JP5986757B2 - 磁気粘性流体緩衝器 - Google Patents

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Description

本発明は、磁界の作用によって見かけの粘性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性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シー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2008−175364号公報
しかしながら、特許文献1の磁気粘性流体緩衝器では、ピストンコアに対してピストンリングを所定位置に配置するために、ピストンリングを軸方向に挟持する一対のプレートが設けられ、各々のプレートをナットの締結によって固定している。このように、ピストンリングを両端からプレートとナットとで挟み込んで固定する構成であるため、ピストンアッシーの全長が長くなり、ピストンアッシーのストローク長さが短くなるおそれがあった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、磁気粘性流体緩衝器のピストンの全長を短くすることを目的とする。
本発明は、磁界の作用によって粘性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、を備える磁気粘性流体緩衝器であって、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磁気粘性流体の流路を形成するフラックスリングと、環状に形成されて前記ピストンロッドの外周に配置され、前記フラックスリングの一端に取り付けられるプレートと、前記ピストンロッドに対して軸方向の位置が規定され、前記ピストンコアとの間に前記プレートを挟持するストッパと、を備えることを前提とする。
そして、前記ピストンは、前記ストッパの内周に嵌められて前記ストッパを軸方向に固定する止め輪をさらに備えることを特徴とする。
また、前記ピストンコアは、前記ピストンロッドの端部に取り付けられ、前記プレートと当接する第一コアと、前記コイルが外周に設けられるコイルアセンブリと、前記第一コアとの間に前記コイルアセンブリを挟持する第二コアと、前記第二コアと前記コイルアセンブリとを前記第一コアに締結する締結部材と、を備えることを特徴とする。
本発明では、フラックスリングの一端に取り付けられるプレートが、ピストンロッドの端部に取り付けられるピストンコアと、ピストンロッドに対して軸方向の位置が規定されるストッパとによって挟持される。これにより、ピストンコアに対してフラックスリングが軸方向に固定される。よって、フラックスリングの軸方向位置を規定するために、フラックスリングの他端から軸方向に突出する他の部材を設ける必要はない。したがって、磁気粘性流体緩衝器のピストンの全長を短くすることができる。
本発明の実施の形態に係る磁気粘性流体緩衝器の正面の断面図である。 図1におけるピストンの左側面図である。 図1におけるピストンの右側面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
まず、図1を参照して、本発明の実施の形態に係る磁気粘性流体緩衝器100の全体構成について説明する。
磁気粘性流体緩衝器100は、磁界の作用によって粘性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。磁気粘性流体緩衝器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。
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性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。磁気粘性流体の粘性は、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。
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。ピストン20は、流体室11と流体室12との間で磁気粘性流体を移動可能とする環状の流路22を有する。ピストン20は、流路22を磁気粘性流体が通過することで、シリンダ10内を摺動することが可能である。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と同軸に形成される。ピストンロッド21は、一端21aがピストン20に固定され、他端21bがシリンダ10の外部に延出する。ピストンロッド21は、一端21aが開口して他端21bが閉塞される有底円筒状に形成される。ピストンロッド21の内周21cには、後述するピストン20のコイル33aに電流を供給する一対の配線(図示省略)が通される。ピストンロッド21の一端21a近傍の外周には、ピストン20と螺合する雄ねじ21dと、後述するCリング51が設けられる位置に対応して、Cリング51の外形に対応した形状に形成される環状溝21eとが設けられる。
