(57)【要約】【課題】磁気粘性流体を利用したダンパ装置において、スリップリング等のすべり部材を用いることなく回転軸の振動抑制効果を向上させる。【解決手段】固定体１４は、コイル２４に電流が流れることでヨーク２２に磁束を発生させる。回転軸１２とともに回転する回転体１６は、内部の収容室３２内に磁気粘性流体３４が収容され、ヨーク２２と磁気粘性流体３４との間で磁束を通すための磁性体２６がヨーク２２と所定の空隙を空けて対向配置されている。コイル２４に流す電流を制御することで磁気粘性流体３４を通る磁束を制御する電流駆動装置４６は、磁気粘性流体３４の少なくとも一部を固体化させるようにコイル２４に流す電流を制御して磁気粘性流体３４における固体層の割合を制御することで、回転体１６の慣性モーメントを制御する。【選択図】図１
2010025187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の振動を抑制するためのダンパ装置であって、
コイルに電流が流れることでヨークに磁束を発生させる固定体と、
回転軸とともに回転し、内部の収容室内に磁気粘性流体が収容された回転体であって、ヨークと磁気粘性流体との間で磁束を通すための磁性体がヨークと所定の空隙を空けて対向配置された回転体と、
コイルに流す電流を制御することで磁気粘性流体を通る磁束を制御する電流制御部と、
を備え、
電流制御部は、磁気粘性流体の少なくとも一部を固体化させるようにコイルに流す電流を制御して磁気粘性流体における固体の割合を制御することで、回転体の慣性モーメントを制御する、ダンパ装置。
【請求項２】
回転軸の振動を抑制するためのダンパ装置であって、
コイルに電流が流れることでヨークに磁束を発生させる固定体と、
回転軸とともに回転し、内部の収容室内に磁気粘性流体が収容された回転体であって、ヨークと磁気粘性流体との間で磁束を通すための磁性体がヨークと所定の空隙を空けて対向配置された回転体と、
回転体の収容室内に磁気粘性流体とともに収容され、回転体に対し相対回転可能な慣性体と、
コイルに流す電流を制御することで磁気粘性流体を通る磁束を制御する電流制御部と、
を備え、
電流制御部は、回転体と慣性体との相対回転を許容するようにコイルに流す電流を制御して磁気粘性流体の粘性を制御することで、回転体と慣性体との間の粘性抵抗を制御する、ダンパ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のダンパ装置であって、
回転体と慣性体との相対回転数を検出する相対回転数検出部をさらに備え、
電流制御部は、相対回転数検出部で検出された相対回転数に基づいてコイルに流す電流を制御して回転体と慣性体との間の粘性抵抗を制御する、ダンパ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のダンパ装置であって、
電流制御部は、相対回転数検出部で検出された相対回転数の増大に対して回転体と慣性体との間の粘性抵抗を増大させるようにコイルに流す電流を制御する、ダンパ装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のダンパ装置であって、
慣性体は磁性体により構成され、回転体と慣性体との相対回転に伴って回転体の磁性体と慣性体との間の磁気抵抗が変化し、
相対回転数検出部は、コイルの電圧に基づいて回転体と慣性体との相対回転数を検出する、ダンパ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のダンパ装置であって、
電流制御部は、コイルに流す電流に所定周波数の交流成分を重畳し、
相対回転数検出部は、コイルの電圧における所定周波数成分の振幅に基づいて回転体と慣性体との相対回転数を検出する、ダンパ装置。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１に記載のダンパ装置であって、
電流制御部は、磁気粘性流体の少なくとも一部を固体化させるようにコイルに流す電流を制御して磁気粘性流体における固体の割合を制御することで、回転体の慣性モーメントを制御する、ダンパ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のダンパ装置であって、
慣性体には、固体化した磁気粘性流体が噛み合う凹凸部が回転体の回転方向に沿って形成されている、ダンパ装置。
【請求項９】
請求項１，７，８のいずれか１に記載のダンパ装置であって、
回転体における収容室に面する部分には、固体化した磁気粘性流体が噛み合う凹凸部が回転体の回転方向に沿って形成されている、ダンパ装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１に記載のダンパ装置であって、
回転体における収容室の周囲には、磁気粘性流体を通ることなく収容室の周囲を通る磁束を抑制するための磁束抑制部が配置されている、ダンパ装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１に記載のダンパ装置であって、
固定体には、コイルに電流を流すことなくヨークに磁束を発生させるための永久磁石が配置されている、ダンパ装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１に記載のダンパ装置であって、
回転軸の振動を検出する振動検出部をさらに備え、
電流制御部は、振動検出部で検出された回転軸の振動に基づいてコイルに流す電流を制御する、ダンパ装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１に記載のダンパ装置であって、
