JP2000046093A - 減衰力可変ショックアブソーバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクチュエータの変形による作動不良や破損
を回避し、かつ減衰力の可変幅の大きい減衰力可変ショ
ックアブソーバを提供する。 【解決手段】 減衰力可変ショックアブソーバは、シリ
ンダの内周面に液密的かつ軸線方向に摺動可能に組み付
けられたピストン２０と、ピストン２０を下端部にて固
定したピストンロッド３０とを備えている。ピストンロ
ッド３０は、円筒状の本体部３１と、内部にスプール３
４を組み込んだスリーブ部３２により構成されている。
ピストンロッド３０の本体部３１内には、円筒状のケー
シング４１を有してなりスプール３４を駆動するアクチ
ュエータ４０が同軸的に収容されている。ケーシング４
１の外周面とピストンロッド３０の本体部３１の内周面
との間には例えば０．１５ｍｍ以上の間隙Ｓが設けられ
ており、ケーシング４１の上端部外周面上には弾性部材
により形成した環状のバンド４２が巻かれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車輪と車体
との間に設けられて車体の振動を抑制するための減衰力
を発生するなど、支持体に弾性的に支持された物体の振
動を抑制するための減衰力を発生するショックアブソー
バに係り、特に前記減衰力を可変にした減衰力可変ショ
ックアブソーバに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特開平７
−２２８１１４号公報に示されているように、作動液を
封入したシリンダと、シリンダに軸線方向に摺動可能に
組み付けられて同シリンダの内部を２室に区画するピス
トンと、ピストンを一端部にて固定した円筒状のピスト
ンロッドと、ピストンロッドのピストン側端部に設けら
れシリンダの上下室間の連通路の開度を変更するバルブ
機構と、ピストンロッド内に同ピストンロッドと同軸的
に収容されてバルブ機構を駆動するアクチュエータとを
備え、アクチュエータの外周面はピストンロッドの内周
面に密接固定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来装置
においては、アクチュエータの外周面とピストンロッド
の内周面とが密着しているため、ピストンロッドを小径
化したようなときにはピストンロッドの撓みによってア
クチュエータが変形して作動不良や破損を起こすという
問題が生じる可能性がある。一方、これを回避するため
にピストンロッドを大径に撓みにくく形成した場合に
は、シリンダの２室間を移動する作動液の流量が小さく
なるため、この減衰力可変ショックアブソーバによって
発生される減衰力の可変幅が小さくなるという問題があ
った。

【０００４】

【発明の概要】本発明は上記問題に対処するためになさ
れたものであり、その目的は、アクチュエータの変形に
よる作動不良や破損を回避し、かつ減衰力の可変幅の大
きい減衰力可変ショックアブソーバを提供することにあ
る。

【０００５】上記目的を達成するために、本発明の構成
上の特徴は、前記シリンダ、ピストンロッド及びバルブ
機構と、円筒状のケーシングを有してなりピストンロッ
ド内に同ピストンロッドと同軸的に収容されてバルブ機
構を駆動するアクチュエータとを備えた減衰力可変ショ
ックアブソーバにおいて、アクチュエータのケーシング
外周面と前記ピストンロッドの内周面との間に間隙を設
けたことにある。この場合、前記間隙は例えば０．１５
ｍｍ以上に設定するとよい。これによれば、ピストンロ
ッドが撓んでもその撓みはアクチュエータには伝わりに
くく、アクチュエータが変形しにくくなるため、ピスト
ンロッドを小径に形成してシリンダの２室間を移動する
作動液の流量を大きくすることにより、この減衰力可変
ショックアブソーバの発生する減衰力の可変幅を大きく
維持した上で、アクチュエータの変形による作動不良や
破損を回避することができる。

【０００６】また、本発明の他の構成上の特徴は、前記
特徴を有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のピストン側の端部をピストンロッ
ドに固定するとともに、前記間隙に環状の弾性部材を介
装したことにある。これによれば、簡単な構成で前記間
隙を形成できるとともに、ピストンロッド内におけるア
クチュエータの径方向の振動が弾性部材によって弾性的
に規制されるため、アクチュエータがピストンロッドの
側壁に当たって異音が発生することを回避できる。

