JP2019218958A - Magneto rheological fluid device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＭＲＦ（Magneto Rheological Fluid）デバイスに関するものである。 The present invention relates to an MRF (Magneto Rheological Fluid) device.
磁性体の微粒子が分散した流体である磁気粘性流体（ＭＲＦ）を封入したケース内に、ＭＲＦに接して回転部材を設け、ＭＲＦに印加する磁界の強度によって、回転部材の速度を制御したり制動したりできるＭＲＦデバイスが存在する（例えば特許文献１参照）。 A rotating member is provided in contact with the MRF in a case enclosing a magnetic viscous fluid (MRF), which is a fluid in which magnetic fine particles are dispersed, and the speed of the rotating member is controlled or damped by the strength of the magnetic field applied to the MRF. There is an MRF device that can perform such operations (for example, see Patent Document 1).
特許文献１に記載のＭＲＦデバイスは制動装置として用いられている。ケースの内周面と回転部材の外周面との間にＭＲＦが介在することで、ケースと回転部材との間で制動に係るトルクの伝達がなされるよう構成されている。
The MRF device described in
特許文献１に記載のＭＲＦデバイスにおける回転部材は、径方向断面形状が「Ｌ字形」となっている。しかしこの形状では、回転部材のうち径方向に延びる部分に対し、軸方向に延びる部分が片側にだけ延びる「片持ち構造」となる。回転部材の質量に比例し、かつ、半径の二乗に比例して慣性モーメントは増大する。よって、このような回転部材の形状では、加減速の応答性が良好でないという問題があった。
The rotating member of the MRF device described in
そこで本発明は、加減速の応答性を向上したＭＲＦデバイスを提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an MRF device having improved acceleration / deceleration responsiveness.
本発明は、磁気粘性流体が封入されたケースと、少なくとも径方向外側の領域が磁性体から形成されており、前記ケースの内部において前記磁気粘性流体に接しつつ回転するディスクと、前記ディスクの径方向中央に固定された回転軸と、前記磁気粘性流体及び前記ディスクに磁路が通るように磁場を発生させる磁場発生部と、を備え、前記ディスクは、径方向断面において径方向に延びる第１部分と、当該第１部分の外縁から軸方向の二方に延びる第２部分とを備えるＭＲＦデバイスである。 The present invention provides a case in which a magnetorheological fluid is sealed, a disk having at least a radially outer region formed of a magnetic material, and rotating inside the case while being in contact with the magnetorheological fluid; A rotating shaft fixed at the center in the direction, and a magnetic field generating unit for generating a magnetic field so that a magnetic path passes through the magneto-rheological fluid and the disk, wherein the disk has a first section extending in a radial direction in a radial cross section. An MRF device comprising a portion and a second portion extending in two axial directions from an outer edge of the first portion.
この構成によれば、ディスクが第１部分と第２部分を備えることにより、慣性モーメントの増大を抑制できる。よって、磁場発生部による磁場の印加に対する応答性の良いＭＲＦデバイスとできる。 According to this configuration, since the disk includes the first portion and the second portion, an increase in the moment of inertia can be suppressed. Therefore, an MRF device having good responsiveness to the application of a magnetic field by the magnetic field generation unit can be provided.
そして、前記ディスクは、厚さ方向に貫通する複数の貫通穴を備えることができる。 The disk may include a plurality of through holes penetrating in the thickness direction.
この構成によれば、ケースの内部においてＭＲＦを円滑に循環させることで、流れを形成できる。 According to this configuration, a flow can be formed by smoothly circulating the MRF inside the case.
そして、前記回転軸は、前記ディスクに対して軽圧入により固定されることができる。 The rotating shaft can be fixed to the disk by light press-fitting.
この構成によれば、圧入に伴うディスクの変形を抑制しつつ、ディスクに対する回転軸の空転を有効に防止できる。 According to this configuration, the rotation of the rotating shaft with respect to the disk can be effectively prevented while suppressing deformation of the disk due to press-fitting.
そして、前記回転軸を回転可能に支持する複数のすべり軸受を備え、前記複数のすべり軸受のうち少なくとも一部は、前記ケースの内部において前記磁気粘性流体に接して設けられることができる。 Further, a plurality of slide bearings rotatably supporting the rotation shaft may be provided, and at least a part of the plurality of slide bearings may be provided in contact with the magneto-rheological fluid inside the case.
