JPH089470Y2 - 減衰力可変ショックアブソーバ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、減衰力が可変可能なショックアブソーバに
関する。

［従来の技術］ ショックアブソーバのチューブ内は、ピストンによっ
て第１油室と第２油室とに区画されている。そして、減
衰力可変ショックアブソーバは、第１油室と第２油室と
を連通する連通路の連通面積を可変するものである。こ
の連通面積を可変する手段として、バルブを変位させる
ものがある。そして、このバルブの駆動手段として、例
えば、特開昭61-85210号公報に示されるように、圧電素
子を用いたアクチュエータの伸縮出力によって駆動する
ものが知られている。

この圧電素子を用いたアクチュエータは、圧電素子の
出力変位量が小さいため、増幅手段を用いて圧電素子の
出力変位量を増大してバルブを駆動している。この増幅
手段は、圧電素子の出力によって変位する大径ピストン
と、大径ピストンの移動量に応じて内部油圧が変化する
シリンダと、このシリンダ内の油圧によって変位する小
径なプランジャとを具備する。

一方、圧電素子は、電圧を印加して伸長させるには初
期荷重を付与する必要がある。この圧電素子に初期荷重
を与える手段としては、大径ピストンとシリンダとによ
って囲まれる油圧拡大室内に皿バネを配設する手段が有
効である。この手段は、油圧拡大室内に配された皿バネ
のバネ力を大径ピストンを介して圧電素子へ伝えるもの
である。

［考案が解決しようとする課題］ 油圧拡大室内へ皿バネを配設したものは、油圧拡大室
内が皿バネによって区画される。皿バネの内周側と外周
側は、それぞれ大径ピストンおよびシリンダの底部と初
期荷重が掛けられた状態で当接する。このため、皿バネ
によって区画された一方の油室と他方の油室は、皿バネ
によって液密にシールされてしまう。この結果、一方の
油室はプランジャが移動することによって容積が変化可
能であるが、他方の油室は液密圧縮状態となり、容積が
変動しない。

このため、大径ピストンが圧電素子によって駆動さ
れ、移動しようとすると、他方の油室の液密圧縮によ
り、大径ピストンの移動が阻止されるように働く。

本考案は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その
目的は、大径ピストンとシリンダとによって囲まれる油
圧拡大室内に皿バネを配しても、大径ピストンの移動を
阻止することのない減衰力可変ショックアブソーバの提
供にある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本考案の減衰力可変シ
ョックアブソーバは、次の技術的手段を採用する。

減衰力可変ショックアブソーバは、一方の部材に連結
するチューブと、他方の部材に連結し、前記チューブ内
に摺動自在に配されて、前記チューブ内を第１油室と第
２油室とに区画するピストンと、前記第１油室と第２油
室とを連通する連通路の連通面積を可変するバルブと、
このバルブを変位させるアクチュエータとを具備する。

前記アクチュエータは、印加電圧によって伸縮変位す
る圧電素子の出力変位量を増大して前記バルブへ伝達す
る増幅手段を備える。この増幅手段は、前記圧電素子の
出力によって駆動され、移動する大径ピストンと、該大
径ピストンを摺動自在に配設し、前記大径ピストンの移
動量に応じて内部油圧が変化するシリンダと、該シリン
ダ内の油圧によって駆動され、移動する前記大径ピスト
ンよりも小径なプランジャとを具備する。

前記大径ピストンと前記シリンダとによって囲まれる
油圧拡大室内に、前記圧電素子へ初期荷重を付与する皿
バネを配設する。そして、該皿バネによって区画される
前記油圧拡大室内の２室を連通手段によって互いに連通
させた。

［作用］ 上記のように構成された減衰力可変ショックアブソー
バは、次のように作用する。

圧電素子が通電されると、圧電素子が伸長し、大径ピ
ストンが押圧され、大径ピストンが皿バネのバネ力に抗
してシリンダ内に侵入する。

このとき、皿バネによって区画された油圧拡大室内の
一方の油室はプランジャの移動によって容積が変化す
る。また、他方の油室は、内部の圧力が上昇すると、内
部のオイルが連通手段を介して一方の油室へ逃げる。こ
のため、油圧拡大室内に皿バネが配されていても、油圧
拡大室内の容積が自在に変化する。

大径ピストンがシリンダ内に侵入することによって油
圧拡大室内の油圧が上昇し、プランジャが移動する。プ
ランジャの径は、大径ピストンよりも小径であるため、
増幅手段は、大径ピストンの出力を増大してプランジャ
に伝達する。この結果、圧電素子の出力変位量が増大さ
れてバルブに伝達され、バルブが変位する。

