(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体が封入されたシリンダと、
前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内を二つの流体室に画成するピストンと、
前記ピストンに形成され前記ピストンの摺動によって前記磁気粘性流体が通過する流路と、
前記ピストンの内部に収容され前記流路に磁界を作用させるコイルと、
前記ピストンが連結されるロッドと、
を備える磁気粘性流体緩衝器であって、
前記ピストンは、
前記ロッドに挿入され外周に前記コイルが巻装されたピストンコアと、
前記ピストンコアの外周に所定の間隔をもって配置されることによって前記ピストンコアの外周との間に前記流路の一部を形成するピストンリングと、を備え、
前記ロッドの外周には、二つの環状段部が形成されることによって、先端側から順に、雄ねじが形成された第一締結部、外周が平滑状の位置決め部、及び雄ねじが形成された第二締結部が形成され、
前記ピストンリングは、
内周が前記ロッドの前記第二締結部に締結されるプレート部と、
前記ピストンコアの外周を所定の間隔をもって取り囲むリング部と、を備え、
前記ピストンコアは、前記ロッドの前記位置決め部に嵌合して前記第一締結部に締結されると共に、前記ピストンリングの前記プレート部に形成された溝部に一端が嵌合することを特徴とする磁気粘性流体緩衝器。
【請求項２】
前記ピストンリングの先端は自由端であり、
前記流路は、前記ピストンリングの自由端側では前記流体室に対して環状に開口していることを特徴とする請求項１に記載の磁気粘性流体緩衝器。
【請求項３】
前記プレート部に、前記流路の一部と連通する貫通孔が形成されることによって、前記二つの流体室が連通することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気粘性流体緩衝器。
【請求項４】
前記ピストンリングは非磁性材料にて構成され、
前記リング部の内周には、環状の磁性体リングが圧入されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の磁気粘性流体緩衝器。
【請求項５】
前記プレート部の前記貫通孔は、前記流体室に対してテーパ状に開口することを特徴とする請求項３に記載の磁気粘性流体緩衝器。
【請求項６】
前記ピストンリングの外周には、前記シリンダ内周と摺動するダストワイパが設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の磁気粘性流体緩衝器。
【請求項７】
前記ピストンの先端には、前記流体室に向けて開口する凹部が形成され、
前記ロッドには、軸方向に貫通すると共に前記凹部と連通する中空部が形成され、
前記コイルのリード線は、前記凹部及び前記ロッドの中空部を通ることにより前記ロッド外部に導かれ、
前記凹部にはシール材が充填されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の磁気粘性流体緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界の作用によって見かけの粘性が変化する磁気粘性流体を利用した磁気粘性流体緩衝器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載される緩衝器として、磁気粘性流体が通過する流路に磁界を作用させ、磁気粘性流体の見かけの粘性を変化させることによって、減衰力を発生させるものがある。
【０００３】
この種の緩衝器として、ロッドにピストンアッセンブリを固定し、そのピストンアッセンブリをシリンダ内に摺動自在に配置する構造のものがある。
【０００４】
特許文献１には、ピストンコアと、磁束リングと、ピストンコアの端部に配置されたエンドプレートとを備える緩衝器が開示されている。
【０００５】
特許文献１に記載の緩衝器の組み立ては、各部材を組み付け型内に配置した状態にて、クリンプダイにて圧縮荷重を加え、磁束リングとエンドプレートとをクリンプ部材を介して結合することによって行われる。
【特許文献１】米国特許第６２６０６７５号明細書
【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、特許文献１における緩衝器では、組み付け専用の型を必要とするため、緩衝器の組み立てを容易に行うことができない。
【０００７】
