(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の軸を有する磁性流体（ＭＲ）減衰器であって、
ＭＲ流体が中に入っている同軸シリンダと、
シリンダ内に同軸的に配置され、シリンダ内において軸方向の往復運動のためにシリンダ内で摺動可能に係合するよう適合されている、主要チャネルＭＲピストンアセンブリとを備え、主要チャネルＭＲピストンアセンブリは
中を通る同軸穴を規定するピストン本体を含み、ピストン本体は
本体外面と
第１の端部および第１の端部から軸方向に離れている第２の端部とを含み、第１の端部および第２の端部は軸に対して略垂直であり、さらに
第１の端部に取付けられる第１の端部プレートおよび第２の端部に取付けられる第２の端部プレートと、
軸を中心に、本体外面に規定される円周コイル溝と、
本体外面に規定され、第２の端部の穴からコイル溝に延在する主要チャネルと、
穴および主要チャネル内に配置され、コイル溝に配置される電気コイルを形成するようさらに構成されている導電体と、
主要チャネルおよび第２の端部の穴を満たし、導電体および電気コイルを中に有効に封止するよう構成されている非磁性材と、
軸を中心としてピストン本体をほぼ取囲み、ピストン本体に装着され、軸に対して平行かつ環状空間が空けられている関係を有する実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路を規定する環状構造体と、
中を通る同軸開口を規定し、第１の端部プレートに取付けられる同軸ロッドとを含み、ロッド内の前記開口は、第１の端部におけるピストン本体の穴と略整合し、導電体と電気的に接続する導電手段を含み、
改良点は、ピストン本体の本体外面に規定される二次的チャネルを備え、前記二次的チャネルはコイル溝から第１の端部に向かって延在し、二次的チャネルは非磁性材で満たされ、向上した低速ＭＲ減衰力性能を与える、ＭＲ減衰器。
【請求項２】
二次的チャネルはある長さを有し、その長さはコイル溝から第１の端部に延在する、請求項１に記載のＭＲ減衰器。
【請求項３】
主要チャネルは、第２の端部からコイル溝に延在する第１の主要チャネル部をさらに含み、前記第１の主要チャネル部は前記二次的チャネルと軸方向において整合している、請求項２に記載のＭＲ減衰器。
【請求項４】
主要チャネルは、第２の端部からコイル溝に延在する第１の主要チャネル部をさらに含み、前記主要チャネル部は前記二次的チャネルと軸方向に整合する、請求項１に記載のＭＲ減衰器。
【請求項５】
二次的チャネルは、コイル溝から第１の端部への第１の長さと、コイル溝から第１の端部への第２の長さとを有し、第２の長さは第１の長さよりも長く、第１の長さは第１のｙ切片点および第１のニーポイントを有する第１の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を含み、前記第１のニーポイントは第１の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあり、第２の長さは、第２のｙ切片点および第２のニーポイントを有する第２の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を含み、前記第２のニーポイントは第２の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあり、第２のｙ切片点は第１のｙ切片点よりも低く、第２の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度は第１の主要ＭＲピストンアセンブリ速度よりも高く、第２のニーポイントは、第１および第２の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を描く減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリグラフ上の第１のニーポイントの右側にある、請求項１に記載のＭＲ減衰器。
【請求項６】
主要チャネルＭＲピストンアセンブリは第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路を含み、前記第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路はピストン本体ならびに中を通る第１および第２のプレートによって規定され、前記第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路は、穴から出発し、かつ軸に対して軸上半径方向において離れている関係で配置される、請求項１に記載のＭＲ減衰器。
【請求項７】
主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、初期ｙ切片点および初期第１のニーポイントを有する初期減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を規定する前記第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路を含まず、前記初期ニーポイントは初期主要チャネルＭＲピストン速度にあり、主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、第１のｙ切片点および第１のニーポイントを規定する前記第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路を含み、前記第１のニーポイントは第１の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあり、第１のｙ切片点は初期ｙ切片点よりも低く、第１の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度は、初期主要ＭＲピストンアセンブリ速度よりも高く、第１のニーポイントは、初期のおよび第１の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を描く減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリグラフ上の初期ニーポイントの右側にある、請求項６に記載のＭＲ減衰器。
【請求項８】
主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、第２の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路を含み、前記第２の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路は、ピストン本体ならびに中を通る第１および第２のプレートによって規定され、前記第２の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路は穴から出発し、かつ軸に対して軸上半径方向において離れている関係で配置され、前記第２の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路は第２のｙ切片点および第２のニーポイントを有する第２の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を規定し、前記第２のニーポイントは第２の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあり、第２のｙ切片点は第１のｙ切片点よりも低く、第２の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度は、第１の主要ＭＲピストンアセンブリ速度よりも高く、第２のニーポイントは、初期のならびに第１および第２の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を描く減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリグラフ上の第１のニーポイントの右側にある、請求項７に記載のＭＲ減衰器。
【請求項９】
ＭＲ減衰器はさらに、
ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリと電気的に接続するコントローラと、
複数の値を含むルックテーブルとを備え、前記値はルックアップテーブルに置かれ、ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリのニーポイント動作範囲にわたり、ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリを動作的に制御するために、前記値はコントローラによってアクセスされ、
前記主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、初期ｙ切片点および初期ニーポイントを有する初期減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を含み、前記初期ニーポイントは初期主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあり、
前記値は、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線の特性を含み、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの前記少なくとも１つの曲線は、主要チャネルＭＲピストンアセンブリに規定される複数の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路のうちの少なくとも１つの通路に付随する複数の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線の少なくとも１つを表し、複数の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線の前記少なくとも１つは、複数のｙ切片点のうちの少なくとも１つおよび複数のニーポイントのうちの少なくとも１つを含み、前記複数のニーポイントは複数の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあり、複数のｙ切片点のうちの少なくとも１つは初期ｙ切片点よりも低く、複数の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度のうちの少なくとも１つは、主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度よりも高く、
前記ニーポイント動作範囲は、初期減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線および複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの前記少なくとも１つの曲線を含み、
前記コントローラは、
ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作の間であって、低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度での主要チャネルＭＲピストンアセンブリの性能を至適化するために、
（ｉ）  初期減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線がＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作を規定するよう、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線を選択しない、および
（ｉｉ）  複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線の少なくとも１つが、ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作を規定するよう、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線の少なくとも１つ、の少なくとも一方を電子的に選択するよう構成されている、請求項１に記載のＭＲ減衰器。
【請求項１０】
長手方向の軸を有する磁性流体（ＭＲ）減衰器であって、
ＭＲ流体が中に入っている同軸シリンダと、
シリンダ内に同軸的に配置され、シリンダ内において軸方向の往復運動のためにシリンダ内で摺動可能に係合するよう適合されている、マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリとを備え、マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリは
中を通る同軸穴を規定するピストン本体を含み、ピストン本体は
本体外面と
第１の端部および第１の端部から軸方向に離れている第２の端部とを含み、第１の端部および第２の端部は軸に対して略垂直であり、さらに
第１の端部に取付けられる第１の端部プレートおよび第２の端部に取付けられる第２の端部プレートと、
軸を中心に、本体外面に規定される第１の円周コイル溝と、
軸を中心に、本体外面に規定される第２の円周コイル溝とを含み、前記第２のコイル溝は第１のコイル溝よりも第１の端部に隣接して軸の周りの本体外面に規定され、第２のコイル溝は第１のコイル溝に重ならず、さらに
本体外面に規定され、第２の端部の穴からコイル溝に延在する第１の主要チャネルを含み、前記第１の主要チャネルは第２の端部からコイル溝に配置される第１の主要チャネル部を含み、
