KR102363421B1

KR102363421B1 - 자동차의 에너지 회수 댐퍼

Info

Publication number: KR102363421B1
Application number: KR1020150141216A
Authority: KR
Inventors: 박경열
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2022-02-15
Also published as: KR20170041582A

Abstract

서스펜션 댐퍼의 댐핑력을 이용하여 전기를 생성하되, 로터의 회전속도가 소정값 이상일 때 댐핑력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 자동차의 에너지 회수 댐퍼가 제공된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 에너지 회수 댐퍼는, 댐퍼 하우징과, 상기 댐퍼 하우징 내로 직선이동되는 볼스크류와, 상기 댐퍼 하우징 내에 회전 가능하게 배치되는 로터와, 상기 댐퍼 하우징 내에 고정되고 상기 로터와 이격되어 배치되는 스테이터와, 상기 댐퍼 하우징 내에 회전 가능하게 배치되고 상기 볼스크류가 직선이동됨에 따라 회전되어 상기 로터를 회전시키는 볼너트와, 상기 댐퍼 하우징 내에 결합되고 상기 로터의 회전속도가 소정값 이상일 때 상기 로터에 제동력을 가하는 브레이크 유닛을 포함한다.

Description

자동차의 에너지 회수 댐퍼{DAMPER FOR RETRIEVING ENERGY OF AN AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차의 에너지 회수 댐퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노면으로부터 차륜을 통해 차체로 전달되는 진동을 흡수하는 서스펜션 댐퍼에, 로터 및 스테이터를 설치하여 에너지를 회수 할 수 있는 자동차의 에너지 회수 댐퍼에 관한 것이다.

화석연료가 고갈되어 감에 따라 전기에너지를 이용하여 주행할 수 있는 자동차가 개발되었다. 상기 전기에너지를 이용하여 주행할 수 있는 자동차는 순수 전기에너지만으로 주행하는 전기자동차와, 내연기관 엔진 및 전기에너지를 병행하여 주행하는 하이브리드 자동차로 구분된다.

상기 전기자동차 및 상기 하이브리드 자동차는, 전기에너지를 저장하기 위한 배터리를 탑재하여야 하는 데, 자동차의 실내공간을 확보함과 아울러 연비향상을 위해서는 상기 배터리의 용량을 줄이는 것이 관건이다. 하지만, 상기 배터리의 용량을 줄이게 되면 전기에너지의 충전량이 적기 때문에, 자동차의 제동시에 회생제동을 이용하여 전기에너지를 충전할 수 있는 기술이 개발되었다.

하지만, 연비향상을 위해서, 상기 회생제동을 이용하여 전기에너지를 충전할 수 있는 기술 이외의 다른 기술의 연구가 계속되고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 서스펜션 댐퍼의 댐핑력을 이용하여 전기를 생성하되, 로터의 회전속도가 소정값 이상일 때 댐핑력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 자동차의 에너지 회수 댐퍼를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 에너지 회수 댐퍼는, 댐퍼 하우징과, 상기 댐퍼 하우징 내로 직선이동되는 볼스크류와, 상기 댐퍼 하우징 내에 회전 가능하게 배치되는 로터와, 상기 댐퍼 하우징 내에 고정되고 상기 로터와 이격되어 배치되는 스테이터와, 상기 댐퍼 하우징 내에 회전 가능하게 배치되고 상기 볼스크류가 직선이동됨에 따라 회전되어 상기 로터를 회전시키는 볼너트와, 상기 댐퍼 하우징 내에 결합되고 상기 로터의 회전속도가 소정값 이상일 때 상기 로터에 제동력을 가하는 브레이크 유닛을 포함한다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예에 의한 자동차의 에너지 회수 댐퍼는, 서스펜션 댐퍼의 댐핑력을 이용하여 전기를 생성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 로터의 회전속도가 소정값 이상일 때 댐핑력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과도 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 에너지 회수 댐퍼를 나타내는 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 브레이크 유닛을 나타내는 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 에너지 회수 댐퍼를 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 에너지 회수 댐퍼를 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 에너지 회수 댐퍼는, 자동차의 주행시에 노면으로부터 차륜을 통해 차체로 전달되는 진동을 흡수함과 아울러, 상기 진동을 이용하여 전기를 생성하는 장치이다. 즉, 상기 자동차의 에너지 회수 댐퍼는, 상기 차체 및 차륜을 연결하도록 설치된다.

