(57)【要約】【課題】電磁石を用いて形成される磁気回路の磁力により流体通路内の磁気粘性流体の剪断応力を増加させることで、シリンダボディ内でのピストンの直線移動に対する減衰力を大きくするようにしたシリンダ型の減衰力可変式ダンパにおいて、電磁石を増やして装置を大形化しなくても、減衰力の可変範囲を拡大できるようにする。【解決手段】２つの流体通路７，８に対し、１つの電磁石９を共通に用いて、各流体通路７，８内の磁気粘性流体２の剪断応力Ｓ１  ，Ｓ２  をそれぞれ増加させる２つの磁気回路２１，２２が形成されるようにする。その際に、剪断応力Ｓ１  ，Ｓ２  の合計値が、電磁石９を用いて形成される１つの磁気回路による磁気粘性流体２の剪断応力Ｓの値よりも大きく（Ｓ１  ＋Ｓ２  ＞Ｓ）なるようにする。【選択図】  図１
2004270719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される磁力に応じて剪断応力を変化させる磁気粘性流体を収容する収容部材と、
上記収容部材内に２つの流体室を区画形成しかつ該２つの流体室の容積を互いに逆の方向に変化させるように収容部材に対し変位可能な区画部材と、
上記２つの流体室同士を連通するように設けられた流体通路と、
上記流体通路内の磁気粘性流体に磁力を印加する磁気回路を形成するための電磁石とを備えた減衰力可変式ダンパであって、
上記電磁石毎に、複数の上記磁気回路が形成されるように構成されている
ことを特徴とする減衰力可変式ダンパ。
【請求項２】
請求項１記載の減衰力可変式ダンパにおいて、
電磁石毎に形成される２つの磁気回路による磁気粘性流体の剪断応力の合計値が、該電磁石毎に１つの磁気回路が形成されるときの該１つの磁気回路による磁気粘性流体の剪断応力の値よりも大きくなるように構成されている
ことを特徴とする減衰力可変式ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁石を用いて形成される磁気回路により磁気粘性流体に印加される磁力に応じて減衰力を変化させるようにした減衰力可変式ダンパに関し、特に電磁石の増設による装置の大形化を回避しつつ、電磁石への通電による減衰力の可変範囲を拡大する対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のダンパとしては、特許文献１に記載されたものが知られており、例えば、回転型の減衰力可変式ダンパの場合には、図５に示すように、円筒状のハウジングａに対する円筒体ｂの回転時に、２つの流体室ｃ，ｄの各容積が互いに逆の方向に変化するのに伴い、中央部の流動制御機構において磁気粘性流体ｅが環状隙間である流体通路ｆを通過しようとする際に、電磁石ｇに対する電源のＯＮ，ＯＦＦに応じて流体通路ｆにおける磁気粘性流体ｅの剪断応力を変化させ、このことで、磁気粘性流体ｅに対する流体通路ｆ内での通過抵抗を変化させて、円筒体ｂの回転に対する減衰力を変化させるようになされている。
【０００３】
具体的には、電源ＯＮ時には、流体通路ｆに沿ってスペーサを介して多数個配置された各電磁石ｇ毎に磁気回路が形成されて流体通路ｆ内の磁気粘性流体ｅに磁力が印加されることにより該磁気粘性流体ｅに大きな剪断応力が発生するので、円筒体ｂの回転に対する減衰力が大きくなり、一方、電源ＯＦＦ時には、上記剪断応力が低下して磁気粘性流体ｅが流体通路ｆを速やかに通過できるようになるので、円筒体ｂの回転に対する減衰力が小さくなるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３３２４２７号公報（第４頁および第５頁，図１４および図１５）
