KR102075907B1 - 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트 - Google Patents

진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 마운트에 설치되는 자석의 형상이 진동진폭에 따라서 결정되면서 이에 따른 자기 흡인력의 특성이 변화되어, 마운트에 장착되는 전자석에 부가되는 전류에 의한 자기력의 세기 혹은 영구자석의 자기력의 세기에 의해서 수자석부와 암자석부의 흡인력이 개선되어 진동감쇠 성능이 향상되는 마운트를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트는, 진동감쇠 대상이 결합하는 고정부; 고정부와 결합하는 고무부; 고무부의 하부에 결합되고, 내부에 설치된 지지부에 의해 분리된 상부챔버와 하부챔버를 구비하는 하우징; 하우징의 하단과 결합하는 베이스; 하우징 상부를 감싸는 형상이며, 고정부와 결합되는 브라켓; 브라켓의 말단에 결합하고, 수자성체를 구비하는 수자석부; 및 베이스와 결합하고, 수자성체와 대응되는 형상의 암자성체를 구비하는 암자석부;를 포함한다.

Description

진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트 {A MOUNT USING MAGNETIC SUCTION FORCE WITH A SHAPE OF MAGNET SHAPE IN CONSIDERATION OF VIBRATION AMPLITUDE}
본 발명은 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트에 관한 것이다. 두 개의 자성체 사이에 작용하는 하기 흡인력의 효과는 두 개 자성체 사이의 거리 및 자성체의 형상에 크게 영향을 받는다. 두 자성체 사이의 상대적 변동 거리가 작은 경우 이들 자성체가 평면형상을 갖더라도 문제가 없지만, 변동 거리가 커지면 흡인력의 효과가 급격하게 감소하게 된다. 이런 문제점을 개선하기 위하여 자성체의 형상을 원추형으로 변경하게 되면, 보다 큰 간격에서도 흡인력이 효과적으로 작용하게 되므로, 이런 경우 자기 흡인력을 이용하는 마운트의 진동 감쇠성능은 크게 향상될 수 있다.
현재 진동을 저감시키기 위해 고무 혹은 유체가 봉입된 마운트를 사용하고 있다. 이러한 마운트는 자동차, 건설기계, 농기계 등의 진동 저감 및 방진을 필요로 하는 모든 분야가 적용 대상으로서 필요성이 점차 높아지고 있다. 최근 이들 마운트의 성능을 개선하기 위해서 능동형(전자기적 제어) 마운트를 개발 및 상용화 하고 있다.
대한민국 등록특허 제 10-1585410호(발명의 명칭 : 종횡방향 제어 능동 엔진 마운트)에서는, 원통형의 하우징; 상기 하우징의 내부에 위치하여 엔진과 연결되는 코어보스; 상기 코어보스의 중심에 위치하여 엔진과 상기 코어보스를 결합하는 센터볼트; 및 상기 코어보스의 일측 끝단과 상기 하우징의 내측면을 연결하는 인슐레이터;를 포함하되, 상기 하우징의 상단 내부와 상기 코어보스의 돌출부의 상단 사이의 공간에 위치하고, 상기 코어보스의 둘레를 따라 일정 거리만큼 이격된 상태로 형성되어 있는 환형 구동기 모듈을 더 포함하여, 상기 코어보스의 종횡방향 움직임을 제어할 수 있으며, 상기 환형 구동기 모듈은, 내부를 향하여 복수개의 스포크가 형성되어 있는 환형 철심 코어, 상기 스포크의 둘레를 따라 형성되어 있는 유도코일, 상기 환형 철심 코어 및 유도코일의 외부를 감싸는 형태로 이루어진 환형 하우징을 포함하는 종횡방향 제어 능동 엔진 마운트가 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제 10-1585410호
본 발명의 목적은, 진동감쇠 대상의 진동진폭 크기에 따라서 적합한 자성체의 형상을 설계 및 제작하여 마운트에 장착함으로써, 자기 흡인력을 이용한 마운트의 진동감쇠 효과를 향상시키기 위한 것이다.