상기 자동차의 에너지 회수 댐퍼는, 댐퍼 하우징(10)과, 댐퍼 하우징(10) 내로 상하 직선 이동되는 볼스크류(20)와, 댐퍼 하우징(10) 내에 회전 가능하게 배치되는 로터(30)와, 댐퍼 하우징(10) 내에 고정되고 로터(30)와 이격되어 배치되는 스테이터(40)와, 댐퍼 하우징(10) 내에 회전 가능하게 배치되고, 볼스크류(20)가 직선이동됨에 따라 회전되어 로터(30)를 회전시키는 볼너트(50)와, 댐퍼 하우징(10) 내에 결합되고 로터(30)의 회전속도가 소정값 이상일 때 로터(30)에 제동력을 가하는 브레이크 유닛(60)을 포함한다.

댐퍼 하우징(10)은 내부가 빈 구조인 중공 원통형으로 형성되고, 상기 중공에 로터(30), 스테이터(40), 볼너트(50) 및 브레이크 유닛(60)이 배치된다.

댐퍼 하우징(10)은 댐퍼 하우징(10)의 상부를 형성하는 어퍼 하우징(12)과, 댐퍼 하우징(10)의 하부를 형성하는 로워 하우징(14)을 포함한다.

어퍼 하우징(12)의 상단은 개구되고, 그 개구된 어퍼 하우징(12)의 상단에는 실링 캡(70)이 삽입되어 어퍼 하우징(12)의 내벽에 고정된다. 실링 캡(70)의 하측에는 와이퍼(80)가 배치된다. 와이퍼(80)는 볼스크류(20)가 댐퍼 하우징(10)의 내부로 삽이될 때 볼스크류(20)의 외주면에 붙은 이물질을 제거하여 볼너트(50) 내로 상기 이물질이 유입되지 않도록 한다. 와이퍼(80)는 실링 캡(70) 볼너트(50) 사이에 배치됨이 바람직하다.

그리고, 어퍼 하우징(12)의 하단에는 어퍼 하우징(12)의 나머지 부분에 비해 직경이 작게 형성된 삽입부(12a)가 형성된다. 삽입부(12a)는 하단이 개구된다.

로워 하우징(14)은 상부가 하부에 비해 직경이 크게 형성되고, 그 직경이 크게 형성된 상부의 상단은 개구된다. 그리고 로워 하우징(14)의 하단은 폐쇄된다.

어퍼 하우징(12)의 하단에 형성된 삽입부는, 로워 하우징(14)의 개구된 상단으로 삽입되어 로워 하우징(14)의 내벽에 밀착된 채로 로워 하우징(14)과 결합된다.

로터(30)는 내부가 빈 파이프 형상으로 형성되되, 상단에 반경방향으로 돌출된 볼너트 결합부(32)가 형성되고, 하단에는 반경방향으로 돌출된 브레이크 유닛 결합부(34)가 형성된다.

로터(30)는 브레이크 유닛 결합부(34)의 상측에 배치된 로터 베어링(35)을 통해 어퍼 하우징(12)의 삽입부(12a)의 내벽에 회전 가능하게 결합된다.

스테이터(40)는 볼너트 결합부(32) 및 브레이크 유닛 결합부(34) 사이에 해당하는 어퍼 하우징(12)의 내벽에 고정되어, 로터(30)로부터 반경방향으로 이격되어 배치된다.

볼너트(50)는 로터(30)의 상측에 배치되어, 하단이 로터(30)에 형성된 볼너트 결합부(32)에 결합된다. 볼너트(50)는 볼너트 베어링(55)을 통해 어퍼 하우징(12)의 내벽에 회전 가능하게 결합된다.

볼스크류(20)는 실링 캡(70), 와이퍼(80), 볼너트(50), 로터(30) 및 브레이크 유닛(60)을 관통하여 상하로 직선 이동 가능하게 설치된다. 볼스크류(20)의 상단은 어퍼 하우징(12)의 상단으로 돌출되고, 하단은 댐퍼 하우징(10)의 내에 배치된다. 볼스크류(20)의 외주면에는 볼너트(50)의 내주면에 배치된 볼과 맞물리는 나선이 형성된다. 따라서, 볼스크류(20)가 상하로 직선 이동됨에 따라 볼너트(50)가 회전되어 로터(30)를 회전시킨다. 로터(30)가 회전되면 스테이터(40)에 전류가 생성될 수 있고, 이 생성되는 전류를 회수하여 배터리에 저장하거나 사용할 수 있다.

