KR101557909B1

KR101557909B1 - 자기 유변 댐핑 조립체

Info

Publication number: KR101557909B1
Application number: KR1020137033577A
Authority: KR
Inventors: 토마스 볼프강 넬; 로버트 티. 포이스터; 프레데릭 베일리; 구이 테시어
Original assignee: 베이징웨스트 인더스트리즈 코포레이션 리미티드
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2015-10-06
Also published as: EP2710277A1; ES2626458T3; CN103534508A; CN103534508B; PL2710277T3; KR20140030262A; US20140076676A1; JP5624688B2; JP2014517225A; WO2012155394A1; US9004243B2; MX336175B; EP2710277B1; MX2013013378A; EP2710277A4

Abstract

본 발명은 코어(38)를 한정하는 피스톤(28)을 구비하는 자기 유변 댐핑 조립체를 제공한다. 한 쌍의 전자석(46)은 코어(38) 주위에 이격 배치되고 자속을 선택적으로 발생시키기 위해 제어 장치(48)에 연결된다. 한 쌍의 영구 자석(52)은 전자석(46) 주위에 배치되고 폴 세그먼트(54;154;56;156)가 이들 영구 자석 사이에 배치된다. 자기 유변 유체(26)가 이송되는 메인 갭(74)이 피스톤(28)을 통해 연장한다. 자석들에 의해 발생한 자속은 메인 갭(74)의 유체의 점도를 조절하여 조립체의 댑핑력을 제어한다. 제어 장치(48)는 메인 갭(74)을 가로질러 영구 자석(52)으로부터 발생하는 자속을 제거하기 위한 오프 작동 상태를 한정한다. 코어(38) 및 폴 세그먼트(54;154;56;156)는 조립체가 오프 작동 상태에 놓여 있을 때, 메인 갭(74)을 가로질러 자속이 누설되는 것을 방지하기 위해 전자석들(46) 사이에서 축방향으로 연장하고 코어(38)와 내부 폴 세그먼트(56) 사이에서 방사상으로 연장하는 폐쇄 보조 갭(80)을 한정한다.

Description

자기 유변 댐핑 조립체{MAGNETO-RHEOLOGICAL DAMPING ASSEMBLY}

본 발명은 자기 유변 댐핑 조립체에 관한 것이다.

자기 유변(Magneto-rheological: MR) 댐핑 조립체는 당업계에 잘 알려져 있다. 이러한 장치는 충격 흡수 장치(shock absorbers)의 형태 및 기타 다른 이동 또는 진동 댐핑 구조물(motion or vibration damping structures)의 형태로 된 차량 서스펜션 시스템으로 자동차 분야에서 공지되어 있다. MR 댐퍼는 충분한 세기의 자기장에 노출될 때, 농화 거동(thickening behavior)(유동성 변화: rheology change)을 나타내는 자기 유변 유체 또는 MR 유체를 이용한다. MR 유체가 노출되는 자기장 세기가 클수록 유체의 점도는 높아지고 상기 장치의 댐핑력(damping force)이 커진다.

한 가지 댐핑 조립체가 미국 공개특허출원 제2010/0089711호(이하는, '711 출원이라 함)에 도시되어 있다. '711 출원은 압축 단부(compression end) 및 리바운드 단부(rebound end)를 형성하는 축을 따라 연장하는 피스톤을 개시하고 있다. 자속(magnetic flux)을 선택적으로 발생시키는 코어(core) 주위에 환상(環狀) 형태로 배치되어 이 코어와 결합한다. MR 댐핑 조립체의 댐핑력은 전자석에 공급되는 전류의 기능이다. 전자석에 전류가 흐르지 않을 때, 바람직한 댐핑 수준을 제공하고 상기 장치에서 필요한 작동 전류를 감소시키기 위해서는, 자속을 발생시키기 위한 전자석 주위에 영구자석이 환상 형태로 배치된다. 축방향으로 상호 이격 배치되는 다수개의 전자석을 구비하는 것은 당업계에 공지되어 있다. 한 가지 댐핑 조립체가 미국 특허 제6,419,057호(이하는, '057 특허'라 함)에 개시되어 있다. '057 특허는 폴 세그먼트(pole segment), 즉 전자석과 영구자석으로부터의 자속을 집중시키기 위해 높은 자기 투자율(magnetic permeability)을 갖는 물질로 구성되고 영구자석 사이에 축방향으로 배치되는 영역을 추가로 개시하고 있다.

