KR100236920B1 - 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기장의 세기를 조절할 수 있는 자기발생원으로 본체부에 채워진 자기유변유체의 점성을 변화시켜서 작동제어를 용이하게 할 수 있는 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 문의 닫힘속도를 감쇠시키기 위해 스프링(11)의 탄성력을 이용한 피스톤부(12)와, 상기 피스톤부(12)의 톱니(12b)에 기어결합되어 상기 문을 닫는 복원력을 전달하는 기어부(13)와, 상기 피스톤부(12)에 의해서 압축된 유체(2,20)의 흐름제어 구멍(16a,16b)과 관통한 유로(15,150)가 내부에 형성된 본체부(10,100)를 포함하는 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기에 있어서, 상기 유로(150)의 상부와 하부에는 상기 피스톤부(12)에 의해서 압축되므로써 상기 구멍(16a,16b)을 통하여 상기 유로(150)의 내부로 공급된 자기유변유체(20)에 자기장(e,e',g,h,j)을 투과시켜 상기 자기유변유체(20)의 점성을 변화시키는 자기발생원(30,31,32,40,41,42)이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기가 제공된다.

Description

자기유변유체를 이용한 문 감쇠기

본 발명은 자기유변유체(magnetorheological fluid)를 이용한 문 감쇠기에 관한 것이며, 특히, 영구자석이나 전자석과 같은 자기발생원 변화로 자기유변유체의 점성을 변화시켜 문의 닫힘 속도를 제어하는 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기에 관한 것이다.

일반적인 감쇠장치는 기계장치에서 발생되는 에너지를 발산시키기 위해서 밀폐된 공간에 채워진 비압축성 유체의 유동을 제어하며, 이렇게 유체의 유동을 제어하기 위해서는 유체가 유동하는 면적속도 또는 체적속도를 조절하게 된다.

그러나, 자기유변유체는 10^-4∼10^-3㎝크기의 강자석 입자를 포함하는 비콜로이드 용액으로 자기장을 인가하지 않을 경우 상온에서 0.20∼0.30㎩-sec의 점성을 가지고 150∼250㎄/m(2∼3kOe)의 자기장이 가해지면 50∼100㎪의 높은 항복응력을 갖는다. 또한, 자기유변유체는 자기포화에 의해서 최대항복응력이 제한되지만 빠른 응답시간과 또한, -40∼150℃의 작동범위 및 유입되는 불순물에 대해서 상당히 둔감한 특성을 갖는다.

이런 특성을 갖는 자기유변유체는 자기장이 가해질 경우에 유체에 포함된 입자가 체인을 형성하게 되어 유체의 전단 항복 응력이 변화하게 된다. 따라서, 자기장 비인가 시에 뉴토니안 유체(newtonian fluid)의 거동을 나타내지만 자기장 인가시에는 유체중에 분산된 입자가 체인을 형성하게 되어 전단 변형률이 발생하지 않은 상태에서도 항복 응력을 가지며 유체속도의 증가에 따라서 소산되는 토크가 증가하는 빙햄 유체(bingham fluid)의 거동을 나타낸다. 즉, 자기유변유체는 자기장의 비인가시 액체 상태이던 것이 자기장 인가시 젤 상태로 변화게 된다.

따라서, 상기와 같은 높은 항복 응력과 낮은 점성과 넓은 온도 범위에서의 안정성 및 불순물에 대한 강인성을 갖는 자기유변유체의 특성을 이용한 감쇠기에 대한 관심이 모아지고 있다. 또한, 이런 감쇠기는 일부에 고장이나 잘못된 조작이 있더라도 안전한 방법이 자동적으로 취해질 수 있는 구조로 설계되어 있는 페일 세이프 능력(fail safe capacity)을 갖는다. 더욱 구체적으로 설명하면, 이런 자기유변유체를 이용한 감쇠기는 자기유변유체에 자기장이 공급되지 않더라도 기계적인 장치에 의해서 항상 시스템으로부터 에너지를 소실시킬 수 있게 되어 있다.

