(57)【要約】【課題】剛性を高めつつ、減衰力を安定させることができるダンパ装置を提供する。【解決手段】フリーピストン４０を有する単筒式正立構造のダンパ装置１に対して、ピストン３０とフリーピストン４０との間でシリンダ１０内に固定され、シリンダ１０内を筒軸方向に区画する隔壁１１と、隔壁１１を貫通するオリフィスからなる隔壁オリフィス１２と、ピストン３０を貫通するオリフィスからなるピストンオリフィス３１と、隔壁オリフィス１２を通過する粘性流体ＬＱの流量を調整する隔壁側可変流量構造１３と、ピストンオリフィス３１を通過する粘性流体ＬＱの流量を調整するピストン側可変流量構造３２と、隔壁側可変流量構造１３、およびピストン側可変流量構造３２を制御する制御手段５０と、を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形状を有し、両筒端が閉止されたシリンダと、
該シリンダの一側筒端を貫通するピストンロッドの軸端に設置され、該シリンダ内に隙間なく、且つ筒軸方向に沿って往復動可能に配置されたピストンと、
該シリンダ内における他側筒端と該ピストンとの間に、隙間なく、且つ筒軸方向に沿って往復動可能に配置されたフリーピストンと、
該ピストンと該フリーピストンとの間で該シリンダ内に固定され、該シリンダ内を筒軸方向に区画する隔壁と、
該隔壁を貫通するオリフィスからなる隔壁オリフィスと、
該ピストンを貫通するオリフィスからなるピストンオリフィスと、
該シリンダ内における該フリーピストンよりも一側筒端側に形成される液室内に充填される粘性流体と、
該シリンダ内における該フリーピストンよりも他側筒端側に形成されるガス室内に充填される圧縮性ガスと、
該隔壁オリフィスを通過する該粘性流体の流量を調整する隔壁側可変流量構造と、
該ピストンオリフィスを通過する該粘性流体の流量を調整するピストン側可変流量構造と、
該隔壁側可変流量構造、および該ピストン側可変流量構造を制御する制御手段と、
を備える
ことを特徴とするダンパ装置。
【請求項２】
前記粘性流体は、磁気粘性流体であり、
前記隔壁側可変流量構造、および前記ピストン側可変流量構造は、ともに電磁コイルからなる
ことを特徴とする請求項１に記載のダンパ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記ピストンオリフィスを通過する前記粘性流体の流量が前記隔壁オリフィスを通過する該粘性流体の流量よりも多くなるように、該隔壁側可変流量構造と該ピストン側可変流量構造とを制御する
ことを特徴とする請求項１、または請求項２に記載のダンパ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
ダンパ収縮時における前記隔壁オリフィスを通過する前記粘性流体の体積を、前記シリンダ内へ進入する前記ピストンロッドの体積以下に制御する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のダンパ装置。
【請求項５】
前記シリンダは、
径方向に単層の円筒形状を有し、且つその他側筒端が、前記ピストンロッドよりも下方で支持され、
前記ピストンオリフィスと前記隔壁オリフィスとは、
該ピストンロッドの軸方向に沿って直列に配置され、且つ同一孔径のオリフィスに設定された
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動、および衝撃を減衰、および吸収するダンパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から振動、および衝撃を減衰、および吸収する手段として、特許文献１に示すようなピストンロッドに固定されたピストンがシリンダ内を往復動する形式のダンパが広く採用されている。
特許文献１のダンパ装置は、ピストンロッド、およびピストンの他に、シリンダ内に磁気粘性流体が充填される液室と、高圧ガスが充填されるガス室とを区画するフリーピストンが配置されている。
