JP5751617B2 - 磁気粘性流体流動型制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁界により粘度が増し流動抵抗が高まる特性を有する磁気粘性流体を利用し、振動に伴うピストンの移動により磁気粘性流体を磁界中に流通させて振動を減衰させる磁気粘性流体流動型制振装置に関するものである。

従来、シリンダの内部をピストンで軸線方向に二つの圧力室に区画し、ピストンに固定されたピストンロッドをシリンダに出入り自在に挿入すると共に、両圧力室に作動油を充填した油圧式制振装置がある（特許文献１参照）。ピストンには、両圧力室間を連通させる流通路上に弁機構を設けている。この油圧式制振装置は、ピストンロッドがピストンの両側に延びた両ロッド型である。
また、シリンダ内をピストンで二つの油圧室に区画し、ピストンに固定されたピストンロッドをシリンダに出入り自在に挿入し、シリンダに磁気粘性流体を充填した制振装置がある（特許文献２参照）。シリンダの両油圧室間には、シリンダの外部においてバイパス管を連通させ、電磁石により磁界を形成したオリフィスに磁気粘性流体を流通させる。

特開平11-230230公報 特開2001-165229公報

上記従来の油圧式の制振装置においては、ピストンに弁機構を組み込む構造が複雑で高価になるし、開閉タイミングが重要となる精密部品である複雑な弁機構の耐久性、安定性の面で信頼性に難点があり、また性能調整を厳格な精度で行わなければならず時間がかかる煩雑な保守作業を要する。さらに、ピストンロッドがシリンダの両端を貫通する構造のため、小型化を妨げる。
磁気粘性流体を用いた制振装置においては、同じくピストンロッドがシリンダの両端を貫通するため、小型化を妨げるし、さらにバイパス管が嵩張って余計な設置スペースを確保する必要がある。これに対して、バイパス管を排して、油圧式の制振装置のようにピストンにオリフィスを設け、ここに磁界を形成し、シリンダの内側で両油圧室間に磁気粘性流体を流通させると、性能調整のためのオリフィスの寸法変更や磁界強度の変更のための磁石交換に、ピストンの分解を要し、調整作業が容易でない。
そこで、本発明は、簡易な構造とし、小型化を図ると共に、性能調整の容易な磁気粘性流体流動型制振装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明においては、支持体又は被支持体の一方に連結され、内部に磁気粘性流体が充填されるシリンダ１内を第１及び第２の油圧室７，８に区画し、シリンダ１内を軸線方向に移動可能にピストン３を挿入し、このピストン３にピストンロッド２の一端を固定し、シリンダ１の第２の油圧室８側のロッドカバー１ｂを出入り自在に挿入し、他端を支持体又は被支持体の他方に連結し、第１の油圧室７と第２の油圧室８とをシリンダ１の外部の油通路１１で連通させ、油通路１１の途上に磁界を形成する永久磁石１５を備えたオリフィス６を設ける。オリフィス６は、シリンダ１の第２の油圧室８に軸線方向に隣接して配置し、シリンダ１の第１の油圧室７側端部に、第１の油圧室７の負圧による磁気粘性流体の流入を許容する一方、第１の油圧室の加圧による流出を阻止する逆止弁９を設け、ピストン３に、第２の油圧室８の負圧による磁気粘性流体の流入を許容する一方、第２の油圧室８の加圧による流出を阻止する逆止弁１３を設けた。
油通路１１上には、シリンダ１の油圧室７，８を出入りする磁気粘性流体の過不足を調整するためのアキュムレータ５を設けた。

本発明においては、ピストン移動に伴う加圧、負圧により単純に開閉動作する逆止弁の採用により構造が簡易になり、耐久性、安定性の面での信頼性が向上する。ピストンの片側のみにロッドが延びる片ロッド型の制振装置に問題となる油圧室の容積変動の差を吸収することにより、オリフィスで流動抵抗を付与して制振効果を得る性能を確保することができ、伸縮方向の小型化が可能になる。シリンダ外にオリフィスを設け、流体を流通させるので、オリフィスの寸法及び磁界強度の調整は、シリンダやピストンの分解を要しない容易な作業となる。

