KR102389206B1 - 조립성 및 내구성이 개선된 ｍｒ 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자석을 피스톤의 내부가 아닌 댐퍼 부분에 설치하여 자기장을 인가하도록 함으로써 조립성과 내구성을 개선한 MR 댐퍼의 제공에 관한 것으로, MR유체의 유동에 수직한 방향으로 자기장 회로를 형성하도록 전자석을 댐퍼의 양측 슬리브에 내장하고, 각 방향 슬리브로부터 이격된 댐퍼 내부에 피스톤의 둘레를 따라 강자성체로 이루어진 하나 이상의 자성 코어를 설치하여 MR유체의 유로를 형성하며, 상기 피스톤과 피스톤 로드는 상자성체로 구성한 MR 댐퍼가 제공된다.

Description

조립성 및 내구성이 개선된 ＭＲ 댐퍼{MR DAMPER HAVING IMPROVED ASSEMBLY AND DURABILITY}

본 발명은 MR 댐퍼의 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자석의 위치 변경을 통해 조립성과 내구성을 개선한 MR 댐퍼에 관한 것이다.

댐퍼는 진동원으로부터 발생하여 외부로 전달되는 진동을 줄여주는 역할을 하는 것으로, 예를 들어 세탁기용 댐퍼와 같은 특수한 용도에서의 댐퍼의 경우에는 댐핑력이 거의 없는 방진 기능과 댐핑력이 큰 제진 기능을 모두 갖출 필요성이 제기된다. 따라서, 세탁기용 댐퍼와 같이 특수한 용도의 댐퍼들은 공진주파수 영역의 강한 진동이 인가되는 경우에는 댐퍼로서 작동하여 진동을 제진해야 하고, 고주파수의 약한 진동이 인가되는 경우에는 댐핑력을 최대한 낮춰 방진 성능을 확보하여야 하는 과제가 있다.

한편, 과거의 댐퍼들은 대부분 마찰재에 의한 마찰 저항과 탄성체의 완충력을 통해 진동을 전달하도록 구성되어 있어, 특히 고주파수 영역의 약한 진동 발생시에는 방진 기능을 제대로 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.

기존 댐퍼들의 문제점을 개선하기 위해 최근에는 MR(Magneto-Rheological)유체를 이용한 다양한 댐퍼들이 개발되고 있으며, 이러한 MR유체를 이용한 댐퍼(이하 'MR 댐퍼')들은 인가되는 자기장의 세기를 통해 감쇠력을 제어할 수 있어 세탁기는 물론 자동차 서스펜션이나 제진시스템 등 다양한 어플리케이션에 활용되고 있다.

MR 댐퍼의 일 예로, 도 1a와 같은 피스톤(10) 내부에 전자석(20)이 구비된 형태가 있으며, 이러한 MR 댐퍼의 경우 피스톤(10)과 슬리브(30) 사이에 위치된 MR유체(1)의 유로에 자기장(도 1b의 빨간색 점선)을 인가하여 인가된 자기장의 세기에 따라 감쇠력을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 이와 같이 전자석(20)이 피스톤(10) 내부에 구비된 형태의 경우, 전자석에 전류를 인가하기 위해 도 1c와 같이 피스톤 로드(11)의 내부를 따라 전선(12)을 댐퍼 외부로 빼내야 하기 때문에 일반적으로 조립이 어렵고, 또한 댐퍼의 작동으로 인한 피스톤의 위치 변위시 전선이 함께 이동하여야 하기 때문에 댐퍼 작동중에 전선이 단선될 위험성이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 개발된 것으로, 전자석을 피스톤의 내부가 아닌 댐퍼 부분에 설치하여 자기장을 인가하도록 함으로써 조립성과 내구성을 개선한 MR 댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따르면, MR유체의 유동에 수직한 방향으로 자기장 회로를 형성하도록 전자석을 댐퍼의 양측 슬리브에 내장하고, 각 방향 슬리브로부터 이격된 댐퍼 내부에 피스톤의 둘레를 따라 강자성체로 이루어진 하나 이상의 자성 코어를 설치하여 MR유체의 유로를 형성하며, 상기 피스톤과 피스톤 로드는 상자성체로 구성한 MR 댐퍼가 제공된다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, MR유체의 유동 방향에 대하여 전자석을 통해 자기장을 인가하고, 상기 전자석을 통해 발생된 자기장 회로가 피스톤 로드 - 피스톤 - MR유체 - 슬리브 - 댐퍼의 상단부 및 하단부 중 적어도 일측에 걸쳐 형성되도록 상기 전자석을 댐퍼의 상단부 및 하단부 중 적어도 일측에 내장하고, 상기 피스톤과 피스톤 로드는 강자성체로 구성하여 전기회로의 병렬 구조를 통해 각각의 전자석에 동일한 전류가 인가되도록 구성한 MR 댐퍼가 제공된다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, MR유체의 유동에 수직한 방향으로 자기장 회로를 형성하도록 전자석을 댐퍼의 양측 슬리브에 내장하고, 각 방향 슬리브로부터 이격된 댐퍼 내부에 피스톤의 둘레를 따라 강자성체로 이루어진 하나 이상의 자성 코어를 설치하여 MR유체의 유로를 형성하되, 상기 피스톤과 피스톤 로드는 강자성체로 구성하고, 상기 댐퍼의 상단부 및 하단부에 각각 전자석을 구비하여 전기회로의 직렬 또는 병렬 구조를 통해 각각의 전자석에 동일한 전류가 인가되도록 구성한 MR 댐퍼가 제공된다.

