JP2019128031A - シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気粘性流体を円滑に流通させることにより、減衰力特性を安定することができるようにしたシリンダ装置を提供する。【解決手段】シリンダ装置１の内筒電極３と中間筒電極１５と外筒４との一端部には、閉塞部材１８が設けられている。閉塞部材１８は、ピストンロッド９を支持し、軸方向の一端が外筒４に設けられ、他端が内筒電極３の一端部を覆うように外側圧入されている。閉塞部材１８の内筒電極３の一端部を覆う軸方向に延びる内筒電極挿入部２４には、内筒電極３の一端部側で内筒電極３内に連通し流路１７に向けて軸方向に延び、ピストンロッド９の少なくとも伸び側の移動により内筒電極３内の電気粘性流体２を流路１７に導く複数の通路孔２６が形成されている。中間筒電極１５の拡径部１５Ｂと内筒電極挿入部２４との間には、上側スペーサ２７が設けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車、鉄道車両等の車両の振動を緩衝するのに好適に用いられるシリンダ装置に関する。

一般に、自動車等の車両には、車体（ばね上）側と各車輪（ばね下）側との間に油圧緩衝器に代表されるシリンダ装置が設けられている。ここで、特許文献１には、電界により流体の性状が変化する電気粘性流体を用いたダンパ（緩衝器）において、内筒電極と中間筒電極との間の流路を電気粘性流体が流動する構成が開示されている。

国際公開第２０１４／１３５１８３号

ところで、特許文献１のシリンダ装置では、内筒電極内の電気粘性流体が内筒電極に形成された横穴から流出して中間筒電極の内周面に衝突する。これにより、電気粘性流体は、様々な方向に向きを変えて内筒電極と中間筒電極との間の流路に向けて流れるので、圧力損失が大きくなり、減衰力が高くなる虞がある。

本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、電気粘性流体を円滑に流通させることにより、減衰力特性を安定することができるようにしたシリンダ装置を提供することにある。

本発明は、電界により流体の性状が変化する電気粘性流体が封入され、内部にロッドが挿入されるシリンダ装置であって、互いに異なる電位の電極となる内筒電極と前記内筒電極の外周に設けられる中間筒電極と、前記中間筒電極の外周に設けられる外筒と、前記内筒電極と前記中間筒電極と前記外筒との一端部に設けられる閉塞部材と、前記内筒電極と前記中間筒電極との間に形成され、軸方向の一端側から他端側に向けて前記ロッドの少なくとも伸び側の移動により前記電気粘性流体が流動する流路と、を有し、前記中間筒電極の前記閉塞部材が設けられる一端側には、その外径が拡径された拡径部が形成されており、前記閉塞部材は、前記ロッドを支持し、軸方向の一端が前記外筒に設けられ、他端が前記内筒電極の一端部を覆うように外側圧入されており、前記閉塞部材の前記内筒電極の一端部を覆う軸方向に延びる環状側部には、前記内筒電極の一端部側で前記内筒電極内に連通し前記流路に向けて軸方向に延び、前記ロッドの少なくとも伸び側の移動により前記内筒電極内の前記電気粘性流体を前記流路に導く一または複数の通路孔が形成され、前記拡径部と前記環状側部との間には、絶縁部材が設けられていることを特徴としている。

本発明のシリンダ装置によれば、電気粘性流体を円滑に流通させることができ、安定した減衰力特性を得ることができる。

本発明の第１の実施形態によるシリンダ装置を示す縦断面図である。 図１中のロッドガイド、通路形成部材、絶縁部材等を拡大して示す縦断面図である。 電気粘性流体が通路形成部材の通路孔から流路に向けて流出する状態を示す正面図である。 通路形成部材を拡大して示す断面斜視図である。 本発明の第２の実施形態による通路形成部材を示す縦断面図である。 図５中の通路形成部材の通路孔から流路に向けて流出する状態を示す図３と同様の正面図である。 本発明の第１の変形例による通路形成部材を示す縦断面図である。 本発明の第２の変形例による閉塞部材を示す図２と同様の縦断面図である。

以下、本発明のシリンダ装置を４輪自動車等の車両に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って説明する。

図１ないし図４は、本発明の第１の実施形態を示している。図１において、シリンダ装置１は、内部に封入する作動油としての電気粘性流体２を用いた減衰力調整式の油圧緩衝器（セミアクティブダンパ）として構成されている。シリンダ装置１は、例えばコイルばねからなる懸架ばね（図示せず）と共に、車両用のサスペンション装置を構成する。なお、以下の説明では、シリンダ装置１の軸方向の一端側を「上端」側とし、軸方向の他端側を「下端」側として記載するが、シリンダ装置１の軸方向の一端側を「下端」側とし、軸方向の他端側を「上端」側としてもよい。

シリンダ装置１は、内筒電極３、外筒４、ピストン６、ピストンロッド９、ボトムバルブ１０、下側スペーサ１４、中間筒電極１５、流路形成部材１６、ロッドガイド１９、通路形成部材２２、上側スペーサ２７を含んで構成されている。

内筒電極３は、軸方向に延びる円筒体として形成され、内部に電気粘性流体２が封入されている。また、内筒電極３の内部には、ピストンロッド９が挿入され、内筒電極３の外側（径方向外側）には、外筒４と、内筒電極３と外筒４との間に位置する中間筒電極１５とが同軸となるように設けられている。

