KR101684817B1 - 자기 점성 유체 완충기 - Google Patents

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Abstract

자기 점성 유체 완충기의 피스톤은 피스톤 로드의 단부에 설치되어, 외주에 코일이 설치되는 피스톤 코어와, 상기 피스톤 코어의 외주를 둘러싸고, 상기 피스톤 코어와의 사이에 자기 점성 유체의 유로를 형성하는 링체와, 환상으로 형성되어 상기 피스톤 로드의 외주에 배치되어, 상기 링체의 일단부에 경납땜에 의한 금속층에 의해 접합되는 플레이트와, 상기 피스톤 코어와의 사이에 상기 플레이트를 끼움 지지하는 스토퍼를 구비한다.

Description

자기 점성 유체 완충기{MAGNETORHEOLOGICAL FLUID SHOCK ABSORBER}
본 발명은 자계의 작용에 의해 외관의 점성이 변화되는 자기 점성 유체를 이용한 자기 점성 유체 완충기에 관한 것이다.
자동차 등의 차량에 탑재되는 완충기로서, 자기 점성 유체가 통과하는 유로에 자계를 작용시켜, 자기 점성 유체의 외관의 점성을 변화시킴으로써, 감쇠력을 변화시키는 것이 있다. JP2008-175364A에는 외주에 코일이 권회된 피스톤 코어와 피스톤 코어의 외주에 배치된 피스톤 링을 구비하는 피스톤 어셈블리가 실린더 내를 미끄럼 이동할 때에, 피스톤 코어와 피스톤 링 사이에 형성된 유로를 자기 점성 유체가 통과하는 자기 점성 유체 완충기가 개시되어 있다.
그러나, JP2008-175364A의 자기 점성 유체 완충기에서는 피스톤 코어에 대해 피스톤 링을 소정 위치에 배치하기 위해, 피스톤 링을 축방향으로 끼움 지지하는 한 쌍의 플레이트가 설치되어, 각각의 플레이트를 너트의 체결에 의해 고정하고 있다. 이와 같이, 피스톤 링을 양단부로부터 플레이트와 너트로 끼워 넣어 고정하는 구성이므로, 피스톤 어셈블리의 전체 길이가 길어져, 피스톤 어셈블리의 스트로크 길이가 짧아질 우려가 있었다.
본 발명은 자기 점성 유체 완충기의 피스톤의 전체 길이를 짧게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 어느 형태에 따르면, 자기 점성 유체 완충기는 자계의 작용에 의해 점성이 변화되는 자기 점성 유체가 봉입되는 실린더와, 상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 배치되어, 상기 실린더 내에 한 쌍의 유체실을 구획 형성하는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되어 상기 실린더의 외부로 연장되는 피스톤 로드를 구비한다. 상기 피스톤은 상기 피스톤 로드의 단부에 설치되어, 외주에 코일이 설치되는 피스톤 코어와, 상기 피스톤 코어의 외주를 둘러싸고, 상기 피스톤 코어와의 사이에 자기 점성 유체의 유로를 형성하는 링체와, 환상으로 형성되어 상기 피스톤 로드의 외주에 배치되어, 상기 링체의 일단부에 경납땜에 의한 금속층에 의해 접합되는 플레이트와, 상기 피스톤 코어와의 사이에 상기 플레이트를 끼움 지지하는 스토퍼를 구비한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 자기 점성 유체 완충기의 정면의 단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 피스톤의 좌측면도이다.
도 3은 도 1에 있어서의 피스톤의 우측면도이다.
도 4는 도 1에 있어서의 플레이트와 링체의 접합부의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 변형예에 관한 자기 점성 유체 완충기의 정면의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
우선, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 자기 점성 유체 완충기(이하, 간단히 「완충기」라고 칭함)(100)의 전체 구성에 대해 설명한다.
완충기(100)는 자계의 작용에 의해 점성이 변화되는 자기 점성 유체를 사용함으로써 감쇠 계수가 변화 가능한 댐퍼이다. 완충기(100)는, 예를 들어 자동차 등의 차량에 있어서 차체와 차축 사이에 개재 장착된다. 완충기(100)는 신축 작동에 의해 차체의 진동을 억제하는 감쇠력을 발생한다.
완충기(100)는 내부에 자기 점성 유체가 봉입되는 실린더(10)와, 실린더(10) 내에 미끄럼 이동 가능하게 배치되는 피스톤(20)과, 피스톤(20)에 연결되어 실린더(10)의 외부로 연장되는 피스톤 로드(21)를 구비한다.
실린더(10)는 바닥이 있는 원통 형상으로 형성된다. 실린더(10) 내에 봉입되는 자기 점성 유체는 자계의 작용에 의해 외관의 점성이 변화되는 것이고, 오일 등의 액체 중에 강자성을 갖는 미립자를 분산시킨 액체이다. 자기 점성 유체의 점성은 작용하는 자계의 강도에 따라서 변화되어, 자계의 영향이 없어지면 원래의 상태로 복귀된다.
실린더(10) 내에는 가스가 봉입되는 가스실(도시 생략)이, 프리 피스톤(도시 생략)을 통해 구획 형성된다. 피스톤 로드(21)의 진퇴에 의한 실린더(10) 내의 용적 변화는 가스실이 설치됨으로써 보상된다.
