KR102061154B1 - 차량용 로터리 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 로터리 댐퍼에 관한 것으로, 차체에 결합되며, 차량 주행시 외부에서 전달되는 전류에 의해 토크를 발생시켜 감쇠력모드 및 전기에너지 회생모드로 구동하는 액추에이터와, 상기 액추에이터의 구동축에 동일한 제1회전중심을 갖도록 연결되며, 외주에는 비틀림 각도를 갖는 제1나사산이 축 방향을 따라 형성되는 제1기어와, 상기 제1기어의 제1회전중심과 직교하는 제2회전중심을 기준으로 회전 가능하게 설치되며, 외주를 따라 형성된 다수의 제2나사산이 상기 제1나사산과 대응되게 맞물림 결합되는 제2기어 및, 상기 제2기어의 제2회전중심에 결합된 상태로 편심 회전되는 자유단이 차축과 유기적으로 연결되며, 상기 제1기어와 상기 제2기어의 유기적인 결합에 의해 상기 구동축과 연동되는 레버를 포함한다.

Description

차량용 로터리 댐퍼{ROTARY DAMPER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 로터리 댐퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1기어와 제2기어의 직교하는 결합에 의해 레버의 편심 회전되는 일단이 구동축의 축 방향으로 나란하게 배치되므로, 설치면적을 줄일 수 있고, 좁은 설치면적으로도 큰 기어 비를 얻어낼 수 있으며, 제1기어와 제2기어의 접촉에 의해 동력이 절단되므로 작동시 소음을 줄일 수 있는 차량용 로터리 댐퍼에 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 시스템 중에는, 완충기의 감쇠력을 낮게 설정(Soft Mode)하여 노면의 요철에 의한 진동을 흡수하여 승차감을 향상시키거나, 감쇠력을 높게 설정(Hard Mode)하여 조종 안정성이 향상시킬 수 있는 감쇠력 가변식 서스펜션이 적용되고 있다.

이와 함께, 차량이 주행하는 과정에서 노면으로부터 전달되는 진동 및 충격 등을 이용하여 전기에너지를 발생시켜 축전지에 충전시키기 위한 전자식 댐퍼가 제안된 바 있으며, 이러한 전자식 댐퍼는 발전을 위한 모터와, 이 모터의 구동축과 레버를 연결하는 감속기와, 모터의 구동축과 감속기에 의해 연결되며, 차량의 서스펜션 구조물에 연결되는 레버 등을 구성된다.

그런데, 종래의 전자식 댐퍼는 감속기의 높은 기어 비가 요구되는 경우, 기어를 모터의 축 방향으로 적층시켜 단수를 늘려야 하고, 레버가 모터의 폭 방향으로 편심 회전되는 구조를 가지므로, 댐퍼의 설치공간을 확보하는데 어려움이 있었다.

