KR20130129820A

KR20130129820A - 전자기계 마찰 쇽 업소버

Info

Publication number: KR20130129820A
Application number: KR1020127031707A
Authority: KR
Inventors: 아딜 카니즈
Original assignee: 아딜 카니즈
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2013-11-29
Also published as: PL2569554T3; US9022185B2; KR101401725B1; US20130098718A1; CN102947612A; EP2569554B1; EP2569554A1; SI2569554T1; WO2011141770A1; ES2607937T3; CN102947612B

Abstract

본 발명은 세탁 드럼이 수평축을 중심으로 회전하는 세탁기에 사용되는 전자기계 마찰 마찰 쇽 업소버에 관한 것이다. 전자기계 마찰 마찰 쇽 업소버(10, 11)는 적어도 1개의 원통형 마찰 쇽 업소버 피스톤(26); 쇽 업소버 피스톤(26)을 둘러싸서, 피스톤(26)과 같은 작동축(X)을 따라 신축 가능하게 이동하고 단부로부터 피스톤(26)을 지지하는 적어도 1개의 쇽 업소버 본체(18);를 포함하는 것으로, 슬라이딩면(39, 40)을 거쳐 쇽 업소버 본체(18)에 형성되는 틈새(34, 3S)에 설치되고 피스톤(26)을 둘러싸서 본체(18)와 같은 작동축(X)으로 이동되는 적어도 1개의 브레이크 슈(23), 브레이크 슈(23)의 내부와 리테이너 레벨(37)과 함께 고정된 쇽 업소버(26)의 외부에 위치되며 작동축(X)을 따른 표면이 브레이크 슈(23)와 접촉되지 않게 하는 적어도 1개의 마찰부재(30), 및 쇽 업소버 피스톤(26)을 쇽 업소버 본체(18)에 지지시켜 마찰부재(30)가 본체(18)로부터 변위되는 것을 방지하는 적어도 1개의 로크링(36)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 전자기계 마찰 쇽 업소버에 의하면, 세탁기 드럼의 다이내믹스가 세탁물의 양, 그에 따른 불균형 하중, 드럼의 스핀속도 및 이들 파라미터의 결과로서의 드럼의 운동량에 따라 전체 실시간으로 제어된다.

Description

전자기계 마찰 쇽 업소버{AN ELECTROMECHANICAL FRICTION SHOCK ABSORBER}

본 발명은 세탁 드럼(washing drum)이 수평축을 중심으로 회전하는 세탁기에 사용되는 전자기계 마찰 쇽 업소버(electromechanical friction shock absorber)에 관한 것이다.

세탁기에 설치되는 쇽 업소버는 일반적으로 2가지 타입이 있다. 첫 번째 타입에 있어서는, 전력이 워밍업(warming-up)될 때에만 일부 전력 저하가 발생하는 동안에 감쇠력(damping force)은 항상 일정하고, 그 감쇠력은 낮은 감쇠가 요구되는 작은 드럼 운동(drum movement)시에 여분의 진동을 일으킨다. 두 번째 타입에 있어서는, 감쇠력은 작은 드럼 운동시에 영(zero)으로 저감될 수 있다. 이와 같이, 양쪽 타입의 쇽 업소버는 오랫동안 지속되어 기계의 진동 레벨을 저감시킬 수 있다. 그러나 2가지 타입의 쇽 업소버 중 어느 경우도, 세탁기 내에서 세탁을 할 때마다 상이한 불균형 하중(unbalanced load)이 발생하여 효과적인 감쇠를 제공할 수 없다. 이는, 감쇠력이 미리 결정되어 고정되어 있고, 더구나 그러한 감쇠력이 다이내믹 시스템(dynamic system)의 운동에 관한 피드백을 받지 못하기 때문이다.

해당 기술분야에서 알려져 있는 유럽 특허공개번호 EP2090687A1에서는, 모터, 기어 시스템 및 마찰부재를 클램핑(clamping)하는 금속제 집게형상 브래킷을 사용하고 있다. 이러한 시스템은 실제로 작동하기가 가능하지 않다. 이 시스템은 텐셔닝(tensioning)을 제거하기 위한 방법에 대해 전혀 고려하지 않고 있다. 또한, 기어 시스템을 구비한 시스템의 속도는 세탁기 드럼의 다이내믹 시스템의 속도에 도달하는 것이 가능하지 않다.

감쇠력은 국제특허공개 WO2006037767A1에 개시된 자기 효과(magnetic effect)에 의해 발생되도록 하고 있다. 그러나, 이러한 시스템에 있어서는, 에너지는 힘을 재설정(reset)하거나 생성하기 위해 계속적으로 코일에 공급될 필요가 있다. 이는 세탁기의 전기 소비량을 증대시키는 요인이 된다. 또한, 이러한 시스템에 있어서는 원하는 힘 범위(force range)을 생성하는 것이 가능하지 않다. 최대의 감쇠력(maxximum damping force)과 영의 감쇠력(zero damping force)만이 이용 가능할 뿐이다. 한편, 마찰력은 스프링을 이용하여 가압축(pressing axis)에 수직한 방향으로 가압하는 것으로 생성될 수 있는 것은 아니며, 그 마찰력이 생성되었더라도, 코일 힘(coil force)이 그 스프링 힘을 극복할 수 없기 때문에, 상기한 시스템은 그 목적하는 바를 달성할 수 없다.

상기한 특허출원에 개시된 시스템에 있어서는, 세탁 드럼의 다이내믹스는 때에 맞춰 완전히 감쇠될 수 없다. 또한, 이러한 다이내믹스는 산업적으로 적용될 수 없다. 그 성능은 낮으며 제조 비용은 높다.