그리고, 본 발명의 목적은, 기 출원된 능동형 엔진 마운트에 비해서 제작 단가가 낮고, 복잡한 제어 기능이 필요 없는 자력을 이용한 마운트를 개발 하는 것이다. 세부적으로는 저속 영역에서 고속 영역까지 안정적으로 진동감쇠를 수행하도록 마운트에 장착되는 전자석에 전류를 단순하게 조절하거나, 적정한 시기의 영구자석을 장착하여 마운트 내부에 자력의 흡인력이 작용하도록 설계한다는 것이다. 그리고, 전자석을 적용하는 경우에 기존 능동형 마운트와는 달리 복잡한 제어작동을 하지 않고, 엔진 회전수에 따라서 ON-OFF로 전류를 부가를 하거나, 영구자석을 장착하는 경우에는 제어를 수행하지 않지만, 마운트가 진동을 흡수하기 위하여 운동하는 방향을 자기력에 의한 흡인력이 작용하게 되고, 이 흡인력에 의해서 마운트를 구성하는 고무의 강성이 감소하고 또한 자기력에 의한 감쇠력이 증가하여 진동 감쇠성능이 향상된다는 것이다.
따라서, 기존 능동형 엔진 마운트에 비해서 제어부에 대한 제작 비용이 크게 감축되고, 제어부의 성능에 따른 안정성 문제를 고려할 필요가 없어, 마운트의 성능 및 생산가격 경쟁력에 우수한 장점을 가지고 있으며, 그럼에도 불구하고, 자기 흡인력에 의해서 강성계수가 낮아져서(부강성 효과) 감쇠비가 증가하게 되어 진동은 효과적으로 감쇠되는 것이 본 발명의 특징이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 진동감쇠 대상이 결합하는 고정부; 상기 고정부와 결합하는 고무부; 상기 고무부의 하부에 결합되고, 내부에 설치된 지지부에 의해 분리된 상부챔버와 하부챔버를 구비하는 하우징; 상기 하우징의 하단과 결합하는 베이스; 상기 하우징 상부를 감싸는 형상이며, 상기 고정부와 결합되는 브라켓; 상기 브라켓의 말단에 결합하고, 수자성체를 구비하는 수자석부; 및 상기 베이스와 결합하고, 상기 수자성체와 대응되는 형상의 암자성체를 구비하는 암자석부;를 포함하고, 상기 진동감쇠 대상의 진동 진폭에 대응하여 상기 수자성체 및 상기 암자성체의 형상이 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 수자성체는 제1수자성체로 형성되고 상기 암자성체는 제1암자성체로 형성되며, 상기 제1수자성체의 단면 및 상기 제1암자성체의 단면은 평면형의 형상일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 수자성체는 제2수자성체로 형성되고 상기 암자성체는 제2암자성체로 형성되며, 상기 제2수자성체의 하부는 원추 형상의 단면을 구비하고, 상기 제2암자성체의 상부는 단면이 원추 형상인 홈을 구비하여, 상기 제2수자성체의 하부가 상기 제2암자성체의 상부의 홈에 인입출할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 수자성체는 제3수자성체로 형성되고 상기 암자성체는 제3암자성체로 형성되며, 상기 제3수자성체는 하부에 계단식 원추 형상의 단면을 구비하고, 상기 제3암자성체의 상부는 단면이 계단식 원추 형상의 홈을 구비하며, 상기 계단식 원추 형상은 돌출부를 구비하여, 상기 돌출부가 상기 제3암자성체의 상부의 홈에 인입출할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 수자석부 또는 상기 암자석부는, 상기 하우징의 외측 둘레 방향으로 복수 개 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 수자석부 또는 상기 암자석부는, 영구자석일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 수자석부 또는 상기 암자석부는, 전자석일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 제1수자성체, 제2수자성체 또는 제3수자성체 중 어느 하나의 자성체에 선택적으로 전원이 공급될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 제1암자성체, 제2암자성체 또는 제3암자성체 중 어느 하나의 자성체에 선택적으로 전원이 공급될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 상부챔버의 내부와 상기 하부챔버의 내부에는 유체가 채워지고, 상기 상부챔버와 상기 하부챔버 간의 유체 통로인 오리피스 및 디커플러를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 센서부에 의한 진동 정보를 이용하여 제1수자성체, 제2수자성체, 제3수자성체, 제1암자성체, 제2암자성체 또는 제3암자성체 중 하나 이상의 자성체에 부과하는 전류의 양 및 방향을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 진동감쇠 대상의 진동진폭 크기에 따라서 적정 자성체의 형상 설계 및 제작하여 마운트에 장착함으로써 자기 흡인력을 이용한 마운트는 보다 효과적으로 진동을 감쇠시킬 수 있다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 능동형 엔진 마운트에 비해서 구조가 간단하여 마운트의 제작 및 유지에 필요한 비용을 절감할 수 있으며, 진동감쇠에 필요한 자기력을 간단한 규칙으로 조절함으로써 저속 영역에서 고속 영역까지 안정적으로 진동감쇠를 수행할 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 제1수자성체 및 제1암자성체에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 제2수자성체 및 제2암자성체에 대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 제3수자성체 및 제3암자성체에 대한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 자석의 형상에 따라서 수자석부 및 암자석부 사이에 발생되는 상대 변위에 대한 자기 흡인력(force)의 특징을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제5실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제6실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
이하, 제1실시 예의 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 제1수자성체(110) 및 제1암자성체(210)에 대한 단면도이다.
