(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシング内で摺動可能に配設されたピストンと、
前記ピストンのケーシング内における相対運動に伴って変形可能に配設された弾性部材と、
前記ケーシング内に充填され、ピストンとケーシングとの相対運動に伴って、ピストンとケーシングとの少なくとも一方に形成されたオリフィスを通過する際の抵抗により減衰力を発生させる粘性液体と、
前記ピストン及びケーシングにおける対向部位に設けられ、ピストンとケーシングとの相対運動に伴って、磁気誘導作用又は電磁誘導作用による減衰力を発生させる磁気回路部であって、前記ピストンの半径方向に所定間隔をおいて、かつ互いに異極同士を対向させて前記ピストンに固定された少なくとも一対の永久磁石と、前記ピストンの相対運動時に、前記一対の永久磁石間の間隙に位置して前記永久磁石の磁束を横切ることができるように、前記ケーシングに固定された強磁性体又は非磁性体からなる導体とを有して構成される磁気回路部と
を具備することを特徴とするダンパ。
【請求項２】
磁気誘導作用による減衰力を発生させる強磁性体が鉄であることを特徴とする請求項１記載のダンパ。
【請求項３】
電磁誘導作用による減衰力を発生させる非磁性体からなる導体が銅であることを特徴とする請求項１記載のダンパ。
【請求項４】
前記弾性部材がコイルスプリングからなり、前記ケーシング内において、ピストンと、該ピストンの摺動方向に対向するケーシング内面との間に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のダンパ。
【請求項５】
前記ピストンに連結されてケーシング外に突出するピストンロッドの上部が制動対象物の支持部材に連結されると共に、前記ケーシングが制動対象物に連結され、該制動対象物を吊り下げ支持しつつ振動を吸収するサスペンションダンパとして用いられる請求項１〜４のいずれか１に記載のダンパ。
【請求項６】
前記支持部材が洗濯機の外枠であり、前記制動対象物が洗濯槽を支持するドラムであって、洗濯機用のサスペンションダンパとして用いられる請求項５記載のダンパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はダンパに関し、特にサスペンションダンパとして用いるのに適する構造を具備したダンパに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、洗濯槽を支持するドラムの振動や騒音を低減するために用いられるダンパとしては、図１１に示したようなサスペンションダンパ１００が用いられている。このサスペンションダンパ１００は、略筒状のケーシング１０１と、周面にケーシング１０１の内面に摺接可能な減衰ゴム１０２ａを備え、ケーシング１０１内を摺動するピストン１０２と、該ピストン１０２に連結されると共に、一端がケーシング１０１の一方の端壁１０１ａから突出するように配設されるピストンロッド１０３と、ピストンロッド１０３の周囲であって、一方の端壁１０１ａとピストン１０２との間に配設される圧縮コイルスプリング１０４とを有して構成されている。そして、ピストンロッド１０３のうち、ケーシング１０１から突出する部位は、洗濯機の外枠（図示せず）に連結される吊り棒として機能し、ケーシング１０１が洗濯槽を支持するドラムに連結されて洗濯機内に設けられている。
【０００３】
洗濯槽の回転によりドラムが振動した場合には、ケーシング１０１と、ピストンロッド（吊り棒）１０３を介して外枠に連結されたピストン１０２とが相対運動し、コイルスプリング１０４の弾性力によりその動きが緩衝されると共に、減衰ゴム１０２ａがケーシング１０１の内面を摺接しつつ移動することにより、クーロン摩擦力による減衰力が発生する。これによりドラムの振動が吸収されると共に、振動に伴う騒音も低減される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
