減衰力可変ダンパ
【課題】 ＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパに於いて、電流を通電しないときの減衰力を小さくすることにより、車両の乗り心地性能を向上させる。
【解決手段】 ピストン１６の外周側部分に環状のインナヨーク２６及びアウタヨーク４０を所定の間隙をもって同軸的に対峙するように設け、両ヨーク間に形成される空隙４１をＭＲＦが流通するようにする。インナヨークの外周に凹設された環状溝２８内にコイル３０を配置し、コイルに選択的に通電することにより、空隙４１を横切る磁束を発生させ、空隙を通過するＭＲＦに対する流路抵抗を制御する。インナヨークの、環状溝の外周部側には、コイルの外周に向けてオーバハングするような軸線方向延出部３１を設ける。
【解決手段】 ピストン１６の外周側部分に環状のインナヨーク２６及びアウタヨーク４０を所定の間隙をもって同軸的に対峙するように設け、両ヨーク間に形成される空隙４１をＭＲＦが流通するようにする。インナヨークの外周に凹設された環状溝２８内にコイル３０を配置し、コイルに選択的に通電することにより、空隙４１を横切る磁束を発生させ、空隙を通過するＭＲＦに対する流路抵抗を制御する。インナヨークの、環状溝の外周部側には、コイルの外周に向けてオーバハングするような軸線方向延出部３１を設ける。
【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テレスコピック式の減衰力可変ダンパに係り、詳しくは、減衰力の可変幅を大きくする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のサスペンションに用いられる筒型ダンパでは、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力の可変制御が可能な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、作動液に磁気粘性流体を用い、ピストンと一体に形成された磁気流体バルブによって磁気粘性流体の粘度を制御するものが出現している（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の減衰力可変ダンパでは、ピストンが、外周にコイルが巻き回された円柱状のインナヨークと、インナヨークの両端に配置された一対のエンドプレートと、インナヨークと両エンドプレートを収容する円筒状のアウタヨークとから主に構成されている。インナヨークおよびアウタヨークはともに強磁性体を素材としており、エンドプレートによって保持されることによって両者の間に環状流路が形成される。エンドプレートは、非磁性体を素材とした円盤状のものであり、環状流路に連通する複数の円弧状孔と、インナヨーク端部の凸部が係合する環状凹部と、ピストンロッド固定用のリングが係合する環状溝とを有している。また、インナヨークおよびエンドプレートは、アウタヨークの両端外縁を加締めることによって固定されている。
【特許文献１】米国特許６，２６０，６７５号公報
【０００４】
このような減衰力可変ダンパに於いては、好適な或いは広範囲の用途に適用可能なものであるためには、減衰力の可変幅が大きく、かつ応答性が良好であることが望まれる。特許文献２及び特許文献３には、ピストンの外周に軸線方向溝を設け、非通電時の減衰力を小さくしたり、ピストン速度に対する減衰力を最適化することが提案されている。
【特許文献２】米国特許６，６３７，５５６号公報
【特許文献３】米国特許６，３１８，５１９号公報
【０００５】
一般に、減衰力の可変幅を大きくし、非通電時の減衰力を小さくすると良く、応答性を向上させるためには、コイルのインダクタンスを小さくすると良い。しかしながら、実際には、非通電時の減衰力を効果的に小さくすることが困難であり、減衰力の応答性に遅れが出る等の問題があった。
【０００６】
その原因としては、従来のＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパは減衰力を発生させる流路の中間部にコイルを配置していたため流路全長が長くなってしまい、結果電流を通電しないときの減衰力が大きくなってしまい、乗り心地性能を悪化させていたという問題があった、また、従来のＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパでは、コイルを流路内周面近傍に配置しており、インダクタンスが大きくなり制御指示電流に対する減衰力の応答性を悪化させていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、ＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパに於いて、電流を通電しないときの減衰力を小さくすることにより、車両の乗り心地性能を向上させることにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、ＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパに於いて、コイルのインダクタンスを小さくして、制御指示電流に対する減衰力の応答性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的は、本発明によれば、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とともに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流路が形成されたピストンと、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を有し、前記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磁界を印加することで減衰力が制御される減衰力可変式ダンパであって、前記ピストンは、前記ピストンの外周側部分を形成するアウタヨークと、前記アウタヨークの内側に所定の間隙をもって設置され、当該アウタヨークとの間に前記流路を画成するインナヨークと、前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供されるコイルとを備え、前記コイルが、前記インナヨークの外周に凹設された環状溝内に受容され、かつ前記インナヨークが、前記コイルの外周に向けてオーバハングするように、前記環状溝の外周部側にて軸線方向延出部を有することを特徴とする減衰力可変ダンパを提供することにより達成される。
【００１０】
この場合、前記インナヨークの前記軸線方向延出部が、前記環状溝の両側から略対称に延出するものとすれば、インナヨークとアウタヨークとの間に形成される空隙内にて、強い磁界を均一に形成することができ、高い磁気効率を確保することができる。
【００１１】
このような目的は、また、本発明によれば、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とともに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流路が形成されたピストンと、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を有し、前記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磁界を印加することで減衰力が制御される減衰力可変式ダンパであって、前記ピストンは、前記ピストンの外周側部分を形成するアウタヨークと、前記アウタヨークの内側に所定の間隙をもって設置され、当該アウタヨークとの間に前記流路を画成するインナヨークと、前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供されるコイルとを備え、 前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供されるコイルとを備え、前記コイルの外周側に於ける前記インナヨークの軸線方向長が、少なくとも部分的に、前記コイルを通過する前記インナヨークの軸線方向長よりも大きいことを特徴とする減衰力可変ダンパを提供することによっても達成される。
【発明の効果】
【００１２】
このようにすれば、ＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパに於いて、環状溝の開口部分に形成される磁気的に無効な部分の軸線方向長を最小化し得ることから、ＭＲＦのピストンを横切る流路長を短縮し、電流を通電しないときの減衰力を小さくすることができる。それにより、車両の乗り心地性能を向上させることができる。また、コイルを、流路内周面からやや離反した、半径方向内側に配置することができ、コイルのインダクタンスを小さくして、制御指示電流に対する減衰力の応答性を向上させることができる。また、磁気的に無効な部分の軸線方向長を最小化することにより、ピストンの全体的な軸線方向長を短縮し得る効果も得られ、ダンパのコンパクト化に寄与することができる。
【００１３】
