KR101064732B1 - 다축제어형 하이브리드 능동마운트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 방향으로 가진되는 진동체에 의한 진동을 저감시키는 다축제어형 하이브리드 능동마운트에 관한 것으로, 전기유변(Electro-rheological :ER) 유체 또는 자기유변(Magneto-rheological :MR) 유체와 압전작동기의 특성을 사용한다. 본 발명에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트는 ER 또는 MR 유체가 전단유동 할 수 있도록 구성된 전단모드형 유변 유체 마운트 장치와 더불어 진동체 고정부와 상기 탄성지지부재 사이의 수용공간에 3개의 압전 작동기를 3방향으로 제공하고 능동 및 반능동 제어 알고리즘을 도입함으로써 3축의 다양한 방향에서 들어오는 넓은 주파수 영역의 미세 진동을 효과적으로 감쇄시키는 것을 특징으로 한다.

ER유체, MR유체, 압전작동기, 마운트, 진동, 감쇄

Description

다축제어형 하이브리드 능동마운트{Multi axis controllable hybrid active mount}

본 발명은 유변 유체와 압전작동기를 이용한 마운트 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 유변유체인 ER 또는 MR 유체에 전단유동이 발생하도록 하여 공진 영역의 진동을 저감하고 3개의 압전작동기를 작동하여 여러 방향에서 들어오는 넓은 주파수 영역의 미세진동을 저감하는 다축제어형 하이브리드 능동마운트에 관한 것이다.

본 발명은 유변 유체와 압전작동기를 이용한 마운트에 관한 것으로서, 상세하게는 유변유체인 ER 또는 MR 유체에 전단유동이 발생하도록 하여 공진 영역의 진동을 저감하고 3개의 압전작동기를 작동하여 여러 방향에서 들어오는 넓은 주파수 영역의 미세진동을 저감하는 다축제어형 하이브리드 능동마운트에 관한 것이다.

진동이 발생하는 기계시스템에서는 일반적으로 시스템에서 발생한 진동이 지지부로 전달되는 것을 방지하기 위해서 방진수단을 구비한 마운트가 사용된다. 종래의 고무 마운트 장치는 진동체를 고정하는 코어와 상기 코어에 고정되어 코어를 지지하는 고무와, 상기 고무의 하단에 고정되어 고무 마운트 장치를 지지하는 지지 구조물에 체결되는 고정판을 포함하여 구성된다. 고무 마운트 장치는 고무재료의 배합비와 제조방법 및 형상에 따라 특유한 정적 및 동적 특성을 가지게 된다. 고무 마운트 장치는 기계장비의 정하중과 고무 마운트의 강성으로부터 결정되는 공진 주파수의

이상의 주파수 영역부터 진동 감소 효과를 얻을 수 있다. 고무마운트 장치의 공진주파수 영역에서 진동감소효과를 크게하기 위하여 댐핑을 증가시키면, 공진주파수의

배 이상의 주파수 영역에서 진동감소효과가 저하되는 현상이 함께 발생한다는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 보완하기 위하여 다양한 연구들이 수행되어 왔으며, 대표적으로 ER/MR 유체 또는 압전작동기를 이용한 마운트 장치가 있다.

ER 유체와 MR 유체는 유동학적성질(점성, 가소성, 탄성)이 전기장 또는 자기장에 반응하여 가역적으로 변화할 수 있는 유체를 말하며 인가되는 전기장 또는 자기장의 세기가 높아지면 항복응력이 증가하여 외부의 운동에 저항할 수 있는 성질을 가진다. 이러한 ER/MR 유체는 우수한 제어성능과 함께 각종기계 시스템 설계의 단순화를 가져올 수 있어 조화감쇄기, 진동 절연시스템, 클러치, 브레이크, 마찰장치 그리고 로봇 팔 등 여러 기계장치에 응용되고 있다.

ER/MR 유체 마운트는 이러한 ER/MR 유체의 특성을 이용하여 가해지는 진동에 따라 전기장 또는 자기장 부하량을 조절하여 전달되는 진동을 감쇄시킨다. 공진주파수 영역 내에서는 진동 감쇄효과가 우수하나 비공진주파수 영역의 진동에 대해서는 진동 감쇄효과가 좋지 못하다.

