(57)【要約】      （修正有）【課題】振動ダンパにおいて通路内のフィールド応答する流体、及び通路を通る流体流動調整を含んでいる調節可能な弁を提供する。【解決手段】ピストン２５の制動弁３６を通る流れに軽量で安価な油圧流体を使用できるようにするＭＲ流体の低減を可能にする。もう一つの面において、ダンパ２０は、手動で制動レベルを調整する機械的調節手段を含む。調整が、可動永久磁石、可動極片、可動磁極と磁石組立体、または磁気分路によって達成される。手動調整は、ノブ、レバー、またはケーブル作動装置備えていてもよい。代わりとして、磁束が電磁石によって与えられる。弁及びダンパは、ダンパ・ボディ２２が自転車フレームのようなフレーム部材１２に取り付けられる場合及びピストン棒２３が、自転車のスウィングアーム１４のような懸架部材に取り付けられる場合のようないかなる懸架装置にも有用であると分かった。【選択図】図２
2011158090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）磁性流体の通路（３１）、
（ｂ）前記磁性流体の通路（３１）内の磁界応答する磁性流体（３４）、及び
（ｃ）前記通路に設けられた、第1の磁性部材および当該第1の磁性部材に対向する第2の磁性部材と、当該第1および第2の磁性部材の間に介在する前記磁性流体とにより少なくとも一部が形成されている磁気回路における磁束密度を機械的に変化させて、前記磁性流体の通路（３１）内の前記磁性流体（３４）の流れを調整する機械的調整手段と、を有する加減弁。
【請求項２】
前記機械的調節手段が極片に関して移動できる永久磁石を備える請求項１の加減弁。
【請求項３】
前記永久磁石が前記磁性流体の通路（３１）の一部分を定めている円錐面を含む請求項２の加減弁。
【請求項４】
前記機械的調節手段が移動できる極片と前記永久磁石を含む請求項１の加減弁。
【請求項５】
前記機械的調節手段が可動の磁石−磁極組立体を含む請求項１の調節可能な弁。
【請求項６】
前記機械的調節手段が磁気分路を含む請求項１の加減弁。
【請求項７】
（ａ）内部キャビティ（２４）を定めているダンパ・ボディ（２２）、
（ｂ）第１（２６）及び第２（２８）の室に前記キャビティ（２４）を小分けしている前記内部キャビティ（２４）内に配置されたピストン（２５）、
（ｃ）前記第１および第２の室（２６、２８）のうちの一つ上相互接続している前記磁１気流動性流体の通路（３１）、及び
（ｄ）前記ダンパの制動レベルを調整するために設けられた前記機械的調節手段を備える請求項１の加減弁を含むダンパ。
【請求項８】
（ａ）前記第２の室（２８）を第１（５１）及び第２（５３）の副室にさらに小分けしている前記第２の室（２８）に配置された隔壁（４０）、
（ｂ）前記第１の動作室（２６）及び前記第２の副室（５３）に配置された磁界応答しない流体、
（ｃ）前記ピストン（２５）内に配置された制動弁（３６）、
（ｄ）前記ピストン（２５）に固着して、前記内部キャビティ（２４）に密封して受け
るピストン棒（２３）、
（ｅ）補助室（３０）、
（ｆ）前記補助室（３０）に、前記第１の副室（５１）を相互接続している前記磁気流魎通路（３１）、（９）前記補助室（３０）及び前記第１の副室（５１）の中の磁界応答する磁性流体（３４）、
（ｈ）前記補助室（３０）及び前記第１の副室（５１）の間の前記磁界応答する磁性流体（３４）の流れを制御している前記弁（３２）、及び
（ｉ）前記磁界応答する磁性流体（３４）を加圧する高圧密封手毅を備える請求項７の加減弁を備えているダンパ。
【請求項９】
（ａ）前記ピストン（２５）内に配置された制動弁（３６）、
（ｂ）前記ピストン（２５）に固着して、前記内部キャビティ（２４）に、密封して受けられたピストン棒（２３）、
（ｃ）補助室（３０）を部分的に定めている補助キャビティ（２７）、
（ｄ）前記補助室（３０）に、前記第１（２６）及び第２（２８）の室のうちの一つを相互接続している前記磁性流体の通路（３１）、
（ｅ）前記補助室（３０）及び前記第１（２６）及び第２（２８）の室のうちの少なくとも一つに入れられている磁界応答する磁性流体（３４）、
（ｆ）前記補助キャビティ（２７）と前記第１（２６）及び第２（２８）の室のうちの少なくとも一つの間の前記磁界応答する磁性流体（３４）の流れを制御している前記機械的調節手段、及び
（ｇ）前記磁界応答する磁性流体（３４）を加圧する高圧密封法手段を備える請求項７の加減弁を備えているダンパ。
【請求項１０】
前記加圧手段が前記補助キャビティ（２７）内に置かれており、前記磁界応答する磁性流体（３４）と接触関係において配置されて、ガス室（３３）に入っている加圧ガスによって影響される隔壁（４２）をさらに備える請求項９のダンパ。
【請求項１１】
前記磁界応答する流体弁（３２）が前記磁界応答する磁性流体（３４）に、磁束を与える請求項９のダンパ。
【請求項１２】
前記磁束が可変である請求項１１のダンパ。
【請求項１３】
可動永久磁石を更に備えている請求項１２のダンパ。
【請求項１４】
可動極片を更に備えている請求項１２のダンパ。
【請求項１５】
手動の調節手殺を更に備えている請求項１２のダンパ。
【請求項１６】
ノブを更に備えている請求項１５のダンパ。
【請求項１７】
レバーを更に備えている請求項１５のダンパ。
【請求項１８】
ケーブル作動を更に備えている請求項１５のダンパ。
【請求項１９】
磁気分路を更に備えている請求項１５のダンパ。
【請求項２０】
前記ボディ（２２）を囲んでいるコイルばね（２１）を更に備えている請求項９のダンパ。
【請求項２１】
前記ボディ（２２）に対する前記コイルばねの位置を調整する調節手段を更に備えている請求項２０のダンパ。
【請求項２２】
ボディ（２２）がフレーム構成部品（１２）に相互接続する取付け手段を備え、そして、前記ピストン棒（２３）が可動懸架部材（１４）に相互接続する取付け手段を備えている請求項９のダンパ（２０）を含んでいる懸架装置。
【請求項２３】
前記補助室（３０）がダンパ軸（ＡＡ）に平行である中央軸（ＢＢ）を含む請求項９のダンパ。
【請求項２４】
前記中央軸（ＢＢ）が前記ダンパ軸（ＡＡ）から距離（ｄ）ずれている請求項２３のダンパ。
【請求項２５】
（ａ）内部キャビティ（２４）を定めるダンパ・ボディ（２２）、
（ｂ）前記キャビティ（２４）を第１（２６）及び第２（２８）の室に小分けしている前記内部キャビティ（２４）内に配置されたピストン（２５）、
（ｃ）前記第２の室（２８）を第１（５１）及び第２（５３）の副室に小分けしている前記第２の室（２８）に配置された隔壁（４０）、
する流体、
（ｄ）前記第１の動作室（２６）及び前記第２の副室（５３）に配置された非磁界応答する流体、
（ｅ）前記ピストン（２５）内に配置された制動弁（３６）、
（ｆ）前記ピストン（２５）に固定されて、前記内部キャビティ（２４）に密封して受けられるピストン棒（２３）、
（ｇ）補助室（３０）、
（ｈ）前記補助室（３０）に前記第１の副室（５１）を相互ｉ接続している通路（３１）、
（ｊ）前記補助室（３０）及び前記第１の副室（５１）の中の磁界応答する磁性流体（３４）、
（ｋ）前記補助室（３０）及び前記第１の副室（５１）の間の前記磁界応答する磁性流体（３４）の流れを制御する制御可能な弁（３２）、
及び
（ｉ）前記磁界応答する磁性流体（３４）に加圧する加圧手段を備える制御可能な振動ダンパ。
【請求項２６】
前記制御可能な弁が、前記弁（３２）の中の部材の位置を調整するための機械的調節手段を含む請求項２５の振動ダンパ。
【請求項２７】
前記機械的調節手段が固定極片に関して移動できる永久磁石を含む請求項２６のダンパ。
【請求項２８】
前記機械的調節手段が可動極片を含む請求項２６のダンパ。
【請求項２９】
前記機械的調節手段が磁気分路を含む請求項２６のダンパ。
【請求項３０】
前記機械的調節手段が可動磁石と磁極組立体を含む請求項２６のダンパ。
【請求項３１】
前記機械的調節手段が遠隔作動部材（７４）を含む請求項２６のダンパ。
【請求項３２】
前記制御可能な弁がコイル（８２）及び極片（４４）を含む請求項２５の振動ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動防止装置の領域に関する。具体的には、本発明は抵抗力に与える磁界制御可能な材料を利用する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御可能な振動装置は、制御可能な線形ダンパ、マウント及び制御できるを制動を有するものなどを含む。特に、磁界応答流体素子は、見掛け粘度が適用されたフィールド（電気的又は磁気的）に応答するいかなる流体も含む。そのようなフィールド応答する流体の一つのクラスは、磁気流動性の（以下にＭＲという）流体、すなわち、キャリア流体の中に懸濁された軟磁性粒子を有する媒質である。一つのそのようなＭＲ流体が共通に譲渡されたカールソンほかの米国特許第５，３８２，３７３号に記載されている。ＭＲダンパは公知である、そして、線形動作変形、すなわち、ダンパボディー内を主ダンパ軸に沿って往復運動するピストン部材を含むものを含む。換言すれば、線形動作装置を使って直線運動を減衰させ、または、制御可能な散逸性の力を与えることができる。
【０００３】
例えば、ＭＲ装置が、多種多様な用途において有効であるとわかった。ＭＲダンパが車エンジン・マウントに組み入れられた。一つのそのような装置が共通に譲渡されたカールソンの米国特許第５，３９８，９１７号において教えられている。電気調節手段を有する他のＭＲ流体装置が共通に譲渡された「磁気流動性の流体ダンパ」という名称の米国特許番号ＵＳ５，２７７，２８１において教示されている。カールソンほかの米国特許第５，２８４，３３０号は、シールなしの設計を含んでいる軸方向に作用する（線形）ダンパ及び装置を記載している。多自由度ＭＲ装置は、「多自由度磁気流動性の装置及びそれを使用するシステム」という名称のカールソンの米国特許第５，４９２，３１２号において記載されている。
【０００４】
多くの問題が実行可能で制御可能な流体ダンパを開発することにおいて出てきた。第一に、米国特許第５，２７７，２８１号の図９ａ−図９ｂに示されているようなＭＲダンパのピストン内の弁の挿入は、一般に複雑で、電線リード線をシールすることを必要とする。さらに、ピストン内の制御可能な弁を有することが制御可能な経路と共に受動制動を使用するための空間を制限する。したがって、費用効果的で製造するのが容易であるダンパ構造が必要とされる。また、ある場合には、動力が利用できないかもしれないが、なお、何らかの制動調整が望まれることがある。したがって、高価な電子制御及び電気的ハードウェアを必要としないでユーザーよって外部から機械的に調節できる装置にたいするニーズがある。さらに、フィールド応答する流体が、高価である傾向があるので、利用する流体少ない装置を求めるニーズがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、従来技術の利点及び欠点が与えられたものとすれば、本発明は、通路、通路内のフィールド応答する流体（例えばＮＲ流体）、及び通路を通るフィールド応答する流体の流れを調整する機械的調節手段を備える調節可能な弁を目的とする。調節手段は、極片に関して移動できる永久磁石、移動できる極片、移動できる磁石−磁極組立体、またはシャントを備えていてもよい。なるべくなら、機械的調節手段は、手動で、微調整ノブまたはレバーを備えているのがよい。選択的に、機械的調節手段は、遠隔で作動されるケーブルであってもよい。
【０００６】
もう一つの面によれば、内部キャビティを定めているダンパ・ボディ、前記内部キャビティ内に配置されて第１および第２の室に前記キャビティを小分けするピストン、前記第１および第２の室のうちの一方にまで相互接続している前記通路、及び制動レベルを調整するために備えられた機械的調節手段を備える振動ダンパが提供される。
【０００７】
なおもう一つの面によれば、内部キャビティを定めているダンパ・ボディ、前記内部キャビティ内に配置されて第１および第２の動さ室に前記キャビティを小分けするピストン、ピストン内に配置された制動弁、ピストンに固着して、内部キャビティに密封して受けられるピストン棒、補助室、第１および第２の室のうちの一方を補助室に相互接続している通路、補助キャビティにおいて入れられるフィールド応答する流体及び第１および第２の室のうちの少なくとも１、補助キャビティと第１および第２の室のうちの少なくとも一つの間のフィールド応答する流体の流れを制御するフィールド応答する流体弁、及び前記フィールド応答する流体を加圧する加圧手段を備える振動ダンパが提供される。フィールド応答する流体弁は、可動極片、可動磁石、シャントまたはユーザーによって手動で調節可能な制動を与える電磁石を備える。
【０００８】
別の態様においては、ダンパは、前記第１および第２の室のうちの少なくとも一方と相互に作用する内部キャビティ内のキャビティ隔壁を備え、前記キャビティ隔壁は、一方にフィールド応答する流体を配置され、それの他方の側にフィールド応答しない流体を配置されている。これは、必要とされるフィールド応答する流体の量のかなりの低減を可能にする。軽量油圧油が、ピストンの中の制動弁を通る流れのために使われる。
【０００９】
もう一つの面において、ダンパは、ダンパ・ボディを囲むコイルばねを備えている支柱の形をとる。このダンパは、乗る高さを調整するようにダンパ・ボディに対するコイルばねの位置を調整するダンパ・ボディに対するコイルばねの位置を調節手段を含んでもよい。
【００１０】
ダンパは、ダンパ・ボディが、自転車フレームのようなフレーム部材に相互接続され、前記ピストン棒が、自転車のスウィングアームのような可動懸架部材に相互接続されている懸架系の一部として優れた効用がある。
【００１１】
代わりに、ダンパは、自動車または機械装置におけるようないかなる懸架系の一部として含まれてもよい。
【００１２】
ユーザーによるダンパ特性を手動で調整するようにしていることは、本発明の一態様の利点である。
【００１３】
いかなる電力も必要とすることなく、ダンパ特性を手動で調整するようにしていることは、本発明の別の態様の利点である。
【００１４】
短い輪郭を有するダンパを提供することはもう一つの面の利点である。
従来のＭＲダンパより低重量のダンパを提供することはもう一つの面の利点である。
【００１５】
低コストの外部調整式弁を有するダンパを提供することはもう一つの面の利点である。
【００１６】
高および／または低状態の手動調整で非対称制動を示しているダンパを提供することはもう一つの面の利点である。
【００１７】
本発明の上述及びそのほかの特徴、利点及び特性は、好適な実施例及び添付図面の付随する説明から明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】本発明によればフィールド応答する流体ダンパの第１の実施例の部分断面側面図である。
