(57)【要約】【課題】可変減衰力ダンパーのロータリバルブを高分子アクチュエータで効率的に駆動できるようにする。【解決手段】可変減衰力ダンパーの減衰力を調整するロータリバルブを作動させるロータリアクチュエータ３６は、通電により伸縮する導電性高分子材料からなる線状のアクチュエータエレメント１４をリール６５に巻き付け、アクチュエータエレメント１４の伸縮により回転するリール６５で回転軸６６を介してロータリバルブを作動させるので、アクチュエータエレメント１４の伸縮運動を回転運動に効果的に変換してロータリバルブを駆動できるだけでなく、従来のソレノイドを用いたロータリアクチュエータに比べて低電圧、低消費電力かつ低騒音で作動可能である。アクチュエータエレメント１４は牽引力を発生できるが押圧力を発生できないため、その収縮時に弾性変形させたゼンマイ６７の復元力で、アクチュエータエレメント１４の伸長時に回転軸６６を回転させる。【選択図】        図７
2005083530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（３８）に摺動自在に嵌合するピストン（４２）の両側に区画した第１油室（４３）および第２油室（４４）を油路（４９）で連通させ、この油路（４９）の通路断面積を増減するロータリバルブ（４８）をロータリアクチュエータ（３６）で作動させることで、ピストン（４２）がシリンダ（３８）内を摺動する際の減衰力を調整する可変減衰力ダンパーにおいて、
前記ロータリアクチュエータ（３６）は、導電性高分子材料（１２）からなる線状のアクチュエータエレメント（１４）と、一端側が固定されたアクチュエータエレメント（１４）の他端側が巻き付けられたリール（６５）と、リール（６５）をロータリバルブ（４８）に接続する回転軸（６６）とを備え、アクチュエータエレメント（１４）の伸縮により回転するリール（６５）で回転軸（６６）を介してロータリバルブ（４８）を作動させることを特徴する可変減衰力ダンパー。
【請求項２】
アクチュエータエレメント（１４）の収縮時に弾発部材（６７）を弾性変形させながら回転軸（６６）を一方向に回転させ、アクチュエータエレメント（１４）の伸長時に弾発部材（６７）の弾性復元力で回転軸（６６）を他方向に回転させることを特徴する、請求項１に記載の可変減衰力ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンの両側に区画した第１油室および第２油室を油路で連通させ、この油路の通路断面積を増減するロータリバルブをロータリアクチュエータで作動させることで、ピストンがシリンダ内を摺動する際の減衰力を調整する可変減衰力ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のサスペンション装置に設けられたダンパーの減衰特性を調整すべく、ダンパーの油路の通路断面積をロータリバルブで増減するものが公知である。従来、前記ロータリバルブはロータリソレノイドにより駆動されていた。
【０００３】
また下記特許文献１の図７には、コイルスプリングの外周を電解質部を挟んで導電性高分子材料で覆って導電性高分子チューブを構成し、この導電性高分子チューブの導電性高分子材料および電解質部間に電圧を加えることで、導電性高分子チューブをコイルスプリングの軸線に沿う方向に伸縮させる高分子アクチュエータが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１３３８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高分子アクチュエータはソレノイドに比べて低電圧かつ低消費電力で作動可能であるため、ロータリバルブを高分子アクチュエータで作動させたいという要請がある。しかしながら高分子アクチュエータは電圧の印加により伸縮運動するものであるため、高分子アクチュエータの伸縮運動を回転運動に変換する特別の手段を設けないとロータリバルブを駆動できないという問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、可変減衰力ダンパーのロータリバルブを高分子アクチュエータで効率的に駆動できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンの両側に区画した第１油室および第２油室を油路で連通させ、この油路の通路断面積を増減するロータリバルブをロータリアクチュエータで作動させることで、ピストンがシリンダ内を摺動する際の減衰力を調整する可変減衰力ダンパーにおいて、前記ロータリアクチュエータは