JP2022142088A - ブッシュ - Google Patents

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敏郎 井上
Toshiro Inoue
優歩 伊藤
Yuho Ito
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Abstract

【課題】液室の対のいずれか一方に磁性流体の鉄粉が偏ることを抑制すること。【解決手段】内筒部材１２は、円筒状を呈して内部にコイル２０を有する内側ヨーク２２と、内側ヨーク２２と同軸な筒状を呈してコイル２０よりも径方向外側で内側ヨークに結合される外側ヨーク２４とを含み、弾性部材１６は、内筒部材１２の軸線Ｘを介して互いに対向して配置され、磁場によって粘性が変化する磁性流体３０が封入されている第１液室２６及び第２液室２８を有し、外側ヨーク２４は、第１液室２６と第２液室２８とを連通させる連通路３６を有し、外側ヨーク２４には、連通路３６内に磁場を発生させる永久磁石３８が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、サスペンションのアームに装着されるブッシュに関する。
特許文献１には、サスペンションのロアアームに設けられたブッシュが開示されている。このブッシュには、内筒部材と外筒部材とを連結する弾性部材に、互いに対向する液室の対（第１液室対、第２液室対）がそれぞれ設けられている。この液室の対には、それぞれ、磁性流体が封入されている。
さらに、このブッシュの内筒部材には、液室の対同士を連結する連通路内に、磁場を発生させるコイルが配置されている。
特開２０２０－１３３７００号公報
しかしながら、特許文献１に開示されたブッシュでは、液室の対のいずれか一方に磁性流体の鉄粉が偏ってしまうと、連通路内の磁性流体の粘度の変化が小さくなり、所望の減衰力に可変することができなくなるおそれがある。
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、液室の対のいずれか一方に磁性流体の鉄粉が偏ることを抑制することが可能なブッシュを提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、筒状を呈する内筒部材と、前記内筒部材と同軸に配置され、クリアランスを介して前記内筒部材の外周面を囲繞する筒状の外筒部材と、前記内筒部材と前記外筒部材とを連結する弾性部材とを備え、前記内筒部材は、円筒状を呈して内部にコイルを有する内側ヨークと、前記内側ヨークと同軸な筒状を呈して前記コイルよりも径方向外側で前記内側ヨークに結合される外側ヨークとを含み、前記弾性部材は、前記内筒部材の軸線を介して互いに対向して配置され、磁場によって粘性が変化する磁性流体が封入されている第１液室及び第２液室を有し、前記外側ヨークは、前記第１液室と前記第２液室とを連通させる連通路を有し、前記外側ヨークには、前記連通路内に磁場を発生させる永久磁石が設けられていることを特徴とする。
本発明では、液室の対のいずれか一方に磁性流体の鉄粉が偏ることを抑制することが可能なブッシュを得ることができる。
本発明の第１実施形態に係るブッシュの軸直方向の断面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図２に示すＡ部の拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係るブッシュの軸直方向の断面図である。 図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 図２及び図５に対応する本発明の第３実施形態に係るブッシュの断面図である。 図６に示すＢ部の拡大断面図である。
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係るブッシュ１０は、筒状を呈する内筒部材１２と、この内筒部材１２と同軸に配置され、クリアランスを介して内筒部材１２の外周面を囲繞する筒状の外筒部材１４と、内筒部材１２と外筒部材１４とを連結する弾性部材１６とを備えて構成されている。