次に、図1から図3を参照して、ピストン20の構成について説明する。
ピストン20は、ピストンロッド21の端部に取り付けられて外周にコイル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との間に磁気粘性流体の流路22を形成するフラックスリング35とを備える。ピストン20は、環状に形成されてピストンロッド21の外周に配置されフラックスリング35の一端35aに取り付けられるプレート40と、ピストンロッド21に対して軸方向の位置が規定されピストンコア30との間にプレート40を挟持するストッパ50と、ストッパ50の内周に嵌められてストッパ50を軸方向に固定する止め輪としてのCリング51とを備える。
ピストンコア30は、ピストンロッド21の端部に取り付けられる第一コア31と、コイル33aが外周に設けられるコイルアセンブリ33と、第一コア31との間にコイルアセンブリ33を挟持する第二コア32と、第二コア32とコイルアセンブリ33とを第一コア31に締結する締結部材としての一対のボルト30aとを備える。
第一コア31は、外周がフラックスリング35の内周に臨む大径部31aと、大径部31aと比較して小径に形成される小径部31bと、中心を軸方向に貫通する貫通孔31cとを有する。
大径部31aは、円筒状に形成される。大径部31aの外周は、磁気粘性流体が通過する流路22に臨む。大径部31aは、コイルアセンブリ33と当接する。大径部31aの貫通孔31cには、後述するコイルアセンブリ33の円筒部33bが挿入されて嵌合する。大径部31aには、ボルト30aが螺合する一対の雌ねじ30bが形成される。
小径部31bは、大径部31aに連続して同軸に形成される。小径部31bは、フラックスリング35から軸方向に突出する円筒状に形成される。小径部31bの内周には、ピストンロッド21の雄ねじ21dと螺合する雌ねじ31dが形成される。ピストンコア30は、雄ねじ21dと雌ねじ31dとの螺合によってピストンロッド21に締結される。
小径部31bの大径部31aに連続する端部の外周には、環状の段部31eが形成される。段部31eは、プレート40が当接し、ストッパ50との間にプレート40を挟持するものである。
第二コア32は、外周がフラックスリング35の内周に臨む大径部32aと、大径部32aの一端に大径部32aと比較して小径に形成される小径部32bと、ボルト30aが貫通する貫通孔32cと、ボルト30aの頭部が係合する深座繰り部32dとを有する。
大径部32aは、円柱状に形成される。大径部32aは、第一コア31の大径部31aと同径に形成される。大径部32aの外周は、磁気粘性流体が通過する流路22に臨む。大径部32aは、流体室12に臨む端面がフラックスリング35の他端35bと面一となるように形成される。
小径部32bは、大径部32aと同軸の円柱状に形成される。小径部32bは、後述するコイルアセンブリ33のコイルモールド部33dの内周と同径に形成され、コイルモールド部33dの内周に嵌められる。
貫通孔32cは、第二コア32を軸方向に貫通して一対形成される。貫通孔32cは、ボルト30aの螺合部の径と比較して大径に形成される。貫通孔32cは、ピストンコア30が組み立てられた状態で、第一コア31の雌ねじ30bと同軸となるように形成される。
深座繰り部32dは、貫通孔32cの端部に形成される。深座繰り部32dは、貫通孔32cと比較して大径に、かつボルト30aの頭部と比較して大径に形成される。深座繰り部32dは、ボルト30aの頭部を完全に収容可能な深さに形成される。貫通孔32cを挿通するボルト30aが第一コア31の雌ねじ31dに螺合すると、深座繰り部32dの底面が第一コア31に押し付けられ、第二コア32は第一コア31に押し付けられる。
コイルアセンブリ33は、コイル33aが挿入された状態でモールドすることで形成される。コイルアセンブリ33は、第一コア31の貫通孔31cに嵌合する円筒部33bと、第一コア31と第二コア32との間に挟持される平板部33cと、内部にコイル33aが設けられるコイルモールド部33dとを有する。
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性が変化する。磁気粘性流体の粘性は、コイル33aによる磁界が強くなるほど高くなる。
円筒部33bは、先端部33eがピストンロッド21の内周に嵌合する。円筒部33bの先端からは、コイル33aに電流を供給するための一対の配線が引き出される。円筒部33bの先端部33eとピストンロッド21の一端21aとの間には、封止部材としてのOリング34が設けられる。
Oリング34は、第一コア31の大径部31a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の外周と第一コア31との間や第一コア31とコイルアセンブリ33との間に侵入してきた磁気粘性流体がピストンロッド21の内周に流出して漏出することが防止される。
