(57)【要約】【課題】  磁性流体や磁気粘性流体を作動流体として用いながら、製造の容易化や製造コストの低減等を実現した減衰力可変ダンパを提供する。【解決手段】  ダンパ６は、円筒状のシリンダ１２と、ピストンロッド１３と、ピストンロッド１３の先端に装着されたピストン１６と、ピストンロッド１３とピストン１６との間に介装されたガイドディスク１７とを備えている。ピストン１６は、略円柱状を呈するピストン本体３１と、ピストン本体３１の外周に固着された４つのＭＬＶコイル３２とから構成されている。ピストン本体３１は、珪素鋼板の積層品や複合軟磁性材の成形品であり、矩形の磁極部３１ａがその外周に等角度間隔で突設されている。ピストン１６は、その外周面がシリンダ１２の内周面に所定の間隙をもって対峙するように、外径がシリンダ１２の内径より所定量小さく設定されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性流体または磁気粘性流体が充填されるとともに車体側部材と車輪側部材とのどちらか一方に連結されたシリンダと、前記シリンダを一側液室と他側液室とに区画するピストンと、前記車体側部材と車輪側部材とのどちらか他方を当該ピストンに連結するピストンロッドと、前記磁性流体または磁気粘性流体を当該一側液室と他側液室との間で流通させる作動液流路と、前記ピストンに設けられた磁界形成手段とを有し、前記作動液流路を通過する前記磁性流体または前記磁気粘性流体に前記磁界形成手段による磁界を印可することで減衰力を制御する減衰力可変ダンパであって、
前記ピストンの外周面が前記シリンダの内周面に所定の間隙をもって対峙したことを特徴とする減衰力可変ダンパ。
【請求項２】
前記シリンダが非磁性体または低透磁率材から形成されたことを特徴とする、請求項１に記載された減衰力可変ダンパ。
【請求項３】
前記磁界形成手段による磁界と反発する反発磁界を形成する反発磁界形成手段が前記シリンダの外側に設置されたことを特徴とする、請求項１に記載された減衰力可変ダンパ。
【請求項４】
前記磁界形成手段は、前記ピストンの軸方向に略直交する磁界を形成することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の減衰力可変ダンパ。
【請求項５】
前記ピストンと前記シリンダとの径方向相対移動を規制するガイド手段を備えたことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の減衰力可変ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用サスペンションを構成する磁性流体式または磁気粘性流体式の減衰力可変ダンパに係り、詳しくは、製造の容易化や製造コストの低減等を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
サスペンションは、自動車の走行安定性や乗り心地を左右する重要な要素であり、車体に対して車輪を上下動自在に支持させるためのリンク（アームやロッド類）と、その撓みにより路面からの衝撃等を吸収するスプリングと、車体の上下振動を減衰させるダンパとを主要構成要素としている。サスペンション用のダンパとしては、作動油が充填された円筒状のシリンダチューブとこのシリンダチューブ内で摺動するピストンが先端に装着されたピストンロッドとを備え、ピストン（ピストンロッド）の移動に伴って作動油を複数の油室間で移動させる構造を採った筒型が広く採用されている。
【０００３】
近年、筒型ダンパの特性を改善するものとして、自動車の運動状態に応じて減衰力を可変制御する減衰力可変ダンパが種々開発されている。減衰力可変ダンパとしては、オリフィス面積を変化させるロータリバルブをピストンに設け、このロータリバルブをアクチュエータによって回転駆動することで減衰力を制御する機械式のものが主流であったが、構成の簡素化や応答性の向上等を実現すべく、作動油に磁気粘性流体を用い、ピストンに設けられた磁気流体バルブによって磁気粘性流体の粘度を変化させることで減衰力を制御するものが出現している（特許文献１参照）。
