JP2005172096A - Ｍｒ流体式ロータリステアダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】二輪自動車のステアリング緩衝制御などに好適に用いられる、小型化可能なＭＲ流体式ロータリステアダンパを提供する。
【解決手段】ＭＲ流体Ｆを封止したボデイ１内でベーン２を回動させ、このベーン２によりボデイ１内に形成される流体通路を通過するＭＲ流体Ｆの粘性抵抗によりステアリング緩衝機能を発揮するＭＲダンパであって、この流体通路に磁界を発生させる磁界発生手段４をベーン２内に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＲ流体（Magneto-Rheological Fluid：磁性流体）を封止したボデイ内でベーンを回動させ、このベーンによりボデイ内に形成される流体通路を通過するＭＲ流体の粘性抵抗によりステアリング緩衝機能を発揮するＭＲ流体式ロータリステアダンパに関する。

従来より、油圧回路を用いたロータリダンパが、二輪自動車などのステアリング緩衝制御用として用いられ、近年、その改造型として、磁界強度によって粘性抵抗が変化するＭＲ流体を用いることで油圧回路を不要としたロータリダンパも提案されている。これは、油圧回路においてリリーフバルブで行われていた油圧制御による緩衝制御に代えて、ボデイ内のＭＲ流体の粘性抵抗を磁界強度を制御することによって変化させ、もって緩衝制御を行うものである。

このようなＭＲ流体を用いたロータリダンパとしては、特許文献１に記載されたものがあり、これを図６に示す。

このロータリダンパは、ボデイ１１０、ベーン１１２、磁界発生手段１１４を備えている。ボデイ１１０は非磁性体材料で形成された密封容器で、内部は断面形状扇形の流体室１１８となっており、この流体室１１８にＭＲ流体が封止されている。

ベーン１１２は、ボデイ１１０内部に回動軸１２２を中心に回動可能に配置され、この回動に伴い、その翼面に流体室１１８に封止されたＭＲ流体が作用することで緩衝作用が発揮される。回動軸１２２からは更にベーン１１２と回転固定された入力部材１２０がボデイ１１０外部へ延出されている。

磁界発生手段１１４は、ベーン１１２の回動基部と回動するベーン１１２の先端部に対面する位置に設けられたライニング材１２６とを電気的に接続する鉄心部材１２８を備え、このライニング材１２６とベーン１１２の先端部との間にＭＲ流体を通過させる流体通路１２４が形成されている。

磁界発生手段１１４は、鉄心部材１２８の一部を巻き囲んでいるコイル１３０、このコイル１３０に可変電圧の電気を供給する電源１１６を備えている。ベーン１１２、ライニング材１２６、鉄心部材１２８は磁性体材料で形成されている。

このロータリダンパは、上述したような構成で、従来の油圧回路を不要としながら、コイル１３０によって流体通路１２４に発生する磁界を変化させることで、この部分のＭＲ流体の粘性抵抗を変化させてベーン１１２で区分けされる流体部分間の差圧（ベーンへの翼面圧）を変化させ、ベーン１１２に生じる抵抗力を制御することができ、これによって入力部材１２０からの外部入力の緩衝制御ができるものであったが、ボデイ１１０の外部に磁界発生手段１１４を設ける必要があり、全体として装置の小型化には限界があり、二輪車のステアリング緩衝制御用としては好適とは言えなかった。

また、特許文献２にも、ＭＲ流体を用いたロータリダンパが記載されているが、このものにおいても、磁界発生手段はボテイの外部に設けられ、装置の小型化には限界があった。
実開平２−３１９３２号公報（第１図他） 特登録２６１９９６７号公報（第４図、第５図他）

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、二輪自動車のステアリング緩衝制御などに好適に用いられる、小型化可能なＭＲ流体式ロータリステアダンパを提供することを目的としている。

請求項１に記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパ（以下、必要に応じて、「ＭＲダンパ」という。）は、ＭＲ流体を封止したボデイ内でベーンを回動させ、このベーンにより前記ボデイ内に形成される流体通路を通過する前記ＭＲ流体の粘性抵抗によりステアリング緩衝機能を発揮するＭＲダンパであって、
前記流体通路に磁界を発生させる磁界発生手段を前記ベーン内に設けたことを特徴とする。なお、ここでは、磁界発生手段とは、コイルなどの磁界励起手段を指している。

