JPH1122775A

JPH1122775A - バネ定数可変バネ装置および車両懸架装置

Info

Publication number: JPH1122775A
Application number: JP19644097A
Authority: JP
Inventors: Yasumaru Kubo; 康丸久保
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】車両懸架装置等に使われるバネ装置は、車両
の荷重状況や走行状況等によりバネ定数が切り換えれる
ものが望ましい。しかし、従来のバネ定数可変バネ装置
は、その切り換えが速やかに行われるものではなかっ
た。【解決手段】バネ定数可変バネ装置３１を、コイルバ
ネ３３と流体クラッチ３２とを並設して構成する。流体
クラッチ３２は、ブラケット３５にハウジングが固着さ
れ、ブラケット３６にピストンのシャフトの一端が固着
され、内部に電気粘性流体が充填されたシリンダで構成
される。ピストンには移動方向に貫通孔が開けられ、該
貫通孔内の移動方向に垂直な方向に、前記電気粘性流体
の見かけ上の粘度を大または小に切り換え得る電界が印
加可能とされている。電界を印加すると流体クラッチは
棒状体と等価となり、印加しないと自由に伸縮し、これ
によりバネ定数が切り換えられる。電気粘性流体を利用
した緩衝器１と並設すれば、バネ定数や減衰力特性が瞬
時に切り換えられる車両懸架装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バネを含む装置で
あってそのバネ定数を変更し得るバネ定数可変バネ装置
と、そのバネ定数可変バネ装置を利用した車両懸架装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車両懸架装置は、車軸部と車体
部との間に、バネ装置および緩衝器（ショックアブソー
バ）を挿設することによって構成されている。バネ装置
の弾性の度合いはバネ定数によって決まり、緩衝器が発
生する減衰力は減衰力特性によって決まる。車両の荷重
状況や走行状況は一定ではないので、バネ定数や減衰力
特性が一定であれば、乗り心地がいつも良いとは限らな
い。例えば、荷重が大である場合に丁度乗り心地が良い
という車両懸架装置では、荷重が小の場合には、乗り心
地は硬くなる。また、バネ定数が小さ過ぎると、走行中
の操舵時や発進停止時に、車両の姿勢が大きく変化し易
いという好ましくない現象も生ずる。

【０００３】そこで、車両の荷重状況等に合わせて、バ
ネ定数や減衰力特性を変えることが出来るものが考えら
れている。バネ定数可変のバネ装置としては、例えば、
エアバネ（エアスプリング）装置とか、コイルバネを用
いた装置（例、後で説明する図６のもの）がある。減衰
力特性可変の緩衝器としては、例えば、減衰力可変油圧
緩衝器（例、特開平４−２５８５４１号公報。ロータリ
バルブをアクチュエータを用いて回転させ、作動油の流
路の絞りを変えることにより減衰力特性を変えるも
の。）とか、電気粘性流体利用の緩衝器とかがある（図
３，図４参照）。

【０００４】電気粘性流体は、それに印加される電界が
変えられると見かけ上の粘度が変化する流体である。印
加電界を増大させると、粘度は変化しないが電気粘性流
体中の分散粒子間のつながりが強固となり、降伏応力が
増大する。そのため、見かけ上、電気粘性流体の粘度が
増加したようになる。電気粘性流体に関する文献として
は、特開平５−179270号公報がある。

【０００５】電気粘性流体利用の緩衝器は、電気粘性流
体が封入してあり、その見かけ上の粘度を変えることに
よって、減衰力特性を変えることが可能となっている。
なお、電気粘性流体利用の緩衝器に関する文献として
は、例えば、特開平４−９５６２８号公報，特開平４−
２５８５４１号公報，特開平５−１６４１７５号公報，
特開平６−１０１７３７号公報，特開平６−１０９８３
号公報，特開平６−１７４０１号公報，特開平６−２４
１２６４号公報，特開平６−２４１２６５号公報等があ
る。

【０００６】しかし、エアバネ装置では、それ自体の取
り付けに大きなスペースを必要とする他、エアタンク，
エア配管，切換弁等の付随設備も設置しなければなら
ず、スペースとコストが大となるという問題がある。そ
れに比べてコイルバネ等を用いた装置では、そのような
問題はない。