内筒電極３は、下端３Ａ側がボトムバルブ１０のバルブボディ１１に嵌合して取付けられており、上端３Ｂ側は、通路形成部材２２に嵌合（圧入）して取付けられている。また、内筒電極３の外周側には、後述する複数本（例えば、４本）の流路形成部材１６が螺旋状に巻回して取付けられている。内筒電極３は、導体となる材料からなり、後述する外筒４、ボトムバルブ１０、閉塞部材１８等を介してバッテリ２８の負極に電気的に接続されている。

外筒４は、シリンダ装置１の外殻をなすもので、導体となる材料によって円筒体として形成されている。外筒４は、内筒電極３および中間筒電極１５の外周側（径方向外側）に設けられており、中間筒電極１５との間に流路１７と連通するリザーバ室Ａを形成している。この場合、外筒４の下端側は、溶接手段等を用いてボトムキャップ５が固着されることにより閉塞端となっている。

一方、外筒４の上端側は、開口端となっている。外筒４の開口端側には、例えばかしめ部４Ａが径方向の内側に屈曲して形成されている。かしめ部４Ａは、シール部材２１の環状板体２１Ａの外周側を抜止め状態で保持している。

ここで、内筒電極３と外筒４とはシリンダを構成し、該シリンダ内には、電気粘性流体２（ERF：Electro Rheological Fluid）が封入されている。なお、図１および図２では、封入されている電気粘性流体２を無色透明で表している。

電気粘性流体２は、電界（電圧）により性状が変化するものである。即ち、電気粘性流体２は、印加される電圧に応じて粘度が変化する。電気粘性流体２は、例えばシリコンオイル等からなる基油（ベースオイル）と、該基油に混ぜ込まれ（分散され）電界の変化に応じて粘性を可変にする粒子（微粒子）とにより構成されている。

シリンダ装置１は、内筒電極３と中間筒電極１５との間の流路１７内に電位差を発生させ、該流路１７を通過する電気粘性流体２の粘度を制御することで、発生減衰力を制御（調整）することができる。

中間筒電極１５と外筒４との間には、環状のリザーバ室Ａが形成されている。リザーバ室Ａ内には、電気粘性流体２と共に作動気体となるガスが封入されている。このガスは、大気圧状態の空気であってもよく、また圧縮された窒素ガス等の気体を用いてもよい。リザーバ室Ａ内のガスは、ピストンロッド９の縮小（縮み行程）時に、ピストンロッド９の進入体積分を補償すべく圧縮される。

ピストン６は、内筒電極３内に摺動可能に設けられている。ピストン６は、内筒電極３内を上側に位置するロッド側油室Ｂと下側に位置するボトム側油室Ｃとに仕切っている。ピストン６には、ロッド側油室Ｂとボトム側油室Ｃとを連通可能とする油路６Ａ，６Ｂがそれぞれ周方向に離間して複数個形成されている。ここで、シリンダ装置１は、ユニフロー構造になっている。このため、内筒電極３内の電気粘性流体２は、ピストンロッド９の縮み行程と伸び行程との両行程で、ロッド側油室Ｂから後述の通路孔２６を通じて流路１７に向け、常に一方向（図１中の矢印Ｆ１の方向）に流通する。

このようなユニフロー構造を実現するため、ピストン６の上端面には、例えばピストンロッド９の縮小行程（縮み行程）でピストン６が内筒電極３内を下向きに摺動変位するときに開弁し、これ以外のときには閉弁する縮み側逆止弁７が設けられている。縮み側逆止弁７は、ボトム側油室Ｃ内の電気粘性流体２がロッド側油室Ｂに向けて各油路６Ａ内を流通するのを許し、これとは逆向きに電気粘性流体２が流れるのを阻止する。即ち、縮み側逆止弁７は、ボトム側油室Ｃからロッド側油室Ｂへの電気粘性流体２の流通のみを許容する。

ピストン６の下端面には、例えば伸長側のディスクバルブ８が設けられている。伸長側のディスクバルブ８は、ピストンロッド９の伸長行程（伸び行程）でピストン６が内筒電極３内を上向きに摺動変位するときに、ロッド側油室Ｂ内の圧力がリリーフ設定圧を越えると開弁し、このときの圧力を、各油路６Ｂを介してボトム側油室Ｃ側にリリーフする。

ロッドとしてのピストンロッド９は、内筒電極３内を軸方向（内筒電極３および外筒４の軸方向、即ちシリンダ装置１の中心軸線と同方向であり、図１の上，下方向）に延びている。ピストンロッド９は、下端が内筒電極３内でピストン６に連結（固定）され、上端がロッド側油室Ｂを通って内筒電極３および外筒４の外部へ延出されている。この場合、ピストンロッド９の下端側には、ナット９Ａ等を用いてピストン６が締着されている。一方、ピストンロッド９の上端側は、閉塞部材１８を介して外部に突出している。なお、ピストンロッド９の下端をさらに延ばしてボトム部（例えば、ボトムキャップ５）側から外向きに突出させた両ロッド形式の緩衝器としてもよい。

内筒電極３の下端３Ａ側には、内筒電極３とボトムキャップ５との間に位置してボトムバルブ１０が設けられている。ボトムバルブ１０は、ボトム側油室Ｃとリザーバ室Ａとを連通または遮断するものである。このために、ボトムバルブ１０は、バルブボディ１１、伸び側逆止弁１２、およびディスクバルブ１３を含んで構成されている。バルブボディ１１は、ボトムキャップ５と内筒電極３との間でリザーバ室Ａとボトム側油室Ｃとを仕切っている。