그리고 압전작동기는 압전재료로 이루어져 있으며 재료 내에 전기장을 인가 하는 경우, 전극 양단에 전류 밀도가 증가하게 되고, 압전 재료내의 음전하는 양의 전극쪽으로, 양전하는 음의 전극쪽으로 끌리게 되며, 이로 인해 쌍극자간의 거리와 결정의 길이도 변하게 되고, 외부로 힘을 발생시키게 된다.이러한 압전작동기를 이용한 마운트는 압전작동기의 특징인 빠른 반응속도로 인해 높은 주파수 영역에서 우수한 진동 감쇄 성능을 보이나 저주파 공진영역에서는 진동감쇄 성능이 좋지 못하다 또한 최근 정밀 시스템은 더욱 향상된 진동 저감 특성을 요구하고 있음에도 불구하고 여러 방향에서 들어오는 미세 진동에 대해 효과적으로 대처할 수 있는 다축 마운트 기술이 아직 없는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 넓은 주파수 영역 그리고 여러 축방향에 대해서 진동을 감쇄하며, 작은 변위에도 효과적으로 진동을 감쇄하는 다축 제어 하이브리드 능동마운트 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 본 발명의 과제는 진동체 고정부와 하우징의 사이에 설치된 탄성지지부에 출몰이 가능한 로드가 형성된 3개 이상의 압전작동기가 상기 진동체 고정부의 둘레를 따라 설치되며,상기 압전작동기의 일측의 로드가 상기 진동체 고정부에 연결되고 상기 압전작동기의 타측은 상기 탄성지지부에 고정되며, 상기 하우징은 하부에 베이스에 고정시키기 위한 베이스 고정부를 가지며, 내부에 전기유변유체가 채워지고, 상기 진동체 고정부의 하부에 설치되며 수평면을 구비한 제1전극과, 상기 제1전극의 상부 또는 하부에 이격되어 설치되며 상기 제1전극의 수평면과 마주보는 수평면을 갖는 구조의 제2전극과, 상기 진동체 고정부와 수직방향으로 일체로 변위하는 구조를 가지며 상기 진동체의 수평방향 둘레에 형성된 제4전극과, 상기 제4전극의 외측에 이격되어 설치되며 상기 제4전극과 수평방향으로 마주보는 제5전극과, 상기 제1전극, 상기 제2전극, 상기 제4전극, 상기 제5전극 및 상기 압전작동기들을 선택적으로 제어하는 제어부를 포함하는 다축제어형 하이브리드 능동마운트에 의해 달성된다.

상기 과제를 달성하기 위해, 상기 진동체 고정부 및 상기 하우징 중에서 하나 이상에 가속도센서가 구비되고, 상기 제어부는 상기 가속도센서의 측정값을 입력받아서 상기 압전작동기, 상기 제1전극 및 상기 제2전극을 선택적으로 제어하는 제어신호를 산출할 수 있다.

또한 상기 제1전극과 상기 제2전극의 사이와 상기 제4전극과 상기 제5전극의 사이에는 평행 및 간격을 유지하기 위해 스페이서가 더 설치될 수 있다.

또한 상기 제2전극과 상기 제4전극은 링구조의 절연체에 고정될 수 있다.

또한 상기 제1전극은 상부 및 하부에 각각 수평면을 구비하며, 상기 제2전극은 상기 제1전극의 상부에 설치되고, 상기 제1전극의 하부에 이격되어 설치되며 상기 제1전극의 수평면과 마주보는 수평면을 갖는 구조의 제3전극이 더 형성될 수 있다.

또한 상기 본 발명의 과제는 진동체 고정부와 하우징의 사이에 설치된 탄성지지부에 출몰이 가능한 로드가 형성된 3개 이상의 압전작동기가 상기 진동체 고정부의 둘레를 따라 설치되며,상기 압전작동기의 일측의 로드가 상기 진동체 고정부에 연결되고 상기 압전작동기의 타측은 상기 탄성지지부에 고정되며, 상기 하우징은 하부에 베이스에 고정시키기 위한 베이스 고정부를 가지며, 내부에 자기유변유체가 채워지고, 상기 하우징의 내측에 원주상으로 배치되는 제1자성체와, 상기 제1자성체의 상부 및 하부로 각각 연장된 부분을 가지며 상기 제1자성체를 둘러싸는 제1플럭스가이드와, 상기 제1플럭스가이드의 외측에 형성된 제1코일과, 상기 진동체 고정부의 하부에 형성된 제2자성체와, 상기 제2자성체로부터 이격되어 상기 제2자성체를 수평방향에서 둘러싼 제2플럭스가이드와, 상기 제2플럭스가이드의 외측에 형성된 제2코일을 포함하고, 상기 압전작동기, 상기 제1코일 및 상기 제2코일을 선택적으로 제어하는 제어부를 포함하는 다축제어형 하이브리드 능동마운트에 의해서도 달성된다.

