KR101971525B1

KR101971525B1 - 능동 회생 완충기

Info

Publication number: KR101971525B1
Application number: KR1020170171407A
Authority: KR
Inventors: 정승환
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-04-23

Abstract

본 발명은 피스톤 밸브에 의해 압축챔버 및 인장챔버로 분할되는 실린더와, 상기 압축챔버와 연결되며, 상기 피스톤 밸브의 압축 행정시 상기 압축챔버의 유체가 내부로 유입되는 제1연결챔버와, 상기 제1연결챔버의 상부에 이격 위치된 상태에서 상기 인장챔버와 연결되며, 상기 피스톤 밸브의 인장 행정시 상기 인장챔버의 유체가 내부로 유입되는 제2연결챔버와, 상기 제1연결챔버와 제2연결챔버의 사이에서 승강 가능하며, 하단의 하부 피스톤이 상기 제1연결챔버의 내부를 상실과 하실로 분할하는 반면 상단의 상부 피스톤이 상기 제2연결챔버의 내부를 상실과 하실로 분할하는 승강부재 및, 상기 승강부재의 측단과 유기적으로 연결되며, 감쇠력 모드로 행정시 상기 승강부재의 승강과 연동하여 감쇠력을 발생시킴과 동시에 에너지 회생 동작을 하는 반면, 엑티브 모드로 행정시 상기 승강부재의 승강 방향으로 힘을 전달하여 감쇠력을 능동 제어하는 모터를 포함한다.

Description

능동 회생 완충기{ENERGY ACTIVE REGENERATION DEVICE FOR SUSPENSION}

본 발명은 완충기의 능동 회생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 감쇠력 형성 및 전기에너지 회생 동작과 능동적인 감쇠력 조절 기능을 적용함으로써, 시스템을 단순화할 수 있고, 차량 운행 중 회생 동작을 통해 에너지 효율을 높일 수 있으며, 급가속, 급감속 또는 선회시 차량의 자세를 안정적으로 유지시킴과 동시에 승차감을 향상시킬 수 있는 능동 회생 완충기에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 서스펜션(suspension, 현가장치 라고도 함) 시스템은 차체 중량을 지지함과 동시에 노면으로부터 차체로 전해지는 진동을 억제 및 감쇠시키는 역할을 한다.

이러한 종래의 차량용 서스펜션 시스템은, 바퀴가 결합되는 휠을 회전 가능하게 지지하는 캐리어와, 상기 캐리어의 상부를 차체에 연결시키기 위한 어퍼 암과, 상기 캐리어의 하부를 차체에 연결시키기 위한 로워 암과 어시스트 암 및 트레일링 암과, 캐리어의 상부와 차체를 연결시키는 완충기와, 로워 암과 차체 사이에 배치되는 탄성 스프링과, 차에에 고정되는 스테빌라이저 바와, 상기 스테빌라이저 바와 로워 암을 연결시키는 연결링크 등으로 구성된다.

최근의 차량용 서스펜션 시스템에는, 차량이 주행하는 과정에서 노면으로부터 전달되는 충격 등을 이용하여 전기에너지를 발생시켜 축전지에 충전시키거나, 감쇠력을 능동적으로 제어할 수 있는 기술이 제안된 바 있다.

이 중, 감쇠력을 능동적으로 조절할 수 있는 서스펜션 시스템의 경우, 모터와 피스톤 로드가 기계적으로 결합되고, 모터의 회전력을 이용해 피스톤 로드에 토크를 전달하는 구조 등을 갖는다.

