KR101320110B1 - 차량 서스펜션의 보조발전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 진동발생시 회동하는 서스펜션의 서스펜션암에 설치되어 상기 서스펜션암의 회동에 따른 운동에너지를 통해 전기를 생성하여 차량에 공급하는 차량 서스펜션의 보조발전 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량 서스펜션의 보조발전 시스템은 차량용 바퀴의 휠과 결합되는 차륜지지부재에 일단이 볼 조인트를 통해 결합되고 타단이 차체프레임에 상하로 회전 가능하도록 결합되는 서스펜션암과, 상기 서스펜션암의 일측에 부착되어 차량의 진동 발생시 상기 서스펜션암과 함께 회전하는 회동부재와, 상기 회전하는 회동부재의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키도록 상기 차체프레임의 일측에 설치되는 발전유닛을 구비한다.
상기 발전유닛은 상기 차체에 설치되어 상기 회동부재가 접촉 및 가압될 때 전기를 발생하는 압전소자로 되고, 상기 회동부재는 상기 압전소자와 접촉하는 접촉부분에 고무재 또는 탄성력을 갖는 합성수지재로 형성되어 상기 회동부재의 과압에 따른 압전소자의 파손을 방지하기 위한 탄력커버를 구비하는 것이 바람직하다.

Description

차량 서스펜션의 보조발전 시스템 {Auxiliary generation system of suspension for vehicle}

본 발명은 차량 서스펜션의 보조발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 진동발생시 회동하는 서스펜션의 서스펜션암에 설치되어 상기 서스펜션암의 회동에 따른 운동에너지를 통해 전기를 생성하여 차량에 공급하는 차량 서스펜션의 보조발전 시스템에 관한 것이다.

최근 에너지 효율을 높일 수 있는 자동차에 대한 관심이 높아짐에 따라 하이브리드 자동차 또는 전기자동차와 같이 전원을 구동력으로 사용하는 차량의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

이와 같은 전기자동차 및 하이브리드 자동차는 전원의 공급이 원활하게 이루어질 때 에너지 효율이 극대화될 수 있는데, 종래와 같이 차량의 구동 중 제너레이터의 가동에 의해서만 배터리를 충전하는 경우 충분한 전원 공급이 이루어지지 못하기 때문에 원활한 전원 공급을 위해서 보조 발전시스템이 필요하였다.

종래에는 서스펜션을 이용한 보조 발전시스템이 주로 쇽업소버의 가동부에 형성되는 경우가 많은데, 일례로 등록특허 10-0971152호에는 차량 본체 및 주행 휠축에 설치되어 차량의 하중 지지나 주행시 충격을 흡수하기 위해 기체나 유체로 이루어진 작동유가 충진된 실린더 내부를 따라 상하방향으로 작동하는 피스톤을 보조하는 스프링으로 이루어진 차량의 현가장치에 적용하여 구성되는 것으로, 상부밸브부, 하부밸브부, 터빈수단, 증속수단, 에너지변환장치 및 축전장치를 구비하고, 현가장치가 작동될 때 실린더 내부에 충진된 작동유가 순환하면서 터빈을 돌려 전기를 생성하도록 된 구성이 개시되어 있다.

그러나 종래의 서스펜션측 보조 발전장치들은 장치의 구성이 복잡하고 보조 발전시스템의 추가 설치에 따른 비용부담이 크게 가중되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 서스펜션의 서스펜션암에 설치되며 간단한 구성을 통해 차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 보조 전원 공급수단으로 사용할 수있는 차량 서스펜션의 보조발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 서스펜션의 보조발전 시스템은 차량용 바퀴의 휠과 결합되는 차륜지지부재에 일단이 볼 조인트를 통해 결합되고 타단이 차체프레임에 상하로 회전 가능하도록 결합되는 서스펜션암과, 상기 서스펜션암의 일측에 부착되어 차량의 진동 발생시 상기 서스펜션암과 함께 회전하는 회동부재와, 상기 회전하는 회동부재의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키도록 상기 차체프레임의 일측에 설치되는 발전유닛을 구비한다.

상기 발전유닛은 상기 차체에 설치되어 상기 회동부재가 접촉 및 가압될 때 전기를 발생하는 압전소자로 되고, 상기 회동부재는 상기 압전소자와 접촉하는 접촉부분에 고무재 또는 탄성력을 갖는 합성수지재로 형성되어 상기 회동부재의 과압에 따른 압전소자의 파손을 방지하기 위한 탄력커버를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 발전유닛은 상기 차체프레임에 설치되며 하단이 개구되어 있고 소정의 내부공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 중공을 형성하도록 내장되는 유도코일과, 상기 회동부재에 설치되어 상기 회동부재의 회동에 따라 상기 하우징의 내부로 진입 또는 진출하면서 상기 유도코일에서 전류를 유도하는 자석부재를 구비하여 형성될 수도 있다.

