JP4996558B2 - 可変減衰力ダンパ - Google Patents

Description

本発明は可変減衰力ダンパに関し、例えば、道路車両等の振動を減衰させるために用いられる可変減衰力ダンパに関する。

分散媒としての一様な鉱物油等のオイルに、分散質として真球状で平均粒径が数μｍ程度の強磁性を有する微粒子（以下「磁性粒子」という）を分散させたＭＲ流体（Magneto-Rheological Fluid）を用いた可変減衰力ダンパが知られている。

ＭＲ流体は、磁場を受けていないときは一般的な油圧作動油と同様に液状であり、ニュートン流体としての挙動を示すが、外部から磁場が加えられた場合には、ＭＲ流体中に均一に分散していた磁性粒子が磁場方向に沿って連結し、鎖状のクラスタを形成する。このクラスタが変形（流れ）に対して抵抗するために、見かけの粘度が急激に大きくなり、流動時には降伏応力を有する塑性流体の挙動を示す。ＭＲ流体の磁場によるこのような粘性変化は可逆的であり、磁場を除くことにより速やかに元の状態に戻る。また、磁場の強さを調節することにより粘度変化の程度を調節することができる。このＭＲ流体の状態変化は極めて高速で生じ、磁場の変化に対する応答性は、数ミリ秒のレベルである。

ＭＲ流体を用いた可変減衰力ダンパは、一般的に、ＭＲ流体をシリンダチューブに充填し、このシリンダチューブの内部を第１油室（第１の室）と第２油室（第２の室）とに区画するようにピストンを配置し、第１油室と第２油室との間でＭＲ流体が流通できるようにピストンに連通孔を設け、さらに連通孔内のＭＲ流体に磁場を印加するコイルをピストンに内蔵させた構造となっている（例えば、特許文献１、２参照）。そして、コイルへの給電（すなわち、ＭＲ流体への磁場の印加）による連通孔内のＭＲ流体の粘性変化を利用して、減衰力を可変に制御する。ピストンは、シリンダチューブに対して摺動する機械構造部材であると共に、ＭＲ流体に磁場を印加する機能部材でもあるために、その構造は複雑である。

可変減衰力ダンパに用いられているピストンの一例に係る概略構造を表した部分断面図を図５に示す。ピストン５０１は、コイル５１２を捲回形成するためのピストンコア５１１を備えており、ピストンコア５１１にはピストンロッド５０３が嵌挿されている。ピストンコア５１１の外周を囲繞するように一定の間隙５１７をもってピストンリング５１３が配設されており、このピストンリング５１３がシリンダチューブ５０２に対して摺動する。ピストンコア５１１の軸方向端には一対のサイドカバー５１４が配置されており、各サイドカバー５１４には孔部５１８が設けられている。間隙５１７と孔部５１８とが連通して、第１油室５０４と第２油室５０５との間でＭＲ流体を流通させるための連通孔が形成されている。

ピストンリング５１３は、加締め加工により、サイドカバー５１４に取り付けられている（特許文献１参照）。コイル５１２へは、ピストンロッド５０３を通して配置された絶縁被覆線（導線）５０７が接続されており、所定の電流が供給されるようになっている。

また、図示はしないが、ピストンリングのサイドカバーへの取り付けを、上述した加締め加工に依らずに、通電による抵抗加熱を利用した焼嵌めによって行う技術も知られている（特許文献２参照）。この場合のピストンリング、サイドカバー及びピストンロッドの位置関係は、図５に示される位置関係と同様であり、サイドカバーの外周をピストンリングの内周に接触させた配置形態を取る。サイドカバーの位置決めはサイドカバーに取り付けられているピストンロッドを用いて行われ、ピストンリングの位置決めは所定の治具を用いて行われ、この治具が通電のための電極を兼ねる。
米国特許第６２６０６７５号明細書 米国特許第６５２５２８９号明細書

しかしながら、ピストンリング５１３を加締め加工によりサイドカバー５１４に取り付ける方法では、専用の治具や工具（機械）を用いる必要があり、大きさ（形状）の異なるピストン５０１ごとに治具等が必要になるため、設備コストが高くなる。また、治具の形状精度（寸法、角度及び公差等を含む）や工具の動作精度が、ピストン５０１を構成する部品同士の組み付け精度に大きな影響を与える。例えば、ピストンコア５１１とピストンリング５１３との同軸度が、治具の精度に依存する。この同軸度は、ピストンリング５１３とシリンダチューブ５０２との間のクリアランスを管理し、シリンダチューブ５０２に対するピストン５０１の摺動性能や耐久性能を決定する重要な因子である。そのため、極めて高い形状精度を有する治具等を用いる必要があり、設備コストが高くなる。

ピストンリングを焼嵌めによりサイドカバーに取り付ける方法では、ピストンリングに熱変形が生じる程度にまで温度を上昇させる必要があるために、ピストンを構成する各種部品間のシール材（図５には図示せず）として、シール性に優れたゴム等を使用することは困難である。この場合には、作動流体に含まれるオイル（分散媒）が、ピストンロッド内に形成された管部へ浸入し、そこから外部へ漏洩するおそれがある。また、ピストンコア、ピストンリング及びピストンロッドが加熱によって変形するおそれがあり、その場合には、各部品の組み付け精度も低下する。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、部品同士の組み付け精度を向上させながら、容易に組み立てを行うことができ、作動流体に対するシール性に優れたピストンを備えた可変減衰力ダンパを提供することを目的とする。

