KR101237928B1 - 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진, 파워트래인, 트랜스미션 등과 같은 구동요소의 진동을 흡수하고 완화시키는 하이드로 마운트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내파이프가 차량 프레임의 좌우 방향으로 배치된 상태로 구성된 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트에 관한 것이다.

Description

3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트{Three point supporting bush type hydromount}

본 발명은 자동차의 엔진, 파워트래인, 트랜스미션 등과 같은 구동요소의 진동을 흡수하고 완화시키는 하이드로 마운트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내파이프가 차량 프레임의 좌우 방향으로 배치된 상태로 구성된 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 현가 부품이라 함은 엔진과 트랜스미션을 포함하는 파워플랜트의 변위 규제 및 방진 작용을 하는 부품을 가리킨다.

자동차의 진동 현상에는 엔진 시동시 및 정지시의 차체 요동, 아이들링시의 차체 진동, 엔진 고회전시의 차체 진동, 요철에 의한 진동, 고부하 작용시 차체 요동, 발진시나 변속시에 따르는 급격한 변화작용시의 충격, 과대 변위에 의한 간섭 및 파손 등이 있다.

이러한 진동의 진원은 저주파수 영역(30Hz 이하)일 경우에는 엔진의 저속회전시의 토크 변동, 엔진 저회전시의 크랭크축 회전운동에 따른 관성력 및 우력에 의한 파워플랜트 진동, 구동계 조인트각에 의한 우력 및 스러스트력에 의한 파워 플랜트 진동이 있다.

그리고, 고주파수 영역(30Hz 이상)일 경우에는 엔진 고회전시의 크랭크축 회전운동에 따른 관성력, 우력에 의한 파워플랜트 진동, 변속기 내 기어의 맞물림 진동, 연소시의 실린더 블록 진동, 엔진의 동밸브계 진동, 크랭크축의 굽힘, 비틀림 진동, 파워플랜트의 굽힘 등의 원인이 있다.

이러한 진동은 소음을 유발하며, 소음이 차체를 경유하여 차량 실내에까지 전달되면서 승차감 저하를 초래하는 주된 원인이 되고 있다.

따라서, 엔진, 파워트래인, 트랜스미션 등과 같은 구동요소들을 엔진룸 내에 탑재할 때, 그 무게를 견디면서도 그들을 지지할 수 있는 것은 물론, 최소한의 진동이 차체에 전달되도록 진동을 흡수하고 완화시킬 수 있는 마운트(Mount)가 장착된다.

상기 마운트는 구동 요소들의 진동을 완화/흡수하고 이와 동시에 구동요소들의 부하 중량을 견디는 능력이 있어야 하므로, 마운트의 장착 위치, 갯수, 구조 등은 구동 요소들의 중량, 구조, 새시, 보디의 구조 등을 고려하여 설계하게 된다.

위와 같은 마운트는 엔진을 지지하면 엔진 마운트, 파워트레인을 지지하면 파워트레인 마운트, 트랜스미션(transmission)을 지지하면 트랜스미션 마운트라고 하며, 이러한 마운트들에 의하여 트랜스미션을 포함하는 자동차의 엔진은 차체의 하부 및 측부의 프레임에 연결된다.

상기 마운트의 구조는 러버 마운트(고무 마운트)나 하이드로 마운트(유체봉입식 마운트)로 나뉘어진다.

상기 러버 마운트는 상플레이트와 하 플레이트 사이에 탄성체 고무를 개재시킨 구조이며, 탄성체 고무에 의해서 진동 및 소음을 감쇠시키게 된다.

상기 하이드로 마운트는 액실부와 다이아프램의 공간부를 구비하고, 액실부의 액실이 가압되어 유체가 오리피스를 통해 다이아프램에 저장되도록 한 구조이며, 유체를 통하여 진동 및 소음을 감쇠하게 된다.

