JP2002501591A - 磁気粒子ダンパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２つの相対的に可動な部材間の運動を減衰させるための磁気粒子ダンパ装置が提供されている。このダンパ装置は、相対的可動部材のうちの１つに各々取付けることのできる第１及び第２の導体部分を含む。導体部分は、一定量の磁気粒子で満たされた間隙を間に有する対峙した表面を伴って配置される。磁気要素が導体部分の１つに取付けられ、これは、間隙を横断して磁気粒子の中を流れるように、導体部分の比較的透磁性のある領域と比較的非透磁性の領域によって構成される磁束通路に実質的に限定される磁束を生成する。磁束は磁束通路に沿って磁気粒子が互いに及び導体部分の対峙表面に付着するようにし、前記可動部材間の相対的運動に対抗する力を生成し、導体部分が互いとの関係において移動するときエネルギーを散逸させる。

Description

【発明の詳細な説明】 磁気粒子ダンパ装置 発明の技術分野 本発明は、相対的に可動な部分を有する機械システム内でエネルギーを散逸さ せるためのダンパ装置に関する。１つの態様においては、本発明は、乾燥磁気粒 子の互いに対する及び相対的に移動する磁気部材に対する磁気付着を通してエネ ルギーを散逸させる減衰装置に関する。 発明の背景 ダンパは、相対的に可動な部分をもつ機械的システムの中でエネルギーを散逸 させるためのハードウェアデバイスである。ダンパは、可動部分の相対的運動に 対抗する力を提供する。一般に遭遇する減衰装置の例としては、車のショックア ブソーバ及びヘリコプタのロータシステム内のリードーラグダンパがある。 当該技術分野においては、固体材料のこすり又は変形を通してエネルギーを散 逸させる摩擦ダンパ及びエラストマダンパ、及びオリフィスを通して流体を圧送 することによってエネルギーを散逸させる空気圧及び油圧式ダンパを含め、さま ざまな減衰装置が知られている。油圧型ダンパの最近の変形形態では、油又はゲ ルといった担体流体の中に懸濁する磁気粒子を含む磁気レオロジー（ＭＲ）流体 が利用されている。これらのＭＲ流体は、磁場の存在下で見かけの粘度の変化を 受ける。ＭＲ流体ダンパの例は、米国特許第５,２７７,２８１号；５,２８４,３ ３０号：５,３８２,３７３号；５,３９８,９１７号及び５,４９２,３１２号の中 で開示されている。ＭＲ流体ダンパは、例えば電磁石のコイルを通る電流を変更 することによって磁場の強度を変更することで、作動油の見かけの粘度ひいては デバイスの減衰特性を変化させる能力をもつ。 ＭＲ流体ダンパは減衰特性の電気的調整を可能にする一方で、以下のような欠 点をもつ。すなわち、まず第１に、ＭＲダンパの流体構成要素は、密封されたキ ャビティの無欠性が維持されない場合、デバイスから漏出し、ダンパの性能を劣 化させ、場合によってはその他のシステム構成要素を研磨性流体で汚染させる可 能性がある。第２に、ＭＲ流体の磁気粒子成分は、経時的に又は高いＧ力、すな わち、約１０Ｇ以上の力にさらされたとき、流体成分から「沈降」することにな る。第３に、ＭＲ流体の流体成分は一般に温度の関数として粘度を変え、成分が 高温動作中の５５℃から北極条件下で格納されたときの−４５℃に至る温度範囲 にさらされうるような航空機の利用分野で遭遇する可能性のあるものといった極 端な温度では凍結又は蒸発さえし得る。第４に、ＭＲ流体は、担体流体内に含有 されている小さな粒子が原因で研磨性がきわめて高い。この研磨性品質は、ダン パ動作中にＭＲ流体を圧送するときに通るオリフィスを侵食する傾向をもち、同 様にダイナミックシール又はその他の滑動表面をも侵食することになる。 回転する部材間で力を伝送するために乾燥磁気粒子の付着性を利用するデバイ スも知られている。本出願においては、粒子は、それらが液体又はゲル媒質中に 懸濁又は浸漬されていない場合に、「乾燥」状態にあるとみなされる。このよう なデバイスの例としては、周知の磁気粒子クラッチ及び磁気粒子ブレーキがある 。磁気粒子クラッチは、標準的には、磁気ディスクに連結された第１の回転（入 力）シャフトともう１つの磁気ディスクに連結された第２の回転（出力）シャフ トで構成されている。これらのディスクは、その間に小さな間隙を有し、この間 隙は細かく分割された磁性粉末で満たされている。両方のディスク及び間隙は、 同じく磁気コイルも収納する磁気ハウジング内に収納される。電流がコイルを通 った時点で、これは間隙及び２枚の磁気ディスク内に磁場を樹立する。この磁場 は、磁気粒子を互いに及び隣接するディスクに付着させ、２つの回転シャフト間 にトルクが伝達されるように２枚のディスク間の間隙に橋かけする鎖を形成させ る。磁気粒子ブレーキは、出力シャフトが回転しない「大地」に取付けられてい るか又は「大地に取付けられた」ハウジングの一部分により置換されているとい う点を除いて類似である。永久磁石又は電磁石のいずれかにより磁場が生成され る磁気粒子クラッチ及びブレーキが知られている。永久磁石が使用される場合、 クラッチは、回転する入力シャフトと出力シャフトの間で、最大「スリップ」ト ルクが達成されるまでトルクを伝達し、この時点で、入力シャフトは出力シャフ トとの関係においてスリップを開始するが、クラッチはシャフト間においてスリ ップトルク値でトルクを伝達し続けることになる。磁気粒子クラッチの磁場が電 磁石によって提供される場合には、電磁石のコイルを通る電流をオンオフ切換え することにより間欠的に作用するクラッチを得ることが可能であり、あるいは、 コイルを通る電流を変動させることによってトルク伝達のスリップ値を変動させ ることのできる磁気クラッチを得ることが可能である。しかしながら、永久磁石 、電磁石又はそれらの組合せのいずれを使用するにせよ、磁気粒子クラッチはつ ねに、回転するシャフト間でトルクを伝達するか又はシャフト間の回転を可能に することによりシステムを通して伝達される最大トルクを制限するために用いら れてきた。 発明の概要 本発明の１つの態様においては、２つの相対的に可動な部材の間の運動を減衰 させるための磁気粒子ダンパ装置が提供されている。このダンパ装置は、相対的 に可動な部材のうちの１つに各々取りつけられた第１及び第２の導体部分を含ん で成る。導体部分は、一定量の乾燥磁気粒子で満たされた間隙を間に有する対峙 表面を伴って配置されている。本出願において、磁気粒子という語は、特にこと わりのない限り乾燥磁気粒子を意味する。磁気要素が導体部分の１つに取り付け られ、これは、間隙を横断して磁気粒子の中を流れるために、導体部分の比較的 透磁性のある領域と比較的非透磁性の領域によって構成される磁束通路に実質的 に限定される磁束を生成する。磁場は、磁束通路に沿って磁気粒子が互いに及び 導体部分の対峙表面に付着するようにし、導体部分間の相対的運動に対抗する力 を生成し、かくして導体部分が互いとの関係において移動するときエネルギーを 散逸させる。環状及びトロイド状の磁束通路をもつもの及び多数の間隙を有する ものを含め、このような磁気粒子ダンパの多数の実施形態が記述されている。減 衰部材と直列、並列及び直列−並列式に接続されたバネ要素を有する減衰装置の 付加的な実施形態が提供されている。 本発明のもう１つの態様においては、ヘリコプタローターアセンブリが提供さ れている。ロータアセンブリは、回転するヨーク部材、翼部材及び磁気粒子ダン パを含んで成る。翼部材は、ヨーク部材に連結され、各部材は、ダンパ取付け部 分を有し、これら２つのダンパ取付け部分は互いから離隔されている。翼部材は 、ダンパ取付け部分の間で一定範囲の距離を構成するためヨーク部材との関係に おいて可動である。前述のとおりのものである磁気粒子ダンパは、ヨーク部材の ダンパ取付け部分に取付けられた第１の導体部分及び翼部材のダンパ取付け部分 に取付けられた第２の導体部分を有する。