(57)【要約】【課題】磁気粘性流体の使用量を必要最小限に抑えることが可能で、かつより安定した制動力を得ることができる制動装置を提供する。【解決手段】本発明の制動装置は、中空のハウジング１０と、ハウジング１０の内部で回転可能なロータ３０と、ハウジング１０の内周面とそれに向き合うロータ３０の外周面との間に形成される隙間であって、該隙間の向かい合った２つの開口部がそれぞれハウジング１０の内周面に交差する面によって閉塞される空隙９０と、空隙９０に充填される磁気粘性流体４０と、空隙９０からの磁気粘性流体４０の漏出を防止するシール部材５０と、ハウジング１０の内部に配置され、磁気粘性流体４０に印加される磁場を発生させるコイル６０とを具備して構成される。【選択図】図２
2013087881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空のハウジングと、
該ハウジングの内部で回転可能なロータと、
前記ハウジングの内周面とそれに向き合う前記ロータの外周面との間に形成される隙間であって、該隙間の向かい合った２つの開口部がそれぞれ前記ハウジングの内周面に交差する面によって閉塞される空隙と、
該空隙に充填される磁気粘性流体と、
前記空隙からの前記磁気粘性流体の漏出を防止するシール部材と、
前記ハウジングの内部に配置され、前記磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるコイルとを具備する制動装置。
【請求項２】
前記ハウジング及び前記ロータが高密度鉄系焼結金属で形成されている請求項１に記載の制動装置。
【請求項３】
前記ハウジング及び前記ロータが純鉄を主成分とする高密度焼結金属で形成されている請求項１に記載の制動装置。
【請求項４】
前記ハウジングが前記ロータを支持する支持部を有し、該支持部の密度が前記ハウジングの前記支持部以外の部分の密度よりも低く設定され、かつ前記支持部に潤滑油が含浸されている請求項２又は３に記載の制動装置。
【請求項５】
前記支持部の密度が７ｇ／ｃｍ３未満であり、前記ハウジングの前記支持部以外の部分の密度が７ｇ／ｃｍ３以上である請求項４に記載の制動装置。
【請求項６】
前記ハウジングが前記ロータを支持する支持部を有し、前記ロータが前記支持部に接する被支持部を有し、前記被支持部の密度が前記ロータの前記被支持部以外の部分の密度よりも低く設定され、かつ前記被支持部に潤滑油が含浸されている請求項２又は３に記載の制動装置。
【請求項７】
前記被支持部の密度が７ｇ／ｃｍ３未満であり、前記ロータの前記被支持部以外の部分の密度が７ｇ／ｃｍ３以上である請求項６に記載の制動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気粘性流体を用いた制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非可動体と、該非可動体の外部又は内部で回転可能な可動体と、該可動体と前記非可動体との間に充填される磁気粘性流体と、該磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるコイルとを備えた制動装置が知られている。
【０００３】
この種の制動装置は、磁場を磁気粘性流体に印加し、それにより磁気粘性流体の粘度が増加することを利用して、可動体の回転速度を減速させたり、その回転を停止させたりするものである。磁気粘性流体に印加される磁場は、コイルに電流を流すことによって発生させている。
【０００４】
例えば、米国特許第６，１８６，２９０号明細書には、２つの装置が開示されている。第１の装置は、非可動体である磁極片（４５）と、磁極片（４５）の外部で回転可能な可動体である周壁（２６）と、周壁（２６）と磁極片（４５）との間に形成される空隙（４６）と、空隙（４６）に充填される磁気粘性流体（４８）と、磁気粘性流体（４８）に印加される磁場を発生させるコイル（６０）とを備えている。第２の装置は、非可動体であるシャフト（１２４）と、シャフト（１２４）の外部で回転可能な可動体であるローラ（１２０）と、シャフト（１２４）の外周面とそれに向き合うローラ（１２０）の内周面との間に形成される空隙（１４６）と、空隙（１４６）に充填される磁気粘性流体（１４８）と、磁気粘性流体（１４８）に印加される磁場を発生させるコイル（１６０）とを備えている。
【０００５】
しかしながら、いずれの装置も空隙（４６，１４６）と連通する空間（すなわち、磁気粘性流体の剪断応力が発生しない領域）まで磁気粘性流体が充填される構造であるため、多量な磁気粘性流体が使用されている。磁気粘性流体は高価であるため、そのような構造では、製造コストが高くつくという問題がある。
【０００６】
