CN108350973A - 磁粘滞性流体缓冲器 - Google Patents

Abstract

缓冲器(100)包括：缸体(10)，在该缸体(10)内装入磁粘滞性流体；在缸体(10)内由活塞芯(20)划分而成的第一流体室(11)和第二流体室(12)；节流通路(13)，其形成在缸体(10)的内周面(10a)与活塞芯(20)的外周面之间，使第一流体室(11)与第二流体室(12)连通，并且对通过的磁粘滞性流体的流动施加阻力；电磁线圈(30a)，其用于产生磁场，该磁场作用于在节流通路(13)内流动的磁粘滞性流体；以及调整件(40)，其安装于活塞芯(20)，能够调整节流通路(13)的长度。

Description

磁粘滞性流体缓冲器

技术领域

本发明涉及一种磁粘滞性流体缓冲器。

背景技术

在日本JP2009－216210A中记载了一种阻尼力可变式阻尼器，该阻尼力可变式阻尼器具有填充有磁粘滞性流体的缸体、形成有供磁粘滞性流体在一侧液室与另一侧液室之间流通的流路的活塞以及设在活塞内的线圈，通过将使电流在线圈内流动而产生的磁场施加于通过流路的磁粘滞性流体来控制阻尼力。在日本JP2009－216210A中的阻尼力可变式阻尼器的情况下，在磁粘滞性流体通过内磁轭与外磁轭之间的空隙时，向线圈通电，从而利用形成在空隙内的磁场引起较强的流路阻力，产生较高的阻尼力。

发明内容

磁粘滞性流体通常是由使铁粉等具有强磁性的细颗粒分散于由油和/或润滑脂等构成的液体中而成的半流动状的液体形成的。在这样的磁粘滞性流体中，铁的比重比液体的比重大，因此有时铁粉在液体中沉淀。因此，考虑通过提高磁粘滞性流体的液体的粘度来抑制铁粉的沉淀。然而，在日本JP2009－216210A所记载的阻尼力可变式阻尼器的情况下，磁粘滞性流体在内磁轭与外磁轭之间的较窄的空隙流动，因此，若提高磁粘滞性流体的粘度，则导致被施加于磁粘滞性流体的阻力变得过大，难以得到期望的阻尼力。

本发明的目的在于提供一种能够得到期望的阻尼力的磁粘滞性流体缓冲器。

根据本发明的某一形态，以表观粘度根据磁场的强度而发生变化的磁粘滞性流体为工作流体的磁粘滞性流体缓冲器包括：缸体，在该缸体装入磁粘滞性流体；活塞，其由磁性材料形成，移动自如地配置在缸体内；在缸体内由活塞划分而成的第一流体室和第二流体室；节流通路，其形成在缸体的内周面与活塞的外周面之间，使第一流体室与所述第二流体室连通，并且对通过的磁粘滞性流体的流动施加阻力；电磁线圈，其设于活塞，用于产生磁场，该磁场作用于在节流通路内流动的磁粘滞性流体；以及调整构件，其安装于活塞，能够调整节流通路的长度。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的磁粘滞性流体缓冲器的轴线方向的剖视图。

图2是图1中的A－A剖视图。

图3是本发明的第2实施方式的磁粘滞性流体缓冲器的轴线方向的剖视图。

图4是图3中的B－B剖视图。

图5是本发明的第3实施方式的磁粘滞性流体缓冲器的轴线方向的剖视图。

图6是本发明的变形例的磁粘滞性流体缓冲器的轴线方向的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

＜第1实施方式＞

图1是表示磁粘滞性流体缓冲器100(以下，简称为“缓冲器100”)的活塞部的轴线方向的剖视图。缓冲器100例如设在汽车等车辆的车体与车轴之间，通过伸缩动作来产生抑制车体振动的阻尼力。

缓冲器100包括：缸体10，其为圆筒状，在该缸体10内装入磁粘滞性流体作为工作流体；活塞芯20，其作为活塞而移动自如地配置在缸体10内；在缸体10内由活塞芯20划分而成的第一流体室11和第二流体室12；以及活塞杆21，其连结于活塞芯20，向缸体10的外部延伸。