この構成によれば、すべり軸受によって耐ラジアル荷重性の向上を果たすことができ、また、転がり軸受のような転動体が存在しないことから、磁気粘性流体による軸受性能の低下も最低限に抑えることができる。 According to this configuration, the radial load resistance can be improved by the sliding bearing, and since there is no rolling element such as a rolling bearing, the deterioration of the bearing performance due to the magnetic viscous fluid is also minimized. Can be.
そして、前記回転軸と前記すべり軸受との間に、前記回転軸と共に回転する筒状のスリーブを備え、前記スリーブは、前記磁気粘性流体が通過する通路を軸方向に沿うように備えることができる。 A cylindrical sleeve that rotates together with the rotary shaft is provided between the rotary shaft and the slide bearing, and the sleeve can include a passage through which the magnetorheological fluid passes so as to extend along the axial direction. .
この構成によれば、スリーブにおける通路を介してケースの端部まで磁気粘性流体を通すことができる。 According to this configuration, the magnetorheological fluid can be passed to the end of the case through the passage in the sleeve.
本発明では、磁場の印加に対する応答性の良いＭＲＦデバイスとできる。よって、加減速の応答性を向上できる。 According to the present invention, an MRF device having good responsiveness to application of a magnetic field can be obtained. Therefore, the response of acceleration / deceleration can be improved.
本発明につき、一実施形態を取り上げて、図面とともに以下説明を行う。なお、以下の説明における上下方向は、図２に示した状態における方向に対応している。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The vertical direction in the following description corresponds to the direction in the state shown in FIG.
本実施形態のＭＲＦデバイス１は、例えば図１に示すような形状とされている。また、径方向断面の形状を図２に示す。このＭＲＦデバイス１は主に、ケース２、ディスク３、回転軸４、磁場発生部５を備える。
The
ケース２は、上部ヨーク２１、下部ヨーク２２、ダイアフラム押さえ部２３を備える。ディスク３を挟んで上下方向で対向する上部ヨーク２１と下部ヨーク２２が組み合わされることにより、磁気粘性流体（以下、「ＭＲＦ」と記載）６が封入され、また、磁場発生部５等の内部部品が配置される空間が形成される。なお、本実施形態で用いられるＭＲＦ６は公知のものである。ダイアフラム押さえ部２３は、下部ヨーク２２の下部中央におけるダイアフラム収納凹部２２１に設けられた、ゴム等の弾性（軟質）材料からなるダイアフラム７の下方に位置している。ダイアフラム７は、板状の円形部７Ａと円形部７Ａの外周縁に一体形成され径方向外側に突出する鍔部７Ｂと、を備えている。そのダイアフラム７の鍔部７Ｂをダイアフラム押さえ部２３で下部ヨーク２２の底面（下面）に押し付けることにより、ダイアフラム７がダイアフラム押さえ部２３と下部ヨーク２２との間に挟んだ状態で固定されるとともに、後述するスリット孔２ａ，２ａが円形部７Ａの表面（上面）で閉じられている。ダイアフラム押さえ部２３の上部中央には、スリット孔２ａ，２ａに近い手前側のダイアフラム収納凹部２２１と、スリット孔２ａ，２ａから遠い奥側に位置しかつスリット孔２ａ，２ａの貫通方向（図２では上下方向）で連通する凹部２３１とが形成されている。これは、ＭＲＦ６の圧力上昇時に、ダイアフラム収納凹部２２１に位置しているダイアフラム７の円形部７Ａが下方の凹部２３１へ移動することによって、ＭＲＦ６の一部を逃がして保持するための収容部２２０がダイアフラム収納凹部２２１と凹部２３１の一部とで形成される。なお、ダイアフラム押さえ部２３に外部と連通する孔を形成して実施してもよい。この場合、ダイアフラム７が変形しやすくなり、ダイアフラム７の凹部２３１への移動がスムーズに行える。
