KR101713109B1 - Ｍｒ유체를 이용한 브레이크 - Google Patents

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KR101713109B1 KR1020160045112A KR20160045112A KR101713109B1 KR 101713109 B1 KR101713109 B1 KR 101713109B1 KR 1020160045112 A KR1020160045112 A KR 1020160045112A KR 20160045112 A KR20160045112 A KR 20160045112A KR 101713109 B1 KR101713109 B1 KR 101713109B1
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윤동원
박찬훈
박동일
김휘수
김두형
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 MR유체를 이용한 브레이크에 관한 것으로서, 디스크와, 하우징과, MR유체와, 제1코일부와, 제2코일부를 포함한다. 디스크는 회전축에 고정되게 설치되어 회전축과 함께 회전된다. 하우징은 디스크의 적어도 일부를 수용하며, 수용된 디스크의 표면으로부터 이격되게 형성된 내측면과, 내측면과 디스크 사이에 형성되는 유체 공간부를 구비한다. MR유체는 유체 공간부에 채워진다. 제1코일부는 하우징의 내부에서 회전축을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 디스크의 양단부 중 디스크의 상측에 배치되어 디스크의 측면과 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에 채워진 MR유체에 자기장을 형성한다. 제2코일부는 하우징의 내부에서 회전축을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 디스크의 양단부 중 디스크의 하측에 배치되어 디스크의 측면과 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에 채워진 MR유체에 자기장을 형성한다.

Description

ＭＲ유체를 이용한 브레이크{Brake using magneto-rheololgical fluid}
본 발명은 MR유체를 이용한 브레이크에 관한 것으로서, MR유체 주위에 형성된 자기장에 의해 MR유체 내의 자성체 입자가 집중되고, 집중된 자성체 입자로 인해 발생하는 전단응력을 이용하여 회전체를 정지시킬 수 있는 MR유체를 이용한 브레이크에 관한 것이다.
일반적으로 브레이크는 캘리퍼 디스크 브레이크, 원판 디스크 브레이크, 내부 슈 드럼 브레이크, 밴드 브레이크, 확장 및 수축형 브레이크 등으로 분류된다. 이러한 브레이크는 기계적 마찰에 의해 작동하며, 기계, 공압, 유압, 혹은 전기 장치에 의해 작동된다. 이와는 상반되게 매질에 의해 제동력을 제공하는 방식으로는 파우더 브레이크와 기능성 유체를 이용한 브레이크가 있다.
파우더 브레이크는 자기장을 인가함으로써 자성이 있는 파우더가 자기장에 따라 체인 형상의 클러스터를 형성하여 전단응력을 발생하게 되어 브레이크 작용을 한다. 하지만 성능대비 사이즈가 크며 고속응답을 기대하기 어렵고 일정 사용시간이 지나면 파우더를 보충해야 하는 문제점이 있다. 따라서 고속으로 회전하는 장치의 응답성에 고정밀도로 추종하기 위해서는 기존의 파우더 브레이크보다 인가 자기장에 의해 수 ms 단위로 점성변화를 제어할 수 있는 기능성 유체를 이용한 브레이크를 사용하는 것이 바람직하다.
기능성 유체는 외부에서 가해지는 물리량(전기장, 자기장, 온도, 광 등)을 제어함으로써 유체가 가지고 있는 점성 혹은 탄성과 같은 특성을 변화시켜 공학적으로 응용 가능한 기능성을 발현시키는 유체를 의미하고, 대표적으로는 ER유체와 MR유체가 있다.
이중 ER유체는 기름에 입자를 혼합한 것으로 비중차에 의해 시간이 흐를수록 분리가 이루어지며, 제어할 수 있는 항복응력의 영역이 작기 때문에 아직 실용화하지는 못하고 있다. 반면, MR유체는 이미 상용화가 되어 산업 전반에 걸쳐 사용되고 있으며, 표면에서의 고체마찰에 대한 영향이 없고, 단위체적/중량당 출력비가 높으며, 유체의 점성을 변화하기 위한 제어속도가 매우 빠른 장점이 있어, 폭넓은 분야에서 응용을 위한 연구, 개발이 이루어지고 있다.
