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KR100718625B1 - 모터 그리고 모터를 사용한 댐퍼 - Google Patents

모터 그리고 모터를 사용한 댐퍼 Download PDF

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KR100718625B1
KR100718625B1 KR1020050077566A KR20050077566A KR100718625B1 KR 100718625 B1 KR100718625 B1 KR 100718625B1 KR 1020050077566 A KR1020050077566 A KR 1020050077566A KR 20050077566 A KR20050077566 A KR 20050077566A KR 100718625 B1 KR100718625 B1 KR 100718625B1
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KR
South Korea
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shaft
motor
damper
output shaft
rotor
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Inventor
다꾸히로 곤도
Original Assignee
카야바 고교 가부시기가이샤
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Publication date
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Application filed by 카야바 고교 가부시기가이샤 filed Critical 카야바 고교 가부시기가이샤
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Abstract

모터(M1)에는 중공 회전자 샤프트(3)와, 회전자 샤프트(3) 내로 삽입되며 회전자 샤프트(3)의 타단부에 연결된 출력 샤프트(T)와, 출력 샤프트(T) 상에 작용하는 토크와 더불어 변하는 출력 샤프트의 비틀림 각도를 검출하는 검출 장치가 제공된다.
모터, 댐퍼, 중공 회전자 샤프트, 출력 샤프트, 검출 장치

Description

모터 그리고 모터를 사용한 댐퍼{MOTOR AND DAMPER USING THE SAME}
도1은 본 발명의 양호한 실시예의 댐퍼를 도시하는 종단면도.
도2는 커플링을 도시하는 분해 사시도.
도3은 본 발명의 또 다른 양호한 실시예의 댐퍼의 모터를 도시하는 종단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
B: 차체
D1: 댐퍼
M1: 모터
T: 비틀림 바
1: 회전자
2: 케이스
3: 회전자 샤프트
4: 자석
5: 고정자
6: 코어
7: 코일
8, 9, 10: 볼 베어링
11: 볼 나사 너트
12: 나사 샤프트
본 발명은 모터 그리고 모터에 의해 발생된 전자기력에 의해 차체 및 축의 상대적인 변위를 감소시키는 댐퍼에 관한 것이다.
일본 특허청에 의해 발행된 일본 특허 출원 공개 제JP2003-343648A호는 다음의 댐퍼를 개시하고 있다: 즉, 댐퍼는 볼 나사 너트 그리고 볼 나사 너트 내에 회전 가능하게 나사 고정된 나사 샤프트를 포함하며 비틀림 바를 통해 모터의 회전자 샤프트와 나사 샤프트를 연결한다. 결과적으로, 댐퍼는 볼 나사 너트의 선형 운동을 나사 샤프트의 회전 운동으로 변환시키고, 모터 내에 전자기력을 발생시키도록 모터의 회전자 샤프트로 비틀림 바를 통해 회전 운동을 전달하고, 볼 나사 너트의 선형 운동을 억제하도록 감쇠력으로서 전자기력으로부터 기인하는 회전자 샤프트의 회전에 대해 토크를 사용한다.
그러나, 전술된 댐퍼에서, 모터는 발생된 토크를 검출할 수 없으므로, 댐퍼에 의해 생성된 감쇠력을 추적하는 것은 불가능하다.
추가로, 모터의 회전자 샤프트의 하단부 그리고 나사 샤프트의 상단부가 비 틀림 바를 통해 연결되므로, 댐퍼는 비틀림 바의 길이만큼 길이가 증가한다. 이는 댐퍼의 설치성을 손상시키며 그 행정을 보증하는 것도 어렵게 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 모터의 전체 길이를 증가시키지 않고 토크를 검출할 수 있는 모터를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 이러한 모터를 사용한 댐퍼의 제어성을 개선시키며 댐퍼의 전체 길이도 감소시키는 것이다.
전술된 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 중공 회전자 샤프트와, 회전자 샤프트의 일단부로부터 회전자 샤프트 내로 삽입되며 회전자 샤프트의 타단부에 연결된 출력 샤프트와, 출력 샤프트 상에 작용하는 토크와 더불어 변하는 출력 샤프트의 비틀림 각도를 검출하는 검출 장치를 포함하는 모터를 제공한다.
본 발명은 축과 차체 중 하나에 연결된 나사 너트와; 나사 너트 내에 회전 가능하게 나사 고정된 나사 샤프트와; 축과 차체 중 다른 하나에 연결되며 나사 샤프트의 회전이 전달되고, 중공 회전자 샤프트와, 회전 샤프트의 회전자 샤프트 내로 삽입되며 회전자 샤프트의 타단부에 연결되며 나사 샤프트에 연결된 출력 샤프트와, 출력 샤프트 상에 작용하는 토크와 더불어 변하는 출력 샤프트의 비틀림 각도를 검출하는 검출 장치를 갖는 모터를 포함하는 댐퍼도 제공한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점뿐만 아니라 세부 사항도 명세서의 잔여부 내에 기재되어 있으며 첨부 도면에 도시되어 있다.
