JP2017061979A - 磁気粘性流体緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気粘性流体の温度変化に関わらず要求される減衰力を発生させる。
【解決手段】緩衝器１００は、磁気粘性流体が封入されるシリンダ１０と、シリンダ１０内に摺動自在に配置されるピストン２０と、ピストン２０に連結されるピストンロッド２１と、を備える。ピストン２０は、外周にコイル３３ａが設けられるピストンコア３０と、ピストンコア３０の外周を取り囲みピストンコア３０との間に流路２２を形成するフラックスリング３５と、フラックスリング３５を支持し流路２２の幅を規定する環状のプレート４０と、プレート４０に形成されるポート２４ａと、ポート２４ａに対抗してピストンコア３０に設けられ、温度に応じて伸縮することによってポート２４ａに対して進退して流路２２の開度を変化させる温度補償部６０と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁界の作用によって見かけの粘度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。

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度を変化させることによって、減衰力を変化させるものがある。特許文献１には、外周にコイルが巻回されたピストンコアと、ピストンコアの外周に配置されたピストンリングと、を備えるピストンアッセンブリがシリンダ内を摺動する際に、ピストンコアとピストンリングとの間に形成された流路を磁気粘性流体が通過する磁気粘性流体緩衝器が開示されている。

特開２０１４−１８１８０８号公報

しかしながら、磁気粘性流体は、磁界の変化だけではなく、温度の変化によっても粘性が変化する。このため、特許文献１に記載される磁気粘性流体緩衝器では、磁気粘性流体の温度に応じて減衰力が変化することになり、磁界を変化させるだけでは要求される減衰力を発生させることが困難になるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、磁気粘性流体の温度変化に関わらず要求される減衰力を発生させることを目的とする。

第１の発明は、シリンダと、ピストンと、ピストンロッドと、を備え、ピストンは、外周にコイルが設けられるピストンコアと、ピストンコアの外周を取り囲みピストンコアとの間に流路を形成するリング体と、リング体を支持し、流路の幅を規定する環状のプレートと、プレートに形成され、流路を通じて一対の流体室の間を行き来する磁気粘性流体が流通するポートと、ポートに対向してピストンコアに設けられ、温度に応じて伸縮することによってポートに対して進退して流路の開度を変化させる温度補償部と、を有することを特徴とする。

第１の発明では、温度補償部が、温度に応じてポートに対して進退して流路の開度を変化させることによって、流通抵抗を変化させる。このように、温度に応じて流通抵抗が変化するため、温度変化による磁気粘性流体の粘性変化に起因する磁気粘性流体緩衝器の減衰力の変化は補償される。

第２の発明は、ピストンコアには、ピストンコアの径方向への温度補償部の膨張を制限するガイド部が形成されることを特徴とする。

第２の発明では、ガイド部がピストンコアの径方向への温度補償部の膨張を制限するので、温度補償部の膨張方向が分散されない。したがって、膨張または収縮による温度補償部の体積の変化を流通抵抗の変化に効率的に反映させることができる。

第３の発明は、温度補償部の外部に設けられるガイド部材を更に備え、ピストンコアが、リング体との間に流路を形成する大径部と、外周に温度補償部が設けられる小径部と、を有し、ガイド部材は、小径部の外周面に配置されて大径部の端面との間に温度補償部を挟むと共に、温度補償部の進退に伴って小径部の外周面に沿って摺動する第１環状部と、第１環状部の外周縁から大径部へ環状に延び、小径部の外周面との間に温度補償部を挟む第２環状部と、を有することを特徴とする。

第３の発明では、第１環状部が小径部の外周面に沿って摺動し第２環状部が第１環状部から延びるので、ピストンコアの径方向への温度補償部の膨張が第２環状部により制限される。また、第１及び第２環状部が、それぞれ、大径部との間及び小径部との間に温度補償部を挟むので、温度補償部への磁気粘性流体の接触を防ぐ。このように、ガイド部材は、ピストンコアの径方向への温度補償部の膨張を制限する機能と、温度補償部への磁気粘性流体の接触を防ぐ機能と、を有する。

第４の発明は、ポートが、軸方向に設けられかつ流路に対して径方向内側に偏って配置されており、温度補償部がポートに部分的に対向することを特徴とする。

第４の発明では、温度補償部がポートに部分的に対向するので、温度補償部の最大膨張時でもポートは完全に塞がれない。したがって、ポートを通じた一対の流体室間の連通を維持することができる。

本発明によれば、磁気粘性流体の温度変化に関わらず要求される減衰力を発生させることができる。

本発明の第１実施形態に係る磁気粘性流体緩衝器の断面図である。 図１におけるピストンの左側面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 温度補償部の周辺の拡大断面図であり、磁気粘性流体の温度が高い状態を示す。 温度補償部の周辺の拡大断面図であり、磁気粘性流体の温度が低い状態を示す。 温度補償部の他の形態を図３に対応して示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る磁気粘性流体緩衝器の拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る磁気粘性流体緩衝器（以下、単に「緩衝器」と称することもある。）ついて説明する。

＜第１実施形態＞
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る緩衝器１００の全体構成について説明する。

