DE112019005713T5

DE112019005713T5 - Zylindervorrichtung

Info

Publication number: DE112019005713T5
Application number: DE112019005713.8T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Ishii; Motohiro Hirao
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2021-07-29
Also published as: CN113227606A; US20220106999A1; JP2020118273A; WO2020158018A1

Abstract

Eine Zylindervorrichtung weist Folgendes auf: eine Kolbenstange mit einem Kolben, eine erste Elektrode, die einen Innenzylinder bildet und in welche die Kolbenstange eingeführt ist, eine zweite Elektrode, die einen Außenzylinder bildet und der Außenumfangsfläche der ersten Elektrode gegenübersteht, einen Basismantel, der die erste und die zweite Elektrode aufnimmt, ein elektroviskoses Fluid, das in den Basismantel eingesiegelt ist, und eine Spannungsanlegeeinheit, die eine Spannung zwischen die erste und die zweite Elektrode legt, wobei eine Außenflächen-Isolationsschicht auf der Außenumfangsfläche der zweiten Elektrode bereitgestellt ist. Demgemäß können eine Ablagerung von Teilchen in einem Gebiet, in dem das in die Zylindervorrichtung eingesiegelte elektroviskose Fluid eine geringe Geschwindigkeit aufweist, und eine Verschlechterung der Dämpfungseigenschaften der Zylindervorrichtung verhindert werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylindervorrichtung.
Technischer Hintergrund
Normalerweise weist ein Fahrzeug eine Zylindervorrichtung zum schnellen Dämpfen von Vibrationen während des Fahrens auf, um den Fahrkomfort und die Fahrstabilität zu verbessern.
Es ist eine Zylindervorrichtung bekannt, die ein elektroviskoses Fluid (eine elektrorheologische Fluidzusammensetzung: ERF) zum Steuern der Dämpfungskraft abhängig vom Straßenoberflächenzustand oder dergleichen verwendet.
PTL 1 offenbart eine Vorrichtung, welche die Übertragung einer Kraft steuert, wobei zwischen Elektroden eine elektrorheologische Fluidzusammensetzung angeordnet ist, die Teilchen mit einer elektrorheologischen Wirkung in einem elektrisch isolierenden Medium aufweist, wobei das elektrisch isolierende Medium zwei oder mehr Typen voneinander phasengetrennter Medien mit unterschiedlichen spezifischen Gewichten aufweist und wenigstens ein Typ der elektrisch isolierenden Medien ein höheres spezifisches Gewicht als die Teilchen aufweist. PTL 1 behauptet, dass bei dieser Konfiguration die beschriebenen Teilchen durch leichtes Rühren einfach redispergiert werden können, ohne dass sie im Medium zum Boden des Gefäßes ausgefällt werden.
PTL 2 offenbart eine Zylindervorrichtung zum Puffern von Vibrationen eines Kraftfahrzeugs, eines Schienenfahrzeugs und dergleichen, wobei die Zylindervorrichtung in der Lage ist, die Dämpfungskrafteigenschaften durch eine Konfiguration abzustimmen, die einen Innenzylinder, einen Außenzylinder und einen Elektrodenzylinder aufweist, worin ein funktionelles Fluid eingeschlossen ist, dessen Eigenschaften sich infolge eines elektrischen Felds oder eines Magnetfelds ändern, und worin ein Regelventil auf der Stromabwärtsseite des Elektrodendurchgangs bereitgestellt ist.
PTL 3 offenbart eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung an ein elektroviskoses Fluid, das in einer mechanischen Vorrichtung in der Art einer Kupplung, eines Ventils und eines Stoßdämpfers verwendet wird, wobei die Haltbarkeit der Elektrode durch Laminieren einer Isolationsschicht auf eine Kontaktfläche mit dem elektroviskosen Fluid verbessert wird. Dieses Dokument offenbart Materialien in der Art von Fluorharz (Polytetrafluorethylen) und Polyethylenterephthalat zur Bildung der organischen Isolationsschicht.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: JP H8-127790A
PTL 2: JP 2017-15244 A
PTL 3: JP H3-113129 A

Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die in PTL 1 beschriebene Vorrichtung bietet eine Lösung für das Problem des Ausfällens in einer elektrorheologischen Fluidzusammensetzung enthaltener Teilchen, löst jedoch nicht das Problem der Haftung von Teilchen an einer Elektrode.
Die in PTL 2 beschriebene Zylindervorrichtung ist mit einem Regelventil zur Einstellung von Dämpfungskrafteigenschaften versehen, löst jedoch nicht das Problem der Haftung von Teilchen an einer Elektrode.
Durch Bereitstellen einer Isolationsschicht auf einer Kontaktfläche mit einem elektroviskosen Fluid löst die in PTL 3 beschriebene Elektrode zum Anlegen einer Spannung Probleme in der Art eines elektrochemischen Verbrauchs von Wasser, von mehrwertigem Alkohol und dergleichen, die als Polarisationsbeschleuniger verwendet werden, und der Elution einer Metallelektrode infolge einer elektrochemischen Reaktion oder dergleichen.
