(57)【要約】【課題】初期応答性に悪影響を及ぼすことなくロッドガイド内のシール部への磁性体粒子の攻撃を確実に抑える。【解決手段】シリンダ１とアウタチューブ２との間をリザーバ室１１とし、ピストンロッド４の侵入および退出分の磁性流体をリザーバ室１１で補償するツインチューブ式構造の磁性流体ダンパにおいて、ピストンロッド４が挿通するロッドガイド６とリザーバ室１１への流体の出入りを制御するボデーバルブ１２とに、磁性流体中の磁性体粒子の通過は阻止するが油分の通過は許容する第１のフィルタ１４、第２のフィルタ１５を取付ける。第１のフィルタ１４によってロッドガイド６内のシール部への磁性体粒子の浸入を抑えて、ロッドガイド６に保持されたオイルシール８が磁性体粒子の攻撃を受けて損傷するのを防止し、第２のフィルタ１５によってリザーバ室１１への磁性体粒子の浸入を抑えて、リザーバ室１１内で磁性体粒子が沈降するのを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性流体が封入されたシリンダ内にピストンを配設し、該ピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したロッドガイドを挿通してシリンダ外へ延ばすと共に、前記ロッドガイドと前記ピストンロッドとの間をシール部材によりシールし、前記ピストンロッドの伸縮動に伴う磁性流体の流動抵抗により減衰力を発生する磁性流体ダンパにおいて、前記シリンダ内のロッド側室に、磁性流体中に含まれる磁性体粒子の、前記ロッドガイド側への通過は阻止するが油分の通過は許容するフィルタを配設したことを特徴とする磁性流体ダンパ。
【請求項２】
フィルタの、ピストンロッドとの摺接部分に、永久磁石を配置したことを特徴とする請求項１に記載の磁性流体ダンパ。
【請求項３】
フィルタを、ロッドガイドに支持させたことを特徴とする請求項１または２に記載の磁性流体ダンパ。
【請求項４】
磁性流体が封入されたシリンダ内のピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したロッドガイドを挿通してシリンダ外へ延ばすと共に、前記ロッドガイドと前記ピストンロッドとの間をシール部材によりシールし、前記ピストンロッドの伸縮動に伴う磁性流体の流動抵抗により減衰力を発生し、前記ピストンロッドの侵入および退出分の磁性流体は、前記シリンダの周りのリザーバ室で補償するツインチューブ式構造の磁性流体ダンパにおいて、前記シリンダ内の反ロッド側室に、磁性流体中に含まれる磁性体粒子の、前記リザーバ室側への通過は阻止するが油分の通過は許容するフィルタを配設したことを特徴とする磁性流体ダンパ。
【請求項５】
磁性流体が封入されたシリンダ内のピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したロッドガイドを挿通してシリンダ外へ延ばすと共に、前記ロッドガイドと前記ピストンロッドとの間をシール部材によりシールし、前記ピストンロッドの伸縮動に伴う磁性流体の流動抵抗により減衰力を発生し、前記ピストンロッドの侵入および退出分の磁性流体は、前記シリンダの底部側にフリーピストンを介して画成したリザーバ室で補償するモノチューブ式ガス入り構造の磁性流体ダンパにおいて、前記シリンダ内の反ロッド側室に、磁性流体中に含まれる磁性体粒子の、前記フリーピストン側への通過は阻止するが油分の通過は許容するフィルタを配設したしたことを特徴とする磁性流体ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁作用を付与した磁性流体の流動抵抗によって減衰力を発生する磁性流体ダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の磁性流体ダンパは、磁性流体に電磁作用を付与する電磁石が組込まれている点を除けば、汎用のオイルダンパと同じく、磁性流体が封入されたシリンダ内にピストンを配設し、該ピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したロッドガイドを挿通してシリンダ外へ延ばすと共に、前記ロッドガイドと前記ピストンロッドとの間をシール部材によりシールした構造となっている。
