JPH10141418A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダ９と電極円筒６との間の制御用間隙
１２に印加する電界を変え、ピストン１３の移動の際に
制御用間隙１２を通流する電気粘性流体の見かけ上の粘
度を変えることにより減衰力を可変する緩衝器におい
て、制御用間隙に電圧を印加する電源が故障しても、減
衰力が急減しないようにすること。 【解決手段】 電気粘性流体の流路、例えばリザーバ１
７からシリンダ下室１６への連通路２１の途中に、消勢
された時に流路抵抗を大にする電磁弁２２を設ける。そ
して、電磁弁へ付勢電流を供給する電源として、制御用
間隙に電圧を印加する電源を用いる。このようにする
と、高い減衰力を発生させている時に、電源が故障して
電気粘性流体の見かけ上の粘度が急減しても、電磁弁が
接続されている流路の流路抵抗が大に変更されるので、
緩衝器としての減衰力が急減することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作動流体として電
気粘性流体を利用している緩衝器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車に利用される緩衝器には、作動流
体として電気粘性流体を利用したものがある。電気粘性
流体は、それに印加される電界が変えられると見かけ上
の粘度が変化する流体である。印加電界を増大させる
と、粘度は変化しないが電気粘性流体中の分散粒子間の
つながりが強固となり、降伏応力が増大する。そのた
め、見かけ上、電気粘性流体の粘度が増加したようにな
る（なお、電気粘性流体に関する文献としては、特開平
５−179270号公報がある）。

【０００３】緩衝器は、他から受けた衝撃力を減衰させ
る減衰力を発生するためのものであるから、種々の機器
において、衝撃を緩和したい箇所に用いられる。自動車
のサスペンションに利用される緩衝器は、乗り心地を良
くするため、衝撃の激しい路面を走行する時には大なる
減衰力を発生し、衝撃の少ない路面を走行する時には小
さな減衰力を発生するようにされているのが望ましい。
即ち、走行する路面の状況に応じて減衰力が調節できる
ものが望ましい。作動流体として電気粘性流体を用いた
緩衝器では、路面状況に応じて印加電界を変えることに
より、減衰力を調節することが出来るので、自動車のサ
スペンションには好適な緩衝器である。

【０００４】図５は、そのような従来の緩衝器を示す図
である。まず、構成について説明する。図５において、
１は緩衝器、２はピストンロッド、３はシール材、４Ａ
は上部ハウジング、４Ｂは中部ハウジング、４Ｃは下部
ハウジング、４Ｃ−１は取付部、５Ａは上部ホルダー
部、５Ｂは下部ホルダー部、６は電極円筒、７は連通
孔、８は電極端子部、９はシリンダ、１０は電極端子
部、１１はシリンダ上室、１２は制御用間隙、１３はピ
ストン、１４は連通路、１５はチェックバルブ、１６は
シリンダ下室、１７はリザーバ、１７−１は気体室、１
８はシール材、１９は連通孔、２０はチェックバルブ、
２１は連通路である。

【０００５】ハウジングは導電性の材料で作られ、上部
ハウジング４Ａと中部ハウジング４Ｂと下部ハウジング
４Ｃとで構成され、シリンダ９の下部は下部ハウジング
４Ｃに支持され、上部は上部ハウジング４Ａに支持され
ている。シリンダ９の外側には、制御用間隙１２を隔て
て電極円筒６が配設されている。電極円筒６は、絶縁材
で出来ている上部ホルダー部５Ａ，下部ホルダー部５Ｂ
により、シリンダ９に支持されている。電極円筒６の外
周面と各ハウジングとの間の隙間は、作動流体である電
気粘性流体を蓄えておくリザーバ１７として利用され
る。リザーバ１７の下部には電気粘性流体が溜まってい
るが、その液面より上は空気等の気体が溜まっている。
そこを気体室１７−１と呼ぶことにする。