【０００７】図６は、バネ定数可変のバネ装置を用いた
従来の車両懸架装置を示す図である。図６において、６
０は車両懸架装置、６１は車体部、６２，６３はコイル
バネ、６４は固定スリーブ、６５はバネ支持体、６６は
緩衝器、６７はピストンロッド、６８はバネ保持内筒、
６９はロックボール、７０は押圧体、７１は嵌合孔、７
２はバネ保持外筒、７３はシリンダ、７４は油圧機構、
７５は車軸部である。

【０００８】シリンダ７３とピストンロッド６７から成
る緩衝器６６が中央に配置され、シリンダ７３の一端は
車軸部７５に固着され、ピストンロッド６７の一端は車
体部６１に固着されている。そして、緩衝器６６を内側
に収容するように、コイルバネ６２，６３を主体とする
バネ装置が配置されている。固定スリーブ６４は、上底
が車体部６１に固着され、スリーブ壁面の適宜位置に
は、ロックボール６９を嵌合させ得る嵌合孔７１が開け
られている。固定スリーブ６４の内側にはバネ保持外筒
７２が摺動的に配設され、更に内側には、上端を該バネ
保持外筒７２の上端に係合させたバネ保持内筒６８が配
設される。シリンダ７３の外壁にはバネ支持体６５が固
着され、バネ支持体６５とバネ保持外筒７２の上端との
間に、コイルバネ６３が配設される。また、バネ保持内
筒６８の下端と固定スリーブ６４の上端との間には、コ
イルバネ６２が配設される。

【０００９】押圧体７０は、油圧機構７４により駆動さ
れるが、ロックボール６９を押圧して嵌合孔７１の中に
押し込んだり、押圧し込まなかったりする。バネ装置の
バネ定数（弾性の度合いを示す値）は、この押圧によっ
て変えられる。（１）押圧しない場合この場合には、バネ保持外筒７２はバネの動きに従って
自由に上下出来る。従って、コイルバネ６２，６３は自
由に伸縮し、バネ定数はそれらのバネ定数を合成したも
のである。

【００１０】（２）押圧した場合この場合には、ロックボール６９が嵌合孔７１の中に押
し込まれるので、バネ保持外筒７２は固定スリーブ６４
に外側からガッチリ抱えこまれた状態となり、上下に動
くことは出来なくなる。従って、コイルバネ６２は、伸
びようとしても伸びられない。結局、弾性的に伸縮でき
るのはコイルバネ６３だけとなり、バネ装置全体のバネ
定数はコイルバネ６３のバネ定数と等しくなる。そのバ
ネ定数は、コイルバネ６２，６３が自由に伸縮していた
場合のバネ定数より大となる。

【００１１】なお、バネ定数可変のバネ装置に関する文
献としては、他に実公平２−１５０６０号公報がある。
これには、直列接続した２つのコイルバネの一方を、特
殊な鎖錠装置により弾性を示さないようにロックし、他
方のコイルバネのみ弾性を有するようにして、全体とし
てのバネ定数を可変とするバネ装置が示されている。し
かしながら、この特殊な鎖錠装置の構成は全く開示され
ておらず、ましてや瞬時にロックすることを保障するも
のでもなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】

（問題点）しかしながら、前記した従来のバネ定数可変
バネ装置では、バネ定数を切り換える速度が遅いという
問題点があった。（問題点の説明）図６に示したバネ装置では、油圧機構
７４により押圧体７０を駆動してバネ定数を切り換える
わけであるが、このような油圧機構では、油圧源→油圧
配管→油圧シリンダへと油圧が伝達され、更に押圧体７
０からロックボール６９へと押圧力が伝えられ、ようや
く押圧がなされる。そのため、どうしても動作遅れがあ
り、瞬時にバネ定数を切り換えるということは出来なか
った。走行状況に合わせて乗り心地や操縦安定性を良く
するためには、バネ定数の切り換えを出来るだけ速やか
に行うことが要請されるが、前記した従来技術では、ま
だその要請を充分満たすには至っていなかった。本発明
は、以上のような問題点を解決することを課題とするも
のである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のバネ定数可変バネ装置は、ハウジングが第
１の支持体に固着され、内蔵しているピストンのシャフ
トの一端が第２の支持体に固着され、内部に電気粘性流
体が充填されたシリンダを有し、前記ピストンには移動
方向に貫通孔が開けられ、該貫通孔内の移動方向に垂直
な方向に、前記電気粘性流体の見かけ上の粘度を大また
は小に切り換え得る電界を印加可能とした流体クラッチ
と、該流体クラッチに並列に接続されたバネとを具える
構成とした。

