KR102636881B1

KR102636881B1 - Rotating Load Device And Control Method thereof

Info

Publication number: KR102636881B1
Application number: KR1020230146975A
Authority: KR
Inventors: 김진기; 김형준; 서혁진
Original assignee: 주식회사 씨케이머티리얼즈랩
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2023-10-30
Publication date: 2024-02-19
Also published as: KR20230106566A; KR20220063081A; KR102597889B1; KR102477194B1; KR20240023082A; KR20240023083A; KR20230154155A

Abstract

본 발명은 회전부하 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 회전부하 장치는, 하우징; 상기 하우징 내에 배치되는 요크부; 상기 하우징 내에서 회전 가능하도록 설치되는 샤프트; 상기 샤프트에 연결되고 상기 샤프트의 회전에 연동되어 회전하는 적어도 하나의 회전 링; 상기 하우징 내에 배치되는 코일부; 상기 하우징 내의 적어도 일부에 채워지되, 자성 입자를 포함하는 유체;를 포함하고, 상기 하우징과 상기 회전 링의 적어도 일부는 자성 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a rotating load device and its control method. A rotating load device according to the present invention includes a housing; a yoke portion disposed within the housing; a shaft rotatably installed within the housing; at least one rotating ring connected to the shaft and rotating in conjunction with rotation of the shaft; a coil portion disposed within the housing; A fluid containing magnetic particles is filled in at least a portion of the housing, and at least a portion of the housing and the rotating ring are made of a magnetic material.

Description

Rotating load device and control method thereof {Rotating Load Device And Control Method there}

본 발명은 회전부하 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 자기유변유체를 포함하고, 자기유변유체에 자기장을 인가함에 따라 회전 토크가 조절될 수 있는 회전부하 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rotating load device and its control method. More specifically, it relates to a rotating load device that includes a magnetorheological fluid and whose rotational torque can be adjusted by applying a magnetic field to the magnetorheological fluid, and a method of controlling the same.

차량에 이용되는 사용자 인터페이스(User Interface)가 점차 다양화됨에 따라 기존에 가정용 기기에 주로 사용되던 조그 다이얼이 텔레매틱스 단말기와 같은 운전자 정보 시스템(DIS; Driver Information System)의 메인 입력장치로 차량에 도입되고 있다.As the user interface used in vehicles becomes increasingly diverse, the jog dial, which was previously mainly used in home devices, is being introduced into vehicles as the main input device for driver information systems (DIS) such as telematics terminals. there is.

조그 다이얼이란 회전 가능한 원형 다이얼 형태를 가지고, 사용자가 시계/반시계 방향으로 다이얼을 회전시켜 소정의 기능을 선택하도록 된 것이다. 사용자가 조그 다이얼에 가하던 힘을 제거하면 특정 위치에 다이얼이 자리잡게 될 수 있어 정교한 위치 이동을 수행할 수 있다.A jog dial has a rotatable circular dial shape, and allows the user to select a certain function by rotating the dial clockwise/counterclockwise. When the user removes the force applied to the jog dial, the dial can be positioned in a specific position, allowing precise position movement.

도 1은 종래의 조그 다이얼을 나타나는 개략도이다. 종래의 기계식 조그 다이얼은 기어 물림에 의해 동작한다. 이에 따라, 종래의 기계식 조그 다이얼의 회전 촉감은 기어 물림에 의한 단일 촉감으로 회전 또는 사용 모드에 따른 다양한 촉감을 표현할 수 없는 한계가 있다. 또한, 기계식 조그 다이얼은 기어 물림에 따른 정해진 회전 토크를 가질 뿐, 회전 토크를 자유자재로 변화시킬 수 없는 한계가 있다. 모터 등의 구동 수단을 더 구비하여 회전 토크를 제어하거나 햅틱 기능을 제공하기 위한 별도의 진동 모터를 추가한다 하더라도 이를 위한 부품과 장치들이 추가되어야 하기 때문에, 생산원가가 상승하고 장치의 부피가 커지게 되는 문제점을 내포한다.1 is a schematic diagram showing a conventional jog dial. Conventional mechanical jog dials operate by meshing gears. Accordingly, the rotational tactile sensation of a conventional mechanical jog dial has a limitation in that it cannot express various tactile sensations depending on rotation or use mode with a single tactile sensation caused by gear engagement. In addition, the mechanical jog dial only has a fixed rotational torque according to gear engagement, and has a limitation in that the rotational torque cannot be freely changed. Even if additional driving means such as a motor are provided to control rotational torque or a separate vibration motor is added to provide a haptic function, parts and devices for this must be added, which increases the production cost and increases the volume of the device. It contains problems.

본 발명은 종전의 기계식 구조로는 단조롭고 단일한 촉감 패턴이 발생되는 것과 달리, 회전 시 다양한 입력 신호에 따라 다양한 촉감 패턴이 발생되어, 사용자 촉감을 다양하고 고급스럽게 느끼게 할 수 있는 회전부하 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a rotating load device and its The purpose is to provide a control method.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 햅틱 기능이 내장되어, 회전 토크를 변화시킬 수 있고, 생산원가를 절감할 수 있으며, 장치의 소형화가 용이한 회전부하 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a rotating load device and a control method thereof that have a built-in haptic function, can change rotational torque, reduce production costs, and facilitate miniaturization of the device are provided. The purpose.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기유변유체의 전단 특성이나 점도를 이용하여 목적에 맞는 다양한 적용이 가능한 회전부하 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the purpose is to provide a rotating load device and a control method thereof that can be applied to various purposes by using the shear characteristics or viscosity of magnetorheological fluid.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 상기의 목적은, 하우징; 상기 하우징 내에 배치되는 요크부; 상기 하우징 내에서 회전 가능하도록 설치되는 샤프트; 상기 샤프트에 연결되고 상기 샤프트의 회전에 연동되어 회전하는 적어도 하나의 회전 링; 상기 하우징 내에 배치되는 코일부; 상기 하우징 내의 적어도 일부에 채워지되, 자성 입자를 포함하는 유체;를 포함하고, 상기 하우징과 상기 회전 링의 적어도 일부는 자성 재료로 구성되는, 회전부하 장치에 의해 달성된다.The above object of the present invention is to provide a housing; a yoke portion disposed within the housing; a shaft rotatably installed within the housing; at least one rotating ring connected to the shaft and rotating in conjunction with rotation of the shaft; a coil portion disposed within the housing; A fluid containing magnetic particles is filled in at least a portion of the housing, and at least a portion of the housing and the rotating ring are made of a magnetic material.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 종전의 기계식 구조로는 단조롭고 단일한 촉감 패턴이 발생되는 것과 달리, 회전 시 다양한 입력 신호에 따라 다양한 촉감 패턴이 발생되어, 사용자 촉감을 다양하고 고급스럽게 느끼게 할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, unlike the conventional mechanical structure that generates a monotonous and single tactile pattern, various tactile patterns are generated according to various input signals when rotating, allowing the user to feel a variety of and luxurious tactile sensations. There is an effect.

또한, 본 발명에 따르면, 햅틱 기능이 내장되어, 회전 토크를 변화시킬 수 있고, 생산원가를 절감할 수 있으며, 장치의 소형화가 용이한 효과가 있다.In addition, according to the present invention, a haptic function is built in, so rotational torque can be changed, production costs can be reduced, and the device can be easily miniaturized.

또한, 본 발명에 따르면, 자기유변유체의 전단 특성이나 점도를 이용하여 목적에 맞는 다양한 적용이 가능한 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to apply various purposes according to the shear characteristics or viscosity of the magnetorheological fluid.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by this effect.

도 1은 종래의 조그 다이얼을 나타나는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치의 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치의 개략 분해도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치의 개략 단면도이다.
도 5는 도 4의 V 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 갭 공간에서 자기유변유체의 거동을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치의 개략 분해도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치의 개략 단면도이다.
도 9는 도 8의 VI 부분을 확대한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치의 개략 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치의 개략 분해도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치의 개략 단면도이다.
도 13은 도 12의 VII 부분을 확대한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 통과홀이 형성된 요크부, 회전 링을 나타내는 개략도 및 유체 통과홀에서 자기체인의 형태를 나타내는 개략도이다.
도 15는 일 실험예에 따른 유체 통과홀 형성 전후 토크값을 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크부, 회전 링의 수평면 상 패턴 형태를 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 일 실험예에 따른 자기유변유체의 점도에 따른 토크값을 나타내는 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 예비입력신호(Pre-Input Signal) 인가로 침전된 자기유변유체가 재분산되는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 예비입력신호 인가시 자기유변유체가 스파이크 형상을 가지는 사진이다.
도 20은 본 발명의 일 실험예에 따른 자기유변유체의 온도에 따른 토크값을 나타내는 그래프이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS(Anti-lock Brake System) 시스템에 적용시의 토크값을 나타내는 그래프이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 모듈을 나타내는 개략도이다.
도 23은 본 발명의 여러 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치가 적용된 상태를 나타낸다.1 is a schematic diagram showing a conventional jog dial.
Figure 2 is a schematic perspective view of a magnetorheological fluid rotating load device according to the first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic exploded view of a magnetorheological fluid rotating load device according to the first embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic cross-sectional view of a magnetorheological fluid rotation load device according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5 is an enlarged view of portion V of Figure 4.
Figure 6 is a schematic diagram showing the behavior of magnetorheological fluid in a gap space according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a schematic exploded view of a magnetorheological fluid rotating load device according to a second embodiment of the present invention.
Figure 8 is a schematic cross-sectional view of a magnetorheological fluid rotating load device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged view of portion VI of FIG. 8.
Figure 10 is a schematic perspective view of a magnetorheological fluid rotating load device according to a third embodiment of the present invention.
Figure 11 is a schematic exploded view of a magnetorheological fluid rotating load device according to a third embodiment of the present invention.
Figure 12 is a schematic cross-sectional view of a magnetorheological fluid rotating load device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an enlarged view of part VII of FIG. 12.
Figure 14 is a schematic diagram showing a yoke portion with a fluid passage hole formed, a rotating ring, and a schematic diagram showing the shape of a magnetic chain in the fluid passage hole according to an embodiment of the present invention.
Figure 15 is a graph showing torque values before and after forming a fluid passage hole according to an experimental example.
Figure 16 is a schematic diagram showing the pattern shape on the horizontal plane of the yoke portion and the rotating ring according to an embodiment of the present invention.
Figure 17 is a graph showing the torque value according to the viscosity of the magnetorheological fluid according to an experimental example of the present invention.
Figure 18 is a schematic diagram showing the process of redistribution of magnetorheological fluid deposited by application of a pre-input signal according to an embodiment of the present invention.
Figure 19 is a photograph of a magnetorheological fluid having a spike shape when a preliminary input signal is applied according to an embodiment of the present invention.
Figure 20 is a graph showing the torque value according to the temperature of the magnetorheological fluid according to an experimental example of the present invention.
Figure 21 is a graph showing torque values when applied to an Anti-lock Brake System (ABS) system according to an embodiment of the present invention.
Figure 22 is a schematic diagram showing a magnetorheological fluid rotational load module according to an embodiment of the present invention.
Figure 23 shows the state in which the magnetorheological fluid rotation load device according to various embodiments of the present invention is applied.

실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.Reference is made to the accompanying drawings, which show embodiments by way of example. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the invention are different from one another but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures and characteristics described herein with respect to one embodiment may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description that follows is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the invention is limited only by the appended claims, together with all equivalents to what those claims assert, if properly described. Similar reference numerals in the drawings refer to identical or similar functions across various aspects, and the length, area, thickness, etc. may be exaggerated for convenience.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings in order to enable those skilled in the art to easily practice the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치(100)의 개략 사시도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치(100)의 개략 분해도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치(100)의 개략 단면도이다. 도 5는 도 4의 V 부분을 확대한 도면이다.Figure 2 is a schematic perspective view of a magnetorheological fluid rotating load device 100 according to the first embodiment of the present invention. Figure 3 is a schematic exploded view of the magnetorheological fluid rotating load device 100 according to the first embodiment of the present invention. Figure 4 is a schematic cross-sectional view of the magnetorheological fluid rotating load device 100 according to the first embodiment of the present invention. Figure 5 is an enlarged view of portion V of Figure 4.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 제1 실시예의 자기유변유체 회전부하 장치(100)는 하우징(110), 샤프트(120), 코일부(130), 요크부(140), 회전 링(150), 자기유변유체(10)를 포함하고, 베어링(190)을 더 포함할 수 있다.2 to 5, the magnetorheological fluid rotary load device 100 of the first embodiment includes a housing 110, a shaft 120, a coil portion 130, a yoke portion 140, and a rotating ring 150. , may include a magnetorheological fluid 10, and may further include a bearing 190.

하우징(110)은 내부에 다른 구성요소가 배치되는 공간(S)을 제공한다. 자기유변유체 회전부하 장치(100)의 구성요소들이 하우징(110) 내에 배치되고, 자기유변유체(10)는 하우징(110) 내의 나머지 빈 공간에 채워질 수 있다. 하우징(110)은 샤프트(120), 회전 링(150)이 회전할 수 있는 공간(S)을 제공하도록, 대략 원통 형상을 가질 수 있으나, 내부에 샤프트(120), 회전 링(150)이 회전할 수 있는 공간(S)을 제공하는 범위 내라면 다른 형상이라도 무방하다.The housing 110 provides a space (S) within which other components are placed. The components of the magnetorheological fluid rotary load device 100 are disposed within the housing 110, and the magnetorheological fluid 10 may be filled in the remaining empty space within the housing 110. The housing 110 may have a substantially cylindrical shape to provide a space (S) in which the shaft 120 and the rotating ring 150 can rotate, but the shaft 120 and the rotating ring 150 inside rotate. Any other shape is acceptable as long as it provides the space (S) to do so.

