KR100808404B1 - Inserting Type Sensing Apparatus for Magneto-Rheological Continuous Damping Control Damper - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼에 내장되어 차체(Body)와 차축(Axle) 사이의 상대변위를 측정하는 센싱 장치의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치에 관한 것이다.According to the present invention, a variable variable damping force using a magnetofluid fluid is provided in a continuous damping force variable damper using a magnetic fluid to improve durability of a sensing device for measuring a relative displacement between a body and an axle. It relates to a built-in sensing device of the type damper.
본 발명은 자기유동성 유체가 담겨져 있는 소정 크기의 실린더 튜브 및 상기 실린더 튜브의 내부에서 상하로 왕복 운동함과 아울러 외부에서 인가되는 전원에 의해서 전자기장을 형성하여 상기 자기유동성 유체의 점도를 제어하는 피스톤 밸브 조립체를 포함하여 이루어진 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼에 있어서, 상기 실린더 튜브의 내부로 끼워진 채로 상기 피스톤 밸브 조립체 상단에 결합되며, 외주면에 일정 간격을 두고 소정 재질의 비자성체 금속도금이 형성되어 있는 철재 봉 및 상기 철재 봉의 외주면에 압입되어 상기 비자성체 금속도금을 보호하는 비자성체의 금속 보호관을 포함하여 이루어져서 변위센서의 코어로 기능하는 소정 길이의 중공의 피스톤 로드 및 정현파(sin) 입력코일, 여현파(cos) 입력코일 및 출력코일이 권취된 채로 상기 실린더 튜브의 상부에 고정 설치되어 상기 중공의 피스톤 로드의 변위를 측정하는 트랜스포머를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention provides a piston valve for controlling a viscosity of the magnetofluid fluid by forming an electromagnetic field by a cylinder tube of a predetermined size containing a magnetofluidic fluid and a vertically reciprocating motion inside the cylinder tube, and by an externally applied power source. In the continuous damping force variable damper using a magnetic fluid comprising an assembly, coupled to the upper end of the piston valve assembly while being fitted into the cylinder tube, a non-magnetic metal plating of a predetermined material is formed at regular intervals on the outer peripheral surface Hollow piston rod and sinusoidal input coil having a predetermined length, which functions as a core of the displacement sensor, including a non-magnetic metal protective tube press-fitted into an iron rod and an outer circumferential surface of the iron rod to protect the non-magnetic metal plating , Cosine input coil and output coil While chwidoen is securely fixed to the upper portion of the cylinder tube, it characterized by consisting of, including a transformer for measuring the displacement of the piston rod of the hollow.
댐퍼, 자기유동, MR, 변위, 센서, 동도금, 마모, 금속, 보호관 Damper, Magnetic Flow, MR, Displacement, Sensor, Copper Plating, Wear, Metal, Sheath
Description
도 1은 종래 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치의 기구 구성을 보인 사시도,1 is a perspective view showing a mechanism configuration of a built-in sensing device of a continuous damping force variable damper using a conventional magnetic fluid;
도 2a 내지 도 2e는 각각 도 1에 도시한 센싱 장치에서 피스톤 로드의 제조공정을 설명하기 위한 도,Figures 2a to 2e is a view for explaining the manufacturing process of the piston rod in the sensing device shown in Figure 1, respectively,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼에서 내장형 센싱 장치의 모식도 및 코일 결선도,3A and 3B are schematic diagrams and coil connection diagrams of a built-in sensing device in a continuous damping force variable damper using a magnetorheological fluid of the present invention;
도 4a 내지 도 4d는 각각 본 발명의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 센싱 장치에서 피스톤 로드의 제조공정을 설명하기 위한 도,4A to 4D are views for explaining the manufacturing process of the piston rod in the sensing device of the variable damping force variable damper using the magnetic fluid of the present invention, respectively;
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 센싱 장치가 내장된 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 단면도로서, 컨벤셔널 타입(Conventional Type)과 세미 스트럿(Semi-Strut Type)의 단면도,5A and 5B are cross-sectional views of a continuous damping force variable damper using a magnetofluidic fluid in which the sensing device of the present invention is incorporated, respectively, and a cross-sectional view of a conventional type and a semi-strut type;
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치에서 트랜스포머 부분의 투시도 및 일부 절개 사시도,6A and 6B are a perspective view and a partially cutaway perspective view of a transformer portion in a built-in sensing device of a continuous damping force variable damper using the magnetic fluid of the present invention, respectively;
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가 변식댐퍼의 내장형 센싱 장치에서 트랜스포머 부분의 외관 사시도 및 횡단면도,7A and 7B are an external perspective view and a cross-sectional view of a transformer portion in a built-in sensing device of a continuous damping force variable damper using the magnetofluidic fluid of the present invention, respectively.
