KR102254147B1 - 차량용 현가장치 - Google Patents

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Abstract

차량용 현가장치에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 차량용 현가장치는: 차량의 진동에 의해 진동 운동하는 로어암; 로어암에 연결되어 로어암의 진동 운동을 전달받는 감속기; 및 감속기에 연결되고, 감속기로부터 동력을 전달받는 모터부를 포함하고, 감속기는, 하우징; 하우징에 회전 가능하게 장착되고, 로어암에 연결되어 로어암의 진동에 의해 회전하는 입력축부; 입력축부의 회전력을 전달받는 기어부; 기어부로부터 동력을 전달받는 출력축부; 및 기어부와 출력축부의 연결을 선택적으로 이어주는 클러치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 현가장치{SUSPENSION FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 운행시 발생되는 상하 운동을 회수하여 발전하는 차량용 현가장치에 관한 것이다.
현가장치는 스프링과 댐퍼(damper, 또는 shock absorber) 및 스테빌라이저 바(stabilizer bar) 등으로 구성되어, 스프링 상수와 댐핑력(damping force 또는 감쇠력) 그리고 차고 조종의 3가지 기능을 통해 차량의 승차감과 안정성을 개선하는 역할을 한다.
이 중 댐퍼는 그 내부에 충진된 오일을 내부에서 상·하로 순환시키면서 충격과 진동을 감쇄시키도록 순환통로를 형성하는 피스톤 어셈블리를 구비하게 된다. 이에 따라, 차량의 선회나 주행에 따라 차륜에 범프(bump)와 리바운드(rebound) 또는 선회력이 가해지면 너클 부위를 통해 쇽업서버가 상·하로 진동하면서 범프와 리바운드에 따른 충격을 흡수·완충함과 더불어 차량의 선회시 안정성을 유지하게 된다.
종래기술의 현가장치에서 차량이 운행될 때 발생되는 상하운동을 흡수하여 차체의 자세는 안정화시키는 댐퍼를 이용하여 발전을 하는 기술이 개시되어 있다. 이러한 구조의 현가장치는 랙, 피니언과 베벨기어를 이용하여 직선 운동을 회전 운동으로 변환하여 에너지를 발전하거나, 볼스크류를 이용하여 직선 운동을 회전 운동으로 변환하여 에너지를 발전한다.
종래기술의 모터와 볼스크류 또는 랙, 피니언 구성으로 이루어지는 현가장치의 발전장치는 모터와 동력전달장치가 직접 연결되어 작동된다. 직접 연결은 모터와 동력전달장치 사이에 강한 반력이나 층격 발생시 상호간이 내구성에 문제가 발생된다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0971152호(2010.07.13 등록, 발명의 명칭: 차량의 현가장치를 이용한 발전장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량 운행시 발생되는 상하 운동을 회수하여 발전하는 차량용 현가장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 현가장치는: 차량의 진동에 의해 진동 운동하는 로어암; 상기 로어암에 연결되어 상기 로어암의 진동 운동을 전달받는 감속기; 및 상기 감속기에 연결되고, 상기 감속기로부터 동력을 전달받는 모터부를 포함하고, 상기 감속기는, 하우징; 상기 하우징에 회전 가능하게 장착되고, 상기 로어암에 연결되어 상기 로어암의 진동에 의해 회전하는 입력축부; 상기 입력축부의 회전력을 전달받는 기어부; 상기 기어부로부터 동력을 전달받는 출력축부; 및 상기 기어부와 상기 출력축부의 연결을 선택적으로 이어주는 클러치부를 포함한다.
본 발명에서 상기 기어부는, 상기 하우징에 장착되고, 상기 입력축부를 회전 가능하게 지지하는 제1선기어; 상기 입력축부에 연결되는 연결축부의 일측에 회전 가능하게 장착되고, 상기 입력축부의 회전방향에 따라 동일방향으로 회전되는 제1유성기어; 상기 연결축부의 타측에 회전 가능하게 장착되고, 상기 제1유성기어의 회전방향에 따라 동일방향으로 회전되는 제2유성기어; 상기 제2유성기어와 내측면에 치합되고, 상기 제2유성기어의 회전방향에 따라 동일방향으로 회전되는 링기어; 및 상기 제2유성기어와 외측면에 치합되고, 상기 제2유성기어의 회전방향과 반대방향으로 회전되는 제2선기어를 포함한다.