그런데, 종래의 차량용 서스펜션 시스템은 차량의 주행중 에너지를 회생시키거나 감쇠력을 능동 제어하는 과정에서 체적을 보상하기 위한 장치(어큐뮬레이터 등)를 필요로 하므로 구조가 복잡하였고, 모터와 피스톤 로드가 기계적으로 연결된 능동 제거 구조의 경우, 실린더나 피스톤 로드에 가해지는 횡력에 의해 장치의 손상 및 작동 오류가 발생할 염려가 있었다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 일본 특허번호 제3722127호(2005년 09월 22일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 차량용 전자 서스펜션 장치가 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 모터의 감쇠력 형성 및 전기에너지 회생 동작과 능동적인 감쇠력 조절 기능을 적용함으로써, 체적 보상을 위한 구성(어큐뮬레이터 등)을 필요로 하지 않아 시스템을 단순화할 수 있고, 차량 운행 중 회생 동작을 통해 에너지 효율을 높일 수 있으며, 급가속, 급감속 또는 선회시 차량의 자세를 안정적으로 유지시킴과 동시에 승차감을 향상시킬 수 있는 능동 회생 완충기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 압축 및 인장 행정 속도가 승강부재의 승강 속도와 피니언 기어 및 모터의 회전 속도에 비례하므로, 모터의 회전속도(RPM) 정보를 이용해 완충기의 행정 속도를 추정 할 수도 있는 능동 회생 완충기를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 능동 회생 완충기는, 피스톤 밸브에 의해 압축챔버 및 인장챔버로 분할되는 실린더와, 상기 압축챔버와 연결되며, 상기 피스톤 밸브의 압축 행정시 상기 압축챔버의 유체가 내부로 유입되는 제1연결챔버와, 상기 제1연결챔버의 상부에 이격 위치된 상태에서 상기 인장챔버와 연결되며, 상기 피스톤 밸브의 인장 행정시 상기 인장챔버의 유체가 내부로 유입되는 제2연결챔버와, 상기 제1연결챔버와 제2연결챔버의 사이에서 승강 가능하며, 하단의 하부 피스톤이 상기 제1연결챔버의 내부를 상실과 하실로 분할하는 반면 상단의 상부 피스톤이 상기 제2연결챔버의 내부를 상실과 하실로 분할하는 승강부재 및, 상기 승강부재의 측단과 유기적으로 연결되며, 감쇠력 모드로 행정시 상기 승강부재의 승강과 연동하여 감쇠력을 발생시킴과 동시에 에너지 회생 동작을 하는 반면, 엑티브 모드로 행정시 상기 승강부재의 승강 방향으로 힘을 전달하여 감쇠력을 능동 제어하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1연결챔버의 하실은 상기 압축챔버와 제1연결라인에 의해 연결되며, 상기 제2연결챔버의 상실은 상기 인장챔버와 제2연결라인에 의해 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1연결챔버의 내부 챔버는 상기 압축챔버의 면적에 비례하고, 상기 제2연결챔버의 내부 챔버는 상기 인장챔버의 면적에 비례하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 승강부재는 측면에 수평하게 형성된 나사산이 상하 방향을 따라 연속적으로 배열되는 랙(rack) 기어 형상을 가지며, 상기 모터의 구동축에는 상기 승강부재의 나사산과 맞물림 회전 가능하도록 외주에 나사산이 형성된 피니언(pinion) 기어가 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피니언 기어는 엑티브 모드로 압축 행정시 시계 방향으로 회전되면서 상기 승강부재의 상승 방향으로 힘을 전달하며, 엑티브 모드로 인장 행정시 반시계 방향으로 회전되면서 상기 승강부재의 하강 방향으로 힘을 전달하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하부 피스톤은 상기 승강부재의 하단에 결합되고, 측면을 따라 제1상부 설치홈이 연속적으로 형성되며, 상기 제1상부 설치홈의 하부에 제1하부 설치홈이 연속적으로 형성되는 제1몸체와, 상기 제1상부 설치홈에 결합되며, 외측면이 상기 실린더의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제1슬라이딩부재와, 상기 제1하부 설치홈에 탄성 소재로 결합되며, 외측면이 상기 실린더의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제1외부 씰링부재 및, 상단의 결합부가 상기 제1몸체의 하단을 통해 상기 승강부재의 하단에 나사결합 방식으로 결합되며, 하단의 머리부가 상기 제1몸체에 걸림 위치되는 제1체결부재가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1몸체의 내부에는 내주면이 상기 제1체결부재의 결합부 외주면에 밀착되고, 외주면이 상기 제1몸체의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제1내부 씰링부재가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상부 피스톤은 상기 승강부재의 상단에 결합되고, 측면을 따라 제2하부 설치홈이 연속적으로 형성되며, 상기 제2하부 설치홈의 상부에 제2상부 설치홈이 연속적으로 형성되는 제2몸체와, 상기 제2하부 설치홈에 결합되며, 외측면이 상기 실린더의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제2슬라이딩부재와, 상기 제2상부 설치홈에 탄성 소재로 결합되며, 외측면이 상기 실린더의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제2씰링부재 및, 하단의 결합부가 상기 제2몸체의 상단을 통해 상기 승강부재의 상단에 나사결합 방식으로 결합되며, 상단의 머리부가 상기 제2몸체에 걸림 위치되는 제2체결부재가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2몸체의 내부에는 내주면이 상기 제2체결부재의 결합부 외주면에 밀착되고, 외주면이 상기 제2몸체의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제2내부 씰링부재가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 모터에는 발생된 전기에너지를 변환하는 인버터와, 상기 인버터의 전류를 제어하는 제어기 및, 상기 인버터에 의해 변환된 전기에너지를 저장하는 축전지가 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명은 감쇠력 형성 및 전기에너지 회생 동작과 능동적인 감쇠력 조절 기능을 적용함으로써, 체적 보상을 위한 구성을 필요로 하지 않아 시스템을 단순화할 수 있고, 회생 동작을 통해 에너지 효율을 높일 수 있으며, 차량의 자세를 안정적으로 유지시킴과 동시에 승차감을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 압축 및 인장 행정 속도가 승강부재의 승강 속도와 피니언 기어 및 모터의 회전 속도에 비례하므로, 모터의 회전속도(RPM) 정보를 이용해 완충기의 행정 속도를 추정 할 수 있으며, 능동 제어를 위한 기계적 구성이 실린더의 외부에 별도로 설치되므로, 실린더 및 피스톤 로드에 횡력이 작용하는 경우에도 장치의 손상 및 동작 오류가 발생하지 않아 장치의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 능동 회생 완충기를 보여주기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 능동 회생 완충기가 감쇠력 모드에서 압축 행정을 하는 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 능동 회생 완충기가 감쇠력 모드에서 인장 행정을 하는 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 능동 회생 완충기가 엑티브 모드에서 압축 행정을 하는 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 능동 회생 완충기가 감쇠력 모드에서 인장 행정을 하는 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 능동 회생 완충기에서 하부 피스톤과 상부 피스톤의 구성들을 상세히 보여주기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 능동 회생 완충기를 보여주기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 능동 회생 완충기가 감쇠력 모드에서 압축 행정을 하는 상태를 보여주기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 능동 회생 완충기가 감쇠력 모드에서 인장 행정을 하는 상태를 보여주기 위한 도면이다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 능동 회생 완충기가 엑티브 모드에서 압축 행정을 하는 상태를 보여주기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 능동 회생 완충기가 감쇠력 모드에서 인장 행정을 하는 상태를 보여주기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 능동 회생 완충기에서 하부 피스톤과 상부 피스톤의 구성들을 상세히 보여주기 위한 도면이다.

