JP5617038B2 - 減衰力可変ダンパ - Google Patents

Description

本発明は、車両の懸架装置に用いられてシリンダ内のピストンを摺動させることで減衰力を変えることができる減衰力可変ダンパに関する。

この種の減衰力可変ダンパには、シリンダ内に摺動自在に収納されたピストンでもってシリンダを第１、第２の流体室に区画し、第１、第２の流体室を連通する流体通路の開口を圧電体で調整可能したものが、例えば、特許文献１に開示されているように知られている。圧電体で流体通路の開口を調整することで減衰力を変えることができる。

特許文献１による減衰力可変ダンパは、圧電体の変位量を増幅させるために、ピストン内に液密部が設けられている。さらに、液密部の大径部に第１ピストンが摺動自在に設けられ、液密部の小径部に第２ピストンが摺動自在に設けられている。

第１ピストンを圧電体で押圧することで、液密部の粘性流体（以下、「作動油」という。）を介して第２ピストンが押圧される。よって、第１ピストンの変位量（すなわち、圧電体の変位量）を液密部で増幅させて第２ピストンに伝えることができる。第２ピストンが移動することで第２ピストンとともに弁部材が移動し、弁部材で流体通路の開口を調整する。弁部材で流体通路の開口を調整することで減衰力を変えることができる。

この減衰力可変ダンパは、液密部を密閉するＯリングが第１ピストンに設けられ、第１ピストンを復帰させる復帰スプリングが設けられている。第１ピストンにＯリングを設けることで、液密部の作動油が圧電体側に漏出することを防止できる。復帰スプリングを設けることで、圧電体への電圧の印加が解除された際に、第１ピストン（すなわち、圧電体）を変位前の位置に戻すことができる。

特開平４−１７５５３３号公報

特許文献１による減衰力可変ダンパは、圧電体側への作動油の漏出を防止するＯリングが設けられ、圧電体を変位前の位置に戻す復帰スプリングが設けられている。このように、圧電体側への漏出を防止するＯリングと、圧電体を変位前の位置に戻す復帰スプリングとをそれぞれ個別に設けるために部品点数が多くなってしまう。

本発明の課題は、圧電体側に作動油が漏出することを防止し、さらに、圧電体を変位前の位置に戻すことができ、部品点数を減らすことができる減衰力可変ダンパを提供することにある。

請求項１に係る発明によれば、車両の懸架装置に用いられて減衰力を変える減衰力可変ダンパであって、流体が充填されたシリンダと、前記シリンダに摺動自在に収納されて前記シリンダを第１の流体室と第２の流体室とに区画し、前記第１及び第２の流体室を連通する流体通路を有するピストンと、前記ピストンに設けられ、前記流体通路を閉塞可能で、かつ、前記ピストンの摺動時に前記流体通路を開放するバルブ手段と、前記バルブ手段に連結され、電圧が印加されることで、前記バルブ手段を前記流体通路に向けて押圧可能な圧電体と、前記圧電体を前記流体から密封するように前記バルブ手段に配設され、前記圧電体を収縮する方向に前記ピストンを付勢するベローズと、を備えている減衰力可変ダンパが提供される。

請求項２に係る発明では、好ましくは、前記流体通路は、前記シリンダの軸線方向に直交する断面形状を前記ピストンの外周に沿って湾曲状の長孔形状に形成され、前記圧電体に印加する電圧を変化させて前記バルブ手段を押圧する力を変えることにより前記減衰力を変えるようにした。

請求項３に係る発明では、好ましくは、前記ピストンは筒状に形成されており、前記ベローズは、前記ピストンから径方向内側に離間して配設され、端部が前記ピストンより径方向内側で前記ピストンに設けられている。

請求項４に係る発明では、好ましくは、前記流体通路は、前記バルブ手段が押圧する側の押圧部位である上流体通路部の断面積よりも他の部位である下流体通路部の断面積が大きく形成されている。

請求項５に係る発明では、好ましくは、前記バルブ手段は、中空状の略円錐台状に形成され、前記流体通路の押圧時に前記流体通路を閉塞可能な閉塞端部を有するスカート部を備え、前記スカート部は、前記スカート部の周壁に設けられ、前記流体通路を経て前記スカート部内方に導かれた前記流体を前記スカート部の外方に案内可能なバルブ開口部を有している。

請求項６に係る発明では、好ましくは、前記ピストンは、前記スカート部の外側に円筒状の下壁部を備え、前記下壁部の周壁に設けられて前記下壁部の内外を連通するピストン開口部を有しており、前記ピストン開口部に前記スカート部の前記バルブ開口部が周方向で重なり合うように配設されている。

請求項７に係る発明では、好ましくは、前記スカート部は、前記下壁部に対して離間して配置されている。

請求項８に係る発明では、好ましくは、前記スカート部は、前記下壁部に一部摺接するよう配置されている。

請求項１に係る発明では、ベローズは圧電体を密封するようにピストンシリンダに取付けられている。従って、流体が圧電体に導かれることをベローズで阻止することができるので、圧電体を流体から保護することができる。

従って、従来の技術では、作動流体が圧電体とバルブ間に残留したり、不正に移動（リーク）することでバルブの作動不良が発生しうる。しかし、本発明では、ピストンにベローズを設けることで圧電体を収縮する方向にピストンを付勢可能とした。従って、圧電体に対向してバルブ手段を流体通路の開放方向へ付勢することで、確実にバルブ手段を開放させることができる。圧電体の発生力はベローズの付勢力と比較して十分に大きいため、制御性に生じる影響は小さい。また、圧電体への電圧の印加が解除された際に、ピストン（すなわち、圧電体）をベローズの付勢力でもって変位前の位置に戻すことができる。これにより、従来技術で必要としたＯリングおよび復帰スプリングの２つの部材を１つの部材にまとめることができ、部品点数を減らすことができる。

請求項２に係る発明では、前記流体通路は、前記シリンダの軸線方向に直交する断面形状を前記ピストンの外周に沿って湾曲状の長孔形状に形成されている。従って、圧電体に印加する電圧を変化させてバルブ手段を押圧する力を変えることにより減衰力を簡単に変えることができる。

