防振支持装置
【課題】 磁性流体を減衰液とし少ない消費電力で減衰特性を変化させることができるようにする。
【解決手段】 防振支持装置は、スタッド１１が装着される弾性体としての防振ゴム２２と、防振ゴム２２が開口端部側に設けられる筒状のケースとを有しており、ケース１２の内部に形成された液体収容室２３は、スタッド１１に固定された減衰部材２５により第１室２３ａと第２室２３ｂとに区画されており、液体収容室２３内には減衰液として磁性流体２４が封入されている。減衰部材２５にはその外周部分である円筒部２８により磁気回路部が形成されており、磁気回路部にはケース１２の内周面との間で形成される環状の通路３１を介してケース１２とにより軸方向に延びる磁気回路が形成される。円筒部２８にはケース１２と磁気回路部とにループ状に磁界を発生させる電磁コイル３４が設けられている。
【解決手段】 防振支持装置は、スタッド１１が装着される弾性体としての防振ゴム２２と、防振ゴム２２が開口端部側に設けられる筒状のケースとを有しており、ケース１２の内部に形成された液体収容室２３は、スタッド１１に固定された減衰部材２５により第１室２３ａと第２室２３ｂとに区画されており、液体収容室２３内には減衰液として磁性流体２４が封入されている。減衰部材２５にはその外周部分である円筒部２８により磁気回路部が形成されており、磁気回路部にはケース１２の内周面との間で形成される環状の通路３１を介してケース１２とにより軸方向に延びる磁気回路が形成される。円筒部２８にはケース１２と磁気回路部とにループ状に磁界を発生させる電磁コイル３４が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル、ブルドーザ、クレーン、ダンプトラックなどの建設用機械やトラック、貨車など輸送機械などの産業用機械の運転台や荷台などの荷重を支持するとともに運転台などに対する振動伝達を防止する防振支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用機械の運転台（キャブ）と車体の間には、運転台の荷重を支持するとともに車体から運転台に対する振動伝達を防止する防振機構を備えた複数の防振支持装置が設けられている。運転台と車体との間に装着される防振支持装置としては、運転台側に取り付けられるスタッドと車体側に取り付けられるケースとを有し、ケースの液体室に封入された減衰液に浸される減衰板をスタッドに取り付けるようにした液体封入式のものがある。このタイプの防振支持装置においては、スタッドの軸方向および径方向に加わる荷重は弾性体により支持され、外部から入力される振動は減衰板が減衰液を攪拌することによる攪拌抵抗によって減衰される。減衰液としてはシリコーンオイルが通常使用されているが、特許文献１には、電磁コイルに電力を供給、停止させることによりケーシング内の磁性流体の粘度を増減させ、緩衝板が移動するときの流れ抵抗を変化させるようにした防振支持装置が記載されている。
【０００３】
一方、直線方向の振動を減衰するダンパとしては、オイルや空気などの減衰流体が封入される円筒状の流体室を有する管状のハウジングと、このハウジングの内周面に沿って摺動するピストンが取り付けられたピストンロッドとを有するものがある。このタイプのダンパにおいては、ピストンによって流体室は２室に分割されるとともに、ピストンに設けられたオリフィスを介して２室は連通されており、ピストンロッドに外力が加わるとピストンが移動してオリフィスを介して一方の室から他方の室に流体が移動し、オリフィス抵抗によって振動が減衰される。このようなダンパとして、特許文献２には、減衰流体として磁性流体や電気粘性流体をハウジング内に封入し、ピストンに設けられた電磁コイルによりピストンを貫通するオリフィス抵抗を変化させるようにしたダンパが記載されている。
【特許文献１】特開平７−１６４８７７号公報
【特許文献２】米国特許第５８７８８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁性流体は磁性粒子を液媒体に懸濁させた液体であり、電磁コイルにより磁化させて磁性流体に磁界を発生させた場合の磁界の磁束密度は磁性材料からなる固体に発生させた場合に比して小さくなるので、特許文献１に記載されるように、液体室全体に磁界を発生させるようにすると、電磁コイルに大電力を供給して強磁界を発生させないと、十分な減衰力を得ることが難しい。従って、省電力を狙って必要時のみに電力供給させたり、減衰力を瞬間的に変化させようとする場合には応答性が悪いという課題がある。しかも、電磁コイルに大電流を供給して強磁界を発生させると、防振支持装置の外部に磁力が漏れる可能性があり、鉄製ゴミが防振支持装置に吸い寄せられることになるだけでなく、さらには強磁界漏れによる電子機器への影響が問題となる。
【０００５】
一方、特許文献２に記載されるように、直線型のダンパにおいては、ピストンをハウジングの内周面に摺動接触させるようにしているので、磁性流体に含まれる磁性粒子により、ピストンとハウジングとの摺動面の摩耗や、ピストンシールを使用している場合には、シール材の摩耗、また、ハウジングを封止するシール部材とこのシール部材を貫通してハウジング内のピストンに接続されるピストンロッドとの摺動部（摺動シール）の摩耗がダンパの耐久性を低下させるという問題点がある。また、産業用機械に使用する防振支持装置は、スタッドの軸方向のみならず径方向にも荷重と振動が加わることから、軸方向と径方向が複合されたこじり運動の支持と減衰とを行う必要があるので、このようなピストンがハウジングに摺接し、直線方向のみを減衰するダンパでは、径方向はもちろんこじり方向の支持および振動には対応できないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、磁性流体を減衰液とし、応答性が良く、しかも少ない消費電力で自由に減衰特性を調整することができる防振支持装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の防振支持装置は、一端に底壁部を有し他端の開口端部に弾性体が設けられ、液体収容室を形成する筒状のケースと、前記弾性体を貫通して前記弾性体に軸方向および径方向に移動自在に装着されるスタッドと、前記スタッドに固定され、前記液体収容室を相互に連通し合う前記開口端部側の第１室と前記底壁部側の第２室とに区画する減衰部材とを有する防振支持装置であって、前記液体収容室に封入される磁性流体と、前記ケースに沿って軸方向に延びて前記減衰部材に設けられ、前記ケースの内周面との間で前記第１室と前記第２室とを連通させる略環状の通路を形成するとともに当該通路を介して前記ケースとにより軸方向に延びる磁気回路を形成する磁気回路部と、前記磁気回路部と前記ケースとの何れか一方に設けられ、前記磁気回路部の軸方向両端部における前記通路内の磁性流体を横断して前記ケースと前記磁気回路部とにより形成される磁気回路に磁界を発生させる電磁コイルとを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の防振支持装置は、前記磁気回路部に前記電磁コイルを設け、当該電磁コイルの外周面と前記ケースの内周面との間に前記通路を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明の防振支持装置は、前記ケースに前記電磁コイルを設け、当該電磁コイルの内周面と前記磁気回路部の外周面との間に前記通路を形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明の防振支持装置は、前記電磁コイルに供給される電力を変化させる電力調整手段を有し、前記電磁コイルに供給される電力値に応じて前記通路を流れる前記磁性流体の流動抵抗を調整することを特徴とする。
【００１１】
本発明の防振支持装置は、前記通路の隙間寸法を前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置に応じて変化させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の防振支持装置は、前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置に応じて前記ケースの磁束密度を変化させる磁性体補助部材を前記ケースの外側に設け、前記電磁コイルに流れる電流の変化により前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置を検出する検出手段を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の防振支持装置は、前記スタッドを前記弾性体に固定することを特徴とする。
【００１４】
