KR20160076592A

KR20160076592A - 자기유동학적 유체 댐퍼

Info

Publication number: KR20160076592A
Application number: KR1020140186791A
Authority: KR
Inventors: 이윤현; 김은중
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2016-07-01

Abstract

본 발명은 베이스 쉘의 내주면에 피스톤 밸브의 왕복 방향을 따라 형성되고, 저, 중, 고 감쇠력 영역에 걸쳐 감쇠 성능의 구현이 가능하도록 하는 감쇠 유닛을 포함하는 구조로부터 원하는 댐핑 위치에서 감쇠력의 조절이 정확하게 이루어질 수 있고, 저, 중, 고 감쇠력 영역에 걸쳐 높은 감쇠 제어력을 구현하며 스트로크별 바이패스 유량의 조절 또한 용이한 자기유동학적 유체 댐퍼에 관한 것이다.

Description

자기유동학적 유체 댐퍼{MR FLUID DAMPER}

본 발명은 자기유동학적(이하 MR) 유체 댐퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작동 유체로서 MR 유체를 사용하는 자기유동학적 유체 댐퍼에 관한 것이다.

자기에 의하여 제어되는 댐퍼 또는 지주(strust)는 적용된 자기장의 크기에 의하여 제동이 제어되며, 이러한 댐퍼는 특정 유체가 적용된 전기장 또는 자기장에 비례하여 점성을 변화시키는 것이다.

따라서, 유체에 의하여 달성 가능한 제동력은 적용된 전기장 또는 자기장을 제어함으로써 제어될 수 있다.

통상, MR 유체는 ER(전기유동학적) 유체보다 큰 제동력을 발생할 수 있으며, MR 유체는 간단한 저전압 전자기 코일로 용이하게 발생되는 자기장에 의하여 활성화될 수 있다.

여기서, MR 유체 댐퍼는 여전히 유체 제동을 포함하기 때문에, 댐퍼는 정확한 밸브 조정 및 기밀을 유지하도록 제조되어야 하는 것이다.

이때, 이러한 MR 유체 댐퍼는 일반적으로 피스톤 로드의 단부에 장착되는 피스톤 밸브의 상, 하 방향으로 관통되는 복수의 바이패스 유로를 형성하는데, 이러한 바이패스 유로는 원하는 댐핑 위치에서 감쇠력을 정확하게 조절하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.

