KR101448783B1

KR101448783B1 - 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치

Info

Publication number: KR101448783B1
Application number: KR1020130088217A
Authority: KR
Inventors: 유상훈; 장성배; 강병구
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2014-10-13

Abstract

차량용 서스펜션의 에너지 회생장치가 개시된다. 개시된 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치는 ⅰ)휠 캐리어를 차체에 연결하면서 노면의 조건에 따라 지속적으로 범프와 리바운드가 이루어지는 서스펜션 링크와, ⅱ)서스펜션 링크의 차체측 연결부와 차체에 사이에 설치되어 서스펜션 링크의 상하 힌지운동에 따른 차체측 연결부의 양방향 회전동력을 출력기어로 출력하는 부시유닛과, ⅲ)부시유닛의 출력기어와 연결되어 출력기어로부터 전달되는 양방향 회전운동을 입력기어로 전달받아 일방향 회전동력만을 증속기어로 출력하는 일방향 동력전달수단과, ⅳ)차체의 일측에 설치되어 전달되는 일방향 회전동력에 의하여 회전하면서 전기 에너지를 생성하는 제너레이터와, ⅴ)제너레이터와 일방향 동력전달수단 사이에 구성되어 일방향 동력전달수단으로부터 전달되는 일방향 회전동력을 증속하여 제너레이터의 회전축에 전달하는 증속기와, ⅵ)제너레이터와 전기적으로 연결되어 제너레이터에서 생성된 전기를 정류하는 정류기와, ⅶ)정류기와 전기적으로 연결되어 전기 에너지를 축전하는 배터리를 포함하며, 부시유닛은 차체측 연결부를 통해 입력되는 외력과 비틀림력을 흡수하며 회전동력을 제너레이터로 전달하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

Description

차량용 서스펜션의 에너지 회생장치{ENERGY REGENERATION DEVICE OF SUSPENSION SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명의 실시예는 차량용 서스펜션에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서스펜션 링크의 차체측 연결부에 장착되어 휠에서 발생하는 상하 운동에너지를 전기 에너지로 회생하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 있어서의 서스펜션은 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 샤시 스프링과 쇽 업소버 등에 의해 지지되고, 기타 방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 서스펜션은 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전 행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며, 불규칙한 노면의 주행 시, 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 안전성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족 시켜야만 한다.

상기와 같은 조건을 만족시키기 위하여 여러 종류의 서스펜션이 개발되어 실차에 적용되고 있는데, 본 발명에 관계하는 서스펜션의 일 예에 의한 구성을 살펴보면 도 1에서와 같이, 휠(2)을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(4)가 구비되며, 상기 휠 캐리어(4)의 상측은 차폭방향으로 배치되는 전측 어퍼 암(6), 후측 어퍼 암(8)에 의하여 차체(10; 서브 프레임)에 연결되고, 하측은 차폭 방향으로 배치되는 로워 암(12)과 어시스트 암(14), 그리고 차체 길이방향으로 배치되는 트레일링 암(16)에 의하여 차체(10)에 연결된다.

그리고 상기 휠 캐리어(4)의 상측은 쇽 업소버(18)를 개재시켜 차체와 연결되며, 상기 로워 암(12)과 차체 사이에는 탄성부재인 스프링(20)이 개재되어 노면으로부터 입력되는 충격을 완화하고, 자유 진동을 감쇠하여 승차감을 향상시키게 된다.

또한, 차체측과 고정된 스테빌라이저 바(22)의 단부가 연결링크(24)를 통하여 로워 암(12)과 연결되어 차체의 롤을 억제하는 작용을 하게 된다.

