JPH0413568B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、減衰力を調整自在とした車両用のシ
ヨツクアブソーバに関する。

（従来の技術） 従来の減衰力可変シヨツクアブソーバは、例え
ば特開昭58−194609号公報に開示される様に、シ
リンダ内に区画形成された２つの上下油圧室を通
路で連絡するとともに、この通路の面積を回転バ
ルブによつて変化させることによつて、減衰力を
変える構成のものであつた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、従来のものにおいて、車両の走行状
態によつてシヨツクアブソーバの減衰力を変化さ
せる場合は、その走行状態を各種のセンサ、例え
ば車速センサ・操舵角センサ・スロツトルセンサ
等の信号に基づいて間接的に予測し、適切な減衰
力となるように回転バルブを制御する構成であつ
た。このため、従来のもので減衰力を適切に制御
するには、非常に多くのセンサを必要とし、また
これらのセンサの信号を受けて車両の走行状態を
予測する制御回路が複雑になるといつた問題点を
有していた。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされるもので
なつて、車両走行状態をシヨツクアブソーバ内の
油室の圧力変化に基づいて予測し、且つ応答性の
優れた制御が可能となる新規な減衰力可変シヨツ
クアブソーバを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するための手段とし
て、シリンダ１１に対して摺動自在にピストン１
２を収納した第１、第２油室１４，１５を形成
し、前記ピストンに設けられて第１、第２油室１
４，１５を連通する連通路１７，１８と、この連
通路の通路面積を摺動変位することによつて変化
させ、且つ、一端面は第２油室の圧力を受ける摺
動部材１９と、この摺動部材１９の他端面側に配
設させて前記摺動部材１９の変位を応力として受
けてこの応力に基づいて電圧を発生し、且つ印加
電圧に基づいて伸縮変位して変位を前記摺動部材
１９へ伝達する圧電体２３とを具備することを特
徴とする。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。第１図は本発明の一実施例である減衰力可
変シヨツクアブソーバの断面図、第２図は第１図
に図示したシヨツクアブソーバ１を用いた車両制
御システムの模式図、第３図は第１図、第２図に
図示した制御回路２の回路図を各々示す。

第１図において、１は減衰力可変シヨツクアブ
ソーバで、シリンダ１１内に軸方向に摺動自在に
収納されたピストンロツド１３と、ピストンロツ
ド１３と溶接等によつて一体に固定されたピスト
ン１２とによつて区画形成されて作動油の封入さ
れた第１油室１４及び第２油室１５と、第１油室
１４と第２油室１５とを連通するようにピストン
１２に設けられている絞り１６が各々配設されて
いる。

ピストン１２の中央には、中央孔１７と側孔１
８が穿設されて、第１油室１４と第２油室１５を
連通する連通路が形成されている。この中央孔１
７には、連通路の通路面積を変化させる摺動自在
であるスプール１９が、軸方向に摺動自在に油密
的に挿入されている。即ちスプール１９は、外周
に環状の溝１９ａと中央に中央孔１９ｂと、この
両者を連通する連通孔１９ｃと備え、この溝１９
ａが前記側孔１８と連通する位置から遮断される
位置まで移動することによつて、前記連通の通路
面積を変化させるいわゆる可変絞りの役割をす
る。また、スプール１９の一端面即ち図中下方端
面は、第２油室１５の圧力を受けるとともに、そ
の一部はストツパ２０支持されたスプリング２１
によつて上方に付勢されている。尚、ストツパ２
０は中央孔１７に圧入されて固定されている。一
方、スプール１９の他端面即ち図中上方端面の部
は、スプール１９の上方に形成された突出部１９
ｄの上方端面であつて、後述する封入室２７に突
出している。なお、スプール１９は摺動抵抗を減
少させるため、上下端面を連通する小孔１９ｅを
備えている。

ピストン１２の上部のケーシング１２ａとピス
トンロツド１３によつて形成される空間２２内に
は、圧電素子２３ａと電極板（図示せず）とが交
互に多数積層された積層型圧電体２３が固定され
ている。この圧電素子２３ａは、ピストンロツド
１３内にあるリード線２４によつて印加される電
圧に基づいて、軸方向に伸縮変位する逆圧電効果
を有しているとともに、圧電素子２３ａの軸方向
に応力が加わるとその応力に基づい起電力を発生
する圧電効果を備えており、例えば、PbZrO₃，
PbTiO₃等を主成分とするPZT素子などである。

