(57)【要約】【課題】軸方向におけるピストンの長さを減少させるために有利な構成を有する可変減衰力ダンパーを提供する。【解決手段】可変減衰力ダンパーＤＰは、粘性流体Ｆが充填される内部空間１３を有するシリンダ１０と、内部空間１３を第１流体室１２と第２流体室１４とに区画するピストン３０と、ピストン３０に連結されていて第１流体室１２を通してシリンダ１０の外部まで延びたピストンロッド３０と、シリンダ１０の外部に配置された減衰力制御機構４０とを備える。減衰力制御機構４０は、第１ポート４１および第２ポート４２を有し、内部空間１３の第１流体室１４の側から第１ポート４１を通して流入する粘性流体Ｆが第２ポート４２を通して内部空間１３の第２流体室１４の側に流出するように構成された接続流路４５と、接続流路４５の流路抵抗を制御する流路抵抗制御部４７とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性流体が充填される内部空間を有するシリンダと、
前記内部空間を第１流体室と第２流体室とに区画するピストンと、
前記ピストンに連結されていて前記第１流体室を通して前記シリンダの外部まで延びたピストンロッドと、
前記シリンダの外部に配置された減衰力制御機構とを備え、
前記減衰力制御機構は、
第１ポートおよび第２ポートを有し、前記内部空間の前記第１流体室の側から前記第１ポートを通して流入する粘性流体が前記第２ポートを通して前記内部空間の前記第２流体室の側に流出するように構成された接続流路と、
前記接続流路の流路抵抗を制御する流路抵抗制御部とを含み、
前記流路抵抗制御部は、
前記接続流路の流路抵抗を制御するように前記接続流路の途中に設けられて、並列に配置された互いに異なる流路抵抗を有する第１並列流路および第２並列流路と、
固定された第１端部および可動の第２端部を有する弁体とを含み、
前記第１並列流路および前記第２並列流路は、前記第１並列流路の一端と前記第２並列流路の一端とが対向するように配置され、
前記第１並列流路の一端と前記第２並列流路の一端との間に前記弁体の前記第２端部が配置され、
前記弁体は、前記第２端部が前記第１並列流路を塞ぐが前記第２端部が前記第２並列流路を塞がない第１状態、前記第２端部が前記第２並列流路を塞ぐが前記第２端部が前記第１並列流路を塞がない第２状態、および、前記第２端部が前記第１並列流路および前記第２並列流路の双方を塞がない第３状態を含む複数の状態のいずれかに制御される、
ことを特徴とする可変減衰力ダンパー。
【請求項２】
前記流路抵抗制御部は、
前記弁体が前記第１状態になるように前記弁体を変形させる第１駆動部と、
前記弁体が前記第２状態になるように前記弁体を変形させる第２駆動部とを含み、
前記第１駆動部および前記第２駆動部が駆動力を発生しないときに前記弁体が前記第３状態になる、
ことを特徴とする請求項１に記載の可変減衰力ダンパー。
【請求項３】
前記第１並列流路の一端と前記第２並列流路の一端とは、前記シリンダの軸方向に平行な方向において対向していて、前記弁体の前記第２端部は、前記軸方向に平行な方向に移動可能である、
ことを特徴とする請求項１又は２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、可変減衰力ダンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の図４および図５には、減衰力調整式油圧緩衝器（８７）が開示されている。減衰力調整式油圧緩衝器（８７）は、シリンダ（８８）の外側に外筒（８９）を設けた二重筒構造を有し、シリンダ（８８）と外筒８９との間にリザーバ（９０）が形成されている。外筒（８９）の側面部には、減衰力発生機構（１０５）が取り付けられている。減衰力発生機構（１０５）は、円筒状のケース（１０６）を有し、ケース（１０６）は、その軸方向がシリンダ（８８）の軸方向と直交するように、外筒（８９）の側壁に溶接されている。