일 예로, 하우징(110: 111, 115)은 코일부(130), 요크부(140), 회전 링(150) 및 자기유변유체(10)가 내부에 배치되는 공간(S)을 제공하는 제1 하우징(111), 및 제1 하우징(111)의 상부를 커버하여 제1 하우징(111)의 내부 공간(S)을 밀폐하는 제2 하우징(115)을 포함할 수 있다.As an example, the housing (110: 111, 115) is a first housing that provides a space (S) in which the coil portion (130), the yoke portion (140), the rotating ring (150), and the magnetorheological fluid (10) are disposed. It may include a housing 111 and a second housing 115 that covers the upper part of the first housing 111 and seals the internal space S of the first housing 111.

제1 하우징(111)의 공간(S)에 자기유변유체 회전부하 장치(100)의 구성요소들과 자기유변유체(10)가 배치된 후, 제1 하우징(111)의 개방된 상부가 제2 하우징(115)으로 커버됨에 따라 내부가 밀폐될 수 있다. 본 발명은, 제1, 2 하우징(110: 111, 115)의 간단한 구조만으로 자기유변유체(10)를 밀폐시키면서 자기유변유체 회전부하 장치(100)의 조립을 완료할 수 있는 이점이 있다. After the components of the magnetorheological fluid rotational load device 100 and the magnetorheological fluid 10 are disposed in the space S of the first housing 111, the open upper part of the first housing 111 is moved to the second housing 111. As it is covered with the housing 115, the interior can be sealed. The present invention has the advantage of completing the assembly of the magnetorheological fluid rotary load device 100 while sealing the magnetorheological fluid 10 with only the simple structure of the first and second housings 110 (111, 115).

샤프트(120)는 하우징(110)의 중심에서 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 샤프트(120)는 수직 방향으로 길게 연장되어 형성되고, 회전 링(150: 151, 152)들이 샤프트(120)의 축에 끼워져서 같이 회전될 수 있다. 또는, 샤프트(120)와 회전 링(150)이 일체로 형성될 수도 있다. 샤프트(120)의 상단에는 에지부(121)가 형성되고, 샤프트(120) 상단에 다이얼 등의 사용자 그립 수단(미도시)을 에지부(121)에 삽입하여 샤프트(120)의 축에 회전 힘을 용이하게 전달하도록 할 수 있다. 샤프트(120)의 하단은 제1 하우징(111)의 하부면에 형성된 샤프트 수용홈(114)에 안착되어, 샤프트(120)가 회전 중에 축의 위치가 샤프트 수용홈(114)에서 벗어나지 않게 지지될 수 있다.The shaft 120 may be installed to be rotatable at the center of the housing 110. The shaft 120 is formed to extend long in the vertical direction, and the rotation rings 150 (151, 152) can be inserted into the axis of the shaft 120 and rotate together. Alternatively, the shaft 120 and the rotating ring 150 may be formed integrally. An edge portion 121 is formed at the top of the shaft 120, and a user grip means (not shown) such as a dial is inserted into the edge portion 121 to apply a rotational force to the axis of the shaft 120. can be delivered easily. The lower end of the shaft 120 is seated in the shaft receiving groove 114 formed on the lower surface of the first housing 111, so that the position of the shaft does not deviate from the shaft receiving groove 114 while the shaft 120 rotates. there is.

코일부(130)는 하우징(110)의 내측에 배치될 수 있다. 하우징(110) 내부에 균일하게 자기장을 인가할 수 있도록, 코일부(130)도 하우징(110)의 수직 내벽(112)에 대응하는 형상으로 개구부가 형성된 링 형상인 것이 바람직하나, 이에 제한되지는 않는다. 코일부(130)는 솔레노이드 코일로서 전류가 인가되면 수직 방향(샤프트 축 방향)으로 자기장을 형성하는 것이 바람직하다. 수직 방향의 자기장에 의해 자기유변유체(10)의 입자(11)들이 수직 방향(샤프트 축 방향)을 따라 체인 구조를 형성하여 회전 토크를 제어할 수 있다.The coil unit 130 may be disposed inside the housing 110. In order to uniformly apply a magnetic field to the inside of the housing 110, the coil unit 130 is preferably ring-shaped with an opening formed in a shape corresponding to the vertical inner wall 112 of the housing 110, but is not limited thereto. No. The coil unit 130 is a solenoid coil and preferably forms a magnetic field in the vertical direction (shaft axis direction) when current is applied. The particles 11 of the magnetorheological fluid 10 form a chain structure along the vertical direction (shaft axis direction) by a vertical magnetic field, thereby controlling rotational torque.

요크부(140)는 하우징(110) 내에 고정되게 설치될 수 있다. 요크부(140)는 외측면이 코일부(130)의 개구부 내측면(131)에 대향하도록 고정되게 설치될 수 있다.The yoke portion 140 may be fixedly installed within the housing 110. The yoke unit 140 may be fixedly installed so that its outer surface faces the inner surface 131 of the opening of the coil unit 130.

요크부(140)는 적어도 후술할 회전 링(150: 151, 152)에 대향하는 제1 면(143) 및 제2 면(144)[도 5 참조]을 포함하는 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 요크부(140)의 내측면은 적어도 제1 면(143) 및 제2 면(144)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 요크부(140)는 회전 링(150: 151, 152)의 외주면(153: 153a, 153b)[도 5 참조]에 대향하는 제1 면(143: 143a, 143b) 및 회전 링(150: 151, 152)의 회전 면(154: 154a, 154b, 154c, 154d)에 대향하고 제1 면(143)에 수직인 제2 면(144: 144a, 144b)을 포함하는 형상을 가질 수 있다. 요크부(140)의 중심에는 샤프트(120)가 관통할 수 있는 관통홀(149)이 형성될 수 있다.The yoke portion 140 may have a shape including at least a first surface 143 and a second surface 144 (see FIG. 5) opposing the rotation rings 150 (151, 152), which will be described later. In other words, the inner surface of the yoke portion 140 may include at least a first surface 143 and a second surface 144. More specifically, the yoke portion 140 has a first surface (143: 143a, 143b) opposing the outer peripheral surface (153: 153a, 153b) of the rotary ring (150: 151, 152) (see Figure 5) and a rotary ring ( 150: It may have a shape including a second surface (144: 144a, 144b) facing the rotation surface (154: 154a, 154b, 154c, 154d) of 151, 152 and perpendicular to the first surface (143). . A through hole 149 through which the shaft 120 can pass may be formed in the center of the yoke portion 140.

다른 관점으로, 요크부(140)는 관통홀(149)이 형성된 원형 디스크 형상에 더하여, 원형 디스크의 외주에서 수직 방향으로 원통 형상으로 수직벽(146)이 형성되어, 단면(도 4 참조)의 형태가 관통홀(149)을 제외하면 대략 'H' 형상일 수 있다. 상호 대응하는 표면적을 높일 수 있도록, 요크부(140)의 수직벽(146)이 형성된 내측 공간으로 회전 링(150)이 안착될 수 있다.From another perspective, the yoke portion 140 has a circular disk shape with a through hole 149 formed therein, and a vertical wall 146 is formed in a cylindrical shape in the vertical direction on the outer periphery of the circular disk, so that the cross section (see FIG. 4) The shape may be approximately an 'H' shape excluding the through hole 149. To increase the surface area corresponding to each other, the rotating ring 150 may be seated in the inner space where the vertical wall 146 of the yoke portion 140 is formed.

회전 링(150)은 전체적으로 원형 디스크 형상을 가지고 샤프트(120)에 연결될 수 있다. 회전 링(150: 151, 152)에 샤프트(120)의 축 외경에 대응하는 관통홀(159)이 형성되어 샤프트(120)에 끼워질 수 있다. 고정 배치된 요크부(140)에 대해 회전 링(150)은 샤프트(120)의 회전에 연동되어 상대적으로 회전할 수 있다.The rotating ring 150 has an overall circular disk shape and may be connected to the shaft 120. A through hole 159 corresponding to the axial outer diameter of the shaft 120 is formed in the rotating ring 150 (151, 152) and can be inserted into the shaft 120. The rotating ring 150 may rotate relative to the fixed yoke portion 140 in conjunction with the rotation of the shaft 120.

복수의 회전 링(150: 151, 152)이 하우징(110) 내부에 배치될 수 있고, 회전 링(150:151, 152)들이 상호 간격을 이루어 샤프트(120)에 연결될 수 있다. 특히, 어느 하나의 회전 링(152)에는 중앙부에 회전 링(152)의 회전 면(154)[또는, 원형 디스크 평면]과 단차를 가지는 갭 유지부(155)가 형성될 수 있다. 갭 유지부(155)에도 관통홀(159)이 형성됨은 물론이다. 요크부(140)의 관통홀(149)은 갭 유지부(155)의 외경에 대응하도록 형성될 수 있다. 갭 유지부(155)는 단차를 가지면서 회전 링(150)과 일체로 형성되기 때문에, 별도의 스페이서를 샤프트(120)에 끼울 필요없이 회전 링(150)만 순차적으로 샤프트(120)에 끼우는 방법으로, 회전 링(150)들의 상호 간격을 유지하도록 할 수 있는 이점이 있다.A plurality of rotation rings (150: 151, 152) may be disposed inside the housing 110, and the rotation rings (150: 151, 152) may be connected to the shaft 120 at intervals from each other. In particular, a gap holding portion 155 having a step and the rotation surface 154 (or circular disk plane) of the rotation ring 152 may be formed at the center of one of the rotation rings 152. Of course, a through hole 159 is formed in the gap holding portion 155. The through hole 149 of the yoke portion 140 may be formed to correspond to the outer diameter of the gap holding portion 155. Since the gap holding portion 155 has a step and is formed integrally with the rotating ring 150, a method of sequentially inserting only the rotating ring 150 into the shaft 120 without the need to insert a separate spacer into the shaft 120. There is an advantage in that the mutual spacing between the rotating rings 150 can be maintained.

도 4에서는 두개의 회전 링(150: 151, 152) 사이에 요크부(140)가 배치되는 예를 도시하나, 회전 링이 세개 이상이 되면 요크부(140)의 개수도 늘어날 수 있다. 이때, 요크부(140)는 회전 링(150)과 교대로 배치되면서 수직 방향으로 적층되는 배치 형태를 가질 수 있다. 제1 하우징(111)의 내부 공간(S)에 코일부(130)를 고정 배치하고, 회전 링(150)과 요크부(140)를 교대로 적층, 및 샤프트(120)를 삽입한 후 자기유변유체(10)를 채우고, 제2 하우징(115)으로 내부 공간(S)을 밀폐시키는 과정으로 조립이 완료될 수 있다. 본 발명은 요크부(140)와 회전 링(150)의 개수가 늘어나거나, 사이즈가 커질수록 회전 토크가 증가할 수 있고, 하우징(110) 내에 요크부(140)와 회전 링(150)을 교대로 적층하여 조립하는 간단한 공정으로 자기유변유체 회전 부하 장치(100)를 구성할 수 있으므로, 사용 목적에 맞는 토크값을 갖추기 위한 사이즈 변화에 유연하게 대응할 수 있는 이점이 있다. Figure 4 shows an example in which the yoke portion 140 is disposed between two rotary rings 150 (151, 152). However, if there are three or more rotary rings, the number of yoke portions 140 may also increase. At this time, the yoke portion 140 may be arranged alternately with the rotating ring 150 and stacked in the vertical direction. The coil unit 130 is fixedly placed in the internal space (S) of the first housing 111, the rotary ring 150 and the yoke unit 140 are alternately stacked, and the shaft 120 is inserted, and then magnetorheological Assembly can be completed by filling the fluid 10 and sealing the internal space S with the second housing 115. In the present invention, as the number of the yoke part 140 and the rotary ring 150 increases or the size increases, the rotary torque can increase, and the yoke part 140 and the rotary ring 150 are alternately placed in the housing 110. Since the magnetorheological fluid rotational load device 100 can be constructed through a simple process of stacking and assembling, there is an advantage of being able to flexibly respond to changes in size to provide a torque value suitable for the purpose of use.

요크부(140)와 회전 링(150) 사이에는 소정의 갭(G)이 형성되고, 갭(G)에 자기유변유체(10)가 채워질 수 있다. 구체적으로, 요크부(140)의 제1 면(143)과 회전 링(150)의 외주면(153) 사이, 및 요크부(140)의 제2 면(144)과 회전 링(150)의 회전 면(154) 사이에 갭(G)이 형성될 수 있다. 갭(G)은 하우징(110)과 요크부(140), 하우징(110)과 회전 링(150) 사이에도 형성될 수 있다. 갭(G)에 채워지는 자기유변유체(10)의 점도, 강성 등 특성이 변화함에 따라 회전 링(150)의 회전 토크가 변화할 수 있게 된다.A predetermined gap G is formed between the yoke portion 140 and the rotating ring 150, and the gap G may be filled with the magnetorheological fluid 10. Specifically, between the first surface 143 of the yoke part 140 and the outer peripheral surface 153 of the rotating ring 150, and the second surface 144 of the yoke part 140 and the rotating surface of the rotating ring 150. A gap (G) may be formed between (154). The gap G may also be formed between the housing 110 and the yoke portion 140, and between the housing 110 and the rotating ring 150. As the properties, such as viscosity and rigidity, of the magnetorheological fluid 10 filled in the gap G change, the rotational torque of the rotating ring 150 may change.

