KR101491122B1

KR101491122B1 - Multifunction power transmission device Using MR fluid

Info

Publication number: KR101491122B1
Application number: KR20130086935A
Authority: KR
Inventors: 노명규; 김대연; 고철웅
Original assignee: 충남대학교산학협력단
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-02-10
Also published as: KR20150011678A

Abstract

본 발명은 동력 전달 장치에 관한 것으로서, 특히 엠알(MR) 유체를 이용하여 클러치와 브레이크 기능을 선택적으로 수행하거나 동시에 수행함으로써 동력을 단속하거나 전달할 수 있는 엠알 유체를 이용한 다기능 동력 전달 장치에 관한 것으로, 제1하우징과 제2하우징이 결합되어 내부에 공간이 형성된 하우징과 상기 제1하우징과 상기 제2하우징의 내부 공간면의 일정 부위에 코일이 감싸지며, 상기 제1하우징의 중심 부위에 설치된 베어링과 결합된 구동측과 연결된 제1회전축과 상기 제2하우징의 중심 부위에 설치된 베어링과 결합되며 상기 제1회전축의 일부를 감싸며, 상기 하우징의 내부에 설치되며, 상기 제1회전축과 상기 하우징과는 간극에 의해 비접촉 상태인 피동측과 연결된 제2회전축과 상기 간극에 엠알 유체가 채워진다.The present invention relates to a power transmission device, and more particularly, to a multifunctional power transmission device using an MC fluid capable of interrupting or transmitting power by selectively performing or simultaneously performing a clutch and a brake function using an MR fluid, A first housing and a second housing coupled to each other, a housing having a space formed therein, a coil wound around a predetermined portion of the inner space of the first housing and the second housing, A first rotary shaft connected to the coupled drive side and a bearing installed at a central portion of the second housing and surrounding a part of the first rotary shaft, the first rotary shaft being installed inside the housing, The second rotary shaft connected to the driven side in the non-contact state by the second rotary shaft and the gap are filled with the mille fluid.

Description

Technical Field [0001] The present invention relates to a multifunction power transmission device using MR fluid,

본 발명은 동력 전달 장치에 관한 것으로서, 특히 엠알(MR) 유체를 이용하여 클러치와 브레이크 기능을 선택적으로 수행하거나 동시에 수행함으로써 동력을 단속하거나 전달할 수 있는 엠알 유체를 이용한 다기능 동력 전달 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power transmission apparatus, and more particularly, to a multifunctional power transmission apparatus using an M fluid capable of interrupting or transmitting power by selectively performing or simultaneously performing a clutch and a brake function using an MR fluid.

일반적인 동력 전달 장치는 구동측의 동력을 피동측에 전달하는 것으로 이들 구동측과 피동측 사이에는 동력 전달을 단속하기 위한 클러치나 브레이크가 사용된다.A general power transmission device transmits power on the drive side to the driven side, and a clutch or brake is used between the drive side and the driven side for interrupting power transmission.

이러한 클러치나 브레이크 장치는 두 물체들간의 직접적인 접촉에 의해서 이루어지거나 이들 두 물체 사이에 점성을 가진 유체가 삽입되어 동력을 전달하는 형태를 띄게 되며, 이미 다양하게 개발되어 사용되고 있다.Such a clutch or braking device is formed by direct contact between two objects, or a viscous fluid is inserted between the two objects to transmit the power, and they have been variously developed and used.

