JP2703899B2 - シリンダピストン装置 - Google Patents
シリンダピストン装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、自動車の懸架機構部等に使われるシリンダ
ピストン装置に関する。 〔従来の技術〕 シリンダの内部に油を収容するとともに、このシリン
ダにロッドを軸方向に往復移動自在に挿入した懸架機構
部用のシリンダピストン装置が知られている。この種の
装置は、シリンダの内部に減衰力発生部を有しており、
ロッドの往復運動に伴ってシリンダ内の油が減衰力発生
部のオリフィスを通り、油の粘性抵抗によってロッドの
動きを抑制するようになっている。このため、減衰力は
オリフィスの開口量に左右される。 従来のこの種のシリンダピストン装置は、例えば周知
のプレート弁を用いたコンスタントオリフィスを備えて
おり、従って減衰力の大きさは装置に固有のものであっ
た。しかしながら自動車の懸架機構部に使われるシリン
ダピストン装置においては、走行時の路面状態や車体に
加わる加速度変化などに応じて減衰力の大きさを切換え
ることが望まれる。 このような要望のもとに、従来のシリンダピストン装
置において、周知のコンスタントオリフィスに加えて、
流路断面積の大きさを変化させることのできる可変オリ
フィスを備えた装置を開発されている。 例えば特願昭61−146484号では、減衰力発生部に設け
られた中空のバルブハウジングに円筒状の回転弁体を回
転自在に収容し、この回転弁体をステッピングモータに
よって回転させるようにしている。上記バルブハウジン
グには互いに大きさの異なる複数のオリフィスが設けら
れているとともに、回転弁体には、この回転弁体が所定
位置まで回転した時に上記オリフィスのいずれかに選択
的に連通する流通孔が設けられている。従ってこの装置
は、ステッピングモータの回転位置を制御することによ
って、オリフィスの開口量に応じた流路断面積を選択で
き、減衰力の大きさを切換えることができる。また、特
開昭58−142047号公報に見られるように、ロッド内にモ
ータを内蔵した液圧緩衝器も提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら上記先行技術を始めとして、従来の回転
形の弁体を備えた可変オリフィスにおいて、減衰力がう
まく切換わらないことがあった。その原因を追求したと
ころ、減衰力発生部に改良の余地のあることが判った。 すなわち、上記シリンダピストン装置においてはシリ
ンダとロッドとの相対往復運動に伴って油がオリフィス
を流れることにより減衰力が生じるが、これと同時にオ
リフィスの流入側と流出側との間に圧力差を生じる。従
来の可変オリフィスの場合、バルブハウジングの周方向
の一部に開口しているオリフィスを通じて油の圧力が回
転弁体に偏って加わるため、回転弁体が片側に押付けら
れたり、回転弁体が僅かであるが撓むことによって、回
転弁体がうまく回転しない場合がある。 こうした現象は、オリフィスの流入側と流出側との圧
力差が大きいほど顕著に現れる。特に、シリンダ内に収
納できるように小形化されたステッピングモータは、そ
の駆動トルクが通常のDCモータなどに比べて小さいた
め、回転弁体の摺動抵抗が大きいと正常な回転動作が妨
げられる傾向にある。そうかといって、駆動トルクの大
きい大形モータを採用するとロッド内にモータが収まら
なくなる。また、モータをロッドの外部すなわち大気側
に設けた場合、あるいは特開昭58−142047号のようにロ
ッド内であっても油室の外側にステッピングモータを設
けた場合には、シリンダ内の油室の液密を保つためにモ
ータの回転軸等の貫通部分に特殊なシール構造が必要で
あり、しかも油室の内外の圧力差が大であるため、油が
漏れないようにするとシール部に大きな摺動抵抗が発生
し、モータのトルク損失が大きいなどの問題が生じる。 したがって本発明の目的とするところは、小形のステ
ッピングモータを使用していながら可変オリフィスの減
衰力切換え動作を確実に行なえるようにすることにあ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために本発明では、下記構成を備
えたシリンダピストン装置を提供する。すなわち本発明
は、内部に油室をもつシリンダと、このシリンダに軸方
向に往復移動自在に挿入されたロッドと、上記シリンダ
内部における上記ロッドの端部に設けられかつ上記油室
を第１油室と第２油室とに分けるピストン部分およびオ
リフィスを備えた減衰力発生部と、この減衰力発生部に
設けられかつ上記第１油室側に開口する貫通孔を有した
バルブハウジングと、上記ロッドまたはバルブハウジン
グに設けられかつ上記シリンダ内部の油室に連通するモ
ータ収納部と、上記モータ収納部に収容されていてこの
モータ収納部の油に浸漬されたステッピングモータと、
上記バルブハウジングの貫通孔に回転自在に嵌合させら
れかつ内側に上記第２油室と連通可能な油路を有すると
ともに上記ステッピングモータによって駆動パルスに応
じた角度分ずつ回転駆動される円筒状の回転弁体とを具
備したシリンダピストン装置である。 更に、必要に応じて上記ステッピングモータの出力軸
と回転弁体の間には減速器が設けられる。また、上記バ
ルブハウジングには、上記第２油室側に連通する複数の
圧力バランスポートを設ける。これらの圧力バランスポ
ートは、回転弁体の中心方向に加わる油の圧力が回転弁
体の径方向にほぼ釣合うような配置でバルブハウジング
の周方向に複数箇所設ける。また上記回転弁体にも複数
の流通孔を開設する。これら流通孔は上記回転弁体の内
側の油路に連通しており、回転弁体が所定の回転位置ま
で回転した状態において上記複数の圧力バランスポート
