JP2009068571A - 磁気粘性流体緩衝器 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気粘性流体の使用量を低減する磁気粘性流体緩衝器を提供すること。
【解決手段】本発明は、第１の軸部材１０と、この第１の軸部材に支持され、軸方向に相対変位する第２の軸部材２０と、軸方向変位を第２の軸部材の軸心回りの回転変位に変換する変換手段３０と、第２の軸部材に同軸的に回転自在に支持され、変換手段の回転変位により回転する円筒状のロータ４１と、ロータの外周面に面して環状に形成され、磁気粘性流体１が密閉される隔室４６と、磁気粘性流体１に対して磁界を作用させるコイル４２と、を備え、コイルに印加する電流に応じて、ロータの回転抵抗となる磁気粘性流体１の粘性を変化させて減衰力を変化させる磁気粘性流体緩衝器である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明は、第１の軸部材１０と、この第１の軸部材に支持され、軸方向に相対変位する第２の軸部材２０と、軸方向変位を第２の軸部材の軸心回りの回転変位に変換する変換手段３０と、第２の軸部材に同軸的に回転自在に支持され、変換手段の回転変位により回転する円筒状のロータ４１と、ロータの外周面に面して環状に形成され、磁気粘性流体１が密閉される隔室４６と、磁気粘性流体１に対して磁界を作用させるコイル４２と、を備え、コイルに印加する電流に応じて、ロータの回転抵抗となる磁気粘性流体１の粘性を変化させて減衰力を変化させる磁気粘性流体緩衝器である。
【選択図】図１
Description
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を利用した磁気粘性流体緩衝器の改良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、磁界の作用によって粘度が変化する磁気粘性流体を用い、ピストン部に減衰力調整弁の代りに、コイルを配置し、そのコイルに電流を印加し、制御部を流れる磁気粘性流体の粘性を変化させることにより、減衰力を調整するようにした減衰力調整式緩衝器が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の緩衝器では、コイルへの制御電流を小さくすると、磁気粘性流体の通路に作用する磁界が弱くなり、磁気粘性流体の粘度が低くなって減衰力が小さくなり、制御電流を大きくすると、通路に作用する磁界が強くなり、磁気粘性流体の粘度が高くなって、減衰力が大きくなる。
米国特許第６２６０６７５号
しかしながら、特許文献１の緩衝器では、緩衝器のシリンダ内に磁気粘性流体を充填するため、高価な磁気粘性流体を大量に必要とするとともに、緩衝器の重量が重くなるという課題がある。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、減衰力特性を維持したまま、磁気粘性流体の量を低減して重量の軽量化及び低コスト化を図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、第１の軸部材と、この第１の軸部材に支持され、軸方向に相対変位する第２の軸部材と、前記軸方向変位を前記第２の軸部材の軸心回りの回転変位に変換する変換手段と、第２の軸部材に同軸的に回転自在に支持され、前記変換手段の回転変位により回転する円筒状のロータと、前記ロータの外周面に面して環状に形成され、磁気粘性流体が密閉される隔室と、前記磁気粘性流体に対して磁界を作用させるコイルと、を備え、前記コイルに印加する電流に応じて、前記ロータの回転抵抗となる磁気粘性流体の粘性を変化させて減衰力を変化させることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器である。
本発明によれば、ロータの外周面に面して磁気粘性流体を充満する隔室を環状に形成するようにしたので、減衰力発生に必要な磁気粘性流体の必要量を低減し、緩衝器の重量の軽量化と低コスト化を図ることができる。また、ロータの外周面に隔室を設けたので、ロータと磁気粘性流体との接触面積が増大し、抵抗が大きくなり、結果として減衰力を高めることができる。
図１を参照して本発明の実施の形態である磁気粘性流体緩衝器１００について説明する。