本発明に係る可変減衰力ダンパは、磁性粒子を含む磁性流体または磁気粘性流体である作動流体が充填されるシリンダチューブと、前記シリンダチューブの内部を第１の室と第２の室とに区画するように配置されるピストンと、を具備し、前記ピストンは、前記作動流体を前記第１の室と前記第２の室との間で流通させる連通孔と、前記連通孔内の作動流体に磁場を印加するコイルとを備えて、前記コイルへの給電によって前記連通孔内の作動流体の粘性を変化させて減衰力を制御する可変減衰力ダンパであって、
前記ピストンは、外周に前記コイルが巻装されたピストンコアと、前記ピストンコアの外周との間に前記連通孔の一部が形成されるように前記ピストンコアの外周を所定の間隔を取って囲繞するように配置されるピストンリングと、前記ピストンコアの軸方向端に配置され、前記連通孔の一部を形成する孔部を有する一対のサイドカバーと、を備え、
前記ピストンリングと前記一対のサイドカバーとは、前記ピストンリングの軸方向端が前記サイドカバーの外側に位置するようにして隙間嵌めによって嵌合され、
前記サイドカバーは、前記孔部の内側に位置して前記ピストンコアに当接するカバー基体部と、前記孔部の外側に位置して前記ピストンリングと隙間嵌めによって嵌合されるカバー側嵌合部と、を有し、
前記ピストンリングは、前記カバー側嵌合部と隙間嵌めにより嵌合されるリング側嵌合部と、前記リング側嵌合部よりも軸方向外側の内周面に設けられた第１ネジ溝部と、を有し、
前記ピストンは、さらに、環状で、その外周面に前記第１ネジ溝部と螺合する第２ネジ溝部が形成された環状部材を備え、
前記カバー側嵌合部とリング側嵌合部との隙間嵌めによって前記サイドカバーと前記ピストンリングとが嵌合された状態において前記環状部材を前記第１ネジ溝部と前記第２ネジ溝部とを螺合させて前記ピストンリングに取り付けた際に、前記環状部材が前記サイドカバーの前記孔部を塞ぐことなく、前記サイドカバーを押止することを特徴とする。

このような構成によれば、ピストンリングのサイドカバーへの取り付け及びサイドカバーのピストンコアへの取り付けの際に、専用の治具や工具等を必要としないため、ピストン製造のための設備コストを低く抑えることができると共に、ピストンを構成する部品同士の組み付け精度を高く向上させ、しかも、容易にピストンを組み立てることができる。また、ピストンリングをサイドカバーへ取り付ける際に加熱を要しないために、ピストン内の所望部位に樹脂材料を用いることができると共に、シール性に優れるゴム材料からなるシール材を用いることができる。これにより、作動流体の漏洩が抑制された信頼性に優れる可変減衰力ダンパを実現することができる。
また、このようにピストンコアとサイドカバーとをネジ止めしない構成とすることにより、ピストンコア内部におけるコイルや導線等のレイアウトに関して、ネジ穴位置に起因する制限が無くなるために、その自由度が大きくなる。

本発明に係る可変減衰力ダンパの好適な構成は、前記ピストンが前記シリンダチューブの長手方向においてスライド自在となるように前記ピストンコアに嵌挿されるピストンロッドをさらに具備し、前記ピストンロッドは、前記ピストンコアに嵌挿される側の外径が前記ピストンコアに嵌挿されない側の外径よりも短くなるように形成された段差部を有し、前記一対のサイドカバーの一方は前記ピストンロッドの短径部に挿通されて前記段差部に係止され、前記一対のサイドカバーの他方は前記ピストンコアにネジ止めされている構成である。

このような構成により、ピストンロッドに対するピストンコア、サイドカバー及びピストンリングの位置決めを容易に行うことができる。

前記環状部材を使用する構成の場合には、前記ピストンは、前記第１ネジ溝部と前記第２ネジ溝部とが螺合されて前記ピストンリングに前記環状部材が取り付けられた状態において前記環状部材の回転が抑制されるように、前記環状部材の露出面を押下する回り止め部をさらに備えていることが好ましい。

この回り止め部を設けることにより、環状部材のピストンリングへの取り付け状態が緩むことが防止される。これによってサイドカバーの動きは、軸方向と径方向とでより厳しく制限されるようになるため、減衰力特性にばらつきが発生することを抑制することができる。

なお、本発明に係る可変減衰力ダンパでは、ピストンリングとシリンダチューブとの間に作用する摩擦力や、ピストンコアとピストンリングとの間に形成されている間隙部（ギャップ）を流れる作動流体の流路抵抗によって、ピストンリングとサイドカバーとの間には軸方向の力が作用する。この力によってサイドカバーとピストンリングとの間の軸力が低下し、サイドカバーによるピストンリングの径方向での移動制限が弱くなった場合でも、作動流体に含まれる磁性粒子がサイドカバーとピストンリングの径方向の隙間に侵入することによって、ピストンリングの径方向での移動が制限される。これによって、減衰力特性のばらつきを抑えることができる。