【０００６】シリンダ９内には、ピストンロッド２に連
結されたピストン１３が挿入されている。ピストン１３
の側面にはシール材１８が配設されており、ピストン１
３より上側の室であるシリンダ上室１１と、下側の室で
あるシリンダ下室１６とを液密に分けている。ピストン
１３の部分のうち、シリンダ下室１６を臨む部分には、
チェックバルブ１５が設けられ、ピストン１３内には、
該チェックバルブ１５からシリンダ上室１１に通ずる連
通路１４が設けられている。チェックバルブ１５は、シ
リンダ下室１６から連通路１４への方向（矢印Ｃの方
向）のみ通流させるバルブである。

【０００７】下部ハウジング４Ｃの部分のうち、シリン
ダ下室１６を臨む部分にはチェックバルブ２０が設けら
れ、下部ハウジング４Ｃ内には、該チェックバルブ２０
からリザーバ１７に通ずる連通路２１が設けられてい
る。チェックバルブ２０は、連通路２１からシリンダ下
室１６への方向（矢印Ｄの方向）のみ通流させるバルブ
である。また、シリンダ９の上部側壁には、シリンダ上
室１１から制御用間隙１２へ通ずる連通孔７が設けら
れ、電極円筒６の下部側壁には、制御用間隙１２からリ
ザーバ１７へ通ずる連通孔１９が設けられている。

【０００８】作動流体としての電気粘性流体は、シリン
ダ下室１６，連通路１４，シリンダ上室１１，制御用間
隙１２，連通路２１に満たされると共に、リザーバ１７
の一部に満たされる。電源からの電線（図示せず）は、
電極端子部８と電極端子部１０とに接続される。どちら
の端子部を正極あるいは負極としても構わないが、一般
的には電極端子部１０が正極，電極端子部８が負極とさ
れる。電極端子部１０は、ハウジングに開けられた穴に
絶縁材を介して取り付けられ、その接触子１０−１にて
電極円筒６に導電的に接触している。電極端子部８は、
ハウジングを通じてシリンダ９に導電接続されている。
従って、電極端子部８と電極端子部１０に電圧が印加さ
れると、電極円筒６とシリンダ９との間、つまり制御用
間隙１２の厚み方向に電圧が印加されることになる。制
御用間隙１２を挟んで印加される電圧が大であればある
ほど、その間にある電気粘性流体の見かけ上の粘度は大
にされる。

【０００９】従って、電極端子部８と電極端子部１０と
の間に大きな電圧が印加出来れば出来るほど、緩衝器で
発生し得る減衰力の可変幅は大となる。しかし、この電
圧は、リザーバ１７を形成する両側壁（電極円筒６とハ
ウジング４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）間にも等しく印加される。

【００１０】なお、自動車のサスペンション用緩衝器と
して利用可能な減衰力を発生させるには、制御用間隙１
２において、２００ｍｍ程度の電極長さにわたり、数Ｋ
Ｖ／ｍｍ程度の電界がかけられるようにする必要がある
ことが知られている。電極の長さは緩衝器のサイズから
決まるが、緩衝器のサイズは、自動車における設置スペ
ースから制約を受ける。また、使用電源は高電圧のもの
ほど高電界を発生し得るが、自動車に搭載される電源の
電圧は、それほど高電圧ではない。このようなことか
ら、前記の電界を得るには、制御用間隙１２の厚み（つ
まり、電極間距離）を、約１ｍｍ程度にする必要があ
る。

【００１１】次に動作を説明する。 （１）ピストン１３が下降する場合（圧縮時）の動作 ピストン１３が下降しようとすると、シリンダ下室１６
側からチェックバルブ１５に加わる圧力が増加するの
で、シリンダ下室１６の電気粘性流体は、チェックバル
ブ１５と連通路１４を通って、シリンダ上室１１に流れ
る。一方、チェックバルブ２０もシリンダ下室１６側か
ら圧力を受けるが、チェックバルブ２０は、シリンダ下
室１６から連通路２１の方向への流れは阻止するから、
電気粘性流体は連通路２１へは流れ込まない。