サスペンションダンパ１００は、上記したように減衰ゴム１０２ａとケーシング１０１内面との間に生じるクーロン摩擦力を利用するものである。しかしながら、静摩擦係数と動摩擦係数との差から、特に作動初期において、スティックスリップ等が発生し、安定した性能を得難いという問題がある。また、上記のケーシング１０１内に粘性液体を封入し、クーロン摩擦力のほかに粘性抵抗も利用するダンパも知られている。この場合、高周波帯の振動の減衰に粘性抵抗が大きく寄与してスムースな動きが得られる。しかしながら、低周波帯においては依然として摩擦作用の影響が大きく、上記と同様にスティックスリップ等が発生し、かかる帯域における減衰特性の点では問題が残る。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、低周波帯から高周波帯までの広い範囲の振動帯域において、ピストンとケーシングとの相対運動をスムースに行わせ、作動初期から安定した良好な減衰性能を発揮できるダンパを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の本発明は、ケーシングと、
前記ケーシング内で摺動可能に配設されたピストンと、
前記ピストンのケーシング内における相対運動に伴って変形可能に配設された弾性部材と、
前記ケーシング内に充填され、ピストンとケーシングとの相対運動に伴って、ピストンとケーシングとの少なくとも一方に形成されたオリフィスを通過する際の抵抗により減衰力を発生させる粘性液体と、
前記ピストン及びケーシングにおける対向部位に設けられ、ピストンとケーシングとの相対運動に伴って、磁気誘導作用又は電磁誘導作用による減衰力を発生させる磁気回路部であって、前記ピストンの半径方向に所定間隔をおいて、かつ互いに異極同士を対向させて前記ピストンに固定された少なくとも一対の永久磁石と、前記ピストンの相対運動時に、前記一対の永久磁石間の間隙に位置して前記永久磁石の磁束を横切ることができるように、前記ケーシングに固定された強磁性体又は非磁性体からなる導体とを有して構成される磁気回路部と
を具備することを特徴とするダンパを提供する。
請求項２記載の本発明は、磁気誘導作用による減衰力を発生させる強磁性体が鉄であることを特徴とする請求項１記載のダンパを提供する。
請求項３記載の本発明は、電磁誘導作用による減衰力を発生させる非磁性体からなる導体が銅であることを特徴とする請求項１記載のダンパを提供する。
請求項４記載の本発明は、前記弾性部材がコイルスプリングからなり、前記ケーシング内において、ピストンと、該ピストンの摺動方向に対向するケーシング内面との間に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のダンパを提供する。
請求項５記載の本発明は、前記ピストンに連結されてケーシング外に突出するピストンロッドの上部が制動対象物の支持部材に連結されると共に、前記ケーシングが制動対象物に連結され、該制動対象物を吊り下げ支持しつつ振動を吸収するサスペンションダンパとして用いられる請求項１〜４のいずれか１に記載のダンパを提供する。
請求項６記載の本発明は、前記支持部材が洗濯機の外枠であり、前記制動対象物が洗濯槽を支持するドラムであって、洗濯機用のサスペンションダンパとして用いられる請求項５記載のダンパを提供する。
【０００７】
（作用）
図１０に示した速度−荷重特性から明らかなように、図１１に示した従来のクーロン摩擦力を利用したダンパ１００の場合には、減衰力に速度依存性が認められない。しかしながら、ピストンに強磁性体を設けた本発明のダンパ１０、あるいはピストンに非磁性体からなる導体を設けた本発明のダンパ２０によれば、強磁性体又は導体が、磁気回路部を構成する永久磁石の磁束を横切る方向に通過する際の磁気誘導作用又は電磁誘導作用によって発生する減衰力に、図１０に示したように速度依存性があり、速度に比例して減衰力が上昇する。