本発明によれば、可変減衰力ダンパに用いられるピストンを、治具等を用いずに製造することができるために、設備コストを低く抑えることができる。また、治具等の形状精度の影響を受けることがないために、ピストンを構成する各部品の組み付け精度の高いピストンを、隙間嵌めにより容易に製造することができる。さらに、シール性に優れたゴム等を用いたピストン構造とすることが容易であり、作動流体に対するシール性が高められた信頼性に優れる可変減衰力ダンパを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
《第１実施形態に係る可変減衰力ダンパの全体構造》
図１に本発明の第１実施形態に係る可変減衰力ダンパの概略構造を表した断面図を示す。可変減衰力ダンパ１０は、所謂、モノチューブ式（ド・カルボン式）の構造を有しており、作動流体であるＭＲ流体が充填された円筒状のシリンダチューブ１２と、シリンダチューブ１２内を第１油室（第１の室）１４と第２油室（第２の室）１５とに区画するピストン１６と、ピストン１６がシリンダチューブ１２の軸方向（長手方向）においてシリンダチューブ１２に対して摺動自在となるようにピストン１６に取り付けられるピストンロッド１３と、シリンダチューブ１２内を第２油室１５と高圧ガス室１７とに区画するフリーピストン１８と、を備えている。

シリンダチューブ１２において、ピストンロッド１３を挿通させるための孔部が形成されていない方の端部（高圧ガス室１７側の端部）には、アイピース１２ａが設けられている。例えば、可変減衰力ダンパ１０を車両のサスペンションに用いる場合には、アイピース１２ａに図示しないボルトが嵌挿され、このボルトが車輪側部材であるトレーリングアームと連結される。また、ピストンロッド１３の図示しない端部が車体側部材であるダンパベース（ホイールハウス上部）に連結される。車両の走行中には、ピストン１６とフリーピストン１８のそれぞれの外周面がシリンダチューブ１２の内周面に対して摺動しながらシリンダチューブ１２の軸方向に動くことにより、車輪側から車体側へ伝達される振動が減衰される。

＜ピストン１６及びピストンロッド１３の構造＞
図２に第１実施形態に係る可変減衰力ダンパを構成するピストン及びピストンロッドの概略断面図を示す。ピストン１６は、ピストンロッド１３の先端が嵌挿されるピストンコア２１を備えている。ピストンコア２１には機械構造用炭素鋼等の加工性のよい強磁性金属が好適に用いられる。ピストンコア２１は、その軸中心に中心孔２７を備えた略円筒状の形状を有している。ピストンコア２１の外周面には、周方向に一定幅かつ一定深さの条溝２２が形成されている。ピストンコア２１の外周面にはさらに、条溝２２の一部と連通する溝が軸方向（長手方向）に形成され、かつ、この溝と中心孔２７とを連通させる溝がピストンコア２１の端面において径方向に形成されている。これらの溝と条溝２２の全部及び中心孔２７の一部には絶縁性で熱硬化性の樹脂等が充填されており、これにより絶縁封止部２４が形成されている。

条溝２２には、導線が巻回されてなるコイル２３が配設されており、このコイル２３は絶縁封止部２４に埋設されている。コイル２３から延びる導線２６（すなわち、コイル２３への給電を行うための電線）は、絶縁封止部２４に埋設された状態で、ピストンコア２１に形成された前記した溝とピストンコア２１の中心孔２７を通り、さらにピストンロッド１３に形成された管部３６を通って、ピストンロッド１３の他端（図示せず）から取り出され、図示しない電源装置等に接続される。

ピストンロッド１３の先端には凸部３１が形成されている。絶縁封止部２４においてピストンコア２１の中心孔２７内に位置する部分には、この凸部３１と嵌合する凹部２９が形成されている。

絶縁封止部２４に形成された凹部２９の上面とピストンロッド１３の先端部に形成された凸部３１の床面との間には、アクリルゴムやフッ素ゴム等のゴム製のＯリング３５が配設されている。このＯリング３５は、例えば、ＭＲ流体の成分であるオイル（分散媒）が、ピストンコア２１と絶縁封止部２４との間に浸透してピストンロッド１３に形成された管部３６へ漏れることや、ピストンロッド１３の外周に沿って浸入してピストンロッド１３に形成された管部３６へ漏れることを防止する機能を有する。Ｏリング３５がこのようなシール性を発揮することができるように、Ｏリング３５は一定の力で押し潰されている。Ｏリング３５を押し潰す力は、段差部２５の位置や凸部３１の高さ、凹部２９の深さの設定により、調節することができる。

ピストンコア２１の中心孔２７の内周には、一定幅かつ一定深さの条溝２８が周方向に形成されている。一方、ピストンロッド１３の外周には、ピストンロッド１３をピストンコア２１に挿入した際に条溝２８と対向する位置に、一定幅かつ一定深さの条溝３３が周方向に形成されている。ピストンロッド１３をピストンコア２１に嵌挿した際に条溝２８と条溝３３とが連通して形成される環状空間に、Ｃリング３４が配設されている。

