JP6581660B2 - 振動減衰装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動減衰装置に関する。

振動減衰装置としては、印加する磁界の強さに応じて見かけの粘度が変化する磁気粘性流体組成物（Magneto-Rheological Fluid（ＭＲＦ）組成物）を用いた可変減衰力ダンパが知られている。この振動減衰装置は、入力される振動を、ＭＲＦ組成物を封入したシリンダ内でピストンが往復移動する際のＭＲＦ組成物の流動抵抗によって減衰する。この振動減衰装置によれば、印加する磁界の強さに応じて振動の減衰力を調節することができる。

ところで、ＭＲＦ組成物としては、一般に磁性粒子を分散媒に分散させたものが用いられる。そのためＭＲＦ組成物を用いた振動減衰装置は、磁性粒子が介在することによる摩擦摺動部の摩耗が問題となる。

従来のＭＲＦ組成物を用いた振動減衰装置におけるピストンロッドとロッドガイドとの摺動部は、オイルシールによって封止されたＭＲＦ液室よりも外側にロッドガイド軸受け摺動部を設けた乾式摩擦構造となっている。これによりこの振動減衰装置は、前述のような磁性粒子が介在する環境下での過剰な摩耗を回避している。

しかしながら、従来のロッドガイド摺動構造は、乾式摩擦であるためにピストンロッドとロッドガイドとの摩擦力が高くなり、温度や湿度の影響を受けやすく安定性に劣る。また、従来のロッドガイド摺動構造は、ダンパが受ける横力荷重や動作速度に対する依存性が大きくなるという欠点がある。このようなＭＲＦ組成物を用いた振動減衰機に特有の高フリクション特性は、乗り心地性能の向上や軽量車両への適用において大きな技術課題となる。

この課題を解決するために、これまでにロッドガイド摺動構造の改良によって摩擦摩耗低減が図られている。
具体的には、ピストンに連結されるピストンロッドをシリンダの端部で軸受け部材にて摺動自在に支持し、この軸受け部材を多孔質部材で囲んだ振動減衰装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この振動減衰装置によれば、ピストンロッドと軸受け部材との摩擦摺動部には、多孔質部材で磁性粒子が濾別されたＭＲＦ組成物の液体成分のみが供給されるので、摩擦摺動部に磁性粒子が介在することが防止される。

特開２００８−６９８５８号公報

ところで、従来の振動減衰装置に適用されているＰＴＦＥ系の軸受け材は、磁性粒子による攻撃摩耗に弱いため、磁性粒子をフィルターなどにより除去した液体成分のみを摺動部に供給して潤滑環境を形成する必要があった。

前記の振動減衰装置（例えば、特許文献１参照）においては、ＭＲＦ組成物（液体成分）が多孔質部材のみを介して摩擦摺動部に供給されるように、複数箇所にシール部材を配置する必要がある。具体的には、シリンダ内壁とピストンロッドとの間に配置されるシール部材に加えて、少なくともシリンダ内壁と多孔質部材との間、ピストンロッドと多孔質部材との間にそれぞれシール部材が配置される。

このような振動減衰装置においては、ピストンロッド周りの複数箇所にシール部材が配置されるために、ピストンロッドがシリンダに対して進退する際の摩擦力を十分満足に低減することが難しいという問題がある。ちなみに、摩擦摺動部における摩擦力が増大すると、例えばこの振動減衰装置を車両に適用した際の車両の乗り心地性能が低下するとともに、軽量な車両に対する適応性が不十分となる。
また、この振動減衰装置においては、部品点数が増加するとともに装置構成が複雑化して製造コストが高くなる問題がある。

そこで本発明の課題は、振動減衰装置における構成の簡素化を達成することができ、磁気粘性流体組成物による潤滑環境下で動作時の摩擦力を低減することができる耐摩耗性に優れた振動減衰装置を提供することにある。

前記課題を解決した本発明は、シリンダと、前記シリンダ内に挿通されるピストンロッドと、前記ピストンロッドに連結されて前記シリンダ内で軸方向に摺動可能に配置されるピストンと、前記ピストンによって前記シリンダ内に区画されて磁気粘性流体組成物が充填される第１液室及び第２液室と、前記第１液室と前記第２液室とを連通させるように前記ピストンに形成される連通孔と、前記連通孔を流通する前記磁気粘性流体組成物に磁界を印加する電磁コイルと、を備え、前記ピストンロッドが、前記シリンダ内に配置される軸受け部材によって摺動可能に支持された振動減衰装置であって、前記軸受け部材は、円筒形状のベース部材において摩擦摺動面が規定される内周側に樹脂層を有し、前記樹脂層は、前記ベース部材上に形成される多孔質金属層に含浸被覆するように形成されているとともに、ポリテトラフルオロエチレンと、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂と、を含んで構成されており、前記摩擦摺動面が磁気粘性流体組成物により潤滑されている可変減衰力ダンパであることを特徴とする。

