JPH0772161A - 変位速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】相対的に変位する二つの部材間のその相対変位
の速度を、変位センサを用いることなく、直接検出でき
るようにする。 【構成】電気粘性流体が封入されたショックアブソーバ
１の外筒３内に、ピストン１５の変位に応じて電気粘性
流体が流れるオリフィス５に連続する流路８を形成する
ように一対の外筒電極７Ａ及び内筒電極７Ｂを配設す
る。そして、それら外筒電極７Ａ及び外筒電極７Ｂのそ
れぞれを、コネクタ２０ｃ，２０ｄ及びハーネス２１
ｃ，２１ｄを介して電位差計２３に接続し、それら外筒
電極７Ａ及び外筒電極７Ｂ間の電位差を電位差計２３で
測定できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、相対的に変位する二
つの部材間のその相対変位の速度を検出する装置に関
し、特に、変位検出装置の出力を微分して変位速度を得
るような構成を不要としたものである。

【０００２】

【従来の技術】車両サスペンションに用いられるショッ
クアブソーバや、車両エンジンを車体に支持する流体封
入式のエンジンマウント等の緩衝装置は、その装置内部
に封入された流体が外部からの入力により移動するとき
の流動抵抗や内部圧力の変化によって発生する緩衝作用
を利用している。また、近年にあっては、発生する減衰
力の大きさを状況に応じて変化させることができる制御
型の緩衝装置も開発されているが、そのような制御型の
緩衝装置を所望の特性が発揮されるように制御するため
には、ショックアブソーバであれば車体のバネ上及びバ
ネ下間の相対変位の速度を検出することが必要であり、
エンジンマウントであればエンジン及び車体間の相対変
位の速度を検出することが必要である。

【０００３】そして、従来、機械装置の可動部のように
相対的に変位する二つの部材間の変位速度は、それら二
つの部材間の相対変位を変位センサによって検出し、そ
の変位センサの出力を時間で微分することにより検出す
るのが一般的であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】確かに、上述したよう
な従来の手法によっても二つの部材間の変位速度を検出
することは可能であるが、変位速度を直接検出するので
はなく、変位センサの出力を微分演算することにより検
出するものであるため、そのような演算処理を短時間で
行う高速演算可能な演算処理装置が必要である。また、
そのような演算処理が必要である分、検出精度が劣って
しまうという問題点もある。

【０００５】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、微分演
算をすることなく、二つの部材間の相対的な変位の速度
を直接検出することができる装置を提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る変位速度検出装置は、電気粘性流体
と、この電気粘性流体の流路を形成する一対の電極と、
これら一対の電極間の電位差を測定する電位差測定手段
と、前記二つの部材間の相対変位を前記電気粘性流体の
流れに変換する変位変換手段と、を備えたものである。

【０００７】

【作用】ここで、電気粘性流体とは、電気絶縁性の油状
媒質中に分極性の微粒子を分散させた流体であって、電
場の中に置かれるとその電場の強さに応じて粘性が変化
するという性質を有している。そして、電気粘性流体
は、このような性質を有しているため、従来から種々の
装置に利用されている。例えば、電気粘性流体を電気的
に絶縁された二枚の電極間に介在させ、一方の電極を他
方の電極に対して相対的に移動させて流体に剪断方向の
力を与えた場合、流体の剪断方向の抵抗力はそれら電極
間に与える電圧の大きさに比例して変化することから、
電気的に断続可能なクラッチ等のトルク伝達装置として
利用することができる。また、電気的に絶縁された二枚
の電極間を強制的に流体を移動させるとき、それら電極
間に与える電圧の大きさに比例して流動抵抗が変化する
ことから、電気的に制御可能な減衰力可変ショックアブ
ソーバ等に利用することができるのである。

【０００８】一方、本発明者は、電気粘性流体を二枚の
電極間を強制的に流動させたときにその電極間に電位差
が発生し、しかもその発生する電位差の大きさが流体の
流速に依存して変化することを見出したのである。そこ
で、本発明にあっては、変位変換手段によって二つの部
材間の相対変位が電気粘性流体の流れに変換されるか
ら、かかる電気粘性流体の流速は、その二つの部材間の
相対変位の速度に応じた大きさになる。そして、電気粘
性流体の流路を形成する一対の電極間には、その電極間
を流動する電気粘性流体の流速に応じた電位差が発生
し、その電位差が電位差測定手段によって測定されれ
ば、その測定値が、二つの部材間の相対的な変位の速度
を表すことになる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の第１実施例の構成を示す正断面
図であって、この実施例は、本発明に係る変位速度検出
装置を、車両サスペンションに用いられる減衰力可変の
ショックアブソーバ１に適用したものである。

【００１０】先ず、構成を説明すると、このショックア
ブソーバ１は、上端が車両のバネ上側に固定されるピス
トンロッド２と、下部が車両のバネ下側に固定される外
筒３とを有していて、ピストンロッド２の下端側が進退
自在に外筒３内に上方から挿入されている。外筒３内に
は電気粘性流体が充満されていて、その内周面には、電
圧印加用の外筒電極４Ａが固定され、さらにその外筒電
極４Ａの内側にはこれと電気的に分離した状態で且つ略
同軸に電圧印加用の内筒電極４Ｂが配設されている。な
お、内筒電極４Ｂは図示しない絶縁体を介して外筒電極
４Ａに支持されている。ただし、その支持用の絶縁体
は、外筒電極４Ａ及び内筒電極４Ｂによって形成される
円筒形の隙間であるオリフィス５を上下に分断しないよ
うな形状・寸法のものである。

