도, 도 4 는 본 발명의 엔진마운트의 노즐플레이트의 분해사시도, 도 5 는 도 3 의 A 부 확대단면도로서, 본 발명의 엔진마운트의 노즐플레이트의 상세도이다. 전술한 종래 기술의 엔진마운트와 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명하기로 한다.
도 3 을 참조하면, 본 발명의 엔진마운트는 외관 몸체를 이루는 하우징(10,10')과, 하우징(10,10')의 상부에 취부되어 체결 볼트(31)를 고정시키는 코어(30)와, 상기 코어(30)를 지지하는 주고무체(20)와, 상기 주고무체(20)를 하우징(10)에 고정시키는 내부케이스(40)와, 상기 내부케이스(40)에 취부되며 상부멤브레인(101)과 하부멤브레인(102)을 부착시킨 노즐플레이트(110)와, 상기의 노즐플레이트(110) 하측에서 내부케이스(40)에 결합되어 엔진마운트의 하우징(10)의 하부를 차폐하는 탄성재질의 다이어프램(70)을 포함한다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 노즐플레이트(110)는 하부플레이트(112)와 상기 하부플레이트(112)에 내삽되어 결합되어 상부플레이트(111)로 이루어져 있다.
상기 상부플레이트(111)는 원형의 상판(115)과 상판(115)의 둘레를 따라서 하방으로 연장된 측벽(116)을 가지며, 상판(115)의 중앙은 개구되어 개구의 내측으로 상측맴브레인(101)이 부착되어 있다. 상기 상측맴브레인(101)의 재질은 고무재이다.
또한, 상기 상부플레이트(111)의 상판(115) 일측에 유체의 유동을 위한 오리피스(113)가 형성된다.
상기 하부플레이트(112)는 원형의 바닥판(117)과 바닥판(117)의 둘레를 따라서 상방으로 연장된 측벽(118)을 가지며, 바닥판(117)의 중앙은 개구되어 개구의 내측으로 하측맴브레인(102)이 부착되어 있다. 상기 하측맴브레인(102)의 재질은 고무재이다.
이때, 도 5 의 노즐플레이트(110)의 확대단면도에 도시된 바와 같이, 상기 상부플레이트(111)의 측벽(116)의 내측으로 걸림턱(111a)이 형성되고, 상기 걸림턱(111a)으로부터 내측을 향하여 평행하게 연장된 삽입편(111b)이 형성된다.
그리고, 상측맴브레인(101)의 몸체에는 상기 삽입편(111b)이 내삽되는 삽입홈(103)이 형성되어, 상측맴브레인(101)과 상부플레이트(111)가 상호 결합된다.
또한, 상기 하부플레이트(112)의 측벽(118)의 내측으로 걸림턱(112a)이 형성되고, 상기 걸림턱(112a)으로부터 내측을 향하여 평행하게 연장된 삽입편(112b)이 형성된다.
그리고, 상기 하측멤브레인(102)의 몸체에 상기 삽입편(112b)이 내삽되는 삽입홈(104)이 형성되어, 하측맴브레인(102)과 하부플레이트(112)가 상호 결합된다.
한편, 상기 상측맴브레인(101)과 하측맴브레인(102)은 상측맴브레인(101)과 하측맴브레인(102)은 제작할 때 소정의 두께(w)를 가지도록 형성하고, 이렇게 형성된 상측멤브레인 또는 하측멤브레인의 두께(w)에 따라서 동특성이 변동될 수 있다.
아울러, 상기 상측맴브레인(101)과 하측맴브레인(102)의 사이에 중공의 공간부(105)가 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 엔진마운트의 작동을 도 6 내지 8 을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 6 은 엔진의 아이들(idle) 상태와 같이 고주파 진동으로 인하여 미소 진동이 본 발명 엔진마운트에 가해지면, 상측맴브레인(101)만이 상하로 유동되면서 진동을 감쇄시키게 된다.
다음으로, 도 7 은 자동차가 험로를 주행하는 경우 등과 같이 자동차의 대변위 거동에 의한 대변위 진동이 가해지는 경우, 상측맴브레인(101)이 하측으로 변형되면서 대변위 거동에 의한 진동을 감쇄시킨다.
