(57)【要約】【課題】ピストン３により区画形成された第１流体室４と第２流体室５とを連通する流体通路８内の磁気粘性流体２に対し、ピストン３がロッド突出方向に移動するときには、電磁石９により磁力を加えてピストン３の移動に対する拘束力を大きくする一方、ピストン３がロッド退入方向に移動するときには、上記磁力の発生を停止してピストン３の移動に対する拘束力を小さくするようにした磁気粘性流体ダンパにおいて、ピストン３のロッド退入方向の移動速度が非常に遅い場合でも、ピストン３の移動を十分に拘束できるようにする。【解決手段】電磁石９をシリンダボディ１に沿って延設し、その延設部分１０により、ピストン３の移動方向前側に位置する第１流体室４内の磁気粘性流体２に磁力を加えるようにする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状のボディと、
上記ボディ内に移動可能に配置され、各々、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ピストンと、
上記２つの流体室を互いに連通するように設けられた流体通路と、
上記ピストンが少なくとも一方向に移動するとき、上記流体通路内の磁気粘性流体に対し、該磁気粘性流体の粘性が高くなって上記ピストンの移動に対する拘束力が大きくな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装置であって、
上記磁力印加手段は、第１の磁力印加手段であり、
上記第１磁力印加手段により上記流体通路内の磁気粘性流体に磁力が加えられたときに、上記ピストンの移動方向前側に位置する流体室内の磁気粘性流体に対し、該磁気粘性流体の粘度が高くなって上記ピストンの移動に対する拘束力が発生するように磁力を加える第２の磁力印加手段を備えている
ことを特徴とする磁気粘性流体装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁気粘性流体装置において、
第１磁力印加手段は、ボディおよびピストンのうちのボディ側に配置されているとともに、ピストンが少なくとも一方向に移動するときに該ピストンの移動方向前側に位置する流体室内の磁気粘性流体にも磁力を加えられるようにボディに沿って延設され、
第２磁力印加手段は、上記第１磁力印加手段の延設部分により構成されている
ことを特徴とする磁気粘性流体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気粘性流体の磁気粘性特性を利用してピストンの移動を拘束するようにした流体ダンパなどの磁気粘性流体装置に関し、特に、ピストンの移動に対する拘束力を大きくする対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、作動流体としてオイルを用いた油圧ダンパでは、その構造やオイルの粘度により適用対象に良好な減衰力を与えるようになされている。
【０００３】
ところで、上記油圧ダンパの場合には、減衰対象に対する作動がパッシブ機構であって減衰特性が一定であることから、広い範囲において良好な減衰特性を得ることは難しい。
【０００４】
これに対し、本出願人は、先の出願（特願２００１−２２２０９７号）において、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に対し、図３に示すように、スプリングａにより一定の押圧力を加えつつ、ベルト張力増加時における上記ベルト押圧方向とは反対の方向へのピストンｂの移動（同図の左方向への移動）を、２つの流体室ｄ，ｅを連通する流体通路ｇの流路抵抗により拘束することで、ベルトの張力振動を減衰させるようにした油圧式ベルトテンショナに対して、そのオイルを磁気粘性流体（ＭＲＦ）に置き換え、ベルト張力増加時に磁力印加手段ｈにより流体通路ｇ内の磁気粘性流体に磁力を加えることで、その粘性を高くして流体通路ｇの流路抵抗を増加させるというアクティブな減衰機構を持たせ、良好な減衰特性の得られる範囲を広くすることができるようにした技術を提案している。
【０００５】
ここで、上記油圧式ベルトテンショナの振動モデルは、図４に示すとおりであり、その運動方程式は、ピストンｂを含めた可動部分の質量をｍ，可動部分の釣合い位置からの変位量をｘ，粘性減衰定数をｃ，スプリングａのばね定数をｋ，ベルト張力をＦ（ｔ）とすると、次式１に示すとおりである。尚、この式において、ｃ（ｄｘ／ｄｔ）はダッシュポット要素，ｋｘはばね要素である。
【０００６】
ｍ（ｄｘ／ｄｔ）２　＋ｃ（ｄｘ／ｄｔ）＋ｋｘ＝Ｆ（ｔ）　　　　　．．．．〔１〕