ロータアセンブリのヨーク部材と翼部 材 の間のリードタグ方向の振動はこうして、磁気粒子ダンパによって減衰される。 本発明のもう１つの態様においては、自動車のサスペンションシステムが提供 されている。サスペンションシステムは、自動車のシャーシとこのシャーシに対 して並進運動するホイールハブの間に連結された磁気粒子ダンパを含んで成る。 自動車のシャーシとホイールハブの間の相対的運動は、こうして磁気粒子ダンパ によって減衰される。この実施形態の磁気粒子ダンパは、永久磁石、電磁石又は その両方の組合せを内含することができる。サスペンションシステムは同様に、 バネ及び従来の流体オリフィスタイプのショックアブソーバも内含できる。本発 明のその他の特徴、利点及び特性は、以下の図面及び詳細説明を考慮に入れた時 点で明らかになることだろう。 図面の詳細な説明 図１は、本発明に従った磁気粒子減衰装置の第１の実施形態の部分断面側面図 である。 図２Ａは、図１の２Ａ−２Ａ線からの図１の減衰装置の部分端面図である。 図２Ｂは、磁気粒子の減衰装置の一変形形態の、図２Ａと類似した部分端面図 である。 図３Ａは、本発明に従った磁気粒子減衰装置のもう１つの実施形態の部分断面 側面図である。 図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線からの図３Ａの減衰装置の断面図である。 図４は、多数の間隙をもつ磁気粒子減衰装置のさらにもう１つの実施形態の部 分断面側面図である。 図５Ａは、固定周波数で恒常な振幅の正弦振動運動で駆動された理論上の「完 全」摩擦ダンパの力対変位特性を示すグラフである。 図５Ｂは、理論上「純粋な」粘性ダンパについての、図５Ａに類似した力対変 位の関係のグラフである。 図５Ｃは、運動の振幅がスリップ力より低いＭＰＯ上の力に対応している固定 した周波数での恒常な振幅の正弦振動運動で共に駆動されている、先行技術に従 ったエラストマダンパ及び本発明の一実施形態に従った磁気粒子ダンパについて の実際の力対変位特性を示すグラフである。 図５Ｄは、運動の振幅が、スリップ力に近づく磁気粒子ダンパ上の力に対応す る、図５Ｃに類似した実際の力対変位の関係のもう１つのグラフ対を示す。 図５Ｅは、運動の振幅が、磁気粒子ダンパのスリップ力に対応する運動を上回 る、図５Ｃに類似した実際の力対変位の関係のさらにもう１つのグラフ対を示す 。 図６Ａは、本発明のダンパのみの実施形態の概略図である。 図６Ｂは、バネ要素と並列に連結された磁気粒子ダンパを含む本発明のもう１ つの実施形態の、図６Ａに類似した概略図である。 図６Ｃは、バネ要素と直列に連結された磁気粒子ダンパを含む本発明のさらな る実施形態の図６Ａに類似した概略図である。 図６Ｄは、多数のバネ要素と直列及び並列に連結された磁気粒子ダンパを含む 本発明のさらにもう１つの実施形態の、図６Ａに類似した概略図である。 図７Ａは、本発明の一実施形態に従った磁気粒子ダンパ及び先行技術に従った エラストマダンパについての、ダンパ効率とピーク間振動変位の関係を示すグラ フである。 図７Ｂは、本発明の一実施形態に従った磁気粒子ダンパ及び先行技術に従った エラストマダンパについてのピーク間振動変位で除した１振動サイクルあたりの 散逸エネルギーとピーク間振動変位の関係を示すグラフである。 図８Ａは、本発明のもう１つの態様に従ったヘリコプターロータアセンブリの 第１の実施形態の平面図である。 図８Ｂは、ヘリコプタロータアセンブリの変形実施形態の平面図である。 図９は、本発明のさらにもう１つの形態に従った自動車サスペンションシステ ムの概略図である。 詳細な説明 ここで一般に図１、２Ａ及び２Ｂそして特に図１を参照すると、全体的に矢印 ２５で示された方向に移動するそれぞれ第１及び第２の相対的可動部材２２及び ２４（鎖線で示す）の間の運動を減衰させるために、磁気粒子ダンパ装置２０が 提供されている。ダンパ装置２０は、可動部材２２、２４のうちの１つに取付け ることのできる第１の導体部分２６を含んでいる。図１に示されている実施形態 においては、第１の導体部分２６はさらに第１の可動部材２２に取付け可能な連 結用ロッド２７を含んでいるが、第１の導体部分２６を一方の可動部材に取付け 可能にするためには、当該技術分野において既知の数多くの異なる連結用構造を 使用することができるということは直ちに明白となろう。第１のコネクタ部材２ ６は、磁束通路の第１の部分（全体として矢印２９ａにより表わされている）を 形成する透磁性部分２８を有する。 磁気粒子ダンパ装置２０はさらに、第１及び第２の可動剖材２２、２４のうち のもう一方のものに取付け可能であり、かつ第１の導体部分２６から離隔して置 かれその間に間隙を構成している第２の導体部分３０も含んで成る。図１に示さ れている実施形態においては、第２の導体部分３０はさらに、第２の可動部材２ ４に取付けるための連結用ロッド３１を含むが、第２の導体部分３０を一方の可 動部材に取付け可能にするためには、当該技術分野において既知のその他の連結 用構造を使用することができるということは、直ちにわかるだろう。第２の導体 部分３０は、磁束通路の第２の部分（全体として矢印２９ｂにより表わされてい る）を形成する透磁性部分３４を有する。第１及び第２の導体部分の透磁性剖分 ２８、３４は、標準的には、周囲の材料との関係において相対的に高い透磁率を もつ材料の使用を通して形成されている。第１及び第２の導体部分２６、３０の 透磁性部分２８、３４は、磁束が導体部分に入るか又はそこから離れる磁束終端 領域３６、３８をそれぞれ内含している。磁束終端領域の位置は、当該技術分野 において知られているように、透磁性部分２８、３０の幾何形状によって支配さ れる。第１及び第２の導体部分２６及び３０の磁束終端領域３６、３８は、間隙 ３２を横断して互いに対峙している。磁気粒子ダンパ装置２０は、さらに、第１ 及び第２の導体部分２６及び３０の間の間隙３２の中に配置された一定量の乾燥 磁気粒子４０ａ及び４０ｂを含む。本出願では、「磁気(磁性)」という語は、磁 化されているか又は磁化される能力をもつ材料のことを意味しているという点に 留意されたい。このようにして磁気粒子４０ａ及び４０ｂは、外部磁場から隔離 されたとき磁場を生成してもしなくてもよい。第１及び第２の導体部分の磁束終 端領域３６及び３８の間に位置設定された磁気粒子の部分（４０ａで表わされて いる）は、磁束通路の第３の部分（全体として矢印２９ｃで表わされている）を 形成する。磁束終端領域３６、３８から離れた磁気粒子の残りの部分（４０ｂと して示されている）は、一般に磁束通路の一部を形成せず、むしろ磁束終端領域 の間の粒子の供給を補充するのに利用可能な磁気粒子のタンクを形成する。磁気 粒子ダンパ装置２０はさらに、第１及び第２の導体部分のうちの１つの透磁性部 分に固定的に取付けられた磁気要素４２を含む。図１に示された実施形態におい ては、磁気要素４２は、第１の導体部分２６の透磁性部分２８に取付けられてい るが、本発明の範囲内のその他の構成も直ちに明らかになることだろう。磁気要 素４２は磁場（図示せず）を生成し、磁場は、矢印２９ａ、２９ｂ及び２９ｃに より示された磁束通路に大部分が適合することになる。いくつかの実施形態にお いては、導体部分２６、３０はさらに、磁場が大部分望ましい磁束通路に限定さ れていることを保証するため、さらに相対的に非透磁性の部分を含むことができ る。図１に示された実施形態においては、磁束通路が導体部分２６を通して「短 絡する」のを防ぐため磁気要素４２に隣接して非透磁性部分４３が位置づけされ ている。この磁束通路（４０ａとして示されている）に沿った磁気粒子は、磁気 要素４２の磁場による影響を受けて、隣接する磁気粒子及び第１及び第２の導体 部分２６、３０に付着し、このようにして可動部材２２、２４の相対的移動に対 抗する力をひき起こし、第１及び第２の可動部材２２、２４が互いとの関係にお いて移動するときエネルギーを散逸させる。