KR20180104074A - 실린더 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

유로 누설의 억제와 조립성의 향상을 양립시킬 수 있는 실린더 장치를 제공한다. 완충기(1) 내에는, 작동 유체(2)로서 전기 점성 유체를 충전한다. 완충기(1)는, 전극 통로(19) 내에 전위차를 발생시키고, 상기 전극 통로(19)를 통과하는 전기 점성 유체의 점도를 제어함으로써, 발생 감쇠력을 제어한다. 내통(3)과 전극통(18) 사이에는 복수의 격벽(20)을 설치한다. 이에 따라, 내통(3)과 전극통(18) 사이에 복수의 나선형의 유로(21)를 형성한다. 이 경우, 각 격벽(20)은, 내통(3)의 외주면에 고착되게 설치한다. 또한, 각 격벽(20)의 단면 형상은, 고착측이 되는 내통(3)측에 비하여 비고착측이 되는 전극통(18)측의 두께를 작게 한다. 이에 덧붙여, 각 격벽(20)의 비고착측의 선단(20B)을 유로(21)의 고압측으로 향하게 한다.

Description

실린더 장치 및 그 제조 방법

본 발명은, 예컨대 자동차, 철도 차량 등의 차량의 진동을 완충하는 데 적합하게 이용되는 실린더 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 등의 차량에는, 차체(스프링 위)측과 각 차륜(스프링 아래)측 사이에 유압 완충기로 대표되는 실린더 장치가 설치된다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 작동 유체로서 전기 점성 유체를 이용한 댐퍼(완충기)에 있어서, 내통과 전극통(중간통) 사이에 단면이 원형인 시일 수단(seal means)인 나선 부재를 설치하고, 상기 나선 부재 사이를 유로로 한 구성이 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 국제 공개 제2014/135183호

그런데, 전극통과 나선 부재의 사이에서 작동 유체가 새는 것(유로로부터 작동 유체가 벗어나는 것)을 억제하기 위해, 예컨대, 전극통과 나선 부재의 감합에 체결 여유를 설정하는 것이 고려된다. 그러나, 체결 여유를 크게 하면, 전극통과 내통을 조립할 때의 삽입 하중이 증대되어, 조립성(조립 용이성)이 저하될 가능성이 있다.

본 발명의 목적은, 유로 누설의 억제와 조립성의 향상을 양립시킬 수 있는 실린더 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 실린더 장치는, 전계 또는 자계에 의해 유체의 성상(性狀)이 변화하는 기능성 유체가 봉입되고, 내부에 로드가 삽입되는 내통; 상기 내통의 외측에 설치되고 전극통 또는 자극통이 되는 중간통; 상기 내통과 상기 중간통 사이에 설치되고, 축방향의 일단측으로부터 타단측을 향해 상기 로드의 진퇴 이동에 의해 상기 기능성 유체가 유동하는 하나 또는 복수의 유로를 형성하는 유로 형성 수단을 가지며, 상기 유로는, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형 유로 또는 사행하는 유로이며, 상기 유로 형성 수단은, 상기 내통 또는 상기 중간통의 어느 하나에 고착되게 설치되고, 그 단면 형상은 고착측에 비하여 비고착측의 두께가 작고, 또한, 상기 비고착측의 선단은 상기 유로의 고압측을 향하고 있다.

또한, 본 발명에 의한 실린더 장치의 제조 방법은, 전계 또는 자계에 의해 유체의 성상이 변화하는 기능성 유체가 봉입되고, 내부에 로드가 삽입되는 내통; 상기 내통의 외측에 설치되고 전극통 또는 자극통이 되는 중간통; 상기 내통과 상기 중간통 사이에 설치되고, 축방향의 일단측으로부터 타단측을 향해 상기 로드의 진퇴 이동에 의해 상기 기능성 유체가 유동하는 하나 또는 복수의 유로를 형성하는 유로 형성 수단을 가지며, 상기 유로는, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형 유로 또는 사행하는 유로이며, 상기 유로 형성 수단은, 상기 내통의 외주측(또는 중간통의 내주측)에 고착되게 설치된 실린더 장치의 제조 방법으로서, 상기 유로 형성 수단의 단면 형상은, 고착측에 비하여 비고착측의 두께가 얇게 되어 있고, 상기 중간통의 고압측(또는 저압측)의 개구에 대하여 상기 내통을, 상기 내통의 저압측(또는 고압측)으로부터 삽입하는 삽입 공정을 갖고 있다.

본 발명의 실린더 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 유로 누설의 억제와 조립성의 향상을 양립시킬 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 의한 실린더 장치로서의 완충기를 나타내는 종단면도.
도 2는 내통과 유로 형성 수단(격벽)을 나타내는 정면도.
도 3은 내통과 유로 형성 수단과 중간통(전극통)을, 각각의 크기, 유로 형성 수단의 변형 정도 등을 과장하여 나타내는 종단면도.
도 4는 내통과 중간통의 조립 공정(삽입 공정)을 과장하여 나타내는 종단면도.
도 5는 제2 실시형태에 의한 내통과 유로 형성 수단과 중간통을 과장하여 나타내는 종단면도.
도 6은 내통과 중간통의 조립 공정(삽입 공정)을 과장하여 나타내는 종단면도.
도 7은 제3 실시형태에 의한 내통과 유로 형성 수단과 중간통을 과장하여 나타내는 종단면도.
도 8은 내통과 중간통의 조립 공정(삽입 공정)을 과장하여 나타내는 종단면도.
도 9는 제4 실시형태에 의한 내통과 유로 형성 수단을 나타내는 정면도.
도 10은 내통과 유로 형성 수단을 나타내는 사시도.
도 11은 내통과 유로 형성 수단과 중간통을 과장하여 나타내는 횡단면도.
도 12는 내통과 유로 형성 수단을 과장하여 나타내는 횡단면도.

이하, 실시형태에 의한 실린더 장치에 관해, 사륜 자동차 등의 차량에 설치되는 완충기에 적용한 경우를 예를 들어, 첨부 도면에 따라서 설명한다.

도 1 내지 도 4는 제1 실시형태를 나타내고 있다. 도 1에 있어서, 실린더 장치로서의 완충기(1)는, 내부에 봉입되는 작동유 등의 작동 유체(2)로서 기능성 유체(즉, 전기 점성 유체)를 이용한 감쇠력 조정식의 유압 완충기(세미 액티브 댐퍼)로서 구성되어 있다. 완충기(1)는, 예컨대, 코일 스프링으로 이루어진 현가 스프링(도시하지 않음)과 함께, 차량용 서스펜션 장치를 구성한다. 또, 이하의 설명에서는, 완충기(1)의 축방향의 일단측을 「하단」측으로 하고, 축방향의 타단측을 「상단」측으로 하여 기재하지만, 완충기(1)의 축방향의 일단측을 「상단」측으로 하고, 축방향의 타단측을 「하단」측으로 해도 좋다.

완충기(1)는, 내통(3), 외통(4), 피스톤(6), 피스톤 로드(9), 보텀 밸브(13), 전극통(18) 등을 포함하게 구성되어 있다. 내통(3)은, 축방향으로 연장된 원통형의 통체로서 형성되고, 내부에 기능성 유체인 작동 유체(2)가 봉입되어 있다. 또한, 내통(3)의 내부에는 피스톤 로드(9)가 삽입되고, 내통(3)의 외측에는 외통(4) 및 전극통(18)이 동축이 되도록 설치된다.

내통(3)은, 하단측이 보텀 밸브(13)의 밸브 보디(14)에 감합되어 부착되어 있고, 상단측은, 로드 가이드(10)에 감합되어 부착되어 있다. 내통(3)에는, 전극 통로(19)에 항상 연통하는 오일 구멍(3A)이, 직경 방향의 가로 구멍으로서 둘레 방향으로 이격되어 복수(예컨대 4개)로 형성되어 있다. 즉, 내통(3) 내의 로드측 유실(B)은, 오일 구멍(3A)에 의해 전극 통로(19)와 연통하고 있다.

외통(4)은, 완충기(1)의 외각을 이루는 것이며, 원통체로서 형성되어 있다. 외통(4)은, 전극통(18)의 외주에 설치되어 있고, 상기 전극통(18)과의 사이에 전극 통로(19)와 연통하는 리저버실(A)을 형성하고 있다. 이 경우, 외통(4)은, 그 하단측이 보텀 캡(5)에 의해 용접 수단 등을 이용하여 폐색된 폐색단으로 되어 있다. 보텀 캡(5)은, 보텀 밸브(13)의 밸브 보디(14)와 함께 베이스 부재를 구성하고 있다.

외통(4)의 상단측은 개구단으로 되어 있다. 외통(4)의 개구단측에는, 예컨대 코킹부(4A)가 직경 방향 내측에 굴곡되게 형성되어 있다. 코킹부(4A)는, 시일 부재(12)의 고리형 판체(12A)의 외주측을 빠짐 방지 상태로 유지하고 있다.

