KR20010093004A - Shock absorber using magnetorheological fluid - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자기유변유체(magnetorheological fluid)를 쇼크업소버에 관한 것이며, 특히, 자기장내에서 항복 응력을 갖는 자기유변유체의 특성을 이용하여 자동차의 현가장치에 사용되며, 피스톤축의 직선왕복운동 속도를 제어할 수 있는 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버에 관한 것이다.The present invention relates to a shock absorber of a magnetorheological fluid, and in particular, is used in a suspension device of a vehicle by using the characteristics of a magnetorheological fluid having a yield stress in a magnetic field, and controls the linear reciprocating speed of the piston shaft. It relates to a shock absorber using a magnetorheological fluid that can.
일반적으로 기계장치에는 에너지 발산을 위해 쇼크업소버(shock absorber)를 사용한다. 이런 쇼크업소버는 자동차의 현가 장치 및 엔진 마운트와 같은 선형 운동을 하는 시스템에 사용되는 선형 쇼크업소버와, 회전운동을 하는 기계 장치에 사용하는 회전 쇼크업소버 등이 있다.Generally, shock absorbers are used for energy dissipation in machinery. Such shock absorbers include linear shock absorbers used in linear motion systems such as vehicle suspension systems and engine mounts, and rotary shock absorbers used in rotational motion mechanical devices.
또한, 쇼크업소버는 외부 입력에 관계없이 초기에 설정된 일정한 감쇠력만을 발생시키는 수동 쇼크업소버(passive shock absorber)와, 외부 입력의 변화에 따라 시스템의 감쇠력을 변화시킬 수 있는 반능동 쇼크업소버(semi-active shock absorber) 및, 외부 입력에 대해 반작용력을 발생시켜 진동을 감소시키는 능동 쇼크업소버(active shock absorber)등이 있다.In addition, the shock absorber is a passive shock absorber that generates only a predetermined damping force initially set regardless of the external input, and a semi-active shock absorber that can change the damping force of the system according to the change of the external input. shock absorber) and an active shock absorber for generating a reaction force against an external input to reduce vibration.
이들 중에서, 성능 대 에너지 소비면을 고려하여, 근래에는 능동 쇼크업소버에 비해 성능은 떨어지지만, 적은 에너지로 수동 쇼크업소버보다 상당히 향상된 성능을 반능동 쇼크업소버의 연구와 노력이 진행 중이다.Among them, in consideration of performance vs. energy consumption, the research and efforts of semi-active shock absorbers have recently been carried out for the performance which is considerably improved compared to the passive shock absorber with less energy than the active shock absorber.
따라서, 반능동 쇼크업소버 또는 감쇠기(damper)에 대한 연구는 이미 상당 수준 이루어져 있으며, 이러한 장치를 개발, 적용하기 위해서 지능형 재료(smart material)중 가제어성 유체인 자기유변유체가 이용된다.Therefore, studies on semi-active shock absorbers or dampers have already been made to a considerable extent, and magnetorheological fluids, which are controllable fluids among smart materials, are used to develop and apply such devices.
여기에서, 자기유변유체는 미소의 상자성 입자를 포함하는 비콜로이드 용액으로, 자기장을 인가하지 않을 경우상온에서 0.20Pa-sec ∼ 0.30Pa-sec의 점성을 가지고 150㎄/m ∼ 250㎄/m(2kOe ∼ 3kOe)의 자기장이 가해지면 50㎪ ∼ 100㎪의 높은 항복 응력을 갖는다. 또한, 자기유변유체는 빠른 응답시간으로 자기 포화(magnetic saturation)에 의해 최대 항복 응력이 제한되며, 또한 -40℃ ∼ 150℃의 작동 범위와 유입되는 불순물에 대해서 상당히 둔감한 특성을 갖는다.Here, the magnetorheological fluid is a non-colloidal solution containing fine paramagnetic particles. When the magnetic field is not applied, the magnetorheological fluid has a viscosity of 0.20 Pa-sec to 0.30 Pa-sec at room temperature and is 150 kPa / m to 250 kPa / m ( When a magnetic field of 2 kOe to 3 kOe) is applied, it has a high yield stress of 50 kPa to 100 kPa. In addition, the magnetorheological fluid has a maximum response stress limited by magnetic saturation with a fast response time, and also has a characteristic insensitive to the operating range of -40 ° C to 150 ° C and impurities introduced.