本発明の防振支持装置は、前記スタッドの荷重を支持するばね部材を前記第２室内に配置することを特徴とする。
【００１５】
本発明の防振支持装置は、前記スタッドを軸方向に移動自在に案内するガイドスリーブを前記弾性体に固定し、前記ガイドスリーブに前記スタッドと前記ガイドスリーブとの間をシールするシール部材を設け、前記ガイドスリーブを介して前記スタッドを前記弾性体に装着することを特徴とする。
【００１６】
本発明の防振支持装置は、前記スタッドの荷重を支持する空気ばねを前記弾性体の外側に取り付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ケースの内周面との間で略環状の通路を形成する減衰部材の外周部にケースとともに磁気回路を形成する磁気回路部を設け、減衰部材の磁気回路部またはケースの何れか一方に電磁コイルを設けて、減衰部材とケースとに通路を横断するループ状の磁界ないし磁場を発生させるようにしたので、通路内を流れる磁性流体を磁化させるのみで、減衰特性を変化させて減衰部材の移動による振動を減衰させることができ、電磁コイルに大電流を供給することなく、小電流で振動を減衰させることができる。
【００１８】
少ない消費電力で減衰力の調整ができるので、強磁界を発生させる必要がなく、磁界漏れによる電子機器などへの影響を考慮する必要がない。しかも、環状の通路内の限られた量の磁性流体を磁化させるのみで減衰作用が得られるので、瞬間的に流動性を変化させることができる。
【００１９】
略環状の通路は、ケースとこれに対して摺動接触することなく軸方向に相対移動する減衰部材との間に形成されており、振動によりスタッドが軸方向に連続的に動作しても、減衰部材とケースは摺動接触していないため、磁性流体に含まれる磁性粒子に起因する摩耗が生じないので、防振支持装置の耐久性を高めることができる。また、減衰部材とケース間には間隙を有しているので、スタッドが軸方向以外の方向、すなわち径方向やこじり方向へ動作することができ、間隙の許容する範囲で振動を吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態を示すそれぞれの図においては、共通の機能を有する部材には同一の符号が付されている。図１は本発明の一実施の形態である防振支持装置１０ａを示す断面図であり、図２は図１の分解斜視図であり、図３は減衰部材とケースとに流れる磁界を示す拡大断面図である。
【００２１】
この防振支持装置は油圧ショベルやブルドーザなどの産業機械の運転台や荷台と車体との間に装着され、運転台等の荷重を支承するとともに車体側から運転台側に入力される振動を減衰するために使用される。図１に示す防振支持装置１０ａは、産業機械の運転台側の部材１に取り付けられるスタッド１１と、車体側の部材２に取り付けられるケース１２とを有しており、スタッド１１の一端部にはこれを部材１に取り付けるためのボルト（図示省略）がねじ結合されるねじ孔１３が形成されている。
【００２２】
ケース１２は一端に底壁部１４が設けられた円筒形状の側壁部１５とこれの他端に設けられたフランジ部１６とを有し、ケース１２のフランジ部１６側が開口端部となり全体的としてカップ形状となっている。ケース１２は鉄などの磁性材料により底壁部１４，側壁部１５およびフランジ部１６が一体となって成形されている。フランジ部１６は、図２に示すように四角形となっており、フランジ部１６の四隅にはケース１２を部材２に取り付けるためのボルトが貫通する取付孔１７が形成されている。
【００２３】
ケース１２のフランジ部１６には、これに対応させて図２に示すように四角形となったブラケット１８が取り付けられるようになっている。ブラケット１８は、フランジ部１６に設けられた複数のカシメ部１９をそれぞれ塑性変形させてブラケット１８の外面側に折り曲げることによって、フランジ部１６に取り付けられる。ブラケット１８の四隅にはフランジ部１６の取付孔１７に対応させて図２に示すように取付孔１７が形成されている。
【００２４】
ブラケット１８の中央部には、図１に示すように、ケース１２側に向けて突出する円筒部２１が設けられ、ブラケット１８には円筒形状の防振ゴム２２が弾性体として加硫接着されている。防振ゴム２２は図１に示すようにブラケット１８の外面と内面の両方から軸方向に突出し、内面から突出した部分の中に円筒部２１が埋め込まれている。防振ゴム２２の中心部にはスタッド１１が加硫接着されており、スタッド１１は防振ゴム２２の中心部を貫通して防振ゴム２２に固定されている。このようにスタッド１１は防振ゴム２２を貫通して防振ゴム２２の弾性変形により軸方向および径方向のいずれの方向にも移動自在に防振ゴム２２に装着されている。図１に示す防振支持装置１０ａにおいてはスタッド１１が防振ゴム２２に固定されていることから、スタッド１１の軸方向および径方向の荷重は防振ゴム２２により弾性支持されている。
【００２５】
防振ゴム２２はケース１２の開口端部を閉塞しており、ケース１２の内部には閉塞された液体収容室２３が形成され、この液体収容室２３には減衰液として磁性流体２４が封入されている。磁性流体（magnetorheological(MR)fluid)２４は、表面が界面活性剤により処理された微細な磁性粒子とこれを懸濁させる液媒体とを有する流体である。スタッド１１の他端には減衰部材２５がボルト２６により固定され、このボルト２６はスタッド１１の他端部に形成されたねじ孔にねじ結合しており、減衰部材２５により液体収容室２３はケース１２の開口端部側の第１室２３ａと底壁部側の第２室２３ｂとに区画されている。減衰部材２５は基部２７とこれと一体となった円筒部２８とを有し、鉄などの磁性材料により形成されており、円筒部２８の内側は磁性流体２４が入り込む凹部２９となっている。
【００２６】
円筒部２８の外径はケース１２の側壁部１５の内径よりも小さくなっており、円筒部２８とケース１２の内面との間には円筒部２８の軸方向長さに渡って環状ないし円筒状の通路３１が形成され、この通路３１により第１室２３ａと第２室２３ｂとが連通されている。基部２７には複数の貫通孔３２が形成されており、貫通孔３２を介して第１室２３ａと第２室２３ｂは連通されている。したがって、スタッド１１がケース１２に対して相対的に軸方向に移動する方向に防振支持装置１０ａに振動荷重が加わると、液体収容室２３内の磁性流体２４は減衰部材２５により攪拌されるとともに、第１室２３ａと第２室２３ｂとの間を環状の通路３１および貫通孔３２を介して流れることになり、これらを流れる磁性流体２４の流動抵抗によって外部から防振支持装置１０ａに加わる振動は減衰されることになる。
【００２７】
減衰部材２５の円筒部２８には環状溝３３が形成され、この環状溝３３には電磁コイル３４が装着されている。電磁コイル３４の通電ケーブル３５は、減衰部材２５に形成されたガイド溝３６とスタッド１１に形成されたガイド孔３７を介して外部に繰り出され、図３に示す電源ユニット３８に接続されるようになっており、通電ケーブル３５により電源ユニット３８から電磁コイル３４に電力が供給される。
【００２８】
電磁コイル３４に通電すると、磁性材料製の減衰部材２５の円筒部２８には電磁コイル３４の両端面に対向する両端部４１，４２を磁極部とし、これら両端部４１，４２とコイル内方部４３とにより円筒部２８の外周領域には、軸方向に延びて発生磁界を案内する磁気回路(a magnetic circuit)が形成される。このように、円筒部２８は両端部４１，４２とコイル内方部４３とにより磁気回路部を構成しており、減衰部材２５の磁気回路部に対応してケース１２にも磁界を案内する磁気回路が形成される。これらの磁気回路には図３において破線で示すようにループ状となって磁界が案内される。ループ状となった磁界は両端部４１，４２とケース１２との間で通路３１内の磁性流体２４を横断し、通路３１内の磁性流体２４が磁化される。これにより、通路３１内の磁性流体２４の流動性ないし粘度は変化し、磁化された磁性流体２４は磁化されないときよりも流動抵抗が増大する。
【００２９】
したがって、防振支持装置１０ａが設けられた産業機械を作動させるときに電源ユニット３８から一定の電力を電磁コイル３４に供給すると、産業機械の作動時に磁性流体２４の通路３１内における流動抵抗を所定値に設定することができて磁性流体による防振支持装置１０ａの減衰特性を変化させることができる。さらに、電源ユニット３８には電磁コイル３４に対する供給電力値を調整する電力調整機構が設けられており、防振支持装置１０ａが搭載される産業機械の種類や外部から防振支持装置１０ａに加わる振動負荷等に応じて流動抵抗を調整して減衰特性を調整することができる。電力調整機構を電源ユニット３８に設ける場合には、車体に加速度センサを設けて車体に加わる加速度の値に応じて磁性流体２４の流動抵抗を変化させるようにしても良いし、スタッド１１の位置、すなわち沈み込み／伸び上がりを検出する位置検出手段を設けて、センサ情報に応じて印加電力を調整して磁性流体２４の流動抵抗を変化させるようにしても良い。さらに、産業用機械の運転台には、複数の防振支持装置を備えることが普通であるので、それぞれに加速度センサ、位置検出手段、傾斜検出手段を単独または組み合わせて、複数の本発明の減衰支持装置の減衰力をそれぞれの設置場所に応じて調整することによって、より有効な防振システムとすることができる。
