KR20120129580A

KR20120129580A - Ｍｒ댐퍼

Info

Publication number: KR20120129580A
Application number: KR1020110047927A
Authority: KR
Inventors: 김연옥; 신영희
Original assignee: 김연옥; 신영희
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-11-28

Abstract

본 발명에 따른 MR댐퍼는, 휴지시에도 내부에 수용된 MR유체에서 MR입자가 침전되는 것을 차단하기 위해, 내부에 자기장이 형성되도록 구성되며, 구체적으로 내부에 상기 MR유체가 수용되어 밀폐된 실린더부재; 및 상기 실린더부재에 설치되며, 전자석 및 영구자석이 구성되는 피스톤부재;를 포함하며, 구동시 전류의 세기에 따라 상기 전자석에 형성되는 자기장으로 댐핑력을 조절하고, 정차시에는 상기 MR유체의 MR입자 침전을 차단하는 자기장이 상기 실린더부재 내에서 상기 영구자석에 의해 형성된다.

Description

ＭＲ댐퍼{MR damper}

본 발명은 MR댐퍼로서, 내부에 수용된 MR유체에서 MR입자가 침전되는 것을 최소화하기 위해, 휴지시에도 일정한 자기장이 있도록 구성되는 MR댐퍼에 관한 것이다.

MR유체는 자기장하에서 입자가 체인을 형성함으로써 유체의 유동에 저항력을 발생시킬 수 있다.

따라서, 이러한 MR유체와 전자석을 이용하면 전류의 세기에 따라 저항력을 마음대로 조절할 수 있는 이점을 갖게 되므로 다양한 응용장치에 활용되고 있다.

대표적으로 차량의 현가장치를 위한 반능동 댐퍼는, 전류의 세기에 따라 댐핑력의 조절이 가능하며 차량의 승차감이나 주행안정성를 한단계 끌어올리고 있다.

그 이외에도 마운트, 브레이크 등 다양한 응용장치에 적용되고 있다.

이러한 MR유체는 철입자를 베이스로 하고 있기 때문에 높은 비중에 따른 침전이 심각한 문제로 남아있다.

특히 차량이라는 시스템은 주기적으로 휴지상태에 들어가기 때문에 재구동시 침전된 입자를 다시 부상시켜야 하며, 장기 주차 시에 그 영향은 더욱 심각하다고 할 수 있다.

따라서 이를 해결하기 위해 대표적으로 다공성입자나 입자코팅기술을 이용하여 입자의 비중을 줄이고자 하는 노력이 이루어지고 있지만 철입자의 비중이 너무 높아 큰 효과를 얻지 못하고 있다.

이와 같이 MR입자의 비중을 줄이기 위한 접근방법은 뚜렷한 한계가 있기 때문에, MR유체를 적용한 장치의 구조적인 메커니즘을 변경하는 접근방법이 강구되고 있으며, 대표적으로 가라앉은 입자를 기계적 메커니즘으로 저어주는 방안이 있지만 역시 구조적으로 복잡하고 근본적인 해결책은 되지 못하고 있다.

기본적으로 MR입자는 자기장하에서 체인을 형성하므로 자동차가 휴지시에도 일정한 자기장을 걸어줄 수 있다면 입자가 가라앉아 침전되는 현상을 방지하거나 줄일 수 있다.

이를 위해 댐퍼의 피스톤 헤드에 장착된 전자석을 그대로 활용하기에는 자기장의 형성 범위가 너무 작다.

또한, 자동차가 정차시에도 댐퍼에 일정 전류를 계속 인가하여야 하므로 안정성이나 효율 측면에서도 문제점이 있다.

내부에 수용된 MR유체에서 MR입자가 침전되는 것을 최소화하기 위해, 휴지시에도 일정한 자기장이 있도록 구성되는 MR댐퍼를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MR댐퍼는, 휴지시에도 내부에 수용된 MR유체에서 MR입자가 침전되는 것을 차단하기 위해, 내부에 자기장이 형성되도록 구성된다.

