缸体装置设计方法以及缸体装置制造方法
【专利摘要】提供缸体装置设计方法以及缸体装置。在设计设置在上下配置且相对动作的两个物体之间、收纳具有微孔的多孔质体与工作液而作为胶质减震器发挥功能的缸体装置时，根据相对动作的两个物体中的位于上方侧的物体的重量，设定作为工作液开始流入多孔质体的微孔时的腔室的内部压力亦即启流压力Pintr的标准的基准启流压力Pintr’，基于该基准启流压力Pintr’，以腔室的内部压力P与多孔质体的微孔的内部压力的平衡式Pintr＝-2·σ·cosθin／r为依据（在此，σ为工作液的表面张力，θin为工作液浸入时的接触角），决定作为多孔质体的微孔孔径（d）的标准的基准微孔孔径（d’）（其中，d’＝2·r’）。
【专利说明】缸体装置设计方法以及缸体装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及设置在上下配置且相对动作的两个物体之间、收纳具有微孔的多孔质体与工作液而作为胶质减震器发挥功能的缸体装置的设计方法，且涉及利用该设计方法设计的作为胶质减震器发挥功能的缸体装置。
【背景技术】
[0002]下述专利文献所记载的缸体装置构成为:在内部收纳将疏水化多孔硅胶等多孔质体与工作液混合而成的胶质溶液，伴随着工作液流入多孔质体所具有的微孔或从该微孔流出，缸体装置伸縮。进而，由于工作液克服表面张カ而流入上述微孔，因此构成为:伴随着工作液流入微孔，缸体装置内的压カ升高。并且构成为:工作液在表面张カ的作用下反复地流入微孔或从微孔流出，由此使从外部施加的能量逃逸，从而作为减震器发挥功能。在内部收纳胶质溶液的缸体装置被称作胶质减震器，具有上述的特性。
[0003]并且，如上所述，该胶质减震器构成为:伴随着工作液流入多孔质体的微孔，缸体装置内的压カ升高。因此，胶质减震器能够利用工作液流入多孔质体的微孔的状态下的该缸体装置内的压カ来支承连结于缸体装置的上方侧的物体。
[0004]专利文献1:日本特开2006-118571号公报
[0005]专利文献2:日本特开2004-44732号公报
【发明内容】
[0006]上述的作为胶质减震器以及弹簧发挥功能的缸体装置优选根据其所支承的物体、所被使用的状况等而形成为所要求的特性。即，考虑设计根据使用状况而具有所要求的特性的缸体装置，并通过实现这样的缸体装置来提高该作为胶质减震器以及弹簧发挥功能的缸体装置的实用性。本发明正是鉴于上述情况而完成的，其课题在于提供实用性高的作为胶质减震器发挥功能的缸体装置，并提供用于根据使用状况等形成为所要求的特性的缸体装置的设计方法，以便实现上述实用性高的缸体装置。
[0007]为了解决上述课题，基于本发明的第一观点的缸体装置设计方法如下:根据相对动作的两个物体中的位于上方侧的物体的重量，设定作为工作液开始流入多孔质体的微孔时的腔室的内部压カ亦即启流压カ的标准的基准启流压力，基于该基准启流压力，以基于腔室的内部压カ与多孔质体的微孔的内部压カ的相互平衡而确定的启流压力与多孔质体的微孔孔径之间的关系为依据，决定作为多孔质体的微孔孔径的标准的基准微孔孔径。
[0008]并且，基于本发明的第二观点的缸体装置设计方法如下:设定直到工作液开始流入多孔质体的微孔为止的、腔室的内部压カ相对于缸体装置的行程量的变化斜度亦即初期压缩时弹簧常数，设定工作液、活塞的受压面积，基于所确定的工作液的体积弹性模量、所设定的活塞的受压面积以及所设定的初期压缩时弹簧常数，以初期压缩时弹簧常数等于将工作液的体积弹性模量与活塞的受压面积的平方相乘而得的积除以工作液量而得的值为依据，决定工作液的量。[0009]此外，基于本发明的第三观点的缸体装置设计方法如下:设定初期压缩时弹簧常数、活塞的受压面积、壳体的容积、多孔质体的体积，基于所设定的活塞的受压面积、从壳体的容积除去多孔质体的体积后的部分的容积以及所设定的初期压缩时弹簧常数，将以与第ニ观点相同的关系为依据计算出的体积弹性模量决定为设计体积弹性模量，将体积弹性模量与工作液的体积弹性模量不同的物质收纳于腔室内，并以将腔室的体积弹性模量调整为设计体积弹性模量的方式决定收纳于该腔室内的物质。
[0010]此外，基于本发明的第四观点的缸体装置构成为在腔室的内部收纳体积弹性模量低于作为工作液的水的体积弹性模量的物质。基于本发明的第五观点的缸体装置的特征在于,该缸体装置具备副壳体，该副壳体连结于壳体，该副壳体自身的内部与壳体的内部连通而划分形成腔室，该副壳体的容积在从壳体的容积除去多孔质体的体积后的部分的容积的46%以上100%以下。
[0011]根据基于本发明的第一?第三观点的三个缸体装置设计方法，能够将作为胶质减震器的特性的启流压カ以及初期压缩时弹簧常数中的任ー个形成为与缸体装置的所被使用的状况等相应的量。即，利用本发明的缸体装置设计方法设计的缸体装置的实用性高。另夕卜，基于上述第四观点的缸体装置是适合实现利用基于上述第三观点的缸体装置设计方法決定的设计体积弹性模量的缸体装置，基于上述第五观点的缸体装置是适合收纳利用基于上述第三观点的缸体装置设计方法決定的量的工作液的缸体装置。
[0012]以下，例示出在本申请中被认为可请求专利保护的发明(以下，有时称为“可请求保护的发明”)的几个方式，并对这几个方式进行说明。各方式与权利要求相同，按项进行区分，并对各项标注编号，并根据需要以引用其他项的编号的形式加以记载。这不过是为了使可请求保护的发明便于理解，并非意味着要将这些构成发明的构成要素的组合限定于以下的各项所记载的方式。即，可请求保护的发明应该參照各项所附的记载、实施例的记载等进行解释，只要遵从于该解释，则对各项的方式进ー步追加其他构成要素后的方式、或从各项的方式中删除某个构成要素后的方式也应被视为可请求保护的发明的ー个方式。
[0013]另外，下述(I)项并非可请求保护的发明的设计方法，而是示出构成作为该设计方法的对象的缸体装置的前提的结构的项，对该(I)项追加后文中记载的(11)项之前的任一项所记载的技术特征而得的方式与可请求保护的发明的设计方法相当。在形成各种方式的可请求保护的发明之中，引用(I)项的(5)项与技术方案I相当，对该技术方案I追加(6)项的技术特征而得的结构与技术方案2相当。另外，组合(I)项、(8)项、(10)项而得的结构与技术方案3相当，组合(I)项、(8 )项、(11)项的而得的结构与技术方案4相当，对技术方案3或技术方案4追加(9)项的技术特征而得的结构与技术方案5相当。
[0014]下述(21)项并非可请求保护的缸体装置，而是示出构成可请求保护的发明的前提的结构的项，对该(21)项追加后文记载的任一项所记载的技术特征而得的方式与可请求保护的发明相当。形成为各种方式的可请求保护的发明之中，组合(21)项、(22)项、(23)项而得的结构与技术方案6相当，对该技术方案6追加(25)项的技术特征而得的结构与技术方案7相当。并且，组合(21)项、(26)项、(27)项而得的结构与技术方案8相当。此外，对技术方案6?技术方案8的任ー项追加(28)项的技术特征而得的结构与技术方案9相当。
[0015]( I) 一种缸体装置设计方法，该缸体装置具备:(A)与相对动作的两个物体中的一方连结的壳体；(B)与上述两个物体中的另一方连结、且能够在上述壳体内滑动的活塞；以及(C)被收纳在由上述壳体与上述活塞划分形成的腔室的内部的具有多个微孔的多孔质体以及工作液，上述缸体装置(i)依靠在上述工作液流入上述多孔质体的微孔的状态下产生的上述腔室的内部压カ来支承上述两个物体中的位于上方侧的物体，并且(ii)根据上述两个物体的相对动作，流入上述多孔质体的微孔的上述工作液的量发生变化，由此使上述两个物体的相对动作衰减，从而上述缸体装置作为胶质减震器发挥功能。
[0016]如前文所述，本项为示出构成作为可请求保护的发明的设计方法的对象的缸体装置的前提的结构的项。即，本项所记载的方式为列举作为可请求保护的发明的设计方法的对象的胶质减震器的基本构成要素的方式，以下记载的缸体装置的设计方法能够广泛应用于以往研究的结构的胶质减震器。
