KR102532016B1

KR102532016B1 - 변위 감응형 가변 mr 댐퍼 및 이를 포함하는 에어스프링 장치와 이를 이용한 진동 제어 방법

Info

Publication number: KR102532016B1
Application number: KR1020210045931A
Authority: KR
Inventors: 이홍기; 백재호; 김주영; 허광재; 이창수
Original assignee: 알엠에스테크놀러지(주)
Priority date: 2021-04-08
Filing date: 2021-04-08
Publication date: 2023-05-15
Also published as: KR20220140076A

Abstract

본 발명은 변위 감응형 가변 MR 댐퍼 및 이를 포함하는 에어스프링 장치와 이를 이용한 진동 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 진동의 진폭 변위를 감지하여 그에 따라 자성의 크기가 변화하는 MR 댐퍼 및, 그러한 MR 댐퍼를 포함하는 에어스프링 장치, 그리고 이를 이용한 진동 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 구조물로부터 전달되는 진동의 크기를 감지하고, 그에 따라 MR 댐퍼 내에서 발생되는 자기장의 세기를 정밀하게 제어함으로써, 초정밀 생산설비 및 검사장비 등에 대하여 가해지는 진동의 크기에 따라 가변 방식으로 효과적으로 정밀 제어를 수행하는 장치 및 그러한 장치를 이용한 진동 제어 방법을 제공한다.

Description

변위 감응형 가변 MR 댐퍼 및 이를 포함하는 에어스프링 장치와 이를 이용한 진동 제어 방법{Displacement sensitive variable MR damper and air spring apparatus including it and vibration control method by using the apparatus}

본 발명은 변위 감응형 가변 MR 댐퍼 및 이를 포함하는 에어스프링 장치와 이를 이용한 진동 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 진동의 진폭 변위를 감지하여 그에 따라 자성의 크기가 변화하는 MR(Magneto-Rheological) 댐퍼 및, 그러한 MR 댐퍼를 포함하는 에어스프링 장치, 그리고 이를 이용한 진동 제어 방법에 관한 것이다.

MR 유체를 이용한 MR 댐퍼는 진동하는 물체에 대한 댐핑 수단으로서 널리 사용되어져 왔다. 이러한 MR 댐퍼는, 진동 제어 등의 필요시에 MR 유체에 자기장을 가하여 댐핑력을 높임으로써 댐퍼로 사용하고 평소에는 자기장을 제거함으로써 일반 유체 상태에 있도록 하는 방식으로 사용되어져 왔다.

그러나 반도체 및 LCD 생산 등에 사용되는 초정밀 생산설비 및 검사장비에서는 특히 충격이 가해지는 순간의 과도진동의 경우, 이를 정밀하게 제어하는 것이 필요하나, 아직까지는 그와 같이, 진동의 크기에 따라 가변 방식으로 효과적으로 정밀 제어를 수행하는 방법에 대한 해결책은 미비한 실정이다.