バルブボディ１１には、リザーバ室Ａとボトム側油室Ｃとを連通可能とする油路１１Ａ，１１Ｂがそれぞれ周方向に間隔をもって形成されている。バルブボディ１１の上面側には、段差部１１Ｃが形成され、段差部１１Ｃには、内筒電極３の下端３Ａが嵌合して固定されている。また、段差部１１Ｃには、環状の下側スペーサ１４が内筒電極３の外周側に嵌合して取付けられている。ここで、バルブボディ１１は、後述のロッドガイド１９が金属材料（導体）である場合に、絶縁体、誘電体、高抵抗体等からなる材料、例えば硬質な樹脂材料を用いて形成することができる。

伸び側逆止弁１２は、例えばバルブボディ１１の上面側に設けられている。伸び側逆止弁１２は、ピストンロッド９の伸長行程でピストン６が上向きに摺動変位するときに開弁し、これ以外のときには閉弁する。伸び側逆止弁１２は、リザーバ室Ａ内の電気粘性流体２がボトム側油室Ｃに向けて各油路１１Ａ内を流通するのを許し、これとは逆向きに電気粘性流体２が流れるのを阻止する。即ち、伸び側逆止弁１２は、リザーバ室Ａ側からボトム側油室Ｃ側への電気粘性流体２の流通のみを許容する。

縮小側のディスクバルブ１３は、例えばバルブボディ１１の下面側に設けられている。縮小側のディスクバルブ１３は、ピストンロッド９の縮小行程でピストン６が下向きに摺動変位するときに、ボトム側油室Ｃ内の圧力がリリーフ設定圧を越えると開弁し、このときの圧力を、各油路１１Ｂを介してリザーバ室Ａ側にリリーフする。

下側スペーサ１４は、中間筒電極１５の下端側を軸方向および径方向に位置決めした状態で保持している。下側スペーサ１４は、例えば電気絶縁性材料（アイソレータ）を用いることで絶縁体または高抵抗体として形成され、内筒電極３と中間筒電極１５との間、バルブボディ１１と中間筒電極１５との間をそれぞれ電気的に絶縁した状態に保っている。また、下側スペーサ１４には、流路１７をリザーバ室Ａに対して連通させる複数の油路１４Ａが形成されている。

中間筒電極１５は、内筒電極３の外周側（径方向外側）に内筒電極３を取囲むように設けられている。中間筒電極１５は、内筒電極３と外筒４との間に位置して軸方向に延びる圧力管によって形成されている。中間筒電極１５は、導体となる材料（例えば、金属材料）からなり、後述するバッテリ２８の正極に電気的に接続されている。中間筒電極１５と内筒電極３との間には、下端側がリザーバ室Ａに連通すると共に、上端側がロッド側油室Ｂに連通する流路１７が形成されている。

中間筒電極１５は、下側スペーサ１４から上端側に向けて軸方向に延びる小径部１５Ａと、小径部１５Ａの上端から外筒４に向けて拡径された拡径部１５Ｂとにより形成されている。中間筒電極１５の小径部１５Ａの下端側は、下側スペーサ１４を介してボトムバルブ１０のバルブボディ１１に対して上，下方向と径方向に位置決め状態で保持されている。一方、中間筒電極１５の拡径部１５Ｂは、中間筒電極１５の閉塞部材１８が設けられる上端側に形成されている。中間筒電極１５の拡径部１５Ｂは、後述する上側スペーサ２７を介して閉塞部材１８に対して上，下方向と径方向に位置決め状態で保持されている。

内筒電極３の外周面には、複数本（例えば、４本）の流路形成部材１６が上，下方向に螺旋状に延びて設けられている。これら流路形成部材１６は、上端側１６Ａから下端側１６Ｂに向けて時計回りで内筒電極３の外周面に固着されている。各流路形成部材１６は、内筒電極３の外周面から突出した突条として形成され、突条の先端部位は、中間筒電極１５の小径部１５Ａの内周面に当接している。これにより、各流路形成部材１６は、内筒電極３と中間筒電極１５との間に複数本（例えば、４本）の流路１７を形成している。各流路形成部材１６は、エラストマ等の弾性を有し、かつ電気的絶縁性を有する高分子材料、例えば合成ゴムにより形成されている。各流路形成部材１６は、例えば接着剤等を用いて内筒電極３に対して固着（接着）されている。

各流路１７は、各流路形成部材１６によって螺旋状に分割されることにより、内筒電極３と中間筒電極１５との間に形成されている。各流路１７には、軸方向の一端側となる上側から他端側となる下側に向け、ピストンロッド９の移動により内筒電極３内の電気粘性流体２が流動する。各流路１７は、内筒電極３の上端３Ｂ側で後述の通路形成部材２２の通路孔２６を介して内筒電極３内のロッド側油室Ｂと常時連通している。

即ち、図２に電気粘性流体２の流れ方向を矢印Ｆ１で示すように、電気粘性流体２は、ピストン６の縮み行程および伸び行程の両方で、ロッド側油室Ｂから内筒電極３の上端３Ｂを越えて、各通路孔２６を通じて各流路１７内に流入する。各流路１７内に流入した電気粘性流体２は、ピストンロッド９が内筒電極３内を進退動するとき（即ち、縮み行程と伸び行程を繰返す間）に、この進退動により各流路１７を上端側から下端側に向けて流動する。