本発明によれば、振動減衰装置における構成の簡素化を達成することができ、磁気粘性流体組成物による潤滑環境下で動作時の摩擦力を低減することができる摩耗耐久性に優れた振動減衰装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る振動減衰装置の概略構造を示す断面図である。 図１のピストンの部分拡大断面図である。 図１のロッドガイドの部分拡大断面図である。 （ａ）は、ロッドガイドを構成する軸受け部材（メタルブッシュ）の斜視図であり、（ｂ）は、軸受け部材（メタルブッシュ）の断面を模式的に示す部分拡大断面図である。 ロッドガイドの従来構造例を示す部分拡大図である。 ロッドガイドの従来改良構造例を示す部分拡大図である。 本発明の実施例において、摩擦力の測定を行った試験装置の模式図である。 実施例で行った摩擦力の第１の測定試験の測定結果を示すグラフである。 実施例で行った摩擦力の第２の測定試験の測定結果を示すグラフである。 実施例で行った摩擦力の第３の測定試験の測定結果を示すグラフである。 （ａ）は、実施例で行った摩擦力の第２の測定試験において、摺動開始から１６時間経過後の実施例１の軸受け部材（メタルブッシュ）における断面の光学顕微鏡写真模写図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ部の光学顕微鏡写真模写図である。 （ａ）は、実施例で行った摩擦力の第２の測定試験において、摺動開始から１６時間経過後の比較例１の軸受け部材（メタルブッシュ）における断面の光学顕微鏡写真模写図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ部の光学顕微鏡写真模写図である。 実施例１の軸受け部材（メタルブッシュ）における第２の測定試験前の樹脂層の表面（内周面）と、摺動開始から１６時間経過後（試験後）の樹脂層の表面（内周面）のプロファイルを示すグラフである。 比較例３の軸受け部材（メタルブッシュ）における第２の測定試験前の樹脂層の表面（内周面）と、摺動開始から１６時間経過後（試験後）の樹脂層の表面（内周面）のプロファイルを示すグラフである。 実施例で行った摩擦力の第４の測定試験の測定結果を示すグラフである。 （ａ）は、実施例１の軸受け部材（メタルブッシュ）における第２の測定試験前の樹脂層の表面（内周面）と、摺動開始から１６時間経過後（試験後）の樹脂層の表面（内周面）のプロファイルを示すグラフである。（ｂ）は、実施例１の軸受け部材（メタルブッシュ）における第４の測定試験前の樹脂層の表面（内周面）と、摺動開始から１６時間経過後（試験後）の樹脂層の表面（内周面）のプロファイルを示すグラフである。

次に、本発明の実施形態に係る磁気粘性流体組成物及びこれを用いた振動減衰装置について説明する。以下では、振動減衰装置の全体構成について説明した後に、この振動減衰装置に用いる軸受け部材（メタルブッシュ）と、磁気粘性流体組成物とについて説明する。

＜振動減衰装置の全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る振動減衰装置１０の概略構造を示す断面図である。
この振動減衰装置１０は、車両に搭載されるモノチューブ式（ド・カルボン式）の可変減衰力ダンパであり、車輪を介して入力される振動の大きさに応じて振動の減衰力を調節する構成となっている。

この振動減衰装置１０は、後に詳しく説明する磁気粘性流体組成物（Magneto-Rheological Fluid（ＭＲＦ）組成物）が充填される円筒状のシリンダ１２と、このシリンダ１２の軸芯方向（長手方向）にスライド自在なピストンロッド１３と、ピストンロッド１３の先端に装着され、シリンダ１２内を第１液室１４と第２液室１５とに区画するピストン１６と、シリンダ１２内を第２液室１５と高圧ガス室１７を区画するフリーピストン１８と、を備えている。なお、ピストン１６は、特許請求の範囲にいう「ピストン」に相当する。

シリンダ１２の一端には、シリンダ１２の開口を閉塞するロッドガイド１９が設けられている。ロッドガイド１９は略円筒形状を有している。
ピストンロッド１３はロッドガイド１９の中心孔に挿通されて支持されている。
ピストンロッド１３の外周面（ピストンロッド１３側の摩擦摺動部）とロッドガイド１９の内周面（ロッドガイド１９側の摩擦摺動部）とが摺動する。
ロッドガイド１９は、磁気粘性流体組成物の外部への漏洩を防止するためのオイルシール２６を有している。ロッドガイド１９の構造については、後に詳しく説明する。

シリンダ１２の他端には、通常、アイピース１２ａが設けられている。例えば、この振動減衰装置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挿入され、そ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の端部（図１の紙面左側の端部）がダンパマウントを介して、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１２の内周面に対して摺動する。

図２に図１のピストン１６の部分拡大断面図を示す。
ピストン１６は、第１液室１４と第２液室１５とを連通させる連通孔２１と、連通孔２１内を流通する磁気粘性流体組成物に磁界を印加する電磁コイル２２と、を備えている。この電磁コイル２２には、給電線２３を介して電流が供給される。

