JP2008196675A - 減衰力可変ダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】コイル収容部分への磁気粘性流体の侵入を防止し、コイル保持部材を省略してピストンの構造の簡素化を行う構造の減衰力可変ダンパーを提供する。
【解決手段】減衰力可変ダンパーは、流体流動用のポート２６が貫通したピストン２１によってシリンダの内部が２つの流体室に区画され、前記流体室に磁気粘性流体が充填され、ヨーク及びコイルからなる磁界発生手段がピストン２１に設けられ、磁界発生手段が発生した磁界によってポート２６を流動する磁気粘性流体の粘性を変化させる。前記ヨークがインナーヨーク２２及びアウターヨーク２３からなり、前記コイル２４がインナーヨーク２２及びアウターヨーク２３に挟まれてヨークの内部に配置される。インナーヨーク２２の外周面及びアウターヨーク２３の内周面に、相互に螺合してインナーヨーク２２及びアウターヨーク２３を組み付けるねじ部３２，３３が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両等に用いられる減衰力可変ダンパーに関し、特に磁性粘性流体を用いた減衰力可変ダンパーに関する。

２輪、４輪等の自動車においては、路面からのショックを和らげて乗り心地を向上させるため、車輪を懸架するサスペンションに減衰力可変ダンパーが組み込まれている。この減衰力可変ダンパーは、車体とサスペンションアームとの間に配置されたコイルばねの伸縮を速やかに減衰させて車体を安定させるように機能するものである。減衰力可変ダンパーは、シリンダ内にピストンを設けてシリンダの内部を２つの流体室の区画する一方、ピストンにポートを貫通させる構造が基本的である。そして、路面からのショックが伝達されると、流体室の間を移動するように油等の粘性流体がポートを流動し、ポートを流動する際の抵抗によって減衰させる。

特許文献１には、シリンダ内に充填する粘性流体として、磁気粘性流体（ＭＲＦ）を用いた減衰力可変ダンパーが記載されている。この減衰力可変ダンパーは、シリンダ内を摺動するピストンにコイルを設け、このコイルに通電して発生した磁界によってピストンのポート内を通過する磁気粘性流体の粘性を変化させて減衰力を制御するものである。
米国特許第６，２６０，６７５号明細書

しかしながら、従来の減衰力可変ダンパーにおいて、コイルをピストンに取り付けるために、コイル保持部材が別途必要であり、しかも、このコイル保持部材をピストンに一体化するときに、溶接又は加締めによってピストンに締結する必要がある。このような構造では、磁気粘性流体に高減衰力を発生させたときに、ピストンの引っ張り側及び圧縮側で高圧となり、溶接部分又は加締め部分の僅かな隙間からコイル収容部分に磁気粘性流体が侵入する不都合がある。

又、ピストンとしては、慣性重量を低減させることが好ましいが、コイル保持部材が必要となっている分、ピストンを構成する部品が多くなって軽量化に限界がある。このため、慣性重量の低減が難しい問題も有している。さらには、コイル保持部材を設ける必要性があることから磁界を発生するコイル及びヨークの占有体積に制限が加わるため、磁界を強くすることに限界があるという問題がある。

以上のことから、コイル収容部分への磁気粘性流体の侵入を防止し、しかもコイル保持部材を省略してピストンの構造の簡素化を行う必要がある。そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、コイル保持部材を省略したコイルの構成要素のみの構成とし、磁気粘性流体の侵入を防止するとともに、慣性重量を低減し、強い磁界を発生することが可能な減衰力可変ダンパーを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）本発明は、流体流動用のポート（例えば、図２、図３のポート２６に相当）が貫通したピストン（例えば、図２、図３のピストン２１に相当）によってシリンダ（例えば、図１のシリンダ１１に相当）の内部が２つの流体室に区画され、前記流体室に磁気粘性流体が充填されるとともに、ヨーク及びコイル（例えば、図２、図３のコイル２４に相当）からなる磁界発生手段（例えば、図２、図３のコイル２４、インアーヨーク２２、ポート２６に相当）が前記ピストンに設けられ、磁界発生手段が発生した磁界によって前記ポートを流動する磁気粘性流体の粘性を変化させる減衰力可変ダンパーにおいて、前記ヨークがインナーヨーク（例えば、図２、図３のインナーヨーク２２に相当）及びアウターヨーク（例えば、図２、図３のアウターヨーク２３に相当）からなり、前記コイルがインナーヨーク及びアウターヨークに挟まれてヨークの内部に配置され、前記インナーヨークの外周面及びアウターヨークの内周面に、相互に螺合してインナーヨーク及びアウターヨークを組み付けるねじ部（例えば、図２、図３のねじ部３２、３３に相当）が形成されていることを特徴とする減衰力可変ダンパーを提案している。

