KR102515669B1

KR102515669B1 - 현가 시스템

Info

Publication number: KR102515669B1
Application number: KR1020160111052A
Authority: KR
Inventors: 이충성
Original assignee: 에이치엘만도 주식회사
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2023-03-29
Also published as: KR20180024586A

Abstract

본 발명은 액츄에이터와 댐퍼의 조립이 용이하고, 또한 탈착이 가능하여 유지 보수 작업이 용이한 현가 시스템을 제공하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 실린더를 갖는 댐퍼; 상기 댐퍼의 실린더에 고정적으로 연결되는 연결부; 및 상기 연결부를 통해서 상기 실린더 내부와 유체 연통가능하게 연결되는 액츄에이터;를 포함하며, 상기 액츄에이터는 상기 댐퍼의 작동 유체의 유동을 제어할 수 있는 펌프 및 상기 펌프에 작동적으로 연결되는 모터를 포함하고, 상기 액츄에이터는 상기 연결부와 탈착가능하게 연결되는, 현가 시스템이 제공된다.

Description

현가 시스템{SUSPENSION SYSTEM}

본 발명은 현가 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 감쇠력을 발생시키는 댐퍼 및 이 댐퍼의 감쇠력을 조절할 수 있고, 전기를 생성할 수 있는 액츄에이터를 포함하는 현가 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 현가 시스템은 차체의 중량을 지지함과 동시에 차륜의 상하 진동을 완화함으로써 승차감을 좋게 하고, 화물의 파손을 방지하기 위한 것으로서, 최근에는, 차량의 주행 상태 등에 따라 댐퍼의 감쇠력을 능동적으로 조절하여, 롤, 피치, 히브 모션 등을 감소시킴으로써 조정 안정성 향상을 도모한다. 또한, 근래에는, 댐퍼의 작동 유체의 유동을 이용하여, 전기를 생성할 수 있는 회생형 현가 시스템에 대한 연구가 확대되고 있다.

이와 같이 능동적으로 감쇠력을 조절할 수 있고, 또한 작동 유체를 이용하여 전기를 생성할 수 있는 회생형 능동 현가 시스템의 일례가 "ACTIVE SUSPENSION WITH ON-DEMAND ENERGY FLOW" 제목의 미국 특허 번호 US 8,840,118 B1에 개시되어 있다.

도 3을 참조하여, 종래의 회생형 능동 현가 시스템에 대해서 살펴보면, 현가 시스템(802)은 댐퍼(804) 및 댐퍼(804)의 실린더 표면에 유체 연통 가능하게 부착되어 있는 액츄에이터(806)를 포함한다. 액츄에이터(806)은 전기 모터(810) 및 전기 모터(810)에 의해서 작동되는 유압 펌프(812)를 포함하고, 유압 펌프(812)의 제1 포트(814)는 댐퍼(804)의 제1 챔버(816)과 유체 연통되고, 제2 포트(818)은 제2 챔버(820)와 유체 연통된다. 액츄에이터(806)의 축선(630)은 댐퍼(804)의 축선(632)과 수직하게 배치된다. 또한, 전기 제어기(808)가 모터(810)의 상측에 배치되어 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 일반적인 노면 주행시에는 현가 시스템이 회생 모드로 작동될 수 있다. 이 경우, 댐퍼(804)의 작동 유체가 피스톤의 운동에 의해서 가압되어 유동되고, 이 작동 유체가 유압 모터 펌프(812) 및 이와 연결된 모터(810)를 회전시켜 전기를 생성할 수 있다.

또한, 차량이 험로를 주행하거나, 또는 핸들링 성능을 극대화시켜야 할 경우에, 현가 시스템은 능동 모드로 작동될 수 있다. 이 경우, 모터(812)에 전기가 공급되어 펌프(812)를 작동시켜, 작동 유체의 유동을 제어함으로써 댐퍼(812)의 감쇠력을 더욱 하드하게 하거나 더욱 소프트하게 할 수 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 회생형 능동 현가 시스템은, 액츄에이터를 댐퍼의 실린더에 부착시키는 구성이 없고, 부착이 일회적, 즉 착탈이 가능하지 않아, 조립이 어렵고, 수리 등을 위한 보수 작업이 어려워지는 문제가 있다.

