(57)【要約】【課題】大きな減衰力の発生と小型化とを両立することが可能なロータリダンパを提供することである。【解決手段】ロータリダンパＲ１を、中空なケース１と、ケース１内に回転自在に挿通されるシャフト２と、ケース１内に収容されるとともにシャフト２の一端に連結される少なくとも一枚以上のプレート３と、シャフト２の他端の外周側に配置されるコイル４とで構成して、ケース２内に磁気粘性流体を充填したので、磁界作用面積を大きくすることができ、大きな減衰力の発生が可能となるとともにロータリダンパＲ１を小型化することができる。【選択図】図１
2008202744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空なケースと、ケース内に回転自在に挿通されるシャフトと、ケース内に収容されるとともにシャフトの一端に連結される少なくとも一枚以上のプレートと、シャフトの他端の外周側に配置されるコイルとを備え、ケース内に磁気粘性流体を充填してなるロータリダンパ。
【請求項２】
シャフトの他端をケース外へ突出させて、当該突出したシャフトの他端の外周にコイルを配置してなる請求項１に記載のロータリダンパ。
【請求項３】
複数のプレートをシャフトに連結し、ケース側に連結されるとともにシャフトの挿通を許容するケース側プレートを各プレート間に配置してなる請求項１または２に記載のロータリダンパ。
【請求項４】
ケースは、環状のケース側プレートと、内周がプレートの外周に対向してケース側プレートに互い違いに積層されてケース側プレートを上下から挟む環状のスペーサと、最上段のスペーサに積層される上蓋と、最下段のスペーサに積層される下蓋とを備えてなる請求項１から３のいずれかに記載のロータリダンパ。
【請求項５】
シャフトの他端外周に永久磁石をコイルに直列して設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のロータリダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気粘性流体を使用したロータリダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種磁気粘性流体を使用したロータリダンパにあっては、たとえば、図５に示すように、外周側に環状溝４１を形成した環状のコア４０と当該環状溝４１内に巻回したコイル４２とからなるステータＳと、ステータＳ内にボールベアリング４３，４４を介して回転自在に挿入されるシャフト４５と、シャフト４５に連結されてステータＳの外周に対向する筒部４７を備えたフライホイール４６と、フライホイール４６における筒部４７の開口端とステータＳとの間を封止するシール４８とを備え、フライホイール４６とステータＳとの間の空隙に磁気粘性流体（Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｆｌｕｉｄ）が充填されているものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、このロータリダンパにあっては、ステータＳを固定側とすると、フライホイール４６がシャフト４５とともに回転するようになっている。また、ステータＳとフライホイール４６の筒部４７とが、ステータＳの外周の環状溝４１を境にして上下と上記筒部４７との間の二箇所の空隙を介して磁路を形成しており、コイルを励磁することで上記空隙における磁気粘性流体の粘度を高めることによって、ステータＳに対するフライホイール４６の回転運動に抵抗を与え、減衰力を発生するようになっている。
【特許文献１】米国特許公報ＵＳ６１８６２９０Ｂ１（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したロータリダンパでは、磁路が上述のようにステータＳとステータＳの外周に対向する筒部４７とで構成されているので、磁気粘性流体に磁気を作用させる面積が小さく、大きな減衰力を得がたい。