DE112011105254T5

DE112011105254T5 - Verfahren zur Konstruktion einer Zylindervorrichtung und Zylindervorrichtung

Info

Publication number: DE112011105254T5
Application number: DE112011105254.5T
Authority: DE
Inventors: Shuuichi Buma
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2014-04-10
Also published as: WO2012157071A1; US20140067340A1; CN105179558A; JP5637306B2; JPWO2012157071A1; CN103518075B; CN103518075A

Abstract

Bei der Konstruktion einer Zylindervorrichtung, die als ein Kolloiddämpfer dient, der eine Arbeitsflüssigkeit und einen porösen Körper mit Poren enthält, und zwischen zwei Objekten vorgesehen ist, die in einer Richtung nach oben und unten angeordnet sind und die sich relativ zueinander bewegen, wird ein Referenzbrechdruck Pintr', der ein Richtwert eines Brechdrucks Pintr als eines Innendrucks in einer Kammer beim Beginn eines Fließens der Arbeitsflüssigkeit in die Poren des porösen Körpers ist, gemäß dem Gewicht eines oberen der zwei Objekte, die sich relativ zueinander bewegen, eingestellt, und ein Referenzporendurchmesser d' (= 2·r'), der ein Richtwert eines Porendurchmessers d des porösen Körpers ist, wird auf der Grundlage des Referenzbrechdrucks Pintr' und auf der Grundlage der nachstehenden Gleichung bestimmt, die einen Ausgleich zwischen einem Innendruck P in der Kammer und einem Innendruck in den Poren des porösen Körpers ausdrückt: Pintr = –2·σ·cosθin/r (wobei σ eine Oberflächenspannung der Arbeitsflüssigkeit ist und θin ein Kontaktwinkel der Arbeitsflüssigkeit beim Eindringen ist).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Konstruktion einer Zylindervorrichtung, die als ein Kolloiddämpfer dient, der Arbeitsflüssigkeit und einen porösen Körper mit Poren aufweist, und zwischen zwei Objekten angeordnet ist, die in einer Richtung nach oben und unten angeordnet sind und die sich relativ zueinander bewegen, und bezieht sich auf eine Zylindervorrichtung, die als ein Kolloiddämpfer dient, der nach dem Konstruktionsverfahren konzipiert wird.
STAND DER TECHNIK
Zylindervorrichtungen, die in den nachstehenden Patentschriften beschrieben sind, enthalten eine Kolloidlösung, die aus einem porösen Körper und Arbeitsflüssigkeit wie einem hydrophobierten porösen Silikagel besteht, und sind dazu aufgebaut, sich mit einem Fluss der Arbeitsflüssigkeit in und aus Poren des porösen Körpers auszudehnen und zusammenzuziehen. In jeder Zylindervorrichtung fließt die Arbeitsflüssigkeit gegen eine Oberflächenspannung in die Poren. Somit steigt ein Druck in der Zylindervorrichtung mit dem Fluss der Arbeitsflüssigkeit in die Poren. Außerdem dient die Zylindervorrichtung als ein Dämpfer, der dazu konzipiert ist, Energie abzuleiten, die von außen wirkt, indem wiederholte Zu- und Abflüsse der Arbeitsflüssigkeit in und aus den Poren des porösen Körpers unter der Oberflächenspannung verwendet werden. Die Zylindervorrichtung, die die Kolloidlösung enthält, wird als Kolloiddämpfer bezeichnet und weist die vorstehend beschriebenen Eigenschaften auf.
Ein solcher Kolloiddämpfer ist so aufgebaut, dass der Druck in der Zylindervorrichtung mit dem Fluss der Arbeitsflüssigkeit in die Poren des porösen Körpers wie vorstehend beschrieben ansteigt. Somit kann der Kolloiddämpfer ein Objekt tragen, das an eine Oberseite der Zylindervorrichtung gekoppelt ist, indem der Druck in der Zylindervorrichtung in dem Zustand verwendet wird, in dem die Arbeitsflüssigkeit sich in den Poren des porösen Körpers befindet.
DOKUMENTE AUS DEM STAND DER TECHNIK
PATENTSCHRIFTEN

