JP2009127722A - 減衰力可変ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】 作動性や耐久性の向上等を実現した減衰力可変ダンパを提供する。
【解決手段】 シリンダチューブ１２には、ピストンロッド１３の貫通部を構成するロッドガイド３０がその上部に加締められている。ロッドガイド３０の内周には、上部液室１４側にパッキンリング３３とカバープレート３４とが装着され、カバー１９側にダストシール３５が装着され、更に、パッキンリング３３とダストシール３５との間にブッシュ３６が圧入されている。ブッシュ３６は、銅合金の粉末と鉄合金の粉末とを素材とする円筒形状の焼結成形品であり、多数の微少セル３７を有するポーラス体に形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、磁性流体または磁気粘性流体を作動流体とするテレスコピック式の減衰力可変ダンパに係り、詳しくは、作動性や耐久性の向上等を実現する技術に関する。

近年、自動車のサスペンションに用いられる筒型ダンパでは、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力の可変制御が可能な減衰力可変ダンパが種々開発されている。減衰力可変式ダンパでは、ロータリアクチュエータや電磁アクチュエータによってオリフィスの断面積を機械的に変化させるものが一般的であったが、作動流体として磁性流体や磁気粘性流体を用い、ピストンと一体に形成された磁気流体バルブによって作動流体の粘度を制御するものが出現している（特許文献１，２参照）。

特許文献１の減衰力可変ダンパでは、ピストンロッドを支持するため（倒れを防止すべく）、金属製のブッシュがシリンダの端部（ハウジングキャップ）に組み込まれている。このブッシュは鋼製の外側環と青銅の内面層とを有しており、内面層には、作動時におけるピストンロッドとの摩擦抵抗を低減させるため、鉛と弗素樹脂（例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：４弗化エチレン）等）とが含浸されている。
特表２０００−５１４１６１号公報 米国特許６２６０６７５号

特許文献１の減衰力可変ダンパでは、長期間にわたる使用（自動車の走行）が行われた場合、作動時にがた付きや異音等が発生することがあった。これは、磁性流体や磁気粘性流体中の磁性粒子（鉄粉等）がブッシュとピストンロッドとの摺動面に噛み込まれ、比較的軟質なＰＴＦＥを摩耗させることに起因する。そこで、本発明者等は、筒状のアルミニウム材の内周面に硬質アルマイト（Hard Anodising）処理を施した後、硬質アルマイト層に弗素樹脂を含浸させてなるブッシュの採用を試みた。しかしながら、このブッシュでは、摩耗は有意に抑制される反面、ピストンロッドとの間の摺動抵抗が大きくなることから、作動性（突き上げ入力に対する応答性）の悪化によって自動車の乗り心地が低下してしまうことが判明した。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、作動性や耐久性の向上等を実現した減衰力可変ダンパを提供することを目的とする。

第１の発明は、磁性流体または磁気粘性流体が充填されるとともに車体側部材と車輪側部材とのどちらか一方に連結されたシリンダと、前記シリンダを一側液室と他側液室とに区画するとともに前記磁性流体または磁気粘性流体を当該一側液室と他側液室との間で流通させる流路が形成されたピストンと、当該ピストンを前記車体側部材と車輪側部材とのどちらか他方に連結するピストンロッドとを有し、前記流路を通過する前記磁性流体または前記磁気粘性流体に磁界を印加することで減衰力が制御される減衰力可変式ダンパであって、前記シリンダにおける前記ピストンロッドの貫通部には、当該ピストンロッドを摺動自在に支持するとともに、当該ピストンロッドとの摺接面が多孔質面となった支持部材が配設されたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る減衰力可変ダンパにおいて、前記支持部材は、前記ピストンロッドに外嵌する筒状を呈するとともに、金属粉末の焼結成形品であることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明に係る減衰力可変ダンパにおいて、前記貫通部には前記磁性流体または磁気粘性流体の漏洩を防ぐための環状シールが設置され、前記支持部材は、前記シリンダの軸方向において、前記環状シールの外側に位置することを特徴とする。

第１の発明に係る減衰力可変ダンパによれば、作動時に磁性流体や磁気粘性流体が支持部材とピストンロッドとの間に流入した場合にも、磁性流体や磁気粘性流体中の磁性粒子が多孔質面のセル（空孔）内に捕捉されることで、前述した噛み込みによる支持部材の摩耗が生じ難くなる。また、第２の発明に係る減衰力可変ダンパによれば、製品歩留まりの向上によって製造コストを低減しやすくなるとともに、多孔質面に微少なセルを多数形成しやすくなる。また、第３の発明に係る減衰力可変ダンパによれば、磁性流体や磁気粘性流体の支持部材側への流入が環状シールによって抑制され、噛み込みによる支持部材の摩耗がより生じ難くなる。

