JPH08189542A

JPH08189542A - 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: JPH08189542A
Application number: JP290795A
Authority: JP
Inventors: Isao Nakatani; 谷功中; Munekatsu Shimada; 田宗勝島; Tatsuo Sugiyama; 山龍男杉
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; National Research Institute for Metals
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; National Research Institute for Metals
Priority date: 1995-01-11
Filing date: 1995-01-11
Publication date: 1996-07-23
Anticipated expiration: 2018-08-25
Also published as: JP3441211B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】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
するものであり、比較的小さな電力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する。【構成】環状すき間４２，５２によって形成される磁
性流体の流路に、電磁石４７，５７によって磁性流体の
流れの方向に対して直交する方向の磁場を印加して、磁
性流体の磁場による粘性増加および磁場の磁性流体に及
ぼす磁気力の作用を多段で利用して磁性流体の流路に圧
力差を生じさせる減衰力可変型緩衝器の磁性流体流動制
御機構において、電磁石４７，５７のコア４８，５８の
極部に磁場を集中させる磁気回路が構成されているとと
もに、磁場印加部位の流路断面積が電磁石４７，５７を
跨ぐかたちで電磁石４７，５７の流路方向の長さの２倍
程度以上の長さにわたって一様で、かつ、各電磁石部間
の流路には磁性流体だまり２０２，２１２を設けた。

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問題
があり、この問題を解決するという課題があったが、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この課題を解決する減衰力可変
型緩衝器および磁性流体流動制御機構を新たに開発して
特許出願（特願平５−２５５９５２号明細書および図
面；以下「平成５年既出願」とする。）している。

【０００６】また、さらに、平成５年既出願の伸縮式や
回転式などの減衰力可変型緩衝器においては、飽和磁化
の大きな磁性流体を利用する際に、飽和磁化の大きな磁
性流体では、粘度が比較的高くなるため、磁場を印加し
ないときの減衰力、すなわち、制御をしていないときの
減衰力が大きくなり、これを小さくするためには、流路
の隙間を大きくとらなければならないので、電磁石コイ
ルへ流す電流値が比較的大きくならざるを得ないという
問題があり、この問題を解決するという課題があった
が、磁場を印加する部位における電磁石のコアの極部が
磁性流体の流路に突出している構成とすることにより、
この課題を解決する発明を特許出願（特願平６−１２３
８５７号明細書および図面；以下「平成６年既出願甲」
とする。）している。

【０００７】また、さらに、永久磁石による磁場印加部
を設けることにより、省電力化が図れることを見出だ
し、特許出願（特願平６−１７４５６９号明細書および
図面；以下「平成６年既出願乙」とする。）している。

【０００８】図１７および図１８は、上記平成５年既出
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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】図１８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１８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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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１７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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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１８
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。

【００２６】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１７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。

【００２７】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。

【００２８】図１９，図２０および図２１は、上記平成
５年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。

【００２９】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２０
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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】そして、環状をなす内側の空間４１と部屋
３５ａとは流路３７（図２０参照）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１９参
照）で連通しており、外側の空間５１と部屋３５ｂとは
流路３９（図２０参照）で連通している。

【００３３】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。

【００３４】そこで、回転軸３２ａが反時計回りに回転
すると、図２０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１９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１９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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】図２１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２１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。

【００３９】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。

【００４０】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１９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。

【００４１】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）。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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２１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。

【００４５】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２１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。

【００４６】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１９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。

【００４７】図２２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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】図２３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２３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。

【００５２】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。

【００５３】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２２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。

【００５４】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）。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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２３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２３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。

【００６０】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２２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。

【００６１】図１１および図１２は、上記平成６年既出
願甲の発明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１９および図２０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
示す。

【００６２】この磁性流体の流路は、図１１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。

【００６３】図１２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の流路（環状すき間
４２，５２）に突出しており、コア４８，５８の極部４
８ａ，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。

【００６４】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。

【００６５】図１１および図１２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１９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。

【００６６】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）。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】そして、この場合の磁気回路では、コア４
８，５８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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】したがって、この場合、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。

【００７４】また、具体的寸法例としては、ハウジング
３２の内径を１４０ｍｍとし、円筒体３４の外径を７２
ｍｍとし、ベーン３４ａの幅を１２２ｍｍとすることが
できる。

【００７５】また、円筒部材４６，５６は、肉厚２ｍｍ
の軟鉄製のものとすることができる。さらに、環状コア
４８，５８は、図１２において、Ｌｃ＝８ｍｍ，ｇ＝１
０ｍｍ，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。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４
９は１ｍｍ引っこめることができる。

【００７６】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
することができる。さらに、電磁石４７，５７は、図１
１に示すように、それぞれ３個並べたものとし、このと
き、磁場の印加される個所は、合計１２個所である。

【００７７】また、環状すき間４２，５２の寸法はｂ＝
１ｍｍとすることができる。この場合、回転速度が１０
０°／ｓｅｃにおいても十分に層流域である。

【００７８】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。

【００７９】図３および図４は、上記平成６年既出願乙
の発明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１９および図２０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を改良した図１１およ
び図１２に示した磁性流体流動制御機構４５，５５を更
に改良した場合を示している。

