WO2013129161A1 - 磁気粘性流体緩衝器 - Google Patents

磁気粘性流体緩衝器 Download PDF

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WO2013129161A1
WO2013129161A1 PCT/JP2013/053865 JP2013053865W WO2013129161A1 WO 2013129161 A1 WO2013129161 A1 WO 2013129161A1 JP 2013053865 W JP2013053865 W JP 2013053865W WO 2013129161 A1 WO2013129161 A1 WO 2013129161A1
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WO
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piston
core
plate
ring
magnetorheological fluid
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PCT/JP2013/053865
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English (en)
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Inventor
啓司 斎藤
中村 和久
崇志 寺岡
Original Assignee
カヤバ工業株式会社
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/53Means for adjusting damping characteristics by varying fluid viscosity, e.g. electromagnetically
    • F16F9/535Magnetorheological [MR] fluid dampers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/10Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using liquid only; using a fluid of which the nature is immaterial
    • F16F9/14Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect
    • F16F9/16Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts
    • F16F9/18Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein
    • F16F9/19Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein with a single cylinder and of single-tube type

Definitions

  • the present invention relates to a magnetorheological fluid shock absorber using a magnetorheological fluid whose apparent viscosity changes due to the action of a magnetic field.
  • Some shock absorbers mounted on vehicles such as automobiles change the damping force by applying a magnetic field to a flow path through which the magnetorheological fluid passes to change the apparent viscosity of the magnetorheological fluid.
  • JP2008-175364A when a piston assembly including a piston core having a coil wound around its outer periphery and a piston ring disposed on the outer periphery of the piston core slides in the cylinder, A magnetorheological fluid damper is disclosed in which a magnetorheological fluid passes through a flow path formed in the above.
  • a pair of plates that clamp the piston ring in the axial direction are provided in order to place the piston ring in a predetermined position with respect to the piston core. It is fixed by fastening. As described above, since the piston ring is sandwiched and fixed from both ends by the plate and the nut, the total length of the piston assembly is increased, and the stroke length of the piston assembly may be decreased.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to shorten the overall length of the piston of the magnetorheological fluid shock absorber.
  • a cylinder in which a magnetorheological fluid whose viscosity is changed by the action of a magnetic field is enclosed, and a slidable arrangement in the cylinder, and a pair of fluid chambers are defined in the cylinder.
  • a magnetorheological fluid shock absorber comprising a piston and a piston rod connected to the piston and extending to the outside of the cylinder.
  • the piston is attached to an end portion of the piston rod, and a flux core that surrounds the outer periphery of the piston core with a coil provided on the outer periphery and forms a flow path of the magnetorheological fluid between the piston core.
  • a first plate that is formed in an annular shape and disposed on the outer periphery of the piston rod, defines an axial position of one end of the flux ring with respect to the piston core, and is disposed on the inner periphery of the other end of the flux ring.
  • a second plate that contacts the piston core, and a first retaining ring that is fitted to the inner periphery of the flux ring and fixes the second plate in the axial direction.
  • FIG. 1 is a front sectional view of a magnetorheological fluid shock absorber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a left side view of the piston in FIG.
  • FIG. 3 is a right side view of the piston in FIG. 1.
  • the magnetorheological fluid shock absorber 100 is a damper whose damping coefficient can be changed by using a magnetorheological fluid whose viscosity is changed by the action of a magnetic field.
  • the magnetorheological fluid shock absorber 100 includes a cylinder 10 in which a magnetorheological fluid is sealed, a piston 20 that is slidably disposed in the cylinder 10, and a piston 20 that is connected to the piston 20 and extends to the outside of the cylinder 10.
  • a piston rod 21 is a piston rod 21.
  • the cylinder 10 is formed in a bottomed cylindrical shape.
  • the magnetorheological fluid sealed in the cylinder 10 has an apparent viscosity that is changed by the action of a magnetic field, and is a liquid in which fine particles having ferromagnetism are dispersed in a liquid such as oil.
  • the viscosity of the magnetorheological fluid changes according to the strength of the applied magnetic field, and returns to its original state when the magnetic field is no longer affected.
  • the piston 20 defines a fluid chamber 11 and a fluid chamber 12 in the cylinder 10.
  • the piston 20 has an annular flow path 22 that allows the magnetorheological fluid to move between the fluid chamber 11 and the fluid chamber 12.
  • the piston 20 can slide in the cylinder 10 when the magnetorheological fluid passes through the flow path 22.
  • the configuration of the piston 20 will be described later in detail.
  • the piston rod 21 is formed coaxially with the piston 20.
  • the piston rod 21 has one end 21 a fixed to the piston 20 and the other end 21 b extending to the outside of the cylinder 10.
  • the piston rod 21 is formed in a bottomed cylindrical shape in which one end 21a is opened and the other end 21b is closed.
  • a pair of wires (not shown) for supplying a current to a coil 33a of the piston 20 described later is passed through the inner periphery 21c of the piston rod 21.
  • a male screw 21d On the outer periphery of the piston rod 21 in the vicinity of one end 21a, a male screw 21d that is screwed with the piston 20 is formed.
  • the piston 20 is attached to the end of the piston rod 21 and has a piston core 30 provided with a coil 33 a on the outer periphery thereof, and surrounds the outer periphery of the piston core 30 to form a magnetic viscous fluid flow path 22 between the piston core 30.
