JP2012202530A

JP2012202530A - 発電装置を備えた緩衝器

Info

Publication number: JP2012202530A
Application number: JP2011070055A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiko Hirose; 光彦廣瀬; Kazuhiko Yonezawa; 和彦米澤
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】異音の発生がなく、簡便な構造で発電させること。
【解決手段】発電装置２０を備えた緩衝器１００であって、作動流体が封入されたシリンダ１と、シリンダ１に進退自在に挿入されるピストンロッド５とを備え、発電装置２０は、シリンダ１の外周面に巻き付けられた圧電素子２１を備え、緩衝器１００の伸縮作動に伴うシリンダ１内の油圧変動によって圧電素子２１にて発電が行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電装置を備えた緩衝器に関するものである。

特許文献１には、車輪振動及びエンジン振動により圧電セラミックを直接殴打して発電する方法が開示されている。

特開２０１０−１１２３６４号公報

しかし、特許文献１に記載の発電方法では、打音が発生するため、車両に搭載するには問題がある。また、振動を圧電セラミックに伝える振動伝達部が必要であるため、装置が大掛かりになる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、異音の発生がなく、簡便な構造で発電させることを目的とする。

本発明は、発電装置を備えた緩衝器であって、作動流体が封入されたシリンダと、前記シリンダに進退自在に挿入されるピストンロッドと、を備え、前記発電装置は、前記シリンダの外周面に巻き付けられた圧電素子を備え、緩衝器の伸縮作動に伴う前記シリンダ内の油圧変動によって前記圧電素子にて発電が行われることを特徴とする。

本発明によれば、緩衝器の伸縮作動に伴うシリンダ内の圧力変動によって圧電素子にて発電が行われるため、発電に際して異音の発生がない。また、圧電素子はシリンダの外周面に巻き付けられるだけの簡便な構造である。

本発明の実施の形態に係る緩衝器の概略縦断面図である。発電装置の発電動作を説明する模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

まず、図１を参照して、本実施の形態に係る緩衝器１００の全体構成について説明する。緩衝器１００は、自動車等の車両における車体と車軸との間に介装され、車体姿勢の変化を抑制する機能を有するものである。

緩衝器１００は、作動油（作動流体）が封入されたシリンダ内筒１と、シリンダ内筒１内に摺動自在に挿入されたピストン２と、一端にピストン２が固定され他端はシリンダ内筒１の外部に延在するピストンロッド５と、シリンダ内筒１を囲むシリンダ外筒６とを備える。シリンダ内筒１の内部は、ピストン２によってロッド側流体室３とピストン側流体室４とに画成される。ピストン２はピストンロッド５の段部にナット１６によって固定される。

シリンダ内筒１とシリンダ外筒６との間には、作動油をガスとともに貯留するリザーバ室７が画成される。シリンダ内筒１の底部には、ピストン側流体室４とリザーバ室７とを区画するベースバルブ８が固定される。ベースバルブ８には、リザーバ室７からピストン側流体室４への作動油の流れを許容する一方、逆向きの作動油の流れを阻止するチェック弁９と、ピストン側流体室４からリザーバ室７への作動油の流れに抵抗を付与する縮側減衰弁１１とが設けられる。

ピストン２には、ピストン側流体室４からロッド側流体室３への作動油の流れを許容する一方、逆向きの作動油の流れを阻止するチェック弁１０と、ロッド側流体室３からピストン側流体室４への作動油の流れに抵抗を付与する伸側減衰弁１２とが設けられる。

ロッド側流体室３とリザーバ室７は、シリンダ内筒１の開口端部を閉塞するロッドガイド１３によって作動油の行き来が不能に区画される。ピストンロッド５はロッドガイド１３を挿通して設けられる。

緩衝器１００が収縮作動する場合には、ピストン側流体室４が縮小し、ロッド側流体室３が拡大する。これに伴い、ピストン側流体室４の作動油はチェック弁１０を通じてロッド側流体室３に流入する。一方、ロッド側流体室３とピストン側流体室４の合計容積は、ピストン２の縮側ストロークに伴ってシリンダ内筒１に侵入するピストンロッド５の侵入体積相当分減少する。シリンダ内筒１のこの容積変動は、ピストン側流体室４の作動油の一部が縮側減衰弁１１を通じてリザーバ室７に流出することによって補償される。この時、縮側減衰弁１１を通る作動油が縮側減衰力を発生させる。

