KR20220109503A

KR20220109503A - 차량용 mr댐퍼

Info

Publication number: KR20220109503A
Application number: KR1020210011979A
Authority: KR
Inventors: 박종덕
Original assignee: 현대로템 주식회사
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2022-08-05

Abstract

본 발명은 차량용 MR(Magnetorheological)댐퍼에 관한 것으로서, 특히 플럭스 링과 전자석 사이에 형성되는 유로의 일단 측에 유로 개폐부재를 구비하여 MR댐퍼에 가해지는 외력(excitation) 방향에 따른 감쇠력을 비대칭으로 발생되도록 함으로써 승차감 및 주행 안정성을 향상시키도록 하는 차량용 MR댐퍼에 관한 것이다. 구성은 차량용 MR댐퍼에 있어서, 내부에 형성되는 플로팅 피스톤(Floating Piston)과, 상기 플로팅 피스톤을 기준으로 일측에 형성되는 가스충전공간과 타일측에 형성되는 MR유체충전공간으로 구성되는 댐핑 실린더와; 상기 댐핑 실린더의 MR유체충전공간 내에 상,하로 이동 가능하도록 결합되며 외측으로는 자기 회로를 형성하는 원통형의 플럭스 링이 형성되고, 상기 플럭스 링의 내측에는 자기장을 발생시킬 수 있도록 하는 자기코일과 로드를 구비하는 전자석이 형성되며, 상기 플럭스 링과 전자석 사이에는 MR유체의 이동을 위한 유로가 형성된 전자석 조립체와; 상기 전자석 조립체의 단부 측으로 형성되어 MR댐퍼에 가해지는 외력(excitation) 방향에 따라 유로를 개폐하여 감쇠력을 비대칭적으로 발생시키는 유로 개폐부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 MR댐퍼{MR Damper for Vehicle}

본 발명은 차량용 MR(Magnetorheological)댐퍼에 관한 것으로서, 특히 플럭스 링과 전자석 사이에 형성되는 유로의 일단 측에 유로 개폐부재를 구비하여 MR댐퍼에 가해지는 외력(excitation) 방향에 따른 감쇠력을 비대칭으로 발생되도록 함으로써 승차감 및 주행 안정성을 향상시키도록 하는 차량용 MR댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 자기유변유체(Magnetto-Rheological Fluid; 이하 'MR 유체'라 한다)는 자기장 하에서 입자가 체인을 형성함으로써 유체의 유동의 저항력을 발생시키는 것으로서, 이러한 MR 유체와 전자석을 이용하면 전류의 세기에 따라 저항력을 자유롭게 조절할 수 있기 때문에 차량의 현가 장치에 적용되는 차량용 MR댐퍼로 많이 사용되고 있다.

이와 같은 차량용 MR댐퍼는 실질적인 댐퍼의 성능을 확보하기 위해서는 일정한 감쇠계수가 요구되는 것이 아니라 상황 마다 달리 요구된다.

예를 들어 저속운행에서 높은 감쇠계수가, 고속운행에서는 낮은 감쇠계수가 요구된다.

그러나, 종래의 차량용 MR댐퍼는 항복응력의 크기(감쇠력 크기)를 제어할 수 있으나, F-V 선도 상의 기울기(감쇠계수기울기)의 변곡점를 자유롭게 조절하기 어려워 차량의 운행시 적절한 댐핑력을 확보하기 어려운 문제점이 있었다.

특히, 종래의 차량용 MR댐퍼는 감쇠력 제어를 통해 인장/압축 감쇠력을 달리 발생시키지만 고주파노면이나 순간적인 충격에 대한 반응은 시스템의 지연 시간으로 인해 제어가 불가능한 영역이 존재하며 이는 승차감 및 주행안정성을 저하시키는 문제점이 있었다.

