JPH074354Y2 - 減衰力可変ショックアブソーバ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、減衰力が可変可能なショックアブソーバに関
する。

［従来の技術］ ショックアブソーバのチューブ内は、ピストンによって
第１油室と第２油室とに区画されている。そして、減衰
力可変ショックアブソーバは、第１油室と第２油室とを
連通する連通路の連通面積を可変するものである。この
連通面積を可変する手段として、バルブを変位させるも
のがある。そして、このバルブの駆動手段として、例え
ば、特開昭61−85210号公報に示されるように、圧電素
子を用いたアクチュエータの伸縮出力によって駆動する
ものが知られている。

この圧電素子を用いたアクチュエータは、圧電素子の出
力変位量が小さいため、増幅手段を用いて圧電素子の出
力変位量を増大してバルブを駆動している。この増幅手
段は、圧電素子の出力によって変位する大径ピストン
と、大径ピストンの移動量に応じて内部油圧が変化する
シリンダと、このシリンダ内の油圧によって変位する小
径なプランジャとを具備する。

一方、圧電素子は、電圧を印加して伸長させるには圧電
素子を圧縮する初期荷重を付与する必要がある。この圧
電素子に初期荷重を与える手段としては、大径ピストン
とシリンダとによって囲まれる油圧拡大室内に弾性手段
を配設する手段が有効である。この手段は、油圧拡大室
内に配された弾性手段のバネ力を大径ピストンを介して
圧電素子へ伝えるものである。

［考案が解決しようとする課題］ 圧電素子を用いたアクチュエータは、増幅手段を含め、
複数の部品を組み合わせて構成される。このため、アク
チュエータを組み付けた際、油圧拡大室内の軸方向（圧
電素子の伸縮方向）の長さが、組み付ける部品の公差誤
差等によりバラツキが発生する。

油圧拡大室内の軸方向の長さが変化すると、油圧拡大室
内に配される弾性手段から、期待するバネ荷重が得られ
なくなる。また、油圧拡大室内の軸方向の長さを、あら
かじめ短く設定しておくと、弾性手段のバネ力が大きく
なり、圧電素子の出力が吸収されてプランジャを駆動す
る出力が得られなくなる可能性がある。

本考案は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、アクチュエータに公差等による寸法誤差が生じて
も、弾性手段が圧電素子へ加えるバネ力を適切な値に保
つことのできる減衰力可変ショックアブソーバの提供に
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本考案の減衰力可変ショ
ックアブソーバは、次の技術的手段を採用する。

減衰力可変ショックアブソーバは、一方の部材に連結す
るチューブと、他方の部材に連結し、前記チューブ内に
摺動自在に配されて、前記チューブ内を第１油室と第２
油室とに区画するピストンと、前記第１油室と第２油室
とを連通する連通路の連通面積を可変するバルブと、こ
のバルブを変位させるアクチュエータとを具備する。

前記アクチュエータは、印加電圧によって伸縮変位する
圧電素子の出力変位量を増大して前記バルブへ伝達する
増幅手段を備える。この増幅手段は、前記圧電素子の出
力によって駆動され、移動する大径ピストンと、該大径
ピストンを摺動自在に配設し、前記大径ピストンの移動
量に応じて内部油圧が変化するシリンダと、該シリンダ
内の油圧によって駆動され、移動する前記大径ピストン
よりも小径なプランジャとを具備する。

前記大径ピストンと前記シリンダとによって囲まれる油
圧拡大室内に、前記圧電素子へ初期荷重を付与する弾性
手段を配設する。前記油圧拡大室内に、弾性手段のバネ
荷重を調節するシムを配置した。

［作用］ 上記のように構成された減衰力可変ショックアブソーバ
は、次の作用を奏する。

アクチュエータの組み付けを行う。そして、組み付けら
れたアクチュエータの油圧拡大室内の軸方向の長さ、あ
るいは圧電素子に掛かる初期荷重を測定し、弾性手段の
バネ力が適切な値となるように、シムの厚さ、また枚数
を決定する。そして、そのシムを油圧拡大室内に配設す
る。

［考案の効果］ 本考案は、以上の作用で説明したように、油圧拡大室内
にシムを配設することによって、弾性手段のバネ力が適
切な値に保たれ、圧電素子の初期荷重を適切な値にする
ことができる。