도 1은 종래의 MR유체를 이용한 브레이크의 일례를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 II 부분을 확대한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 MR유체를 이용한 브레이크에서는, 디스크(10)가 회전축(1)에 고정되게 설치되어 회전축(1)과 함께 회전되며, 하우징(20)은 디스크(10)를 수용한다. MR유체(30)는 디스크(10)와 하우징(20) 사이에 형성된 유체 공간부(26)에 채워지며, 코일부(40)는 하우징(20)의 내부에서 디스크의 측면(11)과 마주보게 배치된다.
코일부(40)에 전류가 인가되면 코일부(40) 주위에 자기장(M)이 형성되며, 자기장(M)의 영향을 받아 MR유체(30) 내의 자성체 입자(31)가 도 2에 도시된 바와 같이 집중된다. 자성체 입자(31)가 집중되는 위치에 점성이 증가하여 전단응력이 발생하며, 이러한 전단응력에 의한 마찰 토크로 인해 회전축(1)은 정지할 수 있다.
그러나, 종래의 MR유체를 이용한 브레이크에서는, 디스크의 측면(11)과 하우징의 내측면(21) 사이의 유체 공간부(26)에 자성체 입자(31)가 집중되지 않고, 디스크의 상부면(12) 또는 하부면(13)과 하우징의 내측면(21) 사이의 유체 공간부(26)에 자성체 입자(31)가 집중됨으로써, 마찰 토크가 크지 않은 문제점이 있다.
즉, 디스크의 측면(11)과 하우징의 내측면(21) 사이의 유체 공간부(26a)에 자성체 입자(31)가 집중되면 회전축(1)으로부터의 거리(r1)가 상대적으로 길어져 동일한 전단응력이 발생하더라도 마찰 토크는 상대적으로 클 수 있지만, 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 MR유체를 이용한 브레이크에서는 디스크의 상부면(12) 또는 하부면(13)과 하우징의 내측면(21) 사이의 유체 공간부(26b)에 자성체 입자(31)가 집중되면 회전축(1)으로부터의 거리(r2)가 상대적으로 짧아져 마찰 토크는 상대적으로 작게 되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0825078호(2008. 04. 18. 등록, 발명의 명칭 : MR유체를 이용한 인쇄기 장력조절용 브레이크장치)
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, MR유체에 자기장을 형성하는 코일부를 회전하는 디스크의 상측 및 하측에 설치하여 디스크의 상하부, 양단부의 더 넓은 부위에 전단응력이 발생하도록 함으로써, 브레이크에서 발생하는 마찰 토크를 증가시킬 수 있고, 브레이크를 소형화할 수 있는 MR유체를 이용한 브레이크를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 MR유체를 이용한 브레이크는, 회전축에 고정되게 설치되어 상기 회전축과 함께 회전되는 디스크; 상기 디스크의 적어도 일부를 수용하며, 수용된 디스크의 표면으로부터 이격되게 형성된 내측면과, 상기 내측면과 상기 디스크 사이에 형성되는 유체 공간부를 구비하는 하우징; 상기 유체 공간부에 채워지는 MR유체; 상기 하우징의 내부에서 상기 회전축을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 상기 디스크의 양단부 중 상기 디스크의 상측에 배치되어 상기 디스크의 측면과 상기 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에 채워진 MR유체에 자기장을 형성하는 제1코일부; 및 상기 하우징의 내부에서 상기 회전축을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 상기 디스크의 양단부 중 상기 디스크의 하측에 배치되어 상기 디스크의 측면과 상기 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에 채워진 MR유체에 자기장을 형성하는 제2코일부;를 포함하고, 상기 제1코일부에 의해 형성된 자기장의 방향과 상기 제2코일부에 의해 형성된 자기장의 방향은 서로 반대로 형성되어, 상기 디스크의 측면과 상기 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에서 자기장이 보강되는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명에 따른 MR유체를 이용한 브레이크에 있어서, 상기 하우징의 내부에서 상기 회전축을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 상기 제1코일부로부터 상기 회전축을 향해 일정 거리 이격된 위치에 배치되어 상기 디스크의 상부면과 상기 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에 채워진 MR유체에 자기장을 형성하는 제3코일부; 및 상기 하우징의 내부에서 상기 회전축을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 상기 제2코일부로부터 상기 회전축을 향해 일정 거리 이격된 위치에 배치되어 상기 디스크의 하부면과 상기 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에 채워진 MR유체에 자기장을 형성하는 제4코일부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 MR유체를 이용한 브레이크에 있어서, 상기 제1코일부에 의해 형성된 자기장의 방향과 상기 제3코일부에 의해 형성된 자기장의 방향은 서로 반대로 형성되어, 상기 제1코일부와 상기 제3코일부 사이의 유체 공간부에서 자기장이 보강되고, 상기 제2코일부에 의해 형성된 자기장의 방향과 상기 제4코일부에 의해 형성된 자기장의 방향은 서로 반대로 형성되어, 상기 제2코일부와 상기 제4코일부 사이의 유체 공간부에서 자기장이 보강될 수 있다.