特開２００８−２０２７４４号公報には、非可動体であるケース（１）と、ケース（１）の内部で回転可能な可動体であるプレート（３）と、プレート（３）とケース側プレート（１１）との間に形成される空隙と、該空隙に充填される磁気粘性流体と、該磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるコイル（４）とを備える装置が開示されている。
【０００７】
しかしながら、この装置も、空隙と連通する空間（すなわち、磁気粘性流体の剪断応力が発生しない領域）まで磁気粘性流体が充填される構造であるため、多量な磁気粘性流体を必要とするという欠点がある。
【０００８】
磁気粘性流体は、合成油等の流体中に強磁性粒子を分散させた懸濁液であり、無磁場の状態では低粘度の液体であるため、従来のように、制動力を実質的に発生させる空隙（すなわち、磁気粘性流体の剪断応力が発生する領域）のみならず、制動力を実質的に発生させない空間（すなわち、磁気粘性流体の剪断応力が発生しない領域）にも磁気粘性流体が充填される構造では、流体中の強磁性粒子が沈殿しやすくなり、その結果、制動力が低下し、制動特性が安定しないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，１８６，２９０号明細書
【特許文献２】特開２００８−２０２７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、磁気粘性流体の使用量を必要最小限に抑えることが可能で、かつより安定した制動力を得ることができる制動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は以下の制動装置を提供する。
１．中空のハウジングと、該ハウジングの内部で回転可能なロータと、前記ハウジングの内周面とそれに向き合う前記ロータの外周面との間に形成される隙間であって、該隙間の向かい合った２つの開口部がそれぞれ前記ハウジングの内周面に交差する面によって閉塞される空隙と、該空隙に充填される磁気粘性流体と、前記空隙からの前記磁気粘性流体の漏出を防止するシール部材と、前記ハウジングの内部に配置され、前記磁気粘性流体に印加される磁場を発生させるコイルとを具備する制動装置。
２．前記ハウジング及び前記ロータが高密度鉄系焼結金属で形成されている前記１に記載の制動装置。
３．前記ハウジング及び前記ロータが純鉄を主成分とする高密度焼結金属で形成されている前記１に記載の制動装置。
４．前記ハウジングが前記ロータを支持する支持部を有し、該支持部の密度が前記ハウジングの前記支持部以外の部分の密度よりも低く設定され、かつ前記支持部に潤滑油が含浸されている前記２又は３に記載の制動装置。
５．前記支持部の密度が７ｇ／ｃｍ３未満であり、前記ハウジングの前記支持部以外の部分の密度が７ｇ／ｃｍ３以上である前記４に記載の制動装置。
６．前記ハウジングが前記ロータを支持する支持部を有し、前記ロータが前記支持部に接する被支持部を有し、前記被支持部の密度が前記ロータの前記被支持部以外の部分の密度よりも低く設定され、かつ前記被支持部に潤滑油が含浸されている前記２又は３に記載の制動装置。
７．前記被支持部の密度が７ｇ／ｃｍ３未満であり、前記ロータの前記被支持部以外の部分の密度が７ｇ／ｃｍ３以上である前記６に記載の制動装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の制動装置によれば、磁気粘性流体が、ハウジングの内周面とそれに向き合うロータの外周面との間に形成される隙間であって、該隙間の向かい合った２つの開口部がそれぞれハウジングの内周面に交差する面によって閉塞される空隙に充填されるとともに、その空隙からの磁気粘性流体の漏出を防止するシール部材を備えている。したがって、磁気粘性流体は、制動力が実質的に発生する空隙（すなわち、磁気粘性流体の剪断応力が発生する領域）だけに充填されることになるので、磁気粘性流体の使用量を必要最小限に抑えることが可能になる。また、制動力を実質的に発生させない空間（すなわち、磁気粘性流体の剪断応力が発生しない領域）には、磁気粘性流体が充填されない構造であるため、流体中の強磁性粒子が沈殿し難く、その結果、制動特性をより安定させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施例１及び２に係る制動装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１に係る制動装置の内部構造の部分拡大図である。
【図４】図４は、本発明の実施例２に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明の技術的範囲は以下の説明の内容に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に係る制動装置を示す斜視図、図２は、本発明の実施例１に係る制動装置の内部構造を示す断面図、図３は、本発明の実施例１に係る制動装置の内部構造の部分拡大図である。
【００１６】
