JP2008175369A - 磁気粘性流体緩衝器とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立てが容易な簡便な構造を有する磁気粘性流体緩衝器を提供すること。
【解決手段】シリンダ１内を画成するピストンアッシー２と、ピストンアッシーに形成され、二つの流体室３０、３１間の磁気粘性流体が通過する流路６と、ピストンアッシーの内部に収容され流路に磁界を作用させるコイル９とを備える磁気粘性流体緩衝器において、ピストンアッシーは、外周にコイルが巻回されたピストンコア３と、ピストンコアの外周に所定の間隔をもって配置されることによってピストンコアの外周との間に流路を形成するピストンリング４と、ピストンリングと一体化して設けられる環状のプレート１１と、プレートをピストンコアに固定するナット１２とを備える。
【選択図】図１

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とその製造方法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、減衰力を発生させるものがある。

この種の緩衝器として、ロッドにピストンアッセンブリを固定し、そのピストンアッセンブリをシリンダ内に摺動自在に配置する構造のものがある。

特許文献１には、ピストンコアと、磁束リングと、ピストンコアの端部に配置されたエンドプレートとを備える緩衝器が開示されている。

特許文献１に記載の緩衝器の組み立ては、各部材を組み付け型内に配置した状態にて、クリンプダイにて圧縮荷重を加え、磁束リングと一対のエンドプレートとをクリンプ部材を介して結合することによって行われる。
米国特許第６２６０６７５号明細書

しかしながら、特許文献１における緩衝器では、組み付け専用の型を必要とするため、緩衝器の組み立てを容易に行うことができない。

このように、磁気粘性流体を利用した緩衝器は、磁気粘性流体が通過する流路を形成するための部材や、その流路に磁界を作用させるコイル等の複数の部材にて構成されるため、組み立てには大変な労力を要する。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、組み立てが容易な簡便な構造を有する磁気粘性流体緩衝器を提供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たシリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内を二つの流体室に画成するピストンアッシーと、前記ピストンアッシーに形成され、前記ピストンアッシーの摺動によって前記二つの流体室間の前記磁気粘性流体が通過する流路と、前記ピストンアッシーの内部に収容され前記流路に磁界を作用させるコイルと、前記ピストンアッシーが連結されるロッドと、を備える磁気粘性流体緩衝器において、前記ピストンアッシーは、外周面に前記コイルが巻回されたピストンコアと、前記ピストンコアの外周に所定の間隔をもって配置されることによって前記ピストンコアの外周面との間に前記流路を形成するピストンリングと、前記ピストンリングと一体化して設けられる環状のプレートと、前記プレートを前記ピストンコアに固定するナットとを備え、前記ピストンコアが前記ロッドに螺合されることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器である。

本発明によれば、磁気粘性流体が通過する流路を形成するピストンアッシーは、ピストンコアと、ピストンリングと、ピストンリングをピストンコアに固定するプレートによって構成され、ピストンアッシーがロッドに締結される。このように、本発明に係る磁気粘性流体緩衝器は、簡便な構造を有するものであり、組み立てに際して型等の特別な治具を必要とせず、簡便に組み立てることができる。また、プレートを片方のみ設ければよく、部品点数の低減、圧力損失の減少および芯出しが容易になるという効果がある。

図１を参照して本発明の第１の実施の形態である磁気粘性流体緩衝器１００について説明する。

図１は磁気粘性流体緩衝器１００のピストンアッシー２を含む部分断面図である。

磁気粘性流体緩衝器１００は、例えば自動車等の車両の車体と車軸との間に介装され、車体姿勢の変化を抑制する緩衝器として機能するものである。

磁気粘性流体緩衝器１００は、有底薄肉円筒状のシリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に配置され、シリンダ１内を摺動方向に二つの流体室３０、３１に画成するピストンアッシー２と、一端をピストンアッシー２に接続し、他端をシリンダ１から突出して外部の車体部材等（不図示）に固定されるロッド４０を備える。

シリンダ１内には磁気粘性流体が封入されており、この磁気粘性流体は、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を変更することによって調節することができ、磁界を除くことによって元の状態に戻る。

