JP5199740B2 - Variable damping force damper and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は可変減衰力ダンパに関し、例えば、車両等の振動を減衰させるために用いられる可変減衰力ダンパ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a variable damping force damper, for example, a variable damping force damper used for damping vibrations of a vehicle or the like, and a manufacturing method thereof.
鉱物油等のオイルを分散媒としてこれに分散質として真球状で平均粒径が数μm程度の強磁性を有する微粒子(以下「磁性粒子」という)を分散させた磁気粘性流体(MRF;Magneto-Rheological Fluid)を作動流体として用いた可変減衰力ダンパ(以下「MRFダンパ」という)が知られている。 Magnetorheological fluid (MRF; Magneto-) in which oil such as mineral oil is used as a dispersion medium, and fine particles having ferromagnetism with an average particle size of about several μm (hereinafter referred to as “magnetic particles”) are dispersed as dispersoids. A variable damping force damper (hereinafter referred to as “MRF damper”) using Rheological Fluid as a working fluid is known.
MRFは、磁場の影響を受けていないときは一般的な油圧作動油と同様に液状であり、ニュートン流体としての挙動を示すが、外部から磁場が加えられたときには、MRF中に均一に分散していた磁性粒子が磁場方向に沿って連結し、鎖状のクラスタを形成する。このクラスタが変形(流れ)に対して抵抗するために、見かけの粘度が急激に大きくなり、流動時には降伏応力を有する塑性流体の挙動を示す。MRFの磁場によるこのような粘性変化は可逆的である。また、磁場の強さを調節することによりMRFの粘度をどの程度変化させるかを調節することができる。このMRFの状態変化は極めて高速で生じ、磁場の変化に対する応答性は、数ミリ秒のレベルである。 When not affected by a magnetic field, MRF is liquid like a general hydraulic fluid and behaves as a Newtonian fluid. However, when an external magnetic field is applied, MRF is uniformly dispersed in MRF. The magnetic particles that have been connected are linked along the direction of the magnetic field to form a chain cluster. Since this cluster resists deformation (flow), the apparent viscosity increases rapidly, and shows the behavior of a plastic fluid having a yield stress during flow. Such a change in viscosity due to the magnetic field of MRF is reversible. In addition, it is possible to adjust how much the viscosity of the MRF is changed by adjusting the strength of the magnetic field. The state change of the MRF occurs at a very high speed, and the response to the change of the magnetic field is on the order of several milliseconds.
このMRFを用いたMRFダンパは、一般的に、MRFが充填されたシリンダチューブの内部がピストンによって第1油室(第1の室)と第2油室(第2の室)とに画成され、ピストンにピストンロッドが連結され、このピストンロッドをシリンダチューブの一端から突出させると共に、シリンダチューブの一端を閉塞するように配置されたロッドガイドがピストンロッドを摺動自在に支持した構造を有している。 In an MRF damper using this MRF, generally, the inside of a cylinder tube filled with MRF is divided into a first oil chamber (first chamber) and a second oil chamber (second chamber) by a piston. The piston rod is connected to the piston, and the piston rod protrudes from one end of the cylinder tube, and the rod guide arranged so as to close the one end of the cylinder tube has a structure in which the piston rod is slidably supported. doing.
ピストンには、第1油室と第2油室との間でMRFが流通できるように連通孔が設けられており、この連通孔内のMRFに磁場を印加する電磁コイルがそのピストンに内蔵される。電磁コイルへの通電によって連通孔内のMRFに磁場を印加し、その際の磁場の大きさを制御することによってMRFの粘性を変化させて、可変減衰力を得る。 The piston is provided with a communication hole so that MRF can flow between the first oil chamber and the second oil chamber, and an electromagnetic coil for applying a magnetic field to the MRF in the communication hole is built in the piston. The A magnetic field is applied to the MRF in the communication hole by energizing the electromagnetic coil, and the viscosity of the MRF is changed by controlling the magnitude of the magnetic field, thereby obtaining a variable damping force.
このようにしてMRFダンパを駆動させる際には、シリンダチューブとピストンとが摺動するだけでなく、ピストンロッドとロッドガイドとが摺動する。そのため、ピストンロッドとロッドガイドとの摺動抵抗(摩擦力)を小さく抑えると共に、ピストンロッド側とロッドガイド側の双方の摺動面の摩耗を抑える技術が必要とされる。 Thus, when driving the MRF damper, not only the cylinder tube and the piston slide, but also the piston rod and the rod guide slide. Therefore, there is a need for a technique for reducing the sliding resistance (frictional force) between the piston rod and the rod guide as well as suppressing the wear of the sliding surfaces on both the piston rod side and the rod guide side.
そこで、従来、ピストンロッドとロッドガイドとの間にシール材兼潤滑材として機能する金属ブシュを配置している(例えば、特許文献1参照)。より詳しくは、金属ブシュとして、非磁性金属からなる基材の内周面に青銅からなる多孔質層を設け、この多孔質層にフッ素樹脂を含浸させた構造を有するものを用い、このフッ素樹脂含浸層をピストンロッドと摺動させている。なお、MRFダンパでは、前記したように、ピストンに設けられた連通孔内のMRFに磁場を印加し、磁場が印加されたMRFの粘性を変化させることで可変減衰力を得るため、連通孔内以外の部分ではMRFに磁場が働かないようにする必要がある。そのため、金属ブシュの基材として非磁性金属が用いられる。
しかしながら、MRFダンパが用いられる車両等では、頻繁に横力等の偏った力が作用した状態でMRFダンパを駆動させる状況が生じる。このような状況下では、金属ブシュのフッ素樹脂含浸層は軟らかいために摩耗が加速されてしまい、耐久性の点で問題がある。また、MRFに含まれる磁性粒子は極めて小さいために、金属ブシュのフッ素樹脂含浸層が摩耗すると、ピストンロッドとロッドガイドとの隙間に磁性粒子が侵入し、この磁性粒子によってフッ素樹脂含浸層の摩耗が加速されてしまうという問題がある。 However, in a vehicle or the like in which an MRF damper is used, a situation occurs in which the MRF damper is driven in a state where a biased force such as a lateral force is frequently applied. Under such circumstances, the fluororesin-impregnated layer of the metal bush is soft, so that wear is accelerated and there is a problem in terms of durability. In addition, since the magnetic particles contained in the MRF are very small, when the fluororesin impregnated layer of the metal bush wears, the magnetic particles enter the gap between the piston rod and the rod guide, and the magnetic particles wear the fluororesin impregnated layer. There is a problem that will be accelerated.
そこで、このような問題を解決する方法として、ロッドガイド側の摺動面に、硬質アルマイトにテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂を含浸させた材料(以下「フッ素樹脂含有硬質アルマイト」という)を用いることが考えられる。このフッ素樹脂含有硬質アルマイトは、金属ブシュのフッ素樹脂含浸層に比べて高硬度であるため、耐摩耗性に優れており、しかも、フッ素樹脂を含有しているために硬質アルマイトに比べて摺動抵抗が小さいという特性を備えている。 Therefore, as a method for solving such problems, a material obtained by impregnating hard anodized fluorine resin such as tetrafluoroethylene on the sliding surface on the rod guide side (hereinafter referred to as “fluorine resin-containing hard anodized”) should be used. Can be considered. This fluororesin-containing hard anodized is harder than the fluororesin impregnated layer of metal bushes, so it has excellent wear resistance, and because it contains fluororesin, it slides compared to hard anodized It has the characteristic that resistance is small.