[0017]本项所记载的、在内部收纳有多孔质体与工作液混合而成的胶质溶液的缸体装置被称为胶质减震器，工作液在表面张カ的作用下反复地流入多孔质体所具有的微孔或从该微孔流出，由此，从外部施加的能量逃逸。并且，胶质减震器构成为随着工作液流入多孔质体的微孔，腔室内的压カ升高，能够利用工作液流入多孔质体的状态下的腔室的内部压カ支承位于自身的上方侧的物体，即作为弹簧发挥功能。当将缸体装置以这种方式使用的情况下，优选为根据位于上方侧的物体的重量、两个物体的相对动作的程度(振幅、频率等)等使该缸体装置的特性最佳化。即，为了设定作为胶质减震器发挥功能的缸体装置的特性，该缸体装置的设计方法必不可缺。
[0018]在本项所记载的缸体装置中，使用“多孔质体”以及“工作液”混合而成的胶质溶液。该“多孔质体”以及“工作液”的种类并无特别的限定，但优选为相互亲和性低、彼此不会轻易结合的物质，简而言之，多孔质体难以溶于工作液。该“多孔质体”能够采用具有rim(纳米)量级的微孔的Pm (微米)量级的粒状物(微粒)，例如，能够采用具有疏液性而不易溶于工作液的物质、由疏液性的物质覆盖的物质。具体地说，例如，对于该多孔质体，能够采用硅胶、气凝胶、陶瓷、沸石、多孔玻璃、多孔聚苯こ烯等。并且，对干“工作液”，例如能够采用水、水与防冻剂(こ醇、こニ醇、丙ニ醇、甘油等)的混合液、水银、金属熔液等。另外，水的表面张カ比较大，因此，当采用水作为工作液的情况下，构成当水流入多孔质体的微孔或从微孔流出时会因该较大的表面张カ而产生较大的カ的胶质减震器。另外，在使用水作为エ作液的情况下，如上所述，优选为使用亲水性低的物质或进行了疏水化处理的物质作为多孔质体。
[0019](2)根据(I)项所记载的缸体装置设计方法，上述两个物体为车身与将车轮保持为能够旋转的车轮保持部件，
[0020]上述壳体连结于上述车身与上述车轮保持部件中的一方，并且，上述活塞连结于上述车身与上述车轮保持部件中的另一方，
[0021]该缸体装置构成车辆用悬架装置，形成悬架上述车身的悬架缸体，
[0022]该缸体装置设计方法是作为该悬架缸体的缸体装置的设计方法。
[0023]在本项所记载的设计方法中，作为设计对象的缸体装置是车辆用悬架装置的构成要素之一。详细而言，本项所记载的设计方法是作为使车身与车轮保持部件之间的相对动作衰减的减震器发挥功能的缸体装置的设计方法。
[0024](3)根据(I)项或者(2)项所记载的缸体装置设计方法，上述工作液为水。
[0025](4)根据(3)项所记载的缸体装置设计方法，上述多孔质体为进行了疏水化处理的多孔硅胶。
[0026]在上述两项所记载的方式中，确定在缸体装置中使用的工作液、多孔质体。如前文所述，由于水的表面张カ大，因此适合作为胶质减震器的工作液。进而，当工作液为水的情况下，优选多孔质体具有疏水性，后者的方式为该优选的方式。
[0027](5)根据(I)项?(4)项中任一项所记载的缸体装置设计方法，该缸体装置设计方法包括如下步骤:
[0028]启流压カ设定步骤，在该启流压カ设定步骤中，根据上述两个物体中的位于上方侧的物体的重量，设定作为工作液开始流入上述多孔质体的微孔时的上述腔室的内部压カ亦即启流压カ的标准的基准启流压力；以及
[0029]微孔孔径决定步骤，在该微孔孔径决定步骤中，以基于上述腔室的内部压カ与上述多孔质体的微孔的内部压カ的相互平衡而确定的上述启流压力与上述多孔质体的微孔孔径之间的关系为依据，基于上述基准启流压カ决定作为上述多孔质体的微孔孔径的标准的基准微孔孔径。
[0030]当对缸体装置施カ时，在腔室内的胶质溶液中，首先，工作液的液压升高。当工作液的液压升高至某一大小吋，工作液克服该工作液的表面张カ而流入多孔质体的微孔。本项所记载的方式为使得工作液开始流入上述多孔质体的微孔时的腔室的内部压カ、即上述启流压力成为适当的大小的设计方法。另外，根据以往的研究、实验已知，作为一般的胶质减震器的特性，在腔室的内部压カ达到启流压力后，存在腔室的内部压カ与缸体装置的行程量几乎为线性关系的范围。因而，如果确定了启流压力，便确定了为了支承位于上方侧的物体而由缸体装置产生的力的大致的大小。并且，为了支承位于上方侧的物体而由缸体装置产生的力根据腔室的内部压カ与活塞的受压面积确定。即，在本项的方式的“启流压カ设定步骤”中，能够任意设定基准启流压力，并基于该基准启流压力与位于上方侧的物体的重量设定活塞的受压面积的标准。并且，还可以如后文将要详细说明的那样，设定活塞的受压面积的标准，并基于其与位于上方侧的物体的重量设定基准启流压力。
[0031]在启流压力与多孔质体的微孔孔径之间存在基于腔室的内部压カ与多孔质体的微孔的内部压カ的相互平衡而确定的关系。另外，多孔质体的微孔的内部压カ依据工作液的表面张力，该工作液的表面张カ由工作液的接触角、微孔孔径确定。即，如果确定了工作液，则能够通过设定基准启流压力来决定多孔质体的微孔孔径。換言之，通过调整多孔质体的微孔孔径，能够调整启流压力。另外，在本项所记载的“微孔孔径决定步骤”中決定的只不过是作为标准的值，因此，在缸体装置中，实际能够采用例如具有接近该基准微孔孔径的微孔孔径的多孔质体。并且，如果存在具有该基准微孔孔径的多孔质体、且在缸体装置中实际采用具有该基准微孔孔径的多孔质体，则该基准微孔孔径成为设计值本身。另外，当在缸体装置中实际采用具有该基准微孔孔径的多孔质体的情况下，作为决定该基准微孔孔径的參数的基准启流压力也成为设定值本身。
[0032](6)根据(5)项所记载的缸体装置设计方法，其中，
[0033]在上述启流压カ设定步骤中，设定作为上述活塞的受压面积的标准的基准受压面积，并基于该基准受压面积和上述两个物体中的位于上方侧的物体的重量设定上述基准启流压力。
[0034]如上所述，缸体装置产生的力由受压面积与腔室的内部压カ确定，因此，如果设定了上述基准受压面积，则能够设定基准启流压力。即，本项所记载的方式在活塞的受压面积大致确定的情况下是有效的。
[0035](7)根据(5)项或者(6)项所记载的缸体装置，其中，
[0036]该缸体装置设计方法包括设计值决定步骤，在该设计值决定步骤中，基于上述基准启流压力、上述基准微孔孔径以及作为上述活塞的受压面积的标准的基准受压面积，决定在该缸体装置使用的上述多孔质体，并且决定与该多孔质体相应的上述启流压力的设计值以及上述活塞的受压面积的设计值。
[0037]之前描述的“微孔孔径决定步骤”中所決定的只不过是作为标准的值。因此，在本项所记载的“设计值决定步骤”中，能够在缸体装置中实际采用例如具有接近由微孔孔径决定步骤決定的基准微孔孔径的微孔孔径的多孔质体。并且，如果存在具有该基准微孔孔径的多孔质体、并在缸体装置中实际采用具有该基准微孔孔径的多孔质体，则基准微孔孔径成为设计值本身。
[0038]进而，如果决定了在缸体装置中实际采用的多孔质、S卩如果决定了在缸体装置中实际采用的多孔质体的微孔孔径，则基于之前描述的启流压カ与多孔质体的微孔孔径之间的关系，确定启流压カ的设计值，并基于该启流压カ的设计值确定活塞的受压面积的设计值。另外，当如上所述在缸体装置中实际采用具有基准微孔孔径的多孔质体的情况下，作为决定该基准微孔孔径的參数的基准启流压力也成为设定值本身。
[0039](8)根据(I)项?(7)项中任一项所记载的缸体装置设计方法，该缸体装置设计方法包括初期压缩时弹簧常数设定步骤，在该初期压缩时弹簧常数设定步骤中，设定直到エ作液开始流入上述多孔质体的微孔为止的、上述腔室的内部压カ相对于上述缸体装置的行程量的变化斜度亦即初期压缩时弹簧常数。
