JP3141037B2 - 調整可能な緩衝装置及び緩衝器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、緩衝器の制動特性を調
整するのに流体動力式アクチュエータを用いる調整可能
な緩衝器及び緩衝装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】我々の米国特許第 4,838,394号は、緩衝
器の制動特性を制御するために、ピストンのような流体
動力式アクチュエータを用いる調整可能な緩衝器及び緩
衝装置を開示している。この特許に開示された緩衝器
は、エネルギーの消散のために、３つの装置、すなわ
ち、(1) テーパ付きのスロット９６と弁プレート９２に
よって構成された低速ブリードオリフィス、(2) 弁プレ
ート９２とスプリング１００とを備えるばね負荷された
大気放出弁、(3) プレート８８によって構成された固定
絞りオリフィスを備える高速絞りを使用している。低速
ブリードオリフィスは、大気放出弁と一体であり、低速
ブリードオリフィスの圧力降下は、大気放出弁が開く圧
力に制限される。プレート８８によって設けられる高速
絞りは、大気放出弁と直列であり、したがって常に作動
しているが、低速では、エネルギーの消散にごくわずか
しか寄与しない。

【０００３】これらの３つの装置によって与えられる制
動力が、上記特許の第７図及び第８図に示されている。
低速における急激な上昇は、低速ブリードオリフィスに
起因し、曲線の急激な変化は、大気放出弁の持ち上がり
に起因し、そして曲線の急激な変化部よりも高いピスト
ン速度における、ピストン速度に伴う制動力の増大は、
高速絞りに起因している。勿論、一定の乾燥摩擦力もあ
るが、この摩擦力は、乗り心地を悪くするという理由か
ら、良好な設計では一般に最小にされる。

【０００４】低速では、全制動力は、摩擦力と、低速ブ
リードオリフィスによる力と、高速絞りによる力の合計
である。大気放出の後では、全制動力は、摩擦力と、大
気放出による力と、高速絞りによる力の合計である。上
記特許に示された装置では、４つの緩衝器すべてが、単
一の静圧源２６（１秒以下の周波数で制御圧力の全変動
が生ずるものとして定義される）によって制御される。
あるいはまた、第９欄に述べられているように、各々が
自身の圧力源をもつ２つの別個の制御装置を設けて、運
転者が前後の緩衝器を互いに無関係に制御するようにす
ることもできる。上記特許はまた、調整可能な減圧弁
を、自動制御装置で制御して、車両の減速時の突込みや
加速時の起上がりを防止することを示唆している。その
ような装置には、約 300msの応答時間が要求される。

【０００５】調整可能な緩衝器の設計に対するもう１つ
の解決法は、常に作動している並列のブリードオリフィ
スを加えることである。この並列のブリードオリフィス
を可変にすれば、制動力を可変にすることができる。一
般に、並列のオリフィスが大きくなるほど、制動力は小
さくなる。調整可能なダンパを備える従来の多くのダン
パは、これらの基本的な３つの機構を使用している。多
くの調整可能なダンパは、主ダンパと並列のオリフィス
を開くために、電動モータ又はソレノイド弁を使用して
いる。上記特許は、並列のオリフィスの寸法を単に変え
ることによって得られる変動よりも、大きな変動を得る
ために、オリフィス及び大気放出点の両方を調整する
が、この特許は、依然として、基本的な３段階の弁技術
を使用している。この解決法の１つの欠点は、制動力
が、ダンパのピストン速度の関数であることである。こ
の関数は、調整可能なダンパ内で変化させることができ
るが、与えられた調整に対して、制動力は、ピストン速
度が増大したときに、依然として増大する。

【０００６】G.A.Parker等による「半能動式車両サスペ
ンション装置用の新規な弁」(1988)は、制動圧力、した
がって制動力を制御するのに電気フィードバック装置を
使用する緩衝装置を開示している。ダンパの電磁弁が、
電気制御信号に応答して、作動流体の制動圧力を調整す
る。この解決法は、ダンパの制動特性を調節する液圧制
御回路や流体動力式アクチュエータがないという点で、
上記特許の解決法と大きく異なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、制御
回路の流体圧力に応答する流体動力式アクチュエータを
使用し、上記特許に開示された装置よりも応答速度が大
きく、能動式緩衝装置に使用するのに非常に適した調整
可能なダンパを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダと、
両側に第１及び第２チャンバを形成するようにシリンダ
内に配置されたピストンと、シリンダ内におけるピスト
ンの選択された方向への移動により、作動流体を第１チ
ャンバから通路を通して、選択された方向に押し出すよ
うに、第１及び第２チャンバを互いに接続する少なくと
も１つの通路とを有する形式の緩衝器の改良に関する。