【００３０】
また、本実施例における減衰部材２５は、円筒形状をなしているので、スタッド１１が径方向への振動または移動を受けた場合には、減衰部材２５がケース１２内を径方向へ移動するから、減衰部材２５とケース１２との間隙３１は、一方が狭まり、他方が広がるので、磁性流体２４は径方向へ移動することになる。この場合においても、磁性流体２４の流動抵抗を調節することによって、径方向の減衰性を高めることができる。特に、径方向の振動に対して、減衰力を変えたい場合、たとえば車両の前後左右方向で減衰力に偏りを設けたい場合などでは、それに応じて、径方向部位において、磁界の強弱をつくることで、径方向振動にも適する防振支持装置とすることができる。
【００３１】
図１に示すように、円筒部２８の外径は全長に渡って同一となっており、通路３１の径方向寸法は円筒部２８の軸方向いずれの位置においても同一となっているが、円筒部２８のみについてその外径をテーパー形状とし、または円筒部２８の外径をテーパー状とするとともに、ケース１２の内壁もテーパー状とすることによって、通路３１の隙間寸法をスタッド１１のケース１２に対する軸方向位置に応じて変化させるようにしても良い。
【００３２】
上述のように、減衰部材２５に電磁コイル３４を装着して円筒部２８の外周領域とケース１２とにより磁気回路部を形成し、これらの磁気回路部に両端部４１，４２の磁極部分で磁性流体２４を横断するループ状の磁界ないし磁場を発生させるようにしたので、通路３１内を流れる磁性流体２４を磁化させるのみで、減衰部材２５の移動による振動を減衰させることができ、電磁コイル３４に大電流を供給することなく、小電流で振動を減衰させることができる。しかも、環状の通路３１内の限られた量の磁性流体２４を磁化させるのみで減衰作用が得られるので、瞬間的に流動性を変化させることができ、上述したように、加速度センサ、位置検出手段および傾斜検出手段などからの情報に応じて印加電力を調整し、磁性流体２４の流動抵抗を変化させることによって応答性良く振動を減衰させることができる。
【００３３】
略環状の通路３１はケース１２とこれに対して接触することなく軸方向に相対的に移動する減衰部材２５との間により形成されており、振動によりスタッド１１が軸方向に連続的に動作しても、減衰部材２５とケース１２は摺動接触していないため、磁性流体２４に含まれる磁性粒子に起因する摩耗が生じないので、防振支持装置の耐久性を高めることができる。また、減衰部材２５とケース１１間には通路３１による間隙を有しているので、スタッド１１が軸方向以外の方向、すなわち径方向やこじり方向へ動作することができ、間隙の許容する範囲で振動を吸収することができる。
【００３４】
図４は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｂを示す断面図であり、この防振支持装置１０ｂにおいては、第２室２３ｂの凹部２９内にスタッド１１の軸方向の荷重を支持するばね部材として圧縮コイルばね４４が配置されており、この圧縮コイルばね４４の一端は減衰部材２５の基部２７に当接し、他端はケース１２の底壁部１４に当接している。図４に示すブラケット１８の円筒部２１はケース１２の外方に向けて突出しており、円筒部２１を覆うようにこれに固定されて液体収容室２３を閉塞する防振ゴム２２にはスタッド１１が加硫接着により固定されている。図４に示す防振ゴム２２は、図１に示した防振支持装置１０ａにおけるものよりも軸方向のばね定数が低く、スタッド１１に加わる軸方向の荷重は、主として圧縮コイルばね４４によって支持されている。
【００３５】
ケース１２のフランジ部１６とブラケット１８との間には、スタッド１１と同軸状の円筒部４５を有するブラケット４６が挟み込まれ、ブラケット４６にはフランジ部１６およびブラケット１８に形成された取付孔１７に対応させて取付孔１７が形成されており、ブラケット４６には環状の防振ゴム４７が加硫接着により固定されている。この防振ゴム４７とスタッド１１との間には隙間が形成されており、スタッド１１がケース１２に対して相対的に所定ストローク以上径方向に移動したときには防振ゴム４７の内周面にスタッド１１が接触してスタッド１１の径方向移動を規制することになる。
【００３６】
図５は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｃを示す断面図であり、この防振支持装置１０ｃにおける減衰部材２５は、前述した基部２７よりも厚み寸法が大きい円板状のディスクにより形成されている。ディスク状の減衰部材２５の外周部には、環状溝３３内に組み込まれる電磁コイル３４の端面に対向して磁極部を形成する軸方向の両端部４１，４２とコイル内方部４３とが設けられ、これらにより磁気回路部が構成されている。
【００３７】
図６は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｄを示す断面図であり、ブラケット１８に固定された防振ゴム２２の中央部には、スタッド１１を軸方向に摺動自在に案内する円筒形状のガイドスリーブ４８が固定されており、ガイドスリーブ４８にはスタッド１１の外周面とガイドスリーブ４８の内周面との間から磁性流体２４が漏れるのを防止するためのシール材４９が組み込まれている。このように、図６に示すスタッド１１はガイドスリーブ４８を介して軸方向に移動自在となって防振ゴム２２に装着されており、スタッド１１に加わる軸方向の荷重は第２室２３ｂ内に配置された圧縮コイルばね４４により支持される。スタッド１１が径方向に移動すると、スタッド１１をケース１２の軸方向中心位置に向けて戻す方向に防振ゴム２２から弾性力がスタッド１１に加えられる。
【００３８】
図７は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｅを示す断面図であり、この防振支持装置１０ｅにおいては、ブラケット１８の円筒部２１の内周面とガイドスリーブ４８の内周面との間に防振ゴム２２が固定され、円筒部２１の外周面とスタッド１１との間には空気ばね５０が取り付けられており、空気ばね５０によりスタッド１１の軸方向の荷重が支持されるようになっている。空気ばね５０は、締結バンド５１ａにより円筒部２１の外周面に固定される内側部５２ａと反転部を介して内側部５２ａと一体となった外側部５２ｂとを備えるゴム製のベローズ５２を有し、ベローズ５２の外側部５２ｂは、スタッド１１に固定される金属製の端板５３の外周面に締結バンド５１ｂにより固定されている。この防振支持装置１０ｅにおいては、スタッド１１の軸方向の荷重が空気ばね５０により弾性支持されるので、第２室２３ｂには図４および図５に示した圧縮コイルばね４４は設けられていない。図７に示す空気ばね５０はベローズ５２と端板５３とにより形成されているが、端板５３に対応する部分をベローズ５２と一体となったゴム製とした空気ばねとすることもできる。
【００３９】
図８は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｆを示す断面図であり、前述した防振支持装置１０ａ〜１０ｅにおいては減衰部材２５に電磁コイル３４が設けられているのに対して、この防振支持装置１０ｆにおいてはケース１２に電磁コイル３４が設けられている。ケース１２は、図８に示すように、底壁部側の第１ケース体１２ａと開口端部側の第２ケース体１２ｂとを有し、これらのケース体１２ａ，１２ｂはコイルホルダー５４により連結されている。コイルホルダー５４は鉄などの磁性材料により形成されており、ケース１２の一部を構成している。コイルホルダー５４には液体収容室２３内に開口する環状溝５５が設けられ、この環状溝５５に電磁コイル３４が装着されており、通電ケーブル３５はコイルホルダー５４に形成された取り出し口３７ａから外部に延びている。
【００４０】
磁性体製のコイルホルダー５４は電磁コイル３４の外側を覆う円筒部５６と、電磁コイル３４の両端面にそれぞれ対向する端部５７，５８とを有している。端部５７，５８はそれぞれケース体１２ａ，１２ｂの一部にオーバーラップしており、ケース体１２ａ，１２ｂのオーバーラップ部とともに磁極部を構成している。したがって、電磁コイル３４に通電すると、円筒部５６，端部５７，５８により軸方向に延びて発生磁界を案内する磁気回路部がケース１２のコイルホルダー５４に形成され、この磁気回路部と減衰部材２５の円筒部２８に磁界が形成される。