이때, 상측맴브레인(101)이 하방으로의 처짐 최대치가 변형될 경우에는, 상측맴브레인(101)이 하측맴브레인(102)에 접촉되면서 하측맴브레인(102)에 의하여 대변위 진동의 감쇄가 발생되어, 하측맴브레인(102)이 일종의 스토퍼(stopper) 역할을 수행하게 된다.
나아가, 도 8 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 엔진마운트에 가해지는 진동이 대변위 진동일 경우, 상술한 상측맴브레인(101)의 하방의 처짐 작동과 더불어, 상부플레이트(111)에 형성된 오리피스(113)을 따라서 상부액실(11)로부터 하부액실(12)로 유체가 이동되면서 엔진마운트가 대변위 진동을 감쇄시키게 된다.
따라서, 본 발명의 엔진마운트는 상술한 바와 같이 고주파 진동으로 인한 미소진동과 대변위 거동에 의한 대변위 진동을 상측맴브레인(101) 및 하측맴브레인(102)에 의하여 감쇄시킬 수 있으므로, 종래와 같이 상기 노즐플레이트와 멤브레인 사이에 유격이 존재할 필요가 없어 종래 엔진마운트에서 해당 유격의 존재로 인하여 발생하였던 래틀 이음을 소거하여 자동차의 NVH 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
상기와 같은 작동을 수행하는 본 발명의 엔진마운트는 노즐플레이트(110) 내부에 상측맴브레인(101) 및 하측맴브레인(102)의 가지는 듀얼멤브레인 구조이므로, 종래 단일 맴브레인 구조와 비교하여 맴브레인의 내구성을 증대시킬 수 있게 된다.
도 9 는 본 발명의 엔진마운트의 튜닝상태를 나타내는 도면이다.
본 발명의 엔진마운트는, 상부플레이트(111)의 삽입편(111b)과 하부플레이트(112)의 삽입편(112b)의 길이를 조절함에 따라서 미진폭의 고주파 진동에 대한 감쇄효를 튜닝할 수 있다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 상측맴브레인(101)을 결합시키는 상부플레이트(111)의 일측의 삽입편(111b)의 말단과 타측의 삽입편(111b)의 말단 사이의 길이를 상부길이(L1)라 하고, 하측맴브레인(102)을 결합시키는 하부플레이트(112)의 일측의 삽입편(112b)의 말단과 타측의 삽입편(111b)의 말단 사이의 길이를 하부길이(L1)라 지칭할 경우, 상기 상부길이(L1)과 상기 하부길이(L2)를 조절함으로써 아이들(idle) 상태에서의 고주파 진동에 대한 감쇄효를 튜닝할 수 있게 되는 것이다.
즉, 도 9 의 상단부 (a) 부분에 도시된 바와 같이 러버상부길이(L1)와 러버하부길이(L2)가 동일한 경우(L1=L2), 아이들 상태에서의 고주파 진동에 대한 동특성을 중간값이라고 상정하면,
도 9 의 중단부 (b) 부분에 도시된 바와 같이, 상부길이(L1)가 하부길이(L2)보다 더 긴 경우(L1>L2), 상측맴브레인(101)이 하측맴브레인(102) 보다 더 크게 유동되므로 수식 F=Kx (Hook' law, F: 탄성력, K: 용수철 상수, x: 변형거리)에 의하여 아이들 상태에서의 고주파 진동에 대한 동특성이 상부길이(L1)와 하부길이(L2)가 동일한 경우보다 더 저감된다. 그러므로, 동특성이 저감됨에 따라서 엔진마운트의 진동에 대한 감쇄 효과가 증대된다.
또한, 도 9 의 하단부 (c) 부분에 도시된 바와 같이, 상부길이(L1)가 하부길이(L2)보다 더 짧을 경우(L1<L2), 아이들시 고주파 진동에 대하여 상측멤브레인(101)이 하측멤브레인(101) 보다 더 적게 유동되므로 F=Kx 에 의하여 아이들시 고주파 진동에 대한 동특성이 러버상부길이(L1)와 러버하부길이(L2)가 동일한 경우보다 더 증가된다.
이때, 상기 상측맴브레인(101)의 두께(w)가 더 두꺼울수록 상측맴브레인(101)의 유동량이 감소되므로 동특성이 증가되게 된다.
