JP2007303581A - 磁気粘性流体緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構造の磁気粘性流体緩衝器を提供すること。
【解決手段】磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体が封入されたシリンダ１と、シリンダ１内にシリンダ１内周と所定の間隔をもって移動自在に配置され、シリンダ１内を二つの流体室３，４に画成するピストン２と、ピストン２のシリンダ１内の移動によって磁気粘性流体が通過する流路６と、流路６に磁界を作用させるコイル９と、一端にピストン２が固定されるロッド５とを備える。流路６は、シリンダ１内周とピストン２外周との間に形成され、コイル９は、シリンダ１外周に結合されたケース７内に収容される。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁界の作用によって見かけの粘性が変化する磁気粘性流体を利用した磁気粘性流体緩衝器に関するものである。

自動車等の車両に搭載される緩衝器として、磁気粘性流体が通過する流路に磁界を作用させ、磁気粘性流体の見かけの粘性を変化させることによって、減衰力を発生させるものがある。

この種の緩衝器において、磁界を発生させるコイルは、シリンダ内を摺動するピストンアッセンブリ内に配在されるのが一般的である（例えば、特許文献１）。

これに対して、特許文献２には、コイルを磁気粘性流体が封入されたシリンダの外部に設ける構造のものが開示されている。この特許文献２に記載の緩衝器は、シリンダの外周にチューブを設け、そのチューブを介してコイルとピストンロッドとを連結し、シリンダの移動により減衰力を発生させるものである。
特開２００６−０２９４２１ 米国特許第６３８２３６９号明細書

特許文献２に記載の緩衝器は、コイルをシリンダの外部に設けるためのチューブや、シリンダを移動させるための部材等を必要とするため、部品数が多く、構造も複雑である。このため、緩衝器の組立てには大変な労力を要し、効率良く生産することはできない。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡便な構造の磁気粘性流体緩衝器を提供することを目的とする。

本発明は、磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に当該シリンダ内周と所定の間隔をもって移動自在に配置され、前記シリンダ内を二つの流体室に画成するピストンと、前記ピストンの前記シリンダ内の移動によって前記磁気粘性流体が通過する流路と、前記流路に磁界を作用させるコイルと、一端に前記ピストンが固定されるロッドとを備える磁気粘性流体緩衝器であって、前記流路は、前記シリンダ内周と前記ピストン外周との間に形成され、前記コイルは、シリンダ外周に結合されたケース内に収容されることを特徴とする。

本発明によれば、コイルをシリンダの外部に設けるための構造は、シリンダ外周に結合されたケースのみであるため、磁気粘性流体緩衝器の構造を部品数の少ない簡便なものにすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１を参照して本発明の実施の形態である磁気粘性流体緩衝器１００について説明する。図１は、磁気粘性流体緩衝器１００の断面図である。

磁気粘性流体緩衝器１００は、自動車等の車両の車体と車軸との間に介装され、車体姿勢の変化を抑制する緩衝器として機能するものである。

磁気粘性流体緩衝器１００は、筒状のシリンダ１と、シリンダ１内に移動可能に配置され、シリンダ１内を二つの流体室３，４に画成するピストン２とを備える。シリンダ１及びピストン２は、磁性材料で構成される。

ピストン２はロッド５の一端に固定されている。ロッド５の他端は、シリンダ１の外部へ延在している。

シリンダ１内には磁気粘性流体が封入されている。この磁気粘性流体は、磁界の作用によって見かけの粘性が変化するものであり、油等の液体中に強磁性を有する微粒子を分散させた液体である。磁気粘性流体の粘性は、作用する磁界の強さを変更することによって調節することができ、磁界を除くことによって元の状態に戻る。

なお、シリンダ１内には、ロッド５の侵入、退出によるシリンダ１内の容積変化を補償するガス室（図示せず）が設けられている。

ピストン２は、円筒形状であり、貫通孔にはロッド５が貫通し、内周にロッド５の外周がぴったりと嵌合している。

ピストン２の一端は、ロッド５に形成された段部５ａに係止され、他端はロッド５先端に螺合するナット８の締め付け力によって押圧される。このように、ピストン２は、ロッド５の段部５ａとナット８によって挟持され、ロッド５に固定される。

