JP2016023721A

JP2016023721A - ダンパ装置

Info

Publication number: JP2016023721A
Application number: JP2014148537A
Authority: JP
Inventors: 幸弘織本; Yukihiro Orimoto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2016-02-08

Abstract

【課題】ピストンロッドの外周面を摺動可能にシールするシール部材とピストンロッドとの間で発生する摩擦力を低減すること。
【解決手段】シリンダチューブ１２内にスライド可能に収装されるピストン１６と、第１流体室１４ａと第２流体室１４ｂとを連通させる流体通路２８と、シリンダチューブ１２の一端を貫通するピストンロッド１８と、ピストンロッド１８を摺動可能に支持するピストンロッド支持部２０と、ピストンロッド１８の外周面を囲繞して密閉するシール部材２２とを備え、ピストンロッド支持部２０は、シール部材２２から所定間隔だけピストン側に離間して配置される電磁コイル３２を有し、電磁コイル３２は、ピストンロッド１８の伸長時に、シール部材２２に作用する磁気粘性流体（ＭＲＦ）の圧力を減圧させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、減衰力を可変させるダンパ装置に関する。

自動車の乗り心地や操縦安定性を向上させるために、減衰力を可変させる可変減衰力ダンパが知られている。例えば、特許文献１には、磁気粘性流体の粘性を変化させることによって減衰力を変化させる磁気粘性流体（Magneto-Rheological Fluid;MRF）ダンパが開示されている。

特許文献１に開示されたＭＲＦダンパは、ピストンロッドを摺動自在に支持するベアリングと、ピストンロッドの外周とシリンダの内周との間に配置されてシリンダ内の流体をシールするシール部材とを備えている。

特開２００８−６９８５８号公報

ところで、ピストンロッドとシール部材との間で発生する摩擦（摺動抵抗）は、シール部材の緊迫力と流体（オイル）の油粘性係数μとによって決定される。特許文献１に開示されたＭＲＦダンパでは、ピストンロッドの伸長時にシリンダ上室の内部圧力が高くなり、所定のシール性を確保するためにシール部材の緊迫力を高く設定する必要がある。

このため、特許文献１に開示されたＭＲＦダンパでは、ピストンロッドとシール部材との間に作用する力が高くなり、摩擦力（摺動抵抗力）が大きくなる。これにより、ＭＲＦダンパの応答速度に影響を及ぼすおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、ピストンロッドの外周面を摺動可能にシールするシール部材とピストンロッドとの間で発生する摩擦力を低減することが可能なダンパ装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、流体室内に流体が封入されたシリンダと、前記シリンダの前記流体室内にスライド可能に収装され、前記流体室を第１流体室と第２流体室とに区画するピストンと、前記第１流体室と前記第２流体室とを連通させる流体通路と、前記ピストンに連結され、前記シリンダの一端を貫通するピストンロッドと、前記シリンダの一端側に配置され、前記ピストンロッドを摺動可能に支持するピストンロッド支持部と、前記ピストンロッド支持部に配置され、前記ピストンロッドの外周面を囲繞して前記流体室を密閉するシール部材と、を備えるダンパ装置であって、前記ピストンロッド支持部は、前記シール部材から所定間隔だけ前記ピストン側に離間して配置される減圧手段を有し、前記減圧手段は、前記ピストンロッドの伸長時に、前記シール部材に作用する前記流体の圧力を減圧させることを特徴とする。

本発明によれば、ピストンロッドの伸長時、減圧手段によってシール部材に作用する流体の圧力が第１流体室の圧力よりも減圧される。これにより、シール部材にかかる圧力が減少し、従来と比較してシール部材の緊迫力を低減した場合であっても、従来と同様の所望のシール性を確保することができる。また、シール部材の緊迫力を弱めることで、ピストンロッドとシール部材との間で発生する摩擦力（摺動抵抗力）を低減することができる。

また、本発明は、前記ピストンが、前記流体通路に磁場を印加するピストン側コイルを備え、前記流体は、磁気粘性流体であり、要求減衰力に対応する電流が前記ピストン側コイルに流されて前記流体通路を流通する前記磁気粘性流体の粘性を変化させることで減衰力を可変とし、前記減圧手段は、電磁コイルであり、前記電磁コイルに電流が流されることにより前記減圧手段と前記ピストンロッドとの間を通過する前記磁気粘性流体の粘性を変化させることで減圧し、さらに、前記減圧手段には、前記要求減衰力に対応する前記ピストン側コイルの電流値に基づいて、前記電磁コイルの電流値が調整されることを特徴とする。

