(57)【要約】【課題】シリンダボディ１内にピストン３にて区画形成された第１流体室４と第２流体室５とを連通する流体通路７内における磁気粘性流体２の粘度を電磁石８の磁力により変更することで、ロッド６を介してピストン３に付与された運動エネルギに対する減衰力を変化させるようにしたシリンダ型磁気粘性流体ダンパにおいて、磁気粘性流体２中の磁性粒子により各流体室４，５でのボディ壁面が摩滅して早期劣化するのを抑えるとともに、磁性粒子による流体通路７内での磁気粘性特性を長期間に亘って保持できるようにする。【解決手段】流体室４，５内の磁気粘性流体２中の磁性粒子を流体通路７の両端部近傍に偏在させかつ電磁石８が磁力を発生させるときには上記磁性粒子の流体通路７への流入が許容されるように、電磁石８よりも磁力の小さい永久磁石１１をピストン３の両端面部に配置する。【選択図】　図１
2004019741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有する第１の部材と、
上記第１部材の中空部内に該第１部材に対し相対移動可能に配置され、各々、磁性粒子を含有してなる磁気粘性流体が充填された２つの流体室を区画形成する第２の部材と、
上記２つの流体室を互いに連通するように設けられ、上記第２部材の相対移動に伴って上記磁気粘性流体が両流体室間を移動するための流体通路と、
上記流体通路内の磁気粘性流体に粘度が高くなって上記第２部材の相対移動が拘束されるように磁力を加える磁力印加手段とを備えた磁気粘性流体を用いた緩衝装置であって、
上記２つの流体室内の各磁気粘性流体中の磁性粒子を磁力により引き寄せて上記流体通路側の領域に偏在させる偏在化手段を備えている
ことを特徴とする磁気粘性流体を用いた緩衝装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁気粘性流体を用いた緩衝装置において、
磁力印加手段は、給電されて磁力を発生する電磁石であり、
偏在化手段は、流体通路の両端部近傍に配置されていて、上記磁力印加手段が磁力を発生していないときに、それぞれ、各流体室内の磁気粘性流体中の磁性粒子を流体通路の端部近傍の領域に偏在させる一方、上記磁力印加手段が磁力を発生しているときに、それぞれ、各流体室内の磁気粘性流体中の磁性粒子の上記流体通路内への移動を許容するように構成されている
ことを特徴とする磁気粘性流体を用いた緩衝装置。
【請求項３】
請求項２記載の磁気粘性流体を用いた緩衝装置において、
偏在化手段は、磁力印加手段よりも小さい磁力を常時発生する永久磁石である
ことを特徴とする磁気粘性流体を用いた緩衝装置。
【請求項４】
請求項２記載の磁気粘性流体を用いた緩衝装置において、
偏在化手段は、磁力印加手段が磁力を発生しているときには少なくとも該磁力印加手段よりも小さい磁力を発生する電磁石である
ことを特徴とする磁気粘性流体を用いた緩衝装置。
【請求項５】
請求項１，２，３又は４記載の磁気粘性流体を用いた緩衝装置において、
第１部材は、シリンダボディであり、
第２部材は、該第２部材に付与された運動エネルギにより上記シリンダボディ内を往復移動するように設けられたピストンであり、
磁力印加手段が流体通路内の磁気粘性流体に磁力を加えることにより、上記運動エネルギによる上記ピストンの移動を拘束して該運動エネルギを減衰させるように構成されている
ことを特徴とする磁気粘性流体を用いた緩衝装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性粒子を媒体に分散してコロイド状にした磁気粘性流体を用いたダンパなどの緩衝装置に関し、特に磁性粒子がボディ内壁面を摩滅させることによる早期劣化を回避するとともに、磁性粒子の含有量を減らして低コスト化を図る対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、シリンダ型の磁気粘性流体ダンパでは、図３に模式的に示すように、ロッドａを介してピストンｂに付与された運動エネルギにより該ピストンｂがシリンダボディｃ内を移動するのに伴い、両流体室ｄ，ｅ間では、磁性粒子を含有する流体ｆが流体通路ｇを経由して移動する。その際に、磁石ｈにより流体通路ｇ内の磁気粘性流体ｆに磁力が加えられているときには、図４に模式的に示すように、その磁気粘性流体ｆの粘度が高くなって流体通路ｇでの流路抵抗が大きくなるので、ピストンｂの移動が拘束されることになり、その結果、上記の運動エネルギを減衰させることができるようになっている。
