KR101643495B1 - 자기 점성 유체 완충기 - Google Patents

Abstract

자장의 강도에 의해 점성이 변화되는 자기 점성 유체를 작동 유체로 하는 자기 점성 유체 완충기이며, 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 배치되는 피스톤과, 피스톤에 의해 구획되는 제1, 제2 유체실과, 피스톤의 양 단부면에 개구되어 제1, 제2 유체실을 연통하는 메인 유로와, 메인 유로를 흐르는 자기 점성 유체에 작용하는 자장을 발생하는 전자 코일과, 메인 유로보다도 전자 코일이 발생하는 자장의 영향을 받지 않는 위치에 형성되는 바이패스 유로와, 메인 유로로부터 바이패스 유로를 분기시키는 바이패스 분기부를 구비한다.

Description

자기 점성 유체 완충기{MAGNETO-VISCOUS FLUID DAMPER}

본 발명은, 자장의 작용에 의해 점성이 변화되는 자기 점성 유체를 이용한 자기 점성 유체 완충기에 관한 것이다.

자동차 등의 차량에 탑재되는 완충기로서, 자기 점성 유체가 통과하는 유로에 자장을 작용시켜, 자기 점성 유체의 외관의 점성을 변화시킴으로써, 감쇠력을 변화시키는 자기 점성 유체 완충기가 있다.

JP2009-228861A에는, 전자 코일의 전자력에 의해 감쇠력을 변화시키는 자기 점성 유체 완충기가 개시되어 있다.

이 자기 점성 유체 완충기는, 피스톤에 의해 구획되는 제1, 제2 유체실과, 피스톤의 양단부에 개구되어 제1, 제2 유체실을 연통시키는 메인 유로(피스톤 관통 유로)와, 피스톤의 양단부에 개구되어 메인 유로와 병렬로 제1, 제2 유체실을 연통하는 바이패스 유로를 구비한다.

메인 유로는, 이것을 유통하는 자기 점성 유체에, 전자 코일에 의해 발생하는 자장이 작용하는 구성으로 되어 있다. 전자 코일의 전류값이 조정됨으로써, 메인 유로를 유통하는 자기 점성 유체의 유동 저항이 조정되어, 자기 점성 유체 완충기가 발생하는 감쇠력이 변화된다.

바이패스 유로는, 이것을 유통하는 자기 점성 유체가, 전자 코일에 의해 발생하는 자장의 영향을 받기 어려운 구성으로 되어 있다. 바이패스 유로를 유통하는 자기 점성 유체의 유동 저항에 의해, 전자 코일의 전류값이 조정될 때에 발생하는 압력 변동이 완화된다.

그러나, 이러한 자기 점성 유체 완충기에 있어서는, 바이패스 유로가 피스톤을 관통하여 피스톤의 양단부에 개구되는 구성으로 되어 있으므로, 피스톤을 구성하는 복수의 부재에 바이패스 유로를 구획하는 구멍을 형성할 필요가 있어, 피스톤의 구조가 복잡해진다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 피스톤의 조립시에 바이패스 유로를 구획하는 각 구멍의 위치를 맞출 필요가 있으므로, 피스톤의 조립 작업이 어려워진다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기한 문제점에 비추어 이루어진 것이며, 조립이 용이하고 간편한 피스톤 구조를 갖는 자기 점성 유체 완충기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 자장의 강도에 의해 점성이 변화되는 자기 점성 유체를 작동 유체로 하는 자기 점성 유체 완충기이며, 자기 점성 유체가 봉입되는 실린더와, 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 배치되는 피스톤과, 피스톤에 의해 구획되는 제1, 제2 유체실과, 피스톤의 양 단부면에 개구되어 제1, 제2 유체실을 연통하는 메인 유로와, 메인 유로를 흐르는 자기 점성 유체에 작용하는 자장을 발생하는 전자 코일과, 메인 유로보다도 전자 코일이 발생하는 자장의 영향을 받지 않는 위치에 형성되는 바이패스 유로와, 메인 유로로부터 바이패스 유로를 분기시키는 바이패스 분기부를 구비하는 자기 점성 유체 완충기가 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 자기 점성 유체 완충기의 정면의 단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 피스톤의 좌측면도이다.
도 3은 도 1에 있어서의 피스톤의 우측면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 자기 점성 유체 완충기의 정면의 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

<제1 실시 형태>

도 1은 자기 점성 유체 완충기(이하, 단순히 「완충기(1)」라 함)의 피스톤부를 도시하는 단면도이다. 완충기(1)는, 자동차 등의 차량에 있어서 차체와 차축 사이에 개재 장착되어, 신축 작동에 의해 차체의 진동을 억제하는 감쇠력을 발생하는 것이다.

완충기(1)는, 작동 유체로서 자기 점성 유체가 봉입되는 원통 형상의 실린더(10)와, 실린더(10) 내에 미끄럼 이동 가능하게 배치되고, 실린더(10) 내를 제1, 제2 유체실(11, 12)로 구획하는 피스톤(20)과, 피스톤(20)에 연결되는 피스톤 로드(21)를 구비한다.

