JP2004308842A - 車両用ショックアブソーバ - Google Patents

Abstract

【課題】シーリング部分の耐摩耗性を向上させて耐久性を改善すると共に高速飽和型の減衰力特性を実現するＭＲ流体を用いた車両用ショックアブソーバを提供すること。
【解決手段】ＭＲ流体を作動流体として用い、ＭＲ流体に磁界を掛けることによって減衰力を変えることが可能な車両用ショックアブソーバが、非ＭＲ流体を作動流体として収容するメインシリンダと、ＭＲ流体を作動流体として収容するサブシリンダを内蔵し、メインシリンダ内に摺動可能に挿入されるメインピストンと、サブシリンダ内に摺動可能に挿入されるサブピストンと、サブピストンを保持し、メイン及びサブピストンと同軸上に配置され、メイン及びサブシリンダに対して摺動可能に保持されるピストンロッドと、を有し、ピストンロッドがメインシリンダ内に押し込まれたときに、先にサブピストンが摺動し、次にメインピストンが摺動するように摺動面の摩擦抵抗が設計される。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、電磁粘性流体を作動流体として用い、減衰力を変えることが可能な車両用ショックアブソーバに係り、特に、非電磁粘性流体を作動流体としたメインシリンダにおいて摺動するメインピストン内に、電磁粘性流体を作動流体とし、共通のピストンシリンダを有するサブシリンダを設けた車両用ショックアブソーバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用ショックアブソーバの分野においては、シリンダ内で摺動するピストンに設けられた作動流体流路の開口面積を変えることによって流路抵抗を変え、アブソーバの減衰力を可変とする構造が周知である。
【０００３】
また、従来、鉄粉をベースにした粒子などの微粒子を含む電磁粘性（ＭＲ）流体を作動流体として用い、このＭＲ流体にソレノイドなどによって磁界を加えてせん断抵抗を変えることにより、アブソーバの減衰力を変える構造も提案されている。
【０００４】
以下、図１を用いて、従来のＭＲ流体を用いた減衰力可変ショックアブソーバの構造を概略的に説明する。
【０００５】
図１（ａ）に示すように、上記従来のショックアブソーバ１００は、シリンダ１０１内に作動流体であるＭＲ流体１０２を含む。シリンダ１０１内には、ピストン１０３と、ピストン１０３を保持し、シリンダ１０１長手方向に摺動可能なピストンロッド１０４と、が備えられる。
【０００６】
ピストンロッド１０４がシリンダ１０１と接する部分には、例えばゴム部材であるシーリング（オイルシール）１０５が設けられ、ＭＲ流体１０２のシリンダ１０１外への流出を防止している。
【０００７】
ピストン１０３には、ＭＲ流体１０２が通るポート１０６が開けられている。すなわち、ピストンロッド１０４が押し込まれた際、ＭＲ流体１０２は、ポート１０６を通じてピストン１０３下部作動室から上部作動室へ流れる。
【０００８】
ピストン１０３は、更に、ポート１０６に隣接するように設けられたソレノイド１０７を有する。このソレノイド１０７は、ピストンロッド１０４内を通るラインを通じてコントローラ１０８から通電制御される。コントローラ１０８は、このショックアブソーバの減衰力を変えたい場合、図１（ｂ）の部分拡大図に示すように、ポート１０６を通るＭＲ流体１０２に磁界１０９を加えてそのせん断抵抗を変化させ、よってポート１０６における流路抵抗を変化させる。
【０００９】
シリンダ１０１内には、更に、シリンダ１０１に沿って摺動可能なフリーピストン１１０が設けられる。このフリーピストン１１０は、例えば窒素などが充填されたガス室１１１を形成する。このガス室１１１は、ピストンロッド１０４が押し込まれた際に圧縮されることでシリンダ１０１内にピストンロッド１０４挿入に見合う容積を補償するため、及びＭＲ流体１０２が熱により膨張した際の容積を補償するために設けられる。
【００１０】
以上、ＭＲ流体のみを作動流体とした従来のショックアブソーバの構造を概略的に説明したが、電磁粘性流体と非電磁粘性流体を同時に用いる構成も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−１９５３３９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＭＲ流体を用いたショックアブソーバは、ゴム部材であるオイルシール（上記図１に示した例ではシーリング１０５）にＭＲ流体中の微粒子（例えば鉄粉）が入り込むことによって摩耗が生じるため、耐久性が良好でないという問題がある。
【００１３】
上記特許文献１記載のショックアブソーバにおいても、ＭＲ流体は閉じた系の中で用いられており、系の外へＭＲ流体が流出しないようにシーリングしていることから、そのシーリング部分において同様に微粒子による摩耗の問題が生じ得る。