또한, 자기유변유체를 이용한 기계시스템은 자기유변유체에 가해지는 자기장의 세기를 제어하므로써 사용자가 원하는 위치에서 기계시스템을 정지시키는 기능을 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 이런 자기유변유체를 효과적으로 감쇠장치에 적용하기 위해서 사용되는 감쇠기의 설계 방법들은 직접전단모드(direct shear mode)와 밸브모드(valve mode) 및 압착필름모드(squeeze film mode)의 세가지로 나뉘어 진다.

먼저, 직접전단모드는 자기유변유체와 면접하는 감쇠기의 압력원이 되는 기계 부품이 이동하고, 이런 기계 부품의 사이에 채워진 자기유변유체에 상기 기계 부품의 이동방향에 수직한 방향으로 자기장을 인가시켜 이동하는 기계부품의 접촉면에서 감쇠력이 발생되게 하는 것이다.

또한, 압착필림모드는 기계 부품의 접촉면의 움직임과 평행하게 자기장이 인가되어 감쇠력이 발생되게 하는 것이다.

또한, 상기 직접전단모드보다 더욱 효율적이고 강력한 저항력을 발생시키는 밸브모드는 도 1에 도시된 바와 같이, 제어체적(1)의 내부에서 자기유변유체(20)를 압력방향(b)으로 가압유동시키고 자기유변유체(20)의 압력방향(b)에 수직한 방향으로 자기장(a)을 인가시킬 경우에, 자기유변유체(20)의 입자들이 자기장(a)의 방향과 압력방향(b)에 대응한 체인(20')을 형성하게 된다. 따라서, 이런 체인이 형성된 자기유변유체(20)는 항복응력이 증가하게 되는 원리를 이용한 것이다.

종래 기술에 따른 문 감쇠기는 도 2에 도시된 바와 같이 통상적인 문의 닫힘 속도를 일정하게 하기 위한 본체부(10)와, 이런 본체부(10)를 문이 설치된 벽면에 기구학적으로 연결하기 위한 링크장치(도시안됨)로 구성되어 있다.

이런 본체부(10)는 스프링(11)의 복원력이 작용될 수 있게 밀폐된 측면을 갖는 원통형으로 한 쪽의 원주면에 축방향으로 톱니(12b)가 형성된 피스톤부(12)와, 이런 피스톤부(12)를 외부회전력에 의해 축방향으로 이동시킬 수 있게 피스톤부(12)의 톱니(12b)에 대응한 기어(13b)가 원주면에 형성된 기어부(13)와, 외부에서 내부로 관통하는 개방형 유로(15)의 단부에 나사결합된 오일 링(18)을 구비한 문속도조절볼트(17)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본체부(10)는 상자형으로 형성되어 있으며, 그 끝단부에는 부착하고자 하는 문에 나사로 고정시키기 위한 나사구멍을 갖는 턱(10a)이 형성되어 있다. 이런 턱(10a)이 형성된 본체부(10)의 내부에는 피스톤부(12)가 직선와복운동할 수 있게 형성되어 있으며, 이런 본체부(10)의 저면 중앙에는 기어부(13)를 감싸 안을 수 있게 반원형상의 단면(10b)이 형성되어 있다. 또한, 이런 반원형상의 단면(10b)을 갖는 본체부(10)의 배면의 우측방향에는 소정직경으로 튜브형의 내경을 갖는 직사각형 유로(15)가 형성되어 있다. 이런 유로(15)의 상부면에는 본체부(10)의 내부에 채워진 비압축성 유체(2)가 유로(15)로 흘러갈 수 있도록 두 개의 구멍(16a,16b)이 형성되어 있으며, 또한, 본체부(10)의 외부와 관통할 수 있게 형성된 개방부위에는 문속도조절볼트(17)가 볼트결합될 수 있게 나사산이 형성되어 있다.

또한, 피스톤부(12)의 개방된 측면 방향으로 톱니(12b)가 형성된 부위에는 기어부(13)와 본체부(10)의 반원형상의 단면(10b)의 사이에 형성된 틈새를 따라 유동하는 유체(2)가 피스톤부(12)의 내부로 흘러들어 갈 수 있게 연결구멍(12c)이 관통하게 형성되어 있다. 또한, 이런 연결구멍(12c)이 형성된 피스톤부(12)의 반대쪽 밀폐된 측면(12a)에는 체크밸크(13)가 설치되어 있다.

