JP2001032874A - 外部案内式er減衰装置 - Google Patents
外部案内式er減衰装置Info
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Abstract
る。 【解決手段】 通過している電気レオロジー(ER)流
体にレオロジー応答をさせるようにダクトを横切って電
圧を加えるために、電極がハウジング2又はピストン1
3のいずれかに取り付けられる。ピストンロッド15の
各端部は、ハウジングの端部に取り付けられた滑りブッ
シュ組立体により摺動可能に支持される。滑りブッシュ
組立体は、ブッシュの摩耗とER流体の劣化とを減らす
ために、弾性体シールにより流体室内のER流体から分
離される。
Description
その他の設備のような2個の運動部材間に取り付けられ
たときに、減衰性能を発揮する振動減衰装置に関する。
より特別には、本発明は、減衰用媒体として電気レオロ
ジー(ER)流体を使用する減衰装置であって、ピスト
ンロッドの両側の端部を支持しそして摺動面がER流体
内に浸されずかつ減衰装置の作動室の外部にあるように
位置決めされた2個のピストンロッド案内組立体を使用
する前記減衰装置に関する。
起又は凹所の上を移動することにより振動が発生し、そ
してタイヤの面から車両フレームに伝達される。これら
路面からの振動を減衰させ、より平滑な乗心地を自動車
システムに提供するために振動減衰装置が使用されてい
る。これら衝撃吸収装置は、典型的には作動油又は高圧
ガスで満たされた減衰装置である。
満足であることが確かめられているが、減衰装置の室内
で電気レオロジー流体又は電気粘性流体が使用される最
近の開発がなされている。液体は、通常は絞られた通路
内に取り付けられた1個又は複数個の電極と接触し、減
衰装置がある調整可能範囲の減衰特性を持ち得るよう
に、電極の寸法と液体に加える電圧の大きさとの応じて
液体の粘度を変えるであろう。
の減衰装置である典型的な自動車用減衰装置は、圧縮さ
れ又は伸長されたときに抵抗(減衰)力を作る軸方向に
摺動し得る装置である。実用の際は、これは、軸方向運
動がある間、曲げの力(横荷重)に抵抗できなければな
らない。これには、摺動可能部材が、最小2個の摺動支
承点において互に連結されることが必要である。通常の
減衰装置においては、摺動可能部材は、減衰装置の本体
又はハウジング及びピストン/ロッド組立体である。対
応した支承点はロッド案内組立体及び主ピストンであ
る。
流体は粒子/液体の懸濁液であることが多い。適切に機
能するためには、粒子は、装置の使用寿命期間中、物理
的な変化をしてはならない。多くの公知のER減衰装置
は、上述の通常の減衰装置と同様に構成され、即ち、ピ
ストンが一方の支承点であり、ピストンロッドが第2の
支承点である。この構造は、一方の支承点がER流体内
に浸るため、ER流体内の粒子の完全性を弱体化させる
状況を生ずる可能性がある。減衰装置が周期運動を受け
ると、浸された支承点の摺動/摩擦運動により、粒子は
これを破損させるに十分に大きい力を受ける。曲げ力又
は横荷重の追加はこの状況を一層悪くするだけである。
ER流体に使用される粒子が摩耗すると、支承点の摺動
/摩擦運動が減衰装置本体の金属を侵食するであろう。
ER流体内の生じた金属性摩耗デブリの含有は、流体の
性能を低下させることが知られている。
種々の例が、米国特許5522481号、559074
5号、5598908号、5259487号において知
られる。これらの構造においては、ピストンは一方の端
部おいてだけで支持され、従ってこれは、ER流体内で
ピストンハウジングの内面に対して摩擦作用を与える。
更に、ピストンロッドは一方の端部において支持される
だけあり、ピストン自体はもう一方の離れた支持部であ
る。
ストンロッドのいかなる不平衡負荷も中和するようにピ
ストンロッドがピストンの両端において支持される通常
形式の油圧式減衰装置を示す。しかし、この2重支持型
衝撃吸収装置の固定された支承部材とピストンロッドと