등록특허 제10-2131787호 등록특허 제10-0768702호

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 MR댐퍼에 유로와 유로 개폐부재를 구비하여 가해지는 외력(excitation) 방향에 따른 감쇠력이 비대칭적으로 발생되도록 함으로써 승차감 및 주행 안정성을 향상시키도록 하는 차량용 MR댐퍼를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 차량용 MR댐퍼에 있어서, 내부에 형성되는 플로팅 피스톤(Floating Piston)과, 상기 플로팅 피스톤을 기준으로 일측에 형성되는 가스충전공간과 타일측에 형성되는 MR유체충전공간으로 구성되는 댐핑 실린더와; 상기 댐핑 실린더의 MR유체충전공간 내에 상,하로 이동 가능하도록 결합되며 외측으로는 자기 회로를 형성하는 원통형의 플럭스 링이 형성되고, 상기 플럭스 링의 내측에는 자기장을 발생시킬 수 있도록 하는 자기코일과 로드를 구비하는 전자석이 형성되며, 상기 플럭스 링과 전자석 사이에는 MR유체의 이동을 위한 유로가 형성된 전자석 조립체와; 상기 전자석 조립체의 단부 측으로 형성되어 MR댐퍼에 가해지는 외력(excitation) 방향에 따라 유로를 개폐하여 감쇠력을 비대칭적으로 발생시키는 유로 개폐부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차량용 MR댐퍼에 있어서, 상기 유로는 플럭스 링의 내면에 길이 방향으로 형성되는 복수 개의 홈 형태의 보조유로와, 상기 플럭스 링의 내면과 결합되는 전자석의 외면 사이에 형성되는 주유로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차량용 MR댐퍼에 있어서, 상기 유로 개폐부재는 상기 플럭스 링의 단면을 커버할 수 있도록 링 또는 도넛 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차량용 MR댐퍼에 있어서, 상기 유로 개폐부재는 플럭스 링과 전자석의 상부 또는 하부 단면에 위치하는 유로를 개폐할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차량용 MR댐퍼에 있어서, 상기 유로 개폐부재는 상기 플럭스 링과 전자석 사이에 형성되는 유로를 개폐할 수 있도록 개폐날개가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차량용 MR댐퍼에 있어서, 상기 보조유로는 주유로와 달리 자기장의 영향을 받지 않는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 MR댐퍼를 구비하는 차량을 더 제공할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명은 플럭스 링과 전자석 사이에 형성되는 유로의 일단 측에 유로 개폐부재를 구비하여 댐퍼에 가해지는 외력(excitation) 방향에 따른 MR유체의 유량을 조절하여 인장 방향의 감쇠력과 압축 방향의 감쇠력이 비대칭적으로 발생되도록 함으로써 승차감 및 주행 안정성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량용 MR댐퍼의 요부 분해도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플럭스 링의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유로 개폐부재의 확대도이다.
도 4는 도 1의 조립도이다.
도 5는 도 4의 요부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자석 조립체의 확대단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량의 운행시 발생하는 압축 과정인 자운스(Jounce) 운동과 신장 과정인 리바운드(Rebound) 운동을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 차량용 MR댐퍼의 자운스 동작 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 8의 A부 확대도이다.
도 10은 본 발명에 따른 차량용 MR댐퍼의 리바운드 동작 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 도 10의 B부 확대도이다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 MR댐퍼(100)는 댐핑 실린더(110)와 전자석 조립체(120) 및 유로 개폐부재(130)로 대별되어 이루어진다.

상기 댐핑 실린더(110)는 내부에 형성되는 플로팅 피스톤(Floating Piston)(111)과, 상기 플로팅 피스톤(111)을 기준으로 일측에 형성되는 가스충전공간(112)과 타일측에 형성되는 MR유체충전공간(113)으로 구성된다.

그리고, 상기 가스충전공간(112)에는 질소가스(N)가 충진되고 MR유체충전공간(113)으로는 MR유체(MF)가 충진된다.