그리고, 도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 제2수자성체(120) 및 제2암자성체(220)에 대한 단면도이다.
또한, 도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 제3수자성체(130) 및 제3암자성체(230)에 대한 단면도이다.
도 1내지 도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트는, 진동감쇠 대상이 결합하는 고정부(430); 고정부(430)와 결합하는 고무부(420); 고무부(420)의 하부에 결합되고, 내부에 설치된 지지부(330)에 의해 분리된 상부챔버(310)와 하부챔버(320)를 구비하는 하우징(300); 하우징(300)의 하단과 결합하는 베이스(500); 하우징(300) 상부를 감싸는 형상이며, 고정부(430)와 결합되는 브라켓(410); 브라켓(410)의 말단에 결합하고, 수자성체를 구비하는 수자석부; 및 베이스(500)와 결합하고, 수자성체와 대응되는 형상의 암자성체를 구비하는 암자석부;를 포함한다. 그리고, 진동감쇠 대상의 진동 진폭에 대응하여 수자성체 및 암자성체의 형상이 결정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는, 수자석부가 브라켓(410)의 말단에 결합하고, 암자석부가 베이스(500)에 결합한다고 설명하고 있으나, 위치를 바꾸어, 수자석부가 베이스(500)에 결합하고, 암자석부가 브라켓(410)의 말단에 결합하게 구성될 수 있다.
브라켓(410)은, 열로부터 고무부(420)를 보호하기 위하여 비금속 소재로 형성될 수 있다.
여기서, 수자성체는 제1수자성체(110), 제2수자성체(120) 또는 제3수자성체(130) 중 어느 하나일 수 있다.
그리고, 암자성체는 제1암자성체(210), 제2암자성체(220) 또는 제3암자성체(230) 중 어느 하나일 수 있다.
고정부(430)는 진동감쇠 대상과의 결합을 용이하게 하기 위해 상부면에 볼트(431)가 형성되어 있을 수 있다. 그리고, 브라켓(410)은 고정부(430)의 상부면과 결합하며, 고정부(430)와 결합하는 브라켓(410)의 일 부위를 볼트(431)가 관통하여 형성될 수 있다.
진동감쇠 대상이 진동하면, 상부챔버(310)와 하부챔버(320)에 존재하는 오리피스(332) 및 디커플러(331)를 통하여 이동하는 유체의 운동, 고무부(420)의 변형과정에서 발생하는 감쇠, 또한 수자석부와 암자석부의 거리 변화에 의한 각 자성체 간 자기 흡인력의 상호 작용에 의해 발생되는 부강성(NEGATIVE STIFFNES) 및 자기력에 의한 감쇠력 발생으로 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있다.
고무부(420)는, 유체를 포함하는 상부챔버(310) 및 하우징(300)의 상부와 연결되어 있는 구조를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
하우징(300)은 원통형의 형상을 구비할 수 있고, 이에 따라 지지부(330)는 원판의 형상을 구비할 수 있다. 그리고, 하우징(300)이 원통의 형상을 구비함에 따라, 고무부(420)도 하우징(300)과 결합이 용이하도록 외측 둘레가 원형으로 형성될 수 있다.
