JPH02142942A - 液圧緩衝器 - Google Patents

液圧緩衝器

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JPH02142942A
JPH02142942A JP63297774A JP29777488A JPH02142942A JP H02142942 A JPH02142942 A JP H02142942A JP 63297774 A JP63297774 A JP 63297774A JP 29777488 A JP29777488 A JP 29777488A JP H02142942 A JPH02142942 A JP H02142942A
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piston
valve
pressure
stroke
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JP63297774A
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Fumiyuki Yamaoka
史之 山岡
Shinobu Kakizaki
柿崎　忍
Shigeru Kikushima
菊島　茂
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Atsugi Unisia Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両のサスペンションシステムに適用するの
に最適な、圧電素子により減衰力を変化可能な液圧緩衝
器に関する。
（従来の技術） 従来、圧電素子により減衰力を可変としだ液圧緩衝器と
しては、例えば、特開昭６１−８５２１０号公報に記載
されたものが知られている。
この従来の液圧緩衝器は、ピストンに伸側ディスクバル
ブが設けられ、この伸側ディスクバルブの上面（ピスト
ンロッド側の面）にバルブの閉弁力を加えるべく押圧可
能に押圧部材が設けられ、この抑圧部材のさらに上方に
圧電素子が設けられた構造であった。
従って、圧電素子に駆動電圧を印加すると、伸側ディス
クバルブが抑圧部材に押圧されて発生減衰力が増加する
ようになっていた。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の液圧緩衝器にあっては、
伸側の減衰力は変化させることができるが、圧側の減衰
力が変化できないという問題があった。
また、仮に、圧側ディスクバルブの曲げ剛性を変化させ
るべく、同様にして圧側ディスクバルブの下面側に閉弁
力を加えるべく抑圧可能に抑圧部材と圧電素子とを設け
た場合には、抑圧部材や圧電素子が圧側ディスクバルブ
の下側に設けられることとなって、ピストン長が極めて
長くなり有効ストローク長が短くなるし、また、構造も
複雑になるという問題があった。
本発明は、上述のような問題点に着目して成されたもの
で、構造簡単でピストン長をなるべく長（することなく
、伸行程と圧行程の両方で減衰力を可変とする液圧緩衝
器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） 上記目的を達成するために、本発明の液圧緩衝器では、
作動液が充填され、ピストンにより伸行程時容積減少さ
れる伸側液室と圧行程時容積減少される圧側液室とに画
成されたシリンダと、前記ピストンに形成され、伸行程
時に作動液が流通される伸側流路及び、圧行程時に作動
液が流通される圧側流路と、前記伸側流路及び圧側流路
に各々設けられ、その曲げ剛性に応じた減衰力を発生す
る伸側ディスクバルブ及び圧側ディスクバルブと、両デ
ィスクバルブ間位置に１両ディスクパルプの曲げ剛性を