請求項３に係る発明では、ピストンがシリンダ内で摺動する際に、ベローズがシリンダに接触することを防止できる。これにより、ベローズの漏出防止機能や復帰機能を損なうことなく、ピストンを円滑に摺動させることが可能になり減衰力ダンパの品質を良好に確保することができる。

請求項４に係る発明では、流体通路の断面積を押圧部位に比べて他の部位を大きくした。このように、流体通路の流路抵抗を小さく抑えるためには、流体通路の開口面積を大きくすることが好ましい。しかし、流体通路の断面積を大きくすると、流体通路を閉塞するバルブ手段を大きく確保する必要があり、圧電体自体も大きくなる。そこで、押圧部位を除いた他の部位で流体通路の断面積を大きくすることで、流体通路の抵抗が大きくなり過ぎることを抑えることができる。これにより、流体通路に流体を円滑に流すことができるので、減衰力可変ダンパの減衰力を好適に確保することができる。

さらに、押圧部位の断面積を小さく抑えることで、バルブ手段、圧電体の格納空間を小さく抑えることができる。これにより、減衰力可変ダンパの小型化を図り、減衰力可変ダンパの配置（レイアウト）を決める際の自由度を高めることができる。

請求項５に係る発明では、流体通路の周縁の全長（すなわち、周長）を大きく確保する。これにより、流体通路の流路断面積を可変させる範囲（すなわち、流路断面積の可変範囲）を大きくすることができる。

加えて、バルブ手段のスカート部をピストンの摺動中に流体通路から離間させて流体通路を開放するようにした。従って、流体通路を経た流体がスカート部の内部および外部に導かれる。

バルブ開口部は、スカート部の周壁に設けられている。よって、スカート部の内部に導かれた流体をバルブ開口部を経てスカート部に外部に導くことができる。これにより、ピストンの摺動中に流体通路が開放した際に、開放した流体通路を経て流体をスカート部側に円滑に導くことができる。

このように、流体通路をピストンの外周に沿わせて形成して流路断面積の可変範囲を大きくし、かつ、スカート部の周壁にバルブ開口部を設けて流体通路の流体の流れを円滑にした。これにより、流路断面積の可変範囲に応じて流体を円滑に流すことができるので、減衰力可変ダンパによる減衰力の可変範囲を大きく確保することができる。加えて、減衰力を簡単な制御で変えることができるので、減衰力可変ダンパによる減衰力の可変範囲を簡単な制御で大きく確保できる。

請求項６に係る発明では、ピストンの円筒状の下壁部にピストン開口部を設け、ピストン開口部でピストンの内外を連通するようにした。さらに、ピストン開口部は、スカート部のバルブ開口部に周方向で重なるように配設されている。よって、スカート部の内部に導かれた流体をバルブ開口部およびピストン開口部を経て下壁部の外部に導くことができる。これにより、ピストンの摺動中に流体通路が開放した際に、開放した流体通路経て流体をスカート部側に円滑に導くことができる。従って、流路断面積の可変範囲に応じて流体を円滑に流すことができるので、減衰力可変ダンパによる減衰力の可変範囲を大きく確保することができる。

請求項７に係る発明によれば、スカート部はピストンの下壁部に対して離間しているので、バルブ手段の開放時にスカート部の外側下方の流路を有効に活用することができる。

請求項８に係る発明によれば、スカート部をピストンの下壁部に一部摺接するように構成したので、バルブ手段の倒れ変形を抑制でき、偏摩耗等を抑制することができる。

本発明の実施例による減衰力可変ダンパを示した断面図である。 図１に示された減衰力可変ダンパのピストン組立体を示した断面図である。 図２の領域３を拡大した断面図である。 図２の領域４を拡大した断面図である。 図２に示したシリンダ部、ピストンおよびベローズの関係を示した断面図である。 図３に示したピストン組立体を分解した断面図である。 図６の７−７線に沿った断面図である。 バルブ手段と流体通路との関係を示した断面図である。 ピストン組立体を下向きに摺動させて減衰力を得る例を示した図である。 本発明に係るピストン組立体を上向きに摺動させて減衰力を得る例を示した図である。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、減衰力可変ダンパ１０は、車両１１の懸架装置に用いられて減衰力を変えることが可能な緩衝装置である。この減衰力可変ダンパ１０は、円筒状のシリンダ（シリンダチューブ）１２と、シリンダ１２内に摺動自在に収納されたピストン組立体１４と、ピストン組立体１４に連結されてシリンダ１２の上端部１２ａから突出されたピストンロッド１６とを備えている。

さらに、可変ダンパ１０は、ピストン組立体１４の圧電体５１がワイヤハーネス２１を経て制御部２２に接続され、圧電体５１が電源（バッテリ）２４に接続され、電源２４が電装部品２５などに接続されている。

シリンダ１２には、内部に作動油（流体）１３が充填されている。ピストン組立体１４は矢印で示したようにシリンダ１２の長手方向に摺動自在に収納されている。シリンダ１２内にピストン組立体１４が収納されることで、シリンダ１２内がピストン組立体１４で上流体室（第１の流体室）３１および下流体室（第２の流体室）３２に区画されている。

減衰力可変ダンパ１０に圧力がかかった際にシリンダ１２内でピストン組立体１４を矢印方向に摺動させて作動油１３を上流体室３１および下流体室３２間で移動させることができる。上流体室３１および下流体室３２間で作動油１３を移動させることにより、減衰力可変ダンパ１０で減衰力を得ることができる。

図２、図３に示すように、ピストン組立体１４は、シリンダ１２に摺動自在に収納されたピストンケース（ピストン）３４と、ピストンケース３４内に設けられたピストンシリンダ４１と、ピストンシリンダ４１に設けられたピストン４５と、ピストン４５に連結された圧電体５１と、圧電体５１を密封する筒状のベローズ５４とを備えている。

