KR100622465B1 - 전자기 완충기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전자기 완충기는, 외부로부터의 입력에 따라서 신축 운동하는 완충기 본체(1)를 구비한다. 완충기 본체(1)에는 상기 신축 운동을 회전 운동으로 변환하는 볼 너트(16)와 나사축(17)으로 이루어지는 볼 나사 기구(15)와, 볼 나사 기구(15)의 회전 운동을 모터(10)의 회전축(11)으로, 회전 운동의 전달 토크의 변화시에 전달 위상을 옮겨 전달하는 탄성체를 구비하는 동력 전달부(13, 24)를 구비한다. 상기 모터(10)는 회전축(11)에 입력하는 회전에 대항하는 전자기 저항력을 발생시킨다. 이에 의해, 완충기 본체(1)에 입력하는 외부로부터의 진동 등을 모터(10)의 전자기 저항력에 의해 감쇠시킨다. 회전 위상을 지연시키는 동력 전달부에 의해, 충격적인 하중이 완충기 본체에 입력되었을 때에 모터의 회전자의 관성 모멘트를 완화하여, 차량의 완충기로서 적용하였을 때의 승차감의 향상을 도모할 수 있다.

Description

전자기 완충기{ELECTROMAGNETIC SHOCK ABSORBER}

본 발명은 볼 나사 기구를 이용하여 완충기 본체의 신축 운동을 모터의 회전 운동으로 변환하고, 모터가 발생시키는 전자기 저항력으로 진동을 감쇠하는 전자기 완충기에 관한 것이다.

차량의 서스펜션 장치로서, 차체와 차축 사이에 현가 스프링과 병렬로 유압 완충기를 배치한 것이 주지이다.

또한, 유압 완충기에 전자기 코일을 조립한 것이 일본 특허 공개 평5-44758호 공보에 개시되어 있다. 이는, 유압 완충기의 실린더에 코일을, 또한 피스톤 로드에 자석을 각각 설치하고, 코일에 통전함으로써 피스톤 로드의 스트로크 방향에 따른 구동력(전자기력)을 발생시켜, 차량의 주행 상태에 따라서 서스펜션 장치의 신축량을 제어하고자 하는 것이다.

그러나, 이 유압 완충기에 전자기 코일 등을 조립한 장치에서는, 유압 및 전원 등이 필요해 구조가 복잡화되고, 비용적으로도 불리하다.

이에 대해, 유압 및 공기압, 전원 등을 필요로 하지 않는 새로운 전자기 완충기가 연구되고 있다. 이 전자기 완충기는, 기본적으로는 예를 들어 도6의 모델로 도시한 바와 같이 구성된다.

이는 완충기의 신축 운동을 볼 나사 기구를 이용하여 회전 운동으로 변환하고, 이 회전 운동에 의해 모터를 구동하여 그 때 발생하는 전자기력에 의존한 저항력으로 완충기의 신축 운동의 감쇠를 행하는 것이다.

모터(50)는 지지 프레임(30)에 지지되고, 이 지지 프레임(30)에 대해 미끄럼 이동 가능하게 안내되는 이동 프레임(40)이 설치된다. 볼 나사 기구(45)를 구성하는 나사축(46)과 볼 너트(47) 중, 볼 너트(47)가 상기 이동 프레임(40)에 부착되고, 볼 너트(47)와 나사 결합하는 나사축(46)이 상기 모터(50)의 회전축(51)에 대해 커플링(55)을 거쳐서 동축적으로 연결한다.

지지 프레임(30)은, 상하 브래킷(31과 33)과 이들 사이에 위치하는 중간 브래킷(32)을 갖고, 이들 각 브래킷 사이를 복수의 연결 로드(34)에 의해 연결하여 구성된다. 중간 브래킷(32)에 설치한 베어링(35)을 관통하여 상기 나사축(46)이 회전 가능하게 지지된다.

상기 이동 프레임(40)은, 상하 브래킷(41과 42)과 이들을 연결하는 복수의 가이드 로드(43)를 갖는다. 이동 프레임(40)의 가이드 로드(43)가 상기 지지 프레임(30)의 하부 브래킷(33)을 미끄럼 이동 가능하게 관통하고, 이에 의해 나사축(46)과 평행하게 이동 프레임(40)이 미끄럼 이동 가능하도록 안내한다.

상기 볼 너트(47)는 상부 브래킷(41)에 설치되고, 볼 너트(47)의 내부에는 도시하지 않았지만 나사 홈에 따라 다수의 볼이 배치되고, 이 볼 너트(47)에 대해 상기 나사축(46)이 상기 다수의 볼을 거쳐서 나사 결합되어 있다.

그리고, 이동 프레임(40)과 하나가 되어 볼 너트(47)가 나사축(46)에 따라 이동하면, 볼 나사 기구(45)에 의해 나사축(46)에 회전 운동이 부여된다.