緩衝器１００は、磁界の作用によって見かけの粘度が変化する磁気粘性流体を用いることで減衰係数が変化可能なダンパである。緩衝器１００は、例えば、自動車等の車両において車体と車軸との間に介装される。緩衝器１００は、伸縮作動によって車体の振動を抑える減衰力を発生する。

緩衝器１００は、内部に磁気粘性流体が封入されるシリンダ１０と、シリンダ１０内に摺動自在に配置されるピストン２０と、ピストン２０に連結されてシリンダ１０の外部へ延在するピストンロッド２１と、を備える。ピストンロッド２１は、ピストン２０の摺動に伴ってシリンダ１０に対して進退する。

シリンダ１０は、有底円筒状に形成される。シリンダ１０内に封入される磁気粘性流体は、磁界の作用によって見かけの粘度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。磁気粘性流体の見かけの粘度は、作用する磁界の強さに応じて変化し、磁界の影響がなくなると元の状態に戻る。

シリンダ１０内には、ガスが封入されるガス室（図示省略）が、フリーピストン（図示省略）を介して画成される。ピストンロッド２１の進退によるシリンダ１０内の容積変化は、ガス室によって補償される。

ピストン２０は、シリンダ１０内に流体室１１と流体室１２とを画成する。流体室１１と流体室１２とは、ピストン２０に形成される流路２２及びバイパス流路２３を通じて連通する。ピストン２０の構成については、後で詳細に説明する。

ピストンロッド２１は、ピストン２０と同軸に形成され、ピストンロッド２１の一端２１ａがピストン２０に固定される。ピストンの他端２１ｂはシリンダ１０の外部に延出する。

ピストンロッド２１は、一端２１ａと他端２１ｂとに渡って貫通孔２１ｃが形成される円筒形状である。ピストンロッド２１の外周面には、ピストン２０と螺合する雄ねじ２１ｄが形成される。

次に、図１及び図２を参照して、ピストン２０の構成について説明する。図２は、ピストン２０の左側面図である。

ピストン２０は、ピストンロッド２１に取り付けられるピストンコア３０と、ピストンコア３０の外周を取り囲むリング体としての環状のフラックスリング３５と、ピストンコア３０に設けられると共にフラックスリング３５を支持する環状のプレート４０と、ピストンコア３０の外周面に取り付けられプレート４０をピストンコア３０に固定する固定ナット５０と、を有する。

ピストンコア３０は、コイル３３ａが設けられるコイルアセンブリ３３と、コイルアセンブリ３３を挟持する第１及び第２コア３１，３２と、に分割して形成される。第１及び第２コア３１，３２は、コイルアセンブリ３３を挟持した状態で、一対のボルト（図示省略）によって締結される。

第１コア３１は、円筒状の第１小径部３１ａと、第１小径部３１ａと比較して大径に形成される円筒状の第２小径部３１ｂと、第２小径部３１ｂと比較して大径に形成される円筒状の大径部３１ｃと、を有する。大径部３１ｃの端面３１ｄの外周縁には、円筒部３１ｅが形成される。第１コア３１は、磁性材によって形成される。

第１小径部３１ａの内周面には、ピストンロッド２１の雄ねじ２１ｄと螺合する雌ねじ３１ｆが形成される。第１小径部３１ａの雌ねじ３１ｆとピストンロッド２１の雄ねじ２１ｄとの螺合により、第１コア３１がピストンロッド２１に締結される。第１小径部３１ａの先端の外周面には、固定ナット５０が螺合する雄ねじ３１ｇが形成される。

第２小径部３１ｂは、第１小径部３１ａに軸方向に連続して同軸に形成され、第１小径部３１ａとの間に段部３１ｈを形成する。段部３１ｈは、プレート４０の端面の内側が当接し固定ナット５０との間にプレート４０を挟持するものである。

大径部３１ｃは、第２小径部３１ｂに軸方向に連続して同軸に形成され、コイルアセンブリ３３と当接する。

円筒部３１ｅは、大径部３１ｃの端面３１ｄの外周縁からプレート４０に向かって延在する。円筒部３１ｅの内周面３１ｉと第２小径部３１ｂの外周面３１ｊとの間には温度補償部６０が配置される。円筒部３１ｅ及び温度補償部については、後で詳細に説明する。

ピストンコア３０の第２コア３２は、円柱状の大径部３２ａと、大径部３２ａと比較して小径に形成される円柱状の小径部３２ｂと、を有する。大径部３２ａは、流体室１２に臨む端面３２ｃを有する。小径部３２ｂは、大径部３２ａに軸方向に連続して同軸に形成される。

大径部３２ａの端面３２ｃには複数の工具穴３２ｄが形成される。工具穴３２ｄは、ピストン２０をピストンロッド２１に螺着する際に工具が嵌められる穴であり、９０°間隔で４つ形成される。