【００８０】この磁性流体の流路は、図３に示すよう
に、円筒部材４６，５６と、電磁石４７，５７との間、
および、磁石極１０８，１１８との間の環状すき間４
２，５２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。

【００８１】また、磁石極１０８，１１８は、図示の断
面長方形をなした環状のものである。そして、この磁石
極１０８，１１８に当接して環状の永久磁石１０９，１
１９が設けられており、この環状の永久磁石１０９，１
１９は、軸方向に着磁されている。

【００８２】さらに、永久磁石１０９，１１９の図面右
側には、この永久磁石１０９，１１９に当接して磁石極
１０８，１１８と同形状の磁石極１１０，１２０が設け
られている。

【００８３】また、円筒部材４６，５６、電磁石４７，
５７のコア４８，５８、磁石極１０８，１１８および磁
石極１１０，１２０は、高透磁率材料で作製されてい
る。

【００８４】図４は、図３の電磁石および永久磁石によ
る磁場印加部分を拡大した図であって、電磁石４７，５
７のコア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
突出しており、コア４８，５８の極部４８ａ，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。

【００８５】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。

【００８６】図３および図４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１９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。

【００８７】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）。

【００８８】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。

【００８９】一方、磁石極１０８，１１８と磁石極１１
０，１２０の極部１０８ａ，１１８ａ，１１０ｂ，１２
０ｂも磁性流体４０の流路（環状すき間４２，５２）に
突出しており、この極部１０８ａ，１１８ａ，１１０
ｂ，１２０ｂは、磁性流体４０に十分接触したものとな
っていて、永久磁石１０９，１１９と、磁石極１０８，
１１８と、磁石極１１０，１２０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ている。

【００９０】磁石極１０８，１１８，１１０，１２０と
円筒部材４６，５６との間、すなわち、環状すき間に
は、常に、永久磁石１０９，１１９による磁場が印加さ
れた状態となっている。

【００９１】このような、永久磁石による磁場印加部を
設けると、磁性流体の物性がより流動制御に適した状態
に変わるため流動制御効果を高めることができる（詳細
については、上記平成６年既出願乙の明細書を参照）。

【００９２】なお、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。

【００９３】また、磁気回路を形成する円筒部材４６，
５６、コア４８，５８および磁石極１０８，１１８，１
１０，１２０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。

【００９４】そして、この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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】したがって、この発明において、コア４
８，５８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４
０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。

【００９８】また、具体的寸法例としては、ハウジング
３２の内径を１４０ｍｍとし、円筒体３４の外径を７２
ｍｍとし、ベーン３４ａの幅を１２２ｍｍとすることが
できる。

【００９９】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４において、Ｌｃ＝８ｍｍ，ｇ＝１０ｍｍ，ａ＝
５ｍｍ，ｈ＝３ｍｍとし、軟鉄で作製して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引っこめること
ができる。

【０１００】また、環状スペーサ４４，５４は、その厚
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＝２ｍｍとして、環状スペーサ４４，５４は極部４８
ａ，４８ｂ，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、さらに、電磁石４７，５７は、図３に示すよう
に、それぞれ２個並べたものとし、このとき、磁場の印
加される個所は、合計８個所である。

【０１０１】また、磁石極１０８，１１８，１１０，１
２０も軟鉄製のものとすることができる。図４におい
て、Ｌｍ＝８ｍｍ，ａ＝５ｍｍである。また、永久磁石
１０９，１１９には、表面磁束密度が約１ｋＧのフェラ
イト磁石を用いることができる。さらに、ｇｍ＝１０ｍ
ｍ，ｔｍ＝４ｍｍとしえる。

【０１０２】また、環状すき間４２，５２の寸法はｂ＝
１ｍｍとすることができる。この場合、回転速度が１０
０°／ｓｅｃにおいても十分に層流域である。

【０１０３】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、
かつ、高効率化を図った回転式減衰力可変型緩衝器３１
とすることができる。

【０１０４】

【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ている
磁性流体流動制御機構においては、減衰力を発生するた
めの電磁石による磁場を発生する際に多くの電力を消費
するため、潜在的に、省電力化の要望が常にあり、この
ことを解決して、更なる高効率化を図ることが課題であ
った。

【０１０５】

【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
電力で、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更に新たに提供すること
を目的としている。

【０１０６】

【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、高効率化を達成するための手段を更に鋭意検討
した結果なされたものである。

【０１０７】すなわち、本発明の請求項１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、電磁石によって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
する部位における前記電磁石のコアの極部が直接ないし
はほとんどギャップのない状態で磁性流体に接してい
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で電磁
石のコアの極部に磁場を集中させる磁気回路が構成され
ているとともに、前記磁場を印加する部位における流路
の断面積が電磁石を跨ぐかたちで電磁石の流路方向の長
さの２倍程度以上の長さにわたって一様であり、かつ、
各電磁石部間の流路には磁性流体だまりが設けてあるこ
とを特徴としている。

【０１０８】そして、本発明の請求項１に係わる減衰力
可変型緩衝器の実施態様においては、請求項２として、
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、電磁石によって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
における前記電磁石のコアの極部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で電磁石のコアの
極部に磁場を集中させる磁気回路が構成されているとと
もに、前記磁場を印加する部位における流路の断面積が
電磁石を跨ぐかたちで電磁石の流路方向の長さの２倍程
度以上の長さにわたって一様であり、かつ、各電磁石部
間の流路には磁性流体だまりが設けてある構成のものと
することができる。