このような構成とすることで、ピストンロッドを大径化してダンパの剛性を高めた場合に、ダンパが収縮した際、シリンダ内に進入するピストンロッドの体積増加分を、フリーピストンがガス室を圧縮することで解消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８７１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のダンパ装置は、連続使用等によって高温になった場合、ガスが膨張して、ガス室内の圧力が過剰に高まってしまい、減衰力が安定しないという問題を抱えている。
また、ガス室に高圧ガスが充填されることに伴い、液室の密閉性を高めなければならない。このため、ピストンロッドとシール材との間の摺動抵抗が大きくなり、ダンパ装置のスムーズな伸縮が妨げられてしまうという問題も抱えている。
【０００５】
本発明は、前述の点に鑑みてなされたものであり、剛性を高めつつ、減衰力を安定させることができるとともに、スムーズな伸縮が行えるダンパ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明に係るダンパ装置は、筒形状を有し、両筒端が閉止されたシリンダと、該シリンダの一側筒端を貫通するピストンロッドの軸端に設置され、該シリンダ内に隙間なく、且つ筒軸方向に沿って往復動可能に配置されたピストンと、該シリンダ内における他側筒端と該ピストンとの間に、隙間なく、且つ筒軸方向に沿って往復動可能に配置されたフリーピストンと、該ピストンと該フリーピストンとの間で該シリンダ内に固定され、該シリンダ内を筒軸方向に区画する隔壁と、該隔壁を貫通するオリフィスからなる隔壁オリフィスと、該ピストンを貫通するオリフィスからなるピストンオリフィスと、該シリンダ内における該フリーピストンよりも一側筒端側に形成される液室内に充填される粘性流体と、該シリンダ内における該フリーピストンよりも他側筒端側に形成されるガス室内に充填される圧縮性ガスと、該隔壁オリフィスを通過する該粘性流体の流量を調整する隔壁側可変流量構造と、該ピストンオリフィスを通過する該粘性流体の流量を調整するピストン側可変流量構造と、該隔壁側可変流量構造、および該ピストン側可変流量構造を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、剛性を高めつつ、減衰力を安定させることができるとともに、スムーズな伸縮が行えるダンパ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態のダンパ装置に係る模式的に構成を示す断面図で、（ａ）は静止状態（平衡状態）、（ｂ）は収縮状態（バンプ状態）、（ｃ）は伸長状態（リバウンド状態）を示す。
【図２】第２実施形態のダンパ装置に係る模式的に構成を示す断面図で、（ａ）は静止状態（平衡状態）、（ｂ）は収縮状態（バンプ状態）、（ｃ）は伸長状態（リバウンド状態）を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態のダンパ装置１は、シリンダ１０、ピストンロッド２０、ピストン３０、フリーピストン４０、および制御手段５０を備えている。
また、本実施形態のダンパ装置１は、４輪自動車のサスペンション（図示せず）を構成し、図１における下端部が車輪側（図示せず）に連結され、上端部が車体側（図示せず）に連結される。
【００１１】
シリンダ１０は、図１に示すように、ダンパ装置１の下方部を構成し、その下筒端が車輪側に連結される。また、シリンダ１０は、径方向に単層の円筒形状を有し、両筒端が閉止された密閉容器である。そして、シリンダ１０は、その内部に隔壁１１を備えている。
隔壁１１は、シリンダ１０内におけるピストン３０とフリーピストン４０との間に、筒軸に直交しつつ、固定される円板からなり、シリンダ１０の内部を筒軸方向に２つに区画している。そして、隔壁１１は、板面を貫通するオリフィスからなる隔壁オリフィス１２と、電磁コイルからなる隔壁コイル１３とを備えている。
【００１２】
隔壁コイル１３は、隔壁オリフィス１２を通過する磁気粘性流体ＬＱの流量を制御する隔壁側可変流量構造を構成している。