例えば、条溝３３にＣリング３４を強制的に収容した状態でピストンロッド１３をピストンコア２１に挿入すると、条溝２８と条溝３３とが連通した状態になった時点で、Ｃリング３４が自然に広がるため、それ以上はピストンロッド１３をピストンコア２１に挿入することができなくなると共に、ピストンロッド１３をピストンコア２１から引き抜くことができなくなる。すなわち、条溝２８，３３とＣリング３４は、ロッド抜け防止の機構であり、ピストンロッド１３に対してピストンコア２１を位置決めする機構でもある。

図２に示されるように、ピストン１６は、ピストンコア２１の外周を所定の間隔を取って囲繞するように配置されるピストンリング４１を備えている。ピストンコア２１の外周とピストンリング４１の内周との間に形成される間隙部（ギャップ）５１が、ＭＲ流体を流通させるための連通孔の一部となる。ピストンリング４１としては、例えば、機械構造用炭素鋼等からなるものが用いられる。ピストンリング４１の材料選択には、シリンダチューブ１２の材質及びシリンダチューブ１２に対する摩擦摺動性能が考慮される。

ピストンコア２１の軸方向端にはそれぞれ、サイドカバー４２，４３が配置されている。サイドカバー４２，４３にはそれぞれ孔部５２，５３が設けられており、ピストンコア２１の外周とピストンリング４１の内周との間に形成されている間隙部５１とこれらの孔部５２，５３とが連通することによって、第１油室１４と第２油室１５とを連通させる連通孔が形成され、この連通孔をＭＲ流体が流通自在となる。つまり、孔部５２，５３はＭＲ流体を流通させるための連通孔の一部である。図示しない電源装置（制御装置）から導線２６を通してコイル２３に電流が供給されると、主に間隙部５１を流通しているＭＲ流体に磁場が印加されて、ＭＲ流体に含まれる磁性粒子が鎖状クラスタを形成し、見かけ上の粘度を増大させる。ＭＲ流体に印加する磁場の大きさを制御することにより、減衰力を可変に制御することができる。

図２に示されるように、ピストン１６は、サイドカバー４３を挟んでピストンコア２１と対向する位置に、スペーサ４４が配置された構造を有している。スペーサ４４は、サイドカバー４３の機械的強度を補強する機能を有する。但し、スペーサ４４は必ずしも必要な部材ではない。また、サイドカバー４３とスペーサ４４とは一体構造を有するもの（例えば、一体成形されたもの）であってもよい。サイドカバー４２，４３は、アルミニウム等の非磁性材料からなり、加工性に優れる材料が好適に用いられる。スペーサ４４には、サイドカバー４２，４３と同じ材料を用いることができる。

ピストンロッド１３には、ピストンコア２１側の外径が短くなるように段差部３２が形成されており、この段差部３２にスペーサ４４が係止される。これにより、サイドカバー４３のスペーサ４４側への動きが制限される。さらに前記した通り、ピストンコア２１の動きはＣリング３４によって制限されているため、サイドカバー４３のピストンコア２１側への動きも制限されるようになっている。

なお、ピストンロッド１３に設けられた段差部３２の位置と、サイドカバー４３及びスペーサ４４の厚さと、ピストンコア２１の位置の適切な設定により、実質的にサイドカバー４３がピストンロッド１３の軸方向において動くことができない構造を実現することができる。

ピストンリング４１とサイドカバー４２，４３とは、ピストンリング４１の軸方向端がサイドカバー４２，４３の外側に位置するようにして、径方向に隙間嵌めによって嵌合されている。また、サイドカバー４２はネジ４５によってピストンコア２１に固定されている。ピストンコア２１とサイドカバー４３とは、ここでは好ましい形態である隙間嵌めにより嵌合されている。これらの各部品の隙間嵌めの条件について、以下に詳細に説明する。

［ピストンリング４１とサイドカバー４２，４３との隙間嵌め］
ピストンリング４１とサイドカバー４２，４３とは、隙間嵌めにより嵌合される。図２に示されるように、ピストンリング４１の軸方向端がサイドカバー４２，４３の外側に位置するようにしてこれらを隙間嵌めするために、ピストンリング４１の軸方向端には、嵌合段部（サイドカバー４２，４３を嵌合して位置決めするために、内径に差を設けることにより形成される段差部）４６が形成されている。

例えば、ピストンリング４１とサイドカバー４２との隙間嵌めにおいて、ピストンリング４１に形成された嵌合段部４６の内径（以下「リング内径」という）の基準値をＡ_１とすれば、サイドカバー４２の外径（以下「カバー外径」という）の基準値もＡ_１とされて、隙間嵌めのための公差が定められる。

ピストンリング４１に形成されている嵌合段部４６の内周面とサイドカバー４２の外周面との間のクリアランスは、ピストンリング４１とサイドカバー４２との組み付けが容易な限りにおいて、できる限り狭いことが好ましい。例えば、隙間嵌めの基準穴のクラスをＨ６としてリング内径をφＡ_１Ｈ６とすると、軸の公差域クラスとしてはｈ５を採用して、カバー外径をφＡ_１ｈ５とすることが好ましい。例えば、基準値Ａ_１をφ４０ｍｍとした場合、前記したクリアランスは０〜２７μｍとなる。ピストンリング４１とサイドカバー４３との隙間嵌めは、ピストンリング４１とサイドカバー４２との隙間嵌めと同等の条件にて、行うことができる。