従って、振動周波数に応じた減衰力を発生することが可能となり、特に粘性液体の粘性抵抗が大きく作用する高周波帯に至る前にあっては、磁気回路部における減衰力が大きく寄与し、従来品に比して非接触な部品構成が可能で、フリクションを小さくできるため、スティックスリップ等の生じない円滑な減衰特性が得られ、粘性液体の減衰特性と相俟って、結果として低周波帯から高周波帯までの広い振動周波帯域において良好な減衰性能が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を更に詳しく説明する。図１〜図５は、本発明の第１の実施形態にかかるダンパ１０を示す図である。これらの図に示したように、本実施形態のダンパ１０は、略筒状に形成されたケーシング１１と、このケーシング１１内を摺動可能なピストン１２と、弾性部材であるコイルスプリング１４と、粘性液体１５と、磁気回路部１６とを有して構成される。
【０００９】
ケーシング１１は、筒体１１１と、筒体１１１の一方の開口部を閉塞するように装着される底壁部材１１２と、筒体１１１の他方の開口部を閉塞するように装着されるキャップ部材１１３とを有している。底壁部材１１２は、外径が筒体１１１の内径とほぼ同じで、シール部材１１２ｃを介して液密に装着される所定の厚みの円柱部１１２ａを有していると共に、該円柱部１１２ａの上面であって、外周縁よりも内方に位置する部位に、略環状に突出するように形成された環状突出部１１２ｂを有しいる。この環状突出部１１２ｂは、磁気回路部１６を構成する強磁性体又は非磁性体からなる導体を支持する部位であり、この第１の実施形態では、強磁性体である略環状の鉄１６１を固定している。キャップ部材１１３は、略中央部に、ピストン１２に連結されたピストンロッド１３を外部に突出させるための孔部１１３ａを有している。
【００１０】
ピストン１２は、ケーシング１１内を摺動し得る外径で形成され、その略中央部には上記したキャップ部材１１３に形成された孔部１１３ａを経て外部に突出されるピストンロッド１３が連結されて配設されている。ピストン１２は、より具体的には、図３〜図５に示したように、先端側（ケーシング１１の底壁部材１１２に対向する側）において二重筒構造になっており、外筒部１２１の外面が、ケーシング１１の筒体１１１の内面に摺接し、ケーシング１１とピストン１２との相対運動時に、外筒部１２１と内筒部１２２との間に形成された環状ギャップ１２３内を、上記した底壁部材１１２の環状突出部１１２ｂに支持された鉄１６１が移動し得るように設けられている。
【００１１】
外筒部１２１と内筒部１２２の各先端付近には、それぞれ略環状で、異極同士を対向させた環状の永久磁石１６２，１６３が配設されている。この一対の永久磁石１６２，１６３は、上記した鉄１６１と共に磁気回路部１６を構成する。本実施形態では、略環状の永久磁石１６２，１６３を異極同士を対向させて配設しているが、永久磁石１６２，１６３は、本実施形態においては鉄１６１を磁気誘導することができればよく（後述の第２の実施形態のように非磁性体からなる導体を用いる場合には、該導体を電磁誘導することができればよく）、必ずしもこのような配置形態に限定されるものではない。また、２つの永久磁石の間には、これらの間の磁束を鉄１６１が横切ることができる通路として機能するギャップを有すればよく、環状のものに限定されるものでもない。
【００１２】
また、ピストン１２には、外筒部１２１及び内筒部１２２をそれぞれ貫通するオリフィス１２１ａ，１２２ａが形成されていると共に、環状ギャップ１２３とピストン１２の上端面との間を貫通するオリフィス１２４が形成されている。本実施形態においては、ケーシング１１内にシリコーンオイル等の粘性液体１５が充填されるが、ケーシング１１とピストン１２との相対運動が生じると、該粘性液体１５が各オリフィス１２１ａ，１２２ａ，１２４を通過することにより粘性抵抗を生じるものである。
【００１３】
