JP4371962B2 - 可変減衰力ダンパー - Google Patents

Description

本発明は、磁性体粒子を含む磁気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、ピストンに設けたコイルに通電して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制御する可変減衰力ダンパーに関する。

サスペンション装置用の可変減衰力ダンパーの粘性流体として、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ものが、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

ところで、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あり、長時間に亘って車両を停止状態にしておくと、磁気粘性流体中の磁性体微粒子が重力で沈降してシリンダの底部に堆積してしまい、磁気粘性流体中の磁性体微粒子の濃度が低くなってしまう傾向がある。このような状態で車両を走行させると、ダンパーの作動により磁気粘性流体が充分に攪拌されて磁性体微粒子が均一に拡散するまでの間、コイルに適正な電流を供給してもダンパーの減衰力が目標値まで増加せず、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、磁気粘性流体中の磁性体微粒子の沈降による可変減衰力ダンパーの機能低下を最小限に抑えることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、磁性体粒子を含む磁気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、ピストンに設けたコイルに通電して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制御する可変減衰力ダンパーにおいて、停止状態にあった車両を走行させる場合に、走行中の車両の運動状態に関わらずに且つシリンダ内でのピストンの上昇時にだけ所定値以上の電流をコイルに供給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。

本発明によれば、停止状態にあった車両において磁気粘性流体中の磁性体粒子が重力でシリンダの底部に沈降しても、その後に車両を走行させる際に走行中の車両の運動状態に関わらずに所定値以上の電流をコイルに供給するので、コイルにより発生する磁界でピストン内の流体通路中に磁性体粒子をより多く集積させ、通常の減衰力の制御時よりも流体通路の実質的な通路断面積を狭くすることができる。これにより、ピストンの移動に伴って流体通路を通過する磁気粘性流体の流速を高め、シリンダの底部に堆積した磁性体粒子を攪拌して巻き上げることで均一に拡散させ、磁性体微粒子の沈降による可変減衰力ダンパーの機能低下を最小限に抑えることができる。

しかも本発明では、シリンダ内でピストンが上昇するときに、つまり流体通路を通過した磁気粘性流体がシリンダの底部に堆積した磁性体粒子に向けて流れるときに、磁性体粒子を攪拌するためのコイルへの通電を実行するので、この通電をシリンダ内でのピストンの上昇時および下降時の両方に実行する場合に比べて、車両の乗り心地への影響を小さくすることができる。

以下、本発明の実施形態を、添付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、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、車両を長時間に亘って停止状態にしておくと、ダンパー１４の磁気粘性流体中の磁性体粒子が重力で次第に沈降し、シリンダ２１の下部にある第２液室２６の底部に堆積する傾向がある。その結果、磁気粘性流体中の磁性体微粒子の濃度が低くなってしまい、次に車両を走行させ際にコイル２８に適正な電流を供給してもダンパー１４が目標とする減衰力を発生することができなくなる可能性がある。このような状態は、車両が所定距離走行し、その間のダンパー１４の作動により磁気粘性流体が充分に攪拌されて磁性体微粒子が均一に拡散するまで継続することになる。

上述したダンパー１４の一時的な機能低下を最小限に抑え、できるだけ早期に通常の機能を発揮させるために、本実施例では、車両の停止状態が所定時間以上継続した後に車両を走行させる場合に、走行中の車両の運動状態に関わらずに所定値以上の電流をコイル２８に供給する。即ち、車両の走行中にダンパー１４のコイル２８には乗り心地制御および操安制御のための電流が供給されるが、この電流の最小値が所定値以上になるように増加方向に補正する。この場合、参考例では、その補正した前記所定値以上の電流を所定時間継続的に供給する。

その結果、コイル２８により発生する磁界で流体通路２２ａ…中に磁性体粒子がより多く集積し、流体通路２２ａ…の実質的な通路断面積がより狭くなるために、ピストン２２の移動に伴って流体通路２２ａ…を通過する磁気粘性流体の流速を高めることができる。これにより、第２流体室２６の底部に堆積した磁性体粒子を効果的に攪拌して巻き上げ、シリンダ２１内に均一に拡散させることで、磁性体微粒子の沈降によるダンパー１４の機能低下を最小限に抑えることができる。そして所定時間が経過して磁気粘性流体内に磁性体粒子が均一に拡散すると、コイル２８に供給される電流は乗り心地制御や操安制御のための通常の電流に戻される。

このように、長時間に亘って停止状態にあった車両を走行させる際に、ダンパー１４のコイル２８に供給する電流を一時的に増加させることで、沈降していた磁性体粒子を磁気粘性流体中に早期に拡散させ、ダンパー１４の機能を速やかに回復させることができる。尚、車両が停止状態にあった時間は、イグニッションスイッチをオンした履歴や、車速が所定値以上になった履歴を記憶しておくことで、容易に算出することができる。

而して、前記参考例では、長時間に亘って停止状態にあった車両を走行させる際に、所定時間に亘って継続的にコイル２８の電流を増加させているが、本発明の実施例では、ピストン２２が上昇するときだけにコイル２８の電流を増加させる。これにより、ピストン２２が上昇するときには、上側の第１流体室２５から下側の第２流体室２６に向かって磁気粘性流体が下向きに流れるため、下側の第２流体室２６の底部に堆積した磁性体粒子を効果的に攪拌することができ、しかもピストン２２の上昇時および下降時の両方にコイル２８に通電する場合に比べて、車両の乗り心地制御や操安制御に対する影響を小さくすることができる。

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

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

Claims (1)

1. 磁性体粒子を含む磁気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、ピストン（２２）に設けたコイル（２８）に通電して流体通路（２２ａ）中の磁気粘性流体の粘性を変化させて減衰力を制御する可変減衰力ダンパーにおいて、
   停止状態にあった車両を走行させる場合に、走行中の車両の運動状態に関わらずに且つシリンダ（２１）内でのピストン（２２）の上昇時にだけ所定値以上の電流をコイル（２８）に供給することを特徴とする、可変減衰力ダンパー。

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