KR20200108610A - 상용 전기차용 모터 마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상용 전기차용 모터 마운트에 관한 것으로, 낮은 RPM 영역의 높은 모터 토크에 의한 모터 유동을 제어하는 동시에 높은 RPM 영역의 낮은 모터 토크에 의한 모터 진동을 절연하여 차량 실내 소음을 개선할 수 있는 상용 전기차용 모터 마운트를 제공하는데 목적이 있다.

Description

상용 전기차용 모터 마운트 {Motor mount of commercial electric vehicle}

본 발명은 상용 전기차용 모터 마운트에 관한 것으로, 상세하게는 낮은 RPM 영역의 모터 유동을 제어하는 동시에 높은 RPM 영역의 모터 진동을 절연하기 위한 상용 전기차용 모터 마운트에 관한 것이다.

일반적으로 상용 전기차용 구동모터는, 디젤엔진 대비 낮은 RPM 영역에서 상대적으로 높은 토크를 가지며(도 7 참조), 실제로 사용되는 RPM 영역이 디젤엔진보다 높은 특징이 있다.

이러한 구동모터의 특징은 구동모터를 차체에 고정하는 모터 마운트 측면에서 상반된 2가지 특성을 요구한다. 즉, 모터 마운터는 낮은 RPM 영역에서 높은 토크에 의해 발생하는 모터 유동을 제어하기 위해 높은 마운트 특성(높은 강성)을 필요로 하는 동시에, 높은 RPM 영역에서는 모터 진동에 의한 차량 실내 소음을 개선하기 위해 상대적으로 낮은 마운트 특성을 필요로 하게 된다.

종래의 하이드로 마운트를 사용하여 상기와 같이 상반된 2가지 마운트 특성을 만족시키는 것이 가능하기는 하나, 재료비 절감 및 내구성 증대가 요구되는 상용 전기차의 특수성을 고려할 때 하이드로 마운트를 상용 전기차에 실제로 적용하기는 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 낮은 RPM 영역의 높은 모터 토크에 의한 모터 유동을 제어하는 동시에 높은 RPM 영역의 낮은 모터 토크에 의한 모터 진동을 절연하여 차량 실내 소음을 개선할 수 있는 상용 전기차용 모터 마운트를 제공하는데 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 차량에 탑재되는 모터가 결합되는 어퍼플레이트; 차량의 마운트 지지부에 체결되어 탑재되는 로워플레이트; 탄성 변형가능하게 형성되어 상기 어퍼플레이트와 로워플레이트 사이에 고정되며 그 중앙부에 중공부가 형성된 마운트 러버; 상기 마운트 러버와 간격을 갖도록 상기 중공부에 관통하여 삽입된 상태에서 상기 어퍼플레이트에 고정되며, 상기 모터의 구동에 의해 어퍼플레이트에 인가되는 하중에 따라 선택적으로 상기 마운트 러버에 접촉되는 매스댐퍼;를 포함하는 상용 전기차용 모터 마운트를 제공한다.

구체적으로 상기 매스댐퍼는, 댐퍼 브라켓을 통해 어퍼플레이트에 고정되고 상기 중공부에 관통하여 배치되는 슬리브; 상기 슬리브의 둘레에 탄성 변형가능하게 형성된 댐퍼 러버;로 구성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 모터 마운트는 상기 모터의 출력 토크에 따라 상기 어퍼플레이트에 인가되는 하중이 변동되며, 상기 매스댐퍼는 임계치 이상의 하중이 어퍼플레이트에 인가될 때 상기 어퍼플레이트와 함께 하강되어 상기 마운트 러버의 내주면에 접촉하게 되며, 상기 댐퍼 러버는 모터 구동에 의해 상기 임계치 미만의 하중이 어퍼플레이트에 인가될 때 매스댐퍼가 마운트 러버와 공진할 수 있게 소정 경도를 갖도록 형성된다.