【００１４】
また、従来のＭＲ流体を用いたショックアブソーバは、ピストン速度全域に渡って（低速域から高速域まで）ＭＲ流体によるせん断力を発生させるため、ピストン速度と減衰力とが全域に渡って略比例し、高速飽和型の特性を出せない、という問題も有する。
【００１５】
上記特許文献１記載のショックアブソーバにおいても、ＭＲ流体によるせん断力と非電磁粘性流体によるせん断力とが直列的に発生するように構成されているため、ピストン速度全域に渡ってＭＲ流体によるせん断力が影響し、高速飽和型の特性を出すことはできない。
【００１６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、シーリング部分の耐摩耗性を向上させて耐久性を改善すると共に高速飽和型の減衰力特性を実現するＭＲ流体を用いた車両用ショックアブソーバを提供することを主たる目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、電磁粘性流体を作動流体として用い、該電磁粘性流体に磁界を掛けることによって減衰力を変えることが可能な車両用ショックアブソーバであって、非電磁粘性流体を作動流体として収容するメインシリンダと、上記電磁粘性流体を作動流体として収容するサブシリンダを内蔵し、上記メインシリンダ内に摺動可能に挿入されるメインピストンと、上記サブシリンダ内に摺動可能に挿入されるサブピストンと、該サブピストンを保持し、上記メインピストン及び上記サブピストンと同軸上に配置され、上記メインシリンダ及び上記サブシリンダに対して摺動可能に保持されるピストンロッドと、を有し、上記ピストンロッドが上記メインシリンダ内に押し込まれたときに、先に上記サブピストンが摺動し、次に上記メインピストンが摺動するように摺動面の摩擦抵抗が設計されたことを特徴とする車両用ショックアブソーバである。
【００１８】
この態様において、非電磁粘性流体とは粘度が略一定の流体を指し、電磁粘性流体とは印加された磁界の大きさに応じて粘度が変化する流体を指すものとする。
【００１９】
この態様によれば、ピストン速度の低速域においては電磁粘性流体を作動流体とした減衰力可変制御を実現し、高速域においては非電磁粘性流体を作動流体とした減衰制御を実現することができるため、高速飽和型の特性が得られる。
【００２０】
なお、上記一態様において、上記電磁粘性流体を上記非電磁粘性流体と媒体とし、上記メインシリンダと上記サブシリンダとを隔て、上記ピストンロッドと当接するシーリング部材を上記非電磁粘性流体の通過を許容すると共に上記電磁粘性流体に含まれる粒子の通過を許容しないものとすると、摺動部分に上記粒子が入り込まず、シーリング部材が摩耗されないため、耐久性が向上し、有益的である。
【００２１】
また、上記一態様において、上記ピストンロッドを上記メインピストンを貫通し、該メインピストン下部作動室へ突き出るものとすれば、上記サブシリンダ内に体積補償用のガス室を設ける必要がなくなり、有益的である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るショックアブソーバの概略構成図である。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態に係るショックアブソーバ２００は、メインシリンダ２０１内に第一の作動流体であるアブソーバ・フルード２０２を含む。ここで、アブソーバ・フルード２０２は、通常のフルードであり、非電磁粘性流体である。
【００２４】
メインシリンダ２０１内には、メインシリンダ２０１長手方向に摺動可能なメインピストン２０３が備えられる。メインピストン２０３には、メインピストン２０３上部作動室と下部作動室とをつなぐポート２０４と、リーフバルブと、が設けられる。このような機構によって減衰力を発生させる手法の概念自体は周知であり、詳しい説明は省略する。
【００２５】
メインピストン２０３の内部にはサブシリンダ２０５が形成されている。サブシリンダ２０５内には、第二の作動流体であるＭＲ流体２０６が封止されている。ここで、本実施形態に係るＭＲ流体２０６は、アブソーバ・フルード２０２に例えば鉄粉などの微粒子を加えて作られたものとする。
【００２６】
また、サブシリンダ２０５内には、サブシリンダ２０５長手方向に摺動可能なサブピストン２０７が備えられる。サブピストン２０７には、サブピストン２０７上部作動室と下部作動室とをつなぐポート２０８と、ポート２０８を通るＭＲ流体２０６に磁性を印加するためのコイル２０９と、が設けられる。
【００２７】