しかしながら、上記従来の減衰力可変式ダンパでは、減衰力の最小値を小さくしたり最大値を大きくしたりしてその可変範囲を拡大しようとすると、それに見合う数の電磁石ｇを流路ｆに沿って配することが必要になり、電磁石ｇ（具体的には、コアや電磁コイルなど）やスペーサなどの部品の点数が増大するとともに、電磁石ｇの設置スペースが必要になって装置が大形化するという問題がある。
【０００５】
即ち、減衰力の最小値を小さくするには、その分だけ流路面積を広くしなければならないが、それだけでは、減衰力の最大値も小さくなり、したがって、流路面積が広くなる分だけ、電磁石を増やす必要がある。一方、減衰力の最大値を大きくするには、当然、その分だけ電磁石を増やす必要がある。
【０００６】
尚、「磁気粘性流体」とは、粒子径が０．５〜１００μｍの磁性粒子を炭化水素系やシリコーン系などの媒体に分散含有させたものであって、粒子径が１〜１００ｎｍと相対的に小さい磁性粒子を媒体に分散含有させた「磁性流体」とは分散のさせ方や減衰特性が大きく異なり、適用分野も大きく異なる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、電磁石を用いて形成される磁気回路により磁気粘性流体に磁力を印加して減衰力を変化させるようにした減衰力可変式ダンパにおいて、電磁石の数を増やして装置を大形化しなくても、減衰力の可変範囲を確保ないし広くできる減衰力可変式ダンパを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、本発明では、１つの電磁石を用いて複数の磁気回路を形成するようにし、これにより、電磁石の数を増やさなくても、減衰力の可変範囲を確保ないし広くすることができるようにした。
【０００９】
具体的には、請求項１の発明では、印加される磁力に応じて剪断応力を変化させる磁気粘性流体を収容する収容部材と、この収容部材内に２つの流体室を区画形成しかつ該２つの流体室の容積を互いに逆の方向に変化させるように収容部材に対し変位可能な区画部材と、２つの流体室同士を連通するように設けられた流体通路と、この流体通路内の磁気粘性流体に磁力を印加する磁気回路を形成するための電磁石とを備えた減衰力可変式ダンパを前提としている。
【００１０】
そして、上記電磁石毎に、複数の上記磁気回路が形成され、それに応じて複数の流体通路が形成されるように構成されているものとする。
【００１１】
上記の構成において、減衰力可変式ダンパでは、電磁石に対し、例えば電源がＯＮであるときには、複数の磁気回路が形成されて該複数の磁気回路により複数の流体通路内の磁気粘性流体に磁力が印加され、これにより、磁気粘性流体の剪断応力が増加して流体通路内での磁気粘性流体による剪断抵抗が大きくなるので、収容部材に対する区画部材の変位に伴う磁気粘性流体の流体通路における通過が抑制され、このことで、区画部材の変位に対する減衰力が大きくなる。
【００１２】
一方、電磁石に対し、例えば電源がＯＦＦになると、磁気回路がなくなり、流体通路内の磁気粘性流体に対する磁力の印加がなくなり、磁気粘性流体による剪断抵抗が小さくなるので、区画部材の変位に対する減衰力が小さくなる。
【００１３】
その際に、上記電磁石への電源ＯＮ時には、電磁石毎に複数の磁気回路が形成されるので、電磁石の数を増やさずに磁気回路を増やすことができ、よって、従来のように電磁石毎に１つの磁気回路が形成される場合とは異なり、電磁石の数を増やして装置を大形化しなくても、減衰力の可変範囲を広くすることができる。このことは、換言すると、減衰力の可変範囲を狭くしなくても、電磁石の数を減らして装置の小形化が図れるということも意味している。
【００１４】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、電磁石毎に形成される複数の磁気回路による磁気粘性流体の剪断応力の合計値が、該電磁石毎に１つの磁気回路が形成されるときの該１つの磁気回路による磁気粘性流体の剪断応力の値よりも大きくなるように構成されているものとする。
【００１５】