本体外面に規定され、第１のコイル溝から第２のコイル溝に延在する、第２の主要チャネルと、
穴、第１の主要チャネル、第１のコイル溝、第２の主要チャネル、および第２のコイル溝に配置される導電体とを含み、前記導電体は第１のコイル溝に配置される第１の電気コイルと、第２のコイル溝に配置される第２の電気コイルとを形成するようさらに構成され、さらに
第１のコイル溝、第２のコイル溝、第１の主要チャネル、第２の主要チャネル、および第２の端部の穴を満たし、導電体ならびに第１および第２の電気コイルを有効に封止するよう構成されている非磁性材と、
本体外面に規定され、第２のコイル溝から第１の端部に向かって延在する二次的チャネルとを含み、前記二次的チャネルは非磁性材で満たされ、
軸を中心としてピストン本体をほぼ取囲み、ピストン本体に取付けられ、軸に対して平行かつ環状空間が空けられている関係を有する実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路を規定する環状構造体と、
中を通る同軸開口を規定し、第１の端部プレートに取付けられる同軸ロッドとを備え、ロッドの開口は第１の端部においてピストン本体の穴と略整合し、導電体と電気的に接続する導電手段を含み、
二次的チャネルは向上した低速ＭＲ減衰力性能を与える、ＭＲ減衰器。
【請求項１１】
前記第１の主要チャネル部、前記第２の主要チャネル、および前記二次的チャネルは軸方向において整合し、二次的チャネルはある長さを有し、その長さは第２のコイル溝から第１の端部に延在する、請求項１０に記載のＭＲ減衰器。
【請求項１２】
マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリは第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路を含み、前記第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路はピストン本体ならびに中を通る第１および第２のプレートによって規定され、前記第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路は、穴から出発し、かつ軸に対して軸上半径方向において離れている関係で配置される、請求項１０に記載のＭＲ減衰器。
【請求項１３】
ＭＲ減衰器はさらに、
ＭＲ減衰器のマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリと電気的に接続するコントローラと、
複数の値を含むルックテーブルとを備え、前記値はルックアップテーブルに置かれ、ＭＲ減衰器のマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリのニーポイント動作範囲にわたり、ＭＲ減衰器のマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリを動作的に制御するために前記値はコントローラによってアクセスされ、
前記マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、初期ｙ切片点および初期ニーポイントを有する初期減衰力対マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を含み、前記初期ニーポイントは初期マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあり、
前記値は、複数の所定の特徴付けられる減衰力対マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線の特性を含み、複数の所定の特徴付けられる減衰力対マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの前記少なくとも１つの曲線は、マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリに規定される複数の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路のうちの少なくとも１つの通路に付随する複数の減衰力対マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線の少なくとも１つを表し、複数の減衰力対マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線の前記少なくとも１つは、複数のｙ切片点のうちの少なくとも１つおよび複数のニーポイントのうちの少なくとも１つを含み、前記複数のニーポイントは複数のマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあり、複数のｙ切片点のうちの少なくとも１つは初期ｙ切片点よりも低く、複数のマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度のうちの少なくとも１つは、マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度よりも高く、
前記ニーポイント動作範囲は、初期減衰力対マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線および複数の所定の特徴付けられる減衰力対マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの前記少なくとも１つの曲線を含み、
前記コントローラは、
ＭＲ減衰器のマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作の間であって、低いマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度でのＭＲ減衰器のマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリの性能を至適化するために、
（ｉ）  初期減衰力対マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線がＭＲ減衰器のマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作を規定するよう、複数の所定の特徴付けられる減衰力対マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線を選択しない、および
（ｉｉ）  複数の所定の特徴付けられる減衰力対マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線の少なくとも１つが、ＭＲ減衰器のマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作を規定するよう、複数の所定の特徴付けられる減衰力対マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線の少なくとも１つ、の少なくとも一方を電子的に選択するよう構成されている、請求項１０に記載のＭＲ減衰器。
【請求項１４】
低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度において磁性流体（ＭＲ）減衰力性能を向上させるための方法であって、
長手方向の軸を有するＭＲ減衰器を設けるステップを含み、前記ＭＲ減衰器は、
ＭＲ流体が中に入っている同軸シリンダと、
シリンダ内に同軸的に配置され、シリンダ内において軸方向の往復運動のためにシリンダ内で摺動可能に係合するよう適合されている、主要チャネルＭＲピストンアセンブリとを備え、主要チャネルＭＲピストンアセンブリは
中を通る同軸穴を規定するピストン本体を含み、ピストン本体は
本体外面と
第１の端部および第１の端部から軸方向に離れている第２の端部とを含み、第１の端部および第２の端部は軸に対して略垂直であり、さらに
第１の端部に取付けられる第１の端部プレートおよび第２の端部に取付けられる第２の端部プレートと、
軸を中心に、本体外面に規定される円周コイル溝と、
本体外面に規定され、第２の端部の穴からコイル溝に延在する主要チャネルと、
穴および主要チャネル内に配置され、コイル溝に配置される電気コイルを形成するようさらに構成されている導電体と、
主要チャネルおよび第２の端部の穴を満たし、導電体および電気コイルを中に有効に封止するよう構成されている非磁性材と、
ピストン本体の本体外面に規定される二次的チャネルとを備え、前記二次的チャネルはコイル溝から第１の端部に向かって延在し、二次的チャネルは非磁性材で満たされ、さらに
軸を中心としてピストン本体をほぼ取囲み、ピストン本体に装着され、軸に対して平行かつ環状空間が空けられている関係を有する実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路を規定する環状構造体と、
中を通る同軸開口を規定し、第１の端部プレートに取付けられる同軸ロッドとを含み、ロッド内の前記開口は、第１の端部におけるピストン本体の穴と略整合し、導電体と電気的に接続する導電手段を含み、
ＭＲ減衰器はＭＲ減衰器の動作の間に有効な初期減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を含み、前記減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線は初期ｙ切片点を含み、低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度において略右上がりの単一斜線傾斜ランプが続き、前記単一斜線傾斜ランプは減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線上の初期ニーポイントにつながり、前記初期ニーポイントは初期主要チャネルＭＲピストン速度にあり、初期ニーポイントは減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線上の略穏やかな右上がり斜線傾斜ランプに遷移し、前記穏やかな右上がり斜線傾斜ランプは、初期主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にある初期ニーポイントよりも高い、中から高の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にまたがる、方法。
【請求項１５】
主要チャネルＭＲピストンアセンブリを設けるステップは、第２の端部からコイル溝に延在する第１の主要チャネル部をさらに含む主要チャネルをさらに備え、前記主要チャネル部は前記二次的チャネルと軸方向に整合し、二次的チャネルの長さは、コイル溝から第１の端部に延在する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
主要チャネルＭＲピストンアセンブリを設けるステップは、第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路を含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリをさらに含み、前記第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路は、ピストン本体ならびに中を通る第１および第２のプレートによって規定され、前記第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路は穴から出発し、かつ軸に対して軸上半径方向において離れている関係を有するよう配置され、主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、ＭＲ減衰器の動作の間有効である第１の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を含む、前記第１の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路を含み、前記第１の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線は第１のｙ切片点および第１のニーポイントを含み、前記第１のニーポイントは第１の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあり、第１のｙ切片点は初期ｙ切片点よりも低く、第１の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度は、初期主要ＭＲピストンアセンブリ速度よりも高く、第１のニーポイントは、初期および第１の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を描く減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリグラフ上の初期ニーポイントの右側にある、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