아래에서, 앞서 설명한 바와 같이 구성된 종래의 문 감쇠기의 결합방법에 대해서 설명하겠다.

먼저, 종래의 문 감쇠기의 본체부(10)는 감쇠시키고자 하는 문(도시안됨)의 소정위치에 부착되어 있다. 이런 본체부(10)의 반원형상의 단면(10b)이 형성된 부위에는 외부에서 문의 개폐에 따라 링크장치에 전달된 회전력이 전달될 수 있게 기어부(13)가 결합되어 있다. 또한, 기어부(13)의 기어(13b)는 본체부(10)의 내부에 채워진 유체(2)를 한 쪽의 축방향으로 가압시키는 피스톤부(12)의 톱니(12b)에 기어결합식으로 결합되어 있다.

또한, 피스톤부(12)의 내부에는 축방향으로 인장력을 작용시킬 수 있는 스프링(11)이 삽입되어 있다. 이런 스프링(11)은 한 쪽의 끝단부가 본체부(10)의 내부의 지지면에 접촉되며, 다른 쪽의 끝단부는 피스톤부(12)의 체크밸브(14)가 설치된 내측면(12a)에 접촉되어서 피스톤부(12)를 축방향으로 인장시키게 되어 있다. 상기와 같이 피스톤부(12)의 내측면(12a)에 설치된 체크밸브(14)는 본체부(10)가 부착된 문이 열릴 경우에 유체(2)가 피스톤부(12)의 내부에서 외부로 유동할 수 있게 체크밸브(14)의 막이 열리며, 문을 닫을 경우에 유체(2)가 외부에서 피스톤부(12)의 내부로 유동하지 못하도록 체크밸브(14)의 막이 닫치게 작동된다. 또한, 본체부(10)의 내부에 형성된 유로(15)의 나사산이 형성된 단부에는 문속도조절볼트(17)가 나사결합된다.

아래에서, 앞서 상세히 설명한 바와 같은 종래의 문 감쇠기에 대한 작동방법을 설명하겠다.

먼저, 사용자가 힘을 가하여 문 감쇠기가 부착된 문을 열 경우에, 문 감쇠기의 피스톤부(12)는 스프링(11)을 압축시키는 방향으로 이동하게 되고, 스프링(11)은 압축된다. 이와 동시에, 피스톤부(12)에 설치된 체크밸브(14)의 막이 열리면서 피스톤부(12)의 내경의 채워진 유체가 열린 체크밸브(14)의 막을 통과하여 우측에 형성된 유실로 유동한다.

이때, 사용자가 문에 가한 힘을 제거할 경우, 압축된 스프링(11)은 인장하면서 피스톤부(12)를 한 쪽의 축방향(m)으로 이동시킨다. 또한, 이렇게 이동하는 피스톤부(12)에 기어결합식으로 결합된 기어부(13)는 시계방향(n)으로 회전하면서, 본체부(10)가 부착된 문을 닫게 하는 복원력을 작용시킨다. 이와 동시에, 피스톤부(12)의 밀폐된 내측면(12a)은 본체부(10)에 채워진 유체(2)에 압력을 가하면서 직선작동하게 된다. 또한, 이렇게 압력을 받은 유체(2)는 구멍(16a,16b)들을 통하여 유로(15)가 형성된 방향(c)으로 유동한다. 또한, 이렇게 구멍(16a,16b)들을 통과한 유체(2)는 유로(15)를 관통하여 회전하는 기어부(13)와 동일한 시계방향(c')으로 유동함과 동시에, 피스톤부(12)에 형성된 연결구멍(12c)이 형성된 방향(c")으로 유동한다.

