KR20100097350A - 엔진 마운트 설치 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진을 차체나 기계실 바닥에 진동 절연 상태로 설치하는 엔진 마운트 설치 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 엔진 마운트 설치 방법은, 엔진의 측면에 복수의 브래킷을 고정하고, 상기 복수의 브래킷의 하단에 각각 아래의 수학식을 만족하는 고유진동수를 가지는 엔진 마운트를 설치하고, 상기 엔진 마운트의 하단을 차체나 바닥에 고정한다.

이와 같은 본 발명은, 엔진 운전 영역 중 가장 낮은 회전수를 기준으로, 해당 최저 회전수에 대한 6차 가진 성분까지 고려한 엔진 마운트를 적용함으로써 진동 절연 효과를 극대화할 수 있다.

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Description

엔진 마운트 설치 방법{ENGINE MOUNTS INSTALLATION STRUCTURE}

본 발명은 엔진을 차체나 기계실 바닥에 설치하는 방법에 관한 것으로서, 특히 최적의 진동 절연 효과를 낼 수 있도록 한 엔진 마운트 설치 방법에 관한 것이다.

엔진은 연료의 연소에 의한 피스톤의 직선 운동에너지를 커넥팅 로드와 크랭크 축에 의해 회전운동으로 전환하여 바퀴에 전달하여 차량을 구동하거나 실험실 또는 히트 펌프 시스템 등에서 부하를 구동하게 된다.

이와 같은 운동의 전환 과정에서 필연적으로 발생하는 진동을 차단하기 위해서, 진동을 감쇄할 수 있는 기능을 가지는 마운트를 개재하여 지지함으로써, 엔진의 진동이 차체와 탑승자, 또는 실험실이나 기계실 구조물에 전달되는 것을 차단하게 된다.

엔진 마운트는, 방진 고무나 스프링을 이용하는 전통적인 형태의 마운트(이하, '기구적 마운트'라고 칭한다), 방진 고무 사이에 오일을 봉입한 형태의 마운트(대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0570014호, 등록특허공보 등록번호 10-0516680호, 공개특허공보 공개번호 10-2006-0006017호 등)(이하, '유체 봉입식 마 운트'라고 칭한다), 방진 고무 사이에 기체나 가스를 봉입한 형태의 마운트(대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0570014호 등)(이것도 '유체 봉입식 마운트'라고 칭한다) 등이 있다.

상기와 같은 엔진 마운트는, 그 자체로는 진동을 감쇄하고 흡수하여 차체에 전달되지 못하도록 하는 진동 절연 효과를 가지도록 하나, 대부분이 주어진 가진력에 대한 최적 설계가 이루어지지 못하는 실정이다.

엔진 마운트의 가진력에 대한 최적 설계와 더불어, 엔진 마운트를 차체에 설치하는 구조에 있어서도 최적화되지 못하여 최적의 진동 절연 효과를 발휘할 수 없는 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 주어진 가진력에 의한 최적 설계와 최적의 장착 구조를 가지도록 하여 최적의 진동 절연 효과를 발휘할 수 있도록 하는 엔진 마운트 설치 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 엔진 마운트 설치 방법은, 엔진 마운트를 이용하여 엔진을 차체나 바닥에 진동 절연 상태로 설치하는 마운트 방법으로서, 엔진의 측면에 복수의 브래킷을 고정하고; 상기 복수의 브래킷의 하단에 각각 아래의 수학식을 만족하는 고유진동수를 가지는 엔진 마운트를 설치하고; 상기 엔진 마운트의 하단을 차체나 바닥에 고정하는 것을 특징으로 한다.

[수학식]

여기서, 엔진 최저회전수는, 엔진 제원에서 정해져 있는 운전 영역 중 최저회전수이다.

상기한 본 발명의 엔진 마운트 설치 방법에 있어서, 상기 브래킷은, 고정부와, 상기 고정부로부터 연장되는 연장부를 포함하며; 상기 고정부를 엔진의 측면에 복수의 볼트를 체결하여 고정하고; 상기 연장부에 상기 엔진 마운트를 결합할 수 있다.