이런 특성을 갖는 자기유변유체는 자기장이 가해질 경우에 유체에 포함된 입자가 체인을 형성하게 되어 유체의 전단 항복 응력이 변화하게 된다. 따라서, 자기장 비인가 시에 뉴토니안 유체(newtonian fluid)의 거동을 나타내지만, 자기장 인가시에는 유체 중에 분산된 입자가 체인을 형성하게 되어 전단 변형률이 발생하지 않은 상태에서도 항복 응력을 가지며, 각속도의 증가에 따라서 소산되는 토크가 증가하는 빙햄 유체(bingham fluid)의 거동을 나타낸다. 즉, 자기유변유체는 자기장 비인가시 액체 상태이던 것이 자기장 인가시 젤 상태로 변하게 된다.In a magnetorheological fluid having such a property, when a magnetic field is applied, particles contained in the fluid form a chain, thereby changing the shear yield stress of the fluid. Therefore, when the magnetic field is not applied, the Newtonian fluid exhibits the behavior, but when the magnetic field is applied, the particles dispersed in the fluid form a chain and have a yield stress even when no shear strain is generated, and the angular velocity is increased. This represents the behavior of the Bingham fluid with increasing torque dissipated. That is, the magnetorheological fluid changes from a liquid state to a gel state when the magnetic field is not applied.
종래기술에 따른 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버의 작동 원리를 설명하기 위해 도 1의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 자기장을 발생시킬 수 있는 자기극(1,2)과, 상기 자기극(1, 2)의 사이에 상자성의 비콜로이드입자들로 이루어진 자기유변유체(3)가 배치되어 있다.In order to explain the operation principle of the shock absorber using the magnetorheological fluid according to the prior art, as shown in FIGS. 1A and 1B, magnetic poles 1 and 2 capable of generating a magnetic field, and A magnetorheological fluid 3 made of paramagnetic non-colloidal particles is disposed between the magnetic poles 1 and 2.
이런 자기유변유체(3)는 자기장이 인가된 각각의 자기극(1', 2')의 사이에서 자기장의 유동 방향(c)으로 체인을 형성하며, 젤 상태의 빙햄유체(3')로 변하게 된다. 따라서 이렇게 점성이 변한 빙햄유체(3')는 항복 응력이 증가하게 된다.This magnetorheological fluid 3 forms a chain in the direction of flow of the magnetic field c between each of the magnetic poles 1 'and 2' to which the magnetic field is applied, and turns into a Bingham fluid 3 'in the gel state. do. Therefore, the bingham fluid (3 ') is changed in the viscosity is increased the yield stress.
그러나, 종래 기술에 따른 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버는 자기장을 인가한 공극 사이에서 자기유변유체에 저항을 발생시키므로써, 다량의 자기유변유체가 필요하고 피스톤 측의 습동저항에 의한 마찰력을 증가시키는 단점이 있다.However, the shock absorber using the magnetorheological fluid according to the prior art generates a resistance to the magnetorheological fluid between the pores to which the magnetic field is applied, thereby requiring a large amount of the magnetorheological fluid and increasing the frictional force due to the sliding resistance on the piston side. There are disadvantages.
따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명의 목적은 너트 앤 스크류(nut & ball screw)를 이용하여 피스톤 측의 습동저항에 따른 마찰력을 감쇠력으로 변환시킬 수 있고, 상대적으로 작은량의 자기유변유체를 이용하며, 피스톤 로드의 직선왕복운동 속도를 제어할 수 있는 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버를 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, an object of the present invention devised to solve this problem is to convert the frictional force according to the sliding resistance of the piston side to the damping force by using a nut & ball screw, a relatively small amount of magnetorheological An object of the present invention is to provide a shock absorber using a magnetorheological fluid capable of using a fluid and controlling a linear reciprocating speed of a piston rod.
도 1의 (a)와 (b)는 일반적인 자기유변유체의 특성을 설명하기 위한 간략도,1 (a) and (b) is a simplified diagram for explaining the characteristics of a typical magnetorheological fluid,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버의 구성을 설명하기 위한 단면도,2 is a cross-sectional view for explaining the configuration of a shock absorber using a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 2에 도시된 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버의 중요부위를 설명하기 위한 블럭도,3 is a block diagram for explaining an important part of the shock absorber using the magnetorheological fluid shown in FIG.