【０００９】本発明の第１の特徴によれば、大気放出弁
のような実質的な定圧弁が通路内に配置され、この定圧
弁は、緩衝器の制動特性を定めるように通路を通る流体
流れを絞るのに有効である。制御回路の流体圧力に応答
する流体動力式アクチュエータが、堅いリンクによって
大気放出弁に連結されており、それにより、流体動力式
アクチュエータに作用する制御回路の制御流体の力が実
質的な定圧弁に作用して、弁の後ろ側の作動流体の圧力
と緩衝器の制動特性とを調整する。好ましくは、少なく
とも８Ｈｚの最大応答周波数で制御回路の流体圧力を調
整する高速圧力制御装置が用いられ、それにより、緩衝
器の制動特性の高速調整を達成する。

【００１０】本発明の第２の特徴によれば、最初に述べ
た形式の緩衝器が、流体動力式圧力レギュレータを備え
ており、この流体動力式圧力レギュレータは、通路の流
体圧力が、制御回路の流体圧力の変動に伴う場合より
も、しきい速度を上回るピストンの変動に伴う場合にお
いて少なく変化するように、制御回路の流体圧力に応答
して、通路の流体圧力、したがって第１チャンバの流体
圧力を制御するように、通路に連結されている。好まし
くは、通路の制御流体圧力の高速調整を行うために、制
御回路の流体圧力を調整すべく、前述した形式の高速圧
力制御装置が用いられる。

【００１１】本発明の第３の特徴によれば、最初に述べ
た一般的形式の一方向流れ緩衝器が、流体動力式圧力レ
ギュレータを備えており、この流体動力式圧力レギュレ
ータが補助通路を備え、該通路は、シリンダ内における
ピストンのいずれかの方向への移動により、作動流体を
第１チャンバから第１通路を通して、第１方向に液送す
るように配置されている。緩衝器の伸長及び圧縮によっ
て前記第１方向に液送された作動流体を冷却するため
に、熱交換器が、緩衝器から間隔を隔てて第１通路に配
置されている。好ましくは、この熱交換器は、緩衝器の
制動特性を制御するために第１通路に配置された流量絞
り弁の下流側に配置されている。本発明のこの第３の特
徴は、後述する形式の能動式ダンパに限定されず、前記
特許に開示されているような他の形式の一方向流れダン
パの熱廃棄特性を改善するのに採用することもできる。

【００１２】本発明の第４の特徴によれば、前述した形
式の一方向流れ緩衝器に、シリンダヘッド組み立て体が
設けられ、この組み立て体は、シリンダの一端部を密封
するようにシリンダに設けられている。この組み立て体
は、少なくとも２つの別個のピースとして製造されて、
シリンダヘッド組み立て体を形成するように組み立てら
れる胴体とキャップを備えている。この組み立て体に
は、胴体とキャップとの間に延びるマニホールドと、シ
リンダからマニホールドへの流体流れを可能にするよう
に位置決めされた、胴体に形成された複数の第１開口部
と、マニホールド及び第１通路の双方に連通している第
２開口部とが形成されている。好ましくは、第２開口部
が胴体に形成され、マニホールドが胴体の環状凹部で構
成されている。本発明のこの第４の特徴もまた、後述す
る形式の能動式ダンパへの使用に限定されず、他の形式
の一方向流れダンパの製造コストを低減するのに使用す
ることもできる。

【００１３】前述した本発明の最初の２つの特徴は、ダ
ンパのストローク中、ダンパの制動特性を変化させるよ
うに、高周波数で容易に調整することができる能動式ダ
ンパ又は能動式緩衝装置を提供する。この好ましい結果
は、ストラット(struts)ヤエアーアシスト(air assist
s) を有する広範囲のダンパに容易に適用され且つ種々
の車両に使用することができる、簡単、低コストで丈夫
な設計によって、達成される。後述する能動式ダンパ
は、広範囲の調整能力をもち、望むならば、制動特性を
絶えず調節することができる。ダンパは、一般に用いら
れている電気的なインプットで容易に制御でき、高速圧
力調整装置は、必要動力の小さな、小型で比較的安価な
サーボ弁でよい。

【００１４】本発明の緩衝器に適用することができる熱
交換器は、一方向流れダンパの流体流れ特性と、重要な
仕方で協働する。一方向流れダンパが、ダンパの伸長中
も圧縮中も、作動流体を同一方向に液送するので、一方
向流れダンパは、緩衝器から離れて配置された熱交換器
を通して作動流体を液送するのに最適である。本発明の
緩衝器に設けられる改良されたシリンダヘッド組み立て
体は、低コスト化と大容積製造に非常に適しており、ま
た組み立て体を完成させるのに必要な二次機械加工の作
業数を最少にする。同等に費用がかかる従来の設計と比
べて、シリンダヘッド組み立て体の流体流れ特性を向上
させながら、これらの利点を得ることができる。

