JP2009150411A - Variable damping force damper - Google Patents
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Abstract
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や耐久性の向上等を実現する技術に関する。 The present invention relates to a damping force variable damper using a magnetic fluid or a magnetorheological fluid as a working fluid, and more particularly to a technique for realizing an increase in a damping force variable range, an improvement in durability, and the like.
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)。 2. Description of the Related Art In recent years, various types of damping force variable dampers capable of variable damping force control have been developed for cylindrical dampers used in automobile suspensions in order to improve riding comfort and steering stability. As the damping force variable damper, a mechanical type in which a rotary valve that changes the orifice area is provided on the piston and this rotary valve is driven to rotate by an actuator has been the mainstream, but simplification of the configuration and improvement of responsiveness etc. In order to achieve this, there has been a technology that uses a magnetorheological fluid as a working fluid and variably controls the viscosity (ie, damping force) of the magnetorheological fluid by means of a magnetic field generating means (coil) formed integrally with the piston (patent) Reference 1).
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作動油流路が形成される。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、作動油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作動油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。
通常、減衰力可変ダンパでは、機械構造用炭素鋼等を素材とするアウタヨークが用いられているが、素材の飽和磁束密度があまり高くないことから、減衰力可変範囲の増大を図ることが難しかった。そこで、本発明者等は、アウタヨークの素材として、高い飽和磁束密度を有する鉄−コバルト合金(パーメンジュール)等の軟磁性材料を用いることを試みた。ところが、周知のように、パーメンジュールは、その硬度が低く、伸び特性や絞り特性も劣っていることから、アウタヨークに採用するにあたって以下に述べるような問題があった。 Normally, the damping force variable damper uses an outer yoke made of carbon steel for machine structures, but the saturation flux density of the material is not so high, so it was difficult to increase the damping force variable range. . Therefore, the present inventors tried to use a soft magnetic material such as an iron-cobalt alloy (permendur) having a high saturation magnetic flux density as a material of the outer yoke. However, as is well known, permendur is low in hardness and inferior in elongation characteristics and drawing characteristics, and therefore has the following problems when employed in an outer yoke.
すなわち、特許文献1等に記載されたアウタヨークがピストンの外殻を構成する減衰力可変ダンパに採用した場合、ダンパの作動時にシリンダの内周面に対してアウタヨークの外周面が相対摺動するとアウタヨークが比較的短期間で摩耗してしまい、シリンダ内でのピストンのがた付きに起因する異音や、シリンダとシリンダとの間の間隙の増大に起因する減衰力の低下等が生じる。また、特許文献1の減衰力可変ダンパでは、アウタヨークの端部を加締めることによってアウタヨークとインナヨークとエンドプレートとを結合・一体化しているが、絞り特性に劣るアウタヨークではこのような加締めによる結合方法を採用することも難しかった。 That is, when the outer yoke described in Patent Document 1 or the like is used in a damping force variable damper that constitutes the outer shell of the piston, when the outer peripheral surface of the outer yoke slides relative to the inner peripheral surface of the cylinder during operation of the damper, the outer yoke Wears in a relatively short period of time, resulting in abnormal noise caused by rattling of the piston in the cylinder, a decrease in damping force caused by an increase in the gap between the cylinders, and the like. Further, in the damping force variable damper disclosed in Patent Document 1, the outer yoke, the inner yoke, and the end plate are coupled and integrated by crimping the end portion of the outer yoke. It was also difficult to adopt the method.
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。 The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide a damping force variable damper that realizes an increase in a damping force variable range, an improvement in durability, and the like.