この給電線２３は、ピストンロッド１３の内部を通して外部に取り出されており、所定の図示しない制御電源に接続される。この制御電源から給電線２３を通して電磁コイル２２に電流が供給されると、連通孔２１内の磁気粘性流体組成物に磁界が印加される。この際、連通孔２１を流動していない静止状態の磁気粘性流体組成物を想定すると、磁気粘性流体組成物に含まれる磁性粒子は、磁力線に沿って並ぶようにクラスタを形成する。そして、連通孔２１を流動している磁気粘性流体組成物は、クラスタの形成を阻害するように連通孔２１を流通するので磁気粘性流体組成物の見かけ上の粘度が増大する。

本実施形態に係る振動減衰装置１０は、入力する振動の大きさ、振幅や速度を所定のセンサで検出し、その検出信号によって電磁コイル２２に供給する電力を調節する。これにより振動減衰装置１０は、入力する振動の大きさに応じて磁気粘性流体組成物の見かけ上の粘度を増大させて減衰力を調節する。図２中、符号１２はシリンダである。

図３に、図１のロッドガイド１９の部分拡大断面図を示す。
ロッドガイド１９は、シリンダ１２の一端側に内嵌され、ピストンロッド１３が挿通される略円筒状の基材部３１と、基材部３１の内周側に配置されてピストンロッド１３を摺動可能に支持する略円筒形状のメタルブッシュ３２と、基材部３１の内周側に配置されてピストンロッド１３を摺動可能に支持しつつピストンロッド１３との間を液密に封止するオイルシール（シール部材）２６と、を備えている。
なお、メタルブッシュ３２は、特許請求の範囲にいう「軸受け部材」に相当する。

本実施形態での基材部３１は、例えば、鋼材などの鉄系金属材料や、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの非磁性金属材料で形成され、シリンダ１２の開口に圧入され、シリンダ１２の一端側を液密に封止している。基材部３１のシリンダ１２への取り付けは、これに限定されるものではなく、螺合、溶接、その他の取り付け形態とすることもできる。

基材部３１の内周側は、シリンダ１２の一端側に、ピストンロッド１３の外周面に摺動可能に接触する程度の内径となる小径部３５と、この小径部３５よりも大きい内径の大径部３６と、これら小径部３５と大径部３６との間に形成され、大径部３６よりも大きい内径のオイルシール配置部３７とで構成されている。

本実施形態でのオイルシール２６は、例えばウレタン樹脂、シリコーン樹脂などのゴム系高分子材料で形成されている。
オイルシール２６は、基材部３１のオイルシール配置部３７に設けられ、ピストンロッド１３と基材部３１とに圧接することでシリンダ１２の外部への磁気粘性流体組成物の漏洩を防止している。

＜メタルブッシュ＞
次に、本実施形態での軸受け部材であるメタルブッシュ３２について説明する。
図４（ａ）は、ロッドガイド１９を構成するメタルブッシュ３２の斜視図であり、図４（ｂ）は、メタルブッシュ３２の断面を模式的に示す部分拡大断面図である。
図４（ａ）に示すように、本実施形態でのメタルブッシュ３２は、円筒形状を呈している。
メタルブッシュ３２は、前記のように基材部３１（図３参照）の大径部３６（図３参照）に配置されている。ピストンロッド１３（図３参照）は、メタルブッシュ３２の内側に挿通され、メタルブッシュ３２の内周面３２ａに対して摺動する。

図４（ｂ）に示すように、メタルブッシュ３２は、ベース部材２５と、ベース部材２５の摩擦摺動面を形成する側、つまりメタルブッシュ３２の内周面３２ａ（図４（ａ）参照）側の表面に樹脂層２８を有している。また、本実施形態でのメタルブッシュ３２は、ベース部材２５上に形成される多孔質金属層２７に含浸被覆するように形成されている。
なお、多孔質金属層２７は、ベース部材２５上に銅めっきなどの中間層（図示省略）を介して形成することもできる。
ベース部材２５は、メタルブッシュ３２と略同じ形状の円筒形状を呈している。
本実施形態でのベース部材２５は、鋼材で形成されている。ベース部材２５の材料は、これに限定されることなく、例えばアルミニウム合金、銅合金、ステンレスなどの金属材料で形成することもできる。

多孔質金属層２７の形成方法としては、例えば、鋼材からなるベース部材２５の表面上にＣｕ−Ｓｎ合金（青銅）の粉末を散布し、これを還元雰囲気下で、７５０〜９００℃で加熱・焼結して多孔質合金層としたものが挙げられる。

このような多孔質金属層２７としては、例えば、銅、錫、前記の青銅以外の銅合金又は錫合金、アルミニウム又はアルミ合金、ニッケル又はニッケル合金などの金属も挙げられる。

樹脂層２８は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）と、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）と、を含んでいる。この樹脂層２８は、ベース部材２５上に形成される多孔質金属層２７に含浸被覆するように形成される。

本実施形態での樹脂層２８は、ポリテトラフルオロエチレンを主成分とし、このポリテトラフルオロエチレンにテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂を相溶させることにより、樹脂層２８の硬度は高められる。
樹脂層２８におけるテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂の含有率は、０．１〜５０体積％とすることができ、残部は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）となる。０．１体積％未満では耐摩耗性が低下し、５０体積％を超えるとＰＴＦＥが主成分ではなくなり、摩擦力が高くなる。