の間の摺動面が流体に暴露される。これは標準の作動油
で使用される場合には問題がない。しかし、かかる構造
がER流体と共に使用されると、摺動面に望ましくない
摩耗が生ずる。そこで、ピストン及び/又はピストンロ
ッドに不平衡な力が加わることのないように、及び最も
重要なこととして流体室内に収容されたER流体と摺動
接触面との間の接触を避けるために、ピストンに間隔の
空けられた支持部を提供する簡単かつ効果的なER減衰
装置に対する要求が存在する。
くは車両の懸架システム用に適した形式のER流体使用
の改良された減衰装置であって、これにより達成し得る
減衰特性を犠牲とすることなしに減衰装置の複雑性を減
らすことにより従来技術の減衰装置の前述の諸問題を解
決し、かつ車両懸架システムの間隔を空けられた構成部
品間に取り付けられたときに、これに加わる種々の負荷
及び力に耐え得る前記減衰装置の提供を含む。
ビテーション及び気泡の発生を防止しこれにより流体内
の電気火花の発生を防ぐために、減衰装置内に加圧ガス
容器を組み込んだ減衰装置を提供することである。
気レオロジー流体又は磁気レオロジー流体を使用した自
動車用及び工業用に適した減衰装置であって、間隔の空
けられた2個のピストンロッド案内及び支承用の組立体
を使用し、両者が、ER又はMR減衰用流体との物理的
接触を防ぐため、減衰用流体内に浸されずかつ減衰装置
の作動室の外にある前記減衰装置を提供することであ
る。
少数であり、このため製作費が少なくかつ極めて信頼し
得るER減衰装置を提供することである。
あって、内部ピストンが減衰装置本体と接触せず、従っ
て減衰装置本体が接地電極として作用している状態でピ
ストンをER流体活性化のための正の電極として使うこ
とができ、これにより安全な減衰装置を提供するように
正の電極を車両の乗員又は整備員から物理的に分離する
ことのできる前記減衰装置を提供することである。
付手段が通常のチューブ型の減衰装置と多くの点で同じ
であり、従って通常形式の減衰装置用に意図された現存
の空間において使用でき、なおかつピストンロッド用に
1個の摺動支持しか持たない通常の減衰装置によりこれ
まで可能であると信じられてきたより大きい横荷重に耐
え得る減衰装置を提供することである。
上述の諸目的を簡単かつ効果的な方法で達成する頑丈、
小型、比較的軽量で単純な設計の減衰装置を提供するこ
とである。
れたER減衰装置により得られ、その一般的特徴は、第
1及び第2の端部を有しかつ内部流体室を形成している
ハウジング;ハウジング及び流体室内で軸方向に可動で
ありかつ前記室を2個の分離した流体副室に分割してい
るピストン;前記ハウジングとピストンとの間に形成さ
れ、前記ピストンの両側の前記流体副室間の流体移動を
提供している流体移動ダクト、電気レオロジー(ER)
流体で満たされるようにされた前記流体副室;通過して
いるER流体の流れの抵抗を増加させるために流体移動
ダクトの少なくも一部分を横切って電場を適用するため
にハウジング及びピストンの一方に取り付けられた電
極;第1及び第2の端部を有しピストンに連結されかつ
前記ピストンの両端を越えて伸びているピストンロッド
であって、前記ピストンロッドの第1の端部が第1の支
持構造に連結された前記ピストンロッド;第1の構造か
ら間隔を空けられた第2の構造にハウジングの前記第2
の端部を連結するためにハウジングの第2の端部に取り
付けられた連結手段であって、これにより前記減衰装置
の負荷が前記ハウジング及びピストンロッドにより支持
される前記連結手段;ハウジングのそれぞれの端部に隣
接して取り付けられ、内部にピストンロッドの第1及び
第2の端部をそれぞれ摺動可能に支持する第1及び第2
のピストンロッド案内組立体、内部にピストンロッドの
第1の端部を摺動可能に受け入れかつ支持するための穴
が形成された滑りブッシュ及び前記滑りブッシュがER
流体と接触しないように封鎖するためにピストンロッド
を取り巻きかつ前記滑りブッシュとピストン室との間に
置かれた弾性体シールを有する前記第1の案内組立体を
具備するとして述べることができる。
