JP2015064093A

JP2015064093A - 緩衝器

Info

Publication number: JP2015064093A
Application number: JP2013199449A
Authority: JP
Inventors: 伸一高松; Shinichi Takamatsu
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-04-09

Abstract

【課題】添加剤が摺動部表面から受ける引力や斥力を作動に応じて変化させることが可能な緩衝器を提供する。【解決手段】シリンダ１と、このシリンダ１に出入りするピストンロッド２と、このピストンロッド２に保持されるとともに上記シリンダ１の内周面１ａに摺接するピストン３と、上記シリンダ１内に形成されて上記ピストン３で区画される一方室１０及び他方室１１と、これら一方室１０及び他方室１１に充填されて添加剤が添加される作動液とを備える緩衝器Ｄにおいて、シリンダ１の外周に巻き回されるコイル４と、上記ピストン３または上記ピストンロッド２に取り付けられてＳ極とＮ極が軸方向に並ぶように配置される磁石５とを備えており、上記シリンダ１と上記コイル４とを備えて電気回路Ｅが構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、緩衝器に関する。

緩衝器は、内部に作動液を収容しており、この作動液が移動する際の抵抗に起因する減衰力を発生し、車両、機器、構造物等の振動を抑制する。作動液として、基油に酸化防止剤、粘度指数向上剤、摩擦調整剤、極圧剤等の添加剤を添加した作動油（例えば、特許文献１，２）や、水にグリコール類や防錆剤等の添加剤を添加した作動水（例えば、特許文献３，４）が利用されている。

特開平５−３３９５８８号公報特開２００４−１４４２６４号公報特開２００９−３６２５８号公報特開２００９−３６２５９号公報

上記緩衝器の減衰力特性を設計する方法の一つに、上記した各種添加剤の割合を調整する方法がある。例えば、摩擦調整剤の添加量を変更して摩擦を低減する方向に調節した場合、緩衝器を構成するシリンダとピストンの摺動部や、ピストンロッドとベアリングの摺動部、ピストンロッドとシールの摺動部等で摺動抵抗が小さくなり、緩衝器が発生する減衰力を小さくすることができる。

上記添加剤のうち、摩擦調整剤等は、作動液中にイオン化した状態で存在しており、極性を持っているので、摺動部表面の電位に引き寄せられて付着することで、摩擦特性、延いては減衰力特性に強く作用する。しかしながら、摺動部表面の電位は、シリンダ、ピストン、ピストンロッド、ベアリング、シール等、摺動部を構成する材料そのものの物性によって決定されるため、添加剤が摺動部表面から受ける引力や斥力を緩衝器の作動に応じて変化させることができなかった。

そこで、本発明の目的は、添加剤が摺動部表面から受ける引力や斥力を作動に応じて変化させることが可能な緩衝器を提供することである。

上記課題を解決するための手段は、シリンダと、このシリンダに出入りするピストンロッドと、このピストンロッドに保持されるとともに上記シリンダの内周面に摺接するピストンと、上記シリンダ内に形成されて上記ピストンで区画される一方室及び他方室と、これら一方室及び他方室に充填されて添加剤が添加される作動液とを備える緩衝器において、上記シリンダの外周に巻き回されるコイルと、上記ピストンまたは上記ピストンロッドに取り付けられてＳ極とＮ極が軸方向に並ぶように配置される磁石とを備えており、上記シリンダと上記コイルとを備えて電気回路が構成されていることである。

本発明の緩衝器によれば、添加剤が摺動部表面から受ける引力や斥力を作動に応じて変化させることが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る緩衝器を原理的に示した図である。

以下に本発明の一実施の形態に係る緩衝器について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る緩衝器Ｄは、シリンダ１と、このシリンダ１に出入りするピストンロッド２と、このピストンロッド２に保持されるとともに上記シリンダ１の内周面１ａに摺接するピストン３と、上記シリンダ１内に形成されて上記ピストン３で区画される一方室１０及び他方室１１と、これら一方室１０及び他方室１１に充填されて添加剤が添加される作動液とを備えるとともに、シリンダ１の外周に巻き回されるコイル４と、上記ピストン３に取り付けられてＳ極とＮ極が軸方向に並ぶように配置される磁石５とを備えており、上記シリンダ１と上記コイル４とを備えて電気回路Ｅが構成されている。

以下、詳細に説明すると、本実施の形態に係る緩衝器Ｄは、自動車や二輪車等の車両における車体と車輪との間に介装される縦置き型の緩衝器であり、所定の減衰力を発生して路面凹凸による衝撃が車体に伝わることを抑制する。なお、本発明に係る緩衝器Ｄは、横置きされて鉄道車両に利用されるとしてもよく、車両以外に利用されるとしてもよい。

