JP3835845B2 - Ｅｒ流体を使用する振動緩衝装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車又は他の機器の如く、懸架部材に適用された時、緩衝性能を発揮する振動緩衝装置に関する。さらに詳細には、発明は、緩衝媒体として電気流動性（ＥＲ）流体を使用する緩衝装置であり、この装置は、比較的単純構造であり、組み立てが容易であり、装置の緩衝特性を変化させるために含有されたＥＲ流体に電圧を印加するのが容易である緩衝装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
振動緩衝装置が、油充てん衝撃吸収器又は高圧ガス緩衝装置の介在により、タイヤから車両フレームに伝わる道路の隆起とくぼみによって生じた振動を低減することにより、よりなめらかな乗心地を提供するために、相当に長い期間に、車両の懸架システムに加えられた振動力を緩衝するために使用されてきた。
【０００３】
これらの先行技術の油及び高圧ガス緩衝装置は、満足することがわかったが、電気流動性又は電気粘性流体が緩衝装置の室内で使用されるより最近の開発が展開され、この場合、液体は、制限通路に通常取り付けた一つ以上の電極と接触され、電極は、電極のサイズと液体に印加された電圧量により、液体の粘度を変化させ、高圧ガス又は油充てん衝撃吸収器によって達せられるものよりも、より大きな範囲の緩衝特性を緩衝装置に与える。
【０００４】
電気流動性液体を含有する膨張性液体室を使用する振動防止装置の例は、米国特許第４，９７３，０３１号において示される。米国特許第４，８５８，７３３号は、閉鎖室内に含有された電気粘性液体と組み合わせた電極を使用する別の緩衝装置を開示する。液体は、多様な緩衝効果を達成するために通路を移動しその粘度を変化させる時、電圧が電気粘性液体に印加される制限通路を通って移動することができる。多様な他の形式のＥＲ振動緩衝装置は、米国特許第５，１８０，１４５号において示された如く、ＥＲ流体を含有するためのエラストマー部材又はスリーブを使用する。これらの装置は満足することがわかったが、それらは、スリーブが膨張し応答時間に影響を与えるために、緩衝のために利用可能な内部圧力量に関して制限される。
【０００５】
このため、金属から形成した剛性流体室の使用は、より高い内部圧力とより迅速な応答時間を発生させるために、ＥＲ流体で使用された。米国特許第４，８１９，７７２号と第５，２５９，４８７号は、本発明の振動緩衝装置に最も近い先行技術であると考えられる。これらの両特許の緩衝装置は、室形成部材のためのエラストマースリーブ又はベローズを使用して、ＥＲ緩衝器では獲得できると考えられない圧力の増大と応答時間の迅速化を提供するために、剛性ハウジング内に含有されたＥＲ流体を使用する。
【０００６】
しかし、これらの先行技術の緩衝装置の両構造は、ＥＲ流体が移動する制限オリフィス又はダクトに電圧を印加するために必要な電気絶縁を達成するために、多数の部品から成る複雑な構造と、ＥＲ流体室を通過するような電圧を電極に印加するワイヤの通路を必要とする。同様に、外側本体又はハウジングは、この外側ハウジングが一方の端部において離間した車両構成部品の一方に直接に連結されるために、剛性金属でなければならず、このため、加えられた多様な負荷及び力を支持するために十分な強度でなければならない。ピストン棒の外端部は、振動緩衝装置を車両に取り付けるために離間した車両構成部品の他方に連結される。
【０００７】
こうして、より簡単な構成で、車両の離間構造部品の間に取り付けられた時、及ぼされた多様な負荷と力に耐えることができ、そして現存するＥＲ流体緩衝器よりも容易な方式で緩衝装置内に包含された電極に電圧を印加することができる、ＥＲ流体を使用する改良振動緩衝装置の必要性が存在する。
【０００８】
発明の目的は、好ましくは車両懸架システム内に組み込まれるようになっている形式の、ＥＲ流体を使用する改良緩衝装置を提供し、これにより達成された緩衝特性を犠牲にすることなく、緩衝器の複雑性を縮小することにより先行技術の緩衝器の前述の問題を解決することである。
【０００９】
発明のさらに一層の目的は、電気流動性又は電気粘性流体で使用された時、オリフィスと関連電極に多様な構成を備えさせ、多様な緩衝特性を達成するそのような緩衝装置を提供することである。
【００１０】
発明の別の目的は、ＥＲ流体を使用する先行の緩衝器よりも相当に簡単な構造で、かつ、車両懸架システムにおいて離間構成部品の間に取り付けられた時、及ぼされた多様な負荷と力に耐えることができるそのような緩衝装置を提供することである。
【００１１】
発明の一層の目的は、ＥＲ流体に電圧を供給するための電極が、ＥＲ流体の外側に取り付けられ、ＥＲ流体を使用する先行する緩衝器における如く、電極に電圧を供給する電気ワイヤのＥＲ流体の通過を除去するそのような緩衝装置を提供することである。
【００１２】
発明のさらに一層の目的は、緩衝器内に加圧ガス貯蔵器を組み込み、ＥＲ流体内の空洞化と泡の形成を防止し、これにより、流体内の電気アークの生成を防止するそのような緩衝装置を提供することである。
【００１３】
発明のさらに別の目的は、外側ハウジングが誘電材料から形成され、ピストン室を形成する内側ハウジングが、金属から形成され、これにより、小径シリンダーを使用可能にし、電極を除く緩衝器のすべての金属構成部品を接地させ、電気短絡又は衝撃の危険を縮小するそのような緩衝器を提供することである。
【００１４】
発明の一層の目的は、ピストンが、圧縮又は収縮行程のいずれかにおいて移動する時、ＥＲ流体の部分をピストンに通過させることができる多様な弁機構を含むそのような緩衝器を提供することである。
【００１５】
発明のさらに別の目的は、装置の保全性を犠牲にすることなく、修理と製造の容易さのために容易に組み立て及び分解される緩衝装置を提供することである。発明の一層の目的は、単純かつ効率的な方法において上記の目的を達成する、頑丈、小型、比較的軽量、単純設計の改良緩衝装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
