JP2017044216A

JP2017044216A - 磁気粘性流体ダンパー

Info

Publication number: JP2017044216A
Application number: JP2015164453A
Authority: JP
Inventors: 修一赤岩; Shuichi Akaiwa
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2035-08-24
Also published as: JP6554361B2

Abstract

【課題】最低減衰定数を小さくすることが可能であり、これにより、減衰力のＯＮ／ＯＦＦ比を大きくすることも可能とする。【解決手段】非磁性体で構成されるシリンダボディ２内に磁性体で構成されるピストン３を直動可能に収容し、作動流体として磁気粘性流体７を用いた、磁気粘性流体ダンパー１であって、シリンダボディ２とピストン３との間に、２箇所に形成された微小隙間と、シリンダボディ２とピストン３との間に、前記２箇所の微小隙間の周方向間に形成された微小隙間より大きな隙間と、シリンダボディ２の前記２箇所の微小隙間を形成する部分の裏面にそれぞれ配置された磁極部６Ｎ，６Ｓと、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、磁気粘性流体を用いたダンパーに関する。

例えば特許文献１に開示された磁気粘性流体ダンパーは、ピストンにオリフィスが形成され、オリフィス周囲に磁界印加手段（コイル）が埋設されたものとされている。磁界印加手段に電流を印加することで、オリフィスを流れる磁気粘性流体に磁場が付与されるようになっており、その磁場の強さを変えることで、所望の減衰力が得られるようになっている。

特開２００７−１８７１７６号公報

上記磁気粘性流体ダンパーは、オリフィスを通過する磁気粘性流体の粘度を調整することにより、ダンパーの減衰力をコントロールするものであるため、減衰力（減衰定数）のＯＮ／ＯＦＦ比（最大減衰定数と最小減衰定数との比）を大きくすることが難しい。特に、オリフィスは構造上、常時、作動流体（磁気粘性流体）の流れを絞ってしまうため、磁気粘性流体に磁場を付与していない時でも、ある程度の大きさの減衰力が生じてしまう。このことから、所定条件でダンパーを無負荷に近い状態で作動させたという要望に応えることが困難である。

本発明は、かかる課題に鑑みて創案されたものであり、最低減衰定数を小さくすることが可能であり、これにより、減衰力のＯＮ／ＯＦＦ比を大きくすることができる磁気粘性流体ダンパーを提供することを目的とする。

本発明の磁気粘性流体ダンパーは、非磁性体で構成されるシリンダボディ内に磁性体で構成されるピストンを直動可能に収容し、作動流体として磁気粘性流体を用いた、磁気粘性流体ダンパーであって、前記シリンダボディと前記ピストンとの間に、２箇所に形成された微小隙間と、前記シリンダボディと前記ピストンとの間に、前記２箇所の微小隙間の間に形成された前記微小隙間より大きな隙間（以下「大隙間」ともいう。）と、前記シリンダボディの前記２箇所の微小隙間を形成する部分の裏面にそれぞれ配置された磁極部と、を備える、ことを特徴としている。

かかる構成を備える磁気粘性流体ダンパーによれば、ピストン移動時に磁気粘性流体が通過する上記「大隙間」の寸法を十分に大きく設定することで、磁気粘性流体ダンパーの最低減衰定数を極めて低い値にすることができる。また、磁極部間に形成される磁路は、「微小隙間」を通過し、「大隙間」を通過しないため、「大隙間」の寸法を大きくしても最大減衰係数が低下することもない。

上記磁気粘性流体ダンパーは、前記ピストンの直動方向の前後部にそれぞれロッドが接続されており、前記ピストンは、これらのロッドを介して前記シリンダボディに直動可能に支持されている、ものとすることが望ましい。

かかる構成を備える磁気粘性流体ダンパーによれば、上記「微小隙間」の寸法、上記「大隙間」の寸法が確実に保持され、所望する減衰性能が安定的に得られる。

本発明に係る磁気粘性流体ダンパーによれば、最低減衰定数を低い値にすることが容易に可能であり、そうすることで、減衰定数のＯＮ／ＯＦＦ比を大きくすることができる。

本発明の実施形態に係る磁気粘性流体ダンパーをロッドの軸線を含む平面で切断して表した断面図である。但し、磁場形成部、ロッド、ピストン等は断面化していない。図１のＡ−Ａ断面図である。但し、ロッド、ピストン等は断面化していない。図１のＢ部拡大図である。図２のＣ−Ｃ断面図である。但し、磁場形成部の断面のハッチングは省略している。図１のＢ部拡大図に対応する図であって、ピストンが磁極部間にない状態を示す図である。本発明の他の実施形態に係る磁気粘性流体ダンパーをロッドの軸線を含む平面で切断して表した断面図である。但し、ヨーク、ロッド、ピストン等は断面化していない。