電流制御部は、回転軸の回転数の変化割合が所定割合より大きくなるときは、磁気粘性流体が液体になるようにコイルの電流を制御する、ダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸の振動を抑制するためのダンパ装置に関し、特に、磁気粘性流体を利用したダンパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのクランク軸のねじれ振動等、回転軸の振動を抑制するためにダンパ装置が用いられている（例えば下記特許文献１）。特許文献１においては、クランク軸の先端に固定した円板の外周にラバーを介して円環状の慣性体を取り付け、慣性体によって形成される室内には、慣性体側のディスクと円板側のディスクとの間に磁性流体を封入している。そして、円板と慣性体とに形成した電極を、エンジンの回転センサ及び温度センサによって制御されるコンピュータを介して電源に接続し、もってエンジンの回転数及び温度を感知し、コンピュータによって、最適なねじれ振動制御となるように電源から電極に電圧を印加し、それに応じて磁性流体の粘度を変化させ、ダンパとしての特性を制御して、ねじれ振動を低減するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２８５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、円板及び慣性体とも回転しているので、磁性流体に電流を流してその粘度を変化させるためには、円板及び慣性体に形成した電極と電源との間にスリップリング等のすべり部材を設ける必要がある。その結果、耐久性や信頼性の低下を招きやすくなる。また、磁性流体は磁束密度によってその粘性が変化するものであるが、単に磁性流体に電流を流しただけでは、粘性が変化するのに十分な磁束が得られにくいため、振動抑制効果が低下する。振動抑制効果を向上させるためには、磁性流体に大電流を流す必要があり、発熱や損失の増大を招きやすくなる。
【０００５】
本発明は、磁気粘性流体を利用したダンパ装置において、スリップリング等のすべり部材を用いることなく回転軸の振動抑制効果を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るダンパ装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係るダンパ装置は、回転軸の振動を抑制するためのダンパ装置であって、コイルに電流が流れることでヨークに磁束を発生させる固定体と、回転軸とともに回転し、内部の収容室内に磁気粘性流体が収容された回転体であって、ヨークと磁気粘性流体との間で磁束を通すための磁性体がヨークと所定の空隙を空けて対向配置された回転体と、コイルに流す電流を制御することで磁気粘性流体を通る磁束を制御する電流制御部と、を備え、電流制御部は、磁気粘性流体の少なくとも一部を固体化させるようにコイルに流す電流を制御して磁気粘性流体における固体の割合を制御することで、回転体の慣性モーメントを制御することを要旨とする。なお、本発明に用いる磁気粘性流体としては、粘性の変化が大きく、固体化させるまで変化させることができる特性のものを選定する。
【０００８】
この本発明においては、固定体のコイルに流す電流を制御することで、回転体の収容室内に収容された磁気粘性流体を通る磁束を制御することができるので、磁気粘性流体の少なくとも一部を固体化させるようにコイルに流す電流を制御することで、スリップリング等のすべり部材を用いることなく、磁気粘性流体における固体の割合を制御することができ、回転体の慣性モーメントを制御することができる。その結果、スリップリング等のすべり部材を用いることなく、回転軸の振動抑制効果を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明に係るダンパ装置は、回転軸の振動を抑制するためのダンパ装置であって、コイルに電流が流れることでヨークに磁束を発生させる固定体と、回転軸とともに回転し、内部の収容室内に磁気粘性流体が収容された回転体であって、ヨークと磁気粘性流体との間で磁束を通すための磁性体がヨークと所定の空隙を空けて対向配置された回転体と、回転体の収容室内に磁気粘性流体とともに収容され、回転体に対し相対回転可能な慣性体と、コイルに流す電流を制御することで磁気粘性流体を通る磁束を制御する電流制御部と、を備え、電流制御部は、回転体と慣性体との相対回転を許容するようにコイルに流す電流を制御して磁気粘性流体の粘性を制御することで、回転体と慣性体との間の粘性抵抗を制御することを要旨とする。
【００１０】
この本発明においては、固定体のコイルに流す電流を制御することで、回転体の収容室内に収容された磁気粘性流体を通る磁束を制御することができるので、回転体とその収容室内に収容された慣性体との相対回転を許容するようにコイルに流す電流を制御することで、スリップリング等のすべり部材を用いることなく、磁気粘性流体の粘性を制御することができ、回転体と慣性体との間の粘性抵抗を制御することができる。その結果、スリップリング等のすべり部材を用いることなく、回転軸の振動抑制効果を向上させることができる。
【００１１】
本発明の一態様では、回転体と慣性体との相対回転数を検出する相対回転数検出部をさらに備え、電流制御部は、相対回転数検出部で検出された相対回転数に基づいてコイルに流す電流を制御して回転体と慣性体との間の粘性抵抗を制御することで、回転軸の振動抑制効果をさらに向上させることができる。この態様では、電流制御部は、相対回転数検出部で検出された相対回転数の増大に対して回転体と慣性体との間の粘性抵抗を増大させるようにコイルに流す電流を制御することが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、慣性体は磁性体により構成され、回転体と慣性体との相対回転に伴って回転体の磁性体と慣性体との間の磁気抵抗が変化し、相対回転数検出部は、コイルの電圧に基づいて回転体と慣性体との相対回転数を検出することで、回転体とその収容室内に収容された慣性体との相対回転数の検出を容易化することができる。この態様では、電流制御部は、コイルに流す電流に所定周波数の交流成分を重畳し、相対回転数検出部は、コイルの電圧における所定周波数成分の振幅に基づいて回転体と慣性体との相対回転数を検出することで、回転体と慣性体との相対回転数の検出精度を向上させることができる。