【００４１】
図８に示す場合には、電磁コイル３４の内周面がケース１２の内周面よりも径方向外方にずれているが、電磁コイル３４の内周面をケース１２の内周面にほぼ一致させるようにしても良い。図８に示す防振支持装置１０ｆは、ケース１２の構造が図４に示す防振支持装置１０ｂと相違しているが、他の構造は防振支持装置１０ｂと同様である。このように、ケース１２に電磁コイル３４を設けるようにした構造は、図６および図７に示すように、スタッド１１をガイドスリーブ４８を介して防振ゴム２２に装着するようにしたタイプにも適用することができる。
【００４２】
図９は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｇを示す断面図であり、この防振支持装置１０ｇの基本構造は図４に示した防振支持装置１０ｂと同様である。図９に示すケース１２の外側には磁性材料からなるリング状の磁性体補助部材５９が取り付けられている。磁性体補助部材５９の外周面はテーパー形状となっており、厚み寸法がスタッド１１の軸方向位置に応じて変化している。磁性体補助部材５９はケース１２とともに電磁コイル３４により発生した磁界を案内する磁気回路を構成しており、円筒部２８とケース１２との軸方向の相対位置によって磁性体補助部材５９を含めて磁気回路を流れる磁界の磁束密度は変化することになる。
【００４３】
このように磁束密度が変化すると、電磁コイル３４を流れる電流値は変化することになるので、その電流値を測定することによりスタッド１１のケース１２に対する相対的軸方向位置を検出することができる。この軸方向位置を検出するには、図３に示すように、電流計３９からの検出信号を電源ユニット３８に送るようにすれば、検出信号により電流値に応じてスタッド１１の軸方向位置を検出することができる。この場合には電源ユニット３８は検出手段を構成する。
【００４４】
磁性体補助部材５９は、図示する場合にはリング状となっておりケース１２の外側面に密着させて嵌合固定することが望ましいが、接着やボルトなどにより固定するようにしても良い。その際には、磁気回路部の一部として作用できるように、ケース１２の外側面に固着することが望ましい。なお、図示する場合には、ケース１２とは別体の磁性材料からなるリングの部材により磁性体補助部材５９を形成しているが、ケース１２のうち磁性回路部として作用する部位にケース１２自体の厚みを変えてケース１２の一部により磁性体補助部材５９を形成するようにしても良い。
【００４５】
さらに、磁性体補助部材５９は磁気回路部の一部として作用すれば良いので、必ずしもリング形状として外周全体に設ける必要はなく、たとえば、ケース１２を略四角形断面とした場合には、４面のうち対向する２面のみに磁性体補助部材を設けるようにしても良く、断面円形のケース１２の外周のうち相互に対向する各々円周方向１２０度の範囲についてのみ磁性体補助部材を設けるようにしても良い。このように磁性体補助部材を円周方向に部分的に設けると、水平方向の位置に応じて減衰作用に差異を設ける場合に有効となる。
【００４６】
さらにこのとき、ケース１２の外周面に設置する磁性体補助部材の大きさや、磁性材料を例えば強磁性体であるFe−Ni合金等と組み合わせることで、対応する磁性回路に生じる磁力に差異を生じせしめることもできる。たとえば、車体の前後左右方向、すなわち防振支持装置の径方向部位において、前記手段にて磁界の強弱をつくるようにすれば、内蔵する減衰部材の前後左右方向移動（振動）に対して、目的に応じた減衰力を設定することもできる。
【００４７】
図１０は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｈを示す断面図であり、この防振支持装置１０ｈの基本構造は図７に示した防振支持装置１０ｅと同様である。この防振支持装置１０ｈのケース１２には図９に示した場合と同様に磁性体補助部材５９が設けられており、スタッド１１のケース１２に対する相対的軸方向位置を検出することができる。この磁性体補助部材５９は図１、図４および図５に示すように、スタッド１１を防振ゴム２２に固定するようにしたタイプのケース１２にも設けることができる。
【００４８】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。図示するそれぞれの防振支持装置１０ａ〜１０ｈにおいては、通路３１の隙間寸法はその軸方向に沿って一定となっているが、上述のように、通路３１の隙間寸法をスタッド１１のケース１２に対する軸方向位置に応じて変化させるようにしても良い。また、図示したそれぞれの防振支持装置はスタッド１１が産業用機械の運転台ないし荷台側に固定され、ケース１２が車体側に固定されているが、スタッド１１を車体側に固定し、ケース１２を運転台ないし荷台側に固定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】減衰部材とケースとにおける磁界の流れを示す拡大断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１ スタッド
１２ ケース
１４ 底壁部
１５ 側壁部
１８ ブラケット
２２ 防振ゴム
２３ 液体収容室
２３ａ 第１室
２３ａ 第２室
２４ 磁性流体
２５ 減衰部材
２８ 円筒部
３１ 通路
３４ 電磁コイル
３８ 電源ユニット
４４ 圧縮コイルばね
４８ ガイドスリーブ
５０ 空気ばね
５４ コイルホルダー
５９ 磁性体補助部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル、ブルドーザ、クレーン、ダンプトラックなどの建設用機械やトラック、貨車など輸送機械などの産業用機械の運転台や荷台などの荷重を支持するとともに運転台などに対する振動伝達を防止する防振支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用機械の運転台（キャブ）と車体の間には、運転台の荷重を支持するとともに車体から運転台に対する振動伝達を防止する防振機構を備えた複数の防振支持装置が設けられている。運転台と車体との間に装着される防振支持装置としては、運転台側に取り付けられるスタッドと車体側に取り付けられるケースとを有し、ケースの液体室に封入された減衰液に浸される減衰板をスタッドに取り付けるようにした液体封入式のものがある。このタイプの防振支持装置においては、スタッドの軸方向および径方向に加わる荷重は弾性体により支持され、外部から入力される振動は減衰板が減衰液を攪拌することによる攪拌抵抗によって減衰される。減衰液としてはシリコーンオイルが通常使用されているが、特許文献１には、電磁コイルに電力を供給、停止させることによりケーシング内の磁性流体の粘度を増減させ、緩衝板が移動するときの流れ抵抗を変化させるようにした防振支持装置が記載されている。
【０００３】
一方、直線方向の振動を減衰するダンパとしては、オイルや空気などの減衰流体が封入される円筒状の流体室を有する管状のハウジングと、このハウジングの内周面に沿って摺動するピストンが取り付けられたピストンロッドとを有するものがある。このタイプのダンパにおいては、ピストンによって流体室は２室に分割されるとともに、ピストンに設けられたオリフィスを介して２室は連通されており、ピストンロッドに外力が加わるとピストンが移動してオリフィスを介して一方の室から他方の室に流体が移動し、オリフィス抵抗によって振動が減衰される。このようなダンパとして、特許文献２には、減衰流体として磁性流体や電気粘性流体をハウジング内に封入し、ピストンに設けられた電磁コイルによりピストンを貫通するオリフィス抵抗を変化させるようにしたダンパが記載されている。
【特許文献１】特開平７−１６４８７７号公報
【特許文献２】米国特許第５８７８８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁性流体は磁性粒子を液媒体に懸濁させた液体であり、電磁コイルにより磁化させて磁性流体に磁界を発生させた場合の磁界の磁束密度は磁性材料からなる固体に発生させた場合に比して小さくなるので、特許文献１に記載されるように、液体室全体に磁界を発生させるようにすると、電磁コイルに大電力を供給して強磁界を発生させないと、十分な減衰力を得ることが難しい。従って、省電力を狙って必要時のみに電力供給させたり、減衰力を瞬間的に変化させようとする場合には応答性が悪いという課題がある。しかも、電磁コイルに大電流を供給して強磁界を発生させると、防振支持装置の外部に磁力が漏れる可能性があり、鉄製ゴミが防振支持装置に吸い寄せられることになるだけでなく、さらには強磁界漏れによる電子機器への影響が問題となる。
【０００５】
