JP2006077787A - 可変減衰力ダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】 温度変化により粘性流体の粘性が変化して可変減衰力ダンパーの減衰力が変化するのを補償する。
【解決手段】 自動車のサスペンション装置のダンパー１４は、磁気粘性流体を充填したシリンダ２１に摺動自在に嵌合するピストン２２に流体通路２２ａを備えるとともに、流体通路２２ａに磁界を発生させるコイル２８を備えており、コイル２８に通電して磁気粘性流体の見かけの粘性を変化させることで減衰力を任意に制御することができる。磁気粘性流体の粘性が増加する低温時にコイル２８に通電して発熱させ、磁気粘性流体を加熱して通常の粘性に復帰させることで、温度による粘性流体の粘性の変化を補償してダンパー１４の減衰力を的確に制御することができる。磁気粘性流体を加熱するためのコイル２８への通電は、車両の乗り心地を悪化させないように停車時に実行される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、粘性流体を満たしたシリンダの内部をピストンで第１流体室および第２流体室に区画し、ピストンを貫通するように形成した流体通路で前記第１流体室および第２流体室を相互に連通させた可変減衰力ダンパーに関する。

かかる可変減衰力ダンパーにおいて、磁界の作用で粘性が変化する磁気粘性流体（ＭＲＦ： Magneto-Rheological Fluids ）を採用し、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンに、その流体通路中の磁気粘性流体に磁界を作用させるためのコイルを設けたサスペンション装置用の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。この可変減衰力ダンパーによれば、コイルに通電して発生した磁界で流体通路中の磁気粘性流体の粘性を変化させることで、ダンパーの減衰力を任意に制御することができる。
特開昭６０−１１３７１１号公報

しかしながら上記従来のものは、低温時に粘性流体の温度が低下すると粘性が増加するため、粘性流体がピストンの流体通路を通過し難くなってダンパーの減衰力が目標とする値よりも高くなる問題がある。特に、磁気粘性流体はこの傾向が強いため、低温時にダンパーの減衰力が過剰になって車両の乗り心地を損ねる可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、温度変化により粘性流体の粘性が変化して可変減衰力ダンパーの減衰力が変化するのを補償することを目的とする。

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、粘性流体を満たしたシリンダの内部をピストンで第１流体室および第２流体室に区画し、ピストンを貫通するように形成した流体通路で前記第１流体室および第２流体室を相互に連通させた可変減衰力ダンパーにおいて、粘性流体の温度を検出する温度検出手段と、粘性流体の温度を変化させる温度可変手段と、温度検出手段で検出した温度に基づいて温度可変手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。

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、前記粘性流体は磁界の作用により粘性が変化する磁気粘性流体であり、前記温度可変手段は流体通路中の磁気粘性流体に磁界を作用させるコイルであることを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。

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、前記可変減衰力ダンパーは車両のサスペンション装置用であり、温度検出手段で検出した温度に基づく温度可変手段の制御は、車両の停止中に行われることを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。

尚、実施例の磁気粘性流体は本発明の粘性流体に対応し、実施例の温度センサＳａは本発明の温度検出手段に対応し、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応し、実施例のコイル２８は本発明の温度可変手段に対応する。

請求項１の構成によれば、流体通路を有するピストンをシリンダに摺動自在に嵌合させ、ピストンの両側に区画された第１、第２流体室をピストンの流体通路で連通させて減衰力を発生させる際に、温度検出手段で検出した粘性流体の温度に基づいて、制御手段が温度可変手段を制御して粘性流体の温度を変化させるので、温度による粘性流体の粘性の変化を補償して可変減衰力ダンパーの減衰力を的確に制御することができる。

請求項２の構成によれば、粘性流体として磁界の作用により粘性が変化する磁気粘性流体を採用したので、コイルに通電して磁界を発生させることでピストンの流体通路中の磁気粘性流体の粘性を変化させて減衰力を任意に制御することができる。そしてコイルに通電すると発熱することに着目し、このコイルを温度可変手段として利用することで、ヒータのような特別の発熱手段を不要にして部品点数や設置スペースを削減することができる。

