KR100787668B1 - 전자 댐퍼 제어 장치 - Google Patents

Abstract

자석이 부착된 제1 부재와, 솔레노이드가 부착된 제2 부재가 상대 회전 가능하게 조합되고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 상대 회전 운동에 의해 솔레노이드에 의해 유기되는 전자력을 운동 감쇠력으로서 이용하는 전자 댐퍼용의 전자 댐퍼 제어 장치에서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 상대 회전 운동에 의해 상기 솔레노이드에 발생하는 전압에 의해 동작하는 전류 제한 소자를 형성하고, 상기 전류 제한 소자는, 상기 솔레노이드에 발생하는 전압에 기초하여, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 소정의 값으로 제어하여, 상기 전자 댐퍼의 감쇠력을 제어함으로써, 외부로부터의 전원을 필요로 하지 않고, 전자 댐퍼에 원하는 감쇠력을 부여할 수 있는 전자 댐퍼 제어 장치를 제공한다.

전자 댐퍼, 솔레노이드, 전자력, 전류 제한 소자

Description

전자 댐퍼 제어 장치{ELECTROMAGNETIC DAMPER CONTROLLER}

본 발명은, 차량, 건조물 등에 이용되는 전자 댐퍼의 제어 장치에 관한 것으로, 특히 외부 전원을 가하지 않고 전자 댐퍼의 감쇠력을 제어할 수 있는 전자 댐퍼 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 전자 댐퍼는 상대 신축 가능하게 형성된 실린더와 아우터를 갖고 있다. 그리고, 실린더의 이동에 의해, 실린더에 구비된 너트가 나사산을 갖는 볼축을 회전시킴으로써, 볼축에 접속된 모터의 회전에 의해 발생한 기전력을 이용하여, 모터에 흐르는 전류를 제어하여, 감쇠력을 발생시키고 있다.

이 전류를 제어하는 전자 댐퍼 제어 장치로서는, 일본 특개2001-311452호 공보에 기재한 바와 같이 모터로부터 출력되는 전류를 스위칭하는 트랜지스터의 스위칭의 듀티비를 변화시킴으로써, 전자 댐퍼의 유도 전압을 승압시켜, 전자 댐퍼에 원하는 감쇠력을 얻을 수 있도록 한 것이 제안되고 있다.

그러나, 전술한 종래의 전자 댐퍼 제어 장치에서는, 이러한 제어를 하는 제어 회로를 동작시키기 위해, 상기 제어 회로에 외부로부터 전원을 공급할 필요가 있었다. 즉, 전원이 차단된 상태에서는 감쇠 특성을 얻을 수 없는 문제가 있었다. 또한, 모터에 발생하는 전압에 기초하여, 제어 프로그램에 의해 스위칭 트랜지스터 의 듀티비를 변화시키고 있으므로, 전자 댐퍼의 감쇠력을 용이하게 변경할 수 없었다.

본 발명은, 외부로부터의 전원을 필요로 하지 않고, 전자 댐퍼에 원하는 감쇠력을 부여할 수 있는 전자 댐퍼 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<발명의 개시>

이 때문에 본 발명에서는, 자석이 부착된 제1 부재와, 솔레노이드가 부착된 제2 부재가 상대 회전 가능하게 조합되어, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 상대 회전 운동에 의해 솔레노이드에 의해 유기되는 전자력을 운동 감쇠력으로서 이용하는 전자 댐퍼용의 전자 댐퍼 제어 장치에서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 상대 회전 운동에 의해 상기 솔레노이드에 발생하는 전압에 의해 동작하는 전류 제한 소자를 형성하고, 상기 전류 제한 소자는, 상기 솔레노이드에 발생하는 전압에 기초하여, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 소정의 값으로 제어하여, 상기 전자 댐퍼의 감쇠력을 제어한다.

또한, 상기 전자 댐퍼 제어 장치는, 상기 전류 제한 소자를 구비한 전류 제한 회로가 복수 병렬로 접속되어 구성되고, 상기 전류 제한 회로는, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 소정의 값으로 제어하는 전압이 상이하게 설정된다.

또한, 상기 전자 댐퍼 제어 장치는, 정전압을 생성하는 정전압 소자와, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 일정한 값으로 제어하는 전류 제한 소자를 구비한 전류 제한 회로를 포함하여 구성되고, 상기 솔레노이드에 발생하는 전압이 소정의 값에 이르면 상기 정전압 소자가 생성하는 일정한 전압을 상기 전류 제한 소자 외에 추가로, 상기 전류 제한 소자에 흐르는 전류를 일정한 값으로 제어한다.

또한, 상기 정전압 소자는 션트 레귤레이터로 구성되고, 상기 전류 제한 소자는 전계 효과 트랜지스터로 구성되어 있고, 상기 솔레노이드에 발생하는 전압이 소정의 값을 초과하면 상기 션트 레귤레이터에 의해 정전압이 생성되고, 상기 정전압을 상기 전계 효과 트랜지스터의 게이트 외에 추가로, 상기 전류 제한 소자의 소스·드레인 사이에 흐르는 전류를 일정값으로 제어한다.

또한, 상기 전류 제한 회로에는, 상기 정전압 소자가 생성하는 정전압을 설정하는 설정 회로를 형성하였다.

또한, 상기 정전압 소자를 구성하는 션트 레귤레이터는, 적어도 고전압측에 접속되는 제1 단자와, 저전압측에 접속되는 제2 단자와, 상기 션트 레귤레이터의 동작의 기준 전압을 부여하는 기준 전압 단자를 갖고, 상기 전류 제한 회로에는, 상기 기준 전압 단자와 상기 제1 단자 또는 상기 제2 단자 사이에 가변 저항 소자를 접속하여, 상기 션트 레귤레이터가 생성하는 정전압을 설정하는 설정 회로를 형성하였다.