特に、前記インナヨークが軸方向で分割され、かつ締結部材によって締結／一体化される少なくとも２つの部分からなるものであると良い。このようにすれば、環状溝の外周部側にてコイルの外周に向けてオーバハングする軸線方向延出部を設けた場合でも、コイルを環状溝内に容易に組み付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すように、本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）を作動流体とする減衰力可変型ダンパであり、トランクルーム内等に設置されたＥＣＵ９によってその減衰力が可変制御される。
【００１６】
図２に示すように、本実施形態のダンパ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、シリンダ１２の下部に高圧ガス室１７を画成するフリーピストン１８と、ピストンロッド１３等への塵埃の付着を防ぐカバー１９と、フルバウンド時における緩衝を行うバンプストップ２０とを主要構成要素としている。
【００１７】
シリンダ１２は、下端のアイピース１２ａに嵌挿されたボルト２１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。また、ピストンロッド１３は、上下一対のブッシュ２２とナット２３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）２４に連結されている。
【００１８】
図３はピストン１６の詳細を示す。ピストン１６の中心部には、円柱状をなす強磁性体からなるインナヨーク２６が設けられ、その一方の軸線方向端に設けられた孔３５にピストンロッド１３の一端が突入している。インナヨーク２６は、軸線方向に分割された２つの部分２６ａ、２６ｂからなり、ピストンロッド１３に対して離反する側の軸線方向端面から挿入された計４つの締結ねじ２７により互いに一体化されている。
【００１９】
インナヨーク２６の、外周の軸線方向中間部分には環状溝２８が設けられ、その内部にコイル３０が受容され、樹脂モールド２９内に埋め込まれている。この場合コイル３０は、インナヨーク２６の周方向に巻かれたコイルをなしている。また、環状溝２８の外周部側には、コイル３０の外周に向けてオーバーハングするようにインナヨーク２６の部分が軸線方向に延出することにより形成される軸線方向延出部３１が設けられている。図示された実施例では、この軸線方向延出部３１は、環状溝２８の両側から軸線方向に対称に延出している。このようにして、インナヨーク２６の外周部分は、全体として概ね一定半径の円周面をなす外周面を画定すると共に、環状溝２８の両側に位置する部分が、インナヨーク２６の両部分２６ａ、２６ｂをなしている。
【００２０】
また、インナヨーク２６の両部分の分割面３３は、ピストンロッド１３と離反する側の環状溝２８の側面と同一面上に位置している。インナヨーク２６の、両軸線方向端面には、非磁性体からなり、環状をなすエンドプレート３４（３４ａ、３４ｂ）が重ね合わされ、ピストンロッド１３の側のエンドプレート３４ａの中心孔を、ピストンロッド１３が貫通している。エンドプレート３４は、それぞれ外周部に周方向に等間隔に設けられた４つの円弧状スロット３６を備えている。
【００２１】
更に、両エンドプレート３４の外周縁間には、強磁性体からなる円筒状のフラックスリング即ちアウタヨーク４０が挟持され、アウタヨーク４０の内周面は、インナヨーク２６の外周面に対して同心状に所定の間隔の空隙４１をおいて対峙している。アウタヨーク４０及び両エンドプレート３４の、互いに協働して概ね一定半径の円周面をなす外周面には、筒状をなす非磁性体からなるピストンリング４３が外装され、かつその両軸線方向端部４３ａ、４３ｂを両エンドプレート３４の外周縁に向けてかしめ付け、それによって、両エンドプレート３４、インナヨーク２６及びアウタヨーク４０を互いに一体的に保持している。
【００２２】
更に、ピストンロッド１３側のエンドプレート３４の内孔のインナヨーク側の縁部には、べべル加工部分３７が設けられ対応するピストンロッド１３の外周面には環状溝３６が設けられている。これらにより画定される環状凹部内にＣリング３８を嵌め入れることにより、ピストンロッド１３を、ピストン１６に対して固定している。
【００２３】
ピストンロッド１３の中心部には、軸線方向孔４６が設けられ、インナヨーク２６に設けられた同様の中心孔と同軸的に整合している。インナヨーク２６のピストンロッド１３側部分２６ａの中心部には凹部４７が設けられ、ディスク状の部材からなるハーメチックシール部材４５が受容されている。コイル３０のリード線４４は、ピストンロッド１３の中心孔４６からインナヨークの中心孔を経て、ハーメチックシール４５の中心部をシール可能に通過した後、図示されない、インナヨーク２６の両部分２６ａ、２６ｂのいずれか一方の部分の、分割面３３側の端面に半径方向に設けられた溝（図示せず）内を通過した後にコイル３０に達している。さらに、インナヨーク２６とピストンロッド１３の突入端との間には、Ｏリング３９が設けられ、ピストンロッド１３の中心孔４６を作動流体に対してシールするとともに、ハーメチックシール部材４５の外周をインナヨーク２６の部材に溶接することにより同じく液密なシールを形成している。
【００２４】
特に、本実施例に於いては、図４に示されるように、コイルの外周側に於けるインナヨーク２６の軸線方向長（Ｌｂ１＋Ｌｂ２：但し、Ｌｂ１は同部分に於けるインナヨークの一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌｂ２は同部分に於けるインナヨークの他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）が、少なくとも部分的に、コイルを通過するインナヨークの軸線方向長（Ｌａ１＋Ｌａ２：但し、Ｌａ１はインナヨークの同部分に於ける一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌａ２はインナヨークの同部分に於ける他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）よりも小さい。即ち、（Ｌｂ１＋Ｌｂ２）＜（Ｌａ１＋Ｌａ２）となる。
【００２５】
このようにすれば、ＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパに於いて、環状溝の開口部分に形成される磁気的に無効な部分の軸線方向長を最小化し得ることから、ＭＲＦのピストンを横切る流路長を短縮し、電流を通電しないときの減衰力を小さくすることができる。それにより、車両の乗り心地性能を向上させることができる。また、コイルを、流路内周面からやや離反した、半径方向内側に配置することができ、コイルのインダクタンスを小さくして、制御指示電流に対する減衰力の応答性を向上させることができる。また、磁気的に無効な部分の軸線方向長を最小化することにより、ピストンの全体的な軸線方向長を短縮し得る効果も得られ、ダンパのコンパクト化に寄与することができる。
【００２６】
次に、このダンパ６の作動の要領を説明する。車両の走行などにより、車体に対して車輪が相対変位すると、その変位は、ピストンロッド１３を介してピストン１６に伝達され、ピストン１６とシリンダ１２との間に相対変位が引き起こされる。その結果、両液室１４、１５の容積が変化し、その変化に応じて、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）が、一方のエンドプレート３４ａの円弧状スロット３６、インナヨーク２６とアウタヨーク４０との間の空隙４１及び他方のエンドプレート３４ｂの円弧状スロット３６を通過する。非通電時であれば、ＭＲＦは比較的抵抗を受けることなく流れ、概ねピストン１６とシリンダ１２との間の相対速度に比例する低い減衰力を発生する。コイル３０に通電した場合には、ＭＲＦがインナヨーク２６とアウタヨーク４０との間の空隙を通過するときに、空隙４１内に形成された磁界により強い流路抵抗が引き起こされ、概ねピストン１６とシリンダ１２との間の相対速度に比例する高い減衰力を発生する。このような特性を利用し、コイル３０に制御された電流を供給することにより、所望のダンパ制御が実現される。
【００２７】
図５は、通電時に、インナヨーク２６とアウタヨーク４０との間に形成される磁束を示す。これは、インナヨークとアウタヨークの材質をＳ２５Ｃ、コイルの材質を銅、ピストンリングの材質をＳＵＳ３０４、エンドプレート材質をＡ６０６１−Ｔ６、コイル巻き数を５０巻としてピストンを構成し、空隙４１にＭＲＦが充填された状態で、コイルに５Ａの電流を流した場合の磁場をシュミレーションしたものである。この場合、コイル３０を受容する環状溝２８の外周側が、軸線方向延出部３１により、両側から対称的に狭められているが、インナヨーク２６とアウタヨーク４０との間の空隙４１に於いては、空隙の全軸線方向長さに渡って、即ちピストン１６の全軸線方向長さに渡って、磁束が平行にしかも実質的に等間隔に形成されている。
【００２８】