여기서, 상기 상측맴브레인(101)과 하측맴브레인(102)은 제작할 때 소정의 두께(w)를 가지도록 형성하고, 이렇게 형성된 상측멤브레인 또는 하측멤브레인의 두께(w)에 따라서 동특성이 변동될 수 있다.
한편, 상기 상측맴브레인(101)과 하측맴브레인(102)의 사이에 중공의 공간부(105)에 유체를 수용시키거나 또는 에어(air)를 댐핑(damping)시키게 되면, 유체나 에어가 진동에 대하여 저항력을 발현하여 상측맴브레인(101)의 유동량이 감소되므로 동특성이 증가된다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10,10'; 하우징
11; 상부액실
12; 하부액실
20; 주고무체
30; 코어
31; 체결볼트
40; 내부케이스
50; 종래 노즐플레이트
60; 종래 멤브레인
70; 다이아프램
101; 상측 멤브레인
102; 하측 멤브레인
103,104; 삽입홈
105; 공간부
110; 본 발명 노즐플레이트
111; 상부 플레이트
111a; 상부플레이트 걸림턱
111b; 상부플레이트 삽입편
112; 하부 플레이트
112a; 하부플레이트 걸림턱
112b; 하부플레이트 삽입편
113,114; 오리피스

Claims (6)

  1. 자동차의 엔진마운트에 있어서,
    하우징(10)에 내삽되어 코어(30)를 지지하는 주고무체(20);
    상기 주고무체(20)와 상기 하우징(10) 사이에 게재되어 상기 주고무체(20)를 하우징(10)에 고정시키는 내부케이스(40);
    상기 내부케이스(40)에 취부되며 상측맴브레인(101)과 하측맴브레인(102)을 부착시킨 노즐플레이트(110); 를 포함하여 구성되고,
    상기 노즐플레이트(110)는,
    하부플레이트(112)와 상기 하부플레이트(112)에 내삽되어 결합되는 상부플레이트(111)로 이루어지고,
    상기 상부플레이트(111)의 상판(115)에 상측맴브레인(101)이 부착되고,
    상기 하부플레이트(112)의 바닥판(117)에 하측맴브레인(102)이 부착되고,
    상기 상부플레이트(111)의 측벽(116)의 내측으로 걸림턱(111a)이 형성되고, 상기 걸림턱(111a)으로부터 연장된 삽입편(111b)이 형성되며, 상기 삽입편(111b)이 상측맴브레인(101)의 몸체에 형성된 삽입홈(103)에 삽입되고,
    상기 하부플레이트(112)의 측벽(118)의 내측으로 걸림턱(112a)이 형성되고, 상기 걸림턱(112a)으로부터 연장된 삽입편(112b)이 형성되며, 상기 삽입편(112b)이 하측맴브레인(102)의 몸체에 형성된 삽입홈(104)에 삽입되고,
    상기 상부플레이트(111)의 일측의 삽입편(111b)의 말단과 타측의 삽입편(111b)의 말단 사이의 상부길이(L1)와, 상기 하부플레이트(112)의 일측의 삽입편(112b)의 말단과 타측의 삽입편(111b)의 말단 사이의 하부길이(L2)에 따라서 엔진마운트의 동특성이 조절되고,
    상기 상부플레이트(111)의 삽입편(111b)의 길이 및 상기 하부플레이트(112)의 삽입편(112b)의 길이는 제작할 때 소정의 길이를 가지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진마운트.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상측맴브레인(101)과 하측맴브레인(102)의 두께(w)는 제작할 때 소정의 두께를 가지도록 형성하고, 형성된 상기 상측맴브레인(101)과 하측맴브레인(102)의 두께(w)에 따라서 엔진마운트의 동특성이 조절되는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진마운트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상측맴브레인(101)과 하측맴브레인(102)의 사이에 중공의 공간부(105)가 형성되고,
    상기 공간부(105)에 유체나 에어를 수용하여 엔진마운트의 동특성을 조절하는 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진마운트.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부플레이트(111)의 상판(115) 일측에 유체의 유동을 위한 오리피스(113)가 형성되는 구성을 특징으로 하는 자동차의 엔진마운트.
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