이 전자기 완충기를, 예를 들어 차체와 차축 사이에 개재시키고 차량의 서스펜션으로서 이용하는 경우, 전자기 완충기의 상단부에 있는 모터(50) 상방의 지지 프레임(30)의 부착 브래킷(36)을 차체측에 결합시키고, 전자기 완충기 하단부의 이동 프레임(40)의 하측 브래킷(42)에 설치한 부착 아이(eye)(44)를 차축측에 결합시킨다.

이 전자기 완충기에 노면으로부터의 진동이 입력되어 이동 프레임(40)과 함께 볼 너트(47)가 화살표 X 방향으로 직선 운동하면, 볼 너트(47) 내의 나사 홈에 따라 배열된 볼과 나사축(46)의 나사 홈과의 나사 결합에 의해 나사축(46)은 그 위치에서 회전 운동을 일으킨다.

이 나사축(46)의 회전 운동이 나사축(46)의 상단부에 부착된 커플링(55)을 거쳐서 회전축(51)의 화살표 Y 방향의 회전 운동으로서 전달되고, 이에 의해 모터(50)를 회전시킨다.

모터(50)에 있어서는, 예를 들어 그 회전자에 영구 자석을 배치하고, 고정자의 각 자극의 코일을 서로 직접적으로 단락시키거나, 원하는 전자기력을 얻을 수 있도록 제어 회로를 거쳐서 접속함으로써, 모터(50)의 회전자의 회전에 수반하여 코일에는 유도 기전력에 의한 전류가 흐르고, 이에 의해 발생되는 전자기력이 모터(50)의 회전축(51)의 회전에 대항하는 토크가 되도록 한다.

또한, 이 회전축(51)의 회전 방향과 대항하는 전자기력에 의거한 토크의 크기는, 코일에 접속하는 제어 회로에 의해 저항의 크기를 변화시킴으로써 자유롭게 변화시킬 수 있다.

회전축(51)의 회전에 있어서 저항이 되는 전자기 토크는 상기 나사축(46)의 회전을 억제하게 되어, 이 토크는 결국 볼 나사 기구(45)의 볼 너트(47)의 직선 운동을 억제하는 저항력, 즉 전자기 완충기에 입력되는 진동에 대한 감쇠력으로서 작용한다.

그러나, 이와 같이 나사축(46)과 모터(50)의 회전축(51)을 커플링(55)에 의해 직접적으로 연결하여, 모터(50)에 나사축(46)의 회전 운동을 전달하는 구성을 채용하고 있는 전자기 완충기에 있어서는, 전자기 완충기를 실제로 차량에 적용하였을 때에 이하의 문제를 발생시킬 우려가 있다.

우선, 전자기 완충기가 발생시키는 감쇠력 특성에 대해 고찰하면, 볼 너트(47)의 직선 운동에 수반하여 나사축(46)이 회전하여 그 회전 운동을 모터(50)에 전달하지만, 모터(50)의 내부에 있는 회전자의 관성 모멘트가 비교적 크기 때문에, 이에 의한 감쇠력에 대한 영향은 무시할 수 없는 경우가 있다.

여기서, 상기 감쇠력에 대한 영향이 어떠한 것인지를 설명한다.

전자기 완충기가 발생하는 감쇠력, 즉 신축 동작에 대한 저항력(하중)은 대개 모터의 회전자의 관성 모멘트와, 나사축의 관성 모멘트와, 모터가 발생시키는 전자기 저항력과의 총합이 된다. 회전자의 관성 모멘트는 모터의 회전축의 각 가속도가 완충기의 신축 운동의 가속도와 비례하므로, 완충기의 신축 운동의 가속도에 비례한다.

상기 회전자의 관성 모멘트는, 상술한 바와 같이 완충기의 신축 운동의 가속도에 비례하므로, 노면 등으로부터 완충기에 입력되는 완충기의 축 방향의 힘에 대해 모터의 전자기력에 의존하지 않는 감쇠력을 발생하게 되고, 특히 급격한 축 방향의 힘이 입력된 경우에는 이에 따라서 보다 높은 감쇠력, 즉 진동에 대한 저항력을 발생하게 된다. 이 지나치게 높은 감쇠력은, 진동을 감쇠하는 일 없이 그대로 진동이 차체측에 입력되는 것을 의미한다.

따라서, 항상 모터의 전자기력에 의존한 감쇠력보다 앞서 모터의 회전자의 관성 모멘트에 의한 감쇠력이 발생하게 되고, 게다가 상술한 바와 같이 이 회전자의 관성 모멘트는 비교적 크기 때문에 회전자의 관성 모멘트의 감쇠력에 대한 영향을 배제 또는 억제할 수 있으면, 그 만큼 진동 흡입 능력이 높아져 이는 차량의 승차감을 향상시키는 것으로 이어진다.

특히, 전자기 완충기에 의한 감쇠력의 제어성을 고려하면 상기 완충기의 신축 운동의 가속도에 의존하는 모터의 회전자 관성 모멘트에 의해 발생되는 감쇠력은 제어하기 어려워, 가능하면 상기 관성 모멘트의 영향이 적은 쪽이 바람직한 것이다.