【００１１】また、内筒電極４Ｂの上端部は、外筒３の
上部内端面から離れている。従って、内筒電極４Ｂの内
側の空間は、その上端部と外筒３上部内端面との間の隙
間を介してオリフィス５に通じている。一方、外筒電極
４Ａ及び内筒電極４Ｂの下端部には、それぞれリング状
の絶縁体６Ａ，６Ｂを介して、それら外筒電極４Ａ，４
Ｂと同径の一対の電極としての電位差検知用の外筒電極
７Ａ及び内筒電極７Ｂが固定されている。従って、オリ
フィス５は、それら外筒電極７Ａ及び内筒電極７Ｂによ
って形成される円筒形の隙間にも連通しており、ここに
電気粘性流体の流路８が形成されている。

【００１２】そして、外筒電極７Ａ及び内筒電極７Ｂの
下端部にもそれぞれリング状の絶縁体９Ａ，９Ｂが固定
されているが、内筒電極７Ｂに固定された絶縁体９Ｂに
は、その開口部全体を覆うように円板部材１０が固定さ
れている。かかる円板部材１０には、これを上下に貫通
する複数の貫通孔１０ａが形成されているが、その上面
側には、円板部材１０を挟んで上側の液圧が下側の液圧
よりも高くなった時に貫通孔１０ａを封止するチェック
バルブ１１が設けられている。従って、貫通孔１０ａ
は、その下方から上方には流体が移動することができる
が、その上方から下方への流体の移動は阻止されるよう
になっている。

【００１３】また、円板部材１０の下方には、外筒３の
内周面に沿って上下方向に変位可能なフローティングピ
ストン１２が配設されていて、外筒３内周面，外筒３下
部内端面及びフローティングピストン１２下面によって
画成された空間１３には気体が封入されている。つま
り、外筒３の内側下端部にアキュムレータ１４が形成さ
れている。

【００１４】一方、内筒電極４Ｂ内には、その内周面に
沿って上下方向に変位可能なピストン１５が配設されて
いて、かかるピストン１５にピストンロッド２の下端部
が結合されている。そして、ピストン１５には、これを
上下に貫通する複数の貫通孔１５ａが形成されている
が、その上面側には、ピストン１５を挟んで上側の液圧
が下側の液圧よりも高くなった時に貫通孔１５ａを封止
するチェックバルブ１６が設けられている。従って、貫
通孔１５ａは、その下方から上方には流体が移動するこ
とができるが、その上方から下方への流体の移動は阻止
されるようになっている。

【００１５】そして、外筒電極４Ａ，内筒電極４Ｂ，外
筒電極７Ａ及び内筒電極７Ｂのそれぞれは、外筒３の周
面に差し込まれたコネクタ２０ａ〜２０ｄを介して外部
と導通可能になっており、電圧印加用の外筒電極４Ａ，
内筒電極４Ｂに導通するコネクタ２０ａ，２０ｂは、ハ
ーネス２１ａ，２１ｂを介して高電圧電源２２に接続さ
れ、電位差検知用の外筒電極７Ａ，内筒電極７Ｂに導通
するコネクタ２０ｃ，２０ｄは、ハーネス２１ｃ，２１
ｄを介して電位差測定手段としての電位差計２３に接続
されている。

【００１６】さらに、高電圧電源２２及び電位差計２３
は、マイクロコンピュータや必要なインタフェース回路
等を含んで構成されたコントロールユニット２４に接続
されていて、また、かかるコントロールユニット２４に
は、このショックアブソーバ１配設位置の直上部の車体
に発生する車体上下加速度を検出する車体上下加速度セ
ンサ２５も接続されている。

【００１７】そして、コントロールユニット２４は、電
位差計２３から供給される電位差検出値ΔＶと、車体上
下加速度センサ２５から供給される上下加速度検出値Ｇ
とに基づいて後述する演算処理を実行し、その演算結果
に従って高電圧電源２２に指令信号Ｉを出力し、もって
外筒電極４Ａ及び内筒電極４Ｂに所定の電圧を印加して
オリフィス５内の電気粘性流体の粘性を所望の値に変化
させるような制御を実行するようになっている。より具
体的には、コントロールユニット２４は、このショック
アブソーバ１が、疑似スカイフックダンパとして機能す
るようにスカイフック制御を実行するようになってい
る。

【００１８】ここで、スカイフック制御について説明す
る。即ち、図２（ａ）はスカイフック制御のモデルを表
す図であって、Ｃ_S は減衰係数、ｋはバネ定数、ｍは質
量、ｘ₀ は入力変位、ｘ₁ は物体の変位であり、このモ
デルの運動方程式は、下記の（１）式のようになる。 ｍ・ｄ² ｘ₁ ／ｄｔ² ＋ｋ（ｘ₁ −ｘ₀ ）＋Ｃ_S ・ｄｘ₁ ／ｄｔ＝０ ……（１） この（１）式から、変位ｘ₀ を入力、変位ｘ₁ を出力と
する伝達関数は、変位ｘ₀ が正弦波状に変化し且つその
周波数をωとすれば、下記の（２）式のようになる。