平板部33cは、円筒部33bの基端部に連続して同軸の円板状に形成される。平板部33cと円筒部33bとの内部は、コイル33aへ電流を供給する一対の配線が通過する。平板部33cは、ボルト30aが貫通する貫通孔33fを有する。
貫通孔33fは、第二コア32の貫通孔32cと同径に形成される。貫通孔33fは、ピストンコア30が組み立てられた状態で、第一コア31の雌ねじ30bと同軸となるように、かつ貫通孔32cと連続するように形成される。
コイルモールド部33dは、平板部33cの外縁部から環状に立設される。コイルモールド部33dは、コイルアセンブリ33における円筒部33bと反対側の端部に突起して形成される。コイルモールド部33dは、第一コア31の大径部31aと同径に形成される。コイルモールド部33dの外周は、磁気粘性流体が通過する流路22に臨む。コイルモールド部33dの内部には、コイル33aが設けられる。
このように、ピストンコア30は、第一コア31と第二コア32とコイルアセンブリ33との三部材に分割して形成される。よって、コイル33aが設けられるコイルアセンブリ33のみをモールドして形成し、第一コア31と第二コア32との間に挟持すればよい。よって、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の形成が容易である。
ピストンコア30において、第一コア31はピストンロッド21に固定されているが、コイルアセンブリ33と第二コア32とは軸方向に嵌められているのみである。そこで、ピストン20では、一対のボルト30aを締結することによって、第二コア32とコイルアセンブリ33とを第一コア31に押し付けるようにして固定している。
ボルト30aは、第二コア32の貫通孔32cとコイルアセンブリ33の貫通孔33fとを挿通して第一コア31の雌ねじ30bに螺合する。ボルト30aは、その締結力によって、深座繰り部32dの底面を第一コア31に向けて押し付ける。これにより、第二コア32と第一コア31との間にコイルアセンブリ33が挟持され、ピストンコア30は一体となる。
このように、ボルト30aを締結するだけで、第二コア32とコイルアセンブリ33とは、第一コア31に押し付けられて固定される。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。
フラックスリング35は、略円筒状に形成される。フラックスリング35の外周は、シリンダ10の内周と略同径に形成される。フラックスリング35の内周は、ピストンコア30の外周に臨む。フラックスリング35の内周は、ピストンコア30の外周と比較して大径に形成され、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は、ピストンコア30と同軸となるように、プレート40を介してピストンコア30に固定される。
フラックスリング35は、一端35aの内周に形成されプレート40が嵌められる小径部35cを有する。小径部35cは、外周にプレート40が嵌まるように、フラックスリング35の他の部分と比較して小径に形成される。
プレート40は、ピストンコア30に対するフラックスリング35の一端35aを支持して軸方向の位置を規定するものである。プレート40の外周は、フラックスリング35の外周と同径に形成される。
プレート40は、図2に示すように、流路22に連通する貫通孔である複数の流路22aを有する。流路22aは、円形に形成されて等間隔で環状に配置される。
プレート40の内周には、第一コア31の小径部31bが嵌合する貫通孔40aが形成される。プレート40は、貫通孔40aに小径部31bが嵌合することによって、第一コア31との同軸度が確保される。
プレート40の外周には、フラックスリング35の一端35aの小径部35cに嵌合する環状の鍔部40bが形成される。鍔部40bは、フラックスリング35に向けて突起して形成される。鍔部40bは、小径部35cとロウ付けされることによって固定される。ロウ付けに代えて、溶接や締結などによってプレート40とフラックスリング35とを固定してもよい。
プレート40は、ピストンロッド21に対するピストンコア30の締結力によってストッパ50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。
ストッパ50は、略円筒状に形成され、第一コア31の小径部31bの外周に嵌合する。ストッパ50は、先端部50aがプレート40と当接する。ストッパ50は、先端部50aの内周に、小径部31bの外周に嵌まる大径部50cを有する。ストッパ50は、基端部50bの内周面に、端面に向かって拡径されるテーパ状に形成されるテーパ部50dを有する。
大径部50cは、プレート40に臨んで形成される。大径部50cは、プレート40の外径と略同一の内径に形成される。大径部50cの先端部50aの端面は、プレート40の端面と平行に形成され、プレート40に面接触する。