しかしながら、フッ素樹脂含有硬質アルマイトには、大きな力で押圧された状態での摺動抵抗が比較的大きな値を示すという問題のあることが、発明者らの検討により明らかとなった。そのため、ピストンロッドとの摺動面にフッ素樹脂含有硬質アルマイトが設けられたロッドガイドを用いて構成されたMRFダンパでは、所望の減衰力を得るためにMRFダンパに駆動信号(具体的には、電磁コイルへ流す電流の大きさであり、以下、この駆動信号を「入力信号」という)が入力された際に、MRFダンパに横力等の偏った力が作用している状態になっていると、ピストンロッドとロットガイドとの摺動抵抗が大きくなっているために、目標とする減衰力を出力する際に、精度が低下するおそれがある。また、ピストンロッドとロットガイドとの摺動抵抗が大きくなることによって、ピストンロッド側とロッドガイド側の双方の摺動面で摩耗が進行しやすくなり、これによってピストンロッドの支持状態にガタつきが生じたり、MRFの漏れが生じやすくなったりする等、耐久性を低下させる種々の問題を発生させる。 However, the inventors have clarified that the fluororesin-containing hard alumite has a problem that the sliding resistance when pressed with a large force exhibits a relatively large value. Therefore, in an MRF damper configured using a rod guide in which a fluororesin-containing hard alumite is provided on the sliding surface with the piston rod, a drive signal (specifically, in order to obtain a desired damping force) This is the magnitude of the current that flows to the electromagnetic coil. Hereinafter, when this drive signal is referred to as an “input signal”, a biased force such as a lateral force is applied to the MRF damper. In addition, since the sliding resistance between the piston rod and the lot guide is increased, the accuracy may be lowered when outputting the target damping force. In addition, since the sliding resistance between the piston rod and the lot guide increases, wear tends to progress on both the piston rod side and the rod guide side, and this causes a backlash in the support state of the piston rod. This causes various problems that reduce durability, such as the occurrence of MRF leakage.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、横力等の偏った力が作用している状態での動作精度の低下が抑制されると共に、優れた耐久性を有する可変減衰力ダンパ及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a variable damping force damper having excellent durability while suppressing a decrease in operation accuracy in a state where a biased force such as a lateral force is applied, and It aims at providing the manufacturing method.
本発明に係る可変減衰力ダンパは、磁性粒子を含む作動流体が充填されるシリンダチューブと、前記シリンダチューブの内部に摺動自在に配置されるピストンと、前記ピストンに連結されると共に前記シリンダチューブの一端から突出するように配置されるピストンロッドと、前記シリンダチューブの前記一端を閉塞すると共に前記ピストンロッドを摺動自在に支持するロッドガイドと、を具備する可変減衰力ダンパであって、前記ロッドガイドは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材部を有し、前記基材部の所定の表面には、加熱処理された前記無電解ニッケルめっき膜が設けられ、前記ピストンロッドが前記無電解ニッケルめっき膜に対して摺動し、前記無電解ニッケルめっき膜は、前記基材部の表面に形成された、リンを含有する第1無電解ニッケルめっき層と、前記第1無電解ニッケルめっき層の表面に形成された、リンとフッ素樹脂とを含有する第2無電解ニッケルめっき層と、を有し、前記第1無電解ニッケルめっき層の硬度が前記第2無電解ニッケルめっき層の硬度よりも大きいことを特徴とする。 The variable damping force damper according to the present invention includes a cylinder tube filled with a working fluid containing magnetic particles, a piston slidably disposed inside the cylinder tube, and connected to the piston and the cylinder tube A variable damping force damper comprising: a piston rod disposed so as to project from one end of the cylinder tube; and a rod guide that closes the one end of the cylinder tube and supports the piston rod slidably. The rod guide has a base portion made of aluminum or an aluminum alloy, the heat-treated electroless nickel plating film is provided on a predetermined surface of the base portion, and the piston rod is the electroless nickel The electroless nickel plating film slides against the plating film, and the phosphor formed on the surface of the base material portion A first electroless nickel plating layer having a first electroless nickel plating layer and a second electroless nickel plating layer containing phosphorus and a fluororesin formed on a surface of the first electroless nickel plating layer. The electrolytic nickel plating layer has a hardness greater than that of the second electroless nickel plating layer .
前記ロッドガイドは、ロッドガイドを構成する所定の基材部において前記ピストンロッドと摺動することになる面に、無電解ニッケルめっき処理によりリンを含有した第1無電解ニッケル膜を成膜する第1無電解ニッケルめっき工程と、前記第1無電解ニッケルめっき層の表面に、無電解ニッケルめっき処理によりリンとフッ素樹脂とを含有した第2無電解ニッケルめっき膜を成膜する第2無電解ニッケルめっき工程と、前記第1無電解ニッケルめっき工程及び前記第2無電解ニッケルめっき工程により成膜された前記第1無電解ニッケルめっき膜及び第2無電解ニッケルめっき膜に加熱処理を施す加熱処理工程とを経て、製造される。なお、リンとフッ素樹脂とを含有する無電解ニッケルめっき膜は、次亜リン酸の還元作用を利用する無電解ニッケルめっき液にフッ素樹脂を添加しためっき液を用いることにより形成することができ、ニッケルの析出時にリンとフッ素樹脂とが共析する。 The rod guide is formed by forming a first electroless nickel film containing phosphorus on an electroless nickel plating process on a surface that slides with the piston rod in a predetermined base material portion constituting the rod guide . 1 and electroless nickel plating process, the surface of the first electroless nickel plating layer, a second electroless nickel for forming the second electroless nickel plating film containing phosphorus and fluorine resin by electroless nickel plating process And a heat treatment step of performing heat treatment on the first electroless nickel plating film and the second electroless nickel plating film formed by the first electroless nickel plating step and the second electroless nickel plating step. And then manufactured. In addition, the electroless nickel plating film containing phosphorus and a fluororesin can be formed by using a plating solution obtained by adding a fluororesin to an electroless nickel plating solution utilizing the reducing action of hypophosphorous acid, Phosphorus and fluororesin co-deposit when nickel is deposited.
本発明に係る可変減衰力ダンパは、フッ素樹脂を含有した無電解ニッケルめっき膜によってロッドガイド側の摺動面の摩擦係数を小さくすることにより、ピストンロッドとロッドガイドとの摺動抵抗を小さくしているため、横力等の偏った力が作用している状態での入力信号に対する動作精度の低下を抑制することができる。 The variable damping force damper according to the present invention reduces the sliding resistance between the piston rod and the rod guide by reducing the friction coefficient of the sliding surface on the rod guide side with an electroless nickel plating film containing a fluororesin. Therefore, it is possible to suppress a decrease in operation accuracy with respect to an input signal in a state where a biased force such as a lateral force is applied.
本発明に係る可変減衰力ダンパにおいて、ロッドガイドに設けられる無電解ニッケルめっき膜のビッカース硬度は360VHN以上であることが好ましい。換言すれば、無電解ニッケルめっき膜の加熱処理工程の処理条件を、無電解ニッケルめっき膜のビッカース硬度が360VHN以上となるように設定する。こうして、耐摩耗性を向上させることができる。 In the variable damping force damper according to the present invention, the electroless nickel plating film provided on the rod guide preferably has a Vickers hardness of 360 VHN or more. In other words, the processing conditions of the heat treatment step of the electroless nickel plating film are set so that the Vickers hardness of the electroless nickel plating film is 360 VHN or more. Thus, the wear resistance can be improved.
また、本発明に係る可変減衰力ダンパは、ロッドガイドの基材部にAl合金等を用いることによって、可変減衰力ダンパを横力等の偏った力を受けた状態で駆動する際には、ピストンロッドから応力を受けたロッドガイド(基材部)が微小に弾性変形することによってその応力が緩和されると共に、ピストンロッドとロッドガイドとの面接触状態が維持されることによってピストンロッドとロッドガイドとの摺動抵抗の上昇が抑制される。こうして、可変減衰力ダンパへの入力信号に対する動作精度の低下が抑えられ、ピストンロッド側とロッドガイド側の双方の摺動面の摩擦摩耗(特に、局所的に摩擦力が大きくなることによる偏った摩耗の発生)も抑制される。なお、Al合金等は、安価で加工性に優れているため、形状精度に優れたロッドガイドを高い生産性で安価に製造することができるという利点もある。
更に、本発明に係る可変減衰力ダンパは、可変減衰力ダンパの使用初期においては、第2無電解ニッケルめっき層とピストンロッドとが摺動するため、ピストンロッドとロッドガイドとの摺動抵抗を小さくすることができる。経時的に使用によって第2無電解ニッケルめっき層が減摩すると、ピストンロッドとロッドガイドとのクリアランスが拡がるために摺動抵抗が小さくなるが、このときに、第2無電解ニッケルめっき層よりも高い硬度を有する第1無電解ニッケルめっき層とロッドガイドとが摺動することで、第1無電解ニッケルめっき層の摩耗を抑制することができる。こうして優れた耐久性が得られる。
Further, the variable damping force damper according to the present invention uses an Al alloy or the like for the base portion of the rod guide, so that when the variable damping force damper is driven in a state of receiving a biased force such as a lateral force, The rod guide (base material part) that receives stress from the piston rod undergoes a slight elastic deformation to relieve the stress, and the surface contact state between the piston rod and the rod guide is maintained to maintain the piston rod and the rod. An increase in sliding resistance with the guide is suppressed. In this way, a decrease in the operation accuracy with respect to the input signal to the variable damping force damper is suppressed, and frictional wear on the sliding surfaces on both the piston rod side and the rod guide side (particularly due to locally increased frictional force) (Wear generation) is also suppressed. In addition, since Al alloy etc. are cheap and excellent in workability, there is also an advantage that a rod guide excellent in shape accuracy can be manufactured at high productivity and at low cost.