Patentschrift 1: JP-A-2006-118571
Patentschrift 2: JP-A-2004-44732

ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Die vorstehend beschriebene Zylindervorrichtung, die als der Kolloiddämpfer und eine Feder dient, weist bevorzugt Eigenschaften auf, die abhängig von einem von der Vorrichtung gelagerten Objekt, einer Nutzungssituation der Vorrichtung und dergleichen benötigt werden. Das heißt, die Konstruktion und das Erreichen der Zylindervorrichtung mit Eigenschaften, die abhängig von der Nutzungssituation der Vorrichtung verlangt werden, werden in Betracht gezogen, um die Nützlichkeit der Zylindervorrichtung zu verbessern, die als der Kolloiddämpfer und die Feder dient. Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Situationen entwickelt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zylindervorrichtung zu schaffen, die als ein Kolloiddämpfer dient, der eine hohe Nützlichkeit aufweist, und ein Verfahren zu schaffen, um die Zylindervorrichtung mit Eigenschaften zu konzipieren, die beispielsweise abhängig von der Nutzungssituation der Vorrichtung verlangt werden, um die Zylindervorrichtung mit hoher Nützlichkeit zu erzielen.
EINRICHTUNG ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Um die vorstehend erläuterten Probleme zu lösen, wird in einem Verfahren zum Konzipieren einer Zylindervorrichtung nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Referenzbrechdruck bzw. Referenzeinbrechdruck, der eine Anzeige eines Brechdrucks bzw. Einbrechdrucks als ein Innendruck in einer Kammer bei einem Beginn eines Fließens von Arbeitsflüssigkeit in Poren eines porösen Körpers ist, passend zu dem Gewicht eines oberen von zwei Objekten eingestellt, die sich relativ zueinander bewegen, und ein Referenzporendurchmesser, der eine Anzeige eines Porendurchmessers des porösen Körpers ist, wird auf der Grundlage des Referenzbrechdrucks und unter Verwendung einer Beziehung zwischen dem Porendurchmesser des porösen Körpers und dem Brechdruck bestimmt, die auf der Grundlage eines Ausgleichs des Innendrucks in der Kammer und eines Innendrucks in der Pore des porösen Körpers bestimmt wird.
Außerdem werden in einem Verfahren zum Konzipieren einer Zylindervorrichtung nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Kompressionsmodul der Arbeitsflüssigkeit, ein Druckaufnahmebereich eines Kolbens und eine Anfangsdruckfederkonstante eingestellt, die eine Änderungsrate in einem Innendruck in einer Kammer bezüglich einer Größe eines Hubs ist, der von der Zylindervorrichtung durchgeführt wird, bis Arbeitsflüssigkeit damit beginnt, in Poren eines porösen Körpers zu fließen, und eine Menge der Arbeitsflüssigkeit wird auf der Grundlage des eingestellten Kompressionsmoduls der Arbeitsflüssigkeit, des eingestellten Druckaufnahmebereichs bzw. der eingestellten Druckaufnahmefläche des Kolbens und der eingestellten Anfangsdruckfederkonstante sowie unter Verwendung einer Beziehung bestimmt, in der die Anfangsdruckfederkonstante gleich einem Wert ist, den man durch Division eines Produkts des Kompressionsmoduls der Arbeitsflüssigkeit mit einem Quadrat des Druckaufnahmebereichs des Kolbens durch die Menge an Arbeitsflüssigkeit erhält.
Außerdem werden in einem Verfahren zum Konzipieren einer Zylindervorrichtung nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Anfangsdruckfederkonstante, ein Druckaufnahmebereich eines Kolbens, eine Kapazität eines Gehäuses und ein Volumen eines porösen Körpers eingestellt, und ein Kompressionsmodul, das auf der Grundlage derselben Beziehung wie im zweiten Aspekt der Erfindung berechnet wird, wird als das konzipierte Kompressionsmodul auf der Grundlage des eingestellten Druckaufnahmebereichs des Kolbens, der eingestellten Anfangsdruckfederkonstanten und einer Kapazität bestimmt, die man durch Abziehen des Volumens des porösen Körpers von der Kapazität des Gehäuses erhält, und ein Material, das in der Kammer enthalten ist und einen Kompressionsmodul aufweist, der sich von jenem der Arbeitsflüssigkeit unterscheidet, wird bestimmt, um einen Kompressionsmodul der Kammer an den konzipierten Kompressionsmodul anzupassen.
