JP2005291338A - ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で、移動位置に対応して減衰力の大きさを調整することができるダンパを提供する。
【解決手段】 シリンダ２の外周部に位置を変えて第１、第２永久磁石５１，５２を設けた。ピストン１６Ａが中立位置にある場合、環状隙間６４（流路２１Ａ）には磁場がかからない。このため、流路２１Ａを通過する磁性流体６の粘度は一定であり、発生する減衰力は第１、第２永久磁石５１，５２に影響されない。ダンパ１Ａが縮んで環状隙間６４に第２永久磁石５２による磁場がかかると、環状隙間６４を流れる磁性流体６の粘度が高くなり、発生する減衰力が大きくなる。環状隙間６４を磁性流体６が直接通過して減衰力を発生するので、磁性流体を封入した状態のシール部材のシリンダ等に対する摺動抵抗により減衰力を得る上述した従来技術に比して、シール部材が不要となり、構造の簡易化を図ることができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、全自動洗濯機、車両及び建物などに用いられるダンパに係り、特に作動流体として磁性流体を用いたダンパに関する。

従来の磁性流体を用いたダンパの一例として、特許文献１に示すダンパがある。このダンパは、磁性材料から作製された筒状ケーシング内に、磁性材料製のピストン状部材をその軸線方向に摺動可能に嵌合保持させ、ピストン状部材の外周部にその摺動方向に沿い上下二段の環状凹部を形成し、これら環状凹部内に環状形の二つの電磁石をそれらの同極が対向する状態で収納配置して固定し、筒状ケーシングの内周面とピストン状部材の外周面との対向面間に、その全周囲がシール部材で密封状態に包囲されてカプセル状に構成された磁性流体を環状形に介在させている。

そして、このダンパでは、電磁石のコイルに、磁束制御装置を接続し、コイルへの通電電流を調整して磁力を変化させて、電磁石、ピストン状部材及びカプセル状磁性流体の介在領域に磁束を高密度に収束させてその高密度磁束によりカプセル状磁性流体の粘度、ひいてはピストン状部材の摺動抵抗を急速に大きくさせるようにしている。
特開２００３−２１４４８０号公報

しかしながら、上述した従来技術では、シール部材に磁性流体を封入した状態で生じるピストン及び／又はシリンダに対する摺動抵抗により減衰力を得るようにしており、減衰力を得る上で、シール部材には大きな負担がかかり、シール部材の破損を招き易い。このため、シール部材を厚いものにしたり、別個に補強手段を施すことが必要となり、装置の複雑化を招き易かった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、良好な減衰力を得ることができるダンパを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明に係るダンパは、磁場によって粘度が変化する流体が封入されたシリンダと、シリンダ内を上室及び下室に画成するようにシリンダ内に摺動可能に収納された磁性体からなるピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記上室及び前記下室間の前記流体の流れを許容するように前記ピストンに設けられた流路と、前記シリンダに設けられた磁石と、を備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のダンパにおいて、前記磁石は、前記シリンダの長手方向に配置される複数個からなることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のダンパにおいて、前記シリンダは、軸方向に沿って定めた１又は複数の環状領域に形成される１又は複数の切欠部を有し、透磁率の低い材料からなる筒状体と、前記切欠部に嵌合して前記筒状体に固着される前記筒状体より透磁率の高い材料からなる円弧状体と、からなり、前記磁石は、前記円弧状体に保持される１又は複数個からなることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３までの何れかに記載のダンパにおいて、前記ピストンは、前記ピストンロッドを連結するピストン本体と、該ピストン本体との間に前記流路を形成して配置され前記シリンダに摺動するピストン環状部と、該ピストン環状部を前記ピストン本体に保持させるブリッジ部と、からなることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４までの何れかに記載のダンパにおいて、前記ピストンロッドは、少なくとも一端側部分が磁性体からなり、前記ピストンの前記ピストンロッドと反対側に、磁性体からなる延長ロッドを設けたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から５までの何れかに記載のダンパにおいて、磁石は、電磁石であることを特徴とする。

請求項１から６までの何れかに記載の発明によれば、ピストンの磁石との対面状態で流路、ひいてはこの流路を流れる磁場によって粘度が変化する流体にかかる磁束量が変化し、これに伴ない減衰力が変化するので、ピストンの変位に応じて減衰力を調整することができる。流路を流体が直接通過して減衰力を発生するので、ピストンの変位に応じた減衰力調整を簡易な構成で果すことができる。

請求項２に記載の発明によれば、減衰力調整範囲を広くすることができる。
請求項３に記載の発明によれば、磁場によって粘度が変化する流体に作用する磁束の方向を一方向に定めることができ、これにより磁場によって粘度が変化する流体に対し磁場を効率良くかけることができる。

請求項４に記載の発明によれば、ブリッジ部の大きさが変えることにより流路面積ひいては減衰力を変えることができるので、汎用性が高くなる。

請求項５に記載の発明によれば、伸び・縮み行程時の減衰力をバランスのとれたものにできる。
請求項６に記載の発明によれば、減衰力の調整範囲が広くなる。

以下、本発明の第１実施の形態に係るダンパを図１ないし図４に基づいて説明する。
図１ないし図３において、ダンパ１は、シリンダ２と、シリンダ２内を第１、第２室３，４に画成するように液密及び気密状態でシリンダ２内に摺動可能に収納されるフリーピストン５と、を備えている。第１室３には磁性流体６（磁場によって粘度が変化する流体）が封入され、第２室４にはガスが封入されており、第１室３内の圧力変化に対応して、第２室４内のガスの圧縮・膨張を伴ないつつフリーピストン５が上下動する。