피스톤 로드(21)는, 한쪽 단부(21a)가 피스톤(20)에 연결되고, 다른 쪽 단부(21b)가 실린더(10)의 헤드부(도시 생략)를 미끄럼 이동 가능하게 삽입 관통하여 외부로 돌출된다. 차체와 차축 중 한쪽에 피스톤 로드(21)의 단부(21b)가 연결되고, 다른 쪽에 실린더(10)가 연결된다. 이에 의해, 완충기(1)는, 차체에 대한 차축의 이동에 수반하여 피스톤 로드(21)와 실린더(10)가 상대 이동하여 신축 작동한다.

실린더(10) 내에는, 가스가 봉입되는 가스실(도시하지 않음)이, 프리 피스톤(도시하지 않음)을 사이에 두고 구획되고, 이 가스실에 의해 피스톤 로드(21)의 침입, 퇴출에 의한 실린더(10) 내의 용적 변화가 보상된다.

완충기(1)는, 감쇠력 발생 요소로서, 피스톤(20)의 양단부에 개구되어 제1, 제2 유체실(11, 12)을 연통하는 메인 유로(22)와, 메인 유로(22)를 흐르는 자기 점성 유체에 작용하는 자장을 발생하는 전자 코일(33a)과, 메인 유로(22)보다도 전자 코일(33a)이 발생하는 자장의 영향을 받지 않는 위치에 형성되는 바이패스 유로(23)와, 메인 유로(22)로부터 바이패스 유로(23)를 분기시키는 바이패스 분기부(25)를 구비한다.

완충기(1)의 신축 작동시에, 실린더(10) 내에서 피스톤(20)이 축방향으로 이동함으로써, 자기 점성 유체가 도 1에 실선의 화살표로 나타내는 바와 같이 메인 유로(22)를 흐르는 동시에, 도 1에 파선의 화살표로 나타내는 바와 같이 바이패스 유로(23)를 흘러, 피스톤(20)의 양측의 제1, 제2 유체실(11, 12) 사이를 이동한다.

자기 점성 유체는, 오일 등의 액체 중에 강자성을 갖는 미립자를 분산시킨 것으로, 자장의 강도에 의해 외관의 점성이 변화된다.

후술하는 바와 같이, 메인 유로(22)는, 이것을 유통하는 자기 점성 유체가 전자 코일(33a)에 의해 발생하는 자장(자계)의 영향을 받도록 형성되어 있다. 전자 코일(33a)의 전류값이 조정됨으로써, 메인 유로(22)를 가로지르는 자속 밀도가 변화되어 메인 유로(22)를 유통하는 자기 점성 유체의 유동 저항이 조정되고, 완충기(1)가 발생하는 감쇠력이 변화된다.

후술하는 바와 같이, 바이패스 유로(23)는, 이것을 유통하는 자기 점성 유체가 전자 코일(33a)에 의해 발생하는 자장의 영향을 받기 어렵도록 형성되어 있다. 바이패스 유로(23)를 유통하는 자기 점성 유체의 유동 저항에 의해, 전자 코일(33a)의 전류값이 조정될 때에 발생하는 압력 변동이 완화된다.

이하, 피스톤(20)의 구체적인 구성에 대해 설명한다.

피스톤(20)은, 전자 코일(33a)이 설치되는 피스톤 코어(30)와, 피스톤 코어(30)의 외주를 둘러싸고, 피스톤 코어(30)의 외주와의 사이에 메인 유로(22)를 구획하는 플럭스 링(35)과, 플럭스 링(35)을 피스톤 코어(30)에 연결하는 피스톤 플레이트(40)를 구비한다.

피스톤 코어(30)는, 피스톤 로드(21)의 단부(21a)에 장착되는 제1 코어(31)와, 전자 코일(33a)이 그 외주부에 내장되는 코일 어셈블리(33)와, 제1 코어(31)와의 사이에서 코일 어셈블리(33)를 끼움 지지하는 제2 코어(32)와, 제2 코어(32)를 제1 코어(31)에 체결하는 체결 부재로서 설치되는 볼트(36)를 구비한다.

제1 코어(31)에는, 원통 형상의 대직경부(31a)와 중간 직경부(31b)와 소직경부(31c)가 연속해서 동축상에 연장되도록 형성되고, 이들의 중심을 축방향으로 관통하는 관통 구멍(31d)이 형성된다.

소직경부(31c)는, 피스톤 플레이트(40)를 관통하여 축방향으로 돌출된 원통 형상으로 형성된다. 소직경부(31c)의 내주에는, 피스톤 로드(21)의 수나사(21d)와 나사 결합되는 암나사(31g)가 형성된다. 제1 코어(31)는, 수나사(21d)와 암나사(31g)의 나사 결합에 의해 피스톤 로드(21)에 체결된다.

소직경부(31c)와 중간 직경부(31b)의 경계부에는, 직경 방향으로 연장되는 환 형상의 단차부(31h)가 형성된다. 단차부(31h)에는, 피스톤 플레이트(40)가 접촉한다. 소직경부(31c)의 외주에는, 너트(41)와 나사 결합되는 수나사(31i)가 형성된다. 단차부(31h)와 너트(41) 사이에 피스톤 플레이트(40)가 끼움 지지된다.