第２コア３２は、第１コア３１と同様に、磁性材によって形成される。

ピストンコア３０のコイルアセンブリ３３は、内部にコイル３３ａが設けられる円筒状のコイルモールド部３３ｂと、コイルモールド部３３ｂの一端から径方向内側に延在する連結部３３ｃと、連結部３３ｃから軸方向に延在する円柱部３３ｄと、を有する。コイルアセンブリ３３は、コイル３３ａが挿入された状態で樹脂をモールドすることで形成される。

円筒状のコイルモールド部３３ｂは、内径が小径部３２ｂの外径と略同径に形成され、小径部３２ｂの外周面に嵌合する。コイルモールド部３３ｂ及び連結部３３ｃが第１及び第２コア３１，３２により挟持される。

円柱部３３ｄは、連結部３３ｃに対してコイルモールド部３３ｂとは反対側に位置する。円柱部３３ｄは、外径が円筒状の大径部３１ｃの内径と略同径に形成され、大径部３１ｃと嵌合する。

また、円柱部３３ｄは、先端部３３ｅがピストンロッド２１の貫通孔２１ｃに挿入される。円柱部３３ｄの先端部３３ｅの外周側には、Ｏリング３４が設けられる。

Ｏリング３４は、第１コア３１の大径部３１ｃとピストンロッド２１とによって軸方向に圧縮され、コイルアセンブリ３３の先端部３３ｅとピストンロッド２１とによって径方向に圧縮される。これにより、ピストンロッド２１と第１コア３１との間や、第１コア３１とコイルアセンブリ３３との間に流入した磁気粘性流体がピストンロッド２１の貫通孔２１ｃに漏出することが防止される。

このように、ピストンコア３０は、第１コア３１と第２コア３２とコイルアセンブリ３３との３部材に分割して形成される。したがって、コイル３３ａが設けられるコイルアセンブリ３３のみをモールドにて形成し、第１コア３１と第２コア３２との間にコイルアセンブリ３３を挟持すればよい。３部材に分割して形成されるピストンコア３０は、ピストンコア３０を単体で形成してモールド作業を行う場合と比較して、ピストンコア３０を容易に形成することができる。

ピストンコア３０において、第１コア３１は雌ねじ３１ｆと雄ねじ２１ｄとの螺合によりピストンロッド２１に固定されるが、コイルアセンブリ３３と第２コア３２とは軸方向に嵌められているのみである。一対のボルトを用いることにより、第２コア３２及びコイルアセンブリ３３が第１コア３１に押し付けられるように固定される。したがって、ピストンコア３０を容易に組み立てることができる。

第２コア３２の大径部３２ａ及びコイルモールド部３３ｂは、外径が第１コア３１の大径部３１ｃと同径に形成される。大径部３１ｃ，３２ａ及びコイルモールド部３３ｂの外径が同一であるので、以下において、大径部３１ｃ，３２ａ及びコイルモールド部３３ｂからなる部分を、ピストンコア３０の「大径部３０ａ」と称する。

ピストン２０のフラックスリング３５は、磁性材によって形成される。フラックスリング３５の一端３５ａには、軸方向にくぼむ環状凹部３５ｅが設けられる。フラックスリング３５の他端３５ｂは、大径部３２ａの端面３２ｃと面一となるように形成される。

環状のフラックスリング３５は、外径が円筒状のシリンダ１０の内径と略同径に形成され、内径がピストンコア３０の大径部３０ａの外径よりも大径に形成される。したがって、フラックスリング３５の内周面３５ｃとピストンコア３０の大径部３０ａの外周面３０ｂとの間には、軸方向全長に渡って環状の隙間が形成される。この隙間は、磁気粘性流体が流通する流路２２として機能する。

コイルモールド部３３ｂは、流路２２に臨む。そのため、コイル３３ａが発生する磁界は流路２２を流れる磁気粘性流体に作用する。つまり、流路２２は、コイル３３ａのまわりに生じる磁束が通過する磁気ギャップとして機能する。

コイル３３ａは、外部から供給される電流によって磁界を形成する。この磁界の強さは、コイル３３ａに供給される電流が大きくなるほど強くなる。コイル３３ａに電流が供給されて磁界が形成されると、流路２２を流れる磁気粘性流体の見かけの粘度が変化する。磁気粘性流体の見かけの粘度は、コイル３３ａによる磁界が強くなるほど高くなる。

コイル３３ａへ電流を供給するための一対の配線（図示省略）は、連結部３３ｃ及び円柱部３３ｄの内部に配索される。この一対の配線は、円柱部３３ｄの先端から引き出され、ピストンロッド２１の貫通孔２１ｃに通される。

ピストンコア３０には、コイル３３ａが発生する磁場の影響が流路２２と比較して小さい位置に、軸方向に貫通するバイパス流路２３が形成される。バイパス流路２３は、１８０°間隔で２つ形成される。これに限らず、バイパス流路２３の数は任意であり、また、バイパス流路２３を設けなくてもよい。

バイパス流路２３は、第１コア３１を貫通する第１貫通孔２３ａと、第２コア３２とコイルアセンブリ３３とを貫通する第２貫通孔２３ｂと、を有する。

第１貫通孔２３ａの穴径は、磁気粘性流体に十分な抵抗を付与する程度に小さい。第２貫通孔２３ｂは、第１貫通孔２３ａと比較して大径に形成される。したがって、ピストン２０の摺動時の減衰特性は、第１貫通孔２３ａの穴径によって決定される。第２貫通孔２３ｂの穴径は、ピストン２０の摺動時の減衰特性に影響を及ぼさない。