도 1 내지 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 능동 회생 완충기는 실린더(10)와, 피스톤 밸브(20)와, 피스톤 로드(30)와, 제1연결챔버(100)와, 제2연결챔버(200)와, 승강부재(300) 및, 모터(400)를 포함한다.

먼저, 상기 실린더(10)의 내부에는 작동 유체(오일 등, O)가 충전되며, 상기 실린더(10)의 내부는 피스톤 밸브(20)에 의해 하부의 압축챔버(11)와 상부의 인장챔버(12)로 상하 분할된다.

그리고, 상기 피스톤 밸브(20)는 압축챔버(11)와 인장챔버(12)로 분할한 상태에서 압축 및 인장 행정시 상하 방향으로 왕복 이동되며, 상기 피스톤 밸브(20)에 의해 분할된 압축챔버(11)와 인장챔버(12) 간에는 유체(O)의 이동이 없다.

이와 같은 상기 피스톤 밸브(20)는, 피스톤 로드(30)의 일단에 결합된 상태로 압축 및 인장 행정을 하며, 상기 피스톤 로드(30)의 반대되는 타단이 실린더(10)의 외부로 연장되어 차량의 차축 등에 연결된다.

제1연결챔버(100)는, 내부에 챔버가 형성되고, 상기 제1연결챔버(100)의 내부 챔버는 제1연결라인(800)에 의해 실린더(10)의 압축챔버(11)와 연결된다.

