JP4754456B2 - Hydraulic damper - Google Patents
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Description
この発明は、車両用サスペンション等に用いられ、液体の流通抵抗を利用して減衰力を得る液圧ダンパに関するものである。 The present invention relates to a hydraulic damper that is used in a suspension for a vehicle or the like and obtains a damping force by using a flow resistance of a liquid.
この種の液圧ダンパは、液体が充填されたシリンダの内部にピストンが摺動自在に収容され、ピストンによって隔成された液室間が減衰通路によって連通している。そして、ピストンとシリンダが相対作動すると、減衰通路内を液体が流通し、その際に減衰力を発生する。 In this type of hydraulic damper, a piston is slidably accommodated in a cylinder filled with liquid, and liquid chambers separated by the piston communicate with each other through a damping passage. And if a piston and a cylinder operate | move relatively, a liquid will distribute | circulate in the attenuation | damping channel | path and will generate | occur | produce a damping force in that case.
また、この種の液圧ダンパとして、発生減衰力を電気的な制御によって可変制御するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この液圧ダンパは、例えば、シリンダ内に充填する液体として磁性流体が用いられ、ピストンの減衰通路の近傍に、磁性流体の粘性を制御するための電磁コイルが設けられている。このダンパでは、電磁コイルの発生磁界を制御することによって減衰通路を通過する粘性流体の抵抗を可変にし、それにより、発生減衰力を任意に制御するようになっている。
In this hydraulic damper, for example, a magnetic fluid is used as a liquid to be filled in a cylinder, and an electromagnetic coil for controlling the viscosity of the magnetic fluid is provided in the vicinity of the damping passage of the piston. In this damper, the resistance of the viscous fluid passing through the attenuation passage is made variable by controlling the magnetic field generated by the electromagnetic coil, and thereby the generated damping force is arbitrarily controlled.
しかし、この種の従来の液圧ダンパは、図6の特性図に示すように、シリンダ内の液体の温度が変化すると、その温度の変化に伴って発生減衰力が変わり、所望の減衰力が得られなくなることがある。
この現象は、図7の特性図に示すように、液体の粘度が温度の変化に伴って変化し、それによって液体の流通抵抗が変動することに起因するものと考えられる。
However, in this type of conventional hydraulic damper, as shown in the characteristic diagram of FIG. 6, when the temperature of the liquid in the cylinder changes, the generated damping force changes with the change in the temperature, and the desired damping force is reduced. It may not be obtained.
As shown in the characteristic diagram of FIG. 7, this phenomenon is considered to be caused by the fact that the viscosity of the liquid changes as the temperature changes, and the flow resistance of the liquid fluctuates accordingly.
このため、例えば、電磁コイルの発生磁界の制御によって粘性流体の粘度を変化させる上記の液圧ダンパにおいては、温度の変化によって所望通りの制御特性を得ることが難しくなる。 For this reason, for example, in the above hydraulic damper that changes the viscosity of the viscous fluid by controlling the magnetic field generated by the electromagnetic coil, it becomes difficult to obtain the desired control characteristics due to the temperature change.
そこでこの発明は、温度変化に拘わらず常時所望の減衰力が得ることのできる液圧ダンパを提供しようとするものである。 Therefore, the present invention is intended to provide a hydraulic damper that can always obtain a desired damping force regardless of temperature changes.