또한, 종래의 전자식 댐퍼는 감속기를 구성하는 다수의 기어들이 톱니 형태로 맞물림 결합되므로, 작동시 기어들의 맞물림 부위에서 소음이 발생할 염려가 있었다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 미국 등록특허 US9136743호(2015년 09월 15일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 전자식 댐퍼가가 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 제1기어와 제2기어의 직교하는 결합에 의해 레버의 편심 회전되는 일단이 구동축의 축 방향으로 나란하게 배치되므로, 설치면적을 줄일 수 있고, 좁은 설치면적으로도 큰 기어 비를 얻어낼 수 있으며, 제1기어와 제2기어의 접촉에 의해 동력이 절단되므로 작동시 소음을 줄일 수 있는 차량용 로터리 댐퍼를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 액추에이터를 이용해 차량 주행시 노면으로부터 전달되는 진동 및 충격을 상하운동과 회전운동으로 전환시켜 전기에너지를 발생시킴으로써, 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 차량용 로터리 댐퍼를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 차량용 로터리 댐퍼는, 차체에 결합되며, 차량 주행시 외부에서 전달되는 전류에 의해 토크를 발생시켜 감쇠력모드 및 전기에너지 회생모드로 구동하는 액추에이터와, 상기 액추에이터의 구동축에 동일한 제1회전중심을 갖도록 연결되며, 외주에는 비틀림 각도를 갖는 제1나사산이 축 방향을 따라 형성되는 제1기어와, 상기 제1기어의 제1회전중심과 직교하는 제2회전중심을 기준으로 회전 가능하게 설치되며, 외주를 따라 형성된 다수의 제2나사산이 상기 제1나사산과 대응되게 맞물림 결합되는 제2기어 및, 상기 제2기어의 제2회전중심에 결합된 상태로 편심 회전되는 자유단이 차축과 유기적으로 연결되며, 상기 제1기어와 상기 제2기어의 유기적인 결합에 의해 상기 구동축과 연동되는 레버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2기어의 제2회전중심에는 회전축이 함께 회전 가능하게 결합되며, 상기 회전축에는 상기 제2기어의 축 방향 일면과 이격된 상태로 상기 레버가 회전 가능하게 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2나사산은 상기 제1나사산과 대응되는 비틀림 각도를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 액추에이터에는 제어유닛이 전기적으로 더 연결되며, 상기 제어유닛은 상기 구동축의 회전각도와 회전속도에 따른 감쇠력정보가 기설정되며, 상기 감지유닛으로부터 전달되는 감지정보에 따라 상기 액추에이터의 반응성을 가변시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 엑추에이터에는 상기 구동축의 회전각도와 회전속도를 실시간으로 감지하는 감지유닛이 설치되며, 상기 감지유닛은 상기 제어유닛과 전기적으로 연결되어 회전각도와 회전속도 감지신호를 전달하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어유닛에는 상기 액추에이터로 전력을 인가하거나, 상기 액추에이터가 회생모드로 동작시 전기에너지를 충전시키기 위한 배터리가 전기적으로 더 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명은 제1기어와 제2기어의 직교하는 결합에 의해 레버의 편심 회전되는 일단이 구동축의 축 방향으로 나란하게 배치되므로, 설치면적을 줄일 수 있고, 좁은 설치면적으로도 큰 기어 비를 얻어낼 수 있으며, 제1기어와 제2기어의 접촉에 의해 동력이 절단되므로 작동시 소음을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 액추에이터를 이용해 차량 주행시 노면으로부터 전달되는 진동 및 충격을 상하운동과 회전운동으로 전환시켜 전기에너지를 발생시킴으로써, 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 로터리 댐퍼를 보여주기 위한 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 로터리 댐퍼를 보여주기 위한 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 로터리 댐퍼를 보여주기 위한 평면도이다.

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 차량용 로터리 댐퍼를 보여주기 위한 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량용 로터리 댐퍼를 보여주기 위한 결합 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 로터리 댐퍼를 보여주기 위한 평면도이다.

도 1 내지 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 로터리 댐퍼는 액추에이터(100)와, 제1기어(200)와, 제2기어(300) 및, 레버(400)를 포함한다.

먼저, 상기 액추에이터(100)는 차체(10)에 고정적으로 설치되는 것으로, 후술 될 제어유닛(500)의 구동 제어에 의해 감쇠력모드 및 전기에너지 회생모드로 구동한다.

여기서, 상기 액추에이터(100)는 축 방향이 측방을 향하도록 차체(10)에 수평하게 설치될 수 있으며, 상기 액추에이터(100)의 축 방향 일단에는 구동축(110)이 돌출된다.

그리고, 상기 액추에이터(100)의 구동축(110)은 차량 휠의 회전중심 방향으로 돌출될 수 있으나, 상기 액추에이터(100)의 설치 방향은 다양하게 적용이 가능하다.

이와 같은 액추에이터(100)는, 차량의 서스펜션 구조물이 상하 운동을 하는 경우, 후술 될 레버(400)와 제1기어(200) 및 제2기어(300)로부터 전달되는 회전력에 의해 전기에너지 회생 동작을 한다.

또한, 상기 액추에이터(100)는 후술 될 제어유닛(500)의 토크 제어에 의해 설정 감쇠력을 발생시켜, 후술 될 레버(400)의 회전속도에 따라 반응성이 가변된다.