여기서, 상기 제1연결챔버(100)의 내부 챔버는 압축챔버(11)의 면적에 비례하고, 상기 제1연결챔버(100)의 내부 챔버는 후술 될 하부 피스톤(310)에 의해 상실(110)과 하실(120)로 상하 분할되며, 제1연결라인(800)의 일단이 제1연결챔버(100)의 하실(220)에 연결된다.

예를 들어, 피스톤 밸브(20)가 압축 행정을 하는 경우, 압축챔버(11)의 유체(O)가 제1연결라인(800)을 따라 이동된 후, 제1연결챔버(100)의 하실(120)로 유입되면서 후술 될 하부 피스톤(310)을 일정 높이로 상승시킨다.

제2연결챔버(200)는, 제1연결챔버(100)의 상부에 이격 위치되는데, 상기 제2연결챔버(200)의 내부에는 챔버가 형성되고, 상기 제2연결챔버(200)의 내부 챔버는 제2연결라인(900)에 의해 실린더(10)의 인장챔버(12)와 연결된다.

여기서, 상기 제2연결챔버(200)의 내부 챔버는 인장챔버(12)의 면적에 비례하고, 후술 될 상부 피스톤(320)에 의해 상실(210)과 하실(220)로 분할되며, 제2연결라인(900)의 일단이 제2연결챔버(200)의 상실(210)에 연결된다.

즉, 제1연결챔버(100) : 제2연결챔버(200) = 압축챔버(11) : 인장챔버(12)의 식이 만족되어야 하며, 제1연결챔버(100)와 제2연결챔버(200)는 후술 될 승강부재(300)의 승강 동작에 따라 체적이 변화된다.

예를 들어, 피스톤 밸브(20)가 인장 행정을 하는 경우, 인장챔버(12)의 작동 유체(O)가 제2연결라인(900)을 따라 이동된 후, 제2연결챔버(200)의 상실(210)로 유입되면서 후술 될 상부 피스톤(320)을 일정 높이로 하강시킨다.

승강부재(300)는, 제1연결챔버(100)와 제2연결챔버(200)의 사이에서 승강 가능하게 설치되는 것으로, 상기 승강부재(300)는 상하 방향을 따라 길이를 갖는다.

여기서, 상기 승강부재(300)의 측면에는 수평하게 나사산(301)이 형성되며, 상기 나사산(301)은 상기 승강부재(300)의 상하 방향을 따라 다단으로 배열된다.

즉, 상기 승강부재(300)는 랙(rack) 기어 형상을 가지므로, 후술 될 모터(400)의 피니언 기어(410)와 유기적으로 연결된다.

그리고, 상기 승강부재(300)의 하단에는 하부 피스톤(310)이 구비되는데, 상기 하부 피스톤(310)은 제1연결챔버(100)의 내부를 상실(110)과 하실(120)로 상하 분할한다.

또한, 상기 승강부재(300)의 상단에는 상부 피스톤(320)이 구비되는데, 상기 상부 피스톤(320)은 제2연결챔버(200)의 내부를 상실(210)과 하실(220)로 상하 분할한다.

더 상세히 설명하면, 하부 피스톤(310)은 도 6에서처럼 제1몸체(311)와, 제1슬라이딩부재(312)와, 제1외부 씰링부재(313)와, 제1체결부재(314) 및, 제1내부 씰링부재(315)로 구비될 수 있다.

먼저, 상기 제1몸체(311)는 승강부재(300)의 상단에 결합되고, 측면을 따라 제1상부 설치홈(311a)이 연속적으로 형성되며, 상기 제1상부 설치홈(311a)의 하부에 제1하부 설치홈(311b)이 연속적으로 형성된다.

제1슬라이딩부재(312)는, 링 형상으로 제1상부 설치홈(311a)에 대응되게 결합되며, 외측면이 실린더(10)의 내주면에 슬라이딩 가능하게 밀착된다.

제1외부 씰링부재(313)는, 링 형상으로 제1하부 설치홈(311b)에 탄성 소재로 대응되게 결합되며, 외측면이 실린더(10)의 내주면에 긴밀하게 밀착된다.

여기서, 상기 제1외부 씰링부재(313)는 압축 및 인장 행정시 제1연결챔버(100)의 상실(110)과 하실(120) 간의 유체(O)의 유출입을 방지하기 위해 고무 등의 소재로 제작할 수 있다.

