JP2007263221A - 磁気粘性流体緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便に組み立てることができる磁気粘性流体緩衝器を提供すること。
【解決手段】磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体が封入されたシリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に配置され、シリンダ１内を二つの流体室３，４に画成するピストン２と、ピストン２の摺動によって磁気粘性流体が通過する流路６と、流路６に磁界を作用させるコイル９と、一端にピストン２が固定されるロッド５と、ピストン２の両端を挟持するようにロッド５に挿通された一対のプレート１１，１２とを備える。ピストン２は、ロッド５が挿通するピストンコア２ａと、ピストンコア２ａの外周に所定の間隔をもって配置され両端が一対のプレート１１，１２と係合することによってピストンコア２ａの外周との間に流路６を形成するリング体２ｂとを備え、第一のプレートはロッド５の段部５ｂに係止され、第二のプレート１２は締結手段１２ｃによりロッド５に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁界の作用によって見かけの粘性が変化する磁気粘性流体を利用した磁気粘性流体緩衝器に関するものである。

自動車等の車両に搭載される緩衝器として、磁気粘性流体が通過する流路に磁界を作用させ、磁気粘性流体の見かけの粘性を変化させることによって、減衰力を発生させるものがある。

この種の緩衝器として、ロッドにピストンアッセンブリを固定し、そのピストンアッセンブリをシリンダ内に摺動自在に配置する構造のものがある。

特許文献１には、ピストンコアと、磁束リングと、ピストンコアの端部に配置されたエンドプレートとを備える緩衝器が開示されている。

特許文献１に記載の緩衝器の組み立ては、各部材を組み付け型内に配置した状態にて、クリンプダイにて圧縮荷重を加え、磁束リングとエンドプレートとをクリンプ部材を介して結合することによって行われる。
米国特許第６２６０６７５号明細書

しかしながら、特許文献１における緩衝器では、組み付け専用の型を必要とするため、緩衝器の組み立てを容易に行うことができない。

このように、磁気粘性流体を利用した緩衝器は、磁気粘性流体が通過する流路を形成するための部材や、その流路に磁界を作用させるコイル等の複数の部材にて構成されるため、組み立てには大変な労力を要する。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡便に組み立てることができる磁気粘性流体緩衝器を提供することを目的とする。

本発明は、磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内を二つの流体室に画成するピストンと、前記ピストンに形成され前記ピストンの摺動によって前記磁気粘性流体が通過する流路と、前記ピストンの内部に収容され前記流路に磁界を作用させるコイルと、一端に前記ピストンが固定されるロッドとを備える磁気粘性流体緩衝器であって、前記ピストンの両端を挟持するようにロッドに挿通され、かつ前記流路と連通する貫通孔を備える一対のプレートを備え、前記ピストンは、前記ロッドが挿通すると共に外周に前記コイルを巻装したピストンコアと、当該ピストンコアの外周に所定の間隔をもって配置され両端が前記一対のプレートと係合することによって前記ピストンコアの外周との間に前記流路を形成するリング体とを備え、前記一対のプレートのうち一方のプレートは前記ロッドの一部に係止され、他方のプレートは前記ロッドに対して締結手段により固定されることを特徴とする。

本発明によれば、磁気粘性流体が通過する流路は、ピストンを一対のプレートによって挟持することによって形成され、ピストンのロッドへの固定は、一対のプレートのうち一方をロッドに係止すると共に、他方をロッドに対して固定することによって行われる。このように、本発明に係る磁気粘性流体緩衝器は、単純な構造を有するものであるため、組み立てに際して型等の特別な治具を必要とせず、簡便に組み立てることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１を参照して本発明の実施の形態１である磁気粘性流体緩衝器１００について説明する。図１（ａ）は、磁気粘性流体緩衝器１００の断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＢ矢視図である。

磁気粘性流体緩衝器１００は、自動車等の車両の車体と車軸との間に介装され、車体姿勢の変化を抑制する緩衝器として機能するものである。

磁気粘性流体緩衝器１００は、筒状のシリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に配置され、シリンダ１内を二つの流体室３，４に画成するピストン２とを備える。

