KR102440671B1 - 차량용 세미 액티브 엔진 마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 주행 노면 조건에 따라 가변되는 동특성을 발휘할 수 있는 차량용 세미 액티브 엔진 마운트에 관한 것으로서, 현가장치의 쇽업소버와 연계하여 쇽업소버와 마운트 액실 사이에 유체 이동 유량을 조절하여 주행 노면 조건에 따라 마운트 동강성(dynamic stiffness) 값을 증감 제어할 수 있는 차량용 세미 액티브 엔진 마운트를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

차량용 세미 액티브 엔진 마운트{Semi active engine mount for vehicle}

본 발명은 차량용 세미 액티브 엔진 마운트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 주행 노면 조건에 따라 가변되는 동특성을 발휘할 수 있는 차량용 세미 액티브 엔진 마운트에 관한 것이다.

일반적으로 엔진 마운트는 엔진의 진동이 차체로 전달되는 것을 막고, 차량의 진동모드를 절연하며, 엔진의 움직임을 제어하는 등의 기능을 한다.

이러한 엔진 마운트의 주요 성능 목표는 정적으로는 강하게 하여 엔진의 움직임을 최소화시켜주고, 동적으로는 유연하게 하여 고주파 진동을 절연하는 것이다.

보통 고무 재질의 엔진 마운트는 엔진 구동 시에 발생되는 진동 중 고주파 미진폭의 진동에 대해서는 우수한 흡수 및 감쇠 성능을 발휘하나, 저주파 대변위의 진동에 대해서는 매우 취약한 바, 고주파 미진폭의 진동과 저주파 대변위의 진동을 모두 만족시킬 수 없는 단점이 있다.

이에 따라, 엔진의 작동에 따라 엔진 마운트에 입력되는 고주파 미진폭의 진동 및 저주파 대변위의 진동 등을 포함하는 광범위한 영역에 걸친 진동을 모두 흡수 및 감쇠시킬 수 있는 유체 봉입형 엔진 마운트가 사용되고 있다.

특히, 최근에는 자동차의 연비를 향상시키기 위하여 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능 저하를 방지할 수 있는 액티브 엔진 마운트 및 세미 액티브 엔진 마운트 등이 사용되고 있다.

종래의 세미 액티브 엔진 마운트는 봉입된 내부 유체를 위한 별도의 바이패스 유로를 개폐하기 위해 별도의 액추에이터를 구비하여 마운트 내부 유체의 이동 유량을 조정하여 강성 값을 증감 조정할 수 있도록 구성되며, 이에 따라 엔진 아이들 시 및 부드러운 노면 주행 시에는 유체의 이동을 원활히 하여 NVH 성능을 향상(마운트 강성 값을 감소)시키고, 반대로 엔진 움직임이 크거나 거친 노면을 주행 시에는 유체의 이동을 어렵게 하여 R&H(Riding & Handling) 성능을 향상(마운트 강성 값을 증가)시킨다.

그런데, 이러한 종래의 세미 액티브 엔진 마운트는 솔레노이드 밸브와 와이어링 등으로 이루어진 별도의 액추에이터를 이용하여 바이패스 유로를 개폐하도록 구성됨에 따라 복잡한 구조를 가지게 되며, 이러한 복잡한 구조로 인해 봉입된 유체 누유의 우려가 존재하며, 또한 부품 추가에 따른 재료비 증가의 문제점이 있다.

한국공개특허 10-2013-0003749호 (2013년01월09일)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 현가장치의 쇽업소버와 연계하여 쇽업소버와 마운트 액실 사이에 유체 이동 유량을 조절하여 주행 노면 조건에 따라 마운트 동강성(dynamic stiffness) 값을 증감 제어할 수 있는 차량용 세미 액티브 엔진 마운트를 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 내부에 코어를 가지는 탄성 재질의 인슐레이터; 상기 인슐레이터의 바깥둘레를 감싸서 인슐레이터의 아래쪽에 마운트 액실을 형성하는 케이스; 상기 케이스의 저면에 고정되어 마운트 액실을 밀봉하는 마감판; 상기 마운트 액실과 쇽업소버 사이에 유체 이동가능하게 연결되는 유체이동유로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 세미 액티브 엔진 마운트를 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 세미 액티브 엔진 마운트는 인슐레이터의 탄성변형에 따른 코어의 변위를 제한하기 위한 스토퍼가 코어의 하측단에 구비되고, 상기 유체이동유로에는 마감판에 기밀하게 조립된 유체출입포트 및 쇽업소버의 작동 전에 초기 유체 충진을 위한 유체충진포트가 구비된다.