본 발명에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트는 3개의 압전 작동기를 구비하여 3축의 다양한 방향에서 들어오는 넓은 주파수 영역의 미세 진동을 효과적으로 감쇄시킨다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트의 단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트(이하 '능동마운트'라 함)는 진동하는 진동체가 고정되는 진동체 고정부(10)와 진동체 고정부(10)의 하부에서 진동체 고정부(10)를 감싸는 탄성지지부(20)와 탄성지지부(20)의 내부에 설치되는 복수의 압전작동기(30)와 탄성지지부(20)의 하부에서 탄성지지부(20)재를 지지하고 내부에 전기유변유체를 저장한 하우징(40)과 하우징(40)의 내부에 설치되는 복수의 전극들을 포함하여 구성된다.

진동체 고정부(10)는 상부의 돌출된 돌출부(11)에 진동체가 고정되며 하부는 역원추형으로 형성되고 하부의 단부에는 내측에 볼트의 결합을 위한 암나사가 형성된다.

탄성지지부(20)는 고무재질로서 대략 원추형이며 중앙에는 진동체 고정부(10)의 하부가 수용되는 진동체 고정부 수용홈(21)이 형성되고, 원주방향으로 대칭된 위치에 3개의 압전작동기 수용홈(24)이 중심을 항하여 경사지게 형성되며, 탄성지지부(20)의 하부에는 하우징(40)에 장착하여 고정하기 위해 고정판(26)이 형성된다.

압전작동기(30)는 실린더(31)와 실린더(31)로부터 출몰이 가능한 로드(32)로 구성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 로드(32)의 하부에는 복수의 압전소자(33)들이 각각 전극들(34)을 사이에 두고 적층되어 있고 실린더(31) 상부의 내측에는 로드(32)가 후퇴하도록 예압을 가하는 스프링(36)이 설치된다. 압전작동기(30)는 탄성지지부(20)의 압전작동기 수용홈(24)에 설치된다. 압전작동기(30)의 로드(32)의 끝은 진동체 고정부(10)의 하부에 고정되며 실린더(31)의 끝은 탄성지지부(20)수용홈에 고정된다. 따라서 압전작동기(30)는 로드(32)가 출몰시에 탄성지지부(20)에 대하여 상대적으로 진동체 고정부(10)를 밀거나 당기게 된다.

하우징(40)은 내부에 공간이 형성된 원통형이며 상부에는 탄성지지부(20)의 고정판(26)이 결합되며 하부에는 하우징(40)을 베이스에 고정시키는 베이스 고정부(42)가 형성된다. 하우징(40)의 내부에는 전기유변유체가 수용된다.

진동체 고정부(10)의 하단에는 상부 및 하부에 각각 수나사가 형성된 제1절연부(44)의 상부가 나사결합되며, 제1절연부(44)의 하부는 상부에 암나사가 형성된 결합부(46)가 형성되고 수평면인 원판의 형상을 갖는 제1전극(45)이 나사결합되어 고정된다.