これらの目的及び利点は、本発明の振動緩衝装置によって獲得され、その一般性質は、ピストン室を形成する金属製円筒内側ハウジングと、
ピストン室内で軸方向に可動であり、該室を２つの別個の流体室に分割するピストンと、金属製内側ハウジングの少なくとも部分を包囲する外側ハウジングと、該内側及び外側ハウジングの間に形成され、該ピストンの対向側の該流体室の間に流体連通を提供する該ピストン室を包囲する環状流体移送ダクト手段であり、該流体室は電気流動性（ＥＲ）流体で満たされるようになっている環状流体移送ダクト手段と、通過するＥＲ流体の流れ抵抗を増すように、ダクト手段の少なくとも部分に電界を印加するために外側ハウジングに取り付けた電極手段と、
一方の端部においてピストンに連結され、内側ハウジングの第１端部を越えて延びて、該ピストンの別の端部は第１支持構造に連結されるようになっているピストン棒と、内側ハウジングの該第２端部を第１構造から離間した第２構造に連結する、内側ハウジングの第２端部に取り付けた連結手段とを含み、これにより、緩衝装置における負荷が、該内側ハウジングとピストン棒によって支持されることを特徴とする振動緩衝装置として開示される。
【００１７】
出願者が原理を応用することを熟慮した最良形態を例示する発明の好ましい実施態様が、次の説明において記載され、図面において示され、添付のクレイムにおいて詳細かつ明確に指摘及び記載される。
【００１８】
【実施例】
改良振動緩衝装置の第１実施態様は、一般に１で示され、図１〜図４において示される。装置１は、それぞれ、内側及び外側円筒面４と５を具える円筒体３を有する剛性金属から形成した内側ハウジング２を含む。円筒体３の一方の端部は、６において開かれ、他方の端部は壁７によって閉鎖される。
【００１９】
ピストン１０は、円筒体３内に形成したピストン室１１内にすべり可能に取り付けられ、ピストン棒１２を装着している。棒１２は、端部クロージャーリング１４において形成した相補的形状の開口１３を貫通する。リング１４は、円筒体３の開端部６内に取り付けられ、外側Ｏリング１５と内側Ｏリング１６によって密封して係合される。ピストン棒１２はまた、端部キャップ１８において形成した相補的形状の開口１７を貫通する。図１に示された如く、コネクタ２０は、ピストン棒を車両構成部品に固定するためにピストン棒１２の外端部において取り付けられる。通常のジョウンスバンパー２１が、振動緩衝器１に及ぼされた過酷な力を吸収するためにコネクタ２０に隣接してピストン棒１２において取り付けられ、道路面における過酷なくぼみ又は隆起を車両が経験することによる損傷を防止する。
【００２０】
緩衝器１は、さらに、図１〜図４の実施態様において、多様な形式の高強度プラスチック材料の如く誘電材料から形成される一般に２５で示された外側ハウジングを含む。ハウジング２５は、好ましくは、内端部２６ａと２７ａにおいて軸方向に入れ子式にすべり可能に接合され、一対のＯリング２８によって流体密封される２つの円筒部分２６と２７から形成される。
【００２１】
円筒部分２７の外端部は、クリップリング２９によって内側ハウジング２において位置に固定され、離間した一対のＯリング３０によってハウジング２の外面と密封係合される。円筒部分２６の外端部はまた、離間した一対のＯリング３１によって内側ハウジング２の外面と密封係合される。外側ハウジング２５の円筒部分２６と２７は、内側ハウジング２上にすべり可能に取り付け組み立てられ、円筒ハウジング部分２６の外端部において雌ねじ部分３４とねじ係合された調整ねじリング３３によって調整位置において固定される。ねじリング３３は、クリップリング３５によって位置に保持される。
【００２２】
図２において示された如く、内側円筒ハウジング２の外径は、外側ハウジング２５の内径よりも小さく、特に、円筒部分２６と２７の内径よりも小さく、環状流体移送ダクト３７を設け、このダクトは、外側ハウジング２５の軸長の全体に一般に延びる。ピストン１０は、ハウジング２の円筒体３において形成した複数の細長いスロット４０によって移送ダクト３７と連通する一対の流体室３８と２９に室１１を分割する。こうして、図２に示された如く、ピストン１０が室１１内を移動する時、室１１内に含有された電気流動性（ＥＲ）流体が開口４０を通って、ピストンの移動方向により、２つの流体室の間の移送ダクト３７に沿って流れる。穴４２は、外側ハウジング２５において形成され、流体移送ダクト３７と連通し、ＥＲ流体でピストン室１１と移送ダクト３７を満たす。ねじプラグ４３は、ＥＲ流体による緩衝器１の充てんの後、穴４２を密封する。
【００２３】
圧力室４５は、内側ハウジング２の一方の端部において形成され、Ｏリング４７によって室１１から流体密封された軸方向にすべり可能に取り付けたピストン又は仕切り壁４６によってピストン室１１から分離される。室４５は、加圧圧縮性ガスで満たされる。室１１内のピストン１０の移動により、壁４６は、室４５に対して離接移動し、室に出入りするピストン棒１２に移動によって生じた室１１内の容積変化を補償する。この壁４６の移動は、ＥＲ流体内に一般に一定の圧力を維持し、下記の如く、電圧がＥＲ流体に印加される時、電気アークと短絡を生じさせる気泡又は空洞化の形成を防止する。弁４８は、加圧ガスを室に供給するための圧力室４５と連通する。
【００２４】
発明の特徴の一つにより、コネクタ４９が、ピストン棒コネクタ２０が装着される車両の部分から離間した車両の別の部分において振動緩衝器を取り付けるために、内側ハウジング２の端部クロージャー壁７に溶接によって硬直に固定される。エラストマーブッシング５０は、好ましくは、コネクタ４９内に取り付けられ、所望の緩衝特性の達成を助長するために車両と緩衝器に伝えられた小振動を吸収するのに役立つ。
【００２５】