以下、本発明の実施形態に係る磁気粘性流体ダンパーについて図面を参照しつつ説明する。図１〜図４に示すように、本実施形態に係る磁気粘性流体ダンパー１は、シリンダボディ２、ピストン３、ロッド４，５、磁場形成部６、磁気粘性流体７等で構成されている。

シリンダボディ２には、直動可能にピストン３が収容されている。シリンダボディ２とピストン３との間には、２箇所に微小隙間が形成され、更にこれら２箇所の微小隙間の周方向間には、当該微小隙間より大きな隙間が形成されている。例えば図４に示すように、シリンダボディ２およびピストン３は、何れも、磁極部６Ｎ，６Ｓ間に挟まれた方向を短手方向とし、これと直交する方向を長手方向とする断面矩形状のものとされている。そして、上記長手方向に沿って形成された面２ａ，３ａは微小隙間を介して対向しており、上記短手方向に沿って形成された面２ｂ，３ｂは上記微小隙間より大きな隙間を介して対向している。以下、上記微小隙間を介して対向する面２ａ，３ａを近接対向面２ａ，３ａといい、上記微小隙間より大きな隙間を介して対向する面２ｂ，３ｂを遠隔対向面２ｂ，３ｂともいう。なお、磁極部６Ｎ，６Ｓ間で形成される磁路が上記微小隙間を経由するように、シリンダボディ２は非磁性体で構成され、ピストン３は磁性体で構成されている。

ピストン３の直動方向前後部には、図１に示すように、それぞれ非磁性体からなるロッド４，５が接続されている。一方のロッド４は、シリンダボディ２の一方に接続された第１案内筒１０内に直動自在に支持されている。他方のロッド５は、シリンダボディ２の他方に接続された第２案内筒１１内に直動自在に支持されている。これらの案内筒１０，１１により、上記近接対向面２ａ，３ａ間の微小隙間寸法、上記遠隔対向面２ｂ，３ｂ間の隙間寸法が確実に保持されるようになっている。なお、図３に示すように、シリンダボディ２と第１案内筒１０との接続部の隙間、および、シリンダボディ２と第２案内筒１１との接続部の隙間はシール材１３にてシールされている。また、案内筒１０，１１の軸穴と各ロッド４，５との隙間にはＯリング１６、ブッシュ１７等が嵌め込まれている。

磁場形成部６は、図１に示すように、２つの永久磁石８とこれらの間に連結されたヨーク９とで構成されており、その磁極部６Ｎ，６Ｓはシリンダボディ２を介して互いに対向したものとなっている。各磁極部６Ｎ，６Ｓは、図３に示すように、シリンダボディ２の近接対向面２ａの裏面における、ピストン直動方向の特定位置（減衰力を効かせたいストローク位置）にそれぞれ設置されている。この磁極部６Ｎ，６Ｓの幅寸法（図４における縦寸法）は、ピストン３の断面の長手方向寸法と略同一とされている。なお、磁場形成部６はシリンダボディ２に対して任意の位置に設置可能となっており、磁極部６Ｎ，６Ｓの上記特定位置もピストン直動方向に沿って任意の位置に設定可能である。

磁気粘性流体７は、シリンダボディ２内において、ピストン３によって区画された２つの液室１４，１５、および、ピストン３とシリンダボディ２との隙間に充填されている。この磁気粘性流体７は、磁性粒子を分散媒に分散させてなる液体であり、特にその磁性粒子がナノサイズの金属粒子（金属ナノ粒子）からなるものが使用できる。磁性粒子は磁化可能な金属材料からなり、金属材料に特に制限はないが軟磁性材料が好ましい。軟磁性材料としては、例えば鉄、コバルト、ニッケル及びパーマロイ等の合金が挙げられる。分散媒は、特に限定されるものではないが、一例として疎水性のシリコーンオイルを挙げることができる。磁気粘性流体における磁性粒子の配合量は、例えば３〜４０ｖｏｌ％とすればよい。磁気粘性流体にはまた、所望の各種特性を得るために、各種の添加剤を添加することも可能である。

上記構成を備える磁気粘性流体ダンパー１において、図５の実線で示すように、ピストン３が磁極部６Ｎ，６Ｓの間から完全に離脱した位置Ｘ１にあるとき、磁極部６Ｎ，６Ｓ間には、磁気粘性流体と非磁性体からなるシリンダボディ２のみが介在することから磁路は形成されない。また、シリンダボディ２と位置Ｘ１にあるピストン３との近接対向面２ａ，３ａ間に介在する磁気粘性流体７_Ｘ１に磁場が付与されることもない。このような状態のとき、微小隙間に介在する磁気粘性流体７_Ｘ１は、最低粘度の状態にあり、磁気粘性流体ダンパー１の減衰定数は最低値となる。もちろん、この状態では、近接対向面２ａ，３ａ間以外に存在する磁気粘性流体７にも磁場は付与されていない。