피스톤(20)은 실린더(10) 내에 유체실(11)과 유체실(12)을 구획 형성한다. 피스톤(20)은 유체실(11)과 유체실(12) 사이에서 자기 점성 유체를 이동 가능하게 하는 환상의 유로(22)와, 관통 구멍인 바이패스 유로(23)를 갖는다. 피스톤(20)은 유로(22)와 바이패스 유로(23)를 자기 점성 유체가 통과함으로써, 실린더(10) 내를 미끄럼 이동하는 것이 가능하다. 피스톤(20)의 구성에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다.
피스톤 로드(21)는 피스톤(20)과 동축에 형성된다. 피스톤 로드(21)는 일단부(21a)가 피스톤(20)에 고정되고, 타단부(21b)가 실린더(10)의 외부로 연장된다. 피스톤 로드(21)는 일단부(21a)와 타단부(21b)가 개방되는 원통 형상으로 형성된다. 피스톤 로드(21)의 내주(21c)에는 후술하는 피스톤(20)의 코일(33a)에 전류를 공급하는 한 쌍의 배선(도시 생략)이 통과된다. 피스톤 로드(21)의 일단부(21a) 근방의 외주에는 피스톤(20)과 나사 결합하는 수나사(21d)가 형성된다.
다음에, 도 1로부터 도 3을 참조하여, 피스톤(20)의 구성에 대해 설명한다.
피스톤(20)은 피스톤 로드(21)의 단부에 설치되는 소경부(30a)와, 소경부(30a)와 비교하여 대경으로 축방향으로 연속해서 형성되어 소경부(30a)와의 사이에 단차부(30d)를 형성하는 직경 확장부(30b)와, 직경 확장부(30b)와 비교하여 대경으로 축방향으로 연속해서 형성되어 외주에 코일(33a)이 설치되는 대경부(30c)를 갖는 피스톤 코어(30)를 구비한다.
또한, 피스톤(20)은 피스톤 코어(30)의 외주를 둘러싸서 피스톤 코어(30)와의 사이에 자기 점성 유체의 유로(22)를 형성하는 링체로서의 플럭스 링(35)과, 환상으로 형성되어 소경부(30a)의 외주에 배치되어 플럭스 링(35)의 일단부(35a)에 설치되는 플레이트(40)와, 소경부(30a)에 설치되어 단차부(30d)와의 사이에 플레이트(40)를 끼움 지지하는 스토퍼로서의 고정 너트(50)를 구비한다.
피스톤 코어(30)는 피스톤 로드(21)의 단부에 설치되는 제1 코어(31)와, 코일(33a)이 외주에 설치되는 코일 어셈블리(33)와, 제1 코어(31)와의 사이에 코일 어셈블리(33)를 끼움 지지하는 제2 코어(32)와, 제2 코어(32)와 코일 어셈블리(33)를 제1 코어(31)에 체결하는 체결 부재로서의 한 쌍의 볼트(36)를 구비한다.
또한, 피스톤 코어(30)는 코일(33a)이 발생하는 자장의 영향이 유로(22)와 비교하여 작은 위치에 축방향으로 관통하여 형성되는 바이패스 유로(23)를 구비한다. 바이패스 유로(23)는 제1 코어(31)를 관통하여 형성되는 제1 관통 구멍(23a)과, 제2 코어(32)와 코일 어셈블리(33)를 관통하여 형성되는 제2 관통 구멍(23b)을 갖는다. 바이패스 유로(23)는, 도 3에 도시한 바와 같이 180° 간격으로 2개소에 형성된다. 이에 한정되지 않고, 바이패스 유로(23)의 수는 임의이고, 또한 바이패스 유로(23)를 설치하지 않아도 된다.
제1 코어(31)는 소경부(30a)와, 직경 확장부(30b)와, 피스톤 코어(30)의 대경부(30c)의 일부를 형성하는 대경부(31a)와, 중심을 축방향으로 관통하는 관통 구멍(31b)과, 바이패스 유로(23)의 일부를 형성하는 제1 관통 구멍(23a)을 갖는다.
소경부(30a)는 플럭스 링(35)으로부터 축방향으로 돌출되는 원통 형상으로 형성된다. 소경부(30a)의 내주에는 피스톤 로드(21)의 수나사(21d)와 나사 결합하는 암나사(31c)가 형성된다. 피스톤 코어(30)는 수나사(21d)와 암나사(31c)의 나사 결합에 의해 피스톤 로드(21)에 체결된다.
직경 확장부(30b)는 원통 형상으로 형성된다. 직경 확장부(30b)는 소경부(30a)에 연속해서 동축에 형성된다. 소경부(30a)와 직경 확장부(30b) 사이에는 환상의 단차부(30d)가 형성된다. 단차부(30d)는 플레이트(40)가 접촉하여, 고정 너트(50)와의 사이에 플레이트(40)를 끼움 지지하는 것이다. 또한, 소경부(30a)의 선단의 외주에는 플레이트(40)를 끼움 지지한 상태에서 고정 너트(50)의 암나사(50c)가 나사 결합하는 수나사(31e)가 형성된다.
대경부(31a)는 원통 형상으로 형성된다. 대경부(31a)는 직경 확장부(30b)에 연속해서 동축에 형성된다. 대경부(31a)의 외주는 자기 점성 유체가 통과하는 유로(22)에 면한다. 대경부(31a)는 코일 어셈블리(33)와 접촉한다. 대경부(31a)의 관통 구멍(31b)에는 후술하는 코일 어셈블리(33)의 원통부(33b)가 삽입되어 끼워 맞추어진다. 대경부(31a)에는 볼트(36)가 나사 결합하는 한 쌍의 암나사(31d)가 형성된다.
