WO2017057213A1

WO2017057213A1 - シリンダ装置

Info

Publication number: WO2017057213A1
Application number: PCT/JP2016/078153
Authority: WO
Inventors: 有未田邊; 夕成木村
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2017-04-06
Also published as: KR20180061086A; CN107407364A; JP6652571B2; CN107407364B; JPWO2017057213A1; DE112016001084T5; US10309479B2; KR102527030B1; US20180051767A1

Abstract

ロッドガイドに対して内筒と中間筒とを安定して取付けることができるようにし、作動流体の漏れも抑えることができる。　シリンダ装置は、電界または磁界により流体の性状が変化する機能性流体が封入され、内部にロッドが挿入される内筒と、内筒の外側に設けられる外筒と、内筒と外筒との間に設けられる中間筒であって、ロッドの進退動により機能性流体がシリンダ装置の軸方向の一端側から他端側に向けて流動する通路を内筒との間に形成し、電極または磁極として機能する中間筒と、内筒および外筒の一端側の端部を閉塞するように設けられ、ロッドを支持するロッドガイドと、ロッドガイド側に位置する一端と、中間筒の一端側に位置する他端と、を有し、内筒と嵌合されるスペーサと、スペーサの他端のところに配置され、中間筒と内筒との間の通路の一端側の端部を封止する弾性のシール部材と、を備える。

Description

シリンダ装置

　本発明は、例えば自動車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、シリンダ装置の内筒と外筒との間には中間筒を設け、前記内筒と中間筒との間に作動流体（例えば、電気粘性流体）を流通させる構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。前記内筒は、ロッドガイドとベース部材との間に軸方向の締付力をもって固定される。前記中間筒は、前記内筒を径方向外側から取囲んだ状態で前記ロッドガイドとベース部材との間を軸方向に延びている。また、前記中間筒とロッドガイドとの間には、例えば絶縁性材料からなるスペーサが設けられている。

国際公開第２０１４／１３５１８３号

　ところで、特許文献１による従来技術では、ロッドガイドとベース部材との間で内筒と中間筒とに軸方向の締付力、つまり軸力を付与しようとした場合に、前記内筒と中間筒とは、それぞれ軸方向の寸法公差を厳しく管理する必要が生じ、寸法管理が難しくなる。このため、内筒だけをロッドガイドとベース部材との間に軸方向で位置決めしようとすると、前記中間筒の位置決め性が低下し、外部からの振動等で中間筒が軸方向にガタ付いたり、位置ずれしたりする可能性がある。また、中間筒内の作動流体が漏洩する虞れがある。

　本発明の目的は、内筒と中間筒とを安定して取付けることができ、流体の漏れも抑え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。

　本発明の一実施形態によるシリンダ装置は、電界または磁界により流体の性状が変化する機能性流体が封入され、内部にロッドが挿入される内筒と、該内筒の外側に設けられる外筒と、前記内筒と前記外筒との間に設けられる中間筒であって、前記ロッドの進退動により前記機能性流体が前記シリンダ装置の軸方向の一端側から他端側に向けて流動する通路を前記内筒との間に形成し、電極または磁極として機能する中間筒と、前記内筒および前記外筒の前記一端側の端部を閉塞するように設けられ、前記ロッドを支持するロッドガイドと、前記ロッドガイド側に位置する一端と、前記中間筒の前記一端側に位置する他端と、を有し、前記内筒と嵌合されるスペーサと、前記スペーサの前記他端のところに配置され、前記中間筒と前記内筒との間の前記通路の前記一端側の端部を封止する弾性のシール部材と、を備えている。

　本発明の一実施形態のシリンダ装置によれば、ロッドガイドに対して内筒と中間筒とを安定して取付けることができ、シール部材により流体の漏れも抑制できる。

第１の実施形態によるシリンダ装置としての緩衝器を示す縦断面図である。図１中のピストンロッドおよびロッドシール等を取外した状態で、ロッドガイドと内筒、中間筒の取付け部分を拡大して示す断面図である。図２中のシール部材およびスペーサの下端側等を拡大して示す断面図である。第２の実施形態によるロッドガイドと内筒、中間筒の取付け部分を拡大して示す断面図である。図４中のシール部材およびスペーサの下端側等を拡大して示す断面図である。図４中のロッドガイドと内筒、スペーサの取付け部分を示す部分斜視図である。

　以下、本発明の実施形態によるシリンダ装置を、４輪自動車等の車両に設ける緩衝器に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って説明する。

　ここで、図１ないし図３は本発明の第１の実施形態によるシリンダ装置としての緩衝器を示している。緩衝器１は、内部に封入する作動油等の作動流体２０として機能性流体（即ち、電気粘性流体）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。緩衝器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、緩衝器１の軸方向の一端側を「上端」側と、軸方向の他端側を「下端」側として記載するものとする。

　緩衝器１は、内筒２、外筒３、ピストン５、ピストンロッド８、ロッドガイド９および中間筒１５等を含んで構成されている。内筒２は、軸方向に延びる円筒状の筒体として形成され、後述の作動流体２０（即ち、機能性流体）が内部に封入されている。内筒２の内部には、後述のピストンロッド８が挿入され、内筒２の外側には、外筒３が同軸となるように配設されている。

　外筒３は、緩衝器１の外殻をなすもので、円筒体として形成されている。外筒３は、その下端側がボトムキャップ４により溶接手段等を用いて閉塞された閉塞端となっている。ボトムキャップ４は、後述するボトムバルブ１２のバルブボディ１２Ａと共にベース部材を構成している。外筒３の上端側は、開口端となり、この開口端側には、かしめ部３Ａが径方向内側に屈曲して形成されている。該かしめ部３Ａは、後述するロッドシール１０の環状板体１０Ａの外周側を抜け止め状態で保持している。

