JP2003521646A - 高散逸力を有した緩衝器 - Google Patents
高散逸力を有した緩衝器Info
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Abstract
Description
動し且つピストンの両側にそれぞれ作動流体を収容する作動室を画定するロッド
−ピストン組立体を備え、ロッド−ピストン組立体が外乱源に接続され、シリン
ダが保護されるべき構造に接続されているタイプの緩衝器に関する。
の構造に依存して、勾配が変化し、当業者は、従来の自動車用緩衝器を使用して
いる場合、可能な限り緩衝器の特性を弱めることにより快適さを最適化する方法
を知っている。しかしながら、このことは、高度のエネルギ散逸及び吸収性を持
たせるためには、速度を高くすることが必要となる点で、矛盾につながる。
特に弾性変形可能な外被又は気体バネ若しくは作動室に配置された独立気泡フォ
ーム(発泡体)の塊に接続されている緩衝器を記載している。どの場合にも、弾
性変形が利用されているので、系は可逆的であり、エネルギが散逸するわけでは
ない。
2478763号公報に言及することもできる。FR−A−85116号公報は
、柔軟性が可変であるサスペンションを記載しており、FR−A−247876
3号公報は油圧タイプのエネルギ散逸装置を記載している。
時に、従来の緩衝器と比較して構造的に軽量且つコンパクトである新規タイプの
緩衝器を設計することを目的とする。従来の緩衝器が一般に6Hzまでの周波数
帯域を示すものであることを考えれば、この新規タイプの緩衝器は比較的広い帯
域の周波数で作動できることも所望される。6Hz付近の周波数値を越えると、
自動車は地面の凸凹を飛び越え、車輪に道路との接触を失わせる危険を冒す。
の両側にそれぞれ作動流体を収容している作動室を画定するロッド−ピストン組
立体を備え、このロッド−ピストン組立体が外乱源に接続されていると共に、シ
リンダが保護されるべき構造に接続されているタイプの高い散逸力を有した緩衝
器によって解決される。この緩衝器においては、 各作動室が、付随する室と常時連通しており、この付随する室が少なくとも1
つの多孔質毛管マトリックスとこのマトリックスが疎液性を示す(マトリックス
を濡らすことができない)対応液体とによって構成されている不均質エネルギ吸
収散逸構成体を収容しており、 各作動室が、さらに、付随する弁システムを介して共通室と連通しており、弁
システムが、圧縮の際に関係する作動室を自動的に閉じ且つ膨張の際に関係する
作動室を開かせる非帰還手段を含み、共通室が、シリンダ内におけるロッド−ピ
ストン組立体の変位の際に、作動流体の連続性を確保する補償室を構成している
。
する不均質エネルギ散逸吸収構成体について上記で規定した概念は、本出願人の
WO−A−96/18040号公報に詳細に記載されている。その非常に革新的
なタイプの不均質構成体においては、開放細孔及び制御されたトポロジーを有す
る多孔質毛管固体マトリックスが使用されており、このマトリックスは、断面が
変化し且つ/又は迷路を形成するように相互に接続されている調整済み通路を有
しており、多孔質毛管マトリックスを取り囲む液体が固体/液体分離表面を規定
し、マトリックスが液体に対して疎液性を示している。このとき、分離表面は不
均質構成体が受ける外部圧力の関数として等温的且つ可逆的に変化する。したが
って、非常に驚くべきエネルギ吸収性能又はエネルギ蓄積性能を(準可逆的且つ
等温的過程によって)得ることを可能とさせ且つ非常に驚くべき方法で分離表面
の変化のみを利用して(非可逆的且つ等温的過程によって)エネルギを散逸させ
ることを可能とさせる多孔質毛管固体マトリックスと適合液体との純粋な対を規
定することが可能である。したがって、上記で特定した文献の内容は本願と一体
のものとして参照される。
ようにすることも可能であり、変化形態として、各不均質エネルギ散逸吸収構成
体が変形可能な密封ハウジング内に閉じ込められ、作動室を占める作動流体が従
来の工業流体であるようにすることも可能である。
のロッドを備え、各中空部分が、内部に、可撓性密封外被に閉じ込められた不均
質エネルギ散逸吸収構成体を収容する内部室を形成する。
を備え、上記緩衝器が可撓性密封外被に閉じ込められた不均質エネルギ散逸吸収
構成体をそれぞれ収容する複数の室を有し、この室が共通ハウジング内において
シリンダ周りに配置される。
よって構成されることもでき、変化形態として、異なる外径を有した2つの部分
によって構成されることもできる。後者の場合には、大きい直径を有する方の部
分が保護されるべき構造(例えば、自動車の車体)に隣接しており、小さい直径
を有する方の部分が外乱源(例えば、自動車の車輪)に隣接している。
付けられることもでき、また、必要に応じて、共通ハウジングの内壁に取り付け
られることもできる。さらに、変化形態として、各可撓性密封外被は、中央ハウ
ジングに固定的に取り付けられている付随する側部ハウジング内に自由に浮動さ
せられ、この側部ハウジングが付随する窓を介して中央ハウジングと連通するよ
うにすることもでき、まさに、付随する内部室内に自由に浮動させられることも
できる。
何学的に同一となっていてもよく、変化形態で、ピストンの両側でトポロジー的