以下、図面を参照して、本発明を４輪自動車用の減衰力可変ダンパに適用した一実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態に係る自動車用リヤサスペンションの斜視図であり、図２は実施形態に係るダンパの縦断面図であり、図３は図２中のIII部拡大図である。

≪実施形態の構成≫
図１に示すように、本実施形態のリヤサスペンション１は、いわゆるＨ型トーションビーム式サスペンションであり、左右のトレーリングアーム２，３や、両トレーリングアーム２，３の中間部を連結するトーションビーム４、懸架ばねである左右一対のコイルスプリング５、左右一対のダンパ６等から構成されており、左右のリヤホイール７，８を懸架している。ダンパ６は、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）を作動流体とする減衰力可変型ダンパであり、トランクルーム内等に設置されたＥＣＵ９によってその減衰力が可変制御される。

＜ダンパ＞
図２に示すように、本実施形態のダンパ６は、モノチューブ式（ド・カルボン式）であり、ＭＲＦが充填された円筒状のシリンダチューブ１２と、このシリンダチューブ１２に対して軸方向に摺動するピストンロッド１３と、ピストンロッド１３の先端に装着されてシリンダチューブ１２内を上部液室（一側液室）１４と下部液室（他側液室）１５とに区画するピストン１６と、シリンダチューブ１２の下部に高圧ガス室１７を画成するフリーピストン１８と、ピストンロッド１３等への塵埃の付着を防ぐカバー１９と、フルバウンド時における緩衝を行うバンプストップ２０とを主要構成要素としている。

シリンダチューブ１２は、下端のアイピース１２ａに嵌挿されたボルト２１を介して、車輪側部材であるトレーリングアーム２の上面に連結されている。また、ピストンロッド１３は、上下一対のラバーマウント２２，２３とナット２４とを介して、その上部ねじ軸１３ａが車体側部材であるダンパベース（ホイールハウス上部）２５に連結されている。なお、本実施形態の場合、ピストンロッド１３は、表面に１０μｍ以上の厚みのクロームメッキが施されるとともに、その表面粗さがＲｚ０．１〜１．５の範囲となるように仕上げられている。なお、ピストンロッド１３の表面処理としては、上述したクロームメッキ以外に、無電解ニッケルメッキ等も採用可能である。

ピストン１６は、ＭＬＶ（Magnetizable Liquid Valve：磁気流体バルブ）と一体となっており、上部液室１４と下部液室１５とを連通する連通路２６と、連通路２６の内側に配設されたＭＬＶコイル２７とを有している。ＥＣＵ９からＭＬＶコイル２７に電流が供給されて連通路２６内に磁界が印加されると、磁性粒子が鎖状のクラスタを形成することによってＭＲＦの見かけ上の粘度が上昇する。

＜ロッドガイドおよびブッシュ＞
図３に示すように、シリンダチューブ１２には、ピストンロッド１３の貫通部を構成するロッドガイド３０がその上部に加締められている。ロッドガイド３０は、シリンダチューブ１２に内嵌する円筒形状を呈しており、外周部および上部に設けられたＯリング３１，３２によってシリンダチューブ１２との間のシールがなされている。ロッドガイド３０の内周には、上部液室１４側にパッキンリング（環状シール）３３とカバープレート３４とが装着され、カバー１９（図２参照）側にダストシール３５が装着され、更に、パッキンリング３３とダストシール３５との間にブッシュ（支持部材）３６が圧入されている。本実施形態のブッシュ３６は、銅合金の粉末と鉄合金の粉末とを素材とする円筒形状の焼結成形品であり、多数の微少セル３７を有するポーラス（多孔質）体に形成されている。本実施形態の場合、銅合金および鉄合金の粉末の粒径を０．５〜６μｍに設定し、微少セル３７の大きさが０．５〜３００μｍとなるようにした。なお、銅合金および鉄合金の粉末の粒径や微少セル３７の大きさについては、上記数値に限られるものではなく、製造上あるいは性能上の理由等に応じて様々に設定可能である。