【０１０９】また、同じく、実施態様において、請求項
３として、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、電磁石によって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前
記電磁石のコアの極部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で電磁石のコアの極部に磁
場を集中させる磁気回路が構成されているとともに、前
記磁場を印加する部位における流路の断面積が電磁石を
跨ぐかたちで電磁石の流路方向の長さの２倍程度以上の
長さにわたって一様であり、かつ、各電磁石部間の流路
には磁性流体だまりが設けてある構成のものとすること
ができる。

【０１１０】そして、同じく実施態様において、請求項
４として、磁性流体の流れが、環状すき間流れであるよ
うにすることができ、同じく実施態様において、請求項
５として、磁性流体として、比初透磁率が１０程度以上
で且つ飽和磁化（飽和磁束密度）が３００Ｇ程度以上で
あるものを用いることができ、同じく実施態様におい
て、請求項６として、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することができ、同じく実施態様
において、請求項７として、磁性流体だまりに永久磁石
による磁場印加部が設けてあるものとすることができ
る。

【０１１１】また、本発明の請求項８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、電磁石によって前記磁性
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前記電磁石のコアの極部が
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で電磁石のコアの極部に磁
場を集中させる磁気回路が構成されているとともに、前
記磁場を印加する部位における流路の断面積が電磁石を
跨ぐかたちで電磁石の流路方向の長さの２倍程度以上の
長さにわたって一様であり、かつ、各電磁石部間の流路
には磁性流体だまりが設けてある構成のものとすること
ができる。

【０１１２】そして、本発明の請求項８に係わる磁性流
体流動制御機構の実施態様においては、請求項９とし
て、磁性流体の流れが、環状すき間流れであるようにす
ることができ、同じく実施態様において、請求項１０と
して、磁性流体として、比初透磁率が１０程度以上で且
つ飽和磁化（飽和磁束密度）が３００Ｇ程度以上である
ものを用いるようにしたりすることができ、同じく実施
態様において、請求項１１として、減衰力可変型緩衝器
の流体流動制御に使用されるものとすることができ、同
じく実施態様において、請求項１２として、磁性流体だ
まりには、永久磁石による磁場印加部を設けるものとす
ることができる。

【０１１３】

【発明の作用】本発明の請求項１に係わる減衰力可変型
緩衝器では、磁場を印加する部位で電磁石のコアの極部
に磁場を集中させる磁気回路を構成することにより、磁
性流体に印加される磁場の値が高められ、磁性流体に印
加される磁場の値が高くなって効率が向上することとな
る。また、磁場を印加する部位における流路の断面積を
電磁石を跨ぐかたちで電磁石の流路方向の長さの２倍程
度以上の長さにわたって一様としたのは、磁性流体の流
路に生じる圧力増加について電磁石のコアの極が突出し
ている突出極と比較したとき、電磁石のコアの極が平坦
な場合（流路の断面積が一様な場合）の圧力増加は、突
出極の場合よりも到達圧力増加が大きいためであり、こ
のとき、一様流路部の長さを電磁石の長さの２倍よりも
小さくすると突出極の場合と似た挙動となるため、一様
流路部の長さを電磁石の長さの２倍程度以上とする必要
があったためである。このとき、磁性流体の流路の断面
積をすべて一様とすると電磁石の電磁コイルに流れる電
流が大きなところで圧力増加が頭打ちになってしまうと
いう問題が発生するが、電磁石間に磁性流体だまりを設
けると圧力増加の頭打ちが解消されることとなり、この
結果、流動制御効果の効率が高まり、より少ない電力
で、比較的大きな所望の減衰力が発生されることとなる
と共に、電流値を変えることによって減衰力が大きく変
わる減衰力可変型緩衝器となる。

【０１１４】本発明の請求項２に係わる減衰力可変型緩
衝器では、上記の構成とすることにより、請求項１に記
載したと同様の作用を奏する伸縮式の減衰力可変型緩衝
器となる。

【０１１５】本発明の請求項３に係わる減衰力可変型緩
衝器では、上記の構成とすることにより、請求項１に記
載したと同様の作用を奏する回転式の減衰力可変型緩衝
器となる。

【０１１６】本発明の請求項４に係わる減衰力可変型緩
衝器では、上記の構成とすることにより、さらに少ない
電力で、比較的大きな所望の減衰力を発生する減衰力可
変型緩衝器となる。

【０１１７】本発明の請求項５に係わる減衰力可変型緩
衝器では、磁性流体として透磁率が１０程度以上、飽和
磁化が３００Ｇ程度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得られる減衰力可変
型緩衝器となる。

【０１１８】本発明の請求項６に係わる減衰力可変型緩
衝器では、上記の構成とすることにより、小型化された
実用性の高い減衰力可変型緩衝器となる。

【０１１９】本発明の請求項７に係わる減衰力可変型緩
衝器では、永久磁石による磁場印加部を設けると、磁性
流体の物性がより流動制御に適した状態に変わることに
より、流動制御効果がさらに高くなって、さらに一層少
ない電力で、比較的大きな所望の減衰力を発生する減衰
力可変型緩衝器となる。