［実施例］ 次に、本考案をツインチューブ式のショックアブソーバ
に適用した一実施例に基づき説明する。

第２図はツインチューブ式のショックアブソーバの断面
図を示す。

本実施例の減衰力可変ショックアブソーバ１は、ベース
シェル２内に小径のチューブ３を配設した二重管４を備
える。この二重管４は、車輪とともに上下する部材（本
考案の一方の部材）に連結されるものである。チューブ
３の内部には、ピストン５を備えた減衰力可変機構（下
述する）が配設されるとともに、オイルが満たされてい
る。また、ベースシェル２とチューブ３との間のリザー
バ７には、オイルとともにガスが封入されている。チュ
ーブ３内とリザーバ７内は、下部に設けられた下部通路
８によって連通している。この下部通路８は、下部バル
ブ９を備える。この下部バルブ９は、第２油室11内の圧
力が上昇すると下部通路８を絞り、ショックアブソーバ
１が縮む時の減衰力を設定する。

ピストン５は、チューブ３内で軸方向へ摺動自在に設け
られ、チューブ３内を上方の第１油室10と下方の第２油
室11とに区画する。このピストン５は、減衰力可変機構
６の下部に取り付けられている。ピストン５は、第１、
第２油室10,11を連通する上部通路5aを備える。この上
部通路5aには、バルブ機構12が設けられている。このバ
ルブ機構12は、上方の第１油室10の圧力が上昇すると上
部通路5aの通路面積を絞り、ショックアブソーバ１が伸
びる減衰力を設定する。

一方、減衰力可変機構６は、上部通路5aをバイパスする
副通路13を備えている。この副通路13は、上部通路5aと
ともに、本考案の連通路を形成する。減衰力可変機構６
は、ロッド14の下端に設けられている。このロッド14
は、上側が二重管４より突出して設けられている。ロッ
ド14は二重管４を構成する部材と摺動自在で、かつ内部
のオイルが外部へ漏れないように設けられている。な
お、ロッド14は、上端がシャーシ（本考案の他方の部
材）に連結される。

ロッド14の内部には、圧力センサ15の出力を取り出すリ
ード線16、および圧電素子17を通電するためのリード線
18を配設する穴19が軸方向へ貫通して設けられている。

圧力センサ15は、ロッド14と一体のアウターハウジング
20の上部に収納され、ロッド14に伝わる力に応じた信号
を出力する。圧電素子21を用いたセンサである。そし
て、この圧力センサ15の出力は、リード線16を介して図
示しない制御手段へ出力される。

減衰力可変機構６は、連通路の連通面積を可変するもの
で、副通路13の開閉を行うバルブ22を備える。このバル
ブ22は、バルブ22の上方に設けられたアクチュエータ23
によって上下方向へ変位し、副通路13の開閉を行う。な
お、バルブ22が開かれた際の副通路13を図中の破線に示
す。

アクチュエータ23は、圧電素子17を積層した駆動手段24
と、駆動手段24の出力変位量を拡大してバルブ22へ伝え
る増幅手段25とからなる。

駆動手段24は、アウターハウジング20内に装着されたイ
ンナーハウジング26内に収納されている。インナーハウ
ジング26は、インナーピストン27とキャップ28とを組み
合わせた容器で、内部に多数積層した圧電素子17を収納
している。そしてインナーハウジング26は、Ｏリング2
9、ゴムブッシュ30等を用いて完全に密封されている。

インナーピストン27内は、積層した圧電素子17を収納す
る筒状の収納室31が形成されている。なお、積層された
圧電素子17は、リード線18を介して図示しない制御装置
により、通電制御される。

そして、インナーピストン27は、アウターハウジング20
に対し摺動自在に設けられている。インナーピストン27
は、下端中央に円柱棒状のバーピストン32が設けられて
いる。このバーピストン32は、アウターハウジング20内
に収納された保持部材33によって、軸方向へ摺動自在に
支持されている。バーピストン32を保持する保持部材33
の内周には、Ｏリング34が装着されている。このＯリン
グ34は、バーピストン32と保持部材33との間から、駆動
手段24側へオイルが侵入するのを阻止するものである。

保持部材33は、アウターハウジング20の下部に取り付け
られた下部ハウジング35によって、軸方向への移動が阻
止される。そして、インナーピストン27と保持部材33と
の間にインナースプリング36が挿入され、積層された圧
電素子17に初期荷重を付与している。

次に、増幅手段25の説明を行う。増幅手段25は、第１図
に示すように、下部ハウジング35に、上方へ開口するシ
リンダ37を形成する。このシリンダ37内には、軸方向へ
摺動自在な大径ピストン38が配設される。この大径ピス
トン38は、背面（上面）の中央がバーピストン32によっ
て押圧される。また、大径ピストン38の背面には、連通
穴39を介して第１油室10（第２図参照）のオイルが全周
に亘って加わる。

