JPH07272925A - 電磁式アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁式アクチュエータにおいて、油液中に支
持したプランジャの移動に対して安定した減衰力を作用
させる。 【構成】 電磁式アクチュエータ46のソレノイドの内側
に形成した油室39内にプランジャ47を移動可能に支持
し、油室32内を第１、第２室39a ，39b の２室に画成す
る。プランジャ47に、第１、第２室39a ，39b 間を連通
させる第１、第２連通路48，49を設ける。第１連通路48
に第１室39a 側の圧力に応じて開弁する第１逆止弁50を
設け、第２連通路49に第２室39b 側の圧力に応じて開弁
する第２逆止弁51を設ける。プランジャ47の移動にとも
ない第１、第２逆止弁50，51が油圧に応じた開度で開弁
するので、油液の粘度および流量の変化に対して安定し
た減衰力が得られる。第１、第２連通路48，49には、一
方向に油液が循環するので、第１、第２連通路48，49内
の気泡を速やかに排出でき安定した減衰力が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油液中に支持された可
動部材をソレノイドが発生する磁界によって駆動するよ
うにした電磁式アクチュエータの改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両の懸架装置に装着され、
路面状況、走行状況等に応じて乗り心地や操縦安定性を
向上させるために減衰力を適宜調整できるようにした減
衰力調整式油圧緩衝器には、減衰力調整弁を切り換える
ための電磁式アクチュエータを内蔵したものがある。

【０００３】電磁式アクチュエータを内蔵した減衰力調
整式油圧緩衝器の一例について図８を用いて説明する。
図８に示すように、減衰力調整式油圧緩衝器１は、シリ
ンダ２の外側に内筒３が設けられ、さらに、内筒３の外
側に外筒４が設けられた３重筒構造となっており、シリ
ンダ２と内筒３との間には、シリンダ２内の上部に連通
する環状通路５が形成され、内筒３と外筒４との間には
リザーバ室６が形成されている。

【０００４】シリンダ２内には、ピストンロッド７が連
結されたピストン８が摺動可能に嵌装されており、ピス
トン８によってシリンダ２内がシリンダ上室2aとシリン
ダ下室2bとの２室に画成されている。シリンダ２の下端
部には、シリンダ下室2bとリザーバ室６とを適度な流通
抵抗を持って連通させる通路を有するベースバルブ９が
設けられている。そして、シリンダ２内には、油液が封
入されており、また、リザーバ室６内には、油液および
ガスが封入されピストンロッド７の伸縮によるシリンダ
２内の容積変化をガスの圧縮、膨張によって補償するよ
うになっている。

【０００５】環状通路５およびリザーバ室６は、通路5a
および通路6aによって減衰力調整弁10に接続されてお
り、シリンダ上室2aが伸び側減衰力調整弁10を介してリ
ザーバ室６に連通されている。また、シリンダ下室2bお
よびリザーバ室６は、通路2cおよび通路6bを介して縮み
側減衰力調整弁11に接続されており、シリンダ下室2bが
縮み側減衰力調整弁11を介してリザーバ室６に連通され
ている。そして、ピストンロッド７の伸び行程時には、
シリンダ上室2a側の油液が伸び側減衰力調整弁10を通っ
てリザーバ室６側へ流れることにより減衰力が発生し、
また、縮み行程時には、シリンダ下室2b側の油液が縮み
側減衰力調整弁11を通ってリザーバ室６側へ流れること
により減衰力が発生するようになっている。

【０００６】伸び側減衰力調整弁10では、ピストンロッ
ド７の伸び行程時、シリンダ上室2a側の圧油がバルブ部
材12の通路13に設けられたディスクバルブ14を開弁させ
て通路15を通ってリザーバ室６側へ流れ、ディスクバル
ブ14の開度に応じて減衰力が発生する。同時に、シリン
ダ上室2a側の圧油が通路部材16のオリフィス16a を介し
て圧力室17に導入され、押圧部材18を介してディスクバ
ルブ14を閉弁方向に押圧してディスクバルブ14の開度を
調整する。そして、圧力室17内の圧油を通路19を通して
リザーバ室６側へリリーフするリリーフ弁20のリリーフ
圧を電磁式アクチュエータ21によって調整することによ
り、圧力室17の圧力を制御して伸び側の減衰力をピスト
ン速度にかかわらず直接制御することができる。このと
き、縮み側減衰力調整弁11では、バルブ部材22の通路23
に設けられた逆止弁24が開いてリザーバ室６側の油液が
シリンダ下室2b側へ流れる。