또한, 펌프의 외측 로터가 모터의 하우징이 아닌 다른 부재에 장착되어 있어, 펌프의 동심도를 확보하는 데 어려움이 있다.

미국 특허 번호 US 8,840,118 B1 (등록일: 2014. 09. 23)

따라서, 본 발명은 상술된 바와 같은 문제를 해소하기 위해서 안출된 것으로서, 액츄에이터와 댐퍼의 조립이 용이하고, 또한 탈착이 가능하여 유지 보수 작업이 용이한 현가 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 펌프의 로터의 동심도를 높일 수 있는 현가 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 조립 작업의 정확성 및 용이성을 향상시킬 수 있는 현가 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 모터의 방열 성능을 높일 수 있은 현가 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 실린더를 갖는 댐퍼; 상기 댐퍼의 실린더에 고정적으로 연결되는 연결부; 및 상기 연결부를 통해서 상기 실린더 내부와 유체 연통가능하게 연결되는 액츄에이터;를 포함하며, 상기 액츄에이터는 상기 댐퍼의 작동 유체의 유동을 제어할 수 있는 펌프 및 상기 펌프에 작동적으로 연결되는 모터를 포함하고, 상기 액츄에이터는 상기 연결부와 탈착가능하게 연결되는, 현가 시스템이 제공된다.

상기 연결부는 원통형으로 형성되고, 상기 실린더의 연결단부에 연결되는 접속부, 및 상기 접속부의 일단에 연결되는 환상의 플레이트를 포함하며, 상기 환상의 플레이트의 원주부 외측에는 볼트가 장착될 수 있는 장착홀이 마련될 수도 있다.

상기 펌프의 커버 플레이트의 원주부 외측에는 상기 볼트가 관통될 수 있는 장착홀이 마련되고, 상기 모터의 하우징에는 상기 볼트가 나사결합될 수 있는 장착홀이 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 실린더를 갖는 댐퍼; 상기 댐퍼에 연결되어 상기 실린더의 작동 유체의 유동을 제어하는 액츄에이터를 포함하며, 상기 액츄에이터는 모터 및 상기 모터와 작동적으로 연결되는 펌프를 포함하고, 상기 펌프는 상기 모터의 하우징의 일측면에 형성되는 오목부에 마련되는, 현가 시스템이 제공된다.

상기 하우징의 오목부에는 상기 모터의 회전축이 돌출될 수 있다.

상기 하우징의 오목부의 반경방향 외측에는 단차부가 형성되고, 상기 펌프는 상기 오목부를 커버하도록 상기 하우징에 연결되는 커버 플레이트를 포함하며, 상기 커버 플레이트의 상기 오목부를 향하는 측면에는 상기 단차부에 삽입될 수 있는 볼록부가 형성될 수 있다.

상기 오목부에 돌출되는 상기 회전축과 상기 회전축이 관통되는 상기 하우징의 홀 사이에는 상기 작동 유체가 유동될 수 있는 간극이 형성될 수 있다.

상기 모터는 발전기로도 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 현가 시스템의 분해 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 현가 시스템의 단면도;
도 3은 종래기술에 따른 회생형 능동 현가시스템의 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 설명되며, 이를 통해 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 이를 달성하는 방법이 명확하게 이해 될 수 있다.

또한, 이하 설명은 본 발명의 실시예에 관한 것으로서, 본 발명이 이하 설명되는 실시예로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서, 이하 설명에서 언급된 것과는 다른 여러 형태로 구현될 수 있다는 점은 당업자에게 명확할 것이다.

이하 설명되는 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하기 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범위를 명확하게 알려주기 위해 제공되는 것이나, 본 발명의 범위는 청구항에 의해서 정의될 뿐이다.

한편, 이하 설명되는 어떤 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이지, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아님에 주의한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 현가 시스템의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 현가 시스템의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 현가 시스템은 댐퍼(10), 액츄에이터(20, 30) 및 연결부(40)를 포함한다.

댐퍼(10)는 충격 또는 진동 등을 감쇠시키기 위한 것으로서, 작동 유체를 수용할 수 있는 실린더(2개 이상으로 구성될 수도 있음), 실린더 내에서 왕복 운동가능한 피스톤, 피스톤에 연결된 피스톤 로드 등으로 구성될 수 있으며, 다양한 종류의 댐퍼가 널리 알려져 있기 때문에, 간략성을 위해서, 이에 대한 자세한 설명은 생략하고, 또한 도 1 및 2에서는, 실린더(10)(복수개인 경우, 최외측 실린더)만을 도시한다.

