JP2013181605A - 磁気粘性流体緩衝器 - Google Patents

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Abstract

【課題】磁気粘性流体緩衝器のピストンの全長を短くする。
【解決手段】磁気粘性流体が封入されるシリンダ10と、シリンダ10内に摺動自在に配置されるピストン20と、ピストン20に連結されシリンダ10の外部へ延在するピストンロッド21とを備え、ピストン20は、ピストンロッド21に取り付けられ外周にコイル33aが設けられるピストンコア30と、ピストンコア30の外周を取り囲みピストンコア30との間に磁気粘性流体の流路22を形成するフラックスリング35と、環状に形成されてピストンロッド21の外周に配置されフラックスリング35の一端35aのピストンコア30に対する軸方向の位置を規定する第一プレート40と、フラックスリング35の他端35bの内周に配置されピストンコア30と当接する第二プレート45と、フラックスリング35の内周に嵌められて第二プレート45を軸方向に固定するCリング46とを備える。
【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、減衰力を変化させるものがある。特許文献1には、外周にコイルが巻回されたピストンコアとピストンコアの外周に配置されたピストンリングとを備えるピストンアッシーがシリンダ内を摺動する際に、ピストンコアとピストンリングとの間に形成された流路を磁気粘性流体が通過する磁気粘性流体緩衝器が開示されている。
特開2008−175364号公報
しかしながら、特許文献1の磁気粘性流体緩衝器では、ピストンコアに対してピストンリングを所定位置に配置するために、ピストンリングを軸方向に挟持する一対のプレートが設けられ、各々のプレートをナットの締結によって固定している。このように、ピストンリングを両端からプレートとナットとで挟み込んで固定する構成であるため、ピストンアッシーの全長が長くなり、ピストンアッシーのストローク長さが短くなるおそれがあった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、磁気粘性流体緩衝器のピストンの全長を短く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るシリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内に一対の流体室を画成するピストンと、前記ピストンに連結されて前記シリンダの外部へ延在するピストンロッドと、を備える磁気粘性流体緩衝器であって、前記ピストンは、前記ピストンロッドの端部に取り付けられ、外周にコイルが設けられるピストンコアと、前記ピストンコアの外周を取り囲み、前記ピストンコアとの間に磁気粘性流体の流路を形成するフラックスリングと、環状に形成されて前記ピストンロッドの外周に配置され、前記フラックスリングの一端の前記ピストンコアに対する軸方向の位置を規定する第一プレートと、前記フラックスリングの他端の内周に配置され、前記ピストンコアと当接する第二プレートと、前記フラックスリングの内周に嵌められて前記第二プレートを軸方向に固定する第一止め輪と、を備えることを特徴とする。
本発明では、フラックスリングの一端は、第一プレートによってピストンコアに対する軸方向の位置が規定され、他端は、第二プレートが第一止め輪によってフラックスリングの内周に嵌められることで軸方向に固定される。これにより、ピストンコアに対してフラックスリングが軸方向に固定される。よって、フラックスリングの軸方向位置を規定するために、フラックスリングの他端から軸方向に突出する他の部材を設ける必要はない。したがって、磁気粘性流体緩衝器のピストンの全長を短くすることができる。
本発明の実施の形態に係る磁気粘性流体緩衝器の正面の断面図である。 図1におけるピストンの左側面図である。 図1におけるピストンの右側面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
まず、図1を参照して、本発明の実施の形態に係る磁気粘性流体緩衝器100の全体構成について説明する。
磁気粘性流体緩衝器100は、磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体を用いることで減衰係数が変化可能なダンパである。磁気粘性流体緩衝器100は、内部に磁気粘性流体が封入されるシリンダ10と、シリンダ10内に摺動自在に配置されるピストン20と、ピストン20に連結されてシリンダ10の外部へ延在するピストンロッド21とを備える。
シリンダ10は、有底円筒状に形成される。シリンダ10内に封入される磁気粘性流体は、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に応じて変化し、磁界の影響がなくなると元の状態に戻る。