【００１２】下降して来るピストンロッド２の体積増加
分だけ電気粘性流体は押しのけられ、連通孔７を通って
制御用間隙１２に入り、そこを通流して連通孔１９より
リザーバ１７へ流れ込む。その場合、制御用間隙１２に
印加されている電界が大であれば、電気粘性流体の見か
け上の粘度も大となり、制御用間隙１２をなかなか通流
しない。これは、ピストン１３の下降に対して大きな抵
抗力となって作用する。つまり、大きな減衰力となって
作用する。逆に印加電界が小であれば、見かけ上の粘度
は小となり、電気粘性流体は制御用間隙１２を容易に通
流することが出来、減衰力は小となる。

【００１３】（２）ピストン１３が上昇する場合（伸長
時）の動作 ピストン１３が上昇しようとすると、シリンダ上室１１
の体積が小とされるから、その中の電気粘性流体は、連
通孔７を通って制御用間隙１２に入り、そこを通流して
連通孔１９よりリザーバ１７に流れこむ。チェックバル
ブ１５の部分では、電気粘性流体が連通路１４からシリ
ンダ下室１６に向かって流れ出ようとするが、この方向
はチェックバルブ１５の阻止方向なので流れ出ることは
ない。

【００１４】一方、シリンダ下室１６の体積は増加され
るから、チェックバルブ２０には矢印Ｄの方向に圧力が
かかる。チェックバルブ２０はこの方向には流し得るか
ら、体積の増加分を埋めるべく、リザーバ１７の電気粘
性流体は、連通路２１およびチェックバルブ２０を通っ
てシリンダ下室１６に流れこむ。この場合も、ピストン
１３を動かす力に対する減衰力は、制御用間隙１２に印
加する電界を変えることによって調節することが出来
る。

【００１５】図４は、電気粘性流体を利用した緩衝器の
減衰力特性を示す図である。横軸はピストン速度であ
り、正方向をピストン伸び側，負方向をピストン縮み側
としている。縦軸は発生される減衰力であり、曲線ａ₁
は、制御用間隙１２に電界をかけない場合の特性を表
し、曲線ａ₂ は、許容される最大の電界を印加した場合
の特性を表している。これらの曲線間の縦軸方向の長さ
（図中の矢印Ｋで表す長さ）は、減衰力の可変範囲を示
している。印加電界を変えることにより、この範囲で減
衰力を任意に変えることが出来る。

【００１６】なお、このような緩衝器に関する従来の文
献としては、例えば、特開平６−101737号公報，特開平
６−174001号公報，特開平６−241264号公報，特開平６
−241265号公報等がある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】

（問題点）しかしながら、前記した従来の緩衝器では、
電源の故障等により制御用間隙１２に電圧が印加できな
い状態に陥ると、減衰力が急減し、運転状況によっては
車両が危険な状態になるという問題点があった。

【００１８】（問題点の説明）制御用間隙１２に電圧が
印加されなくなると、減衰力特性は図４の曲線ａ₁ の特
性となり、減衰力は最低となる。もし、高減衰力を発生
している運転状況（例、コーナリング中など）にある時
に、電源が突然故障したりすると、緩衝器の減衰力は１
瞬にして最低水準に低下する。そうすれば、減衰力が不
足して、車両は急激に姿勢を変化することとなり、横転
等の事故につながる危険もある。

【００１９】このような危険を避けるためには、制御用
間隙１２に電圧が印加されなくなった状態でも、減衰力
があまり低いものとはならないように（つまり、図４の
曲線ａ₁ の傾きが大になるように) 、予め緩衝器の構造
諸元を設計しておく必要がある。しかし、そうすると、
乗り心地が悪くなってしまうという別の問題が生じてし
まっていた。本発明は、以上のような問題点を解決する
ことを課題とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、ピストンが挿入されたシリンダと、該
シリンダに外挿され、絶縁材製のホルダー部により該シ
リンダと制御用間隙を隔てて支持されている電極円筒
と、該電極円筒とハウジングとの間の隙間を利用して形
成されたリザーバと、ピストンの動きに従い前記シリン
ダ，前記制御用間隙，前記リザーバを通流する電気粘性
流体と、前記シリンダと前記電極円筒との間に電圧を印
加し、前記制御用間隙を通流する電気粘性流体の見かけ
上の粘度を調節して減衰力を可変する緩衝器において、
前記電気粘性流体の流路の途中に、前記電圧を供給して
いる電源の故障時に流路抵抗を大に変更する流路抵抗変
更手段を接続することとした。

