JP2002213517A - 磁性流体利用の減衰力調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型、軽量で、かつ、消費電力の軽減を図り
ながらも、磁束を効率よく収束可能として減衰力の可変
範囲を十分に広く確保できるようにする。 【解決手段】 相対移動可能な内外二つの磁性体材料製
部材１，２のうち、外側の部材２に同極が対向する状態
に配置して二つの電磁石５Ａ，５Ｂを固定保持させ、こ
れら二つの電磁石５Ａ，５Ｂの対向極間を一部として形
成される磁気回路６中で二つの電磁石５Ａ，５Ｂの対向
極間の磁気回路部分６ａに磁束の大きさにより粘度が変
化するカプセル状の磁性流体４を介在させて、二つの電
磁石５Ａ，５Ｂの磁力を変化によって磁気回路６，６ａ
の磁束の大きさを調整することで、磁性流体４の粘度を
増減変化させて二つの部材１，２の相対移動時の減衰力
を調整可能に構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば建物等の構
造物が地震や風等によって振動されたとき、その振動エ
ネルギーを吸収して構造物全体を防振したり、構造部材
同士の相対変位を抑制したりするためのダンパーの減衰
力調整や、自動車用エンジンを車体に弾性支持させて振
動を吸収し減衰する液体封入式エンジンマウントの振動
吸収力調整等に適用される減衰装置で、詳しくは、電磁
石と、その磁力の変化に伴い磁束の大きさを調整するこ
とで粘度が変化する磁性流体とを用いて減衰力を可変に
構成してなる磁性流体利用の減衰力調整装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種の磁性流体利用の減衰力調整装置
として、従来、例えば特開平７−１９７９７６号公報等
に開示されているように、磁性流体を充填したシリンダ
状ケーシングと該ケーシング内の磁性流体中を相対移動
可能なピストンとからなるダンパーにおけるピストンの
移動抵抗を変化させる可変機構として、ケーシング側に
その内部に充填した磁性流体に対し磁束を付与するため
の電磁石を配設し、この電磁石の磁力を調整して磁性流
体に付与する磁束の大きさを変化させ、磁性流体の粘度
を増減変化させることにより、ピストンの移動抵抗を変
化させて減衰力を可変にしたダンパーの減衰力調整装置
や、例えば特開平５−２６２８７号公報等に開示されて
いるように、磁性流体を収容したシリンダ内にピストン
を相対摺動可能に嵌装するとともに、シリンダに連通し
た磁性流体通路に電磁石を配設し、この電磁石の磁力を
調整して磁性流体に付与する磁束の大きさを変化させ、
磁性流体の粘度を増減変化させることにより、上記と同
様に減衰力を可変にした減衰力調整装置などが提案され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の減衰力調整装置はいずれも、磁性流体の周りに
単一の電磁石が環状形に配置されているだけのものであ
るから、この電磁石の磁力を調整して磁性流体に付与す
る磁束の大きさを変化させることにより、磁性流体の粘
度を変化させることが可能であるものの、磁束が発散し
てロスを生じやすいために、磁性流体の粘度変化のみで
減衰力を広い範囲にわたり可変とすることが技術的に難
しい。特に、ピストンとケーシングまたはシリンダとの
相対移動が規制（位置固定）されるまで磁性流体の粘度
を上昇させるには磁束のロス分も含めて相当大きな電力
を必要する。また、単一の電磁石を用いて減衰力の可変
範囲を大きくとるためには、磁束を収束するために磁性
体で作られた大きな磁気回路を使用するか、もしくは、
大出力の電磁石を使用しなければならず、その結果、装
置全体が大型化、重量化するだけでなく、消費電力が益
々増加し、ランニングコストの面でも好ましくないとい
う問題があった。