여기서, 상부챔버(310)의 내부와 하부챔버(320)의 내부에는 유체가 채워지고, 상부챔버(310)와 하부챔버(320) 간의 유체 통로인 오리피스(332) 및 디커플러(331)를 구비할 수 있다.
하우징(300) 및 다이어프램(340)이 형성하는 내부공간에는 유체가 채워질 수 있고, 내부공간은 지지부(330)에 의해 상부챔버(310)와 하부챔버(320)로 분리되며, 진폭이 큰 진동에서는 유체가 지지부(330)에 형성된 오리피스(332)를 통해 이동하고, 진폭이 작은 고주파수 진동에서는 유체가 디커플러(331)를 통해서 이동할 수 있다.
디커플러(331)는 지지부(330)의 중앙 부분에 위치하게 되고, 오리피스(332)는 디커플러(331)의 외측에서 지지부(330)에 환형으로 형성되며, 디커플러(331) 및 오리피스(332)의 길이 및 면적에 따라 유체의 이동량이 결정될 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 마운트에 진동감쇠 대상의 진동이 전달되면, 브라켓(410)과 연결된 수자석부가 운동을 하고, 암자석부는 베이스(500)에 고정되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 수자석부와 암자석부 간 자기 흡인력, 고무부(420)의 탄성력, 하우징(300) 내 유체의 흐름의 작용으로 진동감쇠 대상에 의 진동을 흡수하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 하우징(300) 하부면과 베이스(500)의 상부면 사이에 고무 또는 스프링과 같은 탄성부재가 구비되어 진동 제어에 이용될 수 있다.
이에 대해서는 후단부에 설명하기로 한다.
수자석부 또는 암자석부는, 영구자석일 수 있다.
또한, 수자석부 또는 암자석부는, 전자석일 수 있다.
구체적으로는, 제1수자성체(110)가 전자석인 경우 제1암자성체(210)가 전자석 또는 영구자석일 수 있고, 제1수자성체(110)가 영구자석인 경우 제1암자성체(210)가 전자석일 수 있다. 그리고, 제2수자성체(120)가 전자석인 경우 제2암자성체(220)가 전자석 또는 영구자석일 수 있고, 제2수자성체(120)가 영구자석인 경우 제2암자성체(220)가 전자석일 수 있다. 마찬가지로, 제3수자성체(130)가 전자석인 경우 제3암자성체(230)가 전자석 또는 영구자석일 수 있고, 제3수자성체(130)가 영구자석인 경우 제3암자성체(230)가 전자석일 수 있다.
여기서, 제1수자성체(110), 제2수자성체(120) 또는 제3수자성체(130) 중 어느 하나의 수자성체에 선택적으로 전원이 공급될 수 있다. 그리고, 제1암자성체(210), 제2암자성체(220) 또는 제3암자성체(230) 중 어느 하나의 암자성체에 선택적으로 전원이 공급될 수 있다.
도 1 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 제1수자성체(110)는 제1암자성체(210)와 한 쌍을 형성하고, 제2수자성체(120)는 제2암자성체(220)와 한 쌍을 형성하며, 제3수자성체(130)는 제3암자성체(230)와 한 쌍을 형성할 수 있다.
그리고, 한 쌍을 이루는 수자성체와 암자성체는 모두 영구자석으로 형성될 수도 있다.
특히, 본 발명은 수자성체와 암자성체를 모두 영구자석으로 형성하는 경우, 생산비용 및 생산단가 면에서 유리할 수 있다.
저속 영역에서 고속 영역까지 안정적으로 진동감쇠를 수행하도록 마운트에 장착되는 전자석에 전류를 조절하거나, 영구자석의 경우에 적정 세기의 자력을 선정하여 장착하게 된다.
각각의 수자성체는 서로 다른 형상으로 형성될 수 있고, 각각의 수자성체와 한 쌍을 형성하는 각각의 암자성체는 각각의 수자성체와 호환되는 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 수자성체는 제1수자성체(110)로 형성되고 암자성체는 제1암자성체(210)로 형성되며, 제1수자성체(110)의 단면 및 제1암자성체(210)의 단면은 평면형의 형상일 수 있다.