본 발명에 따른 MR유체를 이용한 브레이크에 있어서, 상기 제3코일부의 권선 단면 중 상기 디스크의 상부면과 평행한 부분의 길이는 상기 제1코일부의 권선 단면 중 상기 디스크의 상부면과 평행한 부분의 길이보다 짧고, 상기 제4코일부의 권선 단면 중 상기 디스크의 하부면과 평행한 부분의 길이는 상기 제2코일부의 권선 단면 중 상기 디스크의 하부면과 평행한 부분의 길이보다 짧게 형성됨으로써, 상기 MR유체에 포함된 자성체 입자가 집중될 수 있는 공간이 넓어질 수 있다.
본 발명에 따른 MR유체를 이용한 브레이크에 있어서, 상기 디스크와 상기 제1코일부의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 상기 제1코일부와 상기 유체 공간부 사이에 설치되는 제1보호 플레이트; 및 상기 디스크와 상기 제2코일부의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 상기 제2코일부와 상기 유체 공간부 사이에 설치되는 제2보호 플레이트;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 MR유체를 이용한 브레이크에 있어서, 상기 디스크와 상기 제3코일부의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 상기 제3코일부와 상기 유체 공간부 사이에 설치되는 제3보호 플레이트; 및 상기 디스크와 상기 제4코일부의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 상기 제4코일부와 상기 유체 공간부 사이에 설치되는 제4보호 플레이트;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 MR유체를 이용한 브레이크에 따르면, 브레이크에서 발생하는 마찰 토크를 증가시킬 수 있고, 브레이크를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명의 MR유체를 이용한 브레이크에 따르면, 디스크의 측면과 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에서 발생하는 전단응력 및 마찰 토크를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 MR유체를 이용한 브레이크에 따르면, 유체 공간부의 다수의 위치에서 MR유체에 의한 다수의 전단응력을 발생시켜 브레이크의 마찰 토크를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 MR유체를 이용한 브레이크에 따르면, 제1코일부와 제3코일부 사이의 유체 공간부, 제2코일부와 제4코일부 사이의 유체 공간부에서 생성되는 전단응력을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 MR유체를 이용한 브레이크에 따르면, 회전되는 디스크와의 접촉으로 인한 코일부의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 MR유체를 이용한 브레이크의 일례를 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 II 부분을 확대한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 MR유체를 이용한 브레이크를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 도 3의 IV 부분을 확대한 도면이고,
도 5는 도 3의 MR유체를 이용한 브레이크에서 제1코일부에 의해 형성된 자기장의 방향과 제2코일부에 의해 형성된 자기장의 방향이 서로 동일한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 MR유체를 이용한 브레이크의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 MR유체를 이용한 브레이크를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 IV 부분을 확대한 도면이고, 도 5는 도 3의 MR유체를 이용한 브레이크에서 제1코일부에 의해 형성된 자기장의 방향과 제2코일부에 의해 형성된 자기장의 방향이 서로 동일한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 MR유체를 이용한 브레이크(100)는 MR유체 주위에 형성된 자기장에 의해 MR유체 내의 자성체 입자가 집중되고, 집중된 자성체 입자로 인해 발생하는 전단응력을 이용하여 회전체를 정지시킬 수 있는 것으로서, 디스크(110)와, 하우징(120)과, MR유체(130)와, 제1코일부(140)와, 제2코일부(150)와, 제3코일부(160)와, 제4코일부(170)와, 제1보호 플레이트(181)와, 제2보호 플레이트(182)와, 제3보호 플레이트(183)와, 제4보호 플레이트(184)를 포함한다.