The
ＭＲＦ６には、気体である空気が混入されており、次のような効果がある。後述するコイル５１への通電によりコイル５１が発熱すると、ＭＲＦ６の温度が上昇し、ＭＲＦ６に圧力上昇が発生する。この圧力上昇をＭＲＦ６よりも圧力上昇が低い気体（ここでは空気）により下げることができる。しかし、ＭＲＦ６の本来の機能を発揮させるためには、ＭＲＦ６に含有させる気体（ここでは空気）の量には限界がある。そのため、ケース２の内部の圧力上昇（混入している気体の収縮だけでは抑えることができない所定圧以上の圧力上昇）時に、ＭＲＦ６の一部を逃がして保持する前述した収容部２２０で圧力上昇を抑制している。なお、所定圧は、ＭＲＦ６の注入量及び混入される気体の量及びコイル５１の発熱による熱量等により変動する。ここでは、ＭＲＦ６の温度上昇によりＭＲＦ６に圧力上昇が発生する場合を説明しているが、外部環境による圧力変動の影響を受けて、ＭＲＦ６に圧力上昇が発生する場合や、ＭＲＦ６の温度上昇及び外部環境による圧力変動の影響の両方を受けて、ＭＲＦ６に圧力上昇が発生する場合がある。
Air, which is a gas, is mixed in the MRF 6, and has the following effects. When the
したがって、ＭＲＦ６の温度上昇によるケース２の内部の圧力上昇時に、ダイアフラム７が収容部２２０の貫通孔（スリット孔２ａ，２ａ）に近い手前側であるダイアフラム収納凹部２２１から貫通孔から遠い奥側の凹部２３１側に移動（変形）してケース２の内部のＭＲＦ６の一部が貫通孔２ａを通して収容空間であるダイアフラム収納凹部２２１へ移動して保持される。これにより、ケース２の内部の圧力を下げることができる。ケース２の内部圧力が所定圧未満になると、ダイアフラム７の弾性復元力により収容部２２０の貫通孔から遠い奥側の凹部２３１から貫通孔に近い手前側のダイアフラム収納凹部２２１にダイアフラム７が移動して、ケース２の内部に移動したＭＲＦ６を戻すとともに貫通孔（スリット孔２ａ，２ａ）を閉じる。
Therefore, when the pressure inside the
貫通孔は、下部ヨーク２２の中心部よりも径方向外側部に形成された一対の円弧状のスリット孔２ａ，２ａ（図６参照）から構成され、下部ヨーク２２の中心部が、回転軸４の軸端となる後述する基端部４２を当接させる当接部２２２として構成されている。このように、一対のスリット孔２ａ，２ａから構成することによって、ＭＲＦ６の温度上昇による圧力上昇時に、スリット孔２ａ，２ａを通してＭＲＦ６を収容部２２０側に迅速に移動させることができる。しかも、下部ヨーク２２の中心部を回転軸４の基端部４２を当接させる当接部２２２として構成することによって、回転軸４にかかるスラスト方向の荷重を当接部２２２で良好に受けることができる。ここでは、貫通孔を、一対の円弧状のスリット孔２ａ，２ａから構成しているが、円に近い１つの円弧状のスリット孔や３つ以上の円弧状のスリット孔であってもよいし、直線状のスリット孔であってもよい。要するに、円形の孔を多数形成するよりも長さのある（直線状又は曲線状の）スリット孔から構成することによって、ＭＲＦ６の移動をスムーズに行える。
The through-hole is constituted by a pair of arc-
また、本実施形態では、上部ヨーク２１の上面に取付板２４が取り付けられている。本実施形態では、図１に示すように、上部ヨーク２１にねじ止めにより取付板２４が取り付けられているが、これに限定されず、種々の手段で取り付けが可能である。取付板２４は、例えば図１に示すようにボルト等が貫通する穴２４１が設けられており、この取付板２４を介して固定対象物にＭＲＦデバイス１を固定できる。
In the present embodiment, a mounting
ディスク３は、本実施形態ではケース２の内部においてＭＲＦ６に接しつつ回転する。このディスク３は、径方向断面において径方向に延びる第１部分としての円板部３１と、円板部３１の外縁から軸方向の上下二方に延びる第２部分としての外周部３２とを備えており、径方向断面形状が「Ｈ字形」（半径側だけで見ると、横倒しの「Ｔ」字形）となっている。なお、前記「軸方向の上下二方」とは、軸方向に対して完全に平行な方向に限定されず、軸方向に対して傾きのある方向であってもよい。つまり、本実施形態では図２に示すように円板部３１に対して外周部３２が直交しているが、斜めに交わっていてもよい。ＭＲＦ６は、ディスク３の円板部３１及び外周部３２の表面に接するよう、ケース２の内部に封入されている。本実施形態では、ＭＲＦ６が、回転軸４の一部の表面及び円板部３１の全ての表面並びに外周部３２の全ての表面のうちの回転軸４と円板部３１とが接している面を除いた表面に接している。本実施形態の外周部３２は、円板部３１の外縁との接続部分を基準として上下対称形とされている。つまり、円板部３１の外縁との接続部分よりも上部と下部とが同じ大きさ（軸方向長さ）とされている。また、円板部３１の厚みよりも外周部３２の厚みの方が小さい。これにより、外周部３２の重量が小さく、ディスク３が回転する際における慣性モーメントを小さくできる。なお、円板部３１または外周部３２の各々については、部位によって厚みが異なっていてもよいし、径方向断面形状で湾曲していてもよい。