제1전극(45)의 상면에는 3개 이상의 절연체인 스페이서들(48)이 원주상으로 대칭되게 고정되며, 하면에도 역시 3개 이상의 절연체인 스페이서들(49)이 원주상으로 대칭되게 고정된다. 제1전극(45)의 상면의 위로는 스페이서들(48)을 사이에 두고 수평면을 갖는 원판형상의 제2전극(50)이 제1전극(45)과 평행하게 배치되고, 제1전극(45)의 하면의 아래로는 스페이서들(49)을 사이에 두고 수평면을 갖는 원판형상의 제3전극(52)이 제1전극(45)과 평행하게 배치된다. 스페이서들(48, 49)은 제1전극(45)과 제2전극(50)의 사이의 간격 및 제1전극(45)과 제3전극(52)의 사이의 간격을 일정하게 유지시키며 동시에 각 전극들이 서로 수평이 되도록 유지시킨다. 제2전극(50)과 제3전극(52)은 각각 링구조인 절연체(54)의 상부 및 하부에 고정되며, 절연체(54)의 측방향 둘레에는 원주상으로 제4전극(56)이 고정된다. 제1전극(45)의 상부 및 하부 각각에 스페이서들(48, 49)을 3개 이상 설치한 것은 2개의 평면들의 사이에서 수평을 유지하기 위해서는 3개 이상의 스페이서가 필요하기 때문이다. 진동체 고정부(10)가 수평방향으로 움직이면 제1전극(45)이 수평방향으로 움직이고, 후술할 제4전극(56)에 형성된 스페이서들(59)에 의해 제2전극(50)과 제3전극(52)은 수평방향으로 이동하지 않고 제위치를 유지하기 때문에 제1전극(45)은 스페이서들(48, 49)에 의해 제2전극(50) 및 제3전극(52)과 평행을 유지하면서 수평방향 이동을 한다.

하우징(40)의 내측면에는 제2절연부(57)를 사이에 두고 원통형으로 제5전 극(58)이 설치된다. 제5전극(58)은 원주상으로 제4전극(56)과 마주보고 있다. 제4전극(56)의 둘레에는 제4전극(56)과 제5전극(58)의 사이의 간격을 일정하게 유지시키기 위해 3개 이상의 절연체인 스페이서들(59)이 원주상으로 대칭되게 고정된다. 진동체 고정부(10)가 수직방향으로 이동하면 제1전극(45)과 스페이서들(48, 49)에 의해 움직임이 제4전극(56)으로 전달되어 제4전극(56)도 역시 수직방향으로 이동한다.

도면에 도시되지는 않았지만 압전작동기(30)와 각각의 전극들에는 전류 또는 전압을 주기 위한 도선이 연결된다.

또한 도면에 도시되지는 않았지만 압전작동기(30)와 각각의 전극들로 전류 또는 전압의 공급을 제어하는 제어부를 갖는다.

탄성지지부(20)의 원주방향으로 대칭된 3방향에서 상향경사지게 설치된 압전작동기(30)는 진동체 고정부(10)에 x축, y축 및 z축의 방향의 힘을 작용할 수 있으며 따라서 진동체 고정부(10)가 받게되는 x축, y축 및 z축의 방향의 진동에 대하여 진동을 감쇄시키는 힘을 제공한다.

베이스에 수직한 방향으로 제2전극(50)과 제3전극(52)이 상하로 위치하고 그 가운데에 제1전극(45)이 위치하므로 제1전극(45), 제2전극(50) 및 제3전극(52)에 전압이 인가되어 전극들의 사이에 전기장이 발생하면 전극들 사이에 위치하는 전기유변유체의 전단모드에서의 항복응력이 증가되어 베이스에 수평한 방향의 진동을 감쇄시킨다.

또한 제4전극(56)과 제5전극(58)에 전압이 인가되어 전기장이 발생하면 제4전극(56)과 제5전극(58)의 사이에 위치하는 전기유변유체의 전단모드에서의 항복응력이 증가되어 베이스에 대하여 수직한 방향의 진동을 감쇄시킨다.

위 경우들에 있어서 전기장의 크기가 크면 전기유변유체의 항복응력 역시 더크게 증가되므로 감쇄력이 더욱 더 커지게 된다.

제1전극(45)과 제2전극(50), 제3전극(52)의 사이에는 스페이서가 설치되므로, 제1전극(45)은 베이스에 수평한 방향으로 미끄럼이동할 수 있으며 그렇기 때문에 전기유변유체의 전단모드의 점성증가에 의해 수평방향의 진동이 감쇄된다.

전극들의 사이에 설치되는 스페이서들은 전기유변유체가 가장 효과적으로 작동하는 간격으로 전극들의 사이의 간격을 유지시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 능동마운트 제어시스템을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 능동마운트의 제어시스템에서 진동체 고정부(10)는 진동체(1)의 하부에 고정되며, 진동체 고정부(10)의 상부 일측에는 제1가속도센서(62)가 장착되어 있다. 능동마운트의 하우징(40)의 하부의 베이스고정부(42)에는 제2가속도센서(64)가 장착되어 있다. 제1가속도센서(62) 및 제2가속도센서(64)는 모두 x,y,z의 3축방향의 가속도를 측정할 수 있다. 제1가속도센서(62) 및 제2가속도센서(64)는 측정된 가속도 값을 제어부(3)로 전달하기 위해 제어부에 연결된다.