さらに、ピストン組立体１４は、ピストン４５の下部に設けられたバルブ手段７１を備えている。バルブ手段７１は、ピストン４５に形成された下方に向けて突出する下方突出部４７に取り付けられる円筒部５７を有している。

ピストンケース３４は、円筒状に形成され、シリンダ１２内に収納され、シリンダ１２の軸線方向（上下方向）に摺動可能なケースである。このピストンケース３４は、上部３４ａ、壁部３４ｂおよび下部３４ｃを有し、下部３４ｃにピストンリング３８が設けられている。上部３４ａがピストンロッド１６の下部１６ａに連結されることで、ピストンケース３４はピストンロッド１６に連結されている。

ピストンケース３４の上部３４ａは、中央に形成された係止孔３５を有し、圧電体５１は係止孔３５に係止されている。ピストンケース３４の壁部３４ｂには、内部にピストンシリンダ４１が設けられている。壁部３４ｂにピストンシリンダ４１が設けられることで壁部３４ｂ内に中空部が形成される。ピストンシリンダ４１については後で詳しく説明する。

ピストンケース３４の下部３４ｃは、壁部３４ｂに設けられた下壁部３４ｄと、下壁部３４ｄに設けられた底部３４ｅとを有する。下壁部３４ｄは、バルブ手段７１の外側に設けられている。この下壁部３４ｄは、円筒状に形成され、周壁に複数のピストン開口部８２が設けられている。下壁部３４ｄにピストン開口部８２が設けられることで、下壁部３４ｄ内のバルブ収納空間８３はピストン開口部８２を経て上流体室３１に連通している。

底部３４ｅは、ピストンケース３４の内部（バルブ収納空間８３）と外部（下流体室３２）とを仕切る仕切部である。この底部３４ｅには、ピストン開口部８２の下方に設けられ、底部３４ｅの外周３４ｇに沿って複数の流体通路８６が設けられている。底部３４ｅに流体通路８６が設けられることで、ピストンケース３４内のバルブ収納空間８３は流体通路８６を経て下流体室３２に連通している。ピストン開口部８２および流体通路８６については後で詳しく説明する。

底部３４ｅの外周３４ｇにピストンリング３８は、底部３４ｅの外周３４ｇに設けられている。ピストンリング３８は環状に形成され、外周面３８ａはシリンダ１２の内周面１２ｂに摺動自在に接触している。これにより、ピストン組立体１４がシリンダ１２の軸線方向（矢印方向）に安定した状態で摺動するようにピストンリング３８で支持されている。

さらに、ピストンリング３８の外周面３８ａがシリンダ１２の内周面１２ｂに摺動自在に接触されることで、外周面３８ａおよび内周面１２ｂ間が密閉される。よって、シリンダ１２内がピストンリング３８で上流体室３１および下流体室３２に区画される。

ピストンシリンダ４１は、ピストンケース３４内に設けられた中空状の大径シリンダ部４２を有する。大径シリンダ部４２は、内径を大きくすることで断面積が大きく形成されている。

シリンダ部４２内にピストン４５が軸線方向に摺動自在に設けられている。ピストン４５は、上部４５ａが圧電体５１の下端部５１ａに連結されている。このピストン４５は、シリンダ部４２に摺動可能に形成され、上部４５ａの外周にベローズ５４の下端部５４ｃが設けられている。

圧電体５１は、複数の圧電素子（ピエゾ素子）単体５２が上下方向に積層されている。この圧電体５１は、ピストンロッド１６の下部１６ａ内に上部５１ｂが同軸上に収納されることでバルブ収納空間８３の反対側に設けられている。圧電体５１の下端部５１ａがピストン４５の上部４５ａに連結接触されている。

上記圧電体５１は、ワイヤハーネス２１を経て制御部２２および電源２４（図１）に接続されている。図１に示す制御部２２は、圧電体５１に電源２４から電圧を印可する状態と、電源２４から印可しない状態に切り替える機能を備えている。さらに、制御部２２は、電源２４から圧電体５１に印可する電圧を調整する（変化させる）機能を備えている。

図２に示した圧電体５１は、電源２４（図１）から電圧が印加されることで伸長する機能を備えている。圧電体５１が伸長することで、ピストン４５は圧電体５１で下方に向けて押圧される。

図４及び図５に示すように、圧電体５１の下端部５１ａはベローズ（筒型付勢手段）５４で覆われている。ベローズ５４は、一例として鋼材で形成された金属製からなる。ベローズ５４は、円筒形状に形成されるとともに周壁が蛇腹状に形成された付勢部５４と、付勢部５４ａの上端部に設けられた環状の上取付部５４ｂと、付勢部５４ａの下端部に設けられた環状の下取付部（下端部）５４ｃとを有する。このベローズ５４は、上取付部５４ｂがシリンダ部４２接合され、下取付部５４ｃがピストン４５（上部４５ａ）の外周に接合されている。ベローズ５４は、付勢部５４ａが蛇腹状に形成されることでばね部材として用いることができる。

ベローズ５４の上取付部５４ａがシリンダ部４２に接合され、下取付部５４ｃがピストン４５の上部４５ａの外周に接合されることで、ピストン４５およびシリンダ部４２間が密封されている。よって、ベローズ５４の内側空間がベローズ５４の外側空間から仕切られている。これにより、ベローズ５４の内側空間に収容された圧電体５１の下端部５１ａがベローズ５４の外側空間から仕切られている。

ピストン４５の上部４５ａの外径は、ピストン４５の下半部、すなわち、摺動部４５ｃの外径よりも小さくなるよう形成されている。このピストン４５は、ピストンシリンダ４１のシリンダ部４２に摺動自在に設けられている。このため、ピストン４５およびシリンダ部４２間にピストン４５を摺動させるための隙間４６が形成されている。よって、シリンダ部４２は、隙間４６を介してバルブ収納空間８３に連通している。これにより、バルブ収納空間８３から隙間４６を経て圧電体５１側に作動油１３が漏出した際、漏出した作動油１３は、圧電体５１に導かれることをベローズ５４で阻止することができる。