【００１４】また、本発明の車両懸架装置は、前記のバ
ネ定数可変バネ装置を含むバネ装置と、電気粘性流体を
利用した緩衝器とを並設して構成することとした。

【００１５】（解決する動作の概要）本発明のバネ定数
可変バネ装置では、流体クラッチが棒状体と等価とされ
た時（流体クラッチ内の電気粘性流体に高電界を印加し
た時）は、バネ定数が極めて大となり、流体クラッチが
自由に伸縮するようにされた時（流体クラッチ内の電気
粘性流体に電界が印加されない時）は、バネ定数は並設
されているバネの定数と等しくなる。このようなバネ定
数の変化は、電気粘性流体の見かけ上の粘度の変化に基
づくものであるが、電気粘性流体の見かけ上の粘度の変
化は、電界の印加に応じて瞬時に引き起こされるので、
バネ定数も瞬時に変化させることが可能となる。ま
た、車両懸架装置を、前記のようなバネ定数可変バネ装
置と、電気粘性流体を利用した緩衝器とを並設して構成
すれば、高電圧電源や配線を共用することによりコスト
を安くすることが出来ると共に、バネ定数や緩衝器の減
衰力特性の切り換えを、電気的に瞬時に行うことが出来
るようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のバネ定数可
変バネ装置および車両懸架装置を示す図である。図１に
おいて、３０は車両懸架装置、３１はバネ定数可変バネ
装置、３２は流体クラッチ、３３はコイルバネ、３５〜
３７はブラケット、３８は車体部、３９は車軸部、１は
緩衝器、２はピストンロッド、４Ｃ−１は取付部であ
る。各ブラケットは、各コイルバネや流体クラッチ３２
の支持体の１例である。緩衝器１としては、減衰力特性
が瞬時に変更できる電気粘性流体利用の緩衝器を用い
る。ここで言う流体クラッチ３２とは、自由に伸縮でき
る状態と、伸縮できない状態とを瞬時に切り換えること
が出来るものであり、後で図２で説明するように、本発
明では電気粘性流体を利用して構成している。

【００１７】バネ定数可変バネ装置３１は、コイルバネ
３３と流体クラッチ３２とを並列に設置することによっ
て構成される。それぞれの上端は、車体部３８に固着さ
れたブラケット３５に固定され、それぞれの下端は中間
位置で遊動するブラケット３６の上面に固定される。も
う１つのコイルバネ３４は、車軸部３９に固着されたブ
ラケット３７の上面と、ブラケット３６の下面との間に
設置される。即ち、バネ定数可変バネ装置３１とコイル
バネ３４とは、車体部３８と車軸部３９との間に直列に
配設される。一方、車体部３８と車軸部３９との間に
は、緩衝器１も配設される。バネ定数可変バネ装置３１
とコイルバネ３４との直列接続体を単に「バネ装置」と
言うことにすると、バネ装置と緩衝器とが並列的に設置
されて、車両懸架装置３０が構成される。以下、流体ク
ラッチ３２，緩衝器１の構成および動作について、詳細
に説明する。

【００１８】（流体クラッチ３２）図２は、流体クラッ
チを示す図である。符号は図１のものに対応し、４０は
カバーハウジング、４１はシリンダハウジング、４２は
シャフト、４３はリード線挿通孔、４４は高電圧リード
線、４５はシール、４６はピストン、４７は正電極板、
４８はピストン貫通孔、４９はシール、５０はシリン
ダ、５１，５２はボルト、５３はＧＮＤリード線、５４
はシリンダ上室、５５はシリンダ上室、５６は流体の流
れる方向を示す矢印である。

