(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に形成された磁気粘性流体の封入領域と、
磁気粘性流体を互いの隙間に介在させながら相対変位する相対変位部材と、
前記相対変位部材間の隙間に介在する磁気粘性流体に付与する磁場を発生する磁場発生手段と、
外部と前記磁気粘性流体の封入領域とを連通する連通路と、
を備え、
前記磁気粘性流体に付与する磁場の強さを変えることで前記相対変位部材の相対変位動作を制動する、磁気粘性流体装置において、
前記連通路の所定部分に磁場を発生させる永久磁石を備え、
前記連通路は、前記回転軸内に形成されており、前記永久磁石によって磁場を発生させる前記所定部分は、前記連通路の前記封入領域側の端部であり、該永久磁石は前記連通路に対して流れ方向に直交する方向に異なる磁極を対向させて配置されることを特徴とする磁気粘性流体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気粘性流体装置において、
前記相対変位部材は、同じ軸線回りに相対回転可能な第１部材および第２部材からなり、
前記第１部材は、前記軸線を中心に回転する回転軸を有し、
前記連通路の前記外部側の端部が、前記回転軸の端面の中心に形成されたことを特徴とする磁気粘性流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に磁気粘性流体を封入し、磁気粘性流体に与える磁場の強さを変えることで、その装置の動作を制動する磁気粘性流体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に磁気粘性流体を封入し、磁気粘性流体に与える磁場の強さを変えることで、磁気粘性流体の粘度（ずり応力）を変化させ、回転動作、トルク伝達動作、直動動作（ピストン動作）などの各種の動作を制動する磁気粘性流体装置が提案されている。例えば特許文献１に開示されている磁気粘性流体装置は、ロータリーダンパであり、ケーシングと、ケーシング内に相対回転可能に設けられたロータと、電磁石とを備え、ケーシングとロータとの隙間に磁気粘性流体を封入したものである。この磁気粘性流体装置は、電磁石が磁気粘性流体に与える磁場の強さを変えることで、ロータの回転動作を制動するようにしている。
【０００３】
磁気粘性流体装置内に封入される磁気粘性流体は、磁性粒子を分散媒に分散させてなるものである。磁性粒子は磁化可能な金属材料からなる。分散媒は、特に限定されるものではないが、一例として疎水性のシリコーンオイルを挙げることができる。一般に、磁気粘性流体装置が十分な性能を発揮するためには、磁気粘性流体中の磁性粒子の配合割合をある一定の割合にすることが望ましい。その配合割合は、磁気粘性流体装置ごとに定まっている。
【０００４】
磁気粘性流体は、装置の製造過程で装置内に封入されるが、一般に、装置に設けられた所定の注入口から装置内に注入される。例えば特許文献２に開示されている磁気粘性流体装置では、シャフト端部に磁気粘性流体の注入口が設けられており、この注入口から磁気粘性流体が注入される。注入口から注入された磁気粘性流体は、ロータ内に形成された通路を通じて装置内の各所に送り込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０２７４４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０２７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、磁気粘性流体装置を長期間使用せずに放置したり、高温環境下で使用したりすると、磁気粘性流体に含まれる分散媒のみが揮発し装置から抜け出してしまうことがある。そうなると、装置内の磁気粘性流体における磁性粒子の配合割合が高くなってしまい、磁気粘性流体装置の性能が低下してしまうことがある。
【０００７】
このような、分散媒の揮発による性能低下を回避するには、定期的に磁気粘性流体装置内に分散媒のみを注入し、装置内の磁気粘性流体における磁性粒子の配合割合を元の状態に戻すことが必要となる。
【０００８】