회전 링(160)의 회전 운동에서 회전 링(150)과 요크부(140) 사이에 발생하는 토크(T)의 크기는 전단응력과 접촉면적으로부터 다음과 같이 구해진다.The magnitude of the torque (T) generated between the rotating ring 150 and the yoke portion 140 during the rotating movement of the rotating ring 160 is obtained from the shear stress and the contact area as follows.

T = T_c + T_η + T_f T = T _c + T _η + T _f

여기서, T_c는 전기장, 자기장 부하 시 발생하는 제어토크(controllable torque), T_η은 전기장, 자기장이 가해지지 않을 때 자기유변유체(10)의 점성으로 인한 점성 토크(viscous torque), T_f는 기계적 요소에서 발생하는 마찰토크(frictional torque)이다. 무부하 시 T_c는 나타나지 않게 된다.Here, T _c is the controllable torque that occurs when the electric field or magnetic field is loaded, T _η is the viscous torque due to the viscosity of the magnetorheological fluid 10 when the electric field or magnetic field is not applied, and T _f is This is frictional torque generated from mechanical elements. At no load, T _c does not appear.

따라서, 본 발명에서는 코일부(130)에서 자기유변유체(10)에 인가하는 자기장을 제어함에 따라, 즉, T_c를 제어함에 따라 자기유변유체 회전부하 장치(100)의 전체 토크(T)를 자유자재로 변화시키는 것을 특징으로 한다.Therefore, in the present invention, by controlling the magnetic field applied to the magnetorheological fluid 10 from the coil unit 130, that is, by controlling T _c , the total torque (T) of the magnetorheological fluid rotating load device 100 is adjusted. It is characterized by being able to change freely.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 갭(G) 공간에서 자기유변유체(10)의 거동을 나타내는 개략도이다.Figure 6 is a schematic diagram showing the behavior of the magnetorheological fluid 10 in the gap G space according to an embodiment of the present invention.

자기유변유체 회전부하 장치(100)는 코일부(130)에서 발생되는 자기장의 세기, 주파수, 파형 등을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 사용자가 자기유변유체 회전부하 장치(100)의 샤프트(120)를 회전시킬 때, 제어부는 코일부(130)에서 인가하는 자기장을 변화시켜, 회전 링(150)의 토크를 변화시킬 수 있다.The magnetorheological fluid rotating load device 100 may further include a control unit (not shown) that controls the strength, frequency, waveform, etc. of the magnetic field generated in the coil unit 130. When the user rotates the shaft 120 of the magnetorheological fluid rotary load device 100, the controller may change the torque of the rotating ring 150 by changing the magnetic field applied from the coil unit 130.

도 5 및 도 6을 참조하면, 요크부(140)와 회전 링(150) 사이의 갭(G)[또는, 하우징(110)과 요크부(140) 및 회전 링(150) 사이의 갭(G)]에는 자기유변유체(10)가 채워질 수 있다. 자기유변유체(10)는 자성 입자(11) 및 자성 입자(11)가 분산된 오일, 물 등 유체 형태의 매체(12)를 포함한다.5 and 6, the gap (G) between the yoke portion 140 and the rotating ring 150 (or, the gap (G) between the housing 110, the yoke portion 140, and the rotating ring 150 )] can be filled with magnetorheological fluid 10. The magnetorheological fluid 10 includes magnetic particles 11 and a fluid medium 12 in which the magnetic particles 11 are dispersed, such as oil or water.

도 6(a)에서 자기장이 인가되지 않는 경우, 자성 입자(11)는 매체(12)에 분산된 상태를 나타낸다. 즉, 무부하 시 T_c = 0 이므로, T = T_η + T_f로 고정된 값을 가진다. 반대로, 자기장이 인가되는 경우, 자성 입자(11)들은 자기장의 방향으로 자기 체인을 형성할 수 있다. 체인은 대략 회전 링(150)의 일면에서부터 요크부(140)의 일면에 닿을 정도로 형성될 수 있다. 이에 따라, T_c 값이 나타나므로, T = T_c + T_η + T_f로 토크가 증가하며, T_c 값의 변화에 따라 전체 토크가 변화될 수 있다. 이에 따라, 샤프트(120)가 회전하기 위해 필요한 토크는 자기장의 세기, 자기 체인의 결합력, 요크부(140)와 회전 링(150)의 마찰 전단력 등에 의해 변화할 수 있다. 자기 체인이 보다 잘 형성되도록, 적어도 하우징(110)은 자성 부분을 포함할 수 있고, 요크부(140), 회전 링(150)도 자성 부분을 포함할 수 있다. 자성 부분을 포함하는 것은 전체가 자성 재질로 구성되거나, 일부만 자성 재질로 구성되는 형태를 포함한다. 자성 재질은 철, 니켈, 코발트, 페라이트(Fe₃O₄) 또는 이들의 합금과, 질화, 산화, 탄화, 규소화 등이 된 금속을 포함할 수 있다.In FIG. 6(a), when a magnetic field is not applied, the magnetic particles 11 are dispersed in the medium 12. That is, since T _c = 0 at no load, it has a fixed value of T = T _η + T _f . Conversely, when a magnetic field is applied, the magnetic particles 11 may form a magnetic chain in the direction of the magnetic field. The chain may be formed to approximately reach from one surface of the rotating ring 150 to one surface of the yoke portion 140. Accordingly, as the T _c value appears, the torque increases to T = T _c + T _η + T _f , and the total torque may change depending on the change in the T _c value. Accordingly, the torque required for the shaft 120 to rotate may vary depending on the strength of the magnetic field, the coupling force of the magnetic chain, the friction shear force of the yoke portion 140 and the rotating ring 150, etc. To better form the magnetic chain, at least the housing 110 may include a magnetic portion, and the yoke portion 140 and the rotating ring 150 may also include a magnetic portion. Including a magnetic portion includes being entirely composed of a magnetic material or only partially composed of a magnetic material. The magnetic material may include iron, nickel, cobalt, ferrite (Fe ₃ O ₄ ), or alloys thereof, and metals that are nitrided, oxidized, carbonized, or silicided.

갭(G)의 크기는 자기유변유체(10) 내의 자성 입자(11) 직경 평균값의 10배 내지 100배인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20배 정도일 수 있다. 갭(G)이 너무 작으면 무부하 시의 토크 값이 커지거나, 구성들이 회전할 때 간섭이 생길 수 있는 문제가 있고, 갭(G)이 너무 커지면 장치의 소형화에 불리하고, 작은 자기장에서 자기 체인이 충분히 형성되지 않을 수 있다. 예를 들어, 자성 입자(11)들의 직경은 약 2 ~ 10 ㎛에 분포될 수 있으며, 직경의 평균값은 약 5㎛일 수 있다. 이때, 갭(G)은 약 0.1mm일 수 있고, 이 수치 범위 내에서 자성 입자(11)들이 자기장의 방향으로 자기 체인을 형성하여 사용자의 손에 촉감의 변화를 전달할 정도의 T_c 값 변화를 유발할 수 있게 된다. 또한, 자기유변유체(10) 내의 자성 입자(11)가 많을수록 자기 체인을 강하게 형성하여 회전부하 장치에서 발생할 수 있는 최대 토크가 증가하며, 자기유변유체(10) 내에서 자성 입자(11)는 바람직하게는 60 ~ 95 wt% 일 수 있다. 자성 입자(11)가 60wt%보다 적으면 최대 토크의 크기가 적어져 사용자가 느끼기에 충분한 촉감, 강성 전달이 이루어지지 않을 수 있고, 95wt%보다 크면 너무 많은 자성 입자(11)에 의해 무부하 시의 토크 값이 커질 수 있다.The size of the gap G is preferably 10 to 100 times the average diameter of the magnetic particles 11 in the magnetorheological fluid 10, and more preferably about 20 times. If the gap (G) is too small, there is a problem that the torque value at no load may increase or interference may occur when the components rotate. If the gap (G) is too large, it is disadvantageous to miniaturization of the device, and the magnetic chain in a small magnetic field This may not be formed sufficiently. For example, the diameter of the magnetic particles 11 may be distributed between approximately 2 and 10 ㎛, and the average diameter may be approximately 5 ㎛. At this time, the gap (G) may be about 0.1 mm, and within this numerical range, the magnetic particles 11 form a magnetic chain in the direction of the magnetic field, causing a change in the T _c value sufficient to transmit a change in tactile sensation to the user's hand. It can be triggered. In addition, the more magnetic particles 11 in the magnetorheological fluid 10, the stronger the magnetic chain is formed, increasing the maximum torque that can be generated in the rotating load device, and the number of magnetic particles 11 in the magnetorheological fluid 10 is preferably Typically, it may be 60 to 95 wt%. If the magnetic particles 11 are less than 60wt%, the maximum torque may be reduced and the tactile sensation and rigidity that are sufficient for the user to feel may not be transmitted. If the magnetic particles 11 are larger than 95wt%, too many magnetic particles 11 may cause the maximum torque to be reduced when no load is present. The torque value may increase.

도 6(b)에는 가해지는 자기장의 세기에 따라 토크가 변화하는 형태가 도시된다. 코일부(130)에서 교류 자기장을 인가하면, 이에 대응하는 샤프트(120)의 토크가 발생할 수 있다. 이에 따라, 자기유변유체 회전부하 장치(100)의 샤프트(120)를 회전하는 사용자에게 다양한 패턴 및 촉감을 제공할 수 있다.Figure 6(b) shows how torque changes depending on the strength of the applied magnetic field. When an alternating magnetic field is applied to the coil unit 130, a corresponding torque of the shaft 120 may be generated. Accordingly, various patterns and tactile sensations can be provided to the user who rotates the shaft 120 of the magnetorheological fluid rotary load device 100.

한편, 자기유변유체 회전부하 장치(100)는 하우징(110)의 상부에 배치되는 베어링(190)을 더 포함할 수 있다. 베어링(190)은 하우징(110) 상부의 수용홈(117)에 연결될 수 있고, 샤프트(120)의 축이 삽입되어 샤프트(120)의 회전 마찰력을 제어할 수 있다. 이 외에, 하우징(110) 내부 공간에서 샤프트(120)의 축에 다른 베어링(미도시)이 삽입될 수도 있다.Meanwhile, the magnetorheological fluid rotating load device 100 may further include a bearing 190 disposed on the upper part of the housing 110. The bearing 190 may be connected to the receiving groove 117 at the top of the housing 110, and the axis of the shaft 120 may be inserted to control the rotational friction force of the shaft 120. In addition, another bearing (not shown) may be inserted into the axis of the shaft 120 in the inner space of the housing 110.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치(200)의 개략 분해도이다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치(200)의 개략 단면도이다. 도 9는 도 8의 VI 부분을 확대한 도면이다.Figure 7 is a schematic exploded view of the magnetorheological fluid rotating load device 200 according to the second embodiment of the present invention. Figure 8 is a schematic cross-sectional view of the magnetorheological fluid rotating load device 200 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is an enlarged view of portion VI of FIG. 8.

제2 실시예의 자기유변유체 회전부하 장치(200)는 도 2와 같이 제1 실시예의 자기유변유체 회전부하 장치(100)와 외관이 실질적으로 동일하거나, 유사할 수 있다. 이하에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하고 동일한 구성은 앞에서 설명한 것으로 대체한다. 제1, 2 실시예에서 동일한 구성은 도면부호가 100번대, 200번대인 것으로 상호 대응됨을 참조할 수 있다.The magnetorheological fluid rotating load device 200 of the second embodiment may be substantially the same or similar in appearance to the magnetorheological fluid rotating load device 100 of the first embodiment, as shown in FIG. 2 . Hereinafter, only the configuration different from the first embodiment will be described, and the same configuration will be replaced with the one described above. It may be noted that the same configurations in the first and second embodiments are numbered 100 and 200 to correspond to each other.

도 2, 도 7 내지 도 9를 참조하면, 제2 실시예의 자기유변유체 회전부하 장치(200)는 하우징(210), 샤프트(220), 코일부(230), 요크부(240), 회전 링(250), 자기유변유체(10)를 포함하고, 베어링(290)을 더 포함할 수 있다. 하우징(210)과 샤프트(220)는 일부 형상의 차이 외에는 제1 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 7 to 9, the magnetorheological fluid rotary load device 200 of the second embodiment includes a housing 210, a shaft 220, a coil portion 230, a yoke portion 240, and a rotating ring. (250), includes a magnetorheological fluid (10), and may further include a bearing (290). The housing 210 and shaft 220 may be substantially the same as the first embodiment except for some differences in shape.

코일부(230)는 요크부(240)의 내측에 배치되되, 상호 간격을 이루어 샤프트(220)에 연결된 회전 링(250: 251, 252)의 직하부 또는 직상부에 배치될 수 있다. 코일부(230)의 관통홀(239)은 샤프트(220)가 관통되어 갭(G)을 이룰 정도로만 형성되고, 코일부(230)의 외주면은 요크부(240)의 내측면(244)에 연결되어 고정지지될 수 있다.The coil portion 230 is disposed inside the yoke portion 240, and may be disposed directly below or directly above the rotating rings 250 (251, 252) connected to the shaft 220 at mutual intervals. The through hole 239 of the coil portion 230 is formed just enough to allow the shaft 220 to pass through to form a gap (G), and the outer peripheral surface of the coil portion 230 is connected to the inner surface 244 of the yoke portion 240. It can be fixed and supported.