【０１２０】本発明の請求項８に係わる磁性流体流動制
御機構では、上記の構成とすることにより、請求項１と
同様の作用によって流動制御効果の効率が向上した磁性
流体流動制御機構となる。

【０１２１】本発明の請求項９に係わる磁性流体流動制
御機構では、上記の構成とすることにより、さらに一層
流動制御効果の効率が向上した磁性流体流動制御機構と
なる。本発明の請求項１０に係わる磁性流体流動制御
機構では、磁性流体として透磁率が１０程度以上、飽和
磁化が３００Ｇ程度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得られる磁性流体流
動制御機構となる。

【０１２２】本発明の請求項１１に係わる磁性流体流動
制御機構では、減衰力可変型緩衝器に用いることによ
り、より少ない電力で、比較的大きな所望の減衰力が発
生されることとなると共に、電流値を変えることによっ
て減衰力が大きく変わる減衰力可変型緩衝器が得られる
こととなる。

【０１２３】本発明の請求項１２に係わる磁性流体流動
制御機構では、上記の構成とすることにより、磁性流体
の物性がより流動制御に適した状態に変わって、流動制
御効果の効率がさらに高い磁性流体流動制御機構とな
る。

【０１２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【０１２５】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１９および図２０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を改良した図１１および図１２に
示した磁性流体流動制御機構４５，５５を更に改良した
場合を示している。

【０１２６】この磁性流体の流路は、図１に示すよう
に、円筒部材１４６，１５６と、電磁石４７，５７との
間、および、磁石極１０８，１１８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４７，５
７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４８，５
８には、それぞれ電磁コイル４９，５９が設けられてい
る。

【０１２７】また、円筒部材１４６，１５６、電磁石４
７，５７のコア４８，５８は、高透磁率材料で作製され
ている。

【０１２８】図２は、図１の電磁石による磁場印加部分
を拡大した図であって、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４２，５２）に露出しており、
コア４８，５８の極部４８ａ，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１４６，１５６とで磁気回路
が形成される。

【０１２９】これらの円筒部材１４６，１５６には、電
磁石４７，５７のコア４８，５８の極部４８ａ，４８
ｂ，５８ａ，５８ｂに対向して、極部４８ｃ，４８ｄ，
５８ｃ，５８ｄが形成してある。また、２０１，２１１
は非磁性材で形成した層である。

【０１３０】このようにすることにより、電磁石の磁場
を極部に集中させることができる。この作用、効果につ
いては後述することにする。

【０１３１】ここで、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４２，５２内
の磁性流体４０に印加され、このとき、磁性流体４０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。

【０１３２】図１および図２において、４４，５４，１
４４，１５４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１９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。

【０１３３】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および円筒部材１４６，１５６の極部４８ｃ，４８
ｄ，５８ｃ，５８ｄが磁性流体４０の流路（環状すき間
４２，５２）に接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）。

【０１３４】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。

【０１３５】さて、図１および図２に図示してあるよう
に、電磁石部における磁性流体の流路４２，５２の断面
は、電磁石の長さの約２倍の長さにわたって一様なもの
としてある。

【０１３６】また、環状のスペーサ１４４，１５４は十
分にひっこめてあり、その外側には十分な体積が確保さ
れている。すなわち、磁性流体だまり２０２，２１２が
設けてある。

【０１３７】このような構成とすることの作用、効果に
ついては後述することにする。

【０１３８】なお、環状のスペーサ４４，５４，１４
４，１５４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。

【０１３９】また、磁気回路を形成する円筒部材１４
６，１５６、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。

【０１４０】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お
よび円筒部材１４６，１５６の極部４８ｃ，４８ｄ，５
８ｃ，５８ｄが磁性流体４０の流路（環状すき間４２，
５２）に露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。

【０１４１】また、円筒部材１４６，１５６とコア４
８，５８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。

【０１４２】そして、防錆や絶縁等のために、コア４
８，５８および円筒部材１４６，１５６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。

【０１４３】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の流路に露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。

【０１４４】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。

【０１４５】まず、それらについて詳述する前に、前述
の平成６年既出願甲の明細書に記述してあることである
が、これまでに得られた知見について、おおまかに述べ
ておく。これは、本発明の内容を説明するために必要な
背景となるからである。

【０１４６】図１３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。

【０１４７】

【数式１】ただし、Ｄ＝２Ｒ。

【０１４８】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。

【０１４９】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。

【０１５０】一方、磁気力による圧力上昇は、

【０１５１】

【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。

【０１５２】ここで、Ｈは磁性流体に作用している磁場
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１４に示す磁化曲線の下の面
積に相当する。

【０１５３】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。

【０１５４】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。

【０１５５】図５（ａ）に示すように、内側向きの環状
コア４８が２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。

【０１５６】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１３における
Ｒ，ｂの値は、それぞれ、Ｒ＝１０ｍｍ，ｂ＝０．４５
ｍｍとした。

【０１５７】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１２の記号で寸法を示すと、Ｌ
ｃ＝４ｍｍ，ｇ＝７ｍｍ，ｈ＝６ｍｍ，ａ＝１０ｍｍで
ある。

