KR102001589B1 - 와전류 방지구조를 갖는 mr 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MR 댐퍼의 작동시 발생하는 와전류에 의한 반응성 저하를 방지하고, 간단한 구조로 와전류의 영향을 최소화할 수 있는 MR 댐퍼를 개시한다. 본 발명은 실린더 하우징과 피스톤 사이에 MR(Magneto-Rheological) 유체가 충전된 MR 댐퍼에 있어서, 상기 실린더 하우징과 상기 피스톤 사이에 설치된 내부 하우징을 더 포함하고, 상기 내부 하우징과 상기 피스톤 사이에는 MR 유로가 형성되고, 상기 MR 유로는 상기 피스톤의 반경방향에서 고저차를 갖는 와전류 차단 유로로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

와전류 방지구조를 갖는 MR 댐퍼{MR damper having structure for previenting eddy current}

본 발명은 MR 댐퍼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 와전류 방지구조를 갖는 MR 댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 댐퍼는 진동원으로부터 발생하여 외부로 전달되는 진동을 줄여주는 역할을 하는 것으로, 특히 세탁기용 댐퍼와 같은 특수한 용도의 댐퍼의 경우에는 댐핑력이 거의 없는 방진 기능과, 반대로 댐핑력이 큰 제진 기능을 모두 갖출 필요성이 제기된다.

최근 들어서 MR(Magneto-Rheological)를 이용한 댐퍼가 다양한 분야에 적용되고 있는 추세이다. MR 댐퍼는 전자석으로부터 형성되는 자기장에 의해 MR 유체의 항복응력을 제어하여 감쇠력을 변화시킬 수 있다.

한편, 일반적인 MR 댐퍼는 도 1과 같이 코어(1)의 둘레에 솔레노이드 코일(2)이 일정면적 권취되고, MR 유체의 유로(4)에 자기장을 인가하여 피스톤 축(5)의 이동에 대한 감쇄력을 변화시킬 수 있다. 그러나 종래의 MR 댐퍼는 자기장 회로의 자속 변화가 발생하면 코어(1) 내에 와전류(Eddy Current; EC)가 형성되어 자속변화에 반대되는 자기장을 만들어내기 때문에 감쇠력의 즉각적인 변화를 이끌어 낼 수 없다.

즉, 종래의 MR 댐퍼는 인가 전류(Input Current)를 통해 감쇠력을 형성함에 있어서 도 2와 같이 일정 수준 이상의 시간 지연(Time Delay)을 가지며, 이는 MR 댐퍼의 상용화에 큰 문제로 작용하고 있다.

구체적으로 예를 들면, 일반적인 서스펜션(Suspension)에 MR 댐퍼가 활용될 경우주행 환경에 따라 안전성 향상을 위해 높은 감쇠력을 형성해야 하며, 또한 승차감 향상을 위해서는 낮은 감쇠력을 형성해야 한다. 또한 갑작스럽게 주행환경이 변하는 경우에는 주행 안전성을 보장할 수 있도록 MR 댐퍼의 감쇠력을 신속하게 높게 변경할 수 있어야 한다.

그러나 종래의 MR 댐퍼의 느린 반응성으로는 MR 댐퍼의 감쇠력을 신속하게 변경하기 어려운 문제점이 제기된다. 한편 근래에는 와전류를 방지하기 위해 자기 저항(Magnetic Resisitance)은 낮으나 전기 저항(Electric Resistance)은 높은 페라이트계 재질을 활용하여 반응성을 향상시키는 기술이 개시되고 있다. 그러나 이러한 재질은 쉽게 깨지는 등의 문제가 발생하여 상용화가 어려운 문제점이 제기된다.

한편, 종래에는 와전류를 방지하고자, 와전류가 형성될 수 있는 코어의 면적을 분할하고, 코어 내부의 와전류의 전기회로(Electirc Circuit)의 길이를 늘려 전기 저항을 높여 와전류를 감소시키는 구조가 제안되었다. 그러나 이 역시 레이져 가공을 통해 코어 내에 홈을 형성하고, 그의 내부를 모두 비전도체로 채워넣어야 하기 때문에 비용적 측면에서 불리하고 그로 인해 양산성이 떨어지는 문제가 제기되었다.

