KR20140038327A - 자력을 이용한 마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 자력을 이용한 마운트는 기둥형상의 탄성부, 탄성부와 결합되는 상부측 고정부 및 하부측 고정부에 장착된 자석의 쌍 또는 자석과 자성체로 구성된다. 진동 감쇠 대상물의 고정부의 진동에 의해 탄성부가 수축 및 팽창할 경우 상기 자석간의 자력 흡인력에 의해 지지 탄성부의 강성을 감소시켜 진동 감쇠성능을 향상시키는 것을 특징으로 한다. 따라 본 발명에 의한 자력을 이용한 마운트는 마운트의 동강성(dynamic stiffness)을 낮추어 진동감쇠효과를 높이는 것으로서, 기존 능동형 마운트에 비해 마운트의 구조가 간단, 유지보수 비용을 절감할 수 있으며, 저속영역부터 고속영역까지 안정적으로 진동을 감쇠시킬 수 있다.

Description

자력을 이용한 마운트{Mount using Magnet Force}

본 발명은 자력을 이용한 마운트에 관한 것으로, 새로운 자력의 작동원리를 이용하기 위해 자석을 마운트에 장착하여 마운트의 진동감쇠 성능을 향상시키는 마운트에 관한 것이다.

보다 상세하게는 진동감쇠 대상물의 진동을 감쇠시키기 위해 서로 마주 보도록 영구자석 혹은 전자석을 설치하여 자력의 흡인력에 의해 마운트 탄성부의 강성이 감소하여 진동감쇠 성능이 향상되는 자력을 이용한 마운트에 관한 것이다.

차량의 엔진은 일종의 진동 발생원이라 말할 수 있다. 엔진은 구조적으로 항상 진동이 발생될 뿐만 아니라 차량의 주행 중 도로의 요철에 따라서도 진동하고, 이러한 진동은 단독적으로 작용하는 것이 아니라 여러 요인이 복합적으로 작용하여 상하, 좌우, 전후 방향으로 발생한다.

아울러, 엔진은 단독으로 장착된 것이 아니라 변속 장치 및 공조 장치 등과도 연결되므로, 엔진에서 발생되는 진동은 차량의 전체 및 승차감에 크게 영향을 미치게 된다.

따라서, 엔진을 차체에 장착할 때는 마운트 장치라 불리는 매개물을 사용하여 장착함으로써 엔진의 진동 및 소음과 차체의 진동이 서로 전달되는 것을 차단하고 있다.

마운트는 두 구조물을 서로 결합하기 위해 사용하지만, 진동이 한 곳에서 다른 곳으로 전달되지 않도록 하는 성능이 주요하다. 마운트는 정적으로 두 구조물을 서로 고정시키는 탄성요소와 동적으로 서로 진동 절연시키는 요소들로 구성되어 있다.

일반고무(rubber)마운트는, 강성과 감쇠성 특성으로 구성된 동강성(dynamic stiffness)이 가진 주파수의 증가와 함께 상승하기 때문에, 엔진회전수가 높은 경우에 진동 및 소음이 크게 전달된다. 두 구조물의 결합상태를 좋게 하기 위해 마운트의 강성을 증가시키면, 동강성이 증가하여 진동감쇠효과는 저하하게 된다.

한편, 동강성을 낮추기 위해서는 보다 낮은 정강성(static stiffness)이 요구되지마, 이 경우 구조물 사이의 결합능력은 떨어지게 된다.

이러한, 고무 마운트의 단점을 극복하기 위해, 유체봉입 마운트(fluid mount)가 개발되어, 마운트의 정적결합은 일반 고무 마운트 성능을 확보하고, 동강성은 진동에 의한 내부유체의 운동을 이용하여 낮추어 보다 향상된 진동감쇠 성능을 제공한다. 일반적으로 엔진의 하중이 높은 트럭, 건설기계 중장비 및 선박에는 고무 마운트가 사용되지만, 승차감에 민감한 승용차의 경우 수동형 유체봉입식의 마운트가 주로 사용된다.

이러한 수동형 마운트는 마운트의 강성 및 감쇠 특성이 변화하는 엔진 주파수에 따라서 적응되지 않기 때문에 다양한 운전 주파수 영역의 진동 및 소음을 차단할 수 없다.

따라서, 최근에는 동강성을 제어할 수 있는 능동형 마운트가 개발되어 고급 승용차에 장착되기도 한다.