한편, 점성을 가진 유체를 사용하는 경우에는 온도나 주위 환경의 영향에 의해서 점성이 변화되어 그 기능이 떨어지거나 너무 큰 점성으로 인하여 불필요한 에너지 손실이 발생하는 문제가 있다.On the other hand, when a fluid having a viscosity is used, there is a problem that unnecessary energy loss occurs due to a change in viscosity due to the influence of the temperature or the surrounding environment, resulting in a deterioration of its function or an excessively large viscosity.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 사용되는 유체의 점성을 자기장에 의해서 적절히 변화시킬 수 있는 엠알(MR) 유체가 개발되어 사용되고 있으나, 이러한 엠알(MR) 유체의 자기장에 의한 점성 변화를 이용하여 동력을 전달하거나 단속하기 위한 엠알 클러치 및 엠알 브레이크도 지금까지는 클러치 또는 브레이크와 같이 한가지 기능만을 수행하였다.In order to solve this problem, an MR (MR) fluid capable of appropriately changing the viscosity of a fluid used by a magnetic field has been developed and used. However, by using the viscosity change due to the magnetic field of the MR fluid, The clutches of the magnetic clutch and the magnetic brake for interrupting have hitherto performed only one function such as the clutch or the brake.

그러나, 산업이 발전함에 따라 하나의 장치로 클러치와 브레이크를 선택적으로 수행하거나 이들 두가지 기능을 동시에 수행할 필요성이 대두되었고, 이러한 복합적이며 다양한 기능을 수행하기 위한 새로운 개념의 동력 전달 장치의 개발이 요구되었다.
However, as the industry develops, there has been a need to selectively perform clutches and brakes with one device or perform both of these functions at the same time, and development of a new concept of power transmission device for performing such complex and diverse functions is required .

본 발명은 위와 같이 요구되는 복합적인 기능을 수행할 수 있는 새로운 개념의 다기능 동력 전달 장치에 관한 것으로서, 자기장 변화에 따라 엠알 유체의 점성 변화 위치를 선택적으로 함으로써 클러치 기능과 브레이크 기능을 선택적으로 수행할 수 있을 뿐아니라 동시에 수행할 수도 있는 엠알 유체를 이용한 다기능 동력 전달 장치를 제공하고자 한다.
The present invention relates to a novel multifunctional power transmission apparatus capable of performing a complex function as described above, and selectively performs a clutch function and a brake function by selectively changing a viscosity change position of an eclipse fluid according to a magnetic field change And to provide a multifunctional power transmission device using an M fluid which may be simultaneously performed.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 엠알 유체를 이용한 다기능 동력 전달 장치는, 제1하우징과 제2하우징이 결합되어 내부에 공간이 형성된 하우징과 상기 제1하우징과 상기 제2하우징의 내부 공간면의 일정 부위에 코일이 감싸지며, 상기 제1하우징의 중심 부위에 설치된 베어링과 결합된 구동측과 연결된 제1회전축과 상기 제2하우징의 중심 부위에 설치된 베어링과 결합되며 상기 제1회전축의 일부를 감싸며, 상기 하우징의 내부에 설치되며, 상기 제1회전축과 상기 하우징과는 간극에 의해 비접촉 상태인 피동측과 연결된 제2회전축과 상기 간극에 엠알 유체가 채워진다.According to another aspect of the present invention, there is provided a multifunctional power transmission apparatus using an MLE fluid, comprising: a housing having a first housing and a second housing coupled to each other and having a space therein; A first rotating shaft coupled to a driving side coupled to a bearing provided at a central portion of the first housing and a second rotating shaft coupled to a bearing provided at a central portion of the second housing, And a second rotation shaft connected to the driven side in a non-contact state by the gap between the first rotation shaft and the housing, and the gap is filled with the microfluid.

상기 간극은 반경 방향으로 제1회전축과 제2회전축 사이의 제1간극과, 제2회전축과 상기 하우징과의 제2간극과, 축 방향으로 상기 제1하우징과 제2회전축과의 제3간극과 제1회전축과 제2회전축의 제4간극과 제2회전축과 제2하우징과의 제5간극으로 이루어지며, 상기 제4간극은 제1간극과 제5간극에 비해서 5배보다 크다.The gap has a first gap between the first rotation shaft and the second rotation shaft in the radial direction, a second gap between the second rotation shaft and the housing, a third gap between the first housing and the second rotation shaft in the axial direction, A fourth gap between the first rotation shaft and the second rotation shaft, and a fifth gap between the second rotation shaft and the second housing, wherein the fourth gap is greater than five times the first gap and the fifth gap.