一方、特許文献２に記載されるように、直線型のダンパにおいては、ピストンをハウジングの内周面に摺動接触させるようにしているので、磁性流体に含まれる磁性粒子により、ピストンとハウジングとの摺動面の摩耗や、ピストンシールを使用している場合には、シール材の摩耗、また、ハウジングを封止するシール部材とこのシール部材を貫通してハウジング内のピストンに接続されるピストンロッドとの摺動部（摺動シール）の摩耗がダンパの耐久性を低下させるという問題点がある。また、産業用機械に使用する防振支持装置は、スタッドの軸方向のみならず径方向にも荷重と振動が加わることから、軸方向と径方向が複合されたこじり運動の支持と減衰とを行う必要があるので、このようなピストンがハウジングに摺接し、直線方向のみを減衰するダンパでは、径方向はもちろんこじり方向の支持および振動には対応できないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、磁性流体を減衰液とし、応答性が良く、しかも少ない消費電力で自由に減衰特性を調整することができる防振支持装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の防振支持装置は、一端に底壁部を有し他端の開口端部に弾性体が設けられ、液体収容室を形成する筒状のケースと、前記弾性体を貫通して前記弾性体に軸方向および径方向に移動自在に装着されるスタッドと、前記スタッドに固定され、前記液体収容室を相互に連通し合う前記開口端部側の第１室と前記底壁部側の第２室とに区画する減衰部材とを有する防振支持装置であって、前記液体収容室に封入される磁性流体と、前記ケースに沿って軸方向に延びて前記減衰部材に設けられ、前記ケースの内周面との間で前記第１室と前記第２室とを連通させる略環状の通路を形成するとともに当該通路を介して前記ケースとにより軸方向に延びる磁気回路を形成する磁気回路部と、前記磁気回路部と前記ケースとの何れか一方に設けられ、前記磁気回路部の軸方向両端部における前記通路内の磁性流体を横断して前記ケースと前記磁気回路部とにより形成される磁気回路に磁界を発生させる電磁コイルとを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の防振支持装置は、前記磁気回路部に前記電磁コイルを設け、当該電磁コイルの外周面と前記ケースの内周面との間に前記通路を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明の防振支持装置は、前記ケースに前記電磁コイルを設け、当該電磁コイルの内周面と前記磁気回路部の外周面との間に前記通路を形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明の防振支持装置は、前記電磁コイルに供給される電力を変化させる電力調整手段を有し、前記電磁コイルに供給される電力値に応じて前記通路を流れる前記磁性流体の流動抵抗を調整することを特徴とする。
【００１１】
本発明の防振支持装置は、前記通路の隙間寸法を前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置に応じて変化させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の防振支持装置は、前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置に応じて前記ケースの磁束密度を変化させる磁性体補助部材を前記ケースの外側に設け、前記電磁コイルに流れる電流の変化により前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置を検出する検出手段を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の防振支持装置は、前記スタッドを前記弾性体に固定することを特徴とする。
【００１４】
本発明の防振支持装置は、前記スタッドの荷重を支持するばね部材を前記第２室内に配置することを特徴とする。
【００１５】
本発明の防振支持装置は、前記スタッドを軸方向に移動自在に案内するガイドスリーブを前記弾性体に固定し、前記ガイドスリーブに前記スタッドと前記ガイドスリーブとの間をシールするシール部材を設け、前記ガイドスリーブを介して前記スタッドを前記弾性体に装着することを特徴とする。
【００１６】
本発明の防振支持装置は、前記スタッドの荷重を支持する空気ばねを前記弾性体の外側に取り付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ケースの内周面との間で略環状の通路を形成する減衰部材の外周部にケースとともに磁気回路を形成する磁気回路部を設け、減衰部材の磁気回路部またはケースの何れか一方に電磁コイルを設けて、減衰部材とケースとに通路を横断するループ状の磁界ないし磁場を発生させるようにしたので、通路内を流れる磁性流体を磁化させるのみで、減衰特性を変化させて減衰部材の移動による振動を減衰させることができ、電磁コイルに大電流を供給することなく、小電流で振動を減衰させることができる。
【００１８】
少ない消費電力で減衰力の調整ができるので、強磁界を発生させる必要がなく、磁界漏れによる電子機器などへの影響を考慮する必要がない。しかも、環状の通路内の限られた量の磁性流体を磁化させるのみで減衰作用が得られるので、瞬間的に流動性を変化させることができる。
【００１９】
略環状の通路は、ケースとこれに対して摺動接触することなく軸方向に相対移動する減衰部材との間に形成されており、振動によりスタッドが軸方向に連続的に動作しても、減衰部材とケースは摺動接触していないため、磁性流体に含まれる磁性粒子に起因する摩耗が生じないので、防振支持装置の耐久性を高めることができる。また、減衰部材とケース間には間隙を有しているので、スタッドが軸方向以外の方向、すなわち径方向やこじり方向へ動作することができ、間隙の許容する範囲で振動を吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態を示すそれぞれの図においては、共通の機能を有する部材には同一の符号が付されている。図１は本発明の一実施の形態である防振支持装置１０ａを示す断面図であり、図２は図１の分解斜視図であり、図３は減衰部材とケースとに流れる磁界を示す拡大断面図である。
【００２１】
この防振支持装置は油圧ショベルやブルドーザなどの産業機械の運転台や荷台と車体との間に装着され、運転台等の荷重を支承するとともに車体側から運転台側に入力される振動を減衰するために使用される。図１に示す防振支持装置１０ａは、産業機械の運転台側の部材１に取り付けられるスタッド１１と、車体側の部材２に取り付けられるケース１２とを有しており、スタッド１１の一端部にはこれを部材１に取り付けるためのボルト（図示省略）がねじ結合されるねじ孔１３が形成されている。
【００２２】
ケース１２は一端に底壁部１４が設けられた円筒形状の側壁部１５とこれの他端に設けられたフランジ部１６とを有し、ケース１２のフランジ部１６側が開口端部となり全体的としてカップ形状となっている。ケース１２は鉄などの磁性材料により底壁部１４，側壁部１５およびフランジ部１６が一体となって成形されている。フランジ部１６は、図２に示すように四角形となっており、フランジ部１６の四隅にはケース１２を部材２に取り付けるためのボルトが貫通する取付孔１７が形成されている。
【００２３】
ケース１２のフランジ部１６には、これに対応させて図２に示すように四角形となったブラケット１８が取り付けられるようになっている。ブラケット１８は、フランジ部１６に設けられた複数のカシメ部１９をそれぞれ塑性変形させてブラケット１８の外面側に折り曲げることによって、フランジ部１６に取り付けられる。ブラケット１８の四隅にはフランジ部１６の取付孔１７に対応させて図２に示すように取付孔１７が形成されている。
【００２４】
ブラケット１８の中央部には、図１に示すように、ケース１２側に向けて突出する円筒部２１が設けられ、ブラケット１８には円筒形状の防振ゴム２２が弾性体として加硫接着されている。防振ゴム２２は図１に示すようにブラケット１８の外面と内面の両方から軸方向に突出し、内面から突出した部分の中に円筒部２１が埋め込まれている。防振ゴム２２の中心部にはスタッド１１が加硫接着されており、スタッド１１は防振ゴム２２の中心部を貫通して防振ゴム２２に固定されている。このようにスタッド１１は防振ゴム２２を貫通して防振ゴム２２の弾性変形により軸方向および径方向のいずれの方向にも移動自在に防振ゴム２２に装着されている。図１に示す防振支持装置１０ａにおいてはスタッド１１が防振ゴム２２に固定されていることから、スタッド１１の軸方向および径方向の荷重は防振ゴム２２により弾性支持されている。
【００２５】