シリンダ２は、磁性材料（透磁率の高い磁場の作用を受け易い材料）からなる有底の筒状体７と、筒状体７の開口部（符号省略）を閉塞すると共に、ピストンロッド９を挿通させてこれを案内するガイド用蓋部１０と、から構成されている。

筒状体７の長手方向の略中心の外周部には、電磁石５０が配置されている。電磁石５０は、Ｃリング５１，５２により筒状体７に固定されている。電磁石５０は、コイル５３と、コイル５３を収納してこれを保持する略環状のケース５４と、を備えている。電磁石５０のコイル５３には、図示しない駆動回路が接続されており、駆動回路からコイル５３が電流の供給を受けることにより、磁力（磁束Ｆ）を発生するようになっている。

第１室３内には、磁性材料からなるピストン１６が第１室３内を上室３ａ及び下室３ｂに画成するように移動可能に収納されている。なお、上室３ａ及び下室３ｂは、図１に対応して、上、下を表現したもので、このダンパ１の使用を限定するものではなく、ダンパ１は、水平にあるいは水平面に対して傾斜して配置されてもよい。ピストン１６には、ピストンロッド９の一端部９ａが連結され、他端部９ｂが第１室３（シリンダ２）の外部へ延出されている。
ピストン１６は、ピストンロッド９の一端部９ａに嵌合してこれに固着されシリンダ２に摺動して移動する。ピストン１６は、ピストンロッド９の一端部９ａの先端に設けられた雄ねじ（符号省略）に螺合するナット３２によりピストンロッド９に固定される。

ピストン１６は、その外径寸法がシリンダ２の内径寸法より小さくて、シリンダ２との間に形成される隙間により流通路２０（流路）を形成しており、流通路２０を通して、磁性流体６が上室３ａ及び下室３ｂ間を流通するようになっている。この流路は、本発明のピストンに設けられた流路に該当する。
このダンパ１では、通常（コイル５３に電流が供給されていないとき。図４で電流値が「０」の状態）時には、ピストン１６がシリンダ２を介して電磁石５０に対面するように、すなわち、環状の電磁石５０の内側に形成される領域（電磁石５０の配置レベル領域１００）に収納されるように配置されている。

上述したように構成されたダンパ１では、通常時に、シリンダ２に連結した固定部(図示省略)に対して、ピストンロッド９に連結した可動部(図示省略)が振動してピストンロッド９に軸方向の力が作用すると、ピストン１６はシリンダ２に対して図１上下方向に移動する。そして、ピストン１６の移動に伴ない、磁性流体６が流通路２０を通過する。このとき、磁性流体６の粘度に起因する減衰力が発生する。減衰力の大きさは、この実施の形態では、図４に示すように、例えば約１０Ｎとなる。

コイル５３に電流を供給すると、電磁石５０が磁束Ｆを発生し、流通路２０の近傍に磁場が発生する。このため、流通路２０を通過する磁性流体６の粘度が変化し（大きくなり）、前記通常時（コイル５３への供給電流が「０」のとき）に比べて、減衰力（伸び側減衰力及び縮み側減衰力）が大きくなる。

コイル５３に対する電流供給時に、図２に示すように、ピストン１６がコイル５３の中心付近で小さく振動する（例えば±２ｍｍ程度。全自動洗濯機で脱水時に発生する振動の大きさに略相当する。）と、磁路２６を流れるシリンダ２の長手方向の磁束Ｆは、流通路２０及びピストン１６を通過して流れるが、その量は少ない。このため、流通路２０を通過する磁性流体６の粘度変化（粘度が大きくなる割合）は小さく、上記振動（±２ｍｍ程度）では、発生する減衰力は、図４に示すように１０〜３０Ｎ（電流０〜５Ａ）となる。

また、ピストン１６が、図３に示すように、振幅の大きい振動（例えば±７ｍｍ程度。全自動洗濯機で共振時に発生する振動の大きさに略相当する。）をし、伸び作動によりピストン１６の一部が、電磁石５０の配置レベル領域１００を越える振動状態（例えば図３に示すようにピストン１６の下側部分１６ｂが配置レベル領域１００に含まれた状態で、上側部分１６ａが配置レベル領域１００を越えて上側になる振動状態。）になると、ピストン１６の一部が、電磁石５０の配置レベル領域１００を越えた分だけ、磁路２６の面積が大きくなる。このため、流通路２０を通過する磁束量が多くなるので、流通路２０を通過する磁性流体６の粘度変化（粘度が大きくなる割合）は大きくなり、上記振動（±７ｍｍ程度）では、発生する減衰力は、図４に示すように１０〜６０Ｎ（電流０〜５Ａ）となり、上記振動が小さい場合に比べてさらに、減衰力を大きくすることができる。

