KR20190084715A - 전자식 로터리 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 로터리 댐퍼에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 차량의 휠을 통해 전달되는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 전자식 로터리 댐퍼에 있어서, 상기 로터리 댐퍼는, 상기 휠의 상하 운동을 회전 운동으로 변환하는 레버 암과, 상기 레버 암의 일측에 연결되어 회전하는 회전축이 구비된 모터 및 상기 회전축의 회전 속도가 일정 속도 이상일 경우 제동력을 제공하는 제동부를 포함하는 전자식 로터리 댐퍼를 제공한다.

Description

전자식 로터리 댐퍼{Electronic rotary damper}

본 발명은 전자식 로터리 댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치는 차체와 휠 사이에 구비되어 차량 주행 중에 노면에 의해 발생하는 불규칙한 진동을 효과적으로 차단하고, 운전자의 조향 및 노면의 굴곡에 의해 발생하는 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전자로 하여금 편안함과 안정감을 느낄 수 있도록 하는 것이 주 목적이다.

종래의 현가장치는 유체의 압력을 이용하는 댐퍼와 스프링을 통해 차량의 휠로부터 통해 전달되는 진동을 효과적으로 차단했으나, 이와 같은 현가장치는 유체의 압력을 이용하는 과정에서 발생하는 운동에너지를 제대로 이용할 수 없는 문제가 있었다.

이를 개선하기 위해 댐퍼에 액추에이터를 상호 연결하고, 댐퍼 내부의 피스톤이 상하로 운동함으로써 그 내부에 충진된 유체를 액추에이터로 유동시키며, 이 유동된 유체가 액추에이터 내부의 로터를 회동시킴으로써 전기에너지를 생성하는 기술이 개발되어 있으나, 고압의 유체가 누설되거나, 유체의 압력으로 인해 회전축이 밀리면서 모터의 토크가 저하되는 또 다른 문제가 있었다.

전술한 문제를 개선하기 위한 또 다른 시도로서, 차량의 휠에 전동 모터를 연결하고, 휠의 상하 운동을 회전 운동으로 변환해서 모터의 축을 회전시킴으로써 전기에너지를 생성하거나, 이와는 반대로 전동 모터에 전기에너지를 공급해서 주행 모드에 따라 휠의 상하 운동을 제어하는 현가장치에 대한 기술이 개발되어 있다.

다만, 이와 같은 현가장치는 구동 모터를 통해 감쇠력을 제공하게 되는데, 굴곡이 심한 노면 위를 차량이 빠른 속도로 주행하는 경우에는 효과적인 감쇠력을 제공하기 어렵다는 한계가 있다. 물론 구동 모터의 크기를 증가시키는 방법으로 전술한 문제에 대한 해결이 가능하나, 이러한 방법은 현가장치의 무게와 제조 비용 증가로 인해 적용이 어려운 또 다른 문제가 있다.

따라서 이러한 문제에 대한 해결이 시급한 실정이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 차량의 휠이 빠른 속도로 상하 운동하는 경우에도 효과적으로 제동이 가능한 전자식 로터리 댐퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 모터의 회전축에 장착될 수 있는 구조를 갖는 전자식 로터리 댐퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 간단한 구조로 제동력을 제공하며, 사용에 따라 교체가 가능한 전자식 로터리 댐퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전자식 로터리 댐퍼는 차량의 휠을 통해 전달되는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 전자식 로터리 댐퍼에 있어서, 상기 로터리 댐퍼는, 상기 휠의 상하 운동을 회전 운동으로 변환하는 레버 암과, 상기 레버 암의 일측에 연결되어 회전하는 회전축이 구비된 모터 및 상기 회전축의 회전 속도가 일정 속도 이상일 경우 제동력을 제공하는 제동부를 포함한다.

이때, 상기 제동부는, 상기 회전축에 장착되는 마찰 패드를 포함하며, 상기 마찰 패드는 원심력에 의해 상기 회전축의 반경 방향 외측으로 이동하면서 제동력을 제공할 수 있다.

이때, 상기 제동부는, 상기 마찰 패드의 내주면에 배치되는 무게추를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제동부는, 상기 회전축에 고정되는 내부 하우징과, 상기 모터의 하우징에 고정되는 외부 하우징을 더 포함하며, 상기 외부 하우징의 내주면에는 상기 마찰 패드와 접촉하는 마찰면이 형성될 수도 있다.

이때, 상기 내부 하우징에는 원형 단면으로 형성되어 상기 회전축에 고정되는 지지 부재와, 상기 지지 부재의 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 안내 부재가 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제동부에는, 상기 마찰 패드가 상기 회전축의 반경 방향 내측으로 이동하도록 탄성력을 제공하는 탄성 부재가 구비될 수 있다.

