緩衝器
【課題】減衰力特性のヒステリシスを低減して、狙い通りの減衰力を発生することが可能な緩衝器を提供することである。
【解決手段】本発明の課題解決手段は、シリンダ１と、当該シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、当該ピストン２を両側に設けた一対の作動室Ｒ１，Ｒ２と、上記シリンダ１内に移動自在に挿入されて一端が上記ピストン２に連結されるピストンロッド３と、移動可能であって移動することで一方の作動室Ｒ１，Ｒ２の容積を変更する隔壁部材４と、当該隔壁部材４を附勢して上記一方の作動室Ｒ２を加圧する附勢要素５とを備えた緩衝器Ｄにおいて、上記隔壁部材４に一方の作動室Ｒ２を加減圧する方向へ推力を与えるアクチュエータ６を備えたので、作動室Ｒ２の圧力をコントロールでき、減衰力特性におけるヒステリシスを低減することができる。
【解決手段】本発明の課題解決手段は、シリンダ１と、当該シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、当該ピストン２を両側に設けた一対の作動室Ｒ１，Ｒ２と、上記シリンダ１内に移動自在に挿入されて一端が上記ピストン２に連結されるピストンロッド３と、移動可能であって移動することで一方の作動室Ｒ１，Ｒ２の容積を変更する隔壁部材４と、当該隔壁部材４を附勢して上記一方の作動室Ｒ２を加圧する附勢要素５とを備えた緩衝器Ｄにおいて、上記隔壁部材４に一方の作動室Ｒ２を加減圧する方向へ推力を与えるアクチュエータ６を備えたので、作動室Ｒ２の圧力をコントロールでき、減衰力特性におけるヒステリシスを低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば、単筒型の緩衝器を例にとると、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるとともにシリンダ内に二つの作動室を区画するピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されるとともに一端がピストンに連結されるピストンロッドと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内に気室を区画するフリーピストンとを備えて片ロッド型の緩衝器として構成される構造（たとえば、特許文献１参照）が一般的に知られている。
【０００３】
この単筒型の緩衝器にあっては、フリーピストンと気室とで気体ばねを形成し、伸縮時にシリンダ内に出入りするピストンロッドの体積を気室内の気体の体積変化で補償するようになっており、気室内の圧力がピストン側の作動室に作用するようになっている。
【０００４】
また、上記緩衝器の構成の他にも、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるとともにシリンダ内に二つの作動室を区画するピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されるとともに一端がピストンに連結されるピストンロッドと、各作動室へ圧力を作用させる気体ばねと、シリンダ内に摺動自在に挿入される調圧ピストンと、調圧ピストンを駆動するアクチュエータとを備える緩衝器（たとえば、特許文献２参照）も公知である。
【０００５】
この特許文献２に開示された緩衝器にあっては、調圧ピストンを駆動してシリンダに対して変位させることで作動室の容積を変更することで、作動室内の圧力をコントロールして車高調整を行うことができるようになっている。
【０００６】
つまり、この緩衝器にあっては、調圧ピストンを駆動して作動室の容積を減少させると気体ばねの圧力が上昇し、ロッド反力（ピストンロッドをシリンダ内から退室させる方向へ作用する力）が大きくなって車高を上昇させることができ、反対に、調圧ピストンを駆動して作動室の容積を増大させると気体ばねの圧力が減少し、ロッド反力が小さくなって車高を下降させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−７４５６１号公報
【特許文献２】特開２００９−２２８７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、上記した各緩衝器の作動室内には、作動油が充填されている。この作動油は弾性を備えていて圧力をかけると圧縮されてばねとして振る舞う。
【０００９】
このことから、緩衝器を伸縮させた場合、緩衝器の減衰力のピストン速度に対する特性（減衰力特性）は、作動油のもつ弾性に起因してヒステリシスを持つ特性となる。
【００１０】
また、作動室同士を連通する通路に緩衝器の減衰力を可変にするソレノイドバルブを設けるような場合、たとえば、緩衝器を伸縮させ、ピストン速度が０となった時点を境に伸長側の減衰力特性（緩衝器の伸縮速度に対する減衰力の特性）をハードへ収縮側の減衰力特性をソフトへ変更するようにすると、作動油の圧縮性に加えて、ソレノイドバルブのコイルに流れる電流の遅れも加わって、図６に示すように、狙った減衰力特性（図中実線）に対して、実際に出力される減衰力特性は、図中破線で示すようにヒステリシスを持つことになる。特に、作動油に空気が溶け込んでいる場合には、空気が溶け込んでいない作動油よりもばね剛性が低くなるので、ヒステリシスが顕著に現れる。
【００１１】
そして、特許文献１に開示された緩衝器にあっては、ヒステリシスを持つ減衰力特性のため、狙い通りの減衰力を発揮することが難しく、特に、車両のサスペンションに用いる場合、車体の制振効果を充分に得られず乗心地のより一層の向上が望まれる。
【００１２】
また、作動室内の作動油の体積弾性係数が気室内の気体の体積弾性係数のおおよそ１００倍程度であって作動油の体積変化は気体の体積変化よりも非常に小さいから、特許文献２に開示された緩衝器において、調圧ピストンを変位させると、それに応じてフリーピストンが変位し、効率よく作動室内の圧力調整を行うことが難しい。さらに、特許文献２に開示された緩衝器にあっては、作動室内の圧力を上昇させる場合には、作動室内の圧力に抗して調圧ピストンを変位させる必要があるため、大出力のアクチュエータを用いるか、減速比を大きくする必要があるが、アクチュエータを大出力化するとアクチュエータが大型となって緩衝器を車両へ搭載できなくなる問題が生じ、減速比を大きくする場合には調圧ピストンの変位速度が遅くなって作動室内の圧力調整に時間がかかって圧力調整が間に合わず上記ヒステリシスを解消できなくなる問題が生じるので、結果的に、特許文献２に開示された緩衝器でも上記ヒステリシスの解消が難しい。
【００１３】
そこで、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、減衰力特性のヒステリシスを低減して、狙い通りの減衰力を発生することが可能な緩衝器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の課題解決手段における緩衝器は、シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、当該ピストンを両側に設けた一対の作動室と、上記シリンダ内に移動自在に挿入されて一端が上記ピストンに連結されるピストンロッドと、一方の作動室の容積を変更可能な隔壁部材と、当該隔壁部材を附勢して上記一方の作動室を加圧する附勢要素と、上記隔壁部材に上記一方の作動室を加減圧する方向へ推力を与えることが可能なアクチュエータとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の緩衝器にあっては、アクチュエータで附勢要素による附勢力に重畳して隔壁部材に推力を与えることができ、一方の作動室の圧力を調節することができるから、減衰力特性におけるヒステリシスを低減して狙った減衰力特性に近い減衰力特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の一変形例における緩衝器の縦断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の他の変形例における緩衝器の縦断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における緩衝器の減衰力特性を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態の別の変形例における緩衝器の縦断面図である。