여기서, 내통(3)과 외통(4)은 실린더를 구성하고, 상기 실린더 내에는 작동 유체(2)가 봉입되어 있다. 실시형태에서는, 실린더 내에 충전(봉입)되는 유체, 즉, 작동유가 되는 작동 유체(2)로서, 기능성 유체의 일종인 전기 점성 유체(ERF : Electro Rheological Fluid)를 이용하고 있다. 또, 도 1 및 도 2에서는, 봉입되어 있는 작동 유체(2)를 무색 투명으로 나타내고 있다.

전기 점성 유체는, 전계(전압)에 의해 성상이 변화하는 유체(기능성 유체)이다. 즉, 전기 점성 유체는, 인가되는 전압에 따라서 점도가 변화하고, 유통 저항(감쇠력)이 변화하는 것이다. 전기 점성 유체는, 예컨대 실리콘 오일 등으로 이루어진 베이스 오일과, 상기 베이스 오일에 혼입되어(분산되어) 전계의 변화에 따라서 점성을 변화시키는 입자(미립자)에 의해 구성되어 있다.

후술하는 바와 같이, 완충기(1)는, 내통(3)과 전극통(18) 사이의 전극 통로(19) 내에 전위차를 발생시켜, 상기 전극 통로(19)를 통과하는 전기 점성 유체의 점도를 제어함으로써, 발생 감쇠력을 제어(조정)하는 구성으로 되어 있다. 또, 실시형태에서는 기능성 유체로서 전기 점성 유체(ER 유체)를 예를 들어 설명하지만, 예컨대, 기능성 유체로서, 자계에 의해 유체의 성상이 변화하는 자성 유체(MR 유체)를 이용해도 좋다.

내통(3)과 외통(4) 사이, 보다 구체적으로는, 전극통(18)과 외통(4) 사이에는, 리저버가 되는 고리형의 리저버실(A)이 형성되어 있다. 리저버실(A) 내에는, 작동 유체(2)와 함께 작동 기체가 되는 가스가 봉입되어 있다. 이 가스는, 대기압 상태의 공기이어도 좋고, 또한 압축된 질소 가스 등의 기체를 이용해도 좋다. 리저버실(A) 내의 가스는, 피스톤 로드(9)의 축소(축소 행정) 시에, 상기 피스톤 로드(9)의 진입 체적분을 보상하도록 압축된다.

피스톤(6)은, 내통(3) 내에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 피스톤(6)은, 내통(3) 내부를, 제1실이 되는 로드측 유실(B)과 제2실이 되는 보텀측 유실(C)로 나누고 있다. 피스톤(6)에는, 로드측 유실(B)과 보텀측 유실(C)을 연통 가능하게 하는 유로(6A, 6B)가 각각 복수개로, 둘레 방향으로 이격되게 형성되어 있다.

여기서, 실시형태에 의한 완충기(1)는 유니 플로우 구조로 되어 있다. 이때문에, 내통(3) 내의 작동 유체(2)는, 피스톤 로드(9)의 축소 행정과 신장 행정의 두 행정에서, 로드측 유실(B)[즉, 내통(3)의 오일 구멍(3A)]로부터 전극 통로(19)를 향해 항상 한 방향(즉, 도 1 중에 이점쇄선으로 나타내는 화살표 F의 방향)으로 유통한다.

이러한 유니 플로우 구조를 실현하기 위해, 피스톤(6)의 상측 단부면에는, 예컨대 피스톤 로드(9)의 축소 행정에 있어서 피스톤(6)이 내통(3) 내부에서 아래를 향해 슬라이딩 변위할 때에 개방되고, 그 이외일 때에는 폐쇄되는 축소측 역지 밸브(7)가 설치된다. 축소측 역지 밸브(7)는, 보텀측 유실(C) 내의 오일액[작동 유체(2)]이 로드측 유실(B)을 향해 각 유로(6A) 내를 유통하는 것을 허용하고, 이것과는 반대 방향으로 오일액이 흐르는 것을 저지한다. 즉, 축소측 역지 밸브(7)는, 보텀측 유실(C)로부터 로드측 유실(B)로의 작동 유체(2)의 유통만을 허용한다.

피스톤(6)의 하측 단부면에는, 예컨대 신장측의 디스크 밸브(8)가 설치된다. 신장측의 디스크 밸브(8)는, 피스톤 로드(9)의 신장 행정에 있어서 피스톤(6)이 내통(3) 내부에서 위를 향해 슬라이딩 변위할 때에, 로드측 유실(B) 내의 압력이 릴리프 설정압을 초과하면 개방되고, 이때의 압력을, 각 유로(6B)를 통해 보텀측 유실(C)측으로 릴리프(relief)한다.

로드로서의 피스톤 로드(9)는, 내통(3) 내부에서 축방향[내통(3) 및 외통(4), 나아가서는 완충기(1)의 중심축선과 동일한 방향이며, 도 1 및 도 2의 상하 방향]으로 연장되어 있다. 즉, 피스톤 로드(9)는, 그 하단이 내통(3) 내에서 피스톤(6)에 연결(고정)되고, 그 상단이 로드측 유실(B)을 통과하여 내통(3) 및 외통(4)의 외부로 연장되어 있다. 이 경우, 피스톤 로드(9)의 하단측에는, 너트(9A) 등을 이용하여 피스톤(6)이 고정(고착)되어 있다. 한편, 피스톤 로드(9)의 상단측은, 로드 가이드(10)를 통해 외부로 돌출되어 있다. 또, 피스톤 로드(9)의 하단을 더욱 연장하여 보텀부[예컨대 보텀 캡(5)]측으로부터 외측을 향해 돌출시켜, 소위 양측 로드로 해도 좋다.

내통(3)과 외통(4)의 상단측에는, 이들 내통(3)과 외통(4)의 상단측을 폐색하도록 단차식 원통형의 로드 가이드(10)가 감합되어 설치된다. 로드 가이드(10)는, 피스톤 로드(9)를 지지하는 것이며, 예컨대 금속 재료, 경질의 수지 재료 등으로 성형 가공, 절삭 가공 등을 함으로써 소정 형상의 통체로서 형성되어 있다. 로드 가이드(10)는, 내통(3)의 상측 부분 및 전극통(18)의 상측 부분을, 외통(4)의 중앙에 위치 결정한다. 이와 함께, 로드 가이드(10)는, 그 내주측에서 피스톤 로드(9)를 축방향으로 슬라이딩 가능하게 안내(가이드)한다.

여기서, 로드 가이드(10)는, 상측에 위치하여 외통(4)의 내주측에 삽입되는 고리형의 대직경부(10A)와, 상기 대직경부(10A)의 하단측에 위치하여 내통(3)의 내주측에 삽입되는 짧은 통형상의 소직경부(10B)에 의해 단차식 원통형으로 형성되어 있다. 로드 가이드(10)의 소직경부(10B)의 내주측에는, 피스톤 로드(9)를 축방향으로 슬라이딩 가능하게 안내하는 가이드부(10C)가 설치된다. 가이드부(10C)는, 예컨대 금속통의 내주면에 사플루오린화에틸렌 코팅을 함으로써 형성되어 있다.

한편, 로드 가이드(10)의 외주측에서 대직경부(10A)와 소직경부(10B) 사이에는, 고리형의 유지 부재(11)가 감합되어 부착되어 있다. 유지 부재(11)는, 전극통(18)의 상단측을 축방향으로 위치 결정한 상태로 유지시키고 있다. 유지 부재(11)는, 예컨대 전기 절연성 재료(아이솔레이터)에 의해 형성되며, 내통(3) 및 로드 가이드(10)와 전극통(18) 사이를 전기 절연 상태로 유지하고 있다.

로드 가이드(10)의 대직경부(10A)와 외통(4)의 코킹부(4A) 사이에는, 고리형의 시일 부재(12)가 설치된다. 시일 부재(12)는, 중심에 피스톤 로드(9)가 삽입 관통되는 구멍이 형성된 금속성의 고리형 판체(12A)와, 상기 고리형 판체(12A)에 베이킹 등의 수단으로 고착된 고무 등의 탄성 재료로 이루어진 탄성체(12B)를 포함하게 구성되어 있다. 시일 부재(12)는, 탄성체(12B)의 내주가 피스톤 로드(9)의 외주측에 슬라이딩 접촉함으로써, 피스톤 로드(9)와의 사이를 액밀식으로, 기밀식으로 밀봉(시일)한다.

내통(3)의 하단측에는, 상기 내통(3)과 보텀 캡(5) 사이에 위치하게 보텀 밸브(13)가 설치된다. 보텀 밸브(13)는, 보텀측 유실(C)과 리저버실(A)을 연통ㆍ차단하는 것이다. 이 때문에, 보텀 밸브(13)는, 밸브 보디(14)와, 신장측 역지 밸브(15)와, 디스크 밸브(16)를 포함하게 구성되어 있다. 밸브 보디(14)는, 보텀 캡(5)과 내통(3) 사이에서 리저버실(A)과 보텀측 유실(C)을 구획한다.