なお、シリンダ１内には、ロッド４０のシリンダ１からの出入りに伴うシリンダ１内の容積変化を補償するガス室（図示せず）が設けられている。

シリンダ１内を摺動するピストンアッシー２は、ロッド４０の端部が螺合する円筒形状のピストンコア３と、ピストンコア３の外周に所定の間隔をもって同軸上に配置されたパイプ状のリング体４とを備える。なお、ピストンコア３及びリング体４は、磁性材料で構成される。

以下、図２を用いてピストンコア３の詳細形状を説明する。

ピストンコア３は、円筒形状を有し、外径の異なる小径部１７と大径部１８を形成する。そしてこの大径部１８の外周面の一部に環状の凹部８が形成される。また、小径部１７の外周面には端部から雄ねじ２ｉを形成する。

ピストンコア３の内周面には、径の異なる２種類の貫通孔１４、１５が中心軸方向に段階的に形成され、外径側の小径部１７の内側に大径側の貫通孔１４が形成され、貫通孔１４の一部に端部から雌ねじ１６が切られ、図１に示すように、ロッド４０の端部の外周面に形成された雄ねじ４０ａと螺合し、ロッド４０の端部にピストンアッシー２が固定される。さらにロッド４０の雄ねじ４０ａとピストンコア３の雌ねじ１６との螺合部での磁気粘性流体の流通を防止するため、この界面に第１Ｏリング３２を設置する。

一方、外径側の大径１８の内側に形成される小径側の貫通孔１５には、ピストンコア３の凹部８と連通するように径方向に溝部７が形成され、この溝部７に略Ｕ字状のピン１０が軸方向に向いて配置される。このピン１０は導電性材料からなり、ピン１０の一端が凹部８に、他端が貫通孔１４内に延出する。

大径部１８に形成された凹部８には通電により磁界を生じるコイル９が巻回され、その端部がピン１０の一端に接続する。ピン１０の他端は、貫通孔１５を通って貫通孔１４内に配置され、中空状のロッド４０内を貫通して不図示のコントローラに接続する電線４１に連結する。コントローラは、コイル９に供給する電流量を制御し、コイル９が発生する磁界を制御する。

そして、ピン１０が設置される溝部７及び小径の貫通孔１５内にピン１０を設置した状態で樹脂が充填され、ピン１０の位置が固定される。ここで、充填した樹脂とピストンコア３との間を通じて磁気粘性流体が流通しないように図１に示すとおり、この界面に第２Ｏリング３３が設置される。

図１に戻り、ピストンコア３の大径部１８の外径と、その外周側に設置されたリング体４の内径との差に応じて、磁気粘性流体が通過する環状の流路６が形成される。このようにピストンアッシー２には環状の流路６が形成され、ピストンアッシー２がロッド４０の摺動に伴ってシリンダ１内を摺動することによって、磁気粘性流体が流路６を通過する。

ピストンコア３の大径部１８の外周面に形成された環状の凹部８にはコイル９が巻回され、コイル９は流路６に面して形成されている。したがって、前述したように、不図示のコントローラの制御によりコイル９に電流を流すことによって、コイル９は磁力を発生し、その磁力は、ピストンコア３及びリング体４が形成する流路６を流れる磁気粘性流体に作用することになる。

ピストンコア３の小径部１７には、環状のプレート１１が挿入される。ここで、プレート１１の内周面２４は、ピストンコア３の小径部１７に摺接し、小径部１７と大径部１８との段差部２ｍに突き当てられる。

さらに、プレート１１には、図３に示すように、摺動方向に貫通する貫通孔２１が周方向に所定間隔で形成され、この貫通孔２１は、ピストンコア３とリング体４間に形成される流路６に面して開口する。したがって、流路６を流通する磁気粘性流体の流通を妨げることがない。

また、プレート１１の外周側端部につば部１１ｂが中心軸方向に延出して形成され、このつば部１１ｂとリング体４の小径部１９とをかしめて、プレート１１にリング体４を固定して、プレート１１とリング体４とを一体化する。

