JP4913006B2

JP4913006B2 - 減衰力可変ダンパ

Info

Publication number: JP4913006B2
Application number: JP2007261694A
Authority: JP
Inventors: 良友畔勝
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: JP2009092106A

Description

本発明は、磁性流体または磁気粘性流体を作動流体として用いた減衰力可変ダンパに係り、詳しくは、減衰力可変範囲の増大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。減衰力可変ダンパとしては、オリフィス面積を変化させるロータリバルブをピストンに設け、このロータリバルブをアクチュエータによって回転駆動する機械式のものが主流であったが、構成の簡素化や応答性の向上等を実現すべく、磁気粘性流体を作動流体として用い、ピストンと一体に形成された磁界生成手段（コイル）によって磁気粘性流体の粘度（すなわち、減衰力）を可変制御するものが出現している（特許文献１参照）。

特許文献１の減衰力可変ダンパでは、ピストンが、外周にコイルが巻き回された円柱状のインナヨークと、インナヨークの両端に配置された一対のエンドプレートと、インナヨークと両エンドプレートを収容する円筒状のアウタヨークとから主に構成されている。インナヨークおよびアウタヨークはともに磁性体を素材としており、エンドプレートによって保持されることによって両者の間に環状流路が形成される。エンドプレートは、非磁性体を素材とした円盤状のものであり、環状流路に連通する複数の円弧状孔と、インナヨーク端部の凸部が係合する環状凹部と、ピストンロッド固定用のリングが係合する環状溝とを有している。また、インナヨークおよびエンドプレートは、アウタヨークの両端外縁を加締めることによって固定されている。減衰力制御装置は、コイルに供給する駆動電流を変化させることによって環状流路を流通する磁気粘性流体の粘度を増減させ、磁気粘性流体の流通抵抗（すなわち、減衰力）を可変制御する。
米国特許６２６０６７５号公報

特許文献１の減衰力可変ダンパでは、磁界印加手段に供給する駆動電流を変化させることによって減衰力を可変制御する都合上、減衰力の可変範囲をあまり大きくすることができなかった。すなわち、この種の減衰力可変ダンパで高い減衰力を得るためにはコイルに大きな駆動電流を供給する必要があるが、この方法は電力消費や給電回路の負荷が増大すること等を考えると現実的ではなかった。また、減衰力の最大値を高めるには環状流路の流路面積を小さく方法も採り得るが、この場合には減衰力の最小値も高くなり、悪路走行時等における乗り心地が低下することになる。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、減衰力可変範囲の増大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環状流路が形成されたピストンと、前記車体側部材と車輪側部材とのどちらか他方を当該ピストンに連結するピストンロッドとを有し、前記環状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、前記ピストンは、周方向に隣接する複数の分割ヨークから構成された円筒状のアウタヨークと、前記アウタヨークを拡径状態に保持する保持手段と、前記アウタヨークの内周面に対して所定の間隙をもって設置され、当該アウタヨークとの間に前記環状流路を画成するインナヨークと、前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供される磁界印加手段とを備え、前記分割ヨークが磁性体を素材とし、前記磁界印加手段が磁界を形成していないときには前記分割ヨークから構成されたアウタヨークが前記保持手段によって拡径状態に保持される一方、前記磁界印加手段が磁界を形成したときに前記分割ヨークが当該磁界によって前記インナヨーク側に引き寄せられることを特徴とする。

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、前記保持手段は、前記分割ヨークと一体に形成され、隣接する分割ヨークの連結に供される連結片であることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明に係る減衰力可変ダンパにおいて、前記保持手段は、その両端が前記分割ヨークにそれぞれ固着または係合され、隣接する分割ヨークの連結に供される弾性連結部材であ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、磁界印加手段によって強い磁界が形成されると、磁性流体や磁気粘性流体の粘度が上昇すると同時に、分割ヨークが保持手段の保持力にうちかってインナヨーク側に磁力吸引されることで環状流路の流路面積が減少し、従来の減衰力可変ダンパに較べて減衰力が有意に増大する。また、第２の発明に係る減衰力可変ダンパによれば、保持手段を分割ヨークと一体に形成したため、構成部品点数や組立工数が低減できる。また、第３の発明に係る減衰力可変ダンパによれば、分割ヨークの素材として弾性に乏しいものを採用しても、分割ヨークに対する拡径状態の保持を効果的かつ高い耐久性をもって行える。