미국특허 US6378671 일본공개특허 특개2013-181605호 국제특허출원 공개 WO2012/155394

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 원하는 댐핑 위치에서 감쇠력의 조절이 정확하게 이루어질 수 있도록 하는 자기유동학적 유체 댐퍼를 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명은 저, 중, 고 감쇠력 영역에 걸쳐 높은 감쇠 제어력을 구현하며 스트로크별 바이패스 유량의 조절 또한 용이한 자기유동학적 유체 댐퍼를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 MR 유체가 채워진 베이스 쉘; 상기 베이스 쉘 내부를 왕복하는 피스톤 로드의 단부에 장착되며, 상기 베이스 쉘을 상실 및 하실로 구획하는 피스톤 밸브; 및 상기 베이스 쉘의 내주면에 상기 피스톤 밸브의 왕복 방향을 따라 형성되고, 저, 중, 고 감쇠력 영역에 걸쳐 감쇠 성능의 구현이 가능하도록 하는 감쇠 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유동학적 유체 댐퍼를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 감쇠 유닛은, 상기 피스톤 밸브의 외주면과 상기 베이스 쉘 내주면 사이를 상기 MR 유체가 상기 상실 및 하실을 상호 연통하도록 일정량 흐르는 것을 허용하는 복수의 바이패스 유로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 감쇠 유닛은, 상기 베이스 쉘의 내주면에 일정 간격으로 이격하여 복수로 형성된 것으로, 일정 폭과 일정 길이를 가지며 함몰된 복수의 바이패스 그루브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 저 감쇠력 영역에서 상기 피스톤 밸브의 외주면과 상기 베이스 쉘 사이를 흐르는 MR 유체의 유량은, 상기 중 감쇠력 영역에서 상기 피스톤 밸브의 외주면과 상기 베이스 쉘 사이를 흐르는 MR 유체의 유량보다 많은 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 감쇠 유닛은, 상기 베이스 쉘의 내주면에 일정 간격으로 이격하여 복수로 함몰된 일정 폭과 일정 길이를 가진 제1 바이패스 그루브와, 복수의 상기 제1 바이패스 그루브의 하부측에 일정 간격으로 이격하여 복수로 함몰된 일정 폭과 일정 길이를 가진 제2 바이패스 그루브를 포함하며, 상기 저, 중 감쇠력 영역에서는 상기 피스톤 밸브가 상기 베이스 쉘의 내주면 중 상기 제1 바이패스 그루브와 상기 제2 바이패스 그루브가 형성된 영역을 접촉하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 고 감쇠력 영역에서는 상기 피스톤 밸브가 상기 베이스 쉘의 내주면 중 상기 제1 바이패스 그루브 및 상기 제2 바이패스 그루브가 결여된 부분을 접촉하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 바이패스 그루브와 상기 제2 바이패스 그루브는 동일한 형상이고, 상기 제1 바이패스 그루브의 갯수는 상기 제2 바이패스 그루브보다 많은 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 감쇠 유닛은, 복수의 상기 제1 바이패스 그루브 중 하나와 이웃한 제1 바이패스 그루브 각각의 하부측 사이의 상기 베이쉘 내주면에 상기 제2 바이패스 그루브의 상부측이 배치되어 형성되는 천이 영역을 더 포함하며, 상기 피스톤 밸브는 상기 저 감쇠력 영역에서 상기 천이 영역에 대응하는 부분을 접촉하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1, 2 바이패스 그루브는, 상기 베이스쉘의 상하 길이 방향을 따라 일정 폭과 일정 길이를 가지고 함몰된 그루브 본체와, 상기 베이스쉘의 내주면으로부터 상기 그루브 본체의 상단부 바닥면까지 경사지게 형성되는 제1 경사면과, 상기 베이스쉘의 내주면으로부터 상기 그루브 본체의 하단부 바닥면까지 경사지게 형성되는 제2 경사면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1, 2 바이패스 그루브는, 상기 제1 경사면의 상단부로부터 상기 그루브 본체의 상단부 바닥면까지 점차 넓어지게 형성되는 제1 테이퍼부와, 상기 제2 경사면의 하단부로부터 상기 그루브 본체의 하단부 바닥면까지 점차 넓어지게 형성되는 제2 테이퍼부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 베이스 쉘의 내주면에 피스톤 밸브의 왕복 방향을 따라 형성되고, 저, 중, 고 감쇠력 영역에 걸쳐 감쇠 성능의 구현이 가능하도록 하는 감쇠 유닛을 포함하는 구조로부터 저, 중, 고 감쇠력 영역에 걸쳐 높은 감쇠 제어력을 구현하며 스트로크별 바이패스 유량의 조절 또한 용이하게 이루어질 수 있다.

그리고, 본 발명은 감쇠 유닛의 감쇠 성능 구현과 전술한 바이패스 유량의 조절을 위하여 저, 중, 고 감쇠력 영역에 대응되게 바이패스 그루브를 적절히 배치한 구조로부터 원하는 댐핑 위치에서 감쇠력의 조절이 정확하게 이루어질 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유동학적 유체 댐퍼의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도
도 2는 도 1의 A-A'선 단면 개념도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유동학적 유체 댐퍼의 주요부인 감쇠 유닛의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기유동학적 유체 댐퍼의 주요부인 감쇠 유닛의 구조를 나타낸 개념도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유동학적 유체 댐퍼의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이며, 도 2는 도 1의 A-A'선 단면 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기유동학적 유체 댐퍼의 주요부인 감쇠 유닛의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이다.

베이스 쉘(100)은 MR 유체가 채워진 것으로, 후술할 피스톤 밸브(200)의 외주면이 접촉하는 내주면을 형성하며, 후술할 감쇠 유닛(300)이 형성될 공간과 면적을 제공한다.

피스톤 밸브(200)는 베이스 쉘(100) 내부를 왕복하는 피스톤 로드(400)의 단부에 장착되며, 베이스 쉘(100)을 상실(U) 및 하실(D)로 구획하는 것이다.

감쇠 유닛(300)은 베이스 쉘(100)의 내주면에 피스톤 밸브(200)의 왕복 방향을 따라 형성되고, 저, 중, 고 감쇠력 영역(L, M, H)에 걸쳐 감쇠 성능의 구현이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

감쇠 유닛(300)은 피스톤 밸브(200)의 외주면과 베이스 쉘(100) 내주면 사이를 MR 유체가 상실(U) 및 하실(D)을 상호 연통하도록 일정량 흐르는 것을 허용하는 복수의 바이패스 유로를 형성하게 된다.

여기서, 감쇠 유닛(300)은 구체적으로 살펴보면 베이스 쉘(100)의 내주면에 일정 간격으로 이격하여 복수로 형성된 것으로, 일정 폭과 일정 길이를 가지며 함몰된 복수의 바이패스 그루브(600)를 포함하는 것을 알 수 있다.