発明の別の特徴により、電極５２は、外側ハウジング２５の円筒部分２６内に形成した環状凹部５３内に取り付けられる。電極５２は、好ましくは、外側ハウジング２５のそれぞれ円筒部分２６と２７の内面５５と５６に併合する時、なめらかなテーパーを形成するために、円錐状端部５４を有する環状金属帯である。電極５２は、複数のＯリング５７によって凹部５３内に密封して取り付けられる。電極５２は、凹部５３内に着座され、調整ねじリング３３（図２）の前進による部分２７に向かった外側ハウジング円筒部分２６の前進により、外側ハウジング円筒部分２７の内側縁５８によって締め付けられる。電圧が、外側ハウジング２５において形成した相補的形状開口６１を貫通し、ワイヤ６２によって電源に連結された電気コネクタ６０によって電極５２に供給される。
【００２６】
複数のブリード穴６４が、好ましくは、ピストン１０において形成され、ピストンが室１１において移動する時、室３８と３９の間に限定量のＥＲ流体を通過させる。所望ならば、一方逆止め弁６５がまた、ピストン１０において使用され、ピストンの移動中一方のみの方向において流体流を許容する。
【００２７】
振動緩衝器１の動作は、図２に最良に示される。車両が道路においてくぼみ又は突出部を経験することにより、ピストンは、室１内を移動し、ＥＲ流体を一方の室から他方の室に流体移送ダクト３７を介して押しやる。電圧を印加した電極５２に隣接したダクト３７の限定領域を通過することにより、ＥＲ流体の粘度は、ＥＲ流体緩衝技術において非常に公知な如く、緩衝器の緩衝特性に影響を与えるために、印加電圧量と限定通路の幅に依存して変化される。
【００２８】
本発明の主な特徴の一つは、剛性金属から形成された内側ハウジングとピストン棒１２が、離間位置において車両に取り付けられ、重量を支持し、緩衝器に及ぼされたいろいろな力を吸収することである。これは、先行技術のＥＲ振動緩衝器の外側ハウジング又はシリンダーと同様に、力と負荷を吸収しないために、外側ハウジング２５を誘電性軽量の好ましくはプラスチック材料から形成可能にする。内側金属ハウジング２は、接地に連結され、電極５２のみが、帯電され、この電極は、誘電ハウジング内に完全に包含される。外部電気連結のみが、電気コネクタ６０とワイヤ６２である。こうして、すべての帯電構成部品は、車両の個別及び／又は周囲構成部品と実質的に可能な接触をしない。同様に、上記の如く、また図２に示された如く、非常にわずかの構成部品が、緩衝器１を形成するために必要とされ、内側金属ハウジング上の外側ハウジング円筒部分のすべり嵌合と、ねじリング３３の調整により電極５２との締め付け係合によって容易に組み立てられる。
【００２９】
本発明の振動緩衝装置の第２実施態様は、一般に７０で示され、図５と図６において示される。緩衝器７０は、外側ハウジング７１が緩衝器１の外側ハウジング２５の誘電材料に対照して金属から形成されることを除いて、上記の緩衝器１に多くの点において類似する。外側ハウジング７１を金属から形成させるために、環状絶縁スリーブ７２が、凹部５３内に着座され、移送ダクト３７を通って流れるＥＲ流体がハウジング７１から漏れ出るのを防止するために複数のＯリング７３と７４によって密封される。電気コネクタ６０がまた、金属ハウジング７１から誘電絶縁スリーブ７５によって絶縁される。残りの構成部品と緩衝器７０の動作方法は、緩衝器１に関して前述されたものと同じである。
【００３０】
本発明の第３実施態様が、一般に８０で指示され、図７に示される。緩衝器８０は、電極帯８１がその長さの全体に完全に延びる構成を有し、凹部５３内で完全に密封されることを除いて、上記の緩衝器１と同様である。電極８１は、緩衝器１の電極５２の端部５４に類似する円錐状端部を有さないが、緩衝器１と７０の電極５２によって提供された制限ダクト領域なしに、その縦長の全体で完全に移送ダクト８２に連続一様幅を形成する。
【００３１】
改良緩衝器の第４実施態様は、一般に９０で指示され、図８に示される。緩衝器９０は、誘電外側ハウジングと金属製内側ハウジングを有するということにおいて緩衝器１と８０に多くの点において類似する。主な差異は、離間円錐状領域９１が電極５２に隣接した外側ハウジングの内面５５において形成され、電極５２の円錐状端部５４と併合する時、連続円錐面を設けることである。これは、移送ダクト９４に電極５２に隣接した制限流領域９２を設けるが、ある緩衝応用に対して望ましい拡幅を有する残余部分を設ける。再び、緩衝器９０の残余構成部品は、誘電外側ハウジングを使用する緩衝器１と８０と同一である。
【００３２】
要するに、多様な実施態様は、ＥＲ流体での使用のために意図された振動緩衝装置を提供し、この装置は、比較的簡単な構成、組み立てと車両における取り付けが容易であり、この場合、流体移送ダクトは、多様な構成を有する。本発明の別の利点は、電極への電気連結が、先行のＥＲ緩衝器における如くＥＲ流体を通過する必要はなく、電極帯のみが電源に連結されることを必要とすることである。これは、金属から形成された内側ハウジングが接地に連結され、そして外側ハウジングが誘電絶縁材料から形成され、内部に位置し電気的に絶縁された電極帯を外部電圧供給に連結するために外側ハウジングを通った電気コネクタの通過のみを必要とするために、印加電圧のアーク又は短絡により、誤動作を起こしがたい緩衝器を提供する。
【００３３】
従って、本発明の振動緩衝装置は、単純化され、列挙されたすべての目的を達成する有効、安全、安価、及び効果的な装置を提供し、先行装置で見られた困難を除去し、問題を解決し、技術において新結果を獲得する。
【００３４】
前述の説明において、幾つかの用語が、簡潔さ、明確性、及び理解のために使用された。しかし、そのような用語は説明目的のために使用され、広く解釈されることを意図されるために、不必要な制限は、先行技術の必要条件を越えて含意されない。
【００３５】
さらに、発明の説明と例証は、実施例により行われ、発明の範囲は、示され又は記載された正確な詳細に限定されない。
【００３６】