본 발명의 목적은 세탁물의 양, 그에 따른 불균형 하중, 드럼의 스핀속도 및 이들 파라미터의 결과로서의 드럼의 운동량에 따라 세탁기 드럼의 다이내믹스를 전체 실시간으로 제어하는 전자기계 마찰 쇽 업소버를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 시스템에 통합될 수 있는 스트로크 센서(stroke sensor)의 도움으로 세탁기 드럼에 놓여진 세탁물의 양을 검지하여 사용될 물과 세제의 양을 결정하고, 언제든지 그 드럼의 운동을 측정함으로써 필요로 하는 힘을 정밀하게 계산하는 전자기계 마찰 쇽 업소버를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 위해 개발된 쇽 업소버는 그 외측으로부터만 마찰부재와 접촉되는 2개의 브레이크 슈(brake shoe); 2개의 측면이 쇽 업소버 작동축(work axis) 내에 완전히 개방되어 있는 2개의 마찰부재; 쇽 업소버 본체 내에 상기 브레이크 슈의 움직임을 제한하고 지탱하기 위해 본체의 내면에 형성된 2개의 슬롯(slot); 이 슬롯의 각각의 모퉁이에 설치된 지지축(support axis); 이 지지축 주위에 브레이크 슈를 클램핑(clamping)하고 클램핑해제(unclamping)하기 위한 것으로, 브래킷(bracket)을 통해 쇽 업소버에 연결되어 스텝모터를 통해 회전되게 하는 브레이크 스크류(brake screw); 이 브레이크 스크류에서 그 이동 중에 텐셔닝이 발생되는 것을 방지하기 위한 커플링 연결 시스템(coupling connection system); 및 나사식(thread) 및 비나사식(unthread) 브레이크 지지대(brake sopport)을 포함한다.

바람직하게는, 스트로크 센서는 제어를 보다 정밀하게 행하기 위해 시스템에 통합될 수도 있다.

세탁기의 작동 시작 전에는 감쇠력이 쇽 업소버에 의해 생성되지 않으므로, 세탁기 드럼은 그 내부에 놓여진 세탁물의 양을 측정하여 사용될 세제와 물의 양과 간섭되게 할 수 있다. 세탁기 드럼이 고속의 일정한 속도로 회전하면, 약간의 진동이 생성된다. 이는, 쇽 업소버 피스톤이 세탁기 내부에 형성된 공간에서 자유롭게 이동할 정도로 충분하다. 세탁기의 드럼 진동은 세탁기의 스프링에 의해 흡수될 뿐이어서 그 진동이 바닥과 접촉되는 세탁기의 말단(feet)까지 전달되는 것을 방지한다. 세탁기 드럼 운동이 진동으로 일어날 수 있는 레벨에 다다르게 되면, 필요로 하는 감쇠력은 드럼 내의 세탁물의 양과 그 드럼의 진폭속도(oscillation speed)에 따라 쇽 업소버에 의해 즉시 생성되고, 이에 의해 세탁기 내의 진동의 발생이 방지된다.

작동축에 대하여 브레이크 슈의 변위(dislocation)로 인하여 본 발명의 전자기계 마찰 쇽 업소버에 사용되는 브레이크 슈와 스텝모터 사이에서 일어나는 텐셔닝이 암형(雌形) 커플링(female coupling), 수형(雄形) 커플링(male coupling) 및 커플링 와셔(coupling washer)를 포함하는 커플링 시스템에 의해 완전히 방지되므로, 스텝모터의 토크와 전력이 저레벨(low level)로 유지된다. 이 결과, 낮은 제조 비용이 보장된다. 따라서, 종래의 시스템과는 대조적으로 산업적으로 적용 가능한 레벨로 경제적이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 실현되는 "전자기계 마찰 쇽 업소버"는 첨부한 도면에 예시되어 있다.

도 1은 수평축을 중심으로 회전하는 드럼을 갖는 세탁기에 스트로크 센서를 구비하지 않은 본 발명의 전자기계 마찰 쇽 업소버를 적용한 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 수평축을 중심으로 회전하는 드럼을 갖는 세탁기에 스트로크 센서를 구비한 본 발명의 전자기계 마찰 쇽 업소버를 적용한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 스트로크 센서를 구비하지 않은 전자기계 마찰의 쇽 업소버의 사시도이다.
도 4는 스트로크 센서와 전자기계 마찰 쇽 업소버의 사시도이다.
도 5는 전자기계 마찰 쇽 업소버의 축방향의 도면이다.
도 6은 전자기계 마찰 쇽 업소버의 축방향 단면도이다.
도 7은 감쇠력이 0일 때 작동축에 수직한 전기기계 마찰 쇽 업소버의 단면도이다.
도 8은 감쇠력이 최대일 때 작동축에 수직한 전기기계 마찰 쇽 업소버의 단면도이다.
도 9는 전자기계 마찰 쇽 업소버에 설치된 슈 마찰부재 지지 시스템(shoe-friction element bearing system)의 축방향 단면도이다.
도 10은 전자기계 마찰 쇽 업소버의 로크링의 사시도이다.
도 11은 전자기계 마찰 쇽 업소버의 쇽 업소버 본체의 사시도이다.
도 12는 전자기계 마찰 쇽 업소버의 브레이크 슈의 사시도이다.
도 13은 전자기계 마찰 쇽 업소버 내의 브레이크 슈의 사시도이다.
도 14는 전자기계 마찰 쇽 업소버에 모터 브래킷의 사시도이다.
도 15는 전자기계 마찰 쇽 업소버의 암형(雌形) 와셔(female washer)의 사시도이다.
도 16은 전자기계 마찰 쇽 업소버로 수형(雄形) 와셔(male washer)의 사시도이다.
도 17은 전자기계 마찰 쇽 업소버의 커플링 와셔(coupling washer)의 사시도이다.
도 18은 전자기계 마찰 쇽 업소버의 브레이크 지지대의 사시도이다.
도 19는 전자기계 마찰 쇽 업소버의 나사식 브레이크 지지대의 사시도이다.
도 20은 전자기계 마찰 쇽 업소버의 브레이크 스크류의 사시도이다.