상기한 본 발명의 엔진 마운트 설치 방법에 있어서, 상기 브래킷은, 엔진의 측면에 복수의 볼트에 의해 고정되는 고정부와, 상기 고정부로부터 연장되어 엔진 마운트와 결합하는 연장부를 포함하며; 상기 엔진에 대한 상기 브래킷의 상하방향 결합 위치가, 상기 고정부를 고정하는 복수의 볼트 중 최상부에 위치하는 볼트와 최하부에 위치하는 볼트 사이의 간격 내에 상기 엔진의 무게 중심점을 수평으로 연장한 선이 위치하도록 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 엔진 마운트 설치 방법에 의하면, 엔진 운전 영역 중 가장 낮은 회전수를 기준으로, 해당 최저 회전수에 대한 6차 가진 성분까지 고려한 엔진 마운트를 적용함으로써 진동 절연 효과를 극대화할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 일반적인 엔진 마운트의 가진 성분을 설명하기 위한 진동 시험 그래프이다.

일반적으로 엔진은 800 ~ 8000rpm의 회전수 사이의 구간으로 운전된다. 이때, 단순히 진동절연은 위한 엔진 마운트를 적용한다면 특정 운전 영역에서는 진동 절연 효과를 얻기 어려울 뿐만 아니라, 오히려 진동이 커지는 공진 현상이 발생할 수 있다. 그렇기 때문에 본 발명에서는 엔진 운전 영역 중 가장 낮은 영역(회전수)을 기준으로 엔진 마운트를 설계한다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진의 전체 운전 영역인 800 ~ 8000rpm 중에서 가장 낮은 800rpm(13.3Hz)을 기준으로 엔진 마운트를 설계하는 것이다.

그러나 엔진이 800rpm으로 구동할 때에는, 단순히 800rpm(800×1)에 해당하는 가진 성분뿐만 아니라 최대 6배 정도 되는 가진 성분이 동시에 존재하게 된다.

따라서, 800rpm의 6배(800×1)에 해당하는 4,800rpm(80Hz)의 가진 성분까지도 고려해서 설계하여야 한다.

도 1에 보는 바와 같이, 800rpm에서 1 ~ 6차 진동 성분이 동시에 생성되고, 이러한 1 ~ 6차 진동 성분은 엔진의 회전수가 증가함에 따라 진동수가 정수비로 커진다는 것을 알 수 있다. 따라서, 엔진 마운트를 설계할 때에는 1 ~ 6차 가진 성분까지 모두 고려하여 설계하는 것이 최선이다.

한편, 진동이론에 의하면, 진동 절연 효과를 얻기 위해서는 아래의 [수학식 1]이 성립되어야 한다.

상기 [수학식 1]에 따라, 800rpm의 최대 6차 가진 성분인 4,800rpm을 기준으로 할 때의 엔진 마운트의 고유진동수는 아래의 [수학식 2]와 같다.

즉, 최적화된 진동 절연 효과를 얻기 위한 엔진 마운트 시스템의 고유 진동수는 56㎐ 이하가 되어야 원하는 진동 절연 효과를 얻을 수 있다는 결과를 도출할 수 있다.

바꾸어 말하면, 최적화된 진동 절연 효과를 얻기 위해서, 엔진 운전 영역 중 최저 회전수에 대한 6차 가진 성분(즉, 최저회전수×6)의

와 같거나 더 낮은 고유 진동수를 가지는 엔진 마운트를 설계한다.

이를 정리하면, 엔진 마운트가 가져야 할 고유진동수는 아래의 [수학식 3]과 같다.

여기서, 엔진 최저회전수는, 엔진 제원에서 정해져 있는 운전 영역 중 최저회전수이다.

이와 같은 고유진동수를 가지는 엔진 마운트는, 엔진 운전 영역 중 가장 낮은 회전수를 기준으로, 해당 최저 회전수에 대한 6차 가진 성분까지 고려함으로써 진동 절연 효과를 극대화할 수 있다.

다음으로, 도 2 및 도 3에는 상술한 고유진동수를 가지는 엔진 마운트를 사 용한 엔진 설치 상태 도면이 도시되어 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진(100)의 측면에 복수의 브래킷(200)(통상적으로 3 ~ 5개)을 고정한다.

상기 브래킷(200)은, 고정부(210)와, 상기 고정부(210)로부터 외측으로 대략 수평으로 연장되는 연장부(220)를 가진 형태로 이루어진다.

상기 고정부(210)는 엔진(100)의 측면에 복수의 볼트(300)를 체결하여 고정된다.

상기 브래킷(200)의 연장부(220) 하단에는, 상술한 고유진동수를 가지는 엔진 마운트(400)의 상단부가 결합되고, 상기 엔진 마운트(400)의 하단은 지지 구조물(500)에 의해 지탱된다.

상기 지지 구조물(500)은, 예를 들어 엔진(100)을 차량에 설치하는 경우에는 차체 프레임이 되고, 엔진을 시험실이나 전기실 등과 같은 시험실에 설치할 경우에는 지지 기둥이 된다. 도면에서는 지지 기둥을 일례로 나타내었다.