缸体10形成为有底圆筒状。装入缸体10内的磁粘滞性流体是表观粘度因磁场的作用而变化的流体，是使铁等具有强磁性的细颗粒分散于高粘度的液体中而成的半流动状的液体，该高粘度的液体由油和/或润滑脂等构成。对于本实施方式中的高粘度，具体而言，是指在温度为25℃、剪切速度为1(1/s)的情况下的粘度为3Pa·s～20Pa·s左右、在温度为25℃、剪切速度为500(1/s)的情况下的粘度为0.1Pa·s～1.0Pa·s左右的粘度。磁粘滞性流体的粘度根据所作用的磁场的强度而发生变化，当磁场的影响消失时恢复为原始的状态。

活塞杆21形成为与活塞芯20同轴。活塞杆21的一端21a固定于活塞芯20，另一端21b向缸体10的外部延伸出。活塞杆21形成为一端21a和另一端21b开口的圆筒状。在活塞杆21的中空部21c穿设有用于向后述的活塞芯20的电磁线圈30a供给电流的一对布线(未图示)。在活塞杆21的一端21a附近的外周形成有用于与活塞芯20螺纹结合的外螺纹21d。活塞芯20和活塞杆21通过螺纹结合连结起来。

在缸体10内利用自由活塞(未图示)划分形成有装入气体的气体室(未图示)。缸体10内的由活塞杆21的进退而导致的容积变化利用气体室来进行补偿。

接着，参照图1及图2说明活塞芯20的具体结构。

活塞芯20包括：第一芯22，其安装于活塞杆21的一端21a；线圈组件30，在该线圈组件30的外周设有电磁线圈30a；以及第二芯23，其将线圈组件30夹在该第二芯23与第一芯22之间。第一芯22、第二芯23和线圈组件30利用一对螺栓24紧固起来。第一芯22和第二芯23由磁性材料形成。

第一芯22具有：主体部22a，其形成为圆柱形状；以及引导部22b，其为圆盘状，自主体部22a向径向外侧突出，能在缸体10的内周面10a滑动。

在第一芯22的主体部22a设有沿着轴线方向贯通其中心的贯通孔22c。在贯通孔22c形成有用于与形成于活塞杆21的一端21a的外螺纹21d螺纹结合的内螺纹部22d。

在引导部22b设有使第一流体室11和第二流体室12连通的连通路22e。如图2所示，连通路22e呈圆弧状形成有多个。

第二芯23具有形成为圆柱状的主体部23a和直径比主体部23a的直径小的支承部23b。主体部23a的外形形成为与第一芯22的主体部22a的外形相同。

线圈组件30是通过在插入了圆环状的电磁线圈30a的状态下进行树脂模制而形成的。线圈组件30具有：圆柱部30b，其嵌合于第一芯22的贯通孔22c；连结部30c，其夹在第一芯22与第二芯23之间；以及线圈模制部30d，在该线圈模制部30d的内部设有电磁线圈30a。线圈模制部30d的内周面嵌合于第二芯23的支承部23b的外周面。由此，线圈组件30由第二芯23的支承部23b支承。

对于缓冲器100而言，作为阻尼力产生要素，包括节流通路13和电磁线圈30a，该节流通路13形成在缸体10的内周面10a与活塞芯20的外周面之间，使第一流体室11和第二流体室12连通，该电磁线圈30a设于活塞芯20，用于产生作用于在节流通路13内流动的磁粘滞性流体的磁场。

节流通路13呈圆环状形成在缸体10的内周面10a与活塞芯20的外周面之间，具体而言，形成在第一芯22、线圈组件30及第二芯23这三者的外周面与缸体10的内周面10a之间。节流通路13的流路面积形成为比设于引导部22b的多个连通路22e的合计的流路面积小。

在缓冲器100进行伸缩动作而磁粘滞性流体在第一流体室11与第二流体室12之间移动时，节流通路13对通过的磁粘滞性流体的流动施加阻力。缓冲器100通过对通过节流通路13的磁粘滞性流体的流动施加阻力来产生阻尼力。

电磁线圈30a利用从外部供给来的电流形成磁场。供给至电磁线圈30a的电流越大，该磁场的强度越强。如所述那样，第一芯22和第二芯23由磁性材料形成，因此第一芯22和第二芯23构成用于引导在电磁线圈30a的周围产生的磁通量的磁路。