電磁石を用いて形成される磁気回路による磁気粘性流体の剪断応力は、磁気回路の磁束密度に応じて変化する。一方、磁気回路の磁束密度は、電磁石を共用する磁気回路の数に応じて分かれるが、電磁石毎に１つの磁気回路が形成される場合の磁気回路の磁束密度と、電磁石毎に複数の磁気回路が形成される場合の磁気回路の磁束密度の合計とは、等しいので、剪断応力と磁束密度との関係が、線形であれば、電磁石毎に複数の磁気回路が形成されたとしても、剪断応力の変化量は同じである。
【００１６】
しかし、剪断応力と磁束密度との関係は、非線形であることが知られているので、これを利用して、電磁石毎に形成される複数の磁気回路による複数の流体通路の磁気粘性流体の剪断応力の合計値を、電磁石毎に１つの磁気回路が形成されるときの該１つの磁気回路による磁気粘性流体の剪断応力の値よりも大きくすることが可能であり、そうすることで、電磁石の数が増えて装置が大形化することを回避しつつ、減衰力の最大値を大きくしてその可変範囲を広くすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１および図２は、本発明の実施形態に係るシリンダ型（伸縮型ともいう）の減衰力可変式ダンパの全体構成を模式的に示している。
【００１９】
このダンパは、円筒状をなしかつ両端が閉じられた収容部材としてのシリンダボディ１を備えている。このシリンダボディ１内には、媒体に磁性粒子を分散含有してなる磁気粘性流体２が封入されている。また、シリンダボディ１内には、区画部材としてのピストン３が、図１の左右方向に移動可能に嵌挿されており、このことで、シリンダボディ１内には、ピストン３の移動に応じて容積が互いに逆の方向に変化する２つの流体室４，５が区画形成されている。
【００２０】
上記シリンダボディ１の流体室５側（図１の右側）には、ピストン３と一体に移動するように設けられたロッド６が流体室５を縦断して延びるように配置されている。尚、シリンダボディ１の端部壁におけるロッド６の貫通部分は、図外のシール機構により、シリンダボディ１内の磁気粘性流体２が外部に漏れないようになされている。
【００２１】
上記流体室４と流体室５との間には、それぞれ、流体室４，５を連通する外側および内側の２つの流体通路７，８が設けられており、ロッド６に加わる外力によりピストン３が移動することで磁気粘性流体２が流体通路７，８を相対移動するようになっている。そして、各流体通路７，８には、それぞれ、後述の外側磁気回路２１および内側磁気回路２２が形成されるようになっており、これら磁気回路２１，２２が形成されていないときは、ピストン３の移動に対し、両流体室４，５の容積変化に伴う磁気粘性流体２が比較的小さい流路抵抗を示し、一方、磁気回路２１，２２が形成されているときは、流体通路７，８内の磁気粘性流体２中の磁性粒子がクラスターを形成し、ピストン３の移動に対する粘性抵抗（剪断応力）が増加するようになっている。
【００２２】
具体的には、上記外側流体通路７は、シリンダボディ１とピストン３との間の円環状の隙間により構成されている。また、ピストン３には、該ピストン３を軸方向に貫通するとともに、断面が軸方向両端部で円弧状をなしかつ軸方向中央部で円環状をなす隙間が形成されており、この隙間により、上記内側流体通路８が形成されている。流体通路７，８の軸方向両端部の半径方向の隙間は、通常、０．７〜０．８ｍｍ程度であって、減衰力可変範囲に応じて設定される。
【００２３】
上記ピストン３における内側流体通路８よりも外周側の部分である外周部３ａは、強磁性体からなっている。この外周部３ａは、軸方向両端部が同径の大径に形成されている一方、軸方向中央部が小径に形成されていて、上記磁気回路２１，２２を形成するための電磁石９のコアを構成するようになっている。また、軸方向中央部が小径であることにより外周面の軸方向中央部に周方向に延びるように形成された凹溝３ｂには、上記電磁石９の電磁コイル１０が収容されている。