それゆえ、大きな減衰力の発生とロータリダンパの小型化とを両立させることが困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、大きな減衰力の発生と小型化とを両立することが可能なロータリダンパを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、本発明のロータリダンパは、中空なケースと、ケース内に回転自在に挿通されるシャフトと、ケース内に収容されるとともにシャフトの一端に連結される少なくとも一枚以上のプレートと、シャフトの他端の外周側に配置されるコイルとを備え、ケース内に磁気粘性流体を充填してなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のロータリダンパによれば、磁界が作用する面積を従来のロータリダンパに比較して飛躍的に大きくすることができるので、大きな減衰力を発生することができる。また、大きな減衰力を発生させることができるので、従来のロータリダンパと同程度の減衰力を発生するために消費する電力が少なくて済むため省電力となり、さらに、ロータリダンパを小型化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態におけるロータリダンパの斜視断面図である。図２は、一実施の形態におけるロータリダンパの磁路を説明する図である。図３は、一実施の形態の一変形例におけるロータリダンパの断面図である。図４は、他の実施の形態におけるロータリダンパの斜視断面図である。
【０００９】
一実施の形態におけるロータリダンパＲ１は、図１に示すように、中空なケース１と、ケース１内に回転自在に挿通されるシャフト２と、ケース１内に収容されるとともにシャフト２の一端に連結される複数のプレート３と、シャフト２の他端の外周側に配置されるコイル４と、同じくシャフト２の他端外周にコイルに直列して配置される永久磁石５とを備えて構成され、ケース１内には磁気粘性流体を充填してある。
【００１０】
以下、各部について詳細に説明すると、ケース１は、環状のケース側プレート１１と、内周がプレート３の外周に対向してケース側プレート１１に互い違いに積層されてケース側プレート１１を上下から挟む環状のスペーサ１２と、最上段のスペーサ１２に積層される上蓋１３と、最下段のスペーサ１２に積層される下蓋１４とを備えて構成されている。
【００１１】
ケース側プレート１１は、スペーサ１２と外径が同径とされるとともに、内径はシャフト２の挿通を許容する程度の径とされてスペーサ１２より小径とされている。他方、スペーサ１２の内径は、後述するプレート３のケース１内での回転を邪魔しない程度の径に設定されている。
【００１２】
そして、この実施の形態にあっては、ケース側プレート１１の図１中上下には、必ず、スペーサ１２が積層されており、この場合、２枚の各ケース側プレート１１の間および最上段のケース側プレート１１の上方と最下段のケース側プレート１１の下方にそれぞれスペーサ１２が設けられている。
【００１３】
さらに、図１中で最上段に配置されるスペーサ１２の上方には、環状の上蓋１３が積層され、この上蓋１３にあっては、外径が上記したケース側プレート１１およびスペーサ１２の外径と同径とされ、その内周には非磁性体で形成されるベアリング１５が固定され、このベアリング１５の内周に設けた環状溝内にはシャフト２の外周に摺接するシール１６が設けられている。
【００１４】
また、下蓋１４は、最下段のスペーサ１２の下方に積層される環状板部１４ａと、環状板部１４ａの内周縁から垂下される有底筒状の筒部１４ｂとを備えており、筒部１４ｂの底部にはシャフト２が挿入される孔１４ｃが設けられるとともに、孔１４ｃの内壁に設けた環状溝内にシャフト２の外周に摺接するシール１７が設けられている。さらに、上記筒部１４ｂ内には、コイルボビン６に巻回したコイル４と、コイル４より上方に配置される環状の永久磁石５が、ともに、固定され収容されている。
【００１５】
また、上記筒部１４ｂには、リード線挿通孔１４ｄが設けられ、コイル４は、リード線挿通孔１４ｄに挿通されるリード線４ａを介して外部電源に接続されており、コイル４を外部から印加することが可能なようになっている。
【００１６】
そして、これらケース１を構成するケース側プレート１１、スペーサ１２、上蓋１３および下蓋１４の各部材は、たとえば、図示はしないが、ボルトとナットとによって固定される。なお、ケース１内には、磁気粘性流体が充填されるため、磁気粘性流体の漏洩防止に万全を期すため、ケース側プレート１１、スペーサ１２、上蓋１３および下蓋１４の当接部位にそれぞれＯリング等のシールを設けておくようにしてもよい。なお、リード線４ａとリード線挿通孔１４ｄとの間から磁気粘性流体が漏洩することを防止するため、シール１８が設けられている。
【００１７】