<선행문헌 1> : 대한민국실용신안등록 제20-0320743호(공고일: 2003년07월22일)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 생산성을 고려하여 추가 가공 없이 와전류에 대한 절연 구조를 구현할 수 있고, 와전류의 면적을 최소화하여 시간지연을 감소시킬 수 있는 와전류 방지구조를 갖는 MR 댐퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 실린더 하우징과 피스톤 사이에 MR(Magneto-Rheological) 유체가 충전되고 상기 피스톤에는 코일부가 구비된 MR 댐퍼에 있어서, 상기 피스톤의 적어도 일부에는 복수개의 디스크 부재가 적층되고, 각각의 상기 디스크 부재는 절연코팅된 와전류 방지구조를 갖는 MR 댐퍼가 제공된다.

상기 디스크 부재는 상기 피스톤의 적어도 일단측으로 복수개의 원판형 디스크가 적층된 것일 수 있다.

상기 피스톤의 둘레면은 원통형 디스크들이 다수의 층을 이루도록 배치되며, 상기 원통형 디스크들은 각각 절연코팅된 것일 수 있다.

상기 피스톤을 관통하는 피스톤 로드를 포함하고, 상기 피스톤 로드의 하부에는 감소된 직경을 갖는 내부 축이 형성되고, 상기 내부 축의 양단에는 상기 디스크 부재를 고정하는 고정 디스크가 각각 장착된 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 절연 코팅된 복수의 디스크로 피스톤을 구성함으로써 댐퍼 제조시 추가가공을 배제함으로써 생산효율을 향상시키고 와전류 발생면적을 분할함으로써 와전류 감소효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래의 MR 댐퍼의 내부에 형성된 와전류를 보여주는 단면도,
도 2는 일반적인 MR 댐퍼의 시간 지연 현상을 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명에 적용된 와전류 방지원리를 도시한 작동 상태도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 와전류 방지구조를 갖는 MR 댐퍼의 기본 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 와전류 방지구조를 갖는 MR 댐퍼의 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 와전류 방지구조를 갖는 MR 댐퍼의 원판형 디스크의 설치 상태도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 와전류 방지구조를 갖는 MR 댐퍼의 원통형 디스크의 설치 상태도, 및
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 와전류 방지구조를 갖는 MR 댐퍼의 사용상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는다. 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 첨부된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명은 실린더 하우징(30)의 내부에서 피스톤(80)이 상하로 이동되며, 피스톤(80) 내에 권치된 코일부(20)를 통해 자기장을 인가하고, 이 자기장의 영향으로 MR 유체(50)의 점도를 조절하는 MR 댐퍼가 제공된다.

구체적으로 실린더 하우징(30)에는 MR 유체(50)가 저장된다. 또한 피스톤(80)에는 상하방향으로 관통된 유로(21,22)가 형성된다. 또한 피스톤(80)의 내부에는 코일부(20)가 권취되고, 피스톤(80)의 상부에는 피스톤 로드(60)가 연결된다. 여기서 코일부(20)에는 전원부(70)를 통해 전류를 공급받아 전자기장을 형성할 수 있다. 또한 실린더 하우징(30)은 가스 챔버부(10)와 연통된다.

도 3의 (a)는 종래의 와전류가 형성된 상태를 나타내는 도면으로서 자속방향에 교차방향으로 와전류가 형성된 모습을 보여준다. 반면 도 3의 (b)는 다단의 디스크 부재를 겹침하여 각각의 디스크에서만 와전류가 발생되도록 분할시킨 예를 나타내고 있다.

본 발명은 이러한 구조로 와전류를 차단하기 위한 와전류 차단 구조가 적용된 MR 댐퍼를 제공한다. 구체적으로 도 5를 참조하면 본 발명의 일 구성인 피스톤(80)은 다수의 원판형 디스크(85a 또는 85b)가 적층된 상태로 피스톤(80)의 상단과 하단에 각각 배치된다. 이때 원판형 디스크(85a 또는 85b)은 자기력에 반응하도록 철성분(Fe)을 함유한 금속 디스크가 적용될 수 있다. 또한 각각의 원판형 디스크(85a 또는 85b)는 외표면에 절연코팅된 상태로 제공된다. 이에 따라 코일부(20)에 전류가 인가되어 전자기력이 발생하면 자기력은 각각의 원판형 디스크(85a) 내에서만 작용하게 된다. 즉 도 3의 (b)와 같이 자기력이 작용하게 된다. 이에 따라 와전류의 발생면적으로 세분화시킴으로써 종래의 와전류 발생을 줄일 수 있게 된다.

