KR101565051B1 - 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치 - Google Patents

에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량에 장착되는 능동 엔진 마운트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이패스 유로 개폐에 솔레노이드 밸브로 수축/팽창 조절이 가능한 에어챔버를 적용함으로써 손실계수 및 동특성을 최적화할 수 있는 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명에 대하여 설명하면, 본 발명은 하우징의 내부에 유체가 봉입되도록 액실이 형성되는 능동 엔진 마운트 장치에 있어서, 상기 액실의 내부에 장착되어 상기 액실을 상방액실과 하방액실로 분리 구획하며, 중앙에 공간이 형성되는 분리 플레이트, 상기 상방액실과 하방액실을 연통하도록 형성되는 1차 유로, 상기 분리 플레이트의 중앙에 형성된 공간의 하방에 배치되며, 상기 하방액실과 연통하는 바이패스(bypass) 유로가 형성된 오리피스 플레이트 및 상기 분리 플레이트의 중앙에 형성된 공간 및 상기 오리피스 플레이트 사이에 배치되며, 그 크기가 변화함으로써 상기 바이패스 유로를 개폐시키는 에어챔버를 포함하는 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치를 제공한다.

Description

에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치{BYPASS FLOW PATH OPEN/CLOSE TYPE ACTIVE ENGINE MOUNT DEVICE USING AIR CHAMBER}
본 발명은 차량에 장착되는 능동 엔진 마운트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이패스 유로 개폐에 솔레노이드 밸브로 수축/팽창 조절이 가능한 에어챔버를 적용함으로써 손실계수 및 동특성을 최적화할 수 있는 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치에 관한 것이다.
차량의 엔진은 구조적으로 항상 진동이 발생할 뿐만 아니라 차량 주행 중 지면의 구조에 따라서도 진동한다. 이러한 진동은 단독적으로 작용하는 것이 아니라, 여러 요인이 복합적으로 작용하며 상하, 좌우, 전후 방향 모두로 발생한다.
또한, 엔진은 피스톤과 커넥팅 로드의 상하운동에 의한 중심위치의 주기적 변화, 실린더 축방향으로 생기는 왕복운동 부분의 관성력, 커넥팅 로드가 크랭크축에 가해지는 회전력의 주기적 변화 등에 의해서 상당한 진동이 발생한다.
따라서, 이러한 엔진은 진동이 샤시 프레임이나 바디에 저감되어 전달되도록 그 장착부에 엔진 마운트를 적용하고 있다.
현재 개발되고 있는 세미 액티브 마운트(능동 엔진 마운트 장치)는 크게 진공 부압을 이용한 By-pass 타입과 전자식 솔레노이드 밸브를 이용한 Volume-stiffness 타입으로 나뉠 수 있으며, 진공 부압을 이용한 By-pass 타입은 양산 적용에 어려움이 따르는 관계로 솔레노이드 밸브를 이용한 Volume-stiffness 타입의 적용이 점차 늘어나고 있는 추세이다.
상기 Volume-stiffness 타입은 전자식 솔레노이드 밸브로 제어가 가능함과 동시에 OPEN(공회전 모드) 시 동특성 슛업이 발생하지 않기 때문에 발진 진동에 대해 매우 강건한 장점을 가지고 있다.
다만, CLOSE(주행 모드) 시 동특성 변화율과 손실계수의 상관관계로 인하여, 동특성 변화율이 크면 손실계수가 작게 되고, 동특성 변화율이 작으면 손실계수를 약간 향상시킬 수 있는 트레이드오프 관계로 적용 시 많은 시행착오가 불가피하며, 진공 부압을 이용한 By-pass 방식과 비교하면 동특성 변화율뿐만 아니라 손실계수도 더 작은 단점이 존재한다.
이에 대한 내용으로 도 1에 종래의 능동 엔진 마운트 장치의 주행 시 및 공회전 시의 손실계수를 나타낸 그래프가 도시되며, 이를 살펴보면, 주행 시에도 손실계수가 1.0 이하의 수준에 해당하는 것을 확인할 수 있다.