엔진에서 발생하는 진동은 엔진의 공회전 및 저속 운전상태와 고속 운전상태에 따라 진동주파수 및 진폭이 상이하므로, 운전상태에 따라서 기존 고무 및 유체봉입 마운트의 동강성을 낮춘다면 감쇠성능은 향상될 수 있다. 엔진의 공회전 및 전속 운전 상태에서는 진동 주파수가 낮고 진폭이 크기 때문에 높은 동강성이 요구되고, 고속 주행 조건에서는 진동 및 부밍(booming) 소음의 전달을 낮추기 위해 상대적으로 낮은 동강성이 요구된다.

도 1은 기존 유체봉입 마운트를 나타내며 유체봉입 마운트는 고정부(20)에 결합된 볼트(90) 등으로 엔진과 결합된다. 진동에 의해 상부챔버(52)의 압력이 상승하면 하부챔버(54)로 유체가 이동할 수 있도록 유체통로가 설치되어 있되, 저속 및 고속 운전주파수에 대응할 수 있도록 2개의 통로가 설계되어 있다.

유체봉입 마운트는 메인고무(30), 하우징(10) 및 다이어프램(40)이 형성하는 내부공간에 유체가 채워진다. 그리고 상기 내부공간은 상판(62)과 하판(64)이 결합된 지지부(60)가 마운트 내부를 상부챔버(52)와 하부챔버(54)로 분리시키며, 진폭이 큰 저주파수 진동에서는 유체가 지지부(60)에 형성된 오리피스(流路, 66)를 통해 이동하고, 진폭이 작은 고주파수 진동에서는 유체가 디커플러(Decoupler, 70)를 통해서 이동한다. 상기 디커플러(70)는 상기 지지부(60)의 중앙 부분에 위치하게 되고, 상기 오리피스(66)는 상기 디커플러(70)의 외측에서 상기 지지부(60)에 환형(環形)으로 형성되며, 상기 디커플러(70) 및 오리피스(66)의 길이 및 면적에 따라 유체의 이동량이 결정된다.

한편, 마운트의 진동감쇠 특성을 향상시키기 위한 것으로서, 대한민국 공개특허 10-2003-0034913호 '전자기력을 이용한 마운트'가 있다.

이 공개특허는 고무부재 마운트와 연결된 엔진의 진동을 감지할 수 있는 가속도계가 장착되고, 엔진 마운팅부에 위치되는 고무부재와 고무부재의 외측에 설치되는 한 쌍의 전자석, 컨트롤부로 구성된다. 작동원리는 가속도계, CU 및 ECU로 부터 엔진의 진동, 변속기의 기어상태 및 엔진회전 주파수의 정보를 고려하여 전자석의 극성을 변화시켜 진동감쇠를 도모하게 된다. 이 공개특허는 기본적으로 전자석의 쌍으로 구성되고, 전자석 간의 거리는 일정하게 유지되는 형상으로 되어 있다.

자력을 발생시키는 전자석을 이용한 진동감쇠를 도모하고 있다는 점에서 본 발명과 유사한 점이 있으나 그 구조나 효과 면에서는 전혀 상이한 것이다.

본 발명에 따른 자력을 이용한 마운트는 다음과 같은 과제의 해결을 목적으로 한다.

첫째, 저속 영역에서 고속 영역까지 안정적으로 마운트의 동강성을 줄이고 진동감쇠효과를 상승시켜 마운트의 성능을 향상시킨다.

둘째, 종래의 액티브 마운트에 비해 구조가 간단하고 유지 보수 비용을 절감하도록 한다.

본 발명의 해결 과제는 위에서 언급한 것에 국한되지 않고, 언급되지 아니한 다른 해결 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 기둥형상의 탄성부, 상기 탄성부의 상부에 결합된 상부측 고정부, 상기 탄성부의 하부에 결합된 하부측 고정부를 포함하는 마운트에 있어서, 상기 상부측 고정부에 결합된 상부측 연장부에 설치된 제1자성체와, 상기 하부측 고정부에 결합된 하부측 연장부에 설치된 제2자성체;를 포함하되, 상기 제1자성체 및 제2자성체는 상기 탄성부의 수축 및 팽창 운동에 간섭을 받지 않는 위치인 상기 탄성부의 외측 또는 내측에 설치된 상기 제1자성체 및 제2자성체 간의 자력 흡인력에 의해 마운트의 진동감쇠 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트를 제공한다.

상기 하부측 고정부의 양단부 상부면에는 각각 걸림부가 형성되고, 상기 하부측 연장부의 측면에는 상기 걸림부의 단부에 걸림되는 돌출부가 형성되되, 상기 하부측 고정부와 상기 하부측 연장부 사이에는 탄성체가 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 고정부와, 상기 고정부에 결합된 메인고무와, 상기 메인고무의 하부에 결합되고, 내부에 설치된 지지부에 의해 분리된 상부챔버와 하부챔버를 구비하는 하우징과, 상기 상부챔버와 하부챔버 간의 유체 통로인 오리피스와 디커플러가 상기 지지부 내에 설치되고, 상기 하우징의 외측에 형성된 수평부와, 상기 고정부와 연결된 브라켓을 포함하고, 상기 브라켓에 설치된 제1자성체와 상기 수평부에 결합된 연장부에 설치된 제2자성체 간의 자력 흡인력에 의해 마운트의 진동감쇠 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트를 제공한다.