【図１ｂ】フィールド応答するもう一つの流体ダンパのもう一つの部分断面側面図である。
【図２】懸架の一部として本発明によればすえ付けられるダンパである。
【図３ａ】図２のフィールド応答する弁組立体の部分断面端面図である。
【図３ｂ】図３ａの磁石と磁極組立体の端面図である。
【図３ｃ】図３ａの永久磁石の透視図である。
【図３ｄ】代替の調節可能な弁組立体の断面端面図である。
【図３ｅ】線３ｅ−３ｅに沿って図３ｄの可動磁石と磁極組立体の断面端面図である。
【図３ｅ−１】線３ｅ’−３ｅ’に沿った図３ｄの中間のポール組立体の断面端面図である。
【図３ｆ】代替調節可能な弁組立体の断面端面図である。
【図３ｇ】オン（高減衰した）位置に配置されて示された、図３ｆの弁の線３ｇ−３ｇに沿った側面図である。
【図３ｈ】オフ（低減衰した）位置に示された図３ｆの弁の側面図である。
【図４ａ】代替の調節式弁組立体の断面端面図である。
【図４ｂ】線４ｂ−４ｂに沿った図４ａのシャント・メカニズムの断面端面図である。
【図５ａ】代替の調節式弁組立体の断面端面図である。
【図５ｂ】図５ａにおいて示される任意のレバーを作動させることのためのケーブル作動メカニズムの側面図である。
【図６】代替電磁式の調節可能な弁組立体の断面端面図である。
【図７】明瞭にするために除かれた非磁性端部を有する図６の電磁弁組立体である。
【図８ａ】本発明による手動で調節可能なもう一つのダンパの断面側面図である。
【図８ｂ】非対称制動を行う代替のダンパ弁の断面側面図である。
【図９ａ】本発明によるもう一つのダンパ構成の断面側面図である。
【図９ｂ】伸長ストロークの間に示された図９ａのダンパ弁の断面側面図である。
【図９ｃ】代替の手動制動調整の側面図である。
【図１０ａ】二つのピストン棒を含む本発明によるもう一つのダンパ構成の断面側面図である。
【図１０ｂ】完全に後退した形で示された弁を有する本発明に従うもう一つのダンパ及びダンパ弁構成の断面側面図である。
【図１０ｃ】完全に後退した形で示された図１０ｂの調節式弁の断面側面図である。
【図１０ｄ】完全に後退した状態で示された代替の弁組立体の断面側面図である。
【図１０ｄ−１】完全に伸びた状態で示された図１０ｄの弁組立体の断面側面図である。
【図１０ｅ】完全に後退した状態で示された代替の弁組立体の断面側面図である。
【図１０ｅ−１】完全に伸びた状態で示された図１０ｅの弁組立体の断面側面図である。
【図１０ｆ】完全に示された代替の弁組立体の断面側面図である。
【図１０ｆ−１】完全に伸びた状態で示された図１０ｆの弁組立体の断面側面図である。
【図１０ｇ】完全に示される代替弁組立体の断面側面図である。
【図１０ｇ−１】延長ストロークの間に完全に伸びた状態で示された図１０ｇの弁組立体の断面側面図である。
【図１０ｇ−２】圧縮行程の間に完全に伸びた状態で示された図１０ｇの弁組立体の断面側面図である。
【図１０ｈ】圧縮行程の間に完全に伸びた状態で示された代替の弁組立体の断面側面図である。
【図１０ｈ−１】延長ストロークの間、完全に伸びられた状態において示される図１０ｈの弁組立体の断面側面図である。
【図１０ｈ−２】完全に後退した状態で示された図１０ｈの弁組立体の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
同様な参照文字を同様な部分を示すことが可能な所に用いている本願明細書における種々の図を参照すると、調節可能な弁３２を含んでいるフィールド応答する流体ダンパが、図１ａ及び図１ｂにおいて示されており、より詳しくいえば、磁気流動性の（ＭＲ）流体ダンパが２０に総括的に示されている。ダンパ２０は、内部キャビティ２４を有するほぼ円筒状のダンパ・ボディまたはハウジング２２を備えている。ボディ２２は、摺動しながらピストン棒２３を受ける中央孔を有する。キャップにおいて置かれる適当な軸受及びシールは、ピストン棒２３及び内部キャビティ２４の間のインタフェースを密封して、流体の漏出を防ぎ、側面ロードを支える。摺動可能なピストン２５は、ねじ部などによってピストン棒２３に固定され、キャビティ２４を第１及び第２の動作室２６及び２８に小分けする内部キャビティ２４内に配置されている。一つ以上の制動弁３６がピストン２５内に配置される。制動弁３６は、周知の形（例えばディスク、リード、ポペットまたはボール弁、その他）のいずれを取ってもよい。制動弁３６が、ダンパ２０の受動バウンド及びはね返り制動特性を形づくるために使われる。
【００２０】
補助キャビティ２７がそれの可動壁を定めている摺動可能な隔壁４２で補助室３０を部分的に定める。流れ通路３１が補助室３０に第１で第２の室２６、２８のうちの一つを相互接続する。フィールド応答する流体３４（例えば磁気流動性の（ＭＲ）流体）が補助室３０及び前記第１の室２６及び第２の室２８の中の少なくとも一つ、及び、なるべくなら両方の中に入れられる。制御弁３２は、前記補助キャビティ３１と前記第１の室２６及び第２の室２８の少なくとも一つの間のフィールド応答する流体３４の流れを制御する。好ましくは通路３１は、第１の室２６及び第２の室２８のうちの一つだけと流体３４を直接に交換することである。アキュムレータ５５がキャビテーションを防ぐためにフィールド応答する流体３４に加圧する加圧手段となる。
【００２１】
アキュムレータが、補助キャビティ２７のなかに置かれてその中で摺動スライド可能な外周部シール４９を有する堅固なナイロン壁４７を含むパック形の隔壁４２を備えているのが好ましい。隔壁４２は、フィールド応答する流体３４と接触関係に配置される。ガス室３３内に入っている窒素ガスなどの、加圧されたガスが、ダンパ２０内のフィールド応答する流体３４を加圧するために必要な圧力を提供する。
【００２２】
図１ｂにおいて最もよく見られるように、ダンパ２０は、内部キャビティ２４内のキャビティ隔壁４０を備えてもよい。キャビティ隔壁４０は、以前に記載されているものに同様である、すなわち、壁４７及び外周部シール４９を備えている。隔壁４０は、第２の室２８を分割している形で示されているが、前記第１の室２６及び第２の室２８のうちの少なくとも一つと相互作用する。図示のように、キャビティ隔壁４０は、第２の室を第１および第２の副室５１、５３に分ける。隔壁４０は、一方に配置されたＭＲ流体のようなフィールド応答する流体３４及びそれの他の側に配置された標準油圧ダンパ油などのフィールド応答しない流体３８を備えている。
【００２３】
フィールド応答しない流体３８は、ダンパ・ピストン２５にある制動弁３６を前後に通過する。フィールド応答する流体弁３２は、フィールド応答する流体３４に、磁束を与える。その磁束は、可変で、多くの方法において達成できるのが好ましい。
【００２４】
図３ｄに示すように、可変磁束は、可動永久磁石によって達成されてもよい。代わりとして、可変磁束は、可動極片（図５ａ）または可動シャント（図３ａ及び図４ａ）によって達成されてもよい。磁石、極片またはシャントの位置調整装置は、ユーザーによって作動される機械的調節手段（例えば、へりにぎざぎざのあるノブ（図３ａ、図４または図５）またはレバー（図５ａ、図５ｂ）のような）によって達成されるのが好ましい。代わりとして、レバーは、図５ｂに示すようにケーブル作動を通してユーザーよって遠隔で作動してもよい。動力が利用できる場合、変数フラックスは、図６及び図７に示すように電磁石（電気手段）で提供されてもよい。
【００２５】
図２は、自転車１０の懸架組立体１１の一部として、すえ付けられた本発明によるダンパ２０を示している。自転車１０は、フレーム部材１２及び回動可能な懸架スウィングアーム１４を含む。ダンパ・ボディ２２は、ボルト５９でクレビスブラケット１３（半分だけ示されている）に接続された非磁性の端部４１のようなフレーム部材１２（例えば、図示の垂直に伸びる垂直に伸びているチューブ・フレーム）に相互接続する手段を備えている（ボルト５９は、非磁性の端部４１に形成されたブッシング３９の中に受けられる。ピストン棒２３は、ボルト５９’によってブラケット１３’に取り付けられたロッド端部３７のような懸架スウィングアーム部材１４に、を相互接続する手段を備えている。ロッド端部３７は、回転および／またはピボットの動きを許すためにピンまたは球面の結合を含んでもよい。選択的に、コイル２１がボディ２２を囲んで、補助ばね力、すなわち、補償器５５であたえられるもの以上の懸架系１１における追加の荷重支持能力および柔軟性を与えてもよい。
【００２６】
コイル組立体は、前記ボディ２２に対してコイルばね２１の位置を調整する調節手段を含むのが好ましい。例えば、ねじ付きりテーナ２９がダンパ・ボディ２２の外側のねじ付き表面の上にねじ込み式に受け入れられる。保持器２９の適当なねじ切りは、乗車高さの変更を達成する。静止保持器２９’は、ロッド端部３７に当接する。
【００２７】
フィールド応答する流体３４は、補助室３０及び室２６において形成された軸方向に可動な隔壁４０と４２の間に保持されるのが好ましい。キャビティ２４内のピストン２５の振れまたは振動に応答して、流体３４は、フィールド応答する流体弁３２を通過する。フィールド応答しない流体３８がフィールドに応答しない流体３８にピストン２５において形成された制動弁３６を通過させることによって制動を達成するために室２８及び副５３において、主作動流体として使われる。ピストン２５がキャビティ２４を第１で第２の室２６、２８に、小分けし、ディスク、ポペット、リード、球または受動バウンド及びはね返り制動レベルを制御する他の同様な弁（図示のばね付きポペット弁）を含むのが好ましい。ボルトまたは他の同様な固定手段がピストン２５を軸２３に固定する。
【００２８】
隔壁４０は、副室５１、５３に室２６を小分けし、第１の副室５１はフィールド応答する流体３４を含み、第２の副室５３はフィールド応答しない流体３８を含んでいる。第２の動作室２８及び第２の副室５３は、充てん孔５４を通してフィールド応答しない流体で充てんされて、充てんプラグ４５’を介して密封される。同様に、補助室３０、通路３１、調節可能な弁３２及び第１の副室５１は、充てん孔５４を介してフィールド応答する流体３４で充てんされ、充てんプラグ４５を介して密封される。アキュムレータ５５の中のガス室３３は、適当なレベルに充てん弁３５を通して窒素ガスで充てんされるのでフレーム１２とスウィングアーム１４の間の重量を支えるばね力を与えることができる。アキュムレータ５５内の隔壁４２は、補助室３０の中のフィールド応答する流体３４をガス室３３の中のガスから切り離して、アキュムレータ・ボディ４３において摺動可能に受けられる。補助室３０は、ダンパ軸線Ａ−Ａに平行で、好ましくはそれから距離ｄずらされている中央軸線Ｂ−Ｂを含むのが好ましい。
【００２９】
図３ａ及び図３ｂは、手動で調節可能な制御可能な弁３２の第１の実施例を示す。弁３２は、図２のダンパの非磁性の端部４１のウェブ部分において受けられ、副室５１と補助室３０の間の流れを制御する。同様の弁が弁３２を横切っている矢印がその制動値が適切に調整されていることを示している図１ａ及び１ｂに組み入れられてもよい。
【００３０】
図３ａ及び図３ｂを、再度参照すると、弁は、端部４１に固定された据え付けの軟磁性極片４４及び北ｎ極及び南ｓ極を有する図３ｃに示された固定永久（角張った形の）磁石４８を備えている。例えばネオジューム鉄硼素等の磁石が好まれる。極片５０、５０’は磁石４８の両側に間隔を置いている。適当な封止用コンパウンドが磁石４８、ポール５０、５０’及び非磁性の端部４１の間のギャップを密封するために用いられている。磁石４８が、通路３１を横切って、それを通して流れているフィールド応答する流体の中にレオロジ変化を引き起こす磁界（図示の磁束線６０で指示された）を生成し、それによって制動を変える。軟磁性の分路４６は、極片５０、５０’に隣接して、ねじ込んで受け入れられる。分路４６が、内部へねじ切られているので、それは、移動する（６０’で表示した）磁束が内部を移動するための分路４６内の二次フィールド経路を与える。分路４６がより近くにより弱い極片５０、５０’の近くに近づけば近づくほど、一次は弱くなり、すなわち、磁界強さが弱くなる。したがって、分路４６が、中でそれ以上内側に曲げられるにつれて、ダンパ２０の制動レートは、減らされる。分路４６がより遠くまでねじを切られれば切られるほど、いものは、ねじ切られる、一次経路６０の中の磁束は、より強くなり、したがって、達成できる制動レートは高くなる。制動レベルを分路４６に形成されたノブ部分５７をユーザーが握って回すことによって容易に調整できる。広範囲にわたる制動調整行われるということが分かるはずである。
【００３１】
図３ｄは、図３ａにおいて記載されている弁の代わりに使うことのできる本発明による調節可能な弁３２の代替実施例を示す。この弁３２において、機械的調節手段は、可動磁石と磁極の組立体５８内に可動永久磁石４８を含む。組立体５８は、ポール５０、５０’が固定軟磁性の中間ポール９４、９４’と一直線に並べられるように、磁石４８を配置するためにユーザーによって手動で回転できる。磁気絶縁体９２（例えばプラスチックまたはゴム）は、磁束線６０が通路３１を横切って、固定磁極４４を通って回ることを確実にする。磁石と磁極組立体５８の端面図を図３ｅにおいて最もよく見ることができる。非磁性の端部４１において密封して受けられた固定磁極９４、９４’および絶縁体９２を含んでいる中間磁極組立体の端面図を図３ｅにおいて見ることができる。図３ｄにおいて示される位置からのノブ５７の９０°の回転がその磁極５０、５０’の中の磁気回路６０を分裂させ、中間磁極９４、９４’横切って伸びて中間のポール９４、９４’を通過して、制動レベルを低くさせる、中間磁極９４、９４’とのポール５０、５０’の位置を揃えると、磁束大部分が通路３１を横切るので、制動を高くするだろう。
【００３２】
図３ｆは、機械的調節手段として可動永久磁石４８を含んでいる弁３２の代替もう一つの実施例を示す。この弁３２は、また、図３ａにおいて示された弁に容易に交換できるであろう。磁極５０、５０’及び磁石４８は、手動ユーザーによって握られるとき、とめ具９１のまわりに回動可能である非磁性の回動可能な腕８９に堅く接続されている。図３ｇに示すように配置されるときに、磁極５０、５０’が中間の磁極９４、９４’と一直線に並べられて、通路３１を横切る磁束は、最大にされて高い制動を生ずる。逆に、ピボット腕８９がスロット９３内で回転されて、図３ｈに示すように配置されるとき、通路３１を横切って作用している磁束は、除去されるので、低制動状態を与える。中間磁極組立体は、非磁性の端部４１に密封して固定されたゴムまたはプラスチックの絶縁体９２及び軟磁性の中間磁極９４、９４’を有する図３ｅ−１に示されたものと同じものである。
【００３３】