요크부(240)는 하우징(110) 내에 고정되게 설치될 수 있다. 요크부(240)의 외주면은 하우징(210)의 수직 내벽(212)에 대응하는 형상으로, 코일부(230)가 배치될 크기의 개구부가 형성된 링 형상인 것이 바람직하나, 이에 제한되지는 않는다. 요크부(240)는 외측면이 하우징(210)의 수직 내벽(212)에 대향하도록 고정되게 설치될 수 있다.The yoke portion 240 may be fixedly installed within the housing 110. The outer peripheral surface of the yoke portion 240 has a shape corresponding to the vertical inner wall 212 of the housing 210, and is preferably ring-shaped with an opening large enough to place the coil portion 230, but is not limited thereto. The yoke portion 240 may be fixedly installed so that its outer surface faces the vertical inner wall 212 of the housing 210.

요크부(240)는 적어도 회전 링(250: 251, 252)에 대향하는 제1 면(243), 및 회전 링(250)에 대향하지 않는 제2 면(244)[도 9 참조]을 포함하는 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 요크부(240)의 내측면은 적어도 제1 면(243) 및 제2 면(244)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 요크부(240)는 회전 링(250: 251, 252)의 외주면(253: 253a, 253b)[도 9 참조]에 대향하는 제1 면(243: 243a, 243b), 및 회전 링(250)에 대향하지 않는 제2 면(244)을 포함하는 형상을 가질 수 있다. 제2 면(244)은 코일부(230)의 외주면과 대향, 연결될 수 있다. 다른 관점으로, 요크부(240)의 제2 면(244)과 샤프트(220) 사이에 코일부(230)가 배치될 수 있다.The yoke portion 240 includes at least a first surface 243 facing the rotating ring 250 (251, 252) and a second surface 244 (see FIG. 9) that does not face the rotating ring 250. It can have a shape. In other words, the inner surface of the yoke portion 240 may include at least a first surface 243 and a second surface 244. More specifically, the yoke portion 240 has a first surface (243: 243a, 243b) opposing the outer peripheral surface (253: 253a, 253b) of the rotary ring (250: 251, 252) (see Figure 9), and a rotary ring It may have a shape including a second surface 244 that does not face 250. The second surface 244 may face and be connected to the outer peripheral surface of the coil portion 230. From another perspective, the coil portion 230 may be disposed between the second surface 244 of the yoke portion 240 and the shaft 220.

회전 링(250)은 전체적으로 원형 디스크 형상을 가지고 샤프트(220)에 연결될 수 있다. 회전 링(250: 251, 252)에 샤프트(220)의 축 외경에 대응하는 관통홀(259)이 형성되어 샤프트(220)에 끼워질 수 있다. 요크부(240)의 제2 면(244)에 고정 배치된 코일부(230)에 대해 회전 링(250)은 샤프트(220)의 회전에 연동되어 상대적으로 회전할 수 있다.The rotating ring 250 has an overall circular disk shape and may be connected to the shaft 220. A through hole 259 corresponding to the axial outer diameter of the shaft 220 is formed in the rotating ring 250 (251, 252) and can be inserted into the shaft 220. The rotary ring 250 may rotate relative to the coil portion 230 fixed to the second surface 244 of the yoke portion 240 in conjunction with the rotation of the shaft 220.

복수의 회전 링(250: 251, 252)이 하우징(210) 내부에 배치될 수 있고, 회전 링(250:251, 252)들이 상호 간격을 이루어 샤프트(220)에 연결될 수 있다. 회전 링(250: 251, 252) 사이에는 코일부(230)가 배치되어, 회전 링(250)의 회전 면(254)과 코일부(230)의 상하부면(234: 234a, 234b)이 대향할 수 있다. 복수의 코일부(230)가 구비되어 각각 회전 링(250)들 사이에 배치될 수도 있다.A plurality of rotation rings (250: 251, 252) may be disposed inside the housing 210, and the rotation rings (250: 251, 252) may be connected to the shaft 220 at intervals from each other. A coil portion 230 is disposed between the rotary rings 250: 251, 252, so that the rotation surface 254 of the rotary ring 250 and the upper and lower surfaces 234: 234a, 234b of the coil portion 230 face each other. You can. A plurality of coil units 230 may be provided and disposed between the rotating rings 250, respectively.

요크부(240)와 회전 링(250), 및 코일부(230)와 회전 링(250) 사이에는 소정의 갭(G)이 형성되고, 갭(G)에 자기유변유체(10)가 채워질 수 있다. 구체적으로, 요크부(240)의 제1 면(243)과 회전 링(250)의 외주면(253) 사이, 및 코일부(230)의 상하부면(234)과 회전 링(250)의 회전 면(254) 사이에 갭(G)이 형성될 수 있다. 갭(G)은 하우징(210)과 회전링(250), 코일부(230)와 샤프트(220) 사이에도 형성될 수 있다. 갭(G)에 채워지는 자기유변유체(10)의 점도, 강성 등 특성이 변화함에 따라 회전 링(250)의 회전 토크가 변화할 수 있게 된다.A predetermined gap (G) is formed between the yoke part 240 and the rotary ring 250, and the coil part 230 and the rotary ring 250, and the gap G can be filled with the magnetorheological fluid 10. there is. Specifically, between the first surface 243 of the yoke part 240 and the outer peripheral surface 253 of the rotating ring 250, and the upper and lower surfaces 234 of the coil part 230 and the rotating surface of the rotating ring 250 ( 254) A gap (G) may be formed between them. The gap G may also be formed between the housing 210 and the rotating ring 250, the coil portion 230, and the shaft 220. As the properties, such as viscosity and rigidity, of the magnetorheological fluid 10 filled in the gap G change, the rotational torque of the rotating ring 250 may change.

한편, 회전 링(250)의 회전 면(254)에 대향하는 코일부(230)의 면(234) 상에 보호부(260)가 연결될 수 있다. 코일부(230)와 자기유변유체(10)가 직접 접촉할 경우, 자기유변유체가 코일부(230)의 코일 틈으로 침투할 수 있다. 이에 따라, 자기유변유체(10)와 접촉할 수 있는 코일부(230)의 면(234) 상에 평판 형태의 보호부(260)를 배치하여 코일부(230)의 틈새를 커버할 수 있다.Meanwhile, the protection unit 260 may be connected to the surface 234 of the coil unit 230 opposite to the rotation surface 254 of the rotation ring 250. When the coil unit 230 and the magnetorheological fluid 10 are in direct contact, the magnetorheological fluid may penetrate into the coil gap of the coil unit 230. Accordingly, the plate-shaped protection part 260 can be placed on the surface 234 of the coil part 230 that can be in contact with the magnetorheological fluid 10 to cover the gap of the coil part 230.

본 발명은 코일부(230)와 회전 링(250)의 거리가 최인접하면서 동시에 넓은 면적으로 상호 대향하고 있으므로, 코일부(230)에서 생성된 자기장이 곧바로 코일부(230)와 회전 링(250)의 갭(G)에 채워진 자기유변유체(10)에 인가될 수 있다. 넓은 면적으로 강한 세기의 자기장이 인가되어 보다 많고 강한 세기의 자기 체인이 형성되므로, 회전 토크를 현저히 증가시킬 수 있는 이점이 있다.In the present invention, since the distance between the coil unit 230 and the rotating ring 250 is closest and at the same time face each other over a large area, the magnetic field generated in the coil unit 230 is directly connected to the coil unit 230 and the rotating ring 250. ) can be applied to the magnetorheological fluid 10 filled in the gap G. Since a strong magnetic field is applied to a large area, more and stronger magnetic chains are formed, which has the advantage of significantly increasing the rotational torque.

제2 실시예의 자기유변유체 회전부하 장치(200)는 제1 실시예에 비해 코일부(230)가 회전 링(250)의 외주 바깥에 위치하지 않고, 회전 링(250)의 상부 또는 하부에 배치되므로, 코일부(230)의 배치로 인한 전체 장치(200)의 직경 사이즈를 감축할 수 있는 이점이 있다. 제1 실시예는 코일부(130)가 요크부(140) 및 회전 링(150)의 외주 바깥에 배치되므로 전체 장치(100)의 직경 사이즈가 상대적으로 클 수 있다.Compared to the first embodiment, the magnetorheological fluid rotary load device 200 of the second embodiment is not located outside the outer periphery of the rotary ring 250, but is disposed at the top or bottom of the rotary ring 250. Therefore, there is an advantage in that the diameter size of the entire device 200 can be reduced due to the arrangement of the coil unit 230. In the first embodiment, the coil portion 130 is disposed outside the outer periphery of the yoke portion 140 and the rotating ring 150, so the diameter size of the entire device 100 may be relatively large.

또한, 제2 실시예의 자기유변유체 회전부하 장치(200)는 코일부(230)와 회전 링(250)이 최인접하므로 강한 자기장의 인가로 회전 토크를 현저히 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 큰 토크가 필요한 대상체에 장치(200)를 적용할 수 있으며, 브레이크와 같은 제동 장치에도 적용이 가능하다.In addition, in the magnetorheological fluid rotating load device 200 of the second embodiment, the coil portion 230 and the rotating ring 250 are closest to each other, so the rotational torque can be significantly increased by applying a strong magnetic field. Accordingly, the device 200 can be applied to an object that requires a large torque, and can also be applied to a braking device such as a brake.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치(300)의 개략 사시도이다. 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치(300)의 개략 분해도이다. 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치(300)의 개략 단면도이다. 도 13은 도 12의 VII 부분을 확대한 도면이다. 이하에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하고 동일한 구성은 앞에서 설명한 것으로 대체한다. 제1, 3 실시예에서 동일한 구성은 도면부호가 100번대, 300번대인 것으로 상호 대응됨을 참조할 수 있다.Figure 10 is a schematic perspective view of a magnetorheological fluid rotating load device 300 according to a third embodiment of the present invention. Figure 11 is a schematic exploded view of the magnetorheological fluid rotating load device 300 according to the third embodiment of the present invention. Figure 12 is a schematic cross-sectional view of the magnetorheological fluid rotating load device 300 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 13 is an enlarged view of part VII of FIG. 12. Hereinafter, only the configuration different from the first embodiment will be described, and the same configuration will be replaced with the one described above. It may be noted that the same configurations in the first and third embodiments are numbered 100 and 300 to correspond to each other.

도 10 내지 도 13을 참조하면, 자기유변유체 회전부하 장치(300)는 하우징(310), 샤프트(320), 코일부(330), 요크부(340), 회전 링(350)을 포함하고, 쉴드 커버(380), 베어링(390)을 더 포함할 수 있다. 하우징(310), 샤프트(320), 코일부(330)는 일부 형상의 차이 외에는 제1 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다.10 to 13, the magnetorheological fluid rotary load device 300 includes a housing 310, a shaft 320, a coil portion 330, a yoke portion 340, and a rotating ring 350, It may further include a shield cover 380 and a bearing 390. The housing 310, shaft 320, and coil unit 330 may be substantially the same as the first embodiment except for some differences in shape.

코일부(330)는 하우징(310)의 내측에 배치될 수 있다. 하우징(310) 내부에 균일하게 자기장을 인가할 수 있도록, 코일부(330)도 하우징(310)의 수직 내벽에 대응하는 형상으로 개구부가 형성된 링 형상인 것이 바람직하나, 이에 제한되지는 않는다. 코일부(330)에서 형성하는 수직 방향의 자기장에 의해 자기유변유체(10)의 입자(11)들이 수직 방향(샤프트 축 방향)을 따라 체인을 형성하여 회전 토크를 제어할 수 있다.The coil unit 330 may be disposed inside the housing 310. In order to uniformly apply a magnetic field to the inside of the housing 310, the coil unit 330 is preferably ring-shaped with an opening formed in a shape corresponding to the vertical inner wall of the housing 310, but is not limited thereto. The particles 11 of the magnetorheological fluid 10 form a chain along the vertical direction (shaft axis direction) by the vertical magnetic field formed by the coil unit 330, thereby controlling rotational torque.

요크부(340: 340a, 340b, 340c)는 하우징(310) 내에 고정되게 설치될 수 있다. 요크부(340)는 외측면이 코일부(330)의 개구부 내측면(331)에 대향하도록 고정되게 설치될 수 있다.The yoke portions 340 (340a, 340b, 340c) may be fixedly installed within the housing 310. The yoke part 340 may be fixedly installed so that its outer surface faces the inner surface 331 of the opening of the coil part 330.

요크부(340)는 적어도 회전 링(350: 351, 352)에 대향하는 제1 면(343: 343a, 343b) 및 제2 면(344)[도 13 참조]을 포함하는 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 요크부(340)의 내측면은 적어도 제1 면(343) 및 제2 면(344)을 포함할 수 있다. The yoke portion 340 may have a shape including at least a first surface (343: 343a, 343b) and a second surface (344) facing the rotation ring (350: 351, 352) (see FIG. 13). In other words, the inner surface of the yoke portion 340 may include at least a first surface 343 and a second surface 344.