본 발명에서 상기 출력축부는, 상기 제2선기어의 회전에 따라 회전되는 제1출력축부; 및 상기 클러치부에 의해 선택적으로 연결되어 상기 제1출력축부 또는 상기 링기어의 회전이 선택적으로 전달되어 회전되는 제2출력축부를 포함한다.
본 발명에서 상기 클러치부는 일방향으로 회전되는 동력을 전달한다.
본 발명에서 상기 클러치부는, 상기 제1출력축부와 상기 제2출력축부 사이에 개재되고, 일방향으로 회전되는 상기 제1출력축부의 동력을 상기 제2출력축부로 전달하는 제1클러치부를 포함한다.
본 발명에서 상기 클러치부는, 상기 링기어와 상기 제2출력축부 사이에 개재되고, 일방향으로 회전되는 상기 제1출력축부 또는 상기 링기어의 동력을 상기 제2출력축부로 전달하는 제2클러치부를 포함한다.
본 발명에서 상기 로어암의 로어암축과 상기 감속기를 연결하고, 상기 로어암축의 회전력을 상기 감속기로 전달하는 벨트부를 더 포함한다.
본 발명에 따른 차량용 현가장치는 차량 운행시 발생되는 진동 등의 상하 운동을 회수하여 발전하여 에너지를 재활용할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 상하 운동 등을 회수하여 에너지를 재활용하는 동시에 차량의 진동 등을 흡수할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 입력축부의 회전방향에 관계없이 모터부에 일정한 방향으로 동력을 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기에서 일방향으로 회전되는 입력축부에 따른 작동을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기에서 타방향으로 회전되는 입력축부에 따른 작동을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명이 일 실시예에 따른 감속기에서 작동 순서를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 현가장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 현가장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기에서 일방향으로 회전되는 입력축부에 따른 작동을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기에서 타방향으로 회전되는 입력축부에 따른 작동을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명이 일 실시예에 따른 감속기에서 작동 순서를 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 현가장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가장치는 로어암(100), 감속기(200), 모터부(300)를 포함한다. 로어암(100)은 차량의 진동에 의해 상하로 진동한다. 로어암(100)은 크로스 멤버(미도시)나 프레임(미도시)에 연결되고, 외측은 볼 조인트로 조향 너클(미도시)에 연결되어, 주행 시 노면 충격과 조향 기구 작용에 따른 높낮이, 각도 변화, 진동을 흡수한다.
감속기(200)는 로어암(100)에 연결되어, 로어암(100)의 상하 진동 운동을 전달받는다. 모터부(300)는 감속기(200)에 연결되고, 감속기(200)로부터 동력을 전달받는다. 모터부(300)는 감속기(200)로 전달받은 동력을 충전하여 저장하거나 직접 사용할 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가장치에서 감속기(200)는 하우징(10), 입력축부(20), 기어부(30), 출력축부(40), 클러치부(50)를 포함한다.
하우징(10)은 기어부(30), 클러치부(50)를 내부에 수용하는 공간을 제공하고, 하우징(10)의 일측(도 2 기준 좌측)으로 입력축부(20)가 관통되고, 하우징(10)의 타측(도 2 기준 우측)에 모터부(500)를 향해 출력축부(40)가 관통된다.
입력축부(20)는 하우징(10)의 일측(도 2 기준 좌측)에 회전 가능하게 장착되고, 로어암(100)에 연결되어, 로어암(100)의 작동에 의해 회전된다. 입력축부(20)는 로어암(100)에 유격을 가지게 설치된다. 입력축부(20)는 입력축 연장부(20a)를 포함하는 것으로, 입력축 연장부(20a)는 입력축부(20)의 일측(도 3 기준 우측부)에서 상하방향으로 수직하게 연장 형성된다. 입력축 연장부(20a)에는 연결축부(34)가 연결된다.