２５は圧電体２３の伸縮変位と追従してケーシ
ング１２ａ内の空間２２を上下方向に摺動移動す
るプランジヤで、プランジヤ２５、空間２２、ス
プール１９の突出部１９ｄの上方端面及びシール
用Ｏリング２６によつて封入室２７が区画形成さ
れる。封入室２７には非圧縮性流体、例えばシリ
コン油が密封状態で封入されており、プランジヤ
２５の断面積とスプール１９の突出部１９ｄの断
面積との比によつて、いわゆるパスカルの原理に
基づいて圧電体２３によつて変位するプランジヤ
２５の微少変位量をスプール１９に増大させて伝
達する。また封入室２７はスプリング２１によつ
て10〜20Kg／cm³程度の圧力に維持されている。

尚、スプール１９は圧電体２３に電圧が印加さ
れていないときは、第１、第２油室１４，１５を
連通する側孔１８及び、絞り１６により連通し、
高電圧（約500V）が印加されたときは両油室１
４，１５は側孔１８が絞り１６だけで連通するよ
うに構成されている。

また、２８，２９はシール用Ｏリングで、Ｏリ
ング２８はピストンロツド１３の外周に配設され
て油室１４，１５のシールをし、Ｏリング２９は
スプール１９の突出部１９ｄの外周にあつて封入
室２７のシリコン油が外部へ流出しないようにす
るものである。

また、２は制御回路であつてリード線２４を介
して圧電体２３と電気的に接続されている。

上述の構成に基づいて、減衰力可変シヨツクア
ブソーバの作動について説明する。

制御回路２により圧電体２３に電圧が印加され
ない場合においては、ピストン１２の側孔１８と
スプール１９の溝１９ａとは連通しており、ピス
トン１２及びピストンロツド１３がシリンダ１１
内を摺動する際に発生する減衰力は、側孔１８及
び絞り１６を流れる作動油の抵抗力として得られ
る。

制御回路２により圧電体２３に高電圧（約
500V）が印加された場合には、圧電体２３は微
少の伸び変位（約90μ）し、この変位はプランジ
ヤ２５及びスプール１９の突出部１９ｄの断面積
の比（約25倍）だけ封入室２７によつて拡大され
てスプール１９に図中下方の変位（約２mm）とし
て伝達される。この時、側孔１８とスプール１９
の溝１９ａと連通は遮断されため、シヨツクアブ
ソーバ１の減衰力は絞り１６を流れる作動油の抵
抗力として得られる。この抵抗力は、前述の場合
と比較して、側孔１８が閉塞されただけ大きくな
るため、シヨツクアブソーバ１の減衰力は増加す
る。

以上述べた様に、シヨツクアブソーバ１の減衰
力は、圧電体２３に印加される電圧を制御回路２
によつてON−OFFすることにより、ハード・ソ
フトの２つの減衰力を得られる。

尚、上述の説明においては、圧電体２３に印加
される電圧をON−OFF制御することによつてシ
ヨツクアブソーバ１の減衰力を２段階に切り換え
るものであつたが、圧電体２３印加される電圧を
零から高電圧（約500V）まで連続的に制御する
ことによつて、シヨツクアブソーバ１の減衰力を
ソフトからハードまで連続的に変えることも可能
であることは言うまでもない。

次に、シヨツクアブソーバ１内の油室１４，１
５の圧力変化に基づいて、車両走行状態を検出す
る場合における圧電体２３の作動を説明する。

シヨツクアブソーバ１の作動時、例えばピスト
ン１２がシリンダ１１内を下降している場合に
は、ピストン１２の側孔１８及び絞り１６を介し
て、第２油室１５の作動油が第１油室１４に流れ
る。このとき、作動油の作動抵抗より、第２油室
１５の圧力は上昇してスプール１９の下端面を上
方に押圧する押圧力が作用する。

圧電体２３に追従するプランジヤ２５とスプー
ル１９とは、封入室２７内のシリコン油によつて
両者の変位が伝達される構成となつているため、
スプール１９の下方端面より押圧力が作用する
と、その押圧力に応じて封入室２７の圧力が変化
する。この圧力変化は、プランジヤ２５を介して
圧電体２３に押圧力を作用させるため、圧電体２
３は圧電効果により電圧が発生する。この電圧
は、リード線２４で制御回路２に接続されて走行
状態の判定に用いられる。

尚、上述の実施例においては、圧電体２３の変
位が微少であるため、封入室２７を介してその変
位を拡大してスプール２０に伝達する構成である
が、圧電体２３の変位によつて直接にスプール２
０を変位させてもピストン１２の側孔１８を開閉
することが可能の場合は、封入室２７は不必要と
なることは言うまでもない。

また、ピストン１２の、中央孔１７、側孔１８
からなる連通路の通路面積が十分に大きい場合
は、ピストン口に設けられている絞り１６を省略
しても上述の作動、効果が得られることは、当業
者において容易に理解されるであろう。

第２図は、上述のシヨツクアブソーバ１を組み
込んだ車両制御も模式図であつて、２は制御回
路、３は車輪で、シヨツクアブソーバ１は、前後
両方車輪の計４輪に各々取付けられて、各々のリ
ード線２４は制御回路２と接続されている。