上記の課題を解決する請求項1に記載の発明は、内部に液体を充填したシリンダ(例えば、後述の実施形態におけるシリンダ2)と、このシリンダ内に摺動自在に収容されてシリンダ内を2つの液室(例えば、後述の実施形態における縮み側液室7および伸び側液室8)に隔成するピストン(例えば、後述の実施形態におけるピストン5)と、前記2つの液室間を連通し、前記シリンダとピストンの相対作動に応じて流通する液体に抵抗を付与する減衰通路(例えば、後述の実施形態における減衰通路9)と、を備えた液圧ダンパ(例えば、後述の実施形態における液圧ダンパ1)において、前記シリンダ内に充填される液体として磁性流体を用いるとともに、前記減衰通路を通過する磁性流体の粘性を発生磁界の制御によって変えることにより発生減衰力を制御する電磁コイル(例えば、後述の実施形態における電磁コイル17)を前記減衰通路の近傍に設け、前記ピストンを、筒状の周壁(例えば、後述の実施形態における外周壁14)を有するピストンハウジング(例えば、後述の実施形態におけるピストンハウジング12)と、このピストンハウジング内に一体に設けられた軸部(例えば、後述の実施形態における小径軸部13b)と、この軸部の外周に取り付けられた熱膨張係数の大きい高熱膨張部材(例えば、後述の実施形態における高熱膨張部材18)と、この高熱膨張部材の外周に円周方向に沿って複数設けられた分割ブロック(例えば、後述の実施形態における分割ブロック19)と、この複数の分割ブロックの外周面に跨って径方向に伸縮可能に嵌合されたブロックカバー(例えば、後述の実施形態におけるブロックカバー20)と、を備えた構成とし、前記ピストンハウジングの周壁と前記ブロックカバーの間の環状の隙間(例えば、後述の実施形態における隙間d 2 )によって前記減衰通路を構成したことを特徴とする。
これにより、電磁コイルの通電が制御されると、減衰通路を通過する磁性流体が電磁コイルで発生する磁界の影響を受け、磁性流体の粘性が制御されるようになる。
例えば、温度が上昇すると、高熱膨張部材の体積が増大して複数の分割ブロックを径方向外側方向に移動させる。この結果、ブロックカバーが複数の分割ブロックによって押圧されて拡径し、ピストンケースの周壁とブロックカバーの間の隙間が縮小されて減衰通路の断面積が減少し、その通路断面積の減少に応じて発生減衰力が増大する。また、温度が上昇すると、液体の粘度低下によって減衰通路での発生減衰力が低下するが、この粘性低下による発生減衰力の低下分は、前記の減衰通路の断面積減少による発生減衰力の増大によって相殺される。逆に、温度が低下すると、高熱膨張部材の体積が縮小し、複数の分割ブロックが径方向内側方向に移動してブロックカバーが縮径する。この結果、ピストンケースの周壁とブロックカバーの間の隙間が拡大され、減衰通路の断面積が増大して発生減衰力が減少する。また、温度低下によって液体の粘度が高まると発生減衰力が増大するが、その発生減衰力の増大分は、前記の減衰通路の断面積増大による発生減衰力の減少によって相殺される。
The invention according to claim 1, which solves the above problem, includes a cylinder filled with a liquid (for example, a cylinder 2 in an embodiment to be described later) and a cylinder slidably accommodated in the cylinder. A piston (for example, a
As a result, when energization of the electromagnetic coil is controlled, the magnetic fluid passing through the attenuation path is affected by the magnetic field generated by the electromagnetic coil, and the viscosity of the magnetic fluid is controlled.
For example, when the temperature rises, the volume of the high thermal expansion member increases, and the plurality of divided blocks are moved radially outward. As a result, the block cover is pressed by a plurality of divided blocks to increase the diameter, the gap between the peripheral wall of the piston case and the block cover is reduced, the cross-sectional area of the damping passage is reduced, and the cross-sectional area of the passage is reduced. The generated damping force increases. Further, when the temperature rises, the generated damping force in the damping passage decreases due to the decrease in the viscosity of the liquid, and the decrease in the generated damping force due to this viscosity decrease increases the generated damping force due to the reduction in the cross-sectional area of the damping passage. Is offset by Conversely, when the temperature is lowered, the volume of the high thermal expansion member is reduced, the plurality of divided blocks are moved inward in the radial direction, and the block cover is reduced in diameter. As a result, the gap between the peripheral wall of the piston case and the block cover is enlarged, the cross-sectional area of the damping passage is increased, and the generated damping force is reduced. Further, when the viscosity of the liquid increases due to the temperature drop, the generated damping force increases, but the increase in the generated damping force is offset by the decrease in the generated damping force due to the increase in the cross-sectional area of the damping passage.
請求項1に記載の発明によれば、電磁コイルによって磁性流体の粘性を制御する際に、温度変化に起因した発生減衰力の変化分を高熱膨張部材の体積変化によって相殺することができるため、温度変化による影響を受けることなく、常時所望の制御特性を得ることができる。According to the first aspect of the present invention, when the viscosity of the magnetic fluid is controlled by the electromagnetic coil, the change in the generated damping force due to the temperature change can be offset by the volume change of the high thermal expansion member. A desired control characteristic can always be obtained without being affected by the temperature change.
