WO2017043166A1 - 磁気粘性流体緩衝器 - Google Patents

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WO2017043166A1
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piston
core
plate
magnetorheological fluid
flux ring
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PCT/JP2016/069819
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啓司 斎藤
康裕 米原
睦 小川
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Kyb株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a magnetorheological fluid shock absorber using a magnetorheological fluid whose apparent viscosity changes due to the action of a magnetic field.
  • Some shock absorbers mounted on vehicles such as automobiles change the damping force by applying a magnetic field to the flow path through which the magnetorheological fluid passes to change the apparent viscosity of the magnetorheological fluid.
  • JP2008-175364A when a piston assembly including a piston core having a coil wound around the outer periphery and a piston ring disposed on the outer periphery of the piston core slides in the cylinder, A magnetorheological fluid damper is disclosed in which a magnetorheological fluid passes through a flow path formed in the above.
  • An object of the present invention is to shorten the total length of the piston of the magnetorheological fluid shock absorber.
  • a cylinder in which a magnetorheological fluid whose apparent viscosity is changed by the action of a magnetic field is sealed, and the cylinder is slidably disposed in the cylinder, and a pair of fluid chambers are defined in the cylinder.
  • a piston rod connected to the piston and extending to the outside of the cylinder, the piston being attached to an end of the piston rod and having a coil provided on the outer periphery;
  • a ring body that surrounds the outer periphery of the piston core and forms a magnetic viscous fluid flow passage between the piston core and an annularly formed outer periphery of the piston rod, and an outer edge at one end of the ring body
  • a stopper that sandwiches the plate between the piston core that is accommodated and joined to the ring body by a metal layer by brazing, and the piston core.
  • FIG. 1 is a front sectional view of a magnetorheological fluid shock absorber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a left side view of the piston in FIG.
  • FIG. 3 is a right side view of the piston in FIG. 1.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a joint portion between the plate and the ring body in FIG.
  • FIG. 5 is a front sectional view of a magnetorheological fluid shock absorber according to a modification of the embodiment of the present invention.
  • buffer magnetorheological fluid shock absorber
  • the shock absorber 100 is a damper whose damping coefficient can be changed by using a magnetorheological fluid whose viscosity changes due to the action of a magnetic field.
  • the shock absorber 100 is interposed, for example, between a vehicle body and an axle in a vehicle such as an automobile.
  • the shock absorber 100 generates a damping force that suppresses vibration of the vehicle body by an expansion and contraction operation.
  • the shock absorber 100 includes a cylinder 10 in which a magnetorheological fluid is sealed, a piston 20 that is slidably disposed in the cylinder 10, and a piston rod 21 that is connected to the piston 20 and extends to the outside of the cylinder 10. And comprising.
  • the cylinder 10 is formed in a bottomed cylindrical shape.
  • the magnetorheological fluid sealed in the cylinder 10 has an apparent viscosity that is changed by the action of a magnetic field, and is a liquid in which fine particles having ferromagnetism are dispersed in a liquid such as oil.
  • the viscosity of the magnetorheological fluid changes according to the strength of the applied magnetic field, and returns to its original state when the magnetic field is no longer affected.
  • a gas chamber (not shown) in which gas is sealed is defined via a free piston (not shown).
  • the volume change in the cylinder 10 due to the advance / retreat of the piston rod 21 is compensated by providing a gas chamber.
  • the piston 20 defines a fluid chamber 11 and a fluid chamber 12 in the cylinder 10.
  • the piston 20 includes an annular flow path 22 that allows the magnetorheological fluid to move between the fluid chamber 11 and the fluid chamber 12, and a bypass flow path 23 that is a through hole.
  • the piston 20 can slide in the cylinder 10 when the magnetorheological fluid passes through the flow path 22 and the bypass flow path 23.
  • the configuration of the piston 20 will be described later in detail.
  • the piston rod 21 is formed coaxially with the piston 20.
  • the piston rod 21 has one end 21 a fixed to the piston 20 and the other end 21 b extending to the outside of the cylinder 10.
  • the piston rod 21 is formed in a cylindrical shape in which one end 21a and the other end 21b are opened.
  • a pair of wires (not shown) for supplying a current to a coil 33a of the piston 20 described later is passed through the inner periphery 21c of the piston rod 21.
  • a male screw 21d that is screwed with the piston 20 is formed on the outer periphery of the piston rod 21 in the vicinity of one end 21a.
  • the piston 20 has a small-diameter portion 30a attached to the end of the piston rod 21 and a large diameter compared to the small-diameter portion 30a.
  • the piston 20 is formed continuously in the axial direction and forms an enlarged step 30d between the small-diameter portion 30a.
  • a piston core 30 having a diameter portion 30b and a large-diameter portion 30c that is continuously formed in the axial direction with a large diameter compared to the enlarged-diameter portion 30b and that is provided with a coil 33a on the outer periphery is provided.
  • the piston 20 surrounds the outer periphery of the piston core 30 and forms a magnetic viscous fluid flow path 22 between the piston core 30 and a flux ring 35 as a ring body, and is formed in an annular shape on the outer periphery of the small diameter portion 30a.
  • a plate 40 that is disposed and attached to one end 35a of the flux ring 35 and a fixing nut 50 that serves as a stopper that sandwiches the plate 40 between the small diameter portion 30a and the step portion 30d.
  • the piston core 30 includes a first core 31 attached to the end of the piston rod 21, a coil assembly 33 provided with a coil 33 a on the outer periphery, and a second core 32 that sandwiches the coil assembly 33 between the first core 31. And a pair of bolts 36 as fastening members that fasten the second core 32 and the coil assembly 33 to the first core 31.
  • the piston core 30 includes a bypass flow path 23 formed so as to penetrate in the axial direction at a position where the influence of the magnetic field generated by the coil 33 a is smaller than that of the flow path 22.
  • the bypass flow path 23 includes a first through hole 23 a formed through the first core 31 and a second through hole 23 b formed through the second core 32.
  • the first through hole 23 a and the second through hole 23 b are formed so as to avoid a connecting portion 33 c described later of the coil assembly 33.
  • the bypass channel 23 is formed at two positions at intervals of 180 °.
  • the number of bypass channels 23 is not limited to this, and the bypass channels 23 may not be provided.
  • the first core 31 includes a small-diameter portion 30a, an enlarged-diameter portion 30b, a large-diameter portion 31a that forms a part of the large-diameter portion 30c of the piston core 30, a through-hole 31b that penetrates the center in the axial direction, and a bypass And a first through hole 23a that forms part of the flow path 23.
  • the small diameter portion 30a is formed in a cylindrical shape protruding in the axial direction from the flux ring 35.
  • a female screw 31c that is screwed with the male screw 21d of the piston rod 21 is formed.
  • the piston core 30 is fastened to the piston rod 21 by screwing the male screw 21d and the female screw 31c.
  • the enlarged diameter portion 30b is formed in a cylindrical shape.
  • the expanded diameter portion 30b is formed coaxially with the small diameter portion 30a.
  • An annular step 30d is formed between the small diameter portion 30a and the large diameter portion 30b.