이때, 문속도조절볼트(17)를 나사회전시킴으로써 변한 상기 구멍(16a,16b)의 단면적은 상기 유체(2)의 구멍통과속도를 정하게 되며, 이렇게 정해진 유체(2)의 구멍통과속도에 의해서 스프링(11)의 인장속도가 정해진다. 따라서, 이런 스프링(11)과 결합된 피스톤부(12)의 이동 속도는 상기 문속도조절볼트(17)를 나사회전시킴으로써 상기 스프링(11)의 인장력에 의해서 복원력을 발생시키는 본체부(10)가 부착된 문의 닫히는 속도를 임의로 조절할 수 있게 된다. 더욱 구체적으로 설명하며, 종래의 문 감쇠기는 상기와 같이 구멍(16a,16b)을 통과하는 유체(2)의 구멍관통속도를 빠르게 하기 위해 상기 문속도조절볼트(17)를 나사회전시킬 경우에 본체부(10)의 유로(15)에 관통한 구멍(16a,16b)의 단면적을 작게 하므로써 본체부(10)가 부착된 문의 닫힘 속도를 느리게 할 수 있다. 또한, 이와 반대로 상기 문속도조절볼트(17)를 반대로 나사회전시켜서 본체부(10)의 유로(15)에 관통한 구멍(16a,16b)의 단면적을 크게 하므로써 본체부(10)가 부착된 문의 닫힘 속도를 빠르게 할 수 있다.

그러나, 종래의 문 감쇠기는 오랜 시간동안 사용 후 문의 속도를 조절하기 위해서 문속도조절볼트를 나사회전시킬 경우에 결합된 본체부에서 고압력을 가는 비압축성 유체가 세어나오는 단점이 있다.

또한, 종래의 문 감쇠기는 문속도조절볼트를 문이 닫히는 방향으로 회전시에 내부에 채워진 비압축성 유체의 압력을 외부에서 알 수 없기 때문에 문이 닫히는 속도를 알 수 없을 뿐만 아니라 이런 문 감쇠가 부착된 문의 개폐를 정확하게 제어할 수 없는 단점이 있다.

또한, 종래의 문 감쇠기는 본체부가 부착된 문을 정지시키고자 할 때 별도의 정지기(stopper)가 필요한 불편함이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자기장의 세기를 조절할 수 있는 자기발생원으로 본체부에 채워진 자기유변유체의 점성을 변화시켜서 작동제어를 용이하게 할 수 있는 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기를 제공하려는 것이다.

도 1은 통상적인 자기유변유체의 감쇠원리를 설명하기 위한 평면도.

도 2는 종래 기술에 따른 문 감쇠기의 구성을 설명하기 위한 단면도.

도 3a는 본 발명의 제 1실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 구성을 설명하기 위한 단면도.

도 3b는 도 3a에 도시된 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 결합관계를 설명하기 위해서 선 A-A'로 절단한 단면도.

도 3c는 도 3a에 도시된 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 중요부위를 설명하기 위한 확대도.

도 4a는 본 발명의 제 2실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 중요부위를 설명한 사시도.

도 4b는 도 4a에 도시된 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 중요부위의 작동방법을 설명하기 위해서 선 C-C'로 절단한 단면도.

도 5a는 본 발명의 제 3실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 중요부위를 설명한 단면도.

도 5b는 도 5a에 도시된 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 중요부위의 작동방법을 설명한 저면도.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

11 : 스프링 12 : 피스톤부

13 : 기어부 14 : 체크밸브

17 : 문속도조절볼트 30,31,40,41 : 영구자석

50 : 레일 60 : 고정판

100 : 본체부 150 : 유로

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 문의 닫힘 속도를 감쇠시키기 위해 스프링의 탄성력을 이용한 피스톤부와, 상기 피스톤부의 톱니에 기어결합되어 상기 문을 닫는 복원력을 전달하는 기어부와, 상기 피스톤부에 의해서 압축된 유체의 흐름제어 구멍과 관통한 유로가 내부에 형성된 본체부를 포함하는 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기에 있어서, 상기 유로의 상부와 하부에는 상기 피스톤부에 의해서 압축되므로써 상기 구멍을 통하여 상기 유로의 내부로 공급된 자기유변유체에 자기장을 투과시켜 상기 자기유변유체의 점성을 변화시키는 자기발생원이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기가 제공된다.