이하, 본 발명이 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도1에 도시된 바와 같이, 양호한 실시예의 댐퍼(D1)에는 볼 나사 너트(11), 나사 샤프트(12) 및 모터 (M1)가 제공된다. 나사 샤프트(12)는 볼 나사 너트(11) 내에 회전 가능하게 나사 고정되며 나사 샤프트(12)의 회전이 모터(M1)로 전달된다.
모터(M1)에는 도1에 도시된 바와 같은 케이스(2), 회전자(1) 및 고정자(5)가 제공된다. 회전자(1)는 중공 회전자 샤프트(3), 회전자 샤프트(3)의 외주연에 부착된 자석(4) 그리고 회전자 샤프트(3) 내로 삽입된 출력 샤프트로서의 비틀림 바(T)로 형성된다. 회전자(1)는 볼 베어링(8, 9)을 통해 케이스(2) 내에 회전 가능하게 지지된다.
케이스(2)는 플랜지를 구비한 개구를 갖는 저부 원통형 케이스 본체(2a), 개구를 폐쇄하는 내부 리드(2b) 그리고 플랜지를 구비한 개구를 갖는 저부 원통형 외부 리드(2c)로 형성된다. 내부 리드(2b)의 하단부 표면 그리고 외부 리드(2c)의 플랜지는 그 사이에 차량의 차체(B)를 보유한다.
각각의 내부 리드(2b) 및 외부 리드(2c)는 회전자 샤프트(3) 및 비틀림 바(T)가 삽입되는 그 축을 통과하는 구멍을 갖는다.
모터(M1)는 용접 또는 다른 고정 방법에 의해 차체(B)에 고정될 수 있지만, 보수의 용이성을 고려하여, 모터(M1)가 차체(B)에 견고하게 고정될 수 있게 하며 모터(M1)의 제거도 가능하게 하는 고정 방법을 채택하는 것이 바람직하다.
고정자(5)는 자석(4)과 코어(6) 주위에 권취된 코일(7)을 향하는 방식으로 케이스(2)의 내주연에 부착된 전기자 코어로서의 코어(6)로 형성된다. 모터(M1)는 소위 브러시가 없는 모터로서 구성된다.
자석(4)은 환형으로 형성되며 N극 및 S극이 원주를 따라 교대로 나타나는 분 리형 자극 패턴을 갖는다. 자석(4)은 환형으로 된 복수개의 자석을 접합시킴으로써 형성된다.
회전자 샤프트(3)는 중공이며 실질적으로 저부가 원통형인 형상으로 형성된다. 회전자 샤프트(3) 내측에, 출력 샤프트로서의 비틀림 바(T)의 상단부가 회전자 샤프트(3)의 단부에 끼워져 고정된다. 감지 자석(62)을 부착하는 샤프트(62)가 회전자 샤프트(3) 외측에 제공된다.
회전자 샤프트(3)의 내경은 비틀림 바(T)의 외주연이 회전자 샤프트(3)의 내주연과 접촉 상태에 있지 않도록 즉 회전자 샤프트(3)가 비틀림 바(T)의 비틀림을 방해하지 않도록 비틀림 바(T)의 외경보다 큰 수치로 설정된다.
볼 베어링(8)은 케이스 본체(2a) 내에 고정된 그 외부 링 측면을 갖는다. 볼 베어링(9)은 내부 리브(2b)의 내주연에 고정된 그 외부 링 측면을 갖는다. 회전자 샤프트(3)는 볼 베어링(8) 및 볼 베어링(9)의 각각의 내부 링 내로 삽입되며 케이스(2) 내에 회전 가능하게 지지된다.
자기 센서(63)가 케이스 본체(2a)의 상부 부분 내측에 제공된다. 자기 센서(63)에는 회전자 샤프트(3)의 샤프트(62)의 외주연에 부착된 감지 자석(61)을 향하는 방식으로 홀 요소 및 MR(magnetoresistive) 요소 등이 제공된다. 검출 장치(K1)를 구성하는 감지 자석(61) 및 자기 센서(63)의 조합에 의해, 회전자 샤프트(3)의 상단부의 회전 각도 즉 회전자 샤프트(3) 내측에 고정된 비틀림 바(T)의 상단부의 회전 각도를 검출하는 것이 가능하다.
감지 자석(64)이 비틀림 바(T)의 타단부에 부착된다. 자기 센서(65)가 감지 자석(64)을 향하는 방식으로 외부 리드(2c) 내에 제공된다. 비틀림 바(T)의 하단부의 측면 부분이 외부 리드(2c)의 내주연에 고정된 그 외부 링을 가지며 회전자 샤프트(3)로서 케이스(2) 내에 회전 가능하게 지지되는 볼 베어링(10)의 내부 링 내로 삽입된다.