밸브 보디(14)에는, 리저버실(A)과 보텀측 유실(C)을 연통 가능하게 하는 유로(14A, 14B)가 각각 둘레 방향으로 간격을 두고 형성되어 있다. 밸브 보디(14)의 외주측에는 단차부(14C)가 형성되고, 상기 단차부(14C)에는 내통(3)의 하단 내주측이 감합되어 고정되어 있다. 또한, 단차부(14C)에는, 고리형의 유지 부재(17)가 내통(3)의 외주측에 감합되어 부착되어 있다.

신장측 역지 밸브(15)는, 예컨대, 밸브 보디(14)의 상면측에 설치된다. 신장측 역지 밸브(15)는, 피스톤 로드(9)의 신장 행정에서 피스톤(6)이 위를 향해 슬라이딩 변위할 때에 개방되고, 그 이외일 때에는 폐쇄된다. 신장측 역지 밸브(15)는, 리저버실(A) 내의 오일액[작동 유체(2)]이 보텀측 유실(C)을 향해 각 유로(14A) 내를 유통하는 것을 허용하고, 이것과는 반대 방향으로 오일액이 흐르는 것을 저지한다. 즉, 신장측 역지 밸브(15)는, 리저버실(A)측으로부터 보텀측 유실(C)측으로의 작동 유체(2)의 유통만을 허용한다.

축소측의 디스크 밸브(16)는, 예컨대 밸브 보디(14)의 하면측에 설치된다. 축소측의 디스크 밸브(16)는, 피스톤 로드(9)의 축소 행정에서 피스톤(6)이 아래를 향해 슬라이딩 변위할 때에, 보텀측 유실(C) 내의 압력이 릴리프 설정압을 초과하면 개방되고, 이때의 압력을 각 유로(14B)를 통해 리저버실(A)측으로 릴리프한다.

유지 부재(17)는, 전극통(18)의 하단측을 축방향으로 위치 결정한 상태로 유지하고 있다. 유지 부재(17)는, 예컨대 전기 절연성 재료(아이솔레이터)에 의해 형성되며, 내통(3) 및 밸브 보디(14)와 전극통(18) 사이를 전기 절연 상태로 유지시키고 있다. 또한, 유지 부재(17)에는, 전극 통로(19)를 리저버실(A)에 대하여 연통시키는 복수의 유로(17A)가 형성되어 있다.

내통(3)의 외측, 즉, 내통(3)과 외통(4) 사이에는, 축방향으로 연장된 압력관으로 이루어진 전극통(18)이 설치된다. 전극통(18)은, 내통(3)과 외통(4) 사이의 중간통이 되는 것이다. 전극통(18)은, 도전성 재료를 이용하여 형성되며, 통형상의 전극을 구성하는 것이다. 전극통(18)은, 내통(3)과의 사이에 로드측 유실(B)과 연통하는 전극 통로(19)를 형성하고 있다.

즉, 전극통(18)은, 내통(3)의 외주측에 축방향(상하 방향)으로 이격되어 설치된 유지 부재(11, 17)를 통해 부착되어 있다. 전극통(18)은, 내통(3)의 외주측을 전체 둘레에 걸쳐 둘러싸는 것에 의해, 전극통(18)의 내부, 즉, 전극통(18)의 내주측과 내통(3)의 외주측 사이에 고리형의 통로, 즉, 작동 유체(2)가 유통하는 중간 통로로서의 전극 통로(19)를 형성하고 있다. 전극 통로(19) 내에는, 복수의 격벽(20)에 의해 복수의 유로(21)가 형성되어 있다.

전극 통로(19)는, 내통(3)에 직경 방향의 가로 구멍으로서 형성된 오일 구멍(3A)에 의해 로드측 유실(B)과 항상 연통하고 있다. 즉, 도 1에서 작동 유체(2)의 흐름의 방향을 화살표 F로 나타낸 바와 같이, 완충기(1)는, 피스톤(6)의 압축 행정 및 신장 행정의 두 행정에서, 로드측 유실(B)로부터 오일 구멍(3A)을 통하여 전극 통로(19)에 작동 유체(2)가 유입된다. 전극 통로(19) 내에 유입된 작동 유체(2)는, 피스톤 로드(9)가 내통(3) 내에서 진퇴 이동할 때(즉, 축소 행정과 신장 행정을 반복하는 동안), 이 진퇴 이동에 의해 전극 통로(19)의 축방향의 상단측으로부터 하단측을 향해 유동한다. 이때, 전극 통로(19) 내의 작동 유체(2)는, 각 격벽(20)에 의해 안내되면서 각 격벽(20) 사이의 유로(21)를 유동한다. 그리고, 전극 통로(19) 내에 유입된 작동 유체(2)는, 전극통(18)의 하단측으로부터 유지 부재(17)의 유로(17A)를 통해 리저버실(A)로 유출된다.

전극 통로(19)는, 외통(4) 및 내통(3) 내에서 피스톤(6)의 슬라이딩에 의해 유통하는 유체, 즉, 작동 유체(2)가 되는 전기 점성 유체에 저항을 부여한다. 이 때문에, 전극통(18)은, 전원이 되는 배터리(22)의 정극에, 예컨대 고전압을 발생시키는 고전압 드라이버(도시하지 않음)를 통해 접속되어 있다. 배터리(22)(및 고전압 드라이버)는 전압 공급부(전계 공급부)가 되고, 전극통(18)은, 전극 통로(19) 내의 유체인 작동 유체(2), 즉, 기능성 유체로서의 전기 점성 유체에 전계(전압)를 가하는 전극(일렉트로드)이 된다. 이 경우, 전극통(18)의 양단측은, 전기 절연성의 유지 부재(11, 17)에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 한편, 내통(3)은, 로드 가이드(10), 보텀 밸브(13), 보텀 캡(5), 외통(4), 고전압 드라이버 등을 통해 부극(그라운드)에 접속되어 있다.

고전압 드라이버는, 완충기(1)의 감쇠력을 가변적으로 조정하기 위한 컨트롤러(도시하지 않음)로부터 출력되는 지령(고전압 지령)에 기초하여, 배터리(22)로부터 출력되는 직류 전압을 승압하여 전극통(18)에 공급(출력)한다. 이에 따라, 전극통(18)과 내통(3) 사이에는, 바꾸어 말하면, 전극 통로(19) 내에는, 전극통(18)에 인가되는 전압에 따른 전위차가 발생하여, 전기 점성 유체인 작동 유체(2)의 점도가 변화한다. 이 경우, 완충기(1)는, 전극통(18)에 인가되는 전압에 따라서, 발생 감쇠력의 특성(감쇠력 특성)을 하드(Hard)한 특성(경특성)으로부터 소프트(soft)한 특성(연특성)으로 연속적으로 조정할 수 있다. 또, 완충기(1)는, 감쇠력 특성을 연속적이지는 않더라도, 2단계 또는 복수 단계로 조정 가능한 것이어도 좋다.

그런데, 특허문헌 1에는, 내통과 전극통 사이에 단면이 원형인 나선 부재를 설치하고, 나선 부재 사이를 유로로 한 구성이 개시되어 있다. 이 경우, 전극통과 나선 부재 사이에서 작동 유체가 새는 것(유로로부터 작동 유체가 벗어나는 것)을 억제하기 위해, 예컨대, 전극통과 나선 부재의 감합에 체결 여유를 설정하는 것이 고려된다. 그러나, 유로의 누설을 억제하도록 체결 여유를 크게 하면, 내통과 전극통을 조립할 때의 삽입 하중이 증대되어, 조립성이 저하될 가능성이 있다. 이에 더해, 조립 시에, 나선 부재와 내통 사이에 가해지는 전단력이 증대되어, 나선 부재가 내통으로부터 박리될 우려도 있다.

이에 대하여, 제1 실시형태에서는, 나선 부재에 대응하는 격벽(20)을 다음과 같이 구성하고 있다. 이하, 제1 실시형태의 유로 형성 수단(유로 형성 부재)이 되는 격벽(20)에 관해, 도 1에 덧붙여, 도 2 내지 도 4도 참조하면서 설명한다.

유로 형성 수단으로서의 격벽(20)은, 내통(3)과 전극통(18) 사이에 복수(4개)로 설치된다. 각 격벽(20)은, 내통(3)과 전극통(18) 사이에서 주위로 비스듬히 연장되어 있다. 격벽(20)은, 내통(3)과 전극통(18) 사이에, 즉, 전극 통로(19) 내에 복수(4개)의 유로(21)를 형성하고 있다. 즉, 각 격벽(20)은, 전극통(18)의 내주측과 내통(3)의 외주측 사이에서, 작동 유체(2)의 유통을 복수의 유로(21)로 구획하는[작동 유체(2)의 흐름을 안내하는] 것이다.

