KR102517175B1 - 차량용 전동식 댐퍼 - Google Patents

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Abstract

차량용 전동식 댐퍼에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 차량용 전동식 댐퍼는: 차체에 고정되는 하우징몸체와, 일측은 차륜의 너클에 연결되며 타측은 하우징몸체의 내측으로 연장되며 측면에는 랙기어가 형성되는 기어바와, 기어바의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 설치되며 랙기어에 맞물리며 회전이 이루어지는 제1교차기어부와, 제1교차기어부에 맞물려서 회전되며 기어바에 평행하게 회전축이 설치되는 제1동력전달기어부와, 제1동력전달기어부에 맞물려 회전되며 기어바의 외측을 감싸는 형태로 설치되는 회전자 및 회전자와 마주하는 하우징몸체의 내측에 설치되어 자력을 구비하는 고정자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 전동식 댐퍼{ELECTRIC TYPE DAMPER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 전동식 댐퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 댐퍼로 전달되는 에너지를 이용하여 전기를 발생시키며, 차량의 운전 상태에 따라 차륜의 댐퍼 동작을 제어할 수 있는 차량용 전동식 댐퍼에 관한 것이다.
일반적으로, 차량은 주행시 노면의 요철이나 엔진의 구동에 의해서 진동이 발생하게 되는데 이러한 진동을 억제하기 위해 댐퍼가 설치된다.
댐퍼는 차량의 주행시 노면으로부터 전달되는 진동을 액슬에서 일정부분을 감쇄시키기 위해서 장착된다. 댐퍼에 모터를 추가하여 댐퍼의 동작을 제어하는 구성이 제시되었으나, 차량 외부에서 댐퍼로 전달된 에너지를 전기 발전에 사용하지 못하는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2013-0024002호(2013.03.08 공개, 발명의 명칭: 차량용 전동댐퍼)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 댐퍼로 전달되는 에너지를 이용하여 전기를 발생시키며, 차량의 운전 상태에 따라 차륜의 댐퍼 동작을 제어할 수 있는 차량용 전동식 댐퍼를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 전동식 댐퍼는: 차체에 고정되는 하우징몸체와, 일측은 차륜의 너클에 연결되며 타측은 하우징몸체의 내측으로 연장되며 측면에는 랙기어가 형성되는 기어바와, 기어바의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 설치되며 랙기어에 맞물리며 회전이 이루어지는 제1교차기어부와, 제1교차기어부에 맞물려서 회전되며 기어바에 평행하게 회전축이 설치되는 제1동력전달기어부와, 제1동력전달기어부에 맞물려 회전되며 기어바의 외측을 감싸는 형태로 설치되는 회전자 및 회전자와 마주하는 하우징몸체의 내측에 설치되어 자력을 구비하는 고정자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제1교차기어부는, 기어바와 마주하는 위치에 회전 가능하게 설치되며 랙기어에 맞물려 회전하는 제1피니언기어 및 제1피니언기어에서 연장되어 원추형의 기어를 형성하는 제1연결기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제1동력전달기어부는, 제1연결기어의 회전축과 교차하는 회전축을 구비하며 원추형의 기어를 형성하는 제1베벨기어 및 제1베벨기어에서 연장되며 회전자의 외측에 맞물리는 기어를 구비하며 회전자와 함께 회전을 하는 제1전달기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 기어바를 사이에 두고 제1교차기어부와 마주하는 위치에 설치되며 랙기어에 맞물리며 회전하는 제2교차기어부 및 기어바에 평행하게 회전축이 설치되어 제2교차기어부에 맞물려서 회전되며 제1동력전달기어부와 함께 회전자의 외측에 맞물려서 회전되는 제2동력전달기어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제2교차기어부는, 기어바와 마주하는 위치에 회전 가능하게 설치되며 랙기어에 맞물려 회전하는 제2피니언기어 및 제2피니언기어에서 연장되어 원추형의 기어를 형성하는 제2연결기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제2동력전달기어부는, 제2연결기어의 회전축과 교차하는 회전축을 구비하며 원추형의 기어를 형성하는 제2베벨기어 및 제2베벨기어에서 연장되며 회전자의 외측에 맞물리며 회전을 하는 제2전달기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 회전자와 고정자는 사륜휠구동 차량의 각 차륜에 설치되며, 기어바의 설치길이 및 이동속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 전동식 댐퍼는, 차량의 외부에서 전달되는 충격에 의해 기어바가 직선 이동을 하며, 기어바에 맞물려서 회전되는 기어에 의해 회전자가 회전되어 전기를 발생시키므로 에너지를 절감할 수 있다.