ピストン２は、シリンダ１内にて、ロッド５によってピストン１と同軸上に位置決めされるため、シリンダ１内周と所定の微小間隔をもって配置される。このように、ピストン２外周とシリンダ１内周との間には、磁気粘性流体が通過する均等な環状の流路６が形成され、ピストン２がシリンダ１内を移動することによって、磁気粘性流体が流路６を通過する。

シリンダ１の外周には円筒状のケース７が配置され、ケース７の内周はシリンダ１の外周に結合されている。ケース７は磁性材料で構成される。

ケース７の内周には環状の凹部７ａが形成され、この凹部７ａ内に環状に巻装されたコイル９が収容される。このように、コイル９は、ケース７によってシリンダ１の外周に対峙して配置されることになる。

コイル９に電流を流すことによってコイル９は磁力を発生し、その磁力は、ケース７、シリンダ１、及びピストン２が形成する磁気通路を介して、流路６を流れる磁気粘性流体に作用することになる。

コイル９のリード線１０は、ケース７に形成された通路７ｂを挿通し、車両に搭載されたコントローラ（図示せず）に接続されている。コイル９には、リード線１０を通じてコントローラからの駆動電流が入力される。

ケース７の凹部７ａへのコイル９の収容の仕方としては、まず、環状に巻装されたコイル９を成形すると共に、ケース７を半円筒状に分割する。そして、一方の半円筒状ケースの凹部７ａにコイル９を収容し、その後、他方の半円筒状ケース７を一方の半円筒状ケースと合わせる。このようにして、コイル９をケース７の凹部７ａに収容する。

なお、コイル９は、図１に示すように、ピストン２のストローク範囲に対応するように、シリンダ１の軸方向に複数（９，９ａ，９ｂ）配置するのが望ましい。コイル９は、シリンダ１の外周に固定されているため、ピストン２との相対位置が変化する。したがって、コイル９が１つの場合には、ピストン２のストローク量によっては、ピストン２がコイル９から離れてしまい、流路６を流れる磁気粘性流体に対して磁力が作用し難くなることも考えられる。したがって、コイル９を複数配置するようにすれば、ピストン２のストローク範囲内にて、磁気粘性流体に適切な磁力を作用させることが可能となる。

以上のように構成される磁気粘性流体緩衝器１００の動作について説明する。

シリンダ１内にてピストン２が移動すると、ピストン２両側の流体室３，４の磁気粘性流体が流路６を介して移動する。このとき、コイル９に電流を流すと磁気粘性流体に磁力が作用し、磁気粘性流体の粘性が変化する。これにより、磁気粘性流体緩衝器１００は、流路６を流れる磁気粘性流体の粘性抵抗の大きさに応じた減衰力を発生する。

コイル９の電流が大きくなるほど磁気粘性流体の粘性は大きくなり、磁気粘性流体緩衝器１００の発生する減衰力も大きくなる。このように、磁気粘性流体緩衝器１００が発生する減衰力の調節は、コイル９に流す電流を変化させ流路６に作用する磁場の強さを変化させることによって行われる。

また、コイル９をシリンダ１の軸方向に複数配置する場合には、各コイル９に流す電流を異なったものとすることで、ピストン２のストローク位置によって発生減衰力を変化させられる。例えば、シリンダ１中央よりも両端側に配置されたコイル９ａ，９ｂに流す電流を大きくし、そのコイル９ａ，９ｂが発生する磁力を高めるように設定すれば、ピストン２のストロークエンドにて高減衰力を発生するストローク位置依存型の緩衝器を構成することが可能となる。

