(57)【要約】【課題】  可変減衰力ダンパーのピストンが短い周期で往復動する際に、ピストンに設けた流体通路を開閉する応答性を高める。【解決手段】  可変減衰力ダンパーの減衰力制御機構が、ピストン１９に設けられて第１、第２流体室２３，２４を連通させる流体通路２７ａの内部に配置された電極３３と、その電極３３に電圧を印可する電源と備えるので、電解質溶液中の金属イオンを電極３３の表面に析出させたり、電極３３の表面に析出した金属を電解質溶液中に溶解させたりすることで、流体通路２７ａの開度を任意に変化させてダンパーの減衰力を制御することができる。また減衰力制御機構は可動部分を持たないために構造が簡単で信頼性が高く、しかも高い応答性でダンパーの減衰力を制御することができる。【選択図】        図３
2008249031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質溶液を含む流体が充填されたシリンダ（１６）と、
前記シリンダ（１６）に摺動自在に嵌合して該シリンダ（１６）を第１、第２流体室（２３，２４）に区画するピストン（１９）と、
前記ピストン（１９）に連結されて前記シリンダ（１６）の端壁を貫通するピストンロッド（２１）と、
前記ピストン（１９）に設けられて前記第１、第２流体室（２３，２４）を連通させる流体通路（２７ａ）と、
前記流体通路（２７ａ）の開度を変化させて減衰力を制御する減衰力制御機構と、
を備えた可変減衰力ダンパーにおいて、
前記減衰力制御機構は、
前記流体通路（２７ａ）の内部に配置された電極（３３）と、前記電極（３３）に電圧を印可する電源（３４）と備え、前記電解質溶液中の金属イオンを前記電極（３３）の表面に析出させて前記流体通路（２７ａ）の開度を変化させることを特徴とする可変減衰力ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が充填されたシリンダと、前記シリンダに摺動自在に嵌合して該シリンダを第１、第２流体室に区画するピストンと、前記ピストンに連結されて前記シリンダの端壁を貫通するピストンロッドと、前記ピストンに設けられて前記第１、第２流体室を連通させる流体通路と、前記流体通路の開度を変化させて減衰力を制御する減衰力制御機構とを備えた可変減衰力ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
粘性流体が充填されたシリンダを、その内部に摺動自在に嵌合するピストンによって第１、第２流体室に区画し、ピストンを貫通して第１、第２流体室を連通させる流体通路にソレノイドで開閉するスプール弁を配置したものが、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、ソレノイドに通電してスプール弁の開度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。
【特許文献１】特開２００４−２２５８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１に記載された可変減衰力ダンパーは、ピストンの内部にソレノイドで作動するスプール弁を配置する必要があるため、部品点数が増加して構造が複雑化するだけでなく、ソレノイドに通電してからスプール弁の開度が変化するまでにタイムラグが存在するため、応答性が低くなる問題があった。
【０００４】
そこで本出願人は、特願２００５−２３１９２５号により、ピストンに設けたオリフィスを開閉する磁性合金製のバルブプレートを、ピストンに設けたコイルで変形させて減衰力を制御する可変減衰力ダンパーを提案した。
【０００５】
この可変減衰力ダンパーによれば、上記特許文献１に記載された可変減衰力ダンパーに比べて高い応答性を得ることが可能であるが、ピストンに入力される荷重の周波数が高くなると、コイルが短い時間間隔で励磁および消磁を繰り返す必要があるため、コイルのインダクタンスの影響で励磁時の電流の立ち上がりが遅れて応答性が低下する可能性があった。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、可変減衰力ダンパーのピストンが短い周期で往復動する際に、ピストンに設けた流体通路を開閉する応答性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、流体が充填されたシリンダと、前記シリンダに摺動自在に嵌合して該シリンダを第１、第２流体室に区画するピストンと、前記ピストンに連結されて前記シリンダの端壁を貫通するピストンロッドと、前記ピストンに設けられて前記第１、第２流体室を連通させる流体通路と、前記流体通路の開度を変化させて減衰力を制御する減衰力制御機構とを備えた可変減衰力ダンパーにおいて、前記減衰力制御機構は、前記流体通路の内部に配置された電極と、前記電極に電圧を印可する電源と備え、前記電解質溶液中の金属イオンを前記電極の表面に析出させて前記流体通路の開度を変化させることを特徴とする可変減衰力ダンパーが提案される。