【０００３】
ところで、流体ダンパにおいては、ピストンロッドの円滑な摺動を確保するため、ロッドガイド内のシール部に若干の流体が浸入するようになっている。しかるに、磁性流体には、かなり大きな粒子径（５〜１０μｍ）の磁性体粒子（鉄粉）が含まれており、このような磁性流体がシール部に浸入すると、シール部材やピストンロッドが磁性体粒子の攻撃を受け、早期にシール性が悪化するようになる。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に記載されたショックアブソーバ（磁性流体ダンパ）では、ロッドガイドの端面に環状の凹溝を設け、該凹溝内に永久磁石を配置すると共に、該凹溝をダイヤフラムにより覆い、シリンダ内のロッド側室が高圧になるに応じてダイヤフラムを永久磁石側に撓ませて、磁性流体中の磁性体粒子を永久磁石に吸着させる対策を採っていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７８８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の対策によれば、永久磁石がピストンロッドから離れた環状部位に配置されるため、ピストンロッドとシール部材との摺動部に浸入する磁性体粒子を十分に捕捉することはできず、根本的な対策に至らないという問題があった。また、作動初期にダイヤフラムの撓みによりロッド側室が実質的に拡大するため、減衰力発生に遅滞が生じる虞もあった。
【０００７】
一方、磁性流体中の磁性体粒子は沈降しやすい性質を有しており、ピストンロッドの伸縮動がほとんどない場合、すなわち磁性流体の移動がほとんどない場合は、磁性体粒子の沈降が進む。そして、一旦沈降した磁性体粒子は、ピストンロッドの伸縮動に伴う磁性流体の撹拌に応じて容易に磁性流体中に分散するが、ピストンロッドの侵入および退出分の磁性流体をシリンダの周りのリザーバ室で補償する、所謂ツインチューブ式構造の磁性流体ダンパにおいては、リザーバ室内で、あまり磁性流体の撹拌が起こらないため、リザーバ室内で沈降した磁性体粒子の分散が困難となる。そして、磁性体粒子の沈降が進むと、磁性流体中における磁性体粒子の分散濃度が低下して、所望の減衰性能を安定して維持することが困難になる。しかしながら、従来は、上記特許文献１に記載される発明を含めて、このリザーバ室内における磁性体粒子の沈降を抑える特別の対策が採られておらず、いま一つ信頼性に劣る、という問題があった。
【０００８】
さらに、磁性流体ダンパとしては、ピストンロッドの侵入および退出分の磁性流体を、シリンダの底部側にフリーピストンを介して画成したリザーバ室で補償する、所謂モノチューブ式ガス入り構造のものがあるが、このものでは、フリーピストンとシリンダとの間をシールするシール部材が、上記ロッドガイド側のシール部材と同様に磁性体粒子の攻撃を受けて早期に損耗する、という問題があった。しかしながら、従来は、上記特許文献１に記載される発明を含めて、このリザーバ室内における磁性体粒子の沈降を抑える特別の対策が採られておらず、いま一つ信頼性に劣る、という問題があった。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その第１の課題とするところは、初期応答性に悪影響を及ぼすことなくロッドガイド内のシール部への磁性体粒子の攻撃を確実に抑えることができる磁性流体ダンパを提供することにある。また、第２の課題とするところは、上記第１の課題に加え、リザーバ室における磁性体粒子の沈降を抑えたツインチューブ式磁性流体ダンパを提供することにある。