接着，对缓冲器100的作用进行说明。

缓冲器100进行伸缩动作，活塞芯20在缸体10内移动。当活塞芯20相对于缸体10移动时，磁粘滞性流体经由节流通路13和连通路22e在第一流体室11与第二流体室12之间移动。

此时，缓冲器100通过利用节流通路13对通过节流通路13的磁粘滞性流体施加阻力，从而产生阻尼力。

通过使向电磁线圈30a通电的通电量变化而使作用于在节流通路13内流动的磁粘滞性流体的磁场的强度变化，从而进行缓冲器100所产生的阻尼力的调节。磁粘滞性流体的表观粘度根据所作用的磁场的强度而发生变化。具体地说明，供给至电磁线圈30a的电流越大，在电磁线圈30a的周围产生的磁场的强度越大。由此，在节流通路13内流动的磁粘滞性流体的表观粘度升高，缓冲器100产生的阻尼力变大。

像这样，对于缓冲器100，不仅能够利用节流通路13的阻力来产生阻尼力，还能够通过使向电磁线圈30a通电的通电量变化来调整阻尼力。

在缓冲器100中，在活塞芯20没有设置磁通环，因此能够扩大节流通路13的流路面积。由此，即使磁粘滞性流体的粘度变高，也能够确保与磁粘滞性流体的粘度较低时同等的流动性。

然而，若扩大节流通路13的流路面积，则由节流通路13产生的阻力会与此相应地减小，因此导致阻尼力减小。因此，在本实施方式中，在活塞芯20的一端部安装作为调整构件的调整件(日文：スペーサ)40。以下，对调整件40进行说明。

如图1所示，调整件40是形成为与第二芯23(活塞芯20)的外形大致相同的外形的圆柱状的构件。调整件40利用螺栓41安装于第二芯23的与线圈组件30相反的一侧的一端面。像这样安装调整件40，从而能够加长节流通路13的长度。由此，即使扩大节流通路13的流路面积，也能够增大利用节流通路13产生的阻力。而且，能够通过调整调整件40的轴线方向上的长度来调整利用节流通路13产生的阻力。

另外，调整件40也可以是环状，还可以是调整件40的第二芯23侧的部分开口的有底圆筒形状。由此，能够使调整件40轻量化。并且，调整件40的材质既可以是磁性也可以是非磁性。

在图1所示的实施方式中，调整件40和第二芯23以彼此平坦的端面相抵接的方式安装在一起，但也可以取而代之地构成为：在一者设置凸部，在另一者设置凹部，使两者相嵌合。采用该结构，调整件40与活塞芯20相嵌合，因此调整件40和活塞芯20的轴心不会发生偏移。由此，能够将节流通路13构成为具有均匀的开度的圆环状的流路。

采用以上的第1实施方式，取得以下的效果。

在缓冲器100中，在缸体10的内周面10a与活塞芯20的外周面之间形成有节流通路13，并且，在活塞芯20安装有能够调整节流通路13的长度的调整件40。由此，根据磁粘滞性流体的粘度适当地调节调整件40的长度，从而能够通过节流通路13得到期望的阻尼力。即，通过调整调整件40的轴线方向上的长度，能够改变节流通路13的长度，调整缓冲器100的阻尼力。

另外，在缓冲器100中，节流通路13形成为圆环状，因此在节流通路13内流动的磁粘滞性流体的流动均匀。因而，在磁粘滞性流体流动时对活塞芯20作用均匀的力，因此能够防止活塞芯20晃动。

此外，活塞芯20包括能在缸体10的内周面10a滑动的引导部22b，因此活塞芯20在缸体10内移动时在缸体10内不会晃动。因而，节流通路13的形状不会变化。因此，能够对磁粘滞性流体的流动始终施加恒定的阻力。

在缓冲器100中，能够利用调整件40调整初始的阻尼力，因此能够使活塞芯20通用化。

磁粘滞性流体的粘度越高，因该粘度所带来的流动阻力而导致磁粘滞性流体变得越无法在较窄的流路内流动，但缓冲器100在活塞芯20没有设置磁通环，因此能够扩大节流通路13的流路面积。因而，在缓冲器100中，能够使用高粘度的磁粘滞性流体。像这样使用高粘度的磁粘滞性流体，能够抑制铁粉在缸体10的底部沉淀，因此能够稳定地产生阻尼力。

