JP2011169447A - 磁気粘性流体流動型ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダとピストンロッドとの摺動部の摩耗や流体の漏れを防き、所期の性能を長期にわたって発揮できるダンパを提供する。
【解決手段】 円筒状のシリンダ１に軸線方向に出入り自在にピストンロッド２を挿入し、ピストンロッド２に固定されたピストン３の移動によりバイパス管５の流通路２５に磁気粘性流体を流通させて、流動抵抗を高め緩衝効果を得る。シリンダ１に連設するシールユニット４のピストンロッド２を貫通させるブロック１８とピストンロッド２との間に、ピストンロッド２上に柔軟に展開するゴム膜２１を張る。ゴム膜２１は、ピストンロッド２と取付環２０との隙間をピストンロッド２のストローク位置にかかわらず軸方向前後に仕切り、シリンダ１の油圧室１０からピストンロッド２上への磁気粘性流体の引き込みによる漏れを遮断すると共に、ピストンロッド２とブロック１８との磁気粘性流体の磁性粉を介した接触を阻止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気粘性流体を充填したシリンダ内にピストンを相対移動させることより、ピストンで仕切られた油圧室間に磁気粘性流体を流通させ、流通路上の磁界により磁気粘性流体の流動抵抗を増してピストンロッドとシリンダとの伸縮動を抑制する磁気粘性流体流動型ダンパに関するものである。

従来、シリンダの内部をピストンで軸線方向に第１及び第２の圧力室に区画し、ピストンにピストンロッドを固定してシリンダに出入り自在に挿入し、シリンダの内部に磁気粘性流体を充填したダンパがある（特許文献１参照）。シリンダの両油圧室間には、シリンダの外部においてバイパス管を連通させ、この中を流通する磁気粘性流体に電磁石により磁界を作用させている。

特開２００１−１６５２２９号公報

一般に、油圧機器の摺動部には、パッキンやOリングのシール材で作動油を密封している。この作動油の密封性は、Oリングにおいては圧縮状態の反発力により、パッキンにおいては内圧より高いピーク圧が発生する接触圧力分布により維持する。これらのシール材は、摺動部において摩擦接触しながら密封性を維持するために、潤滑特性を高めて摺動面の摩耗を減らすことが必要となる。この手段として、Oリングには摺動部にグリースを塗付する等が行われ、パッキンには摺動面に適量の潤滑油膜を形成することが行われる。
しかしながら、上記従来の磁気粘性流体を用いたダンパにおいては、磁気粘性流体に磁性粉を含むため、摺動部にパッキンやOリングを用いると、潤滑油膜形成のため摺動部に流体を引き込み、その流体に含まれる磁性紛が付着して、摺動部の表面を実質的に粗くするので、パッキンやOリングの摩耗が激しくなり、密封性が損なわれ、作動油の漏れをもたらす。また、磁性紛が摺動部に浸入するのを妨げても、摺動状態によって潤滑油膜が形成されずに、パッキンやOリングの摩耗が激しくなることがある。
そこで、本発明は、摺動部のシール材としてパッキンやOリングに代えて、摺動接触する部材間にゴム膜を介在させ、摺動部材の摩耗を防ぎ、所期の性能を長期にわたって発揮できる磁気粘性流体流動型ダンパを提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明においては、支持体又は被支持体の一方に内部に磁気粘性流体を充填したシリンダ１を連結し、このシリンダ１内に第１及び第２の油圧室９，１０に区画するピストン３を軸線方向に移動可能に設け、このピストン３に支持体又は被支持体の他方に連結するピストンロッド２を固定してシリンダ１に出入り自在に挿入し、さらにシリンダ１の第１の油圧室９と第２の油圧室１０との間を流通する磁気粘性流体の流通路の途上に、磁気粘性流体の流動抵抗を変化させるための磁石を配置することにより、支持体と被支持体との間の相対直線運動を抑制する磁気粘性流体流動型ダンパを構成する。ピストンロッド２とシリンダ１との摺動部において、弾性薄膜２１の一端をピストンロッド２に他端をシリンダ１に固定し、シリンダ１に対するピストンロッド２の相対変位に応じてピストンロッド２周りに弾性薄膜２１を柔軟に展開させ、ピストンロッド２とシリンダ１との間に介在して両者間の磁気粘性流体を介した接触を妨げると共に、シリンダ１の油圧室から外部への磁気粘性流体の漏れを阻止する。
また、シリンダ１におけるピストンロッド２挿入側端部に、ピストンロッド２を軸線方向に摺動自在に貫通させるシールユニット４を密着させ、このシールユニット４とピストンロッド２との摺動部において、弾性薄膜２１の一端をピストンロッド２に他端をシールユニット４に固定し、シールユニット４に対するピストンロッド２の相対変位に応じてピストンロッド２周りに弾性薄膜２１を柔軟に展開させ、ピストンロッド２との摺動部の相互間に介在して両者間の磁気粘性流体を介した接触を妨げると共に、シリンダ１の油圧室１０から外部へのを磁気粘性流体の漏れを阻止する。
弾性薄膜２１をゴムで構成する。