도 8은 본 발명의 내장형 센싱 장치가 내장된 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 전기적인 제어 구성도,8 is an electrical control block diagram of a continuous damping force variable damper using a magnetic fluid with a built-in sensing device of the present invention;
도 9는 도 8에 도시한 센싱 장치의 주요부에 대한 파형도.9 is a waveform diagram of an essential part of the sensing device shown in FIG. 8;
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
10, 110: 트랜스포머, 11: 정현파 입력코일,10, 110: transformer, 11: sinusoidal input coil,
12: 여현파 입력코일, 13: 출력코일,12: cosine wave input coil, 13: output coil,
14: 하우징, 15: 동 플레이트,14: housing, 15: copper plate,
16: 분리용 디스크, 17: PCB,16: separating disc, 17: PCB,
18: 보빈, 19: 커버18: bobbin, 19: cover
20, 120: 피스톤 로드, 21: 철재 봉,20, 120: piston rod, 21: steel rod,
21a: 그루브, 22: 동도금,21a: groove, 22: copper plating,
23: 특수처리 표면부, 24: 금속 보호관,23: special surface treatment, 24: metal protective tube,
24a: 용접부, 24b: 롤링부,24a: welded portion, 24b: rolling portion,
25: 연마도구, 30, 130: 로드가이드 조립체,25: abrasive tools, 30, 130: rod guide assembly,
40, 140: 실린더 튜브, 42, 142: 인장실, 40, 140: cylinder tube, 42, 142: tension chamber,
44, 144: 압축실, 46, 146: 체적 보상실,44, 144: compression chamber, 46, 146: volume compensation chamber,
50, 150: 피스톤 밸브 조립체, 60, 160: 피스톤 부양 조립체,50, 150: piston valve assembly, 60, 160: piston flotation assembly,
200: 정현파-구형파 변환회로, 210: 위상 비교기,200: sinusoidal-square wave conversion circuit, 210: phase comparator,
220: 출력파-거리 변환회로, 230: 마이크로 프로세서,220: output wave-to-distance conversion circuit, 230: microprocessor,
240: 외부 인터페이스240: external interface
본 발명은 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치에 관한 것으로, 특히 차량의 전자제어식 현가장치에 채택될 수 있는 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼에 내장되어 변위(차고)를 감지함에 있어서 내구성을 향상시킨 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a built-in sensing device of a variable damping variable damper using a magnetofluidic fluid, in particular a displacement (garage) is built into the continuous damping variable variable damper using a magnetic fluid that can be adopted in the electronically controlled suspension of the vehicle The present invention relates to a built-in sensing device of a continuous damping force variable damper using a magnetic fluid fluid having improved durability.
일반적으로 댐퍼(Damper)는 외부에서 가해지는 진동이나 충격을 감쇠시키는 장치로서 차량용 현가시스템을 비롯한 여러 산업분야에서 사용되고 있다. 예를 들어, 차량용 현가시스템에 사용되는 댐퍼는 차체와 차륜사이에 설치되어 주행 중 노면에서 받는 진동이나 충격을 흡수하여 차체 또는 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 한다.In general, a damper (Damper) is a device for damping the vibration or shock applied from the outside is used in various industries, including vehicle suspension system. For example, a damper used in a vehicle suspension system is installed between the vehicle body and the wheel to absorb vibrations or shocks received from the road surface while driving to prevent damage to the vehicle body or cargo and improve ride comfort.
종래 차량의 전자제어식 현가시스템을 구성하는 부품은 크게 ECU(Electronic Control Unit), 중력센서(G-센서)와 차고(Height) 센서, 유압식 솔레노이드 밸브에 의한 연속감쇠력 가변식 댐퍼 및 이들 부품을 전기적으로 연결하는 케이블로 구성된다. 그런데, 유압식 솔레노이드 밸브 타입의 댐퍼는 오일 또는 가스를 사용하는 수동(passive) 댐퍼나 스텝 모터에 의해 구동되는 이산 감쇠력 가변형 댐퍼보다는 우수한 성능을 나타내지만, 여전히 느린 시간응답 특성으로 인해 소비자들에게 가 격대비 만족할 만한 성능 품질을 제공하지 못하였다.The components that make up the electronically controlled suspension system of a conventional vehicle are mainly composed of an electronic control unit (ECU), a gravity sensor (G-sensor) and a height (height) sensor, a variable damper of continuous damping force by a hydraulic solenoid valve, and these parts electrically. It consists of a connecting cable. However, hydraulic solenoid valve type dampers perform better than discrete dampers with variable damping force driven by passive dampers or step motors using oil or gas, but are still priced by consumers due to their slow time response characteristics. It did not provide satisfactory performance quality.
