JP3366931B2

JP3366931B2 - 減衰力可変型緩衝器およびこれに適する磁性流体流動制御機構

Info

Publication number: JP3366931B2
Application number: JP12385794A
Authority: JP
Inventors: 谷功中; 橋務高; 田宗勝島; 山龍男杉
Original assignee: National Institute for Materials Science
Current assignee: National Institute for Materials Science
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JPH07332427A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性流体を用いて減衰
力を変化させるのに利用される伸縮式や回転式などの減
衰力可変型緩衝器に関し、特に、電磁コイルへの通電量
を変えることによって磁性流体の流路を通過する前記磁
性流体の流動特性を変えることで発生減衰力を調整する
ことができるようにした磁性流体利用の伸縮式や回転式
などの減衰力可変型緩衝器ならびにこの減衰力可変型緩
衝器およびその他の機器における流体流動制御に適する
磁性流体流動制御機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電磁コイルへの通電量を変えることによ
って磁性流体の流路を通過する前記磁性流体の粘性を変
化させることで発生減衰力を調整することができるよう
にした磁性流体利用の伸縮式減衰力可変型緩衝器として
は、例えば、実開昭６２−１５１４４８号公報に開示さ
れたものがあり、また、回転式減衰力可変型緩衝器とし
ては、例えば、特開昭６２−２５１２２０号公報に開示
されたものがあったが、本発明者らは、すでに、前記し
た従来の減衰力可変型緩衝器では、電磁コイルへの通電
量を変化させても、より好ましい発生減衰力の変更調整
をなし難い不都合のあることを明らかにし、所望の大き
さの減衰力を発生することができるようにした磁性流体
利用の減衰力可変型緩衝器を新たに開発して特許出願
（特願平５−５７５２２号明細書および図面）してい
る。

【０００３】すなわち、磁性流体の粘性の磁場による増
加代には、流体の流速、つまり、せん断速度依存性があ
るため、流速の大きなところでは、粘性にもとづく大き
な調整幅の減衰力発生は期待することができ難いこと、
また、磁性流体の磁場による粘性力の増加分だけでは、
たとえ流速が小さいときであっても、所望の大きさの調
整幅の減衰力発生は期待でき難いこと、等が明らかにな
った。

【０００４】そこで、磁性流体の磁場による粘性の増加
を利用するとともに、前記磁場の磁性流体に及ぼす磁気
力の作用を複数段で有効に利用するようにして、流体の
流速の広い範囲で所望の大きさの減衰力を発生すること
ができるようにした減衰力可変型緩衝器を開発した。

【０００５】また、さらに、既出願の伸縮式や回転式な
どの減衰力可変型緩衝器においては、電磁コイルへ流す
電流値が比較的大きな値とならざるを得ないという課題
が残されていたが、磁場を印加する部位における電磁石
のコアの極が直接ないしはほとんどギャップのない状態
で磁性流体に接している構成とすることにより、その課
題を解決し、特許出願（特願平５−２５５９５２号明細
書および図面）している。

【０００６】図１２および図１３は、上記既出願におけ
る伸縮式減衰力可変型緩衝器を示すものである。

【０００７】この伸縮式減衰力可変型緩衝器１は、シリ
ンダ２内に挿通したピストンロッド３の下端に設けたピ
ストン４によって、シリンダ２の内部をロッド側室２ａ
とピストン側室２ｂとに区画している。そして、ロッド
側室２ａとピストン側室２ｂは、シリンダ２の外側に形
成した磁性流体の流路５と、シリンダ外筒６とアブソー
バ外筒７との間で形成されたスペース８と、シリンダ２
の底部蓋９に設けたオリフィス１１を介して連通してい
る。

【０００８】そして、各室２ａ，２ｂと、磁性流体の流
路５と、スペース８の一部は磁性流体１０で満たされて
いる。また、スペース８の上部空間には、窒素ガスが封
入されており、スペース８はいわゆるリザーバの機能を
もっている。

【０００９】そして、伸びるときには、ピストン４に設
けたオリフィス１２は閉となり、シリンダ２の底部蓋９
に設けたオリフィス１１は開となる。このため、ロッド
側室２ａの磁性流体１０は流路５を通って下向きに流
れ、スペース８、オリフィス１１を通ってロッド側室２
ｂに還流する。

【００１０】また、縮むときには、シリンダ２の底部蓋
９に設けたオリフィス１１は閉となり、ピストン４に設
けたオリフィス１２は開となって、シリンダ２内の各室
２ａ，２ｂにある磁性流体１０は、押し込まれるピスト
ンロッド３の体積分だけ押し出され、流路５を通って下
向きに流れ、スペース（リザーバ）８へと流れ込んで貯
留される。

【００１１】したがって、この場合には、伸びるときも
縮むときも、流路５における磁性流体１０の流れは同じ
方向になる。また、流路５の入口と出口との間に発生す
る圧力差によって減衰力が発生する。

【００１２】次に、この伸縮式減衰力可変型緩衝器１で
は、磁性流体１０の流路５に、磁性流体流動制御機構１
５をそなえており、流路５における構造を説明する。

【００１３】この流路５は、シリンダ外筒６の内側に設
けられた円筒部材１６とシリンダ内筒２の外側に設けら
れた電磁石１７との間の環状すき間によって形成されて
いる。そして、電磁石１７のコア１８は、図示の縦断面
コの字形をなした環状のものであり、シリンダ内筒２の
外側に多数配設されている。また、電磁石１７のコア１
８には、電磁コイル１９が設けられている。そして、円
筒部材１６および電磁石１７のコア１８は、高透磁率材
料で作製されている。

【００１４】図１３に、この部分の拡大断面を示すが、
電磁石１７のコア１８の極部１８ａ，１８ｂが磁性流体
１０に直接ないしはほとんどギャップのない状態で接し
ており、図１３に示すように、コア１８と、流路５内の
磁性流体１０と、円筒部材１６とで磁気回路が形成され
ている。

【００１５】したがって、電磁コイル１９に通電する
と、小さな電流で大きな磁場が流路５内の磁性流体１０
に印加され、このとき、磁性流体１０の流れの方向に対
して直交する方向に磁場が印加される。

【００１６】また、電流量を変えることにより、印加磁
場の大きさを変えることができる。

【００１７】そして、２１は環状のスペーサであり、非
磁性材料で作製されていると共に、２２は環状のおさえ
であり、これも非磁性材料で作製されていて、電磁石１
７は図１２に示す如くシリンダ内筒２の外側に多数並べ
られている。

【００１８】このような磁場印加を行うための構成とす
ることによって、磁性流体１０の流れに対し、ほぼ垂直
に、しかも多数個所で、磁場が印加できることとなる。

【００１９】したがって、電磁コイル１９に対する通電
量を変えることによって、磁性流体１０の粘性、および
磁性流体１０に働く磁気力を変化させて、磁性流体１０
の流動が制御できるので、流路５の入口と出口との間に
発生する圧力差を変えることができ、比較的小さな電流
で減衰力を変えることができるようになる。

【００２０】この場合、スペーサ２１およびおさえ２２
の材料としては、銅，オーステナイト系ステンレス鋼等
の非磁性金属や、ポリ４フッ化エチレン（商品名：テフ
ロン）等の樹脂を用いることができ、磁気回路を形成す
る円筒部材１６およびコア１８には、軟鉄，Ｆｅ−Ｓｉ
合金，Ｆｅ−Ａｌ合金，パーマロイ，ミューメタル等の
高透磁率材料であれば何でも使用することができる。そ
して、コア１８には、フェライトコアを用いることもで
き、これらに限らず、高周波用磁性材料を用いると、応
答性のより優れた電磁石１７とすることができる。