しかしながら、上記の提案例においても、ピストンｂの移動速度が非常に遅い場合には、十分な拘束力を発揮することができないという欠点がある。さらには、ピストンｂを一定の移動位置に保持することが困難であることから、ブレーキ装置やロック装置のような用途には使用することができないという問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、２つの流体室を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その粘度を変更することで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磁気粘性流体ダンパなどの磁気粘性流体装置において、ピストンの移動速度が非常に遅い場合や、一定の移動位置でピストンを保持する場合に、十分な減衰力や保持力を発揮でき、ブレーキ装置やロック装置などの用途にも使用できるようにすることにある。
【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、ボディ内の複数箇所の磁気粘性流体に磁力を加えるようにし、ピストンの移動に対する拘束力を大きくできるようにした。
【０００９】
具体的には、請求項１の発明では、中空状のボディと、このボディ内に移動可能に配置されていて、各々、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ピストンと、上記２つの流体室を互いに連通するように設けられた流体通路と、上記ピストンが少なくとも一方向に移動するときに、流体通路内の磁気粘性流体の粘性が高くなってピストンの移動に対する拘束力が大きくな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装置を前提としている。
【００１０】
そして、上記の磁力印加手段を第１の磁力印加手段とし、この第１磁力印加手段により流体通路内の磁気粘性流体に磁力が加えられたときに、上記ピストンの移動方向前側に位置する流体室内の磁気粘性流体に対し、粘度が高くなってピストンの移動に対する拘束力が発生するように磁力を加える第２の磁力印加手段を備えているものとする。
【００１１】
上記の構成において、ピストンが一方向に移動する際に、第１磁力印加手段により流体通路内の磁気粘性流体に磁力が加えられ、その磁気粘性流体の粘度が高くなるので、磁気粘性流体に対する流体通路の流路抵抗は増加する。よって、ピストンの移動には、流体通路の流路抵抗の増加による拘束力が加わる。
【００１２】
このとき、ピストンの移動方向前側に位置する流体室内の磁気粘性流体に対し、第２磁力印加手段により磁力が加えられるので、この流体室内の磁気粘性流体の粘度も高くなり、ピストンは、塑性体中を移動するのと同様の拘束力を受けるようになる。よって、流体通路の流路抵抗の他、移動方向前側の流体室内の磁気粘性流体の高粘度化による拘束力が加わるので、その分だけ、ピストンの移動に対する拘束力、即ち減衰力は大きくなる。
【００１３】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、第１磁力印加手段が、ボディおよびピストンのうちのボディ側に配置されている場合に、その第１磁力印加手段は、ピストンが少なくとも一方向に移動するときに該ピストンの移動方向前側に位置する流体室内の磁気粘性流体にも磁力を加えられるようにボディに沿って延設されているものとする。そして、第２磁力印加手段は、上記第１磁力印加手段の延設部分により構成されているものとする。
【００１４】
上記の構成において、第２磁力印加手段は、第１磁力印加手段の延設部分により構成されるので、第１磁力印加手段とは別に専用の第２磁力印加手段が設けられる場合に比べて、磁気粘性流体装置の構造が簡単化する。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る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、自動車用エンジンのベルト式補器駆動装置において、ベルトに所定のテンションを付与するようにしたテンショナを構成すべく、テンションプーリをベルト押圧方向およびその反対の方向に揺動可能に保持してなるベルト押圧部と組み合わせて使用される。
【００１７】
上記のベルト押圧部は、図示は省略するが、自動車用エンジンのシリンダブロックに固定される固定部材と、上記のテンションプーリをその軸心回りに回転可能に保持するとともに、該軸心に平行に延びる軸心回りに上記固定部材に回動可能に支持された回動部材とからなっている。
【００１８】
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の変化する第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。
【００１９】