'711 출원은 피스톤의 압축 단부와 리바운드 단부 사이에 축방향으로 연장하고 피스톤을 통해 MR 유체를 이송하기 위한 폴 세그먼트에 인접 배치되는 메인 갭(main gap)을 추가로 개시하고 있다. 자석으로부터의 자속은 메인 갭에서 유체의 점도를 변화시켜 조립체의 댐핑력을 제어한다. '711 출원은 전자석에 의해 발생되는 자속을 제어하기 위한 제어 장치를 개시하고 있다. 이 제어 장치는 메인 갭을 가로질러 영구자석으로부터 발생되는 자속을 제거하여 낮은 댐핑력을 달성하기 위해 전자석을 통해 음전류를 인가하기 위한 오프 작동 상태(off operating state)를 한정한다.

또한, '711 출원은 높은 자기저항(magnetic reluctance) 영역을 제공하기 위해 피스톤의 코어 보다 낮은 자기 투자율을 갖는 물질로 이루어진 보조 갭(auxiliary gap)을 개시하고 있다. 이것은, 만약 보조 갭 없다면, 자속이 메인 갭을 가로질러 이동하는 것이 바람직할 경우(상기 장치가 오프 작동 상태에 있지 않을 경우), 대부분의 자속이 메인 갭을 가로질러 통과하기 보다는 코어 내부에서 단락되어 바람직하지 못한 작은 댐핑력을 달성하게 될 것이기 때문에, 설계의 필수 요소이다.

종래기술의 확인된 문제점은 보조 갭의 위치로 인해 메인 갭을 가로지르는 자속의 충분한 제거가 메인 갭을 가로질러 영구자석으로부터 발생하는 자속의 누설로 인하여 오프 작동 상태에서 달성되지 못한다는 점이다. 이것은 특히, 조립체가 오프 작동 상태에 있을 때, 바람직하지 못한 높은 댐핑력이 초래되고 조립중에 메인 갭을 통해 MR 조립체를 유체로 채우는 것을 방해하기 때문에 문제가 된다.

본 발명의 목적은 피스톤 코어와 내부 폴 세그먼트가 환상의 형태를 갖고 전자석들 사이에서 축방향으로 연장하며 피스톤 코어와 내부 폴 세그먼트 사이에서 방사상 방향으로 연장하는 폐쇄 보조 갭을 한정하는 자기 유변 댐핑 조립체를 제공하는 데 있다.

자석들 사이에 있는 보조 갭의 내부 위치로 인해, 조립체가 오프 작동 상태에 놓여 있을 때, 메인 갭에서 영구자석으로부터 발생한 자속이 완전하게 제거된다. 메인 갭을 가로지르는 자속의 완전한 제거로 인해, 조립체는 조립 중에 메인 갭을 통해 유체로 충전될 수 있다. 또한, 조립체가 오프 작동 상태에 놓여 있을 때, 보다 낮은 최소 댐핑력이 달성될 수 있다. MR 장치와 관련한 중요한 특성은 최소 댐핑력(오프 작동 상태에서)에 의해 분할되는 장치에 의해 발생되는 최대 댐핑력으로 정의되는 "턴업 비율(turn-up ratio)"로 알려져 있다. 일반적으로, 댐핑력의 넓은 범위 내에서 댐퍼에 변동이 일어날 수 있도록 높은 턴업 비율을 갖는 것이 바람직하다. 메인 갭을 가로지르는 자속의 완전한 제거가 달성되기 때문에, 본 발명은 종래기술에 비해 더 높은 턴업 비율을 제공한다. 더욱이, 보조 갭이 자석들, 코어와 풀 세그먼트 사이에 위치하기 때문에, 이 보조 갭은 조립체의 댐핑 범위에 해당하는 서로 다른 방사상 길이로 용이하게 형성될 수 있다. 이것은 조절된 댐핑 범위를 갖는 조립체가 다양한 댐핑 목적을 위해 용이하게 제조될 수 있기 때문에 바람직하다.