  • the piston 20 includes a first plate 40 disposed on the inner circumference of one end 35a of the flux ring 35, a second plate 45 disposed on the inner circumference of the other end 35b of the flux ring 35, and abutting against the piston core 30;
  • a holder 50 that supports the one plate 40 and presses the second plate 45 against the piston core 30 via the flux ring 35 is provided.
  • the piston 20 is fitted to the inner circumference of the flux ring 35 to fix the second plate 45 in the axial direction
  • the C ring 46 is fitted to the inner circumference of the flux ring 35 and the first plate.
  • a C ring 41 as a second retaining ring for fixing 40 in the axial direction.
  • the piston core 30 is sandwiched between the first core 31 attached to the end of the piston rod 21, the second core 32 abutting against the second plate 45, and the first core 31 and the second core 32.
  • a coil assembly 33 provided with a coil 33a.
  • the first core 31 has a large-diameter portion 31a whose outer periphery faces the inner periphery of the flux ring 35, a small-diameter portion 31b that has a smaller diameter than the large-diameter portion 31a, and a through-hole 31c that penetrates the center in the axial direction. And have.
  • the large diameter part 31a is formed in a cylindrical shape.
  • the outer periphery of the large diameter portion 31a faces the flow path 22 through which the magnetorheological fluid passes.
  • the large diameter portion 31 a contacts the coil assembly 33.
  • a cylindrical portion 33b of a coil assembly 33 to be described later is inserted and fitted into the through hole 31c of the large diameter portion 31a.
  • the small diameter portion 31b is formed coaxially with the large diameter portion 31a.
  • the small diameter portion 31b is formed in a cylindrical shape protruding in the axial direction from the flux ring 35.
  • a female screw 31d that is screwed with the male screw 21d of the piston rod 21 is formed.
  • a male screw 31e that is screwed into the holder 50 is formed on the outer periphery of the small diameter portion 31b.
  • a thin portion 31f for facilitating attachment of the holder 50 is formed on the outer periphery of the distal end portion of the small diameter portion 31b.
  • the second core 32 includes a large-diameter portion 32a whose outer periphery faces the inner periphery of the flux ring 35, a first small-diameter portion 32b formed at a smaller diameter at both ends of the large-diameter portion 32a than the large-diameter portion 32a, and a second core 32b. And a small diameter portion 32c.
  • the large diameter portion 32a is formed in a cylindrical shape.
  • the large diameter portion 32 a is formed to have the same diameter as the large diameter portion 31 a of the first core 31.
  • the outer periphery of the large-diameter portion 32a faces the flow path 22 through which the magnetorheological fluid passes.
  • the first small diameter portion 32b is formed in a cylindrical shape coaxial with the large diameter portion 32a.
  • the first small diameter portion 32b is formed to have the same diameter as the inner periphery of a coil mold portion 33d of the coil assembly 33 described later, and is fitted to the inner periphery of the coil mold portion 33d.
  • the second small diameter portion 32c is formed in a cylindrical shape coaxial with the large diameter portion 32a.
  • the second small diameter portion 32c is formed at the end of the second core 32 opposite to the first small diameter portion 32b.
  • the end surface of the second small diameter portion 32 c is formed so as to coincide with the end surface of the other end 35 b of the flux ring 35.
  • the coil assembly 33 is formed by molding in a state where the coil 33a is inserted.
  • the coil assembly 33 includes a cylindrical portion 33b that fits in the through hole 31c of the first core 31, a flat plate portion 33c that is sandwiched between the first core 31 and the second core 32, and a coil 33a.
  • a coil mold portion 33d is formed by molding in a state where the coil 33a is inserted.
  • the coil 33a forms a magnetic field by a current supplied from the outside.
  • the strength of the magnetic field increases as the current supplied to the coil 33a increases.
  • a current is supplied to the coil 33a and a magnetic field is formed, the apparent viscosity of the magnetorheological fluid flowing through the flow path 22 changes.
  • the viscosity of the magnetorheological fluid increases as the magnetic field generated by the coil 33a increases.
  • the tip 33e of the cylindrical portion 33b is fitted to the inner periphery of the piston rod 21.
  • a pair of wires for supplying a current to the coil 33a is drawn from the tip of the cylindrical portion 33b.
  • An O-ring 34 as a sealing member is provided between the tip 33e of the cylindrical portion 33b and the one end 21a of the piston rod 21.
  • the O-ring 34 is compressed in the axial direction by the large diameter portion 31 a of the first core 31 and the piston rod 21, and is compressed in the radial direction by the tip portion 33 e of the coil assembly 33 and the piston rod 21.
  • the magnetorheological fluid that has entered between the outer periphery of the piston rod 21 and the first core 31 or between the first core 31 and the coil assembly 33 flows out to the inner periphery of the piston rod 21 and leaks out. Is prevented.
  • the flat plate portion 33c is formed in a coaxial disk shape continuously with the base end portion of the cylindrical portion 33b.
  • a pair of wires for supplying a current to the coil 33a passes through the flat plate portion 33c and the cylindrical portion 33b.
  • the coil mold part 33d is erected in an annular shape from the outer edge part of the flat plate part 33c.
  • the coil mold portion 33d is formed to protrude from the end of the coil assembly 33 opposite to the cylindrical portion 33b.
  • the coil mold part 33 d is formed to have the same diameter as the large diameter part 31 a of the first core 31.
  • the outer periphery of the coil mold portion 33d faces the flow path 22 through which the magnetorheological fluid passes.
  • a coil 33a is provided inside the coil mold portion 33d.