ピストン２にはロッド５が貫通し、ピストン２はロッド５の一端に固定されている。ロッド５の他端は、シリンダ１の外部へ延在している。

シリンダ１内には磁気粘性流体が封入されている。この磁気粘性流体は、磁界の作用によって見かけの粘性が変化するものであり、油等の液体中に強磁性を有する微粒子を分散させた液体である。磁気粘性流体の粘性は、作用する磁界の強さを変更することによって調節することができ、磁界を除くことによって元の状態に戻る。

なお、シリンダ１内には、ロッド５の侵入、退出によるシリンダ１内の容積変化を補償するガス室（図示せず）が設けられている。

ピストン２は、ロッド５が挿通する円筒形状のピストンコア２ａと、ピストンコア２ａの外周に所定の間隔をもって配置された環状のリング体２ｂとを備える。ピストンコア２ａの内周には、ロッド５がぴったりと嵌合している。なお、ピストンコア２ａ及びリング体２ｂは、磁性材料で構成される。

ピストンコア２ａの外周とリング体２ｂの内周との間には、磁気粘性流体が通過する環状の流路６が形成される。このように、ピストン２には流路６が形成され、ピストン２がシリンダ１内を摺動することによって、磁気粘性流体が流路６を通過する。

ピストンコア２ａの外周には環状の凹部８が形成され、この凹部８内にはコイル９が収容されている。このように、コイル９は、ピストンコア２ａの外周に巻装され、流路６に面して形成されている。したがって、コイル９に電流を流すことによってコイル９は磁力を発生し、その磁力は、ピストンコア２ａ及びリング体２ｂが形成する磁気通路を介して、流路６を流れる磁気粘性流体に作用することになる。

ピストンコア２ａには、凹部８とロッド５に形成された中空部５ａとを連通する連通路２ｃが形成されている。コイル９のリード線９ａは連通路２ｃを挿通すると共に、ロッド５の中空部５ａを挿通し、車両に搭載されたコントローラ（図示せず）に接続されている。このようにして、コイル９には、コントローラからの駆動電流が入力される。なお、磁気粘性流体が、ロッド５の中空部５ａを通じて外部へ流出しないように、ロッド５の中空部５ａ内には接着剤や樹脂等が充填されている。

ピストン２の両端には、一対の環状のプレート１１，１２が配置され、プレート１１，１２の内周には、ロッド５が挿通しぴったりと嵌合している。

一対のプレート１１，１２とピストンコア２ａとは、それぞれの端面同士が当接しているのみで結合されていない。

また、一対のプレート１１，１２とリング体２ｂとは、リング体２ｂの両端が一対のプレート１１，１２と係合している。具体的には、リング体２ｂの両端部内周に形成された環状段部１３，１４にプレート１１，１２の外周縁部が係合している。このように、リング体２ｂは、一対のプレート１１，１２によってピストンコア２ａ外周に対して位置決めされ、ピストンコア２ａとの間に均等な環状流路６を形成する。

プレート１１，１２の外縁には、リング体２ｂと係合した状態において流路６と連通する円弧状の貫通孔１１ａ，１２ａがそれぞれ複数個形成されている（本実施の形態では４個）。また、プレート１１，１２のピストン２に対峙する面における貫通孔１１ａ，１２ａに対応する位置には、円弧状の溝１１ｂ，１２ｂが形成されている。これにより、ピストン２がシリンダ１内を摺動することによって、磁気粘性流体は、貫通孔１１ａ，１２ａ、溝１１ｂ，１２ｂ、及び流路６を通り流体室３と流体室４との間を行き来する。

一対のプレートのうちロッド５基端側の第一のプレート１１は、ロッド５に形成された環状の段部５ｂに当接し、ピストン２のロッド５基端側への移動を規制している。このように、第一のプレート１１は、ロッド５の一部に係止された状態で、ピストン２の一端に配置される。

一対のプレートのうちロッド５先端側の第二のプレート１２は、ロッド５にかしめられることによって固定され、ピストン２のロッド５先端側への移動を規制している。具体的には、第二のプレート１２の内縁には環状の突起部１２ｃが形成され、その突起部１２ｃを折り曲げ、ロッド５の外周にかしめることによって、第二のプレート１２はロッド５に固定される。このように、第二のプレート１２は、ロッド５に固定された状態で、ピストン２の他端に配置される。なお、このかしめが、締結手段に該当する。