검출 장치(K2)를 구성하는 감지 자석(64) 및 자기 센서(65)의 조합에 의해, 비틀림 바(T)의 타단부의 회전 각도를 검출하는 것이 가능하다.
본 실시예에서, 검출 장치(K1, K2)는 각각 감지 자석(61, 64) 및 자기 센서(63, 65)로 구성되지만, 이들 장치는 감지 자석이 회전자 코일 또는 리졸버 코어이며 자기 센서가 고정자 코일인 리졸버로서 형성될 수 있다. 대신에, 광학 또는 어떤 종류의 회전식 인코더가 비틀림 바(T)의 상단부 및 하단부의 회전 각도를 검출하는 데 사용될 수 있다.
본 실시예에서, 출력 샤프트는 회전 각도의 차이가 출력 샤프트의 상단부 및 하단부 사이에서 용이하게 형성되도록 비틀림 바(T)에 의해 형성되지만, 로드형 샤프트가 사용될 수 있다. 그러나, 출력 샤프트가 높은 비틀림 강성을 가지면, 각각의 검출 장치(K1, K2)로서 고해상도를 갖는 것이 사용되는 것이 바람직하다.
회전자 샤프트(3)는 원통형으로 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 회전자 샤프트(3)는 출력 샤프트의 상단부의 외주연에 고정된다. 나아가, 회전자 샤프트(3)의 내경이 출력 샤프트의 비틀림을 제한하지 않도록 출력 샤프트의 외경보다 큰 수치로 설정되는 것이 추천된다.
모터(M1)는 케이스 본체(2a)의 상단부의 측면 부분에 제공된 그로밋(G)을 통 해 케이스(2) 내로 안내된 전기 와이어(도시되지 않음)를 통해 제어 유닛 및 외부 전원(도시되지 않음)에 연결된다. 회전자(1) 상에 작용하는 회전 토크의 제어는 원하는 감쇠력이 얻어질 수 있게 하고, 모터(M1)의 구동은 댐퍼(D1)가 댐퍼로서뿐만 아니라 작동기로서도 기능할 수 있게 한다.
본 실시예에서, 브러시가 없는 모터가 모터(M1)로서 사용되지만, 전자기력의 공급원으로서 사용된다면 다양한 모터 예컨대 브러시가 있는 DC 또는 AC 모터, 유도 모터 등이 사용될 수 있다.
나아가, 본 실시예에서, 열 용량이 모터(M1)의 증가된 직경에 의해 높은 수준에 있도록 설계되므로, 자석(4)의 열 자기 소거 그리고 모터(M1)에 대한 열 손상이 방지될 수 있다. 또한, 모터(M1)는 모터(M1)가 차체(B) 내측에 장착되더라도 방해를 유발시키지 않도록 짧게 설계된다.
반면에, 본 실시예의 댐퍼(D1)는 댐퍼(D1)의 팽창 및 수축 운동을 회전 운동으로 변환시키도록 나사 샤프트(12) 그리고 나사 샤프트(12)와 회전 가능하게 나사 고정된 볼 나사 너트(11)를 포함한다.
나사 샤프트(12)는 볼 베어링(23, 24)을 통해 내부 튜브(20) 내에 회전 가능하게 지지된다. 볼 베어링(23, 24)은 내부 튜브(20)의 상단부 내측에 끼워진 캡(21) 내에 유지된다. 캡(21)의 외주연 주위에 제공된 플랜지(22)가 그 저부 부분 내에 구멍을 가지며 플랜지를 갖는 개구를 갖는 컵형 연결 부재(25)에 볼트로써 체결된다.
볼 베어링(23, 24)은 나사 샤프트(12)가 내부 튜브(20)에 대해 요동하는 것 을 방지하기 위해 나사 샤프트(12)의 상단부에 제공된 견부(12a)와 너트(60) 사이에 유지된다.
연결 부재(25)의 상단부의 내주연 내로 외부 리드(2c)를 끼움으로써, 내부 튜브(20)는 차체(B) 내에 지지된다. 모터(M1) 및 연결 부재(25)는 차체(B)에 모터(M1)를 고정할 때 사용된 볼트(도시되지 않음)로써 차체(B)에 체결된다.
진동-방지 고무 등의 탄성체가 연결 부재(25)의 플랜지와 외부 리드(2c) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 댐퍼(D1)의 진동이 탄성체에 의해 흡수될 수 있으므로 결국 차량의 승차 품질은 개선된다.
가요성 커플링(30)이 나사 샤프트(12)의 상단부에 연결된다. 비틀림 바(T)의 하단부는 가요성 커플링(30)의 상단부 내로 삽입되어 가요성 커플링(30)의 상단부에 연결된다. 나사 샤프트(12)의 회전이 모터(M1)의 회전자(1)로 가요성 커플링(30)을 통해 전달된다. 가요성 커플링(30)은 연결 부재(25) 내에 수납된다.