【００１９】 ｘ₁ ／ｘ₀ ＝−ｋ／（ｍω² −ｋ−Ｃ_S ωｉ） ……（２） 一方、図２（ｂ）は一般的なショックアブソーバのモデ
ルであり、このモデルの運動方程式は、下記の（３）式
のようになり、伝達関数は下記の（４）式のようにな
る。 ｍ・ｄ² ｘ₁ ／ｄｔ² ＋ｋ（ｘ₁ −ｘ₀ ） ＋Ｃ（ｄｘ₁ ／ｄｔ−ｄｘ₀ ／ｄｔ）＝０ ……（３） ｘ₁ ／ｘ₀ ＝（−ｋ−Ｃω）／（ｍω² −ｋ−Ｃωｉ） ……（４） そして、質量ｍを１００kgfs²/m 、バネ定数ｋを７００
０kgf/m 、減衰係数Ｃ及びＣ_S を５００kgfs/mとして、
変位ｘ₀ に正弦波加振を加えた時の振動レベルである伝
達関数ｘ₁ ／ｘ₀ を数値計算すると、図３のようにな
る。ただし、特性Ａはスカイフックモデルの結果であ
り、特性Ｂは一般的なショックアブソーバの結果であ
る。これによれば、スカイフックモデルの振動レベル
は、一般的なショックアブソーバの振動レベルに比べて
小さくなることが判り、スカイフックモデルを採用する
ことが得策である。

【００２０】しかし、実際の車両において図２（ａ）に
示すようなモデルを実現することは不可能であるから、
図２（ｂ）に示すモデルを疑似的に図２（ａ）に示すモ
デルに近づけることを考える。つまり、上記（３），
（４）式を上記（１），（２）式に近づければよいので
あり、（１）式及び（３）式の差は右辺第３項であるか
ら、減衰係数Ｃを可変の減衰係数Ｃ^* としてその第３項
同士を等しいと置けば、減衰係数Ｃ^* は、下記の（５）
式のように表される。

【００２１】 Ｃ^* ＝Ｃ_S （ｄｘ₁ ／ｄｔ）／（ｄｘ₁ ／ｄｔ−ｄｘ₀ ／ｄｔ） ……（５） 従って、コントロールユニット２４は、ショックアブソ
ーバ１の減衰係数がこの（５）式で表される減衰係数Ｃ
^* となるように、高電圧電源２２に対する指令信号Ｉを
生成し出力すればよい。ただし、減衰係数Ｃ^* は負の値
を採ることはないから、（ｄｘ₁ ／ｄｔ）（ｄｘ₁ ／ｄ
ｔ−ｄｘ₀ ／ｄｔ）＞０の場合（即ち、車体上下速度
（ｄｘ₁ ／ｄｔ）と相対変位速度（ｄｘ₁ ／ｄｔ−ｄｘ
₀ ／ｄｔ）との極性が同じ場合）には上記（５）式の演
算を行って求められる減衰係数Ｃ^*となるように指令信
号Ｉを生成して出力するが、（ｄｘ₁ ／ｄｔ）（ｄｘ₁
／ｄｔ−ｄｘ₀ ／ｄｔ）＜０の場合（即ち、車体上下速
度（ｄｘ₁ ／ｄｔ）と相対変位速度（ｄｘ₁ ／ｄｔ−ｄ
ｘ₀ ／ｄｔ）との極性が異なる場合）にはショックアブ
ソーバ１の減衰係数が最低の値となるように高電圧電源
２２には指令信号Ｉを出力せずに外筒電極４Ａ及び外筒
電極４Ｂ間に電圧が発生しないようにする。

【００２２】そして、上記（５）式からも判るように、
スカイフック制御を行うために必要な情報は、バネ上の
車体上下速度（ｄｘ₁ ／ｄｔ）と、バネ上及びバネ下間
の相対変位速度（ｄｘ₁ ／ｄｔ−ｄｘ₀ ／ｄｔ）とであ
り、コントロールユニット２４は、車体上下速度（ｄｘ
₁ ／ｄｔ）を加速度検出値Ｇに基づいて演算し、変位速
度（ｄｘ₁ ／ｄｔ−ｄｘ₀ ／ｄｔ）を電位差検出値ΔＶ
に基づいて演算するようになっている。

【００２３】続いて、ショックアブソーバ１の減衰係数
Ｃと、外筒電極４Ａ及び内筒電極４Ｂ間に印加する印加
電圧Ｖとの関係を説明する。先ず、ショックアブソーバ
１に発生する減衰力Ｆは、下記の（６）式のように表さ
れる。 Ｆ＝ｋ₁ ・Ｖ_P ＋ｋ₂ ・τ ……（６） ただし、τは電気粘性流体により誘起された剪断応力、
ｋ₁ は外筒電極４Ａ，内筒電極４Ｂの半径，長さ、外筒
電極４Ａ及び内筒電極４Ｂ間の距離によって決まる定
数、ｋ₂ は外筒電極４Ａ，内筒電極４Ｂの面積によって
決まる定数、Ｖ_Pはピストン１５の速度である。

【００２４】従って、減衰係数Ｃは、 Ｃ＝Ｆ／Ｖ_P ＝ｋ₁ ＋ｋ₂ ・τ／Ｖ_P ……（７） となる。そして、剪断応力τは、印加電圧Ｖの２乗に比
例して大きくなるから、電気粘性流体の材料によって決
まる定数をｋとすれば、 τ＝ｋＶ² ……（８） となる。