In this embodiment, the
ディスク３が「Ｈ字形」とされたことにより、ディスク３において最もトルクに影響する外周部３２の、ＭＲＦ６に接する面積を増大させることができる。また、従来のような径方向断面形状が「Ｌ字形」とされた「片持ち構造」のディスクに比べると、円板部３１から延びる外周部３２の大きさ（軸方向長さ）を小さくできる。このため、慣性モーメントの増大により加減速トルクが大きくなってしまうこと（つまり、回転しにくく、かつ、停止しにくいこと）を抑制でき、コイル５１による磁場の印加に対する応答性の良い（高応答の）ＭＲＦデバイス１とできる。また、例えば平板状のディスクを多層に設けた形態に比べると、本実施形態のＭＲＦデバイス１は、構成部品点数が少なくて全体をコンパクトに形成できる点で有利である。また、外周部３２が上下対称形であることにより、ディスク３の回転バランスが良好である。
By making the
前記「Ｈ字形」とされたディスク３は、円板部３１に対して別体の外周部３２を接合して形成することもできるし、例えば１枚の板状体を厚み方向にプレス加工することで形成することもでき、製法は限定されない。
The "H-shaped"
ディスク３は、厚さ方向に貫通する複数の貫通穴３３を備える。本実施形態の貫通穴３３は円形であって、図３及び図４に示すように、円板部３１に４箇所、外周部３２の上方に４箇所、外周部３２の下方に４箇所で、合計１２箇所に設けられている。ただし、貫通穴３３の形状や数量はこれに限定されない。また、円板部３１または外周部３２の一方にのみ貫通穴３３が設けられていてもよい。ディスク３の回転中には、これらの貫通穴３３をＭＲＦ６が通過する。これにより、ケース２の内部でＭＲＦ６が存在する空間においてＭＲＦ６を円滑に循環させて、流れを形成できる。この流れにより、ＭＲＦ６に含まれる磁性粒子の偏在を防止することができる。よって、ディスク３に対する駆動トルクや制動トルクの伝達につき部分的な偏りを抑制でき、均一なトルク伝達が可能である。更に、この流れにより、ＭＲＦ６に溶け込んでいる空気等の気体を撹拌することができたり、ＭＲＦ６にマクロバブルを発生させたりできる。
The
回転軸４は、ディスク３の径方向中央に固定されており、一部がケース２から突出している。これにより、ディスク３に生じたトルクをケース２の外部に取り出すことができる。つまり、回転軸４のうちケース２から突出した部分４１は入出力軸として機能する。なお、回転軸４のうち基端部４２はケース２の内部に位置している。なお、基端部４２をケース２から突出させることもできる。回転軸４の延びる方向（軸方向）は、ディスク３における円板部３１の延びる方向に対して直交する関係にある。この突出した部分４１に、回転力を伝達する他のデバイス（被回転体等）や、レバーや、つまみ等を物理的に接続できる。本実施形態の回転軸４は非磁性材(例えば、SUS303やSUS304)によって形成されている。回転軸４は、ディスク３に対して軽圧入により固定されている。これにより、図５に示すように、ディスク３、回転軸４、スリーブ９が組み合わされた回転体が構成される。前記「軽圧入」とは、JIS B 0401-1:2016の規定にて、嵌め合いの種類として「中間ばめ」に相当し、穴と軸との関係ではＨ６／ｍ５またはＨ７／ｍ６に相当する圧入状態である。このような圧入状態とすることで、回転精度に悪影響を及ぼす可能性がある、圧入に伴うディスク３の変形を抑制しつつ、ガタなく固定できることで回転軸４の空転を有効に防止できる。
The
ここで、ＭＲＦデバイス１では、ＭＲＦ６のせん断力により大きな回転抵抗を受けるディスク３に対して、回転軸４が強固に連結されること、そして、ディスク３の受ける回転抵抗により、ディスク３に対して空転しない構造が必要である。このため、ディスク３及び回転軸４における相互の結合箇所３４，４３が、図４に示すように、例えば、軸方向視にて、対向する直線部分と当該直線部分に隣り合って対向する円弧部分からなる略小判形状に形成されており、かつ、軽圧入の嵌め合いとすることにより、ディスク３に対する回転軸４の空転を防いでいる。また、ディスク３及び回転軸４における相互の結合箇所３４，４３はいわゆる「インロー（印籠）構造」となっている。このため、結合箇所３４，４３において、挿入側である回転軸４と受容側であるディスク３とが軸方向に平行な面で面接触するので、ディスク３と回転軸４が直交した関係を保つことができる。
Here, in the