그리고, 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 수자성체는 제2수자성체(120)로 형성되고 암자성체는 제2암자성체(220)로 형성되며, 제2수자성체(120)의 하부는 원추 형상의 단면을 구비하고, 제2암자성체(220)의 상부는 단면이 원추 형상인 홈을 구비하여, 제2수자성체(120)의 하부가 제2암자성체(220)의 상부의 홈에 인입출할 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6에서 보는 바와 같이, 수자성체는 제3수자성체(130)로 형성되고 암자성체는 제3암자성체(230)로 형성되며, 제3수자성체(130)는 하부에 계단식 원추 형상의 단면을 구비하고, 제3암자성체(230)의 상부는 단면이 계단식 원추 형상의 홈을 구비하며, 상기 계단식 원추 형상은 돌출부를 구비하여, 돌출부(131)가 제3암자성체(230)의 상부의 홈에 인입출할 수 있다.
상기와 같이 형성되는 경우, 제1수자성체(110)의 하부면은 제1암자성체(210)의 상부면과 대응되게 형성될 수 있다. 그리고, 제2수자성체(120)는 제2암자성체(220)의 홈에 인입 가능하도록 형상이 형성될 수 있다. 또한, 제3수자성체(130)는 제3암자성체(230)의 홈에 인입 가능하도록 형상이 형성될 수 있다.
그리고, 수자성체와 이에 한 쌍을 형성하는 암자성체의 형상에 따라 형성되는 자기 흡인력은 상이할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 자석의 형상에 따라서 수자석부 및 암자석부 사이에 발생되는 상대 변위에 대한 자기 흡인력(force)의 특징을 나타내는 그래프이다. 진동감쇠 대상의 상대적 진동진폭 혹은 수자석부 및 암자석부 사이의 이동거리(stroke)에 대해, 도 7의 (a)는 제1수자성체(110)와 제1암자성체(210)에 의한 자기 흡인력(force)의 변화를 나타낸 것이고, 도 7의 (b)는 제2수자성체(120)와 제2암자성체(220)에 의한 자기 흡인력(force)의 변화를 나타낸 것이며, 도 7의 (c)는 제3수자성체(130)와 제3암자성체(230)에 의한 자기 흡인력(force)의 변화를 나타낸 것이다.
도 7에서 보는 바와 같이, 진동진폭이 작을 때는 자기 흡인력이 크게 측정되고, 진동 힘이 클 때는 자기 흡인력이 작게 측정되는데, 이것은 2개 자성체 사이의 거리가 작으면 자기 흡인력의 효과가 크고, 거리가 증가하게 되면 자기 흡인력의 효과가 감소함을 나타낸다. 또한, 수자성체와 암자성체로 구성되는 한 쌍인 두 개 자성체의 형상에 따라서, 자기 흡인력의 특성은 다르게 형성됨을 확인할 수 있다. 따라서, 진동감쇠 대상의 진동진폭의 특성을 분석하고 이에 적합한 자성체의 형상을 결정하게 되면 보다 효과적으로 진동감쇠 성능을 제공할 수 있음을 알 수 있다.
구체적으로, 진동 진폭이 큰 진동에 대해서도 자기 흡인력의 효과를 유지하는 제3수자성체(130)와 제3암자성체(230)를, 진폭이 중간 정도의 진동에 대해서는 제2수자성체(120)와 제2암자성체(220)를, 그리고, 진동 진폭이 아주 작은 진동의 경우에 제1수자성체(110)와 제1암자성체(210)를 이용함으로써 보다 효과적으로 진동을 감쇠시킬 수 있음을 도 7에서 확인할 수 있다.
이에 따라, 진동감쇠 대상의 진동 진폭에 대응하여 수자성체 및 암자성체의 형상이 결정될 수 있다.
상기와 같은 진동 진폭의 크기에 따라, 각각의 수자성체와 이와 한 쌍을 이루는 암자성체에 의한 형상을 선택하면, 수자석부와 암자석부 간 자기 흡인력의 특성을 예측할 수 있고, 이에 따라, 우수한 진동감쇠 효과를 확보할 수 있다.