主要チャネルＭＲピストンアセンブリを設けるステップは、主要チャネルの幅を設定し、主要チャネルの幅とほぼ等しい二次的チャネルの幅を設定するステップをさらに含み、幅は実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路の長さに対応し、実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路の長さに対する幅を増加させることにより、新たな減衰力対主要チャネルＭＲアセンブリ性能曲線がもたらされ、前記新たな性能曲線はＭＲ減衰器の性能動作範囲において第２のｙ切片点および第２のニーポイントを含み、前記第２のニーポイントは第２の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあり、前記第２の主要チャネルＭＲピストン速度は第１の主要チャネルＭＲピストン速度よりも高く、前記第２のｙ切片点は第１のｙ切片点よりも小さい、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
コントローラを設けるステップをさらに含み、前記コントローラはＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリと電気的に接続し、前記コントローラは複数の値を含むルックアップテーブルをアクセスし、前記値はルックアップテーブルに置かれ、ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリのニーポイント動作範囲にわたり、ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリを動作的に制御するために、前記値はコントローラによって用いられ、
前記値は、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線の特性を含み、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの前記少なくとも１つは、主要チャネルＭＲピストンアセンブリに規定される複数の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路のうちの少なくとも１つの通路に付随する複数の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線の少なくとも１つを表し、複数の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線の前記少なくとも１つの曲線は、複数のｙ切片点のうちの少なくとも１つおよび複数のニーポイントのうちの少なくとも１つを含み、前記複数のニーポイントは複数の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあり、複数のｙ切片点のうちの少なくとも１つは初期ｙ切片点よりも低く、複数の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度のうちの少なくとも１つは、主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度よりも高く、
前記ニーポイント動作範囲は、初期減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線および複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの前記少なくとも１つの曲線を含み、
前記コントローラは、
ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作の間であって、低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度でのＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリの性能を至適化するために、
（ｉ）  初期減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線がＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作を規定するよう、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線を選択しない、および
（ｉｉ）  複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線の少なくとも１つが、ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作を規定するよう、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線の少なくとも１つ、の少なくとも一方を電子的に選択するよう構成されている、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
磁性流体（ＭＲ）減衰システムであって、
コントローラと、
コントローラと電気的に接続する少なくとも１つの磁性流体（ＭＲ）減衰器とを備え、コントローラはＭＲ減衰器の動作を動作可能に制御し、
ＭＲ減衰器は長手方向の軸を含み、
ＭＲ流体が中に入っている同軸シリンダと、
シリンダ内に同軸的に配置され、シリンダ内において軸方向の往復運動のためにシリンダ内で摺動可能に係合するよう適合されている、主要チャネルＭＲピストンアセンブリとを備え、主要チャネルＭＲピストンアセンブリは
中を通る同軸穴を規定するピストン本体を含み、ピストン本体は
本体外面と
第１の端部および第１の端部から軸方向に離れている第２の端部とを含み、第１の端部および第２の端部は軸に対して略垂直であり、さらに
第１の端部に取付けられる第１の端部プレートおよび第２の端部に取付けられる第２の端部プレートと、
軸を中心に、本体外面に規定される円周コイル溝と、
本体外面に規定され、第２の端部の穴からコイル溝に延在する主要チャネルと、
穴および主要チャネル内に配置され、コイル溝に配置される電気コイルを形成するようさらに構成されている導電体と、
主要チャネルおよび第２の端部の穴を満たし、導電体および電気コイルを中に有効に封止するよう構成されている非磁性材と、
ピストン本体の本体外面に規定され、コイル溝から第１の端部に向かって延在する二次的チャネルとを含み、前記二次的チャネルは非磁性材で満たされ、さらに
軸を中心としてピストン本体をほぼ取囲み、ピストン本体に装着され、軸に対して平行かつ環状空間が空けられている関係を有する実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路を規定する環状構造体と、
中を通る同軸開口を規定し、第１の端部プレートに取付けられる同軸ロッドとを含み、ロッド内の前記開口は、第１の端部におけるピストン本体の穴と略整合し、導電体と電気的に接続する導電手段を含み、
ピストン本体に規定される二次的チャネルを含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度におけるＭＲ減衰システム性能を向上させる、ＭＲ減衰システム。
【請求項２０】
ＭＲ減衰システムは、搬送に用いられる装置に配置されるＭＲ減衰サスペンションシステムを備え、前記搬送装置は少なくとも１つの車輪を含み、少なくとも１つのＭＲ減衰器は少なくとも１つの車輪に関連付けられる、請求項１９に記載のＭＲ減衰システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の詳細な説明
技術分野
本発明は制御可能な減衰用途に用いられる磁性流体（ＭＲ）減衰器に関し、配線のための主要チャネルを有するＭＲピストンアセンブリを含み、より特定的には主要チャネルＭＲピストンアセンブリのピストン本体に二次的チャネルが規定され、ピストン本体の軸を中心としてピストン本体に規定される溝からピストン本体の第１の端部への二次的チャネルの長さにより、特に低いＭＲピストンアセンブリ速度でのＭＲ減衰力性能を向上させる。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
従来のピストン減衰器は、磁性流体（ＭＲ）減衰器を含む。ＭＲ減衰器は、ＭＲ流体が中に含まれるシリンダを有する。ＭＲピストンはシリンダの内部において摺動可能に係合する。ロッドの第１の端部はＭＲピストンに装着され、ロッドの第２の端部はシリンダの外に延在する。ロッドおよびシリンダは２つの別個の構造体に取付けられて、ＭＲピストンの移動方向に沿った２つの構造体の相対的運動を抑制または減衰させる。減衰力は、ＭＲ減衰器の軸に沿ったロッドおよびＭＲピストンの移動に対向して、ＭＲ減衰器のシリンダ内で生成される。
【０００３】
ＭＲ流体は、微細な金属粒子、キャリア流体、および安定剤からなる。たとえば鉄のような微細金属粒子がキャリア流体内に懸濁される。ＭＲ流体内の微細金属粒子は０．１から１０マイクロメートルの範囲の大きさを有し、拡大されてから人間の目で見ると楕円形またはスケール球体のような形状を有する。金属粒子が大きすぎると、ＭＲキャリア流体内で懸濁されるのではなく、沈降し得る。金属粒子流体が小さすぎると、金属粒子への所望の磁気的効果が減少し始める。典型的なＭＲ流体は、ＭＲキャリア流体に対して２０から４０体積％の微細金属粒からなる。ＭＲ流体内のキャリア流体は、たとえば炭化水素油、シリコン油やエステル油のような種類の油であってもよい。好ましくは、炭化水素油がＭＲ流体で用いられる。炭化水素油は所望の高い潤滑性を有し、広い範囲の粘度で利用できる。安定剤は、金属粒子の漸次的重力沈降を防ぐ、キャリア流体における添加剤である。金属粒子がＭＲ流体内で沈降すると、安定剤は金属堆積物が圧縮されるのを防ぐ。金属堆積物の圧縮が起こると、金属堆積物を再混合してＭＲ流体に任意に戻すことが難しくなる。さらに、ＭＲ流体が容易に蒸発しないよう、ＭＲ流体に対して低い蒸気圧が望ましい。ＭＲ流体は広い範囲の温度で動作するよう適合される。
【０００４】
ＭＲ流体は、磁界が与えられると、選択的に制御される流体挙動を示す。ＭＲ流体に磁界が与えられないと、微細金属粒子はＭＲ流体内において任意に懸濁される。磁界が与えられていない場合、ＭＲ流体の粘度は低く、潤滑性を示す。ＭＲ流体に磁界が与えられると、微細金属粒子はミリ秒の単位でＭＲ流体内に粒子鎖を形成する。粒子鎖は与えられた電界の磁束方向に一般に整合する。粒子鎖の形成により、ＭＲ流体特性は液体から準固体状態に変わり、粘度が増加して、粘弾性材と類似した挙動を示す。粘弾性材は変形を受けると、粘性および弾性両方の特性を示す。粘性材料は応力が与えられると、時間に対して線形にせん断流および歪みに抗する。弾性材は引っ張られるとすぐに歪むが、応力が取除かれると迅速に元の状態に戻る。磁界が与えられると粘弾性材として働くＭＲ流体は、これら両方の特性を示す。ＭＲ流体は時間に依存する歪み特性を示す。
【０００５】
ＭＲ減衰動作において、ＭＲ流体はピストンがシリンダ内において往復速度運動する間ＭＲピストンの開口を通る。開口におけるＭＲ流体は、ＭＲピストンに配置される電気コイルに与えられる電流を変えることによって発生する変動磁界を受る。金属の軟磁性材からなるピストンは、電気コイルとともに、電磁石を形成する。この電磁石はシリンダ内のＭＲ流体に磁界を与える。磁界を与えることにより、ＭＲ流体内の微細金属粒子は開口において鎖を形成し、これらの鎖は一般に磁束の方向に、かつピストン内を流れるＭＲ流体の流れに対して垂直に整合する。微細金属粒子の鎖は、ピストンの開口を通るＭＲ流体の動きを制限し、ＭＲ流体の降伏応力を増加させる。ＭＲ流体の降伏応力が増加すれば、ＭＲ減衰器の力が増加する。当業者にとって理解されるように、電磁石に与えられる電流は、ＭＲ減衰器の可変のピストン速度において、ＭＲ流体の可変の力動作条件をもたらす。したがって、ＭＲピストンの可変の減衰効果をもたらすことができる。可変の減衰効果により、ＭＲピストンとシリンダとの相対的運動の可変制御減衰を実現することができる。サスペンションシステムにおけるＭＲ減衰器の減衰性能は、ＭＲ減衰器の力対ピストンアセンブリ速度特性に大きく依存する。ＭＲ減衰器の可変制御減衰性能は、減衰力対ピストンアセンブリ速度曲線を用いて測定および評価することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，６１２，４０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
