KR20040029216A - 차량의 반 능동 마운트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 반 능동 마운트 장치에 관한 것으로, 고주파영역의 진동에서 MR유체의 순환을 원활히 유도해 스프링특성값의 급격한 변화를 방지시켜 저주파영역은 물론 고주파영역에서의 진동 절연성능을 유지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진을 지지하는 상·하부케이스(1,2)의 내부 빈 공간으로 구비된 진동흡수수단이 상기 케이스(1,2)의 내부공간을 양분하면서 충진된 MR유체(5, 또는 ER유체)가 이동되도록 중앙부위로 개구홀을 형성한 오르피스플레이트(3)와, 이 플레이트(3)의 하부부위로 결합되어 이동된 MR유체(5, 또는 ER유체)를 수용하는 하우징(6), 차량의 주행조건에 따라 제어조건을 판단하는 콘트롤러에 의해 MR유체(5)에 가해지는 자기장세기를 가변시키도록 상기 플레이트(3)에 결합된 전자석(4) 및 상기 플레이트(3)의 개구홀 주위로 가류 접착되어 상부케이스(1)의 빈 공간에 충진된 MR유체(5)를 2개의 영역으로 분할하도록 돌출된 공진부재(10)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 반 능동 마운트 장치{Semi active mount device in vehicle}

본 발명은 차량의 반 능동 마운트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엠알유체의 충진 공간 영역을 압력차를 갖는 2부분으로 형성해 MR유체의 빠른 유동을형성하는 고주파 영역에 대한 진동 절연정도를 향상할 수 있도록 된 차량의 반 능동 마운트 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량이나 기계구조물에 진동이 발생될 수 있는 물체 또는 가진원을 지지하기 위해 사용되는 마운트는 가진원으로부터 구조물로 전달되는 전달력을 최소화하여 소음 및 진동을 저감시킬 수 있어야 한다.

특히, 자동차의 엔진은 피스톤과 컨넥팅로드의 상하운동에 의한 중심위치의 주기적 변화와, 실린더 축방향으로 생기는 왕복운동 부분의 관성력, 컨넥팅로드가 크랭크 축의 좌우로 흔들리는 것에 의한 관성력및, 크랭크 축에 가해지는 회전력의 주기적인 변화에 구조적으로 항상 진동을 받게 된다.

이와 같은 엔진의 진동발생 원인들은 단독으로 작용하는 것이 아니라 항상 복합적으로 작용해서 엔진이 상하방향과 좌우방향으로 진동이 발생되게 되고, 특히 실린더수가 적은 엔진은 실린더수가 많은 것 보다 또한 저속회전시에는 고속시보다 진동이 커지게 된다.

이에 따라 자동차 엔진의 경우에는 전달력을 감쇠시키기 위해 이론적으로 마운트의 자체적인 강성은 작아야 하지만, 역으로 가진원을 안정적으로 지지하기 위해서는 정적인 지지강성이 적정하게 유지되어야 하므로, 마운트의 설계시 가장 중요하게 고려되는 사안은 상호 상반되는 동적강성 및 정적강성을 적절하게 만족시켜야 하는데 있다.

그런데, 이와 같은 요구조건의 실행을 위해 채용되고 있는 고무와 같은 고분자재료로 형성된 방진재는 진동이 거의 발생하지 않는 저주파수대역에서는 충분한지지강성을 지니지만 진동이 발생되는 고주파수대역에서는 이 같은 진동을 충분히 감쇠 또는 차단할 수 있는 복합적인 특성 모두를 만족시키지 못하고 있는 실정에 있다.

이에 따라, 상술된 요구조건을 만족시키기 위해 자기장 또는 전기장에 따라 점성 또는 항복응력이 변하는 가제어성유변 유체인 MR유체(Magneto-rheological Fluid) 또는 ER유체(Electro-rheological Fluid)를 이용하는 반 능동 마운트를 사용하는데, 이러한 반 능동 마운트는 많은 기계요소를 사용하지 않고 단지 자기장 또는 전기장만을 가하므로 마운트 전체의 단순화와 경량화 및 소형화가 가능함은 물론 가진원으로부터 전달되는 에너지를 상시적으로 소실(dissipation)시킬 수 있어 안정을 유지할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 이와 같은 반 능동 마운트의 한 예를 도시한 것으로, 금속으로 보강된 고무재를 갖춘 상부케이스(1)에 결합되어지는 금속재질의 하부케이스(2)가 이루는 내부 빈 공간에 진동흡수수단이 내장되되, 이 진동흡수수단은 상기 케이스(1,2)를 구분하도록 위치되는 오르피스플레이트(3)와, 상기 하부케이스(2)의 내부공간으로 위치되어 가해진 외부 진동시 상기 플레이트(3)에 형성된 구멍을 통해 이동되는 MR유체(5, 또는 ER유체)를 수용하도록 이 플레이트(3)의 하부부위에 결합된 하우징(6) 및 상기 플레이트(3)에 MR유체(5)의 유출입 홀을 형성하도록 그 중앙을 중공으로 형성하면서 진동의 종류에 따라 외부로부터 공급되는 전류의 세기를 가변시키는 전자석(4)으로 이루어진다.