Bei einer ein elektroviskoses Fluid verwendenden Zylindervorrichtung wird zwischen einer Elektrode und einem Basismantel oder zwischen Elektroden eine hohe Potentialdifferenz erzeugt, so dass die Elektrode haltbar sein muss, und es bestehen dabei Bedenken, dass im elektroviskosen Fluid enthaltene Teilchen in einem Gebiet geringer Geschwindigkeit infolge der von der Elektrode ausgeübten Kraft an dieser haften. Die Haftung von Teilchen an der Elektrode führt zu einer Verschlechterung der Dämpfungseigenschaften der Zylindervorrichtung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Ablagerung von Teilchen in einem Gebiet, in dem das in die Zylindervorrichtung eingesiegelte elektroviskose Fluid eine geringe Geschwindigkeit aufweist, und eine Verschlechterung der Dämpfungseigenschaften der Zylindervorrichtung zu verhindern.
Lösung des Problems
Die Zylindervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Kolbenstange mit einem Kolben, eine erste Elektrode, die einen Innenzylinder bildet und in welche die Kolbenstange eingeführt ist, eine zweite Elektrode, die einen Außenzylinder bildet und der Außenumfangsfläche der ersten Elektrode gegenübersteht, einen Basismantel, der die erste und die zweite Elektrode aufnimmt, ein elektroviskoses Fluid, das in den Basismantel eingesiegelt ist, und eine Spannungsanlegeeinheit, die eine Spannung zwischen die erste und die zweite Elektrode legt, wobei eine Außenflächen-Isolationsschicht auf der Außenumfangsfläche der zweiten Elektrode bereitgestellt ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Ablagerung von Teilchen in einem Gebiet, in dem das in die Zylindervorrichtung eingesiegelte elektroviskose Fluid eine geringe Geschwindigkeit aufweist, und eine Verschlechterung der Dämpfungseigenschaften der Zylindervorrichtung verhindert werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Längsschnittansicht eines Grundaufbaus einer herkömmlichen Zylindervorrichtung,
2 eine schematische Längsschnittansicht einer Zylindervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
3 eine schematische Längsschnittansicht einer Zylindervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Zuerst wird der Grundaufbau der Zylindervorrichtung beschrieben.
Die Zylindervorrichtung ist für jedes Rad des Fahrzeugs einzeln bereitgestellt und verringert zwischen der Karosserie und der Achse des Fahrzeugs erzeugte Stöße und Vibrationen.
1 ist eine schematische Längsschnittansicht des Grundaufbaus einer herkömmlichen Zylindervorrichtung. Beim Beispiel dieser Figur ist eine Elektrode nicht mit einer Isolationsschicht versehen.
Wie in der Figur dargestellt ist, weist eine Zylindervorrichtung 1 eine Stange 6 (Kolbenstange), die an einem Ende (dem unteren Ende in der Figur) mit einem Kolben 9 und am anderen Ende (nicht dargestellt) mit einem Kopf versehen ist, einen Zylinderbasismantel 2 (Behälter), welcher den Außenmantel der Zylindervorrichtung 1 bildet, einen Innenzylinder 4 (Zylinder) und einen Außenzylinder 3 auf. Der Außenzylinder 3 ist zwischen dem Basismantel 2 und dem Innenzylinder 4 bereitgestellt. Die Stange 6, der Innenzylinder 4, der Außenzylinder 3 und der Basismaterial 2 sind konzentrisch angeordnet. Ein elektroviskoses Fluid 8 ist in den Basismantel 2 eingeschlossen.
Ein Strömungsweg 22 für das elektroviskose Fluid 8 ist zwischen dem Innenzylinder 4 und dem Außenzylinder 3 ausgebildet. Ein Strömungsweg 23 für das elektroviskose Fluid 8 ist zwischen dem Außenzylinder 3 und dem Basismantel 2 ausgebildet.
Der Kolben 9 ist vertikal verschiebbar in den Innenzylinder 4 eingeführt. Der Innenbereich des Innenzylinders 4 ist durch den Kolben 9 in eine untere Kolbenkammer 9L und eine obere Kolbenkammer 9U unterteilt. Mehrere vertikal verlaufende Durchgangslöcher 9h sind in gleichen Abständen umfänglich im Kolben 9 angeordnet. Die untere Kolbenkammer 9L und die obere Kolbenkammer 9U stehen über das Durchgangsloch 9h in Verbindung miteinander. Das Durchgangsloch 9h ist mit einem Rückschlagventil versehen, und das elektroviskose Fluid 8 strömt in einer Richtung durch das Durchgangsloch 9h.