쇽 업소버는 두 개의 부재, 즉 본체와 피스톤으로 구성되어 있다. 전자기계 마찰 쇽 업소버(10, 11)에 있어서, 작동축(X)을 따라 쇽 업소버 피스톤(26)에 베어링을 설치하는 것과 세탁기 브래킷(8)에 연결부를 설치하는 것 이외에, 쇽 업소버 본체(18)는 본 발명의 목적을 달성하기 위해 필요로 하는 구조물을 수용하기도 한다.

본 발명의 전자기계 마찰 쇽 업소버(10, 1)는 바람직하게는, 드럼 세탁기(front loading washing machine)에 사용된다. 전자기계 마찰 쇽 업소버(10, 11)가 적용되는 세탁기는 수평축(W)을 중심으로 회전하는 드럼(1)을 포함한다. 드럼(1)은 본체(2)에 위치되는 세탁기 스프링 걸림고리(spring suspension ring)(4)와 드럼 스프링 걸림고리(4) 사이에 배치된 스프링(3)에 의해 세탁기 본체(5)에 연결되어 있다. 한편, 드럼(1)은 드럼 브래킷(8)과 베이스 브래킷(base bracket)(14) 사이에 장착된 적어도 2개의 쇽 업소버(10, 11)에 의해 작동축(X)을 따라 세탁기 기저부(基底部, base)에 결합되어 있다. 전자기계 마찰 쇽 업소버(10, 11)는 2가지 형태(version)로 세탁기에 적합될 수 있다.

제1 형태에 있어서는, 충분한 개수의 전자기계 마찰 쇽 업소버(10)만이 세탁기에 적합된다(도 1). 제2 형태에 있어서는, 충분한 개수의 전자기계 마찰 쇽 업소버(10) 이외에, 스트로크 센서를 구비한 1개의 전자기계 마찰 쇽 업소버(1)가 사용된다(도 2). 이 스트로크 센서(12)는 바람직하게는, 자기저항성(magneto-resistive)을 갖는다. 스트로크 센서(12)는 쇽 업소버 본체(18) 내부에, 홀더(holder)(28)에 의해 쇽 업소버 피스톤(26)에 연결되어 있는 자석(29)의 위치를 검출하는 원리로 동작한다. 스트로크 센서(12)는 가열 타정 리벳(hot driven rivet) 방법에 의해 스트로크 센서 홀더(27)에 형성된 리테이너 핀(retainer pin) 장착 구멍(32)들에, 쇽 업소버 본체(18)에 설치된 스트로크 센서 리테이너 장착 핀(31)들을 고정함으로써 장착된다.

세탁기의 소리값(sound value)과 진동값(vibration value)은, 전자기계 마찰 쇽 업소버(11)가 상기 스트로크 센서에 의해 드럼(1) 운동에 관련된 피드백을 받을 때에 향상된다. 추가적으로, 스트로크 센서(12)는 중량의 면에서 세탁기에 넣어지는 세탁물의 양을 측정하는 것을 가능하게 한다. 이러한 측정 정보에 따라, 사용되는 물과 세제의 양이 제어되고, 이에 의해 에너지가 절약되고 주변환경이 불필요한 세제 양에 의해 오염되는 것이 방지된다.

전자기계 마찰 쇽 업소버(10, 11)는 컨트롤 보드(control board) 접속 케이블(9)을 통하여 전자기계 마찰 쇽 업소버 컨트롤 보드(7)와 통신된다. 세탁기 메인 컨트롤 보드(main control board)(6)는 또한 바람직하게는, 전자기계 마찰 쇽 업소버 컨트롤 보드(7)와 통신된다. 스트로크 센서(12)는 스트로크 센서 접속 케이블(13)을 통하여 컨트롤 보드(7)에 연결되어 있다.

전자기계 마찰 쇽 업소버(10)는 기본적으로 이하의 구성을 포함한다.

- 적어도 1개의 원통형 쇽 업소버 피스톤(cylindrical shock absorber piston)(26),

- 쇽 업소버 피스톤(26)을 둘러싸고, 쇽 업소버 작동축(X)을 따라 피스톤(26)에 의해 신축 가능하게(telcscopically) 이동하고, 그 단부(端部)로부터 피스톤(26)을 지지하는 적어도 1개의 쇽 업소버 본체(18),

- 쇽 업소버 본체(18) 내의 베어링 틈새(bearing clearance)(34, 35)에 설치될 때 쇽 업소버 피스톤(26) 주위에 위치되어, 지지축(Z) 주위로 이동하는 1개 이상의 브레이크 슈(23),

- 쇽 업소버 본체(18)에 쇽 업소버 피스톤(26)을 지지시켜, 마찰부재(30)가 쇽 업소버 본체(18)로부터 변위되는 것을 방지하는 적어도 1개의 로크링(36),

- 브레이크 슈(23)와 쇽 업소버 피스톤(26) 사이에 위치되고, 쇽 업소버 본체(18)와 로크링(36)에 의해 작동축(X)을 따라 미리 견고하게 고정되는 1개 이상의 마찰부재(30).

