CN108474435A - 磁粘滞性流体缓冲器 - Google Patents

Abstract

缓冲器(100)包括线圈(33a)，该线圈(33a)用于产生磁场，该磁场作用于在连通路(22)内流动的磁粘滞性流体，活塞(20)具有：凹部(31f)，其形成于活塞芯(30)的外周面；限制构件(70)，其被收纳在凹部(31f)内；导入流路(37)，其朝着使限制构件(70)向连通路(22)内突出的方向将第一流体室(11)或第二流体室(12)的磁粘滞性流体导向凹部(31f)内；以及故障阀(60)，其用于开闭导入流路(37)，在施加于线圈(33a)的电流为预定值以下的情况下，限制构件(70)向连通路(22)内突出。

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

在日本JP2009－216210A所记载的阻尼力可变式阻尼器的情况下，通过控制向线圈通电的电流来调整阻尼力。然而，例如，若线圈发生断线而无法使电流在线圈内流动，则无法产生阻尼力。在该状态下，只能产生磁粘滞性流体通过内磁轭与外磁轭之间的空隙时所产生的最低限度的阻尼力。在这样的最低限度的阻尼力的情况下，有可能产生为了使振动衰减而花费时间等问题。

本发明的目的在于提供一种即使成为利用线圈无法产生预定的阻尼力的状况、也能够得到一定的阻尼力的磁粘滞性流体缓冲器。

根据本发明的某一技术方案，以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，在该缸体内装入磁粘滞性流体；活塞，其连结于活塞杆，移动自如地配置在缸体内；以及由活塞在缸体内划分出的第一流体室和第二流体室，活塞具有：活塞芯，其连结于活塞杆；环状体，其包围活塞芯的外周，在该环状体与活塞芯之间形成使第一流体室与第二流体室连通的连通路；电磁线圈，其用于产生磁场，该磁场作用于在连通路内流动的磁粘滞性流体；凹部，其形成于活塞芯的外周面；限制构件，其被收纳在凹部内；导入流路，其朝着使限制构件向连通路内突出的方向将第一流体室或第二流体室的磁粘滞性流体导向凹部内；以及故障阀，其用于开闭导入流路，在施加于电磁线圈的电流为预定值以下的情况下，故障阀将导入流路打开，从而使限制构件向连通路内突出。

附图说明

图1是本发明的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中的活塞的左视图。

图3是本发明的实施方式的限制构件的径向的剖视图。

图4是图2中的故障阀(日文：フェ－ル弁)附近的放大图。

图5是变形例的故障阀附近的放大图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

首先，参照图1说明本发明的实施方式的磁粘滞性流体缓冲器(以下，简称为“缓冲器”。)100的整体结构。

缓冲器100是通过使用粘度因磁场的作用而发生变化的磁粘滞性流体从而阻尼系数可变的阻尼器。缓冲器100例如安装在汽车等车辆的车体与车轴之间。缓冲器100通过伸缩动作产生抑制车体振动的阻尼力。

缓冲器100包括：缸体10，在该缸体10内部装入磁粘滞性流体；活塞杆21，其向缸体10的外部延伸；以及活塞20，其连结于活塞杆21，滑动自如地配置在缸体10内。活塞杆21随着活塞20的移动而相对于缸体10进退。

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发生变化的流体，是使具有强磁性的细颗粒分散于油等液体中而成的液体。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。

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。

活塞20在缸体10内划分出第一流体室11和第二流体室12。活塞20具有能够供磁粘滞性流体在第一流体室11与第二流体室12之间流通的环状的连通路22。对于活塞20的结构，在之后详细地进行说明。