【００２１】そして、具体的な寸法例としては、ピスト
ン４の直径を３５ｍｍとし、ピストンロッド３の直径を
２０ｍｍとすることができる。したがって、受圧面積
は、伸びのときに６．４８ｃｍ^２、縮みのときに３．１
４ｃｍ^２となる。

【００２２】また、流路５のすき間ｂは、ピストンスピ
ード０．６ｍ／ｓｅｃにおいても流体を制御しないとき
の圧力差があまり大きくならないようにｂ＝１ｍｍとす
ることができ、この場合、ピストンスピード０．６ｍ／
ｓｅｃにおいても十分に層流域である。

【００２３】さらに、円筒部材１６は、肉厚２ｍｍの軟
鉄製のものとすることができ、環状コア１８は、図１３
において、Ｌｃ＝６ｍｍ，ｇ＝６ｍｍ，ａ＝６ｍｍ，ｈ
＝３ｍｍとし、軟鉄で作製し、５ｋＯｅの磁場が十分可
能な電磁石１７とすることができる。

【００２４】また、環状のスペーサ２１は厚さ２ｍｍと
し、ポリ４フッ化エチレン（商品名：テフロン）で作製
することができる。そして、電磁石１７は、図１２に示
すように、上下方向に１０個並べたものとすることがで
き、この場合は、磁場の印加される個所は合計２０個所
である。

【００２５】さらに、スペース８の上部空間には、大気
圧のＮ_２ガスを入れたものとし、このような構成のもの
とすることにより、磁性流体１０の磁場による粘性力と
ともに、磁気力を有効に利用した（後者の効果の方が
大）伸縮式減衰力可変型緩衝器１とすることができる。

【００２６】図１４，図１５および図１６は、上記既出
願における回転式減衰力可変型緩衝器を示すものであ
る。

【００２７】この回転式減衰力可変型緩衝器３１は、ハ
ウジング３２の一方側で突出している回転軸３２ａを一
体でそなえていると共に側板３２ｂをそなえており、ハ
ウジング３２が回転軸３２ａとともに一体で回転する。
また、ハウジング３２の他方側の側板３２ｂ側には、固
定軸３３が設けてあり、ハウジング３２内には、図１５
に示すように、このハウジング３２に設けた内部壁３２
ｃがある。

【００２８】一方、固定軸３３に連結されている円筒体
３４には、ベーン３４ａが設けてあり、ハウジング３２
内において内部壁３２ｃで形成された空間は、ベーン３
４ａによって二つの部屋３５ａ，３５ｂに仕切られてい
る。

【００２９】また、円筒体３４の内側には、二つの環状
をなす内側空間４１および外側空間５１が設けられてい
る。そして、それぞれの円筒状をなす空間４１，５１に
は、以下で詳しく説明する磁性流体流動制御機構４５，
５５が設けてある。

【００３０】そして、環状をなす内側の空間４１と部屋
３５ａとは流路３７（図１５参照）で連通しており、内
側の空間４１と外側の空間５１とは流路３８（図１４参
照）で連通しており、外側の空間５１と部屋３５ｂとは
流路３９（図１５参照）で連通している。

【００３１】そして、これらの空間４１，５１，部屋３
５ａ，３５ｂおよび流路３７，３８，３９は磁性流体４
０で満たされている。

【００３２】そこで、回転軸３２ａが反時計回りに回転
すると、図１５に示すように、部屋３５ａの磁性流体４
０は流路３７を通って内側の空間４１に至り、内側の空
間４１で環状すき間４２を図１４の左から右方向へと流
れ、次いで、流路３８を通って外側の空間５１に至り、
外側の空間５１で環状すき間５２を図１４の右から左方
向へと流れ、次いで流路３９を通ったのち部屋３５ｂへ
と流れる。

【００３３】また、回転軸３２ａが時計回りに回転する
ときには、磁性流体４０は上記とは逆向きに流れる。

【００３４】次に、この回転式減衰力可変型緩衝器３１
では、環状すき間４２，５２よりなる磁性流体４０の流
路に、磁性流体流動制御機構４５，５５をそなえている
ので、この流路における構造をさらに説明する。

【００３５】この磁性流体の流路は、円筒部材４６，５
６と、電磁石４７，５７との間の環状すき間４２，５２
で形成されている。そして、電磁石４７，５７のコア４
８，５８は、図示の断面コの字形をなした環状のもので
ある。この電磁石４７，５７のコア４８，５８には、そ
れぞれ電磁コイル４９，５９が設けられている。この場
合、円筒部材４６，５６および電磁石４７，５７のコア
４８，５８は、高透磁率材料で作製されている。

【００３６】図１６に、この部分を拡大して示すが、電
磁石４７，５７のコア４８，５８の極部４８ａ，４８
ｂ，５８ａ，５８ｂが磁性流体４０に直接接しており、
図１６に示すように、コア４８，５８と、環状すき間
（流体流路）４２，５２内の磁性流体４０と、円筒部材
４６，５６とで磁気回路が形成される。

【００３７】したがって、電磁コイル４９，５９に通電
すると、小さな電流で大きな磁場が環状すき間４２，５
２内の磁性流体４０に印加され、このとき、磁性流体４
０の流れの方向に対して直交する方向に磁場が印加され
る。また、電流量を変えることにより、印加磁場の大き
さを変えることができる。

【００３８】そして、４４，５４は環状のスペーサであ
り、非磁性材料で作製されている。また、電磁石４７，
５７は、図１５に示す如く内側の空間４１および外側の
空間５１においてそれぞれ複数並べられている。

【００３９】このような磁場印加を行うための構成とす
ることによって、磁性流体４０の流れに対し、ほぼ垂直
に、しかも多数個所で、磁場が印加できることとなる
（電磁石１個で２個所）。

【００４０】したがって、電磁コイル４９，５９に対す
る通電量を変えることによって、磁性流体４０の粘性、
および磁性流体４０に働く磁気力を変化させて、磁性流
体４０の流動が制御できるので、流路の入口と出口との
間に発生する圧力差を変えることができ、比較的小さな
電流で減衰力を変えることができるようになる。

【００４１】この場合、環状のスペーサ４４，５４の材
料としては、銅，オーステナイト系ステンレス鋼等の非
磁性金属、ポリ４フッ化エチレン（商品名：テフロン）
等の材料を用いることができ、磁気回路を形成する円筒
部材４６，５６およびコア４８，５８には、軟鉄，Ｆｅ
−Ｓｉ合金，Ｆｅ−Ａｌ合金，パーマロイ，ミューメタ
ル等の高透磁率材料であれば何でも使用することができ
る。そして、コア４８，５８にはフェライトコアを用い
ることができ、さらに、それらに限らず、高周波用磁性
材料を用いると応答性のより優れた電磁石４７，５７と
することができる。

【００４２】そして、具体的な寸法例としては、ハウジ
ング３２の内径を１２０ｍｍとし、円筒体３４の外径を
５２ｍｍとし、ベーン３４ａの幅を８０ｍｍとすること
ができ、また、流路を形成する環状すき間４２，５２の
図１６に示す幅ｂについては、回転速度１００°／ｓｅ
ｃにおいても流体を制御しないときの圧力差があまり大
きくならないようにｂ＝１ｍｍとすることができ、この
場合、回転速度１００°／ｓｅｃにおいても十分に層流
域である。