  • the step portion 30 d is for the plate 40 to come into contact therewith and to hold the plate 40 between the fixing nut 50.
  • a male screw 31e is formed in which the female screw 50c of the fixing nut 50 is screwed with the plate 40 being sandwiched.
  • the large diameter part 31a is formed in a cylindrical shape.
  • the large diameter portion 31a is formed coaxially with the enlarged diameter portion 30b.
  • the outer periphery of the large diameter portion 31a faces the flow path 22 through which the magnetorheological fluid passes.
  • the large diameter portion 31 a contacts the coil assembly 33.
  • a cylindrical portion 33b of a coil assembly 33 to be described later is inserted and fitted into the through hole 31b of the large diameter portion 31a.
  • the large-diameter portion 31a is formed with a pair of female screws 31d into which the bolts 36 are screwed.
  • the first through hole 23a penetrates the large diameter portion 31a of the first core 31 in the axial direction. As shown in FIG. 3, the first through holes 23 a are formed at two locations at intervals of 180 °. The first through hole 23a is set to have a damping characteristic when the piston 20 slides depending on the diameter of the hole.
  • the second core 32 includes a large-diameter portion 32a that forms part of the large-diameter portion 30c of the piston core 30, and a small-diameter portion 32b that is formed at one end of the large-diameter portion 32a with a smaller diameter than the large-diameter portion 32a.
  • the through hole 32 c through which the bolt 36 penetrates the deep countersink portion 32 d with which the head of the bolt 36 engages, the second through hole 23 b forming a part of the bypass flow path 23, and the piston 20.
  • a plurality of tool holes 32f with which a tool (not shown) is engaged.
  • the large diameter portion 32a is formed in a cylindrical shape.
  • the large diameter portion 32 a is formed to have the same diameter as the large diameter portion 31 a of the first core 31.
  • the outer periphery of the large-diameter portion 32a faces the flow path 22 through which the magnetorheological fluid passes.
  • the large diameter portion 32 a is formed so that the end surface 32 e facing the fluid chamber 12 is flush with the other end 35 b of the flux ring 35.
  • the small diameter portion 32b is formed in a cylindrical shape coaxial with the large diameter portion 32a.
  • the small diameter portion 32b is formed to have the same diameter as the inner periphery of the coil mold portion 33d of the coil assembly 33 described later, and is fitted to the inner periphery of the coil mold portion 33d.
  • a pair of through holes 32c are formed penetrating the second core 32 in the axial direction.
  • the through hole 32 c is formed with a larger diameter than the diameter of the screwed portion of the bolt 36.
  • the through hole 32c is formed so as to be coaxial with the female screw 31d of the first core 31 in a state where the piston core 30 is assembled.
  • the deep countersink portion 32d is formed at the end of the through hole 32c.
  • the deep countersink portion 32d is formed to have a large diameter compared to the through hole 32c and a large diameter compared to the head of the bolt 36.
  • the deep countersink 32d is formed to a depth that can completely accommodate the head of the bolt 36.
  • the second through hole 23b has a larger diameter than the first through hole 23a. As shown in FIG. 3, the second through holes 23b are formed at two positions at intervals of 180 °. The second through hole 23b is formed to be coaxial with the first through hole 23a in a state where the piston core 30 is assembled. The damping characteristic when the piston 20 slides is determined by the hole diameter of the first through hole 23a. The hole diameter of the second through hole 23b does not affect the damping characteristics when the piston 20 slides.
  • the tool hole 32f is a hole into which a tool is fitted when the piston 20 is screwed to the piston rod 21. As shown in FIG. 3, the tool holes 32f are formed at four positions at intervals of 90 °. In the present embodiment, two of the four tool holes 32f are formed at the end of the second through hole 23b. Thus, the tool hole 32f is shared with the second through hole 23b.
  • the coil assembly 33 is formed by molding a resin in a state where the coil 33a is inserted.
  • the coil assembly 33 includes a cylindrical portion 33b that fits in the through hole 31b of the first core 31, a connecting portion 33c that is sandwiched between the first core 31 and the second core 32, and a coil 33a. And an annular coil mold part 33d.
  • the coil 33a forms a magnetic field by a current supplied from the outside.
  • the strength of the magnetic field increases as the current supplied to the coil 33a increases.
  • an electric current is supplied to the coil 33a to form a magnetic field, the apparent viscosity of the magnetorheological fluid flowing through the flow path 22 changes.
  • the viscosity of the magnetorheological fluid increases as the magnetic field generated by the coil 33a increases.
  • the tip 33e of the cylindrical portion 33b is fitted to the inner periphery of the piston rod 21.
  • a pair of wires for supplying a current to the coil 33a is drawn from the tip of the cylindrical portion 33b.
  • An O-ring 34 as a sealing member is provided between the tip 33e of the cylindrical portion 33b and the one end 21a of the piston rod 21.
  • the O-ring 34 is compressed in the axial direction by the large diameter portion 31 a of the first core 31 and the piston rod 21, and is compressed in the radial direction by the tip portion 33 e of the coil assembly 33 and the piston rod 21.
  • the magnetorheological fluid that has entered between the outer periphery of the piston rod 21 and the first core 31 or between the first core 31 and the coil assembly 33 flows out to the inner periphery of the piston rod 21 and leaks out. Is prevented.
  • the connecting portion 33c extends linearly in the radial direction from the base end portion of the cylindrical portion 33b toward the coil mold portion 33d, and connects the cylindrical portion 33b and the coil mold portion 33d.
  • a pair of wires for supplying a current to the coil 33a passes through the inside of the connecting portion 33c and the cylindrical portion 33b.
  • the coil mold part 33d is erected in an annular shape from the outer edge part of the connecting part 33c.
  • the coil mold portion 33d is formed to protrude from the end of the coil assembly 33 opposite to the cylindrical portion 33b.
  • the coil mold part 33 d is formed to have the same diameter as the large diameter part 31 a of the first core 31.
  • the outer periphery of the coil mold part 33 d forms a part of the large diameter part 30 c of the piston core 30.
  • a coil 33a is provided inside the coil mold portion 33d.
  • the piston core 30 is formed by being divided into three members of the first core 31, the second core 32, and the coil assembly 33. Therefore, only the coil assembly 33 provided with the coil 33a may be molded and sandwiched between the first core 31 and the second core 32. Therefore, it is easier to form the piston core 30 as compared to the case where the piston core 30 is formed as a single unit and the molding operation is performed.
  • the first core 31 is fixed to the piston rod 21, but the coil assembly 33 and the second core 32 are only fitted in the axial direction. Therefore, in the piston 20, the second core 32 and the coil assembly 33 are pressed and fixed to the first core 31 by fastening a pair of bolts 36.
  • the bolt 36 is inserted through the through hole 32 c of the second core 32 and screwed into the female screw 31 d of the first core 31.
  • the bolt 36 presses the bottom surface of the deep countersink portion 32d toward the first core 31 by the fastening force.
  • the coil assembly 33 is sandwiched between the second core 32 and the first core 31, and the piston core 30 is integrated.