活塞杆21形成为与活塞20同轴。活塞杆21的一端21a固定于活塞20，另一端21b向缸体10的外部延伸出。

活塞杆21是从一端21a至另一端21b地形成有贯通孔21c的圆筒形状。在活塞杆21的外周面形成有用于与活塞20螺纹结合的外螺纹21d。

接着，参照图1～图4说明活塞20的结构。

活塞20具有：活塞芯30，其连结于活塞杆21；磁通环35，其呈环状，为包围活塞芯30的外周的环状体；板40，其为环状，设于活塞芯30，并且用于支承磁通环35；以及固定螺母50，其安装于活塞芯30的外周面，用于将板40固定于活塞芯30。

活塞芯30形成为分割成设有线圈33a的线圈组件33和夹着线圈组件33的第1芯31及第2芯32。第1芯31和第2芯32在夹着线圈组件33的状态下利用一对螺栓(未图示)紧固起来。

第1芯31具有：第1小径部31a，其为圆筒状；第2小径部31b，其为圆筒状，形成为直径比第1小径部31a的直径大；以及大径部31c，其为圆筒状，形成为直径比第2小径部31b的直径大。第1芯31由磁性材料形成。

在第1小径部31a的内周面形成有用于与活塞杆21的外螺纹21d螺纹结合的内螺纹31d。通过第1小径部31a的内螺纹31d与活塞杆21的外螺纹21d螺纹结合，将第1芯31紧固于活塞杆21。在第1小径部31a的前端的外周面形成有用于与固定螺母50螺纹结合的外螺纹31e。

第2小径部31b与第1小径部31a在轴线方向上连续地同轴地形成。在第1小径部31a与第2小径部31b之间形成有台阶部31g。台阶部31g与板40的端面的内侧抵接，在该台阶部31g与固定螺母50之间夹着板40。

大径部31c与第2小径部31b在轴线方向上连续地同轴地形成，该大径部31c与线圈组件33抵接。

活塞芯30的第2芯32具有圆柱状的大径部32a和形成为直径比大径部32a的直径小的圆柱状的小径部32b。大径部32a具有面朝第二流体室12的端面32c。小径部32b与大径部32a在轴线方向上连续地同轴地形成。第2芯32与第1芯31同样地由磁性材料形成。

活塞芯30的线圈组件33具有：线圈模制部33b，其为圆筒状，在该线圈模制部33b的内部设有线圈33a；连结部33c，其从线圈模制部33b的一端向径向内侧延伸；以及圆柱部33d，其从连结部33c沿着轴线方向延伸。线圈组件33是通过在插入了线圈33a的状态下进行树脂模制而形成的。

线圈模制部33b形成为内径与第2芯32的小径部32b的外径大致相同，与小径部32b的外周面嵌合。线圈模制部33b和连结部33c被第1芯31和第2芯32夹着。

圆柱部33d位于相对于连结部33c而言与线圈模制部33b相反的一侧。圆柱部33d形成为外径与形成于大径部31c的贯通孔31h的内径大致相同，与贯通孔31h嵌合。

并且，圆柱部33d的前端部33e插入活塞杆21的贯通孔21c。在圆柱部33d的前端部33e的外周侧设有O型密封圈34。

第1芯31的大径部31c和活塞杆21沿着轴线方向压缩O型密封圈34，线圈组件33的前端部33e和活塞杆21沿着径向压缩O型密封圈34。由此，能够防止流入到活塞杆21与第1芯31之间、第1芯31与线圈组件33之间的磁粘滞性流体向活塞杆21的贯通孔21c泄漏。

像这样，活塞芯30形成为分割成第1芯31、第2芯32和线圈组件33这三个构件。因而，只要仅将设有线圈33a的线圈组件33通过模制而形成并且将线圈组件33夹在第1芯31与第2芯32之间即可。与活塞芯30以单体形成来进行模制操作的情况相比，在分割成三个构件地形成的活塞芯30的情况下，能够容易地形成活塞芯30。

对于活塞芯30而言，第1芯31通过内螺纹31d与外螺纹21d螺纹结合而固定于活塞杆21，但线圈组件33和第2芯32仅是沿着轴线方向嵌合。利用一对螺栓，将第2芯32和线圈组件33按压固定于第1芯31。因而，能够容易地组装活塞芯30。