上述したように、コイル電流を変化させることで、振幅の小さい振動（全自動洗濯機での脱水時における振動に相当する）については減衰力を小さくして振動を吸収し、振幅が大きい振動（全自動洗濯機での共振時における振動に相当する）については減衰力を大きくして振動を抑制でき、洗濯機ダンパに要求される特性を確実に得ることができる。
また、流通路２０を磁性流体６が直接通過して減衰力を発生するので、シール部材に磁性流体を封入した状態で生じるピストン及び／又はシリンダに対する摺動抵抗により減衰力を得る上述した従来技術に比して、シール部材に対する強度上のバックアップが不要となり、その分、構造の簡易化を図ることができる。
さらに、ピストンとシリンダは摺動しないので、その分、摺動に伴なう劣化が抑制され、耐久性が向上する。

次に、本発明の第２実施の形態のダンパを図５ないし図７に基づいて説明する。図５ないし図７において、ダンパ１Ａは、前記ダンパ１に比して電磁石５０に代えて、シリンダ２の長手方向に位置を代えて配置された環状の２個の永久磁石（第１、第２永久磁石という。）５１，５２を設けたこと、ピストン１６に代えてピストン１６Ａを設けたことが、主に異なっている。
第１、第２永久磁石５１，５２は、環状をなし、内側及び外側で異なる磁極（この実施の形態では内側がＳ極、外側がＮ極）となっている。

ピストン１６Ａは、ピストンロッド９に嵌合するロッド嵌合筒部６１と、ピストン嵌合筒部の両端側に径方向外方に延び、径寸法が異なるピストン小径部、大径部６２，６３と、からなっている。ピストン大径部６３は、シリンダ２に摺動するようになっている。ピストン大径部６３には、周方向に、複数個（本実施の形態では４個）の流通路２０Ａが形成されている。ピストン小径部６２とシリンダ２との間には、環状隙間６４が形成されており、流通路２０Ａと共に、流路２１Ａを構成している。
ダンパ１Ａは、初期状態では、図５に示すように第１、第２永久磁石５１，５２の略中間位置にピストン１６Ａが配置される（このようにピストン１６Ａが配置される位置を便宜上、中立位置という。）ようになっている。そして、ピストン１６Ａが往復運動することにより、磁性流体６が流路２１Ａを通過し、減衰力を発生する。

上述したように構成されたダンパ１Ａは、ピストン１６Ａが中立位置にある場合、流路２１Ａには磁場がかからない。このため、流路２１Ａを通過する磁性流体６の粘度は一定であり、発生する減衰力は第１、第２永久磁石５１，５２に影響されない。
また、図７の左半分に示すように、ダンパ１Ａが縮んで（ピストン１６Ａが図７下方向に移動し）、所定のストロークを越えると、環状隙間６４には第２永久磁石５２による磁場がかかり、環状隙間６４を流れる磁性流体６の粘度が高くなり、発生する減衰力が変化する（大きくなる）。同様に、図７の右半分に示すように、ダンパ１Ａが所定ストローク以上伸びた場合も減衰力が変化する（大きくなる）。

上述したように、ピストン１６Ａが中立位置近傍で変位するような振動、すなわちピストンロッド９に作用する振動の振幅が小さい場合には、減衰力を小さくして振動を吸収し、
ピストン１６Ａが所定ストロークを越えて変位する、すなわちピストンロッド９に作用する振動の振幅が大きい場合には、減衰力を大きくして振動を抑制できる。このため、洗濯機ダンパに要求される特性を確実に得ることができる。
また、流路２１Ａを磁性流体６が直接通過して減衰力を発生するので、シール部材に磁性流体を封入したシール部材によるピストン及び／又はシリンダに対する摺動抵抗により減衰力を得る上述した従来技術に比して、シール部材に対する強度上のバックアップが不要となり、その分、構造の簡易化を図ることができる。

上記第２実施の形態では、ダンパ１Ａが縮む際には、図７左側に示すような環状隙間６４に磁場がかかる前にピストン大径部６２を通してピストン１６Ａ全体が磁化してしまい、環状隙間６４を通る磁性流体６の粘度を変えてしまうため、伸び側、縮み側の減衰力特性が異なってしまう虞がある。
この問題に対して、図８に示すようにピストン大径部６３を間にしてピストン小径部６２と対称となるようにピストン副小径部６２Ｂを配置したピストン１６Ｂを、前記ピストン１６Ａに代えて用いてダンパ１Ｂを構成してもよい（第３実施の形態）。このダンパ１Ｂは、ピストン副小径部６２Ｂとシリンダ２との間に環状隙間６４Ｂが形成され、環状隙間６４Ｂ、環状隙間６４及び流通路２０Ａにより流路２１Ｂが構成されている。

この第３実施の形態によれば、ピストン大径部６３を間にしてピストン小径部６２と対称となるようにピストン副小径部６２Ｂを配置したので、ダンパ１Ｂが伸び作動する場合も縮み作動する場合も、同等の減衰力を得ることができる。

また、図９に示すように、ピストン小径部６２を間にしてピストン大径部６３と対称になるようにピストン副大径部６３Ｃを配置したピストン１６Ｃを、前記ピストン１６Ａに代えて用いてダンパ１Ｃを構成してもよい（第４実施の形態）。この場合、ピストン副大径部６３Ｃは、流通路２０Ｃを形成している。このダンパ１Ｃは、環状隙間６４、流通路２０Ａ及び流通路２０Ｃにより流路２１Ｃが構成されている。
この第４実施の形態も、第３実施の形態と同様に、ダンパ１Ｃが伸び作動する場合も縮み作動する場合も、同等の減衰力を得ることができる。