発明の特徴、発見及び原理を記載したが、改良振動緩衝装置が構成及び使用される方法、構成の特性、及び好都合な、新規かつ有益な結果が獲得される。新規かつ有益な構造、装置、要素、配置、部品及び組み合わせが、添付のクレイムにおいて記載される。
【００３７】
本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。
【００３８】
１．ピストン室を形成する金属製円筒内側ハウジングと、
ピストン室内で軸方向に可動であり、該室を２つの別個の流体室に分割するピストンと、
金属製内側ハウジングの少なくとも部分を包囲する外側ハウジングと、
該内側及び外側ハウジングの間に形成され、該ピストンの対向側の該流体室の間に流体連通を提供する該ピストン室を包囲する環状流体移送ダクト手段であり、該流体室は電気流動性（ＥＲ）流体で満たされるようになっている環状流体移送ダクト手段と、
通過するＥＲ流体の流れ抵抗を増すように、ダクト手段の少なくとも部分に電界を印加するために外側ハウジングに取り付けた電極手段と、
一方の端部においてピストンに連結され、内側ハウジングの第１端部を越えて延びて、該ピストンの別の端部は第１支持構造に連結されるようになっているピストン棒と、
内側ハウジングの該第２端部を第１構造から離間した第２構造に連結する、内側ハウジングの第２端部に取り付けた連結手段とを含み、これにより、緩衝装置における負荷が、該内側ハウジングとピストン棒によって支持されることを特徴とする振動緩衝装置。
【００３９】
２．電極手段が、流体ダクト手段に隣接して外側ハウジングの内側円筒面に取り付けた金属の環状帯であり、この場合、電気連結手段は、外側ハウジングを貫通し、該電極手段に電圧を印加するために該環状帯に電気的に連結される上記１に記載の振動緩衝装置。
【００４０】
３．外側ハウジングが、誘電材料から形成される上記２に記載の振動緩衝装置。
【００４１】
４．外側ハウジングが、金属から形成され、この場合、誘電材料が、電極手段の金属帯と該外側ハウジングの間に取り付けられ、該帯を外側ハウジングから電気的に絶縁する上記２に記載の振動緩衝装置。
【００４２】
５．外側ハウジングが、第１及び第２円筒部分を含み、この場合、環状凹部が、該部分の少なくとも一つにおいて形成され、環状金属帯が、着座され、そして緩衝装置が、さらに、該第１及び第２部分を軸方向に接合し、該凹部において該環状金属を固定するための組み立て手段を含む上記２に記載の振動緩衝装置。
【００４３】
６．外側ハウジングの第１及び第２部分が、軸方向にすべり可能に接合され、この場合、組み立て手段が、一対の端部保持部材と介在する調整ねじリングを含む上記５に記載の振動緩衝装置。
【００４４】
７．環状凹部が、外側ハウジングの内側円筒面において形成され、この場合、環状金属帯が、該環状凹部において着座され、流体移送ダクト手段と連通する環状表面を有する上記２に記載の振動緩衝装置。
【００４５】
８．金属帯の環状表面が、外側ハウジングの内側円筒面と一致し、一般に流体移送ダクト手段の長さの全体で、外側ハウジングの該内側円筒面と内側ハウジングの外側円筒面の間に一定間隔を設ける上記７に記載の振動緩衝装置。
【００４６】
９．金属帯の環状表面が、外側ハウジングの内側円筒面を越えて延び、流体ダクト手段において縮小流領域を設ける上記７に記載の振動緩衝装置。
【００４７】
１０．金属帯の環状表面が、外側ハウジングの内側円筒面に併合する円錐状端部を有する上記９に記載の振動緩衝装置。
【００４８】
１１．外側ハウジングの内側円筒面が、環状凹部を包囲する環状円錐状領域を有し、この場合、該円錐状領域が、なめらかなテーパ接合部に金属帯の環状表面を設ける上記７に記載の振動緩衝装置。
【００４９】
１２．環状流体ダクト手段が、その縦長の全体でほぼ一定な幅を有する上記１に記載の振動緩衝装置。
【００５０】
１３．弁手段が、ピストンにおいて設けられ、該ピストンの移動中、ＥＲ流体の部分の通過を許容する上記１に記載の振動緩衝装置。
【００５１】
１４．弁手段が、該ピストンにおいて形成した少なくとも一つの通り穴を含む上記１３に記載の振動緩衝装置。
【００５２】
１５．弁手段が、少なくとも一つの一方逆止め弁を含む上記１３に記載の振動緩衝装置。
【００５３】
１６．加圧ガス貯蔵器が、該ハウジングの第２端部に隣接して内側ハウジング内に形成される上記１に記載の振動緩衝装置。
【００５４】
１７．流体室からガス貯蔵器を分離するために内側ハウジング内に取り付けた可動仕切り手段を含む上記１６に記載の振動緩衝装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動緩衝装置の側面図である。
【図２】図１の緩衝装置の拡大断片縦断面図である。
【図３】図２の線３−３において取った断面図である。
【図４】図２の線４−４において取った断面図である。
【図５】本発明の振動干渉装置の第２実施態様の図２に類似する断片縦断面図である。
【図６】図５の線６−６において取った断面図である。
【図７】振動緩衝装置の一層の実施態様を示す、図２と図５に類似する縦断面図である。
【図８】振動緩衝装置の一層の実施態様を示す、図２と図５に類似する縦断面図である。
【符号の説明】
１ 振動緩衝装置
２ 内側ハウジング
３ 円筒体
４ 内側円筒面
５ 外側円筒面
１０ ピストン
１１ ピストン室
１２ 棒
３７ 移送ダクト
４５ 圧力室
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車又は他の機器の如く、懸架部材に適用された時、緩衝性能を発揮する振動緩衝装置に関する。さらに詳細には、発明は、緩衝媒体として電気流動性（ＥＲ）流体を使用する緩衝装置であり、この装置は、比較的単純構造であり、組み立てが容易であり、装置の緩衝特性を変化させるために含有されたＥＲ流体に電圧を印加するのが容易である緩衝装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