　内筒２は、外筒３内に該外筒３と同軸に設けられている。内筒２は、下端側がボトムバルブ１２のバルブボディ１２Ａに嵌合して取付けられ、上端側はロッドガイド９に嵌合して取付けられている。内筒２は、外筒３と共にシリンダを構成し、該シリンダ内には、作動流体２０が封入されている。また、内筒２には、後述の通路１６に常時連通する油穴２Ａが径方向の横孔として形成され、該油穴２Ａによって、内筒２内のロッド側油室Ｂは後述の通路１６に連通される。

　内筒２と外筒３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、作動流体２０と共に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８の縮小（縮み行程）時に、当該ピストンロッド８の進入体積分を補償すべく圧縮される。

　ピストン５は、内筒２内に摺動可能に嵌装（挿嵌）されている。該ピストン５は、内筒２内をロッド側油室Ｂとボトム側油室Ｃとの２室に画成している。ピストン５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５Ａ，５Ｂがそれぞれ複数個、周方向に離間して形成されている。ここで、本実施の形態による緩衝器１は、ユニフロー構造となっている。このため、内筒２内の作動流体２０は、ピストンロッド８の縮み行程と伸び行程との両行程で、ロッド側油室Ｂ（即ち、内筒２の油穴２Ａ）から後述の通路１６に向けて常に一方向（即ち、図１中の矢示Ｅ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５の上端面には、ピストンロッド８の縮み行程でピストン５が内筒２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６が設けられている。縮み側逆止弁６は、ボトム側油室Ｃ内の油液（作動流体２０）がロッド側油室Ｂに向けて各油路５Ａ内を流通するのを許し、これとは逆向きに油液が流れるのを阻止する構成となっている。

　ピストン５の下端面には、例えば伸長側減衰力発生機構としてのディスクバルブ７が設けられている。伸長側のディスクバルブ７は、ピストンロッド８の伸び行程でピストン５が内筒２内を上向きに摺動変位するときに、ロッド側油室Ｂ内の圧力が所定の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５Ｂを介してボトム側油室Ｃ側にリリーフさせる。

　ロッドとしてのピストンロッド８は、内筒２内を軸方向に変位可能に延びている。ピストンロッド８は、その下端側が内筒２内でピストン５に連結（固定）され、上端側はシリンダとなる内筒２および外筒３の外部へと延出している。この場合、ピストンロッド８の一端側となる上端側は、ロッドガイド９を介して外筒３の外部に突出している。

　ロッドガイド９は、内筒２と外筒３の上端側を閉塞するように嵌合して設けられている。ロッドガイド９は、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。図１および図２に示す如く、ロッドガイド９は、上側に位置して外筒３の内周側に挿嵌される環状の大径部９Ａと、該大径部９Ａの下側に位置して内筒２の内周側に挿嵌される短尺筒状の小径部９Ｂと、該小径部９Ｂと大径部９Ａとの間に位置して外周側に設けられ後述のスペーサ１７が嵌合される環状段差９Ｃとにより段付円筒状に形成されている。

　ロッドガイド９の小径部９Ｂの内周側には、ピストンロッド８を軸方向に摺動可能にガイドするガイド部９Ｄが設けられている。このガイド部９Ｄ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。また、ロッドガイド９の大径部９Ａには、周方向に離間した複数箇所（例えば、３箇所）に連通路９Ｅが設けられている。該各連通路９Ｅは、後述の油溜め室１１をチェック弁体１０Ｃを介してリザーバ室Ａに連通させるための通路である。このように構成されたロッドガイド９は、大径部９Ａを外筒３の内周側に圧入し、小径部９Ｂを内筒２の内周側に圧入して取付けられている。この状態で、ロッドガイド９は、内周側に設けたガイド部９Ｄによりピストンロッド８を軸方向に摺動可能にガイドし、ピストンロッド８を支持している。

　外筒３のかしめ部３Ａとロッドガイド９の大径部９Ａとの間には、環状のロッドシール１０が設けられている。ロッドシール１０は、内周側がピストンロッド８の挿通孔となった金属性の環状板体１０Ａと、該環状板体１０Ａに焼付け等の手段で固着されたゴム等の弾性材料からなる弾性シール部１０Ｂと、環状板体１０Ａの下面側に弾性変形可能に形成されたチェック弁体１０Ｃとを含んで構成されている。ロッドシール１０は、弾性シール部１０Ｂの内周がピストンロッド８の外周側に摺接することにより、外筒３とピストンロッド８との間を液密、気密に封止（シール）するものである。

　ロッドガイド９の大径部９Ａとロッドシール１０との間には、油溜め室１１が設けられている。該油溜め室１１は、ピストンロッド８、ロッドガイド９の大径部９Ａ、ロッドシール１０の弾性シール部１０Ｂ等に囲まれた環状の空間部として形成されている。そして、油溜め室１１は、ロッド側油室Ｂ内の作動油またはこの油中に混入したガスがピストンロッド８とガイド部９Ｄとの僅かな隙間等を介して漏出したときに、この漏出油等を一時的に溜めるものである。

　ロッドシール１０のチェック弁体１０Ｃは、油溜め室１１とリザーバ室Ａとの間に配置されている。チェック弁体１０Ｃは、前記油溜め室１１内の漏洩油がロッドガイド９の各連通路９Ｅを通じてリザーバ室Ａ内に流通するのを許し、逆向きの流れを阻止する。これにより、チェック弁体１０Ｃは、リザーバ室Ａ内のガス、作動油が油溜め室１１側へと逆流するように流れるのを阻止する。