한편, 상기 제2하우징의 폭 부위는 비자성체로 이루어져 자속의 흐름이 발생하지 않는다.
On the other hand, the width of the second housing is made of a non-magnetic material, so that no magnetic flux flows.

본 발명에 따른 엠알 유체를 이용한 다기능 동력 전달 장치는 엠알유체의 점성 변화 위치를 바꿈으로서 클러치와 브레이크 역할을 선택적으로 수행할 수 있도록 할 뿐아니라, 이들을 점성 변화를 동시에 수행함으로써 두가지 기능을 함께 수행할 수 있다.The multifunctional power transmission apparatus using the fluid of the present invention can selectively perform the role of the clutch and the brake by changing the viscosity change position of the fluid of the fluid and simultaneously perform the two functions by performing the viscosity change .

또한, 이들 다기능을 수행하는 장치를 하나의 장치로 구현함으로써 각기 다른 기능의 동력 전달 장치를 구비하지 않아도 되어 비용을 절감할 수 있다.
Further, by implementing these multi-function devices as a single device, it is not necessary to provide a power transmission device having different functions, and the cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 개략도
도 2는 본 발명의 구동측 연결 클러치 작동 원리
도 3은 본 발명의 피동측 연결 브레이크 작동 원리
도 4은 본 발명의 외형도
도 5는 도4의 제1하우징 분해도 사시도1 is a schematic view of the present invention
Fig. 2 is a view showing the driving-
Fig. 3 is a graph showing the relationship of the driven-
Fig. 4 is an external view
Fig. 5 is an exploded perspective view of the first housing of Fig.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

여기서 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명과 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하며, 본 발명의 실시 형태는 당 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것어며, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 미도시 될 수 있다.Here, the same reference numerals are used for the same components, and detailed descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention are not repeated, and the embodiments of the present invention are not limited to the average knowledge And the like, the shape and size of the elements in the figures may be exaggerated or omitted for clarity of explanation.

본 발명의 일실시예에 따른 엠알 유체를 이용한 다기능 동력 전달 장치는 도1에 도시된 바와 같이, 제1하우징(101)과 제2하우징(102)이 결합되어 내부에 공간이 형성된 하우징(10)과 상기 제1하우징과 상기 제2하우징의 내부 공간면의 일정 부위에 코일(201)이 감싸지며, 상기 제1하우징의 중심 부위에 설치된 베어링(202)과 결합된 구동측과 연결된 제1회전축(20)과 상기 제2하우징의 중심 부위에 설치된 베어링(302)과 결합되며 상기 제1회전축의 일부를 감싸며, 상기 하우징의 내부에 설치되며, 상기 제1회전축과 상기 하우징과는 간극에 의해 비접촉 상태인 피동측과 연결된 제2회전축(30)과 상기 간극(50)에 엠알 유체(40)가 채워진다.1, a multifunctional power transmission apparatus using an MLE fluid according to an embodiment of the present invention includes a housing 10 in which a first housing 101 and a second housing 102 are coupled and a space is formed therein, And a first rotating shaft connected to a driving side coupled to a bearing provided on a central portion of the first housing, 20) and a bearing (302) provided at a central portion of the second housing and surrounds a part of the first rotation shaft and is installed inside the housing, and the first rotation shaft and the housing are in contact with each other The second rotary shaft 30 connected to the driven side and the gap 50 are filled with the mille fluid 40. [

상기 간극은 반경 방향으로 제1회전축과 제2회전축 사이의 제1간극(501)과, 제2회전축과 상기 하우징과의 제2간극(502)과, 축 방향으로 상기 제1하우징과 제2회전축과의 제3간극(503)과 제1회전축과 제2회전축의 제4간극(504)과 제2회전축과 제2하우징과의 제5간극(505)으로 이루어진다.The gap has a first gap (501) in the radial direction between the first rotary shaft and the second rotary shaft, a second gap (502) between the second rotary shaft and the housing, and a second gap A fourth gap 504 between the first rotation shaft and the second rotation shaft, and a fifth gap 505 between the second rotation shaft and the second housing.

