KR20210061554A - Nvh 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조 - Google Patents

Nvh 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조에 관한 것으로, 외철와, 외철 내부에 너비방향을 따라 형성된 제1 브릿지와, 외철 내부에 너비방향을 따라 형성된 제2 브릿지를 포함하며, 제1 브릿지 중심에 제1 내철이 위치되고, 제2 브릿지 중심에 제2 내철이 위치되며, 외철에 2개 이상의 내철과, 2개 이상의 브릿지가 내장됨으로써, 외철에 1개의 내철과 1개의 브릿지가 내장된 경우 발생되는 서스펜션 횡강성과 동일한 서스펜션 횡강성을 발생시키기 위한 2개 이상의 브릿지 각각의 강성은 1개의 브릿지의 강성과 대비해 1/(2+n)로 감소되고, 브릿지의 강성이 감소된 만큼 진동 절열율은 증대되는, NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조를 제공한다.

Description

NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조{Subframe Mounting Bush Structure for Improved NVH Performance}
본 발명은 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조에 관한 것으로, 진동 절연율은 증대시킴과 동시에 횡강성 특성은 유지할 수 있는 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조를 제공하는 것이다.
서브프레임 마운팅 부시는 서스펜션과 차체를 연결시켜 주는 부품이다. 서브프레임 마운팅 부시는, 가속, 제동, 핸들링 시에 서스펜션으로부터의 하중을 빠르게 차체로 전달시켜 주어 응답성을 높여야 한다. 또한, 서브프레임 마운팅 부시는 일반 정속주행시에 서스펜션으로 부터의 진동을 절연시켜 주어 NVH 성능을 향상시켜야 한다.
하지만, 고무로 구성되는 마운팅 부시의 특성(강성/댐핑)은 이 두가지 기능을 모두 좋아지게 할 수는 없다. 응답성을 위해서는 강성/댐핑이 커야 하지만, 절연(NVH) 성능을 위해서는 강성/댐핑이 작아야 하기 때문이다.
이런 상충된 성능을 극복하고자 특정 주파수에서만 댐핑을 키우는 하이드로 부시가 사용되고 있지만, 복잡한 구조로 인해 비용 상승과 필드 클래임의 증가를 동반한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2004-0033578호(2004.04.28.)
이에 상기와 같은 점을 감안해 발명된 본 발명의 목적은, 서브프레임 마운팅 부시 구조를 개선하여, 서스펜션으로 부터의 핸들링 응답성을 높이고, 진동 절연도 높일 수 있는 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일실시예의 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조는, 외철과, 외철 내부에 너비방향을 따라 형성된 제1 브릿지와, 외철 내부에 너비방향을 따라 형성된 제2 브릿지를 포함하며, 제1 브릿지 중심에 제1 내철이 위치되고, 제2 브릿지 중심에 제2 내철이 위치된다.
또한, 외철은, 폭방향 길이가 너비 방향 길이에 비해 큰 타원 파이프 형태일 수 있다.
또한, 외철 내주면 중, 외철의 폭방향 일단부와 인접한 부분과 제1 브릿지 사이에 제1 측면공간이 형성되고, 외철 내주면 중, 외철의 폭방향 타단부와 인접한 부분과 제2 브릿지 사이에 제2 측면공간이 형성되며, 제1 브릿지 및 제2 브릿지 사이에 사이공간이 형성될 수 있다.
또한, 제1 측면공간과 제2 측면공간은 동일한 크기이고, 사이공간은 제1 측면공간 또는 제2 측면공간에 비해 큰 크기일 수 있다.
또한, 외철 내주면 중, 외철의 폭방향 양단부와 인접한 부분에 보강러버가 구비될 수 있다.
또한, 제1 내철 또는 제2 내철이 중심에 위치하도록 제1 브릿지 및 제2 브릿지에 장착홀이 형성되고, 장착홀의 내주면 중에 중심부는 축중심을 향해 라운드지게 돌출된 형태이고, 장착홀의 내주면 중에 양단부는 평평한 형태일 수 있다.
또한, 사이공간에 제1 브릿지와 제2 브릿지를 연결하는 고무 브릿지가 위치되고, 고무 브릿지는, 장착홀의 중심부와 연결될 수 있다.
또한, 제1 브릿지와 제2 브릿지 사이에 고무 브릿지가 구비되며, 고무 브릿지는, 제1 내철과 제2 내철을 연결하는 선상에 위치되며, 고무 브릿지는 외철의 내주면과 비접촉할 수 있다.
또한, 차체와 서브프레임 연결시에, 차체에 고정된 볼트가 관통하도록 제1 내철 및 제2 내철 일측에 각각 서로 다른 로워플레이트가 배치될 수 있다.