상기 엔진 마운트(400)는, 앞에서 설명한 기구적 마운트나 유체 봉입식 마운트 등, 어떠한 형태의 엔진 마운트를 사용하더라도 좋다. 그러나 반드시 고유진동수가 전술한 [수학식 3]을 만족하는 엔진 마운트를 사용하여야 한다.

본 발명에 있어서, 상기 브래킷(200)은 엔진(100)의 무게중심점(102)과 수평으로 설치한다. 이와 같이 브래킷(200)의 높이를 엔진의 무게중심점(102)과 수평으로 하면, 균형이 알맞고 안정되기 때문에, 전술한 특정한 고유진동수를 가지도록 함에 따라서 얻어지는 진동 절연 효과를 극대화할 수 있다.

좀 더 자세하게, 상기 브래킷(200)은, 복수의 볼트(300)를 체결하여 엔진(100)에 고정되는데, 상기 복수의 볼트(300) 중에서 최상부의 볼트와 최하부의 볼트 사이의 거리의 중간 지점(1/2 지점)을 엔진(100)의 무게중심점(102)과 수평으로 일치시키는 것이다.

차량이나 설치 바닥의 조건 등에 따라서는, 엔진(100)의 무게 중심점을 수평으로 연장한 선이 최상부의 볼트(300)의 중심과 최하부의 볼트(300)의 중심 사이에 위치하도록 하여도 좋다.

즉, 도 3 및 도 4에서 최상부의 볼트(300)의 중심과 최하부의 볼트(300)의 중심 사이의 상하 간격(H) 이내에 엔진(100)의 무게 중심점(102)을 수평으로 연장한 축선(X1)이 위치하도록 한다.

이때, 모든 엔진 마운트(400)의 높이나 브래킷(200)의 높이가 동일할 필요는 없다. 즉, 엔진(100)의 무게 중심점(102)을 수평으로 연장한 축선(X1)이 모든 브래킷(200)의 최상부의 볼트(300)의 중심과 최하부의 볼트(300)의 중심 사이의 상하 간격(H) 이내에 들어오는 범위 이내에서, 각각의 브래킷(200)의 최상 및 최하부 볼트(300)의 높이의 변화가 가능하고, 따라서 그 범위내에서 각 엔진 마운트(400)의 높이 변화도 가능하다.

이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예들은 당연히 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.

도 1은 일반적인 엔진 마운트의 가진 성분을 설명하기 위한 진동 시험 그래프이다.

도 2는 본 발명에 따른 엔진 마운트 설치 구조를 보여주는 사시도이다.

도 3은 도 2의 'A' 방향에서 바라본 도면이다.

도 4는 도 2의 'B' 방향에서 바라본 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 엔진 200 : 브래킷

210 : 고정부 220 : 연장부

300 : 볼트 400 : 엔진 마운트

500 : 지지 구조물

Claims (3)

1. 엔진 마운트를 이용하여 엔진을 차체나 바닥에 진동 절연 상태로 설치하는 마운트 방법으로서,

   엔진의 측면에 복수의 브래킷을 고정하고,

   상기 복수의 브래킷의 하단에 각각 아래의 수학식을 만족하는 고유진동수를 가지는 엔진 마운트를 설치하고,

   상기 엔진 마운트의 하단을 차체나 바닥에 고정하는 것을 특징으로 하는 엔진 마운트 설치 방법.

   [수학식]

   

   여기서, 엔진 최저회전수는, 엔진 제원에서 정해져 있는 운전 영역 중 최저회전수이다.
2. 제1항에 있어서,

   상기 브래킷은, 고정부와, 상기 고정부로부터 연장되는 연장부를 포함하며,

   상기 고정부를 엔진의 측면에 복수의 볼트를 체결하여 고정하고,

   상기 연장부에 상기 엔진 마운트를 결합하는 것을 특징으로 하는 엔진 마운트 설치 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 브래킷은, 엔진의 측면에 복수의 볼트에 의해 고정되는 고정부와, 상기 고정부로부터 연장되어 엔진 마운트와 결합하는 연장부를 포함하며,

   상기 엔진에 대한 상기 브래킷의 상하방향 결합 위치가, 상기 고정부를 고정하는 복수의 볼트 중 최상부에 위치하는 볼트와 최하부에 위치하는 볼트 사이의 간격 내에 상기 엔진의 무게 중심점을 수평으로 연장한 선이 위치하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 엔진 마운트 설치 방법.

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