그리고, 진동감쇠 대상의 진동에 있어서 저속 영역에서 고속 영역까지 안정적으로 진동감쇠를 수행할 수 있다. 이에 따라, 2개 자성체의 형상 단면이 평면 인 경우만을 고려하는 것에 비해서 큰 변위의 진동 진폭에 대해서도 진동감쇠를 수행할 수 있다.
상기와 같은 자기 흡인력을 효과적으로 확보하기 위해, 제2수자성체(120)의 하부에서 원추형상의 양 측변에 의해 형성되는 각(α)이 45도 내지 60도로 형성될 수 있다. 그리고, 제3수자성체(130)는 계단식 원추형상 단면(131) 양 측변에 의해 형성되는 각(β)이 10도 내지 30도로 형성될 수 있다.
진동감쇠 대상의 진동 진폭에 따라, 제2수자성체(120)에서의 α각과 제3수자성체(130)에서의 β각은 상기의 범위에서 정해지고, 이에 따라 제2수자성체(120) 및 제3수자성체(130)가 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 수자성체에 대응되도록 각각의 암자성체에 홈이 형성될 수 있다. 또한, 수자성체와 암자성체의 형상이 반대일 수 있다.
그리고, 브라켓(410)은 고정부(430)로부터 분리 가능하고 암자석부는 베이스(500)로부터 분리 가능하여, 브라켓(410)의 교체로 제1수자성체(110), 제2수자성체(120) 또는 제3수자성체(130) 중 어느 하나의 수자성체를 선택할 수 있고, 암자석부의 교체로, 제1암자성체(210), 제2 암자성체(220) 또는 제3 암자성체(230) 중 어느 하나의 암자성체를 선택할 수 있다.
진동진폭에 대응해서 자기 흡인력을 효과적으로 유지하기 위해서는 수자석부와 암자석부의 자기 흡인력이 작용하는 단면적을 증가시킬 수 있으므로, 수자성체를 원추 형상 또는 계단식 원추 형상으로 형성하고, 암자성체에는 수자성체의 형상에 대응되는 형상의 홈이 형성되도록 하면, 단순한 구조로 자기력 형성 면적을 증가시킬 수 있다.
구체적으로, 수자성체의 하부는 원추 형상 또는 계단식 원추 형상으로 형성하고, 수자성체의 상부는 원통형으로 형성될 수 있다. 그리고, 암자성체도 원통형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트는, 센서부에 의한 진동 정보를 이용하여 제1수자성체(110), 제2수자성체(120), 제3수자성체(130), 제1암자성체(210), 제2암자성체(220) 또는 제3암자성체(230) 중 하나 이상의 자성체에 부과하는 전류의 양 및 방향을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트는, 능동형 마운트와 같이 각 종 센서를 이용하는 제어를 수행하지 않는 것을 주요하게 생각하나, 전자석에 전류를 부가하는 것은 엔진의 스피드에 따라서 ON-OFF로 전류를 부가하기 위해 필요한 것이므로, 이와 같은 용도를 위해 제어부를 이용할 수 있다.
따라서, 전자석을 적용하는 경우에 기존 능동형 마운트와 같이 능동적으로 제어를 수행하지 않고, 엔진 회전수에 따른ON-OFF 제어 혹은 특정 전류부가를 하거나, 영구자석을 장착하는 경우에는 제어를 하지 않는 것이 특징이다.
그리고, 이에 따라, 기존 능동형 엔진 마운트에 비해서 제어부에 대한 제작 비용이 크게 감축되고, 제어부의 성능에 따른 안정성 문제를 고려할 필요가 없어, 마운트의 성능 및 생산가격 경쟁력에 우수한 장점을 가지고 있다.
또한, 그럼에도 불구하고 자기 흡인력에 의해서 강성계수가 낮아지고(부강성 효과) 감쇠비가 증가하게 되어 진동이 효과적으로 감쇠되는 것이 본 발명의 특징이다.
