KR101799299B1

KR101799299B1 - 차량용 회생댐퍼

Info

Publication number: KR101799299B1
Application number: KR1020160065896A
Authority: KR
Inventors: 박준영; 김현찬
Original assignee: 삼보모터스주식회사
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-11-21

Abstract

본 발명은 차량용 회생댐퍼에 관한 것으로, 유성기어 타입의 감속기(60)를 이용해서 진동을 감쇠시키기 위한 댐핑 작동시에는 큰 댐핑력의 구현이 가능하고, 발전을 위한 작동시에는 에너지 회수율을 크게 증대시킬 수 있도록 된 것이다.

Description

차량용 회생댐퍼{REGENERATION DAMPER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 회생댐퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 큰 댐핑력의 구현이 가능하면서 에너지 회수율이 높은 차량용 회생댐퍼에 관한 기술이다.

일반적으로, 차량에는 노면으로부터의 진동과 충격을 완화해서 승차감을 좋게 하는 현가장치가 구비되어 있으며, 현가장치의 종류에는 차륜과 차체를 연결하는 쇽업소버가 있다.

상기 쇽업소버는 차륜의 범프(bump) 및 리바운드(rebound)시에 충격을 흡수하고 동시에 코일스프링의 진동을 신속히 감쇠시켜서 차고를 일정하게 유지하는 역할을 한다.

상기 쇽업소버는 통상적으로 실린더와 피스톤 및 피스톤로드를 구비한 구성으로, 차량 주행 중 노면의 조건에 따라 전체의 길이가 가변되는 운동을 하게 되는 바, 이러한 점을 착안해서 쇽업소버의 작동시 전기에너지를 회수할 수 있는 회생댐퍼가 제안되었다.

종래의 회생댐퍼는 피스톤을 기준으로 양분된 실린더의 상부챔버 및 하부챔버에 외부유로를 각각 연결하고, 상기 외부유로에 발전 및 전력을 변환하는 장치를 연결한 구성으로, 외부유로로 인해 외형적인 크기가 커짐에 따라 설치에 따른 자유도에 불리한 단점이 있고, 또한 외부유로를 사용함에 따라 구성이 복잡한 단점이 있다.

또한, 종래의 회생댐퍼는 진동을 감쇠시키기 위한 댐핑 작동시 및 발전을 위한 작동시 가동부(피스톤로드)의 이동속도가 동일하며, 이로 인해 댐핑력을 조절하는 범위가 협소함에 따라 큰 댐핑력의 구현이 불가능하고, 특히 에너지 회수율이 낮아서 실제로 차량에 적용하기가 어려운 단점이 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