가요성 커플링(30)은 도2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 상부 및 하부 결합 부재(31, 32) 그리고 결합 부재(31, 32)들 사이에 개재된 탄성체(33)로 구성된다. 1개의 결합 부재(31)에는 원통형 본체 그리고 부채꼴 횡단면을 각각 갖는 한 쌍의 돌출부가 제공되고, 다른 1개의 결합 부재(32)는 결합 부재(31)와 동일한 형상을 갖는다. 결합 부재(31, 32)는 1개의 결합 부재의 돌출부가 다른 결합 부재의 돌출부들 사이에 삽입되는 방식으로 함께 끼워지고, 탄성체(33)는 용접 등에 의해 1개의 결합 부재의 각각의 돌출부와 다른 결합 부재의 각각의 돌출부 사이에 개재된다.
따라서, 가요성 커플링(30)은 비틀림 바(T)에 대한 나사 샤프트(12)의 비틀림을 가능하게 한다. 즉, 비틀림 바(T) 및 나사 샤프트(12)가 연결된 상태에서, 비틀림 바(T)에 대한 나사 샤프트(12)의 원주 방향 회전이 가능해진다. 나아가, 탄성체(33)가 배치되므로, 나사 샤프트(12)의 높은-각속도 회전이 비틀림 바(T)로 직접적으로 전달되는 것이 방지될 수 있다.
가요성 커플링(30)으로서, 도시된 것에 추가로, 다양한 종류 예컨대 벨로우즈 형태 및 판-스프링-합체 형태가 사용될 수 있다. 나아가, 가요성 커플링(30)이 편심을 허용할 때, 댐퍼(D1)의 조립이 용이해진다.
컵형 연결 부재(25)를 제공하는 장점은 차량 주행 중 암석 충돌 및 빗물 튀김에 대한 가요성 커플링(30)의 직접적인 노출이 피해진다는 것이다.
반면에, 나사 샤프트(12)로써 나사 고정된 볼 나사 너트(11)는 내부 튜브(20보다 작은 직경을 갖는 협력 튜브(40)의 상단부에 회전 불가능하게 연결된다. 상세하게 도시되지 않은 협력 튜브(40)는 축 측면 상의 장착 부품(E)을 통해 외부 튜브(41)에 그 하단부에서 연결된다. 내부 튜브(20)는 베어링(35, 36)을 통해 외부 튜브(41) 내로 활주 가능하게 삽입된다.
즉, 볼 나사 너트(11)는 협력 튜브(40) 그리고 축 측면 상의 장착 부품(E)을 통해 차량의 축 측면에 연결된다. 볼 나사 너트(11)가 나사 샤프트(12)에 대해 수직 방향으로 선형 운동을 행할 때, 볼 나사 너트(11)는 그 회전이 축 측면 상에 고정된 협력 튜브(40)에 의해 제한되므로, 나사 샤프트(12)는 강제로 회전한다. 그에 반해, 모터(M1)가 나사 샤프트(12)를 회전시키도록 구동될 때, 볼 나사 너트 (11)는 그 회전이 제한되므로, 볼 나사 너트(11)는 수직 방향으로 이동한다.
베어링(35, 36)은 외부 튜브(41)와 내부 튜브(20) 사이에 배치되므로, 내부 튜브(20)는 외부 튜브(41)에 대해 요동하는 것이 방지되므로 나사 샤프트는 볼 나사 너트(11)에 대해 요동하는 것이 방지된다. 이는 부하가 볼 나사 너트(11)의 어떤 볼(도시되지 않음)에 집중하는 것을 방지하여, 나사 샤프트(12)의 볼 또는 나사 홈의 열화를 피하는 것을 가능하게 한다.
나사 샤프트(12)의 볼 또는 나사 홈의 열화는 방지될 수 있으므로, 볼 나사 너트(11)에 대한 나사 샤프트(12)의 회전 그리고 팽창 및 수축 방향으로의 댐퍼(D1)의 이동의 매끄러움을 유지하여 댐퍼(D1)로서의 기능을 손상시키지 않고 댐퍼(D1)의 열화를 방지하는 것이 가능하다.
내부 튜브(20) 및 외부 튜브(41) 내에 수납되는 나사 샤프트(12) 및 볼 나사 너트(11)는 암석 충돌에 의한 외측 방해로부터 자유로우므로 댐퍼(D1)의 열화 등은 방지된다.
외부 튜브(41)의 상단부에서, 그 상단부에서 플랜지를 갖는 원통형 스토퍼 부재(42)가 끼워진다. 스토퍼 부재(42)의 내주연 주위에 배치된 환형 먼지 밀봉부(43)가 외부 튜브(41) 및 내부 튜브(20) 내로의 먼지 및 빗물의 진입을 방지하도록 외부 튜브(41)와 내부 튜브(20)의 외주연 사이를 밀봉한다. 따라서, 나사 샤프트(12) 및 볼 나사 너트(11)의 품질 열화가 방지된다.