본 발명 및 그 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 통해 보다 용이하게 이해될 것이다:
도 1은 자기 유변 댐핑 조립체의 측면도이다;
도 2는 폴 세그먼트, 영구자석 및 피스톤 로드의 사시도이다.
도 3은 제어 장치와 전자석 구성을 나타낸 개략도이다;
도 4는 제 2 실시예의 측면 부분 사시도이다;
도 5는 제어 장치가 오프 작동 상태에 놓여 있을 때, 자기 유변 댐핑 조립체의 측면도이다;
도 6은 제어 장치가 페일-펌(fail firm) 오프 작동 상태에 놓여 있을 때, 자기 유변 댐핑 조립체의 측면도이다;
도 7은 제어 장치가 온 작동 상태에 놓여 있을 때, 자기 유변 댐핑 조립체의 측면도이다;
도 8은 자기 유변 댐핑 조립체의 자속 밀도 대 전류 특성을 나타낸 그래프이다.

도면을 참조하면, 동일한 참조부호는 여러 개의 도를 통해 해당 구성요소를 나타내고, 자기 유변 댐핑 조립체(20)가 도시된다.

조립체(20)는 축 A를 따라 연장하고 자기 유변 유체(26)를 담고 있는 개방 내부(24)를 제공하는 원통형 하우징(22)을 구비하고 있다. 원통형 피스톤(28)은 하우징(22)의 개방 내부(24)에 활주 가능하게 배치된다. 피스톤(28)과 하우징(22)은 다른 단면 형상을 가질 수 있지만 상호 대응하고 및 보완되어야 한다는 것을 이해해야 한다. 피스톤(28)은 압축 단부(30) 및 리바운드 단부(32)를 가지며, 하우징(22)은 피스톤(28)의 압축 단부(30) 측에서 압축 챔버(compression chamber)(34)를 한정하고 피스톤(28)의 리바운드 단부(32) 측에서 리바운드 챔버(rebound chamber)(36)를 한정한다.

피스톤(28)은 스틸 재질의 원통형 코어(steel cylindrical shaped core)(38)를 한정한다. 코어(38)는 다른 재질로 구성될 수도 있으나, 선택된 재질은 자속이 이동하는 저 자기저항 경로(low reluctance path)를 제공하기 위해 높은 자기 투자율을 지니고 있어야 한다는 것을 이해해야 한다. 보어(42)를 갖는 피스톤 로드(40)는 피스톤 (28)의 리바운드 단부(32) 상에서 피스톤 코어(38)로부터 축방향으로 연장한다. 축방향으로 이격 배치된 한 쌍의 그루브(44)가 코어(38) 주위에 환상(環狀)으로 연장한다. 자속을 선택적으로 발생시키기 위해 각각의 그루브(44)에 배치된다. 전자석(46)은 전자석(46)에 의해 발생되는 자속을 제어하기 위해 피스톤 로드(40)의 보어(42)를 통해 연장하는 다수개의 와이어(50)를 통해 제어 장치(48)에 전기적으로 연결된다. 또한, 영구자석(52, 152)은 자속을 발생시키기 위해 각각의 전자석(46) 주위에 환상으로 배치된다.

한 쌍의 스틸 재질의 외부 폴 세그먼트(54, 154) 및 내부 폴 세그먼트(56, 156)는 코어(38) 주위에 배치되되, 이 외부 폴 세그먼트(54, 154)는 축방향으로 상호 이격 배치되고, 내부 폴 세그먼트(56, 156)는 외부 폴 세그먼트 사이에 축방향으로 배치된다. 코어(38)와 같이, 폴 세그먼트(54, 154, 56, 156)는 높은 자기 투자율로 인해 스틸로 구성되어 자석으로부터 발생하는 자속이 이동하는 저 자기저항 경로를 제공함으로써 피스톤(28)에서 바람직한 자기 회로를 형성하게 된다. 폴 세그먼트(54, 154, 56, 156)는 기타 다른 재질로 구성될 수도 있으나 높은 자기 투자율을 지니고 있어야 한다는 것을 이해해야 한다.

제 1 실시예에서, 폴 세그먼트(54, 56) 및 영구 자석(52)은 각각 별개의 링 형상의 부품이다. 피스톤(28) 조립 중에, 폴 세그먼트(54, 56) 및 영구 자석(52)은, 각각의 영구 자석(52)이 폴 공간(58)에서 내부 폴 세그먼트(56)와, 외부 폴 세그먼트들(54) 중 하나 사이에 개재되도록, 차례로 코어(38) 상에서 활주 이동한다.

