JP4778140B2 - 加減弁及びそれを利用している振動ダンパ - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、振動防止装置の領域に関する。具体的には、本発明は抵抗力に与える磁界制御可能な材料を利用する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
制御可能な振動装置は、制御可能な線形ダンパ、マウント及び制御できるを制動を有するものなどを含む。特に、磁界応答流体素子は、見掛け粘度が適用されたフィールド(電気的又は磁気的)に応答するいかなる流体も含む。そのようなフィールド応答する流体の一つのクラスは、磁気流動性の(以下にMRという)流体、すなわち、キャリア流体の中に懸濁された軟磁性粒子を有する媒質である。一つのそのようなMR流体が共通に譲渡されたカールソンほかの米国特許第5,382,373号に記載されている。MRダンパは公知である、そして、線形動作変形、すなわち、ダンパボディー内を主ダンパ軸に沿って往復運動するピストン部材を含むものを含む。換言すれば、線形動作装置を使って直線運動を減衰させたりまたは制御可能な散逸性の力を与えることができる。
【0003】
例えば、MR装置が、多種多様な用途において有効であるとわかった。MRダンパが車エンジン・マウントに組み入れられた。一つのそのような装置が共通に譲渡されたカールソンの米国特許第5,398,917号において教えられている。電気調節手段を有する他のMR流体装置が共通に譲渡された「磁気流動性の流体ダンパ」という名称の米国特許番号US5,277,281において教示されている。カールソンほかの米国特許第5,284,330号は、シールなしの設計を含んでいる軸方向に作用する(線形)ダンパ及び装置を記載している。多自由度MR装置は、「多自由度磁気流動性の装置及びそれを使用するシステム」という名称のカールソンの米国特許第5,492,312号において記載されている。
【0004】
多くの問題が実行可能で制御可能な流体ダンパを開発することにおいて出てきた。第一に、米国特許第5,277,281号の図9a−9bに示されているようなMRダンパのピストン内の弁の挿入は、一般に複雑で、電線リード線をシールすることを必要とする。さらに、ピストン内の制御可能な弁を有することが制御可能な経路と共に受動制動を使用するための空間を制限する。したがって、費用効果的で製造するのが容易であるダンパ構造が必要とされる。また、ある場合には、動力が利用できな位かもしれないが、 なお、何らかの制動調整が望まれることがある。したがって、高価な電子制御及び電気的ハードウェアを必要としないでユーザーよって外部から機械的に調節できる装置にたいするニーズがある。さらに、フィールド応答する流体が、高価である傾向があるので、利用する流体少ない装置を求めるニーズがある。
【0005】
【発明の解決しようとする課題】
したがって、従来技術の利点及び欠点が与えられたものとすれば、本発明は、通路、通路内のフィールド応答する流体(例えばMR流体)、及び
通路を通るフィールド応答する流体の流れを調整する機械的調節手段を備える調節可能な弁を目的とする。調節手段は、極片に関して移動できる永久磁石、移動できる極片、移動できるmagnet-and-pole 組立体、またはシャントを備えていてもよい。なるべくなら、機械的調節手段は、手動で、微調整ノブまたはレバーを備えているのがよい。選択的に、機械的調節手段は、遠隔で作動されるケーブルであってもよい。
【0006】
もう一つの面によれば、内部キャビティを定めているダンパ・ボディ、前記内部キャビティ内に配置されて第1および第2の室に前記キャビティを小分けするピストン、前記第1および第2の室のうちの一方にまで相互接続している前記通路、及び制動レベルを調整するために備えられた機械的調節手段を備える振動ダンパが提供される。
【0007】
なおもう一つの面によれば、内部キャビティを定めているダンパ・ボディ、前記内部キャビティ内に配置されて第1および第2の動さ室に前記キャビティを小分けするピストン、ピストン内に配置された制動弁、ピストンに固着して、内部キャビティに密封して受けられるピストン棒、補助室、第1および第2の室のうちの一方を補助室に相互接続している通路、補助キャビティにおいて入れられるフィールド応答する流体及び第1および第2の室のうちの少なくとも1、補助キャビティと第1および第2の室のうちの少なくとも一つの間のフィールド応答する流体の流れを制御するフィールド応答する流体弁、及び前記フィールド応答する流体を加圧する加圧手段を備える振動ダンパが提供される。フィールド応答する流体弁は、可動極片、可動磁石、シャントまたはユーザーによって手動で調節可能な制動を与える電磁石を備える。
【0008】
別の態様においては、ダンパは、前記第1および第2の室のうちの少なくとも一方と相互に作用する内部キャビティ内のキャビティ隔壁を備え、 前記キャビティ隔壁は、一方にフィールド応答する流体を配置され、それの他方の側にフィールド応答しない流体を配置されている。これは、必要とされるフィールド応答する流体の量のかなりの低減を可能にする。軽量油圧油が、ピストンの中の制動弁を通る流れのために使われる。
【0009】
もう一つの面において、ダンパは、ダンパ・ボディを囲むコイルばねを備えている支柱の形をとる。このダンパは、乗る高さをを調整するようにダンパ・ボディに対するコイルばねの位置を調整するダンパ・ボディに対するコイルばねの位置を調節手段を含んでもよい。
【0010】
ダンパは、ダンパ・ボディが、自転車フレームのようなフレーム部材に相互接続され、前記ピストン棒が、自転車のスウィングアームのような可動懸架部材に相互接続されている懸架系の一部として優れた効用がある。