상기 구성에 의하여 종래의 서스펜션은 노면으로부터 입력되는 충격을 완화하고, 자유 진동을 감쇠하며, 차체의 롤을 억제한다는 서스펜션으로서의 역할은 다하게 되지만, 이때 서스펜션 링크(6,8,12,14,16)들이 차량의 주행 조건에 따라 범프와 리바운드를 지속적으로 반복하면서 발생시키는 운동 에너지를 회수하지 못하고 에너지 손실을 그대로 방치해야만 하는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 실시예들은 주행 조건에 따라 휠에서 발생하는 범프와 리바운드의 운동 에너지를 전기 에너지로 회생시킴으로써, 에너지 효율을 높일 수 있는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 서스펜션 링크의 차체측 연결부와 차체 사이에 설치되는 부시유닛을 개선하여 불필요한 외력과 비틀림력은 흡수하되, 회전동력은 전달효율을 높일 수 있도록 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 능동 제어 서스펜션 장치는, ⅰ)휠 캐리어를 차체에 연결하면서 노면의 조건에 따라 지속적으로 범프와 리바운드가 이루어지는 서스펜션 링크와, ⅱ)상기 서스펜션 링크의 차체측 연결부와 차체에 사이에 설치되어 상기 서스펜션 링크의 상하 힌지운동에 따른 차체측 연결부의 양방향 회전동력을 출력기어로 출력하는 부시유닛과, ⅲ)상기 부시유닛의 출력기어와 연결되어 출력기어로부터 전달되는 양방향 회전운동을 입력기어로 전달받아 일방향 회전동력만을 증속기어로 출력하는 일방향 동력전달수단과, ⅳ)상기 차체의 일측에 설치되어 전달되는 일방향 회전동력에 의하여 회전하면서 전기 에너지를 생성하는 제너레이터와, ⅴ)상기 제너레이터와 일방향 동력전달수단 사이에 구성되어 상기 일방향 동력전달수단으로부터 전달되는 일방향 회전동력을 증속하여 상기 제너레이터의 회전축에 전달하는 증속기와, ⅵ)상기 제너레이터와 전기적으로 연결되어 상기 제너레이터에서 생성된 전기를 정류하는 정류기와, ⅶ)상기 정류기와 전기적으로 연결되어 전기 에너지를 축전하는 배터리를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 부시유닛은 상기 차체측 연결부를 통해 입력되는 외력과 비틀림력을 흡수하며 회전동력을 상기 제너레이터로 전달하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 부시유닛은 상기 서스펜션 링크의 차체측 연결부에 끼워져 고정되는 아웃터 파이프와, 상기 아웃터 파이프의 내경부에 배치되어 차체의 일측에 체결 고정되는 인너 파이프와, 상기 아웃터 파이프와 인너 파이프 사이에서 상기 아웃터 파이프의 내주면에 접착되는 부시고무와, 상기 부시고무와 인너 파이프 사이에서 축방향 내측으로 연장된 내측 연장단을 통하여 상기 부시고무의 내주면에 연결되는 출력기어와, 상기 출력기어의 내측 연장단의 내주면에 고정되는 베어링 지지링과, 상기 인너 파이프의 외주면에 설치되어 상기 베어링 지지링과 마찰 접촉되는 제1 베어링을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 아웃터 파이프와 인너 파이프 사이에서 상기 출력기어의 내측 연장단 외주면에 설치되며, 상기 아웃터 파이프에 고정되는 판 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 판 스프링은 상기 출력기어의 내측 연장단 외주면에 끼워지는 링 형상의 스프링 몸체부와, 상기 스프링 몸체부에 일체로 돌출 형성되며 상기 스프링 몸체부의 둘레 방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 배치되고 상기 아웃터 파이프에 고정되는 복수 개의 돌기부들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 돌기부들은 상기 부시고무를 통해 상기 아웃터 파이프를 관통하여 고정될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 인너 파이프의 양측에는 상기 제1 베어링과 베어링 지지링 사이의 기밀을 유지하는 시일링이 끼워져 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 시일링은 상기 베어링 지지링의 내주면에 걸려서 이탈 방지되도록 내부에 스토퍼가 일체로 압출 성형될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 아웃터 파이프의 외측에서 상기 출력기어의 내주면과 상기 인너 파이프의 외주면 사이에는 제2 베어링이 개재될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 일방향 동력전달수단은 인너 케이스와, 상기 인너 케이스와 조립되며 중심부에는 축방향 내측으로 연장되어 볼트가 삽입되도록 볼트 삽입관을 일체로 형성하는 아웃터 케이스와, 내주면에 치형을 형성하여 상기 인너 케이스와 아웃터 케이스의 내부에서 상기 출력기어에 치합되며 축방향 외측으로 연장된 외측 연장단을 일체로 형성하는 입력기어와, 상기 입력기어의 외주면과 상기 인너 케이스의 내면 사이에 개재되는 제3 베어링과, 상기 외측 연장단의 내주면과 상기 볼트 삽입관의 외주면 사이에 개재되는 제4 베어링과, 상기 외측 연장단의 외주 측에 설치되는 원웨이 클러치와, 상기 원웨이 클러치의 외주 측에 설치되는 증속기어와, 상기 증속기어와 치합되어 일방향 회전동력을 상기 증속기에 전달하는 복수의 아이들 기어를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 증속기는 상기 제너레이터와 일방향 동력전달수단 사이에 일체로 형성되는 하우징의 내부에 3개의 유성기어세트를 조합하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 3개의 유성기어세트는 모두 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 3개의 유성기어세트는 각 싱글 피니언 유성기어세트의 각각의 링기어가 상기 하우징에 고정되어 고정요소로 작용하고, 각각의 유성캐리어는 입력요소로 작용하며, 각각의 선기어는 출력요소로 작용하도록 상호 연결관계를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 3개의 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어와, 제1 링기어와, 상기 제1 선기어와 상기 제1 링기어 사이에 치합되는 제1 피니언을 지지하는 제1 유성캐리어를 포함하는 제1 유성기어세트와, 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어와, 제2 링기어와, 상기 제2 선기어와 상기 제2 링기어 사이에 치합되는 제2 피니언을 지지하는 제2 유성캐리어를 포함하는 제2 유성기어세트와, 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제3 선기어와, 제3 링기어와, 상기 제3 선기어와 상기 제3 링기어 사이에 배치되는 제3 피니언을 회전 지지하는 제3 유성캐리어를 포함하는 제3 유성기어세트로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 있어서, 상기 제1,2,3 유성기어세트는 상기 제1,2,3 링기어가 일체로 형성되어 상기 하우징의 내주면에 고정되고, 상기 제1 선기어는 제2 유성캐리어와 연결되고, 상기 제2 선기어는 제3 유성캐리어와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치는, 상기 제1 유성캐리어를 통하여 상기 일방향 동력전달수단으로부터 입력된 회전동력을 다단으로 증속하여 상기 제3 선기어를 통하여 상기 제너레이터의 회전축에 전달할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 서스펜션의 서스펜션 링크의 차체측 연결부와 차체 사이에 휠에서 발생하는 범프 시의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 회생 에너지로 배터리에 축전함으로써, 차량의 에너지 효율을 높이는 효과가 있다.

