JP2008075667A

JP2008075667A - ダンパ装置

Info

Publication number: JP2008075667A
Application number: JP2006252118A
Authority: JP
Inventors: Shigenobu Sekiya; 重信関谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-19
Also published as: JP4744405B2

Abstract

【課題】微少ストローク時におけるストローク速度を高精度に検出可能としたダンパ装置を提供する。
【解決手段】インナチューブ１１には、その下端部付近に差圧センサ４１が装着されている。差圧センサ４１は、インナチューブ１１の内側に形成された内側液室４２の液圧と、インナチューブ１１とアウタチューブ１２との間に形成される外側液室４３の液圧との差を検出してＥＣＵ９に出力する。差圧センサ４１の装着部位においては、内側液室４２の断面積が外側液室４３の断面積に対して有意に大きく設定されている。また、インナチューブ１１の内壁には、上部液室３３の液圧を検出してＥＣＵ９に出力する圧力センサ４５が設置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複筒式のテレスコピックダンパ装置に係り、詳しくは、微少ストローク時におけるストローク速度の検出を高精度に行うための技術に関する。

懸架装置は、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。懸架装置用のダンパでは、作動液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移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液を複数の液室間で流動させる構造を採った筒型が広く採用されている。

近年、車体の姿勢変化の抑制と乗り心地の向上とを両立させるべく、路面状況や自動車の運動状態等に応じて減衰力が可変制御される減衰力可変式ダンパが提案されている。減衰力可変式ダンパでは、ロータリアクチュエータや電磁アクチュエータによってオリフィスの断面積を機械的に変化させるもの（特許文献１，２参照）や、作動流体として磁性流体を用い、ピストンに形成された流路を通過する磁性流体の粘度をコイルによって変化させるもの（特許文献３参照）等が開発されている。減衰力可変式ダンパでは、ピストンの移動速度（すなわち、ダンパのストローク速度）が重要な制御パラメータとなる。そのため、例えば、ストロークセンサ（ロータリエンコーダ等）によってダンパが装着されたロワアームの揺動量を検出し、その検出結果に基づいてストローク速度を得るようにしていた。
特開平１１−２１８１７９号公報特開２００１−１２５３０号公報特開昭６０−１１３７１１号公報

磁性流体を用いた減衰力可変式ダンパではコイルに供給する電流を増減させることによって減衰力を可変制御するが、この種の減衰力可変式ダンパでは、図８に示すように、ストローク速度がごく小さい領域（ストローク速度が０の近傍）で減衰力が急変するため、微少なストローク速度を高精度かつリアルタイムに検出する必要がある。ところが、前述したストロークセンサを用いた場合、揺動角を時間で微分することによってストローク速度の算出を行うため、制御に時間遅れが生じることが避けられなかった。また、車体とロアアームとの連結部やロアアームとダンパとの連結部に弾性体が介在していたり、これら連結部に微少ながたが存在していたりするため、ストローク速度が０の近傍における検出精度を高めることが難しかった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、微少ストローク時におけるストローク速度を高精度に検出可能としたダンパ装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、ともに作動液が充填されたインナチューブおよびアウタチューブを有し、車体側部材と車輪側部材とのどちらか一方に連結される複筒式のシリンダと、前記インナチューブ内で軸方向に移動するピストンと、前記ピストンがその先端に装着され、車体側部材と車輪側部材とのどちらか他方に連結されるピストンロッドとを備えたダンパ装置であって、前記インナチューブの内側に形成される内側液室の断面積と、当該インナチューブと前記アウタチューブとの間に形成される外側液室の断面積とが異なる部位に設置され、当該内側液室における液圧と外側液室における液圧との差を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段の検出結果に基づき、前記ピストンの移動速さを検出するストローク速さ検出手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載のダンパ装置において、前記インナチューブ内あるいは前記アウタチューブ内の所定部位の液圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出結果に基づき、前記ピストンの移動方向を判定するストローク方向判定手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のダンパ装置において、前記液体が磁性流体または磁気粘性流体であり、前記シリンダには、前記磁性流体または前記磁気粘性流体に磁界を印可する磁界印可手段が設けられたことを特徴とする。