제조를 위해 실현가능성이 더 높은 도 4에 도시된 바와 같은 제 2 실시예에서, 외부 폴 세그먼트(154)와, 내부 폴 세그먼트(156)는 단일의 일체형 폴 실린더(single integral pole cylinder)(60)에 의해 한정된다. 다수 개의 웹(webs)(66)에 의해 원주방향으로 상호 이격 배치되는 4 개의 제 1 및 제 2 세트의 방사상 슬롯(62, 64)이 실린더 내부에서 가공처리되고, 각 세트의 슬롯(62, 64)은 전자석들(46) 중 하나와 축방향으로 정렬 배치된다. 본 실시예에서, 각각의 영구 자석(152)은 4 개의 자석 세그먼트(68)로 구성되고 이 각각의 자석 세그먼트(68)는 폴 실린더(60)의 방사상 슬롯(62, 64) 중 하나에 배치된다. 또한, 폴 실린더(60)는 축방향으로 상호 정렬 배치되는 두 개의 웹(66)에서 실린더를 따라 축방향으로 연장하는 바이패스 그루브(by-pass groove)(70)를 한정한다. 이 바이패스 그루브(70)의 목적은 피스톤(28)이 하우징(22) 내에서 저속으로 활주 이동할 때, 유체가 통과하는 무자속 영역(magnetic flux free zone)을 제공하기 위한 것이다. 피스톤 조립 중, 자석 세그먼트(68)는 슬롯(62, 64)에 내장된다. 자석 세그먼트(68)가 자화처리되는 것을 피하기 위해, 자석 세그먼트(68)는 슬롯에 내장되기 이전에는 자화처리 되지 않고 슬롯에 내장된 이후에 자화처리된다. 그런 다음, 폴 실린더(60)를 코어(38) 상에 억지끼워 맞춤식으로 결합한다.

피스톤(28)은 폴 세그먼트(54, 154, 56, 156) 주위에 환상으로 배치되되 이들 폴 세그먼트(54, 154, 56, 156)로부터 방사상으로 이격 배치되어 피스톤(28)이 하우징(22) 내에서 활주 이동할 때, 자기 유변 유체(26)가 이동하는 메인 갭(74)을 한정하는 스틸 재질의 자속링(72)을 추가로 구비하고 있다. 코어(38) 및 폴 세그먼트(54, 154, 56, 156)와 같이, 자속링(72)은 자속이 이동하는 저 자기저항 경로를 제공하기 위해 스틸 재질로 구성된다. 자속링(72)이 고 자기 투자율을 갖는 다른 재질로 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 메인 갭(74)을 가로질러 통과하는, 자석에서 발생된 자속으로 인해 자기 유변 유체(26)의 점도가 상승한다. 피스톤(28)의 이동에 대항하여 부과된 댐핑력은 유체의 점도에 의존함으로써, 유체의 점도가 증가함에 따라 댐핑력이 증가하고 유체의 점도가 감소함에 따라 댐핑력이 감소하게 된다. 유체의 점도는 메인 갭(74)에서 유체에 작용하는 자석(46, 52, 152)에서 발생된 자속을 제어함으로써 변화시킬 수 있다. 메인 갭이 서로 다른 댐핑 특성을 제공하기 위해 다양한 방사상 길이를 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다.

피스톤(28)은 피스톤 코어(38), 자속링(72) 및 피스톤 로드(40)와 결합하는 알루미늄 단부 플레이트(76)를 추가로 구비하고 있다. 단부 플레이트(76)의 목적은 부품들을 제 위치에 고정하기 위한 것이다. 단부 플레이트(76)는 비자성 알루미늄 재질(non-magnetic aluminum material)로 구성되기 때문에, 피스톤(28)에서 나오는 자속을 제한한다. 단부 플레이트(76)가 저 자기 투자율을 갖는 다른 재질로 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 각각의 단부 플레이트(76)는 외부 폴 세그먼트(54)와 자속링(72) 사이에 방사상으로 배치되고 메인 갭(74)과 정렬 배치되어 메인 갭(74)과 하우징(22) 사이에서 유체가 이동되는 개구부(78)를 구비한다.