각 유로(21)는, 피스톤 로드(9)의 진퇴 이동에 따라서, 축방향의 상단측으로부터 하단측을 향해 작동 유체(2)가 유동하도록 구성되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 격벽(20)은, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형으로 형성되어 있다. 이에 따라, 인접하는 격벽(20)들 사이에 형성되는 유로(21)도, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형의 유로로 되어 있다. 즉, 각 유로(21)는, 내통(3)의 축방향의 상측[오일 구멍(3A)측]으로부터 하측을 봤을 때 시계 방향으로 작동 유체(2)가 유동하는 유로로 되어 있다. 이에 따라, 축방향으로 직선적으로 연장된 유로와 비교하여, 오일 구멍(3A)으로부터 유지 부재의 유로(17A)까지의 유로의 길이를 길게 할 수 있다.

각 격벽(20)은 내통(3)의 외주측에 고착되게 설치된다. 격벽(20)은 절연 재료로 형성되어 있다. 보다 구체적으로, 격벽(20)은, 엘라스토머 등의 탄성을 가지며, 또한, 전기적 절연성을 갖는 고분자 재료, 예컨대 합성 고무에 의해 형성되어 있다. 격벽(20)은, 예컨대 접착제를 이용하여 내통(3)에 대하여 고착(접착)되어 있다. 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 격벽(20)의 단면 형상(종단면 형상)은, 예컨대 직경 방향(도 3 및 도 4의 좌우 방향)의 전체에 걸쳐, 고착측이 되는 내통(3)측의 두께 T1에 비하여 비고착측이 되는 전극통(18)측의 두께 T2가 작게(얇게) 되어 있다. 즉, 각 격벽(20)의 단면 형상은, 고착측이 되는 내통(3)측이 밑변(20A)이 되고, 선단(20B)측이 예각이 되어 전극통(18)측으로 돌출된 직각삼각형으로 되어 있다.

이 경우, 각 격벽(20)은, 밑변(20A)의 양단 중 직각이 되는 쪽이 유로(21)의 고압측이 되는 상류측, 즉, 축방향에서 상측[오일 구멍(3A)측]이 되고, 예각이 되는 쪽이 유로(21)의 저압측이 되는 하류측, 즉, 축방향에서 하측[오일 구멍(3A)의 반대측]이 되도록, 내통(3)에 고착되어 있다. 바꾸어 말하면, 각 격벽(20)의 고압측의 면(20C)과 내통(3)의 외주면이 이루는 각이 직각으로 되어 있다. 이에 따라, 각 격벽(20)은, 선단(20B)의 위치가 내통(3)의 축방향에 관해 고압측으로 치우친 비대칭의 삼각형으로 되어 있다.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 격벽(20)은, 고압측의 면(20C)의 직경 방향 길이가 되는, 내통(3)측으로부터 선단(20B)까지의 길이 L1을, 각 격벽(20)의 저압측의 면(20D)의 직경 방향 길이가 되는, 내통(3)측으로부터 선단(20B)까지의 길이 L2보다 짧게 하고 있다. 이에 따라, 각 격벽(20)의 비고착측의 선단(20B)은, 유로(21)의 고압측을 향하고 있다. 바꾸어 말하면, 각 격벽(20)은, 고압측을 향해 돌출된 립(lip) 형상으로 되어 있다.

그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 각 격벽(20)과 전극통(18)의 감합에 체결 여유가 설정되어 있기 때문에, 즉, 전극통(18)의 내경보다 격벽(20)의 외경이 크기 때문에, 각 격벽(20)의 선단(20B)측의 일부가 고압측(상측)으로 팽창되어 있다(절곡되어 있음). 예컨대, 도 3에 나타낸 바와 같이, 격벽(20)이 고착되지 않은 전극통(18)과 각 격벽(20)의 고압측의 면(20C)이 이루는 각도를 α로 하고, 전극통(18)과 각 격벽(20)의 저압측의 면(20D)이 이루는 각도를 β로 한 경우에, 각 격벽(20)의 비고착측의 선단(20B)은, 이루는 각도 α가 이루는 각도 β보다 크게 되어 있다. 즉, 이루는 각도 α와 이루는 각도 β는, 아래의 수학식 1의 관계로 되어 있다.

[수학식 1]

α>β

다음으로, 완충기(1)의 제조 방법이 되는 내통(3)과 전극통(18)의 조립 방법에 관해, 도 4를 참조하면서 설명한다.

우선, 내통(3)의 외주면에, 예컨대 접착제를 이용하여 격벽(20)을 고착시킨다(고착 공정). 또, 격벽(20)의 고착(고착 공정)은, 접착제에 의한 접착에 한정되지 않고, 예컨대 격벽(20)을 사출 성형 등에 의해 내통(3)에 베이킹에 의해 고착하는 등, 각종 고착 수단을 이용할 수 있다. 이어서, 각 격벽(20)이 고착된 내통(3)을 전극통(18) 내에 삽입한다(삽입 공정).

이때, 도 4에 나타낸 바와 같이, 전극통(18)의 고압측(상측)의 개구(18A)에 대하여 내통(3)을, 상기 내통(3)의 저압측(하측)으로부터 삽입한다. 또, 이 삽입 작업은, 전극통(18)과 내통(3)을 서로 접근하는 방향으로 상대 변위시키면 된다. 즉, 전극통(18)측을 고정하여 내통(3)측만을 변위시켜도 좋고, 내통(3)측을 고정하여 전극통(18)측만을 변위시켜도 좋고, 전극통(18)과 내통(3)을 모두 서로 접근하는 방향으로 변위시켜도 좋다.

어느 경우도, 전극통(18)의 고압측의 개구(18A)의 둘레 가장자리와 격벽(20)의 저압측의 면(20D)이 맞닿는 각도(접촉 각도)를 작게 할 수 있고, 삽입 하중을 작게 할 수 있다. 또한, 격벽(20)의 비고착측의 선단(20B)을, 유로(21)의 고압측으로 향하게 할 수 있다. 이에 따라, 유로(21) 누설의 억제와 조립성의 향상을 양립시킬 수 있다.

제1 실시형태에 의한 완충기(1)는 전술한 바와 같은 구성을 갖는 것이며, 아래에서는 그 작동에 관해 설명한다.

완충기(1)를 자동차 등의 차량에 실장할 때에는, 예컨대, 피스톤 로드(9)의 상단측을 차량의 차체측에 부착하고, 외통(4)의 하단측[보텀 캡(5)측]을 차륜측(차축측)에 부착한다. 차량의 주행 시에, 노면의 요철 등에 의해 상하 방향의 진동이 발생하면, 피스톤 로드(9)가 외통(4)으로부터 신장, 축소하도록 변위한다. 이때, 컨트롤러로부터의 지령에 기초하여 전극 통로(19) 내에 전위차를 발생시켜, 전극 통로(19) 내의 각 유로(21)를 통과하는 작동 유체(2), 즉, 전기 점성 유체의 점도를 제어함으로써, 완충기(1)의 발생 감쇠력을 가변적으로 조정한다.

예컨대, 피스톤 로드(9)의 신장 행정 시에는, 내통(3) 내의 피스톤(6)의 이동에 의해 피스톤(6)의 축소측 역지 밸브(7)가 폐쇄된다. 피스톤(6)의 디스크 밸브(8)의 개방전에는, 로드측 유실(B)의 오일액[작동 유체(2)]이 가압되고, 내통(3)의 오일 구멍(3A)을 통하여 전극 통로(19) 내에 유입된다. 이때, 피스톤(6)이 이동한 만큼의 오일액은, 리저버실(A)로부터 보텀 밸브(13)의 신장측 역지 밸브(15)를 개방하여 보텀측 유실(C)에 유입된다.

한편, 피스톤 로드(9)의 축소 행정 시에는, 내통(3) 내의 피스톤(6)의 이동에 의해 피스톤(6)의 축소측 역지 밸브(7)가 개방되고, 보텀 밸브(13)의 신장측 역지 밸브(15)가 폐쇄된다. 보텀 밸브(13)[디스크 밸브(16)]의 개방전에는, 보텀측 유실(C)의 오일액이 로드측 유실(B)에 유입된다. 이와 함께, 피스톤 로드(9)가 내통(3) 내에 침입한 만큼에 해당하는 오일액이, 로드측 유실(B)로부터 내통(3)의 오일 구멍(3A)을 통하여 전극 통로(19) 내에 유입된다.

어느 경우도(신장 행정 시에도 축소 행정 시에도), 전극 통로(19) 내에 유입된 오일액은, 전극 통로(19)의 전위차[전극통(18)과 내통(3) 사이의 전위차]에 따른 점도로 출구측(하측)을 향해 전극 통로(19)를 통과하고, 전극 통로(19)로부터 유지 부재(17)의 유로(17A)를 통하여 리저버실(A)로 흐른다. 이때, 완충기(1)는, 전극 통로(19) 내의 각 유로(21)를 통과하는 작동 유체(2)의 점도에 따른 감쇠력을 발생시켜, 차량의 상하 진동을 완충(감쇠)시킬 수 있다.

