JP3339234B2

JP3339234B2 - 緩衝器

Info

Publication number: JP3339234B2
Application number: JP01252295A
Authority: JP
Inventors: 康丸久保
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 2002-10-28
Anticipated expiration: 2017-10-28
Also published as: JPH08200430A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用ショックアブ
ソーバ等に用いられる緩衝器に係り、特に、作動流体に
電気粘性流体を用いてその粘性変化により減衰力を可変
とした油圧式緩衝器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電圧或いは電界を印加すると粘度
が増加する電気粘性流体（以下ＥＲ流体という）を作動
流体に使用して、減衰力を可変とする油圧式緩衝器が開
発されるに至っている。以下、その一例として特開平6-
10983 号公報に開示されたものを説明する。

【０００３】図１０に示すように、緩衝器ａは、ピスト
ンｂを収容してシリンダ室ｃを区画する内筒ｄと、内筒
ｄの外側を所定間隔の隙間ｅを有して囲繞する中間筒ｆ
と、中間筒ｆの外側を所定間隔をもって囲繞し、中間筒
ｆとの間にリザーバ室ｇを区画する外筒ｈとを備えてい
る。内筒ｄと中間筒ｆとにはポートｉ，ｊが設けられ、
これらポートｉ，ｊによってシリンダ室ｃ、隙間ｅ及び
リザーバ室ｇはそれぞれ連通される。またこれらには作
動流体であるＥＲ流体ｋが、リザーバ室ｇの上部を除い
て充填されている。

【０００４】ピストンｂが伸び側即ち上方に移動する
と、シリンダ室ｃのピストンｂ上側にあるＥＲ流体ｋが
ポートｉを通じて隙間ｅ内に流入し、隙間ｅ内では上か
ら下へのＥＲ流体ｋの移動が生じ、隙間ｅ内からはポー
トｊを通じたリザーバ室ｇへの移動がなされる。他方、
シリンダ室ｃのピストンｂ下側には、チェック弁ｌの開
弁により通路ｍを通じたリザーバ室ｇからのＥＲ流体ｋ
の供給がなされる。

【０００５】逆に、ピストンｂが縮み側即ち下方に移動
すると、シリンダ室ｃのピストンｂ上側には、チェック
弁ｎの開弁により通路ｏを通じたピストンｂ下側からの
ＥＲ流体ｋの供給がなされる。このときロッドｐの容積
分ＥＲ流体ｋが多く供給されるので、この余剰分はポー
トｉを通じ隙間ｅ内へと送られる。そして前記同様、隙
間ｅ内での上から下への移動、ポートｊを通じたリザー
バ室ｇへの排出が生じる。

【０００６】内筒ｄと中間筒ｆとは、絶縁材ｑで絶縁支
持されると共に電源ｒからの電線ｓ₁，ｓ₂が接続さ
れ、これにより隙間ｅ内に電界或いは電圧を印加するた
めの電極を形成する。よってこの隙間ｅ内のＥＲ流体ｋ
に電界を印加すれば、その粘度が増し、減衰力が高ま
る。

【０００７】このように、ＥＲ流体への電界の印加・無
印加或いはその強弱により、減衰力を高速かつ連続的に
変化させることができるため、これを最適に制御するこ
とにより、例えば自動車用ショックアブソーバにおいて
は、車両の乗り心地と安定性とを同時に改善することが
可能となる。

【０００８】また、例えば特開平4-258541号公報で開示
されるようなメカニカルに減衰力を変化させるものに比
べ、構造が単純でかつアクチュエータ等動作遅れを生じ
る装置がないため、応答性が良好で、減衰力を連続的に
調整できるメリットがある。