第３図は制御回路２の回路図である。

制御回路２は、DC−DCコンバータによる高圧
電源２０１、高圧電源２０１の出力を0N−OFF
する４ヶのスイツチ２０２、各シヨンクアブソー
バ１の圧電体２３に発生する電圧を分圧する抵抗
器２０３，２０４、分圧された圧電体２３の電圧
の低周波成分だけを取り出す４組のローパスフイ
ルタ２０５（Ｌ・Ｆ）、フイルタ追過後の信号を
設定レベルV_Rと比較して１，０信号を発生する
４組の比較器２０６，４本のシヨツクアブソーバ
１の圧電体２３からの信号を判別して作動する
AND回路２０７，OR回路２０８，及びこの
AND・ORによる論理回路の信号を受けて、一定
時間（約２秒間）前記スイツチ２０２を閉じさせ
るタイマ回路２０９から構成されている。

前記論理回路は、４本のシヨツクアブソーバの
取付位置を、前輪右側（Ｆ・Ｒ）、前輪左側
（Ｆ・Ｌ）、後輪右側（Ｒ・Ｒ）、前輪左側（Ｒ・
Ｌ）として説明すると、Ｆ・ＲとＦ・Ｌ、又は
Ｒ・ＲとＲ・Ｌ、又はＦ・ＲとＲ・Ｒ、又はＲ・
ＬとＲ・Ｌが同時に比較器２０６の設定電圧V_R
を越える電圧を発生した場合に、AND回路２０
７が１となり、OR回路２０８は１なる論理を有
する。

次に、本発明による減衰力可変シヨツクアブソ
ーバを組み込んだシステムの作動について説明す
る。

本システムにおいて、従来公知の減衰力可変シ
ヨツクアブソーバを組み込んだシステム同様、マ
ニユアル操作により減衰力をソスト又はハードに
切替えることは、設定に応じて本発明のシヨツク
アブソーバ１の圧電体２３に加える高電圧をON
又はOFFとすれば容易にできることは前述した
様にいうまでもない。（マニユアル操作に係る回
路は省略する） 本システムの最も重なポイントは、車両の走行
状態に応じて自動的に減衰力をソフトあるいはハ
ードに切替えるいわゆるオート機能を容易にかつ
簡単に行なえるところにある。

本システムにおけるオートモードでは、車両の
４輪に装着された４本のシヨツクアブソーバ１に
組み込んだ圧電体２３の発生電圧をもとに、車両
の走行状態を予測し、すみやかにソフトからハー
ドへと減衰力を切替える。本システムでは、オー
トモード時の減衰力のソフトからハードへの切替
えは、急発進時・急制動時及びスラローム走行時
に行ない、各々、スクオウト（車両の尻下り現
象）・ダイブ（車両の前のめり）及びロールを防
止し操縦安定性を向上するとともに、通常時の乗
りごごち性を向上させることができる。

次に、４本のシヨツクアブソーバ１に組み込ま
れた圧電体２３の発生電圧から、いかに、急発
進、急制動及びスラロームを予測するかを説明す
る。

急発進時に車両はスクオウト現象、すなわち車
両の尻下りが生ずるため４輪の内、後２輪（Ｒ・
Ｒ及びＲ・Ｌ）に取り付けられたシヨツクアブソ
ーバ１が縮む。従つて、後２輪（Ｒ・Ｒ及びＲ・
Ｌ）に取り付けられたシヨツクアブソーバ１から
の電圧信号が同時に発生するため、これらを検知
して減衰力はソフトからハードへと切替えスクオ
ウトを抑える。即ちAND回路２０７のAND４が
１となつて、タイマ回路２０９によつて一定時間
スイツチ２０２を閉じ、シヨツクアブソーバ１の
圧電体２３に高圧電源２０１の高電圧を印加す
る。

急制動時には、ダイブ現象、すなわち車両の前
のめりにより前２輪（Ｆ・Ｒ及びＦ・Ｌ）に取り
付けられたシヨツクアブソーバから電圧信号が同
時に発生する。これを検知して減衰力をソフトか
らハードへと切替えタイブ現象を抑える。このと
きAND回路２０７のAND１が１となる。

また、スラローム走行時には、コーナリングの
方向に従いロール現象が発生する。この時、車両
の右２輪（Ｆ・Ｒ及びＲ・Ｒ）、又は左２輪
（Ｆ・Ｌ及びＲ・Ｌ）のいずれかが沈み込むため、
シヨツクアブソーバ１からの電圧信号は右２輪
（Ｆ・Ｒ及びＲ・Ｒ）、又は左２輪（Ｆ・Ｌ及び
Ｒ・Ｌ）が同時に発生するため、これを受けて減
衰力をソフトからハードへ切替えることによりロ
ールを抑える。このときはAND回路２０７の
AND２、又はAND３が１なる。