한편 이와 같은 구조로 배치된 원판형 디스크(85a 또는 85b)로 피스톤(80) 전체를 구성하거나 도 6과 같이 피스톤(80)의 상단과 하단의 일부를 구성하도록 다수의 원판형 디스크(85a 또는 85b)가 적층된 구성으로 제공될 수 있다. 또한 도 5를 참조하면 상하부의 원판형 디스크(85a,85b)의 상단측과 하단측에는 고정 디스크(80a 또는 80b)가 장착될 수 있다.

구체적으로 피스톤 로드(60)에는 감소된 직경을 갖는 내부 축(61)이 형성되고 이 내부 축(61)에 코일부(20)가 권취된다. 이때 내부 축(61)의 상단에는 상부측의 고정 디스크(80a)가 지지되고, 내부 축(61)의 하단에는 하부의 고정 디스크(80b)가 삽입된 상태에서 구속 볼트(66)가 체결되어 디스크 부재들(85a,85b 및 90)을 고정이 이루어질 수 있다.

도 7를 참조하면, 본 발명은 피스톤(80)의 둘레부분을 다수의 원통형 디스크(90)를 다수의 층으로 겹쳐지도록 구성하여 이루어질 수 있다. 이때 원통형 디스크(90)에는 개별적으로 절연코팅된다. 이에 따라 피스톤(80)의 둘레방향으로 원통형 디스크(90)들을 겹침하여 와전류 면적을 세분화시킬 수 있게 된다. 즉 피스톤(80)의 상하단 뿐만 아니라 둘레방향에 대한 와전류 면적의 세분화가 가능하다.

도 8을 참조하면, 본 발명은 실린더 하우징(30) 내에서 피스톤(80)에 대한 와전류 발생을 저감시킬 수 있다. 즉 피스톤(80)을 다수의 디스크 부재들로 겹침하여 구성하고, 이들 디스크 부재들에 절연코팅을 함으로써 와전류발생 면적을 세분화시켜 피스톤(80) 전체에 와전류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 여기서 디스크 부재로는 도 6에 도시한 바와 같이 다수의 원판형 디스크(85a,85b)를 적층하여 피스톤(80)의 일부를 구성할 수 있다. 또한 도 7과 같이 다수의 원통형 디스크(90)를 겹침시켜서 구성할 수도 있다. 아울러 도 8과 같이 원판형 디스크(85a,85b)과 원통형 디스크(90)를 함께 적용하여 피스톤(80)을 형성할 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면 절연 코팅된 복수의 디스크로 피스톤을 구성함으로써 종래의 추가가공(와전류 발생 방지를 위한 홈가공)을 배제함으로써 생산효율을 향상시키고 와전류 발생면적을 분할함으로써 와전류 감소효과를 기대할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

10: 가스 챔버부
20: 코일부
21: 제1 유로
22: 제2 유로
30: 실린더 하우징
50: MR 유체
60: 피스톤 로드
61: 내부 축
66: 구속 볼트
70: 전원부
80: 피스톤
80a: 고정 디스크
80b: 고정 디스크
85a: 원판형 디스크
90: 원통형 디스크

Claims (4)

1. 실린더 하우징과 피스톤 사이에 MR(Magneto-Rheological) 유체가 충전되고 상기 피스톤에는 코일부가 구비된 MR 댐퍼에 있어서,
   상기 피스톤의 적어도 일부는 디스크 부재로 이루어지되,
   상기 디스크 부재는,
   상기 피스톤의 적어도 일단에 적층되고 각각 절연 코팅된 복수의 원판형 디스크, 및
   상기 피스톤의 지름방향으로 복수의 층을 이루도록 배치되고 각각 절연 코팅된 복수의 원통형 디스크를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 와전류 방지구조를 갖는 MR 댐퍼.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤을 관통하는 피스톤 로드를 포함하고,
   상기 피스톤 로드의 하부에는 감소된 직경을 갖는 내부 축이 형성되고,
   상기 내부 축의 양단에는 상기 디스크 부재를 고정하는 고정 디스크가 각각 장착된 것을 특징으로 하는 와전류 방지구조를 갖는 MR 댐퍼.
   

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