상기 제2자성체는 상기 수평부의 상부에 결합된 연장부 및 상기 수평부의 하부에 각각 결합되고, 상기 브라켓의 하부에는 상기 수평부를 감싸도록 자석 수용부가 형성되며, 상기 자석 수용부의 내측 상부 및 하부에 상기 제2자성체와 마주보도록 상기 제1자성체가 각각 결합되어, 두 쌍의 상기 제1자성체 및 제2자성체 간의 자력 흡인력에 의해 마운트의 진동감쇠 성능을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

상기 수평부의 상부면에는 걸림부가 형성되고, 상기 연장부의 측면에는 상기 걸림부의 단부에 걸림되는 돌출부가 형성되되, 상기 수평부와 상기 연장부 사이에는 탄성체가 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부챔버 내부에 상기 고정부와 연결된 연결부를 구비하는 자석 설치판에 제1자성체를 설치하고, 상기 지지부에 상기 제1자성체와 마주보는 제2자성체가 설치되며, 상기 제1자성체 및 제2자성체 간의 흡인력에 의해 마운트의 진동감쇠 성능을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

상기 고정부의 하부에는 내부에 탄성부재가 구비된 중공의 수직바가 설치되고, 상기 연결부는 상기 수직바의 내부에 상하이동 가능하게 결합되어 상기 탄성부재로부터 탄성력을 인가받는 것을 특징으로 한다.

상기 제1자성체와 제2자성체의 쌍은 영구자석과 영구자석, 영구자석과 전자석, 영구자석과 일반 자성체, 전자석과 전자석, 전자석과 일반 자성체의 짝 중에서 하나로 구성되어 자성체 사이의 자기 흡인력 작용에 의해 마운트 강성이 감소하여 진동감쇠 성능이 향상되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1자성체와 제2자성체의 쌍에서 한쪽 혹은 양쪽이 전자석이며, 엔진의 회전수가 증가할수록 자기 흡인력을 높일 수 있도록, 진동 주파수 정보 확보를 위한 가속도센서 또는 ECU로부터 엔진의 진동주파수 정보 획득을 위한 장치를 포함하는 전류인가 및 전류세기를 조절할 수 있는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 진동감쇠 대상물의 진동 주파수, 진폭, 방향의 정보를 바탕으로 상기 전자석에 부과하는 전류량 및 방향을 제어하여 진동감쇠 성능을 높이는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서의 과제 해결 수단을 다른 각도에서 보면 다음과 같다

고무 마운트의 성능향상 : 본 발명에서 기존 고무 마운트에 자력을 이용한 마운트는 기둥형상의 탄성부를 포함하는 것이 바람직하다. 탄성부 상부 및 하부에 상부고정부 및 하부고정부가 결합되어 있고, 탄성부의 수축 및 팽창의 운동에 간섭이 없도록 탄성부 내측 혹은 외측에 제1자성체 및 제2자성체를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1자성체와 제2자성체의 자력 흡인력에 마운트 탄성부의 강성이 감소되어 진동 전달률이 감소되는 것이 바람직하다. 상기 제1자성체 및 제2자성체는 자석 혹은 자성체 간의 짝으로 구성되며, 짝의 조합은 영구자석과 영구자석, 영구자석과 전자석, 영구자석과 일반 자성체, 전자석과 전자석, 전자석과 일반 자성체의 짝 중에서 하나로 구성되는 것을 포함하는 것이 바람직하다. 자력의 흡인력을 효율적으로 유도하기 위해 상부측 고정부 및 하부측 고정부 사이에 설치되는 제1자성체 및 제2자성체 사이의 유효거리를 확보하기 위해 상부 및 하부의 연장부를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에 자력을 이용한 마운트에 있어서, 탄성부는 고무, 합성수지 또는 스프링 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