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の構成によれば、可変減衰力ダンパーの減衰力制御機構が、ピストンに設けられて第１、第２流体室を連通させる流体通路の内部に配置された電極と、その電極に電圧を印可する電源と備えるので、電解質溶液中の金属イオンを電極の表面に析出させたり、電極の表面に析出した金属を電解質溶液中に溶解させたりすることで、流体通路の開度を任意に変化させてダンパーの減衰力を制御することができる。また減衰力制御機構は可動部分を持たないために構造が簡単で信頼性が高く、しかも高い応答性でダンパーの減衰力を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施の形態に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図５は本発明の実施の形態を示すもので、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、図３は図２の３部拡大図、図４は図３の４−４線断面図、図５はピストン速度と減衰力との関係を示すグラフである。
【００１１】
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Ｓａ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Ｓｂからの信号と、車両の操舵角を検出する操舵角センサ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、後述するイオン濃度センサＳｅからの信号とが入力される。
【００１２】
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１６と、シリンダ１６の上端および下端をそれぞれ閉塞する上部端板１７および下部端板１８と、シリンダ１６に摺動自在に嵌合するピストン１９と、ピストン１９から上方に延びて上部端板１７に設けたシール部材２０を液密に貫通し、上端を車体１１に接続されたピストンロッド２１と、シリンダ１６の下部に摺動自在に嵌合するフリーピストン２２とを備える。
【００１３】
シリンダ１６の内部にピストン１９により仕切られた上側の第１流体室２３および下側の第２流体室２４が区画されており、これらの第１、第２流体室２３，２４には流体が充填される。またラバー製のシール部材２９を介してシリンダ１６の内周面との間をシールされたフリーピストン２２の下部には、高圧ガスが封入されたガス室２５が区画される。前記流体は、シリコンオイルのようなダンパー液に硫酸銅溶液のような電解質溶液を混合した混合液で構成される。
【００１４】
図３および図４に示すように、ピストンロッド２７の下端に固定された銅製のピストン本体２７には、ピストンロッド２１の周囲を囲むように複数個（実施の形態では６個）流体通路２７ａ…が形成され、これらの流体通路２７ａ…を介して第１流体室２３および第２流体室２４が連通する。ピストン本体２７の外周には鉄製のリング２７ｂ，２７ｂとラバー製のシール部材２８とが嵌合する。
【００１５】
ピストンロッド２７は絶縁部材３０を介して絶縁された外筒３１および内軸３２で構成されており、外筒３１にピストン本体２７が固定され、内軸３２の下端に６本の金製の電極３３…が固定される。各々がＬ字状に形成された電極３３…は内軸３２から放射状に延び、その先端が流体通路２７ａ…の中心に位置している。内軸３２の先端に設けられたイオン濃度センサＳｅは、シリンダ１６内の電解質溶液の銅イオンのイオン濃度を検出する。
【００１６】
図２に示すように、バッテリよりなる電源３４が減衰力制御装置３５を介して外筒３１および内軸３２に接続されており、減衰力制御装置３５は電子制御ユニットＵからの信号に基づいて外筒３１および内軸３２に供給する電流およびその極性を制御する。
【００１７】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
【００１８】