　内筒２の下端側には、該内筒２とボトムキャップ４との間に位置してボトムバルブ１２が設けられている。該ボトムバルブ１２は、ボトムキャップ４の内側面（上面）に固着して設けられたバルブボディ１２Ａと、該バルブボディ１２Ａに設けられた伸長側および縮小側の弁部材等とを備えている。バルブボディ１２Ａは、内筒２の下端側とボトムキャップ４との間でリザーバ室Ａとボトム側油室Ｃとを画成している。また、バルブボディ１２Ａには、リザーバ室Ａとボトム側油室Ｃとを前記弁部材を介して連通可能とする油路がそれぞれ周方向に間隔をあけて形成されている。

　バルブボディ１２Ａの外周側には、図１に示すように環状の段差部１２Ｂが形成され、該段差部１２Ｂには、内筒２の下端内周側が嵌合して固定されている。また、段差部１２Ｂには、環状の保持部材１３が内筒２の外周側に嵌合して取付けられている。保持部材１３は、後述する中間筒１５の下端側を径方向および軸方向に位置決めした状態で保持している。保持部材１３は、例えば電気絶縁性材料により形成され、内筒２、ボトムキャップ４およびバルブボディ１２Ａと中間筒１５との間を電気的に絶縁した状態に保っている。また、保持部材１３には、後述の通路１６をリザーバ室Ａに対して連通させる複数の油路１３Ａが形成されている。

　ボトムバルブ１２のバルブボディ１２Ａとボトムキャップ４との間には、リザーバ室Ａに連通する油通路１４が設けられている。この油通路１４は、保持部材１３の各油路１３Ａを介して中間筒１５内の通路１６にも連通する。油通路１４は、内筒２内のボトム側油室Ｃとリザーバ室Ａとの間に配設され、両者間をボトムバルブ１２により連通，遮断させる。

　内筒２と外筒３との間には、軸方向に延びる圧力管からなる中間筒１５が配設されている。この中間筒１５は、導電性材料を用いて形成され筒状の電極を構成するものである。中間筒１５は、内筒２と同軸をなして軸方向に延び内筒２の外径よりも予め決められた寸法だけ僅かに大径に形成された円筒部１５Ａと、該円筒部１５Ａの上端側に一体形成されテーパ状の傾斜筒部１５Ｂを介して径方向外向きに拡径された上側の拡径筒部１５Ｃと、円筒部１５Ａの下端側に同じく一体形成された下側の拡径筒部１５Ｄとを含んで構成されている。該下側の拡径筒部１５Ｄは、円筒部１５Ａの下端側からテーパ状の傾斜筒部１５Ｅを介して径方向外向きに拡径されている。

　中間筒１５の傾斜筒部１５Ｂには、円筒部１５Ａと拡径筒部１５Ｃとの間に位置して環状の段部を構成している。即ち、上側の拡径筒部１５Ｃは、円筒部１５Ａの上端側から環状の段部（テーパ状の傾斜筒部１５Ｂ）を介して径方向外向きに拡径されている。この拡径筒部１５Ｃは、その上端内周側が後述するスペーサ１７の下筒部１７Ｂに嵌合している。

　中間筒１５の上端側（拡径筒部１５Ｃ）は、スペーサ１７を介してロッドガイド９の環状段差９Ｃに位置決めされ、下端側の拡径筒部１５Ｄは、バルブボディ１２Ａの段差部１２Ｂに保持部材１３を介して位置決めされている。中間筒１５は、内筒２の外周側を全周にわたって取囲むように延びる環状の通路１６を内部（即ち、内筒２との間）に形成している。この通路１６は、内筒２に形成した油穴２Ａを介してロッド側油室Ｂと常時連通している。

　ここで、内筒２内の作動流体２０は、ピストンロッド８の縮み行程と伸び行程の両方で、ロッド側油室Ｂから矢示Ｅ方向へと油穴２Ａを通じて通路１６に流入する。通路１６内に流入した作動流体２０は、ピストンロッド８が内筒２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、この進退動により通路１６の軸方向の上端側から下端側に向けて流動する。

　通路１６内に流入した作動流体２０は、中間筒１５の下端側から保持部材１３の油路１３Ａ等を介してリザーバ室Ａへと流出する。このとき、作動流体２０の圧力は、通路１６の上流側（即ち、油穴２Ａ側）で最も高く、通路１６内を流通する間に流路（通路）抵抗を受けるため漸次低下する。このため、通路１６内の作動流体２０は、通路１６の下流側（即ち、保持部材１３の油路１３Ａ）を流通するときに最も低い圧力となっている。

　スペーサ１７は、中間筒１５の上端側（即ち、拡径筒部１５Ｃ）をロッドガイド９に対して位置決めするための取付部材である。スペーサ１７は、例えば電気絶縁性材料により短尺な段付筒状体として形成され、後述の上筒部１７Ａ、下筒部１７Ｂ、環状の鍔部１７Ｃおよびシール保持部１７Ｄを有している。スペーサ１７は、その内周側（上筒部１７Ａおよび下筒部１７Ｂの内周側）が内筒２の上端側外周に嵌合した状態で取付けられる。このとき、スペーサ１７の上筒部１７Ａは、ロッドガイド９の環状段差９Ｃに嵌合され、環状段差９Ｃに対して抜止め状態で固定（位置決め）される。

　スペーサ１７の外周側には、軸方向中間部よりも下側となる位置（上筒部１７Ａと下筒部１７Ｂとの間）に環状の鍔部１７Ｃが設けられている。スペーサ１７のうち、鍔部１７Ｃよりも下側に位置する下筒部１７Ｂは、上筒部１７Ａよりも厚肉（径方向寸法が大きくなるよう）に形成されている。下筒部１７Ｂの下端には、シール保持部１７Ｄが下向きに突出して設けられている。該シール保持部１７Ｄは、スペーサ１７の下筒部１７Ｂのうち、その下端側部位を径方向の内側と外側とから全周にわたって肉削ぎするように形成され、下筒部１７Ｂよりも薄肉な筒状突起として成形されている。シール保持部１７Ｄには、内筒２と中間筒１５との間で通路１６の一端（上端側）を封止する弾性のシール部材１８が装着されて設けられている。