【図６】従来の緩衝器における減衰力特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、ピストン２を両側に設けた一対の作動室Ｒ１，Ｒ２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されて一端がピストン２に連結されるピストンロッド３と、一方の作動室Ｒ２の容積を変更可能な隔壁部材としてのフリーピストン４と、フリーピストン４を附勢して一方の作動室Ｒ２を加圧する附勢要素５と、フリーピストン４に作動室Ｒ２を加減圧する方向へ推力を与えることが可能なアクチュエータ６とを備えて構成されている。
【００１８】
そして、この緩衝器Ｄは、ピストンロッド３を図示しない車両のばね上部材とばね下部材の一方に連結し、シリンダ１を上記ばね上部材とばね下部材の他方に連結することで、車体と車軸との間に介装することができるようになっている。
【００１９】
以下、緩衝器Ｄの各部について詳細に説明する。シリンダ１は、有底筒状とされていて、シリンダ１内にはピストン２およびフリーピストン４が軸方向移動が可能なように摺動自在に挿入されている。
【００２０】
ピストン２は、シリンダ１内に作動室Ｒ１，Ｒ２を区画しており、フリーピストン４は、シリンダ１内に摺動自在に挿入されて、反ロッド側の一方の作動室Ｒ２に臨んでおり、外周にシリンダ１の内周に摺接する環状のシールリングＳを備え、シリンダ１内に気体が充填される気室Ｇを形成している。
【００２１】
そして、フリーピストン４は、シリンダ１に対して軸方向となる図１中上下方向へ変位すると、気室Ｇの容積が変化して気室Ｇ内の気体がフリーピストン４を図１中上方へ附勢する附勢力が変化するようになっている。すなわち、この場合、フリーピストン４を附勢する附勢要素５は、気体が充填される気室Ｇを備えた気体ばねとされている。したがって、フリーピストン４は、附勢要素５によって附勢されることで一方の作動室Ｒ２を加圧することができるようになっている。なお、附勢要素５は、この場合、気体ばねとされているが、シリンダ１の底部とフリーピストン４との間にばねを介装してこれを附勢要素５としても差し支えなく、ばねと気体ばねとを併用するようにしてもよい。
【００２２】
ピストン２は、シリンダ１内に摺動自在に挿入されており、このピストン２で作動油等の液体が充填されるシリンダ１内に図１中上方配置されるロッド側の作動室Ｒ１と図１中下方配置される反ロッド側の作動室Ｒ２を区画している。そして、ピストン２に設けた通路７によってこれら作動室Ｒ１，Ｒ２とが連通され、当該通路７を介して作動室Ｒ１，Ｒ２内に充填された液体が互いにこれら作動室Ｒ１，Ｒ２を行き来することができるようになっている。なお、作動室内に充填される液体は、作動油の他、磁気粘性流体（磁性流体）や電気粘性流体、水や水溶液等といった各種の液体を用いることができる。減衰力特性におけるヒステリシスを低減する上では、気体が溶け込みにくく体積弾性係数の高い液体を用いるとよい。
【００２３】
ピストンロッド３は、一端となる図１中下端がピストン２に連結されており、シリンダ１の図１中上端に設けた環状のロッドガイド１０によって軸支されて、他端となる図１中上端をシリンダ１外へ突出させている。また、ピストンロッド３の外周とシリンダ１との間は環状のシール部材１１によって密にシールされて、シリンダ１内が密閉されている。
【００２４】
上記通路７は、途中に減衰力調節手段としての減衰バルブ８と減衰バルブ８に並列されるオリフィスやチョークといった固定絞り９を備えている。なお、この固定絞り９を介して作動室Ｒ１，Ｒ２同士が連通されているので、気室Ｇ内の圧力が作動室Ｒ２だけでなく一次遅れで作動室Ｒ１にも伝播するようになっているが、固定絞り９がなくとも本発明の効果が喪失することは無い。
【００２５】
そして、通路７は、上記減衰バルブ８および固定絞り９によって通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっているため、この緩衝器Ｄにあっては、緩衝器Ｄが伸長あるいは収縮作動する場合に、ピストン２の図１中上下方向の移動によって容積が減少する一方の作動室Ｒ１（Ｒ２）から容積が増大する他方の作動室Ｒ２（Ｒ１）へ移動する液体の流れに減衰バルブ８および固定絞り９で抵抗を与え、作動室Ｒ１，Ｒ２間に差圧を生じせしめて減衰力を発揮するようになっている。なお、本実施の形態では緩衝器Ｄが片ロッド型の緩衝器とされているので、緩衝器Ｄの伸縮の折にシリンダ１に出入りするピストンロッド３の体積分の液体がシリンダ１内で過不足となるが、この体積を気室Ｇ内の気体の体積の変化で補償するようになっている。
【００２６】
また、減衰バルブ８は、この場合、通過する液体の流れに与える抵抗を可変にすることが可能なソレノイドバルブとされていて、緩衝器Ｄが発生する減衰力を調節することができるようになっている。減衰バルブ８は、減衰力を複数段階に調節するものであってもよいし、無段階に減衰力を調節するものであってもよい。液体に磁気粘性流体を用いる場合には、減衰バルブの代わりに減衰力調節手段として通路７を通過する磁気粘性流体に磁界を与えるコイルを設けてもよく、また、電気粘性流体を用いる場合には、減衰バルブを廃して通路７に電界を与える電界発生装置を減衰力調節手段としてもよい。
【００２７】
なお、上記したところでは、通路７は、一つのみ設けられているが、複数設けてもよく、この場合、一部を作動室Ｒ１から作動室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容し、残りを作動室Ｒ２から作動室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容するように設定しておき、それぞれの途中に減衰バルブ８を設けるようにしてもよい。この場合、固定絞り９を設けるのであれば、複数の通路７のうち一部にのみ設けるようにしてもよい。また、通路７は、作動室Ｒ１，Ｒ２同士の連通を実現すればよいので、ピストン２に設けずに、シリンダ１外に設置されてもよく、減衰力調節手段も同様である。
【００２８】
そして、上記気室Ｇ内にはアクチュエータ６が収容されている。このアクチュエータ６は、モータＭと、モータＭのロータ１２の回転運動を可逆的に直線運動に変換する運動変換機構Ｔとを備えて構成されており、運動変換機構Ｔの直線運動がフリーピストン４に伝達して、フリーピストン４に作動室Ｒ２を加減圧する方向へ推力を与えることが可能とされている。この実施の形態の場合、隔壁部材としてのフリーピストン４は、シリンダ１内を図１中上下方向に移動することで作動室Ｒ２を加圧及び減圧することができるので、アクチュエータ６は、このフリーピストン４にシリンダ１に対して図１中上下方向へ推力を与えることができるようになっている。
【００２９】
運動変換機構Ｔは、この実施の形態の場合、具体的には、モータＭのロータ１２に保持されるボールナット１３と、フリーピストン４に固定されるとともにボールナット１３が螺合される螺子軸１４とで構成されるボール螺子機構とされており、モータＭでボールナット１３を回転駆動させると、螺子軸１４が図１中上下方向の直線運動を呈するようになっており、反対に螺子軸１４に軸力を作用させるとボールナット１３が回転してモータＭのロータ１２を回転させることができるようになっている。つまり、ロータ１２の回転運動を可逆的に直線運動に変換するとは、回転運動を直線運動に変換することができるだけでなく、逆に直線運動を回転運動に変換することもできることを指している。なお、上記したところでは、螺子軸１４をフリーピストン４に連結しているが、螺子軸１４をロータ１２に連結しフリーピストン４にボールナット１３を連結するようにしてもよい。
【００３０】