다음에, 모터(50)의 내구성에 대해 고찰한다. 차량의 주행 중에 전자기 완충기에 가해지는 노면 등으로부터 밀어 올림 입력이나 진동 등의 입력 속도에 따라서 이동 프레임(40)이 이동하고, 볼 나사 기구(45)의 볼 너트(47)도 동일한 속도로 직선 운동하여 이 직선 운동의 속도에 비례하여 나사축(46)도 회전하지만, 모터(50)의 회전축(51)도 나사축(46)과 동일 속도로 회전한다.

이 경우, 상기한 진동이나 밀어 올림 입력의 입력 속도가 급격히 높아지면, 일시적으로 모터(50)의 허용 회전 속도를 넘을 가능성이 있다. 특히, 완충기가 정지 상태 혹은 느린 신축 동작으로부터 급격한 신축 동작을 개시할 때 등, 순간적으로 모터 회전 속도가 매우 커진다. 이 경우에는, 모터(50)의 코일의 발열량이 커져 발열의 영향으로 코일을 형성하는 도선의 절연 피막의 화학 변화 등에 의해 절연성이 열화되어, 그 결과 누전 등을 발생시키거나 모터 자체가 손상될 우려가 있다.

모터(50)는 전자기 완충기의 다른 부품과 비교하여 고가이므로, 가능한 한 그 손상을 방지하는 것이 바람직하다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 전자기 완충기의 단면도이다.

도2는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 전자기 완충기의 단면도이다.

도3은 커플링의 구성 요소인 구동부 또는 피구동부의 사시도이다.

도4는 상기 커플링의 구성 요소인 탄성체의 사시도이다.

도5는 커플링을 회전축과 나사축에 부착한 상태를 도시하는 사시도이다.

도6은 본 발명에 관련되는 기술의 구성도이다.

본 발명의 목적은 모터의 회전자의 관성 모멘트에 의한 감쇠력의 영향을 억제하여, 차량의 서스펜션에 적용하는 경우에도 차량의 승차감을 좋게 하거나, 주행 조건에 따라서 응답성이 좋은 감쇠력 제어를 가능하게 하는 전자기 완충기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 모터의 발열에 의한 손상을 가능한 한 방지할 수 있고, 또한 저렴하게 고장의 수리를 가능하게 한 전자기 완충기를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 전자기 완충기는, 외부로부터의 입력에 따라서 신축 운동하는 완충기 본체와, 상기 완충기 본체에 배치되어 상기 신축 운동을 회전 운동으로 변환하는 볼 너트와 나사축으로 이루어지는 볼 나사 기구와, 상기 완충기 본체에 설치한 모터로, 그 회전축에 입력되는 회전에 대항하는 전자기 저항력을 발생시키는 모터와, 상기 볼 나사 기구의 회전 운동을 상기 모터의 회전축으로 전달하는 동시에, 상기 회전 운동의 전달 토크의 변화시에 회전 운동의 전달 위상을 옮겨 탄성체를 구비하는 동력 전달부를 구비하고 있다.

또한, 상기 동력 전달부가 바람직하게는 적어도 일부에 토션 바아를 포함하여 구성된다.

상기 토션 바아는 상기 회전 운동의 전달 토크가 소정치보다도 클 때에 파단하도록 구성된다.

또한, 상기 동력 전달부가 구동부와 피구동부로 이루어지고, 구동부와 피구동부 사이의 토크 전달면에 탄성체를 개재시켜 구성된다.

그리고, 상기 돌기는 상기 회전 운동의 전달 토크가 소정치보다도 높을 때에 파단하도록 구성된다.

상기 소정치는, 바람직하게는 상기 회전 운동의 전달 토크에 의해 회전 구동되는 상기 모터의 회전 속도가 허용 회전 속도에 도달할 때의 토크치에 상당하는 값이다.

따라서 본 발명에 따르면, 완충기 본체의 신축 운동이 회전 운동으로서 모터의 회전축으로 전달될 때에, 시간적으로 위상 지연이 발생되어 모터의 회전자에 의한 관성 모멘트에 기인하는 높은 감쇠력의 발생을 지연시키거나 또한 완화할 수 있어, 이에 의해 차량의 서스펜션에 적용하는 경우에도 차량의 승차감을 좋게 하거나 주행 조건에 따른 응답성이 좋은 감쇠력 제어를 가능하게 한다.

또한, 완충기 본체의 급격한 신축 운동에 기인하는 회전 운동의 속도가 모터의 허용 회전 속도를 넘을 경우에는, 동력 전달부 중 적어도 일부가 파단되어 모터의 과회전을 방지하기 때문에, 모터의 발열에 의한 손상 등을 미연에 방지할 수 있다.

이하, 도면에 도시한 실시예를 설명한다.