本発明に係る磁気粘性流体流動型制振装置の縦断面図である。 図１のII−II線断面図である。 オリフィスの拡大断面図である。

本発明の実施の一形態を図面を参照して説明する。
図１において、本実施形態に係る制振装置は、円筒状のシリンダ１と、シリンダ１の一端を軸線方向に出入り自在に貫通するピストンロッド２と、ピストンロッド２の一端に固定されたピストン３とを備えた片ロッド型である。シリンダ１の外周には、端蓋４ａ，４ｂを有する同心状のアウターチューブ４が覆う。シリンダ１に充填される磁気粘性流体の流通路上において、アウターチューブ４の一端部にアキュムレータ５が、他端部にオリフィス６が配置される。オリフィス６は、ピストンロッド２の移動に伴う第２の油圧室８の内圧上昇による抜けを防止するため、フタ６ａをロッドカバー１ｂにねじ止めすることにより固定される。

シリンダ１の内部は摺動自在に気密に嵌合するピストン３によって第１及び第２の油圧室７，８に仕切られるが、ピストン３を軸線方向の貫通孔３ａにより油圧室７，８間を連通させる。にシリンダ１の第１油圧室７側の端蓋１ａには、第１の油圧室７が負圧により開いてここを通じた油圧室７への磁気粘性流体の流入を許容する一方、油圧室７の加圧により閉じてここを通じた油圧室７からの磁気粘性流体の流出を阻止する磁気粘性流体の逆止弁９が設けられている。アウターチューブ４の一端蓋４ａには、図示しない構築物のような支持体又は被支持体の一方に連結するための引手１０を備えている。シリンダ１周りのアウターチューブ４との環状間隙には、油通路１１が形成される。シリンダ１の一方の端蓋１ａとアウターチューブ４の端蓋４ａとの間には、アウターチューブ４に気密に嵌合するフリーピストン４ｃにより油通路１１と第１の油圧室７との間にアキュムレータ５が形成される。アキュムレータ５，油圧室７，８，油通路１１には、オイル等の媒体中に強磁性の微粒子を混合した磁気粘性流体が充填される。アキュムレータ５は、周囲の温度変化による磁気粘性流体の体積変動や、ピストン３の移動による油圧室７，８の容積変動の差を吸収する。磁気粘性流体は、磁場に反応して粘度が増し、流動抵抗が高くなる性質を有する。

ピストンロッド２は、アウターチューブ４の他端部に螺合する端蓋４ｂとシリンダ１の他端部と嵌合するロッドカバー１ｂとを貫通して外部に突出し、先端に支持体又は被支持体の他方に連結するための引手１２を備えている。なお、ロッドの移動に伴う内圧上昇によるロッドカバー１ｂの抜けを防止するため、端蓋１ｃはアウターチューブ４に螺合してロッドカバー１ｂを押さえつけている。ピストン３の貫通孔３ａには、シリンダ１の第１油圧室７の加圧により開いてここを通じた第１油圧室７から第２油圧室８への磁気粘性流体の流入を許容する一方、第２油圧室８の急激な加圧により閉じてここを通じた第２油圧室８からの磁気粘性流体の流出を阻止する逆止弁１３が設けられている。図３に示すように、オリフィス６は、シリンダ１の第２油圧室８側のロッドカバー１ｂに軸線方向に嵌合固定された管状体１４の中心軸上を貫通する。管状体１４の側部の対向位置の凹み部１４ａには軸線と直交する磁界を形成する一対の永久磁石１５が固定される。