도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제어 장치(48)는 오프 작동 상태, 페일-펌(fail firm) 작동 상태 및 온 작동 상태를 한정하고, 이 모든 상태는 피스톤(28)을 통해 지향하는 자속의 경로와 양을 제어한다. 오프 작동 상태가 활성화되면, 전자석을 통해 음전류가 인가되어 메인 갭(74)을 가로질러 영구 자석(52, 152)으로부터 발생한 자속이 제거됨으로써 최소 댐핑력을 달성하게 된다. 페일-펌 작동 상태가 선택되면, 전자석(46)을 통해 전류가 인가되지 않아 영구 자석(52, 152)으로부터 발생한 자속만이 메인 갭(74)을 가로질러 형성됨으로써 중간 레벨의 댐핑력을 달성하게 된다. 페일-펌 작동 상태는 전자석(46)에 공급되는 전력의 손실이 발생하는 경우 상기 최소 레벨의 댐핑력을 제공하기 때문에 페일-펌 작동 상태를 갖는 것이 바람직하다. 온 작동 상태가 활성화되면, 전자석을 통해 양전류가 인가되어 전자석(46) 및 영구 자석(52, 152)으로부터 발생한 자속이 메인 갭(74)을 가로질러 형성됨으로써 최대 댐핑력을 달성하게 된다. 제어 장치(48)가 다양한 레벨의 댐핑작용을 위해 전술한 작동 상태 사이의 레벨에서 작동될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

피스톤 코어(38) 및 내부 폴 세그먼트(56, 156)는 전자석들(46) 사이에서 축방향으로 연장하고 코어(38)와 내부 폴 세그먼트(56, 156) 사이에서 방사상 방향으로 연장하는 환상 형태의 폐쇄 보조 갭(80)을 한정한다. 이 보조 갭(80)은 공극(air gap)이거나, 또 다른 재질, 이상적으로는 코어(38) 보다 낮은 자기 투자율을 갖는 재질로 채워질 수도 있다. 제 1 실시예에서, 비자성의 스테인레스 스틸 보조 갭링(non-magnetic stainless steel auxiliary gap ring)(82)이 갭에 배치된다. 동작 중, 자석(46, 52, 152)에서 발생한 자속은 두 개의 경로, 즉 보조 갭(80)을 가로질러 피스톤(28)의 코어(38) 내부로 향하는 자석들 사이의 경로 또는 메인 갭(74)을 가로질러 자속링(72)으로 향하는 자석들 사이의 경로에서 유동한다. 보조 갭(80)은 피스톤(28)의 코어(38)까지의 유동 경로에서 자기저항이 증가한 영역을 제공함으로써, 보다 많은 자속이 코어(38) 보다는 메인 갭(74)을 가로질러 이동하기 위해 바이어스된다. 이것은 장치가 페일-펌 작동 상태에 놓일 때, 대부분의 자속이 코어 내부에서 단락되어 바람직하지 못한 작은 댐핑력을 달성하게 될 것이기 때문에, 설계의 필수 요소이다. 종래기술과 관련한 문제점은 피스톤의 외부에서 단부가 연장하는 보조 갭의 위치로 인해, 메인 갭을 가로질러 지속 누설이 발생하므로 자속의 완벽한 제거는 오프 작동 상태에서는 불가능하다. 그러나, 본 발명에서 코어(38)와 폴 세그먼트(54, 154, 56, 156) 사이의 보조 갭(80)의 폐쇄 위치로 인해 자기 유변 댐핑 조립체(20)가 오프 작동 상태에 놓여 있을 때, 메인 갭(74)을 가로질러 자속이 누설되는 것이 방지된다. 이것은 종래기술에 비해 오프 작동 상태에서 더 낮은 댐핑력과 더 높은 턴업 비율(turn-up ratio)을 제공한다. 또한, 조립 중에 자기 유변 댐핑 조립체를 유체로 충전하는 것이 가능하다(종래기술에는 문제점이 있음). 자기 유변 댐핑 조립체(20)의 충전 중에, 오프 작동 상태는 미리설정된 DC 전류로 전자석을 자화시킴으로써 활성화된다.