쇽 업소버 본체(18)에 장착되는 브래킷(17)에 의해, 모터가 쇽 업소버(10, 11)에 결합될 수 있어 브레이크 슈가 작동되게 된다.

스텝모터 브래킷(17)의 결합시에, 전자기계 마찰 쇽 업소버(10, 11)는 이하의 구성을 더 포함한다.

- 지지축(Z) 주위로 브레이크 슈(23)를 서로 가까운 쪽 그리고 먼쪽으로 밀고 당기기 위해 작동축(S)을 따라 브레이크 슈(23)를 회전시키는 적어도 1개의 브레이크 스크류(24),

- 브레이크 슈(23)에 설치되어 브레이크 스크류(24)가 통과되는 적어도 1개의 브레이크 지지대(22),

- 작동축(X)을 따라 브레이크 슈(23)에 설치되어, 브레이크 지지대(22) 및 브레이크 슈(23)로의 브레이크 스크류(24)의 이동을 전달하기 위한 브레이크 스크류(24)에 의해 작동되는 적어도 1개의 나사식 브레이크 지지대(25),

- 모터축(M)의 브레이크 스크류(24)를 회전시키기 위해 브래킷(17)을 통하여 모터축(M)의 쇽 업소버 본체(18)에 배치된 적어도 1개의 스텝모터(16),

- 브레이크 스크류(24)가 브레이크 슈(26)의 지지축(Z) 주위로 회전함에 따라 모터축(M)으로부터의 브레이크 스크류 작동축(S)의 편차(deviation)에 기인하는 텐셔닝을 방지하기 위해 사용되는 적어도 1개의 암형 커플링(19) 및 적어도 1개의 수형 커플링(20), 및

- 브레이크 지지대(22)와 암형 커플링(19) 사이의 텐셔닝을 방지하는 커플링 와셔(21).

브레이크 슈(23)는 쇽 업소버 본체(18)에 위치되는 지지대측 베어링 틈새(34)와 지지대측 베어링 틈새(34)보다 폭 넓은 스크류측 베어링 틈새(35)에 설치되어 있다. 브레이크 슈(23)는, 브레이크 슈 슬라이딩면(41), 쇽 업소버 본체 상부 슬라이딩면(40) 및 하부 슬라이딩면(39) 사이에서 원활하게 슬라이딩될 수 있지만, 간극(gap)을 형성하지 않도록 하는 약간의 밀폐 형태(tight manner)로 틈새(34, 35)에 배치되어 있다. 지지대측 베어링 틈새(34)의 양측에는, 작동축(X)의 방향으로 지지축(Z)이 설치되어 있다.

이러한 축(X, Z)은 시스템의 기초(basis)를 형성한다. 시스템의 동작중에 발생되는 마찰력을 형성하는 압력 힘(pressure force)(Fs) 및 모터 힘(Fm)은 지지축(Z) 주위에 크랭크 원리(crank principle)를 형성한다. 2개의 브레이크 슈(23)의 쇽 업소버(10) 감쇠력이 영(zero)일 때, 맞닿음면(42)들은 서로 평행하게 접촉되어 있다. 감쇠력이 발생되면, 이동 접촉면(44)은 선형 접촉 위치에 있게 된다.

마찰부재(30)는 중앙의 작동축(X) 상의 쇽 업소버 피스톤(26)의 외측부(outer part)와 브레이크 슈의 내측부(inner part)(23)에 배치되어 있다. 작동축(X) 주위로의 마찰부재의 움직임을 제한하기 위해, 브레이크 슈(23)는 바람직하게는, 마찰부재가 동작 중에 작동축(X) 주위의 쇽 업소버 피스톤(26)과 브레이크 슈(23) 사이에서 회전되는 것을 방지하기 위해 2개의 리테이너 레벨(retainer level)(37) 및 리테이너 러그(retainer lug)(38)를 포함한다. 리테이너 러그(38)는 0.5×45°인 것이 바람직하다.

마찰부재(30)는 쇽 업소버 본체(18)에 위치된 베어링면(65)과 로크링(36)에 위치된 베어링면(66)에 의해 작동축(X)을 따라 고정되어 있다. 마찰부재(30)는 틈새(34, 35)보다 더 길고, 그 틈새(34, 35)에는 작동축(X)을 따라 상부와 바닥으로부터 양쪽에 마찰부재(30)가 위치되어 있다. 바람직하게는, 이 간격은 2mm이다. 이와 같이 하여, 작동축(X)을 따라 쇽 업소버 본체(18)의 상부 슬라이딩면(40)과 하부 슬라이딩면(39)에 대하여 브레이크 슬라이딩면(41)에 의해 가해진 압력은 실질적으로 감소되어 노이즈의 위험성이 제거된다.

가요성 피스톤 베어링면(flexible piston bearing surface)(67)을 갖는 로크링(36)은, 쇽 업소버 피스톤(26)이 작동축(X)을 따라 쇽 업소버 본체(18)의 입구에 먼저 고정될 수 있게 하여 주고 그 수직 운동이 방지되게 하여 준다.

스텝모터 브래킷(17)은 스텝모터 브래킷 리테이너 핀(33)을 스텝모터 브래킷(17)에 형성된 리테이너 핀 장착구멍(45)에 가열 타정 리벳 기술에 의해 고정함으로써 쇽 업소버 본체(18)에 장착된다.