이러한 마운트중 특히 트랜스미션에 사용되는 마운트는 4점 관성지지 방식 또는 3점 관성지지 방식으로 차체에 장착된다. 이중 상기 4점 관성지지 방식으로 장착되는 마운트는 마운트의 내파이프의 장착 방향이 차량의 전후 방향으로 되어 있는 반면, 도 1a 및 도 1b 의 종래 관성 3점용 마운트의 개요도, 도 2 의 종래 관성 3점용 마운트의 사시도에 도시된 바와 같이, 차량 프레임(100)에 3 점 관성지지 방식으로 장착되는 마운트(101)는 차량의 가속시 소음 진동을 개선하고 전후 방향 고무량을 증대시키기 위하여 그것의 내파이프(102)의 방향이 차량 프레임(100)의 좌우 방향으로 이루어져 있다.

따라서, 이러한 3점용 마운트의 경우 4점용 마운트에 비하여 장착 개소가 1점 부족하므로, 트랜스미션의 거동이 더 크게되면서 승차감이 상대적으로 불리한 단점을 개선하기 위하여, 3점용 트랜스미션 마운트의 구조를 하이드로 마운트 구조로서 설계할 필요가 있다.

그러나, 하이드로 마운트의 내파이프의 방향을 차량의 좌우 방향으로 설계하게 되면, 내파이프가 차량 전후 방향의 과도한 입력을 견디지 못하므로, 마운트에 구비된 경도가 낮은 얇은 막으로 이루어진 다이아프램이 내구력 부족으로 파손되어 하이드로 마운트의 기능을 상실하게 될 우려가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 내파이프가 차량 프레임의 좌우 방향으로 배치된 상태로 이루어진 3점 관성지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 구성을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 구성은, 보빈 형상의 외파이프의 내측으로 고무 가류 방식으로 형성된 다이어프램을 가진 다이어프램부; 상기 다이어프램부에 압입되는 보빈 형상의 중철부의 내측으로 고무 가류 방식으로 형성된 내파이프와 주액실을 형성한 주고무부;상기 주액실과 상기 다이어프램 사이에 결착되어 상기 다이어프램을 보호하되, 유체를 유동시키는 오리피스를 형성하는 다이어프램 커버; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 효과는 다음과 같다.

첫째, 본 발명 하이드로 마운트의 유체 저장소인 다이아프램을 주액실 하부에 위치시키고, 주액실 하부와 다이어프램 사이에는 다이어프램 커버가 게재됨으로써, 다이어프램 커버에 의하여 주고무부 대변위 제어의 스토퍼 기능을 제공함은 물론, 종래 문제점으로 지적된 전후 방향 하중에 의한 하이드로 마운트의 다이아프램의 파손 가능성을 현저하게 감소시켜 다이어프램을 보호하는 효과가 있다.

둘째, 본 발명 하이드로 마운트는 주액실의 상부의 양측 공간부에 고무를 충진시킴으로써, 차량 가감속시의 가속 투과 소음과 쇼크/저크를 저감시키는 효과가 있다.

셋째, 본 발명 하이드로 마운트의 다이어프램 커버에 의하여 형성되는 오리피스를 차량 전방 측으로 편심 배치함으로써, 가속 대변위 발생이 많은 차량 후방부에는 고무량을 증가할 수 있는 공간을 확보하여 진동 감쇠 효과를 보다 향상시킬 수 있는 구조를 제공하는 효과가 있다.

도 1a 및 도 1b 는 종래 3점 지지방식의 마운트 장착시 상태를 나타낸 도면,
도 2 는 종래 3점 지지방식에 이용되는 마운트의 사시도,
도 3 은 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 분해사시도,
도 4 는 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 저면사시도,
도 5 는 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 단면도,
도 6 은 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 중철부의 사시도,
도 7 은 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 일부 절개도,
도 8 은 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 차량 상하방향 댐핑성능의 비교 그래프,
도 9 는 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 차량 전후방향 정스프링 특성의 비교 그래프이다.

이하, 첨부 도면에 의거하여 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 구성을 상세하게 설명한다.

단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.