[0040]缸体装置支承位于上方侧的物体的力主要依据通过工作液流入多孔质体的微孔内而产生的腔室的内部压力。然而，当在两个物体中的至少一方产生振动而缸体装置反复伸縮、且该伸縮幅度较小的情况下，工作液几乎不会流入多孔质体的微孔内或从微孔内流出，伴随于以工作液的体积变化为主要要素的腔室的容积变化，缸体装置伸縮。即，在这样的情况下，缸体装置的行程主要依据工作液的体积弹性模量(压缩率的倒数)。进而，认为直到工作液开始流入多孔质体的微孔为止的缸体装置的行程主要是因工作液的压缩而产生的，上述初期压缩时弹簧常数会对缸体装置的动态弹簧常数造成较大影响。因而，在本项所记载的“初期压缩时弹簧常数设定步骤”中，能够以成为缸体装置的动态弹簧常数的目标值的方式设定上述初期压缩时弹簧常数。
[0041](9)根据(8)项所记载的缸体装置设计方法，其中，
[0042]在上述初期压缩时弹簧常数设定步骤中，将上述初期压缩时弹簧常数设定为比依据水的体积弹性模量而确定的弹簧常数小的值。
[0043]本项所记载的方式限定了要设定的初期压缩时弹簧常数的大小。依据水的体积弹性模量确定的弹簧常数作为上述的缸体装置的动态弹簧常数过大。根据本项所记载的方式，由于初期压缩时弹簧常数被设定为比依据该水的体积弹性模量而确定的弹簧常数小的值，因此缸体装置的动态弹簧常数最佳化。
[0044]( 10)根据(8)项或者(9)项所记载的缸体装置设计方法，其中，该缸体装置设计方法包括工作液量决定步骤，在该工作液量决定步骤中，选定上述工作液并且设定上述活塞的受压面积，基于所选定的工作液的体积弹性模量、所设定的上述活塞的受压面积以及上述所设定的初期压缩时弹簧常数，以上述初期压缩时弹簧常数等于将上述工作液的体积弹性模量与上述活塞的受压面积的平方相乘而得的积除以上述工作液的量而得的值为依据，决定上述工作液的量。
[0045](11)根据(8)项或者(9)项所记载的缸体装置设计方法，其中，该缸体装置设计方法包括:
[0046]体积弹性模量决定步骤，在该体积弾性模量决定步骤中，设定上述活塞的受压面积、上述工作液的量，基于所设定的上述活塞的受压面积、上述工作液的量以及上述所设定的初期压缩时弹簧常数，将以上述初期压缩时弹簧常数等于将上述工作液的体积弹性模量与上述活塞的受压面积的平方相乘而得的积除以上述工作液的量而得的值为依据而计算出的体积弹性模量决定为设计体积弹性模量；以及
[0047]体积弹性模量调整物质决定步骤，在该体积弾性模量调整物质决定步骤中，将体积弹性模量与上述工作液的体积弹性模量不同的物质收纳于腔室内，并以将上述腔室的容积变化相对于施加于上述腔室的力的倒数亦即上述腔室的体积弹性模量调整为上述设计体积弹性模量的方式决定收纳于该腔室内的物质。
[0048]上述两项所记载的方式将用于实现设定的初期压缩时弹簧常数的方法具体化。在这两个方式中，利用了初期压缩时弹簧常数等于将工作液的体积弹性模量与活塞的受压面积的平方相乘而得的积除以工作液量而得出的值的关系。进而，前者的方式为通过调整エ作液量而将初期压缩时弹簧常数形成为所设定的大小的方法，后者的方式为通过调整腔室的体积弹性模量、即变更工作液的外观上的体积弹性模量而将初期压缩时弹簧常数形成为设定的大小的方法。
[0049]在前者的方式中，收纳通过工作液量决定步骤决定的量的工作液的缸体装置例如能够通过增长缸体装置的长度、加大缸体装置的直径方向的尺寸来实现。但是，这会因配置缸体装置的场所等而受到各种限制，因此，通过利用存在于缸体装置的外部的一部分的空间设置连结于壳体的副壳体，能够实现收纳通过工作液量决定步骤决定的量的工作液的缸体装置，对此将在后文中描述。
[0050]后者的方式所记载的“物质”包括气体、液体、固体中的任ー个。具体地说，对于该物质，能够采用压缩空气、橡胶、油等各种物质。另外，上述例示的物质中的任一物质的体积弹性模量都低于水的体积弹性模量，因此适合用作将初期压缩时弹簧常数形成为比依据水的体积弹性模量确定的弹簧常数小的值的物质。另外，可以将该物质直接导入腔室内，但在为气体、液体的情况下，也可以将该物质密封于容器等并将该容器放入到腔室内。
[0051](21) —种缸体装置，该缸体装置具备:
[0052]与相对动作的两个物体中的一方连结的壳体；
[0053]与上述两个物体中的另一方连结、且能够在上述壳体内滑动的活塞；
[0054]被收纳在由上述壳体与上述活塞划分形成的腔室的内部的具有多个微孔的多孔质体以及工作液；以及
[0055]密封部件，该密封部件具有挠性，在上述腔室的内部划分形成密封空间，并且将上述多孔质体与上述工作液的一部分以二者相互混合的状态密封于上述密封空间，通过该密封部件自身变形，允许上述密封空间的容积变化，[0056]上述缸体装置依靠在上述工作液流入上述多孔质体的微孔的状态下产生的上述密封空间内的压カ来支承上述两个物体中的位于上方侧的物体，并且，根据上述两个物体的相对动作，流入上述多孔质体的微孔的上述工作液的量发生变化，由此使上述两个物体的相对动作衰减，从而上述缸体装置作为胶质减震器发挥功能。
[0057]如前文中说明的那样，本项为示出作为可请求保护的发明的缸体装置的前提的结构的项。即，本项所记载的方式为列举可请求保护的发明的胶质减震器的基本构成要素的方式。
[0058]本项所记载的缸体装置构成为:胶质溶液被密封于由密封部件形成的空间，多孔质体以及工作液不会流出至该密封空间外。即，对于本项的方式，多孔质体不会与活塞摩擦，能够防止壳体内的磨损。因而，根据本项的方式，能够实现耐久性优异的胶质减震器。
[0059]在本项所记载的缸体装置中，除去由密封部件隔离在密封空间内的工作液的一部分后的工作液的其余部分存在于腔室的内部、且位于密封空间的外部。即，本项的方式为将施加于壳体以及活塞的カ经由工作液的其余部分亦即密封空间外工作液传递至密封部件的方式。本项所记载的“工作液的一部分(以下，有时称为“密封空间内工作液”。)”与上述的“工作液的其余部分(密封空间外工作液)”可以是相同的液体，也可以是性质相互不同的液体。
[0060]本项所记载的“密封部件”是用于将胶质溶液保持在密封状态、并允许伴随于工作液流入多孔质体或从多孔质体流出的胶质溶液的体积的变化的部件。对于该密封部件，可以仅由密封部件形成密封胶质溶液的空间，也可以与壳体协作形成密封胶质溶液的空间。详细而言，仅由密封部件形成密封胶质溶液的空间的方式例如能够通过形成为将胶质溶液填充于内部的容器状的密封部件来实现。并且，密封部件与壳体协作形成密封胶质溶液的空间的方式例如能够通过将具有挠性的部件的外周部固定在壳体内表面来实现。另外，密封部件是通过弹性变形使密封空间内的容积变化的部件，例如能够采用板状的部件、袋状的部件、具有伸縮性的部件等。并且，其材质也并无特殊限定，可通过橡胶、金属等制造。
[0061](22)根据(21)项所记载的缸体装置，其中，
[0062]该缸体装置具备被收纳于上述腔室的内部的上述密封空间的外部、且体积弹性模量与上述工作液的体积弹性模量不同的物质。
[0063](23)根据(22)项所记载的缸体装置，其中，
[0064]上述工作液为水，上述物质的体积弹性模量低于水的体积弹性模量。
[0065](24)根据(22)项或者(23)项所记载的缸体装置，其中，上述物质为压缩后的空气。
[0066]根据上述三项所记载的缸体装置，能够利用上述“物质”来调整腔室的体积弹性模量。即，对于上述“物质”，能够采用前文所述的通过“体积弹性模量调整物质决定步骤”决定的物质，通过以这种方式构成，上述三项所记载的缸体装置的初期压缩时弹簧常数最佳化，动态弹簧常数最佳化。
[0067](25)根据(22)项?(24)项中任一项所记载的缸体装置，其中，
[0068]在将上述密封部件设定为第一密封部件的情况下，该缸体装置具备第二密封部件，该第二密封部件具有挠性、且将上述物质密封于内部。
[0069]对于本项所记载的方式，在体积弹性模量调整物质为液体、气体的情况下，能够使该作为液体、气体的体积弹性模量调整物质不与工作液混合。即，本项所记载的方式适用于体积弹性模量调整物质为液体、气体的情况。
[0070](26)根据(21)项所记载的缸体装置，其中，
[0071]上述缸体装置还具备副壳体，该副壳体连结于上述壳体，该副壳体自身的内部与上述壳体的内部连通而划分形成上述腔室。