２００３年９月２日に発行された先行技術の米国特許第６，６１２，４０９号に従い、図１から図２を参照すると、ＭＲ減衰器（１０）は長手軸Ａを中心とするシリンダ（１４）内に配置される、配線に用いられる主要チャネルを有するＭＲピストンアセンブリ（１２）を含む。以下において、配線のための主要チャネルを有するＭＲピストンアセンブリは、「主要チャネルＭＲピストンアセンブリ」と呼ぶ。ＭＲ流体（１６）はシリンダ（１４）内に配置される。主要チャネルＭＲピストンアセンブリ（１２）は同軸のピストン本体（１８）を含む。ピストン本体（１８）を中心とする同軸環状構造体（２０）は、環状の実質的磁気付勢可能なＭＲ流体通路（２２）を規定する。ピストン本体（１８）はさらに第１の端部（２４）、および軸方向において第１端部（２４）から離れた第２の端部（２６）を含む。第１の端部プレート（２８）は第１の端部（２４）に取付けられ、第２の端部プレート（３０）は第２の端部（２６）に取付けられる。ピストン本体（１８）は中を通る同軸穴（３２）を規定する。ピストン本体（１８）は本体外面（３４）を含む。ピストン本体（１８）は、本体外面（３４）において軸Ａを中心とする円周コイル溝（３６）を規定する。主要チャネル（３８）は、本体外面（３４）において、第２の端部（２６）の穴（３２）からコイル溝（３６まで規定される。主要チャネル（３８）は、第１の主要チャネル部（３９）および第２の主要チャネル部（３９Ａ）を含む。第１の主要チャネル部は、第２の端部（２６）からコイル溝（３６）に延在する。第２の主要チャネル部（３９Ａ）は第２の端部（２６）に配置され、第２の端部（２６）の穴（３２）から第１の主要チャネル部（３９）に延在する。導電体（４０）は第２の端部（２６）の穴（３２）に配置され、主要チャネル（３８）を通ってコイル溝（３６）に入る。導電体（４０）は、コイル溝（３６）内において電気コイル（４２）を形成するよう構成されている。第２端部（２６）の穴（３２）、主要チャネル（３８）、およびコイル溝（３６）は、非磁性材（４４）で満たされて、中に導電体（４０）および電気コイル（４２）を有効に封止する。同軸ロッド（４６）が第１の端部（２４）に接続され、その中に同軸開口（４８）を含む。ロッド（４６）は、第１の端部（２８）において、保持リング（３５）を介してピストン本体（１８）に接続される。開口（４８）は、導電体（４０）および電気コイル（４２）を介して電流をピストン本体（１８）に供給するための導電手段を含む。ＭＲ減衰器の外にある電源と電気的に接続される導電手段（５０）は、導電体（４０）および電気コイル（４２）を介してピストン本体（１８）に電源を供給する。ピストン本体（１８）はさらに１つ以上の実質的磁気消勢可能(non-energizable)ＭＲ流体通路（５２）またはバイパス穴を含んでもよく、これは軸Ａから離れておりかつ穴（３２）から出発する。磁気付勢可能通路（２２）および磁気消勢可能通路（５２）の断面を通るＭＲ流体（１６）は、特定のＭＲ減衰器用途の性能要件に合うよう設計されている。
【０００８】
ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリについての減衰力対ピストンアセンブリ速度性能曲線は、ｙ軸に沿ったＭＲ流体力データおよびｘ軸に沿った主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度データを示す。減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線は、正の速度側から近づくと零より上のｙ切片値において、また負の速度側から近づくと零より下のｙ切片値において、力の軸、即ちｙ軸と交差する。零より上のｙ切片値と零より下のｙ切片値との差が大きければ大きいほど、有限の正の値と有限の負の値との間に、望ましくないより大きい力の上昇がみられる。たとえば、ＭＲ減衰器が用いられる車両システムにおいて、主要チャネルＭＲピストンアセンブリの各運動方向の変化に伴う力の不所望の上昇が大きければ大きいほど、車両に乗っている際の不所望の乗り心地の悪さの値が高まる。車両に乗っているときの不所望の不快さは、車の乗員にとってマイナスに感じられるかもしれない。理想的には、車両の滑らかな乗り心地を損なう不所望の不愉快成分を減らすためには、原点（ｘ＝０，ｙ＝０）を通る減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度性能曲線が望ましい。
【０００９】
図１の先行技術に示されるように、主要チャネルＭＲピストンアセンブリに規定される単一のバイパス穴（５２）は、ｙ切片点を原点により近く下げる働きをし、低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度での車両のよりスムーズな乗り心地をもたらし得る。しかし、ｙ軸切片点に続く、減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線の傾斜しているランプ部は一般に少なくとも２つのはっきりした傾斜ランプセグメント、即ちランプ段差を含む。各別個のランプ段差は独自の正のおよび減少する傾斜の値を有する。第２の段差は、段差の遷移およびニーポイント間でより低い駆動力をもたらす。２段階の傾斜ランプは、ニーポイントに移り、所望の性能曲線に遷移するが、これはニーポイントを超えて中から高の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にわたって、増加した力の値で相対的に穏やかな右上がりの斜線を示す。
【００１０】
必要なのは、低いＭＲピストン速度での２段階の傾斜力ランプを減少させ、かつ駆動力を増加させる、主要チャネルＭＲピストンアセンブリを有する改良されたＭＲ減衰器である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明の概要
本発明の一実施例に従い、磁性流体（ＭＲ）減衰器は長手方向の軸を有する。ＭＲ減衰器はＭＲ流体が中に入っている同軸シリンダを含む。ＭＲ減衰器は主要チャネルＭＲピストンアセンブリを含み、これはシリンダ内に同軸的に配置され、シリンダ内において軸方向の往復運動のために、シリンダ内において摺動可能に係合するよう適合されている。主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、中を通る同軸の穴を規定するピストン本体を含む。ピストン本体は、本体外面、第１の端部、および第１の端部から軸方向において離れている第２の端部をさらに含む。ピストン本体の第１および第２の端部は軸に対して略垂直である。ピストン本体はさらに第１の端部に接続される第１の端部プレートと、第２の端部に接続される第２の端部プレートとを含む。ピストン本体はさらに、軸に中心に本体外面に規定される円周コイル溝と、本体外面に規定され、第２の端部の穴からコイル溝に延在する主要チャネルとを含む。ピストン本体はさらに穴および主要チャネル内に配置される導電体を含み、導電体はコイル溝に配置される電気コイルを形成するよう構成されている。ピストン本体はさらに、主要チャネルおよび第２の端部の穴を満たすよう構成され、導電体および電気コイルを有効に封止する非磁性材を含む。主要チャネルＭＲピストンアセンブリはさらに環状構造体を含み、環状構造体は軸を中心としてピストン本体を取囲み、ピストン本体に装着され、軸に対して平行かつ環状空間が空けられている関係を有する実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路を規定する。主要チャネルＭＲピストンアセンブリはさらに同軸ロッドを含み、中を通る同軸の開口を規定する。ロッドは第１の端部プレートに取付けられる。ロッドの開口は、第１の端部においてピストン本体の穴と略整合する。開口は導電体と電気的に接続される導電手段を含む。ＭＲ減衰器の改良点は、主要チャネルＭＲピストンアセンブリのピストン本体の本体外面に規定される二次的チャネルにある。二次的チャネルはコイル溝から第１の端部に向かって延在し、非磁性材で満たされている。ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリのピストン本体にある二次的チャネルは、向上した低速ＭＲ減衰力性能を与える。
【００１２】
本発明の別の実施例に従い、磁性流体（ＭＲ）減衰器は長手方向の軸を有する。ＭＲ減衰器は、中にＭＲ流体が配置されている同軸シリンダを含む。ＭＲ減衰器はさらにシリンダ内に同軸的に配置されるマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリを含む。マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、中で軸方向の往復運動を可能にするために、シリンダ内において摺動可能に係合するよう適合されている。マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、中を通る同軸穴を規定するピストン本体を含む。マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリのピストン本体は本体外面を含む。ピストン本体はさらに第１の端部と第１の端部から軸方向に離れている第２の端部とを含み、第１および第２の端部は軸に対して略垂直である。ピストン本体はさらに第１の端部に取付けられる第１の端部プレートと、第２の端部に取付けられる第２の端部プレートとを含む。ピストン本体はさらに軸を中心として、本体外面に規定される第１および第２の円周コイル溝を含む。ピストン本体の第２の円周コイル溝は、第１の円周コイル溝よりも第１の端部に近く、軸の周りの本体外面に規定されている。ピストン本体の第２の円周コイル溝は、ピストン本体の第１の円周コイル溝と重ならない。ピストン本体はさらに、本体外面に規定され、第２の端部の穴からコイル溝に延在する第１の主要チャネルを含む。ピストン本体はさらに、本体外面に規定され、第１のコイル溝から第２のコイル溝に延在する第２の主要チャネルを含む。ピストン本体はさらに、穴、第１の主要チャネル、第１のコイル溝、第２の主要チャネル、および第２のコイル溝に配置される導電体を含む。導電体は、第１のコイル溝に配置される第１の電気コイルと、第２のコイル溝に配置される第２の電気コイルとを形成するよう構成されている。ピストン本体はさらに、第１のコイル溝、第２のコイル溝、第１の主要チャネル、第２の主要チャネル、および第２の端部の穴を満たし、導電体ならびに第１および第２の電気コイルを有効に封止するよう構成されている非磁性材を含む。ピストン本体はさらに、本体外面に規定され、第２のコイル溝から第１の端部に向かって延在する二次的チャネルを含む。二次的チャネルは非磁性材で満たされている。マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリはさらに環状構造体を含み、これは軸を中心としてピストン本体を取囲み、ピストン本体に取付けられている。環状構造体は、軸に対して平行かつ環状空間が空けられている関係を有する実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路をさらに規定する。マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、中を通る同軸の開口を規定し、かつ第１の端部プレートに取付けられる同軸ロッドをさらに含む。ロッドの開口は第１の端部においてピストン本体の穴と略整合する。ロッドの開口は、導電体と電気的に接続される導電手段を含む。二次的チャネルは向上した低速ＭＲ減衰力性能を与える。
【００１３】
本発明のさらなる実施例に従い、低速磁性流体（ＭＲ）減衰力性能を向上させるための方法が提供される。本方法は長手方向の軸を有するＭＲ減衰器を設けるステップを含む。ＭＲ減衰器は中にＭＲ流体が含まれる同軸シリンダを有する。ＭＲ減衰器は、シリンダ内に同軸的に配置され、かつ中で軸方向の往復運動のためにシリンダ内で摺動可能に係合するよう適合される主要チャネルＭＲピストンアセンブリを含む。主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、中を通る同軸穴を規定するピストン本体を含む。主要チャネルＭＲピストンアセンブリのピストン本体は本体外面を有する。ピストン本体はさらに第１の端部と、第１端部から軸方向に離れている第２の端部とを含み、第１および第２の端部は軸に対して略垂直である。ピストン本体はさらに第１の端部に取付けられる第１の端部プレートと、第２の端部に取付けられる第２の端部プレートとを含む。ピストン本体はさらに軸に対して本体外面に規定される円周コイル溝を含む。ピストン本体はさらに本体外面に、第２の端部の穴からコイル溝に延在する、主要チャネルを含む。ピストン本体はさらに穴および主要チャネル内に配置される導電体を含む。ピストン本体の導電体は、コイル溝に配置される電気コイルを形成するよう構成されている。ピストン本体は、コイル溝、主要チャネル、および第２の端部の穴を満たすよう構成されている非磁性材を含み、導電体および電気コイルを有効に封止する。ピストン本体はさらにピストン本体の外面に配置され、コイル溝から第１の端部に向かって延在する二次的チャネルを含む。二次的チャネルは非磁性材で満たされている。主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、軸に対してピストン本体を取囲み、ピストン本体に取付けられる環状構造体を含む。主要チャネルＭＲピストンアセンブリの環状構造体は、軸に対して平行かつ環状空間が空けられている関係を有する実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路を規定する。主要チャネルＭＲピストンアセンブリはさらに中を通る同軸開口を規定する同軸ロッドを含む。ロッドは第１の端部プレートに取付けられ、ロッド内の同軸開口は第１の端部におけるピストン本体の穴と略整合し、開口は導電体と電気的に接続される導電手段を含む。ＭＲ減衰器は、ＭＲ減衰器の動作中有効である減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度性能動作範囲を含む。主要チャネルおよび二次的チャネルは、性能動作範囲内においてＭＲ減衰器のベース性能曲線を確立するのに有効である。ベース性能曲線は第１のｙ切片値を有し、低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度において一般に右上がりの単一斜線の傾斜ランプが続く。単一斜線の傾斜ランプはベース性能曲線において第１のニーポイントに移る。第１のニーポイントは、第１の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にある。第１のニーポイントは、ベース性能曲線において一般に穏やかな右上がりの斜線傾斜ランプに遷移する。穏やかな右上がりの斜線傾斜ランプは、中から高の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にわたる。
【００１４】