유체봉입 마운트의 성능향상 : 본 발명에서 기존 유체봉입 마운트에 자력을 이용한 것으로 진동감쇠 대상물의 고정부에 결합되는 메인고무는 유체를 포함하는 상부챔버 및 상부 하우징 연결되어 있는 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 유체봉입 마운트의 지지부는 마운트 내부를 상부챔버 및 하부챔버로 나누고, 상하챔버 사이를 이동할 수 있는 유체 통로인 오리피스 및 디커플러를 포함하고, 하부하우징은 다이어프램으로 구성된 하부챔버를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 고정부에 결합된 연결 브라켓에 제1자성체, 지지부의 돌출부에 제2자성체가 서로 마주 보는 한 쌍 형태로 구성될 수도 있으며, 보다 큰 자력을 필요한 경우 연결 브라켓이 지지부의 돌출부를 감싸는 형태로 마주보는 2개의 짝으로 구성되도록 자석을 설치하는 것을 포함한다. 상기 제1자성체 및 제2자성체는 자석 혹은 자성체 간의 짝으로 구성되며, 짝의 조합은 영구자석과 영구자석, 영구자석과 전자석, 영구자석과 일반 자성체, 전자석과 전자석, 전자석과 일반 자성체의 짝 중에서 하나로 구성 것을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1자성체 및 제2자성체는 링형상으로 일체로 또는 분리되어 제작할 수 있으며, 마운트의 형상에 따라서 필요한 형태로 다양하게 변형 제작이 가능하다.

엔진진동의 경우 엔진의 회전수에 따라서 진동진폭의 다르므로 두 자성체간의 간격이 차이가 있다. 즉, 진동진폭이 크면 자석 간의 거리가 좁기 때문에 자력의 흡인력이 효율적으로 작용하지만, 진동진폭이 작으면 흡인력이 효율적으로 작용하지 못한다. 따라서, 전자석을 설치하면 전자석 코일에 전류를 인가하여 흡인력을 증가시킬 수 있다. 이를 위한 전류의 방향은 고려하지 않고 자성체간의 흡인력을 증가시키는 것을 목표로 전류량을 제어할 수 있는 제어부가 필요하다. 저 회전수 엔진의 진동진폭은 크고 고 회전수에서는 진동진폭이 낮으므로 제어부는 엔진의 회전수가 증가할수록 인가 전류를 증가시켜 자기 흡인력이 강해지도록 제어하는 것이 바람직하다. 엔진과의 결합되는 고정부에 설치된 가속도센서 혹은 ECU로부터 얻는 엔진의 회전수 혹은 진동주파수 정보를 바탕으로 인가 전류량을 설정한다.

이상에서 설명된 내용은 외부의 진동에 의해 쌍으로 구성된 자석 간의 거리가 변화하고 자석간의 흡인력에 의해 마운트의 강성이 감소하여 진동에너지가 낮아지는 원리에 의해 진동감쇠 성능이 향상되는 내용이다.

전자석에 인가하는 전류를 조절하는 방법에 관한 추가적인 방법은 상기 제1자성체와 제2자성체 짝의 조합이 영구자석과 전자석, 전자석과 일반 자성체 및 전자석과 전자석의 짝 중의 하나로 구성된 경우, 가속도센서로부터 진동 주파수, 진폭 및 진동방향에 대한 정보, 또는 ECU로부터 엔진의 회전수에 대한 보조정보를 바탕으로 제어부는 인가 전류의 세기 및 방향을 조절하여 능동형 진동제어 방법을 포함하는 것이 바람직하다. 이것은 기존 능동형 마운트에 비해 구조적으로 더욱 큰 제어력을 얻을 있을 뿐만 아니라, 기존은 마운트 내부에 자성체가 설치되기 때문에 마운트 생산 후에는 자성체 간의 간격 조절 및 고장수리가 어렵지만, 본 특허는 마운트 외부에 자성체가 설치되기 때문에 자성체 간의 간격조절 및 유지보수가 편리하다.

본 발명에 따른 자력을 이용한 마운트는 제1자성체 및 제2자성체의 흡인력에 의해 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

마운트의 동강성을 낮추어 진동감쇠효과를 상승시킴으로써 마운트의 진동감쇠 성능이 향상된다.

기존 능동형 마운트에 비해 구조가 간단하여, 제작, 유지, 및 보수에 필요한 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 그리고 저속영역부터 고속영역까지 안정적으로 엔진의 진동을 감쇠시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 마운트를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예로서 고무 마운트에 자력을 이용한 마운트 개념도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예로서 유체봉입 마운트의 외부에 한 쌍의 자성체가 설치된 경우의 자력을 이용한 마운트의 개념도.
도 4는 도 3의 다른 실시예의 개념도로서 한 쌍의 자성체가 설치된 경우의 자력을 이용한 마운트의 개념도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예로서 도 3 및 도 4의 유체봉입 마운트의 마운트 상부챔버 내부에 자성체를 설치한 경우의 자력을 이용한 마운트의 개념도.

