JP5840972B2 - 磁気粘性流体緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は、磁気粘性流体によって減衰力を発生する磁気粘性流体緩衝器に関するものである。

車両に搭載される磁気粘性流体緩衝器として、磁場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封入し、ピストンに磁気粘性流体が通過する固定絞りを形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

米国特許第６２６０６７５号明細書

しかしながら、このような従来の磁気粘性流体緩衝器にあっては、製品に要求される減衰特性に応じて固定絞りの開口径を変えなければならないため、製品毎に異なる固定絞りが開口したピストンを用意する必要があり、ピストンの種類が多くなるという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、仕様の異なる製品間でピストンの種類を削減できる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、磁気粘性流体によって減衰力を発生する磁気粘性流体緩衝器であって、磁気粘性流体が封入されるシリンダと、このシリンダ内に摺動自在に配置されるピストンと、このピストンによって区画される二つの流体室と、ピストンに開口して二つの流体室を連通させるメイン流路と、ピストンに開口してメイン流路と並列に二つの流体室を連通するバイパス流路と、を備え、
ピストンは、磁場を発生させる電磁コイルと、電磁コイルが巻装されるピストンコアと、ピストンコアの端面に押圧されるプレートと、を備え、ピストンコアは、プレートが回転可能に嵌合されるボス部を有し、バイパス流路は、ピストンコアを貫通して形成され、磁気粘性流体に付与する流路抵抗が異なる複数のバイパス孔と、プレートに開口して形成され、プレートをピストンコアに対して回転させてプレートの組み付け位置を変えることによって複数のバイパス孔の少なくとも一つを開通させるバイパス開口部と、から構成されることを特徴とする。

本発明では、磁気粘性流体緩衝器の組み立て時に、第一、第二ピストン部材の組み付け位置を変えることにより、二つの流体室を連通するバイパス孔が任意に選択される。これによって、磁気粘性流体緩衝器には、要求される減衰特性に応じたバイパス流路が設けられることになるため、仕様の異なる製品の間でピストンを共通化することが可能となり、ピストンの種類を削減できる。

本発明の実施形態を示す磁気粘性流体緩衝器の断面図である。 （Ａ）は、ピストンコアの平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ｏ−Ａ線に沿う断面図である。 （Ａ）は、プレートの平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、磁気粘性流体緩衝器（以下、単に「緩衝器１」という）のピストン部を示す断面図である。緩衝器１は、自動車等の車両の車体と車軸との間に介装され、伸縮作動によって車体の振動を抑える減衰力を発生するものである。

緩衝器１は、磁気粘性流体が封入される円筒状のシリンダ９と、このシリンダ９内に摺動自在に配置され、シリンダ９内を二つの流体室３、４に区画するピストン１０と、を備える。

ピストン１０のピストンコア２０には、ロッド６０の一端が連結される。このロッド６０の他端は、シリンダ９の外部へ延在している。車体と車軸の一方にロッド６０の他端が連結され、他方にシリンダ９が連結される。これにより、緩衝器１は、車体に対する車軸の移動に伴ってロッド６０とシリンダ９が相対移動して伸縮作動する。

シリンダ９内にはガスが封入されるガス室（図示せず）がフリーピストン（図示せず）を介して画成され、このガス室によってロッド６０の侵入、退出によるシリンダ９内の容積変化が補償される。

ピストン１０は、ロッド６０が連結されるピストンコア２０と、このピストンコア２０の外周に所定の間隔をもって配置される円筒状のフラックスリング５０と、ピストンコア２０にフラックスリング５０を支持するプレート８０、９０と、ピストンコア２０にプレート８０、９０をそれぞれ締結するナット８８、９８と、を備える。

ピストンコア２０は、その両端から突出する円柱状のボス部２５、２６を有し、このボス部２５、２６の外周に雄ネジ３７、３８が形成される。一方のボス部２５の端面にはネジ穴２９が開口し、このネジ穴２９にロッド６０の先端が螺合して連結される。

プレート８０、９０は、ピストンコア２０及びフラックスリング５０の両端に係合する環状の部材である。

ナット８８、９８は、雄ネジ３７、３８にそれぞれ螺合する。プレート８０、９０は、ナット８８、９８とピストンコア２０の端面２３、２４との間に挟持される。

フラックスリング５０の両端は、プレート８０、９０を介してピストンコア２０に支持される。フラックスリング５０の両端部には、プレート８０、９０に係合する環状の環状凸部５４、５５がそれぞれ形成される。