또한, 상기 자기발생원은 상기 문의 닫힘속도를 가변적으로 감쇠시키기 위해서 상기 유로에 공급되는 상기 자기유변유체에 투과되는 상기 자기장의 세기를 가변시킬 수 있게 상기 유로에 결합되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 유로는 상기 자기발생원의 자기장을 상기 유로의 내경에서 유동하는 자기유변유체에 투과시키기 위해서 상대적으로 자기투과율이 낮은 금속재질의 측면부와 상대적으로 높은 자기투과율을 갖는 금속재질로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 유로는 상기 본체부보다 상대적으로 상기 자기 장이 투과될 수 있는 철과 같은 금속 재질로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

아래에서, 본 발명에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 양호한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

<제 1실시예>

제 1실시예에서 설명하는 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 밀폐식으로 형펑된 본체부의 내부에 채워진 자기유변유체의 점성을 변화시키는 자기발생원인 영구자석이 직선이동식으로 배치되어 있는 것을 제외하고는 종래 기술의 문 감쇠기와 동일하다. 그러므로, 도 2내지 도 3c까지 동일하거나 대응하는 구성 요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도면에서, 도 3a는 본 발명의 제 1실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 결합관계를 설명하기 위해서 선 A-A'로 절단한 단면도이며, 도 3c는 도 3a에 도시된 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 중요부위를 설명하기 위한 확대도이다.

도 3a 내지 도 3c에 있어서, 본 발명의 제 1실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 자기유변유체(20)를 밀폐시킬 수 있는 형상으로 일체형의 본체부(100)를 갖고 있으며, 또한 이런 본체부(100)의 자기유변유체(20)를 점성변화시킬 수 있는 자기발생원인 고정형 영구자석(30)과 이동형 영구자석(40)이 밀폐형 유로(l50)의 상부와 동일 직선상에 위치한 하부에 각각 배치되어 있다. 또한, 본체부(100)의 유로(l50)에서 알루미늄재질을 갖는 측면부(151)에는 일체형의 레일(50)과 고정판(60)이 배치되어 있다.

또한, 이런 고정형 영구자석(30)과 이동형 영구자석(40)에 의해서 발생되는 자기장(e,e')의 최대값은 고정형 영구자석(30)과 이동형 영구자석(40)이 동일직선상에서 완벽하게 겹치게 배치될 경우에 점성이 변화된 자기유변유체(20)가 유로(l50)에서 유동되지 않을 정도의 크기를 갖는다.

또한, 이런 영구자석(30,40)들이 배치된 본체부(100)에 형성된 유로(150)에서 내경에 대응한 상부와 하부는 자기장 투과율이 상대적으로 높은 철의 재질로 형성되어 있으며, 상기 내경에 대응한 양 방향의 측면부(151)는 자기장 투과율이 상대적으로 낮은 알루미늄과 같은 비철금속로 되어 있다. 따라서, 이렇게 자기장 투과율이 서로 다른 재질을 갖는 측면부(151)을 구비한 유로(150)은 상부와 하부에 배치된 상기 영구자석(30,40)의 자기장(e,e')이 내경에서 유동하는 자기유변유체(20)쪽으로 유도될 수 있게 형성되어 있다.

또한, 이렇게 영구자석(30,40)이 배치된 유로(150)의 상부와 하부를 제외한 부위를 제외한 본체부(100)도 역시 자기장 투과율이 상대적으로 낮은 알루미늄 재질과 같은 비철금속으로 형성되어 있다.

아래에서, 상기와 같이 영구자석들이 배치된 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 결합관계에 대해서 설명하겠다.

먼저, 고정형 영구자석(30)은 자기장 투과율이 좋은 철 재질의 유로(l50)의 상부에 형성된 직사각형 홈의 수평선과 일치하게 안착되어 있다.

또한, 이런 유로(150)의 양쪽의 외측면의 중앙에는 길이방향으로 레일(50)이 일체형으로 형성되어 있다. 이런 레일(50)이 형성된 유로(150)의 양 측면에는 하부에 배치된 이동형 영구자석(40)이 레일(50)을 따라 직선작동할 수 있게 두 개의 고정판(60)들이 결합되어 있으며, 이렇게 결합된 고정판(60)들은 유로(150)의 하면에서 이동형 영구자석(40)을 수평하게 지지하게 된다.

아래에서, 상기와 같이 결합된 본 발명의 제 1실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 작동방법에 대해서 설명하겠다.