本発明によれば、制御電源からピストン側コイル及び電磁コイルの両方に流れる電流がそれぞれ制御される。そこで、制御電源は、車輪側からの要求減衰力に対応するようにピストン側コイルの電流値を設定し、これに伴って、制御電源は、このピストン側コイルの電流値に基づいて、電磁コイルの電流値を調整することができる。

これにより、本発明では、ピストンロッドの伸長側で発生する要求減衰力に対応して、シール部材に作用する流体の圧力を第１流体室の圧力よりも減圧することが可能となる。この結果、本発明によれば、例えば、ピストンロッドが通常の場合と比較してゆっくり伸長する場合等、流体の圧力を減圧することが不要なときには、必要以上に減圧することを抑制することができる。

さらに、本発明は、前記ダンパ装置が、前記ピストンロッドの伸長側の先端が車体側部材に連結される正立ダンパであり、前記流体室内には、前記流体と別個で前記流体よりも比重が軽いオイルが追加されて封入されることを特徴とする。

本発明によれば、シリンダの上側に位置する流体室内には、流体と別個で流体よりも比重が軽いオイルが追加されて封入されている。シール部材の表面にこのオイルの油膜が形成されることで油粘性係数μ等の特性を調整することが可能となり、摩擦力（摺動抵抗力）をより一層低減させることができる。

さらにまた、本発明は、前記ダンパ装置が、前記シリンダの軸方向に沿った端部が車体側部材に連結される倒立ダンパであり、前記流体室内には、前記流体と別個で前記流体よりも比重が重いオイルが追加されて封入されることを特徴とする。

本発明によれば、シリンダの下側に位置する流体室内には、流体と別個で流体よりも比重が重いオイルが追加されて封入されている。シール部材の表面にこのオイルの油膜が形成されることで油粘性係数μ等の特性を調整することが可能となり、摩擦力（摺動抵抗力）をより一層低減させることができる。

本発明では、ピストンロッドの外周面を摺動可能にシールするシール部材とピストンロッドとの間で発生する摩擦力を低減することが可能なダンパ装置を得ることができる。

（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るダンパ装置の軸方向に沿った縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の状態において、電磁コイルが通電されて減圧された状態を示す縦断面図である。（ａ）は、電磁コイルの非通電状態を示す部分拡大断面図、（ｂ）は、電磁コイルの通電状態を示す部分拡大断面図である。本発明の第２実施形態に係るダンパ装置の軸方向に沿った部分拡大縦断面図である。本発明の第３実施形態に係るダンパ装置の軸方向に沿った縦断面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るダンパ装置の軸方向に沿った縦断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の状態において、電磁コイルが通電されて減圧された状態を示す縦断面図、図２（ａ）は、電磁コイルの非通電状態を示す部分拡大断面図、図２（ｂ）は、電磁コイルの通電状態を示す部分拡大断面図である。なお、各図中において、「上下」は、上側方向及び下側方向をそれぞれ示している。

図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、第１実施形態に係るダンパ装置１０は、モノチューブ式（ド・カルボン式）の構造を有している。このダンパ装置１０は、磁性粒子をオイル等に分散させた磁気粘性流体（以下、「ＭＲＦ」という）が封入された有底円筒状のシリンダチューブ（シリンダ）１２と、シリンダチューブ１２の軸方向に沿ってスライド可能に収装され、シリンダチューブ１２内を上側の第１流体室１４ａと下側の第２流体室１４ｂとに区画するピストン１６と、ピストン１６に連結されてピストン１６と一体的に変位すると共に、上側の一部がシリンダチューブ１２の一端を貫通して外部に露出するピストンロッド１８とを有する。

ＭＲＦは、例えば、鉱物油等のオイルを分散媒としてこれに分散質として真球状で平均粒子が数μｍ程度の強磁性を有する微粒子を分散させたもので構成されている。

さらに、ダンパ装置１０は、シリンダチューブ１２の軸方向に沿った上側（一端側）に配置され、ピストンロッド１８を摺動可能に支持するピストンロッド支持部２０と、ピストンロッド支持部２０に配置され、ピストンロッド１８の外周面を囲繞してピストンロッド１８を摺動可能にシールするリング状のシール部材２２と、第２流体室１４ｂと高圧ガスが充填されたガス室１４ｃとを区画するフリーピストン２４とを備えて構成されている。なお、フリーピストン２４の外周面には、シリンダチューブ１２の内周面に摺接してシールするシールリング２６が装着されている。