【００１３】
本発明の一態様では、電流制御部は、磁気粘性流体の少なくとも一部を固体化させるようにコイルに流す電流を制御して磁気粘性流体における固体の割合を制御することで、回転体の慣性モーメントを制御することが好適である。この態様によれば、スリップリング等のすべり部材を用いることなく、磁気粘性流体における固体の割合を制御することができ、回転体の慣性モーメントを制御することができる。この態様では、慣性体には、固体化した磁気粘性流体が噛み合う凹凸部が回転体の回転方向に沿って形成されていることで、慣性体と固体化した磁気粘性流体とのすべりをより確実に防ぐことができる。
【００１４】
本発明の一態様では、回転体における収容室に面する部分には、固体化した磁気粘性流体が噛み合う凹凸部が回転体の回転方向に沿って形成されていることで、回転体と固体化した磁気粘性流体とのすべりをより確実に防ぐことができる。
【００１５】
本発明の一態様では、回転体における収容室の周囲には、磁気粘性流体を通ることなく収容室の周囲を通る磁束を抑制するための磁束抑制部が配置されていることで、磁気粘性流体を通る磁束を増加させることができる。
【００１６】
本発明の一態様では、固定体には、コイルに電流を流すことなくヨークに磁束を発生させるための永久磁石が配置されていることで、コイルに流す電流を減らすことができる。
【００１７】
本発明の一態様では、回転軸の振動を検出する振動検出部をさらに備え、電流制御部は、振動検出部で検出された回転軸の振動に基づいてコイルに流す電流を制御することで、回転軸の振動抑制効果をさらに向上させることができる。
【００１８】
本発明の一態様では、電流制御部は、回転軸の回転数の変化割合が所定割合より大きくなるときは、磁気粘性流体が液体になるようにコイルの電流を制御することで、回転体の慣性モーメントを減少させることができ、回転軸の回転数を速やかに変化させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、磁気粘性流体を利用したダンパ装置において、スリップリング等のすべり部材を用いることなく回転軸の振動抑制効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００２１】
「実施形態１」
図１〜３は、本発明の実施形態１に係るダンパ装置の概略構成を示す図である。図１は回転軸１２の軸線方向に直交する方向から見た内部構成の概略を示し、図２は回転軸１２の軸線方向から見た固定体１４及び回転体１６の内部構成の一部を示し、図３は回転軸１２の軸線方向に直交する方向から見た固定体１４及び回転体１６の内部構成の一部を示す。本実施形態に係るダンパ装置は、図示しない負荷に連結された回転軸１２の振動を抑制するためのものであり、回転の固定された環状の固定体１４と、回転軸１２に連結され回転軸１２とともに回転する環状の回転体１６と、を備える。固定体１４と回転体１６は、回転軸１２の軸線方向に直交する径方向に関して所定の空隙を空けて対向配置されている。図１は、回転体１６が固定体１４の径方向内側に配置された例を示している。回転軸１２の例としては、内燃機関のクランク軸を挙げることができ、本実施形態に係るダンパ装置は、例えばクランク軸のねじれ振動を抑制するために用いることが可能である。
【００２２】
固定体１４は、環状のヨーク（強磁性体）２２と、電流が流れることでヨーク２２に磁束を発生させるコイル２４と、を含む。図３に示すように、ヨーク２２には、回転体１６へ向けて（径方向内側へ）突出する一対の突出部２２ａ，２２ｂが回転軸１２の軸線方向に互いに間隔をおいて形成されている。コイル２４は、突出部２２ａ，２２ｂ間のスロット内に、周方向（回転軸１２の回転方向）に沿って巻装されている。
【００２３】
回転体１６は、環状の磁性体（強磁性体）２６及び中間部材２８を含む。回転体１６（磁性体２６）の内部には、環状の収容室（閉空間）３２が形成されており、収容室３２内に磁気粘性流体（ＭＲ流体）３４が収容（封入）されている。収容室３２（磁気粘性流体３４）より径方向外側で収容室３２に面する、磁性体２６の外周側の先端部２６ａ，２６ｂは、回転軸１２の軸線方向に互いに間隔をおいて配置されている。磁性体２６の一対の先端部２６ａ，２６ｂとヨーク２２の突出部２２ａ，２２ｂが、径方向に関して所定の空隙を空けてそれぞれ対向配置されている。図３に示す例では、磁性体２６の先端部２６ａ，２６ｂがヨーク２２の突出部２２ａ，２２ｂより径方向内側に配置されている。ここでの磁性体２６（先端部２６ａ，２６ｂ）は、ヨーク２２（突出部２２ａ，２２ｂ）と磁気粘性流体３４との間で磁束を通す役割を果たし、ヨーク２２、磁性体２６、及び磁気粘性流体３４による磁気回路が形成される。中間部材２８は、収容室３２の外周側（磁気粘性流体３４より径方向外側）に配置され、磁性体２６の先端部２６ａ，２６ｂ間に配置されている。ここでの中間部材２８については、先端部２６ａ，２６ｂ間で中間部材２８（収容室３２の外周側）を介して磁束が流れないように非磁性材料により構成することが好ましい。ただし、中間部材２８を磁性材料により構成して磁性体２６と一体化することも可能である。その場合は、中間部材２８の径方向厚さを先端部２６ａ，２６ｂの径方向厚さよりも薄くすることで、中間部材２８で磁気飽和を発生させやすくして、中間部材２８を介して先端部２６ａ，２６ｂ間で流れる磁束を抑制する。