제1체결부재(314)는, 상단의 결합부가 제1몸체(311)의 하단을 통해 승강부재(300)의 하단에 나사결합 방식으로 결합되며, 하단의 머리부가 제1몸체(311)에 걸림 위치된다.

제1내부 씰링부재(315)는, 제1몸체(311)의 내부에 설치되는 것으로, 상기 제1내부 씰링부재(315)의 내부에는 제1체결부재(314)의 결합부가 관통되어 승강부재(300)의 하단에 나사결합 될 수 있도록 링 형상을 갖는다.

이와 같은 상기 제1내부 씰링부재(315)는, 내주면이 제1체결부재(314)의 결합부 외주면에 밀착되고, 외주면이 제1몸체(311)의 내주면에 밀착된다.

그리고, 상기 제1외부 씰링부재(313)는 제1체결부재(314)의 결합부와 제1몸체(311)의 사이를 통해 유체가 유출되는 것을 방지하기 위해 고무 등의 소재로 제작할 수 있다.

한편, 상부 피스톤(320)은 도 6에서처럼 제2몸체(321)와, 제2슬라이딩부재(322)와, 제2외부 씰링부재(323)와, 제2체결부재(324) 및, 제2내부 씰링부재(325)로 구비될 수 있다.

먼저, 상기 제2몸체(321)는 승강부재(300)의 상단에 결합되고, 측면을 따라 제2하부 설치홈(321a)이 연속적으로 형성되며, 상기 제2하부 설치홈(321a)의 상부에 제2상부 설치홈(321b)이 연속적으로 형성된다.

제2슬라이딩부재(322)는, 링 형상으로 제2하부 설치홈(321a)에 대응되게 결합되며, 외측면이 실린더(10)의 내주면에 슬라이딩 가능하게 밀착된다.

제2외부 씰링부재(323)는, 링 형상으로 제2상부 설치홈(321b)에 탄성 소재로 대응되게 결합되며, 외측면이 실린더(10)의 내주면에 긴밀하게 밀착된다.

여기서, 상기 제2외부 씰링부재(323)는 압축 및 인장 행정시 제2연결챔버(200)의 상실(210)과 하실(220) 간의 유체(O)의 유출입을 방지하기 위해 고무 등의 소재로 제작할 수 있다.

제2체결부재(324)는, 하단의 결합부가 제2몸체(321)의 상단을 통해 승강부재(300)의 상단에 나사결합 방식으로 결합되며, 상단의 머리부가 제2몸체(321)에 걸림 위치된다.

제2내부 씰링부재(325)는, 제2몸체(321)의 내부에 설치되는 것으로, 상기 제2내부 씰링부재(325)의 내부에는 제2체결부재(324)의 결합부가 관통되어 승강부재(300)의 상단에 나사결합 될 수 있도록 링 형상을 갖는다.

이와 같은 상기 제2내부 씰링부재(325)는, 내주면이 제2체결부재(324)의 결합부 외주면에 밀착되고, 외주면이 제1몸체(321)의 내주면에 밀착된다.

그리고, 상기 제2외부 씰링부재(323)는 제2체결부재(324)의 결합부와 제2몸체(321)의 사이를 통해 유체가 유출되는 것을 방지하기 위해 고무 등의 소재로 제작할 수 있다.

모터(300)는, 압축 및 인장 행정시 승강부재(300)와 연동되어 감쇠력 형성 및 회생 가능한 감쇠력 모드 또는 능동적으로 힘을 인가하기 위한 엑티브 모드로 선택적인 구동이 가능하다.

여기서, 상기 모터(300)의 구동축에는 승강부재(300)의 나사산(301)과 맞물림 회전 가능하도록 외주에 나사산(411)이 형성된 피니언(pinion) 기어(410)가 결합된다.

상기 피니언 기어(410)는, 승강부재(300)의 직선 운동을 회전 운동으로 변환하여 모터(400)의 구동축으로 전달하기 위한 구성이다.

여기서, 상기 피니언 기어(410)는 감쇠력 모드로 압축 및 인장 행정시 승강부재(300)의 승강에 의해 연동 회전되면서 모터(400)의 구동축으로 회전력을 전달하며, 이를 통해 감쇠력을 형성 및 회생 구동(전기에너지 생성)이 가능하도록 한다.