電気粘性流体２は、ピストンロッド９の伸び側の移動と縮み側の移動とにより、内筒電極３内から各流路１７に流入し、各流路１７内を軸方向の一端側から他端側に向けて流動する。そして、各流路１７を流れた電気粘性流体２は、中間筒電極１５の下端側から下側スペーサ１４の油路１４Ａを介してリザーバ室Ａへと流出する。

各流路１７では、内筒電極３内でピストン６が摺動することによって流通する電気粘性流体２に抵抗を付与する。即ち、各流路１７内には、中間筒電極１５に印加される電圧に応じた電位差が発生し、電気粘性流体２の粘度が変化する。この場合、シリンダ装置１は、中間筒電極１５に印加される電圧が大きくなるに従って、発生減衰力の特性（減衰力特性）をソフト（Soft）な特性（軟特性）からハード（Hard）な特性（硬特性）に連続的に調整することができる。なお、シリンダ装置１は、減衰力特性を連続的でなくとも、２段階または３段階以上に調整可能なものであってもよい。

次に、リザーバ室Ａとロッド側油室Ｂとの上端側を閉塞する閉塞部材１８について説明する。

閉塞部材１８は、内筒電極３と中間筒電極１５と外筒４との上端部に設けられている。この閉塞部材１８は、ピストンロッド９を支持し、軸方向の上端側が外筒４に設けられ、軸方向の下端側が内筒電極３の上端３Ｂを覆うように外側圧入されている。閉塞部材１８は、内筒電極３の上側部分および中間筒電極１５の上側部分を、外筒４の中央に位置決めする。そして、閉塞部材１８は、ロッドガイド１９と、通路形成部材２２とを含んで構成されている。

ロッドガイド１９は、上端側が外筒４に設けられ、下端側が後述の通路形成部材２２内に圧入されている。ロッドガイド１９は、段付円筒体として形成され、内筒電極３と外筒４との上端側を閉塞している。ロッドガイド１９は、ピストンロッド９を支持するもので、例えば金属材料、硬質な樹脂材料等に成形加工、切削加工等を施すことにより所定形状の筒体として形成されている。この場合、ロッドガイド１９は、バルブボディ１１が金属材料（導体）である場合に、絶縁体、誘電体、高抵抗体等からなる材料、例えば樹脂材料を用いて形成することができる。ロッドガイド１９は、その内周側でピストンロッド９を軸方向に摺動可能に案内（ガイド）する。

ここで、ロッドガイド１９は、上側に位置して外筒４の内周側に挿嵌される大径部１９Ａと、大径部１９Ａの下端側に位置して内筒電極３の内周側に挿嵌される小径部１９Ｂとにより形成されている。ロッドガイド１９の小径部１９Ｂの内周側には、ピストンロッド９を軸方向に摺動可能にガイドするガイドブッシュ２０が挿嵌されている。このガイドブッシュ２０は、例えば金属筒の内周面に４フッ化エチレンコーティングを施すことにより形成されている。さらに、小径部１９Ｂの外周側には、大径部１９Ａの下側に位置して後述の通路形成部材２２と上側スペーサ２７とが径方向に重なって設けられている。

ロッドガイド１９の大径部１９Ａと外筒４のかしめ部４Ａとの間には、環状のシール部材２１が設けられている。シール部材２１は、大径部１９Ａの上面に当接した金属性の円環状の板体からなる環状板体２１Ａと、該環状板体２１Ａの内径側に焼き付等の手段で固着された弾性を有する樹脂材料からなる弾性体２１Ｂとを含んで構成されている。シール部材２１は、弾性体２１Ｂの内周側がピストンロッド９の外周面に摺接することにより、ピストンロッド９との間を液密、気密に封止（シール）している。また、ロッドガイド１９とシール部材２１との間には、リザーバ室Ａに連通するガス室Ｄが形成されている。

通路形成部材２２は、閉塞部材１８の一部を構成するもので、内筒電極３と後述の上側スペーサ２７との間に設けられている。通路形成部材２２は、例えばロッドガイド１９よりも硬質な金属材料により円筒状に形成されている。即ち、通路形成部材２２とロッドガイド１９とは、軸方向に力を掛けた際に、通路形成部材２２の方がロッドガイド１９に対して変形量が小さい金属材料で形成されている。これにより、通路形成部材２２は、シリンダ装置１を組付けたときに内筒電極３に作用する軸力および残留軸力を受けることができるので、ロッドガイド１９の材料変更、表面加工等の処理を施すことなく、閉塞部材１８の強度を高めることができる。

そして、通路形成部材２２は、ロッドガイド１９の小径部１９Ｂが挿入されるロッドガイド挿入部２３と、内筒電極３の上端３Ｂ側が挿入される内筒電極挿入部２４と、内筒電極挿入部２４の周方向に離間して形成された複数（例えば、４本）の通路孔２６とを含んで構成されている。

図２、図４に示すように、ロッドガイド挿入部２３は、通路形成部材２２の上側を構成し、内周２３Ａにロッドガイド１９の小径部１９Ｂが圧入されている。一方、内筒電極挿入部２４は、通路形成部材２２の下側を構成し、内周２４Ａに内筒電極３が圧入されている。内筒電極挿入部２４の内周２４Ａには、段差部２５が形成され、この段差部２５には、内筒電極３の上端３Ｂが当接している。即ち、内筒電極挿入部２４は、内筒電極３の上端３Ｂ部（一端部）を覆う軸方向に延びる環状側部を構成している。