도1은 제1 실시예에 의한 전자기 완충기의 단면도이다.

완충기 본체(1)는 외통(3)과, 이에 동축적이고 또한 미끄럼 이동 가능하게 삽입된 내통(6)을 구비하고 있다. 단, 외통(3)과 내통(6)의 미끄럼 이동 부위는 외통(3)의 하방에 있으며, 도시가 생략되어 있다.

외통(3)의 상방에는 또한 동축적으로 원통형의 케이스(7)가 연결되고, 이 케이스(7)의 상부에는 하우징(8)에 수납된 모터(10)가 부착된다.

상기 외통(3)에 대해 미끄럼 이동하는 내통(6)의 상단부에는, 볼 나사 기구(15)를 구성하는 볼 너트(16)가 부착되고, 이 볼 너트(16)와 나사 결합하는 나사축(17)이 내통(6)의 내부에 연장되어 있다. 나사축(17)은, 그 나사 홈이 볼 너트(16)의 내부의 나사 홈에 배열한 다수의 볼에 나사 결합 및 안내되고, 볼 너트(16)가 내통(6)과 함께 축 방향으로 이동함으로써 나사축(17)이 그 위치에서 회전하는, 즉 볼 너트(16)의 직선 운동이 나사축(17)의 회전 운동으로 변환되는 것이다.

또한, 볼 나사 기구(15)는 다수의 볼과 나사 홈과의 나사 결합에 의해 매우 원활하게 저항 없이 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 기능을 가져 가장 바람직한 것이지만, 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 기구로서는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 효과가 있는 다른 기구의 채용을 방해하는 것은 아니다.

상기 볼 너트(16)를 관통하는 나사축(17)의 상단부는, 상기 케이스(7)의 하단부 내부에 보유 지지 부재(18)를 거쳐서 부착된 볼 베어링(9)에 의해 회전 가능하게, 또한 하방으로 빠지는 일이 없도록 지지된다.

또한, 보유 지지 부재(18)의 하면에는 환형의 쿠션 부재(5)가 부착되어, 내통(6)이 상승되어 왔을 때에 그 최상승 위치에서 탄성적으로 접촉하여 충격을 완화하는 동시에 그 이상의 상승을 저지한다.

케이스(7)의 내부에는 이후에 상세하게 서술하는 동력 전달부로서, 우선 토션 바아(13)가 그 케이스 축심부에 배치되고, 토션 바아(13)의 하단부에 상기 나사축(17)의 상단부가 삽입되어 키 등에 의해 상대 회전하지 않도록 고정된다. 토션 바아(13)의 상단부는 커플링(14)에 의해 상기 모터(10)의 회전축(11)과 동축적으로 연결된다.

외통(3)의 상부이며 모터(10)를 수용한 하우징(8)의 상단부에는, 도시하지 않았지만 브래킷이 부착되고, 또한 내통(6)의 하단부에도 역시 브래킷이 부착되고, 이 중 상방의 브래킷에 의해 차량의 차체측과 연결되고, 하방의 브래킷에 의해 차축측으로 연결되도록 되어 있다.

상기한 바와 같이 구성함으로써, 차량의 주행 중에 밀어 올림력이나 진동 등의 외력이 완충기 본체(1)의 하방의 내통(6)에 입력되면, 내통(6)이 이에 따라서 외통(3)에 대해 축 방향으로 이동하는, 즉 상승하거나 하강하는 신축 동작을 한다.

이 때, 내통(6)에 설치한 볼 너트(16)와, 모터(10)와 동력 전달부를 거쳐서 연결한 나사축(17)으로 이루어지는 볼 나사 기구(15)에 의해 내통(6)의 직선 운동이 나사축(17)의 회전 운동으로 변환된다. 이 경우, 나사축(17)의 회전 운동 방향은 볼 너트(16)의 이동 방향에 따라서 절환되어 내통(6)이 외통(3)에 대해 수축할 때와 신장하기 시작할 때, 그 회전 방향이 서로 다르다.

나사축(17)의 회전 운동은 토션 바아(13) 및 커플링(14)을 거쳐서 모터(10)의 회전축(11)에 전달되고, 이에 의해 모터(10)에 회전 구동력이 작용한다.

모터(10)에 대해서는, 각 자극의 코일을 서로 전기적으로 접속하거나 혹은 제어 회로를 거쳐서 접속함으로써, 모터(10)의 회전축(11)에 회전 토크가 전달되었을 때에 코일에 유도 기전력이 발생되어 항상 모터의 회전 입력에 대항하는 전자기력을 발생시키도록 하고, 이 전자기 저항력이 나사축(16)의 회전 운동을 억제하여 결국 내통(6)의 직선 운동인 완충기 본체(1)의 신축 동작에 저항을 부여하여, 전자기 완충기로서의 감쇠력을 발생시킨다.

모터(10)는 전자기 저항력의 발생원으로서 기능하는 것으로, 다양한 모터, 예를 들어 직류 모터나 교류 모터, 유도 모터 등을 이용할 수 있다.