及び幾何学的に異ならせ、制御された量の非対称性を付与するようにしてもよい
。
特に、このような情況下では、可撓性壁が、補償室を構成する環状室を形成する
ように、シリンダの中央部分を取り囲むようにすることができ、また、可撓性壁
を有する共通補償室が、中空となるように構成されたピストン内に配置されるよ
うにすることもでき、若しくは、まさに、可撓性壁を有する共通補償室が共通ハ
ウジングの端部に設けられた環状室であるようにすることもできる。変化形態で
は、共通補償室が、剛性壁と、弾性部材と協働して移動可能又は変形可能である
底部(例えば、一定体積のガス、隔膜、又はバネによって付勢されたピストン)
とを有するようにすることができる。
作流体を通過させるための流量調整済みのオリフィスを規制する絞り弁を含んで
いる。特に、各絞り弁は個々に調整可能であり、特に、絞り弁の流体圧抵抗の最
大値が毛管圧力の値と等しくなるような位置に設定されることができ、毛管圧力
では、対応液体が付随するマトリックスの細孔に侵入する。
ンダの半径方向オリフィスを閉鎖することができる2つの枝部を有した変形可能
な平坦カラーを備え、この半径方向オリフィスがそれぞれ流路を介して共通補償
室と連通している。
移動する弁部材を備え、自由選択として、これら弁部材が、付随するバネによっ
て付勢される。特に、移動する弁部材が、付随するオリフィスを介して中空ピス
トンに開口している中央管の両端部に配置され、補償室が、空気を収容しており
中央管を取り囲んでいるドーナツ形ベローズを収容するようにできる。
る中央通路を有していることが有利である。
面を考慮することにより、より明確となる。
と、シリンダ4内に摺動可能に受容されているピストン3とを備え、該ピストン
3がその両側にそれぞれ作動流体を収容している作動室5.1及び5.2を画定
しているタイプのものである。ロッド−ピストン組立体2、3が外乱源SP(例
えば、地面に接触している自動車の車輪)に接続されているのに対し、シリンダ
4は保護されるべき構造S(例えば、自動車の車体)に接続されている。外乱源
SPに接続されているロッドの端部は、変位X(t)で軸線方向に移動し、力F
(t)を伝達する。ここで、パラメータtは時間である。
6.1、6.2と常に連通しており、付随する室6.1、6.2は少なくとも1
つの多孔質毛管マトリックス9と該多孔質マトリックスが疎液性を示す対応液体
9′(すなわち、液体9′は多孔質マトリックス9を濡らせない)とによって構
成された異種成分からなる不均質エネルギ吸収散逸構成体を収容している。多孔
質毛管マトリックスと濡らさない対応液体からなる対は、上記不均質吸収散逸構
成体の動作原理と共に、上述のWO−A−96/18040号公報に詳細に説明
されている。
ミノ珪酸塩、全てのタイプのゼオライト、多孔質ガラス等の材料から作成するこ
とができ、濡らさない対応液体は、水、水溶液、低温共融合金、極性液体等とす
ることができる。
見られる不均質エネルギ吸収散逸構成体中の液体9′と同一のものであり、この
場合には、1つのタイプの流体のみが存在する。
ような変形可能な密封ハウジング内に閉じ込められ、作動室5.1、5.2を占
める作動流体が油のような従来の工学流体とされることが好ましい。密封ハウジ
ングは、例b)では、隔膜6′.1によって画定されており、例c)では、ベロ
ーズ状外被6″.1によって画定されている。
付随する弁システム8.1、8.2を介して共通室7と連通している。各弁シス
テムは、付随する作動室5.1、5.2が圧縮の際に自動的に閉じ、膨張の際に
開くことを確保する非帰還手段8.11、8.21を含んでいる。
、作動室5.1、5.2に収容されている作動流体の連続性を確保する補償室を
構成している。
する調整可能な絞り弁8.12、8.22を含んでいることが好ましい。
るが、このことは以下で説明されるように不可欠ではない。
に付随させられている。ここでは、3つの可能な変形形態が示されており、A)
では、移動する端壁が可撓性隔膜7′で、弾性部材が所定量の圧縮空気7′.1
であり、B)では、移動する端壁がピストン7″で、弾性部材がバネ7″.1で
あり、C)では、移動する端壁が剛性中央ディスクを有した可撓性の隔膜7″′
で、弾性部材がバネ7″′.1である。
このような緩衝器の動作及び利点を説明する。
その構造をより詳細に説明する。
、シリンダ11内を摺動し且つピストン13の両側にそれぞれ作動室18、19
を規定するロッド−ピストン組立体12を備え、作動室18、19がロッド−ピ
ストン組立体12の内部の付随する内部室20、21と常に連通しているタイプ
のものである。
有している2つの中空部分14及び15によって構成されており、付随するOリ
ング16、17によってシールが施されている。また、ロッド−ピストン組立体
12は、シリンダ11の内部で、軸線Dに沿って軸線方向100に摺動し、ロッ
ド−ピストン組立体の端部14.1は外乱源(ここでは、図示されていない)に
接続されている。自動車に取り付けられているとき、この端部14.1は自動車
の車輪と結合されることが好ましく、端部に保護キャップ11.2を形成する延
長部を有したシリンダ11の反対側部分11.1は、保護されるべき構造、例え
ば自動車の車体と結合される。
、異なる外径を有した2つの部分によって構成されるロッド−ピストン組立体1