또한, 제1 브릿지와 제2 브릿지의 강성은 동일할 수 있다.
또한, 외철 내부에 브릿지가 1개 이상 추가적으로 형성되고, 추가된 브릿지의 중심에 내철이 위치될 수 있다.
또한, 외철 내부에 형성된 브릿지의 강성이 서로 동일할 수 있다.
또한, 외철 내주면에 링 형태의 고무부재가 구비되며, 제1 브릿지와 제2 브릿지의 단부는 고무부재에 연결될 수 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일실시예의 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조는, 너비방향에 비해 폭방향 길이가 더 길도록 외철이 형성되고, 외철 내부에 2개 이상의 내철이 구비되며, 2개 이상의 내철을 고정하기 위한 2개 이상의 브릿지가 외철 내부에 형성되며, 2개 이상의 브릿지의 강성은 서로 동일하다.
위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조에 의하면, 외철에 2개 이상의 내철과, 2개 이상의 브릿지가 내장됨으로써, 핸들링 응답성을 높이고, 진동 절연도 높일 수 있다.
또한, 외철에 내장된 2개 이상의 브릿지 각각의 강성이 종래 외철에 형성되던 브릿지의 강성과 대비해 1/(2+n)로 감소되더라도, 동일한 서스펜션 횡강성을 발생시킬 수 있다. 그리고, 브릿지의 강성이 감소된 만큼 진동 절연율은 증대된다.
도 1은 본 발명의 일실실예의 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조를 보여주는 예시도이다.
도 2는 도 1의 서브프레임 마운팅 부시에 구비된 외철을 보여주는 예시도이다.
도 3 내지 도 4는 도 1의 서브프레임 마운팅 부시의 평면도이다.
도 5 내지 도 6은 도 1의 서브프레임 마운팅 부시의 내철 간격이 일정하지 못한 경우를 보여주는 예시도이다.
도 7은 도 1의 서브프레임 마운팅 부시에 의해 차체와 서브 프레임이 연결된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 8은 고무 강성과 진동 절연율을 보여주는 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일실시예의 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조를 설명한다.
본 발명의 일실시예의 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조는, 너비방향(D1)에 비해 폭방향(D2) 길이가 더 길도록 외철(100)이 형성되고, 외철(100) 내부에 2개 이상의 내철(200)이 구비되며, 2개 이상의 내철(200)을 고정하기 위한 2개 이상의 브릿지(400, 500)가 외철(100) 내부에 형성되며, 2개 이상의 브릿지(400, 500)의 강성은 서로 동일한 것을 특징으로 한다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 일실시예에서는, 외철(100)에 내철(200)이 2개 구비되고, 브릿지(400, 500)도 총 2개가 구비된다. 도시된 내용과는 다르게 외철(100) 내부에 2개 이상의 내철(200)이 등 간격을 이루며 위치될 수도 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외철(100)은, 폭방향(D1) 길이가 폭방향(D1)과 직각을 이루는 너비방향(D2) 길이에 비해 큰, 타원 파이프 형태로 형성된다. 외철(100)의 하단부에는 로워 플레이트(P)와 접촉면적을 증대시키는 날개가 디스크 형태로 형성된다. 날개는 플랜지, 와셔 중 어느 하나일 수도 있다. 외철(100)은 스틸재질로 제작된다.
외철(100)에 내장되는 내철(200)은, 플라스틱, 스틸 등으로 제작된다. 차체 또는 서브프레임에 고정된 스틸 재질의 볼트(B)가 내철(200)을 관통하게 된다. 내철(200)은 볼트(B)와 접촉하더라도 파손되지 않는 강도, 강성을 갖도록 제작된다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 외철(100) 내부에는 제1 내철(201)과 제2 내철(202)이 위치된다. 제1 내철(201)과 제2 내철(202)은 외철(100)의 폭방향(D1)을 따라 등 간격으로 나열된다.
외철(100)의 내주면에 링 형태로 고무베이스부(300)가 형성된다. 제1 브릿지(400)와 제2 브릿지(500)는, 외철(100)의 너비방향(D2)을 따라서 형성된다. 제1 브릿지(400)와 제2 브릿지(500)의 양단은 고무베이스부(300)와 연결된다. 제1 브릿지(400)의 중심에 제1 내철(201)이 위치된다. 제2 브릿지(500)의 중심에 제2 내철(202)이 위치된다.