ところが、定期的に磁気粘性流体装置内に分散媒のみを注入しようとしても、分散媒を注入口から注入する際に、注入口から磁性粒子を含んだ磁気粘性流体が逆流して装置外へ漏れ出してしまうことがある。そうなった場合、装置内の磁性粒子の量が減り、分散媒のみを装置内に注入しても装置内の磁気粘性流体における磁性粒子の配合割合が元の状態に戻らなくなってしまう。
【０００９】
本発明はかかる問題に鑑みて創案されたものであり、磁気粘性流体の分散媒のみを注入口から装置内に注入する際に、装置内の磁性粒子が注入口から逆流することを防止した磁気粘性流体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の磁気粘性流体装置は、内部に形成された磁気粘性流体の封入領域と、磁気粘性流体を互いの隙間に介在させながら相対変位する相対変位部材と、前記相対変位部材間の隙間に介在する磁気粘性流体に付与する磁場を発生する磁場発生手段と、外部と前記磁気粘性流体の封入領域とを連通する連通路と、を備え、前記磁気粘性流体に付与する磁場の強さを変えることで前記相対変位部材の相対変位動作を制動する、ものを前提としており、前記連通路の所定部分に磁場を発生させる永久磁石を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
かかる構成を備える磁気粘性流体装置において、前記連通路の外部側の端部を注入口として、当該注入口から分散媒のみを装置内に注入するようにすれば、磁性粒子が連通路内を逆流しようとしても、当該磁性粒子は、永久磁石により磁場が形成されている部分でクラスターを形成して留まり、それより注入口側には逆流できない。これにより、分散媒のみを装置内に注入する際に磁性粒子が注入口から外部へ漏出してしまうことが防止される。
【００１２】
上記構成を備える磁気粘性流体装置において、例えば、前記相対変位部材は、同じ軸線回りに相対回転可能な第１部材および第２部材からなり、前記第１部材は、前記軸線を中心に回転する回転軸を有し、前記連通路の前記外部側の端部が、前記回転軸の端面の中心に形成されたものとすることができる。
【００１３】
かかる構成を備える磁気粘性流体装置によれば、前記連通路の外部側の端部を注入口とした場合、当該注入口は、回転軸の端面の中心に存在するので、回転軸が容易に回転してしまっても注入口の位置が変わらず、注入作業を効率的に行うことができる。
【００１４】
上記構成を備える磁気粘性流体装置において、例えば、前記連通路は、前記回転軸内に形成されており、前記永久磁石によって磁場を発生させる前記所定部分は、前記連通路の前記封入領域側の端部であり、該永久磁石は前記連通路に対して流れ方向に直交する方向に異なる磁極を対向させて配置される、ものとすることができる。
【００１５】
かかる構成を備える磁気粘性流体装置によれば、連通路の封入領域側の端部で磁場が発生するので、この装置に必要な磁性粒子の量が少なくて済む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の磁気粘性流体装置によれば、磁気粘性流体の分散媒のみを注入口から装置内に注入する際に、装置内の磁性粒子が注入口から逆流することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転制動装置（磁気粘性流体装置）を軸線を含む平面で切断して表した断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る磁気粘性流体装置について図１および図２を参照しながら説明する。本実施形態に係る磁気粘性流体装置としては、内部に封入された磁気粘性流体に与える磁場の強さを変えることで、伝達トルクを制御する回転制動装置を例に挙げて説明する。
【００１９】
本実施形態に係る回転制動装置１は、軸線Ｎ回りに相対回転可能な入力側部材（第１部材）１００および出力側部材（第２部材）２００を備える。入力側部材１００および出力側部材２００は、互いに磁気粘性流体３００を介してトルク伝達がなされる。
【００２０】
入力側部材１００は、軸線Ｎ回りに回転する回転軸１１０、回転軸１１０の外周に所定間隔をおいて固設された多数の環状の円板１２０などで構成されている。回転軸１１０は非磁性体からなり、円板１２０は磁性体からなる。
【００２１】