減衰力発生機構（１０５）は、比例ソレノイド（１１１）およびスプール（１３６）を有し、比例ソレノイド（１１１）のソレノイド（１３２）への通電電流に応じてスプール（１３６）を移動させて流路制御弁（Ｆ）の流路面積を変化させ、これによって減衰力特性を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２３６１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された緩衝器（８７）では、減衰力特性を調整するためのスプール（１３６）は、ソレノイド（１３２）への通電電流に応じてケース（１０６）の軸方向（即ち、シリンダ（８８）の径方向）に移動する。このような構成では、スプール（１３６）の可動範囲を大きくするためには、シリンダ（８８）からその径方向（シリンダ径方向）に突出するケース（１０６）の突出量を大きくする必要がある。このような緩衝器（８７）は、車両へ搭載する際のレイアウト上の制限を大きくする要因になりうる。
【０００５】
本発明は、上記の課題認識を背景としてなされたものであり、シリンダ径方向に沿った寸法が小さく、車両へ搭載する際のレイアウト性に優れた可変減衰力ダンパーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの側面は、可変減衰力ダンパーに係り、前記可変減衰力ダンパーは、粘性流体が充填される内部空間を有するシリンダと、前記内部空間を第１流体室と第２流体室とに区画するピストンと、前記ピストンに連結されていて前記第１流体室を通して前記シリンダの外部まで延びたピストンロッドと、前記シリンダの外部に配置された減衰力制御機構とを備え、前記減衰力制御機構は、第１ポートおよび第２ポートを有し、前記内部空間の前記第１流体室の側から前記第１ポートを通して流入する粘性流体が前記第２ポートを通して前記内部空間の前記第２流体室の側に流出するように構成された接続流路と、前記接続流路の流路抵抗を制御する流路抵抗制御部とを含み、前記流路抵抗制御部は、前記接続流路の流路抵抗を制御するように前記接続流路の途中に設けられて、並列に配置された互いに異なる流路抵抗を有する第１並列流路および第２並列流路と、固定された第１端部および可動の第２端部を有する弁体とを含み、前記第１並列流路および前記第２並列流路は、前記第１並列流路の一端と前記第２並列流路の一端とが対向するように配置され、前記第１並列流路の一端と前記第２並列流路の一端との間に前記弁体の前記第２端部が配置され、前記弁体は、前記第２端部が前記第１並列流路を塞ぐが前記第２端部が前記第２並列流路を塞がない第１状態、前記第２端部が前記第２並列流路を塞ぐが前記第２端部が前記第１並列流路を塞がない第２状態、および、前記第２端部が前記第１並列流路および前記第２並列流路の双方を塞がない第３状態を含む複数の状態のいずれかに制御される。
【０００７】
１つの実施形態において、前記流路抵抗制御部は、前記弁体が前記第１状態になるように前記弁体を変形させる第１駆動部と、前記弁体が前記第２状態になるように前記弁体を変形させる第２駆動部とを含み、前記第１駆動部および前記第２駆動部が駆動力を発生しないときに前記弁体が前記第３状態になる。このような構成は、前記弁体の構造やそれを駆動する機構の構成が単純であるので、例えば、組立作業性の向上、部品点数の削減、耐久性の向上、コストの削減等の観点で有利である。
【０００８】