【００４３】さらに、円筒部材４６，５６は、肉厚２ｍ
ｍの軟鉄製のものとすることができ、環状コア４８，５
８は、図１６において、Ｌｃ＝６ｍｍ，ｇ＝６ｍｍ，ａ
＝５ｍｍ，ｈ＝３ｍｍとし、軟鉄で作製し、５ｋＯｅの
磁場が十分発生可能な電磁石４７，５７とすることがで
きる。

【００４４】また、環状のスペーサ４４，５４は、厚さ
２ｍｍとし、ポリ４フッ化エチレン（商品名：テフロ
ン）で作製することができる。そして、電磁石４７，５
７は、図１４に示すように、それぞれ３個並べたものと
することができ、この場合は、磁場の印加される個所は
合計１２個所であって、このような構成のものとするこ
とにより、磁性流体４０の磁場による粘性力とともに、
磁気力を有効に利用した（後者の効果の方が大）回転式
減衰力可変型緩衝器３１とすることができる。

【００４５】図１７は、緩衝器本体とは別体構造のもの
となっている別置式磁性流体流動制御機構７５を示して
いる。

【００４６】この別置式磁性流体流動制御機構７５にお
いて、ハウジング８５の内側には、図に示すような二つ
の環状をなす内側空間８１および外側空間９１が設けて
ある。そして、環状をなす内側空間８１は流路７１（７
１ａ）に接続され、環状をなす外側空間９１は流路７１
（７１ｂ）に接続され、これらの空間８１，９１および
流路７１は磁性流体７０で満たされる。

【００４７】磁性流体流動制御機構７５内での磁性流体
の流路は、円筒部材８６，９６と、電磁石８７，９７と
の間の環状すき間８２，９２で形成されている。そし
て、電磁石８７，９７のコア８８，９８は、図示の断面
コの字形をなした環状のものである。この電磁石８７，
９７のコア８８，９８には、それぞれ電磁コイル８９，
９９が設けられている。この場合、円筒部材８６，９６
および電磁石８７，９７のコア８８，９８は、高透磁率
材料で作製されている。

【００４８】磁性流体７０は、例えば、流路７１ａから
入ってきて内側の環状すき間８２を通り、流路８４を通
過したのち外側の環状すき間９２を通り、流路７１ｂへ
と流動する。

【００４９】図１８に、環状すき間８２，９２の一部を
拡大して示すが、電磁石８７，９７のコア８８，９８の
極部８８ａ，８８ｂ，９８ａ，９８ｂが磁性流体７０に
直接ないしはほとんどギャップのない状態で接してお
り、図１８に示すように、コア８８，９８と、環状すき
間（流体流路）８２，９２内の磁性流体７０と、円筒部
材８６，９６とで磁気回路が形成される。

【００５０】したがって、電磁コイル８９，９９に通電
すると、小さな電流で大きな磁場が環状すき間８２，９
２内の磁性流体７０に印加され、このとき、磁性流体７
０の流れの方向に対して直交する方向に磁場が印加され
る。また、電流量を変えることにより、印加磁場の大き
さを変えることができる。

【００５１】そして、８４，９４は環状のスペーサであ
り、非磁性材料で作製されている。また、電磁石８７，
９７は、図１７に示すごとく内側の空間８１および外側
の空間９１においてそれぞれ複数並べられている。

【００５２】このような磁場印加を行うための構成とす
ることによって、磁性流体７０の流れに対し、ほぼ垂直
に、しかも多数個所で磁場が印加できることとなる（電
磁石１個で２個所）。

【００５３】したがって、電磁コイル８９，９９に対す
る通電量を変えることによって、磁性流体７０の粘性、
および磁性流体７０に働く磁気力を変化させて、磁性流
体７０の流動が制御できるので、流路の入口と出口との
間に発生する圧力差を変えることができ、比較的小さな
電流で減衰力を変えることができるようになる。

【００５４】この場合、環状のスペーサ８４，９４の材
料としては、銅，オーステナイト系ステンレス鋼等の非
磁性金属、ポリ４フッ化エチレン（商品名；テフロン）
等の樹脂を用いることができ、また、磁気回路を形成す
る円筒部材８６，９６およびコア８８，９８には、軟
鉄，Ｆｅ−Ｓｉ合金，Ｆｅ−Ａｌ合金，パーマロイ，ミ
ューメタル等の高透磁率材料であれば何でも使用するこ
とができる。そして、コア８８，９８には、フェライト
コアを用いることもでき、高周波用磁性材料を用いると
応答性のより優れた電磁石８７，９７とすることができ
る。そして、このような磁気回路では、コア８８，９８
の極部８８ａ，８８ｂ，９８ａ，９８ｂは直接磁性流体
７０と接しているので、小さな電流である程度以上の大
きさの磁場を磁性流体７０に印加できることとなる。

【００５５】また、円筒部材８６，９６とコア８８，９
８との間のすき間がせいまいこともより好都合なものと
なっている。したがって、さらに小さな電流で十分なわ
けである。

【００５６】また、防錆や絶縁等のために、コア８８，
９８にコーティングを施すことが必要な場合もでてくる
が、その際のコーティング層の厚さはせいぜい１０μｍ
程度以下であるので、ほとんど電流値には差が生じてこ
ない。

【００５７】そして、具体的な寸法例としては、流路を
形成する環状すき間８２，９２の図１８に示す幅ｂをｂ
＝１ｍｍとし、円筒部材８６，９６は、肉厚２ｍｍの軟
鉄製のものとし、環状コア８８，９８は、図１８におい
て、Ｌｃ＝６ｍｍ，ｇ＝６ｍｍ，ａ＝５ｍｍ，ｈ＝３ｍ
ｍとし、軟鉄で作製し、５ｋＯｅの磁場が十分可能な電
磁石８７，９７とすることができる。

【００５８】また、環状のスペーサ８４，９４は厚さ２
ｍｍとし、ポリ４フッ化エチレン（商品名：テフロン）
で作製し、電磁石８７，９７は、図１７に示すようにそ
れぞれ３個並べたものとすることができ、このとき、磁
場の印加される個所は合計１２個所であって、このよう
な構成とすることにより、磁性流体７０の磁場による粘
性力とともに、磁気力を有効に利用した（後者の効果の
方が大）磁性流体流動制御機構７５とすることができ
る。

【００５９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来における減衰力可変型緩衝器等に使用される磁性
流体流動制御機構においては、現実には、円筒部材と電
磁石との間のすき間におけるギャップを比較的大きくと
らざるを得ない状況にあったため、電磁石の電磁コイル
へ流す電流値も比較的大きな値とならざるを得ないとい
う問題点が残されており、このような問題点を解決する
ことが課題であった。

【００６０】

【発明の目的】本発明は、このような従来技術がもつ問
題点にかんがみてなされたものであって、比較的小さな
電流値で、所望の大きさの減衰力を発生させることがで
きるようにした減衰力可変型緩衝器ならびにこの減衰力
可変型緩衝器およびその他の機器における流体流動制御
に適する磁性流体流動制御機構を新たに提供することを
目的としている。

【００６１】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる減衰力可
変型緩衝器に適する磁性流体流動制御機構は、作動油と
して磁性流体を用い、磁性流体の磁場による粘性の増加
を利用するとともに、前記磁場の磁性流体に及ぼす磁気
力の作用を複数段以上で有効に利用するようにしたもの
であり、磁性流体に印加される磁場を比較的小さな電流
値で達成するための手段を鋭意検討した結果なされたも
のである。