さらに、第３の課題とするところは、上記第１の課題に加え、フリーピストンのシール部への磁性体粒子の攻撃を確実に抑えることができるモノチューブガス入り磁性流体ダンパを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記第１の課題を解決するための第１の発明は、磁性流体が封入されたシリンダ内にピストンを配設し、該ピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したロッドガイドを挿通してシリンダ外へ延ばすと共に、前記ロッドガイドと前記ピストンロッドとの間をシール部材によりシールし、前記ピストンロッドの伸縮動に伴う磁性流体の流動抵抗により減衰力を発生する磁性流体ダンパにおいて、前記シリンダ内のロッド側室に、磁性流体中に含まれる磁性体粒子の、前記ロッドガイド側への通過は阻止するが油分の通過は許容するフィルタを配設したことを特徴とする。
【００１１】
本第１の発明においては、フィルタによってロッドガイド側への磁性体粒子の流動が阻止されるので、ロッドガイド内のシール部に対する磁性体粒子の攻撃が抑えられる。また、作動初期にロッド側室が不用意に拡大することがないので、減衰力の発生に遅滞を生じることはない。しかも、磁性流体中の油分は、フィルタを通過してシール部まで到達するので、シール部が油膜切れを起こすことはなく、油膜切れに起因する摺動特性の悪化や耐久性の悪化を未然に防止できる。
【００１２】
上記第２の課題を解決するための第２の発明は、磁性流体が封入されたシリンダ内のピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したロッドガイドを挿通してシリンダ外へ延ばすと共に、前記ロッドガイドと前記ピストンロッドとの間をシール部材によりシールし、前記ピストンロッドの伸縮動に伴う磁性流体の流動抵抗により減衰力を発生し、前記ピストンロッドの侵入および退出分の磁性流体は、前記シリンダの周りのリザーバ室で補償するツインチューブ式構造の磁性流体ダンパにおいて、前記シリンダ内の反ロッド側室に、磁性流体中に含まれる磁性体粒子の、前記リザーバ室側への通過は阻止するが油分の通過は許容するフィルタを配設したことを特徴とする。
【００１３】
本第２の発明においては、フィルタによってリザーバ室内での磁性体粒子の沈降が解消される。
【００１４】
上記第３の課題を解決するための第３の発明は、磁性流体が封入されたシリンダ内のピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したロッドガイドを挿通してシリンダ外へ延ばすと共に、前記ロッドガイドと前記ピストンロッドとの間をシール部材によりシールし、前記ピストンロッドの伸縮動に伴う磁性流体の流動抵抗により減衰力を発生し、前記ピストンロッドの侵入および退出分の磁性流体は、前記シリンダの底部側にフリーピストンを介して画成したリザーバ室で補償するモノチューブ式ガス入り構造の磁性流体ダンパにおいて、前記シリンダ内の反ロッド側室に、磁性流体中に含まれる磁性体粒子の、前記フリーピストン側への通過は阻止するが油分の通過は許容するフィルタを配設したしたことを特徴とする。
【００１５】
本第３発明においては、フィルタによってフリーピストン側のシール部に対する磁性体粒子の磁性体粒子の攻撃が抑制される。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明としての磁性流体ダンパによれば、初期応答性に悪影響を及ぼすことなくロッドガイド内のシール部への磁性体粒子の攻撃を確実に抑えることができるので、耐久信頼性が大幅に向上する。
【００１７】
第２の発明としての磁性流体ダンパによれば、リザーバ室内での磁性体粒子の沈降が解消されるので、ツインチューブ式構造とした場合の耐久信頼性が大幅に向上する。
【００１８】