  • the piston core 30 is formed by being divided into three members of the first core 31, the second core 32, and the coil assembly 33. Therefore, only the coil assembly 33 provided with the coil 33a may be molded and sandwiched between the first core 31 and the second core 32. Therefore, it is easier to form the piston core 30 as compared to the case where the piston core 30 is formed as a single unit and the molding operation is performed.
  • the first core 31 is fixed to the piston rod 21, but the coil assembly 33 and the second core 32 are only fitted in the axial direction. Therefore, in the piston 20, the flux ring 35, the first plate 40, the second plate 45, and the holder 50 are provided, and the coil assembly 33 and the second core 32 are pressed against the first core 31 and fixed.
  • the flux ring 35 is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the outer periphery of the flux ring 35 is formed to have substantially the same diameter as the inner periphery of the cylinder 10.
  • the inner periphery of the flux ring 35 faces the outer periphery of the piston core 30.
  • the inner periphery of the flux ring 35 is formed to have a larger diameter than the outer periphery of the piston core 30, and the flow path 22 is formed between the inner periphery of the flux ring 35 and the piston core 30.
  • the flux ring 35 is fixed by the first plate 40, the second plate 45, and the holder 50 so as to be coaxial with the piston core 30.
  • the flux ring 35 has a large-diameter portion 35c formed on the inner periphery of one end 35a and fitted with the first plate 40, and a large-diameter portion 35d formed on the inner periphery of the other end 35b and fitted with the second plate 45.
  • the large diameter portion 35 c is formed to have substantially the same diameter as the outer diameter of the first plate 40.
  • the large diameter portion 35 c is formed longer than the thickness of the first plate 40.
  • An annular groove 35e having a shape corresponding to the outer shape of the C ring 41 is formed on the inner periphery of the large diameter portion 35c corresponding to the position where the C ring 41 is provided.
  • the large diameter portion 35d is formed to have substantially the same diameter as the outer diameter of the second plate 45.
  • the large diameter portion 35d is formed longer than the thickness of the second plate 45.
  • An annular groove 35f having a shape corresponding to the outer shape of the C ring 46 is formed on the inner periphery of the large diameter portion 35d corresponding to the position where the C ring 46 is provided.
  • the first plate 40 defines the axial position of one end 35 a of the flux ring 35 with respect to the piston core 30.
  • the first plate 40 is formed in an annular shape, and is disposed on the outer periphery of the piston rod 21 via the holder 50.
  • the outer peripheral surface 40 a of the first plate 40 is formed in a tapered shape that is reduced in diameter toward the end of the piston 20.
  • the first plate 40 has a plurality of flow paths 22 a that are through holes communicating with the flow paths 22.
  • the flow path 22a is formed in a circular shape and is arranged in an annular shape at equal intervals.
  • the step part 40b which the annular step part 50a of the holder 50 mentioned later engages in the inner periphery of the 1st plate 40 is formed.
  • the position of the first plate 40 in the axial direction with respect to the piston core 30 is defined by the fastening force of the holder 50 with respect to the first core 31, and is supported by the end of the piston 20.
  • C ring 41 is a ring formed in a circular cross section.
  • the C-ring 41 is formed in a C-shaped ring shape with a part of the circumference opening.
  • the C ring 41 is fitted into the annular groove 35e by a force that spreads to the outer periphery.
  • the C ring 41 contacts the outer peripheral surface 40a of the first plate 40, prevents the first plate 40 from falling off the flux ring 35, and defines the position of the first plate 40 in the axial direction.
  • the holder 50 is formed in a substantially cylindrical shape and is fastened to the outer periphery of the small diameter portion 31b of the first core 31 to support the first plate 40.
  • the holder 50 presses the second plate 45 against the second core 32 via the flux ring 35 by a fastening force between the holder 50 and the small diameter portion 31b.
  • the holder 50 is attached such that a gap is formed between the holder 50 and the large-diameter portion 31a of the first core 31 in a state where the piston 20 is assembled.
  • the holder 50 has an annular step portion 50a projecting from the outer periphery of the end portion, and a female screw 50b formed on the inner periphery.
  • the annular step portion 50 a is formed at an end portion facing the large diameter portion 31 a of the first core 31.
  • the annular step portion 50 a is engaged with the step portion 40 b of the first plate 40, thereby defining the position of the first plate 40 in the axial direction.
  • the female screw 50 b is screwed with the male screw 31 e of the first core 31.
  • the holder 50 is attached so as to be able to advance and retract in the axial direction by screwing the female screw 50b and the male screw 31e.
  • the second plate 45 is formed in an annular shape and disposed on the inner periphery of the other end 35b of the flux ring 35.
  • the outer peripheral surface 45 a of the second plate 45 is formed in a tapered shape that is reduced in diameter toward the end of the piston 20.
  • the second plate 45 has a plurality of flow paths 22 b that are through holes communicating with the flow paths 22.
  • the flow paths 22b are formed in an arc shape and are arranged in an annular shape at equal intervals.
  • the flow path 22a of the first plate 40 is formed in a circular shape
  • the flow path 22b of the second plate 45 is formed in an arc shape.
  • a through hole 45b into which the second small diameter portion 32c of the second core 32 is fitted is formed in the inner periphery of the second plate 45.
  • the second plate 45 is secured to be coaxial with the second core 32 by fitting the second small diameter portion 32c into the through hole 45b.
  • C ring 46 is a ring formed in a circular cross section.
  • the C-ring 46 is formed in a C-shaped ring shape with a part of the circumference opening.
  • the C-ring 46 is fitted into the annular groove 35f by a force that spreads to the outer periphery.