本実施例に係る制動装置は、ハウジング１０、プラグ２０、ロータ３０、磁気粘性流体４０、シール部材５０及びコイル６０を有して構成されている（図１乃至図３参照）。
【００１７】
ハウジング１０は、中空であり、円筒形の第１周壁部１１、第１周壁部１１の内径よりも大きい内径を有する円筒形の第２周壁部１２及び第１周壁部１１の端部を塞ぐ底壁部１４を有して構成されている（図１及び図２参照）。第１周壁部１１は、第１周壁部１１の外周面から突出するフランジ部１６及び第１周壁部１１を貫通する孔部１７を有して構成されている（図１参照）。フランジ部１６は、ハウジング１０の固定に用いられるものである。孔部１７は、ハウジング１０の内部にリード線８０を引き込むための穴である。第１周壁部１１と第２周壁部１２との間には、第１周壁部１１と直交する座部１３が介在している（図２参照）。底壁部１４の中央には、底壁部１４の内面から突出する軸状の支持部１５が設けられている（図２参照）。支持部１５は、ロータ３０を支持するために設けられたものである。
【００１８】
プラグ２０は、円板であり、プラグ２０の内面が座部１３の内面に接するように配置された後、第２周壁部１２の端部１２ａをかしめることによって、ハウジング１０に取り付けられている（図２参照）。プラグ２０の中央には、プラグ２０を貫通する孔部２１が形成されており、この孔部２１にはロータ３０の軸部３１が挿通される（図２参照）。
【００１９】
ロータ３０は、軸部３１及び円板部３２を有して構成されている（図２参照）。軸部３１は、支持部１５の先端がはまり込む凹状の被支持部３３を有する（図２参照）。ロータ３０は、被支持部３３及び軸部３１の外周面がそれぞれハウジング１０に設けられた支持部１５及びプラグ２０に設けられた孔部２１によって回転可能に支持されている（図２参照）。円板部３２は、第１周壁部１１の内径よりも小さい外径を有する。円板部３２は、ハウジング１０の内部において、円板部３２の外周面３２ａと交差する円板部３２の第１面３２ｂがプラグ２０の内面に接し、円板部３２の外周面３２ａと交差する円板部３２の第２面３２ｃ（第１面３２ｂの反対側の面）がコイルボビン７０の外面に接するように配置されている（図３参照）。
【００２０】
磁気粘性流体４０は、合成油等の流体中に強磁性粒子を分散させた懸濁液であり、無磁場の状態では低粘度の液体であるが、磁場を印加すると分散していた粒子が互いに連結して架橋構造を形成し、磁場強度に応じて見掛けの粘度が増加する性質を有するものである。磁気粘性流体４０は、本実施例では、ハウジング１０の内周面である第１周壁部１１の内周面１１ａとそれに向き合うロータ３０の外周面である円板部３２の外周面３２ａとの間に形成される隙間であって、該隙間の向かい合った２つの開口部がそれぞれハウジング１０の内周面（第１周壁部１１の内周面１１ａ）に交差する面であるプラグ２０の内面及びコイルボビン７０の外面によって閉塞される空隙９０に充填されている。
【００２１】
シール部材５０は、空隙９０からの磁気粘性流体４０の漏出を防止するために、プラグ２０の内面と座部１３の内面との間、円板部３２の第１面３２ｂとプラグ２０の内面との間、円板部３２の第２面３２ｃとコイルボビン７０の外面との間及び第１周壁部１１の内周面１１ａとコイルボビン７０の端面との間にそれぞれ設けられている（図３参照）。
【００２２】
コイル６０は、支持部１５の周囲に配置されるコイルボビン７０に巻かれており、コイル６０には、リード線８０が接続されている（図２参照）。
【００２３】
上記したハウジング１０及びロータ３０は、高密度鉄系焼結金属で形成されることが好ましい。鉄系焼結金属は、他の焼結金属と比較して透磁率が高いからである。ハウジング１０及びロータ３０の他の形成材料としては、純鉄を主成分とする高密度焼結金属が好ましい。純鉄を主成分とする焼結金属は、他の鉄系焼結金属と比較して透磁率が高いからである。ハウジング１０及びロータ３０を焼結金属で形成する場合に、それらの密度は、６ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。６ｇ／ｃｍ３未満では、磁気粘性流体４０がハウジング１０又はロータ３０を介して外部に漏出するおそれが高いからである。磁気粘性流体４０の外部への漏出を確実に防止するには、それらの密度は、７ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。
【００２４】
ハウジング１０を焼結金属で形成する場合には、支持部１５の密度を支持部１５以外の部分（すなわち、第１周壁部１１、第２周壁部１２、座部１３及び底壁部１４）の密度よりも低く設定し、かつ支持部１５に潤滑油を含浸させることが好ましい。この場合、潤滑油を含浸させるために支持部１５の密度を７ｇ／ｃｍ３未満とし、また、磁気粘性流体４０の漏出を防止するために支持部１５以外の部分の密度を７ｇ／ｃｍ３以上とすることが好ましい。本実施例では、支持部１５の密度を６．５〜６．９ｇ／ｃｍ３とした。それにより、軸受け部材を設置しなくても、ロータ３０を円滑に回転させることができ、また、支持部１５及び被支持部３３の耐摩耗性を向上させることができた。また、本実施例では、支持部１５以外の部分の密度を７．２ｇ／ｃｍ３以上とした。それにより、磁気粘性流体４０の漏出を確実に防ぐことができた。