緩衝器１００が伸長作動する場合には、ロッド側流体室３が縮小し、ピストン側流体室４が拡大する。これに伴い、ロッド側流体室３の作動油は伸側減衰弁１２を通じてピストン側流体室４に流入する。この時、伸側減衰弁１２を通る作動油が伸側減衰力を発生させる。一方、ロッド側流体室３とピストン側流体室４の合計容積は、ピストン２の伸側ストロークに伴ってシリンダ内筒１から退出するピストンロッド５の退出体積相当分増加する。シリンダ内筒１のこの容積変動は、リザーバ室７の作動油の一部がチェック弁９を通じてピストン側流体室４に流入することによって補償される。

シリンダ外筒６内の端部には、ピストンロッド５の外周面が摺動し、外部への作動油の漏れを防止するシール部材１７が設けられる。

以上のように、緩衝器１００は、シリンダ内筒１及びシリンダ外筒６からなるシリンダ１５に対してピストンロッド５が進退することによって減衰力を発揮するものである。

緩衝器１００には、緩衝器１００の伸縮作動に伴って発電を行う発電装置２０が設けられる。以下では、図２を参照して発電装置２０について説明する。

発電装置２０は、シリンダ内筒１の外周面に巻き付けられた圧電素子２１を備える。圧電素子２１は圧電体を電極で挟んだフィルム材であり、そのフィルム材がシリンダ内筒１の外周面に絶縁フィルムを介して巻き付けられる。具体的には、圧電素子２１は接着剤等によってシリンダ内筒１の外周面に隙間なく固定される。

圧電素子２１は、ロッド側流体室３及びピストン側流体室４の双方の外周を囲んで取り付けられる。また、圧電素子２１はシリンダ内筒１の外周面全周に巻き付けるのが、発電効率の観点からは望ましい。しかし、シリンダ内筒１の外周面の一部に巻き付けるようにしてもよい。

圧電素子２１の電極には配線が接続され、その配線は発電装置２０にて発電された電力を充電するバッテリ、又は発電装置２０にて発電された電力にて駆動する負荷に接続される。

次に、発電装置２０の発電動作について説明する。

緩衝器１００が収縮作動する場合には、ピストン側流体室４が縮小するため、ピストン側流体室４内の圧力が上昇し、緩衝器１００が伸長作動する場合には、ロッド側流体室３が縮小するため、ロッド側流体室３内の圧力が上昇する。

このように、緩衝器１００の伸縮作動に伴ってシリンダ内筒１の内圧が上昇するため、その内圧（図２中の矢印）によってシリンダ内筒１の胴部１ａが径方向に僅かに膨らむ。緩衝器１００の両端部はベースバルブ８とロッドガイド１３によって拘束されているため、胴部１ａは両端部を支点として径方向に撓んだ状態となる（図２に点線で示す状態）。

胴部１ａが撓むことによって、胴部１ａの外周面に巻き付けられた圧電素子２１も変形する。圧電素子２１はシリンダ内筒１の外周面に隙間なく固定されているため、シリンダ内筒１の胴部１ａの僅かな変形にも追従して変形する。圧電素子２１が変形することによって、圧電素子２１にて発電が行われる。圧電素子２１にて発電された電力は配線を通じてバッテリ又は負荷に供給される。

以上の第１の実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

緩衝器１００の伸縮作動に伴うシリンダ内筒１内の圧力変動によって圧電素子２１にて発電が行われるため、発電に際して異音の発生がない。また、圧電素子２１はシリンダ内筒１の外周面に巻き付けられるだけの簡便な構造である。このように、緩衝器１００によれば、簡便な構造で効率的に発電を行うことができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明は、緩衝器の伸縮作動を利用して発電を行う発電装置に適用することができる。

１００緩衝器
１シリンダ内筒
２ピストン
５ピストンロッド
６シリンダ外筒
２０発電装置
２１圧電素子

Claims

発電装置を備えた緩衝器であって、
作動流体が封入されたシリンダと、
前記シリンダに進退自在に挿入されるピストンロッドと、を備え、
前記発電装置は、前記シリンダの外周面に巻き付けられた圧電素子を備え、
緩衝器の伸縮作動に伴う前記シリンダ内の油圧変動によって前記圧電素子にて発電が行われることを特徴とする発電装置を備えた緩衝器。
前記シリンダは、
前記ピストンロッドの端部に固定されたピストンが摺動自在に挿入されたシリンダ内筒と、
作動流体をガスとともに貯留するリザーバ室を前記シリンダ内筒との間に画成するシリンダ外筒と、を備え、
前記圧電素子は、前記シリンダ内筒の外周面に巻き付けられることを特徴とする請求項１に記載の発電装置を備えた緩衝器。