【０００３】
ところで、磁性粒子を含有する流体を用いた従来のダンパでは、磁性粒子を含有する流体ｆ中の磁性粒子が各流体室ｄ，ｅにおけるシリンダボディｃの内壁面を摩滅させやすく、耐久性に欠ける。
【０００４】
一方、磁性粒子を含有する流体ｆでは、磁性粒子が沈降しやすく、流体通路ｇ内の磁性粒子の量が徐々に減少し、それにより、流体通路ｇにおける磁気粘性流体ｆの磁気粘性特性が低下するために、長期間に亘って必要なだけの減衰力を維持することが難しいという問題がある。
【０００５】
【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、シリンダボディ内にピストンにて区画形成された２つの流体室を互いに連通する流体通路内の磁気粘性流体に加える磁力によりその粘性を変更してピストンの移動に対する拘束力を変化させるようにした流体ダンパなどの緩衝装置において、磁性粒子の磁気特性を活用することで、磁気粘性特性の不要な領域では、磁性粒子による壁面の摩滅を回避する一方、磁気粘性特性の必要な流体通路側の領域では、その磁気粘性特性を長期間に亘って保持できるようにすることにある。
【０００６】
【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、各流体室内の磁気粘性流体中の磁性粒子を、流体通路側の領域に偏在させるようにし、このことで、磁気粘性特性の不要な領域では、磁気粘性流体中の磁性粒子の含有量を少なく抑える一方、磁気粘性特性の必要な領域では、磁気粘性流体中の磁性粒子の含有量を多く確保するようにした。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、中空部を有する第１の部材と、この第１部材の中空部内に該第１部材に対し相対移動可能に配置されていて、各々、磁性粒子を含有してなる磁気粘性流体が充填された２つの流体室を区画形成する第２の部材と、上記２つの流体室を互いに連通するように設けられていて、第２部材の相対移動に伴って磁気粘性流体が両流体室間を移動するための流体通路と、この流体通路内の磁気粘性流体に粘度が高くなって第２部材の相対移動が拘束されるように磁力を加える磁力印加手段とを備えた磁気粘性流体を用いた緩衝装置を前提としている。
【０００８】
そして、上記２つの流体室内の磁気粘性流体中の磁性粒子を磁力により引き寄せて流体通路側の領域に偏在させる偏在化手段を備えているものとする。
【０００９】
上記の構成において、各流体室では、磁気粘性流体中の磁性粒子は、偏在化手段に引き寄せられて流体通路側の領域に集まる。これにより、各流体室内のその他の領域では、磁気粘性流体中の磁性粒子含有量が少なくなる。よって、各流体室における第１部材の内壁面が磁性粒子により摩滅するという事態は、従来のように磁性粒子が磁気粘性流体中に略均一に拡散している場合に比べて、少なくなる。一方、流体通路側の領域では、磁性粒子が偏在しているので、磁性粒子が沈降しやすいものであるにも拘わらず、磁気粘性流体中の磁性粒子含有量は維持され、よって、磁性粒子による磁気粘性特性は保持される。
【００１０】
また、全体としての磁性粒子の絶対量が少ない場合でも、流体通路側の領域には磁性粒子が確保されるので、その他の領域では、磁性粒子含有量の少ない磁気粘性流体を用いたり、又は磁性粒子を含有しない作動流体を用いることができ、よって、その分、低コスト化に寄与できる。
【００１１】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、磁力印加手段が、給電されて磁力を発生する電磁石である場合に、偏在化手段は、流体通路の両端部近傍に配置されていて、磁力印加手段が磁力を発生していないときには、それぞれ、各流体室内の磁気粘性流体中の磁性粒子を流体通路の端部近傍の領域に偏在させる一方、磁力印加手段が磁力を発生しているときには、それぞれ、各流体室内の磁気粘性流体中の磁性粒子の上記流体通路内への移動を許容するように構成されているものとする。