本発明のさらなる実施例に従い、磁性流体（ＭＲ）減衰システムは、コントローラと、コントローラと電気的に接続される少なくとも１つのＭＲ減衰器とを含み、コントローラはＭＲ減衰器の動作を動作可能に制御する。この少なくとも１つのＭＲ減衰器は、長手方向の軸を有する。ＭＲ減衰器は中にＭＲ流体が含まれる同軸シリンダを有する。ＭＲ減衰器はシリンダと同軸的に配置され、シリンダ内において軸方向の往復運動のためにシリンダ内で摺動可能に係合するよう適合されている主要チャネルＭＲピストンアセンブリを含む。主要チャネルＭＲピストンアセンブリは中を通る同軸穴を規定するピストン本体を含む。ピストン本体は本体外面と、第１の端部と、第１の端部から軸方向に離れている第２の端部とを含む。ピストン本体の第１および第２の端部は軸に対して略垂直である。ピストン本体は第１の端部に取付けられる第１の端部プレートと、第２の端部に取付けられる第２の端部プレートとをさらに含む。ピストン本体はさらに軸に対して本体外面に規定される円周コイル溝と、本体外面に規定され、第２の端部の穴からコイル溝に延在する主要チャネルとを含む。ピストン本体はさらに穴および主要チャネル内に配置される導電体を含み、コイル溝に配置される電気コイルを形成するよう構成されている。ピストン本体はさらに第２の端部において主要チャネルおよび穴を満たすよう構成されている非磁性材を含み、導電体および電気コイルを有効に封止する。ＭＲ減衰器は主要チャネルＭＲピストンアセンブリのピストン本体の外面に規定される二次的チャネルを含む。二次的チャネルはコイル溝から第１の端部に向かって延在し、非磁性材で満たされている。主要チャネルＭＲピストンアセンブリは軸を中心としてピストン本体をほぼ取囲み、ピストン本体に取付けられ、軸に対して平行かつ環状空間が空けられている関係を有する実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路を規定する環状体をさらに含む。主要チャネルＭＲピストンアセンブリはさらに中を通る同軸開口を規定し、第１の端部プレートに取付けられる同軸ロッドを含む。ロッドの開口はピストン本体の穴と略整合する。開口は導電体と電気的に接続される導電手段を含む。ピストン本体に規定される二次的チャネルを有する主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度においてＭＲ減衰システム性能を向上させる。
【００１５】
本発明は添付の図面を参照してさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ピストン本体を含み、ＭＲ流体が入っているシリンダ内に配置される、主要チャネルＭＲピストンアセンブリを含む先行技術の磁性流体（ＭＲ）減衰器の長手方向の断面図である。
【図２】図１の主要チャネルＭＲピストンアセンブリに含まれる先行技術のピストン本体であってその詳細を示すイメージ図である。
【図３】主要チャネル、二次的チャネル、および実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路を示す、本発明のピストン本体のイメージ図である。
【図４】図３のピストン本体を含む、主要チャネルＭＲピストンアセンブリを備える、ＭＲ減衰器ピストンおよびロッドアセンブリであって、その詳細を示す長手方向の断面図である。
【図５】図３のピストン本体の二次的チャネルであって、その詳細を示す断面図である。
【図６】図３のピストン本体の主要チャネルおよび二次的チャネルを示す拡大図である。
【図７】図４の主要チャネルＭＲピストンアセンブリの実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路であって、その詳細を示す拡大図である。
【図８】種々のピストンアセンブリについての、減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線の数学モデルデータのグラフ図である。
【図９】本発明に係わるさまざまなチャネル幅についての、磁化可能ＭＲ流体通路の中間ギャップにおける単位あたりの流束密度対主要チャネルおよび二次的チャネルの中心からの距離の関係を示すグラフ図である。
【図１０】バイパス穴を有する主要チャネルＭＲピストンアセンブリと、二次的チャネルを有しバイパス穴を有さない主要チャネルＭＲピストンアセンブリとに対する測定された減衰力対ピストン速度を示すグラフ図である。
【図１１】図４の二次的チャネルを含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリに対する、主要チャネルピストンアセンブリに配置される実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路の数についての、減衰力対主要チャネルピストンアセンブリ速度曲線を示すグラフ図である。
【図１２】図４の主要チャネルピストンアセンブリの減衰力対主要チャネルピストンアセンブリ速度曲線、および本発明の代替実施例に従いコントローラによって電子的に実施される複数の他の減衰力対主要チャネルピストンアセンブリ速度曲線を示すグラフ図である。
【図１３】本発明の代替の実施例に従い、二次的チャネルおよびその詳細を含むマルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリの長手方向の断面図である。
【図１４】本発明の代替実施例に従い、図４のＭＲ減衰器を含むＭＲ減衰システムを示す図である。
【図１５】本発明の代替の実施例に従い、図４のＭＲ減衰器を含む車両におけるサスペンションシステムを示す図である。
【図１６】本発明の代替実施例に従い、軸方向に整合しかつ主要チャネルに対してずれている二次的チャネルを有するピストン本体を示す図である。
【図１７】本発明の代替の実施例に従い、主要チャネルと軸方向において整合していない、ピストン本体に配置される二次的チャネルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
好ましい実施例の詳細な説明
本発明の第１の実施例に従い、図３から図７を参照すると、ＭＲ減衰器１１０は長手方向の軸Ａ′を有する。減衰器１１０は同軸シリンダ１１４を含む。シリンダ１１４は中にＭＲ流体１１６を有する。流体１１６はＭＲ型の減衰器で用いられる当該技術分野において既知のどの種類のＭＲ流体であってもよい。配線のための主要チャネルを有する円周ＭＲピストンアセンブリ、すなわち主要チャネルＭＲピストンアセンブリ１１２は、シリンダ１１４内において同軸的に配置される。シリンダ１１４および主要チャネルＭＲピストンアセンブリ１１２は、たとえば鋼、アルミニウム、金属、金属合金、複合材料などの多様な十分に剛性の材料からなり得る。アセンブリ１１２は軸方向の往復運動を可能にするために、シリンダ１１４内において摺動可能に係合するよう適合されている。摺動可能な係合を確実にするために、アセンブリ１１２はシリンダ１１４の直径とほぼ同じ直径を有する。
【００１８】
アセンブリ１１２は中を通る同軸穴１３２を規定するピストン本体１１８を含む。ピストン本体１１８は低炭素鋼または同様の軟磁性材からなり得る。当業者なら、流体１１６の性質およびアセンブリ１１２の構成材は、本発明の動作範囲を限定することなく変えることができることは理解されるであろう。
【００１９】
穴１３２は典型的に穴あけ動作によって形成される。ピストン本体１１８は典型的に円筒形の固体であるが、ピストン本体は本発明の動作を制限することなく他の形をとってもよい。本体１１８の径幅は、シリンダ１１４の直径よりも小さい。本体１１８は本体外面１３４を含む。本体１１８はさらに第１の端部１２４と、第１の端部１２４と軸方向に離れている第２の端部１２６とを含む。端部１２４および１２６は軸Ａ′に対して略垂直である。本体１１８はさらに第１の端部１２４に隣接する第１の端部プレート１２８、および第２の端部１２６に隣接する第２の端部プレート１３０をさらに含む。
【００２０】
円周コイル溝１３６が軸Ａ′を中心として、本体外面１３４に規定される。図３に示されるように、円周コイル溝１３６は第１の端部１２４と第２の端部１２６との間の約半分の距離にあり、軸Ａ′に対して略垂直である。代替的に、コイル溝１３６は第１の端部と第２の端部との間の半分以外の距離において、軸Ａ′に対して垂直な配向以外の配向で配置されてもよい。主要チャネル１３８は第２の端部１２６の穴１３２からコイル溝１３６に向かって延在し、本体外面１３４に規定される。主要チャネル１３８は第１の主要部１３９および第２の主要部１３９Ａを含む。第１の主要チャネル部１３９は、第２の端部１２６からコイル溝１３６に延在する。第２の主要チャネル部１３９Ａは穴１３２から第２の端部１２６で延在し、第１の主要チャネル部１３９と整合する。コイル溝１３６および主要チャネル１３８は、本体外面１３４を機械加工または材料をリーマーで広げることにより、本体外面１３４に形成することができる。導電体１４０は第２の端部１２６において穴１３２に配置される。導電体１４０は電流を送るために適する金属材、好ましくは銅からなる。導電体１４０は主要チャネル１３８を通り、コイル溝１３６内に配線される。導電体１４０はさらにコイル溝１３６に構成されて電気コイル１４２を形成する。電気コイル１４２はコイル溝１３６に配置される。
【００２１】
非磁性材１４４は主要チャネル１３８および第２の端部１２６の穴１３２を満たすよう構成されている。非磁性材１４４は中に導電体１４０および電気コイル１４２を有効に封止する。非磁性材１４４は絶縁性であり、コイルおよび導体がピストン本体と電気的に導通するのを防ぐよう、電気的に非導通の材料である。非磁性材１４４は、アセンブリ１１２がシリンダ１１４内に配置された場合、導電体１４０およびコイル１４２がＭＲ流体１１６と接触するのを妨げる。したがって、ＭＲ減衰器１１０において不所望の短絡が防止される。非磁性材１４４はオーバーモールド材から形成されてもよい。オーバーモールド材は典型的にはポリマー材からなる。
【００２２】
環状の流速リング構造体１２０は、軸Ａ′を中心に本体１１８をほぼ取囲む。プレート１２８、１３０は、環状構造体１２０をプレート１２８、１３０上にクリンピングすることにより、ピストン本体１１８に対して固定および保持することができる。環状構造体１２０は軸Ａ′に対して平行かつ環状空間が空けられている関係を有する、実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路１２２を規定する。「通路」の用語は貫く通路を意味する。実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路は典型的には、円の断面を有する円筒形の通路である。実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路は線形のまたは非線形の形状で形成され得る。実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路１２２はある長さを有し、ＭＲ流体１１６はＭＲ減衰動作において、シリンダ１１４内の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ１１２を通ってその長さにわたって流れる。実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路の環状径は典型的に２０から４０ミリメートルである。実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路１２２の長さには、第１の端部プレート１２８および第２の端部プレート１３０のそれぞれの開口が含まれる。ＭＲ流体１１６に付随するＭＲ流体特性は、ＭＲ減衰器動作において実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路１２２において電気的に制御される。代替的に、実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路は実質的に円形のリングの流通断面形状のセグメントを有する実質的に環状の円筒通路である。実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路１２２の流通断面積は、通路長さに沿って実質的に一定である。
【００２３】
同軸ロッド１４６は中を通る同軸開口１４８を規定する。ロッド１４６は第１の端部プレート１２８に取付けられる。ロッド１４６は本体１１８に圧入することによりピストン本体１１８に取付けられ、クリンピングされる流速リング構造体１２０によって定位置に保持されるスチール保持リング１３５および第１の端部プレート１２８によって保持される。第１の端部プレート１２８と離れたロッド１４６の他方端部は、ＭＲ減衰器の外にある構造体に接続される。ロッド１４６の開口１４８は、第１の端部１２４において、本体１１８の穴１３２と整合する。開口１４８は、導電体１４０と電気的に接続される導電手段１５０を含む。導電体１４０に供給する電流は、ＭＲ減衰器における減衰力を動的に規制するために外部から供給および制御することができる。たとえば、可変の電流を与えるために、外部電源またはコントローラが適し得る。
【００２４】