以下、図面を参照して、本発明を４輪自動車のリヤサスペンションに適用した２つの実施形態を詳細に説明する。

［実施形態］
図１は実施形態に係る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部拡大図であり、図４は実施形態に係るピストンの分解斜視図であり、図５は実施形態に係るアウタヨークの平面図である。

《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１２と、このシリンダ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、上下一対のブッシュ２２とナット２３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）２４に連結されている。

＜ピストン＞
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、図３，図４に示すように、その外周面がシリンダ１２の内壁面に摺接する鋼板製のピストンカバー３０と、ピストンカバー３０の内側に保持されたアウタヨーク３１と、アウタヨーク３１の内側に配置されたインナヨーク３２と、アウタヨーク３１およびインナヨーク３２を軸方向に挟持する上下一対のエンドプレート３３，３４と、インナヨーク３２の軸方向中央部に樹脂モールディングされたＭＬＶコイル（磁界印加手段）３５と、ピストン１６をピストンロッド１３に固定するための係止リング３６とを主要構成要素としている。

アウタヨーク３１やインナヨーク３２、エンドプレート３３，３４は、ピストンカバー３０の両端部を加締めることによって固定されている。また、係止リング３６は、ばね鋼を素材とする線材をＣ字状に成形したものであり、ピストンロッド１３に形成されたリング保持溝１３ｂに外嵌するとともに、インナヨーク３２とエンドプレート３３との間に所定のばね力をもって係合／保持されている。図３中に符号３７で示す部材はインナヨーク３２の軸心に嵌挿されたプラグであり、符号３８で示す部材は液圧シール用のＯリングである。

アウタヨーク３１は、強磁性材料を素材とした円筒状の一体成形品であり、エンドプレート３３，３４に形成された外縁フランジ３３ａ，３４ａが内嵌する環状段差部３１ａ，３１ｂをその両端に有している。また、インナヨーク３２も、強磁性材料を素材とした円柱状の一体成形品であり、エンドプレート３３，３４の端面に突設された円盤状凸部３３ｂ，３４ｂが内嵌する環状フランジ３２ａ，３２ｂをその両端に有している。アウタヨーク３１の内周面とインナヨーク３２の外周面とは所定の間隙をもって対峙しており、これにより、アウタヨーク３１とインナヨーク３２との間に環状流路３９が画成されている。

両エンドプレート３３，３４は、非磁性体であるアルミニウム合金（ジュラルミン）を素材とした円盤状のものであり、環状流路４１を介して上部液室１４と下部液室１５とを連通させる４つの円弧状孔３３ｃ、３４ｃをそれぞれ有している。また、エンドプレート３３は、ピストンロッド１３が内嵌するロッド孔３３ｄを有している。

＜アウタヨーク＞
図５に示すように、アウタヨーク３１は、等角度間隔で分割された複数個（本実施形態では、８個）の分割ヨーク４１と、隣接する分割ヨーク４１を連結する薄肉の連結片（保持手段）４２とからなっている。各分割ヨーク４１は、連結片４２によって拡径状態に保持されており、自由状態においてはその外周面がピストンカバー３０の内周面に密着している。