次に、本発明の第５実施の形態を、図１０及び図１１に基づいて説明する。
図１０及び図１１において、ダンパ１Ｄは、図９のピストン１６Ｃに代わるピストン１６Ｄを有し、ピストン１６Ｄは、ピストンロッド９を連結するピストン本体６５と、ピストン本体６５との間に流通路２０Ｄを形成して配置されシリンダ２に摺動するピストン環状部６６と、ピストン環状部６６とピストン本体６５に架橋されてピストン環状部６６をピストン本体６５に保持させる複数個（この例では４個）の非磁性材料からなるブリッジ部６７と、からなっている。

この第５実施の形態のダンパ１Ｄは、ダンパ１Ｃ（第４実施の形態）に比して簡易な構成で、ダンパ１Ｃと同様の機能（ダンパ１Ｄは伸び作動する場合も縮み作動する場合も、同等の減衰力を得ることができる。）を果すことができる。さらに、非磁性材料からなるブリッジ部６７を設けたことにより、第１、第２永久磁石５１，５２による磁場が流通路２０Ｄ内の磁性流体６に作用し易くなり、これに伴ない大きな減衰力変化を得ることができる。

次に、本発明の第６実施の形態を図１２ないし図１５に基づいて説明する。
図１２ないし図１４において、ダンパ１Ｅは、図５のダンパ１Ａ（第２実施の形態）に比べて、筒状体７に代えて、非磁性材料（透磁率の低い磁場の作用を受け難い材料）からなり、軸方向に沿って定めた上下の２つの環状領域７０，７１に形成される各２つの切欠部７２Ｌ，７２Ｒ，７３Ｌ，７３Ｒを有した筒状体７Ｅを設けたこと、シリンダ２に代えて、前記筒状体７Ｅと、切欠部７２Ｌ，７２Ｒ，７３Ｌ，７３Ｒにそれぞれ嵌合して筒状体７Ｅに固着される磁性材料からなる円弧状体７４Ｌ，７４Ｒ，７５Ｌ，７５Ｒと、を備えたシリンダ２Ｅを設けたこと、環状の第１、第２永久磁石５１，５２に代えて、棒状の複数本（この例では２本）の上側永久磁石５１Ｅ（以下、適宜、それぞれを上側左、右永久磁石５１ＥＬ，５１ＥＲという。）及び棒状の複数本（この例では２本）の下側永久磁石５２Ｅ（以下、適宜、それぞれを下側左、右永久磁石５２ＥＬ，５２ＥＲという。）を設けたこと、及びピストン１６に代えてピストン１６Ｅを設けたこと、が主に異なっている。

切欠部７２Ｌ及び切欠部７２Ｒは図１２に示すように左右に対向して形成され、切欠部７３Ｌ及び切欠部７３Ｒも図１２に示すように左右に対向して形成されている。
上側左永久磁石５１ＥＬは、円弧状体７４Ｌに垂設してＮ極を円弧状体７４Ｌ側にして保持されている。上側右永久磁石５１ＥＲは、円弧状体７４Ｒに垂設してＳ極を円弧状体７４Ｒ側にして保持されている。下側左永久磁石５２ＥＬは、円弧状体７５Ｌに垂設してＮ極を円弧状体７５Ｌ側にして保持されている。下側右永久磁石５２ＥＲは、円弧状体７５Ｒに垂設してＳ極を円弧状体７５Ｒ側にして保持されている。上述したように各永久磁石を配置したことにより、例えば図１３に示すようにシリンダ２Ｅの長手方向（紙面表裏方向）に対して直交する方向（図１３では左右方向）の磁界（磁束Ｆ）が発生し、磁性流体６に磁場が作用することになる。例えば図１３に示すように、下側左永久磁石５２ＥＬから下側右永久磁石５２ＥＲに向く磁界が発生する。

ピストン１６Ｅは、ピストンロッド９の一端部９ａに嵌合してこれに固着されシリンダ２Ｅに摺動して移動する環状のガイド部材１７Ｅと、ピストンロッド９の一端部９ａの先端に設けられた雄ねじ（符号省略）に螺合してピストンロッド９に固定されるピストン本体１８Ｅと、からなっている。ガイド部材１７Ｅは非磁性材料からなり、ピストン本体１８Ｅは磁性材料からなっている。

ピストン本体１８Ｅの外径寸法はシリンダ２Ｅの内径寸法より小さくなっており、ピストン本体１８Ｅとシリンダ２Ｅとの間には隙間１９Ｅが形成されている。ガイド部材１７Ｅの外周部には周方向に複数個の切欠状の流通路２０Ｅが形成されており、隙間１９Ｅ及び流通路２０Ｅを通して、磁性流体６が上室３ａ及び下室３ｂ間を流通するようになっている。隙間１９Ｅ及び流通路２０Ｅにより流路２１Ｅが構成されている。