自身の変位力により変化可能に設けられた圧電素子とを
設けた。
（作　用） 本発明の液圧緩衝器では、圧電素子が伸側ディスクパル
プと圧側ディスクバルブの間の位置に設けられている構
造であるため、圧電素子に駆動電圧を加えて圧電素子が
伸長すると、その変位力は伸側ディスクパルプと圧側デ
ィスクバルブの両方に加えられる。
これによって、伸側・圧側両バルブの曲げ剛性が同時に
変化し、両バルブの発生減衰力が変化する。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。
まず、実施例の構成を説明する。
第２図は、本発明一実施例の液圧緩衝器を示す全体構成
図であり、同図において、ｌは減衰力可変型の液圧緩衝
器であって、車体の４輪の位置にそれぞれ設けられてい
る。この液圧緩衝器１は、密封された外筒２と、外筒２
に内蔵されたシリンダ３と、シリンダ３の一端から挿入
されたピストンロッド４とピストンロッド４の先端に設
けられてシリンダ３の内壁を軸方向に摺動するピストン
５と、シリンダ３の下端に設けられたボトムバルブ６と
、外筒２の内壁およびシリンダ３によって形成されるリ
ザーバ室７と、ピストンロッド４を支持するロッドガイ
ド８と、ロッドガイド８の上部に設けられたオイルシー
ル９と、外［２の上部を閉止するストッパプレートｌＯ
と、を含んで構成されている。
前記外筒２は有底筒状を成し、シリンダ３、ロッドガイ
ド８およびオイルシール９を収容し、上端を加締めて形
成されている。また、外筒２の下端部には、車両の車軸
等に取り付けるためのアイブツシュ１１およびアイ１２
が固着されている。
前言２ピストン５はシリンダ３の内部を、液圧緩衝器ｌ
の伸行程時に内部容積が減少される伸側液室Ｉ４と、そ
の圧行程特に内部容積が減少される圧側液室１５とに画
成する。伸側液室１４及び圧側液室１５内の圧力は、路
面振動の大きさに応じて発生し、その圧力を検出すれば
路面振動の入力状況、すなわち走行状態を検出できる。
前記シリンダ３は、上端開口部がロッドガイド８で閉塞
され、下端に連通孔１６を有するボトムボディ１７を備
えており、ボトムボディ１７にはボトムバルブ６が取り
付けられている。ボトムバルブ６は伸行程で開くチエツ
クバルブ１８と、チエツクバルブ１８が開くとき作動液
を流入させるポート１９と、圧行程で開く圧側ディスク
バルブ２０と、圧側ディスクバルブ２０が開く時に減衰
力を発生させるオリフィス２１と、チエツクバルブ１８
の開度な規制するストッパプレート２２と、ボトムボデ
ィ１７にチエツクバルブ１８等を固定するカシメビン２
３と、を含んで構成されている。伸行程において、リザ
ーバ室７内の作動液は圧側液室１５内の負圧力によりチ
エツクバルブ１８を開き、圧側液室１５に流入する。こ
のとき、チエツクバルブ１８はストッパプレート２２に
よってその開度が規制される。また、圧行程では、圧倒
液室１５内の作動液は圧側ディスクバルブ２０を開き、
オリフィス２１で圧側液室１５内の正圧力に対応した減
衰力を発生し、連通孔１６を通ってリザーバ室７に流入
する。ピストン５の外周部にはテフロン等の低摩擦材料
で形成されたピストンリング２４が設けられ、ピストン
リング２４はシリンダ３の内壁に接して摺動する。また
、ピストンロッド４にはリテーナ２５が固定され、リテ
ーナ２５は上部に設けられた弾性体のリバウンドストッ
パ２６とともに、ピストン５とロッドガイド８との衝突
を緩和させる。
前記オイルシール９の内周部には、ピストンロッド４に
弾接し、内部の液密を維持するメインリップ２７と、外
部からの泥水等を阻止するダストリップ２８とが形成さ
れている。
前記ストッパプレートｌＯは、シリンダ３の上端に下部
が嵌合され、中央の貫通孔１０ａの図示しないブツシュ
でピストンロッド４を摺動自在にガイドする。ピストン