【００２４】
コイル２４に電流が流れていない状態では、ヨーク２２に磁界は発生せず、磁気粘性流体３４に磁界は作用しない。この状態では、磁気粘性流体３４はすべて液体である。一方、コイル２４に電流が流れると、ヨーク２２に磁界（磁束）が発生する。図３に示すように、ヨーク２２に発生した磁界が回転体１６の磁性体２６に作用することで、ヨーク２２の突出部２２ａ→磁性体２６の先端部２６ａ→磁気粘性流体３４→磁性体２６の先端部２６ｂ→ヨーク２２の突出部２２ｂの順に流れる磁束が発生し、磁気粘性流体３４を磁束が通る。その際には、収容室３２の周囲（外周側）に配置された中間部材２８が、磁気粘性流体３４を通ることなく中間部材２８を介して先端部２６ａ，２６ｂ間を通る磁束を抑制する役割を果たす。所定数以上の磁束が磁気粘性流体３４を流れると、磁気粘性流体３４の少なくとも一部が固体化する。磁気粘性流体３４の固体化した部分は、回転体１６との摩擦力により回転体１６と一体で回転するため、磁気粘性流体３４が固体化した分、回転体１６の慣性モーメントが増加する。その際には、磁気粘性流体３４に作用する遠心力により、固体化した磁気粘性流体３４と回転体１６との摩擦力を増大させることができ、固体化した磁気粘性流体３４と回転体１６とのすべりが防止される。さらに、コイル２４に流れる電流が増加するのに対して、磁気粘性流体３４を通る磁束が増加するため、磁気粘性流体３４の固体化する割合が増加し、回転体１６の慣性モーメントが増加する。図３に示すように、収容室３２内に充填された磁気粘性流体３４内の磁束密度分布は、先端部２６ａ，２６ｂに近い外周側で高く、先端部２６ａ，２６ｂから離れた内周側で低いため、コイル２４に流れる電流が徐々に増大するにつれて、磁気粘性流体３４の外周側から内周側へ向かって（先端部２６ａ，２６ｂに近い側から順に）徐々に固体化する。このように、本実施形態では、コイル２４に流す電流を変化させて磁気粘性流体３４を通る磁束を変化させることで、磁気粘性流体３４における固体層の割合を変化させて回転体１６の慣性モーメントを変化させることができるので、回転軸１２のねじれ振動の固有振動数を変えることができる。これによって、所定の振動数での共振を回避することができ、制振効果が得られるため、可変イナーシャダンパを実現することができる。
【００２５】
回転数検出装置３８は、回転軸１２に付設されており、回転軸１２の回転数を検出する。ここでの回転数検出装置３８については、例えばレゾルバや電磁ピックアップ等のセンサにより構成することが可能である。回転軸１２に振動が発生しているときは、回転数検出装置３８で検出される回転軸１２の回転数を示す信号に振動成分が含まれる。回転数検出装置３８からの回転軸１２の回転数を示す信号（振動成分を含む信号）は、制御装置４０に入力される。制御装置４０において、振動振幅検出部４２は、回転数検出装置３８からの信号に対して、設定された周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ処理を行い、回転軸１２の振動振幅を検出する。ここでは、振動を抑制すべき周波数を通過させるようにバンドパスフィルタの通過帯域が設定されることで、振動を抑制すべき周波数に対応する回転軸１２の振動振幅が抽出される。例えば、回転軸１２（負荷慣性を含む）の共振周波数を含む周波数帯域を通過させるようにバンドパスフィルタの通過帯域が設定されることで、回転軸１２の共振周波数に対応する振動振幅が抽出される。なお、回転数検出装置３８については、回転軸１２以外に、振動を抑制すべき部位（負荷側等）に付設することも可能である。また、回転軸１２や負荷側等の振動を抑制すべき部位の振動加速度を検出してもよい。
【００２６】
制御装置４０において、電流指令生成部４４は、振動振幅検出部４２で検出された回転軸１２の振動振幅に基づいてコイル２４の電流指令値を演算する。ここでは、振動振幅検出部４２で検出された回転軸１２の振動振幅が所定値より小さくなるようにコイル２４の電流指令値が演算される。電流駆動装置４６は、コイル２４の電流が電流指令生成部４４で演算された電流指令値に一致するようにコイル２４に流す電流を制御する。電流駆動装置４６によりコイル２４に流す電流を制御することで、磁気粘性流体３４を通る磁束を制御することができる。その際には、電流駆動装置４６は、磁気粘性流体３４の少なくとも一部を固体化させるようにコイル２４に流す電流を制御して磁気粘性流体３４における固体層の割合を制御することで、回転体１６の慣性モーメントを制御することができる。
【００２７】
以上説明した本実施形態では、固定体１４のコイル２４に流す電流を制御することで、回転体１６の収容室３２内に収容された磁気粘性流体３４を通る磁束を制御することができる。そのため、磁気粘性流体３４の少なくとも一部を固体化させるようにコイル２４に流す電流を制御することで、スリップリング等のすべり部材を用いることなく、磁気粘性流体３４における固体層の割合を制御することができ、回転体１６の慣性モーメントを制御することができる。その結果、スリップリング等のすべり部材を用いることなく、回転軸１２のねじれ振動の固有振動数を変えて所定の振動数での共振を回避することができ、回転軸１２のねじれ振動抑制効果を向上させることができる。
【００２８】
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。
【００２９】