本実施の形態において、緩衝器Ｄは、正立型に設定されており、車輪側に連結されて両端を上下に配置する筒状のシリンダ１と、このシリンダ１の下側開口を塞ぐボトムキャップ６と、シリンダ１の上側開口部に固定される環状のロッドガイド７と、車体側に連結されて上記ロッドガイド７に支えられながらシリンダ１に出入りするピストンロッド２と、このピストンロッド２の下端部に保持されてシリンダ１の内周面１ａに摺接するピストン３と、シリンダ１の反ピストンロッド側となる下部の内周面１ａに摺接するフリーピストン８とを備えている。そして、図示しないが、ピストンロッド２の上端部に緩衝器Ｄを車体側に連結するための取付部が固定され、ボトムキャップ６に緩衝器Ｄを車輪側に連結するための取付部が固定されているので、路面凹凸による衝撃が入力されると、ピストンロッド２がシリンダ１に出入りして緩衝器Ｄが伸縮作動する。

なお、緩衝器Ｄの構成は、上記の限りではなく、例えば、シリンダ１が車体側に連結されるとともに、ピストンロッド２が車輪側に連結されて、倒立型に設定されるとしてもよい。また、本実施の形態において、緩衝器Ｄは、ピストン３の一方側にピストンロッド２が起立して片ロッド型に設定されているが、ピストン３の両側にピストンロッド２が起立して両ロッド型に設定されるとしてもよい。

シリンダ１内には、作動液が充填される作動液室Ｌと、気体が封入される気室Ａが形成されており、これらがフリーピストン８で区画されるとともに、上記作動液室Ｌがピストン３で一方室１０と他方室１１とに区画されている。本実施の形態において、作動液は、基油に摩擦調整剤等の添加剤が添加される作動油からなり、摩擦調整剤は、脂肪酸、脂肪酸エステル、リン酸エステル、二硫化モリブデン、モリブデンのジチオリン酸塩等からなる。また、気体は、窒素等の不活性ガスからなる。しかし、作動液に添加される添加剤の種類は、適宜変更可能であり、また、作動液が作動水等の水系流体からなるとしてもよい。また、気体は、空気等他の気体であってもよく、適宜変更することができる。

なお、上記構成によれば、ピストンロッド３出没体積分のシリンダ１内容積変化や、温度変化による作動液の体積変化をシリンダ１内に形成される気室Ａで補償できるが、この限りではない。例えば、図示しないが、シリンダ１の外周に外筒を設け、この外筒とシリンダ１との間に形成されるリザーバに、シリンダ１に出入りするピストンロッド２体積分に相当する量の作動液を貯留して、上記リザーバでシリンダ１内容積変化を補償するとしてもよい。また、上記リザーバが内部に形成されるタンクをシリンダ１に外付けするとしてもよい。

シリンダ１は、鉄等の導電体からなり、外周に、コイル４が巻き回されている。このコイル４は、両端部４ａ，４ｂを除いて樹脂等の非導電体４０で被覆されており、導電体４１が露出する一端４ａがシリンダ１の外周面１ｂに接触し、他端４ｂがピストンロッド２の外周面２ａに接触するようになっている。なお、コイル４の非導電体４０を廃し、シリンダ１の外周を、コイル４の一端４ａが接触する部分を除いて非導電体で被覆するとしてもよく、短絡を防ぐことができる限りにおいて、適宜変更することができる。

シリンダ１の上側開口に固定される環状のロッドガイド７は、その内周に、ピストンロッド２の外周面２ａに摺接するベアリング７０を備えており、当該ベアリング７０でピストンロッド２を軸方向に移動自在に軸支している。また、ロッドガイド７の上側には、周知のシール部材９が積層された状態に固定されている。当該シール部材９は、ピストンロッド２の外周面２ａに摺接するリップ部９０を備え、シリンダ１内の作動液が外部に流出することを防いでいる。

ピストンロッド２は、鉄等の導電体からなり、上記したように、外周面２ａにコイル４の他端４ｂが接触している。このピストンロッド２に保持されるピストン３は、本体部３０と、この本体部３０の外周に保持されてシリンダ１の内周面１ａに摺接するピストンリング３１と、本体部３０から外周側に延びてシリンダ１の内周面１ａに接触するブラシ３２とを備えている。そして、本実施の形態においては、本体部３０とブラシ３２が導電体からなり、シリンダ１と、コイル４と、ピストンロッド２と、ピストン３とで電気回路Ｅを構成している。なお、電気回路Ｅの構成は、上記の限りではなく、適宜変更することが可能である。また、本実施の形態において、ピストンリング３１が樹脂等の非導電体からなるので、ブラシ３２を設けているが、ピストンリング３１が導電体からなる場合には、ブラシ３２を廃することができる。

上記ピストン３の本体部３０には、一方室１０と他方室１１とを連通する通路３３が形成されており、この通路３３の途中に通路３３を通過する作動液に抵抗を与える減衰弁Ｖが設けられている。さらに、本体部３０には、磁石５が取り付けられている。この磁石５は、Ｓ極とＮ極が緩衝器Ｄの軸方向に並ぶように配置される永久磁石である。なお、本実施の形態において、磁石５は、Ｓ極を上側に向け、Ｎ極を下側に向けているが、逆であってもよい。また、磁石５は、ピストン３に取り付けられているが、ピストン３への取付方法や位置は適宜変更することが可能である。また、磁石５は、ピストンロッド２に取り付けられるとしてもよく、緩衝器Ｄの伸縮作動に伴い、コイル４に遠近し、電気回路Ｅに電流を流すことが可能な限りにおいて、磁石５の取付位置を適宜変更することが可能である。