なお、フリーピストン４の抜け止めは、適宜設ければよく、緩衝器Ｄがフルストロークする際のフリーピストン４の変位量、モータＭの推力による変位量、緩衝器Ｄの使用温度上限と下限における液体の体積差によるフリーピストン４の変位量を加味してフリーピストン４の総変位量を求め、総変位量を担保できるようにストッパを設ければよい。具体的には、たとえば、螺子軸１４の下端にフランジを設けておき、フランジとボールナット１３との衝合によって抜け止めとする等とすればよく、これらの衝合時の衝撃を緩和するクッションを設けてもよい。モータＭは、詳しく図示はしないが、筒状のステータ１５と、ステータ１５内に回転自在に挿入されて一端が外方へ突出するロータ１２と備えて構成され、ロータ１２を回転駆動することができる周知の構造を備えている。なお、ロータ１２は螺子軸１４の挿通を許容して、フリーピストン４のモータ至近までの接近が可能とされている。なお、図示したところでは、モータＭは、ステータ１５を電機子としてロータ１２の外周に磁石を設けたブラシレスモータとされているが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータとされてもよく、フリーピストン４に推力を与えることができるモータを用いればよい。
【００３１】
これによって、フリーピストン４を含むアクチュエータ６の最収縮時の全長を短く設定でき、シリンダ１内に収容されても緩衝器Ｄのストローク長の確保が容易となるとともに、緩衝器Ｄの全長を短くすることができる。なお、モータＭとしては、直流、交流を問わず種々の形式を採用することができる。
【００３２】
また、上記運動変更機構Ｔでは、螺子軸１４とボールナット１３との間に生じる軸周りの摩擦力によって螺子軸１４も回転してしまうと、フリーピストン４を軸方向へ移動させることができなくなるので、螺子軸１４の回り止めを設けるとよいが、フリーピストン４の外周に装着されたシールリングＳとシリンダ１との間に生じる円周方向の摩擦力が螺子軸１４とボールナット１３との間に生じる軸周りの摩擦力より大きい場合には、当該シールリングＳによって螺子軸１４の回転が防止されるので回り止めを省略することができる。
【００３３】
このように運動変換機構ＴがモータＭのロータ１２の回転運動を可逆的に直線運動に変換するようになっており、アクチュエータ６はフリーピストン４を固定的に支持しないため、附勢要素５の附勢力にアクチュエータ６の推力を重畳させた力をフリーピストン４に作用させることができる。
【００３４】
また、アクチュエータ６は、上記した構造の限られず、図２に示すように、フリーピストン４に連結される可動鉄心１６と、可動鉄心１６を駆動するコイル１７とを備えたソレノイドとされてもよく、このように構成されたアクチュエータ６によっても、フリーピストン４を固定的に支持しないので、附勢要素５の附勢力にアクチュエータ６の推力を重畳させた力を隔壁部材としてのフリーピストン４に作用させることができる。なお、可動鉄心１６はフリーピストン４に連結されていて、附勢手段５としての気体ばねと作動室Ｒ２の圧力でフリーピストン４を押圧する力とが釣り合った位置に位置決めされるので、附勢手段５がソレノイドに通常設けられる可動鉄心附勢用のばねとしても機能するため、特にソレノイドの可動鉄心１６を附勢する目的のみのばねを設ける必要はない。
【００３５】
さらに、アクチュエータ６は、図３に示すように、フリーピストン４の下端に設けた磁石１９と、シリンダ１に設けたコイル２０とを備えたリニアモータとされてもよい。この場合にも、フリーピストン４を固定的に支持しないので、附勢要素５の附勢力にアクチュエータ６の推力を重畳させた力をフリーピストン４に作用させることができる。なお、シリンダ１に磁石１９を設け、フリーピストン４にコイル２０を設けるようにしてリニアモータを構成してもよい。つまり、磁石１９とコイル２０が対向可能であってリニアモータとして機能できればよく、その限りでは、磁石１９とコイル２０の取付位置は、上記したところに限定されない。したがって、コイル２０は、シリンダ１の外周側に設けてもよく、この場合、磁石１９をフリーピストン４の外周やフリーピストン４の内部に設けてもよい。
【００３６】
つづいて、このように構成された緩衝器Ｄの作動について説明する。上記したように、緩衝器Ｄが伸長あるいは収縮作動する場合に、ピストン２の図１中上下方向の移動によって容積が減少する一方の作動室Ｒ１（Ｒ２）から容積が増大する他方の作動室Ｒ２（Ｒ１）へ移動する液体の流れに減衰バルブ８および固定絞り９で抵抗を与え、作動室Ｒ１，Ｒ２間に差圧を生じせしめて減衰力を発揮する。
【００３７】
そして、たとえば、緩衝器Ｄを伸長してから収縮させ、ピストン速度が０となった時点で減衰力をハードからソフトへ変更したり、反対に、緩衝器Ｄを収縮してから伸長させ、ピストン速度が０となった時点で減衰力をソフトからハードへ変更したりすると、フリーピストン４にアクチュエータ６によって推力を与えないと、従来の緩衝器と同様に、液体の圧縮性に加えて、減衰バルブ８のコイルに流れる電流の遅れも加わって、図６に示すように、狙った減衰力特性（図中実線）に対して、実際に出力される減衰力特性は、図中破線で示すようにヒステリシスを持つことになる。そこで、本発明の緩衝器Ｄにあっては、アクチュエータ６を駆動してフリーピストン４に推力を与えて、作動室Ｒ２内の圧力を調節することで、上記ヒステリシスを打ち消すことができる。なお、緩衝器Ｄを伸長してから収縮させ、ピストン速度が０となった時点で減衰力をソフトからハードへ変更する場合、緩衝器Ｄを収縮してから伸長させ、ピストン速度が０となった時点で減衰力をハードからソフトへ変更する場合においても、上記のように、アクチュエータ６を駆動してフリーピストン４に推力を与えて、作動室Ｒ２内の圧力を調節することで、上記ヒステリシスを打ち消すことができる。
【００３８】
ここで、緩衝器Ｄは、作動室Ｒ１と作動室Ｒ２の差圧によって減衰力を発揮するが、ヒステリシスがない理想的な減衰力特性は、たとえば、伸縮速度がαであるときに作動室Ｒ１と作動室Ｒ２の差圧が遅れることなくＰとなることで実現することができるが、実際には、液体の圧縮性や減衰バルブ８のコイルに流れる電流の遅れによって、伸縮速度がαであるのに対して作動室Ｒ１と作動室Ｒ２の差圧が狙い通りのＰではなくＰ±ΔＰとなるために減衰力特性にヒステリシスが生じる。したがって、このΔＰ分の圧力をアクチュエータ６がフリーピストン４に与える推力によって補償してやることで上記差圧を狙ったＰに近づけ、狙った減衰力特性に近い減衰力特性を得ることができる。
【００３９】
つまり、緩衝器Ｄにあっては、アクチュエータ６で附勢要素５による附勢力に重畳して隔壁部材としてのフリーピストン４に推力を与えることができ、一方の作動室Ｒ２の圧力を調節することができるから、一方の作動室Ｒ２の圧力をコントロールすることで、液体の圧縮性に加えて減衰バルブ８のコイルに流れる電流の遅れに起因して生じる減衰力特性におけるヒステリシスを低減して狙った減衰力特性に近い減衰力特性を得ることができる。
【００４０】
そして、フリーピストン４は、附勢要素５によって附勢されて作動室Ｒ２を加圧しているので、作動室Ｒ２の圧力によってフリーピストン４を押圧する力に対しては附勢要素５の附勢力で均衡するため、アクチュエータ６は、減衰力特性におけるヒステリシスを打ち消すΔＰ分の圧力に対向する推力のみをフリーピストン４へ与えればよいので、特開２００９−２２８７２４号公報の緩衝器でヒステリシスを低減する場合に比較して、アクチュエータ６の推力が小さくて済み、アクチュエータ６の大型化を回避しつつ減衰力特性におけるヒステリシスを低減可能である。換言すれば、本発明の緩衝器Ｄによれば、緩衝器Ｄの搭載性を犠牲にすることなく減衰力特性におけるヒステリシスを低減できる。
【００４１】
また、フリーピストンの他に調圧ピストンを備えて調圧ピストンをアクチュエータで駆動する構造では、調圧ピストンを駆動するとフリーピストンが変位してしまってロスが生じ作動室の圧力調節の効率が悪かったが、本発明の緩衝器Ｄにあっては、隔壁部材としてのフリーピストン４に直接的にアクチュエータ６で推力を与える構造を採用しているので、作動室Ｒ２の圧力調節をロスなく行うことができ、効率的に圧力調節を行うことができる。そのため、圧力調節の応答性が高く、従来緩衝器では難しかった減衰力特性におけるヒステリシスの低減を応答性よく行うことができるのである。