더 나아가 본 발명의 실시예들은 차체측 연결부와 차체 사이에 설치되는 부시유닛의 아웃터 파이프와 인너 파이프 사이에서 출력기어의 내측 연장단 외주면에 설치되며 그 아웃터 파이프에 고정되는 탄성부재로서의 판 스프링을 적용하여 차체측 연결부를 통해 입력되는 외력과 비틀림력을 흡수하면서 회전 방향 성분의 외력인 회전동력 만을 손실없이 효과적으로 제너레이터로 전달하여 회전동력의 전달효율 및 발전효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 부시유닛에 간단한 구성의 판 스프링을 적용하여 회전방향을 제외한 성분을 흡수할 수 있으므로, 승차감 향상 및 제너레이터의 손상 방지를 도모할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 일반적인 서스펜션의 일 예에 의한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치를 도시한 평 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 적용되는 부시유닛의 종 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 적용되는 부시유닛의 일부를 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치의 작동 상태도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치를 도시한 분해 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치(100)는 기본적으로, 서스펜션 링크(30), 부시유닛(40), 일방향 동력전달수단(50), 제너레이터(60), 증속기(70), 정류기(80) 그리고 배터리(90)를 포함하여 이루어진다.

상기 서스펜션 링크(30)이라고 함은 휠 캐리어(미도시)를 차체(1: 후륜 멤버)에 연결하면서 노면의 조건에 따라 지속적으로 범프와 리바운드가 이루어지는 모든 링크를 지칭한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 의한 에너지 회생장치(100)는 후륜측 스트럿 타입의 서스펜션에 적용되는 것으로 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 상기 서스펜션 링크(30)는 멀티링크 타입, 듀얼링크 타입 및 (더블)위시본 타입의 모든 서스펜션에서 휠 캐리어를 차체를 연결하여 링크작동을 이루는 모든 링크류에 적용이 가능하며, 전륜측에도 적용이 가능하다.

그리고 상기 부시유닛(40)은 서스펜션 링크(30)의 차체측 연결부(31)와 차체(1)에 사이에 설치되어 서스펜션 링크(30)의 회전운동에 따른 차체측 연결부(31)의 양방향 회전동력을 출력기어(41)로 출력한다.