請求項２に記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパは、請求項１に記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパにおいて、前記流体通路を、前記ベーンの回動軸に直交する上下面とこれに対面するボデイ上下内面との隙間に設けたことを特徴とする。

請求項３に記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパは、請求項１または２のいずれかに記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパにおいて、前記流体通路を前記ベーンの翼面を貫通するように設けたことを特徴とする。

請求項４に記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパは、請求項１から３のいずれかに記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパにおいて、前記磁界発生手段がコイルで構成され、このコイルをその巻芯軸の方向が前記ベーンの回動円周方向と一致するように設けたことを特徴とする。

請求項５に記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパは、請求項１から３のいずれかに記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパにおいて、前記磁界発生手段がコイルで構成され、このコイルをその巻芯軸の方向が前記ベーンの回動円周方向に直交するように設けたことを特徴とする。

請求項６に記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパは、ＭＲ流体を封止したボデイ内でベーンを回動させ、このベーンにより前記ボデイ内に形成される流体通路を通過する前記ＭＲ流体の粘性抵抗によりステアリング緩衝機能を発揮するＭＲ流体式ロータリステアダンパであって、
前記流体通路を、前記ベーンの回動軸に直交する上下面とこれに対面するボデイ上下内面との隙間に設け、前記流体通路に磁界を発生させる磁界発生手段を前記ボデイ内面の前記ベーンの翼面に対面する位置に設けたことを特徴とする。

請求項１に記載のＭＲダンパは、従来のものと異なり、ボデイ外ではなく、ボテイ内で回動するベーン内に磁界発生手段を設けたものである。このようにすると、磁界発生手段を磁界が必要な流体通路の最も近い位置に設けることになり位置効率が良い。また、ベーンはボデイの内部となるので、ボデイ外部に磁界発生手段が突出することがなく、ＭＲダンパ全体を小型化でき、二輪自動車のステアリング緩衝用などとして好適に用いることができる。

請求項２に記載のＭＲダンパは、流体通路の位置を、回動するベーンの回動軸方向に対して上下となる上下面と、これに対面するボデイの上下内面との隙間としたものである。このようにすると、特許文献１記載のダンパのように、回動周面（図６の流体通路１２４を参照）に設ける場合に比べ、ベーンの上下二面とすることができ、同じダンパ容積なら流体通路断面積を大きくとることができる。

請求項３に記載のＭＲダンパは、流体通路をベーンそのものに、その翼面を貫通するように設けるものである。その個数は限定しない。このようにすれば、流体通路が上下隙間だけに限定されず、設計の自由度が高くなる。

請求項４に記載のＭＲダンパは、磁界発生手段をコイルとした場合の、コイルの巻芯軸の方向と、ベーンの回動円周方向との間の関係を規定したもので、この場合両者を一致させている。

請求項５に記載のＭＲダンパは、請求項４と同様に、コイルの巻芯軸の方向と、ベーンの回動円周方向との間の関係を規定したもので、この場合両者を直交させている。

請求項６に記載のＭＲダンパは、従来のダンパと同様に、磁界発生手段をボデイ側に設けるものであるが、ボデイの外ではなく、ボデイ内部に設けるものである。こうすることで、磁界発生手段の位置が、磁界が必要な流体通路のより直近となり位置効率が向上する。また、特許文献１と異なり、流体通路をベーンの上下側としているので、磁界発生手段の位置もボデイ内部のベーン翼面に対面する位置となっている。

以下に、本発明の実施の形態（実施例）について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明のＭＲ流体式ロータリステアダンパの一例を概念的に示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。

このＭＲ流体式ロータリステアダンパ１０は、ＭＲ流体Ｆを封止したボデイ１、ボデイ１内部で回動軸５を中心に回動するベーン２、磁界発生手段４、ボデイ１内に封止されたＭＲ流体Ｆの温度による膨張などを補償するためのアキュームレータ６を備えている。