上記シリンダボディ１の第２流体室５側（図１の右側）の端部壁には、ピストン３の移動方向に貫通して該ピストン３と一体となって移動するロッド６が配置されている。ピストン３には、シリンダボディ１の内部に位置するロッド６の端部が連結されている。第１流体室内におけるシリンダボディ１とピストン３との間には、該ピストン３の移動方向に沿って配置された圧縮コイルばね７が縮装されており、このことで、ピストン３は、ロッド６をシリンダボディ１から突出させる方向（同図の右方向）に常時付勢されている。
【００２０】
この磁気粘性流体ダンパは、ロッド６の突出方向がベルト押圧部のベルト押圧方向に略一致するように配置されており、シリンダボディ１の外部に位置するロッド６の端部は、上記ベルト押圧部の回動部材に連結されている。これにより、ベルト押圧部の回動部材がベルト押圧方向に常時付勢されているとともに、ベルト張力が低下したときには、ロッド６をシリンダボディ１から突出させる方向にピストン３が移動し、一方、ベルト張力が増加して回動部材が反ベルト押圧方向に回動したときには、圧縮コイルばね７の付勢力に抗してロッド６をシリンダボディ１内に退入させる方向（図１の左方向）にピストン３が移動するようになっている。
【００２１】
また、ベルト張力の低下時には、ピストン３の上記移動に伴い、第１流体室４の容積が大きくなりかつ第２流体室５の容積が小さくなり、ベルト張力増加時には、ピストン３の上記移動に伴い、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ようになっている。
【００２２】
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８が設けられており、この流体通路８を経由することで、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８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。
【００２３】
上記シリンダボディ１の側周部には、複数の電磁石９，９，…が周方向に並ぶように配置されている。各電磁石９は、ベルト張力低下時には磁力を発生せず、一方、ベルト張力増加時には磁力を発生してその磁力を流体通路８内の磁気粘性流体２に加えるようになされている。
【００２４】
そして、本実施形態では、上記の各電磁石９は、第１および第２流体室４，５内の磁気粘性流体２にも磁力を加えられるようにシリンダボディ１に沿って延設されており、各延設部分１０により、本発明における第２磁力印加手段が構成されている。
【００２５】
ここで、上記のように構成された磁気粘性流体ダンパの作用について説明する。
【００２６】
自動車用エンジンのベルト式補器駆動装置において、ベルト張力低下時には、ピストン３は圧縮コイルばね７の付勢力により第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。このとき、各電磁石９に対する給電が停止されていて各電磁石９による磁力は発生していないので、流体通路８内の磁気粘性流体２の粘度は、該磁気粘性流体２に磁力が加わっていないときのレベルに低下している。これにより、第２流体室５の磁気粘性流体２が流体通路８を経由して第１流体室４に移動することによる第１および第２流体室４，５の容積変化が、比較的小さい流路抵抗を受けつつも許容されるので、ベルト押圧方向へのピストン３の移動に対する拘束力は比較的小さい。
【００２７】
一方、ベルト張力の増加時には、ピストン３は、圧縮コイルばね７の付勢力に抗して、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１の左方向）に移動しようとする。このとき、各電磁石９により磁力が発生するので、流体通路８内の流路抵抗が増加する。
【００２８】
さらに、上記各電磁石９の両延設部分１０，１０により発生した磁力は、それぞれ、第１および第２流体室４，５内の磁気粘性流体２に加えられる。これにより、第１流体室４内の磁気粘性流体２は、粘度が高くなって、いわば塑性体化し、このことによっても、ピストン３の移動は拘束される。つまり、ベルト押圧方向とは反対の方向へのピストン３の移動に対しては、圧縮コイルばね７の付勢力と、流体通路８の流路抵抗の増加と、第１流体室４内の磁気粘性流体２の塑性体化とによる大きな拘束力が加わる。
【００２９】
図２は、ベルト張力変動に伴い、ピストン３を含む可動部分が振動する際の振動モデルであり、同図において、ｍは可動部分の質量，ｘは可動部分の釣合い位置からの変位量，ｃは流体通路８における粘性減衰定数，ｆは第１流体室４内の高粘度の磁気粘性流体２によるスライダ力，Ｆ（ｔ）はベルト張力である。
【００３０】