【特許文献１】米国特許６２６０６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の減衰力可変ダンパでは、ピストンがシリンダに摺接しながら軸方向に移動することに起因して、以下に述べる問題が発生していた。すなわち、磁性流体や磁気粘性流体はベース油中にマグネタイトやフェライト等の強磁性微粒子を分散させたものであるため、ダンパの作動時にシリンダとピストンとの摺動面に進入した強磁性微粒子が圧潰されたり、強磁性微粒子が介在することによってシリンダおよびピストンの摺動面が徐々に摩耗したりし、減衰性能や耐久性の低下が生じることが問題となっていた。そのため、この種の減衰力可変ダンパの製造にあたってはピストンやシリンダの寸法や表面粗度等を極めて高いレベルで管理する必要があり、その製造が困難になると同時に製造コストが上昇することも避けられなかった。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、磁性流体や磁気粘性流体を作動流体として用いながら、製造の容易化や製造コストの低減等を実現した減衰力可変ダンパ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】
請求項１の発明は、磁性流体または磁気粘性流体が充填されるとともに車体側部材と車輪側部材とのどちらか一方に連結されたシリンダと、前記シリンダを一側液室と他側液室とに区画するピストンと、前記車体側部材と車輪側部材とのどちらか他方を当該ピストンに連結するピストンロッドと、前記磁性流体または磁気粘性流体を当該一側液室と他側液室との間で流通させる作動液流路と、前記ピストンに設けられた磁界形成手段とを有し、前記作動液流路を通過する前記磁性流体または前記磁気粘性流体に前記磁界形成手段による磁界を印可することで減衰力を制御する減衰力可変ダンパであって、前記ピストンの外周面が前記シリンダの内周面に所定の間隙をもって対峙したことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の減衰力可変ダンパにおいて、前記シリンダが非磁性体または低透磁率材から形成されたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の減衰力可変ダンパにおいて、前記磁界形成手段による磁界と反発する反発磁界を形成する反発磁界形成手段が前記シリンダの外側に設置されたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の減衰力可変ダンパにおいて、前記磁界形成手段は、前記ピストンの軸方向に略直交する磁界を形成することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の減衰力可変ダンパにおいて、前記ピストンと前記シリンダとの径方向相対移動を規制するガイド手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の減衰力可変ダンパによれば、ピストンとシリンダとが摺接することによる強磁性微粒子の圧潰やシリンダおよびピストンの摩耗が起こらなくなり、これらに起因する減衰性能や耐久性の低下が抑制される。また、請求項２の減衰力可変ダンパによれば、磁界形成手段に励磁電流が供給されても、ピストンがシリンダの壁面に磁気吸引されず、ピストンとシリンダとの間隙が保たれやすくなる。また、請求項３の減衰力可変ダンパによれば、例えば、反発磁界形成手段を構成する永久磁石や電磁石をシリンダの外周側に等角度間隔で設置することにより、ピストンがシリンダの径方向中心位置に保持されやすくなる。また、請求項４の減衰力可変ダンパによれば、磁界形成手段によって形成される磁界が磁性流体や磁気粘性流体に効果的に作用し、電力損失が生じ難くなると同時に高い減衰力を得やすくなる。また、請求項５の減衰力可変ダンパによれば、振動等の外力が作用しても、ピストンとシリンダとの間隙が保たれやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明を４輪自動車のリヤサスペンションに適用したいくつかの実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は実施形態に係るリヤサスペンションの斜視図であり、図２は第１実施形態に係るダンパの縦断面図であり、図３は図２中のIII部拡大図であり、図４は第１実施形態に係るピストンの下面図であり、図５は第１実施形態に係るピストンの展開斜視図である。