구체적으로, 본 발명은 내부에 상기 MR유체가 수용되어 밀폐된 실린더부재; 및 상기 실린더부재에 설치되며, 전자석 및 영구자석이 구성되는 피스톤부재;를 포함하며, 구동시 전류의 세기에 따라 상기 전자석에 형성되는 자기장으로 댐핑력을 조절하고, 정차시에는 상기 영구자석을 이용하여 일정한 자기장이 내부에 형성되도록 한다.

여기에서, 상기 피스톤부재는, 단부가 상기 실린더부재 내에 길이방향으로 배치된 피스톤로드; 및 상기 실린더부재 내부를 상부챔버와 하부챔버로 나누도록, 상기 피스톤로드의 단부에 상기 실린더 내부의 내경과 대응되는 크기로 장착된 피스톤헤드;를 구비하며, 외부의 충격에 의해 상기 피스톤부재가 상하운동함에 따라 상기 MR유체가 상기 상부챔버에서 하부챔버로 또는 상기 하부챔버에서 상부챔버로 유동하도록, 상기 피스톤헤드의 외주면과 상기 실린더부재의 내주면 사이의 간극인 오리피스덕트가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 피스톤헤드는, 상기 피스톤로드의 단부에 체결된 강자성코어; 및 상기 강자성코어의 외주면에 배치되며, 외부로부터 전류가 인가되도록 구성되는 코일;을 구비하여, 상기 전자석이 구성되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 피스톤부재는, 상기 전자석에 의한 자기장 형성시 자기회로를 이루도록, 상기 실린더부재 내에서 상기 피스톤헤드의 동일축 상에 설치된 코어로드;를 더 포함하며, 외부의 충격에 의해 상기 실린더부재에 대한 상기 피스톤헤드의 상하운동시, 상기 피스톤헤드 대한 상기 코어로드의 간섭을 차단하도록, 상기 피스톤헤드 및 피스톤로드의 내부에 길이방향으로 상기 코어로드의 이동경로인 코어홀이 형성된 것이 바람직하다.

상기 영구자석은 자극이 상기 피스톤부재의 길이방향을 따라 단부측으로 N-S-강자성코어-N-S로 배치되며,

상기 전자석에 전류가 비인가되는 경우, 상기 영구자석에 의한 자기회로만이 형성되며, 상기 자기회로는 하부의 상기 영구자석에서 상측으로 나와 상기 강자성코어를 지나 상부의 상기 영구자석을 거쳐 상기 피스톤로드에 이른 후 상기 상부챔버를 지나 외측의 상기 실린더부재로 이르고, 다시 하측으로 내려와 상기 하부챔버를 지나 내측의 코어로드에 이른 후 상측으로 올라가서 하부의 상기 영구자석으로 들어가도록 형성되며,

상기 전자석에 전류가 인가되는 경우, 자극이 단부측으로 상기 영구자석(N-S), 전자석(S-N), 영구자석(N-S) 순서로 형성되어 상기 전자석이 상기 영구자석들과 반발되는 것을 특징으로 하는 MR댐퍼.

그리고, 상기 피스톤헤드의 상부 및 하부에는 각각 상기 영구자석이 마련된 것이 바람직하다.

이에 더하여, 상기 실린더부재는 상부 및 하부를 밀폐하는 비자성체 캡;을 더 포함한다.

본 발명에 따른 MR댐퍼는, 차량의 휴지시에도 일정한 자기장이 있도록, 영구자석과 전자석을 조합하여 차량의 주행시에는 전자석에 의해 댐핑력을 제어하고 정차시에는 영구자석에 의해 일정 자기장을 인가하도록 함으로써, MR유체에서 MR입자가 침전되는 것을 최소화하도록 하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MR댐퍼를 나타낸 도이다.
도 2는 자동차의 비주행시 상기 자동차에 설치된 도 1의 MR댐퍼의 자기장 형성에 따른 MR댐퍼의 구동사례를 나타낸 도이다.
도 3은 자동차의 주행시 상기 자동차에 설치된 도 1의 MR댐퍼의 자기장 형성에 따른 MR댐퍼의 구동사례를 나타낸 도이다.