防振ゴム２２はケース１２の開口端部を閉塞しており、ケース１２の内部には閉塞された液体収容室２３が形成され、この液体収容室２３には減衰液として磁性流体２４が封入されている。磁性流体（magnetorheological(MR)fluid)２４は、表面が界面活性剤により処理された微細な磁性粒子とこれを懸濁させる液媒体とを有する流体である。スタッド１１の他端には減衰部材２５がボルト２６により固定され、このボルト２６はスタッド１１の他端部に形成されたねじ孔にねじ結合しており、減衰部材２５により液体収容室２３はケース１２の開口端部側の第１室２３ａと底壁部側の第２室２３ｂとに区画されている。減衰部材２５は基部２７とこれと一体となった円筒部２８とを有し、鉄などの磁性材料により形成されており、円筒部２８の内側は磁性流体２４が入り込む凹部２９となっている。
【００２６】
円筒部２８の外径はケース１２の側壁部１５の内径よりも小さくなっており、円筒部２８とケース１２の内面との間には円筒部２８の軸方向長さに渡って環状ないし円筒状の通路３１が形成され、この通路３１により第１室２３ａと第２室２３ｂとが連通されている。基部２７には複数の貫通孔３２が形成されており、貫通孔３２を介して第１室２３ａと第２室２３ｂは連通されている。したがって、スタッド１１がケース１２に対して相対的に軸方向に移動する方向に防振支持装置１０ａに振動荷重が加わると、液体収容室２３内の磁性流体２４は減衰部材２５により攪拌されるとともに、第１室２３ａと第２室２３ｂとの間を環状の通路３１および貫通孔３２を介して流れることになり、これらを流れる磁性流体２４の流動抵抗によって外部から防振支持装置１０ａに加わる振動は減衰されることになる。
【００２７】
減衰部材２５の円筒部２８には環状溝３３が形成され、この環状溝３３には電磁コイル３４が装着されている。電磁コイル３４の通電ケーブル３５は、減衰部材２５に形成されたガイド溝３６とスタッド１１に形成されたガイド孔３７を介して外部に繰り出され、図３に示す電源ユニット３８に接続されるようになっており、通電ケーブル３５により電源ユニット３８から電磁コイル３４に電力が供給される。
【００２８】
電磁コイル３４に通電すると、磁性材料製の減衰部材２５の円筒部２８には電磁コイル３４の両端面に対向する両端部４１，４２を磁極部とし、これら両端部４１，４２とコイル内方部４３とにより円筒部２８の外周領域には、軸方向に延びて発生磁界を案内する磁気回路(a magnetic circuit)が形成される。このように、円筒部２８は両端部４１，４２とコイル内方部４３とにより磁気回路部を構成しており、減衰部材２５の磁気回路部に対応してケース１２にも磁界を案内する磁気回路が形成される。これらの磁気回路には図３において破線で示すようにループ状となって磁界が案内される。ループ状となった磁界は両端部４１，４２とケース１２との間で通路３１内の磁性流体２４を横断し、通路３１内の磁性流体２４が磁化される。これにより、通路３１内の磁性流体２４の流動性ないし粘度は変化し、磁化された磁性流体２４は磁化されないときよりも流動抵抗が増大する。
【００２９】
したがって、防振支持装置１０ａが設けられた産業機械を作動させるときに電源ユニット３８から一定の電力を電磁コイル３４に供給すると、産業機械の作動時に磁性流体２４の通路３１内における流動抵抗を所定値に設定することができて磁性流体による防振支持装置１０ａの減衰特性を変化させることができる。さらに、電源ユニット３８には電磁コイル３４に対する供給電力値を調整する電力調整機構が設けられており、防振支持装置１０ａが搭載される産業機械の種類や外部から防振支持装置１０ａに加わる振動負荷等に応じて流動抵抗を調整して減衰特性を調整することができる。電力調整機構を電源ユニット３８に設ける場合には、車体に加速度センサを設けて車体に加わる加速度の値に応じて磁性流体２４の流動抵抗を変化させるようにしても良いし、スタッド１１の位置、すなわち沈み込み／伸び上がりを検出する位置検出手段を設けて、センサ情報に応じて印加電力を調整して磁性流体２４の流動抵抗を変化させるようにしても良い。さらに、産業用機械の運転台には、複数の防振支持装置を備えることが普通であるので、それぞれに加速度センサ、位置検出手段、傾斜検出手段を単独または組み合わせて、複数の本発明の減衰支持装置の減衰力をそれぞれの設置場所に応じて調整することによって、より有効な防振システムとすることができる。
【００３０】
また、本実施例における減衰部材２５は、円筒形状をなしているので、スタッド１１が径方向への振動または移動を受けた場合には、減衰部材２５がケース１２内を径方向へ移動するから、減衰部材２５とケース１２との間隙３１は、一方が狭まり、他方が広がるので、磁性流体２４は径方向へ移動することになる。この場合においても、磁性流体２４の流動抵抗を調節することによって、径方向の減衰性を高めることができる。特に、径方向の振動に対して、減衰力を変えたい場合、たとえば車両の前後左右方向で減衰力に偏りを設けたい場合などでは、それに応じて、径方向部位において、磁界の強弱をつくることで、径方向振動にも適する防振支持装置とすることができる。
【００３１】
図１に示すように、円筒部２８の外径は全長に渡って同一となっており、通路３１の径方向寸法は円筒部２８の軸方向いずれの位置においても同一となっているが、円筒部２８のみについてその外径をテーパー形状とし、または円筒部２８の外径をテーパー状とするとともに、ケース１２の内壁もテーパー状とすることによって、通路３１の隙間寸法をスタッド１１のケース１２に対する軸方向位置に応じて変化させるようにしても良い。
【００３２】
上述のように、減衰部材２５に電磁コイル３４を装着して円筒部２８の外周領域とケース１２とにより磁気回路部を形成し、これらの磁気回路部に両端部４１，４２の磁極部分で磁性流体２４を横断するループ状の磁界ないし磁場を発生させるようにしたので、通路３１内を流れる磁性流体２４を磁化させるのみで、減衰部材２５の移動による振動を減衰させることができ、電磁コイル３４に大電流を供給することなく、小電流で振動を減衰させることができる。しかも、環状の通路３１内の限られた量の磁性流体２４を磁化させるのみで減衰作用が得られるので、瞬間的に流動性を変化させることができ、上述したように、加速度センサ、位置検出手段および傾斜検出手段などからの情報に応じて印加電力を調整し、磁性流体２４の流動抵抗を変化させることによって応答性良く振動を減衰させることができる。
【００３３】
略環状の通路３１はケース１２とこれに対して接触することなく軸方向に相対的に移動する減衰部材２５との間により形成されており、振動によりスタッド１１が軸方向に連続的に動作しても、減衰部材２５とケース１２は摺動接触していないため、磁性流体２４に含まれる磁性粒子に起因する摩耗が生じないので、防振支持装置の耐久性を高めることができる。また、減衰部材２５とケース１１間には通路３１による間隙を有しているので、スタッド１１が軸方向以外の方向、すなわち径方向やこじり方向へ動作することができ、間隙の許容する範囲で振動を吸収することができる。
【００３４】
図４は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｂを示す断面図であり、この防振支持装置１０ｂにおいては、第２室２３ｂの凹部２９内にスタッド１１の軸方向の荷重を支持するばね部材として圧縮コイルばね４４が配置されており、この圧縮コイルばね４４の一端は減衰部材２５の基部２７に当接し、他端はケース１２の底壁部１４に当接している。図４に示すブラケット１８の円筒部２１はケース１２の外方に向けて突出しており、円筒部２１を覆うようにこれに固定されて液体収容室２３を閉塞する防振ゴム２２にはスタッド１１が加硫接着により固定されている。図４に示す防振ゴム２２は、図１に示した防振支持装置１０ａにおけるものよりも軸方向のばね定数が低く、スタッド１１に加わる軸方向の荷重は、主として圧縮コイルばね４４によって支持されている。
【００３５】
ケース１２のフランジ部１６とブラケット１８との間には、スタッド１１と同軸状の円筒部４５を有するブラケット４６が挟み込まれ、ブラケット４６にはフランジ部１６およびブラケット１８に形成された取付孔１７に対応させて取付孔１７が形成されており、ブラケット４６には環状の防振ゴム４７が加硫接着により固定されている。この防振ゴム４７とスタッド１１との間には隙間が形成されており、スタッド１１がケース１２に対して相対的に所定ストローク以上径方向に移動したときには防振ゴム４７の内周面にスタッド１１が接触してスタッド１１の径方向移動を規制することになる。
【００３６】