この説明に拘束されることなく、間 隙内の磁束は、互いに及び導体部分の対峙表面に対して付着する相互連結された 粒子の格子又は鎖を磁気粒子に形成させるものと考えられている。導体部分の間 の相対的動作は、磁気粒子格子を変形させる。いくつかの鎖又は格子の一部分は 、ほんのわずかな相対的運動があった時点でさえ、破断し再形成し始める。こう して、相対的運動とは反対の方向に力が生み出され、このように移動が発生した 時点でエネルギーが散逸される。相対的運動が続くにつれて、この結合は、それ が間隙全体にわたり破断され再形成するまで、より一層多くの間隙全体にわたり 破断され再形成することになる。間隙領域全体を結合の破断と再形成に関与させ るのに充分な大きさの運動については、移動する部品の間でスリップ力としても 知られる限界力が認識される。ひとたびこのスリップ力に達したならば、抵抗力 はそれ以上増大しない。その代りに、さらなる連続的運動は同じ抵抗力、すなわ ちほぼスリップ力規模の抵抗力を生成する。相対的運動が停止した時点で、鎖又 は 格子は再度整列し、抵抗力はゼロまで降下する。相対的運動が同じ方向か又は反 対方向のいずれかで開始した時点で、プロセスは反復する。抵抗力は、基本的に 、非ゼロ速度が存在するときに提供される。テストから、スリップ力に達するの に必要とされる相対的運動の規模が非常に小さいことがわかった。この運動の実 際の規模は、特定の設計パラメータの一関数となるが、標準的にはピーク間でお よそ０.０１インチである。従って、減衰効率は、小さな変位については非常に 高いが、スリップ力値を超えると、変位が増大するにつれてより緩慢に増大する 。 数多くの設計状況において、小さな変位に対する高い減衰が望ましい。同様に 、数多くの従来の減衰デバイスは、大きな変位で提供される減衰に比べて低い減 衰を小さな変位について提供する。本発明による磁気粒子ダンパは、非常に小さ な変位について、必要とされている高い減衰を提供し、こうしてこのような状況 にある従来の減衰デバイスに置換わるか又はそれを補足することができる。 さらに図１を参照すると、磁気要素４２は、図示された通りに方向づけされ、 矢印２９ａ、２９ｂ及び２９ｃにより表わされた磁束通路に大方適合する磁場を 生成するそれぞれ北磁極及び南磁極４４及び４６を有する永久磁石である。しか しながら、本発明の磁気要素として、電磁石、電磁石と永久磁石の組合せを使用 することもできるということは直ちにわかるだろう。電磁石の使用は、当該技術 分野において知られているとおり、磁束密度の変動を可能にする。ダンパの間隙 領域内の磁束密度の変化は、間隙内の磁気粒子間の磁気引力に対応した変位を生 み出し、こうして磁気粒子ダンパのエネルギー散逸（すなわち減衰力）を変化さ せることになる。したがって、本発明は、システム又はシステム入力の変更に整 合するべく迅速に変更可能な減衰力をもつ「能動的」又は「ダイナミック」ダン パを必要とするシステムにおいて使用可能である。本発明の範囲内にとどまりな がら、磁束通路の望ましい形状に応じて、永久磁石の極の方向性又は電磁石の巻 線の方向性を、図１に示されたものから変更することができる、ということがさ らにわかるだろう。 本発明のすべての実施形態において、第１及び第２の導体部分２６、３０の間 の間隙３２を、間に磁束が存在することによりひき起こされる導体部分間の磁気 引力の存在下で維持することが望まれる。一部の実施形態においては、可動部材 ２２、２４の相対的心合せ及び可動部材と導体部分２６、３０の間の連結の剛性 により、間隙３２を維持することが可能である。図１に示されているようなその 他の実施形態においては、磁気粒子ダンパ２０はさらに、間の間隙９２を維持す るべく第１及び第２の導体部分２６、３０の間で連結されたフレーム４８を含む ことができる。 磁気粒子ダンパの独特の特性を提供するためには間隙を維持しなければならな いものの、数多くの利用分野において、ダンパの正常な動作中に間隙高さすなわ ち導体部分間の垂直方向距離が変動する確率が高い。例えば、ヘリコプタのリー ド−ラグダンパにおける間隙高さは、ダンパが平面外振動力を受けるにつれて変 動しうる。しかしながら、磁気粒子ダンパのもつもう１つの利点は、間隙を通し て同じ磁束密度が維持されるかぎりにおいて、減衰の多大な変化が全く生み出さ れることなく間隙高さが変動できるということにある。さらに、磁気粒子クラッ チ内の磁気粒子の性能は、幾分かの間隙が維持されるかぎり、導体のいかなる摩 耗も事実上発生しないことを示している。過度の負荷又は偏向を通してデバイス の間隙がゼロまでつまり間隙のない状態まで減少した場合、それでもデバイスは 、導体部分が互いにこすり合うにつれて摩擦減衰を提供することになる。このよ うな摩擦減衰は磁気粒子減衰とは異なる特性を有し、導体部分上の摩耗を結果と してもたらすものの、ヘリコプタのリード−ラグダンパの場合のように、ある形 の減衰がつねに必要とされる場合に、安全な故障モードを提供する。これとは対 照的に、従来の流体ダンパがその流体を喪失した場合、それは、ほとんど全く減 衰を提供しなくなる。 図１に示されている実施形態においては、第１及び第２の導体２６、３０は、 さらに、連結用ロッド２７、３１に沿ってフレーム４８内に形成された通路５４ と連動して第１及び第２の導体部分２６、３０の心合せを維持しその間の間隙３ ２を維持するそれぞれの心合せ用ロッド５０、５２を含む。当該技術分野におい て知られている、フレーム４８用のその他の構造の使用も本発明の範囲内に入る ということは直ちに明らかになることだろう。図１に示されている実施形態にお いては、フレーム部材４８と連結用ロッド２７、３１及び心合せ用ロッド５０、 ５２の間の相互作用は、第１及び第２の導体部分２６、３０の間の相対的移動を 実質的に並進的な運動に制限する。すなわち導体部分は互いとの関係において回 転しない。 ここで図２Ａを参照すると、図１の２Ａ−２Ａ線に沿って磁気粒子ダンパ２０ の端面図が示されている。図２Ａでは、導体部分２６、３０は、間隙３２が導体 部分間で維持されるような形でフレーム４８の類似の形をした通路５４内の連結 用ロッド２７と心合せ用ロッド５２の相互作用により矢印２５（図１に最も良く 示されている）の方向への相対的運動に制限されていることが示されている。図 ２Ｂは、導体部分２６、３０間の間隙３２を維持しながら二次元並進運動を可能 にするよう、互いとの関係において矢印５６により示されている方向ならびに矢 印２５に示されている方向（図１を見ると最もよくわかる）に連結用ロッド２７ 及び心合せ用ロッド５２が移動できるように、フレーム４８内の通路５４が適合 されているような、本発明の一変形形態を示している。 再び図１を参照すると、数多くの作動条件下で、磁気粒子ダンパ２０、そして 特に磁気粒子４０自体を外部環境から保護することが望ましくなる。このような 場合、磁気粒子ダンパ２０はさらに、間隙３２及び磁気粒子４０を含む内部キャ ビティ６２を構成する壁６０をもつハウジング５８を含むことができる。壁６０ は、可動部材２２、２４に対する導体部分２６、３０の取付けを可能にし、導体 部分間の相対的運動を可能にするように適合されている。図１に示されている実 施形態では、ハウジング５８の壁６０は、フレーム４８、導体部分２６、３０； 間隙３２及び磁気粒子４０をとり囲み、このようにしてこれらの要素すべてを外 部環境から保護する。同様に、図示された実施形態においては、フレーム４８が ハウジング５８から分離しているものの、フレームとハウジングが単一の構造の 形に組合されている実施形態も本発明の範囲内に入るということにも留意された い。 いくつかの理由から、磁気粒子ダンパ２０が外部環境に対して密封されている ことが好まれる。まず第１にダンパ内への環境中の水分の流入を制限することが 望ましい。