예를 들어 직류 모터를 예로 들면, 특별히 도시하지 않지만 직류 브러시가 달린 모터이면, 모터 내에는 자계 발생용의 복수의 영구 자석을 배치한 고정자와, 복수의 자극을 구성하는 코일을 배치한 회전자를 배치한다. 그리고 각 자극의 코일을 서로 접속해 둠으로써 모터 회전축이 회전되어 회전자가 회전하고, 코일이, 영구 자석이 발생하는 자계를 가로지름으로써 유도 기전력을 발생할 때에, 모터가 어떠한 방향으로 회전하게 될 때라도, 모터 회전에 대해 저항적으로 작용하는 전자기력을 발생하도록 하여, 이에 의해 상기한 바와 같이 전자기 완충기에 입력하는 진동 등에 대한 감쇠력을 발생시킨다.

코일에 의해 발생되는 전자기력의 크기는, 예를 들어 각 자극의 코일에 접속하는 제어 회로의 저항의 크기를 절환함으로써, 자유롭고 또한 순간적으로 조정할 수 있고, 따라서 차량의 운전 상태 등에 따라서 발생시키는 감쇠력은 자유롭고 또한 응답성 좋게 제어하는 것이 가능해진다.

다음에, 상기 동력 전달부에 대해 상세하게 설명하면, 상기 동력 전달부는 탄성 변형 부재인 토션 바아(13)와, 이 토션 바아(13)에 결합된 커플링(14)에 의해 구성되어 있다.

토션 바아(13)는 단면적이 작으며, 가늘고 긴 막대 형상의 토션 바아 본체(13c)와, 이 본체(13c)의 하단부에 설치되고 본체(13c)에 비해 단면적이 큰 하측의 연결부(13b)와, 이 연결부(13b)의 하단부에 동심적으로 마련된 개방 구멍(13a)과, 상기 본체(13c)의 상단부에 설치된 상측의 연결부(13d)가 일체적으로 형성되어 있다.

또한 커플링(14)은, 내부에 단차식 구멍(14a)을 구비한 대략 통형의 형상을 하고 있고, 단차식 구멍에는 상방으로부터 모터(10)의 회전축(11)이 삽입되고, 또한 하방으로부터는 토션 바아(13)의 상측 연결부(13d)가 삽입된다.

회전축(11)과 단차식 구멍(14a)에는 키 홈이 마련되고, 여기에 키(12a)가 삽입되어 회전축(11)과 커플링(14)이 공회전하지 않도록 연결되어 있다.

또한, 커플링(14)에는 회전축(11)과 연결부(13d)를 고정시키기 위해, 그 외 측면의 상부와 하부에 각각 나사 구멍(14b, 14c)이 단차식 구멍(14a)까지 관통되어 마련되고, 여기에 도시하지 않은 나사를 나사 결합함으로써 회전축(11)과 토션 바아(13)를 서로 공회전하는 일이 없도록 고정 가능하게 되어 있다.

또한, 토션 바아(13)의 하단부에는 상기 나사축(17)의 상단부가 연결되지만, 이로 인해 토션 바아(13)의 상기 개방 구멍(13a)에 나사축(17)의 상단부가 삽입되고, 이들 개방 구멍(13a)과 나사축(17)의 삽입면에 마련한 키 홈에 키(12b)가 삽입되어 토션 바아(13)와 나사축(17)을 서로 공회전하는 일이 없도록 결합하고 있다.

다음에 작용에 대해 설명한다.

상기 전자기 완충기를 차량의 서스펜션으로서 적용하였을 때, 차량의 주행 중에 노면으로부터의 밀어 올림 입력 및 진동 등의 충격이 내통(6)에 작용하면, 내통(6)이 외통(3)에 따라 신축 방향으로 직선 운동한다. 내통(6)과 일체적으로 이동하는 볼 너트(16)의 직선 운동은 볼 나사 기구(15)에 의해 나사축(17)의 회전 운동으로 변환된다.

나사축(17)은 토션 바아(13) 및 커플링(14)을 거쳐서, 모터(10)의 회전축(11)과 연결되어 있으므로 모터(10)의 회전축(11)도 회전한다.

모터(10)의 회전축(11)이 회전하면, 모터(10) 내의 코일이 영구 자석의 자계를 가로지르게 되어 유도 기전력이 발생하고, 모터(10)의 회전에 대항하도록 전자기력이 발생한다. 회전축(11)은 토션 바아(13)를 거쳐서 나사축(17)에 연결되어 있으므로, 이 전자기력은 나사축(17)의 회전 운동을 억제하도록 작용하여, 볼 너트(16)의 완충기 신축 방향으로의 동작이 억제된다. 즉, 내통(6)의 외통(3)에 따른 신축 방향의 직선 운동을 억제하는 감쇠력으로서 작용하고, 노면으로부터의 충격 에너지를 흡수 완화하여 차량의 승차감을 향상시키고, 또한 조종 안정성을 향상시킨다.