기어부(30)는 복수의 기어의 조합으로 이루어져, 입력축부(20)의 회전력을 전달받아 출력축부(40)로 전달한다. 기어부(30)는 제1선기어(31), 제1유성기어(33), 제2유성기어(35), 링기어(37), 제2선기어(39)를 포함한다.
제1선기어(31)는 하우징(10)에 장착되고, 입력축부(20)를 회전 가능하게 지지한다. 제1선기어(31)는 하우징(10)의 일측면(도 3 기준 좌측면)에 고정되게 장착되고, 내부의 관통공에 입력축부(20)가 회전 가능하게 지지한다. 또는 제1선기어(31)는 입력축부(20)의 회전에 관계없이 자유 회전 가능하게 하우징(10)에 장착된다. 제1선기어(31)의 외측면에는 제1유성기어(33)와 치합되게 기어가 형성되어 입력축부(20)의 회전에 관계없이 제1유성기어(33)의 회전에 따라 회전되거나, 제1유성기어(33)와 치합되는 기어가 형성되지 않는다.
제1유성기어(33)는 입력축부(20)의 입력축 연장부(20a)에 연결되는 연결축부(34)의 일측(도 3 기준 좌측)에 회전 가능하게 장착된다. 제1유성기어(33)는 입력축부(20)의 회전방향에 따라 동일방향으로 회전된다.
제2유성기어(35)는 입력축부(20)의 입력축 연장부(20a)에 연결되는 연결축부(34)의 타측(도 3 기준 우측)에 회전 가능하게 장착된다. 제2유성기어(35)는 제1유성기어(33)와 연결축부(34)에 의해 연결되고, 제1유성기어(33)의 회전방향에 따라 동일방향으로 회전된다.
링기어(37)는 제2유성기어(35)와 내측면에 치합되고, 제2유성기어(35)의 회전방향에 따라 동일방향으로 회전된다. 제2선기어(39)는 제2유성기어(35)와 외측면에 치합되고, 제2유성기어(35)의 회전방향과 반대방향으로 회전된다.
제2선기어(39)는 제2유성기어(35)의 외측면에 치합되고, 제2유성기어(35)의 회전방향과 반대방향으로 회전된다.
출력축부(40)는 기어부(30)로부터 동력을 전달받아 모터부(300)로 동력을 전달한다. 출력축부(40)는 모터부(300)와 연결된다. 출력축부(40)는 제1출력축부(41)와 제2출력축부(43)를 포함한다.
제1출력축부(41)는 제2선기어(39)와 연결되고, 제2선기어(39)의 회전에 따라 회전된다. 제1출력축부(41)는 제2선기어(39)의 회전방향과 동일방향으로 회전된다.
제2출력축부(43)는 일측(도 3 기준 좌측)이 제1출력축부(41)와 제1클러치부(51)에 의해 연결되고, 타측(도 3 기준 중심측)이 링기어(37)와 연결된다. 제2출력축부(43)는 클러치부(50)에 의해 선택적으로 연결되어 제1출력축부(41) 또는 링기어(37)의 회전이 선택적으로 전달되어 회전된다. 즉, 제1클러치부(51)에 의해 제1출력축부(41)의 회전이 전달되면, 제2출력축부(43)는 제1클러치부(51)의 회전과 동일방향으로 회전된다. 한편, 제2클러치부(53)에 의해 링기어(37)의 회전이 전달되면, 제2출력축부(43)는 링기어(37)의 회전과 동일방향으로 회전된다. 클러치부(50)의 작동은 하기에서 설명한다.
클러치부(50)는 기어부(30)와 출력축부(40) 사이에 개재되어, 기어부(30)와 출력축부(40)의 연결을 끊거나 이어주면서 선택적으로 연결한다. 본 발명에서 클러치부(50)는 일방향으로 회전되고, 타방향으로는 회전되지 않는 원웨이(one-way) 클러치로 이루어진다. 클러치부(50)는 제1클러치부(51)와 제2클러치부(53)를 포함한다. 본 발명에서 클러치부(50)가 동력을 전달하는 일방향 회전은 시계방향(CW, clockwise)으로 한다. 상술한 클러치부(50)의 일방향 회전은 선택적이며, 반시계방향(CCW, counter clockwise)을 일방향 회전으로 선택될 수 있다.