この発明によれば、インナーヨーク及びアウターヨークがコイルを挟むことにより、コイルがヨークに直接に保持されて固定される。また、インナーヨーク及びアウターヨークはねじ部を相互に螺合させることにより組み付けられる。

したがって、インナーヨーク及びアウターヨークに形成したねじ部の螺合によってヨークが形成され、このヨークにコイルが直接に保持されるため、コイル保持部材が不要となる。そのため、ピストンの構造を簡素化でき、部品が少なくなるため、軽量化ができ、慣性重量を低減できる。又、ねじ部を螺合してヨークを組み付ける構造のため、ヨーク内に磁気粘性流体が入り込むことを防止でき、磁気粘性流体の侵入による不都合を防止できる。

（２）本発明は、（１）の減衰力可変ダンパーについて、前記ねじ部（例えば、図２、図３のねじ部３２、３３に相当）は、インナーヨーク及びアウターヨークの長さ方向の両端部分に形成されていることを特徴とする減衰力可変ダンパーを提案している。

この発明によれば、インナーヨーク及びアウターヨークの長さ方向の両端部分にねじ部が形成され、このねじ部を相互に螺合させてヨークが組み立てられる。したがって、ねじ部がインナーヨーク及びアウターヨークの両端部で螺合しているため、インナーヨーク及びアウターヨークの両端部から磁気粘性流体のヨーク内部への侵入を防止できる。又、コイル保持部材が不要となるから、コイル及びヨークの占有体積を大きく確保でき、磁界の大小調整が容易となる。さらに、ねじ部をインナーヨーク及びアウターヨークの全外周面に形成する必要がないため、ねじ部を簡単に形成でき、しかも螺合が容易となる。

（３）本発明は、（１）又は（２）の減衰力可変ダンパーについて、前記インナーヨーク及びアウターヨークを組み付けた内部にシール材が封入されていることを特徴とする減衰力可変ダンパーを提案している。

この発明によれば、シール材をインナーヨーク及びアウターヨークの内部に封入する。したがって、シール材を設けることにより、インナーヨーク及びアウターヨークの内部に磁気粘性流体が侵入することをさらに確実に防止できる。

（４）本発明は、（１）から（３）の減衰力可変ダンパーについて、前記インナーヨーク及びアウターヨークを組み付けたねじ部形成部位の外面に溶接が施されていることを特徴とする減衰力可変ダンパーを提案している。

この発明よれば、ねじ部形成部位の外面に溶接を施すことにより、ねじ部形成部位を封鎖できる。したがって、磁気粘性流体の侵入をさらに確実に防止できる。

本発明によれば、ねじ部で螺合したインナーヨーク及びアウターヨークによってコイルを直接に挟み込んで保持するため、コイル保持部材が不要となり、ピストンの構造を簡素化でき、軽量化ができ、慣性重量を低減できるという効果がある。

又、コイル保持部材が不要となるから、コイル及びヨークの占有体積を大きく確保でき、磁界の大小調整が容易となるという効果がある。さらに、ねじ部を螺合してヨークとするため、磁気粘性流体がコイル側に侵入することを防止できるという効果がある。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

図１〜図３は、本発明の一実施形態の減衰力可変ダンパー１を示し、図１は減衰力可変ダンパー１を用いた自動車のサスペンションを示す正面図、図２は減衰力可変ダンパーのピストンの平面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すように、自動車の車輪３を懸架するサスペンションは、車体２にナックル４を上下動自在に支持するサスペンションアーム５と、サスペンションアーム５と車体２との間に配置され、これらを接続する減衰力可変ダンパー１と、サスペンションアーム５と車体２との間に配置されたコイルばね６とを備えている。

減衰力可変ダンパー１は車両に搭載された電子制御ユニット（ＥＣＵ）７により減衰力が制御される。ＥＣＵ７には、ばね上加速度を検出するばね上加速度センサＳ１からの信号と、減衰力可変ダンパー１のストローク変位を検出するダンパー変位センサＳ２からの信号と、車両の操舵角を検出する操舵角センサＳ３からの信号と、車両の横加速度を検出する横加速度センサＳ４からの信号と、車両の前後加速度を検出する前後加速度センサＳ５からの信号と、車速を検出する車速センサＳ６からの信号とが入力される。