스토퍼 부재(42)의 상단부는 댐퍼(D1)가 주어진 길이로 수축할 때 내부 튜브(20)의 상단부의 외주연 주위에 제공된 벨로우즈형 원통형 범프 스토퍼(28)와 접촉 상태가 된다. 이는 댐퍼(D1)의 수축 중 스토퍼 부재가 어떤 충격을 완충시키게 하며 축 측면 상의 장착 부품(E)과 나사 샤프트(12)의 하단부의 충돌 즉 소위 댐퍼(D1)의 저부 타격을 방지하게 하여, 댐퍼(D1)의 최대 수축 시에 차량의 승차 품질을 개선시킨다.
반면에, 내부 튜브(20) 내측에 배치되어 캡(21)의 하단부와 접촉 상태에 있는 쿠션 고무(29)가 캡(21)과 볼 나사 너트(11)의 충돌에 의해 유발된 어떤 충격을 완충시킨다. 이는 쿠션 고무(29)가 볼 나사 너트(11) 및 댐퍼(11)의 품질 열화를 방지하게 하며 댐퍼(D1)의 최대 수축 시에 차량의 승차 품질을 개선시키게 한다.
전술된 바와 같이 구성된 댐퍼(D1)에서, 차체 및 축이 노면으로부터의 소정 힘 하에서 선형 상대 운동을 생성시킬 때, 축 측면에 연결된 볼 나사 너트(11) 그리고 차체(B) 측면에 연결된 나사 샤프트(12)도 선형 상대 운동을 발생시킨다. 이러한 상대 운동은 전술된 바와 같이 나사 샤프트(12)의 회전으로 변환되고, 나사 샤프트(12)의 이러한 회전은 비틀림 바(T)를 통해 모터(M1)의 회전자(1)로 전달된다.
모터(M1)의 회전자(1)가 회전할 때, 모터(M1) 내의 코일(7)은 자석(4)의 자기장을 만나므로 유도된 전자기력이 코일(7) 내에서 일어난다. 이러한 기전력은 전자기력을 발생시키도록 모터(M1)에 의해 에너지-재생된다. 유도된 기전력으로부터 기인하는 전자기력에 의해 생성된 회전 토크가 모터(M1)의 회전자 상에 작용하며 이러한 회전 토크는 회전자(1)의 회전을 억제한다.
회전자(1)의 회전을 억제하는 이러한 작용은 나사 샤프트(12)의 회전을 억제 하며 이는 이제 볼 나사 너트(11)의 선형 운동을 억제한다. 이러한 방식으로, 댐퍼(D1)는 진동 에너지를 흡수 및 감쇠시키도록 전자기력의 사용에 의해 감쇠력으로서 작용하는 제어력을 생성시킨다.
코일(7)에 외부 전원으로부터의 전류가 공급될 때, 회전자(1) 상에 작용하는 회전 토크의 조절에 의해, 댐퍼(D1)의 팽창 및 수축은 자유롭게 제어될 수 있다. 댐퍼(D1)의 제어력은 생성될 수 있는 정도 내에서 자유롭게 제어될 수 있다. 또한, 댐퍼(D1)의 감쇠 성질은 가변적으로 제조될 수 있으며 댐퍼(D1)는 작동기로서 기능하도록 제조될 수 있다. 댐퍼(D1)가 전술된 에너지 재생에 의해 유발된 감쇠력에 따라 작동기로서 제어될 때, 댐퍼(D1)는 능동 서스펜션으로서 기능할 수 있다.
댐퍼(D1)가 작동기로서 기능하도록 제조되지 않으면 즉 댐퍼(D1)가 감쇠력을 생성시키도록 간단하게 제조되면, 모터(M1)는 외부 전원에 연결될 필요가 없다. 이러한 경우에, 나사 샤프트(12) 및 볼 나사 너트(11)의 선형 상대 운동은 모터(M1)의 회전자(1)가 예컨대 에너지 재생에 의해서만 발생된 전자기력으로부터 기인하는 회전 토크에 의해 강제로 회전될 때 코일(7) 내에서 일어나는 유도된 기전력에 의해 억제된다.
댐퍼(D1) 내에 장착된 모터(M1)는 비틀림 바(T)의 하단부의 회전 각도 그리고 회전자 샤프트(3)에 연결된 상단부의 회전 각도를 검출할 수 있다. 이는 상단부 및 하단부 사이의 회전 각도의 차이로부터 회전자(1) 상에 실용적으로 토크를 검출하는 것을 가능하게 한다.