먼저, 고정형 영구자석(30)과 이동형 영구자석(40)은 본체부(100)의 내부에 결합된 피스톤부(12)의 복원력을 감안한 자기장(e)을 발생시킬 수 있게 소정넓이로 겹쳐져 있다. 또한, 본 발명의 제 1실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기가 부착된 문은 열려져 있는 상태이며, 이렇게 열려져 있는 문에는 본체부(100)의 피스톤부(12)의 복원력에 대응한 사용자의 힘이 가해져 있는 상태이다.

이때, 사용자가 상기 문에 가한 힘을 제거할 경우에 피스톤부(12)는 스프링(11)의 장력에 의해서 자기유변 유체(20)를 압축하게 되며, 이런 피스톤부(12)와 연동하는 기어부(13)는 일정한 각속도로 회전하면서 본체부(100)가 부착된 문을 닫게 하는 복원력을 작용시킨다. 이와 동시에, 상기와 같이 압축된 자기유변유체(20)는 알루미늄재질의 부위(53)에 형성된 구멍(16a,16b)들을 통하여 유로(150)가 형성된 방향(c)으로 이동하게 된다.

여기에서, 상기 자기유변유체(20)에 가해지는 자기장(e,e')의 세기는 유로(150)의 상부에 부착된 고정형 영구자석(30)과 유로(150)의 하부에서 길이방향(d)으로 직선작동하는 이동형 영구자석(40)이 겹치는 면적에 따라서 비례한다. 더욱 구체적으로 설명하면, 사용자에 의해서 유로(150)의 하부에 직선작동될 수 있게 결합된 이동형 영구자석(40)을 고정형 영구자석(30)쪽으로 이동시킬 경우에 그 사이의 유로(150)의 내경에서 유동하는 자기유변유체(20)의 점성을 상대적으로 크게 변화시키며, 이와 반대로, 이동형 영구자석(40)을 고정형 영구자석(30)에서 멀어지게 이동시킬 경우에 상기 자기유변유체(20)의 점성을 상대적으로 작게 변화시킨다.

따라서, 본 발명의 제 1실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 고정형 영구자석(30)과 이동형 영구자석(40)으로 유로(150)의 내경에서 유동하는 자기유변유체(20)의 점성을 가변시키므로써 자기유변유체(20)의 유로 통과 속도를 제어할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 본체부(100)에 결합된 피스톤부(12)는 상기와 같이 유로(150)를 통파하는 자기유변유체(20)의 점성변화에 의해서 문 닫힘 속도가 제어된다.

또한, 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 사용자가 상기와 같이 고정형 영구자석(30)과 이동형 영구자석(40)을 동일직선상에서 서로 완벽하게 겹치게 배치시킬 경우에 유로(150)에서 유동하는 자기유변유체(20)에 최대값을 갖는 자기장(e,e')을 투과하게 되므로써, 자기유변유체(20)의 흐름을 정지시킨다. 이와 동시에, 이렇게 정지된 자기유변유체(20)를 압축하는 피스톤부(12)가 정지되며, 또한 이런 피스톤부(12)에 결합된 기어부(13)가 동시에 정지된다. 이에 따라서, 기어부(13)와 링크장치로 결합된 문도 역시 정지된다.

<제 2실시예>

제 2실시예에서 설명하는 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 자기유변유체의 점성을 변화시키는 자기발생원인 영구자석이 회전식으로 배치되어 있는 것을 제외하고는 본 발명의 제 1실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기와 동일하다. 그러므로, 도 2내지 도 4b까지 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도면에서, 도 4a는 본 발명의 제 2실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 중요부위를 설명한 사시도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 자기유변유체를 디용한 문 감쇠기의 작동방법을 설명하기 위해서 선 C-C'로 절단한 단면도이다.

도 4a 및 도 4b에 있어서, 본 발명의 제 2실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 자기발생원인 고정형 영구자석(31)과 회전식 영구자석(41)이 유로(150)의 상부와 동일직선상에 위치한 하부에 각각 배치되어 있다. 또한, 유로(150)의 하부와 회전식 영구자석(41)의 사이에는 회전식 영구자석(41)이 유로(150)의 하부면에 접촉하지 않게 소정도께를 갖는 절연판(51)과 볼트형상의 중심축(61)이 배치되어 있다.