ダンパ１Ｅは、初期状態では、図１２に示すように、筒状体７Ｅにおける上側永久磁石５１Ｅ及び下側永久磁石５２Ｅ間の部分を含む環状部分（非磁性材料）〔以下、筒状体中間部７Ｅ１という。〕における軸方向の中心Ｋ１（ピストン１６Ｅの中立位置）にピストン本体１８Ｅの中心Ｐ１が略一致するようにピストン１６Ｅが配置されるようになっている。そして、ピストン１６Ｅが往復運動することにより、磁性流体６が流路２１Ｅを通過し、減衰力を発生する。

上述したように構成されたダンパ１Ｅでは、初期状態においてシリンダ２Ｅに連結した固定部(図示省略)に対して、ピストンロッド９に連結した可動部(図示省略)が振動してピストンロッド９が軸方向に大きな力を受けると、ピストン１６Ｅは例えば筒状体中間部７Ｅ１を中心にして振動する。ピストン１６Ｅの振動の振幅が充分に大きければ、ピストン１６Ｅは、上側永久磁石５１Ｅ又は下側永久磁石５２Ｅに臨む部分まで移動することになる。上述したピストン１６Ｅの移動に伴ない、シリンダ２Ｅを間にしたピストン１６Ｅ（磁性材料からなるピストン本体１８Ｅを有している）の永久磁石（上側永久磁石５１Ｅ又は下側永久磁石５２Ｅ）に対する配置状態が変化し、磁性流体６に作用する磁場の大きさが変化する。このため、磁性流体６の粘度が変化して、ピストン１６Ｅに作用する減衰力の大きさが変化することになる。

例えば、図１２及び図１５に示すように、ピストン本体１８Ｅの中心Ｐ１が筒状体中間部７Ｅの中心Ｋ１に一致する（図１５横軸０の位置）ようにピストン本体１８が筒状体中間部７Ｅ１に対面しているときには、ピストン本体１８Ｅの近傍には磁路がないため、永久磁石（上側永久磁石５１Ｅ又は下側永久磁石５２Ｅ）により発生する磁束は、ピストン１６Ｅ（ピストン本体１８Ｅ）にはほとんど流れないので、流路２１Ｅ内に存在する磁性流体６にかかる磁場は小さく、発生する減衰力は、図１５縦軸Ｔの近傍部分に示すように、小さい。

そして、図１４に示すように、ピストン１６Ｅが図１２上方から下方にさらに移動して（縮み作動）、ピストン本体１８Ｅが下側永久磁石５２Ｅの配置領域に侵入し、例えばピストン本体１８Ｅの中心Ｐ１が下側永久磁石５２Ｅの上端部Ｇ０を越えると、図１２及び図１３に示すように、筒状体７Ｅにおける円弧状体７５Ｌ，７５Ｒ（磁性材料）の間の部分（以下、下側円弧状体間部分という。）７Ｅ２（非磁性材料）が存在することから、下側左永久磁石５２ＥＬが発生する磁束Ｆは、円弧状体７５Ｌ（磁性材料）をほぼ垂直に通り、筒状体７Ｅ（非磁性材料）に伝わらず（すなわち迂回することなく）、ピストン本体１８Ｅを経由して円弧状体７５Ｒ（磁性材料）に伝わり、下側右永久磁石５２ＥＲに流れる。
よって、流路２１Ｅに磁場がかかることで、流路２１Ｅに存在する磁性流体６の粘度は上がり、減衰力は、図１５の下側永久磁石５２Ｅの上端部Ｇ０の近傍部分に示すように大きくなる。

さらに、ピストン１６Ｅが図１４下方向に移動し、ピストン本体１８Ｅの全面が下側永久磁石５２Ｅに対面した状態で最大の減衰力を発生し、その後、さらにピストン１６Ｅが図１４下方向に移動して永久磁石１５と対面する面積が小さくなるのに伴ない発生する減衰力が低下する。
また、ピストン１６Ｅが図１２上方向に移動する（図１５ではピストン１６Ｅは右から左に方向に推移する）際にも、ピストン１６Ｅの移動に伴ない減衰力の大きさが、上述した図１２下方向への移動の場合と略同等に変化することになる。

次に、本発明の第７実施の形態のダンパを図１６ないし図１９に基づいて説明する。図１６ないし図１８において、ダンパ１Ｆは、前記ダンパ１Ａに比して第１、第２永久磁石５１，５２に代えて、第１、第２永久磁石５１Ｆ，５２Ｆを設けたこと、第１、第２永久磁石５１Ｆ，５２Ｆは、磁力を発生し筒状体７に挿通される環状の第１、第２永久磁石本体５１Ｆ１，５２Ｆ１と、第１、第２永久磁石本体５１Ｆ１，５２Ｆ１の外周部を覆うように設けられた磁性材料からなる環状の第１、第２ケース５１Ｆ２，５２Ｆ２と、からなっていること、ピストン１６Ａに代えてピストン１６Ｆを設けたことが、主に異なっている。

ピストン１６Ｆは、ピストンロッド９の一端部９ａに嵌合してこれに固着されシリンダ２に摺動する環状のガイド部材１７Ｆと、ピストンロッド９の一端部９ａに挿通される非磁性材料からなるピストン本体１８Ｆと、ピストンロッド９の一端部９ａの先端部に形成された雄ねじ（符号省略）に螺合してガイド部材１７Ｆ及びピストン本体１８Ｆをピストンロッド９に固定するナット３２とからなっている。