Furthermore, the variable damping force damper according to the present invention has a sliding resistance between the piston rod and the rod guide because the second electroless nickel plating layer and the piston rod slide in the initial use of the variable damping force damper. Can be small. When the second electroless nickel plating layer wears down over time, the clearance between the piston rod and the rod guide increases, so the sliding resistance decreases. At this time, the second electroless nickel plating layer is less than the second electroless nickel plating layer. Wear of the first electroless nickel plating layer can be suppressed by sliding the first electroless nickel plating layer having a high hardness and the rod guide. Thus, excellent durability is obtained.
本発明に係る可変減衰力ダンパでは、ロッドガイドの基材部にAl合金を用いることが好ましく、その場合には、Al以外の合金成分(以下「合金成分」という)が析出している状態になっていることが好ましい。ロッドガイドの基材部にAl合金を用いることにより、構造部品として所望される硬度や降伏点、引張強度等の機械的特性をバランスよく得ることが容易となる。また、合金成分が析出している状態となっていることで、Al合金を構成する各種の金属原子の転位による移動が抑制され、機械的特性を維持することができる。一方で、前記した通り、無電解ニッケルめっき膜は所定のビッカース硬度となるように加熱処理されるため、この加熱処理によって、Al合金における合金成分の析出状態ができる限り変わらないように、Al合金の組成等と加熱処理条件(温度、時間等)とのバランスを取ることが好ましい。また、Al合金において析出していた合金成分が、無電解ニッケルめっき膜の加熱処理工程によってAlに固溶した状態にならないようにすることが好ましい。 In the variable damping force damper according to the present invention, it is preferable to use an Al alloy for the base portion of the rod guide. In this case, an alloy component other than Al (hereinafter referred to as “alloy component”) is deposited. It is preferable that By using an Al alloy for the base portion of the rod guide, it becomes easy to obtain a desired balance of mechanical properties such as hardness, yield point, and tensile strength desired as a structural component. In addition, since the alloy component is in a precipitated state, movement due to dislocations of various metal atoms constituting the Al alloy is suppressed, and mechanical characteristics can be maintained. On the other hand, as described above, since the electroless nickel plating film is heat-treated so as to have a predetermined Vickers hardness, the heat treatment does not change the precipitation state of the alloy component in the Al alloy as much as possible. It is preferable to balance the composition and the like and the heat treatment conditions (temperature, time, etc.). Moreover, it is preferable that the alloy component precipitated in the Al alloy does not become a solid solution state in Al by the heat treatment step of the electroless nickel plating film.
本発明に係る可変減衰力ダンパでは、シリンダチューブ外への作動流体の漏洩を防止するためにロッドガイドにシール部材を設けることが好ましい。このシール部材は、シリンダチューブの軸芯方向において、無電解ニッケルめっき膜よりもピストン側に設けることが好ましい。これにより、ロッドガイドとピストンロッドとの摺動面に入り込む磁性粒子の数を低減して、ロッドガイド側とピストンロッド側の双方の摺動面の摩耗を抑制することができる。 In the variable damping force damper according to the present invention, it is preferable to provide a seal member on the rod guide in order to prevent leakage of the working fluid to the outside of the cylinder tube. This seal member is preferably provided closer to the piston than the electroless nickel plating film in the axial direction of the cylinder tube. Thereby, the number of magnetic particles entering the sliding surface between the rod guide and the piston rod can be reduced, and wear on the sliding surfaces on both the rod guide side and the piston rod side can be suppressed.
また、本発明に係る可変減衰力ダンパでは、ピストンロッド側の摺動面に、厚さが10μm以上、かつ、表面粗さがRz値で0.1〜1.5である無電解ニッケルめっき膜又はクロムめっき膜を設けることが好ましい。ピストンロッドの表面を平滑にすることにより、ピストンロッドとロッドガイドとの間に入り込む磁性粒子を減らすことができ、摺動面の摩耗を抑制することができる。 Moreover, in the variable damping force damper according to the present invention, the electroless nickel plating film having a thickness of 10 μm or more and a surface roughness of 0.1 to 1.5 in terms of Rz value on the sliding surface on the piston rod side Alternatively, it is preferable to provide a chromium plating film. By smoothing the surface of the piston rod, magnetic particles entering between the piston rod and the rod guide can be reduced, and wear of the sliding surface can be suppressed.
本発明に係る可変減衰力ダンパは、ロッドガイドにおいてピストンロッドと摺動する摺動面にフッ素樹脂を共析させた摩擦係数の小さい無電解ニッケルめっき膜を設けることにより、横力等の偏った力が作用した状態でも、ロッドガイドとピストンロッドとの摺動抵抗の上昇が抑制されるため、入力信号に対する動作精度の低下が抑制されると共に、ロッドガイド側とピストンロッド側の双方の摺動面の摩耗を抑制することができる。また、ロッドガイドの基材部にAl合金等を用いることにより、横力等の偏った力によってピストンロッドがロッドガイドを押圧した状態になったときには、Al合金等の弾性変形によりその応力が緩和され、これによってロッドガイドとピストンロッドとの摺動抵抗の上昇を抑制することができる。 In the variable damping force damper according to the present invention, a lateral force or the like is biased by providing an electroless nickel plating film having a small friction coefficient obtained by co-depositing fluororesin on a sliding surface sliding with a piston rod in a rod guide. Even when a force is applied, the increase in sliding resistance between the rod guide and piston rod is suppressed, so that a decrease in operating accuracy with respect to the input signal is suppressed, and sliding on both the rod guide side and the piston rod side is suppressed. Surface wear can be suppressed. Also, by using Al alloy or the like for the base part of the rod guide, when the piston rod is pressed against the rod guide by a biased force such as lateral force, the stress is relieved by elastic deformation of the Al alloy or the like. As a result, an increase in sliding resistance between the rod guide and the piston rod can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