또한, 이런 절연판(51)과 중심축(61)이 배치된 부위(52)를 갖는 유로(150)의 상부와 하부는 자기장 투과율이 상대적으로 낮은 알루미늄과 같은 재질로 형성되어 있다. 또한, 고정형 영구자석(31)이 부착된 유로(150)의 상부와 하부는 자기장 투과율이 상대적으로 높은 철의 재질로 형성되어 있으며, 유로(150)의 측면부(151)는 자기장 투과율이 상대적으로 낮은 알루미늄 재질로 형성되어 있다. 또한, 이런 유로(150)에 구멍(16a,16b)들이 형성된 부위(53)는 자기장 투과율이 상대적으로 낮은 알루미늄과 같은 비철금속 재질로 형성되어 있다.

아래에서, 상기와 같이 영구자석(31,41)들이 배치된 문 감쇠기의 결합관계에 대해서 설명하겠다.

먼저, 고정형 영구자석(31)은 절연판(51)과 중심축(61)이 배치된 부위(52)를 중심으로 이분되어 유로(150)의 상부면의 수평선에 일치하게 안착되어 있다.

또한, 볼트형상의 중심축(61)은 절연판(51)과 회전식 영구자석(41)을 관통하여 유로(150)의 하부에 볼트결합되어 있다. 이런 중심축(61)은 절연판(51)에 면접촉하는 회전식 영구자석(41)을 유로(150)의 하부면에서 중심축(61)의 원주방향(f)으로 회전할 수 있게 한다.

아래에서, 상기와 같이 결합된 본 발명의 제 2실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 분 감쇠기의 작동방법에 대해서 설명하겠다.

도 4b에 보이듯이, 먼저, 자기유변유체(20)가 유동하는 유로(150)의 상부 및 하부에 배치된 고정형 영구자석(31)과 회전식 영구자석(41)에서 발생된 소정크기의 자기장(g)은 투과율이 좋은 철 재질의 유로(150)를 수직한 방향으로 관통하여 상기 자기유변유체(20)의 점성을 변화시킨다.

여기에서, 상기 자기유변유체(20)에 가해지는 자기장(g)의 크기는 유로(150)의 상부에 부착된 고정형 영구자석(31)과 유로(150)의 하부에서 중심축(61)을 기준으로 회전하는 회전식 영구자석(41)이 겹치는 면적에 따라서 비례하게 된다. 더욱 구체적으로 설명하면, 사용자에 의해서 유로(150)의 하부에서 회전식 영구자석(41)을 고 정형 영구자석(31)쪽으로 서로 겹치게 회전시킬 경우에 그 사이의 유로(150)의 내경에서 이동하는 자기유변유체(20)의 점성을 상대적으로 크게 변화시키며, 이와 반대로, 고정형 영구자석(31)쪽에서 이동형 영구자석(41)을 서로 겹치지 않게 회전시킬 경우에 상기 자기유변유체(20)의 점성을 상대적으로 작게 변화시킨다.

따라서, 본 발명의 제 2실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 고정형 영구자석(31)과 회전식 영구자석(41)으로 유로(150)의 내경에서 유동하는 자 기유변유체(20)의 점성을 조절하므로써 문의 속도를 일정하게 하거나 문을 정지시키게 한다.

<제 3실시예>

제 3실시예에서 설명하는 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 자 기유변유체의 점성을 변화시키는 자기발생원인 전자석부가 배치되어 있는 것을 제외하고는 본 발명의 제 2실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기와 동일하다. 그러므로, 도 2내지 도5b까지 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

도면에서, 도 5a는 본 발명의 제 3실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 중요부위를 설명한 단면도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 작동방법을 설명한 저면도이다.

도 5a 및 도 5b에 있어서, 본 발명의 제 3실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 두 개의 코일형 전자석(32,42)들이 유로(150)의 상부와 동일직선상에 위치한 하부에 각각 배치된 자기발생원을 갖고 있다 또한, 이런 전자석(32,42)들은 소정 크기의 자기장(hj)을 가변적으로 발생시킬 수 있게 전류를 공급받을 수 있는 외부전원(90)과 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 이런 전자석(32,42)들이 배치된 유로(150)는 자기장을 효과적으로 투과시키기 위해서 자기장 투과율이 상대적으로 높은 철과, 또한 투과율이 상대적으로 낮은 알루미늄 재질로 형성되어 있다.

