KR20080101430A - 전자석을 이용하는 차량 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차체와 차축 사이에 설치되고, 감쇠력을 발생시키는 수단으로 오일 대신에 전자석의 자기장을 이용하는 차량 댐퍼를 개시한다. 개시된 차량 댐퍼는, 로드가이드를 구비하는 실린더와, 상기 로드가이드에 의해 슬라이딩 가능하게 지지된 채, 상기 차체와 상기 차축 사이의 상대운동에 의해 상하 방향으로 이동하는 로드(rod)와, 상기 로드를 둘러싸도록 상기 실린더 내부에 설치되며, 인가되는 전류에 의해 자기장을 발생시키는 전자석과, 상기 로드가 이동하는 방향과 반대되는 방향으로 저항력을 발생시키도록 상기 전자석을 제어하는 제어유닛을 포함한다.

전자석, 댐퍼, 차량, 전자석, 로드, 저항력, 자기장, 완충

Description

전자석을 이용하는 차량 댐퍼{VEHICLE DAMPER USING ELECTROMAGNET}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자석을 이용하는 차량 댐퍼의 구성을 설명하기 위한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 댐퍼의 작용을 설명하기 위한 도면들.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 실린더 11: 절연체

12: 로드가이드 14: 탄성 고무체

20: 로드 21: 스토퍼

22: 스프링 30: 전자석

40: 제어유닛 41: 위치정보 획득부

42: 제어부 43: 전류조절부

412: 센싱부 414: 위치 마크

본 발명은 차량 댐퍼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전자석을 이용하여 감쇠력을 발생시키는 차량 댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 차체와 차축 사이에는 차량 주행시 노면으로부터 받는 진동 및 충격을 흡수하여 차량 승차감을 향상시키는 방진 완충 구조의 댐퍼가 설치된다. 이러한 댐퍼는 차량에 함께 설치된 현가스프링이 노면에서 받는 충격을 완화시키는 과정에서 현가스프링의 자유진동을 억제하는데 역할을 주로 한다.

종래의 차량 댐퍼는, 오일 및 가스가 충전된 실린더와, 그 실린더 내에 수용된 피스톤밸브와, 그 피스톤밸브에 연결된 채 실린더 외부로 연장된 피스톤로드를 포함하여, 실린더와 피스톤로드가 차체와 차축 사이에서 상대 운동하고, 그 상대운동에 의해, 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤밸브가 노면으로부터 차체로 전해지는 진동 또는 충격을 완화시키는 감쇠력을 발생시키도록 되어 있다.

그러나, 위와 같은 종래의 차량 댐퍼는, 충전되는 오일의 사용기간이 짧아서 댐퍼 수명도 짧고, 오일의 성질변화, 오일 및 가스의 누설 등에 의해 감쇠력 특성이 크게 변하는 문제점이 있다. 게다가, 종래의 차량 댐퍼는, 폐기되는 오일이 환경에 악영향을 끼친다는 문제점이 있다. 또한, 종래의 기술은 감쇠력 특성을 다르게 설계하여 댐퍼를 제조하기 위해서 많은 부품의 변경이 불가피하다는 점에서 경제적이지 못하다.

본 발명은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 감쇠력을 발생시키는 수단으로 오일 대신에 전자석의 자기장을 이용하되, 그 구조가 간단하면서도 감쇠력 제어가 용이한 차량 댐퍼를 제공하는 데 그 기술적 과제가 있다.

본 발명의 일 측면에 따라, 차체와 차축 사이에 설치되는 전자석을 이용한 차량 댐퍼가 제공되며, 상기 차량 댐퍼는, 로드가이드를 구비하는 실린더와, 상기 로드가이드에 의해 슬라이딩 가능하게 지지된 채, 상기 차체와 상기 차축 사이의 상대운동에 의해 상하 방향으로 이동하는 로드(rod)와, 상기 로드를 둘러싸도록 상기 실린더의 내부에 설치되며, 인가되는 전류에 의해 자기장을 발생시키는 전자석과, 상기 로드가 이동하는 방향과 반대되는 방향으로 저항력을 발생시키도록 상기 전자석을 제어하는 제어유닛을 포함한다.

바람직하게는, 상기 차량 댐퍼는, 상기 로드의 위치정보를 획득하는 위치정보 획득부를 더 포함하고, 상기 제어유닛은 상기 위치정보 획득부에서 얻어진 정보를 기초로 상기 전자석에 인가되는 전류의 세기와 방향을 제어하도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 차량 댐퍼는, 상기 로드의 상하 이동을 완충하여 규제하는 제 1 및 제 2 완충수단을 더 포함한다. 이때, 상기 제 1 완충수단은, 상기 로드의 외주부에 설치되는 스토퍼와, 상기 스토퍼 위쪽에서 상기 로드에 끼워진 채 상기 스토퍼와 상기 실린더의 내측 상단 사이에서 압축 및 복원되는 스프링을 포함하며, 상기 제 2 완충수단은, 하강 이동하는 상기 로드의 하단부에 의해 탄성적으로 눌리는 탄성체로 이루어진다.