【０００９】尚、ＥＲ流体の粘度の変化とは、その見掛
け上の粘度の変化を意味し、その粘度自体は変化しな
い。即ち、電界を印加すると流体中の分散粒子がつなが
って降伏応力を発生し、その結果として粘度が増加して
いるように見えるだけのことである。図１１は電界印加
・無印加時の減衰力特性をそれぞれ示し、縦軸は減衰力
ｆ、横軸はピストン速度Ｖである。これから分かるよう
に、電界印加時の減衰力特性は、電界無印加時の減衰力
特性が降伏応力分シフトしたものとなる（このような特
性を持つ流体をビンガム流体という）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記緩衝器
を車両のサスペンション用とする場合、電界印加時のＥ
Ｒ流体の粘度を必要な減衰力を得られる値にまで高める
ためには、狭い電極間距離と、長く広い電極間形状とが
要求される。しかし後者に関しては、緩衝器の寸法上の
制約や電極の複数化を招く等の理由から限界があり、従
って内筒と中間筒との間隔を可能な限り狭め、隙間を１
mm程度とすることによって狭い電極間距離を実現させて
いた。

【００１１】しかしながら、こうすると、その狭い隙間
がＥＲ流体の流れに対する絞りとなって、電界無印加時
の減衰力特性の下限を低くできないという欠点があっ
た。従って、電界印加時の減衰力特性との間に大きな幅
を持たせることもできず、減衰力の調整範囲も大きくと
れなかった。

【００１２】また一般に、車両の乗り心地を悪化させる
主な原因の一つに、路面上の突起物を乗り越える時のバ
ネ下（タイヤ）からの突き上げ入力がある。この突き上
げ入力は高周波成分を含み、緩衝器にあっては高いピス
トン速度が生じる。この高周波振動を吸収するには、緩
衝器の発生する減衰力をできる限り高応答で小さくする
ことが要求される。また乗り心地を向上させる制御則の
ひとつである車体のスカイフックダンパ制御を行うに際
しても、減衰力をできるだけ小さくする要求が多く生じ
る。

【００１３】しかしながら、これに関しても、小さな減
衰力を得られないために、突き上げ入力に対して十分な
振動吸収を行うことができないという問題が生じる。

【００１４】そこで、上記課題を解決すべく本発明は創
案されたものであり、その目的は、小さな減衰力を得ら
れ、減衰力特性に大きな変化幅を持たせることができる
緩衝器を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ピストンを収容してシリンダ室を区画する
内筒と、この内筒の外側を所定間隔を有して囲繞する中
間筒との隙間に電界を印加して、その隙間を通ずる作動
流体たる電気粘性流体の粘度を変化させて減衰力を変化
させるようにした緩衝器において、上記中間筒に、その
排出側端部に位置するポートと、その中間部に位置する
孔とを設け、上記中間筒の上記孔の周囲部分に、上記内
筒に向かって突出してその内筒との隙間を減少させる突
出部を形成したものである。

【００１６】

【作用】電界無印加時、隙間内の電気粘性流体は、ピス
トンの移動により、中間筒のポートに加え孔を通じても
排出される。また電界を印加すると、突出部の周辺にお
いて電気粘性流体の粘度が他の部分より増加し、これに
より孔からの排出が制限される。

【００１７】

【実施例】以下本発明の好適実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１８】図１は、本発明に係る緩衝器を示す縦断正
面図で、その構成は前記従来例のものと大略同様であ
る。図示するように、緩衝器１は、ピストン２を摺動往
復自在に収容してシリンダ室３を区画する内筒４と、こ
の内筒４の外側を１mm程度の比較的小さな隙間５をもっ
て囲繞する中間筒６と、この中間筒６の外側を比較的大
きな間隔をもって囲繞し、中間筒６との間にリザーバ室
７を区画する外筒８とを同軸的に有する。外筒８の一端
即ち上端開口部には、樹脂等の絶縁材料からなる一端閉
塞板９が設けられ、他端即ち下端開口部にも他端閉塞板
１０が設けられる。他端閉塞板１０の上面部には、樹脂
等の絶縁材料からなるリング状の支持部材１１が設けら
れ、これと一端閉塞板９とにより、内筒４と中間筒６と
は両端部が絶縁支持される。一端閉塞板９には軸受１２
が設けられ、これを通じてピストンロッド１３が突出さ
れる。

【００１９】内筒４は、導電性金属製とされ、その下端
面が他端閉塞板１０に当接され、その上端面が、一端閉
塞板９の上面と面一とされて外部に露出される。また内
筒４は、図２にも示すように、その上端部に、シリンダ
室３と隙間５とを連通するための内筒ポート１４が設け
られる。内筒ポート１４は、対向位置に四つ設けられ、
内筒４の周方向に沿う長穴或いはスリット状に形成され
ている。