스텝모터 브래킷(17)은 바람직하게는, 플라스틱으로 형성된다. 브래킷(17)은 그 내성 특성(resistance property)을 향상시키기 위해 브래킷 리브(49)에 의해 보강되어 있다. 브래킷(17)에는, 스텝모터(16)에 연결되는 리테이너 핀(46)과 브레이크 슈(23)의 움직임을 가능하게 하기 위해 브레이크 슈 구멍(50)이 형성되어 있다. 쇽 업소버 본체(26)에 브래킷을 연결하기 위해 사용되는 브래킷(17)에는 장착구멍(45)이 더 형성되어 있다.

브래킷(17)이 대칭적인 구조로 이루어져 있기 때문에, 스텝모터(16)는 쇽 업소버(10, 11)의 양측에 위치될 수 있다. 바꾸어 말하면, 브래킷은 180°회전 시에 쇽 업소버 본체(18)에 장착될 수 있다.

스텝모터 플랜지(flange)(52)는 플랜지 장착 베어링(48)을 통하여 브래킷(17)에 연결된다. 스텝모터 브래킷(51)과 스텝모터 브래킷(17)은 장착 접촉면(47)을 통하여 서로 접촉되어 있다. 또한, 스텝모터 브래킷(51) 구멍은 브래킷(17)에 설치된 스텝모터 리테이너 핀(46)에 끼워져 가열 타정 리벳 기술을 적용함으로써 연결이 이루어진다.

암형 커플링(19)은 장착구멍(60)을 통하여 스텝모터의 세레이션 샤프트(serrated shaft)에 견고하게 연결되어 있다. 따라서, 스텝모터(16)와 암형 커플링(19)은 모터 작동축(M) 상에 위치되며 모터축(M)은 쇽 업소버(10) 작동축(X)에 일정 간격을 두고 위치된다. 이 간격은 동작중에 일정하게 유지된다.

브레이크 슈(23)의 단부에는, 지지 베어링(support bearing)(43)이 설치되어 있다. 쇽 업소버(10)에 위치되는 2개의 동일한 브레이크 슈(23)에는 2개의 다른 형태의 지지대, 즉 브레이크의 지지대(22)와 나사식 브레이크 지지대(25)가 설치되어 있다.

- 브레이크 지지대(22)는 스텝모터(16)에 보다 가까운 브레이크 슈(23)에 위치되어 있다. 브레이크 지지대(22)는 베어링면(54)을 통하여 브레이크 지지 베어링에 약간의 밀폐 형태로 끼워 맞춰져 있다. 브레이크 지지대(22)의 기능은 브레이크 스크류(24)를 보다 큰 지지구멍(53)을 통하여 통과시키게 하고, 동시에 베어링 표면에 의해 커플링 와셔(21)를 지지하는 것이다. 커플링 와셔(21)는 수형 커플링(20)과 브레이크 지지대(22) 사이에 위치되어 있다. 한편, 브레이크 스크류(24)는 커플링 와셔(21)의 중앙에 있는 구멍(62)을 통과한다. 커플링 와셔(21)는 수형 커플링(20)과 브레이크 지지대(22) 사이에 약간의 밀폐 형태로 회전될 수 있다.

- 나사식 브레이크 지지대(25)는 스텝모터(16)로부터 떨어져 있는 브레이크 슈(23)에 위치되어 있다. 나사식 브레이크 지지대(25)는 베어링면(56)을 통하여 브레이크 슈(23)의 브레이크 지지 베어링(43)에 약간의 밀폐형태로 끼워 맞춰져 있다. 그 주된 기능은 작동축(S)을 따라 형성된 나사산(55)을 통하여 브레이크 슈(23)에 브레이크 스크류(24)의 움직임을 전달하고, 또한 지지축(Z) 주위로 브레이크 스크류(24)를 돌릴 수 있게 하면서 브레이크 스크류(24)의 작동축(S)이 모터 작동축(M)에 일정 각도를 이루게 하는 것을 방지하는 것이다. 나사산(55)은 바람직하게는, M3 크기를 갖는다.

브레이크 스크류(24)는 브레이크 스크류 세레이션부(57)를 통하여 수형 커플링(20)에 형성된 브레이크 스크류 장착구멍(59)에 견고하게 연결되어 있다. 브레이크 스크류(24)의 단부에는, 나사식 브레이크 지지대(25)에 움직임을 전달하기 위해 나사산(58)이 형성되어 있다. 이 나사산(58)은 M3 크기를 갖는 것이 바람직하다.

암형 커플링(19)의 베어링면(63)과 수형 커플링(20)의 베어링면(64)은 약간의 밀폐 형태로 서로 지지되어 있다. 이와 같이, 브레이크 슈(23)의 동작 중에 텐셔닝의 발생은 방지되어 스텝모터(16)의 토크값은 매우 낮아지게 된다.

쇽 업소버(10, 11)의 동작 중에 쇽 업소버 피스톤(26)의 브레이크 슈의 위치(23)는 완전 개방(full open)(도 7) 및 완전 폐쇄(full close)된 위치로 불리워진다. 그러나 브레이크 슈(23)의 위치는 2개의 위치, 즉 완전 개방 및 완전 폐쇄 위치에 한정되어야 하는 것은 아니다.