図４ａは、機械的手動調節手段を与える調節可能な弁３２の代替の実施例を示す。この弁３２が、前述したのと同じ位置でボディ４１に収まり、固定極片４４、磁石４８と磁極５０、５０’を含む磁石と磁極の組立体５８及び回転磁気分路４６を備えている。回転分路４６は、刻み付きノブ５７を調整しているユーザーに応答して回転する。分路４６は、一端にノブ５７及び他端に平らにされたパイロット６３を備えている非磁性のポスト６１を備えている。軟らかい磁気分路半体６２、６２’は、パイロット６３の両側に配列されている。半体６２、６２’は、プラスチックまたはゴムでできている非磁性の保持器６４によって所定の位置に保持されている。ジャム・リング６５が磁気分路４６を定位置に固定するために突き出ている棚６７に対してあるゆるく嵌められているが、それでも、比較的自由に回転できる。外側の非磁性の保持器６４のサイズ設定を適切にするとある程度の回転高速ができるであろう。
【００３４】
図４ａに示すように、磁気分路４６の回転方向の位置決めをすると、極片５０、５０と半体６２、６２を一直線に並べ高減衰状態を作る。そこから９０度だけ回転すると、分路半体６２、６２’に磁極５０、５０’を横切る短絡をしょうじさせ、したがって磁気回路６０を効果的に分裂させ、それによって通路３１に露出される磁束密度を減らす。これは、ダンパ２０の中の制動を低状態に減らす。種々の中間の制動状態が分路４６の種々の中間の位置決めによって与えられる。
【００３５】
図５ａは、調節可能な弁３２の代替もう一つの実施例を示す。この弁３２は、前述したように、端部４１に配置され、非磁性のねじ切キャップ６８及び適当なシーラントにより定位置に保持された固定永久磁石４８及び極片５０、５０’を含む固定磁石と磁極組立体５８並びに可動極片４４を備えている。極片４４は、密封された案内部分７０、ねじ部７２及びノブ５７を備えている。非磁性の端部４１において形成されたみぞに保持された０−  リングシールは、パイロット部分７２を密封する。
【００３６】
極片４４をその軸の回りに図示のように回転すると、案内部分７０を磁石と磁極組立体５８により近づける。これは、通路３１の断面積を減らす効果を有し、更に通路３１を横切って作用している磁界強さを増やす。これらには、制動を増やすという付随の結果がある。磁極４４の軸方向の十分なスローが達成されれば、ダンパ２０を固定できる。本発明による弁３２を含んでいるダンパ２０が一旦超えられるならば、降伏応力が通路３１を通る流れを許すという利点を持っていることを理解すべきである。
【００３７】
このようにして、弁３２は、有限負荷が達成されるまでダンパ２０が締り、次に一旦有限負荷を超えると、通路３１を通る流れが可能になるので安全機構を与える。従来技術の機械的弁は、完全に流れをロックすることができるので、好ましくないことには、大きな負荷入力を受けると、極めて大きい圧力ダンパ内に発生できるようにする。
【００３８】
また、レバー７２が磁極４４から伸びる代替の構成（図５ａにおいて点線で示されている）が図５ａにおいて及びより明らかに図５ｂにおいて示されている。レバー７２は、直接に手で又はケーブル作動を使用することによって遠隔で作動してもよい。図５ｂに示すように、素線７８、シース７５及び端部８０を含むケーブル７６がレバー７２に取り付けられている。ユーザーによって遠隔で作動されると、端部４１に取り付けられたブラケット７７がシース７５を拘束して、シース７５内の素線７８の動きを可能にするので、レバー７２を回転させる。レバー７２の回転がダンパ内に与えられた制動のレベルを調整する。この種類の作動は、図３ａ、図３ｄ、図３ｆ及び図４ａにおいて示される他の弁に等しく適用できる。図６及び図７は、調整のための手段が電気手段にて与えられている弁３２の電磁石実施例を図で示す。弁３２は、前述の機械的に調節可能な弁と同じ位置において非磁性の端部４１にねじを切られた磁極４４、４４’を含む。コイル８２は、非磁性のボビン８４に円周方向に巻かれ、軟磁性のロッド形のコア８６を囲んでいる。コア８６及び磁極４４、４４’の端部は、点線６０’として示されている磁気回路を完成するために、それらに押し付けられた軟磁性のリンク８８、８８’によって相互接続されている。コイル８２は、それに適当な電流を供給する制御装置９０に、相互接続されている。選択された電流は、電流の適当なレベル（高から低まで）を入力パッド９２や調節可能なスライダックなどを通して手動で調整するユーザーによって供給されるのが好ましい。コイル８２に供給される電流を増やすことが通路３１に露出されるフィールドの場の強さを増やすので、制動を大きくする。
【００３９】
図８ａは、本発明の別の面による調節可能な弁３２を備えているダンパ２０を示す。ダンパ２０は、内部キャビティ２４を定めているダンパ・ボディ２２、キャビティ２４ないに配置されキャビティ２４を第１及び第２の室２６、２８に小分けするピストン２５、前記第１および第２の室２６のうちの一つに相互接続し第１および第２の室２６、２８の間を接続するのがこのましい通路３１、２８、及び通路３１内に入れられとともに、なるべくならまた、第１および第２の室２６、２８に入れられるフィールド応答する流体３４、及びダンパ２０の中の制動レベルを手動で調整するための手動の機械的調節手段をそなえている。
【００４０】
この実施例において、調節手段は、ピストン２５に取付けられた調整弁３２に相互接続されたねじ部７２を含んでいる調整ロッド９６を備えている。ロッド９６は、ピストン棒２３を通って軸方向に伸び、堅く固定された刻み付きノブ５７を通してユーザーによって回される。ノブ５７は、端部３７を通して形成された横の交差スロットに受けられる。ロッド９６を回転すると弁３２の中の永久磁石４８の公称軸位置が動く。磁石４８は、通路３１を形成するために軟磁性のピストン・ボディ９７に形成された同様な円錐面７３’と相互に作用する円錐面７３を備えている。磁石４８は、それが図示のように半径方向に向いている北の磁極ｎ及び南の磁極ｓを含むように形成されているので、軟磁性のピストン・ボディ９７を通って戻る点線６０’’’で示されるような磁束経路をつくる。ダンパ２０は、ピストン棒２３及び熱膨張のボリュームを適応させるアキュムレータ５５を含む。また、ガス室を加圧するとかなりのばね力を生じる。
【００４１】
動作時には、調整ロッド９６を回転すると、磁石４８に固定されているのが好ましく、コア９９が軸方向に動き、したがって、磁石４８と戻りボディ９７の間のギャップの厚さ、したがって、通路３１に作用している磁束密度が調整される。ギャップが広ければ広いほど、与えられる制動は少ない。逆に、ギャップが狭ければ狭いほど、制動は高くなる。ギャップが完全に閉じられるかまたはほとんど閉じられたとき、事実上、通路３１を通る流れは、許されないで、ダンパ２０の望ましいロック特徴を与える。ロッド９６の底で形成されたシール４９’は、ロッド２３にフィールド応答する流体３４の漏出するのを防ぐ。
【００４２】
図８ｂは、図８ａにおいて示された弁に代得ることのできる弁３２’の代替の実施例を表す。ロッド９６上のＣ−クリップ９８が、磁石４８の軸方向の厚さｔよりわずかに広く間隔をとって、磁石４８及びコア９９が伸張及び圧縮流に応答して短い距離だけ軸方向に滑動できるようになっている。このすべり動作は、非対称制動を生じる。例えば、伸張制動レートは、調整ロッド９８上の下側のｃ形クリップ９８’の位置及びリターン９７に対する磁石４８の公称位置によって予め定められる。圧縮レートは、上側のＣ形クリップ９８の位置及びリターン９７に対する磁石４８の公称位置によって決定される。間隔ｔ’が磁石厚さｔと比較して広ければ広いほど、圧縮及び伸張制動レートの間の差は、大きくなる。最高及び最低レートは、その上に取り付けられたクリップ９８、９８’が取り付けられたロッド９６を軸方向に移動することによって調節可能である。
【００４３】
図９ａは、ピストン２５内に取付けられた手動で調節可能な磁石と磁極組立体５８を含む本発明のもう一つの弁３２及びダンパ２０を示す。磁石４８は、パック形の永久磁石であり、上側磁極５０は逆カップ形の軟磁性の部材である。ピストン棒２３の軸のまわりに調整レバー７４を回転させているユーザーが調整ロッド９６を回転させ、それは、ロッド２３に形成された同様なねじ内のねじ部７２を前進または後退させるので、磁石と磁極組立体５８を下側磁極５０’に対してピストン２５内の軸方向に動かす。これは、通路３１の中のギャップの厚さを調整し、それは、回路磁気抵抗を変える、したがって制動を増減する。代わりとして、図９ｃの中の調整機構を実施して、ねじ切部分７２の必要をなくすこと画で切るだろう。制動が、ロッド２３’に形成された角度付きスロット７１内にあるレバー７４’を動かし、したがって磁石と磁極組立体５８を軸方向に動かすことよって調整されるだろう。
【００４４】
もう一つの面によれば、制動弁３２は、圧縮及び伸張において非対称制動レートを含む。圧縮行程の間、図９ａに示すように、浮動ディスク５９がピストン２５上の座席と接触して、複数の間隔をあけた伸張通路３６（好ましくは４）を閉め切り、フィールド応答する流体３４を通路３１を通して完全に押し流す。伸張時には、図９ｂに示すように、浮動ディスク８９は、棚６７’において載り、流れの大半は、伸張通路３６を通るので、圧縮状態におけるのと異なる低いレートを伸張時に与える。
【００４５】
図１０ａは、本発明による調節可能ななおもう一つの弁３２及びダンパ２０を示す。このダンパ２０は、ピストン２５のそれぞれの端部に固定された第１および第２のピストン棒２３、２３’を含む。手動の調節可能な弁３２は、機械的調節手段を備え、磁石４８及び磁極５０を含んでいる可動な磁石と磁極組立体５８の磁極５０に形成され円錐面７３を含む。磁石と磁極組立体５８の位置を調整することがノブ５７を介して上部ピストン棒２３を通して伸びている調整ロッド９６のねじ切部分７２を回転させることによって達成される。これは、通路３１の中のギャップを変えるので、磁気抵抗を変えて、フィールド応答する流体３４の中のレオロジ変化をもたらしそれによって制動を変える。この種類の複ピストン棒ダンパ２０は、例えば、自転車のフォーク組立体７５において有効で、ライダが制動レベルを調整できる。上部ロッド２３は、自転車フレームの前部垂直材において受けられる上部フォーク部分７９において摺動可能に受けられる。下側のフォーク部分７９’が自転車車輪ハブに付いている。このダンパ２０は、コイルまたは弾性材ばね２１と平行ばね関係で一般に使われるだろう。
【００４６】
図１０ｂは、弁３２及びダンパ２０の代替実施例を図で示す。ダンパ２０は、ピストン２５及び複ピストン棒２３、２３’を再び含む。本実施例において、機械的調節手段は、可動磁石と磁極ｔ組立体５８から成っている。組立体５８は、ディスク形の軟磁性の磁極５０、５０’の間にはさまれた永久リング磁石４８を含む。組立体５８はその上部端部にねじ部７２を含む調整ロッド９６に取付けられている。他の実施例におけるように、ノブ５７をねじ切ロッド９６を介して回転させると、組立体５８を外側の軟磁性のカップ形磁極５０’’内を進めるかまたは引っ込ませる。磁極５０’’は、図１０ｄ−図１０ｈにある後続の実施例おいて同様の構成を持っている。
【００４７】
図１０ｂにおいて後退して示されているように、磁束６０ｂは、点線によって示されるように、環状通路３１を横切ってとんで、外側の環状磁極５０’’に運ばれる。完全に図１０ｃにおいて十分に進んだ状態で示されているものの回路磁気抵抗は、かなり増えている。したがって、ほとんどの磁束は、通路３１を横切らないで低制動状態を生じる。ピストン２５は、上部カップ形の軟磁性極片５０’’及び磁極５０’’のまわりに固定された非磁性材料の下側半体２５ｂからなっている。密封リング８３は、ピストン２５の外周部のまわりに固定されている。キャビティ２６、２８へ出入りする流れは、倍数増分（一端当たり４以上）で、ロッド２３、２３’のまわりに半径方向に配置された複数の間隔をあけた入り通路８５、８５’を通る。
【００４８】
図１０ｄは、図９ａまたは図１０ｂにおいて示された種類のダンパにおいて有効な機械的に調節可能な弁３２ｄの代替の実施例を示す。この実施例は、ピストン２５内の一体型の可動磁石と磁極組立体５８を含む。それは、頂部極片５０が非磁性体の絶縁体９２に固定された固定環状中間極片９４に対して軸方向に可動という点で、前の実施例と異なる。磁石と磁極ｔ組立体５８が図１０ｄ−１に示されるように軸方向に下方へ横切られるときに、頂部磁極５０は、中間の磁極９４ともはや一直線に並んでいないで、磁気回路（点線６０ｄにて図示）は中断され、したがって、磁束がほとんど又は全く通路３１を横切らないので、制動が減らされる。これに反して、磁石と磁極組立体が図１０ｄに示されるように配置されるとき、磁束が６０ｄがフィールド応答する流体のレオロジを中で変える環状通路３１を横切って作用するので、最大制動が達成される。連続した中間の制動位置があると認識されなければならない。
【００４９】
図１０ｅ及び図１０ｅ’は、機械的に調節可能な弁３２ｅのもう一つの実施例を示す。この実施例において、頂部極片５０は、ディスク形で、パック形の磁石４８の直径より大きい直径を有する。示された位置（完全に、引っ込んだ）において、中間の磁極９４が磁気分路として働くので、磁束６０ｅがほとんど又は全く通路３１を横切って作用しないという点において制動は、最小である。図１０ｅにおいて磁石と磁極組立体５８が伸びた位置に示されており、磁石４８にて生成された磁気回路が、点線６０ｅにて示されているように、環状通路３１を横切って通過し、外側の磁極５０’’に運ばれ、最後に下側の磁極５０’通って戻る。これは、高制動状態を生じる。
【００５０】
図１０ｆ及び図１０ｆ’は、機械的に調節可能な弁３２ｆのもう一つの実施例を示す。図１０ｆにおいて引っ込んだ位置に示されたこの実施例において、磁石と磁極組立体５８を構成する磁石４８、頂部極片５０、底部極片５０’は、磁界を作って環状軟磁性の中間磁極９４へ向ける。これは、磁界６０ｆを分路して、環状の通路３１に露出される磁界を最小にする。図１０ｆ−１において伸ばして示されている磁石と磁極組立体５８は、磁界６０ｆと一直線に並び、それを中間磁極９４、９４’の中に外側環状磁極５０’’を通して向けるので、磁界は通路３１を横切る。この伸びた状態は、高制動を生じる。
【００５１】
図１０ｇ−図１０ｇ−２は、ダンパのピストン２５内の機械的に調節可能な弁３２ｇのもう一つの実施例を示す。図１０ｇにおいて引っ込んだ位置に示されて、磁石と磁極組立体５８は、中間磁極９４と一直線に並べられるので、磁界６０ｄを分路する。磁界は、下側の固定環状中間磁極９４’において少しも運ばれない。この位置決めは、伸張及び圧縮行程の両方に対して低制動状態を生じる。図１０ｇ−１において、伸張ストロークの間完全に伸びた形で示された上側９４、下側９４’及び外側５０’’の環状磁極を通る回路６０ｄは、磁石と磁極ｔ組立体５８を上下の中間磁極９４、９４’と一直線に並べることによって完成され、従って磁束を管状通路３１を横切って運ばせる。これは、伸張ストロークの間、高制動を生じる。
