KR20160116710A - 액티브 엔진마운트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 액티브 엔진마운트 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동기에 의해 상하방향으로 운동 가능한 가진판을 구비한 액티브 엔진마운트 구조에 있어서, 이너코어의 외측면과 하우징의 내측면 사이를 서로 연결하는 탄성 재질의 메인러버 및 상기 메인러버에 수용되는 링 형태의 중간부재를 포함하며, 상기 중간부재는 메인러버에 부동액을 통해 압력이 전달될 때 메인러버의 변형을 억제하는 것을 특징으로 하여, 엔진마운트의 정특성 변경 없이 부동액을 통한 제어력 전달시 메인러버의 변형으로 인한 소산량을 저감할 수 있는 액티브 엔진마운트 구조에 관한 것이다.

Description

액티브 엔진마운트 구조{STRUCTURE OF ACTIVE ENGINE-MOUNT}

본 발명은 차량의 액티브 엔진마운트 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메인러버의 내부에 링 형태의 중간부재를 삽입하여 부동액을 통해 메인러버에 압력이 전달될 때 메인러버의 변형이 억제되도록 하는 액티브 엔진마운트 구조에 관한 것이다.

차량에 적용되는 기술이 점차 발전하고 저진동, 저소음에 대한 소비자의 요구가 증대됨에 따라, 차량에서 발생하는 소음(Noise), 진동(Vibration) 및 충격(Harshness) 즉, NVH 성능을 분석하여 승차감을 극대화시키려는 노력이 계속되고 있다.

차량의 주행시 특정 RPM 영역에서 발생하는 엔진 진동은 특정 주파수를 가지고 차체를 통해 실내로 전달되며, 엔진의 폭발 성분이 차량의 실내에 미치는 영향은 지배적이다.

일반적으로 차량의 엔진은 피스톤과 커넥팅 로드의 상하 운동에 의한 중심위치의 주기적인 변화와 실린더 축방향으로 생기는 왕복운동 부분의 관성력, 커넥팅 로드가 크랭크축의 좌우로 흔들리는 것에 의한 관성력 및 크랭크축에 가해지는 회전력의 주기적인 변화 등에 의해 구조적으로 항상 진동을 받는다.

따라서, 차량의 엔진과 차체 사이에는, 엔진을 지지하는 동시에 엔진으로부터 전달되는 소음 및 진동을 감쇄시키는 엔진마운트가 장착되며, 이러한 엔진마운트는 크게 러버식 엔진마운트, 에어 댐핑 마운트 및 액체봉입식 엔진마운트로 구분된다.

러버식 엔진마운트는, 고무 인슐레이터 재질 자체의 탄성력을 이용하여 댐핑효과를 얻는 구조로서, 이너코어에 엔진하우징이 안착되고 볼트로 고정되면 엔진 진동에 따라 인슐레이터가 탄성변형 및 복원하여 진동을 감쇄시키는 구조를 가진다. 상기 러버식 엔진마운트는 대변위 진동에 대한 감쇄율은 좋지 않으나, 저변위 진동에 대한 감쇄율은 높은 특성을 나타낸다.

에어 댐핑 마운트는, 인슐레이터 재질 자체의 댐핑력에 공기를 작동유체로 유동시켜 얻는 댐핑력을 추가한 것으로서, 하우징 내부에는 인슐레이터가 부설되되, 하부에 밑판이 장착되어 챔버를 구성하고 인슐레이터의 탄성변형에 따라 챔버로 공기가 출입되도록 에어홀이 형성되는 구조를 가진다. 에어 댐핑 마운트는 비교적 제조가 용이하여 소형 승용차에 주로 사용되고 있다.

액체봉입식 엔진마운트, 즉 유체마운트는 인슐레이터 아래에 봉입된 부동액이 상부액실과 하부액실을 유동함에 따라 댐핑력이 발생되는 구조를 가진다. 유체마운트는 상황에 따라 고주파 진동(저변위 진동)과 저주파 진동(대변위 진동)을 모두 감쇄시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 최근에는 유체봉입식 엔진마운트의 진동절연 특성을 향상시키기 위해 구동기가 능동적으로 가진판을 상하방향으로 운동시킬 수 있는 액티브 엔진마운트의 개발이 이루어지고 있다.

이러한 액티브 엔진마운트는, 차량의 운전 상태, 엔진 상태, 가속도 신호 등에 따라 엔진마운트에 가해지는 진동 중 NVH 성능을 가장 악화시키는 진동 성분의 주파수와 동일한 주파수의 제어력을 발생시켜 차체로 전달되는 진동을 저감함으로써, 차량의 승차감 및 주행성능을 향상시키는 역할을 하게 된다.

