(57)【要約】磁気粘性流体ダンパを開示する。このダンパは、磁気粘性流体により充填されたシリンダ内を移動するピストンを備える。ダンパの作用室は、ピストン（４）とシリンダ（８）との間において、ピストンの軸線に対して角度を付すことにより実現される。
2005502850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気粘性流体で充填されたシリンダ（８）のダンパ溝（６）内に案内されるピストンを備え、前記流体の粘性特性は、磁場を付与することにより変更可能で、前記ピストン（４）が移動すると同時に、前記流体が作用室から受容空間内へ押される磁気粘性流動ダンパにおいて、前記作用室は、ピストン（４）とシリンダ（６）との間でピストンの軸線に関して斜方向に延びる環状空間(１６，１８)にて形成されていることを特徴とする磁気粘性流動ダンパ。
【請求項２】
ピストン（４）は、該ピストン（４）の外周面により環状空間（１６，１８）が画成され、かつピストンロッド（５）によりピストン溝（４３）が形成されて、前記ピストン溝（４３）は、少なくとも一つの穴（４２）を介して前記環状空間（１６，１８）に連通する請求項１に記載のＭＲダンパ。
【請求項３】
前記穴（４２）は、ピストン（４）内において環状空間（１６，１８）の中心領域に配置され、前記穴（４２）の直径は、環状空間（１６，１８）の内幅より大きく設定された請求項１または２に記載のＭＲダンパ。
【請求項４】
前記環状空間（１６，１８）は、シリンダ（８）の内側円錐表面（２０，２２）と、内側円錐表面（２０，２２）に対応して形成された、ピストン（４）の外側円錐表面（２４，２６）とにより形成された請求項１または２に記載のＭＲダンパ。
【請求項５】
前記内側円錐表面（２０，２２）は、棒状のチューブ（３２）内に挿入されたピストン対（２８，３０）により形成され、該チューブ（３２）の内周面（３４）は、互いに距離を隔てて配置されたピストン対（２８，３０）間の領域内において環状空間（１６，１８）を画成する請求項４に記載のＭＲダンパ。
【請求項６】
環状空間（１６，１８）に連続する移動室（３８，４０）が形成されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＭＲダンパ。
【請求項７】
ＭＲダンパ（２）が、長手方向軸線に対して横方向に延びる横方向軸線（１２）に関して対称的に構成されている請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＭＲダンパ。
【請求項８】
前記磁気粘性流体は、ピストン溝（４３）を通って移動室（３８，４０）間を流れる請求項２に記載のＭＲダンパ。
【請求項９】
前記ダンパ溝（６）は、好ましくは膜シールであるシール部材（４，４６）により、軸線方向にて外環境から隔離されている請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＭＲダンパ。
【請求項１０】
前記チューブ（３２）は、磁気を通さない２個のリング（６６，６８）により、三箇所の磁気伝導部分（７０，７２，７４）に分割され得る請求項５に記載のＭＲダンパ。
【請求項１１】
前記環状空間（１６，１８）内に磁場を生成するために、環状空間（１６，１８）の外側に２個の電気コイル（４８，５０）が配置された請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のＭＲダンパ。
【請求項１２】
磁場を生成するために前記電気コイル（４８，５０）が別の要素に置き替えられ、前記要素の数と要素とは可変である請求項１１に記載のＭＲダンパ。
【請求項１３】
前記ＭＲダンパ（２）は、充填および排出穴（７６）を備え、該穴（７６）のうちいくつかは充填開口部（７８）内に開口し、該充填開口部（７８）は、ねじ栓の補助により開放かつ閉鎖されるよう適合されていることが好ましい、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のＭＲダンパ。
【請求項１４】