【００２５】よって、上記（５）式から減衰定数Ｃ^* が
決まれば、これら（６），（７）及び（８）式から、印
加電圧Ｖは、 Ｖ＝｛（Ｃ^* −ｋ₁ ）Ｖ_P ／（ｋ₂ ｋ）｝^1/2 ……（９） となり、ピストン１５の速度Ｖ_P 以外は定数であり、速
度Ｖ_P は、バネ上及びバネ下間の相対変位速度（ｄｘ₁
／ｄｔ−ｄｘ₀ ／ｄｔ）であるから、やはり電位差検出
値ΔＶから演算することができる。

【００２６】次に、本実施例の動作を説明する。即ち、
ピストンロッド２が外筒３から引き抜かれる方向に移動
する伸び行程では、ピストン１５が上方に移動するた
め、チェックバルブ１６が作動して貫通孔１５ａが封止
状態となり、その貫通孔１５ａを介しての流体の移動は
阻止されることになる。従って、ピストン１５の上方へ
の移動によって、そのピストン１５の上側にある電気粘
性流体が内筒電極４Ｂの上端部を回り込んでオリフィス
５内に流れ込む。

【００２７】かかる状態では、チェックバルブ１１は作
動せず貫通孔１０ａは連通状態のままであるから、円筒
部材１０の下側から貫通孔１０ａを通じてピストン１５
の下側の空間に電気粘性流体が流れ込むことができる。
よって、オリフィス５内に流れ込んだ電気粘性流体は、
そのオリフィス５内を上方から下方に移動することがで
きる。

【００２８】逆に、ピストンロッド２が外筒３に入り込
む方向に移動する縮み行程では、チェックバルブ１６は
作動せず貫通孔１５ａは連通状態となるが、チェックバ
ルブ１１は作動するから貫通孔１０ａは封止状態とな
る。従って、ピストン１５の下側の空間の電気粘性流体
は、貫通孔１５ａを通じて上方に移動するから、ピスト
ンロッド２は、外筒３内に入り込むことができる。

【００２９】すると、ピストンロッド２が入り込んだ分
だけ、ピストン１５の上側の空間の電気粘性流体がオリ
フィス５内に流れ込むようになる。なお、この場合に
は、貫通孔１０ａが封止状態であるため、オリフィス５
を上方から下方に移動する電気粘性流体はアキュムレー
タ１４の容積変動によって吸収される。このように、伸
び行程及び縮み行程のいずれにあってもオリフィス５内
を電気粘性流体が通過するため、そのオリフィス５を通
過する際に減衰力が発生し、その減衰力がバネ上及びバ
ネ下間に作用するのである。

【００３０】そして、オリフィス５内を電気粘性流体が
通過すると、外筒電極７Ａ及び内筒電極７Ｂ間に形成さ
れる流路８内をも電気粘性流体が通過することになる。
ここで、本発明者が行った実験について説明する。即
ち、図４は、このショックアブソーバ１にシリカ系の電
気粘性流体を封入し、ピストン１５を振幅６０mmで強制
的に正弦波状に振動させた時に外筒電極７Ａ及び内筒電
極７Ｂに発生した起電力を表す波形図である。なお、図
４中、特性Ａがピストン１５の変位を表しており、特性
Ｂが発生した電位を表している。

【００３１】この実験では、ピストン１５が正弦波状に
振動しているため、ピストン１５の速度は、変位零の中
立点を通過する際に最大となり、上死点及び下死点では
零となるが、電位はその速度に応じた値を採っているこ
とが判る。つまり、電位は、変位零の点で最大値を採
り、上死点及び下死点で最小値を採っている。なお、ピ
ストン１５が上昇する場合と下降する場合とで電位の波
形の振幅が異なるのは、伸び行程と縮み行程とではオリ
フィス５内に流れ込む電気粘性流体の流量が異なるから
である。

【００３２】このように、二つの電極間を電気粘性流体
が通過する際には、その電気粘性流体の流速に応じた電
位差がそれら電極間に発生するのであるから、それら電
極間の電位差を測定すれば、逆に電気粘性流体の流速を
検出することができるのである。よって、コントロール
ユニット２４では、電位差計２３から供給される電位差
検出値ΔＶに基づいて流路８を通過する電気粘性流体の
速度が検出されるのであるが、流路８を通過する電気粘
性流体の流速は、ピストン１５と外筒３との間の相対変
位の速度に依存するから、結局のところ、電位差検出値
ΔＶに基づいて、バネ上及びバネ下間の相対変位の速度
を検出することができるのである。また、バネ上の車体
上下速度は、加速度検出値Ｇを積分することにより求め
ることができる。

【００３３】以上から、コントロールユニット２４内で
は、そこで実行される処理の概要を表すフローチャート
である図５に示すような手順に従ってスカイフック制御
が実行されるのである。先ず、そのステップ１０１にお
いて車体上下加速度センサ２５から供給される加速度検
出値Ｇが読み込まれ、次いでステップ１０２に移行して
その加速度検出値Ｇに基づいて（具体的には、加速度検
出値Ｇを時間で積分して）、バネ上の車体上下速度（ｄ
ｘ₁ ／ｄｔ）が演算される。