【００６２】すなわち、本発明に係わる減衰力可変型緩
衝器は、作動油として磁性流体を用い、前記磁性流体の
流路に、前記磁性流体の流れの方向に対して直交ないし
はほぼ直交する方向の磁場を印加し且つ前記磁場を印加
する部位を前記磁性流体の流れの方向において複数個所
以上形成し、前記磁場を印加する部位における電磁石の
コアの極部が直接磁性流体に接していて、前記磁性流体
の磁場による粘性増加を利用するとともに前記磁場の磁
性流体に及ぼす磁気力の作用を複数段以上で利用するこ
とにより、前記磁性流体の流路に圧力差を生じさせる磁
性流体流動制御機構をそなえた減衰力可変型緩衝器にお
いて、前記磁場を印加する部位における電磁石のコアの
極部が前記磁性流体の流路に突出している構成としたこ
とを特徴としている。

【００６３】そして、本発明に係わる減衰力可変型緩衝
器の実施態様においては、作動油として磁性流体を用
い、ピストンをそなえたピストンロッドが摺動するシリ
ンダ内のロッド側室とピストン側室とを連通する磁性流
体の流路をそなえ、前記磁性流体の流路に、前記磁性流
体の流れの方向に対して直交ないしはほぼ直交する方向
の磁場を印加し且つ前記磁場を印加する部位を前記磁性
流体の流れの方向において多数個所形成し、前記磁場を
印加する部位における電磁石のコアの極部が直接磁性流
体に接していて、前記磁性流体の磁場による粘性増加を
利用するとともに前記磁場の磁性流体に及ぼす磁気力の
作用を多段で利用することにより、前記磁性流体の流路
に圧力差を生じさせる磁性流体流動制御機構をそなえた
伸縮式減衰力可変型緩衝器において、前記磁場を印加す
る部位における電磁石のコアの極部が前記磁性流体の流
路に突出している構成のものとすることができる。

【００６４】また、同じく、本発明に係わる減衰力可変
型緩衝器の実施態様においては、作動油として磁性流体
を用い、ハウジング内に、前記ハウジングに設けた固定
壁と、回転軸に設けた移動可能なベーンとで仕切られた
部屋を設け、部屋間を連通する磁性流体の流路をそな
え、前記磁性流体の流路に、前記磁性流路の流れの方向
に対して直交ないしはほぼ直交する方向の磁場を印加し
且つ前記磁場を印加する部位を前記磁性流体の流れの方
向において多数個所形成し、前記磁場を印加する部位に
おける電磁石のコアの極部が直接磁性流体に接してい
て、前記磁性流体の磁場による粘性増加を利用するとと
もに前記磁場の磁性流体に及ぼす磁気力の作用を多段で
利用することにより、前記磁性流体の流路に圧力差を生
じさせる磁性流体流動制御機構をそなえた回転式減衰力
可変型緩衝器において、前記磁場を印加する部位におけ
る電磁石のコアの極部が前記磁性流体の流路に突出して
いる構成のものとすることができる。

【００６５】そして、同じく実施態様においては、磁性
流体の流れが、環状すき間流れであるようにしたり、ま
た、磁性流体として、比初透磁率が１０以上で且つ飽和
磁化（飽和磁束密度）が３００Ｇ以上であるものを用い
るようにしたり、さらにまた、磁性流体流動制御機構が
一体で組み込まれているものとしたり、別体のものとし
たりすることができる。

【００６６】また、本発明に係わる減衰力可変型緩衝器
およびその他の機器の流体流動制御に使用される磁性流
体流動制御機構は、作動油として磁性流体を用い、前記
磁性流体の流路に、前記磁性流体の流れの方向に対して
直交ないしはほぼ直交する方向の磁場を印加し且つ前記
磁場を印加する部位を前記磁性流体の流れの方向におい
て複数個所以上形成し、前記磁場を印加する部位におけ
る電磁石のコアの極部が直接磁性流体に接していて、前
記磁性流体の磁場による粘性増加を利用するとともに前
記磁場の磁性流体に及ぼす磁気力の作用を複数段以上で
利用することにより、前記磁性流体の流路に圧力差を生
じさせる磁性流体流動制御機構において、前記磁場を印
加する部位における電磁石のコアの極部が前記磁性流体
の流路に突出している構成としたことを特徴としてい
る。

【００６７】そして、本発明に係わる磁性流体流動制御
機構の実施態様においては、磁性流体の流れが、環状す
き間流れであるようにしたり、磁性流体として、比初透
磁率が１０以上で且つ飽和磁化（飽和磁束密度）が３０
０Ｇ以上であるものを用いるようにしたりすることがで
きる。

【００６８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００６９】図１および図２は、本発明の一実施例にお
ける伸縮式ないしは回転式減衰力可変型緩衝器に適する
磁性流体流動制御機構の要部の構成を示しており、ここ
では、図１４および図１５に示した回転式減衰力可変型
緩衝器３１の磁性流体４０の流路にそなえた磁性流体流
動制御機構４５，５５を改良した場合を示している。

【００７０】この磁性流体の流路は、図１に示すよう
に、円筒部材４６，５６と、電磁石４７，５７との間の
環状すき間４２，５２で形成されている。そして、電磁
石４７，５７のコア４８，５８は、図示の断面コの字形
をなした環状のものである。この電磁石４７，５７のコ
ア４８，５８には、それぞれ電磁コイル４９，５９が設
けられている。この場合、円筒部材４６，５６および電
磁石４７，５７のコア４８，５８は、高透磁率材料で作
製されている。

【００７１】図２に、この部分を拡大して示すが、電磁
石４７，５７のコア４８，５８の極部４８ａ，４８ｂ，
５８ａ，５８ｂが磁性流体４０の流路（環状すき間４
２，５２）に突出しており、コア４８，５８の極部４８
ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂは磁性流体４０に十分接触
したものになっていて、コア４８，５８と、環状すき間
（流体流路）４２，５２内の磁性流体４０と、円筒部材
４６，５６とで磁気回路が形成される。

【００７２】したがって、電磁コイル４９，５９に通電
すると、小さな電流で大きな磁場が環状すき間４２，５
２内の磁性流体４０に印加され、このとき、磁性流体４
０の流れの方向に対して直交する方向に磁場が印加され
る。また、電流量を変えることにより、印加磁場の大き
さを変えることができる。

【００７３】図１および図２において、４４，５４は環
状のスペーサであり、非磁性材料で作製されている。ま
た、電磁石４７，５７は、図１５に示したと同様に内側
の空間４１および外側の空間５１においてそれぞれ複数
並べられている。

【００７４】このような磁場印加を行うための構成とし
て、コア４８，５８の極部４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５
８ｂが磁性流体４０の流路（環状すき間４２，５２）に
突出したものとすることによって、磁性流体４０の流れ
に対し、ほぼ垂直に、しかも多数個所で、十分な磁場が
印加できることとなる（電磁石１個で２個所）。

【００７５】したがって、電磁コイル４９，５９に対す
る比較的小さな電流による通電量を変えることによっ
て、磁性流体４０の粘性、および磁性流体４０に働く磁
気力を変化させて、磁性流体４０の流動が制御できるの
で、流路の入口と出口との間に発生する圧力差を変える
ことができ、比較的小さな電流で減衰力を変えることが
できるようになる。

【００７６】この場合、環状のスペーサ４４，５４の材
料としては、銅，オーステナイト系ステンレス鋼等の非
磁性金属、ポリ４フッ化エチレン（商品名：テフロン）
等の材料を用いることができるが、もちろん、その他、
非磁性材料であれば何であってもよい。