【００１９】シリンダハウジング４１とカバーハウジン
グ４０とで、シリンダ５０のハウジングが形成され、そ
の中に、ピストン４６が納められている。カバーハウジ
ング４０は、ボルト５１，５２によりブラケット３５に
固着される。ピストン４６の中央には、各ハウジングを
上下に貫いて伸びるシャフト４２が取り付けられる。各
ハウジングのシャフト貫通部分には、液密性が確保でき
るようにシール４５，４９が施される。

【００２０】シャフト４２の下端は、遊動するブラケッ
ト３６に固着される。一方、ピストン４６より上側にあ
るシャフト４２の内部には、リード線挿通孔４３を設
け、その下部開口部をピストン４６の近くに位置するよ
うにする。そして、その中に高電圧リード線４４を挿通
する。一方、カバーハウジング４０にはボルト５２等を
介してＧＮＤリード線５３が電気的に接続される。カバ
ーハウジング４０は、シリンダハウジング４１を介して
ピストン４６の外周と接触しており、ピストン４６の電
位をＧＮＤ（アース）電位にする。ピストン４６には、
幾つかのピストン貫通孔４８を設け、貫通孔内には絶縁
接着剤等により正電極板４７を固着する。そして、リー
ド線挿通孔４３の下部の開口部より引き出した高電圧リ
ード線４４を、各正電極板４７に接続する。

【００２１】図５は、流体クラッチ３２のピストン断面
を示す図である。符号は図２のものに対応し、４７−１
は絶縁接着剤、Ｇは電極間間隙である。ピストン貫通孔
４８の断面形状は、例えば、偏平な長方形とされる。そ
の長手方向の長さに略等しい幅の正電極板４７が、ピス
トン貫通孔４８の中央に位置するよう挿入され、その両
端は絶縁接着剤４７−１により、ピストン貫通孔４８の
壁面に固着される。ピストン４６は負電極として兼用さ
れるから、正電極板４７の両面とピストン貫通孔４８の
壁面との間には、電極間間隙Ｇが形成される。このよう
なピストン貫通孔４８を、上下左右対称になるべく沢山
開ける。ピストン４６が移動すべき時の抵抗を、出来る
だけ小とするためである。なお、正電極板４７をピスト
ン貫通孔４８の中央位置に設置するには、正電極板４７
の両面に電極間間隙Ｇの厚みに相当する厚みを有するス
ペーサを当てがい、当てがった状態でピストン貫通孔４
８に挿入し、両端の接着を行った後、スペーサを抜き取
るというような方法を取ることが出来る。

【００２２】ピストン４６が上下移動するためには、こ
の電極間間隙Ｇを通して電気粘性流体を通流させなけれ
ばならない。電極間に印加されている電圧が小であれ
ば、電気粘性流体の見かけ上の粘度は小であるので、ピ
ストン４６は比較的自由に移動できる。しかし、印加電
圧が大にされると見かけ上の粘度は大となり、ピストン
４６は移動し難くなる。

【００２３】ピストン４６を負電極とする方法として
は、次の２通りがある。第１の方法は、図２に示すよう
に、ボルト５２にＧＮＤリード線５３を接続し、シリン
ダ５０を介してピストン４６にＧＮＤ電位を伝える方法
である。通常、ピストン４６の外周にはシリンダ内壁と
の間のシールを行うため、シール材が施されているが、
第１の方法を採用する場合には、前記シール材としては
導電性のシール材を用いる。第２の方法は、高電圧リー
ド線４４を挿通しているリード線挿通孔４３に、ＧＮＤ
リード線５３も挿通し、ピストン４６に接続する方法で
ある。

【００２４】図２に戻るが、シリンダ内の室はピストン
４６を境にして、上側のシリンダ上室５４と下側のシリ
ンダ上室５５とに分けられるが、これらの中には電気粘
性流体を充填しておく。シリンダ５０のハウジングはブ
ラケット３５に固着され、ピストン４６のシャフト４２
の下端はブラケット３６に固着されているので、車両が
振動すると、ピストン４６はハウジングに対して上下に
移動する