【０００７】また、本発明の他の構成上の特徴は、前記
特徴を有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を超音波モータにより構成し、同超
音波モータを駆動する駆動信号を出力する駆動回路をピ
ストンロッド内に収容したことにある。これによれば、
超音波モータ及び駆動回路が共にピストンロッド内に収
容されるため、同超音波モータ及び駆動回路を近接させ
て駆動回路から超音波モータへの駆動信号の経路を短く
し、同駆動信号から発生する雑音を抑制することが可能
となるとともに、発生した雑音をピストンロッドの外壁
により減衰させることができる。したがって、アクチュ
エータとして超音波モータを採用した減衰力可変ショッ
クアブソーバが、同超音波モータの駆動信号から発生す
る雑音によって他の電気機器へ悪影響を及ぼさないよう
になる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明する。図１は、車両に適用した同実施形態
に係る減衰力可変ショックアブソーバの全体を表す断面
図である。このショックアブソーバは、シリンダ１０
と、シリンダ１０の内周面に液密的かつ軸線方向に摺動
可能に組み付けられたピストン２０と、ピストン２０を
下端部にて固定したピストンロッド３０とを備えてい
る。

【０００９】シリンダ１０は、共に円筒状に形成されて
同軸的に配置したアウタシリンダ１１及びインナシリン
ダ１２を備えている。アウタシリンダ１１は、その下端
にてブラケット１３を介してばね下部材としてのロアア
ームに組み付けられるようになっている。インナシリン
ダ１２は、その上端にて環状の支持プレート１４を介し
てアウタシリンダ１１の上端部外周面上に液密的に支持
されているとともに、その下端にて環状の支持プレート
１５を介してアウタシリンダ１１の下端部内周面上に支
持されている。

【００１０】インナシリンダ１２内は、ピストン２０に
より上下室Ｒ１，Ｒ２に区画されている。上下室Ｒ１，
Ｒ２はそれぞれ作動油（作動液）で満たされており、下
室Ｒ２はアウタシリンダ１１とインナシリンダ１２との
間に形成された環状室Ｒ３にインナシリンダ１２の下端
にて連通している。環状室Ｒ３は気体を封入しており、
ピストンロッド３０の進退に伴う上下室Ｒ１，Ｒ２内に
おける作動油の体積変化を吸収する。

【００１１】ピストン２０は、図２に詳細に示すよう
に、それぞれピストンロッド３０の外周面上に固定され
たカップ状部材２１及び環状部材２２により構成され、
同ピストンロッド３０の外周面上に油室Ｒ４を形成して
いる。カップ状部材２１及び環状部材２２にはそれぞれ
上下室Ｒ１，Ｒ２と油室Ｒ４とを連通させる油路２１
ａ，２２ａが設けられており、各油路２１ａ，２２ａの
一端には作動油の両方向への移動を許容する環状のリー
フバルブ２３，２４がそれぞれ組み付けられている。

【００１２】ピストンロッド３０は、円筒状かつ長尺状
の本体部３１、及び円筒状のスリーブ部３２により構成
されている。本体部３１は、上端部をシリンダ１０の上
端面から進退可能に突出させて、上端にてばね上部材と
しての車体に組み付けられるようになっている。スリー
ブ部３２は、上端部にて細径部３２ａを形成していると
ともに同細径部３２ａの下方位置にて大径部３２ｂを形
成しており、同大径部３２ｂの外周面上にて本体部３１
の下端部内周面上に液密的に固着されている。スリーブ
部３２は、下端部外周面上に螺着したナット３３によっ
てピストン２０を中間部外周面上に固定するとともに、
下端を下室Ｒ２内に開口させている。スリーブ部３２の
側壁には、下室Ｒ２を同スリーブ部３２の内部を介して
それぞれ上室Ｒ１及び油室Ｒ４に連通させる油路３２
ｃ，３２ｄが形成されている。

