KR20110050875A - 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 마운트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코어, 러버, 상부 액실, 하부 액실, 멤브레인 및 환형 트랙을 포함하여 이루어지는 유체 봉입식 엔진 마운트에 있어서, 상기 코어는 엔진 연결부와 결합하기 위한 홈이 형성되어 있는 아웃터 코어 및 일측면이 상기 아웃터 코어와 연결되어 있고 타측면이 상부 액실과 연결되어 있는 이너 코어로 이루어지며, 상기 상부 액실과 연결되어 있는 상기 이너 코어의 끝단에는 유체가 통과할 수 있도록 상기 이너 코어를 관통하여 이너시아 트랙이 형성되어 다양한 주파수의 진동을 감쇄시키고, NVH성능이 향상되는 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트에 관한 것이다.

마운트, 코어, 이너시아 트랙,

Description

이너시아 트랙 구조 엔진 마운트{Engine mount having inertia track structure}

본 발명은 엔진 마운트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이너시아 트랙 구조를 가지는 코어를 포함하여 다양한 주파수의 진동을 감쇄시키고, NVH성능이 향상되는 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트에 관한 것이다.

차량이 운행함에 따라 소음 및 진동은 필수적으로 수반되기 마련이다. 다만, 최근들어 차량에 적용되는 기술이 점차 발전하고 저진동 및 저소음에 대한 소비자의 요구가 증대됨에 따라, 차량에서 발생하는 소음(Noise), 진동(Vibration) 및 충격(Harshness) 등을 분석하여 승차감을 극대화시키려는 노력이 계속되고 있으며, NVH 해석을 통하여 소음 및 진동의 발생 및 저감 정도를 가늠할 수 있는 척도가 되기도 한다.

차량에서 발생하는 진동현상에는 엔진 시동시 및 정지시의 차체요동, 아이들링(idling)시의 차체진동, 엔진 고회전시의 차체진동 및 막힘소리, 요철에 의한 진 동, 고부하 작용시 차체요동, 발진시나 변속시에 따른 급격한 변화작용시의 충격, 과대 변위에 의한 간섭 및 파손 등이 있다.

이러한 차량 진동의 가장 큰 원인은 엔진의 진동과 주행중 노면으로부터 전달되는 충격이다. 상용 구간에서 발생하는 진동이 차체의 고유진동수와 일치하면 공진(resonance)이 일어나 큰 진동과 충격이 발생하기 때문에, 차량에서 발생하는 진동이 차체의 고유진동수를 피해서 제작하여야 한다.

이러한 차량 진동은, 차량 진동은 저주파수 영역(20㎐ 이하)일 경우에는 엔진의 저속회전시의 토크 변동, 엔진 저회전시의 크랭크축 회전운동에 따른 관성력 및 우력에 의한 파워플랜트 진동, 타이어 회전시의 언밸런스력에 의한 차체진동, 노면 프로필에 따른 서스펜션을 통한 차체의 진동, 구동계 조인트각에 의한 우력 및 스러스트력에 의한 파워플랜트 진동이 있으며, 고주파수 영역(20㎐ 이상)일 경우에는 엔진 고회전시의 크랭크축 회전운동에 따른 관성력, 우력에 의한 파워플랜트 진동, 변속기내 기어의 맞물림 진동, 연소시의 실린더블록 진동, 엔진의 동밸브계 진동, 크랭크축의 굽힘, 비틀림진동, 파워플랜트의 굽힘, 비틀림 진동 등이 있다. 이러한 진동은 단순히 진동으로만 느껴지는 것이 아니라, 다시 공기를 매개로 하여 사람의 귀로 전달되는 소음으로 파생되기도 한다. 따라서 각각의 시스템 자체의 강성 해석을 통하여 목표 강성을 유지함과 동시에, 각각의 시스템들의 고유 진동수 사이에 공진에 의한 진동이 유발되지 않도록 설계하여야 한다.