【００１２】
上記の構成において、磁力印加手段としての電磁石が磁力を発生していないときには、各流体室では、磁気粘性流体中の磁性粒子は、偏在化手段に引き寄せられて流体通路の端部近傍の領域に集まる。これにより、各流体室内のその他の領域では、磁気粘性流体中の磁性粒子含有量が減る。よって、各流体室における第１部材の壁面が磁性粒子により摩滅するという事態は、従来のように磁性粒子が磁気粘性流体中に略均一に拡散している場合に比べて、少なくなる。
【００１３】
一方、上記電磁石が磁力を発生しているときには、各流体室では、流体通路の端部近傍の領域に偏在している磁性粒子は、上記流体通路への移動が許容されるので、流体通路には、磁性粒子含有量の多い磁気粘性流体が流入する。これにより、各流体室では、磁気粘性流体中の磁性粒子含有量が少ないにも拘わらず、流体通路には、磁性粒子含有量の多い磁気粘性流体が流入する。
【００１４】
請求項３の発明では、上記請求項２の発明において、偏在化手段は、磁力印加手段よりも小さい磁力を常時発生する永久磁石とする。
【００１５】
上記の構成において、磁力印加手段が磁力を発生していないときには、各流体室では、磁気粘性流体中の磁性粒子は、永久磁石に引き寄せられて流体通路の端部近傍の領域に集まる。一方、上磁力印加手段が磁力を発生しているときには、各流体室では、流体通路の端部近傍の領域に偏在している磁性粒子は、永久磁石の磁力が電磁石の磁力よりも小さいので、上記流体通路への移動が許容される。よって、上記請求項２の発明における偏在化手段の作用は具体的に営まれる。
【００１６】
請求項４の発明では、上記請求項２の発明において、偏在化手段は、磁力印加手段が磁力を発生しているときには少なくとも該磁力印加手段よりも小さい磁力を発生する電磁石とする。
【００１７】
上記の構成において、磁力印加手段が磁力を発生していないときには、各流体室では、磁気粘性流体中の磁性粒子は、偏在化手段に引き寄せられて流体通路の端部近傍の領域に集まる。このとき、偏在化手段の磁力は可変であるので、その磁力を大きくすることにより、磁性粒子の偏在化は、上記請求項３の発明の場合よりも高くなる。一方、上磁力印加手段が磁力を発生しているときには、各流体室では、流体通路の端部近傍の領域に偏在している磁性粒子は、電磁石の磁力が磁力印加手段よりも小さい、又は電磁石の磁力の発生自体が停止するので、請求項３の発明の場合と同様に、上記流体通路への移動が許容される。よって、上記請求項２の発明における偏在化手段の偏在化作用は、請求項３の発明の場合よりも強力に営まれる。
【００１８】
請求項５の発明では、上記請求項１〜４の発明において、第１部材が、シリンダボディであり、第２部材が、該第２部材に付与された運動エネルギにより上記シリンダボディ内を往復移動するように設けられたピストンであり、磁力印加手段が流体通路内の磁気粘性流体に磁力を加えることにより、上記運動エネルギによる上記ピストンの移動を拘束して該運動エネルギを減衰させるように構成されているものとする。
【００１９】
上記の構成によれば、磁気粘性流体の磁気粘性特性による減衰特性を低下させることなく、磁性粒子による早期劣化を招かずかつ低コスト化の可能な磁気粘性流体ダンパが得られる。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１および図２は、本発明の実施形態に係るシリンダ型磁気粘性流体ダンパの全体構成を示しており、この磁気粘性流体ダンパは、例えば、自動車用エンジンのベルト式補器駆動装置において、ベルト張力を一定に保持しようとするテンショナの作動をその作動方向に応じて減衰させるために使用される。
【００２２】