図５の実線はダンパー１４の伸長（テンション）方向のピストン速度および収縮（コンプレッション）方向のピストン速度に対する減衰力の理想的な特性を示すものであり、一般的に伸長および収縮の何れの場合にもピストン速度の増加に伴って減衰力が増加するように設定される。しかしながら、操縦安定性を重視した走行状態ではピストン速度が小さくても変位が大きい場合には、その変位を抑えるために大きな減衰力が必要になり、またピストン速度が大きい場合でも、あまり減衰力を大きくすると乗り心地が悪くなるため、減衰力の増加を抑制する必要がある場合もある。
【００１９】
本実施の形態では、電極３３…への通電を遮断した初期状態では、図３（Ａ）に示すように、ピストン本体２７の流体通路２７ａ…が完全に解放しており、そこを流体が通過し易くなって減衰力が最も小さくなる。この状態から電源３４および減衰力制御装置３５を介して電極３３…に負電圧を印加し、ピストン本体２７に正電圧を印加すると、硫酸銅溶液よりなる電解液を介して電流が流れることで、ピストン本体２７を構成する銅がイオン化して電解液中に溶解し、電解液中の銅イオンが金製の電極３３…の表面に析出することで、図３（Ｂ）に示すように、ピストン本体２７の流体通路２７ａ…が閉塞され、そこを流体が通過し難くなって減衰力が最も大きくなる。
【００２０】
正極および負極で行われる化学反応は以下のとおりである。
【００２１】
正極：  Ｃｕ→Ｃｕ2+＋２ｅ- 
負極：  Ｃｕ2+＋２ｅ- →Ｃｕ
析出した銅で流体通路２７ａ…が完全に閉塞される前に電流を遮断することで、流体通路２７ａ…の開度を任意に制御することができる。また電源３４および減衰力制御装置３５を介して電極３３…に正電圧を印加し、ピストン本体２７に負電圧を印加すると、電極３３…の周囲に析出した銅が電解液中に溶解してピストン本体２７の表面に析出することで、図３（Ａ）の状態に復帰させることができる。しかして、図３（Ａ）の全開状態および図３（Ｂ）の全閉状態の間で流体通路２７ａ…の開度を無段階に制御することで、ダンパー１４の減衰力を図５の斜線の領域の内部で自由に変化させ、理想の特性に近い特性を得ることができる。
【００２２】
尚、流体通路２７ａ…の開度の制御は、イオン濃度センサＳｅで検出した電解液のイオン濃度が所望の値になるように電流値を増減することで行われる。
【００２３】
このようにピストン１９に設けられた減衰力制御機構は可動部分を全く持たないため、構造が簡単で信頼性が高いだけでなく、その流体通路２７ａ…を瞬間的に開閉してダンパー１４の減衰力制御の応答性を高めることができる。具体的には、流体通路２７ａ…の直径が１０ｍｍの場合には、１ｋＨｚ程度の周波数で流体通路２７ａ…を開閉することができ、弁体を有する開閉手段を用いる場合に比べて応答性を大幅に高めることができる。
【００２４】
しかして、電子制御ユニットＵは、バネ上加速度センサＳａで検出したバネ上加速度、ダンパー変位センサＳｂで検出したダンパー変位、操舵角センサＳｃで検出した操舵角および横加速度センサＳｄで検出した横加速度に基づいて、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るスカイフック制御のような乗り心地制御と、車両の旋回時のローリングや車両の急加速時や急減速時のピッチングを抑える操縦安定制御とを、車両の運転状態に応じて選択的に実行することができる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２６】
例えば、実施の形態ではサスペンション装置用のダンパー１４を例示したが、本発明の可変減衰力ダンパーは他の任意の用途に適用することができる。
【００２７】
また実施の形態では流体通路２７ａ…に析出させる金属に銅を用いているが、他の任意の金属を用いることができ、電解液の種類も硫酸銅に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】車両のサスペンション装置の正面図
【図２】可変減衰力ダンパーの拡大断面図
【図３】図２の３部拡大図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】ピストン速度と減衰力との関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００２９】
１６        シリンダ
１９        ピストン
２１        ピストンロッド
２３        第１流体室
２４        第２流体室
２７ａ      流体通路
３３        電極
３４        電源
【図１】
2008249031.tif 000003
【図２】
2008249031.tif 000004
【図３】
2008249031.tif 000005
【図４】
2008249031.tif 000006
【図５】
2008249031.tif 000007