ピストン１２に連結されたピストンロッド１３のうち、ケーシング１１内に位置する部位の中途には、スプリング受け板１３ａが固定されており、このスプリング受け板１３ａと、ケーシング１１のキャップ部材１１３の内側に設けられたスプリング受け溝１１３ａとの間には、コイルスプリング１４が配設されている。従って、ケーシング１１とピストン１２との相対運動に伴って、このコイルスプリング１４が伸縮を繰り返すことにより、振動の緩衝作用が発揮される。なお、ケーシング１１内には、粘性液体１５が充填されているため、その流動を妨げないように、ピストンロッド１３に固定されたスプリング受け板１３ａには流体流通溝１３ｂが複数形成されている。コイルスプリング１４は、本実施形態では、ケーシング１１内におけるピストンロッド１３の周囲に配設しており、これにより、ダンパのコンパクト化とコイルスプリング１４の保護を図れるという利点を有するが、ケーシング１１とピストン１２の相対運動として現れる振動を吸収できる限り、図に示した配設位置に限定されるものではなく、また、ゴム等の他の弾性部材を配設することも可能である。
【００１４】
本実施形態にかかるダンパ１０は、例えば、図６に示したようにケーシング１１を、洗濯槽を支持するドラムに支持させ、吊り棒として機能するピストンロッド１３の上端部を、洗濯機の外枠に支持させて洗濯機用のサスペンションダンパとして使用される。なお、ここでいうピストンロッド１３には、それ自身が所定の長さを有して吊り棒として機能するものを含むほか、吊り棒として機能させるために１本以上の他の棒部材を連結してドラムを吊り下げるものも含む意味である。
【００１５】
洗濯槽が回転することにより、ドラムに振動が生じると、ドラムに連結されたケーシング１１が、軸方向にスライドし、相対的にピストン１２がその内部を軸方向に摺動する。例えば、ピストン１２のケーシング１１内における相対位置が、図４に示した状態から図５に示した状態に変化する。この結果、ピストン１２は、コイルスプリング１４の弾性力により緩衝されると共に、粘性液体１５がオリフィス１２１ａ，１２２ａ，１２４を通じて、ピストン１２の上部側の室からピストン１２の先端側の室へ移動する。これにより、粘性液体１５の粘性抵抗が発生し、ピストン１２を制動させる減衰力が生じる。
【００１６】
また、ピストン１２がケーシング１１内において相対的に底壁部材１１２から離間する方向に摺動するため、底壁部材１１２に固定された略環状の強磁性体である鉄１６１を取り囲むように、ピストン１２の先端に固定された一対の略環状の永久磁石１６２，１６３が接近する。この結果、永久磁石１６２，１６３によって鉄１６１が磁気誘導作用により磁化され、永久磁石１６２，１６３に連結されたピストン１２の動きを制動する減衰力が作用する。
【００１７】
本実施形態によれば、上記のように、コイルスプリング１３による緩衝機能のほかに、粘性液体１５の粘性抵抗による減衰力と磁気回路部１６における磁気誘導作用による減衰力の２つの減衰力が作用する。そして、この２つの減衰力が主に機能する振動周波数帯を異にするため、広い範囲の振動周波数帯における振動を吸収する。すなわち、低周波帯においては、主として磁気回路部１６の磁気誘導作用による減衰力が機能して、ケーシング１１とピストン１２との相対運動を減衰し、高周波帯においては、主として粘性液体１５の粘性抵抗が作用して両者の相対運動を減衰する。
【００１８】
図７及び図８は、本発明の第２の実施形態にかかるダンパ２０を示す断面図である。これらの図に示したように、本実施形態のダンパ２０も、上記した第１の実施形態と同様に、略筒状に形成されたケーシング２１と、このケーシング２１内を摺動可能なピストン２２と、弾性部材であるコイルスプリング２４と、粘性液体２５と、磁気回路部２６とを有して構成される。ケーシング２１、ピストン２２、コイルスプリング２４、粘性液体２５は、上記した第１の実施形態と全く同様であるが、磁気回路部２６の構成が異なる。
【００１９】
すなわち、この第２の実施形態においては、ケーシング２１の底壁部材２１２に形成された環状突出部２１２ｂには、非磁性体の導体である銅２６１が固定されており、磁気回路部２６は、この銅２６１と、ピストン２２の外筒部２２１と内筒部２２２の各先端付近に固定された一対の永久磁石２６２，２６３とにより構成されている。
【００２０】