《実施形態の作用》
自動車が走行を開始すると、ＥＣＵ９は、前後Ｇセンサ、横Ｇセンサ、および上下Ｇセンサから得られた車体の加速度や、車速センサから入力した車体速度、車輪速センサから得られた各車輪の回転速度等に基づき各車輪についてダンパ６の目標減衰力を設定した後、ＭＬＶコイル３５に対して駆動電流（励磁電流）を供給する。すると、図６に示すように、ピストン１６内に磁界が形成され、環状流路３９を流通するＭＲＦの粘度が変化し、ダンパ６の減衰力が増大あるいは減少する。この際、本実施形態では、磁界によってアウタヨーク３１を構成する分割ヨーク４１がインナヨーク３２側に引き寄せられ、環状流路３９の流路面積が有意に減少して減衰力が従来装置に較べて有意に増大する。なお、環状流路３９の流路面積は磁界の強さに対応して変化し、磁界が全く印加されない状態においては、図３に示すように最大となる。

本実施形態ではこのような構成を採ったことにより、ＭＬＶコイル３５に供給する駆動電流の値を比較的小さく設定しながら減衰力の可変範囲を大きくすることができ、電力消費の低減や減衰力制御性（すなわち、操縦安定性や乗り心地）の向上等を実現できた。また、内径の異なるアウタヨーク３１を複数種用意することにより、自動車の用途や車重等に応じてダンパ６の減衰力可変範囲を容易に変更できる。

＜一部変形例＞
図７は上記実施形態の一部変形例に係るアウタヨークを示す平面図である。
一部変形例は、上述した実施形態と略同様の構成を採っており、その作用も実施形態と同様であるが、アウタヨーク３１の構造のみが異なっている。すなわち、一部変形例のアウタヨーク３１では、分割ヨーク４１が独立しているとともに、隣接する分割ヨーク４１がばね鋼板製の連結プレート（弾性連結部材）４３によって連結されている。連結プレート４３は各分割ヨーク４１を拡径方向に付勢しており、自由状態においては、実施形態と同様に各分割ヨーク４１の外周面がピストンカバー３０の内周面に密着する。一部変形例では、このような構成を採ったことにより、分割ヨーク４１の素材としてフェライト等の弾性に乏しいものを用いても、拡径状態の保持が効果的かつ高い耐久性をもって行える。

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、保持手段としては、例えば、分割ヨークの両端に設置する環状スプリング等を採用してもよい。その他、アウタヨークやインナヨーク、エンドプレート等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。実施形態に係るピストンの分解斜視図である。実施形態に係るアウタヨークの平面図である。実施形態の作用を示すダンパの要部縦断面図である。一部変形例に係るアウタヨークの平面図である。

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
２２ダンパベース（車体側部材）
３０ピストンカバー
３１アウタヨーク
３２インナヨーク
３３エンドプレート
３４エンドプレート
３５ＭＬＶコイル
３９環状流路
４１分割ヨーク
４２連結片（保持手段）
４３連結プレート（弾性連結部材：保持手段）

Claims

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環状流路が形成されたピストンと、前記車体側部材と車輪側部材とのどちらか他方を当該ピストンに連結するピストンロッドとを有し、前記環状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、
前記ピストンは、
周方向に隣接する複数の分割ヨークから構成された円筒状のアウタヨークと、
前記アウタヨークを拡径状態に保持する保持手段と、
前記アウタヨークの内周面に対して所定の間隙をもって設置され、当該アウタヨークとの間に前記環状流路を画成するインナヨークと、
前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供される磁界印加手段と
を備え、
前記分割ヨークが磁性体を素材とし、
前記磁界印加手段が磁界を形成していないときには前記分割ヨークから構成されたアウタヨークが前記保持手段によって拡径状態に保持される一方、前記磁界印加手段が磁界を形成したときに前記分割ヨークが当該磁界によって前記インナヨーク側に引き寄せられることを特徴とする減衰力可変ダンパ。
前記保持手段は、前記分割ヨークと一体に形成され、隣接する分割ヨークの連結に供される連結片であ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。
前記保持手段は、その両端が前記分割ヨークにそれぞれ固着または係合され、隣接する分割ヨークの連結に供される弾性連結部材であ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。