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作動油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、前記作動油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、前記シリンダの内側に、当該シリンダの内周面に所定の間隙をもって配置されたアウタヨークと、前記アウタヨークの内側に配置され、当該アウタヨークとの間に前記作動油流路を画成するインナヨークと、前記シリンダの内周面に摺接する摺接部材とを備えたことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a cylinder filled with a magnetic fluid or a magnetorheological fluid and connected to one of a vehicle body side member and a wheel side member, and the cylinder into one side liquid chamber and another side liquid chamber. A piston having a hydraulic oil flow path for partitioning and flowing the magnetic fluid or magnetorheological fluid between the one-side liquid chamber and the other-side liquid chamber, and either the vehicle body side member or the wheel side member The damper is a variable damping force type damper having a piston rod connected to the piston on the other side, the damping force being controlled by applying a magnetic field to the magnetic fluid or the magnetorheological fluid passing through the hydraulic fluid passage. The piston is disposed on the inner side of the cylinder with a predetermined gap on the inner circumferential surface of the cylinder, and on the inner side of the outer yoke, and the operation is performed between the outer yoke and the outer yoke. And inner yoke to define a flow path, characterized in that a sliding contact sliding member with the inner peripheral surface of the cylinder.
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、前記アウタヨークは、その飽和磁束密度が前記摺接部材の飽和磁束密度より大きく設定されたことを特徴とする。 According to a second invention, in the damping force variable damper according to the first invention, the outer yoke has a saturation magnetic flux density set larger than a saturation magnetic flux density of the sliding contact member.
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、前記摺接部材は、非磁性体を素材とするとともに、前記アウタヨークの外周を覆うことを特徴とする。 According to a third invention, in the damping force variable damper according to the first or second invention, the sliding contact member is made of a non-magnetic material and covers an outer periphery of the outer yoke.
また、第4の発明は、第1〜第3の発明に係る減衰力可変ダンパにおいて、前記摺接部材は、加締められることによって前記アウタヨークに直接的あるいは間接的に固定されたことを特徴とする。 According to a fourth invention, in the damping force variable damper according to the first to third inventions, the sliding contact member is fixed directly or indirectly to the outer yoke by being crimped. To do.
また、第5の発明は、第1〜第4の発明に係る減衰力可変ダンパにおいて、前記アウタヨークおよび前記インナヨークの軸方向両端部には、非磁性体を素材とするエンドプレートがそれぞれ配置されたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the damping force variable damper according to the first to fourth aspects of the present invention, end plates made of a non-magnetic material are disposed at both axial ends of the outer yoke and the inner yoke, respectively. It is characterized by that.
また、第6の発明は、第5の発明に係る減衰力可変ダンパにおいて、前記摺接部材は、前記両エンドプレートに加締められたことを特徴とする。 According to a sixth invention, in the damping force variable damper according to the fifth invention, the sliding contact member is crimped to the both end plates.
第1の発明によれば、例えば、摺接部材を耐摩耗性の高い素材で製造することにより、減衰力可変ダンパの耐久性を向上させることができる。また、第2の発明によれば、アウタヨークをパーメンジュール等で製造することにより、減衰力可変ダンパの減衰力可変範囲を増大させることができる。また、第3の発明によれば、アウタヨークから外部への磁束の漏洩が抑制され、減衰力可変ダンパの駆動電流に対する発生減衰力を高めることができる。また、第4の発明によれば、減衰力可変ダンパの製造工数の低減等を図ることができる。また、第5の発明によれば、ピストンの軸方向端部から外部への磁束の漏洩が抑制され、減衰力可変ダンパの駆動電流に対する発生減衰力を高めることができる。また、第6の発明によれば、ピストンの構成部材の結合・一体化が容易に行えるようになり、減衰力可変ダンパの製造工数の低減等を図ることができる。 According to 1st invention, durability of a damping-force variable damper can be improved by manufacturing a sliding contact member with a raw material with high abrasion resistance, for example. According to the second aspect of the invention, the damping force variable range of the damping force variable damper can be increased by manufacturing the outer yoke with permendur or the like. Further, according to the third aspect, leakage of magnetic flux from the outer yoke to the outside is suppressed, and the generated damping force with respect to the drive current of the damping force variable damper can be increased. Further, according to the fourth invention, it is possible to reduce the number of manufacturing steps of the damping force variable damper. According to the fifth aspect, leakage of magnetic flux from the axial end of the piston to the outside is suppressed, and the generated damping force with respect to the drive current of the damping force variable damper can be increased. Further, according to the sixth aspect of the invention, it becomes possible to easily combine and integrate the constituent members of the piston, and it is possible to reduce the number of manufacturing steps of the damping force variable damper.