외철(100)의 내주면 중, 외철(100)의 폭방향 일단부와 인접한 부분과 제1 브릿지(400) 사이에 제1 측면공간(S1)이 형성되다. 외철(100)의 내주면 중, 외철(100)의 폭방향 타단부와 인접한 부분과 제2 브릿지(500) 사이에 제2 측면공간(S2)이 형성된다. 제1 브릿지(400) 및 제2 브릿지(500) 사이에 사이공간(S3)이 형성된다.
제1 측면공간(S1)과 제2 측면공간(S2)은 동일한 크기이다. 사이공간(S3)은 제1 측면공간(S1) 또는 제2 측면공간(S2)에 비해 큰 크기일 수 있다.
외철(100)의 내주면 중, 외철(100)의 폭방향 양단부와 인접한 두 부분에 보강러버(E)가 구비된다.
제1 브릿지(400)와 제2 브릿지(500)에는 제1 내철(201) 또는 제2 내철(202)이 위치되는 장착홀(H)이 형성된다. 장착홀(H)의 내주면 중에 중심부는 축중심을 향해 라운드지게 돌출된 형태이다. 장착홀(H)의 내주면 중에 양단부는 평평한 형태이다.
한편, 제1 브릿지(400)와 제2 브릿지(500)가 비접촉함에 따라, 제1 내철(201)과 제2 내철(202)의 중심은 설계된 위치에 비해 외철(100) 내부 방향 또는 외철(100) 외부 방향으로 치우칠 경우가 있다. 이러한 치우침이 있을 경우, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 차량 또는 서브프레임에 고정된 볼트(B)들 간의 간격과 제1 내철(201)과 제2 내철(202) 간의 간격이 서로 상이해서 제1 내철(201) 또는 제2 내철(202)로 볼트(B)가 삽입될 수 없을 수 있다.
이러한 점을 감안해서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 브릿지(400)와 제2 브릿지(500) 사이에 고무 브릿지(600)가 구비될 수 있다. 고무 브릿지(600)는 사이공간(S1)에 제1 브릿지(400)와 제2 브릿지(500)를 연결하도록 위치된다. 고무 브릿지(600)는, 장착홀(H)의 중심부와 연결된다. 고무 브릿지(600)는 제1 내철(201)의 중심과 제2 내철(202)의 중심을 연결하는 선상에 위치된다. 고무 브릿지(600)는 외철(100)의 내주면 즉, 고무베이스부(300)와 비접촉한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 차체와 서브프레임 연결시에, 차체에 고정된 볼트(B)가 관통하도록 제1 내철(201) 및 제2 내철(202) 일측에 각각 서로 다른 로워플레이트(P)가 배치된다. 로워플레이트(P)가 서로 분리된 상태로 제1 내철(201) 또는 제2 내철(202) 하부에 위치됨에 따라, 제1 내철(201) 또는 제2 내철(202)을 통해서 로워플레이트(P)로 이동하는 횡력이 분산된다. 또한, 각각의 로워플레이트(P)와 제1 내철(201) 또는 제2 내철(202)이 연결됨에 따라, 서브프레임에서 차체로 이동하는 진동이 분산된다.
아래 수학식 1, 수학식 2에는 외철에 1개의 내철과 1개의 브릿지가 내장된 경우, 핸들링 하중(Fy), 브릿지의 변위(y), 브릿지의 강성(Ks) 간의 관계가 표현되었다. 아래 수학식 2에서 Fy/y는 서스펜션의 횡강성을 나타낸다.
Figure pat00001
Figure pat00002
아래 수학식 3, 수학식 4에는 외철에 2개의 내철과 2개의 브릿지가 내장된 경우, 핸들링 하중(Fy), 브릿지의 변위(y), 브릿지의 강성(Ks/2) 간의 관계가 표현되었다. 아래 수학식 4에서 Fy/y는 서스펜션의 횡강성을 나타낸다.
Figure pat00003
Figure pat00004
즉, 2개 또는 2개 이상의 내철(200) 및 브릿지(400, 500)가 외철(100)에 내장될 경우, 핸들링 하중에 의한 외력이 2 또는 2개 이상의 브릿지(400, 500)로 분산되므로, 브릿지(400, 500)의 강성을 1/2 또는 1/(2+n)으로 감소시키더라도, 내철 및 브릿지가 각 1개씩 외철에 내장될 경우와 동일한 서스펜션 횡강성을 발생시킬 수 있다.
한편 도 8에 도시된 바와 같이, 외철(100) 내부에 강성이 Ks인 브릿지가 1개 구비될 경우의 진동 절연율과 비교해서, 외철(100) 내부에 강성이 Ks/2인 브릿지(400, 500)가 2개 구비된 경우의 진동 절연율이 매우 큰 폭으로 상승되는 것을 알 수 있다.