本実施形態では、例えば図４に示すように、回転体１６をヨーク２２のスロット内に収容することも可能である。図４に示す構成例では、磁性体２６の内周側の先端部２６ａ，２６ｂは、収容室３２（磁気粘性流体３４）より径方向内側で収容室３２に面し、ヨーク２２の突出部２２ａ，２２ｂより径方向外側に配置された状態で突出部２２ａ，２２ｂと所定の空隙を空けて対向配置されている。電流駆動装置４６によりコイル２４に流す電流を制御して磁気粘性流体３４を固体化する際には、収容室３２内に充填された磁気粘性流体３４内の磁束密度分布は、先端部２６ａ，２６ｂに近い内周側で高く、先端部２６ａ，２６ｂから離れた外周側で低いため、コイル２４に流れる電流が徐々に増大するにつれて、磁気粘性流体３４の内周側から外周側へ向かって徐々に固体化する。その際には、磁性体２６（先端部２６ａ，２６ｂ）が磁気粘性流体３４の固体層を吸引することで、磁気粘性流体３４の磁性粒子が遠心力により径方向外側へ離れるのが防止される。
【００３０】
また、本実施形態では、例えば図５，６に示すように、回転体１６における収容室３２に面する部分（磁気粘性流体３４と接触する部分）に、凹凸部３６を回転体１６の回転方向（周方向）に沿って形成することもできる。図５は回転軸１２の軸線方向に直交する方向から見た固定体１４及び回転体１６の内部構成の一部を示し、図６は回転軸１２の軸線方向から見た回転体１６の内部構成の一部を示す。図５，６に示す例では、凹凸部３６は収容室３２の外周面３２ａ（先端部２６ａ，２６ｂ及び中間部材２８）に形成されている。電流駆動装置４６によりコイル２４に流す電流を制御して磁気粘性流体３４を固体化する際には、固体化した磁気粘性流体３４が収容室３２の外周面３２ａの凹凸部３６と噛み合う。この磁気粘性流体３４の固体層と凹凸部３６との噛み合いにより、磁気粘性流体３４の固体層と回転体１６とのすべりをより確実に防ぐことができる。なお、図４に示す構成例においても、回転体１６における収容室３２に面する部分に、固体化した磁気粘性流体３４が噛み合う凹凸部３６を回転体１６の回転方向に沿って形成することができ、例えば、凹凸部３６を収容室３２の内周面（先端部２６ａ，２６ｂ及び中間部材２８）に形成することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、例えば図７に示すように、回転体１６における収容室３２の周囲に、非磁性体３７を配置することもできる。図７に示す例では、非磁性体３７が収容室３２の側面側に配置されている。電流駆動装置４６によりコイル２４に流す電流を制御して磁気粘性流体３４を固体化する際には、磁束が磁気粘性流体３４を通ることなく収容室３２の周囲に回り込むのを非磁性体３７により抑制することができるので、磁気粘性流体３４を通過する磁束を増加させることができる。そのため、より少ないコイル２４の電流で磁気粘性流体３４を固体化させることができる。なお、例えば図８に示すように、非磁性体３７を収容室３２の内周側（磁気粘性流体３４より径方向内側）に配置することによっても、磁束が磁気粘性流体３４を通ることなく収容室３２の周囲に回り込むのを非磁性体３７により抑制することができ、磁気粘性流体３４を通過する磁束を増加させることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、例えば図９に示すように、コイル２４に電流を流すことなくヨーク２２に磁束を発生させるための永久磁石２５を固定体１４に設けることもできる。永久磁石２５が発生する磁束により、コイル２４に電流を流すことなく磁気粘性流体３４に磁束を流して固体化させることができる。さらに、電流駆動装置４６によりコイル２４に流す電流を制御することで、磁気粘性流体３４における固体層の割合を制御することができる。その際には、永久磁石２５の磁束を打ち消す方向（逆方向）の磁束をヨーク２２に発生させるようにコイル２４に流す電流を制御することで、磁気粘性流体３４を通る磁束を減少させて磁気粘性流体３４における固体層の割合を減少させることができ、回転体１６の慣性モーメントを減少させることができる。一方、永久磁石２５の磁束と同方向の磁束をヨーク２２に発生させるようにコイル２４に流す電流を制御することで、磁気粘性流体３４を通る磁束を増加させて磁気粘性流体３４における固体層の割合を増加させることができ、回転体１６の慣性モーメントを増加させることができる。なお、永久磁石２５を固定体１４に設ける場合は、コイル２４に電流が流れていない状態で回転体１６の慣性モーメントが設計値となるように永久磁石２５の発生する磁束を設定することで、コイル２４に電流を流す頻度を減らすことができ、効率の向上を図ることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、回転軸１２の回転数制御を行う場合に回転軸１２の回転数の変化割合が所定割合より大きくなるときは、電流駆動装置４６は、磁気粘性流体３４が液体になるようにコイル２４の電流を制御することで、回転体１６の慣性モーメントを減らすこともできる。永久磁石２５が固定体１４に設けられていない例において、回転軸１２の目標回転数の時間変化率（絶対値）が所定値以上であるときは、電流駆動装置４６は、磁束が磁気粘性流体３４を流れないようにコイル２４の電流を０（あるいはほぼ０）に制御することで、磁気粘性流体３４を液体状態に制御する。また、永久磁石２５が固定体１４に設けられている例において、回転軸１２の目標回転数の時間変化率（絶対値）が所定値以上であるときは、電流駆動装置４６は、永久磁石２５の磁束を打ち消して磁束が磁気粘性流体３４を流れないようにコイル２４に流す電流を制御することで、磁気粘性流体３４を液体状態に制御する。磁気粘性流体３４を液体状態に制御することで、回転体１６の慣性モーメントを減らして回転軸１２の回転数を速やかに変化させることができるので、回転軸１２の回転数制御の応答性を向上させることができる。なお、本実施形態に係るダンパ装置をエンジンのクランク軸のねじれ振動を抑制するために用いる場合は、電流駆動装置４６は、エンジンの運転を停止するときに磁気粘性流体３４が液体になるようにコイル２４の電流を制御することで、エンジンの運転停止を速やかに行うことができる。