振動緩衝装置が、油充てん衝撃吸収器又は高圧ガス緩衝装置の介在により、タイヤから車両フレームに伝わる道路の隆起とくぼみによって生じた振動を低減することにより、よりなめらかな乗心地を提供するために、相当に長い期間に、車両の懸架システムに加えられた振動力を緩衝するために使用されてきた。
【０００３】
これらの先行技術の油及び高圧ガス緩衝装置は、満足することがわかったが、電気流動性又は電気粘性流体が緩衝装置の室内で使用されるより最近の開発が展開され、この場合、液体は、制限通路に通常取り付けた一つ以上の電極と接触され、電極は、電極のサイズと液体に印加された電圧量により、液体の粘度を変化させ、高圧ガス又は油充てん衝撃吸収器によって達せられるものよりも、より大きな範囲の緩衝特性を緩衝装置に与える。
【０００４】
電気流動性液体を含有する膨張性液体室を使用する振動防止装置の例は、米国特許第４，９７３，０３１号において示される。米国特許第４，８５８，７３３号は、閉鎖室内に含有された電気粘性液体と組み合わせた電極を使用する別の緩衝装置を開示する。液体は、多様な緩衝効果を達成するために通路を移動しその粘度を変化させる時、電圧が電気粘性液体に印加される制限通路を通って移動することができる。多様な他の形式のＥＲ振動緩衝装置は、米国特許第５，１８０，１４５号において示された如く、ＥＲ流体を含有するためのエラストマー部材又はスリーブを使用する。これらの装置は満足することがわかったが、それらは、スリーブが膨張し応答時間に影響を与えるために、緩衝のために利用可能な内部圧力量に関して制限される。
【０００５】
このため、金属から形成した剛性流体室の使用は、より高い内部圧力とより迅速な応答時間を発生させるために、ＥＲ流体で使用された。米国特許第４，８１９，７７２号と第５，２５９，４８７号は、本発明の振動緩衝装置に最も近い先行技術であると考えられる。これらの両特許の緩衝装置は、室形成部材のためのエラストマースリーブ又はベローズを使用して、ＥＲ緩衝器では獲得できると考えられない圧力の増大と応答時間の迅速化を提供するために、剛性ハウジング内に含有されたＥＲ流体を使用する。
【０００６】
しかし、これらの先行技術の緩衝装置の両構造は、ＥＲ流体が移動する制限オリフィス又はダクトに電圧を印加するために必要な電気絶縁を達成するために、多数の部品から成る複雑な構造と、ＥＲ流体室を通過するような電圧を電極に印加するワイヤの通路を必要とする。同様に、外側本体又はハウジングは、この外側ハウジングが一方の端部において離間した車両構成部品の一方に直接に連結されるために、剛性金属でなければならず、このため、加えられた多様な負荷及び力を支持するために十分な強度でなければならない。ピストン棒の外端部は、振動緩衝装置を車両に取り付けるために離間した車両構成部品の他方に連結される。
【０００７】
こうして、より簡単な構成で、車両の離間構造部品の間に取り付けられた時、及ぼされた多様な負荷と力に耐えることができ、そして現存するＥＲ流体緩衝器よりも容易な方式で緩衝装置内に包含された電極に電圧を印加することができる、ＥＲ流体を使用する改良振動緩衝装置の必要性が存在する。
【０００８】
発明の目的は、好ましくは車両懸架システム内に組み込まれるようになっている形式の、ＥＲ流体を使用する改良緩衝装置を提供し、これにより達成された緩衝特性を犠牲にすることなく、緩衝器の複雑性を縮小することにより先行技術の緩衝器の前述の問題を解決することである。
【０００９】
発明のさらに一層の目的は、電気流動性又は電気粘性流体で使用された時、オリフィスと関連電極に多様な構成を備えさせ、多様な緩衝特性を達成するそのような緩衝装置を提供することである。
【００１０】
発明の別の目的は、ＥＲ流体を使用する先行の緩衝器よりも相当に簡単な構造で、かつ、車両懸架システムにおいて離間構成部品の間に取り付けられた時、及ぼされた多様な負荷と力に耐えることができるそのような緩衝装置を提供することである。
【００１１】
発明の一層の目的は、ＥＲ流体に電圧を供給するための電極が、ＥＲ流体の外側に取り付けられ、ＥＲ流体を使用する先行する緩衝器における如く、電極に電圧を供給する電気ワイヤのＥＲ流体の通過を除去するそのような緩衝装置を提供することである。
【００１２】
発明のさらに一層の目的は、緩衝器内に加圧ガス貯蔵器を組み込み、ＥＲ流体内の空洞化と泡の形成を防止し、これにより、流体内の電気アークの生成を防止するそのような緩衝装置を提供することである。
【００１３】
発明のさらに別の目的は、外側ハウジングが誘電材料から形成され、ピストン室を形成する内側ハウジングが、金属から形成され、これにより、小径シリンダーを使用可能にし、電極を除く緩衝器のすべての金属構成部品を接地させ、電気短絡又は衝撃の危険を縮小するそのような緩衝器を提供することである。
【００１４】
発明の一層の目的は、ピストンが、圧縮又は収縮行程のいずれかにおいて移動する時、ＥＲ流体の部分をピストンに通過させることができる多様な弁機構を含むそのような緩衝器を提供することである。
【００１５】
発明のさらに別の目的は、装置の保全性を犠牲にすることなく、修理と製造の容易さのために容易に組み立て及び分解される緩衝装置を提供することである。発明の一層の目的は、単純かつ効率的な方法において上記の目的を達成する、頑丈、小型、比較的軽量、単純設計の改良緩衝装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
これらの目的及び利点は、本発明の振動緩衝装置によって獲得され、その一般性質は、ピストン室を形成する金属製円筒内側ハウジングと、
ピストン室内で軸方向に可動であり、該室を２つの別個の流体室に分割するピストンと、金属製内側ハウジングの少なくとも部分を包囲する外側ハウジングと、該内側及び外側ハウジングの間に形成され、該ピストンの対向側の該流体室の間に流体連通を提供する該ピストン室を包囲する環状流体移送ダクト手段であり、該流体室は電気流動性（ＥＲ）流体で満たされるようになっている環状流体移送ダクト手段と、通過するＥＲ流体の流れ抵抗を増すように、ダクト手段の少なくとも部分に電界を印加するために外側ハウジングに取り付けた電極手段と、