１つの実施形態において、前記第１並列流路の一端と前記第２並列流路の一端とは、前記シリンダの軸方向に平行な方向において対向していて、前記弁体の前記第２端部は、前記軸方向に平行な方向に移動可能である。このように、前記接続流路の流路抵抗を制御するための可動部分である前記第２端部の移動方向を前記シリンダの軸方向に平行な方向にする構成は、シリンダ径方向における可変減衰力ダンパーの寸法の低減に効果的である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シリンダ径方向に沿った寸法が小さく、車両へ搭載する際のレイアウト性に優れた可変減衰力ダンパーが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の好適な実施形態の可変減衰力ダンパーの構成例を示す断面図。
【図２】本発明の好適な実施形態の可変減衰力ダンパーに圧縮荷重が加わってピストンロッドがシリンダに対して相対的に下降するときの動作を模式的に示す図。
【図３】本発明の好適な実施形態の可変減衰力ダンパーに引張荷重が加わってピストンロッドがシリンダに対して相対的に上昇するときの動作を模式的に示す図。
【図４】バルブを軸方向からら見た図。
【図５】第１実施形態の減衰力制御機構を示す図。
【図６】第１実施形態の減衰力制御機構を示す図。
【図７】本発明の好適な実施形態の可変減衰力ダンパーの適用例であるサスペンションの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を例示的に説明する。
【００１２】
図７は、本発明の好適な実施形態の可変減衰力ダンパーの適用例であるサスペンション装置Ｓの構成を示す模式図である。図７に示すサスペンション装置Ｓは、四輪の自動車の車輪Ｗを懸架するサスペンション装置として構成されている。サスペンション装置Ｓは、車体１にナックル２を上下動自在に支持するサスペンションアーム３と、サスペンションアーム３および車体１を接続する可変減衰力ダンパーＤＰと、ダンパーＤＰと車体１との間に配置されたコイルバネ５とを備える。電子制御ユニットＵは、例えば、バネ上加速度を検出するバネ上加速度センサＳａからの信号と、ダンパーＤＰの変位（ストローク）を検出するダンパー変位センサＳｂからの信号と、自動車の操舵角を検出する操舵角センサＳｃからの信号と、自動車の横加速度を検出する横加速度センサＳｄからの信号とに基づいてダンパーＤＰの減衰力を制御する。
【００１３】
図１は、図７に示すサンスペンション装置Ｓに組み込まれうる可変減衰力ダンパーＤＰの構成例を示す断面図である。ダンパーＤＰは、粘性流体Ｆが充填される内部空間１３を有するシリンダ１０と、内部空間１３を第１流体室１２と第２流体室１４とに区画するピストン２０と、ピストン２０に連結されていて第１流体室１２およびシリンダ１０の上部壁１６を通してシリンダ１０の外部まで延びたピストンロッド３０と、シリンダ１０の外部に配置された減衰力制御機構４０とを備えている。ここで、ピストンロッド３０は、車体１に連結され、シリンダ１０の下端は、サスペンションアーム３に連結される。
【００１４】
減衰力制御機構４０は、１又は複数の第１ポート４１および１又は複数の第２ポート４２を有し、シリンダ１０の内部空間１３における第１流体室１２の側から第１ポート４１を通して流入する粘性流体Ｆが第２ポート４２を通してシリンダ１０の内部空間１３における第２流体室１４の側に流出するように構成された接続流路４５と、電子制御ユニットＵからの指令に従って接続流路４５の流路抵抗を制御する流路抵抗制御部４７とを含む。なお、接続流路４５を流量調整バルブとして考えれば、接続流路４５の流路抵抗は、接続流路４５の開度として理解することもできる。このように、減衰力制御機構４０（流路抵抗を調整可能な接続流路４５）をシリンダ１０の外部に配置し、減衰力制御機構４０によってダンパーＤＰの減衰力を制御する構成は、シリンダ１０の内部空間１３に配置されたピストン２０に減衰力制御機構を組み込んだ構成に比べて、ピストン２０の軸方向（移動方向）における長さを小さくするために有利である。シリンダ１０の軸方向（以下、シリンダ軸方向）におけるピストン２０の長さを小さくすることは、ピストン２０のストローク量の増大、あるいは、シリンダ軸方向におけるシリンダ１０の長さを抑制するために有利である。