대한민국공개특허공보 10-2014-0010630호

본 발명은, 유성기어 타입 감속기를 구비한 차량용 회생댐퍼를 제공해서, 진동을 감쇠시키기 위한 댐핑 작동시에는 감속을 통해 가동부의 이동속도를 감속시킴에 따라 댐핑력의 조절범위를 크게 증대시킬 수 있게 되고 이를 통해 큰 댐핑력의 구현이 가능하며, 반대로 발전을 위한 작동시에는 감속기를 통해 회전속도를 증속시킴으로써 에너지 회수율을 크게 증대시킬 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 회생댐퍼는, 스테이터 및 로터가 결합된 댐퍼하우징; 상기 댐퍼하우징속으로 일단이 삽입되고 댐퍼하우징의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 설치된 볼크스루; 상기 댐퍼하우징내에 위치하고 볼스크루와 동력전달이 가능하도록 결합된 볼너트; 및 상기 댐퍼하우징과 볼너트에 연결되게 설치된 것으로 로터에서 볼너트쪽으로는 감속된 속도로 회전동력을 전달하고 볼너트에서 로터쪽으로는 증속된 속도록 회전동력을 전달하는 감속기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 댐퍼하우징은 내주면에 스테이터가 결합된 아우터하우징; 및 상기 아우터하우징의 내측에 위치하고 외주면에 로터가 결합된 인너하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 아우터하우징과 인너하우징사이에 설치된 베어링에 의해서 인너하우징이 아우터하우징속에서 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 감속기는 인너하우징과 결합되어서 일체로 회전하는 선기어; 상기 선기어와 치합된 유성기어; 상기 유성기어와 치합을 이루고 아우터하우징과 고정되게 결합된 링기어; 및 상기 선기어와 유성기어축을 매개로 연결되고 볼너트와 결합되어서 일체로 회전하는 캐리어;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 아우터하우징과 볼크스루중에서 어느 하나는 차체와 연결되고 다른 하나는 차륜과 연결되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 스테이터로 전류를 공급하는 기능 및 스테이터로부터 발전된 전기를 저장하는 기능을 구비한 전원부; 및 센서부로부터 전달된 신호를 이용해서 스테이터쪽으로의 전류공급을 제어하는 기능 및 스테이터로부터 발전된 교류를 직류로 변환하는 인버터 기능을 구비한 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 유성기어 타입의 감속기를 사용하는 회생댐퍼로서 진동을 감쇠시키기 위한 댐핑 작동시에는 감속기를 이용한 감속을 통해 댐핑력의 조절범위를 크게 증대시킬 수 있게 되는 바, 이를 통해 큰 댐핑력의 구현이 가능한 효과가 있다.

또한, 발전을 위한 작동시에는 감속기를 이용한 증속을 통해서 에너지 회수율을 크게 증대시킬 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 회생댐퍼의 사시도,
도 2는 도 1의 Ι-Ι선 단면도,
도 3은 도 2의 A부 확대도,
도 4는 본 발명에 적용된 유성기어 감속기의 사시도,
도 5는 도 4에서 캐리어를 제거한 상태의 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량용 회생댐퍼에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 회생댐퍼는 차량의 쇽업소버와 같이 차륜의 범프 및 리바운드시에 충격을 흡수하고 동시에 코일스프링의 진동을 신속히 감쇠시켜서 차고를 일정하게 유지하는 역할을 하며, 또한 차량 주행 중 노면의 조건에 따라 전체의 길이가 가변되는 운동을 하면서 전기에너지를 회수할 수 있는 발전기의 역할을 수행하는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 차량용 회생댐퍼는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 스테이터(10) 및 로터(20)가 결합된 댐퍼하우징(30); 상기 댐퍼하우징(30)속으로 일단이 삽입되고 댐퍼하우징(30)의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 설치된 볼크스루(40); 상기 댐퍼하우징(30)내에 위치하고 볼스크루(40)와 동력전달이 가능하도록 결합된 볼너트(50); 및 상기 댐퍼하우징(30)과 볼너트(50)에 연결되게 설치된 것으로 로터(20)에서 볼너트(50)쪽으로는 감속된 속도로 회전동력을 전달하고 볼너트(50)에서 로터(20)쪽으로는 증속된 속도록 회전동력을 전달하는 감속기(60);를 포함한다.

상기 스테이터(10, 고정자)와 로터(20, 회전자)는 모터를 구성하는 요소로서 통상적인 브러쉬리스(brushless) 모터인 것이 바람직하지만, 브러쉬를 갖는 모터나 또는 다른 유형의 모터도 사용이 가능할 것이다.

상기 스테이터(10)는 전원부로부터 전류를 인가받아서 자기력을 발생하는 코일이 되고, 상기 로터(20)는 스테이터(10)로 인가되는 전류의 세기 및 방향에 따라 회전속도가 가변되고 회전방향이 결정되는 영구자석이 된다.

상기 볼크스루(40)의 외주면에는 볼크스루(40)의 일단에서 타단까지 나선형으로 연결된 베어링 가이드홈(41)이 형성되고, 상기 볼너트(50)의 내주면에는 베어링 안착홈(51)이 형성되는 바, 상기 베어링 가이드홈(41)과 베어링 안착홈(51)을 통해서 다수개의 볼베어링(70)이 설치된 구조가 된다.