이러한 방식으로 검출된 토크의 사용에 의해, 모터(M1)는 제어될 수 있으므로 더욱 정확하게 모터(M1)를 제어하는 것이 가능하다.
토크가 비틀림 바의 비틀림 각도 등을 검출함으로써 검출될 때, 우선 모터와 모터에 의해 구동된 장치의 샤프트 사이에 비틀림 바 다음에 비틀림 바의 양단부에 회전 각도 센서를 배치하는 것이 관례이다. 그러나, 모터와 장치 사이의 비틀림 바의 개재는 전체 장치의 크기가 증가하게 한다. 다음에, 본 실시예의 모터(M1)는 회전자 샤프트(3) 내에 배열된 비틀림 바(T)를 갖는다. 이는 모터(M1)의 전체 길이를 증가시키지 않고 토크가 모터(M1) 내측에서 검출될 수 있게 하므로 모터(M1)가 적용되는 장치는 소형화될 수 있다.
특히, 장치가 모터(M1)인 본 실시예에서, 모터(M1)의 전체 길이가 종래의 댐퍼에 비해 적어도 비틀림 바의 길이만큼 감소될 수 있으므로, 댐퍼(D1)의 행정을 보증하는 것이 용이해지며 차량에 대한 설치성이 개선된다.
종래의 댐퍼에서는 토크가 검출될 수 없지만, 본 실시예의 댐퍼에서는 토크가 검출될 수 있다. 검출된 토크를 기초로 하여 모터(M1)에 의해 출력된 회전 토크의 제어는 차량의 승차 품질이 개선될 수 있게 한다.
본 실시예로써, 모터(M1)는 특히 차체(B) 내측에 고정되므로, 댐퍼(D1)의 상대-운동-섹션의 길이가 전체 댐퍼(D1)의 길이로부터 모터(M1)의 길이를 감산함으로써 얻어진 결과와 동일하다. 또한, 이러한 관점에서, 댐퍼(D1)의 행정을 보증하는 것이 용이하다. 즉, 모터(M1)가 차체(B)의 하부 부분 즉 차체(B)의 외측에 장착되는 경우에 비해, 모터(M1)의 길이만큼 행정을 증가시키는 것이 가능하다.
이러한 모터(M1)에서, 출력 샤프트로서의 비틀림 바(T)는 스프링으로서 작용하므로, 모터(M1)의 출력 토크가 과도할 때, 토크는 장치의 구동 샤프트 상에 직접적으로 작용하는 것이 방지되므로 모터(M1)에 연결된 장치 상에서의 부하가 감소될 수 있다.
본 실시예의 댐퍼(D1)는 모터(M1)로부터 전달된 나사 샤프트(12) 상에 작용하는 토크의 급격한 변화를 감소시킬 수 있으며 매끄러운 팽창 및 수축을 보증하도록 볼 나사 너트(11) 및 나사 샤프트(12) 상의 부하를 감소시킬 수 있다.
댐퍼(D1)는 차체(B)에 고정된 모터(M1)를 가지므로, 모터(M1)의 질량이 상중량 내에 포함되지 않으므로 상중량은 감소될 수 있다.
이는 차량의 스프링 아래에 있는 축 측면으로부터 차량의 스프링 위에 있는 차체 측면으로의 진동의 입력을 전달하는 힘을 감소시킬 수 있게 하여, 차량의 승차 품질을 개선시킨다.
가요성 커플링(30)은 회전자(1)에 대한 나사 샤프트(12)의 비틀림을 가능하게 한다. 즉, 가요성 커플링(30)은 회전자(1) 및 나사 샤프트(12)가 연결된 상태로 회전자(1)에 대한 나사 샤프트(12)의 원주 방향 회전을 가능하게 하므로 여기에 설명된 구성을 갖는 댐퍼(D1)에 특정한 관성 모멘트에 의해 생성된 불필요한 감쇠력을 감소시키는 것이 가능하다.
이제, 관성 모멘트에 의해 생성된 감쇠력이 설명될 것이다. 댐퍼(D1)에 의해 생성된 감쇠력은 대체로 나사 샤프트(12)의 관성 모멘트, 모터(M1)의 회전자(1)의 관성 모멘트, 볼 나사 너트(11)의 관성 모멘트 그리고 모터(M1)에 의해 발생된 전자기력의 총합이다. 모터(M1)의 회전자(1)의 각가속도는 댐퍼(D1)의 팽창 및 수축 운동의 가속도에 비례한다는 사실로부터, 각각의 관성 모멘트는 댐퍼(D1)의 팽창 및 수축의 가속도에 비례하여 증가한다. 그러나, 나사 샤프트(12)의 관성 모멘트는 비교적 크므로 감쇠력에 대한 이러한 관성 모멘트의 효과는 무시될 수 없다.