【００５２】
図１０ｇ−２に示されているように、圧縮行程の間のいくぶんか低い制動状態が調整ロッド９６に固定されたＣクリップ９８、９８’によって与えられた限界の間で軸方向に摺動可能である磁石と磁極ｔ組立体５８によって与えられる。コイルばね８１は、磁石と磁極組立体５８を下側のＣクリップ９８’の方へ常時バイアスしておく。図示のように、圧縮行程の間、磁極５０、５０’は、もはや中間磁極９４、９４’ともはや正確に一直線に並ばないので、より低制動を与える。非対称制動、すなわち圧縮及び伸張ストロークの各々において異なるレートが同様に、連続する中間位置において与えられる。
【００５３】
図１０ｈ−図１０ｈ−２は、機械的調節手段を与える機械的に調節可能な弁の３２ｈの最終の実施例を示す。図１０ｈにおいて、環状通路３１を横切り、外側磁極５０’’を通って戻る磁束６０ｈを与える磁石と磁極組立体５８が圧縮行程の間と伸びている状態で示されている。
【００５４】
伸張したときと引っ込ませたときの図１０ｈ−図１０ｈ−２において、磁極９４と磁極５０の不良位置合せのために磁束が弱くなっているので伸張時に弱い制動力を生じるのが示されている。完全に引っ込んだ位置にある図１０ｈに示されるように、磁石と磁極組立体５８は、中間磁極９４によって分路された磁界６０ｈを生成するので、最も低い制動状態を生じる。
【００５５】
本発明の好適な実施例を詳細に説明したが、種々の変更態様、改造、前述ものに対する変化及び適応は、添付の請求の範囲において規定された本発明の範囲から逸れることなく作られてもよい。全てのそのような変更態様、改造及び変化は、本発明の一部分とみなされると考える。
【図１ａ】
2011158090.tif 000003
【図１ｂ】
2011158090.tif 000004
【図２】
2011158090.tif 000005
【図３ａ】
2011158090.tif 000006
【図３ｂ】
2011158090.tif 000007
【図３ｃ】
2011158090.tif 000008
【図３ｄ】
2011158090.tif 000009
【図３ｅ】
2011158090.tif 000010
【図３ｅ−１】
2011158090.tif 000011
【図３ｆ】
2011158090.tif 000012
【図３ｇ】
2011158090.tif 000013
【図３ｈ】
2011158090.tif 000014
【図４ａ】
2011158090.tif 000015
【図４ｂ】
2011158090.tif 000016
【図５ａ】
2011158090.tif 000017
【図５ｂ】
2011158090.tif 000018
【図６】
2011158090.tif 000019
【図７】
2011158090.tif 000020
【図８ａ】
2011158090.tif 000021
【図８ｂ】
2011158090.tif 000022
【図９ａ】
2011158090.tif 000023
【図９ｂ】
2011158090.tif 000024
【図９ｃ】
2011158090.tif 000025
【図１０ａ】
2011158090.tif 000026
【図１０ｂ】
2011158090.tif 000027
【図１０ｃ】
2011158090.tif 000028
【図１０ｄ】
2011158090.tif 000029
【図１０ｄ−１】
2011158090.tif 000030
【図１０ｅ】
2011158090.tif 000031
【図１０ｅ−１】
2011158090.tif 000032
【図１０ｆ】
2011158090.tif 000033
【図１０ｆ−１】
2011158090.tif 000034
【図１０ｇ】
2011158090.tif 000035
【図１０ｇ−１】
2011158090.tif 000036
【図１０ｇ−２】
2011158090.tif 000037
【図１０ｈ】
2011158090.tif 000038
【図１０ｈ−１】
2011158090.tif 000039
【図１０ｈ−２】
2011158090.tif 000040
【外国語明細書】
ADJUSTABLE VALVE AND VIBRATION DAMPERS UTILIZING SAME
Field of the Invention
This invention relates to the area of vibration control devices.  Specifically, the invention relates to devices utilizing field controllable materials for providing resistance forces.
Background of the Invention
Controllable vibration devices include controllable linear dampers, mounts and the like whose damping may be controlled. In particular, field responsive fluid devices include any fluid whose apparent viscosity responds to an applied field (electrical or magnetic). One class of such field responsive fluids are MagnetoRheological (hereinafter MR) fluids, i.e., a mediums having magnetically-soft particles suspended in a carrier fluid. One such MR Fluid is described in commonly assigned US Pat. No. 5,382,373 to Carlson et al. MR dampers are known and include linear acting varieties, i.e., those which include piston members which reciprocate in a damper body along a primary damper axis. In other words, linear-acting devices can be used for damping linear motion or for providing controllable dissipative forces.
For example, MR devices have been found useful in a wide variety of applications. MR dampers have been incorporated in vehicle engine mounts.
One such device is taught in commonly assigned US Pat. No. 5,398,917 to Carlson et al. Other MR fluid devices with electrical adjustment means are taught in the commonly assigned US Pat. No. US 5,277,281 entitled
"Magnetorheological Fluid Dampers". US Pat. No. 5,284,330 to Carlson et al. describes axially acting (linear) dampers and devices including sealless designs. Multi-Degree of freedom MR devices are described in US Pat. No. 5,492,312 to Carlson entitled "Multi-Degree Of Freedom Magnetorheological Devices And System For Using Same.
A number of problems have emerged in developing viable controllable fluid dampers. First, the insertion of a valve within the piston of an MR damper as shown in Fig. 9a-9d of US Pat. No. 5,277,281 is generally complex and requires the electrical wire lead to be sealed. Further, having the controllable valve within the piston limits the space for the use of passive damping in conjunction with the controllable pathway. Therefore, a damper construction is needed which is cost effective and easy to manufacture. Also, in some instances, power may be unavailable, yet some damping adjustment may be desired. Therefore, a need exists for a device which is externally and mechanically adjustable by a user without the need for expensive electronic controls and electrical hardware. Additionally, the field responsive fluids tend to be costly, therefore there is a need for devices which utilize less fluid. 
Summary of the Invention
Therefore, given the benefits and drawbacks of the prior art, the present invention is directed to an adjustable valve, comprising a passageway, a field responsive fluid (such as an MR fluid) within the passageway, and mechanical adjustment means for adjusting a flow of the field responsive fluid through the passageway. The adjustment means may include a permanent magnet moveable with respect to a pole piece, a moveable pole piece, a moveable magnet-and-pole assembly, or a shunt.
Preferably, the mechanical adjustment means is hand operated and includes an adjustment knob or lever. Optionally, the mechanical adjustment means may be remotely cable actuated.
According to another aspect, a vibration damper is provided, comprising a damper body defining an internal cavity, a piston disposed within said internal cavity subdividing said cavity into first and second chambers, said passageway interconnecting to one of said first and second chambers, and the mechanical adjustment means provided for adjusting a damping level.
According to yet another aspect, a vibration damper is provided comprising a damper body defining an internal cavity, a piston disposed within the internal cavity and subdividing same into first and second operating chambers, a damping valve disposed within the piston, a piston rod secured to the piston and sealingly received into the internal cavity, an auxiliary chamber, a passageway interconnecting one of the first and second chambers to the auxiliary chamber, a field responsive fluid contained in the auxiliary cavity and at least one of the first and second chambers, a field responsive fluid valve for controlling flow of the field responsive fluid between the auxiliary cavity and at least one of the first and second chambers, and presurization means for pressurizing said field responsive fluid. The field responsive fluid valve includes a moveable pole piece, moveable magnet, shunt, or an electromagnet for providing damping manually adjustable by a user.