따라서, 볼너트(50)가 회전하면 볼스크루(40)는 길이방향을 따라 전진 및 후퇴 이동하고, 반대로 볼스크루(40)의 전진 및 후퇴 이동시에는 볼너트(50)가 회전하게 된다.

상기 댐퍼하우징(30)은 내주면에 스테이터(10)가 결합된 아우터하우징(31); 및 상기 아우터하우징(31)의 내측에 위치하고 외주면에 로터(20)가 결합된 인너하우징(32);을 포함한다.

상기 아우터하우징(31)과 인너하우징(32)은 볼스크루(40)의 이동을 위해 양단이 관통되게 형성되며, 특히 아우터하우징(31)의 일단에는 이물질 유입의 방지를 위해 하우징커버(80)가 결합된다.

상기 아우터하우징(31)과 인너하우징(32)사이에는 복수개의 베어링(91)이 설치되며, 이에 따라 인너하우징(32)은 베어링(91)에 의해서 아우터하우징(31)속에서 회전 가능하게 설치된 구조가 된다.

또한, 볼너트(50)도 아우터하우징(31)속에서 회전 가능하게 설치된 구조로, 이를 위해 볼너트(50)도 베어링(92)에 의해 회전 가능하게 지지된 구조를 갖는다.

본 발명에 따른 회생댐퍼가 차량에 설치될 때에 아우터하우징(31)과 볼크스루(40)중에서 어느 하나는 차체와 연결되고 다른 하나는 차륜과 연결된 구조를 갖도록 설치된다.

상기 감속기(60)는 인너하우징(32)과 결합되어서 일체로 회전하는 선기어(61); 상기 선기어(61)와 치합된 유성기어(62); 상기 유성기어(62)와 치합을 이루고 아우터하우징(31)과 고정되게 결합된 링기어(63); 및 상기 선기어(61)와 유성기어축(64)을 매개로 연결되고 볼너트(50)와 결합되어서 일체로 회전하는 캐리어(65);를 포함한다.

따라서, 선기어(61)로부터 캐리어(65)쪽으로 회전동력이 전달될 때에는 감속된 속도로 회전동력이 전달되고, 반대로 캐리어(65)로부터 선기어(61)쪽으로 회전동력이 전달될 때에는 증속된 속도로 회전동력이 전달된다.

상기와 같이 감속된 속도로 회전동력이 전달될 때에는 댐핑력의 조절범위를 크게 증대시킬 수 있게 되는 바, 이를 통해 큰 댐핑력의 구현이 가능한 장점이 있다.

그리고, 증속된 속도로 회전동력이 전달될 때에는 인너하우징(32)의 회전속도를 크게 증대시킬 수 있게 됨에 따라 에너지 회수율을 크게 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 스테이터(10)로 전류를 공급하는 기능 및 스테이터(10)로부터 발전된 전기를 저장하는 기능을 구비한 전원부(110); 및 센서부(120)로부터 전달된 신호를 이용해서 스테이터(10)쪽으로의 전류공급을 제어하는 기능 및 스테이터(10)로부터 발전된 교류를 직류로 변환하는 인버터 기능을 구비한 제어부(130);를 더 포함한다.