また、請求項1に記載の発明によれば、温度変化に伴う高熱膨張部材の体積の変化を、複数の分割ブロックを介してブロックカバーの外径の変化に変換することができるため、高熱膨張部材の微少な体積変化を効率良く増幅し、減衰通路の断面積を有効に制御することができる。Further, according to the first aspect of the present invention, the change in the volume of the high thermal expansion member due to the temperature change can be converted into the change in the outer diameter of the block cover via the plurality of divided blocks. A minute volume change of the member can be efficiently amplified, and the cross-sectional area of the attenuation passage can be effectively controlled.
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、この発明にかかる液圧ダンパ1の断面図を示すものである。この液圧ダンパ1は、車両のサスペンションに用いられる所謂シングルチューブ式のダンパであり、シリンダ2の内部に作動液(液体)として磁性流体が充填されるとともに、ピストンロッド4に連結されたピストン5がシリンダ2内に摺動自在に収容されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a hydraulic damper 1 according to the present invention. The hydraulic damper 1 is a so-called single tube type damper used for a vehicle suspension. The cylinder 2 is filled with a magnetic fluid as a working fluid (liquid) and is connected to a piston rod 4. Is slidably accommodated in the cylinder 2.
ピストンロッド4は、有底円筒状のシリンダ2の端部にロッドガイド6を介して摺動自在に支持され、ピストン5は、シリンダ2の内部を伸び側液室7と縮み側液室8とに隔成している。ピストン5には、シリンダ2内の伸び側液室7と縮み側液室8を連通する減衰通路9が設けられ、シリンダ2とピストン5が相対移動する際に磁性流体がこの減衰通路9を通過するようになっている。液圧ダンパ1は、シリンダ2とピストンロッド4間に加わる振動や衝撃を減衰通路9の流通抵抗によって減衰する。なお、図中30は、ロッドガイド6のシリンダ2の内側の内周縁部に設けられた液体封止用のシール部材であり、31は、ロッドガイド6のシリンダ2の外側の内周縁部に設けられたダストシールである。
The piston rod 4 is slidably supported on the end portion of the bottomed cylindrical cylinder 2 via a rod guide 6, and the
また、シリンダ2の底部側にはフリーピストン10が摺動自在に収容され、シリンダ2の内部を液室(縮み側液室8および伸び側液室7)とガス室11とに隔成している。フリーピストン10は、シリンダ2に対するピストンロッド4の進退部容積の増減に応じてシリンダ2内を移動し、それによってピストンロッド4の自由な進退変位を許容する。
A
ピストン5は、図2〜図4にも示すように、シリンダ2に摺動自在に嵌合される中空円柱状のピストンハウジング12と、ピストンロッド4の端部に一体に形成されたピストンコア13とを備えている。ピストンハウジング12は、シリンダ2の内周面に接触する円筒状の外周壁14と、この外周壁14とピストンコア13の軸方向の両側端部を結合する一対のエンドプレート15,15によって構成されている。エンドプレート15は、外周縁部に円弧状の開口16が円周方向に沿って複数形成され、この開口16が減衰通路9の入出口を成している。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
一方、ピストンコア13は、軸方向中央の大径軸部13aと、この大径軸部13aの軸方向両側に一体に形成された小径軸部13b,13b(軸部)を備え、大径軸部13aの外周面には、磁性流体に磁界を作用させるための電磁コイル17が装着されている。この電磁コイル17とピストンハウジング12の外周壁14の間には環状の隙間d1(図1参照)が設けられ、この隙間d1が減衰通路9の一部を成している。なお、電磁コイル17の通電ケーブル32はピストンロッド4の軸芯部に沿って外部に引き出され、電磁コイル17が外部の図示しないコントローラによって通電制御されるようになっている。
On the other hand, the
また、両側の小径軸部13b,13bの外周には、熱膨張係数の大きい発砲樹脂(例えば、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリスチレン、シリコンスポンジ。)等から成る円筒状の高熱膨張部材18が取付けられている。この高熱膨張部材18の外周には断面略扇形状の複数の分割ブロック19…が配置され、この複数の分割ブロック19…の外周面に断面C字状のブロックカバー20が被着されている。分割ブロック19は、高熱膨張部材18の外周に配置された状態において外周面が円形を成し、その外周面にブロックカバー20が密接している。ブロックカバー20はばね弾性を有し、分割ブロック19…を外周側から押え込むとともに、高熱膨張部材18の体積変化に伴う分割ブロック19…の変位を許容するようになっている。なお、分割ブロック19とブロックカバー20は強磁性体によって形成されており、また、ブロックカバー20の切割り部20aは、分割ブロック19に対し隣接する分割ブロック19,19間の隙間に跨らない位置に位置決めされている。