In another aspect the damper includes a cavity partition within the internal cavity which is interactive with at least one of said first and second chambers, the cavity partition having a field responsive fluid disposed on one side and a non-field responsive fluid disposed on the other side thereof. This allows for a significant reduction in the amount of field responsive fluid needed. Lighter weight hydraulic fluids are used for flow through the damping valve(s) in piston.
In another aspect, the damper takes the form of a strut including a coil spring surrounding the damper body. The damper may include adjustment means for adjusting a position of the coil spring relative to the damper body to adjust ride height.
The damper finds excellent utility as part of a suspension system wherein the damper body is interconnected to a frame component, such as a bicycle frame, and said piston rod is interconnected to a moveable suspension component, such as a bicycle swingarm. Alternatively, the damper may be included as part of any suspension system, such as in an automobile or machine system.
It is an advantage of one aspect of the present invention that it provides for manual adjustment of the damper characteristics by the user. 
It is an advantage of another aspect of the present invention that it provides for manual adjustment of the damper characteristics without requiring any electrical power.
It is an advantage of another aspect that it provides a damper having a short profile.
It is an advantage of another aspect that it provides a damper having lower weight than conventional MR dampers.
It is an advantage of another aspect that it provides a damper having a low cost externally adjustable valve.
It is an advantage of another aspect that it provides a damper exhibiting asymmetric damping with manual adjustment of the high and/or low states.
The abovementioned and further features, advantages, and characteristics of the present invention will become apparent from the accompanying descriptions of the preferred embodiments and attached drawings. 
Brief Description of the Drawings
The accompanying drawings which form a part of the specification, illustrate several embodiments of the present invention. The drawings and description together, serve to fully explain the invention. In the drawings,
Fig. la is a partially cross-sectioned side view of a first embodiment of the field responsive fluid damper in accordance with the present invention,
Fig. ib is another partially cross-sectioned side view of another field responsive fluid damper,
Fig. 2 is a damper in accordance with the present invention installed as part of a suspension,
Fig. 3a is a partial cross-sectioned end view of a field responsive valve assembly of Fig. 2,
Fig. 3b is an end view of the magnet-and-pole assembly of Fig. 3a,
Fig. 3c is a perspective view of the permanent magnet of Fig. 3a,
Fig. 3d is a cross-sectioned end view of an alternate adjustable valve assembly,
Fig. 3e is a cross-sectioned end view of the moveable magnet-and-pole assembly of Fig. 3d along line 3e-3e,
Fig. 3e' is a cross-sectioned end view of the intermediate pole assembly of Fig.3d along line 3e'-3e', 
Fig. 3f is a cross-sectioned end view of the an alternate adjustable valve assembly,
Fig. 3g is a side view of the valve of Fig. 3f along line 3g-3g, shown positioned in the on (high damped) position,
Fig. 3h is a side view of the valve of Fig. 3f shown in the off (low damped) position,
Fig. 4a is a cross-sectioned end view of an alternative adjustable valve assembly,
Fig. 4b is a cross-sectioned end view of the shunt mechanism of Fig. 4a along line 4b-4b,
Fig. 5a is a cross-sectioned end view of an alternative adjustable valve assembly,
Fig. 5b is a side view of a cable actuation mechanism for actuating the optional lever shown in Fig. 5a, 
Fig. 6 is a cross-sectioned end view of an alternative electromagnetic adjustable valve assembly,
Fig. 7 is a cross-sectioned side view of the electromagnetic valve assembly of Fig. 6 with the nonmagnetic end removed for clarity,
Fig. 8a is a cross-sectioned side view of another manually adjustable damper in accordance with the present invention, 
Fig. 8b is a cross-sectioned side view of an alternate damper valve providing asymmetric damping,
Fig. 9a is a cross-sectioned side view of another damper configuration in accordance with the present invention,
Fig. 9b is a cross-sectioned side view of the damper valve of Fig. 9a shown during the extension stroke, Fig. 9e is a side view of an alternate manual damping adjustment,
Fig. l0a is a cross-sectioned side view of another damper configuration in accordance with the present invention including dual piston rods,
Fig. l0b is a cross-sectioned side view of another damper and damper valve configuration in accordance with the present invention with the valve shown fully retracted, 
Fig. l0c is a cross-sectioned side view of the adjustable valve assembly of Fig.10b shown fully extended,
Fig. l0d is a cross-sectioned side view of an alternate valve assembly shown in a fully retracted state,
Fig. l0d' is a cross-sectioned side view of the valve assembly of Fig. l0d shown in a fully extended state, 
Fig. l0e is a cross-sectioned side view of an alternate valve assembly shown in a fully retracted state, 
Fig. l0e' is a cross-sectioned side view of the valve assembly of Fig. l0e shown in a fully extended state, 
Fig. l0f is a cross-sectioned side view of an alternate valve assembly shown in a fully retracted state, 
Fig. l0f' is a cross-sectioned side view of the valve assembly of Fig. low shown in a fully extended state,
Fig. l0g is a cross-sectioned side view of an alternate valve assembly shown in a fully retracted state,
Fig. l0g' is a cross-sectioned side view of the valve assembly of Fig. l0g shown in a fully extended state during a extension stroke,
Fig. l0g" is a cross-sectioned side view of the valve assembly of Fig. l0g shown in a fully extended state during a compression stroke,
Fig. 10h is a cross-sectioned side view of an alternate valve assembly shown in a fully extended state during a compression stroke,
Fig. l0h' is a cross-sectioned side view of the valve assembly of Fig. l0h shown in a fully extended state during an extension stroke, and
Fig. l0h" is a cross-sectioned side view of the valve assembly of Fig. 10h shown in a fully retracted state. 