另外，在低温环境下等，磁粘滞性流体的粘度变高。因而，并不限于所述那样的高粘度的磁粘滞性流体，在这样的状况下使用缓冲器100也能够稳定地产生阻尼力。

＜第2实施方式＞

接着，参照图3和图4说明本发明的第2实施方式的缓冲器200。以下，以与所述第1实施方式不同的点为中心进行说明，对与所述第1实施方式的缓冲器相同的结构标注同一附图标记并省略说明。

第1实施方式的缓冲器100为在第一芯22设有引导部22b的结构，相对于此，第2实施方式的缓冲器200在第一芯22、线圈组件30及第二芯23这三者的外周部分设有第三芯150，在这一点上，第1实施方式的缓冲器100与第2实施方式的缓冲器200不同。

如图3所示，缓冲器200包括移动自如地配置在缸体10内的活塞芯120。

活塞芯120包括：第一芯122，其安装于活塞杆21的一端21a；线圈组件30，在该线圈组件30的外周设有电磁线圈30a；第二芯23，其将线圈组件30夹在该第二芯23与第一芯22之间；以及第三芯150，其被设为与第一芯122、线圈组件30及第二芯23这三者的外周面接触。第一芯122和第二芯23由磁性材料形成，第三芯150由非磁性材料形成。

第一芯122具有：主体部122a，其形成为圆柱形状；以及小径部122b，其形成于主体部122a的一端，直径比主体部122a的直径小。

在第一芯122设有沿着轴线方向贯通其中心的贯通孔122c。在贯通孔122c形成有用于与形成于活塞杆21的一端21a的外螺纹21d螺纹结合的内螺纹部122d。

第三芯150包括圆环状的主体部151(参照图4中的虚线部分)和安装于主体部151且用于引导活塞芯120的引导部152。

主体部151的外形形成为与第一芯122的主体部122a和第二芯23的主体部23a这两者的外形相同。并且，主体部151的轴线方向上的长度形成为与线圈组件30的线圈模制部30d的轴线方向上的长度相同。主体部151的内周由线圈组件30支承，在轴线方向上，主体部151被夹在第一芯122与第二芯23之间。第一芯122、第二芯23及线圈组件30利用一对螺栓24紧固起来。由此，第一芯122、第二芯23、线圈组件30及第三芯150被一体化。

引导部152形成为轴线方向上的长度与第一芯122、第二芯23及线圈组件30一体化时的轴线方向上的长度相同。如图4所示，引导部152形成为外周面能够在缸体10的内周面10a滑动，径向的截面形状呈扇形。引导部152沿着圆周方向等间隔地设有四个。在相邻的引导部152之间形成使第一流体室11与第二流体室12连通的节流通路113。

在活塞芯120的一端部安装有调整件140。调整件140形成为径向的截面形状与活塞芯120相同。具体而言，调整件140的主体部141形成为圆柱状，具有与第一芯122的主体部122a和第二芯23的主体部23a相同的外形。在主体部141的外周的在圆周方向上与引导部152一致的位置形成有具有与第三芯150的引导部152相同的截面形状的引导部142。在调整件140的相邻的引导部142之间形成节流通路113。

缓冲器200的阻尼力的调整及调整件140的作用与第1实施方式同样，因此省略说明。

采用以上的第2实施方式，取得以下的效果。

在缓冲器200中，在第一芯122、第二芯23及第三芯150的主体部151这三者的外周面、缸体10的内周面10a、第三芯150的相邻的引导部152之间形成有节流通路113，并且，在活塞芯120安装有能够调整节流通路113的长度的调整件140。由此，能够通过节流通路113得到期望的阻尼力。即，通过调整调整件140的轴线方向上的长度，能够改变节流通路113的长度，调整缓冲器200的阻尼力。

第三芯150包括能在缸体10的内周面10a滑动的引导部152，因此能够防止活塞芯120在缸体10内移动时在缸体10内晃动。通过形成引导部142和引导部152，能够将引导件在活塞芯120的轴线方向上设定得较长，因此能够稳定地引导活塞芯120。