요크부(340: 340a, 340b, 340c)는 하우징(310) 내에 고정되며, 적어도 하나의 요크 링(340b)을 포함할 수 있다. 요크 링(340b)은 회전 링(350: 351, 352)과 교대로 배치되고, 회전 링(350: 351, 352)과 소정의 갭(G)을 형성하여 갭(G)에 자기유변유체(10)가 채워지도록 할 수 있다. 본 명세서에서는 두개의 회전 링(350: 351, 352) 사이에 한개의 요크 링(340b)이 배치되는 형태를 예시하나, 회전 링(350)과 요크 링(340b)의 개수는 더 많아질 수 있다.The yoke portions 340 (340a, 340b, 340c) are fixed within the housing 310 and may include at least one yoke ring 340b. The yoke rings (340b) are arranged alternately with the rotary rings (350: 351, 352), and form a predetermined gap (G) with the rotary rings (350: 351, 352) to inject magnetorheological fluid (10) into the gap (G). ) can be filled. In this specification, one yoke ring (340b) is disposed between two rotary rings (350: 351, 352), but the number of rotary rings (350) and yoke rings (340b) can be increased. .

요크부(340)는 상단에 상부 요크(340a), 하단에 하부 요크(340c)를 포함하고, 상부 요크(340a)와 하부 요크(340c)가 형성하는 내부 공간에 적어도 하나의 요크 링(340b)이 배치될 수 있다.The yoke portion 340 includes an upper yoke 340a at the top and a lower yoke 340c at the bottom, and at least one yoke ring 340b in the internal space formed by the upper yoke 340a and the lower yoke 340c. This can be placed.

상부 요크(340a)는 요크부(340)의 상부벽 및 측벽을 구성할 수 있다. 상부 요크(340a)도 하우징(310)처럼 샤프트(320), 회전 링(350)이 회전할 수 있는 공간을 제공하도록, 대략 원통 형상을 가질 수 있다. 상부 요크(340a)는 회전 링(350), 요크 링(340b)의 외경보다 큰 내경을 갖는 것이 바람직하다. 상부 요크(340a)의 상부면 중심에는 샤프트(320) 및 갭유지부(355)가 끼워질 수 있는 관통홀(349)이 형성될 수 있다. 또한, 상부 요크(340a)의 상부면에는 복수의 유체 통과홀(347a)이 형성될 수 있다.The upper yoke 340a may form the upper wall and side wall of the yoke portion 340. Like the housing 310, the upper yoke 340a may have a substantially cylindrical shape to provide a space in which the shaft 320 and the rotary ring 350 can rotate. The upper yoke 340a preferably has an inner diameter larger than the outer diameter of the rotation ring 350 and the yoke ring 340b. A through hole 349 into which the shaft 320 and the gap maintenance portion 355 can be inserted may be formed in the center of the upper surface of the upper yoke 340a. Additionally, a plurality of fluid passage holes 347a may be formed on the upper surface of the upper yoke 340a.

적어도 하나의 회전 링(350: 351, 352)과 적어도 하나의 요크 링(340b)은 상부 요크(340a)의 내부 공간에 배치될 수 있다. 요크 링(340b)은 상부 요크(340a)의 내부 공간에 고정되도록 설치되고, 회전 링(350)은 요크 링(340b)의 상부 및/또는 하부에 배치되어 샤프트(320)의 회전에 연동되어 회전할 수 있도록 설치될 수 있다.At least one rotation ring (350: 351, 352) and at least one yoke ring (340b) may be disposed in the inner space of the upper yoke (340a). The yoke ring 340b is installed to be fixed to the inner space of the upper yoke 340a, and the rotation ring 350 is disposed on the upper and/or lower part of the yoke ring 340b and rotates in conjunction with the rotation of the shaft 320. It can be installed to do so.

요크 링(340b)은 회전 링(350)의 상부 및/또는 하부에 배치될 수 있다. 요크 링(340b)은 회전 링(350)과 평면 부분(344, 354)이 상호 마주볼 수 있도록 전체적으로 원형 디스크 형상을 가질 수 있다. 요크 링(340b)의 중심에는 샤프트(320) 및 갭 유지부(355)가 끼워질 수 있는 관통홀(349)이 형성될 수 있다.The yoke ring 340b may be disposed above and/or below the rotating ring 350. The yoke ring 340b may have an overall circular disk shape so that the rotation ring 350 and the flat portions 344 and 354 face each other. A through hole 349 into which the shaft 320 and the gap holding portion 355 can be inserted may be formed in the center of the yoke ring 340b.

한편, 요크 링(340b)과 회전 링(350)의 평면 부분(344, 354)이 상호 마주보면서도 전체적인 높이를 줄이고, 상호 대응하는 표면적을 높일 수 있도록, 요크 링(340b)의 상부면에는 단차가 형성되어 단차벽(346b)이 형성된 공간으로 회전 링(350: 351)이 안착될 수 있다.Meanwhile, a step is formed on the upper surface of the yoke ring 340b so that the planar portions 344 and 354 of the yoke ring 340b and the rotation ring 350 can reduce the overall height and increase the surface area corresponding to each other while facing each other. The rotating rings 350 and 351 may be seated in the space where the step wall 346b is formed.

하부 요크(340c)는 상부 요크(340a)의 하부에 설치되어, 하부가 개방된 상부 요크(340a)의 하부를 밀폐시킬 수 있다. 동시에, 하부 요크(340c) 상부의 평면 부분이 회전 링(350: 352)의 하측 평면과 상호 마주볼 수 있도록 할 수 있다. 또한, 하부 요크(340c)의 상부에는 샤프트 수용홈(348)이 형성되어 샤프트(320)의 하단의 일부가 수용되도록 할 수 있다. 이에 따라, 샤프트(320)가 회전 중에 축의 위치가 샤프트 수용홈(348)에서 벗어나지 않게 되는 효과가 있다.The lower yoke 340c is installed at the lower part of the upper yoke 340a, and can seal the lower part of the upper yoke 340a, which has an open lower part. At the same time, the upper flat portion of the lower yoke 340c may face the lower flat surfaces of the rotary rings 350 and 352. Additionally, a shaft receiving groove 348 may be formed in the upper part of the lower yoke 340c to accommodate a portion of the lower end of the shaft 320. Accordingly, there is an effect that the position of the shaft does not deviate from the shaft receiving groove 348 while the shaft 320 rotates.

상부 요크(340a)와 하부 요크(340c)에 의해 내부가 밀폐되고, 내부 공간에 회전 링(350)과 요크 링(340b)이 수직방향을 따라 번갈아 배치될 수 있다. 수직방향은 샤프트(320) 축의 형성 방향에 대응하고, 수평방향은 회전 링(350)의 평면 방향에 대응한다. 이에 따라, 상부 요크(340a)의 상부 내측면, 요크 링(340b)의 상측면과 하측면, 하부 요크(340c)의 상측면은 회전 링(350)의 상측면, 하측면과 소정의 갭(G)을 가질 수 있게 된다[도 13 참조].The interior is sealed by the upper yoke 340a and the lower yoke 340c, and the rotating ring 350 and the yoke ring 340b may be alternately arranged along the vertical direction in the internal space. The vertical direction corresponds to the forming direction of the axis of the shaft 320, and the horizontal direction corresponds to the plane direction of the rotating ring 350. Accordingly, the upper inner surface of the upper yoke 340a, the upper and lower sides of the yoke ring 340b, and the upper surface of the lower yoke 340c have a predetermined gap ( G) can be obtained [see FIG. 13].

한편, 상부 요크(340a)의 상부면에는 단차가 형성되어 단차벽(346a)에 형성된 공간으로 쉴드 커버(380)가 안착될 수 있다. 쉴드 커버(380)는 상부 요크(340a)의 상부면을 밀폐하여 자기유변유체(10)가 요크부(340)의 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 쉴드 커버(380)는 가운데에 홀(389)이 형성되어 샤프트(320) 축이 통과할 수 있다.Meanwhile, a step is formed on the upper surface of the upper yoke 340a so that the shield cover 380 can be seated in the space formed in the step wall 346a. The shield cover 380 can prevent the magnetorheological fluid 10 from leaking to the outside of the yoke portion 340 by sealing the upper surface of the upper yoke 340a. The shield cover 380 has a hole 389 formed in the center through which the axis of the shaft 320 can pass.

종래의 기계식 조그 다이얼은 단일 촉감만을 제공하여 다양한 사양자 모드에 따른 패턴의 다양성을 줄 수 없으며, 기계 동작에 의한 마모가 문제가 될 수 있다. 또한, 기계식 조그 다이얼 외에도 진동 모터 타입의 조그도 있지만 진동 모터 타입은 직접 촉감이 아닌 하부에 배치된 진동 모터를 통한 간접 촉감을 전달하므로 직접 촉감 전달에 비해 촉감 전달력이 떨어지게 된다.Conventional mechanical jog dials provide only a single tactile sensation and cannot provide diversity of patterns according to various user modes, and wear due to mechanical operation can be a problem. In addition, in addition to the mechanical jog dial, there is also a vibration motor type jog, but the vibration motor type delivers indirect tactile sensation through a vibration motor placed at the bottom rather than direct tactile sensation, so the tactile sensation transmission power is lower than direct tactile transmission.

반면, 본 발명은 코일부(130, 230, 330)에서 인가하는 자기장의 입력 신호에 따라 다양한 토크 패턴을 형성할 수 있어 사용자가 다양한 촉감을 느낄 수 있고, 자기유변유체(10)의 상태 변화에 따라 전단력을 변화시키므로 마모에 대한 문제가 해소되며, 샤프트(120, 220, 320)를 통해 직접적인 촉감 전달이 가능한 이점이 있다.On the other hand, the present invention can form various torque patterns according to the input signal of the magnetic field applied from the coil unit (130, 230, 330), so that the user can feel various tactile sensations and respond to changes in the state of the magnetorheological fluid (10). By changing the shear force accordingly, the problem of wear is resolved, and there is an advantage in that direct tactile sensation can be transmitted through the shafts 120, 220, and 320.

또한, 본 발명은 자기유변유체(10)의 물성에 따라 다양한 어플리케이션의 목적에 맞춰 특성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 무거운 촉감이 요구되면 점도가 높은 자기유변유체의 적용 등이 가능하다.In addition, the present invention can control the characteristics of the magnetorheological fluid 10 to suit the purposes of various applications depending on the physical properties. For example, if a heavy touch is required, it is possible to apply a magnetorheological fluid with high viscosity.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 통과홀(147, 157, 347)이 형성된 요크부(140, 340a, 340b), 회전 링(150)을 나타내는 개략도[(a), (b)] 및 유체 통과홀(157, 157')에서 자기체인의 형태를 나타내는 개략도[(c), (d)]이다. 도 15는 일 실험예에 따른 유체 통과홀 형성 전후 토크값을 나타내는 그래프이다.Figure 14 is a schematic diagram [(a), (b)] showing the yoke portions 140, 340a, 340b and the rotating ring 150 in which fluid passage holes 147, 157, and 347 are formed according to an embodiment of the present invention. and schematic diagrams [(c), (d)] showing the shape of the magnetic chain in the fluid passage holes 157 and 157'. Figure 15 is a graph showing torque values before and after forming a fluid passage hole according to an experimental example.

도 14(a), (b)를 참조하면, 요크부(140), 상부 요크(340a), 요크 링(340b) 등에는 복수의 유체 통과홀(147, 347: 347a, 347b)을 형성할 수 있다. 또한, 회전 링에도 복수의 유체 통과홀(157)을 형성할 수 있다. 유체 통과홀(147, 157, 347)은 요크부(140, 340)의 면(344, 344), 회전 링(150)의 회전 면(154)과 같은 수평면 상에서 수직으로 관통 형성될 수 있다. 또한, 이에 제한되지 않고, 유체 통과홀은 수직벽(146), 단차벽(346a, 346b)과 같은 수직면 상에서 수평으로 관통 형성될 수도 있다.Referring to Figures 14 (a) and (b), a plurality of fluid passage holes (147, 347: 347a, 347b) can be formed in the yoke portion (140), upper yoke (340a), yoke ring (340b), etc. there is. Additionally, a plurality of fluid passage holes 157 may be formed in the rotating ring. The fluid passage holes 147, 157, and 347 may be formed to penetrate vertically on a horizontal plane such as the surfaces 344 and 344 of the yoke parts 140 and 340 and the rotation surface 154 of the rotary ring 150. Additionally, without being limited thereto, the fluid passage hole may be formed horizontally through a vertical surface such as the vertical wall 146 or the stepped walls 346a and 346b.

도 14(c)를 참조하면, 유체 통과홀(157)은 자기유변유체(10)의 자성 입자(11)들이 수직 체인을 형성할 수 있는 길이를 더 늘려줄 수 있다(G1 -> G2). 즉, 자성 입자(11)들의 체인의 길이가 원래 갭(G, G1)의 두께에서 유체 통과홀(157)의 두께만큼 더 추가되어 갭(G2)에 이르는 길이로 형성될 수 있다. 이에 따라, 동일한 부하 인가에 대해서 T_c 값의 변화량이 더 커지고, 전체 토크를 더 크게 할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 요크부(140, 340), 회전 링(150)의 직경이 약 10mm일 때, 유체 통과홀(147, 157, 347)의 직경은 약 0.3mm일 수 있다. Referring to FIG. 14(c), the fluid passage hole 157 can further increase the length at which the magnetic particles 11 of the magnetorheological fluid 10 can form a vertical chain (G1 -> G2). That is, the length of the chain of magnetic particles 11 may be increased from the original thickness of the gaps G and G1 to the thickness of the fluid passage hole 157 to reach the gap G2. Accordingly, for the same load application, the amount of change in the T _c value becomes larger, and the total torque can be increased. According to one embodiment, when the yoke portions 140 and 340 and the rotating ring 150 have a diameter of about 10 mm, the diameter of the fluid passage holes 147, 157 and 347 may be about 0.3 mm.