【００１５】本発明は、他の目的及び付随する利点とと
もに、添付図面に関連してなされる以下の詳細な説明を
参照することによって、最も良く理解されるであろう。

【００１６】

【実施例】いま図面を参照すると、図１は、本発明の現
状の好ましい実施例を組み入れた能動式緩衝装置１０の
ブロック図を示す。この装置では、コンピュータユニッ
ト１２は、鉛直加速度センサー１４からのフィードバッ
ク入力信号やブレーキ、ステアリング、スロットルセン
サー１６からのフィードフォワード入力信号のような種
々の入力信号を受け入れる。コンピュータユニット１２
は、車両の４つのダンパ或いは緩衝装置のそれぞれにつ
いて所望の制動力を選択して、各ダンパのサーボ弁駆動
装置１８に電気制御信号を供給する。サーボ弁駆動装置
１８は、コンピュータユニット１２と低圧サーボ弁２０
との間の電気的なインターフェースとして機能し、それ
ぞれのダンパからの所望の制動力を表す電気制御信号を
低圧サーボ弁２０に適用する。

【００１７】各サーボ弁２０は、液圧式調整回路に組み
込まれ、パワーステアリング用ポンプ２２のような加圧
制御流体源とそれぞれのダンパとの間に配置されてい
る。サーボ弁２０は、圧力ライン及び戻りラインによっ
て、ポンプ２２に接続され、制御ラインによってそれぞ
れのダンパに接続される。サーボ弁２０は、駆動装置１
８により供給された電気制御信号に応答して、ダンパに
作用する制御流体の圧力を圧力ライン及び戻りラインに
より定められる範囲の間に調整する。

【００１８】能動式緩衝の利点を完全に達成するため
に、サーボ弁２０は少なくとも約８Ｈｚをもつ最大応答
周波数の高速圧力制御装置として動作すべきである。８
Ｈｚの最大応答周波数は、約30msec（周期の１／４）の
中心−ピーク間調整時間となり、加速及びブレーキ中の
車両本体の起上がりや突込みを制御するのに必要とされ
る中心−ピーク間調整時間より高い値である。単なる例
示として、圧力ライン、戻りラインは、それぞれ、約２
０６８ｋＰａ（３００ｐｓｉ）、０ｋＰａ（０ｐｓｉ）
に加圧するのがよく、サーボ弁２０は制御ラインの圧力
を８Ｈｚ以上の応答周波数で、０ｋＰａ（０ｐｓｉ）と
約２０６８ｋＰａ（３００ｐｓｉ）との間に調節するの
がよい。図１は、運転手及びこのサスペンション装置の
残りのダンパに関連するサーボ弁を示していない。

【００１９】図２はサーボ弁２０により制御されるダン
パ３０の１つの縦断面図を示す。ダンパ３０は、制御ラ
インの液圧により制御される制動特性を有する一方向流
れの設計で、我々の米国特許第 4,838,394号に開示され
たダンパに幾分似ている。しかし、ダンパ３０の制動特
性及び流体動力式アクチュエータは、ダンパ３０が、能
動式制動装置に使用するのに適するように高周波数応答
に対して最適化されている。

【００２０】図２に示すように、ダンパ３０は、外側リ
ザーバシリンダ３４、下パイプ３６及びフート３８を支
持するベース３２を有する。フート３８は、外側リザー
バシリンダ３４内に配置され且つ外側リザーバシリンダ
３４と同心の内側シリンダ４０を支持している。リザー
バシリンダヘッド４２が、例えばリザーバシリンダ３４
の上部に抵抗溶接により固定され、内側シリンダヘッド
組み立て体４４が内側シリンダ４０の上端を閉鎖してい
る。

【００２１】内側シリンダヘッド組み立て体４４は、図
４、図５、図６及び図７に詳細に示す胴体４６及びキャ
ップ４８からなる。胴体４６には、開口部５２の列によ
リ内側シリンダ４０の内部と連通する環状凹部５０が形
成されている。さらに、胴体４６には、下パイプ３６の
上部を受け入れる副開口部５４が形成され、下パイプ３
６と環状凹部５０を相互に接続している。キャップ４８
は、環状凹部５０を閉鎖して、開口部５２と副開口部５
４を相互に接続する環状マニホールド５６を形成する。

【００２２】ツーピースの内側シリンダヘッド組み立て
体４４は、特に効率的な流れ特性を与える一方、二次的
な機械加工数を最少にする。胴体４６及びキャップ４８
は、製造コストを減ずるために、注型加工或いは成形加
工で作ることができ、ついで一緒にプレス又は接着して
内側シリンダヘッド組み立て体４４を形成する。ピスト
ン５８が、内側シリンダ４０の中に配置され、ピストン
ロッド６０にナット６２でしっかりと取り付けられてい
る。ピストン止め６４は、ピストンロッド６０とピスト
ン５８の間に配置されており、このピストン止め６４
が、バイパス弁板６８をピストン５８の上面に当接する
閉位置に付勢するバイパススプリング６６の作用面を形
成する。ピストン５８には、ピストン５８を横切って延
びる開口部７０の列が形成されている。バイパススプリ
ング６６及びバイパス弁プレート６８は、協働して、下
方への流体流れを防止する逆止弁を形成する（図２参
照）。ピストンロッド６０は、内側シリンダヘッド組み
立て体４４及びリザーバシリンダヘッド４２を貫通し
て、ダンパ３０から外に出ている。ロッドシール７２
は、作動流体の漏れを防止するように位置決めされてお
り、このロッドシール７２が、ロッドシールリテーナ７
４及びバックアップスプリング７６により所定位置に保
持されている。