このように、作動油１３の圧電体５１への導入がベローズ５４で阻止されることで、ベローズ５４で圧電体５１を作動油１３から保護することができる。すなわち、ペローズ５４は、Ｏリングなどのシール部材の機能を備えている。

ベローズ５４は、上取付部５４ｂがシリンダ部４２に接合され、下取付部５４ｃがピストン４５の上部４５ａの外周に接合された状態において付勢部５４ａが伸張された状態に保持されている。ベローズ５４の付勢部５４ａは、蛇腹状に形成されることでばね部材として機能する。

ピストン４５は、ピストンシリンダ４１のシリンダ部４２に摺動自在に設けられている。よって、ベローズ５４の付勢部５４ａの付勢力で、ピストン４５を上方に向けて引き上げることが可能である。

ピストン４５の上部４５ａに圧電体５１の下端部５１ａが連結されている。よって、ベローズ５４の付勢部５４ａでピストン４５を上方に向けて引き上げるように付勢することで、付勢部５４ａで圧電体５１が収縮（圧縮）する方向に付勢されている。これにより、圧電体５１への電圧の印加が解除された際に、圧電体５１をベローズ５４の付勢力で変位前（伸張前）の位置に戻すことができる。すなわち、ベローズ５４は付勢力を有するばね部材の機能（復帰機能）を備えている。

このように、ベローズ５４は、漏出防止機能および復帰機能を備えることでシール部材およびばね部材の２部材を兼用することができる。これにより、従来技術で必要としたＯリングおよび復帰スプリングの２つの部材をベローズ５４の１つの部材にまとめることができるので、部品点数を減らすことができる。

加えて、筒型付勢手段として金属製のベローズ５４を用いることで、筒型付勢手段を簡素な部材とすることができる。これにより、筒型付勢手段は、簡単な構成で漏出防止機能や復帰機能を備えることができる。

さらに、上部４５ａの外周をシリンダ部４２から径方向内側に間隔をおいて離間させ、上部４５ａの外周にベローズ５４の下取付部５４ｃが嵌合された状態で溶接されている。よって、ベローズ５４の下取付部５４ｃは、シリンダ部４２から径方向内側に離間されている。

さらにまた、付勢部５４ａは、外径がシリンダ部４２から径方向内側に離間された状態で配設されている。具体的には、付勢部５４ａは付勢部５４ａが伸張、収縮（圧縮）した際に、シリンダ部４２から径方向内側に離間された状態に配設されている。

このように、下取付部５４ｃおよび付勢部５４ａをシリンダ部４２から径方向内側に離間させることで、ベローズ５４がシリンダ部４２から径方向内側に離間して配設されている。よって、ピストン４５がシリンダ部４２内で摺動する際にベローズ５４がシリンダ部４２、すなわち、ピストンケース３４に接触することを防止できる。これにより、ベローズ５４が漏出防止機能や復帰機能を損なうおそれがない。したがって、ベローズ５４の漏出防止機能や復帰機能を損なわせることなく、ピストン４５を円滑に摺動させることが可能になり、減衰力可変ダンパ１０の品質を良好に確保できる。

ピストン４５は、ピストンシリンダ４１のシリンダ部４２に摺動自在に設けられている。このため、ピストン４５およびシリンダ部４２間にピストン４５を摺動させるための隙間４６が形成されている。バルブ収納空間８３は、隙間４６を介してシリンダ部４２に連通している。よって、圧電体５１の下端部５１ａをベローズ５３で覆うことで、圧電体５１はベローズ５３でバルブ収納空間８３から仕切られている。

ピストン４５は、圧電体５１の下端部５１ａに連結されている。ピストン４５の下端には、バルブ手段７１が設けられている。よって、圧電体５１が伸長すると、バルブ手段７１は下方に向けて押圧される。

すなわち、圧電体５１は、ピストン４５、バルブ収納空間８３を介してバルブ手段７１に連結されている。このように、圧電体５１およびバルブ手段７１間にピストン４５、バルブ収納空間８３を介在させることでバルブ手段７１の移動量を十分に確保することができる。

次に、図２、図３を参照してバルブ手段７１について説明する。バルブ手段７１は、円筒部５７と、円筒部５７の下端から下方に向けて広がるように形成されたスカート部７２とからなる。下壁部３４ｄには、複数のピストン開口部８２が形成されている。ピストン開口部８２は、下壁部３４ｄのうち底部３４ｅ（表面３４ｆ）に沿った部位に、下壁部３４ｄの周方向に所定間隔（例えば、１２０°の間隔（図７参照））をおいて形成されている。

このピストン開口部８２は略矩形状に形成されている。下壁部３４ｄに複数のピストン開口部８２が設けられることで、ピストン開口部８２を経て下壁部３４ｄの内外が連通している。具体的には、下壁部３４ｄ内のバルブ収納空間８３がピストン開口部８２を経て下壁部３４ｄ外の上流体室３１（図２）に連通している。

図３、図７に示すように、下壁部３４ｄの下端部に底部３４ｅが設けられ、底部３４ｅの外周３４ｇに沿って複数の流体通路８６が所定間隔をおいて設けられている。複数の流体通路８６は、一例として、１２０°の間隔をおいて設けられている。この流体通路８６は、バルブ収納空間８３側に形成された上流体通路部（バルブ手段７１が押圧する側の押圧部位）８７と、上流体通路部８７の下端部に連通された下流体通路部（他の部位）８８とを有する。

上流体通路部８７は、下壁部３４ｄ内のバルブ収納空間８３側に、底部３４ｅの外周３４ｇに沿って時計回り方向に一端８７ａから他端８７ｂまで湾曲状に形成されている。換言すれば、上流体通路部８７は、底部３４ｅの外周３４ｇに沿うことで、シリンダ１２の軸線１５に対して直交する方向の断面形状が湾曲状の長孔形状（スリット状）に形成されている。

すなわち、上流体通路部８７は、湾曲状の長孔（スリット状の開口）に形成された通路である。底部３４ｅに流体通路８６を設けることで、下壁部３４ｄ内のバルブ収納空間８３は流体通路８６を経て下壁部３４ｄ外の下流体室３２に連通している。