内筒部材１２の中心には、上下方向に延びる軸線Ｘに沿って貫通するボルト装着孔１８が設けられている。また、内筒部材１２は、円筒状を呈して内部にコイル２０を有する内側ヨーク２２と、この内側ヨーク２２と同軸な筒状を呈してコイル２０よりも径方向外側で内側ヨーク２２に結合される外側ヨーク２４（図２参照）とを含んで構成されている。このコイル２０は、例えば、図示しない被覆銅線を内筒部材１２と略同軸状に巻回することで構成されている。
弾性部材１６は、例えば、ゴム弾性体からなり、軸線Ｘを介して互いに対向して配置された第１液室２６及び第２液室２８をそれぞれ有している。この第１液室２６及び第２液室２８には、磁場によって粘性が変化する磁性流体３０（網点参照）がそれぞれ封入されている。なお、図２に示されるように、第１実施形態では、外筒部材１４及び弾性部材１６の軸線Ｘ方向の寸法が、内筒部材１２の軸線Ｘ方向の寸法よりも小さくなっている。
外側ヨーク２４は、軸線Ｘ方向に沿って同軸に配置され、軸線Ｘ方向で相互に離間する一対の磁性体３２ａ、３２ｂを備えて構成されている。軸線Ｘ方向に沿った一方の磁性体３２ａと、他方の磁性体３２ｂとの間には、間隙３４が設けられている。この間隙３４内には、連通路３６、永久磁石３８、及び、非磁性体４０が一対の磁性体３２ａ、３２ｂの間に挟まれた状態で配置されている。
間隙３４には、第１液室２６と第２液室２８とを周方向に沿って連通させる連通路３６が設けられている。この連通路３６は、軸線Ｘ方向から見て、略円弧状を呈し、間隙３４の径方向内側に設けられている。
また、間隙３４には、連通路３６内に磁場を発生させる永久磁石３８が設けられている。この永久磁石３８は、軸線Ｘ方向から見て大きな円弧を呈する大径円弧部３８ａと、小さな円弧を呈する小径円弧部３８ｂとを備えて構成されている。大径円弧部３８ａの周方向端部と、小径円弧部３８ｂの周方向端部との間には、第１液室２６及び第２液室２８と、連通路３６とを連通させる連通孔３９が設けられている。大径円弧部３８ａの径方向内側には、該大径円弧部３８ａの内径に沿って連通路３６が設けられている。小径円弧部３８ｂの径方向内側には、該小径円弧部３８ｂの内径に沿って非磁性体４０が配置されている。
永久磁石３８の磁力は、コイル２０の最大磁力よりも小さく設定されている。また、永久磁石３８の磁力は、磁性流体３０の粘性可変範囲の中立点となる磁力に設定されている。これらの作用効果については、後記で詳細に説明する。
非磁性体４０は、軸線Ｘ方向から見て円弧状を呈し、例えば、アルミニウム等の非磁性材料によって構成されている。この非磁性体４０は、間隙３４の径方向内側に配置され、永久磁石３８の小径円弧部３８ｂとその始点と終点とが同径位置となるように連続している。
本実施形態に係るブッシュ１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
本実施形態において、内筒部材１２は、円筒状を呈して内部にコイル２０を有する内側ヨーク２２と、この内側ヨーク２２と同軸な筒状を呈してコイル２０よりも径方向外側で内側ヨーク２２に結合される外側ヨーク２４とを含んで構成されている。外側ヨーク２４は、第１液室２６と第２液室２８とを連通させる連通路３６を有し、連通路３６内に磁場を発生させる永久磁石３８が設けられている。
本実施形態では、連通路３６が設けられた外側ヨーク２４に永久磁石３８を配置することで、例えば、図３に示されるように、コイル２０によって磁場が形成されていない非通電状態であっても、永久磁石３８によって連通路３６内に磁場を作用させることができる。従って、本実施形態では、第１液室２６と第２液室２８との間で鉄粉が移動することを抑制することができる。この結果、本実施形態では、第１液室２６及び第２液室２８のいずれか一方に磁性流体３０の鉄粉が偏ることを抑制することが可能なブッシュ１０を得ることができる。なお、図３において、実線矢印は、永久磁石３８による磁束を示している。
また、本実施形態において、外側ヨーク２４は、連通路３６を挟んで内筒部材１２の軸線Ｘ方向に離間する一対の磁性体３２ａ、３２を備えて構成されている。永久磁石３８（小径円弧部３８ｂ）は、一対の磁性体３２ａ、３２ｂの間に挟まれて配置されている。