図３に示されるように、実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路１５２はシリンダ１１４内のＭＲ流体１１６が、ＭＲ減衰器動作の際、本体１１８および端部プレート１２８、１３０を自由に通過することを可能にする。実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路１５２は中を通るピストン本体１１８、第１のプレート１２８、および第２のプレート１３０によって規定される。第一の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路１５２は、穴１３２から出発し、軸方向において軸Ａ′に対して半径方向に離れている関係を有する。実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路は典型的に線形であり、ＭＲ減衰器動作の際に、ＭＲ流体がピストン本体を自由に流れることを可能にする。実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路は与えられる磁界によって実質的に影響されない。
【００２５】
実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路１５２は当該技術分野において非磁性の流体圧バイパス穴として、またはもっと簡単にはバイパス穴として既知である。当業者にとって、バイパス穴の使用は、特定のＭＲ減衰器の用途で必要な力の性能に依存することは理解されるであろう。さらに、磁気消勢可能通路の特定の流れの断面積は、特定の減衰器用途に応じて選択される。実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路の中央線の半径は典型的には８から１１ミリメートルであり、その大きさは使用用途に依存する。実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路の大きさは、ＭＲ減衰器の用途に依存する。
【００２６】
二次的チャネル１５４は、コイル溝１３６から第１の端部１２４に向かって延在して、本体外面１３４に規定される。二次的チャネル１５４は非磁性材１４４で満たされる。材料１４４はＭＲ流体１１６が二次的チャネル１５４内に流れ込むのを防ぐ。この二次的チャネルの非磁性材は、実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路の断面積を維持し、かつ二次的チャネル上の流束密度を主要チャネルのものと同程度に減少させるために必要である。したがって、主要チャネルおよび二次的チャネルの組合せは、非磁性バイパス穴と同様の態様で働く。図６から図７を参照して、二次的チャネル１５４は長さＬ、幅Ｗ、および深さＤを有する。図６に示されるように、二次的チャネル１５４の長さＬは、コイル溝１３６から第１の端部１２４に延在する。二次的チャネルの長さＬは、ＭＲ減衰器に必要な性能要件に依存した適切な長さとなり得る。コイル溝１３６から第１の端部１２４に延在する長さＬは一般に幅Ｗおよび深さＤよりも大きい。
【００２７】
第１の主要チャネル部１３９は長さＬ１、幅Ｗ１および深さＤ１（図示されない）を有する。第１の主要チャネル部１３９と同様に、第２の主要部は長さＬ２、幅Ｗ２、および深さＤ２を有する。第１の主要チャネル部１３９の幅Ｗ１および深さＤ１は、二次的チャネル１５４の幅Ｗおよび深さＤとほぼ等しく、さらに第２の主要チャネル部１３９Ａの幅Ｗ２および深さＤ２と等しい。主要チャネルおよび二次的チャネルの均一な深さおよび幅により、ＭＲ減衰器動作の際に、直進する均一なＭＲ流体が実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路に入る／出ることを可能にする。主要チャネルおよび二次的チャネルの典型的な幅は、２から６ミリメートルの間である。二次的チャネルの深さＤは、典型的に約１から４ミリメートルである。本発明はほぼ等しい均一の厚さおよび均一の深さを有する第１の主要チャネル部、二次的チャネル、および第２の主要チャネル部に限定されないことは理解されるであろう。たとえば、二次的チャネルは、第１の主要チャネル部の対応する幅および深さに対してより大きい幅および深さを有してもよい。異なるチャネルで用いられる異なる幅および深さは、異なるバイパス力特性を与え得る。図６を参照して、第１の主要チャネル部１３９および二次的チャネル１５４は、準矩形の断面形状を有して形成される。代替的に、第１の主要チャネル部、二次的チャネル、および第２の主要チャネル部は、半円、準三角形、準台形などのようなほかの形を有してもよい。代替の実施例としては、第１の主要チャネル部と異なる形を有する二次的チャネルを含み得る。チャネルの形状を変えることにより、ピストンアセンブリを特定の用途により適切に調整するための異なる力特性を与え得る。
【００２８】
図３を参照すると、主要チャネル部１３９および二次的チャネル１５４は、軸Ａ′に対して軸方向に整合する。さらに、主要チャネル部１３９は、コイル溝１３６によって分離されて、二次的チャネル１５４と軸方向に整合する。代替的に、主要チャネル部および二次的チャネルは軸方向において整合してもよいが、二次的チャネルは第１の端部にまで完全に延在しない。図３および図６を参照すると、第１の主要チャネル部１３９の幅Ｗ１は、二次的チャネル１３９Ａの幅Ｗと略軸方向に整合している。第１の主要部１２９の幅Ｗ１は一般に、二次的チャネル１５４の幅Ｗとずれていない。
【００２９】
動作していないとき、アセンブリ１１２はＭＲ減衰器１１０のシリンダ１１４内において静止している。導電手段１５０、導電体１４０および電気コイル１４２は付勢されず、実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路１２２においてＭＲ流体１１６に磁界は発生していない。実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路１２２に磁界が発生していない場合、金属粒子はＭＲ流体１１６内において任意に懸濁されたままである。動作していない場合、ＭＲ流体１１６は液体の特性挙動を有する。
【００３０】
動作の際、アセンブリ１１２は可変速度でシリンダ１１４内において往復運動を行ない、アセンブリ１１２に働く力は、実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路１２２においてＭＲ流体１１６にかかる可変磁界に依存する。磁界の大きさは、導電体１４０を介して導電手段１５０によって電気コイル１４２に与えられる印加される電流の量に依存する。ＭＲ流体１１６は実質的に磁界的影響がない、バイパス穴１５２に分流されてもよい。したがって、主要チャネルＭＲピストンアセンブリ１１２は、より低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ動作速度において、最小の減衰力を生成し得る。これはたとえば車両のサスペンションシステムにおいて、車両の乗員が所望する「滑らかな」車両乗り心地特性を与える。
【００３１】
動作している主要チャネルＭＲ減衰器の性能は、ＭＲ減衰器の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を調べることにより理解される。図８を参照すると、複数の減衰力対ＭＲピストンアセンブリ速度曲線１６０、１６２、１６４、および１６６が示される。曲線１６０および１６２は、主要チャネルおよび流体圧バイパス穴がない先行技術のＭＲピストンアセンブリ、およびバイパス穴がない主要チャネルを有する先行技術のＭＲピストンアセンブリそれぞれの理想的な動作性能を表す。性能曲線１６４および１６６は、主要チャネルおよび二次的チャネルを有しかつバイパス穴を有しないＭＲ減衰器、およびバイパス穴を有する主要チャネルを備えたＭＲ減衰器それぞれの理想的な動作性能を表す。
【００３２】
主要チャネルＭＲピストンアセンブリの理想的な性能曲線１６０は、主要ワイヤスロットチャネルを有する曲線１６２に対して、非磁性流体圧バイパス穴も主要ワイヤスロットチャネルも有さない。曲線１６０は約ｙ＝３，０００ニュートンでｙ切片点を有する。曲線１６０のｙ切片点の次に、低中高の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度において、一般に単一の穏やかな右上がり斜線の傾斜ランプ、すなわち力シェルフが続いている。主要ワイヤスロットチャネルを有する曲線１６２は約ｙ＝１，９７５ニュートンでｙ切片点を有する。曲線１６２のｙ切片点には、約ｘ＝０．０３５メートル／秒においてニーポイントに移る略右上がりの傾斜ランプが続く。曲線１６２のニーポイントは、約０．０３５メートル／秒でのニーポイントのあと、中から高の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にわたって、曲線１６０に示される一般に単一の穏やかな右上がり斜線の力シェルフに遷移する。理想的な性能曲線１６０および１６２に示される高いｙ切片点の力は、減衰器速度が零を通る場合に、不所望の乗り心地の悪さをもたらす。この切片を減少させるために、通常は流体圧バイパス穴が用いられる。
【００３３】
曲線１６４は約ｙ＝３００ニュートンでｙ切片点を有する。曲線１６４のｙ切片点には、約ｘ＝０．０５メートル／秒でニーポイントに移る略右上がりの単一斜線傾斜ランプが続く。１６４での二次的チャネルの追加により、主要チャネルだけの曲線162に対して切片力を著しく減少させる。曲線１６４のニーポイントは、中から高の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にわたって、曲線１６０および１６２と同様に示されたように、約ｘ＝０．０５でのニーポイントのあと、一般に単一の穏やかな右上がり斜線の力シェルフに遷移する。曲線１６６の主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、単一の非磁性流体圧バイパス穴を含み、約ｙ＝７５ニュートンでｙ切片点を有する。曲線１６６のｙ切片点には、約ｘ＝０．０８メートル／秒においてニーポイントに移る略右上がりの単一傾斜ランプが続く。曲線１６６のニーポイントは、約０．０８メートル／秒でのニーポイントのあと、中から高の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にわたって、曲線１６０に示される力シェルフより一般に約２００ニュートン低い略単一の穏やかな右上がり斜線力シェルフに遷移する。
【００３４】
二次的チャネルを有する主要チャネルＭＲピストンアセンブリを含むＭＲ減衰器を備える車両サスペンションシステムでは、二次的チャネルを含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリの増加した低速範囲にわたり、より低いｙ切片点および右上がりの単一斜線の傾斜ランプが組合せられて、向上した車両性能をもたらす。図３に示される二次的チャネルは円周コイル溝から第１の端部に延在するが、二次的チャネルの長さは、主要チャネルＭＲピストンアセンブリに付随する、減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度ベース曲線のｙ切片点と関連する。二次的チャネルの長さが第１の端部に向かって長くなると、減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリベース曲線のｙ切片点は、対応して減少する。ｙ切片点を減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリベース曲線の原点に向かって減少させることにより、ＭＲ減衰器が車両サスペンションシステムで用いられると、より「滑らかな」乗り心地を与える。
【００３５】
二次的チャネルを含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリに対する図８の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線は、使用用途に依存して至適化できる。たとえば、実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路１２２の幅に対して二次的チャネル１５４の幅Ｗを増やすと、ベースの減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線の対応するニーポイントに対して、動作曲線上増加した主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にあるニーポイントをもたらす減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を生成する。図９を参照すると、主要チャネルまたは二次的チャネルのすぐ上の流体ギャップの中間にある、流束密度について、０．１から１．０のこの比率に対する値に対して、チャネル幅に対するギャップ長さの比率の影響を示す。ゼロ（０）の距離は、チャネル（スロット）の中央線を指し、そこの流束密度は最小である。一（１）の距離は、磁化ＭＲ流体ギャップの単位半径長さあたり(per unitized radial length)に等しい。流束密度はチャネルの端に近づくにつれ増加し、チャネルの外端から単位当り１の公称ギャップ流束密度に近づく。この数値により、チャネル上のギャップの流束密度のレベルは、ギャップ長さに対応するスロットの幅によって制御され、ギャップ／スロット比が低ければ低いほど、流束密度も低くなる。バイパスの挙動は、スロット中央線での流束密度をできるだけ下げることにより強化される。
【００３６】