磁気粘性流体（ＭＲＦ：Magneto-Rheological Fluid）ＬＱは、磁性体からなる微細な粒子を均質に含有する粘性流体である。また、磁気粘性流体ＬＱは、含有する強磁性微粒子によって、磁性を帯びている。そして、磁気粘性流体ＬＱは、ダンパ装置１の作動流体として、シリンダ１０内に形成される液室ＲＬに充填されている。
【００１３】
隔壁コイル１３は、通電によって、隔壁オリフィス１２に磁界を発生する。発生した磁界が隔壁オリフィス１２を通過する磁気粘性流体ＬＱに作用し、磁気粘性流体ＬＱに含まれる強磁性微粒子が鎖状のクラスタを形成する。形成されたクラスタによって、隔壁オリフィス１２内を通過する磁気粘性流体ＬＱの見かけ上の粘度が大きくなり、隔壁オリフィス１２内を通過する磁気粘性流体ＬＱの流量が減少する。
【００１４】
次に、ピストンロッド２０、およびピストン３０について説明する（図１参照）。
ピストンロッド２０は、棒状の部材からなる。また、ピストンロッド２０は、ダンパ装置１の上方部を構成し、その上端部が車体側に連結される。
そして、ピストンロッド２０は、その下端部が、シリンダ１０の上側筒端（一側筒端）１０ａに対して、軸方向に往復動可能に貫通しつつ、隙間なく密閉されている。
【００１５】
ピストン３０は、筒軸に対して板面が直交するように配置された円板状の部材からなる。また、ピストン３０は、ピストンロッド２０の下側軸端に設置され、シリンダ１０の筒内周壁に対して隙間なく、且つ筒軸方向に沿って往復動可能に配置されている。
そして、ピストン３０は、板面を貫通するオリフィスからなるピストンオリフィス３１と、電磁コイルからなるピストンコイル３２とを備えている。
【００１６】
ピストンオリフィス３１は、その孔径が、隔壁オリフィス１２と同一孔径に設定されている。
ピストンコイル３２は、ピストンオリフィス３１を通過する磁気粘性流体ＬＱの流量を調整するピストン側可変流量構造を構成している。ピストンコイル３２は、通電によって、前述の隔壁コイル１３と同様の働きをすることで、ピストンオリフィス３１を通過する磁気粘性流体ＬＱの流量を調整する。
【００１７】
次に、フリーピストン４０について説明する（図１参照）。
フリーピストン４０は、筒軸に対して板面が直交するように配置された円板状の部材からなる。また、フリーピストン４０は、シリンダ１０内における下側筒端（他側筒端）１０ｂとピストン３０との間に、シリンダ１０の筒内周壁に対して隙間なく、且つ筒軸方向に沿って往復動可能に配置されている。
【００１８】
フリーピストン４０は、上側筒端１０ａとの間に液室ＲＬを形成し、下側筒端１０ｂとの間にガス室ＲＧを形成している。
液室ＲＬには、前述の磁気粘性流体ＬＱが充填され、ガス室ＲＧには、空気や窒素ガスなどの圧縮性ガスＧＳが充填されている。
液室ＲＬは、隔壁１１、およびピストン３０によって筒軸方向に３つに区画されている。
なお、上側筒端１０ａとピストン３０との間を第１液室ＲＬ１、ピストン３０と隔壁１１との間を第２液室ＲＬ２、隔壁１１とフリーピストン４０との間を第３液室ＲＬ３と称する。
【００１９】
次に、制御手段５０について説明する（図１（ａ）参照）。
制御手段５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５１を備えている。
ＥＣＵ５１は、ダンパ装置１の収縮速度、および伸長速度に応じて、ピストンコイル３２、および隔壁コイル１３に印加する電圧、および電流を制御している。そして、制御手段５０は、磁気粘性流体ＬＱの見かけ上の粘度を変化させて、ピストンオリフィス３１、および隔壁オリフィス１２を通過する磁気粘性流体ＬＱの流量を調整している。
なお、本実施形態では、ＥＣＵ５１は、ピストンオリフィス３１を通過する磁気粘性流体ＬＱの流量が、隔壁オリフィス１２を通過する磁気粘性流体ＬＱの流量よりも多くなるように制御している。
【００２０】
次に、ダンパ装置１の働きについて説明する（図１参照）。
ダンパ収縮時、図１（ｂ）に示すように、液室ＲＬ内の圧力は、過渡的に、