도 1은 종래 일반적인 엔진마운트를 절개하여 도시한 절개 사시도이고, 도 2a는 종래 액티브 엔진마운트에 외부진동이 입력되었을 때, 메인러버의 변형을 도식화하여 도시한 개략도이며, 도 2b는 종래 액티브 엔진마운트의 가진판에 의해 부동액 압력이 전달되었을 때, 메인러버의 변형을 도식화하여 도시한 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 일반적인 엔진마운트는, 차량의 엔진과 체결되는 이너코어(1), 상기 이너코어(1)의 외측면과 하우징(3)의 내측면 사이를 연결하는 메인러버(2)로 구성되고, 엔진마운트의 부동액은 메인러버(2)의 하측에 배치된 상측액실(4)에 봉입된다.

도 2a 및 도 2b는 이러한 구성을 도식화한 것으로서, 도 2a 및 도 2b에서 상기 이너코어(1)는 역삼각형으로 표시되고, 상기 메인러버(2)는 이너코어의 아래에 부착된 일자형 판으로 표시되며, 상기 하우징(3)은 메인러버의 하단에 연결된 각진 판으로 표시된다. 도 2a 및 도 2b에서 메인러버의 초기 위치(외부진동이 입력되기 전, 부동액을 통한 압력 전달 전)는 점선으로 표시된다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 엔진마운트의 이너코어(1)에 외부 진동이 입력되었을 때, 이너코어(1)가 아래쪽으로 이동되면서 메인러버(2)는 전체적으로 아래쪽으로 이동하게 된다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 엔진마운트의 구동기(미도시)에 의해 가진판이 상하운동하여 부동액을 통한 유압(hydraulic pressure)이 메인러버로 전달되었을 때, 상기 메인러버(2)는 상측으로 볼록하게 부풀어오르게 된다.

그러나 종래 액티브 엔진마운트는 메인러버의 강성, 즉 엔진마운트의 정특성이 낮을 경우 메인러버의 변형으로 제어력이 너무 많이 소산되어 제어력이 저감되는 문제점이 있다.

즉, 엔진마운트의 정특성은 파워트레인 하중 및 모드 등에 의해 결정되는데, 제어력 및 제어력이 유지되는 주파수 대역폭의 증가를 위해서는 엔진마운트의 정특성을 높여야 하나, 이러한 정특성을 튜닝하는 것은 액티브 엔진마운트 미작동 시 즉, Base 상태의 NVH 성능을 악화시킬 수 있다는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 엔진마운트의 정특성 변경 없이 부동액을 통한 제어력 전달시 메인러버의 변형으로 인한 소산량을 저감할 수 있는 액티브 엔진마운트 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 비교적 간단한 구조로 이루어진 중간부재를 이용하여 제어력 소산 문제를 개선함으로써, 종래 구동기를 그대로 활용할 수 있는 액티브 엔진마운트 구조를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 구동기에 의해 상하방향으로 운동 가능한 가진판을 구비한 액티브 엔진마운트 구조에 있어서, 이너코어의 외측면과 하우징의 내측면 사이를 서로 연결하는 탄성 재질의 메인러버; 및 상기 메인러버에 수용되는 링 형태의 중간부재; 를 포함하며, 상기 중간부재는 메인러버에 부동액을 통해 압력이 전달될 때 메인러버의 변형을 억제하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 액티브 엔진마운트 구조에서 상기 중간부재는 원형의 단면을 가지는 것이 바람직하고, 상기 중간부재의 단면 직경은 메인러버의 단면 폭보다 상대적으로 작은 것이 바람직하며, 상기 중간부재는 메인러버의 단면을 다수 개로 분할하지 않는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 엔진마운트 구조에서 상기 중간부재는 판형의 단면을 가지는 것이 바람직하고, 상기 중간부재의 단면은 메인러버의 단면 길이방향과 평행하게 배치되는 것이 바람직하며, 상기 중간부재는 메인러버의 단면을 다수 개로 분할하지 않는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 메인러버의 내부에 링 형태의 중간부재를 삽입하여 엔진마운트에 외부 진동이 입력될 시에는 메인러버가 쉽게 변형되지만, 부동액을 통한 압력이 메인러버로 전달될 시에는 메인러버가 쉽게 변형되지 않는 효과가 있다.