아래에서, 상기와 같이 전자석(32,42)들이 배치된 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기의 결합관계에 대해서 설명하겠다.

먼저, 한 개의 전자석(32)은 상기 유로(150)의 상부의 수평선에 일치하게 안착되어 있다. 또한, 이렇게 안착된 전자석(32)을 갖는 유로(150)의 하부에는 또 하나의 전자석(42)이 유로(150)의 하부면의 수평선에 일치하게 안착되어 있다. 또한, 각각의 전자석(32,42)들의 각각의 자기장 세기(B)은 코일수(n)과 전류의 세기(I)및 공기 중의 자속 밀도(μ)에 비례하기 때문에 아래와 같은 수식으로 표현된다.

B=μ⋅n⋅I

따라서, 본 발명의 제 3실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 상기와 같은 자기장 세기(B)를 가변시키기 위해서 외부전원(90)에서 공급되는 전류(I)의 크기를 조절함으로써 자기유변유체(20)의 점성을 변화시킬 수 있다. 더욱 구체적으로 설명하면, 사용자에 의해서 외부전원(90)의 전류량을 상대적으로 많이 전자석(32,42)에 공급할 경우에 자기유변유체(20)의 점성을 상대적으로 크게 변화시키며, 이와 반대로, 상대적으로 적은 외부전원(90)의 전류량을 상기 전자석(32,42)에 공급할 경우에 자기유변유체(20)의 점성을 상대적으로 작게 변화시킬 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기 는 영구자석 및 전자석과 같은 자기발생원으로 자기유변유체를 포함한 본체부의 외부에서 자기유변유체의 점성을 변화시킴으로써 문의 닫힘 속도를 제어하기 때문에 완전 밀폐식으로 구성될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 문 닫힘 속도에 비례한 영구자석과 전자석의 자기장의 세기를 확인하여 문이 닫히는 속도를 정확하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 자기발생원의 자기장의

세기를 제어하여 문의 닫힘 속도 조절 기능파 문의 정지기능을 동시에 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기는 내부에서 유동하는 자 기유변유체를 효율적으또 감쇠시킬 수 있게 자기발생원을 구성할 수 있기 때문에 감쇠기를 형정하는 본체부의 구조를 보다 쉽게 구성할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기에 대한 기술사상을 첨 부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 벙위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 문의 닫힘속도를 감쇠시키기 위해 스프링(11)의 탄성력을 이용한 피스톤부 (12)와, 상기 피스톤부(12)의 톱니(12b)에 기어결합되어 상기 문을 닫는 복원력을 전달하는 기어부(13)와, 상기 피스톤부(12)에 의해서 압축된 유체(2,20)의 흐름제어 구멍(16a,16b)과 관통한 유로(15,150)가 내부에 형성된 본체부(10,100)를 포함하는 자기 유변유체를 이용한 문 감쇠기에 있어서,

   상기 유로(150)의 상부와 하부에는 상기 피스톤부(12)에 의해서 압축되므로써 상기 구멍(16a,16b)을 통하여 상기 유로(150)의 내부로 공급된 자기유변유체(20)에 자기장(e,e',g,h,j)을 투과시켜 상기 자기유변유체(20)의 점성을 변화시키는 자기발생원(30,31,32,40,41,42)이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기발생원(30,31,32,40,41,42)은 상기 문의 닫힘속도를 가변적으로 감쇠시키기 위해서 상기 유로(150)에 공급되는 상기 자기유변유체(20)에 투과되는 상기 자기장(e,e',g,h,j)의 세기를 가변시킬 수 있게 상기 유로(150)에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유로(150)는 상기 자기발생원(30,31,32,40,41,42)의 자기장(e,e',g,h,j)을 상기 유로(150)의 내경에서 유동하는 자기유변유체(20)에 투과시키기 위해서 상대적으로 자기투과율이 낮은 금속재질의 측면부(151)와 상대적으로 높은 자기투과율을 갖는 금속재질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 문 감쇠기.

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