本発明においては、シリンダとピストンロッドとの摺動部に弾性薄膜が介在し、シリンダから外部への磁気粘性流体の流通を阻止するため、油圧室の磁気粘性流体が摺動部において弾性薄膜で外部への漏れ自体を阻止できるし、摺動接触部材同士がゴム膜により直接の接触が阻止されると共に、両者間への磁気粘性流体の磁性粉の介在が阻止されるので、摺動接触部材の摩耗を防止でき、密封性を長期にわたって維持することができ、製品性能を維持して長寿命化を図ることができる。

本発明に係る磁気粘性流体流動型ダンパの縦断面図である。 摺動部分の拡大断面図である。

本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。
図１において、本実施形態に係るダンパは、円筒状のシリンダ１と、シリンダ１に軸線方向に出入り自在に挿入されたピストンロッド２と、ピストンロッド２の一端部に固定されたピストン３と、シリンダ１におけるピストンロッド２の挿入側端部に設けられたシールユニット４と、シリンダ１の側部に設けられたバイパス管５と、シリンダ１の側部のバイパス管５の対向位置に設けられたアキュムレータ６とを備えている。シリンダ１、バイパス管５、アキュムレータ６は枠盤３３に一体に固定される。この枠盤３３は、シリンダ１、バイパス管５、アキュムレータ６の各一端部を嵌合可能な取付穴を備えている。結合盤３２の内部には、シリンダ１、バイパス管５、アキュムレータ６を連通させる連通路３４を有する。

シリンダ１は、図示しない構造物や機械フレームなどの支持体又はダンパの支持対象となる被支持体の一方に枠盤３３を介して支持部材７により連結される。シリンダ１の内部は摺動自在に気密に嵌合するピストン３によって軸線方向前後に二つの油圧室９，１０に仕切られる。これら油圧室９，１０には、オイル等の媒体に磁性粉を混合した磁気粘性流体が充填される。磁気粘性流体は、磁場に反応して粘度が増し、流動抵抗が大きくなる特性を有するものである。シリンダ１の一方の端蓋１ａには、結合盤３２の連通路３４に連通する連通孔１１が穿設されており、この連通孔１１の内側開口には、吸油弁１２が設けられている。吸油弁１２は、端蓋１ａに固定された係止リング１４との間に介在する圧縮されたばね１３により連通孔１１を閉じるように端蓋１ａに押し当てられる。この吸油弁１２は、ピストン３の移動により油圧室９が負圧状態になると連通孔１１を開いて連通路３４を通じて油圧室９に磁気粘性流体を流れ込ませる。

ピストンロッド２は、支持体又は被支持体の他方に支持部材８を介して連結される。ピストン３には、シリンダ１の油圧室９，１０に通じる軸線方向の連通孔１５が円周方向に複数設けられており、この連通孔１５の油圧室１０側開口には、吸油弁１６が設けられている。吸油弁１６は、ピストンロッド２の大径部端面との間に介在する圧縮されたばね１７により連通孔１５を閉じるようにピストン３に押し当てられる。この吸油弁１６は、ピストン３の移動により油圧室１０が負圧状態になると連通孔１５を開いて油圧室９から油圧室１０に磁気粘性流体を流れ込ませる。