제1 관통 구멍(23a)은 제1 코어(31)의 대경부(31a)를 축방향으로 관통한다. 제1 관통 구멍(23a)은, 도 3에 도시한 바와 같이 180° 간격으로 2개소에 형성된다. 제1 관통 구멍(23a)은 그 구멍 직경에 의해 피스톤(20)의 미끄럼 이동시의 감쇠 특성이 설정된다.
제2 코어(32)는 피스톤 코어(30)의 대경부(30c)의 일부를 형성하는 대경부(32a)와, 대경부(32a)의 일단부에 대경부(32a)와 비교하여 소경으로 형성되는 소경부(32b)와, 볼트(36)가 관통하는 관통 구멍(32c)과, 볼트(36)의 헤드부가 걸림 결합하는 카운터 보링부(32d)와, 바이패스 유로(23)의 일부를 형성하는 제2 관통 구멍(23b)과, 피스톤(20)을 회전시키기 위한 공구(도시 생략)가 걸림 결합하는 복수의 공구 구멍(32f)을 갖는다.
대경부(32a)는 원기둥 형상으로 형성된다. 대경부(32a)는 제1 코어(31)의 대경부(31a)와 동일한 직경으로 형성된다. 대경부(32a)의 외주는 자기 점성 유체가 통과하는 유로(22)에 면한다. 대경부(32a)는 유체실(12)에 면하는 단부면(32e)이 플럭스 링(35)의 타단부(35b)와 동일 평면이 되도록 형성된다.
소경부(32b)는 대경부(32a)와 동축의 원기둥 형상으로 형성된다. 소경부(32b)는 후술하는 코일 어셈블리(33)의 코일 몰드부(33d)의 내주와 동일한 직경으로 형성되어, 코일 몰드부(33d)의 내주에 끼워진다.
관통 구멍(32c)은 제2 코어(32)를 축방향으로 관통하여 한 쌍 형성된다. 관통 구멍(32c)은 볼트(36)의 나사 결합부의 직경과 비교하여 대경으로 형성된다. 관통 구멍(32c)은 피스톤 코어(30)가 조립된 상태에서, 제1 코어(31)의 암나사(31d)와 동축이 되도록 형성된다.
카운터 보링부(32d)는 관통 구멍(32c)의 단부에 형성된다. 카운터 보링부(32d)는 관통 구멍(32c)과 비교하여 대경으로, 또한 볼트(36)의 헤드부와 비교하여 대경으로 형성된다. 카운터 보링부(32d)는 볼트(36)의 헤드부를 완전히 수용 가능한 깊이로 형성된다. 관통 구멍(32c)을 삽입 관통하는 볼트(36)가 제1 코어(31)의 암나사(31d)에 나사 결합하면, 카운터 보링부(32d)의 저면이 제1 코어(31)에 가압되고, 제2 코어(32)는 제1 코어(31)에 가압된다.
제2 관통 구멍(23b)은 제1 관통 구멍(23a)과 비교하여 대경으로 형성된다. 제2 관통 구멍(23b)은, 도 3에 도시한 바와 같이 180° 간격으로 2개소에 형성된다. 제2 관통 구멍(23b)은 피스톤 코어(30)가 조립된 상태에서, 제1 관통 구멍(23a)과 동축이 되도록 형성된다. 피스톤(20)의 미끄럼 이동 시의 감쇠 특성은 제1 관통 구멍(23a)의 구멍 직경에 의해 결정된다. 제2 관통 구멍(23b)의 구멍 직경은 피스톤(20)의 미끄럼 이동 시의 감쇠 특성에 영향을 미치지 않는다.
공구 구멍(32f)은 피스톤(20)을 피스톤 로드(21)에 나사 장착할 때에 공구가 끼워지는 구멍이다. 공구 구멍(32f)은, 도 3에 도시한 바와 같이 90° 간격으로 4개소에 형성된다. 본 실시 형태에서는, 4개의 공구 구멍(32f) 중 2개는 제2 관통 구멍(23b)의 단부에 형성된다. 이와 같이, 공구 구멍(32f)은 제2 관통 구멍(23b)과 공용된다.
코일 어셈블리(33)는 코일(33a)이 삽입된 상태에서 수지를 몰드함으로써 형성된다. 코일 어셈블리(33)는 제1 코어(31)의 관통 구멍(31b)에 끼워 맞추어지는 원통부(33b)와, 제1 코어(31)와 제2 코어(32) 사이에 끼움 지지되는 연결부(33c)와, 내부에 코일(33a)이 설치되는 코일 몰드부(33d)를 갖는다.
코일(33a)은 외부로부터 공급되는 전류에 의해 자계를 형성한다. 이 자계의 강도는 코일(33a)이 공급되는 전류가 커질수록 강해진다. 코일(33a)에 전류가 공급되어 자계가 형성되면, 유로(22)를 흐르는 자기 점성 유체의 외관의 점성이 변화된다. 자기 점성 유체의 점성은 코일(33a)에 의한 자계가 강해질수록 높아진다.
원통부(33b)는 선단부(33e)가 피스톤 로드(21)의 내주에 끼워 맞추어진다. 원통부(33b)의 선단으로부터는, 코일(33a)에 전류를 공급하기 위한 한 쌍의 배선이 인출된다. 원통부(33b)의 선단부(33e)와 피스톤 로드(21)의 일단부(21a) 사이에는 밀봉 부재로서의 O링(34)이 설치된다.