도 4는 도 2에 도시된 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버의 결합관계를 설명하기 위한 분해사시도,4 is an exploded perspective view for explaining the coupling relationship of the shock absorber using the magnetorheological fluid shown in FIG.
도 5는 도 2에 도시된 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버의 작동관계를 설명하기 위한 단면도.5 is a cross-sectional view for explaining the operation of the shock absorber using the magnetorheological fluid shown in FIG.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣
10 : 나사대우부 11 : 스크류축10: screw handle 11: screw shaft
12 : 볼너트 17 : 피스톤 로드12: ball nut 17: piston rod
20 : 회전식 밸브부 21 : 회전축20: rotary valve portion 21: rotating shaft
22 : 회전판 23 : 전자석 코일디스크22: rotating plate 23: electromagnet coil disk
27 : 밸브블럭 32, 33 : 스러스트 베어링27: valve block 32, 33: thrust bearing
40 : 속도감지부 45 : 속도센서40: speed detection unit 45: speed sensor
상술한 본 발명의 목적은 자기장의 인가에 의해 응력변화를 갖는 자기유변유체에서 회전판이 회전되므로써 감쇠력이 발생되도록 회전식 밸브부를 구비한 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버에 있어서, 상기 회전식 밸브부의 회전판에 고정된회전축과, 상기 회전축에 축결합되어 피스톤 로드의 장착구멍에서 회전하는 스크류축과, 상기 스크류축의 나사대우인 볼너트에 의해서, 상기 피스톤 로드의 직선왕복운동을 회전운동으로 변환시키는 나사대우부와, 상기 회전식 밸브부의 상부에 상기 회전축의 회전 속도를 감지하는 속도센서가 장착되어 있고, 상기 속도센서에 의해서 상기 밸브부의 전자석 코일디스크에 전류 공급을 제어하는 속도감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버에 의해 달성된다.The object of the present invention described above is a shock absorber using a magnetorheological fluid having a rotary valve portion so that a damping force is generated by rotating the rotary plate in a magnetorheological fluid having a stress change by application of a magnetic field, and fixed to the rotary plate of the rotary valve part. And a screw shaft that is coupled to the rotary shaft, the screw shaft rotated at the mounting hole of the piston rod, and a ball nut, which is a threaded treatment of the screw shaft, to convert the linear reciprocating motion of the piston rod into a rotary motion. And a speed sensor mounted on an upper portion of the rotary valve part, the speed sensor sensing a rotational speed of the rotary shaft, and including a speed sensor configured to control a current supply to the electromagnet coil disk by the speed sensor. This is achieved by shock absorbers using a fluid.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 회전축은 중공형 밸브블럭의 내부와 외부에서 스러스트 베어링들에 의해 회전할 수 있게 결합되며, 와셔와 고정너트에 의해 축방향으로 이탈하지 않게 결합되어 있는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, it is preferable that the rotating shaft is rotatably coupled by thrust bearings inside and outside the hollow valve block, and is coupled to the axial direction by the washer and the fixing nut.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 회전축은 스크류축과 동시에 회전할 수 있게 고정핀으로 축결합되어 있는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, it is preferable that the rotating shaft is axially coupled with a fixing pin so as to rotate simultaneously with the screw shaft.
이하, 첨부한 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a shock absorber using a magnetorheological fluid according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.
도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버의 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버의 중요부위를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 도 2에 도시된 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버의 결합관계를 설명하기 위한 분해사시도이며, 도 5는 도 2에 도시된 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버의 작동관계를 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a shock absorber using a magnetorheological fluid according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 illustrates an important part of the shock absorber using the magnetorheological fluid shown in FIG. 2. 4 is an exploded perspective view illustrating a coupling relationship of the shock absorber using the magnetorheological fluid shown in FIG. 2, and FIG. 5 is an operation relationship of the shock absorber using the magnetorheological fluid shown in FIG. 2. It is sectional drawing for demonstrating.
도 2에 보이듯이, 본 발명의 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버는본체부(30)의 내부에 나사대우부(10)와 회전식 밸브부(20) 및 속도감지부(40)를 갖는다.As shown in FIG. 2, the shock absorber using the magnetorheological fluid of the present invention has a screw treatment part 10, a rotary valve part 20, and a speed sensing part 40 inside the body part 30.