본 발명에 따르면, 전자석을 피스톤의 내부가 아닌 댐퍼 부분에 설치하여 자기장을 인가하도록 함으로써 MR 댐퍼의 조립성과 내구성을 보다 개선할 수 있다.

도 1은 종래의 MR 댐퍼의 구성 및 자기장 회로의 형성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 댐퍼의 구성 및 자기장 회로의 형성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MR 댐퍼의 구성 및 자기장 회로의 형성을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MR 댐퍼의 구성 및 자기장 회로의 형성을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MR 댐퍼의 구성 및 자기장 회로의 형성을 나타낸 도면.

본 발명의 추가의 세부 사항 및 이점은 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예를 사용하여 설명된다. 아래의 실시예에서는 발명을 설명함에 있어서 필연적인 부분들을 제외하고 그 도시와 설명을 생략하였으며, 명세서 전체를 걸쳐 동일 유사한 요소에 대하여는 동일한 부호를 부여하고 세부적인 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 댐퍼의 구성 및 자기장 회로의 형성을 나타낸 것으로, 여기서는 전자석(20)을 도 2a와 같이 댐퍼 측면의 슬리브(30) 속에 내장시키고, 각 방향 슬리브(30)로부터 이격된 댐퍼 내부에는 피스톤(10)과 피스톤 로드(11)의 둘레를 따라 연장된 하나 이상의 자성체 코어(40)를 설치하여 피스톤(10)의 움직임에 따라 댐퍼 내부에 MR유체(1)의 유동이 발생하도록 유로를 형성할 수 있다. 여기서, 자성체 코어(40)는 강자성체로 구성하고 피스톤(10)과 피스톤 로드(11)는 상자성체로 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에서 전자석(20)에 전류를 인가하면, 도 2b와 같이 MR유체(1)의 유동에 수직한 방향으로 작용하는 자기장 회로를 형성할 수 있어 피스톤(10)의 이동 방향으로 높은 압력 강하를 발생시킬 수 있고, 따라서 이를 통해 댐퍼의 감쇠력을 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MR 댐퍼의 구성 및 자기장 회로의 형성을 나타낸 것으로, 여기서는 전자석(20')을 도 3a와 같이 댐퍼의 일측, 바람직하게는 상단부(또는 하단부)(2)에 내장하고, 피스톤(10)과 피스톤 로드(11)는 자기장이 잘 통하는 강자성체로 구성하도록 한다. 이 경우, 전자석(20')은 댐퍼의 상단부(또는 하단부)에서 피스톤 로드(11)의 둘레에 설치될 수 있으며, 전자석(20')을 통해 발생되는 자기장 회로는, 도 3b 내지 3c와 같이 피스톤 로드(11) - 피스톤(10) - MR유체(1) - 슬리브(30) - 댐퍼 상단부(또는 댐퍼 하단부)(2)에 걸쳐 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 MR 댐퍼 구성에서는 댐퍼 작동에 따라 피스톤(10)의 변위가 발생하더라도 전자석(20')은 이동하지 않고 고정된 상태를 유지할 수 있기 때문에 전선이 단선될 위험성이 제거되고 조립성도 개선될 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MR 댐퍼의 구성 및 자기장 회로의 형성을 나타낸 것으로, 여기서는 전자석(20")을 도 4a와 같이 댐퍼의 상단부(3) 및 하단부(4)에 각각 내장하고, 피스톤(10)과 피스톤 로드(11)는 자기장이 잘 통하는 강자성체로 구성한다. MR 댐퍼의 경우, 피스톤의 위치에 따라 자기장 회로의 길이가 변하기 때문에 회로의 자기장의 세기가 변할 수 있는데, 일반적으로 자기장의 세기는 아래와 같은 공식으로 정의된다.

이와 같이 전자석에서 자기장 세기는 자기장 회로의 길이와 반비례하는 관계를 가지기 때문에, 회로의 길이가 변할 경우 자기장 세기가 변하므로 감쇠력의 선형성을 확보할 수 없는 문제가 있다.