【０１５８】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。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１９．１
ｍｍ）を用いた。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】磁場印加のないときの両端の圧力差は、理
論値（数式１）と一致していた。

【０１６２】次に、磁場を印加した際の圧力の増加分に
ついて調べた。水ベースマグネタイト磁性流体Ｗ４０で
は、一段あたり、磁場約５ｋＯｅにおいて、約０．０５
ｋｇｆ／ｃｍ²の増加となっていた。

【０１６３】また、多段における効果についても確認す
ることができた。

【０１６４】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、一段あたり約０．１ｋｇｆ／ｃｍ²
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。

【０１６５】さて、次に、磁性流体の磁気特性について
述べる。

【０１６６】図１４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１４は、振動型磁力計
（ＶＳＭ）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。

【０１６７】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１５である。

【０１６８】図１４および図１５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１
５よりわかる。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】図１６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１６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。

【０１７２】図１６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。

【０１７３】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。

【０１７４】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。

【０１７５】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。

【０１７６】以下、比初透磁率のことを単に透磁率と呼
ぶことにする。

【０１７７】ところで、減衰力可変型緩衝器において
は、上述したように、省電力で、高効率なものが望まし
い。

【０１７８】そこで、高効率化の方策について更に鋭意
検討した。

【０１７９】その際、電磁石の磁場を集中させると、磁
性流体に印加される磁場の値が高められることに着眼し
た。

【０１８０】つまり、磁性流体に印加される磁場の値が
高くなると、それだけ効率が上げられると考えられるか
らである。

【０１８１】そこで、その効果を実験により確認してみ
ることにした。

【０１８２】実験は、まず、水ベース磁性流体Ｗ４０を
使用して行なった。

【０１８３】図５（ａ）に示すように、電磁石２個を並
べた場合と、円筒部材を本発明に係わるものに変更した
場合である図５（ｂ）とを比較してみた。

【０１８４】まず図５（ａ）について、寸法関係を示
す。

【０１８５】前述したことと重複するが、図１３におけ
るＲ，ｂの値は、それぞれ、Ｒ＝１０ｍｍ，ｂ＝０．４
５ｍｍとした。

【０１８６】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１２の記号で寸法を示すと、Ｌ
ｃ＝４ｍｍ，ｇ＝７ｍｍ，ｈ＝６ｍｍ，ａ＝１０ｍｍで
ある。また、ｓ＝１０ｍｍ，３０ｍｍである。なお、Ｃ
1 ＝０ｍｍ，Ｃ2 ＝０ｍｍである。

【０１８７】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、両側に図示の如く、ｓ
＝１０ｍｍ，ｓ＝３０ｍｍのスペーサ４４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１９．１ｍｍ）を用いた。

【０１８８】また、電磁コイル４９には、線径０．５ｍ
ｍのエナメル線を用い、巻き数は５０ターンのものとし
た。

【０１８９】図６（Ａ）における（ａ）は、電磁石２個
に通電した際の圧力増加を電流に対してプロットしたも
のである。

【０１９０】次に、図５（ｂ）の設定で同様の測定を試
みた。

【０１９１】図５（ｂ）の円筒部材４６には、中実のＦ
ｅ−１３重量％Ａｌ製シャフトを用いた。図示のように
電磁石の極の対向部のみを直径１９．１ｍｍとした。突
出部長さは４ｍｍとし、コアの極部長さと同じにした。
また、シャフトのそれ以外の径は直径１７．１ｍｍと
し、その部分を接着剤で覆って固め、外径を１９．１ｍ
ｍに仕上げて図示のシャフトとした。なお、接着剤とし
てはアラルダイトを使用した。電磁石，スペーサ等は図
５（ａ）と同じものを用いた。

【０１９２】したがって、環状すき間の寸法関係は、図
５（ａ）と（ｂ）では、まったく同じである。

【０１９３】図５（ｂ）において、電磁石２個に通電し
た際の圧力増加分を、電流に対してプロットしたものが
図６（Ａ）における（ｂ）である。

【０１９４】図６（Ａ）における（ｂ）において、電流
が大きなところで圧力増加が頭打ちになってしまってい
る。また、電流が小さい領域では（ａ）に比べて約５割
の圧力増加となっている。

【０１９５】すなわち、電磁石の磁場を、図５（ｂ）の
ように磁気回路を工夫することにより集中させると、約
５割の効率アップが図れることがわかったわけである。

【０１９６】また、図５（ａ）では、磁場はやはり電磁
石の極の下で大きいが、ひろがった分布となってしまっ
ているわけである。

【０１９７】さらに、図５（ｂ）のように、円筒部材に
突起部を設けると、磁場が電磁石の極に集中するため、
結果としては、磁性流体に印加される磁場の大きさが増
していると考えられる。

【０１９８】なお、実際の磁場分布、磁場の大きさの測
定はここでは実施しなかった。

【０１９９】次に、図５（ｂ）において、電流が大きい
ところで、圧力増加が頭打ちになってしまう（図６
（Ａ）における（ｂ）参照）理由について考察してみ
た。

【０２００】電流の大きなところでは、磁場もそれなり
に大きくなる。すると、磁性微粒子のクラスターが電磁
石の磁極下に形成されてくるが、図５（ｂ）のように、
電磁石間の環状すきまは閉空間であり、かつ、容積も小
さいため、磁性微粒子の供給が不十分となってしまう。