第2芯32的大径部32a和线圈模制部33b形成为外径与第1芯31的大径部31c的外径相同。第1芯31的大径部31c、第2芯32的大径部32a和线圈模制部33b这三者的外径相同，因此，以下，将由第1芯31的大径部31c、第2芯32的大径部32a和线圈模制部33b形成的部分称作活塞芯30的“大径部30a”。

活塞20的磁通环35由磁性材料形成为大致圆筒状。磁通环35形成为外径与缸体10的内径大致相同，并且形成为内径比活塞芯30的大径部30a的外径大。因而，在磁通环35的内周面35d与活塞芯30的大径部30a的外周面之间且是在轴线方向上的整个长度上形成有环状的间隙。该间隙作为供磁粘滞性流体流通的连通路22发挥作用。

磁通环35具有小径部35c，该小径部35c形成于一端35a，板40能嵌合于该小径部35c。小径部35c形成为直径比磁通环35的其他部分的直径小，以使板40能嵌合于小径部35c的外周。

线圈模制部33b面朝连通路22。因此，线圈33a产生的磁场作用于在连通路22内流动的磁粘滞性流体。即，连通路22作为供在线圈33a的周围产生的磁通量通过的磁隙发挥作用。

线圈33a利用从外部供给来的电流形成磁场。供给至线圈33a的电流越大，该磁场的强度越强。在向线圈33a供给电流来形成磁场时，在连通路22内流动的磁粘滞性流体的表观粘度发生变化。线圈33a所形成的磁场越强，磁粘滞性流体的粘度越高。

用于向线圈33a供给电流的一对布线(未图示)设在连结部33c及圆柱部33d的内部。该一对布线从圆柱部33d的顶端引出，穿设在活塞杆21的贯通孔21c中。

板40用于支承磁通环35的一端35a，而相对于活塞芯30限定磁通环35的轴线方向上的位置。板40的外周形成为直径与磁通环35的外周的直径相同或者直径比磁通环35的外周的直径小。板40由非磁性材料形成。

如图1及图2所示，板40具有与连通路22连通的贯通孔即多个流路40c。流路40c形成为圆弧状，以等角度间隔配置。在本实施方式中，流路40c以90°的间隔形成在四处。流路40c并不限定于圆弧状，例如也可以是多个圆形的贯通孔。

如图1及图4所示，在板40与第1芯31的大径部31c之间形成有将流路40c和连通路22连接起来的连接空间25。连接空间25是形成于第2小径部31b的外周的环状的空隙。自流路40c流入活塞芯30内的磁粘滞性流体经由连接空间25流入连通路22。这样，第一流体室11和第二流体室12经由流路40c、连接空间25和连通路22连通。

在板40的内周形成有供第1芯31的第1小径部31a嵌合的贯通孔40a。通过使贯通孔40a与第1小径部31a嵌合，来确保板40与第1芯31(活塞芯30)的同轴度。

在板40的外周形成有与磁通环35的一端35a的小径部35c嵌合的环状的凸缘部40b。凸缘部40b形成为沿着轴线方向朝向磁通环35突出。凸缘部40b通过钎焊固定于小径部35c。

板40在固定螺母50相对于第1芯31的第1小径部31a的紧固力的作用下被按压于台阶部30d而被台阶部31g和固定螺母50夹着。由此，能够限定固定于板40的磁通环35相对于活塞芯30的轴线方向上的位置。

固定螺母50形成为大致圆筒状，安装于活塞芯30的第1小径部31a的外周。固定螺母50的前端部50a与板40抵接。固定螺母50在基端部50b的内周形成有用于与第1芯31的外螺纹31e螺纹结合的内螺纹50c。由此，固定螺母50能旋装于第1小径部31a。