【００２０】中間筒６は、導電性金属製とされ、内筒４
の外径よりも２mm程度大きい内径を有し、その上端が一
端閉塞板９の内部に、下端が支持部材１１の内部に埋め
込まれて、露出や当接のないようにされている。

【００２１】図３にも示すように、中間筒６は、その下
端部に、隙間５とリザーバ室７とを連通するための中間
筒ポート１５が設けられる。この中間筒ポート１５も、
対向位置に四つ設けられ、内筒４の周方向に沿う長穴或
いはスリット状に形成されている。

【００２２】そして特に、中間筒６には、中間筒ポート
１５に加えて隙間５とリザーバ室７とを連通する複数の
孔１６が設けられる。孔１６は、中間筒６の中間部或い
は全体に適当にちらばるようまた、リザーバ室７中のＥ
Ｒ流体２８の液面より常に下にあるよう適宜間隔で千鳥
状に配置され、中間筒６の半径方向に沿って穿設される
と共に、中間筒外径等に比較して十分小径とされる。ま
た図４に詳しく示すように、中間筒６の内面における孔
１６の周囲部分には、内筒４に向かって突出して内筒４
との隙間５を減少させる突出部１７が一体的に設けられ
ている。突出部１７は、孔１６を取り囲むリング状に形
成され、その径方向外側の端縁部が断面角状に形成さ
れ、その径方向内側の端縁部は断面アール状に削り取ら
れている。内筒４への対向面１８は、内筒４との同心円
筒上に沿うよう、或いは内筒４との隙間間隔を一定に保
つようアール状に形成されている。こうすることによっ
て、隙間５の間隔ｈ₁は１mm程度とされるのに対し、面
１８と内筒４との隙間１９の間隔ｈ₂は、例えば 0.6mm
程度とされる。

【００２３】なお、孔１６及び突出部１７の形成方法と
しては、中間筒６の成形と同時に突出部１７を設けてお
き、その突出部１７の中心に孔１６を穿設する方法等が
ある。

【００２４】図１に示すように、一端閉塞板９から露出
する内筒４の上端面には、高電圧を発生させる電源２０
からのマイナス或いはグランド線２１が電気的に接続さ
れている。また電源２０からのプラス線２２は、絶縁管
２３内を挿通して中間筒６に電気的に接続される。絶縁
管２３は、外筒８を油密に貫通し、リザーバ室７を通過
して中間筒６に油密に接続する。これにより、中間筒６
はプラス側の電極を、内筒４はマイナス側の電極をそれ
ぞれ形成することになる。

【００２５】ピストン２は、その内部に、上側のシリン
ダ室３ａと下側のシリンダ室３ｂとを連通させるピスト
ン流路２４と、これの中間部に設けられたピストン側チ
ェックバルブ２５とを有する。また他端閉塞板１０も、
その内部に、下側のシリンダ室３ｂとリザーバ室７とを
連通させる閉塞板流路２６と、これのシリンダ室３ｂ出
口付近に設けられた閉塞板側チェックバルブ２７とを有
する。そしてこのように形成された緩衝器１内部には、
リザーバ室７の上部を除き、作動流体としてのＥＲ流体
２８が充填される。なおリザーバ室７上部の空間は、ピ
ストンロッド１３の出入りによって生じる容積変化分を
吸収するための空間である。

【００２６】さらに電源２０には、その出力のON/OFF、
出力電圧値等を制御するためのコントローラ２８が接続
される。コントローラ２８はマイクロコンピュータ等か
らなり、車両の走行状態（車速、前後加速度、横加速
度）を検知するセンサ、路面入力を検知するセンサ（バ
ネ下加速度、車高センサ）等が接続される。そしてコン
トローラ２８は、これらセンサの値から最適な減衰力を
生じる指令値を電源２０に出力し、この指令値に比例し
た高電圧を電源２０から出力させるようになっている。