【００３４】
「実施形態２」
図１０〜１２は、本発明の実施形態２に係るダンパ装置の概略構成を示す図である。図１０は回転軸１２の軸線方向に直交する方向から見た内部構成の概略を示し、図１１は回転軸１２の軸線方向から見た固定体１４及び回転体１６の内部構成の一部を示し、図１２は回転軸１２の軸線方向に直交する方向から見た固定体１４及び回転体１６の内部構成の一部を示す。以下の実施形態２の説明では、実施形態１と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略する構成については実施形態１と同様である。
【００３５】
本実施形態では実施形態１（図１〜３に示す構成例）と比較して、回転体１６の収容室３２内には、回転体１６に対し相対回転可能な環状の慣性体３５が磁気粘性流体３４とともに収容されている。磁気粘性流体３４が液体である状態では、慣性体３５は回転体１６に拘束されずに相対回転する。ここでの慣性体３５は、磁性体であってもよいし、非磁性体であってもよい。回転体１６と慣性体３５との間には、収容室３２内に充填された磁気粘性流体３４による粘性抵抗（せん断応力）が作用する。そのため、コイル２４に流す電流（磁気粘性流体３４を通る磁束）を変化させて磁気粘性流体３４の粘性を変えることで、回転体１６と慣性体３５との間の粘性抵抗（せん断応力）を変えることができる。これによって、所定の振動数での共振を抑えることができ、制振効果を得ることができる。その際には、電流駆動装置４６は、回転体１６と慣性体３５との相対回転を許容するようにコイル２４に流す電流を制御して磁気粘性流体３４の粘性を制御することで、回転体１６と慣性体３５との間の粘性抵抗（せん断応力）を制御することができる。そのため、スリップリング等のすべり部材を用いることなく、回転体１６と慣性体３５との間における磁気粘性流体３４の粘性抵抗を制御することができ、回転軸１２のねじれ振動抑制効果を向上させることができる。
【００３６】
本実施形態では、収容室３２内に慣性体３５が収容された分、収容室３２内の磁気粘性流体３４の使用量を減らすことができ、コスト低減を図ることができる。そして、磁気粘性流体３４を固体化しなくても粘性を変化させるだけで制振効果が得られるため、コイル２４の電流を減らすことができる。また、前述の特許文献１では、慣性体はラバーを介して円板に拘束されるため、円板と慣性体との回転方向に関する相対変位が制限されて振動抑制効果が低減するが、本実施形態では、慣性体３５は、回転体１６に対し回転方向に関する相対変位が制限されることなく相対回転可能であるため、振動抑制効果を向上させることができる。
【００３７】
本実施形態において、磁気粘性流体３４の粘性抵抗（せん断応力）は、図１３の実線に示すように、磁界（コイル２４の電流と等価）に応じて変化し、せん断速度に関してはほぼ一定の値となる。制振効果をさらに向上させるためには、図１３の破線に示すように、磁気粘性流体３４のせん断応力がせん断速度に比例した特性になることが好ましい。ここでのせん断速度は、回転体１６と慣性体３５との相対回転数に相当する。そこで、回転体１６と慣性体３５との相対回転数に基づいて回転体１６と慣性体３５との間の粘性抵抗を制御することが好ましい。
【００３８】
回転体１６と慣性体３５との相対回転数を検出するための構成例を図１４に示す。図１４に示すように、回転体１６の磁性体２６の先端部２６ａ，２６ｂ（収容室３２の外周面３２ａ）には、凹凸部３６が回転体１６の回転方向（周方向）に沿って形成されている。慣性体３５は磁性体（強磁性体）により構成されており、慣性体３５の外周面３５ａには、凹凸部５６が回転体１６の回転方向に沿って形成されている。そして、回転体１６（磁性体２６）の凹凸部３６と慣性体３５の凹凸部５６とが径方向に関して対向配置されている。回転体１６と慣性体３５との相対回転に伴って、回転体１６の凹凸部３６と慣性体３５の凹凸部５６との距離が変化し、回転体１６と慣性体３５との間の磁気抵抗が変化する。そのため、ヨーク２２に磁束が流れていると、回転体１６と慣性体３５との相対回転に応じて磁束が変化し、磁束の時間変化に応じた起電力がコイル２４に発生することで、コイル２４の電圧には、図１５に示すように、回転体１６と慣性体３５との相対回転数に応じた交流成分が発生する。したがって、相対回転数検出部４８は、コイル２４の電圧に基づいて回転体１６と慣性体３５との相対回転数を検出することができ、これによって、回転体１６とその収容室３２内に収容された慣性体３５との相対回転数の検出を容易化することができる。より具体的には、回転体１６と慣性体３５との相対回転数の増大に対して、磁束の変化が速くなり、コイル２４の電圧に含まれる交流成分の周期が短くなるとともに振幅が増大する。したがって、相対回転数検出部４８は、コイル２４の電圧に含まれる交流成分の周期を計測することで、回転体１６と慣性体３５との相対回転数を検出することができる。その際には、図１５に示すように、コイル２４の電圧に対して直流成分を除去するハイパスフィルタ処理を行って交流成分を抽出する。また、相対回転数検出部４８は、コイル２４の電圧に含まれる交流成分の振幅を検出することによっても、回転体１６と慣性体３５との相対回転数を検出することができる。
【００３９】