以上のように、ピストン２は、両端を一対のプレート１１，１２にて挟持されることによって、ロッド５に固定される。

以上にて説明したように、ピストン２をシリンダ１内に配置した状態では、ピストン２はシリンダ１内を摺動自在であるため、シリンダ１内周とリング体２ｂ外周との間には僅かな隙間が存在する。しがって、ピストン２の摺動の際には、この隙間に磁気粘性流体の流れが発生する。この流れは、リング体２ｂやロッド５の偏芯によって乱れる場合があり、その場合には、磁気粘性流体緩衝器１００の減衰力にばらつきが発生し、減衰力の制御性に悪影響を及ぼすことになる。

このような減衰力の制御性に対する悪影響を防止するためには、リング体２ｂの外周に、シリンダ１内周と摺動する環状のシール部材１６を設けることが望ましい。

シール部材１６は、ピストン２の摺動の際に、リング体２ｂ外周とシリンダ１内周との間における磁気粘性流体の通過を防止する。したがって、磁気粘性流体緩衝器１００の減衰力のばらつきの発生が防止され、減衰力の制御性への悪影響を防止することができる。

シール部材１６を設けることによって、磁気粘性流体が通過する流路は、流路６のみとなる。この流路６のロッド５に対する同軸度等は、ピストンコア２ａとリング体２ｂとの相対位置によって決定される。そして、ピストンコア２ａとリング体２ｂとの相対位置は、ロッド５と一対のプレート１１，１２との嵌め合い精度による。したがって、ロッド５と一対のプレート１１，１２との嵌め合い部の寸法管理を行うことによって、流路６を通過する磁気粘性流体の流れの乱れを防止することができ、磁気粘性流体緩衝器１００の減衰力のばらつきを防止することが可能となる。

以上のように構成される磁気粘性流体緩衝器１００の動作について説明する。

シリンダ１内にてピストン２が摺動すると、ピストン２両側の流体室３，４の磁気粘性流体が流路６を介して移動する。このとき、コイル９に電流を流すと磁気粘性流体に磁力が作用し、磁気粘性流体の粘性が変化する。これにより、磁気粘性流体緩衝器１００は、流路６を流れる磁気粘性流体の粘性抵抗の大きさに応じた減衰力を発生する。

コイル９の電流が大きくなるほど磁気粘性流体の粘性は大きくなり、磁気粘性流体緩衝器１００の発生する減衰力も大きくなる。このように、磁気粘性流体緩衝器１００が発生する減衰力の調節は、コイル９に流す電流を変化させ流路６に作用する磁場の強さを変化させることによって行われる。

次に、磁気粘性流体緩衝器１００の組立方法について説明する。

まず、第一のプレート１１をロッド５に先端側から挿入し、ロッド５に形成された段部５ｂに係止させる。なお、第一のプレート１１の内周には、ロッド５とピストンコア２ａとの間における磁気粘性流体の漏れを防ぐためのＯリング１８が設けられている。

次に、リング体２ｂをロッド５に挿入し、リング体２ｂ端部の環状段部１３を第一のプレート１１の外周縁部に係合させる。この際、リング体２ｂと第一のプレート１１との係合部を、リング体２ｂ端部の環状段部１３に第一のプレート１１が圧入されるように構成すれば、リング体２ｂと第一のプレート１１とを確実に固定することができる。

リング体２ｂの中空部内では、ピストンコア２ａをロッド５に挿入する。これにより、ピストンコア２ａの外周とリング体２ｂの内周との間に、流路６が形成される。

次に、第二のプレート１２をロッド５に挿入し、第二のプレート１２の外周縁部をリング体２端部の環状段部１４に係合させる。この際、リング体２ｂと第二のプレート１２との係合部を、リング体２ｂ端部の環状段部１４に第二のプレート１２が圧入されるように構成すれば、リング体２ｂと第二のプレート１２とを確実に固定することができる。

次に、第二のプレート１２の突起部１２ｃをロッド５の周囲にかしめることによって、第二のプレート１２をロッド５に固定する。これにより、ピストン２はロッド５に固定される。