ピストン３が上記位置Ｘ１から磁極部６Ｎ，６Ｓ間側に移動し、図５の２点鎖線で示すように、ピストン３の一部が磁極部６Ｎ，６Ｓ間に介在する位置Ｘ２に到達すると、磁極部６Ｎ，６Ｓ間に存在するピストン３の量に応じて、磁極部６Ｎ，６Ｓ間の磁気抵抗が小さくなり、これらの間に磁路が形成される。これにより、磁路上にある磁気粘性流体７_Ｘ２はクラスターを形成してずり応力を発現し、磁気粘性流体ダンパー１の減衰定数が磁極部６Ｎ，６Ｓ間に存在するピストン３の量に応じて大きくなる。なお、磁路上にあるシリンダボディ２は非磁性体であるが、その厚さは磁路形成が可能なように十分に薄く設定されている。

次いで、ピストン３が上記位置Ｘ２から更に移動し、図３に示すように、完全に磁極部６Ｎ，６Ｓ間に介在する位置Ｘ３に到達すると、磁極部６Ｎ，６Ｓ間の磁気抵抗が最小となり、シリンダボディ２とピストン３との微小隙間に介在する磁気粘性流体７_Ｘ３は最大ずり応力を発現し、磁気粘性流体ダンパー１の減衰定数が最高値となる。

ところで、本実施形態に係る磁気粘性流体ダンパー１では、ピストン３の遠隔対向面３ｂとシリンダボディ２の遠隔対向面２ｂとの隙間に介在する磁気粘性流体７_Ｗに磁場が付与されない構造となっている。このため、当該遠隔対向面２ｂ，３ｂ間の寸法を大きく（例えば１ｍｍ以上に）設定することが可能である。そして、遠隔対向面２ｂ，３ｂ間は、ピストン３がシリンダボディ２内を移動するときに、液室１４，１５間を移動する磁気粘性流体７の流路となることから、遠隔対向面２ｂ，３ｂ間の寸法を十分に確保することで、磁気粘性流体ダンパー１の最低減衰定数を極めて低い値にすることが可能となる。

従来例に係る磁気粘性流体ダンパーでは、オリフィスでの流量を調整することにより、減衰定数を調整していたため、減衰定数のＯＮ／ＯＦＦ比を大きくすることが困難であったが、本実施形態に係る磁気粘性流体ダンパー１によれば、上記のように最低減衰定数を極めて低い値にすることができるので、容易に減衰定数のＯＮ／ＯＦＦ比を大きくすることができる。

＜他の実施形態＞
既述した実施形態では、磁場形成部６として永久磁石８を使用したが、図６に示す磁気粘性流体ダンパー１Ａのように、ヨーク１８と、ヨーク１８に巻設されたコイル１９と、コイル１９に電流を供給する図示しない電流供給装置とを備える磁場形成部６Ａを採用して、既述したようにシリンダボディ２の所定位置に磁極部６Ｎ，６Ｓを配置して磁場を付与するようにしてもよい。なお、この磁気粘性流体ダンパー１Ａの磁場形成部６Ａ以外の部分は、既述した実施形態に係る磁気粘性流体ダンパー１と同様に構成されている。

本発明は、例えば、作動流体として磁気粘性流体を用いた直動型ダンパーに適用可能である。

１，１Ａ磁気粘性流体ダンパー
２シリンダボディ
３ピストン
４，５ロッド
６Ｎ，６Ｓ磁極部
７磁気粘性流体

Claims

非磁性体で構成されるシリンダボディ内に磁性体で構成されるピストンを直動可能に収容し、作動流体として磁気粘性流体を用いた、磁気粘性流体ダンパーであって、
前記シリンダボディと前記ピストンとの間に、２箇所に形成された微小隙間と、
前記シリンダボディと前記ピストンとの間に、前記２箇所の微小隙間の間に形成された前記微小隙間より大きな隙間と、
前記シリンダボディの前記２箇所の微小隙間を形成する部分の裏面にそれぞれ配置された磁極部と、を備える、
ことを特徴とする磁気粘性流体ダンパー。
請求項１に記載の磁気粘性流体ダンパーにおいて、
前記ピストンの直動方向の前後部にそれぞれロッドが接続されており、前記ピストンは、これらのロッドを介して前記シリンダボディに直動可能に支持されている、ことを特徴とする磁気粘性流体ダンパー。