また、回転体１６と慣性体３５との相対回転数を検出する際には、電流駆動装置４６は、コイル２４に流す電流に所定周波数の交流成分を重畳することもできる。ここでの所定周波数については、例えば１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度に設定することができる。回転体１６と慣性体３５との相対回転数の増大に対してコイル２４の電圧に含まれる所定周波数成分の振幅が増大するため、相対回転数検出部４８は、コイル２４の電圧における所定周波数成分の振幅を検出することで、回転体１６と慣性体３５との相対回転数を検出することができる。コイル２４の電流に交流成分を重畳する場合は、交流成分による鉄損が増加しやすくなるものの、回転体１６と慣性体３５との相対回転数の検出精度を向上させることができる。
【００４０】
電流駆動装置４６は、相対回転数検出部４８で検出された回転体１６と慣性体３５との相対回転数に基づいて、コイル２４に流す電流を制御して回転体１６と慣性体３５との間における磁気粘性流体３４の粘性抵抗（せん断応力）を制御する。より具体的には、電流駆動装置４６は、相対回転数検出部４８で検出された回転体１６と慣性体３５との相対回転数の増大に対して、回転体１６と慣性体３５との間の粘性抵抗を増大させるようにコイル２４に流す電流を制御する。さらに、電流駆動装置４６は、回転体１６と慣性体３５との間の粘性抵抗が相対回転数検出部４８で検出された回転体１６と慣性体３５との相対回転数に比例（あるいはほぼ比例）するように、コイル２４に流す電流を制御することが好ましい。つまり、コイル２４の電流が回転体１６と慣性体３５との相対回転数に比例（あるいはほぼ比例）するように制御することが好ましい。これによって、制振効果をさらに向上させることができる。
【００４１】
なお、本実施形態でも実施形態１と同様に、電流駆動装置４６は、磁気粘性流体３４の少なくとも一部を固体化させるようにコイル２４に流す電流を制御して磁気粘性流体３４における固体層の割合を制御することで、回転体１６の慣性モーメントを制御することもできる。本実施形態では、収容室３２内に封入された磁気粘性流体３４の量が実施形態１より少ないため、実施形態１より少ないコイル２４の電流で磁気粘性流体３４を固体化することができる。そして、磁気粘性流体３４が固体化された状態では、磁気粘性流体３４及び慣性体３５が摩擦力により回転体１６と一体で回転するため、固体化した磁気粘性流体３４と慣性体３５の慣性モーメント分、回転体１６の慣性モーメントが増加する。その際には、例えば真鍮や鉄等、磁気粘性流体３４より比重の重い素材により慣性体３５を構成することで、回転体１６の慣性モーメントの可変範囲を広げることができ、制振効果を高めることができる。
【００４２】
本実施形態において、磁気粘性流体３４の少なくとも一部を固体化させるようにコイル２４に流す電流を制御する場合は、例えば図１６，１７に示すように、慣性体３５における磁気粘性流体３４と接触する部分に、凹凸部５６を回転体１６の回転方向（周方向）に沿って形成することもできる。図１６は回転軸１２の軸線方向に直交する方向から見た固定体１４及び回転体１６の内部構成の一部を示し、図１７は回転軸１２の軸線方向から見た回転体１６の内部構成の一部を示す。図１６，１７に示す例では、凹凸部５６は慣性体３５の外周面３５ａに形成されている。電流駆動装置４６によりコイル２４に流す電流を制御して磁気粘性流体３４を固体化する際には、固体化した磁気粘性流体３４が慣性体３５の外周面３５ａの凹凸部５６と噛み合う。この磁気粘性流体３４の固体層と凹凸部５６との噛み合いにより、磁気粘性流体３４の固体層と慣性体３５とのすべりをより確実に防ぐことができる。また、本実施形態でも実施形態１（図５，６に示す構成例）と同様に、回転体１６における収容室３２に面する部分（磁気粘性流体３４と接触する部分）に、凹凸部３６を回転体１６の回転方向（周方向）に沿って形成することもでき、これによって、磁気粘性流体３４の固体層と回転体１６とのすべりをより確実に防ぐことができる。
【００４３】
また、本実施形態でも実施形態１（図７，８に示す構成例）と同様に、回転体１６における収容室３２の周囲に非磁性体３７を配置することもでき、例えば収容室３２の側面側や内周側に非磁性体３７を配置することができる。これによって、磁束が磁気粘性流体３４を通ることなく収容室３２の周囲に回り込むのを非磁性体３７により抑制することができ、磁気粘性流体３４を通過する磁束を増加させることができる。
【００４４】
また、本実施形態でも実施形態１（図９に示す構成例）と同様に、コイル２４に電流を流すことなくヨーク２２に磁束を発生させるための永久磁石２５を固定体１４に設けることもできる。電流駆動装置４６によりコイル２４に流す電流を制御して磁気粘性流体３４の粘性抵抗を制御する際には、永久磁石２５の磁束を打ち消す方向（逆方向）の磁束をヨーク２２に発生させるようにコイル２４に流す電流を制御することで、磁気粘性流体３４を通る磁束を減少させて磁気粘性流体３４の粘性抵抗を減少させることができる。一方、永久磁石２５の磁束と同方向の磁束をヨーク２２に発生させるようにコイル２４に流す電流を制御することで、磁気粘性流体３４を通る磁束を増加させて磁気粘性流体３４の粘性抵抗を増加させることができる。なお、永久磁石２５を固定体１４に設ける場合は、コイル２４に電流が流れていない状態で磁気粘性流体３４の粘性抵抗が設計値となるように永久磁石２５の発生する磁束を設定することで、コイル２４に電流を流す頻度を減らすことができ、効率の向上を図ることができる。
【００４５】