【００７７】また、磁気回路を形成する円筒部材４６，
５６およびコア４８，５８には、軟鉄，Ｆｅ−Ｓｉ合
金，Ｆｅ−Ａｌ合金，パーマロイ，ミューメタル等の高
透磁率材料であれば何でも使用することができる。そし
て、コア４８，５８にはフェライトコアを用いることが
でき、さらに、それらに限らず、高周波用磁性材料を用
いると応答性のより優れた電磁石４７，５７とすること
ができる。

【００７８】そして、本発明における磁気回路では、コ
ア４８，５８の極部４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂが
磁性流体４０の流路（環状すき間４２，５２）に突出し
ていることによって磁性流体４０と直接に接しているの
で、より小さな電流である程度以上の大きさの磁場を磁
性流体４０に印加できることとなる。

【００７９】また、円筒部材４６，５６とコア４８，５
８との間のすき間がせまいことも、好都合なものとなっ
ている。

【００８０】そして、防錆や絶縁等のために、コア４
８，５８にコーティングを施すことが必要な場合もでて
くるが、その際のコーティング層の厚さはせいぜい１０
μｍ程度以下であるので、ほとんど電流値には差が生じ
てこない。

【００８１】したがって、本発明において、コア４８，
５８の極部４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂは、磁性流
体４０の流路に突出していることにより磁性流体４０と
直接に接していることとなり、小さな電流である程度以
上の大きさの磁場を磁性流体４０に印加できることとな
る。

【００８２】ところで、本発明におけるような流体の流
動下において、磁性流体４０の流動を磁場によってどの
ように制御しうるかについては文献等から知ることがで
きなかったので、ここでは、さらに以下に述べる新たな
基礎的な検討を実験により試みた。

【００８３】図３に示すように、半径Ｒ，環状すきまｂ
のとき、粘度ηの流体を流量Ｑだけ流すときに、長さを
Ｌとすると、両端に発生する圧力差Δｐは次の数式１で
与えられる。

【００８４】

【数式１】ただし、Ｄ＝２Ｒ。

【００８５】この式は、流体の流れが環状すきま流れの
場合であり、例えば、佐藤俊雄著『油圧装置設計の実
際』大河出版（１９７０），第４７頁に述べられて
いる。

【００８６】この式により、流体の粘性に基づく圧力差
が生じていると考えることができる。

【００８７】一方、磁気力による圧力上昇は、

【００８８】

【数式２】で与えられる。例えば、武富，近角著『磁性流体基
礎と応用』日刊工業新聞社（１９８８）第２５頁
参照。

【００８９】ここで、Ｈは磁性流体に採用している磁場
の大きさであり、Ｍは磁性流体の磁化である。そして、
数式２の右辺は、後出の図８に示す磁化曲線の下の面積
に相当する。

【００９０】ここで、磁気力による圧力差Δｐの大きさ
を評価してみる。５ｋＯｅの磁場で磁性流体の磁化（磁
束密度）が３００Ｇ（ガウス）であったとすると、０．０３［Ｔ］×５×１０^３×７９．６［Ａ／ｍ］＝１１．９×１０^３ＴＡ／ｍ＝１１．９ｋＰａ＝０．１
２気圧と概算される。すなわち、約０．１気圧の圧力上昇が期
待できることになる。

【００９１】この圧力上昇は、流れに対する抵抗とな
る。したがって、磁気力による圧力の発生が期待できる
ことになる。磁場を印加する個所を多数設けると、多段
効果が期待できることになり、大きな圧力を発生させる
ことが可能となる。

【００９２】図４（ａ）に示すように、内側向きの環状
コア４８が３個並んだものとすることによって円筒部材
４６との間で環状すき間４２を形成し、流動特性を実験
により把握した。

【００９３】流量Ｑ、すなわち、環状すき間４２におけ
る流速をパラメータとして、両端の圧力を測定すること
により、圧力差を求めた。このとき、図３におけるＲ，
ｂ，Ｌの値は、それぞれ、Ｒ＝１０ｍｍ，ｂ＝０．４５
ｍｍ，Ｌ＝６１ｍｍとした。

【００９４】そして、環状コア４８は、ＰＢパーマロイ
で作製したものとし、図２の記号で寸法を示すと、Ｌｃ
＝４ｍｍ，ｇ＝７ｍ，ｈ＝６ｍｍ，ａ＝１０ｍｍ，ｓ＝
４ｍｍである。

【００９５】スペーサ４４はポリ４フッ化エチレン（テ
フロン）で作製した。また、両側にも同じくスペーサ４
４を配置した。内側の円筒部材４６には、中実のＦｅ−
１３重量％Ａｌ製のシャフト（直径１９．２ｍｍ）を用
いた。

【００９６】電磁コイル４９には、線径が０．５ｍｍの
エナメル線を用い、巻数は５０ターンのものとした。

【００９７】実験は、主に、タイホー工業（株）製の水
ベースマグネタイト磁性流体Ｗ４０を用いて行なった。
また、窒化鉄磁性流体Ａ（ただし、Ａは試料を識別する
ための記号）についても調べた。なお、窒化鉄磁性流体
Ａは、新たに合成して作製した。

【００９８】図５の線（ａ）に、水ベースマグネタイト
磁性流体Ｗ４０を用い、電磁コイル４９に通電をしない
とき、つまり、磁場印加のないときの結果を示す。ここ
で、温度２５℃における水ベースマグネタイト磁性流体
Ｗ４０の粘度は２５．０ｃＰであった。この結果は、理
論値（数式１）と一致しており、一本の直線に乗ってい
るものとなっていた。

【００９９】一方、窒化鉄磁性流体Ａでも、同様の結果
が得られた。ただし、調べた流速の範囲は、約４６ｃｍ
／ｓｅｃまでである。

【０１００】次に、磁場を印加した際の圧力の増加分に
ついて調べた。

【０１０１】図４（ａ）に示す３つの電磁石４７のうち
中央の電磁石４７の電磁コイル４９のみに電流を流した
ときの圧力差ΔＰの測定結果の一例を図６に示す。この
場合、流体として水ベースマグネタイト磁性流体Ｗ４０
を用い、流速が３２．１ｃｍ／ｓｅｃであるときの測定
結果である。

【０１０２】圧力の増加分は、電流に比例して増加して
いる。なお、電流が８Ａであってもまだ電磁石４７のコ
ア４８等は磁気飽和には達していない。

【０１０３】その圧力の増加分は、流速にはあまり依存
しなかった。したがって、その圧力の増加分は、主に磁
気力で決っており、粘性力の分は小さいものと解釈され
る。

【０１０４】また、電磁石４７が２個ないしは３個に増
えるときには、約２倍ないしは約３倍の圧力増加となっ
ていた。換言すれば、多段の効果も確認できた。

【０１０５】図７は、環状すき間４２に磁性流体が入っ
ていないとき、すなわち、空隙のままの状態で測定した
ときのギャップにおける磁界の測定結果を示すものであ
る。この図７より、電流が約３．３Ａのときに、５ｋＯ
ｅの磁界が発生していることがわかる。

【０１０６】また、電流が３．３Ａのときにおける圧力
の増加分すなわち圧力差ΔＰは、図６より約０．１ｋｇ
ｆ／ｃｍ^２である。この場合は２段であるので、１段あ
たりでは約０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２である。すなわち、
水ベースマグネタイト磁性流体Ｗ４０では、ｂ＝０．４
５ｍｍ，Ｌｃ＝４ｍｍのときに、磁場約５ｋＯｅにおい
て約０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力の増加が得られるこ
とになる。