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実施形態とその一部変形例とを詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a rear suspension of a four-wheel vehicle and a partial modification thereof will be described in detail with reference to the drawings.
[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る。
[Embodiment]
1 is a perspective view of a rear suspension according to the embodiment, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a damper according to the embodiment, FIG. 3 is an enlarged view of a portion III in FIG. 2, and FIG. It is an exploded perspective view of the piston concerned.
《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。
<< Configuration of Embodiment >>
As shown in FIG. 1, the rear suspension 1 of the present embodiment is a so-called H-type torsion beam suspension, and the torsion beam 4 that connects the left and right trailing
<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。
<Damper>
As shown in FIG. 2, the
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。
The
<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円筒状のピストンカバー(摺接部材)30と、ピストンカバー30の内側に保持された薄肉円筒状のアウタヨーク31と、アウタヨーク31の内側に配置された円柱状のインナヨーク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円盤状のエンドプレート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。
<Piston>
The
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の両端部が加締められることによって結合・一体化されている。なお、アウタヨーク31は、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、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。
The
本実施形態のピストンカバー30は、非磁性体であるオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304やSUS316)を素材としている。また、アウタヨーク31は、軟磁性体であるパーメンジュール(鉄とコバルトとを略50%ずつ含む高透磁率合金)を素材としている。なお、アウタヨーク31は、その外周面がシリンダ12の内周面に所定の間隙(ピストンカバー30の厚みと略等しい間隙)をもって配置されている。
The
インナヨーク32は、磁性体である機械構造用炭素鋼(S25C等)を素材とする一体成形品であり、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、これにより、アウタヨーク31とインナヨーク32との間に作動油流路39が画成されている。
The
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)を素材としており、作動油流路39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。
Both
《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てMLVコイル35に駆動電流(励磁電流)を供給する。すると、ピストン16内に磁界が形成され、作動油流路39を流通するMRFの粘度が変化してダンパ6の減衰力が増大あるいは減少する。
<< Operation of Embodiment >>
When the automobile starts traveling, the
この際、本実施形態では、アウタヨーク31が高透磁率を有するパーメンジュール製であるため、その厚みが比較的薄いにも拘わらず、高い磁束密度による強い磁界がピストン16内に形成される。そのため、非磁性体製のピストンカバー30が磁束の漏れを抑制することもあいまって、減衰力可変範囲の増大(すなわち、高い減衰力特性)を実現することができる。
At this time, in this embodiment, since the
図5はMLVコイル35に駆動電流を印加した場合における減衰力とストローク速度との関係を示すグラフである。実施形態と従来装置(アウタヨーク31の素材をS25Cとしたもの)との間でピストン16の各部寸法を同一に設定すると、MLVコイル35に駆動電流の印加を行わない場合(0A)には、減衰力の値は同一となる。ところが、同図から判るように、MLVコイル35に最大駆動電流(本実施形態では、5A)を印加した場合には、実施形態の減衰力(図中に実線で示す)が従来装置の減衰力(図中の破線で示す)に対して有意に大きくなる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the damping force and the stroke speed when a drive current is applied to the
一方、本実施形態のピストンカバー30は、耐摩耗性に優れたステンレス鋼を素材とするため、長期間にわたる使用(自動車の運転)が行われた場合にもその摩耗がごく少なく、ダンパ6の高い耐久性を実現できる。なお、オーステナイト系ステンレス鋼は伸び性や絞り性に優れるため、製造時における加締め作業が容易となって生産性も向上する。
On the other hand, since the
<一部変形例>
図6は、上記実施形態の一部変形例に係るダンパの要部拡大縦断面図である。
一部変形例もその全体構成は実施形態と同様であるが、ピストン16の構造が異なっている。すなわち、一部変形例のピストン16は、ピストンカバー30を備えておらず、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、インナヨーク32およびエンドプレート33,34を軸方向に貫通する複数本のボルト40によって締結・一体化されている。アウタヨーク31は、実施形態と同様にパーメンジュールを素材としており、その外周面がシリンダ12の内周面に所定の間隙をもって対峙している。また、本実施形態の場合、両エンドプレート33,34は、摺接部材を兼ねており、その外周面がシリンダ12の内周面に摺接する。なお、両エンドプレート33,34は、シリンダ12との相対摺動による摩耗を抑制すべく、その表面にメッキ等を施してもよい。一部変形例も、その作用・効果については、実施形態と略同様である。
<Some variations>
FIG. 6 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part of a damper according to a partial modification of the above embodiment.