제2 코어(32)에는, 원기둥 형상의 대직경부(32a)와 소직경부(32b)가 연속해서 동축상에 연장되도록 형성된다. 제2 코어(32)에는, 이것을 축방향으로 관통하는 2개의 볼트 구멍(32c)이 형성된다. 제1 코어(31)와 제2 코어(32) 사이에 코일 어셈블리(33)가 개재 장착되고, 2개의 볼트(36)가 제2 코어(32)의 볼트 구멍(32c)을 삽입 관통하여, 제1 코어(31)의 암나사(31f)에 나사 결합됨으로써 피스톤 코어(30)가 조립된다.

제2 코어(32)의 소직경부(32b)의 외주는, 코일 어셈블리(33)의 코일 몰드부(33d)의 내주와 동일한 직경으로 형성된다. 코일 몰드부(33d)는 제2 코어(32)의 소직경부(32b)에 끼워진다.

코일 어셈블리(33)의 몰드 수지체는, 금형(도시 생략)에 전자 코일(33a) 및 전자 코일(33a)로부터 연장되는 배선(도시 생략)이 세트된 상태에서 몰드 수지를 충전하여, 이 몰드 수지가 고화됨으로써 형성된다.

이와 같이, 전자 코일(33a)이 설치되는 코일 어셈블리(33)의 몰드 수지체를 형성하고, 제1 코어(31)와 제2 코어(32) 사이에 끼움 지지함으로써, 피스톤 코어(30)를 단체로 형성하여 몰드 작업을 행하는 경우와 비교하여, 피스톤 코어(30)를 용이하게 형성할 수 있다.

몰드 수지체는, 제1 코어(31)의 관통 구멍(31d)에 삽입되는 플러그부(33b)와, 제1 코어(31)와 제2 코어(32) 사이에 끼움 지지되는 브리지부(33c)와, 내부에 전자 코일(33a)이 설치되는 코일 몰드부(33d)를 갖는다.

플러그부(33b)의 선단은, 피스톤 로드(21)의 축 구멍(21c)의 개구 단부(21f)에 끼워맞추어진다. 플러그부(33b)의 선단에는, 전자 코일(33a)에 전류를 공급하는 단자(도시 생략)가 설치되고, 이 단자에 피스톤 로드(21)의 축 구멍(21c)에 통과되는 한 쌍의 배선(도시 생략)이 접속된다. 이 배선은, 피스톤 로드(21)의 선단부(도시 생략)로부터 외부로 연장되어, 컨트롤러(도시 생략)에 접속된다. 이 컨트롤러가 전자 코일(33a)에의 통전량을 제어함으로써, 완충기(1)가 발생하는 감쇠력이 조절된다.

또한, 상술한 구성에 한정되지 않고, 전자 코일(33a)을 구성하는 선재는, 일단부가 배선을 통해 컨트롤러에 접속되고, 타단부가 제1 코어(31) 및 피스톤 로드(21)를 통해 차체에 접속되는 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 컨트롤러로부터 공급되는 전류가 배선과 차체를 통해 전자 코일(33a)에 공급된다.

피스톤 로드(21)의 축 구멍(21c)의 개구 단부(21f)와 플러그부(33b)의 선단 사이에는, O링(34)이 개재 장착된다. O링(34)은, 피스톤(20)과 피스톤 로드(21)의 접속부를 밀봉하는 밀봉 부재로서 설치된다. 이에 의해, 피스톤 로드(21)의 외주와 제1 코어(31) 사이나, 제1 코어(31)와 코일 어셈블리(33) 사이에 침입해 온 자기 점성 유체가, 피스톤 로드(21)의 축 구멍(21c)을 통해 누출되는 것이 방지된다.

플럭스 링(35)은, 피스톤(20)의 중심선(O)을 중심으로 하는 원통 형상으로 형성된다. 플럭스 링(35)은, 피스톤 코어(30)와 동축으로 되도록, 피스톤 플레이트(40)를 통해 피스톤 코어(30)에 고정된다. 피스톤 플레이트(40)는, 피스톤 코어(30)에 대해 플럭스 링(35)의 한쪽 단부(35a)를 외팔보 형태로 지지하는 것이다.

플럭스 링(35)의 단부(35a)에는, 소직경부(35c)가 형성된다. 소직경부(35c)의 외주는, 플럭스 링(35)의 다른 부분과 비교하여 소직경으로 형성된다.

피스톤 플레이트(40)의 외주에는, 환 형상의 플랜지부(40b)가 형성된다. 플랜지부(40b)에는, 플럭스 링(35)의 소직경부(35c)가 끼워 맞추어지고, 브레이징에 의해 결합된다. 또한, 브레이징 대신에, 용접이나 체결 등에 의해 피스톤 플레이트(40)와 플럭스 링(35)을 결합해도 된다.

피스톤 플레이트(40)의 외주는, 플럭스 링(35)의 외주와 대략 동일한 직경으로 형성된다. 피스톤 플레이트(40)의 외주 및 플럭스 링(35)의 외주는, 실린더(10)의 내주에 미끄럼 접촉한다.