【００２３】フート３８には、補助弁７８により選択的
に密封される中心開口が形成されている。補助弁７８
は、スプリング８０及びリテーナ８２により内側シリン
ダ４０内で軸線方向に移動できるように設けられてい
る。補助弁７８は、内側シリンダ４０から下方への作動
流体の流れを実質的に防止する一方で内側シリンダ４０
の中へ流体を実質的に制限なく流す逆止弁として機能す
る。

【００２４】リザーバシリンダ３４と内側シリンダ４０
との間の領域は、リザーバ８４を形成し、リザーバ８４
は、流路８６によって、スプリング８０を設けた領域８
８と連通している。図３の以下の説明は、ダンパ３０の
ベース３２に配置された調整可能な弁を詳細に定義す
る。現時点では、ピストン５８が内側シリンダ４０内の
領域をピストン５８の上下に位置する第１チャンバ９０
及び第２チャンバ９２に分割することに注目すれば十分
である（図２参照）。ダンパ３０が伸長すると、ピスト
ン５８は、図２に示すように上方に移動し、内側シリン
ダ４０内の作動流体がピストン５８を横切って移動する
のを防止する。ピストンロッド６０の廻りの環状領域内
の作動流体は、開口部５２、マニホールド５６及び副開
口部５４を介して、下パイプ３６に液送される。この流
体はベース３２の中に下向きに流れ（図２参照）、ベー
ス３２にはダンパ３０の制動特性を制御するために調整
可能な流量絞りが設けられている。図３に関連して以下
で説明する絞りを通過した後、流体は領域８８に入り、
そこから、リザーバ８４に、又は開状態の補助弁７８を
通って第２チャンバ９２に至ることができる。

【００２５】ダンパ３０が圧縮されると、ピストン５８
は下方に移動し（図２参照）、それによりバイパス弁プ
レート６８を開き、補助弁７８を閉じる。ピストンロッ
ド６０の容積は、作動流体を押し退け、ロッド押し退け
容積は開口部５２、マニホールド５６及び副開口部５４
を通って、下パイプ３６、ベース３２に至る。かくし
て、ダンパ３０の伸長及び圧縮のいずれの場合も、ダン
パ３０は作動流体を下パイプ３６を通して下方に（図２
参照）液送する。

【００２６】今、図３を参照すると、ダンパのベース３
２は、流体動力式アクチュエータにより制御される調整
可能な流量絞りを有する。図３に示すように、べース３
２には、図２の下パイプ３６と制限なく連通した下パイ
プチャンバ１００が形成されている。従来の高速絞りオ
リフィスが除去されていることに特に注意されたい。下
パイプチャンバ１００は、弁プレート１０４を有する大
気放出弁１０２のような実質的な定圧弁を介して、バル
ブチャンバ１０６と連通している。バルブチャンバ１０
６は、図２の領域８８と制限なく連通し、それによりリ
ザーバ８４及び第２チャンバ９２（補助弁７８が開のと
き）に連通している。かくして、大気放出弁１０２は、
ピストン５８の伸長中も圧縮中もダンパ３０の唯一の重
要な流量絞りを形成する。

【００２７】弁プレート１０４は、第１ガイド組み立て
体１１０により軸線方向に移動するように案内されるバ
ルブピン１０８によって、図３に示す閉位置に付勢され
ている。第１ガイド組み立て体１１０は、バルブピン１
０８に対する慴動シールを形成する内側Ｏリング１１２
と、ベース３２に形成されたボアの側壁１１６に対する
固定シールを形成する外側Ｏリング１１４とを有する。
内側Ｏリング１１２は、所定位置に立て込みされたリテ
ーナプレート１１８により所定位置に保持されている。
第１ガイド組み立て体１１０は、Ｏリング１２２により
べース３２のボア内に適所に密封された第１スリーブ組
み立て体１２０によって、所定位置に保持されている。
第１スリーブ組み立て体１２０は、限られた軸線方向の
移動に対して制御ピストン１２４を支持する制御シリン
ダ１２３を構成する。バルブピン１０８は、制御ピスト
ン１２４内に適所に固定されており、制御ピストン１２
４と弁プレート１０４を相互に連結する堅固な中実ロッ
ドである。

【００２８】制御ピストン１２４と第１ガイド組み立て
体１１０との間の容積は、ベントポート１２６、環状溝
１２８及び第１スリーブ組み立て体１２０の開口部１３
０を介して大気に通じている。制御ピストン１２４の反
対側は、穴１２５を介して圧力制御ポート１３２と制限
なく連通し、上述したサーボ弁２０から直接加圧制御流
体を受け入れる。