또한 본 발명은, 차량의 각 차륜마다 고정자와 회전자와 기어바를 포함한 본 발명의 구성들이 설치되므로, 차량의 운전 상태에 따라 각 차륜의 댐퍼 동작을 제어하여 안정적인 주행환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 댐퍼가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 댐퍼를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 댐퍼의 내부구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스부의 주요 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스부의 동작상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 댐퍼를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 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 전동식 댐퍼가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 댐퍼를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 댐퍼의 내부구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스부의 주요 구성을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스부의 동작상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 댐퍼(1)는, 차체에 고정되는 하우징몸체(20)와, 일측은 차륜(10)의 너클(15)에 연결되며 타측은 하우징몸체(20)의 내측으로 연장되며 측면에는 랙기어(32)가 형성되는 기어바(30)와, 기어바(30)의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 설치되며 랙기어(32)에 맞물리며 회전이 이루어지는 제1교차기어부(50)와, 제1교차기어부(50)에 맞물려서 회전되며 기어바(30)에 평행하게 회전축이 설치되는 제1동력전달기어부(60)와, 제1동력전달기어부(60)에 맞물려 회전되며 기어바(30)의 외측을 감싸는 형태로 설치되는 회전자(100)와, 회전자(100)와 마주하는 하우징몸체(20)의 내측에 설치되어 자력을 구비하는 고정자(110)와, 기어바(30)를 사이에 두고 제1교차기어부(50)와 마주하는 위치에 설치되며 랙기어(32)에 맞물리며 회전하는 제2교차기어부(70) 및 기어바(30)에 평행하게 회전축이 설치되어 제2교차기어부(70)에 맞물려서 회전되며 제1동력전달기어부(60)와 함께 회전자(100)의 외측에 맞물려서 회전되는 제2동력전달기어부(80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
차량용 전동식 댐퍼(1)는, 충격 감쇄가 요구되는 더블위시본, 맥퍼슨 스트럿, CTBA 등의 모든 현가장치에 적용이 가능하다. 차량용 전동식 댐퍼(1)는 현가장치의 상하 운동에 의해 기어박스부(40)의 각 구성들이 동작되어 회전자(100)를 회전시키며, 회전자(100)의 회전에 의해 전기가 발전되어 에너지 회수 동작을 하는 기술사상 안에서 다양한 변형이 가능하다.
차량의 각 차륜(10)에는 너클(15)이 설치되며, 너클(15)과 차체를 연결하는 차량용 전동식 댐퍼(1)에 의해 차체의 진동을 저감시키면서 전기에너지를 얻을 수 있다. 또는 차량의 제어부를 통해 회전자(100)의 회전을 제어하므로 차량용 전동식 댐퍼(1)의 댐핑력과 댐핑속도를 조절할 수 있다.
하우징몸체(20)는 차체에 고정되며 내측에 작동공간을 형성하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 하우징몸체(20)는 원통형의 파이프 형상이며, 하우징몸체(20)의 일측(도 3기준 상측)에는 하우징커버(22)가 설치된다. 하우징커버(22)는 차체의 마운트 브라켓에 연결되므로, 하우징몸체(20)의 상측은 차체에 고정된다. 하우징몸체(20)와 차체의 사이에 별도의 하우징커버(22)가 설치될 수 있다. 하우징커버(22)에는 차체측 마운트 브라켓이 연결되며, 하우징커버(22)와 하우징몸체(20)는 용접에 의해 서로 고정된다.
기어바(30)의 일측은 차륜(10)의 너클(15)에 연결되며 타측은 하우징몸체(20)의 내측으로 연장되며, 기어바(30)의 측면에는 랙기어(32)가 형성된다. 사각단면을 구비한 막대 형상의 기어바(30) 측면에는 상하 길이방향으로 랙기어(32)가 형성된다. 기어바(30)의 하측이 너클(15)에 직접 연결될 수 있으며, 너클브라켓(130)을 매개로 너클(15)에 연결될 수도 있다.