본 발명은 차량에 장착되는 엔진 등의 진동발생원의 진동을 감쇠시키기 위한 자력을 이용한 마운트로서, 일반적으로 사용되는 고무 마운트 및 유체봉입 마운트에 자력을 이용하여 진동감쇠효과를 상승시키기 위한 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 각 실시예에 따른 자력을 이용한 마운트의 구조를 먼저 상세히 설명하고, 마지막에 각 실시예에서 공통되는 제1자성체(82)와 제2자성체(68)의 자력 상호작용에 의한 엔진의 진동감쇠효과, 자성체 설치방법, 전류인가 방법 및 제어방법에 대해 설명한다.

제1 실시예

도 2는 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 것으로서 기존 고무 마운트에 자력을 이용한 마운트의 개념도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 마운트는 기둥형상의 탄성부(32), 탄성부(32)의 상부측 및 하부측에 결합된 상부측 고정부(22) 및 하부측 고정부(24), 상부측 고정부(22) 및 하부측 고정부(24) 사이에 상부측 연결부(23) 및 하부측 연결부(25)를 통하여 제1자성체(82) 및 제2자성체(68)가 서로 마주보는 짝으로 구성된다.

제1 및 제2 자성체(82, 68)는 탄성부(32)의 수축 및 팽창의 움직임에 간섭이 발생하지 않도록 탄성부(32) 외측 혹은 내측에 위치하게 된다.

제1자성체(82) 및 제2자성체(68) 사이의 거리는 상부측 및 하부측 연장부(23, 25)의 높이를 달리하여 조절이 가능하다.

또한, 하부측 고정부(24)의 양단부 상부면에 걸림부(24a)를 형성하고, 하부측 연장부(25)의 측면에 걸림부(24a)의 단부에 걸림되는 돌출부(25a)를 형성한 후, 하부측 고정부(24)와 하부측 연장부(25) 사이에 탄성체(26)를 마련하는 것도 가능하다.

이는, 차량에 장착되는 엔진 등의 진동발생원에 순간적으로 큰 하중이 가해졌을 때 제1자성체(82)와 제2자성체(68)가 서로 부딪혀 파손되는 것을 방지한다.

즉, 차량에 장착되는 엔진 등의 진동발생원에 순간적으로 큰 하중이 가해져 제1자성체(82)가 제2자성체(68)에 부딪힐 때 발생되는 충격을 하부측 고정부(24)와 하부측 연장부(25) 사이에 마련된 탄성체(26)가 수축하는 과정에서 큰 충격을 흡수하여 마운트가 파손되는 것을 방지한다.

또한, 탄성체(26)가 수축 후 팽창할 때 제2자성체(68)는 즉, 연장부(25)는 돌출부(25a)가 고정부(24a)에 걸림으로 인해 고정부(24) 보다 높이 올라가지 않게 된다.

진동감쇠 원리는 진동이 발생하면 탄성부가 수축 및 팽창하기 때문에 자성체 간에 거리가 변화하고 상기 제1자성체(82)와 제2자성체(68)의 자력 흡인력에 의해 탄성부의 강성이 감소되고 감쇠계수가 증가하여 성능이 향상되는 특징이다. 감쇠비는 진동감쇠 성능을 평가하는 주요한 변수로서 다음과 같은 수식으로 나타낸다.

(

: 마운트의 감쇠비, c: 마운트의 감쇠계수, m : 진동감쇠대상 질량, k : 마운트의 강성)

위 수식에서 알 수 있듯이, 강성이 감소하고, 감쇠계수가 증가하게 되므로 그 결과 마운트의 진동감쇠 성능은 증가한다. 상기 탄성부(32)는 진동을 완충 및 감쇠시키는 것으로서 형상은 다양한 형태의 기둥형상으로서 재질은 고무, 합성수지 또는 스프링 중 어느 하나로 구성되며, 다른 탄성소재를 이용하는 것도 가능하다.

제2 실시예

도 3은 유체봉입 마운트에 자력을 이용하는 마운트로서 본 발명의 제2 실시예의 개념도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 마운트는 진동감쇠 대상의 고정부(20), 고정부(20)에 결합된 메인고무(30), 메인고무(30)의 하부에 결합되고, 내부에 설치된 지지부(60)에 의해 분리된 상부챔버(52)와 하부챔버(54)를 구비하는 하우징(50)과, 하우징(50)의 외측에 형성된 수평부(58)와, 고정부(20)와 연결된 브라켓(80)을 포함하고, 브라켓(80)에는 제1자성체(82)가 설치되고, 수평부(58)에 결합된 연장부(27)에 제2자성체(68)가 설치되는 구조로 이루어진다.

여기서, 지지부(60)의 내부는 상부챔버(52)와 하부챔버(54)로 유체가 이동할 수 있는 오리피스(66)와 디커플러(70)가 설치된다.