【０００７】縮み側減衰力調整弁11では、ピストンロッ
ド７の縮み行程時、シリンダ下室2b側の圧油がバルブ部
材22の通路25に設けられたディスクバルブ26を開弁させ
て通路27を通ってリザーバ室６側へ流れ、ディスクバル
ブ26の開度に応じて減衰力が発生する。同時に、シリン
ダ下室2b側の圧油が通路部材28のオリフィス28a を介し
て圧力室29に導入され、押圧部材30を介してディスクバ
ルブ26を閉弁方向に押圧してディスクバルブ19の開度を
調整する。そして、圧力室29内の圧油を通路31を通して
リザーバ室６側へリリーフするリリーフ弁32のリリーフ
圧を電磁式アクチュエータ33によって調整することによ
り、圧力室21の圧力を制御して縮み側の減衰力をピスト
ン速度にかかわらず直接制御することができる。このと
き、伸び側減衰力調整弁10では、バルブ部材12の通路34
に設けられた逆止弁35が開いてリザーバ室６側の油液が
シリンダ上室2a側へ流れる。

【０００８】次に、電磁式アクチュエータ21，33につい
て説明する。なお、電磁式アクチュエータ21，33は、同
様の構造であるから、それぞれ対応する部材には同一の
番号を付し、伸び側減衰力調整弁10の電磁式アクチュエ
ータ21についてのみ説明する。

【０００９】電磁式アクチュエータ21は、ケース37内に
環状のソレノイド38が収納され、ソレノイド38の内側に
油室39が形成されている。油室39内には、プランジャ40
がその軸方向に沿って移動可能に支持されており、プラ
ンジャ40によって油室39内が第１室39a と第２室39b と
の２室に画成されている。プランジャ40には作動ロッド
41の一端側が連結されており、作動ロッド41の他端側は
リリーフ弁20まで延ばされ、その先端部にリリーフ弁20
の弁体であるニードル41a が形成されている。また、プ
ランジャ40には、油室39内の第１室39a と第２室39b と
を連通させるオリフィス通路42が設けられている。ま
た、油室39は、通路43により、伸び側減衰力調整弁10内
のリザーバ室６側に連通され、内部に油液が満たされて
おり、よって、プランジャ40は油液中に支持されてい
る。なお、図中、44はプランジャ40をリリーフ弁20の閉
弁方向に付勢するばね、45はばね44による付勢力を調整
する調整ねじである。

【００１０】そして、ソレノイド38に通電すると、通電
電流に比例した強さの磁界が生じてプランジャ40を軸方
向に付勢し、ニードル41a の開弁圧力を変化させてリリ
ーフ弁20のリリーフ圧を調整するようになっている。ま
た、プランジャ40の移動にともない油室39内の油液がオ
リフィス通路42を流通し、オリフィス通路42の流通抵抗
によってプランジャ40の移動に対して減衰力が作用す
る。これにより、自励振動を防止してプランジャ40を円
滑に移動させることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電磁式アクチュエータ21では、次のような問題があ
る。すなわち、また、図９に示すように、プランジャ40
のオリフィス通路42内に気泡が発生すると、オリフィス
による油液の流通抵抗が大幅に減少して充分な減衰力が
得られなくなる。そして、プランジャ40のストロークが
小さい場合、気泡はオリフィス通路42内を往復するだけ
で排出されないので、気泡がいつまでもオリフィス通路
42内に滞留してプランジャ40の安定した作動を妨げると
いう問題を生じる。

【００１２】オリフィス通路42は固定オリフィスである
ため、油液の動粘度および流速により流通抵抗が大幅に
変化するので安定した減衰力が得られない。特に、減衰
力調整式油圧緩衝器に装着される電磁式アクチュエータ
では、ピストンロッドの伸縮による油液の温度変化が大
きく動粘度が変化しやすいので問題となる。