브레이크 슈(23)는 스텝모터(16)로부터 나사식 샤프트(threaded shaft)(24)까지의 움직임에 의해 총합 10회전으로 완전 개방 및 완전 폐쇄 위치에 있게 하는 것이 바람직하다. 완전 개방 위치에서 브레이크 슈(23)의 마찰부재(30)에 가해지는 힘으로부터 발생하는 감쇠력이 영이면, 브레이크 슈(23)는 최대 감쇠력에 도달하는 10회전으로 완전 폐쇄 위치에 있게 된다.

브레이크 슈(23)에 의해 중간 감쇠값(intermediate damping value)이 요망되는 경우, 브레이크 슈(23)를 필요로 하는 기간 수(number of tours)만큼 회전시킴으로써 필요로 하는 감쇠력이 달성되게 된다. 완전 개방 위치와 완전 폐쇄 위치 간의 천이(遷移, transition)는 바람직하게는, 본 발명의 쇽 업소버(10, 11) 에 사용되는 1000rpm의 속도를 갖는 스텝모터(16)에 의해 1초 미만이 걸린다.

- 완전 개방 위치가 가까이서 검사되는 경우

감쇠력은 0N(zero Newton)이다. 마찰부재(30)는 쇽 업소버 피스톤(26)에 힘을 가하지 않는다. 브레이크 슈(23)는 단면축(sectional axis)과 평행하다. 브레이크 슈(23)는 평행면(parallel surface)에서 브레이크 슈의 맞닿음면(42)을 통하여 서로 접촉되어 있다. 모터축(M)은 브레이크 스크류의 작동축(S)과 일치한다. 이 경우, 축(M, S)은 작동축(X)에 등간격(V)으로 놓여진다. 브레이크 슈(23)의 지지축(T, R)은 D간격만큼 서로 이격되어 있다. 암형 커플링(19)과 수형 커플링(20) 사이의 간격은 K이다.

- 완전 폐쇄 위치가 가까이서 검사되는 경우

감쇠력은 최대가 된다. 마찰부재(30)는 쇽 업소버 피스톤(26)에 최대의 힘을 가한다. 브레이크 슈(23)는 작동축(X)에 대하여, 지지축(Z) 주위에 U자의 각도를 이룬다. 이 각도는 바람직하게는 7°이다. 이 지점에서 브레이크 슈(23)는 브레이크 슈의 이동 접촉면(44)에 선접촉(linear contact)하여 있다. 따라서, 브레이크 슈(23)는 베어링 틈새(34) 내의 텐셔닝을 방지한다. 모터축(M)과 브레이크 스크류(24)의 작동축(S) 사이에 간격 L이 생긴다. 커플링의 사용에 의해, 브레이크 슈(23)는 텐셔닝으로부터 방지된다. 간격 L에 의해 발생되는 텐셔닝은 수형 커플링(20)과 암형 커플링(19) 사이에서 제거된다. 모터축(M)이 작동축(X)과의 간격 V를 유지하는 동안, 브레이크 스크류의 작동축(X)은 작동축(X)에 대해 V + L 간격을 두게 된다. 브레이크 슈의 지지축(T, R)은 D-2M 간격만큼 서로 이격되어 있다.그래서, 암형 커플링(19)과 수형 커플링(20) 사이의 간격은 K + M으로 된다.

마찰부재(30)의 스텝모터(16)에 의해 구동되는 브레이크 슈의 동작이 이루어지게 되는 경우, 지지축(Z)에 따른 모멘텀(momentum)이 작동축(X)과 같은 방향으로취해질 때, 그 수식은 다음과 같다.

여기서, Fs는 피스톤(26)과의 마찰부재(30) 사이의 압력 힘을 나타낸다. 전자기계 마찰 쇽 업소버(10)의 마찰력은 압력 힘(FS)의 함수이며, 압력 힘(Fs)이 증가함에 따라 마찰력이 증가된다.

Fm은 스텝모터(16)로 발생되는 토크에 의해 브레이크 스크류(24)를 통하여 브레이크 슈(23)에 전달되는 견인력(pulling force)이다. 여기서 Fm으로 부호화된 것은 브레이크 슈(23) 양쪽을 끌어당기는 전체 힘이다.

여기서 중요한 문제는, 지지축(Z)(V+V+L)에 대한 힘(FM)의 거리가 지지축(Z)(A<(A+V+L))에 대한 힘(Fs)의 거리로부터 훨씬 더 떨어져 있다는 것이다. 따라서, 낮은 토크의 스텝모터(16)는 기어 그룹(gear group )을 사용하지 않고 발생되는 크랭크 효과에 의해 높은 마찰력 값에 이른다.

또한, 본 발명의 전자기계 마찰 쇽 업소버(10, 11)가 완전 폐쇄 위치에 도달하는 경우라도, 즉, 전력이 최대 레벨에 도달하는 경우에, 시스템의 전기 소비량은영이다. 브레이크 스크류(24) 시스템에 의해, 마찰력은 스텝모터(16)가 회전될 때까지 어떠한 전력도 사용하지 않고 유지된다. 에너지는 브레이크 슈(23)가 브레이크 스크류(24)의 움직임에 의해 마찰부재(30)에 마찰력을 인가하는 경우에만 소비된다.

이러한 기본적인 개념의 범위 내에서, 본 발명의 전자기계 마찰 쇽 업소버(1)의 여러 가지의 실시 형태를 개발하는 것이 가능하다. 본 발명은 본 명세서에서 설명한 예에 한정되는 것은 아니며 본질적으로 청구범위에 따른다.