즉, 본 발명은 파워트레인 하중 및 모드 등에 의해 결정되는 엔진마운트의 정특성의 변경 없이 메인러버의 강성을 보완하여 메인러버의 변형으로 인한 제어력 소산을 저감시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 비교적 간단한 구조로 이루어진 중간부재를 이용하여 제어력 소산 문제를 해결할 수 있으므로, 종래 액티브 엔진마운트에 사용되는 구동기를 그대로 활용할 수 있으며, 생간원가 및 차체중량이 크게 증대되지 않는 효과가 있다.

아울러, 본 발명은 메인러버의 단면을 분할하지 않음으로써 엔진마운트의 X, Y, Z 방향 특성뿐만 아니라 X/Z 또는 Y/Z 방향 특성비의 변화를 최소화할 수 있으면서 유압으로 인한 메인러버의 변형을 방지하는 효과가 있다.

즉, 종래에도 메인러버에 중철(중간부재)을 삽입하는 경우가 있었으나, 이러한 중철은 메인러버를 물리적 또는 기능적으로 분할하여 짧은 다수의 메인러버로 만드는 것이 주된 기능이었고, 이로써 엔진마운트의 X, Y, Z 방향 특성이 변하게 되는 반면, 본 발명은 유압으로 인한 메인러버의 변형을 방지하는 것이 주된 기능이고 메인러버를 분할하지 않는다는 장점이 있다.

도 1은 종래 일반적인 엔진마운트를 절개하여 도시한 절개 사시도.
도 2a는 종래 액티브 엔진마운트에 외부진동이 입력되었을 때, 메인러버의 변형을 도식화하여 도시한 개략도.
도 2b는 종래 액티브 엔진마운트의 가진판에 의해 부동액 압력이 전달되었을 때, 메인러버의 변형을 도식화하여 도시한 개략도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액티브 엔진마운트 구조의 단면을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액티브 엔진마운트 구조를 도식화하여 도시한 개략도.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 액티브 엔진마운트에 외부진동이 입력되었을 때, 메인러버의 변형을 도식화하여 도시한 개략도.
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 액티브 엔진마운트의 가진판에 의해 부동액 압력이 전달되었을 때, 메인러버의 변형을 도식화하여 도시한 개략도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 엔진마운트 구조의 단면을 도시한 단면도.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액티브 엔진마운트 구조의 단면을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액티브 엔진마운트 구조를 도식화하여 도시한 개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 액티브 엔진마운트는 엔진에서 발생되는 진동 및 소음 등의 전달을 최소화하기 위해 사용되는 것으로서, 전체적인 외형은 종래 사용되던 액체봉입식 엔진마운트와 거의 유사하게 형성된다.

즉, 종래와 같이 차량의 엔진과 체결되는 이너코어(10), 상기 이너코어(10)의 외측면과 하우징(30)의 내측면 사이를 연결하는 메인러버(20), 상기 메인러버(20)의 하측에 배치되며 부동액이 봉입되는 상측액실(40) 등의 구성을 거의 그대로 사용한다.

이때, 상기 상측액실(40)의 하부에는 차량/엔진의 상태에 따라 능동적으로 가진판(미도시)을 상하방향으로 운동시키는 구동기(50)가 장착되며, 상기 구동기(50)는 코일로 구성된 전자식 구동방식, 코일과 영구자석으로 구성된 전동식 구동방식, 공압을 이용한 공압식 구동방식 등 다양한 방식에 의해 작동된다.

전술한 것과 같은 액티브 엔진마운트의 일반적인 구성은 종래의 구성과 거의 유사하거나 동일하므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액티브 엔진마운트 구조를 도식화한 것으로서, 도 4(a)에서 상기 이너코어(10)는 역삼각형으로 표시되고, 상기 메인러버(20)는 이너코어 아래에 결합된 한 쌍의 일자형 판으로 표시되며, 상기 하우징(30)은 메인러버의 하단에 연결된 한 쌍의 각진 판형으로 표시된다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 메인러버(20)의 내부에는 도 4(b)에 도시된 것과 같은 링 형태의 중간부재(60)가 수용되며, 상기 중간부재(60)는 메인러버(20)의 변형을 억제하는 역할을 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 중간부재(60)는 원형의 단면을 가지며, 이때 상기 중간부재(60)의 단면 직경은 메인러버(20)의 단면 폭(도시된 실시예에서 좌우방향 길이)보다 상대적으로 작게 형성된다.