【００１３】ここで、固定オリフィスを通る油液の流量
Ｑとオリフィス前後の差圧Δｐ（減衰力Ｆに比例する）
との関係は、Ｃ：流量係数、ａ：オリフィス面積、ρ：
油液密度とすると、

【数１】 となる。数式１から、動粘度すなわち流量係数Ｃの変化
により差圧Δｐ（減衰力Ｆ）が大幅に変化することがわ
かる。また、差圧Δｐと流量Ｑとの関係は、図４中に
で示すようになる。したがって、流量Ｑと減衰力Ｆとの
関係は、図５中にで示すようになり、油液の流量Ｑ
（流速）により減衰力が大きく変化することがわかる。

【００１４】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、可動部材に安定した減衰力を作用させられるよ
うにした電磁式アクチュエータを提供することを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、上記の課
題を解決するために、油室内の油液中に移動可能に支持
された可動部材をソレノイドが発生する磁界によって駆
動するようにした電磁式アクチュエータにおいて、前記
可動部材に、該可動部材によって２室に画成された油室
内の一方の室と他方の室とを連通させる第１連通路およ
び第２連通路と、前記第１連通路の前記油室内の一方の
室側の油液の圧力によって開弁し他方の室側への油液の
流通のみを許容する第１逆止弁と、前記第２連通路の前
記油室内の他方の室側の油液の圧力によって開弁し一方
の室側への油液の流通のみを許容する第２逆止弁とを設
けたことを特徴とする。

【００１６】また、第２の発明は、第１の発明に加え
て、第１および第２逆止弁を圧力上昇に応じて徐々に開
弁する弁としたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】この構成により、第１および第２連通路は、第
１および第２逆止弁により一方向の油液の流通のみを許
容するので、可動部材の移動にともない油液が第１、第
２連通路を循環することにより第１、第２連通路内に発
生した気泡が速やかに排出される。また、可動部材の移
動にともない、第１および第２逆止弁が油室内の一方の
室および他方の室の油液の圧力の上昇に応じて徐々に開
弁するので、油液の粘度および流量の変化に対して第１
および第２連通路の流通抵抗の変化が小さくなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。なお、本実施例の電磁式アクチュエータ
は、図８に示すものに対して可動部材であるプランジャ
の構造のみが異なるので、以下、図８に示すものと同様
の部材には同一の番号を付して異なる部分についてのみ
詳細に説明する。

【００１９】図１および図２に示すように、電磁式アク
チュエータ46は、ケース37内に収納された環状のソレノ
イド（図示せず）の内側に形成された油室39内に、可動
部材であるプランジャ47がその軸方向に沿って移動可能
に支持されており、プランジャ47によって油室39内が第
１室39a と第２室39b との２室に画成されている。プラ
ンジャ47には、作動ロッド41の一端側が連結され、作動
ロッド41の他端側はリリーフ弁20まで延ばされ、その先
端部にリリーフ弁20の弁体であるニードル41aが形成さ
れている。

【００２０】プランジャ47には、油室39内の一方の室で
ある第１室39a と他方の室である第２室39b とを連通さ
せる第１連通路48および第２連通路49が設けられてい
る。第１連通路48には、第１室39a 側から第２室39b 側
への油液の流通のみを許容する第１逆止弁50が設けられ
ており、第２連通路49には、第２室39b 側から第１室39
a 側への油液の流通のみを許容する第２逆止弁51が設け
られている。第１逆止弁50は、第１連通路48を開閉する
弁体50a および弁体50a を閉弁方向に付勢するばね50b
を備えており、弁体50a が第１室39a 側の油液の圧力を
受けて移動することにより、第１室39a 側の圧力の上昇
に応じて徐々にオリフィス面積が増加するように開弁す
る調圧弁として作用するようになっている。同様に、第
２逆止弁51は、弁体51a およびばね51b を備えており、
第２室39a 側の圧力の上昇に応じて徐々にオリフィス面
積が増加するように開弁する調圧弁として作用するよう
になっている。

【００２１】なお、図１に示すものでは、図８に示すも
のに対してバルブ部材12に通路34および逆止弁35を設け
る代わりに、ディスクバルブ14の内周側を開いて通路13
を連通させることにより、縮み行程時にリザーバ室６側
からシリンダ上室2a側へ油液を流通させるようにしてい
る。