  • the C ring 46 contacts the outer peripheral surface 45a of the second plate 45, prevents the second plate 45 from falling off the flux ring 35, and defines the position of the second plate 45 in the axial direction.
  • one end 35a of the flux ring 35 is defined by the first plate 40 in the axial direction with respect to the piston core 30, and the other end 35b of the flux ring 35 is the inner periphery of the flux ring 35 by the second plate 45 by the C ring 46. Is fixed in the axial direction. Thereby, the flux ring 35 is fixed to the piston core 30 in the axial direction. Therefore, it is not necessary to provide another member protruding in the axial direction from the other end 35b of the flux ring 35 in order to define the axial position of the flux ring 35. Therefore, the total length of the piston 20 of the magnetorheological fluid shock absorber 100 can be shortened.
  • the first core 31 is attached to the piston rod 21. Specifically, the male screw 21d of the piston rod 21 and the female screw 31d of the first core 31 are screwed together. At this time, an O-ring 34 is inserted in advance between the tip 33e of the piston rod 21 and the one end 21a of the piston rod 21.
  • the coil assembly 33 is attached to the first core 31.
  • the cylindrical portion 33b of the coil assembly 33 is inserted into the through hole 31c of the first core 31, and a pair of wires for supplying current to the coil 33a is drawn out to the inner periphery 21c of the piston rod 21.
  • the second core 32 is attached to the coil assembly 33.
  • the coil assembly 33 is attached so that the first small diameter portion 32b of the second core 32 is fitted to the inner periphery of the coil mold portion 33d of the coil assembly 33.
  • the assembly of the piston core 30 is completed.
  • the holder 50 is attached to the outer periphery of the first core 31 in advance.
  • the holder 50 is attached at a deep position to such an extent that the end portion where the annular step portion 50 a is formed contacts the large diameter portion 31 a of the first core 31.
  • the flux ring 35 is attached to the outer periphery of the piston core 30. In this state, the flux ring 35 is movable in the axial direction with respect to the piston core 30.
  • the first plate 40 is inserted into the inner diameter large portion 35c of the one end 35a of the flux ring 35, and the C ring 41 is fitted.
  • the second plate 45 is inserted into the inner diameter large portion 35d of the other end 35b of the flux ring 35, and the C ring 46 is fitted. Thereby, the first plate 40 and the second plate 45 do not fall off from the piston 20.
  • the holder 50 is rotated so as to protrude from the flux ring 35 and fastened.
  • the first plate 40 is pulled toward the one end 35a of the flux ring 35 by the engagement between the step 40b and the annular step 50a.
  • the flux ring 35 is pulled to the first plate 40 via the C ring 41, and the second plate 45 is also pulled to the first plate 40 via the C ring 46.
  • the second core 32 of the piston core 30 and the coil assembly 33 are pressed against and fixed to the first core 31 by the fastening force of the holder 50 with respect to the first core 31. Therefore, the piston 20 can be easily assembled simply by fastening the holder 50. Moreover, since each member of the piston 20 can be firmly fixed by the fastening force of the holder 50, rotation of each member is prevented and vibration is suppressed.
  • the piston 20 is divided into three members including a first core 31, a second core 32, and a coil assembly 33.
  • first core 31 and the coil assembly 33 may be integrally formed as two members, or the second core 32 and the coil assembly 33 may be integrally formed as two members. Good.
  • One end 35 a of the flux ring 35 is defined in the axial direction with respect to the piston core 30 by the first plate 40, and the other end 35 b is fitted by the second plate 45 being fitted to the inner periphery of the flux ring 35 by the C ring 46. Fixed in the axial direction. Thereby, the flux ring 35 is fixed to the piston core 30 in the axial direction. Therefore, it is not necessary to provide another member protruding in the axial direction from the other end 35b of the flux ring 35 in order to define the axial position of the flux ring 35. Therefore, the total length of the piston 20 of the magnetorheological fluid shock absorber 100 can be shortened.
  • the piston core 30 is formed by being divided into three members of a first core 31, a second core 32, and a coil assembly 33. Therefore, only the coil assembly 33 provided with the coil 33a may be molded and sandwiched between the first core 31 and the second core 32. Therefore, it is easier to form the piston core 30 as compared to the case where the piston core 30 is formed as a single unit and the molding operation is performed.
  • the second core 32 and the coil assembly 33 of the piston core 30 are pressed against and fixed to the first core 31 by the fastening force of the holder 50 with respect to the first core 31. Therefore, the piston 20 can be easily assembled simply by fastening the holder 50.
  • a pair of wires for supplying a current to the coil 33a passes through the inner periphery of the piston rod 21. Therefore, it is possible to eliminate the ground for allowing the current applied to the coil 33a to escape to the outside.
  • only one wire for applying a current to the coil 33a may pass through the inside of the piston rod 21 and be grounded to the outside through the piston rod 21 itself.