環状のプレート９０は、ボス部２６の外周に嵌合する内周面９４と、平面状の端面９１、９２と、を有する。一方の端面９１は、ピストンコア２０の端面２４に当接する。他方の端面９２には、ナット９８が当接する。

プレート９０の端面９１には、環状溝９３が形成される。この環状溝９３にフラックスリング５０の環状凸部５５が嵌合される。

プレート８０は、上記のプレート９０と同一形状であり、内周面８４、端面８１、８２、環状溝８３が形成される。プレート８０の環状溝８３にフラックスリング５０の環状凸部５４が嵌合される。

緩衝器１は、減衰力発生要素として、ピストン１０に開口して二つの流体室３、４を連通するメイン流路６を備える。

ピストンコア２０の外周面２２とフラックスリング５０の内周面５１との間に円筒状の間隙１６が画成される。ピストンコア２０とフラックスリング５０は、ピストン１０の中心線Ｏについて同心上に配置される。間隙１６は、ピストン１０の径方向について一定の開口幅を持つ。

プレート８０、９０には、間隙１６に対峙して開口する複数のメイン開口部８５、９５が形成される。メイン開口部８５、９５は、間隙１６と同一円周上に延びる円弧状に形成され、間隙１６と連通する。

メイン流路６は、間隙１６とメイン開口部８５、９５とによって構成され、ピストン１０の両側の流体室３、４を連通する。

緩衝器１は、メイン流路６の内側に、磁場（磁界）を発生させる電磁コイル７０を備える。電磁コイル７０は、電流が流れることによって磁場を発生させる。

ピストンコア２０の外周には環状の凹部２１が形成され、この凹部２１内には電磁コイル７０が収容される。電磁コイル７０は、ピストンコア２０の外周に巻装され、メイン流路６の間隙１６に面して設けられる。

ピストンコア２０とロッド６０の内部には、電磁コイル７０から延びるリード線７１が設けられる。このリード線７１は、ピストンコア２０に形成された凹部２８を挿通するとともに、ロッド６０の中空部６１を挿通し、コントローラ（図示せず）に接続されている。電磁コイル７０はモールド樹脂体（図示せず）によって包囲される。電磁コイル７０と凹部２１の間、リード線７１と凹部２８（図２参照）、中空部６１との間にも、モールド樹脂体（図示せず）が形成される。

電磁コイル７０を構成するマグネットワイヤは、その一端がピストンコア２０に接続され、その他端がリード線７１に接続される。コントローラから出力される駆動電流は、リード線７１を通って電磁コイル７０に導かれ、電磁コイル７０を流れた後に、ピストンコア２０、ロッド６０、図示しない車体を通ってコントローラへと導かれる。

ピストンコア２０とフラックスリング５０は、それぞれ磁性材料によって形成される。一方、プレート８０、９０は、非磁性材料によって形成される。これにより、ピストンコア２０及びフラックスリング５０は、電磁コイル７０の磁束を導く磁気回路を構成し、メイン流路６を流れる磁気粘性流体に磁場を与える。

磁気粘性流体は、油等の液体中に強磁性を有する微粒子を分散させたものあり、磁場の強さによって見かけの粘性が変化する。

シリンダ９内にてピストン１０が摺動すると、磁気粘性流体が図１に矢印で示すようにメイン流路６を流れてピストン１０の両側の流体室３、４の間を移動する。このとき、電磁コイル７０に電流を流すと、メイン流路６を流れる磁気粘性流体に磁場が作用し、磁気粘性流体の粘性が変化する。緩衝器１は、メイン流路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。

電磁コイル７０の磁場の強さが大きくなるほど、磁気粘性流体の粘性が大きくなり、緩衝器１が発生する減衰力も大きくなる。緩衝器１が発生する減衰力の調節は、電磁コイル７０への通電量を変化させ、メイン流路６を流れる磁気粘性流体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。

緩衝器１は、減衰力発生要素として、ピストン１０に開口してメイン流路６と並列にピストン１０の両側の流体室３、４を連通するバイパス流路７を備える。

緩衝器１は、シリンダ９内にてピストン１０が移動すると、磁気粘性流体が図１に矢印で示すようにバイパス流路７を流れ、この磁気粘性流体の流れに付与されるバイパス流路７の流路抵抗によって減衰力が発生する。

