JP2009168057A - Adjustable damping force damper - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車輪の上下動に伴ってシリンダの内部を移動するピストンが発生する減衰力を可変制御可能な減衰力制御機構を備え、前記減衰力制御機構は、ピストン速度の増加に伴って増加する基礎減衰力に加算される可変減衰力の大きさを制御する可変減衰力ダンパーに関する。 The present invention includes a damping force control mechanism that can variably control a damping force generated by a piston that moves in a cylinder as the wheel moves up and down, and the damping force control mechanism increases as the piston speed increases. The present invention relates to a variable damping force damper that controls the magnitude of a variable damping force added to a basic damping force.
一般に車両の乗り心地を向上させるには、ダンパーに発生させる減衰力を低く設定する方が好ましく、車両の姿勢の変化を抑えて操縦安定性を高めるには、ダンパーに発生させる減衰力を高く設定することが好ましいことが知られている。 In general, to improve the ride comfort of the vehicle, it is preferable to set the damping force generated in the damper low. To suppress the change in the posture of the vehicle and improve steering stability, set the damping force generated in the damper high. It is known to be preferred.
また電磁コイルで磁化吸着部材を吸着してオリフィスの径を変化させることで減衰力の大きさを可変とする可変減衰力ダンパーが、下記特許文献1により公知である。 Also, a variable damping force damper that makes the magnitude of the damping force variable by adsorbing a magnetized attracting member with an electromagnetic coil and changing the diameter of the orifice is known from Patent Document 1 below.
また車両のサスペンションの振動を減衰する可変減衰力ダンパーにおいて、ピストン速度が0m/s〜2m/sの領域では減衰力が線型に増加するように設定され、ピストン速度が2m/s以上の領域では減衰力が非線型に増加するように設定されるものが、下記特許文献2により公知である。
ところで、上記特許文献1に記載されたものは、低ピストン速度の領域ではピストン速度の増加に応じて減衰力が0から急激に増加し、高ピストン速度の領域ではピストン速度の増加に応じて減衰力がゆっくりと増加するように制御される。そのため、低ピストン速度の領域で高い減衰力が発生するように設定すると、高ピストン速度の領域で減衰力が過剰に高くなる。従って、可変減衰力ダンパーを高い減衰力に耐え得るように高強度に設計する必要があり、重量、寸法およびコストが増加する問題があった。 By the way, what is described in Patent Document 1 described above is that the damping force increases rapidly from 0 in the low piston speed region as the piston speed increases, and attenuates in the high piston speed region as the piston speed increases. The force is controlled to increase slowly. Therefore, if setting is made so that a high damping force is generated in the low piston speed region, the damping force becomes excessively high in the high piston speed region. Therefore, it is necessary to design the variable damping force damper with a high strength so that it can withstand a high damping force, and there is a problem in that the weight, size, and cost increase.
また上記特許文献2に記載されたものは、ピストン速度が2m/s未満の領域と2m/s以上の領域とで減衰力の大きさを異ならせているが、本発明者等が車両の走行する路面の状態に応じて変化するダンパーのピストン速度を計測する実験を行ったところ、ピストン速度の通常使用領域は1m/s程度までであり、2m/sに達することは滅多にないことが判明した。従って、ピストン速度が2m/s以上の領域で減衰力が非線形に増加するように設定しても、そのような高ピストン速度が実際に発生するすることは稀で、その減衰力の特性を有効に活用することはできないと考えられる。 Moreover, although what was described in the said patent document 2 differs in the magnitude | size of damping force in the area | region where the piston speed is less than 2 m / s, and the area | region more than 2 m / s, this inventor etc. An experiment was conducted to measure the piston speed of a damper that changes according to the condition of the road surface. As a result, it was found that the normal use range of the piston speed is about 1 m / s, and it rarely reaches 2 m / s. did. Therefore, even if the damping force is set to increase nonlinearly in the region where the piston speed is 2 m / s or more, such a high piston speed rarely actually occurs, and the characteristics of the damping force are effective. It is thought that it cannot be used for this.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の操縦安定性や乗り心地を確保しながら可変減衰力ダンパーの強度を下げることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to reduce the strength of a variable damping force damper while ensuring steering stability and riding comfort of a vehicle.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、車輪の上下動に伴ってシリンダの内部を移動するピストンが発生する減衰力を可変制御可能な減衰力制御機構を備え、前記減衰力制御機構は、ピストン速度の増加に伴って増加する基礎減衰力に加算される可変減衰力の大きさを制御する可変減衰力ダンパーにおいて、前記減衰力制御機構は、ピストン速度が0.1m/s以上0.3m/s未満の領域で前記可変減衰力が最大値を持つように制御することを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a damping force control mechanism capable of variably controlling the damping force generated by the piston that moves in the cylinder as the wheel moves up and down. The damping force control mechanism is a variable damping force damper that controls the magnitude of the variable damping force that is added to the basic damping force that increases as the piston speed increases. The damping force control mechanism has a piston speed of 0. A variable damping force damper is proposed in which the variable damping force is controlled so as to have a maximum value in a region of 1 m / s or more and less than 0.3 m / s.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記減衰力制御機構は、ピストン速度が0.3m/s以上の領域で、ピストン速度の増加に応じて前記可変減衰力を0まで漸減させることを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。 According to the invention described in claim 2, in addition to the configuration of claim 1, the damping force control mechanism is configured such that the piston speed is 0.3 m / s or more in response to an increase in piston speed. A variable damping force damper characterized by gradually reducing the variable damping force to zero is proposed.