그리하여 노면으로부터 전달되는 진동에 대해 보다 빠르게 응답하는 고기능성 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식(Continuous Damping Control; 이하 간단히 'CDC'라고도 한다) 댐퍼가 출현하였다. 여기에서, 자기유동성(Magneto-Rheological; 이하 간단히 'MR'이라고도 한다) 유체는 부유성 자화입자를 포함하는 합성오일을 말하는바, 이러한 MR 유체를 이용한 댐퍼는 MR 유체가 자기장을 통과할 때 겉보기 점도가 증가하는 현상을 이용하는 것이다. 즉, 솔레노이드에 의해서 형성된 자기장 내로 MR 유체가 유입하면, MR 유체에 분산되어 있는 자화입자들이 자기장의 영향을 받아 사슬구조로 배열되고 이로 인하여 유체의 항복 전단응력이 증가함에 따라서 감쇠가 커지게 되는 것이다. 따라서 MR 유체를 이용한 댐퍼는 자기장의 세기를 임의로 변화시켜 유체의 겉보기 점성과 감쇠를 자유롭게 제어할 수 있다. 그러므로 이러한 MR 유체를 이용한 CDC 댐퍼는 전자제어식 현가시스템에 바람직하게 사용될 수가 있다. Thus, continuous damping control (hereinafter simply referred to as 'CDC') dampers have emerged using highly functional magnetofluidic fluids that respond faster to vibrations transmitted from the road surface. Here, a magneto-rhetic fluid (hereinafter simply referred to as 'MR') fluid refers to a synthetic oil containing suspended magnetized particles, and a damper using such MR fluid has an apparent viscosity when the MR fluid passes through a magnetic field. Is to take advantage of the phenomenon that increases. That is, when the MR fluid flows into the magnetic field formed by the solenoid, the magnetized particles dispersed in the MR fluid are arranged in a chain structure under the influence of the magnetic field, and thus the damping increases as the yield shear stress of the fluid increases. . Therefore, the damper using the MR fluid can freely control the apparent viscosity and attenuation of the fluid by arbitrarily changing the strength of the magnetic field. Therefore, the CDC damper using such MR fluid can be preferably used in an electronically controlled suspension system.
한편, 전자제어식 현가시스템에는 차량의 거동을 파악하기 위해 다양한 종류의 센서가 사용된다. 그 중에서 차체와 차축의 상대변위를 감지하여 차체의 높이를 판단하는 차고센서는 차체와 차축 링크가 외부에서 각각 연결된 구조에서 상대변위를 간접적으로 측정한다. 이 경우에 종래 차량에 차고센서를 설치함에 있어서 물리적인 위치 설정과 구조물간의 간섭을 고려해야 하는 제약이 있을 뿐만 아니라 차고센서가 외부환경에 노출되어 있기 때문에 센서 자체의 내구성에 많은 불리한 점이 따른다. 또한 차고센서에서 받는 신호를 차체와 차축의 상대변위로 계산하는 과정 에서 연결링크의 비선형적인 오차를 보상해 주어야 한다.Meanwhile, various types of sensors are used in the electronically controlled suspension system to grasp the behavior of the vehicle. Among them, the height sensor that detects the relative displacement of the vehicle body and the axle to determine the height of the vehicle body indirectly measures the relative displacement in the structure where the vehicle body and the axle link are respectively connected from the outside. In this case, in the installation of the garage sensor in a conventional vehicle, not only there are limitations to consider the physical positioning and the interference between the structures, but also because the garage sensor is exposed to the external environment, there are many disadvantages in the durability of the sensor itself. In addition, the nonlinear error of the link should be compensated for in calculating the signal received from the height sensor as the relative displacement between the body and the axle.
기존에 차고센서로 사용될 수 있는 변위센서 중 댐퍼에 장착 가능한 센서의 종류와 장단점은 다음과 같다. (1) LVDT : 1차 코일과 2차 코일의 상관관계로 위치검출을 하는 방식으로 장거리 검출을 하기 위해서는 코일부의 길이가 증가해야 하므로 Long Stroke화에 한계가 존재하며, 자기성 물체가 근접할 때 노이즈 문제가 발생할 가능성이 있다. (2) 마그넷 스케일 : 피스톤 로드부에 자성체를 심어야 하므로 비용이 과도하게 증가하게 되고, 이에 따라 양산 적용이 어렵다. (3) 광학식 스케일 : 높은 분해능과 정밀도 확보는 가능하지만, 노이즈에 취약하고 형태상 댐퍼에 적용하기 어렵다.Among the displacement sensors that can be used as garage sensors, the types and advantages and disadvantages of sensors that can be mounted on dampers are as follows. (1) LVDT: There is a limit to the long stroke because the length of the coil part must be increased to detect the long distance by the position detection method by the correlation between the primary coil and the secondary coil. There is a possibility of noise problems. (2) Magnet scale: As the magnetic material must be planted in the piston rod, the cost is excessively increased, and therefore, mass production is difficult. (3) Optical scale: It is possible to secure high resolution and precision, but it is vulnerable to noise and difficult to apply to dampers in shape.