KR

10-2016-0133754

A

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 구조물로부터 전달되는 진동의 크기를 감지하고, 그에 따라 MR 댐퍼 내에서 발생되는 자기장의 세기를 정밀하게 제어함으로써, 초정밀 생산설비 및 검사장비 등에 대하여 가해지는 진동의 크기에 따라 가변 방식으로 효과적으로 정밀 제어를 수행하는 장치 및 그러한 장치를 이용한 진동 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 댐핑력을 가변시킬 수 있는 MR(Magneto-Rheological) 댐퍼(이하 '가변 MR 댐퍼'라 한다)는, MR 유체가 충진된 MR 댐퍼 하우징; 장비의 진동에 따라 상기 MR 유체 내부에서 수직으로 왕복운동을 하는 피스톤부를 포함하고, 상기 피스톤부는, 피스톤부 하우징; 상기 피스톤부 하우징 내부에 구비되고, 일정 두께를 가지면서 원형이며, N극과 S극을 가지고, 회전하지 않도록 고정된 제1 영구자석; 상기 피스톤부 하우징 내부에 구비되고, 상기 제1 영구자석 상부면과 밀착되며, 일정 두께를 가지면서 상기 제1 영구자석과 동일한 넓이의 원형이며 N극과 S극을 가지고, 상기 제1 영구자석과 독립적으로 회전가능한 제2 영구자석; 상기 제2 영구자석 상부면에 연결되어 상기 제2 영구자석과 함께 회전 가능한 영구자석 회전용 샤프트를 구비하고, 상기 영구자석 회전용 샤프트의 회전에 의해 상기 제2 영구자석이 회전하고, 상기 제2 영구자석의 회전각에 따라 상기 제1 영구자석의 N극 및 S극과 상기 제2 영구자석의 N극 및 S극의 접촉 부위가 변화하며, 그 접촉 부위의 변화에 따라 상기 제1 영구자석 및 상기 제2 영구자석 간의 자기력선의 분포가 변화하고, 이 자기력선이 상기 피스톤부 하우징 외부로 유출되어 상기 피스톤부 하우징 외부에 존재하는 상기 MR 유체에 분포되는 자기력선이 변화함으로써, 상기 MR 유체가 자성 변화에 의하여 댐핑력이 가변된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 가변 MR 댐퍼를 포함하는 에어스프링 장치는, 상부로부터 가해지는 진동시에 충격을 완화하는 스프링의 역할을 수행하는 탄성 마운트; 상기 탄성 마운트의 중심부에 구비되는 상기 가변 MR 댐퍼; 상기 탄성 마운트 상부면에 구비되는 상부 플레이트; 상기 상부 플레이트 위에 구비되어 상기 MR 댐퍼의 영구자석 회전용 샤프트 및 그 하단에 연결된 제2 영구자석을 회전시키는 구동부; 및, 상기 구동부를 제어하여 상기 제2 영구자석을 회전을 제어함으로써 MR 유체의 댐핑력 조정을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 에어스프링 장치는, 상기 상부 플레이트의 상부에 배치된 장비기초와의 사이의 거리(이하 '갭(gap)'이라 한다)를 감지하는 갭 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 갭 센서에서 감지된 갭의 크기를 통하여 진동의 크기를 파악하고, 파악된 진동의 크기에 따라, 상기 MR 유체에 가해질 자기장의 조정을 위해 상기 제2 영구자석의 회전각을 결정하며, 결정된 회전각에 따라 상기 제2 영구자석을 회전시키기 위하여 상기 구동부를 제어할 수 있다.

상기 구동부는, 구동모터; 상기 구동모터의 동작에 의해 회전하는 구동 샤프트 및, 상기 구동 샤프트의 회전을 상기 영구자석 회전용 샤프트로 전달하는 기어부를 포함할 수 있다.

상기 구동 샤프트와 상기 영구자석 회전용 샤프트는 서로 수직으로 배치될 수 있고, 상기 기어부는, 베벨기어로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 에어스프링 장치가, MR 유체의 댐핑력 조절을 통하여 장비의 진동을 제어하는 방법은, (a) 갭 센서에 의하여 진동에 의한 갭을 감지하는 단계; (b) 감지된 갭에 대하여 이에 대한 댐핑력을 발생시키기 위하여, MR 댐퍼의 제2 영구자석을 회전시키는 단계를 포함하고, 상기 단계(b)는, (b1) 상기 단계(a)에서 감지된 갭에 대하여, MR 유체에 가할 자기장을 결정하는 단계; (b2) 결정된 자기장을 발생시킬 제2 영구자석의 회전각을 결정하는 단계; 및, (b3) 결정된 회전각만큼 상기 제2 영구자석을 회전시키는 단계를 포함한다.

상기 단계(b1)의 자기장은, 데이터베이스에 저장되어 있는, 변화하는 각 진폭에 대하여 설정될 MR 유체의 댐핑력에 대한 데이터 및, 변화하는 각 댐핑력이 발휘되기 위해서 MR 유체에 가해져야 하는 자기장에 관한 데이터를 이용하여 결정될 수 있다.