【００２９】通常運転中、サーボ弁２０は、圧力制御ポ
ート１３２に導入された制御流体に選択された圧力を与
え、この圧力は、制御ピストン１２４に作用する力を作
り出し、この力は、堅固なバルブピン１０８によって、
弁プレート１０４に直接伝達される。弁プレート１０４
に作用するこの制御された力は、大気放出弁１０２を高
速レギュレータとして作動させ、下パイプ３６内の作動
流体の制御圧力を調節する。この方法では、コンピュー
タユニット１２は、サーボ弁２０を制御することによ
り、所望の制動力を即座に選択して、所望の付勢力を弁
プレート１０４に作用させることができる。作動流体が
第１チャンバ９０と第２チャンバ９２の間を移動すると
きに、大気放出弁１０２は作動流体の唯一の重要な流量
絞りであるので、ダンパ３０により与えられる制動力
は、弁プレート１０４に供給される付勢力の重要な要因
であるが、ピストン５８の速度とは実質的に無関係であ
る。このため、コンピュータユニット１２は、即座に、
確実に、しかも実質的にピストン５８の速度とは無関係
に、ダンパ３０から所望の制動力を選択することができ
る。このダンパ３０と装置１０の特徴により、ダンパ３
０により供給される制動力を正確に高速制御することが
できる。

【００３０】ダンパ３０はまた、サーボ弁２０又はポン
プ２２が故障した場合に予め選択した制動力を確実に与
えるためのバックアップ装置を有する。このバックアッ
プ装置は、図３の左側に示されており、中心孔１３６及
び放出孔１３８を形成した第２ガイド組み立て体１３４
を有する。この第２ガイド組み立て体１３４は、第２制
御シリンダ１４２を形成した第２スリーブ組み立て体１
４０によって所定位置に保持されている。第２制御ピス
トン１４４が、第２制御シリンダ１４２内を慴動するよ
うに配置され、スプリング１４６により図３の右側へ付
勢される。第２制御ピストン１４４上の突起は、圧縮止
めとして、又スプリング１４６に対するパイロット径と
して機能する。ロッド１４８が、第２制御ピストン１４
４の所定位置に固定され、中心孔１３６を貫通してい
る。ロッド１４８は、ピストン１４４に近い方に小径部
分１５０を、第１制御ピストン１２４に近い方に大径部
分１５２を有する。スプリング１４６を受け入れる第２
制御シリンダ１４２の部分は、ベントポート１５４を介
して大気に通じている。第２スリーブ組み立て体１４０
は、キャップねじでベース３２に固定されたキャップ１
５６により所定位置に保持されている。

【００３１】通常運転中、圧力制御ポート１３２の制御
圧力がサーボ弁２０によって調節されるとき、制御圧力
は、中心開口１３６及び放出孔１３８を介して第２制御
シリンダ１４２へ伝達され、そこで制御圧力は、第２制
御ピストン１４４を図３の左側へ移動させ、スプリング
１４６を圧縮する。このようにして、ロッド１４８は第
１ピストン１２４から離され、ダンパ３０を上述したよ
うに機能させる。

【００３２】しかし、圧力制御ポート１３２の制御圧力
が、ある長い時間、選択された値以下に降下した場合に
は、流体は、放出孔１３８を通り、ロッド１４８が第１
ピストン１２４と接触するまで第２制御ピストン１４４
を図３の右側へ移動させる。この時点で、スプリング１
４６のばね力がロッド１４８によって制御ピストン１２
４に加えられて、バルブプレート１０４を閉じた状態に
付勢する予め選択された力を与える。ロッド１４８の小
径部分１５０は、ロッド１４８と第２ガイド組み立て体
１３４との間の環状流路を形成し、ダンパの作動中、弁
プレート１０４を持ち上げる。

【００３３】図８は、ダンパ３０により生じる熱を放散
させるのに非常に適した本発明の変形実施例を示す。図
８に示す装置は、熱交換器１６０及び外部加圧リザーバ
１６２を有し、熱交換器１６０は従来のフィン型がよ
い。熱交換器１６０は、ホース１６４で図３のバルブチ
ャンバ１０６に接続され、ホース１６６でリザーバ１６
２に接続されている。リザーバ１６２は、ホース１６８
でダンパ３０のリザーバに接続されている。変形例とし
て、ホース１６８は、作動流体を補助弁７８（図２）の
直ぐ下の領域８８に供給するために、ベース３２に連結
してもよい。