이때, 저 감쇠력 영역(L)에서 피스톤 밸브(200)의 외주면과 베이스 쉘(100) 사이를 흐르는 MR 유체의 유량은, 중 감쇠력 영역(M)에서 피스톤 밸브(200)의 외주면과 베이스 쉘(100) 사이를 흐르는 MR 유체의 유량보다 많은 것이 부드럽고 자연스런 감쇠 성능의 구현에 바람직할 것이다.

이러한 감쇠 유닛(300)을 더욱 구체적으로 살펴보면, 제1, 2 바이패스 그루브(610, 620)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

제1 바이패스 그루브(610)는 베이스 쉘(100)의 내주면에 일정 간격으로 이격하여 복수로 함몰된 일정 폭과 일정 길이를 가진 것이다.

제2 바이패스 그루브(620)는 복수의 제1 바이패스 그루브(610)의 하부측에 일정 간격으로 이격하여 복수로 함몰된 일정 폭과 일정 길이를 가진 것이다.

여기서, 저, 중 감쇠력 영역(L, M)에서는 피스톤 밸브(200)가 베이스 쉘(100)의 내주면 중 제1 바이패스 그루브(610)와 제2 바이패스 그루브(620)가 형성된 영역을 접촉하는 것을 알 수 있다.

이때, 고 감쇠력 영역(H)에서는 피스톤 밸브(200)가 베이스 쉘(100)의 내주면 중 제1 바이패스 그루브(610) 및 제2 바이패스 그루브(620)가 결여된 부분을 접촉하게 된다.

그리고, 제1 바이패스 그루브(610)와 제2 바이패스 그루브(620)는 동일한 형상이고, 제1 바이패스 그루브(610)의 갯수는 제2 바이패스 그루브(620)보다 많은 것이 저 감쇠력 영역에서 중 감쇠력 영역으로 이어지는 감쇠 성능의 구현에 도움이 될 것이다.

또한, 감쇠 유닛(300)은 천이 영역(C)을 더 포함하며, 피스톤 밸브(200)는 저 감쇠력 영역(L)에서 천이 영역(C)에 대응하는 부분을 접촉하게 된다.

이때, 천이 영역(C)은 복수의 제1 바이패스 그루브(610) 중 하나와 이웃한 제1 바이패스 그루브(610) 각각의 하부측 사이의 베이쉘 내주면에 제2 바이패스 그루브(620)의 상부측이 배치되어 형성되는 것이다.

제1, 2 바이패스 그루브(610, 620)의 구조를 도 3을 참조하여 살펴보면 그루브 본체(613, 623)와 제1 경사면(611, 621)과 제2 경사면(612, 622)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

그루브 본체(613, 623)는 베이스 쉘(100)의 상하 길이 방향을 따라 일정 폭과 일정 길이를 가지고 함몰된 것이다.

제1 경사면(611, 621)은 베이스 쉘(100)의 내주면으로부터 그루브 본체(613, 623)의 상단부 바닥면까지 경사지게 형성되는 것이다.

제2 경사면(612, 622)은 베이스 쉘(100)의 내주면으로부터 그루브 본체(613, 623)의 하단부 바닥면까지 경사지게 형성되는 것이다.

여기서, 제1, 2 경사면(611, 621, 612, 622)은 바이패스 유로의 형성시 유량이 축소되는 양을 조절하기 위하여 마련된 것이며, 이러한 유량의 축소량을 더욱 미세하게 조절하기 위하여, 도 4와 같이 제1, 2 테이퍼부(611t, 621t, 612t, 622t)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

제1 테이퍼부(611t, 621t)는 제1 경사면(611, 621)의 상단부로부터 그루브 본체(613, 623)의 상단부 바닥면까지 점차 넓어지게 형성되는 것이다.

제2 테이퍼부(612t, 622t)는 제2 경사면(612, 622)의 하단부로부터 그루브 본체(613, 623)의 하단부 바닥면까지 점차 넓어지게 형성되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 원하는 댐핑 위치에서 감쇠력의 조절이 정확하게 이루어지고, 저, 중, 고 감쇠력 영역에 걸쳐 높은 감쇠 제어력을 구현하며 스트로크별 바이패스 유량의 조절 또한 용이한 자기유동학적 유체 댐퍼를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...베이스 쉘
200...피스톤 밸브
300...감쇠 유닛
400...피스톤 로드
500...코어 어셈블리
600...바이패스 그루브
610...제1 바이패스 그루브
611...제1 경사면
611t...제1 테이퍼부
612...제2 경사면
612t...제2 테이퍼부
613...그루브 본체
620...제2 바이패스 그루브
621...제1 경사면
621t...제1 테이퍼부
622...제2 경사면
622t...제2 테이퍼부
623...그루브 본체
C...천이 영역
D...하실
H...고 감쇠력 영역
L...저 감쇠력 영역
M...중 감쇠력 영역
U...상실