【００１４】
《第１実施形態の構成》
図１に示すように、第１実施形態のリヤサスペンション１は、いわゆるＨ型トーションビーム式サスペンションであり、左右のトレーリングアーム２，３や、両トレーリングアーム２，３の中間部を連結するトーションビーム４、懸架ばねである左右一対のコイルスプリング５、左右一対のダンパ６等から構成されており、左右のリヤホイール７，８を懸架している。ダンパ６は、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）を作動液とする減衰力可変型ダンパであり、トランクルーム等に設置されたＥＣＵ９によってその減衰力が可変制御される。
【００１５】
＜ダンパ＞
図２に示すように、第１実施形態のダンパ６は、モノチューブ式（ド・カルボン式）であり、ＭＲＦが充填された円筒状のシリンダ１２と、このシリンダ１２に対して軸方向に摺動するピストンロッド１３と、ピストンロッド１３の先端に装着されてシリンダ１２内を上部液室（一側液室）１４と下部液室（他側液室）１５とに区画するピストン１６と、ピストンロッド１３とピストン１６との間に介装されたガイドディスク（ガイド手段）１７と、シリンダ１２の下部に高圧ガス室１８を画成するフリーピストン１９と、ピストンロッド１３等への塵埃の付着を防ぐカバー２０と、フルバウンド時における緩衝を行うバンプストップ２１とを主要構成要素としている。
【００１６】
＜シリンダ＞
第１実施形態のシリンダ１２は、非磁性体のオーステナイト系ステンレス鋼を素材としており、下端のアイピース１２ａに嵌挿されたボルト２２を介して、車輪側部材であるトレーリングアーム２の上面に連結されている。なお、前述したピストンロッド１３は、上下一対のブッシュ２３とナット２４とを介して、その上部ねじ軸１３ａが車体側部材であるダンパベース（ホイールハウス上部）２５に連結されている。
【００１７】
＜ピストン＞
ピストン１６は、ＭＬＶ（Magnetizable Liquid Valve：磁気流体バルブ）と一体となっており、図３〜図５に示すように、略円柱状を呈するピストン本体３１と、ピストン本体３１の外周に固着された４つのＭＬＶコイル３２とから構成されている。ピストン本体３１は、珪素鋼板の積層品や複合軟磁性材の成形品であり、矩形の磁極部３１ａがその外周に等角度間隔（９０°間隔）で突設されるとともに、ピストンロッド１３の下部ねじ軸１３ｂのねじ部が螺合するねじ孔３１ｂが軸心に穿設されている。ＭＬＶコイル３２は、導線を矩形枠状に巻き回して樹脂モールドしたものであり、ピストン本体３１の磁極部３１ａに接着／一体化されている。ピストン１６は、その外周面がシリンダ１２の内周面に所定の間隙（例えば、１ｍｍ〜２ｍｍ程度）をもって対峙するように、外径がシリンダ１２の内径より所定量小さく設定されている。図４に示すように、本実施形態では、隣接するＭＬＶコイル３２と、シリンダ１２の内壁面とにより、４つの作動液流路３５が等角度間隔（９０°間隔）で画成されている。
【００１８】
＜ガイドディスク＞
ガイドディスク１７は、摩擦係数の低い樹脂（４弗化エチレン樹脂等）を成形したものであり、両端面にボス部１７ａが突設された円盤形状を呈するとともに、ピストンロッド１３のねじ軸１３ａが嵌入する軸孔１７ｂと、ＭＲＦが通過する４つの円弧孔１７ｃとを有している。なお、ガイドディスク１７の外径は、ＭＲＦ中の強磁性微粒子を噛み込まないように、シリンダ１２の内径より若干小さく設定されている。
【００１９】
≪第１実施形態の作用≫
自動車が走行を開始すると、ＥＣＵ９は、前後Ｇセンサ、横Ｇセンサ、および上下Ｇセンサから得られた車体の加速度や、車速センサから入力した車体速度、車輪速センサから得られた各車輪の回転速度等に基づき各車輪についてダンパ６の目標減衰力を設定した後、ＭＬＶコイル３２に対して励磁電流を供給する。すると、図６，図７に示すように、ＭＬＶコイル３２の周囲に水平方向の磁界が形成され、作動液流路３５やピストン１６とシリンダ１２との間隙を流通するＭＲＦの粘度が変化し、ダンパ６の減衰力が増大あるいは減少する。
【００２０】
