JP2012184792A

JP2012184792A - 緩衝器

Info

Publication number: JP2012184792A
Application number: JP2011047357A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kondo; 卓宏近藤
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2031-03-04
Also published as: JP5848505B2

Abstract

【課題】振動エネルギを利用しやすいエネルギへ変換してエネルギの回収を可能とする緩衝器を提供することである。
【解決手段】本発明における課題解決手段は、シリンダ１とシリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２とを備えた緩衝器本体Ｂと、緩衝器本体Ｂの伸縮により緩衝器本体Ｂ内に充填される流体が通過する流路３とを備えた緩衝器Ｄにおいて、流路３を横切る磁界を発生する磁石４と、流路３に設けられて相対向して対となる電極５，６とを備え、流体を電気伝導性流体Ｅとしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、緩衝器の改良に関する。

従来、この種の緩衝器にあっては、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を作動油が充填される油室と気体が充填される気体室とに区画するフリーピストンと、シリンダ内に摺動自在に挿入されて油室を二つの作動室に区画するピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるロッドとを備えて構成され、車両の車体と車軸との間に介装されるなどして振動を減衰するようになっている。

より詳細には、作動室同士を連通する流路が設けてあって、緩衝器は、ピストンがシリンダに対して相対移動する際に、圧縮される作動室から拡大する作動室へ向かう作動油の流れに減衰弁で抵抗を与えて、作動室間に差圧を生じさせて減衰力を発揮するようになっている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００５−３２１０２０号公報

上述した緩衝器は、伸縮する際に減衰力を発揮して入力される振動を減衰させるが、エネルギの変換の観点からすれば、振動エネルギを吸収して熱エネルギに変換することで、振動を減衰させている。

このように緩衝器は、振動を減衰させる点で特に問題があるわけではないが、振動エネルギを熱エネルギに変換するのみで、熱エネルギは何にも利用されることなく、放熱することでエネルギを捨てるのみであった。

そこで、本発明は上記した点を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、振動エネルギを利用しやすいエネルギへ変換してエネルギの回収を可能とする緩衝器を提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、シリンダとシリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンとを備えた緩衝器本体と、上記緩衝器本体の伸縮により上記緩衝器本体内に充填される流体が通過する流路とを備えた緩衝器において、上記流路を横切る磁界を発生する磁石と、上記流路に設けられて相対向して対となる電極とを備え、上記流体を電気伝導性流体としたことを特徴とする。

本発明の緩衝器によれば、振動エネルギを利用しやすい電気エネルギへ変換することができ、エネルギの回収が可能となる。

一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。一実施の形態の緩衝器における流路の一部の斜視図である。他の実施の形態における緩衝器の縦断面図である。別の実施の形態における緩衝器の縦断面図である。

以下、図に基づいて本発明を説明する。本発明の緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ１とシリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２とを備えた緩衝器本体Ｂと、緩衝器本体Ｂの伸縮により緩衝器本体Ｂ内に充填される電気伝導性流体Ｅが通過する流路３と、流路３を横切る磁界を発生する磁石４と、流路３に設けられて相対向して対となる電極５，６と備えて構成されている。

本実施の形態の緩衝器Ｄの場合、より具体的には、ピストン２がシリンダ１内を一方室としてのロッド側室Ｒ１と他方室としてのピストン側室Ｒ２とに区画しており、流路３は、ロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通している。また、電気伝導性流体Ｅは、この例では、一方室Ｒ１と他方室Ｒ２内に充填されている。

そして、この緩衝器Ｄにあっては、シリンダ１内に一端がピストン２に連結されるピストンロッド７が挿入されていて、片ロッド型の緩衝器とされている。また、ロッド側室Ｒ１およびピストン側室Ｒ２には、具体的にはたとえば、液体金属やイオン性液体、水、水溶液等の電気伝導性流体Ｅが充填されている。さらに、シリンダ１内の図１中下方には、シリンダ１の内周に摺接してピストン側室Ｒ２と気体室Ａとを区画するフリーピストン８が設けられている。