[0072]在本项所记载的缸体装置中，能够将“副壳体”形成为用于将被收纳于腔室内的エ作液量调整为前文中所述的由“工作液量决定步骤”決定的工作液量的部件。进而，对于本项所记载的缸体装置，与副壳体的容积相应地，被收纳在腔室内的工作液的量增多。例如，在工作液为水的缸体装置中，如前文所述，由于期望形成为比依据水的体积弹性模量确定的弹簧常数小的弹簧常数，因此需要増加作为工作液的水的量。即，对于本项的方式，在作为工作液采用如水那样体积弹性模量比较大的物质的情况下尤为有效。另外，对于本项所记载的缸体装置，当缸体装置的长度存在限制的情况、在缸体装置的周围存在某些装置等的情况下，只要仅在缸体装置的外部的一部分存在空间便能够配置。
[0073](27)根据(25)项所记载的缸体装置，其中，
[0074]上述副壳体的容积在从上述壳体的容积除去上述多孔质体的体积后的部分的容积的45%以上100%以下。
[0075]对于本项所记载的方式，副壳体的大小被限定，该副壳体的大小是以从壳体的最大容积除去多孔质体的体积后的部分的容积、即売体所能够收纳的工作液的最大量为基准而确定的。在本项的方式的缸体装置中，能够将初期压缩时弹簧常数形成为不具备副壳体的缸体装置的弹簧常数的70%?50%左右的大小。即，本项的方式在采用水那样的体积弹性模量比较大的物质作为工作液的情况下尤为有效。
[0076](28)根据(21)项?(27)项中任一项所记载的缸体装置，其中，
[0077]该缸体装置构成为:从上述两个物体停止的状态起，上述缸体装置能够朝收缩侧移动的量大于能够朝伸长侧移动的量。
[0078]当在两个物体的至少一方产生振动从而缸体装置反复伸缩的情况下，对于胶质减震器，存在在该缸体装置的伸缩范围的中央附近以及相比中央附近靠收缩侧的位置腔室的内部压カ的増加出现延迟的情況。即，因此，在缸体装置反复伸缩的情况下，担心形成为该伸缩范围的中央位置相比停止状态的中立位置下降的状态。针对该情况，本项所记载的缸体装置将停止状态的中立位置设定在伸长侧，因此动作中的行程范围最佳化。
【专利附图】
【附图说明】
[0079]图1是作为胶质减震器发挥功能的简单结构的缸体装置的主视剖视图。
[0080]图2是示意性地示出图1所示的多孔质体的剖视图。
[0081]图3是示出图1所示的胶质减震器中的行程与腔室的内部压カ之间的关系的图。
[0082]图4是示意性地示出图2所示的多孔质体的微孔的内部压カ与腔室的内部压カ之间的相互平衡的状态的剖视图。
[0083]图5是将作为可请求保护的发明的实施例的设计方法的设计对象的缸体装置亦即悬架缸体形成为ー个构成要素的车辆用悬架装置的主视图。
[0084]图6是示出使用微孔孔径不同的3种疏水化多孔硅胶的缸体装置的各自的行程与缸体力之间的关系的图。
[0085]图7是利用作为可请求保护的发明的第一实施例的设计方法设计出的缸体装置的主视剖视图。
[0086]图8是示出对不具备图7所示的体积弹性模量调整物质的缸体装置励振的情况下的行程与缸体力之间的关系的图。
[0087]图9是示出图7所示的缸体装置中的行程与缸体力之间的关系的图。
[0088]图10是利用作为可请求保护的发明的第二实施例的设计方法设计出的缸体装置的主视剖视图。
【具体实施方式】
[0089]以下，參照附图对作为实施例的可请求保护的发明的代表性的实施方式进行详细说明。另外，可请求保护的发明除了下述实施例之外，还能够以上述[
【发明内容】
]项所记载的方式为首，以基于本领域技术人员的知识实施了各种变更、改进后的各种方式加以实施。
[0090]<缸体装置设计方法的概念>
[0091]在对本实施例的缸体装置设计方法说明之前，首先，以图1所示的简单结构的作为胶质减震器发挥功能的缸体装置10为例，对胶质减震器的特性进行详细说明。缸体装置10构成为包括壳体12和在该壳体12内滑动的活塞14。进而，缸体装置10在由壳体12与活塞14形成的腔室16内填充有由多孔质体20与工作液22混合而成的胶质溶液24。图2中示意性地示出多孔质体20的剖视图。多孔质体20是外径D为数~数十Pm量级的球形状的粒子，且具有内径d为数nm~数十nm量级的多个微孔30。
[0092]图3中示出壳体12与活塞 14之间的相对动作量S (缸体装置10的行程)与腔室16的内部压カP之间的关系。另外，在以下的说明中，将内部压カP的变化量相对于行程S的变化量、即内部压カP相对于行程S的变化斜度称作弹簧常数。以下，按顺序依次说明该图3所示的点A~F-B的各个特性，并且对导出作为本实施例的缸体装置设计方法的概念的算式的过程进行说明。
[0093]i ) A-B
[0094]点A到B是由于在缸体装置10的组装时等混入腔室16内的空气、多个多孔质体20间的空气以及密封部间隙的空气等的存在而产生的行程、即无用行程。
[0095]ii)B-C (初期压缩时弹簧常数的计算)
[0096]点B到点C是伴随着缸体装置10的收缩行程而缸体装置10所具有的橡胶、树脂、密封件、腔室16内的工作液22、所混入的空气等压縮，由此而导致腔室16的内部压カP上升的过程。另外，由于其主要因素为工作液22的压缩，因此，基于工作液22的压缩率Pf计算该B-C间的弹簧常数。该工作液22的压缩率Pf可由下式(I)表示。
[0097]= CdVf / Pintr) ? (I / Vf) ? ? ? (I)
[0098]在此，Vf为工作液量，dVf为该工作液22的体积变化，Pintr为工作液22流入多孔质体20内时的腔室16的内部压力，详细情况将在后文中说明。并且,将上式(I)变形,表示工作液22的体积变化dVf的算式为下式(2)。
[0099]dVf = ? Pintr ? Vf ? ?.(2)
[0100]接下来，B-C间的弹簧常数亦即初期压缩时弹簧常数K1可由下式(3)表示。[0101]K1 = Pintr ? Ap / CdVf / Ap) ? ? ? (3)
[0102]在此，Ap为活塞14的受压面积。当将上式(2)代入该式(3)时，得到下式。
[0103]K1 = Pintr ? Ap2 / (^f* Pintr ? Vf) = I / ^ f ? (Ap2 / Vf) ? ? ? (4)
[0104]上式(4)中的I / ^为工作液22的压缩率P的倒数,是工作液22的体积弹性模量ら。即，如下式(5)所示，初期压缩时弹簧常数K1与将工作液22的体积弹性模量G1与活塞的受压面积Ap的平方相乘而得的值除以工作液量Vf而得的值相等。
[0105]K1 = G1 ? (Ap2 / Vf) ? ? ? (5)
[0106]iii)点C (启流压力)
[0107]点C为工作液22开始流入多孔质体20所具有的微孔30内的点。以下，将工作液22开始流入该微孔30内时的腔室16的内部压カ称为启流压カPinta。如图4的(a)的示意图所示，该启流压カPint根据腔室16的内部压カ与微孔30的内部压カ(毛细管的压力，拉普拉斯压力)的相互平衡算式求出，由下式表示。
[0108]Pintr = -2 ? O ? cos Qin/ r + Pg ? ? ? (6)
[0109]在此，O为工作液22的表面张力，0 in为工作液22流入时的接触角，r为微孔30的半径，Pe为微孔30内的空气被压缩而产生的压力。另外，与依据工作液22的表面张カ的成分的大小相比，该Pe的大小非常小，因此可忽略不计。即，可知:在确定启流压カPinfe吋占据支配地位的參数为微孔30的半径r (微孔孔径d)。进而，在将缸体装置10构成为利用在工作液22流入微孔30内的状态下产生的腔室16的内部压カP支承位于自身的上方的物体的情况下，利用该启流压カPinta与活塞14的受压面积Ap确定缸体装置10所能够支承的大致的重量。`
[0110]iv) C-D附近(依据胶质溶液的弹簧特性)
