KR20210031071A - Mr 유체 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MR 유체가 이동하는 제1 유체공 및 메인 유로부의 크기를 다르게 형성함으로써, MR 유체의 유동학적 특성의 변화를 이용하여 사용자의 조작여부에 따라 감쇠력를 조절할 수 있는 MR 유체 댐퍼를 제공하는 것이다.

Description

MR 유체 댐퍼{MR fluid damper}

본 발명은 MR 유체 댐퍼에 관한 것으로서, 내부에 MR 유체가 충진되되, 압축챔버(111)와 리바운드챔버(112)로 구분되는 실린더부(110)와, 외부로부터 상기 실린더부(110)의 내부로 인입되는 피스톤로드(120)와 결합되는 MR 유체 댐퍼(100)에 있어서, 중앙에 상기 피스톤로드(120)의 말단이 안착되는 안착공(131)이 수직방향으로 타공형성되고, 상부에 다수개의 메인유로공(132)이 수직방향으로 타공형성되며, 외측에 코일(160)이 감겨지는 함몰부(133)가 형성되는 마그네틱코어부(130);와, 상기 마그네틱코어부(130)의 상부에 결합되되, 중앙에 상기 피스톤로드(120)가 통과되는 통과공(141)이 수직방향으로 타공형성되고, 상부에 다수개의 제1 유체공(142)이 수직방향으로 타공형성되는 상부플레이트(140);와, 상기 마그네틱코어부(130)의 하부에 결합되되, 상부에 다수개의 제2 유체공(151)이 수직방향으로 타공형성되는 하부플레이트(150);로 구성되는 것을 특징으로 하는 MR 유체 댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 외부로부터 인가되는 진동이나 충격력을 감쇠시키는 장치인 댐퍼(damper)는 차량의 현가장치에서 차축과 차체를 연결하여 주행 중에 노면으로부터 차축으로 전달되는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 함으로써 차체는 물론 차량에 적재된 화물의 손상을 방지하고 승객에게 안락한 승차감을 제공하는 등 차량을 구성하는 중요한 장치 중의 하나이다.

이와 같은 차량용 현가장치는 리지드 서스펜션(rigid suspension)과 독립식 서스펜션(independent suspension)으로 구성된다. 상기 리지드 서스펜션 타입은 좌우의 바퀴가 한 개의 차축에 연결되며 그 차축을 스프링을 거 쳐서 차체에 장치하는 형식으로서, 강도가 크고 구조가 간단하여 대형 트럭이나 버스 등에 많이 채용하고 있다.

그리고, 독립식 서스펜션 타입은 리지드 타입에 차고를 낮출 수 있어 차량의 안정성이 향상되고 승차감이 좋아지는 이점이 있어 주로 소형 자동차에 널리 적용되고 있다.

또한, 상기 독립식 서스펜션은 링크 타입과 암 타입으 로 나누어지며, 링크 타입에서는 코일스프링이 적용되고 암 타입에서는 코일과 T/BAR가 적용되고 있다.

한편, 독립식 서스펜션의 암 타입에서 코일과 T/BAR는 승차감이 우수한 반면 차량의 하중 대응에 불리하다.

그리고 리지드 서스펜션의 코일식은 차량 하중 대응면에서 그다지 우수하지 못하다.

또한, 리지드 서스펜션의 판 식은 승차감이 불리한 반면 차량 하중 대등이 유리한 이점이 있다.

이와 같은 종래의 차량용 현가장치에서는 승차감 및 정숙성이 우수하면서도 차량의 큰 하중에 대응할 수 있는 현가장치가 없기 때문에 중대형 RV 및 SUV, 그리고 상용차 및 트럭이나 버스 등에서 만족할만한 현가장치를 적용할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 현가장치는 댐퍼로서 댐핑 능력을 정밀하고 빠르게 제어할 수 있는 장치를 구현하기 쉽지 않고, 스프링과 댐퍼를 제어하여 가장 적절한 현가장치를 제공하면서 탄성계수 및 댐핑 능력을 자유롭게 제어할 수 있는 장치가 없다는 단점이 있었다.

따라서, 현가장치에서 보다 안락한 승차감을 얻기 위해 댐퍼의 작용을 극대화할 필요가 있고, 이에 따라 전자 제어식 현가장치에서는 댐퍼의 감쇠 성능을 외부 조건에 따라 변화시키는 즉, 댐퍼에 전류를 인가하여 유도자기 장의 세기에 따라 자기 유동성(MR: Magneto Rheological) 유체의 겉보기 점도를 순간적으로 변화시켜 감쇠 성능을 조절하는 MR 댐퍼가 사용되고 있는 추세이다.