액츄에이터(20, 30)는 모터(20) 및 펌프(30)를 포함하며, 댐퍼(10)의 실린더(10)에 후술되는 연결부(40)를 통해서 유체 연통가능하게 연결된다. 액츄에이터(20, 30)는 댐퍼(10)의 작동 유체의 유동량을 조절하여 댐퍼(20)의 감쇠력을 조절할 수 있다. 즉, 도시되지 않은 센서로부터의 신호 및 콘트롤러의 연산에 의해서 계산된 감쇠력에 대응하도록 작동 유체의 유동량을 조절할 수 있다. 다른 한편으로, 액츄에이터(20, 30)는 피스톤(미도시)의 변위로 발생되는 댐퍼(10)로부터의 작동 유체의 유동을 이용하여 전기를 생성할 수 있다. 즉, 후술되는 바와 같이, 필요한 경우에, 댐퍼로부터 나오는 작동 유체의 압력을 이용하여 펌프(30)를 회전시켜, 모터(20)를 회전시키며, 이때 모터는 발전기로서 작동될 수 있다.

모터(20)는 외부 전원(미도시)으로부터 전기를 공급받아 회전될 수 있으며, 그 회전 방향 및 속도 등은, 예를 들어 현가 시스템이 장착되는 차량의 ECU(electronic control unit)에 의해서 제어될 수 있다. 예를 들어, 댐퍼(10)가 하드하게 유지되어야 하는 경우, 모터(20)는 펌프(30)의 후술되는 내측 로터(32)의 회전을 억제하도록 작동될 수도 있다. 또한, 모터(20)가 발전기로 사용되는 경우에는, 모터(20)가 축전지에 전기 에너지를 저장할 수 있도록 전기 배선이 연결될 수 있다.

모터(20)는 하우징(21), 하우징(21) 내측 표면에 배치되는 고정자(16), 및 하우징(21) 내에서 회전될 수 있도록 배치되는 회전축(22)을 포함하는 회전자를 포함한다. 회전축(22)은 일방향, 즉 펌프(30)가 배치되는 측으로 일부가 돌출되며, 이 돌출된 회전축(22) 부분에 펌프(30)의 내측 로터(32)가 고정적으로 연결된다. 모터(20)의 하우징(21)의 일방향 측 부분에는 회전축(22)이 관통되는 홀이 형성되며, 이 홀 둘레에는 일정 직경과 깊이를 갖는 오목부(23)가 마련되어, 후술되는 외측 로터(31)가 오목부(23)의 측벽에 슬라이딩되면서 회전될 수 있다.

또한, 하우징(21)의 오목부(23)의 반경방향으로 외측에는 단차부(28)가 형성될 수 있다. 이 단차부(28)는 후술되는 커버 플레이트(34)의 볼록부(45)가 삽입될 수 있다. 아울러, 단차부(28)에는 오링(26)이 삽입 장착될 수 있는 환상의 홈(26)이 형성될 수 있다.

한편, 하우징(21)의 외부에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 체결부재, 예를 들어 볼트(42)가 나사 결합될 수 있는 장착홀(19)이 후술되는 커버 플레이트(34)의 장착홀(18) 및 연결부(40)의 플레이트(41)의 장착홀(18)에 대응되도록 마련될 수 있다. 본 실시예에서는, 액츄에이터(20, 30)와 연결부(40)의 찰탈가능한 연결을 위해서 체결 부재로, 볼트가 예시되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에 의해서 본 발명의 범위 내에서 여러가지로 변형이 가능함은 자명하다.

오목부(23)와 대향하는 하우징(21)의 내측에는 회전축(22)을 지지하는 제1 베어링(24)이 배치될 수 있다. 이때, 오목부(23)에 대향하는 하우징(21) 내측에는 제1 베어링(24)이 삽입될 수 있는, 예를 들어 링 형상의 돌기(14)가 마련될 수 있다.

