KR20130094879A

KR20130094879A - 자동차의 마운트 장치

Info

Publication number: KR20130094879A
Application number: KR1020120016117A
Authority: KR
Inventors: 서성원; 이희성; 박종수; 김민철
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 평화산업주식회사
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-08-27
Also published as: KR101382899B1

Abstract

본 발명은 차체나 샤시프레임에 파워트레인을 설치할 때 지지수단으로 사용하는 마운트 장치에 관한 것이다.
본 발명은 일체식의 코어 및 인슐레이터를 중심에 두고 위아래에서 브라켓을 조립하는 방식을 적용하고, 또 코어와 브라켓 사이에 간섭구조를 부여하여 길이방향 하중에 대해 이탈을 방지하는 방식을 적용한 새로운 형태의 마운트 수단을 구현함으로써, 충돌 성능은 물론 라이드 성능을 개선할 수 있는 등 탑승자의 안전을 보호하고 승차감을 향상시킬 수 있는 자동차의 마운트 장치를 제공한다.

Description

자동차의 마운트 장치{Power train mount for vehicle}

본 발명은 자동차의 마운트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차체나 샤시프레임에 파워트레인을 설치할 때 지지수단으로 사용하는 마운트 장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진과 변속기의 조합으로 이루어지는 파워트레인은 마운트를 통해 차체 또는 샤시프레임에 연결되어 지지된다.

이러한 마운트의 첫번째 역할은 파워트레인을 지지하여 어떠한 상황에서도 차체와 분리되지 않도록 하는데 있고, 두번째 역할은 파워트레인에서 들어오는 진동을 흡수/절연하여 엔진의 진동이 탑승자에게 전달되지 않도록 하는데 있다.

이와 같은 파워트레인 마운트의 형태는 지지방식에 따라 관성 주축형과 무게 중심형이 있고, 마운팅 수에 따라 3점 마운팅 방식과 4점 마운팅 방식이 있으며, 고무 재질의 인슐레이터를 이용한 것이 대부분이다.

보통 파워트레인 마운트는, 도 1에 도시한 바와 같이, 차체측에 설치되는 중공의 마운트 브라켓(100)과, 파워트레인측에 연결되면서 마운트 브라켓(100)의 내부에 압입되는 인슐레이터(110) 및 코어(120), 그리고 스톱퍼(130) 등을 포함하며, 차량의 좌우 방향으로 나란하게 배치되는 구조로 설치된다.

그러나, 종래 마운트의 경우 충돌 부분의 문제점과 라이드 부분의 문제점을 나타내는 취약점이 있다.

먼저, 충돌 부분의 문제점을 살펴보면, 마운트의 주 목적 중의 하나인 NVH(Noise Vibration Hashness)의 향상을 위해 마운트의 방향을 차량 좌우 방향으로 배치하게 되면서 충돌 성능 측면(LHD OFF SET 충돌)에서 취약함을 보이는 문제가 있다.

특히, 문제가 되는 OFF SET 충돌 양상을 살펴보면 다음과 같다.

도 2a 내지 2c에 도시한 바와 같이, OFF SET으로 충돌하게 되면 전방에서 차량에 편심된 하중이 들어오게 되고, 그 하중들은 차체 사이드 멤버(140)와 파워트레인(150)으로 편심되게 들어오게 되며, 이때 사이드 멤버가 자체 변형으로 충돌에너지를 흡수하게 된다.

그러나, 파워트레인은 하중으로 인해서 전체적으로 운전석 쪽으로 밀리게 되고, 또한 편심된 하중입력으로 인해서 파워트레인이 회전을 하게 된다.

즉, 파워트레인이 병진과 회전운동을 하게 되는 것이다.

이렇게 밀림에 의한 하중과 회전에 의한 모멘트 하중이 들어옴에 따라 마운트 브라켓에 압입된 내부 인슐레이터 부분이 찢어지게 되고, 그에 일체로 가류된 코어가 빠지면서 전체적인 파워트레인의 밀림량은 더욱 커지게 되며, 결국 파워트레인이 운전석측 대쉬 쪽으로 밀려 운전자 상해를 증대시키게 된다.

다음, 라이드 부분의 문제점을 살펴보면, 흔히 R&H 라는 부분의 성능은 현가 장치의 튜닝과 더불어 차량 전방부 하중의 대부분을 차지하고 있는 파워트레인의 거동에 의해서 결정된다.