回転軸４は、複数のすべり軸受８により回転可能に支持されている。本実施形態では、上下で２個のすべり軸受８が用いられている。回転軸４が上下で支持されるため、ラジアル荷重に対抗し、ディスク３及び回転軸４を安定して回転させることができる。以下では、ディスク３よりも上方に位置するものを入出力側すべり軸受８１、ディスク３よりも下方に位置するものを内部側すべり軸受８２とする。複数のすべり軸受８のうち少なくとも一部（本実施形態で下方に位置する内部側すべり軸受８２）は、ケース２の内部においてＭＲＦ６に接して設けられている。一方、本実施形態で上方に位置する入出力側すべり軸受８１は、回転軸シール部材１０１によってＭＲＦ６が遮断されているため、ＭＲＦ６に接しない。
The
また、回転軸４とすべり軸受８との間に、回転軸４と共に回転する筒状のスリーブ９を備える。このスリーブ９は、回転軸４の下端部に圧入されている（軽圧入であってもよい）。前述のように、ディスク３と回転軸４は軽圧入により結合されているが、これに加えてスリーブ９を設けたことにより、回転軸４がディスク３から抜けにくくなるので、ディスク３と回転軸４の結合がさらに強固になる。なお、このスリーブ９はすべり軸受８（内部側すべり軸受８２）の内周面との接触部を兼ねる。
Further, a cylindrical sleeve 9 that rotates together with the
またスリーブ９は、図５に示すように、ＭＲＦ６が通過する通路９１を軸方向に沿うように備える。このため、通路９１を介し、ケース２の端部（具体的には下部）までＭＲＦ６を通して、ケース２の下部に設けられているダイアフラム７にＭＲＦ６を接するようにできることから、ＭＲＦ６の膨張及び収縮をダイアフラム７で吸収できる。本実施形態では、スリーブ９の外周面に上下方向に延びる直線状の溝として通路９１が形成されており、周方向に間隔をあけて複数の通路９１が形成されている。しかし、通路９１の形状はこれに限定されず、種々の形状とできる。
Further, as shown in FIG. 5, the sleeve 9 includes a
ここで、従来のＭＲＦデバイスの多くでは、ラジアル転がり軸受を使用するか、軸受自体を使用していない。一般的にラジアル転がり軸受は、ラジアル荷重が小さく高速回転する回転軸に適するとされている。ところが、ＭＲＦデバイスは比較的低回転域で使用されることが多い。一方、ＭＲＦデバイスの特徴の一つである高応答性を活かすため、回転軸からのトルク伝達には、いわゆるリジットタイプのカップリングを介して被回転体(図示しない)と連結されることが多い。このリジットタイプのカップリングは、ＭＲＦデバイスの出力トルクをリニアに伝達できる特徴を有するが、被回転体との軸芯の位置ずれ、角度ずれの影響を直接的に回転軸に伝達してしまう。そのため、転がり軸受の使用に適さない偏荷重が継続的に発生するおそれがあり、ＭＲＦデバイスの短寿命化を招く可能性がある。また、転がり軸受は、内輪、転動体、外輪より構成されるため、軸径に対して軸受外径が大きくなり、その結果、ＭＲＦデバイスが大型化してしまう。他方、軸受を使用しない形態においては回転軸のラジアル方向の保持がシール部材に依存することとなるため、シール部材の損傷を早め、ケース外部へのＭＲＦ漏出につながるおそれがある。 Here, many of the conventional MRF devices use a radial rolling bearing or do not use the bearing itself. Generally, a radial rolling bearing is considered to be suitable for a rotating shaft that rotates at high speed with a small radial load. However, the MRF device is often used in a relatively low rotation speed range. On the other hand, in order to take advantage of the high responsiveness, which is one of the features of the MRF device, torque transmission from the rotating shaft is often connected to a rotating body (not shown) via a so-called rigid type coupling. . This rigid type coupling has a feature that the output torque of the MRF device can be transmitted linearly, but directly transmits the influence of the positional deviation and the angular deviation of the shaft center with the driven body to the rotating shaft. Therefore, there is a possibility that an