그런데, 외부로부터 전자기 완충기에 입력되는 진동 등에 의해 나사축(17)의 회전 운동에 기인하여 회전하고자 하는 토션 바아(13)는 회전하고자 하는 힘, 즉 회전 토크가 부하되면 그 힘을 흡수하여 상기 토크에 따라서 비틀리면서 그 토크를 상기 커플링(14), 나아가서는 모터(10)의 회전축(11)에 전달한다.

이로 인해, 토션 바아(13)의 회전 운동이 회전축(11)에 직접적으로 전달되지 않아, 특히 나사축(17)의 회전 개시시, 또는 회전 속도에 변화가 발생하였을 때에는, 모터(10)의 회전축(11)의 회전 속도의 변화가 나사축(4)의 회전 속도의 변화보다도 시간적으로 지연되는 현상을 나타낸다.

따라서, 전자기 완충기의 내통(6)에 축 방향으로부터 큰 힘이 부하되어, 외통(3)에 대한 내통(6)의 직선 운동 시동시, 또는 직선 운동의 속도가 변화하는 경우 모터(10)의 회전자의 관성 모멘트의 발생을 시간적으로 지연시키도록 작용한다.

이는 모터(10)의 회전자의 관성 모멘트에 의한 감쇠력의 발생을 시간적으로 지연시키게 되므로, 전자기 완충기의 신축 개시시 또는 속도 변화 초기의 제어가 어렵고, 회전자 관성 모멘트에 의한 감쇠력의 발생을 완화하게 되어 특히 차량의 전자기 완충기로 한 경우에 승차감의 향상에 크게 기여하게 된다.

또한, 토션 바아(13)는 모터(10)의 회전축(11)에 나사축(17)의 회전 운동을 전달하는 것이므로, 나사축(17) 또는 모터(10)에 기인하는 토크에 대해 소정의 강도를 확보할 수 있는 재질이라면 좋지만, 본 발명이 의도하는 바는 상기 나사축(17)의 회전 운동의 개시시, 또는 회전 속도의 변화시에 상기 나사축(17)의 회전을 시간적으로 지연시켜 상기 모터(10)의 회전축(11)에 전달시키는 것이므로, 설계상, 토션 바아(13)의 횡단면의 단면적이나 재질을 바꿈으로써 토션 바아(13)의 비틀림 강성을 조절하고, 상기 회전 속도의 어긋남을 전자기 완충기를 적용하는 차량에 가장 적합한 것으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 예를 들어 상기 회전 토크에 의한 모터(10)의 회전축(11)에 각 가속도가 0으로부터 일정 시간(예를 들어, 1초) 후에 모터 허용 회전 속도에 도달하는 토크가 토션 바아(13)에 부하된 경우에, 토션 바아(13)의 본체(13c)가 절단되도록 토션 바아(13)의 전단 강도를 설정해 두면, 내통(6)에 노면 등으로부터의 입력에 의한 급격한 축 방향의 힘이 부하된 경우에 상기 토션 바아(13)가 절단되어, 전자기 완충기의 급격한 신축 운동에 기인하는 회전축(11)의 회전 속도가 모터(10)의 허용 회전 속도를 넘는 것을 회피할 수 있다.

이에 의해, 모터(10)의 회전축(11)의 회전 속도가 모터(10)의 허용 회전 속도를 넘지 않도록 할 수 있어, 모터(10)의 코일이 발생시키는 열에 의한 모터(10)의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 토션 바아(13)가 절단되어도 다른 부품에 비해 고가인 모터(10)의 손상을 방지할 수 있으므로, 전자기 완충기를 수리한다고 해도 상기 토션 바아(13)를 교환함으로써 전자기 완충기로서의 기능을 회복할 수 있어, 수리비가 저렴해지는 효과가 있다.

전자기 완충기가 차량에 적용되었을 때, 상술한 바와 같이 토션 바아(13)가 절단되어도 현가 스프링을 전자기 완충기와 병설해 두면 감쇠 특성은 손실되지만, 차량은 현가 스프링으로 지지되어 있으므로 주행 불능이라는 사태는 회피할 수 있다.

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또한, 토션 바아(13)는 상기한 바와 같이 일체적으로 형성하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 입력하는 회전 토크에 의해 비틀림을 발생시키는 부분을 갖고 있으면 다른 형상이라도 좋다.

또한, 커플링(14)에 대해서는 본 발명의 주지로부터는 가능하면 관성 모멘트가 작은 것이 바람직하다.

다음에, 도2 내지 도5에 도시한 제2 실시예에 대해 설명한다.

본 실시예에서는, 상기한 동력 전달부로서 내부에 탄성체를 배치한 커플링(24)을 구비하고, 이에 의해 회전 토크의 전달을 시간적으로 지연시키고, 또한 커플링(24)은 모터(10)의 회전 속도가 허용 한계 속도를 넘는 회전 토크가 부하되었을 때에, 취약부가 절단되어 회전 토크의 전달을 정지시키는 구성으로 하고 있다.