ピストン本体１８Ｆの外径寸法はシリンダ２の内径寸法より小さくなっており、ピストン本体１８Ｆとシリンダ２との間には隙間１９Ｆが形成されている。ガイド部材１７Ｆの外周部には周方向に複数個の切欠状の流通路２０Ｆが形成されており、隙間１９Ｆ及び流通路２０Ｆを通して、磁性流体６が上室３ａ及び下室３ｂ間を流通するようになっている。隙間１９Ｆ及び流通路２０Ｆにより流路２１Ｆが構成されている。

ダンパ１Ｆは、初期状態では、図１６及び図１９に示すように第１、第２永久磁石５１Ｆ，５２Ｆの略中間位置にピストン１６Ｆが配置（このようにピストン１６Ｆが配置される位置を便宜上、中立位置という。）されるようになっている。ピストン１６Ｆが往復運動することにより、磁性流体６が流路２１Ｆを通過し、減衰力を発生する。そして、前記中立位置を含む領域でピストン１６Ｆが往復運動する際には、図１９の中立位置の部分で示すように、発生する減衰力は小さく、ピストン１６Ｆが第１、第２永久磁石５１Ｆ，５２Ｆに近づき、また、対面面積の増加に伴ない（図１９で中立位置から左右方向に推移するのに伴ない）、減衰力が大きくなる。

上述したように構成されたダンパ１Ｆは、ピストン１６Ｆが中立位置にある場合、流路２１Ｆには磁場がかからない。このため、流路２１Ｆを通過する磁性流体６の粘度は一定であり、発生する減衰力は第１、第２永久磁石５１Ｆ，５２Ｆに影響されない。
また、ピストン１６Ｆが図１６下方に移動して（縮み作動）図１７に示すように、第２永久磁石５２Ｆに近づくと、流路２１Ｆにかかる磁場が徐々に強くなり、磁性流体６の粘度が徐々に大きくなり、図１９左側部分に示すように減衰力が徐々に大きくなる。そして、図１８に示すように、ピストン１６Ｆの中心が第２永久磁石５２Ｆの軸方向の中心位置に達すると、磁場の大きさが最大となり、粘度ひいては減衰力が図１９に示すように最大値を示すことになる。ピストン１６Ｆが図１６上方に移動する（伸び作動する）場合も、上述した縮み作動の場合と同様に、ピストン１６Ｆの移動位置（変位）に応じて減衰力を変化させることができる。

上述したように減衰力を高くするタイミングは、第１、第２永久磁石５１Ｆ，５２Ｆについて軸方向の高さが異なる永久磁石を用いることにより容易に変更でき、その分、設計自由度を大きくすることができる。例えば、軸方向の高さ寸法が大きい永久磁石を用いることにより、図１９の可変Ｆ１の点線Ｆ１ａで示すように、減衰力を高くするタイミングを早くすることができ、また、軸方向の高さ寸法が小さい永久磁石を用いることにより、図１９の可変Ｆ１の一点鎖線Ｆ１ｂで示すように、減衰力を高くするタイミングを遅くすることができる。

また、減衰力の最大値も、第１、第２永久磁石５１Ｆ，５２Ｆについて磁力の大きさが異なる永久磁石を用いることにより容易に変更でき、その分、設計自由度を大きくすることができる。例えば、磁力の大きさが大きい永久磁石を用いることにより、図１９の可変Ｆ２の一点鎖線Ｆ２ｂで示すように、減衰力の最大値を大きくすることができ、また、軸方向の高さ寸法が小さい永久磁石を用いることにより、図１９の可変Ｆ２の点線Ｆ２ａで示すように、減衰力の最大値を前記点線Ｆ２ｂの場合より小さくすることができる。

上記ダンパ１Ｆ（第７実施の形態）は、磁石が第１、第２永久磁石５１Ｆ，５２Ｆからなる場合を例にしたが、本発明はこれに限らず、複数の永久磁石を、シリンダ２の軸方向に位置をずらして設けてよい。例えば、図２０に示すように、第１、第２永久磁石５１Ｆ，５２Ｆの間になるように、第３永久磁石８０Ｇを設けることにより、ダンパ１Ｆに代わるダンパ１Ｇを構成してもよい（第８実施の形態）。第３永久磁石８０Ｇは、第１永久磁石５１Ｆと同様に、第３永久磁石本体８０Ｇ１と、第３ケース８０Ｇ２と、から構成されている。この実施の形態では、ピストン１６Ｆが第３永久磁石８０Ｇに臨む位置が中立位置とされる。

このダンパ１Ｇ（第８実施の形態）では、図２１に示すように、中立位置を含む領域である程度の減衰力を確保でき、第７実施の形態の中立位置を含む領域で減衰力が小さいために生じ得る、ピストン１６Ｆの動きの不安定さ（ふらつき）を低減することができる。さらに、減衰力の調整を、第１、第２永久磁石５１Ｆ，５２Ｆの配置位置に加えて第３永久磁石８０Ｇの配置位置で行なうことができ、ピストン１６Ｆの変位に応じた減衰力調整をより精度高く、かつ広範囲にわたって行なうことができる。
また、ダンパ１Ｆ（第７実施の形態）と同様に、図２１の可変Ｇ１に示すように、減衰力を高くするタイミングは、軸方向の高さが異なる永久磁石を用いることにより容易に変更できる。また、減衰力の最大値も、ダンパ１Ｆ（第７実施の形態）と同様に、図２１可変Ｇ２に示すように、磁力の大きさが異なる永久磁石を用いることにより容易に変更できる。