サブピストン２０７には、更に、作動初期にサブピストン２０７上下作動室の体積を確保するために、サブシリンダ２０５内でサブピストン２０７を所定の範囲内の位置にセンタリングするためのスプリング２１０が設けられる。
【００２８】
メインシリンダ２０１には、メインピストン２０３及びサブピストン２０７と同軸上に配置されたピストンロッド２１１が備えられる。このピストンロッド２１１は、外部からメインシリンダ２０１内に挿入され、メインピストン２０３及びサブピストン２０７を貫通している。図示するように、ピストンロッド２１１の先端はメインピストン２０３下部へ突き出している。また、ピストンロッド２１１は、サブピストン２０７を固定的に保持しているが、メインピストン２０３とは摺動可能に接するのみである。
【００２９】
本実施形態においては、上述のように、ＭＲ流体２０６の媒体成分すなわちアブソーバ・フルード部分はサブシリンダ２０５内からメインシリンダ２０１内へ流出しても問題ないため、ビストンロッド２１１とメインピストン２０３とが接する部分（２ヶ所）すなわちサブシリンダ２０５のシーリング部分２１２には、ゴム製のシールを用いる必要がなく、メタルブッシュなどの耐久性の高いブッシュを用いることができる。
【００３０】
本実施形態において、シーリング部分２１２は、ＭＲ流体２０６中の微粒子（例えば鉄粉）は通さないが、アブソーバ・フルードは通すブッシュであればよく、例えば、焼結ブッシュや、磁界により鉄粉をトラップする電磁ブッシュなどが考えられる。
【００３１】
このようなシーリング構造により、ＭＲ流体２０６中の媒体部分すなわちアブソーバ・フルード２０２部分はサブシリンダ２０３内とメインシリンダ２０１内とを行き来可能であると共に、ＭＲ流体２０６に含まれる鉄粉などの微粒子はサブシリンダ２０３外に流出しない。
【００３２】
メインシリンダ２０１内のアブソーバ・フルード２０２には鉄粉などの微粒子が含まれないことから、ピストンロッド２１１とメインシリンダ２０１とが接する部分のシーリングは、通常の（例えば樹脂製の）オイルシール２１３を用いることにより従来同等の十分な油漏れ防止性能が確保される。
【００３３】
コイル２０９は、ピストンロッド２１１内と通るラインを通じてコントローラ２１４から通電制御される。これにより、ポート２０８を通るＭＲ流体２０６のせん断抵抗を変化させ、サブシリンダ２０５内で生じる減衰力を変えることができる。
【００３４】
メインシリンダ２０１内には、更に、メインシリンダ２０１長手方向に摺動可能なフリーピストン２１５が設けられる。このフリーピストン２１５は、体積補償のためのガス室２１６を形成する。
【００３５】
このような構成を採る本実施形態に係るショックアブソーバにおいて、メインピストン２０３とメインシリンダ２０１の内壁との間の摺動摩擦は、サブピストン２０７とサブシリンダ２０５の内壁との間の摺動摩擦より大きくなるようにしめしろ（はめ合い）が設計される。
【００３６】
よって、ビストンロッド２１１が押し込まれると、当初、メインピストン２０３は動かず、サブピストン２０７のみが摺動を開始する。そして、更にピストン速度が増していくと、サブピストン２０７の摺動が停止し、メインピストン２０３が摺動を開始する。すなわち、両ピストンは基本的には同時には摺動せず、いずれか一方が機能することが意図されている。ここで、実際には両ピストンが摺動している期間も生じ得るが、設計によりごく短時間とすることも可能であり、速度域に応じて両ピストンを使い分けるという本発明の特徴には実質的な影響を与えない。
【００３７】
このように、両ピストンの上記摺動摩擦の差を任意に設定することにより、所望のピストン速度までをＭＲ流体を作動流体とした減衰力可変制御とし、それ以上を非電磁粘性流体を作動流体としリーフバルブを用いた周知のメカニカルな制御とすることができる。
【００３８】
よって、図３に示すように、ＭＲ流体を作動流体とした制御のみでは全速域で略比例していたピストン速度Ｖｐと減衰力ＤＦとの関係（Ａ）を、所望速度以降の速度領域ではグラフの傾きが小さくなるようないわゆる高速飽和型の特性（Ｂ）とすることができる。
【００３９】
また、サブピストン２０７が図中下方へ摺動を開始すると、サブピストン下部作動室内のＭＲ流体２０６がポート２０８を通って上部作動室へ移動する。この際、ピストンロッド２１１の先端がサブシリンダ２０３を突き抜けてメインピストン２０３下部作動室内へ延びているため、サブピストン２０７下部作動室からＭＲ流体２０６が移動する分の体積補償はピストンロッド２１１のより多くの部分がサブシリンダ２０５内からメインシリンダ２０１内へ突き出ることにより達成される。
【００４０】