【００３４】次いで、ステップ１０３に移行して、電位
差計２３から供給される電位差検出値ΔＶが読み込ま
れ、そしてステップ１０４に移行してその電位差検出値
ΔＶに基づいて、バネ上及びバネ下間の相対変位速度
（ｄｘ₁ ／ｄｔ−ｄｘ₀ ／ｄｔ）が求められる。なお、
このステップ１０４における処理は、図４に示すような
電位とピストン変位との関係を記憶テーブルとしておけ
ば、電位差検出値ΔＶを入力としてその記憶テーブルを
参照するだけで済む。ただし、電位差検出値ΔＶの絶対
値のみからではピストン１５が上昇しているか下降して
いるのか判らないため、例えばその電位差検出値ΔＶの
変化方向等に基づいてピストン１５が上昇しているか下
降しているかを判断することが必要である。

【００３５】ステップ１０４の処理を終えたら、ステッ
プ１０５に移行し、減衰係数Ｃ^* が正の値を採るか否か
が判定される。具体的には、（ｄｘ₁ ／ｄｔ）（ｄｘ₁
／ｄｔ−ｄｘ₀ ／ｄｔ）＞０の場合には減衰係数Ｃ^* は
正の値を採ると判定され、（ｄｘ₁ ／ｄｔ）（ｄｘ₁ ／
ｄｔ−ｄｘ₀ ／ｄｔ）≦０の場合には減衰係数Ｃ^* は零
又は負の値を採ると判定される。

【００３６】このステップ１０５の判定が「ＮＯ」の場
合には、ステップ１０６に移行し、指令信号Ｉが零とな
り、高電圧電源２２がオフ状態となる。この場合には、
外筒電極４Ａ及び内筒電極４Ｂ間には電圧が発生しない
から、オリフィス５内の電気粘性流体の粘性が増大する
ことはなく、ショックアブソーバ１には、その時の電気
粘性流体の粘性及びオリフィス５の流路径から決まる最
も小さい減衰力が発生することになる。ステップ１０６
の処理を終えたら、ステップ１０１に移行して上述した
処理が繰り返し実行される。ただし、指令信号Ｉが零の
状態は、ステップ１０５の判定が「ＮＯ」である限り保
持される。

【００３７】一方、ステップ１０５の判定が「ＹＥＳ」
の場合には、ステップ１０７に移行し上記（５）式に従
って減衰係数Ｃ^* が演算され、そしてステップ１０８に
移行してその減衰係数Ｃ^* に基づいて指令信号Ｉが決定
される。なお、この１０８における処理は、減衰係数Ｃ
^* を上記（９）式に代入して印加電圧Ｖを求め、その印
加電圧Ｖが外筒電極４Ａ及び内筒電極４Ｂ間に発生する
ために必要な指令信号Ｉの大きさを所定の記憶テーブル
を参照することにより行われる。

【００３８】そして、ステップ１０８からステップ１０
９に移行し、指令信号Ｉが高電圧電源２２に出力され
る。すると、外筒電極４Ａ及び外筒電極４Ｂ間には所定
の印加電圧Ｖが発生するから、オリフィス５内の電気粘
性流体の粘性がその印加電圧Ｖの大きさに応じて増大す
るが、印加電圧Ｖは上記（９）式に従っているため、こ
のショックアブソーバ１の減衰係数は上記（５）式から
求められる減衰係数Ｃ^* となり、疑似スカイフック制御
が実現されるのである。

【００３９】ステップ１０９の処理を終えたらステップ
１０１に戻り上述した処理が繰り返し実行される。この
ように、本実施例のショックアブソーバ１にあっては、
疑似スカイフック制御が実行されるため、図３に示す特
性Ａに近い特性が得られ、バネ上振動が通常のショック
アブソーバに比べて低減するようになる。

【００４０】しかも、本実施例では、流路８を形成する
外筒電極７Ａ及び内筒電極７Ｂ間の電位差を測定し、そ
の電位差から直接バネ上及びバネ下間の相対変位速度を
検出すことができるため、変位センサが不要になるとい
う利点があるし、直接検出できれば、微分演算が不要と
なるから、コントロールユニット２４内のマイクロコン
ピュータの演算負荷が大幅に軽減されるとともに、その
検出精度の劣化も避けられるという利点がある。

【００４１】ここで、本実施例では、円板部材１０，貫
通孔１０ａ，チェックバルブ１１，アキュムレータ１
４，ピストン１５，貫通孔１５ａ及びチェックバルブ１
６によって変位変換手段が構成されている。図６乃至図
８は本発明の第２実施例を示す図であり、この実施例
も、上記第１実施例と同様に、本発明に係る変位速度検
出装置を、車両サスペンションに用いられる減衰力可変
のショックアブソーバ１に適用したものである。なお、
上記第１実施例と同等の構成には、同じ符号を付し、そ
の重複する説明は省略する。

【００４２】即ち、本実施例では、上記第１実施例で示
した外筒電極７Ａ及び内筒電極７Ｂを設けることなく、
ピストン１５を上下に貫通する貫通孔内に電極を設ける
ことにより相対変位速度を検出できるようにした点に特
徴がある。これを具体的に説明すると、ピストン１５に
は、その平断面図である図７にも示すように、同心円上
に位置するようにピストン１５を上下に貫通する内側ス
リット３０ａと外側スリット３０ｂとが形成されてい
る。ただし、これら内側スリット３０ａ及び外側スリッ
ト３０ｂを全周に連続させることはできないので、内側
スリット３０ａ及び外側スリット３０ｂは周方向の所定
位置（この実施例では１８０度離隔した２位置）におい
て分断されている。