Ein Körper 10 ist am unteren Ende des Innenzylinders 4 bereitgestellt. Der Körper 10 ist mit einem Durchgangsloch 10h versehen. Ein Strömungsweg 24 ist unterhalb des Körpers 10, d. h. zwischen dem Körper 10 und der Bodenplatte des Basismantels 2, ausgebildet. Die untere Kolbenkammer 9L steht über das Durchgangsloch 10h in Verbindung mit dem Strömungsweg 24. Der Strömungsweg 22 und der Strömungsweg 23 stehen über den Strömungsweg 24 miteinander in Verbindung.
Der Basismantel 2 ist mit einer oberen Endplatte 2A versehen. Die obere Endplatte 2a ist mit einer Öldichtung 7 versehen. Die Stange 6 ist so installiert, dass sie die obere Endplatte 2a und die Öldichtung 7 durchdringt. Der am unteren Ende der Stange 6 bereitgestellte Kolben 9 ist im Innenzylinder 4 angeordnet. Die oberen Enden des Außenzylinders 3 und des Innenzylinders 4 stehen in Kontakt mit der Öldichtung 7. Hierdurch kann verhindert werden, dass das in den Basismantel 2 eingesiegelte elektroviskose Fluid 8 leckt.
Der Raum oberhalb des Strömungswegs 23 ist mit einem Inertgas 13 gefüllt. Das Inertgas 13 kann Stickstoff oder dergleichen sein.
Eine Innenumfangsfläche des Außenzylinders 3 ist mit einer Außenelektrode 3a versehen. Der Innenzylinder 4 wirkt als Elektrode. Nachstehend wird der Innenzylinder 4 auch als Innenelektrode 4a bezeichnet.
Eine Spannungsanlegeeinheit 11 ist mit der Außenelektrode 3a und der Innenelektrode 4a verbunden. Demgemäß wird eine Spannung zwischen die Außenelektrode 3a und die Innenelektrode 4a gelegt. In der vorliegenden Beschreibung wird die Innenelektrode 4a auch als „erste Elektrode“ bezeichnet und wird die Außenelektrode 3a auch als „zweite Elektrode“ bezeichnet.
Die Außenelektrode 3a und die Innenelektrode 4a stehen in direktem Kontakt mit dem elektroviskosen Fluid 8. Deshalb ist es wünschenswert, dass für die Außenelektrode 3a und die Innenelektrode 4a ein Material verwendet wird, das weniger leicht elektrolytische Korrosion oder eine Korrosion, die durch eine im elektroviskosen Fluid 8 enthaltene Komponente hervorgerufen wird, bewirkt. Zusätzlich kann für die Außenelektrode 3a und die Innenelektrode 4a ein korrosionsanfälliges Metall als Ausgangsmaterial verwendet werden, dessen Korrosionsbeständigkeit durch Beschichtung mit einem korrosionsbeständigen Metall durch Plattierung oder dergleichen verbessert wurde.
Für die Öldichtung 7 kann beispielsweise ein Gummimaterial in der Art von Nitrilkautschuk oder Fluorkautschuk verwendet werden. Die Öldichtung 7 steht in direktem Kontakt mit dem elektroviskosen Fluid 8. Um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Öldichtung 7 durch im elektroviskosen Fluid 8 enthaltene Teilchen beschädigt wird, besteht sie daher vorzugsweise aus einem Material, das härter ist als die Teilchen. Mit anderen Worten bestehen die als Komponenten des elektroviskosen Fluids 8 verwendeten Teilchen vorzugsweise aus einem Material, das höchstens so hart ist wie die Öldichtung 7.
Einzelheiten der im elektroviskosen Fluid 8 enthaltenen Teilchen werden später beschrieben.
Die Umgebung des oberen Endes des Innenzylinders 4 ist umfänglich in gleichen Intervallen mit mehreren radial eindringenden seitlichen Löchern 5 versehen. Das seitliche Loch 5 stellt eine Verbindung zwischen der oberen Kolbenkammer 9U und dem Strömungsweg 22 her.
Wenn das Fahrzeug auf einer unebenen Straße fährt, vibriert seine Karosserie. Beim Einwirken solcher Vibrationen vibriert die Stange 6 innerhalb des Innenzylinders 4. Dadurch ändern sich die Volumina der unteren Kolbenkammer 9L und der oberen Kolbenkammer 9U jeweils.
Die Fahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) ist mit einem Beschleunigungssensor 25 versehen. Diese Figur zeigt, dass der Beschleunigungssensor 25 am oberen Teil der Stange 6 angebracht ist. Die eigentliche Installationsposition des Beschleunigungssensors 25 ist nicht darauf beschränkt.
Der Beschleunigungssensor 25 erfasst eine Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie und gibt das erfasste Signal an die Spannungsanlegeeinheit 11 aus. Die Spannungsanlegeeinheit 11 bestimmt die an das elektroviskose Fluid 8 anzulegende Spannung auf der Grundlage eines Signals vom Beschleunigungssensor 25 oder dergleichen.