ピストン20は、シリンダ10内に流体室11と流体室12とを画成する。ピストン20は、流体室11と流体室12との間で磁気粘性流体を移動可能とする環状の流路22を有する。ピストン20は、流路22を磁気粘性流体が通過することで、シリンダ10内を摺動することが可能である。ピストン20の構成については、後で詳細に説明する。
ピストンロッド21は、ピストン20と同軸に形成される。ピストンロッド21は、一端21aがピストン20に固定され、他端21bがシリンダ10の外部に延出する。ピストンロッド21は、一端21aが開口して他端21bが閉塞される有底円筒状に形成される。ピストンロッド21の内周21cには、後述するピストン20のコイル33aに電流を供給する一対の配線(図示省略)が通される。ピストンロッド21の一端21a近傍の外周には、ピストン20と螺合する雄ねじ21dが形成される。
次に、図1から図3を参照して、ピストン20の構成について説明する。
ピストン20は、ピストンロッド21の端部に取り付けられて外周にコイル33aが設けられるピストンコア30と、ピストンコア30の外周を取り囲みピストンコア30との間に磁気粘性流体の流路22を形成するフラックスリング35とを備える。ピストン20は、フラックスリング35の一端35aの内周に配置される第一プレート40と、フラックスリング35の他端35bの内周に配置されてピストンコア30と当接する第二プレート45と、第一プレート40を支持しフラックスリング35を介して第二プレート45をピストンコア30に押し付けるホルダ50とを備える。
また、ピストン20は、フラックスリング35の内周に嵌められて第二プレート45を軸方向に固定する第一止め輪としてのCリング46と、フラックスリング35の内周に嵌められて第一プレート40を軸方向に固定する第二止め輪としてのCリング41とを備える。
ピストンコア30は、ピストンロッド21の端部に取り付けられる第一コア31と、第二プレート45に当接する第二コア32と、第一コア31と第二コア32との間に挟持され外周にコイル33aが設けられるコイルアセンブリ33とを備える。
第一コア31は、外周がフラックスリング35の内周に臨む大径部31aと、大径部31aと比較して小径に形成される小径部31bと、中心を軸方向に貫通する貫通孔31cとを有する。
大径部31aは、円筒状に形成される。大径部31aの外周は、磁気粘性流体が通過する流路22に臨む。大径部31aは、コイルアセンブリ33と当接する。大径部31aの貫通孔31cには、後述するコイルアセンブリ33の円筒部33bが挿入されて嵌合する。
小径部31bは、大径部31aに連続して同軸に形成される。小径部31bは、フラックスリング35から軸方向に突出する円筒状に形成される。小径部31bの内周には、ピストンロッド21の雄ねじ21dと螺合する雌ねじ31dが形成される。
小径部31bの外周には、ホルダ50と螺合する雄ねじ31eが形成される。小径部31bの先端部の外周には、ホルダ50を取り付けやすくするための薄肉部31fが形成される。
第二コア32は、外周がフラックスリング35の内周に臨む大径部32aと、大径部32aの両端に大径部32aと比較して小径に形成される第一小径部32bと第二小径部32cとを有する。
大径部32aは、円柱状に形成される。大径部32aは、第一コア31の大径部31aと同径に形成される。大径部32aの外周は、磁気粘性流体が通過する流路22に臨む。
第一小径部32bは、大径部32aと同軸の円柱状に形成される。第一小径部32bは、後述するコイルアセンブリ33のコイルモールド部33dの内周と同径に形成され、コイルモールド部33dの内周に嵌められる。
第二小径部32cは、大径部32aと同軸の円柱状に形成される。第二小径部32cは、第二コア32における第一小径部32bと反対側の端部に形成される。第二小径部32cの端面は、フラックスリング35の他端35bの端面と一致するように形成される。
コイルアセンブリ33は、コイル33aが挿入された状態でモールドすることで形成される。コイルアセンブリ33は、第一コア31の貫通孔31cに嵌合する円筒部33bと、第一コア31と第二コア32との間に挟持される平板部33cと、内部にコイル33aが設けられるコイルモールド部33dとを有する。
コイル33aは、外部から供給される電流によって磁界を形成する。この磁界の強さは、コイル33aに供給される電流が大きくなるほど強くなる。コイル33aに電流が供給されて磁界が形成されると、流路22を流れる磁気粘性流体の見かけの粘性が変化する。磁気粘性流体の粘性は、コイル33aによる磁界が強くなるほど高くなる。
円筒部33bは、先端部33eがピストンロッド21の内周に嵌合する。円筒部33bの先端からは、コイル33aに電流を供給するための一対の配線が引き出される。円筒部33bの先端部33eとピストンロッド21の一端21aとの間には、封止部材としてのOリング34が設けられる。
Oリング34は、第一コア31の大径部31aとピストンロッド21とによって軸方向に圧縮され、コイルアセンブリ33の先端部33eとピストンロッド21とによって径方向に圧縮される。これにより、ピストンロッド21の外周と第一コア31との間や第一コア31とコイルアセンブリ33との間に侵入してきた磁気粘性流体がピストンロッド21の内周に流出して漏出することが防止される。