【００１５】
ダンパーＤＰは、更に、第２ポート４２に接続された第３流体室５０と、第２流体室１４と第３流体室５０とを仕切る仕切り部材６０とを備えうる。ピストン２０は、第２流体室１４から第１流体室１２には粘性流体Ｆを流すが第１流体室１２から第２流体室１４には粘性流体Ｆを流さないバルブ（逆止バルブ）２４を有しうる。図４（ａ）は、１つの構成例におけるバルブ２４をシリンダ軸方向から見た図であり、バルブ２４は、例えば、その本体が円盤状の部材で構成され、該円盤状の部材は、円弧状のスリット２４１と、ピストンロッド３０が貫通する孔部２４３とを有しうる。スリット２４１の内側の部分２４２は、弁体として機能する。仕切り部材６０は、第３流体室５０から第２流体室１４には粘性流体Ｆを流すが第２流体室１４から第３流体室５０には粘性流体Ｆを流さないバルブ（逆止バルブ）６４を有しうる。図４（ｂ）は、１つの構成例におけるバルブ６４をシリンダ軸方向から見た図であり、バルブ６４は、例えば、その本体が円盤状の部材で構成され、該円盤状の部材は、円弧状のスリット６４１を有しうる。スリット６４１の内側の部分６４２は、弁体として機能する。このような構成により、ピストンロッド３０がシリンダ１０に対して相対的に下降するときも上昇するときも粘性流体Ｆが第１流体室１２の流出口１５から流出し、これにより減衰力制御機構４０の第１ポート４１に粘性流体Ｆが流入し、第２ポート４２から粘性流体Ｆが流出する。
【００１６】
図２は、ダンパーＤＰに圧縮荷重が加わってピストンロッド３０がシリンダ１０に対して相対的に下降するときの粘性流体Ｆの流れとバルブ２４、６４の動作を模式的に示す図である。ピストンロッド３０がシリンダ１０に対して相対的に下降するとき、第２流体室１４の圧力が第１流体室１２の圧力よりも高くなるので、バルブ２４が開いて、ピストン２０に設けられたオリフィス２２を通して第２流体室１４から第１流体室１２に粘性流体Ｆが流入する。一方、このとき、第２流体室１４の圧力が第３流体室５０の圧力よりも高くなるので、バルブ６４が閉じて、第２流体室１４から第３流体室５０には粘性流体Ｆが流入しない。図２に矢印で示されるように、ピストンロッド３０がシリンダ１０に対して相対的に下降するとき、シリンダ１０の内部空間１３に占めるピストンロッド３０の体積が大きくなるので、その分だけ第１流体室１２の流出口１５から減衰力制御機構４０の第１ポート４１に向けて粘性流体Ｆが流出する。このとき、バルブ６４が閉じた状態で減衰力制御機構４０の第２ポート４２から粘性流体Ｆが流出するが、この流出分は、第３流体室５０の上部に封入されたガス７０の体積が減少することによって吸収される。
【００１７】
図３は、ダンパーＤＰに引張荷重が加わってピストンロッド３０がシリンダ１０に対して相対的に上昇するときの粘性流体Ｆの流れとバルブ２４、６４の動作を模式的に示す図である。ピストンロッド３０がシリンダ１０に対して相対的に上昇するとき、第１流体室１２の圧力が第２流体室１４の圧力よりも高くなるので、バルブ２４が閉じる。一方、このとき、第２流体室１４の圧力が第３流体室５０の圧力よりも低くなるので、バルブ６４が開いて、仕切り部材６０に設けられたオリフィス６２を通して第３流体室５０から第２流体室１４に粘性流体Ｆが流入する。図３に矢印で示されるように、ピストンロッド３０がシリンダ１０に対して相対的に上昇するとき、バルブ２４が閉じた状態で第１流体室１２の容積が小さくなるので、第１流体室１２の流出口１５から減衰力制御機構４０に向けて粘性流体Ｆが流出する。
【００１８】