펌프(30)의 반대 측의 회전축(22) 부분에는 회전축(22)을 지지하는 제2 베어링(15)이 배치될 수 있다. 제2 회전 베어링은 하우징(21)의 바닥측을 폐쇄시키는 커버부(25)에 형성된, 예를 들어 링 형상의 돌기 내에 고정되게 삽입될 수 있다. 여기서, 커버부(25)는 모터(20) 내로 유입된 댐퍼의 작동 유체가 모터(20)의 외부로 누출되지 못하도록 하우징(21)의 바닥부에 밀봉적으로 연결될 수 있다.

펌프(30)는 모터(20)의 하우징(21)의 오목부(23)의 측벽에 슬라딩되어 회전될 수 있는 외측 로터(31) 및 이 외측 로터(31)의 홀(39)에 삽입되고, 회전축(22)에 연결되는 별 모양의 내측 로터(32)를 포함한다. 내측 로터(32)의 홀(27)에 회전축(22)이 삽입되어 연결되고, 원주부의 형상은 외측 로터(31)의 홀(39)과 대응되나, 완전히 일치하지는 않는다.

또한, 펌프(30)는 오목부(23)가 형성되는 하우징(21)의 부분측에 연결되는 커버 플레이트(34)를 포함한다. 커버 플레이트(34)에는 실린더(10)의 내부와 오목부(23)의 내부를 유체 연통시키는 제1 포트(36) 및 제2 포트(37)가 마련되며, 예를 들어 제1 포트(36)는 실린더(10)와 실린더(10) 내에 배치되는 미도시의 내측 실린더 사이의 공간에 연통되고, 제2 포트(37)는 내측 실린더 공간에 연통될 수도 있다. 또한, 각각의 포트(36, 38)의 단부에는 오링(38)이 마련될 수도 있다.

또한, 제1 및 제2 포트(36, 37)와 대향하는 펌프 플레이트(34)의 측면에는 하우징(21)의 단차부(28)에 삽입될 수 있는 볼록부(31)가 형성될 수 있다. 볼록부(31)에 대향하는 커버 플레이트(34)의 측면에는 후술되는 연결부(40)의 접속부(43)에 삽입될 수 있는 삽입부(35)가 마련될 수 있다.

액츄에이터(20, 30)는 연결부(40)를 통해서 실린더(10)에 연결된다. 연결부(40)는 펌프(30)의 커버 플레이트(34)와 밀착되는 환상의 플레이트(41) 및 환상의 플레이트(41)의 내측 가장자리로부터 실린더(10) 측으로 연장되는 접속부(43)를 포함한다. 또한, 환상의 플레이트(41)의 원주부에는 환상의 플레이트(41)를 커버 플레이트(34)에, 그리고 환상의 플레이트(41) 및 커버 플레이트(34)를 하우징(21)에 고정적으로 연결하기 위한 체결 부재(42)가 마련될 수 있다.

접속부(43)의 연결 단부(44)는 실린더(10)의 연결 단부(11)와, 예를 들어 용접에 의해서 서로 연결될 수 있다. 여기서, 접속부(43)는 단면이 원통형이나, 이에 한정되는 거은 아니며, 사각 기둥 형상 등도 사용될 수 있으며, 연결 단부(44, 11) 의 형상은 이에따라 변경될 수 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 액츄에이터(20, 30)와 실린더(10)가 조립된 상태에서, 실린더(10) 내의 미도시된 피스톤의 움직임에 의해서 작동 유체가, 예를 들어 제1 포트(36)에 되입되고, 이중 일부는 내측 로터(32)와 외측 로터(31) 사이의 공간으로 유동된 뒤, 도 1에서 실선의 화살표로 표시되는 바와 같이, 모터(21)의 회전축(22)과 하우징(21) 사이의 간극 및 제1 베어링(24)을 통해서 모터(21) 내부로 유동되어, 고정자(16)를 냉각시킨 후 다시 회전축(22)과 하우징(21) 사이의 간극을 통해서 모터(21) 외부로 유출되고 제2 포트(37)를 통해서 다시 실린더(10)의 내부로 유입될 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 댐퍼(10)와 액츄에이터(20, 30)의 연결이 연결부(40)에 의해서 용이하게 실시될 수 있다. 또한, 연결부(40)의 체결부재(42)는, 예를 들어 모터 하우징(21)의 나사선이 파인 홈에 나사 결합될 수 있는 볼트일 수 있어, 액츄에이터(20, 30)의 탈착 또한 용이하게 될 수 있으므로, 모터(20) 또는 펌프(30) 등의 교체나 수리 작업이 용이하게 행해질 수 있다.