또한, 제1자성체(82)는 고정부(20)에 연결된 브라켓(80)에 구비된 자석 수용부(84)에 연장부(27)에 설치된 제2자성체(68)와 서로 마주보도록 설치된다.

아울러, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제2자성체(68)는 수평부(58)의 상부에 결합된 연장부(27) 및 수평부(58)의 하부에 각각 설치될 수 있는데, 이 경우 자석 수용부(84)는 수평부(58)를 감싸도록 수평부(58)를 향하여 개구된 형태로 형성된다. 즉, 마운트의 단면에 대해서 자석 수용부(84)는 지지부(60)를 중심으로 양측에서 수평부(58)를 감싸게 되는 것이다.

이때 제1자성체(82)는 자석 수용부(84)의 내측 상부 및 하부에서 제2자성체(68)와 마주보는 형태로 결합되는데, 이는 자력의 흡인력을 높이는 효과를 얻는다.

이와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자력을 이용한 마운트는 진동감쇠 대상물에 진동이 발생하면 메인고무(30)가 수축 및 팽창하게 되고 이에 따라서 자성체 간의 거리가 변화하고, 제1자성체(82)와 제2자성체(68)의 자력 흡인력의 효과가 크게 되어 의해 마운트의 진동감쇠 성능이 향상된다.

아울러, 수평부(58)의 상부면 또는 하부면 중 어느 하나에는 걸림부(58a)를 형성하고, 연장부(27)의 측면에 걸림부(58a)의 단부에 걸림되는 돌출부(27a)를 형성한 후, 수평부(58)와 연장부(27) 사이에 탄성체(26)를 마련하는 것도 가능하다.

또한, 수평부(58)의 상부면과 하부면 모두에 걸림부(58a)를 형성하고, 연장부(27)의 측면에 걸림부(58a)의 단부에 걸림되는 돌출부(27a)를 복수개로 형성한 후, 수평부(58)와 연장부(27) 사이에 탄성체(26)를 마련하는 것도 가능하다.

이는, 차량에 장착되는 엔진 등의 진동발생원에 순간적으로 큰 하중이 가해졌을 때 제1자성체(82)와 제2자성체(68)가 서로 부딪혀 파손되는 것을 방지한다.

즉, 차량에 장착되는 엔진 등의 진동발생원에 순간적으로 큰 하중이 가해졌져 제1자성체(82)가 제2자성체(68)에 부딪힐 때 발생되는 충격을 수평부(58)와 연장부(27) 사이에 마련된 탄성체(26)가 수축하면서 큰 충격을 흡수하여 마운트가 파손되는 것을 방지한다.

또한, 탄성체(26)가 수축 후 팽창할 때 제2자성체(68)는 즉, 연장부(27)는 돌출부(27a)가 걸림부(58a)에 걸림으로 인해 수평부(58) 보다 높이 올라가지 않게 된다.

제3 실시예

도 5는 본 발명의 제2 실시예의 유체봉입 마운트의 상부챔버(52) 내부에 자성체를 설치한 경우의 자력을 이용한 마운트의 개념도이다. 상부챔버(52) 내부의 자석 설치판(88)은 연결부(86)를 통하여 고정부(20)와 체결된다. 자석 설치판(88)에 제1자성체(82), 지지부(60)에 제2자성체(68)가 서로 마주보는 한 쌍의 자성체가 설치된다. 제2 실시예 비해 소형화가 가능하다.

진동감쇠 대상물이 진동하면 고정부(20)와 연결된 자석 설치판(88)이 진동하기 때문에 상기 제1자성체(82)와 제2자성체(68) 사이의 거리가 변화하고 자성체 간의 자력 상호작용에 의해 진동을 감쇠시킬 수 있게 된다. 제1자성체(82)가 제2자성체(68)에 접근 혹은 멀어질 때 발생하는 자성체 사이의 유체 저항력을 감소시키기 위해 자석 설치판(88)에 유체가 진동방향으로 자유롭게 이동할 수 있는 통로를 설치할 수 있다.

아울러, 고정부(20)의 하부에 탄성부재(20b)가 내부에 구비된 중공의 수직바(20a)를 설치하고, 연결부(86)를 수직바(20a)의 내부에 상하이동 가능하게 결합시켜 탄성부재(20b)로부터 탄성력을 인가받게 구성하는 것도 가능하다.

이는, 차량에 장착되는 엔진 등의 진동발생원에 순간적으로 큰 하중이 가해졌을 때 제1자성체(82)와 제2자성체(68)가 서로 부딪혀 파손되는 것을 방지한다.

즉, 차량에 장착되는 엔진 등의 진동발생원에 순간적으로 큰 하중이 가해졌져 제1자성체(82)가 제2자성체(68)에 부딪힐 때 발생되는 충격을 수직바(20a)의 내부에 구비된 탄성부재(20b)가 흡수하여 마운트가 파손되는 것을 방지한다.