回転軸１１０内には、外部と、装置１内に形成された磁気粘性流体３００の封入領域３０１とを連通する連通路１１１が形成されている。この連通路１１１は、回転軸１１０の一方の端面１１２の中心から軸線Ｎに沿って軸中間位置まで形成され、さらに、当該軸中間位置から二手に分かれて回転軸１１０の外周部１１３に向かって半径方向に延びている。この連通路１１１は、磁性粒子および分散媒からなる磁気粘性流体、あるいは、分散媒のみを外部から装置１内に注入するための磁気粘性流体等の注入用通路として使用される。なお、上記回転軸１１０の外周部１１３は、その軸線Ｎ方向両側と比較して若干中心側に凹んでいるが、これは、後述する全ての溝に対して均等に磁気粘性流体又は分散媒を供給するためである。
【００２２】
連通路１１１の外部側の端部の注入口１１７には、プラグ１１８が嵌着されている。また、連通路１１１の軸線Ｎに沿って形成された部分には、ピストン１１６が連通路１１１に沿って移動可能に挿入されている。このピストン１１６は、回転制動装置１の作動時の温度上昇に伴って装置１内の磁気粘性流体３００や気体（空気等）が膨張する際に、図中左側に移動することで内圧上昇を防止し、装置１から磁気粘性流体（主に分散媒）が漏出することを防止する。
【００２３】
図２に示すように、多数の円板１２０間の内径側には、それぞれ、環状の薄板スペーサ１２１が介設されている。円板１２０および薄板スペーサ１２１は、環状の厚板スペーサ１２３と、回転軸１１０において円板１２０の内径部より大径に形成された大径部１１４との間に挟まれ、ボルト１２２（図１参照）にて締結されている。なお、連通路１１１から供給される分散媒等を円板１２０と後記プレート２１０との隙間に供給するため、円板１２０又は薄板スペーサ１２１には、半径方向に溝（図示せず）が形成されている。
【００２４】
一方、出力側部材２００は、上記多数の円板１２０間にそれぞれ配設された多数の環状のプレート２１０、磁場発生手段２２０、この磁場発生手段２２０等を支持する支持部材２３１，２３２などで構成されている。プレート２１０は磁性体からなり、支持部材２３１，２３２は非磁性体からなる。
【００２５】
図２に示すように、多数のプレート２１０間の外径側には、それぞれ、環状の薄板スペーサ２１１（前記薄板スペーサ１２１よりも内外径サイズが大きいもの）が介設されている。プレート２１０および薄板スペーサ２１１は、環状の厚板スペーサ２１２（前記厚板スペーサ１２３よりも内外径サイズが大きいもの）と、後述する一対の第２ヨーク２２３との間に挟まれ、ボルト２１３（図１参照）にて締結されている。
【００２６】
磁場発生手段２２０は、図１に示すように、前記プレート２１０より遠心側に設けられたコイル２２１と、このコイル２２１を遠心側から軸線Ｎ方向両側に亘って包囲するように形成された第１ヨーク２２２と、この第１ヨーク２２２の両端部にそれぞれ連設された一対の第２ヨーク２２３とを備えている。一対の第２ヨークは、円板１２０とプレート２１０とが磁気粘性流体３００を介して軸線Ｎ方向に交互に配設された部分を両側から挟むように配設されている。第１および第２ヨーク２２２，２２３は磁性体からなる。
【００２７】
支持部材２３１，２３２は、回転軸１１０の外周にベアリング２３３を介して相対回転自在に設けられ、これにより、入力側部材１００と出力側部材２００とが相対回転可能となっている。
【００２８】
コイル２２１に電流を印加すると、図１中の黒塗り矢印Ｐで示すように、第１ヨーク２２２、第２ヨーク２２３、円板１２０の外径側およびプレート２１０の内径側に磁路が形成され、磁路を横切る円板１２０およびプレート２１０間の隙間に介在する磁気粘性流体３００が所定の粘度（ずり応力）を発現する。
【００２９】
このように構成された回転制動装置１では、円板１２０およびプレート２１０は、それらの隙間に磁気粘性流体３００を介在させながら相対回転（互いに回転位置を変える相対変位）するため、上記コイル２２１に印加する電流を調整し（磁気粘性流体に付与する磁場の強さを変え）、当該磁気粘性流体の粘度を調整することにより、円板１２０（入力側部材１００）とプレート２１０（出力側部材２００）との相対回転を制動し、伝達トルクを制御することができる。なお、本実施形態では、回転軸１１０を有する方を入力側部材とし、他方を出力側部材としているが、これらを逆にして、回転軸１１０を有する方を出力側部材とし、他方を入力側部材とすることも可能である。
【００３０】
次に、外部と磁気粘性流体の封入領域３０１とを連通する連通路１１１について更に詳しく説明する。
【００３１】