第２液室圧力  ＞  第３液室圧力  ＞  第１液室圧力
となる。
そして、磁気粘性流体ＬＱが、ピストンオリフィス３１、および隔壁オリフィス１２を通過して、第２液室ＲＬ２から第１液室ＲＬ１、および第３液室ＲＬ３へそれぞれ移動する。このとき、移動する流量に応じて、減衰力が発生する。
【００２１】
たとえば、磁気粘性流体ＬＱが、第２液室ＲＬ２から第１液室ＲＬ１へ移動する流量よりも、第２液室ＲＬ２から第３液室ＲＬ３へ移動する流量が多ければ、発生する減衰力はガス室ＲＧ内圧力に依存する。
したがって、充分な減衰力を得るには、ガス室ＲＧ内圧力を高めなければならない。
このため、ダンパを連続使用して、ダンパ装置１、および磁気粘性流体ＬＱが温度上昇した場合、ガス室ＲＧ内のガス、および磁気粘性流体ＬＱの体積が増大する。これによって、ガス室ＲＧ内圧力が過剰に高まり、減衰力に影響を及ぼすおそれがある。
【００２２】
これに対して、磁気粘性流体ＬＱが、第２液室ＲＬ２から第１液室ＲＬ１へ移動する流量よりも、第２液室ＲＬ２から第３液室ＲＬ３へ移動する流量が少なければ、発生する減衰力は第２液室ＲＬ２から第１液室ＲＬ１へ移動する磁気粘性流体ＬＱの流量（粘度）に依存する。
このため、ガス室ＲＧ内のガス圧に関わらず、ピストンオリフィス３１で減衰力を発生することができるため、ガス室ＲＧ内のガス圧をより低く設定することが可能になる。
そして、ダンパ装置１を連続使用し、温度が上昇した場合でも、ガス室ＲＧ内圧力は減衰力に影響を及ぼすほどには上昇しない。
つまり、安定した減衰力が得られる。
【００２３】
ダンパ伸長時、図１（ｃ）に示すように、各オリフィスを通過する磁気粘性流体ＬＱの流れは、ダンパ収縮時とは逆向きになるが、流量の割合は同様である。つまり、ピストンオリフィス３１を通過する磁気粘性流体ＬＱの流量は、隔壁オリフィス１２を通過する磁気粘性流体ＬＱの流量よりも多くなるように制御されている。
なお、ダンパ伸長時には、ダンパ速度に対して減衰力が低くなるように、各オリフィスを通過する磁気粘性流体ＬＱの流量を制御することも可能である。このように制御した場合には、ダンパの伸長速度が高まり、車輪（図示せず）の路面追従性がさらに向上する。
【００２４】
次に、本実施形態に係るダンパ装置１の作用効果について説明する。
本実施形態のダンパ装置１では、ピストンコイル３２（ピストン側可変流量構造）と、隔壁コイル１３（隔壁側可変流量構造）と、ピストンコイル３２と、隔壁コイル１３とを制御する制御手段５０とを備えている。
【００２５】
このような構成とすることで、フリーピストン４０がシリンダ１０内を必要以上に移動することが抑制される。
このため、ガス室ＲＧ内の圧力を下げつつ、ピストンオリフィス３１で減衰力を得ることができる。
これにより、ピストンロッド２０を大径化することで、ダンパ収縮時に、シリンダ１０内に進入するピストンロッド２０の体積が増大しても、ガス室ＲＧが収縮することで対応できる。
さらに、連続使用でダンパ装置１、および磁気粘性流体ＬＱが高温になり、ガス室ＲＧ内のガス、および磁気粘性流体ＬＱの体積が増大した場合でも、ガス室ＲＧが過剰に高圧になることが抑制され、安定した減衰力を得ることができる。
したがって、ピストンロッド２０の大径化によるダンパ装置１の高剛性化を図りつつ、安定した減衰力を得ることができる。
また、ガス室ＲＧを低圧化できることで、液室の密閉性が緩和される。密閉性の高いシール材はピストンロッドとの間の摺動抵抗が大きいが、密閉性が緩和されることで、摺動抵抗が小さいシール材の採用が可能になる。
これによって、ダンパ装置１が、よりスムーズに伸縮することが可能になる。
【００２６】
本実施形態では、粘性流体として磁気粘性流体ＬＱを採用しつつ、隔壁側可変流量構造（隔壁コイル１３）、およびピストン側可変流量構造（ピストンコイル３２）として、電磁コイルを採用している。
これによって、比較的簡便な構造で、オリフィスを通過する粘性流体の流量を調整することができる。
【００２７】
なお、液室ＲＬに充填される粘性流体は、磁気粘性流体ＬＱに限定されるものではない。