ＭＬＶコイル３２に励磁電流が流れるとピストン本体３１（磁極部３１ａ）は磁力を帯びるが、第１実施形態ではシリンダ１２がオーステナイト系ステンレス鋼を素材としているため、ピストン１６がシリンダ１２に磁力吸引されることがない。また、ダンパ６の作動時にピストン１６に振動等が発生しても、ガイドディスク１７がシリンダ１２の内周面に摺接することにより、ピストン１６の外周面とシリンダ１２の内周面との接触が防止される。これにより、従来装置で問題となっていた強磁性微粒子の圧潰やシリンダおよびピストンの摺動面の摩耗が起こらなくなり、ダンパ６の減衰性能や耐久性の低下が効果的に抑制されるようになった。
【００２１】
［第２実施形態］
図８は第２実施形態に係るダンパの縦断面図であり、図９は図８中のＩＸ部拡大図であり、図１０は第２実施形態に係るピストンの下面図である。
【００２２】
《第２実施形態の構成》
第２実施形態のダンパ６は、図８〜図１０に示すように、上述した第１実施形態のものと略同様の全体構成を採っているが、シリンダ１２の素材と構成とが異なっている。すなわち、本実施形態のシリンダ１２は、強磁性体のフェライト系鋼管を素材としており、その外周に４枚のマグネットプレート（永久磁石：反発磁界形成手段）４１が接着されている。マグネットプレート４１が接着されたシリンダ１２には、前述したＭＬＶコイル３２により形成される磁界と直交する磁界（縦方向の磁界）が形成される。
【００２３】
≪第２実施形態の作用≫
第２実施形態の場合、図１１に示すように、ＭＬＶコイル３２に励磁電流が流れてピストン本体３１が磁力を帯びると、ピストン本体３１とシリンダ１２とは、磁束の方向が互いに直交しているために反発し合うようになる。その結果、ダンパ６の作動時にピストン１６に振動等が発生しても、ピストン１６がシリンダ１２の軸心に保持されやすくなる。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様にガイドディスク１７が設けられているため、ピストン１６に大きな起振力が作用するとガイドディスク１７がシリンダ１２の内周面に摺接し、ピストン１６の外周面とシリンダ１２との接触が防止される。
【００２４】
［第３実施形態］
図１２は第３実施形態に係るダンパの要部拡大縦断面図であり、図１３は図１２中のＸIII−ＸIII断面図である。
【００２５】
《第３実施形態の構成》
第３実施形態のダンパ６は、前述した第１実施形態のものと略同様の全体構成を採っているが、ピストン１６の構成等が異なっている。すなわち、図１２，図１３に示すように、本実施形態のピストン１６は、略円柱状のヨーク５１と、ヨーク５１に巻回／一体化された３つのＭＬＶコイル３２ａ〜３２ｃと、ヨーク５１を収容する円筒状のケース５２とから構成されている。また、第３実施形態では、ピストン１６とシリンダ１２との径方向相対移動を規制するガイド手段が設けられていない。
【００２６】
本実施形態のヨーク５１は、珪素鋼板を積層してなるもので、その軸方向に沿って形成された３対のスリット５１ａ〜５１ｃに各ＭＬＶコイル３２ａ〜３２ｃがそれぞれ巻き回されている。スリット５１ａ〜５１ｃは、ＭＲＦが流通する作動液流路３５を兼ねており、ヨーク５１の外周側に向けてその幅が狭くなっている。ケース５２は、アルミニウム合金を素材とするダイキャスト成形品であり、その外周面がシリンダ１２の内周面に所定の間隙をもって対峙するとともに、ピストンロッド１３の下部ねじ軸１３ｂのねじ部が螺合するねじ孔５２ａと、ＭＲＦが流通する複数の貫通孔５２ｂとを有している。なお、ケース５２は、図１２では一体品として画かれているが、実際には、ケース本体とカバーとに２分割され、ヨーク５１を収容した状態でレーザー溶接やボルト締結等によって一体化されている。
【００２７】
≪第３実施形態の作用≫
第３実施形態の場合、図１４に示すように、ＭＬＶコイル３２ａ〜３２ｃに励磁電流が流れると、ＭＬＶコイル３２ａ〜３２ｃの周囲に水平方向の磁界が形成される。そして、第１実施形態と同様に、シリンダ１２がオーステナイト系ステンレス鋼を素材としているため、ピストン１６がシリンダ１２に磁力吸引されることがない。なお、本実施形態では、ヨーク５１の外周側に向けてスリット５１ａ〜５１ｃの幅が狭くなっているため、ヨーク５１の外周側の磁束と内周側の磁束との均一化が実現される。
【００２８】