【０２０１】そのために、圧力増加が頭打ちになるもの
と推定される。

【０２０２】このことを確認するため、図５（ｃ）のよ
うに、電磁石間に磁性流体だまり２０２を設けてみた。

【０２０３】図５（ｃ）では、図５（ｂ）のまん中のス
ペーサのみ変更し、１０ｍｍのスペーサ２個と、それよ
り６ｍｍ引っこめた１０ｍｍのスペーサとした。

【０２０４】そして、電磁石２個に通電した際の圧力増
加分を電流に対してプロットしたものが図６（Ｂ）にお
ける（ｃ）である。結果は、上記の考察の通りであるこ
とがわかる。

【０２０５】なお、図６（Ｂ）の一点鎖線は、図６
（Ａ）における（ｂ）の結果をトレースしたものであ
る。

【０２０６】以上により、電磁石間に磁性流体だまり２
０２を設けると圧力増加の頭打ちは解消できることがわ
かった。

【０２０７】以上の実験の結果より、約５割の効率向上
が可能になるということになる。

【０２０８】次に、窒化鉄磁性流体Ａを用いて同様の実
験を試みた。

【０２０９】結果は水ベースの場合とほぼ同じであっ
た。

【０２１０】さて、図５（ｃ）では、環状すきま流路の
断面積は一様としてある。また、一様流路部の長さは電
磁石の長さの約２倍としてある。

【０２１１】以下、このようにした理由について述べ
る。

【０２１２】図１１に示すような突出極の場合および図
５のような平坦の場合についての圧力増加分の比較を詳
細に検討してみた。

【０２１３】ここで、結果の一例を図７に示す。図７中
の○が平坦な場合であり、図７中の△が突出極の場合で
ある。

【０２１４】なお、同図の結果を得たときの詳細な実験
条件については割愛する。

【０２１５】突出極の場合は電流が小さいときの圧力増
加は、平坦の場合よりもまさっているが、電流が大きい
ところでは平坦の場合の方がまさっている。

【０２１６】つまり、到達圧力増加は平坦の方が大きく
なるわけである。

【０２１７】そこで、ここでは、最終到達圧力増加を重
視し、平坦の方を選ぶことにした。ところで、図５
（ｃ）の場合に、もし、一様流路部の長さを更に短くし
たときどうなるかについても調べてみた。

【０２１８】その結果、電磁石の長さの１．５倍程度に
すると突出極と似た挙動となる（図７参照）ことがわか
った。

【０２１９】したがって、一様流路部の長さは２倍程度
以上必要なわけである。

【０２２０】以上の基礎検討をもとに設計したのが、既
述した図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１９ないし図２１に示し
た回転式減衰力可変型緩衝器３１に組み込んだ。

【０２２１】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。

【０２２２】また、円筒部材１４６，１５６は、肉厚３
ｍｍの軟鉄製のものとし、図２において、Ｌｙ＝７ｍ
ｍ，ｄ＝１ｍｍとした。層２０１，２０２は樹脂で作製
した。具体的には、接着剤であるアラルダイトで固め、
内面をなめらかに仕上げた。

【０２２３】また、環状コア４８，５８は、図２におい
て、Ｌｃ＝７ｍｍ，ｇ＝８ｍｍ，ａ＝５ｍｍ，ｈ＝３ｍ
ｍとし、軟鉄で作製して５ｋＯｅの磁場が十分発生可能
な電磁石４７，５７とした。

【０２２４】また、環状スペーサ４４，５４は、その厚
さをｓ1 ＝１０ｍｍとし、また、環状スペーサ１４４，
１５４はその厚さをｓ2 ＝１４ｍｍとし、ｅ＝２ｍｍと
した。

【０２２５】環状スペーサ４４，５４，１４４，１５４
は、ポリ４フッ化エチレン（商品名：テフロン）で作製
した。

【０２２６】さらに、電磁石４７，５７は図１に示すよ
うに、それぞれ２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８個所である。

【０２２７】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。

【０２２８】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、
かつ、高効率化を図った回転式減衰力可変型緩衝器３１
とすることができる。

【０２２９】図１および図２ならびに図１９および図２
０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８に△印で示す。

【０２３０】この際に、前述したように、飽和磁化（飽
和磁化密度）は約３２０Ｇであった。

【０２３１】図８において、横軸が回転軸３２ａの回転
速度［ｄｅｇ／ｓｅｃ］であり、縦軸は、電磁石による
磁場印加を行なわないときと、全電磁石とも約５ｋＯｅ
の磁場としたときの減衰力、すなわち、トルク［ｋｇｆ
・ｍ］の差である。

【０２３２】なお、ここでいう約５ｋＯｅの磁場とは、
本発明のように、磁場の集中の工夫をしなかったときの
磁場の値を与える電流値としたという意味である。実際
の電磁石極下での磁場の値はもっと大きくなっているは
ずである。

【０２３３】図８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。

【０２３４】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。

【０２３５】この結果も同じく図８に○印で示す。

【０２３６】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。

【０２３７】以上の性能試験結果より、本発明による回
転式減衰力可変型緩衝器３１においては、電磁石２個
（計４個）で電磁石３個（計６個）と同等の性能が得ら
れることがわかった。すなわち、２／３の省電力化が達
成されているわけである。