먼저, 나사대우부(10)는 스크류축(11)에 나사대우식으로 결합된 볼너트(12)와, 스크류축(11)을 축심에 삽입한 피스톤 로드(17) 및, 어댑터(14)를 구비하고 있다. 이런 나사대우부(10)는 피스톤 로드(17)에 축결합된 볼너트(12)와 어댑터(14)의 이동시, 스크류축(11)을 회전시키도록 구성되어 있다.First, the screw treatment part 10 includes a ball nut 12 coupled to the screw shaft 11 in a screw treatment manner, a piston rod 17 in which the screw shaft 11 is inserted into the shaft center, and an adapter 14. Equipped. The screw treatment part 10 is configured to rotate the screw shaft 11 when the ball nut 12 and the adapter 14 are axially coupled to the piston rod 17.
또한, 회전식 밸브부(20)는 스크류축(11)과 축결합되어 회전하는 회전축(21)과, 회전판(22) 및, 분해 조립 가능한 중공형 밸브케이싱(24)의 내부 공간에서, 유체가이드(25)에 안착된 전자석 코일디스크(23)를 구비하고 있다.In addition, the rotary valve unit 20 is a fluid guide (in the inner space of the rotating shaft 21 and the rotating plate 22 and the hollow valve casing 24, which can be disassembled and assembled by rotating the shaft shaft coupled to the screw shaft 11) ( An electromagnet coil disk 23 seated on 25 is provided.
이런 회전식 밸브부(20)에서 유체가이드(25)는 밸브케이싱(24)과 회전판(22)의 사이 공극에 배치되어서, 전자석 코일디스크(23)를 안착시키기 위한 코일 보빈과 같은 역할을 한다. 이런 회전식 밸브부(20)는 상대적으로 작은 양의 자기유변유체를 내부에 채우고 있다.In this rotary valve portion 20, the fluid guide 25 is disposed in the gap between the valve casing 24 and the rotary plate 22, and serves as a coil bobbin for seating the electromagnet coil disk 23. The rotary valve unit 20 fills a relatively small amount of magnetorheological fluid therein.
그러한 회전식 밸브부(20)는 전자석 코일디스크(23)의 자기장을 자기유변유체에 인가시키고, 이런 자기유변유체의 내부에서 회전판(22)이 회전할 경우, 전단 항복 응력에 대응한 감쇠력을 발생시킨다.Such a rotary valve unit 20 applies the magnetic field of the electromagnet coil disk 23 to the magnetorheological fluid, and generates a damping force corresponding to the shear yield stress when the rotating plate 22 rotates inside the magnetorheological fluid. .
또한, 속도감지부(40)는 일반적인 속도센서를 구비하고, 회전축(21)의 회전수를 감지하여 피스톤 로드(17)의 이동속도를 계산하고, 전자석 코일디스크(23)에 공급되는 전류의 크기를 제어하므로써, 회전식 밸브부(20)의 전단 항복 응력을 증가 또는 감소시킬 수 있도록 구성되어 있다.In addition, the speed detecting unit 40 includes a general speed sensor, detects the rotation speed of the rotating shaft 21, calculates the moving speed of the piston rod 17, and measures the magnitude of the current supplied to the electromagnet coil disk 23. By controlling, it is comprised so that the shear yield stress of the rotary valve part 20 may be increased or reduced.
도 3에 도시된 바와 같이, 이런 속도감지부는 속도센서에 전기적으로 접속된 신호처리부(43)와, 신호처리부(43)에서 변환된 제어신호에 따라 상기 회전식 밸브부의 전자석 코일디스크(23)에 공급되는 전원(42)을 제어하는 통상적인 전류 제어회로(41)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 3, the speed sensing unit is supplied to the signal processing unit 43 electrically connected to the speed sensor and the electromagnetic coil disk 23 of the rotary valve unit in accordance with the control signal converted by the signal processing unit 43. It consists of the conventional current control circuit 41 which controls the power supply 42 which becomes.
아래에서, 앞서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명의 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버의 결합관계에 대해서 설명하겠다.In the following, the coupling relationship of the shock absorber using the magnetorheological fluid of the present invention as described above will be described.