기어박스부(40)는 하우징몸체(20)의 내측에 설치되며, 기어바(30)의 직선운동을 회전운동으로 변환시켜 회전자(100)를 회전시키는 기술사상 안에서 다양한 종류의 기어장치가 사용될 수 있다. 기어박스부(40)는 랙앤 피니언 기어와 베벨기어를 사용하여 직선운동을 회전운동으로 변환시킨다. 일 실시예에 따른 기어박스부(40)는 제1교차기어부(50)와 제2교차기어부(70)와 제1동력전달기어부(60)와 제2동력전달기어부(80)를 포함한다.
제1교차기어부(50)는 기어바(30)의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 설치되며, 랙기어(32)에 맞물리며 회전이 이루어지는 기술사상 안에서 기어 형상의 변화가 다양하게 이루어질 수 있다. 일 실시예에 따른 제1교차기어부(50)는, 기어바(30)와 마주하는 위치에 회전 가능하게 설치되며 랙기어(32)에 맞물려 회전하는 제1피니언기어(52) 및 제1피니언기어(52)에서 연장되어 원추형의 기어를 형성하는 제1연결기어(54)를 포함한다.
하우징몸체(20)가 상하 방향으로 설치되며, 하우징몸체(20)의 내측에 위치하는 기어바(30)도 상하 방향으로 설치되는 경우, 제1피니언기어(52)의 회전축은 좌우 수평방향으로 설치된다. 즉 제1피니언기어(52)의 회전축은 기어바(30)의 이동방향에 대하여 직각으로 교차하는 방향으로 설치된다. 제1피니언기어(52)를 회전 가능하게 지지하는 회전축은 하우징몸체(20)부의 내측에 설치된다.
제1피니언기어(52)는 원통 형상으로 형성되며, 외주면을 따라 랙기어(32)에 맞물리는 기어가 형성된다.
제1연결기어(54)는 제1피니언기어(52)와 같은 회전축에 설치되며, 제1피니언기어(52)에 연결되어 제1피니언기어(52)와 함께 회전한다. 제1연결기어(54)는 원추형으로 형성되며, 원추형으로 형성된 부품의 외주면 둘레를 따라 기어가 형성된다.
제1동력전달기어부(60)는 제1교차기어부(50)에 맞물려서 회전되며, 기어바(30)에 평행하게 회전축이 설치되는 기술사상 안에서 다양한 종류의 기어가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 제1동력전달기어부(60)는 제1베벨기어(62)와 제1전달기어(64)를 포함한다.
제1베벨기어(62)는 제1연결기어(54)의 회전축과 교차하는 회전축을 구비하며 원추형의 기어를 형성한다. 제1연결기어(54)와 제1베벨기어(62)는 각각 원뿔 모양으로 형성되며, 직각으로 만나서 두 축 사이에 운동을 전달하는 교축기어이다.
제1베벨기어(62)의 회전축은 기어바(30)와 평행하게 설치되며, 제1연결기어(54)의 회전축과는 직각을 이룬다.
제1전달기어(64)는 제1베벨기어(62)에서 연장되며, 회전자(100)의 외측에 맞물리는 기어를 구비하며 회전자(100)와 함께 회전을 한다. 제1전달기어(64)는 원통형으로 형성되며, 회전자(100)의 외측에 맞물려서 회전된다.
제2교차기어부(70)는 기어바(30)를 사이에 두고 제1교차기어부(50)와 마주하는 위치에 설치되며 랙기어(32)에 맞물리며 회전하며, 기어바(30)의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 설치되는 기술사상 안에서 기어 형상의 변화가 다양하게 이루어질 수 있다. 일 실시예에 따른 제2교차기어부(70)는 제2피니언기어(72)와 제2연결기어(74)를 포함한다.
제2피니언기어(72)는 제1교차기어부(50)와 반대되는 위치에서 기어바(30)와 마주하는 위치에 회전 가능하게 설치되며, 랙기어(32)에 맞물려서 회전한다.