상기와 같은 차량의 진동을 감쇄하기 위하여 일반적으로 차량의 엔진이나 트랜스미션 등 진동 발생부와 차체의 사이에 설치되어서, 진동 및 충격을 제어하여 차체로 진동 및 충격이 전달되는 것을 방지하기 위하여 다양한 형태의 마운트가 사용되었으며, 본 발명은 특히 유체의 점성과 고무의 특성을 이용한 유체 봉입형 엔진 마운트에 관련된 것이다.

엔진의 작동에 따라 마운트에 입력되는 저주파/고진폭의 진동 또는 고주파/저진폭의 진동 등 광범위한 영역에 걸친 진동을 각기 적절하게 감쇠시킬 수 있는 유체 봉입식 엔진 마운트가 제안되었던 바, 이와 같은 유체 봉입식 엔진 마운트는 도 1a 에 도시된 바와 같이, 코어(1), 상기 코어(1)에 결합된 러버(2), 상기 코어(1) 및 러버(2)와 맞닿아 내부에 액체가 봉입된 상부액실(3) 및 상기 상부액실의 하부에 위치하여 내부에 액체가 봉입된 하부액실(4), 상기 상부액실(3) 및 하부액실(4) 사이를 구획하는 멤브레인(5), 상기 상부액실(3) 및 하부액실(4)의 둘레로 형성된 환형의 트랙(6)을 포함하여 이루어지는 것이 일반적이다.

이와 같이 구성된 유체 봉입식 엔진 마운트는, 엔진으로부터 진동이 전해지면 코어(1) 및 러버(2)가 변형되면서 상부액실(3)의 체적이 변하게 되고, 이 변한 체적에 상응하는 양 만큼의 유체가 상부액실(3)로부터 하부액실(4)로 이동하게 되는데, 이 이동하는 유체는 환형의 트랙(6)을 따라 흐르거나 또는 멤브레인(5)의 간극 사이를 통과하는 과정에서 충격하중이 감쇄하게 되는 것이다.

즉, 상측으로부터의 충격값이 상부액실(3)의 유체에 전달되고, 유체가 통로를 통과하는 과정에서 약간의 열에너지로 전환되어 상쇄되며, 잔여 충격하중은 하부액실(4)의 유체에 전달되면서 2차적으로 충격량을 감쇄시키게 된다.

만약, 코어(1) 및 러버(2)의 변형 체적에 상응하는 유체의 양이 멤브레인(5) 의 간극을 통과할 수 있는 이동량 보다 크면 즉, 저주파 대변위 진동이 발생되면, 유체가 멤브레인(5) 사이의 간극을 통과하지 못하고 환형의 트랙(6)을 따라 흐르게 되고, 이때, 특정한 주파수의 진동이 환형의 트랙(6) 내의 유체와 공진을 일으켜 큰 감쇄력이 발생하게 된다.

반면, 엔진으로부터 고주파 소변위의 진동이 입력되면, 가진 변위가 멤브레인(5)의 유동 가능 범위 이내가 되어 코어(1) 및 러버(2)의 변형 체적에 상응하는 유체의 양이 상대적으로 유동 저항이 큰 환형의 트랙(6)을 통과하지 못하고 상대적으로 유동 저항이 작은 멤브레인(5) 사이의 간극을 통과하여 이동하게 되며, 이때 유체는 상부액실(3)로부터 하부액실(4)로 단시간 내에 통과하여 진동을 감쇄시킨다.

다만, 저주파 대변위의 진동에 맞추어 튜닝되어 있는 엔진 마운트는 고주파 소변위의 진동에 대한 동특성이 일치하지 않아, 일부 고주파 진동에 대한 동특성 상승을 저감시킬 방법이 없어 라이드(Ride) 성능은 좋아지는 반면 통특성 상승으로 인한 마운트 고유의 기술인 절연율이 낮아져, 소음/진동 절연에 불리하게 작용한다는 문제점을 내재하고 있었다.