결국 동특성 변화율을 높게 하면서 손실계수도 높이고, 경우에 따라서는 주행 시 절연율 증대를 위해 동특성 변화율을 저하시킬 수 있는 By-pass 타입과 Volume-stiffness 타입의 장점을 모두 발휘하는 전자식 능동 엔진 마운트 장치가 필요한 실정이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 능동 엔진 마운트 장치에 그 크기가 변화함으로써 바이패스 유로를 개폐시키는 에어챔버를 적용하여 운전 조건별 특성 가변율을 증대시키고 손실계수를 증대시켜 주행 조건에 따라 시스템이 최적화된 엔진 마운트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 에어챔버가 진동을 흡수함과 동시에 상하방향 유로의 개폐를 제어함으로써 By-pass 타입의 장점과 Volume-stiffness 타입의 장점을 동시에 구현하도록 한 엔진 마운트 장치를 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.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 하우징의 내부에 유체가 봉입되도록 액실이 형성되는 능동 엔진 마운트 장치에 있어서, 상기 액실의 내부에 장착되어 상기 액실을 상방액실과 하방액실로 분리 구획하며, 중앙에 공간이 형성되는 분리 플레이트, 상기 상방액실과 하방액실을 연통하도록 형성되는 1차 유로, 상기 분리 플레이트의 중앙에 형성된 공간의 하방에 배치되며, 상기 하방액실과 연통하는 바이패스(bypass) 유로가 형성된 오리피스 플레이트 및 상기 분리 플레이트의 중앙에 형성된 공간 및 상기 오리피스 플레이트 사이에 배치되며, 그 크기가 변화함으로써 상기 바이패스 유로를 개폐시키는 에어챔버를 포함하는 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치를 제공한다.
본 발명에서 상기 에어챔버는 하방에 연결된 상하 방향으로 이동하는 피스톤의 공기압 조절에 따라 수축 또는 팽창하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 피스톤은 솔레노이드 밸브를 이용하여 상하 방향으로 이동 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 피스톤은 고무 재질의 피스톤 리턴용 스프링과 연결되어 상하 방향으로 이동 가능할 수 있다.
본 발명에서 상기 1차 유로 및 바이패스 유로는 적어도 두 개 이상의 수로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 에어챔버는, 0.5기압 이하의 공기압이 가해지는 경우 수축하여 상기 바이패스 유로를 열고, 1기압 이상의 공기압이 가해지는 경우 팽창하여 상기 바이패스 유로를 닫는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 능동 엔진 마운트 장치에 그 크기가 변화함으로써 바이패스 유로를 개폐시키는 에어챔버를 적용하여 능동 엔진 마운트 장치가 동특성 변화율 및 손실계수를 모두 크게 가지게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 모든 주행 조건에 따라 능동 엔진 마운트 장치의 모드를 단방향의 솔레노이드 밸브만을 이용하여 제어할 수 있고, 따라서 차량 주행 단계별 연속적 제어가 가능한 효과가 있다.
아울러 By-pass 타입의 능동 엔진 마운트 장치와 Volume-stiffness 타입의 능동 엔진 마운트 장치의 장점을 모두 이용하게 되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 능동 엔진 마운트 장치의 주행 시 및 공회전 시의 손실계수를 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에어챔버의 수축/팽창 시의 유체 흐름을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공회전 시의 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치의 유체 흐름을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 양로 주행 시의 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치의 유체 흐름을 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 험로 주행 시의 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치의 유체 흐름을 나타낸 단면도.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되므로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면 복수의 형태를 포함할 수 있다.