　スペーサ１７は、その内径が内筒２の外径よりも僅かに大きくなるように形成され、下筒部１７Ｂの外径が中間筒１５の拡径筒部１５Ｃの内径よりも僅かに小さくなるように形成されている。スペーサ１７の下筒部１７Ｂには、その外周側に中間筒１５の拡径筒部１５Ｃが緩く嵌合して取付けられ、このときに、スペーサ１７の鍔部１７Ｃと拡径筒部１５Ｃの上端との間には、図３に示すように隙間Ｓが形成される。これにより、スペーサ１７は、中間筒１５の拡径筒部１５Ｃと内筒２とに対して隙間Ｓの範囲で軸方向に相対移動可能に設けられることになる。換言すると、スペーサ１７の外周側には、中間筒１５の一端（拡径筒部１５Ｃの上端）とは当接しない位置に鍔部１７Ｃが設けられている。

　弾性材料からなるシール部材１８は、内筒２とスペーサ１７のシール保持部１７Ｄとの間に締代をもって配置され両者間をシールする第１シール部１８Ａと、中間筒１５の拡径筒部１５Ｃとスペーサ１７のシール保持部１７Ｄとの間に締代をもって配置され両者間をシールする第２シール部１８Ｂとを有している。図３に示すように、シール部材１８は、横断面がＵ字状をなすシール（例えば、Ｕパッキン）として形成され、第１シール部１８Ａと第２シール部１８Ｂとは、Ｕ字状の連結部１８Ｃにより一体となって成形されている。シール部材１８は、通路１６内の作動流体が内筒２と中間筒１５との間から外部に漏洩するのをスペーサ１７と一緒に防ぐものである。

　シール部材１８は、スペーサ１７の下筒部１７Ｂの下端側にシール保持部１７Ｄを介して抜止め状態に保持されている。一方、スペーサ１７の下筒部１７Ｂは、内筒２の外周面と中間筒１５の拡径筒部１５Ｃとの間に緩く嵌合して取付けられ、シール部材１８のシール部１８Ａ，１８Ｂは、両者の嵌合部（即ち、内筒２の外周面と中間筒１５の拡径筒部１５Ｃ）に対して弾性変形状態で締代をもって当接する。このため、弾性変形状態にあるシール部材１８は、両者の嵌合部に対して抜止め性とシール性とを付与することができる。

　ここで、中間筒１５の上端側は、テーパ状の傾斜筒部１５Ｂを介して径方向外向きに拡径された拡径筒部１５Ｃとなっている。このため、テーパ状の傾斜筒部１５Ｂ（即ち、環状の段部）は、通路１６内の作動流体２０による圧力を受圧する受圧面となり、傾斜筒部１５Ｂが受圧する圧力によって、中間筒１５は下向き（図１、図２中の矢示Ｆ方向）に押圧される。この結果、中間筒１５は、下側の拡径筒部１５Ｄが保持部材１３（即ち、バルブボディ１２Ａの段差部１２Ｂ）に対して下向きに押付けられた状態で保持される。

　また、スペーサ１７の下筒部１７Ｂは、中間筒１５の拡径筒部１５Ｃと内筒２との間に挟まれた状態で、通路１６内の作動流体２０による圧力を受圧する。このため、スペーサ１７は、通路１６内の圧力で上向きに押圧され、ロッドガイド９の環状段差９Ｃに押付けられると共に、環状段差９Ｃに嵌合された状態に保持される。

　中間筒１５は、電源となるバッテリ１９の正極に、例えば、高電圧を発生する高電圧ドライバ（図示せず）を介して接続されている。中間筒１５は、通路１６内の作動流体２０（即ち、機能性流体としての電気粘性流体）に電界をかける電極（エレクトロード）を構成する。中間筒１５の両端側（即ち、上，下の拡径筒部１５Ｃ，１５Ｄ）は、電気絶縁性の保持部材１３，スペーサ１７により電気的に絶縁されている。一方、内筒２は、ロッドガイド９、ボトムバルブ１２、ボトムキャップ４、外筒３、前記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。内筒２と中間筒１５との間に形成された環状の通路１６は、内筒２および外筒３内でピストン５の摺動によって流通する作動流体２０（即ち、電気粘性流体）に流動抵抗を付与し、これによって後述の如く減衰力を発生することができる。

　ここで、本実施の形態で採用した作動油となる作動流体２０は、機能性流体としての電気粘性流体（ＥＲ流体：Electric Rheological Fluid）を用いて構成されている。電気粘性流体は、印加される電圧に応じて流動抵抗（減衰力）が変化するものである。具体的には、電気粘性流体は、例えば、シリコンオイル等からなる基油（ベースオイル）と、該基油に分散した状態で混合され電界の変化に応じて粘性抵抗が変化する粒子（微粒子）とにより構成されている。

　前記高電圧ドライバは、緩衝器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１９から出力される直流電圧を昇圧する。そして、中間筒１５には、バッテリ１９からの直流電圧を昇圧した高電圧が供給（印加）される。これにより、内筒２と中間筒１５との間の通路１６内には、中間筒１５に印加される電圧に応じた電位差が発生し、作動流体２０（即ち、電気粘性流体）の粘度が電位差に応じて可変に制御される。