본 발명은 휴지시에도 내부에 수용된 MR유체에서 MR입자가 침전되는 것을 차단하기 위해, 내부에 자기장이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MR댐퍼를 나타낸 도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 MR댐퍼는 내부에 MR유체(10)가 수용된 실린더부재(20)와, 상기 실린더부재(20)에 설치된 피스톤부재(40)를 포함한다.

상기 실린더부재(20)는 밀폐된 구조를 지니며, 이러한 밀폐된 내부에는 MR입자가 충전된다. 이와 같이 실린더부재(20)를 밀폐하기 위해 상부 및 하부에는 비자성체캡(90)이 장착된다.

또한, 상기 피스톤부재(40)는 실린더부재(20)에 설치되며, 전자석 및 영구자석(80)을 구비하여 구성된다.

이에 따라, 구동시 전류의 세기에 따라 전자석에 형성되는 자기장으로 댐핑력을 조절하고, 정차시에는 영구자석(80)을 이용하여 일정한 자기장이 내부에 형성되도록 한다.

구체적으로, 상기 피스톤부재(40)는 외부로부터 실린더부재(20) 내로 연장된 피스톤로드(42)와, 상기 피스톤로드(42)의 단부에 형성된 피스톤헤드(44)를 구비한다.

상기 피스톤로드(42)는 단부가 실린더부재(20) 내에 길이방향으로 배치되며, 외부의 충격, 즉 노면의 진동에 의해 상하로 움직인다.

아울러, 상기 피스톤헤드(44)는 실린더부재(20) 내부를 상부챔버와 하부챔버로 나누도록 구성된다.

이러한 피스톤헤드(44)는 피스톤로드(42)의 하측 단부에 마련되며, 실린더부재(20) 내부의 내경과 대응되는 크기로 장착된다. 실린더부재(20)의 내경과 대응되어 그 형상과 지름이 유사하지만, 실린더부재(20) 내를 마찰하지 않고 상하이동하기 위해 상기 내경보다는 작게 형성된다.

즉, 상기 피스톤헤드(44)의 외주면과 실린더부재(20)의 내주면 사이의 간극인 오리피스덕트(30)가 형성된다.

이에 따라, 외부의 충격에 의해 피스톤부재(40)가 상하운동함에 따라, MR유체(10)가 상부챔버에서 하부챔버로 또는 하부챔버에서 상부챔버로 상기 오리피스덕트(30)를 통해 유동한다.

이와 같은 피스톤헤드(44)에는 전자석이 구성되는데, 이를 위해 상기 강자성코어(44a)의 외주면에 코일(44b)이 배치된다.

상기 강자성 코어는 피스톤로드(42)의 단부에 길이방향으로 체결된다.

그리고, 상기 코일(44b)은 강자성코어(44a)의 외주면에 배치되며, 외부로부터 전류가 인가되도록 구성된다.

즉, 코일(44b)은 강자성코어(44a)에 감겨서 장착되며, 비록 도면에 도시되지는 않았지만 외부로부터 전기적으로 연계되도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 강자성코어(44a)와 코일(44b)에 의해 피스톤헤드(44)에는 전자석의 구성이 마련된다.

한편, 본 발명은 영구자석(80)에 의한 자기장 형성시 자기회로를 이루도록, 실린더부재(20) 내에서 피스톤헤드(44)의 동일축 상에 설치된 코어로드(60)를 더 포함할 수 있다.

상기 코어로드(60)는 하단이 실린더부재(20)의 하부에 체결된 비자성체캡(90)에 설치되며, 실린더부재(20)의 길이방향으로 배치된다.

아울러, 외부의 충격에 의해 실린더부재(20)에 대한 상기 피스톤헤드(44)의 상하운동시, 피스톤헤드(44) 대한 코어로드(60)의 간섭을 차단하도록, 피스톤헤드(44) 및 피스톤로드(42)의 내부에 길이방향으로 코어로드(60)의 이동경로인 코어홀(46)이 형성된다.