ロッド４の上端から引き出された配線３０はコントロー
ルユニット１００に接続されている。
第１図はピストン５周辺の断面を示しており、図中上方
が車体側であり、図中下方が車輪側である。ピストン５
は、第１ピストンボデイ５１と第２ピストンボデイ５２
を備えていると共に、両ピストンボディ５１．５２を収
納した円筒形状のハウジング５３（本実施例の場合には
、ピストンボデー５１とハウジング５３とは一体構造）
とこのハウジング５３の下端に締結されたアジャストボ
ルト５４を備えている。尚、前記ハウジング５３はピス
トンロッド４の下端に螺合されている。
また、前記ハウジング５３には、伸側液室１４に連通さ
れた第１連通孔５３ａ及び第２連通孔５３ｂが形成され
ると共に、圧側液室１５に連通された第３連通孔５３ｃ
が形成されている。そして、ハウジング５３内には、第
１連通孔５３ａと第３連通孔５３ｃとを結ぶ圧制流路Ａ
と、第２連通孔５３ｂと第３連通孔５３ｃとを結ぶ伸側
流路Ｂとが形成され、両流路Ａ、Ｈの途中に、それぞれ
、伸側ディスクバルブ６１と圧側ディスクバルブ６２が
設けられている。
即ち、ハウジング５３の内側上部には、ハウジング５３
をピストンロッド４に締結することにより第１ピストン
ボデイ５１が固定され、また、ハウジング５３の内側下
部には、ハウジング５３とアジャストボルト５４を締結
することにより、ハウジング５３との間に径方向に間隙
Ｃ，，Ｃ２を介在させた状態で第２ピストン５２が固定
され、両ピストン５１．５２間にピストン空間部りが形
成されている。そして、両ピストン５１．５２には、そ
れぞれオリフィス孔５１ａ、５２ａが穿設され、さらに
、第２ピストン５２には、内外を連通ずる第４連通孔５
２ｂ及び第５連通孔５２ｃが形成されている。これによ
り、圧倒液室１５から第３連通孔５３ｃ〜間隙０２〜第
４連通孔５２ｂ〜ピストン空間部Ｄ〜オリフィス孔５１
ａ〜第１連通孔５３ａを経て伸側液室１４に至る経路で
ある前記圧側流路Ａが形成されると共に、伸側液室１４
から第２連通孔５３ｂ〜間隙６１〜第５連通孔５２ｃ〜
ピストン空間部Ｄ〜オリフィス孔５２ａ〜第３連通孔５
３ｃを経て圧側液室１５に至る前記伸側流路Ｂが形成さ
れる。
そして、両流路Ａ、Ｂを断続させるべく、第１ピストン
５１の上面に前記圧側ディスクバルブ６２が当接され、
一方、第２ピストン５２の下面に前記伸側ディスクバル
ブ６１が当接されている。
尚、両ディスクバルブ６１．６２は、それぞれ、スプリ
ングシート５５ａ、５６ａを介して圧側アシストスプリ
ング５５と、伸側アシストスプリング５６により閉弁方
向に付勢されている。
さらに、ピストン空間部りには、第１バルブシート５７
、第２バルブシート５８及び圧電素子５９が設けられて
いる。
即ち、第１バルブシート５７は、前記第１ピストン５１
の内周に上下方向に摺動可能に設けられ、かつ、前記オ
リフィス孔５１ａの一部を構成するシート部５７ａが圧
側ディスクバルブ６２の下面に当接されている。
一方、第２バルブシート５８は、第２ピストン５２に対
し上下方向に摺動可能に設けられ、かつ、前記オリフィ
ス孔５２ａの一部を構成するシート部５８ａが伸側ディ
スクバルブ６１の上面に当接されている。
また、前記圧電素子５９が１両バルブシート５７．５８
間位置に、両バルブシート５７．５８に当接した状態で
設けられている。この圧電素子５９は、セラミックス等
の圧電材料の圧電効果及び逆圧電効果（電歪効果ともい
う）を利用するもので、一対の電極を有する薄板状の圧
電材料を多数枚積層して形成されていて、この圧電素子
５９に対して駆動電圧ｖＡを印加すると、印加電圧の変
化に応じて図中上下方向に伸長変位する。これを圧電効
果という。さらに、この圧電素子５９が積層方向（上下
方向）に押圧された場合には、押圧力による変位量に応
じた起電力Ｖ３が発生するもので、これを逆圧電効果と