【０２３８】ところで、平成６年既出願乙におけるよう
に、永久磁石による磁場印加部を設けることによっても
省電力化が図れる。

【０２３９】図９の構成は、図１および図２の構成と電
磁石等については同じであるが、磁性流体だまり２０
２，２１２に永久磁石による磁場印加部を設けてある。

【０２４０】磁場印加部の構成は、環状磁石１０９，１
１９と断面Ｌの字状の環状の磁石極１０８，１１８，１
１０，１２０，１１１，１２１，１１２，１２２からな
っている。

【０２４１】まん中のものは、断面Ｌの字状の環状の磁
石極１０８，１１８と磁石極１１０，１２０は２つ組み
合わされてヨークを形成している。

【０２４２】左右のものは、断面Ｌの字状の環状の磁石
極１１１，１２１，１１２，１２２がそれぞれ一つでヨ
ークを形成している。

【０２４３】環状の磁石１０９，１１９は半径方向に着
磁されている。

【０２４４】図４の記号で、Ｌm を２ｍｍとし、磁石
極，磁石は電磁石極よりも１ｍｍ引っこめ、また、磁石
には表面磁束密度が約１ｋＧのフェライト磁石を用い
て、回転式減衰力可変型緩衝器３１としての性能を調べ
てみた。

【０２４５】この結果、図８と同様の性能を十分余裕を
もって達成することができた。

【０２４６】図８と同じ性能を得るために必要な電磁石
の電流値から評価した更なる省電力化の程度は、約３割
であった。

【０２４７】すなわち、磁性流体だまり２０２，２１２
に、永久磁石による磁場印加部を設けると、さらに約３
割の効率が上げられることになる。

【０２４８】また、図１０は他の永久磁石による磁場印
加部の構成例である。

【０２４９】この場合、１０９，１１９は、軸方向に着
磁された環状の永久磁石であり、１０８，１１８，１１
０，１２０は環状の磁石極である。

【０２５０】永久磁石１０９，１１９は、ｇｍ（図４参
照）を８ｍｍ，４ｍｍ（左右の磁石）とし、ｔｍを２ｍ
ｍとし、フェライト磁石で表面磁束密度が約１ｋＧのも
のを用いて、回転式減衰力可変型緩衝器３１としての性
能を調べてみた。

【０２５１】その際、環状の磁石極１０８，１１８，１
１０，１２０は、電磁石極より図示の如く１ｍｍ引っ込
めた。

【０２５２】この構成での性能も、図９の構成での性能
とほぼ同様であった。

【０２５３】さて、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
容易に達成できるため、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）。

【０２５４】また、図１４，図１５，図１６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。

【０２５５】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。

【０２５６】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。

【０２５７】さらに、上記した実施例では、図１９およ
び図２０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１７および図１８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。

【０２５８】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。

【０２５９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の請求
項１に係わる減衰力可変型緩衝器によれば、作動油とし
て磁性流体を用い、前記磁性流体の流路に、電磁石によ
って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前記電磁石の
コアの極部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
を印加する部位で電磁石のコアの極部に磁場を集中させ
る磁気回路が構成されているとともに、前記磁場を印加
する部位における流路の断面積を電磁石を跨ぐかたちで
電磁石の流路方向の長さの２倍程度以上の長さにわたっ
て一様とし、かつ、各電磁石部間の流路には磁性流体だ
まりを設ける構成としたことから、流動制御効果の効率
を高めることが可能となり、その結果、より少ない電力
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減衰力可変型緩衝器が得られると
いう著しく優れた効果がもたらされる。

【０２６０】本発明の請求項２に記載の構成とすれば、
請求項１に記載したと同様の効果を奏する伸縮式の減衰
力可変型緩衝器が得られるという効果がもたらされる。

【０２６１】本発明の請求項３に記載の構成とすれば、
請求項１に記載したと同様の効果を奏する回転式の減衰
力可変型緩衝器が得られるという効果がもたらされる。

【０２６２】本発明の請求項４に記載の構成とすれば、
さらに少ない電力で、比較的大きな所望の減衰力を発生
する減衰力可変型緩衝器が得られるという効果がもたら
される。

【０２６３】本発明の請求項５に記載の構成とすれば、
磁性流体として透磁率が１０程度以上、飽和磁化が３０
０Ｇ程度以上の磁性流体を用いることにより、所望の減
衰力の可変幅が容易に達成できる減衰力可変型緩衝器が
得られるという効果がもたらされる。

【０２６４】本発明の請求項６に記載の構成とすれば、
小型化することができ、実用性の高い減衰力可変型緩衝
器とすることができるという効果が得られる。

【０２６５】本発明の請求項７に記載の構成とすれば、
永久磁石による磁場印加部を設けると、磁性流体の物性
がより流動制御に適した状態に変わることにより、流動
制御効果をさらに高くすることが可能となり、さらに一
層少ない電力で、比較的大きな所望の減衰力を発生する
ことができる減衰力可変型緩衝器が得られ。