また請求項3に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、前記減衰力制御機構は、前記可変減衰力が0になるピストン速度を超える領域で、前記可変減衰力を0に維持することを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。
According to the invention described in
請求項1の構成によれば、可変減衰力ダンパーの可変減衰力がピストン速度が0.1m/s以上0.3m/s未満の低ピストン速度の領域で最大値を持つので、低ピストン速度の領域で基礎減衰力および可変減衰力のトータルの減衰力を高くして車両のロール姿勢変化やピッチ姿勢変化を抑制することで操縦安定性を確保することができる。しかも、高ピストン速度の領域においてトータルの減衰力が過剰になるのを防止することで、車両の乗り心地を確保することができるだけでなく、ダンパーに過剰な負荷が加わるのを防止できるので、ダンパーの強度を低下させて構造の簡素化、重量の削減、寸法の小型化、コストダウンを図ることができる。 According to the configuration of claim 1, the variable damping force of the variable damping force damper has the maximum value in the low piston speed region where the piston speed is 0.1 m / s or more and less than 0.3 m / s. Steering stability can be ensured by increasing the total damping force of the basic damping force and the variable damping force in the region to suppress changes in the vehicle roll posture and pitch posture. Moreover, by preventing the total damping force from becoming excessive in the region of high piston speed, not only can the ride comfort of the vehicle be secured, but also the damper can be prevented from being overloaded. By reducing the strength, the structure can be simplified, the weight can be reduced, the dimensions can be reduced, and the cost can be reduced.
また請求項2の構成によれば、0.3m/s以上の高ピストン速度の領域で、ピストン速度の増加に応じて可変減衰力が0まで漸減するので、ピストン速度が0.3m/s以上になってから可変減衰力が0になるまでの中ピストン速度の領域でトータルの減衰力が増加するのを抑制し、車両の乗り心地を確保することができる。 According to the second aspect of the present invention, the variable damping force gradually decreases to 0 as the piston speed increases in the region of a high piston speed of 0.3 m / s or higher, so that the piston speed is 0.3 m / s or higher. It is possible to prevent the total damping force from increasing in the middle piston speed range from when the variable damping force becomes zero, and to ensure the riding comfort of the vehicle.
また請求項3の構成によれば、可変減衰力が0になるピストン速度を超える領域で、可変減衰力が0に維持するので、可変減衰力が0になった後の高ピストン速度の領域での減衰力を基礎減衰力と同等にし、ダンパーに過剰な負荷が加わるのを防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, the variable damping force is maintained at 0 in the region exceeding the piston speed at which the variable damping force becomes zero. Therefore, in the region of the high piston speed after the variable damping force becomes zero. The damping force can be made equal to the basic damping force, and an excessive load can be prevented from being applied to the damper.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施の形態に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図7は本発明の第1の実施の形態を示すもので、図1は車両のサスペンション装置の正面図、図2は可変減衰力ダンパーの拡大断面図、図3は図2の3部拡大図であって図4の3−3線断面図、図4は図3の4−4線断面図、図5は図3に対応する作用説明図(非励磁時)、図6は図3に対応する作用説明図(励磁時)、図7はピストン速度とダンパーの減衰力との関係を示すグラフである。 1 to 7 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front view of a vehicle suspension device, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a variable damping force damper, and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 4, FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 in FIG. 3, FIG. 5 is an explanatory diagram of the action corresponding to FIG. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the piston speed and the damping force of the damper.