이러한 MR 댐퍼는 외부에서 인가되는 전류에 의해 전자기장을 발생시켜 MR 유체의 점성 변화를 통해 감쇠력을 가변시킬 수 있는 장치로서, 그 일실시예로 하기 특허문헌 1의 “MR댐퍼(대한민국 등록특허공보 제10-1686113호)”가 게시되어 있다.

상기 특허문헌 1의 “MR댐퍼”는 마그네틱 코어의 테두리 부위에 상기 자기 발생부가 측면에 삽입된 상태로 결합될 수 있도록 링 형상의 결합홈이 더 형성되고, 상기 절개홈은 오목하게 형성된 상태에서 상하로 관통 형성되며, 상기 마그네틱 코어의 상하와 상기 결합홈의 측면에 수직하게 형성되되, 상기 마그네틱 코어와 상기 플럭스 링의 상부에는, 상기 메인 유로의 상단과 연결되도록 제1통로가 상하로 관통 형성되는 상부 플레이트가 더 결합되고, 상기 마그네틱 코어와 상기 플럭스 링의 하부에는 상기 메인 유로의 하단과 연결되도록 제2통로가 상하로 관통 형성되는 하부 플레이트가 더 결합되며, 상기 상부 플레이트의 상면에는, 스톱 러버가 더 결합되고, 상기 스톱 러버의 테두리 부위는 상기 절개홈의 상단으로부터 이격 위치되는 것이 특징으로서, 절개홈의 양방향에 대응되게 형성되므로 방향성을 맞출 필요성이 없어 조립의 용이성이 있고, 상부 플레이트와 하부 플레이 트에 바이패스 홀을 형성시킬 필요성이 없어 가공비를 절감할 수 있다는 장점이 있었다.

그러나, 상기 특허문헌 1의 “MR댐퍼”는 피스톤로드의 이동에 따라 같은 전류량에 따른 압축챔버와 인장챔버 사이에 압력차에 발생하는 감쇠력이 일정한 값으로 고정되어 있기 때문에 감쇠력 조절이 불가하여 다양한 승차감 및 퍼포먼스를 실현시킬 수 없다는 문제점이 있었다.

특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 제10-1686113호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 MR 유체가 이동하는 제1 유체공 및 메인 유로부의 크기를 다르게 형성함으로써, MR 유체의 유동학적 특성의 변화를 이용하여 사용자의 조작여부에 따라 감쇠력를 조절할 수 있는 MR 유체 댐퍼를 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 MR 유체 댐퍼는, 내부에 MR 유체가 충진되되, 압축챔버(111)와 리바운드챔버(112)로 구분되는 실린더부(110)와, 외부로부터 상기 실린더부(110)의 내부로 인입되는 피스톤로드(120)와 결합되는 MR 유체 댐퍼(100)에 있어서, 중앙에 상기 피스톤로드(120)의 말단이 안착되는 안착공(131)이 수직방향으로 타공형성되고, 상부에 다수개의 메인유로공(132)이 수직방향으로 타공형성되며, 외측에 코일(160)이 감겨지는 함몰부(133)가 형성되는 마그네틱코어부(130);와, 상기 마그네틱코어부(130)의 상부에 결합되되, 중앙에 상기 피스톤로드(120)가 통과되는 통과공(141)이 수직방향으로 타공형성되고, 상부에 다수개의 제1 유체공(142)이 수직방향으로 타공형성되는 상부플레이트(140);와, 상기 마그네틱코어부(130)의 하부에 결합되되, 상부에 다수개의 제2 유체공(151)이 수직방향으로 타공형성되는 하부플레이트(150);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 유체공(142)의 지름(d)은 상기 메인유로공(132)의 지름(D)보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 함몰부(133)의 외측면에는 상기 안착공(131)으로부터 연장형성되어 상기 피스톤로드(120)의 내부를 통과하는 상기 코일(160)이 통과되도록 코일통과공(134)이 타공형성되는 것을 특징으로 한다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, MR 유체가 이동하는 제1 유체공 및 메인 유로부의 크기를 다르게 형성함으로써, MR 유체의 유동학적 특성의 변화를 이용하여 사용자의 조작여부에 따라 감쇠력를 조절할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MR 유체 댐퍼의 전체 모습을 보인 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MR 유체 댐퍼의 분해된 모습을 보인 분해사시도
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MR 유체 댐퍼의 절단 위치에 따른 단면의 모습을 보인 단면도

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 유체 댐퍼(100)를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1 또는 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 유체 댐퍼(100)는 크게, 실린더부(110), 피스톤로드(120), 마그네틱코어부(130), 상부플레이트(140) 및 하부플레이트(150)로 구성된다.