【００３４】上述したように、ダンパ３０は、ダンパ３
０の圧縮中も伸長中も、作動流体を下パイプ３６を通し
下方に液送する一方向流れの設計である。この作動流体
は、大気放出弁１０２を通ってバルブチャンバ１０６に
入った後、ホース１６４により熱交換器１６０に導か
れ、ホース１６６により外部加圧リザーバ１６２に導か
れ、次いでホース１６８によりダンパ３０に戻される。
ホース１６４、１６６、１６８、熱交換器１６０及び外
部加圧リザーバ１６２は全て、顕著な流量絞りがないよ
うに形作られるのが好ましい。このようにすると、大気
放出弁１０２は、ダンパ３０の主流量を絞ったままであ
り、熱交換器１６０が上述したような作動を妨げること
はない。外部加圧リザーバ１６２により、ダンパ３０内
には加圧ガスが全く必要でなくなる。

【００３５】図８に示す外部熱交換器１６０は、高温に
耐えうるような緩衝装置を構成するか或いは熱放散に有
効な緩衝装置の表面積を単に増大させるといういずれの
先行技術手段に対しても重要な利点を提供する。一方向
流れの緩衝装置の液送動作と外部熱交換器との協働によ
り特に効率的な熱廃棄を行う。装置１０とダンパ３０
は、能動式サスペンション装置に非常に適している。そ
れらは、ダンパ３０のストローク速度と実質的に無関係
な方法で、制動力を高速で、安価に且つ確実に調整す
る。バルブピン１０８により形成される堅固なリンク
は、サーボ弁２０を通る制御流体の量を最少にし、サー
ボ弁２０に要求される大きさ、コスト及び動力を最小に
する。さらに、バルブピン１０８により形成される堅固
な結合は、高速の応答に非常に適している。装置全体
は、弁１０２の放出圧力がサーボ弁２０により設定され
る制御圧力にほとんど全く依存しているという重要な利
点をもつ。これにより、コンピュータユニット１２が緩
衝装置のストローク速度と実質的に無関係に特定の制動
力を要求し且つ得ることが可能になる。単一の駆動装置
１８をダンパ３０のそれぞれに設置して、ダンパ３０の
ストローク中に個々のダンパの制御を可能にするのが好
ましい。サーボ弁２０は、ダンパ３０に直接取り付ける
か、ダンパ３０のすぐ近くに設けられたシャーシに取り
付けることができる。

【００３６】図９から図１１は、ダンパ３０と同様のダ
ンパにより供給された制動力を調整する挙動を示す。図
９は、Ｙ軸に制動力を表示し、Ｘ軸にダンパ３０の伸長
量を表示する従来のループ図を表す。図９では、Ｙ軸の
各目盛りは約９０．７２ｋｇ（２００ポンド）を示し、
Ｘ軸の各目盛りは１２．７ｍｍ（０．５インチ）を示
す。掃引時間は0.87秒である。したがって、図９では、
ダンパ３０と同様のダンパのストロークは、振幅が約７
６．２ｍｍ（３インチ）であり、周波数が毎分69サイク
ルである。圧力制御ポート１３２に供給された制御圧力
は、３つの別個な値に調整され、図９の３つの別個なル
ープ図を作り出している。各ループの内側では、制動力
は、しきい値を越えたストローク速度とは実質的に無関
係であり、それにもかかわらず、制動力は、制御圧力の
変化に応じて大きく変化することに注意されたい。

【００３７】図１０は、制御圧力を方形波を用いて20Ｈ
ｚに変調した、図９と同様のループ図を示す。制動力
が、各ストローク中、繰り返し変調されていることに注
意されたい。図１０は、ストローク速度が上昇したとき
装置１０が制動力を減少させることができることを明確
に示している。この結果は、従来の多くのダンパで得ら
れる結果と反対である。

【００３８】図１１はＸ軸が時間に相当し、Ｘ軸の各目
盛りが 100 msec である図を示す。下の曲線は40Ｈｚの
方形波である駆動装置１８への制御インプットを示す。
上の曲線はダンパ３０と同様のダンパで、約７６．２ｍ
ｍ（３インチ）の振幅で毎分69サイクルのストロークの
ものに対する制動力を示す。制動力が40Ｈｚに変調され
ていることに注意されたい。図９の曲線を生むのに用い
られる装置では、サーボ弁への電流を０ｍＡから 100ｍ
Ａの間で変化させ、その結果、制御圧力は約６９ｋＰａ
（１０ｐｓｉ）から約１３７９ｋＰａ（２００ｐｓｉ）
の間で変化した。図１１は、決して本発明によって達成
できる最適な実施形態を示すものではなく、応答時間を
さらに改良することができる。