先ず、図1〜図6に基づいて可変減衰力ダンパーの構造を説明する。 First, the structure of the variable damping force damper will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、四輪の自動車の車輪Wを懸架するサスペンション装置Sは、車体11にナックル12を上下動自在に支持するサスペンションアーム13と、サスペンションアーム13および車体11を接続する可変減衰力のダンパー14と、サスペンションアーム13および車体11を接続するコイルバネ15とを備える。ダンパー14の減衰力を制御する電子制御ユニットUにはダンパー14の変位(ストローク)を検出するダンパー変位センサSaからの信号が入力される。電子制御ユニットUは、ダンパー14の変位を時間微分して得られるピストン速度に基づいて、ダンパー14に発生させる減衰力の大きさを制御する。
As shown in FIG. 1, a suspension device S that suspends a wheel W of a four-wheeled vehicle has a suspension arm 13 that supports a
図2に示すように、ダンパー14は、下端がサスペンションアーム13に接続されたシリンダ22と、シリンダ22の上端および下端をそれぞれ閉塞する上部端板23および下部端板24と、シリンダ22に摺動自在に嵌合するピストン25と、ピストン25から上方に延びて上部端板23に設けたシール部材26を液密に貫通し、上端を車体11に接続されたピストンロッド27と、シリンダ22の下部に摺動自在に嵌合するフリーピストン28とを備える。
As shown in FIG. 2, the
シリンダ22の内部にピストン25により仕切られた上側の第1流体室29および下側の第2流体室30が区画されており、これらの第1、第2流体室29,30にはオイルのような粘性流体が充填される。またフリーピストン28の下部には高圧ガスが封入されたガス室32が区画される。
An upper
図3および図4に示すように、減衰力可変機構31を備えたピストン25は、ピストンロッド27に上下一対のワッシャ33,34を介してナット35で固定されたピストン本体36を備える。ピストン本体36の上面とワッシャ33との間には磁性形状記憶合金を円板状に形成した第1バルブプレート37の中央部が固定され、またピストン本体36の下面とワッシャ34との間には磁性形状記憶合金を円板状に形成した第2バルブプレート38の中央部が固定される。ピストン本体36の外周部を4個の流体通路39,39;40,40が90°間隔で貫通しており、そのうち二つの第1流体通路39,39は直径方向両端に配置され、他の二つの第2流体通路40,40は90°ずれた直径方向両端に配置される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
第2バルブプレート38には第1流体通路39,39の下端に臨む通孔38a,38aが形成され、第1バルブプレート37には第2流体通路40,40の上端に臨む通孔37a,37aが形成される。またピストン本体36の外周部には第1バルブプレート37および第2バルブプレート38の閉位置を規制するための4本のストッパピン41…が配置される。
The
第1、第2流体通路39,39;40,40よりも径方向内側のピストン本体36に、ピストンロッド27を囲むように環状のコイル44が埋め込まれており、このコイル44は電子制御ユニットUに接続されて通電を制御される。磁性形状記憶合金は磁界によって変形するもので、コイル44が消磁されているときには第1バルブプレート37および第2バルブプレート38は平坦な形状であり、コイル44が励磁されると第1バルブプレート37および第2バルブプレート38はピストン本体36に向けて湾曲するように変形しようとする。しかしなら、第1バルブプレート37および第2バルブプレート38はストッパピン41…に当接してピストン本体36側に湾曲することができないため、第1バルブプレート37および第2バルブプレート38を閉弁方向に付勢するセット荷重が発生する。
An
次に、上記構成を備えた第1の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment having the above configuration will be described.
図3に示すように、コイル44を励磁していないとき、ダンパー14が収縮してシリンダ22に対してピストン25が下動すると、第1流体室29の容積が増加して第2流体室30の容積が減少するため、第2流体室30の粘性流体が第2バルブプレート38の通孔38a,38aを通過して第1流体通路39,39に流入する。すると、図5に示すように、第1流体通路39,39に流入した粘性流体が第1バルブプレート37の下面を押し上げて開弁させるため、粘性流体は第2流体室30から第1流体通路39,39を通過して第1流体室29に移動し、その際の粘性流体の流通抵抗でダンパー14は減衰力を発生する。
As shown in FIG. 3, when the
このように、コイル44を励磁しないときに発生するダンパー14の減衰力を基礎減衰力と呼び、その大きさは、図7に破線で示すように、ピストン25の移動速度(以下、ピストン速度と言う)の増加に応じて二次関数的に増加する。
Thus, the damping force of the
図6に示すように、電子制御ユニットUからの指令でコイル44に通電すると、コイル44が発生する磁界で第1バルブプレート37が下向きに変形しようとして閉弁方向のセット荷重が発生するため、ダンパー14が収縮してシリンダ22に対してピストン25が下動しても第1バルブプレート37は開弁し難くなり、その分だけダンパー14は減衰力は増加する。
As shown in FIG. 6, when the
図7において実線で示す減衰力が、ダンパー14が発生するトータルの減衰力であり、実線で示す減衰力と破線で示す減衰力(基礎減衰力)との差が、コイル44に通電したことにより増加する可変減衰力となる。本実施の形態では、前記可変減衰力がピストン速度に応じて変化するように制御される。
In FIG. 7, the damping force indicated by the solid line is the total damping force generated by the
尚、ダンパー14に衝撃的な圧縮荷重が加わって第2流体室30の容積が減少するとき、ガス室32を縮小させながらフリーピストン28が下降することで衝撃を吸収する。またダンパー14に衝撃的な引張荷重が加わって第2流体室30の容積が増加するとき、ガス室32を拡張させながらフリーピストン28が上昇することで衝撃を吸収する。更に、ピストン25が下降してインナーシリンダ22内に収納されるピストンロッド27の容積が増加したとき、その容積の増加分を吸収するようにフリーピストン28が下降する。
When a shocking compressive load is applied to the