一対の磁性体３２ａ、３２ｂ同士が磁性体で接続されると、この接続部分に磁路が多く形成されてしまい連通路３６内にあまり磁路が形成されなくなってしまうおそれがある。そのため、一対の磁性体３２ａ、３２ｂ間の連通路３６以外の部分に非磁性体を挟む必要があるが、本実施形態では、その非磁性体の一部を永久磁石３８（小径円弧部３８ｂ）に置き換えることで、構造を簡略することができる。
本実施形態では、例えば、コイル２０に対してマイナス微小電流（永久磁石３８の磁束と反対方向の微小電流）を流した場合、コイル２０が、永久磁石３８の磁化と逆方向に励磁され、磁束が干渉して打ち消し合う関係となる。この結果、連通路３６を流通する磁性流体３０の粘性が最小となる。
また、本実施形態では、コイル２０に対する電流ＯＦＦ時の場合、磁性流体３０の鉄粉を沈殿させないように永久磁石３８の磁力で移動させることができる。これにより、本実施形態では、コイル２０の通電停止時に、連通路３６を流通する磁性流体３０の鉄粉の偏りを抑制することができる。
さらに、本実施形態では、コイル２０に対してプラス最大電流（永久磁石３８の磁束と同方向の最大電流）を流した場合、コイル２０が、永久磁石３８の磁化方向と同じ方向に励磁され、磁性流体３０の粘性が最大となる。
さらに、本実施形態において、永久磁石３８の磁力は、コイル２０の最大磁力よりも小さく設定されている。本実施形態では、コイル２０に対してマイナス微小電流（永久磁石３８の磁束と反対方向の微小電流）を流した場合、コイル２０の磁場によって永久磁石３８の磁場を打ち消すことができるため、連通路３６内に磁路が形成されない状態とすることができる。この結果、本実施形態では、磁性流体３０の粘度が最も低い状態で使用することができる。これにより、ブッシュ１０による減衰力の制御可能範囲を拡張させることが可能となる。
さらにまた、本実施形態において、永久磁石３８の磁力は、磁性流体３０の粘性可変範囲の中立点となる磁力に設定されている。磁性流体の粘性変化を±（プラスマイナス）のどちらの方向に行う場合であっても、コイル２０に供給する励磁電流を小さくすることができる
なお、「粘性可変範囲の中立点」は、磁性流体３０の最大粘度～最小粘度の中点でもよいし、減衰器（例えば、マウントブッシュ）が求める減衰力の制御幅の中点であってもよい。好ましくは、減衰器（例えば、マウントブッシュ）が求める減衰力の制御幅の中点であることがよい。
次に、本発明の第２実施形態に係るブッシュ１０ａについて説明する。なお、以下に示される実施形態において、第１実施形態に係るブッシュ１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
図４及び図５に示されるように、この第２実施形態に係るブッシュ１０ａは、間隙３４内に非磁性体４０が配置されておらず、永久磁石５０のみが配置されている点で、第１実施形態と相違している。この永久磁石５０は、第１実施形態の永久磁石３８の小径円弧部３８ｂと非磁性体４０とが一体的に結合された形状で構成されている。なお、第１実施形態の永久磁石３８の大径円弧部３８ａは、第２実施形態でも同じ形状で構成されている。
第２実施形態では、一対の磁性体３２ａ、３２ｂの間に、連通路３６及び永久磁石５０のみを設けることで非磁性体４０を削減することができるため、構造をより簡略化して製造コストを低減化することができる利点がある。
さらに、本発明の第３実施形態に係るブッシュ１０ｂについて説明する。
図６に示されるように、この第３実施形態に係るブッシュ１０ｂでは、外側ヨーク６０が、連通路３６を挟んで軸線Ｘ方向に離間する一対の磁性体６２ａ、６２ｂを備えて構成されている。この一対の磁性体６２ａ、６２ｂの間であって連通路３６以外の部位には、非磁性体６４が挟まれた状態で配置されている。
連通路３６に接していない非磁性体６４は、軸線Ｘ方向に沿った断面が略Ｌ字状を呈している。この非磁性体６４は、軸線Ｘ方向から見て円弧状を呈する円弧状上部６６ａと、この円弧状上部６６ａの外径側から軸線Ｘ方向の下方に向かって延出する下方延出部６６ｂとから構成されている。非磁性体６４の円弧状上部６６ａの上部外径側には、永久磁石６８が配置されている。
この永久磁石６８は、軸線Ｘ方向の断面が矩形状を呈し、非磁性体６４と、一対の磁性体６２ａ、６２ｂの少なくとも一方の磁性体６２ａ（上側磁性体）の間に配置されている（図７参照）。永久磁石６８は、環状体からなり、全周にわたって軸線Ｘを中心とする同径（同一内径、同一外径）に構成されている。