그리고, 상기 피니언 기어(410)는 미도시한 별도의 기어(미도시)들에 의해 모터(400)의 구동축과 유기적으로 연결될 수 있다.

반면, 상기 피니언 기어(410)는, 엑티브 모드로 압축 행정시 시계 방향으로 회전되면서 승강부재(300)의 상승 방향으로 힘을 전달하고, 상기 피니언 기어(410)는 엑티브 모드로 인장 행정시 반시계 방향으로 회전되면서 승강부재(300)의 하강 방향으로 힘을 전달한다.

한편, 모터(400)에는 감쇠력 모드로 동작시 기계적인 운동에 의해 발생된 전기에너지를 변환하기 위한 인버터(410)가 전기적으로 연결될 수 있다.

그리고, 상기 인버터(410)에는 전류를 제어하는 제어기(420)가 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 인버터(410)에는 변환된 전기에너지를 저장하는 축전지(430)가 전기적으로 연결될 수 있다.

즉, 상기 모터(400)는 감쇠력 모드로 동작시 감쇠력을 형성시킴과 동시에 회생 동작에 의해 발생된 전기에너지를 인버터(410)로 전달한다.

또한, 상기 인버터(410)는 전기에너지를 변환시킨 후 축전지(430)로 전달하며, 상기 축전기(410)에는 차량 운행시 사용할 수 있도록 전기에너지가 일정 용량으로 충전된다.

이에 따라, 모터(400)는 감쇠력 모드로 행정시 승강부재(300)의 승강과 연동하여 감쇠력을 발생시킴과 동시에 에너지 회생 동작을 하는 반면, 엑티브 모드로 행정시 승강부재(300)의 승강 방향으로 힘을 전달하여 감쇠력을 능동 제어한다.

아울러, 압축 및 인장 행정 속도가 승강부재(300)의 승강 속도와 피니언 기어(410) 및 모터(400)의 회전 속도에 비례하므로, 모터(400)의 회전속도(RPM) 정보를 이용해 완충기의 행정 속도를 추정 할 수도 있다.

이하, 도 2 내지 5를 참조로 본 발명에 따른 능동 회생 완충기의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 감쇠력 모드로 압축 행정시에는 도 2에서처럼 피스톤 밸브(20)가 일정 길이만큼 하강함과 동시에, 압축챔버(11)의 유체(O)가 제1연결라인(800)을 따라 제1연결챔버(100)의 하실(120)로 유입된다.

이때, 피스톤 밸브(20)가 하강한 만큼의 체적으로 압축챔버(11)의 유체(O)가 제1연결챔버(100)의 하실(120)로 유입되고, 승강부재(300)의 하부 피스톤(310)은 하실에 채워지는 체적에 비례하는 높이로 상승된다.

이와 동시에, 승강부재(300)의 상부 피스톤(320)이 하부 피스톤(310)과 동일한 높이로 상승되므로, 제2연결챔버(200)의 상실(210)에 채워진 유체(O)가 압축챔버(11)로 유입된 유체(O)의 유량만큼 제2연결라인(900)을 따라 인장챔버(12)로 유입된다.

즉, 제1연결챔버(100)와 제2연결챔버(200)의 면적은 동일하게 때문에 피스톤 밸브(20)가 하강된 높이에 비례하는 유체(O)의 유량이 제2연결챔버(200)의 상실로부터 인장챔버(12)로 이동될 수 있다.

또한, 감쇠력 모드로 압축 행정시 승강부재(300)의 상승 동작에 의해 모터(400)의 피니언 기어(410)가 시계 방향으로 연동 회전되며, 이때 피니언 기어(410)의 회전에 의해 모터(400)의 구동축이 회전된다.

이때, 모터(400)는 피니언 기어(410)를 통해 승강부재(300)로 일정 저항을 전달하게 되므로, 압축 행정시 감쇠력을 발생시킴과 동시에 피니언 기어(410)로부터 전달되는 회전력을 이용해 회생 동작을 하게 된다.

따라서, 감쇠력 모드로 압축행정시 피스톤 로드(30)의 체적만큼 유량을 보상해줄 필요가 없으므로, 체적 보상을 위한 어큐뮬레이터를 구성하지 않아도 된다.

반면, 감쇠력 모드로 인장 행정시에는 도 3에서처럼 감쇠력 모드로 압축 행정시와 반대되는 과정으로 동작하면서 감쇠력을 발생시킴과 동시에 회생 동작을 하게 된다.