그리고, 본 발명은 피스톤헤드(44)의 상부 및 하부에 각각 영구자석(80)이 마련된다.

이러한 영구자석(80)은 피스톤헤드(44)에서의 강자성코어(44a)에 장착되는데, 구체적으로 강자성코어(44a)의 상면과 하면에 각각 하나씩 부착되고 이러한 두 개의 영구자석(80)은 서로 같은 자극의 방향을 갖도록, 각각의 영구자석(80)은 상부가 N극 하부가 S극을 갖는다.

그러면, 상기와 같이 구성되는 MR댐퍼가 설치된 자동차의 비주행시와 주행시 각각에 대한 MR댐퍼의 자기장 형성에 대하여 알아보기로 하자.

도 2는 자동차의 비주행시 상기 자동차에 설치된 도 1의 MR댐퍼의 자기장 형성에 따른 MR댐퍼의 구동사례를 나타낸 도이고, 도 3은 자동차의 주행시 상기 자동차에 설치된 도 1의 MR댐퍼의 자기장 형성에 따른 MR댐퍼의 구동사례를 나타낸 도이다.

도면을 참조하면, 도 2의 비주행시에는 피스톤헤드(44)의 전자석에는 전류가 인가되지 않으므로 전자석에 의한 자기장이 형성되지 않고, 피스톤헤드(44) 상하부의 영구자석(80)에 의해서만 자기장이 형성된다.

이때, 영구자석(80)의 자극은 피스톤부재(40)의 길이방향을 따라 단부측으로 영구자석(N-S)-강자성코어-영구자석(N-S)로 배치된다.

여기에서, 자기회로는 하부의 영구자석(80)에서 상측으로 나와 강자성코어(44a)를 지나게 되고 상부의 영구자석(80)을 거쳐 피스톤로드(42)에 이른 후 상부챔버(20a)를 지나 외측의 실린더부재(20)로 이름으로써, 상부챔버(20a)에 자기장이 형성된다.

이어서 상기 자기회로는, 상기 실린더부재(20)로부터 다시 하측으로 내려와 내측의 코어로드(60)에 이름으로써, 하부챔버(20b)에 자기장이 형성된다.

계속해서, 상기 자기회로는 상기 코어로드(60)로부터 상측으로 올라가서 하부의 영구자석(80)으로 들어간다.

이와 같이, 본 발명은 자기장이 실린더부재(20)와 상측의 피스톤로드(42) 사이, 즉 상부챔버(20a)에, 그리고 실린더부재(20)와 하측의 코어로드(60) 사이, 하부챔버(20b)에 형성됨에 따라, 차량의 정차시에도 내부의 충전된 MR유체의 MR입자가 침전되는 것을 방지한다.

그리고, 차량의 주행시에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전자석의 코일(44b)에 전류가 인가되고, 이때 자극은 단부측으로 영구자석(N-S)-전자석(S-N)-영구자석(N-S)이 된다.

따라서, 영구자석(80)과 전자석은 서로 반발하게 되고, 주자기회로는 피스톤헤드(44)의 강자성코어(44a)와 실린더부재(20)에서만 자기회로가 구성되어, 오리피스턱트(30)에서 자기장이 형성됨으로써, 차량댐퍼의 댐핑력을 조절한다.