이렇게 하여, 제1 실시형태에서, 각 격벽(20)의 단면은, 고착측이 되는 밑변(20A)측의 두께 T1에 비하여, 비고착측이 되는 선단(20B)측의 두께 T2가 작은 삼각형으로 되어 있다. 이 때문에, 각 격벽(20)의 선단(20B)측과 전극통(18)의 내주면의 접촉 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 선단(20B)측의 두께가 작아지는 만큼, 밑변(20A)측에 비해 선단(20B)측을 변형하기 쉽게 할 수 있다. 이에 따라, 각 격벽(20)의 선단(20B)측과 전극통(18)의 내주면의 체결 여유를 크게 설정하더라도, 내통(3)과 전극통(18)을 조립할 때의 삽입 하중을 작게 할 수 있다.

더구나, 각 격벽(20)은, 선단(20B)측이 유로(21)의 고압측을 향하고 있다. 이 때문에, 내통(3)과 전극통(18)을 조립할 때에, 내통(3)의 저압측의 개구(도시하지 않음)와 전극통(18)의 고압측의 개구(18A)를, 서로 접근하는 방향으로 변위시킴으로써, 전극통(18)에 대하여 내통(3)을 삽입할 수 있다. 즉, 이와 같이 삽입함으로써, 전극통(18)의 고압측의 개구(18A)와 각 격벽(20)의 저압측의 면(20D)이 맞닿는 각도(접촉 각도)를 작게 할 수 있고, 이러한 면으로부터도 삽입 하중을 작게 할 수 있다.

그 결과, 예컨대, 체결 여유를 크게 하더라도, 내통(3)과 전극통(18)의 조립 작업을 용이하게 할 수 있고, 유로(21) 누설의 억제와 조립성의 향상을 양립시킬 수 있다. 또한, 조립 작업 시에, 각 격벽(20)에 가해지는 전단력을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 내통(3)으로부터 각 격벽(20)이 박리되기 어렵게 할 수 있다. 반대로 말하면, 박리되기 어렵게 할 수 있는 만큼, 각 격벽(20)과 내통(3)의 고착 강도(접착 강도)를 낮게 하는 것이 가능해진다.

또한, 각 격벽(20)의 선단(20B)측이 유로(21)의 고압측을 향하는 것에 의해, 각 격벽(20)의 선단(20B)측을 고압측으로 팽창시킬 수 있다. 이 때문에, 고압측의 유로(21)를 유동하는 작동 유체(2)로부터 각 격벽(20)의 선단(20B)측으로, 상기 선단(20B)측을 전극통(18)의 내주면에 압박하는 힘(긴박력)이 가해지는 경향이 있게 된다. 그 결과, 각 격벽(20)의 선단(20B)측과 전극통(18)의 내주면의 시일 특성(밀봉성, 밀착성)을 향상시킬 수 있다. 즉, 이러한 면으로부터도, 각 격벽(20)의 선단(20B)과 전극통(18)의 내주면 사이를 통하여 유로(21)로부터 별도의 유로(21)로 작동 유체(2)가 새는 것을 억제할 수 있다.

제1 실시형태에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 각 격벽(20)의 선단(20B)측은 α>β로 되어 있다. 이에 따라, 내통(3)과 전극통(18)을 조립할 때에, 전극통(18)의 고압측의 개구(18A)와 각 격벽(20)의 접촉 각도를 작게 할 수 있다. 또한, 고압측의 유로(21)를 유동하는 작동 유체(2)로부터 각 격벽(20)의 선단(20B)측으로, 상기 선단(20B)측을 전극통(18)의 내주면에 압박하는 힘(긴박력)이 가해지는 경향을 갖게 할 수 있다.

제1 실시형태에서, 각 격벽(20)은 내통(3)의 외주면측에 고착되어 있다. 이 때문에, 격벽을 전극통의 내주면측에 고착하는 구성과 비교하여, 각 격벽(20)을 시인하기 쉽게 할 수 있다. 즉, 내통(3)과 전극통(18)을 조립하는 작업 이전에 행하는, 각 격벽(20)을 내통(3)에 고착시키는 작업, 이 고착 작업 후의 검사 등을 용이하게 행할 수 있다.

제1 실시형태에서, 각 격벽(20)은 절연 재료로 형성되어 있다. 이에 따라, 전극통(18)의 절연성을 확보할 수 있다.

제1 실시형태에서는, 전극통(18)의 고압측의 개구(18A)에 대하여 내통(3)을, 상기 내통(3)의 저압측으로부터 삽입한다. 이에 따라, 전극통(18)의 고압측의 개구(18A)의 둘레 가장자리와 각 격벽(20)의 저압측의 면(20D)의 접촉 각도를 작게 할 수 있고, 삽입 하중을 작게 할 수 있다. 또한, 각 격벽(20)의 선단(20B)측을 유로(21)의 고압측으로 향하게 할 수 있다. 이에 따라, 유로(21) 누설의 억제와 조립성의 향상을 양립시킬 수 있다.

다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여 제2 실시형태를 설명한다. 제2 실시형태의 특징은, 격벽의 고압측의 면을 고압측으로 경사지게 한 것에 있다. 또, 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

유로 형성 수단으로서의 격벽(31)은, 제1 실시형태의 격벽(20) 대신에 제2 실시형태에서 이용하는 것이다. 격벽(31)은, 내통(3)과 전극통(18) 사이에 복수로 설치된다. 이에 따라, 각 격벽(31)은, 내통(3)과 전극통(18) 사이에, 즉, 전극 통로(19) 내에 복수의 유로(21)를 형성하고 있다. 각 격벽(31)은, 제1 실시형태의 격벽(20)과 마찬가지로, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형으로 형성되어 있다. 이에 따라, 인접하는 격벽(31) 사이에 형성되는 유로(21)도, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형의 유로로 되어 있다.

각 격벽(31)은, 예컨대 접착제를 이용하여 내통(3)의 외주면에 대하여 고착(접착)되어 있다. 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 각 격벽(31)의 단면 형상(종단면 형상)은, 예컨대 직경 방향(도 5 및 도 6의 좌우 방향) 전체에 걸쳐, 고착측이 되는 내통(3)측의 두께 T1에 비하여 비고착측이 되는 전극통(18)측의 두께 T2가 작게 되어 있다. 구체적으로, 각 격벽(31)의 단면 형상은, 내통(3)측이 밑변(31A)이 되고, 비고착측이 되는 선단(31B)측(꼭대기측)이 예각이 된 (비대칭의) 삼각형으로 되어 있다. 이 경우, 각 격벽(31)은, 밑변(31A)의 양단 중 둔각이 되는 쪽이, 유로(21)의 고압측이 되는 상류측, 즉, 축방향에서 상측[오일 구멍(3A)측]이 되고, 예각이 되는 쪽이, 유로(21)의 저압측이 되는 하류측, 즉, 축방향에서 하측[오일 구멍(3A)의 반대측]이 되도록, 내통(3)에 고착되어 있다.

이 경우, 고압측의 면(31C)은, 내통(3)측으로부터 고압측으로 경사져 연장되어 있고, 각 격벽(31)의 비고착측의 선단(31B)은 유로(21)의 고압측을 향하고 있다. 보다 구체적으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전극통(18)과 각 격벽(31)의 고압측의 면(31C)이 이루는 각도를 α로 하고, 전극통(18)과 각 격벽(31)의 저압측의 면(31D)이 이루는 각도를 β로 한다. 이 경우에, 각 격벽(31)의 비고착측의 선단(31B)은, 이루는 각도 α가 이루는 각도 β보다 크게 되어 있다(α>β).

제2 실시형태는, 전술한 바와 같은 격벽(31)에 의해 유로(21)를 구획하는 것이며, 그 기본적 작용에 관해서는, 제1 실시형태에 의한 것과 각별한 차이는 없다. 특히, 제2 실시형태에서는, 격벽(31)의 고압측의 면(31C)을 고압측으로 경사지게 하므로(언더컷), 격벽(31)의 선단(31B)측을 직경 방향의 내측[내통(3)측]으로 변형하기 쉽게 할 수 있다. 이에 따라, 이러한 면으로부터도 삽입 하중을 작게 할 수 있다.

다음으로, 도 7 및 도 8은 제3 실시형태를 나타내고 있다. 제3 실시형태의 특징은, 각 격벽을 중간통(전극통)의 내주면측에 고착시킨 것에 있다. 또, 제3 실시형태에서는, 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

유로 형성 수단으로서의 격벽(41)은, 제1 실시형태의 격벽(20) 대신에 제3 실시형태에서 이용하는 것이다. 격벽(41)은, 내통(3)과 전극통(18) 사이에 복수로 설치된다. 이 경우, 제3 실시형태의 격벽(41)은, 전극통(18)의 내주면에 대하여 고착(접착)되어 있다. 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 각 격벽(41)의 단면 형상은, 고착측이 되는 전극통(18)측에 비하여 비고착측이 되는 내통(3)측의 두께가 작게 되어 있다.