상기 일방향 동력전달수단(50)은 부시유닛(40)의 출력기어(41)와 연결되어 출력기어(41)로부터 전달되는 양방향 회전운동을 입력기어(51)로 전달받아 일방향 회전동력만을 증속하여 상기 증속기(70)에 전달한다.

또한, 상기 제너레이터(60)는 상기 차체(1)의 일측에 설치되어 증속기(70)로부터 전달되는 일방향 회전동력에 의하여 회전하면서 전기 에너지를 생성한다.

상기 증속기(70)는 제너레이터(60)와 일방향 동력전달수단(50) 사이에서 상기 일방향 동력전달수단(50)으로부터 전달되는 일방향 회전동력을 증속하여 상기 제너레이터(60)의 회전축(61)에 전달한다.

또한, 상기 정류기(80)는 제너레이터(60)와 전기적으로 연결되어 상기 제너레이터(60)에서 생성된 전기를 정류하고, 상기 배터리(90)는 정류기(80)와 전기적으로 연결되어 전기 에너지를 축전한다.

이러한 에너지 회생장치(100)의 구성을 보다 구체적으로 설명하면, 상기 서스펜션 링크(30)는 일정 길이를 갖는 링크부재로서, 양단에 휠측 연결부(32)와 차체측 연결부(31)가 형성되며, 상기 휠측 연결부(32)는 고무부시(33) 등을 통하여 휠 캐리어(미도시)와 연결되고, 상기 차체측 연결부(31)는 상기 부시유닛(40)을 통하여 차체(1)에 볼트(B)로 체결된다.

이에 따라, 휠이 노면의 조건에 따라 휠측 연결부(32)가 차체측 연결부(31)를 힌지점으로 하여 회전이 이루어지면, 상기 차체측 연결부(31)에서는 부시유닛(40)을 통하여 일방향과 타방향으로의 회전동력을 생성한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치를 도시한 평 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 적용되는 부시유닛의 종 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치에 적용되는 부시유닛의 일부를 도시한 측면도이다.

앞서 개시한 도면들 및 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에서 부시유닛(40)은 아웃터 파이프(42), 인너 파이프(43), 부시고무(44), 출력기어(41), 베어링 지지링(45) 그리고 제1 베어링(46)으로 구성된다.

상기 아웃터 파이프(42)는 서스펜션 링크(30)의 차체측 연결부(31)에 끼워져 고정되고, 상기 인너 파이프(43)는 아웃터 파이프(42)의 내경부에 배치되어 차체(1)의 일측에 볼트(B)를 통하여 체결된다.

또한, 상기 부시고무(44)는 아웃터 파이프(42)와 인너 파이프(43) 사이에서, 상기 아웃터 파이프(42)의 내주면에 접착된다.

상기 출력기어(41)는 상기 부시고무(44)와 인너 파이프(43) 사이에서, 축방향 내측으로 연장된 내측 연장단(41a)을 통하여 상기 부시고무(44)의 내주면에 연결된다.

또한, 상기 베어링 지지링(45)은 상기 출력기어(41)의 내측 연장단(41a)의 내주면에 고정된다.

상기 제1 베어링(46)은 플라스틱 마찰 베어링으로 이루어져 상기 인너 파이프(43)의 외주면에 설치되며, 상기 베어링 지지링(45)과 함께 플라스틱 사출품으로 형성되어 마찰계수를 최소화하면서 접촉된다.

또한, 상기 아웃터 파이프(42)의 외측에서, 상기 출력기어(41)의 내주면과 상기 인너 파이프(43)의 외주면 사이에는 제2 베어링(47)이 개재되는데, 상기 제2 베어링(47)은 니들 베어링으로 이루어진다.

또한, 상기 인너 파이프(43)의 양측에는 시일링(48)이 끼워져 설치되어 상기 제1 베어링(46)과 상기 베어링 지지링(45) 사이의 기밀을 유지하여 주며, 이에 따라 외부로부터의 이물질이 부시유닛(40)의 내부로 유입되는 것을 방지한다.

이때, 상기 시일링(48)은 내부에 스토퍼(49)가 일체로 압출 성형되어 상기 스토퍼(49)를 통하여 상기 베어링 지지링(45)의 내주면에 걸리도록 하여 이탈이 방지된다.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 부시유닛(40)은 차체측 연결부(31)를 통해 입력되는 외력과 비틀림력을 흡수하면서 회전 방향 성분의 외력인 회전동력 만을 제너레이터(60)로 전달하는 탄성부재(110)를 더 포함하고 있다.