ボデイ１は部分的あるいは全体的に磁性体材料で形成され、その形状は、ベーン２を内部で所定角度内で回動させるため扇形形状となっている。ベーン２は、ＭＲ流体Ｆを封止したボデイ１内で回動し、その翼面にＭＲ流体Ｆによる粘性抵抗で生じる流体差圧を受けて緩衝作用を発揮する。

このＭＲダンパ１０の特徴は、図示しているように、流体通路（後述する。）に磁界を発生させるための磁界発生手段４を、回動するベーン２の内部に設けている点にある。このようにすると、ベーン２自体がＭＲダンパ１０の外形をなすボデイ１の内部に収容されているので、磁界発生手段４を設けるためにＭＲダンパ１０の外部に追加の部品が付着するということがなくなり、ＭＲダンパ１０を究極まで小型化することができ、二輪自動車などのステアリング緩衝制御に好適に用いることができる。

なお、本発明のＭＲダンパ１０は、上記用途に限らず、空間の制限の大きい、また、コンパクトな設計が必要なあらゆる緩衝用途に好適である。また、回動するベーン２内の磁界発生手段４に外部から電気を供給するには、回動軸５を中空にして、この中空部に配線を設ける方法や、ロータリ接点を用いる方法などを採用することができる。

図２は、本発明のＭＲ流体式ロータリステアダンパの一例をより具体的に示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ′断面図、（ｃ）は（ｂ）の変形例のＡＡ′断面図である。この図に示すＭＲダンパ１０は、図１に示したものと同じものである。また、これより、既に説明した部分と同じ部分については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

ここで、符号２ａはベーン２の回動軸５に直交する上下面、符号２ｂはベーン２が回動によりＭＲ流体の粘性抵抗を受ける翼面、符号２ｃは回動するベーン２の回動円周方向を示している。また、符号１ａはベーン上下面２ａに対面するボデイ上下内面を示している。符号３は、ベーン２によりボデイ１の内部に形成され、封止されたＭＲ流体Ｆがベーン２の回動に伴い通過する流体通路を示している。

このＭＲダンパ１０の特徴は、図２（ｂ）に示するように、流体通路３を、ベーンの上下面２ａとこれに対面するボデイ上下内面１ａとの隙間に設けた点である。

このようにすると、特許文献１記載のダンパのように、回動周面の部分（図２（ａ）の符号Ｘ）に設ける場合に比べ、ベーン２の上下二面とすることができ、同じダンパ容積なら流体通路断面積を大きくとることができる。

また、ＭＲダンパ１０のベーン２には、図２（ｃ）に示すように、流体通路３をベーン２の翼面２ｂを貫通するように設けることもでき、その個数は限定されない。このようにすれば、流体通路が上下隙間だけに限定されず、設計の自由度が高くなる。

図３は、図２（ａ）のＢＢ′断面図である。

この図において、着目すべき点は、ボデイ１が部分的に磁性体材料で形成されている点であり、この部分を磁性体部分１ｃとする。

本発明のＭＲダンパ１０では、ボデイ１全体を鉄などの磁性体材料で形成することなく、磁界を形成するために必要な部分１ｃだけとすることができ、他の部分はアルミ、合成樹脂などの非磁性体材料で形成することができる。

図４は、図２（ａ）についてコイルの配置方向に着目したもので、（ａ）はそのＡＡ′断面図、（ｂ）は（ａ）の変形例のＡＡ′断面図である。

ここでは、ベーン２内での磁界発生手段（コイル）４の配置方向、つまり、巻芯軸の方向４ａに着目する。図４（ａ）では、巻芯軸の方向４ａは、ベーン２のベーンの回動円周方向２ｃと一致している。その結果、流体通路３には、図示したような磁束線Ｇが形成される。

一方、図４（ｂ）では、巻芯軸の方向４ａは、ベーン２のベーンの回動円周方向２ｃと直交している。その結果、流体通路３には、図示したような磁束線Ｇが形成される。

こうして、いずれの場合でも、図示したように、流体通路３近辺に磁界が形成される。

図５は、本発明のＭＲ流体式ロータリステアダンパの他例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣＣ′断面図である。