［第４実施形態］
図１５は第３実施形態に係るダンパの要部拡大縦断面図であり、図１６は図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ断面図である。
【００２９】
《第４実施形態の構成》
第４実施形態のダンパ６も、上述した第３実施形態のものと略同様の全体構成を採っているが、ヨーク５１の形状等が異なっている。すなわち、本実施形態のヨーク５１は、複合軟磁性材料を素材とするもので、図１５，図１６に示すように、螺旋状に形成された一対のスリット５１ａ，５１ｂの基端（ヨーク５１の中央部）にＭＬＶコイル３２が巻き回されている。
【００３０】
≪第４実施形態の作用≫
第４実施形態の場合も、図１７に示すように、ＭＬＶコイル３２に励磁電流が流れると、ＭＬＶコイル３２の周囲に水平方向の磁界が形成される。そして、第１実施形態と同様に、シリンダ１２がオーステナイト系ステンレス鋼を素材としているため、ピストン１６がシリンダ１２に磁力吸引されることがない。
【００３１】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記各実施形態は４輪自動車のリヤサスペンションを構成する磁気粘性流体式の減衰力可変ダンパに本発明を適用したものであるが、本発明は、磁性流体式の減衰力可変ダンパやフロントサスペンション用の減衰力可変ダンパ、２輪自動車等の減衰力可変ダンパ等にも当然に適用可能である。また、第１，第２実施形態ではピストンロッドに装着されたガイドディスクによってピストンとシリンダとの径方向相対移動を規制するようにしたが、ガイド手段をシリンダ側に設けるようにしてもよいし、ピストンとシリンダとの接触が生じない構造とすることでガイド手段を廃するようにしてもよい。また、第３，第４実施形態ではヨークをケースに収容する構成を採ったが、ケースを用いないようにしてもよいし、第２実施形態と同様にガイドディスクや反発磁界形成手段を設けるようにしてもよい。その他、ピストンの具体的形状やダンパの具体的構造等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係るリヤサスペンションの斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るダンパの縦断面図である。
【図３】図２中のIII部拡大図である。
【図４】第１実施形態に係るピストンの下面図である。
【図５】第１実施形態に係るピストンの展開斜視図である。
【図６】第１実施形態の作用を示すダンパの要部縦断面図である。
【図７】第１実施形態の作用を示すダンパの横断面図である。
【図８】第２実施形態に係るダンパの要部縦断面図である。
【図９】図８中のＩＸ部拡大図である。
【図１０】第２実施形態に係るピストンの下面図である。
【図１１】第２実施形態の作用を示すダンパの横断面図である。
【図１２】第３実施形態に係るダンパの要部拡大縦断面図である。
【図１３】図１２中のＸIII−ＸIII断面図である。
【図１４】第３実施形態の作用を示すダンパの横断面図である。
【図１５】第４実施形態に係るダンパの要部拡大縦断面図である。
【図１６】図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ断面図である。
【図１７】第４実施形態の作用を示すダンパの横断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２      トレーリングアーム（車輪側部材）
６      ダンパ
１２    シリンダ
１３    ピストンロッド
１４    上部液室（一側液室）
１５    下部液室（他側液室）
１６    ピストン
２２    ダンパベース（車体側部材）
１７    ガイドディスク（ガイド手段）
３１    ピストン本体
３１ａ  磁極部
３１ｂ  孔
３２    ＭＬＶコイル（磁界形成手段）
３５    作動液流路
４１    マグネットプレート（反発磁界形成手段）
５１    ヨーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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