【００２２】以上のように構成した本実施例の作用につ
いて次に説明する。

【００２３】ソレノイドへの通電によって通電電流に比
例した強さの磁界が生じてプランジャ47を付勢し、ニー
ドル41a の開弁圧を変化させることによりリリーフ弁20
のリリーフ圧を調整する。

【００２４】プランジャ47が第１室39a 側に移動する
と、第１連通路48の第１逆止弁50が開いて第２連通路49
の第２逆止弁51が閉じるので、第１室39a 側の油液が第
１連通路48を通って第２室39b 側へ流れる。このとき、
第１逆止弁50が第１室39a 側の油液の圧力に応じてオリ
フィス面積が徐々に増加するように開弁して第１連通路
48の油液の流れに抵抗を付与することによりプランジャ
47の移動に対して減衰力を作用させる。また、プランジ
ャ47が第２室39b 側に移動すると、第１連通路48の第１
逆止弁50が閉じて第２連通路の第２逆止弁51が開くの
で、第２室39b 側の油液が第２連通路48を通って第１室
39a 側へ流れる。このとき、第２逆止弁51が第２室39b
側の油液の圧力に応じてオリフィス面積が徐々に増加す
るように開弁して第２連通路48の油液の流れに抵抗を付
与することによりプランジャ47の移動に対して減衰力を
作用させる。これにより、自励振動を防止してプランジ
ャ47の移動を円滑にすることができる。

【００２５】次に、第１逆止弁50，51によって発生する
減衰力について図３を用いて説明する。なお、第１逆止
弁50と第２逆止弁51とは同様の作用を奏するので、ここ
では第１逆止弁50についてのみ説明する。

【００２６】第１逆止弁50の弁体50a に作用する力F
₁は、ばね50b のばね定数：ｋ、セット荷重：F₀、弁体5
0a の変位：ｘとすると、 F₁＝ｋｘ＋f₀ … となり、第１逆止弁50の前後の差圧：Δｐ、第１連通路
48の流路断面積：Ｓとすると、 Δｐ＝F₁／Ｓ＝（ｋｘ＋f₀）／Ｓ … となる。そして、式より、 ｘ＝（Ｓ・Δｐ−f₀）／ｋ … となる。

【００２７】ここで、第１逆止弁50の開口部はオリフィ
スとして作用するので、数式１に示す関係を適用するこ
とができ、また、オリフィス面積は弁体50a の変位ｘの
関数として表せるので，オリフィス面積ａを ａ＝ｆ（ｘ） … で表すと、数式１および式より第１逆止弁50の油液の
流量Ｑは、

【数２】 となる。

【００２８】i)オリフィス面積ａがｘの１次関数として
表されるとき、および数式２より

【数３】 となり、したがって、

【数４】 となる。そして、差圧Δｐと流量Ｑとの関係は、図４中
ので示すようになる。なお、図４では、比較のため、
数式１中の

【数５】 と数式４中の右辺第１項の

【数６】 とを同値として示している。また、図４中のは数式４
の右辺第１項、は数式４の右辺第２項によって表され
る差圧Δｐと流量Ｑとの関係を示している。

【００２９】したがって、流量Ｑと減衰力Ｆとの関係
は、図５中にで示すようになり、図５中にで示す従
来例（固定オリフィス）の場合に比して、流量変化に対
する減衰力の変化が少ないことがわかる。なお、図５中
にF₀で示す初期減衰力は、ばね50b のセット荷重f₀によ
り任意に設定することができる。また、数式３，４によ
り、油液の動粘度すなわち流量係数Ｃの変化による差圧
Δｐ（減衰力Ｆ）の変化が従来例よりも小さいことがわ
かる。

【００３０】このように、流量変化および油液の動粘度
変化にともなう減衰力の変化が小さくなり、安定した減
衰力を得ることができる。

【００３１】ii) オリフィス面積ａがｘのｎ次関数で表
されるとき、流量Ｑはｘの（ｎ＋１／２）次式で表され
上記 i) 場合と同様に、流量変化および油液の動粘度変
化にともなう減衰力の変化が小さくなる。

【００３２】また、図６に示すように、第１連通路48お
よび第２連通路49は、第１逆止弁50，51により一方向の
油液の流れのみを許容するので、第１連通路48および第
２連通路49内に気泡が発生した場合、プランジャ47の移
動にともなって油液が循環することにより、気泡が第１
室39a および室39b へ速やかに排出されプランジャ47を
安定して作動させることができる。