下流体通路部８８は、上流体通路部８７の下端部からシリンダ１２の軸線１５方向（下方）に向けて形成されている。この下流体通路部８８は、幅寸法Ｗ２が上流体通路部８７の幅寸法Ｗ１より大きく形成されることで、断面積（開口面積）が上流体通路部８７の断面積（開口面積）より大きく形成されている。よって、流体通路８６に作動油１３が流れる際に、流体通路８６の抵抗（流路抵抗）が大きくなり過ぎることを抑えることができる。これにより、流体通路８６に作動油１３を円滑に流すことができる。

加えて、流体通路８６は、下流体通路部８８の断面積を大きくして流体通路８６の流路抵抗を適正に確保することで、上流体通路部８７の断面積を小さく抑えることができる。上流体通路部８７の断面積を小さく抑えることで、上流体通路部８７を開閉するバルブ手段７１をコンパクトに形成できる。上流体通路部８７の断面積を小さく抑えた理由は後で詳しく説明する。

図３、図６及び図７で示したように、下壁部３４ｄにピストン開口部８２が設けられることで、下壁部３４ｄ内のバルブ収納空間８３はピストン開口部８２を経て上流体室３１に連通している。底部３４ｅに流体通路８６が設けられることで、下壁部３４ｄ内のバルブ収納空間８３は流体通路８６を経て下流体室３２に連通している。

これにより、上流体室３１は、ピストン開口部８２、バルブ収納空間８３および流体通路８６を経て下流体室３２に連通している。換言すれば、流体通路８６は、バルブ収納空間８３およびピストン開口部８２を経て上流体室３１を下流体室３２に連通させる通路である。

図２，図３に示すように、流体通路８６の上方にバルブ手段７１が設けられている。バルブ手段７１は、円筒部５７にスカート部７２が一体に形成されている。スカート部７２は、略円錐台状に形成されることで内部にバルブ内空間７６が形成されている。このスカート部７２は、筒状の下壁部３４ｄに対して離間されるよう内側に設けられているが、一部は、下壁部３４ｄに摺接する摺接部７３を有している。従って、バルブ手段７１（スカート部７２）が倒れるよう変形することが抑制され、偏った摩耗が防止される。このスカート部７２は、略円錐台状の周壁に設けられた複数のバルブ開口部７７と、周壁の下端部で形成された閉塞下端部７８とを有する。

バルブ開口部７７は、流体通路８６を経てスカート部７２内のバルブ内空間７６に導かれた作動油１３を筒状バルブ部７２外のバルブ収納空間８３に案内する。バルブ開口部７７は、スカート部７２の周壁において周方向に、ピストン開口部８２と同様に所定間隔（例えば、１２０°の間隔）をおいて設けられている。これにより、複数のバルブ開口部７７の各々は、複数のピストン開口部８２の各々に周方向においてそれぞれ重なり合うように設けられている。

さらに、バルブ開口部７７の形状よりもピストン開口部８２の形状が大きく形成されている。バルブ開口部７７よりもピストン開口部８２を大きく形成することで、バルブ開口部７７の全域をピストン開口部８２に重なり合うように設けることができる。

よって、バルブ内空間７６の作動油１３を、バルブ開口部７７、バルブ収納空間８３およびピストン開口部８２を経て下壁部３４ｄ外の上流体室３１に円滑に導くことができる。バルブ内空間７６の作動油１３を上流体室３１に円滑に導くことで、下流体室３２の作動油１３を流体通路８６を経てスカート部７２側に円滑に導くことができる。

閉塞下端部７８は、流体通路８６に押圧することで流体通路８６を閉塞する部位である。具体的には、閉塞下端部７８は、圧電体５１（図２）に電圧を印加して圧電体５１を伸長させた状態において流体通路８６（上流体通路部８７）に当接する。閉塞下端部７８が上流体通路部８７に押圧（当接）された状態において、閉塞下端部７８で上流体通路部８７を閉塞することができる。

前述したように、底部３４ｅの外周３４ｇにピストンリング３８が設けられている。よって、底部３４ｅの肉厚寸法が大きく形成されている。このため、流体通路８６に作動油１３が流れる際に生じる流体通路８６の抵抗（流路抵抗）が大きくなることが考えられる。

流体通路８６の流路抵抗を小さく抑えるためには、流体通路８６の断面積（開口面積）を大きくすることが好ましい。しかし、流体通路８６の断面積を大きくすると、流体通路８６を閉塞する閉塞下端部７８（すなわち、バルブ手段７１）を大きく確保する必要がある。また、圧電体５１が発生させる必要がある荷重が増大してしまうため、圧電体５１自体が大きくなる。このため、バルブ手段７１、圧電体格納空間（具体的には、上部３４ａの係止孔３５（図２））、すなわち減衰力可変ダンパ１０の小型化を図ることが難しくなる。

そこで、流体通路８６のうち下流体通路部８８のみの断面積（開口面積）を大きくして上流体通路部８７の断面積（開口面積）を小さく抑えるようにした。よって、流体通路８６の流路抵抗を小さく抑え、かつ、流体通路８６（すなわち、上流体通路部８７）を押圧する閉塞端部７８を小さく抑えることができる。これにより、バルブ手段７１、圧電体格納空間（係止孔３５（図２））、すなわち減衰力可変ダンパ１０の小型化を図り、減衰力可変ダンパ１０の配置（レイアウト）を決める際の自由度を高めることができる。

前述したように、バルブ開口部７７の全域がピストン開口部８２に重なり合うように設けられている。よって、ピストン組立体１４の摺動中に流体通路８６が開放した際に、開放した流体通路８６を経て作動油１３をスカート部７２側に円滑に導くことができる。したがって、減衰力可変ダンパ１０による減衰力を好適に確保することができる。