この磁気粘性流体ダンパは、円筒状をなしかつ両端が閉じられた形状のシリンダボディ１を備えている。このシリンダボディ１内には、磁性粒子を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、ピストン３が同図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第１および第２の２つの流体室４，５が区画形成されている。
【００２３】
上記シリンダボディ１の第２流体室５側（図１および図２の右側）には、該シリンダボディ１の端部壁をピストン３の移動方向に貫通して延びるロッド６が配置されている。尚、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。シリンダボディ１の外部に位置するロッド６の端部は、押圧部材の枢支するテンションプーリがベルトを押圧する方向に該押圧部材を付勢部材により常時付勢するようになされたテンショナにおける上記押圧部材に連結されており、ロッド６は、ベルト張力が低下して上記押圧部材がベルト押圧方向に変位したときには、図１に矢印で示すように、シリンダボディ１から突出する方向に移動し、一方、ベルト張力が増加して上記押圧部材がベルト押圧方向とは反対の方向に変位したときには、図２に矢印で示すように、シリンダボディ１内に退入する方向に移動するようになっている。
【００２４】
上記シリンダボディ１の内部に位置するロッド６の端部は、ピストン３に移動一体に連結されている。そして、ロッド６は、ベルト張力低下時には、第１流体室４の容積が大きくなりかつ第２流体室５の容積が小さくなる方向（図１の矢印方向）にピストン３を引っ張り、一方、ベルト張力増加時には、第１流体室４の容積が小さくなりかつ第２流体室５の容積が大きくなる方向（図２の矢印方向）にピストン３を押圧するようになっている。
【００２５】
上記第１流体室４と第２流体室５との間には、該両流体室４，５を互いに連通する流体通路７が設けられており、この流体通路７を磁気粘性流体２が通過することで、両流体室４，５の容積変化に伴う両流体室４，５間での磁気粘性流体２の移動が、比較的小さい流路抵抗を受けつつ、許容されるようになっている。具体的には、シリンダボディ１の側周部の内壁面と、ピストン３の側周部の外壁面との間には、一定のクリアランスが確保されており、流体通路７は、このクリアランスによりシリンダボディ１とピストン３との間に円環状に形成されている。
【００２６】
上記ピストン３の側周部には、複数の電磁石８，８，…が周方向に並ぶように配置されて埋設されている。各電磁石８は、鉄芯に電線が巻き付けられてなっており、その電線には、ロッド６内に配置された配線９を経由して、給電制御部１０により給電されるようになっている。その際に、本実施形態では、ベルト張力低下時にはその給電が停止され、ベルト張力増加時のみに給電されるようになっている。
【００２７】
そして、本実施形態では、上記流体通路７の両端部近傍には、それぞれ、上記電磁石８の発生する磁力よりも小さい磁力を常時発生する偏在化手段としての永久磁石１１、１１が配置されている。
【００２８】
具体的には、上記の永久磁石１１，１１は、それぞれ外径がピストン３の外径と同じないしそれよりも僅かに小さいリング状をなしていて、ピストン３の両端面部分に配置されている。
【００２９】
ここで、上記のように構成されたシリンダ型磁気粘性流体ダンパの作用について説明する。
【００３０】
自動車用エンジンのベルト式補器駆動装置におけるベルト張力低下時には、テンショナでは、付勢部材の付勢力により押圧部材がベルト押圧方向に変位しようと作動し、その押圧部材の作動は、ロッド６を介してピストン３に伝達される。これにより、ピストン３は、第１流体室４の容積が大きくかつ第２流体室５の容積が小さくなる方向（図１の右方向）に移動する。この移動に伴い、第２流体室５内の磁気粘性流体２が流体通路７を通過して第１流体室４に移動する。
【００３１】
同時に、各電磁石８に対する給電が停止され、各電磁石８による磁力は発生しないので、流体通路７内の磁気粘性流体２の流路抵抗は比較的小さい。これにより、ピストン３は上記の方向に容易に移動するので、ベルト張力低下時には、ピストン３の移動に対する拘束力が小さく、テンショナのベルト押圧方向の作動に対する減衰力は小さい。よって、ベルト張力は速やかに増加する。