図６は、コイル３０を受容する環状溝２８が、全深さに渡って概ね一定の幅を有し、ピストンの軸線方向長が僅かに長い以外は、図５に於けるピストンと同様の構造を有する従来形式のピストン１６に於ける、通電時に、インナヨーク２６とアウタヨーク４０との間に形成される磁束を示す。図５の場合と同様に、ピストン１６の全軸線方向長さに渡って、磁束が平行にしかも実質的に等間隔に形成されているが、環状溝２８に対応する部分に於いては、磁束密度が低い部分が形成されている。これは、ピストン１６の軸線方向長さの内、環状溝２８の幅に対応する部分が磁気的には無効であることを意味する。それに対して、図５に示された、本発明に基づく構成の場合には、ピストン１６の軸線方向長さの内、磁気的には無効である部分が最小化される。この場合、環状溝２８の最外周の開口幅を過度に小さくすると、磁気的な短絡が生じ、インナヨーク２６からアウタヨーク４０に至る全体的な磁束が減少し、十分な粘性減衰力が得られなくなる。逆に、環状溝２８の最外周の開口幅を過度に大きくすると、磁気的には無効である部分が増大し、非通電時の粘性減衰力を低減する効果が得られない。そこで、実験的に最適な開口幅を求め、それを実際の構造に採用すると良い。
【００２９】
特に、本実施例では、軸線方向延出部３１が、環状溝２８の両側から略対称に延出するものとしたことから、インナヨーク２６とアウタヨーク４０との間に形成される空隙４１内にて、強い磁界を均一に形成することができ、高い磁気効率を確保することができる。必要があれば、軸線方向延出部３１の一方が他方よりも長いものとしたり、軸線方向延出部が一方のみから延出するようにすることもできる。
【００３０】
図７は、図５及び図６に示された構造について、他の条件は極力同様となるようにして、電流値が０及び５Ａである場合に、それぞれの構造により得られる減衰力を比較したものである。これによれば、非通電時（電流値＝０Ａ）には、特にピストン速度が高い領域で、減衰力を従来のものよりもかなり低めることができ、通電時（電流値＝５Ａ）には、ピストン速度が低い領域では、やや減衰力を高めることができることが見出された。特に、サスペンションの好適な制御で重要なことは、減衰力の可変幅を大きくし、非通電時の減衰力を小さくすることであることから、図示された実施例は、好適な懸架装置の制御を行なう上で有用である。
【００３１】
図８及び９は、本発明のダンパ６の第２の実施形態に於けるピストン１６の詳細を示す。図８及び９に於いては、前記実施例に対応する部分には同様の符合を付し、その詳しい説明を省略する。
【００３２】
この場合、インナヨーク２６は、前記実施例と同様に、軸線方向両端部から互いに組み合わされた２つの部分からなるが、ピストンロッド１３側の第１の部分２６ａの、ピストンロッド１３から離反する側の端部の中心部には、雌ねじ孔４９が設けられ、第２の部分２６ｂの、雌ねじ孔４９に対向する部分には、雄ねじ突部４８が設けられ、かつ雌ねじ孔４９に螺合されている。第２の部分２６ｂの外側の軸線方向端部の中心には、インナヨーク２６の両部分を互いに螺合して締結するための工具を係合するための凹部５０が設けられている。
【００３３】
インナヨーク２６の両部分２６ａ、２６ｂの互いに離反する側の軸線方向端面外周には、半径方向フランジ２５ａ、２５ｂが設けられ、これらフランジ２５ａ、２５ｂ間には、エンドピース３２を介して、強磁性体からなる円筒状のフラックスリング即ちアウタヨーク４０が挟持されている。即ち、インナヨーク２６の両部分２６ａ、２６ｂを互いに捩じ込むことにより、両フランジ２５ａ、２５ｂ間に、エンドピース３２及びアウタヨーク４０が緩みなく挟持されるようになっている。エンドピース３２は、非磁性体からなり、それぞれ周方向に等間隔に設けられた４つの円弧状スロット３６を備えている。また、アウタヨーク４０の内周面は、インナヨーク２６の外周面に対して同心状に所定の間隔の空隙４１をおいて対峙している。エンドピース３２及びアウタヨーク４０の外周面は、互いに協働して、ピストン１６の外周面を画定している。この外周面自体がピストン１６の摺動面をなすものでも、或いは別途図示されないピストンリング部材或いはコーティングを用いて、それをピストン１６の摺動面とすることもできる。
【００３４】
更に、ピストンロッド１３は、インナヨーク２６の対向端面の中心に設けられた凹部３５の底面に対して、摩擦圧接法により結合されている。摩擦圧接法とは、接合する部材（たとえば金属や樹脂など）を高速で擦り合わせ、その
とき生じる摩擦熱によって部材を軟化させると同時に圧力を加えて接合する技術である。
【００３５】
図１０に最も良く示されているように、コイル３０は、インナヨーク２６の両部分間に画定された環状空間内に、樹脂モールド２９により保持されている。樹脂モールド２９は、環状の本体部分５６に加えて、本体部分５６のピストンロッド１３側の端面に対して、直径線方向に架設された直径部分５１と、該直径部分の中心からピストンロッド１３に向けて突出する大径ロッド部５２と、大径ロッド部の遊端面から同軸的に突出する小径ロッド部５３とを有する。コイル３０のリード線４４は、コイル３０から、直径部分５１を経て、大径ロッド部５２及び小径ロッド部５３の内部を通過して、ピストンロッド１３の内孔４６内から外部に引き出されている。
【００３６】
また、小径ロッド部５３は、インナヨーク２６の第１の部分２６ａ内の中心孔５４内に突入し、かつ両部分間にＯリング５５が挟持され、これにより、リード線４４を引き出すために設けられたピストンロッド１３の内孔４６を、ダンパ内のＭＲＦ流体に対してシールしている。
【００３７】
図１１は、本発明のダンパ６の第３の実施形態に於けるピストン１６の詳細を示す。図１１に於いては、前記実施例に対応する部分には同様の符合を付し、その詳しい説明を省略する。
【００３８】
本実施例に於いては、インナヨーク２６の第１の部分２６ａの外周から、薄肉円筒部６２が、第２の部分２６ｂの方向に延出している。薄肉円筒部６２の外周は、インナヨーク２６の第１の部分２６ａの外周の輪郭と同一の円筒面を画定し、薄肉円筒部６２の内周は、インナヨーク２６の第２の部分２６ｂの外周の輪郭と補完的円筒面を画定し、かつ同外周に対して実質的に隙間無く密接している。インナヨーク２６の第２の部分２６ｂの、軸線方向外端近傍の外周には、環状溝６３が設けられ、その内部に受容されたＯリング６４が薄肉円筒部６２の内周に当接することにより、ピストン１６の内部を、ＭＲＦ流体に対してシールしている。
【００３９】
薄肉円筒部６２は、インナヨーク２６の第１の部分２６ａと同様の強磁性体からなる基端部と、コイル３０の軸線方向中央部の所定長に渡って、非磁性体からなる磁気的空隙部６０と、インナヨーク２６の第２の部分２６ｂと同様の強磁性体からなる遊端部６１とを有する。この薄肉円筒部６２は、異種金属を摩擦溶接、電熱による溶接等の方法により、対応する形状の異種金属のピースを結合することにより形成される。
【００４０】
この実施例の場合も、磁気的空隙部６０を中心とするインナヨーク２６の軸線方向長を、コイルの外周側に於いてＬｂ１＋Ｌｂ２（但し、Ｌｂ１は同部分に於けるインナヨークの一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌｂ２は同部分に於けるインナヨークの他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）、コイルを通過する部分に於いてＬａ１＋Ｌａ２（但し、Ｌａ１はインナヨークの同部分に於ける一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌａ２はインナヨークの同部分に於ける他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）であるとすると、（Ｌｂ１＋Ｌｂ２）＜（Ｌａ１＋Ｌａ２）となる。
【００４１】
コイル３０のリード線４４は、環状の樹脂モールド２９の内周部から延出するフレキシブルプリント基板状のストリップ６５を介して、ピストンロッド１３の内孔４６内から外部に引き出されている。インナヨーク２６の第１の部分２６ａには、このストリップ６５を受容するための半径方向及び軸線方向に延在するスロットが設けられている。
【００４２】
図１２及び１３は、本発明のダンパ６の第４の実施形態に於けるピストン１６の詳細を示す。図１２及び１３に於いては、前記実施例に対応する部分には同様の符合を付し、その詳しい説明を省略する。
【００４３】
インナヨーク２６は、軸方向で分割された２つの部分からなり、両部分は、コイル３０を埋設した樹脂モールド２９を挟持するように互いに衝当している。インナヨーク２６の第１の部分２６ａの衝当面の外周には、軸方向フランジ８２が設けられ、該フランジにより、円形の凹部８０が画定されている。樹脂モールド２９は、凹部８０の内周面に沿って配置されている。インナヨーク２６の第２の部分２６ｂの衝当面の外周にも、同様の軸方向フランジ８２が設けられ、第１の部分２６ａの軸方向フランジ８２との間に磁気的な空隙８４が画定されている。第２の部分２６ｂの衝当面の中心には円筒形の突部８１が設けられ、樹脂モールド２９の内周面に嵌め込まれている。第１の部分２６ａの衝当面には、更に、樹脂モールド２９の直径部分を受容する溝が設けられている。
【００４４】