상기 댐핑 실린더(110)의 상단부에는 플러그(114)가 형성되어 MR유체의 유출을 차단한다.

또, 댐핑 실린더(110)의 일단은 차체 구조물(미도시) 또는 바퀴 구조물(미도시)에 연결될 수 있다.

상기 전자석 조립체(120)는 상기 댐핑 실린더(110)의 내부 MR유체충전공간(113) 내에 상,하로 이동 가능하도록 결합되며 외측으로는 자기 회로를 형성하는 원통형의 플럭스 링(121)이 형성되고, 상기 플럭스 링(121)의 내측에는 자기장을 발생시킬 수 있도록 하는 자기코일(122a)과 로드(122b)를 구비하는 전자석(122)이 형성되며, 상기 플럭스 링(121)과 전자석(122) 사이에는 MR유체(MF)의 이동을 위한 유로(123)가 형성된다.

이러한 구성의 상기 전자석 조립체(120)는 외부서 가해지는 힘에 의해 댐핑 실린더(110) 내부에서 이동하며 이때 상기 MR유체(MF)가 유로(123)를 통해 상부 또는 하부로 이동하면서 감쇠력이 발생한다.

또, 상기 자기코일(122a)에 전류를 인가하면 전자석(122)을 통해 자기장이 상기 주유로(123b)로 전달되어 MR유체(MF)의 점도를 증가시켜 감쇠력을 제어할 수 있도록 한다.

또한, 상기 유로(123)는 플럭스 링(121)의 내면에 길이 방향으로 형성되는 복수 개의 홈 형태의 보조유로(123a)와, 상기 플럭스 링(121)의 내면과 결합되는 전자석(122)의 외면 사이에 형성되는 주유로(123b)로 이루어져 MR유체(MF)가 상,하로 이동될 수 있게 된다.

여기서, 상기 보조유로(123a)는 주유로(123b)와는 달리 자기장의 영향을 받지 않는다.

그리고, 상기 전자석(122)의 상부 중앙에 형성되는 로드(122b))의 일단은 차체 구조물(미도시)에 연결될 수 있다.

또한, 상기 전자석 조립체(120)는 상부에 상부덮개(124)가 형성되고, 하부에는 하부덮개(125)가 형성된다.

상기 유로 개폐부재(130)는 상기 전자석 조립체(120)의 단부 측으로 형성되어 MR댐퍼(100)에 가해지는 외력(excitation) 방향에 따라 보조유로(123a)와 주유로(123b)로 이루어지는 유로(123)를 개폐하여 감쇠력을 비대칭적으로 발생시키게 된다.

이를 위해, 상기 유로 개폐부재(130)는 상기 플럭스 링(121)의 단면을 커버할 수 있도록 링 또는 도넛 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 유로 개폐부재(130)는 플럭스 링(121)과 전자석(123)의 상부 또는 하부 단면에 위치하는 보조유로(123a)와 주유로(123b)를 개폐할 수 있도록 형성될 수 있다.

특히, 상기 유로 개폐부재(130)는 상기 플럭스 링(121)의 내면에 형성되는 보조유로(123a)를 개폐할 수 있도록 보조유로(123a)에 대응하는 위치에 개폐날개(131)가 형성된다.

상기 유로 개폐부재(130)의 개폐날개(131)는 MR유체(MF)의 이동방향에 따라 상,하로 개폐동작하게 된다.

이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 MR댐퍼의 구체적인 동작과정을 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 MR댐퍼는 차량(200)의 운행시 발생하는 외부 충격이 바퀴(210)를 통해 차체에 전달되면 압축 과정인 자운스(Jounce) 운동과 신장 과정인 리바운드(Rebound) 운동을 반복함으로써, 흡수하게 된다.