ピストンコア３の小径部１７の外周面に形成された雄ねじ２ｉに螺合するナット１２が設けられ、このナット１２は、リング体４がかしめられたプレート１１をピストンコア３の小径部１７と大径部１８との径差により形成された段差部２ｍに押し付け、固定する。ナット１２は、図４に示すように円形の外周形状の一部を平面加工した２つの面を平行に形成してナット締め付け時の作業性を確保している。

図１に示すように、ピストンアッシー２をシリンダ１内に配置した状態では、ピストンアッシー２はシリンダ１内を摺動自在であるため、シリンダ１内周面とリング体４外周面との間には僅かな隙間が存在する。しがって、ピストンアッシー２の摺動の際には、この隙間に磁気粘性流体の流れが発生する。この流れは、リング体４やロッド４０の偏芯によって乱れる場合があり、その場合には、磁気粘性流体緩衝器１００の減衰力にばらつきが発生し、減衰力の制御性に悪影響を及ぼすことになる。

このような減衰力の制御性に対する悪影響を防止するためには、図５に示すようにリング体４の外周面に、シリンダ１内周面を摺動する環状のシール部材３４を設けてもよい。

シール部材３４は、ピストンアッシー２の摺動の際に、リング体４外周とシリンダ１内周との間における磁気粘性流体の通過を防止する。したがって、磁気粘性流体緩衝器１００の減衰力のばらつきの発生が防止され、減衰力の制御性への悪影響を防止することができる。

シール部材３４を設けることによって、磁気粘性流体が通過する流路は、流路６のみとなる。この流路６のロッド４０に対する同軸度等は、ピストンコア３とリング体４との相対位置によって決定される。そして、ピストンコア３とリング体４との相対位置は、プレート１１との寸法精度による。したがって、ピストンコア３とリング体４およびプレート１１の寸法管理を行うことによって、流路６を通過する磁気粘性流体の流れの乱れを防止することができ、磁気粘性流体緩衝器１００の減衰力のばらつきを防止することが可能となる。

以上のように構成されるピストンアッシー２を備えた磁気粘性流体緩衝器１００の動作について説明する。

シリンダ１内にてピストンアッシー２が摺動すると、ピストンアッシー２両側の流体室３０、３１の磁気粘性流体が流路６を介して移動する。このとき、コイル９に電流を流すと磁気粘性流体に磁力が作用し、磁気粘性流体の粘性が変化する。これにより、磁気粘性流体緩衝器１００は、流路６を流れる磁気粘性流体の粘性抵抗の大きさに応じた減衰力を発生する。

コイル９の電流が大きくなるほど磁気粘性流体の粘性は大きくなり、磁気粘性流体緩衝器１００の発生する減衰力も大きくなる。このように、磁気粘性流体緩衝器１００が発生する減衰力の調節は、コイル９に流す電流を変化させ流路６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。

次に、磁気粘性流体緩衝器１００の組立方法について図６を用いて詳しく説明する。

まず工程（ａ）では、ピストンコア３の凹部８にコイル９を巻回すると共に、コイル９に接続するピン１０を溝部７に設置する。ピン１０には不図示のコントローラに繋がる電線４１を接続する。

次の工程（ｂ）では、溝部７に樹脂を充填し、ピン１０を所定位置に固定する。ここで、充填した樹脂とピストンコア３との間の磁気粘性流体の流通を禁止する第２Ｏリング３３を設置する。

工程（ｃ）では、予めリング体４をかしめたプレート１１の内周面２４をピストンコア３の小径部１７に摺接しつつ挿入し、その後、ナット１２をピストンコア３の雄ねじ２ｉに螺合してプレート１１を段差部２ｍに押し付け、固定する。リング体４をかしめたプレート１１をピストンコア３に固定することで、リング体４とピストンコア３間に流路６が確実に形成される。

このような工程により、工程（ｄ）に示すようなピストンアッシー２が形成され、ピストンアッシー２の雌ねじ１６にロッド４０の雄ねじ４０ａが螺合してロッド４０にピストンアッシー２が固定される。ロッド４０には、ロッド４０の軸心を貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔内に電線４１が配設され、不図示のコントローラに接続されている。