제어부는 제1가속도센서(62) 및 제2가속도센서(64)의 측정값으로부터 적절한 제어입력을 구하여 압전작동기(30), 제1전극(45), 제2전극(50), 제3전극(52), 제4 전극(56) 및 제5전극(58)으로 능동마운트 제어를 위한 전류를 공급하거나 또는 전압을 인가한다.

예를 들면, 제1가속도센서(62)로부터 우측방향의 가속도가 감지되면, 우측방향의 진동이 발생한 것이므로, 이를 감쇄시키기 위하여 제어부는 압전작동기(30) 및 선택된 전극들의 작동을 다음과 같이 제어한다. 압전작동기(30)들의 합력이 진동체 고정부(10)에 좌측방향으로 힘을 가하도록 압전작동기(30)들이 작동된다. 즉 진동체 고정부(10)의 우측에 위치한 압전작동기(30)는 로드(32)가 전진하여 진동체 고정부(10)를 좌측으로 밀게 되며 진동체 고정부(10)의 좌측에 위치한 압전작동기(30)들은 로드(32)가 후퇴하여 진동체 고정부(10)를 좌측으로 잡아당긴다.

전기유변유체의 작동은 다음과 같다, 수평방향으로의 진동이 발생하였으므로, 베이스(2)에 수평한 방향의 진동을 감쇄시키도록 제1전극(45), 제2전극(50) 및 제3전극(52)에 전압차를 발생시켜서 전기장을 생성하기 위해 전압이 인가된다. 따라서 제1전극(45)과 제2전극(50)의 사이에 전압차가 발생하여 전기장이 생성되어 그 지점의 전기유변유체의 항복응력이 증가하게 되고, 제1전극(45)과 제3전극(52)의 사이에 전압차가 발생하여 전기장이 생성되어 그 지점의 전기유변유체의 항복응력이 증가하게 되어 결과적으로 진동체 고정부(10)의 하단에 고정된 제1전극(45)이 베이스(2)에 수평한 방향으로 진동하는 것은 그 지점의 전기유변유체의 전단모드의 전단저항에 의해 감쇄된다.

다른 예로서 진동체 고정부(10)의 제1가속도센서(62)가 베이스에 대하여 수직하향의 진동을 감지한 경우, 제어부는 이 진동을 감쇄시키기 위해 압전작동 기(30)들이 진동체고정부에 수직상향의 힘을 가해도록 한다. 즉 진동체 고정부(10)를 위로 밀어올리도록 압전작동기(30)들 모두가 로드(32)를 전진시킨다.

하우징(40) 내부의 전기유변유체는 제4전극(56) 및 제5전극(58)에 제어부에 의해 전압이 인가되면 제4전극(56) 및 제5전극(58)의 사이의 전기장이 발생하여 제4전극(56) 및 제5전극(58)의 사이에 위치한 전기유변유체의 항복응력이 증가한다. 그 결과 베이스에 수직방향으로 진동체 고정부(10)와 함께 변위하는 구조의 제4전극(56)이 수직하향으로 진동하는 것이 감쇄된다.

요약하면 제어부에 의한 압전작동기(30), 제1전극(45) 내지 제5전극(58)에 대한 제어방식은 압전작동기(30)는 진동체 고정부(10)의 변위를 감소시키는 방향으로 힘을 가하도록 제어되고 제1전극(45) 내지 제5전극(58)은 진동의 크기가 큰 경우 상대적으로 큰 전기장을 발생시키며 진동이 작은 경우 상대적으로 작은 전기장을 발생시키도록 제어된다. 구체적인 제어신호의 산출방법은 본 발명의 요지에 속하지 않으므로 설명을 생략한다.