《可変減衰力ダンパの全体構造》
図1に本発明の一実施形態に係る可変減衰力ダンパの概略構造を表した断面図を示す。この可変減衰力ダンパ10は、所謂、モノチューブ式(ド・カルボン式)の構造を有しており、磁性粒子をオイル等に分散させたMRF(磁気流体又は磁気粘性流体)が充填された円筒状のシリンダチューブ12と、シリンダチューブ12の軸芯方向(長手方向)にスライド自在なピストンロッド13と、ピストンロッド13の先端に装着され、シリンダチューブ12内を第1油室(第1の室)14と第2油室(第2の室)15とに画成するピストン16と、第2油室15と高圧ガス室17を画成するフリーピストン18と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Overall structure of variable damping force damper>
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a variable damping force damper according to an embodiment of the present invention. The variable damping
シリンダチューブ12の一端には、シリンダチューブ12の開口を閉塞するロッドガイド19が設けられている。ロッドガイド19は略円筒形状を有しており、ピストンロッド13はロッドガイド19の中心孔に挿通されて支持されており、ピストンロッド13の外周面(ピストンロッド13側の摺動面)とロッドガイド19の内周面(ロッドガイド19側の摺動面)とが摺動する。また、ロッドガイド19には、MRFの外部への漏洩を防止するためのパッキン26が設けられている。ピストンロッド13とロッドガイド19の各構造については、後に詳細に説明する。
One end of the cylinder tube 12 is provided with a
シリンダチューブ12の他端には、アイピース12aが設けられている。例えば、可変減衰力ダンパ10を車両のサスペンションに用いる場合には、アイピース12aに図示しないボルトが挿入され、そのボルトが車輪側部材であるトレーリングアームと連結される。また、ピストンロッド13の図示しない端部が車体側部材であるダンパベース(ホイールハウス上部)に連結される。車両走行中には、ピストン16とフリーピストン18のそれぞれの外周面がシリンダチューブ12の内周面に対して摺動することにより、車輪側から車体側へ伝達される振動が減衰される。
An
ピストン16は、第1油室14と第2油室15とを連通させる連通孔21と、連通孔21内のMRFに磁場を印加する電磁コイル22を備えている。電磁コイル22に接続されている給電線23を用いて電磁コイル22へ電流が供給される。この給電線23は、ピストンロッド13の内部を通して外部に取り出されており(その状態は図示せず)、所定の図示しない制御電源に接続される。この制御電源から給電線23を通して電磁コイル22に電流が供給されると、連通孔21を流通するMRFに磁場が印可されて、MRFに含まれる磁性粒子が鎖状クラスタを形成し、連通孔21内を通過するMRFの見かけ上の粘度を増大させる。MRFに印加する磁場の大きさを制御することにより、減衰力を可変に制御することができる。
The
<ロッドガイド−第1参考例>
図2にロッドガイド(第1参考例)に係る構造を表した断面図を示す。ここで、図2(a)はピストンロッド13の軸芯を含む垂直一部断面図であり、図2(b)は図2(a)のA−A断面図であり、各図にはピストンロッド13の構造を併記している。図2に示すロッドガイド19は、略円筒状の基材部31の内周面(中心孔の表面)に、フッ素樹脂を含有した無電解ニッケルめっき膜32が形成された構造を有している。なお、以下において、「ニッケルめっき」は「Niめっき」と記し、「フッ素樹脂を含有した無電解ニッケルめっき膜32」は「フッ素樹脂含有Niめっき膜32」と記す。
<Rod guide-first reference example >
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure according to the rod guide (first reference example ). Here, FIG. 2 (a) is a vertical partial sectional view including the axis of the
[基材部]
前記したように、可変減衰力ダンパ10では、連通孔21内のMRFの粘度を電磁コイル22による磁場の印加によって変化させることで可変減衰力を得る。そのため、連通孔21以外の部分では、MRFに磁場を与えないようにする必要がある。そこで、ロッドガイド19は非磁性材料(強磁性ではない物質)で構成されている必要がある。また、基材部31には、構造部品として所望される機械的特性(例えば、ビッカース硬度、降伏点、引張強度等)を備えていることが要求される。
[Base part]
As described above, the variable damping
そのため、基材部31としては、Al合金等(アルミニウム及びアルミニウム合金)やステンレス等の各種非磁性金属材料が好適に用いられる。本発明においては、基材部31として特にAl合金等を用いることが好ましい。Al合金等を用いたロッドガイドについては、後に《ロッドガイド−第2参考例》として説明する。
Therefore, as the
[フッ素樹脂含有Niめっき膜]
フッ素樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)等が好適に用いられる。フッ素樹脂含有Niめっき膜32は、フッ素樹脂を含まない無電解Niめっき膜よりも摩擦係数が小さいため、ピストンロッド13とロッドガイド19との摩擦力が小さくなり、摺動抵抗を小さくすることができる。そのため、ピストンロッド13に横力等が作用し、ピストンロッド13がロッドガイド19に押しあてられている状態であっても、ピストンロッド13とロッドガイド19との摺動抵抗の上昇が抑えられ、入力信号に対する動作精度の低下が小さく抑えられる。
[Fluorine resin-containing Ni plating film]
As the fluororesin, tetrafluoroethylene resin (PTFE) or the like is preferably used. Since the fluororesin-containing
フッ素樹脂含有Niめっき膜32の硬度は、ピストンロッド13とロッドガイド19との間の隙間に磁性粒子が侵入した際に、磁性粒子に対して実効的な耐摩耗性が得られるように、ビッカース硬度で360VHN以上であることが好ましい。フッ素樹脂含有Niめっき膜32の厚さは、可変減衰力ダンパ10の大きさや耐用期間等によって異なるが、10μm以上とすることが好ましい。
The hardness of the fluororesin-containing
[ロッドガイドの製造方法と製造条件]
図3にロッドガイドの製造方法を表したフローチャートを示す。ロッドガイド19は、基材部31を成形する基材部作製工程(S1)、基材部作製工程(S1)で成形した基材部31においてピストンロッド13と摺動することになる面に無電解Niめっき処理によりフッ素樹脂含有Niめっき膜32(熱処理前)を成膜する無電解Niめっき工程(S2)、無電解Niめっき工程(S2)により成膜されたフッ素樹脂含有Niめっき膜32(熱処理前)に加熱処理を施す加熱処理工程(S3)を経て製造される。
[Rod guide manufacturing method and manufacturing conditions]
FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing the rod guide. The
基材部作製工程(S1)は、例えば、所定の金属鋳塊(又は円柱状の条鋼材)を機械加工等により所望の円筒形状に加工することにより行われる。次に行われる無電解Niめっき工程(S2)は、次亜リン酸の還元作用を利用する無電解Niめっき液に適量のフッ素樹脂を添加、混合して調製されためっき液を用いて行われ、Niを析出させる際にリンとフッ素樹脂を共析させる。このような無電解Niめっき処理によれば、目標膜厚±3μm程度の均一な膜厚のフッ素樹脂含有Niめっき膜32(熱処理前)を成膜することができる。そのため、無電解Niめっき工程(S2)の後に、フッ素樹脂含有Niめっき膜32の厚さをホーニング加工等の研磨加工により調整する必要がない。また、無電解Niめっき処理によれば、成膜されたフッ素樹脂含有Niめっき膜32の表面粗さを小さく抑えることができるために、表面研磨を行う必要もない。こうして、生産コストを低く抑えることができる。
The base material portion production step (S1) is performed, for example, by processing a predetermined metal ingot (or columnar steel bar) into a desired cylindrical shape by machining or the like. The next electroless Ni plating step (S2) is performed using a plating solution prepared by adding and mixing an appropriate amount of fluororesin to an electroless Ni plating solution that utilizes the reducing action of hypophosphorous acid. When depositing Ni, phosphorus and fluororesin are co-deposited. According to such an electroless Ni plating process, it is possible to form a fluorine resin-containing Ni plating film 32 (before heat treatment) having a uniform film thickness of about a target film thickness of ± 3 μm. Therefore, it is not necessary to adjust the thickness of the fluororesin-containing
無電解Niめっき工程(S2)により形成されたフッ素樹脂含有Niめっき膜32(熱処理前)は非晶質であり、その硬度は高いものではない。そこで、加熱処理工程(S3)によって、フッ素樹脂含有Niめっき膜32(熱処理前)を非晶質から結晶質へと変化させることにより、その硬度を高める。ここで、「結晶質へと変化させる」とは、「Ni3Pの結晶相を形成すること」をいう。加熱処理条件は、例えば、Ni3Pの結晶相が形成され、かつ、フッ素樹脂が溶融してフッ素樹脂含有Niめっき膜32から溶出したり、凝集等したりしない範囲で定めればよい。こうして、Ni3Pの結晶相とフッ素樹脂とが均一に分散した微構造を有し、硬度が高められたフッ素樹脂含有Niめっき膜32(熱処理後)を得ることができる。なお、加熱処理工程(S3)においては基材部31も同時に加熱されることになるため、基材部31に用いられている材料の熱的特性(融点、加熱による機械的特性の変化等)を考慮して、加熱処理工程(S3)での熱処理温度を決める必要がある。加熱処理工程(S3)は、例えば、約300℃で約1時間行われる。