　この結果、緩衝器１は、中間筒１５に印加される電圧に応じて、発生減衰力の特性（減衰力特性）をハードな特性（硬特性）からソフトな特性（軟特性）に連続的に調整することができる。なお、緩衝器１は、減衰力特性を必ずしも連続的に変化させる必要はなく、例えば２段階または複数段階に調整可能に構成することもできる。このように、緩衝器１は、内筒２と中間筒１５との間で通路１６内に電位差を発生させ、該通路１６を通過する電気粘性流体の粘度を制御することにより、発生減衰力を可変に制御（調整）する構成となっている。

　本実施の形態による緩衝器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。

　緩衝器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８の上端（突出端）側を車両の車体側に取付け、外筒３の下端側（例えば、ボトムキャップ４側の取付アイ）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８が外筒３から伸長、縮小するように変位する。このとき、内筒２と中間筒１５との間の通路１６内には、コントローラからの指令に基づいて電位差を生じさせ、通路１６を通過する作動流体２０（即ち、電気粘性流体）の粘度を可変に制御することにより、緩衝器１の発生減衰力を可変に調整する。

　例えば、ピストンロッド８の伸び行程では、内筒２内をピストン５が上向きに移動し、ピストン５の縮み側逆止弁６が閉弁される。このため、ロッド側油室Ｂの作動流体２０は加圧され、内筒２の油穴２Ａを通じて通路１６内に流入し、通路１６の下端側からリザーバ室Ａへと流れる。このとき、内筒２のボトム側油室Ｃ内には、リザーバ室Ａから作動流体２０がボトムバルブ１２を介して補給されるように流入する。

　一方、ピストンロッド８の縮み行程では、内筒２内をピストン５が下向きに移動し、ピストン５の縮み側逆止弁６が開弁される。このとき、ボトムバルブ１２は実質的に閉弁されるため、ボトム側油室Ｃの油液は、ピストン５の油路５Ａを通じてロッド側油室Ｂへと流入する。このため、ピストンロッド８が縮み行程で内筒２内に進入した進入体積分に相当する作動流体２０が、ロッド側油室Ｂから内筒２の油穴２Ａを通じて通路１６内に流入する。

　このように、ピストンロッド８の伸び行程、縮み行程の両行程において、通路１６内に流入した作動流体２０は、内筒２と中間筒１５との間（即ち、通路１６内）の電位差に応じた粘度で通路１６内を出口側（即ち、保持部材１３の油路１３Ａ側）に向けて流通し、リザーバ室Ａへと流出する。このとき、通路１６内を通過する作動流体２０は、その粘度（即ち、粘性抵抗）に応じた減衰力を発生でき、緩衝器１は車両の上下振動を緩衝（減衰）することができる。

　ところで、内筒２と中間筒１５とは、ロッドガイド９とボトムバルブ１２のバルブボディ１２Ａとの間を軸方向に延びて配置されている。ロッドガイド９とバルブボディ１２Ａとの間で内筒２と中間筒１５とに軸方向の締付力を付与しようとした場合に、内筒２と中間筒１５とは、それぞれ軸方向の寸法公差を厳しく管理する必要が生じ、寸法管理が難しくなる。このため、内筒２だけをロッドガイド９とバルブボディ１２Ａとの間で軸方向に位置決めしようとすると、中間筒１５の位置決め性が低下し、また、中間筒１５（即ち、通路１６）内の作動流体が例えばリザーバ室Ａ側に漏洩する虞れがある。

　そこで、第１の実施の形態では、中間筒１５の上端側をスペーサ１７を介してロッドガイド９に取付けると共に、内筒２と中間筒１５との間で通路１６の上端側を封止する弾性のシール部材１８をスペーサ１７の下端側に設ける構成としている。即ち、スペーサ１７は、内筒２の外周面に嵌合されると共に、上筒部１７Ａがロッドガイドの環状段差９Ｃに嵌合され、鍔部１７Ｃよりも下側の下筒部１７Ｂには、中間筒１５の拡径筒部１５Ｃが嵌合して取付けられる。

　これにより、スペーサ１７の鍔部１７Ｃと拡径筒部１５Ｃの上端との間には、図３に示すように隙間Ｓを形成することができ、スペーサ１７の下筒部１７Ｂに対して中間筒１５（上側の拡径筒部１５Ｃ）を隙間Ｓの範囲で軸方向に相対移動可能に嵌合して取付けることができる。このため、中間筒１５の軸方向寸法を厳しく管理する必要がなくなり、中間筒１５を製作する上での作業性、生産性を向上することができる。

　また、中間筒１５の上端側には、径方向外向きに拡径する拡径筒部１５Ｃを形成し、その下側には圧力の受圧面となるテーパ状の傾斜筒部１５Ｂを形成している。このため、通路１６内で最も高圧となる作動流体２０の圧力を傾斜筒部１５Ｂで受圧させて中間筒１５に矢示Ｆ方向の押付け力を発生させ、この力を保持部材１３側で受承させることができる。この結果、中間筒１５は、スペーサ１７の鍔部１７Ｃと拡径筒部１５Ｃとの間に隙間Ｓ（図３参照）を残した状態で、中間筒１５をロッドガイド９とバルブボディ１２Ａとの間に軸方向の押付け力（締付力）をもって位置決めできるようになり、中間筒１５の位置決め精度を確保することができる。

　さらに、中間筒１５の拡径筒部１５Ｃと内筒２との間に挟まれて配置されるスペーサ１７の下筒部１７Ｂにはシール保持部１７Ｄを設け、該シール保持部１７Ｄには、内筒２と中間筒１５との間で通路１６の一端（上端側）を封止する弾性のシール部材１８を設ける構成としている。このシール部材１８は、内筒２とスペーサ１７のシール保持部１７Ｄとの間をシールする第１シール部１８Ａと、中間筒１５の拡径筒部１５Ｃとスペーサ１７のシール保持部１７Ｄとの間をシールする第２シール部１８Ｂとを有している。