【００４２】
また、減衰力特性におけるヒステリシスは、上記したように液体の圧縮性の他に減衰力を調節可能な減衰バルブ８のソレノイドに流れる電流の遅れによって生じるため、特に、電流を与えることで減衰力を調節可能な減衰バルブ８を備えた緩衝器Ｄでは、減衰力調節時に電流遅れによってヒステリシスが生じるから、本発明は、このような減衰力を調節可能な減衰バルブ８を備えた緩衝器Ｄに効果的である。
【００４３】
そして、たとえば、緩衝器Ｄを伸縮させ、ピストン速度が０となった時点を境に伸長側の減衰力特性をハードへ収縮側の減衰力特性をソフトへ変更するようにする場合、フリーピストン４にアクチュエータ６によって推力を与えることで、図４に示すように、狙った減衰力特性（図中実線）に対して、実際に出力される減衰力特性は、図中破線で示すようにヒステリシスが低減されたものとなって、狙った減衰力特性に近い減衰力特性を実現することができる。また、減衰力特性をハードとソフトで切替えるポイントとなるピストン速度が０となるときに、減衰力を滑らかに変化させて、減衰力特性の急変を緩和することができる。減衰力特性におけるヒステリシスは、上記したように液体の圧縮性によっても生じ、減衰力を調節可能な減衰バルブを備えない緩衝器にあっても当然ヒステリシスは生じるから、減衰力を調節可能な減衰バルブを備えていない緩衝器に本発明を適用してもヒステリシス低減効果を発揮することができる。したがって、たとえば、図１の緩衝器Ｄにおける減衰バルブ８を省略し固定絞り９のみで減衰力を発揮するような緩衝器にあっても本発明の効果は失われない。つまり、減衰力調節手段を備えない緩衝器にも本発明は有効である。
【００４４】
なお、上記したところでは、アクチュエータ６とフリーピストン４とで圧力をコントロールするのはピストン側の作動室Ｒ２であったが、フリーピストン４の変位でロッド側の作動室Ｒ１の容積を変化させるようにしてもよい。
【００４５】
また、この実施の形態にあっては、緩衝器Ｄは、ピストンロッド３が作動室Ｒ１のみに挿通される片ロッド型の緩衝器とされているが、作動室Ｒ１のみならず作動室Ｒ２にも挿通されてシリンダ１の図１中下端からシリンダ１外へ突出される両ロッド型の緩衝器に設定されてもよい。両ロッド型の緩衝器の場合、片ロッド型の緩衝器と異なり、シリンダ内にあるピストンロッドの体積に変化はないので、フリーピストン４の移動によって体積補償が行われることは無いが、隔壁部材としてのフリーピストン４にアクチュエータ６で推力を与えることによって、作動室Ｒ１或いは作動室Ｒ２の一方の圧力をコントロールすることができ、減衰力特性におけるヒステリシスを低減できる。
【００４６】
また、隔壁部材としてのフリーピストン４にアクチュエータ６で推力を与えることによって、作動室Ｒ１或いは作動室Ｒ２の一方の圧力をコントロールすることができるから、モータＭが出力可能な推力内であれば、車高調整も可能であるとともに、緩衝器Ｄに積極的に推力を発揮させて車体振動を抑制することも可能である。
【００４７】
さらに、本発明では、隔壁部材であるフリーピストン４がシリンダ１に摺動自在に挿入されているが、作動室Ｒ１或いは作動室Ｒ２の圧力をコントロールすることができればよいから、シリンダ１とは別にフリーピストン４を収容する容器を設けて、当該容器にアクチュエータ６と附勢要素５を設けて、容器内をシリンダ１の各作動室Ｒ１，Ｒ２のうち一方に連通して、各作動室Ｒ１，Ｒ２のうち一方の圧力をコントロールするようにしてもよい。なお、上記の実施の形態の緩衝器Ｄのように、作動室Ｒ２に直接に対面するようにフリーピストン４をシリンダ１内に摺動自在に挿入し、アクチュエータ６を収容することで、つまり、隔壁部材とアクチュエータ６とをシリンダ１内に収容することで、別にこれらを収容する容器を設けずに済み部品点数を最小限にとどめることができる。
【００４８】
また、図５に示すように、隔壁部材は、この実施の形態の場合、フリーピストン４としているが、上記シリンダ１に設けた金属ベローズ２１とされてもよい。この場合、金属ベローズ２１の下端は、シリンダ１の底部に固定されており、金属ベローズ２１内にアクチュエータ６が収容されている。そして、この実施の形態の緩衝器にあっても、金属ベローズ２１の頂部２１ａにアクチュエータ６で金属ベローズ２１を伸縮させる方向に推力を与えることで、作動室Ｒ２を加減圧することができ、ヒステリシスを低減させることができるので、本発明の効果を奏することができる。なお、金属ベローズ２１は、シリンダ１内に収容する以外にも、シリンダ１とは別に設けられて作動室Ｒ１，Ｒ２の一方に連通される容器内に設けるようにしてもよい。金属ベローズ２１の伸縮をシリンダ１に調心するように案内するガイドを設けてもよい。また、金属ベローズ２１は、この場合、伸長時にシリンダ１と干渉しにくいようにシリンダ１の軸方向に沿って伸縮するようになっているが、伸縮方向はこれに限られるものではない。
【００４９】
また、図２に示すように、アクチュエータ６がフリーピストン４に連結される可動鉄心１６と、可動鉄心１６を駆動するコイル１７とを備えたソレノイドとされる場合、附勢要素５がソレノイドに必要となる可動鉄心附勢用のばねを兼ねるので、別途可動鉄心附勢用のばねを設ける必要がなく、緩衝器Ｄを軽量化することができる。
【００５０】
さらに、図３に示すように、アクチュエータ６が、フリーピストン４の下端に設けた磁石１９と、シリンダ１に設けたコイル２０とを備えたリニアモータとされてもよい。コイル２０は、シリンダ１外に設けるようにしてもよく、この場合には、コイル２０がフリーピストン４に干渉しないので、シリンダ１の下端までフリーピストン４の軸方向の可動域を広げることができるから、緩衝器Ｄのストローク長が確保しやすく、緩衝器Ｄの車両への搭載性が向上する。
【００５１】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
１ シリンダ
２ ピストン
３ ピストンロッド
４ フリーピストン
５ 附勢要素
６ アクチュエータ
７ 流路
８ 減衰バルブ
１６ 可動鉄心
１７ コイル
１８ ばね
１９ 磁石
２０ コイル
Ｄ 緩衝器
Ｍ モータ
Ｒ１，Ｒ２ 作動室
Ｔ 運動変換機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩衝器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば、単筒型の緩衝器を例にとると、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるとともにシリンダ内に二つの作動室を区画するピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されるとともに一端がピストンに連結されるピストンロッドと、シリンダ内に摺動自在に挿入されてシリンダ内に気室を区画するフリーピストンとを備えて片ロッド型の緩衝器として構成される構造（たとえば、特許文献１参照）が一般的に知られている。
【０００３】
この単筒型の緩衝器にあっては、フリーピストンと気室とで気体ばねを形成し、伸縮時にシリンダ内に出入りするピストンロッドの体積を気室内の気体の体積変化で補償するようになっており、気室内の圧力がピストン側の作動室に作用するようになっている。
【０００４】
また、上記緩衝器の構成の他にも、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるとともにシリンダ内に二つの作動室を区画するピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されるとともに一端がピストンに連結されるピストンロッドと、各作動室へ圧力を作用させる気体ばねと、シリンダ内に摺動自在に挿入される調圧ピストンと、調圧ピストンを駆動するアクチュエータとを備える緩衝器（たとえば、特許文献２参照）も公知である。
【０００５】
この特許文献２に開示された緩衝器にあっては、調圧ピストンを駆動してシリンダに対して変位させることで作動室の容積を変更することで、作動室内の圧力をコントロールして車高調整を行うことができるようになっている。