상기와 같은 본 발명의 세미 액티브 엔진 마운트에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

1. 엔진 아이들 시 및 부드러운 노면 주행 시와 같이 엔진 움직임이 상대적으로 적은 경우, 쇽업소버에서 마운트 액실로 공급되는 유체 양이 없거나 매우 적기 때문에 인슐레이터의 진동절연 성능에 따라 비교적 낮은 마운트 동강성을 가지게 되고, 결과적으로 NVH 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

2. 거친 노면 주행 시와 같이 엔진 움직임이 상대적으로 큰 경우, 쇽업소버에서 마운트 액실로 공급되는 유체 양이 증가되기 때문에 증가된 유체 양에 따라 높은 마운트 동강성을 가지게 되고, 결과적으로 엔진 움직임을 더욱 효과적으로 제어할 수 있게 되어 R&H 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

3. 기존의 세미 액티브 엔진 마운트에서 유체의 바이패스를 위한 액추에이터 등의 구성을 생략 가능하여 작동 구조가 단순화되고, 부품수 감소에 따른 재료비 및 투자비 절감이 가능하며, 복잡한 구조로 인한 유체 누설의 우려를 제거하여 내구성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세미 액티브 엔진 마운트를 보여주는 분해 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 세미 액티브 엔진 마운트를 보여주는 단면도
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 세미 액티브 엔진 마운트와 쇽업소버의 연동 구조를 보여주는 도면

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 세미 액티브 엔진 마운트는 차량이 주행하는 노면 조건별 상태에 따라 마운트 강성 값 즉, 마운트 동강성(dynamic stiffness)을 증감 변경할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위하여, 상기 세미 액티브 엔진 마운트는 크게 인슐레이터(10), 케이스(20), 마감판(30), 유체출입포트(40) 등을 포함하여 구성된다.

인슐레이터(10)는 탄성을 갖는 재질(예를 들어, 고무 등)로 이루어진 것으로서, 엔진측에 결합되는 코어(12)를 일체로 구비하며, 그 하측부 바깥둘레에 차체측에 결합되는 대략 원통형의 케이스(20)가 일체 결합된다. 상기 인슐레이터(10)는 예를 들어 가류 성형 등에 의해 코어(12) 및 케이스(20)와 일체 성형된다.

이에 인슐레이터(10)가 발휘하는 동특성에 의해 엔진측에서 차체측으로 전달되는 진동을 저감시킬 수 있게 된다.

상기 코어(12)는 인슐레이터(10)의 중앙에 삽입된 형태로 구비되며, 이때 그 상측부가 인슐레이터(10)의 위쪽으로 노출된 상태로 인슐레이터(10)에 둘러싸이게 된다.

케이스(20)는 그 내주면의 상측부에 인슐레이터(10)의 하단부가 부착되어 고정되고, 상기 인슐레이터(10)의 하측부 중 가장자리부(케이스 내주면에 부착된 부분)가 케이스(20) 내주면의 하측부까지 연장되어 마감판(30)에 인접하도록 배치된다.

그리고, 상기 케이스(20)는 코어(12) 아래쪽에 케이스(20) 하측부로 둘러싸인 공간으로서 유체 유입을 위한 마운트 액실(22)을 형성한다.

상기 마운트 액실(22)은 케이스(20)의 저면에 고정되는 판상의 마감판(30)에 의해 밀봉되도록 마감되며, 상기 마감판(30)의 중앙부에는 마운트 액실(22)로 유입되거나 마운트 액실(22)에서 배출되는 유체의 출입을 위한 유체출입포트(40)가 기밀하게 삽입된 형태로 조립되는 결합구(32)가 마련된다.

상기 유체출입포트(40)는 유체이동유로(42)를 통해 쇽업소버(70)와 유체 이동가능하게 연결되며, 이러한 유체출입포트(40)를 통해 외부의 유체 즉, 쇽업소버(70)의 내부 유체가 상기 마운트 액실(22)로 이동되어 공급될 수 있게 된다.

알려진 바와 같이, 쇽업소버는 차륜과 차체 사이에 설치되어 노면 충격과 진동을 흡수하는 차량 현가장치의 하나로서, 주행 노면의 조건별 상태에 따라 노면으로부터 전달되는 하중을 받게 되는데, 이때 입력되는 노면 하중의 크기에 따라 쇽업소버의 변위량이 결정되고 상기 변위량에 따라 쇽업소버의 하부 유체가 오리피스를 통과하여 쇽업소버의 상부로 이동하게 된다.