상기 자동차의 에너지 회수 댐퍼가 자동차의 전륜에 설치되는 경우, 볼스크류(20)는 상단이 차체에 마운팅되고, 댐퍼 하우징(10)의 하단은 차륜의 너클에 마운팅된다. 상기 자동차의 에너지 회수 댐퍼가 상기 자동차의 전륜에 설치되는 경우, 상기 자동차가 주행시에 차륜이 노면으로부터 전달되는 진동에 의해 상하로 요동치는 것에 의해, 볼스크류(20)가 상하로 이동될 수 있다.

또한, 상기 자동차의 에너지 회수 댐퍼가 자동차의 후륜에 설치되는 경우, 볼스크류(20)는 상단이 차체에 마운팅되고, 하단은 차륜의 너클에 결합된 로워암에 마운팅된다. 상기 로워암은 일측이 상기 너클에 결합되고 타측이 좌우측 로워암을 연결하는 패널에 회전 가능하게 결합되어 있기 때문에, 상기 자동차의 에너지 회수 댐퍼가 상기 자동차의 후륜에 설치되는 경우에도, 상기 자동차가 주행시에 차륜이 노면으로부터 전달되는 진동에 의해 상하로 요동치는 것에 의해, 볼스크류(20)는 상하로 이동될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 에너지 회수 댐퍼는, 노면으로부터 차륜을 통해 차체로 전달되는 진동에 의해 볼스크류(20)가 상하로 직선이동될 때 로터(30)가 회전되는 것에 의해 전기를 생성함으로써, 상기 진동을 흡수하는 댐핑력이 생성되게 된다. 그런데, 상기 자동차가 주행중에 과속방지턱과 같은 돌기나, 팟홀과 같은 움푹페인곳을 지나갈 때, 볼스크류(20)는 평평한 노면을 지날 때에 비해 빠른 속도로 상하로 직선이동되게 되며, 이러한 경우 로터(30)가 전기를 생성할 수 있는 토크력 이상의 회전속도로 회전됨으로써 전기를 생성하지 못하게 되고, 이로 인해 상기 댐핑력이 저하되게 된다. 이를 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 에너지 회수 댐퍼는, 댐퍼 하우징(10) 내에 브레이크 유닛(60)이 결합되는 것이다.

브레이크 유닛(60)은 로터(30)의 회전속도가 소정값 이상일 때 로터(30)에 제동력을 가하여 로터(30)의 회전속도를 늦춰서, 로터(30)가 전기를 계속하여 생성할 수 있도록 함으로써, 상기 댐핑력이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.

아래에서는 브레이크 유닛(60)에 대해 자세히 살펴보기로 한다.

도 2는 도 1에 도시된 브레이크 유닛을 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 브레이크 유닛(60)은, 댐퍼 하우징(10)에 결합되고 서로 이격되는 한 쌍의 마그넷(62)과, 한 쌍의 마그넷(62) 사이에 배치되고 로터(30)의 브레이크 유닛 결합부(34)에 결합되어 로터(30)와 함께 회전되는 회전플레이트(64)를 포함한다.

한 쌍의 마그넷(62) 및 회전플레이트(64)는 모두 환형으로 형성된다. 마그넷(62)의 중심 및 회전플레이트(64)에 중심에는 볼스크류(20)가 관통하는 관통홀(65)이 형성된다. 한 쌍의 마그넷(62)은 동일한 직경으로 형성된다. 한 쌍의 마그넷(62)의 직경은 회전플레이트(64)의 직경보다 크게 형성된다.

한 쌍의 마그넷(62)은 댐퍼 하우징(10)에 고정된다. 한 쌍의 마그넷(62)에는 각각 체결홀(62a)이 원주방향을 따라 복수로 형성된다. 볼트와 같은 체결부재를 체결홀(62a)로 삽입하여 댐퍼 하우징(10)의 내측에 체결함으로써, 한 쌍의 마그넷(62)은 댐퍼 하우징(10)에 고정될 수 있다.

회전플레이트(64)는 비철금속으로 형성된다. 물론, 회전플레이트(64)는 한 쌍의 마그넷(62)이 전자기력을 생성하는 경우 와전류를 생성할 수 있는 도체이면 가능하다. 회전플레이트(64)에는 체결홀(64a)이 원주방향을 따라 복수로 형성된다. 볼트와 같은 체결부재를 체결홀(64a)로 삽입하여 로터(30)의 브레이크 유닛 결합부(34)에 체결함으로써, 회전플레이트(64)는 로터(30)에 결합될 수 있다.