1 : 드럼
2 : 스프링 걸림고리
3 : 스프링
4 : 드럼 스프링 걸림고리
5 : 세탁기 본체
6 : 메인 컨트롤 보드
7 : 쇽 업소버의 컨트롤 보드
8 : 드럼 브래킷
9 : 컨트롤 보드의 접속 케이블
10 : 전자기게 마찰 쇽 업소버
11 : 스트로크 센서를 구비한 전자기계 마찰 쇽 업소버
12 : 스트로크 센서
13 : 스트로크 센서 접속 케이블
14 : 베이스 브래킷
15 : 세탁기 베이스
16 : 스텝모터
17 : 스텝모터 브래킷
18 : 쇽 업소버 본체
19 : 암형 커플링
20 : 수형 커플링
21 : 커플링 와셔
22 : 브레이크 지지대
23 : 브레이크 슈
24 : 브레이크 스크류
25 : 나사산이 형성된 브레이크 지지대
26 : 쇽 업소버 피스톤
27 : 스트로크 센서 홀더
28 : 스트로크 센서 마그넷 홀더
29 : 스트로크 센서 마그넷
30 : 마찰부재
31 : 스트로크 센서 리테이너 핀
32 : 스트로크 센서 리테이너 핀 장착구멍
33 : 스텝모터 브래킷 리테이너 핀
34 : 브레이크 슈 지지대측 베어링 틈새
35 : 브레이크 슈 스크류측 베어링 틈새
36 : 로크 링
37 : 마찰부재 리테이너 레벨
38 : 마찰부재 리테이너 러그
39 : 브레이크 슈 하부측 슬라이딩면
40 : 브레이크 슈 상부측 슬라이딩면
41 : 브레이크 슈 슬라이딩면
42 : 브레이크 슈 맞닿음면
43 : 브레이크 슈 지지대 베어링
44 : 브레이크 슈 운동 접촉면
45 : 브래킷 리테이너 핀 장착구멍
46 : 스텝모터 리테이너 핀
47 : 브래킷 장착 접촉면
48 : 스텝모터 플랜지 장착 베어링
49 : 스텝모터 브래킷 리브
50 : 스텝모터 브래킷 브레이크 슈 구멍
51 : 스텝모터 브래킷
52 : 스텝모터 연결 플랜지
53 : 브레이크 지지대 구멍
54 : 브레이크 지지대 베어링면
55 : 나사식 브레이크 지지대
56 : 나사식 브레이크 지지대 베어링면
57 : 브레이크 스크류 세레이션부
58 : 브레이크 스크류 나사산 형성부
59 : 수형 커플링 브레이크 스크류 장착구멍
60 : 암형 커플링 스텝모터 샤프트 장착구멍
61 : 커플링 와셔 베어링면
62 : 커플링 와셔 브레이크 스크류 구멍
63 : 암형 커플링 베어링면
64 : 수형 커플링 베어링면
65 : 마찰부재 베어링면
66 : 마찰부재 베어링면
67 : 쇽 업소버 피스톤 베어링면
X : 쇽 업소버 작동축
Z : 지지축
S : 브레이크 스크류 작동축
M : 스텝모터 작동축