シールユニット４は、シリンダ１におけるピストンロッド２の挿入側蓋体１ｂに軸線を一致させて結合され、シリンダ１と共にピストンロッド２に貫通される円柱状のブロック１８と、ブロック１８から軸方向へ延びる環状鍔部１８ａの端縁に結合する端蓋１９とを備えている。ピストンロッド２を貫通させるブロック１８の挿通孔には、ピストンロッド２との間に隙間を形成する大径部１８ｂを有する。挿通孔の内側開口部には、大径部１８ｂに連続する内径を有する取付環２０を介してピストンロッド２との間にゴム膜２１が固定される。図２に示すように、ゴム膜２１の内側端はピストンロッド２の構成杆２ａ，２ｂの一方２ｂの先端面とこれに嵌合固定される固定カップ２２との間に挟み込まれて固定され、外側端部は取付環２０のシリンダ１側の端面の環状溝２０ａに嵌め込まれ、取付環２０とブロック１８との突き合わせにより挟み込まれて固定される。ゴム膜２１は、ピストンロッド２と取付環２０との隙間をピストンロッド２のストローク位置にかかわらずピストンロッド上に柔軟に展開すると共に、軸方向前後に仕切り、油圧室１０からピストンロッド２上への磁気粘性流体の引き込みによる漏れを遮断する。また、ゴム膜２１は、ピストンロッド２とブロック１８及び取付環２０との磁気粘性流体の磁性粉を介した接触を阻止する。

バイパス管５は、シリンダ１の側部に軸線方向を同じに並設される。このバイパス管５は円筒状ケース２３の中心線上を磁性材で構成された軸棒２４が貫通し、軸棒２４周りに流通路２５をおいて環状の電磁石２６が軸方向に互いに隙間なく複数並べて固定されている。軸棒２４の側面には電磁石２６に対向して環状磁極２４ａが軸方向にほぼ等間隔で突出している。電磁石２６は、鉄心２６ａの周りにコイル２６ｂが巻かれた状態で埋め込まれて構成され、鉄心２６ａ及び磁極２３ａとの間で磁束が通じ、流通路２５に鉄心２６ａの半径方向の磁界を形成する。電磁石２６のリード線２６ｃは、バイパス管５の一端の引出し口２７から引き出されて図示しない電源部に接続される。流通路２５は枠盤３３の連通路３４及び油圧室１０に連通し、磁気粘性流体を流通させる。

アキュムレータ６は、軸方向前後に端蓋を有する円筒状のケース２８の内部に内蓋２９が軸線方向へ摺動自在に気密に嵌合し、磁気粘性流体が収容される液室６ａが形成されている。内蓋２９は、ケース２８の一端蓋２８ｃとの間に介在する圧縮された二重ばね３０によって液室６ａを狭める方向に押し込んでおり、液室６ａの磁気粘性流体に内圧をかけ、温度変化などにより磁気粘性流体に過不足が生じた場合に、内圧により体積増減分を内蓋２９の変位により液室６ａが伸縮して吸収する。内蓋２９とケース２８の内周壁との間には、ゴム膜３１が設けられている。ゴム膜３１の内側端は内蓋２９の先端面とこれに嵌合固定される固定カップ３２に挟み込まれて固定され、外側端部は軸線方向に互いに接続される円筒状構成材２７ａ，２７ｂの一方の端面の環状溝２７ｄに嵌め込まれ、外側端部は円筒状構成材２７ａと２７ｂとの突き合わせにより挟み込まれて固定される。ゴム膜３１は、内蓋２９とケース２８との隙間を内蓋２９のストローク位置にかかわらず、内蓋２９上に柔軟に展開すると共に、軸方向前後に仕切り、液室６ａから内蓋２９上への磁気粘性流体の引き込みによる漏れを遮断する。

このダンパは、支持体と被支持体とが相対的に変位すると、ピストンロッド２がシリンダ１内に押し込まれ、あるいはそれから引き出され、ピストン３が移動する。ピストン３の移動により油圧室９，１０の容積が変動して、その内部の磁気粘性流体がバイパス管５を通じて流動する。このとき、バイパス管５内の流通路２５で磁気粘性流体の流れが絞られると共に、電磁石２６によって形成される磁界が作用して磁気粘性流体の粘度が増し、流動抵抗が増大して、ピストン３の移動を妨げるので、支持体の運動を抑制する。吸油弁１２，１６は、ピストン３が移動したときの油圧室９，１０の容積変動の相違による磁気粘性流体の出入り量の差分を吸収する。