図５は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｃを示す断面図であり、この防振支持装置１０ｃにおける減衰部材２５は、前述した基部２７よりも厚み寸法が大きい円板状のディスクにより形成されている。ディスク状の減衰部材２５の外周部には、環状溝３３内に組み込まれる電磁コイル３４の端面に対向して磁極部を形成する軸方向の両端部４１，４２とコイル内方部４３とが設けられ、これらにより磁気回路部が構成されている。
【００３７】
図６は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｄを示す断面図であり、ブラケット１８に固定された防振ゴム２２の中央部には、スタッド１１を軸方向に摺動自在に案内する円筒形状のガイドスリーブ４８が固定されており、ガイドスリーブ４８にはスタッド１１の外周面とガイドスリーブ４８の内周面との間から磁性流体２４が漏れるのを防止するためのシール材４９が組み込まれている。このように、図６に示すスタッド１１はガイドスリーブ４８を介して軸方向に移動自在となって防振ゴム２２に装着されており、スタッド１１に加わる軸方向の荷重は第２室２３ｂ内に配置された圧縮コイルばね４４により支持される。スタッド１１が径方向に移動すると、スタッド１１をケース１２の軸方向中心位置に向けて戻す方向に防振ゴム２２から弾性力がスタッド１１に加えられる。
【００３８】
図７は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｅを示す断面図であり、この防振支持装置１０ｅにおいては、ブラケット１８の円筒部２１の内周面とガイドスリーブ４８の内周面との間に防振ゴム２２が固定され、円筒部２１の外周面とスタッド１１との間には空気ばね５０が取り付けられており、空気ばね５０によりスタッド１１の軸方向の荷重が支持されるようになっている。空気ばね５０は、締結バンド５１ａにより円筒部２１の外周面に固定される内側部５２ａと反転部を介して内側部５２ａと一体となった外側部５２ｂとを備えるゴム製のベローズ５２を有し、ベローズ５２の外側部５２ｂは、スタッド１１に固定される金属製の端板５３の外周面に締結バンド５１ｂにより固定されている。この防振支持装置１０ｅにおいては、スタッド１１の軸方向の荷重が空気ばね５０により弾性支持されるので、第２室２３ｂには図４および図５に示した圧縮コイルばね４４は設けられていない。図７に示す空気ばね５０はベローズ５２と端板５３とにより形成されているが、端板５３に対応する部分をベローズ５２と一体となったゴム製とした空気ばねとすることもできる。
【００３９】
図８は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｆを示す断面図であり、前述した防振支持装置１０ａ〜１０ｅにおいては減衰部材２５に電磁コイル３４が設けられているのに対して、この防振支持装置１０ｆにおいてはケース１２に電磁コイル３４が設けられている。ケース１２は、図８に示すように、底壁部側の第１ケース体１２ａと開口端部側の第２ケース体１２ｂとを有し、これらのケース体１２ａ，１２ｂはコイルホルダー５４により連結されている。コイルホルダー５４は鉄などの磁性材料により形成されており、ケース１２の一部を構成している。コイルホルダー５４には液体収容室２３内に開口する環状溝５５が設けられ、この環状溝５５に電磁コイル３４が装着されており、通電ケーブル３５はコイルホルダー５４に形成された取り出し口３７ａから外部に延びている。
【００４０】
磁性体製のコイルホルダー５４は電磁コイル３４の外側を覆う円筒部５６と、電磁コイル３４の両端面にそれぞれ対向する端部５７，５８とを有している。端部５７，５８はそれぞれケース体１２ａ，１２ｂの一部にオーバーラップしており、ケース体１２ａ，１２ｂのオーバーラップ部とともに磁極部を構成している。したがって、電磁コイル３４に通電すると、円筒部５６，端部５７，５８により軸方向に延びて発生磁界を案内する磁気回路部がケース１２のコイルホルダー５４に形成され、この磁気回路部と減衰部材２５の円筒部２８に磁界が形成される。
【００４１】
図８に示す場合には、電磁コイル３４の内周面がケース１２の内周面よりも径方向外方にずれているが、電磁コイル３４の内周面をケース１２の内周面にほぼ一致させるようにしても良い。図８に示す防振支持装置１０ｆは、ケース１２の構造が図４に示す防振支持装置１０ｂと相違しているが、他の構造は防振支持装置１０ｂと同様である。このように、ケース１２に電磁コイル３４を設けるようにした構造は、図６および図７に示すように、スタッド１１をガイドスリーブ４８を介して防振ゴム２２に装着するようにしたタイプにも適用することができる。
【００４２】
図９は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｇを示す断面図であり、この防振支持装置１０ｇの基本構造は図４に示した防振支持装置１０ｂと同様である。図９に示すケース１２の外側には磁性材料からなるリング状の磁性体補助部材５９が取り付けられている。磁性体補助部材５９の外周面はテーパー形状となっており、厚み寸法がスタッド１１の軸方向位置に応じて変化している。磁性体補助部材５９はケース１２とともに電磁コイル３４により発生した磁界を案内する磁気回路を構成しており、円筒部２８とケース１２との軸方向の相対位置によって磁性体補助部材５９を含めて磁気回路を流れる磁界の磁束密度は変化することになる。
【００４３】
このように磁束密度が変化すると、電磁コイル３４を流れる電流値は変化することになるので、その電流値を測定することによりスタッド１１のケース１２に対する相対的軸方向位置を検出することができる。この軸方向位置を検出するには、図３に示すように、電流計３９からの検出信号を電源ユニット３８に送るようにすれば、検出信号により電流値に応じてスタッド１１の軸方向位置を検出することができる。この場合には電源ユニット３８は検出手段を構成する。
【００４４】
磁性体補助部材５９は、図示する場合にはリング状となっておりケース１２の外側面に密着させて嵌合固定することが望ましいが、接着やボルトなどにより固定するようにしても良い。その際には、磁気回路部の一部として作用できるように、ケース１２の外側面に固着することが望ましい。なお、図示する場合には、ケース１２とは別体の磁性材料からなるリングの部材により磁性体補助部材５９を形成しているが、ケース１２のうち磁性回路部として作用する部位にケース１２自体の厚みを変えてケース１２の一部により磁性体補助部材５９を形成するようにしても良い。
【００４５】
さらに、磁性体補助部材５９は磁気回路部の一部として作用すれば良いので、必ずしもリング形状として外周全体に設ける必要はなく、たとえば、ケース１２を略四角形断面とした場合には、４面のうち対向する２面のみに磁性体補助部材を設けるようにしても良く、断面円形のケース１２の外周のうち相互に対向する各々円周方向１２０度の範囲についてのみ磁性体補助部材を設けるようにしても良い。このように磁性体補助部材を円周方向に部分的に設けると、水平方向の位置に応じて減衰作用に差異を設ける場合に有効となる。
【００４６】
さらにこのとき、ケース１２の外周面に設置する磁性体補助部材の大きさや、磁性材料を例えば強磁性体であるFe−Ni合金等と組み合わせることで、対応する磁性回路に生じる磁力に差異を生じせしめることもできる。たとえば、車体の前後左右方向、すなわち防振支持装置の径方向部位において、前記手段にて磁界の強弱をつくるようにすれば、内蔵する減衰部材の前後左右方向移動（振動）に対して、目的に応じた減衰力を設定することもできる。
【００４７】
図１０は本発明の他の実施の形態である防振支持装置１０ｈを示す断面図であり、この防振支持装置１０ｈの基本構造は図７に示した防振支持装置１０ｅと同様である。この防振支持装置１０ｈのケース１２には図９に示した場合と同様に磁性体補助部材５９が設けられており、スタッド１１のケース１２に対する相対的軸方向位置を検出することができる。この磁性体補助部材５９は図１、図４および図５に示すように、スタッド１１を防振ゴム２２に固定するようにしたタイプのケース１２にも設けることができる。
【００４８】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。図示するそれぞれの防振支持装置１０ａ〜１０ｈにおいては、通路３１の隙間寸法はその軸方向に沿って一定となっているが、上述のように、通路３１の隙間寸法をスタッド１１のケース１２に対する軸方向位置に応じて変化させるようにしても良い。また、図示したそれぞれの防振支持装置はスタッド１１が産業用機械の運転台ないし荷台側に固定され、ケース１２が車体側に固定されているが、スタッド１１を車体側に固定し、ケース１２を運転台ないし荷台側に固定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】減衰部材とケースとにおける磁界の流れを示す拡大断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態である防振支持装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１ スタッド