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Abstract

 磁気粘性流体緩衝器は、磁気粘性流体が封入されるシリンダ内に摺動自在に配置されるピストンを備える。前記ピストンは、ピストンロッドの端部に取り付けられ、外周にコイルが設けられるピストンコアと、前記ピストンコアの外周を取り囲み、前記ピストンコアとの間に磁気粘性流体の流路を形成するフラックスリングと、環状に形成されて前記ピストンロッドの外周に配置され、前記フラックスリングの一端の前記ピストンコアに対する軸方向の位置を規定する第一プレートと、前記フラックスリングの他端の内周に配置され、前記ピストンコアと当接する第二プレートと、前記フラックスリングの内周に嵌められて前記第二プレートを軸方向に固定する第一止め輪と、を備える。

Description

磁気粘性流体緩衝器
 本発明は、磁界の作用によって見かけの粘性が変化する磁気粘性流体を利用した磁気粘性流体緩衝器に関するものである。
 自動車等の車両に搭載される緩衝器として、磁気粘性流体が通過する流路に磁界を作用させ、磁気粘性流体の見かけの粘性を変化させることによって、減衰力を変化させるものがある。JP2008-175364Aには、外周にコイルが巻回されたピストンコアとピストンコアの外周に配置されたピストンリングとを備えるピストンアッシーがシリンダ内を摺動する際に、ピストンコアとピストンリングとの間に形成された流路を磁気粘性流体が通過する磁気粘性流体緩衝器が開示されている。
 しかしながら、JP2008-175364Aの磁気粘性流体緩衝器では、ピストンコアに対してピストンリングを所定位置に配置するために、ピストンリングを軸方向に挟持する一対のプレートが設けられ、各々のプレートをナットの締結によって固定している。このように、ピストンリングを両端からプレートとナットとで挟み込んで固定する構成であるため、ピストンアッシーの全長が長くなり、ピストンアッシーのストローク長さが短くなるおそれがあった。
 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、磁気粘性流体緩衝器のピストンの全長を短くすることを目的とする。
 本発明のある態様によれば、磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体が封入されるシリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内に一対の流体室を画成するピストンと、前記ピストンに連結されて前記シリンダの外部へ延在するピストンロッドと、を備える磁気粘性流体緩衝器が提供される。前記ピストンは、前記ピストンロッドの端部に取り付けられ、外周にコイルが設けられるピストンコアと、前記ピストンコアの外周を取り囲み、前記ピストンコアとの間に磁気粘性流体の流路を形成するフラックスリングと、環状に形成されて前記ピストンロッドの外周に配置され、前記フラックスリングの一端の前記ピストンコアに対する軸方向の位置を規定する第一プレートと、前記フラックスリングの他端の内周に配置され、前記ピストンコアと当接する第二プレートと、前記フラックスリングの内周に嵌められて前記第二プレートを軸方向に固定する第一止め輪と、を備える。
 本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る磁気粘性流体緩衝器の正面の断面図である。 図2は、図1におけるピストンの左側面図である。 図3は、図1におけるピストンの右側面図である。
 以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
 まず、図1を参照して、本発明の実施の形態に係る磁気粘性流体緩衝器100の全体構成について説明する。
 磁気粘性流体緩衝器100は、磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体を用いることで減衰係数が変化可能なダンパである。磁気粘性流体緩衝器100は、内部に磁気粘性流体が封入されるシリンダ10と、シリンダ10内に摺動自在に配置されるピストン20と、ピストン20に連結されてシリンダ10の外部へ延在するピストンロッド21とを備える。
 シリンダ10は、有底円筒状に形成される。シリンダ10内に封入される磁気粘性流体は、磁界の作用によって見かけの粘性が変化するものであり、油等の液体中に強磁性を有する微粒子を分散させた液体である。磁気粘性流体の粘性は、作用する磁界の強さに応じて変化し、磁界の影響がなくなると元の状態に戻る。
 ピストン20は、シリンダ10内に流体室11と流体室12とを画成する。ピストン20は、流体室11と流体室12との間で磁気粘性流体を移動可能とする環状の流路22を有する。ピストン20は、流路22を磁気粘性流体が通過することで、シリンダ10内を摺動することが可能である。ピストン20の構成については、後で詳細に説明する。
 ピストンロッド21は、ピストン20と同軸に形成される。ピストンロッド21は、一端21aがピストン20に固定され、他端21bがシリンダ10の外部に延出する。ピストンロッド21は、一端21aが開口して他端21bが閉塞される有底円筒状に形成される。ピストンロッド21の内周21cには、後述するピストン20のコイル33aに電流を供給する一対の配線(図示省略)が通される。ピストンロッド21の一端21a近傍の外周には、ピストン20と螺合する雄ねじ21dが形成される。
 次に、図1から図3を参照して、ピストン20の構成について説明する。
 ピストン20は、ピストンロッド21の端部に取り付けられて外周にコイル33aが設けられるピストンコア30と、ピストンコア30の外周を取り囲みピストンコア30との間に磁気粘性流体の流路22を形成するフラックスリング35とを備える。ピストン20は、フラックスリング35の一端35aの内周に配置される第一プレート40と、フラックスリング35の他端35bの内周に配置されてピストンコア30と当接する第二プレート45と、第一プレート40を支持しフラックスリング35を介して第二プレート45をピストンコア30に押し付けるホルダ50とを備える。