위 설명한 작동방법은 제1가속도센서(62)의 측정값에 근거한 피드포워드 제어를 설명한 것이며, 제2가속도센서(64)의 측정값에 따른 피드백제어를 사용하는 것도 가능하며 동시에 제1가속도센서(62) 및 제2가속도센서(64)의 측정값들을 모두 이용하는 제어를 사용하는 것도 가능하다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 능동마운트의 다른 형태의 제어시스템을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 능동마운트의 다른 형태의 제어시스템은 도 4에 도시된 능동마운트 제어시스템과 다른 구성에 있어서는 동일하며 단지 진동감지수단으로서 가속도센서를 대신하여 힘감지센서(72, 74)를 사용한 점에 차이가 있다. 따라서 힘감지센서에 의해 감지된 힘의 값을 근거로 하여 제어부가 압전작동기 및 전극들을 선택적으로 제어하게 된다. 구체적인 구성에 대한 설명은 도 4의 능동마운트 제어시스템과 중복되므로 생략한다.

도 6 본 발명의 제2실시예에 따른 능동마운트를 도시한 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 능동마운트는 진동체 고정부(110), 탄성지지부(120), 압전작동기(130) 및 하우징(140)을 구성으로 갖는 점은 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예와 유사하다. 다만 하우징(140)에 수용되는 유체가 자기유변유체이고 따라서 자기유변유체에 자기장을 가하기 위해 플럭스가이드 및 코일들이 형성되는 점에서 차이가 있다.

진동체 고정부(110), 탄성지지부(120) 및 압전작동기(130)의 구성에 대한 설명은 이전의 실시예와 중복되므로 기재를 생략한다.

하우징(140)의 내부에는 자기유변유체가 수용된다. 하우징(140)의 내측면에는 원주상의 제1자기차폐부(150)를 사이에 두고 원주상으로 감겨진 제1코일(152)이 형성된다.

제1코일(152)의 내측으로는 원주의 형상을 가지며 반경방향의 단면이 'ㄷ'자형인 제1플럭스가이드(154)가 설치된다.

제1플럭스가이드(154)의 내측에는 링구조의 제1자성체(156)가 배치된다. 제1자성체(156)의 상면 및 하면에는 각각 3개 이상의 절연체인 스페이서들(148)이 원주상으로 대칭되게 고정된다. 제1자성체(156)의 상면의 스페이서들은 제1플럭스가 이드(154)의 상부에 접하고 제1자성체(156)의 하면의 스페이서들은 제1플럭스가이드(154)의 하부에 접하여 제1자성체(156)와 제1플럭스가이드(154)의 수직방향의 간격을 일정하게 유지시킨다.

진동체 고정부(110)의 하단에는 절연체(144)를 매개로 하여 제2자성체(166)가 고정된다. 구체적으로 도시하지는 않았지만 진동체 고정부(110) 하단에 전열체(144)의 상부가 나사결합하고 절연체(144)의 하부에 제2자성체(166)가 나사결합한다.

제2자성체(166)의 외측 둘레에는 제2자성체(166)를 원주상으로 둘러싸도록 제2플럭스가이드(164) 및 제2코일(162)이 형성된다. 원주의 형상이며 반경방향으로 'ㄷ'자형 단면을 갖는 제2자기차폐부(160)는 제2플럭스가이드(164)와 제2코일(162)을 감싸고 있으며, 전술한 제1자성체(156)의 내측에 고정되어 있다. 따라서 제1자성체(156), 제2플럭스가이드(164), 제2코일(162) 및 제2자기차폐부(160)는 일체로 고정된다. 제2자성체(166)의 둘레에는 제2자성체(166)와 제2플럭스가이드(164)의 사이의 간격을 일정하게 유지시키기 위해 3개 이상의 절연체인 스페이서들(169)이 원주상으로 대칭되게 고정된다.

본 발명의 제2실시예에 따른 능동마운트의 자기유변유체의 작동은 다음과 같다.

제1코일(152)에 전류가 흐르게 되면, 제1플럭스가이드(154)와 제1자성체(156)에 의해 제1플럭스가이드(154)의 'ㄷ'자형 단면과 제1자성체(156)를 통과하는 원형의 자기장이 발생한다. 따라서 제1자성체(156)의 위쪽과 아래쪽에 위치한 자기유변유체에는 베이스에 수직한 방향으로 자기장이 작용한다. 따라서 수직방향으로 제1자성체(156)와 제1플럭스가이드(154)의 사이에 위치하는 자기유변유체는 베이스에 수평한 방향의 전단모드에서의 항복응력이 증가된다. 따라서 제1코일(152)에 전류를 흘려주면 제1자성체(156)와 제1플럭스가이드(154)의 사이의 자기유변유체에 의해 베이스에 대하여 수평한 방향으로의 진동이 감쇄된다.