［ピストンコア２１とサイドカバー４３との隙間嵌め］
ピストンコア２１とサイドカバー４３とを隙間嵌めするために、図２に示されるように、ピストンコア２１におけるサイドカバー４３側の軸方向端には、凸部６２が形成されており、サイドカバー４３にはこの凸部６２と嵌合する凹部４８が形成されている。サイドカバー４３に形成された凹部４８の内径（以下「カバー内径」という）の基準値をＡ_２とすれば、ピストンコア２１に形成された凸部６２の外径（以下「コア外径」という）の基準値もＡ_２とされて、隙間嵌めのための公差が定められる。

サイドカバー４３に形成されている凹部４８の内周面とピストンコア２１に形成されている凸部６２の外周面との間のクリアランスは、ピストンコア２１とサイドカバー４３との組み付けが容易な限りにおいて、できる限り狭いことが好ましい。例えば、隙間嵌めの基準穴のクラスをＨ６として、カバー内径をφＡ_２Ｈ６とすると、軸の公差域クラスとしてはｈ５を採用してコア外径をφＡ_２ｈ５とすることが好ましい。例えば、基準値Ａ_２をφ３０ｍｍとすれば、前記したクリアランスは０〜２２μｍとされる。

なお、ピストンリング４１とサイドカバー４２，４３との隙間嵌めとは異なり、サイドカバー４３はピストンコア２１に対して隙間嵌めにより嵌合されなければならないものではない。前記したように、サイドカバー４３の軸方向での動きは、条溝２８，３３、Ｃリング３４、スペーサ４４及び段差部３２を組み合わせた構造により制限されており、サイドカバー４３とピストンコア２１とが隙間嵌めにより嵌合されることによって、サイドカバー４３の動きをさらに制限することができる。ピストンコア２１に対するピストンリング４１とサイドカバー４２，４３の位置合わせにおいては、１つの部材の位置決め精度が他の部材の位置決め精度に影響を与えるため、サイドカバー４３とピストンコア２１とを隙間嵌めにより嵌合することは、ピストンリング４１とサイドカバー４２の位置合わせと組み付けの精度の向上に寄与する。

［サイドカバー４２のピストンコア２１への固定］
ピストンコア２１におけるサイドカバー４２側の軸方向端には、凸部６１が形成されており、サイドカバー４２にはこの凸部６１と嵌合可能な凹部４７が形成されている。前記した通り、サイドカバー４２はネジ４５によってピストンコア２１に固定されるため、これら凸部６１と凹部４７とを高精度な隙間嵌めにより嵌合させる必要はない。

上述の通り、ピストン１６を構成するピストンコア２１、ピストンリング４１及びサイドカバー４２，４３の所定位置を隙間嵌めにより嵌合するため、これらの部品同士の組み付け精度を向上させることができ、これにより、ピストン１６全体の形状精度をも向上させることができる。例えば、ピストンコア２１とピストンリング４１との同軸度が高められ、これによって、ＭＲ流体の流路である間隙部５１の幅（径方向の幅）の軸方向及び径方向でのばらつきが小さくなり、第１油室１４と第２油室１５の間の圧力差を一定とすることができる。これにより、数多くの可変減衰力ダンパ１０について、その減衰力特性のばらつきを小さく抑えることができる。

また、加締め加工を行う場合のように専用の治具や工具を必要としないため、ピストン１６を製造するための設備コストを低く抑えることができる。さらに、ピストン１６を構成する各部品は、ピストン１６の製造過程で高温にさらされることがないために、熱による変形の発生がなく、これにより各部品の組み付け精度が高く維持される。また、絶縁封止部２４を形成し、Ｏリング３５等の樹脂材料を用いることができるために、コイル２３からピストンロッド１３の管部３６への導線２５の引き回しと封止が容易となり、ＭＲ流体の成分であるオイル（分散媒）の漏れを防止することができる。

なお、可変減衰力ダンパ１０では、ピストンリング４１とシリンダチューブ１２との間の摩擦力や間隙部５１を流れるＭＲ流体の流路抵抗に起因してピストンリング４１とサイドカバー４２，４３との間に軸方向の力が作用する。この力によって、サイドカバー４２，４３とピストンリング４１との間の軸力が低下し、サイドカバー４２，４３によるピストンリング４１の径方向での移動制限が弱くなった場合でも、ＭＲ流体に含まれる磁性粒子がその隙間に侵入することによって、ピストンリング４１の径方向での移動が制限されるようになる。こうして、間隙部５１の幅の径方向での均一性が維持される。

このような磁性粒子の機能に着目すれば、ピストンリング４１とサイドカバー４２，４３とを隙間嵌めし、ピストンコア２１とサイドカバー４３とを隙間嵌めした際に、これらの部品間に微少な隙間が生じていても、ＭＲ流体に含まれる磁性粒子がこの隙間に侵入することによって、各部品の自由な動きは制限されることとなる。こうして、間隙部５１の幅の径方向での均一性が維持される。