テーパ部50dは、Cリング51と当接する。テーパ部50dがCリング51と当接した状態では、ストッパ50がそれ以上ピストンロッド21の他端21bに向けて軸方向へ移動できない。
Cリング51は、円形断面に形成されるリングである。Cリング51は、周の一部が開口するC型のリング状に形成される。Cリング51は、内周に縮まろうとする力によって環状溝21eに嵌合する。Cリング51は、ストッパ50のテーパ部50dと当接し、ストッパ50の基端部50bの軸方向の位置を規定する。
以上のように、フラックスリング35の一端35aに取り付けられるプレート40が、ピストンロッド21の端部に取り付けられるピストンコア30と、ピストンロッド21に対して軸方向の位置が規定されるストッパ50とによって挟持される。これにより、ピストンコア30に対してフラックスリング35が軸方向に固定される。よって、フラックスリング35の軸方向位置を規定するために、フラックスリング35の他端35bから軸方向に突出する他の部材を設ける必要はない。したがって、磁気粘性流体緩衝器100のピストン20の全長を短くすることができる。
以下では、ピストン20の組み立て手順の一例について説明する。
最初に、ピストンコア30を組み立てる。まず、第一コア31にコイルアセンブリ33を取り付ける。第一コア31の貫通孔31cに大径部31a側からコイルアセンブリ33の円筒部33bを挿入し、コイル33aに電流を供給する一対の配線を第一コア31の貫通孔31cの小径部31b側から引き出す。
次に、コイルアセンブリ33に第二コア32を取り付ける。コイルアセンブリ33のコイルモールド部33dの内周に第二コア32の小径部32bが嵌合するように取り付ける。そして、一対のボルト30aを、第二コア32の貫通孔32cとコイルアセンブリ33の貫通孔33fとを挿通した後、第一コア31の雌ねじ30bに螺合する。このボルト30aの締結によって、ピストンコア30の組み立てが完了する。
ピストンコア30の組み立てと並行して、フラックスリング35とプレート40とを一体に組み立てる。具体的には、プレート40の鍔部40bを、フラックスリング35の小径部35cに嵌合させ、ロウ付けを行う。
そして、フラックスリング35と一体に組み立てられたプレート40を、ピストンコア30に組み付けておく。具体的には、プレート40をピストンコア30の第一コア31の小径部31bの外周に嵌めこみ、第一コア31の段部31eに当接させる。この状態では、プレート40は、段部31eに当接しているのみで、軸方向に固定されてはいない。
次に、ピストンロッド21とストッパ50をを組み立てる。まず、ピストンロッド21の環状溝21eにCリング51を嵌合させる。そして、ピストンロッド21の一端21aからストッパ50を嵌め込む。ストッパ50は、基端部50bの内周面のテーパ部50dにCリング51が当接して、軸方向の位置が規定される。
最後に、ピストンロッド21とピストンコア30とを組み立てる。具体的には、ピストンコア30の第一コア31の雌ねじ31dとピストンロッド21の雄ねじ21dとを螺合する。このとき、ピストンロッド21の先端部33eとピストンロッド21の一端21aとの間に、予めOリング34を挿入しておく。
そして、ピストンコア30をピストンロッド21に対して回転させてゆくと、ピストンコア30の第一コア31の段部31eとストッパ50の先端部50aとの間に、ピストンコア30に予め組み付けておいたプレート40が挟持される。これにより、ピストン20の組立が完了する。
このように、ピストンコア30の第一コア31のピストンロッド21に対する締結力によって、プレート40は、ストッパ50に押し付けられて固定される。したがって、ピストンロッド21にピストンコア30を締結するだけでピストン20を容易に組み立てることができる。また、ピストンコア30の締結力によってピストン20の各部材を堅固に固定できるため、各部材の回転が防止されるとともに、振動が抑制される。
なお、本実施の形態では、ピストン20は、第一コア31と第二コア32とコイルアセンブリ33との三部材に分割されている。しかしながら、この構成に代えて、第一コア31とコイルアセンブリ33とを一体に形成して二部材としてもよく、また、第二コア32とコイルアセンブリ33とを一体に形成して二部材としてもよい。
また、上述した組み立て手順に限らず、例えば、ストッパ50との間にプレート40を挟持するように第一コア31のみをピストンロッド21に締結し、その後、コイルアセンブリ33と第二コア32とを組み付けてボルト30aによって締結することも可能である。
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
フラックスリング35の一端35aに取り付けられるプレート40が、ピストンロッド21の端部に取り付けられるピストンコア30と、ピストンロッド21に対して軸方向の位置が規定されるストッパ50とによって挟持される。これにより、ピストンコア30に対してフラックスリング35が軸方向に固定される。よって、フラックスリング35の軸方向位置を規定するために、フラックスリング35の他端35bから軸方向に突出する他の部材を設ける必要はない。したがって、磁気粘性流体緩衝器100のピストン20の全長を短くすることができる。