前記充填および排出穴（７６）は、ピストン対（２８，３０）を介して充填開口部（７８）から移動室（１６，１８）へほぼ軸線方向に延び、また、ピストン（４）を介してピストン溝（４３）から案内面（３６）の方向へ径方向に延びる請求項１３に記載のＭＲダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に従った磁気粘性流体（ＭＲ）ダンパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲダンパは、磁気粘性流体と、該流体が充填される作用室と、磁場生成要素とを備えており、流体の作業限界は、磁場を付与することより変更され得る。
ハウジング溝は、ピストンによってピストン押出し室とシリンダ室とに分割されて、流体は開口部を介してこれらの室間を流れ得る。ＭＲダンパは、原則として、バルブ・モード、せん断モード、または絞りモードにて作動することが公知である。しかしながら、これらの各原則は混合されていることが多く、従って正確な分類は不可能である。
【０００３】
例えば、バルブ・モードおよびせん断モードにて作動するＭＲダンパは、米国特許第５，３９８，９１７号の明細書中の図３に開示されている。開口部は、移動するピストンとハウジングの内壁との間に形成されている。間隙内に存在する流体は、ピストンの周囲にて径方向に配列された電気コイルにより磁場を付与される。ピストンが軸線方向に移動すると、流体がシリンダ室から開口部を介してピストン押出し室内に流入するか、またはピストン押出し室からシリンダ室内に流入する。自由断面／シリンダ（ピストン押出し）室の比は＜１であるため、該比率に応じてピストンの動作が減衰される。開口部はバルブとして働き、同バルブの効力は、流体の粘度の変化に従って増大または減少され得る。
【０００４】
さらに、開口部を介して流れる流体は、静止したハウジング内壁と、移動するピストンとの間の自由断面を横切ってせん断されるため、さらなる減衰が生じる。
この解決法の不都合は、コイルがピストンの周囲に装着されているため、コイルを容易かつ迅速に交換することによりＭＲダンパを各々の仕事状態（減衰特性）に適合させることが不可能なことである。従って、ＭＲダンパを異なる減衰状態に応じて最適に適合させることが不可能である。
【０００５】
公知の解決法の別の不都合の一つは、減衰が流体の粘性を通じて起こるよりは、ピストン内の開口部の断面と、その断面に関連する絞り効果によって起こることである。即ち、磁気粘性流体の流動特性およびクリープ特性が最適に利用されていないことである。
【０００６】
この解決法の別の不都合の一つは、荷重が適用されると、バルブ・モードはシリンダ押出し室とシリンダ内との間にかなりの差圧を生じさせる可能性があり、従ってＭＲダンパの全構成要素、特に密封部は、対応する用途に応じて設計される必要があることである。
【０００７】
ハウジング溝の外部にコイルが配置され、かつバルブ・モードにて作動しないＭＲダンパの例は、米国特許第５，４９２，３１２号に開示されている。このＭＲダンパは絞りモードにて作動するため、ＭＲダンパの全長に延びるコイルにより磁場を付与すると、ハウジング溝と流体の全体が磁場に晒される。この装置において、流体は、ピストンとハウジング内壁との間の環状空間を通って、シリンダ室とピストン押出し室との間を流れ得る。
【０００８】
この解決法の不都合は、ハウジング溝全体が磁場に晒されるため、減衰が流体をピストン押出し室内で、または環状空間を通じて絞ることにより行われるよりは、流体中でピストンを制約することにより行われることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上述の不都合を除いたＭＲダンパを装着することにより、相当改良された応答特性を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１に記載された特徴により解決される。