、導電性高分子材料からなる線状のアクチュエータエレメントと、一端側が固定されたアクチュエータエレメントの他端側が巻き付けられたリールと、リールをロータリバルブに接続する回転軸とを備え、アクチュエータエレメントの伸縮により回転するリールで回転軸を介してロータリバルブを作動させることを特徴する可変減衰力ダンパーが提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、アクチュエータエレメントの収縮時に弾発部材を弾性変形させながら回転軸を一方向に回転させ、アクチュエータエレメントの伸長時に弾発部材の弾性復元力で回転軸を他方向に回転させることを特徴する可変減衰力ダンパーが提案される。
【０００８】
尚、実施例のゼンマイ６７は本発明の弾発部材に対応する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の構成によれば、可変減衰力ダンパーの油路の通路断面積を増減して減衰力を調整するロータリバルブを作動させるロータリアクチュエータを、導電性高分子材料からなる線状のアクチュエータエレメントをリールに巻き付けて構成し、アクチュエータエレメントの伸縮により回転するリールで回転軸を介してロータリバルブを作動させるので、アクチュエータエレメントの伸縮運動を回転運動に効果的に変換してロータリバルブを駆動できるだけでなく、従来のソレノイドを用いたロータリアクチュエータに比べて低電圧、低消費電力かつ低騒音で作動可能である。
【００１０】
請求項２の構成によれば、アクチュエータエレメントは牽引力を発生できるが押圧力を発生できないため、アクチュエータエレメントの収縮時に弾性変形させた弾発部材の復元力でアクチュエータエレメントの伸長時に回転軸を回転させることで、ロータリバルブを支障なく往復回転駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は導電性高分子チューブの構造を示す図、図２はアクチュエータエレメントの全体図、図３は図２の３−３線拡大断面図、図４は自動車のサスペンション装置の正面図、図５はダンパーの一部破断断面図、図６は図５の６Ａ−６Ａ線、６Ｂ−６Ｂ線および６Ｃ−６Ｃ線断面図、図７はロータリアクチュエータの縦断面図である。
【００１３】
本実施例は、高分子アクチュエータを自動車のサスペンションのダンパーのロータリバルブ駆動用アクチュエータに適用したものであり、まず高分子アクチュエータに使用されるアクチュエータエレメントの構造を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１４】
高分子アクチュエータに使用する導電性高分子材料は、例えばポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンおよびこれらの誘導体のうちの一種、あるいは複数種の混合物で構成される。導電性高分子材料を電解液に浸し、導電性高分子材料および電解液にそれぞれプラス電位およびマイナス電位を与えると、導電性高分子材料に電解液中のマイナスイオンが吸収されて膨張し、逆に導電性高分子材料および電解液にそれぞれマイナス電位およびプラス電位を与えると、導電性高分子材料から電解液中のマイナスイオンが放出されて収縮する性質がある。このとき、僅かに１Ｖ〜３Ｖの電圧を加えるだけで導電性高分子材料は１５％程度の伸縮率と２２ＭＰａ程度の出力を発生することができ、かつ０．２秒程度の応答時間で伸長状態および収縮状態を切り替えることができる。
【００１５】
図１に示すように、細い金属線をコイル状に巻いたコイル部材１１を導電性高分子材料１２で覆うことにより導電性高分子チューブ１３を構成する。導電性高分子材料１２をコイル部材１１と一体化することで、その径方向の伸縮を抑制して軸方向の伸縮を促進することができる。１本の導電性高分子チューブ１３が発生する出力には限界があるため、それを複数本束ねてアクチュエータエレメント１４を構成する。
【００１６】
図２および図３に示すように、本実施例のアクチュエータエレメント１４は６本の導電性高分子チューブ１３…を束ね、その両端部で一体に締結したものである。即ち、アクチュエータエレメント１４の端部において、金属等の硬質材料で形成した円柱状の芯材１５の外周にゴム等の緩衝材１６を被せ、その外周に複数本（実施例では６本）の導電性高分子チューブ１３…の端部を束ねた後、それらの外周にゴム等の緩衝材１７を介して金属で形成した円筒状の締結リング１８を嵌合させる。そして締結リング１８を隣接する導電性高分子チューブ１３…の間の６カ所で、図３（Ｂ）の状態から図３（Ａ）の状態に径方向内側にかしめることにより、芯材１５と締結リング１８との間に６本の導電性高分子チューブ１３…を締結する。