以上のように、本発明によれば、磁気粘性流体が通過する流路６は、リング体４をプレート１１にかしめて一体化し、かつプレート１１をピストンコア３に摺接して配置し、ナット１２により固定してピストンアッシー２を形成し、ピストンコア３とリング体４との間に流路６を形成する。また、ピストンアッシー２のロッド４０への固定は、ピストンコア３の雌ねじ１６にロッド４０の雄ねじ４０ａを螺合することでなされる。

したがって、本発明の磁気粘性流体緩衝器１００は、単純な構造を有するものであるため、その組立は、ピストンコア３に各部材を順番に組み付けることのみによって行うことができるため、簡便に行うことができ、組み立てに際して型等の特別な治具を必要としない。

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。

本発明は、車両に搭載する磁気粘性流体緩衝器に適用することができる。

本発明を適用する磁気粘性流体緩衝器１００を示す断面図である。 ピストンコア３を示す断面図である。 プレート１１を示す断面図である。 ナット１２を示す断面図である。 リング体４を示す断面図である。 ピストンアッシー２の組み立て工程を説明する図である。

符号の説明

１：シリンダ
２：ピストンアッシー
３：ピストンコア
４：リング体
６：流路
８：凹部
９：コイル
１０：ピン
１１：プレート
１２：ナット
３０、３１：流体室
４０：ロッド
１００：磁気粘性流体緩衝器

Claims (6)

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たシリンダと、
   前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内を二つの流体室に画成するピストンアッシーと、
   前記ピストンアッシーに形成され、前記ピストンアッシーの摺動によって前記二つの流体室間の前記磁気粘性流体が通過する流路と、
   前記ピストンアッシーの内部に収容され前記流路に磁界を作用させるコイルと、
   前記ピストンアッシーが連結されるロッドと、
   を備える磁気粘性流体緩衝器において、
   前記ピストンアッシーは、
   外周面に前記コイルが巻回されたピストンコアと、
   前記ピストンコアの外周に所定の間隔をもって配置されることによって前記ピストンコアの外周面との間に前記流路を形成するピストンリングと、
   前記ピストンリングと一体化して設けられる環状のプレートと、
   前記プレートを前記ピストンコアに固定するナットとを備え、
   前記ピストンコアが前記ロッドに螺合されることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器。
2. 前記ピストンコアと前記プレート間及び前記プレートと前記ピストンリング間は、互いに前記摺動方向に摺接して設けられ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. 前記ピストンコアに溝部を設け、この溝部内に前記コイルに接続するピンを配置して、溝内に樹脂を充填し、前記ピンを前記ピストンコアに固定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気粘性流体緩衝器。
4. 前記プレートは、摺動方向に貫通する貫通孔を備え、この貫通孔は前記流路に面して形成され、前記二つの流体室が連通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。
5. 前記プレートは、かしめにより前記ピストンリングと一体化され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。
6. 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たシリンダと、
   前記シリンダ内に摺動自在に配置され、前記シリンダ内を二つの流体室に画成するピストンアッシーと、
   前記ピストンアッシーに形成され、前記ピストンアッシーの摺動によって前記二つの流体室間の前記磁気粘性流体が通過する流路と、
   前記ピストンアッシーの内部に収容され前記流路に磁界を作用させるコイルと、
   前記ピストンアッシーが連結されるロッドと、
   を備える磁気粘性流体緩衝器において、
   前記ピストンアッシーは、
   外周面の一部に前記コイルが巻回される大径部と、この大径部より径の小さい小径部とからなる円筒状のピストンコアと、
   前記ピストンコアの外周に所定の間隔をもって配置されることによって前記ピストンコアの外周面との間に前記流路を形成する円筒状のピストンリングと、
   前記ピストンリングと一体化して設けられる環状のプレートと、
   前記プレートを前記ピストンコアに固定するナットとからなり、
   前記ピストンコアの前記小径部の外周面に前記ピストンプレートと一体化した前記プレートの内周面を前記ピストンコアの中心軸方向から摺接しつつ挿入し、
   前記プレートを前記ピストンコアの前記大径部と前記小径部との段差部に押し付けるように前記ナットを前記ピストンコアに螺合して形成されることを特徴とする磁気粘性流体緩衝器の製造方法。