이에 따라 도 4의 실시예에서는 댐퍼 상단부(3)와 댐퍼 하단부(4)의 내부에서 피스톤 로드(11)의 둘레에 각각 전자석(20")을 구비하도록 하고, 전기회로의 병렬 구조를 통해 각각의 전자석(20")에 동일한 전류가 인가되도록 구성한다.

한편, 동일한 전류가 인가될 때, 피스톤(10)이 도 4a와 같이 댐퍼의 상부에 위치할 경우, 댐퍼의 상단부(3)에 위치한 전자석(20")으로부터 피스톤(10)을 통해 MR유체(1)에 인가되는 자기장의 세기(빨간색 점선)는 회로의 길이가 짧기 때문에 강하게 나타나는 반면, 댐퍼의 하단부(4)에 위치한 전자석(20")으로부터 인가되는 자기장의 세기(파란색 점선)는 회로의 길이가 길기 때문에 약하게 나타난다. 그와 반대로, 피스톤(10)이 도 4b와 같이 댐퍼의 하부에 위치할 경우, 댐퍼의 하단부(4)에 위치한 전자석(20")으로부터 피스톤(10)을 통해 MR유체(1)에 인가되는 자기장의 세기(파란색 점선)는 회로의 길이가 짧기 때문에 강하게 나타나는 반면, 댐퍼의 상단부(3)에 위치한 전자석(20")으로부터 인가되는 자기장의 세기(빨간색 점선)는 회로의 길이가 길기 때문에 약하게 나타난다.

결과적으로, 댐퍼의 상단부(3) 및 하단부(4)의 각각의 전자석(20")에서 인가되는 자기장 세기의 합은 피스톤의 위치와 상관없이 항상 동일한 수준을 유지할 수 있으며, 따라서 피스톤의 이동 방향으로 높은 압력 강하를 발생시킬 수 있고, 이를 통해 댐퍼의 감쇠력을 제어할 수 있다.

한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명은 도 2의 MR 댐퍼에 도 3 또는 도 4의 MR 댐퍼의 구성 일부를 결합하는 것도 가능하다. 이 경우, 피스톤과 피스톤 로드를 자기장이 잘 통하는 강자성체로 구성하고, 댐퍼의 상단부 및 하단부에 각각 전자석을 구비하여 전기회로의 직렬 또는 병렬 구조를 통해 각각의 전자석에 동일한 전류가 인가되도록 구성할 수 있으며, 이를 통해 도 2, 도 3 및 도 4의 구성을 보완하고 댐퍼의 감쇠력을 제어할 수 있다.

이상 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 지금까지 설명한 내용들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 그 일부를 예시한 정도에 불과하며, 아래에 첨부된 청구범위에 나타날 수 있는 것을 제외하고는 상술한 내용에 의해 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명은 이와 동일한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 범위 내에서 발명의 기술적 사상과 요지를 벗어나지 않으면서 균등물의 많은 변화, 수정 및 대체가 이루어질 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

1 : MR유체
2 : 댐퍼 상(하)단부
3 : 댐퍼 상단부
4 : 댐퍼 하단부
10 : 피스톤
11 : 피스톤 로드
20,20',20" : 전자석
30 : 슬리브
40 : 자성체 코어

Claims (3)

1. MR유체의 유동에 수직한 방향으로 자기장 회로를 형성하도록 상하 방향으로 일정한 길이를 갖는 전자석을 댐퍼의 양측 슬리브에 길이 방향으로 내장하고, 각 방향 슬리브로부터 이격된 댐퍼 내부에 피스톤과 피스톤 로드의 둘레를 따라 일정한 길이로 상하 연장된 하나 이상의 자성 코어를 설치하여 MR유체의 유로를 형성하며, 상기 피스톤 로드는 상기 피스톤을 중심으로 각각 상하 방향으로 연장되고, 상기 자성 코어는 강자성체로 이루어지고, 상기 피스톤과 피스톤 로드는 상자성체로 구성한 것을 특징으로 하는 MR 댐퍼.
2. 삭제
3. MR유체의 유동에 수직한 방향으로 자기장 회로를 형성하도록 상하 방향으로 일정한 길이를 갖는 전자석을 댐퍼의 양측 슬리브에 길이 방향으로 내장하고, 각 방향 슬리브로부터 이격된 댐퍼 내부에 피스톤과 피스톤 로드의 둘레를 따라 일정한 길이로 상하 연장된 하나 이상의 자성 코어를 설치하여 MR유체의 유로를 형성하며, 댐퍼의 상단부 및 하단부에 각각 전자석을 설치하여 전기회로의 직렬 또는 병렬 구조를 통해 각각의 전자석에 동일한 전류가 인가되도록 구성하되, 상기 피스톤 로드는 상기 피스톤을 중심으로 각각 상하 방향으로 연장되고, 상기 자성 코어와 상기 피스톤 및 상기 피스톤 로드는 강자성체로 구성한 것을 특징으로 하는 MR 댐퍼.

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