平板部33cは、円筒部33bの基端部に連続して同軸の円板状に形成される。平板部33cと円筒部33bとの内部は、コイル33aへ電流を供給する一対の配線が通過する。
コイルモールド部33dは、平板部33cの外縁部から環状に立設される。コイルモールド部33dは、コイルアセンブリ33における円筒部33bと反対側の端部に突起して形成される。コイルモールド部33dは、第一コア31の大径部31aと同径に形成される。コイルモールド部33dの外周は、磁気粘性流体が通過する流路22に臨む。コイルモールド部33dの内部には、コイル33aが設けられる。
このように、ピストンコア30は、第一コア31と第二コア32とコイルアセンブリ33との三部材に分割して形成される。よって、コイル33aが設けられるコイルアセンブリ33のみをモールドして形成し、第一コア31と第二コア32との間に挟持すればよい。よって、ピストンコア30を単体で形成してモールド作業を行う場合と比較して、ピストンコア30の形成が容易である。
ピストンコア30において、第一コア31はピストンロッド21に固定されているが、コイルアセンブリ33と第二コア32とは軸方向に嵌められているのみである。そこで、ピストン20では、フラックスリング35,第一プレート40,第二プレート45,及びホルダ50を設けてコイルアセンブリ33と第二コア32とを第一コア31に押し付けるようにして固定している。
フラックスリング35は、略円筒状に形成される。フラックスリング35の外周は、シリンダ10の内周と略同径に形成される。フラックスリング35の内周は、ピストンコア30の外周に臨む。フラックスリング35の内周は、ピストンコア30の外周と比較して大径に形成され、ピストンコア30との間に流路22を形成する。フラックスリング35は、第一プレート40,第二プレート45,及びホルダ50によって、ピストンコア30に対して同軸となるように固定される。
フラックスリング35は、一端35aの内周に形成され第一プレート40が嵌められる大径部35cと、他端35bの内周に形成され第二プレート45が嵌められる大径部35dとを有する。
大径部35cは、第一プレート40の外径と略同径に形成される。大径部35cは、第一プレート40の厚さと比較して長く形成される。大径部35cの内周には、Cリング41が設けられる位置に対応して、Cリング41の外形に対応した形状の環状溝35eが形成される。
大径部35dは、第二プレート45の外径と略同径に形成される。大径部35dは、第二プレート45の厚さと比較して長く形成される。大径部35dの内周には、Cリング46が設けられる位置に対応して、Cリング46の外形に対応した形状の環状溝35fが形成される。
第一プレート40は、ピストンコア30に対するフラックスリング35の一端35aの軸方向の位置を規定するものである。第一プレート40は、環状に形成され、ホルダ50を介してピストンロッド21の外周に配置される。第一プレート40の外周面40aは、ピストン20の端部に向かって縮径されるテーパ状に形成される。
第一プレート40は、図2に示すように、流路22に連通する貫通孔である複数の流路22aを有する。流路22aは、円形に形成されて等間隔で環状に配置される。
第一プレート40の内周には、後述するホルダ50の環状段部50aが係合する段部40bが形成される。第一プレート40は、ホルダ50の第一コア31に対する締結力によってピストンコア30に対する軸方向の位置が規定され、ピストン20の端部に支持される。
Cリング41は、円形断面に形成されるリングである。Cリング41は、周の一部が開口するC型のリング状に形成される。Cリング41は、外周に拡がろうとする力によって環状溝35eに嵌合する。Cリング41は、第一プレート40の外周面40aと当接し、第一プレート40がフラックスリング35から抜け落ちることを防止するとともに、第一プレート40の軸方向の位置を規定する。
ホルダ50は、略円筒状に形成され、第一コア31の小径部31bの外周に締結されて第一プレート40を支持する。ホルダ50は、小径部31bとの間の締結力によってフラックスリング35を介して第二プレート45を第二コア32に押し付ける。ホルダ50は、ピストン20が組み立てられた状態にて、第一コア31の大径部31aとの間に空隙が形成されるように取り付けられる。ホルダ50は、端部の外周に突設される環状段部50aと、内周に形成される雌ねじ50bとを有する。
環状段部50aは、第一コア31の大径部31aに臨む端部に形成される。環状段部50aは、第一プレート40の段部40bに係合することで、第一プレート40の軸方向の位置を規定する。
雌ねじ50bは、第一コア31の雄ねじ31eと螺合する。ホルダ50は、雌ねじ50bと雄ねじ31eとの螺合によって、軸方向に進退可能に取り付けられる。
第二プレート45は、環状に形成されてフラックスリング35の他端35bの内周に配置される。第二プレート45の外周面45aは、ピストン20の端部に向かって縮径されるテーパ状に形成される。