본 실시예에서는, 상기 나사축(17)과 모터(10)의 회전축(11)이 커플링(24)에 의해 직접적으로 연결된다.

커플링(24)은 도3 내지 도5에 도시한 바와 같이, 서로 동일적으로 구성된 한 쌍의 구동부(25)와 피구동부(26)와, 이들 사이에 개재하게 되는 탄성체(27)로 구성된다.

구동부(25)와 피구동부(26)는, 동일적인 구조를 위해 한 쪽만을 설명하는 것으로 한다.

도3에도 있는 바와 같이, 통형 본체(21)는 중앙에 구멍(22)이 관통하고, 이 구멍(22)의 내주면에는 키 홈(22a)이 형성된다. 구멍(22)에는, 모터(10)의 회전축(11) 또는 나사축(17)이 삽입되고, 키 홈(22a)에 대응하여 설치한 회전축(11) 내지는 나사축(17)의 도시하지 않은 키 홈과의 사이에 키(19a 또는 19b)가 삽입되고, 이에 의해 통형 본체(21)와 회전축(11) 내지는 나사축(17)이 서로 공회전하지 않도록 연결된다. 또한, 통형 본체(21)의 측면으로부터는 구멍(22)까지 관통하는 나사 구멍(22b)이 형성되고, 여기에 고정 나사(22c)를 나사 결합함으로써 회전축(11) 내지는 나사축(17)이 축 방향으로 빠지는 일이 없도록 고정한다.

또한, 통형 본체(21)가 서로 마주보는 단부면에는, 구멍(22)을 중심으로 하여 대칭적인 위치에 한 쌍의 돌기(23)가 설치된다. 돌기(23)는 사다리꼴 형상을 하고 있고, 후술하는 바와 같이 회전 방향으로 큰 토크가 작용하면 돌기(23)가 근본으로부터 절단되는 취약부를 형성하고 있다.

구동부(25)와 피구동부(26)는, 도5에도 도시한 바와 같이 서로 단부면을 마주 보게 한 상태에서 조합되고 서로의 돌기(23)가 탄성체(27)를 그 사이에 개재시킨 상태에서 맞물린다.

이로 인해, 탄성체(27)는 도4에 도시한 바와 같이 중앙의 원 기둥형 본체(27a)로부터 열십(十)자형으로, 사방으로 연장되기 시작하는 스페이서부(27b)로 형성된다. 스페이서부(27b)의 형상은, 상기 조합되는 돌기(23)와 돌기(23) 사이에 즉 회전 토크의 전달면에 간극이 없도록 끼워 맞추는 역사다리꼴 형상으로 형성된다. 또한 탄성체(27)의 축 방향의 두께는, 상기 구동부(25) 및 피구동부(26)의 돌기(23)의 축 방향의 높이와 대략 동일하게 설정하고 있다.

탄성체(27)의 재질은 탄성 변형되기 쉬운 부재인 고무 등이 바람직하지만, 다른 재질, 예를 들어 합성 수지 등이라도 좋다.

도5는 커플링(24)의 구동부(25)에 나사축(17)을, 또한 피구동부(26)에 모터(10)의 회전축(11)을 연결한 상태를 도시한다. 이와 같이 하여, 나사축(17)과 회전축(11)을 회전 토크의 전달 방향으로 탄성 변형 가능한 커플링(24)으로 연결함으로써, 차량의 주행 중에 노면으로부터의 밀어 올림 입력이나 진동 등이 전자기 완충기에 작용하고, 내통(6)이 외통(3)에 따른 직선 운동이 볼 나사 기구(15)에 의해 나사축(17)의 회전 운동으로 변환하면, 나사축(17)의 회전이 커플링(24)을 거쳐서 모터(10)의 회전축(11)에 전달된다.

이 때, 구동부(25)와 피구동부(26) 사이에 들어가 있는 탄성체(27)는, 나사축(17)으로부터 회전 토크가 부하되면 토크에 따라서 수축하면서 토크를 회전축(11)으로 전달한다. 이 경우, 나사축(17)의 회전 속도가 변화하면, 탄성체(27)의 압축량에 따라서 회전 속도의 회전축(11)으로의 전달에 시간적인 지연이 발생한다.

즉, 전자기 완충기의 내통(6)에 축 방향의 외력이 부하되고, 외통(3)에 대한 내통(6)의 직선 운동의 가속도가 변화하는 경우, 모터(10)의 회전자의 관성 모멘트의 발생에 시간 지연이 발생한다.

이에 의해, 상기와 마찬가지로 전자기 완충기의 신축 초기에 발생되는 제어하기 어려운 회전자 관성 모멘트에 기인한 감쇠력의 발생을 억제하고 차량의 완충기로 하였을 때의 승차감의 개선에 기여할 수 있는 것이다.