이때, 영구자석(80)에 의해 상부챔버(20a)와 하부챔버(20b)에서도 상기 주자기력선보다 상대적으로 작은 자기력선이 형성되어, 작지만 부가적인 댐핑력이 발생하지만, 이는 상시 작용하는 댐핑력이므로 MR유체의 점성과 오리피스 전극에 의해 발생하는 댐퍼의 기본 댐핑력에 반영된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10 : MR유체 20 : 실린더부재
20a : 상부챔버 20b: 하부챔버
30 : 오리피스덕트 40 : 피스톤부재
42 : 피스톤로드 44 : 피스톤헤드
44a : 강자성코어 44b : 코일
46 : 코어홀 60 : 코어로드
80 : 영구자석 90 : 비자성체캡

Claims

휴지시에도 내부에 수용된 MR유체에서 MR입자가 침전되는 것을 차단하기 위해, 내부에 자기장이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 MR댐퍼.
제1항에 있어서,
내부에 상기 MR유체가 수용되어 밀폐된 실린더부재; 및
상기 실린더부재에 설치되며, 전자석 및 영구자석이 구성되는 피스톤부재;를 포함하며,
구동시 전류의 세기에 따라 상기 전자석에 형성되는 자기장으로 댐핑력을 조절하고, 정차시에는 상기 MR유체의 MR입자 침전을 차단하는 자기장이 상기 실린더부재 내에서 상기 영구자석에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 MR댐퍼.
제2항에 있어서,
상기 피스톤부재는,
단부가 상기 실린더부재 내에 길이방향으로 배치된 피스톤로드; 및
상기 실린더부재 내부를 상부챔버와 하부챔버로 나누도록, 상기 피스톤로드의 단부에 상기 실린더부재 내부의 내경과 대응되는 크기로 장착된 피스톤헤드;를 구비하며,
외부의 충격에 의해 상기 피스톤부재가 상하운동함에 따라 상기 MR유체가 상기 상부챔버에서 하부챔버로 또는 상기 하부챔버에서 상부챔버로 유동하도록, 상기 피스톤헤드의 외주면과 상기 실린더부재의 내주면 사이의 간극인 오리피스덕트가 형성된 것을 특징으로 하는 MR댐퍼.
제3항에 있어서.
상기 피스톤헤드는,
상기 피스톤로드의 단부에 체결된 강자성코어; 및
상기 강자성코어의 외주면에 배치되며, 외부로부터 전류가 인가되도록 구성되는 코일;을 구비하여,
상기 전자석이 구성되는 것을 특징으로 하는 MR댐퍼.
제4항에 있어서,
상기 피스톤부재는,
상기 전자석에 의한 자기장 형성시 자기회로를 이루도록, 상기 실린더부재 내에서 상기 피스톤헤드의 동일축 상에 설치된 코어로드;를 더 포함하며,
외부의 충격에 의해 상기 실린더부재에 대한 상기 피스톤헤드의 상하운동시, 상기 피스톤헤드 대한 상기 코어로드의 간섭을 차단하도록, 상기 피스톤헤드 및 피스톤로드의 내부에 길이방향으로 상기 코어로드의 이동경로인 코어홀이 형성된 것을 특징으로 하는 MR댐퍼.
제3항에 있어서,
상기 피스톤헤드의 상부 및 하부에는 각각 상기 영구자석이 마련된 것을 특징으로 하는 MR댐퍼.
제6항에 있어서,
상기 영구자석은 자극이 상기 피스톤부재의 길이방향을 따라 단부측으로 N-S-강자성코어-N-S로 배치되며,
상기 전자석에 전류가 비인가되는 경우, 상기 영구자석에 의한 자기회로만이 형성되며, 상기 자기회로는 하부의 상기 영구자석에서 상측으로 나와 상기 강자성코어를 지나 상부의 상기 영구자석을 거쳐 상기 피스톤로드에 이른 후 상기 상부챔버를 지나 외측의 상기 실린더부재로 이르고, 다시 하측으로 내려와 상기 하부챔버를 지나 내측의 코어로드에 이른 후 상측으로 올라가서 하부의 상기 영구자석으로 들어가도록 형성되며,
상기 전자석에 전류가 인가되는 경우, 자극이 단부측으로 상기 영구자석(N-S), 전자석(S-N), 영구자석(N-S) 순서로 형성되어 상기 전자석이 상기 영구자석들과 반발되는 것을 특징으로 하는 MR댐퍼.
제2항에 있어서,
상기 실린더부재는 상부 및 하부를 밀폐하는 비자성체 캡;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MR댐퍼.