また、樹脂層２８には、固体潤滑剤や無機充填材などをさらに含むこともできる。
固体潤滑剤としては、例えば、グラファイト、二硫化モリブデン、非晶質炭素（ダイヤモンドライクカーボン）の粉末などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
固体潤滑剤は、樹脂層２８の自己潤滑性を高めることができ、メタルブッシュ３２は、より一層の低摩擦を発現することができる。

無機充填材としては、硫酸バリウムやリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、フッ化カルシウム、チタン酸カリウム、シリカ、アルミナ、酸化チタン、窒化ケイ素、窒化ホウ素などの無機化合物や硬質物質の粒子あるいは短繊維物質が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

無機充填材は、樹脂層２８の耐摩耗性をより一層向上させることができ、メタルブッシュ３２は、耐摩耗性をより一層高めることができる。
これらの固体潤滑剤や無機充填材は、通常、固体潤滑剤では１〜３０体積％、無機充填材では０．１〜２５体積％の範囲で樹脂層２８に含めることができるが、この範囲に限らず、樹脂層２８の耐摩耗性や剥離強度が保たれる範囲で適宜添加することができる。

ちなみに、樹脂層２８に固体潤滑剤及び／又は無機充填材を含む場合には、前記の含有率の範囲でテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂を樹脂層２８に含み、前記の含有率の範囲で固体潤滑剤及び／又は無機充填材を樹脂層２８に含み、残部がポリテトラフルオロエチレンの樹脂層２８での含有率となる。

＜磁気粘性流体組成物＞
磁気粘性流体組成物は、磁性粒子と、この磁性粒子を分散させる分散媒とを含んでいる。

（磁性粒子）
磁性粒子の材料としては、例えば、鉄、窒化鉄、炭化鉄、カルボニル鉄、二酸化クロム、低炭素鋼、ニッケル、コバルトなどが挙げられる。また、磁性粒子の材料としては、例えば、アルミニウム含有鉄合金、ケイ素含有鉄合金、コバルト含有鉄合金、ニッケル含有鉄合金、バナジウム含有鉄合金、モリブデン含有鉄合金、クロム含有鉄合金、タングステン含有鉄合金、マンガン含有鉄合金、銅含有鉄合金などの鉄合金を用いることもできる。また、磁性粒子の材料としては、例えば、ガドリニウム、ガドリニウム有機誘導体からなる常磁性、超常磁性又は強磁性化合物粒子、及びこれらの混合物からなる粒子などを用いることもできる。

なお、軟磁性材料からなる磁性粒子は、磁界が印加された場合に磁性を帯び、磁界が印加されていない場合に実質的に磁性を帯びていない状態となるため好ましい。
このような磁性粒子の材料としては、保磁力が小さく透磁率が大きい軟磁性材料である点でカルボニル鉄が特に好ましい。

磁性粒子の平均粒子径は、ＢＥＴ（Brunauer-Emmett-Teller）法により求めた値で、５０ｎｍ〜５０μｍ程度に設定することができる。特に好ましい磁性粒子の平均粒子径は、１μｍ〜１０μｍである。

また、磁性粒子には、分散媒に対する親和性や粒子の分散性を高めるための表面改質を施すこともできる。この表面改質としては、例えば磁性粒子の表面にシランカップリング剤を付与するものが挙げられる。

（分散媒）
分散媒としては、磁性粒子を分散させることができる液体であればどのようなものであってもよいが、中でも鉱油及び合成油が好ましい。これらの鉱油及び合成油は、一般にエンジン潤滑油、駆動油、ショックアブソーバーフルード、機械加工油の基油として用いられているものであればよく、特に制限はないが、４０℃における動粘度が１〜５０００ｍｍ^２／ｓの範囲にあるものが好ましく、３〜３０００ｍｍ^２／ｓの範囲にあるものがより好ましい。また、これらの鉱油及び合成油の低温流動性の指標である流動点については特に制限はないが、低温時にも使用できる−２０℃以下であるものが好ましい。

鉱油としては、例えば、パラフィン基系原油、中間基系原油、ナフテン基系原油などを常圧蒸留して得られる留出油、若しくは常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られる留出油、又はこれらの留出油を常法にしたがって精製することによって得られる精製油、例えば、溶剤精製油，水添精製油，脱蝋処理油，白土処理油などが挙げられる。

合成油としては、例えば、ポリα−オレフィン、α−オレフィンコポリマー、ポリブテン、アルキルベンゼン、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエステル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、シリコーンオイルなどが挙げられる。
以上のような分散媒は、それぞれ単独で、あるいは二種以上を組み合わせて使用することができる。