이때, 상기 마찰 패드는 상호 대향하도록 복수 개 구비되며, 상기 탄성 부재는 상호 대향하는 복수의 상기 마찰 패드의 양단을 연결하도록 구성될 수도 있다.

이때, 상기 로터리 댐퍼는, 상기 레버 암의 회전 속도를 감속해서 상기 회전축에 전달하는 기어부를 더 포함할 수도 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 전자식 로터리 댐퍼에 의하면 차량의 휠이 빠른 속도로 상하 운동하는 경우에도 효과적으로 제동이 가능하도록 제동부가 구비되므로 운전자로 하여금 편안함과 안정감을 느낄 수 있게 하며, 본 발명에 따른 댐퍼의 내구성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 모터의 회전축에 장착될 수 있도록 내부 하우징이 구비되므로 장착이 용이하고, 기어부를 통해 회전 속도가 감속된 상태에서 제동을 하게 되므로 작은 제동력으로도 효과적으로 제동이 가능한 효과가 있다.

아울러 모터의 회전축을 통한 원심력을 이용해서 마찰 패드가 외부 하우징의 마찰면에 접촉하는 간단한 구조로 제동력을 제공하므로 설치가 용이하고, 사용에 따라 마찰 패드가 마모된 경우에도 간단하게 교체가 가능하므로 유지 및 보수가 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 로터리 댐퍼가 차량의 휠에 장착된 상태를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자식 로터리 댐퍼의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전자식 로터리 댐퍼의 측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 로터리 댐퍼가 차량의 휠에 장착된 상태를 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전자식 로터리 댐퍼의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전자식 로터리 댐퍼의 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 로터리 댐퍼(100)는 차량의 휠(10)에 연결되어 휠(10)의 상하 운동을 이용해서 전기를 생성하게 된다.

이를 좀 더 상세하게 살펴보면, 전자식 로터리 댐퍼(100)에는 레버 암(110)이 구비된다. 이러한 레버 암(110)의 일측은 휠(10)에 연결되고, 타측은 모터(120)의 회전축(121)에 연결된다.

즉, 노면의 굴곡에 의해 휠(10)이 상하로 움직이게 되면 레버 암(110)의 일측은 휠(10)과 함께 상하로 움직이게 되고, 레버 암(110) 일측의 상하 움직임에 의해 레버 암(110)의 타측은 모터(120)의 회전축(121)을 중심으로 회전하게 된다.

이와 같이 모터(120) 내부에는 회전축(121)에 고정되어 회전축(121)과 함께 회전하는 회전 코어와 모터(120)의 하우징(122) 내부에 고정되는 고정 코어가 구비되며, 회전 코어와 고정 코어의 상대 회전을 통해 전기에너지를 생성하거나, 또는 전기에너지를 공급해서 회전 코어와 고정 코어의 상대 회전을 조절함으로써 주행 모드에 따라 휠의 상하 운동을 제어하는 것도 가능하다.

다만, 전술한 바와 같이, 굴곡이 심한 노면 위를 차량이 빠른 속도로 주행하는 경우 모터(120)를 통해 제공되는 감쇠력만으로는 차량을 효과적으로 제어할 수 없는 한계가 있으므로 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 상황에서 제동력을 제공하는 제동부(130)를 포함한다.

이러한 제동부(130)는 차량이 평지나 일반적인 도로를 주행하는 경우에는 제동력을 제공하지 않으며, 굴곡이 심한 노면을 빠른 속도로 주행함으로 인해 휠(10) 상하로 빠르게 운동하게 되고, 이로 인해 회전축(121)의 회전 속도가 일정 속도 이상일 경우에만 제동력을 제공하도록 구성되는 것이다.

아울러 제동부(130)가 제동력을 제공하게 되는 회전축(121)의 회전 속도를 차체의 중량이나 사용자가 선택한 주행 모드에 따라 다르게 설정할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제동부(130)는 모터(120)의 회전축(121)에 장착되는 마찰 패드(131)를 포함하고, 이러한 마찰 패드(131)는 회전축(121)의 반경 방향 외측으로 이동하면서 제동력을 제공하도록 구성된다.

즉, 회전축(121)의 회전 속도가 일정 속도 이상일 경우 원심력에 의해 마찰 패드(131)가 회전축(121)의 반경 방향 외측으로 이동하게 되고, 이러한 마찰 패드(131)는 후술하는 외부 하우징(134)의 내주면에 형성된 마찰면(134a)에 접촉하면서 제동력을 제공하게 되는 것이다.