또한, 회전축(22)이 돌출되는 하우징(21)의 부분에 원형의 오목부(23)를 형성하고, 여기에 펌프(30)의 외측 로터(31)가 슬라이딩가능하게 배치되고, 외측 로터(31)의 홀(39) 내에 내측 로터(32)가 끼워지면서 회전축(22)에 고정되도록 배치되기 때문에, 외측 로터(31) 및 내측 로터(32)가 조립 공차 없이 향상된 동심도를 달성할 수 있습니다.

또한, 펌프(30)로부터 모터(20)의 하우징(21) 내부로 댐퍼(10)의 작동 유체가 유동되는 유로를 마련함으로써, 모터(20)의 방열 성능이 향상되고, 모터(20)의 베어링(15, 24)의 마모가 방지될 수 있다.

또한, 하우징(21)에는 단차부(28)가 형성되어 있어, 펌프(30)의 커버 플레이트(34)의 볼록부(45)가 삽입되면서, 커버 플레이트(34)가 모터(20)의 하우징(21)과 연결될 수 있어, 조립의 정확성 및 용이성이 향상될 수 있다.

또한, 모터(20)와 펌프(30) 및 연결부(40)을 결합을 위해 체결부재(42)가 연결부 플레이트(41), 커버 플레이트(34) 및 하우징(21)의 원주부 외측에 마련된 홀 내지 홈에 나사 결합될 수 있으며, 그 위치가 실린더(10)의해서 가려지지 않도록 배치되므로, 조립 구조가 간단하고, 조립 공간의 확보가 가능하다.

10: 실린더
11: 연결단부
16: 고정자
20: 모터
21: 하우징
22: 회전축
23: 오목부
24: 제1 베어링
28: 단차부
30: 펌프
31: 외측 로터
32: 내측 로터
34: 커버 플레이트
35: 삽입부
36: 제1 포트
37: 제2 포트
40: 연결부
41: 플레이트
42: 체결부재

Claims

실린더를 갖는 댐퍼;
상기 댐퍼의 실린더에 고정적으로 연결되는 연결부; 및
상기 연결부를 통해서 상기 실린더 내부와 유체 연통가능하게 연결되는 액츄에이터;를 포함하며,
상기 액츄에이터는 상기 댐퍼의 작동 유체의 유동을 제어할 수 있는 펌프 및 상기 펌프에 작동적으로 연결되는 모터를 포함하고,
상기 액츄에이터는 상기 연결부와 탈착가능하게 연결되는, 현가 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 연결부는 원통형으로 형성되고, 상기 실린더의 연결단부에 연결되는 접속부, 및 상기 접속부의 일단에 연결되는 환상의 플레이트를 포함하며, 상기 환상의 플레이트의 원주부 외측에는 볼트가 장착될 수 있는 장착홀이 형성되는, 현가 시스템.
청구항 2에 있어서, 상기 펌프의 커버 플레이트의 원주부 외측에는 상기 볼트가 관통될 수 있는 장착홀이 마련되고, 상기 모터의 하우징에는 상기 볼트가 나사결합될 수 있는 장착홀이 마련되는, 현가 시스템.
실린더를 갖는 댐퍼;
상기 댐퍼에 연결되어 상기 실린더의 작동 유체의 유동을 제어하는 액츄에이터를 포함하며,
상기 액츄에이터는 모터 및 상기 모터와 작동적으로 연결되는 펌프를 포함하고,
상기 펌프는 상기 모터의 하우징의 일측면에 형성되는 오목부에 마련되고,
상기 오목부에 돌출되는 회전축과 상기 회전축이 관통되는 상기 하우징의 홀 사이에는 상기 작동 유체가 유동될 수 있는 간극이 형성되는, 현가 시스템.
삭제
청구항 4에 있어서, 상기 하우징의 오목부의 반경방향 외측에는 단차부가 형성되고, 상기 펌프는 상기 오목부를 커버하도록 상기 하우징에 연결되는 커버 플레이트를 포함하며, 상기 커버 플레이트의 상기 오목부를 향하는 측면에는 상기 단차부에 삽입될 수 있는 볼록부가 형성되는, 현가 시스템.
삭제
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 모터는 발전기로 사용되는, 현가 시스템.