磁気粘性流体組成物における磁性粒子の含有率は、６０〜８５質量％である。
また、磁気粘性流体組成物における分散媒の含有率は、１５〜４０質量％である。

また、磁気粘性流体組成物には、必要に応じて、例えばセバシン酸ビス（２-エチルヘキシル）などのエステル溶媒、例えば親有機ベントナイトなどの粘性調整剤、例えば二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤、その他分散性、耐熱性、耐酸化性、耐腐食性、消泡性などの機能性を有する添加物などを加えることもできる。

磁気粘性流体組成物は、磁性粒子、分散媒などを前記の含有率となるようにそれぞれ配合し、これを混合して調製することができる。
本実施形態の振動減衰装置１０は、シリンダ１２に対するピストン１６を組付け前、又は組付け後の所定のタイミングで磁気粘性流体組成物をシリンダ１２内に充填して前記の構造のものが製造される。

次に、本実施形態に係る振動減衰装置１０の奏する作用効果について説明する。
本実施形態に係るメタルブッシュ３２（軸受け部材）は、摩擦摺動面を形成する側の表面に、ポリテトラフルオロエチレンと、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂とを含む樹脂層２８を有するので、動作時の摩擦力を低減することができるとともに、耐摩耗性に優れる。

また、本実施形態に係るメタルブッシュ３２は、ピストンロッド１３との摩擦摺動部に磁性粒子が介在しても摩擦力が小さいので、従来の振動減衰装置（例えば、特許文献１参照）のように、磁性粒子が摩擦摺動部に入り込まないように軸受け部材を多孔質部材やシール部材で囲む必要がない。したがって、本実施形態に係るメタルブッシュ３２を用いた振動減衰装置１０によれば、従来の振動減衰装置の多孔質部材や余分のシール部材を省略することができる。よって、振動減衰装置１０における構成の簡素化を達成することができる。

また、本実施形態に係るメタルブッシュ３２は、摩擦摺動面を形成する側の表面に、ポリテトラフルオロエチレンと、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂とを含む樹脂層２８を有するので、横力荷重による摩擦力の依存性を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態のみに限定されず、磁気粘性流体組成物（ＭＲＦ）が摺動部に介在するＭＲＦ潤滑環境における摺動形態であれば、種々の形態で実施することができる。
図５は、ロッドガイド１９の従来構造例を示す部分拡大図である。
図３に示したように、前記実施形態では、ロッドガイド１９における基材部３１とピストンロッド１３との間のオイルシール２６を、メタルブッシュ３２よりもシリンダ１２の開口端部側（図３の紙面左側）に配置した。すなわち、前記実施形態によるロッドガイド１９におけるメタルブッシュ３２は第１液室１４内に配置され、本実施形態による磁気粘性流体組成物を用いた潤滑環境下で摺動することができる。

これに対して、図５に示すように、従来構造例のロッドガイド１９は、基材部３１とピストンロッド１３との間のオイルシール２６を、メタルブッシュ３２よりも第１液室１４寄り（図３の紙面右側寄り）に配置している。
このような従来構造例のロッドガイド１９は、メタルブッシュ３２とピストンロッド１３との摩擦摺動部に磁性粒子が介在することを回避することが可能となるが、メタルブッシュ３２は、磁気粘性流体組成物を介さない乾式摩擦となるため、本発明におけるメタルブッシュ（軸受け部材）を有効に使用することができない。

一方、図６は、図５のロッドガイド１９の従来改良構造例（例えば特許文献１参照）を示す部分拡大図である。
図６に示すように、従来改良構造例のロッドガイド１９は、ピストンロッド１３が挿通されたメタルブッシュ３２を取り囲むように、多孔質部材の略円筒体からなるメタルブッシュホルダ３３が配置されている。このメタルブッシュホルダ３３は、略円筒形状のロッドガイド１９の基材部３１に内嵌されている。符号２６は、オイルシールであり、メタルブッシュホルダ３３の軸方向の両端部で、このメタルブッシュホルダ３３とピストンロッド１３との隙間を封止している。符号１２は、シリンダであり、符号１４は、第１液室である。

このような従来改良構造例のロッドガイド１９を備える振動減衰装置１０においては、メタルブッシュ３２が配置されるメタルブッシュホルダ３３とピストンロッド１３との隙間には、多孔質部材からなるメタルブッシュホルダ３３で磁性粒子が濾別されたＭＲＦ組成物の液体成分のみが供給される。
これにより、従来改良構造のロッドガイド１９を備える振動減衰装置１０によれば、摩擦摺動部に磁性粒子が介在することが防止されるとともに、多孔質部材からなるメタルブッシュホルダ３３を介してＭＲＦ組成物の液体成分が供給されるために、摩擦摺動部における潤滑性が維持される。

ただし、メタルブッシュホルダ３３を隔離するために、オイルシール２６を複数配置する必要があり、オイルシール２６に起因する摩擦力は必然的に高くなる。このために、前記実施形態には劣るものの、後に詳しく説明するように、本発明におけるメタルブッシュ（軸受け部材）は、磁性粒子を含まないＭＲＦ組成物に対しても従来のメタルブッシュ材より優れた低摩擦特性を示すため、本発明におけるメタルブッシュ（軸受け部材）を有効に使用することができる。