このように、磁気粘性流体を利用した緩衝器は、磁気粘性流体が通過する流路を形成するための部材や、その流路に磁界を作用させるコイル等の複数の部材にて構成されるため、組み立てには大変な労力を要する。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、組み立てが容易な簡便な構造を有する磁気粘性流体緩衝器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、磁界の作用によって粘性が変化する磁気粘性流体が封入されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内を二つの流体室に画成するピストンと、前記ピストンに形成され前記ピストンの摺動によって前記磁気粘性流体が通過する流路と、前記ピストンの内部に収容され前記流路に磁界を作用させるコイルと、前記ピストンが連結されるロッドと、を備える磁気粘性流体緩衝器であって、前記ピストンは、前記ロッドに挿入され外周に前記コイルが巻装されたピストンコアと、前記ピストンコアの外周に所定の間隔をもって配置されることによって前記ピストンコアの外周との間に前記流路の一部を形成するピストンリングと、を備え、前記ロッドの外周には、二つの環状段部が形成されることによって、先端側から順に、雄ねじが形成された第一締結部、外周が平滑状の位置決め部、及び雄ねじが形成された第二締結部が形成され、前記ピストンリングは、内周が前記ロッドの前記第二締結部に締結されるプレート部と、前記ピストンコアの外周を所定の間隔をもって取り囲むリング部と、を備え、前記ピストンコアは、前記ロッドの前記位置決め部に嵌合して前記第一締結部に締結されると共に、前記ピストンリングの前記プレート部に形成された溝部に一端が嵌合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、磁気粘性流体が通過する流路を形成するピストンは、ピストンコアとピストンリングとによって構成され、双方ともロッドに直接締結される。このように、本発明に係る磁気粘性流体緩衝器は、簡便な構造を有するものであり、組み立てに際して型等の特別な治具を必要とせず、簡便に組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１を参照して本発明の実施の形態１である磁気粘性流体緩衝器１００について説明する。図１（ａ）は磁気粘性流体緩衝器１００の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ矢視図であり、図１（ｃ）は図１におけるＣ矢視図である。なお、図１（ａ）に示す断面図は、図１（ｂ）におけるＡ−Ｏ−Ａ断面である。
【００１３】
磁気粘性流体緩衝器１００は、自動車等の車両の車体と車軸との間に介装され、車体姿勢の変化を抑制する緩衝器として機能するものである。
【００１４】
磁気粘性流体緩衝器１００は、筒状のシリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に配置され、シリンダ１内を二つの流体室３，４に画成するピストン２とを備える。
【００１５】
ピストン２は、ロッド５の一端に連結されている。ロッド５の他端は、シリンダ１の外部へ延在している。
【００１６】
シリンダ１内には磁気粘性流体が封入されている。この磁気粘性流体は、磁界の作用によって見かけの粘性が変化するものであり、油等の液体中に強磁性を有する微粒子を分散させた液体である。磁気粘性流体の粘性は、作用する磁界の強さを変更することによって調節することができ、磁界を除くことによって元の状態に戻る。
【００１７】
なお、シリンダ１内には、ロッド５の侵入、退出によるシリンダ１内の容積変化を補償するガス室（図示せず）が設けられている。
【００１８】
ピストン２は、ロッド５の先端側に締結されたピストンコア６と、ロッド５の基端側に締結されたピストンリング７とを備える。ピストンコア６及びピストンリング７は、磁性材料で構成される。
【００１９】
ロッド５一端の外周には、二つ環状段部５ａ，５ｂが形成されることによって、先端側から小径な第一締結部５ｃ，位置決め部５ｄ，及び第二締結部５ｅが形成される。第一締結部５ｃ及び第二締結部５ｅには雄ねじが形成され、位置決め部５ｄの外周は平滑状に形成されている。
【００２０】
ピストンコア６は、図２に示すように、軸方向に貫通する貫通孔６ｆを有する略円筒形状の部材である。貫通孔６ｆ内周には、環状段部６ｇが形成されることによって、平滑状に形成された位置決め穴６ａと、位置決め穴６ａよりも小径で雌ねじが形成された締結部６ｂとが形成される。
【００２１】
ロッド５とピストンコア６は、位置決め部５ｄと位置決め穴６ａとがぴったりと嵌合することによって同軸上に位置決めされ、第一締結部５ｃと締結部６ｂとが螺合して噛合うことによって締結される。
【００２２】
ピストンリング７は、ピストンコア６の外周に所定の間隔をもって配置され、ロッド５の第二締結部５ｅに締結される。これにより、ピストンコア６の外周とピストンリング７の内周との間には、磁気粘性流体が通過する流路の一部を構成する環状流路８ａが形成される。