【００２１】なお、流路抵抗変更手段を接続する流路と
して、リザーバからハウジング内を通過してシリンダ下
室に至る流路を選定することが出来る。

【００２２】（解決する作用の概要）電源が故障して、
電気粘性流体に電圧が印加されなくなると、電気粘性流
体の見かけ上の粘度が小となり、要求される減衰力を発
生し得なくなる。しかし、本発明では、電気粘性流体の
流路の途中に、電源が故障すると流路抵抗を大に変更す
る流路抵抗変更手段が接続されているので、その流路抵
抗により決まる大きな減衰力を発生させることが可能と
なる。そのため、大きな減衰力が要求される運転状況
（例、コーナリング等）にある時に電源が故障しても、
車両の姿勢が危険なほどに傾いたりすることがなくな
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明にかかわる緩衝器の
第１の実施形態を示す図である。符号は図５のものに対
応し、２２は電磁弁である。図５と同じ符号の部分は、
同様のものであるので、それらの説明は省略する。構成
上、図５の従来例と相違する点は、リザーバ１７とチェ
ックバルブ２０とを連絡する連通路２１の途中に、流路
抵抗変更手段としての電磁弁２２を設けたという点であ
る。

【００２４】図２は、電磁弁２２の１例を示す図であ
る。図２において、２３は電磁弁コイル、２４は通流
路、２５は絞り流路、２６は復帰バネである。電磁弁コ
イル２３に電流が流されると、電磁弁２２は付勢され、
通流路２４が流体通路（図２では図示せず。図１の場
合、連通路２１がそれに当たる。）につながれ、流体は
良好に通流する。電磁弁コイル２３への電流が遮断され
ると、復帰バネ２６の力により絞り流路２５が流体通路
につながれ、流体は流路抵抗大の絞りを通して通流す
る。従って、電源が故障して電磁弁コイル２３に電流が
流れなくなると、流体通路には絞り流路２５がつなが
れ、流路抵抗は大に変更される。

【００２５】図１に戻るが、電磁弁２２を付勢する電源
としては、電極端子部８，１０に電圧を印加している電
源を用いる。図７は、電源をそのように用いた場合の回
路図を示している。図７において、符号は図１のものに
対応し、３０は直流電源、３１は電圧制御部、３２はコ
ントローラである。直流電源３０は、電磁弁２２に接続
されると共に、電圧制御部３１を経て電極端子部１０，
８に接続される。制御用間隙１２への印加電圧の可変
は、コントローラ３２により電圧制御部３１を制御する
ことにより行われる。

【００２６】何らかの原因で直流電源３０が故障した場
合、電極端子部８，１０に電圧が印加されなくなると同
時に、電磁弁２２へ電流が流れなくなる。その結果、制
御用間隙１２の電気粘性流体の見かけ上の粘度は小とな
るけれども、電磁弁２２が連結されている連通路２１の
流路抵抗が大となるので、連通路２１の流路抵抗が減衰
力に影響を及ぼす方向の動き（伸びる動き）をピストン
がする場合の減衰力は、大となる。

【００２７】次に、本発明における動作を、詳細に説明
する。図３は、本発明の前記実施形態にかかわる緩衝器
の減衰力特性を示す図であり、横軸，縦軸，符号は、図
４のものに対応している。そして、曲線ｂは、電源故障
時の減衰力特性を示している。何故このような減衰力特
性となるかは、以下の動作説明の過程において説明す
る。