한편, 상기 제2하우징의 폭 부위는 비자성체로 이루어진다.On the other hand, the width of the second housing is made of a non-magnetic material.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동측 동력을 피동측에 전달하기 위한 클러치 작동을 나타내고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피동측의 전달된 동력을 차단하기 위한 브레이크 작동을 나타내고 있다.Fig. 2 shows a clutch operation for transmitting the drive-side power to the driven side according to an embodiment of the present invention, and Fig. 3 shows a brake operation for blocking the transmitted power of the driven side according to another embodiment of the present invention Respectively.

도 2에서 보는 바와 같이, 상기 제1하우징의 내부 공간면에 감겨진 코일에 전류가 흐르게 되면, 코일 주위로 자기력이 발생되게 자력선이 상기 제1하우징과 제1회전축 및 제2회전축을 통하여 생성되게 된다.As shown in FIG. 2, when a current flows through the coil wound around the inner space of the first housing, magnetic lines of force are generated through the first housing, the first rotation shaft, and the second rotation shaft so that a magnetic force is generated around the coil. do.

자기력의 방향은 전류의 공급 방향에 따라 결정되어지나 여기서는 자기력의 방향은 아무런 영향이 없고, 단지 자기력이 발생됨으로 인해 상기 제1회전축과 제2회전축 사이의 상기 제1간극과 상기 제1하우징과 제2회전축 사이의 상기 제3간극에 있는 엠알 유체에 자속이 가해져 엠알 유체의 점성이 높게 변화되게 된다.The direction of the magnetic force is determined according to the direction of current supply but there is no influence of the direction of the magnetic force and only the magnetic gap between the first gap between the first rotation axis and the second rotation axis, The magnetic flux at the third gap between the two rotary shafts is applied to the magnetic fluid to change the viscosity of the magnetic fluid to a high degree.

이러한 점성 변화는 상기 제1하우징과 상기 제2회전축 및 상기 제1회전축과 상기 제2회전축의 결합을 견고히 하는 역할을 하게 되어, 제1회전축의 회전력이 제2회전축으로 전달되게 된다.Such a change in viscosity serves to firmly couple the first housing, the second rotation shaft, and the first rotation shaft to the second rotation shaft, so that the rotational force of the first rotation shaft is transmitted to the second rotation shaft.

한편, 하우징이 외부에 고정되어 있는 경우에는 제2회전축과 고정된 제1하우징의 연결이 견고히 되면 제1회전축의 회전력이 제2회전축에 전달되어지지만, 제2회전축의 회전력은 제1하우징에 의해서 방해를 받게 된다.When the housing is fixed to the outside, if the connection between the second rotation shaft and the fixed first housing is made firm, the rotational force of the first rotation shaft is transmitted to the second rotation shaft, but the rotational force of the second rotation shaft is transmitted to the first housing by the first housing I will be disturbed.

그러나, 제1회전축과 제2회전축 사이의 상기 제1간극의 폭에 의한 넓이가 제2회전축과 제1하우징과의 사이에 의한 제3간극의 넓이 보다 많이 크게 되면, 제1회전축이 제2회전축에 전달되는 회전력이 제2회전축과 제1하우징 사이의 방해력보다 크게 되어 제2회전축은 회전하게 된다.However, when the width due to the width of the first gap between the first rotation axis and the second rotation axis is larger than the width of the third gap between the second rotation axis and the first housing, the first rotation axis is larger than the second rotation axis The second rotary shaft rotates because the rotational force transmitted to the second rotary shaft is greater than the impeding force between the second rotary shaft and the first housing.