【００２７】次に実施例の作用について説明する。

【００２８】先ず、電源２０からは電圧が出力されず、
中間筒６と内筒４との間の隙間５には電圧或いは電界が
印加されない通常状態（ソフトの状態）について説明す
る。

【００２９】図１を参照して、例えばピストン２が伸び
側即ち上方に移動するとき、ピストン側チェックバルブ
２５は閉であり、上側シリンダ室３ａにあるＥＲ流体２
８は内筒ポート１４を通じて隙間５内に流入する。隙間
５内ではＥＲ流体２８の上から下への移動が生じ、隙間
５内からは中間筒ポート１５を通じたリザーバ室７への
排出がなされる。また下側シリンダ室３ｂには、閉塞板
側チェックバルブ２７の開弁により、閉塞板流路２６を
通じたリザーバ室７からのＥＲ流体２８の供給がなされ
る。

【００３０】逆に、ピストン２が縮み側即ち下方に移動
すると、上側シリンダ室３ａには、ピストン側チェック
バルブ２５の開弁により、ピストン流路２４を通じた下
側シリンダ室３ｂからのＥＲ流体２８の供給がなされ
る。なお閉塞板側チェックバルブ２７は閉である。この
ときピストンロッド１３の容積分ＥＲ流体２８が多く供
給されるので、この余剰分は内筒ポート１４を通じて隙
間５内へと送られる。そしてＥＲ流体２８の、隙間５内
での上から下への即ち流入側から排出側への移動、中間
筒ポート１５を通じたリザーバ室７への排出が生じる。

【００３１】このように本実施例の場合、隙間５内のＥ
Ｒ流体２８は常に上から下へと移動するワンウェイタイ
プであるが、特にこの隙間５内のＥＲ流体２８は、孔１
６を通じてもリザーバ室７に排出される。つまり孔１６
によってＥＲ流体２８を洩れ出させる（リークさせる）
ことができ、孔１６の部分においてＥＲ流体２８の通過
抵抗を減じられるため、隙間５の間隔ｈ₁を増加したの
と同様の効果が得られ、減衰器１が発生する減衰力、或
いは減衰力特性の下限を小さくすることができる。

【００３２】次に電界印加時の状態（ハードの状態）に
ついて説明する。コントローラ２８が電源２０の出力を
ONとすると、電源２０からは例えば5kV を上限とする最
適値の電圧が出力され、これによりプラス側電極として
の中間筒６と、マイナス側電極としての内筒４との隙間
５には電圧或いは電界が印加される。こうすると隙間５
内のＥＲ流体２８は粘度（見掛け上の粘度）を増し、緩
衝器１の発生する減衰力を高める。

【００３３】特にこのとき、突出部１７と内筒４との隙
間１９の間隔ｈ₂は、他の部分の隙間５の間隔ｈ₁より
も小さいため、ＥＲ流体２８の粘度が隙間間隔に反比例
して高まることから、隙間１９のＥＲ流体２８の粘度は
隙間５のものよりも高まる。特に隙間５の間隔ｈ₁が１
mm、隙間１９の間隔ｈ₂が 0.6mmなので、隙間１９にお
いては1.67倍の粘度の増大が生じる。この粘度の増大は
流動性の低下をもたらし、孔１６を通ずる洩れ出しを著
しく制限するか、或いは皆無とする。従って、ＥＲ流体
２８の主な流れは、図５に示すような突出部１７を避け
た流れとなり、これによって既存の性能を損なうことな
く、十分な減衰力の確保を図れる。

【００３４】これから分かるように、孔１６の径、位
置、数等や、突出部１７の大きさ、形状等は、電界無印
加時にはＥＲ流体２８の流出を促進し、電界印加時には
それを制限するよう最適に定められる。本実施例におい
て電極間距離、すなわち隙間５の間隔ｈ₁は１mm、隙間
１９の間隔ｈ₂は 0.6mmとしたが、これは放電や組立精
度の問題等を考慮して最適に定めたものである。なお種
々の条件によっては他の値とすることも可能である。ま
た孔１６の形状を円形以外の楕円形、矩形等としてもよ
く、突出部１７に関しても同様の変形が可能である。