たとえば、粘性流体として、一般的なダンパに充填される作動油（ダンパフルード）を採用することが可能である。
この場合には、可変流量構造として、円錐状の針（ニードル）を、ピストンオリフィス３１、および隔壁オリフィス１２のオリフィスに挿脱可能に配置して、オリフィスの開口面積を変化させ、流量を変化させる構成とする。
【００２８】
本実施形態では、ダンパ装置１が伸縮する際に、ピストンオリフィス３１を通過する磁気粘性流体ＬＱ（粘性流体）の流量が、隔壁オリフィス１２を通過する磁気粘性流体ＬＱの流量よりも多くなるように、制御手段５０が、隔壁コイル１３（隔壁側可変流量構造）とピストンコイル３２（ピストン側可変流量構造）とを制御している。
これによって、ガス室ＲＧの低圧化が図れるため、より一層安定した減衰力を得ることができる。
【００２９】
本実施形態のダンパ装置１は、ピストンロッド２０の上端部が、車体側に連結され、シリンダ１０の下筒端が、車輪側に連結された、いわゆる単筒式正立構造を備えている。
このような構成とすることで、複筒式、倒立構造等と比較して、少ない部品点数、且つ単純な構造でダンパ装置１を構成することができる。
これによって、高剛性で、放熱性に優れ、且つ安定した減衰力を発生するダンパ装置１を低コストで製造することができる。
【００３０】
＜第２実施形態＞
次に、ダンパ装置１の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。前述のダンパ装置１と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図２に示すように、前述の第１実施形態と大きく異なるのは、制御手段５０の構成、および制御方法である。
本実施形態の制御手段５０は、ＥＣＵ５１の他に、ダンパーストロークセンサ５２と、算出部５３とを備えている（図２（ａ）参照）。
ダンパーストロークセンサ５２は、ダンパ装置１が伸縮する際のストローク量を計測する。
算出部５３は、計測したストローク量と、ピストンロッド２０の軸径との積で、シリンダ１０に出入りするピストンロッド２０の体積Ｖを算出する。
【００３１】
ＥＣＵ５１は、算出された体積Ｖ以下の量の磁気粘性流体ＬＱが、隔壁オリフィス１２を通過するように、ピストンコイル３２と隔壁コイル１３とを制御する。
そして、算出された体積Ｖと同量の磁気粘性流体ＬＱが、隔壁オリフィス１２を通過する場合には、ダンパ伸縮時にシリンダ１０内を進退するピストンロッド２０の体積を、ガス室ＲＧが膨縮することで吸収することができる。
また、算出された体積Ｖ以下の磁気粘性流体ＬＱが、隔壁オリフィス１２を通過する場合には、進退するピストンロッド２０の体積を吸収しつつ、隔壁オリフィス１２で減衰力を発生させることができる。
【００３２】
次に、本実施形態に係るダンパ装置１の作用効果について説明する。
本実施形態のダンパ装置１では、前述の第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、本実施形態のダンパ装置１では、ダンパ伸縮時にシリンダ１０内を進退するピストンロッド２０の体積を算出している。そして、算出された体積Ｖ以下の量の磁気粘性流体ＬＱが、隔壁オリフィス１２を通過するように、ピストンコイル３２と隔壁コイル１３とを制御している。
これによって、ガス室ＲＧ内のガス圧をさらに低く設定することが可能になるため、減衰力をさらに安定させることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１    ダンパ装置
１０  シリンダ
１１  隔壁
１２  隔壁オリフィス
１３  隔壁コイル（隔壁側可変流量構造）
２０  ピストンロッド
３０  ピストン
３１  ピストンオリフィス
３２  ピストンコイル（ピストン側可変流量構造）
４０  フリーピストン
５０  制御手段
ＧＳ  圧縮性ガス
ＬＱ  磁気粘性流体（粘性流体）
【図１】
2019138348.tif 000003
【図２】
2019138348.tif 000004