보조 갭(80)의 방사상 방향의 길이는 조립체(20)를 위한 중요한 설계 파라미터이다. 보조 갭은 자석(46, 52, 152), 코어(38)와 폴 세그먼트(54, 154, 56, 156) 사이에 위치하기 때문에, 이 보조 갭(80)은 조립체(20)의 댐핑 범위에 해당하는 서로 다른 방사상 길이로 용이하게 형성될 수 있다. 이것은 조절된 댐핑 범위를 갖는 조립체(20)가 다양한 댐핑 목적을 위해 용이하게 제조될 수 있기 때문에 바람직하다. 도 8에 도시된 바와 같이, 보조 갭(80)의 방사상 길이는 댐핑 조립체(20)의 자속 밀도 대 전류 특성의 기울기를 결정한다. 보조 갭(80)의 방사상 길이가 증가함에 따라 전자석(46)에서 인가될 요구되는 크기가 증가하여 메인 갭(74)을 가로질러 제로 자속이 달성된다(오프 작동 상태). 또한, 댐핑 조립체(20)가 페일-펌 작동 상태에 놓여 있을 때,는 보조 갭(80)의 방사상 길이가 증가함에 따라 메인 갭(74)을 가로질러 형성되는 자속 밀도(댐핑력에 해당함)가 증가한다. 더욱이, 댐핑 조립체(20)가 온 작동 상태에 놓여 있을 때,는 메인 갭(74)의 방사상 길이가 감소함에 따라 메인 갭(74)을 가로질러 형성되는 자속 밀도(댐핑력에 해당함)가 감소한다.

상기 개시내용을 고려하면 본 발명의 다양한 수정예 및 변형예가 가능하고 이러한 수정예 및 변형예는 첨부한 특허청구범위의 범위 내에서 특정하게 설명된 것과 다른 방식으로 실시될 수도 있음은 자명하다. 이들 선행사(antecedent) 인용은 발명의 신규성이 그 실용성에 작용하는 임의의 조합을 포함하도록 해석되어야 한다. 장치 청구항에서 단어 "상기(said)"의 사용은 청구범위의 적용범위에 포함하는 것을 의미하는 적극적 인용인 선행사를 말하는 반면, 단어 "상기(the)"는 청구범위의 적용범위에 포함하는 것을 의미하지 않는 단어에 우선한다. 또한, 청구범위에서 참조부호는 단지 편의를 위한 것이고 제한하는 방식으로 이해되어서는 안 된다.