즉, 상기 중간부재(60)는 메인러버(20)의 단면을 다수 개로 분할하지 않으며, 메인러버(20)는 중간부재(60)에 의해 물리적/기능적으로 분리되지 않고 하나의 메인러버로써 기능하게 된다.

종래 엔진마운트에도 본 발명의 중간부재(60)와 유사한 중철을 메인러버에 삽입하는 경우가 종종 있었으나, 이러한 중철은 대부분 메인러버를 물리적/기능적으로 분리하여 하나의 메인러버를 다수의 짧은 메인러버로 분할하기 위한 것이었다.

즉, 종래 엔진마운트에 사용되던 중철은 엔진마운트의 X, Y, Z 방향 특성을 변화시켜 X/Z 또는 Y/Z 방향 특성비를 변경하기 위한 것이었고, 메인러버의 단면 폭과 거의 동일한 너비로 삽입되었다.

그러나 본 발명에서 중간부재(60)는 엔진마운트의 방향별 특성치를 변경하기 위한 것이 아니라 유압으로 인한 메인러버(20)의 변형을 방지하기 위한 것이며, 이에 따라 메인러버(20)를 분리시키기 않는다는 점에서 차이가 있다.

도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 액티브 엔진마운트에 외부진동이 입력되었을 때, 메인러버의 변형을 도식화하여 도시한 개략도이고, 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 액티브 엔진마운트의 가진판에 의해 부동액 압력이 전달되었을 때, 메인러버의 변형을 도식화하여 도시한 개략도이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 이너코어(10)에 추가적인 외부진동이 입력되었을 때, 메인러버(20)는 종래와 거의 유사하게 전체적으로 아래쪽으로 이동하게 된다. 따라서, 상기 중간부재(60)는 메인러버(20)의 하강시에는 거의 영향을 미치지 않는다.

그러나 도 5b에 도시된 바와 같이, 부동액을 통한 유압이 메인러버(20)에 전달되었을 때, 메인러버(20)는 중간부재(60)의 의해 거의 부풀어오르지 않게 된다. 따라서, 메인러버(20)의 변형으로 인한 제어력 소산량이 현저히 줄어들게 되고, 메인러버의 강성을 증대시키지 않고도 작동 주파수가 증대되는 효과가 달성된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 엔진마운트 구조의 단면을 도시한 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중간부재(60)는 판형(직사각형)의 단면을 가지고, 상기 중간부재(60)의 단면은 메인러버(20)의 단면 길이방향과 평행하게 배치된다.

즉, 도시된 실시예에서 중간부재(60)의 단면 길이방향(상하방향)과 메인러버(20)의 단면 길이방향(상하방향)은 물리적으로 완전히 평행은 아니지만 거의 평행하게 배치된다.

이는, 종래 중철이 삽입된 엔진마운트에서 중철의 단면 길이방향(좌우방향)이 메인러버의 단면 길이방향(상하방향)과 수직하게 배치되어 하나의 메인러버를 다수 개의 짧은 메인러버로 분할시키는 것과는 차이가 있다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중간부재(60)도 메인러버(20)를 분리시키지 않음으로써, 엔진마운트의 X, Y, Z방향 특성뿐만 아니라 X/Z 또는 Y/Z 방향 특성비의 변화를 최소화하게 된다.

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

10 : 이너코어
20 : 메인러버
30 : 하우징
40 : 상측액실
50 : 구동기
60 : 중간부재

Claims (7)

1. 구동기에 의해 상하방향으로 운동 가능한 가진판을 구비한 액티브 엔진마운트 구조에 있어서,
   이너코어의 외측면과 하우징의 내측면 사이를 서로 연결하는 탄성 재질의 메인러버; 및
   상기 메인러버에 수용되는 링 형태의 중간부재; 를 포함하며,
   상기 중간부재는 메인러버에 부동액을 통해 압력이 전달될 때 메인러버의 변형을 억제하는 것을 특징으로 하는 액티브 엔진마운트 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중간부재는 원형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 액티브 엔진마운트 구조.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 중간부재의 단면 직경은 메인러버의 단면 폭보다 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 액티브 엔진마운트 구조.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 중간부재는 메인러버의 단면을 다수 개로 분할하지 않는 것을 특징으로 하는 액티브 엔진마운트 구조.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 중간부재는 판형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 액티브 엔진마운트 구조.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 중간부재의 단면은 메인러버의 단면 길이방향과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 액티브 엔진마운트 구조.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 중간부재는 메인러버의 단면을 다수 개로 분할하지 않는 것을 특징으로 하는 액티브 엔진마운트 구조.

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