【0011】
代わりに、ダンパは、自動車または機械装置におけるようないかなる懸架系の一部として含まれてもよい。
【0012】
ユーザーによるダンパ特性を手動で調整するようにしていることは、本発明の一態様の利点である。
【0013】
いかなる電力も必要とすることなく、ダンパ特性をの手動で調整するようにしていることは、本発明の別の態様の利点である。
【0014】
短い輪郭を有するダンパを提供することはもう一つの面の利点である。
従来のMRダンパより低重量のダンパを提供することはもう一つの面の利点である。
【0015】
低コストの外部調整式弁を有するダンパを提供することはもう一つの面の利点である。
【0016】
高および/または低状態の手動調整で非対称制動を示しているダンパを提供することはもう一つの面の利点である。
【0017】
本発明の上述及びそのほかの特徴、利点及び
特性は、好適な実施例及び添付図面の付随する説明から明らかになるだろう。
【0018】
【発明の実施の形態】
同様な参照文字を同様な部分を示すことが可能な所に用いている本願明細書における種々の図を参照すると、調節可能な弁32を含んでいるフィールド応答する流体ダンパが、図1a 及び1bにおいて示されており、より詳しくいえば、磁気流動性の(MR)流体ダンパが20に総括的に示されている。ダンパ20は、内部キャビティ24を有するほぼ円筒状のダンパ・ボディまたはハウジング22を備えている。ボディ22は、摺動しながらピストン棒23を受ける中央孔を有する。キャップにおいて置かれる適当な軸受及びシールは、ピストン棒23及び内部キャビティ24の間のインタフェースを密封して、流体の漏出を防ぎ、側面ロードを支える。摺動可能なピストン25は、ねじ部などによってピストン棒23に固定され、キャビティ24を第1 及び第2の動作室26及び28に小分けする内部キャビティ24内に配置っされている。一つ以上の制動弁36がピストン25内に配置される。制動弁36は、周知の形(例えばディスク、リード、ポペットまたはボール弁、その他)のいずれを取ってもよい。制動弁36が、ダンパ20の受動バウンド及びはね返り制動特性を形づくるために使われる。
【0019】
補助キャビティ(27)がそれの可動壁を定めている摺動可能な隔壁(42)で補助室(30)を部分的に定める。磁気流動性流体の通路(31)(以下「通路31」という。)が補助室(30)に第1で第2の室(26、28)のうちの一つを相互接続する。フィールド応答する流体(34)(例えば磁気流動性(MR)流体)が補助室(30)及び前記第1の室(26)及び第2の室(28)の中の少なくとも一つ、及び、なるべくなら両方の中に入れられる。制御弁(32)は、前記補助キャビティ(27)と前記第1の室(26)及び第2の室(28)の少なくとも一つの間のフィールド応答する流体(34)の流れを制御する。好ましくは、通路(31)は、第1の室(26)及び第2の室(28)のうちの一つだけと流体(34)を直接に交換することである。アキュムレータ(55)がキャビテーションを防ぐためにフィールド応答する流体(34)に加圧する加圧手段となる。
【0020】
アキュムレータが、補助キャビティ27のなかに置かれてその中で摺動スライド可能な外周部シール49を有する堅固なナイロン壁47を含むパック形の隔壁42を備えているのが好ましい。隔壁42は、フィールド応答する流体34と接触関係に配置される。ガス室33内に入っている窒素ガスなどの、加圧されたガスが、ダンパ20内のフィールド応答する流体34を加圧するために必要な圧力を提供する。
【0021】
図1b において最もよく見られるように、ダンパ20は、内部キャビティ24内のキャビティ隔壁40を備えてもよい。キャビティ隔壁40は、以前に記載されているものに同様である、すなわち、壁47及び外周部シール49を備えている。隔壁40は、第2の室28を分割している形で示されているが、前記第1の室26及び第2の室28のうちの少なくとも一つと相互作用する。図示のように、キャビティ隔壁40は、第2の室を第1および第2の副室51、53に分ける。隔壁40は、一方に配置されたMR流体のようなフィールド応答する流体34及びそれの他の側に配置された標準油圧ダンパ油などのフィールド応答しない流体38を備えている。
【0022】
フィールド応答しない流体38は、ダンパ・ピストン25にある制動弁36を前後に通過する。フィールド応答する流体弁32は、フィールド応答する流体34に、磁束を与える。その磁束は、可変で、多くの方法において達成できるのが好ましい。
【0023】
図3dに示すように、可変磁束は、可動永久磁石によって達成されてもよい。代わりとして、可変磁束は、可動極片(図5a)または可動シャント(図3a及び4a)によって達成されてもよい。磁石、極片またはシャントの位置調整装置は、ユーザーによって作動される機械的調節手段(例えば、へりにぎざぎざのあるノブ(図3a、4または5)またはレバー(図5a、5b)のような)によって達成されるのが好ましい。。代わりとして、レバーは、図5bに示すようにケーブル作動を通してユーザーよって遠隔で作動してもよい。動力が利用できる場合、変数フラックスは、図6及び7に示すように電磁石(電気手段)で提供されてもよい。
【0024】