【０１０７】一方、窒化鉄磁性流体Ａでは、同じ条件下
での実験において、約０．１ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力の増
加となっていた。この窒化鉄磁性流体Ａの飽和磁化（飽
和磁束密度）は約３２０Ｇ（ガウス）であった。すなわ
ち、窒化鉄磁性流体では、上記したほぼ予想通りの圧力
の増加となっているわけである。

【０１０８】さて、次に、磁性流体の磁気特性について
述べる。

【０１０９】図８は、窒化鉄磁性流体Ｂと水ベースマグ
ネタイト磁性流体Ｗ４０の室温での直流磁気特性の測定
結果を示すものである。この図８は、振動型磁力計（Ｖ
ＳＭ）にて測定した結果を示すものであって、横軸を有
効磁界（Ｈｅｆｆ）に、縦軸を４πＩに直してプロット
してある。

【０１１０】また、磁化の立ち上がりを比較するため
に、約１０ｋＯｅでの磁化を飽和磁化とみなし、その飽
和磁化で規格化したのが図９である。

【０１１１】図８および図９に示すように、窒化鉄磁性
流体では、磁化曲線の立ち上がりが急峻であることがわ
かる。そして、窒化鉄磁性流体では、６００Ｏｅの有
効磁界（Ｈｅｆｆ）で９０％磁化するのに対して、水ベ
ースマグネタイト磁性流体Ｗ４０では、９０％磁化させ
るのに４．４ｋＯｅの磁界が必要であることが図９より
わかる。

【０１１２】窒化鉄微粒子の粒子磁化がマグネタイト微
粒子の粒子磁化に比べて大きいこと、および粒径がよく
そろっていることが、窒化鉄磁性流体の磁化曲線の立ち
上がりが急峻であることの理由であると解釈される。

【０１１３】磁性流体の磁気特性について上記とは別の
観点から述べる。

【０１１４】図１０は、振動型磁力計（ＶＳＭ）にて測
定した窒化鉄磁性流体Ａ´と水ベースマグネタイト磁性
流体Ｗ４０のそれぞれ室温での直流磁気特性を示すもの
である。この図１０において、横軸は外部磁場（Ｈｅ
ｘ）であり、縦軸は磁化の立ち上がりを比較するために
５ｋＯｅでの磁化で規格化して示してある。この場合、
５ｋＯｅでの磁化を飽和磁化であるとみなすことにす
る。

【０１１５】図１０に示すように、窒化鉄磁性流体で
は、磁化曲線の立ち上がりが急峻であることがわかる。
そして、窒化鉄磁性流体では、２８０Ｏｅの外部磁界
（Ｈｅｘ）で９０％磁化するのに対して、水ベースマグ
ネタイト磁性流体Ｗ４０では、９０％磁化させるのに
２．５ｋＯｅの磁界が必要なことがわかる。

【０１１６】前述したように、窒化鉄微粒子の粒子磁化
がマグネタイト微粒子の粒子磁化に比べて大きいこと、
および粒径がよくそろっていることが、窒化鉄磁性流体
の磁化曲線の立ち上がりが急峻であることの理由である
と解釈される。

【０１１７】このような磁化曲線の立ち上がりの急峻さ
は、初透磁率の違いで代表させることができる。

【０１１８】トロイダルコア状の容器に磁性流体を満し
て測定したＢ−Ｈ曲線から求めた比初透磁率は、窒化鉄
磁性流体Ｂでは１７、水ベースマグネタイト磁性流体Ｗ
４０では４であった。以下、比初透磁率のことを単に透
磁率と呼ぶことにする。

【０１１９】ところで、減衰力可変型緩衝器において
は、ゼロベース（すなわち、磁場を印加しないとき）に
おける減衰力は小さいことが望まれる。

【０１２０】一般的に、磁性流体の飽和磁化が大きいも
のは粘性が高くなってくる。

【０１２１】例えば、回転式減衰力可変型緩衝器におい
て性能を評価した際に用いた窒化鉄磁性流体を例にとり
説明する。

【０１２２】飽和磁化が３２０Ｇのものでは粘度が約１
０ｃＰなのに対して、飽和磁化が９６０Ｇ程度になると
粘度は４０ｃＰ程度となる。

【０１２３】したがって、ゼロベースを下げるために、
ギャップｂを大きくとらなければならなくなる。そのた
め、所定の磁場を発生するには電磁石に流す電流値を増
大させなくてはならなくなる。

【０１２４】このような背景により本発明が生まれたわ
けである。

【０１２５】すなわち、図１および図２に示したよう
に、コア４８，５８の極部４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５
８ｂのみを磁性流体４０の流路に突出させることを考え
たわけである。

【０１２６】数式１よりわかるように、圧力差ΔＰは環
状すき間４２，５２の寸法ｂの３乗に反比例し、長さＬ
に比例している。そして、極部４８ａ，４８ｂ，５８
ａ，５８ｂのみを突出させたときには、圧力差ΔＰはほ
とんど突出部で決まると考えられる。そして、その突出
部の長さの合計で長さＬが決まると考えられる。

【０１２７】このことについて、まず、予備実験で確認
してみることとした。

【０１２８】図４（ｂ）に示すように、電磁コイル４９
とスペーサ４４の部分のみを１ｍｍ引っ込め、相対的に
コア４８の極部４８ａ，４８ｂを突出させた。

【０１２９】この場合の長さＬは、４ｍｍ×２×３＝２
４ｍｍであることになる。

【０１３０】電磁コイル４９に電流を流さないときの両
端の圧力差ΔＰを水ベースマグネタイト磁性流体Ｗ４０
を用いて調べた。

【０１３１】その結果は、図５（ｂ）に示したとおりで
あって、予想通りの結果となっており、理論値とも一致
していた。なお、その際の図５の横軸における流速は、
電磁石４７の極部４８ａ，４８ｂ直下での流速である。

【０１３２】また、電磁石４７の電磁コイル４９に電流
を流したときに発生する圧力差ΔＰも図４（ａ）に示す
場合、つまり、極部４８ａ，４８ｂを突出させないフラ
ットな場合と同程度の大きさであることが確認できた
（図６参照）。

【０１３３】ところで、本発明は、もう一つの大きな効
果を提供している。それを以下において図４をもとに述
べる。

【０１３４】図４（ａ）では、数式１の長さＬは、環状
すき間４２の長さである。したがって、スペーサ４４の
厚さを大きくすると、全長Ｌが大きくなって、ゼロベー
スでの圧力が増大してしまう。

【０１３５】これに対して、図４（ｂ）では、長さＬは
電磁石４７の極部４８ａ，４８ｂの長さの総和であるた
め、スペーサ４４の厚さは、全長Ｌに関係がないことと
なるので、自由にとることができる。

【０１３６】複数の電磁石４７は近づけると相互に干渉
するため、ある程度離して設けた方が効率がよいことに
なる。本発明によれば、スペーサ４４の厚さは自由にと
ることができ、余裕をもたせることができるため設計上
の自由度が増すという優れた効果ももたらされる。

【０１３７】以上の基礎検討をもとに設計したのが、図
１および図２に示した構造を有する伸縮式ないしは回転
式減衰力可変型緩衝器に適する磁性流体流動制御機構で
ある。そしてこれを図１４ないし図１６に示した回転式
減衰力可変型緩衝器に組み込んだ。