하우징몸체(20)가 상하 방향으로 설치되며, 하우징몸체(20)의 내측에 위치하는 기어바(30)도 상하 방향으로 설치되는 경우, 제2피니언기어(72)의 회전축은 좌우 수평방향으로 설치된다. 즉 제2피니언기어(72)의 회전축은 기어바(30)의 이동방향에 대하여 직각으로 교차하는 방향으로 설치된다. 제2피니언기어(72)를 회전 가능하게 지지하는 회전축은 하우징몸체(20)부의 내측에 설치된다.
제2피니언기어(72)는 원통 형상으로 형성되며, 외주면을 따라 랙기어(32)에 맞물리는 기어가 형성된다.
제2연결기어(74)는 제2피니언기어(72)에서 연장되어 원추형의 기어를 형성한다. 그리고 제2연결기어(74)는 제2피니언기어(72)와 같은 회전축에 설치되며, 제2피니언기어(72)에 연결되어 제2피니언기어(72)와 함께 회전한다. 제2연결기어(74)는 원추형으로 형성되며, 원추형으로 형성된 부품의 외주면 둘레를 따라 기어가 형성된다.
제2동력전달기어부(80)는 기어바(30)에 평행하게 회전축이 설치되어 제2교차기어부(70)에 맞물려서 회전되며, 기어바(30)에 평행하게 회전축이 설치된다. 또한 제2동력전달기어부(80)는 제1동력전달기어부(60)와 함께 회전자(100)의 외측에 맞물려서 회전된다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 제2동력전달기어부(80)는 제2베벨기어(82)와 제2전달기어(84)를 포함한다.
제2베벨기어(82)는 제2연결기어(74)의 회전축과 교차하는 회전축을 구비하며 원추형의 기어를 형성한다. 제2연결기어(74)와 제2베벨기어(82)는 각각 원뿔 모양으로 형성되며, 서로 직각으로 만나서 두 축 사이에 운동을 전달하는 교축기어이다.
제2베벨기어(82)의 회전축은 기어바(30)와 평행하게 설치되며, 제2연결기어(74)의 회전축과는 직각을 이룬다.
제2전달기어(84)는 제2베벨기어(82)에서 연장되며, 회전자(100)의 외측에 맞물리는 기어를 구비하며 회전자(100)와 함께 회전을 한다. 제2전달기어(84)는 원통형으로 형성되며, 회전자(100)의 외측에 맞물려서 회전된다.
회전자(100)의 외측에 제1전달기어(64)와 제2전달기어(84)가 맞물려서 회전 가능하게 설치된 상태에서, 제1전달기어(64)와 제2전달기어(84)는 지지부(90)에 의해 회전이 안내된다. 지지부(90)는 하우징몸체(20)의 내측에 설치되며, 지지부(90)의 내측을 관통하여 회전자(100)와 기어바(30)가 설치된다. 링 형상의 지지부(90)의 일측면 상에서 제1전달기어(64)와 제2전달기어(84)가 회전을 한다.
회전자(100)는 제1동력전달기어부(60)와 제2동력전달기어부(80)에 맞물려 회전되며, 기어바(30)의 외측을 감싸는 형태로 설치된다. 회전자(100)는 자력을 형성하며 파이프 형상으로 설치된다. 회전자(100)는 하우징몸체(20)의 내측에 회전 가능하게 설치되며, 회전자(100)와 하우징몸체(20)의 사이에는 베어링(24)이 설치되어 회전자(100)의 회전시 발생되는 마찰을 저감시킨다. 회전자(100)의 상측은 회전몸체(140)에 연결되어 하우징몸체(20)의 내측에 회전 가능하게 설치되며, 회전자(100)의 하측은 제1동력전달기어부(60)와 제2동력전달기어부(80)에 연결된다.
회전자(100)는 원통 형상으로 형성되며, 제1동력전달기어부(60)와 제2동력전달기어부(80)에 마주하는 회전자(100)의 측면에는 원주방향으로 회전기어(102)가 형성된다. 따라서 회전기어(102)는 제1동력전달기어부(60)와 제2동력전달기어부(80)에 맞물려서 회전된다.
고정자(110)는 회전자(100)와 마주하는 하우징몸체(20)의 내측에 고정되며 자력을 구비하므로, 회전자(100)의 회전에 의해 전기를 발생시킨다. 고정자(110)의 내측에 회전자(100)가 회전 가능하게 설치되며, 회전자(100)의 회전에 의해 고정자(110)와 회전자(100) 사이에 전기가 유도되는 기술은 공지된 기술이므로 이에 따른 상세한 설명은 생략한다.