シリンダチューブ１２の内周面とピストン１６の外周面との間には、周方向に沿って間隙が形成され、この間隙によって上側の第１流体室１４ａと下側の第２流体室１４ｂとを連通させる流体通路２８が形成されている。

ピストン１６は、流体通路２８を流通するＭＲＦに磁場を印加するピストン側コイル３０を備えている。ピストン側コイル３０には、図示しない給電線を介して電流が流れるように構成されている。なお、給電線は、ピストンロッド１８の内部を通じて外部に取り出され、図示しない制御電源に接続されている。

制御電源から図示しない給電線を介してピストン側コイル３０に電流が流れると、第１流体室１４ａと第２流体室１４ｂとの間で流体通路２８を流通するＭＲＦに磁場が印加され、ＭＲＦに含まれる磁性粒子が鎖状クラスタを形成し、流体通路２８内を通過するＭＲＦの見かけ上の粘度を増大させる。このように、ＭＲＦに印加する磁場の大きさを制御することにより、ダンパ装置１０で発生する減衰力を可変に制御することができる。

ピストンロッド支持部２０は、シリンダチューブ１２に軸方向に沿って、シール部材２２から所定間隔だけ下側（ピストン側）に離間して配置される環状の電磁コイル（減圧手段）３２と、シリンダチューブ１２に内嵌され電磁コイル３２を保持するリング状のホルダ３４と、シール部材２２を保持する保持プレート３６と、ホルダ３４との間で保持プレート３６を挟持する固定リング３８とを有する。

シリンダチューブ１２の最上部には、ピストンロッド１８の外周面、電磁コイル３２、ホルダ３４の内周面、保持プレート３６の下面、及び、シール部材２２によって囲まれた小室からなる減圧室４０が形成されている。また、ピストンロッド１８の外周面と電磁コイル３２の内周面との間には、径方向で所定間隔離間する環状クリアランスからなり、ＭＲＦが流通する連通路４２が形成されている。第１流体室１４ａから連通路４２を通過したＭＲＦが減圧室４０内に導入され、後記するように減圧室４０内に導入されたＭＲＦの圧力がシール部材２２に作用する。

電磁コイル３２には、図示しない給電線を介して電流が流れるように構成されている。なお、給電線は、ホルダ３４及び保持プレート３６を介して、ピストンロッド１８の内部を通じて外部に取り出され、図示しない制御電源に接続されている。

シリンダチューブ１２の下側の他端には、環状体４４を介してゴム製のブッシュ４６が装着されている。例えば、ダンパ装置１０を車両のサスペンション構成部品として用いる場合には、ブッシュ４６の内筒４８に対して図示しないボルトが挿入され、このボルトが車輪側部材であるトレーリングアーム（図示せず）に連結される。

また、ピストンロッド１８の上側の先端部は、車体側部材である図示しないダンパベース（例えば、ホイールハウス上部）に連結される。車両走行中では、ピストン１６及びフリーピストン２４のそれぞれの外周面がシリンダチューブ１２の内周面に対して摺動変位することで、車輪側から車体側へ伝達される振動が減衰される。

本実施形態に係るダンパ装置１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

本実施形態では、制御電源から図示しない給電線を介して電磁コイル３２に電流を流すと連通路４２を流通するＭＲＦに磁場が印加され、ＭＲＦに含まれる磁性粒子が鎖状クラスタを形成し、連通路３２内を通過するＭＲＦの見かけ上の粘度を増大させる（図２（ａ）の電磁コイル３２に対する非通電状態と図２（ｂ）の電磁コイル３２に対する通電状態とを比較参照）。本実施形態では、電磁コイル３２に所定値の電流を流して連通路３２を通過するＭＲＦに印加する磁場の大きさを制御することにより、減圧室４０内においてシール部材２２に作用するＭＲＦの圧力を減圧制御することができる。