본 발명에 따른 회생댐퍼를 이용해서 댐핑력을 발휘할 때에 상기 제어부(130)는 센서부(120)로부터 전달된 신호에 의해서 차량의 자세 및 상태를 추정하고, 추정된 차량의 자세 및 상태에 따라 전원부(110)로부터 스테이터(10)로 인가되는 전류의 세기를 제어하게 되며, 볼스크루(40)는 감속기(60)를 통해서 전달된 감속된 회전속도로 직선 이동을 하게 됨으로써 큰 댐핑력의 구현이 가능하게 되는 바, 이에 따라 차량의 현 상태에 맞도록 큰 댐핑력을 발휘할 수 있게 됨으로써 신속하게 차량의 자세를 안정화시킬 수 있게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 회생댐퍼를 이용해서 에너지를 회수하기 위해 볼스크루(40)의 직선이동이 볼너트(50)로 전달되어서 볼너트(50)가 회전하면, 이때의 회전력은 유성기어 감속기(60)를 통해서 증속된 속도로 인너하우징(32)으로 전달되는 바, 따라서 인너하우징(32)의 회전속도가 크게 증속됨에 따라 큰 발전이 가능하게 되고, 이때에 스테이터(10)에서 발전된 교류전원은 제어부(130)의 인버터 기능을 통해 직류전원으로 변환된 후 전원부(110)로 저장이 된다.

상기 제어부(130)로 입력신호를 보내는 센서부(120)는 차량에 구비된 차속센서, 가속도센서, 요레이트센서, 차고센서 등을 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는, 댐퍼하우징(30)과 볼스크루(40) 및 볼너트(50)를 포함하는 회생댐퍼에서 유성기어 타입의 감속기(60)를 사용하는 구성으로, 이를 통해 진동을 감쇠시키기 위한 댐핑 작동시에는 감속기(60)를 이용한 감속을 통해 댐핑력의 조절범위를 크게 증대시킬 수 있게 되는 바, 이를 통해 큰 댐핑력의 구현이 가능한 장점이 있다.

또한, 발전을 위한 작동시에는 감속기(60)를 이용한 증속을 통해서 인너하우징(32)의 회전속도를 크게 증대시킬 수 있게 됨에 따라 에너지 회수율을 크게 증대시킬 수 있는 장점도 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 - 스테이터 20 - 로터
30 - 댐퍼하우진 40 - 볼스크루
50 - 볼너트 60 - 감속기
70 - 볼베어링 80 - 하우징커버
91,92 - 베어링 110 - 전원부
120 - 센서부 130 - 제어부

Claims

스테이터 및 로터가 결합된 댐퍼하우징;
상기 댐퍼하우징속으로 일단이 삽입되고 댐퍼하우징의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 설치된 볼크스루;
상기 댐퍼하우징내에 위치하고 볼스크루와 동력전달이 가능하도록 결합된 볼너트; 및
상기 댐퍼하우징과 볼너트에 연결되게 설치된 것으로 로터에서 볼너트쪽으로는 감속된 속도로 회전동력을 전달하고 볼너트에서 로터쪽으로는 증속된 속도록 회전동력을 전달하는 감속기를 포함하고;
상기 댐퍼하우징은 내주면에 스테이터가 결합된 아우터하우징; 및
상기 아우터하우징의 내측에 위치하고 외주면에 로터가 결합된 인너하우징;을 포함하고;
상기 아우터하우징과 볼크스루중에서 어느 하나는 차체와 연결되고 다른 하 나는 차륜과 연결되게 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 회생댐퍼.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 아우터하우징과 인너하우징사이에 설치된 베어링에 의해서 인너하우징이 아우터하우징속에서 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 회생댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 감속기는 인너하우징과 결합되어서 일체로 회전하는 선기어;
상기 선기어와 치합된 유성기어;
상기 유성기어와 치합을 이루고 아우터하우징과 고정되게 결합된 링기어; 및
상기 선기어와 유성기어축을 매개로 연결되고 볼너트와 결합되어서 일체로 회전하는 캐리어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 회생댐퍼.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 스테이터로 전류를 공급하는 기능 및 스테이터로부터 발전된 전기를 저장하는 기능을 구비한 전원부; 및
센서부로부터 전달된 신호를 이용해서 스테이터쪽으로의 전류공급을 제어하는 기능 및 스테이터로부터 발전된 교류를 직류로 변환하는 인버터 기능을 구비한 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 회생댐퍼.