상기 유체이동유로(42)는 오리피스(74)를 통해 쇽업소버(70)의 상측 공간으로 이동한 내부 유체가 배출되어 흐를 수 있도록 쇽업소버(70)의 상측부에 별도 구비된 포트에 연결된다.

그리고, 유체이동유로(42)는 마운트 액실(22)과 쇽업소버(70) 사이에 진공 유로로서 연결되며, 다시 말해 쇽업소버(70)와 유체이동유로(42) 및 유체출입포트(40)는 진공상태를 유지하도록 연결 구성되며, 이때 쇽업소버(70)의 내부 용적은 인슐레이터(10)의 체적 및 유체이동유로(42)의 용적 등을 고려하여 상대적으로 매우 크게 설정된다.

이에 따라 쇽업소버(70)에 전달되는 노면 하중의 증대시 쇽업소버(70)와 유체이동유로(42) 및 유체출입포트(40)의 내부 압력상승 효과가 발생하게 되고, 결과적으로 오리피스(74)를 통과하여 쇽업소버(70)의 상측 공간으로 이동한 내부 유체가 마운트 액실(22)로 이동되어 마운트 액실(22)의 내부 압력을 상승시킴으로써 엔진 마운트의 강성 값(즉, 마운트 동강성)이 증대되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

통상 쇽업소버의 댐핑값(감쇠력)은 쇽업소버의 하부 유체가 오리피스를 통과하여 상측 공간으로 이동하는 흐름정도(유량 및 유속)에 따라 결정(오리피스 튜닝에 따라 변경됨)되므로 상기 유체이동유로(42)를 별도 구성하여 쇽업소버와 엔진 마운트 사이에 연결해도 쇽업소버 성능에는 영향을 미치지 않는다.

또한, 쇽업소버(70)의 내부 유체는 비압축성 유체이기 때문에 노면 상태 및 하중에 따른 쇽업소버(70)의 변위(움직임)에 따라 상기 마운트 액실(22)의 내부 압력이 증감 변동되어진다.

이때, 상기 유체이동유로(42)에 유체를 사전 충진하여 쇽업소버(70)의 변위 발생에 따라 상기 마운트 액실(22)의 압력 변동이 즉시 발생할 수 있도록 한다.

이를 위해, 유체이동유로(42)의 일측에는 초기 유체 충진을 유체충진포트(44)가 구비되며, 쇽업소버(70) 및 엔진 마운트의 작동 전에 상기 유체충진포트(44)를 통해 유체이동유로(42)에 쇽업소버(70)의 유체와 동일 유체가 채워진다.

그리고, 상기 인슐레이터(10)의 하측부 끝단에는 인슐레이터(10)의 탄성변형에 따른 코어(12)와 인슐레이터(10)의 변위 및 거동을 제한하기 위한 스토퍼(50)가 구비되며, 상기 스토퍼(50)는 코어(12)에 체결되는 볼트부재(52)를 통해 코어(12)의 하측단에 고정되도록 지지된다.

상기 스토퍼(50)는 엔진측에서 차체측으로 전달되는 진동에 의해 인슐레이터(10)의 탄성변형이 발생할 때 인슐레이터(10)가 축방향(코어의 축방향임)으로 과도하게 변형되어 거동하는 것을 제한한다.

이러한 스토퍼(50)는 케이스(20)의 내주면 상측부에 부착된 인슐레이터(10)의 하측부를 아래쪽에서 지지할 수 있도록 구성되며, 이를 위해 인슐레이터(10)의 탄성변형 시 케이스(20)의 내측 단차부(24)에 적층된 형태로 걸림가능하도록 형성된다.

아울러, 미설명 도면부호 34는 마운트 액실(22)의 밀폐를 위한 실링부재(34)이고, 도면부호 60은 인슐레이터(10) 위쪽으로 노출된 코어(12)의 상측부에 고정되게 결합되어 인슐레이터(10)의 상측을 덮어주는 판상의 더스트 커버(60)이다.

이와 같이 구성되는 세미 액티브 엔진 마운트의 작동 방식은 다음과 같이 크게 두 가지 형태로 구분하여 설명할 수 있다.