　これにより、通路１６内の作動流体２０が内筒２と中間筒１５との間のスペーサ１７側から外部に漏洩するのをシール部材１８により防ぐことができる。しかも、中間筒１５内に通路１６の圧力（即ち、作動流体２０の圧力）が作用したときに、スペーサ１７は上向きの押付け力を受けるため、ロッドガイド９の環状段差９Ｃに突き当たるようになり、スペーサ１７をロッドガイド９に対して軸方向の締付力をもって位置決めすることができる。

　かくして、第１の実施の形態によれば、中間筒１５の拡径筒部１５Ｃは、スペーサ１７の下筒部１７Ｂに外側から嵌合し、この嵌合部よりも通路１６の下流側に位置する中間筒１５の円筒部１５Ａよりも大きな内径（直径）を有してる。また、スペーサ１７（下筒部１７Ｂ）の外径は、中間筒１５（拡径筒部１５Ｃ）の内径よりも僅かに小さく、スペーサ１７の内径は内筒２の外径よりも僅かに大きくすることで、スペーサ１７が内筒２および中間筒１５に対して相対移動可能としている。さらに、スペーサ１７の下筒部１７Ｂには、中間筒１５内の圧力を封入するためのシール部材１８が設けられるシール保持部１７Ｄを設ける構成としている。

　これにより、中間筒１５内に通路１６の圧力（即ち、作動流体２０の圧力）が作用したときに、スペーサ１７は上向きの押付け力を受けるので、ロッドガイド９の環状段差９Ｃに突き当たることで、スペーサ１７をロッドガイド９に対して軸方向の締付力、つまり軸力をもって位置決めすることができる。同時に、中間筒１５は、拡径筒部１５Ｃの受圧面となる傾斜筒部１５Ｂで下向きの圧力（即ち、作動流体２０の圧力）を受圧するので、中間筒１５の下端側（下側の拡径筒部１５Ｄ）が保持部材１３を介してバルブボディ１２Ａの段差部１２Ｂに突き当たることで、中間筒１５をバルブボディ１２Ａに対して軸方向の締付力をもって位置決めすることができる。

　さらに、スペーサ１７は、中間筒１５の拡径筒部１５Ｃが嵌合される下筒部１７Ｂの上側で径方向外向きに突出し、中間筒１５（拡径筒部１５Ｃ）の内径よりも大きな外径を有する鍔部１７Ｃを有している。このため、スペーサ１７の下筒部１７Ｂを中間筒１５の拡径筒部１５Ｃと内筒２との間に挟み込むように、スペーサ１７を組付けるときに、スペーサ１７が不必要に中間筒１５の内部に入り込むのを、鍔部１７Ｃによって防ぐことができる。

　従って、第１の実施の形態によれば、上述の如き構成を採用することにより、内筒２をロッドガイド９とボトムバルブ１２（バルブボディ１２Ａ）との間で軸方向に位置決めできると共に、中間筒１５も保持部材１３およびバルブボディ１２Ａに突き当てて軸方向に位置決めしつつ、スペーサ１７およびシール部材１８を用いて軸方向に位置決めすることができ、外部からの振動等で中間筒１５が軸方向にガタ付いたり、位置ずれしたりするのを抑えることができる。しかも、中間筒１５内の作動流体２０が通路１６の外部に漏洩するのをシール部材１８およびスペーサ１７により抑えることができる。

　次に、図４ないし図６は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、内筒とスペーサと中間筒との間を汎用性の高いシール部材を用いてシールする構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の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。

　第２の実施の形態で採用したスペーサ３１は、一側スペーサとしての上側スペーサ３２と他側スペーサとしての下側スペーサ３３とに２分割して形成されている。上側スペーサ３２は、前記第１の実施の形態で述べたスペーサ１７と同様に上筒部３２Ａと下筒部３２Ｂとにより構成されている。しかし、この場合の下筒部３２Ｂは、第１の実施の形態で述べた下筒部１７Ｂよりも短尺に形成されている。即ち、下筒部３２Ｂは、中間筒１５の拡径筒部１５Ｃよりも上方となる位置に配置され、下筒部３２Ｂの下端３２Ｂ1 と拡径筒部１５Ｃの上端との間には、図５に示すように隙間Ｓが形成される。

　上側スペーサ３２の下筒部３２Ｂは、上筒部３２Ａよりも厚肉（径方向寸法が大きくなるよう）に形成されている。下筒部３２Ｂの外周側は、スペーサ３１における鍔部を構成している。下筒部３２Ｂには、下側が開口し上側が閉塞された環状取付穴３２Ｃが設けられ、該環状取付穴３２Ｃは、下筒部３２Ｂの全周にわたって延びるリング状凹溝（有底穴）として形成されている。環状取付穴３２Ｃは、下側スペーサ３３を上側スペーサ３２に取付け、両者を一体に組付けるための取付穴である。

　ここで、下筒部３２Ｂには、環状取付穴３２Ｃの径方向に延びると共に周方向に延びる長孔からなる複数の開口部３２Ｄが形成され、該各開口部３２Ｄは、図６に示すように、下筒部３２Ｂの外周面に開口している。また、下筒部３２Ｂの外周側には、各開口部３２Ｄの間となる位置に略Ｕ字状の切欠き３２Ｅが形成され、該各切欠き３２Ｅは、環状取付穴３２Ｃと下筒部３２Ｂの径方向で連通している。これらの切欠き３２Ｅには、後述の位置決め突起３３Ｅが係合し、これによって、上側スペーサ３２と下側スペーサ３３とが廻止めされる。