실제 차량에서 NVH 성능을 위해서 마운트 시스템을 스프링 특성을 낮게 설정하는 경우, 차량 현가장치의 거동과 파워트레인의 거동의 위상차 발생으로 차량 앞쪽이 출렁거리는 세컨더리 라이드(Secondary ride) 성능의 저하를 가져오게 된다.

특히, 마운트가 파워트레인을 장착하고 난 뒤 종래 구조에서는 상하 방향의 간극이 발생하게 되어 상하 방향으로의 유동이 많아지게 되고, 예를 들면 도 3에 서 볼 수 있듯이 위아래 간극을 합해서 약 12mm 정도로 유동이 많아지게 되고, 결국 파워트레인의 거동이 더욱 커지게 된다.

따라서, 종래 마운트는, 도 4에 도시한 바와 같이, 스웨이징 공법으로 제작되기 때문에 초기 간극을 "0" 이하로 제작하기가 불가능하게 되고, 이러한 이유 때문에 상하 방향 거동을 축소할 수 있는 방법이 없다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 일체식의 코어 및 인슐레이터를 중심에 두고 위아래에서 브라켓을 조립하는 방식을 적용하고, 또 코어와 브라켓 사이에 간섭구조를 부여하여 길이방향 하중에 대해 이탈을 방지하는 방식을 적용한 새로운 형태의 마운트 수단을 구현함으로써, 충돌 성능은 물론 라이드 성능을 개선할 수 있는 등 탑승자의 안전을 보호하고 승차감을 향상시킬 수 있는 자동차의 마운트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 자동차의 마운트 장치는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 마운트 장치는 차체측에 설치되면서 상하 조립가능한 어퍼 브라켓 및 베이스 브라켓과, 파워트레인측을 지지하면서 어퍼 브라켓과 베이스 브라켓(11) 사이의 내측으로 조립되는 코어 및 인슐레이터를 포함하는 구조로 이루어지며, 특히 어퍼 브라켓과 코어는 코어 길이방향 하중에 대하여 서로 간섭되면서 충돌에 의한 하중 작용시 이탈이 방지될 수 있는 특징이 있다.

여기서, 상기 코어의 후단부 양쪽 측면에는 수평으로 일정길이 연장되는 걸림돌부를 형성하고, 상기 어퍼 브라켓의 양쪽 측벽에는 코어의 걸림돌부를 수용할 수 있는 걸림홈부를 형성하여, 충돌에 의한 하중 작용시 걸림돌부와 걸림홈부 간의 걸림작용에 의해 서로 간의 이탈이 방지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 코어 및 인슐레이터의 경우, 베이스 브라켓에 장착된 상태에서 그 윗쪽에서 조립되는 어퍼 브라켓에 의해 눌려져 아래 방향으로 프리로드(Preload)를 받는 구조로 조립되도록 함으로써, 파워트레인 장착 후에도 상방 간극이 줄어들도록 할 수 있고, 따라서 주행시 인슐레이터 및 코어의 이동거리가 줄어들면서 승차감을 개선할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 자동차의 마운트 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 원가 절감의 효과가 있다.

엔진 마운트나 파워트레인 마운트 쪽에 사용되는 하이드로 마운트를 일반 러버 마운트로 대체할 수 있어 큰 원가 절감 효과를 기대할 수 있다.

둘째, 충돌 성능 개선의 효과가 있다.

파워트레인의 밀림을 효과적으로 억제함으로써 파워트레인의 거동에 의해서 충돌시 대쉬나 기타 엔진룸 내의 손상을 제어할 수 있고, 결국 운전자의 안전을 최대한 보호할 수 있다.

셋째, 라이드 성능 개선의 효과가 있다.

현재 라이드 성능 개선을 위해서 하이드로 마운트를 주로 파워트레인 마운트 쪽에 사용하고 있으나, 본 발명의 마운트 장치를 적용하는 경우에는 엔진이나 변속기에 모두 적용이 가능하여 현재 라이드 성능에서 원가 절감이 가능하면서 라이드 성능을 한단계 높일 수 있으며, 따라서 탑승자에게 편안한 승차감을 제공할 수 있다.

넷째, NVH 성능 개선의 효과가 있다.

라이드 성능을 위해 하이드로 마운트는 동특성 면에서 일반 러버보다 높아 아이들 NVH 측면에서는 대단히 불리한 구조이나, 라이드 성능을 위해 장착된 구조로 본 발명의 러버 마운트와 같은 마운트 장치를 이용하여 라이드 성능을 개선한다면, NVH 성능 또한 한단계 높일 수 있다.