구성요소 목록

Claims

자기 유변 댐핑 조립체로서,
축을 따라 연장되고 압축 단부 및 리바운드 단부와 코어를 한정하는 피스톤;
축방향으로 상호 이격 배치되되, 자속을 선택적으로 발생시키기 위한 코어 주위에 환상(環狀) 형태로 배치되어 상기 코어와 결합하는 한 쌍의 전자석;
자속을 발생시키기 위한 상기 각각의 전자석 주위에 환상 형태로 배치되는 영구자석;
상기 전자석과 상기 영구자석으로부터의 자속을 집중시키기 위해, 메인 갭을 이루는 재질보다 높은 자기 투자율을 갖는 재질로 구성되고 상기 영구자석들 사이에 축방향으로 배치되는 내부 폴 세그먼트; 및
상기 전자석에 의해 발생된 자속을 제어하기 위한 제어 장치를 포함하되,
상기 피스톤은, 상기 피스톤을 통해 유체를 이송하기 위해 상기 피스톤의 상기 압축 단부와 상기 리바운드 단부 사이에서 축방향으로 연장되고 상기 폴 세그먼트에 인접 배치되는 메인 갭을 한정하고, 상기 전자석 및 상기 영구자석으로부터의 자속은 상기 메인 갭의 유체의 점도를 변화시키고,
상기 제어 장치는, 상기 메인 갭을 가로질러 상기 영구자석으로부터 발생되는 자속을 제거하기 위해 상기 전자석을 통해 음전류를 인가하기 위한 오프 작동 상태를 한정하고,
상기 피스톤 코어 및 상기 내부 폴 세그먼트는, 상기 조립체가 상기 오프 작동 상태에 놓여 있을 때, 상기 메인 갭을 가로질러 상기 영구자석부터 발생한 자속이 누설되는 것을 방지하기 위해, 환상의 형태를 갖고 상기 전자석들 사이에서 축방향으로 연장하며 상기 코어와 상기 내부 폴 세그먼트 사이에서 방사상 방향으로 연장되는 폐쇄 보조 갭을 한정하는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 보조 갭에 피스톤의 코어보다 낮은 자기 투자율을 갖는 재질로 구성된 보조 갭 링이 배치되는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 2에 있어서,
상기 보조 갭 링은 비자성의 스테인레스 스틸 재질로 구성되는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 2에 있어서,
상기 코어는 상기 코어 주위에 환상으로 연장되고 상호 축방으로 이격 배치되는 한 쌍의 그루브를 한정하는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 4에 있어서,
상기 각각의 전자석은 상기 그루브 중 하나에 배치되는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 5에 있어서,
상기 피스톤은 상기 전자석과 상기 영구자석으로부터의 자속을 집중시키기 위해, 메인 갭을 이루는 재질보다 높은 자기 투자율을 갖는 재질로 구성되고 축방향으로 상호 이격 배치되는 한 쌍의 외부 폴 세그먼트를 추가로 포함하는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 6에 있어서,
상기 내부 폴 세그먼트는 상기 외부 폴 세그먼트들 사이에 축방향으로 배치되는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 7에 있어서,
상기 피스톤은, 메인 갭을 이루는 재질보다 높은 자기 투자율을 갖는 재질로 구성되고 상기 폴 세그먼트들 주위에 환상으로 배치되되 이들 폴 세그먼트로부터 방사상으로 이격 배치되어 메인 갭을 한정하는 자속링을 추가로 한정하는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 8에 있어서,
상기 피스톤은 비자성 재질로 구성되고 상기 피스톤 코어 및 상기 자속링과 결합하고 상기 피스톤의 상기 단부에 배치되는 단부 플레이트를 추가로 한정하는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 9에 있어서,
상기 각각의 단부 플레이트는 상기 폴 세그먼트들과 상기 자속링 사이에 방사상으로 배치되고 상기 메인 갭과 정렬 배치되는 개구부를 구비하는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 10에 있어서,
상기 폴 조립체의 상기 외부 폴 세그먼트 및 상기 내부 폴 세그먼트의 각각은 이들 폴 세그먼트 사이에 폴 공간(pole void)을 한정하도록 축방향으로 이격 배치되는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 11에 있어서,
상기 각각의 영구자석은 링 형상을 가지며 상기 폴 공간들 하나에서 상기 외부 폴 세그먼트와 상기 내부 폴 세그먼트 사이에 개재되는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 10에 있어서,
상기 폴 조립체의 상기 외부 폴 세그먼트 및 상기 내부 폴 세그먼트는 일체형 폴 실린더에 의해 한정되는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 13에 있어서,
상기 폴 실린더는 다수개의 웹에 의해 상호 원주방향으로 이격 배치되되 상기 전자석들 중 하나와 축방향으로 정렬 배치되는 제 1 세트의 4 개의 방사상 슬롯, 및 다수개의 웹에 의해 상호 원주방향으로 이격 배치되되 상기 전자석들 중 나머지 다른 하나와 축방향으로 정렬 배치되는 제 2 세트의 4 개의 방사상 슬롯을 한정하는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 14에 있어서,