또한, 상기 제1 부재를 스테이터로 하고, 상기 제2 부재를 로터로 하여 구성한 모터와, 직선 운동하는 실린더와, 상기 실린더에 나사 결합하는 회전 부재에 의해 상기 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 운동 변환 부재를 구비하고, 상기 회전 부재를 상기 로터 또는 상기 스테이터 중 어느 한 쪽에 연결하고, 상기 실린더의 이동에 의해 상기 모터를 회전시켜, 상기 로터·스테이터 사이에 작용하는 전자력을 이용하여 감쇠력을 발생하도록 하고, 제8 발명에서는, 상기 제1 부재를 스테 이터로 하고, 상기 제2 부재를 로터로 하여 구성한 모터와, 상기 로터 또는 상기 스테이터 중 어느 한 쪽에 연결된 아암 부재와, 상기 로터 또는 스테이터의 다른 쪽에 연결된 고정 부재와, 상기 아암 부재와 상기 고정 부재 사이에 개재하여 장치한 보조 댐퍼를 구비한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 전자 댐퍼 제어 장치에 외부로부터 전원을 가하지 않고, 간단한 회로 구성으로 전자 댐퍼의 감쇠력을 제어할 수 있다.

또한, 간단한 회로 구성에서 전자 댐퍼의 감쇠력을 다단계로 제어할 수 있다.

또한, 아암 부재의 요동 운동에 의해 로터 또는 스테이터의 한 쪽을 회전시켜, 모터에 작용하는 전자력을 이용하여 감쇠력을 발생하도록 하였으므로, 전자 댐퍼의 구성과 상관없이, 전자 댐퍼에 적절한 감쇠력을 부여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전자 댐퍼 제어 장치가 적용되는 전자 댐퍼의 구성을 도시하는 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예의 전자 댐퍼 제어 회로의 회로도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예의 전류 제어 회로의 회로도.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에서의 모터 회전수와 출력 전압 Vm의 관계를 도시하는 특성도.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에서의 모터 출력 전압 Vm과 분압된 전압 V1의 관계를 도시하는 특성도.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에서의 분압된 전압 V1과 게이트 전압 V2의 관계를 도시하는 특성도.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에서의 FET의 특성도.

도 8은 본 발명의 제1 실시예의 전자 댐퍼 제어 회로의 특성도.

도 9는 본 발명의 제2 실시예의 전류 제한 회로 모듈의 회로도.

도 10은 본 발명의 전자 댐퍼 제어 장치가 적용되는 별도의 전자 댐퍼의 구성도.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 본 발명의 실시예에 대하여, 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 전자 댐퍼 제어 장치가 적용되는 전자 댐퍼의 구성을 도시하는 단면도이다.

실린더(1)가 통 형상의 아우터(2)의 내부를 미끄럼 이동 가능하게 수용됨으로써, 댐퍼가 구성되어 있다. 실린더(1)에는, 내부에 나사 홈이 형성된 너트(3)가 실린더(1) 사이에서 회전하지 않도록 부착되어 있다. 또한, 아우터(2)의 내부에는 나사산이 형성된 축(볼 나사)(4)이 회전 가능하게 부착되어 있는, 이 너트(3)와 볼 나사(4)는 서로의 나사 홈과 나사산이 결합하여, 너트(3)가 볼 나사(4)를 회전시키면서, 실린더(1)가 통 형상의 아우터(2)의 내부를 미끄럼 이동 가능하도록 부착되어 있다. 볼 나사(4)는 직류 모터(5)의 회전축에 연결되어 있다. 모터(5)는, 내부에 자석과 솔레노이드를 구비하고 있고, 회전축에 형성된 솔레노이드가 자석 근방을 이동함으로써, 솔레노이드에는 모터의 회전수에 따른 유도 기전력이 발생한 다.

즉, 이와 같이 구성된 전자 댐퍼에서는, 실린더(1)가 아우터(2) 내부를 축 방향으로 미끄럼 이동할 수 있다. 실린더(1)가 아우터(2) 내부를 이동하면, 볼 나사(4)와 결합한 너트(3)가 볼 나사(4)를 회전시키면서 이동한다. 그리고, 볼 나사(4)의 회전에 의해, 모터(5)가 회전하여 모터(5)에 유도 기전력이 발생한다.

다음으로, 이 전자 댐퍼를 자동차에 적용한 경우에 대해 설명한다. 자동차의 차체측에 아우터(2)를 부착하고, 서스펜션측에 실린더(1)를 부착하고, 자동차에 전자 댐퍼를 부착한다. 이 때, 차체의 상하 운동은 실린더(1)와 아우터(2)의 신축 운동으로 되고, 차체의 상하 운동은 볼 나사(4)의 회전 운동으로 변환된다. 그리고, 모터(5)의 회전축이 차체의 상하 운동에 맞게 회전하여, 모터(5)의 회전축(볼 나사(4))의 회전수에 대응한 유도 기전력이 모터(5)에 발생한다. 따라서, 모터(5)에 전류가 흐른다.

이 유도 기전력에 기인하여 모터(5)에 흐르는 전류를 제한함으로써, 모터(5)의 회전축(볼 나사(4))의 회전 방향과 역방향의 토크를 모터(5)에 발생시킬 수 있다. 이 회전 방향과 역방향의 토크는, 전자 댐퍼가 발생하는 감쇠력(하중)으로 되어, 모터(5)에 흐르는 전류량을 가변함으로써, 전자 댐퍼의 감쇠력을 제어할 수 있다. 즉, 모터(5)에 큰 전류가 흐르는 것을 허용하면, 모터(5)에 발생하는 회전 방향과 역방향의 토크는 커져, 모터(5)에 작은 전류밖에 흐르지 않도록 제한하면, 모터(5)에 발생하는 회전 방향과 역방향의 토크는 작아진다.