브레이크 작동을 위해서는 도3에서 보는 바와 같이, 상기 제1하우징의 내부 공간면에 감겨진 코일에 전류는 흐르지 않고, 상기 제2하우징에 감겨진 코일에 전류를 흐르게 되면, 코일 주위로 자기력이 발생되게 자력선이 상기 제2하우징과 제2하우진을 통하여 생성되게 된다.3, a current does not flow through the coil wound around the inner space of the first housing, and when a current flows through the coil wound around the second housing, a magnetic force is generated around the coil A magnetic force line is generated through the second housing and the second housing.

이렇게 되면, 앞에서 설명한 바와 유사하게 상기 제2하우징과 제2회전축 사이의 제5간극에 있는 엠알 유체의 점성 변화가 생겨, 제2회전축과 제2하우징이 연결되게 된다.In this case, a viscosity change of the fluid of the fluid in the fifth gap between the second housing and the second rotary shaft is generated, and the second rotary shaft and the second housing are connected to each other.

따라서, 하우징이 고정된 경우 제2회전축의 회전도 정지하게 되므로 브레이크 작용을 하게 되는 것이다.Therefore, when the housing is fixed, the rotation of the second rotation shaft is also stopped, so that the braking operation is performed.

한편, 자기력의 손실을 방지하기 위하여 제2하우징과 제2회전축 사이에서 생성되는 자력선을 통제할 필요가 있으며, 너무 넓은 영역에서 자력선이 발생되는 것을 방지하기 위하여 제2하우징의 폭방향 부위는 비자성체로 형성하게 되면, 제2회전축과 제2하우징 사이의 자력선은 도3에 표시된 바와 같이 제5간극을 가진 면에서만 발생되게 된다.In order to prevent the loss of the magnetic force, it is necessary to control the magnetic lines of force generated between the second housing and the second rotation shaft. In order to prevent magnetic lines from being generated in an excessively large area, The magnetic force lines between the second rotary shaft and the second housing are generated only on the surface having the fifth gap as shown in FIG.

또한, 제2회전축과 제2하우징에서 생성된 자력선이 제1회전축을 포함하여 형성되고 이로인해 제4간극에 채워진 엠알 유체의 점성 변화가 초래되면 제1회전축의 구동력이 브레이크되는 경우가 발생할 수 있어, 에너지 손실과 장비의 안정성에 문제가 발생될 수 있으므로 제1회전축과 제2회전축 사이의 제4간극을 제5간극에 비해 충분히 크게 하여 자력선의 흐름을 방지하여 제4간극에 채워진 엠알 유체의 점성 변화를 방지할 수 있다.In addition, when the magnetic force lines generated in the second rotation shaft and the second housing are formed to include the first rotation axis and the viscosity change of the fluid filled in the fourth gap is caused, the driving force of the first rotation axis may be broken A problem may arise in energy loss and stability of the equipment. Therefore, the fourth gap between the first rotation axis and the second rotation axis is made sufficiently larger than the fifth gap to prevent the flow of the magnetic force lines, so that the viscosity of the melt fluid filled in the fourth gap The change can be prevented.

이러한 간극의 크기는 제4간극의 크기가 제5간극의 크기보다 최소한 5배 이상은 되면 충분하다.The size of the gap is sufficient if the size of the fourth gap is at least five times larger than the size of the fifth gap.

또 다른 실시예로서 상기 하우징이 고정되지 않고 다른 동력원으로 부터 회전력을 전달받거나 하우징을 통하여 회전력을 전달하는 경우가 있을 수 있다.As another example, there may be a case where the housing is not fixed but receives rotational force from another power source or transmits rotational force through the housing.