2を提供することも可能であり、この場合には、最小の力で衝撃を吸収し(自動
車で搭乗者の快適さを向上させる)、より大きな力で反発をさせる(道路と車輪
との接触を向上させる)ために、大きい直径の部分を保護されるべき構造に隣接
して配置して設け、小さい直径の部分を外乱源に隣接して設けることが有利であ
る。
.3、15.3を介して付随する作動室18、19と連通していることが分かる
が、この場合には、作動室18、19は、シリンダ11の本体(ボディ)とロッ
ド−ピストン組立体12の外側表面との間に形成された環状空間に相当する。
の各内部室20、21は、多孔質毛管マトリックス51、61とこのマトリック
ス51、61が疎液性を示す対応液体52、62とによって構成された異種成分
からなる不均質エネルギ吸収散逸構成体を自身も収容している可撓性の密封外被
50、60を収容している。上述したように、多孔質毛管マトリックスと、湿ら
せない(非湿潤性の)対応液体とからなるこのような対が、不均質吸収散逸構成
体の動作原理と共に、上述したWOーA−96/18040号公報に詳細に記載
されている。この場合には、付随する外被50、60に漏れない状態で収容され
ている液体52、62は、ロッド−ピストン組立体12の内部室20及び21及
び付随する作動室18、19とを占める作動流体とは何も関係がなく、この作動
流体は油のような従来の工業流体であることに留意すべきである。
随する内部室20、21の端壁14.2、15.2に取り付けられる。ロッド−
ピストン組立体12の端壁14.2、15.2から突出しているカラー14.4
、15.4が簡略的に示されており、これらカラーは対応する可撓性外被の開口
端部に接続され、その締め付けは締付カラー14.5、15.5によって行われ
ている。
ロッド−ピストン組立体12の付随する内部室20、21の内部に拘束を受けず
に自由に浮動するように設けられることが可能である。
61は、ピストン13の両側で、トポロジー(位相)的及び幾何学的に概ね同一
となっている。とは言うものの、変化形態では、多孔質毛管マトリックス51、
61をピストン13の両側でトポロジー的及び幾何学的に異なるように設け、予
め定められた程度の非対称性を故意に組み入れることも可能である。この場合に
は、例えば、異なる幾何学的形状(細孔及び毛管について異なる半径)が選択さ
れるとすれば、小さい半径の細孔及び毛管を有したマトリックスは反発に関連す
る室に(ピストンのこの側に高い力を持たせるために)配置される一方、大きい
半径の細孔及び毛管を有したマトリックスは衝撃と関連する室内に配置される。
当然のことながら、2つのマトリックスの細孔空間のトポロジーを改変すること
も可能である。
、ピストン13の何れの側においても(位相的及び幾何学的に)本質的に同一な
多孔質毛管マトリックスを使用するが、ピストンの両側で異なる表面張力特性を
呈する液体にこれらのマトリックスを浸漬させることも可能である。このような
情況下では、より高い表面張力を有する液体が反発と関連する室に(ピストンの
この側に高い力を持たせるために)配置され、低い表面張力を有する液体は衝撃
と関連する室に配置される。
リックス内における半径rの細孔の分布係数がゼロであるかゼロでないかによっ
て、同一細孔を有するもの又は多様な細孔を有するものになり得る。この係数は
、∂r/∂Vと記述することができる。ここで、同一細孔マトリックスの場合に
は、∂r/∂V=0であり、多様細孔マトリックスの場合には、∂r/∂V≠0
となる。多孔質毛管マトリックスのこれら構造的特徴は、上述のWO−A−96
/18040号公報に詳細に記載されている。
力がいわゆるラプラス圧力を越えたときのみ、多孔質毛管マトリックスを取り囲
む液体がマトリックスの細孔に浸透していき、毛管圧力は式P=(2σ.|co
sθ|)/rによって与えられることが分かっている。ここで、σは使用される
液体の表面張力、θは固液の接触角(この場合、90°よりもかなり大きい)、
rは多孔質マトリックスにおける毛管細孔の半径である(この場合、rは、使用
される非湿潤液体の分子半径と約1/10μmの値との間である)。不均質系内
で、すなわち各可撓性密封外被50、60の内部で、支配的である圧力を支配す
るのは、この基本的な公式である。
において同一となる)を組み合わせて用いることにより、外被50、60内の圧
力がそれぞれ室18、20及び19、21内の圧力と同一となることが保証され
る。さらに、緩衝器が動作できるようにするために、外被50、60内の液体の
体積は、対応するマトリックスの細孔の体積とマトリックスの多孔質粒子間の体
積との合計以上としなくてはならない。
は付随する弁システムを介して共通室と連通しており、この弁システムは、圧縮
の際に対応する作動室を閉じると共に膨張の際に同作動室を開くための非帰還手
段を含む。共通室は、シリンダ11におけるロッド−ピストン組立体12の変位
の際に、作動流体の連続性を確保する補償室を構成する。
可撓性壁(壁31)を有している。この可撓性壁31は、補償室30を構成する
環状室を形成するように、シリンダ11の中央部分を取り囲んでいる。補償室3
0と作動室18、19との間の接続は、付随する弁システム32、33に通じる
流路28、29及び作動室18、19の末端コンパートメント18.1、19.