본 발명에 따른 모터 마운트에 의하면, 저 RPM 영역에서 발생하는 모터의 유동을 효과적으로 제어하여 NVH 성능을 향상할 수 있는 동시에, 고 RPM 영역에서 발생하는 모터의 진동을 효과적으로 절연하여 모터 진동에 의한 차량 실내 소음을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 모터 마운트를 나타낸 정면도
도 2는 본 발명의 모터 마운트를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명에 따른 매스댐퍼의 정면도 및 단면도
도 4a 및 도 4b는 차량에 설치된 모터 마운트의 초기 상태(모터 구동 전)을 나타낸 도면
도 4c는 저 RPM 영역에서 모터 유동이 발생할 때 모터 마운트의 상태를 나타낸 도면
도 4d는 고 RPM 영역에서 모터 진동이 발생할 때 모터 마운트의 나타낸 도면
도 5는 고 RPM 영역에서 발생하는 매스댐퍼의 거동을 나타낸 도면
도 6은 주파수에 따른 고무의 강성 변화를 나타낸 도면
도 7은 모터 회전속도와 모터 토크의 관계를 나타낸 도면

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

본 발명의 모터 마운트는 모터가 낮은 RPM 영역에서 높은 토크를 출력함에 따라 발생하는 모터 유동을 제어하는 동시에 높은 RPM 영역에서 낮은 토크를 출력함에 의해 발생하는 모터 진동을 절연하여 차량 실내 소음을 개선할 수 있도록 구성된다.

이를 위해 상기 모터 마운트는 고 RPM 영역의 모터 토크 출력 시 발생하는 모터 진동을 절연할 수 있는 마운트 러버와 더불어 저 RPM 영역의 모터 토크 출력 시 발생하는 모터 유동을 제어할 수 있는 매스댐퍼가 구비된다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 구체적으로 상기 모터 마운트(100)는 어퍼플레이트(110)와 로워플레이트(120)와 마운트 러버(130) 및 매스댐퍼(140)를 포함하여 구성된다.

상기 어퍼플레이트(110)는 차량에 탑재되는 가진원으로서 상용 전기차 등의 구동력을 발생하기 위한 모터(도 4a의 M 참조)가 결합되는 것으로, 그 상측부(즉, 제1플레이트부)에 모터(M)의 마운트 브라켓(도 4a의 1 참조)을 체결하기 위한 웰딩너트(113)가 용접되어 고정될 수 있다.

상기 어퍼플레이트(110)는 마운트 러버(130)의 상측면에 일체로 부착되는 제2플레이트부(112)와 이 제2플레이트부(112)의 상측면에 형성되는 제1플레이트부(111)로 구성될 수 있다. 상기 제1플레이트부(111)는, 그 중앙부가 제2플레이트부(112)와 거리를 두고 배치되며, 그 양단부가 제2플레이트부(112)의 상측면에 돌출 형성되어 상기 중앙부까지 연장된다.

상기 제1플레이트부(111)에는, 상기 모터(M)의 마운트 브라켓(1)을 웰딩너트(113)를 통해 체결할 때 정위치를 안내하기 위한 가이드핀(114)이 강제 압입되어 고정될 수 있다.

로워플레이트(120)는 어퍼플레이트(110)의 하측에 배치되어 차량의 마운트 지지부(도 4a의 2 참조) 상에 탑재되는 것으로, 그 하측면에 상기 마운트 지지부(2)에 체결되기 위한 웰딩볼트(121)가 용접되어 고정될 수 있다. 상기 마운트 지지부(2)는 차체 프레임에 고정된 브라켓 타입으로 형성될 수 있다.

마운트 러버(130)는 변형을 초래하는 하중이 제거되면 복원될 수 있는 고무 등의 재질로 이루어진 것으로, 탄성 변형가능하게 형성되어 상기 어퍼플레이트(110)와 로워플레이트(120) 사이에 배치되며, 사출성형 시에 어퍼플레이트(110) 및 로워플레이트(120)에 부착되어 고정될 수 있다.

상기 마운트 러버(130)는 대략 사각면체 모양의 박스형으로 형성될 수 있으며, 그 중앙부에 마운트 러버(130)를 관통하는 중공부(131)가 형성된다. 상기 중공부(131)는 마운트 러버(130)의 중앙부에 빈 공간으로서 형성되며, 모터 마운트(100)가 차량의 마운트 지지부(2)에 탑재될 때 차량의 좌우방향 또는 전후방향으로 연장되도록 배치될 수 있다.