バルブが変位すると、第１油室と第２油室とを連通す
る連通路の連通面積が変化し、ショックアブソーバの減
衰力が変化する。

［考案の効果］ 本考案は、上記の作用で説明したように、大径ピスト
ンとシリンダとによって囲まれる油圧拡大室内に皿バネ
を配しても、皿バネによって区画された一方の油室と他
方の油室は、連通手段を介して連通する。このため、皿
バネによって区画された一方の油室と他方の油室は、一
体の油圧拡大室として働く。この結果、大径ピストンと
シリンダとによって囲まれる油圧拡大室内に皿バネを配
しても、油圧拡大室内に液密圧縮される部屋が形成され
ないため、大径ピストンの移動が阻止されることがな
い。

［実施例］ 次に、本考案をツインチューブ式のショックアブソー
バに適用した一実施例に基づき説明する。

第２図はツインチューブ式のショックアブソーバの断
面図を示す。

本実施例の減衰力可変ショックアブソーバ１は、ベー
スシェル２内に小径のチューブ３を配設した二重管４を
備える。この二重管４は、車輪とともに上下する部材
（本考案の一方の部材）に連結されるものである。チュ
ーブ３の内部には、ピストン５を備えた減衰力可変機構
６（下述する）が配設されるとともに、オイルが満たさ
れている。また、ベースシェル２とチューブ３との間の
リザーバ７には、オイルとともにガスが封入されてい
る。チューブ３内とリザーバ７内は、下部に設けられた
下部通路８によって連通している。この下部通路８は、
下部バルブ９を備える。この下部バルブ９は、第２油室
11内の圧力が上昇すると下部通路８を絞り、ショックア
ブソーバ１が縮む時の減衰力を設定する。

ピストン５は、チューブ３内で軸方向へ摺動自在に設
けられ、チューブ３内を上方の第１油室10と下方の第２
油室11とに区画する。このピストン５は、減衰力可変機
構６の下部に取り付けられている。ピストン５の構造
は、第１、第２油室10、11を連通する上部通路5aを備え
る。この上部通路5aには、バルブ機構12が設けられてい
る。このバルブ機構12は、上方の第１油室10の圧力が上
昇すると上部通路5aの通路面積を絞り、ショックアブソ
ーバ１が伸びる時の減衰力を設定する。

一方、減衰力可変機構６は、上部通路5aをバイパスす
る副通路13を備えている。この副通路13は、上部通路5a
とともに、本考案の連通路を形成する。減衰力可変機構
６は、ロッド14の下端に設けられている。このロッド14
は、上側が二重管４より突出して設けられている。ロッ
ド14は二重管４を構成する部材と摺動自在で、かつ内部
のオイルが外部へ漏れないように設けられている。な
お、ロッド14は、上端がシャーシ（本考案の他方の部
材）に連結される。

ロッド14の内部には、圧力センサ15の出力を取り出す
リード線16、および圧電素子17を通電するためのリード
線18を配設する穴19が軸方向へ貫通して設けられてい
る。

圧力センサ15は、ロッド14と一体のアウターハウジン
グ20の上部に収納され、ロッド14に伝わる力に応じた信
号を出力する、圧電素子21を用いたセンサである。そし
て、この圧力センサ15の出力は、リード線16を介して図
示しない制御手段へ出力される。

減衰力可変機構６は、連通路の連通面積を可変するも
ので、副通路13の開閉を行うバルブ22を備える。このバ
ルブ22は、バルブ22の上方に設けられたアクチュエータ
23によって上下方向へ変位し、副通路13の開閉を行う。
なお、バルブ22が開かれた際の副通路13を図中の破線に
示す。

アクチュエータ23は、圧電素子17を積層した駆動手段
24と、駆動手段24の出力変位量を拡大してバルブ22へ伝
える増幅手段25とからなる。

駆動手段24は、アウターハウジング20内に装着された
インナーハウジング26内に収納されている。インナーハ
ウジング26は、インナーピストン27とキャップ28とに組
み合わせた容器で、内部に多数積層した圧電素子17を収
納している。そして、インナーハウジング26は、Ｏリン
グ29、ゴムブッシュ30等を用いて完全に密封されてい
る。

インナーピストン27内は、積層した圧電素子17を収納
する筒状の収納室31が形成されている。なお、積層され
た圧電素子17は、リード線18を介して図示しない制御装
置により、通電制御される。