と連通するものである。 〔作用〕 上記ステッピングモータを駆動パルスに応じて所定角
度回転させることによって、回転弁体の圧力バランスポ
ートがバルブハウジングの流通孔に連通することなどに
より、回転弁体の油路が第２油室側に連通する。本発明
においてはステッピングモータはモータ収納部内の油に
浸漬された状態で使用されるから、ステッピングモータ
を空気中においた場合のような油室との間のシールは不
要であり、従って摺動抵抗がなく円滑に回転できる。 ロッドがシリンダに対して軸方向に移動すると、シリ
ンダ内の油が上記流通孔とバランスポートを通って第１
油室と第２油室との間を流れ、流通孔の大きさに応じて
ロッドの動きが減衰させられる。減衰力の発生と同時
に、流通孔の流入側と流出側との間に差圧が生じるが、
バルブハウジングには複数の圧力バランスポートが油の
圧力を釣合わせるような配置で設けられていれば、差圧
が働いていても回転弁体がバルブハウジングの片側に押
付けられるようなことがなくなり、回転弁体を所定角度
まで円滑に回転させることができる。従って減衰力が確
実に切換わる。 〔実施例〕 本発明の一実施例につき、第１図ないし第４図に示さ
れたストラットタイプのシリンダピストン装置１を参照
して説明する。このシリンダピストン装置１は、シリン
ダ２と、このシリンダ２の軸線方向に往復移動自在に挿
入された中空のロッド３とを備えて構成されている。シ
リンダ２は、外筒４と、この外筒４の内側に同心状に設
けられた内筒５とを有する。シリンダ２の図示下端に
は、車輪側に連結するための部材６が設けられている。
シリンダ２の図示上端側には、ロッド３を挿通させる孔
を有した端部材７が設けられている。この端部材７の内
周面には、滑り軸受８やシール９が設けられている。上
記内筒５の内側は、油の満たされた油室11となってお
り、かつ内筒５と外筒４との間に、油室12と気室13とが
形成されている。油室11,12は孔14を介して互いに連通
している。 中空のロッド３の内部には、軸線方向にパイプ16が挿
通しているとともに、このパイプ16とロッド３との間に
油路17が設けられている。また、ロッド３の図示上端側
に、ブラケット18とマウントインシュレータ19が固定さ
れている。マウントインシュレータ19は車体側の部材に
連結される。ブラケット18の下面側にラバーバンパ21と
ダストカバー22が設けられている。ブラケット18には上
記油路17と連通する送油口23が取付けられている。送油
口23は、配管24を経て油圧ユニット25に接続される。 シリンダ２の内部におけるロッド３の端部に、減衰力
発生部27が設けられている。この減衰力発生部27は、第
２図に拡大して示すように、ピストン部分28を備えてい
る。ピストン部分28の外周部は内筒５の内面を軸線方向
に摺動する。このピストン部分28によって、油室11は図
示下側に位置する第１油室11aと上側に位置する第２油
室11bとに分けられている。更にピストン部分28には周
知のプレート弁と同様に、オリフィス29,30やディスク3
1,32が設けられている。 ピストン部分28は中空のバルブハウジング35にナット
36によって固定されている。このバルブハウジング35
は、第１油室11a側に開口する貫通孔37を有しており、
この貫通孔37に円筒状の回転弁体38が軸回りに回転自在
に嵌合させられている。回転弁体38の内部には油路39が
設けられている。この回転弁体38は、ステッピングモー
タ41によって、駆動パルスに応じた角度分ずつ回転させ
られる。このモータ41は中空ロッド３のモータ収納部42
に収容されている。モータ41の導電ケーブル43は、パイ
プ16の内側を通って、ロッド３の外部に引出されてい
る。ロッド３の図示上端側に位置するブラケット18に設
けられたケーブル挿通用の孔の内側には、この孔とケー
ブル43との間の隙間を塞ぐ合成樹脂製のコネクタ40が設
けられているとともに、コネクタ40の外周部にｏリング
等のシール材40aが設けられている。これらコネクタ40
とシール材40aによって、パイプ16内の油が外部に漏れ
ることが防止されている。モータ41と回転弁体38との間
には減速器44が設けられており、減速器44の最終出力軸
45によって回転弁体38が回転駆動される。回転弁体38
は、スラストベアリング46によってバルブハウジング35
に支持されている。回転弁体38の油路39は、貫通孔47や
油路48、49およびモータ収納部42などを経てロッド３の
油路17に連通している。すなわちステッピングモータ41
は油中におかれている。 第３図に示されるようにバルブハウジング35に複数の
圧力バランスポート51,52が開設されている。圧力バラ
ンスポート51,52は、第２油室11b側に連通している。こ
れらのバランスポート51,52は、回転弁体38の中心方向
に加わる油の圧力が回転弁体38の径方向に釣合うよう
に、回転弁体38の中心をはさんで互いに点対称位置（周
方向に互いに180゜の位置）に開設されている。 一方、回転弁体38には、開口量の小さな第１の流通孔
53,54と、中程度の開口量の第２の流通孔55,56と、開口
量の大きい第３の流通孔57,58が、上記バランスポート5
1,52と連通可能な位置に開口している。これらの流通孔
53〜58は、互いに周方向に60゜ずつ角度をずらして設け
られている。しかも第１の流通孔53,54と、第２の流通
孔55,56と、第３の流通孔57,58は、それぞれ回転弁体38
の中心をはさんで互いに点対称位置（180゜対称位置）
に設けられている。 次に、上記構成のシリンダピストン装置１の作用につ
き説明する。 ロッド３がシリンダ２に押込まれる方向に移動する