상기 탄성부재(110)는 아웃터 파이프(42)와 인너 파이프(43) 사이에서 출력기어(41)의 내측 연장단(41a) 외주면에 설치되며, 아웃터 파이프(42)에 고정되는 판 스프링(111)을 포함한다.

여기서, 상기 판 스프링(111)은 출력기어(41)의 내측 연장단(41a) 외주면에 끼워지는 링 형상의 스프링 몸체부(113)와, 스프링 몸체부(113)에 일체로 돌출 형성되며 그 스프링 몸체부(113)의 둘레 방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 배치되는 복수 개의 돌기부들(115)로 이루어진다.

상기 스프링 몸체부(113)는 일정 두께를 지닌 링 형상의 판으로서 구비되며, 돌기부들(115)은 스프링 몸체부(113)의 가장자리 단에 일체로 돌출 형성되며, 그 가장자리 단의 둘레 방향을 따라 90도 간격으로 배치된다. 즉, 상기 돌기부들(115)은 스프링 몸체부(113)에 4 개로서 일정 간격으로 이격되게 형성된다.

이 경우, 상기 돌기부들(115)은 부시고무(44)를 통하여 아웃터 파이프(42)에 고정되는 바, 그 부시고무(44)를 통해 아웃터 파이프(42)를 관통하여 고정될 수 있으며, 그 폭이 스프링 몸체부(113)의 두께 보다 크게 형성될 수 있다.

부연 설명하면, 상기 돌기부들(115)은 아웃터 파이프(42)에 외주 방향을 따라 관통 형성된 구멍으로 결합되는 바, 부시고무(44)를 통해 아웃터 파이프(42)의 구멍으로 결합되며 그의 관통단이 아웃터 파이프(42)의 외주면으로 노출되게 설치될 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명의 실시예에서 상기 일방향 동력전달수단(50)은 인너 케이스(52), 아웃터 케이스(53)가 구비되는데, 상기 인너 케이스(52)는 상기 부시유닛(40) 측에 배치되고, 상기 아웃터 케이스(53)는 그 외측에서 상기 인너 케이스(52)와 조립된다.

또한, 상기 아웃터 케이스(53)는 중심부에 축방향 내측으로 연장되어 볼트(B)가 삽입되도록 볼트 삽입관(53a)이 일체로 형성된다.

그리고 상기 일방향 동력전달수단(50)은 상기 인너 케이스(52)와 아웃터 케이스(53)의 내부에 입력기어(51), 제3 베어링(54), 제4 베어링(55), 원웨이 클러치(56), 증속기어(57) 그리고 2개의 아이들 기어(58, 59)를 포함한다.

상기 입력기어(51)는 내주면에 치형이 형성되어 상기 인너 케이스(52)와 아웃터 케이스(53)의 내부에서 상기 출력기어(41)에 내접되도록 치합되며, 축방향 외측으로 연장된 외측 연장단(51a)을 일체로 형성한다.

상기 제3 베어링(54)은 입력기어(51)의 외주면과 상기 인너 케이스(52)의 내면 사이에 개재되고, 상기 제4 베어링(55)은 상기 외측 연장단(51a)의 내주면과 상기 볼트 삽입관(53a)의 외주면 사이에 개재된다.

상기 원웨이 클러치(56)는 상기 입력기어(51)에 형성된 외측 연장단(51a)의 외주면에 설치되고, 상기 증속기어(57)는 원웨이 클러치(56)의 외주면에 설치된다. 즉, 상기 증속기어(57)는 원웨이 클러치(56)로부터 일방향 회전동력만을 전달받아 일방향으로만 회전한다.

그리고 상기 2개의 아이들 기어(58, 59)는 상기 인너 케이스(52)와 아웃터 케이스(53)의 일측방에 설치되어 상기 증속기어(57)와 치합되며, 증속기어(57)로부터 전달되는 일방향 회전동력을 상기 증속기(70)에 그대로 전달한다.

여기서, 상기 원웨이 클러치(56)는 상기 서스펜션 링크(30)의 범프 시에 출력기어(41)의 회전동력을 증속기어(57)로 연결하도록 설치되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 방향을 바꾸어 설치하면, 상기 서스펜션 링크(30)의 리바운드 시에 출력기어(41)의 회전동력을 증속기어(57)로 연결하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기한 제너레이터(60)는 상기 인너 케이스(52)의 일측방에 고정된 상태로, 상기 차체(1)측 멤버의 일측에 설치구(3)를 형성하여 그 내부에 삽입되는 형태로 설치된다.