【０１３８】この場合、ハウジング３２の内径を１４０
ｍｍとし、円筒体３４の外径を７２ｍｍとし、ベーン３
４ａの幅を１２２ｍｍとした。

【０１３９】また、円筒部材４６，５６は、肉厚２ｍｍ
の軟鉄製のものとした。さらに、環状コア４８，５８
は、図２において、Ｌｃ＝８ｍｍ，ｇ＝１０ｍｍ，ａ＝
５ｍｍ，ｈ＝３ｍｍとし、軟鉄で作製し、５ｋＯｅの磁
場が十分発生可能な電磁石４７，５７とした。また、コ
ア４８の極部４８ａ，４８ｂの突出量はＣ_１＝１ｍｍと
し、相対的に、電磁コイル４９は１ｍｍ引っこめた。

【０１４０】また、環状スペーサ４４，５４は厚さをｓ
＝８ｍｍとし、また、環状スペーサ４４，５４からの極
部４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂの突出量はＣ_２＝２
ｍｍとして、環状スペーサ４４，５４は極部４８ａ，４
８ｂ，５８ａ，５８ｂから２ｍｍ引っこめることとし
て、ポリ４フッ化エチレン（商品名：テフロン）で作製
した。さらに、電磁石４７，５７は、図１に示すよう
に、それぞれ３個並べたものとした。このとき、磁場の
印加される個所は、合計１２個所である。

【０１４１】また、環状すき間４２，５２の寸法はｂ＝
１ｍｍとした。この場合、回転速度が１００°／ｓｅｃ
においても十分に層流域である。

【０１４２】以上の構成とすることにより、磁性流体４
０の磁場による粘性力とともに磁気力を有効に利用した
（後者の効果が大）回転式減衰力可変型緩衝器３１とす
ることができる。

【０１４３】図１および図２ならびに図１４および図１
５に示した回転式減衰力可変型緩衝器３１において、磁
性流体４０として、窒化鉄磁性流体Ａを用いたときの性
能を図１１に△印で示す。このとき、窒化鉄磁性流体Ａ
の粘度ηは１０ｃＰであった。また、前述したように、
飽和磁化（飽和磁化密度）は約３２０Ｇであった。

【０１４４】図１１において、横軸が回転軸３２ａの回
転速度［ｄｅｇ／ｓｅｃ］であり、縦軸が減衰力、すな
わちトルク［ｋｇｆ・ｍ］である。そして、磁場を印加
しないときがＨ＝０であり、約５ｋＯｅの磁場を印加し
たときがＨ＝５で示してある。

【０１４５】図１１より明らかなように、窒化鉄磁性流
体Ａを用いたときに、約２．８ｋｇｆ・ｍの可変幅とな
っている。そして、電流量を調節することにより、この
幅内の減衰力が得られることはいうまでもない。

【０１４６】次に、飽和磁化が窒化鉄磁性流体Ａの約３
倍である窒化鉄磁性流体Ｃを磁性流体４０として用いて
性能を調べた。この窒化鉄磁性流体Ｃの粘度ηは４０ｃ
Ｐであった。その結果も同じく図１１に○印で示す。こ
の場合も、磁場を印加しないときがＨ＝０であり、約５
ｋＯｅの磁場を印加したときがＨ＝５である。

【０１４７】図１１より明らかなように、ゼロベースで
の減衰力は４倍に増加している。一方、可変幅は約８．
５ｋｇｆ・ｍとなっており、さらに大幅な減衰力の調整
ができるものとなっていることが認められた。

【０１４８】以上の性能試験結果からわかるように、窒
化鉄磁性流体では、飽和磁化の大きな磁性流体が容易に
合成できるため、磁気力の利用が極めて有効にできるわ
けである（数式２参照）。

【０１４９】また、図８，図９，図１０の磁化曲線から
わかるように、透磁率が大きいので、小さな磁場で容易
に磁化するため、このことも磁気力の利用を極めて有効
にしている。

【０１５０】そして、磁性流体４０の飽和磁化（磁束密
度）が３００Ｇ（ガウス）程度以上、透磁率が１０程度
以上あれば、窒化鉄磁性流体に限定されず、他の磁性流
体であっても同様の効果が得られることはいうまでもな
い。

【０１５１】上記実施例等において用いた窒化鉄磁性流
体は、気相液相反応法により合成したものである。すな
わち、鉄カルボニルＦｅ（ＣＯ）_５およびポリブテニル
コハク酸イミドをノルマルパラフィン系溶媒中に溶解さ
せた後、アンモニアガスを吹き込みながら、８０〜１２
０℃程度に加熱して反応させ、鉄アンミンカルボニル化
合物を生成させる。これをさらに１２０℃以上の高温で
加熱することにより、鉄アンミンカルボニル化合物を分
解させて、窒化鉄磁性流体を得た。

【０１５２】なお、また図１に示した実施例において、
並んだ隣り同士の電磁石４７，５７の発生する磁束の向
きは、互いに逆向きとなるようにした場合の方が、同じ
向きとなるようにした場合よりも、より一層の効果があ
った。

【０１５３】さらに、上記した実施例では、図１４およ
び図１５に示した回転式減衰力可変型緩衝器に適用した
場合について説明したが、図１２および図１３に示した
伸縮式減衰力可変型緩衝器にも適用できることはいうま
でもない。

【０１５４】さらにまた、本発明による磁性流体流動制
御機構は、減衰力可変型緩衝器に適用されるものとして
説明したが、他の機器における流体流動制御に適用する
ことも可能である。

【０１５５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、作動油として磁性流体を用い、前記磁性流体の流路
に、前記磁性流体の流れの方向に対して直交ないしはほ
ぼ直交する方向の磁場を印加し且つ前記磁場を印加する
部位を前記磁性流体の流れの方向において複数個所以上
形成し、前記磁場を印加する部位における電磁石のコア
の極部が直接磁性流体に接していて、前記磁性流体の磁
場による粘性増加を利用するとともに前記磁性流体に及
ぼす磁気力の作用を複数段以上で利用することにより、
前記磁性流体の流路に圧力差を生じさせる磁性流体流動
制御機構において、前記磁場を印加する部位における電
磁石のコアの極部が前記磁性流体の流路に突出している
構成としたから、減衰力可変型緩衝器に適用した場合
に、より小さな電流値で比較的大きな所望の減衰力を発
生することができると共に、電流値を変えることによっ
て減衰力を大きく変えることが可能であるという著しく
優れた効果がもたらされ、また、磁性流体の流れを環状
すき間流れとすることができ、環状すき間流れ部の長さ
を自由に設定することができるため、設計の自由度が増
すという著しく優れた効果がもたらされ、さらにまた、
磁性流体として透磁率が１０以上、飽和磁化が３００Ｇ
以上の磁性流体を用いることによって、所望の減衰力の
可変幅が容易に実現できるという著しく優れた効果がも
たらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による磁性流体流動制御機構
の断面説明図である。

【図２】図１に示した磁性流体流動制御機構の磁場印加
部分の拡大説明図である。

【図３】環状すき間の説明図である。

【図４】環状すき間の具体的な構成を示す従来例（図の
（ａ））および本発明例（図４の（ｂ））の基本的説明
図である。

【図５】図４における環状すき間において、液体として
水ベースマグネタイト磁性流体Ｗ４０を用い、磁場を印
加していないときに、両端に発生する圧力差ΔＰを流速
に対してプロットした実験結果を示すグラフである。

【図６】図４（ａ）において、中央の電磁石の電磁コイ
ルのみに電流を流したときに発生する圧力の増加分（圧
力差ΔＰ）を電流に対してプロットした実験結果を示す
グラフである。