  • the through hole 32c and the female screw 31d are formed at a position where the bolt 36 and the connecting portion 33c do not interfere with each other, avoiding the connecting portion 33c of the coil assembly 33.
  • the second core 32 and the coil assembly 33 are pressed against the first core 31 and fixed only by fastening the bolt 36. Therefore, the piston core 30 can be easily assembled.
  • the flux ring 35 is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the outer diameter of the outer peripheral surface 35 c of the flux ring 35 is formed to be substantially the same as the inner diameter of the cylinder 10.
  • the inner diameter of the inner peripheral surface 35 d of the flux ring 35 is formed larger than the outer diameter of the piston core 30, and the flow path 22 is formed between the flux ring 35 and the piston core 30.
  • the flux ring 35 includes an annular recess 35e formed so as to be recessed in the axial direction from one end 35a, a small diameter portion 35h provided on the one end 35a side and having a smaller outer diameter than the outer peripheral surface 35c, It has further.
  • the length in the axial direction of the small diameter portion 35h is set to be equal to or greater than the axial depth of the annular recess 35e.
  • the plate 40 is a flat plate member formed in an annular shape.
  • the outer peripheral surface 40b which is an outer edge is press-fitted into the annular recess 35e, so that the plate 40 is accommodated in the annular recess 35e.
  • the structure of the joint between the plate 40 and the flux ring 35 will be described later in detail with reference to FIG.
  • the plate 40 may be accommodated by screwing the outer peripheral surface 40b into the annular recess 35e or fitting it with play.
  • the plate 40 has a plurality of flow paths 22 a that are through holes communicating with the flow paths 22.
  • the flow paths 22a are formed in an arc shape and are arranged at equiangular intervals. In the present embodiment, the flow paths 22a are formed at four locations at 90 ° intervals.
  • the flow path 22a is not limited to an arc shape, and may be a plurality of circular through holes, for example.
  • bypass branch 25 that guides the magnetorheological fluid flowing from the flow path 22a to the bypass flow path 23 is formed.
  • the bypass branch 25 is an annular gap formed on the outer periphery of the enlarged diameter portion 30b.
  • the magnetorheological fluid that has flowed into the piston core 30 from the flow path 22 a flows into the flow path 22 and the bypass flow path 23 via the bypass branch path 25. Therefore, since it is not necessary to match the relative positions of the flow path 22a and the bypass flow path 23 in the circumferential direction, the assembly of the piston 20 is easy.
  • a through hole 40a into which the small diameter part 30a of the first core 31 is fitted is formed in the inner periphery of the plate 40.
  • the coaxiality between the plate 40 and the first core 31 is ensured by fitting the small diameter portion 30a into the through hole 40a.
  • the plate 40 is pressed and clamped against the stepped portion 30d by the fastening force of the fixing nut 50 with respect to the small diameter portion 30a of the piston core 30. Thereby, the position of the axial direction with respect to the piston core 30 of the flux ring 35 fixed to the plate 40 will be prescribed
  • the fixing nut 50 is formed in a substantially cylindrical shape, and is attached to the outer periphery of the small diameter portion 30a of the piston core 30.
  • the fixing nut 50 is in contact with the plate 40 at the tip 50a.
  • the fixing nut 50 is formed with an internal thread 50c that is engaged with the external thread 31e of the first core 31 on the inner periphery of the base end 50b. As a result, the fixing nut 50 is screwed to the small diameter portion 30a.
  • an engagement surface (not shown) with which a tightening tool is engaged is formed on the outer peripheral surface of the fixing nut 50.
  • the engagement surface has at least two parallel planes, and the cross-sectional outer diameter of the fixing nut 50 is, for example, a regular hexagon.
  • the flux ring 35 and the piston core 30 are coupled by the plate 40 provided on the one end 35a side of the flux ring 35 so that the center axis of the flux ring 35 and the center axis of the piston core 30 coincide. .
  • the axial position of the flux ring 35 with respect to the piston core 30 is defined by the plate 40. For this reason, it is not necessary to provide the member which couple
  • the flow path 22 is annularly continuous on the other end 35b side as shown in FIG. Then open. As a result, the flow resistance of the flow path 22 is reduced, and the resistance imparted to the magnetorheological fluid passing through the flow path 22 can be reduced.
  • the annular recess 35e of the flux ring 35 includes an inner peripheral surface 35f having an inner diameter larger than the inner peripheral surface 35d, and an annular recess that connects the inner peripheral surface 35f and the inner peripheral surface 35d. 35e as a bottom surface of 35e.
  • the outer peripheral surface 40b is press-fitted into the inner peripheral surface 35f, and the one end surface 40c contacts the stepped portion 35g.
  • the position of the flux ring 35 in the axial direction with respect to the piston core 30 is defined by the stepped portion 35g of the annular recess 35e contacting the one end surface 40c of the plate 40.
  • the plate 40 further includes a chamfered portion 40e formed at a corner portion between the outer peripheral surface 40b and the other end surface 40d.
  • a metal used for brazing is placed in the space between the chamfered portion 40e and the inner peripheral surface 35f before brazing.
  • the metal melted at the time of brazing flows into the space between the outer peripheral surface 40b and the inner peripheral surface 35f and between the one end surface 40c and the stepped portion 35g by capillary action, and solidifies after cooling.
  • the metal layer 60 is formed between the outer peripheral surface 40b and the inner peripheral surface 35f, and between the one end surface 40c and the step part 35g.
  • the flux ring 35 and the plate 40 are firmly joined by providing the metal layer 60 in addition to the outer peripheral surface 40b of the plate 40 being press-fitted into the inner peripheral surface 35f of the annular recess 35e. .
  • the metal layer 60 should just be formed in at least any one of between the outer peripheral surface 40b and the internal peripheral surface 35f, and between the one end surface 40c and the step part 35g.
  • the brazing is performed so that the metal does not leak from the region where the flux ring 35 and the plate 40 are in surface contact.
  • the space where the metal used for brazing is placed is not limited to the above configuration, and may be formed by providing a chamfered portion on the flux ring 35 side, or between the flux ring 35 and the plate 40. You may form by providing a chamfering part in both.
  • the metal layer 60 is formed of a copper-based metal. Not limited to this, other metals such as nickel and silver may be used depending on the material of the flux ring 35 and the plate 40.
  • the flux ring 35 and the plate 40 are joined by the press-fitting and the metal layer 60 by brazing. Therefore, compared with the case where it joins by crimping, fastening, etc., it can join easily and can obtain sufficient coupling strength.
  • the piston core 30 is assembled.
  • the second core 32 is attached to the coil assembly 33. It attaches so that the small diameter part 32b of the 2nd core 32 may fit in the inner periphery of the coil mold part 33d of the coil assembly 33.
  • the first core 31 is attached to the assembly of the coil assembly 33 and the second core 32.
  • the cylindrical portion 33b of the coil assembly 33 is inserted into the through hole 31b of the first core 31 from the large diameter portion 31a side, and a pair of wires for supplying current to the coil 33a is connected to the small diameter portion 30a side of the through hole 31b of the first core 31. Pull out from.