を考えた最良の様式を示す本発明の好ましい実施例が以
下の説明において述べられ、図面に示され、そして実施
態様において特に明確に指摘され説明される。
す。
して1で示され、特に図1及び2に図示される。ER減
衰装置1は、好ましくは強固な金属で作られ全体として
2で示された円筒状の主ハウジングを備える。ハウジン
グ2は、円筒状の内部本体3、及び本体3の一部分の周
囲に形成された外側の大きな円筒状のアキュムレーター
部分4を備える。本体3の一方の端部は6において開口
し(図3)、その中に、全体として7で示された端部閉
鎖リングが取り付けられる。本体3の反対側の端部は、
ここから外向きに伸びている一般に中空の円筒状部分9
を備え、減衰装置1の一方の端部を車両又はその他の形
式の設備の間隔を空けられた構成部品11に取り付ける
ために、この円筒状部分にU字形のストラップ10又は
その他の形式のブラケットが連結される。
が、円筒状本体3内に形成された室14内に摺動可能に
取り付けられる。ピストン組立体12は、それぞれ全体
として13及び15で示されたピストン及びピストンロ
ッドを備える。ロッド15はピストン13に取り付けら
れ、そしてピストンの両端から外向きに伸びる。ピスト
ンロッド15の第1の端部16は、端部閉鎖リング7を
通り本体3の開口端部6より先に伸び、ネジの切られた
端部18のようなある種の連結形式により、取付用ブラ
ケット10の取り付けられた車両又は設備の構成部品か
ら間隔を空けられた別の構成要素12に取り付けられる
ようにされる。ピストンロッド14の反対側の端部又は
第2の端部19は、円筒状の端部部分9の中空の内部2
0を通って伸びる。ハウジング2の外側円筒状部分4は
環状のアキュムレーター室22を形成し、この室は本体
3の外側部分のまわりを伸び、そして以下更に説明され
る目的でガス又は同様な圧縮性流体で室22を満たすた
めに充填用ポート23を備える。
は、強固なプラスチックのような電気絶縁体で形成され
た円筒状の主本体25を備え、更にピストン室14を満
たすER流体28に電圧を印加する電極を形成するため
に、金属又は同様な導電性材料で形成された円筒状の外
側カバー又はケーシング26を備える。中央開口30が
ピストンロッド15の第1の端部16からピストン13
の中心に伸び、これを通して導電体31を受け入れる。
導電体31は、外側カバー26に電圧を印加するために
これに電気接続される。ハウジング2は、取付用ブラケ
ット10を経るような方法で電気的に接地され、環状の
流体移動ダクト33に電場又は電圧を加えることができ
る。ダクト33は、ピストンカバー26と本体3の内面
との間に形成された環状の通路であり、このため、本発
明の態様の一つに従ってピストンとハウジングとの間の
滑り接触はない。ダクト33は、室14内でピストン1
3の両側に置かれた1対の流体用副室14Aと14Bと
の間の流体の移動を提供する。ピストンロッド15は、
1対の保持用ワッシャー35及びスナップリング36に
より、或いはその他の形式の固定用手段によりピストン
13に固定される。ハウジング2の開口端部6とは反対
側の端部は、第2の端部閉鎖リング39により閉鎖され
(図2及び7)、このリングはハウジング2の端部に形
成された環状の凹所40内に保持され、かつ保持リング
41によりこの中に保持される。
リング(図7)が、本体3の内部に摺動可能に取り付け
られ、固定された端部閉鎖リング39とピストン13の
端部との間に置かれる。可動閉鎖リング43と固定閉鎖
リング39とが、その間に環状のガス膨張室45を形成
し、この室は、本体3に形成された複数の穴46を介し
てアキュムレーター室22と連通する。可動閉鎖リング
43は円筒状ハブ48を有し、これは閉鎖リング39の
環状の内面49との滑り接触をするために低摩擦材料で
被覆される。1対のOリング50及び51が、それぞれ
本体2の内面と閉鎖リング39との間及びハブ48の外
側摺動面53と閉鎖リングとの間を封鎖し、室45から
のガスの逃出しを防止する。閉鎖リング43は内側の環
状円板体52を更に備え、この円板体は、本体3の内径