【０００４】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、小型、軽量で、かつ、消費電力の軽減を図り
ながらも、磁束を効率よく収束可能として減衰力の可変
範囲を十分に広く確保することができる磁性流体利用の
減衰力調整装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る磁性流体利用の減衰力調整装置は、相
対移動可能な二つの部材のうち一方の部材に同極が対向
する状態に配置して固定保持された少なくとも二つの電
磁石と、二つの電磁石の対向極間を一部とする磁気回路
を形成するように上記二つの部材側それぞれに設けられ
た磁性体と、上記磁気回路中で少なくとも二つの電磁石
の対向極間の磁気回路部分に介在されて磁束の大きさに
より粘度が変化する磁性流体と、上記二つの電磁石の磁
力を変化させて磁気回路の磁束の大きさを調整する磁束
制御装置とを備えていることを特徴とするものである。

【０００６】上記のような特徴構成を有する本発明によ
れば、二つの電磁石の同極を対向状態に配置してその対
向極間に磁気回路の一部分を形成し、この磁気回路部分
に磁性流体を介在させることにより、磁性流体の介在領
域に磁束を高密度に収束させて磁性流体の粘度を少ない
消費電力のもとで大きく増減変化させることが可能であ
る。これによって、二つの電磁石を用いるものの、それ
ら各電磁石の出力は小さいものでよく、かつ、大型の磁
気回路を用いる必要もないので、装置全体を小型、軽量
で、かつ、消費電力の軽減を図りつつ、減衰力の可変範
囲を十分に広く確保することができる。

【０００７】上記のごとき磁性流体利用の減衰力調整装
置において、請求項２に記載のように、磁性流体とし
て、その周囲がシール材で密封状態に包囲されたカプセ
ル状体に構成されたものを使用することにより、磁性流
体を高密度磁束で効率よく粘度変化させて減衰力調整性
能を一層高めることができる。

【０００８】上記のように減衰力の可変範囲が広い装置
であるために、ダンパーの減衰力調整装置や、液体封入
式マウントの振動吸収調整装置等のように、広範囲の振
動吸収性能が望まれる装置として有効に利用することが
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面にも
とづいて説明する。図１は本発明に係る磁性流体利用の
減衰力調整装置の実施例１を示す原理構成図であり、磁
性体材料から作製された内外二つの環状部材１，２を軸
芯方向（矢印ａ−ｂ方向）に相対移動可能な状態で互い
に同芯に配置し、内側の環状部材１の外周面と外側の環
状部材２の内周面との対向面間には、その周囲がシール
材３で密封状態に包囲されてカプセル状体に構成された
磁性流体４が環状形に介在されている。

【００１０】上記内外二つの環状部材１，２及びカプセ
ル状の磁性流体４の軸芯方向両側には、環状形の二つの
電磁石５Ａ，５Ｂがそれらの同極（ＮとＮまたはＳと
Ｓ）を対向させた状態で配置され、かつ、これら二つの
電磁石５Ａ，５Ｂは外側の環状部材２に固定保持されて
いる。以上の構成によって、二つの電磁石５Ａ，５Ｂと
磁性体材料製の内外二つの環状部材１，２とにより二つ
の電磁石５Ａ，５Ｂの対向極を一部とする磁気回路６が
形成されており、この磁気回路６のうち二つの電磁石５
Ａ，５Ｂの対向極間の磁気回路部分６ａにカプセル状磁
性流体４が介在されている。

【００１１】上記二つの電磁石５Ａ，５Ｂを構成するコ
イル（図示省略する）には、通電電流を調整して磁力を
変化させることにより、磁気回路６及び磁気回路部分６
ａに形成される磁束の大きさを調整することが可能な磁
束制御装置７が電気的に接続されている。

【００１２】上記のような構成を有する実施例１の磁性
流体利用の減衰力調整装置Ａにおいては、磁束制御装置
７を通して二つの電磁石５Ａ，５Ｂのコイルに通電電流
を流すことによって、磁気回路６に磁束が発生され、こ
のとき、二つの電磁石５Ａ，５Ｂの同極が対向している
磁気回路部分６ａでは磁束が高密度状態に収束され、こ
の収束された磁束によりカプセル状磁性流体４の粘度が
増減変化されることになる。したがって、二つの電磁石
５Ａ，５Ｂへの通電電流を磁束制御装置７を介してコン
トロールして磁気回路６及び磁気回路部分６ａに発生さ
れる磁束の大きさを調整することによって、カプセル状
磁性流体４の粘度が少ない消費電力のもとで急速に、か
つ、大きく増減変化され、二つの環状部材１，２の軸芯
ａ−ｂ方向への相対移動による減衰力の可変範囲を広く
確保することが可能である。