水分は、磁気粒子４０又は導体部分２６及び３０のために用いること のできるいくつかの磁気材料に対し腐食性をもつ可能性がある。しかしながら、 水分に起因して腐食しない磁気材料が利用される場合でも、水分は磁気粒子内で 凍結し、その自由な運動を妨げ、こうしてダンパの有効性を損う可能性があるこ とから、水分を制御することがなお望まれる。第２に、磁気粒子は、装置内に進 入し内部の要素を攻撃又は腐食するか又はその他の形で正常な動作を妨害する油 、溶剤又はその他の物質で汚染された状態になる可能性がある。第３に、ダンパ を密封することにより、ダンパ装置内からの磁気粒子の喪失が妨げられる。一部 の実施形態においては、導体部分２６、３０又は連結用ロッド２７、３１といっ たそれらのそれぞれの連結用部材の相対的移動を可能にするため、ハウジング５ ８の壁６０の上に、滑りシールを使用することができる。磁気粒子が漏出して周 囲の構成要素を汚染しないようにするため、図１に示されているような好ましい 実施形態においては、ハウジング５８はさらに、壁６０と、内部キャビティ６２ から壁６０の中を通る導体部分２６、３０の各々との間に固着されたエラストマ シール６４を含んでいる。図１に示された実施形態においては、エラストマシー ル６４は、連結用ロッドとの関係におけるエラストマシールのスリップを防ぐた め、連結用ロッド内に形成された溝６６において導体部分２６、３０の連結用ロ ッド２７、３１に固着されている。この実施形態においては、ハウジング５８の エラストマシール６４及び壁６０の可とう性は、内部キャビティ６２が外部環境 から隔離された状態にどどまっている一方で、導体部分２６及び３０の間の相対 的移動を可能にしている。 数多くの作動条件下で、水分及びその他の汚染物質がダンパ装置内に入りその 中の磁気粒子に影響を及ぼすことがなかったことを保証するため、ハウジングの 無欠性を監視することが好ましい。例えば、図１に示されたダンパの内部キャビ ティの中に入る水分は磁気粒子の腐食をひきおこす可能性があり、あるいは、低 温作動の状況下では、水分は氷へと凍結し、こうして導体部分２６、３０間の相 対的移動を妨げ、ダンパ装置の減衰作用を激しく劣化させる可能性がある。ハウ ジングの無欠性を監視するためには、磁気粒子ダンパ２０はさらに、ハウジング ５８の内部キャビティ６２内に収納された加圧ガス（図示せず）及びハウジング ５８の内部キャビティ６２内に配置された圧力変換器７０を含み得る。加圧ガス は、ダンパに予想される正常な作動条件下で非腐食性でかつ非縮合性である当該 技術分野において既知の数多くのガスのうちのいずれを含んでいてもよい。この ようなガスは通常、中でも乾燥空気及び窒素を含むことになる。加圧ガスと圧力 変換器７０が利用される場合、エラストマシール６４又はハウジング５８のその 他の部分の故障は、圧力変換器７０によって測定されかつ変換器端末７２で検出 されるような加圧ガスの圧力の減少によって検出可能である。 水分はハウジング５８内に入り減衰特性を劣化させうる確率の最も高い汚染物 質であることから、ダンパ装置２０はさらに、ハウジング５８の内部キャビティ ６２内に配置された水分検出器７４を含むことができる。水分検出器７４は、前 述のとおり圧力変換器７０の代替物としてか又はこれと組合せた形で使用するこ とができる。水分検出器７４が使用される場合、ハウジング５８の内部キャビテ ィ６２は乾燥ガスで満たされなくてはならないが、ガスは外部環境の周囲圧力に より高い圧力まで加圧される必要はない。水分検出器７４が使用される場合、水 分が内部キャビティ７４に進入するのを許すエラストマシール６４の故障又はハ ウジング５８の無欠性のその他の故障は、水分検出器７４によって測定され水分 検出器端末７６で報告されるとおりの水分の存在によって検出可能となる。 前述のとおり、本発明による磁気粒子減衰装置は、さまざまな形態を有する可 能性がある。ここで図３Ａ及び３Ｂを参照すると、矢印８６により全体的に示さ れている方向で移動するそれぞれ第１及び第２の相対的に可動な部材８２及び８ ４（破線で示されている）の間の減衰運動のための、代替的磁気粒子ダンパ装置 ８０が示されている。前述の実施形態と同様、ダンパ装置８０は、それぞれの第 １及び第２の導体部分８８及び９６、磁気要素８９及び一定量の乾燥磁気粒子１ ０８を含む。第１の導体部分８８は可動部材の１つに取付け可能である。図３Ａ に示されている実施形態においては、第１の導体部分８８は、ピン９１を用いて 第１の可動部材８２に取付け可能な連結用ロッド９０を内含する。第１の導体部 分８８は、磁束通路の第１の部分（全体として矢印９４ａで示されている）を形 成する透磁性部分９２及び、望ましい経路に沿って磁束を実質的に導くのに役立 つ非透磁性部分１０１を有する。第２の導体部分９６は、第２の可動部材８４に 取付け可能であり、間に間隙９８を構成するため第１の導体部分８８から離隔さ れている。 この実施形態においては、第２の導体部分９６は第１の導体部分８８を完全に とり囲み、このようにして導体部分であると同時にフレーム及びハウジングの両 方として機能する。第１の導体部分８８上に形成された心合せ用部材９７は、連 結用ロッド９０及び第２の導体部分９６内に形成された通路９９と連動して導体 部分の間の移動を実質的に長手方向部分に制限し間隙９８を維持する。図３Ａを 再度参照すると、第２の導体部分９６が直接第２の可動部材８４に連結されるこ とがわかるだろう。この連結は、（取外し可能な連結が望まれる場合の）ボルト 又はネジ又は（永続的連結が望まれる場合の）接着剤又は溶接を含む当該記述分 野において既知の任意の数の手段によって行なうことができる。第２の導体部分 ９６は、磁束通路の第２の部分（全体として矢印９４ｂにより示されている）を 形成する透磁性部分１００及び望ましい経路に沿って磁束通路を実質的に導くの に役立つ非透磁性部分１０２を有する。第１及び第２の導体部分８８、９６の透 磁性部分９２、１００はそれぞれ、磁束通路が導体部分に入るか又はそこから離 れる磁束終端領域１０４、１０６を内含する。磁束終端領域の位置は、当該技術 分野において既知の通りの導体部分の透磁性部分９２、１００及び非透磁性部分 １０１、１０２の幾何形状によって支配される。第１及び第２の導体部分の磁束 終端領域１０４、１０５は、間隙９８を横断して互いに対峙する。導体部分の導 電性部分の間の間隙９８の中に、一定量の乾燥磁気粒子１０８が配置されている 。第１及び第２の導体部分の磁束終端領域１０４、１０６の間にある磁気粒子の 部分（１０８ａとして示されている）が、磁束通路の第３の部分（全体として矢 印９４ｃで表わされている）を形成する。 図３Ａ及び３Ｂに示されたこの代替形態においては、磁気要素８９は、その磁 軸（すなわち相対する磁極を連結するライン）が間隙９８のスパン方向寸法に対 し垂直に向けられた状態で、第１の導体部分８８に対しとり付けられている。磁 気要素８９は、間隙９８を横断して第２の導体部分９６の第２の磁束終端領域（ １１０と示されている）と対峙する。磁気要素８９と第２の磁束終端領域１１０ の間の磁気粒子の部分（１０８ｂとして示されている）は、磁束通路の第４の部 分（全体として矢印９４ｄで示されている）を形成する。図３Ａ及び３Ｂを見れ ばわかるように、この実施形態においては、磁束通路９４は一般にトロイド形状 を有する、すなわち、磁束は磁気要素８９（図３Ｂ中記号◎で示されている） を通って軸方向上向きに移行し、その後、第１の導体部分８８の上部部分を通っ て半径方向外向きに、そして次に第１の導体部分８８の外部部分及び磁気粒子の 次に第２の導体部分９６の透磁性部分１００を通って半径方向内向きに、次に磁 気粒子の部分１０８ｂ通って軸方向上向きにそして磁気要素８９の反対側に戻る ように移行する。こで磁束流の「方向」が磁気要素８９の方向性により左右され 、磁束が反対方向に流れた場合でもダンパ８０が同様にうまく機能することにな る、という点に留意されたい。