이와 같이, 전자 댐퍼는 모터(5)를 액튜에이터로서 사용하여 실린더(1)를 동 작시키는 경우와, 역의 동작을 하는 것이다.

이러한 전자 댐퍼는, 오일 댐퍼와 비교하여, 실린더의 이동에 기초하는 에너지를 회생할 수 있는 이점이 있다. 또한, 댐퍼에 특별한 센서를 형성하지 않아도, 댐퍼의 움직임을 직접 알 수 있다(모터의 회전수, 회전 방향에 의해 댐퍼의 움직임(신축 방향, 신축량)을 검출할 수 있음). 또한, 댐퍼에 오일을 이용하지 않기 때문에, 오일 누설이 발생하지 않는 오일리스 댐퍼로 할 수 있다. 또한, 종래의 오일 댐퍼에 비하여, 제어성이 좋고, 세미 액티브 서스펜션 등에의 응용이 용이하다. 또한, 댐퍼의 감쇠력을 용이하게 변경할 수 있어, 댐퍼용 튜닝 툴에의 응용을 기대할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예의 전자 댐퍼 제어 회로의 회로도이다.

모터(5)의 출력 전압은 전자 댐퍼 제어 회로(6)에 입력되어 있고, 전자 댐퍼 제어 회로(6)가 모터(5)에 흐르는 전류를 제어하여, 전자 댐퍼의 감쇠력이 제어된다.

전자 댐퍼 제어 회로(6)는, 모터(5)로부터의 출력 전류의 방향을 갖추는 반파 정류 회로(7), 전류 제어 회로(10, 11)를 역전압으로부터 보호하는 역접속 방지 회로(8, 9), 모터(5)로부터의 출력 전류의 크기를 제어하는 전류 제어 회로(10, 11)에 의해 구성된다.

모터(5)가 정방향(CW)으로 회전하고 있을 때, 모터(5)에는 단자 A를 플러스로 하고 단자 B를 마이너스로 하는 기전력이 발생하고 있어, 모터(5)로부터 출력되는 전류는 Icw 방향으로 흐른다. 이 전류 Icw는 정류 회로(7)를 통하여 CW측 전류 제어 회로(10)에 흐른다(I7). 또한, 모터(5)로부터 출력되는 전류 Icw의 일부는 정류 회로(7)를 통하지 않고 역접속 방지 회로(9)를 흘러 CW측 전류 제어 회로(10)에 이른다(I9). 따라서, 정방향(CW)으로 회전 중인 모터(5)로부터 출력되는 전류, 즉 CW측 전류 제어 회로(10)에 흐르는 전류 Icw는,

Icw = I7 + I9

로 되고, 전류 Icw의 크기는 CW측 전류 제어 회로(10)에 의해 제어된다. 이 때 역접속 방지 회로(9)에 의해, CCW측 전류 제어 회로(11)에는 전류가 흐르지 않도록 보호되어 있으므로, CCW측 전류 제어 회로(11)는 동작하지 않는다.

한편, 모터(5)가 역방향(CCW)으로 회전하고 있을 때, 모터(5)에는 단자 B를 플러스로 하고 단자 A를 마이너스로 하는 기전력이 발생하고 있어, 모터(5)로부터 출력되는 전류는 Iccw 방향으로 흐른다. 이 전류 Iccw는 정류 회로(7)를 통하여 CCW측 전류 제어 회로(11)에 흐른다(I7). 또한, 모터(5)로부터 출력되는 전류 Iccw의 일부는, 정류 회로(7)를 통하지 않고 역접속 방지 회로(8)를 흘러 CCW측 전류 제어 회로(11)에 이른다(I8). 따라서, 정방향(CCW)으로 회전 중인 모터(5)로부터 출력되는 전류, 즉 CCW측 전류 제어 회로(11)에 흐르는 전류 Iccw는,

Iccw = I7 + I8

로 되고, 전류 Iccw의 크기는 CCW측 전류 제어 회로(11)에 의해 제어된다. 이 때 역접속 방지 회로(8)에 의해, CW측 전류 제어 회로(10)에는 전류가 흐르지 않도록 보호되어 있으므로, CW측 전류 제어 회로(10)는 동작하지 않는다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예의 전류 제어 회로(10, 11)의 회로도이다.

이 전류 제어 회로(10, 11)는, 각각 3개의 전류 제한 회로 모듈(21, 22, 23)(도 3에서 파선으로 둘러싸여 있음)이 병렬로 접속되어 구성되어 있다. 이 각 전류 제한 회로 모듈은 동일한 동작을 하므로, 제1 전류 제한 회로 모듈(21)의 동작에 대하여 설명하고, 다른 전류 제한 회로 모듈(22, 23)의 동작의 설명은 생략한다.

모터(5)가 정방향(CW) 또는 역방향(CCW)으로 회전함으로써 발생한 기전력은, 전류 제어 회로(10, 11)에 전압 Vm으로서 가해진다. 전류 제한 회로 모듈(21)의 정부의 단자 사이에는 Vm을 분압하는 저항기 VR1이 접속되어 있다. 제1 실시예에서는, 저항기 VR1은 가변 저항기에 의해 구성되어 있고, 분압비를 변경할 수 있도록 하여, 저항기 VR1에 의해 분압된 전압 V1을 바꿀 수 있다. 저항기 VR1의 가동 접점과 마이너스측 단자 사이에는 션트 레귤레이터 RG1이 접속되어 있고, 션트 레귤레이터의 애노드·캐소드 사이의 전압을 소정의 기준 전압(레귤레이트 전압) Vg1보다 상승시키지 않도록 제어하고 있다. 이 션트 레귤레이터에는, 예를 들면 텍사스·인스투루먼트사의 TL431을 이용하면 적합하다.