請求項１のダンパ装置によれば、シリンダ内でピストンが移動して作動液が内側液室と外側液室との間で流動すると、両液室間の断面積が異なることに起因して内側液室における作動液の流速と外側液室における作動液の流速との間に相違が生じ、ストローク速度が微少なものであっても、差圧検出手段によって検出される内側液室における液圧と外側液室における液圧との間に有意な差が生じるため、ストローク速さ検出手段が高精度かつリアルタイムにストローク速さを検出することが可能となる。また、請求項２のダンパ装置によれば、シリンダ内でピストンがどちらかの方向に移動すると、ピストンの一側の液圧や他側の液圧が上昇または低下するため、圧力検出手段によって検出される液圧を微分すること等によって、ストローク方向判定手段がピストンの移動方向を判定することが可能となる。また、請求項３のダンパ装置によれば、ピストンにオリフィス等を設ける必要がないため、ピストンの移動速度がごく低い場合であっても、高精度なストローク速度の検出が可能となる。

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一実施形態を詳細に説明する。
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は実施形態に係るダンパの縦断面図であり、図３は実施形態に係るＭＬＶ（Magnetizable Liquid Valve：磁気流体バルブ）の概略構造図である。

≪実施形態の構成≫
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式ダンパであり、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。

＜ダンパ＞
図２に示すように、本実施形態のダンパ６は、インナチューブ１１とアウタチューブ１２とからなるシリンダ１３と、インナチューブ１１内を軸方向に移動するピストン１４と、ピストン１４がその上端に装着されたピストンロッド１５と、シリンダ１３の上部に設置されたＭＬＶ１６と、シリンダ１３の側方に設置されたリザーバタンク１７と、ピストンロッド１５への塵埃の付着を防ぐラバーベローズ１８とを主要構成部材としている。インナチューブ１１の下方は開放され、ピストン１４の上下動に伴ってＭＲＦがインナチューブ１１とアウタチューブ１２との間を流動するようになっている。

シリンダ１３は、その内部にＭＲＦが充填されており、上端のアイピース１３ａに嵌挿されたボルト２１を介して車体側部材であるダンパベース２２に連結されている。また、ピストンロッド１５は、下端のアイピース１５ａに嵌挿されたボルト２３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。一方、リザーバタンク１７は、円筒状のタンク本体２４内をフリーピストン２５によって液室２６と加圧ガス室２７とに区画したもので、シリンダ１３の上部と連通された液室２６にはＭＲＦが貯留され、加圧ガス室２７には高圧窒素ガスが充填されている。

図３に示すように、ＭＬＶ１６は、上下に貫通する複数のオリフィス３１と、これらオリフィス３１の内側に配設されたコイル３２とを有しており、その中心部にはインナチューブ１１におけるピストン１４の上部（以下、上部液室３３と記す）とシリンダ１３の上部とを連通させる連通孔３４が穿設されている。ＭＬＶ１６では、ＥＣＵ９からコイル３２に電流が供給されることにより図中に矢印で示すように磁界が形成され、オリフィス３１を流通するＭＲＦ内の強磁性微粒子が鎖状のクラスタを形成して、ＭＲＦの見かけ上の粘度（以下、単に粘度と記す）が上昇する。

インナチューブ１１には、その下端部付近に差圧センサ（差圧検出手段）４１が装着されている。差圧センサ４１は、インナチューブ１１の内側に形成された内側液室４２の液圧と、インナチューブ１１とアウタチューブ１２との間に形成される外側液室４３の液圧との差を検出してＥＣＵ９に出力する。本実施形態では、図４（図２中のＩＶ−ＩＶ拡大断面図）に示すように、差圧センサ４１の装着部位において、内側液室４２の断面積が外側液室４３の断面積に対して有意に大きく設定されている。また、インナチューブ１１の内壁には、上部液室３３の液圧を検出してＥＣＵ９に出力する圧力センサ（圧力検出手段）４５が設置されている。