図2は、自転車10の懸架組立体11の一部として、すえ付けられた本発明によるダンパ20を示している。自転車10は、フレーム部材12及び回動可能な懸架スウィングアーム14を含む。ダンパ・ボディ22は、ボルト59でクレビスブラケット13(半分だけ示されている)に接続された非磁性の端部41のようなフレーム部材12(例えば、図示の垂直に伸びる垂直に伸びているチューブ・フレーム)に相互接続する手段を備えている(ボルト59は、非磁性の端部41に形成されたブッシング39の中に受けられる。ピストン棒23は、ボルト59′によってブラケット13′に取り付けられたロッド端部37のような懸架スウィングアーム部材14に、を相互接続する手段を備えている。ロッド端部37は、回転および/またはピボットの動きを許すためにピンまたは球面の結合を含んでもよい。選択的に、コイル21がボディ22を囲んで、補助ばね力、すなわち、補償器55であたえられるもの以上の懸架系11における追加の荷重支持能力および柔軟性、を与えてもよい。
【0025】
コイル組立体は、前記ボディ22に対してコイルばね21の位置を調整する調節手段を含むのが好ましい。例えば、ねじ付きりテーナ29がダンパ・ボディ22の外側のねじ付き表面の上にねじ込み式に受けられる。保持器29の適当なねじ切りは、乗車高さの変更を達成する。静止保持器29′ は、ロッド端部37に当接する。
【0026】
フィールド応答する流体34は、補助室30及び室26において形成された軸方向に可動な隔壁40と42の間に保持されるん緒が好ましい。キャビティ24内のピストン25の振れまたは振動に応答して、流体34は、フィールド応答する流体弁32を通過する。フィールド応答しない流体38がフィールドに応答しない流体38にピストン25において形成された制動弁36を通過させることによって制動を達成するために室28及び副53において、主作動流体として使われる。ピストン25がキャビティ24を第1で第2の室26、28に、小分けし、ディスク、ポペット、リード、球または受動バウンド及びはね返り制動レベルを制御する他の同様な弁(図示のばね付きポペット弁)を含むのが好ましい。ボルトまたは他の同様な固定手段がピストン25を軸23に固定する。
【0027】
隔壁40は、副室51、53に室26を小分けし、第1の副室51はフィールド応答する流体34を含み、第2の副室53はフィールド応答しない流体38を含んでいる。第2の動作室28及び第2の副室53は、充てん孔54を通してフィールド応答しない流体で充てんされて、充てんプラグ45′を介して密封される。同様に、補助室30、通路31、調節可能な弁32及び第1の副室51は、充てん孔54を介してフィールド応答する流体34で充てんされ、充てんプラグ45を介して密封される。アキュムレータ55の中のガス室33は、適当なレベルに充てん弁35を通して窒素ガスで充てんされるのでフレーム12とスウィングアーム14の間の重量を支えるばね力を与えることができる。アキュムレータ55内の隔壁42は、補助室30の中のフィールド応答する流体34をガス室33の中のガスから切り離して、アキュムレータ・ボディ43において摺動可能に受けられる。補助室30は、ダンパ軸線AーAに平行で、好ましくはそれから距離dずらされている中央軸線BーBを含むのが好ましい。
【0028】
図3a及び3bは、手動で調節可能な制御可能な弁32の第1の実施例を示す。弁32は、図2のダンパの非磁性の端部41のウェブ部分において受けられ、副室51と補助室30の間の流れを制御する。同様の弁が弁32を横切っている矢印がその制動値が適切に調整されていることを示している図1a及び1bに組み入れられてもよい。
【0029】
図3a 及び3bを、再度参照すると、弁は、端部41に固定された据え付けの軟磁性極片44及び北n 極及び南s極を有する図3c に示された固定永久(角張った形の)磁石48を備えている。例えばネオジューム鉄硼素等の磁石が好まれる。極片50、50′は磁石48の両側に間隔を置いている。適当な封止用コンパウンドが磁石48、ポール50、50′及び非磁性の端部41の間のギャップを密封するために用いられている。磁石48が、通路31を横切って、それを通して流れているフィールド応答する流体の中にレオロジ変化を引き起こす磁界(図示の磁束線60で指示された)を生成し、それによって制動を変える。軟磁性の分路46は、極片50、50′に隣接して、ねじ込んで受けられる。分路46が、内部へねじ切られているので、それは、移動する(60′で表示した)磁束が内部を移動するための分路46内の二次フィールド経路を与える。分路46がより近くにより弱い極片50、50′の近くに近づけば近づくほど、一次は弱くなり、 すなわち、 磁界強さが弱くなる。したがって、分路46が、中でそれ以上内側に曲げられるにつれて、ダンパ20の制動レートは、減らされる。分路46がより遠くまでねじを切られれば切られるほど、いものは、ねじ切られる、一次経路60の中の磁束は、より強くなり、したがって、達成できる制動レートは高くなる。制動レベルを分路46に形成されたノブ部分57をユーザーが握って回すことによって容易に調整できる。広範囲にわたる制動調整行われるということが分かるはずである。
【0030】
図3dは、図3aにおいて記載されている弁の代わりに使うことのできる本発明による調節可能な弁32の代替実施例を示す。この弁32において、機械的調節手段は、可動磁石と磁極の組立体58内に可動永久磁石48を含む。組立体58は、ポール50、50′が固定軟磁性の中間ポール94、94′と一直線に並べられるように、磁石48を配置するためにユーザーによって手動で回転できる。磁気絶縁体92(例えばプラスチックまたはゴム)は、磁束線60が通路31を横切って、固定磁極44を通って回ることを確実にする。磁石と磁極組立体58の端面図を図3eにおいて最もよく見ることができる。非磁性の端部41において密封して受けられた固定磁極94、94′および絶縁体92を含んでいる中間磁極組立体の端面図を図3eにおいて見ることができる。図3dにおいて示される位置からのノブ57の90°の回転がその磁極50、50′の中の磁気回路60を分裂させ、中間磁極94、94′横切って伸びて中間のポール94、94′を通過して、制動レベルを低くさせる、中間磁極94、94′とのポール50、50′の位置を揃えると、磁束大部分が通路31を横切るので、制動を高くするだろう。