と、ロッド３の押込み量に応じて気室13の体積が減少す
る。そしてピストン部分28が油室11内を移動することに
より、第１油室11aの油の一部がオリフィス29を通って
第２油室11bへと流れる。この時、第３図に示されるよ
うに開口量の小さな第１の流通孔53,54がバランスポー
ト51,52に連通していれば、第１油室11a内の油の一部は
これら流通孔53,54とバランスポート51,52を通って第２
油室11b側に流れ、油の粘性抵抗によってロッド３の動
きが減衰させられる。ステッピングモータ41を駆動して
回転弁体38を第４図に示される位置まで回転させた場合
には、開口量の大きい第３の流通孔57,58はバランスポ
ート51,52に連通するため、第１油室11a内の油の一部は
流通孔57,58とバランスポート51,52を通って第２油室11
b側に流れる。この時の減衰力は第３図の場合よりも小
さい。また、第２の流通孔55,56がバランスポート51,52
と連通する位置まで回転弁体38を回転させた時には、油
が流通孔55,56を通るため、減衰力は第３図の場合より
は小さく第４図の場合よりは大きい。 上記とは逆にロッド３がシリンダ２から伸び出る方向
に移動した時には、油の流れは上記とは逆になる。すな
わち、第２油室11bの油の一部がオリフィス30を通って
第１油室11a側に流入すると同時に、回転弁体38の回転
位置に応じて、バランスポート51,52が流通孔53,54（ま
たは55,56あるいは57,58）と連通し、第２油室11bの油
の一部が第１油室11a側に流れるため、流通断面積の大
きさに応じた減衰力が得られる。 減衰力が大きいほど、第１油室11aと第２油室11bとの
間の差圧も大きい。このため、例えば回転弁体38を回転
させる途中においてバランスポート51,52が回転弁体38
の壁面によって塞がれると、油の圧力が回転弁体38の外
側から回転弁体38の中心方向に加わる。しかしながらバ
ランスポート51,52は互いに対称位置に設けられている
から、回転弁体38の中心方向に加わる圧力は互いに径方
向に釣合う。このため、回転弁体38がバルブハウジング
35の片側に偏って押付けられたり、回転弁体38が撓むな
どの不具合はおきず、回転弁体38は円滑に回転できる。
回転弁体38の内面側から圧力が作用する場合も同様であ
り、各流通孔53〜58が圧力を打消し合うように互いに対
称位置に配置されていることにより、圧力がバランスす
るため回転弁体38は円滑に回転できる。 ステッピングモータ41はロッド３内に収容するために
小形のものが使われ、その駆動トルクは比較的小さい。
しかしながら減速器44の使用により、最終出力軸45のト
ルクを増大させることができる。また、減速器44を使用
したことにより、ホールディングトルク（回転弁体38を
定位置に停止させる力）も増大するため、回転弁体38が
定位置にある時にはモータ41への通電を停止しておき、
減衰力切換え時にのみ通電するといった制御方法も採用
できる。この場合には、モータ41の消費電力の節約につ
ながる。しかも減速器44を使用することで、モータ41の
減速比分だけ回転弁体38の小刻みなステップ制御が可能
であり、場合によっては無段階的に減衰力を変更するこ
とも可能である。 また、本実施例のシリンダピストン装置１は、油圧ユ
ニット25を駆動し送油口23を通じて油室11内に油を出し
たり入れたりすることにより、シリンダ２に対するロッ
ド３の突出量、すなわち車高を調整することができる。 なお、第５図に示される変形例のように、流通孔53,5
4を一対だけ設けてもよい。また、バランスポート51,52
の数は３つ以上あってもよく、要するに回転弁体38の中
心方向への力が釣合うように配置されていればよいか
ら、実施例のような180゜対称位置には限らない。ま
た、バルブハウジング35を図示例よりも上方に延長し、
このバルブハウジング35にステッピングモータ41を収納
するようにしてもよい。 更に第６図に示される変形例のように、バルブハウジ
ング35に互いに大きさの異なる圧力バランスポート61,6
2,63を設け、回転弁体38に一対の流通孔53,54を設ける
ようにしても、前記実施例で述べたと同様の作用効果が
得られる。 第７図ないし第９図は、回転弁体38の位置を検出する
のにエンコーダ65を使用した例である。この場合、減速
器44の最終出力軸45に回転板66を取付け、この回転板66
に永久磁石67を設けている。そして固定板68には回転弁
体38の最大回転角の両端にホール素子69を取付けること
によって、最大回転角の両端位置の検出が可能である。
ホール素子69は最大回転角の片側にのみ設けるようにし
てもよい。この場合、ステッピングモータ41への電源投
入時にホール素子69の検出位置まで無条件で回転させ、
その位置を基準にオープンループで回転弁体38の位置制
御を行なうことができる。また、オープンループ制御時
に何らかの原因によりステッピングモータ41の脱調等が
発生した場合、その後の制御は不安定なものとなる。よ
って、検出ポジションへの選択が行なわれた場合に限
り、検出位置まで回転させることで、その後の制御を可
能にすることができる。ホール素子69を複数個用いた場
合には、クローズドループで制御することもできる。 第10図は本発明の他の実施例を示し、前記実施例と共
通する箇所には同一の符号を付して説明は省略し、異な
る箇所について以下に説明する。 この実施例のシリンダピストン装置１はサブタンク71
を備えている。シリンダ２の内部にはベローズ72が設け
られており、このベローズ72の壁面によって油室11と気
室73とが仕切られている。ベローズ72の一端はベローズ
蓋74によって閉塞されている。気室73には、窒素ガスの
ような不活性の高圧ガスが封入されている。この気室73