Die Spannungsanlegeeinheit 11 berechnet die Spannung zur Erzeugung der erforderlichen Dämpfungskraft auf der Grundlage der erfassten Beschleunigung und legt auf der Grundlage des Ergebnisses eine Spannung zwischen die Außenelektrode 3a und die Innenelektrode 4a, wodurch eine elektroviskose Wirkung ausgeübt wird. Wenn eine Spannung durch die Spannungsanlegeeinheit 11 angelegt wird, ändert sich die Viskosität des elektroviskosen Fluids 8 entsprechend der Spannung. Die Spannungsanlegeeinheit 11 steuert die Dämpfungskraft der Zylindervorrichtung 1 durch Einstellen der angelegten Spannung auf der Grundlage der Beschleunigung und verbessert den Fahrkomfort des Fahrzeugs.
Weil der Basismantel 2 geerdet ist, wird eine Potentialdifferenz zwischen der Außenelektrode 3a (dem Außenzylinder 3) und dem Basismantel 2 durch Anlegen einer Spannung an die Außenelektrode 3a (den Außenzylinder 3) erzeugt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden nur Gegebenheiten beschrieben, die sich von jenen in 1 unterscheiden.
2 ist eine schematische Längsschnittansicht der Zylindervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dieser Figur ist eine Isolationsschicht 51 auf der Außenfläche des Außenzylinders 3 bereitgestellt und ist eine Isolationsschicht 52 auf der Innenfläche des Außenzylinders 3 bereitgestellt. Die Isolationsschichten 51 und 52 bestehen aus Harz.
Die Isolationsschicht 51 unterdrückt ein zwischen dem Außenzylinder 3 und dem Basismantel 2 erzeugtes elektrisches Feld.
Die Isolationsschicht 52 unterdrückt eine Verschlechterung infolge der Elektrodenreaktion.
Durch Bereitstellen der Isolationsschichten 51 und 52 können sowohl eine Haltbarkeit der Elektrode als auch eine Unterdrückung der Verschlechterung der Dämpfungseigenschaften erreicht werden.
Die geeigneten Dicken der Isolationsschichten 51 und 52 unterscheiden sich voneinander. Um eine hohe Dämpfungskraft, hohe Sicherheit und hohe Haltbarkeit der Zylindervorrichtung 1 zu gewährleisten, ist die Isolationsschicht 52 vorzugsweise dünner als die Isolationsschicht 51.
3 ist eine schematische Längsschnittansicht der Zylindervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dieser Figur ist die Isolationsschicht 51 auf der Außenfläche des Außenzylinders 3 bereitgestellt. Auf der Innenfläche des Außenzylinders 3 ist keine Isolationsschicht bereitgestellt.
Daher kann die vorliegende Ausführungsform so lange angewendet werden wie die Elektrodenreaktion in einem Fall kein Problem darstellt, dass sich auf der Innenfläche des Außenzylinders 3 keine Isolationsschicht befindet. Mit anderen Worten wird die in 2 dargestellte Isolationsschicht 52 möglicherweise nicht bereitgestellt, wenn die Außenelektrode 3a aus einem Material mit einer ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit in der Art von Edelstahl oder Titan besteht und die Verschlechterung ausreichend unterdrückt werden kann. Das heißt, dass die Wirkung der vorliegenden Erfindung nur durch Bereitstellen der Isolationsschicht 51, wie in 3 dargestellt, erreicht werden kann. Das heißt, dass durch Bereitstellen der Isolationsschicht 51 das elektrische Feld unterdrückt werden kann und eine Ablagerung von Teilchen im Gebiet, in dem das elektroviskose Fluid langsam wird, verhindert werden kann.
Das elektroviskose Fluid 8 ist eine Suspension, bei der Teilchen mit isolierenden Eigenschaften in einem Dispersionsmedium dispergiert sind, das eine Flüssigkeit (nachstehend als „Basisöl“ bezeichnet) mit isolierenden Eigenschaften aufweist. Die Teilchen mit isolierenden Eigenschaften werden auch als „dispergierte Phase“ bezeichnet.
Der Typ des Basisöls ist nicht besonders beschränkt, solange es Teilchen mit isolierenden Eigenschaften dispergieren kann. Insbesondere kann Silikonöl oder Mineralöl in der Art von Paraffinöl und Naphthenöl als Basisöl verwendet werden. Weil die Viskosität des Basisöls zur Viskosität des elektroviskosen Fluids 8 und zur Temperaturabhängigkeit der Viskosität beiträgt, beträgt sie vorzugsweise höchstens 50 mm²/s, bevorzugter höchstens 10 mm²/s.
[Die dispergierte Phase bildende Teilchen]
Wie vorstehend beschrieben, weisen die Teilchen, welche die dispergierte Phase bilden, isolierende Eigenschaften auf.
Spezifische Beispiele von Teilchenmaterialien umfassen organische Stoffe in der Art von Methacrylharzen, Polyurethanharzen, Acrylharzen, Ionenaustauschharzen, Phenolharzen, hochdichtem Polyethylen, hochdichtem Polypropylen, Polyimid, Polyamid und Polyanilin (organische Halbleiter) und nichtleitende Metalloxide wie Silika, Aluminiumoxid und Titanoxid sowie Keramiken. Ferner umfassen Beispiele der Teilchen Verbundteilchen, bei denen organische Teilchen mit einem Metalloxid beschichtet sind, und Verbundteilchen, bei denen Metallteilchen oder organische Teilchen mit einem organischen Halbleiter beschichtet sind. Es können auch hohle organische Teilchen verwendet werden.