도 4에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(17)는 외부튜브(36)의 내부 축심에 배치된다. 이런 피스톤 로드(17)는 외부튜브(36)와 하부고정단(37)과 부시(18) 및 하부지지단(19)들과 축방향으로 삽입된다.As shown in FIG. 4, the piston rod 17 is disposed at the inner shaft of the outer tube 36. The piston rod 17 is axially inserted into the outer tube 36, the lower fixed end 37 and the bush 18 and the lower support end (19).
또한, 스크류축(11)은 피스톤 로드(17)의 장착구멍(13)에 축심방향으로 삽입되고, 비접촉하게 배치된다.In addition, the screw shaft 11 is inserted into the mounting hole 13 of the piston rod 17 in the axial center direction, and is arranged in a non-contact manner.
이런 스크류축(11)을 삽입한 이런 피스톤 로드(17)의 일 측단은 어댑터(14)의 고정구멍(15)에 억지끼움식으로 고정된다.One end of the piston rod 17 into which the screw shaft 11 is inserted is fixed to the fixing hole 15 of the adapter 14 by interference fit.
그리고, 어댑터(14)는 볼트에 의해서 볼너트(12)와 고정된다. 이때, 스크류축(11)은 어댑터(14)를 관통하여 볼너트(12)의 축심에 나사대우식으로 결합된다.The adapter 14 is fixed to the ball nut 12 by bolts. At this time, the screw shaft 11 penetrates through the adapter 14 and is coupled to the shaft center of the ball nut 12 in a threaded manner.
이렇게 나사대우식으로 결합된 피스톤 로드(17)와 어댑터(14) 및 볼너트(12)는 압축 또는 인장력에 의해서 축방향으로 직선왕복이동하고, 나사대우식으로 결합된 스크류축(11)을 회전시키므로써, 기계적 습동저항에 따른 감쇠력을 발생시킨다.The piston rod 17, the adapter 14, and the ball nut 12 coupled in this manner are linearly reciprocated in the axial direction by compression or tensile force, and the screw shaft 11 coupled in the screw treatment manner rotates. By this, the damping force according to the mechanical sliding resistance is generated.
또한, 스크류축(11)은 회전축(21)을 회전시킬 수 있게 고정핀(28)으로 축결합되어 있다.In addition, the screw shaft 11 is axially coupled to the fixing pin 28 to rotate the rotating shaft 21.
이런 회전축(21)의 상단부에는 회전수 측정용 반사구(44)가 형성되며, 고정너트(35)에 의해 결합될 수 있게 나사산이 형성되어 있다. 또한, 회전축(21)의 중앙에는 회전판(22)을 장착할 수 있게 원형턱이 형성되어 있다.The upper end of the rotating shaft 21 is formed with a reflector 44 for rotational speed measurement, the thread is formed to be coupled by a fixing nut 35. In addition, a circular jaw is formed at the center of the rotating shaft 21 to mount the rotating plate 22.
이런 회전축(21)은 내부하우징(26)과 밸브커버(29)와 밸브어댑터(36)와 유체가이드(25)를 차례로 관통하여 회전판(22)에 결합된다. 그리고, 이 결합된 부위는 밸브케이싱(24)에 안착된다.The rotating shaft 21 penetrates through the inner housing 26, the valve cover 29, the valve adapter 36, and the fluid guide 25 in order to be coupled to the rotating plate 22. Then, this coupled portion is seated in the valve casing (24).
여기에서, 전자석 코일디스크(23)는 유체가이드(25)에 안착되어 있고, 밸브케이싱(24)은 밸브블럭(27)에 체결되어 있다. 그리고, 회전축(21)은 중공형 밸브블럭(27) 일측의 내부와 외부에서 스러스트 베어링(32, 33)들에 의해 회전할 수 있게 결합되며, 와셔(34)와 고정너트(35)에 의해 축방향으로 이탈하지 않게 결합된다. 또한, 밸브블럭(27)은 중공형 밸브하우징(31)의 내부에 안착된다.Here, the electromagnet coil disk 23 is seated on the fluid guide 25, the valve casing 24 is fastened to the valve block 27. The rotation shaft 21 is rotatably coupled by the thrust bearings 32 and 33 at the inside and the outside of the hollow valve block 27, and is rotated by the washer 34 and the fixing nut 35. Combined so as not to deviate in the direction. In addition, the valve block 27 is seated inside the hollow valve housing 31.