は、ロッド３の押込み量に応じて容積が変動し、ガスの
反発力によってガスばねとしての機能が発揮される。ベ
ローズ72は気室73の体積変動に応じて伸び縮みする。サ
ブタンク71の内部にも油室76と気室77とが設けられてい
る。これらの油室76と気室77はベローズ78の壁面によっ
て互いに仕切られている。ベローズ78の一端はベローズ
蓋79によって閉塞されている。ベローズ78は気室77の体
積変動に応じて伸び縮みする。サブタンク71の油室76と
ロッド３の油路17は、油路80を介して互いに連通してい
る。油路80の一端側には、開閉弁81が設けられている。
この開閉弁81は、ソレノイドによって駆動される。この
実施例のステッピングモータ41には減速器が内蔵されて
いる。 開閉弁81を開いた時には、油室11と油室76が相互に連
通するから、ロッド３の往復運動に伴って２つの気室7
3,77の体積が同時に変化する。例えばロッド３がシリン
ダ２に押込まれた場合には、ロッド３の押込み量に相当
する体積増加分が２つの気室73,77の体積減少分によっ
て吸収される。従ってばね定数は、１つの気室73の体積
だけが変化する場合に比べて少なくなる。開閉弁81を閉
じた時には、ロッド３の往復運動に伴って気室73の体積
のみが変化するから、ばね定数は高くなる。 この実施例の減衰力発生部27においても、回転弁体38
に前記実施例と同様の配置関係で流通孔53〜58が設けら
れているとともに、バルブハウジング35に圧力バランス
ポート51,52が設けられている。このため減衰力を切換
えることができるだけでなく、回転弁体38の内側あるい
は外側から油圧力が加わっても、回転弁体38がバルブハ
ウジング35の片側に偏寄して押付けられたり、回転弁体
38が撓むなどの不具合を生じない。従って回転弁体38は
所定位置まで正確に回転できる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、減衰力発生部に差圧を生じていても
回転弁体を円滑に回転させることができるため、小形の
ステッピングモータによって回転弁体を正確な位置に回
転させることができる。従って減衰力の切換え動作が確
実に行なえる。また、上記モータはロッドあるいはバル
ブハウジングの油中におかれているため、モータを空気
中においた場合のような出力軸等の貫通部分におけるシ
ールの問題や、油室の内外の圧力差による摺動抵抗の増
加の問題もなくなり、ステッピングモータによるオープ
ンループ制御を確実に行なわせることができる。
ピストン装置に関する。 〔従来の技術〕 シリンダの内部に油を収容するとともに、このシリン
ダにロッドを軸方向に往復移動自在に挿入した懸架機構
部用のシリンダピストン装置が知られている。この種の
装置は、シリンダの内部に減衰力発生部を有しており、
ロッドの往復運動に伴ってシリンダ内の油が減衰力発生
部のオリフィスを通り、油の粘性抵抗によってロッドの
動きを抑制するようになっている。このため、減衰力は
オリフィスの開口量に左右される。 従来のこの種のシリンダピストン装置は、例えば周知
のプレート弁を用いたコンスタントオリフィスを備えて
おり、従って減衰力の大きさは装置に固有のものであっ
た。しかしながら自動車の懸架機構部に使われるシリン
ダピストン装置においては、走行時の路面状態や車体に
加わる加速度変化などに応じて減衰力の大きさを切換え
ることが望まれる。 このような要望のもとに、従来のシリンダピストン装
置において、周知のコンスタントオリフィスに加えて、
流路断面積の大きさを変化させることのできる可変オリ
フィスを備えた装置を開発されている。 例えば特願昭61−146484号では、減衰力発生部に設け
られた中空のバルブハウジングに円筒状の回転弁体を回
転自在に収容し、この回転弁体をステッピングモータに
よって回転させるようにしている。上記バルブハウジン
グには互いに大きさの異なる複数のオリフィスが設けら
れているとともに、回転弁体には、この回転弁体が所定
位置まで回転した時に上記オリフィスのいずれかに選択
的に連通する流通孔が設けられている。従ってこの装置
は、ステッピングモータの回転位置を制御することによ
って、オリフィスの開口量に応じた流路断面積を選択で
き、減衰力の大きさを切換えることができる。また、特
開昭58−142047号公報に見られるように、ロッド内にモ
ータを内蔵した液圧緩衝器も提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら上記先行技術を始めとして、従来の回転
形の弁体を備えた可変オリフィスにおいて、減衰力がう
まく切換わらないことがあった。その原因を追求したと
ころ、減衰力発生部に改良の余地のあることが判った。 すなわち、上記シリンダピストン装置においてはシリ
ンダとロッドとの相対往復運動に伴って油がオリフィス
を流れることにより減衰力が生じるが、これと同時にオ
リフィスの流入側と流出側との間に圧力差を生じる。従
来の可変オリフィスの場合、バルブハウジングの周方向
の一部に開口しているオリフィスを通じて油の圧力が回
転弁体に偏って加わるため、回転弁体が片側に押付けら
れたり、回転弁体が僅かであるが撓むことによって、回
転弁体がうまく回転しない場合がある。 こうした現象は、オリフィスの流入側と流出側との圧
力差が大きいほど顕著に現れる。特に、シリンダ内に収
納できるように小形化されたステッピングモータは、そ
の駆動トルクが通常のDCモータなどに比べて小さいた
め、回転弁体の摺動抵抗が大きいと正常な回転動作が妨
げられる傾向にある。そうかといって、駆動トルクの大
きい大形モータを採用するとロッド内にモータが収まら
なくなる。また、モータをロッドの外部すなわち大気側