도 14(d)를 참조하면, 유체 통과홀(157')은 반드시 수직(a=90°)으로 관통 형성되지 않고, 기울어진 각도(a)로 형성될 수 있다. 유체 통과홀(157')을 기울게 형성함에 따라, 보다 확장된 유체 통과홀(157')의 표면적을 따라 자성 입자(11)들의 체인이 늘어날 수 있다. 즉, 자성 입자(11)들의 체인이 원래 갭(G, G1), 유체 통과홀(157')의 두께만큼 더 추가된 갭(G2)에 형성되는 것에 더하여, 유체 통과홀(157')의 기울어진 면에서 회전 링(150)의 회전 면(154), 또는 요크부(140)의 면(144)까지 이르는 갭(G3)에 더 형성될 수 있게 된다. 특히, 기울어지는 방향은 회전 링(150)의 회전 방향(R)을 따라 형성하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 14(d), the fluid passage hole 157' is not necessarily formed vertically (a=90°), but may be formed at an inclined angle (a). As the fluid passage hole 157' is formed at an angle, the chain of magnetic particles 11 may increase along the expanded surface area of the fluid passage hole 157'. That is, in addition to the chains of magnetic particles 11 being formed in the original gaps (G, G1) and the additional gap (G2) equal to the thickness of the fluid passage hole (157'), the inclination of the fluid passage hole (157') It can be further formed in the gap G3 extending from the true surface to the rotating surface 154 of the rotating ring 150 or the surface 144 of the yoke portion 140. In particular, it is preferable that the tilting direction is formed along the rotation direction (R) of the rotation ring 150.

기울어진 각도(a)는 유체 통과홀(157')의 직경, 개수, 회전 토크의 세기 등을 고려하여 설정될 수 있으나, 30° 내지 80° 기울어진 각도(a)로 형성되는 것이 바람직하다. 30°보다 작으면 유체 통과홀(157')이 수평면 상에서 너무 큰 크기로 관통되어 유체 통과홀의 본연의 효과를 나타내기 어렵고, 80°보다 크면, 수직인 유체 통과홀(157)과 거의 효과의 차이가 나타나지 않게 될 수 있다.The inclined angle (a) can be set in consideration of the diameter, number, and strength of rotational torque of the fluid passage holes 157', but is preferably formed at an inclined angle (a) of 30° to 80°. If it is less than 30°, the fluid passage hole 157' penetrates too large a size on the horizontal plane, making it difficult to show the original effect of the fluid passage hole. If it is larger than 80°, the effect is almost the same as that of the vertical fluid passage hole 157. may not appear.

도 15(a), (b)를 참조하면, 10Hz, 100Hz로 부하를 인가할 때, 유체 통과홀(147, 157, 347)이 있는 경우 토크가 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 심지어, 자기장이 인가되지 않는 무부하인 경우에도 유체 통과홀(147, 157, 347)이 있을 때 토크가 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이는 유체 통과홀(147, 157, 347) 내에 자기유변유체(10)가 유입됨에 따라 마찰토크 T_f 값이 증가된 결과로 보인다.Referring to Figures 15 (a) and (b), it can be seen that when a load is applied at 10 Hz or 100 Hz, the torque appears larger when there are fluid passage holes (147, 157, and 347). Even in the case of no load where a magnetic field is not applied, it can be seen that the torque appears larger when there are fluid passage holes (147, 157, and 347). This appears to be the result of an increase in the friction torque T _f value as the magnetorheological fluid 10 flows into the fluid passage holes 147, 157, and 347.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크부(140), 회전 링(150)의 수평면 상 패턴 형태를 나타내는 개략도이다. 도 16(a)는 요크부(140), 회전 링(150)의 개략 측단면도, 도 16(b)는 개략 평면도이다.Figure 16 is a schematic diagram showing the pattern shape of the yoke portion 140 and the rotating ring 150 on a horizontal plane according to an embodiment of the present invention. FIG. 16(a) is a schematic side cross-sectional view of the yoke portion 140 and the rotating ring 150, and FIG. 16(b) is a schematic plan view.

도 16(a)를 참조하면, 요크부(140)의 면(144) 상에 돌출 패턴(P1)이 형성되거나, 회전 링(150)의 회전 면(154) 상에 돌출 패턴(P2)이 형성될 수 있다. 돌출 패턴(P1, P2)은 요크부(140)와 회전 링(150) 사이의 표면적을 늘려 보다 많은 자기 체인이 형성되도록 할 수 있다. 이에 따라, 동일한 사이즈의 자기유변유체 회전부하 장치(100)에서 회전 토크가 증가되도록 할 수 있다. 돌출 패턴(P1, P2)뿐 아니라 요크부(140)의 면(144), 회전 링(150)의 회전 면(154)의 표면을 거칠게 하여 표면 조도(surface roughness)를 높이는 방식으로 표면적을 늘려 보다 많은 자기 체인이 형성되도록 할 수도 있다.Referring to FIG. 16(a), a protruding pattern (P1) is formed on the surface 144 of the yoke portion 140, or a protruding pattern (P2) is formed on the rotating surface 154 of the rotating ring 150. It can be. The protruding patterns P1 and P2 can increase the surface area between the yoke portion 140 and the rotating ring 150, allowing more magnetic chains to be formed. Accordingly, the rotational torque can be increased in the magnetorheological fluid rotational load device 100 of the same size. The surface area is increased by increasing the surface roughness by roughening the surface of the protruding patterns (P1, P2), as well as the surface 144 of the yoke part 140 and the rotation surface 154 of the rotary ring 150. It can also cause many magnetic chains to be formed.

돌출 패턴(P1, P2)은 요크부(140), 회전 링(150) 중 어느 하나에만 형성될 수도 있고, 모두 형성될 수도 있다. 또한, 돌출 패턴(P1, P2)은 상호 마주보게 형성되거나, 엇갈리게 형성될 수 있다.The protruding patterns P1 and P2 may be formed on only one of the yoke portion 140 and the rotation ring 150, or on both. Additionally, the protruding patterns P1 and P2 may be formed to face each other or may be formed to be staggered.

도 16(b)를 참조하면, 돌출 패턴(P3, P4)은 요크부(140), 회전 링(150)의 면(144, 154) 상에서 영역 별로 형성될 수 있다. 돌출 패턴(P3, P4)의 형성 영역, 형성 간격, 각도 등은 자유롭게 변경 가능하다.Referring to FIG. 16(b), the protruding patterns P3 and P4 may be formed in each region on the yoke portion 140 and the surfaces 144 and 154 of the rotating ring 150. The formation area, formation interval, angle, etc. of the protruding patterns (P3, P4) can be freely changed.

일 예로, 돌출 패턴(P3, P4)이 요크부(140), 회전 링(150) 상에 상호 마주보게 형성되되, 45°마다 총 8개가 방사형으로 형성될 수 있다. 도 16(b1)에서 사용자는 SP1 지점을 기준으로 샤프트(120)를 시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 이때, 돌출 패턴(P3, P4)이 상호 마주보고 자기 체인이 짧은 갭(돌출 패턴 사이의 거리에 대응) 내에서 형성되므로 상대적으로 강한 토크(T1)가 작용할 수 있다. 이어서, 도 16(b2)와 같이 SP2 지점에서 회전시키는 경우, 돌출 패턴(P3, P4)이 상호 마주보지 않는 영역에서는 자기 체인이 상대적으로 긴 갭(요크부와 회전링의 면 거리에 대응) 내에서 형성되므로 상대적으로 약한 토크(T2)가 작용할 수 있다. T1에서 T2로 약해진 토크가 작용하므로 사용자는 회전이 느슨해진 촉각을 제공받을 수 있다. 이어서, 도 16(b3)와 같이 SP3 지점까지 회전이 도달하는 경우, 다시 돌출 패턴(P3, P4)이 상호 마주보고 자기 체인이 짧은 갭(돌출 패턴 사이의 거리에 대응) 내에서 형성되므로 상대적으로 강한 토크(T1)가 작용할 수 있다. T2에서 T1으로 약해진 토크가 작용하므로 사용자는 회전이 단단해진 촉각을 제공받을 수 있다. 이와 같이, 사용자가 샤프트(120)를 회전하는 가운데, 토크가 영역 별로 변화되는 촉감을 제공받을 수 있다.As an example, the protruding patterns P3 and P4 are formed to face each other on the yoke part 140 and the rotation ring 150, and a total of eight may be formed radially at every 45°. In Figure 16(b1), the user can rotate the shaft 120 clockwise based on point SP1. At this time, since the protruding patterns P3 and P4 face each other and a magnetic chain is formed within a short gap (corresponding to the distance between the protruding patterns), a relatively strong torque T1 can be applied. Subsequently, when rotating at point SP2 as shown in Figure 16(b2), the magnetic chain is within a relatively long gap (corresponding to the face distance between the yoke portion and the rotating ring) in the area where the protruding patterns (P3, P4) do not face each other. Since it is formed in , a relatively weak torque (T2) may be applied. Because a weakened torque is applied from T1 to T2, the user can receive a sense of loosened rotation. Subsequently, when the rotation reaches the SP3 point as shown in Figure 16(b3), the protruding patterns (P3, P4) face each other again and a magnetic chain is formed within a short gap (corresponding to the distance between the protruding patterns), so that the A strong torque (T1) may act. Because a weakened torque is applied from T2 to T1, the user can receive a tactile sensation of stronger rotation. In this way, while the user rotates the shaft 120, the user can receive a tactile sensation that the torque changes for each region.

도 17은 본 발명의 일 실험예에 따른 자기유변유체의 점도에 따른 토크값을 나타내는 그래프이다. 일 예로, 표준 점도는 약 0.15Pa·s, 고점도는 약 0.4Pa·s로 설정하고, 밀도는 약 2.8g/ml, 3.8g/ml로 설정하였다.Figure 17 is a graph showing the torque value according to the viscosity of the magnetorheological fluid according to an experimental example of the present invention. As an example, the standard viscosity was set to about 0.15 Pa·s, the high viscosity was set to about 0.4 Pa·s, and the density was set to about 2.8 g/ml and 3.8 g/ml.

도 17(a), (b)를 참조하면, 10Hz, 100Hz로 부하를 인가할 때, 고점도 자기유변유체(10)의 경우 토크가 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 표준 점도에서 부하 전압을 10V 이상으로 크게 하여도 구현하기 어려운 토크 값을 고점도 자기유변유체(10)를 통해 구현할 수 있다. 일 예로, 5V 기준으로 표준 점도로는 1.5mN·m 보다 큰 토크를 구현하기 어렵지만, 고점도로는 2mN·m보다 큰 토크도 구현할 수 있다. 특히, 차량에서 12V의 부하 사용시에 구현 토크치를 최대한 증가시켜, 특정 상황(위험 상황, 주행시 등)에서 회전부하 장치의 회전을 방지하는 응용도 가능하다. 이렇듯 자기유변유체(10)의 점도를 자기유변유체 회전부하 장치(100)에의 최대 토크를 증가시킬 수 있게 설정하여 사용자의 회전조작을 막는 안전 락(Safety Lock) 기능을 적용할 수 있다. 최대 토크값에서 사용자의 회전조작을 막을 정도의 범위라면, 안전 락 기능은 점도의 조절 외에도 회전 링과 요크부의 개수, 면적(대향 면적, 표면적 등)을 늘리거나, 갭(G)을 줄이는 구조적인 변경으로 구현 가능하다. 또한, 코일부에 보다 큰 전류를 인가하는 방법으로도 안전 락 기능을 구현할 수 있다.Referring to Figures 17 (a) and (b), it can be seen that when a load is applied at 10 Hz and 100 Hz, the torque appears larger in the case of the high-viscosity magnetorheological fluid 10. Accordingly, a torque value that is difficult to implement even when the load voltage is increased to 10 V or more at the standard viscosity can be realized through the high-viscosity magnetorheological fluid (10). For example, it is difficult to implement a torque greater than 1.5 mN·m with standard viscosity based on 5V, but torque greater than 2 mN·m can be achieved with high viscosity. In particular, it is possible to increase the realized torque value as much as possible when using a 12V load in a vehicle, thereby preventing rotation of the rotating load device in certain situations (dangerous situations, driving, etc.). In this way, the viscosity of the magnetorheological fluid 10 can be set to increase the maximum torque to the magnetorheological fluid rotation load device 100, and a safety lock function that prevents the user from rotating can be applied. If the range is sufficient to prevent the user's rotation at the maximum torque value, the safety lock function is a structural feature that increases the number and area (opposing area, surface area, etc.) of the rotation ring and yoke part, or reduces the gap (G), in addition to adjusting the viscosity. It can be implemented with changes. Additionally, the safety lock function can be implemented by applying a larger current to the coil part.