次に、本発明の第９実施の形態のダンパを図２２ないし図２６に基づいて説明する。図２２ないし図２５において、ダンパ１Ｈは、前記ダンパ１Ｆに比して第１、第２永久磁石５１Ｆ，５２Ｆに代えて、第１、第２永久磁石５１Ｈ，５２Ｈを設けたこと、第１、第２永久磁石５１Ｈ，５２Ｈは、磁性材料からなるケース５４Ｈに上下に分離して覆われていること、ナット３２に代えて磁性材料からなる延長ロッド８１を設けたこと、ピストン１６Ｆに代えて、ガイド部材１７Ｆ及びピストン本体１８Ｆからなるピストン１６Ｈを構成したこと、が主に異なっている。

第９実施の形態のダンパ１Ｈの筒状体７Ｈ（シリンダ２Ｈ）及びピストンロッド９Ｈは、磁性材料で構成されている。第１、第２永久磁石５１Ｈ，５２Ｈは、図２２上側及び下側で異なる磁極となるようにしており、本実施の形態では、第１永久磁石５１Ｈでは、図２２上側をＮ極、第２永久磁石５２Ｈでは、図２２上側をＳ極としている。

ケース５４Ｈは、各環状とされるケース上側体８２、ケース中間体８３、ケース下側体８４を重ねて、ケース上側体８２及びケース中間体８３間に環状の上側ケース空間８５を形成させ、ケース中間体８３及びケース下側体８４間に環状の下側ケース空間８６を形成させて、構成されている。上側、下側ケース空間８５，８６にそれぞれ第１、第２永久磁石５１Ｈ，５２Ｈが収納されている。
ダンパ１Ｈは、ケース中間体８３の間にピストン本体１８Ｆが配置された状態がピストン１６Ｈの中立位置とされている。

上述したように構成したダンパ１Ｈでは、ピストン１６Ｈが図２３に示すように、第１永久磁石５１Ｈと第２永久磁石５２Ｈとの間で摺動しているとき、第１永久磁石５１ＨのＮ極から発生した磁束Ｆの一部と第２永久磁石５２ＨのＮ極から発生した磁束Ｆの一部は、シリンダ２Ｈ、磁性流体６、ピストンロッド９Ｈ、延長ロッド８１及び流通路２０Ｆ（流路２１Ｆ）を通過した後、それぞれのＳ極に向う。このとき、流通路２０Ｆ（流路２１Ｆ）を通過する磁束量は少ないので、流通路２０Ｆ（流路２１Ｆ）を流れる磁性流体６の粘度は図２６の中立位置を含む領域に示すように低く、中立位置を含む領域においては、発生する減衰力は小さい

ピストン１６Ｈが図２４に示すように、第２永久磁石５２Ｈの位置まで摺動する（縮み行程）と、第２永久磁石５２ＨのＮ極から発生した磁束Ｆは、流通路２０Ｆ（流路２１Ｆ）を通過してＳ極に向う。それに加えて第１永久磁石５１ＨのＮ極から発生した磁束Ｆの一部がシリンダ２Ｈ、磁性流体６、ピストンロッド９Ｈ、ピストン１６Ｈを通過して流通路２０Ｆ（流路２１Ｆ）に向う。このときの磁束量は、ピストン１６Ｈが中立位置にある場合（図２３）よりも多くなるので、流通路２０Ｆ（流路２１Ｆ）を流れる磁性流体６の粘度は図２６の左側部分（縮み側）に示すように高くなり、縮み行程において発生する減衰力は高くなる。

また、ピストン１６Ｈが図２５に示すように、第１永久磁石５１Ｈの位置まで摺動する（伸び行程）と、第１永久磁石５１ＨのＮ極から発生した磁束Ｆは、流通路２０Ｆ（流路２１Ｆ）を通過してＳ極に向う。それに加えて第２永久磁石５２ＨのＮ極から発生した磁束Ｆの一部がシリンダ２Ｈ、磁性流体６、延長ロッド８１、ピストン１６Ｈを通過して流通路２０Ｆ（流路２１Ｆ）に向う。ここで磁束量は延長ロッド８１の影響によって、図２４の縮み行程時と同等量となるので、流通路２０Ｆ（流路２１Ｆ）を流れる磁性流体６の粘度は図２６の右側部分（伸び側）に示すように、前記縮み行程時（図２６の左側部分）と同様に高くなり、伸び行程において発生する減衰力は高くなる。