또한, 션트 레귤레이터 RG1에는 병렬로 저항기 VR2가 접속되어 있다. 저항기 VR2는 션트 레귤레이터의 애노드·캐소드 사이의 전압을 분압하여, 전계 효과 트랜지스터 FET1의 게이트 전압 V2를 생성하고 있다. 전계 효과 트랜지스터 FET1은 전류 제한 회로 모듈(21)의 정부 단자 사이에 접속되어 있다. 게이트 전압 V2에 의해, FET1의 소스·드레인 사이에 흐르는 전류를 제어하여, 전류 제한 회로 모듈(21)에 흐르는 전류를 제어한다. 이 전계 효과 트랜지스터에는, 응답 속도가 빠 른 것 및 온 저항이 작기 때문에, 파워 MOSFET를 이용하면 적합하다.

또한, 션트 레귤레이터 RG1 대신에 제너다이오드를 사용해도 되지만, 레귤레이트 전압(제너 전압)의 변동이 크고, 온도 변화에 따른 제너 전압의 변화가 커지므로 주의가 필요하다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에서의 모터 회전수와 출력 전압 Vm의 관계를 도시하는 특성도이다. 도 4에서는 횡축에 모터(5)의 회전수를, 종축에 모터(5)에 의해 발생하는 출력 전압 Vm을 나타내고 있다. 도 4로부터, 모터(5)가 회전하면, 그 발전 작용에 의해, 모터(5)의 회전수에 비례한 유도 기전력에 의한 출력 전압 Vm이 발생하는 것을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에서의 모터 출력 전압 Vm과 분압된 전압 V1의 관계를 도시하는 특성도이다. 도 5에서는 횡축에 모터(5)에 의해 발생하는 출력 전압 Vm을, 종축에 VR1에 의해 분압된 전압 V1을 도시하고 있다. 도 5로부터, 모터(5)의 회전에 의해 모터(5)의 출력 전압 Vm이 서서히 높아지면, VR1에 의해 설정된 분압비에 따라 V1도 상승하고, 또한 모터(5)의 출력 전압 Vm이 증가한다. 그리고, V1이 션트 레귤레이터 RG1의 레귤레이트 전압 Vg1에 도달하면, 션트 레귤레이터 RG1의 작용에 의해, V1은 일정 전압(레귤레이트 전압) Vg1로 억제되는 것을 알았다.

도 5의 복수의 선은, VR1에 의해 설정되는 분압비가 변화함에 따른 V1-Vm 특성의 변화를 나타내고, 도 5의 우측 아래의 선일수록 VR1에 의해 설정되는 분압비(V1/Vm)가 작다. 즉, 분압비가 작을수록, 모터(5)의 출력 전압 Vm이 동일해도, VR1에 의해 분압되어 발생하는 전압 V1은 낮게 된다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에서의 분압된 전압 V1과 게이트 전압 V2의 관계를 도시하는 특성도이다. 도 6에서는 횡축에 VR1에 의해 분압된 전압 V1을, 종축에 VR2에 의해 분압된 전압 V2를 나타내고 있다. 도 6으로부터, 모터(5)의 회전에 의해, 모터(5)의 출력 전압 Vm이 상승하고, V1이 서서히 높아지면, VR2에 의해 설정된 분압비에 따라 V2도 상승한다. 그리고, 또한 모터(5)의 출력 전압 Vm이 증가하고, 션트 레귤레이터 RG1의 작용에 의해, V1이 레귤레이트 전압 Vg1로 억제되면, V2도 VR2에 의해 설정된 분압비에 의해 정해지는 전압으로 억제되는 것을 알았다.

도 6에서 복수의 선은, VR2에 의해 설정되는 분압비가 변화함에 따른 V2-V1 특성의 변화를 나타내고, 도 6에서 우측 아래의 선일수록 VR2에 의해 설정되는 분압비(V2/V1)가 작다. 즉, 분압비가 작을수록, V1이 동일해도, VR2에 의해 분압되어 발생하는 전압 V2는 낮게 된다. 또한, 분압비(V2/V1)가 작아지면, V1이 포화되었을 때(V1 = Vg1일 때)의 전압 V2가 낮게 된다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에서의 전계 효과 트랜지스터(FET)의 특성도이다. 도 7에서는 횡축에 드레인·소스 사이의 전압(모터의 출력 전압 Vm)을, 종축에 드레인 전류 I1을 나타내고 있다. 도 7에서 복수의 선은 게이트 전압 V2에 의한 드레인 전류 I1의 변화를 나타내고, 위에 그려져 있는 선일수록 게이트 전압(V2)은 크게 된다.

도 7에 따르면, 본 실시예의 FET는 게이트 전압 V2가 높게 되면, 포화 영역 에서는 드레인 전류 I1이 증가하고, 포화 영역에서는 드레인·소스 사이의 전압 Vm과 상관없이, 드레인 전류 I1은 거의 일정하게 되는 특성을 갖고 있는 것을 알았다. 즉, 드레인·소스 사이의 전압 Vm에 상관없이, 게이트 전압 V2에 의해서만 드레인 전류 I1이 제어된다.