안전 락 기능은 차량에서 운전 중의 위험한 조작(예를 들어, 주행 중 조그 다이얼 기어의 변속)을 방지하여 안전을 담보할 수 있을 뿐 아니라, 세탁기 등 가전에서도 동작 중 아이들의 예상치 않은 조작을 방지할 수 있다.The safety lock function not only ensures safety by preventing dangerous operations while driving in a vehicle (for example, shifting the jog dial gear while driving), but also prevents unexpected operations by children during operation in home appliances such as washing machines. there is.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 예비입력신호(Pre-Input Signal) 인가로 침전된 자기유변유체가 재분산되는 과정을 나타내는 개략도이다. 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 예비입력신호 인가시 자기유변유체가 스파이크 형상을 가지는 사진이다.Figure 18 is a schematic diagram showing the process of redistribution of magnetorheological fluid deposited by application of a pre-input signal according to an embodiment of the present invention. Figure 19 is a photograph of a magnetorheological fluid having a spike shape when a preliminary input signal is applied according to an embodiment of the present invention.

자기유변유체(10)를 적용함에 있어서, 유체(12) 내에서 자성 입자(11)의 침강이 문제될 수 있다. 시간이 지날수록 자성 입자가 아래로 가라앉기 때문에 하우징(110) 내부에 골고루 자성 입자가 분산되지 않는 경우 자기 체인이 제대로 형성될 수 없다. 또는, 자기유변유체 회전부하 장치(100)를 지속적으로 사용함에 따라 자성 입자(11)가 요크부(140)와 회전 링(150) 사이의 갭(G)에서 특정 부분에 집중될 수 있다. 예를 들어, 제1 실시예의 장치(100)에서는 요크부(140), 회전 링(150)의 외곽 부분이 솔레노이드 코일부(130)에 근접하기 때문에 체인이 많이 형성되며, 샤프트(120) 축에 가까운 내측으로 갈수록 솔레노이드 코일부(130)에서 멀어지기 때문에 약한 자기장으로 인해 체인이 상대적으로 적게 형성될 수 있다. 이렇게 자성 입자(11)의 침전으로 인해 갭(G) 내에서 특정 영역에만 자성 입자(11)들이 몰릴 수 있고, 하우징(110)의 내에서도 하부 영역에 자성 입자(11)들이 침전되어 몰릴 수도 있다. 이 상태에서 곧바로 자기유변유체 회전부하 장치(100)를 동작하면, 기설정한 크기와 다른 크기의 토크가 나타날 수 있다.When applying the magnetorheological fluid 10, sedimentation of the magnetic particles 11 within the fluid 12 may be a problem. Since the magnetic particles sink downward over time, if the magnetic particles are not evenly distributed inside the housing 110, the magnetic chain cannot be properly formed. Alternatively, as the magnetorheological fluid rotating load device 100 is continuously used, the magnetic particles 11 may be concentrated in a specific portion of the gap G between the yoke portion 140 and the rotating ring 150. For example, in the device 100 of the first embodiment, the yoke portion 140 and the outer portion of the rotating ring 150 are close to the solenoid coil portion 130, so many chains are formed, and on the axis of the shaft 120. Since the closer to the inside the distance from the solenoid coil unit 130 is, a relatively small number of chains may be formed due to a weak magnetic field. Due to the precipitation of the magnetic particles 11, the magnetic particles 11 may be concentrated only in a specific area within the gap G, and the magnetic particles 11 may be deposited and concentrated in the lower area of the housing 110. If the magnetorheological fluid rotary load device 100 is operated immediately in this state, a torque of a size different from the preset size may appear.

따라서, 본 발명은 자기유변유체 회전부하 장치(100) 내에서 자성 입자(11)가 침전된 경우 원활하게 재분산 시키기 위해, 자기유변유체 회전부하 장치(100)의 동작 전, 제어부(미도시)에서 코일부(130)로 스파이크, 펄스, 사인파 형태의 예비입력신호(Pre-Input Signal)를 전달하는 것을 특징으로 한다. 제어부는 자기유변유체 회전부하 장치(100)가 설정시간 이상 동작이 수행되지 않은 경우, 동작 전 코일부(130)로 예비입력신호를 전달할 수 있다.Therefore, in the present invention, in order to smoothly redistribute the magnetic particles 11 if they are deposited within the magnetorheological fluid rotary load device 100, a control unit (not shown) is used before operation of the magnetorheological fluid rotary load device 100. It is characterized by transmitting a pre-input signal in the form of a spike, pulse, or sine wave from the coil unit 130. If the magnetorheological fluid rotating load device 100 is not operated for more than a set time, the control unit may transmit a preliminary input signal to the coil unit 130 before operation.

예비입력신호는 도 6에서 상술한 자기체인을 구성하는 입력신호와는 구분된다. 예비입력신호는 자기유변유체(10) 내의 자성입자가 이동하여 갭(G) 내에서 수직 또는 수평방향 중 적어도 어느 한 방향으로 불완전 또는 완전한 체인 형상을 이루는 신호로서, 특정 주파수, 파형 등을 가질 필요없이, 단수 또는 복수로 강한 세기의 자기장을 인가하는 신호일 수 있다. 또한, 예비입력신호는 갭(G)의 하부면[일 예로, 회전 링(150) 상부면]으로부터 갭(G)의 상부면[일 예로, 요크부(140) 하부면]까지 이어지도록 자성 입자(11)가 완전한 자기체인을 구성하는 신호일 필요도 없다. 도 19에는 자성입자에 의한 불완전한 체인 형상인 다양한 스파이크 형상이 예시된다.The preliminary input signal is distinguished from the input signal constituting the magnetic chain described above in FIG. 6. The preliminary input signal is a signal in which the magnetic particles in the magnetorheological fluid 10 move to form an incomplete or complete chain shape in at least one of the vertical or horizontal directions within the gap G, and must have a specific frequency, waveform, etc. It may be a signal for applying a strong magnetic field in singular or plural form. In addition, the preliminary input signal is a magnetic particle extending from the lower surface of the gap G (for example, the upper surface of the rotating ring 150) to the upper surface of the gap G (for example, the lower surface of the yoke unit 140). (11) does not need to be a signal that constitutes a complete magnetic chain. Figure 19 illustrates various spike shapes that are incomplete chain shapes due to magnetic particles.

예비입력신호를 통해 코일부(130)에서 자기장이 인가되면 자기유변유체(10) 내의 침전된 입자(11)들이 자기장의 방향으로 스파이크 형상과 같은 불완전한 체인 형상을 이루게 되고, 동시에 또는 직후에, 자기장의 인가가 해제되거나 미약한 자기장만 인가될 수 있다. 이에 따라, 스파이크 등의 형상이 해제되고, 스파이크 등과 같이 불완전한 체인 형상을 이루던 자성 입자(11)들이 퍼지게 되면서 갭(G) 내에서 재분산되는 효과가 나타날 수 있다.When a magnetic field is applied from the coil unit 130 through a preliminary input signal, the settled particles 11 in the magnetorheological fluid 10 form an imperfect chain shape such as a spike shape in the direction of the magnetic field, and at the same time or immediately after, the magnetic field The application may be released or only a weak magnetic field may be applied. Accordingly, the shape of the spike, etc. may be released, and the magnetic particles 11, which had an imperfect chain shape, such as the spike, may spread and redistribute within the gap G.

한편, 제어부는 자기유변유체 회전부하 장치(100)의 동작 전압 V₁인가시 요크부(140)와 회전 링(150) 사이의 갭(G)에서 가장 적은 높이로 형성되는 자기 체인의 높이가 갭(G)의 높이보다 낮다고 판단한 경우, 이를 해소하기 위한 예비입력신호 전압 V₂를 V₁보다 크게 하여 인가할 수 있다.Meanwhile, when the operating voltage V ₁ of the magnetorheological fluid rotating load device 100 is applied, the control unit determines that the height of the magnetic chain formed at the lowest height in the gap G between the yoke part 140 and the rotating ring 150 is set to the gap G. If it is determined to be lower than the height of (G), the preliminary input signal voltage V ₂ can be applied larger than V ₁ to resolve this problem.

도 20은 본 발명의 일 실험예에 따른 자기유변유체의 온도에 따른 토크값을 나타내는 그래프이다.Figure 20 is a graph showing the torque value according to the temperature of the magnetorheological fluid according to an experimental example of the present invention.

도 20을 참조하면, 5V 기준으로 자기유변유체의 점성, 전단응력의 특성 변화에 따라서 초기 상태(default 상태)보다 고온 상태(회전부하 장치의 작동 상태)가 될수록 점차 토크가 낮아짐을 확인할 수 있다. 따라서, 제어부는 자기유변유체 회전부하 장치의 동작 온도를 감지한 후, 초기 동작 온도 대비 온도가 상승한 경우, 온도 상승에 따른 토크의 감소분을 상쇄할 수 있도록 자기장의 세기, 패턴 등을 제어하여 초기 동작 온도에서의 토크 세기를 고온 상태에서도 유지할 수 있다. 이에 따라, 여름, 겨울 등 외부의 온도 환경에 관계없이 토크값의 균일성을 확보할 수 있는 이점이 있다.Referring to FIG. 20, it can be seen that the torque gradually decreases as the temperature becomes higher (the operating state of the rotating load device) than the initial state (default state) according to changes in the characteristics of the viscosity and shear stress of the magnetorheological fluid based on 5V. Therefore, the control unit detects the operating temperature of the magnetorheological fluid rotary load device and, when the temperature rises compared to the initial operating temperature, controls the strength and pattern of the magnetic field to offset the decrease in torque due to the temperature increase, thereby controlling the initial operation. Torque strength can be maintained even at high temperatures. Accordingly, there is an advantage of ensuring uniformity of the torque value regardless of the external temperature environment such as summer or winter.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS(Anti-lock Brake System) 시스템에 적용시의 토크값을 나타내는 그래프이다 .Figure 21 is a graph showing torque values when applied to an Anti-lock Brake System (ABS) system according to an embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명의 자기유변유체 회전부하 장치는 요크부(140), 회전 링(150)을 복수층 적층하거나 표면적을 증가시켜 토크를 증가시킬 수도 있고, 제2 실시예처럼 코일부(2230)를 회전 링(250)에 최인접하도록 배치하여 토크를 증가시킬 수도 있다. 이에 따라, 큰 토크가 필요한 대상체에 자기유변유체 회전부하 장치를 적용할 수 있다. 대상체는 차량과 같은 운송 수단이 될 수 있고, 자기유변유체 회전부하 장치는 브레이크와 같은 제동 장치가 될 수 있다.As described above, the magnetorheological fluid rotating load device of the present invention may increase torque by stacking the yoke portion 140 and the rotating ring 150 in multiple layers or increasing the surface area, and like the second embodiment, the coil portion ( 2230) may be placed closest to the rotating ring 250 to increase torque. Accordingly, the magnetorheological fluid rotation load device can be applied to an object that requires a large torque. The object may be a means of transportation such as a vehicle, and the magnetorheological fluid rotating load device may be a braking device such as a brake.

특히, 본 발명은 종래의 기계식 제동 장치처럼 복잡한 구조와 여러 부품을 채용하여 순간적으로 다양한 토크값을 변화시키도록 제어할 필요없이, 코일부에서 인가하는 자기장의 세기, 패턴의 변화만으로 다양한 토크값을 구현할 수 있다. 이에 따라, 도 21과 같은 토크 변화를 구현하도록 ABS(Anti-lock Brake System) 시스템에 본 발명의 자기유변유체 회전부하 장치를 적용할 수 있다.In particular, the present invention adopts a complex structure and several components like a conventional mechanical braking device to change various torque values by changing the strength and pattern of the magnetic field applied from the coil unit without the need for control to change various torque values instantaneously. It can be implemented. Accordingly, the magnetorheological fluid rotating load device of the present invention can be applied to an Anti-lock Brake System (ABS) system to implement the torque change as shown in FIG. 21.

차량이 급제동 할때 타이어가 순간적으로 잠김(Lock) 현상이 발생하면 자동차는 제동력을 상실하고 지면 위에서 관성력(주행속도)에 의해 미끄러질 수 있다. 차량의 미끄러짐이 발생하는 순간 최대 정지마찰력이 발생하고, 미끄러지면서부터는 마찰력이 상대적으로 적은 운동마찰력이 작용할 수 있다. ABS 시스템은 최대 정지마찰력이 작동하는 짧은 순간을 반복적으로 발생시켜, 정지마찰력이 운동마찰력으로 바뀌는 시점을 계속적으로 생성함에 따라 마찰력을 극대화할 수 있다.If the tires momentarily lock when the vehicle suddenly brakes, the vehicle may lose braking power and slip due to inertial force (driving speed) on the ground. The moment the vehicle slips, the maximum static friction occurs, and from the point of slipping, kinetic friction with relatively low friction can be applied. The ABS system can maximize friction by repeatedly generating short moments when the maximum static friction operates and continuously generates the point at which static friction changes into kinetic friction.

종래의 ABS 시스템은 브레이크에 유압, 감압을 제어하는 펌프, 어큐뮬레이터 등을 포함하는 ABS 모듈레이터가 더 필요하고, 정지마찰력이 작동하는 패턴을 빠르게 하는데 한계가 있었다. 반면, 본 발명의 자기유변유체 회전부하 장치는 자기장이 인가되는 세기 및 주기를 제어하는 간단한 구성으로 ABS 시스템을 구현할 수 있는 이점이 있다.The conventional ABS system requires an additional ABS modulator, which includes a pump that controls hydraulic pressure and pressure reduction in the brake, and an accumulator, and has limitations in speeding up the pattern in which the static friction force operates. On the other hand, the magnetorheological fluid rotating load device of the present invention has the advantage of being able to implement an ABS system with a simple configuration that controls the intensity and period of magnetic field application.