に適合する直径を有しかつシール用Oリング54により
本体と気密に摺動できるように組み合わせられる。
ッド15の第1の端部及び第2の端部は、それぞれ端部
閉鎖リング7及び43内に取り付けられた1対のピスト
ンロッド案内組立体58及び59により摺動可能に支持
される。ピストンロッド案内組立体58は図3に最もよ
く示され、全体として61で示された滑りブッシュを備
え、このブッシュは閉鎖リング7に形成された中央開口
62内に取り付けられる。ブッシュ61は円筒状ハブ6
3を有し、これは、端部閉鎖リング7に形成された環状
ショルダー65内に座る半径方向フランジ64のある内
側端部において終わる。円筒状ハブ63の円筒状の内面
又は穴67は、ピストンロッド15の外面との滑り摩擦
を減らすために、商標名テフロンで販売されるポリテト
ラフルオロエチレンのような低摩擦材料で被覆され、或
いはブッシュ全体がオイル含浸ブロンズのような低摩擦
材料で作られることが好ましい。最も重要な点は、ブッ
シュ61の内側の環状ショルダー65の内側に弾性体の
シール用リング69が取り付けられ、好ましくは半径方
向フランジ64の外側の面と当たって組み合うように調
整されることである。シール用リング69は、保持ワッ
シャ70と固定リング71とによりその封鎖位置に維持
される。端部閉鎖リング7は、本体3の開口端部6に隣
接して形成された環状の凹所72内に固定リング73に
より維持される。シール用Oリング74が、ピストン室
14内からのER流体の逃出しを防止する。
内組立体58により得られる重要な特徴は、ピストンロ
ッド15の外側の面と穴67の低摩擦摺動面との間の摺
動支持面と、図2に示されたように室14内に収容され
たER流体28との接触が防がれ、これがER流体の懸
濁している粒子又はER流体のその他の有害な成分と摺
動面との接触を防ぐことである。前述のように、かかる
接触はER内の粒子の完全性を損ない、粒子の研磨性が
滑りブッシュ及びピストンロッドの金属を侵食し、漏洩
及び極めて緩い滑り取付け配列をもたらす可能性があ
る。
が形成されることが好ましく、ER流体は、組立中にこ
れを通って室14内に噴射され、これらのポートはプラ
グ76により閉鎖されるであろう。
つ図7に詳細に示されるピストンロッド案内組立体59
は、上述のピストンロッド案内組立体58とほぼ同様で
あり従って更に詳細には説明されない。図7に示された
番号は図3のそれに対応し、上述と同様である。
もよく示される。減衰装置1の取り付けられた車両又は
その他の設備が路面の突起又は凹所を通過すると、ピス
トンがピストン室14内で動き、ER流体を強制して一
方の副室14Aから流体移動ダクト33を経て他方の副
室14Bに、或いはその逆に動かすであろう。ダクト3
3の絞られた面積を通過するとき、導電体31を介して
隣接電極26に電圧を加えることができる。これは、一
方では、加えられた電圧の大きさと絞られた通路33の
幅とに応じてER流体28の粘度と降伏応力とを劇的に
大きくさせ、これが減衰装置の減衰特性に影響を与え
る。これは、ER流体による減衰技術においてよく知ら
れる。減衰力の大きさは、減衰装置の構成要素の物理的
寸法並びにER流体のレオロジー特性を含んだ多くの設
計パラメーターにより決定される。レオロジー特性を変
えることがER流体の能力であり、ピストン面又はカバ
ー26(正の電極)に電気が加えられたときに減衰力の
調整能力が生ずる。電場のない場合は、典型的なER流
体は小さい粘度を有し、この状態では、ER流体は減衰
装置における最小の減衰力を提供する。ピストン13に
電圧が加えられると、ピストン本体と本体3の内面との
間に囲まれた移動ダクト33内に電場が形成される。E
R流体は、この電場に暴露されると、非常に大きな応力
を発生し、所与のピストン速度における減衰力の顕著な
増強をもたらし、同じ課せられた運動により減衰力が増
加される。
5と組み合って、減衰装置内の基準圧力を確立しかつ熱
膨張によるER流体の体積変化を受け入れるための手段
を提供する。空気/流体式のアキュムレーターが図2に