제1기어(200)는, 후술 될 제2기어(300)와 웜(worm)과 웜 휠(worm wheel) 구조 또는 스크류 기어(screw gear) 형태를 사용할 수 있는데, 상기 제1기어(200)는 액추에이터(100)의 구동축(110)에 동일한 제1회전중심(C1)을 갖도록 연결되며, 상기 제1기어(200)의 외주에는 나선을 이루도록 제1나사산(210)이 형성된다.

여기서, 상기 구동축(110)과 제1기어(200)의 제1회전중심(C1)은 수평하게 형성될 수 있으며, 상기 제1기어(200)의 제1나사산(210)은 후술 될 제2나사산(310)와 대응되는 형상으로 맞물림 결합된다.

즉, 제1기어(200)와 후술 될 제2기어(300)의 맞물림 결합에 의해 후술 될 레버(400)와 구동축(110)이 유기적으로 연결된다.

제2기어(300)는, 제2회전중심(C2)을 기준으로 회전되는 것으로, 상기 제2기어(300)의 제2회전중심(C2)은 제1기어(200)의 제1회전중심(C1)과 직교하는 방향으로 형성된다.

여기서, 상기 제2기어(300)의 외주에는 제1기어(200)의 제1나사산(210)과 맞물림 결합되도록 다수의 제2나사산(310)이 원주 방향을 따라 일정 비틀림 각도로 형성되는데, 상기 제2나사산(310)은, 제1기어(200)의 제1나사산(210)과 대응되는 비틀림 각도를 갖는다.

그리고, 상기 제2기어(300)의 제2회전중심(C2)에는 회전축(320)이 결합되는데, 상기 회전축(320)은 수평하게 배치될 수 있다.

또한, 상기 회전축(320)에는 제2기어(300)의 축 방향 일면과 이격된 상태로 레버(400)가 회전 가능하게 결합된다.

상기 레버(400)는, 회전축(320)에 결합된 상태로 편심 회전되는 자유단이 연결 링크(20)에 의해 차축과 유기적으로 연결된다.

즉, 제1기어(200)와 제2기어(300)의 유기적인 결합에 의해 레버(400)와 구동축(110)이 유기적으로 연동된다.

아울러, 제2기어(300)는 제1기어(200)의 하부에 배치시킨 것으로 도시 하였으나, 상기 제2기어(300)를 제1기어(200)의 상부 또는 전방에 배치시킬 수도 있다.

이와 같이, 제1기어(200)와 제2기어(300)의 직교하는 결합에 의해 구동축(110)의 축 방향으로 나란하게 배치되므로, 설치면적을 줄일 수 있고, 좁은 설치면적으로도 큰 기어 비를 얻어낼 수 있고, 제1기어(200)와 제2기어(300)의 접촉에 의해 동력이 절단되므로 작동시 소음을 줄일 수 있다.

한편, 액추에이터(100)에는 구동을 제어하기 위한 제어유닛(500)이 전기적으로 더 연결되는데, 상기 제어유닛(500)은 구동축(110)의 회전각도와 회전속도에 따른 감쇠력정보가 기설정될 수 있다.

또한, 상기 제어유닛(500)에는 액추에이터(100)의 회전각도와 회전속도를 실시간으로 감지하기 위한 감지유닛(위치센서 등, 미도시)이 전기적으로 더 연결될 수 있다.

상기 감지유닛은, 서스펜션 구조물이 상하 운동을 하는 경우에 구동축(110)의 회전속도를 실시간으로 감지하기 위한 것으로, 상기 감지유닛은 회전각도와 회전속도 감지정보를 제어유닛(500)으로 전달할 수 있다.

이와 같은 감지유닛은, 레버(400)의 회전속도와 회전각도를 감지할 수 있기 때문에, 노면으로부터 차량 휠에 가해지는 진동 및 충격과 차량의 높이 등을 감지할 수 있다.

또한, 상기 제어유닛(500)에는 액추에이터(100)로 전력을 인가하거나, 상기 액추에이터(100)가 회생모드로 동작시 전기에너지를 충전시키기 위한 배터리(600)가 전기적으로 더 연결될 수 있다.