상기와 같은 엔진 마운트에서는, 엔진으로부터의 진동을 전달받는 코어(1)가 하나의 구조로 형성되어 있기 때문에, 다양한 주파수의 진동에 대하여 대응하기 위해서는 별도의 장치를 더 부착하여야만 하였다. 즉, 상기 코어(1)의 하부에 플런져(7) 등을 추가하여 고주파의 진동을 낮추려는 시도가 있기도 하지만, 내부에 공기가 유입될 경우 상기 플런져(7)와 러버(2)의 사이 공간에서 공기와 유체와의 마 찰에 의한 소음이 더 발생하기도 하는 등 새로운 문제가 발생하고 있는 실정이다.

또한, 차량이 요철이 심한 지역을 주행하거나, 시동을 켜거나, 아이들(idle)시 등과 같이 저주파 진동이 발생하여 유체가 멤브레인(5) 사이의 간극을 통과할 때, 상기 멤브레인(5)의 떨림에 의한 소음 및 진동이 다시 발생하여, NVH성능을 향상시키기 위한 구조를 통하여 다시 NVH성능이 악화된다는 기술적인 모순 효과가 나타난다.

즉, 도 1b 에 도시된 바와 같이, 공기가 유입되어 플런져(7) 및 유체가 진동하면, 내부에 포함되었던 공기와의 마찰이 발생하게 되어 진동 및 소음이 발생되며, 멤브레인(5)이 진동하게 되면 상기 멤브레인(5)과 주위의 노즐과 간섭 및 마찰이 발생하여 진동 및 소음이 발생되는 것이다.

나아가, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 멤브레인(5) 또는 플런져(7)를 삭제하는 방안이 강구될 수도 있으나, 상기 멤브레인(5) 또는 플런져(7)를 삭제하면 동특성 악화에 따라 진동 및 소음의 흡수 성질이 저하되며, 튜닝 주파수의 설정이 어려워 NVH성능의 개선이 어렵다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은,

종래 사용되던 플런져 구조가 아닌 이너시아 트랙 구조를 형성한 이너 코어를 적용하여, 유체의 흐름 및 튜닝 주파수의 설정이 자유로운 향상된 성능을 가지는 엔진 마운트를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은,

코어, 러버, 상부 액실, 하부 액실, 멤브레인 및 환형 트랙을 포함하여 이루어지는 유체 봉입식 엔진 마운트에 있어서, 상기 코어는 엔진 연결부와 결합하기 위한 홈이 형성되어 있는 아웃터 코어 및 일측면이 상기 아웃터 코어와 연결되어 있고 타측면이 상부 액실과 연결되어 있는 이너 코어로 이루어지며, 상기 상부 액실과 연결되어 있는 상기 이너 코어의 끝단에는 유체가 통과할 수 있도록 상기 이너 코어를 관통하여 이너시아 트랙이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 아웃터 코어 및 이너 코어는 일체형으로 형성될 수도 있다.

상기와 같은 구조를 가지는 본 발명의 효과는,

상기 코어 내부에 이너시아 트랙 구조를 형성함으로서, 유체가 상기 이너시아 트랙 내부를 관통하여 흐르면서 진동 및 소음을 제거할 수 있으므로 다양한 주파수의 진동 및 소음에 대응하여 NVH성능이 향상될 수 있다.