먼저, 실린더부(110)에 대하여 설명한다. 상기 실린더부(110)는 도 4 또는 도 5에 나타낸 것과 같이, 원통형상으로 형성되고, 내측에는 후술할 피스톤로드(120)가 위치되어 상, 하방향으로 이동할 수 있는 공간을 제공하는 구성요소로서, 상기 실린더부(110)의 내부에는 MR 유체가 충진되고, 후술할 마그네틱코어부(130)를 기준으로 상부측에 압축챔버(111), 하부측에 리바운드챔버(112)가 각각 나뉘어 구획된다.

다음으로, 피스톤로드(120)에 대하여 설명한다. 도 4 또는 도 5에 나타낸 것과 같이, 상기 실린더부(110) 내측에 위치된 상태에서 말단에 상기 마그네틱코어부(130)와 결합되는 구성요소로서, 상기 피스톤로드(120)의 내부에는 전류의 세기에 따라 형성되는 자기장으로 댐퍼력을 조절하는 코일(160)이 구비되어 상기 마그네틱코어부(130)의 외측면에 감겨지는 것을 가능하게 한다.

상기 피스톤로드(120)는 차량이 주행할 때 노면의 굴곡에 따라 발생하는 진동 또는 외부의 충격에 의해 상, 하방향으로 작동하게 되고, 이에 따라 상기 피스톤로드(120)의 하부에 결합된 상기 마그네틱코어부(130) 또한 상, 하방향으로 작동하게 된다.

다음으로, 마그네틱코어부(130)에 대하여 설명한다. 상기 마그네틱코어부(130)는 도 1, 도 2 또는 도 3에 나타낸 것과 같이, 상기 실린더부(110)의 내측에 위치된 상태에서 상기 피스톤로드(120)와 결합되어 상기 코일(160)에 의해 자기장이 발생하는 구성요소로서, 안착공(131), 메인유로공(132), 함몰부(133), 코일통과공(134_)으로 이루어진다.

상기 안착공(131)은 상기 마그네틱코어부(130)의 중앙에 수직방향으로 타공형성되는 것으로서, 상기 피스톤로드(120)의 말단이 안착되어 상기 마그네틱코어부(130)와 상기 피스톤로드(120)가 결합되는 것을 가능하게 한다.

상기 메인유로공(132)은 상기 마그네틱코어부(130)의 상부, 자세하게는 상기 안착공(131)의 주변에 다수개가 수직방향으로 타공형성되어 상기 압축챔버(111) 및 상기 리바운드챔버(112)에 충진된 MR 유체가 이동하는 일종의 통로이다.

상기 함몰부(133)는 상기 마그네틱코어부(130)의 외측에 내측방향으로 함몰형성되어 상기 코일(160)이 감겨진다.

한편, 상기 함몰부(133)의 외측면에는 상기 안착공(131)으로부터 연장형성되어 상기 피스톤로드(120)의 내부를 통과하는 상기 코일(160)이 통과되도록 코일통과공(134)이 타공형성됨으로써, 상기 피스톤로드(120)의 내부에 위치된 상기 코일(160) 및 관련된 전기 회로에 MR 유체가 간섭되는 것을 방지해 준다.

다음으로, 상부플레이트(140)에 대하여 설명한다. 상기 상부플레이트(140)는 도 2 또는 도 5에 나타낸 것과 같이, 상기 마그네틱코어부(130)의 상부에 결합되는 구성요소로서, 상기 상부플레이트(140)의 중앙에는 상기 피스톤로드(120)가 통과되는 통과공(141)이 수직방향으로 타공형성된다.

한편, 상기 상부플레이트(140)의 상부에는 상기 통과공(141) 주위로 MR 유체가 통과되는 다수개의 제1 유체공(142)이 수직방향으로 타공형성된다.

이때, 상기 제1 유체공(142)는 상기 메인유로부(132)와 수직상 동일한 위치에 연통되도록 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 제1 유체공(142)의 지름(d)은 상기 메인유로공(132)의 지름(D)보다 작게 형성되는 것이 특징으로서, 지름차이로 인해 상기 피스톤로드(120)의 상, 하방향 이동여부에 따라 MR 유체의 이동에 의한 압력변화를 가능하게 함으로써, 댐핑력을 가변시킬 수 있는 것을 가능하게 한다.