【００１３】図２は本発明に係る磁性流体利用の減衰力
調整装置の実施例２を示す原理構成図であり、磁性体材
料から作製された内外二つの環状部材１，２及び１´，
２´を軸芯方向で二段に形成し、これら各段の内側の環
状部材１，１´の外周面と外側の環状部材２，２´の内
周面との対向面間にそれぞれ周囲がシール材３，３´で
密封状態に包囲されてカプセル状体に構成された磁性流
体４，４´を環状形に介在させるとともに、各段の内外
二つの環状部材１，１´、２，２´及びカプセル状磁性
流体４，４´の軸芯方向両側にそれぞれ、環状形の二つ
の電磁石５Ａ，５Ｂ及び５Ｂ，５Ｃを同極（ＮとＮ及び
ＳとＳ）が対向する状態に配置し、これら電磁石５Ａ，
５Ｂ，５Ｃは外側の環状部材２，２´に固定保持する一
方、内側の環状部材１，１´には、三つの電磁石５Ａ，
５Ｂ，５Ｃの中心部を貫通する磁性体材料製の芯部材８
が一連一体に連設されている。

【００１４】以上の構成によって、各段それぞれにおけ
る二つの電磁石５Ａ，５Ｂ及び５Ｂ，５Ｃと磁性体材料
製の内外二つの環状部材１，２及び１´，２´と芯部材
８とにより二つの電磁石５Ａ，５Ｂ及び５Ｂ，５Ｃの対
向極を一部とする磁気回路６，６´が二段に形成され、
各段の磁気回路６，６´のうち二つの電磁石５Ａ，５Ｂ
及び５Ｂ，５Ｃの対向極間の磁気回路部分６ａ，６ａ´
にカプセル状磁性流体４，４´が介在される実施例２の
磁性流体利用の減衰力調整装置Ａにおいて、三つの電磁
石５Ａ，５Ｂ，５Ｃへの通電電流を磁束制御装置７を介
してコントロールして磁気回路６，６´及び磁気回路部
分６ａ，６ａ´に発生される磁束の大きさを調整するこ
とによって、カプセル状磁性流体４，４´の粘度を少な
い消費電力のもとで急速に、かつ、大きく増減変化させ
て、内側環状部材１，１´と外側環状部材２，２´及び
芯部材８との軸芯ａ−ｂ方向への相対相対移動による減
衰力の可変範囲を広く確保することが可能である。

【００１５】図３は本発明に係る磁性流体利用の減衰力
調整装置の実施例３を示す原理構成図であり、外側の部
材２を磁性体材料より筒状体に形成する一方、内側の部
材１を上記筒状外側部材２内に軸芯方向に摺動可能に嵌
装される磁性体材料製のピストン状体に形成し、このピ
ストン状内側部材１に形成した上下二段の凹部１ａ，１
ａ内に二つの電磁石５Ａ，５Ｂを同極が対向する状態で
収納配置して固定するとともに、筒状外側部材２の内周
面とピストン状内側部材１の外周面との間に磁性流体４
を環状形に介在させたものである。

【００１６】上記のような構成を有する実施例３の磁性
流体利用の減衰力調整装置Ｂにおいては、磁束制御装置
７を通して二つの電磁石５Ａ，５Ｂのコイルに通電電流
を流すことによって、磁気回路６，６に磁束が発生さ
れ、このとき、二つの電磁石５Ａ，５Ｂの同極が対向し
ている磁気回路部分６ａ，６ａでは磁束が高密度状態に
収束される。したがって、二つの電磁石５Ａ，５Ｂへの
通電電流を磁束制御装置７を介してコントロールして磁
気回路６，６に発生される磁束の大きさを調整すること
によって、カプセル状磁性流体４の粘度を少ない消費電
力のもとで急速に、かつ、大きく増減変化させて、ピス
トン状内側部材１と筒状外側部材２との軸芯ａ−ｂ方向
への相対移動による減衰力可変範囲を広く確保すること
が可能である。

