JP5388289B2 - 磁気粘性流体流動型制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁界により粘度が増し流動抵抗が高まる特性を有する磁気粘性流体を利用し、振動に伴うピストンの移動により磁気粘性流体を磁界中に流通させて振動を減衰させる磁気粘性流体流動型制振装置に関するものである。

従来、シリンダの内部をピストンで軸線方向に第１及び第２の圧力室に区画し、ピストンに固定されたピストンロッドをシリンダに出入り自在に挿入すると共に、両圧力室に作動油を充填した油圧式制振装置がある（特許文献１参照）。ピストンロッドには、第１，第２の圧力室間を連通させる流通路上に弁機構を設けている。
また、シリンダ内をピストンで第１及び第２の隔室に区画し、ピストンに固定されたピストンロッドをシリンダに出入り自在に挿入し、シリンダの内部に磁気粘性流体を充填した制振装置がある（特許文献２参照）。シリンダの両隔室間には、シリンダの外部においてバイパス管を連通させ、内蔵の電磁石で磁界を形成してこの中に磁気粘性流体を流通させている。

特開平１１−２３０２３０公報 特開２００１−１６５２２９号公報

上記従来の油圧式の制振装置においては、ピストンに弁機構を組み込む構造が複雑で高価になるし、精密部品である弁の耐久性、安定性の面で信頼性に難点があり、また性能調整を厳格な精度で行わなければならず時間がかかる煩雑な保守作業となる。
磁気粘性流体を用いた制振装置においては、油圧式の作動油に比べて流体が高価なため、ダンパの大型化（大容量化）に伴いさらに製作コストが嵩む。また、大容量化に対応して電磁石を大型化すると、バイパス管が嵩張って余計な設置スペースを確保する必要があり、また振動の減衰特性を切り替える際の電磁石のコイルの応答性が悪化する。流体中の強磁性微粒子の沈降による流体の変質により性能が変化する。
そこで、本発明は、簡易な構造とすると共に、磁気粘性流体の使用量を少なくでき、製作コストを抑さえると共に、小型化を可能にし、長期にわたり安定した性能を発揮でき、また振動に対して迅速に対応できるし、流体の変質を容易に防ぐ磁気粘性流体流動型制振装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明においては、内部に磁気粘性流体を充填したシリンダ１内を軸線方向に移動可能なピストン３により第１及び第２の隔室９，１０に区画し、ピストン３が固定されたピストンロッド２をシリンダ１に出入り自在に挿入し、第１，第２の隔室９，１０との間をオリフィス１１を介して磁気粘性流体を流通させ、このオリフィス１１に、磁気粘性流体の粘度を増すための磁界を形成する永久磁石１２をピストン３に設けて磁気粘性流体流動型制振装置を構成する。支持体又は被支持体の一方にシリンダ１を連結し、他方にピストンロッド２を連結して、シリンダ１内のピストン３の相対移動をオリフィス１１に流れる磁気粘性流体の流動抵抗により妨げて振動を減衰させる。
オリフィス１１は、ピストン３を軸線方向に貫通させ、あるいはシリンダ１３とピストン１５との隙間で形成する。

本発明においては、ピストンにオリフィスを設け流体の流れを絞るため、精密部品である弁機構を組み込むことなく構造が極めて簡易になり、当初にオリフィスの寸法及び磁界強度を設定すれば、継続して所期の性能を発揮し、その後の煩雑な調整作業を不要とし、信頼性が向上する。磁気粘性流体の実質的な必要量が狭隘なオリフィスを流通するものであれば足り、大容量化しても製作コストを抑えることができる。磁気粘性流体の流動抵抗を高めるのに、永久磁石をピストンに組み込むので、大型化しても特別の設置スペースを確保する必要がないし、振動の減衰特性を制御する電磁石を用いず、振動に対し迅速に対応できる。複雑な制御がなく動作するので、流体中の強磁性微粒子の沈降を簡単に再拡散させることができ、流体の変質を容易に防止する。

本発明に係る磁気粘性流体流動型制振装置の縦断面図である。 ピストンの分解斜視図である。 他の実施形態に係る磁気粘性流体流動型制振装置の縦断面図である。 ピストンの拡大断面図である。

本発明の実施の一形態を図面を参照して説明する。
図１において、本実施形態に係る制振装置は、円筒状のシリンダ１と、シリンダ１を軸線方向に出入り自在に貫通するピストンロッド２と、ピストンロッド２の中間部に固定されたピストン３とを備えている。

シリンダ１は、図示しない構築物のような支持体又は被支持体の一方に引手７及び支持部材４を介して連結される。シリンダ１の内部は摺動自在に気密に嵌合するピストン３によって隔室９，１０に仕切られる。これら隔室９，１０には、オイル等の媒体中に強磁性の微粒子を混合した磁気粘性流体が充填されている。磁気粘性流体は、磁場に反応して粘度が増し、流動抵抗が高くなる性質を有する。