구체적으로, 각 격벽(41)의 단면 형상은, 전극통(18)측이 밑변(41A)이 되는 (비대칭의) 직각삼각형으로 되어 있다. 이 경우, 각 격벽(41)은, 직각이 되는 쪽이 유로(21)의 고압측이 되는 상류측, 즉, 축방향에서 상측[오일 구멍(3A)측]이 되도록, 전극통(18)에 고착되어 있다. 바꾸어 말하면, 각 격벽(41)의 고압측의 면(41C)과 전극통(18)의 내주면이 이루는 각이 직각으로 되어 있다.

또한, 각 격벽(41)의 비고착측의 선단(41B)은, 유로(21)의 고압측을 향하고 있다. 보다 구체적으로는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 격벽(41)이 고착되지 않은 내통(3)과 각 격벽(41)의 고압측의 면(41C)이 이루는 각도를 α로 하고, 내통(3)과 각 격벽(41)의 저압측의 면(41D)이 이루는 각도를 β로 한다. 이 경우에, 각 격벽(41)의 비고착측의 선단(41B)은, 이루는 각도 α가 이루는 각도 β보다 크게 되어 있다(α>β).

다음으로, 완충기(1)의 제조 방법이 되는 내통(3)과 전극통(18)의 조립 방법에 관해, 도 8을 참조하면서 설명한다.

우선, 전극통(18)의 내주면에, 예컨대 접착제를 이용하여 격벽(41)을 고착시킨다(고착 공정). 이어서, 각 격벽(41)이 고착된 전극통(18) 내에 내통(3)을 삽입한다(삽입 공정). 이때, 도 8에 나타낸 바와 같이, 전극통(18)의 저압측(하측)의 개구(도시하지 않음)에 대하여 내통(3)을, 상기 내통(3)의 고압측(상측)으로부터 삽입한다. 또, 이 삽입 작업은, 전극통(18)과 내통(3)을 서로 접근하는 방향으로 상대 변위시키면 된다. 즉, 전극통(18)측을 고정하여 내통(3)측만을 변위시켜도 좋고, 내통(3)측을 고정하여 전극통(18)측만을 변위시켜도 좋고, 전극통(18)과 내통(3)을 모두 서로 접근하는 방향으로 변위시켜도 좋다.

제3 실시형태는, 전술한 바와 같은 격벽(41)에 의해 유로(21)를 구획하는 것이며, 그 기본적 작용에 관해서는, 제1 실시형태에 의한 것과 각별한 차이는 없다. 즉, 제3 실시형태는, 각 격벽(41)의 선단(41B)과 내통(3)의 외주면 사이를 통하여 유로(21)로부터 별개의 유로(21)에 작동 유체(2)가 새는 것을 억제할 수 있다. 이에 더해, 내통(3)과 전극통(18)의 조립 작업을 용이하게 할 수 있다.

다음으로, 도 9 내지 도 12는 제4 실시형태를 나타내고 있다. 제4 실시형태의 특징은, 기능성 유체가 유동하는 유로를 사행하는 유로로 한 것에 있다. 또, 제4 실시형태에서는, 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

유로 형성 수단으로서의 격벽(51)은, 제1 실시형태의 격벽(20) 대신에 제4 실시형태에서 이용하는 것이다. 격벽(51)은, 내통(3)과 전극통(18) 사이에 복수로 설치된다. 각 격벽(51)은, 내통(3)의 외주면에 대하여 고착(접착)되어 있다. 이 경우, 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 각 격벽(51)은, 내통(3)과 전극통(18) 사이에서 주변으로 비스듬히 사행하여 연장되는 것에 의해, 전극통(18)과 내통(3) 사이에 사행하는 유로(52)를 형성하고 있다. 즉, 전술한 제1 실시형태의 격벽(20)은, 내통(3)의 상단측으로부터 하단측에 걸쳐 일정하게 동일한 방향으로 둘레를 회전하는 데 비해, 제4 실시형태의 격벽(51)은 도중에 꺾여 있다.

보다 구체적으로, 각 격벽(51)은, 사인 곡선, 코사인 곡선과 같은 파선[예컨대, 내통(3)의 주위를 시계 방향으로 한 바퀴 돌기 전에, 반대 방향이 되는 반시계 방향으로 꺾이는 곡선 또는 직선, 이것과는 반대로, 내통(3)의 주위를 반시계 방향으로 한 바퀴 돌기 전에, 반대 방향이 되는 시계 방향으로 꺾이는 곡선 또는 직선]과 같이, 하나의 부분에서는 제1 방향(예컨대, 시계 방향 또는 반시계 방향)으로 비스듬히 연장되고, 다른 부분에서는 제1 둘레 방향과는 반대의 제2 둘레 방향(예컨대, 반시계 방향 또는 시계 방향)으로 비스듬히 연장되어 있다.

즉, 각 격벽(51)은, 내통(3)의 축방향의 상측[오일 구멍(3A)측]으로부터 하측을 볼 때 제1 둘레 방향(시계 방향)으로 비스듬히 연장된 제1 시계 방향부(51A)와, 제1 둘레 방향과는 반대의 제2 둘레 방향(반시계 방향)으로 비스듬히 연장된 반시계 방향부(51B)와, 제1 둘레 방향(시계 방향)으로 비스듬히 연장된 제2 시계 방향부(51C)를 갖고 있다. 제1 시계 방향부(51A)와 반시계 방향부(51B)는, 제1 꺾임부(51D)로 접속되어 있고, 반시계 방향부(51B)와 제2 시계 방향부(51C)는, 제2 꺾임부(51E)로 접속되어 있다.

이에 따라, 인접하는 격벽(51) 사이에 형성되는 유로(52)도, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 사행하는 유로로 되어 있다. 이러한 제4 실시형태에서는, 제1 둘레 방향으로 흐르는 유체력과 제2 둘레 방향으로 흐르는 유체력이 상쇄되는 방향으로 작동하기 때문에, 작동 유체(2)로부터 내통(3) 및 전극통(18)에 가해지는 (합계의) 회전력(토크, 모멘트)을 줄일 수 있다.

여기서, 각 격벽(51)의 단면 형상은, 제1 실시형태 내지 제3 실시형태와 같이 삼각형으로 되어 있다. 즉, 각 격벽(51)의 단면 형상도, 고착측이 되는 내통(3)측에 비하여 비고착측이 되는 전극통(18)측의 두께가 작게 되어 있다. 그리고, 제4 실시형태도, 제1 실시형태 내지 제3 실시형태와 같이, 각 격벽(51)의 비고착측의 선단은 유로(52)의 고압측을 향하고 있다.

도 11 및 도 12는, 격벽(51)의 제1 꺾임부(51D)에서의 횡단면, 즉, 내통(3)의 축방향에 대하여 직교하는 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다. 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 각 격벽(51)의 단면은, 내통(3)측이 밑변이 되고, 비고착측이 되는 선단측(꼭대기부측)이 예각이 된 삼각형으로 되어 있다. 이 경우, 격벽(51)의 꺾임부(51D)(51E)는, 고압측의 면과 저압측의 면이 반전하는 부위가 된다. 이 때문에, 격벽(51)의 꺾임부(51D)(51E)의 정점에서는, 단면 형상이 대칭 형상으로 되어 있다.

제4 실시형태는, 전술한 바와 같은 격벽(51)에 의해 유로(52)를 구획하는 것이며, 그 기본적 작용에 관해서는, 제1 실시형태에 의한 것과 각별한 차이는 없다. 즉, 제4 실시형태도 제1 실시형태와 같이, 각 격벽(51)의 선단과 전극통(18)의 내주면의 사이를 통하여 유로(52)로부터 별개의 유로(52)로 작동 유체(2)가 새는 것을 억제할 수 있다. 이에 더해, 내통(3)과 전극통(18)의 조립 작업을 용이하게 할 수 있다.

또, 제4 실시형태에서는, 유로(52)의 방향을 규제하는 격벽(51)을 내통(3)(의 외주측)에 설치하는(고착하는) 구성으로 한 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 제3 실시형태와 같이, 격벽을 전극통(의 내주측)에 설치하는(고착하는) 구성으로 해도 좋다.

제1 실시형태에서는, 유로(21)의 방향을 규제하는 유로 형성 수단(유로 형성 부재)으로서의 격벽(20)을 4개 설치하는 구성으로 한 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 격벽을 2개 또는 3개 설치하는 구성으로 해도 좋고, 5개 이상 설치하는 구성으로 해도 좋다. 그 경우, 격벽의 갯수는, 필요한 성능(감쇠 성능), 제조 비용, 사양 등에 따라서 적절하게 설정할 수 있다. 이것은, 제2 실시형태 내지 제4 실시형태에 관해서도 동일하다.