상기 단계(b2)의 회전각은, 데이터베이스에 저장되어 있는, 제2 영구자석의 회전 위치에 따라 제1 영구자석(121)과 제2 영구자석(122)에 의해 발생되는 자기장에 대한 데이터로부터 결정될 수 있다.

본 발명에 의하면, 구조물로부터 전달되는 진동의 크기를 감지하고, 그에 따라 MR 댐퍼 내에서 발생되는 자기장의 세기를 정밀하게 제어함으로써, 초정밀 생산설비 및 검사장비 등에 대하여 가해지는 진동의 크기에 따라 가변 방식으로 효과적으로 정밀 제어를 수행하는 장치 및 그러한 장치를 이용한 진동 제어 방법을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 변위 감응형 가변 MR 댐퍼 및 이를 포함하는 에어스프링 장치의 전체 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 가변 MR 댐퍼의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 가변 MR 댐퍼에서, MR 유체가 자성을 갖지 않는 경우의 영구자석 배열을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 가변 MR 댐퍼에서, MR 유체가 자성을 최대로 갖는 경우의 영구자석 배열을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 가변 MR 댐퍼에서, 제2 영구자석의 회전에 따른 자성 변화를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 변위 감응형 가변 MR 댐퍼의 제어 방법을 나타내는 순서도.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 변위 감응형 가변 MR 댐퍼 및 이를 포함하는 에어스프링 장치(100)(이하 '에어스프링 장치(100)'라 한다)의 전체 구성을 도시한 도면이다.

에어스프링 장치(100) 상부에는 장비기초(10)가 배치되고, 장비기초(10) 위에 진동시 보호되어야 할 장비, 예를 들어 반도체 및 LCD 생산 등에 사용되는 초정밀 생산설비 및 검사장비 등이 놓여지게 된다.

탄성 마운트(150)는 장비기초(10)의 진동시에 충격을 완화하는 스프링의 역할을 수행하며, 일 실시예로서 고무 등의 재질로 구성될 수 있다.

MR 댐퍼는 탄성 마운트(150)의 중심부에 구비되고, MR 유체(50)가 충진된 MR 댐퍼 하우징(110)과, 하우징(110) 내부의 피스톤부(120)를 포함한다. 또한 피스톤부(120)는 피스톤부 하우징(124) 내부에 제1 영구자석(121), 제2 영구자석(122)와, 제2 영구자석(122)에 연결된 영구자석 회전용 샤프트(123)를 구비한다. 제2 영구자석(122)은 구동모터(131)에 의하여 회전가능한 구조이며, 이에 대하여는 도 2를 참조하여 더욱 상세히 후술한다.

탄성 마운트(150)는 하부 플레이트(161) 위에 설치되고, 탄성 마운트(150) 위에는 상부 플레이트(162)가 설치되는데, 탄성 마운트(150)는 탄성 마운트 고정용 하부 링(ring)(163)에 의하여 하부 플레이트(161)에 고정되고, 또한 탄성 마운트(150)는 탄성 마운트 고정용 상부 링(ring)(164)에 의하여 상부 플레이트(162)에 고정된다.

상부 플레이트(162) 위에는 상부 체결용 플레이트(165)가 설치되고, 상부 체결용 플레이트(165) 위에는 장비기초 받침부(166)가 배치되어, 그 위에 장비기초(10)를 위치시킬 수 있게 된다.

갭(gap) 센서(142)는 갭 센서 지지부(141)위에 설치되어, 도 1에 도시된 바와 같은 장비기초(10)와의 갭(gap)을 감지한다. 감지된 갭에 따라 제어부(미도시)는, MR 댐퍼 내의 제2 영구자석(122)을 회전시켜 MR 유체의 자성을 제어하는데, 그러한 원리에 대하여는 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 후술한다.

도 2는 본 발명에 따른 가변 MR 댐퍼의 구성을 나타내는 도면이다.