 また、ピストン20は、フラックスリング35の内周に嵌められて第二プレート45を軸方向に固定する第一止め輪としてのCリング46と、フラックスリング35の内周に嵌められて第一プレート40を軸方向に固定する第二止め輪としてのCリング41とを備える。
 ピストンコア30は、ピストンロッド21の端部に取り付けられる第一コア31と、第二プレート45に当接する第二コア32と、第一コア31と第二コア32との間に挟持され外周にコイル33aが設けられるコイルアセンブリ33とを備える。
 第一コア31は、外周がフラックスリング35の内周に臨む大径部31aと、大径部31aと比較して小径に形成される小径部31bと、中心を軸方向に貫通する貫通孔31cとを有する。
 大径部31aは、円筒状に形成される。大径部31aの外周は、磁気粘性流体が通過する流路22に臨む。大径部31aは、コイルアセンブリ33と当接する。大径部31aの貫通孔31cには、後述するコイルアセンブリ33の円筒部33bが挿入されて嵌合する。
 小径部31bは、大径部31aに連続して同軸に形成される。小径部31bは、フラックスリング35から軸方向に突出する円筒状に形成される。小径部31bの内周には、ピストンロッド21の雄ねじ21dと螺合する雌ねじ31dが形成される。
 小径部31bの外周には、ホルダ50と螺合する雄ねじ31eが形成される。小径部31bの先端部の外周には、ホルダ50を取り付けやすくするための薄肉部31fが形成される。
 第二コア32は、外周がフラックスリング35の内周に臨む大径部32aと、大径部32aの両端に大径部32aと比較して小径に形成される第一小径部32bと第二小径部32cとを有する。
 大径部32aは、円柱状に形成される。大径部32aは、第一コア31の大径部31aと同径に形成される。大径部32aの外周は、磁気粘性流体が通過する流路22に臨む。
 第一小径部32bは、大径部32aと同軸の円柱状に形成される。第一小径部32bは、後述するコイルアセンブリ33のコイルモールド部33dの内周と同径に形成され、コイルモールド部33dの内周に嵌められる。
 第二小径部32cは、大径部32aと同軸の円柱状に形成される。第二小径部32cは、第二コア32における第一小径部32bと反対側の端部に形成される。第二小径部32cの端面は、フラックスリング35の他端35bの端面と一致するように形成される。
 コイルアセンブリ33は、コイル33aが挿入された状態でモールドすることで形成される。コイルアセンブリ33は、第一コア31の貫通孔31cに嵌合する円筒部33bと、第一コア31と第二コア32との間に挟持される平板部33cと、内部にコイル33aが設けられるコイルモールド部33dとを有する。
 コイル33aは、外部から供給される電流によって磁界を形成する。この磁界の強さは、コイル33aに供給される電流が大きくなるほど強くなる。コイル33aに電流が供給されて磁界が形成されると、流路22を流れる磁気粘性流体の見かけの粘性が変化する。磁気粘性流体の粘性は、コイル33aによる磁界が強くなるほど高くなる。
 円筒部33bは、先端部33eがピストンロッド21の内周に嵌合する。円筒部33bの先端からは、コイル33aに電流を供給するための一対の配線が引き出される。円筒部33bの先端部33eとピストンロッド21の一端21aとの間には、封止部材としてのOリング34が設けられる。
 Oリング34は、第一コア31の大径部31aとピストンロッド21とによって軸方向に圧縮され、コイルアセンブリ33の先端部33eとピストンロッド21とによって径方向に圧縮される。これにより、ピストンロッド21の外周と第一コア31との間や第一コア31とコイルアセンブリ33との間に侵入してきた磁気粘性流体がピストンロッド21の内周に流出して漏出することが防止される。
 平板部33cは、円筒部33bの基端部に連続して同軸の円板状に形成される。平板部33cと円筒部33bとの内部は、コイル33aへ電流を供給する一対の配線が通過する。
 コイルモールド部33dは、平板部33cの外縁部から環状に立設される。コイルモールド部33dは、コイルアセンブリ33における円筒部33bと反対側の端部に突起して形成される。コイルモールド部33dは、第一コア31の大径部31aと同径に形成される。コイルモールド部33dの外周は、磁気粘性流体が通過する流路22に臨む。コイルモールド部33dの内部には、コイル33aが設けられる。
 このように、ピストンコア30は、第一コア31と第二コア32とコイルアセンブリ33との三部材に分割して形成される。よって、コイル33aが設けられるコイルアセンブリ33のみをモールドして形成し、第一コア31と第二コア32との間に挟持すればよい。よって、ピストンコア30を単体で形成してモールド作業を行う場合と比較して、ピストンコア30の形成が容易である。
 ピストンコア30において、第一コア31はピストンロッド21に固定されているが、コイルアセンブリ33と第二コア32とは軸方向に嵌められているのみである。そこで、ピストン20では、フラックスリング35,第一プレート40,第二プレート45,及びホルダ50を設けてコイルアセンブリ33と第二コア32とを第一コア31に押し付けるようにして固定している。
 フラックスリング35は、略円筒状に形成される。フラックスリング35の外周は、シリンダ10の内周と略同径に形成される。フラックスリング35の内周は、ピストンコア30の外周に臨む。フラックスリング35の内周は、ピストンコア30の外周と比較して大径に形成され、ピストンコア30との間に流路22を形成する。フラックスリング35は、第一プレート40,第二プレート45,及びホルダ50によって、ピストンコア30に対して同軸となるように固定される。
 フラックスリング35は、一端35aの内周に形成され第一プレート40が嵌められる大径部35cと、他端35bの内周に形成され第二プレート45が嵌められる大径部35dとを有する。
 大径部35cは、第一プレート40の外径と略同径に形成される。大径部35cは、第一プレート40の厚さと比較して長く形成される。大径部35cの内周には、Cリング41が設けられる位置に対応して、Cリング41の外形に対応した形状の環状溝35eが形成される。