電磁コイル７０が磁性材からなるピストンコア２０の外周に設けられ、バイパス流路７が後述するピストンコア２０を貫通するバイパス孔３１〜３３（図２参照）によって画成される構成のため、バイパス流路７を流れる磁気粘性流体が電磁コイル７０によって発生する磁場の影響を受けにくい。

緩衝器１は、製品に要求される減衰特性に応じてバイパス流路７のバイパス孔３１〜３３が設定される。これにより、緩衝器１は、バイパス流路７の流路抵抗によって流体室３、４の圧力変動が緩和され、急激な圧力変動による衝撃や騒音等の発生が防止される。

以下、バイパス流路７の具体的な構成について説明する。

バイパス流路７は、ピストンコア２０（第一ピストン部材）に開口して形成され磁気粘性流体に付与する流路抵抗（流路断面積）が異なる複数のバイパス孔３１〜３３と、プレート８０、９０（第二ピストン部材）に開口して形成されプレート８０、９０の組み付け位置によって複数のバイパス孔３１〜３３の少なくとも一つを開通させるバイパス開口部８６、９６と、から構成される。

以下、図２について説明する。図２の（Ａ）は、ピストンコア２０の平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ｏ−Ａ線に沿う断面図である。これに示すように、第一ピストン部材として設けられるピストンコア２０には、開口径の異なる３組のバイパス孔３１、３２、３３が形成される。各バイパス孔３１、３２、３３は、ピストン１０の中心線Ｏと略平行に延びる通孔として形成され、ピストンコア２０を貫通する。

なお、このバイパス孔の組数は、３組に限らず、対応する製品の数に応じて増減してもよい。

バイパス孔３１、３２、３３は、同一開口径のものが２本づつ形成され、これが中心線Ｏについて対称的に配置される。

各バイパス孔３１、３２、３３は、ピストン１０の中心線Ｏと同心円Ｓ上に配置される。

以下、図３について説明する。図３の（Ａ）は、プレート９０の平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図である。これに示すように、第二ピストン部材として設けられるプレート８０、９０には、１組のバイパス開口部８６、９６がそれぞれ形成される。バイパス開口部８６、９６は、円形の穴状に形成され、各バイパス孔３１、３２、３３の開口径より大きい開口径を有する。

バイパス開口部８６、９６は、同一開口径のものが２つづつ形成され、これが中心線Ｏについて対称的に配置され、かつピストン１０の中心線Ｏと同心円Ｓ上に配置される。

これにより、ピストンコア２０の組み立て時に、プレート８０、９０をピストンコア２０に対して回転させてプレート８０、９０の組み付け位置を変えて、バイパス開口部８６、９６が各バイパス孔３１、３２、３３のいずれかと連通することにより、バイパス流路７が開通される。

ピストン１０の組み立て時において、プレート８０、９０がピストンコア２０のボス部２５、２６に回転可能に嵌合され、ナット８８、９８が締め付けられる前の状態では、プレート８０、９０をピストンコア２０に対して回転させてプレート８０、９０の組み付け位置を変えることが容易に行われ、ピストンコア２０に対するプレート８０、９０の同心度が確保される。こうしてプレート８０、９０の組み付け位置が決められた後に、ナット８８、９８が締め付けられることにより、プレート８０、９０がピストンコア２０に固定される。

図１に示す組み立て後の状態では、各バイパス孔３１がバイパス開口部８６、９６と連通してバイパス流路７を構成しており、他の各バイパス孔３２、３３がプレート８０、９０によって閉塞されている。この場合には、緩衝器１の作動時に、シリンダ９内にてピストン１０が摺動すると、磁気粘性流体が各バイパス孔３１を流れ、各バイパス孔３１が磁気粘性流体の流れに付与する流路抵抗によって減衰力が発生する。

こうしてピストンコア２０の組み立て時に、各バイパス孔３１、３２、３３のいずれかを任意に開通させることにより、製品に要求される減衰特性に応じてバイパス流路７の流路抵抗が設定される。

本実施形態によれば、緩衝器１の組み立て時に、第一ピストン部材（ピストンコア２０）と第二ピストン部材（プレート８０、９０）の組み付け位置を変えることにより、二つの流体室３、４を連通するバイパス孔３１〜３３が任意に選択される。これによって、緩衝器１は、要求される減衰特性に応じたバイパス流路７の流路抵抗が得られる。これにより、仕様の異なる製品の間でピストン１０を共通化することが可能となり、ピストン１０の種類を削減できる。