そして、インナーピストン27は、アウターハウジング
20に対し摺動自在に設けられている。インナーピストン
27は、下端中央に円柱棒状のバーピストン32が設けられ
ている。このバーピストン32は、アウターハウジング20
内に収納された保持部材33によって、軸方向へ摺動自在
に支持されている。バーピストン32を保持する保持部材
22の内周には、Ｏリング34が装着されている。このＯリ
ング34は、バーピストン32と保持部材33との間から、駆
動手段24側へオイルが侵入するのを阻止するものであ
る。

保持部材33は、アウターハウジング20の下部に取り付
けられた下部ハウジング35によって、軸方向への移動が
阻止される。そして、インナーピストン27と保持部材33
との間にインナースプリング36が挿入され、積層された
圧電素子17に初期荷重を付与している。

次に、増幅手段25の説明を行う。増幅手段25は、第１
図に示すように、下部ハウジング35に、上方へ開口する
シリンダ37を形成する。このシリンダ37内には、軸方向
へ摺動自在な大径ピストン38が配設される。この大径ピ
ストン38は、背面（上面）の中央がバーピストン32によ
って押圧される。また、大径ピストン38の背面には、連
通穴39を介して第１油室10（第２図参照）のオイルが全
周に亘って加わる。

シリンダ37と大径ピストン38とによって囲まれる油圧
拡大室40の内部には、皿バネ41が配設されている。この
皿バネ41は、大径ピストン38、バーピストン32を介して
積層された圧電素子17に、上述のインナースプリング36
とともに、初期荷重を付与するものである。

大径ピストン38の皿バネ41に当接する面（下面）に
は、窪み42が１つ、または複数個形成されている。この
窪み42は、本考案の連通手段で、皿バネ41の当接する部
分の内周と外周とを連通している。この結果、皿バネ41
によって区画される油圧拡大室40内の外周の室40aと内
周の室40bとは、窪み42を介して互いに連通される。つ
まり、外周の室40aと内周の室40bとは、一つの油圧拡大
室40として作動する。

なお、インナースプリング36と皿バネ41とを加えた荷
重によって圧電素子17のプリセット荷重が設定される。
なお、公差等の誤差によって皿バネ41より、設定された
バネ荷重が得られない場合は、油圧拡大室40の内部にシ
ム43（第２図参照）を配設してバネ荷重を適正な値に設
定する。なお、シム43には、偏心した穴（図示しない）
が形成されている。この穴は、皿バネ41の当接する部分
の内周と外周とを連通するもので、シム43を皿バネ41と
大径ピストン38との間に挿入することによって、シム43
が窪み42を塞ぐのを防ぐものである。

なお、シム43を、必ず油圧拡大室40の内部に配設する
ように設けると、窪み42を廃止し、シム43の穴を本考案
の連通手段とすることができる。

シリンダ37の中央には、プランジャ44が挿入されてい
る。このプランジャ44は、つば44aとバープランジャ44b
とからなり、このつば44aによりハウジング35との相対
位置が決まる。なお、つば44aは、バープランジャ44bに
圧入されて、固着される。そして、このプランジャ44
は、大径ピストン38より径が小さく、下部ハウジング35
によって軸方向へ摺動自在に保持されている。この結
果、油圧拡大室40の圧力変動によってプランジャ44が上
下する。プランジャ44の下端は、副通路13の開閉を行う
バルブ22に当接している。バルブ22は、スプリング45に
よって上方へ押し上げられており、上方に位置する際に
副通路13を塞ぎ、下方に位置する際に副通路13を開くよ
うに設けられている。

なお、下部ハウジング35の下部には、ピストン５、バ
ルブ機構12を支持するバルブ支持部材46が装着されてい
る。このバルブ支持部材46は、内部に副通路13を形成す
るとともに、下部ハウジング35の下方で、スプリング45
を支持し、副通路13を形成する複数の部材を支持するも
のである。

次に、上記実施例の作動を、自動車が突起を乗り越え
る一例を用いて簡単に説明する。

上述のショックアブソーバ１を搭載した自動車は、平
滑な路面の走行時など、圧力センサ15の出力電圧が、所
定のレベルを下回る場合、制御装置は駆動手段24の圧電
素子17に電圧の印加を行わない。つまり、副通路13がバ
ルブ22によって閉じられるため、ショックアブソーバ１
の減衰力は、ハード側へ設定され、操縦、安定性が確保
される。

また、自動車が、路面の突起を乗り越える際、圧力セ
ンサ15の出力が瞬時に変動する。この圧力センサ15の出
力が、所定のレベルを越えると、制御装置は、車速や、
突起の大きさ等に応じて設定された時間、駆動手段24の
圧電素子17に電圧を印加する。