피스톤부(120)는, 피스톤부 하우징(124)과, 그 내부에 구비된 제1 영구자석(121), 제2 영구자석(122) 및 영구자석 회전용 샤프트(123)를 포함한다. 제1 영구자석(121) 및 제2 영구자석(122)은, 위에서 내려다 본 형상이 도 4(a)에 도시된 바와 같이 원형을 이룬다. 제1 영구자석(121)은 피스톤부 하우징(124) 하단 바닥에 고정되어 있고, 제2 영구자석(122)은 제1 영구자석(121) 위에, 제1 영구자석(121)과 밀착되어 있다. 그러나 제2 영구자석(122)은 제1 영구자석(121)에 부착되어 있는 것은 아니며, 상단에 연결되어 있는 영구자석 회전용 샤프트(123)의 회전에 의해 제2 영구자석(122)도 함께 회전하게 된다. 즉, 제1 영구자석(121)은 피스톤부 하우징(124) 하단 바닥에 고정되어 있지만, 제2 영구자석(122)은, 제1 영구자석(121) 상부에 밀착된 상태로 회전이 가능한 구조인 것이다. 이때 이러한 제2 영구자석(122)의 회전이 원활하기 위해, 제1 영구자석(121)과 제2 영구자석(122)이 밀착된 부위에는 윤활유가 도포되어 있을 수 있다.

영구자석 회전용 샤프트(123) 및 제2 영구자석(122)의 회전은 구동모터(131)의 구동에 의해 이루어진다.

영구자석 회전용 샤프트(123)와 구동 샤프트(132)가 일직선으로 배치될 수도 있고 서로 수직으로 배치될 수도 있는데, 만약 영구자석 회전용 샤프트(123)와 구동 샤프트(132)가 서로 수직으로 배치될 경우, 기어부(133)는 베벨기어 형태로 구성될 수 있으며, 구동모터(131)의 회전에 따라 회전하는 구동 샤프트(132)의 회전을 영구자석 회전용 샤프트(123)의 회전으로 전달해 준다. 이 경우, 피스톤부 하우징(124) 내부에는 MR 유체가 존재하지 않으므로, 영구자석 회전용 샤프트(123) 및 제2 영구자석(122)은, MR 유체에 의한 마찰력을 받지 않고 제어부의 제어에 의한 구동모터의 작동에 따라 신속하고 원활하게 회전할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 가변 MR 댐퍼에서, MR 유체가 자성을 갖지 않는 경우의 영구자석 배열을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 가변 MR 댐퍼에서, MR 유체가 자성을 최대로 갖는 경우의 영구자석 배열을 도시한 도면이다.

제1 영구자석(121) 및 제2 영구자석(122)은, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 위에서 내려다 본 형상이 원형이고, 또한 일측은 N극, 타측은 S극으로 구성되어 있다. 만약 도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤부 하우징(124) 바닥면에 고정되어 있는 제1 영구자석(121)의 좌측이 N극, 우측이 S극이라 한다. 이때 도 3에 도시된 바와 같이, 회전가능한 제2 영구자석(122)의 N극이 우측, S극이 좌측으로 위치해 있다면, 자기력선은, 상하에 바로 인접한 N극에서 S극으로 대부분 흐르게 되어, 도 3과 같은 방향으로 분포되게 된다. 즉, 이러한 경우에는 피스톤부 하우징(124) 외부로 유출되어 분포되는 자기력선이 거의 없게 되어, 피스톤부 하우징(124) 외부의 MR 유체(50)에는 자성에 의한 변화가 거의 일어나지 않게 된다.