상기 디스크(110)는 회전축(1)에 고정되게 설치되어 회전축(1)과 함께 회전되며, 원판 형상으로 형성될 수 있다.
회전축(1)은 모터와 직접 연결될 수도 있고, 회전축(1)과 모터 사이에 감속기가 설치되어 회전축(1)이 감속기와 연결될 수도 있다.
상기 하우징(120)은 디스크(110)의 적어도 일부를 수용한다. 도 3에는 하우징(120)이 회전축(1)과 인접한 디스크(110)의 중앙부를 제외하고 디스크(110)의 반경 방향을 따라 중간 위치부터 양단부까지를 수용하는 것으로 도시되어 있으나, 디스크(110) 전체 즉 디스크(110)의 중앙부부터 양단부까지를 수용할 수도 있다.
하우징(120)은 내측면(121)과, 유체 공간부(126)를 구비한다.
내측면(121)은 하우징(120)에 수용된 디스크(110)의 표면으로부터 이격되게 형성되어 있으며, 디스크의 상부면(112), 측면(111) 및 하부면(113)을 따라 디스크(110)의 표면과 일정 거리를 유지하며 디스크(110)의 표면에 평행하게 형성될 수 있다. 유체 공간부(126)는 하우징의 내측면(121)과 디스크(110) 사이에 형성되어 있으며, 후술할 MR유체(130)가 채워지는 부분이다.
상기 MR유체(130)는 하우징의 내측면(121)과 디스크(110) 사이에 형성된 유체 공간부(126)에 채워진다.
유체 공간부(126)는 실링부재(2)에 의해 외부로부터 밀폐된다. 하우징의 내측면(121)이 종료되는 위치에 하우징의 내측면(121)과 디스크(110)의 표면 사이에 실링부재(2)가 설치되며, 유체 공간부(126)에 채워진 MR유체(130)는 실링부재(2)에 의해 외부로 누출되지 않고 유체 공간부(126) 내부에만 존재할 수 있다.
MR유체(130)는 일반적으로 기름과 자성체 입자(131)로 구성된다. MR유체(130)에 자기장이 형성되면, 자기장이 형성된 부분에서 MR유체(130) 내의 자성체 입자(131)가 집중된다. 자성체 입자(31)가 집중된 위치에서 MR유체(130)의 점성이 높아져 전단응력이 발생하고, 이러한 전단응력에 의한 마찰 토크로 인해 회전체는 정지할 수 있다.
상기 제1코일부(140)는 하우징(120)의 내부에서 회전축(1)을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 디스크(110)의 양단부 중 디스크(110)의 상측에 배치된다. 또한, 상기 제2코일부(150)는 하우징(120)의 내부에서 회전축(1)을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 디스크(110)의 양단부 중 디스크(110)의 하측에 배치된다. 제1코일부(140)와 제2코일부(150)는 디스크(110)를 사이에 두고 서로 반대측에 배치된다.
도 2를 참조하면, 코일부(40)가 디스크의 측면(11)과 마주보게 배치될 경우, 디스크의 측면(11)과 하우징의 내측면(21) 사이에는 자기장이 형성되지 않고, 디스크(10)의 측면으로부터 중앙부 측으로 일정 거리 이격된 위치에 자기장이 형성된다. 자기장이 형성된 위치에 자성체 입자(31)가 집중되면서 전단응력이 발생하는데, 회전축(1)으로부터의 거리가 상대적으로 짧아 마찰 토크는 상대적으로 작게 된다.