従って、本実施形態によれば、ピストン２２とケーシング２１との相対運動により、一対の永久磁石２６２，２６３間における銅２６１の位置が、図７及び図８に示したように変化することから、電磁誘導作用が生じて銅２６１上に渦電流が励起される。この結果、両者の相対運動を妨げる向きに抵抗力が発生し、これが減衰力となる。本実施形態においても、磁気回路部２６において生じる減衰力と粘性液体２５がオリフィス２２１ａ，２２２ａ，２２４を通過する際に生じる粘性抵抗による減衰力とを発生させることができるため、広い範囲の振動周波数帯において、振動を吸収することができる。
【００２１】
なお、上記した説明では、磁気誘導作用を生じさせる強磁性体として鉄１６１を用い、電磁誘導作用を生じさせる非磁性体からなる導体として銅２６１を用いているが、いずれも、他の材料を用いることはもちろん可能である。但し、コスト的な面を考慮すると、鉄１６１や銅２６１を用いることが好ましい。また、鉄１６１と銅２６１とでは、鉄を用いることがより好ましい。鉄の方がさらにコスト的に有利であると共に、図１０の速度−荷重特性に示したように、導電率が銅より低くても、透磁率が銅より高いため、磁気誘導作用によって銅とほぼ同等以上の高い減衰特性が得られるからである。
【００２２】
また、上記した説明では、磁気回路部１６，２６を構成する強磁性体（鉄１６１）及び導体（銅２６１）をケーシング１１，２１側に固定し、第１の実施形態における永久磁石１６２，１６３及び第２の実施形態における永久磁石２６２，２６３はいずれもピストン１２，２２側に固定している。しかしながら、両者は相対運動によって磁気誘導作用又は電磁誘導作用を生じさせることができればよく、強磁性体又は導体をピストン１２，２２側に配置し、永久磁石をケーシング１１，２１側に配置することも可能である。
【００２３】
さらに、上記した説明では、ダンパ１０，２０を洗濯機に適用した場合を例に挙げ説明しているが、自動車等の他の機構に用いることももちろん可能である。
【００２４】
（試験例）
磁気回路部に鉄を備えた上記第１の実施形態にかかるダンパ１０（図９中、「Ｆｅ＋ＳＰＧ（Ｎ）」（破線）で示す）、磁気回路部に銅を備えた上記第２の実施形態にかかるダンパ２０（図９中、「Ｃｕ＋ＳＰＧ（Ｎ）」（太い実線）で示す）、及び図１１に示したケーシング内に配設されたコイルスプリングにより緩衝する構造の従来のサスペンションダンパ１００（図９中、「ＭＰ−ＧＲＥＥＮ（Ｎ）」（細い実線）で示す）について、加振実験を行った。加振により生じる各ダンパの変位及び発生力（減衰力）の関係を図９にリサージュ図形で示す。なお、加振振幅はいずれも２ｍｍｐ−ｐ（ピーク間距離）であり、加振周波数は、図９（ａ）〜（ｆ）の各図の欄外に示したとおりである。なお、図９（ａ）〜（ｆ）の欄外において「Ｆｅ」は第１の実施形態にかかるダンパ１０の加振周波数を、「Ｃｕ」は第２の実施形態にかかるダンパ２０の加振周波数を、「ＭＰ」は従来のサスペンションダンパ１００の加振周波数を示す。
【００２５】
図９から明らかなように、従来のサスペンションダンパ１００のリサージュ図形は、いずれの加振周波数においても、縦軸に略平行な直線部を有する平行四辺形に近い形である。これは、静摩擦のため、ある程度力が大きくならないとケーシングとピストンとが相対運動を始めないことを示しており、スムースな減衰特性が得られていない。
【００２６】
これに対し、第１の実施形態にかかるダンパ１０及び第２の実施形態にかかるダンパ２０は、いずれの周波数帯においても略楕円ないしは円に近い形を描いており、直線部を有していない。従って、低周波帯から高周波帯までスムースな動きにより減衰力が機能していることがわかる。また、ダンパの減衰特性としては変位０ｍｍの際に減衰力が大きく、スムースな動きを実現するためにリサージュ図形は円に近いほど理想的であるが、第１及び第２の実施形態のダンパ１０，２０は、いずれの周波数帯においても、変位０ｍｍにおける減衰力が最大となっており、より理想に近い形となっていることがわかる。
【００２７】