[0111]当腔室16的内部压カ达到启流压力、进ー步使缸体装置10产生行程时，工作液22进ー步被压缩，并且，通过由此产生的液压的上升，工作液22流入多孔质体20的微孔30的流入量増加。进而，通过工作液22流入多孔质体20，胶质溶液24的体积降低，缸体装置10以收缩的方式产生行程。即，在点C到D附近的区间，可以认为缸体装置10具有依靠上述的工作液22的体积弹性模量G1的特性的弹簧和因工作液22流入多孔质体20的微孔30而产生的特性的弹簧串联配置的弹簧特性。即，如果将依据工作液22流入多孔质体20的微孔30的弹簧特性的弹簧常数设定为K2,则从该点C到D附近的区间的弹簧常数Kall可由下式表不。
[0112]Kall = I / (I / K1 + I / K2) ? ? ? (7)
[0113]在该点C到D附近的区间，因工作液22流入多孔质体20的微孔30而产生的弹簧特性(以下，有时称为“胶质溶液的弹簧特性”)为主要特性，因此，以下计算该胶质溶液的弹簧特性亦即弹簧常数K2 (以下，有时称为“胶质溶液的弹簧常数K2”)。
[0114]在点C到D附近的区间，根据缸体装置10的收缩行程，腔室16的内部压カ增加，由此，缸体装置10所具有的势能也増加。该势能E与多孔质体20的微孔30内的工作液22的接触面积的变化dQ之间的关系由下式表示。进而，使用该下式导出上述胶质溶液的弹簧常数K2。
[0115]E = -O ? dQ ? cos 9 in ? ? ? (8)
[0116]上述的接触面积的变化d Q可以使用因缸体装置10的行程而流入的工作液22的量dV用下式表示。
[0117]dQ = 2 ? dV / r ? ? ? (9)
[0118]并且，该工作液22的流入量dV可使用从点C起的活塞14相对于壳体12的变位量Xp用下式来表示。
[0119]dV = Ap ? Xp ? ? ? (10)
[0120]将式(9)以及式(10)代入式(8)，可得到下式。
[0121]E = _2 ? O ? cos 0 in ? Ap ? Xp / r ? ? ? (11)
[0122]另ー方面，在考虑缸体装置10作为弹簧常数K2的弹簧发挥功能的情况下，该缸体装置10所具有的势能可由下式表示。
[0123]E = I / 2 ? K2 ? Xp2 ? ? ? (12)
[0124]根据上述式(11)以及式(12)，可得出下式。
[0125]-2 ? O ? cos 0 in ? Ap ? Xp / r = I / 2* K2* Xp2 ? ? ? (13)
[0126]如果关于胶质溶液的弹簧常数K2对该式(13)进行变形，则可得到下式。
[0127]K`2 = _4 ? O ? Ap ? cos Qin/ Cr ? Xp) ? ? ? (14)
[0128]另外，如果将从点C起的形成线形区域的变位量(有效行程)设定为Xpr，则该有效行程Xpr可使用多孔质体20的量Vpn1、该多孔质体20的微孔容积率5ゅ、多孔质体的密度P、活塞14的受压面积Ap由下式表示。
[0129]Xpr = Vpm ? S vp ? p / Ap ? ? ? (15)
[0130]将该式(15)代入式(14)，计算有效行程范围的胶质溶液的弹簧常数的式子为下式。
[0131]K2 = -4 ? O ? Ap2 ? cos 0 in / (r ? Vpm ? 5 vp ? p ) ? ? ? (16)
[0132]如果将该式(16)中的仅由多孔质体20以及工作液22所具有的固有值确定的要素设定为G2,则式(16)能够归纳为如下式。
[0133]K2 = G2 ? (Ap2 / Vpm) ? ? ? (17)
[0134]G2 = _4 ? O ? cos Qin/ Cr ? 6 ^ ? p ) ? ? ? (18)
[0135]即，能够认为:该G2相当于胶质溶液的体积弹性模量G2。
[0136]v)点D附近~点E (非线形区域)
[0137]在点D附近~点E (非线形区域)，当工作液22流入多孔质体20内且流入量达到可流入的极限附近时，工作液22的液压开始大幅上升。附帯地说，虽然在该区域中变为非线形的主要因素尚不明朗，但认为是由于例如相对于多孔质体20的重量的微孔容积率、微孔孔径的斜度、在多孔质体20为进行了疏水化处理的多孔质体的情况下的疏水化处理的浓淡等原因引起的。
[0138]vi)点E~点F~点B (去路的特性)
[0139]在点E，为缸体装置10的行程从收缩侧反转向伸长侧的点。并且，点F为工作液22开始从多孔质体20所具有的微孔30内流出的点。该点F处的腔室内的压カ如图4的(b)的示意图所示，由腔室16的内部压カ与微孔30的内部压カ之间的相互平衡的算式求出，并用下式表示。
[0140]Pextr = -2 ? O ? cos 0 ex / r + Pg ? ? ? (19)
[0141]在此，eex为工作液22流出时的接触角。该流出时的接触角eex是比流入时的接触角0 in接近90度(deg)的值，因此cos 0 ex小，工作液22意欲从微孔30内流出的カ也变小。由此，在点E到点F为止的区间，缸体装置10所具有的橡胶、树脂、密封件、腔室16内的工作液22、所混入的空气等从压缩状态被释放，腔室16的内部压カ急剧降低。进而，当腔室16的内部压カ降低时，在从点F到点B为止的区间，工作液22从多孔质体20的微孔30流出，胶质溶液24的体积增加，缸体装置10以伸长的方式产生行程动作。
[0142]vii)衰减特性
[0143]对于缸体装置10，如果以腔室16的内部压カ与缸体装置100的行程S之间的关系示出从相对动作的两个物体停止的状态下的位置亦即中立位置起的ー个周期的动作中的腔室16的内部压カ的变化，则如图3所示的虚线那样。如前文中所说明的那样，对于缸体装置10，工作液流入时(收缩吋)的腔室16的内部压カ与工作液流出时(伸长时)的腔室16的内部压カ之间产生差值，如图3所示，相对于缸体装置10的行程S的变化，腔室16的内部压カ的变化产生滞后。进而，该图3的由双点划线包围的面积与在ー个周期的动作中散失的能量相当。另外，上述的虚线示出静态特性，动态特性被椭圆化，因此衰减效率下降。
[0144]实施例1
[0145]接下来，对第一实施例的缸体装置设计方法进行详细说明。首先，如图5所示，作为本设计方法的对象的缸体装置50为车辆用悬架装置的构成要素之一，为悬架车身的悬架缸体。详细而言，该车辆用悬架装置是与车辆所具有的车轮52的各个对应设置的独立悬架式的悬架装置，形成为多连杆悬架装置。悬架装置具备:分别构成悬架臂的第一上臂60、第二上臂62、第一下臂6 4、第二下臂66、悬架控制臂68。5根臂60、62、64、66、68的各自的一端部以能够转动的方式连结于车身，另一端部以能够转动的方式连结于将车轮52保持为能够旋转的作为车轮保持部件的半轴托架(axel carrier)70。利用该5根臂60、62、64、66、68允许半轴托架70相对于车身沿一定的轨迹上下移动。进而，本缸体装置50被配设在设置于车身的一部分亦即轮胎罩(tire housing)的安装部72与上述第二下臂66之间。
[0146]在本缸体装置50中，使用疏水化多孔硅胶与作为工作液的水混合而成的胶质溶液。即，在本缸体装置50中，使疏水化多孔硅胶的粒子分别作为多孔质体发挥功能。
[0147]<启流压力、微孔孔径、受压面积的决定>
[0148]i )启流压カ设定步骤
[0149]首先，以利用水流入疏水化多孔硅胶粒子的微孔内的状态下的腔室的内部压カ承受车身的分担载荷Wcf (= 6000N)的方式设计缸体装置50。缸体装置50所产生的力由腔室的内部压カP与活塞的受压面积Ap的积确定，因此，首先考虑一般的车辆用的缸体装置的受压面积，设定作为活塞的受压面积的标准的基准受压面积Ap’(= 2.01cm2)。基于该基准受压面积Ap’，作为中立位置处的腔室的内部压カP，仅需要Wcf / Ap’(=29.9MPa)。并且，考虑车身与车轮的相对动作范围、即图3的点C到D附近为止的区间的弹簧常数Kall以一般的车辆的弹簧常数作为目标值，设定作为启流压カ的标准的基准启流压力Pint/ (=25MPa)。
