KR20180121719A

KR20180121719A - Mr-e와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼

Info

Publication number: KR20180121719A
Application number: KR1020170055193A
Authority: KR
Inventors: 양동호
Original assignee: 현대엘리베이터주식회사
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-11-08

Abstract

본 발명은 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼에 관한 것으로, 자기유변탄성체인 MR-E(Magnetorheological Elastomer)를 매개로 오리피스의 내경을 선택적으로 증가 또는 감소시키면서 실시간으로 댐핑력을 조절할 수 있도록 한 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼를 제공함에 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼는, 관형태으로 이루어진 실린더 몸체가 구비되고; 상기 실린더 몸체는, 외력에 의해 피스톤의 상.하 왕복운동이 이루지는 내부관 및, 상기 내부관과 연통되는 유체 이동홀이 상.하부에 형성된 상태로 상기 내부관의 외부에 형성되어 유체의 이동이 이루어지는 외부관을 포함하여 구성되며; 상기 외부관 내의 상부 유체 이동홀 및 하부 이동홀의 사이에는 선택적으로 가해지는 자기장에 의해 그 직경이 가변되는 MR-E 오리피스가 형성되어 구성된다.

Description

MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼{VARIABLE FLUID DAMPER USING MAGNETORHEOLOGICAL ELASTOMER AND ORIFICE CONTROL}

본 발명은 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체 댐퍼의 오리피스 내경을 MR-E(Magnetorheological Elastomer)를 이용하여 실시간으로 조절하여 댐핑력을 가변할 수 있도록 한 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 유체 댐퍼는 변형되는 진동 에너지를 댐퍼의 유체 변형이나 움직임으로 에너지를 소산시켜 진동을 억제하는 장치로서, 진동이 생기는 모든 산업 분야에 적용되고 있다.

즉, 상기 유체 댐퍼는 일반적인 기계 구조물이나 건축 구조물, 자동차, 항공기 등의 진동이나 충격을 억제하는데 널리 사용된다.

상기 유체 댐퍼는 크게 실린더, 피스톤, 오리피스 등으로 구분되어지며, 상기 오리피스를 통과하는 유속에 따라서 유체 댐퍼의 댐핑력이 결정되게 된다.

일반적인 유체 댐퍼에서는 오리피스의 내경이 고정되어 있기 때문에 고정된 댐핑력을 가지게 된다.

그러나, 엘리베이터, 자동차, 항공기 등의 진동은 1개의 주파수를 가지는 Pure sine으로 가진되는 것이 아니라, 수 많은 주파수의 조합으로 진동이 발생하게 되는데, 이러한 특성에 따라 종래의 고정된 댐핑력을 가지는 유체 댐퍼로는 진동을 억제하는데 한계가 있는 문제점이 발생하게 되었다.

국내 특허등록 제10-1556333호

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 자기유변탄성체인 MR-E(Magnetorheological Elastomer)를 매개로 오리피스의 내경을 선택적으로 증가 또는 감소시키면서 실시간으로 댐핑력을 조절할 수 있도록 한 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼는, 관형태으로 이루어진 실린더 몸체가 구비되고; 상기 실린더 몸체는, 외력에 의해 피스톤의 상.하 왕복운동이 이루지는 내부관 및, 상기 내부관과 연통되는 유체 이동홀이 상.하부에 형성된 상태로 상기 내부관의 외부에 형성되어 유체의 이동이 이루어지는 외부관을 포함하여 구성되며; 상기 외부관 내의 상부 유체 이동홀 및 하부 이동홀의 사이에는 선택적으로 가해지는 자기장에 의해 그 직경이 가변되는 MR-E 오리피스가 형성되어 구성된 것;을 특징으로 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 유체 댐퍼에 자기유변탄성체인 MR-E(Magnetorheological Elastomer)를 적용하여 이를 매개로 오리피스의 내경을 조절하여 실시간으로 댐핑력을 가변시킬 수 있도록 하므로서, 여러가지 진동에 빠르게 대처하면서 보다 효율적으로 진동을 억제할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 이를 초고속 엘리베이터에 적용하여 케이지의 진동을 억제함으로써, 엘리베이터의 승차감을 향상시킬 수 있는 효과도 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼의 개략적인 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼에 적용되는 MR-E(Magnetorheological Elastomer)의 구성을 나타내는 도면이다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼는, 자기유변탄성체인 MR-E(Magnetorheological Elastomer)를 매개로 실린더 내에서 유체가 흐르는 오리피스의 내경을 선택적으로 증가 또는 감소시켜 실시간으로 댐핑력의 조절이 가능하도록 구현된다.