제1클러치부(51)는 제1출력축부(41)와 제2출력축부(43) 사이에 개재되고, 일방향으로 회전되는 제1출력축부(41)에 따라 회전되면서 제2출력축부(43)를 회전시킨다. 제1출력축부(41)가 타방향으로 회전된다면, 제1클러치부(51)는 프리 휠링(free wheeling)되면서 제1출력축부(41)의 회전 동력을 제2출력축부(43)로 전달하지 않는다.
제2클러치부(53)는 링기어(37)와 제2출력축부(43) 사이에 개재되고, 일방향으로 회전되는 링기어(37)에 따라 회전되면서 제2출력축부(43)를 회전시킨다. 링기어(37)가 타방향으로 회전된다면, 제2클러치부(53)는 프리 휠링(free wheeling)되면서 링기어(37))의 회전 동력을 제2출력축부(43)로 전달하지 않는다.
도 2 및 도 3는 입력축부(20)가 반시계방향(CCW, counter clockwise)으로 회전되는 예를 도시한 것이다. 입력축부(20)가 반시계방향으로 회전되면, 입력축부(20)와 연동되어 제1유성기어(33)가 반시계방향으로 회전되고, 제1유성기어(33)와 연결축부(34)로 연결된 제2유성기어(35)도 반시계방향으로 회전된다.
제2유성기어(35)와 내측면에 치합되는 링기어(37)도 반시계방향으로 회전되고, 제2클러치부(53)로 전달한다. 제2클러치부(53)는 전달받은 링기어(37)의 반시계방향 회전을 제2출력축부(53)로 전달하지 않는다.
한편, 제2선기어(39)는 반시계방향으로 회전되는 제2유성기어(35)와 반대방향인 시계방향으로 회전된다. 제2선기어(39)와 연결된 제1출력축부(41)는 시계방향으로 회전되고, 제1출력축부(41)와 제2출력축부(43) 사이에 개재된 제1클러치부(51)는 제1출력축부(41)의 시계방향 회전을 제2출력축부(43)로 전달한다. 제2출력축부(43)와 연결된 모터부(500)의 모터축도 시계방향으로 회전된다.
도 4는 입력축부(20)가 시계방향(CW, clockwise)으로 회전되는 예를 도시한 것이다. 입력축부(20)가 시계방향으로 회전되면, 입력축부(20)와 연동되어 제1유성기어(33)가 시계방향으로 회전되고, 제1유성기어(33)와 연결축부(34)로 연결된 제2유성기어(35)도 시계방향으로 회전된다.
제2유성기어(35)와 내측면에 치합되는 링기어(37)도 시계방향으로 회전되고, 제2클러치부(53)로 전달한다. 제2클러치부(53)는 전달받은 링기어(37)의 시계방향 회전을 제2출력축부(53)로 전달한다. 제2출력축부(43)와 연결된 모터부(500)의 모터축도 시계방향으로 회전된다.
한편, 제2선기어(39)는 시계방향으로 회전되는 제2유성기어(35)와 반대방향인 반시계방향으로 회전된다. 제2선기어(39)와 연결된 제1출력축부(41)는 반시계방향으로 회전되고, 제1출력축부(41)와 제2출력축부(43) 사이에 개재된 제1클러치부(51)는 제1출력축부(41)의 반시계방향 회전을 제2출력축부(43)로 전달하지 않는다.
상술한 바와 같이, 입력축부(20)가 로어암(100)으로 전달받은 진동에 의해 반시계방향 또는 시계방향으로 회전되는 경우에 관계없이, 모터부(500)에는 일방향(본 발명의 실시예에서는 시계방향)으로 회전되는 것이 전달된다. 즉, 모터 및 기타 부품들로 인해 발생되는 회전관성에 영향을 받지 않는다. 따라서 지속적인 에너지 회수와 승차감 제어를 할 수 있다.