Claims

MR 유체가 채워진 베이스 쉘;
상기 베이스 쉘 내부를 왕복하는 피스톤 로드의 단부에 장착되며, 상기 베이스 쉘을 상실 및 하실로 구획하는 피스톤 밸브; 및
상기 베이스 쉘의 내주면에 상기 피스톤 밸브의 왕복 방향을 따라 형성되고, 저, 중, 고 감쇠력 영역에 걸쳐 감쇠 성능의 구현이 가능하도록 하는 감쇠 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유동학적 유체 댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 감쇠 유닛은,
상기 피스톤 밸브의 외주면과 상기 베이스 쉘 내주면 사이를 상기 MR 유체가 상기 상실 및 하실을 상호 연통하도록 일정량 흐르는 것을 허용하는 복수의 바이패스 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 자기유동학적 유체 댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 감쇠 유닛은,
상기 베이스 쉘의 내주면에 일정 간격으로 이격하여 복수로 형성된 것으로, 일정 폭과 일정 길이를 가지며 함몰된 복수의 바이패스 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유동학적 유체 댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 저 감쇠력 영역에서 상기 피스톤 밸브의 외주면과 상기 베이스 쉘 사이를 흐르는 MR 유체의 유량은, 상기 중 감쇠력 영역에서 상기 피스톤 밸브의 외주면과 상기 베이스 쉘 사이를 흐르는 MR 유체의 유량보다 많은 것을 특징으로 하는 자기유동학적 유체 댐퍼.
청구항 1에 있어서,
상기 감쇠 유닛은,
상기 베이스 쉘의 내주면에 일정 간격으로 이격하여 복수로 함몰된 일정 폭과 일정 길이를 가진 제1 바이패스 그루브와,
복수의 상기 제1 바이패스 그루브의 하부측에 일정 간격으로 이격하여 복수로 함몰된 일정 폭과 일정 길이를 가진 제2 바이패스 그루브를 포함하며,
상기 저, 중 감쇠력 영역에서는 상기 피스톤 밸브가 상기 베이스 쉘의 내주면 중 상기 제1 바이패스 그루브와 상기 제2 바이패스 그루브가 형성된 영역을 접촉하는 것을 특징으로 하는 자기유동학적 유체 댐퍼.
청구항 5에 있어서,
고 감쇠력 영역에서는 상기 피스톤 밸브가 상기 베이스 쉘의 내주면 중 상기 제1 바이패스 그루브 및 상기 제2 바이패스 그루브가 결여된 부분을 접촉하는 것을 특징으로 하는 자기유동학적 유체 댐퍼.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 바이패스 그루브와 상기 제2 바이패스 그루브는 동일한 형상이고, 상기 제1 바이패스 그루브의 갯수는 상기 제2 바이패스 그루브보다 많은 것을 특징으로 하는 자기유동학적 유체 댐퍼.
청구항 5에 있어서,
상기 감쇠 유닛은,
복수의 상기 제1 바이패스 그루브 중 하나와 이웃한 제1 바이패스 그루브 각각의 하부측 사이의 상기 베이쉘 내주면에 상기 제2 바이패스 그루브의 상부측이 배치되어 형성되는 천이 영역을 더 포함하며,
상기 피스톤 밸브는 상기 저 감쇠력 영역에서 상기 천이 영역에 대응하는 부분을 접촉하는 것을 특징으로 하는 자기유동학적 유체 댐퍼.
청구항 5에 있어서,
상기 제1, 2 바이패스 그루브는,
상기 베이스쉘의 상하 길이 방향을 따라 일정 폭과 일정 길이를 가지고 함몰된 그루브 본체와,
상기 베이스쉘의 내주면으로부터 상기 그루브 본체의 상단부 바닥면까지 경사지게 형성되는 제1 경사면과,
상기 베이스쉘의 내주면으로부터 상기 그루브 본체의 하단부 바닥면까지 경사지게 형성되는 제2 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유동학적 유체 댐퍼.
청구항 9에 있어서,
상기 제1, 2 바이패스 그루브는,
상기 제1 경사면의 상단부로부터 상기 그루브 본체의 상단부 바닥면까지 점차 넓어지게 형성되는 제1 테이퍼부와,
상기 제2 경사면의 하단부로부터 상기 그루브 본체의 하단부 바닥면까지 점차 넓어지게 형성되는 제2 테이퍼부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유동학적 유체 댐퍼.