【０００６】
つまり、この緩衝器にあっては、調圧ピストンを駆動して作動室の容積を減少させると気体ばねの圧力が上昇し、ロッド反力（ピストンロッドをシリンダ内から退室させる方向へ作用する力）が大きくなって車高を上昇させることができ、反対に、調圧ピストンを駆動して作動室の容積を増大させると気体ばねの圧力が減少し、ロッド反力が小さくなって車高を下降させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−７４５６１号公報
【特許文献２】特開２００９−２２８７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、上記した各緩衝器の作動室内には、作動油が充填されている。この作動油は弾性を備えていて圧力をかけると圧縮されてばねとして振る舞う。
【０００９】
このことから、緩衝器を伸縮させた場合、緩衝器の減衰力のピストン速度に対する特性（減衰力特性）は、作動油のもつ弾性に起因してヒステリシスを持つ特性となる。
【００１０】
また、作動室同士を連通する通路に緩衝器の減衰力を可変にするソレノイドバルブを設けるような場合、たとえば、緩衝器を伸縮させ、ピストン速度が０となった時点を境に伸長側の減衰力特性（緩衝器の伸縮速度に対する減衰力の特性）をハードへ収縮側の減衰力特性をソフトへ変更するようにすると、作動油の圧縮性に加えて、ソレノイドバルブのコイルに流れる電流の遅れも加わって、図６に示すように、狙った減衰力特性（図中実線）に対して、実際に出力される減衰力特性は、図中破線で示すようにヒステリシスを持つことになる。特に、作動油に空気が溶け込んでいる場合には、空気が溶け込んでいない作動油よりもばね剛性が低くなるので、ヒステリシスが顕著に現れる。
【００１１】
そして、特許文献１に開示された緩衝器にあっては、ヒステリシスを持つ減衰力特性のため、狙い通りの減衰力を発揮することが難しく、特に、車両のサスペンションに用いる場合、車体の制振効果を充分に得られず乗心地のより一層の向上が望まれる。
【００１２】
また、作動室内の作動油の体積弾性係数が気室内の気体の体積弾性係数のおおよそ１００倍程度であって作動油の体積変化は気体の体積変化よりも非常に小さいから、特許文献２に開示された緩衝器において、調圧ピストンを変位させると、それに応じてフリーピストンが変位し、効率よく作動室内の圧力調整を行うことが難しい。さらに、特許文献２に開示された緩衝器にあっては、作動室内の圧力を上昇させる場合には、作動室内の圧力に抗して調圧ピストンを変位させる必要があるため、大出力のアクチュエータを用いるか、減速比を大きくする必要があるが、アクチュエータを大出力化するとアクチュエータが大型となって緩衝器を車両へ搭載できなくなる問題が生じ、減速比を大きくする場合には調圧ピストンの変位速度が遅くなって作動室内の圧力調整に時間がかかって圧力調整が間に合わず上記ヒステリシスを解消できなくなる問題が生じるので、結果的に、特許文献２に開示された緩衝器でも上記ヒステリシスの解消が難しい。
【００１３】
そこで、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、減衰力特性のヒステリシスを低減して、狙い通りの減衰力を発生することが可能な緩衝器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の課題解決手段における緩衝器は、シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、当該ピストンを両側に設けた一対の作動室と、上記シリンダ内に移動自在に挿入されて一端が上記ピストンに連結されるピストンロッドと、一方の作動室の容積を変更可能な隔壁部材と、当該隔壁部材を附勢して上記一方の作動室を加圧する附勢要素と、上記隔壁部材に上記一方の作動室を加減圧する方向へ推力を与えることが可能なアクチュエータとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の緩衝器にあっては、アクチュエータで附勢要素による附勢力に重畳して隔壁部材に推力を与えることができ、一方の作動室の圧力を調節することができるから、減衰力特性におけるヒステリシスを低減して狙った減衰力特性に近い減衰力特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態における緩衝器の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の一変形例における緩衝器の縦断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の他の変形例における緩衝器の縦断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における緩衝器の減衰力特性を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態の別の変形例における緩衝器の縦断面図である。
【図６】従来の緩衝器における減衰力特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、ピストン２を両側に設けた一対の作動室Ｒ１，Ｒ２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されて一端がピストン２に連結されるピストンロッド３と、一方の作動室Ｒ２の容積を変更可能な隔壁部材としてのフリーピストン４と、フリーピストン４を附勢して一方の作動室Ｒ２を加圧する附勢要素５と、フリーピストン４に作動室Ｒ２を加減圧する方向へ推力を与えることが可能なアクチュエータ６とを備えて構成されている。
【００１８】
そして、この緩衝器Ｄは、ピストンロッド３を図示しない車両のばね上部材とばね下部材の一方に連結し、シリンダ１を上記ばね上部材とばね下部材の他方に連結することで、車体と車軸との間に介装することができるようになっている。
【００１９】
以下、緩衝器Ｄの各部について詳細に説明する。シリンダ１は、有底筒状とされていて、シリンダ１内にはピストン２およびフリーピストン４が軸方向移動が可能なように摺動自在に挿入されている。
【００２０】
ピストン２は、シリンダ１内に作動室Ｒ１，Ｒ２を区画しており、フリーピストン４は、シリンダ１内に摺動自在に挿入されて、反ロッド側の一方の作動室Ｒ２に臨んでおり、外周にシリンダ１の内周に摺接する環状のシールリングＳを備え、シリンダ１内に気体が充填される気室Ｇを形成している。
【００２１】
そして、フリーピストン４は、シリンダ１に対して軸方向となる図１中上下方向へ変位すると、気室Ｇの容積が変化して気室Ｇ内の気体がフリーピストン４を図１中上方へ附勢する附勢力が変化するようになっている。すなわち、この場合、フリーピストン４を附勢する附勢要素５は、気体が充填される気室Ｇを備えた気体ばねとされている。したがって、フリーピストン４は、附勢要素５によって附勢されることで一方の作動室Ｒ２を加圧することができるようになっている。なお、附勢要素５は、この場合、気体ばねとされているが、シリンダ１の底部とフリーピストン４との間にばねを介装してこれを附勢要素５としても差し支えなく、ばねと気体ばねとを併用するようにしてもよい。
【００２２】
ピストン２は、シリンダ１内に摺動自在に挿入されており、このピストン２で作動油等の液体が充填されるシリンダ１内に図１中上方配置されるロッド側の作動室Ｒ１と図１中下方配置される反ロッド側の作動室Ｒ２を区画している。そして、ピストン２に設けた通路７によってこれら作動室Ｒ１，Ｒ２とが連通され、当該通路７を介して作動室Ｒ１，Ｒ２内に充填された液体が互いにこれら作動室Ｒ１，Ｒ２を行き来することができるようになっている。なお、作動室内に充填される液体は、作動油の他、磁気粘性流体（磁性流体）や電気粘性流体、水や水溶液等といった各種の液体を用いることができる。減衰力特性におけるヒステリシスを低減する上では、気体が溶け込みにくく体積弾性係数の高い液体を用いるとよい。
【００２３】