Detailed Description of the Preferred Embodiments
With reference to the various figures herein, where like reference characters are employed where possible to indicate like parts, there is shown in Fig. la and lb a field responsive fluid damper including an adjustable valve 32, and more specifically, a magnetorheological (MR) fluid damper shown generally at 20. Damper 20 comprises a generally cylindrical damper body or housing 22 having an internal cavity 24. Body 22 has a central aperture that slidingly receives piston rod 23. Appropriate bearings and seals located in the end cap seal the interface between the piston rod 23 and the internal cavity 24 and prevent escape of fluid and carry side loads. The slideable piston 25 is secured to the piston rod 23 by a threaded portion, or the like, and is disposed within the internal cavity 24 subdividing the cavity 24 into first 26 and second 28 operating chambers. One or more damping valves 36 are disposed within the piston 25. The damping valve(s) 36 may take any of the known forms such as disc, reed, poppet, or ball valve, etc. The damping valve(s) 36 are used to shape the passive bound and rebound damping characteristics of the damper 20.
An auxiliary cavity 27 partially defines an auxiliary chamber 30 with a slideable partition 42 defining a moveable wall thereof. A flow passageway 31 interconnects one of the first 26 and second 28 chambers to the auxiliary chamber 30. A field responsive fluid 34, such as a MagnetoRheological (MR) fluid is contained in the auxiliary chamber 30 and at least one, and preferably both, of said first 26 and second 28 chambers. The control valve 32 controls flow of the field responsive fluid 34 between said auxiliary cavity 31 and at least one of said first and second chambers 26 and 28. Preferably, the passageway 31 directly exchanges fluid 34 with only one of the first 26 and second 28 chambers. An accumulator 55 provides presurization means for pressurizing the field responsive fluid 34 to prevent cavitation.
Preferably, the accumulator includes a puck-shaped partition 42 including a rigid nylon wall 47 having a periphery seal 49 located in, and slidable within, the auxiliary cavity 27. The partition 42 is disposed in contacting relationship with the field responsive fluid 34. Pressurized gas, such as nitrogen gas, contained within a gas chamber 33 provides the pressure needed to pressurize the field responsive fluid 34 within the damper 20.
As best seen in Fig. lb, the damper 20 may include a cavity partition 40 within the internal cavity 24. The cavity partition 40 is similar to the one earlier described, i.e., including a wall 47 and periphery seal 49'. The partition 40 is interactive with at least one of said first 26 and second 28 chambers, although it is shown partitioning the second chamber 28. As shown, the cavity partition 40 separates the second chamber into first and second subchambers 51, 53. The partition 40 includes the field responsive fluid 34, such as an MR fluid, disposed on one side, and a non-field responsive fluid 38, such as a standard hydraulic damper oil, disposed the other side thereof.
The non-field responsive fluid 38 passes back and forth through the damping valve(s) 36 located in the damper piston 25. The field responsive fluid valve 32 provides a magnetic flux to the field responsive fluid 34.
Preferably, that flux is variable and may be accomplished in a number of ways.
As shown in Fig. 3d the variable flux may be accomplished by moveable permanent magnet. Alternately, the variable flux may be accomplished by a moveable pole piece (Fig. 5a) or a moveable shunt (Figs. 3a and 4a). The position adjustment of the magnet, pole piece, or shunt is preferably accomplished by user operated mechanical adjustment means, such as a knurled knob (Fig. 3a, 4, or 5) or a lever (Fig. 5a, 5b). Alternately, the lever may be actuated remotely by a user via cable actuation as shown in
Fig. 5b. If power is available, the variable flux may be provided by an electromagnet (electrical means) as shown in Figs. 6 and 7.
Fig. 2 illustrates the damper 20 in accordance with the present invention installed as part of a suspension assembly 11 of a bicycle 10. The bicycle 10 includes a frame component 12, and a pivotable suspension swingarm 14.
The damper body 22 includes means for interconnecting to a frame component 12 (ex. the vertically extending tube frame shown) such as nonmagnetic end 41 attached to clevis bracket 13 (only half shown) by bolt 59.
The bolt 59 is received in bushing 39 formed in nonmagnetic end 41. The piston rod 23 includes means for interconnecting to the suspension swingarm component 14 such as rod end 37 attached to bracket 13' by bolt 59'. Rod end 37 may include a pin or spherical joint to allow rotation and/or pivotal motion. Optionally, a coil spring 21 may surround the body 22 and provide an assisting spring force, i.e., additional load carrying capability and flexibility in the suspension system 11 over and above that provided by the compensator 55.
The coil assembly preferably includes adjustment means for adjusting a position of the coil spring 21 relative to said body 22. For example, a threaded retainer 29 is threadedly received over the outer threaded surface of the damper body 22. Appropriate threading of the retainer 29 accomplishes changes in ride height. A stationary retainer 29' abuts the rod end 37.
The field responsive fluid 34 is preferably retained between the axially moveable partitions 40 and 42 formed in the auxiliary chamber 30 and chamber 26. In response to deflections or vibrations of the piston 25 within the cavity 24, fluid 34 passes through the field responsive fluid valve 32. A non-field responsive fluid 38 is used as the primary working fluid in chamber 28 and subchamber 53 to accomplish damping via passing the non-field responsive fluid 38 through the damping valves 36 formed in piston 25.
Preferably, the piston 25 subdivides cavity 24 into first and second chambers 26, 28 and includes disc, poppet, reed, ball or other like valves (spring loaded poppet valves shown) for controlling passive bound and rebound damping levels. Bolts or other like fastening means secure the piston 25 to the shaft 23.
Partition 40 subdivides chamber 26 into subchambers 51, 53 the first 51 including field responsive fluid 34 and the second 53 including non-field responsive fluid 38. The second operating chamber 28 and second subchamber 53 are filled with non-field responsive fluid via fill hole 54 and sealed via fill plug 45'. Similarly, the auxiliary chamber 30, passageway 31, adjustable valve 32, and first sub chamber 51 are filled with field responsive fluid 34 via fill hole 54 and sealed via fill plug 45. The gas chamber 33 in accumulator 55 is filled with nitrogen gas via fill valve 35 to the appropriate level, and thus may provide a spring force for supporting weight between the frame 12 and swingarm 14. The partition 42 within accumulator 55 separates the field responsive fluid 34 in auxiliary chamber 30 from the gas in gas chamber 33 and is slidably received in the accumulator body 43. The auxiliary chamber 30 preferably includes a central axis B-B which is parallel to, and preferably is offset a distance d from, the damper axis A-A.
Fig. 3a and 3b illustrates a first embodiment of manually adjustable controllable valve 32. The valve 32 is received in the web portion of nonmagnetic end 41 of the damper of Fig. 2 and controls flow between the subchamber 51 and the auxiliary chamber 30. Similar valves may be incorporated in Fig. la and lb where the arrow traversing the valve 32 indicates that its damping values may be appropriately adjusted. Again referring to Fig. 3a and 3b, the valve includes a stationary soft magnetic pole piece 44 secured in the end 41, and a stationary permanent (squarish shaped) magnet 48 as shown in Fig. 3c having north n and south s poles. Magnets, such as neodynium iron boron, or the like, are preferred. Pole pieces 50, 50' are spaced on either side of the magnet 48. Appropriate sealing compound is used to seal the gaps between the magnet 48, poles 50, 50', and nonmagnetic end 41. The magnet 48 produces a magnetic field (indicated by flux lines 60 shown) which cross the passageway 31 and cause a rheology change in the field responsive fluid flowing therethrough, thereby changing damping. A soft-magnetic shunt 46 is threadedly received adjacent to the pole pieces 50, 50'. As the shunt 46 is threaded inward, it provides a secondary field path within the shunt 46 for the magnetic flux to travel within (indicated by 60').
The closer the shunt 46 comes to the proximity of the pole pieces 50, 50' the weaker the primary flux path 60 becomes, i.e., the field strength is weakened.
Therefore, as the shunt 46 is turned further in, damping rate of the damper 20 is decreased. The further out the shunt 46 is threaded, the stronger the magnetic flux in the primary path 60 becomes, thus the higher damping rate that can be achieved. The damping level may easily be adjusted by the user grasping and turning a knob portion 57 formed on the shunt 46. It should be understood that a wide range of damping adjustment is provided.
Fig. 3d illustrates an alternate embodiment of adjustable valve 32 in accordance with the present invention which could be used in place of the valve described in Fig. 3a. In this valve 32, the mechanical adjustment means includes a moveable permanent magnet 48 within a moveable magnet-andpole assembly 58. The assembly 58 is manually rotatable by the user to position the magnet 48 such that the poles 50, 50' are aligned with the stationary soft-magnetic intermediate poles 94, 94'. Magnetic insulator 92, such as plastic or rubber, insures that the flux lines 60 cross the passageway 31 and return through the stationary pole 44. An end view of the magnetand-pole assembly 58 can best be seen in Fig. 3e. An end view of the intermediate pole assembly including stationary poles 94, 94' and insulator 92 sealingly received in nonmagnetic end 41 can be seen in Fig. 3e'. Rotation of knob 57 90 from the position shown in Fig. 3d will disrupt the magnetic circuit 60 in that poles 50, 50' will extend across intermediate poles 94, 94' passing through intermediate poles 94, 94' and cause the damping level to be low, while alignment of the poles 50, 50' with intermediate poles 94, 94' will cause damping to be high as a large portion of the flux will cross the passageway 31.
Fig. 3f illustrates another alternate embodiment of valve 32 including a moveable permanent magnet 48 as the mechanical adjustment means. This valve 32 could also readily be exchanged for the valve shown in Fig. 3a. Poles 50, 50' and magnet 48 are rigidly attached to nonmagnetic pivotable arm 89 which is pivotable about fastener 91 when manually grasped by the user.
When positioned as shown in Fig. 3g, the poles 50, 50' are aligned with the intermediate poles 94, 94' and the flux across the passageway 31 is maximized causing high damping. Conversely, when the pivot arm 89 is rotated within slot 93 and positioned as shown in Fig. 3h, the flux acting across the passageway 31 is eliminated, thus providing a low damping state. The intermediate pole assembly is the same as shown in Fig. 3e' having an insulator 92 of rubber or plastic and soft-magnetic intermediate poles 94, 94' sealingly secured in nonmagnetic end 41.