그러나, 본 실시예에서는 제1코일부(140)와 제2코일부(150)가 디스크의 측면(111)과 마주보게 배치되지 않고, 디스크(110)의 양단부 중 디스크(110)의 상하측에 배치됨으로써, 디스크의 측면(111)과 하우징의 내측면(121) 사이의 유체 공간부(126a)에 채워진 MR유체(130)에 자기장을 형성할 수 있다.
도 4에 도시된 제1코일부(140)와 제2코일부(150)의 배치로 인해, 디스크의 측면(111)과 하우징의 내측면(121) 사이의 유체 공간부(126a)에 자기장이 형성되며, 디스크의 측면(111)과 하우징의 내측면(121) 사이의 유체 공간부(126a)에 자성체 입자(131)가 집중되면서 전단응력이 발생한다. 디스크의 측면(111)과 하우징의 내측면(121) 사이의 유체 공간부(126a)의 위치는 회전축(1)으로부터의 거리가 상대적으로 길어서 마찰 토크는 상대적으로 크게 될 수 있다.
본 실시예에서는 제1코일부(140)에 의해 형성된 자기장의 방향(M1)과 제2코일부(150)에 의해 형성된 자기장의 방향(M2)은 서로 반대인 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 제1코일부(140)에는 지면으로 들어가는 방향으로 전류가 인가되고 제2코일부(150)에는 지면에서 나가는 방향으로 전류가 인가되면, 제1코일부(140)에 의해 형성된 자기장의 방향(M1)은 시계 방향이 되고, 제2코일부(150)에 의해 형성된 자기장의 방향(M2)은 반시계 방향이 된다.
만약 제1코일부(140)에 의해 형성된 자기장의 방향과 제2코일부(150)에 의해 형성된 자기장의 방향이 서로 동일하다면, 도 5에 도시된 바와 같이 디스크의 측면(111)과 하우징의 내측면(121) 사이의 유체 공간부(126a)를 기준으로 볼 때 제1코일부(140) 및 제2코일부에 의해 형성된 자기장이 서로 반대 방향을 향하게 되고, 상쇄 현상으로 인해 자기장의 세기가 약해지게 된다.
그러나 본 실시예에서는 제1코일부(140)에 의해 형성된 자기장의 방향(M1)과 제2코일부(150)에 의해 형성된 자기장의 방향(M2)이 서로 반대가 됨으로써, 디스크의 측면(111)과 하우징의 내측면(121) 사이의 유체 공간부(126a)를 기준으로 볼 때 제1코일부(140) 및 제2코일부에 의해 형성된 자기장이 모두 동일한 방향을 향하게 되고, 보강 현상으로 인해 자기장의 세기가 강해지게 된다.
따라서, 디스크의 측면(111)과 하우징의 내측면(121) 사이의 유체 공간부(126a)에 자성체 입자(131)가 더 많이 집중되어 MR유체(130)의 점성이 증가하며, 이로 인해 전단응력 및 마찰 토크는 더 커지게 된다.
상기 제3코일부(160)는 하우징(120)의 내부에서 회전축(1)을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 제1코일부(140)로부터 회전축(1)을 향해 일정 거리 이격된 위치에 배치된다. 상기 제4코일부(170)는 하우징(120)의 내부에서 회전축(1)을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 제2코일부(150)로부터 회전축(1)을 향해 일정 거리 이격된 위치에 배치된다. 제3코일부(160)와 제4코일부(170)는 디스크(110)를 사이에 두고 서로 반대측에 배치된다.
제3코일부(160)는 디스크의 상부면(112)과 하우징의 내측면(121) 사이의 유체 공간부(126b, 126c)에 채워진 MR유체(130)에 자기장을 형성하고, 제4코일부(170)는 디스크의 하부면(113)과 하우징의 내측면(121) 사이의 유체 공간부(126d, 126e)에 채워진 MR유체(130)에 자기장을 형성한다.