以上、本発明における前記実施形態以外の実施形態に対する有効性について説明した。本発明は前記実施形態のみに限定されず、磁気粘性流体組成物（ＭＲＦ）が摺動部に介在するＭＲＦ潤滑環境における摺動形態であれば、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、車両用に使用する振動減衰装置１０について説明したが、振動減衰装置１０はこれに限定されるものではなく、例えば家電製品、土木建築用設備機器などの他の分野における防振機器に適用することもできる。

以下に、本発明の作用効果を検証した実施例及び比較例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、任意に変更して実施することができる。

実施例１及び２、並びに比較例１から３では、表１に示す材質の樹脂層２８（図４（ｂ）参照）を有するメタルブッシュ３２（図４（ａ）参照）が作製された。

（実施例１）
＜メタルブッシュ（軸受け部材）の作製＞
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース部材２５上に、多孔質金属層２７を介して樹脂層２８を有するメタルブッシュ３２が作製された。
ベース部材２５としては、厚さ０．７ｍｍの鋼板が使用された。この鋼板表面上にＣｕ−Ｓｎ合金（青銅）の粉末を厚さ０．３ｍｍで散布し、これを還元雰囲気中で、７５０〜９００℃で加熱・焼結して多孔質金属層とした。

≪樹脂層≫
実施例１での樹脂層２８の形成においては、まずポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）８５体積％と、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）１５体積％との混合物が調製された。次いで、この混合物は多孔質金属層２７上に含浸被覆し、３５０〜４００℃の温度で焼成された。

ベース部材２５上には、多孔質金属層２７に含浸被覆するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）とからなる樹脂層２８が形成された。
次に、樹脂層２８を有するベース部材２５は、圧延加工によって厚さが均一化され、これによりメタルブッシュ３２の原料板が得られた。そしてこの原料板がロール加工によって円筒状に成形されて図４（ａ）に示すメタルブッシュ３２が作製された。

（実施例２）
実施例２での樹脂層２８の形成においては、まずポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）８５体積％と、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）１０体積％と、黒鉛３体積％と、アルミナ２体積％との混合物が調製された。この混合物を使用した以外は、実施例１と同様にして多孔質金属層２７に樹脂層２８が形成された。

（比較例１）
比較例１での樹脂層２８の形成においては、まずポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）８５体積％と、フッ化カルシウム１０体積％と、アルミナ５体積％との混合物が調製された。この混合物を使用した以外は、実施例１と同様にして多孔質金属層２７に樹脂層２８が形成された。

（比較例２）
比較例２での樹脂層２８の形成においては、まずポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）８５体積％と、黒鉛５体積％と、二硫化モリブデン１０体積％との混合物が調製された。この混合物を使用した以外は、実施例１と同様にして多孔質金属層２７に樹脂層２８が形成された。

（比較例３）
比較例３では、実施例１の混合物に代えて、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の９７体積％と、黒鉛３体積％との混合物を使用した以外は、実施例１と同様にして多孔質金属層２７に樹脂層２８が形成されてメタルブッシュ３２が作製された。

（摩擦力の第１の測定試験）
次に、実施例１及び２、並びに比較例１から３で作製されたメタルブッシュ３２と、ピストンロッド１３（図３参照）との摩擦摺動部を想定した摩擦力（フリクション力）の第１の測定試験が行われた。
図７は、摩擦力（フリクション力）の測定を行った試験装置の模式図である。
この試験装置４０は、試験油４１を満たしたオイルバス４２内に、メタルブッシュ３２を取り付けたアルミニウム製のロッドガイド１９とを備えている。

図７中、符号１３は、メタルブッシュ３２に摺動可能に支持されるピストンロッドであり、符号２６は、オイルバス４２とピストンロッド１３との間を液密に封止するウレタン樹脂製のオイルシールである。ピストンロッド１３には、表面に硬質クロムめっきが施された外径１４ｍｍの円柱鋼材が用いられた。
試験油４１としては、鉄系粒子（磁性粒子）をポリα−オレフィンに分散させた磁気粘性流体組成物であるＬＯＲＤ社製のＭＲＦ−１２６ＣＤから、磁性粒子を除いた液体成分が使用された。

この試験装置４０では、ピストンロッド１３を軸方向Ｄに往復移動させる際に、メタルブッシュ３２とピストンロッド１３との間には、ロッドガイド１９を介して荷重Ｆが掛けられるようになっている。

この測定試験では、まず試験装置４０の試験油４１として磁気粘性流体組成物の液体成分（磁性粒子を除いた液体成分）が使用された。
測定試験は、ピストンロッド１３の摺動速度２５ｍｍ／ｓ、摺動ストローク１０ｍｍ、荷重（Ｆ）１５０Ｎの条件で行われた。
摩擦力の測定は、摺動開始直後、１時間経過後、４時間経過後、及び１６時間経過後の４回行われた。
なお、測定試験は、摩擦摺動部が磁気粘性流体組成物に完全に浸漬した状態で行った。
摩擦力の測定結果を図８に示す。図８は、摩擦力（フリクション力）と時間経過との関係を示すグラフである。