本システムの制御回路２では、前述の、スクオ
ウト・ダイブ・ロール現象に応じて、各シヨツク
アブソーバ１の圧電体から発生する電圧をあらか
じめ設定した電圧（V_R）と比較することにより、
設定電圧（V_R）より大なる場合に信号を論理回
路へ入力し、この信号をANDとORの組合せによ
り、車両の走行状態に起因するスクオウト・ダイ
ブ・ロール現象を予測し、高圧電源２０１からの
高電圧をシヨツクアブソーバ１の圧電体２３へ加
えるためスイツチ２０２を設定時間の間（約２秒
間）作動させる。尚、シヨツクアブソーバ１の発
生電圧は、抵抗器２０３によつて分圧し、これを
あらかじめ設定した特性を有するフイルタ２０５
（ローパスフイルタ）に通すことで、例えば走路
の凹凸などによつて発生するタイヤの上下振動に
起因する比較的高い周波数成分をカツトして防い
でいる。

以上述べた通り、本発明による減衰を可変シヨ
ツクアブソーバ１は、減衰力を切替える手段とし
て圧電体２３と、パスカルの原理に基きこの圧電
体２３の微少変位を拡大してスプール１９の変位
を起こし、ピストン１２の側孔１８を開閉する構
成としたことにより、シヨツクアブソーバ１の縮
み時には、圧電体２３ら電圧信号を発生させるこ
とができ、この信号をもとに、車両の走行状態を
予測することが可能となり、従来のシステムに使
用されている車速センサ、ステアリングセンサ、
スロツトルセンサ、ブレーキ圧センサなどの多く
のセンサを必要とする配線などを含めてシステム
が簡単となるメリツトを有する。

（発明の効果） 以上述べた様に本発明は、シヨツクアブソーバ
内のピストンに圧電体を配設するとともに、第
１・第２油室の連通路の通路面積を変化させる摺
動部材を設けて、両者の変位を伝達する構成とし
たことにより、シヨツクアブソーバが縮む場合に
は第２油室の圧力が摺動部材から、圧電体と伝達
されて、この圧力に基づいて圧電体に電圧が発生
する。このため、車両走行状態を、シヨツクアブ
ソーバ内の油室の圧力変化に基づいて発生する圧
電体の電圧によつて直接に予測することが可能と
なる。また、摺動部材は圧電体に印加される電圧
に基づいて変位移動して、通路面積を変化させる
ため、従来の回転バルブなどに比較して非常に応
答性が優れたものになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である減衰力可変シ
ヨツクアブソーバの断面図、第２図は第１図に図
示したシヨツクアブソーバ１を用いた車両制御シ
ステムの模式図、第３図は第１図、第２図に図示
した制御回路２の回路図を各々示す。 １……減衰力可変シヨツクアブソーバ、１１…
…シリンダ、１２……ピストン、１２ａ……ケー
シング、１４，１５……第１・第２油室、１６…
…絞り、１７，１８……連通路となる中央孔と側
孔、１９……スプール（摺動部材）、２１……ス
プリング、２３……圧電体、２５……プランジ
ヤ、２７……封入室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダに対して摺動自在にピストンを収納
   した第１、第２油室を形成し、前記ピストンに設
   けられて第１、第２油室を連通する連通路と、こ
   の連通路の通路面積を摺動変位することによつて
   変化させ、且つ、一端面は第２油室の圧力を受け
   る摺動部材と、この摺動部材の他端面側に配設さ
   せて前記摺動部材の変位を応力として受けてこの
   応力に基づいて電圧を発生し、且つ印加電圧に従
   つて伸縮変位してその変位を前記摺動部材へ伝達
   する圧電体とを具備することを特徴とする減衰可
   変シヨツクアブソーバ。 ２ 前記圧電体は、軸方向に応力が加わるとその
   応力に基づいて電圧を発生する圧電効果と、印加
   される電圧に基づいて軸方向に伸縮変位する逆圧
   電効果とを有する圧電素子を、軸方向に多数積層
   した積層型圧電体である特許請求の範囲第１項記
   載の減衰力可変シヨツクアブソーバ。 ３ 前記圧電体の変位は、前記圧電体と追従して
   ケーシング内を追従するプランジヤと・前記摺動
   部材の他端面と・前記ケーシングとによつて区画
   されて非圧縮流体の封入された封入室を介して前
   記スプールに伝達されるとともに、前記プランジ
   ヤの断面積と前記摺動部材の他端面の面積の比に
   よつて拡大されて前記摺動部材に伝達される特許
   請求の範囲第２項記載の減衰力可変シヨツクアブ
   リーバ。