【0031】
図3fは、機械的調節手段として可動永久磁石48を含んでいる弁32の代替もう一つの実施例を示す。この弁32は、また、図3aにおいて示された弁に容易に交換できるであろう。磁極50、50′及び磁石48は、手動ユーザーによって握られるとき、とめ具91のまわりに回動可能である非磁性の回動可能な腕89に堅く接続されt4えいる。図3g に示すように配置されるときに、磁極50、50′が中間の磁極94、94′と一直線に並べられて、通路31を横切る磁束は、最大にされて高い制動を生ずる。逆に、ピボット腕89がスロット93内で回転されて、図3h に示すように配置されるとき、通路31を横切って作用している磁束は、除去されるので、低制動状態を与える。中間磁極組立体は、非磁性の端部41に密封して固定されたゴムまたはプラスチックの絶縁体92及び軟磁性の中間磁極94、94′を有する図3e′に示されたものと同じものである。
【0032】
図4aは、機械的手動調節手段を与える調節可能な弁32の代替の実施例を示す。この弁32が、前述したのと同じ位置でボディ41に収まり、固定極片44、磁石48と磁極50、50′を含む磁石と磁極の組立体58及び回転磁気分路46を備えている。回転分路46は、刻み付きノブ57を調整しているユーザーに応答して回転する。分路46は、一端にノブ57及び他端に平らにされたパイロット63を備えているいる非磁性のポスト61を備えている。軟らかい磁気分路半体62、62′は、パイロット63の両側に配列されている。半体62、62′は、プラスチックまたはゴムでできている非磁性の保持器64によって所定の位置に保持されている。ジャム・リング65が磁気分路46を定位置に固定するために突き出ている棚67に対してあるゆるく嵌められているが、それでも、比較的自由に回転できる。外側の非磁性の保持器64のサイズ設定を適切にするとある程度の回転高速ができるであろう。
【0033】
図4a に示すように、磁気分路46の回転方向の位置決めをすると、極片50、50と半体62、62を一直線に並べ高減衰状態を作る。そこから90度だけ回転すると、分路半体62、62′に磁極50、50′を横切る短絡をしょうじさせ、したがって磁気回路60を効果的に分裂させ、それによって通路31に露出される磁束密度を減らす。これは、ダンパ20の中の制動を低状態に減らす。種々の中間の制動状態が分路46の種々の中間の位置決めによって与えられる。
【0034】
図5aは、調節可能な弁32の代替もう一つの実施例を示す。この弁32は、前述したように、端部41に配置され、非磁性のねじ切キャップ68及び適当なシーラントにより定位置に保持された固定永久磁石48及び極片50、50′を含む固定磁石と磁極組立体58並びに可動極片44を備えている。極片44は、密封された案内部分70、ねじ部72及びノブ57を備えている。非磁性の端部41において形成されたみぞに保持された0- リングシールは、パイロット部分72を密封する。
【0035】
極片44をその軸の回りに図示のように回転すると、案内部分70を磁石と磁極組立体58により近づける。これは、通路31の断面積を減らす効果を有し、更に通路31を横切って作用している磁界強さを増やす。これらには、制動を増やすという付随の結果がある。磁極44の軸方向の十分なスローが達成されれば、 ダンパ20を固定できる。本発明による弁32を含んでいるダンパ20が一旦超えられるならば、降伏応力が通路31を通る流れを許すという利点を持っていることを理解すべきである。
【0036】
このようにして、弁32は、有限負荷が達成されるまでダンパ20が締り、 次に一旦有限負荷を超えると、通路31を通る流れが可能になるので安全機構を与える。従来技術の機械的弁は、完全に流れをロックすることができるので、好ましくないことには、大きな負荷入力を受けると、極めて大きい圧力ダンパ内に発生できるようにする。
【0037】
また、レバー72が磁極44から伸びる代替の構成(図5aにおいて点線で示されている)が図5aにおいて及びより明らかに図5bにおいて示されている。レバー72は、直接に手で又はケーブル作動を使用することによって遠隔で作動してもよい。図5bに示すように、素線78、シース75及び端部80を含むケーブル76がレバー72に取り付けられている。ユーザーによって遠隔で作動されると、端部41に取り付けられたブラケット77がシース75を拘束して、シース75内の素線78の動きを可能にするので、レバー72を回転させる。レバー72の回転がダンパ内に与えられた制動のレベルを調整する。この種類の作動は、図3a、3d、3f及び4aにおいて示される他の弁に等しく適用できる。 図6及び7は、調整のための手段が電気手段にて与えられている弁32の電磁石実施例を図で示す。弁32は、前述の機械的に調節可能な弁と同じ位置において非磁性の端部41にねじを切られた磁極44、44′を含む。コイル82は、非磁性のボビン84に円周方向に巻かれ、軟磁性のロッド形のコア86を囲んでいる。コア86及び磁極44、44′の端部は、点線60′として示されている磁気回路を完成するために、それらに押し付けられた軟磁性のリンク88、88′によって相互接続されている。コイル82は、それに適当な電流を供給する制御装置90に、相互接続されている。選択された電流は、電流の適当なレベル(高から低まで)を入力パッド92や調節可能なスライダックなどを通して手動で調整するユーザーによって供給されるのが好ましい。コイル82に供給される電流を増やすことが通路31に露出されるフィールドの場の強さを増やすので、制動を大きくする。