하우징몸체(20)의 외측으로 돌출된 기어바(30)의 외측에 주름관(120)이 설치된다. 그리고, 주름관(120)의 외측으로 돌출된 기어바(30)에는 너클브라켓(130)이 연결되어 너클(15)과의 연결이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
회전자(100)와 고정자(110)를 포함한 차량용 전동식 댐퍼(1)는 사륜휠구동 차량의 각 차륜(10)에 설치되며, 기어바(30)의 설치길이 및 이동속도를 제어하므로 차량의 이동을 보다 안정적으로 안내할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 댐퍼(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.
차량 운행시 차륜(10)의 너클(15)을 통해 외부충격이 기어바(30)로 전달되어 기어바(30)를 상하 방향으로 이동시킨다. 기어바(30)의 상하 이동으로 제1교차기어부(50)와 제2교차기어부(70)가 회전한다. 제1교차기어부(50)의 제1피니언기어(52)가 기어바(30)의 랙기어(32)에 맞물려서 회전되며, 제2교차기어부(70)의 제2피니언기어(72)가 기어바(30)의 랙기어(32)에 맞물려서 회전된다.
따라서 제1피니언기어(52)와 함께 제1연결기어(54)가 회전되며, 제1연결기어(54)에 맞물려 있는 제1베벨기어(62)가 회전하면서 제1전달기어(64)도 같이 회전한다. 또한 제2피니언기어(72)와 함께 제2연결기어(74)가 회전되며, 제2연결기어(74)에 맞물려 있는 제2베벨기어(82)가 회전하면서 제2전달기어(84)도 같이 회전한다.
제1전달기어(64)와 제2전달기어(84)는 회전자(100)의 회전기어(102)에 맞물려 있으며, 회전기어(102)의 회전에 의해 회전자(100)도 회전되어 전기를 발생시킨다. 발생된 전기는 차량용 배터리를 충전시킨다.
차량과 현가장치 사이에 설치된 차량용 전동식 댐퍼(1)는 에너지 회수장치로 사용되며, 차량의 상하 이동에 따른 직선운동을 회전운동으로 변환하여 회전자(100)를 회전시키므로 에너지를 저장한다.
랙 앤 피니언기어를 적용한 기어바(30)와 제1교차기어부(50) 및 제2교차기어부(70)에 의해 힘의 전달방향을 수직에서 수평으로 전환한다.
그리고 다시 베벨기어가 적용된 제1교차기어부(50)와 제1동력전달기어부(60) 및 제2교차기어부(70)와 제2동력전달기어부(80)에 의해 힘의 전달방향을 기어바(30)와 평행하게 변환한다.
제1동력전달기어부(60)와 제2동력전달기어부(80)에 의해 회전되는 회전자(100)에 의해 역기전력이 발생하며, 이로 인하여 전기에너지를 회수한다.
한편, 차량용 전동식 댐퍼(1)는 차체의 높이를 각 차륜(10) 별로 조절할 수 있으며, 각 차륜(10)별로 댐핑력도 조절할 수 있다.
댐핑력 발생은 차량의 외부에서 유입되는 외력과 기어바(30)의 이동속도에 반대되는 토크와 추력을 회전자(100)와 고정자(110)의 작동에 의해 발생시킨다. 차량의 제어부의 동작에 의해 모터를 구성하는 회전자(100)와 고정자(110)를 제어할 수 있다.
차량의 제어부는 회전자(100)와 고정자(110)를 제어하여 기어바(30)의 이동을 설정된 힘으로 구속하는 역토크를 발생시키므로 댐핑력을 제어할 수 있다. 차량용 전동식 댐퍼(1)에 부여되는 역토크 보다 더 큰 외력이 차량용 전동식 댐퍼(1)로 공급되는 경우, 기어바(30)가 상하로 이동되므로 회전자(100)가 회전되어 발전이 이루어진다.
즉, 제어부의 제어로 고정자(110)와 회전자(100)가 제어되어 기어바(30)의 이동을 설정된 힘으로 구속하기 위한 댐핑력이 생성되며, 이와 동시에 댐핑력 이상의 외력에 의해 이동되는 기어바(30)에 의해 전기에너지가 발생되어 에너지 회생을 진행한다.