ピストンロッド３は、一端となる図１中下端がピストン２に連結されており、シリンダ１の図１中上端に設けた環状のロッドガイド１０によって軸支されて、他端となる図１中上端をシリンダ１外へ突出させている。また、ピストンロッド３の外周とシリンダ１との間は環状のシール部材１１によって密にシールされて、シリンダ１内が密閉されている。
【００２４】
上記通路７は、途中に減衰力調節手段としての減衰バルブ８と減衰バルブ８に並列されるオリフィスやチョークといった固定絞り９を備えている。なお、この固定絞り９を介して作動室Ｒ１，Ｒ２同士が連通されているので、気室Ｇ内の圧力が作動室Ｒ２だけでなく一次遅れで作動室Ｒ１にも伝播するようになっているが、固定絞り９がなくとも本発明の効果が喪失することは無い。
【００２５】
そして、通路７は、上記減衰バルブ８および固定絞り９によって通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっているため、この緩衝器Ｄにあっては、緩衝器Ｄが伸長あるいは収縮作動する場合に、ピストン２の図１中上下方向の移動によって容積が減少する一方の作動室Ｒ１（Ｒ２）から容積が増大する他方の作動室Ｒ２（Ｒ１）へ移動する液体の流れに減衰バルブ８および固定絞り９で抵抗を与え、作動室Ｒ１，Ｒ２間に差圧を生じせしめて減衰力を発揮するようになっている。なお、本実施の形態では緩衝器Ｄが片ロッド型の緩衝器とされているので、緩衝器Ｄの伸縮の折にシリンダ１に出入りするピストンロッド３の体積分の液体がシリンダ１内で過不足となるが、この体積を気室Ｇ内の気体の体積の変化で補償するようになっている。
【００２６】
また、減衰バルブ８は、この場合、通過する液体の流れに与える抵抗を可変にすることが可能なソレノイドバルブとされていて、緩衝器Ｄが発生する減衰力を調節することができるようになっている。減衰バルブ８は、減衰力を複数段階に調節するものであってもよいし、無段階に減衰力を調節するものであってもよい。液体に磁気粘性流体を用いる場合には、減衰バルブの代わりに減衰力調節手段として通路７を通過する磁気粘性流体に磁界を与えるコイルを設けてもよく、また、電気粘性流体を用いる場合には、減衰バルブを廃して通路７に電界を与える電界発生装置を減衰力調節手段としてもよい。
【００２７】
なお、上記したところでは、通路７は、一つのみ設けられているが、複数設けてもよく、この場合、一部を作動室Ｒ１から作動室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容し、残りを作動室Ｒ２から作動室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容するように設定しておき、それぞれの途中に減衰バルブ８を設けるようにしてもよい。この場合、固定絞り９を設けるのであれば、複数の通路７のうち一部にのみ設けるようにしてもよい。また、通路７は、作動室Ｒ１，Ｒ２同士の連通を実現すればよいので、ピストン２に設けずに、シリンダ１外に設置されてもよく、減衰力調節手段も同様である。
【００２８】
そして、上記気室Ｇ内にはアクチュエータ６が収容されている。このアクチュエータ６は、モータＭと、モータＭのロータ１２の回転運動を可逆的に直線運動に変換する運動変換機構Ｔとを備えて構成されており、運動変換機構Ｔの直線運動がフリーピストン４に伝達して、フリーピストン４に作動室Ｒ２を加減圧する方向へ推力を与えることが可能とされている。この実施の形態の場合、隔壁部材としてのフリーピストン４は、シリンダ１内を図１中上下方向に移動することで作動室Ｒ２を加圧及び減圧することができるので、アクチュエータ６は、このフリーピストン４にシリンダ１に対して図１中上下方向へ推力を与えることができるようになっている。
【００２９】
運動変換機構Ｔは、この実施の形態の場合、具体的には、モータＭのロータ１２に保持されるボールナット１３と、フリーピストン４に固定されるとともにボールナット１３が螺合される螺子軸１４とで構成されるボール螺子機構とされており、モータＭでボールナット１３を回転駆動させると、螺子軸１４が図１中上下方向の直線運動を呈するようになっており、反対に螺子軸１４に軸力を作用させるとボールナット１３が回転してモータＭのロータ１２を回転させることができるようになっている。つまり、ロータ１２の回転運動を可逆的に直線運動に変換するとは、回転運動を直線運動に変換することができるだけでなく、逆に直線運動を回転運動に変換することもできることを指している。なお、上記したところでは、螺子軸１４をフリーピストン４に連結しているが、螺子軸１４をロータ１２に連結しフリーピストン４にボールナット１３を連結するようにしてもよい。
【００３０】
なお、フリーピストン４の抜け止めは、適宜設ければよく、緩衝器Ｄがフルストロークする際のフリーピストン４の変位量、モータＭの推力による変位量、緩衝器Ｄの使用温度上限と下限における液体の体積差によるフリーピストン４の変位量を加味してフリーピストン４の総変位量を求め、総変位量を担保できるようにストッパを設ければよい。具体的には、たとえば、螺子軸１４の下端にフランジを設けておき、フランジとボールナット１３との衝合によって抜け止めとする等とすればよく、これらの衝合時の衝撃を緩和するクッションを設けてもよい。モータＭは、詳しく図示はしないが、筒状のステータ１５と、ステータ１５内に回転自在に挿入されて一端が外方へ突出するロータ１２と備えて構成され、ロータ１２を回転駆動することができる周知の構造を備えている。なお、ロータ１２は螺子軸１４の挿通を許容して、フリーピストン４のモータ至近までの接近が可能とされている。なお、図示したところでは、モータＭは、ステータ１５を電機子としてロータ１２の外周に磁石を設けたブラシレスモータとされているが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータとされてもよく、フリーピストン４に推力を与えることができるモータを用いればよい。
【００３１】
これによって、フリーピストン４を含むアクチュエータ６の最収縮時の全長を短く設定でき、シリンダ１内に収容されても緩衝器Ｄのストローク長の確保が容易となるとともに、緩衝器Ｄの全長を短くすることができる。なお、モータＭとしては、直流、交流を問わず種々の形式を採用することができる。
【００３２】
また、上記運動変更機構Ｔでは、螺子軸１４とボールナット１３との間に生じる軸周りの摩擦力によって螺子軸１４も回転してしまうと、フリーピストン４を軸方向へ移動させることができなくなるので、螺子軸１４の回り止めを設けるとよいが、フリーピストン４の外周に装着されたシールリングＳとシリンダ１との間に生じる円周方向の摩擦力が螺子軸１４とボールナット１３との間に生じる軸周りの摩擦力より大きい場合には、当該シールリングＳによって螺子軸１４の回転が防止されるので回り止めを省略することができる。
【００３３】
このように運動変換機構ＴがモータＭのロータ１２の回転運動を可逆的に直線運動に変換するようになっており、アクチュエータ６はフリーピストン４を固定的に支持しないため、附勢要素５の附勢力にアクチュエータ６の推力を重畳させた力をフリーピストン４に作用させることができる。
【００３４】
また、アクチュエータ６は、上記した構造の限られず、図２に示すように、フリーピストン４に連結される可動鉄心１６と、可動鉄心１６を駆動するコイル１７とを備えたソレノイドとされてもよく、このように構成されたアクチュエータ６によっても、フリーピストン４を固定的に支持しないので、附勢要素５の附勢力にアクチュエータ６の推力を重畳させた力を隔壁部材としてのフリーピストン４に作用させることができる。なお、可動鉄心１６はフリーピストン４に連結されていて、附勢手段５としての気体ばねと作動室Ｒ２の圧力でフリーピストン４を押圧する力とが釣り合った位置に位置決めされるので、附勢手段５がソレノイドに通常設けられる可動鉄心附勢用のばねとしても機能するため、特にソレノイドの可動鉄心１６を附勢する目的のみのばねを設ける必要はない。
【００３５】