第３の発明としての磁性流体ダンパによれば、フリーピストン側のシール部に対する磁性体粒子の磁性体粒子の攻撃が抑制されるので、モノチューブガス入り構造とした場合の耐久信頼性が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜３は、本発明に係る磁性流体ダンパの第１の実施形態を示したものである。本磁性流体ダンパは、ツインチューブ式構造となっており、磁性流体が封入されたシリンダ１とシリンダ１を収納する有底のアウタチューブ２とを備えている。シリンダ１内には、電磁石（図示略）を内蔵するピストン３が配設されており、ピストン３にはピストンロッド４の一端部が連結されている。ピストンロッド４の他端側は、シリンダ１およびアウタチューブ２の上端開口部内にかしめ部材５（図４）により共通に装着されたロッドガイド６を挿通してシリンダ外へ延ばされており、ロッドガイド６には、ピストンロッド４を摺動可能に案内するブシュ７とピストンロッド４との間をシールするオイルシール（シール部材）８とがシリンダ軸方向の内外に離間して保持されている。
【００２０】
シリンダ１内はピストン上室（ロッド側室）９Ａとピストン下室（反ロッド側室）９Ｂとに区画されており、前記上・下室９Ａと９Ｂとは、ピストン３の外周面とシリンダ１の内周面との間に形成されて円環状の抵抗通路１０により連通されている。一方、シリンダ１とベースシェル２との間は円環状のリザーバ室１１として構成されており、このリザーバ室１１と前記ピストン下室９Ｂとは、シリンダ１の底部に装着したボデーバルブ１２の抵抗通路１３を介して連通されている。磁性流体は、作動油中に磁性体粒子（鉄粉）を分散させてなっており、ピストン３に内蔵された電磁石に電流を供給することで、その粘性が変化する。そして、磁性流体の粘性が変化することで、ピストン３の周りの抵抗通路１０を通過する磁性流体の流動抵抗が増し、ピストンロッド４に加わる運動が減衰される。なお、リザーバ室１１の上部側には、空気が封じ込められている。
【００２１】
本第１の実施形態において、上記ロッドガイド６には、磁性流体中の磁性体粒子の通過は阻止するが油分の通過は許容する第１のフィルタ１４が取付けられると共に、上記ボデーバルブ１２にも、前記同様の機能を有する第２のフィルタ１５が取付けられている。第１、第２のフィルタ１４、１５は、適宜の剛性を有していればその種類は任意であり、多孔質の焼結材であっても、多孔のメッシュ材であってもよい。
【００２２】
ロッドガイド６に対する第１のフィルタ１４の取付構造は、図２に良く示されるように、ピストン上室９Ａに臨むロッドガイド６の端部に形成された段付き凹部６ａに第１のフィルタ１４が嵌合固定されている。この第１のフィルタ１４の内周にはピストンロッド４との間をシールするシール部材（Ｏリング）１６が装着されており、これによってピストン上室９Ａからロッドガイド６の内部、すなわちブシュ７およびオイルシール８側への磁性体粒子の浸入が阻止される。一方、ボデーバルブ１２に対する第２のフィルタ１５の取付構造は、図３に良く示されるように、ピストン下室９Ｂに臨むボデーバルブ１２の一端にスペーサ１７およびかしめピン１８により第２のフィルタ１５が固定されている。この第２のフィルタ１５は、その外周面をシリンダ１の内周面に密に接触させる十分な大きさを有しており、これによってピストン下室９Ｂからリザーバ室１１側への磁性体粒子の浸入が阻止される。このように第１のフィルタ１４をロッドガイド６に、第２のフィルタ１５をボデーバルブ１２にそれぞれ取付ける場合は、ロッドガイド６、ボデーバルブ１２のわずかの形状変更で、フィルタを簡単に支持することができる。
【００２３】
以下、上記構成の磁性流体ダンパの作用を説明する。
本磁性流体ダンパは、自動車のサスペンションのショックアブソーバとして用いられる場合は、そのアウタチューブ２の底部に取付けた取付アイ１９とピストンロッド４の上端部に一体に形成したボルト部（図示略）とを利用して、車軸と車体との間に介装される。そして、ピストンロッド４が伸長する伸び行程時には、ピストン上室９Ａ内の磁性流体がピストン３の周りの抵抗通路１０を通ってピストン下室９Ｂに流れ込み、この間、減衰力が発生する。また、これと同時に、ピストンロッド４のシリンダ１内からの退出分の流体がリザーバ室１１からボデーバルブ１２内の抵抗通路１３を通ってピストン下室９Ｂに補給され、この部分でも減衰力が発生する。一方、ピストンロッド４が短縮する縮み行程時には、ピストン下室９Ｂの磁性流体がピストン３の周りの抵抗通路１０を通ってピストン上室９Ａとボデーバルブ１２内の抵抗通路１３を通ってリザーバ室１１に流れ込み、この間、減衰力が発生する。また、これと同時に、ピストンロッド４のシリンダ１内への侵入分の流体がボデーバルブ１２内の抵抗通路１３を通ってリザーバ室１０へ流れ込み、この部分でも減衰力が発生する。