또한, 모터(10)의 허용 회전 속도를 넘는 회전 토크가 나사축(17)으로부터 입력되었을 때에는, 커플링(24)의 구동부(25)와 피구동부(26)의 돌기(23)가 파단되도록 설정해 둠으로써 모터(10)가 허용 회전 속도를 넘었을 때에 일어나는 발열에 의한 모터의 손상 등을 미연에 방지할 수 있다.

돌기(23)의 형상을 가공 작업의 용이성으로부터 횡단면이 사다리꼴 내지는 부채형인 것으로 하고 있지만, 회전 운동을 전달하고 또한 일정 이상의 회전 토크가 부하된 경우에 파단하는 것이 본 발명이 의도하는 바이므로, 이에 한정되지 않고 다른 형상으로 해도 좋다.

또한, 구동부(25)와 피구동부(26)에 설치하는 돌기(23)는, 각 한 쌍으로 하고 있지만 각각 3개 이상 설치해도 좋다.

상기 각 실시예에 있어서는, 볼 나사 기구를 구성하는 동안 나사축을 모터 회전축에, 볼 너트를 내통에 각각 결합한 예를 나타내고 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 나사축을 내통에 고정하여 회전하는 일 없이 내통과 일체적으로 미끄럼 이동시키고, 이에 대해 볼 너트를 모터 회전축으로 연결하여 나사축의 이동에 의해 볼 너트가 회전하고, 모터에 회전 운동을 전달하는 구성으로 하는 것도 물론 가능하다.

본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의해 이룰 수 있는 다양한 개량 및 변경이 포함되는 것은 명백하다.

본 발명의 전자기 완충기는, 차량 등의 완충기로서 적용할 수 있다.

Claims (10)

1. 차체측과 차축측 사이에 배치되고, 외부로부터의 입력에 따라서 신축 운동하는 완충기 본체와,

   상기 완충기 본체에 배치되고, 상기 신축 운동을 회전 운동으로 변환하는 볼 너트와 나사축으로 이루어지는 볼 나사 기구와,

   상기 완충기 본체에 설치되고, 그 회전축에 입력하는 회전에 대항하고, 또한 운전 상태에 따라서 변화하는 전자기 저항력을 발생시키는 모터와,

   상기 볼 나사 기구의 상기 나사축의 회전 운동을 상기 모터의 회전축으로 전달하는 동시에, 상기 회전 운동의 전달 토크의 변화시에 회전 운동의 전달 위상을 옮기는 탄성체를 구비하는 동력 전달부를 구비하고 있는 전자기 완충기.
2. 제1항에 있어서, 상기 모터의 회전축에는 상기 동력 전달부를 거쳐서 상기 나사축이 동축적으로 연결되어 있는 전자기 완충기.
3. 제2항에 있어서, 상기 완충기 본체가, 외통과 이에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 내통으로 이루어지고, 상기 모터가 외통에 설치되어 상기 볼 나사 기구의 볼 너트가 내통에 고정되고, 이 볼 너트에 나사 결합하는 나사축이 상기 외통에 회전 가능하게 지지되는 동시에, 상기 동력 전달부를 거쳐서 상기 모터의 회전축에 연결되어 있는 전자기 완충기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동력 전달부가 적어도 일부에 토션 바아를 포함하여 구성되는 전자기 완충기.
5. 제4항에 있어서, 상기 토션 바아의 일단부에 상기 모터의 회전축이, 타단부에 상기 볼 나사 기구의 나사축이 각각 연결되고, 또한 토션 바아는 상기 회전 운동의 전달 토크가 소정치보다도 클 때에 파단되도록 설정되어 있는 전자기 완충기.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동력 전달부가 구동부와 피구동부로 이루어지고, 구동부와 피구동부 사이의 토크 전달면에 탄성체를 개재시켜 구성되는 전자기 완충기.
7. 제6항에 있어서, 상기 구동부에는 상기 모터의 회전축이, 상기 피구동부에는 상기 볼 나사 기구의 나사축이 각각 연결되는 전자기 완충기.
8. 제6항에 있어서, 상기 동력 전달부는 상기 구동부와 피구동부가 동축 상에 대향하여 배치되고, 상기 구동부와 피구동부에는 각각의 대향면을 향해 돌출하고 또한 회전 방향에 대해 서로 맞물리는 돌기를 갖고, 상기 상호 돌기의 맞물림면 사이에 개재 장착되는 탄성체를 구비하는 전자기 완충기.
9. 제8항에 있어서, 상기 돌기는 상기 회전 운동의 전달 토크가 소정치보다도 높을 때에 파단하도록 구성되는 전자기 완충기.
10. 제5항에 있어서, 상기 소정치는 상기 회전 운동의 전달 토크에 의해 회전 구동되는 상기 모터의 회전 속도가 허용 회전 속도에 도달할 때의 토크치에 상당하는 전자기 완충기.