ＥＣＵ９は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、図５に示すように、差圧センサ４１の検出信号に基づいてダンパ６のストローク速さ（ピストン１４の移動速さ）を算出するストローク速さ検出部（ストローク速さ検出手段）５１と、圧力センサ４５の検出信号に基づいてダンパ６のストローク方向（ピストン１４の移動方向）を判定するストローク方向判定部（ストローク方向判定手段）５２と、ストローク速さ検出部５１およびストローク方向判定部５２の出力信号に基づいてストローク速度信号を生成・出力するストローク速度出力部５３とを備えている。また、図示はしないが、ＥＣＵ９には、車速を検出する車速センサや、横加速度を検出する横Ｇセンサ、車体のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ等が接続するほか、ダンパ６の目標減衰力を設定する減衰力設定部や、ＭＬＶ１６に駆動電流を出力する駆動電流出力部等が内装されている。

≪実施形態の作用≫
自動車が運転を開始すると、ＥＣＵ９内は上述した各種センサの検出信号に基づき減衰力制御を実行する。例えば、自動車が平坦な道路を一定速度で直進走行していた場合には、目標減衰力を高く設定して比較的大きな駆動電流を左右ダンパ６のＭＬＶ１６に出力する。すると、ＭＬＶ１６のオリフィス３１内を通過するＭＲＦの粘度が高くなり、その伸縮動（インナチューブ１１内でのピストン１４の移動）が起こり難くなる。これにより、高速走行時に自動車が強い空気抵抗を受けたような場合にも、車体が大きな振幅でふわふわと上下に揺れ動かなくなり、運転者は高いフラット感を得ることができる。

また、自動車が小さな凹凸が多い道路を一定速度で直進走行していた場合には、目標減衰力を低く設定して比較的小さな駆動電流を左右ダンパ６のＭＬＶ１６に出力する。すると、ＭＬＶ１６のオリフィス３１内を通過するＭＲＦの粘度が低くなり、その伸縮動が起こりやすくなる。その結果、自動車が低速で悪路走行を行った場合にも、車体が小さな振幅で上下に揺れ動かなくなり、運転者は良好な乗り心地を得ることができる。

ＥＣＵ９が目標減衰力を設定する際には、前述したように、ダンパ６のストローク速度が非常に重要な制御パラメータとなる。本実施形態の場合、ＥＣＵ９は、差圧センサ４１および圧力センサ４５の検出信号に基づき、以下の手順によってダンパ６のストローク速度を求める。

図６に示すようにダンパ６が伸び方向に作動した場合、ＭＲＦは、ピストン１４の下降動によって内側液室４２から外側液室４３に流入するが、この際、内側液室４２の断面積が外側液室４３の断面積に対して有意に大きく設定されているため、外側液室４３におけるＭＲＦの流速が内側液室４２におけるＭＲＦの流速に対して高くなる。そして、両液室４２，４３の内圧はＭＲＦの流速の２乗に比例して変化するため、ストローク速度がごく小さい領域においても、差圧センサ４１からは比較的大きな値の検出信号が出力される。ストローク速さ検出部５１は、図示しない差圧−ストローク速さマップや所定の演算式等を用いて、差圧センサ４１の検出信号からダンパ６のストローク速さを検出・出力する。

また、図７に示すようにダンパ６が縮み方向に作動した場合には、ＭＲＦは、ピストン１４の上昇動によって外側液室４３から内側液室４２側に流入するが、この際も、外側液室４３におけるＭＲＦの流速が内側液室４２におけるＭＲＦの流速に対して高くなるため、ストローク速さ検出部５１は、ダンパ６が伸び方向に作動したときと同様の手順で、差圧センサ４１の検出信号からダンパ６のストローク速さを検出・出力する。なお、ストローク速度が同一であれば、ダンパ６が伸び方向に作動した場合のストローク速さは、ダンパ６が縮み方向に作動した場合のストローク速さと同一となる。