最後に、ピストン２が固定されたロッド５をシリンダ１内へ挿入する。これにより、磁気粘性流体緩衝器１００を得ることができる。

このように、磁気粘性流体緩衝器１００の組立は、ロッド５の先端側から各部材を順番に組み付けていくことによって行われる。

以上のように、本実施の形態１によれば、磁気粘性流体が通過する流路６は、リング体２ｂを一対のプレート１１，１２と係合させ位置決めすることによって形成される。また、ピストン２のロッド５への固定は、第一のプレート１１をロッド５の段部５ｂに係止すると共に、第二のプレート１２をロッド５に対して相対移動不能となるようにロッド５周囲にかしめることによって行われる。このように、本実施の形態１の磁気粘性流体緩衝器１００は、単純な構造を有するものであるため、組み立てに際して型等の特別な治具を必要としない。磁気粘性流体緩衝器１００の組立は、ロッド５の先端側から各部材を順番に組み付けることのみによって行うことができるため、簡便に行うことができる。

以下に、本実施の形態１の他の態様を示す。

まず、図２に示すように、第一のプレート１１を、弾性部材としての環状のワッシャー１９を介してロッド５の段部５ｂに係止するようにしてもよい。第一のプレート１１とロッド５との間に弾性体であるワッシャー１９を介装することによって、ピストン２に圧縮荷重が作用した場合には、その圧縮荷重をワッシャー１９によって吸収することができるため、ピストン２の座屈を防止することができる。

また、第二のプレート１２のかしめ部が緩んだ場合でも、ワッシャー１９は付勢力を備えるため、その緩みを吸収することができる。このように、ワッシャー１９を設けることによって、ピストン２は一対のプレート１１，１２の間にて確実に固定されることになり、ピストン２のロッド５に対する相対移動を確実に防止することができる。これにより、安定した減衰力を発生させることが可能となる。

ワッシャー１９を備える磁気粘性流体緩衝器を組立てる場合には、第一のプレート１１をロッド５に挿入する前に、ワッシャー１９をロッド５に挿入する。その後の組立工程は上記した方法と同じである。

次に他の態様として、図３に示すように、ピストンコア２ａを複数の部材に分割して構成するようにしてもよい。図３に示すピストンコア２ａは、導線が巻線され巻胴部２１と、巻胴部２１の両端に設けられた鍔部２２，２３との３つの部材に分割するものである。

このように、ピストンコア２ａを分割することによって、ピストンコア２ａに対して導線を巻回す際に、巻線機へのピストンコア２ａの適用が容易となる。

（実施の形態２）
次に、図４を参照して本発明の実施の形態２である磁気粘性流体緩衝器２００について説明する。図４は磁気粘性流体緩衝器２００の断面図である。

本実施の形態２の磁気粘性流体緩衝器２００の構成は、上述の実施の形態１の磁気粘性流体緩衝器１００と略同様であるため、相違点を中心に説明する。なお、磁気粘性流体緩衝器１００と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略する。

本実施の形態２の磁気粘性流体緩衝器２００と磁気粘性流体緩衝器１００との相違点は、第二のプレート１２のロッド５への締結手段が、磁気粘性流体緩衝器１００ではロッド５に対するかしめであったのに対して、磁気粘性流体緩衝器２００ではロッド５に螺合するナット２５である点である。

ナット２５は、内周に雌ねじが形成され、ロッド５先端に形成された雄ねじと螺合する。ナット２５は、第二のプレート１２に接触して配置され、ナット２５を締め付けることによって第二のプレート１２はピストン２を第一のプレート１１に向かって押圧する。

磁気粘性流体緩衝器２００の組立方法は、実施の形態１に示したように、第二のプレート１２を、ロッド５に挿入し第二のプレート１２の外周縁部をリング体２端部の環状段部１４に係合させた後、ナット２５をロッド５に形成された雄ねじに螺合する。

そして、ナット２５の端面が第二のプレート１２に当接した状態にて、ナット２５を締め付ける。第二のプレート１２はナット２５によって押圧されロッド５に対して固定される。これにより、ピストン２はロッド５に固定される。

以上の実施の形態２によれば、ナット２５を締め付けることによって、ピストン２と一対のプレート１１，１２とは隙間なく当接するため、ピストン２のロッド５に対する相対移動を確実に防止することができる。