매스댐퍼(140)는 상기 중공부(131)를 둘러싸는 마운트 러버(130)의 내주면과 소정 간격을 갖도록 중공부(131)에 관통하여 삽입되는 것으로, 댐퍼 브라켓(150)을 통해 상기 어퍼플레이트(110)에 고정되어 마운트 러버(130)와 분리된 미접촉 상태로 지지된다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 상기 매스댐퍼(140)는 댐퍼 브라켓(150)을 통해 어퍼플레이트(110)의 제2플레이트부(112)에 고정되는 슬리브(141)와 상기 슬리브(141)의 둘레(외주면)에 탄성 변형가능하게 형성된 댐퍼 러버(142)로 구성될 수 있다.

상기 슬리브(141)는 속이 빈 중공형의 질량체로 형성될 수 있으며, 도 3에 보듯이 원통형의 질량체로 형성될 수 있다. 이러한 슬리브(141)는 볼트부재(151)의 조립을 위해 그 양단부에 나사 구조가 가공되어 마련될 수 있다. 상기 볼트부재(151)는 댐퍼 브라켓(150)의 단부를 관통하여 슬리브(141)의 내주면에 조립되며, 상기 댐퍼 브라켓(150)은 제2플레이트부(112)에 용접 등을 통해 고정된다. 즉, 매스댐퍼(140)는 어퍼플레이트(110)에 고정된 댐퍼 브라켓(150)에 상기 볼트부재(151)를 통해 고정될 수 있다.

이러한 슬리브(141)는 마운트 러버(130)의 중공부(131)에 관통하여 배치되며, 상기 댐퍼 브라켓(150) 및 볼트부재(151)에 의해 마운트 러버(130)와 미접촉된 분리 상태를 유지할 수 있다. 즉, 상기 슬리브(141)는 댐퍼 브라켓(150) 및 볼트부재(151)에 의해 중공부(131)에 떠있는 상태로 지지될 수 있다.

상기 댐퍼 러버(142)는 고무 등의 탄성 재질을 이용하여 슬리브(141)의 외주면에 소정 두께로 형성될 수 있으며, 댐퍼 브라켓(150)의 단부가 슬리브(141)의 단부에 직접 닿지 않도록 하는 등을 위해 상기 슬리브(141)의 양단부에서 외측으로 더 연장되어 형성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 매스댐퍼(140)는, 모터의 구동에 따른 토크 출력 시에 어퍼플레이트(110)에 인가되는 하중에 따라 댐퍼 러버(142)가 선택적으로 마운트 러버(130)에 접촉될 수 있다. 즉, 상기 매스댐퍼(140)는, 모터의 토크 발생 시 인가되는 하중에 의해 어퍼플레이트(110)가 하강 이동될 때, 상기 어퍼플레이트(110)와 함께 하강되어 마운트 러버(130)의 내주면에 선택적으로 접촉될 수 있다.

상기 매스댐퍼(140)는, 로워플레이트(120)를 차량의 마운트 지지부(2)에 장착하고 상기 어퍼플레이트(110)의 제1플레이트부(111)에 모터(M)를 탑재할 때, 상기 모터(M)의 중량에 의한 하중이 작용하여 매스댐퍼(140)의 처짐(하강)이 발생할 수 있다.