이하, 전술한 구성을 갖는 전류 제한 회로 모듈(21)의 동작에 대하여 설명한다.

모터(5)가 회전하면, 그 발전 작용에 의해 유도 기전력이 발생하고, 출력 전압 Vm이 전류 제어 회로(10, 11)(전류 제한 회로 모듈(21))에 가해진다. 이 전류 제어 회로(10, 11)에 가해지는 전압 Vm은 모터(5)의 회전수에 비례한다(도 4). 실린더(1)가 아우터(12) 내를 서서히 속도를 높여 이동하여, 모터(5)의 회전수가 증가하고, Vm이 서서히 높아지면, 저항기 VR1에 의해 분압된 V1은, 저항기 VR1에 의해 설정된 분압비에 따라, 전압 Vm에 비례하여 상승한다(도 5). 이것에 수반하여, FET1의 게이트 전압 V2도, 저항기 VR2에 의해 설정된 분압비에 따라, 저항기 VR1에 의해 분압된 전압 V1에 비례하여 상승한다(도 6).

또한, 모터(5)의 회전수가 증가하고, 전류 제어 회로(10, 11)에 가해지는 출력 전압 Vm이 더욱 상승해도, 저항기 VR1에 의해 분압된 전압 V1이 레귤레이트 전압 Vg1에 도달한 후에는, 션트 레귤레이터 RG1의 작용에 의해, 저항기 VR1에 의해 분압된 전압 V1은 레귤레이트 전압 Vg1에 제한되어 포화 상태로 된다. 마찬가지로 저항기 VR2에 의해 분압된 전압 V2도, 레귤레이트 전압 Vg1 및 VR2에서 설정되는 분압비에 의해 정해지는 상한값으로 제한되어 포화 상태로 된다.

V2는 FET1의 게이트 전압이므로, 게이트 전압 V2가 포화되지 않은 상태에서는, 게이트 전압 V2에 따라 드레인 전류 I1이 흐른다(도 7). 즉, 게이트 전압 V2가 상승하면 FET1의 드레인 전류 I1이 증가하고, 모터(5)에 흐르는 전류 Icw를 증가시킨다. 또한, 게이트 전압 V2가 매우 낮은 상태에서는 FET1은 동작하지 않고, FET1의 동작점을 초과하는 게이트 전압이 가해질 때까지 드레인 전류 I1은 흐르지 않는다. 또한, 게이트 전압 V2가 포화된 상태에서는, 게이트 전압 V2는 일정한 전압으로 되고, 드레인 전류 I1은 일정값으로 된다.

즉, 전류 제어 회로(10, 11)에 가해지는 모터(5)의 출력 전압 Vm이 낮을 때(Vm을 분압하여 생성된 게이트 전압 V2가 매우 낮을 때)에는 드레인 전류 I1은 흐르지 않지만, 모터의 출력 전압 Vm(게이트 전압 V2)이 상승하면 FET1의 드레인 전류 I1이 증가하여 모터(5)에 흐르는 전류 Icw를 증가시킨다. 그리고, 모터의 출력 전압 Vm이 더욱 상승하면, 게이트 전압 V2는 일정한 전압으로 포화되어, FET1의 드레인 전류 I1도 일정값으로 된다.

도 8은 전류 제어 회로(10, 11)의 특성도이다. 도 8에서는 횡축에 전류 제한 회로에 가해지는 전압(모터의 출력 전압 Vm)을, 종축에 전류 제어 회로(10)에 흐르는 전류 Icw(또는, 전류 제어 회로(11)에 흐르는 전류 Iccw)를 나타내고 있다.

드레인 전류 I1, I2, I3이 포화되는 점에서, Icw에 변곡점이 있고, 각 변곡점의 위치는 저항기 VR1 ∼ VR6에 의해, 도상, 상하좌우로 변경할 수 있다. 또한, 변곡점의 수는 전류 제어 회로 내에서 병렬로 접속되는 전류 제한 회로 모듈의 수에 따라 바꿀 수 있다.

즉, 전류 제한 회로 모듈의 수를 적절하게 조정함으로써, 변곡점의 수를 임의로 변화시킬 수 있고, 전류 제한 회로 모듈 내의 저항기 VR1 ∼ VR6의 저항값을 적절하게 조정함으로써, 변곡점의 위치를 임의로 변화시킬 수 있다. 따라서, 모터(5)에 흐르는 전류 Icw를 임의로 제어하여, 모터(5)에 발생하는 회전 방향과 역방향의 토크를 제어할 수 있다.

모터(5)의 회전수가 증가하면, FET1의 게이트 전압 V2가 증가하고, 드레인 전류 I1이 증가한다. 그리고, 모터(5)의 회전수가 더욱 증가하면, FET1의 게이트 전압 V2가 레귤레이트 전압 Vg1에 제한되고, 드레인 전류 I1이 일정한 전류값으로 포화된다. 모터의 출력 전압 Vm이 드레인 전류 I1의 포화값에 의해 정하는 포화 전압에 도달하였을 때에(제1 변곡점), FET2의 게이트 전압이 동작점을 초과하도록 가변 저항 VR3을 조정한다. 즉, 전류 제한 회로 모듈(21)에 흐르는 전류(드레인 전류 I1)가 포화된 후에, 전류 제한 회로 모듈(22)에 전류(드레인 전류 I2)가 흐르기 시작하도록 전류 제한 회로 모듈(22)을 조정한다.

따라서, 제1 변곡점까지의 사이에는 제1 전류 제한 회로 모듈만이 동작하여, FET1의 드레인 전류 I1이 모터(5)에 흐르므로, 모터 전류 Icw는,

Icw = I1

로 된다.