Further, cylindrical high
そして、ブロックカバー20とピストンハウジング12の外周壁14の間には環状の隙間d2が設けられ、この隙間d2が減衰通路9の一部を成している。この隙間d2は、減衰通路9の軸方向の最小断面積部分とされ、この部分の断面積が減衰通路9の発生減衰力に直接影響するようになっている。
An annular gap d 2 is provided between the
以上の構成において、この液圧ダンパ1に振動や衝撃の入力があり、ピストンロッド4とシリンダ2が軸方向に相対作動すると、減衰通路9を通して伸び側液室7と縮み側液室8の間で磁性流体の流通が生じ、その際に発生する減衰力によって振動や衝撃が減衰される。そして、この液圧ダンパ1では、電磁コイル17の磁界を制御することにより、減衰通路9を通過する磁性流体の粘性を変え、例えば、磁界を強めて粘性を高めることによって発生減衰力を増大させ、逆に、磁界を弱めて粘性を低くすることによって発生減衰力を減少させる。
In the above configuration, when vibration or impact is input to the hydraulic damper 1 and the piston rod 4 and the cylinder 2 are operated relative to each other in the axial direction, the expansion fluid chamber 7 and the
ところで、外気温の上昇等によって磁性流体の温度が上昇すると、電磁コイル17を同じ電力で制御しても粘性が低下するが(図7の特性図参照。)、この液圧ダンパ1においては、磁性流体の温度が上昇すると、それに伴ってピストン5内の高熱膨張部材18の体積が増大し、それに伴って減衰通路9の断面積が縮小される。
By the way, when the temperature of the magnetic fluid rises due to an increase in the outside air temperature or the like, the viscosity decreases even if the
即ち、磁性流体の温度が低い間は、図3に示すように、高熱膨張部材18の体積が小さく、ブロックカバー20が縮径した状態にあるためにブロックカバー20と外周壁14の間の隙間d2が大きくなり、減衰通路9の断面積が大きくなっている。しかし、この状態から、磁性流体の温度が高まると、図4に示すように、高熱膨張部材18が膨張し、分割ブロック19を径方向外側に押してブロックカバー20の外径を拡大するため、その分、ブロックカバー20と外周壁14の間の隙間d2が狭められ、減衰通路9の断面積が縮小される。
That is, while the temperature of the magnetic fluid is low, as shown in FIG. 3, since the volume of the high
また、この状態から磁性流体の温度が低下した場合には、ピストン5内の高熱膨張部材18の体積の縮小によって、ブロックカバー20の外径が縮径され、ブロックカバー20と外周壁14の間の隙間d2が大きくなって減衰通路9の断面積が拡大される。
Further, when the temperature of the magnetic fluid is lowered from this state, the outer diameter of the
したがって、この液圧ダンパ1においては、磁性流体の温度が上昇した場合には、磁性流体の粘性低下による減衰力の減少分が減衰通路9の断面積の縮小による減衰力の増大によって相殺され、磁性流体の温度が低下した場合には、磁性流体の粘性上昇による減衰力の増大分が減衰通路9の断面積の拡大による減衰力の低下によって相殺される。このため、この液圧ダンパ1の場合、電磁コイル17による磁界制御が一定であれば、図5の特性図に示すように、磁性流体の温度の変化に拘らず発生減衰力をほぼ一定に維持されることになり、温度変化の影響を受けることなく所望の制御特性を得ることができる。
Therefore, in the hydraulic damper 1, when the temperature of the magnetic fluid rises, the decrease in the damping force due to the decrease in the viscosity of the magnetic fluid is offset by the increase in the damping force due to the reduction in the cross-sectional area of the damping
また、温度変化に応じて高熱膨張部材18によって減衰通路9の断面積を可変にできる構造であれば、この実施形態のピストン5の構造に限らず採用可能であるが、この実施形態においては、小径軸部13bの外周に高熱膨張部材18を取り付け、高熱膨張部材18の外側に複数の分割ブロック19を介してブロックカバー20を装着し、ブロックカバー20とピストンハウジング12の外周壁14の間に環状の減衰通路9を設けるようにしているため、高熱膨張部材18の体積変化を大きく増幅して減衰通路9の断面積を効果的に増減変化させることができる。したがって、この実施形態の液圧ダンパ1を採用した場合には、高熱膨張部材18を大型化することなく、制御特性の確実な安定化を図ることができる。
Further, as long as the cross-sectional area of the