 大径部35dは、第二プレート45の外径と略同径に形成される。大径部35dは、第二プレート45の厚さと比較して長く形成される。大径部35dの内周には、Cリング46が設けられる位置に対応して、Cリング46の外形に対応した形状の環状溝35fが形成される。
 第一プレート40は、ピストンコア30に対するフラックスリング35の一端35aの軸方向の位置を規定するものである。第一プレート40は、環状に形成され、ホルダ50を介してピストンロッド21の外周に配置される。第一プレート40の外周面40aは、ピストン20の端部に向かって縮径されるテーパ状に形成される。
 第一プレート40は、図2に示すように、流路22に連通する貫通孔である複数の流路22aを有する。流路22aは、円形に形成されて等間隔で環状に配置される。
 第一プレート40の内周には、後述するホルダ50の環状段部50aが係合する段部40bが形成される。第一プレート40は、ホルダ50の第一コア31に対する締結力によってピストンコア30に対する軸方向の位置が規定され、ピストン20の端部に支持される。
 Cリング41は、円形断面に形成されるリングである。Cリング41は、周の一部が開口するC型のリング状に形成される。Cリング41は、外周に拡がろうとする力によって環状溝35eに嵌合する。Cリング41は、第一プレート40の外周面40aと当接し、第一プレート40がフラックスリング35から抜け落ちることを防止するとともに、第一プレート40の軸方向の位置を規定する。
 ホルダ50は、略円筒状に形成され、第一コア31の小径部31bの外周に締結されて第一プレート40を支持する。ホルダ50は、小径部31bとの間の締結力によってフラックスリング35を介して第二プレート45を第二コア32に押し付ける。ホルダ50は、ピストン20が組み立てられた状態にて、第一コア31の大径部31aとの間に空隙が形成されるように取り付けられる。ホルダ50は、端部の外周に突設される環状段部50aと、内周に形成される雌ねじ50bとを有する。
 環状段部50aは、第一コア31の大径部31aに臨む端部に形成される。環状段部50aは、第一プレート40の段部40bに係合することで、第一プレート40の軸方向の位置を規定する。
 雌ねじ50bは、第一コア31の雄ねじ31eと螺合する。ホルダ50は、雌ねじ50bと雄ねじ31eとの螺合によって、軸方向に進退可能に取り付けられる。
 第二プレート45は、環状に形成されてフラックスリング35の他端35bの内周に配置される。第二プレート45の外周面45aは、ピストン20の端部に向かって縮径されるテーパ状に形成される。
 第二プレート45は、図3に示すように、流路22に連通する貫通孔である複数の流路22bを有する。流路22bは、円弧状に形成されて等間隔で環状に配置される。このように、第一プレート40の流路22aは円形に形成され、第二プレート45の流路22bは円弧状に形成される。これにより、第一プレート40と第二プレート45との取り付け角度にかかわらず、流路22aと流路22bとを流路22を介して直線的に連通させることができる。
 第二プレート45の内周には、第二コア32の第二小径部32cが嵌合する貫通孔45bが形成される。第二プレート45は、貫通孔45bに第二小径部32cが嵌合することによって、第二コア32との同軸度が確保される。
 Cリング46は、円形断面に形成されるリングである。Cリング46は、周の一部が開口するC型のリング状に形成される。Cリング46は、外周に拡がろうとする力によって環状溝35fに嵌合する。Cリング46は、第二プレート45の外周面45aと当接し、第二プレート45がフラックスリング35から抜け落ちることを防止するとともに、第二プレート45の軸方向の位置を規定する。
 以上のように、フラックスリング35の一端35aは、第一プレート40によってピストンコア30に対する軸方向の位置が規定され、他端35bは、第二プレート45がCリング46によってフラックスリング35の内周に嵌められることで軸方向に固定される。これにより、ピストンコア30に対してフラックスリング35が軸方向に固定される。よって、フラックスリング35の軸方向位置を規定するために、フラックスリング35の他端35bから軸方向に突出する他の部材を設ける必要はない。したがって、磁気粘性流体緩衝器100のピストン20の全長を短くすることができる。
 以下では、ピストン20の組み立て手順について説明する。
 まず、ピストンロッド21に第一コア31を取り付ける。具体的には、ピストンロッド21の雄ねじ21dと第一コア31の雌ねじ31dとを螺合する。このとき、ピストンロッド21の先端部33eとピストンロッド21の一端21aとの間に、予めOリング34を挿入しておく。
 次に、第一コア31にコイルアセンブリ33を取り付ける。第一コア31の貫通孔31cにコイルアセンブリ33の円筒部33bを挿入し、コイル33aに電流を供給する一対の配線をピストンロッド21の内周21cに引き出す。
 そして、コイルアセンブリ33に第二コア32を取り付ける。具体的には、コイルアセンブリ33のコイルモールド部33dの内周に第二コア32の第一小径部32bが嵌合するように取り付ける。これで、ピストンコア30の組み立てが完了する。このとき、第一コア31の外周には、ホルダ50を予め取り付けておく。ホルダ50は、環状段部50aが形成される端部が第一コア31の大径部31aに当接する程度まで深い位置に取り付けられる。
 次に、ピストンコア30の外周にフラックスリング35を取り付ける。この状態では、フラックスリング35は、ピストンコア30に対して軸方向に移動可能である。
 そして、フラックスリング35の一端35aの内周の大径部35cに第一プレート40を挿入してCリング41を嵌める。同様に、フラックスリング35の他端35bの内周の大径部35dに第二プレート45を挿入してCリング46を嵌める。これにより、第一プレート40と第二プレート45とは、ピストン20から抜け落ちなくなる。
 この状態では、ホルダ50がピストンコア30に対して深い位置に取り付けられているため、第一プレート40と第二プレート45とは、ピストン20の内側に移動可能である。よって、Cリング41とCリング46とを容易に取り付けることができる。