上述したように、ピストン１６Ｈ下部に取付けられた延長ロッド８１によって、流通路２０Ｆ（流路２１Ｆ）に対するピストン１６Ｈより下室３ｂ側の磁石（第２永久磁石５２Ｈ）の影響が更に強くなる。その結果、伸び・縮み行程において偏りのあった磁束Ｆの流れは全体に均一のとれたものとなり、流通路２０Ｆ（流路２１Ｆ）を通過する磁性流体６の粘度変化も同程度に変化する。これによりピストン１６Ｈの伸び・縮み行程の両行程において同等の減衰力を発生することができ、安定した特性を得ることができる。
また、延長ロッド８１が増えたことによって、シリンダ２Ｈ内に封入される磁性流体６の量を抑えることができ、装置の低廉化を図ることができる。
また、摺動部分が少ないので、耐久性の向上を図ることができる。

なお、ピストンロッド９Ｈは、磁性材料で構成したが、ピストン１６Ｈ側（一端部９ａ側）における延長ロッド８１と同等長さ部分のみを磁性材料とし、他端部９ｂ側を非磁性材料で構成することが可能であり、このように構成することにより、伸び時及び縮み時に発生する減衰力特性を、より同等に近づけることができる。

第９実施の形態では、第１、第２永久磁石５１Ｈ，５２Ｈについて、図２２上側及び下側で異なる磁極となるようにした場合を例にしたが、これに代えて、内周側及び外周側で異なる磁極となるようにしてもよい。例えば、図２７に示すように、第１、第２永久磁石５１Ｈ，５２Ｈについて、内側をＮ極、外側をＳ極としてもよい（第１０実施の形態）。
なお、前記各実施の形態では、シリンダの外周表面に磁石を取り付ける例を示したが、これに限らず、シリンダの一部を磁石としたり、また、シリンダに穴を設け、この穴に磁石を挿入し、この磁石の一端がシリンダの内周面と略同一面上になるようにし、穴に蓋を設け、シリンダ室内に磁石を設けてもよい。

本発明の第１実施の形態に係るダンパを示す断面図である。 図１のダンパの変位量が小さい際の磁束の流れを模式的に示す図である。 図１のダンパの変位量がある程度以上大きくなったときの磁束の流れを模式的に示す図である。 図１の電磁石の電流と発生する減衰力との関係を示す図である。 本発明の第２実施の形態に係るダンパを示す断面図である。 図５のピストンを示す平面図である。 図５のダンパの作動を説明するための図である。 本発明の第３実施の形態のダンパを説明するための断面図である。 本発明の第４実施の形態のダンパを説明するための断面図である。 本発明の第５実施の形態のダンパを説明するための断面図である。 図１０のピストンを示す平面図である。 本発明の第６実施の形態のダンパを説明するための断面図である。 図１２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１２のダンパの縮み行程における作動を説明するための断面図である。 図１２のダンパのピストン変位と発生する減衰力との関係を示す図である。 本発明の第７実施の形態に係るダンパを説明するための断面図である。 図１６のピストンが磁石に対面し始める際の磁束の流れを模式的に示す図である。 図１６のピストンの全面が磁石に対面している際の磁束の流れを模式的に示す図である。 図１６のピストンの変位と発生する減衰力の関係を示す図である。 本発明の第８実施の形態に係るダンパを示す断面図である。 図２０のピストンの変位と発生する減衰力の関係を示す図である。 本発明の第９実施の形態に係るダンパを示す断面図である。 図２２のピストンが中立位置にあるときの磁束の流れを模式的に示す図である。 図２２のピストンの縮み行程時の磁束の流れを模式的に示す図である。 図２２のピストンの伸び行程時の磁束の流れを模式的に示す図である。 図２２のダンパのピストン変位と減衰力との関係を示す図である。 本発明の第１０実施の形態に係るダンパを示す断面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ…ダンパ、２…シリンダ、３ａ…上室、３ｂ…下室、６…磁性流体、７…筒状体、１６…ピストン、２０…流通路（流路）、５０…電磁石。

Claims (6)

1. 磁場によって粘度が変化する流体が封入されたシリンダと、シリンダ内を上室及び下室に画成するようにシリンダ内に摺動可能に収納された磁性体からなるピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記上室及び前記下室間の前記流体の流れを許容するように前記ピストンに設けられた流路と、前記シリンダに設けられた磁石と、を備えたことを特徴とするダンパ。
2. 前記磁石は、前記シリンダの長手方向に配置される複数個からなることを特徴とする請求項１記載のダンパ。
3. 前記シリンダは、軸方向に沿って定めた１又は複数の環状領域に形成される１又は複数の切欠部を有し、透磁率の低い材料からなる筒状体と、前記切欠部に嵌合して前記筒状体に固着される前記筒状体より透磁率の高い材料からなる円弧状体と、からなり、
   前記磁石は、前記円弧状体に保持される１又は複数個からなることを特徴とする請求項１記載のダンパ。
4. 前記ピストンは、前記ピストンロッドを連結するピストン本体と、該ピストン本体との間に前記流路を形成して配置され前記シリンダに摺動するピストン環状部と、該ピストン環状部を前記ピストン本体に保持させるブリッジ部と、からなることを特徴とする請求項１から３までの何れかに記載のダンパ。
5. 前記ピストンロッドは、少なくとも一端側部分が磁性体からなり、前記ピストンの前記ピストンロッドと反対側に、磁性体からなる延長ロッドを設けたことを特徴とする請求項１から４までの何れかに記載のダンパ。
6. 磁石は、電磁石であることを特徴とする請求項１から５までの何れかに記載のダンパ。
   
   

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