【００２５】
上記のように構成される制動装置は、リード線８０を介してコイル６０に電流を供給することにより磁場が発生し、この磁場は、空隙９０の全ての領域に亘って及び、空隙９０に充填された磁気粘性流体４０に印加される。磁気粘性流体４０は、磁場強度に応じて見掛けの粘度が増加する性質を有するため、磁場強度が高まるにつれて磁気粘性流体４０の剪断応力も高まる。したがって、回転するロータ３０の回転速度を減速させたり、ロータ３０の回転を停止させたりする制動力も磁場強度が高くなるにしたがって大きくなる。
【００２６】
本実施例に係る制動装置によれば、磁気粘性流体４０は、制動力が実質的に発生する空隙９０（すなわち、磁気粘性流体４０の剪断応力が発生する領域）だけに充填されることになるので、磁気粘性流体４０の使用量を必要最小限に抑えることが可能になる。また、制動力が実質的に発生しない空間（すなわち、磁気粘性流体４０の剪断応力が発生しない領域）には、磁気粘性流体４０が充填されない構造であるため、流体中の強磁性粒子が沈殿し難く、その結果、制動特性をより安定させることが可能になる。
【実施例２】
【００２７】
図１は、本発明の実施例２に係る制動装置を示す斜視図、図４は、本発明の実施例２に係る制動装置の内部構造を示す断面図である。
【００２８】
本実施例に係る制動装置は、ハウジング１０及びロータ３０の構造が実施例１に係る制動装置と異なる。
【００２９】
すなわち、本実施例では、ハウジング１０の底壁部１４に設けられた支持部１５が孔部１８を有している（図４参照）。この孔部１８は、支持部１５及び底壁部１４を貫通するように形成されている。また、本実施例では、ロータ３０の軸部３１が孔部１８に挿通される軸状の被支持部３３を有している（図４参照）。
【００３０】
上記したハウジング１０及びロータ３０は、実施例１と同様に、高密度鉄系焼結金属で形成されることが好ましい。また、ハウジング１０及びロータ３０の他の形成材料としては、純鉄を主成分とする高密度焼結金属が好ましい。さらに、ハウジング１０及びロータ３０を焼結金属で形成する場合に、それらの密度は、６ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましく、磁気粘性流体４０の外部への漏出を確実に防止するには、それらの密度は、７ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。
【００３１】
ロータ３０を焼結金属で形成する場合には、被支持部３３の密度を被支持部３３以外の部分（すなわち、軸部３１及び円板部３２）の密度よりも低く設定し、かつ被支持部３３に潤滑油を含浸させることが好ましい。この場合、潤滑油を含浸させるために被支持部３３の密度を７ｇ／ｃｍ３未満とし、また、磁気粘性流体４０の漏出を防止するために被支持部３３以外の部分の密度を７ｇ／ｃｍ３以上とすることが好ましい。本実施例では、被支持部３３の密度を６．５〜６．９ｇ／ｃｍ３とした。それにより、軸受け部材を設置しなくても、ロータ３０を円滑に回転させることができ、また、支持部１５及び被支持部３３の耐摩耗性を向上させることができた。また、本実施例では、被支持部３３以外の部分の密度を７．２ｇ／ｃｍ３以上とした。それにより、磁気粘性流体４０の漏出を確実に防ぐことができた。
【００３２】
本実施例に係る制動装置も、磁気粘性流体４０が充填される空隙９０は、実施例１と同様に構成されている。したがって、磁気粘性流体４０の使用量を必要最小限に抑えることが可能になる。また、制動力が実質的に発生しない空間（磁気粘性流体４０の剪断応力が発生しない領域）には、磁気粘性流体４０が充填されない構造であるため、流体中の強磁性粒子が沈殿し難く、その結果、制動特性をより安定させることが可能になる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ハウジング
１１  第１周壁部
１２  第２周壁部
１３  座部
１４  底壁部
１５  支持部
１６  フランジ部
１７  孔部
１８  孔部
２０  プラグ
２１  孔部
３０  ロータ
３１  軸部
３２  円板部
３３  被支持部
４０  磁気粘性流体
５０  シール部材
６０  コイル
７０  コイルボビン
８０  リード線
９０  空隙
【図１】
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【図２】
2013087881.tif 000004
【図３】
2013087881.tif 000005
【図４】
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