また、本実施形態でも実施形態１と同様に、回転軸１２の回転数制御を行う場合に回転軸１２の回転数の変化割合が所定割合より大きくなるときは、電流駆動装置４６は、磁気粘性流体３４が液体になるようにコイル２４の電流を制御することで、回転体１６の慣性モーメントを減らすこともできる。図１８に示すように、永久磁石２５が固定体１４に設けられていない例において、回転軸１２の目標回転数の時間変化率（絶対値）が所定値以上であるときは（図１８の時間ｔ１〜ｔ２）、電流駆動装置４６は、磁気粘性流体３４の粘性を小さくするようにコイル２４の電流を小さくする。また、永久磁石２５が固定体１４に設けられている例において、回転軸１２の目標回転数の時間変化率（絶対値）が所定値以上であるときは（図１８の時間ｔ１〜ｔ２）、電流駆動装置４６は、永久磁石２５の磁束を打ち消して磁気粘性流体３４の粘性を小さくするようにコイル２４に流す電流を制御する。回転体１６の慣性モーメントを減らすことで、回転軸１２の回転数を速やかに変化させることができるので、回転軸１２の回転数制御の応答性を向上させることができる。なお、実施形態１と同様に、本実施形態に係るダンパ装置をエンジンのクランク軸のねじれ振動を抑制するために用いる場合は、電流駆動装置４６は、エンジンの運転を停止するときに磁気粘性流体３４が液体になるようにコイル２４の電流を制御することで、エンジンの運転停止を速やかに行うことができる。
【００４６】
図１９に示す検証モデルを用いて本実施形態に係るダンパ装置のねじれ振動抑制効果を計算により検討した結果を図２０に示す。図２０は、コイル２４の電流が回転体１６と慣性体３５との相対回転数に比例係数（制御ゲイン）Ｋで比例するように制御する場合における回転体１６への入力トルクと負荷慣性１７の加速度との伝達特性を示す。図２０に示すように、制御ゲインＫを増加していくと軸ねじれ共振が抑制されることがわかる。さらに、制御ゲインＫを増加していくと、慣性体３５と回転体１６とが一体で回転することで回転体１６の慣性モーメントが増加し、共振周波数が低い値に変化することがわかる。
【００４７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態１に係るダンパ装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るダンパ装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るダンパ装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るダンパ装置の他の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るダンパ装置の他の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１に係るダンパ装置の他の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１に係るダンパ装置の他の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１に係るダンパ装置の他の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態１に係るダンパ装置の他の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係るダンパ装置の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係るダンパ装置の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係るダンパ装置の概略構成を示す図である。
【図１３】磁気粘性流体のせん断応力特性の一例を示す図である。
【図１４】回転体と慣性体との相対回転数を検出するための構成例を示す図である。
【図１５】回転体と慣性体との相対回転数を検出する方法を説明する図である。
【図１６】本発明の実施形態２に係るダンパ装置の他の概略構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態２に係るダンパ装置の他の概略構成を示す図である。
【図１８】回転軸の回転数を変化させるときの制御方向の一例を説明する図である。
【図１９】本発明の実施形態２に係るダンパ装置のねじれ振動抑制効果を検討するために用いた検証モデルを示す図である。
【図２０】本発明の実施形態２に係るダンパ装置のねじれ振動抑制効果を計算により検討した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１２  回転軸、１４  固定体、１６  回転体、２２  ヨーク、２４  コイル、２５  永久磁石、２６  磁性体、２８  中間部材、３２  収容室、３４  磁気粘性流体、３５  慣性体、３６，５６  凹凸部、３７  非磁性体、３８  回転数検出装置、４０  制御装置、４２  振動振幅検出部、４４  電流指令生成部、４６  電流駆動装置、４８  相対回転数検出部。
【図１】
2010025187.tif 000003
【図２】
2010025187.tif 000004
【図３】
2010025187.tif 000005
【図４】
2010025187.tif 000006
【図５】
2010025187.tif 000007
【図６】
2010025187.tif 000008
【図７】
2010025187.tif 000009
【図８】
2010025187.tif 000010
【図９】
2010025187.tif 000011
【図１０】
2010025187.tif 000012
【図１１】
2010025187.tif 000013
【図１２】
2010025187.tif 000014
【図１３】
2010025187.tif 000015
【図１４】
2010025187.tif 000016
【図１５】
2010025187.tif 000017
【図１６】
2010025187.tif 000018
【図１７】
2010025187.tif 000019
【図１８】
2010025187.tif 000020
【図２０】
2010025187.tif 000021
【図１９】
2010025187.tif 000022