本実施例に於いては、強磁性体からなるアウタヨーク７１は、有底筒状をなし、ディスク状のスペーサ８５を介して、その底面がインナヨーク２６の第１の部分２６ａのピストンロッド側の面に衝当するように、インナヨーク２６に同軸的に嵌装されている。アウタヨーク７１の開口端即ち遊端は薄肉部７３をなし、インナヨーク２６の第２の部分２６ｂの外側軸線方向端面に重合されたディスク状の蓋板７２を介して、インナヨーク２６の第２の部分２６ｂに対してかしめ付けられている。第２の部分２６ｂの外側軸線方向端面及び蓋板７２の対向面の一方には凹部、その他方には、同凹部に突入する補完的な突部が設けられている。
【００４５】
一方、アウタヨーク７１の本体側の底面の中心には、中空ボス７４が同軸的に突出し、インナヨーク２６の第１の部分２６ａの中心孔を同軸的に貫通し、かつインナヨーク２６の第２の部分２６ｂの中心凹部内に同軸的かつ補完的に嵌入することにより、インナヨーク２６が、アウタヨーク７１に対して中心位置決めされる。中空ボス７４の中心孔内には、樹脂モールド２９の直径部分から同軸的に突出するロッド部７５が、同軸的かつ補完的に嵌入している。中空ボス７４の中心孔の内周面には、環状溝７６が設けられ、ロッド部７５と中空ボス７４の中心孔との間のシールを形成するＯリング７７が受容されている。前記実施例と同様に、コイル３０のリード線４４は、樹脂モールド２９の直径部分及びロッド部７５の内部を経て、ピストンロッド１３の内孔４６から外部に引き出されている。
【００４６】
本実施例の場合も、磁気的空隙部８４を中心とするインナヨーク２６の軸線方向長を、コイルの外周側に於いてＬｂ１＋Ｌｂ２（但し、Ｌｂ１は同部分に於けるインナヨークの一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌｂ２は同部分に於けるインナヨークの他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）、コイルを通過する部分に於いてＬａ１＋Ｌａ２（但し、Ｌａ１はインナヨークの同部分に於ける一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌａ２はインナヨークの同部分に於ける他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）であるとすると、（Ｌｂ１＋Ｌｂ２）＜（Ｌａ１＋Ｌａ２）となる。
【００４７】
上記したような（Ｌｂ１＋Ｌｂ２）＜（Ｌａ１＋Ｌａ２）なる関係を実現するために様々な形状のインナヨークが可能である。図１４から図１７には、そのような例が示されている。上記した実施例では、磁気的空隙が、平坦な端面を有する２つの筒状部により画定され、端面間の距離が、コイル３０を軸線方向に横切る部分の軸線方向長よりも小さくなるようにされているが、図１４の実施形態に於いては、磁気的空隙が、２つの筒状部の互いに対向する同軸的な（インナヨークの中心軸を通過する縦断面に於いて傾斜線により表される）円錐面により画定されている。特に、これらの円錐面は、筒状部の内周側に設けられ、筒状部の外周は、インナヨークの残りの部分と協働して全体的に円筒形の輪郭を画定する。
【００４８】
図１５の実施形態に於いては、磁気的空隙は、平坦な端面を有する２つの筒状部により画定されるが、コイル３０を受容する環状溝の側面即ち環状溝に対して軸線方向に対向する面が円錐面により画定されている。特に、半径方向内方に向けて、環状溝の軸線方向長が漸減するように円錐面の向きが定められている。図１６の実施形態は、これと同様であるが、環状溝の側面がそれぞれ１つの円錐面のみによって画定され、互いに対向する平坦な端面が退化して、その幅が０となるような構造である。
【００４９】
図１７の実施形態は、図１５の実施形態に類似するが、コイル３０を受容する環状溝の側面が、インナヨークの中心軸を通過する縦断面に於いて円弧又はそれに類似する曲線により表されるような構造をなしている。この場合も、半径方向内方に向けて、環状溝の軸線方向長が漸減するように曲線の形状が定められている。
【００５０】
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減衰力可変式ダンパに本発明を適用したものであるが、本発明は、フロントサスペンション用の減衰力可変式ダンパにも適用できるし、２輪自動車等の減衰力可変ダンパ等にも適用可能である。また、インナヨークに設けられる環状溝或いは軸線方向延出部の形状、寸法及び配置等についても、上記実施形態における例示に限るものではなく、設計や製造上の要請に応じて自由に設定可能である。更に、インナヨークの分割面を、環状溝２８の側面に整合させる代わりに、環状溝２８の中心と一致させ、インナヨークの両部分を概ね同形とすることもできる。その他、アウタヨークやインナヨーク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】
【００５１】
【図１】本発明が適用されたリヤサスペンションの斜視図である。
【図２】本発明に基づくダンパの縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示す、図２中のＩＩＩ部拡大図である。
【図４】本発明の原理を示すダイヤグラム図である。
【図５】図３に示された本発明に基づくピストンに於ける磁束の分布を示すダイヤグラム図である。
【図６】従来技術に基づくピストンに於ける磁束の分布を示すダイヤグラム図である。
【図７】本発明に基づくダンパと従来技術に基づくダンパが発生する減衰力を比較するグラフである。
【図８】本発明の第２の実施例を示す図３と同様の縦断面図である。
【図９】本発明の第２の実施例を示す、図８の断面に対して直交する断面について見た図３と同様の縦断面図である。
【図１０】コイルが埋設された樹脂モールドを、その延長部と共に一部を破断して示す斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施例を示す図３と同様の縦断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施例を示す図３と同様の縦断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施例を示す、図１２の断面に対して直交する断面について見た図３と同様の縦断面図である。
【図１４】本発明の変形実施例を単純化して示す縦断面図である。
【図１５】本発明の更なる変形実施例を単純化して示す縦断面図である。
【図１６】本発明の更なる変形実施例を単純化して示す縦断面図である。
【図１７】本発明の更なる変形実施例を単純化して示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
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）
２６ インナヨーク
２７ 締結ねじ
２８ 環状溝
３０ コイル
３１ 軸線方向延出部
３４ エンドプレート
４０、７１ アウタヨーク（フラックスリング）
【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テレスコピック式の減衰力可変ダンパに係り、詳しくは、減衰力の可変幅を大きくする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のサスペンションに用いられる筒型ダンパでは、乗り心地や操縦安定性の向上を図るべく、減衰力の可変制御が可能な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、作動液に磁気粘性流体を用い、ピストンと一体に形成された磁気流体バルブによって磁気粘性流体の粘度を制御するものが出現している（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の減衰力可変ダンパでは、ピストンが、外周にコイルが巻き回された円柱状のインナヨークと、インナヨークの両端に配置された一対のエンドプレートと、インナヨークと両エンドプレートを収容する円筒状のアウタヨークとから主に構成されている。インナヨークおよびアウタヨークはともに強磁性体を素材としており、エンドプレートによって保持されることによって両者の間に環状流路が形成される。エンドプレートは、非磁性体を素材とした円盤状のものであり、環状流路に連通する複数の円弧状孔と、インナヨーク端部の凸部が係合する環状凹部と、ピストンロッド固定用のリングが係合する環状溝とを有している。また、インナヨークおよびエンドプレートは、アウタヨークの両端外縁を加締めることによって固定されている。
【特許文献１】米国特許６，２６０，６７５号公報
【０００４】
このような減衰力可変ダンパに於いては、好適な或いは広範囲の用途に適用可能なものであるためには、減衰力の可変幅が大きく、かつ応答性が良好であることが望まれる。特許文献２及び特許文献３には、ピストンの外周に軸線方向溝を設け、非通電時の減衰力を小さくしたり、ピストン速度に対する減衰力を最適化することが提案されている。
【特許文献２】米国特許６，６３７，５５６号公報
【特許文献３】米国特許６，３１８，５１９号公報
【０００５】