換言すると、電磁コイル３２に対する通電によって連通路４２を流通するＭＲＦに磁場が印加され、連通路４２を通過するＭＲＦの見かけ上の粘度が増大する。この見かけ上の粘度が増大したＭＲＦが障害となって、連通路４２を通過するＭＲＦの流通が抑制乃至遮断される。これにより、ピストン１６の上昇ストロークによって高圧となっている第１流体室１４ａ内のＭＲＦは、第１流体室１４ａよりも低圧となっている減圧室４０内への進入が抑制乃至阻止される。よって、第１流体室１４ａ内のＭＲＦの圧力と比較して、減圧室４０内に存するＭＲＦの圧力を低圧に減圧することができる。

従って、本実施形態では、ピストン１６がシリンダチューブ１２の上側に変位するピストンロッド１８（図１（ｂ）の太矢印参照）の伸長時、減圧室４０内のＭＲＦの圧力が第１流体室１４ａ内のＭＲＦの圧力よりも減圧されることで、シール部材２２に作用するＭＲＦの圧力が低減される。この結果、本実施形態では、減圧室４０内のＭＲＦの圧力が減圧されてシール部材２２への負担が軽減されることで、例えば、シール部材２２の緊迫力を従来と比較して低減した場合であっても、従来と同様の所望のシール性を確保することができる。また、本実施形態では、シール部材２２の緊迫力を従来と比較して弱めることで、ピストンロッド１８とシール部材２２との間で発生する摩擦力（摺動抵抗力）を低減することができる。

さらに、本実施形態では、制御電源から図示しない給電線を介してピストン側コイル３０及び電磁コイル３２の両方に流れる電流がそれぞれ制御される。そこで、制御電源は、車輪側からの要求減衰力に対応するようにピストン側コイル３０の電流値を設定し、これに伴って、制御電源は、このピストン側電流値３０に基づいて、電磁コイル３２の電流値を調整することができる。その際、ピストン側コイル３０と電流値と電磁コイル３２の電流値との関係を予めパターン化（但し、ゲインは異なる）して図示しない記憶手段に記憶しておくことで、簡便に制御することができる。

これにより、本実施形態では、ピストンロッド１８の伸長側で発生する要求減衰力に対応して減圧室４０内のＭＲＦの圧力を減圧することが可能となり、例えば、ピストンロッド１８が通常の場合と比較してゆっくり伸長する場合等、減圧室４０内のＭＲＦの圧力を減圧することが不要なときには、必要以上に減圧することを抑制することができる。なお、第１流体室１４ａが高圧となるような場合は、電磁コイル３２によって減圧されるので、シール部材２２からの漏れを防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るダンパ装置１００について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係るダンパ装置の軸方向に沿った部分拡大縦断面図である。なお、以下に示す実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

第２実施形態に係るダンパ装置１００では、シール部材２２が臨む減圧室４０内に、第１流体室１４ａ及び第２流体室１４ｂに充填されているＭＲＦと別個で、このＭＲＦよりも比重が軽いオイル１０２が追加されて封入されている点で第１実施形態と相違している。

ダンパ装置１００では、ＭＲＦよりも比重が軽く、ＭＲＦと混ざり合わない、又は、ＭＲＦと混ざり合いにくいオイル１０２が、シリンダチューブ１２の上側に位置する減圧室４０内に充填されている。これにより、減圧室４０に臨むシール部材２２の表面にオイル１０２の油膜（図示せず）が形成されることで油粘性係数μ等の特性を調整することが可能となり、摩擦力（摺動抵抗力）をより一層低減させることができる。

なお、ダンパ装置１００は、図１（ａ）、（ｂ）に示されるダンパ装置１０と同様に、ピストンロッド１８の伸長側の先端が車体側部材に連結される正立ダンパで構成されている。

続いて、本発明の第３実施形態に係るダンパ装置２００について説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係るダンパ装置の軸方向に沿った縦断面図である。

第３実施形態に係るダンパ装置２００では、ピストンロッド１８の伸長側の先端が車体側部材に連結され、シリンダチューブ１２の他端部が車体側部材に連結される倒立ダンパで構成されている。シリンダチューブ１２の下側の第１流体室１４ａ内には、第１流体室１４ａ及び第２流体室１４ｂに充填されているＭＲＦと別個でＭＲＦよりも比重が重いオイル２０２が追加されて封入されている点で第１実施形態と相違している。

また、ダンパ装置２００は、ダンパ装置１０やダンパ装置１００と異なって、シリンダチューブ１２の軸方向に沿った端部に連結ロッド２０４が設けられ、この連結ロッド２０４を介してシリンダチューブ１２が車体側部材に連結される倒立ダンパで構成されている。