  • the pair of bolts 36 After inserting the pair of bolts 36 through the through holes 32 c of the second core 32, they are screwed into the female threads 31 c of the first core 31. By assembling the bolts 36, the assembly of the piston core 30 is completed.
  • the flux ring 35 and the plate 40 are assembled together. Specifically, the outer peripheral surface 40b of the plate 40 is press-fitted into the annular recess 35e of the flux ring 35, and brazing is performed.
  • the outer diameter of the small-diameter portion 35h provided on the one end 35a side of the flux ring 35 is such that even if the one end 35a side of the flux ring 35 bulges outward in the radial direction by press-fitting the plate 40 into the annular recess 35e. It is set so as not to be larger than the outer diameter of the surface 40b. For this reason, even if the plate 40 is press-fitted into the flux ring 35, the outer diameter on the one end 35a side is kept smaller than the outer diameter of the outer peripheral surface 40b. As a result, it is possible to prevent galling or the like from occurring on the sliding surface between the cylinder 10 and the piston 20. In addition, after the plate 40 is press-fitted into the flux ring 35, it is not necessary to rework the outer diameter of the flux ring 35 to match the inner diameter of the cylinder 10, so that the manufacturing cost can be reduced.
  • the brazing is performed by heating the assembly of the flux ring 35 and the plate 40 in a state where the brazing metal is placed in the space between the chamfered portion 40e and the inner peripheral surface 35f. At this time, if the assembly of the flux ring 35 and the plate 40 is arranged so that the other end surface 40d of the plate 40 faces upward, it is visually checked whether or not a brazing metal is placed before brazing. Can be easily confirmed. Moreover, after brazing, it can be easily confirmed visually from above whether or not the metal layer 60 is formed between the outer peripheral surface 40b and the inner peripheral surface 35f.
  • the plate 40 assembled integrally with the flux ring 35 is assembled to the piston core 30. Specifically, the plate 40 is fitted on the outer periphery of the small diameter portion 30 a of the first core 31 of the piston core 30 and brought into contact with the step portion 30 d of the first core 31. Then, the fixing nut 50 is screwed to the small diameter portion 30a. As a result, the plate 40 is sandwiched between the fixing nut 50 and the stepped portion 30d.
  • the piston 20 is assembled by the above procedure.
  • the piston 20 When the piston 20 is assembled, the piston 20 is attached to the piston rod 21. Specifically, a tool is fitted into the tool hole 32f and the piston 20 is rotated about the central axis. At this time, a pair of wires for supplying current to the coil 33 a is inserted into the inner periphery 21 c of the piston rod 21. Thereby, the internal thread 31c of the first core 31 of the piston core 30 and the external thread 21d of the piston rod 21 are screwed together. At this time, an O-ring 34 is inserted in advance between the tip 33e of the piston rod 21 and the one end 21a of the piston rod 21.
  • the piston 20 and the piston rod 21 can be easily assembled by assembling the piston 20 assembled in advance to the piston rod 21.
  • the piston 20 is divided into three members including a first core 31, a second core 32, and a coil assembly 33.
  • first core 31 and the coil assembly 33 may be integrally formed as two members, or the second core 32 and the coil assembly 33 may be integrally formed as two members. Good.
  • the magnetorheological fluid flows between the flow path 22 and the bypass flow via the flow path 22 a and the bypass branch path 25 formed in the plate 40. It flows through the road 23. Thereby, the piston 20 slides in the cylinder 10 as the magnetorheological fluid moves between the fluid chamber 11 and the fluid chamber 12.
  • the first core 31, the second core 32, and the flux ring 35 of the piston core 30 are formed of a magnetic material and constitute a magnetic path for guiding a magnetic flux generated around the coil 33a.
  • the plate 40 is made of a nonmagnetic material. Therefore, the flow path 22 between the piston core 30 and the flux ring 35 becomes a magnetic gap through which the magnetic flux generated around the coil 33a passes. Thereby, the magnetic field of the coil 33a acts on the magnetic viscous fluid which flows through the flow path 22 at the time of expansion-contraction operation of the shock absorber 100.
  • Adjustment of the damping force generated by the shock absorber 100 is performed by changing the amount of current supplied to the coil 33a and changing the strength of the magnetic field acting on the magnetorheological fluid flowing through the flow path 22. Specifically, as the current supplied to the coil 33a increases, the strength of the magnetic field generated around the coil 33a increases. Therefore, the viscosity of the magnetorheological fluid flowing through the flow path 22 increases, and the damping force generated by the shock absorber 100 increases.
  • bypass flow path 23 is formed by a first through hole 23 a formed in the first core 31 of the piston core 30 and a second through hole 23 b formed in the second core 32 and the coil assembly 33.
  • An annular bypass branch 25 is defined between the piston core 30 and the plate 40.
  • One end of the bypass channel 23 communicates with the channel 22 a via the bypass branch channel 25, and the other end opens on the end surface 32 e of the piston 20.
  • the bypass channel 23 is defined by a first through hole 23a and a second through hole 23b that penetrate the piston core 30 made of a magnetic material in the axial direction.
  • the coil 33 a is built in the outer periphery of the piston core 30. Therefore, the magnetorheological fluid flowing through the bypass channel 23 is not easily affected by the magnetic field of the coil 33a.
  • the inner diameter and length of the first through hole 23a of the bypass channel 23 are set according to the required attenuation characteristics.
  • a plate 40 press-fitted into one end 35a of the flux ring 35 and joined by brazing is sandwiched between the fixing nut 50 and the step portion 30d of the piston core 30, whereby the flux ring 35 is moved to the piston core. 30 is fixed in the axial direction. For this reason, it is not necessary to provide a member for fixing the flux ring 35 to the piston core 30 on the other end 35 b side of the flux ring 35. Therefore, the total length of the piston 20 of the shock absorber 100 can be shortened.
  • a magnetorheological fluid shock absorber (hereinafter simply referred to as “buffer”) 200 according to a modification of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • buffer a magnetorheological fluid shock absorber
  • the shock absorber 200 is different from the shock absorber 100 according to the above embodiment in that the plate 40 is fixed using a C ring 270 as a retaining ring instead of the fixing nut 50.
  • An annular groove 21e formed in a shape corresponding to the outer shape of the C ring 270 is formed on the outer periphery in the vicinity of the one end 21a of the piston rod 21 corresponding to the position where the C ring 270 is provided.
  • the stopper 250 is formed in a substantially cylindrical shape and is fitted to the outer periphery of the small diameter portion 30a of the first core 31. The stopper 250 comes into contact with the plate 40 at the tip 250a.
  • the stopper 250 has a tapered portion 250c formed in a tapered shape whose diameter increases toward the end surface on the inner peripheral surface of the base end portion 250b.
  • the taper portion 250c contacts the C ring 270. In a state where the taper portion 250 c is in contact with the C ring 270, the stopper 250 can no longer move in the axial direction toward the other end 21 b of the piston rod 21.
  • C ring 270 is a ring formed in a circular cross section.
  • the C-ring 270 is formed in a C-shaped ring shape with a part of the circumference opening.
  • the C-ring 270 is fitted into the annular groove 21e by a force that tends to shrink to the inner periphery.