unbalanced load that is unsuitable for use of the rolling bearing may continuously occur, which may shorten the life of the MRF device. Further, since the rolling bearing is composed of the inner ring, the rolling element, and the outer ring, the outer diameter of the bearing becomes larger than the shaft diameter, and as a result, the MRF device becomes larger. On the other hand, when the bearing is not used, the radial holding of the rotating shaft depends on the seal member, so that damage to the seal member is accelerated and MRF may leak to the outside of the case.
前記問題に対し、本実施形態のＭＲＦデバイス１では、複数のすべり軸受８を用いることにより、耐ラジアル荷重性の向上を果たしている。また、内部側すべり軸受８２は、ＭＲＦ６に常時接するように配置されているが、転がり軸受のような転動体が存在しないことから、ＭＲＦ６による軸受性能の低下も最低限に抑えることができる。また、入出力側すべり軸受８１については、例えば、焼結合金にフッ素樹脂を含浸させたものを使用することで、給油等のメンテナンス作業をせずに使用し続けることが可能となっている。
In order to solve the above problem, the
また、回転軸４の基端部４２は、前述したように下部ヨーク２２の中心部の当接部２２２に接触している。これにより、下向きのスラスト方向押し付け荷重に対抗した状態で回転軸４がケース２によって支持される。更に、回転軸４の基端部４２はテーパー形状とされて下部ヨーク２２との接触面積が抑えられている。このため、回転軸４の下部ヨーク２２に対する接触抵抗が軽減されている。
Further, the
また、回転軸４においてディスク３に対する結合箇所４３の上方には段差４４が形成されており、この段差４４が、ケース２の内部に設けられた環状のストッパー１０２に接触している。これにより、上向きのスラスト方向引っ張り荷重に対抗した状態で回転軸４が支持される。なお、ストッパー１０２は摺動性の高い材料(例えば、銅合金や樹脂材料)から形成されており、回転軸４との接触抵抗が軽減されている。
A
磁場発生部５はコイル５１とコイル５１を支持するボビン５２を備える。コイル５１は環状であって、上部ヨーク２１と下部ヨーク２２が組み合わされた状態における空間に配置される。図示していないが、コイル５１にはケース２の外部から励磁のための電力が供給される。コイル５１の上下側と径内側に接している部材はボビン５２である。ボビン５２と上部ヨーク２１の間、ボビン５２と下部ヨーク２２の間の各々にはＯリング等のパッキン１０３が嵌め込まれており、ＭＲＦ６がパッキン１０３を越えて径外側に漏れないようにされている。コイル５１に通電すると、コイル５１の周囲に上部ヨーク２１、下部ヨーク２２、上部ヨーク２１と下部ヨーク２２の間に位置するＭＲＦ６、ディスク３を通って一周する磁路Ｍが形成される（図２に二点鎖線で示す）。この磁路Ｍにより、ディスク３にトルクを作用させることができる。
The
本実施形態で磁気回路を構成する部品は、上部ヨーク２１、下部ヨーク２２、ダイアフラム押さえ部２３、ディスク３である。これらの部品に磁性体である軟磁性材料(例えば、パーマロイや純鉄)を使用することで効果的にトルクの向上を図ることができるが、材料自体が極めて高価であり、また加工の難しい難削材であることから、ＭＲＦデバイスの製造コストが高価になる傾向がある。このため、本実施形態で磁気回路を構成する部品には、機械構造用炭素綱(例えば、S10Cといった炭素量の少ない材料)が使用されている。これにより、製造コストの上昇を防ぎつつ、例えば、加工前の材料に磁気焼鈍を施すことにより、比較的安価に透磁率を上げることができる。
The components constituting the magnetic circuit in the present embodiment are the