ダンパ装置２００では、ＭＲＦよりも比重が重く、ＭＲＦと混ざり合わない、又は、ＭＲＦと混ざり合いにくいオイル２０２が、シリンダチューブ１２の下側に位置する減圧室４０内に充填されている。これにより、減圧室４０に臨むシール部材２２の表面にオイル２０２の油膜（図示せず）が形成されることで油粘性係数μ等の特性を調整することが可能となり、摩擦力（摺動抵抗力）をより一層低減させることができる。

図４中において、参照符号２０６は、ピストンロッド１８の先端が固定されると共に、シリンダチューブ１２を摺動可能に支持するアウタチューブ、参照符号２０８は、シリンダチューブ１２の下限位置を規制するストッパラバをそれぞれ示している。

なお、第２及び第３実施形態に係るダンパ装置１００、２００において、その他の構成並びに作用効果は、第１実施形態に係るダンパ装置１０と同一であるため、その詳細な説明を省略する。

さらに、第１〜第３実施形態では、ピストンロッド１８の伸長時に、シール部材２２に作用するＭＲＦの圧力を減圧させる減圧手段として電磁コイル３２を用いているがこれに限定されるものではなく、電磁コイル３２に代替して、例えば、電磁コイル３２の最大電流に対応する減圧作用を発揮する永久磁石によって、連通路４２を流通するＭＲＦに対して磁場を常時印加するようにしてもよい。なお、永久磁石の磁力は、電磁コイル３２の磁力よりも弱くてもよい。さらにまた、電磁コイル３２に代替して、エア供給停止時は縮径してしぼんでおり、エア供給手段から供給されるエアによってリング状に拡幅する風船部材（図示せず）によって減圧作用を発揮するようにしてもよい。

１０、１００、２００ダンパ装置
１２シリンダチューブ（シリンダ）
１４ａ第１流体室
１４ｂ第２流体室
１６ピストン
１８ピストンロッド
２０ピストンロッド支持部
２２シール部材
２８流体通路
３０ピストン側コイル
３２電磁コイル（減圧手段）
４０減圧室
４２連通路
１０２、２０２オイル
ＭＲＦ磁気粘性流体

Claims

流体室内に流体が封入されたシリンダと、
前記シリンダの前記流体室内にスライド可能に収装され、前記流体室を第１流体室と第２流体室とに区画するピストンと、
前記第１流体室と前記第２流体室とを連通させる流体通路と、
前記ピストンに連結され、前記シリンダの一端を貫通するピストンロッドと、
前記シリンダの一端側に配置され、前記ピストンロッドを摺動可能に支持するピストンロッド支持部と、
前記ピストンロッド支持部に配置され、前記ピストンロッドの外周面を囲繞して前記流体室を密閉するシール部材と、
を備えるダンパ装置であって、
前記ピストンロッド支持部は、前記シール部材から所定間隔だけ前記ピストン側に離間して配置される減圧手段を有し、
前記減圧手段は、前記ピストンロッドの伸長時に、前記シール部材に作用する前記流体の圧力を減圧させることを特徴とするダンパ装置。
請求項１記載のダンパ装置において、
前記ピストンは、前記流体通路に磁場を印加するピストン側コイルを備え、
前記流体は、磁気粘性流体であり、
要求減衰力に対応する電流が前記ピストン側コイルに流されて前記流体通路を流通する前記磁気粘性流体の粘性を変化させることで減衰力を可変とし、
前記減圧手段は、電磁コイルであり、前記電磁コイルに電流が流されることにより前記減圧手段と前記ピストンロッドとの間を通過する前記磁気粘性流体の粘性を変化させることで減圧し、
さらに、前記減圧手段には、前記要求減衰力に対応する前記ピストン側コイルの電流値に基づいて、前記電磁コイルの電流値が調整されることを特徴とするダンパ装置。
請求項１記載のダンパ装置において、
前記ダンパ装置は、前記ピストンロッドの伸長側の先端が車体側部材に連結される正立ダンパであり、
前記流体室内には、前記流体と別個で前記流体よりも比重が軽いオイルが追加されて封入されることを特徴とするダンパ装置。
請求項１記載のダンパ装置において、
前記ダンパ装置は、前記シリンダの軸方向に沿った端部が車体側部材に連結される倒立ダンパであり、
前記流体室内には、前記流体と別個で前記流体よりも比重が重いオイルが追加されて封入されることを特徴とするダンパ装置。