通路孔２６は、通路形成部材２２のうち内筒電極３の上端３Ｂ部を覆う軸方向に延びる内筒電極挿入部２４に設けられている。具体的には、通路孔２６は、内筒電極挿入部２４の内周２４Ａ側で周方向に離間して複数個(例えば、４個）形成されている。各通路孔２６は、内筒電極３の上端３Ｂ部側で内筒電極３内に連通して流路１７に向けて軸方向に延び、ピストンロッド９の伸び側の移動および縮み側の移動により内筒電極３内の電気粘性流体２を流路１７に導くものである。

そして、各通路孔２６は、段差部２５に対応する位置で内筒電極挿入部２４の内周２４Ａから径方向外側に向けて延びる径方向通路２６Ａと、径方向通路２６Ａから流路１７に向けて軸方向に延びる軸方向通路２６Ｂとからなっている。これにより、各通路孔２６は、内筒電極３内（ロッド側油室Ｂ）と、内筒電極３と中間筒電極１５との間に形成された流路１７とを連通している。

従って、ピストンロッド９の伸び側または縮み側の移動により、内筒電極３内の電気粘性流体２は、内筒電極３の上端３Ｂから溢れるように各通路孔２６の径方向通路２６Ａに流出し、軸方向通路２６Ｂから流路１７に向けて流出する。この場合、各通路孔２６の軸方向通路２６Ｂは、内筒電極３および中間筒電極１５と同じ軸方向に延びているので、電気粘性流体２を円滑に各流路１７に向けて流出させることができ、圧力損失を小さくすることができる。また、各通路孔２６は、内筒電極３内から流路１７に向けて流通する電気粘性流体２を整流させることができるので、気泡の発生を低減することができる。これにより、シリンダ装置１の減衰力特性を安定させることができる。

軸方向通路２６Ｂの流路側端部には、径方向内周側から径方向外周側に向けて傾斜する通路側傾斜面２６Ｂ１が形成されている。即ち、軸方向通路２６Ｂは、通路側傾斜面２６Ｂ１により径方向通路２６Ａ側から流路１７側に向けて径方向外側に拡径した通路となっている。従って、通路側傾斜面２６Ｂ１は、例えば流路１７で発生した気泡を通路側傾斜面２６Ｂ１に沿って上方に導く（抜けやすくする）ことができる。これにより、通路形成部材２２の下端側に気泡溜まりが発生するのを低減することができるので、シリンダ装置１の応答性を向上させることができる。

絶縁部材としての上側スペーサ２７は、中間筒電極１５の拡径部１５Ｂと通路形成部材２２の内筒電極挿入部２４との間に設けられている。この上側スペーサ２７は、中間筒電極１５の上端側（拡径部１５Ｂ側）を軸方向および径方向に位置決めした状態で閉塞部材１８側に保持されている。上側スペーサ２７は、下側スペーサ１４と同様に、例えば電気絶縁性材料（アイソレータ）を用いることで絶縁体または高抵抗体として形成され、内筒電極３と中間筒電極１５との間および閉塞部材１８と中間筒電極１５との間をそれぞれ電気的に絶縁した状態に保っている。

図２に示すように、上側スペーサ２７の流路側端部には、径方向内周側から径方向外周側に向けて傾斜する絶縁部材側傾斜面２７Ａが形成されている。この絶縁部材側傾斜面２７Ａは、例えば流路１７で発生した気泡を絶縁部材側傾斜面２７Ａに沿って上方（通路孔２６）に導く（抜けやすくする）ことができる。これにより、上側スペーサ２７の下端側に気泡溜まりが発生するのを低減することができるので、シリンダ装置１の応答性を向上させることができる。

バッテリ２８は、正極が図示しない高電圧ドライバを介して中間筒電極１５に接続されている。このバッテリ２８は、中間筒電極１５への電圧供給部（電界供給部）となっている。これにより、バッテリ２８は、流路１７内を流通する電気粘性流体２（電気粘性流体）に印加される電圧（電界）の大きさに応じて、発生減衰力の特性（減衰力特性）をソフト（Soft）な特性（軟特性）とハード（Hard）な特性（硬特性）との間で連続的に調整している。

バッテリ２８（および高電圧ドライバ）は、電圧供給部（電界供給部）となり、中間筒電極１５は、流路１７内の電気粘性流体２に電界（電圧）をかける電極（エレクトロード）となる。この場合、中間筒電極１５の両端側は、電気絶縁性の下側スペーサ１４と上側スペーサ２７とによって電気的に絶縁されている。一方、内筒電極３は、閉塞部材１８、ボトムキャップ５、外筒４、高電圧ドライバ等を介して負極（グランド）に接続されている。高電圧ドライバは、シリンダ装置１の減衰力を可変に調整するためのコントローラ（図示せず）から出力される指令（高電圧指令）に基づいて、バッテリ２８から出力される直流電圧を昇圧して中間筒電極１５に供給（出力）する。

第１の実施形態によるシリンダ装置１は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

シリンダ装置１を自動車等の車両に実装するときは、例えばピストンロッド９の上端側を車両の車体側に取付け、外筒４の下端側（ボトムキャップ５側）を車輪側（車軸側）に取付ける。車両の走行時には、路面の凹凸等により、上，下方向の振動が発生すると、ピストンロッド９が外筒４から伸長、縮小するように変位する。このとき、コントローラからの指令によりバッテリ２８を用いて各流路１７内に電位差を発生させ、各流路１７を通過する電気粘性流体２の粘度を制御することにより、シリンダ装置１の発生減衰力を可変に調整する。