  • the C-ring 270 contacts the tapered portion 250c of the stopper 250 and defines the axial position of the proximal end portion 250b of the stopper 250.
  • the flux ring 35 and the plate 40 are first integrated and assembled to the piston core 30 that has been integrally assembled. Specifically, the plate 40 is fitted on the outer periphery of the small diameter portion 30 a of the first core 31 of the piston core 30 and brought into contact with the step portion 30 d of the first core 31. In this state, the plate 40 is only in contact with the step portion 30d and is not fixed in the axial direction.
  • the piston rod 21 and the stopper 250 are assembled.
  • the C ring 270 is fitted into the annular groove 21 e of the piston rod 21.
  • the stopper 250 is fitted from one end 21 a of the piston rod 21.
  • the C-ring 270 comes into contact with the tapered portion 250c of the inner peripheral surface of the base end portion 250b, and the position in the axial direction is defined.
  • piston rod 21 and the piston core 30 are assembled. Specifically, the internal thread 31 c of the first core 31 of the piston core 30 and the external thread 21 d of the piston rod 21 are screwed together. At this time, an O-ring 34 is inserted in advance between the tip 33e of the piston core 30 and the one end 21a of the piston rod 21.
  • the piston core 30 When the piston core 30 is rotated with respect to the piston rod 21, the piston core 30 is assembled in advance between the step portion 30 d of the first core 31 of the piston core 30 and the tip portion 250 a of the stopper 250. The old plate 40 is clamped. Thereby, the assembly of the piston 20 is completed.
  • the plate 40 is pressed against the stopper 250 and fixed by the fastening force of the first core 31 of the piston core 30 to the piston rod 21. Therefore, the piston 20 can be easily assembled only by fastening the piston core 30 to the piston rod 21. Moreover, since each member of piston 20 can be firmly fixed by the fastening force of piston core 30, rotation of each member is prevented and vibration is suppressed.
  • the plate 40 press-fitted into the one end 35 a of the flux ring 35 and joined by brazing is sandwiched between the stopper 250 and the step portion 30 d of the piston core 30, whereby the flux ring 35. Is fixed to the piston core 30 in the axial direction. For this reason, it is not necessary to provide a member for fixing the flux ring 35 to the piston core 30 on the other end 35 b side of the flux ring 35. Therefore, the total length of the piston 20 of the shock absorber 200 can be shortened.
  • the shock absorbers 100 and 200 are disposed in a cylinder 10 in which a magnetorheological fluid whose apparent viscosity is changed by the action of a magnetic field is sealed, and are slidably disposed in the cylinder 10.
  • a pair of fluid chambers 11 and 12 is disposed in the cylinder 10.
  • a piston rod 21 connected to the piston 20 and extending to the outside of the cylinder 10.
  • the piston 20 is attached to an end of the piston rod 21, and a coil 33 a is provided on the outer periphery.
  • a piston core 30 and a flux ring 35 that surrounds the outer periphery of the piston core 30 and forms a flow path 22 of the magnetorheological fluid between the piston core 30 and an annularly formed and disposed on the outer periphery of the piston rod 21.
  • the outer peripheral surface 40b is accommodated in one end 35a of the flux ring 35, and the flux ring is formed by the brazing metal layer 60.
  • a plate 40 which is bonded to 5, having a fixing nut 50 or stopper 250 for holding the plate 40 between the piston core 30.
  • the plate 40 accommodated in one end 35 a of the flux ring 35 and joined by brazing is sandwiched between the fixing nut 50 or the stopper 250 and the piston core 30, so that the flux ring 35 is attached to the piston core 30.
  • it is fixed in the axial direction. For this reason, it is not necessary to provide a member for fixing the flux ring 35 to the piston core 30 on the other end 35 b side of the flux ring 35. Therefore, the total length of the piston 20 of the shock absorber 100 can be shortened.
  • the flux ring 35 has an annular recess 35e formed in a concave shape in the axial direction from one end 35a, and the outer peripheral surface 40b of the plate 40 is accommodated in the annular recess 35e.
  • the outer peripheral surface 40b of the plate 40 is accommodated in the annular recess 35e. For this reason, in order to assemble the plate 40 to the flux ring 35, it is not necessary to form a protrusion or the like on the plate 40, and the plate 40 can be made a simple flat plate. As a result, the manufacturing cost of the shock absorbers 100 and 200 can be reduced.
  • the flux ring 35 has a small-diameter portion 35h formed on the one end 35a side having a smaller outer diameter than other portions, and the axial length of the small-diameter portion 35h is greater than or equal to the depth of the annular recess 35e.
  • a small diameter portion 35 h having a length equal to or greater than the depth of the annular recess 35 e is provided on the one end 35 a side of the flux ring 35. For this reason, even if the one end 35a side of the flux ring 35 swells radially outward when the plate 40 is accommodated in the annular recess 35e by press fitting or the like, galling or the like occurs on the sliding surface between the cylinder 10 and the piston 20. Can be prevented. In addition, since it is not necessary to rework the outer diameter of the flux ring 35 after the plate 40 is accommodated in the flux ring 35 by press fitting or the like, the manufacturing cost of the shock absorbers 100 and 200 can be reduced.
  • the axial position of the flux ring 35 is defined by the step 35g of the annular recess 35e coming into contact with the one end surface 40c of the plate 40.
  • the step portion 35g of the annular recess 35e contacts the one end surface 40c of the plate 40 sandwiched between the fixing nut 50 or the stopper 250 and the piston core 30, whereby the flux ring 35 with respect to the piston core 30 is in contact.
  • An axial position is defined.
  • the plate 40 can easily set the positional relationship between the piston core 30 and the flux ring 35 in the axial direction.
  • the flux ring 35 is joined to the plate 40 by a metal layer 60 formed between the inner peripheral surface 35f of the annular recess 35e and the outer peripheral surface 40b of the plate 40.
  • the metal layer 60 is formed of a copper-based metal that is poured between the plate 40 and the flux ring 35 from the one end 35a side of the flux ring 35 in a molten state.
  • the molten copper-based metal flows between the plate 40 and the flux ring 35 from the one end 35 a side of the flux ring 35, solidifies after cooling, and becomes the metal layer 60. Therefore, the flux ring 35 and the plate 40 are firmly joined by the metal layer 60 in addition to the outer peripheral surface 40b of the plate 40 being assembled to the inner peripheral surface 35f of the flux ring 35 by press fitting or the like.
  • the molten metal flows in the axial direction from the other end surface 40 d of the plate 40. For this reason, compared with the case where the molten metal flows in the radial direction from the outer peripheral surface, whether or not the brazing metal is placed before and after the brazing operation, and whether or not the metal layer 60 is formed. Can be easily confirmed visually.
  • the flow path 22 is continuously opened in an annular shape on the other end 35 b side of the flux ring 35.
  • a pair of wires for supplying a current to the coil 33a passes through the inner periphery of the piston rod 21. Therefore, it is possible to eliminate the ground for allowing the current applied to the coil 33a to escape to the outside.
  • only one wire for applying a current to the coil 33a may pass through the inside of the piston rod 21 and be grounded to the outside through the piston rod 21 itself.