に設けた場合、あるいは特開昭58−142047号のようにロ
ッド内であっても油室の外側にステッピングモータを設
けた場合には、シリンダ内の油室の液密を保つためにモ
ータの回転軸等の貫通部分に特殊なシール構造が必要で
あり、しかも油室の内外の圧力差が大であるため、油が
漏れないようにするとシール部に大きな摺動抵抗が発生
し、モータのトルク損失が大きいなどの問題が生じる。 したがって本発明の目的とするところは、小形のステ
ッピングモータを使用していながら可変オリフィスの減
衰力切換え動作を確実に行なえるようにすることにあ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために本発明では、下記構成を備
えたシリンダピストン装置を提供する。すなわち本発明
は、内部に油室をもつシリンダと、このシリンダに軸方
向に往復移動自在に挿入されたロッドと、上記シリンダ
内部における上記ロッドの端部に設けられかつ上記油室
を第１油室と第２油室とに分けるピストン部分およびオ
リフィスを備えた減衰力発生部と、この減衰力発生部に
設けられかつ上記第１油室側に開口する貫通孔を有した
バルブハウジングと、上記ロッドまたはバルブハウジン
グに設けられかつ上記シリンダ内部の油室に連通するモ
ータ収納部と、上記モータ収納部に収容されていてこの
モータ収納部の油に浸漬されたステッピングモータと、
上記バルブハウジングの貫通孔に回転自在に嵌合させら
れかつ内側に上記第２油室と連通可能な油路を有すると
ともに上記ステッピングモータによって駆動パルスに応
じた角度分ずつ回転駆動される円筒状の回転弁体とを具
備したシリンダピストン装置である。 更に、必要に応じて上記ステッピングモータの出力軸
と回転弁体の間には減速器が設けられる。また、上記バ
ルブハウジングには、上記第２油室側に連通する複数の
圧力バランスポートを設ける。これらの圧力バランスポ
ートは、回転弁体の中心方向に加わる油の圧力が回転弁
体の径方向にほぼ釣合うような配置でバルブハウジング
の周方向に複数箇所設ける。また上記回転弁体にも複数
の流通孔を開設する。これら流通孔は上記回転弁体の内
側の油路に連通しており、回転弁体が所定の回転位置ま
で回転した状態において上記複数の圧力バランスポート
と連通するものである。 〔作用〕 上記ステッピングモータを駆動パルスに応じて所定角
度回転させることによって、回転弁体の圧力バランスポ
ートがバルブハウジングの流通孔に連通することなどに
より、回転弁体の油路が第２油室側に連通する。本発明
においてはステッピングモータはモータ収納部内の油に
浸漬された状態で使用されるから、ステッピングモータ
を空気中においた場合のような油室との間のシールは不
要であり、従って摺動抵抗がなく円滑に回転できる。 ロッドがシリンダに対して軸方向に移動すると、シリ
ンダ内の油が上記流通孔とバランスポートを通って第１
油室と第２油室との間を流れ、流通孔の大きさに応じて
ロッドの動きが減衰させられる。減衰力の発生と同時
に、流通孔の流入側と流出側との間に差圧が生じるが、
バルブハウジングには複数の圧力バランスポートが油の
圧力を釣合わせるような配置で設けられていれば、差圧
が働いていても回転弁体がバルブハウジングの片側に押
付けられるようなことがなくなり、回転弁体を所定角度
まで円滑に回転させることができる。従って減衰力が確
実に切換わる。 〔実施例〕 本発明の一実施例につき、第１図ないし第４図に示さ
れたストラットタイプのシリンダピストン装置１を参照
して説明する。このシリンダピストン装置１は、シリン
ダ２と、このシリンダ２の軸線方向に往復移動自在に挿
入された中空のロッド３とを備えて構成されている。シ
リンダ２は、外筒４と、この外筒４の内側に同心状に設
けられた内筒５とを有する。シリンダ２の図示下端に
は、車輪側に連結するための部材６が設けられている。
シリンダ２の図示上端側には、ロッド３を挿通させる孔
を有した端部材７が設けられている。この端部材７の内
周面には、滑り軸受８やシール９が設けられている。上
記内筒５の内側は、油の満たされた油室11となってお
り、かつ内筒５と外筒４との間に、油室12と気室13とが
形成されている。油室11,12は孔14を介して互いに連通
している。 中空のロッド３の内部には、軸線方向にパイプ16が挿
通しているとともに、このパイプ16とロッド３との間に
油路17が設けられている。また、ロッド３の図示上端側
に、ブラケット18とマウントインシュレータ19が固定さ
れている。マウントインシュレータ19は車体側の部材に
連結される。ブラケット18の下面側にラバーバンパ21と
ダストカバー22が設けられている。ブラケット18には上
記油路17と連通する送油口23が取付けられている。送油
口23は、配管24を経て油圧ユニット25に接続される。 シリンダ２の内部におけるロッド３の端部に、減衰力
発生部27が設けられている。この減衰力発生部27は、第
２図に拡大して示すように、ピストン部分28を備えてい
る。ピストン部分28の外周部は内筒５の内面を軸線方向
に摺動する。このピストン部分28によって、油室11は図
示下側に位置する第１油室11aと上側に位置する第２油
室11bとに分けられている。更にピストン部分28には周
知のプレート弁と同様に、オリフィス29,30やディスク3
1,32が設けられている。 ピストン部分28は中空のバルブハウジング35にナット
36によって固定されている。このバルブハウジング35
は、第１油室11a側に開口する貫通孔37を有しており、
この貫通孔37に円筒状の回転弁体38が軸回りに回転自在
に嵌合させられている。回転弁体38の内部には油路39が