[0150]ii)微孔孔径决定步骤
[0151]如上所述，启流压カPint基于腔室16的内部压カ与微孔30的内部压カ(毛细管的压力、拉普拉斯压力)之间的相互平衡的算式由式(6)表示。
[0152]Pintr = -2 ? 0 ? cos Qin/ r + Pg ? ? ? (6)[0153]附帯地说，与依据工作液22的表面张カ的成分的大小相比，Pe的大小非常小，因此能够忽略不计。进而，O以及ein是作为工作液的水所具有的固有值，因此，在启流压力Pintr与多孔质体的微孔的半径r之间存在确定的关系。即，以该式(6)为依据，基于水的表面张カO (= 72.8mN/m)、水的表面张カ的流入时的接触角0 in (= 128.5deg)、上述的基准启流压力Pint/来决定作为多孔质体亦即疏水化多孔硅胶的微孔孔径的标准的基准微孔半径:r，(= -2 ? O ? cos 0 in / Pint/ = 3.62nm)。
[0154]iii)设计值决定步骤
[0155]接下来，准备3种疏水化多孔硅胶的微孔孔径不同的疏水化多孔硅胶。微孔半径为3.5nm、5.0nm、7.5nm。图6中示出实际测量到的上述的行程量与缸体力之间的关系。另外，实际测量中使用的缸体装置的活塞是面积为上述基准受压面积Ap’的活塞。由图6可知，接近基准微孔半径r’的微孔半径3.5nm的疏水化多孔硅胶最适于承受分担载荷Wcf( =6000N)。因而，将多孔硅胶的微孔孔径的设计值决定为7nm(半径3.5nm)。另外，使用了上述的微孔半径为3.5nm的疏水化多孔硅胶的缸体装置的启流压カ的实测值为25.55MPa (N=9的平均值)。即，是与上述基准启流压力Pint/几乎相同的大小，因此，将在计算该基准启流压カPint/时使用的基准受压面积Ap’设定成活塞的受压面积Ap的设计值。
[0156]<作为标准的疏水化多孔硅胶的量的决定>
[0157]并且，在本设计方法中，将缸体装置50设计成:在朝收缩侧产生行程的整个范围、即在从完全分离到完全接触位置的期间，在腔室的内部压カP与流入疏水化多孔硅胶的微孔的水的流入量成比例的范围内产生行程。为了将缸体装置50形成为这样的结构，需要设定疏水化多孔硅胶的量(体积)与水的量(体积)。首先，在缸体装置50中，如果设定成从标准状态(例如，车辆上未乘坐任何人、且也未载放任何货物，并且在水平面上停车的状态)的中立位置起能够朝接触方向的移动行程量为Sb (= 70_)、朝分离方向的移动行程量为も(=70_)，则从完全分离到完全接触为止的腔室的容积变化A V可如下式那样求出。
[0158]A V = Ap ? (Sb + Sr)
[0159]进而，在本缸体装置50中，与该容积变化A V等量的水能够流入疏水化多孔硅胶。即，如果将能够流入疏水化多孔硅胶的水的极限量与疏水化多孔硅胶的体积之比设定为n，则疏水化多孔硅胶的所需最低量(体积)Vsmin由下式确定。
[0160]Vsfflin = AV / n
[0161]此外，对于疏水化多孔硅胶，存在进行疏水化处理时未被全部疏水化而残存有具有吸水性的硅胶的情况。例如，如果将除去未被疏水化的硅胶的量后的已被疏水化的硅胶的量相对于进行疏水化处理的全部量的比例定义为疏水化率a，则为了应对该疏水化率的偏差等，利用下式决定作为标准的疏水化多孔硅胶的量(体积)V。
[0162]V = Vsfflin / a
[0163]<初期压缩时弹簧常数，设计体积弹性模量的决定>
[0164]i)初期压缩时弹簧常数设定步骤
[0165]接下来，在本设计方法中，设定从图3所示的点B到点C为止的弹簧常数亦即初期压缩时弹簧常数I。该初期压缩时弹簧常数K1对缸体装置50的动特性有极大影响，因此需要对其进行设定，对此将在后文中进行详细说明。在本设计方法中，将初期压缩时弹簧常数K1设定成为比依据水的体积弹性模量Gw (=1 / P w:水的压缩率)的弹簧常数小的值，具体地说，设定成依据水的体积弹性模量Gw (=1 / Pw:水的压缩率)的弹簧常数的60%左右的值。
[0166]ii)体积弹性模量决定步骤
[0167]如上所述，初期压缩时弹簧常数K1由式(5)表示。
[0168]K1 = G1 ? (Ap2 / Vf) ? ? ? (5)
[0169]该工作液量为从缸体装置的壳体的容积的设定值Vh减去之前设定的疏水化多孔硅胶的量'’后的容积。进而，基于作为其标准的工作液量V/ (= vH-vs’)与之前決定的活塞的设计受压面积Ap (== 2.0lcm2)，以上式(5)为依据，决定腔室的体积弹性模量的设计值亦即设计体积弹性模量ら。即，在本设计方法中，以使得初期压缩时弹簧常数K1成为依据水的体积弹性模量Gw (= I / ^w, Pw:水的压缩率)的弹簧常数的60%左右的大小的方式，将设计体积弹性模量G1设定为水的体积弹性模量Gw的60%的大小。
[0170]ii)体积弹性模量调整物质决定步骤
[0171]在本设计方法中，将缸体装置50构成为:在腔室内收纳有使作为工作液的水的弹性模量降低的物质，以便实现上述设计体积弹性模量G1 (= 0.6.Gw)0具体地说，在密封容器内封入压缩后的空气，并将该密封有压缩空气的容器收纳于腔室内，由此使水的弹性模量降低，对此将在后文中进行详细说明。另外，以使得腔室的体积弹性模量成为上述设计体积弹性模量G1的方式调整密封容器内的压缩空气的初期压カ。
[0172]<胶质溶液的弹簧常数、疏水化多孔硅胶的量的决定>
[0173]i )胶质溶液弹簧常数决定步骤
[0174]接下来，利用上述的算`式(7)决定胶质溶液的弹簧常数K2。
[0175]Kall =1/ (I / K1 + I / K2) ? ? ? (7)
[0176]从图3所示的点C到点D附近的弹簧常数Kall设定成一般的车辆所使用的悬架弹簧的弹簧常数Ktc (= 36010N/m)。进而，基于该弹簧常数Ktc和之前決定的初期压缩时弹簧常数K1，利用式(7)决定胶质溶液的弹簧常数K2。
[0177]ii)疏水化多孔硅胶量决定步骤
[0178]如上所述，胶质溶液的弹簧常数K2由上述的算式(17)表示。
[0179]K2 = G2 ? (Ap2 / Vpm) ? ? ? (17)
[0180]该ら由上述的算式(18)表示，仅由作为多孔质体的疏水化多孔硅胶以及作为工作液的水所具有的固有值确定。
[0181]G2 = -4 ? O ? cos 0 in / (r ? 5 叩? p ) ? ? ? (18)
[0182]即，基于该胶质溶液的体积弹性模量、之前決定的活塞的设计受压面积Ap (=
2.0lcm2)以及以上述方式決定的胶质溶液的弹簧常数K2,以式(17)为依据，决定疏水化多孔硅胶的量Vs。
[0183]<所设计的缸体装置的结构>
[0184]图7中示出以利用上述的缸体装置设计方法決定的设计值为基础而构成的缸体装置50。图7为缸体装置50的主视剖视图，參照该图7对缸体装置50的结构进行详细说明。
[0185]缸体装置50构成为包括大致圆筒状的壳体80和配设成相对于该壳体80能够滑动的活塞82。活塞82具有活塞主体90，该活塞主体90将壳体80的内部划分为隔着该活塞主体92自身的两个腔室亦即上室92与下室94。活塞82还具有活塞杆98，该活塞杆98在下端部连结于活塞主体90，并且从设置在壳体80的上端部的盖部伸出。进而，活塞杆98在上端部经由构成为包括防振橡胶100的上支承件102连结于安装部72的下表面侧。另一方面，壳体80在其下端部经由轴套104连结于第二下臂66。
[0186]即，壳体80、活塞杆98以及连结于该活塞杆98的活塞主体90能够根据车身(安装部72)和车轮52 (半轴托架70)的接近/分离而沿轴线方向相对移动。換言之，缸体装置50能够根据车身和车轮52的接近/分离而进行伸縮。
[0187]附带地说，缸体装置50具有外套管110，该外套管110收纳上述活塞杆98以及壳体80的上部，防止尘埃、泥等从外部侵入。