【００２５】シリンダ上室５４，シリンダ上室５５には
電気粘性流体が充填されているから、ピストン４６が移
動するには、移動する体積分だけ電気粘性流体がピスト
ン貫通孔４８を通って逆方向に流れる必要がある。電気
粘性流体の見かけ上の粘度が小さい時には、速やかに流
れるから、ピストン４６も速やかに移動できる。しか
し、ピストン貫通孔４８内の正電極板４７に高電圧が印
加され、ピストン貫通孔４８内に高電界が印加されてい
ると、電気粘性流体の見かけ上の粘度は大となり、狭い
ピストン貫通孔４８内を殆ど移動しなくなる。この時に
は、ピストン４６は上下に移動できなくなり、ブラケッ
ト３５と３６との間には、単に棒状体が接続されている
のと等価になる。

【００２６】（バネ定数可変のしくみ）図１のバネ定数
可変バネ装置３１に戻って、そのバネ定数可変のしくみ
を説明する。（１）流体クラッチ３２が自由に伸縮できるようにされ
ている場合これは、図２の正電極板４７に電圧が印加されていない
場合であるが、この場合には、バネ定数可変バネ装置３
１は、専らコイルバネ３３の弾性に従って伸縮する。従
って、バネ定数可変バネ装置３１のバネ定数は、コイル
バネ３３の持つバネ定数と等しくなる。

【００２７】（２）流体クラッチ３２が伸縮しないよう
にされている場合これは、図２の正電極板４７に高電圧が印加されている
場合であるが、この場合には、バネ定数可変バネ装置３
１は棒状体のものと等価となり、コイルバネ３３が有っ
ても伸縮できない。従って、バネ定数は極めて大となる
（実質的には無限大）。但し、高電圧が印加された場合
の見かけ上の粘度にも打ち勝って、電気粘性流体を移動
させるほどの力がシャフト４２に加えられた場合には、
もちろん流体クラッチ３２は伸縮する。実際問題として
は、そのような状況には至らないように設計する。

【００２８】本発明の流体クラッチ３２の特徴は、上記
の（１）と（２）の場合の切り換えが、極めて速やかに
行われるという点にある。なぜなら、電気粘性流体の見
かけ上の粘度の変化は、印加電圧の変化に応じて極めて
速やかに行われるからである。それにより、バネ定数の
瞬時の切り換えが可能となった。

【００２９】バネ定数可変バネ装置３１とコイルバネ３
４とを直列接続したバネ装置のバネ定数は、上記の説明
からもはや容易に理解できるように、次のように２段階
に切り換えられる。（１）流体クラッチ３２が自由に伸縮できるようにされ
ている場合…コイルバネ３３，３４とを直列接続したバ
ネのバネ定数全体のバネ定数をＫ、コイルバネ３３のバネ定数を
Ｋ₃₃、コイルバネ３４のバネ定数をＫ₃₄とすると、Ｋは
次式で求められる。例えば、Ｋ₃₃＝２０Ｋｇｆ／ｍｍ，Ｋ₃₄＝４Ｋｇｆ／ｍ
ｍとすると、Ｋ＝３．３Ｋｇｆ／ｍｍとなる。（２）流体クラッチ３２が伸縮しないようにされている
場合…コイルバネ３４のみのバネ定数（Ｋ＝Ｋ₃₄＝４Ｋ
ｇｆ／ｍｍ）即ち、Ｋは、Ｋ＝３．３Ｋｇｆ／ｍｍと、Ｋ＝４Ｋｇｆ
／ｍｍとに切り換えられる。

【００３０】（電気粘性流体を用いた緩衝器１）図３
は、電気粘性流体を用いた緩衝器を示す図である。ま
ず、構成について説明する。符号は図１のものに対応
し、３はシール材、４Ａは上部ハウジング、４Ｂは中部
ハウジング、４Ｃは下部ハウジング、４Ｃ−１は取付
部、５Ａは上部ホルダー部、５Ｂは下部ホルダー部、６
は電極円筒、７は連通孔、８は電極端子部、９はシリン
ダ、１０は電極端子部、１１はシリンダ上室、１２は制
御用間隙、１３はピストン、１４は連通路、１５はチェ
ックバルブ、１６はシリンダ下室、１７はリザーバ、１
７−１は気体室、１８はシール材、１９は連通孔、２０
はチェックバルブ、２１は連通路である。