また、低周波帯においては、銅を使用した第２の実施形態のダンパ２０よりも、鉄を使用した第１の実施形態のダンパ１０の減衰力が大きく、コスト的なメリットのほかに、性能面でも鉄を使用した方が有利なことがわかる。なお、主として低周波帯における作用の大きい磁気回路部１６，２６による減衰力は、永久磁石の材質、大きさ、配置数等、あるいは強磁性体や導体の材質、大きさ、配置数等によって種々に調整可能であり、各ダンパ１０，２０を適用する機器等に応じて、いずれの周波数帯においても、試験例の場合より減衰力を大きくしたり、逆に小さくしたりすることも容易に行うことができる。但し、より小型で大きな減衰力を発生させるためには、永久磁石としては、磁気エネルギーの大きい、ネオジム−鉄−ボロン磁石等の希土類磁石を用いることが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のダンパは、ピストンとケーシングとの相対運動に伴って変形可能に配設された弾性部材のほかに、ピストンとケーシングとの相対運動に伴って、ピストンとケーシングとの少なくとも一方に形成されたオリフィスを通過する際の抵抗により減衰力を発生させる粘性液体と、ピストンとケーシングとの相対運動に伴って、磁気誘導作用又は電磁誘導作用による減衰力を発生させる磁気回路部とを具備する構成である。従って、特に粘性液体の粘性抵抗が大きく作用する高周波帯に至る前にあっては、磁気回路部における減衰力が大きく寄与してスティックスリップ等の生じない円滑な減衰特性が得られ、粘性液体の減衰特性と相俟って、低周波帯から高周波帯までの広い振動周波帯域において良好な減衰性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態にかかるダンパを示す斜視図である。
【図２】図２は、上記第１の実施形態にかかるダンパの分解斜視図である。
【図３】図３は、上記第１の実施形態にかかるダンパを構成する一部の分解斜視図である。
【図４】図４は、上記第１の実施形態にかかるダンパの断面図であって、鉄と永久磁石との相対位置が離間している状態を示す図である。
【図５】図５は、上記第１の実施形態にかかるダンパの断面図であって、鉄と永久磁石との相対位置が接近している状態を示す図である。
【図６】図６は、上記第１の実施形態にかかるダンパを洗濯機のサスペンションダンパとして用いる場合の配置構成を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態にかかるダンパの断面図であって、銅と永久磁石との相対位置が離間している状態を示す図である。
【図８】図８は、上記第２の実施形態にかかるダンパの断面図であって、銅と永久磁石との相対位置が接近している状態を示す図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｆ）は、上記第１及び第２の実施形態のダンパ、従来のサスペンションダンパの加振実験の結果を示すリサージュ図形である。
【図１０】図１０は、上記リサージュ図形の変位０ｍｍにおける第１及び第２の実施形態のダンパ、従来のサスペンションダンパの速度−荷重特性を示す図である。
【図１１】図１１は、従来のサスペンションダンパの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０，２０  ダンパ
１１，２１  ケーシング
１２，２２  ピストン
１４，２４  コイルスプリング
１５，２５  粘性液体
１６，２６  磁気回路部
１６１  鉄
１６２，１６３  永久磁石
２６１  銅
２６２，２６３  永久磁石
【図１】
0004906150.tif 000002
【図２】
0004906150.tif 000003
【図３】
0004906150.tif 000004
【図４】
0004906150.tif 000005
【図５】
0004906150.tif 000006
【図６】
0004906150.tif 000007
【図７】
0004906150.tif 000008
【図８】
0004906150.tif 000009
【図９】
0004906150.tif 000010
【図１０】
0004906150.tif 000011
【図１１】
0004906150.tif 000012