[0188]在壳体80内的下端部固定有波纹管120，且该波纹管120被收纳于下室94。疏水化多孔硅胶122与水124混合而成的胶质溶液126以填充于该波纹管120的状态被密封于波纹管120。另外，波纹管120在被固定于壳体80内的状态下沿上下方向伸縮。因而，波纹管120形成为容器状，作为仅由该波纹管120自身形成密封空间并在其内部密封胶质溶液126的第一密封部件发挥功能，本缸体装置50具有构成为包括波纹管120与胶质溶液124的胶质溶液密封体130。
[0189]并且，在上述的胶质溶液密封体130固定有另ー个波纹管140。在该波纹管140密封有利用之前的设计方法決定的作为体积弾性体调整物质的压缩空气142。S卩，该波纹管140作为第二密封部件发挥功能。
[0190]另外，在下室94，在收纳有上述胶质溶液密封体130以及体积弹性模量调整物质的状态下，填充有水150。并且，在上室92也填充有水150。在之前描述的活塞主体90设置有沿轴向贯通该活塞主体90、并使上室92与下室94连通的多个连通路152。S卩，在伴随着活塞82相对于壳体80的滑动而上室92以及下室94的容积变化的情况下，借助上述连通路152，允许水150在上室92与下室94之间流通。另外，壳体80的内部处于高压，因此，为了防止水150泄漏，在壳体80的上端部的盖部以及下端部的盖部设置有多个高压密封件154。特别是，在活塞杆98滑动的上端部的盖部设置有与该活塞杆98的滑动面接触的两个密封件156。在该两个密封件156之间密封有润滑脂，以提高密封性。
[0191]缸体装置50具有限制车身与车轮52的接近分离动作的机构、即所谓的接触限位器以及分离限位器。具体地说，接触限位器构成为包括粘合于外套管110的内侧的上端的环状的缓冲橡胶160，壳体80的上端部构成为经由缓冲橡胶160与外套管110抵接。并且，分离限位器构成为包括粘合于壳体80的上方侧的盖部的下表面的环状的缓冲橡胶162，活塞主体90的上表面与壳体80的上方侧的盖部构成为经由缓冲橡胶162抵接。
[0192]另外，如上所述，对于本缸体装置50，胶质溶液126被密封于波纹管120内，从外部施加的力经由水150传递至胶质溶液密封体130。即，通过从外部施加的力，水150的液压上升，与此同时，被收纳于波纹管120内的水124的液压也上升。进而，当水124的液压上升至某一高度时，该水124克服表面张カ而流入疏水化多孔硅胶122的微孔内。伴随与此，波纹管120收缩，胶质溶液密封体130的体积降低。另ー方面，当施加于自身的力消失时，水124的液压降低，水124从疏水化多孔硅胶122的微孔流出。伴随与此，波纹管120伸长，胶质溶液密封体130的体积增加。
[0193]<本缸体装置的特性>[0194]对于本缸体装置50，通过上述的设计方法，初期压缩时弹簧常数K1最佳化。图8中示出对不具备体积弾性模量调整物质的缸体装置、即初期压缩时弹簧常数形成为依据水的体积弹性模量Gw的大小的缸体装置励振的情况下的行程量与缸体力之间的关系。作为励振条件，励振振幅A为± 15mm、±25mm、±35mm,频率恒定为0.53Hz。由图8可见,振幅越小，水越不易流入疏水化多孔硅胶或从中流出，仅进行依据作为工作液的水的体积变化的行程。特别是，在励振振幅为± 15mm的情况下，动态弹簧常数与初期压缩时弹簧常数亦即依据水的体积弹性模量Gw的弹簧常数几乎为同等程度。即，对于作为胶质减震器发挥功能的缸体装置，在产生振幅小的振动的情况下，动态弹簧常数会极大受到初期压缩时弹簧常数的影响。与此相对，对于本缸体装置50，借助体积弹性模量调整物质，初期压缩时弹簧常数K1被形成为比依据水的体积弹性模量的弹簧常数小的弹簧常数，产生振幅小的振动的情况下的衰减性能的恶化得到抑制。
[0195]并且，图9的实线示出本缸体装置50的行程量与缸体力之间的关系。本缸体装置形成为:从车辆停止的状态起，能够进行接触行程的量比能够进行分离行程的量大。換言之，产生与分担载荷Wcf相同的大小的缸体力的位置位于相比能够进行行程的范围的中央靠分离侧的位置。即，停止状态的车高设定得较高。具体地说，通过在对活塞82施加所设定的压力的状态下封闭壳体80的上盖，由此对壳体80内施加初期压力。由此，在相比能够进行行程的范围的中央靠分离侧的位置，缸体力与分担载荷Wcf达到平衡。
[0196]在本缸体装置50中，用双点划线示出从停止状态起朝接触侧开始行程，随后进行两个周期的情况下的缸体力的变化。可以看出:第一周期的朝接触侧进行的行程沿实线所示的静特性动作，与此相对，在第二周期的朝接触侧进行的行程中，缸体力的増加出现延迟。由此，当在车身与车轮52之间产生相对动作的情况下，形成为车高比停止状态下的车高低的状态。对于本缸体装置50，如上所述，由于将停止状态下的车高设定得较高，因此，通过在行驶中车高降低，朝接触侧、分离侧这两个方向的能够进行行程的量最佳化。
[0197]第二实施例
[0198]接下来，对第二实施例的 缸体装置设计方法进行说明。第二实施例的缸体装置设计方法与第一实施例的设计方法不同之处在于实现利用初期压缩时弹簧常数设定步骤设定的初期压缩时弹簧常数K1的方法。因此，对于第二实施例的设计方法，仅对该方法进行说明，随后对利用第二实施例的设计法设计的缸体装置200进行说明。
[0199]<工作液量决定步骤>
[0200]如上所述，初期压缩时弹簧常数K1由式(5)表示。
[0201]K1 = G1 ? (Ap2 / Vf) ? ? ? (5)
[0202]本缸体装置200的工作液与第一实施例的缸体装置50同样为水，因此，认为腔室的体积弹性模量G1与水的体积弹性模量Gw等价。进而，基于该水的体积弹性模量Gw、之前決定的活塞的设计受压面积Ap以及设定为依据水的体积弹性模量Gw的弹簧常数的60%左右的大小的初期压缩时弹簧常数K1，以上式(5)为依据，决定工作液量Vf即腔室内的总水量。
[0203]<所设计的缸体装置的结构>
[0204]在图10的主视剖视图中示出以利用上述第二实施例的缸体装置设计方法決定的设计值为基础而构成的缸体装置200。另外，该缸体装置200包括与第一实施例的缸体装置50相同的构成要素，因此省略它们的说明。
[0205]本缸体装置200的结构与第一实施例的缸体装置50几乎相同，但第一实施例的缸体装置所具备的作为体积弾性模量调整物质的压缩空气120并未被收纳于腔室内。本实施例的缸体装置200具备副壳体210。该副壳体210连结于壳体80的下端，且自身的内部与壳体80的下室94连通。进而，在副壳体210内也填充有作为工作液的水150。进而，该副壳体210的容积基于利用上述的设计法決定的工作液量Vf而确定。即，副壳体210的容积决定成能够收纳从该工作液量Vf减去收纳于壳体80内的水的量和胶质溶液密封体130内的水的量而得的量。
[0206]本实施例的缸体装置200与第一实施例的缸体装置50相同，初期压缩时弹簧常数K1形成为比依据水的体积弹性模量Gw的弹簧常数小，产生振幅小的振动的情况下的衰减性能的恶化得到抑制。
[0207]标号说明
[0208]10:缸体装置；12:壳体；14:活塞；16:腔室；20:多孔质体；22:工作液；30:微孔；50:缸体装置[悬架缸体];52:车轮；70:半轴托架[车轮保持部件];72:安装部[车身];80:壳体；82:活塞；92:上室；94:下室[腔室];120:波纹管[第一密封部件];122:疏水化多孔硅胶[多孔质体];124:水[工作液];140:波纹管[第二密封部件];142:压缩空气[体积弹性模量调整物质];150:水[工作液];200:缸体装置；210:副壳体。