또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3 은 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 분해사시도, 도 4 는 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 조립상태의 저면사시도이다.

도 3 및 도 4 를 참조하면, 본 발명 하이드로 마운트(1)는 상부 및 하부가 개구된 원통 형상인 보빈 형상의 외파이프(11)의 내측으로 고무 가류 방식으로 형성된 다이어프램(12)을 가진 다이어프램부(10)와, 보빈 형상의 중철부(21)의 내측으로 고무 가류 방식으로 형성된 내파이프(22)를 가진 주고무부(20)로 구성된다.

상기와 같은 본 발명 하이드로 마운트의 구성은 종래 하이드로 마운트는 외파이프에 고무가 가류되지 않고 다이어프램이 주고무부와 일체로 가류되어 주고무부와 동일한 경도와 재질을 가지는 점과 상이하다.

또한, 본 발명 하이드로 마운트는 상기 중철부(21)의 하측과 상기 다이어프램(12) 사이에 부착되어 상기 다이어프램(12)를 보호하면서 동시에 유체를 유동시키는 오리피스를 형성하는 다이어프램 커버(30)를 구비한다.

본 발명 하이드로 마운트의 조립은 상기의 다이어프램부(10)와 주고무부(20)를 각각 제작한 후, 다이어프램 커버(30)를 상기 주고무부(20) 하부에 결착시키고 유체를 채운후, 주고무부(20)를 다이어프램부(10)에 압입시켜 조립한다. 이때, 유체의 누유나 내구성 증가 등의 성능 향상을 위하여 조립후 스웨징(swaging) 공정을 실시할 수 있다.

이때, 상기 다이어프램부(10)와 주고무부(20)에 이용되는 고무의 재질과 경도를 서로 상이하게 하는 것이 바람직하다.

도 5 는 본 발명 하이드로 마운트의 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명 하이드로 마운트는 종래의 하이드로 마운트와는 그 구조를 달리한다.

즉, 종래의 하이드로 마운트는 주액실이 부시 하부에 존재하며 다이어프램의 위치는 부시 상부의 좌우 2 곳에 존재하는 반면, 본 발명 하이드로 마운트는 종래 하이드로 마운트의 하부 주액실을 2 가지 챔버(chamber)로 나누고 그 상부를 주액실부로써의 기능을 수행하도록 하고, 중간 부분에 내구력 향상을 위한 주고무부 대변위 제어 스토퍼 기능과 다이어프램을 보호하는 기능과 오리피스를 구성하는 기능을 가진 다이어프램 커버(30)를 구비한 것이다.

본 발명 3점 지지방식의 하이드로 마운트의 주고무부(20)는 상기 내파이프(22)의 하부에 고무 가류 방식으로 형성된 주액실(40)을 가진다. 그러므로, 본 발명 하이드로 마운트는 종래 내파이프의 좌우 상단에 있던 다이어프램(12)을 주액실(40)의 하부에 위치시킨 것으로서, 주액실(40)과 다이어프램(12) 사이에 소정 길이의 오리피스를 제공하게 된다.

또한, 주액실(40)의 상부의 내파이프(22)의 양측 공간부(50,50')에 차량 가감속시의 완충 역할을 할 수 있도록 고무를 충진하여 가속 투과소음을 개선하고, 쇼크/저크를 저감시킨다.

도 6 은 본 발명 하이드로 마운트의 중철부(21)의 사시도, 도 7 은 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 일부 절개도이다.

도면을 참조하면, 중철부(21)는 보빈 형상으로서, 일측 측면에 형성된 제 1 관통공(21a)과 타측 측면에서부터 바닥에 이르기까지 형성된 제 2 관통공(21b)을 가지며, 제 1 관통공(21a)은 고무 충진 공간을 형성하여 가속구간에서의 진동 감쇠 및 흡수의 효율을 향상시킨다.

또한, 도 7 에 도시된 바와 같이 상기 제 2 관통공(21b)의 하부에 다이어프램 커버(30)를 부착하여, 주액실(40)과 다이어프램(12) 사이에 유체의 유로를 형성하는 오리피스(60)가 제공된다.