【００４３】そして、ピストン１５の上方には、ピスト
ン１５を挟んで上側の液圧が下側の液圧よりも高くなっ
た時に内側スリット３０ａを封止するチェックバルブ１
６が設けられている。また、ピストン１５の下方には、
ピストン１５を挟んで下側の液圧が上側の液圧よりも高
くなった時に作動するチェックバルブ３１が配設されて
いるが、かかるチェックバルブ３１には、その平面図で
ある図８にも示すように、ピストン１５の内側スリット
３０ａに対向するように円形のスリット３１ａが形成さ
れているため、チェックバルブ３１は外側スリット３０
ｂのみを封止することができるようになっている。

【００４４】従って、内側スリット３０ａは、その下方
から上方には流体が移動することができるが、その上方
から下方への流体の移動は阻止されるようになってお
り、外側スリット３０ｂは、その上方から下方には流体
が移動することができるが、その下方から上方への流体
の移動は阻止されるようになっている。なお、この実施
例では、上記第１実施例で示した円板部材１０及びチェ
ックバルブ１１は設けていない。

【００４５】さらに、ピストン１５の内側スリット３０
ａの内外周面には、互いに電気的に非接触な状態となる
ように、電位差検知用の一対の電極としての電極３２
Ａ，３２Ｂが固定されるとともに、外側スリット３０ｂ
の内外周面にも、同様に電位差検知用の一対の電極とし
ての電極３３Ａ，３３Ｂが固定されている。つまり、本
実施例では、これら電極３２Ａ，３２Ｂ間並びに電極３
３Ａ，３３Ｂ間に電気粘性流体の流路８が形成されてい
る。

【００４６】なお、ピストン１５に設けられた電極３２
Ａ，３２Ｂ，３３Ａ及び３３Ｂは、それぞれ個別にハー
ネス３４を介して図示しない電位差計に接続されてい
て、その電位差計は、電極３２Ａ，３２Ｂ間の電位差
と、電極３３Ａ，３３Ｂ間の電位差とをそれぞれ個別に
測定し、その測定値を図示しないコントロールユニット
に供給するようになっている。また、そのコントロール
ユニットには、上記第１実施例と同様に、高電圧電源及
び車体上下加速度センサが接続されていて、コントロー
ルユニットは上記第１実施例と同様の疑似スカイフック
制御を実行するようになっている。

【００４７】このような構成において、ピストンロッド
２が外筒３から引き抜かれる方向に移動する伸び行程で
は、ピストン１５が上方に移動し、チェックバルブ１６
が作動して内側スリット３０ａが封止状態となるため、
ピストン１５の上側の電気粘性流体の大部分は内筒電極
４Ｂの上端を回り込んでオリフィス５内に流れ込み、オ
リフィス５を上方から下方に通過し内筒電極４Ｂの下端
を回り込んでピストン１５の下側に至るが、チェックバ
ルブ３１は作動せず外側スリット３０ｂは連通状態であ
るので、ピストン１５の上側の電気粘性流体の極一部
は、外側スリット３０ｂを通じてピストン１５の下側に
至る。

【００４８】一方、ピストンロッド２が外筒３に入り込
む方向に移動する縮み行程では、チェックバルブ１６は
作動せず内側スリット３０ａは連通状態となるが、チェ
ックバルブ３１は作動するから外側スリット３０ｂは封
止状態となる。従って、伸び行程の場合とは逆に、ピス
トン１５の下側の電気粘性流体の大部分は内筒電極４Ｂ
の下端を回り込んでオリフィス５内に流れ込み、オリフ
ィス５を下方から上方に通過し内筒電極４Ｂの上端を回
り込んでピストン１５の上側に至り、ピストン１５の下
側の電気粘性流体の極一部は、内側スリット３０ａを通
じてピストン１５の上側に至る。

【００４９】このように、伸び行程及び縮み行程のいず
れにあってもオリフィス５内を電気粘性流体が通過する
ため、そのオリフィス５を通過する際に減衰力が発生
し、その減衰力がバネ上及びバネ下間に作用するのであ
る。そして、伸び行程時には外側スリット３０ｂを電気
粘性流体が通過し、縮み行程時には内側スリット３０ａ
を電気粘性流体が通過するため、電極３２Ａ，３２Ｂ間
又は電極３３Ａ，３３Ｂ間に電気粘性流体の流速に応じ
た電位差が発生することになる。従って、その電位差を
電位差計で測定すれば、上記第１実施例と同様にバネ上
及びバネ下間の相対変位速度が検出されるから、この第
２実施例でも上記第１実施例と同様の作用効果を得るこ
とができる。

【００５０】しかも、本実施例にあっては、伸び行程時
には外側スリット３０ｂを電気粘性流体が通過し、縮み
行程時には内側スリット３０ａを電気粘性流体が通過す
るため、特に演算処理等を行うことなく、ピストン１５
の変位方向を判断することができる。従って、上記第１
実施例よりもさらに演算負荷が軽減するという利点があ
る。

【００５１】ここで、本実施例にあっては、アキュムレ
ータ１４，ピストン１５，チェックバルブ１６，内側ス
リット３０ａ，外側スリット３０ｂ，チェックバルブ３
１及びスリット３１ａによって変位変換手段が構成され
る。図９は本発明の第３実施例を示す図であり、この実
施例も、上記第１実施例と同様に、本発明に係る変位速
度検出装置を、車両サスペンションに用いられる減衰力
可変のショックアブソーバ１に適用したものである。な
お、上記第１，第２実施例と同等の構成には、同じ符号
を付し、その重複する説明は省略する。