1と接続している複数の流路22、23(各場合に6つの流路)を介してそれぞ
れ行われている。
能であり、この場合、共通補償室は緩衝器の外側にあり、付随するパイプを介し
て作動室18、19に接続され、弾性部材と結合された移動する端壁又は変形可
能な端壁を有している。このような情況下では、剛性壁を有した共通補償室は、
以下で説明するものと同じ弁システムを介してそれぞれ各作動室18、19と連
通している。
壁を有すること(膨張の際に、帰還流が大気圧と作動室の吸引圧との差圧によっ
て起こされる)が好ましく、系が高周波数範囲を維持すべきであるなら、剛性の
壁を有することが好ましい。
20、21と対応付けられた弁システム32、33は絞り弁34、36を備えて
おり、この絞り弁34、36は、連結流路28、29を介して共通補償室30か
ら流入する作動流体を通過させるための流量調整済みのオリフィス26、27を
規定している。詳細には、各絞り弁34、36はシリンダ本体11の付随する突
出部35、37に取り付けられている。各絞り弁34、36の末端部は、予め定
められた幅を規定するように流量調整済みのオリフィス26、27と協働する円
錐状末端部38、39を有している。好ましくは、ここに図示されているように
、各絞り弁34、36は、別個に、外部から調整可能であり、この場合には、こ
の調整は、突出部35、37と対応付けられた孔内で絞り弁のネジ部を締め付け
る又は緩めることによって行われ得る。このことにより、以下で詳細に説明する
ように、遭遇した条件の関数として緩衝器に特有の調整を行うことが容易とされ
る。特に、液体52、62が対応するマトリックス51、61の細孔に侵入する
ときの毛管圧力値(ラプラス毛管圧力)に絞り弁の流体圧抵抗の最大値が対応す
るように、各絞り弁34、36の位置を所定の値に設定するべく配置がなされ得
る。
場合には対応する末端コンパートメント18.1、19.1に配置されている変
形可能な平坦カラー40、41の形態で実施化されている非帰還手段を有してい
る。図4から図7においてより明確に示されているように、各変形可能な平坦カ
ラー40、41は2つの枝部を有し、この枝部は、それぞれ6つの流路22、2
3を介して共通補償室30と連通しているシリンダ11の半径方向オリフィス2
4、25を閉鎖することができる。
うに実施化されているかをより明確に示しているが、他の作動室19と対応付け
られている他のカラー41は構造的に同一であることを理解すべきである。
の上部40.4から延びている2つの平坦な枝部40.1を有している。変形可
能なカラー40を対応付けられたハウジング18.1内の所定の位置に保持する
ために、指状突起40.2及び40.3が枝部に接合されている。図6及び図7
では、コンパートメント18.1の幅が参照符号lで示されている。カラー40
の不動部分40.4と結合された指状突起40.2は、ウェッジングによってカ
ラー40を所定の位置に保持するためにlよりも僅かに大きく、参照符号l+ε
で示されている。対照的に、他の指状突起40.3は、カラー40の枝部40.
1を自由なままとして、コンパートメント18.1及び19.1内で横断方向に
移動するようにするために、僅かに短くなっており、l−εで示されている。枝
部40.1がカラー40の復元力(弾性)によって流路22のオリフィス24に
自然と押し付けられ、それによってその流路を閉鎖することは容易に理解されよ
う。しかしながら、補償室30から流入する作動流体が流路22を介して到達す
ると、この作動流体は、カラー40の枝部40.1を互いに向かって移動させ、
作動流体がオリフィス24を通過することを可能とさせるのに十分な推力を発揮
する。
オリフィス38を介して到達する流体が通過することを可能とさせる機能との両
方を発揮するオリフィス42を有した座金41が見てとれる。これは、平坦なカ
ラーの製造を簡単化させる利点、特に指状保持突起をカラーに接合する必要性を
回避させる利点を有した変化実施形態を構成する。
及び特徴を以下で図8から図16を参照してより詳細に説明する。
器の状態が試験される。このとき、ロッド−ピストン組立体12(図2)は、例
えば、外部戻しバネ(不図示)からの作用によりシリンダ11の中央に配置され
た状態で、相互平衡となる。ロッド−ピストン組立体12が任意の位置で停止さ
れ得ることが了解されよう。このとき、2つの作動室18、19の圧力及び補償
室30の圧力は全て等しくなる。その結果、外被に封入された不均質構成体のマ
トリックスの細孔空間は空になるが、これは、マトリックスが対応液体(角度θ
が90°よりも大幅に大きい)によって濡らされ得ないために、対応液体がマト
リックスの毛管細孔内に自発的に侵入しないことの結果である。したがって、戻
しバネがなかったとしても、ピストンを移動させるためには、ある程度の力をロ
ッド−ピストン組立体に加えなくてはならない。このことは、平衡状態において
、ピストンの位置が自動的に決定され、自己安定化が達成されるようになること
を意味し、この自己安定化は、系が固定的となることを防止するので、実際には
最も有利な利点となる。
ン組立体12を変位させる傾向がある衝撃が作用すると、絞り弁36は栓として
振る舞い、作動室19内の作動流体が補償室30へ向かって移動することを防止
し、作動室19及び21が閉じた容器を形成するように逆止弁41が閉鎖される
。準凝縮した流体は可撓性外被60を圧縮し、この外被内の圧力が大気圧の値か
ら増加し、圧力がラプラス毛管圧力の値を越えると、作動流体62が対応する有
孔マトリックス61の細孔内に浸透するに伴って外被60内の体積が減少するよ
うになる。作動室19及び21の圧力の増加(圧縮)と平行して、他の作動室1
8及び20では圧力の減少(膨張)が起こる。逆止弁40及び補償室30の存在
は、作動室18及び20に出現する真空を防止する機能を果たし、凝縮段階が継