차량용 전동식 댐퍼(1)가 쇽업소버의 기능을 구현하게 됨을 보다 상세하게 설명한다.
외력이 기어바(30)로 전달되어 기어바(30)가 상하 직선이동을 하면, 제1교차기어부(50)와 제2교차기어부(70)가 회전되며, 제1동력전달기어부(60)와 제2동력전달기어부(80)를 회전시킨다.
제1동력전달기어부(60)와 제2동력전달기어부(80)의 회전동력이 회전부로 전달되면, 차량의 제어부는 고정자(110)와 회전자(100)를 제어하여 역토크를 발생시킨다. 따라서 회전자(100)로 전달된 댐핑력을 다시 제1동력전달기어부(60)와 제2동력전달기어부(80)를 통해 제1교차기어부(50)와 제2교차기어부(70)로 전달된 후 기어바(30)로 전달되어 외력에 대한 반발력을 발생시킨다.
이러한 반발력은 댐핑력 또는 감쇠력이 되어 차량의 승차감을 담당하게 되며, 이와 동시에 기어바(30)의 상하 이동에 연동하여 회전자(100)가 회전되므로 전기가 발생되므로 에너지 회수를 할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 차량용 전동식 댐퍼(1)를 각 차륜(10)에 장착하여 독립 제어시, 도로 노면 상황에 따라 팟홀(Pot Hole), 과속 방지턱 등에 대응하여, 각 차륜(10)의 댐핑 스트로크를 조절할 수 있으며, 차량에 전달되는 충격이나 승차감 저하를 최소화 시킬수 있다.
또한 차량이 고속도로 램프나 급격히 꺽이는 도로에서 각 차륜(10)의 댐핑 스트로크를 조절하여, 차량의 좌우 쏠림(Roll)에 대응할 수 있으며, 차량 운행시 부득이한 급제동, 급가속 발생시 전륜, 후륜의 댐핑 스트로크를 조절하여 차량의 피칭 모션에 대응할 수 있다.
또한 4륜 독립 제어를 통해 각 휠의 댐핑력 및 위치를 조정할 수 있으며, 특정 도로 구간에서 임의로 차고를 높히거나, 낮출 수도 있다.
예를 들어, 차량이 오른쪽으로 선회하면, 원심력에 의해 차체의 오른쪽 부위는 들리게 되는 반면에 차체의 왼쪽 부위는 내려앉게 되어, 차체가 왼쪽으로 기울어지거나 혹은 쏠리게 된다.
차체가 왼쪽으로 기울어질 경우에 차량에 설치된 제어부는 기울기센서를 매개로 차체의 기울기 및 기우는 방향을 감지하고, 이에 상응하는 제어신호를 연산하여 모터를 구성하는 고정자(110)와 회전자(100)의 동작을 제어한다.
차량의 오른쪽의 차륜(10)에 설치된 회전자(100)가 회전되어 기어바(30)를 이동시키므로 차체의 오른쪽에 위치한 기어바(30)의 전체 길이를 줄이게 된다. 기어바(30)의 전체 길이가 줄어들게 되면, 오른쪽 차체가 지면으로부터 들리는 현상이 억제된다.
그리고 차체의 왼쪽에 설치된 차량용 전동식 댐퍼(1)의 회전자(100)가 회전되되어 기어바(30)를 이동시키므로 차체의 왼쪽에 위치한 기어바(30)의 전체 길이를 늘어나게 된다. 기어바(30)의 전체 길이가 늘어나게 되면, 왼쪽 차체가 지면 쪽으로 내려앉는 현상이 억제된다.
또는 걸림턱 통과시나 험로 주행시, 차체의 이동을 감지하는 제어부가 각 차륜(10)마다 설치된 차량용 전동식 댐퍼(1)의 기어바(30)의 길이를 조절하거나 댐핑력을 독립적으로 조절하므로 차량의 주행성 및 안전성이 향상된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 차량의 외부에서 전달되는 충격에 의해 기어바(30)가 직선 이동을 하며, 기어바(30)에 맞물려서 회전되는 기어에 의해 회전자(100)가 회전되어 전기를 발생시키므로 에너지를 절감할 수 있다. 또한 차량의 각 차륜(10)마다 고정자(110)와 회전자(100)와 기어바(30)를 포함한 본 발명의 구성들이 설치되므로, 차량의 운전 상태에 따라 각 차륜(10)의 댐퍼 동작을 제어하여 안정적인 주행환경을 제공할 수 있다.