一般に、減衰力の可変幅を大きくし、非通電時の減衰力を小さくすると良く、応答性を向上させるためには、コイルのインダクタンスを小さくすると良い。しかしながら、実際には、非通電時の減衰力を効果的に小さくすることが困難であり、減衰力の応答性に遅れが出る等の問題があった。
【０００６】
その原因としては、従来のＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパは減衰力を発生させる流路の中間部にコイルを配置していたため流路全長が長くなってしまい、結果電流を通電しないときの減衰力が大きくなってしまい、乗り心地性能を悪化させていたという問題があった、また、従来のＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパでは、コイルを流路内周面近傍に配置しており、インダクタンスが大きくなり制御指示電流に対する減衰力の応答性を悪化させていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、ＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパに於いて、電流を通電しないときの減衰力を小さくすることにより、車両の乗り心地性能を向上させることにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、ＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパに於いて、コイルのインダクタンスを小さくして、制御指示電流に対する減衰力の応答性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的は、本発明によれば、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とともに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流路が形成されたピストンと、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を有し、前記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磁界を印加することで減衰力が制御される減衰力可変式ダンパであって、前記ピストンは、前記ピストンの外周側部分を形成するアウタヨークと、前記アウタヨークの内側に所定の間隙をもって設置され、当該アウタヨークとの間に前記流路を画成するインナヨークと、前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供されるコイルとを備え、前記コイルが、前記インナヨークの外周に凹設された環状溝内に受容され、かつ前記インナヨークが、前記コイルの外周に向けてオーバハングするように、前記環状溝の外周部側にて軸線方向延出部を有することを特徴とする減衰力可変ダンパを提供することにより達成される。
【００１０】
この場合、前記インナヨークの前記軸線方向延出部が、前記環状溝の両側から略対称に延出するものとすれば、インナヨークとアウタヨークとの間に形成される空隙内にて、強い磁界を均一に形成することができ、高い磁気効率を確保することができる。
【００１１】
このような目的は、また、本発明によれば、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とともに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流路が形成されたピストンと、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を有し、前記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磁界を印加することで減衰力が制御される減衰力可変式ダンパであって、前記ピストンは、前記ピストンの外周側部分を形成するアウタヨークと、前記アウタヨークの内側に所定の間隙をもって設置され、当該アウタヨークとの間に前記流路を画成するインナヨークと、前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供されるコイルとを備え、 前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供されるコイルとを備え、前記コイルの外周側に於ける前記インナヨークの軸線方向長が、少なくとも部分的に、前記コイルを通過する前記インナヨークの軸線方向長よりも大きいことを特徴とする減衰力可変ダンパを提供することによっても達成される。
【発明の効果】
【００１２】
このようにすれば、ＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパに於いて、環状溝の開口部分に形成される磁気的に無効な部分の軸線方向長を最小化し得ることから、ＭＲＦのピストンを横切る流路長を短縮し、電流を通電しないときの減衰力を小さくすることができる。それにより、車両の乗り心地性能を向上させることができる。また、コイルを、流路内周面からやや離反した、半径方向内側に配置することができ、コイルのインダクタンスを小さくして、制御指示電流に対する減衰力の応答性を向上させることができる。また、磁気的に無効な部分の軸線方向長を最小化することにより、ピストンの全体的な軸線方向長を短縮し得る効果も得られ、ダンパのコンパクト化に寄与することができる。
【００１３】
特に、前記インナヨークが軸方向で分割され、かつ締結部材によって締結／一体化される少なくとも２つの部分からなるものであると良い。このようにすれば、環状溝の外周部側にてコイルの外周に向けてオーバハングする軸線方向延出部を設けた場合でも、コイルを環状溝内に容易に組み付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すように、本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）を作動流体とする減衰力可変型ダンパであり、トランクルーム内等に設置されたＥＣＵ９によってその減衰力が可変制御される。
【００１６】
図２に示すように、本実施形態のダンパ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、シリンダ１２の下部に高圧ガス室１７を画成するフリーピストン１８と、ピストンロッド１３等への塵埃の付着を防ぐカバー１９と、フルバウンド時における緩衝を行うバンプストップ２０とを主要構成要素としている。
【００１７】
シリンダ１２は、下端のアイピース１２ａに嵌挿されたボルト２１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。また、ピストンロッド１３は、上下一対のブッシュ２２とナット２３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）２４に連結されている。
【００１８】
図３はピストン１６の詳細を示す。ピストン１６の中心部には、円柱状をなす強磁性体からなるインナヨーク２６が設けられ、その一方の軸線方向端に設けられた孔３５にピストンロッド１３の一端が突入している。インナヨーク２６は、軸線方向に分割された２つの部分２６ａ、２６ｂからなり、ピストンロッド１３に対して離反する側の軸線方向端面から挿入された計４つの締結ねじ２７により互いに一体化されている。
【００１９】
インナヨーク２６の、外周の軸線方向中間部分には環状溝２８が設けられ、その内部にコイル３０が受容され、樹脂モールド２９内に埋め込まれている。この場合コイル３０は、インナヨーク２６の周方向に巻かれたコイルをなしている。また、環状溝２８の外周部側には、コイル３０の外周に向けてオーバーハングするようにインナヨーク２６の部分が軸線方向に延出することにより形成される軸線方向延出部３１が設けられている。図示された実施例では、この軸線方向延出部３１は、環状溝２８の両側から軸線方向に対称に延出している。このようにして、インナヨーク２６の外周部分は、全体として概ね一定半径の円周面をなす外周面を画定すると共に、環状溝２８の両側に位置する部分が、インナヨーク２６の両部分２６ａ、２６ｂをなしている。
【００２０】
また、インナヨーク２６の両部分の分割面３３は、ピストンロッド１３と離反する側の環状溝２８の側面と同一面上に位置している。インナヨーク２６の、両軸線方向端面には、非磁性体からなり、環状をなすエンドプレート３４（３４ａ、３４ｂ）が重ね合わされ、ピストンロッド１３の側のエンドプレート３４ａの中心孔を、ピストンロッド１３が貫通している。エンドプレート３４は、それぞれ外周部に周方向に等間隔に設けられた４つの円弧状スロット３６を備えている。
【００２１】