능동 엔진 마운트 장치에 그 크기가 변화함으로써 바이패스 유로를 개폐시키는 에어챔버를 적용하여 운전 조건별 특성 가변율을 증대시키고 손실계수를 증대시켜 주행 조건에 따라 시스템이 최적화된 엔진 마운트 장치를 제공하기 위한 본 발명은, 액실의 내부에 장착되어 상기 액실을 상방액실(210)과 하방액실(220)로 분리 구획하며, 중앙에 공간이 형성되는 분리 플레이트(200), 상기 상방액실과 하방액실을 연통하도록 형성되는 1차 유로(300), 상기 분리 플레이트의 중앙에 형성된 공간의 하방에 배치되며, 상기 하방액실과 연통하는 바이패스(bypass) 유로(400)가 형성된 오리피스 플레이트(900) 및 상기 분리 플레이트의 중앙에 형성된 공간 및 상기 오리피스 플레이트 사이에 배치되며, 그 크기가 변화함으로써 상기 바이패스 유로를 개폐시키는 에어챔버(500)를 포함하여 구성된다.
이에 대한 내용으로 도 2에 본 발명의 일실시예에 따른 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치의 단면도가 도시된다.
본 발명의 상기 에어챔버(500)는 공기압 조절에 의해 그 크기가 변화하는 구성으로, 풍선 형태의 에어챔버로 볼 수 있다. 상기 에어챔버의 하방에는 상하 방향으로 이동하는 피스톤(600)과 연결되며, 상기 피스톤의 공기압 조절에 따라 수축하여 바이패스 유로(400)를 개방하고 팽창하여 바이패스 유로를 닫게 된다.
상기 피스톤(600)은 고무 재질의 피스톤 리턴용 스프링(800)과 연결되어 상하 방향으로 이동이 가능하며, 또한 솔레노이드 밸브(700)를 이용하여 상하 방향으로 운동할 수 있게 된다.
상기 솔레노이드 밸브(700)란 전자 밸브로서, 전기가 통하면 플랜지가 올라가 밸브가 열리고 전기가 차단되면 플래지 무게에 의해 자동적으로 밸브가 닫히는 자동식 밸브이다. 즉, 솔레노이드의 성질을 이용하여 동작의 제어를 받는 밸브를 말한다.
따라서, 본 발명은 단방향 솔레노이드 밸브(700)를 이용하여 피스톤(600)을 상하 방향으로 운동시키고, 상기 피스톤이 에어챔버(500)의 공기압을 조절함으로써 바이패스 유로(400)가 개폐되는 특징을 갖는다.
도 3에 본 발명의 일실시예에 따른 에어챔버의 수축/팽창 시의 유체 흐름을 나타낸 단면도가 도시된다.
좌측의 (a)는 공회전 시의 에어챔버(500)를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치의 유체 흐름을 나타낸 것으로, 기본적인 1차 유로(300) 외에 에어챔버의 수축으로 인해 개방된 바이패스 유로(400)로도 유체가 흐르게 된다.
즉, 상하 방향의 바이패스 유로(400)가 열리면서 공회전 시 저주파 동특성 저하로 인한 공회전 진동이 개선된다.
우측의 (b)는 주행 시의 에어챔버(500)를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치의 유체 흐름을 나타낸 것으로, 바이패스 유로(400)가 닫히고 에어챔버와 1차 유로(300)만이 작용하여 최적의 시스템을 구축하게 된다.
그리고 도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 공회전 시의 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치의 유체 흐름을 나타낸 단면도가 도시되고, 도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 양로 주행 시의 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치의 유체 흐름을 나타낸 단면도가 도시되며, 도 6에는 본 발명의 일실시예에 따른 험로 주행 시의 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치의 유체 흐름을 나타낸 단면도가 도시된다.
먼저 도 4를 살펴보면, 이는 공회전 시의 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치를 나타낸 것으로, 솔레노이드 밸브(700)의 전류가 2A인 경우에 해당하며, 이 경우 에어챔버(500)에 가해지는 기압은 0.5기압(부압)으로 바이패스 유로(400)가 개방된다.