【００１７】図４は上記実施例１に示したような原理構
成の磁性流体利用の減衰力調整装置Ａを、自動車用エン
ジンを車体に弾性支持させて振動を吸収し減衰する液体
封入式マウントにおける振動吸収力調整装置に適用した
場合の縦断面構造である。ここで適用対象となる液体封
入式マウントＭは、振動発生源側に取付け可能な部材１
０と振動受部側に取付け可能な筒状部材１１とを円錐状
弾性ゴム１２を介して連結してなる中空状本体ボディ１
３内に、その内部空間を仕切って主，副二つの液室１
４，１５を形成するように弾性変位可能な可動壁１６を
水平姿勢に張設し、振動付加時の弾性ゴム１２の変形に
伴い圧縮される主液室１４の封入液体の一部を制限流路
１７を通して副液室１５側に流動させることと、可動壁
１６を弾性変位させることとにより主液室１４内の液圧
変動を吸収するように構成されたものである。

【００１８】上記のごとき基本構成を有する液体封入式
マウントＭにおける中空状本体ボディ１３の筒状部材１
１に減衰力調整装置Ａの一方（外側）の部材２が連結さ
れ、かつ、可動壁１６の周囲を支持する環状部材が他方
（内側）の部材１とされ、これら内外の部材１，２の対
向面間に上述したカプセル状の磁性流体４を介在させる
とともに、筒状部材１１側に二つの電磁石５Ａ，５Ｂを
同極対向状態に配置して固定保持させたものである。

【００１９】このように構成された液体封入式マウント
Ｍによれば、低周波領域の振動が作用する条件下では磁
性流体４の粘度を最大にして可動壁１６を固定し、振動
付加時の弾性ゴム１２の変形に伴い圧縮される主液室１
４の封入液体の一部を制限流路１７を通して副液室１５
側に流動させるという封入液体の制限流動により本来の
高い減衰性能を確保しつつ、高周波領域の振動が作用す
る条件下では二つの電磁石５Ａ，５Ｂへの通電電流をコ
ントロールし磁気回路６及び磁気回路部分６ａに発生さ
れる磁束の大きさを調整してカプセル状磁性流体４の粘
度を増減変化させることによって、可動壁１６の剛性を
変化させて広い高周波領域での振動に対しても十分な減
衰効果を発揮させることが可能となる。

【００２０】図５は上記実施例３に示したような原理構
成の磁性流体利用の減衰力調整装置をダンパーの減衰力
調整装置に適用した場合の縦断面構造である。ここで適
用対象となるダンパーＤは、磁性流体４を充填した筒状
ケーシング２０内にその軸線方向に相対移動可能にピス
トン２１を嵌合保持させて構成されたものであり、この
ようなダンパーＤにおける筒状ケーシング２０を減衰力
調整装置Ｂの一方（外側）の部材２とし、かつ、ピスト
ン２１を他方（内側）の部材１とし、かつ、ピストン２
１に二つの電磁石５Ａ，５Ｂを同極対向状態に配置して
固定保持させるべく適用したものである。

【００２１】このように構成されたダンパーＤによれ
ば、二つの電磁石５Ａ，５Ｂへの通電電流をコントロー
ルして磁性流体４に付与する磁束の大きさを変化させ、
磁性流体４の粘度を増減変化させることにより、ピスト
ン２１（１）の移動抵抗を変化させて減衰力を広い範囲
にわたり可変にして、十分なダンパー効果を発揮させる
ことが可能となる。

【００２２】なお、本発明における磁性流体としては、
磁束の大きさによって粘度が変化するものであればよい
が、特に、高濃度の懸濁液中に１〜１０μｍ程度の粒子
径をもつ強磁性金属微粒子を分散させてなるビンガム流
体で、−４０〜１５０℃の作動温度域を有し磁束の大き
さによって粘度が変化する磁気粘性流体あるいは磁気流
動学的流体と呼ばれるＭＲ流体を使用することが望まし
い。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、二つの
電磁石をそれらの同極が対向する状態に配置してその対
向極間に形成される磁気回路の一部分に磁性流体を介在
させることにより、少ない消費電力のもとで磁性流体の
介在領域に磁束を高密度に収束させて磁性流体の粘度を
大きく増減変化させることができる。したがって、二つ
の電磁石を用いるものの、それら各電磁石の出力は小さ
いものでよく、かつ、大型の磁気回路を用いる必要もな
いので、装置全体を小型、軽量で、かつ、消費電力の軽
減を図りつつ、減衰力の可変範囲を十分に広く確保する
ことができるという効果を奏し、各種タンパーの減衰力
調整装置や液体封入式マウントの振動吸収調整装置等の
ように、軽量小型で、かつ、広範囲の振動吸収性能が望
まれる装置として有効に利用することができる。