シリンダ37と大径ピストン38とによって囲まれる油圧拡
大室40の内部には、本発明の弾性手段である皿バネ41が
配設されている。この皿バネ41は、大径ピストン38、バ
ーピストン32を介して、積層された圧電素子17に初期荷
重を付与するものである。

大径ピストン38の皿バネ41に当接する面（下面）には、
窪み42が形成されている。この窪み42は、皿バネ41によ
って区画される油圧拡大室40内の外周の室490aと内周の
室40bとを連通するものである。

なお、インナースプリング36と皿バネ41とを加えた荷重
によって圧電素子17のプリセット荷重が設定される。

アクチュエータ23を組み付けた際、公差誤差等によっ
て、油圧拡大室40の軸方向寸法が変化する場合がある。
油圧拡大室40の軸方向寸法が、規定の寸法よりも大きい
と、皿バネ41の圧縮度合いが小さくなり、皿バネ41か
ら、所定のバネ荷重が得られない。また逆に、油圧拡大
室40の軸方向寸法が、規定の寸法より小さいと、皿バネ
41の圧縮度合いが大きくなり、皿バネ41のバネ荷重が所
定のバネ荷重よりも大きくなる。このため、皿バネ41の
バネ荷重を、あらかじめ設定されたバネ荷重とするため
に、油圧拡大室40の内部にシム43（第３図参照）を配設
して、バネ荷重を適正な値に調節している。なお、シム
43には、偏心した穴43aが形成されている。この穴43a
は、シム43が窪み42を塞ぐのを防ぐものである。また、
シム43は、ステンレスなど硬く、変形し難い材料よりな
る。

シリンダ37の中央には、プランジャ44が挿入されてい
る。このプランジャ44は、つば44aとバープランジャ44b
とからなり、このつば44aにより下部ハウジング35との
相対位置が決まる。なお、つば44aは、バープランジャ4
4aに圧入されて、固着される。そして、このプランジャ
44は、大径ピストン38より径が小さく、下部ハウジング
35によって軸方向へ摺動自在に保持されている。この結
果、油圧拡大室40の圧力変動によってプランジャ44が上
下する。プランジャ44の下端は、副通路13の開閉を行う
バルブ22に当接している。バルブ22は、スプリング45に
よって上方へ押し上げられており、上方に位置する際に
副通路13を塞ぎ、下方に位置する際に副通路13を開くよ
うに設けられている。

なお、下部ハウジング35の下部には、ピストン５、バル
ブ機構12を支持するバルブ支持部材46が装着されてい
る。このバルブ支持部材46は、内部に副通路13を形成す
るとともに、下部ハウジング35の下方で、スプリング45
を支持し、副通路13を形成する複数の部材を支持するも
のである。

次に、上記実施例の作動を、自動車が突起を乗り越える
一例を用いて簡単に説明する。

上述のショックアブソーバ１を搭載した自動車は平滑な
路面の走行時など、圧力センサ15の出力電圧が、所定の
レベルを下回る場合、制御装置は駆動手段24の圧電素子
17に電圧の印加を行わない。つまり、副通路13がバルブ
22によって閉じられるため、ショックアブソーバ１の減
衰力は、ハード側へ設定され、操縦、安定性が確保され
る。

また、自動車が、路面の突起を乗り越える際、圧力セン
サ15の出力が瞬時に変動する。この圧力センサ15の出力
が、所定のレベルを越えると、制御装置は、車速や、突
起の大きさ等に応じて設定された時間、駆動手段24の圧
電素子17に電圧を印加する。

積層された圧電素子17は、電圧が印加されると、伸長
し、バーピストン32を介して、大径ピストン38をシリン
ダ37内に押圧する。すると、油圧拡大室40内の油圧が上
昇し、プランジャ44が下方へ移動する。この結果、バル
ブ22が下方へ押し下げられ、副通路13が開かれる。副通
路13が開かれると、連通路の連通面積が大きくなって、
第１油室10と第２油室11とのオイルの移動が容易とな
り、ショックアブソーバ１の減衰力が低下し、ソフト側
へ設定される。

つまり、突起を乗り越えるときは、ショックアブソーバ
１の減衰力がハードからソフトへ変化し、突起通路によ
る車両の突き上げが低減される。そして、突起の通過後
は、圧電素子17に溜った電荷を放電させる様に、ある時
間マイナスの電圧が印加され、減衰力がソフトからハー
ドへ変化し、車体の後揺れが抑えられる。