さらに、アクチュエータ６は、図３に示すように、フリーピストン４の下端に設けた磁石１９と、シリンダ１に設けたコイル２０とを備えたリニアモータとされてもよい。この場合にも、フリーピストン４を固定的に支持しないので、附勢要素５の附勢力にアクチュエータ６の推力を重畳させた力をフリーピストン４に作用させることができる。なお、シリンダ１に磁石１９を設け、フリーピストン４にコイル２０を設けるようにしてリニアモータを構成してもよい。つまり、磁石１９とコイル２０が対向可能であってリニアモータとして機能できればよく、その限りでは、磁石１９とコイル２０の取付位置は、上記したところに限定されない。したがって、コイル２０は、シリンダ１の外周側に設けてもよく、この場合、磁石１９をフリーピストン４の外周やフリーピストン４の内部に設けてもよい。
【００３６】
つづいて、このように構成された緩衝器Ｄの作動について説明する。上記したように、緩衝器Ｄが伸長あるいは収縮作動する場合に、ピストン２の図１中上下方向の移動によって容積が減少する一方の作動室Ｒ１（Ｒ２）から容積が増大する他方の作動室Ｒ２（Ｒ１）へ移動する液体の流れに減衰バルブ８および固定絞り９で抵抗を与え、作動室Ｒ１，Ｒ２間に差圧を生じせしめて減衰力を発揮する。
【００３７】
そして、たとえば、緩衝器Ｄを伸長してから収縮させ、ピストン速度が０となった時点で減衰力をハードからソフトへ変更したり、反対に、緩衝器Ｄを収縮してから伸長させ、ピストン速度が０となった時点で減衰力をソフトからハードへ変更したりすると、フリーピストン４にアクチュエータ６によって推力を与えないと、従来の緩衝器と同様に、液体の圧縮性に加えて、減衰バルブ８のコイルに流れる電流の遅れも加わって、図６に示すように、狙った減衰力特性（図中実線）に対して、実際に出力される減衰力特性は、図中破線で示すようにヒステリシスを持つことになる。そこで、本発明の緩衝器Ｄにあっては、アクチュエータ６を駆動してフリーピストン４に推力を与えて、作動室Ｒ２内の圧力を調節することで、上記ヒステリシスを打ち消すことができる。なお、緩衝器Ｄを伸長してから収縮させ、ピストン速度が０となった時点で減衰力をソフトからハードへ変更する場合、緩衝器Ｄを収縮してから伸長させ、ピストン速度が０となった時点で減衰力をハードからソフトへ変更する場合においても、上記のように、アクチュエータ６を駆動してフリーピストン４に推力を与えて、作動室Ｒ２内の圧力を調節することで、上記ヒステリシスを打ち消すことができる。
【００３８】
ここで、緩衝器Ｄは、作動室Ｒ１と作動室Ｒ２の差圧によって減衰力を発揮するが、ヒステリシスがない理想的な減衰力特性は、たとえば、伸縮速度がαであるときに作動室Ｒ１と作動室Ｒ２の差圧が遅れることなくＰとなることで実現することができるが、実際には、液体の圧縮性や減衰バルブ８のコイルに流れる電流の遅れによって、伸縮速度がαであるのに対して作動室Ｒ１と作動室Ｒ２の差圧が狙い通りのＰではなくＰ±ΔＰとなるために減衰力特性にヒステリシスが生じる。したがって、このΔＰ分の圧力をアクチュエータ６がフリーピストン４に与える推力によって補償してやることで上記差圧を狙ったＰに近づけ、狙った減衰力特性に近い減衰力特性を得ることができる。
【００３９】
つまり、緩衝器Ｄにあっては、アクチュエータ６で附勢要素５による附勢力に重畳して隔壁部材としてのフリーピストン４に推力を与えることができ、一方の作動室Ｒ２の圧力を調節することができるから、一方の作動室Ｒ２の圧力をコントロールすることで、液体の圧縮性に加えて減衰バルブ８のコイルに流れる電流の遅れに起因して生じる減衰力特性におけるヒステリシスを低減して狙った減衰力特性に近い減衰力特性を得ることができる。
【００４０】
そして、フリーピストン４は、附勢要素５によって附勢されて作動室Ｒ２を加圧しているので、作動室Ｒ２の圧力によってフリーピストン４を押圧する力に対しては附勢要素５の附勢力で均衡するため、アクチュエータ６は、減衰力特性におけるヒステリシスを打ち消すΔＰ分の圧力に対向する推力のみをフリーピストン４へ与えればよいので、特開２００９−２２８７２４号公報の緩衝器でヒステリシスを低減する場合に比較して、アクチュエータ６の推力が小さくて済み、アクチュエータ６の大型化を回避しつつ減衰力特性におけるヒステリシスを低減可能である。換言すれば、本発明の緩衝器Ｄによれば、緩衝器Ｄの搭載性を犠牲にすることなく減衰力特性におけるヒステリシスを低減できる。
【００４１】
また、フリーピストンの他に調圧ピストンを備えて調圧ピストンをアクチュエータで駆動する構造では、調圧ピストンを駆動するとフリーピストンが変位してしまってロスが生じ作動室の圧力調節の効率が悪かったが、本発明の緩衝器Ｄにあっては、隔壁部材としてのフリーピストン４に直接的にアクチュエータ６で推力を与える構造を採用しているので、作動室Ｒ２の圧力調節をロスなく行うことができ、効率的に圧力調節を行うことができる。そのため、圧力調節の応答性が高く、従来緩衝器では難しかった減衰力特性におけるヒステリシスの低減を応答性よく行うことができるのである。
【００４２】
また、減衰力特性におけるヒステリシスは、上記したように液体の圧縮性の他に減衰力を調節可能な減衰バルブ８のソレノイドに流れる電流の遅れによって生じるため、特に、電流を与えることで減衰力を調節可能な減衰バルブ８を備えた緩衝器Ｄでは、減衰力調節時に電流遅れによってヒステリシスが生じるから、本発明は、このような減衰力を調節可能な減衰バルブ８を備えた緩衝器Ｄに効果的である。
【００４３】
そして、たとえば、緩衝器Ｄを伸縮させ、ピストン速度が０となった時点を境に伸長側の減衰力特性をハードへ収縮側の減衰力特性をソフトへ変更するようにする場合、フリーピストン４にアクチュエータ６によって推力を与えることで、図４に示すように、狙った減衰力特性（図中実線）に対して、実際に出力される減衰力特性は、図中破線で示すようにヒステリシスが低減されたものとなって、狙った減衰力特性に近い減衰力特性を実現することができる。また、減衰力特性をハードとソフトで切替えるポイントとなるピストン速度が０となるときに、減衰力を滑らかに変化させて、減衰力特性の急変を緩和することができる。減衰力特性におけるヒステリシスは、上記したように液体の圧縮性によっても生じ、減衰力を調節可能な減衰バルブを備えない緩衝器にあっても当然ヒステリシスは生じるから、減衰力を調節可能な減衰バルブを備えていない緩衝器に本発明を適用してもヒステリシス低減効果を発揮することができる。したがって、たとえば、図１の緩衝器Ｄにおける減衰バルブ８を省略し固定絞り９のみで減衰力を発揮するような緩衝器にあっても本発明の効果は失われない。つまり、減衰力調節手段を備えない緩衝器にも本発明は有効である。
【００４４】
なお、上記したところでは、アクチュエータ６とフリーピストン４とで圧力をコントロールするのはピストン側の作動室Ｒ２であったが、フリーピストン４の変位でロッド側の作動室Ｒ１の容積を変化させるようにしてもよい。
【００４５】
また、この実施の形態にあっては、緩衝器Ｄは、ピストンロッド３が作動室Ｒ１のみに挿通される片ロッド型の緩衝器とされているが、作動室Ｒ１のみならず作動室Ｒ２にも挿通されてシリンダ１の図１中下端からシリンダ１外へ突出される両ロッド型の緩衝器に設定されてもよい。両ロッド型の緩衝器の場合、片ロッド型の緩衝器と異なり、シリンダ内にあるピストンロッドの体積に変化はないので、フリーピストン４の移動によって体積補償が行われることは無いが、隔壁部材としてのフリーピストン４にアクチュエータ６で推力を与えることによって、作動室Ｒ１或いは作動室Ｒ２の一方の圧力をコントロールすることができ、減衰力特性におけるヒステリシスを低減できる。
【００４６】
また、隔壁部材としてのフリーピストン４にアクチュエータ６で推力を与えることによって、作動室Ｒ１或いは作動室Ｒ２の一方の圧力をコントロールすることができるから、モータＭが出力可能な推力内であれば、車高調整も可能であるとともに、緩衝器Ｄに積極的に推力を発揮させて車体振動を抑制することも可能である。
【００４７】