【００１７】
締結リング１８をかしめ加工する前に、半球状の球面ベアリング１９の中心を貫通する貫通孔１９ａに、予め６本の導電性高分子チューブ１３…を挿通しておく。また締結リング１８をかしめ加工する際に、その内側に延びる１本の電極線２０を何れか１本の導電性高分子チューブ１３に電気的に接続しておく。６本の導電性高分子チューブ１３…は相互に接触しているため、１本の電極線２０を介して６本の導電性高分子チューブ１３に電圧を印加することができる。
【００１８】
図４は自動車のサスペンション装置を示すもので、車輪３１を回転自在に支持するナックル３２がサスペンションアーム３３を介して車体３４に上下動自在に支持されており、サスペンションアーム３３および車体３４間にコイルスプリング３５が配置される。またナックル３２と車体３４とを接続するダンパー３７は、下端をナックル３２に支持されたシリンダ３８と、シリンダ３８から上方に突出して車体３４に支持されたピストンロッド３９とを備えており、ピストンロッド３９の上端にダンパー３７の減衰力を調整するためのロータリアクチュエータ３６が設けられる。従って、路面から車輪３１に入力された衝撃はコイルスプリング３５により緩衝されてダンパー３７により減衰され、かつロータリアクチュエータ３６によってダンパー３７の減衰力の調整が行われる。
【００１９】
次に、図５および図６に基づいてダンパー３７の構造を説明する。
【００２０】
ダンパー３７は前記シリンダ３８にシール部材４１を介して摺動自在に嵌合するピストン４２を備えており、ピストン４２の中心を貫通するピストンロッド３９の下端にピストンホルダ５１がねじ結合される。シリンダ３８の内部にピストン４２の上側の第１油室４３とピストン４２の下側の第２油室４４とが区画されており、バンプ時にピストン４２が上昇すると第１油室４３の容積が減少して第２油室４４の容積が増加し、リバウンド時にピストン４２が下降すると第１油室４３の容積が増加して第２油室４４の減少が増加する。ピストン２の上下動を許容すべく、第１油室４３および第２油室４４が第１リードバルブ４５、第２リードバルブ４６、第３リードバルブ４７およびロータリバルブ４８を介して相互に連通する。
【００２１】
第１リードバルブ４５は所定速度を越えるバンプ時（ピストン４２の下降時）に上方に撓んで開弁することで、第２油室４４をピストンロッド３９内の油路４９に連通させる。第２リードバルブ４６および第３リードバルブ４７は常時僅かに開弁して第１油室４３および第２油室４４を相互に連通させるが、所定速度を越えるバンプ時には第２リードバルブ４６が上方に撓むことで第２油室４４から第１油室４３へのオイルの流量を増加させ、所定速度を越えるリバウンド時（ピストン４２の上昇時）には第３リードバルブ４７が下方に撓むことで第１油室４３から第２油室４４へのオイルの流量を増加させる。
【００２２】
ロータリバルブ４８は中空のピストンロッド３９の内部に回転自在に収納されたスリーブ５０を備えており、スリーブ５０にはピストンロッド３９を直径方向に貫通する第１油孔３９ａ，３９ａに連通可能な２個の第１弁孔５０ａ，５０ａと、ピストンロッド３９を直径方向に貫通する第２油孔３９ｂ，３９ｂに連通可能な４個の第２弁孔５０ｂ…と、ピストンロッド３９を直径方向に貫通する第３油孔３９ｃ，３９ｃに連通可能な２個の第３弁孔５０ｃ，５０ｃとを備える。
【００２３】
スリーブ５０が図６の回転位置にあるとき、第１〜第３油孔３９ａ，３９ａ；３９ｂ，３９ｂ；３９ｃ，３９ｃの全てがスリーブ５０により閉塞され、ロータリバルブ４８を介しての第１油室４３および第２油室４４間のオイルの流通が規制されてダンパー３７の特性が硬めになる。またスリーブ５０が図６の位置から反時計方向に６０°回転すると、第１〜第３油孔３９ａ，３９ａ；３９ｂ，３９ｂ；３９ｃ，３９ｃの全てがスリーブ５０の第１〜第３弁孔５０ａ，５０ａ；５０ｂ，５０ｂ；５０ｃ，５０ｃに連通し、ロータリバルブ４８を介しての第１油室４３および第２油室４４間のオイルの流通が許容されてダンパー３７の特性が柔らかめになる。更に、スリーブ５０が図６の位置から時計方向に６０°回転すると、第１、第３油孔３９ａ，３９ａ；３９ｃ，３９ｃがスリーブ５０により遮断され、第２油孔３９ｂ，３９ｂだけがスリーブ５０の第２弁孔５０ｂ，５０ｂに連通してダンパー３７の特性が中程度の硬さになる。
【００２４】
次に、図７に基づいてロータリバルブ４８を駆動するロータリアクチュエータ３６の構造を説明する。
【００２５】