상기된 바와 같이, 전자석을 이용하는 경우에, 수자성체와 상기와 같은 수자성체와 한 쌍을 형성하는 암자성체에 대한 자기력 생성을 제어부에서 제어함으로써 다양한 모드의 자기력 생성을 수행할 수 있고, 또한, 제어부에서는 각각의 수자성체 또는 각각의 암자성체에 대한 전류 공급량 조절을 통해 각각의 자기력의 세기를 제어할 수 있다. 이에 따라, 형상 차이 뿐만이 아닌 전류 공급량 조절에 의해 각각의 자기력을 제어하여 복합적인 진동 제어가 가능하게 할 수 있다.
제어부는, 엔진의 회전수를 고려하여 진동감쇠 대상에 대해 센서부에서 센싱한 진동 주파수, 진폭 및 방향 정보에 의해 진동감쇠 대상의 진동을 제어할 수 있으며, 수자성체 또는 암자성체에 제공되는 전류의 공급량 및 각 자성체에 대한 전류 공급 여부를 제어하여, 실시간으로 진동감쇠 대상의 진동을 감소시키도록 할 수 있다.
본 발명의 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트를 구비하는 차량을 제조할 수 있다.
본 발명의 마운트는, 차량의 엔진과 결합하여, 엔진의 진동을 감소시키는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트를 구비하는 가공 장비를 제조할 수 있다.
본 발명의 마운트는, 가공 장비의 석정반 또는 모터에 결합하여, 가공 중 진동을 감쇠시킬 수 있다.
본 발명의 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트를 구비하는 로봇을 제조할 수 있다.
본 발명의 마운트는, 로봇의 관절 또는 모터에 결합하여, 로봇의 작동 중 진동을 감쇠시킬 수 있다.
이하, 탄성부재를 구비하는 자기 흡인력 마운트에 대해 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이고, 도 9는 본 발명의 제5실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이며, 도 10은 본 발명의 제6실시 예에 따른 마운트에 대한 단면도이다.
도 8 내지 도 10에서 보는 바와 같이, 본 발명의 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트는, 진동감쇠 대상이 결합하는 고정부(430); 고정부(430)와 결합하는 탄성부재(600); 탄성부재(600)의 하단과 결합하는 베이스(500); 고정부(430)에 결합하고, 수자성체를 구비하는 수자석부; 및 베이스(500)와 결합하고, 수자성체와 대응되는 형상의 암자성체를 구비하는 암자석부;를 포함하고, 진동감쇠 대상의 진동 진폭에 대응하여 수자성체 및 암자성체의 형상이 결정될 수 있다.
여기서, 탄성부재(600)는 고무, 스프링 또는 합성수지일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 탄성을 구비하는 다양한 소재가 이용될 수 있다.
그리고, 탄성부재(600) 탄성부의 수축 및 팽창의 운동에 간섭이 없도록 탄성부 내측 혹은 외측에 수자성체 및 암자성체가 형성될 수 있다.
탄성부재(600)는 기둥 형상으로 형성될 수 있다.
수자성체는 제1수자성체(110), 제2수자성체(120) 또는 제3수자성체(130) 중 어느 하나일 수 있다. 그리고, 암자성체는 제1암자성체(210), 제2암자성체(220) 또는 제3암자성체(230) 중 어느 하나일 수 있다.
구체적으로, 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제4실시 예에 따른 마운트는, 고정부(430)에 제1수자성체(110)를 구비하고, 베이스(500)에 제1암자성체(210)가 구비될 수 있다. 그리고, 도 9에서 보는 바와 같이, 고정부(430)에 제2수자성체(120)를 구비하고, 베이스(500)에 제2암자성체(220)가 구비될 수 있다. 또한, 도 10에서 보는 바와 같이, 고정부(430)에 제3수자성체(130)를 구비하고, 베이스(500)에 제3암자성체(230)가 구비될 수 있다.