또한 종래 차량 댐퍼의 압축, 팽창 운동을 이용하여 전기에너지를 회수할 수 있으며, 액티브 서스펜션의 기능도 수행할 수 있다. 또한 본 발명은, 에너지 회생 댐퍼 뿐만 아니라 능동형 댐퍼로도 사용이 가능하다. 또한 배터리 충전을 위해 제네레이터의 동작이 저감되므로, 연료 소모량을 줄여서 환경친화에 도움이 된다.
본 발명은 도면에 도시된 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 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 차량용 전동식 댐퍼
10: 차륜 15: 너클
20: 하우징몸체 22: 하우징커버
24: 베어링 30: 기어바
32:랙기어 40: 기어박스부
50: 제1교차기어부 52: 제1피니언기어
54: 제1연결기어 60: 제1동력전달기어부
62: 제1베벨기어 64: 제1전달기어
70: 제2교차기어부 72: 제2피니언기어
74: 제2연결기어 80: 제2동력전달기어부
82: 제2베벨기어 84: 제2전달기어
90: 지지부 100: 회전자
102: 회전기어 110: 고정자
120: 주름관 130: 너클브라켓
140: 회전몸체

Claims (7)

  1. 차체에 고정되는 하우징몸체;
    일측은 차륜의 너클에 연결되며 타측은 상기 하우징몸체의 내측으로 연장되며, 측면에는 랙기어가 형성되는 기어바;
    상기 기어바의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 설치되며, 상기 랙기어에 맞물리며 회전이 이루어지는 제1교차기어부;
    상기 제1교차기어부에 맞물려서 회전되며, 상기 기어바에 평행하게 회전축이 설치되고, 상기 하우징몸체의 내측에 설치되는 지지부에 의해 지지되는 제1동력전달기어부;
    상기 제1동력전달기어부에 맞물려 회전되는 회전기어가 형성되며, 상기 기어바의 외측을 감싸는 형태로 설치되는 회전자; 및
    상기 회전자와 마주하는 상기 하우징몸체의 내측에 설치되어 자력을 구비하는 고정자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 댐퍼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1교차기어부는, 상기 기어바와 마주하는 위치에 회전 가능하게 설치되며, 상기 랙기어에 맞물려 회전하는 제1피니언기어; 및
    상기 제1피니언기어에서 연장되어 원추형의 기어를 형성하는 제1연결기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 댐퍼.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1동력전달기어부는, 상기 제1연결기어의 회전축과 교차하는 회전축을 구비하며, 원추형의 기어를 형성하는 제1베벨기어; 및
    상기 제1베벨기어에서 연장되며, 상기 회전자의 외측에 맞물리는 기어를 구비하며, 상기 회전자와 함께 회전을 하는 제1전달기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 댐퍼.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어바를 사이에 두고 상기 제1교차기어부와 마주하는 위치에 설치되며, 상기 랙기어에 맞물리며 회전하는 제2교차기어부; 및
    상기 기어바에 평행하게 회전축이 설치되어 상기 제2교차기어부에 맞물려서 회전되며, 상기 제1동력전달기어부와 함께 상기 회전자의 외측에 맞물려서 회전되는 제2동력전달기어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 댐퍼.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2교차기어부는, 상기 기어바와 마주하는 위치에 회전 가능하게 설치되며, 상기 랙기어에 맞물려 회전하는 제2피니언기어; 및
    상기 제2피니언기어에서 연장되어 원추형의 기어를 형성하는 제2연결기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 댐퍼.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2동력전달기어부는, 상기 제2연결기어의 회전축과 교차하는 회전축을 구비하며, 원추형의 기어를 형성하는 제2베벨기어; 및
    상기 제2베벨기어에서 연장되며, 상기 회전자의 외측에 맞물리며 회전을 하는 제2전달기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 댐퍼.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전자와 상기 고정자는 사륜휠구동 차량의 각 차륜에 설치되며, 상기 기어바의 설치길이 및 이동속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 댐퍼.
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