積層された圧電素子17は、電圧が印加されると、伸長
し、バルブピストン32を介して、大径ピストン38をシリ
ンダ37内に押圧され、侵入する。

大径ピストン38がシリンダ37内に侵入すると、油圧拡
大室40の容積が減少する。つまり、皿バネ41で区画され
る、外周の室40aおよび内周の室40bは、それぞれ容積が
減少する。外周の室40aは、内部のオイルが、窪み42
（場合によってはシム43の穴）を介して内周の室40bへ
流れることによって、容積が減少する。また、内周の室
40bは、プランジャ44を下方へ移動させることによっ
て、容積が減少する。

つまり、皿バネ41で区画された油圧拡大室40は、１つ
の油室として働き、大径ピストン38がシリンダ37内に侵
入すると、油圧拡大室40内の油圧が上昇し、プランジャ
44を下方へ移動させることにより容積が減少する。

プランジャ44の径は、大径ピストン38よりも小径なた
め、大径ピストン38の変位量が増大されてプランジャ44
へ伝わり、プランジャ44が下方へ移動する。プランジャ
44が下方へ移動すると、バルブ22が下方へ押し下げら
れ、副通路13が開かれる。この結果、連通路の連通面積
が大きくなって、第１油室10と第２油室11とのオイルの
移動が容易となり、ショックアブソーバ１の減衰力が低
下し、ソフト側へ設定される。

つまり、突起を乗り越えるときは、ショックアブソー
バ１の減衰力がハードからソフトへ変化し、突起通過に
よる車両の突き上げが低減される。そして、突起の通過
後は、再び圧電素子17に溜った電荷を放電させるように
ある時間マイナスの電圧が印加され、減衰力がソフトか
らハードへ変化し、車体の後揺れが抑えられる。

本実施例は、以上の作用で説明したように、油圧拡大
室40内に皿バネ41を配しても、皿バネ41によって区画さ
れる外周の室40aおよび内周の室40bは、窪み42を介して
連通し、油圧拡大室40は一体の油室として働く。この結
果、油圧拡大室40内に皿バネ41を配しても、油圧拡大室
40内に液密圧縮される部屋が形成されないため、大径ピ
ストン38の移動が阻止されることがない。

（変形例） 圧電素子の出力をバーピストンを介して大径ピストン
へ伝えたが、圧電素子の出力をバーピストンを介すこと
なく直接大径ピストンへ伝えても良い。

大径ピストンに窪みを設けて連通手段を設けたが、皿
バネを反転させて、保持部材に窪み（連通手段）を設け
ても良い。また、皿バネに切欠や、穴を設けて連通手段
としても良い。

ツインチューブ式のショックアブソーバに本考案を適
用した例を示したが、モノチューブ式のショックアブソ
ーバに適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の要部断面図、第２図はショックアブソ
ーバの断面図である。 図中１……減衰力可変ショックアブソーバ、３……チュ
ーブ、５……ピストン、5a……上部通路（連通路）、10
……第１油室、11……第２油室、17……圧電素子、22…
…バルブ、23……アクチュエータ、25……増幅手段、37
……シリンダ、38……大径ピストン、40……油圧拡大
室、41……皿バネ、42……窪み（連通手段）、44……プ
ランジャ

フロントページの続き (72)考案者 林 真琴 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 安池 修 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−85210（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の部材に連結するチューブと、 他方の部材に連結し、前記チューブ内に摺動自在に配さ
   れて、前記チューブ内を第１油室と第２油室とに区画す
   るピストンと、 前記第１油室と第２油室とを連通する連通路の連通面積
   を可変するバルブと、 このバルブを変位させるアクチュエータと を具備する減衰力可変ショックアブソーバにおいて、 前記アクチュエータは、 （ａ）印加電圧によって伸縮変位する圧電素子の出力変
   位量を増大して前記バルブへ伝達する増幅手段を備え、 この増幅手段は、 （ａ−１）前記圧電素子の出力によって駆動され、移動
   する大径ピストンと、 （ａ−２）該大径ピストンを摺動自在に配設し、前記大
   径ピストンの移動量に応じて内部油圧が変化するシリン
   ダと、 （ａ−３）該シリンダ内の油圧によって駆動され、移動
   する前記大径ピストンよりも小径なプランジャとを具備
   し、 （ｂ）前記大径ピストンと前記シリンダとによって囲ま
   れる油圧拡大室内に、前記圧電素子へ初期荷重を付与す
   る皿バネを配設し、 （ｂ−１）該皿バネによって区画される前記油圧拡大室
   内の２室を連通手段によって互いに連通させた ことを特徴とする減衰力可変ショックアブソーバ。