ピストンロッド９の伸び行程時には、内筒電極３内のピストン６の移動によってピストン６の縮み側逆止弁７が閉じる。ピストン６のディスクバルブ８の開弁前には、ロッド側油室Ｂの電気粘性流体２が加圧され、ロッド側油室Ｂ内の電気粘性流体２は、通路形成部材２２の通路孔２６を通じて各流路１７内に流入する。このとき、ピストン６が移動した分の電気粘性流体２は、リザーバ室Ａからボトムバルブ１０の伸び側逆止弁１２を開いてボトム側油室Ｃに流入する。

一方、ピストンロッド９の縮み行程時には、内筒電極３内のピストン６の移動によってピストン６の縮み側逆止弁７が開き、ボトムバルブ１０の伸び側逆止弁１２が閉じる。ボトムバルブ１０（ディスクバルブ１３）の開弁前には、ボトム側油室Ｃの電気粘性流体２がロッド側油室Ｂに流入する。これと共に、ピストンロッド９が内筒電極３内に進入した分に相当する電気粘性流体２が、ロッド側油室Ｂから通路形成部材２２の各通路孔２６を通じて各流路１７内に流入する。

従って、いずれの場合も（伸び行程時も縮み行程時も）、各流路１７内に流入した電気粘性流体２は、各流路１７の電位差（中間筒電極１５と内筒電極３との間の電位差）に応じた粘度で各流路１７内を出口側（下側）に向けて通過し、各流路１７から下側スペーサ１４の油路１４Ａを通じてリザーバ室Ａに流出する。このとき、シリンダ装置１は、各流路１７を通過する電気粘性流体２の粘度に応じた減衰力が発生し、車両の上下振動を緩衝（減衰）することができる。

ところで、上述した従来技術によるシリンダ装置は、内筒電極内の電気粘性流体が内筒電極の上端側に形成された横穴を通じて流路に流入している。この場合、電気粘性流体は、内筒電極の横穴から流出したときに中間筒電極の内周面に衝突し、様々な方向に向きを変えることになる。これにより、電気粘性流体は、その流れが乱れた状態で内筒電極と中間筒電極との間の流路に流入するので、圧力損失が大きくなり、減衰力が高くなる虞がある。また、流路で発生した気泡が上側スペーサ（絶縁部材）の下端と横穴との間に溜った場合には、シリンダ装置の作動初期にこの気泡が潰れた後で油圧が上昇し始めるので、減衰力の応答性が悪化したり、異音が発生したりする虞がある。

そこで、第１の実施形態では、内筒電極３に電気粘性流体２を通過させるための横穴を廃止し、内筒電極３内（ロッド側油室Ｂ）から流路１７に向けて電気粘性流体２を円滑に流すための閉塞部材１８（通路形成部材２２）を設けている。この通路形成部材２２には、内筒電極３の上端３Ｂよりも上方に位置して径方向外側に向けて延びる径方向通路２６Ａと径方向通路２６Ａから流路１７に向けて軸方向に延びる軸方向通路２６Ｂからなる４本の通路孔２６が形成されている。

これにより、ロッド側油室Ｂ内の電気粘性流体２は、図１から図３に二点鎖線で示す矢印Ｆ１のように、各通路孔２６の径方向通路２６Ａから軸方向通路２６Ｂを通じて流路１７に流出する。この場合、軸方向通路２６Ｂは、内筒電極３および中間筒電極１５と軸方向に平行に延びている。従って、通路形成部材２２の各通路孔２６は、電気粘性流体２を流路１７に向けて整流させることができる。その結果、電気粘性流体２は、軸方向通路２６Ｂから流路１７に向けて円滑に流入させることができるので、圧力損失を小さくしてシリンダ装置１の減衰力特性（特に、ソフト側の減衰力特性）を安定させることができる。

また、軸方向通路２６Ｂの下端側（流路側端部）には、径方向内周側から径方向外周側に向けて傾斜する通路側傾斜面２６Ｂ１が形成されている。また、上側スペーサ２７の下端側（流路側端部）にも、径方向内周側から径方向外周側に向けて傾斜する絶縁部材側傾斜面２７Ａが形成されている。

これにより、流路１７で発生した気泡は、上側スペーサ２７の絶縁部材側傾斜面２７Ａおよび通路孔２６の通路側傾斜面２６Ｂ１を沿ってロッド側油室Ｂ内に移動してピストンロッド９とロッドガイド１９との間からガス室Ｄ内へと導かれる。従って、上側スペーサ２７の下端および通路形成部材２２の下端に気泡溜まりが発生するのを低減することができるので、減衰力の応答性を向上することができ、また異音の発生を抑制することができる。

次に、図５、図６は、本発明の第２の実施形態を示している。本実施形態の特徴は、各通路孔の軸方向通路を流路（流路形成部材）の螺旋方向と同じ方向に傾斜させる構成としたことにある。なお、第２の実施形態では、前述した第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図５において、通路形成部材３１は、第１の実施形態による通路形成部材２２と同様に、上側部分が内周３２Ａにロッドガイド１９の小径部１９Ｂが圧入されるロッドガイド挿入部３２となり、下側部分が内周３３Ａに内筒電極３の上端３Ｂ側が圧入される内筒電極挿入部３３となっている。そして、内筒電極挿入部３３の内周３３Ａには、内筒電極３の上端３Ｂが当接する段差部３４が形成されている。即ち、内筒電極挿入部３３は、内筒電極３の上端３Ｂ部（一端部）を覆う軸方向に延びる環状側部を構成している。