이를 감안하여 본 출원인은 내장형 센싱 장치를 제안한바 있는데, 도 1은 이러한 종래 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치의 기구 구성을 보인 사시도이고, 도 2a 내지 도 2e는 각각 도 1에 도시한 센싱 장치에서 피스톤 로드의 제조공정을 설명하기 위한 도이다. 먼저 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 센싱 장치에서는 일반적인 변위센서와는 다르게 철재 봉(21)에 일정 간격으로 동도금(22)이 삽입된 코어(20)를 사용하고 있고, 그 내마모성을 보증하기 위해 동도금(22)된 철재 봉(21)의 표면을 특수 표면처리하고 있다. 그리고 이를 제작함에 있어서는, 먼저 도 2a에 도시한 바와 같이 철재 봉(21)을 적당한 길이로 절단한 후에 다시 도 2b에 도시한 바와 같이 필요한 양단가공과 황삭 및 정삭을 수행한다. 다음으로, 도 2c에 도시한 바와 같이. 그 외경에 구리(동)가 도금될 다수의 그루브(Groove)(21a)를 미리 정해진 일정 간격으로 가공한 후에 도 2d에 도시한 바 와 같이 동(Cu)도금(22)을 수행하며, 마지막으로 도 2e에 도시한 바와 같이 특수 표면처리(23)를 수행하게 된다.In view of this, the present applicant has proposed a built-in sensing device. FIG. 1 is a perspective view illustrating a mechanism configuration of a built-in sensing device of a continuous damping force variable damper using such a conventional magnetic fluid, and FIGS. 2A to 2E are respectively shown in FIG. 1. It is a figure for demonstrating the manufacturing process of a piston rod in the sensing apparatus shown in FIG. First, as shown in FIG. 1, in the conventional sensing device, unlike the general displacement sensor, the
그러나 전술한 바와 같은 종래의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치에 따르면, 비록 피스톤 로드에 특수한 표면처리를 하였다 하더라도 진동 등으로 인해 특수 처리된 표면이 박리될 수 있고 이에 따라 동도금 부위가 닳아 없어지는 등 내구성이 양호하지 못하다는 문제점이 있었다. However, according to the conventional sensing device of the continuous damping force variable damper using the above-described magnetofluidic fluid, even if a special surface treatment is applied to the piston rod, the specially treated surface may be peeled off due to vibration, and thus copper plating There was a problem that the durability is not good, such as the area is worn out.
본 발명은 전술한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로서, 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼에 내장되어 차체(Body)와 차축(Axle) 사이의 상대변위를 측정하는 센싱 장치의 측정 결과에서의 비선형적인 요소를 줄일 뿐만 아니라 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치를 제공함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and is incorporated in a continuous damping force variable damper using magnetofluidic fluid and is a non-linearity in a measurement result of a sensing device for measuring a relative displacement between a body and an axle. It is an object of the present invention to provide a built-in sensing device of a continuous damping force variable damper using a magnetofluidic fluid that can reduce the number of elements and improve durability.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자기유동성 유체가 담겨져 있는 소정 크기의 실린더 튜브 및 상기 실린더 튜브의 내부에서 상하로 왕복 운동함과 아울러 외부에서 인가되는 전원에 의해서 전자기장을 형성하여 상기 자기유동성 유체의 점도를 제어하는 피스톤 밸브 조립체를 포함하여 이루어진 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼에 있어서, 상기 실린더 튜브의 내부로 끼워진 채로 상기 피스톤 밸브 조립체 상단에 결합되며, 외주면에 일정 간격을 두고 소정 재질의 비자성체 금속도금이 형성되어 있는 철재 봉 및 상기 철재 봉의 외주면에 압입 되어 상기 비자성체 금속도금을 보호하는 비자성체의 금속 보호관을 포함하여 이루어져서 변위센서의 코어로 기능하는 소정 길이의 중공의 피스톤 로드 및 정현파(sin) 입력코일, 여현파(cos) 입력코일 및 출력코일이 권취된 채로 상기 실린더 튜브의 상부에 고정 설치되어 상기 중공의 피스톤 로드의 변위를 측정하는 트랜스포머를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a cylinder tube of a predetermined size containing a magnetofluidic fluid and the reciprocating