여기에서, 자기유변유체는 밸브블럭(27)의 주입통로(27a)와 같이, 밸브하우징(31)과 밸브케이싱(24)을 축방향으로 관통하여 서로 일치하는 주입통로를 통하여 밸브케이싱(24)의 내부로 유입된다.Here, the magnetorheological fluid, like the injection passage 27a of the valve block 27, passes through the valve housing 31 and the valve casing 24 in the axial direction and coincides with the valve casing 24 through the corresponding injection passage. Flows into the interior.
또한, 전자석 코일디스크(23)의 인출선(도시 안됨)은 밸브하우징(31)과 밸브블럭(27) 및 밸브케이싱(24)을 지름방향으로 관통하는 인출선 구멍을 통하여 외부의 제어회로에 전기적으로 접속되어 있다.Further, the lead wire (not shown) of the electromagnet coil disc 23 is electrically connected to the external control circuit through the lead wire hole penetrating radially through the valve housing 31, the valve block 27, and the valve casing 24. Is connected.
또한, 차량의 쇼크업소버가 장착되는 아이 하우징(39 ; eye housing)의 내부에는 속도센서(45)가 장착되어 있다. 이런 속도센서(45)는 회전축(21)의 상단부에 형성된 회전수 측정용 반사구(44)에 의해서 회전축(21)의 회전수를 측정할 수있도록 되어 있다. 이런 속도센서(45)의 전출선은 상술한 바와 같은 신호처리부와 전기적으로 접속되어 있다.In addition, a speed sensor 45 is mounted inside the eye housing 39 in which the shock absorber of the vehicle is mounted. The speed sensor 45 is capable of measuring the rotation speed of the rotation shaft 21 by the rotation speed measuring reflector 44 formed at the upper end of the rotation shaft 21. The transmission line of the speed sensor 45 is electrically connected to the signal processor as described above.
아래에서 앞서 상술한 바와 같은 본 발명의 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버의 작동방법에 대해서 설명하겠다.Hereinafter, a method of operating the shock absorber using the magnetorheological fluid of the present invention as described above will be described.
먼저, 본 발명의 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버에 전기적으로 접속된 속도감지부의 전원을 온(ON)한다.First, the power supply of the speed sensing unit electrically connected to the shock absorber using the magnetorheological fluid of the present invention is turned on.
그런 경우, 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이, 전류 제어회로(41)에 의해서 전원(42)의 전류가 전자석 코일디스크(23)에 전달되고, 소정크기의 자기장(n)이 발생된다.In such a case, as shown in FIGS. 3 and 5, the current of the power source 42 is transmitted to the electromagnet coil disk 23 by the current control circuit 41, and a magnetic field n of a predetermined size is generated.
이때, 외부의 압축력이 축방향(d)으로 가해질 경우, 피스톤 로드(17)는 압축된다. 이런 피스톤 로드(17)와 결합된 어댑터(14) 및 볼너트(12)는 스크류축(11)을 따라 직선이동한다. 이때, 볼너트(12)의 나사골에 채워진 볼(16)들의 순환에 의해서, 스크류축(11)이 회전된다. 이렇게 회전하는 스크류축(11)은 볼너트(12)에 의해서 습동저항을 만들고, 이로 인하여 감쇠력을 발생한다.At this time, when the external compressive force is applied in the axial direction (d), the piston rod 17 is compressed. The adapter 14 and the ball nut 12 coupled with this piston rod 17 move linearly along the screw shaft 11. At this time, the screw shaft 11 is rotated by the circulation of the balls 16 filled in the screw bone of the ball nut 12. The rotating screw shaft 11 makes the sliding resistance by the ball nut 12, thereby generating a damping force.
또한, 회전하는 스크류축(11)은 회전축(21) 및 회전판(22)과 함께 회전한다. 그리고, 회전판(22)은 소정크기의 자기장에 의해 변형된 전단 항복 응력을 갖는 자기유변유체에 의해서, 감쇠력을 발생시킨다.In addition, the rotating screw shaft 11 rotates together with the rotating shaft 21 and the rotating plate 22. The rotating plate 22 generates a damping force by a magnetorheological fluid having a shear yield stress deformed by a magnetic field of a predetermined size.