さらに、図１に示す制御部２２で電源２４から圧電体５１に印可する電圧を調整することで、スカート部７２の開弁圧を変えることができる。このように、圧電体５１に印可する電圧を調整してスカート部７２の開弁圧を変えても、開弁時には小さな変位量でも従来より大きな断面積を確保できるため、作動油１３を円滑に流すことができる。これにより、減衰力可変ダンパ１０による減衰力の可変範囲を大きく確保することができる。

減衰力可変ダンパ１０は、図２に示した圧電体５１を伸長することにより閉塞下端部７８で流体通路８６を閉塞した状態において、圧電体５１からバルブ手段７１に伝達された押圧力と圧電体バネ成分に抗して流体通路８６が開放可能に構成されている。さらに、圧電体５１に印可する電圧を制御してバルブ手段７１を押圧する押圧力を変えるように構成されている。

バルブ手段７１を押圧する押圧力を変えることで、ピストン組立体１４の摺動中に押圧力に対応させてバルブ手段７１の開弁圧を変えることができる。ピストン組立体１４の摺動中にバルブ手段７１の開弁圧（流体通路８６の流路断面積）を変えることで、減衰力可変ダンパ１０の減衰力を変えることができる。すなわち、圧電体５１によるバルブ手段７１への押圧力を変えることで減衰力を変えることができる。

減衰力可変ダンパのなかには、圧電体に電圧を印加して圧電体を伸縮させることで流体通路の開口面積を調整して減衰力を変えるものが知られている。しかし、圧電体の伸縮で流体通路の開口面積を調整するためには、圧電体に印可する電圧を複雑に制御する必要があり、圧電体に電圧を印加する制御が複雑になる。

これに対して、本実施例による減衰力可変ダンパ１０は、圧電体５１によるバルブ手段７１への押圧力を変えることで減衰力を変えることができる。よって、従来の減衰力可変ダンパのように、圧電体５１によるバルブ手段７１の移動量を必要以上に高精度に調整する必要がない。バルブ手段７１の高精度の調整を不要にできるので、バルブ手段７１を移動する際に圧電体５１に印可する電圧を複雑に制御する必要がない。

これにより、圧電体５１に印可する電圧を容易に制御することが可能になり、減衰力可変ダンパ１０の減衰力を簡単な制御で変えることができる。特に、一例として、圧電体５１に印可する電圧と、電圧に応じて得られる減衰力との関係をマップ化し、この特性マップなどを用いることで減衰力の調整を一層簡単に制御することが可能である。

図８（ａ），（ｂ）に示すように、流体通路８６（上流体通路部８７）に対して閉塞下端部７８が離間された状態において、流体通路８６の流路断面積Ｓ３は次のように決定される。すなわち、流体通路８６の流路断面積Ｓ３は、底部３４ｅの表面３４ｆから閉塞下端部７８までの距離Ｈと、上流体通路部８７の周縁の全長（以下、「周長」という）Ｌ３とにより決まる。具体的には、流体通路８６の流路断面積Ｓ３は、Ｓ３＝Ｈ×Ｌ３ で表される。

この流路断面積Ｓ３（Ｈ×Ｌ３）が上流体通路部８７の断面積Ｓ４を超えた場合には、上流体通路部８７の断面積Ｓ４が流路断面積となる。よって、流路断面積Ｓ３（Ｈ×Ｌ３）を０から断面積Ｓ４までの範囲全域で変えることで、流路断面積Ｓ３（Ｈ×Ｌ３）の可変範囲を大きく確保できる。

しかし、バルブ手段７１を変位させる圧電体５１は伸長量（伸縮量）が小さい。この圧電体５１でバルブ手段７１を変位させるので、上流体通路部８７から閉塞下端部７８までの距離Ｈを大きく確保することは難しい。

そこで、流体通路８６（上流体通路部８７）を底部３４ｅの外周３４ｇに沿わせて湾曲状の長孔に形成した。よって、上流体通路部８７の周縁の全長（すなわち、周長）Ｌ３を、例えば、複数の円孔の周縁全長（周長）と比較すると大きく確保できる。このように、上流体通路部８７の周縁の全長（周長）Ｌ３を大きく確保することで、流体通路８６の流路断面積Ｓ３を可変させる範囲を大きくすることができる。

加えて、図３に示すように、バルブ手段７１のスカート部７２をピストン組立体１４の摺動中に流体通路８６（上流体通路部８７）から離して流体通路８６を開放するようにした。流体通路８６を開放することで、下流体室３２から流体通路８６を経た作動油１３は、スカート部７２外のバルブ収納空間８３およびスカート部７２内のバルブ内空間７６に導かれる。

バルブ収納空間８３に導かれた作動油１３は、下壁部３４ｄのピストン開口部８２を経て上流体室３１に導かれる。

一方、バルブ内空間７６に導かれた作動油１３は、バルブ開口部７７を経てバルブ収納空間８３に導かれる。さらに、バルブ収納空間８３に導かれた作動油１３は、ピストン開口部８２を経て上流体室３１に導かれる。これにより、ピストン組立体１４の摺動中に流体通路８６が開放した際に、開放した流体通路８６に対する作動油１３の流れを円滑に保つことができる。

このように、流体通路８６を湾曲状の長孔形状に形成して流路断面積Ｓ３の可変範囲を大きくし、かつ、スカート部７２の周壁に複数のバルブ開口部７７を設けて流体通路８６に対する作動油１３の流れを円滑にした。これにより、流路断面積Ｓ３の可変範囲に応じて作動油１３を円滑に流すことができるので、減衰力可変ダンパ１０による減衰力の可変範囲を大きく確保することができる。

換言すれば、流体通路８６を湾曲状の長孔形状に形成して流路断面積Ｓ３の可変範囲を大きくすることで、圧電体５１の小さい変位量にもかかわらず、流体通路８６の流路断面積Ｓ３を大きく確保できる。よって、減衰力可変ダンパ１０の最低減衰力を従来より小さくできる。これにより、減衰力可変ダンパ１０による減衰力の可変範囲を大きく確保することができる。