一方、図６に示すようにダンパ６が伸び方向に作動した場合、ＭＬＶ１６によって外側液室４３からの流路が絞られているため、ＭＲＦの流入が抑制されて上部液室３３の圧力が低下する。ストローク方向判定部５２は、圧力センサ４５の検出信号を微分して圧力の変化量を求め、上部液室３３の圧力が低下しつつある場合にはダンパ６のストローク方向が伸び側であると判定する。また、図７に示すようにダンパ６が縮み方向に作動した場合には、やはりＭＬＶ１６の存在によって上部液室３３の圧力が上昇するため、ストローク方向判定部５２は、ダンパ６のストローク方向が縮み側であると判定する。

ストローク速度出力部５３は、ストローク速さ検出部５１からストローク速さの信号が入力し、ストローク方向判定部５２からストローク方向の信号が入力すると、これら入力信号に基づきダンパ６のストローク速度信号を生成して目標減衰力設定部に出力する。

本実施形態ではこのような構成を採ったことにより、ダンパ６の微少なストローク速度を高精度かつリアルタイムに検出することができるようになり、減衰力の可変制御を極めて効果的に行うことができるようになった。

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、他種の減衰力可変式ダンパにも適用できる。また、上記実施形態では圧力センサを上部液室に設置したが、内側液室や外側液室等に圧力センサを設置してもよいし、機械式や光学式のセンサ等を用いてストローク方向を判定するようにしてもよい。その他、減衰力可変式ダンパの具体的構成等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態に係るリヤサスペンションの斜視図である。実施形態に係るダンパの縦断面図である。実施形態に係るＭＬＶの概略構造図である。図２中のＩＶ−ＩＶ拡大断面図である。実施形態に係るＥＣＵの要部構成図である。実施形態の作用を示す要部縦断面図である。実施形態の作用を示す要部縦断面図である。減衰力可変式ダンパでのストローク速度と減衰力との関係を示すグラフである。

符号の説明

２トレーリングアーム（車輪側部材）
６ダンパ
９ＥＣＵ
１１インナチューブ
１２アウタチューブ
１３シリンダ
１４ピストン
１５ピストンロッド
１６ＭＬＶ（磁界印可手段）
２２ダンパベース（車体側部材）
３３上部液室
４１差圧センサ（差圧検出手段）
４２内側液室
４３外側液室
４５圧力センサ
５１ストローク速さ検出部（ストローク速さ検出手段）
５２ストローク方向判定部（ストローク方向判定手段）
５３ストローク速度出力部

Claims

ともに作動液が充填されたインナチューブおよびアウタチューブを有し、車体側部材と車輪側部材とのどちらか一方に連結される複筒式のシリンダと、
前記インナチューブ内で軸方向に移動するピストンと、
前記ピストンがその先端に装着され、車体側部材と車輪側部材とのどちらか他方に連結されるピストンロッドと
を備えたダンパ装置であって、
前記インナチューブの内側に形成される内側液室の断面積と、当該インナチューブと前記アウタチューブとの間に形成される外側液室の断面積とが異なる部位に設置され、当該内側液室における液圧と外側液室における液圧との差を検出する差圧検出手段と、
前記差圧検出手段の検出結果に基づき、前記ピストンの移動速さを検出するストローク速さ検出手段と
を備えたことを特徴とするダンパ装置。
前記インナチューブ内あるいは前記アウタチューブ内の所定部位の液圧を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出結果に基づき、前記ピストンの移動方向を判定するストローク方向判定手段と
を備えたことを特徴とする、請求項１に記載のダンパ装置。
前記液体が磁性流体または磁気粘性流体であり、
前記シリンダには、前記磁性流体または前記磁気粘性流体に磁界を印可する磁界印可手段が設けられたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のダンパ装置。