이를 위해, 본 발명에 따른 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼는, 오리피스를 통과하는 유속에 따라 댐퍼의 댐핑력이 결정되는 유체 댐퍼에 적용되는데, 상기 유체 댐퍼는 대략 관형상으로 이루어진 실린더 몸체(10)에 유체가 채워진 상태에서, 외력에 의해 피스톤(50)의 왕복운동이 이루어지도록 구성된다.

본 발명에 따라, 상기 실린더 몸체(10)는 외력에 의해 상.하 왕복운동 되도록 피스톤(50)이 설치된 상태로 유체가 보관되는 내부관(20) 및, 상기 내부관(20)과 연통되도록 상부 유체 이동홀(32)과 하부 유체 이동홀(34)이 형성되어 유체의 이동이 이루어지는 외부관(30)이 상기 내부관(20)의 외주면 측에 형성되어 구성된다.

그리고, 상기 외부관(30) 내부의 상부 유체 이동홀(32) 및 하부 이동홀(34)의 사이에 해당하는 일정 지점에는 MR-E 오리피스(40)가 형성되어, 선택적으로 가해지는 자기장에 의해 상기 오리피스(40) 직경이 줄어들거나 늘어나는 구조로 제공된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 MR-E(Magnetorheological Elastomer)는 자기유변탄성체로서, 구형의 철분 입자와 고분자 물질의 조합을 통해 제작된다.

이때, 상기 MR-E 시편에 자기장을 가하게 되면, 구형의 철분 입자는 체인 형태를 이루며 변형이 이루어지게 되는데, 이에 상기 MR-E와 오리피스를 유체 댐퍼에 적용시켜 선택적으로 자기장을 가해주면서, 해당 댐퍼의 오리피스 직경을 가변시킬 수가 있게 된다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 대하여 도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따라, 소정 유체의 유속에 따라 댐퍼의 댐핑력이 결정되는 유체 댐퍼에서, 실린더 몸체(10) 내에 구비된 피스톤(50)의 왕복운동 시 유체가 통과하는 오리피스(40)는 자기장에 의해 가변되는 자기유변탄성체인 MR-E(Magnetorheological Elastomer)를 매개로 구성된다.

이에 따라, 상기 댐퍼를 이용한 진동의 제어 시, 상기 오리피스(40)를 구성하는 MR-E에 자기장을 가해주게 되면, 플러스(+) 상태에서 상기 MR-E가 늘어나고, 마이너스(-) 상태에서 상기 MR-E가 줄어들면서 오리피스(40)를 가변적으로 조절할 수가 있게 된다.

이에, 해당 댐퍼의 오리피스(40)가 가변적으로 조절 가능해짐에 따라, 댐퍼의 댐핑력을 실시간으로 용이하게 조절할 수가 있게 되며, 이를 엘리베이터 시스템 등에 적용시켜 보다 효율적인 엘리베이터 카의 진동 제어 성능을 구축할 수가 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안됨은 물론이다.

10: 실린더 몸체, 20: 내부관,
30: 외부관, 32: 상부 유체 이동홀,
34: 하부 유체 이동홀, 40: 오리피스(MR-E),
50: 피스톤.

Claims

관형태으로 이루어진 실린더 몸체가 구비되고;
상기 실린더 몸체는,
외력에 의해 피스톤의 상.하 왕복운동이 이루지는 내부관 및, 상기 내부관과 연통되는 유체 이동홀이 상.하부에 형성된 상태로 상기 내부관의 외부에 형성되어 유체의 이동이 이루어지는 외부관을 포함하여 구성되며;
상기 외부관 내의 상부 유체 이동홀 및 하부 이동홀의 사이에는 선택적으로 가해지는 자기장에 의해 그 직경이 가변되는 MR-E 오리피스가 형성되어 구성된 것;을 특징으로 하는 MR-E와 오리피스 제어를 이용한 가변 유체 댐퍼.