ピストンロッド２がシリンダ１から引き出される方向（図中右方向）に移動すると、シールユニット４において、ブロック１８又は取付環２０とピストンロッド２との間にゴム膜２１が介在することにより、油圧室１０からシールユニット４内への磁気粘性流体の引き込みが遮断され、磁気粘性流体の外部への漏れを阻止する。また、ピストンロッド２上にゴム膜２１が柔軟に展開してピストンロッド２とシールユニット４との間に介在するので、ブロック１８又は取付環１９とピストンロッド２との直接の接触が阻止され、しかもこれら相互間への磁気粘性流体の磁性粉の進入が阻止されるので、摩耗を防止でき、密封性を長期にわたって維持する。この作用は、アキュムレータ６における内蓋２９とケース２８の相互間の摺動動作についてもゴム膜３１によって同様に行われる。
なお、本実施形態においては、シリンダ１に隣接してシールユニット４を設け、シールユニット４とピストンロッド２との摺動部にゴム膜２１を設けたが、この構成に代えて、シールユニット４を省略し、シリンダ１とピストンロッド２との摺動部にゴム膜２１を設けても、摺動部への磁気粘性流体の進入を阻止する同様な作用を行う。

本発明は、摺動部のシール材のパッキン・Oリングを使用することなく、摺動部材の摩耗を防ぎ、所期の性能を長期にわたって発揮できる磁気粘性流体流動型ダンパに有効である。

１ シリンダ
２ ピストンロッド
２ａ 構成杆
２ｂ 構成杆
２ｃ 接続部
３ ピストン
４ シールユニット
５ バイパス管
６ アキュムレータ
６ａ 液室
９ 油圧室
１０ 油圧室
１８ ブロック
１８ｂ 大径部
２０ 取付環
２０ａ 環状溝
２１ ゴム膜
２４ａ 環状磁極
２５ 流通路
２６ 電磁石
２６ａ 鉄心
２８ ケース
２８ｄ 環状溝
２９ 内蓋
３１ ゴム膜

Claims (3)

1. 支持体又は被支持体の一方に連結され、内部に磁気粘性流体が充填されるシリンダと、
   このシリンダ内を第１及び第２の油圧室に区画し、シリンダ内を軸線方向に移動可能なピストンと、
   前記ピストンに固定されて前記シリンダに出入り自在に挿入され、支持体又は被支持体の他方に連結されるピストンロッドと、
   前記シリンダの第１の油圧室と第２の油圧室との間を流通する前記磁気粘性流体の流通路の途上に磁気粘性流体の流動抵抗を変化させるための磁界を形成する磁石とを具備する磁気粘性流体流動型ダンパにおいて、
   前記ピストンロッドとシリンダとの摺動部には、一端をピストンロッドに他端をシリンダに固定され、シリンダに対するピストンロッドの相対変位に応じてピストンロッド周りに柔軟に展開され、ピストンロッドとシリンダとの間に介在して両者間の磁気粘性流体を介した接触を妨げると共に、シリンダの油圧室から外部への磁気粘性流体の漏れを阻止する弾性薄膜を備えていることを特徴とする磁気粘性流体流動型ダンパ。
2. 支持体又は被支持体の一方に連結され、内部に磁気粘性流体が充填されるシリンダと、
   このシリンダ内を第１及び第２の油圧室に区画し、シリンダ内を軸線方向に移動可能なピストンと、
   前記ピストンに固定されて前記シリンダに出入り自在に挿入され、支持体又は被支持体の他方に連結されるピストンロッドと、
   前記シリンダの第１の油圧室と第２の油圧室との間を流通する前記磁気粘性流体の流通路の途上に磁気粘性流体の流動抵抗を変化させるための磁界を形成する磁石とを具備する磁気粘性流体流動型ダンパにおいて、
   前記シリンダにおけるピストンロッド挿入側端部にはピストンロッドを軸線方向に摺動自在に貫通させるシールユニットが密着され、
   このシールユニットには、ピストンロッドとの間に設けられ、シールユニットに対するピストンロッドの相対変位に応じてピストンロッド上に柔軟に展開され、ピストンロッドとの間に介在して両者間の磁気粘性流体を介した接触を妨げると共に、シリンダの油圧室から外部への磁気粘性流体の漏れを阻止する弾性薄膜を備えていることを特徴とする磁気粘性流体流動型ダンパ。
3. 前記弾性薄膜がゴム製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気粘性流体流動型ダンパ。

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