Fig. 4a illustrates an alternate embodiment of adjustable valve 32 providing the mechanical hand-operated adjustment means. This valve 32 fits into the body 41 in the same place as previously described and includes a stationary pole piece 44, a stationary magnet-and-pole assembly 58 including a magnet 48, and poles 50, 50', and a rotational magnetic shunt 46. The rotational shunt 46 rotates in response to the user adjusting the knurled knob 57. The shunt 46 includes a nonmagnetic post 61 including a knob 57 on one end and a flattened pilot 63 on the other. Arranged on either side of the pilot 63 are soft-magnetic shunt halves 62, 62'. The halves 62, 62' are retained in place by nonmagnetic retainer 64 made of plastic or rubber. Jam ring 65 is loosely snugged against the protruding shelf 67 to secure the magnetic shunt 46 in place, yet allow relatively free rotation. Properly sizing the outer nonmagnetic retainer 64 will provide some rotational restraint.
Rotational positioning of the magnetic shunt 46, as shown in Fig. 4a, will align the halves 62, 62' with the pole pieces 50, 50' thus providing a high damped state. Rotation by 90- therefrom will cause the shunt halves 62, 62' to short across the poles 50, 50', thus effectively disrupting the magnetic circuit 60 thereby reducing the flux density exposed to the passageway 31.
This reduces the damping in damper 20 to a low state. Various intermediate damping states are provided by various intermediate positionings of shunt 46.
Fig. 5a illustrates another alternate embodiment of adjustable valve 32. This valve 32 is positioned in the end 41 as previously described and includes a stationary magnet-and-pole assembly 58 including a stationary permanent magnet 48 and pole pieces 50, 50' held in place by nonmagnetic threaded cap 68 and appropriate sealant, and a moveable pole piece 44. The pole piece 44 includes a sealed pilot portion 70, a threaded portion 72, and a knob 57. An o-ring seal retained in a groove formed in the nonmagnetic end 41 seals against the pilot portion 72.
Rotation of the pole piece 44 about its axis as shown moves the pilot portion 70 closer to the magnet-and-pole assembly 58. This has the effect of reducing the cross-sectional area of the passageway 31 and also increases the field strength acting across the passageway 31. These have the concomitant result of increasing damping. If enough axial throw of the pole 44 can be achieved, the damper 20 may be locked up. It should be understood that the damper 20 including the valve 32 in accordance with the present invention has the advantage that a yield stress, once exceeded, will allow flow through the passageway 31. In this way, the valve 32 provides a safety mechanism, in that the damper 20 will lock up until a finite load is achieved, then, once exceeded, flow will be enabled through the passageway 31. Prior art mechanical valves can completely lock flow, undesirably enabling extremely large pressures to be built up in the damper upon receiving large load inputs.
Also in Fig. 5a and more clearly in Fig. 5b is shown an alternate configuration (shown dotted in Fig. 5a) where a lever 72 extends from the pole 44. The lever 72 may be actuated by hand directly, or remotely by using cable actuation. As shown in Fig. 5b, a cable 76 including a strand 78, a sheath 75 and an end 80 is attached to the lever 72. Upon being remotely actuated by the user, bracket 77 attached to end 41 restrains sheath 75 and allows movement of the strand 78 within sheath 75, thus causing rotation the lever 72. Rotation of the lever 72 adjusts the level of damping provided within the damper. This type of actuation is equally applicable with the other valves shown in Figs. 3a, 3d, 3f, and 4a.
Figs. 6 and 7 illustrate an electromagnet embodiment of valve 32 where the means for adjustment is provided by electrical means. The valve 32 includes poles 44, 44' which are threaded into the nonmagnetic end 41 in the same position as the previously described mechanically adjustable valves. A coil 82 is circumferentially wound on a nonmagnetic bobbin 84 and surrounds the soft magnetic rod-shaped core 86. The ends of core 86 and poles 44, 44' are interconnected by soft-magnetic links 88, 88' which are pressed thereon to complete the magnetic circuit shown as dotted lines 60". The coil 82 is interconnected to a controller 90 which supplies the appropriate current thereto. The selected current is preferably supplied by a user manually adjusting an appropriate level of current (from high to low) via an input pad 92, adjustable variac, or the like. Increasing the current supplied to the coil 82 increase the field strength of the field exposed to the passageway 31, thus increasing damping.
Fig. 8a illustrates a damper 20 including the adjustable valve 32 in accordance with another aspect of the present invention. The damper 20 which includes a damper body 22 defining an internal cavity 24, a piston 25 disposed within and subdividing the cavity 24 into first 26 and second 28 chambers, a passageway 31 interconnecting to one of said first and second chambers 26, 28, and preferably connecting between the first and second chambers 26, 28, a field responsive fluid 34 contained within the passageway 31 and preferably also contained in the first and second chambers 26, 28, and hand-operated mechanical adjustment means for manually adjusting a damping level in the damper 20.
In this embodiment, the adjustment means comprises an adjustment rod 96 including a threaded portion 72 interconnected to the adjustment valve 32 mounted in the piston 25. The rod 96 extends axially through the piston rod 23 and is rotated by the user via a rigidly secured knurled knob 57. The knob 57 is received in lateral cross-slot formed through rod end 37. Rotating rod 96 moves a nominal axial position of a permanent magnet 48 in valve 32.
The magnet 48 includes a conical surface 73 which interacts with a like conical surface 73' formed on the soft magnetic piston body 97 to form passageway 31. The magnet 48 is formed such that it includes north n and south s poles that are radially oriented as shown, thus creating a flux path as shown by dotted lines 60"' which returns through the soft-magnetic piston body 97. The damper 20 includes an accumulator 55 for accommodating the volume of the piston rod 23 and thermal expansion. Also, pressurizing of the gas chamber provides an appreciable spring force.
In operation, rotating the adjustment rod 96 axially moves a core 99 which is preferably secured to magnet 48, and thus, adjusts the thickness of the gap between the magnet 48 and the return body 97 and, thus, the flux density acting upon the passageway 31. The wider the gap, the less damping that is provided. Conversely, the narrower the gap, the higher the damping.
When the gap is completely closed or very nearly closed, virtually no flow through the passageway 31 is allowed, providing a desirable lockup feature of the damper 20. A seal 49' formed at the bottom of rod 96 prevents escape of field responsive fluid 34 into the rod 23.
Fig. 8b represents an alternate embodiment of valve 32' which may replace the valve shown in Fig. 8a. C-clips 98 on rod 96 are spaced slightly wider than the axial thickness t of the magnet 48, such that the magnet 48 and core 99 may slide in an axial direction by a short distance in response to extension and compression flows. This sliding action provides asymmetric damping. For example, the extension damping rate is predetermined by the position of lower c-clip 98' on adjustment rod 98 and the nominal position of the magnet 48 relative to return 97. The compression rate is determined by the position of the upper c-clip 98 and the nominal position of the magnet 48 relative to return 97. The wider the spacing t' is in comparison to the magnet thickness t, the greater the difference will be between the compression and extension damping rates. The highest and lowest rates are adjustable by axially moving the rod 96 with attached clips 98, 98' secured thereon.
Fig. 9a illustrates another valve 32 and damper 20 according to the present invention which includes a manually adjustable magnet-and-pole assembly 58 mounted within the piston 25. The magnet 48 is a puck-shaped permanent magnet and the upper pole 50 is a inverted cup-shaped soft magnetic member. A user rotating the adjustment lever 74 about the axis of the piston rod 23 rotates the adjustment rod 96, which advances or retracts threaded portion 72 within like threads formed in rod 23, thus causing the magnet-and-pole assembly 58 to move axially within the piston 25 relative to lower pole 50'. This adjusts the thickness of the gap in the passageway 31, which changes the circuit reluctance, thus increasing or decreasing the damping. Alternately, the adjustment mechanism in Fig. 9c could be implemented, thereby eliminating the need for the threaded section 72.
Damping would be adjusted by moving lever 74' within angled slot 71 formed in rod 23', thus moving the pole-and-magnet assembly 58 axially.
In accordance with another aspect, the damping valve 32 includes asymmetric damping rates in compression and extension. During the compression stroke, as shown in Fig. 9a, floating disc 89 contacts seat on piston 25 and closes off multiple spaced extension passages 36 (preferably 4), forcing the field responsive fluid 34 to flow entirely through the passageway 31. In extension, as shown in Fig. 9b, the floating disc 89 seats on shelf 67' and the vast majority of flow is through extension passageways 36, thus providing a different lower rate in extension than in compression.
Fig. 10a illustrates yet another adjustable valve 32 and damper 20 according to the present invention. This damper 20 includes first and second piston rods 23, 23' secured to respective ends of piston 25. The hand-operated adjustable valve 32 provided the mechanical adjustment means and includes a conical surface 73 formed on the pole 50 of a moveable magnet-and-pole assembly 58 including magnet 48 and pole 50. Adjusting the position of the magnet-and-pole assembly 58 is accomplished by rotating threaded section 72 of adjustment rod 96 extending through upper piston rod 23 by way of knob 57. This changes the gap in the passageway 31, thus changing the magnetic reluctance and bringing about a rheology change in the field responsive fluid 34 thereby changing damping. This type of double piston rod damper 20 is useful, for example, in a fork assembly 75 of a bicycle and allows the rider to adjust the damping level. The upper rod 23 is slidably received in the upper fork portion 79 which is received in the front upright of the bicycle frame. A lower fork portion 79' attaches to the bicycle wheel hub. This damper 20 would generally be used in parallel spring relation with a coil or elastomer spring 21.
Fig. 10b illustrates an alternate embodiment of valve 32 and damper 20. The damper 20 again includes a piston 25 and dual piston rods 23, 23'. In this embodiment, the mechanical adjustment means is comprised of a moveable pole-and-magnet assembly 58. The assembly 58 includes a permanent ring magnet 48 sandwiched between disc-shaped soft magnetic poles 50, 50'. The assembly 58 is mounted on the adjustment rod 96 which includes threaded portion 72 at its upper end. As in the other embodiments, rotating threaded rod 96 via knob 57 advances or retracts assembly 58 within outer soft magnetic cup-shaped pole 50". The pole 50" has a similar structure in the embodiments following in Figs. 10d-10h. 
As shown retracted in Fig. 10b, the magnetic flux 60b jumps across the annular passageway 31 as indicated by dotted lines and is carried in outer annular pole 50". Shown fully advanced in Fig. 10c, the circuit reluctance is increased significantly. Thus, little flux crosses the passageway 31 providing a low damping state. Piston 25 is constructed of an upper cup-shaped, softmagnetic pole piece 50" and a lower half 25b of nonmagnetic material which is secured around the pole 50". Sealing rings 83 are secure around the periphery of piston 25. Flow into and out of the cavities 26, 28 is through the plurality of spaced entryways 85, 85' positioned radially around rods 23, 23' at multiple increments (4 or more per end). 
Fig. 10d illustrates an alternate embodiment of mechanically adjustable valve 32d useful in a damper of the type shown in Figs. 9a or 10b.
This embodiment includes a moveable magnet-and-pole assembly 58 integral within the piston 25. It differs from the previous embodiment in that the top pole piece 50 is axially moveable relative to a stationary annular intermediate pole piece 94 secured to an insulator 92 of nonmagnetic material. When the pole-and-magnet assembly 58 is traversed axially downward as shown in Fig.10d', the top pole 50 is no longer aligned with the intermediate pole 94 and the magnetic circuit (illustrated by dotted lines 60d) is interrupted and, thus, damping is reduced because little or no flux passes across the passageway 31.