いう。本実施例では、圧電素子５９に対し、両ディスク
バルブ６１．６２の一方のバルブが受圧した液圧がバル
ブシート５７．５８の一方を介して入力されるもので、
つまり１両液室１４，１５の液圧差に応じた起電力Ｖｓ
が発生する。尚、本実施例では、圧電素子５９として、
２つの小型の圧電素子５９ａ、５９ｂを直列に配設した
ものを用いている。
従って、本実施例では、圧電素子５９が放電されている
ときには、両ディスクバルブ６１．６２は、それぞれ、
アシストスプリング５５．５６による付勢力でオリフィ
ス孔５１ａ、５２ａを閉じていて、高い減衰力が発生す
る状態となる。
一方、圧電素子５９に駆動電圧ＶＡを印加すると、圧電
素子５９の伸長（圧電効果）により両ディスクバルブ６
１．６２は、アシストスプリング５５．５６の付勢力と
は逆の方向に押圧されて閉弁力が弱まり、発生減衰力が
低減するもので、この場合駆動電圧ｖＡが大きい程、低
減衰力特性となる。
尚、前記アジャストポルト５４を締め付けることによっ
て、圧電素子５９に対して初期歪が与えられている。ま
た、前記圧電素子５９は、ケーシング６０内に収納され
、さらに、圧電素子５９及び配線３０を作動液から完全
に分離するためにＯリング５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５
ｅが設けられている。また、図中５ｆピストンリングで
ある。
次に、実施例の液圧緩衝器１を適用したサスペンション
システムＳを第３図に基づき説明する。
即ち、このサスペンションシステムＳは、両液室１４．
１５の液圧差を示す圧電素子５９で発生する起電力Ｖ９
をコントローラ１００に入力し、コントローラ１００に
おいてこの液圧情報に基づいて最適減衰力を演算すると
共に、その減衰力を得るために圧電素子５９に対して駆
動電圧ＶＡを出力するシステムとなっている。同図にお
いて、コントロールユニット１００は、Ｉ１０インタフ
ェースｌｏｔと、入力回路１１０と、演算回路１２０と
、駆動回路１３０と、駆動用電源回路１４０と、を備え
ている。そして、Ｉ１０インタフェース１０１と各圧電
素子８０．９０との間で信号Ｖ、、ＶＡの授受を行なっ
ている。
Ｉ１０インタフェース１０１は、圧電素子５９の液圧セ
ンサ機能及び減衰力可変アクチュエータ機能を両方に同
時に使用するための回路で、定常状態ではセンサ機能を
選択して圧電素子５９の起電力ｖ３を示す信号を入力回
路１１０に送り、方、駆動回路１３０からの指令により
駆動電圧ＶＡを圧電素子５９に対して印加するようにな
っている。
入力回路１１０は、圧電素子５９からの信号Ｖ３を演算
回路１２０で受けられる信号レベルに変換するための回
路である。
演算回路１２０は、例えばマイクロコンピュータ等で構
成され、内部メモリに書き込まれたプログラムに従って
外部データを取り込み、これら取り込まれたデータおよ
び内部メモリに書き込まれているデータ等に基づいて、
減衰力の可変制御に必要な処理値を演算し、この演算結
果を駆動回路１３０に送るもので、具体的な制御内容に
ついては、第４図及び第５図に基づき後述する。
駆動回路１３０は、演算回路１２０の演算結果に基づい
て圧電素子８０．９０に対して駆動電圧Ｖ、を印加する
ための指令をＩ１０インタフェース１０１に送出する回
路である。
駆動用電源回路１４０は、例えばＤ／Ａコンバータで形
成され、圧電素子５９を伸長可能な直流の高電圧（駆動
電圧ＶＡ）を出力する。
次に、実施例の作用を説明する。
まず、第１図に基づき、基本的な作動について説明する
。
（イ）圧行程時 ピストン５が圧側（下方）へ移動すると、圧側液室１５
内に液圧が生じ、伸側ディスクバルブ６１がこの液圧を
受圧して図中上方に押圧される。
この押圧力は、第２バルブシート５８を介して圧電素子
５９に伝達されて、圧電素子５９に起電力Ｖ３が生じる
。