請求項３の構成によれば、車両のサスペンション装置用として使用される可変減衰力ダンパーにおいて、温度検出手段で検出した磁気粘性流体の温度に基づくコイルへの通電を車両の停止中に行うので、発熱のためのコイルへの通電が車両の走行中に実行されてダンパーの減衰力が不必要に増加するのを回避し、車両の乗り心地が低下するのを防止することができる。

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例に基づいて説明する。

図１および図２は本発明の一実施例を示すもので、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である。

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に封入された磁気粘性流体の温度を検出する温度センサＳａからの信号と、バネ上加速度を検出するバネ上加速度センサＳｂからの信号と、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Ｓｃ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Ｓｄ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Ｓｅからの信号とが入力される。

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２１と、シリンダ２１に摺動自在に嵌合するピストン２２と、ピストン２２から上方に延びてシリンダ２１の上壁を液密に貫通し、上端を車体に接続されたピストンロッド２３と、シリンダの下部に摺動自在に嵌合するフリーピストン２４とを備えており、シリンダ２１の内部にピストン２２により仕切られた上側の第１流体室２５および下側の第２流体室２６が区画されるとともに、フリーピストン２４の下部に圧縮ガスが封入されたガス室２７が区画される。

ピストン２２にはその上下面を連通させるように複数の流体通路２２ａ…が形成されており、これらの流体通路２２ａ…によって第１、第２流体室２５，２６が相互に連通する。第１、第２流体室２５，２６および流体通路２２ａ…に封入される磁気粘性流体は、オイルのような粘性流体に鉄粉のような磁性体微粒子を分散させたもので、磁界を加えると磁力線に沿って磁性体微粒子が整列することで粘性流体が流れ難くなり、見かけの粘性が増加する性質を有している。ピストン２２の内部にコイル２８が設けられており、電子制御ユニットＵによりコイル２８への通電が制御される。コイル２８に通電されると矢印で示すように磁束が発生し、流体通路２２ａ…を通過する磁束により磁気粘性流体の粘性が変化する。

ダンパー１４が収縮してシリンダ２１に対してピストン２２が下動すると、第１流体室２５の容積が増加して第２流体室２６の容積が減少するため、第２流体室２６の磁気粘性流体がピストン２２の流体通路２２ａ…を通過して第１流体室２５に流入し、逆にダンパー１４が伸長してシリンダ２１に対してピストン２２が上動すると、第２流体室２６の容積が増加して第１流体室２５の容積が減少するため、第１流体室２５の磁気粘性流体がピストン２２の流体通路２２ａ…を通過して第２流体室２６に流入し、その際に流体通路２２ａ…を通過する磁気粘性流体の粘性抵抗によりダンパー１４が減衰力を発生する。

このとき、コイル２８に通電して磁界を発生させると、ピストン２２の流体通路２２ａ…に存在する磁気粘性流体の見かけの粘性が増加して該流体通路２２ａを通過し難くなるため、ダンパー１４の減衰力が増加する。この減衰力の増加量は、コイル２８に供給する電流の大きさにより任意に制御することができる。

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２６の容積が減少するとき、ガス室２７を縮小させながらフリーピストン２４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２６の容積が増加するとき、ガス室２７を拡張させながらフリーピストン２４が上昇することで衝撃を吸収する。更に、ピストン２２が下降してシリンダ２１内に収納されるピストンロッド２３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２４が下降する。

しかして、電子制御ユニットＵは、バネ上加速度センサＳｂで検出したバネ上加速度、ダンパー変位センサＳｃで検出したダンパー変位、横加速度センサＳｄで検出した横加速度および前後加速度センサＳｅで検出した前後加速度に基づいて、各車輪Ｗ…の合計４個のダンパー１４…の減衰力を個別に制御することで、路面の凹凸を乗り越える際の車両の動揺を抑えて乗り心地を高めたり、車両の旋回時のローリングを抑えて操安性能を高めたり、車両の急加速時や急減速時のピッチングを抑えて操安性能を高めたりすることができる。