【００３１】ハウジングは導電性の材料で作られ、上部
ハウジング４Ａと中部ハウジング４Ｂと下部ハウジング
４Ｃとで構成され、シリンダ９の下部は下部ハウジング
４Ｃに支持され、上部は上部ハウジング４Ａに支持され
ている。シリンダ９の外側には、制御用間隙１２を隔て
て電極円筒６が配設されている。電極円筒６は、絶縁材
で出来ている上部ホルダー部５Ａ，下部ホルダー部５Ｂ
により、シリンダ９に支持されている。電極円筒６の外
周面と各ハウジングとの間の隙間は、作動流体である電
気粘性流体を蓄えておくリザーバ１７として利用され
る。リザーバ１７の下部には電気粘性流体が溜まってい
るが、その液面より上は空気等の気体が溜まっている。
そこを気体室１７−１と呼ぶことにする。

【００３２】シリンダ９内には、ピストンロッド２に連
結されたピストン１３が挿入されている。ピストン１３
の側面にはシール材１８が配設されており、ピストン１
３より上側の室であるシリンダ上室１１と、下側の室で
あるシリンダ下室１６とを液密に分けている。ピストン
１３の部分のうち、シリンダ下室１６を臨む部分には、
チェックバルブ１５が設けられ、ピストン１３内には、
該チェックバルブ１５からシリンダ上室１１に通ずる連
通路１４が設けられている。チェックバルブ１５は、シ
リンダ下室１６から連通路１４への方向（矢印Ｃの方
向）のみ通流させるバルブである。

【００３３】下部ハウジング４Ｃの部分のうち、シリン
ダ下室１６を臨む部分にはチェックバルブ２０が設けら
れ、下部ハウジング４Ｃ内には、該チェックバルブ２０
からリザーバ１７に通ずる連通路２１が設けられてい
る。チェックバルブ２０は、連通路２１からシリンダ下
室１６への方向（矢印Ｄの方向）のみ通流させるバルブ
である。また、シリンダ９の上部側壁には、シリンダ上
室１１から制御用間隙１２へ通ずる連通孔７が設けら
れ、電極円筒６の下部側壁には、制御用間隙１２からリ
ザーバ１７へ通ずる連通孔１９が設けられている。

【００３４】作動流体としての電気粘性流体は、シリン
ダ下室１６，連通路１４，シリンダ上室１１，制御用間
隙１２，連通路２１に満たされると共に、リザーバ１７
の一部に満たされる。電源からの電線（図示せず）は、
電極端子部８と電極端子部１０とに接続される。どちら
の端子部を正極あるいは負極としても構わないが、一般
的には電極端子部１０が正極，電極端子部８が負極とさ
れる。電極端子部１０は、ハウジングに開けられた穴に
絶縁材を介して取り付けられ、その接触子１０−１にて
電極円筒６に導電的に接触している。電極端子部８は、
ハウジングを通じてシリンダ９に導電接続されている。
従って、電極端子部８と電極端子部１０に電圧が印加さ
れると、電極円筒６とシリンダ９との間、つまり制御用
間隙１２の厚み方向に電圧が印加されることになる。制
御用間隙１２を挟んで印加される電圧が大であればある
ほど、その間にある電気粘性流体の見かけ上の粘度は大
にされる。

【００３５】従って、電極端子部８と電極端子部１０と
の間に大きな電圧が印加出来れば出来るほど、緩衝器で
発生し得る減衰力の可変幅は大となる。しかし、この電
圧は、リザーバ１７を形成する両側壁（電極円筒６とハ
ウジング４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）間にも等しく印加される。