상기 각각의 영구자석은 4 개의 자석 세그먼트로 구성되되 상기 각각의 자석 세그먼트는 상기 폴 실린더의 상기 방사상 슬롯들 중 하나에 배치되는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 15에 있어서,
상기 폴 조립체는 축방향으로 상호 정렬 배치되는 상기 웹들 중 2 개의 웹에서 상기 폴 실린더를 따라 축방향으로 연장되는 바이패스 그루브(by-pass groove)를 한정하는, 자기 유변 댐핑 조립체.
자기 유변 댐핑 조립체로서,
축을 따라 연장되고 원통형의 형상을 가지며 개방 내부를 제공하는 하우징;
압축 단부 및 리바운드 단부를 한정하고, 피스톤의 상기 압축 단부 상에서 압축 챔버를 그리고 상기 피스톤의 상기 리바운드 단부 상에서 리바운드 챔버를 한정하는 상기 하우징의 상기 개방 내부에 활주 가능하게 배치되며, 코어 주위에서 환상으로 연장되고 축방향으로 상호 이격 배치되는 한 쌍의 그루브를 한정하는 원통형의 코어를 한정하는 피스톤;
상기 피스톤의 상기 리바운드 단부 상에서 상기 코어로부터 축방향으로 연장되고 보어를 한정하는 피스톤 로드;
자속을 선택적으로 발생시키기 위해 상기 각각의 그루브에 배치되는 전자석;
상기 전자석에 의해 발생된 자속을 제어하기 위한 제어 장치;
상기 전자석과 상기 제어 장치를 전기적으로 연결하기 위해 상기 제어 장치와 상기 전자석 사이에서 상기 피스톤 로드의 보어를 통해 연장되는 다수 개의 와이어;
자속을 발생시키기 위한 상기 각각의 전자석 주위에 환상 형태로 배치되는 영구자석;
상기 전자석과 상기 영구자석으로부터의 자속을 집중시키기 위해, 메인 갭을 이루는 재질보다 높은 자기 투자율을 갖는 재질로 구성되고 상기 코어 주위에 배치되되 축방향으로 상호 이격 배치되는 한 쌍의 외부 폴 세그먼트;
상기 전자석과 상기 영구자석으로부터의 자속을 집중시키기 위해, 메인 갭을 이루는 재질보다 높은 자기 투자율을 갖는 재질로 구성되고 상기 외부 폴 세그먼트들 사이에 축방향으로 배치되는 내부 폴 세그먼트; 및
상기 피스톤은, 메인 갭을 이루는 재질보다 높은 자기 투자율을 갖는 재질로 구성되고 상기 폴 세그먼트들 주위에 환상으로 배치되되 이들 폴 세그먼트로부터 방사상으로 이격 배치되어 상기 피스톤을 통해 유체를 이송하기 위한 메인 갭을 한정하되 상기 전자석 및 상기 영구자석으로부터 발생한 자속이 상기 메인 갭의 유체의 점도를 변화시키는 자속링을 한정하고,
상기 피스톤은, 비자성 알루미늄 재질로 구성되고 상기 피스톤 코어, 상기 자속링 및 상기 피스톤 로드와 결합하고 상기 피스톤의 상기 단부에 배치되는 단부 플레이트를 추가로 한정하고,
상기 단부 플레이트의 각각은 상기 폴 세그먼트들과 상기 자속링 사이에 방사상으로 배치되고 상기 메인 갭과 정렬 배치되는 개구부를 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 메인 갭을 가로질러 상기 영구자석으로부터 발생되는 자속을 제거하기 위해 상기 전자석을 통해 음전류를 인가하기 위한 오프 작동 상태를 한정하고 상기 메인 갭을 가로질러 자속을 유도하기 위해 상기 전자석을 통해 양전류를 인가하기 위한 온 작동 상태를 한정하고,
상기 피스톤 코어 및 상기 내부 폴 세그먼트는, 상기 조립체가 상기 오프 작동 상태에 놓여 있을 때, 상기 메인 갭을 가로질러 상기 영구자석부터 발생한 자속이 누설되는 것을 방지하기 위해, 환상의 형태를 갖고 상기 전자석들 사이에서 축방향으로 연장되며 상기 코어와 상기 내부 폴 세그먼트 사이에서 방사상 방향으로 연장되는 폐쇄 보조 갭을 한정하고,
상기 보조 갭에 배치되는 비자성 재질로 구성되는 보조 갭 링을 포함하는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 17에 있어서,
상기 외부 폴 세그먼트 및 상기 내부 폴 세그먼트의 각각은 이들 폴 세그먼트 사이에 폴 공간을 한정하도록 축방향으로 이격 배치되고, 상기 각각의 영구자석은 링 형상을 가지며 상기 환상의 폴 공간에서 상기 외부 폴 세그먼트들 중 하나와 상기 내부 폴 세그먼트 사이에 개재되는, 자기 유변 댐핑 조립체.
청구항 17에 있어서,
상기 폴 조립체의 상기 외부 폴 세그먼트 및 상기 내부 폴 세그먼트는 일체형 폴 실린더에 의해 한정되고,
상기 폴 실린더는 다수개의 웹에 의해 상호 원주방향으로 이격 배치되되 상기 전자석들 중 하나와 축방향으로 정렬 배치되는 제 1 세트의 4 개의 방사상 슬롯, 및 다수개의 웹에 의해 상호 원주방향으로 이격 배치되되 상기 전자석들 중 나머지 다른 하나와 축방향으로 정렬 배치되는 제 2 세트의 4 개의 방사상 슬롯을 한정하고,
상기 각각의 영구자석은 4 개의 자석 세그먼트로 구성되되 상기 각각의 자석 세그먼트는 상기 폴 실린더의 상기 방사상 슬롯들 중 하나에 배치되고,
상기 폴 조립체는 축방향으로 상호 정렬 배치되는 상기 웹들 중 2 개의 웹에서 상기 폴 실린더를 따라 축방향으로 연장되는 바이패스 그루브를 한정하는, 자기 유변 댐핑 조립체.