一方の端部においてピストンに連結され、内側ハウジングの第１端部を越えて延びて、該ピストンの別の端部は第１支持構造に連結されるようになっているピストン棒と、内側ハウジングの該第２端部を第１構造から離間した第２構造に連結する、内側ハウジングの第２端部に取り付けた連結手段とを含み、これにより、緩衝装置における負荷が、該内側ハウジングとピストン棒によって支持されることを特徴とする振動緩衝装置として開示される。
【００１７】
出願者が原理を応用することを熟慮した最良形態を例示する発明の好ましい実施態様が、次の説明において記載され、図面において示され、添付のクレイムにおいて詳細かつ明確に指摘及び記載される。
【００１８】
【実施例】
改良振動緩衝装置の第１実施態様は、一般に１で示され、図１〜図４において示される。装置１は、それぞれ、内側及び外側円筒面４と５を具える円筒体３を有する剛性金属から形成した内側ハウジング２を含む。円筒体３の一方の端部は、６において開かれ、他方の端部は壁７によって閉鎖される。
【００１９】
ピストン１０は、円筒体３内に形成したピストン室１１内にすべり可能に取り付けられ、ピストン棒１２を装着している。棒１２は、端部クロージャーリング１４において形成した相補的形状の開口１３を貫通する。リング１４は、円筒体３の開端部６内に取り付けられ、外側Ｏリング１５と内側Ｏリング１６によって密封して係合される。ピストン棒１２はまた、端部キャップ１８において形成した相補的形状の開口１７を貫通する。図１に示された如く、コネクタ２０は、ピストン棒を車両構成部品に固定するためにピストン棒１２の外端部において取り付けられる。通常のジョウンスバンパー２１が、振動緩衝器１に及ぼされた過酷な力を吸収するためにコネクタ２０に隣接してピストン棒１２において取り付けられ、道路面における過酷なくぼみ又は隆起を車両が経験することによる損傷を防止する。
【００２０】
緩衝器１は、さらに、図１〜図４の実施態様において、多様な形式の高強度プラスチック材料の如く誘電材料から形成される一般に２５で示された外側ハウジングを含む。ハウジング２５は、好ましくは、内端部２６ａと２７ａにおいて軸方向に入れ子式にすべり可能に接合され、一対のＯリング２８によって流体密封される２つの円筒部分２６と２７から形成される。
【００２１】
円筒部分２７の外端部は、クリップリング２９によって内側ハウジング２において位置に固定され、離間した一対のＯリング３０によってハウジング２の外面と密封係合される。円筒部分２６の外端部はまた、離間した一対のＯリング３１によって内側ハウジング２の外面と密封係合される。外側ハウジング２５の円筒部分２６と２７は、内側ハウジング２上にすべり可能に取り付け組み立てられ、円筒ハウジング部分２６の外端部において雌ねじ部分３４とねじ係合された調整ねじリング３３によって調整位置において固定される。ねじリング３３は、クリップリング３５によって位置に保持される。
【００２２】
図２において示された如く、内側円筒ハウジング２の外径は、外側ハウジング２５の内径よりも小さく、特に、円筒部分２６と２７の内径よりも小さく、環状流体移送ダクト３７を設け、このダクトは、外側ハウジング２５の軸長の全体に一般に延びる。ピストン１０は、ハウジング２の円筒体３において形成した複数の細長いスロット４０によって移送ダクト３７と連通する一対の流体室３８と２９に室１１を分割する。こうして、図２に示された如く、ピストン１０が室１１内を移動する時、室１１内に含有された電気流動性（ＥＲ）流体が開口４０を通って、ピストンの移動方向により、２つの流体室の間の移送ダクト３７に沿って流れる。穴４２は、外側ハウジング２５において形成され、流体移送ダクト３７と連通し、ＥＲ流体でピストン室１１と移送ダクト３７を満たす。ねじプラグ４３は、ＥＲ流体による緩衝器１の充てんの後、穴４２を密封する。
【００２３】
圧力室４５は、内側ハウジング２の一方の端部において形成され、Ｏリング４７によって室１１から流体密封された軸方向にすべり可能に取り付けたピストン又は仕切り壁４６によってピストン室１１から分離される。室４５は、加圧圧縮性ガスで満たされる。室１１内のピストン１０の移動により、壁４６は、室４５に対して離接移動し、室に出入りするピストン棒１２に移動によって生じた室１１内の容積変化を補償する。この壁４６の移動は、ＥＲ流体内に一般に一定の圧力を維持し、下記の如く、電圧がＥＲ流体に印加される時、電気アークと短絡を生じさせる気泡又は空洞化の形成を防止する。弁４８は、加圧ガスを室に供給するための圧力室４５と連通する。
【００２４】
発明の特徴の一つにより、コネクタ４９が、ピストン棒コネクタ２０が装着される車両の部分から離間した車両の別の部分において振動緩衝器を取り付けるために、内側ハウジング２の端部クロージャー壁７に溶接によって硬直に固定される。エラストマーブッシング５０は、好ましくは、コネクタ４９内に取り付けられ、所望の緩衝特性の達成を助長するために車両と緩衝器に伝えられた小振動を吸収するのに役立つ。
【００２５】
発明の別の特徴により、電極５２は、外側ハウジング２５の円筒部分２６内に形成した環状凹部５３内に取り付けられる。電極５２は、好ましくは、外側ハウジング２５のそれぞれ円筒部分２６と２７の内面５５と５６に併合する時、なめらかなテーパーを形成するために、円錐状端部５４を有する環状金属帯である。電極５２は、複数のＯリング５７によって凹部５３内に密封して取り付けられる。電極５２は、凹部５３内に着座され、調整ねじリング３３（図２）の前進による部分２７に向かった外側ハウジング円筒部分２６の前進により、外側ハウジング円筒部分２７の内側縁５８によって締め付けられる。電圧が、外側ハウジング２５において形成した相補的形状開口６１を貫通し、ワイヤ６２によって電源に連結された電気コネクタ６０によって電極５２に供給される。