図１０を参照すると、二次的チャネルを含む主要チャネルＭＲ減衰器の測定された減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線１７０、１７２のグラフが示される。曲線１７０、１７２は、主要チャネルＭＲピストンアセンブリへのＭＲ流体の入／出力点である、第１および第２の端部プレートで先細りの端部を含む、環状で実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路を含む。非磁性流体圧バイパス穴を有さない、二次的チャネル１５４を含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリ１１２は、曲線１７０によって示される。曲線１７０のｙ切片点は約ｙ＝５００ニュートンである。略右上がりの単一斜線ランプがｙ切片点に続き、約ｘ＝０．４メートル／秒においてニーポイントに移る。約ｙ＝５００ニュートンのゼロ速度切片は、約ｘ＝０．０４メートル／秒においてニーポイントのあと、中から高の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にわたって、略単一の穏やかな右上がり斜線の力シェルフに遷移する。それに対して、曲線は単一のバイパス穴を有する単一のチャネルピストンのものである。曲線１７２のｙ切片点は約ｙ＝１００ニュートンにあり、そのあとでｘ＝０．０７メートル／秒でのニーポイントをもたらす２段のランプが続き、約ｘ＝０．０７のニーポイントを過ぎると中から高の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にわたって略単一の穏やかな右上がり斜線の力シェルフに遷移する。曲線１７２の力シェルフは、約ｘ＝０．２７メートル／秒において約２００ニュートン分だけ曲線１７４の力シェルフよりも低い。総合的に二次的チャネルの使用により、流体圧バイパス穴をなくすことができ、低い速度での著しい力の向上（＋１０００Ｎ）が見られ、さらにより高い速度ではさらなる力の向上（＋２００）が見られ、ニーポイントより下の２傾斜の力−速度特性をなくす。不利点は、この配置のゼロ速度の切片はバイパス穴のものよりもわずかに高いことであるが、これは非常に小さい流体圧ＭＲ流体バイパス穴を加えることによって、または図９で示唆されているように、主要チャネルおよび二次的チャネルを広げることによって改善することができる。
【００３７】
二次的チャネルを含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリについての減衰力対主要チャネルＭＲピストン速度曲線は、主要チャネルＭＲピストンアセンブリに配置されるバイパス穴の数に依存してさらに至適化できる。図１１を参照すると、数学モデル曲線１７４、１７６および１７８は、それぞれバイパス穴がない主要チャネルＭＲピストンアセンブリ、バイパス穴を２つ有する主要チャネルＭＲピストンアセンブリ、およびバイパス穴を３個有する主要チャネルＭＲピストンアセンブリを示す。図１１に示されるように、バイパス穴の数を増加させることは、減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ曲線でのニーポイントの位置を、ｘ軸上のより高い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度に置くことにより、低い端部速度応答を増加させる。したがって、新しい減衰力対主要チャネルＭＲピストン速度曲線１７２および１７４ならびに対応するニーポイントは、バイパス穴を含まない、ベース減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線１７４の右側にあって、上昇している。曲線のニーポイント範囲は、主要チャネルＭＲピストンアセンブリに含まれるバイパス穴の数に依存して確立することは当業者にとって理解されるであろう。バイパス穴の必要な量は、ＭＲ減衰器用途で必要な性能特性に依存する。
【００３８】
図１２を参照すると、本発明のさらに代替の実施例は、ＭＲ減衰器（図示されていない）の主要チャネルおよび二次的チャネルＭＲピストンアセンブリ（図示されていない）と電気的に接続されるコントローラ（図示されていない）の使用を含む。ルックテーブルは複数の値（示されていない）を含む。コントローラはこれらの値にアクセスし、ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリのニーポイント動作範囲にわたり、ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリを動作可能に電子制御する。力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を動的に電子制御するためには、実際にはバイパス穴を構成しない、または非常に小さいバイパス穴のみを主要チャネルＭＲピストンアセンブリに構成する。より低いｙ切片点を達成するために小さいバイパス穴が必要であるのなら、その小さいバイパス穴の大きさは約１．０ミリメートルより小さい。主要チャネルおよび二次的チャネルＭＲピストンアセンブリは、初期減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線１８０を含み、約ｙ＝１５０ニュートンでの初期ｙ切片点と、約ｘ＝０．３メートル／秒にある初期ニーポイントとを有する。データ値は、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線１８２および１８４のうちの少なくとも１つの曲線の特性を表す。複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線１８２および１８４のうちの少なくとも１つの曲線は、図１１の実施例に示されるように、主要チャネルＭＲピストンアセンブリに規定される複数の実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路のうちの少なくとも１つの通路に伴う、複数の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線を表す。複数の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線は、複数のｙ切片点のうちの少なくとも１つのｙ切片点および複数のニーポイントのうちの少なくとも１つのニーポイントを含む。複数のニーポイントは、複数の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にある。複数のｙ切片点のうちの少なくとも１つのｙ切片点は、ｙ＝１５０ニュートンの初期ｙ切片点より小さい。複数の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度（約ｘ＝０．２メートル／秒および約ｘ＝０．３メートル／秒）のうちの少なくとも１つの速度は、約ｘ＝０．０３メートル／秒の初期主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度よりも大きい。ニーポイント動作範囲は、初期の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線１８０と、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線１８４、１８２のうちの少なくとも１つの曲線とを含む。コントローラは、初期の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線がＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作を規定するよう、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線を選択しない、および複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線の少なくとも１つが、ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作を規定するよう、複数の所定の特徴付けられる減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線のうちの少なくとも１つの曲線の少なくとも１つ、の少なくとも一方を電子的に選択するよう構成されている。コントローラによる曲線の選択は、ＭＲ減衰器の主要チャネルＭＲピストンアセンブリの動作の間であって、低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度で主要チャネルＭＲピストンアセンブリの性能を至適化するために発生する。図１２の実施例では、図１１の実施例に導入されるニーポイント範囲は、ピストン本体に複数のバイパス穴を設ける必要がなく、アクセスすることができる。単一の小さいバイパス穴を主要チャネルおよび二次的チャネルと組合せて、ｙ切片点、即ちゼロ速度（メートル／秒）での力の切片を制御および下げるために、組合せることができる。したがって、リアルタイムでニーポイント範囲にわたって減衰器力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を電子制御することにより、低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度において、二次的チャネルを含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリを備えるＭＲ減衰器の動作範囲を劇的に増加させる。さらに、実際のバイパス穴を用いる主要チャネルＭＲピストンアセンブリを実施する場合に比べて、力シェルフでの劣化は、中から高の周波数では明らかではない。これは、減衰器性能の限界がベース曲線１８０によって設定されることによる。主要チャネルＭＲピストンアセンブリにおいて実際にバイパス穴がないことにより、力シェルフでの劣化が見られない。ルックアップテーブルはコントローラの内部にあってもよい。代替的に、ルックアップテーブルはコントローラから離れた遠隔場所からアクセスすることができる。
【００３９】
本発明のさらに別の実施例は、コイル溝から第１の端部に向かう第１の長さと、コイル溝から第１の端部に向かう第２の長さとを含む二次的チャネルを備える。第２の長さは第１の長さよりも大きい。第１の長さは、第１のｙ切片点および第１のニーポイントを有する第１の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を含む。第１のニーポイントは、第１の主要チャネルＭＲピストン速度にある。第２の長さは、第２のｙ切片点および第２のニーポイントを有する第２の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を含む。第２のニーポイントは第２の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にある。第２のｙ切片点は第１のｙ切片点よりも小さい。第２の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度は、第１の主要ＭＲピストンアセンブリ速度よりも高く、第２のニーポイントは第１および第２の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度曲線を描く減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリグラフの第１のニーポイントの右側にある。
【００４０】
図３から図１２の実施例において、主要ピストンアセンブリは主要チャネルおよび単一の二次的チャネルを含むピストン本体で形成される。代替の第２の実施例は、複数の主要チャネルと二次的チャネル、またはデュアルコイルピストンアセンブリを含むピストン本体の構成を含む。図３から図１２の実施例にある要素に対して１００番違いの参照符号がつけられている図１３では、ＭＲ減衰器（図示されていない）は、配線のための２つの主要チャネルを有するデュアルコイルピストンアセンブリ２１３を含む。以下において、配線のための２つの主要チャネルを有するデュアルコイルピストンアセンブリは、「マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ」と呼ぶ。マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ２１３は長手方向の軸Ａ″を有する。アセンブリ２１３は中にＭＲ流体（図示されていない）が入っているシリンダ（図示されていない）内に配置される。アセンブリ２１３はシリンダ内において同軸的に配置され、中で軸方向の往復運動のために、シリンダ内において摺動可能に係合するよう適合される。マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリ２１３は、中を通る同軸穴２３２を規定するためのピストン本体２１９を含む。ピストン本体２１９は本体外面２３４を含む。ピストン本体２１９はさらに第１の端部２２４と、第１の端部２２４から軸方向に離れている第２の端部２２６とを含む。第１の端部２２４および第２の端部２２６は軸Ａ″に略垂直である。第１の端部プレート２２８は第１の端部２２４に取付けられ、第２の端部プレート２３０は第２の端部２２６に取付けられる。第１の円周コイル溝２８５は軸Ａ″を中心として、本体外面２３４に規定される。第２の円周コイル溝２８６は軸Ａ″を中心として本体外面２３４に規定される。第２のコイル溝２８６は、軸Ａ″の周りにある本体外面２３４に規定され、第１のコイル溝２８５より第１の端部２２４に近接している。第２のコイル溝２８６は第１のコイル溝２８５と重ならない。本体外面２３４に規定される第１の主要チャネル２８７は、第２の端部２２６の穴２３２から第１のコイル溝２８５に延在する。