第２コア３２の端面３２ｃに形成される前述の４つの工具穴３２ｄのうち２つは、第２貫通孔２３ｂの端部に形成される。このように、工具穴３２ｄは、第２貫通孔２３ｂと共用される。

プレート４０は、非磁性材によって形成される円環状の平板部材である。プレート４０は、外縁である外周面４０ｂがフラックスリング３５の環状凹部３５ｅに圧入されることによって、環状凹部３５ｅ内に収容され、フラックスリング３５を支持する。

プレート４０には、流路２２に連通する貫通孔である複数の流路２４が形成される。流路２４は、円弧状に形成されて等角度間隔に配置される。具体的には、流路２４は、９０°間隔で４つ形成される。流路２４は、円弧状に限られず、例えば円形の貫通孔であってもよい。

流路２４は、プレート４０の一端面に開口するポート２４ａを有する。ポート２４ａは、大径部３１ｃの端面３１ｄと対向する。具体的には、ポート２４ａは、軸方向に設けられ、流路２２に対して径方向内側に偏って配置されている。

プレート４０と第１コア３１の大径部３１ｃとの間には、環状の空隙が形成される。この空隙は、流路２４から流入した磁気粘性流体を流路２２とバイパス流路２３とに分岐して導くバイパス分岐路２５として機能する。バイパス分岐路２５が第２小径部３１ｂの周りに環状に形成されるので、ピストン２０の組立時に流路２４とバイパス流路２３との周方向の位置を合わせる必要がなく、ピストン２０を容易に組み立てることができる。

プレート４０には、第１コア３１の第１小径部３１ａが嵌合する貫通孔４０ａが形成される。貫通孔４０ａに第１小径部３１ａが嵌合することによって、プレート４０と第１コア３１との同軸度が確保される。その結果、プレート４０により、フラックスリング３５の内周面３５ｃと大径部３０ａの外周面３０ｂとの間の間隔（流路２２の幅）が規定される。

また、プレート４０は、ピストンコア３０の第１小径部３１ａに対する固定ナット５０の締結力によって段部３１ｈに押し付けられて挟持される。これにより、プレート４０に固定されるフラックスリング３５のピストンコア３０に対する軸方向の位置が規定されることとなる。

固定ナット５０は、略円筒状に形成され、ピストンコア３０の第１小径部３１ａの外周に取り付けられる。固定ナット５０は、先端部５０ａがプレート４０と当接する。固定ナット５０は、基端部５０ｂの内周に、第１コア３１の雄ねじ３１ｇに螺合する雌ねじ５０ｃが形成される。これにより、固定ナット５０は、第１小径部３１ａに螺着される。

このように、フラックスリング３５とピストンコア３０とは、フラックスリング３５の中心軸とピストンコア３０の中心軸とが一致するように、フラックスリング３５の一端３５ａ側に設けられるプレート４０を介して結合される。さらに、ピストンコア３０に対するフラックスリング３５の軸方向の位置は、プレート４０によって規定される。このため、フラックスリング３５の他端３５ｂ側には、フラックスリング３５とピストンコア３０とを結合し、フラックスリング３５の軸方向位置を規定する部材を設ける必要がない。したがって、緩衝器１００のピストン２０の全長を短くすることができる。

また、フラックスリング３５の他端３５ｂ側にはフラックスリング３５とピストンコア３０とを結合する部材が配置されないため、流路２２は、流体室１２に対して環状に連続して開口する。この結果、流路２２の流通抵抗が低減され、流路２２を通過する磁気粘性流体に付与される抵抗を低減することができる。

次に、図１から図５を参照して、円筒部３１ｅ及び温度補償部６０について説明する。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図３では、説明のため、ピストン２０以外の部材については省略して示している。

円筒部３１ｅは、大径部３１ｃの端面３１ｄの外周縁からプレート４０に向けて延在する。円筒部３１ｅはプレート４０まで達しておらず、円筒部３１ｅとプレート４０との間には空隙が設けられる。したがって、磁気粘性流体は、この空隙を通じてバイパス分岐路２５と流路２２との間を行き来する。

円筒部３１ｅは、剛性が高く熱膨張率が低い材料、例えばステンレス鋼といった金属により形成される。円筒部３１ｅは、第１コア３１と一体に形成されていてもよいし、第１コア３１とは別体に形成され第１コア３１に取付けられていてもよい。

温度補償部６０は、熱膨張部材６１と保護部材６２とを有する。熱膨張部材６１は、第１コア３１と比較して熱膨張率が大きい材料、例えばポリエチレン及びポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料、又はアルミニウム等の金属材料により形成される。保護部材６２は、耐摩耗性を有する材料、例えばステンレス等の金属材料により形成される。