이와 같은 반 능동 마운트는 외력(F)이 가해지면 상부케이스(1)의 고무재질부분이 찌그러지면서 공간내에 충진된 MR유체(5)에 압력을 가하게 되면, 상기 상부케이스(1)내의 MR유체(5)가 오르피스플레이트(3)에 구비된 전자석(4)의 중공홀을 통해 하부케이스(2)의 하우징(6)으로 유입되는 한편, 상기 외력(F)이 제거되면 상부케이스(1)의 고무재질부분이 다시 복원되면서 상기 하부케이스(2)의 하우징(6)내 MR유체(5)가 상부케이스(1)로 복귀되어지게 된다.

이와 같이, 상기 상·하부케이스(1,2)내에 충진된 MR유체(5)가 가해진 외력(F)에 의해 변형되는 상부케이스(1)에 의해 순환되면서 진동을 절연하게 된다.

한편, 험로를 주행하는 것과 같이 큰 댐핑력이 필요한 경우에는 콘트롤러(통상 ECU)가 이를 판단해 외부의 전원을 전자석(4)으로 공급해 자기장을 발생시키고, 이와 같이 상기 전자석(4)에 의해 발생된 자기장에 의하여 상기 MR유체(5)의 입자배열이 변하면서 유체의 점성이 크게 즉, 스프링특성값(Kd)이 크게 되어 댐핑력을 크게 할 수 있게 된다.

그리고, 험로 주행시와 같이 대 변위 MR유체(5)를 고체화시키도록 외부로부터 전류를 공급해 센 자기장을 형성하는 전자석(4)으로 이루어진다.

그러나, 통상적으로 엔진은 변속기와 결합되어 있어 엔진과 변속기가 하나의 탄성체 역할을 해 대략 300Hz - 400Hz 영역의 고주파를 발생하게 되고, 이와 같은 고주파 영역의 진동의 경우에는 상기 반 능동 마운트로 전달될 때 진동 절연 효과를 발생시키지 못하는 단점이 있게 된다.

즉, 상기 마운트에 고주파 대역의 진동이 전달되면 상부케이스(1)의 변화가 내부의 MR유체(5)를 하부케이스(2)쪽으로 밀어내는 순간에 다시 상부케이스(1)쪽으로 끌어내는 과정을 빠르게 반복하게 되고 이때, 상기 상·하부케이스(1,2)내에 충진된 MR유체(5)가 오르피스플레이트(3)의 개구홀을 통해 순환되지 못하는 현상이 발생되어 진동 절연 효과가 거의 발휘되지 못하는 현상을 가져오게 된다.

이는, 도 4에 도시된 바와 같이 MR유체(5)의 스프링특성(Kd)값이 고주파영역에서 급격히 변해 즉, 반 능동 마운트가 딱딱해지는 결과를 가져와 엔진의 공회전이나 정속주행시와 같이 대변위가 일어나지 않는 경우에 전달되는 진동을 그대로 투과시켜 주기 때문이므로 이에 대한 개선이 필히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 고주파영역의 진동에서 MR유체의 순환을 원활히 유도해 스프링특성값의 급격한 변화를 방지시켜 저주파영역은 물론 고주파영역에서의 진동 절연성능을 유지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진을 지지하는 상·하부케이스의 내부 빈 공간으로 구비된 진동흡수수단이 상기 케이스의 내부공간을 양분하면서 충진된 MR유체가 이동되도록 중앙부위로 개구홀을 형성한 오르피스플레이트와, 이 플레이트의 하부부위로 결합되어 이동된 MR유체를 수용하는 하우징, 차량의 주행조건에 따라 제어조건을 판단하는 콘트롤러에 의해 MR유체에 가해지는 자기장세기를 가변시키도록 상기 플레이트에 결합된 전자석 및 상기 플레이트의 개구홀 주위로 가류 접착되어 상부케이스의 빈 공간에 충진된 MR유체를 2개의 영역으로 분할하도록 돌출된 공진부재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래에 따른 엠알유체를 이용한 반능동 마운트의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 엠알유체를 이용한 반능동 마운트의 구성도