この目的を達成するため、好ましくは絞りモードおよびせん断モードにて作動するＭＲダンパを提供する。バルブ・モードは明確に減少されている。本発明は、シリンダとピストンの間の軸線方向の単一の開口部を、ピストンの軸線に関して斜方向に形成された環状空間に置き換えるものである。このダンパでは、この環状空間に連続する移動室と、穴を介して環状空間に連通されたピストン溝とが、シリンダ室内（ピストン溝）とピストン押出し室（移動室）とを構成している。バルブ効果は、環状空間の内幅に応じて設定された穴の直径を通じて減少される。シリンダの外側に電気コイルが径方向に固着されて、環状空間内に磁場を生成する。
【００１１】
電気コイルを好ましくはハウジング溝の外側に配置することによる主な利点は、電気コイルを迅速かつ容易に取り替えることが可能であり、従って使用状態に応じたＭＲダンパの適合が実現され得ることである。
【００１２】
ピストンが軸線方向に移動されると、流体がピストン力、絞り力、およびせん断力に対抗するためにピストンが減衰される。絞り力およびせん断力は、流体の粘度、穴の直径、およびピストンの軸線に対して環状空間が斜方向に配向されていることに依存する。
【００１３】
好ましい実施態様では、ＭＲダンパは、横方向軸線に関して対称的に形成されているため、減衰は、牽引方向および押圧方向の双方でなされる。ピストン溝は、更なる穴を介して第二の環状空間と連通し、この第二の環状空間は第二の移動室内に開口している。第二の環状空間も、電気コイルから磁場が付与される。ここでコイルは、任意で反対方向または同一方向の磁場を生成する。
【００１４】
ここでは、ピストン溝は、流体が第二の移動室内に至るための単なる通路と見なすべきである。ピストンの軸線方向の移動に従って、第一の移動室または第二の移動室のいずれかがシリンダ押出し室またはシリンダ室として作用する。
【００１５】
別の好ましい実施態様の一つでは、ＭＲダンパに充填および排出穴が形成されている。さらに、環状空間とピストン溝との間の穴が、ピストン軸線に対してより近接して配置されているので、絞りモードがより強調されている。
【００１６】
本発明によるＭＲダンパが使用される特定の分野として、例えば、鉄道設備等で発生する高周波の減衰がある。軌道の下敷または基礎内に設置された場合、特に高周波を抑圧することが可能である。
【００１７】
以下に記す有利な実施態様は、従属請求項の主題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の概略的な説明において、好ましい実施態様をより詳細に説明する。
図１に、本発明による磁気粘性流体（ＭＲ）ダンパ２を示す。ダンパ２は、磁気を通さないピストンロッド５の周囲にピストン４を備える。ピストンロッド５は、磁気粘性流体で充填されたシリンダ８のダンパ溝６内にて案内される。ＭＲダンパ２は、横方向軸線１２に関して対称的に形成されており、長手方向軸線１０に対して横方向に延びている。この構成により、両軸線方向の減衰ストロークが可能となり、引張り力と圧縮力とが減衰され得る。
【００１９】
アーマチュアとも称されるピストン４は、シリンダ８の内側円錐表面２０，２２と、同内側表面に対応して形成された外側円錐表面２４，２６との間において、ピストンの軸線１０へ斜方向に延びる二つの環状空間１６，１８を形成している。環状空間１６，１８が斜方向に配向されているため、環状空間の容積は、軸線方向の環状空間と比べて増大されており、従ってピストン４を減衰させる利用可能な流体の量が増大されている。シリンダ８の内側円錐表面２０，２２は、軸線方向に対向して配置された、同様にアーマチュア対と称される二つのピストン対２８，３０により形成されている。ピストン対２８，３０は、棒状のチューブ３２内に挿入され互いに離間されており、シリンダ８の内周面３４上のピストン対２８，３０と間の領域に、シリンダ８内におけるピストン４の案内面３６を形成している。案内面３６とピストン４との間には、流体膜が存在する。この流体膜は、せん断モードにて歪みを生じ、せん断モードの作用を遂行する。即ち、磁場を付与すると媒体（ＭＲ流体）のせん断応力（粘度）が増大する。せん断歪みが増大する結果、ピストン（アーマチュア）の動きが増大された動的抵抗により対抗される。流体膜が磁気粘性流体により形成される場合も、流体は環状空間１６，１８間の案内面３６に沿って流れないことに留意されたい。