The fluororesin-containing Ni plating film 32 (before heat treatment) formed by the electroless Ni plating step (S2) is amorphous and its hardness is not high. Therefore, the hardness is increased by changing the fluororesin-containing Ni plating film 32 (before heat treatment) from amorphous to crystalline by the heat treatment step (S3). Here, “to change to crystalline” means “to form a crystal phase of Ni 3 P”. The heat treatment conditions may be determined within a range in which, for example, a Ni 3 P crystal phase is formed and the fluororesin melts and does not elute from the fluororesin-containing
<パッキン>
ロッドガイド19のピストン16側には、MRFのシリンダチューブ12外部への漏洩を防止するためのシール部材として、パッキン26が配置されている。パッキン26はゴム系高分子材料からなり、シリンダチューブ12の軸芯方向において、フッ素樹脂含有Niめっき膜32よりもピストン16側に設けることが好ましい。これにより、ロッドガイド19とピストンロッド13との摺動面への磁性粒子の侵入を防止することができ、ロッドガイド19とピストンロッド13の双方の摺動面の摩耗を抑制することができる。
<Packing>
A packing 26 is disposed on the
<ピストンロッド>
ピストンロッド13は、図2に示されるように、ロッド母材25の表面に、無電解Niめっきにより成膜されたNiめっき膜24が形成された構造を有している。したがって、可変減衰力ダンパ10では、ロッドガイド19に形成されているフッ素樹脂含有Niめっき膜32とピストンロッド13に形成されているNiめっき膜24とが摺動する。なお、ピストンロッド13の製造方法について、そのフローチャートは図示しないが、ロッドガイド19と同様に、ロッド母材25の作製、無電解Niめっき工程、加熱処理工程を経て製造され、ここでの無電解Niめっき工程においては、次亜リン酸の還元作用を利用する無電解Niめっき液が好適に用いられる。
<Piston rod>
As shown in FIG. 2, the
ロッド母材25としては、Al合金等の非磁性材料が好適に用いられる。Niめっき膜24は、厚さが10μm以上かつ、表面粗さがRz値で0.1〜1.5(Ra値で、0.01〜0.15)であることが好ましい。無電解Niめっき処理によれば、均一な膜厚のNiめっき膜24を成膜することができるために、ピストンロッド13の製造工程において、無電解Niめっき処理後に真円加工を行う必要はない。また、加熱処理により高硬度とすることができるために、耐摩耗性を向上させることができる。さらに、無電解Niめっき処理によれば、表面粗さの小さい平滑な表面が形成されるために、研磨加工を必要とせず、表面の凹凸に起因してロッドガイド19とピストンロッド13との摺動面に磁性粒子が侵入することを抑制することができる。したがって、このようなピストンロッド13の使用は、ロッドガイド19の耐久性の向上に大きく寄与する。
As the
なお、Niめっき膜24の硬度は、ビッカース硬度で800VHN以上であることが好ましく、これにより極めて高い耐摩耗性(耐久性)が得られる。また、ピストンロッド13には、Niめっき膜24に代えて、同等の性状と特性を有するクロム(Cr)めっき膜を形成してもよい。Crめっき膜は電解めっきにより形成することができる。Crめっきでは、無電解Niめっきのような膜厚均一性は得られ難いことから、通常、所望の膜厚と表面粗さとするために研磨加工等が行われる。
The hardness of the
<ロッドガイド−第2参考例>
図4にロッドガイド(第2参考例)の構造を表した断面図を示す。図4は図2と同様に描かれており、図4(a)はピストンロッドの軸芯を含む垂直断面図であり、図4(b)は図4(a)のA−A断面図である。図4に示すロッドガイド19Aは、略円筒状の基材部31の内周面(中心孔の表面)に、無電解Niめっきにより成膜されたNiめっき膜32Aを備えた構造を有している。
<Rod guide-second reference example >
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the rod guide (second reference example ). 4 is drawn in the same manner as FIG. 2, FIG. 4 (a) is a vertical sectional view including the axis of the piston rod, and FIG. 4 (b) is a sectional view taken along the line AA in FIG. 4 (a). is there. The
[基材部]
ロッドガイド19Aの基材部31にはAl合金等(すなわち、純Al又はAl合金)が用いられる。純Alは不可避不純物を含む。また、Al合金は、Alを主成分とし、銅(Cu),マンガン(Mn),ケイ素(Si),マグネシウム(Mg),亜鉛(Zn),ニッケル(Ni)等の合金成分と、不可避不純物とを含む。基材部31としてAl合金等を用いる利点の1つとして、Al合金等は安価でしかも易加工性であるため、所望する形状のものを高精度で容易に製造することができ、したがって生産性に優れるということが挙げられる。基材部31としては、所望される機械的特性のバランスがよいAl合金が好適に用いられ、具体的には、JIS A6061 T6系のAl合金を用いることができる。
[Base part]
An Al alloy or the like (that is, pure Al or Al alloy) is used for the
基材部31としてAl合金等を用いる別の利点としては、可変減衰力ダンパ10に横力等の偏った力が作用しているときに、Al合金等の変形(弾性変形)を利用して、ロッドガイド19Aとピストンロッド13との接触面における面圧の上昇を抑制して、摺動抵抗の上昇を抑制することができるということが挙げられる。
Another advantage of using an Al alloy or the like as the
この効果について、図5を参照して説明する。なお、適宜、図2を参照する。図5(a),(b)は共に、横力により相対的にピストンロッドがその径方向でロッドガイドに局所的に押し付けられた状態を模式的に示しており、図5(a)はロッドガイドの基材部のヤング率が大きい場合(本発明に属さない比較例)を示し、図5(b)はロッドガイドの基材のヤング率が小さい場合を示している。図5(a),(b)では、ロッドガイドの基材が奏する効果を示すために、ロッドガイドとして基材部のみからなるものを図示しており、ピストンロッドについても、その構造を簡略化して図示している。なお、図5では各構成要素に符号を付さない。 This effect will be described with reference to FIG. In addition, FIG. 2 is referred suitably. 5 (a) and 5 (b) schematically show a state in which the piston rod is locally pressed against the rod guide in the radial direction by a lateral force, and FIG. 5 (a) shows the rod. If the guide of the base portion Young's modulus is larger indicates the (comparative example not belonging to the present invention), FIG. 5 (b) Young's modulus of the rod guide of the substrate indicates a small case. 5 (a) and 5 (b), in order to show the effect produced by the base material of the rod guide, the rod guide consisting of only the base material portion is illustrated, and the structure of the piston rod is also simplified. Are shown. In FIG. 5, each component is not given a reference numeral.
ピストンロッドに横力Fが作用していない状態(図2参照)では、実質的に、ピストンロッドの軸芯とロッドガイドの中心孔の軸芯とは一致しており、この状態でのピストンロッドとロッドガイドの摺動面の面圧(以下「通常状態での面圧」という)には、ばらつきが少ないと考えてよい。 In a state where the lateral force F is not acting on the piston rod (see FIG. 2), the axial center of the piston rod and the axial center of the center hole of the rod guide substantially coincide with each other, and the piston rod in this state It can be considered that there is little variation in the surface pressure of the sliding surface of the rod guide (hereinafter referred to as “surface pressure in a normal state”).
しかし、図5(a)、(b)に示されるように、ピストンロッドに横力Fが作用すると、ピストンロッドは径方向に動く。ここで、ロッドガイドは動かないものとすると、ピストンロッドの外周面の一部〔帯状でその長手方向がピストンロッドの軸芯方向に平行な領域(以下「押圧領域」という)〕がロッドガイドの内周面の一部に強く押しあてられた状態となる。 However, as shown in FIGS. 5A and 5B, when the lateral force F acts on the piston rod, the piston rod moves in the radial direction. Here, assuming that the rod guide does not move, a part of the outer peripheral surface of the piston rod (a belt-like region whose longitudinal direction is parallel to the axial direction of the piston rod (hereinafter referred to as “pressing region”)) It is in a state of being strongly pressed against a part of the inner peripheral surface.