motion up and down inside the cylinder tube and form an electromagnetic field by the power applied from the outside to form the magnetofluidic fluid A variable damping force variable damper using a magneto-fluidic fluid comprising a piston valve assembly for controlling the viscosity of the piston, which is coupled to the upper end of the piston valve assembly while being fitted into the cylinder tube, the predetermined material at regular intervals on the outer peripheral surface A hollow piston rod having a predetermined length that serves as a core of the displacement sensor, including a non-magnetic metal plate formed with a non-magnetic metal plate and a non-magnetic metal protective tube press-fitted to an outer circumferential surface of the iron rod to protect the non-magnetic metal plating And sine wave input coil, Yeo Hyun (Cos) while the input coil and the output coil is wound is fixed to the upper portion of the cylinder tube, characterized by consisting of, including a transformer for measuring the displacement of the piston rod of the hollow.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기유동성 유체를 이용한 센서내장형 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings it will be described in detail the built-in sensing device of the sensor built-in continuous damping variable variable damper using a magnetic fluid according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼에서 내장형 센싱 장치의 모식도 및 코일 결선도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 센싱 장치에 따르면 동도금(22)된 코어(20), 즉 피스톤 로드가 삽입되어 이동하는 원형의 트랜스포머(10)에는 정현파(sin) 입력코일(11), 여현파(cos) 입력코일(12) 및 출력(output) 코일(13)이 감겨져 있는바, 동도금(22)된 코어(20)가 트랜스포머(10) 안을 통과할 때 생기는 유도기전력의 위상변화를 감지하고 그 위상 차이에 의거하여 거리의 변화를 산출하게 된다. 즉, 트랜스포머(10)에 감긴 정현파 입력코일(11) 및 여현파 입력코일(12)에 각각 정현파(sin)와 여현파(cos)를 걸어 준 상태에서 트랜스포머(10) 안을 통과하는 코어(20)의 위치를 변화시킨다. 그러면 코어(20)의 위치변화에 의해 생기는 출력코일(13)의 출력파형은 정현파(sin) 또는 여현파(cos)의 중간 정도에 해당하는 위상을 가진 파형이 된다. 이와 같이 출력파형이 변화하는 이유는 철로 된 코어(20)에 이와는 투과율이 다른 동을 일정 간격으 로 도금했기 때문이다.3A and 3B are schematic diagrams and coil connection diagrams of a built-in sensing device in a continuous damping force variable damper using a magnetorheological fluid of the present invention. As shown in FIG. 3, according to the sensing device of the present invention, a
도 4a 내지 도 4d는 각각 본 발명의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 센싱 장치에서 피스톤 로드의 제조공정을 설명하기 위한 도이다. 본 발명의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치에서 피스톤 로드를 제조함에 있어서는 먼저 도 4a에 도시한 바와 같이, 종래 도 2d의 공정에 의해 동도금(22)이 완료된 철재 봉(21)의 외부에 삽입될 금속 보호관(24), 바람직하게는 비자성체인 STS304 스테인레스 파이프를 조관 또는 인발에 의해 미리 정해진 길이로 제조하게 된다. 다음으로, 도 4b에 도시한 바와 같이 이렇게 제조된 금속 보호관(24)을 도 2d의 공정에 의해 제조된 철재 봉(21)외 외부에 강제로 삽입, 즉 압입하고, 다시 도 4c에 도시한 바와 같이 실링을 유지하기 위해 금속 보호관(24)의 하단을 철재 봉(21)에 용접, 바람직하게는 아르곤 용접(24a)으로 마무리하고 견고한 결합과 마무리를 위해 상부는 롤링(24b)처리하고 있다. 마지막으로 이렇게 결합된 금속 보호관(24)의 표면을 연마도구(25)에 의해 연마함으로써 그 제조가 완료되게 된다.Figures 4a to 4d is a view for explaining the manufacturing process of the piston rod in the sensing device of the variable damping force variable damper using the magnetic fluid of the present invention, respectively. In manufacturing a piston rod in a built-in sensing device of a variable damping force variable damper using a magnetofluidic fluid of the present invention, as shown in FIG. 4A, first, a