＜第3实施方式＞

接着，参照图5说明本发明的第3实施方式的缓冲器300。以下，以与所述第1实施方式不同的点为中心进行说明，对与所述第1实施方式的缓冲器相同的结构标注同一附图标记并省略说明。

第1实施方式的缓冲器100为单杆式，相对于此，第3实施方式的缓冲器300为双杆式；第1实施方式的缓冲器100利用引导部22b引导活塞芯20，相对于此，第3实施方式的缓冲器300利用设在活塞芯220的两侧的活塞杆21进行引导，在以上这两点，第1实施方式的缓冲器100与第3实施方式的缓冲器300不同。

如图5所示，缓冲器300是在活塞芯220的两侧连结有向缸体10的外部延伸的活塞杆21的双杆式缓冲器。活塞杆21由设于将缸体10的两端的开口部堵塞的盖构件(未图示)的轴承(未图示)支承。

活塞芯220包括：第一芯222，其安装于向缸体10的外部延伸的一活塞杆21的一端21a；线圈组件30，在该线圈组件30的外周设有电磁线圈30a；以及第二芯223，其安装于另一活塞杆21的一端21a，将线圈组件30夹在该第二芯223与第一芯222之间。第一芯222和第二芯223由磁性材料形成。

第一芯222具有：主体部222a，其形成为大致圆柱形状；以及小径部222b，其形成于主体部222a的一端，直径比主体部222a的直径小。

在第一芯222设有沿着轴线方向贯通其中心的贯通孔222c。在贯通孔222c形成有用于与形成于活塞杆21的一端21a的外螺纹21d螺纹结合的内螺纹部222d。

第二芯223具有：主体部223a，其形成为圆柱状；支承部223b，其形成于主体部223a的一端，直径比主体部223a的直径小；以及小径部223c，其形成于主体部223a的另一端，直径比主体部223a的直径小。主体部223a的外形形成为与第一芯222的主体部222a的外形相同。

在第二芯223的小径部223c形成有用于与形成于另一活塞杆21的一端21a的外螺纹21d螺纹结合的内螺纹部223d。

在缓冲器300中，节流通路13呈圆环状形成在缸体10的内周面10a与活塞芯220的外周面之间，具体而言，形成在缸体10的内周面10a与第一芯222、线圈组件30及第二芯223这三者的外周面之间。

在活塞芯220的第二芯223侧的一端面安装有调整件240。调整件240的外形形成为与活塞芯220的外形相同。具体而言，调整件240形成为与第一芯122的主体部122a及第二芯23的主体部23a的外形相同的外形。而且，调整件240形成为圆环状，具有能够嵌合于第二芯223的小径部223c的外周的内径。

像这样，调整件240安装于活塞芯220的一端部，从而能够加长节流通路13的长度。由此，即使扩大节流通路13的流路面积，也能够增大由节流通路13产生的阻力。而且，能够通过调整调整件240的轴线方向上的长度来调整利用节流通路13产生的阻力。

缓冲器300的阻尼力的调整及调整件240的作用与第1实施方式同样，因此省略说明。

采用以上的第3实施方式，除第1实施方式的效果之外，还取得以下的效果。

在缓冲器300中，安装在活塞芯220的两侧的活塞杆21由设于缸体10的两端的轴承支承。因而，即使不在活塞芯220设置引导构件，活塞芯220也不会晃动。另外，调整件240也可以设在第一芯222侧的端面。并且，在缓冲器300中，也可以不设置所述的气体室(未图示)及自由活塞(未图示)。

将像以上那样构成的本发明的实施方式的结构、作用及效果概括起来进行说明。

缓冲器100、200、300包括：缸体10，在该缸体10内装入磁粘滞性流体；活塞(活塞芯20、120、220)，其由磁性材料形成，移动自如地配置在缸体10内；在缸体10内由活塞(活塞芯20、120、220)划分而成的第一流体室11和第二流体室12；节流通路13、113，其形成在缸体10的内周面10a与活塞(活塞芯20、120、220)的外周面之间，使第一流体室11与第二流体室12连通，并且对通过的磁粘滞性流体的流动施加阻力；电磁线圈30a，其设于活塞(活塞芯20、120、220)，用于产生作用于在节流通路13、113内流动的磁粘滞性流体的磁场；以及调整构件(调整件40、140、240)，其安装于活塞(活塞芯20、120、220)，能够调整节流通路13、113的长度。