また、この振動モデルの運動方程式は、次式２に示すとおりである。尚、この式において、ｃ（ｄｘ／ｄｔ）はダッシュポット要素，ｋｘはばね要素，ｆはスライダ要素である。ここで、「スライダ要素」とは、静止している物体に加わる力が一定値に達したときにその物体が動き出すという静止摩擦に似た特性を示すところから命名した要素である。
【００３１】
ｍ（ｄｘ／ｄｔ）２　＋ｃ（ｄｘ／ｄｔ）＋ｋｘ＋ｆ＝Ｆ（ｔ）　．．．．〔２〕
図２および式２からは、本実施形態の場合には、先に示した提案例（図３および図４参照）の場合に比べて、スライダ要素ｆの分だけ、ピストン３の移動に対する拘束力が大きいことが判る。
【００３２】
したがって、本実施形態によれば、自動車用エンジンのベルト式補器駆動装置におけるテンショナに使用される磁気粘性流体バンパにおいて、電磁石９，９，…により第１および第２流体室４，５間の流体通路８内の磁気粘性流体２に磁力を加えて粘度を高くする他、第１流体室４内の磁気粘性流体２に磁力を加えて粘度を高くすることができるので、ベルト張力増加時にピストン３の移動速度が非常に遅い場合でも、そのピストン３の移動を十分に拘束することができる。さらには、ベルト張力増加時に、ベルト張力が所定値に達するまではピストン３を一定の移動位置から移動しないように拘束するというブレーキ機能ないしロック機能を発揮させるようにすることもできる。
【００３３】
また、上記各電磁石９をシリンダボディ１に沿って延設し、その延設部分１０により第１流体室４内の磁気粘性流体２に磁力を加えるようにしたので、上記の電磁石９とは別に第１流体室専用の電磁石を設けるようにする場合に比べ、装置の構造を簡単化することができる。
【００３４】
尚、上記の実施形態では、第１磁力印加手段である各電磁石９の延設部分１０により、第２磁力印加手段を構成するようにしているが、それら電磁石９とは別に、専用の電磁石により構成するようにしてもよい。その際に、各電磁石の構成や特性は、必要に応じて適宜設計することができる。
【００３５】
また、上記の実施形態では、第１および第２流体室４，５の両方の磁気粘性流体２に磁力を加えるようにしているが、必要とされる減衰特性に応じて、何れか一方の流体室内の磁気粘性流体のみに磁力を加えるようにしてもよい。
【００３６】
また、上記の実施形態では、第１および第２磁力印加手段を、それぞれ、電磁石９およびその延設部分１０により構成するようにしているが、永久磁石を用いて構成するようにしてもよい。
【００３７】
さらに、上記の実施形態では、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テンショナの主要構成要素として磁気粘性流体ダンパを使用した場合について説明しているが、本発明に係る磁気粘性流体装置は、ブレーキ装置やロック装置など、他の用途に用いることもできる。
【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、磁気粘性流体装置において、第１磁力印加手段により流体通路内の磁気粘性流体に磁力を加えてピストンの移動に対する拘束力を大きくしたときに、第２磁力印加手段によりピストンの移動方向前側の流体室内の磁気粘性流体に磁力を加えてピストンの移動に対する新たな拘束力を発生させることができるので、ピストンの移動に対する拘束力を一段と大きくすることができる。その結果、ピストンの移動速度が非常に遅い場合、特に、ピストンを一定の位置に保持する必要のある場合でも、十分な拘束力を発揮することができ、よって、ダンパ装置としてだけでなく、ブレーキ装置やロック装置としても使用することができるようになる。
【００３９】
請求項２の発明によれば、上記の第１磁力印加手段がボディ側に配置されている場合に、その第１磁力印加手段をボディに沿って延設することで第２磁力印加手段を構成することができるので、第１磁力印加手段とは別に専用の第２磁力印加手段を設けるようにする場合に比べ、磁気粘性流体装置の構造を簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気粘性流体ダンパの全体構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】ベルトの張力変動に伴う磁気粘性流体ダンパの振動モデルを示す図である。
【図３】提案例の磁気粘性流体ダンパの全体構成を模式的に示す図１相当図である。
【図４】提案例の磁気粘性流体ダンパの振動モデルを示す図２相当図である。
【符号の説明】
１　シリンダボディ（ボディ）
２　磁気粘性流体
３　ピストン（ピストン）
４　第１流体室（流体室）
５　第２流体室（流体室）
８　流体通路
９　電磁石（第１磁力印加手段）
１０　延設部分（第２磁力印加手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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