【００３２】
このベルト張力低下時、磁気粘性流体ダンパの第１および第２流体室４，５では、それぞれ、磁気粘性流体２中の磁性粒子は、永久磁石１１に引き寄せられて流体通路７の両端部近傍の領域に偏在しており、各流体室４，５内のその他の領域では、磁気粘性流体２の磁性粒子含有量は少なくなっている。よって、流体室４，５におけるシリンダボディ１の内壁面が磁性粒子により摩滅するという事態は、従来のように磁性粒子が磁気粘性流体中に略均一に拡散している場合に比べて少ない。
【００３３】
一方、ベルト張力の増加時には、テンショナでは、押圧部材がベルト張力によりベルト押圧方向とは反対の方向に変位するように作動し、その押圧部材の作動がロッド６を介してピストン３に伝達される。これにより、ピストン３は、上記の場合とは逆に、第１流体室４の容積が小さくかつ第２流体室５の容積が大きくなる方向（図２の左方向）に移動する。この移動に伴い、第１流体室４の磁気粘性流体２が流体通路７を通過して第２流体室５に移動する。同時に、各電磁石８に給電されて該各電磁石８により磁力が発生するので、流体通路７内の磁気粘性流体２の流路抵抗が増加する。これにより、第１および第２流体室４，５の容積変化が大きく抑制されるので、ピストン３の上記方向への移動に対する拘束力は大きくなる。つまり、ベルト張力増加時には、テンショナのベルト押圧方向とは逆の方向の作動に対する減衰力は大きく、よって、その直後にベルト張力が急激に低下したときのテンショナのベルト押圧方向の作動量が少なくて済むので、張力変動に伴うベルトのばたつきが適正に抑えられる。
【００３４】
このベルト張力増加時、磁気粘性流体ダンパにおいて、磁気粘性流体２が流体通路７内に流入する第１流体室４では、永久磁石１１の磁力が電磁石８の磁力よりも小さいので、この永久磁石１１に引き寄せられていた磁性粒子の流体通路７への移動は許容される。これにより、流体通路７には、磁性粒子含有量の多い磁気粘性流体２が流入する。
【００３５】
したがって、本実施形態によれば、シリンダ型磁気粘性流体ダンパにおいて、シリンダボディ１内にピストン３にて区画形成された第１および第２流体室４，５を互いに連通する流体通路７内の磁気粘性流体２に対し、電磁石８，８，…が磁力を発生していないときには、永久磁石１１，１１により各流体室４，５内の磁気粘性流体２中の磁性粒子を流体通路７の両端部近傍領域に偏在させることができる一方、電磁石８，８，…が磁力を発生しかつ第１流体室４内の磁気粘性流体２が流体通路７に流入するときには、永久磁石１１，１１の磁力が電磁石８，８，…よりも小さいことにより、流体通路７における第１流体室４側の端部近傍に偏在する磁性粒子の流体通路７への移動を許容させることができるので、第１および第２流体室４，５におけるボディ壁面では、磁性粒子による早期劣化を回避することができる一方、流体通路７内では、磁性粒子による磁気粘性流体２の磁気粘性特性を長期間に亘って確保することができる。また、流体通路７の領域およびその両端部近傍の領域以外の領域では、作動流体としては、磁性粒子の含有量の低い磁気粘性流体２ないし磁性粒子を含有しないオイルで済むので、その分、シリンダ型磁気粘性流体ダンパの低コスト化に寄与することもできる。
【００３６】
尚、上記の実施形態では、偏在化手段として永久磁石１１，１１を用いるようにしているが、永久磁石１１に代えて、電磁石を用いるようにしてもよい。その場合には、電磁石８が磁力を発生していないときには磁力を発生させる一方、電磁石８が磁力を発生しているときには、その磁力よりも小さい磁力を発生させるようにするか、又は磁力の発生自体を停止させるようにするとよい。
【００３７】
また、上記の実施形態では、流体通路７を、シリンダボディ１の内周面とピストン３の外周面との間の隙間により構成しているが、ピストン３に該ピストン３を軸方向に貫通するオリフィスを設け、そのオリフィスにより構成するようにしてもよい。
【００３８】