さらに、前述したように、圧電体５１によるバルブ手段７１への押圧力を変えることで減衰力を調整できる。よって、減衰力可変ダンパ１０の減衰力を簡単な制御で変えることができる。これにより、減衰力可変ダンパ１０による減衰力の可変範囲を簡単な制御で大きく確保することができる。

つぎに、減衰力可変ダンパ１０が伸縮する際にピストン組立体１４を摺動させて減衰力を得る例について図９及び図１０に基づいて説明する。まず、減衰力可変ダンパ１０が収縮（圧縮）する際にピストン組立体１４を下向きに摺動させて減衰力を得る例を図９に基づいて説明する。

図９（ａ）に示すように、圧電体５１（図２）に電圧を印加して圧電体５１を伸長させることにより、バルブ手段７１のスカート部７２の閉塞下端部７８で上流体通路部８７が閉塞された状態に保たれる。閉塞下端部７８で上流体通路部８７を閉塞した状態において、減衰力可変ダンパ１０を収縮させることによりピストン組立体１４が矢印Ａの如く下向きに摺動（移動）する。ピストン組立体１４を下向きに摺動することで、上下の流体室３１，３２間の差圧力Ｐｏ１が下流体室３２に発生する。

発生した差圧力Ｐｏ１によりスカート部７２の閉塞下端部７８（すなわち、第１受圧部）に押圧力Ｆｏ１が作用する。閉塞下端部７８に作用する押圧力Ｆｏ１がバランス荷重Ｆｂを超えた場合に、筒状バルブ部７２の閉塞下端部７８が上流体通路部８７から離れる方向に移動する。バランス荷重Ｆｂは、筒状バルブ部７２を上流体通路部８７に向けて押圧する力である。

図９（ｂ）に示すように、閉塞下端部７８が流体通路８６（上流体通路部８７）から離れる方向に矢印Ｂの如く押し上げられて流体通路８６が開放する。流体通路８６（上流体通路部８７）は、底部３４ｅの外周３４ｇに沿わせて湾曲状の長孔（スリット形状の開口）に形成されている。よって、上流体通路部８７の周縁の全長（すなわち、周長）Ｌ３（図８（ｂ）参照）が大きく確保され、流体通路８６の流路断面積Ｓ３を可変させる範囲が大きく設定されている。

流体通路８６が開放することで、下流体室３２の作動油１３が、流体通路８６を経てスカート部７２外のバルブ収納空間８３に矢印Ｃの如く導かれるとともに、スカート部７２内のバルブ内空間７６に矢印Ｄの如く導かれる。バルブ収納空間８３に導かれた作動油１３は、ピストン開口部８２を経て下壁部３４ｄの外部（すなわち、上流体室３１）に矢印Ｅの如く導かれる。

一方、バルブ内空間７６に導かれた作動油１３は、バルブ開口部７７を経てバルブ収納空間８３に矢印Ｆの如く導かれる。バルブ収納空間８３に導かれた作動油１３は、ピストン開口部８２を経て下壁部３４ｄの外部（すなわち、上流体室３１）に矢印Ｇの如く導かれる。

バルブ開口部７７は、全域がピストン開口部８２に重なり合うように設けられている。よって、バルブ内空間７６の作動油１３を、バルブ開口部７７、バルブ収納空間８３およびピストン開口部８２を経て上流体室３１に円滑に導くことができる。

これにより、減衰力可変ダンパ１０が収縮してピストン組立体１４が下向きに摺動（移動）した際に、下流体室３２の作動油１３を流体通路８６を経て上流体室３１に円滑に導くことができる。このように、流体通路８６に作動油１３を円滑に流すことで、押圧力Ｆｏ１（図９（ａ））によって決まるダンパ減衰力が得られる。

ついで、減衰力可変ダンパ１０が伸長する際にピストン組立体１４を上向きに摺動させて減衰力を得る例を図１０に基づいて説明する。図１０（ａ）に示すように、スカート部７２の閉塞下端部７８で流体通路８６が閉塞された状態において、減衰力可変ダンパ１０を伸長させることによりピストン組立体１４が矢印Ｈの如く上向きに摺動（移動）する。ピストン組立体１４を上向きに摺動することで上流体室３１の作動油圧Ｐｏ２が高くなる。

高くなった作動油圧Ｐｏ２によりスカート部７２の内側頂部７９（すなわち、第２受圧部）に押圧力Ｆｏ２が作用する。スカート部７２の内側頂部７９に作用する押圧力Ｆｏ２がバランス荷重Ｆｂを超えた場合に、筒状バルブ部７２の閉塞下端部７８が上流体通路部８７から離れる方向に移動する。

図８（ｂ）に示すように、閉塞下端部７８が流体通路８６（上流体通路部８７）から離れる方向に矢印Ｉの如く押し上げられて流体通路８６が開放する。前述したように、上流体通路部８７の周縁の全長Ｌ３（図８（ｂ）参照）が大きく確保され、流体通路８６の流路断面積Ｓ３を可変させる範囲が大きく設定されている。

これにより、上流体室３１の作動油１３が、ピストン開口部８２を経て流体通路８６に矢印Ｊの如く導かれるとともに、ピストン開口部８２を経てバルブ収納空間８３に矢印Ｋの如く導かれる。流体通路８６に導かれた作動油１３は、流体通路８６を経て下流体室３２に導かれる。

一方、バルブ収納空間８３に導かれた作動油１３は、バルブ開口部７７を経てスカート部７２内のバルブ内空間７６に矢印Ｌの如く導かれる。バルブ内空間７６に導かれた作動油１３は、流体通路８６を経て下流体室３２に矢印Ｍの如く導かれる。

バルブ開口部７７は、全域がピストン開口部８２に重なり合うように設けられている。よって、上流体室３１の作動油１３を、ピストン開口部８２、バルブ収納空間８３、バルブ開口部７７、バルブ内空間７６および流体通路８６を経て下流体室３２に円滑に導くことができる。