본 발명에 따른 차량 서스펜션 보조발전 시스템은 구성이 간단하며, 차량의 운동에너지를 효과적으로 전기에너지로 변환시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 서스펜션 보조발전 시스템을 포함하는 서스펜션장치의 정면도,
도 2는 도 1의 차량 서스펜션 보조발전 시스템의 서스펜션암과 발전유닛을 발췌 도시한 사시도,
도 3은 도 1의 서스펜션암이 회전하면서 압전소자를 가압하는 상태를 도시한 정면도,
도 4는 차량 서스펜션 보조발전 시스템의 다른 실시예를 도시한 사시도,
도 5는 도4의 서스펜션암의 회전에 따라 자석부재가 발전하우징으로 진입 및 진출되는 것을 도시한 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량 서스펜션 보조발전 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에는 차량 서스펜션(40) 보조발전 시스템의 제1 실시예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 차량의 서스펜션(40)은 휠과 타이어로 이루어지는 바퀴(10)의 휠에 결합되는 차륜지지부재(41)와, 이 차륜지지부재(41)를 차체에 연결하는 쇽업소버(42)와 서스펜션암(44)으로 이루어진다.

쇽업소버(42)는 차량이 평탄하지 않은 노면을 주행하는 경우 차체에 전달되는 진동을 감쇄시킬 수 있도록 설치되는데, 일단이 상기 차륜지지부재(41)에 고정되고 타단은 차체프레임(20)에 지지되어 있으며, 스프링(43)이 포함되어 있다. 이와 같은 쇽업소버(42)의 구조는 일반적인 차량의 현가장치에 적용되는 쇽업소버(42)의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

아울러 상기 차륜지지부재(41)에는 변속기(30)로부터 연장되어 변속기(30)의 동력을 차륜에 전달하는 등속축(31)이 연결되어 있으며, 쇽업소버(42)와 대향되는 위치에는 서스펜션암(44)이 볼조인트(45)를 통해 연결되어 있다.

본 실시예의 경우 후륜구동 차량의 후방서스펜션(40)이기 때문에 차륜지지부재(41)에 등속축(31)이 결합되어 있으나, 전륜구동 차량인 경우 또는 전방 서스펜션(40)인 경우 상기 등속축(31)이 생략될 수도 있고, 차륜의 조향을 위한 조향링크가 차륜지지부재(41)에 추가로 연결될 수도 있다.

상시 서스펜션암(44)은 상술한 것처럼 일단이 차륜지지부재(41)에 볼조인트(45)를 통해 연결되어 있으며, 타단은 차체프레임(20)에 회전 가능하게 결합되어 있다.

차체프레임(20)에는 상기 서스펜션암(44)이 회전 가능하게 지지될 수 있도록 결합핀(21)이 돌출되어 있고, 상기 서스펜션암(44)의 타단부에는 상기 결합핀(21)이 끼워지는 중공을 갖는 베어링(46)이 마련되어 있어서, 서스펜션암(44)이 결합핀(21)이 끼워진 타단부를 중심으로 상하로 회전이 가능하게 된다. 따라서 차량이 주행하는 동안 노면이 고르지 않아 진동이 발생하더라도 차륜과 차체가 안전하게 연결상태를 유지할 수 있다.

이 서스펜션암(44)에는 회동부재(50)가 연장형성되어 있다.

회동부재(50)는 서스펜션암(44)의 일측으로부터 하방으로 연장되는 제1 연장부(51)와, 제1 연장부(51)의 단부에서 차체측으로 절곡되어 연장된 제2 연장부(52)와, 제2 연장부(52)의 단부 상면에 부착된 탄력커버(53)로 이루어져 있다.

회동부재(50)는 후술하는 압전소자(60)를 가압하기 위한 것인데, 차량의 진동에 의해 서스펜션암(44)이 상기 결합핀(21)을 중심으로 회동이 이루어질 때, 회동부재(50)의 단부가 차체프레임(20)을 향하는 방향으로 회전하면서 압전소자(60)를 접촉 또는 가압이 이루어지도록 형성되어 있다. 상기 회동부재(50)의 형상은 본 실시예에 한정되지 않고, 회동부재(50)가 차량의 진동에 의해 회전하는 과정에서 압전소자(60)를 가압할 수 있으며 차체프레임(20)의 다른 부분 또는 차량의 다른 구성요소들과 간섭이 발생하지 않을 수 있는 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

특히 탄력커버(53)는 압전소자(60)와 직접 접촉하는 부분에 형성되는데, 탄성력이 있는 고무재 또는 합성수지재로 형성되어서 서스펜션암(44)의 회전이 지나치게 커, 압전소자(60)를 과압하는 경우 탄력커버(53)가 변형되면서 압전소자(60)의 과압을 방지한다.