O링(34)은 제1 코어(31)의 대경부(31a)와 피스톤 로드(21)에 의해 축 방향으로 압축되어, 코일 어셈블리(33)의 선단부(33e)와 피스톤 로드(21)에 의해 직경 방향으로 압축된다. 이에 의해, 피스톤 로드(21)의 외주와 제1 코어(31) 사이나, 제1 코어(31)와 코일 어셈블리(33) 사이에 침입해 온 자기 점성 유체가 피스톤 로드(21)의 내주로 유출되어 누출되는 것이 방지된다.
연결부(33c)는 원통부(33b)의 기단부로부터 연속해서 직경 방향으로 형성된다. 연결부(33c)는 원통부(33b)와 코일 몰드부(33d)를 연결한다. 연결부(33c)와 원통부(33b)의 내부에는 코일(33a)로 전류를 공급하는 한 쌍의 배선이 통과한다. 연결부(33c)는 볼트(36)가 관통하는 관통 구멍(33f)을 갖는다.
관통 구멍(33f)은 제2 코어(32)의 관통 구멍(32c)과 동일한 직경으로 형성된다. 관통 구멍(33f)은 피스톤 코어(30)가 조립된 상태에서, 제1 코어(31)의 암나사(31d)와 동축이 되도록, 또한 관통 구멍(32c)과 연속하도록 형성된다.
코일 몰드부(33d)는 연결부(33c)의 외측 테두리부로부터 환상으로 세워 설치된다. 코일 몰드부(33d)는 코일 어셈블리(33)에 있어서의 원통부(33b)와 반대측의 단부에 돌기되어 형성된다. 코일 몰드부(33d)는 제1 코어(31)의 대경부(31a)와 동일한 직경으로 형성된다. 코일 몰드부(33d)의 외주는 피스톤 코어(30)의 대경부(30c)의 일부를 형성한다. 코일 몰드부(33d)의 내부에는 코일(33a)이 설치된다.
이와 같이, 피스톤 코어(30)는 제1 코어(31)와 제2 코어(32)와 코일 어셈블리(33)의 3부재로 분할하여 형성된다. 따라서, 코일(33a)이 설치되는 코일 어셈블리(33)만을 몰드하여 형성하고, 제1 코어(31)와 제2 코어(32) 사이에 끼움 지지하면 된다. 따라서, 피스톤 코어(30)를 단체로 형성하여 몰드 작업을 행하는 경우와 비교하여, 피스톤 코어(30)의 형성이 용이하다.
피스톤 코어(30)에 있어서, 제1 코어(31)는 피스톤 로드(21)에 고정되지만, 코일 어셈블리(33)와 제2 코어(32)는 축방향으로 끼워져 있을 뿐이다. 따라서, 피스톤(20)에서는 한 쌍의 볼트(36)를 체결함으로써, 제2 코어(32)와 코일 어셈블리(33)를 제1 코어(31)에 가압하도록 하여 고정하고 있다.
볼트(36)는 제2 코어(32)의 관통 구멍(32c)과 코일 어셈블리(33)의 관통 구멍(33f)을 삽입 관통하여 제1 코어(31)의 암나사(31d)에 나사 결합한다. 볼트(36)는 그 체결력에 의해, 카운터 보링부(32d)의 저면을 제1 코어(31)를 향해 가압한다. 이에 의해, 제2 코어(32)와 제1 코어(31) 사이에 코일 어셈블리(33)가 끼움 지지되고, 피스톤 코어(30)는 일체로 된다.
이와 같이, 볼트(36)를 체결하는 것만으로, 제2 코어(32)와 코일 어셈블리(33)가, 제1 코어(31)에 가압되어 고정된다. 따라서, 피스톤 코어(30)를 용이하게 조립할 수 있다.
플럭스 링(35)은 대략 원통 형상으로 형성된다. 플럭스 링(35)의 외주는 실린더(10)의 내주와 대략 동일한 직경으로 형성된다. 플럭스 링(35)의 내주는 피스톤 코어(30)의 외주에 면한다. 플럭스 링(35)의 내주는 피스톤 코어(30)의 외주와 비교하여 대경으로 형성되어, 피스톤 코어(30)와의 사이에 유로(22)를 형성한다. 플럭스 링(35)은 피스톤 코어(30)와 동축이 되도록, 플레이트(40)를 통해 피스톤 코어(30)에 고정된다.
플럭스 링(35)은 일단부(35a)에 형성되어 플레이트(40)가 끼워지는 소경부(35c)를 갖는다. 소경부(35c)는 외주에 플레이트(40)가 끼워지도록, 플럭스 링(35)의 다른 부분과 비교하여 소경으로 형성된다.
플레이트(40)는 피스톤 코어(30)에 대해 플럭스 링(35)의 일단부(35a)를 지지하여 축방향의 위치를 규정하는 것이다. 플레이트(40)의 외주는 플럭스 링(35)의 외주와 동일한 직경 또는 그 이하의 직경으로 형성된다.
플레이트(40)는, 도 2에 도시한 바와 같이 유로(22)에 연통하는 관통 구멍인 복수의 유로(22a)를 갖는다. 유로(22a)는 원호 형상으로 형성되어 등각도 간격으로 배치된다. 본 실시 형태에서는, 유로(22a)는 90° 간격으로 4개소에 형성된다. 유로(22a)는 원호 형상으로 한정되지 않고, 예를 들어 복수의 원형의 관통 구멍이어도 된다.
플레이트(40)와 피스톤 코어(30)의 대경부(30c) 사이에는, 유로(22a)로부터 유입된 자기 점성 유체를 바이패스 유로(23)로 유도하는 바이패스 분기로(25)가 형성된다. 바이패스 분기로(25)는 직경 확장부(30b)의 외주에 형성되는 환상의 공극이다.