다음으로, 하부플레이트(150)에 대하여 설명한다. 상기 하부플레이트(150)는 도 2 또는 도 5에 나타낸 것과 같이, 상기 마그네틱코어부(130)의 하부에 결합되는 구성요소로서, 상기 하부플레이트(150)의 상부에는 MR 유체가 통과되는 다수개의 제2 유체공(151)이 타공형성된다.

이때, 상기 제2 유체공(151) 또한 상기 메인유로부(132)와 수직상 동일한 위치에 연통되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 통해 상기 피스톤로드(120)의 작동여부에 따라 상기 실린더부(110)에 충진된 MR유체는 상기 제1, 2 유체공(142, 151) 및 상기 메인유로부(132)를 통해 상기 압축챔버(111) 및 상기 리바운드챔버(112)로 자유롭게 이동되는 것이 가능해 진다.

한편, 본 발명의 작동과정에 대하여 설명하면, 먼저, 고주파수의 작은 진동이 발생한 경우, 상기 피스톤로드(120)에는 작은 힘이 전달되고, 상기 실린더부(110) 내부의 MR 유체는 상기 제1, 2 유체공(142, 151) 및 상기 메인유로부(132)를 모두를 통해 자유롭게 이동되기 때문에 MR 유체 저항에 의한 댐핑력이 거의 발생하지 않게 된다. 따라서, 고주파수의 작은 진동에 대응할 수 있는 방진 능력을 갖게 된다.

한편, 저주파수의 큰 진동이 발생한 경우, 상기 피스톤로드(120)에는 큰 힘이 전달되고, 상기 실린더부(110) 내부의 MR 유체는 상기 제1 유체공(142)과 상기 메인유로부(132)의 지름의 차이로 인해 압력차가 발생됨으로써 작은 지름의 제1 유체공(142)을 통해 이동시 유체 저항에 의한 큰 댐핑력이 발생 된다. 따라서, 저주파수의 큰 진동에 대응할 수 있는 제진 능력을 갖게 된다.

이와 같이 유로의 크기 차이로 인하여 전류량에 비례하는 댐핑력을 발생하기 때문에 인가되는 진동의 크기에 대응하는 댐핑 성능을 확보하는 것이 가능해 진다.

도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: MR 유체 댐퍼
110: 실린더부 111: 압축챔버
112: 리바운드챔버
120: 피스톤로드
130: 마그네틱코어부 131: 안착공
132: 메인유로부 133: 함몰부
134: 코일통과공
140: 상부플레이트 141: 통과공
142: 제1 유체공
150: 하부플레이트 151: 제2 유체공
160: 코일

Claims (3)

1. 내부에 MR 유체가 충진되되, 압축챔버(111)와 리바운드챔버(112)로 구분되는 실린더부(110)와, 외부로부터 상기 실린더부(110)의 내부로 인입되는 피스톤로드(120)와 결합되는 MR 유체 댐퍼(100)에 있어서,
   중앙에 상기 피스톤로드(120)의 말단이 안착되는 안착공(131)이 수직방향으로 타공형성되고, 상부에 다수개의 메인유로공(132)이 수직방향으로 타공형성되며, 외측에 코일(160)이 감겨지는 함몰부(133)가 형성되는 마그네틱코어부(130);
   상기 마그네틱코어부(130)의 상부에 결합되되, 중앙에 상기 피스톤로드(120)가 통과되는 통과공(141)이 수직방향으로 타공형성되고, 상부에 다수개의 제1 유체공(142)이 수직방향으로 타공형성되는 상부플레이트(140);
   상기 마그네틱코어부(130)의 하부에 결합되되, 상부에 다수개의 제2 유체공(151)이 수직방향으로 타공형성되는 하부플레이트(150);로 구성되는 것을 특징으로 하는 MR 유체 댐퍼(100).
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 유체공(142)의 지름(d)은 상기 메인유로공(132)의 지름(D)보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 MR 유체 댐퍼(100).
3. 제2항에 있어서,
   상기 함몰부(133)의 외측면에는 상기 안착공(131)으로부터 연장형성되어 상기 피스톤로드(120)의 내부를 통과하는 상기 코일(160)이 통과되도록 코일통과공(134)이 타공형성되는 것을 특징으로 하는 MR 유체 댐퍼(100).
   
   

Images