Die durchschnittliche Größe (der durchschnittliche Durchmesser) der die dispergierte Phase bildenden Teilchen ist nicht besonders beschränkt. Unter Berücksichtigung des Ansprechverhaltens der elektroviskosen Wirkung und der Größe der Wirkung beträgt die bevorzugte durchschnittliche Teilchengröße angesichts der Beweglichkeit der Teilchen und der Viskositätserhöhungsbreite 1 µm bis 10 µm, bevorzugter 3 µm bis 7 µm. [Isolationsschicht]
Das Material der in den 2 und 3 dargestellten Isolationsschichten 51 und 52 ist nicht besonders beschränkt, solange dadurch eine Schicht mit isolierenden Eigenschaften gebildet werden kann.
Spezifische Beispiele umfassen Polyamid, Polyamidimid, Polyimid, ein Epoxidharz, Polyethylenterephthalat, Polyethylen, ein Phenolharz, Fluorharze mit einem Perfluorskelett in der Art von Polytetrafluorethylen (PTFE) und Silikonharze mit einem Silikonskelett. Weil die Fluorharze insbesondere einen großen Kontaktwinkel mit Wasser aufweisen, wasserabstoßend sind und eine geringe Oberflächenenergie aufweisen, können die Wirkung des Abschwächens des elektrischen Felds und die Wirkung des Verringerns der Haftung von Teilchen durch die Bildung der Isolationsschicht gleichzeitig verbessert werden. Daher ist die Bildung einer Isolationsschicht auf der Basismantelseite der Außenelektrode 3a wünschenswert.
Es sei bemerkt, dass bei einem Kontaktwinkel mit Wasser von 90° oder mehr im Allgemeinen eine Wasserabstoßung erzielt wird und bei 150° oder mehr eine sehr starke Wasserabstoßung erzielt wird, wobei die Wasserabstoßung umso höher ist, je größer der Winkel ist. Es gibt eine kritische Oberflächenspannung (Oberflächenspannung der Flüssigkeit, so dass der Kontaktwinkel in Bezug auf die feste Oberfläche 0° wird, wobei die Oberflächenenergie umso kleiner ist und die Wasserabstoßung umso höher ist, je kleiner die Oberflächenspannung ist), die ein Index der Oberflächenenergie ist.
Beispielsweise hat beim vorstehend beschriebenen Isolationsschichtmaterial Nylon, wobei es sich um ein Polyamid handelt, einen Kontaktwinkel von 77° und eine kritische Oberflächenspannung mit Wasser von 46 Dyn/cm. Polyethylenterephthalat hat einen Kontaktwinkel von 79° und eine kritische Oberflächenspannung von 43 Dyn/cm. Polyethylen hat einen Kontaktwinkel von 88° und eine kritische Oberflächenspannung von 31 Dyn/cm. Phenolharz hat einen Kontaktwinkel von 80°, und die kritische Oberflächenspannung ist zu hoch, um theoretisch berechnet zu werden. Dagegen hat PTFE einen Kontaktwinkel von 114° und eine kritische Oberflächenspannung von 18 Dyn/cm. PTFE hat einen größeren Kontaktwinkel mit Wasser und eine kleinere kritische Oberflächenspannung (Oberflächenenergie) als allgemeine Harzmaterialien.
Demgemäß beträgt der Kontaktwinkel mit Wasser vorzugsweise wenigstens 90°, wobei eine Wasserabweisung auftritt, und praktischer vorzugsweise wenigstens 110°, was ohne eine spezielle Behandlung in der Art einer Feinbearbeitung auf der festen Oberfläche erreicht werden kann. Es kann jedoch ein höherer Kontaktwinkel durch Anwenden einer speziellen Bearbeitung der Oberfläche der Isolierschicht verwirklicht werden, weil davon ausgegangen wird, dass die Wirkung der vorliegenden Erfindung erheblich wird. Deshalb beträgt die kritische Oberflächenspannung für die Oberflächenenergie vorzugsweise höchstens 20 Dyn/cm.
Es kann ein einziges Material oder ein Verbundmaterial, in dem mehrere Materialien gemischt sind, verwendet werden. Ferner kann die Oberfläche durch Anwenden einer Oberflächenbehandlung auf die aus einem leicht formbaren Material gebildete Harzschicht modifiziert werden. Beispielsweise kann die Oberfläche der aus Polyamid gebildeten Harzschicht mit einem Fluor-Oberflächenbehandlungsmittel, das ein Perfluorskelett aufweist, modifiziert werden.