第二プレート45は、図3に示すように、流路22に連通する貫通孔である複数の流路22bを有する。流路22bは、円弧状に形成されて等間隔で環状に配置される。このように、第一プレート40の流路22aは円形に形成され、第二プレート45の流路22bは円弧状に形成される。これにより、第一プレート40と第二プレート45との取り付け角度にかかわらず、流路22aと流路22bとを流路22を介して直線的に連通させることができる。
第二プレート45の内周には、第二コア32の第二小径部32cが嵌合する貫通孔45bが形成される。第二プレート45は、貫通孔45bに第二小径部32cが嵌合することによって、第二コア32との同軸度が確保される。
Cリング46は、円形断面に形成されるリングである。Cリング46は、周の一部が開口するC型のリング状に形成される。Cリング46は、外周に拡がろうとする力によって環状溝35fに嵌合する。Cリング46は、第二プレート45の外周面45aと当接し、第二プレート45がフラックスリング35から抜け落ちることを防止するとともに、第二プレート45の軸方向の位置を規定する。
以上のように、フラックスリング35の一端35aは、第一プレート40によってピストンコア30に対する軸方向の位置が規定され、他端35bは、第二プレート45がCリング46によってフラックスリング35の内周に嵌められることで軸方向に固定される。これにより、ピストンコア30に対してフラックスリング35が軸方向に固定される。よって、フラックスリング35の軸方向位置を規定するために、フラックスリング35の他端35bから軸方向に突出する他の部材を設ける必要はない。したがって、磁気粘性流体緩衝器100のピストン20の全長を短くすることができる。
以下では、ピストン20の組み立て手順について説明する。
まず、ピストンロッド21に第一コア31を取り付ける。具体的には、ピストンロッド21の雄ねじ21dと第一コア31の雌ねじ31dとを螺合する。このとき、ピストンロッド21の先端部33eとピストンロッド21の一端21aとの間に、予めOリング34を挿入しておく。
次に、第一コア31にコイルアセンブリ33を取り付ける。第一コア31の貫通孔31cにコイルアセンブリ33の円筒部33bを挿入し、コイル33aに電流を供給する一対の配線をピストンロッド21の内周21cに引き出す。
そして、コイルアセンブリ33に第二コア32を取り付ける。具体的には、コイルアセンブリ33のコイルモールド部33dの内周に第二コア32の第一小径部32bが嵌合するように取り付ける。これで、ピストンコア30の組み立てが完了する。このとき、第一コア31の外周には、ホルダ50を予め取り付けておく。ホルダ50は、環状段部50aが形成される端部が第一コア31の大径部31aに当接する程度まで深い位置に取り付けられる。
次に、ピストンコア30の外周にフラックスリング35を取り付ける。この状態では、フラックスリング35は、ピストンコア30に対して軸方向に移動可能である。
そして、フラックスリング35の一端35aの内周の大径部35cに第一プレート40を挿入してCリング41を嵌める。同様に、フラックスリング35の他端35bの内周の大径部35dに第二プレート45を挿入してCリング46を嵌める。これにより、第一プレート40と第二プレート45とは、ピストン20から抜け落ちなくなる。
この状態では、ホルダ50がピストンコア30に対して深い位置に取り付けられているため、第一プレート40と第二プレート45とは、ピストン20の内側に移動可能である。よって、Cリング41とCリング46とを容易に取り付けることができる。
最後に、ホルダ50をフラックスリング35から突出するよう回転させて締結する。これにより、第一プレート40は、段部40bと環状段部50aとの係合によって、フラックスリング35の一端35aに向けて引っ張られることとなる。すると、フラックスリング35は、Cリング41を介して第一プレート40に引っ張られ、第二プレート45もまた、Cリング46を介して第一プレート40に引っ張られることとなる。
このように、第一コア31に対するホルダ50の締結力によって、ピストンコア30の第二コア32とコイルアセンブリ33とは、第一コア31に押し付けられて固定される。したがって、ホルダ50を締結するだけでピストン20を容易に組み立てることができる。また、ホルダ50の締結力によってピストン20の各部材を堅固に固定できるため、各部材の回転が防止されるとともに、振動が抑制される。
なお、本実施の形態では、ピストン20は、第一コア31と第二コア32とコイルアセンブリ33との三部材に分割されている。しかしながら、この構成に代えて、第一コア31とコイルアセンブリ33とを一体に形成して二部材としてもよく、また、第二コア32とコイルアセンブリ33とを一体に形成して二部材としてもよい。
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