Außerdem ist eine Zylindervorrichtung nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung dazu aufgebaut, in einer Kammer ein Material zu enthalten, dessen Kompressionsmodul niedriger als jener von Wasser als Arbeitsflüssigkeit ist. Eine Zylindervorrichtung nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Untergehäuse, das mit einem Gehäuse so gekoppelt ist, dass eine Innenseite des Untergehäuses mit einer Innenseite des Gehäuses in Verbindung steht, um eine Kammer zu bilden, und die Kapazität des Untergehäuses gleich oder größer als 46 Prozent und gleich oder kleiner als 100 Prozent einer Kapazität ist, die man durch Abziehen des Volumens eines porösen Körpers von der Kapazität des Gehäuses erhält.
EFFEKT DER ERFINDUNG
In den drei Verfahren zur Konstruktion der Zylindervorrichtung nach dem ersten bis dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung können sowohl der Brechdruck als auch die Anfangsdruckfederkonstante als die Eigenschaften des Kolloiddämpfers für die Nutzungssituation der Vorrichtung und dergleichen geeignet eingestellt werden. Das heißt, dass die Zylindervorrichtung, die entsprechend dem Konstruktionsverfahren der vorliegenden Erfindung konzipiert wird, eine hohe Nützlichkeit aufweist. Man bemerke, dass die Zylindervorrichtung nach dem vorstehend beschriebenen vierten Aspekt dazu geeignet ist, den konzipierten Kompressionsmodul zu erzielen, der durch das Verfahren zur Konstruktion der Zylindervorrichtung nach dem vorstehend beschriebenen dritten Aspekt bestimmt wird. Die Zylindervorrichtung nach dem vorstehend beschriebenen fünften Aspekt ist dazu geeignet, die Arbeitsflüssigkeit mit der Menge zu enthalten, die durch das Verfahren zur Konstruktion der Zylindervorrichtung nach dem vorstehend beschriebenen dritten Aspekt bestimmt wird.
FORMEN DER ERFINDUNG
Es werden verschiedene Formen der Erfindung beschrieben, die als beanspruchbar angesehen wird (die nachstehend als „beanspruchbare Erfindung” bezeichnet werden, wo dies geeignet erscheint). Jede der Formen der Erfindung ist wie die beigefügten Ansprüche nummeriert und hängt von der bzw. einer anderen Form oder anderen Formen ab, wo dies geeignet ist. Dies dient zum einfacheren Verstehen der beanspruchbaren Erfindung, und es ist zu verstehen, dass Kombinationen von einen Teil bildenden Elementen, die die Erfindung ergeben, nicht auf jene beschränkt sind, die in den nachfolgenden Formen beschrieben sind. Das heißt, es ist zu verstehen, dass die beanspruchbare Erfindung im Licht der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen Formen und der Ausführungsformen auszulegen ist. Es ist weiter zu verstehen, dass jegliche Form, in der ein oder mehrere Element hinzugefügt oder von einer anderen der nachstehenden Formen entfernt werden, als eine Form der beanspruchbaren Erfindung betrachtet werden kann.
Man bemerke, dass die nachstehende Form (1) kein Konstruktionsverfahren nach der beanspruchbaren Erfindung zeigt, sondern einen Aufbau als eine Basis einer Zylindervorrichtung zeigt, die nach dem Verfahren zu konzipieren ist; und eine Form, in der technische Merkmale einer der Formen (2)–(11) zu der Form (1) hinzugefügt werden, entspricht einem Konstruktionsverfahren der beanspruchbaren Erfindung. Unter den verschiedenen Formen der beanspruchbaren Erfindung entspricht die Form (5), die von der Form (1) abhängt, dem Anspruch 1, und eine Form, in der technische Merkmale der Form (6) dem Anspruch 1 hinzugefügt werden, entspricht dem Anspruch 2. Eine Kombination der Formen (1), (8) und (10) entspricht dem Anspruch 3, eine Kombination der Formen (1), (8) und (11) entspricht dem Anspruch 4, und eine Form, in der technische Merkmale der Form (9) dem Anspruch 3 oder 4 hinzugefügt werden, entspricht dem Anspruch 5.
Die nachfolgende Form (21) zeigt nicht eine Zylindervorrichtung nach der beanspruchbaren Erfindung, sondern zeigt einen Aufbau als eine Basis der beanspruchbaren Erfindung, und eine Form, in der technische Merkmale einer der Formen (22)–(28) der Form (21) hinzugefügt werden, entspricht der beanspruchbaren Erfindung. Unter den verschiedenen Formen der beanspruchbaren Erfindung entspricht eine Kombination der Formen (21), (22) und (23) dem Anspruch 6, und eine Form, in der technische Merkmale der Form (25) dem Anspruch 6 hinzugefügt werden, entspricht dem Anspruch 7. Eine Kombination der Formen (21), (26) und (27) entspricht dem Anspruch 8. Eine Form, in der technische Merkmale der Form (28) einem der Ansprüche 6–8 hinzugefügt werden, entspricht dem Anspruch 9.