피스톤 플레이트(40)의 내주에는, 제1 코어(31)의 소직경부(31c)가 끼워 맞추어지는 관통 구멍(40a)이 형성된다. 피스톤 플레이트(40)는, 관통 구멍(40a)에 소직경부(31c)가 끼워 맞추어짐으로써, 제1 코어(31)에 고정되어, 제1 코어(31)와의 동축도가 확보된다. 또한, 상술한 구성에 한정되지 않고, 피스톤 플레이트(40)는 피스톤 로드(21)의 외주에 끼워 맞추어, 제1 코어(31)에 대한 피스톤 플레이트(40)의 위치가 고정되는 구성으로 해도 된다.

이하, 피스톤(20)에 있어서, 자기 점성 유체가 흐르는 메인 유로(22) 및 바이패스 유로(23)의 구성에 대해 설명한다.

메인 유로(22)는, 피스톤 코어(30)와 플럭스 링(35) 사이에 구획되는 환 형상의 메인 간극(24)과, 피스톤 플레이트(40)에 형성되는 복수의 메인 구멍(관통 구멍)(40c)에 의해 구성된다. 메인 유로(22)는, 피스톤(20)을 관통하고, 그 양단부가 피스톤(20)의 양 단부면(20a, 20b)에 개구되어, 제1, 제2 유체실(11, 12)을 연통한다. 완충기(1)의 신축 작동시에, 자기 점성 유체가 도 1에 실선의 화살표로 나타내는 바와 같이 메인 유로(22)를 흐른다.

제1 코어(31)의 대직경부(31a)의 외주는, 피스톤(20)의 중심선(O)을 중심으로 하는 원통 면 형상으로 형성된다. 메인 간극(24)은, 대직경부(31a)의 외주와 플럭스 링(35)의 내주 사이에 환 형상의 공간으로서 구획된다.

피스톤 코어(30)의 제1 코어(31)와 제2 코어(32) 및 플럭스 링(35)은, 자성재에 의해 형성되고, 전자 코일(33a)의 주위에 발생하는 자속을 유도하는 자로를 구성한다. 한편, 피스톤 플레이트(40)는, 비자성재에 의해 형성되므로, 피스톤 코어(30)와 플럭스 링(35) 사이에 형성되는 메인 간극(24)은, 전자 코일(33a)의 주위에 발생하는 자속이 통과하는 자기 갭으로 된다. 이에 의해, 완충기(1)의 신축 작동시에, 메인 간극(24)을 흐르는 자기 점성 유체에는, 전자 코일(33a)의 자장이 작용한다.

바이패스 유로(23)는, 피스톤 코어(30)의 제1 코어(31)에 형성되는 제1 바이패스 구멍(관통 구멍)(31j)과, 제2 코어(32)에 형성되는 제2 바이패스 구멍(관통 구멍)(32e)에 의해 구성된다. 피스톤 코어(30)와 피스톤 플레이트(40) 사이에 환 형상의 바이패스 분기부(25)가 구획된다. 바이패스 유로(23)는, 일단부가 메인 유로(22)로부터 바이패스 분기부(25)를 통해 분기되고, 타단부가 피스톤(20)의 단부면(20b)에 개구되어, 제1, 제2 유체실(11, 12)을 연통한다. 완충기(1)의 신축 작동시에, 자기 점성 유체가 도 1에 파선의 화살표로 나타내는 바와 같이 바이패스 유로(23)를 흐른다.

전자 코일(33a)이 피스톤 코어(30)의 외주부에 내장되고, 바이패스 유로(23)가, 자성재로 이루어지는 피스톤 코어(30)를 축방향으로 관통하는 제1 바이패스 구멍(31j) 및 제2 바이패스 구멍(32e)에 의해 구획되는 구성이므로, 바이패스 유로(23)를 흐르는 자기 점성 유체가, 전자 코일(33a)에 의해 발생하는 자장의 영향을 받기 어렵다.

제1 코어(31)의 중간 직경부(31b)와 대직경부(31a)의 경계부에는, 직경 방향으로 연장되는 단차부(31e)가 형성된다. 바이패스 분기부(25)는, 중간 직경부(31b)의 외주에서 단차부(31e)와 피스톤 플레이트(40) 사이에 환 형상의 공간으로서 구획된다. 바이패스 분기부(25)의 외주부가 메인 유로(22)에 접속되어 있다.

제1 코어(31)에는, 대직경부(31a)를 관통하는 제1 바이패스 구멍(31j)이 형성된다. 제1 바이패스 구멍(31j)은, 일단부가 단차부(31e)에 개구되어 있다. 제1 코어(31)에 단차부(31e)가 형성되므로, 단차부(31e)에 개구되는 제1 바이패스 구멍(31j)을 축방향으로 연장되는 형상으로서, 제1 바이패스 구멍(31j)을 드릴 가공에 의해 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 단차부(31e)는, 상술한 바와 같이 환 형상으로 형성되는 구성에 한정되지 않고, 제1 바이패스 구멍(31j)이 개구되는 부위로 한정하여 형성되는 구성으로 해도 된다.