【００３５】図６は、本実施例の緩衝器において、孔１
６及び突出部１７の有無による減衰力特性の比較を行う
ためのグラフで、縦軸が減衰力ｆ、横軸がピストン速度
Ｖ、実線が有の場合、破線が無の場合を示す。図示する
ように、電界印加時の上限については、孔１６からの洩
れ出しによる僅かな低下が見られるものの殆ど大差な
く、これに対し下限については、孔１６の作用により明
らかな低下が見られる。またこうして下限の減衰力を小
さくすることで、減衰力特性に大きな変化幅を持たせる
ことができ、自動車用においては乗り心地、操安性の向
上に貢献し得ると共に、特に突き上げ入力に対する振動
吸収、車体のスカイフックダンパ制御に対しても極めて
有効となる。

【００３６】また、複雑な構造とせずに、或いは応答性
を悪化させずに減衰力を可変とする、ＥＲ流体を用いた
緩衝器のメリットは依然として残る。

【００３７】次に、孔１６及び突出部１７の変形例を以
下に具体的に示す。

【００３８】先ず、図７に示す第１変形例にあっては、
孔１６が、中間筒６の一部を内筒４側に向かってピンポ
イント的に押し破ることにより形成されている。そして
これにより捲れあがり、突出した部分を所定長さに切断
して突出部１７を形成する。或いは、中間筒６の一部を
内筒４側に凹ませ、これによって突き出た部分を切断す
ることにより孔１６及び突出部１７を形成することもで
きる。こうすると加工、製作が楽で、製作コスト削減等
が図れる。なお突出部１７と内筒４との隙間１９は、前
記同様一定間隔に保たれる。

【００３９】次に、図８に示す第２変形例にあっては、
形成方法としては第１変形例同様であるが、孔１６及び
突出部１７に方向性を付加した点が異なっている。本例
は、孔１６及び突出部１７を、中間筒６の半径方向に対
し、上方（一端閉塞板９側）から見て反時計回り方向に
向かって角度θ₁だけ傾けたものである。これは隙間５
内のＥＲ流体２８の流れ方向を考慮したためで、例えば
内筒ポート１４と中間筒ポート１５との位置関係等によ
っては流れに周方向の成分が加わる。本案の場合この流
れ方向に一致するように傾けたものであるから、電界無
印加時の孔１６からの流出はスムーズとなり、減衰力を
より小さくできる。なお、逆に、反対方向に傾けて流出
を妨げるようにすることも可能である。

【００４０】図９の第３変形例は、これと同様の理由で
こんどは下方に傾けたものである。即ち孔１６及び突出
部１７は、中間筒６の軸方向に対し角度θ₂をなすよう
傾斜されている。上記緩衝器１の場合、隙間５内のＥＲ
流体２８は常に上から下へと移動するため、こうするこ
とでも孔１６からの流出がスムーズとなる。

【００４１】本発明は、以上の他にも様々な変形実施例
が可能である。

【００４２】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００４３】（１）小さな減衰力を得られ、減衰力特性
に大きな変化幅を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る緩衝器の一実施例を示す縦断正面
図である。

【図２】内筒を示す斜視図である。

【図３】中間筒を示す斜視図である。

【図４】孔及び突出部を示す縦断正面図である。

【図５】孔及び突出部周辺の電気粘性流体の流れを示す
図である。

【図６】減衰力特性を示すグラフである。

【図７】孔及び突出部の第１変形例を示す縦断正面図で
ある。

【図８】孔及び突出部の第２変形例を示す縦断正面図で
ある。

【図９】孔及び突出部の第３変形例を示す縦断正面図で
ある。

【図１０】従来の緩衝器を示す縦断正面図である。

【図１１】一般的な減衰力特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１緩衝器２ピストン３シリンダ室４内筒５隙間６中間筒１５ポート１６孔１７突出部２８電気粘性流体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストンを収容してシリンダ室を区画す
る内筒と、該内筒の外側を所定間隔を有して囲繞する中
間筒との隙間に電界を印加して、その隙間を通ずる作動
流体たる電気粘性流体の粘度を変化させて減衰力を変化
させるようにした緩衝器において、上記中間筒に、その
排出側端部に位置するポートと、その中間部に位置する
孔とを設け、上記中間筒の上記孔の周囲部分に、上記内
筒に向かって突出して該内筒との隙間を減少させる突出
部を形成したことを特徴とする緩衝器。
【請求項２】上記孔が、上記中間筒の軸方向或いは半
径方向に対し傾斜された請求項１記載の緩衝器。