도 1은 종래의 마운트 장치를 나타내는 분해 사시도
도 2a 내지 2c는 차량 OFF SET 충돌시 파워트레인의 거동을 나타내는 평면도
도 3은 종래의 마운트 장치에서 단품상태와 파워트레인 장착상태의 간극 변화를 나타내는 정면도
도 4는 종래의 마운트 장치에서 스웨이징 전후의 간격 변화를 나타내는 정면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트 장치를 나타내는 분해 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트 장치를 나타내는 결합 사시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트 장치의 조립과정을 나타내는 정면도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트 장치에서 이탈하중 부여시 코어와 어퍼 브라켓 간의 간섭상태를 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트 장치를 나타내는 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마운트 장치를 나타내는 결합 사시도이다.

도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 마운트 장치는 상하 조립형으로 이루어진 어퍼 브라켓(10) 및 베이스 브라켓(11)과 일체형으로 조립되는 코어(12) 및 인슐레이터(13)로 구성된다.

상기 어퍼 브라켓(10)과 베이스 브라켓(11)은 차체 혹은 샤시프레임에 설치되는 부분으로서, 코어(12) 및 인슐레이터(13)를 내측으로 수용하면서 상하 체결구조 등으로 조립된다.

상기 코어(12)는 파워트레인측에 연결되는 부분으로서, 인슐레이터(13)의 내측에 압입되어 일체형으로 결합되고, 이렇게 일체화된 코어(12) 및 인슐레이터(13)는 가류 및 볼트, 기타 방법을 통해 베이스 브라켓(11)에 안착 조립된 후, 윗쪽으로부터 베이스 브라켓(11)에 조립되는 어퍼 브라켓(10)에 의해 그 상부 및 측부 둘레가 덮혀질 수 있게 된다.

예를 들면, 도 7에 도시한 바와 같이, 코어(12)와 인슐레이터(13)가 일체화된 상태에서 다시 가류 및 볼트, 기타 방법을 통해 베이스 브라켓(11)에 장착되고, 이렇게 베이스 브라켓(11)에 코어(12) 및 인슐레이터(13)가 장착된 상태에서 어퍼 브라켓(10)이 코어(12) 및 인슐레이터(13)을 둘러싸면서 베이스 브라켓(11)에 조립된다.

이때, 상기 베이스 브라켓(11)의 상면에는 양쪽에서 나란하게 형성되는 삼각형 단면의 조립돌부(17a,17b)가 구비되고, 상기 인슐레이터(13)의 저면에는 베이스 브라켓(11)의 조립돌부(17a,17b)의 위치에 일대일 매칭되는 역시 삼각형 단면의 조립홈부(18a,18b)가 형성된다.

이에 따라, 상기 베이스 브라켓(11)의 상면에 안착 조립되는 인슐레이터(13)는 그 조립홈부(18a,18b)를 통해 조립돌부(17a,17b)에 끼워지는 구조, 즉 조립돌부(17a,17b)와 조립홈부(18a,18b) 간의 형합구조에 의해 견고한 조립상태가 유지되면서 거동이 방지될 수 있게 된다.

여기서, 상기 어퍼 브라켓(10)과 코어(12)는 고무 소재 등으로 이루어질 수 있고, 인슐레이터(13)는 탄성체, 베이스 브라켓(11)은 스틸 소재로 이루어질 수 있다.

특히, 본 발명에서는 코어(12), 인슐레이터(13) 및 베이스 브라켓(11)이 조립된 상태에서 어퍼 브라켓(10)을 베이스 브라켓(11)에 조립하기 때문에 단품 상태(파워트레인을 장착하지 않은 상태)에서 인슐레이터(13)는 아래 방향으로 프리로드(Preroad)를 받고 있는 상태가 된다.

즉, 코어(12) 및 인슐레이터(13)가 안착 조립되어 있는 베이스 브라켓(11)에 가류 및 볼트 체결 등을 통해 어퍼 브라켓(10)이 일체로 조립되는데, 이때 어퍼 브라켓(10)이 베이스 브라켓(11) 위에 안착된 인슐레이터(13)를 강제로 눌러 압박하며서 베이스 브라켓(11)에 조립됨에 따라 단품 상태에서 인슐레이터(13)에 아래 방향으로 프리로드가 작용하게 된다.