また、ピストンコア30は、第一コア31と第二コア32とコイルアセンブリ33との三部材に分割して形成される。よって、コイル33aが設けられるコイルアセンブリ33のみをモールドして形成し、第一コア31と第二コア32との間に挟持すればよい。よって、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の形成が容易である。
フラックスリング35が一体に固定されるプレート40は、ピストンコア30の第一コア31のピストンロッド21に対する締結力によってストッパ50に押し付けられて固定される。したがって、ピストンロッド21にピストンコア30を締結するだけでピストン20を容易に組み立てることができる。
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
例えば、磁気粘性流体緩衝器100では、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 磁気粘性流体緩衝器
10 シリンダ
11 流体室
12 流体室
20 ピストン
21 ピストンロッド
21e 環状溝
22 流路
30 ピストンコア
30a ボルト(締結部材)
31 第一コア
32 第二コア
33 コイルアセンブリ
33a コイル
35 フラックスリング
35a 一端
35b 他端
40 プレート
50 ストッパ
50a 先端部
50b 基端部
50d テーパ部
51 Cリング(止め輪)

Claims (5)

  1. 磁界の作用によって粘性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、を備える磁気粘性流体緩衝器であって、
    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磁気粘性流体の流路を形成するフラックスリングと、
    環状に形成されて前記ピストンロッドの外周に配置され、前記フラックスリングの一端に取り付けられるプレートと、
    前記ピストンロッドに対して軸方向の位置が規定され、前記ピストンコアとの間に前記プレートを挟持するストッパと、
    前記ストッパの内周に嵌められて前記ストッパを軸方向に固定する止め輪と、を備えることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器。
  2. 前記ピストンロッドの外周には、前記止め輪が設けられる位置に対応して環状溝が形成され、
    前記止め輪は、内周に縮まろうとする力によって前記環状溝に嵌合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。
  3. 前記止め輪は、周の一部が開口するC型のリング状に形成され、
    前記ストッパの先端部は、前記プレートと当接し、
    前記ストッパの基端部には、端面に向かって拡径されるテーパ状に形成されて前記止め輪と当接するテーパ部が形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気粘性流体緩衝器。
  4. 前記ピストンコアは、前記ピストンロッドに締結され、
    前記プレートは、前記ピストンコアの締結力によって前記ストッパに押し付けられて挟持されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の磁気粘性流体緩衝器。
  5. 磁界の作用によって粘性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、を備える磁気粘性流体緩衝器であって、
    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磁気粘性流体の流路を形成するフラックスリングと、
    環状に形成されて前記ピストンロッドの外周に配置され、前記フラックスリングの一端に取り付けられるプレートと、
    前記ピストンロッドに対して軸方向の位置が規定され、前記ピストンコアとの間に前記プレートを挟持するストッパと、を備え、
    前記ピストンコアは、
    前記ピストンロッドの端部に取り付けられ、前記プレートと当接する第一コアと、
    前記コイルが外周に設けられるコイルアセンブリと、
    前記第一コアとの間に前記コイルアセンブリを挟持する第二コアと、
    前記第二コアと前記コイルアセンブリとを前記第一コアに締結する締結部材と、を備えることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器。
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