磁気ダンパ８０のためのこのトロイド状磁束通路 形態は、間隙９８中の磁気粒子１０８の有意な分画が磁束通路の中に内含され、 このようにして減衰効果に寄与することから、きわめて効率の高いパッケージを 提供する。 磁気要素８９は磁気粒子１０８と直接接触することが可能であるものの、図３ Ａ及び３Ｂに示されている変形実施形態では、磁気要素８９に固定的に取りつけ られ第２の導体部分９６の第２の磁束終端領域１１０と対峙する第３の導体部分 １１２が具備されている。第３の導体部分１１２は、直接磁気要素８９に取りつ けることもできるし又は、図３Ａを見れば最も良くわかるように、第３の導体部 分１１２を非透磁性ボルト１１４又はその他の当該技術分野において既知の手段 により第１の導体部分８８に取りつけ、このようにして２つの導体部分８８、１ １２の間に磁気要素８９を捕捉することもできる。この配置は、それが磁気要素 ８９を磁気粒子１０８との直接的接触による摩耗又は侵食から保護するため、有 利なものである。これは同様に、たとえ磁気要素８９が破断したとしても数多く の磁気材料について、部品の互いに対する又は導体部分に対する位置が維持され ている場合磁気効果はほとんど変化しないことから、作動中に要素がひびわれる か又は破断した場合でも、磁気要素８９の作動上の無欠性を維持する。第３の導 体部分１１２は、磁束通路の第５の部分（全体として矢印９４ｅにより示されて いる）を形成する透磁性部分１１６を有する。他の形態を有する第３の導体部分 の使用も同様に本発明の範囲内に入るということは直ちに明白となることだろう 。図３Ａ及び３Ｂに示されている実施形態においては、第１及び第２の導体部分 ８８、９６の間には、間隙９８内に磁気粒子１０８を封じ込めるための密封用部 材 １１８が具備されている。密封用部材１１８は、導体部分の間の相対的移動を可 能にしながら磁気粒子の損失を防ぐことになるゴム又は当該技術分野において既 知のもう１つのエラストマ材料で形成されていてよい。 本発明のさらにもう１つの代替実施形態においては、導体部分は、単一の磁束 通路に沿って直列に配置された複数の磁気粒子で充てんされた間隙を構成するよ うな形態を有することができる。ここで図４を参照すると、全体として矢印１７ ６によって表わされた方向に移動する、それぞれ第１及び第２の相対的に可動な 部材１７２及び１７４の間の振動運動を減衰させるための代替的な磁気粒子ダン パ装置１７０が示されている。前述の実施形態と同様に、ダンパ装置１７０は、 それぞれの第１及び第２の導体部分１７８及び１８０、磁気要素１８２及び一定 量の磁気粒子１８４を含んで成る。図示されている実施形態においては、対称設 計を生み出すため第２の磁気要素１８３が具備されているが、多くの磁気要素の 使用は必要とされていない。 第１の導体部分１７８は、可動部材のうちの１つに取付け可能であり、第２の 導体部分１８０は、可動部材のうちのもう一方に取付け可能である。図４に示さ れている実施形態においては、第１の導体部分１７８が第１の可動部材１７２に 連結され、第２の導体部分１８０が第２の可動部材１７４に連結される。少なく とも１つの導体部分が、間にスロットを構成するべく互いに離隔され平行に配置 された複数の（すなわち少なくとも２枚の）プレート部材を有する。その他の導 体部分は、２つの導体部分のそれぞれのプレート部分の間に複数の間隙を構成す るべく第１の導体部分の複数のプレート部分の間に介在させられた少なくとも１ 枚のプレート部分を有する。これらの間隙は、乾燥磁気粒子で充てんされている 。例えば、図４で示された実施形態では、第１の導体部分１７８は２枚のプレー ト部分１８６及び１８７を有し、第２の導体部分１８０も同様に２枚のプレート 部分１８８及び１９０を有している。プレート部分は交互配置となって３つの間 隙１９２を形成し、各々の間隙１９２には一定量の乾燥磁気粒子１８４が充てん される。この実施形態においては導体部分の間の間隔どりを維持するためのエラ ストマスペーサ１８５が具備されているが、導体部分の間隔どりを維持するため のその他の手段を前述のとおりに使用することも可能である。導体部分の各々は 、 磁気粒子で充てんされた間隔を各々を通して望ましい経路に沿って磁気要素の磁 束を実質的に導く磁束通路を形成する透磁性部分及び非透磁性部分を内含する。 図４に示された実施形態においては、第１の導体部分１７８は、上部プレート部 分１８６上に透磁性部分１９４及び非透磁性部分１９６、１９８及び２００を、 そして下部プレート部材１８７上に透磁性部分２０２及び２０４及び非透磁性部 分２０６を有する。第２の導体部分１８０は、下部プレート部分１９０上に透磁 性部分２０８及び非透磁性部分２１０及び２１２を、そして上部プレート部分１ ８８上に透磁性部分２１４及び２１６及び非透磁性部分２１８を有する。導体部 分の透磁性部分及び非透磁性部分は、磁気要素１８２及び１８３の磁極から延び 、導体部分の透磁性部分及び導体部分間の間隙１９２内にある磁気粒子１８４の 中を通る磁気回路内で磁気要素１８２及び１８３から磁束を導く、全体として矢 印２２０で示された磁束通路を構成する。磁束通路２２０に沿った間隙１９２内 の磁気粒子１８４の挙動は、先行する実施形態で記述されたものと同一である。 すなわち、磁気粒子は互いに及び導体部分の対峙表面に対し付着し、導体部分間 の相対的運動に対抗する力を生成し、こうして導体部分が互いとの関係において 移動するときエネルギーを散逸させる。しかしながら間隙を直列に積重ねること により、ダンパハウジングの面積又は範囲を著しく増大させることなく減衰装置 を含む磁気粒子の活性面積を増加させることができる。このような形態は、スペ ースが貴重であるような利用分野のためによりコンパクトなパッケージ内でより 大きな減衰効果を提供するのに使用できる。図４に示されているような交互配置 の形態で利用される間隙の数は、本発明の範囲から逸脱することなく必要に応じ て増大できるということは直ちに明白になることだろう。 ここで図５Ａ〜５Ｅを参照すると、本発明の作動及び利点を例示するため、さ まざまなダンパについて、力−変位クロスプロットとしても知られている力対変 位のグラフが示されている。ここで、あらゆるダンパがそうであるように、本発 明の磁気粒子ダンパ装置は、それが連結される可動部材が互いとの関係において 移動している場合にのみエネルギーを散逸させるということに留意されたい。こ うして、図５Ａ〜５Ｅに示されている力対変位のグラフは、ωという周波数で互 いとの関係において振動する可動部材に関するものである。これらのクロスプロ ットにおいては、変位ｄは、互いとの関係におけるダンパの可動部材変位を表わ し、一方力ｆは、可動部材の相対的移動に対抗するダンパにより生成される力を 表わす。１サイクルあたりのダンパにより散逸されるエネルギーは、力−変位ク ロスプロットによってとり囲まれた面積に等しい。こうして、異なるダンパ間の 比較エネルギー散逸は、各ダンパのそれぞれのクロスプロットによってとり囲ま れた面積を比較することによって評価できる。さらに、ダンパの効率は、サイク ルあたりの散逸された測定上の減衰エネルギーを、いわゆる完全摩擦ダンパによ り１サイクルあたりに散逸された減衰エネルギーと比較することによって、客観 的に量化することができる。完全摩擦ダンパは、図５Ａに示されているような矩 形により描かれる力−変位クロスプロットを有することになる。このような完全 摩擦ダンパについてのサイクルあたりの散逸された減衰エネルギーは、矩形の面 積となる。すなわち（ｆｍａｘ−ｆｍｉｎ）^*(ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ)、であり、 式中ｄｍａｘ及びｄｍｉｎはそれぞれ、互いとの関係における可動部材の各方向 へのピーク変位であり、ｆｍａｘ及びｆｍｉｎは、それぞれ可動部材の相対的運 動に対抗するためにダンパにより生成される各方向のピーク力である。