本発明の磁気粘性流体緩衝器１００は、車軸を懸架する懸架装置に接続する第１の軸部材としての外筒１０と、車体に接続する第２の軸部材としてのロッド２０と、外筒１０とロッド２０との間での上下（軸）方向の直線変位を前記ロッド２０の軸心回りの回転変位に変換する変換手段３０と、磁界の作用により磁気粘性流体１の粘性特性が変化して減衰力を生じる減衰力発生部４０とを備える。
外筒１０は、円筒状の円筒部材１１と、その底部開口端を閉止する蓋材１９と、円筒部材１１の中心線に直交するように中心線が配置されて蓋材１９に固定される環状のブラケット５１と、このブラケット５１に圧入されるゴムブッシュ５２とを備える。
円筒部材１１には後述する減衰力発生部４０を構成する円筒状のロータ４１の外周面４７が回転可能に摺接する内周面１２が形成され、この内周面１２に開口する環状の第１溝部１３が形成される。第１溝部１３の軸方向の溝幅は、ロータ４１の軸方向長さの大部分を覆う大きさに設定され、更にこの第１溝部１３に開口する溝幅の短い環状の第２溝部１４が形成される。したがって、円筒部材１１には、径の異なる内周面が同軸に３段形成される。ここで、円筒部材１１とロータ４１は、電流印加時の回転抵抗をより大きくするための磁性材料で構成されることが望ましい。
円筒部材１１の両開口端部には内周面１２より径の大きな段差部１５、１６が形成され、この段差部１５、１６にそれぞれ軸受１７、１８が設けられる。この軸受１７、１８により内周面１２に摺接するロータ４１の両端が回転可能に支持される。円筒部材１１の下側開口端に設けられた段差部１５に軸受１７を軸方向に押圧するように蓋材１９が嵌合し、蓋材１９により円筒部材１１の下側開口端が閉止され、この蓋材１９にブラケット５１が固定される。
第１溝部１３を軸方向に挟持する位置に、円筒部材１１の内周面１２とロータ４１の外周面４７との間を封止する環状のシール４４、４５が配置され、後述する磁気粘性流体１の外部への漏洩を防止する。
外筒１０とロッド２０間の軸方向変位を回転変位に変換する変換手段３０は、いわゆるボールネジ機構３０ａからなり、ボールネジ軸３１は、前記ロッド２０の中心線と同軸に配置され、ボールネジ軸３１の一端がロッド２０に接続する。また、ボールネジ軸３１と螺合するボールネジナット３２は、ロータ４１の内周面４８に嵌合され、ロータ４１はボールネジナット３２と一体的に回転する。なお、ボールネジ軸３１の円筒部材１１内に位置する他端側には、ストッパ３３が設けられており、ロッド２０の伸出時に、ボールネジ軸３１がボールネジナット３２から抜け落ちることを防止する。
したがって、車体に対して車軸が上下方向に相対変位すると、緩衝器１００の全長が変化し、外筒１０に対してロッド２０が軸方向に変位すると、その軸方向変位がボールネジ機構３０ａにより回転変位に変換され、すなわち、ボールネジ軸３１と螺合するボールネジナット３２が回転し、ロータ４１がロッド２０の軸心回りに可逆的に回転する。
減衰力発生部４０は、円筒部材１１の内周面１２に摺接して前記ロッド２０の軸心回りに回転自在に支持された円筒状のロータ４１と、第２溝部１４に配置され、ロータ４１に磁界を作用させる環状のコイル４２と、第１溝部１３の空間、言い換えるとコイル４２の内周面とロータ４１との外周面４７との間に円筒状に区画された隔室４６と、隔室４６に密封されている磁気粘性流体１から構成される。隔室４６内の磁気粘性流体１は、例えばコイル４２とロータ４１とを外筒１０に組み立てた状態において、円筒部材１１を径方向に貫通して隔室４６に開口する貫通孔５３から供給される。
ロータ４１は、前述したように変換手段３０のボールネジナット３２と嵌合されており、ボールネジ軸３１の軸方向変位に伴いボールネジナット３２とともに回転する。また、不図示の外部電源から電流が印加されるコイル４２は、ロータ４１と同軸、外周側に配置されて印加された電流の大きさに応じた磁界を発生させ、この発生した磁力線が隔室４６を径方向に通る。このため、隔室４６内の磁気粘性流体１に磁界が作用し、磁界の強さに応じて磁気粘性流体１の粘性が変化する。
このように構成された減衰力発生部４０では、ロータ４１と同軸に配置されたコイル４２との間に磁気粘性流体１を満たす隔室４６が区画される。そして、コイル４２へ電流を印加することにより発生した磁界の強さに応じて磁気粘性流体１の粘性が変化し、印加電流が大きくなった場合には、磁気粘性流体１に接触するロータ４１の回転の抵抗力が増加する。この抵抗力が本発明の緩衝器１００の減衰力となる。