제1 실시형태에서는, 복수의 격벽(20)에 의해 복수의 유로(21)를 형성하는 구성으로 한 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 하나의 격벽(유로 형성 부재)에 의해 하나의 유로를 형성하는 구성으로 해도 좋다. 이것은, 제2 실시형태 내지 제4 실시형태에 관해서도 동일하다.

제1 실시형태에서는, 격벽(20)의 단면을 삼각형으로 한 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 비고착측이 짧은 변이 되는 사각형(사다리꼴) 등, 고착측에 비하여 비고착측의 두께가 작아진 각종 형상을 이용할 수 있다. 이것은, 제2 실시형태 내지 제4 실시형태에 관해서도 동일하다.

제1 실시형태에서는, 격벽(20)을 합성 고무에 의해 형성한 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 합성 수지 등의 합성 고무 이외의 고분자 재료를 이용하여 형성해도 좋다. 나아가, 고분자 재료 이외에도, 유로를 형성할 수 있는 각종 재료를 이용할 수 있다. 어느 경우도, 격벽이 되는 유로 형성 수단은, 전기적 절연성을 갖는 절연 재료에 의해 형성한다. 이것은, 제2 실시형태 내지 제4 실시형태에 관해서도 동일하다.

각 실시형태에서는, 완충기(1)를 상하 방향으로 배치하는 구성으로 한 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 에어레이션(aeration)을 일으키지 않는 범위에서 기울여 배치하는 등, 부착 대상에 따라서 원하는 방향으로 배치할 수 있다.

각 실시형태에서는, 작동 유체(2)는, 축방향의 상단측으로부터 하단측을 향해 유동하는 구성으로 한 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 완충기(1)의 배치 방향에 따라서, 예컨대, 하단측으로부터 상단측을 향해 유동하는 구성, 좌단측(또는 우단측)으로부터 우단측(또는 좌단측)을 향해 유동하는 구성, 전단측(또는 후단측)으로부터 후단측(또는 전단측)을 향해 유동하는 구성 등, 축방향의 일단측으로부터 타단측을 향해 유동하는 구성으로 할 수 있다.

각 실시형태에서는, 기능성 유체로서의 작동 유체(2)를, 전기 점성 유체(ER 유체)에 의해 구성하는 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 자계에 의해 유체의 성상이 변화하는 자성 유체(MR 유체)를 이용하여 기능성 유체로서의 작동 유체를 구성해도 좋다. 자성 유체를 이용하는 경우에는, 중간통인 전극통(18)을 전극 대신에 자극으로 하는 구성(즉, 자계 공급부로부터의 자계를 중간통인 자극통에 부여하는 구성)으로 할 수 있다. 이 경우는, 예컨대 자계 공급부에 의해 내통과 자극통 사이(의 자극 통로)에 자계를 발생시키고, 발생 감쇠력을 가변적으로 조정할 때에는 자계를 가변적으로 제어한다. 또한, 절연용의 유지 부재(11, 17) 등은, 예컨대 비자성 재료에 의해 형성될 수 있다.

각 실시형태에서는, 실린더 장치로서의 완충기(1)를 사륜 자동차에 이용하는 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 이륜차에 이용하는 완충기, 철도 차량에 이용하는 완충기, 일반 산업 기기를 포함하는 각종 기계 기기에 이용하는 완충기, 건축물에 이용하는 완충기 등, 완충해야 할 대상을 완충하는 각종 완충기(실린더 장치)로서 폭넓게 이용할 수 있다. 또한, 각 실시형태는 예시이며, 다른 실시형태에서 나타낸 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것은 물론이다. 즉, 실린더 장치(완충기)는, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 설계 변경이 가능하다.

이상의 각 실시형태에 의하면, 유로 누설의 억제와 조립성의 향상을 양립시킬 수 있다.

즉, 각 실시형태에 의하면, 유로 형성 수단은, 고착측이 두께에 비하여 비고착측의 두께가 작은 단면 형상으로 되어 있다. 이 때문에, 유로 형성 수단의 비고착측과 상대면(중간통의 내주면 또는 내통의 외주면)의 접촉 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 비고착측의 두께가 작아지는 만큼, 고착측에 비해 유로 형성 수단의 비고착측을 변형하기 쉽게 할 수 있다. 이에 따라, 유로 형성 수단의 비고착측과 상대면(중간통의 내주면 또는 내통의 외주면)의 체결 여유를 크게 설정하더라도, 내통과 중간통을 조립할 때의 삽입 하중을 작게 할 수 있다.

더구나, 유로 형성 수단은, 비고착측의 선단이 유로의 고압측을 향하고 있다. 이 때문에, 내통과 중간통을 조립할 때에, 유로 형성 수단이 고착된 통의 저압측의 개구(둘레 가장자리)와, 상기 유로 형성 수단이 고착되지 않은 통의 고압측의 개구(둘레 가장자리)를, 서로 접근하는 방향으로 변위시킴으로써, 중간통에 대하여 내통을 삽입할 수 있다. 즉, 이와 같이 삽입함으로써, 유로 형성 수단이 고착되지 않은 통의 고압측의 개구(둘레 가장자리)와 유로 형성 수단이 맞닿는 각도(접촉 각도)를 작게 할 수 있어, 이러한 면으로부터도 삽입 하중을 작게 할 수 있다.

그 결과, 예컨대 체결 여유를 크게 하더라도, 내통과 중간통의 조립 작업을 용이하게 할 수 있고, 유로 누설의 억제와 조립성의 향상을 양립시킬 수 있다. 또한, 조립 작업 시에, 유로 형성 수단에 가해지는 전단력을 줄일 수 있다. 이 때문에, 내통 또는 중간통으로부터 유로 형성 수단이 박리되기 어렵게 할 수 있다. 반대로 말하면, 박리되기 어렵게 할 수 있는 만큼, 내통 또는 중간통과 유로 형성 수단의 고착 강도(접착 강도)를 낮게 하는 것이 가능해진다.

또한, 유로 형성 수단의 비고착측의 선단이 유로의 고압측을 향하는 것에 의해, 비고착측의 선단의 일부를 고압측으로 팽창시킬 수 있다. 이 때문에, 고압측의 유로를 유동하는 기능성 유체로부터 비고착측의 선단에, 상기 선단을 상대면(중간통의 내주면 또는 내통의 외주면)에 압박하는 힘(긴박력)이 가해지는 경향을 갖게 된다. 그 결과, 유로 형성 수단과 상대면(중간통의 내주면 또는 내통의 외주면)의 시일 특성(밀봉성, 밀착성)을 향상시킬 수 있다. 즉, 이러한 면으로부터도, 유로 형성 수단의 선단측과 상대면(중간통의 내주면 또는 내통의 외주면) 사이를 통하여 유로로부터 기능성 유체가 새는 것을 억제할 수 있다.

또한, 각 실시형태에 의하면, 유로 형성 수단의 비고착측의 선단은, 상기 유로 형성 수단이 고착되지 않은 내통 또는 중간통과 고압측의 면이 이루는 각을 α로 하고, 유로 형성 수단이 고착되지 않은 내통 또는 중간통과 저압측의 면이 이루는 각을 β로 한 경우에, α>β로 되어 있다. 이에 따라, 내통과 중간통을 조립할 때에, 유로 형성 수단이 고착되지 않은 통의 고압측의 개구(둘레 가장자리)와 유로 형성 수단이 맞닿는 각도(접촉 각도)를 작게 할 수 있다. 또한, 고압측의 유로를 유동하는 기능성 유체로부터 비고착측의 선단에, 상기 선단을 상대면(중간통의 내주면 또는 내통의 외주면)에 압박하는 힘(긴박력)이 가해지는 경향을 갖게 할 수 있다.

또한, 각 실시형태에 의하면, 유로 형성 수단은 내통에 고착되어 있다. 즉, 유로 형성 수단을 내통의 외주면측에 고착하기 때문에, 유로 형성 수단을 중간통의 내주면측에 고착하는 구성에 비해, 유로 형성 수단을 시인하기 쉽게 할 수 있다. 즉, 내통과 중간통을 조립하는 작업 이전에 행하는, 유로 형성 수단과 내통을 고착하는 작업, 이 고착 작업 후의 검사 등을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 각 실시형태에 의하면, 유로 형성 수단은 절연 재료로 형성되어 있다. 이에 따라, 전극통이 되는 중간통의 절연성을 확보할 수 있다.

또한, 각 실시형태에 의하면, 유로 형성 수단을 내통의 외주측에 고착시킨 경우, 중간통의 고압측의 개구에 대하여 내통을 상기 내통의 저압측으로부터 삽입한다. 한편, 유로 형성 수단을 중간통의 내주측에 고착시킨 경우, 중간통의 저압측의 개구에 대하여 내통을 상기 내통의 고압측으로부터 삽입한다. 이에 따라, 유로 형성 수단이 고착되지 않은 통의 고압측의 개구(둘레 가장자리)와 유로 형성 수단이 맞닿는 각도(접촉 각도)를 작게 할 수 있고, 삽입 하중을 작게 할 수 있다. 또한, 유로 형성 수단의 비고착측의 선단을 유로의 고압측으로 향하게 할 수 있다. 이에 따라, 유로 누설의 억제와 조립성의 향상을 양립시킬 수 있다.