다만, 이러한 마찰 패드(131)는 회전축(121)의 회전 속도가 일정 속도 미만인 경우에는 회전축(121)의 반경 방향 외측으로 이동하지 않도록 구성할 필요가 있다. 이를 위해 마찰 패드(131)는 후술하는 탄성 부재(135)가 구비되며, 이러한 탄성 부재(135)가 인가하는 탄성력은 마찰 패드(131)의 이동을 방지하는 구심력을 제공하게 된다.

결국 일정 중량을 갖는 마찰 패드(131)에는 회전축(121)이 회전함에 따라 원심력이 작용하게 되고, 이러한 원심력이 탄성 부재(135)가 인가하는 탄성력을 넘어서게 되면 회전축(121)의 반경 방향 외측으로 이동하면서 제동력을 제공하는 것이다.

또한, 마찰 패드(131)와 외부 하우징(134)의 내주면에 형성된 마찰면(134a)에 접촉하면서 제동력을 제공하게 되는데, 이러한 제동력은 기본적으로 마찰 패드(131)와 마찰면(134a) 사이의 마찰력을 의미하며, 효과적인 제동력을 제공할 수 있도록 마찰 패드(131)의 중량을 설정할 필요가 있다.

다만, 제동력을 제공하는 과정에서 마찰 패드(131)에는 마모가 발생하게 되며, 마모량이 증가함으로 인해 마찰 패드(131)의 중량이 감소하게 되는 경우 효과적인 제동력을 제공할 수 없게 되는 문제가 있다. 이러한 경우 마찰 패드(131)를 교체하게 되는데, 설정된 중량을 갖는 마찰 패드(131) 전체를 교체할 경우 남아 있는 부분까지 모두 제거하게 되므로 유지 및 보수를 위한 비용 면에서 불리하게 된다.

이를 위해 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 마찰 패드(131) 내주면에는 무게추(132)가 구비된다. 즉, 효과적인 제동을 위해 설정해야 하는 중량이 100이라고 가정할 때, 마찰 패드(131) 자체의 중량을 100으로 설정하는 것 보다는 마찰 패드(131)의 중량을 20 정도로 설정하고, 무게추(132)의 중량을 80 정도로 설정하게 되면 마찰 패드(131)와 무게추(132)의 중량이 100을 만족하므로 효과적인 제동이 가능할 뿐만 아니라 마모로 인해 마찰 패드(131)를 교체해야 하는 경우에도 무게추(132)는 재사용이 가능하므로 유지 및 보수를 위한 비용을 절감할 수 있게 되는 것이다.

이때, 마찰 패드(131)와 무게추(132)는 상호 고정되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는 마찰 패드(131)를 통한 제동력이 무게추(132)와 후술하는 내부 하우징(133)을 통해 회전축(121)에 효과적으로 전달되도록 하기 위함아다.

이때, 마찰 패드(131)에 마모를 위한 별도의 라이닝을 형성하는 것도 가능하다.

제동부(130)에는 모터(120)의 회전축(121)에 고정되어 함께 회전하는 내부 하우징(133)과 모터(120)의 하우징(122)에 고정되는 외부 하우징(134)이 구비된다.

이러한 내부 하우징(133)은 전술한 마찰 패드(131)와 무게추(132)가 모터(120)의 회전축(121)과 함께 회전하도록 구성된다.

아울러 외부 하우징(134)은 모터(120)의 하우징(122)에 고정되며, 내주면에는 마찰면(134a)이 형성되어 마찰 패드(131)가 원심력에 의해 회전축(121)의 반경 방향 외측으로 이동하는 경우 상호 맞닿으며 제동력을 제공하게 되는 것이다.

전술한 내부 하우징(133)의 구조를 좀 더 상세히 설명하면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 회전축(121)에 고정되는 원형 단면의 지지 부재(133a)와 지지 부재(133a)의 반경 방향 외측으로 연장되는 안내 부재(133b)가 형성된다.

이러한 안내 부재(133b)는 마찰 패드(131)와 무게추(132)의 양단을 지지하여 회전축(121)과 함께 회전 가능하게 구성된다.

아울러 안내 부재(133b)는 회전축(121)의 중심에서 멀어질수록 길이가 확장되는 도브 테일 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있고, 마찰 패드(131)와 무게추(132)의 양단에도 이러한 형상에 대응되도록 경사면이 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면 마찰 패드(131) 및 무게추(132)가 회전축(121)의 반경 방향 외측으로 이동 시 안내 부재(133b)가 이동 방향으로 안내하게 되어 원활한 이동이 가능하며, 추후 마찰 패드(131)와 무게추(132)가 원위치로 복귀하는 과정에서도 이들을 안내하여 정위치로 복귀가 가능하게 된다.

앞서 살펴본 바와 같이, 마찰 패드(130)에는 마찰 패드(130)가 회전축(121)의 반경 방향 내측으로 이동하도록 탄성력을 제공하는 탄성 부재(135)가 구비된다.