이렇게 인슐레이터(13)가 프리로드를 받고 있기 때문에 파워트레인 장착 후에도 상방 간극, 즉 파워트레인의 하중에 의해 인슐레이터(13)와 어퍼 브라켓(10) 사이에 발생하게 되는 간극을 거의 "0"에 가깝게 최소화할 수 있게 되고, 결국 주행시 코어(12)를 포함하는 인슐레이터(13)의 이동거리가 종래에 비해 줄어들게 되므로서, NVH 향상은 물론 승차감을 개선할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서는 충돌 성능 향상을 위한 어퍼 브라켓(10)과 코어(12) 간의 간섭구조를 제공한다.

이를 위하여, 상기 어퍼 브라켓(10)과 코어(12)는 코어 길이방향 하중에 대하여 서로 간섭되면서 충돌에 의한 하중 작용시 서로 간에 이탈이 방지될 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 코어(12)의 후단부 양쪽 측면에는 수평으로 일정길이 연장되는 걸림돌부(14a,14b)가 형성되고, 이에 대응하여 어퍼 브라켓(10)의 양쪽 측벽에도 코어(12)의 걸림돌부(14a,14b)를 수용할 수 있는 걸림홈부(15a,15b)가 측벽 바깥쪽으로 돌출되는 형태로 형성된다.

이에 따라, 충돌에 의한 하중이 작용하는 경우, 걸림돌부(14a,14b)와 걸림홈부(15a,15b) 간의 걸림작용에 의해 코어(12)의 이탈이 방지될 수 있게 된다.

물론, 상기 코어(12)의 경우에 인슐레이터(13)와 일체화 된 형태이므로, 코어(12)의 걸림돌부(14a,14b) 또한 인슐레이터(13)에 의해 씌워진 상태가 될 수 있다.

그리고, 양쪽에 걸림돌부(14a,14b)를 가지는 코어(12) 및 이와 일체화 되어 있는 인슐레이터(13)가 어퍼 브라켓(10)의 내측으로 조립된 상태에서, 어퍼 브라켓(10)의 벽체 내면과 코어(12)의 양측면부, 즉 코어(12)를 감싸고 있는 인슐레이터(13)의 양측면부 사이에는 일정한 갭이 조성되며, 이때의 걸림돌부(14a,14b) 또한 걸림홈부(15a,15b) 내에서 일정한 간격을 두고 위치될 수 있게 된다.

또한, 상기 어퍼 브라켓(10)에 형성되는 걸림홈부(15a,15b)는 벽체 위아래 길이방향으로 연통되는 구조로 이루어져 있으며, 이에 따라 파워트레인의 진동 등과 같은 움직임에 의해 코어(12) 및 인슐레이터(13)가 위아래로 거동할 때, 코어(12)에 있는 걸림돌부(14a,14b)의 위아래 이동공간이 확보될 수 있게 된다.

특히, 상기 코어(12)에 있는 걸림돌부(14a,14b)의 전면은 경사면(16a)으로 되어 있고, 또 상기 어퍼 브라켓(10)에 있는 걸림홈부(15a,15b)의 바닥면도 경사면(16b)으로 되어 있으며, 이때의 경사면(16a,16b)은 서로 일정간격을 두고 나란하게 위치되면서 충돌에 의한 하중이 작용하는 경우에 서로가 면접촉 형태로 간섭이 이루어질 수 있게 된다.

이렇게 걸림돌부(14a,14b)와 걸림홈부(15a,15b) 간의 간섭작용을 이용한 코어 이탈 방지 구조가 적용된 마운트의 경우, X, Y, Z 방향의 3축 특성에 대한 자유도를 높일 수 있어 특성 튜닝이 용이하고, 또 X 방향으로의 스톱핑 거리를 안정적으로 확보할 수 있어 이음 및 가속투과음에 유리한 점이 있다.

특히, Y 방향으로 이탈 하중 부여시, 실제 충돌 현상에서 하중이 정확히 Y 방향으로 들어오는 경우가 아닌 비스듬하게 들어오는 경우, 코어(12)와 어퍼 브라켓(10)이 걸림돌부(14a,14b)와 걸림홈부(15a,15b)에 의해 확실하게 간섭되므로, 즉 충돌하중이 면접촉으로 어퍼 브라켓(10)에 부가되므로, 어퍼 브라켓(10)의 변형을 막을 수 있어 이탈 가능성을 완전히 배제할 수 있게 된다.