따라서 상기와 같은 매스댐퍼(140)의 처짐 발생을 고려하여 마운트 러버(130)의 중공부(131)내 매스댐퍼(140)의 초기 위치를 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 모터(M)가 어퍼플레이트(110)에 탑재되기 이전에, 상기 매스댐퍼(140)는 중공부(131)의 정중앙에서 상대적으로 상측에 위치하도록 구성될 수 있다(도 1 참조). 예를 들어, 매스댐퍼(140)의 상측 외주면과 마운트 러버(130)의 상측 내주면 간에 거리값(a)에 모터 중량에 따른 매스댐퍼의 처짐량(하강거리)을 합산한 값으로서, 매스댐퍼(140)의 하측 외주면과 마운트 러버(130)의 하측 내주면 간에 거리값(b)이 결정될 수 있다. 이 경우 상기 모터 중량에 의한 처짐에 의해 매스댐퍼(140)가 하강하여 마운트 러버(130)와 의도치 않게 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 상기 모터 마운트(100)가 차량에 장착된 상태에서, 즉 로워플레이트(120)가 차량의 마운트 지지부(2)에 장착되어 탑재되고 어퍼플레이트(110)에 모터(M)가 결합되어 탑재된 상태에서, 모터 중량에 따른 하중이 어퍼플레이트(110)에 작용함에 따라, 매스댐퍼(140)는 중공부(131)의 정중앙에 위치될 수 있다. 이때, 모터 마운트(100)의 특성값, 즉 모터 마운트(100)의 강성(stiffness)값은 마운트 러버(130)의 특성값으로 결정된다.

그리고 차량이 출발(발진)하거나 또는 저속 주행을 위해 모터 토크가 상대적 저 RPM 영역(저주파수 영역)에서 높은 토크값으로 출력되는 경우, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 높은 모터 토크로 인해 상대적으로 큰 하중이 어퍼플레이트(110)에 인가되며, 이때 어퍼플레이트(110)에 고정되어 있는 매스댐퍼(140)가 상기 큰 하중에 의해 어퍼플레이트(110)와 함께 하강 이동되어 마운트 러버(130)와 접촉하게 된다. 이때, 모터 마운트(100)의 특성값은 마운트 러버(130)와 댐퍼 러버(142)의 특성값을 합산한 값으로 결정된다.

또한 차량의 고속 주행시에는 모터 토크가 고 RPM 영역(고주파수 영역)에서 낮은 토크값으로 출력되며, 이 경우에는 도 4d에 도시된 바와 같이, 저 RPM 영역에서 출력되는 높은 모터 토크에 비해 낮은 모터 토크가 발생하기 때문에 상대적으로 작은 하중이 어퍼플레이트(110)에 인가되고, 이때 어퍼플레이트(110)에 고정되어 있는 매스댐퍼(140)가 마운트 러버(130)의 내주면과 일정 간격을 둔 위치로 하강하게 된다. 즉, 이때 매스댐퍼(140)는 마운트 러버(130)의 내주면과 일정 간격을 두되 중공부(131)의 정중앙보다 하측에 위치하게 된다. 이때 모터 마운트(100)의 특성값은 마운트 러버(130)의 특성값으로 결정된다.

모터 구동에 의한 하중이 인가되더라도 도 4d와 같이 매스댐퍼(140)가 마운트 러버(130)와 미접촉하는 경우, 중공부(131)에 떠있는 매스댐퍼(140)는 마운트 러버(130)와 공진하기 위해 댐퍼 러버(142)가 고 RPM 영역에서 소정 경도 및 강성을 가질 수 있도록 형성된다. 상기 댐퍼 러버(142)는 경도 조정을 하거나 또는 NR 고무 외에 실리콘이나 EPDM 등을 사용하여 그 고유진동수가 조정될 수 있다.

상기 댐퍼 러버(142)는 저 RPM 영역에서 모터의 유동이 멈추도록 제어하는 스토퍼 역할을 수행하기 위해 마운트 러버(130)보다 큰 경도를 가지는 동시에, 고 RPM 영역에서 매스댐퍼(140)가 마운트 러버(130)와 공진할 수 있도록 소정치 이상의 경도를 가지는 것이 필요하다.

즉, 고 RPM 영역에서 모터 회전에 의한 가진이 발생할 때, 상기 매스댐퍼(140)의 공진이 일어날 수 있도록 하기 위해, 댐퍼 러버(142)는 충분한 경도를 가져야 한다. 달리 말해, 상기 댐퍼 러버(142)는 모터 구동에 의해 설정된 임계치(α) 미만의 하중(고주파수 영역의 하중)이 어퍼플레이트(110)를 통해 인가될 때 매스댐퍼(140)가 마운트 러버(130)와 공진할 수 있도록 소정 경도를 갖는다. 이때 상기 고주파수 영역은 예를 들어 100Hz 이상의 주파수 영역일 수 있다.