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態は、所謂シングルチューブ式の液圧ダンパであるが、液室を形成するシリンダが二重に配置された所謂ツインチューブ式の液圧ダンパにも適用することが可能である。この場合には、高熱膨張部材によって制御される減衰通路はベースバルブに設けるようにしても良い。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various design change is possible in the range which does not deviate from the summary. For example, the above-described embodiment is a so-called single tube type hydraulic damper, but it can also be applied to a so-called twin tube type hydraulic damper in which cylinders forming a liquid chamber are doubly arranged. . In this case, the damping passage controlled by the high thermal expansion member may be provided in the base valve.
1…液圧ダンパ
2…シリンダ
5…ピストン
7…伸び側液室(液室)
8…縮み側液室(液室)
9…減衰通路
12…ピストンハウジング
13…小径軸部(軸部)
17…電磁コイル
18…高熱膨張部材
19…分割ブロック
20…ブロックカバー
d2…隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hydraulic damper 2 ...
8 ... Contraction side liquid chamber (liquid chamber)
9 ... Damping
17 ...
Claims (1)
このシリンダ内に摺動自在に収容されてシリンダ内を2つの液室に隔成するピストンと、
前記2つの液室間を連通し、前記シリンダとピストンの相対作動に応じて流通する液体に抵抗を付与する減衰通路と、
を備えた液圧ダンパにおいて、
前記シリンダ内に充填される液体として磁性流体を用いるとともに、
前記減衰通路を通過する磁性流体の粘性を発生磁界の制御によって変えることにより発生減衰力を制御する電磁コイルを前記減衰通路の近傍に設け、
前記ピストンを、
筒状の周壁を有するピストンハウジングと、
このピストンハウジング内に一体に設けられた軸部と、
この軸部の外周に取り付けられた熱膨張係数の大きい高熱膨張部材と、
この高熱膨張部材の外周に円周方向に沿って複数設けられた分割ブロックと、
この複数の分割ブロックの外周面に跨って径方向に伸縮可能に嵌合されたブロックカバーと、を備えた構成とし、
前記ピストンハウジングの周壁と前記ブロックカバーの間の環状の隙間によって前記減衰通路を構成したことを特徴とする液圧ダンパ。 A cylinder filled with liquid,
A piston that is slidably accommodated in the cylinder and separates the inside of the cylinder into two liquid chambers;
A damping passage communicating between the two liquid chambers and imparting resistance to the liquid flowing in accordance with the relative operation of the cylinder and the piston;
In the hydraulic damper with
While using a magnetic fluid as the liquid filled in the cylinder,
An electromagnetic coil for controlling the generated damping force by changing the viscosity of the magnetic fluid passing through the attenuation passage by controlling the generated magnetic field is provided in the vicinity of the attenuation passage,
The piston,
A piston housing having a cylindrical peripheral wall;
A shaft portion integrally provided in the piston housing;
A high thermal expansion member with a large thermal expansion coefficient attached to the outer periphery of the shaft portion;
A plurality of divided blocks provided along the circumferential direction on the outer periphery of the high thermal expansion member;
A block cover that is fitted so as to expand and contract in the radial direction across the outer peripheral surfaces of the plurality of divided blocks, and a configuration comprising:
The hydraulic damper , wherein the damping passage is constituted by an annular gap between a peripheral wall of the piston housing and the block cover .
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