つづいて、このように構成されたケース１の中央には、シャフト２が挿通されており、このシャフト２の図１中上端側となる一端がケース１の上蓋１３の内周に摺動自在に軸支され、シャフト２の図１中下端側となる他端がケース１の下蓋１４の孔１４ｃで摺動自在に軸支されて、ケース１に対し回転可能とされている。
【００１８】
なお、シャフト２とケース１との間は、シール１６，１７によって封止されて、ケース１内は密封状態とされている。
【００１９】
また、シャフト２は、途中に段部２ａを備えて、段部２ａを境にして一端側に小径部２ｂを、他端側に大径部２ｃをそれぞれ備え、小径部２ｂには、環状のプレート３と、スペーサ７が複数互い違いに積層されて、シャフト２の小径部２ｂに螺着される非磁性体のナット８で固定されている。
【００２０】
プレート３は、図示したところでは、環状とされてシャフト２に３枚固定されており、プレート３間にスペーサ７を介装することで、その外周がケース１のスペーサ１２の内周に対向するように配置され、それぞれ、上蓋１３とケース側プレート１１との間、各ケース側プレート１１間、ケース側プレート１１と下蓋１４の環状板部１４ａとの間に、隙間を介して挿入されている。そして、このように構成されたロータリダンパＲ１の上記隙間には、磁気粘性流体が充填されている。
【００２１】
また、シャフト２の上端となる一端の外周に上蓋１３の上面に当接するストップリング９が装着され  シャフト２の下端となる他端の外周に下蓋１４の筒部１４ｂにおける底部の下面に当接するストップリング１０が装着され、これらストップリング９，１０によってシャフト２がケース１から脱落する事が防止されている。
【００２２】
なお、ケース１にシャフト２およびプレート３を組み付ける場合、たとえば、コイル４と永久磁石５を装着済みのケース１の下蓋１４にシャフト２を挿通しておき、ケース１側のスペーサ１２を下蓋１４に積層するとともにシャフト２の段部２ａにプレート３を積層した後に、ケース１のスペーサ１２にケース側プレート１１を積層するとともにプレート３にスペーサ７を積層する。そして、交互に積層する手順を繰り返して、磁気粘性流体を注入し、最終的に上蓋１３を積層することで、ロータリダンパＲ１を組立てることができ、その組立加工も簡易である。
【００２３】
一実施の形態におけるロータリダンパＲ１は、以上のように構成され、このロータリダンパＲ１では、ケース１、シャフト２、プレート３の各部は全て磁性体で形成され、図２に示すように、シャフト２、プレート３、ケース側プレート１１、スペーサ１２、上蓋１３および下蓋１４の各部材で磁路Ｍを構成し、上蓋１３とプレート３の隙間ａ、ケース側プレート１１とプレート３との間の隙間ｂおよび下蓋１４の環状板部１４ａとプレート３との間の隙間ｃの各隙間ａ，ｂ，ｃに発生する磁界で当該各隙間ａ，ｂ，ｃに存在する磁気粘性流体の粘度を高めるようになっている。
【００２４】
したがって、このロータリダンパＲ１では、磁界が作用する面積は、フライホイール４６の筒部４７とステータＳの外周との間の隙間のみに磁界を作用させる従来のロータリダンパに比較して飛躍的に大きくなるため、大きな減衰力を発生させることができる。また、大きな減衰力を発生させることができるので、従来のロータリダンパと同程度の減衰力を発生するために消費する電力が少なくて済むため省電力となり、さらに、ロータリダンパＲ１を小型化することが可能となる。
【００２５】
また、この実施の形態においては、コイル４がシャフト２の外周に配置されるレイアウトを採用し、コイル４の内蔵を伴わないプレート３とケース側プレート１１とで磁路Ｍを構成して磁界作用面積を確保しているので、プレート３およびケース側プレート１１を薄肉板とすることが可能であるとともに、ロータリダンパＲ１の軸方向への大型化を招く事も無く、さらに、プレート３およびケース側プレート１１を複数枚として互い違いに配置するサンドイッチ構造を採用しているので、磁界作用面積を飛躍的に増加させることができ、特に、大きな減衰力の発生に向くことになる。
【００２６】
また、コイル４がシャフト２の外周に配置されるレイアウトを採用しているため、たとえば、図３に示すように、下蓋１４の筒部１４ａ内に収容されるコイル４の図１中上方にシール１９を設けることが可能であり、コイル４が磁気粘性流体に浸される事態を防止することができ、コイル４の保護を確実なものとすることが可能となる。なお、この場合、孔１４ｃの内壁にシャフト２の外周に摺接するシールを設ける必要は無い。