１２ ケース
１４ 底壁部
１５ 側壁部
１８ ブラケット
２２ 防振ゴム
２３ 液体収容室
２３ａ 第１室
２３ａ 第２室
２４ 磁性流体
２５ 減衰部材
２８ 円筒部
３１ 通路
３４ 電磁コイル
３８ 電源ユニット
４４ 圧縮コイルばね
４８ ガイドスリーブ
５０ 空気ばね
５４ コイルホルダー
５９ 磁性体補助部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に底壁部を有し他端の開口端部に弾性体が設けられ、液体収容室を形成する筒状のケースと、前記弾性体を貫通して前記弾性体に軸方向および径方向に移動自在に装着されるスタッドと、前記スタッドに固定され、前記液体収容室を相互に連通し合う前記開口端部側の第１室と前記底壁部側の第２室とに区画する減衰部材とを有する防振支持装置であって、
前記液体収容室に封入される磁性流体と、
前記ケースに沿って軸方向に延びて前記減衰部材に設けられ、前記ケースの内周面との間で前記第１室と前記第２室とを連通させる略環状の通路を形成するとともに当該通路を介して前記ケースとにより軸方向に延びる磁気回路を形成する磁気回路部と、
前記磁気回路部と前記ケースとの何れか一方に設けられ、前記磁気回路部の軸方向両端部における前記通路内の磁性流体を横断して前記ケースと前記磁気回路部とにより形成される磁気回路に磁界を発生させる電磁コイルとを有することを特徴とする防振支持装置。
【請求項２】
請求項１記載の防振支持装置において、前記磁気回路部に前記電磁コイルを設け、当該電磁コイルの外周面と前記ケースの内周面との間に前記通路を形成することを特徴とする防振支持装置。
【請求項３】
請求項１記載の防振支持装置において、前記ケースに前記電磁コイルを設け、当該電磁コイルの内周面と前記磁気回路部の外周面との間に前記通路を形成することを特徴とする防振支持装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の防振支持装置において、前記電磁コイルに供給される電力を変化させる電力調整手段を有し、前記電磁コイルに供給される電力値に応じて前記通路を流れる前記磁性流体の流動抵抗を調整することを特徴とする防振支持装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の防振支持装置において、前記通路の隙間寸法を前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置に応じて変化させることを特徴とする防振支持装置。
【請求項６】
請求項２記載の防振支持装置において、前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置に応じて前記ケースの磁束密度を変化させる磁性体補助部材を前記ケースの外側に設け、前記電磁コイルに流れる電流の変化により前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置を検出する検出手段を有することを特徴とする防振支持装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の防振支持装置において、前記スタッドを前記弾性体に固定することを特徴とする防振支持装置。
【請求項８】
請求項７記載の防振支持装置において、前記スタッドの荷重を支持するばね部材を前記第２室内に配置することを特徴とする防振支持装置。
【請求項９】
請求項１〜６の何れか１項に記載の防振支持装置において、前記スタッドを軸方向に移動自在に案内するガイドスリーブを前記弾性体に固定し、前記ガイドスリーブに前記スタッドと前記ガイドスリーブとの間をシールするシール部材を設け、前記ガイドスリーブを介して前記スタッドを前記弾性体に装着することを特徴とする防振支持装置。
【請求項１０】
請求項９記載の防振支持装置において、前記スタッドの荷重を支持するばね部材を前記第２室内に配置することを特徴とする防振支持装置。
【請求項１１】
請求項９記載の防振支持装置において、前記スタッドの荷重を支持する空気ばねを前記弾性体の外側に取り付けることを特徴とする防振支持装置。
【請求項１】
一端に底壁部を有し他端の開口端部に弾性体が設けられ、液体収容室を形成する筒状のケースと、前記弾性体を貫通して前記弾性体に軸方向および径方向に移動自在に装着されるスタッドと、前記スタッドに固定され、前記液体収容室を相互に連通し合う前記開口端部側の第１室と前記底壁部側の第２室とに区画する減衰部材とを有する防振支持装置であって、
前記液体収容室に封入される磁性流体と、
前記ケースに沿って軸方向に延びて前記減衰部材に設けられ、前記ケースの内周面との間で前記第１室と前記第２室とを連通させる略環状の通路を形成するとともに当該通路を介して前記ケースとにより軸方向に延びる磁気回路を形成する磁気回路部と、
前記磁気回路部と前記ケースとの何れか一方に設けられ、前記磁気回路部の軸方向両端部における前記通路内の磁性流体を横断して前記ケースと前記磁気回路部とにより形成される磁気回路に磁界を発生させる電磁コイルとを有することを特徴とする防振支持装置。
【請求項２】
請求項１記載の防振支持装置において、前記磁気回路部に前記電磁コイルを設け、当該電磁コイルの外周面と前記ケースの内周面との間に前記通路を形成することを特徴とする防振支持装置。
【請求項３】
請求項１記載の防振支持装置において、前記ケースに前記電磁コイルを設け、当該電磁コイルの内周面と前記磁気回路部の外周面との間に前記通路を形成することを特徴とする防振支持装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の防振支持装置において、前記電磁コイルに供給される電力を変化させる電力調整手段を有し、前記電磁コイルに供給される電力値に応じて前記通路を流れる前記磁性流体の流動抵抗を調整することを特徴とする防振支持装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の防振支持装置において、前記通路の隙間寸法を前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置に応じて変化させることを特徴とする防振支持装置。
【請求項６】
請求項２記載の防振支持装置において、前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置に応じて前記ケースの磁束密度を変化させる磁性体補助部材を前記ケースの外側に設け、前記電磁コイルに流れる電流の変化により前記スタッドの前記ケースに対する軸方向位置を検出する検出手段を有することを特徴とする防振支持装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の防振支持装置において、前記スタッドを前記弾性体に固定することを特徴とする防振支持装置。
【請求項８】
請求項７記載の防振支持装置において、前記スタッドの荷重を支持するばね部材を前記第２室内に配置することを特徴とする防振支持装置。
【請求項９】
請求項１〜６の何れか１項に記載の防振支持装置において、前記スタッドを軸方向に移動自在に案内するガイドスリーブを前記弾性体に固定し、前記ガイドスリーブに前記スタッドと前記ガイドスリーブとの間をシールするシール部材を設け、前記ガイドスリーブを介して前記スタッドを前記弾性体に装着することを特徴とする防振支持装置。
【請求項１０】
請求項９記載の防振支持装置において、前記スタッドの荷重を支持するばね部材を前記第２室内に配置することを特徴とする防振支持装置。
【請求項１１】
請求項９記載の防振支持装置において、前記スタッドの荷重を支持する空気ばねを前記弾性体の外側に取り付けることを特徴とする防振支持装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１２５５２９（Ｐ２００６−１２５５２９Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１５０２８（Ｐ２００４−３１５０２８）
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００１３６３５４）株式会社フコク (97)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００１３６３５４）株式会社フコク (97)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]