示されるが、アキュムレーターは、分離した室が充填ポ
ート76の一つを経て室14に接続されるような適宜形
式のものとすることができる。
は、内部ピストンとピストン室の内面との間の滑り摩擦
を避ける。ピストンロッド案内組立体の使用が、ピスト
ンロッド、従ってピストンのための間隔を空けられた2
個の端部支持を提供し、ロッド案内組立体の滑り支持ブ
ッシュの内部の弾性体シールの位置が、滑りブッシュと
ピストンロッドとの間の滑り組合い区域におけるER流
体の接触を防止する。流体28は、ER流体又は電気レ
オロジー流体として上述された。しかし、本発明の概念
に影響を与えることなく磁気レオロジー流体又は同様な
流体を使用し得ることが容易に理解されるであろう。別
の利点は、内部に置かれたピストンへの電場の適用が減
衰装置の外側ケーシングの接地を可能とし、これにより
外側ケーシングが給電された電極となる場合に達成し得
るであろうより安全かつ単純な構造を提供することがで
きる。同様に、図1及び2より見られるように、装置全
体及び間隔を空けられた車両構成部品に減衰装置を取り
付ける方法は従来の油圧式又はガス充填式の衝撃吸収装
置と同じであり、このため、これを車両に組み込むため
の特別な取付用ブラケット又は配列は必要ない。
減衰装置は単純化され、多くの目標の全てを達成し、従
来装置で遭遇した難点をなくし、更に諸問題を解決し本
技術における新たな結果を得る有効、安全、低費用かつ
効果的な減衰装置を提供する。
潔、明快及び理解のために使用されたが、かかる用語は
説明の目的で使用されかつ広く解釈されることが意図さ
れるため、従来技術の要求を越えた不必要な限定をこれ
に加えるべきでない。
によるものであり、本発明の範囲は図示され又は説明さ
れた詳細そのものには限定されない。
が、この改良された外部案内式のER減衰装置を構成し
使用する方法、構造の特徴、及び得られた利点、新規か
つ有用な結果、新規かつ有用な構造、装置、諸部材、配
列、諸部品及び組合せが、実施態様に説明される。
ストン室を形成しているハウジング;ハウジング及びピ
ストン室内で軸方向に可動でありかつ前記室を2個の分
離した流体副室に分割しているピストン;前記ハウジン
グとピストンとの間に形成され、前記ピストンの両側
の、電気レオロジー(ER)流体で満たされるようにさ
れた前記流体副室間を連通する流体移動ダクト;通過し
ているER流体の流れの抵抗を増加させるように流体移
動ダクトの少なくも一部分を横切って電場を適用するた
めにハウジング及びピストンの一方に取り付けられた電
極;第1及び第2の端部を有しピストンに連結されかつ
前記ピストンの両端を越えて伸びているピストンロッド
であって、前記ピストンロッドの第1の端部が第1の支
持構造に連結された前記ピストンロッド;第1の構造か
ら間隔を空けられた第2の構造にハウジングの前記第2
の端部を連結するためにハウジングの第2の端部に取り
付けられた連結手段であって、これにより前記減衰装置
の負荷が前記ハウジング及びピストンロッドにより支持
される前記連結手段;ハウジングのそれぞれの端部に隣
接して取り付けられ、内部にピストンロッドの第1及び
第2の端部をそれぞれ摺動可能に支持する第1及び第2
のピストンロッド案内組立体、内部にピストンロッドの
第1の端部を摺動可能に受け入れかつ支持するための穴
が形成された滑りブッシュ及び前記滑りブッシュがER
流体と接触しないように封鎖するためにピストンロッド
を取り巻きかつ前記滑りブッシュとピストン室との間に
置かれた弾性体シールを有する前記第1の案内組立体を
具備した振動減衰装置。
滑りブッシュ、及びER流体と前記滑りブッシュとの間
の接触を防ぐために前記滑りブッシュとピストン室との
間に取り付けられた弾性体シールを備える実施態様1に
定められた振動減衰装置。
半径方向フランジで終わる円筒状ハブを備え、弾性体シ
ールが前記半径方向フランジに対して当てられる実施態
様2に定められた振動減衰装置。
に、低摩擦コーティングで被覆された中央穴が形成され
る実施態様3に定められた振動減衰装置。