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Abstract

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、ピストンロッド21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、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に外周面40bが収容されロウ付けによってフラックスリング35に接合されるプレート40と、ピストンコア30との間にプレート40を挟持する固定ナット50と、を有する。

Description

磁気粘性流体緩衝器
 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。JP2008-175364A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。
 しかしながら、JP2008-175364Aに記載された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、ピストンアッセンブリの全長が長くなり、ピストンアッセンブリのストローク長さが短くなるおそれがあった。
 本発明は、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。
 本発明のある態様によれば、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磁気粘性流体の流路を形成するリング体と、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、前記リング体の一端に外縁が収容され、ロウ付けによる金属層によって前記リング体に接合されるプレートと、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、を有する磁気粘性流体緩衝器が提供される。
図1は、本発明の実施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2は、図1におけるピストンの左側面図である。 図3は、図1におけるピストンの右側面図である。 図4は、図1におけるプレートとリング体との接合部の拡大図である。 図5は、本発明の実施形態の変形例に係る磁気粘性流体緩衝器の正面の断面図である。
 以下、図面を参照して、本発明の実施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。)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。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。
 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。
 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、ガス室が設けられること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。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と、貫通孔であるバイパス流路23と、を有する。ピストン20は、流路22とバイパス流路23と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と他端21bとが開口する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が形成される。
 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る小径部30aと、小径部30aと比較して大径に軸方向に連続して形成され小径部30aとの間に段部30dを形成する拡径部30bと、拡径部30bと比較して大径に軸方向に連続して形成され外周にコイル33aが設けられる大径部30cと、を有するピストンコア30を備える。
 また、ピストン20は、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を形成するリング体としてのフラックスリング35と、環状に形成されて小径部30a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、小径部30aに取り付けられ段部30dとの間にプレート40を挟持するストッパとしての固定ナット50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36と、を備える。
 また、ピストンコア30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して形成されるバイパス流路23を備える。バイパス流路23は、第一コア31を貫通して形成される第一貫通孔23aと、第二コア32を貫通して形成される第二貫通孔23bと、を有する。第一貫通孔23aと第二貫通孔23bとは、コイルアセンブリ33の後述の連結部33cを避けて形成される。バイパス流路23は、図3に示すように、180°間隔で二箇所に形成される。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。
 第一コア31は、小径部30aと、拡径部30bと、ピストンコア30の大径部30cの一部を形成する大径部31aと、中心を軸方向に貫通する貫通孔31bと、バイパス流路23の一部を形成する第一貫通孔23aと、を有する。
 小径部30a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30a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31cが形成される。ピストンコア30は、雄ねじ21dと雌ねじ31cとの螺合によってピストンロッド21に締結される。
 拡径部30bは、円筒状に形成される。拡径部30bは、小径部30aに連続して同軸に形成される。小径部30aと拡径部30bとの間には、環状の段部30dが形成される。段部30dは、プレート40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。また、小径部30aの先端の外周には、プレート40を挟持した状態で固定ナット50の雌ねじ50cが螺合する雄ねじ31eが形成される。
 大径部31aは、円筒状に形成される。大径部31aは、拡径部30bに連続して同軸に形成される。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31b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36が螺合する一対の雌ねじ31dが形成される。
 第一貫通孔23aは、第一コア31の大径部31aを軸方向に貫通する。第一貫通孔23aは、図3に示すように、180°間隔で二箇所に形成される。第一貫通孔23aは、その穴径によってピストン20の摺動時の減衰特性が設定される。
 第二コア32は、ピストンコア30の大径部30cの一部を形成する大径部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36が貫通する貫通孔32cと、ボルト36の頭部が係合する深座繰り部32dと、バイパス流路23の一部を形成する第二貫通孔23bと、ピストン20を回転させるための工具(図示省略)が係合する複数の工具穴32f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32e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36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31d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36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36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36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。
 第二貫通孔23bは、第一貫通孔23aと比較して大径に形成される。第二貫通孔23bは、図3に示すように、180°間隔で二箇所に形成される。第二貫通孔23bは、ピストンコア30が組み立てられた状態で、第一貫通孔23aと同軸となるように形成される。ピストン20の摺動時の減衰特性は、第一貫通孔23aの穴径によって決定される。第二貫通孔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。
 工具穴32f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る。工具穴32fは、図3に示すように、90°間隔で四箇所に形成される。本実施の形態では、四個の工具穴32fのうち二個は、第二貫通孔23bの端部に形成される。このように、工具穴32fは、第二貫通孔23bと共用される。
 コイルアセンブリ33は、コイル33aが挿入された状態で樹脂を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31b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連結部33cと、内部にコイル33aが設けられる円環状のコイルモールド部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度が変化する。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。
 連結部33cは、円筒部33bの基端部からコイルモールド部33dに向かって径方向に直線状に延設され、円筒部33bとコイルモールド部33dとを連結する。連結部33cと円筒部33bとの内部には、コイル33aへ電流を供給する一対の配線が通過する。
 コイルモールド部33dは、連結部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、ピストンコア30の大径部30cの一部を形成する。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36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36は、第二コア32の貫通孔32cを挿通し、第一コア31の雌ねじ31dに螺合する。ボルト36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。貫通孔32cと雌ねじ31dとは、コイルアセンブリ33の連結部33cを避けて、ボルト36と連結部33cとが干渉しない位置に形成される。