제3코일부(160)와 제4코일부(170)를 추가적으로 배치하여 유체 공간부(126)의 다수의 위치에서 MR유체(130)에 의한 다수의 전단응력을 발생시킴으로써, 결과적으로 브레이크의 마찰 토크를 증가시킬 수 있다.
본 실시예에서는 제1코일부(140)에 의해 형성된 자기장의 방향(M1)과 제3코일부(160)에 의해 형성된 자기장의 방향(M3)은 서로 반대인 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 제1코일부(140)에는 지면으로 들어가는 방향으로 전류가 인가되고 제3코일부(160)에는 지면에서 나가는 방향으로 전류가 인가되면, 제1코일부(140)에 의해 형성된 자기장의 방향(M1)은 시계 방향이 되고, 제3코일부(160)에 의해 형성된 자기장의 방향(M3)은 반시계 방향이 된다.
이와 같이 제1코일부(140)에 의해 형성된 자기장의 방향(M1)과 제3코일부(160)에 의해 형성된 자기장의 방향(M3)이 서로 반대가 됨으로써, 제1코일부(140)와 제3코일부(160) 사이의 유체 공간부(126b)를 기준으로 볼 때 제1코일부(140) 및 제3코일부(160)에 의해 형성된 자기장이 모두 동일한 방향을 향하게 되고, 보강 현상으로 인해 자기장의 세기가 강해지게 된다.
또한, 제2코일부(150)에 의해 형성된 자기장의 방향(M2)과 제4코일부(170)에 의해 형성된 자기장의 방향(M4)은 서로 반대인 것이 바람직하다.
상술한 바와 마찬가지로, 제2코일부(150)에 의해 형성된 자기장의 방향(M2)과 제4코일부(170)에 의해 형성된 자기장의 방향(M4)이 서로 반대가 됨으로써, 제2코일부(150)와 제4코일부(170) 사이의 유체 공간부(126d)를 기준으로 볼 때 제2코일부(150) 및 제4코일부(170)에 의해 형성된 자기장이 모두 동일한 방향을 향하게 되고, 보강 현상으로 인해 자기장의 세기가 강해지게 된다.
따라서, 제1코일부(140)와 제3코일부(160) 사이의 유체 공간부(126b) 및 제2코일부(150)와 제4코일부(170) 사이의 유체 공간부(126d)에 자성체 입자(131)가 더 많이 집중되어 MR유체(130)의 점성이 증가하며, 이로 인해 전단응력 및 마찰 토크는 더 커지게 된다.
제3코일부(160)의 권선 단면 중 디스크의 상부면(112)과 평행한 부분(161)의 길이는 제1코일부(140)의 권선 단면 중 디스크의 상부면(111)과 평행한 부분(141)의 길이보다 짧게 형성되어 있다.
제3코일부(160)의 권선 단면 중 디스크의 상부면(112)과 평행한 부분(161)의 길이를 상대적으로 짧게 형성함으로써, 제1코일부(140)와 제3코일부(160) 사이에서 이격된 거리를 더 길게 확보할 수 있으며, 제1코일부(140)와 제3코일부(160)에 의해 자기장이 형성될 경우 MR유체(130) 내의 자성체 입자(131)가 집중될 수 있는 공간을 넓게 확보할 수 있다.
또한, 제4코일부(170)의 권선 단면 중 디스크의 하부면(113)과 평행한 부분(171)의 길이는 제2코일부(150)의 권선 단면 중 디스크의 하부면(113)과 평행한 부분(151)의 길이보다 짧게 형성되어 있다. 상술한 바와 마찬가지로, 제4코일부(170)의 권선 단면 중 디스크의 하부면(113)과 평행한 부분(171)의 길이를 상대적으로 짧게 형성함으로써, 제2코일부(150)와 제4코일부(170) 사이에서 이격된 거리를 더 길게 확보할 수 있으며, 제2코일부(150)와 제4코일부(170)에 의해 자기장이 형성될 경우 MR유체(130) 내의 자성체 입자(131)가 집중될 공간을 넓게 확보할 수 있다.