[0209]r:微孔半径,:基准微孔半径；S:行程；P:腔室的内部压カ；Pint,:流入时的启流压カ；Pint/:基准启流压力！Prartr:流出时的启流压カ；Vf:工作液量屯:初期压缩时弹簧常数而:工作液的体积弹性模量；Gw:水的体积弹性模量;Ap:活塞的受压面积；Ap’:基准受压面积；0:工作液的表面张カ；0 in:工作液的流入时的接触角；K2:胶质溶液的弹簧常数；G2:胶质溶液的体积弹性模量；0 ex:工作液的流出时的接触角；Wcf:分担载荷。
【权利要求】
1.一种缸体装置设计方法，该缸体装置具备:(A)与相对动作的两个物体中的一方连结的壳体；(B)与上述两个物体中的另一方连结、且能够在上述壳体内滑动的活塞；以及(C)被收纳在由上述壳体与上述活塞划分形成的腔室的内部的具有多个微孔的多孔质体以及工作液，上述缸体装置(i )依靠在上述工作液流入上述多孔质体的微孔的状态下产生的上述腔室的内部压カ来支承上述两个物体中的位于上方侧的物体，并且(ii)根据上述两个物体的相对动作，流入上述多孔质体的微孔的上述工作液的量发生变化，由此使上述两个物体的相对动作衰减，从而上述缸体装置作为胶质减震器发挥功能，其中，上述缸体装置设计方法包括如下步骤: 启流压カ设定步骤，在该启流压カ设定步骤中，根据上述两个物体中的位于上方侧的物体的重量，设定作为工作液开始流入上述多孔质体的微孔时的上述腔室的内部压カ亦即启流压力的标准的基准启流压力；以及 微孔孔径决定步骤，在该微孔孔径决定步骤中，以基于上述腔室的内部压カ与上述多孔质体的微孔的内部压カ的相互平衡而确定的上述启流压力与上述多孔质体的微孔孔径之间的关系为依据，基于上述基准启流压カ决定作为上述多孔质体的微孔孔径的标准的基准微孔孔径。
2.根据权利要求1所述的缸体装置设计方法，其中， 在上述启流压カ设定步骤中， 设定作为上述活塞的受压面积的标准的基准受压面积，并基于该基准受压面积与上述两个物体中的位于上方侧的物体的重量设定上述基准启流压力。
3.—种缸体装置设计方法，该缸体装置具备:(A)与相对动作的两个物体中的一方连结的壳体；(B)与上述两个物体 中的另一方连结、且能够在上述壳体内滑动的活塞；以及(C)被收纳在由上述壳体与上述活塞划分形成的腔室的内部的具有多个微孔的多孔质体以及工作液，上述缸体装置(i )依靠在上述工作液流入上述多孔质体的微孔的状态下产生的上述腔室的内部压カ来支承上述两个物体中的位于上方侧的物体，并且(ii)根据上述两个物体的相对动作，流入上述多孔质体的微孔的上述工作液的量发生变化，由此使上述两个物体的相对动作衰减，从而上述缸体装置作为胶质减震器发挥功能，其中，上述缸体装置设计方法包括如下步骤: 初期压缩时弹簧常数设定步骤，在该初期压缩时弹簧常数设定步骤中，设定直到工作液开始流入上述多孔质体的微孔为止的、上述腔室的内部压カ相对于上述缸体装置的行程量的变化斜度亦即初期压缩时弹簧常数；以及 工作液量决定步骤，在该工作液量决定步骤中，选定上述工作液并且设定上述活塞的受压面积，基于所选定的工作液的体积弹性模量、所设定的上述活塞的受压面积以及上述所设定的初期压缩时弹簧常数，以上述初期压缩时弹簧常数等于将上述工作液的体积弹性模量与上述活塞的受压面积的平方相乘而得的积除以上述工作液的量而得的值为依据，决定上述工作液的量。
4.一种缸体装置设计方法，该缸体装置具备:(A)与相对动作的两个物体中的一方连结的壳体；(B)与上述两个物体中的另一方连结、且能够在上述壳体内滑动的活塞；以及(C)被收纳在由上述壳体与上述活塞划分形成的腔室的内部的具有多个微孔的多孔质体以及工作液，上述缸体装置(i )依靠在上述工作液流入上述多孔质体的微孔的状态下产生的上述腔室的内部压カ来支承上述两个物体中的位于上方侧的物体，并且(ii)根据上述两个物体的相对动作，流入上述多孔质体的微孔的上述工作液的量发生变化，由此使上述两个物体的相对动作衰减，从而上述缸体装置作为胶质减震器发挥功能，其中，上述缸体装置设计方法包括如下步骤: 初期压缩时弹簧常数设定步骤，在该初期压缩时弹簧常数设定步骤中，设定直到工作液开始流入上述多孔质体的微孔为止的、上述腔室的内部压カ相对于上述缸体装置的行程量的变化斜度亦即初期压缩时弹簧常数； 体积弹性模量决定步骤，在该体积弾性模量决定步骤中，设定上述活塞的受压面积、上述工作液的量，基于所设定的上述活塞的受压面积、上述工作液的量以及上述所设定的初期压缩时弹簧常数，将以上述初期压缩时弹簧常数等于将上述工作液的体积弹性模量与上述活塞的受压面积的平方相乘而得的积除以上述工作液的量而得的值为依据而计算出的体积弹性模量决定为设计体积弹性模量；以及 体积弹性模量调整物质决定步骤，在该体积弾性模量调整物质决定步骤中，将体积弹性模量与上述工作液的体积弹性模量不同的物质收纳于腔室内，并以将上述腔室的容积变化相对于施加于上述腔室的力的倒数亦即上述腔室的体积弹性模量调整为上述设计体积弹性模量的方式决定收纳于该腔室内的物质。
5.根据权利要求3或4所述的缸体装置设计方法，其中， 在上述初期压缩时弹簧常数设定步骤中， 将上述初期压缩时弹簧常数设定为比依据水的体积弹性模量而确定的弹簧常数小的值。
6.一种缸体装置，该缸体装置具备:(A)与相对动作的两个物体中的一方连结的壳体；(B)与上述两个物体中的另一方连结、且能够在上述壳体内滑动的活塞；(C)被收纳在由上述壳体与上述活塞划分形成的腔室的内部的具有多个微孔的多孔质体以及工作液；以及(D)密封部件，该密封部件具有挠性，在上述腔室的内部划分形成密封空间，并且将上述多孔质体与上述工作液的一部分以二者相互混合的状态密封于上述密封空间，通过该密封部件自身变形，允许上述密封空间的容积变化，上述缸体装置(i)依靠在上述工作液流入上述多孔质体的微孔的状态下产生的上述密封空间内的压カ来支承上述两个物体中的位于上方侧的物体，并且(ii)根据上述两个物体的相对动作，流入上述多孔质体的微孔的上述エ作液的量发生变化，由此使上述两个物体的相对动作衰减，从而上述缸体装置作为胶质减震器发挥功能，其中， 上述缸体装置还具备被收纳于上述腔室的内部的上述密封空间的外部、且体积弹性模量与上述工作液的体积弹性模量不同的物质， 上述工作液为水，上述物质的体积弹性模量低于水的体积弹性模量。
7.根据权利要求6所述的缸体装置，其中， 在将上述密封部件设定为第一密封部件的情况下， 上述缸体装置具备第二密封部件，该第二密封部件具有挠性、且将上述物质密封于内部。
8.—种缸体装置，该缸体装置具备:(A)与相对动作的两个物体中的一方连结的壳体；(B)与上述两个物体中的另一方连结、且能够在上述壳体内滑动的活塞；(C)被收纳在由上述壳体与上述活塞划分形成的腔室的内部的具有多个微孔的多孔质体以及工作液；以及(D)密封部件，该密封部件具有挠性，在上述腔室的内部划分形成密封空间，并且将上述多孔质体与上述工作液的一部分以二者相互混合的状态密封于上述密封空间，通过该密封部件自身变形，允许上述密封空间的容积变化，上述缸体装置(i)依靠在上述工作液流入上述多孔质体的微孔的状态下产生的上述密封空间内的压カ来支承上述两个物体中的位于上方侧的物体，并且(ii)根据上述两个物体的相对动作，流入上述多孔质体的微孔的上述エ作液的量发生变化，由此使上述两个物体的相对动作衰减，从而上述缸体装置作为胶质减震器发挥功能，其中， 该缸体装置还具备副壳体，该副壳体连结于上述壳体，该副壳体自身的内部与上述壳体的内部连通而划分形成上述腔室， 上述副壳体的容积在从上述壳体的容积除去上述多孔质体的体积后的部分的容积的45%以上100%以下。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的缸体装置，其中， 该缸体装置构成为:从上述两个物体停止的状态起，上述缸体装置能够朝收缩侧移动的量大于能够朝伸长侧移动的量。`
【文档编号】F16F9/30GK103518075SQ201180070827
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2011年5月17日 优先权日:2011年5月17日
【发明者】武马修一 申请人:丰田自动车株式会社