유로(22a)로부터 피스톤 코어(30) 내로 유입된 자기 점성 유체는 바이패스 분기로(25)를 통해 유로(22)와 바이패스 유로(23)에 흐른다. 따라서, 유로(22a)와 바이패스 유로(23)의 주위 방향의 상대 위치를 맞출 필요가 없으므로, 피스톤(20)의 조립이 용이하다.
플레이트(40)의 내주에는 제1 코어(31)의 소경부(30a)가 끼워 맞추어지는 관통 구멍(40a)이 형성된다. 플레이트(40)는 관통 구멍(40a)에 소경부(30a)가 끼워 맞추어짐으로써, 제1 코어(31)와의 동축도가 확보된다.
플레이트(40)의 외주에는 플럭스 링(35)의 일단부(35a)의 소경부(35c)에 끼워 맞추어지는 환상의 플랜지부(40b)가 형성된다. 플랜지부(40b)는 플럭스 링(35)을 향해 축방향으로 돌기되어 형성된다. 플랜지부(40b)는 소경부(35c)에 경납땜됨으로써 고정된다. 플레이트(40)와 플럭스 링(35)의 접합부의 구조에 대해서는, 도 4를 참조하면서, 이후에 상세하게 설명한다.
플레이트(40)는 피스톤 코어(30)의 소경부(30a)에 대한 고정 너트(50)의 체결력에 의해 단차부(30d)에 가압되어 끼움 지지된다. 이에 의해, 플레이트(40)에 고정되는 플럭스 링(35)의 피스톤 코어(30)에 대한 축방향의 위치가 규정되게 된다.
고정 너트(50)는 대략 원통 형상으로 형성되어, 피스톤 코어(30)의 소경부(30a)의 외주에 설치된다. 고정 너트(50)는 선단부(50a)가 플레이트(40)와 접촉한다. 고정 너트(50)는 기단부(50b)의 내주에, 제1 코어(31)의 수나사(31e)에 나사 결합하는 암나사(50c)가 형성된다. 이에 의해, 고정 너트(50)는 소경부(30a)에 나사 장착된다.
이상과 같이, 플럭스 링(35)의 일단부(35a)에 설치되는 플레이트(40)가, 피스톤 로드(21)의 단부에 설치되는 피스톤 코어(30)의 단차부(30d)와, 소경부(30a)에 나사 결합하는 고정 너트(50)에 의해 끼움 지지된다. 이에 의해, 피스톤 코어(30)에 대해 플럭스 링(35)이 축방향으로 고정된다. 따라서, 플럭스 링(35)의 축방향 위치를 규정하기 위해, 플럭스 링(35)의 타단부(35b)로부터 축방향으로 돌출되는 다른 부재를 설치할 필요는 없다. 따라서, 완충기(100)의 피스톤(20)의 전체 길이를 짧게 할 수 있다.
다음에, 도 4를 참조하여, 플레이트(40)와 플럭스 링(35)의 접합부에 대해 상세하게 설명한다.
플럭스 링(35)은 일단부(35a)에 플럭스 링(35)의 다른 부분과 비교하여 소경으로 형성되는 소경부(35c)를 갖는다. 한편, 플레이트(40)는 축방향으로 돌기되어 환상으로 형성되어 소경부(35c)에 끼워 맞추어 접합되는 플랜지부(40b)를 갖는다. 또한, 도 4에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 플럭스 링(35)의 소경부(35c)와 플레이트(40)의 플랜지부(40b) 사이를 크게 도시하고 있다.
플랜지부(40b)의 선단부(40c)와 소경부(35c)의 기단부(35f) 사이에는 간극(61)이 형성된다. 플럭스 링(35)은 소경부(35c)의 선단부(35d)가 플레이트(40)의 내면(40d)과 접촉함으로써 축방향의 위치가 규정된다.
도 4에 도시하는 상태에서, 플레이트(40)와 플럭스 링(35)의 외주로부터, 경납땜에 사용하는 금속을 용융한 상태로 소경부(35c)와 플랜지부(40b) 사이로 유입된다. 유입된 금속은 모세관 현상에 의해 소경부(35c)와 플랜지부(40b) 사이에 유입되어, 냉각되면 응고된다. 이에 의해, 소경부(35c)와 플랜지부(40b) 사이에는 금속층(60)이 형성된다. 이 금속층(60)에 의해, 소경부(35c)와 플랜지부(40b)가 면 접합되므로, 플럭스 링(35)의 일단부에 플레이트(40)가 견고하게 접합된다.
플럭스 링(35)은 소경부(35c)의 외주면(35e)과 플랜지부(40b)의 내주면(40e) 사이와, 소경부(35c)의 선단부(35d)와 플레이트(40)의 내면(40d) 사이 중 적어도 어느 한쪽에 형성되는 금속층(60)에 의해 플레이트(40)에 접합된다. 또한, 경납땜은 소경부(35c)와 플랜지부(40b)가 면끼리 접촉하는 영역으로부터 금속이 누출되지 않도록 행해진다.
금속층(60)은 구리계 금속에 의해 형성된다. 이에 한정되지 않고, 플럭스 링(35)과 플레이트(40)의 재질에 따라서는, 니켈이나 은 등의 다른 금속을 사용해도 된다.