【００２３】
以下、ピストンリング７について説明する。
【００２４】
ピストンリング７は、図３に示すように、ロッド５に締結されると共にシリンダ１内周と摺動するプレート部７ａと、ピストンコア６の外周を所定の間隔をもって取り囲むリング部７ｂとを備える。
【００２５】
プレート部７ａは、軸方向に貫通する貫通孔７ｈを有し、貫通孔７ｈ内周には雌ねじを有する締結部７ｉが形成される。この締結部７ｉとロッド５の第二締結部５ｅとが螺合して噛合うことによって、ロッド５とピストンリング７は締結される。
【００２６】
プレート部７ａの外周７ｃはシリンダ１内周と摺動し、外周７ｃには、外周７ｃとシリンダ１内周との間における磁気粘性流体の通過を防止するためのシール材（図示せず）が設けられる。
【００２７】
また、プレート部７ａにおけるピストンコア６に対向する面には環状の溝部７ｄが形成され、この溝部７ｄには、ピストンコア６の一端が嵌合する。
【００２８】
リング部７ｂは、プレート部７ａの外縁部と一体に、かつシリンダ１内周と平行に延在して形成される。リング部７ｂの内周とピストンコア６の外周との間が、環状流路８ａである。
【００２９】
プレート部７ａの両面には、それぞれ環状溝７ｆ，７ｇが形成され、その環状溝７ｆと７ｇとの一部が連通することによって、プレート部７ａには複数の円弧状の貫通孔７ｅ（本実施の形態では４個）が形成される。
【００３０】
これにより、流体室３と流体室４とは、環状流路８ａ及び円弧状の貫通路７ｅによって連通する。この環状流路８ａ及び貫通路７ｅにて磁気粘性流体が通過する流路８が構成される。
【００３１】
このように、流路８は、ロッド５基端側では、流体室３に対して貫通孔７ｅを通じて連通するのに対して、ロッド５先端側では、流体室４に対して環状に開口する。これは、ピストンコア６及びピストンリング７は、双方ともロッド５に対して直接締結されるため、ロッド５先端側では、ピストン２を固定するための部材が必要無く、ピストンリング７先端、つまりリング部７ｂの先端が自由端となるためである。流路８が流体室４に対して環状に開口することによって、流体室４の磁気粘性流体が流路８に流れ易くなる。
【００３２】
以上のように、ロッド５の先端にピストンコア６とピストンリング７とを締結することによって、ピストン２には流体室３と流体室４とをつなぐ流路８が形成され、ピストン２がシリンダ１内を摺動することによって、磁気粘性流体が流路８を通過する。
【００３３】
なお、プレート部７ａに形成された環状溝７ｆは、図１に示すように、流体室３に対してテーパ状に開口させるのが望ましい。このように構成することにより、プレート部７ａに形成された複数の貫通孔７ｅは、流体室３に対してテーパ状に開口することになる。これにより、流体室３の磁気粘性流体が流路８に流れ易くなると共に、プレート部７ａにおける流体室３に対向する面に、鉄分等の異物が堆積するのを防止することができる。
【００３４】
ピストンコア６の外周にはコイル９が巻装されている。具体的には、ピストンコア６の外周には環状の段部６ｃが形成されており、コイル９はピストンコア６外周の小径部に配置され、段部６ｃと磁性材料にて構成された環状のヨーク１０とによって挟持されている。
【００３５】
なお、ヨーク１０とピストンコア６とを一体に形成することによって、ピストンコア６の外周に環状の凹部を形成し、その凹部にコイル９を収容するようにしてもよい。
【００３６】
このように、コイル９は、ピストン２の内部に収容され、流路８に面して形成される。したがって、コイル９に電流を流すことによってコイル９は磁力を発生し、その磁力は、ピストンコア６、ヨーク１０、及びリング部７ｂが構成する磁気通路を介して、流路８を流れる磁気粘性流体に作用することになる。
【００３７】
ピストン２の先端、つまりピストンコア６の先端には流体室４に向けて開口する凹部６ｄが形成される。凹部６ｄには、ロッド５を軸方向に貫通する中空部５ｆ、及びピストンコア６に形成され段部６ｃに開口する連通孔６ｅが連通している。コイル９のリード線９ａは、連通孔６ｅを挿通して凹部６ｄに導かれ、凹部６ｄの底面に配置された環状のワッシャー１２、及びロッド５の中空部５ｆを挿通しロッド５の外部に導かれ、車両に搭載されたコントローラ（図示せず）に接続される。このようにして、コイル９には、コントローラからの駆動電流が入力される。
【００３８】
磁気粘性流体が、ピストンコア６の凹部６ｄ及びロッド５の中空部５ｆを通じて外部へ流出しないように、凹部６ｄには接着剤や樹脂等のシール材１３が充填される。流体室４に向けて開口する凹部６ｄをシール材１３にて充填することによって、流体室４とロッド５とを隔絶することができるため、ロッド５の中空部５ｆにシール材１３を充填する必要はなく、また、ピストンコア６とロッド５との間のシールも考慮する必要が無い。このように、凹部６ｄへのシール材１３の充填のみによって、高い気密性を得ることができる。