실시예

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 차량 댐퍼의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 차량 댐퍼(1)는, 차축에 연결되는 실린더(10)와, 차체에 연결된 채 상기 실린더(10) 내외로 이동가능하게 설치된, 투자율(magnetic permeability)이 큰 로드(20)를 포함한다. 또한, 상기 차량 댐퍼(1)는, 상기 로드(20)의 운동 방향과 반대되는 방향으로 저항력을 발생시키는 전자석(30)과, 그 전자석(30)에 인가되는 전류를 제어하는 제어유닛(40)을 포함한다.

상기 로드(20)는 상기 실린더(10)의 상단 중앙에 구비된 로드가이드(12)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지된다. 또한, 상기 로드(20)의 주변을 둘러싸도록, 실린더(10)의 내부에는 전자석(30)이 설치되는데, 상기 전자석(30)은 상기 실린더(10)의 내측면에 형성된 절연체(11)에 의해 상기 실린더(10)와 전기적으로 절연된다.

상기 제어유닛(40)은, 위치정보 획득부(41), 제어부(42) 그리고 전류조절부(43)를 포함한다. 상기 위치정보 획득부(41)는, 상기 로드(20)의 운동 속도 및 운동 방향을 획득하기 위한 부분으로, 본 실시예에서는, 로드(20)에 제공된 복수의 위치마크(414) 중 하나를 로드가이드(12)에 내장된 센싱부(412)가 인식할 때, 그 인식된 정보를 이용하여, 상기 로드(20)의 위치, 운동 속도 및 운동 방향을 획득하도록 구성되어 있다. 상기 복수의 위치마크(414)는 상기 로드(20)의 길이방향을 따라 눈금의 형식으로 제공된다.

본 발명에 따라, 상기 로드(20)의 상하 운동에 대한 저항력, 즉, 댐퍼의 감 쇠력을 정역 방향으로 제공하기 위해서는, 상기 로드(20)의 운동 방향에 관한 정보의 획득이 필요하며, 이는 전술한 위치마크(414)와 센싱부(412)를 이용하여 로드(20)의 위치정보를 연속적으로 얻는 것에 의해 가능하다. 또한, 상기 로드(20)의 이동 속도를 알면, 차량이 주행하는 노면 특성에 따른 정확하고 신뢰성 있는 차량 댐퍼의 감쇠력 제어가 가능한데, 그 이동 속도 또한 정해지 시간 내에서 연속적으로 변화하는 로드(20)의 위치정보로부터 얻어진다.

하지만, 상기 로드(20)의 운동 방향 정보, 더 나아가서는, 로드(20)의 속도 정보는, 차량 현가장치 분야에서 이미 알려져 있는 다른 수단, 예컨대, 차축에 대한 차체의 상대 이동에 의한, 위치 변화, 속도 및 가속도를 획득하는 수단에 의해서도 획득될 수도 있는 것임에 유의한다.

상기 제어부(42)는 상기 위치정보 획득부(41)에서 얻어진 정보, 즉, 로드(20)의 운동 방향 및 운동 속도에 관한 정보를 기초로, 상기 전류조절부(43)를 제어한다. 상기 전류조절부(43)는, 상기 제어부(42)의 제어 하에, 상기 전자석(30)에 대한 인가 전류를 조절하여 소정의 자기장을 발생시키며, 상기 전류조절부(43)에 의해 가변되는 자기장에 의해, 상기 로드(20)의 운동 방향 및 운동 속도에 대응하는 정역 양방향의 저항력이 발생된다.

한편, 본 실시예의 차량 댐퍼(1)는, 상기 로드(20)의 상하 이동을 완충하여 규제하는 제 1 및 제 2 완충수단을 포함한다. 그 중, 제 1 완충수단은, 상기 완충 및 규제 기능은 물론이고, 상기 차량 댐퍼(1)의 리바운드 행정을 제어하는 역할도 하는 것으로서, 스토퍼(21)와 스프링(22)을 포함한다. 로드(20)가 상승 이동하는 임의의 위치에서, 상기 스프링(22)은 상기 스토퍼(21)와 상기 실린더(10)의 내측 상단 사이에서 압축되기 시작하고, 이에 의해, 완충 기능, 로드(20)의 과다 이동을 제한하는 기능, 그리고, 상기 차량 댐퍼(1)의 리바운드 행정을 부드럽게 제어하는 기능을 한다. 상기 로드(20)가 상향 이동으로부터 하향 이동으로 그 운동 방향이 전환되면, 상기 스프링(22)은 원래의 상태로 복원된다.