또한, 종래 엔진 마운트에서 플런져의 크기 조절을 통하여 주파수의 튜닝이 가능하였던 것에 반하여, 상기 이너시아 트랙의 넓이 및 길이를 조절하여 필요로 하는 주파수의 설정을 빠르고 간편하게 할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 종래 사용되던 플런져 구조를 삭제할 수 있으므로, 상기 플런져로 인하여 발생되었던 진동 및 소음을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 플런져의 제작 및 장착 비용을 절감할 수 있으므로 차량의 제작 원가를 낮출 수 있는 경제적인 엔진 마운트를 제작할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명인 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트(100)에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명인 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트(100)는, 엔진과의 결합부위인 코어(10), 코어(10)의 하부에 위치한 러버(20), 일정량의 유체가 봉입되는 상부 액실(30) 및 하부 액실(40), 상기 상부 액실(30) 및 하부 액실(40)을 구획하여 유체가 이동할 수 있는 멤브레인(50) 및 상기 상부 액실(30) 및 하부 액실(40)을 감싸는 형태의 환형 트랙(60)을 포함하여 이루어지는 유체 봉입식 엔진 마운트에 있어서, 상기 코어(10)는 엔진 연결부와 결합하기 위한 홈이 형성되어 있는 아웃터 코 어(11) 및 일측면이 상기 아웃터 코어(11)와 연결되어 있고 타측면이 상부 액실(30)과 연결되어 있는 이너 코어(12)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

엔진으로부터 연결되는 엔진 연결부와 엔진 마운트를 결합하기 위하여, 상기 아웃터 코어(11)에는 일정한 형상을 가진 홈이 형성되어 있으며, 이는 엔진 결합부의 형상에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

종래에는 상기 코어(10)가 하나의 구조로 이루어져 있어 진동 및 소음의 전달이 많이 되었으나, 본 발명에서는 이를 아웃터 코어(11) 및 이너 코어(12)로 나누어 진동 및 소음의 전달 효과를 최소화 할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 아웃터 코어(11)의 일측면과 연결된 상기 이너 코어(12)의 타측면은 길게 돌출되어 상기 상부 액실(30)까지 연장되어 있으며, 바람직하게는 'T' 자 형태로 이루어지는 것이 좋다.

따라서, 상기 이너 코어(12)의 넓은 상부면을 통하여 상기 아웃터 코어(11)로부터 전달되는 진동을 입력받아, 상기 이너 코어(12)의 좁고 긴 하부면을 통하여 상기 상부 액실(30)의 유체에 진동을 전달하게 된다.

이 과정에서, 감쇄하고자 하는 주파수의 특성에 따라 상기 이너 코어(12)의 좁고 긴 하부면의 직경과 길이를 조절하여 상기 상부 액실(30)의 유체에 전달되는 진동의 주파수를 적절하게 감쇄할 수 있다.

종래 사용되던 엔진 마운트에서 플런져를 삭제하면, 플런져와 러버(20) 사이에서 발생되는 공기와의 마찰 소음을 없앨 수 있지만, 플런져 삭제로 인한 고주파 동특성 저하를 방지할 수 없으며, 멤브레인(50)과 노즐 사이의 간극을 없애면 멤브 레인(50)의 진동으로 인한 소음을 없앨 수 있지만, 멤브레인(50)이 감쇄하던 저주파 진동을 감쇄할 수 없어 동특성 저하를 방지할 수 없다.

즉, 내부 공기에 의한 소음을 개선하기 위해서는 플런져를 삭제하거나 또는 플런져와 러버(20)와의 간격을 늘려야 하는 반면, 동특성 개선을 위해서는 플런져를 추가하거나 또는 플런져와 러버(20)와의 간격을 좁혀야 한다는 기술적 모순이 발생하게 된다. 뿐만 아니라, 멤브레인(50)에 의한 소음을 개선하기 위해서는 멤브레인(50)과 노즐의 간극이 없도록 밀착시켜야 하는 반면, 동특성 개선을 위해서는 멤브레인(50)과 노즐의 간극이 존재하여 멤브레인(50)이 쉽게 움직일 수 있어야 한다는 기술적 모순이 발생하게 된다.

이에 따라, 본 발명인 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트(100)에서는 상기 플런져를 삭제함과 동시에 이너 코어(12)를 장착함으로써, 종래 엔진 마운트의 문제점인 공기와의 마찰로 인한 소음 발생을 방지할 수 있으며, 플런져 등의 부품을 제작 및 장치하지 않아도 되기 때문에 원가절감의 효과가 있다.