このとき、ロッドガイドの基材部が外力に対して変形しにくい材料〔ヤング率が大きい材料(例えば、ステンレス鋼等)〕からなる場合には、図5(a)に示されるように、基材部が変形しないためにロッドガイドはピストンロッドからの押圧力Fを狭い押圧領域で受けることとなり、この押圧領域の面圧F1は、通常状態の面圧よりも極めて大きくなり、ピストンロッドとロッドガイドとの摺動抵抗が大きくなる。このような状態では、大きくなった摺動抵抗に起因して、入力信号(電磁コイル22への電流の入力)に対する動作精度が低下する。また、ピストンロッド側とロッドガイド側の双方において、押圧領域での摩耗が進行しやすくなる。 At this time, when the base portion of the rod guide is made of a material that is not easily deformed by an external force (a material having a high Young's modulus (for example, stainless steel)), as shown in FIG. rod guide for lumber is not deformed becomes subject to pressing force F from the piston rod in a narrow press area, surface pressure F 1 of the pressing region, is extremely larger than the surface pressure in the normal state, the piston rod The sliding resistance with the rod guide increases. In such a state, due to the increased sliding resistance, the operation accuracy with respect to the input signal (current input to the electromagnetic coil 22) decreases. Further, the wear in the pressing region easily proceeds on both the piston rod side and the rod guide side.
これに対して、金属材料の中ではヤング率が小さい方の部類に属するAl合金等で基材部を構成した場合には、図5(b)に示すように、ロッドガイドにおいてピストンロッドに押圧されている部分が弾性変形する(凹む)ことによって、押圧力の緩和と押圧領域の拡大が生じるために、押圧領域の面圧F2は無変形状態での面圧F1よりも小さくなる。そのため、図5(b)の構成の場合には、図5(a)の構成の場合よりも、ピストンロッドとロッドガイドとの摺動抵抗の上昇が抑えられ、入力信号に対する動作精度の低下を小さく抑えることができると共に、ピストンロッドとロッドガイドの双方において、押圧領域での摩耗の進行を抑制することができる。なお、図5(b)に示す基材部の変形は、弾性変形であるから、横力F(ピストンロッドからの押圧力)が解除された際には、元の状態に戻る。 On the other hand, when the base material is composed of an Al alloy or the like belonging to a class having a lower Young's modulus among metal materials, the rod guide is pressed against the piston rod as shown in FIG. Since the pressed portion is elastically deformed (depressed), the pressing force is relaxed and the pressing area is enlarged, so that the surface pressure F 2 in the pressing area is smaller than the surface pressure F 1 in the undeformed state. Therefore, in the case of the configuration of FIG. 5B, an increase in the sliding resistance between the piston rod and the rod guide is suppressed compared to the case of the configuration of FIG. While being able to suppress it small, progress of abrasion in a press area | region can be suppressed in both a piston rod and a rod guide. Since the deformation of the base material portion shown in FIG. 5B is elastic deformation, when the lateral force F (pressing force from the piston rod) is released, it returns to the original state.
一般的に、Alのヤング率は合金化によって大きくなり、ヤング率が大きくなると前記した弾性変形による押圧領域の面圧上昇を抑制する効果は小さくなる。一方で、ロッドガイド19Aにはピストンロッド13を支持するための機械的特性が要求される。したがって、基材部31に用いるAl合金等の選定にあたっては、これらのバランスを考慮することが好ましい。
In general, the Young's modulus of Al increases as a result of alloying. When the Young's modulus increases, the effect of suppressing the increase in the surface pressure of the pressing region due to the elastic deformation described above decreases. On the other hand, the
[Niめっき膜]
ロッドガイド19Aの基材部31をAl合金等で構成した場合に、基材部31とピストンロッド13とを直接に摺動させると、Al合金等は硬度が小さいために摩耗しやすく、特に、ピストンロッド13とロッドガイド19Aとの間にMRFに含まれる磁性粒子(鉄粉)が入り込んだときに、ロッドガイド19A側の摺動面の摩耗が加速されるおそれがある。ロッドガイド19A側の摺動面の摩耗が進行すると、ピストンロッド13とロッドガイド19Aとの間に磁性粒子がさらに侵入しやすくなって、ロッドガイド19A側の摺動面の摩耗が加速されるおそれがある。
[Ni plating film]
When the
また、ロッドガイド19A側の摺動面の摩耗が進んで、ピストンロッド13とロッドガイド19Aとの間のクリアランスが拡がると、可変減衰力ダンパ10の駆動時にピストンロッド13がガタつく(ぶれる)おそれが生じる。ピストンロッド13のガタつきは、ピストンロッド13とロッドガイド19Aとの摺動面の接触を不安定なものにし、偏摩耗を発生させる原因となる。また、ピストン16の軸芯方向がシリンダチューブ12の軸芯方向に対して一定角度で交差した状態でピストン16がシリンダチューブ12に対して摺動しやすくなるため、ピストン16とシリンダチューブ12に偏摩耗が生じやすくなり、減衰力の制御精度や耐久性の低下が引き起こされるおそれがある。
Further, if the wear of the sliding surface on the rod guide 19A side progresses and the clearance between the
そこで、基材部31にAl合金等を用いることによって前記したピストンロッド13とロッドガイド19Aとの摺動面の面圧上昇を抑制する効果を損なうことなくロッドガイド19A側の摺動面の耐摩耗性を向上させるために、Niめっき膜32Aがロッドガイド19Aの内壁面(中心孔の壁面)に設けられる。Niめっき膜32Aの硬度は、磁性粒子に対する耐摩耗性を実効的に確保する観点から、ビッカース硬度で360VHN以上とすることが好ましい。
Therefore, by using an Al alloy or the like for the
Niめっき膜32Aは、無電解Niめっき工程(S2)、加熱処理工程(S3)(適宜、図3参照)を経て形成することができるが、ここでの無電解Niめっき工程(S2)においては、次亜リン酸の還元作用を利用する無電解Niめっき液へのフッ素樹脂の添加は任意である。すなわち、Niめっき膜32Aは、リンを含有している必要はあるが、フッ素樹脂は含有していてもよいし含有していなくてもよい。Niめっき膜32Aにフッ素樹脂を含有させたか否かによって、加熱処理工程(S3)での加熱処理条件を変えることができる。
The
Niめっき膜32Aとしてフッ素樹脂含有Niめっき膜を用いることにより、フッ素樹脂含有Niめっき膜が有する小さい摩擦係数に起因して、ピストンロッド13とロッドガイド19Aとの摺動抵抗をさらに小さく抑えることができるため、より好ましい構成となる。
By using the fluororesin-containing Ni plating film as the
Niめっき膜32Aの厚さは、ロッドガイド19Aが前記したようにピストンロッド13から押圧力を受けたときに基材部31が弾性変形して、ピストンロッド13とロッドガイド19Aとの摺動面の面圧上昇を抑制する機能が発揮され、このときにNiめっき膜32Aに剥離や亀裂が生じない厚さに設定される。また、Niめっき膜32Aは全く摩耗しないものではなく、経時的摩耗によってその厚さは薄くなっていくが、所定の耐用期間(耐用年数)の経過時にもNiめっき膜32Aが残存するように、Niめっき膜32Aの初期厚さが設定される。Niめっき膜32Aの厚さは、可変減衰力ダンパ10の大きさや耐用期間等によって異なるが、10μm以上とすることが好ましい。
The thickness of the
[基材に用いるAl合金等へのNiめっき膜の加熱処理の影響]
基材部31を構成するAl合金等は、Niめっき膜32Aの加熱処理工程(S3)において、その加熱処理温度に加熱されることとなる。Al合金等は金属材料の中では融点の低い材料であるため、Al合金等が溶融したり軟化して変形したりすることのないように、加熱処理条件(温度、時間等)を設定する必要がある。
[Influence of heat treatment of Ni plating film on Al alloy used for base material]
The Al alloy or the like constituting the
Al合金では、合金成分の析出状態が、Al合金の機械的特性に大きな影響を与える。そのため、基材部31にAl合金を用いる場合には、合金成分が均一に析出しているものを用いることが好ましい。合金成分が均一に析出していると、Al合金を構成する各種の金属原子の転位による移動が抑制され、機械的特性を維持することができる。そのためには、Niめっき膜32Aの加熱処理工程(S3)によって、Al合金における合金成分の析出状態ができる限り変わることのないように、Al合金の組成等とNiめっき膜32Aの加熱処理条件とのバランスを取ることが好ましい。なお、Niめっき膜32Aの加熱処理工程の際に、Al合金において合金成分が均一に析出するようにしてもよい。