이상 설명한 각 실시형태에 기초하는 실린더 장치로서, 예컨대 이하에 설명하는 양태를 고려할 수 있다.

실린더 장치의 제1 양태로는, 전계 또는 자계에 의해 유체의 성상이 변화하는 기능성 유체가 봉입되고, 내부에 로드가 삽입되는 내통; 상기 내통의 외측에 설치되고 전극통 또는 자극통이 되는 중간통; 상기 내통과 상기 중간통 사이에 설치되고, 축방향의 일단측으로부터 타단측을 향해 상기 로드의 진퇴 이동에 의해 상기 기능성 유체가 유동하는 하나 또는 복수의 유로를 형성하는 유로 형성 수단을 가지며, 상기 유로는, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형 유로 또는 사행하는 유로이며, 상기 유로 형성 수단은, 상기 내통 또는 상기 중간통 중 어느 하나에 고착되게 설치되고, 그 단면 형상은 고착측에 비하여 비고착측의 두께가 작고, 또한, 상기 비고착측의 선단은 상기 유로의 고압측을 향하고 있다.

제2 양태로는, 제1 양태에 있어서, 상기 유로 형성 수단의 상기 비고착측의 선단은, 상기 유로 형성 수단이 고착되지 않은 상기 내통 또는 상기 중간통과 고압측의 면이 이루는 각을 α로 하고, 상기 유로 형성 수단이 고착되지 않은 상기 내통 또는 상기 중간통과 저압측의 면이 이루는 각을 β로 한 경우에, α>β인 것을 특징으로 한다.

제3 양태로는, 제1, 제2 양태에 있어서, 상기 유로 형성 수단은 상기 내통에 고착되어 있는 것을 특징으로 한다.

제4 양태로는, 제1 내지 제3 양태의 어느 하나에 있어, 상기 유로 형성 수단은 절연 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제5 양태로는, 전계 또는 자계에 의해 유체의 성상이 변화하는 기능성 유체가 봉입되고, 내부에 로드가 삽입되는 내통; 상기 내통의 외측에 설치되고 전극통 또는 자극통이 되는 중간통; 상기 내통과 상기 중간통 사이에 설치되고, 축방향의 일단측으로부터 타단측을 향해 상기 로드의 진퇴 이동에 의해 상기 기능성 유체가 유동하는 하나 또는 복수의 유로를 형성하는 유로 형성 수단을 가지며, 상기 유로는, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형 유로 또는 사행하는 유로이며, 상기 유로 형성 수단은, 상기 내통의 외주측에 고착되어 설치된 실린더 장치의 제조 방법으로서, 상기 유로 형성 수단의 단면 형상은, 고착측에 비하여 비고착측의 두께가 작게 되어 있고, 상기 중간통의 고압측의 개구에 대하여 상기 내통을, 상기 내통의 저압측으로부터 삽입하는 삽입 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

제6 양태로는, 전계 또는 자계에 의해 유체의 성상이 변화하는 기능성 유체가 봉입되고, 내부에 로드가 삽입되는 내통; 상기 내통의 외측에 설치되고 전극통 또는 자극통이 되는 중간통; 상기 내통과 상기 중간통 사이에 설치되고, 축방향의 일단측으로부터 타단측을 향해 상기 로드의 진퇴 이동에 의해 상기 기능성 유체가 유동하는 하나 또는 복수의 유로를 형성하는 유로 형성 수단을 가지며, 상기 유로는, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형 유로 또는 사행하는 유로이며, 상기 유로 형성 수단은, 상기 중간통의 내주측에 고착되어 설치된 실린더 장치의 제조 방법으로서, 상기 유로 형성 수단의 단면 형상은, 고착측에 비하여 비고착측의 두께가 작게 되어 있고, 상기 중간통의 저압측의 개구에 대하여 상기 내통을, 상기 내통의 고압측으로부터 삽입하는 삽입 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태만을 설명했지만, 본 발명의 신규 교시나 이점으로부터 실질적으로 벗어나지 않고 예시한 실시형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능한 것을 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함하는 것을 의도한다. 상기 실시형태를 임의로 조합해도 좋다.

본원은, 2016년 2월 24일부 출원의 일본 특허 출원 제2016-033331호에 기초하는 우선권을 주장한다. 2016년 2월 24일부 출원의 일본 특허 출원 제2016-033331호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 본원에 전체로서 삽입된다.

국제 공개 제2014/135183호 공보의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 본원에 전체로서 삽입된다.

1 : 완충기(실린더 장치)
2 : 작동 유체(기능성 유체, 전기 점성 유체)
3 : 내통
4 : 외통
9 : 피스톤 로드(로드)
18 : 전극통(중간통)
19 : 전극 통로(중간 통로)
20, 31, 41, 51 : 격벽(유로 형성 수단)
21, 52 : 유로

Claims (6)

1. 전계 또는 자계에 의해 유체의 성상(性狀)이 변화하는 기능성 유체가 봉입되고, 내부에 로드가 삽입되는 내통과,
   상기 내통의 외측에 설치되는 중간통으로서, 전극통 또는 자극통으로 구성되는 중간통과,
   상기 내통과 상기 중간통 사이에 설치되고, 축방향의 일단측으로부터 타단측을 향해 상기 로드의 진퇴 이동에 의해 상기 기능성 유체가 유동하는 하나 또는 복수의 유로를 형성하는 유로 형성 수단
   을 가지며,
   상기 유로는, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형 유로 또는 사행하는 유로이며,
   상기 유로 형성 수단은, 상기 내통 또는 상기 중간통 중 어느 하나에 고착되게 설치되고, 그 단면 형상은 고착측에 비하여 비고착측의 두께가 얇고, 또한, 상기 비고착측의 선단은, 상기 유로의 고압측을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유로 형성 수단의 상기 비고착측의 선단은,
   상기 유로 형성 수단이 고착되지 않은 상기 내통 또는 상기 중간통과 고압측의 면이 이루는 각을 α로 하고, 상기 유로 형성 수단이 고착되지 않은 상기 내통 또는 상기 중간통과 저압측의 면이 이루는 각을 β로 한 경우에,
   α>β인 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유로 형성 수단은 상기 내통에 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로 형성 수단은 절연 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실린더 장치.
5. 전계 또는 자계에 의해 유체의 성상이 변화하는 기능성 유체가 봉입되고, 내부에 로드가 삽입되는 내통과,
   상기 내통의 외측에 설치되는 중간통으로서, 전극통 또는 자극통으로 구성되는 중간통과,
   상기 내통과 상기 중간통 사이에 설치되고, 축방향의 일단측으로부터 타단측을 향해 상기 로드의 진퇴 이동에 의해 상기 기능성 유체가 유동하는 하나 또는 복수의 유로를 형성하는 유로 형성 수단
   을 갖는 실린더 장치를 제조하기 위한, 실린더 장치 제조 방법으로서,
   상기 유로는, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형 유로 또는 사행하는 유로이며,
   상기 유로 형성 수단은 상기 내통의 외주측에 고착되게 설치되고,
   상기 유로 형성 수단의 단면 형상은, 고착측에 비하여 비고착측의 두께가 얇게 되어 있고,
   상기 중간통의 고압측의 개구에 대하여 상기 내통을, 상기 내통의 저압측으로부터 삽입하는 삽입 공정
   을 갖는 것을 특징으로 하는 실린더 장치 제조 방법.
6. 전계 또는 자계에 의해 유체의 성상이 변화하는 기능성 유체가 봉입되고, 내부에 로드가 삽입되는 내통과,
   상기 내통의 외측에 설치되고 전극통 또는 자극통으로 구성되는 중간통과,
   상기 내통과 상기 중간통 사이에 설치되는 중간통이며, 축방향의 일단측으로부터 타단측을 향해 상기 로드의 진퇴 이동에 의해 상기 기능성 유체가 유동하는 하나 또는 복수의 유로를 형성하는 유로 형성 수단
   을 갖는 실린더 장치를 제조하기 위한, 실린더 장치 제조 방법으로서,
   상기 유로는, 둘레 방향으로 연장된 부분을 갖는 나선형 유로 또는 사행하는 유로이며,
   상기 유로 형성 수단은 상기 중간통의 내주측에 고착되게 설치되고,
   상기 유로 형성 수단의 단면 형상은, 고착측에 비하여 비고착측의 두께가 얇게 되어 있고,
   상기 중간통의 저압측의 개구에 대하여 상기 내통을, 상기 내통의 고압측으로부터 삽입하는 삽입 공정
   을 갖는 것을 특징으로 하는 실린더 장치 제조 방법.

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