第３流体室５０の境界の少なくとも一部は、シリンダ１０の外面の少なくとも一部と、シリンダ１０を取り囲む外側シリンダ８０の内面の少なくとも一部とによって形成されうる。第１流体室１２の流出口１５と第１ポート４２とを接続する流路９０は、外側シリンダ８０の内側に配置されうる。減衰力制御機構４０の接続流路４５は、外側シリンダ８０の外側に配置されうる。シリンダ１０と外側シリンダ８０とは、典型的には、同心状に構成されうる。このように外側シリンダ８０によって第３流体室５０を形成する構成は、シリンダ軸方向における可変減衰力ダンパーＤＰの長さの増大を防止するために有利である。
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態の減衰力制御機構４０の構成および動作を例示的に説明する。図５には、第１実施形態の減衰力制御機構４０が示されている。図６には、第２実施形態の減衰力制御機構４０が示されている。流路抵抗制御部４７は、互いに異なる流路抵抗（例えば、断面積）を有する複数の並列流路としての第１並列流路５２１および第２並列流路５２２と、複数の並列流路としての第１並列流路５２１および第２並列流路５２２の開閉を制御する弁体５１０とを含む。複数の並列流路としての第１並列流路５２１および第２並列流路５２２は、接続流路４５の流路抵抗を制御するように接続流路４５の途中に設けられている。また、複数の並列流路としての第１並列流路５２１および第２並列流路５２２は、互いに並列に配置されている。弁体５１０は、弁支持体５４０と、弁支持体５４０に固定された第１端部５１０ａおよび可動の第２端部５１０ｂを有する。第１並列流路５２１および第２並列流路５２２は、第１並列流路５２１の一端と第２並列流路５２２の一端とがシリンダ軸方向に平行な方向ＣＡにおいて対向するように配置されている。弁体５１０の第２端部５１０ｂは、シリンダ軸方向に平行な方向ＣＡに移動可能である。このような構成は、互いに異なる流路抵抗を有する複数の並列流路のうち使用する並列流路を選択するという単純な構成であるので、例えば、耐久性の向上、組立の容易性、コストの削減等の観点で有利である。第１並列流路５２１の他端には、逆止バルブ５３１が設けられ、第２並列流路５２２の他端には、逆止バルブ５３２が設けられうる。逆止バルブ５３１および逆止バルブ５３２は、第１ポート４１から第２ポート４２に向かっては粘性流体Ｆを流すが、第２ポート４２から第１ポート４１に向かっては粘性流体Ｆを流さない。
【００２０】
弁体５１０の第２端部５１０ｂは、第１並列流路５２１の一端と第２並列流路５２２の一端との間に配置されている。弁体５１０は、図５（ａ）、図６（ａ）に模式的に示すように第２端部５１０ｂが第１並列流路５２１を塞ぐが第２端部５１０ｂが第２並列流路５２２を塞がない第１状態、図５（ｂ）、図６（ｂ）に模式的に示すように第２端部５１０ｂが第２並列流路５２２を塞ぐが第２端部５１０ｂが第１並列流路５２１を塞がない第２状態、および、図５（ｃ）、図６（ｃ）に模式的に示すように第２端部５１０ｂが第１並列流路５２１および第２並列流路５２２の双方を塞がない第３状態を含む複数の状態のいずれかに制御される。ここで、例えば、第１並列流路５２１および第２並列流路５２２の少なくとも一方に開度を制御可能なバルブを組み込むことによって第１〜第３状態以外の状態をつくり出すこともできる。
【００２１】
以上のように、第１並列流路５２１の一端と第２並列流路５２２の一端とが対向している空間において弁体５１０の第２部分５１０ｂの位置を制御することによって接続流路４５の流路抵抗を制御する構成は、可動部分の可動範囲を小さくすることに有利であり、例えば、シリンダ１０の径方向（シリンダ径方向）における可変減衰力ダンパーＤＰの寸法を小さくすることに寄与する。これは、車両へ搭載する際のレイアウト性の向上をもたらす。更には、弁体５１０の第２端部５１０ｂの移動方向をシリンダ軸方向に平行な方向ＣＡとすることは、シリンダ径方向に移動する可動部分を無くし又は削減するために有利であり、これは、シリンダ径方向における可変減衰力ダンパーＤＰの寸法の低減に効果的である。
【００２２】