도 8 및 도 9는 자운스 방향 운동을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 자운스 방향 운동인 경우 전자석 조립체(120)가 댐핑 실린더(110) 내부에서 압축 방향으로 이동함에 따라 댐핑 실린더(110)에 들어 있는 MR유체(MF)가 보조유로(123a)와 주유로(123b)로 이루어지는 유로(123)를 따라 전자석 조립체(120)의 상부로 이동하게 된다.

이때, 상기 유로 개폐부재(130)의 개폐날개(131)는 도 9에 도시된 바와 같이 상방향으로 개방되면서 보조유로(123a)를 개방하게 되므로 감쇠력을 감소 시키게 된다.

도 10 및 도 11은 리바운드 방향 운동을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 리바운드 방향 운동시 전자석 조립체(120)가 댐핑 실린더(110) 내부에서 인장 방향으로 이동함에 따라 댐핑 실린더(110)에 들어 있는 MR유체(MF)는 유로(123)를 따라 전자석 조립체(120)의 하부로 이동하게 된다.

이때, 상기 유로 개폐부재(130)의 개폐날개(131)는 도 11에 도시된 바와 같이 하방향으로 이동하면서 보조유로(123a)를 폐쇄하게 되므로 감쇠력을 증대 시키게 된다.

따라서 본 발명은 이와 같은 작용을 지속적으로 반복함으로써 차량의 운행시 발생하는 충격을 흡수하여 승차감 및 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100 : 차량용 MR댐퍼 110 : 댐핑 실린더
111 : 플로팅 피스톤(Floating Piston) 112 : 가스충전공간
113 : MR유체충전공간 114 : 플러그
120 : 전자석 조립체 121 : 플럭스 링
122 : 전자석 122a : 자기코일
122b : 로드 123 : 유로
123a : 보조유로 123b : 주유로
124 : 상부덮개 125 : 하부덮개
130 : 유로 개폐부재 131 : 개폐날개
N : 질소가스 MF : MR유체

Claims

차량용 MR댐퍼에 있어서,
내부에 형성되는 플로팅 피스톤(Floating Piston)과, 상기 플로팅 피스톤을 기준으로 일측에 형성되는 가스충전공간과 타일측에 형성되는 MR유체충전공간으로 구성되는 댐핑 실린더와;
상기 댐핑 실린더의 MR유체충전공간 내에 상,하로 이동 가능하도록 결합되며 외측으로는 자기 회로를 형성하는 원통형의 플럭스 링이 형성되고, 상기 플럭스 링의 내측에는 자기장을 발생시킬 수 있도록 하는 자기코일과 로드를 구비하는 전자석이 형성되며, 상기 플럭스 링과 전자석 사이에는 MR유체의 이동을 위한 유로가 형성된 전자석 조립체와;
상기 전자석 조립체의 단부 측으로 형성되어 MR댐퍼에 가해지는 외력(excitation) 방향에 따라 유로를 개폐하여 감쇠력을 비대칭적으로 발생시키는 유로 개폐부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 MR댐퍼.
제 1항에 있어서,
상기 유로는 플럭스 링의 내면에 길이 방향으로 형성되는 복수 개의 홈 형태의 보조유로와, 상기 플럭스 링의 내면과 결합되는 전자석의 외면 사이에 형성되는 주유로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 MR댐퍼.
제1항에 있어서,
상기 유로 개폐부재는 상기 플럭스 링의 단면을 커버할 수 있도록 링 또는 도넛 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 MR댐퍼.
제1항에 있어서,
상기 유로 개폐부재는 플럭스 링과 전자석의 상부 또는 하부 단면에 위치하는 유로를 개폐할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 MR댐퍼.
제1항에 있어서,
상기 유로 개폐부재는 상기 플럭스 링과 전자석 사이에 형성되는 유로를 개폐할 수 있도록 개폐날개가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 MR댐퍼.
제2항에 있어서,
상기 보조유로는 주유로와 달리 자기장의 영향을 받지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 MR댐퍼.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 MR댐퍼를 구비하는 차량.