《第２実施形態に係る可変減衰力ダンパの全体構造》
図３に本発明の第２実施形態に係る可変減衰力ダンパの概略構造を表した断面図を示す。この可変減衰力ダンパ１００が第１実施形態に係る可変減衰力ダンパ１０と異なっている点は、ピストン１６に代えてピストン１１６を、ピストンロッド１３に代えてピストンロッド１１３をそれぞれ備えている点のみである。そこで、以下、ピストン１１６とピストンロッド１１３について詳細に説明することとし、可変減衰力ダンパ１００のその他の構成要素についての説明は省略することとする。

＜ピストン１１６及びピストンロッド１１３の構造＞
図４（ａ）に第２実施形態に係る可変減衰力ダンパを構成するピストン及びピストンロッドの概略断面図を示し、図４（ｂ）に図４（ａ）に示す矢印Ａの方向からみたピストンの概略正面図を示し、図４（ｃ）に図４（ａ）中の領域Ｃの部分拡大図を示す。なお、図４（ａ）は図４（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。

ピストン１１６は、ピストンロッド１１３の先端が嵌挿されるピストンコア１２１を備えている。ピストンコア１２１は、その軸中心に中心孔１２７を備えた略円筒状の形状を有している。ピストンコア１２１の外周面には、周方向に一定幅かつ一定深さの条溝１２２が形成されている。ピストンコア１２１の外周面にはさらに、条溝１２２の一部と連通する溝１２２ａが軸方向に形成され、かつ、この溝１２２ａと中心孔１２７とを連通させる溝１２２ｂがピストンコア１２１の端面において径方向に形成されている。これらの溝１２２ａ，１２２ｂと条溝１２２の全部及び中心孔１２７の一部には、絶縁性で熱硬化性の樹脂等が充填され、絶縁封止部１２４が形成されている。

条溝１２２にはコイル１２３が配設されており、コイル１２３は絶縁封止部１２４に埋設されている。コイル１２３から延びる導線１２６は絶縁封止部１２４に埋設された状態で、ピストンコア１２１に形成された溝１２２ａ，１２２ｂと中心孔１２７を通り、ピストンロッド１１３に形成された管部１３６を通って、ピストンロッド１１３の他端（図示せず）から取り出され、図示しない電源装置等に接続される。

ピストンロッド１１３の先端には凸部１３１が形成されており、この凸部１３１を囲繞するようにＯリング１３５が配置されている。ピストンコア１２１の中心孔１２７内において、絶縁封止部１２４の先端は平坦面となっており、この平坦面に凸部１３１の先端面が当接している。このとき、Ｏリング１３５が一定の力で押し潰されることによって、ＭＲ流体の成分であるオイル（分散媒）がピストンロッド１１３に形成された管部１３６へ浸入するのを防止している。ピストンロッド１１３の固定方法については後記する。

ピストン１１６は、ピストンコア１２１の外周を所定の間隔を取って囲繞するように配置されるピストンリング１４１を備えている。ピストンコア１２１の外周とピストンリング１４１の内周との間に形成される間隙部（ギャップ）１５１が、ＭＲ流体を流通させるための連通孔の一部となる。

ピストンコア１２１の軸方向端にはそれぞれ、サイドカバー１４２が配置されている。２つのサイドカバー１４２は同じ形状を有している。同形状の部品を用いることによって、生産性の向上が図られ、また、生産コストを低減することができる。サイドカバー１４２には孔部１５２が設けられており、間隙部１５１と孔部１５２とが連通することによって、第１油室１４（図３参照）と第２油室１５（図３参照）とを連通させる連通孔が形成され、この連通孔をＭＲ流体が流通自在となる。

サイドカバー１４２は、孔部１５２の内側に位置してピストンコア１２１に当接するカバー基体部１４４と、孔部１５２の外側に位置してピストンリング１４１と隙間嵌めによって嵌合されるカバー側嵌合部１４５を有している。サイドカバー１４２に設けられている中心孔１４２ａは、第１油室１４側（図３参照）に配置される際にピストンロッド１１３を挿通させるためのものである。中心孔１４２ａは、ピストンコア１２１の第２油室１５側（図３参照）に取り付けられるサイドカバー１４２にも形成されることとなるが、何ら悪影響を生じさせるものではない。

ピストンリング１４１の軸方向端近傍には、カバー側嵌合部１４５と隙間嵌めにより嵌合する嵌合段部（リング側嵌合部）１４６と、嵌合段部１４６よりも軸方向外側の内周面に設けられた第１ネジ溝部１４７（詳しくは図４（ｃ）参照）とが形成されている。この第１ネジ溝部１４７には、ナット（環状部材）１４８が取り付けられる。そのために、ナット１４８の外周面には、第１ネジ溝部１４７と螺合する第２ネジ溝部１４９（詳しくは図４（ｃ）参照）が形成されている。

ピストンリング１４１の軸方向端には爪部１５４が形成されている。図４（ａ）〜（ｃ）には、爪部１５４がピストンリング１４１の軸方向に対して略垂直に折り曲げられた形態が示されているが、この爪部１５４は、ピストン１１６の製造工程において、サイドカバー１４２とナット１４８とがピストンリング１４１に固定されるまでの間は、ピストンリング１４１の端面においてピストンリング１４１の軸方向と平行な状態にあり、ナット１４８の取り付け後にピストンリング１４１の中心軸側に折り曲げることによって、図４（ａ）〜（ｃ）に示される状態となる。