根据该结构，节流通路13、113形成在缸体10的内周面10a与活塞(活塞芯20、120、220)的外周面之间，利用调整构件(调整件40、140、240)调整节流通路13、113的长度。由此，能够适当地对磁粘滞性流体施加阻力，能够得到期望的阻尼力。

在缓冲器100、300中，调整构件(调整件40、240)为与活塞(活塞芯20、220)的外形大致相同的外形。

根据该结构，调整构件(调整件40、240)为与活塞(活塞芯20、220)的外形大致相同的外形，因此在磁粘滞性流体通过调整构件(调整件40、240)的周围时，磁粘滞性流体的流动不会紊乱。由此，能够防止活塞(活塞芯20、220)于在缸体10内移动时晃动。

缓冲器100、200、300构成为调整构件(调整件40、140、240)与活塞(活塞芯20、120、220)相互嵌合。

根据该结构，构成为调整构件(调整件40、140、240)与活塞(活塞芯20、120、220)相互嵌合，因此调整构件(调整件40、140、240)和活塞(活塞芯20、120、220)的轴心不会发生偏移。由此，能够将节流通路13、113构成为均匀的开度的流路。

在缓冲器100、200、300中，调整构件(调整件40、140、240)安装于活塞(活塞芯20、120、220)的一端部。

在缓冲器100、200、300中，活塞(活塞芯20、120、220)包括多个构件，调整构件(调整件340)设在构成活塞(活塞芯20、120、220)的多个构件之间。

在缓冲器100、200、300中，调整构件(调整件40、140、240)由磁性材料形成。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但所述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的保护范围限定为所述实施方式的具体结构。

在第1实施方式和第2实施方式中，也能够像第3实施方式的调整件240那样在活塞杆21侧(第1芯22、122侧)设置调整件。

在第1实施方式和第3实施方式中，调整件40、240分别设于活塞芯20、220的一端部，但也可以如图6所示的变形例那样在第一芯22与线圈组件30之间设置调整件340。在该情况下，调整件340由磁性材料形成。另外，调整件340也可以设在线圈组件30与第二芯23之间。

在第1实施方式～第3实施方式中，线圈组件30被第二芯23、223支承，但也可以构成为被第一芯22、122、222支承。

本申请基于2015年11月19日向日本专利局提出申请的日本特愿2015－226548号主张优先权，通过参照将该申请的全部内容编入本说明书中。

Claims (6)

1.一种磁粘滞性流体缓冲器，该磁粘滞性流体缓冲器以表观粘度根据磁场的强度而发生变化的磁粘滞性流体为工作流体，其中，

该磁粘滞性流体缓冲器包括：

缸体，在该缸体内装入所述磁粘滞性流体；

活塞，其由磁性材料形成，移动自如地配置在所述缸体内；

在所述缸体内由所述活塞划分而成的第一流体室和第二流体室；

节流通路，其形成在所述缸体的内周面与所述活塞的外周面之间，使所述第一流体室与所述第二流体室连通，并且对通过的所述磁粘滞性流体的流动施加阻力；

电磁线圈，其设于所述活塞，用于产生磁场，该磁场作用于在所述节流通路内流动的所述磁粘滞性流体；以及

调整构件，其安装于所述活塞，能够调整所述节流通路的长度。

2.根据权利要求1所述的磁粘滞性流体缓冲器，其中，

所述调整构件的外形与所述活塞的外形大致相同。

3.根据权利要求1所述的磁粘滞性流体缓冲器，其中，

该磁粘滞性流体缓冲器构成为所述调整构件与所述活塞相互嵌合。

4.根据权利要求1所述的磁粘滞性流体缓冲器，其中，

所述调整构件安装于所述活塞的一端部。

5.根据权利要求1所述的磁粘滞性流体缓冲器，其中，

所述活塞包括多个构件，

所述调整构件设在构成所述活塞的所述多个构件之间。

6.根据权利要求5所述的磁粘滞性流体缓冲器，其中，

所述调整构件由磁性材料形成。