【図７】図４における電磁石の発生する空隙ギャップ部
における磁場（磁界の強さ）を測定した結果を示すグラ
フである。

【図８】窒化鉄磁性流体Ｂと水ベースマグネタイト磁性
流体Ｗ４０のそれぞれ室温での直流磁気特性の測定結果
を示すグラフである。

【図９】図８の縦軸を飽和磁化で規格化した磁化曲線を
示すグラフである。

【図１０】窒化鉄磁性流体Ａ´と水ベースマグネタイト
磁性流体Ｗ４０のそれぞれ室温での直流磁気特性の測定
結果を示すグラフである。

【図１１】図１に示した磁性流体流動制御機構を図１４
および図１５に示した回転式減衰力可変型緩衝器に組み
込んだときの減衰力特性を示すグラフである。

【図１２】既出願における伸縮式減衰力可変型緩衝器の
縦断面説明図である。

【図１３】図１２に示した伸縮式減衰力可変型緩衝器の
磁場印加部分の拡大説明図である。

【図１４】既出願における回転式減衰力可変型緩衝器の
縦断面説明図である。

【図１５】図１４に示した回転式減衰力可変型緩衝器の
Ａ−Ａ線断面説明図である。

【図１６】図１４に示した回転式減衰力可変型緩衝器の
磁場印加部分の拡大説明図である。

【図１７】減衰力可変型緩衝器とは別置式の磁性流体流
動制御機構の縦断面説明図である。

【図１８】図１７に示した磁性流体流動制御機構の磁場
印加部分の拡大説明図である。

【符号の説明】

１伸縮式減衰力可変型緩衝器２シリンダ２ａロッド側室２ｂピストン側室３ピストンロッド４ピストン５磁性流体の流路１０磁性流体（作動油）１５磁性流体流動制御機構１６高透磁率部材（円筒部材）１７電磁石１８コア１８ａ，１８ｂコアの極部１９電磁コイル３１回転式減衰力可変型緩衝器３２ハウジング３２ａ回転軸３２ｃ内部壁３３固定軸３４ａベーン３５ａ，３５ｂ部屋３７，３８，３９磁性流体の流路４０磁性流体（作動油）４２，５２環状すき間（磁性流体の流路）４５，５５磁性流体流動制御機構４６，５６高透磁率部材（円筒部材）４７，５７電磁石４８，５８コア４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂコアの極部４９，５９電磁コイル７０磁性流体７１磁性流体の流路７５磁性流体流動制御機構７６高透磁率部材（円筒部材）７７電磁石７８コア７８ａ，７８ｂコアの極部７９電磁コイル８２，９２環状すき間（磁性流体の流路）８６，９６高透磁率部材（円筒部材）８７，９７電磁石８８，９８コア８８ａ，８８ｂ，９８ａ，９８ｂコアの極８９，９９電磁コイル

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−272732（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−163344（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16F 9/00 - 9/58

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】作動油として磁性流体を用い、前記磁性
流体の流路に、前記磁性流体の流れの方向に対して直交
ないしはほぼ直交する方向の磁場を印加し且つ前記磁場
を印加する部位を前記磁性流体の流れの方向において複
数個所以上形成し、前記磁場を印加する部位における電
磁石のコアの極部が直接磁性流体に接していて、前記磁
性流体の磁場による粘性増加を利用するとともに前記磁
場の磁性流体に及ぼす磁気力の作用を複数段以上で利用
することにより、前記磁性流体の流路に圧力差を生じさ
せる磁性流体流動制御機構をそなえた減衰力可変型緩衝
器において、前記磁場を印加する部位における電磁石の
コアの極部が前記磁性流体の流路に突出していることを
特徴とする減衰力可変型緩衝器。
【請求項２】作動油として磁性流体を用い、ピストン
をそなえたピストンロッドが摺動するシリンダ内のロッ
ド側室とピストン側室とを連通する磁性流体の流路をそ
なえ、前記磁性流体の流路に、前記磁性流体の流れの方
向に対して直交ないしはほぼ直交する方向の磁場を印加
し且つ前記磁場を印加する部位を前記磁性流体の流れの
方向において多数個所形成し、前記磁場を印加する部位
における電磁石のコアの極部が直接磁性流体に接してい
て、前記磁性流体の磁場による粘性増加を利用するとと
もに前記磁場の磁性流体に及ぼす磁気力の作用を多段で
利用することにより、前記磁性流体の流路に圧力差を生
じさせる磁性流体流動制御機構をそなえた伸縮式減衰力
可変型緩衝器において、前記磁場を印加する部位におけ
る電磁石のコアの極部が前記磁性流体の流路に突出して
いることを特徴とする請求項１に記載の減衰力可変型緩
衝器。
【請求項３】作動油として磁性流体を用い、ハウジン
グ内に、前記ハウジングに設けた固定壁と、回転軸に設
けた移動可能なベーンとで仕切られた部屋を設け、部屋
間を連通する磁性流体の流路をそなえ、前記磁性流体の
流路に、前記磁性流路の流れの方向に対して直交ないし
はほぼ直交する方向の磁場を印加し且つ前記磁場を印加
する部位を前記磁性流体の流れの方向において多数個所
形成し、前記磁場を印加する部位における電磁石のコア
の極部が直接磁性流体に接していて、前記磁性流体の磁
場による粘性増加を利用するとともに前記磁場の磁性流
体に及ぼす磁気力の作用を多段で利用することにより、
前記磁性流体の流路に圧力差を生じさせる磁性流体流動
制御機構をそなえた回転式減衰力可変型緩衝器におい
て、前記磁場を印加する部位における電磁石のコアの極
部が前記磁性流体の流路に突出していることを特徴とす
る請求項１に記載の減衰力可変型緩衝器。
【請求項４】磁性流体の流れが、環状すき間流れであ
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
の減衰力可変型緩衝器。
【請求項５】磁性流体として、比初透磁率が１０以上
で且つ飽和磁化（飽和磁束密度）が３００Ｇ以上である
ものを用いることを特徴とする請求項１ないし４のいず
れかに記載の減衰力可変型緩衝器。
【請求項６】磁性流体流動制御機構が一体で組み込ま
れていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
に記載の減衰力可変型緩衝器。
【請求項７】作動油として磁性流体を用い、前記磁性
流体の流路に、前記磁性流体の流れの方向に対して直交
ないしはほぼ直交する方向の磁場を印加し且つ前記磁場
を印加する部位を前記磁性流体の流れの方向において複
数個所以上形成し、前記磁場を印加する部位における電
磁石のコアの極部が直接磁性流体に接していて、前記磁
性流体の磁場による粘性増加を利用するとともに前記磁
場の磁性流体に及ぼす磁気力の作用を複数段以上で利用
することにより、前記磁性流体の流路に圧力差を生じさ
せる磁性流体流動制御機構において、前記磁場を印加す
る部位における電磁石のコアの極部が前記磁性流体の流
路に突出していることを特徴とする磁性流体流動制御機
構。
【請求項８】磁性流体の流れが、環状すき間流れであ
ることを特徴とする請求項７に記載の磁性流体流動制御
機構。
【請求項９】磁性流体として、比初透磁率が１０以上
で且つ飽和磁化（飽和磁束密度）が３００Ｇ以上である
ものを用いることを特徴とする請求項７または８に記載
の磁性流体流動制御機構。
【請求項１０】減衰力可変型緩衝器の流体流動制御に
使用される請求項７ないし９のいずれかに記載の磁性流
体流動制御機構。