設けられている。この回転弁体38は、ステッピングモー
タ41によって、駆動パルスに応じた角度分ずつ回転させ
られる。このモータ41は中空ロッド３のモータ収納部42
に収容されている。モータ41の導電ケーブル43は、パイ
プ16の内側を通って、ロッド３の外部に引出されてい
る。ロッド３の図示上端側に位置するブラケット18に設
けられたケーブル挿通用の孔の内側には、この孔とケー
ブル43との間の隙間を塞ぐ合成樹脂製のコネクタ40が設
けられているとともに、コネクタ40の外周部にｏリング
等のシール材40aが設けられている。これらコネクタ40
とシール材40aによって、パイプ16内の油が外部に漏れ
ることが防止されている。モータ41と回転弁体38との間
には減速器44が設けられており、減速器44の最終出力軸
45によって回転弁体38が回転駆動される。回転弁体38
は、スラストベアリング46によってバルブハウジング35
に支持されている。回転弁体38の油路39は、貫通孔47や
油路48、49およびモータ収納部42などを経てロッド３の
油路17に連通している。すなわちステッピングモータ41
は油中におかれている。 第３図に示されるようにバルブハウジング35に複数の
圧力バランスポート51,52が開設されている。圧力バラ
ンスポート51,52は、第２油室11b側に連通している。こ
れらのバランスポート51,52は、回転弁体38の中心方向
に加わる油の圧力が回転弁体38の径方向に釣合うよう
に、回転弁体38の中心をはさんで互いに点対称位置（周
方向に互いに180゜の位置）に開設されている。 一方、回転弁体38には、開口量の小さな第１の流通孔
53,54と、中程度の開口量の第２の流通孔55,56と、開口
量の大きい第３の流通孔57,58が、上記バランスポート5
1,52と連通可能な位置に開口している。これらの流通孔
53〜58は、互いに周方向に60゜ずつ角度をずらして設け
られている。しかも第１の流通孔53,54と、第２の流通
孔55,56と、第３の流通孔57,58は、それぞれ回転弁体38
の中心をはさんで互いに点対称位置（180゜対称位置）
に設けられている。 次に、上記構成のシリンダピストン装置１の作用につ
き説明する。 ロッド３がシリンダ２に押込まれる方向に移動する
と、ロッド３の押込み量に応じて気室13の体積が減少す
る。そしてピストン部分28が油室11内を移動することに
より、第１油室11aの油の一部がオリフィス29を通って
第２油室11bへと流れる。この時、第３図に示されるよ
うに開口量の小さな第１の流通孔53,54がバランスポー
ト51,52に連通していれば、第１油室11a内の油の一部は
これら流通孔53,54とバランスポート51,52を通って第２
油室11b側に流れ、油の粘性抵抗によってロッド３の動
きが減衰させられる。ステッピングモータ41を駆動して
回転弁体38を第４図に示される位置まで回転させた場合
には、開口量の大きい第３の流通孔57,58はバランスポ
ート51,52に連通するため、第１油室11a内の油の一部は
流通孔57,58とバランスポート51,52を通って第２油室11
b側に流れる。この時の減衰力は第３図の場合よりも小
さい。また、第２の流通孔55,56がバランスポート51,52
と連通する位置まで回転弁体38を回転させた時には、油
が流通孔55,56を通るため、減衰力は第３図の場合より
は小さく第４図の場合よりは大きい。 上記とは逆にロッド３がシリンダ２から伸び出る方向
に移動した時には、油の流れは上記とは逆になる。すな
わち、第２油室11bの油の一部がオリフィス30を通って
第１油室11a側に流入すると同時に、回転弁体38の回転
位置に応じて、バランスポート51,52が流通孔53,54（ま
たは55,56あるいは57,58）と連通し、第２油室11bの油
の一部が第１油室11a側に流れるため、流通断面積の大
きさに応じた減衰力が得られる。 減衰力が大きいほど、第１油室11aと第２油室11bとの
間の差圧も大きい。このため、例えば回転弁体38を回転
させる途中においてバランスポート51,52が回転弁体38
の壁面によって塞がれると、油の圧力が回転弁体38の外
側から回転弁体38の中心方向に加わる。しかしながらバ
ランスポート51,52は互いに対称位置に設けられている
から、回転弁体38の中心方向に加わる圧力は互いに径方
向に釣合う。このため、回転弁体38がバルブハウジング
35の片側に偏って押付けられたり、回転弁体38が撓むな
どの不具合はおきず、回転弁体38は円滑に回転できる。
回転弁体38の内面側から圧力が作用する場合も同様であ
り、各流通孔53〜58が圧力を打消し合うように互いに対
称位置に配置されていることにより、圧力がバランスす
るため回転弁体38は円滑に回転できる。 ステッピングモータ41はロッド３内に収容するために
小形のものが使われ、その駆動トルクは比較的小さい。
しかしながら減速器44の使用により、最終出力軸45のト
ルクを増大させることができる。また、減速器44を使用
したことにより、ホールディングトルク（回転弁体38を
定位置に停止させる力）も増大するため、回転弁体38が
定位置にある時にはモータ41への通電を停止しておき、
減衰力切換え時にのみ通電するといった制御方法も採用
できる。この場合には、モータ41の消費電力の節約につ
ながる。しかも減速器44を使用することで、モータ41の
減速比分だけ回転弁体38の小刻みなステップ制御が可能
であり、場合によっては無段階的に減衰力を変更するこ
とも可能である。 また、本実施例のシリンダピストン装置１は、油圧ユ
ニット25を駆動し送油口23を通じて油室11内に油を出し
たり入れたりすることにより、シリンダ２に対するロッ