즉, 앞서 기술한 바와 같이, 서브프레임에서 발생된 진동이 분산되며 브릿지(400, 500)에 도달할 뿐만 아니라, 브릿지(400, 500)의 강성이 낮아짐으로써 진동 절연율이 상승한 상태이므로, 외철(100)에 브릿지가 1개 내장될 때에 비하여 서브프레임에서 차체로 전달되는 진동소음이 저감된 것이다.
위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예의 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조에 의하면, 외철(100)에 2개 이상의 내철(200)과, 2개 이상의 브릿지(400, 500)가 내장됨으로써, 핸들링 응답성을 높이고, 진동 절연도 높일 수 있다.
또한, 외철(100)에 내장된 2개 이상의 브릿지(400, 500) 각각의 강성이 종래 외철에 형성되던 브릿지의 강성과 대비해 1/(2+n)로 감소되더라도, 동일한 서스펜션 횡강성을 발생시킬 수 있다. 그리고, 브릿지의 강성이 감소된 만큼 진동 절연율은 증대된다.
100: 외철 200: 내철
201: 제1 내철 202: 제2 내철
300: 고무베이스부 400: 제1 브릿지
500: 제2 브릿지 600: 고무 브릿지
B: 볼트 D1: 폭방향
D2: 너비방향 P: 로워플레이트
S1: 제1 측면공간 S2: 제2 측면공간
S3: 사이공간 H: 장착홀
E: 보강러버

Claims (14)

  1. 외철;
    상기 외철 내부에 상기 너비방향을 따라 형성된 제1 브릿지;
    상기 외철 내부에 상기 너비방향을 따라 형성된 제2 브릿지를 포함하며,
    상기 제1 브릿지 중심에 제1 내철이 위치되고,
    상기 제2 브릿지 중심에 제2 내철이 위치된 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외철은,
    폭방향 길이가 너비 방향 길이에 비해 큰 타원 파이프 형태인 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외철 내주면 중, 상기 외철의 폭방향 일단부와 인접한 부분과 상기 제1 브릿지 사이에 제1 측면공간이 형성되고,
    상기 외철 내주면 중, 상기 외철의 폭방향 타단부와 인접한 부분과 상기 제2 브릿지 사이에 제2 측면공간이 형성되며,
    상기 제1 브릿지 및 상기 제2 브릿지 사이에 사이공간이 형성된 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 측면공간과 상기 제2 측면공간은 동일한 크기이고,
    상기 사이공간은 상기 제1 측면공간 또는 제2 측면공간에 비해 큰 크기인 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 외철 내주면 중, 상기 외철의 폭방향 양단부와 인접한 부분에 보강러버가 구비된 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내철 또는 제2 내철이 중심에 위치하도록 상기 제1 브릿지 및 상기 제2 브릿지에 장착홀이 형성되고,
    상기 장착홀의 내주면 중에 중심부는 축중심을 향해 라운드지게 돌출된 형태이고,
    상기 장착홀의 내주면 중에 양단부는 평평한 형태인 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사이공간에 상기 제1 브릿지와 상기 제2 브릿지를 연결하는 고무 브릿지가 위치되고,
    상기 고무 브릿지는, 상기 장착홀의 중심부와 연결된 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 브릿지와 상기 제2 브릿지 사이에 고무 브릿지가 구비되며,
    상기 고무 브릿지는, 상기 제1 내철과 상기 제2 내철을 연결하는 선상에 위치되며,
    상기 고무 브릿지는 상기 외철의 내주면과 비접촉하는 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  9. 제1항에 있어서,
    차체와 서브프레임 연결시에,
    상기 차체에 고정된 볼트가 관통하도록 상기 제1 내철 및 상기 제2 내철 일측에 각각 서로 다른 로워플레이트가 배치되는 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 브릿지와 상기 제2 브릿지의 강성은 동일한 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 외철 내부에 브릿지가 1개 이상 추가적으로 형성되고, 추가된 브릿지의 중심에 내철이 위치된 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 외철 내부에 형성된 브릿지의 강성이 서로 동일한 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 외철 내주면에 링 형태의 고무부재가 구비되며,
    상기 제1 브릿지와 상기 제2 브릿지의 단부는 상기 고무부재에 연결된 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
  14. 너비방향에 비해 폭방향 길이가 더 길도록 외철이 형성되고,
    상기 외철 내부에 2개 이상의 내철이 구비되며,
    상기 2개 이상의 내철을 고정하기 위한 2개 이상의 브릿지가 상기 외철 내부에 형성되며,
    상기 2개 이상의 브릿지의 강성은 서로 동일한 NVH 성능 개선을 위한 서브프레임 마운팅 부시 구조.
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