【0038】
図8a は、本発明の別の面による調節可能な弁32を備えているダンパ20を示す。ダンパ20は、内部キャビティ24を定めているダンパ・ボディ22、キャビティ24ないに配置されキャビティ24を第1及び第2の室26、28に小分けするピストン25、前記第1および第2の室26のうちの一つに相互接続し第1および第2の室26、28の間を接続するのがこのましい通路31、28、及び通路31内に入れられとともに、なるべくならまた、第1および第2の室26、28に入れられるフィールド応答する流体34、及びダンパ20の中の制動レベルを手動で調整するための手動の機械的調節手段をそなえている。
【0039】
この実施例において、調節手段は、ピストン25に取付けられた調整弁32に相互接続されたねじ部72を含んでいる調整ロッド96を備えている。ロッド96は、ピストン棒23を通って軸方向に伸び、堅く固定された刻み付きノブ57を通してユーザーによって回される。ノブ57は、端部37を通して形成された横の交差スロットに受けられる。ロッド96を回転すると弁32の中の永久磁石48の公称軸位置が動く。磁石48は、通路31を形成するために軟磁性のピストン・ボディ97に形成された同様な円錐面73′と相互に作用する円錐面73を備えている。磁石48は、それが図示のように半径方向に向いている北の磁極n 及び南の磁極s を含むように形成されているので、軟磁性のピストン・ボディ97を通って戻る点線60′′′で示されるような磁束経路をつくる。ダンパ20は、ピストン棒23及び熱膨張のボリュームを適応させるアキュムレータ55を含む。また、ガス室を加圧するとかなりのばね力を生じる。
【0040】
動作時には、調整ロッド96を回転すると、磁石48に固定されているのが好ましいしコア99が軸方向に動き、したがって、磁石48と戻りボディ97の間のギャップの厚さ、したがって、通路31に作用している磁束密度が調整される。ギャップが広ければ広いほど、 与えられる制動は少ない。逆に、ギャップが狭ければ狭いほど、制動は高くなる。ギャップが完全に閉じられるかまたはほとんど閉じられたとき、事実上、通路31を通る流れは、許されないで、ダンパ20の望ましいロック特徴を与える。ロッド96の底で形成されたシール49′は、ロッド23にフィールド応答する流体34の漏出するのをを防ぐ。
【0041】
図8bは、図8aにおいて示された弁に代得ることのできる弁32′の代替の実施例を表す。ロッド96上のC-クリップ98が、磁石48の軸方向の厚さt よりわずかに広く間隔をとって、磁石48及びコア99が伸張及び圧縮流に応答して短い距離だけ軸方向に滑動できるようになっている。このすべり動作は、非対称制動を生じる。例えば、伸張制動レートは、調整ロッド98上の下側のc形クリップ98′の位置及びリターン97に対する磁石48の公称位置によって予め定められる。圧縮レートは、上側のC形クリップ98の位置及びリターン97に対する磁石48の公称位置によって決定される。間隔t′が磁石厚さtと比較して広ければ広いほど、圧縮及び伸張制動レートの間の差は、大きくなる。最高及び最低レートは、その上に取り付けられたクリップ98、98′が取り付けられたロッド96を軸方向に移動することによって調節可能である。
【0042】
図9aは、ピストン25内に取付けられた手動で調節可能な磁石と磁極組立体58を含む本発明のもう一つの弁32及びダンパ20を示す。磁石48は、パック形の永久磁石であり、上側磁極50は逆カップ形の軟磁性の部材である。ピストン棒23の軸のまわりに調整レバー74を回転させているユーザーが調整ロッド96を回転させ、それは、ロッド23に形成された同様なねじ内のねじ部72を前進または後退させるので、磁石と磁極組立体58を下側磁極50′に対してピストン25内の軸方向に動かす。これは、通路31の中のギャップの厚さを調整し、それは、回路磁気抵抗を変える、したがって制動を増減する。代わりとして、図9cの中の調整機構を実施して、ねじ切部分72の必要をなくすこと画で切るだろう。制動が、ロッド23′に形成された角度付きスロット71内にあるレバー74′を動かし、したがって磁石と磁極組立体58を軸方向に動かすことよって調整されるだろう。
【0043】
もう一つの面によれば、制動弁32は、圧縮及び伸張において非対称制動レートを含む。圧縮行程の間、図9a に示すように、浮動ディスク59がピストン25上の座席と接触して、複数の間隔をあけた伸張通路36(好ましくは4)を閉め切り、フィールド応答する流体34を通路31を通して完全に押し流す。伸張時には、図9b に示すように、浮動ディスク89は、棚67′において載り、流れの大半は、伸張通路36を通るので、圧縮状態におけるのと異なる低いレートを伸張時に与える。
【0044】
図10aは、本発明による調節可能ななおもう一つの弁32及びダンパ20を示す。このダンパ20は、ピストン25のそれぞれの端部に固定された第1および第2のピストン棒23、23′を含む。手動の調節可能な弁32は、機械的調節手段を備え、磁石48及び磁極50を含んでいる可動な磁石と磁極組立体58の磁極50に形成され円錐面73を含む。磁石と磁極組立体58の位置を調整することがノブ57を介して上部ピストン棒23を通して伸びている調整ロッド96のねじ切部分72を回転させることによって達成される。これは、通路31の中のギャップを変えるので、磁気抵抗を変えて、フィールド応答する流体34の中のレオロジ変化をもたらしそれによって制動を変える。この種類の複ピストン棒ダンパ20は、例えば、自転車のフォーク組立体75において有効で、ライダが制動レベルを調整できる。上部ロッド23は、自転車フレームの前部垂直材において受けられる上部フォーク部分79において摺動可能に受けられる。下側のフォーク部分79′が自転車車輪ハブに付いている。このダンパ20は、コイルまたは弾性材ばね21と平行ばね関係で一般に使われるだろう。