　下側スペーサ３３は、中間筒１５の拡径筒部１５Ｃと内筒２との間に緩く嵌合される短尺な筒体として形成されている。下側スペーサ３３の上端側には、上側スペーサ３２の環状取付穴３２Ｃ内に向けて延びる環状突部３３Ａが一体形成されている。環状突部３３Ａの上端側外周には、前記各開口部３２Ｄを介して下筒部３２Ｂの下端３２Ｂ1 側に掛止めされる複数のフック部３３Ｂが設けられている。これによって、下側スペーサ３３は、上側スペーサ３２に対して軸方向で抜止めされる。

　また、下側スペーサ３３の内周側には、環状突部３３Ａの下端側内周と上側スペーサ３２の下端面との間となる位置に環状のシール溝３３Ｃが形成される。該シール溝３３Ｃ内には、シール部材としてのＯリング３４が装着され、このＯリング３４は、内筒２とスペーサ３１との間を封止する第１シール部を構成している。下側スペーサ３３の外周側には、環状突部３３Ａよりも軸方向の下側となる位置に他の環状のシール溝３３Ｄが形成され、該シール溝３３Ｃ内には、シール部材としてのＯリング３５が装着されている。このＯリング３５は、中間筒１５とスペーサ３１との間を封止する第２シール部を構成している。

　さらに、下側スペーサ３３の外周側には、図６に示すように、位置決め突起３３Ｅが設けられ、該位置決め突起３３Ｅは、略Ｕ字状をなす突部として形成されている。そして、位置決め突起３３Ｅは、上側スペーサ３２の切欠き３２Ｅに着脱可能に係合し、これによって、下側スペーサ３３は上側スペーサ３２に対して廻止め状態に保持される。即ち、下側スペーサ３３は、環状突部３３Ａのフック部３３Ｂにより上側スペーサ３２の下筒部３２Ｂに対して軸方向で抜止めされ、位置決め突起３３Ｅにより上側スペーサ３２の切欠き３２Ｅに対して周方向で廻止めされる。

　かくして、このように構成される第２の実施の形態でも、上側スペーサ３２と下側スペーサ３３とからなるスペーサ３１と、Ｏリング３４，３５を用いることにより、第１の実施の形態と同様に中間筒１５を軸方向に位置決めすることができ、外部からの振動等で中間筒１５が軸方向にガタ付いたり、位置ずれしたりするのを抑えることができる。しかも、中間筒１５内の作動流体２０が通路１６の外部に漏洩するのをＯリング３４，３５により抑えることができる。

　特に、第２の実施の形態では、スペーサ３１を上側スペーサ３２と下側スペーサ３３とに２分割して形成しているので、上側スペーサ３２と下側スペーサ３３の成形、加工を容易に行うことができ、例えば成形用金型の構造を簡素化することができる。また、シール部材として汎用性の高いＯリング３４，３５を用いることができ、作動流体２０の漏洩を簡単な構造で抑えることができる。

　なお、前記第２の実施の形態では、スペーサ３１を上側スペーサ３２と下側スペーサ３３とに２分割して形成す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、上側スペーサ３２と下側スペーサ３３とを予め一体物として、スペーサ３１を一体成形する構成としてもよい。従って、この場合には、上側スペーサ３２の環状取付穴３２Ｃ、開口部３２Ｄ、切欠き３２Ｅ、下側スペーサ３３の環状突部３３Ａ、フック部３３Ｂおよび位置決め突起３３Ｅ等が不要となって省略することができる。

　また、第１の実施の形態では、シール部材１８を、第１シール部１８Ａ、第２シール部１８Ｂおよび連結部１８Ｃからなる横断面がＵ字状のシール（例えば、Ｕパッキン）により構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、例えばシール部材１８に替えて、２つのＯリングを用いる構成としてもよい。

　前記各実施の形態では、機能性流体としての作動流体２０を、電気粘性流体により構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば磁性流体（ＭＲ流体）を用いて機能性流体としての作動流体を構成してもよい。磁性流体を用いる場合には、例えば内筒２と中間筒１５との間に磁界を発生させ、発生減衰力を可変に調整するときには、外部から前記磁界を可変に制御できる構成とすればよい。また、絶縁用の保持部材１３とスペーサ１７（３１）等は、非磁性材料により形成すればよい。

　さらに、前記各実施の形態では、シリンダ装置としての緩衝器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、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のように各種の緩衝器（シリンダ装置）として広く用いることができる。

　次に、上記の各実施形態に含まれる態様について記載する。即ち、前記中間筒の一端側には、環状の段部を介して径方向外向きに拡径された拡径筒部を設け、該拡径筒部は、前記スペーサの他端外周側に嵌合する構成としている。これにより、中間筒の段部は、通路内の流体圧力を受圧する受圧面となり、段部が受圧する圧力によって、中間筒をベース部材側に向け押圧でき、中間筒は、ベース部材側（即ち、下側の保持部材１３、バルブボディ１２Ａの段差部１２Ｂ）に対して下向きに押付けられた状態で保持される。

　前記スペーサの他端は、前記中間筒と前記内筒との間まで延び、前記シール部材は、前記内筒と前記スペーサとの間の第１シール部と、前記中間筒と前記スペーサとの間の第２シール部とを有している。また、前記第１シール部と前記第２シール部とが一体である構成としてもよい。

　また、前記スペーサは、前記中間筒に対して軸方向に相対移動可能に設けられている。これにより、スペーサの他端側は、内筒の外周面と中間筒の内周面との間に緩く嵌合して取付けられ、両者の嵌合部に対してシール部材を弾性変形状態で締代をもって当接できる。例えば、シール部材の第１シール部を内筒とスペーサとの間に、第２シール部を中間筒とスペーサとの間に弾性変形状態で締代をもって当接させることができる。このため、弾性変形状態にあるシール部材は、両者の嵌合部に対して抜止め性とシール性とを付与することができる。