（摩擦力の第２の測定試験）
この第２の測定試験は、試験装置４０の試験油４１として、磁気粘性流体組成物（ＬＯＲＤ社製のＭＲＦ−１２６ＣＤ）が使用された。摩擦力の測定は、摺動開始直後、１時間経過後、４時間経過後、及び１６時間経過後の４回行われた。
摩擦力の測定結果を図９に示す。図９は、摩擦力（フリクション力）と時間経過（試験時間）との関係を示すグラフである。

（摩擦力の第３の測定試験）
第３の測定試験では、メタルブッシュ３２とピストンロッド１３との間に掛ける荷重Ｆを５０Ｎ、１５０Ｎ、及び３００Ｎとした際の摩擦力（フリクション力）を測定した。この測定試験は、ピストンロッド１３の摺動速度０．１５ｍｍ／ｓ、摺動ストローク５ｍｍの条件で行われた。
摩擦力の測定結果を図１０に示す。図１０は、摩擦力（フリクション力）と荷重Ｎとの関係を示すグラフである。

図１１（ａ）は、第２の測定試験において、摺動開始から１６時間経過後の実施例１のメタルブッシュ３２における断面の光学顕微鏡写真模写図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＢ部の光学顕微鏡写真模写図である。
図１２（ａ）は、第２の測定試験において、摺動開始から１６時間経過後の比較例３のメタルブッシュ３２における断面の光学顕微鏡写真模写図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＢ部の光学顕微鏡写真模写図である。
なお、図１１及び図１２中、符号２５はベース部材であり、符号２７は多孔質金属層であり、符号２８は樹脂層であり、符号４１は試験油であり、符号４１ａは磁性粒子である。

図１３は、実施例１のメタルブッシュ３２における第２の測定試験前の樹脂層２８の表面（内周面）と、摺動開始から１６時間経過後（試験後）の樹脂層２８の表面（内周面）のプロファイルを示すグラフである。
図１４は、比較例３のメタルブッシュ３２における第２の測定試験前の樹脂層２８の表面（内周面）と、摺動開始から１６時間経過後（試験後）の樹脂層２８の表面（内周面）のプロファイルを示すグラフである。

なお、図１３及び図１４中、破線は、試験前の樹脂層２８の表面（内周面）のメタルブッシュ３２径方向の凹凸をプローブで測定して表したものであり、実線は、試験後の凹凸を表したものである。ＯＵＴは、試験前のプロファイルの基準位置Ａからメタルブッシュ３２の径方向外側を意味し、ＩＮは、試験前のプロファイルの基準位置Ａからメタルブッシュ３２の径方向内側を意味している。

（摩擦力の第４の測定試験）
第４の測定試験では、実施例１のメタルブッシュ３２について、試験油４１として磁性粒子の含有量が多い磁気粘性流体組成物を使用した以外は、第２の測定試験と同様にして摩擦力（フリクション力）の測定を行った。
この磁気粘性流体組成物は、ＬＯＲＤ社製のＭＲＦ−１２６ＣＤから液体成分を除去することで、磁性粒子の含有率を９０質量％に調整したものである。

図１５は、摩擦力の第４の測定試験の測定結果を示すグラフである。図１５に「ＭＲＦ磁性粒子リッチ（９０％）」と記す。
また、図１５に第２の測定試験における実施例１のメタルブッシュ３２の測定結果を「ＭＲＦ標準（磁性粒子７０−８０％）」として併記する。

図１６（ａ）は、実施例１のメタルブッシュ３２における第２の測定試験前の樹脂層２８の表面（内周面）と、摺動開始から１６時間経過後（試験後）の樹脂層２８の表面（内周面）のプロファイルを示すグラフである。図１６（ｂ）は、実施例１のメタルブッシュ３２における第４の測定試験前の樹脂層２８の表面（内周面）と、摺動開始から１６時間経過後（試験後）の樹脂層２８の表面（内周面）のプロファイルを示すグラフである。

（摩擦力の評価結果）
図８に示すように、磁性粒子を含まない試験油４１を使用した際の摩擦力の（フリクション力）第１の測定試験では、実施例１、実施例２、及び比較例３のメタルブッシュ３２は、比較例１及び比較例２のメタルブッシュ３２よりも摩擦力が小さかった。
なお、磁性粒子を含まない試験油４１を使用した第１の測定試験では、実施例１及び実施例２、並びに比較例１から比較例３のいずれのメタルブッシュ３２の樹脂層２８においても、際立った損傷は認められなかった。

これにより、本発明におけるメタルブッシュ３２（軸受け部材）は、比較例のメタルブッシュ３２に比べて磁気粘性流体組成物と化学的に親和性が良く、磁性粒子を含まない磁気粘性流体組成物の液体成分に対する境界潤滑環境下における保油性が向上し、低摩擦性を得られると考えられる。