【００２７】
つづいて、ロータリダンパＲ１の作動について説明する。この実施の形態においては、コイル４を励磁しない場合、永久磁石５によって隙間ａ，ｂ，ｃに磁界が作用することになり、非通電時にあっても、減衰力を発生することができるようになっている。
【００２８】
そして、永久磁石５によって発生する磁束の方向と同方向の磁束を発生させるようにコイル４を励磁する場合には、磁路Ｍ中の磁束を増加させてより大きな減衰力をロータリダンパＲ１に発生させることができる。また、この場合、コイル４へ供給する電流量を変化させることで、隙間ａ，ｂ，ｃにおける磁束を変化させることができるので、減衰力を変化させることが可能である。
【００２９】
さらに、永久磁石５によって発生する磁束を打ち消す方向に磁束を発生させるようにコイル４を励磁する場合には、磁路Ｍ中の磁束を減少させてロータリダンパＲ１の発生減衰力を減少させることができる。また、この場合にも、コイル４へ供給する電流量を変化させることで、隙間ａ，ｂ，ｃにおける磁束を変化させることができるので、減衰力を変化させることが可能である。
【００３０】
したがって、このロータリダンパＲ１は、コイル４の励磁によって、永久磁石５の磁束を打ち消して減衰力を殆ど発生しない状態から大きな減衰力を発生する状態まで大きく変化させることが可能である。
【００３１】
さらに、コイル４を励磁しない非通電時には、ロータリダンパＲ１は、永久磁石５の作用によって減衰力を発生することが可能であるので、万が一コイル４の励磁が不能となった場合にあっても、全く減衰力を発生できない状態を回避することができ、フェールセーフを実現する。
【００３２】
また、磁気粘性流体は、強磁性体粒子をシリコーン油等の分散媒中に高濃度で分散させたスラリーであり、従来のロータリダンパでは、長時間にわたってロータリダンパが駆動されないと、上記強磁性体粒子が沈殿してしまう危惧があるが、本実施の形態におけるロータリダンパＲ１にあっては、コイル４を励磁しない非通電時にあっても、隙間ａ，ｂ，ｃには永久磁石５による磁界が作用することになるため、上蓋１３とプレート３との間、ケース側プレート１１とプレート３との間および下蓋１４の環状板部１４ａとプレート３との間に強磁性体粒子のクラスター（架橋構造）を形成せしめて、隙間ａ，ｂ，ｃに強磁性体粒子を保持して沈殿を防止することができる。したがって、ロータリダンパＲ１が長期間に渡って不動とされた後に駆動される場合にあっても、その駆動初期から所定の減衰力を発揮することが可能となる。
【００３３】
なお、プレート３、上蓋１３、ケース側プレート１１、下蓋１４の環状板部１４ａは、図示するところでは、平板状とされているが、隙間ａ，ｂ，ｃに対向する面に凹凸を設けもよい。
【００３４】
つづいて、他の実施の形態におけるロータリダンパＲ２について説明する。この他の実施の形態におけるロータリダンパＲ２にあっては、コイル４および永久磁石５がケース２０内に収容されているのではなく、ケース２０外に取付けられている点で上述の一実施の形態と異なる。なお、その他の構成は一実施の形態のロータリダンパＲ１と同様であり、以下では異なる点について説明し、同じ部材については同様の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
他の実施の形態におけるロータリダンパＲ２では、図４に示したように、ケース２０は、一実施の形態と同様の上蓋２１、ケース側プレート２２、スペーサ２３を備えているが、下蓋２４の形状が一実施の形態のケース１における下蓋１４と異なる。なお、上蓋２１の内周には、一実施の形態と同様、ベアリング１５が設けられている。
【００３６】
この下蓋２４は、単なる環板状とされ内周側には、シャフト２の外周に摺接する環状のシール２５が装着されており、シャフト２の図４中下端側となる他端はケース２０から大きく外方へ突出され、シャフト２の抜け止めとなるストップリング１０は下蓋２４の下面に当接するようになっている。このように、他の実施の形態においては、磁気粘性流体が充填されるケース２０は、コイル４および永久磁石５を収容しないようになっている。
【００３７】
そして、このように構成されたシャフト２が組み込まれたケース２０の下端側に、内部にコイル４および永久磁石５を直列に配置して収容したコイルケース２６を装着する。
【００３８】