ＥＣＵ７は、ばね上加速度センサＳ１が検出したばね上加速度、減衰力可変ダンパー１が検出したストローク変位、操舵角センサＳ３が検出した操舵角、横加速度センサＳ４が検出した横加速度、前後加速度センサＳ５が検出した前後加速度、車速センサＳ６が検出した車速に基づいて、各車輪３における減衰力可変ダンパー１を個別に制御する。このことにより、路面の凹凸を乗り越える際の車両のバウンジングを抑制して乗り心地を高める制御や、車両の旋回時のローリングや急加速時や急減速時のピッチングを抑制する制御を運転状態に応じて実行する。

減衰力可変ダンパー１は、車両の上下方向を向いて配置されたシリンダ１１と、図２及び図３に示すピストン２１と、ピストン２１から上方に延びて上端のフランジ部１３ａが車体２に連結されるピストンロッド１３とを有している。ピストン２１はシリンダ１１内に摺動可能に配置されることにより、シリンダ１１内を上下２つの流体室（図示省略）に区画する。２つの流体室内には、磁気粘性流体（図示省略）が充填される。又、シリンダ１１内には、図示を省略したフリーピストンが設けられ、フリーピストンによって区画された下側は圧縮ガスが封入されたガス室（図示省略）となっている。ここで、磁気粘性流体は、オイルなどの粘性流体に鉄粉などの磁性体微粒子を分散させたものである。

図２及び図３に示すように、ピストン２１は、径方向内側のインナーヨーク２２と、径方向外側のアウターヨーク２３と、これらに挟まれるコイル２４とを備えている。

インナーヨーク２２は、磁性材によって円柱形状に成形され、アウターヨーク２３は、磁性材によって円筒形状に成形されている。インナーヨーク２２は、ピストンロッド１３が上方から差し込まれながら螺合することにより固定される。ピストンロッド１３は、その中心部分に軸方向に延びる貫通穴１３ｂを有している。

円筒形状のアウターヨーク２３は、ピストンロッド１３を円の中心としていると共に、インナーヨーク２２の外径と略同じ内径を有している。又、アウターヨーク２３は、インナーヨーク２２と略同じ長さとなっている。これらにより、アウターヨーク２３が、インナーヨーク２２の外側に結合すると、アウターヨーク２３は同心円状となってインナーヨーク２２の外側を覆う。アウターヨーク２３には、複数のポート２６が貫通している。

ポート２６は、一定長さの円弧状となっており、ピストンロッド１３を中心とした円周上に等間隔で形成される。ポート２６は、アウターヨーク２３を貫通することにより、ピストン２１の全長を上下に貫通した状態となっている。これにより、シリンダ１１内で区画されている流体室内の磁気粘性流体は、ポート２６を通じて相手側の流体室に流れ込むことができる。

コイル２４は、通電されることによりインナーヨーク２２及びアウターヨーク２３にわたる磁界を発生するものであり、コイル２４及びインナーヨーク２２、アウターポート２６が磁界発生手段を構成する。磁界が発生している状態のときに、磁気粘性流体がポート２６を通過すると、磁気粘性流体の磁性体微粒子が整列するため、粘性流体が流れにくくなり、見かけの粘性が増大する。これにより、減衰力を増大させることができる。

コイル２４は、インナーヨーク２２の外面に形成されたコイル用溝部２５に巻き付けられる。コイル２４からの導線２４ａは、ピストンロッド１３の貫通穴１３ａから外部に引き出される。図３において、符号２７は導線２４ａを貫通穴１３ａに導くためにインナーヨーク２２に形成された凹部であり、コイル用溝部２５およびピストンロッド１３の貫通穴１３ａに連通している。

本実施形態において、インナーヨーク２２及びアウターヨーク２３は、ねじ部を相互に螺合させて締結させることにより結合する構造となっており、インナーヨーク２２とアウターヨーク２３とが結合することによりヨークが組み付けられる。ねじ部は、インナーヨーク２２の外周面及びアウターヨーク２３の内周面に形成される。

図３に示すように、インナーヨーク２２のねじ部３２は、同ヨーク２２の長さ方向の両端部分の外周面に形成される。又、アウターヨーク２３のねじ部３３は、同ヨーク２３の長さ方向の両端部分の内周面に形成される。この場合、インナーヨーク２２のねじ部３２は雄ねじ、アウターヨーク２３のねじ部３３は雌ねじが良好である。