以上のように、本実施の形態は、コイル９をシリンダ１の外部に設ける構造である。コイルを、磁気粘性流体中に配置されたピストンアッセンブリ内に収容し、リード線をロッドに形成された通路を通して外部に導く一般的な磁気粘性流体緩衝器の場合には、外部に磁気粘性流体が漏れないように、リード線が導かれる通路を接着剤や樹脂等によりシールする必要があった。しかし、本実施の形態によれば、コイル９はシリンダ１の外部、つまり磁気粘性流体が存在しない箇所に配置されるため、リード線１０が挿通する通路７ｂをシールする必要がない。

また、ロッド５に通路を設ける必要がないため、ロッド５の構造を中実ロッドにすることができ、ロッド加工費を削減することができる。このように、コイル９をシリンダ１の外部に設けることによって、非常に優れた効果を奏する。

そして、コイル９をシリンダ１の外部に設けるための構造は、本実施の形態ではシリンダ１外周に結合されたケース７のみである。このように、本実施の形態によれば、単筒式の緩衝器に対してケース７を適用するのみで、コイル９をシリンダ１の外部に配置することが可能となり、磁気粘性流体緩衝器の構造を部品数の少ない簡便なものにすることができる。

以下に、図２を参照して本実施の形態の他の態様を示す。

シリンダ１、ピストン２、及びロッド５の同軸度の精度が悪い場合には、流路６を流れる磁気粘性流体の流れに乱れが生じる可能性がある。その場合には、磁気粘性流体緩衝器１００の減衰力にばらつきが発生し、減衰力の制御性に悪影響を及ぼすことになる。

このような減衰力の制御性に対する悪影響を防止するためには、図２に示すように、ピストン２の外周の一部に、ピストン２の移動の際にシリンダ１内周と摺動するガイド部材１１を設けることが望ましい。また、ピストン２をシリンダ１の内周に沿って安定して案内するためには、ガイド部材１１は、ピストン２の外周に少なくとも二つ設けることが望ましい。その場合には、ガイド部材１１の間の領域が流路６となる。

ガイド部材１１を設けることによって、シリンダ１とピストン２との同軸度の精度が向上するため、磁気粘性流体の流れの乱れを防止することができ、磁気粘性流体緩衝器１００の減衰力のばらつきを防止することが可能となる。

また、図２に示すように、ピストン２を、弾性体である環状のワッシャー１２を介してロッド５の段部５ｂに係止するのが望ましい。ピストン２とロッド５との間にワッシャー１２を介装することによって、ナット８が緩みピストン２が軸方向へ移動してしまうような場合でも、ワッシャー１２の付勢力によってピストン２をナット８に対して付勢することができるため、ピストン２のロッド５に対する相対移動を確実に防止することができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明は、車両に搭載する緩衝器に適用することができる。

本発明の実施の形態における磁気粘性流体緩衝器１００を示す断面図である。 同じく磁気粘性流体緩衝器１００の他の態様を示す断面図である。

符号の説明

１００ 磁気粘性流体緩衝器
１ シリンダ
２ ピストン
３，４ 流体室
５ ロッド
６ 流路
７ ケース
８ ナット
９ コイル
１０ リード線
１１ ガイド部材
１２ ワッシャー

Claims (3)

1. 磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体が封入されたシリンダと、
   前記シリンダ内に当該シリンダ内周と所定の間隔をもって移動自在に配置され、前記シリンダ内を二つの流体室に画成するピストンと、
   前記ピストンの前記シリンダ内の移動によって前記磁気粘性流体が通過する流路と、
   前記流路に磁界を作用させるコイルと、
   一端に前記ピストンが固定されるロッドと、を備える磁気粘性流体緩衝器であって、
   前記流路は、前記シリンダ内周と前記ピストン外周との間に環状に形成され、
   前記コイルは、シリンダ外周に結合されたケース内に収容されることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器。
2. 前記コイルは、前記ピストンのストローク範囲に対応するように、前記シリンダの軸方向に複数配置されることを特徴とする請求項１に記載の磁気粘性流体緩衝器。
3. 前記ピストンの外周の一部には、当該ピストンの移動の際に前記シリンダ内周と摺動するガイド部材が設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気粘性流体緩衝器。