즉, 상기 제너레이터(60)는 상기의 증속기(70)와 연결되어 증속되어 전달되는 회전동력에 의해 전기를 발생시키게 된다.

한편, 상기 증속기(70)는 상기 제너레이터(60)와 일방향 동력전달수단(50) 사이에 일체로 형성되는 하우징(71)의 내부에 3개의 유성기어세트(PG1,PG2,PG3)를 조합하여 구성된다.

상기 3개의 유성기어세트(PG1,PG2,PG3)는 모두 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는데, 각 싱글 피니언 유성기어세트(PG1,PG2,PG3)의 각각의 링기어(R1,R2,R3)가 상기 하우징(71)에 고정되어 고정요소로 작용하고, 각각의 유성캐리어(PC1,PC2,PC3)는 입력요소로 작용하며, 각각의 선기어(S1,S2,S3)는 출력요소로 작용하도록 상호 연결관계를 갖는다.

즉, 제1 유성기어셋트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어(S1)와, 제1 링기어(R1)와, 상기 제1 선기어(S1)와 상기 제1 링기어(R1) 사이에 치합되는 제1 피니언(P1)을 지지하는 제1 유성캐리어(PC1)를 포함한다.

제2 유성기어세트(PG2)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어(S2)와, 제2 링기어(R2)와, 상기 제2 선기어(S2)와 상기 제2 링기어(R2) 사이에 치합되는 제2 피니언(P2)을 지지하는 제2 유성캐리어(PC2)를 포함한다.

제3 유성기어세트(PG3)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제3 선기어(S3)와, 제3 링기어(R3)와, 상기 제3 선기어(S3)와 상기 제3 링기어(R3) 사이에 배치되는 제3 피니언(P3)을 회전 지지하는 제3 유성캐리어(PC3)를 포함한다.

이러한 제1,2,3 유성기어세트(PG1,PG2,PG3)는 상기 제1,2,3 링기어(R1,R2,R3)가 일체로 형성되어 상기 하우징(71)의 내주면에 고정되고, 상기 제1 선기어(S1)는 제2 유성캐리어(PC2)와 연결되고, 상기 제2 선기어(S2)는 제3 유성캐리어(PC3)와 연결된다.

이로써, 상기 증속기(70)는 상기 일방향 동력전달수단(50)의 아이들 기어(59)로부터 제1 유성캐리어(PC1)를 통하여 입력된 회전동력을 다단으로 증속하여 상기 제3 선기어(S3)를 통하여 상기 제너레이터(60)의 회전축(61)에 전달한다.

이때, 상기 제1 유성캐리어(PC1)는 지지디스크(73)에 의해 일면이 지지된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치(100)는 앞서 개시한 도면들 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 노면의 조건에 따라 차륜(W)이 범프와 리바운드 지속적으로 반복하면, 상기 서스펜션 링크(30)는 차체측 연결부(31)에서 부시유닛(40)의 아웃터 파이프(42)를 일방향과 타방향으로의 회전작동을 반복시킨다.

그러면, 상기 아웃터 파이프(42)는 그 회전력을 부시고무(44)를 통하여 완충하여 출력기어(41)에 전달하고, 출력기어(41)는 입력기어(51)를 통하여 원웨이 클러치(56)에 회전동력을 전달한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 의한 부시유닛(40)은 탄성부재(110)로서 아웃터 파이프(42)와 인너 파이프(43) 사이에서 출력기어(41)의 내측 연장단(41a) 외주면에 설치되며 그 아웃터 파이프(42)에 고정되는 판 스프링(111)을 포함하므로, 차체측 연결부(31)를 통해 입력되는 외력과 비틀림력을 흡수하면서 회전 방향 성분의 외력인 회전동력 만을 전달할 수 있다.

이 경우, 상기 부시유닛(40)은 아웃터 파이프(42)와 인너 파이프(43) 사이에서 출력기어(41)의 내측 연장단(41a) 외주면으로부터 부시고무(44)를 통해 아웃터 파이프(42)로 고정되는 탄성부재(110)로서의 판 스프링(111)을 포함하므로, 차체측 연결부(31)를 통해 입력되는 외력과 비틀림력에 대해서는 소프트(soft) 특성을 구현할 수 있고, 회전 방향 성분에 대해서는 하드(hard) 특성을 구현할 수 있다.