도 3은 도 2의 변형례로서, 엠알유체를 이용한 반능동 마운트의 다른 구성도

도 4는 본 발명에 따른 고주파 대역에서의 절연 성능 선도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 상부케이스2 : 하부케이스

3 : 오르피스플레이트4 : 전자석

5 : MR유체6 : 하우징

10,10' : 공진부재20 : 고정부재

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 엠알유체를 이용한 반능동 마운트의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 반 능동 마운트는 엔진과 차체사이에서 전달되는 진동을 절연하도록 일부 변형되는 재질로 이루어져 서로 결합되면서 그 내부로 빈 공간을 형성하는 상·하부케이스(1,2)와, 이 케이스(1,2)의 내부 빈 공간으로 구비된 진동흡수수단으로 이루어지되, 이 진동흡수수단은 상기 케이스(1,2)의 내부공간을 양분하면서 충진된 MR유체(5, 또는 ER유체)가 이동되도록 중앙부위로 개구홀을 형성한 오르피스플레이트(3)와, 이 플레이트(3)의 하부부위로 결합되어 이동된 MR유체를 수용하는 하우징(6), 차량의 주행조건에 따라 제어조건을 판단하는 콘트롤러에 의해 MR유체(5)에 가해지는 자기장세기를 가변시키도록 상기 플레이트(3)에 결합된 전자석(4) 및 상기 플레이트(3)의 개구홀 주위로 가류 접착되어 상부케이스(1)의 빈 공간에 충진된 MR유체(5)를 2개의 영역으로 분할하도록 돌출된 공진부재(10)로 이루어진다.

여기서, 상기 공진부재(10)는 오프피스플레이트(3)의 개구홀 부위를 소정간격을 두고 감싸면서 그 상부 입구를 어느 정도 막아 상기 상부케이스(1)의 공간을 공진부재(10)의 내·외부 공간으로 이분시켜주도록 중공 원추대 형상으로 이루어지게 된다.

한편, 상기 상부케이스(1)의 공간은 상·하로 이분될 수 있는데 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 공진부재(10')가 상부케이스(1)의 금속부위에 고정되어 수직하게돌출된 고정부재(20)의 끝단부위로 결합되고 이때, 상기 공진부재(10')는 양쪽부위를 안쪽으로 말아 올려진 형상을 이루면서 상기 플레이트(3)의 개구홀 부위로 위치되어진다.

이하 본 발명의 작동에 대해서 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 반 능동 마운트는 전술한 종래의 경우와 같이 저주파 대역의 진동에 의해 가해지는 외력(F)이 상부케이스(1)의 고무재질부분을 변형시키면서 공간내에 충진된 MR유체(5)에 압력을 가하게 된다.

이에 따라, 상기 상부케이스(1)내의 MR유체(5)가 오르피스플레이트(3)에 구비된 전자석(4)의 중공홀을 통해 하부케이스(2)의 하우징(6)으로 유입되는 한편, 상기 외력(F)이 제거되면 상부케이스(1)의 고무재질부분이 다시 복원되면서 상기 하부케이스(2)의 하우징(6)내 MR유체(5)가 상부케이스(1)로 복귀되는 과정을 반복하면서 진동을 절연하게 된다.

또한, 험로를 주행하는 것과 같이 큰 댐핑력이 필요한 경우에는 콘트롤러(통상 ECU)가 이를 판단해 외부의 전원을 전자석(4)으로 공급해 자기장을 발생시키고, 이와 같이 상기 전자석(4)에 의해 발생된 자기장에 의하여 상기 MR유체(5)의 입자배열이 변하면서 유체의 점성이 크게 즉, 스프링특성값(Kd)이 크게 되어 댐핑력을 크게 할 수 있게 된다.

그리고, 험로 주행시와 같이 대 변위 MR유체(5)를 고체화시키도록 외부로부터 전류를 공급해 센 자기장을 형성하는 전자석(4)으로 이루어진다.