회전플레이트(64)가 로터(30)와 함께 회전되는 동안에, 한 쌍의 마그넷(62)에 전류가 인가되면, 한 쌍의 마그넷(62)은 서로 반대극성의 전자기력을 발생시킨다. 이와 같이, 한 쌍의 마그넷(62)에 전자기력이 발생되는 경우, 회전플레이트(64)에는 한 쌍의 마그넷(62)에서 발생되는 전자기력에 의한 와전류가 발생되어, 회전플레이트(64)는 상기 와전류에 의해 회전속도가 늦춰지게 된다. 그런데, 회전플레이트(64)는 로터(30)의 브레이크 유닛 결합부(34)에 결합되어 있기 때문에, 회전플레이트(64)의 회전속도가 늦춰지면 로터(30)의 회전속도도 늦춰지게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 에너지 회수 댐퍼는, 서스펜션 댐퍼의 댐핑력을 이용하여 전기를 생성할 수 있고, 로터(30)의 회전속도가 소정값 이상일 때 댐핑력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 댐퍼 하우징 12: 어퍼 하우징
12a: 삽입부 14: 로워 하우징
20: 볼스크류 30: 로터
32: 볼너트 결합부 34: 브레이크 유닛 결합부
35: 로터 베어링 40: 스테이터
50: 볼너트 55: 볼너트 베어링
60: 브레이크 유닛 62: 마그넷
64: 회전플레이트 62a, 64a: 체결홀
65: 관통홀 70: 실링 캡
80: 와이퍼

Claims

댐퍼 하우징;
상기 댐퍼 하우징 내로 직선이동되는 볼스크류;
상기 댐퍼 하우징 내에 회전 가능하게 배치되는 로터;
상기 댐퍼 하우징 내에 고정되고, 상기 로터와 이격되어 배치되는 스테이터;
상기 댐퍼 하우징 내에 회전 가능하게 배치되고, 상기 볼스크류가 직선이동됨에 따라 회전되어 상기 로터를 회전시키는 볼너트; 및
상기 로터의 회전속도가 소정값 이상일 때 상기 로터에 제동력을 가하는 브레이크 유닛을 포함하고,
상기 브레이크 유닛은,
상기 댐퍼 하우징에 결합되고, 서로 이격되는 한 쌍의 마그넷과,
상기 한 쌍의 마그넷 사이에 배치되고, 상기 로터에 결합되어 로터와 함께 회전되는 회전플레이트를 포함하는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 볼너트는 상기 로터의 상단에 결합되고,
상기 브레이크 유닛은 상기 로터의 하단에 결합되는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 볼스크류는 상기 볼너트, 상기 로터 및 상기 브레이크 유닛을 관통 가능하게 설치되는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 볼너트를 상기 댐퍼 하우징에 회전 가능하게 결합하는 볼너트 베어링과,
상기 로터를 상기 댐퍼 하우징에 회전 가능하게 결합하는 로터 베어링을 더 포함하는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.
청구항 5에 있어서,
상기 댐퍼 하우징은, 어퍼 하우징과, 상기 어퍼하우징에 결합되는 로워 하우징을 포함하고,
상기 어퍼 하우징의 하단에는 상기 로워 하우징의 상단으로 삽입되어 상기 로워 하우징의 내벽에 결합되는 삽입부가 형성되는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.
청구항 6에 있어서,
상기 볼너트 베어링은 상기 어퍼 하우징의 내벽에 결합되고,
상기 로터 베어링은 상기 삽입부의 내벽에 결합되는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 로터는,
상단에 상기 볼너트와 결합되는 볼너트 결합부가 반경방향으로 돌출 형성되고,
하단에 상기 브레이크 유닛과 결합되는 브레이크 유닛 결합부가 반경방향으로 돌출 형성되는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.
청구항 8에 있어서,
상기 스테이터는 상기 볼너트 결합부 및 상기 브레이크 유닛 결합부 사이에 배치되는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 댐퍼 하우징은 상단이 개구되고,
상기 댐퍼 하우징의 개구된 상단으로 삽입되어, 상기 댐퍼 하우징의 내벽에 고정되고, 상기 볼스크류가 관통하는 실링 캡;을 더 포함하는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 볼스크류의 외주면에는 상기 볼너트의 내주면에 배치된 볼과 맞물리는 나선이 형성되는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 볼스크류는 차체에 마운팅되고, 상기 댐퍼 하우징은 차륜의 너클에 결합된 로워암에 마운팅되는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 볼스크류는 차체에 마운팅되고, 상기 댐퍼 하우징은 차륜의 너클에 마운팅되는 자동차의 에너지 회수 댐퍼.