In some modified examples, the overall configuration is the same as that of the embodiment, but the structure of the
上記実施形態や一部変形例では、このような構成を採ったことにより、飽和磁束密度の高いパーメンジュールをアウタヨーク31の素材として採用しながら、高い耐久性を実現することができる。
In the above embodiment and some modified examples, by adopting such a configuration, it is possible to achieve high durability while adopting a permendur having a high saturation magnetic flux density as a material of the
以上で具体的実施形態および一部変形例の説明を終えるが、本発明はこれら実施形態等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、上記実施形態ではピストンカバーの素材として非磁性体であるオーステナイト系ステンレス鋼を用いたが、磁性体である機械構造用炭素鋼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。 This is the end of the description of the specific embodiments and some modified examples, but the present invention can be widely modified without being limited to these embodiments. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to a damping force variable damper that constitutes a rear suspension of a four-wheeled vehicle. However, the present invention can also be applied to a damping force variable damper for a front suspension. It can also be applied to a damping force variable damper for a two-wheeled vehicle or the like. Moreover, in the said embodiment, although the austenitic stainless steel which is a nonmagnetic body was used as a raw material of a piston cover, you may employ | adopt carbon steel for machine structures etc. which are magnetic bodies. In addition, the specific shape of the outer yoke, the inner yoke, the end plate, etc., the specific structure of the damper, and the like can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
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(摺接部材)
31 アウタヨーク
32 インナヨーク
33 エンドプレート(摺接部材)
34 エンドプレート(摺接部材)
35 MLVコイル
39 作動油流路
2 Trailing arm (wheel side member)
6
15 Lower liquid chamber (other side liquid chamber)
16
30 Piston cover (sliding contact member)
31
34 End plate (sliding contact member)
35
Claims (6)
前記ピストンは、
前記シリンダの内側に、当該シリンダの内周面に所定の間隙をもって配置されたアウタヨークと、
前記アウタヨークの内側に配置され、当該アウタヨークとの間に前記作動油流路を画成するインナヨークと、
前記シリンダの内周面に摺接する摺接部材と
を備えたことを特徴とする減衰力可変ダンパ。 A cylinder filled with a magnetic fluid or a magnetorheological fluid and connected to one of a vehicle body side member and a wheel side member; and the cylinder is divided into a one side liquid chamber and another side liquid chamber and the magnetic fluid Alternatively, a piston formed with a hydraulic fluid passage for allowing the magnetorheological fluid to flow between the one-side liquid chamber and the other-side liquid chamber and the other of the vehicle body side member and the wheel side member are connected to the piston. A damping force variable damper in which a damping force is controlled by applying a magnetic field to the magnetic fluid or the magnetorheological fluid passing through the hydraulic fluid passage,
The piston is
An outer yoke disposed inside the cylinder with a predetermined gap on the inner peripheral surface of the cylinder;
An inner yoke that is disposed inside the outer yoke and that defines the hydraulic oil flow path between the outer yoke and the outer yoke;
A damping force variable damper comprising a sliding contact member that is in sliding contact with an inner peripheral surface of the cylinder.
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