【0045】
図10bは、弁32及びダンパ20の代替実施例を図で示す。ダンパ20は、ピストン25及び複ピストン棒23、23′ を再び含む。本実施例において、機械的調節手段は、可動磁石と磁極t 組立体58から成っている。組立体58は、ディスク形の軟磁性の磁極50、50′の間にはさみまれた永久リング磁石48を含む。組立体58はその上部端部にねじ部72を含む調整ロッド96に取付けられている。他の実施例におけるように、ノブ57をねじ切ロッド96を介して回転させると、組立体58を外側の軟磁性のカップ形磁極50″内を進めるかまたは引っ込ませる。磁極50″ は、図10d−10hにある後続の実施例おいて同様の構成を持っている。
【0046】
図10bにおいて後退して示されているように、磁束60bは、点線によって示されるように、環状通路31を横切ってとんで、外側の環状磁極50″に運ばれる。完全に図10cにおいて十分に進んだ状態で示されているものの回路磁気抵抗は、かなり増えている。したがって、ほとんどの磁束は、通路31を横切らないで低制動状態を生じる。ピストン25は、上部カップ形の軟磁性極片50″及び磁極50″のまわりに固定された非磁性材料の下側半体25bからなっている。密封リング83は、ピストン25の外周部のまわりに固定されている。キャビティ26、28へ出入りする流れは、倍数増分(一端当たり4以上)で、ロッド23、23′のまわりに半径方向に配置された複数の間隔をあけた入り通路85、85′を通る。
【0047】
図10dは、図9aまたは10bにおいて示された種類のダンパにおいて有効な機械的に調節可能な弁32d の代替の実施例を示す。この実施例は、ピストン25内の一体型の可動磁石と磁極組立体58を含む。それは、頂部極片50が非磁性体の絶縁体92に固定された固定環状中間極片94に対して軸方向に可動という点で、前の実施例と異なる。磁石と磁極t 組立体58が図10d′に示されるように軸方向に下方へ横切られるときに、頂部磁極50は、中間の磁極94ともはや一直線に並んでいないで、磁気回路(点線60dにて図示)は中断され、したがって、磁束がほとんど又は全く通路31を横切らないので、制動が減らされる。これに反して、磁石と磁極組立体が図10dに示されるように配置されるとき、磁束が60d がフィールド応答する流体のレオロジを中で変える環状通路31を横切って作用するので、最大制動が達成される。連続した中間の制動位置があると認識されなければならない。
【0048】
図10e及び10e′は、機械的に調節可能な弁32e のもう一つの実施例を示す。この実施例において、頂部極片50は、ディスク形で、パック形の磁石48の直径より大きい直径を有する。示された位置(完全に、引っ込んだ)において、中間の磁極94が磁気分路として働くので、磁束60eがほとんど又は全く通路31を横切って作用しないという点において制動は、最小である。図10eにおいて磁石と磁極組立体58が伸びた位置に示されており、磁石48にて生成された磁気回路が、点線60eにて示されているように、環状通路31を横切って通過し、外側の磁極50″に運ばれ、最後に下側の磁極50′通って戻る。これは、高制動状態を生じる。
【0049】
図10f及び10f′は、機械的に調節可能な弁32fのもう一つの実施例を示す。図10fにおいて引っ込んだ位置に示されたこの実施例において、磁石と磁極組立体58を構成する磁石48、頂部極片50、底部極片50′は、磁界を作って環状軟磁性の中間磁極94へ向ける。これは、磁界60fを分路して、環状の通路31に露出される磁界を最小にする。図10f′において伸ばして示されている磁石と磁極組立体58は、磁界60fと一直線に並び、それを中間磁極94、94′の中に外側環状磁極50″を通して向けるので、磁界は通路31を横切る。この伸びた状態は、高制動を生じる。
【0050】
図10g- 10g″は、ダンパのピストン25内の機械的に調節可能な弁32g のもう一つの実施例を示す。図10gにおいて引っ込んだ位置に示されて、磁石と磁極組立体58は、中間磁極94と一直線に並べられるので、磁界60d を分路する。磁界は、下側の固定環状中間磁極94′において少しも運ばれない。この位置決めは、伸張及び圧縮行程の両方に対して低制動状態を生じる。図10g′において、伸張ストロークの間完全に伸びた形で示された上側94、下側94′及び外側50″の環状磁極を通る回路60d は、磁石と磁極t 組立体58を上下の中間磁極94、94′と一直線に並べることによって完成され、従って磁束を管状通路31を横切って運ばせる。これは、伸張ストロークの間、高制動を生じる。
【0051】
図10g″に示されているように、圧縮行程の間のいくぶんか低い制動状態が調整ロッド96に固定されたCクリップ98、98′によって与えられた限界の間で軸方向に摺動可能である磁石と磁極t組立体58によって与えられる。コイルばね81は、磁石と磁極組立体58を下側のCクリップ98′の方へ常時バイアスしておく。図示のように、圧縮行程の間、磁極50、50′は、もはや中間磁極94、94′ともはや正確に一直線に並ばないので、より低制動を与える。非対称制動、 すなわち圧縮及び伸張ストロークの各々におい、異なるレート、が同様に、連続する中間位置において与えられる。
【0052】