ここで、軟磁性材料と比較して、機械構造用炭素綱を使用した場合、コイルの通電を停止した後の磁性材料の残磁が問題となることが多い。この問題に対しては、消磁手段（例えば、本願の出願人による特開２０１８−３５９２０号公報参照）を設けることによって、極めて短時間で残磁をなくすことができる。 Here, when the carbon steel for machine structure is used as compared with the soft magnetic material, the remanence of the magnetic material after stopping the energization of the coil often causes a problem. To solve this problem, by providing a demagnetizing means (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-35920 by the applicant of the present application), it is possible to eliminate the residual magnetism in a very short time.
また一般的に、上部ヨーク２１、下部ヨーク２２、ダイアフラム押さえ部２３、取付板２４といった外気に触れる部品においては、錆の発生を防ぎ、美観を向上する目的でメッキが施される。多くは膜厚管理の容易な無電解ニッケルメッキが使用されるが、無電解ニッケルメッキにおいてはメッキ後の熱処理により非磁性から強磁性へと磁気特性を変化させる必要がある。しかし、完成部品に対する熱処理は部品の歪みを生じさせることが多く、高い形状精度が求められるＭＲＦデバイスへ無電解ニッケルメッキの部品を適用すると、歪みによってＭＲＦの漏出等の不都合が発生するおそれがある。本実施形態においては、無電解ニッケルメッキを使用せず電気ニッケルメッキを使用することで、メッキ後の熱処理を必要とせずに、防錆性を有しかつ強磁性である表面状態を得ている。
Further, generally, components that come into contact with the outside air, such as the
以上、本実施形態のＭＲＦデバイス１は、大型化することなく、かつ、構造を複雑化することなく入出力に係るトルクの増大を実現できる。本実施形態のＭＲＦデバイス１は、ブレーキやクラッチを始めとして種々のデバイスに利用できる。
As described above, the
以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 As described above, the present invention has been described with reference to one embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、前記実施形態で磁気回路を構成する部品は、上部ヨーク２１、下部ヨーク２２、ダイアフラム押さえ部２３、ディスク３であった。しかし、磁路Ｍの設定によっては、前記部品からダイアフラム押さえ部２３を除外することができる。この際、ダイアフラム押さえ部２３を非磁性体からなるようにしてよい。例えば、ダイアフラム押さえ部２３を、アルミニウム等の放熱性のよい材料で構成することで、上部ヨーク２１、下部ヨーク２２、ＭＲＦ６等の温度を下げることができる。
For example, the components constituting the magnetic circuit in the above embodiment are the
また、ディスク３は、少なくとも径方向外側の領域が磁性体から形成されていればよく、非磁性体と磁性体が接合されて形成されていてもよい。
Further, the
また、前記実施形態では、ディスク３の外周部３２が、円板部３１の外縁との接続部分を基準として上下対称形とされていた。しかしこれに限られず、上下非対称形であってもよい。
Further, in the above embodiment, the outer
また、回転軸４の基端部形状はテーパー形状に限らず、半球状、円錐状等の形状とすることもできる。テーパー形状と同様、下方へのスラスト方向押し付け荷重が回転軸４にかかった際に回転抵抗の上昇を防ぐことができる。
Further, the shape of the base end of the
また、前記実施形態では、回転軸４に非磁性のオーステナイト系ステンレス（例えばSUS303やSUS304）を使用していた。しかしこれに限らず、非磁性材料であれば目的に応じ、合成樹脂、アルミ合金、高強度オーステナイト系ステンレスといった材料を使用することもできる。
In the above embodiment, the
また、前記実施形態では、磁気粘性流体に空気を混入したが、混入する気体としては、窒素、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。 In the above-described embodiment, air is mixed into the magnetic viscous fluid, but the mixed gas includes nitrogen, helium, argon and the like.