【００２４】
ここで、上記した伸び行程時には、ピストン上室９Ａ内の磁性流体がロッドガイド６内に浸入しようとする。しかし、ピストン上室９Ａに臨むロッドガイド６の前面には第１のフィルタ１４が配設されているので、磁性流体中の磁性体粒子の通過が該第１のフィルタ１４によって阻止される。したがって、ピストンロッド４に摺接するブシュ７やオイルシール８のシール部への磁性体粒子の浸入が抑えられ、これによりブシュ７やオイルシール８あるいはピストンロッド４の損傷が抑えられて、結果としてシール性が長期的に安定維持される。また、第１のフィルタ１４は油分の通過は許容するので、油分が前記したブシュ７やオイルシール８のシール部に十分に浸透し、これによってシール部が油膜切れを起こすことがなくなって、ピストンロッド４の円滑な摺動特性が確保される。また、第１のフィルタ１４は剛体であるので、作動初期にピストン上室９Ａが不用意に拡大することがなく、減衰力の発生に遅滞を生じることもない。
【００２５】
一方、上記した縮み行程時には、ピストン下室９Ｂ内の磁性流体がボデーバルブ１２内の抵抗通路１３を通ってリザーバ室１１へ流動しようとする。しかし、ピストン下室９Ｂに臨むボデーバルブ１２の前面には第２のフィルタ１５が配設されているので、磁性流体中の磁性体粒子の通過が該第２のフィルタ１５によって阻止される。すなわち、リザーバ室１１側への磁性体粒子の浸入が抑えられ、したがってピストンロッド４の伸縮動がほとんどない場合、すなわち磁性流体の移動がほとんどない場合でも、リザーバ１１内での磁性体粒子の沈降が防止される。この結果、磁性流体中における磁性体粒子の分散濃度が低下することはなくなり、所望の減衰性能が安定して維持される。なお、第２のフィルタ１５上に沈降した磁性体粒子は、ピストンロッド４の伸縮動に伴う磁性流体の撹拌に応じて容易に磁性流体中に分散する。
【００２６】
ここで、上記第１の実施形態においては、ロッドガイド６側の第１のフィルタ１４の内周に、ピストンロッド４との間をシールするシール部材１６を配設したが、本発明は、このシール部材１６に代えて、図４に示されるように環状の永久磁石２０を配設するようにしてもよいものである。この場合は、ピストンロッド４と第１のフィルタ１４との間隙からロッドガイド６側へ移動しようとする磁性体粒子が、該永久磁石２０に吸着されるので、ピストンロッド４に摺接するブシュ７やオイルシール８のシール部への磁性体粒子の浸入がより確実に阻止され、シール性の安定確保はより確実となる。
【００２７】
なお、上記第１の実施形態においては、第１のフィルタ１４をロッドガイド６に、第２のフィルタ１５をボデーバルブ１２にそれぞれ取付けるようにしたが、これら第１、第２のフィルタ１４、１５はロッドガイド６、ボデーバルブ１２から切り離してシリンダ１に固定するようにしてもよいものである。この場合、シリンダ１に対する固定方法は任意であり、例えば、かしめによる固定法を用いることができる。
【００２８】
また、上記第１の実施形態においては、ツインチューブ式構造の磁性流体ダンパとして構成した例を示したが、ツインチューブ式としては、リザーバ１１に高圧ガスを封入した、いわゆるツインチューブ式ガス入り構造のものもあり、本発明は、このようなツインチューブ式ガス入り構造として構成することも可能である。この場合、シリンダ１の底部から上記ボデーバルブ１２が省略されることがあるので、この場合は、別途かしめ等の方法により第２のフィルタ１５をシリンダ１に対して固定する。
【００２９】