한편, 이러한 피스톤 로드의 중요 설계 인자는 자성체인 철재 봉(21)과 비자성체인 동도금(22) 간의 연속된 주기 간격과 도금 깊이이고, 이러한 설계 인자에 따라 유도파형의 크기와 형태가 달라진다. 예를 들어, 주기 간격이 넓으면 유도파형의 생성은 잘 되지만 센서의 정밀도가 낮아지며, 반대로 주기 간격을 좁히면 유도파형의 전압의 크기는 작아지지만 센서의 정밀도가 향상된다.On the other hand, the important design factor of the piston rod is a continuous cycle interval and plating depth between the
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 센싱 장치가 내장된 자기유동성 유체를 이 용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 단면도로서, 컨벤셔널 타입(Conventional Type)과 세미 스트럿(Semi-Strut Type)의 단면도로서, 도 5a는 컨벤셔널 타입(Conventional Type)을 나타내고, 도 5b는 세미 스트럿(Semi-Strut Type)을 나타낸 것인바, 변위(차고)센서로 도 4d의 공정에 의해 제조된 센싱 장치를 내장하여 이루어진다. 도 5에서, 참조번호 40 및 140은 각각 소정 크기의 실린더 튜브를, 20 및 120은 상기 변위센서의 코어로 기능하되 각각 실린더 튜브(40),(140) 내부에 삽입 설치되며 주기적으로 동도금이 삽입되고 외부에는 금속 보호관이 삽입된 피스톤 로드를, 10 및 110은 각각 상기 변위센서에서 정현파 입력코일(11), 여현파 입력코일(12) 및 출력코일(13)이 감겨져 있는 트랜스포머를, 30 및 130은 각각 실린더 튜브(40),(140)의 상부 내측에 결합되어 피스톤 로드(20),(120)를 안내하는 로드 가이드 조립체를, 50 및 150은 각각 피스톤 로드(20),(120)의 하단에 결합되어 실린더 튜브(40),(140)의 내부에서 상하로 왕복 운동하는 피스톤 밸브 조립체를, 60 및 160은 각각 실린더 튜브(40),(140)의 하측 내부에 설치되어 피스톤 밸브 조립체(50),(150)를 유동적으로 지지하는 피스톤 부양 조립체(Floating Piston assembly)를 나타낸다.5A and 5B are cross-sectional views of a continuous damping force variable damper using a magnetofluidic fluid in which a sensing device of the present invention is incorporated, respectively, as a cross-sectional view of a conventional type and a semi-strut type. FIG. 5A shows a conventional type, and FIG. 5B shows a semi-strut type, which is a built-in sensing device manufactured by the process of FIG. 4D as a displacement (garage) sensor. In FIG. 5,
전술한 구성에서, 피스톤 로드(20),(120)는 후술하는 솔레노이드 코일에 전기를 인가하는 (+)(-) 전선이 관통할 수 있도록 속이 빈 중공 로드로 이루어진다. 나아가, 트랜스포머(10),(110)는 각각 로드 가이드 조립체(30),(130)의 상부에 고정 설치하는 것이 바람직하다. 한편, 실린더 튜브(40),(140)의 내부는 각각 피스톤 밸브 조립체(50),(150)를 중심으로 상부의 인장실(42),(142)과 하부의 압축 실(44),(144)로 구획되는데, 인장실(42),(142)과 압축실(44),(144)은 부유성 자화입자가 포함된 자기유동성 유체로 채워진다. 도면에서 미설명 부호 46 및 146은 피스톤 부양 조립체(60),(160)에 의해 형성되는 체적 보장실(Compensation Chamber)을 나타낸다.In the above-described configuration, the
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치에서 트랜스포머 부분의 투시도 및 일부 절개 사시도이고, 도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 내장형 센싱 장치에서 트랜스포머 부분의 외관 사시도 및 횡단면도인바, 편의상 도 5a에 도시한 컨벤셔널 타입 댐퍼를 예로 들어 참조번호를 부여하고 있다. 그리고 본 발명의 센싱 장치에서 트랜스포머(10)는 전술한 정현파 및 여현파 입력코일과 출력코일 일정 간격으로 감겨져 자속에 따른 유도파형이 형성되도록 기능한다.6A and 6B are respectively a perspective view and a partially cutaway perspective view of a transformer portion in a built-in sensing device of a variable damping force variable damper using the magneto-fluidic fluid of the present invention, and FIGS. 7A and 7B are respectively views of the magneto-fluidic fluid of the present invention. In the built-in sensing device of the continuous damping force variable damper, a perspective view and a cross-sectional view of a transformer part are given, for convenience, the reference type is given by taking the conventional type damper shown in FIG. 5A as an example. In the sensing device of the present invention, the