次に、シム43による皿バネ41のバネ荷重の調節について
説明する。

圧電素子17の組み付けを行う。次に、組み付けられた圧
電素子17の軸方向の長さを測定する。そして、軸方向の
長さに応じて、シム43の厚さを決定し、シム43を油圧拡
大室40内に配設する。つまり、圧電素子17の軸方向の長
さが長い場合は薄いシム43を油圧拡大室40内に配設し、
逆に軸方向の長さが短い場合は厚いシム43を油圧拡大室
40内に配設する。油圧拡大室40内にシム43を配設するこ
とによって、油圧拡大室40内の軸方向寸法が一定の値に
保たれる。その結果、皿バネ41のバネ荷重が適切な値と
なる。

つまり、アクチュエータ23の組み付け誤差をシム43によ
って調節し、圧電素子17の初期荷重を適切な値にするこ
とができる。

一方、本実施例のように、バーピストン32を備えるもの
は、バーピストン32と大径ピストン38との間にシム43を
配設することが考えられる。バーピストン32は、太くす
ると、大径ピストン38の背圧の影響が大きくなり、大径
化できない。このため、シム43をバーピストン32と大径
ピストン38との間に配設すると、シム43は、バーピスト
ン32との小さな当たり面積で、圧電素子17の高荷重を受
けるために変形し、大径ピストン38へ伝わる圧電素子17
の出力が著しく低下してしまう。しかるに、本考案のよ
うに、シム43を油圧拡大室40内に配設するものは、大径
ピストン38に伝達された圧電素子17の発生する高荷重
を、油圧拡大室40内のオイルが受ける。このため、油圧
拡大室40内のシム43にかかる荷重は小さくなり、シム43
の変形は、バーピストン32と大径ピストン38との間にシ
ム43を配設する場合に比較して小さくなる。

この結果、シム43をバーピストン32と大径ピストン38と
の間に配設する場合に比較して、大径ピストン38へ伝わ
る圧電素子17の出力を向上することができる。

（変形例） 圧電素子の出力をバーピストンを介して大径ピストンへ
伝えたが、圧電素子の出力をバーピストンを介すことな
く直接大径ピストンへ伝えても良い。

シムを大径ピストンと皿バネとの間に配設した例を示し
たが、皿バネとシリンダの底部との間に配設しても良
い。

ツインチューブ式のショックアブソーバに本考案を適用
した例を示したが、モノチューブ式のショックアブソー
バに適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の要部断面図、第２図はショックアブソ
ーバの断面図、第３図はシムの斜視図である。 図中１…減衰力可変ショックアブソーバ、３…チュー
ブ、５…ピストン、5a…上部通路（連通路）、10…第１
油室、11…第２油室、13…副通路（連通路）、17…圧電
素子、22…バルブ、23…アクチュエータ、25…増幅手
段、37…シリンダ、38…大径ピストン、40…油圧拡大
室、41…皿バネ（弾性手段）、43…シム、44…プランジ
ャ

フロントページの続き (72)考案者 林 真琴 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)考案者 安池 修 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−62388（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の部材に連結するチューブと、 他方の部材に連結し、前記チューブ内に摺動自在に配さ
   れて、前記チューブ内を第１油室と第２油室とに区画す
   るピストンと、 前記第１油室と第２油室とを連通する連通路の連通面積
   を可変するバルブと、 このバルブを変位させるアクチュエータと を具備する減衰力可変ショックアブソーバにおいて、 前記アクチュエータは、 （ａ）印加電圧によって伸縮変位する圧電素子の出力変
   位量を増大して前記バルブへ伝達する増幅手段を備え、 この増幅手段は、 （ａ−１）前記圧電素子の出力によって駆動され、移動
   する大径ピストンと、 （ａ−２）該大径ピストンを摺動自在に配設し、前記大
   径ピストンの移動量に応じて内部油圧が変化するシリン
   ダと、 （ａ−３）該シリンダ内の油圧によって駆動され、移動
   する前記大径ピストンよりも小径なプランジャとを具備
   し、 （ｂ）前記大径ピストンと前記シリンダとによって囲ま
   れる油圧拡大室内に、前記圧電素子へ初期荷重を付与す
   る弾性手段を配設し、 （ｂ−１）前記油圧拡大室内に、弾性手段のバネ荷重を
   調節するシムを配置した ことを特徴とする減衰力可変ショックアブソーバ。