如以上那样，安装于磁通环35的一端35a的板40被安装于活塞杆21的端部的活塞芯30的台阶部30d和螺纹结合于第1小径部31a的固定螺母50夹着。由此，能够相对于活塞芯30在轴线方向上固定磁通环35。

如图3及图4所示，活塞20还包括：凹部31f，其形成于活塞芯30的外周面；限制构件70，其被收纳在凹部31f内；导入流路37，其朝着使限制构件70向连通路22内突出的方向将第一流体室11的磁粘滞性流体导向凹部31f内；以及故障阀60，其用于开闭导入流路37。

如图3所示，凹部31f形成为在第1芯31的外周面沿着圆周方向一定范围延伸的槽状。凹部31f的轴线方向上的相对的侧面形成为相互平行，且径向上的相对的侧面形成为相互平行。

限制构件70形成为与凹部31f之间具有少许间隙地嵌合于凹部31f。由此，能够防止磁粘滞性流体从限制构件70与凹部31f之间泄漏。限制构件70的面朝连通路22的外侧面70a形成为具有与第1芯31的外周面的曲率相同的曲率(参照图3)。

在限制构件70与凹部31f的底部之间设有弹簧71。弹簧71被设定为在限制构件70位于与第1芯31的外周面平齐的位置时为自然长度。由此，即使限制构件70被推入凹部31f内，也会由于弹簧71的施力而限制构件70被推回至外侧面70a与第1芯31的外周面平齐的位置。

如图4所示，导入流路37具有：第1导入流路37a，其与连接空间25连通，在第1芯31中沿着轴线方向延伸；收纳孔37b，其与第1导入流路37a连通，故障阀60的后述的阀芯61设于该收纳孔37b；以及第2导入流路37c，其使收纳孔37b与凹部31f连通。收纳孔37b形成为与第1导入流路37a呈同轴状，并且形成为直径比第1导入流路37a的直径大。在第1导入流路37a与收纳孔37b之间的交界处设有阀座37d。第2导入流路37c形成为与收纳孔37b正交。

故障阀60包括：阀芯61，其设在收纳孔37b内，用于打开或者封闭导入流路37；以及可动芯62，其连结于阀芯61，根据线圈33a所产生的磁力而移动。阀芯61的前端部形成为圆锥形状，以便能够落位于阀座37d。阀芯61能够移动地收纳在由收纳孔37b和贯通孔33f形成的空间内，该贯通孔33f形成为与收纳孔37b连续地贯通线圈组件33的连结部33c。可动芯62能够移动地收纳在由贯通孔33f和插入孔32d形成的空间内，该插入孔32d与贯通孔33f呈同轴状地形成于第2芯32。另外，阀芯61和可动芯62也可以形成为一体。

对这样构成的故障阀60的动作进行说明。

当流到线圈33a的电流为预定值Ia以上时，在线圈33a所产生的磁力的作用下，可动芯62被向阀座37d方向施力，连结于可动芯62的阀芯61被按压于阀座37d。由此，故障阀60将导入流路37封闭，阻断磁粘滞性流体自连接空间25向凹部31f流动。其中，电流的预定值Ia是产生如下这样的施力的电流值，即：即使在缓冲器100进行伸长动作而第一流体室11的压力成为高压时该高压自连接空间25经由第1导入流路37a作用于阀芯61，也能够将阀芯61维持为闭阀状态。

相对于此，当流到线圈33a的电流为预定值Ia以下时，线圈33a所产生的磁力减弱，与此相应地，可动芯62向阀座37d方向施加于阀芯61的施力也减小。因此，若在缓冲器100进行伸长动作而第一流体室11的压力成为高压时该高压自连接空间25经由第1导入流路37a作用于阀芯61，则阀芯61离开阀座37d。由此，故障阀60将导入流路37打开，容许磁粘滞性流体自连接空间25向凹部31f流动。