전술된 관성 모멘트는 팽창 및 수축 운동의 가속도에 비례하므로, 댐퍼(D1)는 노면 등으로부터 댐퍼(D1)로 입력된 댐퍼(D1)의 축 방향 힘에 대해 모터(M1)의 전자기력과 독립적으로 감쇠력을 생성시킨다. 댐퍼(D1)는 특히 급격한 축 방향 힘이 입력될 때 높은 감쇠력을 생성시켜, 차량 탑승자가 거친 느낌을 감지하게 한다.
결과적으로, 항상 전자기력에 의존하는 감쇠력 전에, 감쇠력이 나사 샤프트(12)의 관성 모멘트에 의해 생성된다. 댐퍼(D1)의 팽창 및 수축 운동의 가속도에 의존하는 나사 샤프트(12)의 관성 모멘트에 의해 생성된 감쇠력은 제어하는 것이 어려우므로, 나사 샤프트(12)의 관성 모멘트가 작을수록, 감쇠력에 대한 나사 샤프트(12)의 관성 모멘트의 효과는 더욱 억제될 수 있다. 이것에 추가하여, 가요성 커플링(30)은 전술된 바와 같이 나사 샤프트(12)의 비틀림을 가능하게 하므로, 나사 샤프트(12)의 관성 모멘트에 의해 생성된 감쇠력은 가요성 커플링(30)에 의해 감소될 수 있다. 이는 댐퍼(D1)에 의해 생성된 감쇠력의 제어성이 개선되게 하며 댐퍼(D1)가 차량에 적용될 때 차량의 승차 품질은 개선될 수 있다.
모터(M1)의 비틀림 바(T)는 스프링으로서 작용하므로, 전술된 관성 모멘트에 의해 생성된 감쇠력의 감소도 비틀림 바(T)에 의해 행해진다. 즉, 가요성 커플링(30)이 사용되지 않더라도 전술된 관성 모멘트에 의해 생성된 감쇠력을 감소시키는 것이 가능하다. 그에 반해, 비교적 높은 비틀림 강성을 갖는 부재가 출력 샤프트를 위해 사용되더라도, 출력 샤프트에 대한 나사 샤프트(12)의 변위를 가능하게 하는 커플링인 가요성 커플링(30)에 의해 전술된 바와 같은 관성 모멘트에 의해 생성된 감쇠력을 감소시키는 것이 가능하다.
비틀림 바(T) 및 가요성 커플링(30) 모두의 사용은 관성 모멘트에 의해 생성된 감쇠력이 더욱 효과적으로 감소될 수 있게 한다.
나아가, 차체(B) 내측에 모터(M1)를 배열함으로써, 차체(B) 내의 모터(M1)의 각각의 전극으로부터 연장된 전기 와이어(도시되지 않음)를 사용하는 것이 가능하고, 이는 외부 제어 유닛 또는 제어 회로에 전기 와이어를 연결하는 것을 용이하게 한다. 이러한 경우에, 전기 와이어는 차체(B) 내에 수납되므로 전기 와이어의 열화 가능성이 감소될 수 있다.
본 실시예에서, 모터(M1)는 차체(B) 내측에 고정되지만, 모터(M1)가 차체(B) 외측에 고정되더라도, 댐퍼의 전체 길이를 감소시킬 수 있는 효과는 잃지 않는다.
다음에, 또 다른 양호한 실시예의 댐퍼(D2)가 설명될 것이다. 전술된 실시예에서와 동일한 부재는 동일한 도면 부호에 의해 확인될 것이며 이들 부재의 상세한 설명은 생략될 것이다.
또 다른 실시예의 댐퍼(D2)는 도3에 도시된 바와 같이 모터(M2)의 출력 샤프트로서의 비틀림 바(T)의 중간 부분의 외주연에 탄성체인 원통형 고무(70)가 덮인다는 점에서 전술된 실시예와 상이하다.
고무(70)는 회전자 샤프트(3)의 내주연과 접촉 상태에 있는 그 외주연을 가 지므로, 비틀림 바(T)의 비틀림 진동이 고무(70)에 의해 감쇠될 수 있다.
즉, 비틀림 바(T)가 회전자 샤프트(3)에 대해 비틀릴 때, 마찰이 비틀림 바(T)의 외주연 표면과 고무(70)의 내주연 측면 표면 사이에 발생되고, 비틀림 바(T)의 비틀림 진동 에너지가 열 에너지 등으로 변환되어, 비틀림 바(T)의 비틀림 진동이 감쇠되는 결과를 초래한다.
추가로, 고무(70)의 외주연 표면이 회전자 샤프트(3)의 내주연 표면과 접촉 상태에 있으므로, 마찰이 회전자 샤프트(3)의 내주연 표면과 고무(70)의 외주연 측면 표면 사이에 발생되고, 비틀림 바(T)의 비틀림 진동 에너지가 열 에너지 등으로 변환되어, 비틀림 바(T)의 비틀림 진동이 감쇠되는 결과를 초래한다.