도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에서 로어암(100)와 감속기(200) 사이에 벨트부(400)가 장착되는 예를 설명한다. 벨트부(400)는 로어암(100)의 로어암축(110)과 감속기(200)의 입력축부(20)를 연결하는 것으로, 로어암축(100)의 회전을 감속기(200)의 입력축부(20)로 전달한다. 벨트부(400)는 벨트, 체인 등의 방식으로 이루어질 수 있다. 벨트부(400)는 로어암(100)과 감속기(200)의 중심축이 서로 일치하지 않는 경우 등에 적용될 수 있다. 감속기(200)와 모터부(300)의 구성 및 작동을 상술한 내용으로 갈음한다.
본 발명에 따른 차량용 현가장치는 차량 운행시 발생되는 진동 등의 상하 운동을 회수하여 발전하여 에너지를 재활용할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 상하 운동 등을 회수하여 에너지를 재활용하는 동시에 차량의 진동 등을 흡수할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 입력축부의 회전방향에 관계없이 모터부에 일정한 방향으로 동력을 전달할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 하우징 20: 입력축부
20a: 입력축 연장부 30: 기어부
31: 제1선기어 33: 제1유성기어
34: 연결축부 35: 제2유성기어
37: 링기어 39: 제2선기어
40: 출력축부 41: 제1출력축부
43: 제2출력축부 50: 클러치부
51: 제1클러치부 53: 제2클러치부
100: 로어암 110: 로어암축
200: 감속기 300: 모터부
400: 벨트부

Claims (7)

  1. 차량의 진동에 의해 진동 운동하는 로어암;
    상기 로어암에 연결되어 상기 로어암의 진동 운동을 전달받는 감속기; 및
    상기 감속기에 연결되고, 상기 감속기로부터 동력을 전달받는 모터부를 포함하고,
    상기 감속기는,
    하우징;
    상기 하우징에 회전 가능하게 장착되고, 상기 로어암에 연결되어 상기 로어암의 진동에 의해 회전하는 입력축부;
    상기 입력축부의 회전력을 전달받는 기어부;
    상기 기어부로부터 동력을 전달받는 출력축부; 및
    상기 기어부와 상기 출력축부의 연결을 선택적으로 이어주는 클러치부를 포함하고,
    상기 기어부는,
    상기 하우징에 장착되고, 상기 입력축부를 회전 가능하게 지지하는 제1선기어;
    상기 입력축부에 연결되는 연결축부의 일측에 회전 가능하게 장착되고, 상기 입력축부의 회전방향에 따라 동일방향으로 회전되는 제1유성기어;
    상기 연결축부의 타측에 회전 가능하게 장착되고, 상기 제1유성기어의 회전방향에 따라 동일방향으로 회전되는 제2유성기어;
    상기 제2유성기어와 내측면에 치합되고, 상기 제2유성기어의 회전방향에 따라 동일방향으로 회전되는 링기어; 및
    상기 제2유성기어와 외측면에 치합되고, 상기 제2유성기어의 회전방향과 반대방향으로 회전되는 제2선기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 출력축부는,
    상기 제2선기어의 회전에 따라 회전되는 제1출력축부; 및
    상기 클러치부에 의해 선택적으로 연결되어 상기 제1출력축부 또는 상기 링기어의 회전이 선택적으로 전달되어 회전되는 제2출력축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 클러치부는 일방향으로 회전되는 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 클러치부는,
    상기 제1출력축부와 상기 제2출력축부 사이에 개재되고, 일방향으로 회전되는 상기 제1출력축부의 동력을 상기 제2출력축부로 전달하는 제1클러치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 클러치부는,
    상기 링기어와 상기 제2출력축부 사이에 개재되고, 일방향으로 회전되는 상기 제1출력축부 또는 상기 링기어의 동력을 상기 제2출력축부로 전달하는 제2클러치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로어암의 로어암축과 상기 감속기를 연결하고, 상기 로어암축의 회전력을 상기 감속기로 전달하는 벨트부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
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