예를 들어, 차량 주행시 노면으로부터 전달되는 진동 및 충격에 의해 서프펜션 구조물이 상하운동을 하는 경우, 레버(400)가 회전운동을 하게 된다.

이때, 상기 제어유닛(500)은, 감지유닛으로부터 전달되는 감지정보에 따라 액추에이터(100)로 전달되는 전압을 조절함으로써, 액추에이터(100)의 구동축(110)에 대한 회전 저항을 조절하여 반응성을 가변시킨다.

또한, 상기 레버(400)의 회전운동에 의해 제2기어(300)와 제1기어(200) 및 액추에이터(100)의 구동축(110)이 함께 회전되고, 구동축(110)의 회전운동에 의해 전기에너지가 발생한다.

이후, 구동축(110)의 회전운동에 의해 발생된 전기에너지는 배터리(600)에 충전되며, 상기 배터리(600)에 충전된 전기에너지는 차량의 각 구성들의 구동시 사용된다.

결과적으로, 본 발명은 제1기어(200)와 제2기어(300)의 직교하는 결합에 의해 레버(400)의 편심 회전되는 일단이 구동축(110)의 축 방향으로 나란하게 배치되므로, 설치면적을 줄일 수 있고, 좁은 설치면적으로도 큰 기어 비를 얻어낼 수 있으며, 제1기어(200)와 제2기어(300)의 접촉에 의해 동력이 절단되므로 작동시 소음을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 액추에이터(100)를 이용해 차량 주행시 노면으로부터 전달되는 진동 및 충격을 상하운동과 회전운동으로 전환시켜 전기에너지를 발생시킴으로써, 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 차량용 로터리 댐퍼에 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: 차체 20: 연결 링크
100: 액추에이터 110: 구동축
200: 제1기어 210: 제1나사산
300: 제2기어 310: 제2나사산
400: 레버 500: 제어유닛
600: 배터리 C1, C2: 회전중심

Claims (6)

1. 차체에 결합되며, 차량 주행시 외부에서 전달되는 전류에 의해 토크를 발생시켜 감쇠력모드 및 전기에너지 회생모드로 구동하는 액추에이터;
   상기 액추에이터의 구동축에 동일한 제1회전중심을 갖도록 연결되며, 외주에는 비틀림 각도를 갖는 제1나사산이 축 방향을 따라 형성되는 제1기어;
   상기 제1기어의 제1회전중심과 직교하는 제2회전중심을 기준으로 회전 가능하게 설치되며, 외주를 따라 형성된 다수의 제2나사산이 상기 제1나사산과 대응되게 맞물림 결합되는 제2기어; 및
   상기 제2기어의 제2회전중심에 결합된 상태로 편심 회전되는 자유단이 차축과 유기적으로 연결되며, 상기 제1기어와 상기 제2기어의 유기적인 결합에 의해 상기 구동축과 연동되는 레버;를 포함하고,
   상기 액추에이터에는, 제어유닛이 전기적으로 더 연결되며,
   상기 제어유닛은, 상기 구동축의 회전각도와 회전속도에 따른 감쇠력정보가 기설정되며, 감지유닛으로부터 전달되는 감지정보에 따라 상기 액추에이터의 반응성을 가변시키는 것을 특징으로 하는 차량용 로터리 댐퍼.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2기어의 제2회전중심에는,
   회전축이 함께 회전 가능하게 결합되며,
   상기 회전축에는,
   상기 제2기어의 축 방향 일면과 이격된 상태로 상기 레버가 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 로터리 댐퍼.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2나사산은,
   상기 제1나사산과 대응되는 비틀림 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 로터리 댐퍼.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 액추에이터에는,
   상기 구동축의 회전각도와 회전속도를 실시간으로 감지하는 감지유닛이 설치되며,
   상기 감지유닛은,
   상기 제어유닛과 전기적으로 연결되어 회전각도와 회전속도 감지신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 차량용 로터리 댐퍼.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어유닛에는,
   상기 액추에이터로 전력을 인가하거나, 상기 액추에이터가 회생모드로 동작시 전기에너지를 충전시키기 위한 배터리가 전기적으로 더 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 로터리 댐퍼.

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