따라서, 도 8에 도시한 바와 같이, 차량 충돌시, 특히 OFF SET 충돌시의 충돌 하중이 차량에 가해지면 파워트레인이 밀리면서 그와 직각으로 장착되어 있는 마운트들은 이탈 하중을 받게 되고, 이때의 코어(12)에도 이탈 하중이 부여되면서 코어(12) 또한 길이방향(도면의 오른쪽 방향)으로 당겨지게 된다.

이때, 코어(12)에 있는 걸림돌부(14a,14b)와 어퍼 브라켓(10)에 있는 걸림홈부(15a,15b) 간의 길이방향 걸림작용에 의해 코어(12)는 길이방향 하중에 대해서 이탈이 방지될 수 있게 된다.

결국, 파워트레인의 밀림에 의한 이탈 하중이 작용하더라도 코어(12)와 어퍼 브라켓(10) 간의 간섭에 의해 코어(12)의 이탈을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명에서는 차량의 OFF SET 충돌시 전방에서 차량에 편심된 충돌 하중이 가해짐에 따라 파워트레인이 밀리게 되고, 이러한 파워트레인과 연결 장착되어 있는 마운트들이 이탈 하중을 받게 되더라도, 본 발명에서 제공하는 마운트는 파워트레인의 밀림을 효과적으로 억제하여, 특히 코어가 이탈되는 것을 방지하여 파워트레인의 거동에 의한 차량 실내 대쉬나 엔진룸 내 기타 부품들의 손상을 줄일 수 있고, 또한 파워트레인이 운전석측으로 밀림에 의한 운전자 상해치를 감소킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 조립식으로 이루어진 코어, 인슐레이터, 어퍼 브라켓 및 베이스 브라켓의 조합을 채택하여 단품상태에서의 인슐레이터에 아래 방향으로 프리로드 상태를 부여함으로써, 기존의 마운트 대비 파워트레인 장착 후에도 상방 간격을 조립상태의 간극 그대로 유지할 수 있고, 따라서 주행시 라이드 성능 및 NVH 성능을 향상시킬 수 있어 승차감을 향상시킬 수 있다.

10 : 어퍼 브라켓 11 : 베이스 브라켓
12 : 코어 13 : 인슐레이터
14a,14b : 걸림돌부 15a,15b : 걸림홈부
16a,16b : 경사면 17a,17b : 조립돌부
18a,18b : 조립홈부

Claims

차체측에 설치되면서 상하 조립가능한 어퍼 브라켓(10) 및 베이스 브라켓(11)과, 파워트레인측을 지지하면서 어퍼 브라켓(10)과 베이스 브라켓(11) 사이의 내측으로 조립되는 코어(12) 및 인슐레이터(13)를 포함하며, 상기 어퍼 브라켓(10)과 코어(12)는 코어 길이방향 하중에 대하여 서로 간섭되면서 충돌에 의한 하중 작용시 이탈이 방지될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 마운트 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 코어(12)의 후단부 양쪽 측면에는 수평으로 일정길이 연장되는 걸림돌부(14a,14b)가 형성되고, 상기 어퍼 브라켓(10)의 양쪽 측벽에는 코어(12)의 걸림돌부(14a,14b)를 수용할 수 있는 걸림홈부(15a,15b)가 형성되어, 충돌에 의한 하중 작용시 걸림돌부와 걸림홈부 간의 걸림작용에 의해 서로 간의 이탈이 방지될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 마운트 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 코어(12)에 있는 걸림돌부(14a,14b)와 어퍼 브라켓(10)에 있는 걸림홈부(15a,15b)의 서로 마주대하는 돌부 전면과 홈부 바닥면은 경사면(16a,16b)으로 이루어져, 서로가 면접촉 형태로 간섭이 이루어질 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 마운트 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 코어(12) 및 인슐레이터(13)는 베이스 브라켓(11)에 장착된 상태에서 그 윗쪽에서 조립되는 어퍼 브라켓(10)에 의해 눌려져 아래 방향으로 프리로드(Preload)를 받는 구조로 조립되는 것을 특징으로 하는 자동차의 마운트 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 베이스 브라켓(11)의 상면에는 양쪽에 나란한 조립돌부(17a,17b)가 형성되고, 상기 인슐레이터(13)의 저면에는 베이스 브라켓(11)의 조립돌부(17a,17b)에 삽입되는 조립홈부(18a,18b)가 형성되어, 상기 조립돌부와 조립홈부 간의 형합구조에 의해 베이스 브라켓과 인슐레이터 간의 견고한 조립상태가 유지될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 마운트 장치.