このＭＲ流体式ロータリステアダンパ１０Ａは、図１のＭＲダンパ１０に比べ、磁界発生手段４をベーン２内に設けるのではなく、ボデイ１内面のベーン２の翼面２ｂに対面する位置１ｂに設けた点が異なっている。

このようにすると、図示したような磁束線Ｇが形成され、その影響は、ボテイ１内部のＭＲ流体Ｆ全般に行き渡るが、ベーン２という磁性体に挟まれた流体通路３部分に最も強力な磁界が発生し、それによって、この部分のＭＲ流体Ｆの粘性が制御される。なお、流体通路３がベーン２の上下面２ａとボテイ１の上下内面１ａとの隙間に形成される点は同様である。

この方法では、こうすることで、磁界発生手段４の位置が、磁界が必要な流体通路のより直近となり位置効率が向上する。また、図１のＭＲダンパ１０と同様に、ＭＲダンパ１０Ａ全体を小型化することができ、二輪自動車などのステアリング緩衝制御に好適に用いることができる。

本発明のＭＲ流体式ロータリステアダンパは、二輪自動車などのステアリング緩衝制御や、その他、衝撃トルクが発生し、かつ、設置場所の空間的制限の厳しい、また、簡易な緩衝制御手段の必要なあらゆる産業上の分野に用いることができる。

本発明のＭＲ流体式ロータリステアダンパの一例を概念的に示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図 本発明のＭＲ流体式ロータリステアダンパの一例をより具体的に示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ′断面図、（ｃ）は（ｂ）の変形例のＡＡ′断面図 図２（ａ）のＢＢ′断面図 図２（ａ）についてコイルの配置方向に着目したもので、（ａ）はそのＡＡ′断面図、（ｂ）は（ａ）の変形例のＡＡ′断面図 本発明のＭＲ流体式ロータリステアダンパの他例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣＣ′断面図 従来のＭＲ流体式ロータリダンパを示す縦断面図

符号の説明

１ ボデイ
１ａ ボデイ上下内面
１ｂ ボデイの翼面対面位置
２ ベーン
２ａ ベーン上下面
２ｂ 翼面
２ｃ ベーンの回動円周方向
３ 流体通路
４ 磁界発生手段（コイル）
４ａ 巻芯軸の方向
５ 回動軸
１０ ＭＲ流体式ロータリステアダンパ（ＭＲダンパ）
Ｆ ＭＲ流体

Claims (6)

1. ＭＲ流体を封止したボデイ内でベーンを回動させ、このベーンにより前記ボデイ内に形成される流体通路を通過する前記ＭＲ流体の粘性抵抗によりステアリング緩衝機能を発揮するＭＲ流体式ロータリステアダンパであって、
   前記流体通路に磁界を発生させる磁界発生手段を前記ベーン内に設けたことを特徴とするＭＲ流体式ロータリステアダンパ。
2. 前記流体通路を、前記ベーンの回動軸に直交する上下面とこれに対面するボデイ上下内面との隙間に設けたことを特徴とする請求項１に記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパ。
3. 前記流体通路を前記ベーンの翼面を貫通するように設けたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパ。
4. 前記磁界発生手段がコイルで構成され、このコイルをその巻芯軸の方向が前記ベーンの回動円周方向と一致するように設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパ。
5. 前記磁界発生手段がコイルで構成され、このコイルをその巻芯軸の方向が前記ベーンの回動円周方向に直交するように設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＭＲ流体式ロータリステアダンパ。
6. ＭＲ流体を封止したボデイ内でベーンを回動させ、このベーンにより前記ボデイ内に形成される流体通路を通過する前記ＭＲ流体の粘性抵抗によりステアリング緩衝機能を発揮するＭＲ流体式ロータリステアダンパであって、
   前記流体通路を、前記ベーンの回動軸に直交する上下面とこれに対面するボデイ上下内面との隙間に設け、前記流体通路に磁界を発生させる磁界発生手段を前記ボデイ内面の前記ベーンの翼面に対面する位置に設けたことを特徴とするＭＲ流体式ロータリステアダンパ。

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