제2코일(162)에 전류가 흐르게 되면, 제2자성체(166)와 제2플럭스가이드(164)를 통과하면서 제2자성체(166)와 제2플럭스가이드(164)의 사이를 선회하는 원형의 자기장이 발생한다. 따라서 제2플럭스가이드(164)와 제2자성체(166)의 사이에 위치하는 자기유변유체는 베이스에 대하여 수평한 방향으로 자기장이 작용한다. 따라서 수평방향으로 제2자성체(166)와 제2플럭스가이드(164)의 사이에 위치하는 자기유변유체는 베이스에 수직한 방향의 전단모드에서의 항복응력이 증가된다. 즉 제2코일(162)에 전류를 흘려주면 제2자성체(166)와 제2플럭스가이드(164)의 사이의 자기유변유체에 의해 베이스에 대하여 수직한 방향으로의 진동이 감쇄된다.

본 발명의 제2실시예에 따른 능동마운트에서 압전작동기(130)의 작동 및 효과는 제1실시예에 따른 능동마운트의 압전작동기(130)와 동일하다.

본 발명의 제1실시예에서는 스페이서를 제1전극(45)의 상부 및 하부에 고정하고 제4전극(56)에 고정하였으나, 스페이서는 제1전극(45)을 대신하여 제2전극(50) 또는 제3전극(52)에 고정되는 것도 가능하며 제4전극(56)을 대신하여 제5전극(58)에 고정되는 것도 가능하다. 즉 스페이서는 마주보는 2개의 전극들의 사이의 간격을 유지시키기 위해 마주보는 전극들 중의 어느 하나에 고정되는 조건을 만족하는 한 어느 전극에 고정되어도 무방하다. 스페이서를 고정하는 위치에 대한 상기 조건은 제2실시예에 따른 능동마운트에서도 동일하게 적용된다.

또한 제1전극(45)과 제2전극(50)의 사이 그리고 제1전극(45)과 제3전극(52)의 사이에 모두에 전압차를 발생시키는 방식을 사용할 수도 있고, 제1전극(45)과 제2전극(50)의 사이 또는 제1전극(45)과 제3전극(52)의 사이에만 전압차를 발생시키는 방식을 사용할 수도 있다. 즉 제1전극(45)과 제2전극(50)의 사이의 전기유변유체층 및 제1전극(45)과 제3전극(52)의 사이의 전기유변유체층 모두를 진동감쇄에 사용할 수도 있고 그 중에서 하나의 전기유변유체층만을 진동감쇄에 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 능동마운트에서 전기유변유체 또는 자기유변유체의 항복응력 또는 점성을 제어하는 것은 '능동적 특징'이지만 외력을 가하여 적극적으로 진동을 감쇄하지 않고 단지 '감쇄력'만을 제공하는 것이기 때문에 '반능동 제어'로 볼 수있다.

본 발명에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트는 전기유변유체 또는 자기유변유체는 전단모드에서의 전단유동의 특성을 이용한다.

본 발명에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트에서 진동이 발생하면 진동체 고정부(10)로 진동이 전달되고 탄성지지부(20)가 신축하면서 이로 인해 전극이 운동을 하게 되며 이때 각 전극사이에 채워진 전기유동유체는 전단 유동을 하게 된다. 또한 진동체 고정부(10)에 부착된 진동체 고정부(10) 가속도센서와 하우징에 부착된 하우징(40) 가속도센서에서 출력되는 가속도 신호에 의해 가속도센서에 의한 제어부는 수학적 처리에 의해 필요한 전압을 산출해 내고 각 전극들에 전압을 각각 가하면 제 1 전극과 제 2 전극, 제 1전극과 제 3 전극, 제 4 전극과 제 5 전극 사이에 전기장이 형성되어 전기 유동유체의 점성이 변화하고 유동저항도 변화하여 진동 감쇄력이 변하게 된다. 동시에 제어부에서 수학적 처리에 의해 산출된 전압이 압전작동기(30)에 가해지면 압전작동기(30) 내부의 압전재료의 길이가 변하게 되어 진동을 상쇄시키는 힘을 발생하게 되어 진동을 감쇄시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트의 분해사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예인 다축제어형 하이브리드 능동마운트에 사용된 압전작동기의 구조를 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트 제어시스템을 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트의 다른 형태의 제어시스템을 도시한 도면이다.