【００３９】単なる例示として、この実施例では、サー
ボ弁２０は、Holley Automotive Division Of Colt Ind
ustries 社によりVariable Force Solenoid Regulator
として市販されるタイプのものでもよく、サーボ弁駆動
装置１８は、Datatran Labs 社によりPWM モデルとして
市販されるタイプのものでもよい。変形例として、駆動
装置１８及びサーボ弁２０は、HSC Controls 社から 5
8Cモデルとして入手できる。サーボ弁２０は、制御圧力
の調整が連続的であるという利点をもつ。しかし、ある
変形実施例においては複数の不連続な制御圧力を有する
電磁弁を使用するのが好ましい。変形例として、高速作
動ポンプを高速圧力制御装置として使用し、それにより
ポンプと別個の圧力調整弁の必要性を除去してもよい。
ベース３２の種々の部分がベントされているので、スプ
リング１４６のような部品についてステレス等の耐蝕性
材料を用いるのが好ましい。好ましくは、内側シリンダ
ヘッド組み立て体４４の胴体４６及びキャップ４８は、
125 マイクロフィニッシュの表面をもつ少なくとも6.1g
/cm³の密度を有する焼結鋼のような材料で作るのがよ
い。胴体４６のロッドボアは、好ましくは８マイクロフ
ィニッシュの表面にみがき仕上げするのがよい。キャッ
プ４８は、Loctite(TM)620のような接着剤を用いて胴体
４６に固定するのがよい。ピストンロッド６０及びベー
ス３２の自由端は、乗用車やトラック等の車両のサスペ
ンション装置に据え付けられるような形状にされる。

【００４０】サーボ弁２０への圧力の入力は、いろいろ
な種類のポンプにより供給することができる。パワース
テアリングポンプの代わりに専用ポンプを用いることも
できる。変形例として、我々の米国特許第 4,838,394号
に説明されているように、液圧をダンパ３０から引い
て、アキュムレータに充填し、アキュムレータからサー
ボ弁２０に供給するのもよい。

【００４１】前述したことから、説明した改良制動装置
及びダンパは、能動式ダンパに要求される高速応答に非
常に適していて、信頼性があり、頑丈でしかも製造コス
トが比較的安価であり、必要であれば、熱廃棄を改良す
るために外部熱交換器に接続することができることが明
らかである。もちろん、上述した好ましい実施例に対し
て広範囲の変更及び修正を行うことができると理解すべ
きである。例えば、本発明の改良熱廃棄技術及び改良内
側シリンダヘッド組み立て体は、調整の不可能な一方向
流れ緩衝装置を含む、いろいろな種類の一方向流れ緩衝
装置に用いることができる。ダイヤフラムやベローのよ
うな他のタイプの流体動力式アクチュエータを、上述し
た制御ピストンの代わりに用いることもできる。同様
に、ボール弁やシート弁のような他のタイプの圧力制御
弁を、大気放出弁１０２の代わりとすることができる。
さらに、特定の用途及び特定の製造技術に適合するよう
に、構造の詳細を望むように変更することができる。し
たがって、前記の詳細な説明は、限定ではなく例示とみ
なされ、本発明の範囲を定めるのは、あらゆる均等物を
含む特許請求の範囲であると理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現状好ましい実施例を組み入れた車両
用の能動式緩衝装置のブロック図である。

【図２】図１の装置に使用するのに適した緩衝器の縦断
面図である。

【図３】図２の３−３線に沿う断面図である。

【図４】図２の内側シリンダヘッドの胴体の平面図であ
る。

【図５】図４の４ｂ−４ｂ線に沿う断面図である。

【図６】図２の内側シリンダヘッドのキャップの平面図
である。

【図７】図６の５ｂ−５ｂ線に沿う断面図である。

【図８】熱交換器及び外部加圧リザーバを組み入れた、
本発明の好ましい第２実施例を概略的に示す図である。

【図９】図２と緩衝器と同様の緩衝器の制動特性を示す
グラフである。

【図１０】図２と緩衝器と同様の緩衝器の制動特性を示
す、図９と異なるグラフである。

【図１１】図２と緩衝器と同様の緩衝器の制動特性を示
す、図９及び図１０と異なるグラフである。

【符号の説明】

１０ 緩衝装置 ２０ 低圧サーボ弁 ２２ パワーステアリング用ポンプ ３０ ダンパ ４０ 内側シリンダ ４４ 内側シリンダヘッド組み立て体 ４６ 胴体 ４８ キャップ ５２ 開口部 ５４ 副開口部 ５６ マニホールド ５８ ピストン ９０ 第１チャンバ ９２ 第２チャンバ １００ 下パイプチャンバ １０２ 弁 １０４ 弁プレート １０６ バルブチャンバ １０８ バルブピン １２４ 制御ピストン １４４ ピストン １４６ スプリング １４８ ロッド １６０ 熱交換器 １６２ 外部加圧リザーバ １６４ ホース １６６ ホース １６８ ホース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−219136（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−219137（ＪＰ，Ａ) 米国特許4838394（ＵＳ，Ａ) スイス国特許発明457048（ＣＨ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16F 9/46 F16F 9/50 B60G 17/048 B60G 17/08