図10h−10h″は、機械的調節手段を与える機械的に調節可能な弁の32h の最終の実施例を示す。図10hにおいて、環状通路31を横切り、外側磁極50″を通って戻る磁束60hを与える磁石と磁極組立体58が圧縮行程の間と伸びている状態で示されている。
【0053】
伸張したときと引っ込ませたときの図10h−10h″において、磁極94と磁極50の不良位置合せのために磁束が弱くなっているので伸張時に弱い制動力を生じるのが示されている。完全に引っ込んだ位置にある図10hに示されるように、磁石と磁極組立体58は、中間磁極94によって分路された磁界60h を生成するので、最も低い制動状態を生じる。
【0054】
本発明の好適な実施例を詳細に説明したが、種々の変更態様、改造、前述ものに対する変化及び適応は、添付の請求の範囲において規定された本発明の範囲から逸れることなく作られてもよい。全てのそのような変更態様、改造及び変化は、本発明の一部分とみなされるると考える。
【図面の簡単な説明】
【図1a】本発明によればフィールド応答する流体ダンパの第1の実施例の部分断面側面図である。
【図1b】フィールド応答するもう一つの流体ダンパのもう一つの部分断面側面図である。
【図2】懸架の一部として本発明によればすえ付けられるダンパである。
【図3a】図2のフィールド応答する弁組立体の部分断面端面図である。
【図3b】図3aの磁石と磁極組立体の端面図である。
【図3c】図3aの永久磁石の透視図である。
【図3d】代替の調節可能な弁組立体の断面端面図である。
【図3e】線3e−3eに沿って図3dの可動磁石と磁極組立体の断面端面図である。
【図3e′】線3e′−3e′に沿った図3dの中間のポール組立体の断面端面図である。
【図3f】代替調節可能な弁組立体の断面端面図である。、
【図3g】オン(高減衰した)位置に配置されて示された、図3fの弁の線3g−3gに沿った側面図である。
【図3h】オフ(低減衰した)位置に示された図3fの弁の側面図である。
【図4a】代替の調節式弁組立体の断面端面図である。
【図4b】線4b−4bに沿った図4aのシャント・メカニズムの断面端面図である。
【図5a】代替の調節式弁組立体の断面端面図である。
【図5b】図5aにおいて示される任意のレバーを作動させることのためのケーブル作動メカニズムの側面図である。
【図6】代替電磁式の調節可能な弁組立体の断面端面図である。
【図7】明瞭にするために除かれた非磁性端部を有する図6の電磁弁組立体
【図8a】本発明による手動で調節可能なもう一つのダンパの断面側面図である。
【図8b】非対称制動を行う代替のダンパ弁の断面側面図である。
【図9a】本発明によるもう一つのダンパ構成の断面側面図である。
【図9b】伸長ストロークの間に示された図9aのダンパ弁の断面側面図である。
【図9c】代替の手動制動調整の側面図である。
【図10a】二つのピストン棒を含む本発明によるもう一つのダンパ構成の断面側面図である。
【図10b】完全に後退した形で示された弁を有する本発明に従うもう一つのダンパ及びダンパ弁構成の断面側面図である。
【図10c】完全に後退した形で示された図10bの調節式弁の断面側面図である。
【図10d】完全に後退した状態で示された代替の弁組立体の断面側面図である。
【図10d′】完全に伸びた状態で示された図10dの弁組立体の断面側面図である。
【図10e】完全に後退した状態で示された代替の弁組立体の断面側面図である。
【図10e′】完全に伸びた状態で示された図10eの弁組立体の断面側面図である。
【図10f】完全に示された代替の弁組立体の断面側面図である。
【図10f′】完全に伸びた状態で示された図10fの弁組立体の断面側面図である。
【図10g】完全に示される代替弁組立体の断面側面図である。
【図l 10g′ 】延長ストロークの間に完全に伸びた状態で示された図10gの弁組立体の断面側面図である。
【図10g″】圧縮行程の間に完全に伸びた状態で示された図10gの弁組立体の断面側面図である。
【図10h】圧縮行程の間に完全に伸びた状態で示された代替の弁組立体の断面側面図である。
【図l 10h′ 】延長ストロークの間、完全に伸びられた状態において示される図10hの弁組立体のi 断面側面図である。
及び
【図10h″ 】完全に後退した状態で示された図10hの弁組立体の断面側面図である。
Claims (31)
- (a)磁性流体の通路(31)と、
(b)前記磁性流体の通路(31)内の磁界応答する磁性流体(34)と、
(c)前記通路に設けられた、第1の磁性部材および当該第1の磁性部材に対向する第2の磁性部材と、当該第1および第2の磁性部材の間に介在する前記磁性流体とにより少なくとも一部が形成されている磁気回路における磁束密度を機械的に変化させて、前記磁性流体の通路(31)内の前記磁性流体(34)の流れを調整する機械的調整手段と、を有する加減弁。 - 前記機械的調節手段が極片に関して移動できる永久磁石を備える請求項1の加減弁。
- 前記永久磁石が前記磁性流体の通路の一部分を定めている円錐面を含む請求項2の加減弁。
- 前記機械的調節手段が移動できる極片と前記永久磁石を含む請求項1の加減弁。
- 前記機械的調節手段が可動の磁石−磁極組立体を含む請求項1の調節可能な弁。
- 前記機械的調節手段が磁気分路を含む請求項1の加減弁。
- (a)内部キャビティ(24)を定めているダンパ・ボディ(22)、
(b)第1(26)及び第2(28)の室に前記キャビティ(24)を小分けしている前記内部キャビティ(24)内に配置されたピストン(25)、
(c)前記第1および第2の室(26、28)のうちの一つ上相互接続している前記磁気流動性流体の通路(31)、及び