탄성부재(600)와 관련된 사항 외에, 탄성부재(600)를 구비하는 본 발명의 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트를 구성하는 고정부(430), 베이스(500), 수자석부, 수자석부에 구비되는 각각의 수자성체, 암자석부, 암자석부에 구비되는 각각의 암자성체 등의 다른 구성요소에 대한 사항은, 상기된 하우징(300)을 구비하는 본 발명의 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트의 설명 중 대응되는 구성요소에 대한 사항과 동일하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 제1수자성체
120 : 제2수자성체
130 : 제3수자성체
131 : 돌출부
210 : 제1암자성체
220 : 제2암자성체
230 : 제3암자성체
300 : 하우징
310 : 상부챔버
320 : 하부챔버
330 : 지지부
331 : 디커플러
332 : 오리피스
340 : 다이어프램
410 : 브라켓
420 : 고무부
430 : 고정부
431 : 볼트
500 : 베이스
600 : 탄성부재

Claims (15)

  1. 진동감쇠 대상이 결합하는 고정부;
    상기 고정부와 결합하는 고무부;
    상기 고무부의 하부에 결합되고, 내부에 설치된 지지부에 의해 분리된 상부챔버와 하부챔버를 구비하는 하우징;
    상기 하우징의 하단과 결합하는 베이스;
    상기 하우징 상부를 감싸는 형상이며, 상기 고정부와 결합되는 브라켓;
    상기 브라켓의 말단에 결합하고, 단면에 평면 형상, 원추 형상 또는 계단식 원추 형상 중 선택되는 어느 하나의 형상을 구비한 수자성체를 구비하는 수자석부; 및
    상기 베이스와 결합하고, 상기 수자성체와 대응되는 형상의 암자성체를 구비하는 암자석부;를 포함하고,
    상기 진동감쇠 대상의 진동 진폭에 대응하여 상기 수자성체 및 상기 암자성체의 형상이 결정되고,
    상기 수자성체 및 상기 암자성체의 형상 결정에 따라, 상기 수자석부와 상기 암자석부 사이의 자기 흡인력이 결정되며,
    상기 브라켓은 상기 고정부로부터 분리 가능하고 상기 암자석부는 상기 베이스로부터 분리 가능하여, 상기 브라켓의 교체로 상기 수자성체의 형상을 선택하고, 상기 암자석부의 교체로 상기 암자성체의 형상을 선택하는 것을 특징으로 하는 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수자성체는 제1수자성체로 형성되고 상기 암자성체는 제1암자성체로 형성되며, 상기 제1수자성체의 단면 및 상기 제1암자성체의 단면은 평면형의 형상인 것을 특징으로 하는 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수자성체는 제2수자성체로 형성되고 상기 암자성체는 제2암자성체로 형성되며, 상기 제2수자성체의 하부는 원추 형상의 단면을 구비하고, 상기 제2암자성체의 상부는 단면이 원추 형상인 홈을 구비하여, 상기 제2수자성체의 하부가 상기 제2암자성체의 상부의 홈에 인입출하는 것을 특징으로 하는 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수자성체는 제3수자성체로 형성되고 상기 암자성체는 제3암자성체로 형성되며, 상기 제3수자성체는 하부에 계단식 원추 형상의 단면을 구비하고, 상기 제3암자성체의 상부는 단면이 계단식 원추 형상의 홈을 구비하며, 상기 계단식 원추 형상은 돌출부를 구비하여, 상기 돌출부가 상기 제3암자성체의 상부의 홈에 인입출하는 것을 특징으로 하는 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수자석부 또는 상기 암자석부는, 상기 하우징의 외측 둘레 방향으로 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 수자석부 또는 상기 암자석부는, 영구자석인 것을 특징으로 하는 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 수자석부 또는 상기 암자석부는, 전자석인 것을 특징으로 하는 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 수자성체에 선택적으로 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 암자성체에 선택적으로 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부챔버의 내부와 상기 하부챔버의 내부에는 유체가 채워지고, 상기 상부챔버와 상기 하부챔버 간의 유체 통로인 오리피스 및 디커플러가 구비되는 것을 특징으로 하는 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트.
  11. 청구항 1에 있어서,
    센서부에 의한 진동 정보를 이용하여 상기 수자성체 또는 상기 암자성체에 부과하는 전류의 양 및 방향을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 항에 의한 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트를 구비하는 차량.
  13. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 항에 의한 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트를 구비하는 가공 장비.
  14. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 항에 의한 진동진폭을 고려한 자석형상의 자기 흡인력 마운트를 구비하는 로봇.
  15. 삭제
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