이상과 같이, 플럭스 링(35)과 플레이트(40)는 경납땜에 의한 금속층(60)에 의해 접합된다. 따라서, 코킹이나 체결 등에 의해 접합되는 경우와 비교하여, 플럭스 링(35)과 플레이트(40)를 용이하게 접합할 수 있다. 또한, 플럭스 링(35)의 소경부(35c)와 플레이트(40)의 플랜지부(40b)는 금속층(60)에 의해 면 접합된다. 따라서, 플레이트(40)에 대한 플럭스 링(35)의 충분한 인발 강도를 얻을 수 있다.
이하에서는, 피스톤(20)의 조립 수순에 대해 설명한다.
처음에, 피스톤 코어(30)를 조립한다. 우선, 코일 어셈블리(33)에 제2 코어(32)를 설치한다. 코일 어셈블리(33)의 코일 몰드부(33d)의 내주에 제2 코어(32)의 소경부(32b)가 끼워 맞추어지도록 설치한다.
다음에, 코일 어셈블리(33)와 제2 코어(32)의 조립체에, 제1 코어(31)를 설치한다. 제1 코어(31)의 관통 구멍(31b)에 대경부(31a)측으로부터 코일 어셈블리(33)의 원통부(33b)를 삽입하고, 코일(33a)에 전류를 공급하는 한 쌍의 배선을 제1 코어(31)의 관통 구멍(31b)의 소경부(30a)측으로부터 인출한다. 그리고, 한 쌍의 볼트(36)를, 제2 코어(32)의 관통 구멍(32c)과 코일 어셈블리(33)의 관통 구멍(33f)에 삽입 관통한 후, 제1 코어(31)의 암나사(31c)에 나사 결합한다. 이 볼트(36)의 체결에 의해, 피스톤 코어(30)의 조립이 완료된다.
피스톤 코어(30)의 조립과 병행하여, 플럭스 링(35)과 플레이트(40)를 일체로 조립한다. 구체적으로는, 플레이트(40)의 플랜지부(40b)를, 플럭스 링(35)의 소경부(35c)에 끼워 맞추어, 경납땜을 행한다.
다음에, 플럭스 링(35)과 일체로 조립된 플레이트(40)를, 피스톤 코어(30)에 조립한다. 구체적으로는, 플레이트(40)를 피스톤 코어(30)의 제1 코어(31)의 소경부(30a)의 외주에 끼워 넣어, 제1 코어(31)의 단차부(30d)에 접촉시킨다. 그리고, 고정 너트(50)를 소경부(30a)에 나사 장착한다. 이에 의해, 플레이트(40)는 고정 너트(50)와 단차부(30d) 사이에 끼움 지지된다. 이상의 수순에 의해, 피스톤(20)이 조립된다.
피스톤(20)이 조립되면, 피스톤(20)을 피스톤 로드(21)에 설치한다. 구체적으로는, 공구 구멍(32f)에 공구를 끼워 피스톤(20)을 중심축 주위로 회전시킨다. 이때, 코일(33a)에 전류를 공급하는 한 쌍의 배선을, 피스톤 로드(21)의 내주(21c)에 삽입 관통시킨다. 이에 의해, 피스톤 코어(30)의 제1 코어(31)의 암나사(31c)와 피스톤 로드(21)의 수나사(21d)가 나사 결합한다. 이때, 피스톤 로드(21)의 선단부(33e)와 피스톤 로드(21)의 일단부(21a) 사이에, 미리 O링(34)을 삽입해 둔다.
이와 같이, 미리 조립해 둔 피스톤(20)을 피스톤 로드(21)에 조립 부착함으로써, 피스톤(20)과 피스톤 로드(21)의 조립을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 피스톤(20)은 제1 코어(31)와 제2 코어(32)와 코일 어셈블리(33)의 3부재로 분할되어 있다. 그러나, 이 구성 대신에, 제1 코어(31)와 코일 어셈블리(33)를 일체로 형성하여 2부재로 해도 되고, 또한 제2 코어(32)와 코일 어셈블리(33)를 일체로 형성하여 2부재로 해도 된다.
다음에, 완충기(100)의 작용에 대해 설명한다.
완충기(100)가 신축 작동하여, 피스톤 로드(21)가 실린더(10)에 대해 진퇴하면, 자기 점성 유체는 플레이트(40)에 형성된 유로(22a)와 바이패스 분기로(25)를 통해 유로(22)와 바이패스 유로(23)를 흐른다. 이에 의해, 자기 점성 유체가 유체실(11)과 유체실(12) 사이를 이동함으로써, 피스톤(20)은 실린더(10) 내를 미끄럼 이동한다.
이때, 피스톤 코어(30)의 제1 코어(31)와 제2 코어(32)와 플럭스 링(35)은 자성재에 의해 형성되어, 코일(33a)의 둘레에 발생하는 자속을 유도하는 자로를 구성한다. 또한, 플레이트(40)는 비자성재에 의해 형성된다. 그로 인해, 피스톤 코어(30)와 플럭스 링(35) 사이의 유로(22)는 코일(33a)의 둘레에 발생하는 자속이 통과하는 자기 갭으로 된다. 이에 의해, 완충기(100)의 신축 작동 시에, 유로(22)를 흐르는 자기 점성 유체에는 코일(33a)의 자장이 작용한다.
완충기(100)가 발생하는 감쇠력의 조절은 코일(33a)로의 통전량을 변화시키고, 유로(22)를 흐르는 자기 점성 유체에 작용하는 자장의 강도를 변화시킴으로써 행해진다. 구체적으로는, 코일(33a)에 공급되는 전류가 커질수록, 코일(33a)의 둘레에 발생하는 자장의 강도가 커진다. 따라서, 유로(22)를 흐르는 자기 점성 유체의 점성이 높아지고, 완충기(100)가 발생하는 감쇠력이 커진다.