この緩衝器Ｄの伸縮に伴ってシリンダ１内に出入りするピストンロッド７の体積は、気体室Ａ内の気体の体積が膨張あるいは収縮してフリーピストン８が図１中上下方向に移動することによって補償されるようになっている。このように緩衝器Ｄは、単筒型に設定されているが、フリーピストン８および気体室Ａの設置に変えて、シリンダ１の外周や外部にリザーバを設けて当該リザーバによって上記ピストンロッド７の体積補償を行ってもよいし、シリンダ１に気体室を備えたタンクを接続して上記補償を行うようにしてもよい。

なお、上記したところでは、緩衝器Ｄは、ピストンロッド７の一端にピストン２が連結される片ロッド型の緩衝器に設定されているが、ピストンロッドの中間にピストンを設ける両ロッド型の緩衝器に設定されてもよい。

以下、各部について詳細に説明する。シリンダ１は、その上端がピストンロッド７を摺動自在に軸支するヘッド部材９で封止され、下端もまたボトム部材１０によって封止されている。

そして、流路３は、非磁性のパイプＰで形成されており、ロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通している。そして、この流路３を横切る磁界を発生する磁石４が設けられるとともに、その途中には相対向して対となる電極５，６が設けられている。

具体的には、図２に示すように、電極５，６が流路３内にパイプＰに対して絶縁されつつ流路３内に面するように設置され、磁石４のＳ極とＮ極がパイプＰ外で相対向するよう配置されている。すなわち、流路３内周には、電極５，６がパイプＰの周方向に１８０度の位相をもって配置されていて、磁石４のＮ極とＳ極は、パイプＰの周方向に１８０度の位相をもって配置されるとともに、電極５と電極６との間に配置されている。このように、磁石４のＳ極とＮ極は１８０度の位相をもって配置されており、流路３の長手方向に対して直交する方向へ横切って磁界を発生している。なお、磁界が流路３を横切るとは、必ずしも流路３の長手方向に直行する方向のみならず、これに対して斜め方向へ横切るようにしてもよい。

なお、図示するところでは、磁石４は、単一の磁石であってＳ極とＮ極で流路３を挟んで対向させるようにしているが、二つの磁石を用いて一方の磁石のＳ極を流路３へ向け、他方の磁石のＮ極を流路３へ向けて、対向させるようにしてもよい。また、磁石４のＳ極とＮ極は、流路３内に面するようにしてもよく、磁石４のＳ極とＮ極の長さは任意であり、電極５，６についても長さは任意である。

この例では、緩衝器Ｄがシリンダ１に対してピストン２が図１中上下方向へ移動する伸縮作動を呈すると、ロッド側室Ｒ１からピストン側室Ｒ２へ、または、ピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へと、流路３を介して電気伝導性流体が移動する。

以上のように構成された緩衝器Ｄは、振動エネルギの入力を受けて緩衝器本体Ｂが伸縮作動を呈すると、上記したように、電気伝導性流体が流路３を介してロッド側室Ｒ１からピストン側室Ｒ２へ、または、ピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ移動する。

緩衝器本体Ｂの伸縮作動の際に、流路３を通過する電気伝導性流体の流れに流路３の途中に設けた減衰弁１１が抵抗を与えるので、ロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２に差圧が生じ、減衰力を発揮する。なお、流路３の他に一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とを連通する通路を設けて、当該通路に減衰弁を設けて減衰力を発揮させるようにしてもよい。

そして、図２に示すように、電気伝導性流体Ｅが流路３を流れる方向を二点鎖線矢印で示す向きとし、磁石４が形成する磁界の向きを一点鎖線矢印で示す向きとすると、電気伝導性流体Ｅが流路３を流れる際に磁石４によって形成される磁界を横切るので、電磁誘導によって誘導起電力が生じて、図２中三点鎖線矢印で示す向きに電気伝導性流体Ｅ内に電流が流れる。この電気伝導性流体Ｅ内を流れる電流は、電極５，６を通じて外部へ取り出すことができる。具体的には、この例では、電極５，６を蓄電装置１２に接続してあって、上記の如くの発電によって蓄電装置１２を充電することができるようになっている。なお、蓄電装置１２は、キャパシタや蓄電池等の電気エネルギを蓄えることが可能であればよく、また、電極５，６は、蓄電装置１２以外にも電力を必要とする負荷へ接続されてもよい。なお、電極５，６と蓄電装置１２との間に、蓄電装置１２に効率よく充電することができるように、充電回路を設けるようにしてもよく、この場合、電気伝導性流体Ｅが流路３を双方向に通過するので、通過方向に応じて電極５，６の極性が入れ替わるため、整流したうえで蓄電装置１２を充電するとよい。