［ピストンリング１４１とサイドカバー１４２との固定の形態］
ピストンリング１４１とサイドカバー１４２とは、嵌合段部１４６とカバー側嵌合部１４５との隙間嵌めにより嵌合されている。この隙間嵌めの条件は、先に図２を参照して説明したピストン１６におけるピストンリング４１とサイドカバー４２との隙間嵌めの条件と同じである。そのため、ここでの詳細な説明は省略する。なお、カバー側嵌合部１４５と嵌合段部１４６とを嵌合するために、つまり、サイドカバー１４２をピストンリング１４１に嵌め込むために、図４（ｃ）に示されるように、第１ネジ溝部１４７におけるねじ山の稜線を基準とした第１ネジ溝部１４７の内径は、嵌合段部１４６の内径以上の長さとなっている。

図４（ａ）に示されるように、ピストンコア１２１の軸方向端面には凹部が形成されており、サイドカバー１４２においてピストンコア１２１と当接する面には凸部が形成されている。これらの凹部・凸部を隙間嵌めにより嵌合させてもよい。このときには、先に図２を参照して説明したピストンコア２１とサイドカバー４３との隙間嵌めの条件を適用することができる。ピストンリング１４１とサイドカバー１４２とが隙間嵌めにより嵌合された後に、ピストンリング１４１の第１ネジ溝部１４７に、ナット１４８が取り付けられる。このナット１４８の取り付けによってカバー側嵌合部１４５は嵌合段部１４６に押止され、ピストンリング１４１とサイドカバー１４２とがさらに堅固に固定された状態となる。

なお、ナット１４８の内周面又は外周面に対して所定の摩擦力を生じさせてナット１４８を回転させることができる治具等を用いて、ナット１４８を回転させて第１ネジ溝部１４７に取り付けることができる。また、ナット１４８の内周面に一定間隔で２個以上の切り欠き部を設けておいて、この切り欠き部に係止可能な突起部を備えた治具を用いて、ナット１４８を回転させて第１ネジ溝部１４７に取り付けることができる。

図４（ｂ）に示されるように、ナット１４８の内径は、ＭＲ流体の流れに悪影響を与えないように、ナット１４８がピストンリング１４１に取り付けられた状態においてピストンリング１４１に嵌合されているサイドカバー１４２の孔部１５２を塞ぐことのない値に設定されている。このようにピストンコア１２１とサイドカバー１４２とをネジ止めしない構成とした場合には、ピストンコア１２１にネジ穴を形成する必要がなくなることから、ピストンコア内部におけるコイルや導線等のレイアウトに関して、ネジ穴位置に起因する制限が無くなるため、その自由度が大きくなる。

ナット１４８の厚さとカバー側嵌合部１４５の厚さの比は、サイドカバー１４２に要求される機械的強度、隙間嵌めによるサイドカバー１４２の固定状態、ナット１４８によるサイドカバー１４２の固定状態等を考慮して、適宜、定められる。サイドカバー１４２において、カバー基体部１４４とカバー側嵌合部１４５とを連結している部分（孔部１５２同士の間の部分）の厚さは、機械的強度を確保する観点から、カバー基体部１４４の厚さに合わせることが好ましい。

第１ネジ溝部１４７と第２ネジ溝部１４９とが螺合されてピストンリング１４１にナット１４８が取り付けられた後に、ピストンリング１４１の軸方向と平行な状態にあった爪部１５４がピストンリング１４１の中心軸側に折り曲げられる。爪部１５４は、ナット１４８の露出面を押下して、ナット１４８の回転を抑制する回り止め部としての機能を有している。この爪部１５４を設けることによって、ナット１４８のピストンリング１４１に対する螺合状態に緩みが生じることをより確実に防止することができ、さらに、サイドカバー１４２の動きが、軸方向と径方向とでより厳しく制限されるようになる。こうして、減衰力特性にばらつきが発生することを抑制することができる。ここで、ナット１４８にアルミニウム等の比較的軟らかい金属が用いられている場合には、爪部１５４をナット１４８にめり込ませることで、ナット１４８の回転をさらに確実に防止することができる。

爪部１５４の配設数は４カ所に限られず、１カ所又は２カ所でもよいが、好ましくは３カ所以上に等間隔で設けられる。爪部１５４に代えて、例えば、溶接等によってピストンリング１４１とナット１４８とを固定してもよい。

［ピストンロッド１１３の位置決めと固定］
前記の通りにして、ピストンコア１２１の軸方向端にはそれぞれサイドカバー１４２が取り付けられる。ここで、第１油室１４（図３参照）側において、ピストンロッド１１３とピストンコア１２１とサイドカバー１４２の３部品の境界となる部分では、ピストンロッド１１３に周方向に条溝１３３が形成され、ピストンコア１２１の中心孔１２７にテーパ部が形成され、サイドカバー１４２の中心孔１４２ａにテーパ部が形成されていることによって、環状空間が形成されるようになっている。この環状空間にＣリング１３４を配設することにより、ピストンロッド１１３を位置決めし、ピストンコア１２１（及びサイドカバー１４２）に対して固定することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記した形態に限定されるものではない。例えば、ピストン１１６（図３，４参照）では、同じ形状のサイドカバー１４２を用いたが、ピストンロッド１１３側とその反対側とで異なる形状としてもよい。例えば、ピストンロッド１１３が嵌挿される側の反対側では、中心孔を有さないサイドカバーを取り付けてもよい。また、ピストン１１６におけるピストンロッド１１３の位置決め、固定方法としては、ピストンロッド１３及びピストンコア２１と同様の固定方法を用いてもよい。