 最後に、ホルダ50をフラックスリング35から突出するよう回転させて締結する。これにより、第一プレート40は、段部40bと環状段部50aとの係合によって、フラックスリング35の一端35aに向けて引っ張られることとなる。すると、フラックスリング35は、Cリング41を介して第一プレート40に引っ張られ、第二プレート45もまた、Cリング46を介して第一プレート40に引っ張られることとなる。
 このように、第一コア31に対するホルダ50の締結力によって、ピストンコア30の第二コア32とコイルアセンブリ33とは、第一コア31に押し付けられて固定される。したがって、ホルダ50を締結するだけでピストン20を容易に組み立てることができる。また、ホルダ50の締結力によってピストン20の各部材を堅固に固定できるため、各部材の回転が防止されるとともに、振動が抑制される。
 なお、本実施の形態では、ピストン20は、第一コア31と第二コア32とコイルアセンブリ33との三部材に分割されている。しかしながら、この構成に代えて、第一コア31とコイルアセンブリ33とを一体に形成して二部材としてもよく、また、第二コア32とコイルアセンブリ33とを一体に形成して二部材としてもよい。
 以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
 フラックスリング35の一端35aは、第一プレート40によってピストンコア30に対する軸方向の位置が規定され、他端35bは、第二プレート45がCリング46によってフラックスリング35の内周に嵌められることで軸方向に固定される。これにより、ピストンコア30に対してフラックスリング35が軸方向に固定される。よって、フラックスリング35の軸方向位置を規定するために、フラックスリング35の他端35bから軸方向に突出する他の部材を設ける必要はない。したがって、磁気粘性流体緩衝器100のピストン20の全長を短くすることができる。
 また、ピストンコア30は、第一コア31と第二コア32とコイルアセンブリ33との三部材に分割して形成される。よって、コイル33aが設けられるコイルアセンブリ33のみをモールドして形成し、第一コア31と第二コア32との間に挟持すればよい。よって、ピストンコア30を単体で形成してモールド作業を行う場合と比較して、ピストンコア30の形成が容易である。
 ピストンコア30の第二コア32とコイルアセンブリ33とは、第一コア31に対するホルダ50の締結力によって、第一コア31に押し付けられて固定される。したがって、ホルダ50を締結するだけでピストン20を容易に組み立てることができる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
 例えば、磁気粘性流体緩衝器100では、コイル33aに電流を供給する一対の配線がピストンロッド21の内周を通過するものである。よって、コイル33aに印加された電流を外部に逃がすアースを廃止することができる。しかしながら、この構成に代えて、コイル33aに電流を印加する一本の配線のみがピストンロッド21の内部を通過するようにして、ピストンロッド21自体を通じて外部にアースされる構成としてもよい。
 本願は、2012年3月1日に日本国特許庁に出願された特願2012-045743に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
 この発明の実施例が包含する排他的性質又は特徴は、以下のようにクレームされる。

Claims (5)

  1.  磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体が封入されるシリンダと、
     前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内に一対の流体室を画成するピストンと、
     前記ピストンに連結されて前記シリンダの外部へ延在するピストンロッドと、を備える磁気粘性流体緩衝器であって、
     前記ピストンは、
     前記ピストンロッドの端部に取り付けられ、外周にコイルが設けられるピストンコアと、
     前記ピストンコアの外周を取り囲み、前記ピストンコアとの間に磁気粘性流体の流路を形成するフラックスリングと、
     環状に形成されて前記ピストンロッドの外周に配置され、前記フラックスリングの一端の前記ピストンコアに対する軸方向の位置を規定する第一プレートと、
     前記フラックスリングの他端の内周に配置され、前記ピストンコアと当接する第二プレートと、
     前記フラックスリングの内周に嵌められて前記第二プレートを軸方向に固定する第一止め輪と、を備える磁気粘性流体緩衝器。
  2.  請求項1に記載の磁気粘性流体緩衝器であって、
     前記第一プレートは、前記フラックスリングの一端の内周に配置され、
     前記フラックスリングの内周に嵌められて前記第一プレートを軸方向に固定する第二止め輪を更に備える磁気粘性流体緩衝器。
  3.  請求項2に記載の磁気粘性流体緩衝器であって、
     前記フラックスリングの内周には、前記第一止め輪と前記第二止め輪とが設けられる位置に対応して一対の環状溝が形成され、
     前記第一止め輪と前記第二止め輪とは、外周に拡がろうとする力によって前記環状溝に嵌合する磁気粘性流体緩衝器。
  4.  請求項2に記載の磁気粘性流体緩衝器であって、
     前記第一止め輪と前記第二止め輪とは、周の一部が開口するC型のリング状に形成され、
     前記第一プレートと前記第二プレートとの外周面は、前記ピストンの端部に向かって縮径されるテーパ状に形成される磁気粘性流体緩衝器。
  5.  請求項1に記載の磁気粘性流体緩衝器であって、
     前記ピストンコアは、
     前記ピストンロッドの端部に取り付けられる第一コアと、
     前記第二プレートに当接する第二コアと、
     前記第一コアと前記第二コアとの間に挟持され、前記コイルが外周に設けられるコイルアセンブリと、を備え、
     前記第一コアの外周に締結されて前記第一プレートを支持し、その締結力によって前記フラックスリングを介して前記第二プレートを前記第二コアに押し付けるホルダを更に備える磁気粘性流体緩衝器。
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