続したままとなることを保証する。
との間で補償室30を通って推進される液体が打ち勝つ必要がある予め定められ
た流体圧抵抗を設定することが可能である。この場合には、打ち勝つべき圧力は
、疎液性液体が対応するマトリックス内に侵入するときの毛管圧力(ラプラス毛
管圧力)となる。
制圧縮圧力の作用下では、圧縮室18の不均質系の体積が減少することが分かる
。作動室18及び20におけるこの現象と同時に、室19及び21によって提供
される空間において凝縮段階が継続されることを保証するために、作動流体が補
償室30から逆止弁41を介して室19、21に供給される。ロッド−ピストン
組立体がある瞬間に停止した後、付勢されて反対方向に移動を始めると、絞り弁
36の流体圧抵抗のために、室19、21において即座に強制圧縮が起き、液体
が外被60に収容されている不均質系の毛管細孔に侵入すると同時に、外被50
に収容されている不均質系の毛管細孔から液体が自発的に放出されて、室18及
び20において膨張が起きる。不均質系のこの膨張の際に、外被50の体積は増
加し、室20の空間を占有していく。この瞬間に室18、20の凝縮した流体の
体積の不足があれば、ロッド−ピストン組立体が右に移動するときに、差圧(可
撓性壁31に作用する大気圧並びに内部室20内で発生し得る吸引力)による駆
動力の作用下で、補償室30内の流体が逆止弁40を介して作動室18及び20
の空間内に侵入する。
関係に、常に、対応する作動室において外部の衝撃のエネルギ又は反発エネルギ
を吸収してそれを反対の作動室で散逸させることができる。補償室30は、系内
で作動流体に連続性を付与し、圧縮/膨張速度又は、例えば中空ロッド12の2
つの部分の直径が異なる結果として生じ得る幾何学的非対称から生じ得るあらゆ
る不和を防止するように機能することから、必須のものである。
めに、絞り弁に対する調整と不均質構成体の多孔質マトリックスの幾何学的形状
/形態に対する適切な選択の両方を使用する。多孔質マトリックスが疎液性を示
す液体は基本的に不変のままである(図8)。
含む特性を示しており、それぞれ同一細孔マトリックスの場合と多様細孔マトリ
ックスの場合で、不均質構成体が機能し始めたときに力が一定となっている。
が変位ΔXの関数として表されている)は、緩衝器のロッドに関して速度ゼロを
含む様々な速度(0m/秒すなわち静止、1m/秒、2m/秒、2.5m/秒、
3m/秒、3.5m/秒、4m/秒、4.5m/秒及び5m/秒)で測定された
複数の特性を示している。圧力P(すなわち、力F)は、実際上、速度(当該速
度全ては臨界速度よりも低い)と無関係であり、動特性は、実際上、実質的に静
特性と同一のままであるようになっていることが分かる。0から5m/秒の速度
変分が比率的に非常に大きかったとしても、圧力変分は数パーセント分しか変動
しないことが分かる。
性と全く異なることは明らかである。
単に説明する。
いる。
112の付随する内部室120、121に拘束を受けずることなく自由に浮動さ
せられている点、及び、何より、可撓性壁131(金属又はプラスチックからな
り空気を収容しているベローズ)を有した共通補償室130がピストン113の
内部に配置され、ピストン113がこのために中空に形成されている点で、図2
の構造と異なっている。圧縮室118、119は、窓114.3、115.3を
介して外被150、160を取り囲む空間と連通している。それぞれ板バネ13
2′、133′によって付勢されている弁部材132、133を移動させること
によって、定常状態で、ピストンの両側で等しい圧力となる流体圧連通が与えら
れる。各弁部材はさらに流量調整済みで一定のオリフィスを形成する中央オリフ
ィス138、139を有している(すなわち、この場合、調整可能ではない)。
中空ロッドの各部分114、115は異なる直径であることから、反発力は衝撃
力よりも大きくなる(Fr>Fch)。
比較した相違点は、補償室230との連通にある。中央管232′が使用されて
おり、その各端部は浮動弁部材232、233によって閉じられるのに適するよ
うになっていて、浮動弁部材232、233の各々は流量調整済みの中央通路2
38、239を有し、中央オリフィス232″を介して補償室230に開口して
いる。補償室230内にある可撓性外被231は、上述したように空気を収容し
ているが、ここでは中央管232′を取り囲んでいるドーナツ形ベローズの形態
で構成されている。上述したように、Fr>Fchである。
7)を受容するために利用可能な環状空間がほとんどないときに、図17の解決
策よりも有利となる。
、ロッド−ピストン組立体312は、ピストン313の両側に中実のロッドを有
している。さらに、緩衝器310は、共通ハウジング370(図19から図21
の変化形態)内でシリンダ311の周囲に配置された2つの室320、321を
有している。これら2つの室320、321は半径方向ウェブ(薄板)375に
よって画定されており、各室が、付随する可撓性密封外被350、360内に収
容された不均質構成体351、352及び361、362を収容している。
取り付けられている。
330は、共通ハウジング370の延長部371に構成されている環状室であり
、カバー372によって閉鎖されている。
には1つのみが示されている)を移動させることによって、補償室330との連
通がなされており、各逆止弁は流量調整済みのオリフィスを形成する中央通路3
38、339を有している。
直径であるため)。
形態を示している。この変化形態は、ロッド−ピストン組立体313に付随する
中央ハウジング370にしっかりと固定的に取り付けられた2つの側部ハウジン
グ370.1、370.2に外被350、360が収容されている点で、前出の
変化形態と異なっている。側部ハウジング370.1、370.2と中央ハウジ
ング370との間の連通は、(図23には断面で示されている)共通窓314.