이를 구체적으로 설명하면, 본 발명의 센싱 장치에서 트랜스포머(10)는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 예를 들어 보빈(18)의 하측에 내외로 권취된 총 4조의 1차 코일, 즉 2조의 정현파 입력코일(11)과 2조의 여현파 입력코일(12) 및 그 상측에 권취된 총 4조의 2차 코일, 즉 출력코일(13)을 포함하여 이루어진다. 나아가, 1차 코일(11),(12) 및 2차 코일(13) 사이에는 비자성체인 동 플레이트(15)가 개재되고, 각 조의 코일 사이에는 얇은 분리용 디스크(16)가 개재되는바, 이들은 모두 하우징(14)에 내장된 채로 커버(19)에 의해 댐퍼의 로드 가이드 조립체(30) 상부에 고정되게 된다.Specifically, in the sensing device of the present invention, as shown in FIGS. 6 and 7, the
한편, 도 6 및 도 7에 도시한 트랜스포머(10)는 현가 시스템의 내부에 장착되므로 현가 시스템의 크기에 따라 입력코일(11),(12)과 출력코일(13)의 외경과 두께는 치수제한을 받게 된다. 그러므로 각 코일의 권선수와 필요로 하는 출력을 얻기 위한 형상 치수를 제약 인자로 한 후에 트랜스포머(10)의 적절한 외경과 두께를 선정해야 한다. 나아가, 트랜스포머(10)는 보빈 타입과 보빈이 없는 보빈레스 타입으로 제작될 수 있는데, 보빈 타입의 경우 보빈 금형이 별도로 추가되어야 하지만 조립이 용이한 반면에 보빈레스 타입의 경우 부품을 줄일 수 있는 장점이 있으나 역시 트랜스포머 최종 조립시 결선상의 어려움이 있다.Meanwhile, since the
도 8은 본 발명의 내장형 센싱 장치가 내장된 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 전기적인 제어 구성도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 센싱 장치가 내장된 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 전기적인 구성은 상기 정현파 입력코일(11)과 여현파 입력코일(12) 및 출력코일(13)을 구비한 트랜스포머(10), 동도금(22)이 주기적으로 시설되어 있으며 트랜스포머(10)를 관통한 채로 이동하는 피스톤 로드(20), 정현파 입력코일(11), 여현파 입력코일(12) 및 출력코일(13)의 파형을 각각 상응하는 구형파로 변환하는 정현파-구형파 변환회로(200), 정현파-구형파 변환회로(200)에서 변환된 각각의 구형파 중에서 기준이 되는 정현파에 대한 구형파와 출력파에 대한 구형파 사이의 위상을 비교하여 동도금(22) 주기 내의 변위, 즉 이동 거리를 산출하는 위상 비교기(210), 출력파로부터 센서 장치의 전체 이동 거리를 산출하는 출력파-거리 변환회로(220), 위상 비교기(210)와 출력파-거리 변환회로(220)에서 출력된 데이터들을 실제거리로 변환하여 외부 인터페이스 회로(240)를 통해 외부로 출력하는 마이크로 프로세서(230)를 포함하여 이루어질 수 있다.8 is an electrical control configuration diagram of a continuous damping force variable damper using a magnetic fluid in which the built-in sensing device of the present invention is incorporated. As shown in FIG. 8, the electrical configuration of the variable damping force variable damper using the magnetic fluid having the sensing device according to the present invention includes the sine
한편, 본 발명의 센싱 장치를 자동차용 댐퍼에 적용하기 위해서는 댐퍼의 기하학적인 정보 즉, 센싱 장치의 측정 범위(Sensor Range), 정현파 및 여현파 입력(11),(12) 신호의 주파수(Input Frequency), 동도금(22)의 간격(Pitch), 반송 주파수(Carrier Frequency), 피스톤 로드의 지름, 센싱 장치 안착부와 그 내경 등을 고려해야 한다.Meanwhile, in order to apply the sensing device of the present invention to an automobile damper, the geometric information of the damper, that is, the measuring range of the sensing device, the frequency of the sinusoidal and
도 9는 도 8에 도시한 센싱 장치의 주요부에 대한 파형도이다. 도 9에서 신호 A와 B는 각각 정현파 입력코일(11)과 여현파 입력코일(12)에 인가하는 입력신호인 정현파(sin)와 여현파(cos) 신호를 나타내는바, 이들 입력신호 사이에는 90도 위상차가 존재한다. 그리고 신호 C는 피스톤 로드(20)에 유도되는 신호를 나타내는데, 이들 신호 A, B 및 C를 각각 정현파-구형파 변환회로(200)에 의해 변환하게 되면, 신호 D, E 및 F와 같이 된다.FIG. 9 is a waveform diagram of an essential part of the sensing device shown in FIG. 8. In FIG. 9, signals A and B represent sinusoidal sin and cosine signals, which are input signals applied to the
한편, 신호 D와 신호 F가 위상 비교기(210) 내부의 배타적 논리합(Exclusive OR) 회로(미도시)를 통과하면 신호 G가 나오게 되는데, 이러한 신호 G의 펄스폭은 피스톤 로드(20)가 이동할 때 그 이동 거리에 비례하여 변화하게 된다. 다음으로, 신호 H는 주파수를 나누는 기준 구형파 클록신호로써, 예를 들어 50MHz의 오실레이터(미도시)에서 발생되는데, 신호 G와 상기한 클록신호 H를 위상 비교기(210) 내부의 논리곱(AND) 회로(미도시)에 통과시키면 신호 I가 나오게 된다. 이러한 신호 I는 신호 G의 특성에 의해 그 폭이 함께 변하기 때문에 기준 구형파 클록신호의 배 수로 나타내게 된다. 따라서 주기적으로 나오는 신호 I를 위상 비교기(210) 내부의 카운터(미도시)로 카운트하여 마이크로프로세서(230)에 전달하면 마이크로프로세서(230)가 이를 동도금(22) 주기 내의 실제 이동거리(변위)로 환산한다. 마이크로프로세서(230)는 또한 출력파-거리 변환회로(220)에 의해 산출된 데이터에 의해 센싱 장치의 동도금(22) 주기 외의 실제 이동거리, 즉 전체 이동 거리를 산출하게 된다.On the other hand, when the signal D and the signal F pass through an exclusive OR circuit (not shown) inside the