【００３９】
以上のように構成される磁気粘性流体緩衝器１００の動作について説明する。
【００４０】
シリンダ１内にてピストン２が摺動すると、ピストン２両側の流体室３，４の磁気粘性流体が流路８を介して移動する。このとき、コイル９に電流を流すと磁気粘性流体に磁力が作用し、磁気粘性流体の粘性が変化する。これにより、磁気粘性流体緩衝器１００は、流路８を流れる磁気粘性流体の粘性抵抗の大きさに応じた減衰力を発生する。
【００４１】
コイル９の電流が大きくなるほど磁気粘性流体の粘性は大きくなり、磁気粘性流体緩衝器１００の発生する減衰力も大きくなる。このように、磁気粘性流体緩衝器１００が発生する減衰力の調節は、コイル９に流す電流を変化させ流路８に作用する磁場の強さを変化させることによって行われる。
【００４２】
なお、流路８とロッド５との軸がずれている場合、流路８を通過する磁気粘性流体の流れに乱れが生じる。その場合、磁気粘性流体緩衝器１００の減衰力にばらつきが発生し、減衰力の制御性に悪影響を及ぼすことになる。
【００４３】
したがって、流路８とロッド５との同軸度は高い精度が要求される。流路８のロッド５に対する同軸度は、ピストンコア６とピストンリング７との相対位置によって決定される。ピストンコア６は、位置決め穴６ａがロッド５の位置決め部５ｄに嵌合することよって、ロッド５に対して同軸上に位置決めされる。したがって、流路８のロッド５に対する同軸度は、ピストンリング７とロッド５との締結部の寸法精度によることになる。このため、ピストンリング７とロッド５との締結部の寸法管理を行うことによって、流路８のロッド５に対する同軸度を高精度に保つことができ、磁気粘性流体緩衝器１００の減衰力のばらつきを防止することができる。
【００４４】
次に、磁気粘性流体緩衝器１００の組立方法について説明する。
【００４５】
まず、ピストン２をロッド５に対して組み付ける前に、図４に示すように、ピストンコア６の外周に環状に巻装されたコイル９を挿入し、段部６ｃに当接させる。次に、環状のヨーク１０をピストンコア６の外周に挿入し、コイル９を段部６ｃとヨーク１０によって挟持する。
【００４６】
次に、凹部６ｄの底面に環状のワッシャー１２を配置する。そして、コイル９のリード線９ａを、連通孔６ｅに挿通し凹部６ｄに導き、ワッシャー１２の穴１２ａに通す。この状態にて、凹部６ｄにシール材１３を注入し、凹部６ｄ及び連通孔６ｅにシール材１３を充填する。
【００４７】
なお、シール材１３の充填は、ワッシャー１２の穴１２ａとリード線９ａとの隙間からシール材１３が漏れないように、その隙間をワッシャー１２の背面からシールして行う。
【００４８】
以上のようにして、図４に示すピストンコアアッセンブリ１５を得ることができる。
【００４９】
ピストン２をロッド５に対して組み付けるには、まず、ピストンリング７を、ロッド５に先端側から挿入し、プレート部７ａの締結部７ｉをロッド５の第二締結部５ｅに螺合させる。これにより、ピストンリング７はロッド５に対して締結される。
【００５０】
次に、ピストンコアアッセンブリ１５を、ロッド５に先端側から挿入し、ピストンコア６の位置決め穴６ａをロッド５の位置決め部５ｄに嵌合させると共に、締結部６ｂをロッド５の第一締結部５ｃに螺合させる。これにより、ピストンコア６はロッド５に対して同軸上に締結される。なお、ロッド５の位置決め部５ｄの外周には、ロッド５とピストンコア６との間における磁気粘性流体の漏れを防ぐためのＯリング１６が設けられている。
【００５１】
このように、ピストンリング７及びピストンコア６をロッド５に対して締結することによって、ピストン２はロッド５に固定されると共に、ピストン２には流路８が形成される。
【００５２】
最後に、ピストン２が固定されたロッド５をシリンダ１内に挿入することによって、磁気粘性流体緩衝器１００を得ることができる。
【００５３】
以上のように、本実施の形態１によれば、シリンダ１内を流体室３，４に区画し、かつ流路８を形成するピストン２は、ロッド５先端側のピストンコア６とロッド５基端側のピストンリング７とによって構成され、ピストンコア６及びピストンリング７は双方ともロッド５に対して直接締結される。つまり、本実施の形態１におけるピストンコア６及びピストンリング７は、ピストン２を構成する部材であると共に、ピストン２をロッド５に締結するための締結部材の機能も備えるものである。
【００５４】
このように、本実施の形態１の磁気粘性流体緩衝器１００は、部品数の少ない簡便な構造を有するものである。したがって、磁気粘性流体緩衝器１００の組立は、組み立てに際して型等の特別な治具を必要とせず、ロッド５の先端側からピストンリング７とピストンコア６とを順番に組み付けることのみによって行うことができるため、簡便に行うことができる。