【０２６６】本発明の請求項８に係わる磁性流体流動制
御機構によれば、請求項１の減衰力可変型緩衝器と同様
な効果で流動制御効果の効率を向上することができる磁
性流体流動制御機構が得られるという効果もたらされ
る。

【０２６７】本発明の請求項９に記載の構成とすれば、
さらに一層流動制御効果の効率が向上した磁性流体流動
制御機構が得られるという効果がもたらされる。

【０２６８】本発明の請求項１０に記載の構成とすれ
ば、磁性流体として透磁率が１０程度以上、飽和磁化が
３００Ｇ程度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達成できる磁性流体流動制
御機構が得られるという効果がもたらされる。

【０２６９】本発明の請求項１１に記載の構成とすれ
ば、減衰力可変型緩衝器に用いることにより、より少な
い電力で、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
きく変えることができる減衰力可変型緩衝器が得られる
という効果がもたらされる。

【０２７０】本発明の請求項１２に記載の構成とすれ
ば、磁性流体の物性をより流動制御に適した状態に変え
ることができ、流動制御効果の効率がさらに高い磁性流
体流動制御機構が得られるという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おける磁性流体流動制御機
構の断面説明図である。

【図２】図１に示した磁性流体制御機構の磁場印加部の
拡大説明図である。

【図３】平成６年既出願乙における磁性流体流動制御機
構の断面説明図である。

【図４】図３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５】環状すき間の具体的構成を示す従来例（図５の
（ａ））並びに本発明例（図５の（ｂ）および図５の
（ｃ））の基本的説明図である。

【図６】図５において、圧力増加分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】環状すき間が一様流路断面のときおよび電磁石
の極のみが流路に突出しているときの圧力増加分を電流
に対してプロットした実験結果を示すグラフである（環
状すき間は同一）。

【図８】図１に示した磁性流体制御機構を図１９および
図２０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９】本発明の他の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１０】本発明のさらに他の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１１】平成６年既出願甲における磁性流体流動制御
機構の断面説明図である。

【図１２】図１１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１３】環状すき間の説明図である。

【図１４】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１５】図１４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１６】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１７】平成５年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１８】図１７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１９】平成５年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２０】図１９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２１】図１９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２２】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２３】図２２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）４４，５４スペーサ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４８ｃ，４８ｄ，５８ｃ，５８ｄ円筒部材の極部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１０８，１１８，１１０，１２０環状の磁石極１０９，１１９永久磁石１１１，１２１，１１２，１２２環状の磁石極１４４，１５４スペーサ１４６，１５６円筒部材２０１，２１１樹脂層２０２，２１２磁性流体だまり

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉山龍男神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【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、電磁石によって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
部位における前記電磁石のコアの極部が直接ないしはほ
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で電磁石のコ
アの極部に磁場を集中させる磁気回路が構成されている
とともに、前記磁場を印加する部位における流路の断面
積が電磁石を跨ぐかたちで電磁石の流路方向の長さの２
倍程度以上の長さにわたって一様であり、かつ、各電磁
石部間の流路には磁性流体だまりが設けてあることを特
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、電磁石によって前記磁性
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前記電磁石のコアの極部が直接
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で
電磁石のコアの極部に磁場を集中させる磁気回路が構成
されているとともに、前記磁場を印加する部位における
流路の断面積が電磁石を跨ぐかたちで電磁石の流路方向
の長さの２倍程度以上の長さにわたって一様であり、か
つ、各電磁石部間の流路には磁性流体だまりが設けてあ
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、電磁石によって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
る前記電磁石のコアの極部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で電磁石のコアの極部に
磁場を集中させる磁気回路が構成されているとともに、
前記磁場を印加する部位における流路の断面積が電磁石
を跨ぐかたちで電磁石の流路方向の長さの２倍程度以上
の長さにわたって一様であり、かつ、各電磁石部間の流
路には磁性流体だまりが設けてあ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程度
以上で且つ飽和磁化（飽和磁束密度）が３００Ｇ程度以
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】磁性流体だまりには、永久磁石による磁
場印加部が設けてあることを特徴とする請求項１ないし
６のいずれかに記載の減衰力可変型緩衝器。
【請求項８】作動油として磁性流体を用い、前記磁性
流体の流路に、電磁石によって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
部位における前記電磁石のコアの極部が直接ないしはほ
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
加する部位で電磁石のコアの極部に磁場を集中させる磁
気回路が構成されているとともに、前記磁場を印加する
部位における流路の断面積が電磁石を跨ぐかたちで電磁
石の流路方向の長さの２倍程度以上の長さにわたって一
様であり、かつ、各電磁石部間の流路には磁性流体だま
りが設けてあることを特徴とする磁性流体流動制御機
構。
【請求項９】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８に記載の磁性流体流動制御
機構。
【請求項１０】磁性流体として、比初透磁率が１０程
度以上で且つ飽和磁化（飽和磁束密度）が３００Ｇ程度
以上であるものを用いることを特徴とする請求項８また
は９に記載の磁性流体流動制御機構。
【請求項１１】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８ないし１０のいずれかに記載の磁性
流体流動制御機構。
【請求項１２】磁性流体だまりには、永久磁石による
磁場印加部が設けてあることを特徴とする請求項８ない
し１１のいずれかに記載の磁性流体流動制御機構。