도 5에 보듯이, 모터 구동 시 고주파수 영역의 모터 회전에 의해 모터 마운트(100)가 가진될 때 매스댐퍼(140)가 함께 진동하여 매스댐퍼(140)의 거동에 따른 진동에너지의 흡수가 이루어지게 된다.

상기와 같이 작동하는 본 발명의 모터 마운트(100)는 모터 구동에 따른 출력 토크의 크기에 따라 상기 어퍼플레이트(110)를 통해 인가되는 하중이 변동되며, 매스댐퍼(140)는 어퍼플레이트(110)에 인가되는 상기 임계치(α) 이상의 하중에 의해 하강되어 마운트 러버(130)의 내주면에 접촉하게 된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 모터 마운트(100)는, 저주파수 영역에서 매스댐퍼(140)가 스토퍼 역할을 하므로, 높은 모터 토크가 출력될 때 모터의 유동 제어를 위해 높은 특성값을 갖는 마운트 러버를 적용할 필요가 없으며, 이에 따라 상대적으로 낮은 모터 토크가 출력될 때 발생하는 모터의 진동을 마운트 러버(130)에 의해 효과적으로 절연할 수 있어 고 RPM 영역에서 모터 진동에 의한 차량 실내 소음을 저감할 수 있게 된다.

일반적으로 전기모터는 디젤엔진에 비해 상당히 높은 RPM 영역에서 작동된다. 고무 재질은 통상 고 RPM 영역에서 강성값이 증가하는 특징이 있기 때문에(도 6 참조), 상기 마운트 러버(130)의 특성값을 고 RPM 영역의 모터 진동을 절연할 수 있는 낮은 강성값으로 설정하고 고 RPM 영역에서 매스댐퍼(140)가 스토퍼 역할을 수행하도록 함으로써, 고 RPM 영역에서의 모터 진동 및 저 RPM 영역에서의 모터 유동을 모두 효과적으로 제어할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 모터 마운트
110 : 어퍼플레이트
111 : 제1플레이트부
112 : 제2플레이트부
113 : 웰딩너트
114 : 가이드핀
120 : 로워플레이트
121 : 웰딩볼트
130 : 마운트 러버
131 : 중공부
140 : 매스댐퍼
141 : 슬리브
142 : 댐퍼 러버
150 : 댐퍼 브라켓
151 : 볼트부재

Claims (5)

1. 차량에 탑재되는 모터가 결합되는 어퍼플레이트;
   차량의 마운트 지지부에 체결되어 탑재되는 로워플레이트;
   탄성 변형가능하게 형성되어 상기 어퍼플레이트와 로워플레이트 사이에 고정되며 그 중앙부에 중공부가 형성된 마운트 러버;
   상기 마운트 러버와 간격을 갖도록 상기 중공부에 관통하여 삽입된 상태에서 상기 어퍼플레이트에 고정되며, 상기 모터의 구동에 의해 어퍼플레이트에 인가되는 하중에 따라 선택적으로 상기 마운트 러버에 접촉되는 매스댐퍼;
   를 포함하는 상용 전기차용 모터 마운트.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 매스댐퍼는,
   댐퍼 브라켓을 통해 어퍼플레이트에 고정되고 상기 중공부에 관통하여 배치되는 슬리브;
   상기 슬리브의 둘레에 탄성 변형가능하게 형성된 댐퍼 러버;
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 상용 전기차용 모터 마운트.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 모터의 출력 토크에 따라 상기 어퍼플레이트에 인가되는 하중이 변동되며, 상기 매스댐퍼는 임계치 이상의 하중이 상기 어퍼플레이트에 인가될 때 상기 어퍼플레이트와 함께 하강되어 상기 마운트 러버의 내주면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 상용 전기차용 모터 마운트.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 댐퍼 러버는 마운트 러버보다 큰 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 상용 전기차용 모터 마운트.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 댐퍼 러버는 모터 구동에 의해 상기 임계치 미만의 하중이 어퍼플레이트에 인가될 때 매스댐퍼가 마운트 러버와 공진할 수 있도록 소정 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 상용 전기차용 모터 마운트.
   

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