≪実施形態の作用≫
自動車が走行を開始すると、路面の凹凸や旋回や加減速による重心変化等に応じてダンパ６がテレスコピック動し、ピストンロッド１３とブッシュ３６とは軸方向に相対摺動する。この際、図４に示すように、ピストンロッド１３とパッキンリング３３との間からは微量のＭＲＦがブッシュ３６側に漏洩し、ピストンロッド１３の外周に薄い油膜４１を形成する。ところが、本実施形態では、ブッシュ３６がポーラス体に形成されているため、油膜４１（ＭＲＦ）中の磁性粒子４２は、ブッシュ３６表面の微少セル３７によってその大部分が捕捉され、ピストンロッド１３とブッシュ３６との間に殆ど噛み込まなくなる。なお、本実施形態では、シリンダチューブ１２の軸方向でパッキンリング３３の外側にブッシュ３６が位置しているため、ブッシュ３６がＭＲＦに浸されたものに較べ、ピストンロッド１３とブッシュ３６との間への磁性粒子４２の噛み込みがごく少なく抑えられる。

本発明者等は、シリンダチューブ１２に軸直角方向の横力を印加した状態での加振試験を行った。この加振試験の結果、ダンパＡ（本実施形態のダンパ６）と、ダンパＢ（ブッシュの内面層に鉛と弗素樹脂とが含浸されたもの）と、ダンパＣ（ブッシュの硬質アルマイト層に弗素樹脂が含浸されたもの）との間で、図５に示すように摩耗量に有意な差があることが判明した。すなわち、摩耗量については、ダンパＡおよびダンパＣがごく少なく、ダンパＢが著しく大きかった。一方、加振試験を行う前に、ダンパＡ〜Ｃの作動時における摺動抵抗を測定したところ、図６に示すように、ダンパＡが最も小さく、ダンパＣが最も大きかった。これらの結果から、本実施形態のダンパ６は、良好な作動性を確保しながらも、高い耐久性を有することが確認された。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は４輪自動車のリヤサスペンションを構成する減衰力可変式ダンパに本発明を適用したものであるが、本発明は、フロントサスペンション用の減衰力可変式ダンパにも適用できるし、２輪自動車等の減衰力可変ダンパ等にも適用可能である。また、上記実施形態では、ブッシュ全体をポーラス体としたが、ピストンロッドとの摺動面にのみポーラス層を形成するようにしてもよいし、ブッシュの素材を銅合金の粉末や鉄合金の粉末以外としてもよいし、焼結以外の方法によって形成するようにしてもよい。その他、ブッシュの具体的形状やダンパの具体的構造等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

実施形態に係るリヤサスペンションの斜視図である。 実施形態に係るダンパの縦断面図である。 図２中のIII部拡大図である。 実施形態に係るダンパの要部拡大図である。 加振試験後におけるブッシュの摩耗量を比較したグラフである。 ダンパの摺動抵抗を比較したグラフである。

符号の説明

２ トレーリングアーム（車輪側部材）
６ ダンパ
１２ シリンダ
１３ ピストンロッド
１４ 上部液室（一側液室）
１５ 下部液室（他側液室）
１６ ピストン
２５ ダンパベース（車体側部材）
３３ パッキンリング（環状シール）
３０ ロッドガイド（貫通部）
３６ ブッシュ（支持部材）
３７ 微少セル
４１ 油膜
４２ 磁性粒子

Claims (3)

1. 磁性流体または磁気粘性流体が充填されるとともに車体側部材と車輪側部材とのどちらか一方に連結されたシリンダと、前記シリンダを一側液室と他側液室とに区画するとともに前記磁性流体または磁気粘性流体を当該一側液室と他側液室との間で流通させる流路が形成されたピストンと、当該ピストンを前記車体側部材と車輪側部材とのどちらか他方に連結するピストンロッドとを有し、前記流路を通過する前記磁性流体または前記磁気粘性流体に磁界を印加することで減衰力が制御される減衰力可変式ダンパであって、
   前記シリンダにおける前記ピストンロッドの貫通部には、当該ピストンロッドを摺動自在に支持するとともに、当該ピストンロッドとの摺接面が多孔質面となった支持部材が配設されたことを特徴とする減衰力可変ダンパ。
2. 前記支持部材は、前記ピストンロッドに外嵌する筒状を呈するとともに、金属粉末の焼結成形品であることを特徴とする、請求項１に記載された減衰力可変ダンパ。
3. 前記貫通部には前記磁性流体または磁気粘性流体の漏洩を防ぐための環状シールが設置され、
   前記支持部材は、前記シリンダの軸方向において、前記環状シールの外側に位置することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された減衰力可変ダンパ。

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