제2 코어(32)에는, 이것을 관통하는 제2 바이패스 구멍(32e)이 형성된다. 이 제2 바이패스 구멍(32e)은, 제1 바이패스 구멍(31j)과 동축상에 형성되고, 제1 바이패스 구멍(31j)에 접속된다.

제2 바이패스 구멍(32e)의 개구 직경은, 제1 바이패스 구멍(31j)의 개구 직경보다 크게 형성된다. 이에 의해, 제1 코어(31)와 제2 코어(32)의 조립시에, 제1 바이패스 구멍(31j)과 제2 바이패스 구멍(32e)의 위치에 약간의 어긋남이 발생해도, 제1 바이패스 구멍(31j)과 제2 바이패스 구멍(32e)의 접속부로 구획되는 유로 면적이 손상되지 않는다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 피스톤(20)의 단부면(20a)은, 피스톤 플레이트(40)의 단부면에 의해 구성된다. 피스톤 플레이트(40)에는, 복수의 메인 구멍(40c)이, 피스톤(20)의 중심선(O)을 중심으로 하는 원주상에 균등한 간격을 두고 배열되도록 형성된다. 이 메인 구멍(40c)의 개구 단부가, 메인 유로(22)의 제1 유체실(11)에 대한 개구부를 구성하고 있다. 메인 구멍(40c)은, 개구 단면이 원형으로 형성된다. 메인 구멍(40c)은, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 개구 단면이 타원형으로 형성되는 구성으로 해도 된다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 피스톤(20)의 단부면(20b)은, 플럭스 링(35)의 단부면(35b)과, 제2 코어(32)의 단부면(32d)에 의해 구성된다. 피스톤(20)의 단부면(20b)에는, 플럭스 링(35)의 내주와 제2 코어(32)의 외주 사이에, 메인 유로(22)의 제2 유체실(12)에 대한 개구부가 환 형상으로 구획된다. 제2 코어(32)의 단부면(32d)에는, 제2 바이패스 구멍(32e)이 개구되고, 제2 바이패스 구멍(32e)의 개구 단부가, 바이패스 유로(23)의 제2 유체실(12)에 대한 개구부를 구성하고 있다.

완충기(1)가 발생하는 감쇠력의 조절은, 전자 코일(33a)에의 통전량을 변화시키고, 메인 유로(22)를 흐르는 자기 점성 유체에 작용하는 자장의 강도를 변화시킴으로써 행해진다. 전자 코일(33a)에 공급되는 전류가 커질수록, 전자 코일(33a)의 주위에 발생하는 자장의 강도가 커지고, 메인 유로(22)를 흐르는 자기 점성 유체의 점성이 높아져, 완충기(1)가 발생하는 감쇠력이 커진다.

완충기(1)의 신축 작동시에, 바이패스 유로(23)의 유로 저항에 의해, 전자 코일(33a)의 전류값이 조정될 때에 발생하는 압력 변동이 완화되어, 급격한 압력 변동에 의한 충격이나 소음 등의 발생이 방지된다. 완충기(1)는, 제품에 요구되는 감쇠 특성에 따라서, 바이패스 유로(23)의 제1 바이패스 구멍(31j) 및 제2 바이패스 구멍(32e)의 개구 직경, 구멍의 길이 등이 설정된다.

또한, 바이패스 유로(23)는, 상술한 바와 같이 한 쌍의 제1 바이패스 구멍(31j) 및 제2 바이패스 구멍(32e)을 배치하는 구성에 한정되지 않고, 피스톤 코어(30)에, 복수 쌍의 제1 바이패스 구멍(31j) 및 제2 바이패스 구멍(32e)을 병렬로 배치하는 구성으로 해도 된다.

이상과 같이, 완충기(1)는, 피스톤(20)의 양 단부면(20a, 20b)에 개구되어 제1, 제2 유체실(11, 12)을 연통하는 메인 유로(22)와, 메인 유로(22)를 흐르는 자기 점성 유체에 작용하는 자장을 발생하는 전자 코일(33a)과, 메인 유로(22)보다도 전자 코일(33a)이 발생하는 자장의 영향을 받지 않는 위치에 형성되는 바이패스 유로(23)와, 메인 유로(22)로부터 바이패스 유로(23)를 분기시키는 바이패스 분기부(25)를 구비한다.

피스톤(20)의 내부에서 메인 유로(22)로부터 바이패스 유로(23)를 분기시키는 바이패스 분기부(23)를 설치하였으므로, 피스톤(20)의 일단부에는, 메인 유로(22)를 형성하는 메인 구멍(40c)을 형성할 뿐이면 되므로, 가공이 용이해진다. 또한, 피스톤(20)의 단부에, 제1, 제2 유체실(11, 12)과 바이패스 유로(23)를 연통시키는 구멍을 형성할 필요가 없어지므로, 피스톤(20)의 단부에 형성한 구멍과 바이패스 유로(23)의 위치 정렬이 불필요해져 조립이 용이해진다.

피스톤(20)은, 바이패스 유로(23)가 형성되는 피스톤 코어(30)와, 피스톤 코어(30)의 외주에 설치되고, 피스톤 코어(30)와의 사이에 메인 유로(22)를 형성하는 플럭스 링(35)과, 피스톤 코어(30)에 고정되고, 플럭스 링(35)의 단부(35a)를 지지하는 피스톤 플레이트(40)를 구비하고, 바이패스 분기부(25)가, 피스톤 코어(30)에 형성되는 단차부(31e)와 피스톤 플레이트(40) 사이에 구획된다.