【００２８】（１）電源が故障していない場合の動作 この場合は、電磁弁２２が付勢され、電気粘性流体をよ
く通流する状態となっている。また、電気粘性流体の見
かけ上の粘度は、印加される電圧（電界）に応じて変化
されている。従って、緩衝器は従来例と同様の動作を
し、減衰力特性も従来例と同じになる（図４参照）。即
ち、減衰力特性は、図３の曲線ａ₁ （電圧無印加時），
曲線ａ₂ （最大電圧印加時）の間で可変される特性とな
る。

【００２９】（２）電源が故障した場合の動作 電源が故障すると、電磁弁２２は消勢され、電気粘性流
体を絞りを通して通流させる状態となり、電磁弁２２が
接続してある連通路２１の流路抵抗は、大に変更され
る。一方、電気粘性流体の見かけ上の粘度は、電圧が印
加されていない時（電圧無印加時）の粘度（最小の粘
度）となっている。この場合の動作を、ピストン１３が
伸び側に動く場合と、縮み側に動く場合とに分けて説明
する。

【００３０】（２−１）ピストン１３が伸び側に動く場
合 これは図１ではピストン１３が上昇させられる場合であ
るが、電源故障により、制御用間隙１２間には電圧が印
加されないので、電気粘性流体の見かけ上の粘度は小さ
い。従って、ピストン１３の上昇により制御用間隙１２
を通流する際に生ぜしめられる減衰力は、小さい。

【００３１】一方、ピストン１３の上昇により、シリン
ダ下室１６が拡大され、チェックバルブ２０は開くか
ら、連通路２１を通してリザーバ１７より電気粘性流体
を引き入れようとする。しかし、電源故障により電磁弁
２２は消勢され、流路抵抗は大の状態にされているか
ら、ピストン１３を上昇させようとする力は、大いに減
衰される。

【００３２】従って、この場合の減衰力特性は、図３の
点線で示す曲線ｂのように、電磁弁２２を設けない場合
に比べて傾きが大なる特性となる。傾きの大きさは、車
両が高い減衰力を必要とする運転状況にある時、電気粘
性流体による減衰力効果が突然得られなくなったとして
も、車両に急激な姿勢変化をもたらすことがないような
大きさに選定しておく。なお、この傾きは、電磁弁２２
を消勢した時に、どの程度づつ電気粘性流体を通流させ
るように設計しておくか、ということによって決めるこ
とが出来る。

【００３３】（２−２）ピストン１３が縮み側に動く場
合 これは図１でピストン１３が下降させられる場合である
が、電源故障により、制御用間隙１２間には電圧が印加
されないので、この場合の特性曲線ｂは、特性曲線ａ₁
と同じになる（縮み側の曲線ａ₁ 参照）。既に述べたよ
うに、電気粘性流体の見かけ上の粘度は小となり、ピス
トン１３の下降により制御用間隙１２を通流する際に生
ぜしめられる減衰力は小さい。

【００３４】図１の実施形態では、ピストン１３が伸び
側（上昇側）に動く際の流路抵抗が大となるような位置
（連通路２１の途中）に、電磁弁２２を設けたが、前記
の動作説明から直ちに分かるように、縮み側（下降側）
に動く際の流路抵抗が大になるような位置に設けても良
いし、両方の側に設けても良いことは勿論である。しか
し、両方の側に設けると電磁弁の個数が複数となるの
で、コストもかかるし構造も複雑となる。そこで、ピス
トン１３の両方の動き（伸び側の動き，縮み側の動き）
に対する流路抵抗の変更を、共通の１個の電磁弁で行う
ようにすることも出来る。それを次に示す。