즉, 다른 동력원으로 부터 하우징에 회전력이 전달되고 앞에서 설명한 바와 같이 제1하우징과 제2하우징의 코일에 전류가 흘려 엠알 유체의 점성을 변화시켜 하우징의 회전력이 제1회전축과 제2회전축에 선택적으로 전달되거나 동시에 전달되게 되면 상기 제1회전축과 제2회전축은 동시에 회전하거나 선택적으로 회전할 수도 있게 된다.That is, a rotational force is transmitted from the other power source to the housing, and current is supplied to the coils of the first housing and the second housing as described above to change the viscosity of the fluid, so that the rotational force of the housing is selectively transmitted to the first rotational shaft and the second rotational shaft The first rotation axis and the second rotation axis may be simultaneously rotated or selectively rotated.

또한, 제2하우징의 코일에 전류가 흘려 제5간극의 엠알 유체의 점성이 변화되어 하우징에 의한 회전력이 상기 제2회전축에 전달되어 질 때, 제2회전축에 추가적인 회전력이 필요한 경우에는 제1하우징의 코일에 전류를 흘려 제1회전축의 회전력을 제2회전축에 추가함으로써 제2회전축의 회전력 증대도 가능도 하다.In addition, when a current flows through the coil of the second housing to change the viscosity of the eccentric fluid of the fifth gap, and a rotational force by the housing is transmitted to the second rotational shaft, when additional rotational force is required for the second rotational shaft, It is also possible to increase the rotational force of the second rotating shaft by adding a rotating force of the first rotating shaft to the second rotating shaft.

이상과 같이 상기 제1회전축과 상기 제2회전축 및 상기 하우징의 고정 여부와 회전력의 전달 방향 등에 따라 회전력의 가감과 클러치 및 브레이크 기능등을 선택적으로 사용할 수 있으며, 이러한 선택은 제1하우징과 제2하우징의 코일에 흐르는 전류의 방향과 선택적 전류의 단속으로 가능하게 될 뿐아니라, 흐르는 전류의 세기를 조절함으로써 점성 변화값을 조절하여 전달력의 변화를 꾀할 수도 있다.As described above, depending on whether the first rotation shaft, the second rotation shaft, and the housing are fixed or the rotational force is transmitted, It is possible not only by the direction of the current flowing in the coil of the housing but also by the intermittence of the selective current, and by adjusting the intensity of the flowing current, the viscosity change value can be adjusted to change the transmission force.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 몇가지 실시예에 대한 설명을 하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하여, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로 부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예 및 전류의 세기 및 제어 등이 가능하고 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Embodiments and current intensity and control, and the like are possible and understandable.

따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

10 하우징
101 제1하우징 102 제2하우징
20 제1회전축 30 제2회전축
201,301 코일 202, 302 베어링
40 엠알 유체
50 간극
501 제1간극 502 제2간극 503 제3간극 504 제4간극 505 제5간극10 Housing
101 first housing 102 second housing
20 First rotation shaft 30 Second rotation shaft
201, 301 coils 202, 302 bearings
40 ml fluid
50 clearance
501 first gap 502 second gap 503 third gap 504 fourth gap 505 fifth gap

Claims

A housing having a first housing and a second housing coupled to each other and having a space therein;
A coil is wrapped around a certain portion of the inner space surface of the first housing and the second housing,
A first rotating shaft connected to a driving side coupled with a bearing provided at a central portion of the first housing;
A first rotating shaft coupled to a bearing provided at a central portion of the second housing and surrounding a part of the first rotating shaft, the first rotating shaft and the housing being connected to the driven side in a non- 2 rotating shafts;
The gap is filled with the mille fluid,
The gap has a first gap between the first rotation shaft and the second rotation shaft in the radial direction, a second gap between the second rotation shaft and the housing, a third gap between the first housing and the second rotation shaft in the axial direction, And a fourth gap between the first rotation shaft and the second rotation shaft, and a fifth gap between the second rotation shaft and the second housing.

delete

The method according to claim 1,
Wherein the fourth clearance is greater than five times the first clearance and the fifth clearance.

The method according to claim 1,
And the width of the second housing is made of a non-magnetic material.