자성체 간의 자력 세기 조절방법

아래 [Fig. 1]은 엔진의 진동진폭과 주파수의 관계를, [Fig. 2]는 엔진의 주파수에 따른 자기 흡인력의 세기(전자석 인가 전류량) 조절 방법을 나타낸 것이다. 엔진진동이 저주파수에서는 진동진폭이 크고 고주파수에서는 진동진폭이 작다. 따라서 진동하는 제1자성체(82)와 하사점에 위치한 제2자성체(68) 사이의 간격은 저주파수에서는 작아지게 되고, 고주파수에서는 커지게 된다. 자기 흡인력의 세기에 자성체 간의 간격에 크게 영향을 받는다. 따라서, 고주파수의 엔진진동 상태에서 저주파수에서의 경우와 같은 진동감쇠효과를 얻기 위해서는 추가적 자력인가가 필요하게 된다. 이를 위해서는 짝을 이루는 자성체의 조합은 영구자석과 전자석, 전자석과 일반 자성체 및 전자석과 전자석의 짝 중의 하나로 구성하여 진동 주파수가 증가함에 따라서 전자석의 인가 전류를 증가시키는 것이 필요하다.

[Fig. 1]

본 발명에 따른 자력을 이용한 마운트는 엔진의 마운트로 사용될 경우 엔진의 회전수에 따라 상기 전자석의 자력을 제어할 수 있는 제어부를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 아래 [Fig. 2]에서 설명하고 있는 바와 같이 엔진 진동 주파수가 증가하면 자성체 간의 간격이 증가하므로 진동 주파수가 증가함에 따라서 상기 전자석의 자력이 강해지도록 인가전류를 증가시키는 것이 바람직하다. 상기 가속도센서는 고정부(20)에 장착되는 것이 바람직하며, 상기 가속도센서 혹은 ECU(Electronic Control Unit)로부터 얻을 수 있는 엔진 진동특성에 따라 즉, 엔진의 진동 주파수가 커질수록(엔진이 저 회전수에서 고 회전수로 갈수록) 전자석에 더 많은 전류를 인가하여 상기 제1자성체(82)와 제2자성체(68) 사이의 자기 흡인력의 세기를 커지게 함으로써, 엔진의 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있다.

[Fig. 2]

이상 제1자성체(82) 혹은 제2자성체(68)에 인가하는 전류를 조절하는 방법은, 진동방향에 따라서 전류량 및 방향을 변화시키는 기존의 능동형 마운트의 전류제어와 달리, 즉 진동방향에 관계없이 진동 주파수에 따라서 전류량만 조절하고도 안정적으로 진동감쇠효과를 얻을 수 있는 것이 특징이다. 자력의 흡인력이 작용하는 자성체 간의 진동이 발생할 때 마운트의 강성이 낮아지는 원리에 의해 진동감쇠효과가 발생하는 마운트는 준능동형 마운트(Semi-Active Engine Mount)에 해당하게 된다.

아래 [Fig. 3]과 [Fig. 4]는 유체봉입 마운트의 메인고무(30)의 지지강성이 감소됨에 따라서 저주파수 및 고주파수의 마운트의 동강성 및 진동 전달률이 감소하는 이론 해석결과를 나타낸 것으로서 본 특허의 효과를 확인할 수 있다.

[Fig. 3]

[Fig. 4]

또한, 본 발명에 따른 자력을 이용한 마운트는 전자석에 인가하는 전류량 및 방향을 동시에 제어하는 것도 물론 가능하다. 이 경우 제어부는 제1자성체(82)와 제2자성체(68) 사이에 흡인력 및 반발력이 발생하도록 하여 지지부(60)에 가능한 진동이 전달되지 않도록 정밀하게 제어한다. 이를 위하여 제어부는 엔진의 진동을 측정하는 가속도센서로부터 진동의 주파수, 방향 및 크기의 정보를 얻고, 또한 추가적으로 ECU로부터 엔진의 회전수의 보조정보를 바탕으로 전자석에 부가하는 전류의 크기 및 방향을 능동적으로 제어를 수행하게 된다. 이 경우는 자성체의 짝은 영구자석과 전자석, 전자석과 일반 자성체, 전자석과 전자석의 짝 중 하나의 조합으로 구성되어야 한다. 기존 능동형 마운트에 비해 큰 제어력을 확보할 수 있고, 자성체가 외부에 설치되기 때문에 자성체가 간격조절 및 유지보수가 편리하다는 장점이다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 자력을 이용한 마운트를 실시하기 위한 일부 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