さらに、ピストン１１６に関して、サイドカバー１４２としてカバー側嵌合部１４５の厚さがカバー本体部１４４の厚さよりも薄い構造のものを用い、このカバー側嵌合部１４５をナット１４８で押止する構成を取り上げたが、別の形態として、次のような構造のものを用いることもできる。すなわち、第２油室１５側（図３参照）に取り付けられるサイドカバーとしては、所定位置にＭＲ流体を流通させるための孔部が形成され、カバー側嵌合部とカバー本体部とが同じ厚さとなっている平板状のものを用いることができ、これをピストンリング１４１に隙間嵌めにより嵌合させる。そして、ナット１４８に代えて、円板状で、ピストンリング１４１に螺合させた際にサイドカバーに設けられた孔部と連通するように所定位置に孔部が形成されている部材を用いることができ、これをピストンリング１４１に螺合させる。

本発明の第１実施形態に係る可変減衰力ダンパの概略構造を示す断面図である。 図１に示す可変減衰力ダンパに用いられるピストン及びピストンロッドの構造を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る可変減衰力ダンパの概略構造を示す断面図である。 （ａ）は図３に示す可変減衰力ダンパに用いられるピストン及びピストンロッドの構造を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す矢印Ａの方向からみたピストンの正面図であり、（ｃ）は（ａ）中の領域Ｃの拡大図である。 可変減衰力ダンパに用いられている公知のピストンの構造の一例を示す断面図である。

符号の説明

１０，１００ 可変減衰力ダンパ
１２ シリンダチューブ
１２ａ アイピース
１３，１１３ ピストンロッド
１４ 第１油室
１５ 第２油室
１６，１１６ ピストン
１７ 高圧ガス室
２１，１２１ ピストンコア
２３，１２３ コイル
２４，１２４ 絶縁封止部
２７，１２７ 中心孔
３２ 段差部
３４，１３４ Ｃリング
３５，１３５ Ｏリング
４１，１４１ ピストンリング
４２，４３，１４２ サイドカバー
４６ 嵌合段部
４７，４８ 凹部
６１，６２ 凸部
１４４ カバー基体部
１４５ カバー側嵌合部
１４６ 嵌合段部（リング側嵌合部）
１４７ 第１ネジ溝部
１４８ ナット（環状部材）
１４９ 第２ネジ溝部
１５４ 爪部

Claims (2)

1. 磁性粒子を含む磁性流体または磁気粘性流体である作動流体が充填されるシリンダチューブと、前記シリンダチューブの内部を第１の室と第２の室とに区画するように配置されるピストンと、を具備し、
   前記ピストンは、前記作動流体を前記第１の室と前記第２の室との間で流通させる連通孔と、前記連通孔内の作動流体に磁場を印加するコイルとを備えて、前記コイルへの給電によって前記連通孔内の作動流体の粘性を変化させて減衰力を制御する可変減衰力ダンパであって、
   前記ピストンは、
   外周に前記コイルが巻装されたピストンコアと、
   前記ピストンコアの外周との間に前記連通孔の一部が形成されるように前記ピストンコアの外周を所定の間隔を取って囲繞するように配置されるピストンリングと、
   前記ピストンコアの軸方向端に配置され、前記連通孔の一部を形成する孔部を有する一対のサイドカバーと、を備え、
   前記ピストンリングと前記一対のサイドカバーとは、前記ピストンリングの軸方向端が前記サイドカバーの外側に位置するようにして隙間嵌めによって嵌合され、
   前記サイドカバーは、
   前記孔部の内側に位置して前記ピストンコアに当接するカバー基体部と、
   前記孔部の外側に位置して前記ピストンリングと隙間嵌めによって嵌合されるカバー側嵌合部と、を有し、
   前記ピストンリングは、
   前記カバー側嵌合部と隙間嵌めにより嵌合されるリング側嵌合部と、
   前記リング側嵌合部よりも軸方向外側の内周面に設けられた第１ネジ溝部と、を有し、
   前記ピストンは、さらに、
   環状で、その外周面に前記第１ネジ溝部と螺合する第２ネジ溝部が形成された環状部材を備え、
   前記環状部材は、前記カバー側嵌合部とリング側嵌合部との隙間嵌めによって前記サイドカバーと前記ピストンリングとが嵌合された状態において前記第１ネジ溝部と前記第２ネジ溝部とを螺合させて前記環状部材を前記ピストンリングに取り付けた際に、前記サイドカバーの前記孔部を塞ぐことなく、前記サイドカバーを押止することを特徴とする可変減衰力ダンパ。
2. 前記ピストンはさらに、
   前記第１ネジ溝部と前記第２ネジ溝部とが螺合されて前記ピストンリングに前記環状部材が取り付けられた状態において前記環状部材の回転が抑制されるように、前記環状部材の露出面を押下する回り止め部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の可変減衰力ダンパ。

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