【００３３】次に、本発明の他の実施例に係るプランジ
ャの構造について図７を用いて説明する。図７に示すよ
うに、本実施例のプランジャ47では、第１連通路48の第
２室39b 側の端部に形成した弁座部52a にねじ52b によ
ってディスクバルブ52c を当接させて第１連通路48の第
１室39a 側から第２室39b 側への油液のみを許容する逆
止弁52を構成している。また、第２連通路49の第１室39
a 側の端部に形成した弁座部53a に、ねじ52b によって
ディスクバルブ53c を当接させて第２連通路49の第２室
39b 側から第１室39a 側への油液のみを許容する逆止弁
53を構成している。

【００３４】逆止弁52，53は、図１および図２に示す実
施例と同様に、第１室39a および第２室39a のうち上流
となる室側の油液の圧力に応じてオリフィス面積が徐々
に増加するように開弁する調圧弁として作用するように
なっている。また、ねじ52b、53b の締めつけ具合によ
りディスクバルブ52c ，53c の開弁圧（セット荷重）を
調整できるようになっている。この構成により、図１お
よび図２に示す実施例と同様の作用、効果を奏すること
ができる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の電磁式ア
クチュエータは、第１および第２連通路は、第１および
第２逆止弁により一方向の油液の流れのみを許容するの
で、可動部材の移動にともない油液が第１、第２連通路
を循環することにより第１、第２連通路内に発生した気
泡が速やかに排出される。その結果、可動部材の移動に
対して安定した減衰力を作用させることができるという
優れた効果を奏する。また、可動部材に第１、第２連通
路および第１、第２逆止弁を設けたことにより、可動部
材の移動にともない、第１および第２逆止弁が油室内の
一方の室および他方の室の油液の圧力に応じて徐々に開
弁するので、油液の粘度および流速の変化に対して第１
および第２連通路の流通抵抗の変化が小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電磁式アクチュエータが装
着された減衰力調整式油圧緩衝器の減衰力調整弁の側面
の縦断面図である。

【図２】図１の装置の要部であるプランジャの拡大図で
ある。

【図３】図１の装置の逆止弁の拡大図である。

【図４】図１の装置の逆止弁および従来の固定オリフィ
スの前後の油液の差圧と流量との関係を示す図である。

【図５】図１の装置の逆止弁および従来の固定オリフィ
スの油液の流量とプランジャに作用する減衰力との関係
を示す図である。

【図６】図１の装置のプランジャの移動にともなう油液
の流れを示す図である。

【図７】本発明の他の実施例の電磁式アクチュエータの
プランジャの縦断面図である。

【図８】電磁式アクチュエータを備えた減衰力調整式油
圧緩衝器の側面の縦断面図である。

【図９】従来の電磁式アクチュエータ内の油液通路を模
式的に示す図である。

【符号の説明】

38 ソレノイド 39 油室 39a 第１室（一方の室） 39b 第２室（他方の室） 46 電磁式アクチュエータ 47 プランジャ（可動部材） 48 第１連通路 49 第２連通路 50,52 第１逆止弁 51,53 第２逆止弁

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【手続補正書】

【提出日】平成６年８月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【図６】

【図９】

【図１】

【図２】

【図４】

【図５】

【図７】

【図８】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油室内の油液中に移動可能に支持された
   可動部材をソレノイドが発生する磁界によって駆動する
   ようにした電磁式アクチュエータにおいて、前記可動部
   材に、該可動部材によって２室に画成された油室内の一
   方の室と他方の室とを連通させる第１連通路および第２
   連通路と、前記第１連通路の前記油室内の一方の室側の
   油液の圧力によって開弁し他方の室側への油液の流通の
   みを許容する第１逆止弁と、前記第２連通路の前記油室
   内の他方の室側の油液の圧力に応よって開弁し一方の室
   側への油液の流通のみを許容する第２逆止弁とを設けた
   ことを特徴とする電磁式アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記第１および第２逆止弁を圧力上昇に
   応じて徐々に開弁する弁としたことを特徴とする請求項
   １に記載の電磁式アクチュエータ。