熱膨張部材６１及び保護部材６２は環状に形成される。熱膨張部材６１は、円筒部３１ｅの内周面３１ｉと第２小径部３１ｂの外周面３１ｊとの間に配置される。保護部材６２は、大径部３１ｃの端面３１ｄとの間で熱膨張部材６１を挟み、ポート２４ａに部分的に対向する。バイパス分岐路２５は、プレート４０と保護部材６２との間に形成される。

熱膨張部材６１及び保護部材６２は軸方向に貫通する貫通孔２３ｃを有する。貫通孔２３ｃにより、バイパス分岐路２５とバイパス流路２３とが連通する。貫通孔２３ｃの内径は、熱膨張部材６１の最膨張時において、バイパス流路２３の内径よりも大きいことが好ましい。貫通孔２３ｃを大きくすることにより、貫通孔２３ｃの大きさの変化に起因する減衰特性の変化を抑制することができる。

熱膨張部材６１は、端面が大径部３１ｃに固定される一方で、外周面及び内周面のそれぞれが円筒部３１ｅ及び第２小径部３１ｂには固定されていない。したがって、熱膨張部材６１は、温度変化に伴って軸方向に伸縮する。

保護部材６２は、端面が熱膨張部材６１に固定される一方で、外周面及び内周面のそれぞれが円筒部３１ｅ及び第２小径部３１ｂには固定されていない。したがって、保護部材６２は、熱膨張部材６１の伸縮に伴って、大径部３１ｃに対して相対移動し、ポート２４ａに対して進退する。保護部材６２の進退に伴って、流路２２の開度が変化し、流通抵抗が変化する。

保護部材６２は、樹脂製の熱膨張部材６１が磁気粘性流体に直接接触し、摩耗することを防止するために設けられる。熱膨張部材６１が磁気粘性流体によって摩耗するおそれがなければ、保護部材６２を設ける必要はなく、ポート２４ａに対して熱膨張部材６１が直接進退する構成としてもよい。また、保護部材６２は、平坦な部材のため、熱膨張部材６１の進退によって開度の調整が容易になる。

磁気粘性流体の温度が高くなると熱膨張部材６１の体積が膨張するため、保護部材６２は、図４に示される矢印Ａの方向に沿ってポート２４ａに向かって進出する。保護部材６２がポート２４ａに向かって進出することによって、流路２２の開度が小さくなり、流路２２が絞られ、結果として流通抵抗が上昇する。

第２小径部３１ｂ及び円筒部３１ｅは、剛性が高く熱膨張率が低い材料により形成されるので、径方向への熱膨張部材６１の膨張を制限するガイド部として機能する。そのため、熱膨張部材６１の膨張は、ポート２４ａに向かう方向にのみ許容される。このように、熱膨張部材６１の膨張方向が分散されず、一方向に規制されるため、熱膨張部材６１の体積の変化を流路２２の開度の変化に効率的に反映させることができる。

温度補償部６０（熱膨張部材６１）は、ポートに対して進退する方向のみに伸縮する形態に限られない。例えば、温度補償部６０は、ポートに対して進退する方向に伸縮するとともに、ピストンコア３０の径方向に伸縮する形態であってもよい。つまり、温度補償部６０（熱膨張部材６１）の「伸縮」とは、少なくともポートに対して進退する方向に膨張及び収縮することを意味する。

保護部材６２は、ポート２４ａに部分的に対向するので、熱膨張部材６１が膨張して保護部材６２がプレート４０に達してもポート２４ａは完全に塞がれない。ポート２４ａが完全に塞がれないため、熱膨張部材６１の最大膨張時であってもポート２４ａを通じた流体室１１，１２間の連通を維持することができる。

磁気粘性流体の温度が低くなると熱膨張部材６１の体積が収縮するため、保護部材６２は図５に示される矢印Ｂの方向に沿ってポート２４ａから大径部３１ｃに向けて後退する。保護部材６２がポート２４ａから後退することによって、流路２２の開度が大きくなり、流路２２が絞られなくなり、結果として流通抵抗が低下する。

温度補償部６０は、環状の部材に限られない。図６は、温度補償部６０の他の形態を図３に対応して示す断面図である。図６に示すように、温度補償部６０は、円弧状に形成されていてもよい。また、円弧状の複数の温度補償部６０が周方向に並べられていてもよい。

温度補償部６０が円弧状に形成される場合には、周方向における温度補償部６０の端面６０ａに隣接するガイド部３１ｋを大径部３１ｃの端面３１ｄに設けることが好ましい。ガイド部３１ｋにより、周方向への温度補償部６０の膨張が規制されるため、温度補償部６０の体積の変化を流路２２の開度の変化に効率的に反映させることができる。

次に、緩衝器１００の作用について説明する。

緩衝器１００が伸縮作動して、ピストンロッド２１がシリンダ１０に対して進退すると、磁気粘性流体は、プレート４０に形成された流路２４とバイパス分岐路２５とを通じて流路２２とバイパス流路２３とを流れる。これにより、磁気粘性流体が流体室１１と流体室１２との間を流通することで、ピストン２０はシリンダ１０内を摺動する。