【００２６】
複数のブリード穴６４が、好ましくは、ピストン１０において形成され、ピストンが室１１において移動する時、室３８と３９の間に限定量のＥＲ流体を通過させる。所望ならば、一方逆止め弁６５がまた、ピストン１０において使用され、ピストンの移動中一方のみの方向において流体流を許容する。
【００２７】
振動緩衝器１の動作は、図２に最良に示される。車両が道路においてくぼみ又は突出部を経験することにより、ピストンは、室１内を移動し、ＥＲ流体を一方の室から他方の室に流体移送ダクト３７を介して押しやる。電圧を印加した電極５２に隣接したダクト３７の限定領域を通過することにより、ＥＲ流体の粘度は、ＥＲ流体緩衝技術において非常に公知な如く、緩衝器の緩衝特性に影響を与えるために、印加電圧量と限定通路の幅に依存して変化される。
【００２８】
本発明の主な特徴の一つは、剛性金属から形成された内側ハウジングとピストン棒１２が、離間位置において車両に取り付けられ、重量を支持し、緩衝器に及ぼされたいろいろな力を吸収することである。これは、先行技術のＥＲ振動緩衝器の外側ハウジング又はシリンダーと同様に、力と負荷を吸収しないために、外側ハウジング２５を誘電性軽量の好ましくはプラスチック材料から形成可能にする。内側金属ハウジング２は、接地に連結され、電極５２のみが、帯電され、この電極は、誘電ハウジング内に完全に包含される。外部電気連結のみが、電気コネクタ６０とワイヤ６２である。こうして、すべての帯電構成部品は、車両の個別及び／又は周囲構成部品と実質的に可能な接触をしない。同様に、上記の如く、また図２に示された如く、非常にわずかの構成部品が、緩衝器１を形成するために必要とされ、内側金属ハウジング上の外側ハウジング円筒部分のすべり嵌合と、ねじリング３３の調整により電極５２との締め付け係合によって容易に組み立てられる。
【００２９】
本発明の振動緩衝装置の第２実施態様は、一般に７０で示され、図５と図６において示される。緩衝器７０は、外側ハウジング７１が緩衝器１の外側ハウジング２５の誘電材料に対照して金属から形成されることを除いて、上記の緩衝器１に多くの点において類似する。外側ハウジング７１を金属から形成させるために、環状絶縁スリーブ７２が、凹部５３内に着座され、移送ダクト３７を通って流れるＥＲ流体がハウジング７１から漏れ出るのを防止するために複数のＯリング７３と７４によって密封される。電気コネクタ６０がまた、金属ハウジング７１から誘電絶縁スリーブ７５によって絶縁される。残りの構成部品と緩衝器７０の動作方法は、緩衝器１に関して前述されたものと同じである。
【００３０】
本発明の第３実施態様が、一般に８０で指示され、図７に示される。緩衝器８０は、電極帯８１がその長さの全体に完全に延びる構成を有し、凹部５３内で完全に密封されることを除いて、上記の緩衝器１と同様である。電極８１は、緩衝器１の電極５２の端部５４に類似する円錐状端部を有さないが、緩衝器１と７０の電極５２によって提供された制限ダクト領域なしに、その縦長の全体で完全に移送ダクト８２に連続一様幅を形成する。
【００３１】
改良緩衝器の第４実施態様は、一般に９０で指示され、図８に示される。緩衝器９０は、誘電外側ハウジングと金属製内側ハウジングを有するということにおいて緩衝器１と８０に多くの点において類似する。主な差異は、離間円錐状領域９１が電極５２に隣接した外側ハウジングの内面５５において形成され、電極５２の円錐状端部５４と併合する時、連続円錐面を設けることである。これは、移送ダクト９４に電極５２に隣接した制限流領域９２を設けるが、ある緩衝応用に対して望ましい拡幅を有する残余部分を設ける。再び、緩衝器９０の残余構成部品は、誘電外側ハウジングを使用する緩衝器１と８０と同一である。
【００３２】
要するに、多様な実施態様は、ＥＲ流体での使用のために意図された振動緩衝装置を提供し、この装置は、比較的簡単な構成、組み立てと車両における取り付けが容易であり、この場合、流体移送ダクトは、多様な構成を有する。本発明の別の利点は、電極への電気連結が、先行のＥＲ緩衝器における如くＥＲ流体を通過する必要はなく、電極帯のみが電源に連結されることを必要とすることである。これは、金属から形成された内側ハウジングが接地に連結され、そして外側ハウジングが誘電絶縁材料から形成され、内部に位置し電気的に絶縁された電極帯を外部電圧供給に連結するために外側ハウジングを通った電気コネクタの通過のみを必要とするために、印加電圧のアーク又は短絡により、誤動作を起こしがたい緩衝器を提供する。
【００３３】
従って、本発明の振動緩衝装置は、単純化され、列挙されたすべての目的を達成する有効、安全、安価、及び効果的な装置を提供し、先行装置で見られた困難を除去し、問題を解決し、技術において新結果を獲得する。
【００３４】
前述の説明において、幾つかの用語が、簡潔さ、明確性、及び理解のために使用された。しかし、そのような用語は説明目的のために使用され、広く解釈されることを意図されるために、不必要な制限は、先行技術の必要条件を越えて含意されない。
【００３５】
さらに、発明の説明と例証は、実施例により行われ、発明の範囲は、示され又は記載された正確な詳細に限定されない。
【００３６】
発明の特徴、発見及び原理を記載したが、改良振動緩衝装置が構成及び使用される方法、構成の特性、及び好都合な、新規かつ有益な結果が獲得される。新規かつ有益な構造、装置、要素、配置、部品及び組み合わせが、添付のクレイムにおいて記載される。
【００３７】
本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。
【００３８】
１．ピストン室を形成する金属製円筒内側ハウジングと、
ピストン室内で軸方向に可動であり、該室を２つの別個の流体室に分割するピストンと、
金属製内側ハウジングの少なくとも部分を包囲する外側ハウジングと、