【００２０】
環状空間１６，１８は、内側円錐表面２０，２２と外側円錐表面２４，２６との間において、内部移動室３８，４０とチューブ３２の外部内周面３４との間を径方向に延びている。環状空間１６，１８の中央部のピストン４内に、ピストン溝４３と連通する穴４２が形成されており、従ってピストン４の軸線方向の移動に従って、流体は移動室３８，４０間を流動し得る。ピストン溝４３を通って流体が流れるので、ピストン４は、ＭＲダンパのバルブ・モードに従って案内される。絞りモードおよびせん断モードに従ったＭＲダンパで、公知のＭＲダンパ以外において、摺動面には流体通過通路は存在しない。移動室１６，１８は、例えばピストン対２８，３０内においてピストンの軸線の周囲に径方向に配置された膜シール等の密封具４４，４６により、外環境から隔離されている。
【００２１】
ダンパ溝６の径方向外側には、２個の電気コイル４８，５０が、シリンダ８の周囲にて隣合わせに配置されている。電気コイル４８，５０はチューブ３２を覆っており、各電気コイルは磁気伝導部分５２，５４，５６により包囲されている。電気コイル４８，５０の軸線方向の固定は、ピストン対２８，３０のフランジ型端部６２，６４間において空隙リング５８，６０を使用することにより達成される。電気コイル４８，５０は、独立して作動されてもよく、特に各コイルは、一つのコイルにつき一つの磁場を有して、環状空間３８，４０に亘って延びている。磁場は、互いに反対向きであることが好ましい。このことは、コイル４８，５０の双方が作動されると、シリンダ８内のピストン４が減衰後に出発状態に戻るため、ピストンを再配置させるばね等の外部装置を必要としないという利点を提供する。この配置の更なる利点として、本発明のＭＲダンパは、差分絞り通路測定装置として使用することが可能であり、従って減衰と同時に減衰ストロークを測定することができる。
【００２２】
二つの磁場の重ね合わせを避けるために、２個の磁気を通さない（磁気非伝導）リング６６，６８が、チューブ３２を三箇所の磁気伝導部分７０，７２，７４に分割する。磁気非伝導リング６６，６８の数は、電気コイル４８，５４の数に依存する。
【００２３】
ピストン４が軸線方向に移動すると、移動室３８，４０内と環状空間１６，１８内の双方の流体が絞られて、穴４２の開口領域にてせん断が起こる。減衰は、本質的に、穴４２の上方の環状空間１６，１８内の絞りを原因として生じる。これは即ち、磁場が主として環状空間１６，１８に付与されて、流体が移動室３８，４０から環状空間１６，１８を通って穴４２内に、ひいてはピストン溝４３内に、またはその反対に移動室３８，４０に流れ得るためである。
【００２４】
せん断効果を保持するために、穴４２の直径は、環状空間１６，１８の内幅より大きく設定れる。従って、穴４２は、流体の流れを絞る構成ではないため、穴４２の開口間に圧力差は蓄積されない。
【００２５】
従って、バルブ・モードの効果は、二次的な重要度を有する。穴４２の直径を環状空間１６，１８の内幅に対して縮小することによってバルブ・モードが強調され得るが、この手段によりせん断効果および絞り効果が低下することはない。
【００２６】
減衰ストロークは、原則として、ＭＲダンパの構成と、流体の粘度（付与される磁場に比例する作業限界）とにより決定され得る。例えば、ＭＲダンパの構成を変更して、穴４２／環状空間１６，１８の内幅の直径比を変更することによりバルブ・モードを強調したり、ピストン軸線に関する環状空間について変更された斜方向配向を選択することによって、せん断モードおよび絞りモードをさらに強調する事が可能である。作業限界は、例えば、磁場を移動室３８，４０にまで拡張することにより上昇し得る。
【００２７】
図２に、充填および排出穴７６を備えたＭＲダンパを示す。充填排出穴７６は、その一つが、ピストン対２８，３０内において、移動室３８，４０と、フランジ型端部６２，６４内で軸線方向に延びる凹部７８との間をほぼ軸線方向に延び、他方が、ピストン溝４３から案内面３６の方向へ、ピストン４を介して径方向に延びている。凹部７８は、充填開口部として形成されており、対応するシール部材、好ましくはねじ栓の補助により開放または閉鎖され得る。