更に、両エンドプレート３４の外周縁間には、強磁性体からなる円筒状のフラックスリング即ちアウタヨーク４０が挟持され、アウタヨーク４０の内周面は、インナヨーク２６の外周面に対して同心状に所定の間隔の空隙４１をおいて対峙している。アウタヨーク４０及び両エンドプレート３４の、互いに協働して概ね一定半径の円周面をなす外周面には、筒状をなす非磁性体からなるピストンリング４３が外装され、かつその両軸線方向端部４３ａ、４３ｂを両エンドプレート３４の外周縁に向けてかしめ付け、それによって、両エンドプレート３４、インナヨーク２６及びアウタヨーク４０を互いに一体的に保持している。
【００２２】
更に、ピストンロッド１３側のエンドプレート３４の内孔のインナヨーク側の縁部には、べべル加工部分３７が設けられ対応するピストンロッド１３の外周面には環状溝３６が設けられている。これらにより画定される環状凹部内にＣリング３８を嵌め入れることにより、ピストンロッド１３を、ピストン１６に対して固定している。
【００２３】
ピストンロッド１３の中心部には、軸線方向孔４６が設けられ、インナヨーク２６に設けられた同様の中心孔と同軸的に整合している。インナヨーク２６のピストンロッド１３側部分２６ａの中心部には凹部４７が設けられ、ディスク状の部材からなるハーメチックシール部材４５が受容されている。コイル３０のリード線４４は、ピストンロッド１３の中心孔４６からインナヨークの中心孔を経て、ハーメチックシール４５の中心部をシール可能に通過した後、図示されない、インナヨーク２６の両部分２６ａ、２６ｂのいずれか一方の部分の、分割面３３側の端面に半径方向に設けられた溝（図示せず）内を通過した後にコイル３０に達している。さらに、インナヨーク２６とピストンロッド１３の突入端との間には、Ｏリング３９が設けられ、ピストンロッド１３の中心孔４６を作動流体に対してシールするとともに、ハーメチックシール部材４５の外周をインナヨーク２６の部材に溶接することにより同じく液密なシールを形成している。
【００２４】
特に、本実施例に於いては、図４に示されるように、コイルの外周側に於けるインナヨーク２６の軸線方向長（Ｌｂ１＋Ｌｂ２：但し、Ｌｂ１は同部分に於けるインナヨークの一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌｂ２は同部分に於けるインナヨークの他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）が、少なくとも部分的に、コイルを通過するインナヨークの軸線方向長（Ｌａ１＋Ｌａ２：但し、Ｌａ１はインナヨークの同部分に於ける一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌａ２はインナヨークの同部分に於ける他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）よりも小さい。即ち、（Ｌｂ１＋Ｌｂ２）＜（Ｌａ１＋Ｌａ２）となる。
【００２５】
このようにすれば、ＭＲＦを用いた可変減衰力ダンパに於いて、環状溝の開口部分に形成される磁気的に無効な部分の軸線方向長を最小化し得ることから、ＭＲＦのピストンを横切る流路長を短縮し、電流を通電しないときの減衰力を小さくすることができる。それにより、車両の乗り心地性能を向上させることができる。また、コイルを、流路内周面からやや離反した、半径方向内側に配置することができ、コイルのインダクタンスを小さくして、制御指示電流に対する減衰力の応答性を向上させることができる。また、磁気的に無効な部分の軸線方向長を最小化することにより、ピストンの全体的な軸線方向長を短縮し得る効果も得られ、ダンパのコンパクト化に寄与することができる。
【００２６】
次に、このダンパ６の作動の要領を説明する。車両の走行などにより、車体に対して車輪が相対変位すると、その変位は、ピストンロッド１３を介してピストン１６に伝達され、ピストン１６とシリンダ１２との間に相対変位が引き起こされる。その結果、両液室１４、１５の容積が変化し、その変化に応じて、ＭＲＦ（Magneto-Rheological Fluid：磁気粘性流体）が、一方のエンドプレート３４ａの円弧状スロット３６、インナヨーク２６とアウタヨーク４０との間の空隙４１及び他方のエンドプレート３４ｂの円弧状スロット３６を通過する。非通電時であれば、ＭＲＦは比較的抵抗を受けることなく流れ、概ねピストン１６とシリンダ１２との間の相対速度に比例する低い減衰力を発生する。コイル３０に通電した場合には、ＭＲＦがインナヨーク２６とアウタヨーク４０との間の空隙を通過するときに、空隙４１内に形成された磁界により強い流路抵抗が引き起こされ、概ねピストン１６とシリンダ１２との間の相対速度に比例する高い減衰力を発生する。このような特性を利用し、コイル３０に制御された電流を供給することにより、所望のダンパ制御が実現される。
【００２７】
図５は、通電時に、インナヨーク２６とアウタヨーク４０との間に形成される磁束を示す。これは、インナヨークとアウタヨークの材質をＳ２５Ｃ、コイルの材質を銅、ピストンリングの材質をＳＵＳ３０４、エンドプレート材質をＡ６０６１−Ｔ６、コイル巻き数を５０巻としてピストンを構成し、空隙４１にＭＲＦが充填された状態で、コイルに５Ａの電流を流した場合の磁場をシュミレーションしたものである。この場合、コイル３０を受容する環状溝２８の外周側が、軸線方向延出部３１により、両側から対称的に狭められているが、インナヨーク２６とアウタヨーク４０との間の空隙４１に於いては、空隙の全軸線方向長さに渡って、即ちピストン１６の全軸線方向長さに渡って、磁束が平行にしかも実質的に等間隔に形成されている。
【００２８】
図６は、コイル３０を受容する環状溝２８が、全深さに渡って概ね一定の幅を有し、ピストンの軸線方向長が僅かに長い以外は、図５に於けるピストンと同様の構造を有する従来形式のピストン１６に於ける、通電時に、インナヨーク２６とアウタヨーク４０との間に形成される磁束を示す。図５の場合と同様に、ピストン１６の全軸線方向長さに渡って、磁束が平行にしかも実質的に等間隔に形成されているが、環状溝２８に対応する部分に於いては、磁束密度が低い部分が形成されている。これは、ピストン１６の軸線方向長さの内、環状溝２８の幅に対応する部分が磁気的には無効であることを意味する。それに対して、図５に示された、本発明に基づく構成の場合には、ピストン１６の軸線方向長さの内、磁気的には無効である部分が最小化される。この場合、環状溝２８の最外周の開口幅を過度に小さくすると、磁気的な短絡が生じ、インナヨーク２６からアウタヨーク４０に至る全体的な磁束が減少し、十分な粘性減衰力が得られなくなる。逆に、環状溝２８の最外周の開口幅を過度に大きくすると、磁気的には無効である部分が増大し、非通電時の粘性減衰力を低減する効果が得られない。そこで、実験的に最適な開口幅を求め、それを実際の構造に採用すると良い。
【００２９】
特に、本実施例では、軸線方向延出部３１が、環状溝２８の両側から略対称に延出するものとしたことから、インナヨーク２６とアウタヨーク４０との間に形成される空隙４１内にて、強い磁界を均一に形成することができ、高い磁気効率を確保することができる。必要があれば、軸線方向延出部３１の一方が他方よりも長いものとしたり、軸線方向延出部が一方のみから延出するようにすることもできる。
【００３０】
図７は、図５及び図６に示された構造について、他の条件は極力同様となるようにして、電流値が０及び５Ａである場合に、それぞれの構造により得られる減衰力を比較したものである。これによれば、非通電時（電流値＝０Ａ）には、特にピストン速度が高い領域で、減衰力を従来のものよりもかなり低めることができ、通電時（電流値＝５Ａ）には、ピストン速度が低い領域では、やや減衰力を高めることができることが見出された。特に、サスペンションの好適な制御で重要なことは、減衰力の可変幅を大きくし、非通電時の減衰力を小さくすることであることから、図示された実施例は、好適な懸架装置の制御を行なう上で有用である。
【００３１】
図８及び９は、本発明のダンパ６の第２の実施形態に於けるピストン１６の詳細を示す。図８及び９に於いては、前記実施例に対応する部分には同様の符合を付し、その詳しい説明を省略する。
【００３２】
この場合、インナヨーク２６は、前記実施例と同様に、軸線方向両端部から互いに組み合わされた２つの部分からなるが、ピストンロッド１３側の第１の部分２６ａの、ピストンロッド１３から離反する側の端部の中心部には、雌ねじ孔４９が設けられ、第２の部分２６ｂの、雌ねじ孔４９に対向する部分には、雄ねじ突部４８が設けられ、かつ雌ねじ孔４９に螺合されている。第２の部分２６ｂの外側の軸線方向端部の中心には、インナヨーク２６の両部分を互いに螺合して締結するための工具を係合するための凹部５０が設けられている。
【００３３】
インナヨーク２６の両部分２６ａ、２６ｂの互いに離反する側の軸線方向端面外周には、半径方向フランジ２５ａ、２５ｂが設けられ、これらフランジ２５ａ、２５ｂ間には、エンドピース３２を介して、強磁性体からなる円筒状のフラックスリング即ちアウタヨーク４０が挟持されている。即ち、インナヨーク２６の両部分２６ａ、２６ｂを互いに捩じ込むことにより、両フランジ２５ａ、２５ｂ間に、エンドピース３２及びアウタヨーク４０が緩みなく挟持されるようになっている。エンドピース３２は、非磁性体からなり、それぞれ周方向に等間隔に設けられた４つの円弧状スロット３６を備えている。また、アウタヨーク４０の内周面は、インナヨーク２６の外周面に対して同心状に所定の間隔の空隙４１をおいて対峙している。エンドピース３２及びアウタヨーク４０の外周面は、互いに協働して、ピストン１６の外周面を画定している。この外周面自体がピストン１６の摺動面をなすものでも、或いは別途図示されないピストンリング部材或いはコーティングを用いて、それをピストン１６の摺動面とすることもできる。