なお、プレート８０、９０に形成されるバイパス開口部は、穴形状のものに限らず、プレート８０、９０の一部を切り欠いた形状のものとして、各バイパス孔３１、３２、３３のうち複数組を開通させる構成としてもよい。

また、第一ピストン部材としてプレート８０、９０を設け、第二ピストン部材としてピストンコア２０を設けてもよい。この場合には、バイパス流路を構成するバイパス孔として、プレート８０、９０に開口径の異なる複数組のオリフィスが形成される。バイパス流路を構成するバイパス開口部として、ピストンコア２０に、オリフィスのいずれかを開通させる１組の通孔が形成される。これにより、ピストンの組み立て時に、プレート８０、９０とピストンコア２０の組み付け位置を調節することによって、開通するオリフィスが選択され、バイパス流路の流路抵抗が任意に設定される。

本実施形態では、第一ピストン部材として電磁コイル７０が巻装される磁性材からなるピストンコア２０が設けられ、バイパス孔３１〜３３がピストンコア２０を貫通する通孔として形成される。これにより、バイパス流路７を流れる磁気粘性流体が電磁コイル７０によって発生する磁場の影響を受けにくなり、磁場の強さによらずバイパス流路７の流路抵抗によって流体室３、４の圧力変動が緩和される。

本実施形態では、第二ピストン部材としてピストンコア２０の端面２３、２４に押圧されるプレート８０、９０が設けられ、ピストンコア２０はプレート８０、９０が回転可能に嵌合されるボス部２５、２６を有し、プレート８０、９０をピストンコア２０に対して回転させてプレート８０、９０の組み付け位置を変える構成とした。これにより、ピストン１０の組み立て時にピストンコア２０に対するプレート８０、９０の同心度が確保され、プレート８０、９０に形成されたバイパス開口部８６、９６と各バイパス孔３１、３２、３３との位置合わせが精度よく行われる。

なお、本実施形態では、２枚のプレート８０、９０の組み付け位置を変えてバイパス流路７を開通させる構成としたが、これに限らず、１枚のプレートの組み付け位置を変えてバイパス流路７を開通させる構成としてもよい。

本実施形態では、ピストンコア２０の外周面２２との間にメイン流路６が画成するフラックスリング５０を備え、プレート８０、９０はピストンコア２０に対してフラックスリング５０を支持する構成とした。これにより、プレート８０、９０は、フラックスリング５０を支持することと、ピストン１０の組み立て時にバイパス流路７の流路抵抗を切り換えることと、を両立し、緩衝器１の構造を簡素化できる。

本発明は上記の実施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。

１ 磁気粘性流体緩衝器
３、４ 流体室
６ メイン流路
７ バイパス流路
９ シリンダ
１０ ピストン
２０ ピストンコア（第一ピストン部材）
２２ 外周面
２５、２６ ボス部
３１〜３３ バイパス孔
５０ フラックスリング
７０ 電磁コイル
８０、９０ プレート（第二ピストン部材）
８６、９６ バイパス開口部

Claims (2)

1. 磁気粘性流体によって減衰力を発生する磁気粘性流体緩衝器であって、
   前記磁気粘性流体が封入されるシリンダと、
   前記シリンダ内に摺動自在に配置されるピストンと、
   前記ピストンによって区画される二つの流体室と、
   前記ピストンに開口して二つの流体室を連通させるメイン流路と、
   前記ピストンに開口して前記メイン流路と並列に前記二つの流体室を連通するバイパス流路と、を備え、
   前記ピストンは、
   磁場を発生させる電磁コイルと、
   前記電磁コイルが巻装されるピストンコアと、
   前記ピストンコアの端面に押圧されるプレートと、を備え、
   前記ピストンコアは、前記プレートが回転可能に嵌合されるボス部を有し、
   前記バイパス流路は、
   前記ピストンコアを貫通して形成され、磁気粘性流体に付与する流路抵抗が異なる複数のバイパス孔と、
   前記プレートに開口して形成され、前記プレートを前記ピストンコアに対して回転させて前記プレートの組み付け位置を変えることによって前記複数のバイパス孔の少なくとも一つを開通させるバイパス開口部と、から構成されることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器。
2. 前記ピストンコアの外周面との間に前記メイン流路を画成する内周面を有するフラックスリングを備え、
   前記プレートは、前記ピストンコアに前記フラックスリングを支持す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。

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