つまり、この緩衝器Ｄは、外部から振動エネルギが入力されると、これを熱エネルギのみならず、利用しやすい電気エネルギにも変換することができ、容易にエネルギの回収が可能となる。

つづいて、図３に示した他の実施の形態の緩衝器Ｄ１について説明する。この緩衝器Ｄ１は、上記した一実施の形態の緩衝器Ｄのピストン２にロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通するピストン通路１３を設けてある。このピストン通路１３は、途中にピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ向かう電気伝導性流体Ｅの流れのみを許容する逆止弁１４が設けてある。これにより、ピストン通路１３は、ピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ向かう電気伝導性流体Ｅの流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。

以上が、この他の実施の形態の緩衝器Ｄ１が上述の一実施の形態の緩衝器Ｄと異なる部分であり、他の部分については、両緩衝器Ｄ，Ｄ１は同じ構成を備えているので、同様の部分については説明が重複するので詳しい説明を省略する。

この緩衝器Ｄ１では、振動エネルギの入力を受けて緩衝器本体Ｂが伸長作動を呈すると、電気伝導性流体Ｅは、圧縮されるロッド側室Ｒ１からピストン側室Ｒ２へピストン通路１３を介して移動できないので、流路３のみを介して移動する。この流路３を電気伝導性流体Ｅが通過すると、上述したように、誘導起電力が生じて電流が生じ、電極５，６を介して外部の蓄電装置１２へ電流を取り出すことができる。つまり、緩衝器Ｄ１も緩衝器Ｄと同様に発電する。

緩衝器本体Ｂの伸長作動の際に、流路３を通過する電気伝導性流体Ｅの流れに減衰弁１１で抵抗を与えるので、ロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２に差圧が生じ、減衰力を発揮する。

反対に、振動エネルギの入力を受けて緩衝器本体Ｂが収縮作動を呈すると、圧縮されるピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へピストン通路１３を介して電気伝導性流体Ｅが移動する。また、ピストンロッド７がシリンダ１へ侵入するので、気体室Ａがこの侵入分の体積分だけ収縮して上記体積を補償してシリンダ１内の圧力を上昇させ、緩衝器Ｄ１は、この収縮作動を抑制する減衰力を発揮する。この収縮作動時には、電気伝導性流体Ｅは、流路３を殆ど流れない。

よって、この他の実施の形態の緩衝器Ｄ１は、外部から振動エネルギが入力されると、これを熱エネルギのみならず、利用しやすい電気エネルギにも変換することができ、容易にエネルギの回収が可能となる。

また、電気伝導性流体Ｅが流路３を通過する方向が一定となるので、電極５，６の極性が一定となるので、蓄電装置１２や外部負荷へ電流供給する際に、整流する必要がなくなる利点があり、整流に必要な回路や素子を設けずに済む。

最後に、図４に示した別の実施の形態の緩衝器Ｄ２について説明する。この緩衝器Ｄ２では、他の実施の形態の緩衝器Ｄ１の構成に加えてピストン２とフリーピストン８との間に隔壁部材１５を設けて、ピストン側室Ｒ２と気体室Ａとの間に補償室Ｒを形成し、流路３が補償室Ｒを経由してロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを連通するようにしてある。

具体的には、隔壁部材１５は、シリンダ１内に固定されていて、ピストン側室Ｒ２と補償室Ｒとを仕切っている。また、隔壁部材１５は、流路３の一部をなす補償通路としての隔壁通路１６を備えていて、当該隔壁通路１６は、補償室Ｒからピストン側室Ｒ２へ向かう電気伝導性流体Ｅの流れのみを許容する逆止弁１７を備えており、補償室Ｒからピストン側室Ｒ２へ向かう電気伝導性流体Ｅの流れのみを許容する一方通行の通路に設定されている。補償室Ｒは、フリーピストン８を境にして気体室Ａに面しており、電気伝導性流体Ｅが充填されている。