한편, 전술한 종래의 문제점이던 대략 300Hz - 400Hz 영역의 고주파 대역 진동이 반 능동 마운트로 전달되면, 상부케이스(1)의 변화에 의해 내부의 MR유체(5)가 하부케이스(2)쪽으로 쏠려지면서 도3에 도시된 공진부재(10)로 유입되면서 오르피스플레이트(3)에 구비된 전자석(4)에 의해 형성된 중공홀을 통해 하부케이스(2)로 유입되게 된다.

이때, 고주파 대역 진동의 특성으로 인해 상기 MR유체(5)는 하부케이스(2)쪽으로 유입되기도 전에 다시 빠르게 상부케이스(1)쪽으로 되돌아가려하지만, 상기 상부케이스(1)의 공간을 플레이트(3)의 개구홀 주위 공간과 그 이외의 공간으로 2분하는 공진부재(10)에 의해 일부 MR유체(5)의 복귀가 저지되면서 하부케이스(2)쪽으로 순환되게 된다.

즉, 상기 공진부재(10)내부로 유입되지 않은 MR유체(5)가 고주파 진동 특성에 의해 빠르게 유동되는데 반해, 상기 공진부재(10)내부로 유입된 MR유체(5)는 공진부재(10)가 차단막 역할을 하여 상부케이스(1)의 변형시 가해졌던 가압력에 의한 압력을 유지해 오르피스플레이트(3)의 개구홀을 통해 하부케이스(2)의 하우징(6)쪽으로 유입되어지게 된다.

이에 따라, 상기 MR유체(5)는 상부케이스(1)의 공진부재(10)내 영역과 하부케이스(2)의 하우징(6)사이에서 순환되어 댐퍼기능을 수행하게 되어, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 반 능동 마운트에 가해지는 고주파 진동에 대한 스프링특성(Kd)값의 급격한 증가를 가져오지 않고 정상적인 진동 절연 효과를 발생시키게 됨은 물론이다.

한편, 도 3에 도시된 공진부재(10')와 같이 상부케이스(1)내 공간을 상·하로 이분하는 경우에도 동일하게 고주파 진동 절연 효과를 가져오는데 즉, 상기 상부케이스(1)의 변형에 의해 가압력을 받은 MR유체(5)중 공진부재(10')아래부위에서는 공진부재(10')가 차단막 역할을 하게 되고 이에 따라, 상기 MR유체(5)는 상부케이스(1)의 공진부재(10)내 영역과 하부케이스(2)의 하우징(6)사이에서 순환되어 댐퍼기능을 수행하게 되어, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 반 능동 마운트에 가해지는 고주파 진동에 대한 스프링특성(Kd)값의 급격한 증가를 가져오지 않고 정상적인 진동 절연 효과를 발생시키게 됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반 능동 마운트내 충진된 MR유체의 급격한 유동을 제한하도록 MR유체 충진 공간을 이등분시키는 공진부재를 매개로 엔진의 공회전이나 정속주행시와 같이 고주파 대역의 진동이 전달될 때, 상기 마운트내 일부영역의 MR유체를 지속적으로 순환시켜 전체적인 스프링특성값의 급격한 변화를 방지해 저주파영역은 물론 고주파영역에서의 진동 절연성능을 유지할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

1. 전달되는 진동에 의해 변형되도록 서로 결합된 상·하부케이스(1,2)의 내부 빈 공간으로 구비된 진동흡수수단이 상기 케이스(1,2)의 내부공간을 양분하면서 충진된 MR유체(5)가 이동되도록 중앙부위로 개구홀을 형성한 오르피스플레이트(3)와, 이 플레이트(3)의 하부부위로 결합되어 이동된 MR유체를 수용하는 하우징(6) 및 차량의 주행조건에 따라 제어조건을 판단하는 콘트롤러에 의해 MR유체(5)에 가해지는 자기장세기를 가변시키도록 상기 플레이트(3)에 결합된 전자석(4)으로 이루어지되,

   상기 상부케이스(1)에는 플레이트(3)의 개구홀 주위로 가류 접착되어 상부케이스(1)의 MR유체(5)영역을 2개의 영역으로 분할하도록 돌출된 공진부재(10)가 구비된 차량의 반 능동 마운트 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 공진부재(10)는 오프피스플레이트(3)의 개구홀 부위를 소정간격을 두고 감싸는 중공 원추대 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 반 능동 마운트 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 공진부재(10')가 상부케이스(1)의 공간은 상·하로 이분하도록 양쪽부위를 안쪽으로 말아 올린 형상을 이루면서 상부케이스(1)의 금속부위에 고정되어 수직하게 돌출된 고정부재(20)의 끝단부위로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 반 능동 마운트 장치.