상기 구성에 의해, 바이패스 유로(23)를 메인 유로(22)에 접속하는 바이패스 분기부(25)의 유로 면적이 충분히 확보되어, 자기 점성 유체가 바이패스 분기부(25)를 원활하게 흐른다. 그리고, 바이패스 분기부(25)가 전자 코일(33a)로부터 이격되어 설치되므로, 자기 점성 유체가, 전자 코일(33a)에 의해 발생하는 자장의 영향을 받기 어렵다. 이에 의해, 바이패스 분기부(25)의 유로 저항이 작게 억제되어, 메인 유로(22) 및 바이패스 유로(23)의 유로 저항에 의해 얻어지는 감쇠 특성이 손상되지 않는다. 또한, 피스톤 코어(30)의 제1 코어(31)를 주조에 의해 형성할 때, 제1 코어(31)를 성형하는 금형에 의해 단차부(31e)를 형성하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 바이패스 분기부(25)를 형성하는 데 있어서, 피스톤 코어(30)의 가공 공정수가 증가하지 않게 되어, 제품의 비용 상승을 억제할 수 있다.

또한, 상기 구성에 한정되지 않고, 예를 들어 피스톤 코어(30)의 다른 부위에 관통 구멍 또는 오목부를 절삭 가공에 의해 형성하고, 이 구멍 또는 오목부에 의해, 메인 유로(22)에 제1 바이패스 구멍(31j)을 접속하는 바이패스 분기부를 구획해도 된다.

바이패스 유로(23)를 구획하는 제1 바이패스 구멍(31j)이, 바이패스 분기부(25)를 구획하는 단차부(31e)에 개구되고, 바이패스 분기부(25)가, 제1 바이패스 구멍(31j)과 피스톤 플레이트(40)에 개구되는 메인 구멍(40c)을 연통하는 유로를 구성하므로, 제1 바이패스 구멍(31j)으로부터 바이패스 분기부(25)를 통해 메인 구멍(40c)을 향하는 자기 점성 유체의 흐름 방향이 구부러지는 것이 억제되어, 자기 점성 유체가 바이패스 분기부(25)를 원활하게 흐른다.

완충기(1)는, 피스톤 코어(30)에 연결되어 제1 유체실(11)에 면하는 피스톤 플레이트(40)를 구비하고, 피스톤 플레이트(40)에 플럭스 링(35)의 한쪽 단부(35a)가 외팔보 형태로 지지되어, 바이패스 유로(23)의 일단부가 메인 유로(22)로부터 분기되고, 바이패스 유로(23)의 타단부가 제2 유체실(12)에 면하는 피스톤 코어(30)의 단부면(32d)에 개구된다. 피스톤 플레이트(40)는, 플럭스 링(35)의 일단부에 설치되고, 바이패스 유로(23)의 일단부가 바이패스 분기부(25)에 개구되고, 바이패스 유로(23)의 타단부가 제2 유체실(12)에 개구되어 있다. 또한, 이것에 한정되지 않고, 바이패스 유로(23)의 타단부가, 제1 유체실(11)에 개구되는 구성으로 해도 된다.

상기 구성에 의해, 후술하는, 피스톤 코어의 양단부를 2매의 피스톤 플레이트에 의해 끼움 지지하는 구조(도 4 참조)에 비해, 피스톤(20)을 구성하는 부품수가 삭감되어, 피스톤(20)의 소형화가 도모된다.

<제2 실시 형태>

다음에, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 자기 점성 유체 완충기(이하, 단순히 「완충기(100)」라 함)를 설명한다. 이하에서는, 제1 실시 형태와 다른 점을 중심으로 설명하고, 제1 실시 형태의 완충기(1)와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

제1 실시 형태에 관한 완충기(1)에서는, 피스톤 플레이트(40)에 플럭스 링(35)의 한쪽 단부(35a)가 외팔보 형태로 지지되는 구성이었다. 제2 실시 형태에 관한 완충기(100)에서는, 피스톤 플레이트(80) 및 피스톤 플레이트(90) 사이에, 플럭스 링(135)의 양단부(135a, 135b)가 양팔보 형태로 지지되는 구성이, 제1 실시 형태와 다르다.

피스톤(120)은, 피스톤 로드(21)가 연결되는 피스톤 코어(130)와, 피스톤 코어(130)의 외주에 환 형상의 메인 간극(124)을 구획하는 원통 형상의 플럭스 링(135)과, 플럭스 링(135)을 지지하는 피스톤 플레이트(80) 및 피스톤 플레이트(90)를 구비한다.

피스톤 코어(130)는, 양단부로부터 돌출된 원기둥 형상의 소직경부(130e, 130f)를 갖는다. 한쪽의 소직경부(130e)의 내주에는, 피스톤 로드(21)의 수나사(21d)와 나사 결합되는 암나사(130j)가 형성된다. 피스톤 로드(21)와 피스톤 코어(130)는, 수나사(21d)와 암나사(130j)의 나사 결합에 의해 체결된다.