도 6 본 발명의 제2실시예에 따른 다축제어형 하이브리드 능동마운트를 도시한 단면도이다.

Claims (6)

1. 진동체 고정부와 하우징의 사이에 설치된 탄성지지부에 출몰이 가능한 로드가 형성된 3개의 압전작동기가 상기 진동체 고정부의 둘레를 따라 설치되며,상기 압전작동기의 일측의 로드가 상기 진동체 고정부에 연결되고 상기 압전작동기의 타측은 상기 탄성지지부에 고정되며,

   상기 하우징은 하부에 베이스에 고정시키기 위한 베이스 고정부를 가지며, 내부에 전기유변유체가 채워지고,

   상기 진동체 고정부의 하부에 설치되며 수평면을 구비한 제1전극;

   상기 제1전극의 상부 또는 하부에 이격되어 설치되며 상기 제1전극의 수평면과 마주보는 수평면을 갖는 구조의 제2전극;

   상기 진동체 고정부와 수직방향으로 일체로 변위하는 구조를 가지며 상기 진동체의 수평방향 둘레에 형성된 제4전극;

   상기 제4전극의 외측에 이격되어 설치되며 상기 제4전극과 수평방향으로 마주보는 제5전극;

   상기 제1전극, 상기 제2전극, 상기 제4전극, 상기 제5전극 및 상기 압전작동기들을 선택적으로 제어하는 제어부를 포함하는 다축제어형 하이브리드 능동마운트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 진동체 고정부와 상기 하우징에, 또는 상기 진동체 고정부와 상기 하우징 중에서 어느 하나에 가속도센서가 구비되고, 상기 제어부는 상기 가속도센서의 측정값을 입력받아서 상기 압전작동기, 상기 제1전극 및 상기 제2전극을 선택적으로 제어하는 제어신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 다축제어형 하이브리드 능동마운트.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1전극과 상기 제2전극의 사이와 상기 제4전극과 상기 제5전극의 사이에는 평행 및 간격을 유지하기 위해 스페이서가 더 설치된 것을 특징으로 하는 다축제어형 하이브리드 능동마운트.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제2전극과 상기 제4전극은 링구조의 절연체에 고정된 것을 특징으로 하는 다축제어형 하이브리드 능동마운트.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제1전극은 상부 및 하부에 각각 수평면을 구비하며,

   상기 제2전극은 상기 제1전극의 상부에 설치되고,

   상기 제1전극의 하부에 이격되어 설치되며 상기 제1전극의 수평면과 마주보는 수평면을 갖는 구조의 제3전극이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 다축제어형 하이브리드 능동마운트.
6. 진동체 고정부와 하우징의 사이에 설치된 탄성지지부에 출몰이 가능한 로드가 형성된 3개의 압전작동기가 상기 진동체 고정부의 둘레를 따라 설치되며,상기 압전작동기의 일측의 로드가 상기 진동체 고정부에 연결되고 상기 압전작동기의 타측은 상기 탄성지지부에 고정되며,

   상기 하우징은 하부에 베이스에 고정시키기 위한 베이스 고정부를 가지며, 내부에 자기유변유체가 채워지고,

   상기 하우징의 내측에 원주상으로 배치되는 제1자성체;

   상기 제1자성체의 상부 및 하부로 각각 연장된 부분을 가지며 상기 제1자성체를 둘러싸는 제1플럭스가이드;

   상기 제1플럭스가이드의 외측에 형성된 제1코일;

   상기 진동체 고정부의 하부에 형성된 제2자성체;

   상기 제2자성체로부터 이격되어 상기 제2자성체를 수평방향에서 둘러싼 제2플럭스가이드;

   상기 제2플럭스가이드의 외측에 형성된 제2코일을 포함하고,

   상기 압전작동기, 상기 제1코일 및 상기 제2코일을 선택적으로 제어하는 제어부를 포함하는 다축제어형 하이브리드 능동마운트.

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