【００３５】（第２の実施形態）図６は、本発明にかか
わる緩衝器の第２の実施形態を示す図である。符号は図
１のものに対応している。構成上、図１のものと相違す
る点は、連通路２１に電磁弁２２を設けることは止め、
制御用間隙１２からリザーバ１７への連通孔１９を１個
だけとし、そこに電磁弁２２を設けた点である。電磁弁
２２をその位置に設けるために、下部ホルダー部５Ｂの
長さを連通孔１９の位置を越える長さとし、下部ホルダ
ー部５Ｂを支持体として、電磁弁２２を電極円筒６に接
触しないように設ける。下部ホルダー部５Ｂは絶縁体で
あるので、電磁弁２２と電極円筒６との間は絶縁されて
いる。

【００３６】ピストン１３がいずれの方向に動く時で
も、制御用間隙１２にある電気粘性流体は、連通孔１９
を通ってリザーバ１７へ流出しようとするから、いずれ
の場合も電磁弁２２を通らなければならず、その流路抵
抗の影響を受けることになる。

【００３７】また、前記第１，第２の実施形態では、流
路抵抗変更手段として電磁弁を用いたが、同様の機能を
発揮する他の手段を用いることも可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の緩衝器によれ
ば、次のような効果を奏する。 （請求項１の効果）緩衝器の電気粘性流体に電圧を印加
するための電源が故障しても、緩衝器の減衰力が小とな
ることが防止される。そのため、大きな減衰力が要求さ
れる運転状況（例、コーナリング等）にある時に電源が
故障しても、車両の姿勢が危険なほどに傾いたりするこ
とがなくなる。

【００３９】（請求項２の効果）緩衝器の電気粘性流体
に電圧を印加するための電源が故障しても、緩衝器のピ
ストンが伸びる側に動こうとする際の減衰力を、電磁弁
の作用により大とすることが出来、緩衝器の減衰力の低
下を防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかわる緩衝器の第１の実施形態を
示す図

【図２】 電磁弁の１例を示す図

【図３】 本発明の緩衝器の減衰力特性を示す図

【図４】 従来の緩衝器の減衰力特性を示す図

【図５】 従来の緩衝器を示す図

【図６】 本発明にかかわる緩衝器の第２の実施形態を
示す図

【図７】 電磁弁と制御用間隙への電源供給回路を示す
図

【符号の説明】

１…緩衝器、２…ピストンロッド、３…シール材、４Ａ
…上部ハウジング、４Ｂ…中部ハウジング、４Ｃ…下部
ハウジング、４Ｃ−１…取付部、５Ａ…上部ホルダー
部、５Ｂ…下部ホルダー部、６…電極円筒、７…連通
孔、８…電極端子部、９…シリンダ、１０…電極端子
部、１１…シリンダ上室、１２…制御用間隙、１３…ピ
ストン、１４…連通路、１５…チェックバルブ、１６…
シリンダ下室、１７…リザーバ、１８…シール材、１９
…連通孔、２０…チェックバルブ、２１…連通路、２２
…電磁弁、２３…電磁弁コイル、２４…通流路、２５…
絞り流路、２６…復帰バネ、３０…直流電源、３１…電
圧制御部、３２…コントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンが挿入されたシリンダと、該シ
   リンダに外挿され、絶縁材製のホルダー部により該シリ
   ンダと制御用間隙を隔てて支持されている電極円筒と、
   該電極円筒とハウジングとの間の隙間を利用して形成さ
   れたリザーバと、ピストンの動きに従い前記シリンダ，
   前記制御用間隙，前記リザーバを通流する電気粘性流体
   と、前記シリンダと前記電極円筒との間に電圧を印加
   し、前記制御用間隙を通流する電気粘性流体の見かけ上
   の粘度を調節して減衰力を可変する緩衝器において、前
   記電気粘性流体の流路の途中に、前記電圧を供給してい
   る電源の故障時に流路抵抗を大に変更する流路抵抗変更
   手段を接続したことを特徴とする緩衝器。
2. 【請求項２】 流路抵抗変更手段を接続する流路とし
   て、リザーバからハウジング内を通過してシリンダ下室
   に至る流路を選定したことを特徴とする請求項１記載の
   緩衝器。