Contrarily, when the magnet-and-pole assembly is positioned as shown in Fig. 10d, maximum damping is achieved as the flux 60d acts across the annular passageway 31 which changes the rheology of the field responsive fluid therein. It should be recognized that there are a continuum of intermediate damping positions.
Fig. 10e and 10e' illustrate another embodiment of mechanically adjustable valve 32e. In this embodiment, the top pole piece 50 is disc-shaped and has a diameter that is larger than the diameter of the puck-shaped magnet 48. In the position shown (fully retracted), the damping is minimal as the intermediate pole 94 functions as a magnetic shunt, in that little or no flux 60e acts across the passageway 31. Shown with the magnet-and-pole assembly 58 in an extended position in Fig. 10e', the magnetic circuit generated by magnet 48 passes across the annular passageway 31 as is indicated by dotted lines 60e, is carried in the outer pole 50", and finally returns through lower pole 50'. This provides a high damping state.
Fig. 10f and 10f' illustrate another embodiment of mechanically adjustable valve 32f. In this embodiment, shown in the retracted position in Fig. 10f, the magnet 48, top pole piece 50, bottom pole piece 50' making up magnet-and-pole assembly 58 create and direct the field into the annular soft magnetic intermediate 94 pole. This shunts the field 60f thereby minimizing the field exposed to the annular passageway 31. Shown extended in Fig. 10f' the magnet-and-pole assembly 58 aligns with, and directs the field 60f into, the intermediate poles 94, 94' and through the outer annular pole 50", thus crossing the passageway 31. This extended state provides high damping.
Figs. 10g-l0g" illustrate another embodiment of mechanically adjustable valve 32g within the piston 25 of a damper. Shown in the retracted position in Fig. 10g, the pole-and-magnet assembly 58 is aligned with the intermediate pole 94, thus shunting the field 60d. No field is carried in lower stationary annular intermediate pole 94'. This positioning provides a low damped state for both extension and compression strokes. In Fig. 10g', shown fully extended during the extension stroke, the circuit 60d through upper 94, lower 94' and outer 50" annular poles is completed by alignment of the poles 50, 50' of pole-and-magnet assembly 58 with upper and lower intermediate poles 94, 94', thus causing flux to be carried across the annular passageway 31. This provides a high damped condition during the extension stroke.
As seen in Fig. 10g" a somewhat lower damping state during the compression stroke is provided by the pole-and-magnet assembly 58 which is axially slideable between limits provided by c-clips 98, 98' secured on the adjustment rod 96. Coil spring 81 keeps the pole-and-magnet assembly 58 normally biased toward the lower c-clip 98' and prevents movement until a predetermined pressure differential is achieved. During the compression stroke, as shown, the poles 50, 50' no longer exactly align with the intermediate poles 94, 94', thus providing lower damping. It should be understood that asymmetric damping, i.e., different rates in each of the compression and extension strokes is provided in a continuum of intermediate positions, as well.
Fig. 10h-l0h" illustrate a final embodiment of mechanically adjustable valve 32h providing the mechanical adjustment means. Shown extended and during the compression stroke in Fig. 10h, is the magnet-and pole assembly 58 providing flux 60h which crosses the annular passageway 31 and returns through the outer pole 50". Shown in Fig. 10h' in extension, and retracted, a weaker flux is provided because of the misalignment of pole 50 with pole 94, thus providing a lower damping force in extension. As shown in Fig. 10h" in the fully retracted position, the magnet-and-pole assembly 58 produces the field 60h which is shunted by intermediate pole 94, thus providing a lowest damped state.
While the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, various modifications, alterations, changes and adaptations to the aforementioned may be made without departing from the scope of the present invention defined in the appended claims. It is intended that all such modifications, alterations and changes be considered part of the present invention.
What is claimed is: 
1. An adjustable valve, comprising:
(a) a magnetorheological fluid passageway (31),
(b) a magnetorheological fluid (34) within said magnetorheological passageway (31), and
(c) mechanical adjustment means for adjusting a flow of said magnetorheological fluid (34) through said magnetorheological passageway (31) with a mechanically adjustable variable magnetic flux in a magnetic circuit, wherein at least part of the magnetic circuit is formed by first and second magnetic members disposed in the passageway and opposed to each other, and the magnetorheological fluid intervening between the first and second magnetic members.
2. A adjustable valve of claim 1 wherein said mechanical adjustment means includes a permanent magnet moveable with respect to a pole piece.
3. A adjustable valve of claim 2 wherein said permanent magnet includes a conical surface defining a portion of said magnetorheological passageway (31).
4. A adjustable valve of claim 1 wherein said mechanical adjustment means includes a moveable pole piece and said permanent magnet.
5. A adjustable valve of claim 1 wherein said mechanical adjustment means includes a moveable magnet-and-pole assembly.
6. A adjustable valve of claim 1 wherein said mechanical adjustment means includes a magnetic shunt.
7. A damper including the adjustable valve of claim 1, comprising:
(a) a damper body (22) defining an internal cavity (24),
(b) a piston (25) disposed within said internal cavity (24) subdividing said cavity (24) into first (26) and second (28) chambers,
(c) said magnetorheological passageway (31) interconnecting to one of said first and second chambers (26, 28), and
(d) said mechanical adjustment means provided for adjusting a damping level of said damper.
8. A damper including the adjustable valve of claim 7 further comprising:
(a) a partition (40) disposed in said second chamber (28) further subdividing said second chamber (28) into first (51) and second (53) sub chambers,
(b) a non-field responsive fluid disposed in said first operating chamber (26) and said second subchamber (53),
(c) a damping valve (36) disposed within said piston (25),
(d) a piston rod (23) secured to said piston (25) and sealingly received into said internal cavity (24),
(e) an auxiliary chamber (30),
(f) said magnetorheological passageway (31) interconnecting said first subchamber (51) to said auxiliary chamber (30),
(g) a field responsive magnetorheological fluid (34) in said auxiliary chamber (30) and said first subchamber (51),
(h) said valve (32) controlling flow of said field responsive magnetorheological fluid (34) between said auxiliary chamber (30) and said first subchamber (51), and
(i) pressurization means for pressurizing said field responsive magnetorheological fluid (34). 
9. A damper including the adjustable valve of claim 7 further comprising:
(a) a damping valve (36) disposed within said piston (25),
(b) a piston rod (23) secured to said piston (25) and sealingly received into said internal cavity (24),
(c) an auxiliary cavity (27) partially defining an auxiliary chamber (30),
(d) said magnetorheological passageway (31) interconnecting one of said first (26) and second (28) chambers to said auxiliary chamber (30),
(e) a field responsive magnetorheological fluid (34) contained in said auxiliary chamber (30) and at least one of said first (26) and second (28) chambers,
(f) said mechanical adjustment means controlling flow of said field responsive magnetorheological fluid (34) between said auxiliary cavity (31) and at least one of said first (26) and second (28) chambers, and
(g) pressurization means for pressurizing said field responsive magnetorheological fluid (34).
10. The damper (20) of Claim 9 wherein said pressurization means further comprises a partition (42) located within said auxiliary cavity (27) which is disposed in contacting relationship with said field responsive magnetorheological fluid (34) and is acted upon by a pressurized gas contained within a gas chamber (33).
11. The damper (20) of Claim 9 wherein said field responsive fluid valve (32) provides a magnetic flux to said field responsive magnetorheological fluid (34).
12. The damper (20) of Claim 11 wherein said magnetic flux is variable.
13. The damper (20) of Claim 12 further including a moveable permanent magnet.
14. The damper (20) of Claim 12 further including a moveable pole piece.
15. The damper (20) of Claim 12 further including hand operated adjustment means.
16. The damper (20) of Claim 15 further including a knob.
17. The damper (20) of Claim 15 further including a lever.
18. The damper (20) of Claim 15 further including cable actuation.
19. The damper (20) of Claim 15 further including a magnetic shunt.
20. The damper (20) of Claim 9 further including a coil spring (21) surrounding said body (22). 
21. The damper (20) of Claim 20 further including adjustment means for adjusting a position of said coil spring relative to said body (22).
22. A suspension system (11) including a damper (20) of Claim 9 wherein said damper body (22) includes attachment means for interconnecting to a frame component (12) and said piston rod (23) includes attachment means for interconnecting to a moveable suspension component (14).
23. The damper (20) of Claim 9 wherein said auxiliary chamber (30) includes a central axis (B-B) which is parallel to a damper axis (A-A).
24. The damper (20) of Claim 23 wherein said central axis (B-B) which is offset a distance (d) from said damper axis (A-A).
25. A controllable vibration damper (20), comprising:
(a) a damper body (22) defining an internal cavity (24),
(b) a piston (25) disposed within said internal cavity (24) subdividing said cavity (24) into first (26) and second (28) chambers,
(f) a partition (40) disposed in said second chamber (28) further subdividing said second chamber (28) into first (51) and second (53) subchambers,
(c) a non-field responsive fluid disposed in said first operating chamber (26) and said second subchamber (53),
(d) a damping valve (36) disposed within said piston (25),
(e) a piston rod (23) secured to said piston (25) and sealingly received into said internal cavity (24),
(g) an auxiliary chamber (30),
(h) a passageway (31) interconnecting said first subchamber (51) to said auxiliary chamber (30), 
(i) a field responsive magnetorheological fluid (34) in said auxiliary (30) and said first subchamber (51), 
(h) a controllable valve (32) controlling flow of said field responsive magnetorheological fluid (34) between said auxiliary (30) and said first subchamber (51), and
(i) presurization means for pressurizing said field responsive magnetorheological fluid (34).
26. A vibration damper (20) of claim 25 wherein said controllable valve includes mechanical adjustment means for adjusting a position of a component in said valve (32).
27. The damper (20) of Claim 26 wherein said mechanical adjustment means includes a permanent magnet moveable with respect to a stationary pole piece.
28. The damper (20) of Claim 26 wherein said mechanical adjustment means includes comprises a moveable pole piece.
29. The damper (20) of Claim 26 wherein said mechanical adjustment means includes a magnetic shunt.
30. The damper (20) of Claim 26 wherein said mechanical adjustment means includes a moveable magnet-and-pole assembly.
31. The damper (20) of Claim 26 wherein said mechanical adjustment means includes a remotely actuated member (74).
32. A vibration damper (20) of claim 25 wherein said controllable valve includes a coil (82) and a pole piece (44).
Abstract
An adjustable valve including a passageway, a field responsive fluid within the passageway, and fluid flow adjustment through the passageway. The valve is preferably used in a vibration damper. One damper includes a body, a piston, first and second chambers, a damping valve, a piston rod, an auxiliary chamber, a passageway interconnecting to the auxiliary chamber, a field responsive fluid, a field responsive fluid valve for controlling flow to the auxiliary chamber, and pressurization means. Preferably included is a cavity partition having field responsive fluid disposed on one side and non-field responsive fluid disposed on the other. This allows a reduction of MR fluid allowing use of lighter-weight, less-expensive, hydraulic fluids for flow through the piston's damping valve. In another aspect, the damper includes mechanical adjustment means for manually adjusting the damping level. Adjustment is accomplished by a moveable permanent magnet, moveable pole piece, moveable pole-and-magnet assembly, or magnetic shunt. Manual adjustment may include a knob, lever, or cable actuation. Alternately, magnetic flux is provided by an electromagnet. The valve and damper finds utility in any suspension system where a damper body is attached to a frame component, such as a bicycle frame, and the piston rod is attached to a suspension component, such as a bicycle's swing arm.
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