また、本実施の形態２の磁気粘性流体緩衝器２００に実施の形態１にて示したワッシャー１９を適用すれば、ピストン２のロッド５に対する相対移動をより確実に防止することができる。

また、第二のプレート１２をロッド５の周囲にかしめる作業が不要となるため、磁気粘性流体緩衝器２００の組立ては、実施の形態１の場合と比較してより簡便に行うことができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明は、車両に搭載する緩衝器に適用することができる。

（ａ）本発明の実施の形態１における磁気粘性流体緩衝器１００を示す断面図である。（ｂ）図１（ａ）におけるＢ矢視図である。 同じく磁気粘性流体緩衝器１００の他の態様を示す図である。 同じく磁気粘性流体緩衝器１００の他の態様を示す図である。 本発明の実施の形態２における磁気粘性流体緩衝器２００を示す断面図である。

符号の説明

１００，２００ 磁気粘性流体緩衝器
１ シリンダ
２ ピストン
２ａ ピストンコア
２ｂ リング体
３，４ 流体室
５ ロッド
６ 流路
９ コイル
１１ 第一のプレート
１２ 第二のプレート
１６ シール部材
１９ ワッシャー
２５ ナット

Claims (6)

1. 磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体が封入されたシリンダと、
   前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内を二つの流体室に画成するピストンと、
   前記ピストンに形成され前記ピストンの摺動によって前記磁気粘性流体が通過する流路と、
   前記ピストンの内部に収容され前記流路に磁界を作用させるコイルと、
   一端に前記ピストンが固定されるロッドと、を備える磁気粘性流体緩衝器であって、
   前記ピストンの両端を挟持するようにロッドに挿通され、かつ前記流路と連通する貫通孔を備える一対のプレートを備え、
   前記ピストンは、前記ロッドが挿通すると共に外周に前記コイルを巻装したピストンコアと、当該ピストンコアの外周に所定の間隔をもって配置され両端が前記一対のプレートと係合することによって前記ピストンコアの外周との間に前記流路を形成するリング体とを備え、
   前記一対のプレートのうち一方のプレートは前記ロッドの一部に係止され、他方のプレートは締結手段により前記ロッドに固定されることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器。
2. 前記リング体の外周には、前記シリンダ内周と摺動するシール部材が設けられ、
   前記シール部材は、前記ピストンの摺動の際に、前記リング体外周と前記シリンダ内周との間における前記磁気粘性流体の通過を防止することを特徴とする請求項１に記載の磁気粘性流体緩衝器。
3. 前記一方のプレートは前記ロッドに形成された段部に係止され、前記他方のプレートは前記ロッドにかしめられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気粘性流体緩衝器。
4. 前記一方のプレートは前記ロッドに形成された段部に係止され、前記他方のプレートは前記ロッドに螺合するナットによって固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気粘性流体緩衝器。
5. 前記一方のプレートは、弾性部材を介して前記ロッドの段部に係止されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の磁気粘性流体緩衝器。
6. 磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体が封入されたシリンダと、
   前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内を二つの流体室に画成するピストンと、
   前記ピストンに形成され前記ピストンの摺動によって前記磁気粘性流体が通過する流路と、
   前記ピストンの内部に収容され前記流路に磁界を作用させるコイルと、
   一端に前記ピストンが固定されるロッドと、
   前記ピストンの両端を挟持するようにロッドに挿通され、かつ前記流路と連通する貫通孔を備える一対のプレートと、を備え、
   前記ピストンは、前記ロッドが挿通するピストンコアと、当該ピストンコアの外周に所定の間隔をもって配置され前記ピストンコアの外周との間にて前記流路を形成するリング体とを備える磁気粘性流体緩衝器の組立方法であって、
   前記一対のプレートのうち一方のプレートを、前記ロッドに挿入しかつ前記ロッドの一部に係止させる工程と、
   前記リング体の一端を前記一方のプレートの外周縁部に係合させる工程と、
   前記ピストンコアを前記ロッドに挿入する工程と、
   他方のプレートを、前記ロッドに挿入しかつ外周縁部を前記リング体の他端に係合させる工程と、
   前記他方のプレートを締結手段により前記ロッドに固定する工程と、
   を備えることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器の組立方法。