図９に示すように、磁気粘性流体組成物を使用した際の摩擦力の（フリクション力）第２の測定試験では、実施例１及び実施例２のメタルブッシュ３２は、摺動開始から１６時間経過後も低い摩擦力を維持していた。
これに対して比較例２のメタルブッシュ３２は、摺動開始から１６時間経過後まで高い摩擦力を示していた。また、比較例１のメタルブッシュ３２では、４時間以降の摩擦力が増加した。
なお、比較例３のメタルブッシュ３２は、摺動開始から４時間目に著しく摩擦力が増加した。このことは後記するように樹脂層２８が著しく摩耗したためと考えられる。

図１０に示すように、磁気粘性流体組成物を使用した際の摩擦力の（フリクション力）第３の測定試験では、比較例１及び比較例２のメタルブッシュ３２では、荷重Ｎに対する摩擦力の増加率が大きい傾向を示した。つまり、比較例１及び比較例２のメタルブッシュ３２は、横力荷重に対する摩擦力の増加率が大きいことを示していた。
これに対して実施例１、実施例２及び比較例３のメタルブッシュ３２は、比較例１及び比較例２のメタルブッシュ３２に比べて、荷重Ｎに対する摩擦力の増加率が小さかった。つまり、実施例１、実施例２及び比較例３のメタルブッシュ３２は、摩擦力の横力荷重による依存性が小さいことが検証された。

図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、摺動開始から１６時間経過後の実施例１のメタルブッシュ３２では、樹脂層２８と試験油４１（磁気粘性流体組成物）との界面近傍に存在する磁性粒子４１ａは僅かであった。また、僅かに存在する磁性粒子４１ａの殆どが、樹脂層２８内に埋もれていた。
これに対して、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、摺動開始から１６時間経過後の比較例３のメタルブッシュ３２では、樹脂層２８と試験油４１（磁気粘性流体組成物）との界面近傍に多数の磁性粒子４１ａが確認された。また、多くの磁性粒子４１ａが、樹脂層２８表面から試験油４１（磁気粘性流体組成物）に渡って存在していた。

図１３に示すように、実施例１のメタルブッシュ３２では、樹脂層２８の表面が、第２の測定試験後においても殆ど摩耗していないことが確認された。
これに対して図１４に示すように、比較例３のメタルブッシュ３２では、樹脂層２８の表面が、著しく摩耗したことが確認された。

これにより、本発明におけるメタルブッシュ３２（軸受け部材）は、比較例のメタルブッシュ３２に比べて、磁性粒子の樹脂層への埋包性が高く、摩擦摺動部の表面から見かけ上磁性粒子を排除することができるため、低摩擦かつ低摩耗な特性を得ることができると考えられる。

図１５に示すように、実施例１のメタルブッシュ３２では、試験油４１として磁性粒子を多く含む磁気粘性流体組成物を使用する場合であっても、通常の含有率で磁性粒子を含む一般的な磁気粘性流体組成物と変わらずに、摩擦力が低く維持されることが確認された。
また、図１６（ａ）と図１６（ｂ）との比較からも明らかなように、試験油４１として磁性粒子を多く含む磁気粘性流体組成物を使用する場合であっても、通常の含有率で磁性粒子を含む一般的な磁気粘性流体組成物と変わらずに、摩耗量が小さいことが確認された。
以上の結果を表１にメタルブッシュ３２の摩擦特性及び耐摩耗性として記す。

１０ 振動減衰装置
１２ シリンダ
１２ａ アイピース
１３ ピストンロッド
１４ 第１液室
１５ 第２液室
１６ ピストン
１７ 高圧ガス室
１８ フリーピストン
１９ ロッドガイド
２１ 連通孔
２２ 電磁コイル
２３ 給電線
２５ ベース部材
２６ オイルシール
２７ 多孔質金属層
２８ 樹脂層
３１ 基材部
３２ メタルブッシュ（軸受け部材）
３３ メタルブッシュホルダ
３５ 小径部
３６ 大径部
３７ オイルシール配置部
４１ 試験油（磁気粘性流体組成物）
４１ａ 磁性粒子

Claims (1)

1. シリンダと、前記シリンダ内に挿通されるピストンロッドと、前記ピストンロッドに連結されて前記シリンダ内で軸方向に摺動可能に配置されるピストンと、前記ピストンによって前記シリンダ内に区画されて磁気粘性流体組成物が充填される第１液室及び第２液室と、前記第１液室と前記第２液室とを連通させるように前記ピストンに形成される連通孔と、前記連通孔を流通する前記磁気粘性流体組成物に磁界を印加する電磁コイルと、を備え、前記ピストンロッドが、前記シリンダ内に配置される軸受け部材によって摺動可能に支持された振動減衰装置であって、
   前記軸受け部材は、円筒形状のベース部材において摩擦摺動面が規定される内周側に樹脂層を有し、
   前記樹脂層は、前記ベース部材上に形成される多孔質金属層に含浸被覆するように形成されているとともに、ポリテトラフルオロエチレンと、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂と、を含んで構成されており、
   前記摩擦摺動面が磁気粘性流体組成物により潤滑されている
   可変減衰力ダンパであることを特徴とする振動減衰装置。

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