第１の主要チャネル２８７は、第２の端部２２６から第１のコイル溝２８５に配置される第１の主要チャネル部２８８を含む。第２の主要チャネル２８９は、第１のコイル溝２８５から第２のコイル溝２８６に延在して、本体外面２３４に規定される。導電体２４０は穴２３２、第１の主要チャネル２８７、第１のコイル溝２８５、第２の主要チャネル２８９、および第２のコイル溝２８６内に配置される。導電体２４０は、第１のコイル溝２８５に配置される第１の電気コイル２９０と第２のコイル溝２８６に配置される第２のコイル溝２９１とを形成するよう構成されている。非磁性材２４４は、第１のコイル溝２８５、第２のコイル溝２８６、第１の主要チャネル２８７、第２の主要チャネル２８９、および第２の端部２３０の穴２３２を満たすよう構成されており、導電体２４０、第１の電気コイル２９０、および第２の電気コイル２９１を有効に封止する。二次的チャネル２５４は、本体外面２３４に規定され、第２のコイル溝２８６から第１の端部２２４に向かって延在する。二次的チャネル２５４は非磁性材２４４で満たされる。環状構造体２２０は軸Ａ″を中心としてピストン本体２１９を取囲む。環状構造体２２０はピストン本体２１９に取付けられ、軸に対して平行かつ環状空間が空けられている関係を有する実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路２２２を規定する。同軸ロッド２４６は中を通る同軸開口２４８を規定する。ロッド２４６は保持リング２３５を介して第１の端部プレート２２８に取付けられる。ロッド２４６の開口２４８は、ピストン本体２１９の穴２３２と整合し、導電体２４０と電気的に接続する導電手段２５０を含む。ピストン本体２１９ならびに第１の端部プレート２２８および第２の端部プレート２３０は中を通る実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路２５２をさらに規定する。実質的磁気消勢可能ＭＲ流体通路２５２は穴２３２から出発するよう配置されており、軸Ａ″に対して軸方向にあり、半径方向において離れている。ピストン本体２１９、構造体２２０およびアセンブリ２１３は、図３から図１２の実施例の同様の対応構造とほぼ同じ直径幅を有するが、各構造体の軸方向の長さは図３から図１２の実施例のものよりも大きい。第１の主要チャネル部２８８、第２の主要チャネル２８９、および二次的チャネル２５４は軸方向において整合している。第１の主要チャネル部２８８は第２の主要チャネル２８９と整合している。第１の主要チャネル部２８８および第２の主要チャネル２８９はさらに二次的チャネル２５４と整合する。二次的チャネル２５４は長さＬを有し、長さＬは第２のコイル溝２８６から第１の端部２２４に延在する。記載されるアセンブリ１１３の第１の実施例の構成、設計および変形は、アセンブリ２１３の第２の実施例に適用可能である。
【００４１】
図３から図１２の実施例のように、アセンブリ２１３は同様にコントローラと電気的に接続できる。コントローラは、上記のＭＲ減衰器のニーポイント動作範囲において別個のニーポイントを有する複数の減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度性能曲線を表す値を含むルックアップテーブルをアクセスする。マルチ主要チャネルＭＲピストンアセンブリを伴うデュアルコイルピストンは、一般にピストン本体の長さがピストン本体の直径よりも大きい場合に用いられる。
【００４２】
図４および図１３に示されるように、導電手段は銅線１５０、２５０であり、ロッド１４６、２４６を通って穴１３２、２３２に入って導電体１４０、２４０と接続する。代替的に、ロッドは封止によって保護されているコネクタ（図示されていない）に接続される電極（図示されていない）を含む導電手段を含んでもよく、コネクタはピストン本体の電気コネクタに接続される。
【００４３】
さらなる代替実施例において、二次的チャネルを含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリの力性能は、バイパス穴の断面直径を増加させることによってさらに至適化できる。バイパス穴の断面径を増加させることにより、本来のバイパス穴に付随するｙ切片点およびニーポイントと比べて、より高い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度においてより低いｙ切片点およびニーポイントを有する新たな減衰力対速度曲線をもたらし得る。
【００４４】
さらなる代替の実施例において、二次的チャネルを含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリの力性能は、主要チャネルの幅および二次的チャネルの幅を設定することによりさらに至適化し得る。二次的チャネルの幅は、主要チャネルの幅とほぼ等しい。主要チャネルおよび二次的チャネルの幅は、実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路の半径方向のギャップ長さに関連しており、実質的磁気付勢可能ＭＲ流体通路の長さに対して主要チャネルおよび二次的チャネルの幅を増加させることにより、新たな減衰力対主要チャネルＭＲピストンアセンブリ性能曲線をもたらす。新しい主要チャネルＭＲアセンブリ性能曲線は、ＭＲ減衰器の性能動作範囲において第２のｙ切片点および第２のニーポイントを含む。第２のニーポイントは、第２の主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度にある。第２の主要チャネルＭＲピストン速度は、ベース減衰力対ＭＲピストンアセンブリ速度曲線での第１の主要チャネルＭＲピストン速度よりも高い。第２のｙ切片点は、ベース減衰力対ＭＲピストンアセンブリ速度曲線での第１のｙ切片点よりも低い。
【００４５】
図１４を参照して、本発明のさらなる代替の実施例は、上記の二次的チャネルを含む少なくとも１つの主要ＭＲ減衰器３００と電気的に接続するコントローラ３９５を含む。この回路トポロジー構成は、運動抵抗をもたらすために衝撃吸収材を用いる、船漕ぎ型マシンや階段上り器のような運動機器装置での用途があり得る。使用において必要なＭＲ減衰器の数は、装置の要件に依存する。さらなる代替の実施例は、地震にさらされる建物、橋や他の構造物に対する運動分離をもたらすためにＭＲ減衰器３００を使用することである。さらに別の代替の実施例において、ＭＲ減衰器３００は振動減衰要件を有する宇宙での用途における車両や構造体で有用であり得る。その他の用途は当業者の判断による。
【００４６】
ＭＲ減衰器の別の代替の実施例は、運搬に用いられる車輪を含む装置のサスペンションシステムでの衝撃吸収材として使用できる。運搬装置は飛行機、自動車、ゴルフカート、モーターバイク、および他の種類の車両であり得る。車両の用途では、二次的チャネルを含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリを備えるＭＲ減衰器は、アセンブリの速度範囲にわたって、車両の乗員によって感じられる望ましくない車両構造の振動を漸次的に減少させるまたは完全になくすことができる。図１５を参照すると、ＭＲサスペンションシステムが車両に配置され、二次的チャネルを含む主要チャネルＭＲ減衰器４００は、車両の各車輪４９７に対応付けられる。各車輪にあるＭＲ減衰器はコントローラ５９５と電気的に接続し、コントローラ５９５はルックアップテーブル４９６を含み、ＭＲ減衰器４００のニーポイント範囲にわたり、各車輪に対して個別の独自減衰力対ＭＲピストンアセンブリ性能曲線をもたらす。したがって、各車輪に対する独自のサスペンション要件は満たされ、車両に対する独立したサスペンションシステムを実現することができる。図１５の実施例は、上記の図１２の実施例の応用である。代替的に、コントローラはルックアップテーブルの値を用いて同じ減衰力対ＭＲピストンアセンブリ速度曲線を２つの前輪に適用し、各車輪の組の必要な減衰ニーズに応じて、２つの後輪には異なる減衰力対ＭＲピストンアセンブリ性能曲線を与えることができる。さらに別の実施例において、コントローラはルックアップテーブルからの同じ減衰力対ＭＲピストンアセンブリ性能曲線を同時に車両の車輪４個すべてに与えることができる。
【００４７】
本発明は、上記の図３の実施例で示したように、主要チャネルおよび二次的チャネルがピストン本体上で整合している構成に限定されない。一部のＭＲ減衰器の応用では、特定の性能要件を満たすために、主要チャネルに対して二次的チャネルが別の態様で配置されるのが適する場合もある。さらに別の実施例において、図１６を参照すると、主要チャネル５３９および二次的チャネル５５４は、ピストン本体５１８およびロッド５４６を通る、長手軸Ａ″′と軸方向に整合される。主要チャネル５９３および二次的チャネル５５４は、円周コイル溝５３６によって分離されている。主要チャネル５３９および二次的チャネル５５４は軸方向に整合しているが、二次的チャネル５５４は軸Ａ″′に対して、主要チャネル５３９と半径方向にずれている。したがって、二次的チャネル５５４は主要チャネル５３９に対して、軸Ａ″′を中心とする回転角を有する。二次的チャネルは、ピストン本体５１８の本体外面上で、コイル溝５３６から第１の端部５２４まで配置される。さらなる代替の実施例において、図１７を参照すると、二次的チャネル６５４はピストン本体６１８およびロッド６４６を通る軸Ａ″″から離れている。二次的チャネル６５４は、軸方向に対してある角度のついた方向にそれ、コイル溝６３６から始まり、第１の端部６２４で終わる。代替的に、コイル溝で始まり、ピストン本体の第１の端部に達する前に終わる構成で、二次的チャネルをピストン本体の外面に規定することができる。二次的チャネルは、コイル溝からピストン本体の第１の端部の方にまたは第１の端部の方まで、ピストン本体の外側チャネル面においてどのような配置をとってもよい。
【００４８】
特定の理論には制限されないが、二次的チャネルを含めることにより、主要チャネルＭＲピストンアセンブリ性能が向上すると考えられる。二次的チャネルを含めることにより、力に対する望ましくないインパクトを有する非磁気流体圧バイパス穴をなくすまたはその数を減らすことができる。特に、有効な減衰制御のために大きな力が必要である、非常に低いピストン速度での場合に適用できる。主要チャネルおよび二次的チャネルは、ブレイクアウェイフォース（力の切片）を減少させるために軸方向に整合された場合に最も有効である。
【００４９】
理論上、二次的チャネルの長さがコイル溝から第一の端部にあり、主要チャネルおよび二次的チャネルが軸方向に整合するという二次的チャネルの配置および長さ以外の他の二次的チャネルの配置および長さでは、上記のものよりも低下した最良結果をもたらすと考えられる。この最良性能が低くなるのは、チャネルが整合していない場合に、ブレイクアウェイで必要なＭＲ流体の流れる方向が変わることによる。
【００５０】
ここに記載される発明からいくつかの利点および効果が得られる。二次的チャネルを主要チャネルＭＲピストンアセンブリのピストン本体に規定することにより、低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度でのＭＲ減衰力性能が向上する。二次的チャネルを加えることにより、より低いｙ切片点が可能となり、低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度において略右上がりの単一斜線傾斜ランプが続く。低いｙ切片点および略右上がりの単一斜線の傾斜ランプは、車両の取扱いに著しいインパクトを有する、より低い減衰器速度においてより高い駆動力をもたらす。主要チャネルＭＲピストンアセンブリに単一のバイパス穴を加えることにより、ｙ切片点をさらに減少させながら低い主要チャネルＭＲピストンアセンブリ速度範囲またはニーポイントを増加させることが可能となる。主要チャネルＭＲピストンアセンブリで二次的チャネルを使用することにより、特定の用途におけるＭＲ減衰要件を満たすために複数のバイパス穴の必要性を減少させ得る。主要チャネルＭＲピストンアセンブリと電気的に接続しているコントローラは、複数のバイパス穴の少なくとも１つを含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリの特性を表す値を示すルックアップテーブルをアクセスすることができる。これにより、主要チャネルＭＲ減衰器アセンブリにバイパス穴を実際に実施する必要なく、動的性能動作性を向上させることができる。
【００５１】
本発明は好ましい実施例の観点から記載されているが、これら実施例に限定されるものではない。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更および変形を行なうことができる。たとえば、ピストン本体を含む主要チャネルＭＲピストンアセンブリは、特定の設計、構成、形状、大きさ、または配置に限定されない。特定的に、実質的磁気付勢可能通路、実質的磁気消勢可能通路（バイパス穴）、ロッドおよびピストン本体の開口、ならびにこれら構成要素の対応する構成、大きさ、形状、ジオメトリ、位置、配向および数は、本発明の有用性を制限することなく変えることができる。
【００５２】
本明細書および図面を検討することにより、本発明の多種多様な他の実施例が可能であり、このような実施例は想定されてクレームに記載の発明の範囲内に入ることは当業者にとって明らかである。本発明の範囲は特許請求項に示されており、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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