In dieser Beschreibung werden ein Fluorharz, ein Fluor-Oberflächenbehandlungsmittel und dergleichen allgemein als „Fluormaterial“ bezeichnet. Die Isolationsschichten 51 und 52 sollen vorzugsweise ein Fluormaterial enthalten.
In Bezug auf die Dicke der Isolationsschicht sei bemerkt, dass die Isolationsschicht 52, wie vorstehend beschrieben, dünner als die Isolationsschicht 51 ist (2). Wenn das Elektrodenmaterial eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist, ist es nicht erforderlich, die Isolationsschicht 52 bereitzustellen (3).
Falls die Isolationsschicht 52 bereitgestellt wird, beträgt ihre Decke ferner vorzugsweise höchstens das 0,1 Fache des Interelektrodenabstands (des Abstands zwischen der Außenelektrode 3a und der Innenelektrode 4a), so dass eine Verringerung der elektrischen Feldstärke infolge des Interelektrodenabstands nicht merklich wird. Vorzugsweise beträgt sie höchstens das 0,01 Fache des Interelektrodenabstands.
Andererseits beträgt die Dicke der Isolationsschicht 51 vorzugsweise wenigstens das 5Fache der Dicke der Isolationsschicht 52 und bevorzugter wenigstens das 10Fache. Mit anderen Worten beträgt die Dicke der Isolationsschicht 52 vorzugsweise höchstens das 0,2Fache der Dicke der Isolationsschicht 51 und bevorzugter höchstens das 0,1 Fache davon.
Falls die Dicke der Isolationsschicht 51 größer als die Dicke der Isolationsschicht 52 ist, werden jedoch gewöhnlich hohe Dämpfungseigenschaften, eine hohe Funktionsweisestabilität und eine hohe Sicherheit gegenüber dem Fall der Verwendung einer gleichmäßigen Ausbildung der Isolationsschichten erzielt, weshalb das Verhältnis nicht speziell auf das vorstehend beschriebene beschränkt ist. Die Dicke der Isolationsschicht 51 wird so festgelegt, dass das elektrische Feld unter Berücksichtigung des Materials der Isolationsschicht, der angelegten Spannung, des Abstands zwischen dem Außenzylinder 3 und dem Basismantel 2, der Gesamtkonfiguration der Zylindervorrichtung 1 und dergleichen so weit wie möglich verringert wird.
Was die Oberflächenhäufigkeit der Isolationsschichten 51 und 52 betrifft, ist es wünschenswert, dass die Unebenheitsweite (der durchschnittliche Abstand zwischen Vorsprüngen) der Oberflächen höchstens so groß ist wie die durchschnittliche Größe der Teilchen, welche die im elektroviskosen Fluid 8 enthaltene dispergierte Phase bilden. Dies liegt daran, dass Bedenken bestehen, dass Teilchen in der Isolationsschicht eingefangen werden und leicht daran haften, falls diese Betragsbeziehung nicht erfüllt ist. Es ist auch wünschenswert, dass die Unebenheitstiefe (die durchschnittliche Höhe der Unebenheit) der Oberflächen der Isolationsschichten 51 und 52 höchstens so groß ist wie die durchschnittliche Größe der die dispergierte Phase bildenden Teilchen.
Hierbei kann der durchschnittliche Abstand zwischen Vorsprüngen beispielsweise entsprechend der durchschnittlichen Länge des Konturkurvenelements, wobei es sich um einen Parameter in seitlicher Richtung nach der japanischen Industrienorm (JIS B0601: 2013) handelt, der Anzahl der Spitzen des Konturkurvenelements und dergleichen berechnet werden. Die durchschnittliche Unebenheitshöhe kann beispielsweise entsprechend der durchschnittlichen Höhe des Konturkurvenelements nach der japanischen Industrienorm (JIS B0601: 2013) berechnet werden.
Was die Strömungsgeschwindigkeit des in Kontakt mit den Oberflächen der Isolationsschichten 51 und 52 stehenden elektroviskosen Fluids 8 betrifft, sei bemerkt, dass die Strömungsgeschwindigkeit auf der Seite der Isolationsschicht 52 im Allgemeinen wenigstens um das 10Fache höher ist als auf der Seite der Isolationsschicht 51. Daher haften im elektroviskosen Fluid 8 enthaltene Teilchen weniger wahrscheinlich an der Isolationsschicht 52 als an der Isolationsschicht 51. Daher kann die Isolationsschicht 52 auch in dieser Hinsicht dünner gemacht werden als die Isolationsschicht 51.
Nachstehend werden Beispiele und Vergleichsbeispiele spezifisch beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch in keiner Weise auf die folgenden Beispiele beschränkt.
[Beispiel 1]
[Isolationsschicht]
Die Isolationsschichten 51 und 52 wurden an den in 2 dargestellten Positionen bereitgestellt. Kohlenstoffstahl wurde als Material der Elektrode verwendet, und Polyamid wurde als Material der Isolationsschichten 51 und 52 verwendet. Die Dicke der Isolationsschicht 51 war etwa 100 Mal höher als die Dicke der Isolationsschicht 52.