通路孔３５は、内筒電極挿入部３３の内周３３Ａ側で周方向に離間して複数個(例えば、４個）形成されている。各通路孔３５は、内筒電極３の上端３Ｂ部側で内筒電極３内（ロッド側油室Ｂ）に連通して流路１７に向けて軸方向に延び、ピストンロッド９の伸び側の移動および縮み側の移動により内筒電極３内の電気粘性流体２を流路１７に導くものである。そして、各通路孔３５は、段差部３４に対応する位置で内筒電極挿入部３３の内周３３Ａから径方向外側に向けて延びる径方向通路３５Ａと、径方向通路３５Ａから流路１７に向けて軸方向に延びる軸方向通路３５Ｂとからなっている。また、軸方向通路３５Ｂの流路側端部には、径方向内周側から径方向外周側に向けて傾斜する通路側傾斜面３５Ｂ１が形成されている。

ここで、軸方向通路３５Ｂは、内筒電極３の外周側に螺旋状に巻回する流路形成部材１６の上端側１６Ａ（一端側）の傾斜方向と同じ方向に傾斜している。即ち、軸方向通路３５Ｂは、径方向通路３５Ａから各流路１７に向けて同じ方向に延びている。この場合、図６に二点鎖線で示す矢印Ｆ２のように、電気粘性流体２は、流路形成部材１６の巻回方向と同じ方向（上方からみて時計回り方向）で軸方向通路３５Ｂから流路１７に向けて流出する。

従って、各通路孔３５の軸方向通路３５Ｂは、電気粘性流体２をより円滑に各流路形成部材１６間の各流路１７に導くことができる。これにより、各通路孔３５の軸方向通路３５Ｂから各流路１７に向けて流出する電気粘性流体２をより整流させることができるので、ピストンロッド９の伸縮時における圧力損失を小さくすることができると共に、気泡の発生を低減することができる。かくして、このように構成された第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様に、シリンダ装置１の減衰力特性を安定させることができる。

なお、第１の実施形態では、各通路孔２６は、周方向で同じ幅に形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図７に示す第１の変形例のように、各通路孔４１は、電気粘性流体２の流れ方向の上流側（入口側）の幅よりも下流側（出口側）の幅を広く形成してもよい。また、逆に電気粘性流体２の流れ方向の上流側の幅よりも下流側の幅を狭く形成してもよい。このことは、第２の実施形態についても同様である。

第１の実施形態では、閉塞部材１８は、ロッドガイド１９と通路形成部材２２とにより分割形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図８に示す第２の変形例のように、閉塞部材５１は、ロッドガイド部５１Ａと通路形成部５１Ｂとにより一体形成されていてもよい。このことは、第２の実施形態および第１の変形例についても同様である。

第１の実施形態では、通路孔２６は、通路形成部材２２の周方向に離間して４個形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば通路孔２６を１〜３個または５個以上形成してもよい。このことは、第２の実施形態および第１，第２の変形例についても同様である。

第１の実施形態では、流路形成部材１６は、内筒電極３の外周側に周方向に離間して４個形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば流路形成部材１６を１〜３個または５個以上形成してもよい。このことは、第２の実施形態および第１，第２の変形例についても同様である。

第１の実施形態では、シリンダ装置１をユニフロー構造とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばシリンダ装置をバイフロー構造としてもよい。なお、バイフロー構造とした場合には、ロッドの進退方向が反対になったときには、各通路孔２６が流出部となる。このことは、第２の実施形態および第１，第２の変形例についても同様である。

各実施形態では、シリンダ装置１を上下方向に配置する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばエアレーションを起こさない範囲で傾けて配置する等、取付対象に応じて所望の方向に配置することができる。

各実施形態では、電気粘性流体２は、軸方向の上端側（一端側）から下端側（他端側）に向けて流動する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、シリンダ装置１の配設方向に応じて、例えば下端側から上端側に向けて流動する構成、左端側（または右端側）から右端側（または左端側）に向けて流動する構成、前端側（または後端側）から後端側（または前端側）に向けて流動する構成等、軸方向の他端側から一端側に向けて流動する構成とすることができる。

各実施形態では、シリンダ装置１を４輪自動車に用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば２輪車に用いる緩衝器、鉄道車両に用いる緩衝器、一般産業機器を含む各種の機械機器に用いる緩衝器、建築物に用いる緩衝器等、緩衝すべき対象を緩衝する各種のシリンダ装置（緩衝器）として広く用いることができる。さらに、実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。即ち、シリンダ装置（緩衝器）は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更が可能である。

以上説明した実施形態に基づくシリンダ装置として、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。

第１の態様としては、電界により流体の性状が変化する電気粘性流体が封入され、内部にロッドが挿入されるシリンダ装置であって、互いに異なる電位の電極となる内筒電極と前記内筒電極の外周に設けられる中間筒電極と、前記中間筒電極の外周に設けられる外筒と、前記内筒電極と前記中間筒電極と前記外筒との一端部に設けられる閉塞部材と、前記内筒電極と前記中間筒電極との間に形成され、軸方向の一端側から他端側に向けて前記ロッドの少なくとも伸び側の移動により前記電気粘性流体が流動する流路と、を有し、前記中間筒電極の前記閉塞部材が設けられる一端側には、その外径が拡径された拡径部が形成されており、前記閉塞部材は、前記ロッドを支持し、軸方向の一端が前記外筒に設けられ、他端が前記内筒電極の一端部を覆うように外側圧入されており、前記閉塞部材の前記内筒電極の一端部を覆う軸方向に延びる環状側部には、前記内筒電極の一端部側で前記内筒電極内に連通し前記流路に向けて軸方向に延び、前記ロッドの少なくとも伸び側の移動により前記内筒電極内の前記電気粘性流体を前記流路に導く一または複数の通路孔が形成され、前記拡径部と前記環状側部との間には、絶縁部材が設けられている。