【００５２】即ち、本実施例は、電気粘性流体へ電圧を
印加するための電極を設けることなく、ショックアブソ
ーバ１が発生する減衰力を機械的に変化させる構成とし
た点に特徴があり、上記第２実施例で電圧印加用の電極
４Ａ，４Ｂを配設した位置に電位差検知用の外筒電極７
Ａ，内筒電極７Ｂが配設され、これら外筒電極７Ａ及び
内筒電極７Ｂ間に流路８が形成されている。

【００５３】そして、ピストン１５には、一端がピスト
ン１５上側の空間に連通する通路３５ａと、一端がピス
トン１５下側の空間に連通する通路３５ｂとが形成され
ていて、それら通路３５ａ，３５ｂの他端側同士が、ピ
ストンロッド２の内側に回転自在に挿入された切換ロッ
ド３６の先端部に形成され段階的に流路径が変化する可
変オリフィス３７を介して連通可能となっている。ま
た、切換ロッド３６の上端には、これを所定の位置に回
転させるためのステッピングモータ３８が設けられてい
る。

【００５４】さらに、特に図示はしないが、電位差計，
コントロールユニット及び車体上下加速度センサも上記
第１実施例と同様に設けられていて、コントロールユニ
ットは、電位差計及び車体上下加速度センサの検出値に
応じて疑似スカイフック制御を実行するようになってい
る。ただし、上記第１実施例と異なり、コントロールユ
ニットは、高電圧電源ではなく、ステッピングモータ３
８に指令信号を出力するようになっている。

【００５５】なお、内筒電極７Ｂの下端面は円板部材１
０によって封止されている。このような構成であれば、
伸び行程時及び縮み行程時のいずれにあっても、通路３
５ａ，３５ｂ及び可変オリフィス３７を電気粘性流体が
通過するため、このショックアブソーバ１にはその時の
可変オリフィス３７の流路径に応じた減衰力が発生す
る。

【００５６】また、伸び行程時にはピストン１５上側の
電気粘性流体の大部分が流路８を通じてアキュムレータ
１４側に流れ込み、縮み行程時にはアキュムレータ１４
側から流路８を通じてピストン１５上側に電気粘性流体
が流れ込むから、本実施例にあっても、外筒電極７Ａ及
び内筒電極７Ｂ間の電位差を測定することにより、上記
第１実施例と同様にバネ上及びバネ下間の相対変位速度
が検出されるし、ステッピングモータ３８に指令信号を
出力して切換ロッド３６を適宜回転させれば可変オリフ
ィス５の流路径が変化し発生する減衰力が変化するの
で、上記第１実施例と同等の作用効果を得ることができ
る。

【００５７】ここで、本実施例では、円板部材１０，ア
キュムレータ１４及びピストン１５によって変換手段が
構成される。図１０及び図１１は本発明の第４実施例の
構成を示す図であり、これは、本発明に係る変位速度検
出装置を、車両エンジンを車体に支持するエンジンマウ
ント４０に適用したものである。

【００５８】即ち、図１０はエンジンマウント４０の正
断面図であって、このエンジンマウント４０は、図示し
ない車両エンジン側に固定される断面台形の円板状の固
定部材４１と、図示しない車体側に固定されるリング状
の固定部材４２と、固定部材４１外周面及び固定部材４
２内周面に介在する支持弾性体４３と、固定部材４２内
面にかしめ止めされたダイアフラム４４と、これら固定
部材４１，４２，支持弾性体４３及びダイアフラム４４
によって形成された空間を上下に二分するように固定部
材４２内面に固定された円形の仕切り板４５と、を有し
ていて、その内部には電気粘性流体が封入されている。
ここで、仕切り板４５の上側の空間を主流体室４６、仕
切り板４５の下側の空間を副流体室４７とする。

【００５９】そして、仕切り板４５は、薄い二枚の円板
を上下に重ね合わせて構成されていて、その平面図であ
る図１１にも示すように、仕切り板４５には、それら二
枚の円板の中央部分の互いに対向する面を方形に凹陥さ
せることにより薄い方形の空間４５ａが形成されてい
て、この空間４５ａは、その一方の端部に形成された開
口部４８ａを介して主流体室４６に連通し、その他方の
端部に形成された開口部４８ｂを介して副流体室４７に
連通していて、ここにオリフィス５が形成されている。

【００６０】また、仕切り板４５の中央部の表裏面には
オリフィス５を左右に二分するように絶縁体４９ａ，４
９ｂが埋め込まれていて、この絶縁体４９ａ，４９ｂを
挟んで開口部４８ａ側には、オリフィス５を上下に挟み
込むように互いに電気的に絶縁された電圧印加用の電極
５０Ａ，５０Ｂが配設されるとともに、絶縁体４９ａ，
４９ｂを挟んで開口部４８ｂ側には、オリフィス５を上
下に挟み込むように互いに電気的に絶縁された電位差検
知用の一対の電極としての電極５１Ａ，５１Ｂが配設さ
れていて、これら電極５１Ａ，５１Ｂ間に流路８が形成
されている。