[Elektroviskoses Fluid]
Es wurde ein elektroviskoses Fluid verwendet, bei dem feine Polyurethanteilchen in Silikonöl dispergiert waren. Die durchschnittliche Größe der feinen Polyurethanteilchen betrug nach dem Laserbeugungsverfahren 4,2 µm, und die Viskosität des Silikonöls betrug 5 cP.
(Vergleichsbeispiel 1)
Vergleichsbeispiel 1 unterscheidet sich in der Hinsicht von Beispiel 1, dass in der Elektrode keine Isolationsschicht bereitgestellt ist.
[Vibrationstest]
Die Zylindervorrichtung wurde mit einem elektroviskosen Fluid gefüllt, und es wurde ein Vibrationstest ausgeführt. Die Testbedingungen bestanden in einer Kolbenamplitude von 50 mm, einer Kolbengeschwindigkeit von 0,3 m/s, einer Temperatur von 20 °C und einer angelegten Spannung von 5 kV.
Für das Ergebnis des Vibrationstests wurde die Dämpfungskraft der Zylindervorrichtung aus Beispiel 1 als Bezug auf 1 gesetzt. Die Dämpfungskraft der Zylindervorrichtung aus Vergleichsbeispiel 1 betrug lediglich das 0,9Fache.
Die Messung der Potentialdifferenz zwischen dem Außenzylinder und dem Basismantel während des Vibrationstests gab an, dass in Beispiel 1 die Potentialdifferenz durch Bereitstellen der Isolationsschicht drastisch verringert wurde und es fast keine Potentialdifferenz gab. Dagegen gab es in Vergleichsbeispiel 1 eine Potentialdifferenz.
Ferner wurden nach Abschluss des Vibrationstests die Zylindervorrichtung auseinandergenommen und die Anzahl der im ERF enthaltenen Ionen durch ein induktiv gekoppeltes Plasmamassenspektrometer (ICP-MS) gemessen. Es ergab sich, dass in Beispiel 1 keine erhebliche Änderung auftrat. Andererseits gab es in Vergleichsbeispiel 1 eine Änderung der Ionenanzahl. Dies weist darauf hin, dass eine Elution aus dem die Elektrode bildenden Kohlenstoffstahl infolge des Nichtvorhandenseins der Isolationsschicht auftrat.
Der Grad der Haftung von Teilchen (Teilchenhaftungsgrad) an der Oberfläche des Außenzylinders auf der Seite des Basismantels wurde visuell beurteilt. Es ergab sich, dass die Ablagerung von Teilchen umso stärker verhindert wird, je kleiner der Teilchenhaftungsgrad ist.
Es ergab sich, dass der Teilchenhaftungsgrad in Beispiel 1 moderat war. Dagegen war der Teilchenhaftungsgrad in Vergleichsbeispiel 1 hoch. Wenn Teilchen an der Oberfläche des Außenzylinders haften und sich daran ansammeln, verschlechtern sich die Dämpfungseigenschaften. Durch Bereitstellen der Isolationsschicht wie in Beispiel 1 kann die Verschlechterung der Dämpfungseigenschaften unterdrückt werden.
Wie vorstehend beschrieben, wurde herausgefunden, dass durch Bereitstellen von Isolationsschichten mit unterschiedlichen Dicken auf beiden Seiten des Außenzylinders, wobei es sich um eine der Elektroden handelt, wie in Beispiel 1, eine Verschlechterung der Elektroden der Zylindervorrichtung, in welche das elektroviskose Fluid eingeschlossen ist, das Auftreten eines unerwünschten elektrischen Felds zwischen dem Außenzylinder und dem Basismantel und eine Verschlechterung der Dämpfungseigenschaften verhindert werden können.
Die Beispiele 2 bis 5 und Vergleichsbeispiel 2 werden nachstehend beschrieben. In den folgenden Beispielen und im Vergleichsbeispiel wurden Vibrationstests und dergleichen ebenso wie in Beispiel 1 und in Vergleichsbeispiel 1, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt.
[Beispiel 2]
Der Test wurde ebenso wie in Beispiel 1 ausgeführt, abgesehen davon, dass ein Fluorharz für das Isolationsschichtmaterial verwendet wurde.
[Beispiel 3]
Der Test wurde ebenso wie in Beispiel 1 ausgeführt, abgesehen davon, dass nach der Bildung einer Basis der Isolationsschicht mit Polyamid ihre Oberfläche mit einem Fluor-Oberflächenbehandlungsmittel beschichtet wurde.
[Beispiel 4]
Der Test wurde ebenso wie in Beispiel 1 ausgeführt, abgesehen davon, dass Edelstahl für das Material der Elektrode verwendet wurde und ein Fluorharz für das Material der Isolationsschicht verwendet wurde.
[Beispiel 5]
Der Test wurde ebenso wie in Beispiel 1 ausgeführt, abgesehen davon, dass Edelstahl für das Material der Elektrode verwendet wurde.