이를 통해, 제1코일부(140)와 제3코일부(160) 사이의 유체 공간부(126b), 제2코일부(150)와 제4코일부(170) 사이의 유체 공간부(126d)에서 생성되는 전단응력을 증가시켜 전체적으로 브레이크의 마찰 토크를 증가시킬 수 있다.
상기 제1보호 플레이트(181)는 디스크(110)와 제1코일부(140)의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 제1코일부(140)와 유체 공간부(126) 사이에 설치된다. 고속으로 회전하는 디스크(110)와 제1코일부(140)가 마찰될 경우 코일에 손상이 발생하면서 고장의 원인이 될 수 있다. 제1코일부(140)와 유체 공간부(126) 사이에 제1보호 플레이트(181)를 설치함으로써, 제1코일부(140)의 손상을 방지할 수 있다.
상기 제2보호 플레이트(182)는 디스크(110)와 제2코일부(150)의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 제2코일부(150)와 유체 공간부(126) 사이에 설치된다. 제2코일부(150)와 유체 공간부(126) 사이에 제2보호 플레이트(182)를 설치함으로써, 제2코일부(150)의 손상을 방지할 수 있다.
상기 제3보호 플레이트(183)는 디스크(110)와 제3코일부(160)의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 제3코일부(160)와 유체 공간부(126) 사이에 설치된다. 제3코일부(160)와 유체 공간부(126) 사이에 제3보호 플레이트(183)를 설치함으로써, 제3코일부(160)의 손상을 방지할 수 있다.
상기 제4보호 플레이트(184)는 디스크(110)와 제4코일부(170)의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 제4코일부(170)와 유체 공간부(126) 사이에 설치된다. 제4코일부(170)와 유체 공간부(126) 사이에 제4보호 플레이트(184)를 설치함으로써, 제4코일부(170)의 손상을 방지할 수 있다.
제1보호 플레이트(181), 제2보호 플레이트(182), 제3보호 플레이트(183) 및 제4보호 플레이트(184)는 환형의 판 형상으로 형성될 수 있으며, 비자성체인 스테인리스스틸 재질이나 폴리머 재질로 제작될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 MR유체를 이용한 브레이크는, MR유체에 자기장을 형성하는 코일부를 회전하는 디스크의 상측 및 하측에 설치하여 디스크의 상하부, 양단부의 더 넓은 부위에 MR유체에 의한 전단응력이 발생하도록 함으로써, 브레이크에서 발생하는 마찰 토크를 증가시킬 수 있고, 브레이크를 소형화하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 MR유체를 이용한 브레이크는, 제1코일부에 의해 형성된 자기장의 방향과 제2코일부에 의해 형성된 자기장의 방향을 서로 반대로 형성함으로써, 디스크의 측면과 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에서 발생하는 전단응력 및 마찰 토크를 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 MR유체를 이용한 브레이크는, 제3코일부와 제4코일부를 추가적으로 배치함으로써, 유체 공간부의 다수의 위치에서 MR유체에 의한 다수의 전단응력을 발생시켜 브레이크의 마찰 토크를 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 MR유체를 이용한 브레이크는, 제3코일부의 권선 단면 중 디스크의 상부면과 평행한 부분의 길이 및 제4코일부의 권선 단면 중 디스크의 하부면과 평행한 부분의 길이를 상대적으로 짧게 형성함으로써, 제1코일부와 제3코일부 사이의 유체 공간부, 제2코일부와 제4코일부 사이의 유체 공간부에서 생성되는 전단응력을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 MR유체를 이용한 브레이크는, 코일부와 유체 공간부 사이에 보호 플레이트를 설치함으로써, 회전되는 디스크와의 접촉으로 인한 코일부의 손상을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
도 4에 도시된 본 실시예에 있어서, 제3코일부와 제4코일부를 하나씩 도시하였으나, 제3코일부 및 제4코일부의 개수는 이웃간 자기장을 중첩시키는 원리로 여러 개로 증가할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
1 : 회전축
100 : MR유체를 이용한 브레이크
110 : 디스크
120 : 하우징
126 : 유체 공간부
130 : MR유체
140 : 제1코일부
150 : 제2코일부

Claims (7)

  1. 회전축에 고정되게 설치되어 상기 회전축과 함께 회전되는 디스크;