이때, 상기 오리피스는 차량 전방측으로 편심 배치되어 있는데, 이는 차량의 운행시 대부분 나타나는 운동방향이 차량 후방 방향으로 변위가 크게 입력되는 점과 이로 인한 쇼크 및 가속 투과음이 발생되는 점을 고려한 것으로서, 주로 차량 후방 부분에 고무를 충진시키는 구조를 반영하고자 오리피스를 차량의 전방 방향으로 편심 배치한 것이다.

도 8 은 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 차량 상하방향 댐핑성능의 비교 그래프, 도 9 는 본 발명 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 차량 전후방향 정스프링 특성의 비교 그래프이다.

도 8 의 그래프에 나타난 바와 같이, 본 발명의 하이드로 마운트의 차량 상하방향 댐핑성능을 종래 러버 마운트와 비교할 때, 마운트의 감쇠력을 나타내는 tanδ 의 값이 공진 지점(P1)에서 종래 러버 마운트가 대략 0.1 인 반면, 본 발명 하이드로 마운트는 대략 0.44 를 나타내고 있어, 본 발명 하이드로 마운트의 감쇠특성이 종래의 러버 마운트보다 대략 4 배 정도 더 높은 값을 나타내었으며, 이러한 높은 감쇠 특성은 본 발명의 하이드로 마운트가 차축 공진에서의 진동을 억제하여 주행 승차감을 향상시킬 수 있음을 보여준다.

또한, 도 9 의 그래프에 나타난 바와 같이, 본 발명의 하이드로 마운트의 차량 전후방향 정스프링 특성을 종래 러버 마운트와 비교할 때, 본 발명의 하이드로 마운트는 부하량(그래프 세로축)이 동일할 경우 변위량(그래프 가로축)이 더 적게 나타남을 보여주고 있으며, 예를 들어 부하량이 120Kgf 일 경우 본 발명 하이드로 마운트의 변위량은 Q1 지점의 6mm 이나 종래 러버 마운트의 변위량은 Q2 지점의 7mm 로서, 본 발명 하이드로 마운트의 변위량이 동일 부하량일 경우 더 적게 나타나므로 진동 억제 효과가 더 크고, 종래 문제점으로 지적된 전후 방향 하중에 의한 하이드로 마운트의 다이아프램의 파손 가능성이 현저하게 감소함을 알 수 있다.

이상의 설명에서 본 발명의 3점 지지방식용 부쉬형 하이드로 마운트의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 본 발명 하이드로 마운트
10; 다이어프램부
11; 외파이프
12; 다이어프램
20; 주고무부
21; 중철부
21a; 제 1 관통공 21b; 제 2 관통공
22; 내파이프
30; 다이어프램 커버
40; 주액실
50,50'; 공간부
60; 오리피스

Claims (3)

1. 자동차에 이용되는 하이드로 마운트에 있어서,
   보빈 형상의 외파이프(11)의 내측으로 고무 가류 방식으로 형성된 다이어프램(12)을 가진 다이어프램부(10);
   상기 다이어프램부(10)에 압입되는 보빈 형상의 중철부(21)의 내측으로 고무 가류 방식으로 형성된 내파이프(22)와 주액실(40)을 형성한 주고무부(20);
   상기 주액실(40)과 상기 다이어프램(12) 사이에 결착되어 상기 다이어프램(12)을 보호하되, 유체를 유동시키는 오리피스(60)를 형성하는 다이어프램 커버(30); 를 포함하고,
   상기 오리피스(60)는 차량 전방측으로 편심 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 부쉬형 하이드로 마운트.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 주액실(40)의 상부의 내파이프(22)의 양측 공간부(50,50')에 차량 가감속시의 완충 역할을 할 수 있도록 고무를 충진하는 것을 특징으로 하는 부쉬형 하이드로 마운트.
   
3. 삭제

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