对像以上那样构成的缓冲器100的作用进行说明。

在缓冲器100进行伸缩动作而活塞杆21相对于缸体10进退时，连结于活塞杆21的活塞20在缸体10内滑动。由此，磁粘滞性流体经由流路40c、连接空间25和连通路22在第一流体室11与第二流体室12之间流通。

此时，活塞芯30与磁通环35之间的连通路22如所述那样成为供在线圈33a的周围产生的磁通量通过的磁隙。由此，在缓冲器100的伸缩动作时，线圈33a的磁场作用于在连通路22内流动的磁粘滞性流体。

使向线圈33a通电的通电量变化，使作用于在连通路22内流动的磁粘滞性流体的磁场的强度变化，由此，来进行缓冲器100所产生的阻尼力的调节。具体而言，供给至线圈33a的电流越大，在线圈33a的周围产生的磁场的强度越大。因此，在连通路22内流动的磁粘滞性流体的粘度升高，缓冲器100产生的阻尼力变大。

在缓冲器100的通常动作时，始终对线圈33a施加预定值Ia以上的电流。因此，在线圈33a所产生的磁力的作用下，在故障阀60的可动芯62产生始终向阀座37d按压阀芯61的施力，导入流路37被维持为封闭的状态。

在使用缓冲器100时，例如有时会由于断线、控制设备等的故障而无法对线圈33a施加电流、或者由于某种原因导致施加于线圈33a的电流减小。在这样的故障时，缓冲器100的线圈33a无法产生磁力，或者线圈33a所产生的磁力减小。在这样的状态下，在缓冲器100进行伸长动作而第一流体室11的磁粘滞性流体的压力成为高压时，该高压自连接空间25流入第1导入流路37a，并作用于阀芯61。由此，流入到第1导入流路37a的高压的磁粘滞性流体向开阀方向推阀芯61，使阀芯61离开阀座37d。由此，导入流路37开放，连接空间25与凹部31f连通。

在导入流路37开放时，第一流体室11的磁粘滞性流体经由连接空间25、第1导入流路37a、收纳孔37b和第2导入流路37c流入凹部31f。由此，凹部31f内的压力上升，限制构件70向连通路22内突出。在像这样限制构件70向连通路22内突出时，连通路22的流路面积减小，因此，对在连通路22内流动的磁粘滞性流体施加的阻力变大。因而，即使成为利用线圈33a无法产生预定的阻尼力的状况，缓冲器100在伸长动作时也能够得到一定的阻尼力。

在所述实施方式中，构成为导入流路37与第一流体室11连通，但也可以取而代之地构成为导入流路37与第二流体室12连通。在该情况下，即使成为利用线圈33a无法产生预定的阻尼力的状况，缓冲器100在收缩动作时也能够得到一定的阻尼力。

另外，在所述实施方式中，限制构件70和凹部31f设有一处，但也可以设有多处。在该情况下，既可以是从一个导入流路37朝向凹部31f地设置分支路，从而利用一个故障阀60进行控制，也可以针对各凹部31f分别设置导入流路37和故障阀60。

采用以上的实施方式，取得以下的效果。

对于缓冲器100，在施加于线圈33a的电流为预定值以下的情况、即利用线圈33a无法产生预定的阻尼力的情况下，故障阀60将导入流路37打开。因此，在缓冲器100进行伸长或收缩动作时，与导入流路37连通的第一流体室11或第二流体室12内的高压的磁粘滞性流体被引导至凹部31f内，因此限制构件70向连通路22内突出。由此，连通路22的流路面积减小，因此磁粘滞性流体在第一流体室11与第二流体室12之间的流动被限制，对在连通路22内流动的磁粘滞性流体施加的阻力变大。因而，即使成为利用线圈33a无法产生预定的阻尼力的状况，缓冲器100也能够得到一定的阻尼力。