 このように、ボルト36を締結するだけで、第二コア32とコイルアセンブリ33とが、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の外周面35cの外径は、シリンダ10の内径と略同径に形成される。フラックスリング35の内周面35dの内径は、ピストンコア30の外径よりも大径に形成され、フラックスリング35とピストンコア30との間には、流路22が形成される。
 フラックスリング35は、一端35aから軸方向に凹状にくぼむように形成される環状凹部35eと、一端35a側に設けられ、外周面35cと比較して外径が小さく形成される小径部35hと、をさらに有する。小径部35hの軸方向における長さは、環状凹部35eの軸方向の深さ以上に設定される。
 プレート40は、円環状に形成される平板部材である。プレート40は、外縁である外周面40bが環状凹部35eに圧入されることによって、環状凹部35e内に収容される。プレート40とフラックスリング35との接合部の構造については、図4を参照しながら、後で詳細に説明する。なお、プレート40は、外周面40bが環状凹部35eに螺合されたり、遊びを有して嵌め込まれたりすることによって収容されてもよい。
 また、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、円弧状に形成されて等角度間隔に配置される。本実施の形態では、流路22aは、90°間隔で四箇所に形成される。流路22aは、円弧状に限らず、例えば複数の円形の貫通孔であってもよい。
 プレート40とピストンコア30の大径部30cとの間には、流路22aから流入した磁気粘性流体をバイパス流路23に導くバイパス分岐路25が形成される。バイパス分岐路25は、拡径部30bの外周に形成される環状の空隙である。
 流路22aからピストンコア30内に流入した磁気粘性流体は、バイパス分岐路25を介して流路22とバイパス流路23とに流れる。よって、流路22aとバイパス流路23との周方向の相対位置を合わせる必要がないため、ピストン20の組み立てが容易である。
 プレート40の内周には、第一コア31の小径部30aが嵌合する貫通孔40aが形成される。貫通孔40aに小径部30aが嵌合することによって、プレート40と第一コア31との同軸度が確保される。
 そして、プレート40は、ピストンコア30の小径部30aに対する固定ナット50の締結力によって段部30d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の小径部30a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、第一コア31の雄ねじ31e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、小径部30aに螺着される。固定ナット50の外周面には、締め付け用の工具が係合する図示しない係合面が形成される。係合面は、平行な二つの平面を少なくとも有し、固定ナット50の断面外径は、例えば、正六角とされる。
 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によって結合される。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、図3に示されるように、他端35b側におい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4を参照して、プレート40とフラックスリング35との接合部について詳細に説明する。なお、図4では、理解を容易にするために、フラックスリング35の環状凹部35eとプレート40との間を大きく示している。
 図4に示されるように、フラックスリング35の環状凹部35eは、内周面35dよりも内径が大きく形成される内周面35fと、内周面35fと内周面35dとを接続する環状凹部35eの底面としての段部35gと、を有する。
 環状凹部35eに収容されるプレート40は、外周面40bが内周面35fに圧入され、一端面40cが段部35gと当接する。このように、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の一端面40cに環状凹部35eの段部35gが当接することによって規定される。
 プレート40は、図4に示されるように、外周面40bと他端面40dとの角部に形成される面取部40eをさらに有する。面取部40eと内周面35fとの間の空間には、ロウ付け前に、ロウ付けに用いられる金属が載置される。
 ロウ付け時に溶融した金属は、毛細管現象によって外周面40bと内周面35fとの間と、一端面40cと段部35gとの間と、に流れ込み、冷却後に凝固する。これにより、外周面40bと内周面35fとの間と、一端面40cと段部35gとの間と、には金属層60が形成される。このため、フラックスリング35とプレート40とは、環状凹部35eの内周面35fにプレート40の外周面40bが圧入されることに加えて、金属層60が設けられることによって、強固に接合される。
 なお、金属層60は、外周面40bと内周面35fとの間と、一端面40cと段部35gとの間と、の少なくとも何れか一方に形成されればよい。また、ロウ付けは、フラックスリング35とプレート40とが面接触する領域から金属が漏れ出さないように行われる。
 また、ロウ付けに用いられる金属が載置される空間は、上記構成に限定されず、フラックスリング35側に面取部を設けることにより形成されてもよいし、フラックスリング35とプレート40との両方に面取部を設けることにより形成されてもよい。
 金属層60は、銅系金属によって形成される。これに限らず、フラックスリング35とプレート40との材質によっては、ニッケルや銀などの他の金属を用いてもよい。
 以上のように、フラックスリング35とプレート40とは、圧入と、ロウ付けによる金属層60と、によって接合される。よって、かしめや締結などによって接合される場合と比較して、容易に接合を行うことができるとともに、十分な結合強度を得ることができる。
 以下では、ピストン20の組み立て手順について説明する。
 最初に、ピストンコア30を組み立てる。まず、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。
 次に、コイルアセンブリ33と第二コア32との組立体に、第一コア31を取り付ける。第一コア31の貫通孔31b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31bの小径部30a側から引き出す。そして、一対のボルト36を、第二コア32の貫通孔32cに挿通した後、第一コア31の雌ねじ31cに螺合する。このボルト36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、フラックスリング35の環状凹部35eにプレート40の外周面40bが圧入され、ロウ付けが行われる。
 ここで、フラックスリング35の一端35a側に設けられる小径部35hの外径は、環状凹部35eにプレート40が圧入されることによってフラックスリング35の一端35a側が径方向外側に膨らんだとしても、外周面40bの外径よりも大きくならないように設定される。このため、プレート40がフラックスリング35に圧入されても、一端35a側の外径は、外周面40bの外径よりも小さい状態に維持される。この結果、シリンダ10とピストン20との摺動面において、かじり等が発生することを防止することができる。加えて、プレート40がフラックスリング35に圧入された後にフラックスリング35の外径をシリンダ10の内径に合わせて再加工等する必要がないため、製造コストを低減することができる。
 ロウ付けは、面取部40eと内周面35fとの間の空間にロウ付け用の金属が載置された状態で、フラックスリング35とプレート40との組立体を加熱することにより行われる。このとき、プレート40の他端面40dが上方を向くように、フラックスリング35とプレート40との組立体を並べておけば、ロウ付け前にロウ付け用の金属が載置されているか否かを目視にて容易に確認することができる。また、ロウ付け後、外周面40bと内周面35fとの間に金属層60が形成されているか否かを、上方から目視にて容易に確認することができる。
 次に、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に組み付ける。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30aの外周に嵌めこみ、第一コア31の段部30dに当接させる。そして、固定ナット50を小径部30aに螺着する。これにより、プレート40は、固定ナット50と段部30dとの間に挟持される。以上の手順によって、ピストン20が組み立てられる。
 ピストン20が組み立てられたら、ピストン20をピストンロッド21に取り付ける。具体的には、工具穴32fに工具を嵌めてピストン20を中心軸回りに回転させる。このとき、コイル33aに電流を供給する一対の配線を、ピストンロッド21の内周21cに挿通させる。これにより、ピストンコア30の第一コア31の雌ねじ31cとピストンロッド21の雄ねじ21dとが螺合する。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。
 このように、予め組み立てておいたピストン20をピストンロッド21に組み付けることによって、ピストン20とピストンロッド21との組み立てを容易に行うことができる。
 なお、本実施形態では、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。
 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22aとバイパス分岐路25とを介して流路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との間を移動することで、ピストン20はシリンダ10内を摺動する。
 このとき、ピストンコア30の第一コア31と第二コア32とフラックスリング35とは、磁性材によって形成され、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。そのため、ピストンコア30とフラックスリング35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粘性が高くなって、緩衝器100が発生する減衰力が大きくなる。
 一方、バイパス流路23は、ピストンコア30の第一コア31に形成される第一貫通孔23aと、第二コア32及びコイルアセンブリ33に形成される第二貫通孔23bとによって形成される。ピストンコア30とプレート40との間には、環状のバイパス分岐路25が画成される。バイパス流路23は、一端がバイパス分岐路25を介して流路22aに連通し、他端がピストン20の端面32eに開口する。
 バイパス流路23は、磁性材からなるピストンコア30を軸方向に貫通する第一貫通孔23a及び第二貫通孔23bによって画成される。コイル33aはピストンコア30の外周部に内蔵される。そのため、バイパス流路23を流れる磁気粘性流体は、コイル33aの磁場の影響を受けにくい。
 バイパス流路23が設けられることによって、コイル33aの電流値が調整されるときに生じる圧力変動が緩和される。したがって、急激な圧力変動による衝撃や騒音等の発生が防止される。緩衝器100では、要求される減衰特性に応じてバイパス流路23の第一貫通孔23aの内径や長さが設定される。