　さらに、前記スペーサの外周側には、前記中間筒の一端とは当接しない位置に鍔部を設ける構成としている。これにより、スペーサの鍔部と中間筒の上端との間には、隙間を形成することができ、スペーサに対して中間筒を前記隙間の範囲で軸方向に相対移動可能に嵌合して取付けることができる。このため、中間筒の軸方向寸法を厳しく管理する必要がなくなり、中間筒を製作する上での作業性、生産性を向上することができる。
　以上の実施形態に基づくシリンダ装置としては、例えば以下に記載する態様のものがあげられる。第１の態様のシリンダ装置は、電界または磁界により流体の性状が変化する機能性流体が封入され、内部にロッドが挿入される内筒と、該内筒の外側に設けられる外筒と、前記内筒と前記外筒との間に設けられる中間筒であって、前記ロッドの進退動により前記機能性流体が前記シリンダ装置の軸方向の一端側から他端側に向けて流動する通路を前記内筒との間に形成し、電極または磁極として機能する中間筒と、前記内筒および前記外筒の前記一端側の端部を閉塞するように設けられ、前記ロッドを支持するロッドガイドと、前記ロッドガイド側に位置する一端と、前記中間筒の前記一端側に位置する他端と、を有し、前記内筒と嵌合されるスペーサと、前記スペーサの前記他端のところに配置され、前記中間筒と前記内筒との間の前記通路の前記一端側の端部を封止する弾性のシール部材と、を備える。
　上記第２の態様によれば、第１の態様において、前記中間筒は、環状の段部を介して径方向外向きに拡径された拡径筒部を前記中間筒の前記一端側に備え、前記拡径筒部は、前記スペーサの前記他端の外周と嵌合する。
　上記第３の態様によれば、第１または第２の態様において、前記スペーサの前記他端は、前記中間筒と前記内筒との間まで延び、前記シール部材は、前記内筒と前記スペーサとの間の第１シール部と、前記中間筒と前記スペーサとの間の第２シール部と、を備える。
　上記第４の態様によれば、第３の態様において、前記第１シール部と前記第２シール部とは一体である。
　上記第５の態様によれば、第１乃至第４の何れかの態様において、前記スペーサは、前記中間筒に対して軸方向に相対移動可能に設けられる。
　上記第６の態様によれば、第１乃至第５の何れかの態様において、前記スペーサは、該スペーサの外周において、前記中間筒の前記一端側の端部とは当接しない位置に鍔部を備える。

　以上、本発明のいくつかの実施形態について説明してきたが、上述した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

　本願は、２０１５年９月３０日出願の日本特許出願番号２０１５－１９２８４９号に基づく優先権を主張する。２０１５年９月３０日出願の日本特許出願番号２０１５－１９２８４９号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に組み込まれる。

　１　緩衝器(シリンダ装置)、　２　内筒、　３　外筒、　４　ボトムキャップ（ベース部材）、　５　ピストン、　８　ピストンロッド（ロッド）、　９　ロッドガイド、　１２　ボトムバルブ、　１２Ａ　バルブボディ（ベース部材）、　１３　保持部材、　１５　中間筒、　１５Ｂ　傾斜筒部（段部）、　１５Ｃ　拡径筒部、　１６　通路、　１７，３１　スペーサ、　１８　シール部材、　１８Ａ　第１シール部、　１８Ｂ　第２シール部、　２０　作動流体（機能性流体）、　３２　上側スペーサ（一側スペーサ）、　３２Ｂ　下筒部（鍔部）、　３３　下側スペーサ（他側スペーサ）、　３４　Ｏリング（シール部材、第１シール部）、　３５　Ｏリング（シール部材、第２シール部）

Claims

　シリンダ装置であって、
　電界または磁界により流体の性状が変化する機能性流体が封入され、内部にロッドが挿入される内筒と、
　該内筒の外側に設けられる外筒と、
　前記内筒と前記外筒との間に設けられる中間筒であって、前記ロッドの進退動により前記機能性流体が前記シリンダ装置の軸方向の一端側から他端側に向けて流動する通路を前記内筒との間に形成し、電極または磁極として機能する中間筒と、
　前記内筒および前記外筒の前記一端側の端部を閉塞するように設けられ、前記ロッドを支持するロッドガイドと、
　前記ロッドガイド側に位置する一端と、前記中間筒の前記一端側に位置する他端と、を有し、前記内筒と嵌合されるスペーサと、
　前記スペーサの前記他端のところに配置され、前記中間筒と前記内筒との間の前記通路の前記一端側の端部を封止する弾性のシール部材と
　を備えるシリンダ装置。
　請求項１に記載のシリンダ装置であって、
　前記中間筒は、環状の段部を介して径方向外向きに拡径された拡径筒部を前記中間筒の前記一端側に備え、
　前記拡径筒部は、前記スペーサの前記他端の外周と嵌合する
　シリンダ装置。
　請求項１または２に記載のシリンダ装置であって、
　前記スペーサの前記他端は、前記中間筒と前記内筒との間まで延び、
　前記シール部材は、前記内筒と前記スペーサとの間の第１シール部と、前記中間筒と前記スペーサとの間の第２シール部と、を備える
　シリンダ装置。
　請求項３に記載のシリンダ装置であって、
　前記第１シール部と前記第２シール部とは一体である
　シリンダ装置。
　請求項１乃至４の何れかに記載のシリンダ装置であって、
　前記スペーサは、前記中間筒に対して軸方向に相対移動可能に設けられる
　シリンダ装置。
　請求項１乃至５の何れかに記載のシリンダ装置であって、
　前記スペーサは、該スペーサの外周において、前記中間筒の前記一端側の端部とは当接しない位置に鍔部を備える
　シリンダ装置。