【００１３】スリーブ部３２内には、同スリーブ部３２
と共にバルブ機構を構成するスプール３４が同軸的かつ
軸線回りに回転可能に組み込まれている。スプール３４
は、下端を開口した円筒状に形成されて、スリーブ部３
２の各油路３２ｃ，３２ｄに対向する位置にて側壁に絞
り孔３４ａ，３４ｂをそれぞれ形成している。各絞り孔
３４ａ，３４ｂは、スプール３４のスリーブ部３２に対
する回転位置に応じて各油路３２ｃ，３２ｄの開度を変
更する。スプール３４の下面であって同スプール３４の
軸線に対して対称の位置には、一対のピン３４ｃ，３４
ｃがそれぞれ下方に向けて突設されている。ピン３４
ｃ，３４ｃは、スプール３４の回転時に同スプール３４
と一体的に回転し、スリーブ部３２内にて径方向に延設
されたバー３２ｅとの当接によりスプール３４の回転角
を規制する。スプール３４は、その上面に形成したシャ
フト部３４ｆを介してピストンロッド３０の本体部３１
内に収容されたアクチュエータ４０に連結されている。

【００１４】アクチュエータ４０は超音波モータであ
り、ピストンロッド３０と同軸的に配設された円筒状の
ケーシング４１を備えている。ケーシング４１の外周面
とピストンロッド３０の本体部３１の内周面との間には
０．１５ｍｍ以上の間隙Ｓが設けられており、ケーシン
グ４１の上端部外周面上には例えば樹脂などの弾性部材
により形成した環状のバンド４２が巻かれている。ケー
シング４１の内周面には、図３にて詳細に示すように、
段差４１ａを境に上部にて小径部４１ｂが形成されてい
るとともに下部にて大径部４１ｃが形成されており、ケ
ーシング４１は同大径部４１ｃの下端部にてピストンロ
ッド３０のスリーブ部３２の細径部３２ａ外周面上に固
着されている。

【００１５】ケーシング４１内には、同ケーシング４１
と同軸的なシャフト４３が収容されている。シャフト４
３は上下両端部にてベアリング４４，４５によりケーシ
ング４１に対して軸線回りに回転可能に支持され、下端
にてスプール３４のシャフト部３４ｆと回転不能に連結
しているとともに、中間部にて同シャフト４３と同軸的
な円柱状の振動体５０を貫通している。シャフト４３の
外周面上であって振動体５０の上下位置には、ロータ４
６，４７が固定されている。ロータ４６，４７は、シャ
フト４３を貫通させるとともにケーシング４１、シャフ
ト４３及び振動体５０と同軸的な環状に形成されてな
り、皿ばね４８，４９によってそれぞれベアリング４
４，４５に対し内側に向けて付勢されて、振動体５０の
上下端面に向けてその内側端面を押圧している。

【００１６】振動体５０は、シャフト４３を軸線回りに
回転可能に挿通させた円管状のボルト５１と、同ボルト
５１の軸方向中央部に配設された上下一対の円筒状の励
振部５２，５３と、励振部５２，５３の各外側に配設さ
れた上下一対のカップ状の駆動部５４，５５とを備えて
いる。励振部５２，５３は、例えばＰＺＴなどの圧電素
子と、ケーシング４１の内周面上の溝４１ｄに沿って導
かれたハーネス５６を介して外部の駆動回路６０に接続
された電極板とを軸方向に交互に積層したものであり、
駆動回路６０による駆動信号としての交流電気信号の付
与に応じて、屈曲振動するとともに同屈曲の方向を軸線
回りに回転させ、上下端面に周方向の進行波を発生する
ものである。駆動回路６０は、図示しない外部から入力
された目標回転位置を表す指令信号、及び後述する位置
検出センサ７０から入力された検出信号に応じて上記駆
動信号を出力するものである。

【００１７】駆動部５４，５５は、底板にてシャフト４
３を軸周りに回転可能に貫通させるとともに内周面上に
てボルト５１の上下端部外周面上にそれぞれ螺合して、
各内側の端面上にて励振部５２，５３を挟持するととも
に、励振部５２，５３によって励振されるものである。
これにより、振動体５０は、上記駆動回路６０による励
振部５２，５３への駆動信号の付与に応じて、同振動体
５０全体で両励振部５２，５３の間を節として屈曲振動
するとともに同屈曲の方向を軸線回りに回転させ、駆動
部５４，５５の各外側端面にて摩擦により各ロータ４
６，４７を互いに同一方向に回転駆動するようになって
いる。そして、アクチュエータ４０は、上記各ロータ４
６，４７の回転駆動によって同各ロータ４６，４７、シ
ャフト４３、皿ばね４８，４９を一体的に回転させ、ス
プール３４をピストンロッド３０のスリーブ部３２に対
して回転駆動する。なお、このスプール３４の回転駆動
は、上記駆動回路６０の駆動信号に応じて、両方向に対
して可能となっている。