한편, 상기 원웨이 클러치(56)는 그 설치방향에 의해 리바운드 시의 회전동력은 전달하지 않고, 범프 시의 일방향 회전동력만을 증속기어(57)에 전달한다.

이에, 증속기어(57)는 2개의 아이들 기어(58, 59)를 통하여 일방향 회전동력을 증속하여 증속기(70)로 전달하고, 상기 증속기(70)는 3개의 유성기어세트(PG1,PG2,PG3)의 작동으로 입력된 일방향 회전동력을 다단으로 증속하여 제너레이터(60)에 전달함으로써 전기를 발생시키게 되는 것이다.

그리고 상기 제너레이터(60)부터 발생된 전기는 상기한 바와 같이 정류기(80)에서 정류되어 배터리(90)에 충전이 이루어지게 된다.

즉, 차량의 거동에 따른 운동에너지를 전기에너지로 회생함으로써, 에너지 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

더 나아가 상기와 같이 구성 동작되는 에너지 회생장치(100)는 서스펜션의 구성 방식에 구애됨이 없이 노면의 조건에 따라 상하 회동하는 모든 서스펜션 링크, 즉 멀티링크 타입, 맥터슨 타입, 듀얼링크 타입 및 (더블)위시본 타입의 서스펜션에서 휠 캐리어를 차체를 연결하여 링크작동을 이루는 모든 링크류의 차체측 연결부에 적용되어 에너지 회생구동이 가능하다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

30: 서스펜션 링크 31: 차체측 연결부
40: 부시유닛 42: 아웃터 파이프
43: 인너 파이프 44: 부시고무
45: 베어링 지지링 46: 제1 베어링
47: 제2 베어링 48: 시일링
49: 스토퍼 50: 일방향 동력전달수단
51: 입력기어 52: 인너 케이스
53: 아웃터 케이스 54: 제3 베어링
55: 제4 베어링 56: 원웨이 클러치
57: 증속기어 58,59: 아이들 기어
60: 제너레이터 70: 증속기
71: 하우징 80: 정류기
90: 배터리 110: 탄성부재
111: 판 스프링 113: 스프링 몸체부
115: 돌기부