オロエチレン(テフロン)である実施態様4に定められ
た振動減衰装置。
る実施態様3に定められた振動減衰装置。
して保持するために弾性体シールび各の内側に保持リン
グが取り付けられる実施態様3に定められた振動減衰装
置。
それぞれの端部に取り付けられた端部閉鎖リング内に取
り付けられ、更に前記閉鎖リングの一方がピストン室内
に摺動可能に取り付けられ、前記閉鎖リングの他方が前
記ピストン室の反対側端部に固定される実施態様2に定
められた振動減衰装置。
形成され、ピストンロッド案内組立体が関係の前記中央
開口内に取外し可能に取り付けられる実施態様8に定め
られた振動減衰装置。
つ前記閉鎖リングをハウジングに関して封鎖するために
外側Oリングを有する実施態様9に定められた振動減衰
装置。
側金属カバーを有し、これが電圧に接続されるようにさ
れた実施態様1に定められた振動減衰装置。
成され、前記カバーに電圧を加えるために、電気伝導体
が前記ピストンロッド開口を通って伸びピストンの外側
金属カバーに接続される実施態様11に定められた振動
減衰装置。
ハウジングの流体室内に動き得るように取り付けられ、
そして第1のピストンロッド案内組立体と共にピストン
室を定め、更に前記第2のピストンロッド案内組立体が
端部閉鎖部材から軸方向で間隔を空けられその間にガス
室を形成する実施態様1に定められた振動減衰装置。
めにアキュムレーターを備える実施態様1に定められた
振動減衰装置。
なくも一部分を囲んでいる環状室よりなり、かつピスト
ン室の一方の端部に隣接して形成されたガス室と連通し
ている実施態様14に定められた振動減衰装置。
つアキュムレーターの環状室とガス室との間を伸びこれ
らの間に流体の連通を提供する実施態様15に定められ
た振動減衰装置。
いる環状通路である実施態様1に定められた振動減衰装
置。
れた円板状本体及び電極を形成する金属で形成された外
側環状カバーを備える実施態様1に定められた振動減衰
装置。
を保持するために弾性体シールの内側に取り付けられた
保持ワッシャを備える実施態様1に定められた振動減衰
装置。
シャを保持するための固定リングを備える実施態様19
に定められた振動減衰装置。
る。
る。
ある。
ある。
ある。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 第1及び第2の端部を有しかつ内部ピス
トン室を形成しているハウジング;ハウジング及びピス
トン室内で軸方向に可動でありかつ前記室を2個の分離
した流体副室に分割しているピストン;前記ハウジング
とピストンとの間に形成され、前記ピストンの両側の、
電気レオロジー(ER)流体で満たされるようにされた
前記流体副室間を連通する流体移動ダクト;通過してい
るER流体の流れの抵抗を増加させるように流体移動ダ
クトの少なくも一部分を横切って電場を適用するために
ハウジング及びピストンの一方に取り付けられた電極;
第1及び第2の端部を有しピストンに連結されかつ前記
ピストンの両端を越えて伸びているピストンロッドであ
って、前記ピストンロッドの第1の端部が第1の支持構
造に連結された前記ピストンロッド;第1の構造から間
隔を空けられた第2の構造にハウジングの前記第2の端
部を連結するためにハウジングの第2の端部に取り付け
られた連結手段であって、これにより減衰装置の負荷が
前記ハウジング及びピストンロッドにより支持される前
記連結手段;及びハウジングのそれぞれの端部に隣接し
て取り付けられ、内部にピストンロッドの第1及び第2
の端部をそれぞれ摺動可能に支持する第1及び第2のピ
ストンロッド案内組立体、内部にピストンロッドの第1
の端部を摺動可能に受け入れかつ支持するための穴が形
成された滑りブッシュ及び前記滑りブッシュがER流体
と接触しないように封鎖するためにピストンロッドを取
り巻きかつ前記滑りブッシュとピストン室との間に置か
れた弾性体シールを有する前記第1の案内組立体を具備
した振動減衰装置。
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