특히, 플런져 부품의 제작 원가가 300원이고 이를 장착하기 위한 비용이 추가됨을 고려하였을 때, 본 발명과 같이 플런져 등의 부품을 사용하지 않고 아웃터 코어(11) 및 이너 코어(12)를 통하여 진동 및 소음을 흡수하는 경우, 개당 300원 이상의 원가 절감의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 더욱 바람직하게는, 상기 이너 코어(12)의 끝단에는 유체가 통과할 수 있도록 상기 이너 코어(12)를 관통하여 이너시아 트랙(13)이 형성되어 있는 것이 좋다.

즉, 상기 상부 액실(30)과 연결되어 있는 상기 이너 코어(12)의 좁고 긴 하부면에, 그 내부를 관통하는 이너시아 트랙(13)을 형성하는데, 상기와 같은 이너시아 트랙(13)의 내부로 상기 상부 액실(30)에 봉입된 유체가 이동할 수 있다.

이러한 효과는, 마치 종래 사용되던 엔진 마운트에서 멤브레인(50)과 노즐 사이의 간극 또는 환형 트랙(60)으로 유체가 이동하면서 튜닝된 주파수의 진동을 감쇄시키는 효과와 유사한 것으로, 상기 멤브레인(50) 또는 환형 트랙(60)에서 감쇄되었던 주파수의 진동과 다른 범위의 진동을 감쇄하도록 튜닝하는 것이 바람직하다.

나아가, 엔진 마운트가 장착되는 차량의 종류 및 차량이 운행되는 장소의 특성을 고려하여, 상기 이너 코어(12)에 형성되는 이너시아 트랙(13)의 직경 및 길이를 다양하게 제작하여 운행자가 필요로 하는 범위의 주파수를 감쇄할 수 있도록 튜닝할 수 있으므로, 매우 편리하고 간단하게 NVH성능을 향상시킬 수 있으며, 엔진 마운트의 특성을 제어하기가 쉬워진다.

본 발명에서는, 상기 아웃터 코어(11) 및 이너 코어(12)가 일체형으로 형성되도록 제작할 수도 있다.

즉, 상기 아웃터 코어(11) 및 이너 코어(12)를 별도로 제작하여 서로 결합시킬 수도 있으나, 제작과정의 생략 및 결합의 단순화를 위해, 미리 설정된 크기의 이너 코어(12)를 상기 아웃터 코어(11)에 일체로 형성시킨 후, 상기 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트(100)를 제작함으로써, 제작시간을 단축시킬 수 있으며 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1a 는 종래 사용되던 액체 봉입식 엔진 마운트를 나타낸 단면도이다.

도 1b 는 종래 사용되던 액체 봉입식 엔진 마운트에서 진동 및 소음이 발생되는 과정을 나타낸 개략도이다.

도 2 는 본 발명에 따른 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트를 나타낸 단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트

10 : 코어 11 : 아웃터 코어

12 : 이너 코어 13 : 이너시아 트랙

20 : 러버 30 : 상부 액실

40 : 하부 액실 50 : 멤브레인

60 : 환형 트랙

Claims (3)

1. 코어(10), 러버(20), 상부 액실(30), 하부 액실(40), 멤브레인(50) 및 환형 트랙(60)을 포함하여 이루어지는 유체 봉입식 엔진 마운트에 있어서,

   상기 코어(10)는 엔진 연결부와 결합하기 위한 홈이 형성되어 있는 아웃터 코어(11) 및 일측면이 상기 아웃터 코어(11)와 연결되어 있고 타측면이 상부 액실(30)과 연결되어 있는 이너 코어(12)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트(100).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 액실(30)과 연결되어 있는 상기 이너 코어(12)의 끝단에는 유체가 통과할 수 있도록 상기 이너 코어(12)를 관통하여 이너시아 트랙(13)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트(100).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 아웃터 코어(11) 및 이너 코어(12)는 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이너시아 트랙 구조 엔진 마운트(100).

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