ド３の突出量、すなわち車高を調整することができる。 なお、第５図に示される変形例のように、流通孔53,5
4を一対だけ設けてもよい。また、バランスポート51,52
の数は３つ以上あってもよく、要するに回転弁体38の中
心方向への力が釣合うように配置されていればよいか
ら、実施例のような180゜対称位置には限らない。ま
た、バルブハウジング35を図示例よりも上方に延長し、
このバルブハウジング35にステッピングモータ41を収納
するようにしてもよい。 更に第６図に示される変形例のように、バルブハウジ
ング35に互いに大きさの異なる圧力バランスポート61,6
2,63を設け、回転弁体38に一対の流通孔53,54を設ける
ようにしても、前記実施例で述べたと同様の作用効果が
得られる。 第７図ないし第９図は、回転弁体38の位置を検出する
のにエンコーダ65を使用した例である。この場合、減速
器44の最終出力軸45に回転板66を取付け、この回転板66
に永久磁石67を設けている。そして固定板68には回転弁
体38の最大回転角の両端にホール素子69を取付けること
によって、最大回転角の両端位置の検出が可能である。
ホール素子69は最大回転角の片側にのみ設けるようにし
てもよい。この場合、ステッピングモータ41への電源投
入時にホール素子69の検出位置まで無条件で回転させ、
その位置を基準にオープンループで回転弁体38の位置制
御を行なうことができる。また、オープンループ制御時
に何らかの原因によりステッピングモータ41の脱調等が
発生した場合、その後の制御は不安定なものとなる。よ
って、検出ポジションへの選択が行なわれた場合に限
り、検出位置まで回転させることで、その後の制御を可
能にすることができる。ホール素子69を複数個用いた場
合には、クローズドループで制御することもできる。 第10図は本発明の他の実施例を示し、前記実施例と共
通する箇所には同一の符号を付して説明は省略し、異な
る箇所について以下に説明する。 この実施例のシリンダピストン装置１はサブタンク71
を備えている。シリンダ２の内部にはベローズ72が設け
られており、このベローズ72の壁面によって油室11と気
室73とが仕切られている。ベローズ72の一端はベローズ
蓋74によって閉塞されている。気室73には、窒素ガスの
ような不活性の高圧ガスが封入されている。この気室73
は、ロッド３の押込み量に応じて容積が変動し、ガスの
反発力によってガスばねとしての機能が発揮される。ベ
ローズ72は気室73の体積変動に応じて伸び縮みする。サ
ブタンク71の内部にも油室76と気室77とが設けられてい
る。これらの油室76と気室77はベローズ78の壁面によっ
て互いに仕切られている。ベローズ78の一端はベローズ
蓋79によって閉塞されている。ベローズ78は気室77の体
積変動に応じて伸び縮みする。サブタンク71の油室76と
ロッド３の油路17は、油路80を介して互いに連通してい
る。油路80の一端側には、開閉弁81が設けられている。
この開閉弁81は、ソレノイドによって駆動される。この
実施例のステッピングモータ41には減速器が内蔵されて
いる。 開閉弁81を開いた時には、油室11と油室76が相互に連
通するから、ロッド３の往復運動に伴って２つの気室7
3,77の体積が同時に変化する。例えばロッド３がシリン
ダ２に押込まれた場合には、ロッド３の押込み量に相当
する体積増加分が２つの気室73,77の体積減少分によっ
て吸収される。従ってばね定数は、１つの気室73の体積
だけが変化する場合に比べて少なくなる。開閉弁81を閉
じた時には、ロッド３の往復運動に伴って気室73の体積
のみが変化するから、ばね定数は高くなる。 この実施例の減衰力発生部27においても、回転弁体38
に前記実施例と同様の配置関係で流通孔53〜58が設けら
れているとともに、バルブハウジング35に圧力バランス
ポート51,52が設けられている。このため減衰力を切換
えることができるだけでなく、回転弁体38の内側あるい
は外側から油圧力が加わっても、回転弁体38がバルブハ
ウジング35の片側に偏寄して押付けられたり、回転弁体
38が撓むなどの不具合を生じない。従って回転弁体38は
所定位置まで正確に回転できる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、減衰力発生部に差圧を生じていても
回転弁体を円滑に回転させることができるため、小形の
ステッピングモータによって回転弁体を正確な位置に回
転させることができる。従って減衰力の切換え動作が確
実に行なえる。また、上記モータはロッドあるいはバル
ブハウジングの油中におかれているため、モータを空気
中においた場合のような出力軸等の貫通部分におけるシ
ールの問題や、油室の内外の圧力差による摺動抵抗の増
加の問題もなくなり、ステッピングモータによるオープ
ンループ制御を確実に行なわせることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示し、第１図
はシリンダピストン装置の縦断面図、第２図は第１図中
の減衰力発生部の拡大図、第３図と第４図はそれぞれバ
ルブハウジングと回転弁体の互いに異なる状態を示す横
断面図、第５図は回転弁体の変形例を示す断面図、第６
図はバルブハウジングの変形例を示す断面図である。第
７図は減衰力発生部の変形例を示す縦断面図、第８図は
第７図中のエンコーダ部分の拡大図、第９図は第８図中
のIX−IX線に沿う断面図、第10図は本発明の他の実施例
を示す縦断面図である。 １……シリンダピストン装置、２……シリンダ、３……
ロッド、11……油室、11a……第１油室、11b……第２油
室、27……減衰力発生部、28……ピストン部分、29,30
……オリフィス、35……バルブハウジング、37……貫通