これにより、減衰力可変ダンパ１０が伸長してピストン組立体１４が上向きに摺動（移動）した際に、上流体室３１の作動油１３を流体通路８６を経て下流体室３２に円滑に導くことができる。このように、流体通路８６に作動油１３を円滑に流すことで、押圧力Ｆｏ２（図１０（ａ））によって決まるダンパ減衰力が得られる。

図９、図１０においては、圧電体５１に一定の電圧を印可した例について説明したが、圧電体５１に印可する電圧を調整する（変化させる）ことも可能である。すなわち、図２に示す制御部２２で圧電体５１に印可する電圧を調整する（変化させる）ことで圧電体５１の伸長量を調整することができる。

このように、圧電体５１の伸長量を調整することでバランス荷重Ｆｂ（図９（ａ）、図１０（ａ））を変える（調整する）ことができる。これにより、上下の流体室３１，３２間の差圧力Ｐｏ１，Ｐｏ２で流体通路８６を開放する際に、流体通路８６の流路断面積Ｓ３を調整してダンパ減衰力を調整することができる。

図１に示した減衰力可変ダンパ１０において、車両１１の走行中に圧電体５１に路面振動が反力として作用する。圧電体５１に路面振動が反力として作用することで、圧電体５１が変位して圧電体５１に電圧（電力）が発生する。このように、圧電体５１で発生させた電圧（電力）を電源２４に蓄える（回生する）ことができる。

なお、本発明に係る減衰力可変ダンパは、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。例えば、前記実施例では、複数の流体通路８６を１２０°の間隔をおいて設けた例について説明したが、これに限らないで、複数の流体通路８６を１８０°のように他の間隔をおいて設けることも可能である。

実施例では、ピストンケース３４の外周３４ｇに沿わせて流体通路８６を長孔形状（スリット形状）に形成した例について説明したが、これに限らないで、外周３４ｇに沿わせて複数の円状の流体通路を形成することも可能である。ピストンケース３４の外周３４ｇは比較的面積の大きな部位である。よって、外周３４ｇに沿わせて複数の円状の流体通路を形成することで、流体通路の周縁の全長（すなわち、周長）を大きく確保できる。これにより、外周３４ｇに沿わせて複数の円状の流体通路を形成することで、流体通路８６と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施例では、複数のピストン開口部８２および複数のバルブ開口部１０１を１２０°の間隔をおいて設けた例について説明したが、これに限らないで、複数のピストン開口部８２および複数のバルブ開口部１０１を１８０°のように他の間隔をおいて設けることも可能である。

本実施例で示した減衰力可変ダンパ１０、車両１１、シリンダ１２、ピストン組立体１４、ピストンケース３４、圧電体５１、バルブ手段７１、筒状バルブ部７２、バルブ開口部７７、閉塞端部７８、ピストン開口部８２および流体通路８６などの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

本発明は、車両の懸架装置に用いられ、シリンダ内のピストンを摺動させることにより減衰力を可変可能な減衰力可変ダンパを備えた自動車への適用に好適である。

１０…減衰力可変ダンパ、１１…車両、１２…シリンダ、１３…作動油（流体）、１４…ピストン組立体、１５…シリンダの軸線、３１…上流体室（第１流体室）、３２…下流体室（第２流体室）、３４…ピストンケース（ピストン）、３４ｄ…下壁部、３４ｇ…外周（ピストンの外周）、５１…圧電体、５４…ベローズ、７１…バルブ手段、７２…スカート部、７７…バルブ開口部、７８…閉塞端部、８２…ピストン開口部、８６…流体通路。

Claims (8)

1. 車両の懸架装置に用いられて減衰力を変える減衰力可変ダンパであって、
   流体が充填されたシリンダと、
   前記シリンダに摺動自在に収納されて前記シリンダを第１の流体室と第２の流体室とに区画し、前記第１及び第２の流体室を連通する流体通路を有するピストンと、
   前記ピストンに設けられ、前記流体通路を閉塞可能で、かつ、前記ピストンの摺動時に前記流体通路を開放するバルブ手段と、
   前記バルブ手段に連結され、電圧が印加されることで、前記バルブ手段を前記流体通路に向けて押圧可能な圧電体と、
   前記圧電体を前記流体から密封するように前記バルブ手段に配設され、前記圧電体を収縮する方向に前記ピストンを付勢するベローズと、
   を備えていることを特徴とする減衰力可変ダンパ。
2. 前記流体通路は、前記シリンダの軸線方向に直交する断面形状を前記ピストンの外周に沿って湾曲状の長孔形状に形成され、前記圧電体に印加する電圧を変化させて前記バルブ手段を押圧する力を変えることにより前記減衰力を変えるようにした、請求項１に記載の減衰力可変ダンパ。
3. 前記ピストンは筒状に形成されており、前記ベローズは、前記ピストンから径方向内側に離間して配設され、端部が前記ピストンより径方向内側で前記ピストンに設けられている、請求項１に記載の減衰力可変ダンパ。
4. 前記流体通路は、前記バルブ手段が押圧する側の押圧部位である上流体通路部の断面積よりも他の部位である下流体通路部の断面積が大きく形成されている、請求項１に記載の減衰力可変ダンパ。
5. 前記バルブ手段は、中空状の略円錐台状に形成され、前記流体通路の押圧時に前記流体通路を閉塞可能な閉塞端部を有するスカート部を備え、前記スカート部は、前記スカート部の周壁に設けられ、前記流体通路を経て前記スカート部内方に導かれた前記流体を前記スカート部の外方に案内可能なバルブ開口部を有している、請求項１に記載の減衰力可変ダンパ。
6. 前記ピストンは、前記スカート部の外側に円筒状の下壁部を備え、前記下壁部の周壁に設けられて前記下壁部の内外を連通するピストン開口部を有しており、前記ピストン開口部に前記スカート部の前記バルブ開口部が周方向で重なり合うように配設されている、請求項５に記載の減衰力可変ダンパ。
7. 前記スカート部は、前記下壁部に対して離間して配置されている、請求項６に記載の減衰力可変ダンパ。
8. 前記スカート部は、前記下壁部に一部摺接するよう配置されている、請求項６に記載の減衰力可変ダンパ。

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