이러한 탄성 부재(135)는 마찰 패드(131) 및 무게추(132)가 임의로 이동하지 않도록 구심력을 제공하게 되며, 회전축(121)의 회전에 의해 발생하는 원심력이 탄성 부재(135)의 탄성력을 넘어서는 경우 마찰 패드(131)와 무게추(132)가 이동하면서 제동력을 제공하게 된다.

이때, 탄성 부재(135)의 탄성력과 마찰 패드(131) 및 무게추(132)의 회전으로 인한 원심력은 차량의 하중에 따른 요구 스펙과 운전자의 운전 모드를 고려하여 설정하는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 마찰 패드(131)는 상호 대향하도록 복수 개 구비되며, 전술한 탄성 부재(135)는 상호 대향하는 복수의 마찰 패드(131) 양단을 연결하는 방식으로 장착이 가능하다. 이와 같이 구성하면 간단한 구조로 탄성 부재(135)를 장착할 수 있는 효과가 있다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 마찰 패드(131) 양단에는 탄성 부재(131) 장착을 위한 관통홀(135a)을 형성할 수 있다.

아울러 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 하우징(133)의 안내 부재(133b)는 무게추(132)만 지지하도록 구성하는 것도 가능하다. 마찰 패드(131) 양단에 탄성 부재(135) 장착 시 안내 부재(133b)에 의해 간섭되지 않도록 하기 위함이다.

마찰 패드(131)와 무게추(132)의 구심력을 제공하기 위해 탄성 부재(135) 뿐만 아니라 자성체를 사용하는 것도 가능하며, 이러한 자성체로서 전자석을 사용하게 되면 자력의 크기 조절을 통해 구심력의 크기를 쉽게 조절할 수 있는 효과가 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 레버 암(110)의 회전 속도를 감속해서 회전축(121)에 전달하는 기어부(140)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 구성하면 기어부(140)를 통해 회전축(121)의 회전 속도가 1차적으로 감속된 상태로 전달되므로 작은 제동력만으로도 효과적으로 제동이 가능하게 되는 효과가 있다. 이러한 기어부(140)는 제1 감속기어(141)와 제2 감속기어(142)와 같이 복수의 기어로 구성되는 것도 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10 : 휠 100 : 로터리 댐퍼
110 : 레버 암 120 : 모터
121 : 회전축 122 : 하우징
130 : 제동부 131 : 마찰 패드
132 : 무게추 133 : 내부 하우징
133a : 지지 부재 133b : 안내 부재
134 : 외부 하우징 135 : 탄성 부재
135a : 관통홀 140 : 기어부
141 : 제1 감속기어 142 : 제2 감속기어

Claims (8)

1. 차량의 휠을 통해 전달되는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 전자식 로터리 댐퍼에 있어서,
   상기 로터리 댐퍼는,
   상기 휠의 상하 운동을 회전 운동으로 변환하는 레버 암;
   상기 레버 암의 일측에 연결되어 회전하는 회전축이 구비된 모터; 및
   상기 회전축의 회전 속도가 일정 속도 이상일 경우 제동력을 제공하는 제동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 로터리 댐퍼.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제동부는,
   상기 회전축에 장착되는 마찰 패드를 포함하며,
   상기 마찰 패드는 원심력에 의해 상기 회전축의 반경 방향 외측으로 이동하면서 제동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 전자식 로터리 댐퍼.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제동부는,
   상기 마찰 패드의 내주면에 배치되는 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 로터리 댐퍼.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제동부는,
   상기 회전축에 고정되는 내부 하우징과, 상기 모터의 하우징에 고정되는 외부 하우징을 더 포함하며,
   상기 외부 하우징의 내주면에는 상기 마찰 패드와 접촉하는 마찰면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 로터리 댐퍼.
5. 제4항에 있어서,
   상기 내부 하우징에는 원형 단면으로 형성되어 상기 회전축에 고정되는 지지 부재와, 상기 지지 부재의 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 안내 부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 로터리 댐퍼.
6. 제2항에 있어서,
   상기 제동부에는,
   상기 마찰 패드가 상기 회전축의 반경 방향 내측으로 이동하도록 탄성력을 제공하는 탄성 부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자식 로터리 댐퍼.
7. 제6항에 있어서,
   상기 마찰 패드는 상호 대향하도록 복수 개 구비되며,
   상기 탄성 부재는 상호 대향하는 복수의 상기 마찰 패드의 양단을 연결하는 것을 특징으로 하는 전자식 로터리 댐퍼.
8. 제1항에 있어서,
   상기 로터리 댐퍼는,
   상기 레버 암의 회전 속도를 감속해서 상기 회전축에 전달하는 기어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 로터리 댐퍼.
   

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