【００３４】
更に、ピストンロッド１３は、インナヨーク２６の対向端面の中心に設けられた凹部３５の底面に対して、摩擦圧接法により結合されている。摩擦圧接法とは、接合する部材（たとえば金属や樹脂など）を高速で擦り合わせ、その
とき生じる摩擦熱によって部材を軟化させると同時に圧力を加えて接合する技術である。
【００３５】
図１０に最も良く示されているように、コイル３０は、インナヨーク２６の両部分間に画定された環状空間内に、樹脂モールド２９により保持されている。樹脂モールド２９は、環状の本体部分５６に加えて、本体部分５６のピストンロッド１３側の端面に対して、直径線方向に架設された直径部分５１と、該直径部分の中心からピストンロッド１３に向けて突出する大径ロッド部５２と、大径ロッド部の遊端面から同軸的に突出する小径ロッド部５３とを有する。コイル３０のリード線４４は、コイル３０から、直径部分５１を経て、大径ロッド部５２及び小径ロッド部５３の内部を通過して、ピストンロッド１３の内孔４６内から外部に引き出されている。
【００３６】
また、小径ロッド部５３は、インナヨーク２６の第１の部分２６ａ内の中心孔５４内に突入し、かつ両部分間にＯリング５５が挟持され、これにより、リード線４４を引き出すために設けられたピストンロッド１３の内孔４６を、ダンパ内のＭＲＦ流体に対してシールしている。
【００３７】
図１１は、本発明のダンパ６の第３の実施形態に於けるピストン１６の詳細を示す。図１１に於いては、前記実施例に対応する部分には同様の符合を付し、その詳しい説明を省略する。
【００３８】
本実施例に於いては、インナヨーク２６の第１の部分２６ａの外周から、薄肉円筒部６２が、第２の部分２６ｂの方向に延出している。薄肉円筒部６２の外周は、インナヨーク２６の第１の部分２６ａの外周の輪郭と同一の円筒面を画定し、薄肉円筒部６２の内周は、インナヨーク２６の第２の部分２６ｂの外周の輪郭と補完的円筒面を画定し、かつ同外周に対して実質的に隙間無く密接している。インナヨーク２６の第２の部分２６ｂの、軸線方向外端近傍の外周には、環状溝６３が設けられ、その内部に受容されたＯリング６４が薄肉円筒部６２の内周に当接することにより、ピストン１６の内部を、ＭＲＦ流体に対してシールしている。
【００３９】
薄肉円筒部６２は、インナヨーク２６の第１の部分２６ａと同様の強磁性体からなる基端部と、コイル３０の軸線方向中央部の所定長に渡って、非磁性体からなる磁気的空隙部６０と、インナヨーク２６の第２の部分２６ｂと同様の強磁性体からなる遊端部６１とを有する。この薄肉円筒部６２は、異種金属を摩擦溶接、電熱による溶接等の方法により、対応する形状の異種金属のピースを結合することにより形成される。
【００４０】
この実施例の場合も、磁気的空隙部６０を中心とするインナヨーク２６の軸線方向長を、コイルの外周側に於いてＬｂ１＋Ｌｂ２（但し、Ｌｂ１は同部分に於けるインナヨークの一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌｂ２は同部分に於けるインナヨークの他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）、コイルを通過する部分に於いてＬａ１＋Ｌａ２（但し、Ｌａ１はインナヨークの同部分に於ける一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌａ２はインナヨークの同部分に於ける他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）であるとすると、（Ｌｂ１＋Ｌｂ２）＜（Ｌａ１＋Ｌａ２）となる。
【００４１】
コイル３０のリード線４４は、環状の樹脂モールド２９の内周部から延出するフレキシブルプリント基板状のストリップ６５を介して、ピストンロッド１３の内孔４６内から外部に引き出されている。インナヨーク２６の第１の部分２６ａには、このストリップ６５を受容するための半径方向及び軸線方向に延在するスロットが設けられている。
【００４２】
図１２及び１３は、本発明のダンパ６の第４の実施形態に於けるピストン１６の詳細を示す。図１２及び１３に於いては、前記実施例に対応する部分には同様の符合を付し、その詳しい説明を省略する。
【００４３】
インナヨーク２６は、軸方向で分割された２つの部分からなり、両部分は、コイル３０を埋設した樹脂モールド２９を挟持するように互いに衝当している。インナヨーク２６の第１の部分２６ａの衝当面の外周には、軸方向フランジ８２が設けられ、該フランジにより、円形の凹部８０が画定されている。樹脂モールド２９は、凹部８０の内周面に沿って配置されている。インナヨーク２６の第２の部分２６ｂの衝当面の外周にも、同様の軸方向フランジ８２が設けられ、第１の部分２６ａの軸方向フランジ８２との間に磁気的な空隙８４が画定されている。第２の部分２６ｂの衝当面の中心には円筒形の突部８１が設けられ、樹脂モールド２９の内周面に嵌め込まれている。第１の部分２６ａの衝当面には、更に、樹脂モールド２９の直径部分を受容する溝が設けられている。
【００４４】
本実施例に於いては、強磁性体からなるアウタヨーク７１は、有底筒状をなし、ディスク状のスペーサ８５を介して、その底面がインナヨーク２６の第１の部分２６ａのピストンロッド側の面に衝当するように、インナヨーク２６に同軸的に嵌装されている。アウタヨーク７１の開口端即ち遊端は薄肉部７３をなし、インナヨーク２６の第２の部分２６ｂの外側軸線方向端面に重合されたディスク状の蓋板７２を介して、インナヨーク２６の第２の部分２６ｂに対してかしめ付けられている。第２の部分２６ｂの外側軸線方向端面及び蓋板７２の対向面の一方には凹部、その他方には、同凹部に突入する補完的な突部が設けられている。
【００４５】
一方、アウタヨーク７１の本体側の底面の中心には、中空ボス７４が同軸的に突出し、インナヨーク２６の第１の部分２６ａの中心孔を同軸的に貫通し、かつインナヨーク２６の第２の部分２６ｂの中心凹部内に同軸的かつ補完的に嵌入することにより、インナヨーク２６が、アウタヨーク７１に対して中心位置決めされる。中空ボス７４の中心孔内には、樹脂モールド２９の直径部分から同軸的に突出するロッド部７５が、同軸的かつ補完的に嵌入している。中空ボス７４の中心孔の内周面には、環状溝７６が設けられ、ロッド部７５と中空ボス７４の中心孔との間のシールを形成するＯリング７７が受容されている。前記実施例と同様に、コイル３０のリード線４４は、樹脂モールド２９の直径部分及びロッド部７５の内部を経て、ピストンロッド１３の内孔４６から外部に引き出されている。
【００４６】
本実施例の場合も、磁気的空隙部８４を中心とするインナヨーク２６の軸線方向長を、コイルの外周側に於いてＬｂ１＋Ｌｂ２（但し、Ｌｂ１は同部分に於けるインナヨークの一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌｂ２は同部分に於けるインナヨークの他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）、コイルを通過する部分に於いてＬａ１＋Ｌａ２（但し、Ｌａ１はインナヨークの同部分に於ける一方の部分２６ａの軸線方向長であり、Ｌａ２はインナヨークの同部分に於ける他方の部分２６ｂの軸線方向長である。）であるとすると、（Ｌｂ１＋Ｌｂ２）＜（Ｌａ１＋Ｌａ２）となる。
【００４７】
上記したような（Ｌｂ１＋Ｌｂ２）＜（Ｌａ１＋Ｌａ２）なる関係を実現するために様々な形状のインナヨークが可能である。図１４から図１７には、そのような例が示されている。上記した実施例では、磁気的空隙が、平坦な端面を有する２つの筒状部により画定され、端面間の距離が、コイル３０を軸線方向に横切る部分の軸線方向長よりも小さくなるようにされているが、図１４の実施形態に於いては、磁気的空隙が、２つの筒状部の互いに対向する同軸的な（インナヨークの中心軸を通過する縦断面に於いて傾斜線により表される）円錐面により画定されている。特に、これらの円錐面は、筒状部の内周側に設けられ、筒状部の外周は、インナヨークの残りの部分と協働して全体的に円筒形の輪郭を画定する。
【００４８】
図１５の実施形態に於いては、磁気的空隙は、平坦な端面を有する２つの筒状部により画定されるが、コイル３０を受容する環状溝の側面即ち環状溝に対して軸線方向に対向する面が円錐面により画定されている。特に、半径方向内方に向けて、環状溝の軸線方向長が漸減するように円錐面の向きが定められている。図１６の実施形態は、これと同様であるが、環状溝の側面がそれぞれ１つの円錐面のみによって画定され、互いに対向する平坦な端面が退化して、その幅が０となるような構造である。
【００４９】
図１７の実施形態は、図１５の実施形態に類似するが、コイル３０を受容する環状溝の側面が、インナヨークの中心軸を通過する縦断面に於いて円弧又はそれに類似する曲線により表されるような構造をなしている。この場合も、半径方向内方に向けて、環状溝の軸線方向長が漸減するように曲線の形状が定められている。