換言すれば、本実施形態において、サブシリンダ２０５専用の体積補償用ガス室は不要である。これは、ＭＲ流体２０６が熱膨張した場合も同様である。この点、上述の特許文献１記載のショックアブソーバでは、ＭＲ流体を閉じた系の中で使用しており、ＭＲ流体専用のガス室（図３のアキュムレータ１５４）を必要としている。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、メインシリンダのメインピストン内にピストンロッドを共通とするサブシリンダ及びサブピストンを設け、メインシリンダにおいては非電磁粘性流体を作動流体とし、サブシリンダではＭＲ流体を作動流体とし、更に、メインピストンとサブピストンとで摺動摩擦の大きさに差をつけ、低速域ではサブピストンだけが動き、所望速度以上の領域ではメインピストンだけが動くように設計することによって、低速域での減衰力可変制御及び高速飽和型の減衰力特性を実現することができる。
【００４２】
また、ＭＲ流体の媒体をメインシリンダで用いられるフルードと共通化し、微粒子さえ取り除かれれば両者が混合することを許容する構成とすることによって、ピストンロッド摺動部でサブシリンダを封止するシーリングをゴムシールより耐久性の高いメタルブッシュとすることができる。
【００４３】
また、ピストンロッドがサブシリンダを貫いて摺動する構造としたことによって、サブシリンダ内に体積補償用のガス室を不要とすることができる。
【００４４】
さらに、メインシリンダにおいては従来通りのフルードが作動流体として用いられているため、ピストンロッド摺動部でメインシリンダを封止するシーリングなど多くの部品について従来品を流用できる。
【００４５】
なお、図２は、本発明を実施するための一例を概略的に示したに過ぎず、図中の相対的なサイズやスケールや形状などはこれに限られない。例えば、図２では、サブシリンダ２０５の底面がナットになっており、ＭＲ流体２０６を入れてからはめ込み、メインピストン２０３を完成させるようになっている。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シーリング部分の耐摩耗性を向上させて耐久性を改善すると共に高速飽和型の減衰力特性を実現するＭＲ流体を用いた車両用ショックアブソーバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ） 従来のＭＲ流体を用いた減衰力可変ショックアブソーバの構造を示す概略図である。（ｂ） 図１（ａ）の部分拡大図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両用ショックアブソーバの構造を示す概略図である。
【図３】従来のＭＲ流体を用いた減衰力可変ショックアブソーバ及び本発明に係る車両用ショックアブソーバの減衰力特性を概略的に示すグラフである。
【符号の説明】
２００ ショックアブソーバ
２０１ メインシリンダ
２０２ アブソーバ・フルード
２０３ メインピストン
２０４、２０８ ポート
２０５ サブシリンダ
２０６ ＭＲ流体
２０７ サブピストン
２０９ コイル
２１０ スプリング
２１１ ピストンロッド
２１２ メタルブッシュ
２１３ オイルシール
２１４ コントローラ
２１５ フリーピストン
２１６ ガス室

Claims (3)

1. 電磁粘性流体を作動流体として用い、該電磁粘性流体に磁界を掛けることによって減衰力を変えることが可能な車両用ショックアブソーバであって、
   非電磁粘性流体を作動流体として収容するメインシリンダと、
   前記電磁粘性流体を作動流体として収容するサブシリンダを内蔵し、前記メインシリンダ内に摺動可能に挿入されるメインピストンと、
   前記サブシリンダ内に摺動可能に挿入されるサブピストンと、
   該サブピストンを保持し、前記メインピストン及び前記サブピストンと同軸上に配置され、前記メインシリンダ及び前記サブシリンダに対して摺動可能に保持されるピストンロッドと、を有し、
   前記ピストンロッドが前記メインシリンダ内に押し込まれたときに、先に前記サブピストンが摺動し、次に前記メインピストンが摺動するように摺動面の摩擦抵抗が設計されたことを特徴とする車両用ショックアブソーバ。
2. 請求項１記載の車両用ショックアブソーバであって、
   前記電磁粘性流体は、前記非電磁粘性流体を媒体とし、
   前記メインシリンダと前記サブシリンダとを隔て、前記ピストンロッドと当接するシーリング部材を、前記非電磁粘性流体の通過を許容すると共に、前記電磁粘性流体に含まれる粒子の通過を許容しないものとする、ことを特徴とする車両用ショックアブソーバ。
3. 請求項１又は２記載の車両用ショックアブソーバであって、
   前記ピストンロッドは、前記メインピストンを貫通し、該メインピストン下部作動室へ突き出ることを特徴とする車両用ショックアブソーバ。

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