[Beispiel 6]
Edelstahl wurde für das Material der Elektrode verwendet. Nachdem eine Basis der Isolationsschicht mit Polyamid gebildet wurde, wurde ihre Oberfläche mit einem Fluor-Oberflächenbehandlungsmittel beschichtet. Der Test wurde abgesehen davon ebenso wie in Beispiel 1 ausgeführt.
[Beispiel 7]
Kohlenstoff wurde für das Material der Elektrode verwendet. Auf der Innenfläche des Außenzylinders 3 wurde keine Isolationsschicht bereitgestellt. Mit anderen Worten wurde nur die Isolationsschicht 51 bereitgestellt, wie in 3 dargestellt ist. Der Test wurde abgesehen davon ebenso wie in Beispiel 1 ausgeführt.
[Beispiel 8]
Wie in Beispiel 7 wurde Kohlenstoff für das Material der Elektrode verwendet.
Ein Fluorharz wurde für das Material der Isolationsschicht verwendet. Der Test wurde abgesehen davon ebenso wie in Beispiel 7 ausgeführt.
(Vergleichsbeispiel 2)
Kohlenstoff wurde für das Material der Elektrode verwendet. Die Elektrode wurde ohne Isolationsschicht bereitgestellt. Der Test wurde abgesehen davon ebenso wie in Beispiel 1 ausgeführt.
Tabelle 1 fasst die Beispiele 1 bis 8 und die Vergleichsbeispiele 1 und 2 zusammen.
Die Tabelle zeigt das Material der Elektrode, das Material und den Ort der Ausbildung der Isolationsschicht, die Dämpfungskraft der Zylindervorrichtung, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eluierter Ionen, die Potentialdifferenz zwischen dem Außenzylinder und dem Basismantel und den Teilchenhaftungsgrad.
Diese Tabelle gibt an, dass in den Beispielen 2 bis 4, 6 und 8, in denen ein Fluorharz für das Isolationsschichtmaterial verwendet wurde, die Zylindervorrichtung eine hohe Dämpfungskraft und einen kleinen Teilchenhaftungsgrad aufwies.
Vorstehend wurden verschiedene Ausführungsformen beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Aufbau und die Komponenten der Zylindervorrichtung sind nicht auf die vorstehend beschriebenen beschränkt.
Bezugszeichenliste

1: Zylindervorrichtung
2: Basismantel
2a: obere Endplatte
3: Außenzylinder
3a: Außenelektrode
4: Innenzylinder
4a: Innenelektrode
5: seitliches Loch
6: Stange
7: Öldichtung
8: elektroviskoses Fluid
9: Kolben
9L: untere Kolbenkammer
9U: obere Kolbenkammer
9h,: 10h Durchgangsloch
10: Körper
11: Spannungsanlegeeinheit
13: Inertgas
22, 23, 24: Strömungsweg
25: Beschleunigungssensor
51, 52: Isolationsschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H8127790 A [0006]
JP 2017015244 A [0006]
JP H3113129 A [0006]

Claims

Zylindervorrichtung, welche Folgendes aufweist: eine Kolbenstange mit einem Kolben, eine erste Elektrode, die einen Innenzylinder bildet und in welche die Kolbenstange eingeführt ist, eine zweite Elektrode, die einen Außenzylinder bildet und der Außenumfangsfläche der ersten Elektrode gegenübersteht, einen Basismantel, der die erste und die zweite Elektrode aufnimmt, ein elektroviskoses Fluid, das in den Basismantel eingesiegelt ist, und eine Spannungsanlegeeinheit, die eine Spannung zwischen die erste und die zweite Elektrode legt, wobei eine Außenflächen-Isolationsschicht auf der Außenumfangsfläche der zweiten Elektrode bereitgestellt ist.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Innenflächen-Isolationsschicht auf der Innenumfangsfläche der zweiten Elektrode bereitgestellt ist.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Innenflächen-Isolationsschicht dünner als die Außenflächen-Isolationsschicht ist.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die äußerste Oberflächenschicht der Außenflächen-Isolationsschicht ein Fluormaterial enthält.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die äußerste Oberflächenschicht der Innenflächen-Isolationsschicht ein Fluormaterial enthält.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das elektroviskose Fluid Teilchen mit isolierenden Eigenschaften enthält, und der durchschnittliche Abstand zwischen Unebenheitsvorsprüngen an der Oberfläche der Außenflächen-Isolationsschicht kleiner oder gleich der durchschnittlichen Größe der isolierende Eigenschaften aufweisenden Teilchen ist.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die durchschnittliche Höhe der Unebenheiten an der Oberfläche der Außenflächen-Isolationsschicht kleiner oder gleich der durchschnittlichen Größe der isolierende Eigenschaften aufweisenden Teilchen ist.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Dicke der Innenflächen-Isolationsschicht kleiner oder gleich dem 0,2Fachen der Dicke der Außenflächen-Isolationsschicht ist.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Dicke der Innenflächen-Isolationsschicht kleiner oder gleich dem 0,1 Fachen des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ist.