非磁性体からなる回転軸１１０内には、連通路１１１の所定部分に磁場を発生させる永久磁石１１５が埋設されている。磁場を発生させる上記所定部分は連通路１１１の何れかの部分であってもよいが、本実施形態では、図２に示すように、連通路１１１の下流側端部、つまり、前記磁気粘性流体の封入領域３０１側の端部に磁場を発生させるように設けられている。
【００３２】
また、永久磁石１１５は、連通路１１１を介して異なる磁極を対向させており、これによって、連通路１１１内の流れ方向に直交する方向に磁場を形成するようにしている。
【００３３】
回転制動装置１内に分散媒のみを補充するに際しては、連通路１１１の注入口１１７に嵌着されているプラグ１１８を取り外し、連通路１１１内に挿入されているピストン１１６を抜出す。このとき、前記永久磁石１１５が無ければ、回転制動装置１内に封入されている磁気粘性流体３００が注入口１１７より逆流して漏れ出すことがあるが、本実施形態に係る回転制動装置１では、永久磁石１１５により連通路１１１に磁場を発生させているので、磁気粘性流体中の磁性粒子は、当該磁場が発生している部分でクラスターを形成して留まる。これにより、当該部分より注入口１１７側へ磁気粘性流体中の分散媒が逆流することはあっても磁性粒子は留まり、磁性粒子が注入口１１７から外部へ漏出することが防止される。
【００３４】
その後、注射器等により、注入口１１７から分散媒のみを注入することにより、回転制動装置１外へ揮発した量と約同量の分散媒を補充した後、ピストン１１６を連通路内の所定位置まで挿入しプラグ１１８を注入口１１７に嵌め付ける。なお、磁気粘性流体装置１には、分散媒のみが漏出する所定の微小隙間（図示せず）が設けられており、注入口１１７から分散媒のみを注入する際には、この微小隙間から分散媒が漏出するまで、分散媒を注入することで、回転制動装置１外へ揮発した量と約同量の分散媒を補充することができる。
【００３５】
また、この回転制動装置１によれば、注入口１１７は、回転軸１１０の一方の端面１１２の中心に形成されているので、回転軸１１０が容易に回転してしまっても注入口１１７の位置が変わらないので、注入作業を効率的に行うことができる。
【００３６】
また、この回転制動装置１によれば、連通路１１１の封入領域３０１側の端部で磁場が発生するので、回転制動装置１に必要な磁性粒子の量が少なくて済む。
【００３７】
＜他の実施形態＞
装置製造工程における最初の磁気粘性流体の注入作業において、上記連通路１１１から磁気粘性流体を注入すると、磁性粒子が永久磁石１１５による磁場に邪魔されて効率よく装置１内に注入できない場合があるので、その場合は、磁気粘性流体用の注入口を別に設けてもよい。
【００３８】
装置製造工程における磁気粘性流体の封入作業を容易にするため、出力側部材２００の一部又は全部を分割可能な構造とし、分割状態で磁気粘性流体を装置内部に充填するようにした回転制動装置であっても上記実施形態における連通路１１１、永久磁石１１５等の構成を適用することができる。
【００３９】
既述の実施形態では、連通路１１１の封入領域３０１側の端部で永久磁石１１５による磁場を発生させているが、当該端部以外の特定部分（例えば、当該端部から５ｍｍ〜１０ｍｍの流路長さ以上離れた部分）で永久磁石１１５による磁場を発生させてもよい。この場合、回転制動装置１に必要な磁性粒子の量は増えるものの、永久磁石１１５近傍に封入領域３０１内の磁性粒子が偏在してしまうことを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、内部に磁気粘性流体を封入し、磁気粘性流体に与える磁場の強さを変えることで、その装置の動作を制動する磁気粘性流体装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
Ｎ    軸線
１    磁気粘性流体装置
１００    入力側部材（第１部材）
１１０    回転軸
１１２    回転軸の一方の端面
１１１    連通路
１１５    永久磁石
１２０    円板（相対変位部材）
２００    出力側部材（第２部材）
２１０    プレート（相対変位部材）
２２０    磁場発生手段
３００    磁気粘性流体
３０１    磁気粘性流体の封入領域
【図１】
0006010727.tif 000002
【図２】
0006010727.tif 000003