    상기 디스크의 적어도 일부를 수용하며, 수용된 디스크의 표면으로부터 이격되게 형성된 내측면과, 상기 내측면과 상기 디스크 사이에 형성되는 유체 공간부를 구비하는 하우징;
    상기 유체 공간부에 채워지는 MR유체;
    상기 하우징의 내부에서 상기 회전축을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 상기 디스크의 양단부 중 상기 디스크의 상측에 배치되어 상기 디스크의 측면과 상기 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에 채워진 MR유체에 자기장을 형성하는 제1코일부; 및
    상기 하우징의 내부에서 상기 회전축을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 상기 디스크의 양단부 중 상기 디스크의 하측에 배치되어 상기 디스크의 측면과 상기 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에 채워진 MR유체에 자기장을 형성하는 제2코일부;를 포함하고,
    상기 제1코일부에 의해 형성된 자기장의 방향과 상기 제2코일부에 의해 형성된 자기장의 방향은 서로 반대로 형성되어, 상기 디스크의 측면과 상기 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에서 자기장이 보강되는 것을 특징으로 하는 MR유체를 이용한 브레이크.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 내부에서 상기 회전축을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 상기 제1코일부로부터 상기 회전축을 향해 일정 거리 이격된 위치에 배치되어 상기 디스크의 상부면과 상기 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에 채워진 MR유체에 자기장을 형성하는 제3코일부; 및
    상기 하우징의 내부에서 상기 회전축을 중심으로 감기는 다수의 코일로 구성되며, 상기 제2코일부로부터 상기 회전축을 향해 일정 거리 이격된 위치에 배치되어 상기 디스크의 하부면과 상기 하우징의 내측면 사이의 유체 공간부에 채워진 MR유체에 자기장을 형성하는 제4코일부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MR유체를 이용한 브레이크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1코일부에 의해 형성된 자기장의 방향과 상기 제3코일부에 의해 형성된 자기장의 방향은 서로 반대로 형성되어, 상기 제1코일부와 상기 제3코일부 사이의 유체 공간부에서 자기장이 보강되고,
    상기 제2코일부에 의해 형성된 자기장의 방향과 상기 제4코일부에 의해 형성된 자기장의 방향은 서로 반대로 형성되어, 상기 제2코일부와 상기 제4코일부 사이의 유체 공간부에서 자기장이 보강되는 것을 특징으로 하는 MR유체를 이용한 브레이크.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제3코일부의 권선 단면 중 상기 디스크의 상부면과 평행한 부분의 길이는 상기 제1코일부의 권선 단면 중 상기 디스크의 상부면과 평행한 부분의 길이보다 짧고,
    상기 제4코일부의 권선 단면 중 상기 디스크의 하부면과 평행한 부분의 길이는 상기 제2코일부의 권선 단면 중 상기 디스크의 하부면과 평행한 부분의 길이보다 짧게 형성됨으로써, 상기 MR유체에 포함된 자성체 입자가 집중될 수 있는 공간이 넓어지는 것을 특징으로 하는 MR유체를 이용한 브레이크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디스크와 상기 제1코일부의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 상기 제1코일부와 상기 유체 공간부 사이에 설치되는 제1보호 플레이트; 및
    상기 디스크와 상기 제2코일부의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 상기 제2코일부와 상기 유체 공간부 사이에 설치되는 제2보호 플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MR유체를 이용한 브레이크.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 디스크와 상기 제3코일부의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 상기 제3코일부와 상기 유체 공간부 사이에 설치되는 제3보호 플레이트; 및
    상기 디스크와 상기 제4코일부의 마찰을 방지하고 코일을 보호하기 위하여 상기 제4코일부와 상기 유체 공간부 사이에 설치되는 제4보호 플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MR유체를 이용한 브레이크.
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