また、前記実施形態では、ディスクをＨ字形としたが、円板形又はＬ字形等、どのような形状のディスクに構成してもよい。 In the above-described embodiment, the disk is H-shaped. However, the disk may be formed in any shape such as a disk or L-shape.
また、前記実施形態では、貫通孔を閉じる弾性部材としてダイアフラム７を挙げたが、ゴム等でなる板状部材から構成してもよい。また、収容部２２０の形状に合わせて前記ダイアフラム７や前記板状部材が変形し易いように、ダイアフラム７の厚みや板状部材の厚みを部分的に変更してもよい。
In the above-described embodiment, the
１…ＭＲＦデバイス、２…ケース、２ａ…スリット孔（貫通孔）、３…ディスク、４…回転軸、５…磁場発生部、６…磁気粘性流体（ＭＲＦ）、７…ダイアフラム、７Ａ…円形部、７Ｂ…鍔部、８…すべり軸受、９…スリーブ、２１…上部ヨーク、２２…下部ヨーク、２３…ダイアフラム押さえ部、２４…取付板、３１…第１部分（円板部）、３２…第２部分（外周部）、３３…貫通穴、３４…結合箇所（ディスク）、４１…突出部分、４２…基端部（軸端）、４３…結合箇所（回転軸）、４４…段差、５１…コイル、５２…ボビン、８１…入出力側すべり軸受、８２…内部側すべり軸受、９１…通路、１０１…回転軸シール部材、１０２…ストッパー、１０３…パッキン、２２０…収容部、２２１…ダイアフラム収納凹部、２２２…当接部、２３１…凹部、２４１…穴、Ｍ…磁路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
少なくとも径方向外側の領域が磁性体から形成されており、前記ケースの内部において前記磁気粘性流体に接しつつ回転するディスクと、
前記ディスクの径方向中央に固定された回転軸と、
前記磁気粘性流体及び前記ディスクに磁路が通るように磁場を発生させる磁場発生部と、を備え、
前記ディスクは、径方向断面において径方向に延びる第１部分と、当該第１部分の外縁から軸方向の二方に延びる第２部分とを備えるＭＲＦデバイス。 A case filled with a magneto-rheological fluid,
At least a radially outer region is formed of a magnetic material, and a disk that rotates while being in contact with the magneto-rheological fluid inside the case,
A rotating shaft fixed to the radial center of the disk,
A magnetic field generating unit that generates a magnetic field such that a magnetic path passes through the magnetic viscous fluid and the disk,
The MRF device, wherein the disk includes a first portion extending in a radial direction in a radial cross section, and a second portion extending in two axial directions from an outer edge of the first portion.
前記複数のすべり軸受のうち少なくとも一部は、前記ケースの内部において前記磁気粘性流体に接して設けられる、請求項１〜３のいずれかに記載のＭＲＦデバイス。 Comprising a plurality of slide bearings rotatably supporting the rotating shaft,
The MRF device according to claim 1, wherein at least a part of the plurality of slide bearings is provided in contact with the magneto-rheological fluid inside the case.
前記スリーブは、前記磁気粘性流体が通過する通路を軸方向に沿うように備える、請求項４に記載のＭＲＦデバイス。 A cylindrical sleeve that rotates with the rotation shaft, between the rotation shaft and the slide bearing,
The MRF device according to claim 4, wherein the sleeve includes a passage through which the magnetorheological fluid passes so as to extend along an axial direction.
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-
2018
- 2018-06-15 JP JP2018114226A patent/JP7082909B2/en active Active
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