【００６１】そして、電極５０Ａは高電圧電源２２に接
続され、電極５０Ｂは接地に接続され、電極５１Ａ，５
１Ｂは電位差計２３に接続されていて、電位差計２３は
コントロールユニット２４に電位差検出値ΔＶを供給
し、高電圧電源２２はコントロールユニット２４から供
給される指令信号Ｉに応じて電極５０Ａに所定の電圧を
印加するようになっている。

【００６２】このようなエンジンマウント４０にあって
は、エンジン側からの低周波大振幅の振動入力時には、
その振動入力に応じた支持弾性体４３の弾性変形を伴っ
て主流体室４６に容積変動が生じるから、オリフィス５
を介して主流体室４６及び副流体室４７間で電気粘性流
体が移動するようになり、ここに振動入力を低減しよう
とする減衰力が発生する。そして、オリフィス５を通過
する電気粘性流体は、流路８をも通過するため、その電
気粘性流体の流速に応じた電位差が電極５１Ａ及び５１
Ｂ間に発生する。従って、その電位差が電位差計２３に
よって測定されるから、コントロールユニット２４は、
電位差検出値ΔＶに基づいてオリフィス５を通過する電
気粘性流体の流速を検出することができ、かかる流速は
振動入力の変位速度に依存することから、結局、エンジ
ン及び車体間の相対変位速度が検出されることになる。

【００６３】一方、高電圧電源２２に指令信号Ｉを出力
して電極５０Ａに所定の電圧を印加すると、電極５０Ａ
及び５０Ｂ間の電気粘性流体の粘性がその印加された電
圧の大きさに応じて増大するため、オリフィス５で発生
する減衰力が増大することになる。よって、コントロー
ルユニット２４が、電位差検出値ΔＶに応じて検出され
たエンジン及び車体間の相対変位速度に基づいて、最適
な減衰力がエンジンマウント４０で発生するように高電
圧電源２２に指令信号Ｉを出力することにより、発生し
ている振動に応じた最適な制振効果を得ることができる
のである。

【００６４】なお、通常、オリフィス５は、低周波大振
幅の振動入力時に高減衰を発生し、高周波振動入力時に
は低減衰となって流体が比較的速やかに流動しもってエ
ンジンマウント４０が低動バネ定数となることが望まし
いことから、例えば、コントロールユニット２４では、
電位差検出値ΔＶから検出されるエンジン及び車体間の
相対変位速度に基づいて低周波大振幅の振動入力時であ
るか高周波振動入力時であるかを判断し、前者である場
合には電極５０Ａに最大電圧が印加されるような指令信
号Ｉを出力し、後者である場合には電極５０Ａに電圧が
印加されないように指令信号Ｉを出力しないという制御
を実行するようにしてもよい。

【００６５】ここで、本実施例では、固定部材４１，４
２，支持弾性体４３及びダイアフラム４４によって変位
変換手段が構成される。なお、上記各実施例では、本発
明に係る変位速度検出装置を、車両用の減衰力可変のシ
ョックアブソーバ１又は車両用のエンジンマウント４０
に適用した場合について説明したが、本発明の適用対象
はこれに限定されるものではなく、車両以外の適用され
る緩衝装置であってもよく、要は、相対的に変位する二
つの部材間の相対変位速度を検出する必要がある装置で
あれば当然に適用可能である。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気粘性流体の流路を形成する一対の電極間の電位差を
測定する構成としたため、相対的に変位する二つの部材
間のその相対変位速度を直接検出することができるか
ら、変位センサが不要になるとともに、直接検出できれ
ば微分演算が不要となるから、演算負荷が大幅に軽減さ
れるとともに、その検出精度の劣化も避けられるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示す正断面図であ
る。

【図２】疑似スカイフック制御を説明するモデルを示す
図である。

【図３】スカイフック制御の効果を説明する周波数特性
図である。

【図４】ピストン変位と電位差との関係を表すグラフで
ある。

【図５】処理の概要を示すフローチャートである。

【図６】本発明の第２実施例の構成を示す正断面図であ
る。

【図７】第２実施例におけるピストンの平断面図であ
る。

【図８】第２実施例に用いられたチェックバルブの平面
図である。

【図９】本発明の第３実施例の構成を示す正断面図であ
る。

【図１０】本発明の第４実施例の構成を示す正断面図で
ある。

【図１１】第４実施例に用いられた仕切り板の平面図で
ある。

【符号の説明】

１ ショックアブソーバ ２ ピストンロッド ４Ａ 外筒電極 ４Ｂ 内筒電極 ５ オリフィス ７Ａ 外筒電極 ７Ｂ 内筒電極（７Ａ，７Ｂで一対の電極） ８ 流路 １１ チェックバルブ １４ アキュムレータ １５ ピストン １６ チェックバルブ ２２ 高電圧電源 ２３ 電位差計（電位差測定手段） ２４ コントロールユニット ２５ 車体上下加速度センサ ３２Ａ，３２Ｂ 電極（一対の電極） ３３Ａ，３３Ｂ 電極（一対の電極） ４０ エンジンマウント ５１Ａ，５１Ｂ 電極（一対の電極）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に変位する二つの部材間の変位速
   度を検出する装置であって、電気粘性流体と、この電気
   粘性流体の流路を形成する一対の電極と、これら一対の
   電極間の電位差を測定する電位差測定手段と、前記二つ
   の部材間の相対変位を前記電気粘性流体の流れに変換す
   る変位変換手段と、を備えたことを特徴とする変位速度
   検出装置。