이런 감쇠력들은 피스톤 로드(17)의 왕복이동속도와 충격을 저감시킨다.These damping forces reduce the reciprocating speed and impact of the piston rod 17.
이때, 속도센서(45)는 회전축(21)과 동일하게 회전하는 회전수 측정용 반사구(44)의 회전수를 감지한 신호를 신호처리부(43)에 전달한다. 그리고, 신호처리부(43)는 회전축(21)의 속도를 계산하고, 계산된 값에 대응한 피스톤 로드(17)의 이동 속도를 산출한다. 또한, 신호처리부(43)는 피스톤 로드(17)의 이동 속도에 따른 감쇠력의 크기를 제어하는 제어신호를 전류 제어회로(41)에 전달한다. 전류 제어회로(41)는 제어신호에 대응한 전원(42)의 전류를 제1, 제2코일디스크(23a, 23b)에 공급하고, 변형된 크기의 자기장을 발생되도록 한다.At this time, the speed sensor 45 transmits a signal that detects the rotational speed of the rotational speed measuring reflector 44 that rotates in the same way as the rotation shaft 21 to the signal processor 43. Then, the signal processor 43 calculates the speed of the rotary shaft 21, and calculates the moving speed of the piston rod 17 corresponding to the calculated value. In addition, the signal processor 43 transmits a control signal for controlling the magnitude of the damping force according to the moving speed of the piston rod 17 to the current control circuit 41. The current control circuit 41 supplies the current of the power supply 42 corresponding to the control signal to the first and second coil disks 23a and 23b and generates a magnetic field of a deformed magnitude.
이렇게 변형된 크기의 자기장에 의해서 자기유변유체는 입자들간의 결합력이 변화되어서, 회전판(22)과의 전단 항복 응력을 증가 또는 감소시킨다.The magnetorheological fluid is changed by the magnetic field of the deformed size so that the bonding force between the particles is increased, thereby increasing or decreasing the shear yield stress with the rotating plate (22).
따라서, 본 발명의 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버는 전자석 코일디스크(23)에 공급되는 전류의 크기를 제어하므로써, 회전판(22)에 결합된 피스톤 로드(17)의 이동 속도를 제어할 수 있다.Therefore, the shock absorber using the magnetorheological fluid of the present invention can control the movement speed of the piston rod 17 coupled to the rotating plate 22 by controlling the magnitude of the current supplied to the electromagnetic coil disk 23.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버는 너트 앤 스크류를 이용하여 피스톤 측의 습동저항에 따른 마찰력을 변환시켜 감쇠력을 얻을 수 있기 때문에, 안정적인 감쇠력을 발생시킬 수 있는 장점이 있다.As described in detail above, the shock absorber using the magnetorheological fluid of the present invention has an advantage of generating stable damping force because the damping force can be obtained by converting frictional force according to the sliding resistance of the piston side using a nut and screw. .
또한, 본 발명의 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버는 회전축의 회전속도에 따른 전류 제어에 의해서, 자기유변유체와 회전판간의 전단 항복 응력을 변형시킬 수 있기 때문에, 피스톤 로드의 이동 속도를 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the shock absorber using the magnetorheological fluid of the present invention can deform the shear yield stress between the magnetorheological fluid and the rotating plate by controlling the current according to the rotational speed of the rotating shaft, it is possible to precisely control the moving speed of the piston rod. There are advantages to it.
또한, 본 발명의 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버는 너트 앤 스크류를 이용하므로써, 적은량의 자기유변유체를 사용할 수 있는 장점이 있다.In addition, the shock absorber using the magnetorheological fluid of the present invention has an advantage of using a small amount of magnetorheological fluid by using a nut and screw.
또한, 본 발명의 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버는 직접적인 전단 항복 응력을 발생시키는 기존의 쇼크업소버에 비해서 상대적으로 큰 감쇠력을 발생시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the shock absorber using the magnetorheological fluid of the present invention has an advantage of generating a relatively large damping force as compared with a conventional shock absorber generating direct shear yield stress.
이상에서 본 발명의 자기유변유체를 이용한 쇼크업소버에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical idea of the shock absorber using the magnetorheological fluid of the present invention has been described above with the accompanying drawings, but this is by way of example only and not intended to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
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