孔、38……回転弁体、39……油路、41……ステッピング
モータ、44……減速器、51,52……圧力バランスポー
ト、53〜58……流通孔、61,62,63……圧力バランスポー
ト。
はシリンダピストン装置の縦断面図、第２図は第１図中
の減衰力発生部の拡大図、第３図と第４図はそれぞれバ
ルブハウジングと回転弁体の互いに異なる状態を示す横
断面図、第５図は回転弁体の変形例を示す断面図、第６
図はバルブハウジングの変形例を示す断面図である。第
７図は減衰力発生部の変形例を示す縦断面図、第８図は
第７図中のエンコーダ部分の拡大図、第９図は第８図中
のIX−IX線に沿う断面図、第10図は本発明の他の実施例
を示す縦断面図である。 １……シリンダピストン装置、２……シリンダ、３……
ロッド、11……油室、11a……第１油室、11b……第２油
室、27……減衰力発生部、28……ピストン部分、29,30
……オリフィス、35……バルブハウジング、37……貫通
孔、38……回転弁体、39……油路、41……ステッピング
モータ、44……減速器、51,52……圧力バランスポー
ト、53〜58……流通孔、61,62,63……圧力バランスポー
ト。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．内部に油室をもつシリンダと、このシリンダに軸方
向に往復移動自在に挿入されたロッドと、上記シリンダ
内部における上記ロッドの端部に設けられかつ上記油室
を第１油室と第２油室とに分けるピストン部分およびオ
リフィスを備えた減衰力発生部と、この減衰力発生部に
設けられかつ上記第１油室側に開口する貫通孔を有した
バルブハウジングと、上記ロッドまたはバルブハウジン
グに設けられかつ上記シリンダ内部の油室に連通するモ
ータ収納部と、上記モータ収納部に収容されていてこの
モータ収納部の油に浸漬されたステッピングモータと、
上記バルブハウジングの貫通孔に回転自在に嵌合させら
れかつ内側に上記第２油室と連通可能な油路を有すると
ともに上記ステッピングモータによって駆動パルスに応
じた角度分ずつ回転駆動される円筒状の回転弁体とを具
備したことを特徴とするシリンダピストン装置。 ２．上記ステッピングモータの出力軸と回転弁体との間
に減速器を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載のシリンダピストン装置。 ３．上記バルブハウジングには、上記第２油室側に連通
する圧力バランスポートを、回転弁体の中心方向に加わ
る油の圧力が回転弁体の径方向にほぼ釣合うような配置
でバルブハウジングの周方向に複数箇所設けるととも
に、上記回転弁体には上記油路に連通するとともに上記
回転弁体が所定の回転位置まで回転した状態において上
記複数の圧力バランスポートと連通する流通孔を設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第
（２）項記載のシリンダピストン装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6040287A JP2703899B2 (ja) | 1987-03-16 | 1987-03-16 | シリンダピストン装置 |
| US07/062,766 US4813519A (en) | 1986-06-23 | 1987-06-15 | Cylinder piston apparatus for a suspension system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6040287A JP2703899B2 (ja) | 1987-03-16 | 1987-03-16 | シリンダピストン装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63225742A JPS63225742A (ja) | 1988-09-20 |
| JP2703899B2 true JP2703899B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=13141137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6040287A Expired - Fee Related JP2703899B2 (ja) | 1986-06-23 | 1987-03-16 | シリンダピストン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2703899B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010029387A1 (de) | 2010-08-28 | 2012-03-01 | Zf Friedrichshafen Ag | Selbstpumpendes Federbein |
| CN105570371B (zh) * | 2016-02-26 | 2017-08-11 | 吉林大学 | 一种液体调压并与速度相关的干摩擦式减振器 |
-
1987
- 1987-03-16 JP JP6040287A patent/JP2703899B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63225742A (ja) | 1988-09-20 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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