In the Al alloy, the precipitation state of the alloy component greatly affects the mechanical properties of the Al alloy. Therefore, when an Al alloy is used for the
また、Al合金では、合金成分の固溶状態が、Al合金の機械的特性に大きな影響を与える。そのため、合金成分が析出しているAl合金を用いる場合には、Al合金において析出していた合金成分が、Niめっき膜32Aの加熱処理工程(S3)によってAlに固溶した状態(合金成分が均一にAlに溶け込んだ状態)にならないようにすることが好ましい。これにより、Al合金の機械的特性を維持することができる。
Further, in the Al alloy, the solid solution state of the alloy components greatly affects the mechanical properties of the Al alloy. Therefore, when using an Al alloy in which an alloy component is precipitated, the alloy component precipitated in the Al alloy is dissolved in Al by the heat treatment step (S3) of the
なお、基材部31にAl合金を用いる場合には、Niめっき膜32Aの加熱処理工程(S3)において、合金成分の偏析(合金成分の不均一な析出を指し、ここでは、Al合金の製造過程における時効処理により予め均一に析出している合金成分が凝集等により不均一な分布になる場合と、Alに均一に固溶していた合金成分が不均一に析出する場合とを含むものとする)を抑制して、機械的特性が低下することを防止することが好ましい。なお、この合金成分の偏析は、例えば、SEM−EDX等により元素分布を面分析した結果等から容易に確認することができ、加熱処理工程(S3)による合金成分の偏析が生じているか否かは、加熱処理工程(S3)の前後での組織変化や、機械的特性の低下により判断することができる。
In addition, when using Al alloy for the
さらに、Al合金等は熱処理によって調質される(機械的特性が調整される)材料であるため、加熱処理工程(S3)によって基材部31を構成するAl合金等の機械的特性が低下して、所望する機械的特性を示さない状態に調質されてしまうことを回避する必要がある。例えば、基材部31にAl合金を用いた場合、Al合金の焼き鈍し条件付近の温度でNiめっき膜32Aを熱処理してしまうと、Al合金が軟化し、ロッドガイド19Aとして必要とされる機械的特性を示さなくなるおそれがある。したがって、加熱処理工程(S3)の熱処理温度を、基材部31を構成するAl合金等が焼き鈍しされない温度とすることが好ましい。換言すれば、基材部31として用いるAl合金等として、Niめっき膜32Aが所望される硬度を有するようになる加熱処理条件では、機械的特性に実質的に変化が生じない組成のものを選択することが好ましい。
Furthermore, since the Al alloy or the like is a material that is tempered by heat treatment (mechanical characteristics are adjusted), the mechanical characteristics of the Al alloy or the like constituting the
<ロッドガイド−実施形態>
図6にロッドガイド(実施形態)の構造を表した断面図を示す。ここで、図6(a)はピストンロッドの軸芯を含む垂直断面図であり、図6(b)は図6(a)のA−A断面図である。この図6に示したロッドガイド19Bは、略円筒状の基材部31の内周面(中心孔の表面)に、2層構造のNiめっき膜33(以下「2層Niめっき膜33」という)が形成された構造を有しており、この2層Niめっき膜33は、基材部31の表面に形成されたリン(P)を含有する第1無電解Niめっき層36(以下「第1めっき層36」と記す)と、第1めっき層36の表面に形成されたリン(P)とフッ素樹脂とを含有する第2無電解Niめっき層37(以下「第2めっき層37」と記す)から構成されている。
<Rod guide - implementation form>
Figure 6 shows a cross-sectional view showing the structure of a rod guide (implementation form). Here, FIG. 6A is a vertical cross-sectional view including the axis of the piston rod, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. The
第1めっき層36はフッ素樹脂を含有しておらず、したがって、次亜リン酸の還元作用を利用する無電解Niめっき液を用いて成膜することができる。一方、第2めっき層37は、ロッドガイド19が具備するフッ素樹脂含有Niめっき膜32と同等であり、その成膜方法は、前記した通り、フッ素樹脂含有Niめっき膜32の成膜方法に準ずる。なお、2層Niめっき膜33の製造方法は、第1めっき層36の無電解Niめっき処理→加熱処理→第2めっき層37の無電解Niめっき処理→加熱処理の順で行ってもよいし、第1めっき層36の無電解Niめっき処理→第2めっき層37の無電解Niめっき処理→加熱処理の順で行ってもよい。
The
2層Niめっき膜33を用いる場合には、第1めっき膜36のビッカース硬度が第2めっき層37のビッカース硬度よりも大きくなるように、その製造条件を調整する。これにより、使用初期の段階では、ピストンロッド13に対しては、フッ素樹脂を含有した第2めっき層37がピストンロッド13と摺動するために摺動抵抗は小さく抑えられており、ピストンロッド13に横力等が作用している状態でも、ピストンロッド13とロッドガイド19Bとの摺動抵抗の上昇が抑えられるため、入力信号に対する動作精度の低下は小さく抑えられる。
When the two-layer
そして、経時的に第2めっき層37が摩耗して第1めっき層36がピストンロッド13と摺動する状態となったときには、ピストンロッド13とロッドガイド19Bとのクリアランスが拡がっている。クリアランスが拡がることによって磁性粒子が侵入しやすくなり、摺動面での摩耗が進行しやすくなるおそれがあるが、このときには第2めっき層37よりも耐摩耗性に優れた第1めっき層36が露出しているために、ロッドガイド19Bの摩耗の進行は抑制され、耐久性が維持される。ロッドガイド19Bにおいても、Al合金等からなる基材部31を用いることで、横力等が作用している状態においても、Al合金等の弾性変形を利用して、ピストンロッド13とロッドガイド19Bとの接触面の面圧上昇(摺動抵抗の上昇)を抑制することができる。
When the
《横力付加時の摩擦力の評価》
図7にピストンロッドとロッドガイドとの摩擦力(フリクション)の測定試験方法を模式的に示す。この摩擦力の評価試験は、ピストンロッドに対するロッドガイド側の摺動面に、フッ素樹脂硬質アルマイト、フッ素樹脂含有Niめっき膜、フッ素樹脂ベアリング(以下、適宜、「各種皮膜」という)がそれぞれ設けられたロッドガイドを準備し、図7に示すようにピストンを取り付けず、シリンダチューブ内にMRFを充填せず、さらにシリンダチューブにおいてロッドガイドが配置されている部分に所定の大きさの横力を作用させた状態で、ピストンロッドをロッドガイドに対して摺動させ、そのときの摩擦力の大きさを測定することにより行った。
<Evaluation of frictional force when lateral force is applied>
FIG. 7 schematically shows a measurement test method for the frictional force (friction) between the piston rod and the rod guide. In this friction force evaluation test, a fluororesin hard alumite, a fluororesin-containing Ni plating film, and a fluororesin bearing (hereinafter referred to as “various coatings” as appropriate) are provided on the sliding surface on the rod guide side with respect to the piston rod. As shown in FIG. 7, a piston is not attached, the cylinder tube is not filled with MRF, and a predetermined lateral force is applied to the portion of the cylinder tube where the rod guide is disposed. In this state, the piston rod was slid relative to the rod guide, and the magnitude of the frictional force at that time was measured.
なお、ロッドガイドを構成する基材部としてはAl合金を用い、ロッドガイド側の摺動面に設けられた各種皮膜の横力に対する摩擦力の上昇抑制効果を評価した。ピストンロッドとしては低炭素鋼(例えば、S45C)からなり、その表面にはハードCrめっき膜を設けたものを用いた。この試験条件は以下の通りとした。
潤滑環境(ピストンロッドとロッドガイドとの摺動面):ドライ(潤滑剤不使用)
横力の大きさ:0,10,15kgf(=0,98,196N)の3つ
摺動速度:0.005m/sec
摺動変位:±5mm
In addition, Al alloy was used as a base material part which comprises a rod guide, and the raise inhibitory effect of the frictional force with respect to the lateral force of the various films provided on the sliding surface on the rod guide side was evaluated. The piston rod was made of low carbon steel (for example, S45C) and the surface thereof was provided with a hard Cr plating film. The test conditions were as follows.