3、315.3を介して継続して提供されている。このような配置の利点は、実
施が構造的に簡単化されることにある。すなわち、前出の変化形態において半径
方向ウェブ375と関連して8つの内側溶接部を形成するよりも、側部ハウジン
グ370.1、370.2と関連して4つの外側溶接部を形成する方が容易であ
る。さらに、外被350及び360を細長い管の形態で形成することができ、し
たがって、製造を容易にし、それぞれの室の内部に取り付けるのが簡単となる。
ら約95%のエネルギ散逸度を有した緩衝器が形成されるのに対して、従来の緩
衝器は、最良の情況下でも30%から40%の範囲の値にしか到達することがで
きない。
にわたって変位速度と無関係の状態を維持することができることが上記で示され
ている。従来の緩衝器で以前は得ることができなかったこの特性は、自動車の乗
客に優れた快適さを提供することができる。絞り弁の助けを借りれば、低速度範
囲において力と速度との間に直線相関を保証することが可能である。関心のある
速度帯域に到達するように絞り弁を調整するための手順は、絞り弁の流体圧抵抗
の最大値が毛管圧力と等しくなるように作動流体のための通過断面を変動させる
ことからなる。ここで、毛管圧力は、液体が可撓性外被内に配置された不均質構
成体のマトリックスの細孔空間に侵入できることを保証する圧力である。臨界閾
値を越える速度範囲では、力は変位速度に依存するようになる。このとき、不均
質システムは外乱に対するフィルタとして機能し、自動車の乗客に優れた快適さ
を提供し、さらに、全体として自動車に作用する力を減少させる。
の緩衝器を得ることが可能である(従来の緩衝器の作動室の均質流体(油)の体
積が1500cm3であるのと比較して、本発明の緩衝器の不均質流体の体積は
12cm3から15cm3とすることができる)。
数範囲で動作することを想定できるようにするのに対して、従来の緩衝器は一般
に6Hzを越えると役に立たなくなる。
して、自動車、レール上の乗り物、列車緩衝器、航空機の着陸装置、エンジン支
持装置、様々な(音波防止を含む)防振保護装置、耐震システム及び空間モジュ
ール間の結合器を挙げることができる。
質的な特性を再現する等価な手段を使用するあらゆる変化形態を網羅するもので
ある。
、c)]に関する様々な選択可能要素を備えた本発明の緩衝器を示している線図
である。
面詳細図である。
手段がどのように配置されているかをより明確に示すために、ロッド−ピストン
組立体及び不均質エネルギ吸収散逸構成体を収容した可撓性密封外被が切り取ら
れ内部が表されている。
aに示されているように様々な程度に開かれた絞りシステムから得た曲線と、マ
トリックスの細孔サイズ分布の曲線を示す図8bに示されているような様々な異
なるマトリックス構成体から得られる様々な曲線とを示しているグラフである。
マトリックスを使用している本発明の緩衝器の様々な特性を示しているグラフで
ある。
あり、本発明の緩衝器の高いエネルギ吸収力を従来のシステムと比較して明らか
にしている。
界速度以下の場合、力Fが変動していない。
本発明の緩衝器の特性を示している。
であり、力Fが臨界速度以下では周波数と無関係であることを示している。
疎液性マトリックスの対についての特性を示している線図であり、圧力P(又は
力F)が速度とは無関係(当該速度が臨界速度以下である場合)であることを示
している。
明の緩衝器の他の変形実施形態の断面図である。
明の緩衝器の他の変形実施形態の断面図である。
体を受容している環状室とを備えたさらに別な変形実施形態の断面図である。
。
、各可撓性の外被が、ロッド−ピストン組立体に付随する中央ハウジングにしっ
かりと固定的に取り付けられている側方ハウジングに収容されている。
ングがどのように配置されているかをより詳細に示している。
の上部40.4から延びている2つの平坦な枝部40.1を有している。変形可
能なカラー40を対応付けられたコンパートメント18.1内の所定の位置に保
持するために、指状突起40.2及び40.3が枝部に接合されている。図6及
び図7では、コンパートメント18.1の幅が参照符号lで示されている。カラ
ー40の不動部分40.4と結合された指状突起40.2は、ウェッジングによ
ってカラー40を所定の位置に保持するためにlよりも僅かに大きく、参照符号
l+εで示されている。対照的に、他の指状突起40.3は、カラー40の枝部
40.1を自由なままとして、コンパートメント18.1及び19.1内で横断
方向に移動するようにするために、僅かに短くなっており、l−εで示されてい
る。枝部40.1がカラー40の復元力(弾性)によって流路22のオリフィス
24に自然と押し付けられ、それによってその流路を閉鎖することは容易に理解
されよう。しかしながら、補償室30から流入する作動流体が流路22を介して
到達すると、この作動流体は、カラー40の枝部40.1を互いに向かって移動
させ、作動流体がオリフィス24を通過することを可能とさせるのに十分な推力
を発揮する。
オリフィス38を介して到達する流体が通過することを可能とさせる機能との両
方を発揮するオリフィス42を有した座金41′が見てとれる。これは、平坦な
カラーの製造を簡単化させる利点、特に指状保持突起をカラーに接合する必要性
を回避させる利点を有した変化実施形態を構成する。
ン組立体12を変位させる傾向がある衝撃が作用すると、絞り弁36は栓として