또한, 제1 변곡점으로부터 제2 변곡점까지의 사이에는, 제1 전류 제한 회로 모듈에 흐르는 전류는 포화되고 있지만, 제2 전류 제한 회로 모듈이 동작하여, FET2의 드레인 전류 I2도 모터(5)에 흐르므로, 모터 전류 Icw는,

Icw = I2 + I1 (포화)

로 된다.

또한, 제2 변곡점으로부터 제3 변곡점까지의 사이에는, 제1 전류 제한 회로 모듈 및 제2 전류 제한 회로 모듈에 흐르는 전류는 포화되어 있지만, 제3 전류 제한 회로 모듈이 동작하여, FET3의 드레인 전류 I3도 모터(5)에 흐르므로, 모터 전류 Icw는,

Icw = I3 + I2 (포화) + I1 (포화)

로 된다.

또한, 제3 변곡점을 지나서는, 제1 전류 제한 회로 모듈, 제2 전류 제한 회로 모듈 및 제3 전류 제한 회로 모듈에 흐르는 전류가 포화되어 있으므로, 모터 전류 Icw는,

Icw = I3 (포화) + I2 (포화) + I1 (포화)

로 된다.

다음으로, 전류 제어 회로(10, 11)의 특성도(도 8)에서의 변곡점의 위치의 이동에 대하여 설명한다. 이하, 제1 변곡점의 이동에 대하여 설명하지만, 다른 변곡점도 마찬가지로 이동시킬 수 있으므로, 다른 변곡점에 대한 설명은 생략한다.

전술한 바와 같이, VR1에 의해 설정되는 분압비(V1/Vm)가 변화함으로써 V1-Vm 특성이 변화한다(도 5). 즉, VR1에 의한 분압비가 작을수록, V1이 포화될 때의 모터(5)의 출력 전압 Vm이 크게 된다. 한편, VR1에 의한 분압비가 클수록 V1이 포화될 때의 모터(5)의 출력 전압 Vm이 작아진다. 즉, VR1에 의한 분압비가 작을수 록 변곡점은 도면에서 우측으로 이동하고, 분압비가 클수록 변곡점은 도면에서 좌측으로 이동한다.

또한, VR2에 의해 설정되는 분압비(V2/V1)가 변화함으로써, V2-V1 특성이 변화한다(도 6). 즉, VR2에 의한 분압비가 작을수록, V2의 포화 전압이 작아진다. 한편, VR2에 의한 분압비가 클수록, V2의 포화 전압이 크게 된다. 즉, VR2에 의한 분압비가 작을수록 변곡점은 도면에서 하측으로 이동하고, 분압비가 클수록 변곡점은 도면에서 상측으로 이동한다.

이와 같이, 제1 실시예의 전자 댐퍼 제어 회로에 의하면, 모터(5)가 발생한 전압을 분압하여 FET1에 흐르는 드레인 전류 I1을 제어하므로, 외부로부터 전원을 공급하지 않고, 전자 댐퍼에 의한 감쇠력을 제어할 수 있다.

또한, 전류 제한 회로 모듈 내의 저항기를 조정함으로써, 전류 제한 회로 모듈의 전류-전압 특성을 변화시킬 수 있고, 전자 댐퍼에 의한 감쇠력을 용이하게 제어할 수 있다.

또한, 복수의 전류 제한 회로 모듈을 병렬로 접속하여, 전자 댐퍼 제어 회로를 구성하였으므로, 전자 댐퍼의 동작 속도(모터(5)의 회전수)에 의해, 원하는 감쇠력을 얻을 수 있다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예의 전류 제어 회로(10, 11) 내의 전류 제한 회로 모듈의 회로도이다. 이 제2 실시예에서는, 전술한 제1 실시예(도 3)와 상이하고, 션트 레귤레이터에 가해지는 기준 전압을 바꿈으로써, 션트 레귤레이터의 레귤레이트 전압을 바꾸는 것이다. 또한, 전류 제한 회로 모듈 이외의 전류 제어 회로 (10, 11) 내의 구성은, 전술한 제1 실시예와 동일하기 때문에, 그 설명은 생략한다.

모터(5)가 정방향(CW) 또는 역방향(CCW)으로 회전함으로써 발생한 기전력은, 전류 제어 회로의 전류 제한 회로 모듈(24)에 전압 Vm으로서 가해진다. 전류 제한 회로 모듈(24)의 정부의 단자 사이에는 Vm을 분압하는 저항기 VR7이 접속되어 있다. 제2 실시예에서는, 저항기 VR7은 가변 저항기에 의해 구성되어 있고, 분압비를 변경할 수 있다. 분압된 전압 V7은 저항기 VR7에 의해 가변할 수 있다. 저항기 VR7의 가동 접점과 마이너스측 단자 사이에는 션트 레귤레이터 RG4가 접속되어 있고, 션트 레귤레이터의 애노드·캐소드 사이의 전압을, 기준 전압에 의해 정해지는 소정의 레귤레이트 전압 Vo보다 상승시키지 않도록 제어하고 있다.

션트 레귤레이터 RG4의 기준 전압 단자와 전류 제한 회로 모듈(24)의 마이너스 단자측 사이에는 저항기 R이 접속되어 있다. 또한, 션트 레귤레이터 RG4의 기준 전압 단자와 저항기 VR7의 가동 접점 사이에는 가변 저항기 VR9가 접속되어 있다. 이 저항기 R과 가변 저항기 VR9에 의해, Vm을 분압한 전압인 V7을 분압함으로써 션트 레귤레이터에 가하는 기준 전압 Vg4를 생성하고 있다. 즉, 가변 저항기 VR9를 가변함으로써, V7의 분압비가 변화하여, 션트 레귤레이터에 가해지는 기준 전압 Vg4가 변화한다.