図５は、本発明に係る磁性流体ダンパの第２の実施形態を示したものである。本磁性流体ダンパは、モノチューブ式ガス入り構造となっており、磁性流体が封入されたシリンダ１の底部側には、フリーピストン２１を介してリザーバ室２２が画成されている。フリーピストン２１とシリンダ１との間はシール部材（Ｏリング）２３によってシールされており、リザーバ室２２には高圧ガスが封入されている。本第２の実施形態においては、シリンダ１の底部側の、フリーピストン２１と干渉しない部位に、磁性流体中の磁性体粒子の通過は阻止するが油分の通過は許容する第２のフィルタ２４を配設している。第２のフィルタ２４は、ここでは、シリンダ１を半径外方から局部的に押込むことでかしめ固定されているが、その固定方法は任意である。なお、本磁性流体ダンパの上部側構造は、アウタチューブ２を含まない点を除けば、上記第１の実施形態と実質同じであるので、ここでは、図示を省略しかつ同一構成要素に同一符号を付すこととする。
【００３０】
本第２の実施形態としての磁性流体ダンパは、第１の実施形態と同様、ピストンロッド４の伸縮動に応じて、ピストン３の周りの抵抗通路１０（図１）を通ってピストン上室９Ａとピストン下室９Ｂとの間で磁性流体が流通することで、減衰力が発生するが、ピストンロッド４の侵入および退出分の磁性流体は、フリーピストン２１を介してリザーバ室２２の容積が変化することで補償される。
【００３１】
しかして、上記ピストンロッド４の作動中、シリンダ１内の磁性流体がシール部材２３によるシール部に浸入しようとするが、シリンダ１の底部側には第２のフィルタ２４が配設されているので、磁性流体中の磁性体粒子の通過が該第２のフィルタ２４によって阻止される。したがって、フリーピストン２１の周りのシール部への磁性体粒子の浸入が抑えられ、結果としてシール部材２３の損傷が抑えられて、シール性が長期的に安定維持される。一方、第２のフィルタ２４は油分の通過は許容するので、油分が前記したシール部に十分に浸透し、これによってシール部が油膜切れを起こすことがなくなって、フリーピストン２１の円滑な摺動特性が確保される。なお、ロッドガイド６側のシール部（ブシュ９、オイルシール８）への磁性体粒子の浸入が第１のフィルタ１４によって阻止される点は、上記第１の実施例と同じであるので、ここでは、これによる作用効果の説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る磁性流体ダンパの第１の実施形態を示したもので、ツインチューブ式構造として構成された磁性流体ダンパの全体構造を示す断面図である。
【図２】図１に磁性流体ダンパの上部構造を拡大して示す断面図である。
【図３】図１に磁性流体ダンパの下部構造を拡大して示す断面図である。
【図４】本第１の実施形態の変形例を示したもので、磁性流体ダンパの上部構造を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明に係る磁性流体ダンパの第２の実施形態を示したもので、モノチューブ式ガス入り構造として構成された磁性流体ダンパの下部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  シリンダ、        ２  アウタチューブ
３  ピストン、        ４  ピストンロッド
６  ロッドガイド、    ８    オイルシール（シール部材）
９Ａ  ピストン上室（ロッド側室）
９Ａ  ピストン下室（反ロッド側室）
１０  抵抗通路、      １１  リザーバ室
１２  ボデーバルブ、  １３  抵抗通路
１４  第１のフィルタ、１５  第２のフィルタ
１６  シール部材、    ２０  永久磁石
２１  フリーピストン、２２  リザーバ室
２３  シール部材、    ２４  第２のフィルタ
【図１】
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【図２】
2008215406.tif 000004
【図３】
2008215406.tif 000005
【図４】
2008215406.tif 000006
【図５】
2008215406.tif 000007