(d)前記ダンパの制動レベルを調整するために設けられた前記機械的調節手段を備える請求項1の加減弁を含むダンパ。 - (a)前記第2の室(28)を第1(51)及び第2(53)の副室にさらに小分けしている前記第2の室(28)に配置された隔壁(40)、
(b)前記第1の動作室(26)及び前記第2の副室(53)に配置された磁界応答しない流体、
(c)前記ピストン(25)内に配置された制動弁(36)、
(d)前記ピストン(25)に固着して、前記内部キャビティ(24)に密封して受け
るピストン棒(23)、
(e)補助室(30)、
(f)前記補助室(30)に、前記第1の副室(51)を相互接続している前記磁気流魎通路(31)、(9)前記補助室(30)及び前記第1の副室(51)の中の磁界応答する磁性流体(34)、
(h)前記補助室(30)及び前記第1の副室(51)の間の前記磁界応答する磁性流体(34)の流れを制御している前記弁(32)、及び
(i)前記磁界応答する磁性流体(34)を加圧する高圧密封手毅を備える請求項7の加減弁を備えているダンパ。 - (a)前記ピストン(25)内に配置された制動弁(36)、
(b)前記ピストン(25)に固着して、前記内部キャビティ(24)に、密封して受けられたピストン棒(23)、
(c)補助室(30)を部分的に定めている補助キャビティ(27)、
(d)前記補助室(30)に、前記第1(26)及び第2(28)の室のうちの一つを相互接続している前記磁性流体の通路(31)、
(e)前記補助室(30)及び前記第1(26)及び第2(28)の室のうちの少なくとも一つに入れられている磁界応答する磁性流体(34)、
(f)前記補助キャビティ(27)と前記第1(26)及び第2(28)の室のうちの少なくとも一つの間の前記磁界応答する磁性流体(34)の流れを制御している前記機械的調節手段、及び
(g)前記磁界応答する磁性流体(34)を加圧する高圧密封法手段を備える請求項7の加減弁を備えているダンパ。 - 前記加圧手段が前記補助キャビティ(27)内に置かれており、前記磁界応答する磁性流体(34)と接触関係において配置されて、ガス室(33)に入っている加圧ガスによって影響される隔壁(42)をさらに備える請求項9のダンパ。
- 前記磁界応答する流体弁(32)が前記磁界応答する磁性流体(34)に、磁束を与える請求項9のダンパ。
- 前記磁束が可変である請求項11のダンパ。
- 可動永久磁石を更に備えている請求項12のダンパ。
- 可動極片を更に備えている請求項12のダンパ。
- 手動の調節手殺を更に備えている請求項12のダンパ。
- ノブを更に備えている請求項15のダンパ。
- レバーを更に備えている請求項15のダンパ。
- ケーブル作動を更に備えている請求項15のダンパ。
- 磁気分路を更に備えている請求項15のダンパ。
- 前記ボディ(22)を囲んでいるコイルばね(21)を更に備えている請求項9のダンパ。
- 前記ボディ(22)に対する前記コイルばねの位置を調整する調節手段を更に備えている請求項20のダンパ。
- 前記補助室(30)がダンパ軸(AA)に平行である中央軸(BB)を含む請求項9のダンパ。
- 前記中央軸(BB)が前記ダンパ軸(AA)から距離(d)ずれている請求項22のダンパ。
- ボディ(22)がフレーム構成部品(12)に相互接続する取付け手段を備え、そして、前記ピストン棒(23)が可動懸架部材(14)に相互接続する取付け手段を備えている請求項9のダンパ(20)を含んでいる懸架装置。
- (a)内部キャビティ(24)を定めるダンパ・ボディ(22)、
(b)前記キャビティ(24)を第1及び第2の室(26、28)に小分けしている前記内部キャビティ(24)内に配置されたピストン(25)、
(c)前記第2の室(28)を第1(51)及び第2(53)の副室に小分けしている前記第2の室(28)に配置された隔壁(40)、
する流体、
(d)前記第1の動作室(26)及び前記第2の副室(53)に配置された非磁界応答する流体、
(e)前記ピストン(25)内に配置された制動弁(36)、
(f)前記ピストン(25)に固定されて、前記内部キャビティ(24)に密封して受けられるピストン棒(23)、
(g)補助室(30)、
(h)前記補助室(30)に前記第1の副室(51)を相互接続している通路(31)、
(j)前記補助室(30)及び前記第1の副室(51)の中の磁界応答する磁性流体(34)、
(k)前記補助室(30)及び前記第1の副室(51)の間の前記磁界応答する磁性流体(34)の流れを制御する制御可能な弁(32)、
及び
(i)前記磁界応答する磁性流体(34)に加圧する加圧手段を備え、
前記制御可能な弁(32)は、前記補助室(30)及び前記第1の副室(51)の間の前記磁性流体の通路(31)内の前記磁性流体(34)の流れを調整するために、前記通路(31)に設けられた、第1の磁性部材および当該第1の磁性部材に対向する第2の磁性部材と、当該第1および第2の磁性部材の間に介在する前記磁性流体とにより少なくとも一部が形成されている磁気回路における磁束密度を機械的に変化させる機械的調整手段を備える、制御可能な振動ダンパ。 - 前記機械的調節手段が固定極片に関して移動できる永久磁石を含む請求項25のダンパ。
- 前記機械的調節手段が可動極片を含む請求項25のダンパ。
- 前記機械的調節手段が磁気分路を含む請求項25のダンパ。
- 前記機械的調節手段が可動磁石と磁極組立体を含む請求項25のダンパ。
- 前記機械的調節手段が遠隔作動部材(74)を含む請求項25のダンパ。
- 前記制御可能な弁がコイル(82)及び極片(44)を含む請求項25の振動ダンパ。
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