在所述实施方式中，作为对故障阀60的可动芯62施力的部件，使用了线圈33a，但也可以如图5中以变形例示出的那样，与线圈33a独立地，在阀芯61的外周部分另外设置电磁线圈64。在该情况下，使线圈33a与电磁线圈64串联连接。另外，在该情况下，没必要设置可动芯62。

像这样，通过与线圈33a独立地在阀芯61的外周部分另外设置电磁线圈64，从而能够直接对阀芯61施力，因此，即使减小电流的预定值Ia的设定值，也能够得到使阀芯61闭阀的施力。

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。

磁粘滞性流体缓冲器100包括：缸体10，在该缸体10内装入磁粘滞性流体；活塞20，其连结于活塞杆21，移动自如地配置在缸体10内；以及由活塞20在缸体10内划分出的第一流体室11和第二流体室12，活塞20具有：活塞芯30，其连结于活塞杆21；环状体(磁通环35)，其包围活塞芯30的外周，在该环状体与活塞芯30之间形成使第一流体室11与第二流体室12连通的连通路22；电磁线圈(线圈33a)，其用于产生磁场，该磁场作用于在连通路22内流动的磁粘滞性流体；凹部31f，其形成于活塞芯30的外周面；限制构件70，其被收纳在凹部31f内；导入流路37，其朝着使限制构件70向连通路22内突出的方向将第一流体室11或第二流体室12的磁粘滞性流体导向凹部31f内；以及故障阀60，其用于开闭导入流路37，在施加于电磁线圈(线圈33a)的电流为预定值以下的情况下，故障阀60将导入流路37打开，从而使限制构件70向连通路22内突出。

根据该结构，在施加于电磁线圈(线圈33a)的电流为预定值以下的情况下，故障阀60将导入流路37打开，因此从第一流体室11或第二流体室12向凹部31f导入磁粘滞性流体，从而使限制构件70向连通路22内突出。由此，磁粘滞性流体在第一流体室11与第二流体室12之间的流动被限制构件70限制。因而，在施加于电磁线圈(线圈33a)的电流为预定值以下的情况下，也能够得到一定的阻尼力。

另外，在磁粘滞性流体缓冲器100中，在设于活塞20的电磁线圈(线圈33a)所产生的磁力的作用下，故障阀60将导入流路37封闭。

根据该结构，使用被设于活塞20的电磁线圈(线圈33a)来作为故障阀60的驱动源，因此不需要另外设置故障阀60的驱动源。

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。

在所述实施方式中，作为故障阀60，以升降式电磁阀为例进行了说明，但也可以是使阀芯61为滑阀的滑阀式电磁阀等。

本申请基于2016年1月12日向日本专利局提出申请的日本特愿2016－003838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 (2)

1.一种磁粘滞性流体缓冲器，该磁粘滞性流体缓冲器以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，在该缸体装入所述磁粘滞性流体；

活塞，其连结于活塞杆，移动自如地配置在所述缸体内；以及

由所述活塞在所述缸体内划分出的第一流体室和第二流体室，

所述活塞具有：

活塞芯，其连结于所述活塞杆；

环状体，其包围所述活塞芯的外周，在该环状体与所述活塞芯之间形成使所述第一流体室与所述第二流体室连通的连通路；

电磁线圈，其用于产生磁场，该磁场作用于在所述连通路内流动的磁粘滞性流体；

凹部，其形成于所述活塞芯的外周面；

限制构件，其被收纳在所述凹部内；

导入流路，其朝着使所述限制构件向所述连通路内突出的方向将所述第一流体室或所述第二流体室的磁粘滞性流体导向所述凹部内；以及

故障阀，其用于开闭所述导入流路，

在施加于所述电磁线圈的电流为预定值以下的情况下，所述故障阀将所述导入流路打开，从而使所述限制构件向所述连通路内突出。

2.根据权利要求1所述的磁粘滞性流体缓冲器，其中，

在设于所述活塞的所述电磁线圈所产生的磁力的作用下，所述故障阀将所述导入流路封闭。