このコイルケース２６は、磁性体で形成されており、シャフト２の他端が挿通される底部２６ａと、底部２６ａの外周から立ち上がる筒部２６ｂと、筒部２６ｂの上端外周に連なるフランジ２６ｃとを備えており、フランジ２６ｃを下蓋２４の下面に積層して螺子締結等によってケース２０に固定されている。また、筒部２６ｂ内にコイル４と永久磁石５とが直列に配置されて収容されており、上述のようにコイルケース２６をケース２０に固定すると、シャフト２の他端外周にコイル４と永久磁石５とが直列に配置されるようになっている。
【００３９】
なお、この他の実施の形態においても、コイル４へ外部電源から電流供給可能なように、上記筒部２６ｂにリード線４ａの挿通が可能なリード線挿通孔２６ｄが設けられている。
【００４０】
さて、このように構成されたロータリダンパＲ２にあっては、磁路が、シャフト２、プレート３、ケース側プレート２２、スペーサ２３、上蓋２１および下蓋２４、コイルケース２６の各部材で構成されるので、磁路の構成が一実施の形態と略同様であり、磁界作用面積が一実施の形態と同様に飛躍的に大きくなるため、大きな減衰力を発生させることができる。また、大きな減衰力を発生させることができるので、従来のロータリダンパと同程度の減衰力を発生するために消費する電力が少なくて済むため省電力となり、さらに、ロータリダンパＲ２を小型化することが可能となるほか、上述の一実施の形態のロータリダンパＲ１と同様の作用効果を奏することが可能である。
【００４１】
加えて、この実施の形態においては、コイル４がケース２０に装着されるコイルケース２６内に収容されて磁気粘性流体が充填されるケース２０外に配置されているので、コイル４が磁気粘性流体に浸される事態をより確実に防止でき、さらには、ケース２０とシャフト２とプレート３とをアッセンブリ化するとともに、コイル４とコイルケース２６とをアッセンブリ化することが可能であるので、組立加工も飛躍的に容易となるほか、コイル４側のアッセンブリかケース２０側のアッセンブリのいずれかに不具合が生じた場合に不具合が生じたアッセンブリのみを交換することで、ロータリダンパＲ２の機能復帰が可能となる利点もあり、さらにその交換も容易であり、実用性が向上することになる。
【００４２】
なお、上記した各実施の形態の場合、ケース側プレート１１，２２、プレート３、スペーサ１２，２３、上蓋１３，２１および下蓋１４，２４の外径はともに円形状とされているので、磁界作用面積を他の形状に比較して大きくすることが可能であるが、円形以外の形状としても本発明の効果は失われない。さらに、コイル４を図中下側に永久磁石５を図中上側に配置しているが逆に配置してもかまわない。
【００４３】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一実施の形態におけるロータリダンパの斜視断面図である。
【図２】一実施の形態におけるロータリダンパの磁路を説明する図である。
【図３】一実施の形態の一変形例におけるロータリダンパの斜視断面図である。
【図４】他の実施の形態におけるロータリダンパの斜視断面図である。
【図５】従来のロータリダンパの断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，２０  ケース
２  シャフト
２ａ  段部
２ｂ  小径部
２ｃ  大径部
３  プレート
４  コイル
４ａ  リード線
５  永久磁石
６  コイルボビン
７  スペーサ
８  ナット
９，１０  ストップリング
１１，２２  ケースにおけるケース側プレート
１２，２３  ケースにおけるスペーサ
１３，２１  ケースにおける上蓋
１４，２４  ケースにおける下蓋
１５  ベアリング
１６，１７，１８，１９，２５  シール
１４ａ  下蓋における環状板部
１４ｂ  下蓋における筒部
１４ｃ  下蓋における孔
１４ｄ  下蓋におけるリード線挿通孔
２６  コイルケース
２６ａ  コイルケースにおける底部
２６ｂ  コイルケースにおける筒部
２６ｃ  コイルケースにおけるフランジ
２６ｄ  コイルケースにおけるリード線挿通孔
ａ，ｂ，ｃ  隙間
Ｍ  磁路
Ｒ１，Ｒ２  ロータリダンパ
【図１】
2008202744.tif 000003
【図２】
2008202744.tif 000004
【図３】
2008202744.tif 000005
【図４】
2008202744.tif 000006
【図５】
2008202744.tif 000007