【００５０】
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減衰力可変式ダンパに本発明を適用したものであるが、本発明は、フロントサスペンション用の減衰力可変式ダンパにも適用できるし、２輪自動車等の減衰力可変ダンパ等にも適用可能である。また、インナヨークに設けられる環状溝或いは軸線方向延出部の形状、寸法及び配置等についても、上記実施形態における例示に限るものではなく、設計や製造上の要請に応じて自由に設定可能である。更に、インナヨークの分割面を、環状溝２８の側面に整合させる代わりに、環状溝２８の中心と一致させ、インナヨークの両部分を概ね同形とすることもできる。その他、アウタヨークやインナヨーク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】
【００５１】
【図１】本発明が適用されたリヤサスペンションの斜視図である。
【図２】本発明に基づくダンパの縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示す、図２中のＩＩＩ部拡大図である。
【図４】本発明の原理を示すダイヤグラム図である。
【図５】図３に示された本発明に基づくピストンに於ける磁束の分布を示すダイヤグラム図である。
【図６】従来技術に基づくピストンに於ける磁束の分布を示すダイヤグラム図である。
【図７】本発明に基づくダンパと従来技術に基づくダンパが発生する減衰力を比較するグラフである。
【図８】本発明の第２の実施例を示す図３と同様の縦断面図である。
【図９】本発明の第２の実施例を示す、図８の断面に対して直交する断面について見た図３と同様の縦断面図である。
【図１０】コイルが埋設された樹脂モールドを、その延長部と共に一部を破断して示す斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施例を示す図３と同様の縦断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施例を示す図３と同様の縦断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施例を示す、図１２の断面に対して直交する断面について見た図３と同様の縦断面図である。
【図１４】本発明の変形実施例を単純化して示す縦断面図である。
【図１５】本発明の更なる変形実施例を単純化して示す縦断面図である。
【図１６】本発明の更なる変形実施例を単純化して示す縦断面図である。
【図１７】本発明の更なる変形実施例を単純化して示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
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）
２６ インナヨーク
２７ 締結ねじ
２８ 環状溝
３０ コイル
３１ 軸線方向延出部
３４ エンドプレート
４０、７１ アウタヨーク（フラックスリング）
【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とともに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流路が形成されたピストンと、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を有し、前記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磁界を印加することで減衰力が制御される減衰力可変式ダンパであって、
前記ピストンは、
前記ピストンの外周側部分を形成するアウタヨークと、
前記アウタヨークの内側に所定の間隙をもって設置され、当該アウタヨークとの間に前記流路を画成するインナヨークと、
前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供されるコイルとを備え、
前記コイルが、前記インナヨークの外周に凹設された環状溝内に受容され、かつ前記インナヨークが、前記コイルの外周に向けてオーバハングするように、前記環状溝の外周部側にて軸線方向延出部を有することを特徴とする減衰力可変ダンパ。
【請求項２】
前記インナヨークの前記軸線方向延出部が、前記環状溝の両側から略対称に延出することを特徴とする請求項１に記載の減衰力可変ダンパ。
【請求項３】
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とともに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流路が形成されたピストンと、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を有し、前記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磁界を印加することで減衰力が制御される減衰力可変式ダンパであって、
前記ピストンは、
前記ピストンの外周側部分を形成するアウタヨークと、
前記アウタヨークの内側に所定の間隙をもって設置され、当該アウタヨークとの間に前記流路を画成するインナヨークと、
前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供されるコイルとを備え、
前記コイルの外周側に於ける前記インナヨークの軸線方向長が、少なくとも部分的に、前記コイルを通過する前記インナヨークの軸線方向長よりも大きいことを特徴とする減衰力可変ダンパ。
【請求項４】
前記インナヨークが軸方向で分割され、かつ締結部材によって締結／一体化される少なくとも２つの部分からなることを特徴とする請求項１若しくは３に記載の減衰力可変ダンパ。
【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とともに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流路が形成されたピストンと、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を有し、前記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磁界を印加することで減衰力が制御される減衰力可変式ダンパであって、
前記ピストンは、
前記ピストンの外周側部分を形成するアウタヨークと、
前記アウタヨークの内側に所定の間隙をもって設置され、当該アウタヨークとの間に前記流路を画成するインナヨークと、
前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供されるコイルとを備え、
前記コイルが、前記インナヨークの外周に凹設された環状溝内に受容され、かつ前記インナヨークが、前記コイルの外周に向けてオーバハングするように、前記環状溝の外周部側にて軸線方向延出部を有することを特徴とする減衰力可変ダンパ。
【請求項２】
前記インナヨークの前記軸線方向延出部が、前記環状溝の両側から略対称に延出することを特徴とする請求項１に記載の減衰力可変ダンパ。
【請求項３】
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とともに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流路が形成されたピストンと、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を有し、前記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磁界を印加することで減衰力が制御される減衰力可変式ダンパであって、
前記ピストンは、
前記ピストンの外周側部分を形成するアウタヨークと、
前記アウタヨークの内側に所定の間隙をもって設置され、当該アウタヨークとの間に前記流路を画成するインナヨークと、
前記インナヨークに保持され、前記磁界の形成に供されるコイルとを備え、
前記コイルの外周側に於ける前記インナヨークの軸線方向長が、少なくとも部分的に、前記コイルを通過する前記インナヨークの軸線方向長よりも大きいことを特徴とする減衰力可変ダンパ。
【請求項４】
前記インナヨークが軸方向で分割され、かつ締結部材によって締結／一体化される少なくとも２つの部分からなることを特徴とする請求項１若しくは３に記載の減衰力可変ダンパ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１３３４７２（Ｐ２００９−１３３４７２Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６２３０１（Ｐ２００８−６２３０１）
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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