第１、第２実施形態において、第１並列流路５２１の流路抵抗は、第２並列流路５２２の流路抵抗よりも大きい。換言すると、第１並列流路５２１の断面積は、第２並列流路５２２の断面積よりも小さい。よって、弁体５１０が第１状態、第２状態および第３状態を含む複数の状態のいずれかに制御されることによって、ダンパーＤＰは、複数の減衰力のいずれかで自動車の走行時の衝撃を減衰する。
【００２３】
図５に示す第１実施形態の減衰力制御機構４０では、流路抵抗制御部４７は、弁体５１０が図５（ａ）に模式的に示す第１状態になるように弁体５１０を変形させる第１駆動部５０１と、弁体５１０が図５（ｂ）に模式的に示す第２状態になるように弁体５１０を変形させる第２駆動部５０２とを含み、第１駆動部５０１および第２駆動部５０２が駆動力を発生しないときに弁体５１０が図５（ｃ）に模式的に示す第３状態になる。一例において、第１駆動部５０１および第２駆動部５０２は電磁石を含み、弁体５１０は、強磁性体または常磁性体で構成され、第１駆動部５０１および第２駆動部５０２が発生する磁力を受けて変形する。ここで、第１駆動部５０１および第２駆動部５０２は、電子制御ユニットＵによって制御される。第１駆動部５０１の電磁石と第２駆動部５０２の電磁石とは、互いに対向するように配置される。このような構成によれば、弁体５１０を対向する電磁石の一方または双方に引きつけるという単純な動作によって接続流路４５の流路抵抗を制御することができ、これは、例えば、組立作業性の向上、部品点数の削減、耐久性の向上、コストの削減等の観点で有利である。
【００２４】
図６に示す第２実施形態の減衰力制御機構４０では、流路抵抗制御部４７は、弁体５１０を変形させる力を発生する駆動部５０２を備え、駆動部５０２が発生する力の大きさによって弁体５１０が上記の第１状態、第２状態および第３状態を含む複数の状態のいずれかに制御される。駆動部５０２が弁体５１０を変形させないときは、図６（ａ）に模式的に示す第１状態になり、駆動部５０２が弁体５１０に最大量の変形を与えるときは、図６（ｂ）に模式的に示す第２状態になり、駆動部５０２が弁体５１０に中間的な変形量を与えるときは、図６（ｃ）に模式的に示す第３状態になる。ここで、弁体５１０の中間的な変形量は、粘性流体Ｆが第１並列流路５２１および第２並列流路５２２の双方を流れることができる弁体５１０の変形量である。一例において、駆動部５０２は電磁石を含み、弁体５１０は、強磁性体または常磁性体で構成され、駆動部５０２が発生する磁力を受けて変形する。ここで、駆動部５０２は、電子制御ユニットＵによって制御される。このような構成によれば、弁体５１０を１つの電磁石に引きつけるという単純な動作によって接続流路４５の流路抵抗を制御することができ、これは、例えば、組立作業性の向上、部品点数の削減、耐久性の向上、コストの削減等の観点で有利である。
【符号の説明】
【００２５】
１：車体、２：ナックル、３：サスペンションアーム、５：コイルバネ、ＤＰ：可変減衰力ダンパー、１０：シリンダ、１２：第１流体室、１３：内部空間、１４：第２流体室、１５：流出口、１６：上部壁、２０：ピストン、２２：オリフィス、２４：バルブ、３０：ピストンロッド、４０：減衰力制御機構、４１：第１ポート、４２：第２ポート、４５：接続流路、４７：流路抵抗制御部、５０：第３流体室、６０：仕切り部材、６２：オリフィス、６４：バルブ、７０：ガス、８０：外側シリンダ、９０：流路、５０１：第１駆動部、５０２：第２駆動部（駆動部）、５１０：弁体、５１０ａ：第１端部、５１０ｂ：第２端部、５２１：第１並列流路、５２２：第２並列流路、５３１、５３２：逆止バルブ、５４０：弁支持体、ＣＡ：シリンダ軸方向に平行な方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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