그러나 만약, 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 회전가능한 제2 영구자석(122)의 N극이 좌측, S극이 우측으로 위치해 있다면, 상하로 인접한 N극과 N극, 그리고 S극과 S극으로는 자기력선이 형성될 수 없고, 제1 영구자석(121)과 제2 영구자석(122)이 크게 한덩어리가 되어 좌측이 N극, 우측이 S극을 이루는 하나의 영구자석이 된 것과 같은 효과를 가지므로, 자기력선은 도 4(a)에 도시된 바와 같은 형태로 분포되게 된다. 이러한 자기력선은 피스톤부 하우징(124) 외부로 유출되어 넓게 분포되게 되므로, 피스톤부 하우징(124) 외부의 MR 유체(50)는 자성에 의한 변화가 일어나게 되어, 댐핑력이 커지게 되는 것이다. 이에 따라 장비기초(10)의 진동에 의해 탄성 마운트(150)가 진동하게 되지만, MR 유체(50)에 댐핑력에 의해 피스톤부(120)의 상하 진동이 감쇠되는 효과를 가져오게 된다.

이하에서는, 도 5를 참조하여, 제2 영구자석(122)의 회전각에 따른 댐핑력 변화를 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 가변 MR 댐퍼에서, 제2 영구자석(122)의 회전에 따른 자성 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 5의 경우에도 제1 영구자석은 N극이 좌측에 있는 상태로 고정되어 있다.

도 5(a)의 경우는 제2 영구자석(122)이 도 3과 동일한 위치에 있음을 나타내며, 도 4(e)의 경우는 제2 영구자석(122)이 도 4(a) 및 도 4(b)와 동일한 위치에 있음을 나타낸다. 즉, 도 5(a)의 경우는, 도 3에서 설명한 바와 같이, 피스톤부(120) 외부의 MR 유체(50)로의 자기력선 분포가 거의 없는 상태이며, 도 5(e)의 경우는 도 4(a) 및 도 4(b)의 경우와 같이 피스톤부(120) 외부의 MR 유체(50)로의 자기력선 분포가 최대가 되는 상태를 나타낸다.

화살표 방향을 따라 도 5에서 (a), (b), (c), (d), (e)로 진행함에 따라 MR 유체(50)로의 자기력선 분포는 점점 커지게 됨을 알 수 있다. 즉, 각 도면에서 빗금친 부분은, 하부의 제1 영구자석(121)과 상부의 제2 영구자석(122)의 극성이 동일한 부분을 나타내고, 빗금이 없는 부분은, 하부의 제1 영구자석(121)과 상부의 제2 영구자석(122)의 극성이 반대인 부분을 나타낸다. 즉, 빗금이 없는 부분은, 도 3과 같이 상하의 N극에서 S극으로 자기력선이 대부분 흡수되어 MR 유체(50)로의 자기력선 분포가 거의 없는 부분이며, 빗금친 부분은 원의 중심점을 기준으로 N극과 S극이 서로 대칭에 있는 부분으로서, 도 4(a) 및 도 4(b)와 같이 자기력선이 해당 N극에서 S극으로 분포하게 되어, MR 유체(50)로의 자기력선이 발생하고, 이로써 MR 유체(50)가 자성화되어 댐핑력이 발생하게 되는 것이다.

이와 같이 빗금친 부분은 도 5의 (b), (c), (d), (e)로 갈수록 커지며, 이에 따라, 자기력선의 분포도 거치고, MR 유체의 자성화도 강하게 진행되어 댐핑력이 점점 증가하게 된다.

이와 같은 성질을 이용하여, 제어부(미도시)는 갭 센서(142)가 감지한 갭(20)의 크기에 의해 진동에 따른 장비기초(10)의 진폭을 감지하고, 그러한 진폭에 따라 제2 영구자석(122)의 회전각도를 제어하여 MR 유체의 댐핑력을 변화시킴으로써, 장비에 가해지는 진동을 효과적으로 정밀하게 감쇠시킬 수 있게 한다.

도 6은 본 발명에 따른 변위 감응형 가변 MR 댐퍼의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 변위 감응형 가변 MR 댐퍼와, 이를 포함하는 에어스프링 장치(100)에 대하여 상세히 설명한 바 있으므로, 이하에서는 이러한 에어스프링 장치(100)의 동작에 의하여 에어스프링 장치(100)의 제어부가 진동을 제어하는 방법에 대하여, 도 6의 순서도를 통하여 간략히 정리하여 설명하기로 한다.