한편, 바이패스 유로(23)는 피스톤 코어(30)의 제1 코어(31)에 형성되는 제1 관통 구멍(23a)과, 제2 코어(32) 및 코일 어셈블리(33)에 형성되는 제2 관통 구멍(23b)에 의해 형성된다. 피스톤 코어(30)와 플레이트(40) 사이에는 환상의 바이패스 분기로(25)가 구획 형성된다. 바이패스 유로(23)는 일단부가 바이패스 분기로(25)를 통해 유로(22a)에 연통하고, 타단부가 피스톤(20)의 단부면(32e)에 개방된다.
바이패스 유로(23)는 자성재를 포함하는 피스톤 코어(30)를 축방향으로 관통하는 제1 관통 구멍(23a) 및 제2 관통 구멍(23b)에 의해 구획 형성된다. 코일(33a)은 피스톤 코어(30)의 외주부에 내장된다. 그로 인해, 바이패스 유로(23)를 흐르는 자기 점성 유체는 코일(33a)의 자장의 영향을 받기 어렵다.
바이패스 유로(23)가 설치됨으로써, 완충기(100)의 신축 작동 시에는, 유로 저항에 의해 코일(33a)의 전류값이 조정될 때에 발생하는 압력 변동이 완화된다. 따라서, 급격한 압력 변동에 의한 충격이나 소음 등의 발생이 방지된다. 완충기(100)에서는 요구되는 감쇠 특성에 따라서 바이패스 유로(23)의 제1 관통 구멍(23a)의 내경이나 길이가 설정된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
완충기(100)에서는 플럭스 링(35)의 일단부(35a)에 설치되는 플레이트(40)가, 피스톤 로드(21)의 단부에 설치되는 피스톤 코어(30)의 단차부(30d)와, 소경부(30a)에 나사 결합하는 고정 너트(50)에 의해 끼움 지지된다. 이에 의해, 피스톤 코어(30)에 대해 플럭스 링(35)이 축방향으로 고정된다. 따라서, 플럭스 링(35)의 축방향 위치를 규정하기 위해, 플럭스 링(35)의 타단부(35b)로부터 축방향으로 돌출되는 다른 부재를 설치할 필요는 없다. 따라서, 완충기(100)의 피스톤(20)의 전체 길이를 짧게 할 수 있다.
또한, 플럭스 링(35)과 플레이트(40)는 경납땜에 의한 금속층(60)에 의해 접합된다. 따라서, 코킹이나 체결 등에 의해 접합되는 경우와 비교하여, 플럭스 링(35)과 플레이트(40)를 용이하게 접합할 수 있다. 또한, 플럭스 링(35)의 소경부(35c)와 플레이트(40)의 플랜지부(40b)는 금속층(60)에 의해 면 접합된다. 따라서, 플레이트(40)에 대한 플럭스 링(35)의 충분한 인발 강도를 얻을 수 있다.
다음에, 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 형태의 변형예에 관한 자기 점성 유체 완충기(이하, 간단히 「완충기」라고 칭함)(200)에 대해 설명한다. 또한, 변형예에서는, 전술한 실시 형태와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명은 적절히 생략한다.
완충기(200)는 플레이트(40)를 고정 너트(50)가 아니라 리테이닝 링으로서의 C링(270)을 사용하여 고정하는 점에서, 상기의 실시 형태에 관한 완충기(100)와는 상이하다.
피스톤 로드(21)의 일단부(21a) 근방의 외주에는 C링(270)이 설치되는 위치에 대응하고, C링(270)의 외형에 대응한 형상으로 형성되는 환상 홈(21e)이 형성된다.
스토퍼(250)는 대략 원통 형상으로 형성되어, 제1 코어(31)의 소경부(30a)의 외주에 끼워 맞추어진다. 스토퍼(250)는 선단부(250a)가 플레이트(40)와 접촉한다. 스토퍼(250)는 기단부(250b)의 내주면에, 단부면을 향해 직경 확장되는 테이퍼 형상으로 형성되는 테이퍼부(250c)를 갖는다.
테이퍼부(250c)는 C링(270)과 접촉한다. 테이퍼부(250c)가 C링(270)과 접촉한 상태에서는, 스토퍼(250)가 그 이상 피스톤 로드(21)의 타단부(21b)를 향해 축방향으로 이동할 수 없다.
C링(270)은 원형 단면으로 형성되는 링이다. C링(270)은 둘레의 일부가 개방되는 C형의 링 형상으로 형성된다. C링(270)은 내주에 수축하고자 하는 힘에 의해 환상 홈(21e)에 끼워 맞추어진다. C링(270)은 스토퍼(250)의 테이퍼부(250c)와 접촉하여, 스토퍼(250)의 기단부(250b)의 축방향의 위치를 규정한다.
이하에서는, 피스톤(20)의 조립 수순에 대해 설명한다.
우선, 미리 플럭스 링(35)과 플레이트(40)를 경납땜해 두고, 일체로 조립해 둔 피스톤 코어(30)에 조립 부착해 둔다. 구체적으로는, 플레이트(40)를 피스톤 코어(30)의 제1 코어(31)의 소경부(30a)의 외주에 끼워 넣어, 제1 코어(31)의 단차부(30d)에 접촉시킨다. 이 상태에서는, 플레이트(40)는 단차부(30d)에 접촉하고 있을 뿐이고, 축방향으로 고정되어 있지 않다.