이하, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 센싱 장치가 내장된 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼가 인장 및 압축행정을 진행하는 동안 피스톤 밸브 조립체(50),(150)의 유동 메카니즘을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 압축행정 동안 압축실(44),(144)에서 인장실(42),(142)로 이동하는 자기유동성 유체가 솔레노이드 코어(미도시)와 플럭스 링(미도시) 사이의 환형 오리프스(Annular Orifice)를 통과할 때 순간적으로 전자기장이 형성되는데, 이에 따라 유체의 겉보기 점도가 바뀌게 되면서 감쇠가 일어나게 된다.5A and 5B, the flow mechanism of the
이와 같이, 종래의 유압 댐퍼에서는 환형 오리피스를 통과하는 유체를 각종 스프링 상수에 의해 제어했지만, 본 발명의 솔레노이드에 의한 연속감쇠력 가변식 댐퍼에서는 상기 환형 오리피스를 통과하는 유체의 점성을 자기장의 세기에 의해 제어한다. 인장행정에서도 마찬가지의 작동원리가 적용된다.As described above, in the conventional hydraulic damper, the fluid passing through the annular orifice is controlled by various spring constants. In the damper of the continuous damping force variable by the solenoid of the present invention, the viscosity of the fluid passing through the annular orifice is controlled by the strength of the magnetic field. To control. The same principle of operation applies in tension strokes.
본 발명의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 센싱 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 예를 들어, 피스톤 로드에 동도금을 하는 대신에 금이나 은과 같이 철에 대해 전기전도성이 다르고 비자성체인 물질을 도금하는 것도 가능하다.The sensing device for the continuous damping force variable damper using the magneto-fluidic fluid of the present invention can be implemented in various modifications within the range allowed by the technical idea of the present invention without being limited to the above-described embodiment. For example, instead of copper plating the piston rod, it is also possible to plate materials of different electrical conductivity and non-magnetic material for iron such as gold or silver.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 자기유동성 유체를 이용한 연속감쇠력 가변식댐퍼의 센싱 장치에 따르면, 센싱 장치의 피스톤 로드 표면에 주기적으로 시설된 동도금을 스테인레스 파이프와 같은 금속 보호관에 의해 보호함으로써 피스톤 로드 표면의 내마모성과 표면경도를 확보할 수가 있고, 이에 따라 센싱 장치의 내구성을 향상시킬 수가 있다.According to the sensing device of the continuous damping force variable damper using the magneto-fluidic fluid of the present invention as described above, the piston rod surface by protecting copper plating periodically provided on the piston rod surface of the sensing device by a metal protective tube such as stainless pipe Wear resistance and surface hardness can be secured, and the durability of the sensing device can be improved.
나아가, 센싱 장치의 피스톤 로드에 스테인레스 파이프를 강제 압입하는 공법을 채택함으로써 종래 피스톤 로드 표면을 특수처리함으로써 발생될 수 있는 중금속에 의한 환경오염을 줄일 수 있고, 피스톤 로드의 제조 공정을 단순화 할 수 있다.Furthermore, by adopting a method of forcibly injecting a stainless pipe into the piston rod of the sensing device, it is possible to reduce environmental pollution by heavy metals that may be generated by special treatment of the conventional piston rod surface, and to simplify the manufacturing process of the piston rod. .
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