第２の態様としては、第１の態様において、前記閉塞部材は、前記ロッドを支持し前記外筒に設けられるロッドガイドと、前記絶縁部材と前記内筒電極との間に設けられ、前記一または複数の通路孔が形成された通路形成部材とにより構成され、前記ロッドガイドと前記通路形成部材とは、軸方向に力を掛けた際に、前記通路形成部材の方が前記ロッドガイドに対して変形量が小さい金属材料で形成されている。

第３の態様としては、第１または第２の態様において、前記通路孔の前記流路側端部には、径方向内周側から径方向外周側に向けて傾斜する通路側傾斜面が形成されている。

第４の態様としては、第１，第２または第３の態様において、前記絶縁部材の前記流路側端部には、径方向内周側から径方向外周側に向けて傾斜する絶縁部材側傾斜面が形成されている。

第５の態様としては、第１，第２，第３または第４の態様において、前記一または複数の通路孔は、前記内筒電極の一端部側で前記内筒電極内に連通し径方向外側に向けて延びる径方向通路と、前記径方向通路から前記流路に向けて軸方向に延びる軸方向通路とからなっている。

第６の態様としては、第５の態様において、前記流路には、前記内筒電極と前記中間筒電極との間で軸方向の一端側から他端側へと螺旋状に延びる一または複数の流路形成部材が設けられ、前記軸方向通路は、前記一または複数の流路形成部材の一端側の傾斜方向と同じ方向に傾斜している。

１ シリンダ装置
２ 電気粘性流体
３ 内筒電極
４ 外筒
９ ピストンロッド（ロッド）
１５ 中間筒電極
１５Ｂ 拡径部
１７ 流路
１８，５１ 閉塞部材
１９ ロッドガイド
２２，３１ 通路形成部材
２４ 内筒電極挿入部
２６，３５，４１ 通路孔
２６Ａ，３５Ａ 径方向通路
２６Ｂ，３５Ｂ 軸方向通路
２６Ｂ１，３５Ｂ１ 通路側傾斜面
２７ 上側スペーサ（絶縁部材）
２７Ａ 絶縁部材側傾斜面

Claims (6)

1. 電界により流体の性状が変化する電気粘性流体が封入され、内部にロッドが挿入されるシリンダ装置であって、
   互いに異なる電位の電極となる内筒電極と前記内筒電極の外周に設けられる中間筒電極と、
   前記中間筒電極の外周に設けられる外筒と、
   前記内筒電極と前記中間筒電極と前記外筒との一端部に設けられる閉塞部材と、
   前記内筒電極と前記中間筒電極との間に形成され、軸方向の一端側から他端側に向けて前記ロッドの少なくとも伸び側の移動により前記電気粘性流体が流動する流路と、
   を有し、
   前記中間筒電極の前記閉塞部材が設けられる一端側には、その外径が拡径された拡径部が形成されており、
   前記閉塞部材は、前記ロッドを支持し、軸方向の一端が前記外筒に設けられ、他端が前記内筒電極の一端部を覆うように外側圧入されており、
   前記閉塞部材の前記内筒電極の一端部を覆う軸方向に延びる環状側部には、前記内筒電極の一端部側で前記内筒電極内に連通し前記流路に向けて軸方向に延び、前記ロッドの少なくとも伸び側の移動により前記内筒電極内の前記電気粘性流体を前記流路に導く一または複数の通路孔が形成され、
   前記拡径部と前記環状側部との間には、絶縁部材が設けられていることを特徴とするシリンダ装置。
2. 前記閉塞部材は、前記ロッドを支持し前記外筒に設けられるロッドガイドと、前記絶縁部材と前記内筒電極との間に設けられ、前記一または複数の通路孔が形成された通路形成部材とにより構成され、
   前記ロッドガイドと前記通路形成部材とは、軸方向に力を掛けた際に、前記通路形成部材の方が前記ロッドガイドに対して変形量が小さい金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
3. 前記通路孔の前記流路側端部には、径方向内周側から径方向外周側に向けて傾斜する通路側傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ装置。
4. 前記絶縁部材の前記流路側端部には、径方向内周側から径方向外周側に向けて傾斜する絶縁部材側傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載のシリンダ装置。
5. 前記一または複数の通路孔は、前記内筒電極の一端部側で前記内筒電極内に連通し径方向外側に向けて延びる径方向通路と、前記径方向通路から前記流路に向けて軸方向に延びる軸方向通路とからなることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載のシリンダ装置。
6. 前記流路には、前記内筒電極と前記中間筒電極との間で軸方向の一端側から他端側へと螺旋状に延びる一または複数の流路形成部材が設けられ、
   前記軸方向通路は、前記一または複数の流路形成部材の一端側の傾斜方向と同じ方向に傾斜していることを特徴とする請求項５に記載のシリンダ装置。

Images