 以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
 緩衝器100では、フラックスリング35の一端35aに圧入されロウ付けによって接合されるプレート40が固定ナット50とピストンコア30の段部30dとの間に挟持されることによって、フラックスリング35がピストンコア30に対して軸方向に固定される。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をピストンコア30に対して固定させるための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。
 次に、図5を参照して、本発明の実施形態の変形例に係る磁気粘性流体緩衝器(以下、単に「緩衝器」と称する。)200について説明する。なお、変形例では、前述した実施の形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
 緩衝器200は、プレート40を固定ナット50ではなく止め輪としてのCリング270を用いて固定する点で、上記実施形態に係る緩衝器100と相違する。
 ピストンロッド21の一端21a近傍の外周には、Cリング270が設けられる位置に対応して、Cリング270の外形に対応した形状に形成される環状溝21eが形成される。
 ストッパ250は、略円筒状に形成され、第一コア31の小径部30aの外周に嵌合する。ストッパ250は、先端部250aがプレート40と当接する。ストッパ250は、基端部250b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250cを有する。
 テーパ部250cは、Cリング270と当接する。テーパ部250cがCリング270と当接した状態では、ストッパ250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270は、円形断面に形成されるリングである。Cリング270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270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270は、ストッパ250のテーパ部250cと当接し、ストッパ250の基端部250bの軸方向の位置を規定する。
 以下では、ピストン20の組み立て手順について説明する。
 まず、予めフラックスリング35とプレート40とを一体化しておき、一体に組み立てておいたピストンコア30に組み付ける。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30aの外周に嵌めこみ、第一コア31の段部30dに当接させる。この状態では、プレート40は、段部30d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250とを組み立てる。まず、ピストンロッド21の環状溝21eにCリング270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250を嵌め込む。ストッパ250は、基端部250bの内周面のテーパ部250cにCリング270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31cとピストンロッド21の雄ねじ21dとを螺合する。このとき、ピストンコア30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30dとストッパ250の先端部250a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250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。
 以上の変形例によっても同様に、フラックスリング35の一端35aに圧入されロウ付けによって接合されるプレート40がストッパ250とピストンコア30の段部30dとの間に挟持されることによって、フラックスリング35がピストンコア30に対して軸方向に固定される。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をピストンコア30に対して固定させるための部材を設ける必要がない。したがって、緩衝器200のピストン20の全長を短くすることができる。
 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の端部に取り付けられ、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、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に外周面40bが収容され、ロウ付けによる金属層60によってフラックスリング35に接合されるプレート40と、ピストンコア30との間にプレート40を挟持する固定ナット50またはストッパ250と、を有する。
 この構成では、フラックスリング35の一端35aに収容されロウ付けによって接合されるプレート40が固定ナット50またはストッパ250とピストンコア30との間に挟持されることによって、フラックスリング35がピストンコア30に対して軸方向に固定される。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をピストンコア30に対して固定させるための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は、一端35aから軸方向に凹状に形成される環状凹部35eを有し、プレート40の外周面40bは、環状凹部35e内に収容される。
 この構成では、プレート40の外周面40bが、環状凹部35e内に収容される。このため、プレート40をフラックスリング35に組み付けるためにプレート40に突出部等を形成する必要がなく、プレート40をシンプルな平板状とすることができる。この結果、緩衝器100,200の製造コストを低減することができる。
 また、フラックスリング35は、一端35a側に他の部分と比較して外径が小さく形成される小径部35hを有し、小径部35hの軸方向の長さは、環状凹部35eの深さ以上に設定される。
 この構成では、環状凹部35eの深さ以上の長さを有する小径部35hがフラックスリング35の一端35a側に設けられる。このため、環状凹部35eにプレート40が圧入等によって収容される際にフラックスリング35の一端35a側が径方向外側に膨らんだとしても、シリンダ10とピストン20との摺動面において、かじり等が発生することを防止することができる。加えて、プレート40がフラックスリング35に圧入等によって収容された後にフラックスリング35の外径を再加工等する必要がないため、緩衝器100,200の製造コストを低減することができる。
 また、フラックスリング35は、環状凹部35eの段部35gがプレート40の一端面40cと当接することによって軸方向の位置が規定される。
 この構成では、固定ナット50またはストッパ250とピストンコア30との間に挟持されるプレート40の一端面40cに、環状凹部35eの段部35gが当接することにより、ピストンコア30に対するフラックスリング35の軸方向の位置が規定される。このように、プレート40によって、ピストンコア30とフラックスリング35との軸方向における位置関係を容易に設定することができる。
 また、フラックスリング35は、環状凹部35eの内周面35fとプレート40の外周面40bとの間に形成される金属層60によってプレート40に接合される。
 また、金属層60は、溶融した状態でフラックスリング35の一端35a側からプレート40とフラックスリング35との間に流し込まれる銅系金属で形成される。
 これらの構成では、フラックスリング35の一端35a側からプレート40とフラックスリング35との間に溶融した銅系金属が流れ込み、冷却後に凝固し、金属層60となる。このため、フラックスリング35とプレート40とは、プレート40の外周面40bがフラックスリング35の内周面35fに圧入等によって組み付けられることに加えて、金属層60によって、強固に接合される。また、これらの構成では、溶融した金属が、プレート40の他端面40dから軸方向に流れ込む構成である。このため、溶融した金属が外周面から径方向に流れ込む場合と比較し、ロウ付け作業の前後に、ロウ付け用の金属が載置されているか否かや金属層60が形成されているか否かを目視にて容易に確認することができる。
 また、流路22は、フラックスリング35の他端35b側において環状に連続して開口する。
 この構成では、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、他端35b側において環状に連続して開口する。この結果、流路22の流通抵抗を低減することができる。
 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。
 本願は2015年9月8日に日本国特許庁に出願された特願2015-176890に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (6)

  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磁気粘性流体の流路を形成するリング体と、
     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、前記リング体の一端に外縁が収容され、ロウ付けによる金属層によって前記リング体に接合されるプレートと、
     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、を有する磁気粘性流体緩衝器。
  2.  請求項1に記載の磁気粘性流体緩衝器であって、
     前記リング体は、前記一端から軸方向に凹状に形成される環状凹部を有し、
     前記プレートの前記外縁は、前記環状凹部内に収容される磁気粘性流体緩衝器。
  3.  請求項2に記載の磁気粘性流体緩衝器であって、
     前記リング体は、前記一端側に他の部分と比較して外径が小さく形成される小径部を有し、
     前記小径部の軸方向の長さは、前記環状凹部の深さ以上に設定される磁気粘性流体緩衝器。
  4.  請求項2に記載の磁気粘性流体緩衝器であって、
     前記リング体は、前記環状凹部の底面が前記プレートの一端面と当接することによって軸方向の位置が規定される磁気粘性流体緩衝器。
  5.  請求項2に記載の磁気粘性流体緩衝器であって、
     前記リング体は、前記環状凹部の前記内周面と前記プレートの前記外縁との間に形成される前記金属層によって前記プレートに接合される磁気粘性流体緩衝器。
  6.  請求項1に記載の磁気粘性流体緩衝器であって、
     前記金属層は、溶融した状態で前記リング体の前記一端側から前記プレートと前記リング体との間に流し込まれる銅系金属で形成される磁気粘性流体緩衝器。
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