【００３６】なお、自動車のサスペンション用緩衝器と
して利用可能な減衰力を発生させるには、制御用間隙１
２において、２００ｍｍ程度の電極長さにわたり、数Ｋ
Ｖ／ｍｍ程度の電界がかけられるようにする必要がある
ことが知られている。電極の長さは緩衝器のサイズから
決まるが、緩衝器のサイズは、自動車における設置スペ
ースから制約を受ける。また、使用電源は高電圧のもの
ほど高電界を発生し得るが、自動車に搭載される電源の
電圧は、それほど高電圧ではない。このようなことか
ら、前記の電界を得るには、制御用間隙１２の厚み（つ
まり、電極間距離）を、約１ｍｍ程度にする必要があ
る。

【００３７】次に動作を説明する。（１）ピストン１３が下降する場合（圧縮時）の動作ピストン１３が下降しようとすると、シリンダ下室１６
側からチェックバルブ１５に加わる圧力が増加するの
で、シリンダ下室１６の電気粘性流体は、チェックバル
ブ１５と連通路１４を通って、シリンダ上室１１に流れ
る。一方、チェックバルブ２０もシリンダ下室１６側か
ら圧力を受けるが、チェックバルブ２０は、シリンダ下
室１６から連通路２１の方向への流れは阻止するから、
電気粘性流体は連通路２１へは流れ込まない。

【００３８】下降して来るピストンロッド２の体積増加
分だけ電気粘性流体は押しのけられ、連通孔７を通って
制御用間隙１２に入り、そこを通流して連通孔１９より
リザーバ１７へ流れ込む。その場合、制御用間隙１２に
印加されている電界が大であれば、電気粘性流体の見か
け上の粘度も大となり、制御用間隙１２をなかなか通流
しない。これは、ピストン１３の下降に対して大きな抵
抗力となって作用する。つまり、大きな減衰力となって
作用する。逆に印加電界が小であれば、見かけ上の粘度
は小となり、電気粘性流体は制御用間隙１２を容易に通
流することが出来、減衰力は小となる。

【００３９】（２）ピストン１３が上昇する場合（伸長
時）の動作ピストン１３が上昇しようとすると、シリンダ上室１１
の体積が小とされるから、その中の電気粘性流体は、連
通孔７を通って制御用間隙１２に入り、そこを通流して
連通孔１９よりリザーバ１７に流れこむ。チェックバル
ブ１５の部分では、電気粘性流体が連通路１４からシリ
ンダ下室１６に向かって流れ出ようとするが、この方向
はチェックバルブ１５の阻止方向なので流れ出ることは
ない。

【００４０】一方、シリンダ下室１６の体積は増加され
るから、チェックバルブ２０には矢印Ｄの方向に圧力が
かかる。チェックバルブ２０はこの方向には流し得るか
ら、体積の増加分を埋めるべく、リザーバ１７の電気粘
性流体は、連通路２１およびチェックバルブ２０を通っ
てシリンダ下室１６に流れこむ。この場合も、ピストン
１３を動かす力に対する減衰力は、制御用間隙１２に印
加する電界を変えることによって調節することが出来
る。

【００４１】図４は、電気粘性流体を利用した緩衝器の
減衰力特性を示す図である。横軸はピストン速度であ
り、正方向をピストン伸び側，負方向をピストン縮み側
としている。縦軸は発生される減衰力であり、曲線ａ₁
は、制御用間隙１２に電界をかけない場合の特性を表
し、曲線ａ₂は、許容される最大の電界を印加した場合
の特性を表している。これらの曲線間の縦軸方向の長さ
（図中の矢印Ｋで表す長さ）は、減衰力の可変範囲を示
している。印加電界を変えることにより、この範囲で減
衰力を任意に変えることが出来る。

【００４２】（車両懸架装置３０）図１に戻るが、本発
明の車両懸架装置３０は、電気粘性流体を利用したバネ
定数可変バネ装置３１を含むバネ装置と、電気粘性流体
を利用した緩衝器１とを並設して構成される。そして、
減衰力特性を変えたい場合には、緩衝器１の制御用間隙
１２（図３参照）に印加する電界を変えることにより、
瞬時に変えることが出来る。また、バネ装置のバネ定数
を変えたい場合には、流体クラッチ３２のピストン貫通
孔４８に印加する電界を変えることにより、瞬時に変え
ることが出来る。バネ定数を瞬時に変えることが出来る
という点が、従来例とは相違する特徴点である。