피스톤 코어(130)는, 소직경부(130e, 130f)의 외주에 수나사(130i, 130l)가 각각 형성된다. 피스톤 코어(130)에는, 피스톤 플레이트(80)가, 수나사(130i)에 나사 결합되는 너트(88)에 의해 체결되고, 피스톤 플레이트(90)가, 수나사(130l)에 나사 결합되는 너트(98)에 의해 체결된다.

플럭스 링(135)의 양단부(135a, 135b)는, 피스톤 플레이트(80, 90)를 통해 피스톤 코어(130)에 양팔보 형태로 지지된다. 플럭스 링(135)의 양단부(135a, 135b)에는, 원통 형상의 소직경부(135c, 135d)가 형성된다. 피스톤 플레이트(80, 90)의 외주에는, 소직경부(135c, 135d)에 각각 끼워 맞추어지는 환 형상의 플랜지부(80b, 90b)가 각각 형성된다. 플럭스 링(135)은, 피스톤 플레이트(80, 90) 사이에 끼움 지지된다.

피스톤 코어(130)에는, 코일 어셈블리(133)가 개재 장착된다. 코일 어셈블리(133)는, 전자 코일(133a)과, 전자 코일(133a)로부터 연장되는 배선(133b)과, 이들을 포위하는 몰드 수지체(133c)를 구비한다.

이하, 피스톤(120)에 있어서, 자기 점성 유체가 흐르는 메인 유로(122) 및 바이패스 유로(123)의 구성에 대해 설명한다.

메인 유로(122)는, 피스톤 코어(130)와 플럭스 링(135) 사이에 구획되는 환 형상의 메인 간극(124)과, 피스톤 플레이트(80, 90)에 각각 형성되는 복수의 메인 구멍(80c, 90c)에 의해 구성된다. 메인 유로(122)는, 피스톤(120)을 관통하여, 양단부가 피스톤(120)의 양 단부면(20a, 20b)에 개구되고, 피스톤(120)의 양측의 제1, 제2 유체실(11, 12)을 연통한다. 완충기(100)의 신축 작동시에, 실린더(10) 내에서 피스톤(120)이 축방향으로 이동함으로써, 자기 점성 유체가 도 4에 실선의 화살표로 나타내는 바와 같이 메인 유로(122)를 흐른다.

바이패스 유로(123)는, 피스톤 코어(130)와 피스톤 플레이트(80, 90) 사이에 각각 구획되는 환 형상의 바이패스 분기부(125, 126)와, 피스톤 코어(130)에 형성되는 바이패스 구멍(관통 구멍)(131)에 의해 구성된다. 바이패스 유로(123)는, 양단부가 메인 유로(122)로부터 바이패스 분기부(125, 126)를 통해 분기되고, 제1, 제2 유체실(11, 12)을 연통한다. 실린더(10) 내에서 피스톤(120)이 축방향으로 미끄럼 이동하는 완충기(100)의 신축 작동시에, 자기 점성 유체가 도 4에 파선의 화살표로 나타내는 바와 같이 바이패스 유로(123)를 흐른다.

피스톤 코어(130)에는, 원통 형상의 대직경부(130a)와 중간 직경부(130b, 130c)와 소직경부(130e, 130f)가 연속해서 동축상에 연장되도록 형성된다.

대직경부(130a)의 외주는, 피스톤(120)의 중심선(O)을 중심으로 하는 원통 면 형상으로 형성된다. 대직경부(130a)의 외주와 플럭스 링(135)의 내주 사이에는, 메인 간극(124)이 환 형상의 공간으로서 구획된다.

중간 직경부(130b, 130c)의, 대직경부(130a)에 연속되는 양단부의 외주에는, 환 형상의 단차부(130g, 130h)가 형성된다. 중간 직경부(130b, 130c)의 외주에는, 단차부(130g, 130h)와 피스톤 플레이트(80, 90) 사이에, 바이패스 분기부(125, 126)가 환 형상의 공간으로서 각각 구획된다. 바이패스 분기부(125, 126)의 외주부가 메인 유로(122)에 접속되어 있다.

피스톤 코어(130)에는, 대직경부(130a)를 축방향으로 관통하는 바이패스 구멍(131)이 형성된다. 바이패스 구멍(131)의 양단부는, 단차부(130g, 130h)에 각각 개구되어 있다.

피스톤 플레이트(80)에는, 복수의 메인 구멍(관통 구멍)(80c)이 개구되고, 메인 구멍(80c)의 개구 단부가, 메인 유로(122)의 제1 유체실(11)에 대한 개구부를 구성하고 있다. 피스톤 플레이트(90)에는, 복수의 메인 구멍(관통 구멍)(90c)이 개구되고, 메인 구멍(90c)의 개구 단부가, 메인 유로(122)의 제2 유체실(12)에 대한 개구부를 구성하고 있다.