Lubrication environment (sliding surface between piston rod and rod guide): Dry (no lubricant)
Lateral force: 0, 10, 15 kgf (= 0, 98, 196 N) Three sliding speeds: 0.005 m / sec
Sliding displacement: ± 5mm
図8に試験結果を示す。図8から明らかなように、フッ素樹脂硬質アルマイトに比べて、フッ素樹脂含有Niめっき膜では、摩擦力(フリクション)の上昇が大きく抑えられていることがわかる。これにより、横力が作用している状態においても、入力信号に対する動作精度の低下の小さい可変減衰力ダンパを実現することができることが確認された。なお、摩擦力の絶対値では、フッ素樹脂ベアリングを用いた場合で最も小さくなっているが、フッ素樹脂ベアリングは軟らかいために耐摩耗性に劣ることは本発明がなされる背景技術として説明した通りであり、MRFを用いる可変減衰力ダンパには適さない。 FIG. 8 shows the test results. As can be seen from FIG. 8, the increase in frictional force (friction) is greatly suppressed in the fluororesin-containing Ni plating film as compared with the fluororesin hard alumite. As a result, it was confirmed that a variable damping force damper having a small decrease in operation accuracy with respect to an input signal can be realized even in a state where a lateral force is acting. Although the absolute value of the frictional force is the smallest when a fluororesin bearing is used, the fluororesin bearing is soft and inferior in wear resistance as described in the background art of the present invention. Yes, it is not suitable for a variable damping force damper using MRF.
フッ素樹脂含有Niめっき膜のビッカース硬度がフッ素樹脂硬質アルマイトのビッカース硬度の約1.5倍あるため、フッ素樹脂硬質アルマイトよりも耐摩耗性に優れていることは、物性面から明らかである。したがって、フッ素樹脂含有Niめっき膜を用いることは、フッ素樹脂硬質アルマイトを用いるよりも好ましいと判断される。 Since the Vickers hardness of the fluororesin-containing Ni plating film is about 1.5 times the Vickers hardness of the fluororesin hard alumite, it is clear from the physical properties that it has better wear resistance than the fluororesin hard alumite. Therefore, it is judged that using a fluororesin-containing Ni plating film is preferable to using a fluororesin hard alumite.
10 可変減衰力ダンパ
12 シリンダチューブ
13 ピストンロッド
14 第1油室
15 第2油室
16 ピストン
17 高圧ガス室
18 フリーピストン
19,19A,19B ロッドガイド
21 連通孔
22 電磁コイル
23 給電線
24 Niめっき膜(又はCrめっき膜)
25 ロッド母材
26 パッキン
31 基材部
32 フッ素樹脂含有Niめっき膜
32A Niめっき膜
33 2層Niめっき膜
36 第1めっき層(リンを含有したNiめっき膜)
37 第2めっき層(フッ素樹脂含有Niめっき膜)
DESCRIPTION OF
25
37 Second plating layer (fluorine resin-containing Ni plating film)
Claims (8)
前記ロッドガイドは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材部を有し、
前記基材部の所定の表面には、加熱処理された前記無電解ニッケルめっき膜が設けられ、
前記ピストンロッドが前記無電解ニッケルめっき膜に対して摺動し、
前記無電解ニッケルめっき膜は、
前記基材部の表面に形成された、リンを含有する第1無電解ニッケルめっき層と、
前記第1無電解ニッケルめっき層の表面に形成された、リンとフッ素樹脂とを含有する第2無電解ニッケルめっき層と、を有し、
前記第1無電解ニッケルめっき層の硬度が前記第2無電解ニッケルめっき層の硬度よりも大きいことを特徴とする可変減衰力ダンパ。 A cylinder tube filled with a working fluid containing magnetic particles, a piston slidably disposed inside the cylinder tube, and a piston connected to the piston and protruding from one end of the cylinder tube A variable damping force damper comprising: a piston rod; and a rod guide that closes the one end of the cylinder tube and supports the piston rod slidably,
The rod guide has a base material portion made of aluminum or an aluminum alloy,
The predetermined surface of the base material portion is provided with the heat-treated electroless nickel plating film,
The piston rod slides against the electroless nickel plating film;
The electroless nickel plating film is
A first electroless nickel plating layer containing phosphorus, formed on the surface of the substrate portion;
A second electroless nickel plating layer containing phosphorus and a fluororesin formed on the surface of the first electroless nickel plating layer;
The variable damping force damper, wherein the hardness of the first electroless nickel plating layer is greater than the hardness of the second electroless nickel plating layer .
前記シール部材は、前記シリンダチューブの軸芯方向において、前記無電解ニッケルめっき膜よりも前記ピストン側に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の可変減衰力ダンパ。 A seal member provided on the rod guide to prevent leakage of the working fluid to the outside of the cylinder tube;
The variable damping force damper according to claim 1 or 2 , wherein the seal member is provided closer to the piston than the electroless nickel plating film in the axial direction of the cylinder tube.
前記無電解ニッケルめっき膜又はクロムめっき膜は、厚さが10μm以上、かつ、表面粗さがRz値で0.1〜1.5であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の可変減衰力ダンパ。 The piston rod includes an electroless nickel plating film or a chromium plating film on a sliding surface with the rod guide,
The electroless nickel plating film or chrome plating film is 10μm or more thick, and any of claims 1 to 3 in which the surface roughness is characterized in that 0.1 to 1.5 in Rz value The variable damping force damper according to claim 1.
前記ロッドガイドの製造工程は、
前記ロッドガイドを構成する所定の基材部において前記ピストンロッドと摺動することになる面に、無電解ニッケルめっき処理によりリンを含有した第1無電解ニッケル膜を成膜する第1無電解ニッケルめっき工程と、
前記第1無電解ニッケルめっき層の表面に、無電解ニッケルめっき処理によりリンとフッ素樹脂とを含有した第2無電解ニッケルめっき膜を成膜する第2無電解ニッケルめっき工程と、
前記第1無電解ニッケルめっき工程及び前記第2無電解ニッケルめっき工程により成膜された前記第1無電解ニッケルめっき膜及び第2無電解ニッケルめっき膜に加熱処理を施す加熱処理工程と、を有し、
前記第1無電解ニッケルめっき層の硬度が前記第2無電解ニッケルめっき層の硬度よりも大きいことを特徴とする可変減衰力ダンパの製造方法。 A cylinder tube filled with a working fluid containing magnetic particles, a piston slidably disposed inside the cylinder tube, and a piston connected to the piston and protruding from one end of the cylinder tube A method of manufacturing a variable damping force damper comprising: a piston rod; and a rod guide that closes the one end of the cylinder tube and slidably supports the piston rod,
The manufacturing process of the rod guide
A first electroless nickel film in which a first electroless nickel film containing phosphorus is formed by electroless nickel plating on a surface that slides with the piston rod in a predetermined base material portion constituting the rod guide. Plating process,
On the surface of the first electroless nickel plating layer, a second electroless nickel plating step of forming a second electroless nickel plating film containing phosphorus and fluorine resin by electroless nickel plating process,
A heat treatment step of performing heat treatment on the first electroless nickel plating film and the second electroless nickel plating film formed by the first electroless nickel plating step and the second electroless nickel plating step. And
A method of manufacturing a variable damping force damper, wherein the hardness of the first electroless nickel plating layer is greater than the hardness of the second electroless nickel plating layer .
前記加熱処理工程において、その加熱処理温度を、前記アルミニウム合金を構成するアルミニウム以外の合金成分がアルミニウムに固溶した状態にならない温度とすることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の可変減衰力ダンパの製造方法。 Using the base material part made of an aluminum alloy,
In the heat treatment step, the heat treatment temperature, according to claim 5 or claim 6 alloy components other than aluminum which constitutes the aluminum alloy is characterized in that the temperature not be in a state of solid solution in aluminum Manufacturing method of variable damping force damper.
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