このとき、磁性材によって形成される第１コア３１と第２コア３２とフラックスリング３５とは、コイル３３ａのまわりに生じる磁束を導く磁路を構成する。また、プレート４０は非磁性材によって形成されるため、ピストンコア３０とフラックスリング３５との間の流路２２は、コイル３３ａのまわりに生じる磁束が通過する磁気ギャップとなる。これにより、緩衝器１００の伸縮作動時に、流路２２を流れる磁気粘性流体にはコイル３３ａの磁場が作用する。

緩衝器１００が発生する減衰力の調節は、コイル３３ａへの通電量を変化させ、流路２２を流れる磁気粘性流体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。具体的には、コイル３３ａに供給される電流が大きくなるほど、コイル３３ａのまわりに発生する磁場の強さが大きくなる。よって、流路２２を流れる磁気粘性流体の見かけの粘度が高くなって、緩衝器１００が発生する減衰力が大きくなる。

減衰力を大きくするために、コイル３３ａへの通電量を急激に変化させると磁気粘性流体の見かけの粘度が急激に高くなり圧力変動が生じることがある。緩衝器１００において、バイパス流路２３は、コイル３３ａの磁場の影響を受けにくい場所に設けられている。このため、コイル３３ａへの通電量を変化させてもバイパス流路２３を流れる磁気粘性流体の見かけの粘度はあまり変化しない。この結果、コイル３３ａへの通電量を変化させることによって減衰力を変化させる際に生じる圧力変動は、バイパス流路２３が設けられることによって緩和される。

また、緩衝器１００の伸縮作動に伴い磁気粘性流体の温度が上昇すると、磁気粘性流体の粘度が低下するため、流路２２にて発生する減衰力が低下してしまう。緩衝器１００では、磁気粘性流体の温度が上昇すると、温度補償部６０がポート２４ａに向かって進出し、流路２２の開度を小さくして流路２２を絞って流通抵抗を大きくする。つまり、温度補償部６０は、磁気粘性流体の温度が高いときには、減衰力の低下を抑制する。

一方、磁気粘性流体の温度が低いときには、磁気粘性流体の粘度が高いため、流路２２にて発生する減衰力が上昇してしまう。緩衝器１００では、磁気粘性流体の温度が低いときには、温度補償部６０がポート２４ａから後退し、流路２２の開度を大きくして流路２２の絞りを解除し流通抵抗を小さくする。つまり、温度補償部６０は、磁気粘性流体の温度が低いときには、減衰力の上昇を抑制する。

このように、温度補償部６０が設けられることによって、温度変化による磁気粘性流体の粘性変化に起因する緩衝器１００の減衰力の変化は補償される。この結果、磁気粘性流体の温度変化に関わらず、コイル３３ａへの通電量を調整することによって、所望の減衰力を発生させることができる。

以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

緩衝器１００では、磁気粘性流体の温度に応じて温度補償部６０が、ポート２４ａに対して進退し、流通抵抗を変化させる。このため、温度変化による磁気粘性流体の粘性変化に起因する緩衝器１００の減衰力の変化は補償される。この結果、磁気粘性流体の温度変化に関わらず、コイル３３ａへの通電量を調整することによって、所望の減衰力を発生させることができる。

また、円筒部３１ｅは、ピストンコア３０の径方向への温度補償部６０の膨張を制限する。このため、温度補償部６０の変位方向が分散されないため、膨張または収縮による温度補償部６０の体積の変化を流路２２の開度の変化に効率的に反映させることができる。

さらに、温度補償部６０は、ポート２４ａに部分的に対向する。このため、温度補償部６０は、最大膨張時であってもポート２４ａを完全に塞がない。このように、ポート２４ａが完全に塞がれないため、ポート２４ａを通じた一対の流体室１１，１２間の連通を維持することができる。

＜第２実施形態＞
次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る磁気粘性流体緩衝器２００について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し説明を省略する。図７は、第１実施形態の図４に相当する拡大断面図である。

第１実施形態では、径方向への温度補償部６０の膨張を制限するガイド部として円筒部３１ｅがピストンコア３０に設けられる（図４参照）。緩衝器２００は、第１実施形態の円筒部３１ｅに代えて、温度補償部６０の進退に伴ってピストンコア３０に対して相対移動するガイド部材としての環状部材７０を備える。環状部材７０は、剛性が高く熱膨張率が低い材料、例えばステンレス鋼といった金属により形成される。

環状部材７０は、内周面が第２小径部３１ｂの外周面３１ｊに沿って配置される第１環状部７１と、第１環状部７１の外周縁から突出して形成され内周面が大径部３１ｃの外周面に沿って延びる第２環状部７２と、を有する。第１コア３１の大径部３１ｃの外周面３１ｎには周方向に沿って段部３１ｍが形成され、第２環状部７２の端面は段部３１ｍに対向する。

第２環状部７２の厚みは段部３１ｍの厚み以下であることが好ましく、このように第２環状部７２の厚みを設定することによって、第２環状部７２による流路２２の妨げを防止することができる。第２環状部７２の厚みは段部３１ｍの厚みと等しいことが最も好ましく、このように第２環状部７２の厚みを設定することによって、流路２２の開度の変化に効率的に反映させつつ第２環状部７２による流路２２の妨げを防止することができる。