피스톤 코어(130) 및 플럭스 링(135)은, 자성재에 의해 형성되고, 전자 코일(133a)의 주위에 발생하는 자속을 유도하는 자로를 구성한다. 한편, 피스톤 플레이트(80, 90)는, 비자성재에 의해 형성되므로, 피스톤 코어(130)와 플럭스 링(135) 사이에 형성되는 메인 간극(124)은, 전자 코일(133a)의 주위에 발생하는 자속이 통과하는 자기 갭으로 된다. 이에 의해, 완충기(100)의 신축 작동시에, 메인 간극(124)을 흐르는 자기 점성 유체에는 전자 코일(133a)의 자장이 작용한다.

완충기(100)가 발생하는 감쇠력의 조절은, 전자 코일(133a)에의 통전량을 변화시키고, 메인 유로(122)를 흐르는 자기 점성 유체에 작용하는 자장의 강도를 변화시킴으로써 행해진다.

전자 코일(133a)이 피스톤 코어(130)의 외주에 설치되고, 바이패스 유로(123)가, 자성재로 이루어지는 피스톤 코어(130)를 축방향으로 관통하는 바이패스 구멍(131)에 의해 구획되는 구성이므로, 바이패스 유로(123)를 흐르는 자기 점성 유체가, 전자 코일(133a)에 의해 발생하는 자장의 영향을 받기 어렵다.

완충기(100)는 바이패스 유로(123)의 유로 저항에 의해, 전자 코일(133a)의 전류값이 조정될 때에 발생하는 압력 변동이 완화되어, 급격한 압력 변동에 의한 충격이나 소음 등의 발생이 방지된다. 완충기(100)는, 제품에 요구되는 감쇠 특성에 따라서 바이패스 유로(123)의 바이패스 구멍(131)의 개구 직경, 구멍의 길이 등이 설정된다.

또한, 바이패스 유로(123)는, 상술한 바와 같이 단일 바이패스 구멍(131)을 배치하는 구성에 한정되지 않고, 피스톤 코어(130)에 복수의 바이패스 구멍(131)을 병렬로 배치하는 구성으로 해도 된다.

이상과 같이, 완충기(100)는 피스톤 코어(130)에 연결되는 2매의 피스톤 플레이트(80, 90)를 구비하고, 피스톤 플레이트(80, 90) 사이에 플럭스 링(135)의 양단부(135a, 135b)가 양팔보 형태로 지지되어, 바이패스 유로(123)의 양단부가 메인 유로(122)로부터 분기된다. 피스톤 플레이트(80, 90)는, 플럭스 링(135)의 양단부에 설치되고, 바이패스 유로(123)의 양단부가 메인 유로에 개구되어 있다.

상기 구성에 의해, 피스톤 코어(130)에 플럭스 링(135)을 지지하는 강성이 높아지는 동시에, 피스톤 플레이트(80, 90)에 바이패스 유로(123)를 구획하는 관통 구멍을 마련할 필요가 없어, 피스톤(120)의 구조를 간소하게 할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.

본원은 2012년 8월 6일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-173812에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (4)

1. 자장의 강도에 의해 점성이 변화되는 자기 점성 유체를 작동 유체로 하는 자기 점성 유체 완충기이며,
   상기 자기 점성 유체가 봉입되는 실린더와,
   상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 배치되는 피스톤과,
   상기 피스톤에 의해 구획되는 제1, 제2 유체실과,
   상기 피스톤의 양 단부면에 개구되어 상기 제1, 제2 유체실을 연통하는 메인 유로와,
   상기 메인 유로를 흐르는 자기 점성 유체에 작용하는 자장을 발생하는 전자 코일과,
   상기 메인 유로보다도 상기 전자 코일이 발생하는 자장의 영향을 받지 않는 위치에 형성되는 바이패스 유로와,
   상기 메인 유로로부터 상기 바이패스 유로를 분기시키는 바이패스 분기부를 구비하고,
   상기 피스톤은,
   상기 바이패스 유로가 형성되는 피스톤 코어와,
   상기 피스톤 코어와의 사이에 상기 바이패스 분기부를 환 형상의 공간으로서 구획하는 피스톤 플레이트를 구비하는, 자기 점성 유체 완충기.
2. 제1항에 있어서, 상기 피스톤은, 상기 피스톤 코어의 외주에 설치되고, 상기 피스톤 코어와의 사이에 상기 메인 유로를 형성하는 플럭스 링을 구비하고,
   상기 피스톤 플레이트는, 상기 피스톤 코어에 고정되고, 상기 플럭스 링의 단부를 지지하고,
   상기 바이패스 분기부가, 상기 피스톤 코어에 형성되는 단차부와 상기 피스톤 플레이트 사이에 구획되는, 자기 점성 유체 완충기.
3. 제2항에 있어서, 상기 피스톤 플레이트는, 상기 플럭스 링의 일단부에 설치되고,
   상기 바이패스 유로의 일단부가, 상기 바이패스 분기부에 개구되고,
   상기 바이패스 유로의 타단부가, 상기 제1 유체실 또는 상기 제2 유체실 중 어느 한쪽에 개구되는, 자기 점성 유체 완충기.
4. 제2항에 있어서, 상기 피스톤 플레이트는, 상기 플럭스 링의 양단부에 설치되고,
   상기 바이패스 유로의 양단부가, 상기 메인 유로에 개구되는, 자기 점성 유체 완충기.

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