한편, 엑티브 모드로 압축 행정시에는 도 4에서처럼 피스톤 밸브(20)가 일정 길이만큼 하강함과 동시에, 압축챔버(11)의 유체(O)가 제1연결라인(800)을 따라 제1연결챔버(100)의 하실(120)로 유입된다.

그리고, 엑티브 모드로 압축 행정시 승강부재(300)의 상승 동작에 의해 모터(400)의 피니언 기어(410)가 시계 방향으로 연동 회전되며, 이때 피니언 기어(410)의 회전에 의해 모터(400)의 구동축이 회전된다.

이때, 모터(400)는 피니언 기어(410)의 회전 방향으로 힘(토크)을 전달하여 승강부재(300)가 상승하는 힘을 증가시킴으로써, 인장챔버(12)로 이동하는 유체(O)의 유입 압력을 증가시킨다.

즉, 인장챔버(12)의 압력을 증가시키기 위한 능동적인 힘은 모터(400)의 토크에 따라 달라지기 때문에 모터(400)의 토크 제어를 통해 능동적인 힘의 크기를 제어함으로써, 노면으로부터 전달되는 충격에 따라 감쇠력을 가변적으로 조절할 수 있다.

반면, 엑티브 모드로 인장 행정시에는 도 5에서처럼 엑티브 모드로 압축 행정시와 반대되는 과정으로 동작하면서 능동적인 힘을 발생시키게 된다.

결과적으로, 본 발명은 감쇠력 형성 및 전기에너지 회생 동작과 능동적인 감쇠력 조절 기능을 적용함으로써, 체적 보상을 위한 구성을 필요로 하지 않아 시스템을 단순화할 수 있고, 회생 동작을 통해 에너지 효율을 높일 수 있으며, 차량의 자세를 안정적으로 유지시킴과 동시에 승차감을 향상시킬 수 있다.

그리고, 압축 및 인장 행정 속도가 승강부재(300)의 승강 속도와 피니언 기어(410) 및 모터(400)의 회전 속도에 비례하므로, 모터(400)의 회전속도(RPM) 정보를 이용해 완충기의 행정 속도를 추정 할 수 있으며, 능동 제어를 위한 기계적 구성이 실린더(10)의 외부에 별도로 설치되므로, 실린더(10) 및 피스톤 로드(30)에 횡력이 작용하는 경우에도 장치의 손상 및 동작 오류가 발생하지 않아 장치의 신뢰성을 확보할 수 있다.

지금까지 본 발명의 능동 회생 완충기에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허등록 청구범위뿐만 아니라 이 특허등록 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허등록 청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허등록 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 실린더 11: 압축챔버
12: 인장챔버 20: 피스톤 밸브
30: 피스톤 로드 100: 제1연결챔버
110: 상실 120: 하실
200: 제2연결챔버 210: 상실
220: 하실 300: 승강부재
301: 나사산 310: 하부 피스톤
311: 제1몸체 311a: 제1상부 설치홈
311b: 제1하부 설치홈 312: 제1슬라이딩부재
313: 제1외부 씰링부재 314: 제1체결부재
315: 제1내부 씰링부재 320: 상부 피스톤
321: 제2몸체 321a: 제2하부 설치홈
321b: 제2상부 설치홈 322: 제2슬라이딩부재
323: 제2외부 씰링부재 324: 제2체결부재
325: 제2내부 씰링부재 400: 모터
410: 피니언 기어 411: 나사산
500: 인버터 600: 제어기
700: 축전지 800: 제1연결라인
900: 제2연결라인 O: 유체