また、上記の実施形態では、磁力印加手段として電磁石８を用いるようにしているが、例えば、必要とされる減衰特性が方向性を持たず、かつ各方向における減衰力の大きさが互いに同じである場合には、永久磁石を用いるようにしてもよい。
【００３９】
さらに、上記の実施形態では、シリンダ型磁気粘性流体ダンパの場合について説明しているが、本発明は、その他の型式の磁気粘性流体ダンパを含め、磁気粘性流体を用いた種々の緩衝装置に適用することができる。
【００４０】
【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、第１部材の中空部内に第２部材により区画形成された２つの流体室を互いに連通する流体通路内の磁気粘性流体に磁力印加手段により磁力を加えて上記第２部材の相対移動を拘束するようにした緩衝装置において、偏在化手段により、流体通路側の領域に磁気粘性流体中の磁性粒子を偏在させることができるので、流体通路側の領域では、磁性粒子による磁気粘性流体の粘性特性を長期間に亘って確保することができる一方、その他の領域では、磁性粒子が各流体室における第１部材の内壁面を摩滅させることによる早期劣化を回避することができる。また、上記その他の領域では、磁性粒子の含有量の少ない磁気粘性流体ないし磁性粒子を含有しない作動流体で済ませることができるので、低コスト化に寄与することもできる。
【００４１】
請求項２の発明によれば、上記磁力印加手段が電磁石である場合に、磁力印加手段により磁力が加えられるときには、流体通路の両端部近傍に配置した偏在化手段に対し、流体室内の磁気粘性流体中の磁性粒子の流体通路内への移動を許容させることができるので、流体通路内での磁性粒子による磁気粘性特性を損なうことなく、上記請求項１の発明による効果を得ることができる。
【００４２】
請求項３の発明によれば、偏在化手段としての永久磁石により、磁力印加手段よりも小さい磁力でもって磁性粒子を偏在させることができるので、磁力印加手段により磁力が加えられるときに、流体通路の両端部近傍に偏在する磁性粒子の流体通路内への移動を許容することができ、よって、上記請求項２の発明による効果を具体的に得ることができる。
【００４３】
請求項４の発明によれば、偏在化手段としての電磁石により、磁力印加手段が磁力を発生していないときには大きな磁力でもって磁性粒子を強力に偏在させる一方、磁力印加手段が磁力を発生しているときには少なくとも磁力印加手段よりも小さい磁力でもって上記磁性粒子の流体通路内への移動を許容することができるので、上記請求項３の発明の場合よりも効率よく磁性粒子を偏在させることができる。
【００４４】
請求項５の発明によれば、第１部材としてのシリンダボディ内に嵌挿された第２部材としてのピストンが、該ピストンに付与された運動エネルギにより移動する際に、磁力印加手段が流体通路内の磁気粘性流体に磁力を加えることにより、ピストンの移動を拘束して上記運動エネルギを減衰させるようにした磁気粘性流体ダンパにおいて、減衰特性を低下させることなく、磁性粒子による早期劣化を回避することができ、かつ低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るシリンダ型磁気粘性流体ダンパの減衰力が小さいときの全体構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】シリンダ型磁気粘性流体ダンパの減衰力が大きいときの全体構成を模式的に示す図１相当図である。
【図３】従来のシリンダ型磁気粘性流体ダンパの減衰力が小さいときの全体構成を模式的に示す図１相当図である。
【図４】従来のシリンダ型磁気粘性流体ダンパの減衰力が大きいときの全体構成を模式的に示す図２相当図である。
【符号の説明】
１　シリンダボディ（第１部材）
２　磁気粘性流体
３　ピストン（第２部材）
４　第１流体室（流体室）
５　第２流体室（流体室）
７　流体通路
８　電磁石（磁力印加手段）
１１　永久磁石（偏在化手段）
【図１】
2004019741.tif 000003
【図２】
2004019741.tif 000004
【図３】
2004019741.tif 000005
【図４】
2004019741.tif 000006