この制振装置は、振動により支持体と被支持体との間に相対的変位が生じると、ピストンロッド２がシリンダ１内に押し込まれ、あるいはそれから引き出され、ピストン３が移動する。ピストン３の変位により油圧室７，８の容積が変動して、その内部の磁気粘性流体がオリフィス６を通じて流動する。このとき、オリフィス６で磁気粘性流体の流れが絞られると共に、永久磁石１２によって形成された磁界によって磁気粘性流体の粘度が増して流動抵抗が高まり、ピストン３の移動を妨げて振動を減衰させる。この振動の減衰力は、オリフィス６の開口面積及び永久磁石１４の磁界強度を適宜調整して設定される。制振装置の性能を決定するオリフィス６及び永久磁石１５の変更は、アウターチューブ４の端蓋４ｂとシリンダ１の端蓋１ｃを取り外すことによって簡単に行うことができる。ピストンロッド２は片ロッド型であるため、ピストン３の移動に伴う油圧室７，８の容積変動に差があるが、逆止弁９及び逆止弁１３の開閉動作により常にオリフィス６に流体を通過させてこの容積変動の差を吸収できる。すなわち、制振装置の伸長時には、ピストン３が第２油圧室８側に移動するが、第１油圧室７の負圧により逆止弁９が開いて第１油圧室７に流体を流入させる一方、第２油圧室８からオリフィス６を通じて流体を流出させる。また、制振装置の収縮時には、ピストン３が第１油圧室７側に移動するが、第１油圧室７の加圧により逆止弁１３が開いて第１油圧室７の流体を第２油圧室８へ流入させると共に、容積変動の差分を第２油圧室８からオリフィス６を通じて流体を流出させる。

本発明は、磁気粘性流体を利用した制振装置を、簡易な構造とし、製作コストを抑制すると共に小型化を可能にし、また所期の性能を継続して発揮させるのに有効である。

１ シリンダ
１ｂ ロッドカバー
２ ピストンロッド
３ ピストン
３ａ 貫通孔
４ アウターチューブ
５ アキュムレータ
６ オリフィス
７ 油圧室
８ 油圧室
９ 逆止弁
１１ 油通路
１３ 逆止弁
１５ 永久磁石

Claims (2)

1. 支持体又は被支持体の一方に連結され、内部に磁気粘性流体が充填されるシリンダと、
   このシリンダ内を第１及び第２の油圧室に区画し、シリンダ内を軸線方向に移動可能なピストンと、
   前記ピストンに固定され、前記シリンダの第２の油圧室側の端蓋を出入り自在に挿入され、支持体又は被支持体の他方に連結されるピストンロッドと、
   前記第１の油圧室と第２の油圧室とを連通させる磁気粘性流体の流通路と、
   前記流通路の途上に磁界が形成されるオリフィスとを具備する磁気粘性流体流動型制振装置であって、
   側部に永久磁石を備えて前記磁界が形成されるオリフィスが貫通する管状体と、
   前記シリンダの第２の油圧室を前記ピストンと共に軸線方向に区画して閉鎖し、前記ピストンロッドを摺動自在に貫通させ、前記管状体が軸線方向に貫通し着脱可能に固定されるロッドカバーと、
   前記シリンダの外周を覆い、シリンダとの間に磁気粘性流体の前記流通路を形成するように閉鎖し、前記ピストンロッドを貫通させる着脱可能な端蓋の閉鎖状態で前記ロッドカバーを抜け止めし、開放状態で前記ロッドカバーを露出して前記管状体を着脱操作可能なアウターチューブと、
   前記シリンダの第１の油圧室側端部において、第１の油圧室の負圧による磁気粘性流体の流入を許容する一方、第１の油圧室の加圧による流出を阻止する逆止弁と、
   前記ピストンにおいて、第２の油圧室の負圧による磁気粘性流体の流入を許容する一方、第２の油圧室の加圧による流出を阻止する逆止弁とを具備することを特徴とする磁気粘性流体流動型制振装置。
2. 前記油通路上には、前記シリンダの油圧室を出入りする磁気粘性流体の過不足を調整するためのアキュムレータを具備することを特徴とする請求項１に記載の磁気粘性流体流動型制振装置。

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