【００２８】
充填排出穴７６が配置されることによって、充填と同時に充填開口部が開放されるときに空気が捕捉されず、流体が交換されるときにＭＲダンパ２内に古い流体の残余の集積しないものと想定される。
【００２９】
さらに、ピストン４内の穴４２は、ピストンロッド５に対してより近接して配置されている。このことは、穴４２の上方に配置された環状空間１６，１８の領域８０を拡張し、従って絞り効果が強調される利点を有する。
【００３０】
実施態様の一つにおいて、電気コイル４８，５０は、ダンパ溝６の外部ではなく、ダンパ溝６の内部、例えばピストン４の周囲に径方向に配置される。
別の一実施態様において、必要な磁場は、電気コイル４８，５０により生成されず、例えば磁石等の他の適切な要素により生成される。要素の数は、付与されるべきダンパ力に依存する。環状空間１８だけではなくダンパ溝６の他の領域またはダンパ溝６全体が磁場に晒されることが想像され得る。
【００３１】
別の一実施態様において、流体は、シリンダ押出し室とシリンダ室との間のピストン溝４３を通って流れず、ピストン４と内周面３４との間に形成された内部空間を流れる。
本願は磁気粘性流体（ＭＲ）ダンパを開示し、このダンパは、磁気粘性流体により充填されたシリンダ内にて案内されるピストンを備え、作用室は、ピストンとシリンダとの間にピストンの軸線に関して斜方向に形成されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による磁気粘性流体ダンパの断面図。
【図２】充填排出穴を備えた本発明による磁気粘性流体ダンパの断面図。
【符号の説明】
【００３３】
２…ＭＲダンパ、４…ピストン（アーマチュア）、５…ピストンロッド、６…ダンパ溝、８…シリンダ、１０…長手方向軸線、１２…横方向軸線、１６…環状空間、１８…環状空間、２０…内側円錐表面、２２…内側円錐表面、２４…外側円錐表面、２６…外側円錐表面、２８…ピストン対（アーマチュア対）、３０…ピストン対（アーマチュア対）、３２…チューブ、３４…内周面、３６…案内面、３８…移動室、４０…移動室、４２…穴、４３…ピストン溝、４４…シール部材、４６…シール部材（膜）、４８…電気コイル、５０…電気コイル、５２…磁気伝導部分、５４…磁気伝導部分、５６…磁気伝導部分、５８…空隙リング、６０…空隙リング、６２…フランジ型端部、６４…フランジ型端部、６６…磁気非伝導リング、６８…磁気非伝導リング、７０…磁気伝導部分、７２…磁気伝導部分、７４…磁気伝導部分、７６…充填排出穴、７８…凹部（充填開口部）、８０…上部領域、
【国際公開パンフレット】
2005502850.tif 000003
2005502850.tif 000004
2005502850.tif 000005
2005502850.tif 000006
2005502850.tif 000007
2005502850.tif 000008
2005502850.tif 000009
2005502850.tif 000010
2005502850.tif 000011
2005502850.tif 000012
2005502850.tif 000013
2005502850.tif 000014
2005502850.tif 000015
2005502850.tif 000016
2005502850.tif 000017
2005502850.tif 000018
2005502850.tif 000019
2005502850.tif 000020
2005502850.tif 000021
【国際調査報告】
2005502850.tif 000022
2005502850.tif 000023
2005502850.tif 000024
2005502850.tif 000025
2005502850.tif 000026
2005502850.tif 000027