고무(70)의 외주연 표면이 회전자 샤프트(3)의 내주연 표면과 접촉 상태에 있지 않더라도, 비틀림 바(T)의 비틀림 진동은 감쇠될 수 있지만, 그렇다고 하더라도 접촉 상태가 더욱 효과적인 결과를 제공한다.
따라서, 또 다른 실시예에서, 비틀림 바(T)가 비틀린 후, 비틀림 진동은 짧은 기간 동안 출력 샤프트의 스프링 작용에 의해 감쇠될 수 있으므로, 모터(M2)가 연결되는 장치는 안정적으로 구동될 수 있다.
즉, 모터(M2)가 장착되는 댐퍼(D2)에서, 비틀림 바(T)의 비틀림 진동은 발생된 감쇠력의 변동이 일어나게 하지 않으며 제어성이 악화되게 하지 않는다. 따라서, 차량의 승차 품질은 개선될 수 있다.
전술된 또 다른 실시예에서, 비틀림 바(T)의 외주연에는 고무(70)가 덮이지만, 비틀림 바는 중공 형상으로 형성될 수 있으며 비틀림 바의 내측에는 고무, 점 토 또는 모래 및 주물사 등의 입상 물체가 충전될 수 있다. 또한, 이러한 경우에, 비틀림 바의 비틀림 진동 에너지는 비틀림 바와 고무 등의 충전제 사이의 마찰에 의해 감쇠될 수 있으므로, 전술된 것과 동일한 작용 및 효과가 달성된다.
본 발명의 양호한 실시예가 설명되었지만, 본 발명의 범주는 여기에 도시 및 설명된 세부 사항에 제한되지 않는다는 것이 자명하다.
본 발명에 따르면, 모터의 전체 길이를 증가시키지 않고 토크를 검출할 수 있는 모터가 제공된다. 또한, 이러한 모터를 사용한 댐퍼의 제어성이 개선되며 댐퍼의 전체 길이도 감소된다.

Claims (11)

  1. 중공 회전자 샤프트(3)와,
    회전자 샤프트(3)의 일단부로부터 회전자 샤프트(3) 내로 삽입되어 회전자 샤프트(3)의 타단부에 연결되는 출력 샤프트(T)와,
    출력 샤프트(T) 상에 작용하는 토크에 따라서 변하는 출력 샤프트(T)의 비틀림 각도를 검출하는 검출 장치(K1, K2)를 포함하고,
    상기 출력 샤프트(T)의 외주연 주위에 탄성 부재(70)가 제공되는 모터.
  2. 제1항에 있어서, 검출 장치(K1, K2)는 출력 샤프트(T)의 일단부의 회전 각도를 검출하는 제1 회전 각도 검출 장치(K1) 그리고 출력 샤프트(T)의 타단부의 회전 각도를 검출하는 제2 회전 각도 검출 장치(K2)로 형성되는 모터.
  3. 제1항에 있어서, 출력 샤프트(T)는 비틀림 바인 모터.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 탄성 부재(70)의 외주연이 회전자 샤프트(3)의 내주연과 접촉 상태에 있는 모터.
  6. 축과 차체 중 하나에 연결된 나사 너트(11)와,
    나사 너트(11) 내에 회전 가능하게 나사 고정된 나사 샤프트(12)와,
    축과 차체 중 다른 하나에 연결되며 나사 샤프트(12)의 회전이 전달되는 모터(M1)를 포함하고,
    상기 모터(M1)는,
    중공 회전자 샤프트(3)와, 회전자 샤프트(3) 내로 삽입되어 그 일단부가 회전자 샤프트(3)에 연결되며 그 타단부가 나사 샤프트(12)에 연결되는 출력 샤프트(T)와, 출력 샤프트(T) 상에 작용하는 토크에 따라 변하는 출력 샤프트(T)의 비틀림 각도를 검출하는 검출 장치(K1, K2)를 구비하고,
    상기 출력 샤프트(T)의 외주연 주위에 탄성 부재(70)가 제공되는 댐퍼.
  7. 제6항에 있어서, 검출 장치(K1, K2)는 출력 샤프트(T)의 일단부의 회전 각도를 검출하는 제1 회전 각도 검출 장치(K1) 그리고 출력 샤프트(T)의 타단부의 회전 각도를 검출하는 제2 회전 각도 검출 장치(K2)로 형성되는 댐퍼.
  8. 제6항에 있어서, 출력 샤프트(T)는 비틀림 바인 댐퍼.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서, 탄성 부재(70)의 외주연이 회전자 샤프트(3)의 내주연과 접촉 상태에 있는 댐퍼.
  11. 제6항에 있어서, 출력 샤프트(T) 및 나사 샤프트(12)는 출력 샤프트(T)에 대한 나사 샤프트(12)의 변위를 가능하게 하는 커플링(30)을 통해 연결되는 댐퍼.
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