【００２４】
上記シリンダボディ１は、強磁性体からなっており、このことで、上記電磁コイル１０に電源が供給されたときに、ピストン３の外周部３ａの軸方向一端部から、外側流体通路７の軸方向一端部，シリンダボディ１，外側流体通路７の軸方向他端部を経由してピストン３の外周部３ａの軸方向他端部に至る外側磁気回路２１が形成されるようになっている。
【００２５】
一方、上記ピストン３における内側流体通路８よりも内周側の部分である内周部３ｃも、強磁性体からなっていて、軸方向両端部が同径の大径に形成されている一方、軸方向中央部が小径に形成されており、このことで、上記電磁コイル１０に電源が供給されたときに、ピストン３の外周部３ａの軸方向一端部から、内側流体通路８の軸方向一端部，ピストン３の内周部３ｃ，内側流体通路８の軸方向他端部を経由してピストン３の外周部３ａの軸方向他端部に至る内側磁気回路２２が形成されるようになっている。
【００２６】
尚、強磁性体としては、軟鉄，Ｆｅ−Ｓｉ合金，Ｆｅ−Ａｌ合金，パーマロイ，ミューメタルなどが挙げられる。さらに、ピストン３の軸方向両端には、それぞれ、外側および内側磁気回路２１，２２の磁束が流体室４，５に洩れるのを抑える非磁性体（例えば、真鍮など）からなる円形状の端板１１，１１が移動一体に取り付けられている。
【００２７】
つまり、本実施形態では、２つの流体通路７，８を備えた減衰力可変式ダンパにおいて、従来の場合では電磁石が並列に２つ配置（各流体通路毎に１つ配置）されるのに対し、１つの電磁石９が配置されている。
【００２８】
ここで、上記のように、１つの電磁石９で外側および内側の２つの磁気回路２１，２２を形成するようにしたダンパにおいて、大きな減衰力が得られる理由を説明する。
【００２９】
磁気粘性流体２は、印加される磁場の強さ（磁束密度）に応じて、磁性粒子が流路７，８に略直交する方向に配列し、粘性抵抗（ピストン３の移動に対する剪断応力）が増加する。そして、印加される磁束密度と磁気粘性流体２に生じる剪断応力とは、図３のようにＳ形の非線形な関係を示し、線形と見なした直線（同図の破線）に対しＳ形非線形曲線が下回っていて剪断応力の変化量が磁束密度の変化量よりも小さくなる領域Ａの他、Ｓ形非線形曲線が上回っていて剪断応力の変化量が磁束密度の変化量よりも大きくなる効果領域Ｂと、磁束密度を大きくしても剪断応力の変化しない飽和領域Ｃとが存在することが知られている。
【００３０】
本実施形態においては、この磁束密度と剪断応力との関係を利用し、１つの電磁石９で、並列に形成する２つの磁気回路２１，２２の各々の磁束密度Ｘ１  ，Ｘ２  を、効果領域Ｂにすることにより、その２つを併せた磁束密度Ｘ（＝Ｘ１  ＋Ｘ２  ）を持つ１つの電磁石の剪断応力Ｓよりも大きい剪断応力（Ｓ１  ＋Ｓ２  ＞Ｓ）が得られるようにしている。尚、各々の磁束密度Ｘ１  ，Ｘ２  を、飽和領域Ｃにすれば、シリンダボディ１に沿って直列に配した２つの電磁石で形成する２つの磁気回路による剪断応力（２Ｓ）に匹敵する剪断応力を、１つの電磁石で得ることができる。また、図４（ａ）に示す磁気回路において、一般に、起磁力Ｆと磁束Φと磁気抵抗Ｒとの間には、Φ＝Ｆ／Ｒの関係があり、磁束Φと磁束密度Ｘとの間には、Ｘ＝Φ／α（α：単位面積）の関係があるので、例えば、外側磁気回路２１の磁束密度Ｘ１  と、内側磁気回路２２の磁束密度Ｘ２  とを等しくさせるには、同図（ｂ）に示す磁気回路において、外側磁気回路２１の磁気抵抗Ｒ１  と、内側磁気回路２２の磁気抵抗Ｒ２  とが等しくなるようにすればよい。
【００３１】