第１環状部７１は、大径部３１ｃの端面３１ｄとの間に温度補償部６０を挟む。第２小径部３１ｂの外周面３１ｊとの間に温度補償部６０を挟む。つまり、環状部材７０は、温度補償部６０を覆い、温度補償部６０への磁気粘性流体の接触を防ぐ。したがって、温度補償部６０が樹脂材料により形成されていても磁気粘性流体による温度補償部６０の摩耗を防ぐことができる。

第１環状部７１は、端面が温度補償部６０に固定される一方で、内周面が第２小径部３１ｂには固定されていない。第２環状部７２の内周面は、第１環状部７１に結合される一方で、大径部３１ｃには固定されていない。したがって、第１及び第２環状部７１，７２は、熱膨張部材６１の伸縮に伴って、それぞれ、第２小径部３１ｂの外周面３１ｊ及び大径部３１ｃの外周面３１ｎに沿って摺動する。

環状部材７０が大径部３１ｃに対して相対移動することによって、ポート２４ａに対して進退する。環状部材７０の進退に伴って、流路２２の開度が変化し、流通抵抗が変化する。

第１環状部７１が第２小径部３１ｂの外周面３１ｊに沿って摺動するので、ピストンコア３０の径方向への温度補償部６０の膨張が第２環状部７２により制限される。また、第１及び第２環状部７１，７２が、それぞれ、大径部３１ｃとの間及び第２小径部３１ｂとの間に温度補償部６０を挟むので、温度補償部６０への磁気粘性流体の接触が防がれる。このように、環状部材７０に、ピストンコア３０の径方向への温度補償部６０の膨張を制限する機能と、温度補償部６０への磁気粘性流体の接触を防ぐ機能と、を持たせることができる。

第２環状部７２は、温度補償部６０の最膨張時において、温度補償部６０よりも長い。そのため、温度補償部６０の膨張時においても、温度補償部６０が流路２２に剥き出しにならない。したがって、ピストンコア３０の径方向への温度補償部６０の膨張をより確実に制限することができるとともに、温度補償部６０への磁気粘性流体の接触をより確実に防ぐことができる。なお、温度補償部６０が金属からなる場合には、第１環状部７１を設けなくとも良い。

以上の第２実施形態によっても第１実施形態と同様に、温度補償部６０は、磁気粘性流体の温度が高いときには、減衰力を増加させるように作用し、磁気粘性流体の温度が低いときには、減衰力を減少させるように作用する。このため、温度変化による磁気粘性流体の粘性変化に起因する緩衝器２００の減衰力の変化は補償される。この結果、磁気粘性流体の温度変化に関わらず、コイル３３ａへの通電量を調整することによって、所望の減衰力を発生させることができる。

さらに第２実施形態では、環状部材７０が、ピストンコア３０の径方向への温度補償部６０の膨張を制限する機能と、温度補償部６０への磁気粘性流体の接触を防ぐ機能と、を有するので、緩衝器２００の構造を簡素化することができる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

緩衝器１００，２００は、磁界の作用によって見かけの粘度が変化する磁気粘性流体が封入されるシリンダ１０と、シリンダ１０内に摺動自在に配置され、シリンダ１０内に一対の流体室１１，１２を画成するピストン２０と、ピストン２０に連結されてシリンダ１０の外部へ延在するピストンロッド２１と、を備え、ピストン２０は、ピストンロッド２１の一端２１ａに取り付けられ、外周にコイル３３ａが設けられるピストンコア３０と、ピストンコア３０の外周を取り囲み、ピストンコア３０との間に流路２２を形成するフラックスリング３５と、フラックスリング３５を支持し、流路２２の幅を規定する環状のプレート４０と、プレート４０に形成され、流路２２を通じて一対の流体室１１，１２の間を行き来する磁気粘性流体が流通するポート２４ａと、ポート２４ａに対向してピストンコア３０に設けられ、温度に応じて伸縮することによってポート２４ａに対して進退して流路２２の開度を変化させる温度補償部６０と、を有することを特徴とする。

この構成では、磁気粘性流体の温度に応じて温度補償部６０が、ポート２４ａに対して進退して流路２２の開度を変化させることによって、流通抵抗を変化させる。このため、温度変化による磁気粘性流体の粘性変化に起因する緩衝器１００の減衰力の変化は補償される。この結果、磁気粘性流体の温度変化に関わらず、コイル３３ａへの通電量を調整することによって、所望の減衰力を発生させることができる。

また、ピストンコア３０には、ピストンコア３０の径方向への温度補償部６０の膨張を制限する円筒部３１ｅが形成されることを特徴とする。

この構成では、円筒部３１ｅがピストンコア３０の径方向への温度補償部６０の膨張を制限するので、温度補償部６０の変位方向が分散されない。したがって、膨張または収縮による温度補償部６０の体積の変化を流通抵抗の変化に効率的に反映させることができる。