そして、この起電力Ｖｓは、圧側液室５９の液圧を示す
信号としてコントローラ１００に入力される。
同時に、圧側液室１５の液圧上昇により、圧側流路Ａ側
の液圧が圧側ディスクバルブ６２を押圧開弁して、圧側
液室１５の作動液が伸側液室１４内に流入する。この作
動液の流れにより、圧制バルブディスク６１と第１ピス
トンボディ５１間、及びオリフィス孔５１ａにおいて減
衰力が発生する。
（ロ）伸行程時 ピストン５が伸側（上方）へ移動すると、伸側液室１４
内に液圧が生じ、圧側ディスクバルブ６２がこの液圧を
受圧して図中下方に押圧される。
この押圧力は、第１バルブシート５７を介して圧電素子
５９に伝達されて、圧電素子５９に起電力Ｖ９が生じる
。
そして、この起電力Ｖｓは、伸側液室１４の液圧を示す
信号としてコントローラ１００に入力される。
同時に、伸側液室１４の液圧上昇により、伸側流路Ｂ側
の液圧が伸側ディスクバルブ６１を押圧開弁して、伸側
液室１４の作動液が圧側液室１５内に流入する。この作
動液の流れにより、伸側バルブディスク６１と第２ピス
トンボディ５２間、及びオリフィス孔５２ａにおいて減
衰力が発生する。
以上、基本的な作動について説明したが、次に、第４図
のフローチャート及び第５図のタイムチャートに基づき
、減衰力を制御するシステムについて説明する。
第４図は、コントローラｌＯＯにおける作動流れを示し
ていて、まず、ステップ１０１で、コントローラ１００
に入力される圧電素子５９の起電力Ｖｓを微分して起電
力■３の変化率Ｋを求める演算処理を行い、次のステッ
プ１０２に進む。即ち、起電力Ｖｓは両液室１４．１５
の液圧差を示していて、この液圧差の変化率には、ピス
トンのストローク状態を示す。
ステップ１０２は、変化率Ｋが極値であるかどうかを判
断するステップであり、Ｙｅｓと判断するとステップ１
０３に進み、ＮＯと判断した場合にはステップ１０４に
進む。即ち、変化率Ｋが極値の場合というのは、ピスト
ン５のストローク方向が逆転する状態を示していて、第
５図のタイムチャートにおいてＩで示している。
ステップ１０３は、圧電素子５９に対し駆動電圧ＶＡを
放電する処理を行うステップである。即ち、第５図に示
すように、極値（Ｉの位置）が検出されると駆動電圧が
０となって、高減衰力とされる。
ステップ１０４は、起電力ｖ３の変化率Ｋが０かどうか
を判断するステップで、Ｙｅｓであればステップ１０５
に進み、Ｎｏであればステップ１０１にリターンする。
即ち、このステップ１０４は、ピストン５が中立かどう
かを判断するものであって、第５図において、変化率Ｋ
が０となる状態を０で示している。
ステップ１０５は、圧電素子５９に所定の駆動電圧ＶＡ
を印加する処理ステップであって、この駆動電圧ＶＡの
印加により液圧緩衝器１は低減衰力に制御される。
このように本実施例のサスペンションシステムＳでは、
第５図に示すように、変化率Ｋが極値（Ｉ）か６０とな
るまでの範囲（Ｈで示す範囲）で圧電素子５９を放電し
て高減衰力に制御し、変化率Ｋが０から極値（Ｉ）とな
るまでの範囲で駆動電圧ＶＡを印加して低減衰力に制御
している。つまり、液圧緩衝器ｌのピストン５が伸側や
圧側にストロークした後に中立位置へ戻る際に、減衰力
を高め、これによって、液圧緩衝器ｌの振動の収束を図
っている。
以−Ｆのような本実施例の液圧緩衝器は、以下に述べる
特徴を有している。
■伸行程時だけでなく、圧行程においても減衰力を制御
することができ、従来と比較して精度の高い減衰力制御
が可能となる。
■両ディスクパルプ６１．６２間位置に圧電素子５９を
設けたため、ディスクバルブ６１．６２の外側に圧電素
子を設けたもの比べ、ピストン長を短くでき、それによ
って、有効ストローク長を長くとれる。
■圧電素子５９を、２個の圧電素子５９ａ、５９ｂを直
列に配設して構成したため、減衰力の可変幅を大きくと