ロータリアクチュエータ３６は、有底円筒状のケーシング６１と、その上端開口部を閉塞する円板状のカバー６２とを備えており、ケーシング６１の内部に上下一対のボールベアリング６３，６４を介して概略円筒状のリール６５が回転自在に支持される。リール６５の外周面には１本の螺旋溝６５ａが形成されており、この螺旋溝６５ａに図２に示す１本のアクチュエータエレメント１４が巻き付けられる。アクチュエータエレメント１４の一端に設けた球面ベアリング１９はケーシング６１に固定され、アクチュエータエレメント１４の他端は螺旋溝６５ａに固定される。そしてリール６５とロータリバルブ４８のスリーブ５０とが回転軸６６で接続される。
【００２６】
リール６５の上端内周面とケーシング６１の上壁との間にゼンマイ６７が配置されており、リール６５が回転したときにゼンマイ６７が巻き上げられて逆方向の回転力が発生する。ケーシング６１およびリール６５間に電解液が充填された電解液室６８が区画されており、アクチュエータエレメント１４は電解液に浸されている。またアクチュエータエレメント１４に接続された電極線６９と、電解液室６８の内部に延びる白金製の電極棒７０とが、球面ベアリング１９をケーシング６１の凹部６１ａに固定する合成樹脂７１を貫通してバッテリに接続される。
【００２７】
しかして、アクチュエータエレメント１４をバッテリのマイナス極に接続して電極棒７０をバッテリのプラス極に接続すると、６本の導電性高分子チューブ１３…が軸方向に収縮することでアクチュエータエレメント１４も軸方向に収縮する。その結果、ゼンマイ６７を巻き上げながらリール６５が一方向に回転し、回転軸６６を介してロータリバルブ４８のスリーブ５０が一方向に回転する。逆に、アクチュエータエレメント１４をバッテリのプラス極に接続して電極棒７０をバッテリのマイナス極に接続するとアクチュエータエレメント１４が軸方向に伸長し、ゼンマイ６７の弾性復元力でリール６５が他方向に回転することで、ロータリバルブ４８のスリーブ５０が他方向に回転する。
【００２８】
以上のように、本実施例でロータリアクチュエータ３６に適用したアクチュエータエレメント１４は１Ｖ〜３Ｖの極めて低い電圧で作動可能であるために消費電力が小さく、しかも騒音を発生しないので静粛な作動が可能である。また１本のアクチュエータエレメント１４の一端側を固定して他端側をリール６５に巻き付け、アクチュエータエレメント１４の伸縮によるリール６５の回転を回転軸６６を介してロータリバルブ４８のスリーブ５０に伝達するので、アクチュエータエレメント１４の伸縮運動を回転軸６６の回転運動に効率的に変換してロータリバルブ４８を駆動することができる。
【００２９】
またアクチュエータエレメント１４は牽引力を発生できるが押圧力を発生できないため、アクチュエータエレメント１４の収縮時に巻き上げたゼンマイ６７の復元力でアクチュエータエレメント１４の伸長時に回転軸６６を回転させることで、ロータリバルブ４８を支障なく往復回転駆動することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３１】
例えば、実施例では６本の導電性高分子チューブ１３…を束ねてアクチュエータエレメント１４を構成しているが、束ねる導電性高分子チューブ１３…の本数は任意である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】導電性高分子チューブの構造を示す図
【図２】アクチュエータエレメントの全体図
【図３】図２の３−３線拡大断面図
【図４】自動車のサスペンション装置の正面図
【図５】ダンパーの一部破断断面図
【図６】図５の６Ａ−６Ａ線、６Ｂ−６Ｂ線および６Ｃ−６Ｃ線断面図
【図７】ロータリアクチュエータの縦断面図
【符号の説明】
【００３３】
１２        導電性高分子材料
１４        アクチュエータエレメント
３６        ロータリアクチュエータ
３８        シリンダ
４２        ピストン
４３        第１油室
４４        第２油室
４８        ロータリバルブ
４９        油路
６５        リール
６６        回転軸
６７        ゼンマイ（弾発部材）
【図１】
2005083530.tif 000003
【図２】
2005083530.tif 000004
【図３】
2005083530.tif 000005
【図４】
2005083530.tif 000006
【図５】
2005083530.tif 000007
【図６】
2005083530.tif 000008
【図７】
2005083530.tif 000009