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御回路（２０、２２）の流体圧力に応
   答する緩衝器（３０）であって、 シリンダ（４０）と、 両側に第１チャンバ（９０）と第２チャンバ（９２）を
   構成するようにシリンダ（４０）内に配置されたピスト
   ン（５８）と、 シリンダ（４０）内のピストン（５８）の選択された方
   向への移動により、作動流体を第１チャンバ（９０）か
   ら通路（５２、５４、５６、１００、１０６）を通し
   て、選択された方向に押し出すように、第１チャンバ
   （９０）と第２チャンバ（９２）とを互いに連結する少
   なくとも１つの通路（５２、５４、５６、１００、１０
   ６）と、 通路（５２、５４、５６、１００、１０６）内に配置さ
   れ、且つ、緩衝器（３０）の制動特性を定めるために、
   通路（５２、５４、５６、１００、１０６）を通る流体
   流れを絞るのに有効である定圧弁（１０２）と、 制御回路（２０、２２）の流体圧力に応答する流体動力
   式アクチュエータ（１２４）と、 流体動力式アクチュエータ（１２４）と定圧弁（１０
   ２）を連結している堅固なリンク（１０８）とを備え、
   制御流体により流体動力式アクチュエータ（１２４）に
   加えられた力が、前記リンク（１０８）によって前記弁
   （１０２）に加えられ、それによって、前記弁（１０
   ２）の後ろ側の作動流体の圧力と緩衝器（３０）の制動
   特性とを調整するように構成されており、 更に、 前記弁（１０２）を閉じた状態に付勢するように作動す
   る付勢手段（１４６）と、 制御回路（２０、２２）の流体圧力が通常の値の範囲内
   にあるときに、前記付勢手段（１４６）を前記弁（１０
   ２）から外すように作動するシステムとを備える、 ことを特徴とする緩衝器。
2. 【請求項２】 前記システムは、選択された時間の間、
   制御回路（２０、２２）の流体圧力が、選択された値以
   下のままであるときに選択的に作動して、前記付勢手段
   （１４６）を前記弁（１０２）に連結することを特徴と
   する、請求項１に記載の緩衝器。
3. 【請求項３】 制動特性が、しきい速度を上回るピスト
   ン（５８）の速度の変動に伴う場合において、制御回路
   （２０、２２）の流体圧力の変動に伴う場合より少なく
   変化するように、弁（１０２）は、少なくとも１つの通
   路の主流量を絞ることを特徴とする、請求項１又は請求
   項２に記載の緩衝器。
4. 【請求項４】 流体動力式アクチュエータが制御ピスト
   ン（１２４）を備え、弁（１０２）が弁プレート（１０
   ４）を備え、リンクが、制御ピストン（１２４）と弁プ
   レート（１０４）を互いに連結する中実ロッド（１０
   ８）を備えることを特徴とする、請求項１から請求項３
   のいずれか１項に記載の緩衝器。
5. 【請求項５】 前記定圧弁（１０２）と、前記堅固なリ
   ンク（１０８）と、前記流体動力式アクチュエータ（１
   ２４）とが一緒になって、通路（１００）に連結された
   流体動力式圧力レギュレータとして作用して、通路（１
   ００）の流体圧力が、しきい速度を上回るピストン（５
   ８）の速度の変動に伴う場合において、制御回路（２
   ０、２２）の流体圧力の変動に伴う場合より少なく変化
   するように、制御回路（２０、２２）の流体圧力に応答
   して通路（１００）の制御流体圧力を制御し、したがっ
   て、第１チャンバ（９０）の制御流体圧力を制御するこ
   とを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項
   に記載の緩衝器。
6. 【請求項６】 シリンダ（４０）内のピストン（５８）
   の移動の方向にかかわらず、ピストン（５８）は作動流
   体を通路（５２、５４、５６、１００、１０６）を通し
   て同じ流れ方向に押し出し、緩衝器（３０）の伸長中及
   び圧縮中のいずれにおいても、弁（１０２）は作動流体
   の移動に対して主流量を絞ることを特徴とする、請求項
   １から請求項５のいずれか１項に記載の緩衝器。
7. 【請求項７】 前記システムは、制御回路（２０、２
   ２）の流体圧力に応答して、前記付勢手段（１４６）を
   圧縮し、前記付勢手段（１４６）を前記流体動力式アク
   チュエータ（１２４）から外すための第２の流体動力式
   アクチュエータ（１４４）を備えることを特徴とする、
   請求項１に記載の緩衝器。
8. 【請求項８】 車両のサスペンション装置用の能動式
   緩衝装置（１０）であって、 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の緩衝器
   （３０）と、 制御流体を収容するようになっている制御回路（２０、
   ２２）とを備え、 前記緩衝装置（１０）が、少なくとも８Ｈｚ以上の最大
   応答周波数で、制御回路の流体圧力を調整するように作
   動する高速圧力制御装置（２０）を備え、それによっ
   て、緩衝器（３０）の制動特性の高速調整を行うように
   構成されている、ことを特徴とする緩衝装置。
9. 【請求項９】 高速圧力制御装置（２０）は緩衝器
   （３０）のために専用なものであり、前記緩衝器（３
   ０）は、制御回路によって制御される唯一の緩衝器であ
   るように構成されていることを特徴とする、請求項８に
   記載の緩衝装置。