갭 센서(142)는, 진동하는 장비기초(10)와 갭 센서(142) 간의 거리, 즉, 갭(gap)을 감지한다(S601). 이러한 갭으로부터 진동의 크기, 즉, 진폭을 파악할 수 있다. 제어부는, 감지된 갭으로부터 파악된 진동의 크기를 감쇠시키기 위하여 MR 유체에 가할 자기장을 결정한다(S602). 이를 위해서는 변화하는 각 진폭에 대하여 가장 적절하게 설정되어야 할 MR 유체의 댐핑력에 대한 데이터, 그리고 변화하는 각 댐핑력이 발휘되기 위해서 MR 유체에 가해져야 하는 자기장에 관한 데이터가 데이터베이스에 저장되어 있고, 이러한 데이터를 이용하여, 감지된 진폭에 대한 자기장을 결정할 수 있다.

이와 같이 MR 유체에 가해져야 하는 자기장이 결정되면, 제어부는, 그러한 자기장을 발생시키기 위하여 제2 영구자석(122)를 현재 위치로부터 또는 특정 기준 위치로부터 얼마만한 각도를 회전시켜야 하는지, 즉, 제2 영구자석(122)의 회전각을 결정한다(S603). 이 경우 역시, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같은, 제2 영구자석(122)의 회전 위치에 따라 제1 영구자석(121)과 제2 영구자석(122)에 의해 발생되는 자기장에 대한 데이터가 데이터베이스에 저장되어 있고, 이러한 데이터로부터 제2 영구자석에 대한 회전각을 결정할 수 있다.

제어부는 구동모터(131)를 제어하여, 결정된 회전각만큼 제2 영구자석(122)를 회전시킨다(S604).

10: 장비기초
20: 갭(gap)
30: 자기력선
50: MR 유체
100: 변위 감응형 가변 MR 댐퍼를 포함하는 에어스프링 장치
110: MR 댐퍼 하우징
120: 피스톤부
121: 제1 영구자석
122: 제2 영구자석
123: 영구자석 회전용 샤프트
124: 피스톤부 하우징
131: 구동모터
132: 구동 샤프트
133: 기어부
141: 갭(gap) 센서 지지부
142: 갭 센서
150: 탄성 마운트
161: 하부 플레이트
162: 상부 플레이트
163: 탄성 마운트 고정용 하부 링
164: 탄성 마운트 고정용 상부 링
165: 상부 체결용 플레이트
166: 장비기초 받침부