この利用 分野においては、これまでダンパの減衰効率は、同じピーク変位と力をもつ完全 摩擦ダンパにより１サイクルあたり散逸されるエネルギに対する対象ダンパによ り１サイクルあたり散逸されるエネルギの比率として定義づけられ、パーセント 単位で表わされる。１００％の減衰効率は、対象ダンパが完全摩擦ダンパと同じ 位効率が良いことを意味する。比較上、純粋な粘性減衰器は、図５Ｂに示されて いるような楕円によって記述される力−変位クロスプロトを有することになる。 このような純粋粘性減衰器についてサイクルあたりの散逸された減衰エネルギー は、楕円の面積すなわち（π/４）^*（ｆｍａｘ−ｆｍｉｎ）^*（ｄｍａｘ−ｄｍ ｉｎ）となる。従って、純粋粘性減衰器の効率は、７８.５％である。すなわち 各サイクルにおいて、これは、純粋摩擦ダンパにより散逸されたエネルギーの７ ８.５％を散逸させることになる。 ここで図５Ｃ〜５Ｅを参照すると、本発明の一実施形態に従った磁気粒子ダン パ（曲線Ａとして示されている）及び先行技術に従ったエラストマダンパ（曲線 Ｂとして示されている）についての力−変位クロスプロットが示されている。各 ケースにおいて、磁気粒子ダンパ及びエラストマダンパに取付けられた可動部材 は、ほぼ同じピーク間変位ｄ（ピーク間で約０.００４〜０.１０インチ）にわた り同じ周波数（この場合、ω＝４.０Hz）で振動させられた。各ケースにおいて 、移動に応答してそれぞれのダンパによって生成された対抗する力ｆも同様に、 クロスプロットグラフを生成する目的で測定された。 ここで図７Ａ及び７Ｂを参照すると、減衰効率とピーク間変位の関係及びサイ クルあたりの散逸エネルギー/ピーク間変位とピーク間変位の関係を表わすグラ フが本発明に従った磁気粒子ダンパ及び先行技術に従ったエラストマダンパにつ いて示されている。図７Ａを見ればわかるように、テスト範囲全体を通して磁気 粒子ダンパのダンパ効率はエラストマダンパよりも高い。低い変化における減衰 の相対的改善は非常に大きいものである。図７Ｂを見ればわかるように、磁気粒 子ダンパは、低いピーク間移動でエラストマダンパよりも高いものの中庸のピー ク間変位ではエラストマダンパよりも低いサイクルあたりのエネルギー散逸/ピ ーク間変位を有する。従って、磁気粒子ダンパは、低変位でより優れた減衰を有 するが大きい振幅の変化については、より少ない熱とより低い負荷を生成するこ とになる。 本発明の一態様に従った磁気粒子ダンパ及び先行技術に従ったエラストマダン パの実際の性能は、図５Ｃ、５Ｄ及び５Ｅ内に３つの異なるピーク間変位につい て示されている。これらの条件について計算上のダンパ効率は、表１に示されて いる。まず図５Ｃを参照すると、スリップ限界よりも低い磁気粒子ダンパ上のピ ーク力に対応する小さなピーク間変位についてのクロスプロットグラフが示され ている。 表１ 磁気粒子ダンパ及びエラストマダンパの比較 このような小さな振幅の振動では、磁気粒子ダンパは、先行技術のエラストマ ダンパに比べてより大きい対抗力を生成し、より効率良くエネルギーを散逸させ る。 次に図５Ｄを参照すると、スリップ力限界に近い磁気粒子ダンパ上のピーク力 に対応するピーク間変位について、図５Ｃの２つのダンパについてクロスプロッ トグラフが示されている。この振幅の振動について、磁気粒子ダンパは、エラス トマダンパとほぼ同じ対抗力を生成するが、より大きな効率で１サイクルあたり はるかに大きいエネルギーを散逸させる。 最後に図５Ｅを参照すると、スリップ力に対応する変位を上回り磁気粒子をす べらせるようなピーク間変位について図５Ｃの２つのダンパに関するクロスプリ ットグラフが示されている。磁気粒子のスリップは、磁気粒子ダンパ上のピーク 力をほぼスリップ力レベルに保ち、一方、エラストマダンパ上のピーク力ははる かに高いものである。このようにして、このような相対的に大きいピーク間変位 について、磁気粒子ダンパは、磁気粒子のスリップによりひき起される組込まれ た力の限界に起因して、エラストマダンパよりも著しく低いピーク力を生成する 。このより低いピーク力により、磁気粒子ダンパ又は付随する構造的部材は先行 技術に比べ低減した最大強度必要条件を有することができ、こうしてより軽量の 設計が可能となる。１サイクルあたりのより低いエネルギー散逸率は、同様に、 高い振動におけるダンパ内の熱の蓄積を低減させるのにも役立つ。より高い変位 で の自己制限力あるダンパの力及び高い効率と結び合わされた低変位での高い減衰 効率というこの独特の予想外の結果により、本発明の磁気粒子ダンパ装置は、高 い振幅の利用分野において同じダンパが用いられた場合の過度の負荷及び/又は 過度の熱の蓄積を回避しながら、低振幅の振動を効果的に減衰させることが可能 となる。 本発明における使用に適した乾燥磁気粒子は、当該技術分野で既知の通り、純 鉄、ケイ素鉄(さまざまなケイ素含有率)、酸化鉄、ステンレス鋼(例えば硬引き の３０３、３０４又は３１６ステンレス鋼線から作られた粉末)、亜鉄酸ストロ ンチウム及び磁性合金を含む粒子を内含する任意の透磁性材料の乾燥粒子である 。一実施形態においては、乾燥磁気粒子は、３０４ステンレス鋼タイプの磁性ス テンレス鋼合金を含む。もう１つの実施形態では、乾燥磁気粒子は、磁性である と同時に錆びる傾向を全く示さない亜鉄酸ストロンチウムを含む。本発明で使用 するのに適した乾燥磁気粒子は、約１〜１００ミクロンの範囲内の直径をもつが 、好ましい直径は、約２〜８ミクロンの範囲内にある。一部の実施形態では、乾 燥磁気粒子を、黒鉛粉末、乾燥ケイ素粉末及びステアリン酸といった乾燥潤滑剤 と同時混合することができる。乾燥潤滑剤の目的は、摩擦タイプの相互作用力を 低減させ、このようにしてブレイクアウト力を最小限におさえるようにすること にある。 先に記述されたダンパ装置は、図６Ａに示されているように、その最も単純な 実施形態において表わすことができ、ここで磁気粒子ダンパ装置１２０は、第１ の可動部材１２２と第２の可動部材１２４の間に連結された状態で示されている 。記述を目的として、第１の可動部材１２２は、固定されているものと仮定され 、一方、第２の可動部材１２４は、矢印１２６によって示された方向に振動する ものと仮定されている。図６Ａで概略的に示された実施形態においては、ダンパ 装置１２０ａは、前述した通りの磁気粒子ダンパ１２８のみで構成されている。 ここで図６Ｂ〜６Ｄを全体的に参照すると、本発明に従った減衰装置の減衰特性 を変更することが望まれる場合、当該技術分野においては既知の通り、望ましい 動的システムを開発し設計するのに必要とされるように、線形及び非線形バネ、 質量及びダンパ（磁気粒子又はその他のタイプ）と磁気粒子ダンパを組合わせる こ とが可能である。磁気粒子ダンパのこのような使用は、本発明の範囲内に入る。 まず第１に図６Ｂを参照すると、第１の代替的磁気粒子装置１２０ｂは、バネ要 素１３０と並列連結された磁気粒子ダンパ１２８を含む。ここで図６Ｃを参照す ると、第２の代替的な磁気粒子ダンパ装置１２０ｃは、バネ１３２と直列に連結 された磁気粒子ダンパ１２８を含む。ここで図６Ｄを参照すると、第３の代替的 磁気粒子ダンパ装置１２０ｄは、第１のバネ１３４と並列に連結された磁気粒子 ダンパ１２８を含み、ダンパ１２８及び第１のバネ１３４は共に第２のバネ１３ ６と直列に連結されている。 ここで図８Ａ及び８Ｂを参照すると、本発明のもう１つの態様の２つの実施形 態が示されている。各々の実施形態において、回転ヨーク部材１４２、翼部材１ ４４及び磁気粒子ダンパ１４６を含むヘリコプタロータアセンブリ１４０（１４ ０ａ又は１４０ｂとして示されている）が提供されている。ヨーク部材１４２は 、第１のダンパ取付け部分１４８を有し、翼部材１４４は、ヨーク部材のダンパ 取付け部分から矢印１５２により示された距離のところに位置設定された第２の ダンパ取付け部分１５０を有する。