ピストン３は、支持体又は被支持体の他方に引手８を介して連結される。ピストン３には、シリンダ１の隔室９，１０を連通させるオリフィス１１が前後方向にわたって上下一対設けられている。図２に示すように、オリフィス１１は、ピストン３内に軸線方向に固定される棒状のオリフィス片１１ａの中心軸上に貫かれた内部空間で形成される。棒状のオリフィス片１１ａの側部の対向位置の凹み部１１ｂに上下方向の磁界を形成する永久磁石１２が固定される。オリフィス１１は隔室９と１０との間を流れる磁気粘性流体の流れを絞ると共に磁界により流動抵抗をさらに増す。

この制振装置は、振動により支持体と被支持体との間に相対的変位が生じると、ピストンロッド２がシリンダ１内に押し込まれ、あるいはそれから引き出され、ピストン３が移動する。ピストン３の変位により隔室９，１０の容積が変動して、その内部の磁気粘性流体がオリフィス１１を通じて流動する。このとき、オリフィス１１で磁気粘性流体の流れが絞られると共に、永久磁石１２によって形成された磁界によって磁気粘性流体の粘度が増して流動抵抗が大きくなり、ピストン３の移動を妨げて振動を減衰させる。この振動の減衰力は、オリフィス１１の開口面積及び永久磁石の磁界強度を予め適宜調整して設定される。

なお、オリフィス１１をピストン３に複数設ければ、必要に応じて所望数を塞ぐことにより、減衰力を大小広い範囲で容易に調整することができる。

他の実施形態を図３に示す。この実施形態に係る制振装置においては、シリンダ１３と、シリンダ１３の一端部に軸線方向へ出入り自在に挿入されるピストンロッド１４と、ピストンロッド１４の一端部に固定されたピストン１５とを備えている。

シリンダ１３は、図示しない構築物のような支持体又は被支持体の一方に引手１６及び支持筒１７を介して連結される。シリンダ１３の内部はピストン３によって隔室１９，２０に仕切られる。これら隔室１９，２０には、先の実施形態におけると同様な磁気粘性流体が充填される。

ピストンロッド１４の一端部は、支持体又は被支持体の他方に引手１６を介して連結される。ピストン１５周りには、シリンダ１３との間に、図４に示すように、隔室１９，２０を連通させるわずかな隙間により形成された環状オリフィス２１が設けられる。ピストン１５は、ピストンロッド１４の先端に一体に形成された端板１５ａと、端板１５ａから間隔を置いてピストンロッド１４に固着された押えリング１５ｂと、ピストンロッド１４上の端板１５ａと押えリング１５ｂとの間に軸線方向に交互に隙間なく並べられた複数のリング状の永久磁石１５ｃ及びリング１５ｄとにより構成される。永久磁石１５ｃは、隔室１７，１８間を環状オリフィス２１を通じて流通する磁気粘性流体の流動抵抗を増すためにシリンダ１３との間に半径方向の磁界を形成する。永久磁石１５ｃ周りには、永久磁石１５ｃが環状オリフィス２１に形成する磁界を妨げないカバーリング１５ｅが重なる。

この制振装置は、振動により支持体と被支持体との間に相対的変位が生じると、ピストンロッド１４がシリンダ１３内に押し込まれ、あるいはそれから引き出され、ピストン１５が移動する。ピストン１５の変位により隔室１７，１８の容積が変動して、その内部の磁気粘性流体が環状オリフィス２１を通じて移動する。このとき、環状オリフィス２１で磁気粘性流体の流れが絞られると共に、永久磁石１５ｃによる磁界に作用して磁気粘性流体の粘度が増して流動抵抗が大きくなり、ピストン３の移動を妨げて振動を減衰させる。この振動の減衰力は、環状オリフィス２１の開口面積及び永久磁石の磁界強度を予め適宜調整して設定される。

なお、上記二つの実施形態においては、油圧式制振装置におけると同様に、シリンダの隔室に流体の過不足を調整するためのリザーバや、温度変化による流体の体積変動を吸収するために内圧を付与するアキュムレータを設けてもよい。

本発明は、磁気粘性流体を利用した制振装置を、簡易な構造とし、製作コストを抑制すると共に小型化を可能にし、また所期の性能を継続して発揮させるのに有効である。

１ シリンダ
２ ピストンロッド
３ ピストン
９ 隔室
１０ 隔室
１１ オリフィス
１２ 永久磁石
１３ シリンダ
１４ ピストンロッド
１５ ピストン
１５ｃ 永久磁石
１９ 隔室
２０ 隔室
２１ 環状オリフィス

Claims (1)

1. 支持体又は被支持体の一方に連結され、内部に磁気粘性流体が充填されるシリンダと、
   このシリンダ内を第１及び第２の隔室に区画し、シリンダ内を軸線方向に移動可能なピストンと、
   前記ピストンに固定されて前記シリンダに出入り自在に挿入され、支持体又は被支持体の他方に連結されるピストンロッドと、
   前記第１の隔室と第２の隔室とを連通させ、これらの隔室間で前記磁気粘性流体を流通させるオリフィスと、
   このオリフィスに磁気粘性流体の流動抵抗を増す磁界を形成するための永久磁石とを具備する磁気粘性流体流動型制振装置において、
   前記両隔室に臨むように前記ピストンに軸線周りに複数埋設され、軸線方向に前記オリフィスが貫通し、側面に前記永久磁石をはめ込み可能な嵌合凹部を具備する棒状のオリフィス片を具備することを特徴とする磁気粘性流体流動型制振装置。

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