다음에, 피스톤 로드(21)와 스토퍼(250)를 조립한다. 우선, 피스톤 로드(21)의 환상 홈(21e)에 C링(270)을 끼워 맞춘다. 그리고, 피스톤 로드(21)의 일단부(21a)로부터 스토퍼(250)를 끼워 넣는다. 스토퍼(250)는 기단부(250b)의 내주면의 테이퍼부(250c)에 C링(270)이 접촉하여, 축방향의 위치가 규정된다.
마지막으로, 피스톤 로드(21)와 피스톤 코어(30)를 조립한다. 구체적으로는, 피스톤 코어(30)의 제1 코어(31)의 암나사(31c)와 피스톤 로드(21)의 수나사(21d)를 나사 결합한다. 이때, 피스톤 코어(30)의 선단부(33e)와 피스톤 로드(21)의 일단부(21a) 사이에, 미리 O링(34)을 삽입해 둔다.
그리고, 피스톤 코어(30)를 피스톤 로드(21)에 대해 회전시켜 가면, 피스톤 코어(30)의 제1 코어(31)의 단차부(30d)와 스토퍼(250)의 선단부(250a) 사이에, 피스톤 코어(30)에 미리 조립 부착해 둔 플레이트(40)가 끼움 지지된다. 이에 의해, 피스톤(20)의 조립이 완료된다.
이와 같이, 피스톤 코어(30)의 제1 코어(31)의 피스톤 로드(21)에 대한 체결력에 의해, 플레이트(40)는 스토퍼(250)에 가압되어 고정된다. 따라서, 피스톤 로드(21)에 피스톤 코어(30)를 체결하는 것만으로 피스톤(20)을 용이하게 조립할 수 있다. 또한, 피스톤 코어(30)의 체결력에 의해 피스톤(20)의 각 부재를 견고하게 고정할 수 있으므로, 각 부재의 회전이 방지됨과 함께, 진동이 억제된다.
이상의 변형예에 의해서도 마찬가지로, 플럭스 링(35)의 일단부(35a)에 설치되는 플레이트(40)가, 피스톤 로드(21)의 단부에 설치되는 피스톤 코어(30)와, 피스톤 로드(21)에 대해 축방향의 위치가 규정되는 스토퍼(250)에 의해 끼움 지지된다. 이에 의해, 피스톤 코어(30)에 대해 플럭스 링(35)이 축방향으로 고정된다. 따라서, 플럭스 링(35)의 축방향 위치를 규정하기 위해, 플럭스 링(35)의 타단부(35b)로부터 축방향으로 돌출되는 다른 부재를 설치할 필요는 없다. 따라서, 완충기(200)의 피스톤(20)의 전체 길이를 짧게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성으로 한정하는 취지는 아니다.
예를 들어, 완충기(100, 200)는 코일(33a)에 전류를 공급하는 한 쌍의 배선이 피스톤 로드(21)의 내주를 통과하는 것이다. 따라서, 코일(33a)에 인가된 전류를 외부로 릴리프하는 접지를 폐지할 수 있다. 그러나, 이 구성 대신에, 코일(33a)에 전류를 인가하는 1개의 배선만이 피스톤 로드(21)의 내부를 통과하도록 하여, 피스톤 로드(21) 자체를 통해 외부에 접지되는 구성으로 해도 된다.
본원은 2013년 3월 21일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2013-058518에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (5)

  1. 자계의 작용에 의해 점성이 변화되는 자기 점성 유체가 봉입되는 실린더와,
    상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 배치되어, 상기 실린더 내에 한 쌍의 유체실을 구획 형성하는 피스톤과,
    상기 피스톤에 연결되어 상기 실린더의 외부로 연장되는 피스톤 로드를 구비하는 자기 점성 유체 완충기이며,
    상기 피스톤은,
    상기 피스톤 로드의 단부에 설치되어, 외주에 코일이 설치되는 피스톤 코어와,
    상기 피스톤 코어의 외주를 둘러싸고, 상기 피스톤 코어와의 사이에 자기 점성 유체의 유로를 형성하는 링체와,
    환상으로 형성되어 상기 피스톤 로드의 외주에 배치되어, 상기 링체의 일단부에 경납땜에 의한 금속층에 의해 접합되는 플레이트와,
    상기 피스톤 코어와의 사이에 상기 플레이트를 끼움 지지하는 스토퍼를 구비하고,
    상기 링체는 일단부에 당해 링체의 다른 부분과 비교하여 소경으로 형성되는 소경부를 갖고,
    상기 플레이트는 축방향으로 돌기되어 환상으로 형성되어 상기 소경부에 끼워 맞추어 접합되는 플랜지부를 갖고,
    상기 플랜지부의 선단부와 상기 소경부의 기단부 사이에는 상기 경납땜의 납재를 유입하기 위한 간극이 형성되는, 자기 점성 유체 완충기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 링체는 상기 소경부의 선단부가 상기 플레이트의 내면과 접촉함으로써 축방향의 위치가 규정되는, 자기 점성 유체 완충기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 링체는 상기 소경부의 외주면과 상기 플랜지부의 내주면 사이와, 상기 소경부의 선단부와 상기 플레이트의 내면 사이 중 적어도 어느 한쪽에 형성되는 상기 금속층에 의해 상기 플레이트에 접합되는, 자기 점성 유체 완충기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속층은 용융된 상태로 상기 플레이트와 상기 링체의 외주로부터 유입되는 구리계 금속으로 형성되는, 자기 점성 유체 완충기.
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