압전소자(60)는 상술한 것처럼 차체프레임(20)의 하면에 부착되며, 차량의 진동에 의해 서스펜션암(44)이 회전하면 상기 회동부재(50)의 단부가 압전소자(60)를 가압해 전기를 발생시킨다. 도시되지는 않았으나 상기 압전소자(60)에서 발생한 전기는 차량의 배터리(80)를 축전하는데 이용되거나, 차량의 구동을 위한 구동부에 직접 전달될 수도 있다.

이와 같은 본 발명의 차량 서스펜션의 보조발전 시스템(1)은 노면이 고르지 않은 도로를 차량이 주행할 때, 또는 가속 또는 감속이나 제동으로 인해 차체가 전륜 또는 후륜측이 하강하거나 상승하는 과정에서 발생하는 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 재사용함으로써 에너지효율을 높일 수 있다.

본 실시예에서는 서스펜션암(44)의 회동에 따른 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전유닛으로 압전소자(60)가 적용되었으나 발전유닛은 이 외에도 다른 형태로 형성될 수도 있다.

도 4 및 도 5에는 발전유닛의 다른 실시예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 실시예의 발전유닛은 차체프레임(20)에 설치되어 이는 하우징(70)과, 하우징(70)에 내장되는 유도코일(71)과, 회동부재(50)에 설치되어 하우징(70)으로 진입 또는 진출하는 자석부재(72)를 구비한다.

하우징(70)은 하단이 개구되어 있으며 유도코일(71)이 장착될 수 있도록 소정의 내부공간을 갖는다. 그리고 하우징(70)의 내부에 유도코일(71)이 내장되어 있는데, 상기 유도코일(71)은 자석부재(72)가 진입할 수 있게 중공이 형성되도록 설치되어 있다. 즉, 유도코일(71)은 하우징(70)의 내벽을 따라 연장되도록 형성되어 그 중앙에 자석부재(72)가 진입할 수 있는 중공이 형성되어 있다.

자석부재(72)는 영구자석이며 상기 유도코일(71)의 사이로 진입 또는 진출되면서 유도코일(71)에서 전류가 유도되어 전기를 발생시키는 것이다. 자석부재(72)의 상단에는 서스펜션암(44)의 회동이 큰 경우 자석부재(72)의 상단이 하우징(70)의 내부 상측과 충돌할 수 있으므로 이 때의 충격을 완충할 수 있는 탄성변형이 가능한 재질의 완충커버(73)가 구비되어 있다.

상술한 것처럼 자석부재(72)는 회동부재(50)의 단부에 상방으로 연장되도록 결합되어 있으며, 회동부재(50)가 서스펜션암(44)과 함께 회전하는 과정에서 상기 자석부재(72)가 상승하여 하우징(70)의 내부로 진입하거나 하우징(70)으로부터 진출이 이루어지게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 차량 서스펜션의 보조발전 시스템(1)은 차량의 서스펜션(40)을 구성하는 서스펜션암(44)이 차량의 진동으로 인해 상하로 회전하는 운동에너지를 통해 전기를 생성하도록 구성되어 에너지효율을 높일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1; 차량 서스펜션의 보조발전 시스템
10; 바퀴 20; 차체프레임
21; 결합핀 30; 변속기
31; 등속축 40; 서스펜션
41; 차륜지지부재 42; 쇽업소버
43; 스프링 44; 서스펜션암
45; 볼조인트 46; 볼베어링
50; 회동부재 53; 탄력커버
60; 압전소자 70; 하우징
71; 유도코일 72; 자석부재

Claims (4)

1. 차량용 바퀴의 휠과 결합되는 차륜지지부재에 일단이 볼 조인트를 통해 결합되고 타단이 차체프레임에 상하로 회전 가능하도록 결합되는 서스펜션암(44)과;
   상기 서스펜션암(44)의 일측에 부착되어 차량의 진동 발생시 상기 서스펜션암(44)과 함께 회전하는 회동부재(50)와;
   상기 회전하는 회동부재(50)의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키도록 상기 차체프레임(20)의 일측에 설치되는 발전유닛;을 구비하며,
   상기 발전유닛은 상기 차체프레임(20)에 설치되며 하단이 개구되어 있고 소정의 내부공간을 갖는 하우징(70)과,
   상기 하우징(70)의 내부에 중공을 형성하도록 내장되는 유도코일(71)과,
   상기 회동부재(50)에 설치되어 상기 회동부재(50)의 회동에 따라 상기 하우징(70)의 내부로 진입 또는 진출하면서 상기 유도코일(71)에서 전류를 유도하는 자석부재(72)를 구비하며, 상기 자석부재의 단부에는 서스펜션암(44)의 회동 시 자석부재(72)의 상단이 하우징(70)의 내부 상측과 충돌에 의한 충격을 완충할 수 있도록 탄성변형이 가능한 완충커버(73)를 구비한 것을 특징으로 하는 차량 서스펜션의 보조발전 시스템.
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