또한, 션트 레귤레이터 RG4에는 병렬로 가변 저항기 VR8이 접속되어 있고, 션트 레귤레이터의 애노드·캐소드 사이의 전압을 분압하여 전계 효과 트랜지스터 FET4의 게이트 전압 V9를 생성하고 있다. 전계 효과 트랜지스터 FET4는 전류 제한 회로 모듈(24)의 정부 단자 사이에 접속되어 있고, 게이트 전압 V9에 의해 드레인 전류 I4를 제어하여, 전류 제한 회로 모듈(24)에 흐르는 전류를 제어한다.

이하, 제2 실시예의 전류 제한 회로 모듈(24)의 동작에 대하여 설명한다.

모터(5)가 회전하면, 그 발전 작용에 의해서 유도 기전력이 발생하여, 출력 전압 Vm이 전류 제어 회로(10, 11)(전류 제한 회로 모듈(24))에 가해진다. 이 전류 제한 회로 모듈(24)에 가해지는 전압 Vm은 모터(5)의 회전수에 비례하여 증가한다. 그리고, 실린더(1)가 아우터(2) 내를 서서히 속도를 높여 이동하여, 모터(5)의 회전수가 증가하고, Vm이 서서히 높아지면, 저항기 VR7에 의해 분압된 V7은 저항기 VR7에 의해 설정된 분압비에 따라 전압 Vm에 비례하여 상승한다. 이것에 수반하여, FET4의 게이트 전압 V9도, 저항기 VR8에 의해 설정된 분압비에 따라, 저항기 VR7에 의해 분압된 전압 V7에 비례하여 상승한다.

또한, 모터(5)의 회전수가 증가하고, 전류 제한 회로 모듈(24)에 가해지는 전압 Vm이 더욱 상승해도, 저항기 VR7에 의해 분압된 전압 V7이 레귤레이트 전압 Vo에 도달한 후에는 션트 레귤레이터 RG4의 작용에 의해, 저항기 VR7에 의해 분압된 전압 V7은 레귤레이트 전압 Vo에 제한되어 포화 상태로 된다. 마찬가지로 저항기 VR8에 의해 분압된 전압 V9도, 레귤레이트 전압 Vo 및 VR8에서 설정되는 분압비에 의해 정해지는 상한값으로 제한되어 포화 상태로 된다.

이 션트 레귤레이터의 레귤레이트 전압 Vo는 션트 레귤레이터 RG4의 기준 전압 단자에 가해지는 전압 및 기준 전압 단자에 접속되는 저항비(VR9/R)에 의해 정해진다. 예를 들면,

Vo = (1 + VR9 / R) Vg4

에 의해 공급되는 레귤레이트 전압을 발생하는 션트 레귤레이터가 제공되어 있고(예를 들면, 텍사스·인스투루먼트사의 TL431), 가변 저항의 저항값 VR9를 변화시킴으로써, 션트 레귤레이터의 레귤레이트 전압 Vo를 변화시킬 수 있다.

V9는 FET4의 게이트 전압이므로, 게이트 전압 V9가 포화되지 않은 상태에서는, 게이트 전압 V9에 따라 드레인 전류 I4가 흐른다. 즉, 게이트 전압 V9가 상승하면 FET4의 드레인 전류 I4가 증가하여, 모터(5)에 흐르는 전류 Icw를 증가시킨다.

이와 같이, 제2 실시예에서는, 션트 레귤레이터의 기준 전압을 바꿈으로써, 레귤레이트 전압 Vo를 변화시킬 수 있어, FET4의 게이트 전압의 조정 범위가 넓어지므로, 드레인 전류의 조정 범위가 넓게 되고, 도 8에 도시하는 Icw (또는 Iccw) 변곡점의 조정 범위를 넓게 할 수 있다. 따라서, 전자 댐퍼의 감쇠력을 설정할 수 있는 범위가 넓게 된다.

도 10은 본 발명의 전자 댐퍼 제어 장치가 적용되는 별도의 전자 댐퍼의 구성을 도시하는 도면이다.

도 10에 도시하는 전자 댐퍼는, 전술한 실린더가 직선 운동을 하는 전자 댐퍼(도 1)와 상이하고, 힌지와 같은 요동 운동을 하는 부위에 적용되는 것이다.

도 10에 도시하는 전자 댐퍼는, 고정부(31)와 가동부(32)가 모터(33)를 통하여 상대적으로 회전 이동 가능하게 접속되어 구성되어 있다. 모터(33)는 내부에 자석과 솔레노이드를 구비하고 있고, 회전축에 형성된 솔레노이드가 자석 근방을 이동함으로써, 솔레노이드에는 모터의 회전 속도에 비례한 유도 기전력이 발생한다. 즉, 모터의 본체 케이스(스테이터)가 고정부(31)에 부착되어 있고, 모터의 회전축(로터)이 가동부(32)에 부착되어 있다. 그리고, 가동부(32)가 고정부(31)에 대하여 상대 이동하면 모터(33)에 유도 기전력이 발생한다. 이 때 모터(33)에 흐르는 전류를, 본 발명에 따른 전자 댐퍼 제어 회로에서 제어함으로써, 모터(33)의 회전 방향과 역방향의 토크를 제어하여, 요동부의 감쇠력을 제어할 수 있다.