即ち、１つの電磁石９に対して２つの流体通路７，８を設け、各々に効果領域Ｂの剪断応力を発生させるようにすれば、各々、１つの磁気回路を形成する２つの電磁石を直列に配置して剪断応力を発生させる従来の場合に比べると、１つの電磁石９で済むので、その分だけ、電磁石の配置スペースを削減して装置の小形化が図れるとともに、流体通路の長さが短くて済む分だけ電源ＯＦＦ時の減衰力が小さくなり、しかも、電源ＯＮ時には、従来の場合と同等又はそれに近い剪断応力（減衰力）が得られるので、その分だけ、減衰力の可変範囲が広くなる。
【００３２】
したがって、本実施形態によれば、２つの流体通路７，８を備えたシリンダ型減衰力可変式ダンパにおいて、従来の場合には、２つの電磁石をスペーサを介して直列に配することが必要であるのに比べて、１つの電磁石９で済み、よって、その分だけ電磁石を構成する部品の点数を減らして小形化を図ることができる。
【００３３】
しかも、２つの磁気回路２１，２２による磁気粘性流体２の剪断応力Ｓ１  ，Ｓ２  の合計値が、上記の電磁石９と同じ起磁力Ｆの電磁石を用いて１つの磁気回路を形成するようにした場合の該１つの磁気回路による磁気粘性流体２の剪断応力Ｓの値よりも大きく（Ｓ１  ＋Ｓ２  ＞Ｓ）なるようにしたので、電源ＯＮ時の減衰力の最大値を大きくして減衰力の可変範囲を広くすることができる。
【００３４】
尚、上記の実施形態では、磁気回路２１，２２を形成するために、シリンダボディ１の全体およびピストン３の略全体を強磁性体で構成するようにしているが、磁気回路を形成する上で必要な部位のみを強磁性体で構成したり、又は必要な位置に強磁性体からなる部材を配置するようにしてもよい。
【００３５】
また、上記の実施形態では、１つの電磁石９を用いて２つの磁気回路２１，２２を形成するようにしているが、１つの電磁石９を用いて、３つ以上の磁気回路を形成するようにしてもよい。
【００３６】
また、上記の実施形態では、電磁石９を１つだけ用いているが、例えば流体通路に沿って複数の電磁石を配置するようにしてもよい。
【００３７】
さらに、上記の実施形態では、シリンダ型の減衰力可変式ダンパの場合について説明したが、本発明は、従来の技術の欄で説明した回転型など、種々の減衰力可変式ダンパに適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、１つの電磁石で複数の磁気回路を形成するようにしたので、電磁石の数を増やして装置を大形化しなくても、減衰力の可変範囲を広くすることができ、さらには、減衰力の可変範囲を狭くしなくても、電磁石の数を減らして装置の小形化を図ることができる。
【００３９】
請求項２の発明によれば、電磁石を共用する複数の磁気回路による磁気粘性流体の各剪断応力の合計値が、上記電磁石を用いて形成される１つの磁気回路による磁気粘性流体の剪断応力の値よりも大きいので、請求項１の発明による効果を効率よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にシリンダ型の減衰力可変式ダンパの全体構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】１つの電磁石を用いて形成される外側および内側磁気回路（ａ）と、同電磁石を用いて形成される２つの磁気回路（ｂ）とを対比して示す磁気回路図である。
【図４】磁気粘性流体における磁束密度と剪断応力との関係を示す特性図である。
【図５】従来の回転型減衰力可変式ダンパの全体構成を模式的に示す図１相当図である。
【符号の説明】
１  シリンダボディ（収容部材）
２  磁気粘性流体
３  ピストン（区画部材）
４，５  流体室
７  外側流体通路（流体通路）
８  内側流体通路（流体通路）
９  電磁石
２１  外側磁気回路（磁気回路）
，２２  内側磁気回路（磁気回路）
【図１】
2004270719.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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