さらに、本発明では、隔壁部材であるフリーピストン４がシリンダ１に摺動自在に挿入されているが、作動室Ｒ１或いは作動室Ｒ２の圧力をコントロールすることができればよいから、シリンダ１とは別にフリーピストン４を収容する容器を設けて、当該容器にアクチュエータ６と附勢要素５を設けて、容器内をシリンダ１の各作動室Ｒ１，Ｒ２のうち一方に連通して、各作動室Ｒ１，Ｒ２のうち一方の圧力をコントロールするようにしてもよい。なお、上記の実施の形態の緩衝器Ｄのように、作動室Ｒ２に直接に対面するようにフリーピストン４をシリンダ１内に摺動自在に挿入し、アクチュエータ６を収容することで、つまり、隔壁部材とアクチュエータ６とをシリンダ１内に収容することで、別にこれらを収容する容器を設けずに済み部品点数を最小限にとどめることができる。
【００４８】
また、図５に示すように、隔壁部材は、この実施の形態の場合、フリーピストン４としているが、上記シリンダ１に設けた金属ベローズ２１とされてもよい。この場合、金属ベローズ２１の下端は、シリンダ１の底部に固定されており、金属ベローズ２１内にアクチュエータ６が収容されている。そして、この実施の形態の緩衝器にあっても、金属ベローズ２１の頂部２１ａにアクチュエータ６で金属ベローズ２１を伸縮させる方向に推力を与えることで、作動室Ｒ２を加減圧することができ、ヒステリシスを低減させることができるので、本発明の効果を奏することができる。なお、金属ベローズ２１は、シリンダ１内に収容する以外にも、シリンダ１とは別に設けられて作動室Ｒ１，Ｒ２の一方に連通される容器内に設けるようにしてもよい。金属ベローズ２１の伸縮をシリンダ１に調心するように案内するガイドを設けてもよい。また、金属ベローズ２１は、この場合、伸長時にシリンダ１と干渉しにくいようにシリンダ１の軸方向に沿って伸縮するようになっているが、伸縮方向はこれに限られるものではない。
【００４９】
また、図２に示すように、アクチュエータ６がフリーピストン４に連結される可動鉄心１６と、可動鉄心１６を駆動するコイル１７とを備えたソレノイドとされる場合、附勢要素５がソレノイドに必要となる可動鉄心附勢用のばねを兼ねるので、別途可動鉄心附勢用のばねを設ける必要がなく、緩衝器Ｄを軽量化することができる。
【００５０】
さらに、図３に示すように、アクチュエータ６が、フリーピストン４の下端に設けた磁石１９と、シリンダ１に設けたコイル２０とを備えたリニアモータとされてもよい。コイル２０は、シリンダ１外に設けるようにしてもよく、この場合には、コイル２０がフリーピストン４に干渉しないので、シリンダ１の下端までフリーピストン４の軸方向の可動域を広げることができるから、緩衝器Ｄのストローク長が確保しやすく、緩衝器Ｄの車両への搭載性が向上する。
【００５１】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
１ シリンダ
２ ピストン
３ ピストンロッド
４ フリーピストン
５ 附勢要素
６ アクチュエータ
７ 流路
８ 減衰バルブ
１６ 可動鉄心
１７ コイル
１８ ばね
１９ 磁石
２０ コイル
Ｄ 緩衝器
Ｍ モータ
Ｒ１，Ｒ２ 作動室
Ｔ 運動変換機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、当該ピストンを両側に設けた一対の作動室と、上記シリンダ内に移動自在に挿入されて一端が上記ピストンに連結されるピストンロッドと、一方の作動室の容積を変更可能な隔壁部材と、当該隔壁部材を附勢して上記一方の作動室を加圧する附勢要素と、上記隔壁部材に上記一方の作動室を加減圧する方向へ推力を与えることが可能なアクチュエータとを備えたことを特徴とする緩衝器。
【請求項２】
上記シリンダ内に上記ピストンロッドが出入りする体積の補償は、上記隔壁部材の移動によって行われることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
【請求項３】
上記作動室同士を連通する流路を備え、当該流路の途中に減衰力を調節可能な減衰調節手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器。
【請求項４】
上記隔壁部材が上記シリンダ内に収容されて上記作動室の一方に対面し、上記アクチュエータが上記シリンダ内に収容されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の緩衝器。
【請求項５】
上記アクチュエータは、モータと、当該モータのロータの回転運動を可逆的に直線運動に変換して隔壁部材へ伝達する運動変換機構とを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の緩衝器。
【請求項６】
上記アクチュエータは、隔壁部材に連結される可動鉄心と、可動鉄心を駆動するコイルとを備えたソレノイドであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の緩衝器。
【請求項７】
上記アクチュエータは、上記フリーピストンと上記シリンダの一方に設けた磁石と、上記隔壁部材と上記シリンダの他方に設けたコイルとを備えたリニアモータであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の緩衝器。
【請求項８】
上記コイルは、シリンダの外周に設けられることを特徴とする請求項７に記載の緩衝器。
【請求項９】
上記附勢手段は、気体ばねを備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の緩衝器。
【請求項１】
シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、当該ピストンを両側に設けた一対の作動室と、上記シリンダ内に移動自在に挿入されて一端が上記ピストンに連結されるピストンロッドと、一方の作動室の容積を変更可能な隔壁部材と、当該隔壁部材を附勢して上記一方の作動室を加圧する附勢要素と、上記隔壁部材に上記一方の作動室を加減圧する方向へ推力を与えることが可能なアクチュエータとを備えたことを特徴とする緩衝器。
【請求項２】
上記シリンダ内に上記ピストンロッドが出入りする体積の補償は、上記隔壁部材の移動によって行われることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
【請求項３】
上記作動室同士を連通する流路を備え、当該流路の途中に減衰力を調節可能な減衰調節手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器。
【請求項４】
上記隔壁部材が上記シリンダ内に収容されて上記作動室の一方に対面し、上記アクチュエータが上記シリンダ内に収容されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の緩衝器。
【請求項５】
上記アクチュエータは、モータと、当該モータのロータの回転運動を可逆的に直線運動に変換して隔壁部材へ伝達する運動変換機構とを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の緩衝器。
【請求項６】
上記アクチュエータは、隔壁部材に連結される可動鉄心と、可動鉄心を駆動するコイルとを備えたソレノイドであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の緩衝器。
【請求項７】
上記アクチュエータは、上記フリーピストンと上記シリンダの一方に設けた磁石と、上記隔壁部材と上記シリンダの他方に設けたコイルとを備えたリニアモータであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の緩衝器。
【請求項８】
上記コイルは、シリンダの外周に設けられることを特徴とする請求項７に記載の緩衝器。
【請求項９】
上記附勢手段は、気体ばねを備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の緩衝器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３６５９２（Ｐ２０１３−３６５９２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５５６３（Ｐ２０１１−１７５５６３）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]