Claims

댐핑력을 가변시킬 수 있는 MR(Magneto-Rheological) 댐퍼(이하 '가변 MR 댐퍼'라 한다)로서,
MR 유체가 충진된 MR 댐퍼 하우징;
장비의 진동에 따라 상기 MR 유체 내부에서 수직으로 왕복운동을 하는 피스톤부
를 포함하고,
상기 피스톤부는,
피스톤부 하우징;
상기 피스톤부 하우징 내부에 구비되고, 일정 두께를 가지면서 원형이며, N극과 S극을 가지고, 회전하지 않도록 고정된 제1 영구자석;
상기 피스톤부 하우징 내부에 구비되고, 상기 제1 영구자석 상부면과 밀착되며, 일정 두께를 가지면서 상기 제1 영구자석과 동일한 넓이의 원형이며 N극과 S극을 가지고, 상기 제1 영구자석과 독립적으로 회전가능한 제2 영구자석;
상기 제2 영구자석 상부면에 연결되어 상기 제2 영구자석과 함께 회전 가능한 영구자석 회전용 샤프트
를 구비하고,
상기 영구자석 회전용 샤프트의 회전에 의해 상기 제2 영구자석이 회전하고,
상기 제2 영구자석의 회전각에 따라 상기 제1 영구자석의 N극 및 S극과 상기 제2 영구자석의 N극 및 S극의 접촉 부위가 변화하며,
그 접촉 부위의 변화에 따라 상기 제1 영구자석 및 상기 제2 영구자석 간의 자기력선의 분포가 변화하고, 이 자기력선이 상기 피스톤부 하우징 외부로 유출되어 상기 피스톤부 하우징 외부에 존재하는 상기 MR 유체에 분포되는 자기력선이 변화함으로써,
상기 MR 유체가 자성 변화에 의하여 댐핑력이 가변되는,
가변 MR 댐퍼.
청구항 1의 가변 MR 댐퍼를 포함하는 에어스프링 장치로서,
상부로부터 가해지는 진동시에 충격을 완화하는 스프링의 역할을 수행하는 탄성 마운트;
상기 탄성 마운트의 중심부에 구비되는 청구항 1의 가변 MR 댐퍼;
상기 탄성 마운트 상부면에 구비되는 상부 플레이트;
상기 상부 플레이트 위에 구비되어 상기 MR 댐퍼의 영구자석 회전용 샤프트 및 그 하단에 연결된 제2 영구자석을 회전시키는 구동부; 및,
상기 구동부를 제어하여 상기 제2 영구자석을 회전을 제어함으로써 MR 유체의 댐핑력 조정을 제어하는 제어부
를 포함하는 에어스프링 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 상부 플레이트의 상부에 배치된 장비기초와의 사이의 거리(이하 '갭(gap)'이라 한다)를 감지하는 갭 센서
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어스프링 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는,
상기 갭 센서에서 감지된 갭의 크기를 통하여 진동의 크기를 파악하고,
파악된 진동의 크기에 따라, 상기 MR 유체에 가해질 자기장의 조정을 위해 상기 제2 영구자석의 회전각을 결정하며,
결정된 회전각에 따라 상기 제2 영구자석을 회전시키기 위하여 상기 구동부를 제어하는 것
을 특징으로 하는 에어스프링 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 구동부는,
구동모터;
상기 구동모터의 동작에 의해 회전하는 구동 샤프트 및,
상기 구동 샤프트의 회전을 상기 영구자석 회전용 샤프트로 전달하는 기어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어스프링 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 구동 샤프트와 상기 영구자석 회전용 샤프트는 서로 수직으로 배치되고,
상기 기어부는,
베벨기어로 구성되는 것
을 특징으로 하는 에어스프링 장치.
청구항 2의 에어스프링 장치가, MR 유체의 댐핑력 조절을 통하여 장비의 진동을 제어하는 방법으로서,
(a) 갭 센서에 의하여 진동에 의한 갭을 감지하는 단계;
(b) 감지된 갭에 대하여 이에 대한 댐핑력을 발생시키기 위하여, MR 댐퍼의 제2 영구자석을 회전시키는 단계
를 포함하고,
상기 단계(b)는,
(b1) 상기 단계(a)에서 감지된 갭에 대하여, MR 유체에 가할 자기장을 결정하는 단계;
(b2) 결정된 자기장을 발생시킬 제2 영구자석의 회전각을 결정하는 단계; 및,
(b3) 결정된 회전각만큼 상기 제2 영구자석을 회전시키는 단계
를 포함하는,
진동 제어 방법.
삭제
청구항 7에 있어서,
상기 단계(b1)의 자기장은,
데이터베이스에 저장되어 있는, 변화하는 각 진폭에 대하여 설정될 MR 유체의 댐핑력에 대한 데이터 및, 변화하는 각 댐핑력이 발휘되기 위해서 MR 유체에 가해져야 하는 자기장에 관한 데이터를 이용하여 결정되는 것
을 특징으로 하는 진동 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 단계(b2)의 회전각은,
데이터베이스에 저장되어 있는, 제2 영구자석의 회전 위치에 따라 제1 영구자석(121)과 제2 영구자석(122)에 의해 발생되는 자기장에 대한 데이터로부터 결정되는 것
을 특징으로 하는 진동 제어 방법.