図７に示されるように、永久磁石６８の内径側の一部６８ａは、軸線Ｘ方向で連通路３６と重畳する位置に設けられている。換言すると、永久磁石６８は、連通路３６の外径方向の一部３６ａのみと重畳するように配置されている。
第３実施形態では、一対の磁性体６２ａ、６２ｂの間に非磁性体６４を挟んで構成することで、例えば、加工が難しい永久磁石を挟む場合と比較して、磁性体６２ａ、６２ｂ間の位置精度を容易に向上させることができる。
また、第３実施形態では、永久磁石６８の内径側の一部６８ａを、軸線Ｘ方向で連通路３６と重畳する位置に配置することで、永久磁石６８の磁力を連通路３６に対して直接作用させることができる。この結果、第３実施形態では、磁性流体４０の鉄粉の移動をより確実に妨げることができる。
例えば、永久磁石６８を連通路３６のすべて（連通路３６の断面全部）と重畳するように配置すると、コイル２０によって発生した磁路を妨げてしまうおそれがある。
そこで、第３実施形態では、永久磁石６８を、連通路３６の外径方向の一部３６ａのみと重畳するように配置すると共に、その他の連通路３６の部位３６ｂを一対の磁性体６２ａ、６２ｂと接するように配置している（図７参照）。この結果、第３実施形態では、コイル２０によって発生した磁路を連通路３６に対して作用させることができる。
１０、１０ａ、１０ｂ ブッシュ
１２ 内筒部材
１４ 外筒部材
１６ 弾性部材
２０ コイル
２２ 内側ヨーク
２４、６０ 外側ヨーク
２６ 第１液室
２８ 第２液室
３０ 磁性流体
３２ａ、３２ｂ、６２ａ、６２ｂ 磁性体
３６ 連通路
３６ａ （連通路の）一部
３８、５０、６８ 永久磁石
４０、６４ 非磁性体
６８ａ （永久磁石の）一部
Ｘ 軸線

Claims (8)

  1. 筒状を呈する内筒部材と、前記内筒部材と同軸に配置され、クリアランスを介して前記内筒部材の外周面を囲繞する筒状の外筒部材と、前記内筒部材と前記外筒部材とを連結する弾性部材とを備え、
    前記内筒部材は、円筒状を呈して内部にコイルを有する内側ヨークと、前記内側ヨークと同軸な筒状を呈して前記コイルよりも径方向外側で前記内側ヨークに結合される外側ヨークとを含み、
    前記弾性部材は、前記内筒部材の軸線を介して互いに対向して配置され、磁場によって粘性が変化する磁性流体が封入されている第１液室及び第２液室を有し、
    前記外側ヨークは、前記第１液室と前記第２液室とを連通させる連通路を有し、
    前記外側ヨークには、前記連通路内に磁場を発生させる永久磁石が設けられていることを特徴とするブッシュ。
  2. 請求項１記載のブッシュにおいて、
    前記外側ヨークは、前記連通路を挟んで前記内筒部材の軸線方向に離間する一対の磁性体を備え、
    前記永久磁石は、前記一対の磁性体の間に挟まれて配置されていることを特徴とするブッシュ。
  3. 請求項２記載のブッシュにおいて、
    前記一対の磁性体の間には、前記連通路及び前記永久磁石のみが設けられていることを特徴とするブッシュ。
  4. 請求項１記載のブッシュにおいて、
    前記外側ヨークは、前記連通路を挟んで前記内筒部材の軸線方向に離間する一対の磁性体を備え、
    前記一対の磁性体の前記連通路以外の部位には、非磁性体が挟まれており、
    前記永久磁石は、前記非磁性体と、前記一対の磁性体のうちの少なくとも一方との間に配置されていることを特徴とするブッシュ。
  5. 請求項４記載のブッシュにおいて、
    前記永久磁石の一部は、前記内筒部材の軸線方向で前記連通路と重畳する位置に設けられていることを特徴とするブッシュ。
  6. 請求項５記載のブッシュにおいて、
    前記永久磁石は、前記連通路の径方向の一部のみと重畳することを特徴とするブッシュ。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のブッシュにおいて、
    前記永久磁石の磁力は、前記コイルの最大磁力よりも小さいことを特徴とするブッシュ。
  8. 請求項７記載のブッシュにおいて、
    前記永久磁石の磁力は、前記磁性流体の粘性可変範囲の中立点となる磁力であることを特徴とするブッシュ。
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