【００１８】両励振部５２，５３の間には、円環状の平
板５７が配設されている。平板５７は、図４にて詳細に
示すように、ボルト５１を貫通させるとともに両励振部
５２，５３に挟持された中央部５７ａと外周端部５７ｂ
との間に複数の円弧状の貫通孔５７ｃを形成しており、
同中央部５７ａの外周端部５７ｂに対する若干の変位を
許容するように、すなわち可撓に構成されている。な
お、貫通孔５７ｃの数量及び形状は必要に応じて適当に
設定されるものであり、図４の（ａ），（ｂ）はそれぞ
れ同貫通孔５７ｃの数量及び形状の異なった採用例を示
したものである。平板５７の外周端部５７ｂは、ケーシ
ング４１の内周面上の段差４１ａと、同内周面上の大径
部４１ｂ内に嵌入された円筒状の内部ケーシング４１ｅ
の上端とにより上下方向から挟持されている。

【００１９】また、ピストンロッド３０内には、位置検
出センサ７０も収容されている。位置検出センサ７０
は、アクチュエータ４０のケーシング４１の上面上に固
定されるとともにシャフト４３の上端部に接続されてお
り、シャフト４３のピストンロッド３０に対する回転位
置を検出して同回転位置を表す検出信号をハーネス７１
を介し駆動回路６０に出力するものである。

【００２０】上述のように構成した減衰力可変ショック
アブソーバにおいては、ばね上部材がばね下部材に対し
て上下動すると、ピストン２０及びピストンロッド３０
がシリンダ１０に対して上下動する。この場合、ピスト
ン２０及びピストンロッド３０が上側に変位するとき
は、上室Ｒ１内の作動油が、リーフバルブ２３及び油路
２１ａを介して油室Ｒ４内に流れ込み、同油室Ｒ４か
ら、リーフバルブ２４及び油路２２ａと、スリーブ部３
２の油路３２ｄ及びスプール３４の絞り孔３４ｂとを介
して下室Ｒ２内に流れ込む。また、スリーブ部３２の油
路３２ｃ及びスプール３４の絞り孔３４ａを介して下室
Ｒ２内に流れ込む。一方、ピストン２０及びピストンロ
ッド３０が下側に変位するときは、下室Ｒ２内の作動油
が、油路２２ａ及びリーフバルブ２４と、スプール３４
の絞り孔３４ｂ及びスリーブ部３２の油路３２ｄとを介
して油室Ｒ４内に流れ込み、同油室Ｒ４から油路２１ａ
及びリーフバルブ２３を介して上室Ｒ１内に流れ込む。
また、スプール３４の絞り孔３４ａ及びスリーブ部３２
の油路３２ｃを介して上室Ｒ１内に流れ込む。これら各
場合において、上記作動油の通過する各油路がそれぞれ
同作動油の流れに対し抵抗として作用し、上記ピストン
２０及びピストンロッド３０の上下動に対し減衰力を付
与する。

【００２１】また、上記動作中、上記減衰力は随時変更
制御される。この場合、まず、外部からの目標回転位置
の入力に応じて駆動回路６０が駆動信号を出力し、同駆
動信号に応じて、アクチュエータ４０が、振動子５０に
よりロータ４６，４７を回転駆動して同各ロータ４６，
４７、シャフト４３、皿ばね４８，４９を一体的に回転
させ、スプール３４を回転駆動する。これにより、スリ
ーブ部３２の各油路３２ｃ，３２ｄの開度が変更され
て、上記減衰力が変更される。そして、位置検出センサ
７０による検出に基づき、駆動回路６０は上記駆動信号
の出力を停止して、上記減衰力の変更を停止する。この
一連の動作が繰り返されて、上記減衰力が制御されるよ
うになっている。

【００２２】上述のように、上記実施形態においては、
アクチュエータ４０によって減衰力を変更制御するよう
にしているが、この場合、アクチュエータ４０のケーシ
ング４１の外周面とピストンロッド３０の本体部３１の
内周面との間に間隙Ｓが設けられているため、上記ばね
上部材のばね下部材に対する上下動に伴いピストンロッ
ド３０の本体部３１が撓んだ場合であっても、アクチュ
エータ４０が変形しにくいようになっている。これによ
り、上記本体部３１を小径に形成してシリンダ１０の上
下室Ｒ１，Ｒ２間を移動する作動液の流量を大きくする
ことにより、この減衰力可変ショックアブソーバの発生
する減衰力の可変幅を大きく維持した上で、アクチュエ
ータ４０の変形による作動不良や破損を回避することが
できる。