コイル４２に電流が印加されると、図２に示すように磁界が中心軸に直交する方向に、言い換えると隔室４６内の磁気粘性流体１に対して直角方向に発生する。発生した磁界の強さに応じて磁気粘性流体１の粘性が変化し、印加される電流が大きいほど高減衰力を生じるため、コイル４２に印加する電流値を制御することで、発生する減衰力を可変制御することができる。
また、本発明では、外筒１０内にロータ４１とコイル４２とを同軸に配置して、その径差に基づき区画される隔室４６に磁気粘性流体１を充満する構成とした。このため、磁気粘性流体１の必要量を著しく低減し、軽量化及び低コスト化を図ることができる。また、ロータ４１の外周面に隔室４６を設けたので、ロータ４１と磁気粘性流体１との接触面積が増大し、抵抗が大きくなり、結果として減衰力を高めることができる。
ロータ４１の内周にボールネジナット３２を固定し、ロータ４１の上下端を軸受１７、１８を介して外筒１０の内周に回転自在に支持しているので、ロッド２０と外筒１０の間に曲げ荷重が作用しても安定した円滑な作動が維持される。
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、車両に搭載する磁気粘性流体緩衝器に適用することができる。
１ 磁気粘性流体
１０ 外筒
１１ 円筒部材
１２ 内周面
１３ 第１溝部
１４ 第２溝部
１５ 段差部
１９ 蓋材
２０ ロッド
３０ 変換手段
３０ａ ボールネジ機構
３１ ボールネジ軸
３２ ボールネジナット
３３ ストッパ
４０ 減衰力発生部
４１ ロータ
４２ コイル
４６ 隔室
４７ 外周面
４８ 内周面
１００ 磁気粘性流体緩衝器
１０ 外筒
１１ 円筒部材
１２ 内周面
１３ 第１溝部
１４ 第２溝部
１５ 段差部
１９ 蓋材
２０ ロッド
３０ 変換手段
３０ａ ボールネジ機構
３１ ボールネジ軸
３２ ボールネジナット
３３ ストッパ
４０ 減衰力発生部
４１ ロータ
４２ コイル
４６ 隔室
４７ 外周面
４８ 内周面
１００ 磁気粘性流体緩衝器
Claims (5)
- 第１の軸部材と、
この第１の軸部材に支持され、軸方向に相対変位する第２の軸部材と、
前記軸方向変位を前記第２の軸部材の軸心回りの回転変位に変換する変換手段と、
第２の軸部材に同軸的に回転自在に支持され、前記変換手段の回転変位により回転する円筒状のロータと、
前記ロータの外周面に面して環状に形成され、磁気粘性流体が密閉される隔室と、
前記磁気粘性流体に対して磁界を作用させるコイルと、
を備え、
前記コイルに印加する電流に応じて、前記ロータの回転抵抗となる磁気粘性流体の粘性を変化させて減衰力を変化させることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器。 - 前記変換手段は、ボールネジ機構からな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。
- 前記ボールネジ機構は、前記第２の軸部材に接続するボールネジ軸と、このボールネジ軸に螺合するとともに前記ロータに固定されるボールネジナットとを備えることを特徴とする請求項２に記載の磁気粘性流体緩衝器。
- 前記ロータの内周に前記ボールネジナットが固定され、前記ロータの上下端が前記第２の軸部材の内周に軸受を介して回転自在に支持されることを特徴とする請求項３に記載の磁気粘性流体緩衝器。
- 前記第１の軸部材は、円筒部材で形成され、前記ロータが回転可能に摺接する内周面と、この内周面に開口する環状の第１溝部と、この第１溝部に開口する環状の第２溝部とを備え、
前記第２溝部に前記コイルを配置し、前記ロータと前記コイルとの間の前記第１溝部を前記隔室として磁気粘性流体を密封させ、
前記隔室としての前記第１溝部内の磁気粘性流体が前記ロータに接触することで、磁気粘性流体の粘性が前記ロータが回転する際の抵抗となって減衰力を生じることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の磁気粘性流体緩衝器。
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