以下、本実施の形態に係る緩衝器Ｄの作動について説明する。

緩衝器Ｄの伸縮作動により、シリンダ１とピストンロッド２が軸方向に相対移動すると、縮小される一方の室（１０または１１）の作動液が、通路３３を通って拡大する他方の室（１１または１０）に移動するので、緩衝器Ｄは、作動液が通路３３を通過する際の減衰弁Ｖの抵抗に起因する減衰力を発生する。

さらに、緩衝器Ｄが伸縮作動すると、電気回路Ｅの一部を構成するコイル４に磁石５が遠近し、電磁誘導作用により電気回路Ｅに電流が流れる。このため、電気回路Ｅの一部を構成するシリンダ１、ピストンロッド２の表面電位が変化する。そして、この電位の変化によって、添加剤の受ける引力や斥力が変化し、シリンダ１とピストン３の摺動部や、ピストンロッド２とベアリング７０の摺動部や、ピストンロッド２とシール９の摺動部の摩擦特性が変わり、緩衝器Ｄの減衰力特性が変化する。

例えば、摩擦調整剤の受ける引力が大きくなる方向に、シリンダ１やピストンロッド２の表面電位が変化した場合には、シリンダ１の内周面１ａやピストンロッド２の外周面２ａに摩擦調整剤が引き寄せられて摺動部における摩擦が小さくなり、減衰力が小さくなる。反対に、摩擦調整剤の受ける斥力が大きくなる方向に、シリンダ１やピストンロッド２の表面電位が変化した場合には、シリンダ１の内周面１ａやピストンロッド２の外周面２ａと摩擦調整剤が反発して摺動部における摩擦が大きくなり、減衰力が大きくなる。

また、緩衝器Ｄの伸縮作動に伴い、シリンダ１に出入りしたピストンロッド２体積分、シリンダ１内容積が変わるが、フリーピストン８が図１中上下に移動して、気室Ａ容積を変化させ、上記シリンダ１内容積変化を補償する。

以下、本実施の形態に係る緩衝器Ｄの作用効果について説明する。

本実施の形態において、電気回路Ｅは、シリンダ１と、コイル４と、ピストンロッド２と、ピストン３とを備えて構成されている。

上記構成によれば、添加剤が摺動部表面となるピストンロッド２の外周面２ａから受ける引力や斥力を、緩衝器Ｄの作動に応じて変化させることができるので、シリンダ１とピストン３の摺動部に加えて、ピストンロッド２とベアリング７０の摺動部やピストンロッド２とシール部材９の摺動部においても、摩擦特性を変化させることができる。しかし、電気回路Ｅの構成は適宜変更することが可能であり、例えば、ピストンロッド２とピストン３とを含まなくてもよい。

また、本実施の形態において、緩衝器Ｄは、シリンダ１と、このシリンダ１に出入りするピストンロッド２と、このピストンロッド２に保持されるとともに上記シリンダ１の内周面１ａに摺接するピストン３と、上記シリンダ１内に形成されて上記ピストン３で区画される一方室１０及び他方室１１と、これら一方室１０及び他方室１１に充填されて添加剤が添加される作動液とを備えるとともに、シリンダ１の外周に巻き回されるコイル４と、上記ピストン３に取り付けられてＳ極とＮ極が軸方向に並ぶように配置される磁石５とを備えており、上記シリンダ１と上記コイル４とを備えて電気回路Ｅが構成されている。

上記構成によれば、緩衝器Ｄの作動に伴い、電磁誘導作用で電気回路Ｅを電流が流れるので、添加剤が摺動部表面となるシリンダ１の内周面１ａから受ける引力や斥力を、緩衝器Ｄの作動に応じて変化させ、摩擦特性を変化させることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。

Ｄ緩衝器
Ｅ電気回路
１シリンダ
１ａ内周面
２ピストンロッド
３ピストン
４コイル
５磁石
１０一方室
１１他方室

Claims

シリンダと、このシリンダに出入りするピストンロッドと、このピストンロッドに保持されるとともに上記シリンダの内周面に摺接するピストンと、上記シリンダ内に形成されて上記ピストンで区画される一方室及び他方室と、これら一方室及び他方室に充填されて添加剤が添加される作動液とを備える緩衝器において、
上記シリンダの外周に巻き回されるコイルと、上記ピストンまたは上記ピストンロッドに取り付けられてＳ極とＮ極が軸方向に並ぶように配置される磁石とを備えており、上記シリンダと上記コイルとを備えて電気回路が構成されていることを特徴とする緩衝器。
上記電気回路は、上記シリンダと、上記コイルと、上記ピストンロッドと、上記ピストンとを備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。