次に、本実施形態のピストン２１の組み立てを説明する。
まず、インナーヨーク２２のコイル用溝部２４にコイル２４を配置する。そして、コイル２４の導線２４ａを貫通穴１３ａからピストンロッド１３の外部に引き出す。その後、インナーヨーク２２の外面に沿ってアウターヨーク２３を回転させながら取り付ける。このとき、インナーヨーク２２のねじ部３２とアウターヨーク２３のねじ部３３とが相互に螺合し、アウターヨーク２３がインナーヨーク２２の外側に結合する。

アウターヨーク２３がインナーヨーク２２の外側に結合すると、コイル２４はアウターヨーク２３及びインナーヨーク２２に挟まれた状態となって固定される。すなわち、コイル２４はヨークに直接に保持される。このため、コイル２４を保持するためのコイル保持部材が不要となる。これにより、ピストン２１の構造を簡素化できる。又、部品が少なくなるため、軽量化ができ、慣性重量を低減できる。

さらに、コイル保持部材が不要となることから、コイル２４及びヨーク２２，２３の占有体積を大きく確保でき、磁界の大小調整が容易となる。さらに、又、ねじ部３２，３３を螺合してインナーヨーク２２及びアウターヨーク２３を組み付ける構造のため、ヨーク２２，２３内に磁気粘性流体が入り込むことを防止でき、磁気粘性流体のヨーク内への侵入による不都合を防止できる。

本実施形態において、インナーヨーク２２及びアウターヨーク２３を組み付けて形成したヨークの内部にシール材（図示省略）を封入することができる。シール材は絶縁性のモールド樹脂を用い、アウターヨーク２３をねじ込む前におけるインナーヨーク２２の隙間部分に充填して硬化させる。本実施形態では、インナーヨーク２２の凹部２７にシール材を充填して硬化させ、その後にアウターヨーク２３をねじ込み固定する。このことにより、シール材がヨークの内部に封入される。このようにシール材を設ける場合には、ヨークの内部に磁気粘性流体が侵入することをさらに確実に防止できる。

さらに、本実施形態では、インナーヨーク２２及びアウターヨーク２３を組み付けたねじ部形成部位の外面に溶接を施すことができる。すなわち、溶接は、ねじ部３２，３３を螺合させた後、これらのねじ部３２，３３の外面に対して行うものである。このように、溶接を施すことにより、ねじ部３２，３３の形成部位を外側から封鎖できるため、磁気粘性流体がヨーク内に侵入することをさらに確実に防止できる。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、本実施形態では、ねじ部３２，３３をインナーヨーク２２及びアウターヨーク２３の両端部分に形成しているが、これらのヨーク２２，２３の外周面の全体に形成しても良い。

本発明の減衰力可変ダンパー１を用いた自動車のサスペンションを示す正面図である。 減衰力可変ダンパーのピストンの平面図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１ 減衰力可変ダンパー
２１ ピストン
２２ インナーヨーク
２３ アウターヨーク
２４ コイル
２６ ポート
２７ 凹部
３２ ねじ部
３３ ねじ部

Claims (4)

1. 流体流動用のポートが貫通したピストンによってシリンダの内部が２つの流体室に区画され、前記流体室に磁気粘性流体が充填されるとともに、ヨーク及びコイルからなる磁界発生手段が前記ピストンに設けられ、磁界発生手段が発生した磁界によって前記ポートを流動する磁気粘性流体の粘性を変化させる減衰力可変ダンパーにおいて、
   前記ヨークがインナーヨーク及びアウターヨークからなり、前記コイルがインナーヨーク及びアウターヨークに挟まれてヨークの内部に配置され、前記インナーヨークの外周面及びアウターヨークの内周面に、相互に螺合してインナーヨーク及びアウターヨークを組み付けるねじ部が形成されていることを特徴とする減衰力可変ダンパー。
2. 前記ねじ部は、インナーヨーク及びアウターヨークの長さ方向の両端部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の減衰力可変ダンパー。
3. 前記インナーヨーク及びアウターヨークを組み付けた内部にシール材が封入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の減衰力可変ダンパー。
4. 前記インナーヨーク及びアウターヨークを組み付けたねじ部形成部位の外面に溶接が施されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の減衰力可変ダンパー。

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