또한, 상기 제 2 완충수단은 상기 실린더(10)의 내측 바닥면에 설치된 채 하강하는 로드(20)의 하단부에 의해 탄성적으로 눌리는 탄성체(14; 특히, 탄성 고무체)로 이루어진다. 상기 탄성체(14; 이하, '탄성 고무체'라 함)에 의해, 상기 로드(20)와 상기 실린더(10)의 내측 바닥면이 강하게 충돌되는 것이 방지된다. 게다가, 상기 탄성 고무체(14)는 하강 이동하는 상기 로드(20)에 대하여 소정의 감쇠력을 제공할 수도 있다.

도 2는 상기 차량 댐퍼(1)의 작용을 설명하기 위한 도면이며, 도 1 및 도 2를 참조하여 상기 차량 댐퍼(1)의 주요 작용을 설명하면 다음과 같다.

차량 댐퍼(1)의 콤프레션(compression) 행정시에는, 도 2의 (a)에 도시된 것과 같이, 로드(20)는 실선 화살표 방향으로 하강 이동한다. 이때, 전자석(30)은 점선 화살표 방향의 저항력으로 상기 로드(20)를 위로 밀어내는 자기장을 발생시키며, 그러한 자기장은 도 1에 도시된 전류조절부(43)에 의해 전자석(30)의 코일에 인가되는 전류에 의해 발생한다. 이때, 상기 로드(20)를 밀어내는 저항력의 방향은 인가되는 전류의 방향에 의해 결정되며, 상기 저항력의 크기는 전류의 세기에 의해 결정된다.

차량 댐퍼(1)의 리바운드(rebound) 행정시에는, 도 2의 (b)에 도시된 것과 같이, 로드(20)는 실선 화살표 방향으로 상승 이동한다. 이때, 전자석(30)은 점선 화살표의 방향의 저항력으로 상기 로드(20)를 아래로 끌어당기는 자기장을 발생시킨다. 이때, 상기 자기장의 방향은 도 2 (a)의 콤프레션 행정시와 반대되는 방향으로 전자석(30)의 코일에 역방향 전류가 인가됨으로써 결정된다. 그리고, 상기 역방향 전류에 의해 상기 저항력의 세기가 결정됨은 물론이다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

본 발명에 따른 차량 댐퍼는, 감쇠력을 발생시키는 수단으로, 수명이 짧고 환경에 악영향을 끼치는 오일 대신에, 전자석의 자기장을 이용함으로써, 반영구적으로 이용가능하며, 환경 친화적이라는 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 차량 댐퍼는 전류 세기에 조절에 의한 자기장 조절에 의해 감쇠력 특성을 다르게 할 수 있으므로, 감쇠력 특성이 다른 댐퍼를 제조할 때 많은 부품의 변경이 요구되어 종래기술의 문제점을 해결하여 준다.

Claims (3)

1. 차체와 차축 사이에 설치되는 차량 댐퍼에 있어서,

   로드가이드를 구비하는 실린더와;

   상기 로드가이드에 의해 슬라이딩 가능하게 지지된 채, 상기 차체와 상기 차축 사이의 상대운동에 의해 상하 방향으로 이동하는 로드와;

   상기 로드를 둘러싸도록 상기 실린더 내부에 설치되며, 인가되는 전류에 의해 자기장을 발생시키는 전자석과;

   상기 로드가 이동하는 방향과 반대되는 방향으로 저항력을 발생시키도록 상기 전자석을 제어하는 제어유닛을;

   포함하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용하는 차량 댐퍼.
2. 청구항 1에서, 상기 로드의 위치정보를 획득하기 위한 위치정보 획득부를 더 포함하되, 상기 제어유닛은 상기 위치정보 획득부에서 얻어진 정보를 기초로 상기 전자석에 인가되는 전류의 세기와 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용하는 차량 댐퍼.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 로드의 상하 이동을 완충하여 규제하는 제 1 및 제 2 완충수단을 더 포함하되, 상기 제 1 완충수단은, 상기 로드의 외주부에 설치되는 스토퍼와, 상기 스토퍼 위쪽에서 상기 로드에 끼워진 채 상기 스토퍼와 상기 실린 더의 내측 상단 사이에서 압축 및 복원되는 스프링을 포함하며, 상기 제 2 완충수단은, 하강 이동하는 상기 로드의 하단부에 의해 탄성적으로 눌리는 탄성체인 것을 특징으로 하는 전자석을 이용하는 차량 댐퍼.

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