Claims

피스톤 밸브에 의해 압축챔버 및 인장챔버로 분할되는 실린더;
상기 압축챔버와 연결되며, 상기 피스톤 밸브의 압축 행정시 상기 압축챔버의 유체가 내부로 유입되는 제1연결챔버;
상기 제1연결챔버의 상부에 이격 위치된 상태에서 상기 인장챔버와 연결되며, 상기 피스톤 밸브의 인장 행정시 상기 인장챔버의 유체가 내부로 유입되는 제2연결챔버;
상기 제1연결챔버와 제2연결챔버의 사이에서 승강 가능하며, 하단의 하부 피스톤이 상기 제1연결챔버의 내부를 상실과 하실로 분할하는 반면 상단의 상부 피스톤이 상기 제2연결챔버의 내부를 상실과 하실로 분할하는 승강부재; 및
상기 승강부재의 측단과 유기적으로 연결되며, 감쇠력 모드로 행정시 상기 승강부재의 승강과 연동하여 감쇠력을 발생시킴과 동시에 에너지 회생 동작을 하는 반면, 엑티브 모드로 행정시 상기 승강부재의 승강 방향으로 힘을 전달하여 감쇠력을 능동 제어하는 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 회생 완충기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1연결챔버의 하실은,
상기 압축챔버와 제1연결라인에 의해 연결되며,
상기 제2연결챔버의 상실은,
상기 인장챔버와 제2연결라인에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 회생 완충기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1연결챔버의 내부 챔버는,
상기 압축챔버의 면적에 비례하고,
상기 제2연결챔버의 내부 챔버는,
상기 인장챔버의 면적에 비례하는 것을 특징으로 하는 능동 회생 완충기.
청구항 1에 있어서,
상기 승강부재는,
측면에 수평하게 형성된 나사산이 상하 방향을 따라 연속적으로 배열되는 랙(rack) 기어 형상을 가지며,
상기 모터의 구동축에는,
상기 승강부재의 나사산과 맞물림 회전 가능하도록 외주에 나사산이 형성된 피니언(pinion) 기어가 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 회생 완충기.
청구항 4에 있어서,
상기 피니언 기어는,
엑티브 모드로 압축 행정시 시계 방향으로 회전되면서 상기 승강부재의 상승 방향으로 힘을 전달하며, 엑티브 모드로 인장 행정시 반시계 방향으로 회전되면서 상기 승강부재의 하강 방향으로 힘을 전달하는 것을 특징으로 하는 능동 회생 완충기.
청구항 1에 있어서,
상기 하부 피스톤은,
상기 승강부재의 하단에 결합되고, 측면을 따라 제1상부 설치홈이 연속적으로 형성되며, 상기 제1상부 설치홈의 하부에 제1하부 설치홈이 연속적으로 형성되는 제1몸체와,
상기 제1상부 설치홈에 결합되며, 외측면이 상기 실린더의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제1슬라이딩부재와,
상기 제1하부 설치홈에 탄성 소재로 결합되며, 외측면이 상기 실린더의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제1외부 씰링부재 및,
상단의 결합부가 상기 제1몸체의 하단을 통해 상기 승강부재의 하단에 나사결합 방식으로 결합되며, 하단의 머리부가 상기 제1몸체에 걸림 위치되는 제1체결부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 능동 회생 완충기.
청구항 6에 있어서,
상기 제1몸체의 내부에는,
내주면이 상기 제1체결부재의 결합부 외주면에 밀착되고, 외주면이 상기 제1몸체의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제1내부 씰링부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 능동 회생 완충기.
청구항 1에 있어서,
상기 상부 피스톤은,
상기 승강부재의 상단에 결합되고, 측면을 따라 제2하부 설치홈이 연속적으로 형성되며, 상기 제2하부 설치홈의 상부에 제2상부 설치홈이 연속적으로 형성되는 제2몸체와,
상기 제2하부 설치홈에 결합되며, 외측면이 상기 실린더의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제2슬라이딩부재와,
상기 제2상부 설치홈에 탄성 소재로 결합되며, 외측면이 상기 실린더의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제2씰링부재 및,
하단의 결합부가 상기 제2몸체의 상단을 통해 상기 승강부재의 상단에 나사결합 방식으로 결합되며, 상단의 머리부가 상기 제2몸체에 걸림 위치되는 제2체결부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 능동 회생 완충기.
청구항 8에 있어서,
상기 제2몸체의 내부에는,
내주면이 상기 제2체결부재의 결합부 외주면에 밀착되고, 외주면이 상기 제2몸체의 내주면에 밀착되는 링 형상의 제2내부 씰링부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 능동 회생 완충기.
청구항 1에 있어서,
상기 모터에는,
발생된 전기에너지를 변환하는 인버터와,
상기 인버터의 전류를 제어하는 제어기 및,
상기 인버터에 의해 변환된 전기에너지를 저장하는 축전지가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 회생 완충기.