먼저, 차량이 엔진 아이들 상태이거나 부드러운 노면을 주행하는 등으로 인해 엔진 움직임이 상대적으로 작을 경우, 도 3에 보듯이 쇽업소버(70)의 작동 변위량이 크지 않기 때문에 쇽업소버(70)에서 마운트 액실(22)로 이동되는 유체량이 없거나 미미하게 되고, 이에 마운트 액실(22)의 유체 압력 변화에 의한 진동 감쇠력이 발생하지 않게 되어 마운트 강성 값은 순수하게 인슐레이터(10)의 재질 특성에 따라 결정된다. 인슐레이터(10)의 고무 재질 특성은 기본적으로 NVH 성능을 고려하여 설정되기 때문에 비교적 낮은 강성 값을 갖게 되며, 결과적으로 NVH 성능을 향상시키는 효과를 확보하게 된다.

반면, 차량이 거친 노면을 주행하는 등으로 인해 엔진 움직임이 상대적으로 클 경우, 도 4에 보듯이 쇽업소버(70)의 작동 변위량이 비교적 크게 발생하므로 쇽업소버(70)에서 배출된 다량의 유체가 유체출입포트(40)를 통해 마운트 액실(22)로 유입되고, 이에 마운트 액실(22)의 압력이 증대되면서 마운트 강성 값이 증가되어 거친 노면에 의한 엔진 움직임을 보다 효과적으로 제어하여 진동절연할 수 있게 되며, 결과적으로 R&H 성능을 향상시키는 효과를 확보하게 된다.

이때의 마운트 동강성 값은 인슐레이터(10)의 재질 특성에 따른 강성 값과 쇽업소버(70)로부터 마운트 액실(22)에 유입된 유체의 의해 증가되는 강성 값에 의해 결정된다.

여기서, 상기 마운트 액실(22)로 이동되는 쇽업소버(70)의 유체는 쇽업소버(70)의 작동 변위량에 따라 쇽업소버(70)로 회수된다.

이렇게 작동하는 세미 액티브 엔진 마운트는 차량에 기본적으로 구비되는 현가장치의 쇽업소버 유체를 이용하도록 구성됨으로써, 유체의 바이패스를 위한 액추에이터를 채택한 종래 세미 액티브 엔진 마운트 대비 단순한 구조를 가지는 동시에 종래 마운트와 동등 수준의 기능을 수행할 수 있으며, 종래 대비 액추에이터의 삭제로 인해 재료비 및 투자비 절감이 가능하고, 복잡한 구조로 인한 유체 누설의 우려를 제거하여 내구성능을 향상시킬 수 있는 이점을 가진다.

또한, 상기 세미 액티브 엔진 마운트는 주행 노면 조건에 따라 가변되는 동특성을 발휘할 수 있도록 구성됨으로써, 쇽업소버의 변위량(운동량) 증감에 따라 마운트 동특성 값이 선형적으로 변경되는 이점이 있다.

상기 액추에이터를 채택한 종래 마운트의 경우 솔레노이드 밸브의 온/오프 제어를 통해 마운트 동특성 값을 변경하게 되므로 선형적인 동특성 확보가 불가하다.

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.

10 : 인슐레이터
12 : 코어
20 : 케이스
22 : 마운트 액실
24 : 단차부
30 : 마감판
32 : 결합구
34 : 실링부재
40 : 유체출입포트
42 : 유체이동유로
44 : 유체충진포트
50 : 스토퍼
52 : 볼트부재
60 : 더스트 커버
70 : 쇽업소버
74 : 오리피스

Claims (4)

1. 내부에 코어를 가지는 탄성 재질의 인슐레이터;
   상기 인슐레이터의 바깥둘레를 감싸서 인슐레이터의 아래쪽에 마운트 액실을 형성하는 케이스;
   상기 케이스의 저면에 고정되어 마운트 액실을 밀봉하는 마감판;
   상기 마운트 액실과 쇽업소버 사이에 유체 이동가능하게 연결되는 유체이동유로;를 포함하며,
   상기 쇽업소버에 전달되는 노면 하중의 증대 시 상기 쇽업소버의 내부 유체가 마운트 액실로 이동되어 마운트 액실의 내부 압력을 상승시키게 되며, 상기 마운트 액실로 이동된 쇽업소버의 유체는 쇽업소버의 작동 변위량에 따라 쇽업소버로 회수되는 것을 특징으로 하는 차량용 세미 액티브 엔진 마운트.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 인슐레이터의 탄성변형에 따른 코어의 변위를 제한하기 위한 스토퍼가 코어의 하측단에 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 세미 액티브 엔진 마운트.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 유체이동유로는 마감판에 기밀하게 조립된 유체출입포트를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 세미 액티브 엔진 마운트.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 유체이동유로는 쇽업소버의 작동 전에 초기 유체 충진을 위한 유체충진포트를 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 세미 액티브 엔진 마운트.

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