【００４３】なお、電気粘性流体利用の流体クラッチ３
２への高電圧の供給は、同じく電気粘性流体利用の緩衝
器１が直ぐ傍に配設されるので、高電圧電源，配線等を
共用して行うことが出来、余分なコストが殆どかからな
い。

【００４４】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、次の
ような効果を奏する。（請求項１の効果）本発明のバネ定数可変バネ装置によ
れば、電気粘性流体の見かけ上の粘度は電界を印加する
かしないかにより瞬時に変えられるので、流体クラッチ
を棒状体と等価とするかしないかを、瞬時に切り換える
ことが出来る。そのため、バネ定数が瞬時に切り換えら
れるバネ定数可変バネ装置を得ることが出来る。

【００４５】（請求項２の効果）車両懸架装置を構成す
るバネ定数可変バネ装置も緩衝器は、いずれも電気粘性
流体を利用しているので、バネ定数や緩衝器の減衰力特
性の切り換えを、印加する電界を切り換えることにより
瞬時に行うことが出来る。また、電界の印加に必要な高
電圧電源や配線を共用することが出来るので、付随設備
に要するコストを安くすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバネ定数可変バネ装置および車両懸
架装置を示す図

【図２】本発明で使用する流体クラッチを示す図

【図３】電気粘性流体を用いた緩衝器を示す図

【図４】電気粘性流体を用いた緩衝器の減衰力特性を
示す図

【図５】流体クラッチのピストン断面を示す図

【図６】従来の車両懸架装置を示す図

【符号の説明】

１…緩衝器、２…ピストンロッド、３…シール材、４Ａ
…上部ハウジング、４Ｂ…中部ハウジング、４Ｃ…下部
ハウジング、４Ｃ−１…取付部、５Ａ…上部ホルダー
部、５Ｂ…下部ホルダー部、６…電極円筒、７…連通
孔、８…電極端子部、９…シリンダ、１０…電極端子
部、１１…シリンダ上室、１２…制御用間隙、１３…ピ
ストン、１４…連通路、１５…チェックバルブ、１６…
シリンダ下室、１７…リザーバ、１８…シール材、１９
…連通孔、２０…チェックバルブ、２１…連通路、３０
…車両懸架装置、３１…バネ定数可変バネ装置、３２…
流体クラッチ、３３…コイルバネ、３５〜３７…ブラケ
ット、３８…車体部、３９…車軸部、４０…カバーハウ
ジング、４１…シリンダハウジング、４２…シャフト、
４３…リード線挿通孔、４４…高電圧リード線、４５…
シール、４６…ピストン、４７…正電極板、４８…ピス
トン貫通孔、４９…シール、５０…シリンダ、５１，５
２…ボルト、５３…ＧＮＤリード線、５４…シリンダ上
室、５５…シリンダ上室、５６…流体の流れる方向、６
０…車両懸架装置、６１…車体部、６２，６３…コイル
バネ、６４…固定スリーブ、６５…バネ支持体、６６…
緩衝器、６７…ピストンロッド、６８…バネ保持内筒、
６９…ロックボール、７０…押圧体、７１…嵌合孔、７
２…バネ保持外筒、７３…シリンダ、７４…油圧機構、
７５…車軸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングが第１の支持体に固着され、
内蔵しているピストンのシャフトの一端が第２の支持体
に固着され、内部に電気粘性流体が充填されたシリンダ
を有し、前記ピストンには移動方向に貫通孔が開けら
れ、該貫通孔内の移動方向に垂直な方向に、前記電気粘
性流体の見かけ上の粘度を大または小に切り換え得る電
界を印加可能とした流体クラッチと、該流体クラッチに
並列に接続されたバネとを具えたことを特徴とするバネ
定数可変バネ装置。
【請求項２】請求項１記載のバネ定数可変バネ装置を
含むバネ装置と、電気粘性流体を利用した緩衝器とを並
設したことを特徴とする車両懸架装置。