【００２３】また、アクチュエータ４０が下端部にてピ
ストンロッド３０に固定されているとともに、アクチュ
エータ４０のケーシング４１の上端部外周面上に弾性部
材により形成されたバンド４２が巻かれているため、簡
単な構成で間隙Ｓが形成されているとともに、ピストン
ロッド３０の本体部３１内におけるアクチュエータ４０
の径方向の振動が弾性的に規制されて、アクチュエータ
４０が同本体部３１の側壁に当たって異音が発生するこ
とが回避される。

【００２４】なお、上記実施形態においてはアクチュエ
ータ４０として超音波モータを採用したが、ケーシング
４１を備えたアクチュエータ４０として、例えばステッ
プモータなど他のモータを採用した場合であっても、上
記効果を期待することができる。

【００２５】次に、上記実施形態の変形例を図面を用い
て説明する。図５は、車両に適用した同変形例に係る減
衰力可変ショックアブソーバの全体を表す断面図であ
る。この変形例は、上記実施形態において、前記駆動回
路６０をピストンロッド３０の本体部３１内に収容した
ものである。これにより、ハーネス５６が短く形成され
ているため駆動回路６０の駆動信号から発生する雑音が
抑制されるとともに、発生した雑音がピストンロッド３
０の本体部３１の外壁により減衰するようになってい
る。したがって、アクチュエータ４０として超音波モー
タを採用した上で、同アクチュエータ４０の駆動信号か
ら発生する雑音によって他の電気機器に影響を及ぼさな
いようになっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る車両の減衰力可変シ
ョックアブソーバの全体縦断面図である。

【図２】図１のピストン及びピストンロッドの拡大縦断
面図である。

【図３】図１，２のアクチュエータの拡大縦断面図であ
る。

【図４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図３の平板の一採用
例の平面図である。

【図５】前記減衰力可変ショックアブソーバの変形例の
全体縦断面図である。

【符号の説明】

１０…シリンダ、２０…ピストン、３０…ピストンロッ
ド、３２…スリーブ部、３４…スプール、４０…アクチ
ュエータ、４１…ケーシング、４２…バンド、５０…振
動子、６０…駆動回路、７０…位置検出センサ、Ｒ１…
上室、Ｒ２…下室、Ｓ…間隙。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 賢二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3J069 AA50 EE37

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作動液を封入したシリンダと、 前記シリンダに軸線方向に摺動可能に組み付けられて同
   シリンダの内部を２室に区画するピストンと、 前記ピストンを一端部にて固定した円筒状のピストンロ
   ッドと、 前記ピストンロッドの前記ピストン側端部に設けられ前
   記シリンダの上下室間の連通路の開度を変更するバルブ
   機構と、 円筒状のケーシングを有してなり前記ピストンロッド内
   に同ピストンロッドと同軸的に収容されて前記バルブ機
   構を駆動するアクチュエータとを備えた減衰力可変ショ
   ックアブソーバにおいて、 前記アクチュエータのケーシング外周面と前記ピストン
   ロッドの内周面との間に間隙を設けたことを特徴とする
   減衰力可変ショックアブソーバ。
2. 【請求項２】前記請求項１に記載の減衰力可変ショック
   アブソーバにおいて、 前記間隙を０．１５ｍｍ以上に設定したことを特徴とす
   る減衰力可変ショックアブソーバ。
3. 【請求項３】前記請求項１又は請求項２に記載の減衰力
   可変ショックアブソーバにおいて、 前記アクチュエータの前記ピストン側の端部を前記ピス
   トンロッドに固定するとともに、 前記間隙に環状の弾性部材を介装したことを特徴とする
   減衰力可変ショックアブソーバ。
4. 【請求項４】前記請求項１乃至請求項３のうちのいずれ
   か一つに記載の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を超音波モータにより構成し、 前記超音波モータを駆動する駆動信号を出力する駆動回
   路を前記ピストンロッド内に収容したことを特徴とする
   減衰力可変ショックアブソーバ。