20: 고정부 60: 지지부
20a: 수직바 66: 오리피스
20b: 탄성부재 68: 제2자성체
22: 상부측 고정부 70: 디커플러
23: 상부측 연결부 80: 브라켓
24: 하부측 고정부 82: 제1자성체
24a: 걸림부 84: 자석수용부
25: 하부측 연결부 86: 연결부
25a: 돌출부 88: 자석설치판
26: 탄성체
27: 연장부
27a: 돌출부
30: 메인고무
32: 탄성부
50: 하우징
52: 상부챔버
54: 하부챔버
58: 수평부
58a: 걸림부

Claims (10)

1. 기둥형상의 탄성부, 상기 탄성부의 상부에 결합된 상부측 고정부, 상기 탄성부의 하부에 결합된 하부측 고정부를 포함하는 마운트에 있어서,
   상기 상부측 고정부에 결합된 상부측 연장부에 설치된 제1자성체;
   상기 하부측 고정부에 결합된 하부측 연장부에 설치된 제2자성체;를 포함하되,
   상기 제1자성체 및 제2자성체는 상기 탄성부의 수축 및 팽창 운동에 간섭을 받지 않는 위치인 상기 탄성부의 외측 또는 내측에 설치된 상기 제1자성체 및 제2자성체 간의 자력 상호작용에 의해 마운트의 진동감쇠 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부측 고정부의 양단부 상부면에는 각각 걸림부가 형성되고, 상기 하부측 연장부의 측면에는 상기 걸림부의 단부에 걸림되는 돌출부가 형성되되,
   상기 하부측 고정부와 상기 하부측 연장부 사이에는 탄성체가 마련되는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트.
   
3. 고정부와, 상기 고정부에 결합된 메인고무와, 상기 메인고무의 하부에 결합되고, 내부에 설치된 지지부에 의해 분리된 상부챔버와 하부챔버를 구비하는 하우징과, 상기 상부챔버와 하부챔버 간의 유체 통로인 오리피스와 디커플러가 상기 지지부 내에 설치되고, 상기 하우징의 외측에 형성된 수평부와, 상기 고정부와 연결된 브라켓을 포함하고,
   상기 브라켓에 설치된 제1자성체와 상기 수평부에 결합된 연장부에 설치된 제2자성체 간의 자력의 흡인력에 의해 마운트의 진동감쇠 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2자성체는 상기 수평부의 상부에 결합된 연장부 및 상기 수평부의 하부에 각각 결합되고, 상기 브라켓의 하부에는 상기 수평부를 감싸도록 자석 수용부가 형성되며, 상기 자석 수용부의 내측 상부 및 하부에 상기 제2자성체와 마주보도록 상기 제1자성체가 각각 결합되어, 두 쌍의 상기 제1자성체 및 제2자성체 간의 자력 상호작용에 의해 마운트의 진동감쇠 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트.
   
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 수평부의 상부면 또는 하부면 중 어느 하나에는 걸림부가 형성되고, 상기 연장부의 측면에는 상기 걸림부의 단부에 걸림되는 돌출부가 형성되되,
   상기 수평부와 상기 연장부 사이에는 탄성체가 마련되는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 상부챔버 내부에 상기 고정부와 연결된 연결부를 구비하는 자석 설치판에 제1자성체를 설치하고, 상기 지지부에 상기 제1자성체와 마주보는 제2자성체가 설치되며, 상기 제1자성체 및 제2자성체 간의 상호 작용에 의해 마운트의 진동감쇠 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 고정부의 하부에는 내부에 탄성부재가 구비된 중공의 수직바가 설치되고, 상기 연결부는 상기 수직바의 내부에 상하이동 가능하게 결합되어 상기 탄성부재로부터 탄성력을 인가받는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트.
   
8. 제1항, 제3항, 제4항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1자성체와 제2자성체의 쌍은 영구자석과 영구자석, 영구자석과 전자석, 영구자석과 일반 자성체, 전자석과 전자석, 전자석과 일반 자성체의 짝 중에서 하나로 구성되어 자성체 사이의 자기 흡인력 작용에 의해 마운트 강성이 감소하여 진동감쇠 성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1자성체와 제2자성체의 쌍에서 한쪽 혹은 양쪽이 전자석이며,
   엔진의 회전수가 증가할수록 자기 흡인력을 높일 수 있도록, 진동 주파수 정보 확보를 위한 가속도센서 또는 ECU로부터 엔진의 진동주파수 정보 획득을 위한 장치를 포함하는 전류인가 및 전류세기를 조절할 수 있는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 진동감쇠 대상물의 진동 주파수, 진폭, 방향의 정보를 바탕으로 상기 전자석에 부과하는 전류의 량 및 방향을 제어하여 진동감쇠 성능을 높이는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 마운트.

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