【００５５】
以下に、本実施の形態１の他の態様を示す。
【００５６】
図５に示すように、リング部７ｂの外周に、シリンダ１の内周と摺動する環状のダストワイパ１８を設けるようにしてもよい。シリンダ１の内周には、鉄粉等の異物が付着し易く、その場合には、シリンダ１内周に対するピストン２の摺動性が悪くなる。しかし、ダストワイパ１８を設けることによって、シリンダ１内周に付着した異物を除去できるため、ピストン２の摺動性を良好に保つことができる。
【００５７】
また、本実施の形態１では、ピストンコア６をロッド５先端側、ピストンリング７をロッド５基端側に締結する構成としたが、ピストンコア６をロッド５基端側、ピストンリング７をロッド５先端側に締結するように構成することも当然可能である。この場合には、流路８は、ロッド基端側である流体室３に対して環状に開口することになり、また、シール材１３が充填される凹部は、ピストンリング７の先端に形成されることになる。
【００５８】
（実施の形態２）
次に、図６を参照して本発明の実施の形態２である磁気粘性流体緩衝器２００について説明する。図６は磁気粘性流体緩衝器２００の断面図である。
【００５９】
本実施の形態２の磁気粘性流体緩衝器２００の構成は、上述の実施の形態１の磁気粘性流体緩衝器１００と略同様であるため、相違点を中心に説明する。磁気粘性流体緩衝器１００と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態２の磁気粘性流体緩衝器２００における磁気粘性流体緩衝器１００との相違点は、ピストンリング７は非磁性材料にて構成され、ピストンリング７のリング部７ｂの内周に環状の磁性体リング２０が設けられている点である。
【００６１】
このように、磁気粘性流体緩衝器２００におけるピストンリング７は、磁気粘性流体が通過する流路８に面するリング部７ｂ内周のみが磁性材料にて構成され、それ以外の部分は非磁性材料にて構成される。
【００６２】
ピストンリング７は、非磁性材料であるアルミニウムを主成分として構成される。磁性体リング２０は、リング部７ｂの内周に圧入され、ピストンリング７と一体にアッセンブリ化される。
【００６３】
磁気粘性流体緩衝器２００の組立は、アッセンブリ化されたピストンリング７及びピストンコア６をロッド５に対して順番に締結することによって行われる。
【００６４】
以上ように、本実施の形態２は、ピストンリング７における流路８に面する部分のみを磁性材料にて構成し、それ以外の部分は軽量な非磁性材料にて構成するものである。したがって、本実施の形態２によれば、流路８の周囲に磁気通路を構成しつつピストン２の軽量化を図ることができるため、磁気粘性流体緩衝器２００が発生する減衰力を損なうこと無く、ピストン２の動作を良好にすることができる。
【００６５】
また、ピストン２の外周は非磁性材料にて構成されるため、流路８周囲の磁気通路を流れる磁力がシリンダ１の外部に漏れることが無く、磁気粘性流体緩衝器２００の周囲に配置される他の機器への磁力による悪影響を防止することができる。
【００６６】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、車両に搭載する緩衝器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における磁気粘性流体緩衝器１００を示す断面図である。（ｂ）図１（ａ）におけるＢ矢視図である。（ｃ）図１（ａ）におけるＣ矢視図である。
【図２】ピストンコア６を示す断面図である。
【図３】ピストンリング７を示す断面図である。
【図４】ピストンコアアッセンブリ１５を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における磁気粘性流体緩衝器１００の他の態様を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２における磁気粘性流体緩衝器２００を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１００，２００  磁気粘性流体緩衝器
１  シリンダ
２  ピストン
３，４  流体室
５  ロッド
６  ピストンコア
７  ピストンリング
７ａ  プレート部
７ｂ  リング部
８  流路
９  コイル
１０  ヨーク
１３  シール材
１５  ピストンコアアッセンブリ
２０  磁性体リング
【図１】
0004729434.tif 000002
【図２】
0004729434.tif 000003
【図３】
0004729434.tif 000004
【図４】
0004729434.tif 000005
【図５】
0004729434.tif 000006
【図６】
0004729434.tif 000007