또한, 이 전자 댐퍼에서는, 모터(33)는 큰 토크를 발생하는 것이 요구되므로, 고정부(31)나 본체부(32) 사이에 보조적인 댐퍼(34)를 형성하여도 된다. 또한, 댐퍼에 병렬로 스프링(35)을 형성하고, 고정부(31), 가동부(32)를 소정 위치로 유지하도록 구성하면 된다. 또한, 모터에 감속기를 형성하여 모터가 발생하는 토크를 증폭하여 가동부·고정부 사이에 가하도록 구성하면 된다.

이와 같이, 도 10에 도시하는 실시예에서는, 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 변환 기구를 형성할 필요가 없으므로, 전자 댐퍼를 단순한 구성으로 할 수 있다.

금회 개시한 실시예는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는 상기한 발명의 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 기술되고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 내용의 범위에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

본 발명에서는, 외부 전원을 가하지 않고 전자 댐퍼의 감쇠력을 제어할 수 있으므로, 차량, 건조물 등에 이용되는 전자 댐퍼의 제어 장치에 적용할 수 있다. 특히, 전원을 공급하는 것이 곤란한 장소에 설치되는 경우에 유용하다.

Claims (8)

1. 자석이 부착된 제1 부재와, 솔레노이드가 부착된 제2 부재가 상대 회전 가능하게 조합되고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 상대 회전 운동에 의해 솔레노이드에 의해 유기되는 전자력을 운동 감쇠력으로서 이용하는 전자 댐퍼용의 전자 댐퍼 제어 장치에 있어서,

   상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 상대 회전 운동에 의해 상기 솔레노이드에 발생하는 전압에 의해 동작하는 전류 제한 소자를 형성하고,

   상기 전류 제한 소자는, 상기 솔레노이드에 발생하는 전압에 기초하여, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 소정의 값으로 제어하여, 상기 전자 댐퍼의 감쇠력을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 댐퍼 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전자 댐퍼 제어 장치는, 상기 전류 제한 소자를 구비한 전류 제한 회로가 복수 병렬로 접속되어 구성되고,

   상기 전류 제한 회로는, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 소정의 값으로 제어하는 전압이 상이하게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 댐퍼 제어 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전자 댐퍼 제어 장치는, 정전압을 생성하는 정전압 소자와, 상기 솔레 노이드에 흐르는 전류를 일정한 값으로 제어하는 전류 제한 소자를 구비한 전류 제한 회로를 포함하여 구성되고,

   상기 솔레노이드에 발생하는 전압이 소정의 값에 이르면 상기 정전압 소자가 생성하는 일정한 전압을 상기 전류 제한 소자에 인가하여, 상기 전류 제한 소자에 흐르는 전류를 일정한 값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 댐퍼 제어 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 전류 제한 회로에는, 상기 정전압 소자가 생성하는 정전압을 설정하는 설정 회로를 형성한 것을 특징으로 하는 전자 댐퍼 제어 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 정전압 소자는 션트 레귤레이터로 구성되고, 상기 전류 제한 소자는 전계 효과 트랜지스터로 구성되어 있고,

   상기 솔레노이드에 발생하는 전압이 소정의 값을 초과하면 상기 션트 레귤레이터에 의해서 정전압이 생성되고, 상기 정전압을 상기 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 인가하여, 상기 전류 제한 소자의 소스·드레인 사이에 흐르는 전류를 일정값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 댐퍼 제어 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 정전압 소자를 구성하는 션트 레귤레이터는, 적어도 고전압측에 접속되 는 제1 단자와, 저전압측에 접속되는 제2 단자와, 상기 션트 레귤레이터의 동작의 기준 전압을 부여하는 기준 전압 단자를 갖고,

   상기 전류 제한 회로에는, 상기 기준 전압 단자와 상기 제1 단자 또는 상기 제2 단자 사이에 가변 저항 소자를 접속하여, 상기 션트 레귤레이터가 생성하는 정전압을 설정하는 설정 회로를 형성한 것을 특징으로 하는 전자 댐퍼 제어 장치.
7. 직선 운동하는 실린더에 나사 결합하는 회전 부재와, 상기 실린더의 직선 운동을 상기 회전 부재의 회전 운동으로 변환하는 운동 변환 부재와, 상대 회전 가능한 로터와 스테이터 중 한쪽을 상기 회전 부재에 연결한 모터를 구비하고, 상기 로터와 스테이터의 상대 운동에 의해 솔레노이드에 유기되는 전자력을 운동 감쇠력으로 이용하는 전자 댐퍼로서,

   솔레노이드를 로터에 부착하고, 스테이터에 자석을 부착함과 함께, 상기 로터와 스테이터의 상대 회전에 따라 상기 솔레노이드에 발생하는 전압에 기초하여, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 소정의 값으로 제어함으로써 운동 감쇠력을 제어하는 전류 제한 소자를 구비하는 전자 댐퍼.
8. 고정 부재와, 상기 고정 부재에 요동 가능하게 연결된 아암 부재와의 연결부에 개재되고, 상기 고정 부재와 아암 부재 중 한쪽에 연결된 스테이터와, 상기 고정 부재와 아암 부재 중 다른 한쪽에 연결된 로터를 구비한 모터를 구비하고, 상기 스테이터와 로터의 상대 운동에 의해 솔레노이드에 유기되는 전자력을 운동 감쇠력으로 이용하는 전자 댐퍼로서,

   솔레노이드를 로터에 부착하고, 스테이터에 자석을 부착함과 함께, 상기 로터와 스테이터의 상대 회전에 따라 상기 솔레노이드에 발생하는 전압에 기초하여, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 소정의 값으로 제어함으로써 운동 감쇠력을 제어하는 전류 제한 소자와, 고정 부재와 아암 부재의 사이에 개재된 보조 댐퍼를 구비하는 전자 댐퍼.

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