일 실시예에 따르면, 차량의 급제동 시, 차량의 휠 락(Wheel Lock)에 의하여 차량 조향이 불가능한 점을 개선하기 위하여 휠 슬립율을 20% 수준으로 유지할 수 있다. 슬립율(%)은 {V(차량속도)-V(휠속도)}/V(휠속도) 로 산출될 수 있다.According to one embodiment, when the vehicle suddenly brakes, the wheel slip rate can be maintained at a level of 20% to improve the inability to steer the vehicle due to the vehicle's wheel lock. Slip rate (%) can be calculated as {V(vehicle speed)-V(wheel speed)}/V(wheel speed).

본 발명이 적용된 제동 장치는, 반복되는 유압 브레이크 제어에 의한 내구성의 문제를 개선할 수 있고, 정확한 브레이크의 제어가 가능하며, ABS 모듈레이터의 잦은 고장을 방지할 수 있는 이점이 있다.The braking device to which the present invention is applied has the advantage of being able to improve durability problems caused by repeated hydraulic brake control, enable accurate brake control, and prevent frequent breakdowns of the ABS modulator.

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 모듈을 나타내는 개략도이다. 도 23은 본 발명의 여러 실시예에 따른 자기유변유체 회전부하 장치가 적용된 상태를 나타낸다.Figure 22 is a schematic diagram showing a magnetorheological fluid rotational load module according to an embodiment of the present invention. Figure 23 shows the state in which the magnetorheological fluid rotation load device according to various embodiments of the present invention is applied.

자기유변유체 회전부하 장치(300)에 다양한 유닛을 결합하여 회전부하 모듈로서 응용이 가능한다. 일 실시예에 따르면, 자기유변유체 회전부하 모듈은 자기유변유체 회전부하 장치(300)에 인코더 센서(400)를 결합한 형태일 수 있다. 보통 베어링(390)과 샤프트(320)를 결합하여 회전 마찰력을 줄이지만, 회전 속도, 위치, 방향에 대한 데이터를 센싱하는 인코더에 베어링(390)을 결합한 인코더 센서(400)를 자기유변유체 회전부하 장치(300)에 결합할 수 있다.It can be applied as a rotation load module by combining various units with the magnetorheological fluid rotation load device 300. According to one embodiment, the magnetorheological fluid rotational load module may be a combination of the magnetorheological fluid rotational load device 300 and the encoder sensor 400. Usually, rotational friction is reduced by combining the bearing 390 and the shaft 320, but the encoder sensor 400, which combines the bearing 390 with an encoder that senses data about rotational speed, position, and direction, is used to load a magnetorheological fluid rotational load. Can be coupled to device 300.

자기유변유체 회전부하 장치, 회전부하 모듈은 다이얼(dial)이나 휠(wheel)이 장착된 디바이스에 모두 적용이 가능하다.Magnetorheological fluid rotational load devices and rotational load modules can be applied to all devices equipped with a dial or wheel.

일 예로, 차량에 적용시, 일반 주행 모드로 조그 다이얼(회전부하 장치)를 설정할 때, 가벼운 진동, 적은 토크의 촉감을 제공하는 반면, 스포츠 주행 모드로 조그 다이얼을 설정할 때, 강한 진동, 강한 토크의 촉감을 제공할 수 있다. 다른 예로, 차량에서 기어 변환을 위해 조그 다이얼을 돌리는 경우, 주차(P), 주행(D), 중립(N), 후진(R)에 따라 진동, 토크의 강도를 다르게 할 제공할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 조그 다이얼을 육안으로 확인할 필요없이, 시선을 전방에 둔 상태에서 촉감으로만 주행 모드나 기어를 용이하게 변환할 수 있게 된다.For example, when applied to a vehicle, when setting the jog dial (rotating load device) in normal driving mode, it provides a tactile sensation of light vibration and low torque, while when setting the jog dial in sports driving mode, strong vibration and strong torque are provided. It can provide a sense of touch. As another example, when turning the jog dial to change gears in a vehicle, the intensity of vibration and torque can be varied depending on parking (P), driving (D), neutral (N), and reverse (R). Accordingly, the user can easily change the driving mode or gear only by feel with his/her gaze forward, without the need to visually check the jog dial.

다른 예로, 도 23 (a)처럼 세탁기(400), 전자레인지 등의 UI(user interface)에 자기유변유체 회전부하 장치(100)가 적용되어, 각종 구동 모드에 대응하는 위치에 다이얼[샤프트(120)]가 자리잡게 될 수 있고, 구동 모드에 따른 다양한 촉각을 제공할 수 있다. 일 예로, 세탁기에서 일반 세탁 모드로 설정시에는 부드러운 회전 촉감을 제공하다가, 강력 세탁 모드로 설정시에는 센 토크로서 회전 촉감을 제공할 수 있다.As another example, as shown in Figure 23 (a), the magnetorheological fluid rotation load device 100 is applied to the user interface (UI) of a washing machine 400, a microwave oven, etc., and a dial (shaft 120) is installed at a position corresponding to various driving modes. )] can be positioned, and various tactile sensations can be provided depending on the driving mode. For example, when a washing machine is set to a normal wash mode, it may provide a soft spinning feel, but when set to a powerful washing mode, it may provide a spinning feel with strong torque.

또한, 도 23 (b)처럼 마우스(500)의 휠에 적용하여 사용 환경에 따른 휠 조작의 토크가 변화하여 다양한 햅틱 촉각을 제공할 수 있다. 일 예로, 게임 중에 위기 상황이 발생한 경우 휠의 구동을 위한 토크가 강해질 수 있다. 또한, 도 23 (c)와 같이 마우스 휠을 이용하여 좌우로 움직이는 벽돌깨기 게임(600)을 할 때, 휠을 상하방향으로 조작하여 좌우로 반사체(610)를 움직이는 중에, 휠을 상부 방향으로 구동하여 왼쪽 가장자리까지 반사체가 이동하여 더 이상 이동할 공간이 없을때, 상부 방향으로 구동하는 마우스 휠의 토크가 강해져 더 이상 조작이 어려울 수 있고, 하부 방향으로의 마우스 휠의 구동만 허가될 수 있다. 또한, 반사체(610)에 공(620)이 반사되는 순간 휠의 강성을 순간 변화시켜 공(620)이 반사되는 상태를 사용자에게 촉각으로 바로 제공할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 23 (b), by applying it to the wheel of the mouse 500, the torque of wheel operation changes depending on the usage environment, thereby providing a variety of haptic tactile sensations. For example, if a crisis situation occurs during a game, the torque for driving the wheel may become stronger. In addition, when playing the brick breaking game 600 that moves left and right using the mouse wheel as shown in Figure 23 (c), while moving the reflector 610 left and right by manipulating the wheel in the up and down direction, the wheel is driven in the upward direction. Therefore, when the reflector moves to the left edge and there is no more space to move, the torque of the mouse wheel driven in the upper direction becomes stronger, making it difficult to operate, and only the mouse wheel driven in the downward direction can be permitted. In addition, the moment the ball 620 is reflected by the reflector 610, the stiffness of the wheel can be instantaneously changed to instantly provide the user with a tactile sense of the state in which the ball 620 is reflected.

위와 같이 본 발명은, 회전부하 장치의 회전 시 다양한 입력 신호에 따라 다양한 패턴을 만들어 줄 수 있어 사용자 촉감을 다양하고 고급스럽게 느끼게 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 회전 토크를 변화시킬 수 있고, 생산원가를 절감할 수 있으며, 장치의 소형화가 용이하며, 자기유변유체의 전단 특성이나 점도를 이용하여 목적에 맞는 다양한 적용이 가능한 효과가 있다.As described above, the present invention can create various patterns according to various input signals when the rotary load device rotates, which has the effect of giving the user a diverse and luxurious tactile feel. In addition, the present invention can change the rotational torque, reduce production costs, facilitate miniaturization of the device, and enable various applications suitable for purposes by using the shear characteristics or viscosity of the magnetorheological fluid.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and may be modified in various ways by those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. Transformation and change are possible. Such modifications and variations should be considered to fall within the scope of the present invention and the appended claims.

10: 자기유변유체
11: 자성 입자
12: 유체
100, 200, 300: 자기유변유체 회전부하 장치
110, 210, 310: 하우징
120, 220, 320: 샤프트
130, 230, 330: 코일부
140. 240, 340: 요크부
150, 250, 350: 회전 링
G: 갭10: Magnetorheological fluid
11: magnetic particles
12: fluid
100, 200, 300: Magnetorheological fluid rotation load device
110, 210, 310: Housing
120, 220, 320: Shaft
130, 230, 330: Coil part
140. 240, 340: York part
150, 250, 350: rotating ring
G: gap

Claims

housing;
a yoke portion disposed within the housing;
a shaft rotatably installed within the housing;
at least one rotating ring connected to the shaft and rotating in conjunction with rotation of the shaft;
a coil portion disposed within the housing;
A fluid that fills at least a portion of the housing and includes magnetic particles;
Including,
A rotating load device, wherein at least a portion of the housing and the rotating ring are comprised of a magnetic material.

According to paragraph 1,
The size of a predetermined gap between at least the yoke portion where the fluid is disposed and the rotating ring is 10 to 100 times the average diameter of magnetic particles in the fluid.

According to paragraph 1,
A rotating load device wherein the content of magnetic particles in the fluid is 60wt% to 95wt%.

According to paragraph 1,
As the content of magnetic particles in the fluid increases, the rotational torque acting between the yoke portion and the rotation ring increases.

According to paragraph 1,
As the viscosity of the fluid increases, the rotational torque acting between the yoke portion and the rotation ring increases.

According to paragraph 1,
At least one of the viscosity of the fluid, the number of the yoke portion and the rotary ring, the area of the yoke portion and the rotary ring, the size of the gap between the yoke portion and the rotary ring, and the intensity of the current applied to the coil portion. One is a rotary load device that is set to a degree that increases the maximum value of the rotary torque acting between the yoke portion and the rotary ring to prevent rotational manipulation in a user's specific situation.

According to paragraph 1,
A rotating load device further comprising a control unit that controls a magnetic field applied to the fluid by the coil unit.

In clause 7,
When the control unit applies the operating voltage V1 to the coil unit and determines that the height of the chain formed by the fluid particles in the predetermined gap between the yoke unit and the rotating ring is lower than the height of the gap, the intensity is greater than V1 A rotating load device that applies a voltage V2.

In clause 7,
When the temperature rises compared to the initial operating temperature of the rotating load device, the control unit maintains the torque intensity at the initial operating temperature by controlling either the strength or pattern of the magnetic field.

In clause 7,
The magnetic field is formed by traveling along the inner wall of the housing and passing through at least a portion of the rotating ring.

According to paragraph 1,
At least one of the rotating rings is spaced apart from each other and connected to the shaft,
The yoke portion has a shape including a first surface facing the outer peripheral surface of the rotating ring, and a second surface facing the rotating surface of the rotating ring and perpendicular to the first surface.

According to clause 11,
The yoke portion is disposed on the outside of the rotating ring, and the coil portion is disposed between the yoke portion and the vertical inside of the housing.

According to paragraph 1,
At least one of the rotating rings is spaced apart from each other and connected to the shaft,
The yoke portion has a shape including a first surface facing the outer peripheral surface of the rotating ring and a second surface not facing the outer peripheral surface of the rotating ring.

According to clause 13,
The yoke portion is disposed vertically inside the housing,
The coil portion is disposed between the second surface of the yoke portion and the shaft,
A rotating load device in which a protection part is connected to the surface of the coil unit opposite to the rotating surface of the rotating ring.

According to paragraph 1,
The yoke portion includes at least one yoke ring,
The yoke ring and the rotary ring are alternately arranged along the vertical direction with a predetermined gap between each other,
The yoke portion is disposed on the outside of the rotating ring, and the coil portion is disposed between the yoke portion and the vertical inside of the housing.

According to paragraph 1,
When a magnetic field is applied to the fluid from the coil portion, the particles of the fluid form a chain in the vertical direction to increase the rotational torque acting between the yoke portion and the rotating ring.

According to paragraph 1,
A fluid passage hole is formed in at least one of the rotating surface of the rotating ring or the surface of the yoke portion opposite to the rotating surface of the rotating ring,
The fluid is disposed in a predetermined gap between the yoke portion and the rotating ring and the fluid passage hole, and when a magnetic field is applied, a chain is formed in a vertical direction within the gap and the fluid passage hole, thereby forming a chain in the vertical direction between the yoke portion and the rotating ring. A rotating load device in which the rotational torque acting between the devices increases.

According to clause 17,
The fluid passage hole is formed at an angle of 30° to 80° on the rotating surface of the rotating ring or the surface of the yoke portion opposite to the rotating surface of the rotating ring.

According to paragraph 1,
(1) A protruding pattern is formed on the rotation surface of the rotation ring or the upper part of the surface of the yoke portion opposite to the rotation surface of the rotation ring,
(2) A rotating load device in which protruding patterns are formed to face each other or are alternately formed on the rotating surface of the rotating ring and the upper part of the surface of the yoke portion opposite to the rotating surface of the rotating ring.

According to paragraph 1,
A rotating load device wherein a protruding pattern is formed for each of a plurality of regions on at least one of the rotating surface of the rotating ring and the surface of the yoke portion opposite to the rotating surface of the rotating ring.

According to paragraph 1,
A rotating load device further comprising a bearing disposed on an upper portion of the housing and into which the axis of the shaft is inserted to control rotational friction.