振る舞い、作動室19内の作動流体が補償室30へ向かって移動することを防止
し、作動室19及び21が閉じた容器を形成するようにカラー41によって形成 された逆止弁 が閉鎖される。準凝縮した流体は可撓性外被60を圧縮し、この外
被内の圧力が大気圧の値から増加し、圧力がラプラス毛管圧力の値を越えると、
作動流体62が対応する有孔マトリックス61の細孔内に浸透するに伴って外被
60内の体積が減少するようになる。作動室19及び21の圧力の増加(圧縮)
と平行して、他の作動室18及び20では圧力の減少(膨張)が起こる。カラー 40によって形成された逆止弁 及び補償室30の存在は、作動室18及び20に
出現する真空を防止する機能を果たし、凝縮段階が継続したままとなることを保
証する。
制圧縮圧力の作用下では、圧縮室18の不均質系の体積が減少することが分かる
。作動室18及び20におけるこの現象と同時に、室19及び21によって提供
される空間において凝縮段階が継続されることを保証するために、作動流体が補
償室30からカラー41によって形成された逆止弁を介して室19、21に供給
される。ロッド−ピストン組立体がある瞬間に停止した後、付勢されて反対方向
に移動を始めると、絞り弁36の流体圧抵抗のために、室19、21において即
座に強制圧縮が起き、液体が外被60に収容されている不均質系の毛管細孔に侵
入すると同時に、外被50に収容されている不均質系の毛管細孔から液体が自発
的に放出されて、室18及び20において膨張が起きる。不均質系のこの膨張の
際に、外被50の体積は増加し、室20の空間を占有していく。この瞬間に室1
8、20の凝縮した流体の体積の不足があれば、ロッド−ピストン組立体が右に
移動するときに、差圧(可撓性壁31に作用する大気圧並びに内部室20内で発
生し得る吸引力)による駆動力の作用下で、補償室30内の流体がカラー40に よって形成された逆止弁 を介して作動室18及び20の空間内に侵入する。
Claims (26)
- 【請求項1】 シリンダ(4)内に摺動可能に受容され、ピストン(3)の
両側にそれぞれ作動流体を収容する作動室(5.1;5.2)を画定するロッド
−ピストン組立体(2、3)を備え、該ロッド−ピストン組立体が外乱源(SP
)に接続されていると共に、前記シリンダが保護されるべき構造(S)に接続さ
れているタイプの高散逸力を有した緩衝器であって、 前記作動室(5.1;5.2)の各々が、付随する室と常時連通しており、該
付随する室が、少なくとも1つの多孔質毛管マトリックス(9)と該マトリック
スが疎液性を示す対応液体(9′)とによって構成されている不均質エネルギ吸
収散逸構成体を収容しており、 前記作動室の各々がさらに付随する弁システム(8.1;8.2)を介して共
通室(7)と連通しており、前記弁システムが、圧縮の際に関係する作動室を自
動的に閉じ且つ膨張の際に前記関係する作動室を開かせる非帰還手段(8.11
;8.21)を含み、前記共通室が、前記シリンダ(4)内におけるロッド−ピ
ストン組立体(2、3)の変位の際に、作動流体の連続性を確保する補償室を構
成していることを特徴とする緩衝器。 - 【請求項2】 前記作動室(5.1;5.2)を占める作動流体が前記不均
質エネルギ吸収散逸構成体(9、9′)の液体と同一であることを特徴とする請
求項1に記載の緩衝器。 - 【請求項3】 前記不均質エネルギ吸収散逸構成体の各々が変形可能な密封
ハウジング内に閉じ込められており、前記作動室(5.1;5.2)を占める前
記作動流体が従来の工業流体であることを特徴とする請求項1に記載の緩衝器。 - 【請求項4】 前記ロッド−ピストン組立体(12;112;212)が前
記ピストンの両側に中空のロッドを備え、前記中空部分の各々が、内部に、可撓
性密封外被に閉じ込められた不均質エネルギ吸収散逸構成体を収容する内部室を
形成することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の緩衝器。 - 【請求項5】 前記ロッド−ピストン組立体(312)が前記ピストンの両
側に中実のロッドを備え、前記緩衝器が可撓性密封外被に閉じ込められた不均質
エネルギ吸収散逸構成体をそれぞれ収容する複数の室を有し、該室が共通ハウジ
ング(370)内において前記シリンダ周りに配置されることを特徴とする請求
項1から請求項3に記載の緩衝器。 - 【請求項6】 前記ロッド−ピストン組立体(12)が同じ外径を有した2
つの部分(14、15)によって構成されることを特徴とする請求項4又は請求
項5に記載の緩衝器。 - 【請求項7】 前記ロッド−ピストン組立体(112;212;312)が
異なる外径を有した2つの部分によって構成され、大きい直径を有する方の前記
部分が前記保護されるべき構造に隣接しており、小さい直径を有する方の前記部
分が前記外乱源に隣接していることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の
緩衝器。 - 【請求項8】 前記可撓性密封外被(50;60)の各々が、前記ロッド−
ピストン組立体(12)の前記付随する内部室(20;21)の端壁(14.2
;15.2)に取り付けられていることを特徴とする請求項4に記載の緩衝器。 - 【請求項9】 前記可撓性密封外被(350;360)の各々が、前記共通