Claims

휠 캐리어를 차체에 연결하면서 노면의 조건에 따라 지속적으로 범프와 리바운드가 이루어지는 서스펜션 링크;
상기 서스펜션 링크의 차체측 연결부와 차체에 사이에 설치되어 상기 서스펜션 링크의 상하 힌지운동에 따른 차체측 연결부의 양방향 회전동력을 출력기어로 출력하는 부시유닛;
상기 부시유닛의 출력기어와 연결되어 출력기어로부터 전달되는 양방향 회전운동을 입력기어로 전달받아 일방향 회전동력만을 증속기어로 출력하는 일방향 동력전달수단;
상기 차체의 일측에 설치되어 전달되는 일방향 회전동력에 의하여 회전하면서 전기 에너지를 생성하는 제너레이터;
상기 제너레이터와 일방향 동력전달수단 사이에 구성되어 상기 일방향 동력전달수단으로부터 전달되는 일방향 회전동력을 증속하여 상기 제너레이터의 회전축에 전달하는 증속기;
상기 제너레이터와 전기적으로 연결되어 상기 제너레이터에서 생성된 전기를 정류하는 정류기; 및
상기 정류기와 전기적으로 연결되어 전기 에너지를 축전하는 배터리;를 포함하며,
상기 부시유닛은, 상기 서스펜션 링크의 차체측 연결부에 끼워져 고정되는 아웃터 파이프와, 상기 아웃터 파이프의 내경부에 배치되어 차체의 일측에 체결 고정되는 인너 파이프와, 상기 아웃터 파이프와 인너 파이프 사이에서 상기 아웃터 파이프의 내주면에 접착되는 부시고무와, 상기 부시고무와 인너 파이프 사이에서 축방향 내측으로 연장된 내측 연장단을 통하여 상기 부시고무의 내주면에 연결되는 출력기어와, 상기 차체측 연결부를 통해 입력되는 외력과 비틀림력을 흡수하며 회전방향 성분의 외력인 회전동력 만을 상기 제너레이터로 전달하는 탄성부재를 포함하며,
상기 탄성부재는 상기 아웃터 파이프와 인너 파이프 사이에서 상기 출력기어의 내측 연장단 외주면에 설치되며, 상기 아웃터 파이프에 고정되는 판 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
제1 항에 있어서,
상기 부시유닛은,
상기 출력기어의 내측 연장단의 내주면에 고정되는 베어링 지지링과,
상기 인너 파이프의 외주면에 설치되어 상기 베어링 지지링과 마찰 접촉되는 제1 베어링
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 판 스프링은,
상기 출력기어의 내측 연장단 외주면에 끼워지는 링 형상의 스프링 몸체부와,
상기 스프링 몸체부에 일체로 돌출 형성되며, 상기 스프링 몸체부의 둘레 방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 배치되고, 상기 부시고무를 통해 상기 아웃터 파이프에 고정되는 복수 개의 돌기부들
을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
제4 항에 있어서,
상기 돌기부들은 상기 아웃터 파이프를 관통하여 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
제2 항에 있어서,
상기 인너 파이프의 양측에는,
상기 제1 베어링과 베어링 지지링 사이의 기밀을 유지하는 시일링이 끼워져 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
제6 항에 있어서,
상기 시일링은,
상기 베어링 지지링의 내주면에 걸려서 이탈 방지되도록 내부에 스토퍼가 일체로 압출 성형되는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
제2 항에 있어서,
상기 아웃터 파이프의 외측에서 상기 출력기어의 내주면과 상기 인너 파이프의 외주면 사이에는 제2 베어링이 개재되는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
제1 항에 있어서,
상기 일방향 동력전달수단은,
인너 케이스;
상기 인너 케이스와 조립되며, 중심부에는 축방향 내측으로 연장되어 볼트가 삽입되도록 볼트 삽입관을 일체로 형성하는 아웃터 케이스;
내주면에 치형을 형성하여 상기 인너 케이스와 아웃터 케이스의 내부에서 상기 출력기어에 치합되며, 축방향 외측으로 연장된 외측 연장단을 일체로 형성하는 입력기어;
상기 입력기어의 외주면과 상기 인너 케이스의 내면 사이에 개재되는 제3 베어링;
상기 외측 연장단의 내주면과 상기 볼트 삽입관의 외주면 사이에 개재되는 제4 베어링;
상기 외측 연장단의 외주 측에 설치되는 원웨이 클러치;
상기 원웨이 클러치의 외주 측에 설치되는 증속기어; 및
상기 증속기어와 치합되어 일방향 회전동력을 상기 증속기에 전달하는 복수의 아이들 기어
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
제1 항에 있어서,
상기 증속기는,
상기 제너레이터와 일방향 동력전달수단 사이에 일체로 형성되는 하우징의 내부에 3개의 유성기어세트를 조합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
제10 항에 있어서,
상기 3개의 유성기어세트는,
모두 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
제11 항에 있어서,
상기 3개의 유성기어세트는,
각 싱글 피니언 유성기어세트의 각각의 링기어가 상기 하우징에 고정되어 고정요소로 작용하고, 각각의 유성캐리어는 입력요소로 작용하며, 각각의 선기어는 출력요소로 작용하도록 상호 연결관계를 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
제11 항에 있어서,
상기 3개의 유성기어세트는,
싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어와, 제1 링기어와, 상기 제1 선기어와 상기 제1 링기어 사이에 치합되는 제1 피니언을 지지하는 제1 유성캐리어를 포함하는 제1 유성기어세트;
싱글 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어와, 제2 링기어와, 상기 제2 선기어와 상기 제2 링기어 사이에 치합되는 제2 피니언을 지지하는 제2 유성캐리어를 포함하는 제2 유성기어세트; 및
싱글 피니언 유성기어세트로서, 제3 선기어와, 제3 링기어와, 상기 제3 선기어와 상기 제3 링기어 사이에 배치되는 제3 피니언을 회전 지지하는 제3 유성캐리어를 포함하는 제3 유성기어세트
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.
제13 항에 있어서,
상기 제1,2,3 유성기어세트는 상기 제1,2,3 링기어가 일체로 형성되어 상기 하우징의 내주면에 고정되고, 상기 제1 선기어는 제2 유성캐리어와 연결되고, 상기 제2 선기어는 제3 유성캐리어와 연결되며,
상기 제1 유성캐리어를 통하여 상기 일방향 동력전달수단으로부터 입력된 회전동력을 다단으로 증속하여 상기 제3 선기어를 통하여 상기 제너레이터의 회전축에 전달하는 것을 특징으로 하는 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치.