翼部材１４４は、第１及び第２のダンパ取付 け部分の間の距離１５２を変化させるためヨーク部材１４２との関係において可 動である。磁気粒子ダンパ１４６は、ここでは第１のダンパ取付け部分１４８で ある一方のダンパ取付け部分に連結された第１の導体部分１５４及び、ここでは 第２のダンパ取付け部分１５０であるもう一方のダンパ取付け部分に取付けられ た第２の導体部分１５６を有する。ダンパ１４６は、前述のような磁気粒子ダン パを含む。矢印１５８によって示されているリード−ラグ方向の翼部材１４４の 振動により距離１５２は変更され、こうして磁気粒子ダンパ１４６はエネルギー を散逸させそれにより振動を減衰させることになる。本発明のこの態様のヘリコ プタロータアセンブリは、当該技術分野において既知の通り、翼１４４がたわみ 部分１６０を用いてヨーク１４２に連結されている図８Ａに示された軸受なしの タイプであってよい。あるいは、ヘリコプタロータアセンブリ１４０は、当該技 術分野において既知のとおり、翼部材１４４がリード−ラグピボット軸受１６２ によってヨーク部材１４２に連結されている、図８Ｂに１４０ｂとして示されて いる従来のタイプのものであってよい。 ここで図９を参照すると、本発明のもう１つの態様の１つの実施形態が示され ている。この実施形態においては、サスペンションアーム３０４、車体３００、 サスペンションバネ３０３、ショックアブソーバ３０７及び磁気粒子ダンパ３０ ２上に取りつけられた、ホイールハブ３０１を含む自動車のサスペンションシス テム３１０が示されている。磁気粒子ダンパ３０２は、車体３００に連結された 第１の導体部分３０５及びサスペンションアーム３０４に連結された第２の導体 部分３０６を有する。サスペンションアーム３０４及びホイールハブ３０１は、 道路入力に応答して車体３００との関係において並進運動をする。磁気粒子ダン パ３０２は、前述の通りの磁気粒子ダンパ装置を含む。車体３００とサスペンシ ョンアーム３０４の間の相対的運動は、車体とサスペンションアーム３０４の間 の距離を変更させ、このようにして磁気粒子ダンパがエネルギを散逸させ減衰を 提供するようにする。このようなＭＤＰは、自動車のサスペンションシステム内 でショックアブソーバ及びダンパの機能を提供する。磁気粒子ダンパ３０２は、 固定型又は可変型減衰を提供するため、永久磁石、電磁石又はその両方の組合せ を利用することができる。このような可変的減衰は、当該技術分野において既知 のとおり、望まれる制御性又は乗り心地を提供するために、ドライビング条件又 はドライバの選択の関数として制御可能である。磁気粒子ダンパは、従来のショ ックアブソーバ３０７又はその他のダンパ又はショックアブソーバの代わりに又 はそれに加えて使用することができる。 以上の記述を読んだ上で、当業者にとってはさまざまな変更、代替案及び修正 が明らかになることだろう。添付の請求の範囲内に入るこのような変更、代替案 及び修正のすべてを本発明の一部とみなすことが意図されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１及び第２の相対的に可動な部材の間の運動を減衰させるための磁気粒子 ダンパ装置において、 ａ） 前記可動部材の１つに対し取付けることのできる第１の導体部材を含み 、 − 前記第１の導体部分が磁束通路の第１の部分である透磁性ある部分を有 し、 ｂ） 前記第１及び第２の可動部材のうちのもう１つのものに取付けることが でき前記第１の導体部材から離隔されその間に間隙を構成している第２の導体部 材を含み、 ・前記第２の導体部分が前記磁束通路の第２の部分である透磁性部分を有し 、 ・前記第１及び第２の導体部材の前記透磁性部分が各々磁束終端領域を内含 しており、 ・前記第１及び第２の導体部材の前記磁束終端領域が前記間隙を横断して互 いに対峙しており ｃ） 前記第１及び第２の導体部材の間の前記間隙内に配置された一定量の乾 燥磁気粒子を含み、 − 前記第１及び第２の導体の前記磁束終端領域の間の前記磁気粒子が前記 磁束通路の第３の部分であり、 ｄ） 前記第１及び第２の導体部材のうちの１つの部材の透磁性部分にしっか りと取りつけられた磁気要素を含み、 − 前記磁気要素が磁場を生成し、 − 前記磁気要素は大部分が前記磁束通路に適合し、 − 前記磁束通路に沿った前記磁気粒子が、前記磁場により影響されて隣接 する磁気粒子及び前記第１及び第２の導体部材に磁気的に付着し、このようにし て前記可動部材間の相対的運動に対抗する力を生成しかつ前記第１及び第２の可 動部材が互いとの関係において移動するときエネルギーを散逸させる、 磁気粒子ダンパ装置。 ２．前記磁気要素が永久磁石である、請求項１に記載の磁気粒子ダンパ。 ３．前記磁気要素が電磁石である、請求項１に記載の磁気粒子ダンパ。 ４．前記第１及び第２の導体部材の間に連結されその間に前記間隙を維持するフ レームをさらに含む、請求項１に記載の磁気粒子ダンパ。 ５．前記フレームが前記第１及び第２の導体部材の間の相対的移動を実質的に並 進的な運動に制限している、請求項４に記載の磁気粒子ダンパ。 ６．前記移動が約０.００２インチ以下のピーク間振幅をもつ振動運動であると き、前記第１及び第２の導体部材の間の相対的移動のため３５％以上の減衰効率 が提供されている、請求項１に記載の磁気粒子ダンパ。 ７．前記移動が約０.０１インチ以下のピーク間振幅をもつ振動運動であるとき 、前記第１及び第２の導体部材の間の相対的移動のため５０％以上の減衰効率が 提供されている、請求項１に記載の磁気粒子ダンパ。 ８．前記移動が約０.１インチ以下のピーク間振幅をもつ振幅運動であるとき、 前記第１及び第２の導体部材の間の相対的移動のため７０％以上の減衰効率が提 供されている、請求項１に記載の磁気粒子ダンパ。 ９．− 内部キャビティを構成する壁を有するハウジングをさらに含み、 − 前記内部キャビティ内に前記間隙又は磁気粒子が含まれており、 − 前記壁は、前記第１及び第２の可動部材に対する前記第１及び第２の導体 部林の取付けを可能にしかつ前記第１及び第２の導体部材の間の相対的運動を可 能にするように適合されている、 請求項１に記載の磁気粒子ダンパ。 １０．前記ハウジングにはさらに、前記壁と、前記内部キャビティから前記壁を 通る前記第１及び第２の導体部材の各々の間に固着されたエラストマシールが含 まれており；前記エラストマシールは、前記ハウジングとの関係における前記第 １及び第２の導体部材の制限された移動を可能にし、前記内部キャビティを外部 環境から密封し； このようにして前記間隙及び磁気粒子は外部環境から隔離されている、請求項９ に記載の磁気粒子ダンパ。 １１．− 前記ハウジングの前記内部キャビティ内に収納された加圧ガス、 − 前記ハウジングの前記内部キャビティ内に配置された圧力変換器、 をさらに含み、こうして前記エラストマシールの故障は、前記圧力変換器により 測定される前記加圧ガスの圧力の減少によって検出可能である、請求項１０に記 載の磁気粒子ダンパ。 １２．− 前記ハウジングの前記内部キャビティ内に配置された水分検出器、 をさらに含み、こうして前記エラストマシールの故障は、前記水分検出器により 測定される水分の存在によって検出可能である請求項１０に記載の磁気粒子ダン パ。 １３．前記乾燥磁気粒子には、純鉄、ケイ素鉄、酸化鉄、磁性ステンレス鋼及び 亜鉄酸ストロンチウムから成る群から選択される材料が含まれる、請求項１に記 載の磁気粒子ダンパ。 １４．前記乾燥磁気粒子が３０４ステンレス鋼タイプの磁性ステンレス鋼合金を 含む、請求項１３に記載の磁気粒子ダンパ。 １５．前記乾燥磁気粒子が約１〜１００ミクロンの範囲の直径を有する、請求項 １に記載の磁気粒子ダンパ。 １６．前記乾燥磁気粒子が約２〜８ミクロンの範囲の直径を有する、請求項１５ に記載の磁気粒子ダンパ。 １７．前記磁気粒子と同時混合された乾燥潤滑剤をさらに含む、請求項１に記載 の磁気粒子ダンパ。 １８．前記乾燥潤滑剤には、黒鉛粉末、乾燥ケイ素粉末及びステアリン酸から成 る群から選択される材料が含まれている請求項１７に記載の磁気粒子ダンパ。 １９．前記フレームが前記第１及び第２の導体部材間の相対的な角移動を約９０ 度以下に制限する、請求項４に記載の磁気粒子ダンパ。 ２０．前記フレームが前記第１及び第２の導体部材間の相対的な角移動を約２５ 度以下に制限する、請求項１９に記載の磁気粒子ダンパ。 ２１．前記フレームが前記第１及び第２の導体部材間の相対的な角移動を約１０ 度以下に制限する、請求項２０に記載の磁気粒子ダンパ。 ２２．− 前記磁気要素が前記第１の導体部材に取りつけられ、前記第２の導体 部材の前記透磁性部分の第２の磁束終端領域から前記間隙を横断して配置されて おり、 − 前記磁気要素と前記第２の導体部材の前記第２の磁束終端領域の間の前記 磁気粒子が、前記磁束通路の第４の部分である、 請求項１に記載の磁気粒子ダンパ。 ２３．− 前記磁気要素に固定的に取付けられ前記間隙を横断して前記第２の導 体部材の前記第２の磁束終端領域と対峙する第３の導体部材、をさらに含み、 − 前記第３の導体部分は前記磁束通路の第５の部分であり、 − 前記第２及び第３の導体部分の間の前記磁気粒子は、前記磁場により影響 されて隣接する磁気粒子及び前記第２及び第３の導体部材に磁気的に付着し、こ うして前記可動部材間の相対的運動に対抗する力を生成しかつ前記第１及び第２ の可動部材が互いとの関係において移動するときエネルギーを散逸させる、 請求項２２に記載の磁気粒子ダンパ。 ２４．前記磁束通路が、前記磁気要素を通るラインである回転軸をもつトロイド の形状をしている、請求項２３に記載の磁気粒子ダンパ。 ２５．前記第１及び第２の導体部材のうちの１つに取付けられた第１の端部及び 前記第１及び第２の導体部分のうちのもう一方に取付けられた第２の端部を有す るバネをさらに含む、請求項１に記載の磁気粒子ダンパ。 ２６．前記バネが軸方向タイプのバネである、請求項２５に記載の磁気粒子ダン パ。 ２７．前記第１及び第２の導体部分がさらに、 − 前記可動部材の１つに取付け可能なコネクタ部分、 − 前記透磁性部分を内含し前記コネクタ部分との関係において可動であるコ ア部分、及び、 − 前記コネクタ部分に取付けられた第１の端部及び前記コア部分に取付けら れた第２の端部を有する第１のバネ、 を含んでいる、請求項１に記載の磁気粒子ダンパ。 ２８．前記第１のバネが軸方向タイプのバネである、請求項２７に記載の磁気粒 子ダンパ。 ２９．前記コア部分に取付けられた第１の端部及び前記第１及び第２の導体部分 のうちのもう一方の導体部分に取付けられた第２の端部を有する第２のバネをさ らに含む、請求項２７に記載の磁気粒子ダンパ。 ３０．前記第１及び第２のバネが軸方向タイプのバネである、請求項２９に記載 の磁気粒子ダンパ。 ３１．ａ）第１の可動部材に取付け可能な第１の導体部分を含み、 − 前記導体部分は、互いに離隔されかつ全体的に互いに平行に配置された 複数のプレート部分を有し、その間に単数又は複数のスロットを構成しており、 − 前記第１の導体部分の各々の前記プレート部分が透磁性部分及び非透磁 性部分を有し、 ｂ）第２の可動部材に取付け可能である第２の導体部分を含み、 − 前記第２の導体部分は、前記第１の導体部分の複数のプレート部材の間 に介在させられた少なくとも１つのプレート部分を有し、前記それぞれの導体部 分の前記プレート部分の間に複数の間隙を構成し、 − 前記第２の導体部分の各々の前記プレート部分が透磁性部分及び非透磁 性部分を有し； ｃ）前記導体部分の前記プレート部分の間の前記間隙内に配置された一定量の 乾燥磁気粒子を含み；かつ ｄ）前記第１及び第２の導体部分のうちの一方に連結され、その北極と南極の 間に磁束を有する磁場を生成する磁気要素を含み、 − 前記導体部分の前記透磁性部分が、前記磁場の前記磁束を前記間隙内の 前記磁気粒子を通って導く磁束通路を形成し、 − 前記磁束通路に沿った前記磁気粒子が、前記磁場により影響されて互い に及び前記第１及び第２の導体部材に磁気的に付着し、こうして前記可動部材間 の相対的運動に対抗する力を生成しかつ前記第１及び第２の可動部材が互いとの 関係において移動するときエネルギーを散逸させる、 磁気粒子ダンパ装置。 ３２．ａ）ダンパ取付け部分を有する回転ヨーク部材、 ｂ）前記ヨーク部材に連結されこの部材の前記ダンパ取付け部分から一定の距 離のところに配置されたダンパ取付け部分を有する翼部材であって、この翼部材 と前記ヨーク部材の前記ダンパ取付け部分の間に一定範囲の距離を構成するため 前記ヨーク部材との関係において可動である翼部材、 ｃ）・前記ヨーク部材及び前記翼部材のうちの一方の前記ダンパ取付け部分に 取付けられ、磁束通路の第１の部分である透磁性部分を有する第１の導体部分， ・前記ヨーク部材及び翼部材のうちのもう一方のものの前記ダンパ取付け部 分に取付けられ、前記第１の導体部分から離隔されその間に間隙を構成し、前記 磁束通路の第２の部分である透磁性部分を有する第２の導体部分を含み、ここで − 前記第１及び第２の導体部分の前記透磁性部分が各々磁束終端領域を内含 し、 − 前記第１及び第２の導体部分の前記磁束終端領域が前記間隙を横断して互 いに対峙し、 ・前記第１及び第２の導体部分の間に連結され、これらの部材の間に前記間 隙を維持し、これらの部材間の相対的移動を実質的に並進的な運動に制限する、 フレーム、 ・前記第１及び第２の導体部分の間の前記間隙内に配置された一定量の乾燥 磁気粒子であって、前記第１及び第２の導体の前記磁束終端領域の間の前記磁気 粒子が前記磁束通路の第３の部分である、乾燥磁気粒子；及び ・前記第１及び第２の導体部分のうちの１つの透磁性部分に固定的に取付け られ、磁極を有し、その間に磁場を生成する磁気要素、 を含み、ここで − 前記磁場は、前記磁束通路に沿って高い磁束密度を有し、 − 前記磁束通路に沿った前記磁気粒子が前記磁場により影響されて隣接する 磁気粒子及び前記第１及び第２の導体部材に磁気的に付着し、このようにして前 記ダンパ取付け部分間の相対的運動に対抗する力を生成しかつ前記ヨーク部材及 び前記翼部材の前記ダンパ取付け部分の間の前記距離が変化した時点でエネルギ ーを散逸させ、 こうして前記ヨーク部材と前記翼部材の間のリード・ラグ方向の振動がこの磁 気粒子ダンパにより減衰されるようになっている磁気粒子ダンパ、を含むヘリコ プタのローターアセンブリ。 ３３．ａ）車体、 ｂ）ホイールハブ、 ｃ）前記車体と前記ホイールハブの間に可動な形で連結され、前記車体との関 係における前記ホイールハブの並進運動を可能にするサスペンションアーム、 ｄ）第１の連結部材によって前記車体に連結された第１の導体部分及び第２の 連結部材により前記サスペンションアームに連結された第２の導体部分を有する 磁気粒子ダンパであって、 − 前記導体部分が、その間に間隙を構成する対峙する表面を有し、 − 前記間隙が、磁気粒子で満たされ、 − かつ、前記間隙内の前記磁気粒子の中で磁束密度を生成する磁気要素を 有し、このようにして前記磁気粒子に影響を及ぼし、互いに及び前記第１及び第 ２の導体部分に対し付着させて、前記ホイールハブと前記車体の間の相対的運動 に対抗する力を生成し、こうしてエネルギーを散逸させ減衰を提供している、 磁気粒子ダンパ、 を含む自動車のサスペンションシステム。 ３４．磁気要素が永久磁石である、請求項３３に記載の自動車サスペンションシ ステム。 ３５．磁気要素が電磁石である、請求項３３に記載の自動車サスペンションシス テム。 ３６．磁気要素が永久磁石及び電磁石を含む請求項３３に記載の自動車サスペン ションシステム。 ３７．電磁石により生成される磁束密度が選択的に可変であり、こうして磁気粒 子ダンパの減衰特性を変化させる、請求項３５に記載の自動車サスペンションシ ステム。