ところで、低温時には磁気粘性流体が温度低下して粘性が増加するためにピストン２２の流体通路２２ａ…を通過し難くなり、ダンパー１４の減衰力が目標値よりも大きくなって車両の乗り心地性能や操安性能が低下する可能性がある。このような場合には、温度センサＳａで検出した磁気粘性流体の温度に応じて、電子制御ユニットＵによるダンパー１４の減衰力制御の制御ゲインを減少方向に修正し、ダンパー１４の減衰力が過大にならないように補正する。

これと並行して、磁気粘性流体を積極的に加熱して温度上昇させることで、その粘性を許容値まで上昇させてダンパー１４に正常な減衰力を発生させる制御が行われる。このときの熱源としてはピストン２２に設けられたコイル２８が利用される。即ち、温度センサＳａで検出した磁気粘性流体の温度が所定値未満の場合には、電子制御ユニットＵからの指令でコイル２８に通電して発熱させ、その熱で磁気粘性流体を加熱して温度上昇させる。この場合、車両の走行中にコイル２８に通電するとダンパー１４の減衰力が更に増加して車両の乗り心地性能や操安性能に悪影響が及ぶ可能性があるため、磁気粘性流体の加熱のためのコイル２８への通電は車両の停止時に限り行われる。

車両が悪路を走行する場合には、ダンパー１４のコイル２８に通電される頻度が高くなるため、その発熱によって磁気粘性流体は比較的に速やかに昇温する。しかしながら、平坦な直線路を連続的に走行するような場合には、ダンパー１４のコイル２８に通電される頻度が低くなるため、磁気粘性流体が昇温するまでに長い時間が掛かることになる。本実施例はこのような場合に特に有効であり、例えばイグニッションスイッチをオンしてから車両が発進するまでの間にコイル２８に通電して磁気粘性流体の温度を上昇させておけば、発進直後からダンパー１４に適切な減衰力を発生させて車両の乗り心地性能や操安性能を確保することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、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。

例えば、実施例では自動車のサスペンション装置Ｓ用のダンパー１４について説明したが、請求項１に記載された発明における可変減衰力ダンパーは、自動車のサスペンション装置以外の任意の用途に適用可能であり、かつ磁気粘性流体を使用したものに限定されない。磁気粘性流体でない一般の粘性流体を使用する場合には、ピストンに設けた流体通路の開度を制御弁で変化させることで、その減衰力を任意に制御することができる。更に、請求項１に記載された発明では、コイル２８に通電する代わりにヒータ等に通電して磁気粘性流体の温度を上昇させることができる。

また実施例では温度センサＳａで磁気粘性流体の温度を直接検出しているが、外気温センサの出力やエンジン水温センサの出力から磁気粘性流体の温度を推定しても良い。

車両のサスペンション装置の正面図 可変減衰力ダンパーの拡大断面図

符号の説明

２１ シリンダ
２２ ピストン
２２ａ 流体通路
２５ 第１流体室
２６ 第２流体室
２８ コイル（温度可変手段）
Ｓ サスペンション装置
Ｓａ 温度センサ（温度検出手段）
Ｕ 電子制御ユニット（制御手段）

Claims (3)

1. 粘性流体を満たしたシリンダ（２１）の内部をピストン（２２）で第１流体室（２５）および第２流体室（２６）に区画し、ピストン（２２）を貫通するように形成した流体通路（２２ａ）で前記第１流体室（２５）および第２流体室（２６）を相互に連通させた可変減衰力ダンパーにおいて、
   粘性流体の温度を検出する温度検出手段（Ｓａ）と、粘性流体の温度を変化させる温度可変手段（２８）と、温度検出手段（Ｓａ）で検出した温度に基づいて温度可変手段（２８）を制御する制御手段（Ｕ）とを備えたことを特徴とする可変減衰力ダンパー。
2. 前記粘性流体は磁界の作用により粘性が変化する磁気粘性流体であり、前記温度可変手段（２８）は流体通路（２２ａ）中の磁気粘性流体に磁界を作用させるコイルであることを特徴とする、請求項１に記載の可変減衰力ダンパー。
3. 前記可変減衰力ダンパーは車両のサスペンション装置（Ｓ）用であり、温度検出手段（Ｓａ）で検出した温度に基づく温度可変手段（２８）の制御は、車両の停止中に行われることを特徴とする、請求項２に記載の可変減衰力ダンパー。
   

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