該内側及び外側ハウジングの間に形成され、該ピストンの対向側の該流体室の間に流体連通を提供する該ピストン室を包囲する環状流体移送ダクト手段であり、該流体室は電気流動性（ＥＲ）流体で満たされるようになっている環状流体移送ダクト手段と、
通過するＥＲ流体の流れ抵抗を増すように、ダクト手段の少なくとも部分に電界を印加するために外側ハウジングに取り付けた電極手段と、
一方の端部においてピストンに連結され、内側ハウジングの第１端部を越えて延びて、該ピストンの別の端部は第１支持構造に連結されるようになっているピストン棒と、
内側ハウジングの該第２端部を第１構造から離間した第２構造に連結する、内側ハウジングの第２端部に取り付けた連結手段とを含み、これにより、緩衝装置における負荷が、該内側ハウジングとピストン棒によって支持されることを特徴とする振動緩衝装置。
【００３９】
２．電極手段が、流体ダクト手段に隣接して外側ハウジングの内側円筒面に取り付けた金属の環状帯であり、この場合、電気連結手段は、外側ハウジングを貫通し、該電極手段に電圧を印加するために該環状帯に電気的に連結される上記１に記載の振動緩衝装置。
【００４０】
３．外側ハウジングが、誘電材料から形成される上記２に記載の振動緩衝装置。
【００４１】
４．外側ハウジングが、金属から形成され、この場合、誘電材料が、電極手段の金属帯と該外側ハウジングの間に取り付けられ、該帯を外側ハウジングから電気的に絶縁する上記２に記載の振動緩衝装置。
【００４２】
５．外側ハウジングが、第１及び第２円筒部分を含み、この場合、環状凹部が、該部分の少なくとも一つにおいて形成され、環状金属帯が、着座され、そして緩衝装置が、さらに、該第１及び第２部分を軸方向に接合し、該凹部において該環状金属を固定するための組み立て手段を含む上記２に記載の振動緩衝装置。
【００４３】
６．外側ハウジングの第１及び第２部分が、軸方向にすべり可能に接合され、この場合、組み立て手段が、一対の端部保持部材と介在する調整ねじリングを含む上記５に記載の振動緩衝装置。
【００４４】
７．環状凹部が、外側ハウジングの内側円筒面において形成され、この場合、環状金属帯が、該環状凹部において着座され、流体移送ダクト手段と連通する環状表面を有する上記２に記載の振動緩衝装置。
【００４５】
８．金属帯の環状表面が、外側ハウジングの内側円筒面と一致し、一般に流体移送ダクト手段の長さの全体で、外側ハウジングの該内側円筒面と内側ハウジングの外側円筒面の間に一定間隔を設ける上記７に記載の振動緩衝装置。
【００４６】
９．金属帯の環状表面が、外側ハウジングの内側円筒面を越えて延び、流体ダクト手段において縮小流領域を設ける上記７に記載の振動緩衝装置。
【００４７】
１０．金属帯の環状表面が、外側ハウジングの内側円筒面に併合する円錐状端部を有する上記９に記載の振動緩衝装置。
【００４８】
１１．外側ハウジングの内側円筒面が、環状凹部を包囲する環状円錐状領域を有し、この場合、該円錐状領域が、なめらかなテーパ接合部に金属帯の環状表面を設ける上記７に記載の振動緩衝装置。
【００４９】
１２．環状流体ダクト手段が、その縦長の全体でほぼ一定な幅を有する上記１に記載の振動緩衝装置。
【００５０】
１３．弁手段が、ピストンにおいて設けられ、該ピストンの移動中、ＥＲ流体の部分の通過を許容する上記１に記載の振動緩衝装置。
【００５１】
１４．弁手段が、該ピストンにおいて形成した少なくとも一つの通り穴を含む上記１３に記載の振動緩衝装置。
【００５２】
１５．弁手段が、少なくとも一つの一方逆止め弁を含む上記１３に記載の振動緩衝装置。
【００５３】
１６．加圧ガス貯蔵器が、該ハウジングの第２端部に隣接して内側ハウジング内に形成される上記１に記載の振動緩衝装置。
【００５４】
１７．流体室からガス貯蔵器を分離するために内側ハウジング内に取り付けた可動仕切り手段を含む上記１６に記載の振動緩衝装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動緩衝装置の側面図である。
【図２】図１の緩衝装置の拡大断片縦断面図である。
【図３】図２の線３−３において取った断面図である。
【図４】図２の線４−４において取った断面図である。
【図５】本発明の振動干渉装置の第２実施態様の図２に類似する断片縦断面図である。
【図６】図５の線６−６において取った断面図である。
【図７】振動緩衝装置の一層の実施態様を示す、図２と図５に類似する縦断面図である。
【図８】振動緩衝装置の一層の実施態様を示す、図２と図５に類似する縦断面図である。
【符号の説明】
１ 振動緩衝装置
２ 内側ハウジング
３ 円筒体
４ 内側円筒面
５ 外側円筒面
１０ ピストン
１１ ピストン室
１２ 棒
３７ 移送ダクト
４５ 圧力室
Claims (1)
- ピストン室を形成する金属製円筒内側ハウジングと、
ピストン室内で軸方向に可動であり、該室を２つの別個の流体室に分割するピストンと、
金属製内側ハウジングの少なくとも一部分を包囲する外側ハウジングと、
該内側及び外側ハウジングの間に形成され、該ピストンの対向側の該流体室の間に流体連通を提供する該ピストン室を包囲する環状流体移送ダクト手段であり、該流体室は電気流動性（ＥＲ）流体で満たされるようになっている環状流体移送ダクト手段と、
通過するＥＲ流体の流れ抵抗を増すように、ダクト手段の少なくとも一部分に電界を印加するために外側ハウジングに取り付けた電極手段と、
一方の端部においてピストンに連結され、内側ハウジングの第１端部を越えて延びて、該ピストンの別の端部は第１構造に連結されるようになっているピストン棒と、
内側ハウジングの該第２端部を第１構造から離間した第２構造に連結する、内側ハウジングの第２端部に取り付けた連結手段とを含み、これにより、緩衝装置における負荷が、該内側ハウジングとピストン棒によって支持されることを特徴とする振動緩衝装置。
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