また、緩衝器２００は、温度補償部６０の外部に設けられ、温度補償部６０の膨張方向を制限する環状部材７０を更に備え、ピストンコア３０は、外周にコイル３３ａが設けられフラックスリング３５との間に流路２２を形成する大径部３０ａと、大径部３０ａと比較して小径に形成され外周に温度補償部６０が設けられる第２小径部３１ｂと、を有し、環状部材７０は、第２小径部３１ｂの外周面３１ｊに配置されて大径部３０ａの端面３１ｄとの間に温度補償部６０を挟むと共に、温度補償部６０の進退に伴って第２小径部３１ｂの外周面３１ｊに沿って摺動する第１環状部７１と、第１環状部７１の外周縁から大径部３０ａへ環状に延び、第２小径部３１ｂの外周面３１ｊとの間に温度補償部６０を挟む第２環状部７２と、を有することを特徴とする。

この構成では、第１環状部７１が第２小径部３１ｂの外周面３１ｊに沿って摺動し第２環状部７２が第１環状部７１から延びるので、ピストンコア３０の径方向への温度補償部６０の膨張が第２環状部７２により制限される。また、第１及び第２環状部７１，７２が、それぞれ、大径部３１ｃとの間及び第２小径部３１ｂとの間に温度補償部６０を挟むことによって、温度補償部６０への磁気粘性流体の接触を防ぐ。このように、環状部材７０に、ピストンコア３０の径方向への温度補償部６０の膨張を制限する機能と、温度補償部６０への磁気粘性流体の接触を防ぐ機能と、を持たせることができる。

また、ポート２４ａは、軸方向に設けられかつ流路２２に対して径方向内側に偏って配置されており、温度補償部６０がポート２４ａに部分的に対向することを特徴とする。

この構成では、温度補償部６０が、ポート２４ａに部分的に対向することによって、温度補償部６０の最大膨張時にポート２４ａを完全に塞がない。このように、ポート２４ａが完全に塞がれないため、ポート２４ａを通じた一対の流体室１１，１２間の連通を維持することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、緩衝器１００，２００は、コイル３３ａに電流を供給する一対の配線がピストンロッド２１の内周を通過するものである。よって、コイル３３ａに印加された電流を外部に逃がすアースを廃止することができる。しかしながら、この構成に代えて、コイル３３ａに電流を印加する一本の配線のみがピストンロッド２１の内部を通過するようにして、ピストンロッド２１自体を通じて外部にアースされる構成としてもよい。

１００，２００・・・緩衝器（磁気粘性流体緩衝器）、１０・・・シリンダ、１１，１２・・・流体室、２０・・・ピストン、２１・・・ピストンロッド、２１ａ・・・一端、２２・・・流路、２４ａ・・・ポート、３０・・・ピストンコア、３０ａ・・・大径部、３１ｂ・・・第２小径部（小径部）、３１ｄ・・・端面、３１ｅ・・・円筒部（ガイド部）、３１ｉ・・・内周面、３１ｊ・・・外周面、３３ａ・・・コイル、３５・・・フラックスリング（リング体）、４０・・・プレート、６０・・・温度補償部、７０・・・環状部材（ガイド部材）、７１・・・第１環状部、７２・・・第２環状部

Claims (4)

1. 磁界の作用によって見かけの粘度が変化する磁気粘性流体が封入されるシリンダと、
   前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内に一対の流体室を画成するピストンと、
   前記ピストンに連結されて前記シリンダの外部へ延在するピストンロッドと、を備え、
   前記ピストンは、
   前記ピストンロッドの端部に取り付けられ、外周にコイルが設けられるピストンコアと、
   前記ピストンコアの外周を取り囲み、前記ピストンコアとの間に流路を形成する環状のリング体と、
   前記リング体を支持し、前記流路の幅を規定する環状のプレートと、
   前記プレートに形成され、前記流路を通じて一対の前記流体室の間を行き来する磁気粘性流体が流通するポートと、
   前記ポートに対向して前記ピストンコアに設けられ、温度に応じて伸縮することによって前記ポートに対して進退して前記流路の開度を変化させる温度補償部と、を有することを特徴とする磁気粘性流体緩衝器。
2. 前記ピストンコアには、前記ピストンコアの径方向への前記温度補償部の膨張を制限するガイド部が形成され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。
3. 前記温度補償部の外部に設けられ、前記温度補償部の膨張方向を制限するガイド部材を更に備え、
   前記ピストンコアは、
   外周に前記コイルが設けられ前記リング体との間に前記流路を形成する大径部と、
   前記大径部と比較して小径に形成され外周に前記温度補償部が設けられる小径部と、を有し、
   前記ガイド部材は、
   前記小径部の外周面に配置されて前記大径部の端面との間に前記温度補償部を挟むと共に、前記温度補償部の進退に伴って前記小径部の外周面に沿って摺動する第１環状部と、
   前記第１環状部の外周縁から前記大径部へ環状に延び、前記小径部の外周面との間に前記温度補償部を挟む第２環状部と、を有す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。
4. 前記ポートは、軸方向に設けられかつ前記流路に対して径方向内側に偏って配置されており、
   前記温度補償部は、前記ポートに部分的に対向することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気粘性流体緩衝器。

Images