以上、ピストン25が下動する場合について説明したが、ピストン25が上動する場合には、第1バルブプレート37および第2バルブプレート38の役割が入れ代わることで、上述したピストン25の下動の場合と同様に第2流体通路40,40を通過する粘性流体の流れを調整し、ダンパー14の減衰力を任意に制御することができる。
The case where the
図7において、可変減衰力の大きさは、ピストン速度の増加に応じて0から急激に立ち上がり、ピストン速度=0.2m/sの近傍で最大値となった後、ピストン速度=1.3m/sの近傍で0になるまで漸減し、そのまま0に維持される。基礎減衰力および可変減衰力を加算したトータルの減衰力も、ピストン速度=0.2m/sの近傍からピストン速度=1.3m/sの近傍まで漸減する。本発明では、可変減衰力が最大になるピストン速度が0.1m/s以上0.3m/s未満の低ピストン速度の領域で可変減衰力が最大値を持つように設定される。 In FIG. 7, the magnitude of the variable damping force suddenly rises from 0 as the piston speed increases, reaches a maximum value near the piston speed = 0.2 m / s, and then the piston speed = 1.3 m / s. It gradually decreases until it becomes 0 in the vicinity of s, and is maintained at 0 as it is. The total damping force obtained by adding the basic damping force and the variable damping force also gradually decreases from the vicinity of the piston speed = 0.2 m / s to the vicinity of the piston speed = 1.3 m / s. In the present invention, the piston speed at which the variable damping force is maximized is set so that the variable damping force has a maximum value in a low piston speed region of 0.1 m / s or more and less than 0.3 m / s.
このように、ダンパー14の可変減衰力がピストン速度が0.1m/s以上0.3m/s未満の低ピストン速度の領域、つまり最も発生する頻度が高い通常の走行状態において最大値を持つので、その領域で基礎減衰力および可変減衰力のトータルの減衰力を高くして車両のロール姿勢変化やピッチ姿勢変化を抑制し、車両の操縦安定性を確保することができる。
As described above, the variable damping force of the
また可変減衰力が0になるピストン速度を超える領域では、トータルの減衰力が基礎減衰力と同等になるため、ダンパー14に過剰な負荷が加わるのを防止し、ダンパー14の強度を低下させて構造の簡素化、重量の削減、寸法の小型化、コストダウンを図ることができる。
Also, in the region where the variable damping force exceeds 0, the total damping force is equivalent to the basic damping force, so that an excessive load is prevented from being applied to the
次に、図8に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図7に示す第1の実施の形態では、ダンパー14のトータルの減衰力が最大値に達した後に、可変減衰力が0になるまでの中ピストン速度の領域でトータルの減衰力が漸減しているが、図8に示す第2の実施の形態では、中ピストン速度の領域でトータルの減衰力が一定に維持されている。
In the first embodiment shown in FIG. 7, after the total damping force of the
次に、図9に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図7に示す第1の実施の形態では、ダンパー14の可変減衰力が最終的に0になっているが、図9に示す第3の実施の形態では、ダンパー14の可変減衰力が0に近い小さい値になった後、その小さい値に維持されている。
In the first embodiment shown in FIG. 7, the variable damping force of the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、ダンパー14の減衰力を可変制御する減衰力可変機構31の構造は実施の形態に限定されず、任意の構造のものを選択することができる。
For example, the structure of the damping
22 シリンダ
25 ピストン
31 減衰力制御機構
W 車輪
22
Claims (3)
前記減衰力制御機構(31)は、ピストン速度が0.1m/s以上0.3m/s未満の領域で前記可変減衰力が最大値を持つように制御することを特徴とする可変減衰力ダンパー。 A damping force control mechanism (31) capable of variably controlling the damping force generated by the piston (25) moving inside the cylinder (22) as the wheel (W) moves up and down is provided, and the damping force control mechanism (31 ) Is a variable damping force damper that controls the magnitude of the variable damping force added to the basic damping force that increases as the piston speed increases.
The damping force control mechanism (31) controls the variable damping force so that the variable damping force has a maximum value in a region where the piston speed is 0.1 m / s or more and less than 0.3 m / s. .
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