フラックスリング35の一端35aは、第一プレート40によってピストンコア30に対する軸方向の位置が規定され、他端35bは、第二プレート45がCリング46によってフラックスリング35の内周に嵌められることで軸方向に固定される。これにより、ピストンコア30に対してフラックスリング35が軸方向に固定される。よって、フラックスリング35の軸方向位置を規定するために、フラックスリング35の他端35bから軸方向に突出する他の部材を設ける必要はない。したがって、磁気粘性流体緩衝器100のピストン20の全長を短くすることができる。
また、ピストンコア30は、第一コア31と第二コア32とコイルアセンブリ33との三部材に分割して形成される。よって、コイル33aが設けられるコイルアセンブリ33のみをモールドして形成し、第一コア31と第二コア32との間に挟持すればよい。よって、ピストンコア30を単体で形成してモールド作業を行う場合と比較して、ピストンコア30の形成が容易である。
ピストンコア30の第二コア32とコイルアセンブリ33とは、第一コア31に対するホルダ50の締結力によって、第一コア31に押し付けられて固定される。したがって、ホルダ50を締結するだけでピストン20を容易に組み立てることができる。
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。
例えば、磁気粘性流体緩衝器100では、コイル33aに電流を供給する一対の配線がピストンロッド21の内周を通過するものである。よって、コイル33aに印加された電流を外部に逃がすアースを廃止することができる。しかしながら、この構成に代えて、コイル33aに電流を印加する一本の配線のみがピストンロッド21の内部を通過するようにして、ピストンロッド21自体を通じて外部にアースされる構成としてもよい。
100 磁気粘性流体緩衝器
10 シリンダ
11 流体室
12 流体室
20 ピストン
21 ピストンロッド
22 流路
30 ピストンコア
31 第一コア
32 第二コア
33 コイルアセンブリ
33a コイル
35 フラックスリング
35a 一端
35b 他端
35e 環状溝
35f 環状溝
40 第一プレート
40a 外周面
41 Cリング(第二止め輪)
45 第二プレート
45a 外周面
46 Cリング(第一止め輪)
50 ホルダ

Claims (5)

  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るシリンダと、
    前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内に一対の流体室を画成するピストンと、
    前記ピストンに連結されて前記シリンダの外部へ延在するピストンロッドと、を備える磁気粘性流体緩衝器であって、
    前記ピストンは、
    前記ピストンロッドの端部に取り付けられ、外周にコイルが設けられるピストンコアと、
    前記ピストンコアの外周を取り囲み、前記ピストンコアとの間に磁気粘性流体の流路を形成するフラックスリングと、
    環状に形成されて前記ピストンロッドの外周に配置され、前記フラックスリングの一端の前記ピストンコアに対する軸方向の位置を規定する第一プレートと、
    前記フラックスリングの他端の内周に配置され、前記ピストンコアと当接する第二プレートと、
    前記フラックスリングの内周に嵌められて前記第二プレートを軸方向に固定する第一止め輪と、を備えることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器。
  2. 前記第一プレートは、前記フラックスリングの一端の内周に配置され、
    前記フラックスリングの内周に嵌められて前記第一プレートを軸方向に固定する第二止め輪を更に備え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. 前記フラックスリングの内周には、前記第一止め輪と前記第二止め輪とが設けられる位置に対応して一対の環状溝が形成され、
    前記第一止め輪と前記第二止め輪とは、外周に拡がろうとする力によって前記環状溝に嵌合す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。
  4. 前記第一止め輪と前記第二止め輪とは、周の一部が開口するC型のリング状に形成され、
    前記第一プレートと前記第二プレートとの外周面は、前記ピストンの端部に向かって縮径されるテーパ状に形成されることを特徴とする請求項2又は3に記載の磁気粘性流体緩衝器。
  5. 前記ピストンコアは、
    前記ピストンロッドの端部に取り付けられる第一コアと、
    前記第二プレートに当接する第二コアと、
    前記第一コアと前記第二コアとの間に挟持され、前記コイルが外周に設けられるコイルアセンブリと、を備え、
    前記第一コアの外周に締結されて前記第一プレートを支持し、その締結力によって前記フラックスリングを介して前記第二プレートを前記第二コアに押し付けるホルダを更に備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の磁気粘性流体緩衝器。
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