ハウジング(370)の内壁に取り付けられていることを特徴とする請求項5に
記載の緩衝器。 - 【請求項10】 前記可撓性密封外被(350;360)の各々が、前記中
央ハウジング(370)に固定的に取り付けられている付随する側部ハウジング
内に自由に浮動させられ、該側部ハウジングが付随する窓(314.3、315
.3)を介して該中央ハウジング(370)と連通していることを特徴とする請
求項5に記載の緩衝器。 - 【請求項11】 前記可撓性密封外被(150、160;250、260)
の各々が、前記ロッド−ピストン組立体の前記付随する内部室内に自由に浮動さ
せられていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の緩衝器。 - 【請求項12】 前記多孔質毛管マトリックス(51、61;151、16
1;251、261;351、361)が前記ピストンの両側でトポロジー的及
び幾何学的に同一になっており、前記マトリックスの各々が、前記緩衝器に所望
される硬さの関数で、同一細孔又は多様細孔とされることを特徴とする請求項1
から請求項11の何れか一項に記載の緩衝器。 - 【請求項13】 前記多孔質毛管マトリックス(51、61;151、16
1;251、261;351、361)が前記ピストンの両側でトポロジー的及
び幾何学的に異なっており、前記マトリックスの各々が、前記緩衝器に所望され
る硬さの関数で、同一細孔又は多様細孔とされることを特徴とする請求項1から
請求項11の何れか一項に記載の緩衝器。 - 【請求項14】 前記疎液性液体(52、62;152、162;252、
262;352、362)が前記ピストンの両側で同じ表面張力特性を有してい
ることを特徴とする請求項1から請求項13の何れか一項に記載の緩衝器。 - 【請求項15】 前記疎液性液体(52、62;152、162;252、
262;352、362)が前記ピストンの両側で異なる表面張力特性を有して
いることを特徴とする請求項1から請求項13の何れか一項に記載の緩衝器。 - 【請求項16】 前記共通補償室(30;130;230;330)が、体
積を可変とさせるために、可撓性壁を有していることを特徴とする請求項1から
請求項15の何れか一項に記載の緩衝器。 - 【請求項17】 前記可撓性壁(31)が、前記補償室を構成する環状室を
形成するように、前記シリンダ(11)の中央部分を取り囲んでいることを特徴
とする請求項4及び請求項16に記載の緩衝器。 - 【請求項18】 可撓性壁を有する前記補償室(130;230)が、中空
となるように構成された前記ピストン内に配置されていることを特徴とする請求
項4及び請求項16に記載の緩衝器。 - 【請求項19】 可撓性壁を有する前記補償室(330)が前記共通ハウジ
ング(370)の端部に配置された環状室であることを特徴とする請求項4及び
請求項16に記載の緩衝器。 - 【請求項20】 前記共通補償室(7)が、剛性壁を有しており、移動可能
又は変形可能であり且つ弾性部材と結合された端部壁(7′、7″、7″′)を
有していることを特徴とする請求項1から請求項15の何れか一項に記載の緩衝
器。 - 【請求項21】 前記作動室と結合された弁システム(32;33)が、前
記共通補償室(30)から流入する作動流体を通過させるための流量調整済みオ
リフィス(38;39)を規制する絞り弁(34;36)を含んでいることを特
徴とする請求項1から請求項20の何れか一項に記載の緩衝器。 - 【請求項22】 前記絞り弁の各々が個々に調整可能であり、特に、前記絞
り弁の流体圧抵抗の最大値が毛管圧力の値と等しくなるような位置に設定される
ことができ、該毛管圧力で、前記対応液体(52;62)が、対応する前記マト
リックス(51;61)の細孔に侵入することを特徴とする請求項21に記載の
緩衝器。 - 【請求項23】 前記作動室の各々と結合された前記弁システム(32;3
3)の前記非帰還手段が、前記シリンダの半径方向オリフィス(24;25)を
閉鎖することができる2つの枝部を有した変形可能な平坦カラー(40;41)
を備え、該半径方向オリフィスがそれぞれ流路(22;23)を介して前記共通
補償室(30)と連通していることを特徴とする請求項1及び請求項17に記載
の緩衝器。 - 【請求項24】 前記作動室の各々と結合された前記弁システム(132、
133;232、233;332、333)の前記非帰還手段が移動する弁部材
を備え、自由選択として、前記弁部材が、付随するバネによって付勢されること
を特徴とする請求項1及び請求項18又は請求項19に記載の緩衝器。 - 【請求項25】 前記移動する弁部材(232、233)が、付随するオリ
フィス(232″)を介して中空ピストン(213)に開口している中央管(2
32′)の両端部に配置されており、前記補償室(230)が、空気を収容して
おり前記中央管を取り囲んでいるドーナツ形ベローズを収容していることを特徴
とする請求項24に記載の緩衝器。 - 【請求項26】 前記移動する弁部材(132、133;232、233;
332、333)が、それぞれ、流量調整済みオリフィスを形成する中央通路(
138、139;238、239;338、339)を有していることを特徴と
する請求項24又は請求項25に記載の緩衝器。
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