이에 대한 유체의 흐름은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같다.
그리고 도 5를 살펴보면, 이는 양로 주행 시의 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치를 나타낸 것으로, 솔레노이드 밸브(700)의 전류가 0.5A인 경우에 해당하며, 이 경우 에어챔버(500)에 가해지는 기압은 1기압(대기압)으로 바이패스 유로(400)가 폐쇄된다.
이에 대한 유체의 흐름은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같다.
마지막으로 도 6을 살펴보면, 이는 험로 주행 시의 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치를 나타낸 것으로, 솔레노이드 밸브(700)의 전류가 0A인 경우에 해당하며, 이 경우 에어챔버(500)에 가해지는 기압은 1.5기압(증압)으로 바이패스 유로(400)는 폐쇄된 상태를 유지한다.
이에 대한 유체의 흐름은 도 3의 (b)에 도시된 것과 동일하며, 에어챔버(500)가 양로 주행 시보다 더욱 팽창하여 단단해짐에 따라 손실계수가 더욱 증대되는 효과가 있다.
결과적으로 본 발명은 능동 엔진 마운트 장치에 풍선식의 에어챔버를 적용시켜 가해지는 공기압에 따라 그 크기가 변화하는 특성을 이용하여 바이패스 유로 개폐를 조절함으로써 능동 엔진 마운트 장치가 주행 조건에 따라 동특성 변화율 및 손실계수를 증대시키게 되는 장점이 있다.
그리고 본 발명은 주행 조건의 변화에도 불구하고 능동 엔진 마운트 장치의 모드를 단방향의 솔레노이드 밸브만을 이용하여 제어할 수 있으며, 그로 인해 차량 주행 단계별 연속적 제어가 가능하고, 결국 By-pass 타입의 능동 엔진 마운트 장치와 Volume-stiffness 타입의 능동 엔진 마운트 장치의 장점을 모두 이용할 수 있는 장점이 있다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
100: 능동 엔진 마운트 장치
200: 분리 플레이트
210: 상방액실
220: 하방액실
300: 1차 유로
400: 바이패스 유로
500: 에어챔버
600: 피스톤
700: 솔레노이드 밸브
800: 피스톤 리턴용 스프링
900: 오리피스 플레이트

Claims (6)

  1. 하우징의 내부에 유체가 봉입되도록 액실이 형성되는 능동 엔진 마운트 장치에 있어서,
    상기 액실의 내부에 장착되어 상기 액실을 상방액실과 하방액실로 분리 구획하며, 중앙에 공간이 형성되는 분리 플레이트;
    상기 상방액실과 하방액실을 연통하도록 형성되는 1차 유로;
    상기 분리 플레이트의 중앙에 형성된 공간의 하방에 배치되며, 상기 하방액실과 연통하는 바이패스(bypass) 유로가 형성된 오리피스 플레이트; 및
    상기 분리 플레이트의 중앙에 형성된 공간 및 상기 오리피스 플레이트 사이에 배치되며, 그 크기가 변화함으로써 상기 바이패스 유로를 개폐시키는 에어챔버; 를 포함하는 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에어챔버는 하방에 연결된 상하 방향으로 이동하는 피스톤의 공기압 조절에 따라 수축 또는 팽창하는 것을 특징으로 하는 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 피스톤은 솔레노이드 밸브를 이용하여 상하 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 피스톤은 고무 재질의 피스톤 리턴용 스프링과 연결되어 상하 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 유로 및 바이패스 유로는 적어도 두 개 이상의 수로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치.
  6. 제 1항에 있어서 상기 에어챔버는,
    0.5기압 이하의 공기압이 가해지는 경우 수축하여 상기 바이패스 유로를 열고,
    1기압 이상의 공기압이 가해지는 경우 팽창하여 상기 바이패스 유로를 닫는 것을 특징으로 하는 에어챔버를 이용한 바이패스 유로 개폐형 능동 엔진 마운트 장치.
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