Claims

적어도 1개의 원통형 쇽 업소버 피스톤(cylindrical shock absorber piston) (26); 쇽 업소버 피스톤(26)을 둘러싸고 피스톤(26)과 같은 작동축(work axis)(X)을 따라 신축 가능하게(telescopically) 이동하며 그 단부로부터 피스톤(26)을 지지하는 적어도 1개의 쇽 업소버 본체(18)를 포함하는 전기기계 마찰 쇽 업소버(10, 11)에 있어서,
- 슬라이딩면(39, 40)을 통하여 쇽 업소버 본체(18)에 형성된 틈새(34, 35)에 설치(seat)되고, 피스톤(26)을 둘러싸고 본체(18)와 같은 작동축(X)을 따라 이동하는 적어도 1개의 브레이크 슈(23),
- 브레이크 슈(23)의 내측부에 위치됨과 함께 리테이너 레벨(retainer level)(37)로 고정된 쇽 업소버 피스톤(26)의 외측부에 위치되고, 작동축(X)을 따른 표면이 브레이크 슈(23)와 접촉되지 않는 적어도 1개의 마찰부재(30), 및
- 쇽 업소버 본체(18)에 쇽 업소버 피스톤(26)을 지지하고 마찰부재(30)가 본체(18)로부터 변위되는 것을 방지하는 적어도 1개의 로크링(rock ring)(36)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항에 있어서,
쇽 업소버 본체(18) 내의 작동축(X)에 수직한 쇽 업소버 피스톤(26)의 이동을 방지하는 가요성(flexible) 피스톤 베어링면(bearing surface)(67)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 또는 제2항에 있어서,
쇽 업소버 본체(18)의 베어링면(65)과 로크링(36)의 베어링면(66) 사이에 작동축(X)을 따라 견고하게 고정하는 마찰부재(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
브레이크 슈(23)의 단부(端部)에 위치된 베어링(43)에 베어링면(54, 56)과 약간 밀폐 형태(tight manner)로 고정되는 브레이크 지지대(22, 25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제4항에 있어서,
나사산이 형성되어 있는 나사식 브레이크 지지대(25)와, 스크류가 통과될 수 있는 브레이크 지지구멍(53)을 구비하는 브레이크 지지대(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
브레이크 슈(23)의 내측부에 위치되는 마찰부재(30)가 작동축(X) 주위로 슬라이딩되는 것을 방지하도록 작동축(X)을 따라 설치되는 리테이너 러그(retainer lug)(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
브레이크 슈(23)가 쇽 업소버 본체(18)의 베어링 틈새(bearing clearance)에서 슬라이딩될 수 있도록, 쇽 업소버 본체(18)에 위치되는 슬라이딩면(39, 40)보다 폭 넓은 슬라이딩면(41)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
브레이크 슈(23)가 이동 중에 서로 지속적으로 접촉될 수 있는 브레이크 슈의 맞닿음면(abutment surface)(42)과 브레이크 슈의 이동접촉면(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
단부에 나사산(58)을 가져 브레이크 슈(23)의 이동을 가능하게 하고, 지지대(22, 25)와 접촉되며 헤드부가 톱니 형상으로 되어 있는 브레이크 스크류(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
장착구멍(59)을 통하여 브레이크 스크류(24)를 고정하는 수형(雄形) 커플링(male coupling)(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
수형 커플링(20)과 브레이크 지지대(22) 사이에 위치되고, 베어링면(61)과 브레이크 지지대 베어링면(54)과의 접촉 시에 약간 밀폐 형태로 회전될 수 있으며, 브레이크 나사(24)가 통과되는 구멍(62)을 포함하는 커플링 와셔(coupling washer)(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
베어링면(63)과 수형 커플링 베어링면(64)과의 접촉에 의해 약간 밀폐 형태로 고정되는 암형(雌形) 커플링(female coupling)(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
세레이션 샤프트(serrated shaft)에 의해 암형 커플링(19)의 장착구멍(60)에 견고하게 연결되는 스텝모터(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
스텝모터(16)와 쇽 업소버 본체(18) 사이의 연결을 제공하고 브레이크 슈(23), 내성(resistance)을 위한 리브(rib)(49) 및 스텝모터(16)의 플랜지 장착 베어링(flange mounting bearing)(48)의 통과를 가능하게 하는 구멍(50)을 포함하는 스텝모터 브래킷(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
쇽 업소버 본체(18)에 설치되고 가열 타정 리벳 방법(hot driven rivet method)에 의해 스텝모터 브래킷(17)의 장착구멍(45)에 연결되는 리테이너 핀(retainer pin)(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
스텝모터 브래킷(170)에 설치되고 가열 타정 리벳 방법에 의해 스텝모터 브래킷(17)의 연결구멍과, 스텝모터 브래킷(170)의 장착 베어링(48)에 견고하게 고정되는 모터 연결 플랜지(52)에 연결되는 리테이너 핀(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
브레이크 슈(23)는 일정한 간격(A)을 두고 작동축(X)과 선접촉(linearly contact)되어 있고, 스텝모터(16)는 쇽 업소버 본체(18)에 위치된 지지대에 의해 형성된 지지축(Z) 주위에 크랭크 시스템을 이용하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
스텝모터의 작동축(M)은 작동축(X)에 대하여 항상 일정 간격을 두고 있는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
브레이크 스크류의 작동축(S)은 감쇠력이 영일 때 작동축(X)에 대하여 스텝모터의 작동축(M)와 등간격을 두고 있고 감쇠력이 최대일 때 스텝모터의 작동축(S)에 대하여 (V+L) 간격을 두고 있는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
커플링(19, 20)들 사이의 공간은 감쇠력이 영일 때 K이고 감쇠력이 최대일 때 K+M인 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
스텝모터 축(M)과 브레이크 스크류 축(S)은 스텝모터(16)에 브레이크 슈(23)를 연결하는 것을 가능하게 하는 브레이크 스크류(24)에 있어서 지지대(22, 25)와 커플링 시스템(19, 20, 21)의 사용 시에 감쇠력이 영일 때 겹쳐지고, 스크류는 감쇠력이 최대일 때 작동축(X)에 대하여 대략 L 간격만큼 벗어나고, 커플링 시스템(19, 20, 21)은 이러한 축 변화의 결과로서 일어나는 텐셔닝(tensioning)을 제거하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
브레이크 슈(23)는 작업축(X)에 대하여 감쇠력이 영일 때 평행하고 감쇠력이 최대일 때 U+U 각도를 이루고, 브레이크 지지대(22)의 축과 나사식 브레이크 지지대(25)의 축 사이의 간격이 D에서 D-2M까지 변화되는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
브레이크 슈(23)에 가해진 브레이크 스크류의 견인력(pulling force)(Fm)과, 감쇠력을 일으키는 피스톤(26)과 마찰부재(30) 사이의 압력 힘(pressure force)(Fs)과의 전체 모멘텀은 지지축(Z)에 대하여 영이고,

지지축(Z)에 대한 압력 힘(Fs)의 간격(A)은 지지축(Z)에 대한 브레이크 스크류의 견인력(Fm)의 간격(A+V+L)보다 작은 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
영의 감쇠력과 최대의 감쇠력을 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 원하는 어떠한 감쇠력도 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
스텝모터 브래킷(17)은 대칭 형태를 가지며, 필요 시에, 장착축에 대하여 180°회전될 때에 쇽 업소버에 장착될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
필요 시에 스트로크 센서(stroke sensor)(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
쇽 업소버 피스톤(26)의 단부에 자석 홀더(magnet holder)(28)를 통해 장착되는 자석(29)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
스트로크 센서 홀더(27)에 형성된 장착구멍(32)과 쇽 업소버 본체(18)에 설치된 핀(31)들에 의해 가열 타정 리벳 방법을 통해 연결되는 자기저항센서(magneto resistive sensor)(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.
제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
전기기계 마찰 쇽 업소버가 드럼 세탁기(front loading washing machine)에 사용되는 것을 특징으로 하는 전기기계 마찰 쇽 업소버.