ることができ、それによって、圧電素子が１個のものに
比べ、可変幅を約２倍にすることができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて説明したが、具
体的な構成はこの実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっ
ても本発明に含まれる。
例えば、実施例では駆動電圧ＶＡとして一定の電圧を印
加しているが、このように一定の電圧にせずに、極値の
値が大きくなる程、割振力を高めるべく高減衰力が得ら
れるよう駆動電圧ＶＡを低くするというように、駆動電
圧ＶＡを極値の大きさに対応させるようにしてもよい６ また、実施例では、圧電素子の圧電効果により両ディス
クバルブを開弁方向に付勢する構造としたが、閉弁方向
に付勢するようにしてもよい。この場合、圧電素子に駆
動電圧を印加すると、高減衰力特性となる。説明を加え
ると、この構造を採用する場合、圧電素子の上下に伸側
ディスクバルブ及び圧側ディスクバルブをそれぞれ設け
、さらに、その上下に第１ピストンボデイ及び第２ピス
トンボデイをそれぞれ設けた構造となる。
また、実施例では、圧電素子を液圧センサとして用い、
それにより液圧緩衝器のストローク状態を検知するよう
にしたが、液圧センサを別個に設けたり、液圧緩衝器の
ストローク量を検知するストロークセンサを用いたりし
てもよい。
（発明の効果） 以上説明してきたように本発明の液圧縁ｉ＃Ｉ器にあっ
ては、伸側ディスクバルブと圧側ディスクバルブとの間
の位置に、両バルブの曲げ剛性を変化可能に圧電素子を
設けたために、１つの圧電素子によって伸側ディスクバ
ルブと圧側ディスクバルブの両方の曲げ剛性を変化させ
ることができ、両バルブの減衰力を可変にできるという
効果が得られ、また同時に、圧電素子が１つでよいから
ピストン長を短くして有効ストローク長を長く確保する
ことができると共に、構造を簡単にできるという効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例の液圧緩衝器の要部の構成を示す
断面図、第２図は本発明実施例の液圧緩衝器の全体構成
を示す断面図、第３図は実施例の液圧緩衝器を適用した
サスペンションシステムＳを示す全体構成説明図、第４
図はコントロールユニットにおける作動流れを示すフロ
ーチャー１・、第５図はサスペンションシステムＳの作
用を説明するタイムチャートである。 ■・・・液圧緩衝器 ３・・−シリンダ ５・・・ピストン １４・・・伸側液室 １５・・・圧側液室 Ａ・・・圧側流路 Ｂ・・・伸側流路 ５９・・・圧電素子 ６１・・・伸側ディスクバルブ ６２・・・圧側ディスクバルブ 特　　　許　　　出　　　願　　　人 厚木自動車部品株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）作動液が充填され、ピストンにより伸行程時容積減
    少される伸側液室と、圧行程時容積減少される圧側液室
    とに画成されたシリンダと、 前記ピストンに形成され、伸行程時に作動液が流通され
    る伸側流路及び、圧行程時に作動液が流通される圧側流
    路と、 前記伸側流路及び圧側流路に各々設けられ、その曲げ剛
    性に応じた減衰力を発生する伸側ディスクバルブ及び圧
    側ディスクバルブと、 両ディスクバルブ間位置に、両ディスクバルブの曲げ剛
    性を自身の変位力により変化可能に設けられた圧電素子
    と、 を備えていることを特徴とする液圧緩衝器。
JP63297774A 1988-11-25 1988-11-25 液圧緩衝器 Pending JPH02142942A (ja)

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