【００２４】特に、請求項２に記載のようなカプセル状
の磁性流体を使用することにより、装置の一層の軽量、
小型化とともに磁性流体を高密度磁束で効率よく粘度変
化させて減衰力調整性能の一層の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁性流体利用の減衰力調整装置の
実施例１を示す原理構成図である。

【図２】本発明に係る磁性流体利用の減衰力調整装置の
実施例２を示す原理構成図である。

【図３】本発明に係る磁性流体利用の減衰力調整装置の
実施例３を示す原理構成図である。

【図４】実施例１に示した原理構成の磁性流体利用の減
衰力調整装置を液体封入式マウントにおける振動吸収力
調整装置に適用した場合の縦断面構造図である。

【図５】実施例３に示した原理構成の磁性流体利用の減
衰力調整装置をダンパーにおける減衰力調整装置に適用
した場合の縦断面構造図である。

【符号の説明】

１，１´ 一方（内側）の部材 ２，２´ 他方（外側）の部材 ３ シール材 ４，４´ 磁性流体 ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ 電磁石 ６，６´ 磁気回路 ６ａ，６ａ´ 磁気回路部分 ７ 磁束制御装置 １３ 中空本体ボディ １４ 主室 １５ 副室 １６ 可動壁 ２０ 筒状ケーシング ２１ ピストン Ｍ 液体封入式マウント Ｄ ダンパー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥 岳史 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目17番18号 東洋ゴム工業株式会社内 (72)発明者 岡本 修一 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目17番18号 東洋ゴム工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3J047 AA03 AA15 AB05 CA03 CA16 CD02 DA01 FA02 3J048 AA06 AB07 AB08 AC04 BE05 CB11 EA38 3J069 AA50 CC09 CC13 DD25 EE35 EE63

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対移動可能な二つの部材のうち一方の
   部材に同極が対向する状態に配置して固定保持された少
   なくとも二つの電磁石と、二つの電磁石の対向極間を一
   部とする磁気回路を形成するように上記二つの部材側そ
   れぞれに設けられた磁性体と、上記磁気回路中で少なく
   とも二つの電磁石の対向極間の磁気回路部分に介在され
   て磁束の大きさにより粘度が変化する磁性流体と、上記
   二つの電磁石の磁力を変化させて磁気回路の磁束の大き
   さを調整する磁束制御装置とを備えていることを特徴と
   する磁性流体利用の減衰力調整装置。
2. 【請求項２】 上記磁性流体は、その全周囲がシール材
   で密封状に包囲されたカプセル状体に構成されている請
   求項１に記載の磁性流体利用の減衰力調整装置。
3. 【請求項３】 対象とする装置は、磁性流体を充填した
   筒状ケーシングを一方の部材とし、この筒状ケーシング
   内にその筒軸線方向に相対移動可能に嵌合保持されたピ
   ストンを他方の部材として構成されるダンパーの減衰力
   調整装置である請求項１に記載の磁性流体利用の減衰力
   調整装置。
4. 【請求項４】 対象とする装置は、その内部が可動壁を
   介して主，副二つの液室に仕切られている中空状本体ボ
   ディを一方の部材とし、可動壁を中空状本体ボディに支
   持する支持部材を他方の部材として、振動付加時の可動
   壁の変位に伴い主液室内の封入液体の一部を副液室側に
   流動させて主液室内の液圧変動を吸収するように構成さ
   れる液体封入式マウントの振動吸収力調整装置である請
   求項１または２に記載の磁性流体利用の減衰力調整装
   置。