この緩衝器Ｄ２では、振動エネルギの入力を受けて緩衝器本体Ｂが伸長作動を呈すると、電気伝導性流体Ｅは、圧縮されるロッド側室Ｒ１からピストン側室Ｒ２へピストン通路１３を介して移動できないので、流路３のみを介して移動する。この流路３を電気伝導性流体Ｅが流れることによって電磁誘導によって発電することになる。

反対に、振動エネルギの入力を受けて緩衝器本体Ｂが収縮作動を呈すると、圧縮されるピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へピストン通路１３を介して電気伝導性流体Ｅが移動するものの、ピストンロッド７がシリンダ１へ侵入するので、ピストンロッド侵入分の電気伝導性流体Ｅがロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とで余剰となる。この余剰分の電気伝導性流体Ｅは、逆止弁１７が開かないので隔壁通路１６を介して補償室Ｒへ移動できないので、シリンダ１内から流路３へ押し出されて、流路３を介して補償室Ｒへ移動する。この流路３を電気伝導性流体Ｅが流れることによって電磁誘導によって発電することになる。

また、この収縮作動時には、流路３を通過する電気伝導性流体Ｅの流れに減衰弁１１で抵抗を与えるので、ロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２の圧力が上昇して、緩衝器Ｄ２は、収縮作動を抑制する減衰力を発揮する。

よって、この別の実施の形態の緩衝器Ｄ２は、外部から振動エネルギが入力されると、これを熱エネルギのみならず、利用しやすい電気エネルギにも変換することができ、容易にエネルギの回収が可能となる。

また、緩衝器Ｄ２を上述のように構成することで、緩衝器本体Ｂが伸縮作動を呈すると、必ず、流路３を電気伝導性流体Ｅが通過するので、緩衝器Ｄ２が作動中は必ず発電する。また、電気伝導性流体Ｅが流路３を通過する方向が一定となるので、電極５，６の極性が一定となる。これにより、発電効率を高めつつ、蓄電装置１２や外部負荷へ電流供給する際に、整流に必要な回路や素子を設けずに済む。

なお、上記したところでは、シリンダ１内に補償室Ｒと気体室Ａを設けているが、シリンダ１外へ設けることも可能である。

また、流路３は、上記した処では、シリンダ１内にピストン２で形成した一方室であるロッド側室Ｒ１と他方室であるピストン側室Ｒ２とを連通するようになっているが、これに限定されるものではない。したがって、たとえば、ピストン２に流路を設けてもよいし、緩衝器本体がシリンダ１の外方にリザーバを備える場合には、流路がリザーバと緩衝器本体Ｂ内を連通して緩衝器本体Ｂの伸縮時に電気伝導性流体Ｅが通過するようにしておけばよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明の緩衝器は、車両の制振用途に利用することができる。

１シリンダ
２ピストン
３流路
４磁石
５，６電極
１３ピストン通路
１６補償通路としての隔壁通路
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２緩衝器
Ａ気体室
Ｂ緩衝器本体
Ｒ１一方室としてのロッド側室
Ｒ２他方室としてのピストン側室
Ｒ補償室

Claims

シリンダとシリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンとを備えた緩衝器本体と、上記緩衝器本体の伸縮により上記緩衝器本体内に充填される流体が通過する流路とを備えた緩衝器において、上記流路を横切る磁界を発生する磁石と、上記流路に設けられて相対向して対となる電極とを備え、上記流体を電気伝導性流体としたことを特徴とする緩衝器。
、
上記ピストンがシリンダ内を一方室と他方室とに区画し、上記流路が上記一方室と上記他方室とを連通する請求項１に記載の緩衝器。
上記ピストンに上記一方室と上記他方室とを連通するピストン通路を設け、当該ピストン通路が上記他方室から上記一方室へ向かう流れのみを許容し、上記流路が上記一方室から上記他方室へ向かう流れのみを許容することを特徴とする請求項２に記載の緩衝器。
上記他方室へ連通される補償室と、当該補償室から上記他方室へ向かう流れのみを許容する補償通路とを設け、上記流路は補償室を介して上記一方室と上記他方室とを連通することを特徴とする請求項２に記載の緩衝器。