(1) Ein Verfahren zum Konzipieren einer Zylindervorrichtung, die als Kolloiddämpfer dient, wobei die Zylindervorrichtung (A) ein Gehäuse, das mit einem von zwei Objekten gekoppelt ist, die sich relativ zueinander bewegen, (B) einen Kolben, der mit dem anderen der zwei Objekte gekoppelt und in dem Gehäuse gleitfähig ist, und (C) einen porösen Körper und Arbeitsflüssigkeit aufweist, die in einer Kammer enthalten sind, die durch das Gehäuse und den Kolben definiert ist, wobei der poröse Körper eine Vielzahl von Poren aufweist, wobei die Zylindervorrichtung dazu aufgebaut ist, (i) ein oberes der zwei Objekte abhängig von einem Innendruck in der Kammer zu lagern bzw. zu stützen, der durch einen Zustand erzeugt wird, in dem die Arbeitsflüssigkeit in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers geflossen ist, und (ii) eine Relativbewegung zwischen den zwei Objekten unter Verwendung einer Änderung einer Menge der Arbeitsflüssigkeit zu dämpfen, die in der Vielzahl von Poren des porösen Körpers fließt, wobei die Änderung durch die Relativbewegung zwischen den zwei Objekten verursacht wird.

Wie vorstehend erläutert zeigt die vorliegende Form den Aufbau als die Basis der Zylindervorrichtung an, die durch das Verfahren nach der beanspruchbaren Erfindung zu konzipieren ist. Das heißt, dass das vorstehend beschriebene Konstruktionsverfahren eine Form ist, die fundamentale bildende Elemente des Kolloiddämpfers umfasst, der durch das Verfahren nach der beanspruchbaren Erfindung zu konzipieren ist. Verfahren zum Konzipieren der Zylindervorrichtung wie nachstehend beschrieben können in breitem Umfang auf einen Kolloiddämpfer angewendet werden, der einen Aufbau aufweist, der erforscht wurde.
Die Zylindervorrichtung in der vorliegenden Form, die die Kolloidlösung mit dem porösen Körper und der Arbeitsflüssigkeit enthält, wird als ein Kolloiddämpfer bezeichnet und ist dazu aufgebaut, von außen aufgebrachte Energie abzuleiten, indem wiederholte Flüsse der Arbeitsflüssigkeit in und aus den Poren des porösen Körpers unter einer Oberflächenspannung verwendet werden. Der Kolloiddämpfer ist weiterhin so aufgebaut, dass der Druck in der Kammer mit dem Fluss der Arbeitsflüssigkeit in die Poren des porösen Körpers ansteigt. Somit kann das Objekt, das auf der Oberseite des Kolloiddämpfers angeordnet ist, durch den Innendruck in der Kammer in dem Zustand gelagert werden, in dem die Arbeitsflüssigkeit in den porösen Körper geflossen ist, das heißt, dass der Kolloiddämpfer als eine Feder dienen kann. In einem Fall, in dem die Zylindervorrichtung in dieser Weise verwendet wird, ist es zu bevorzugen, dass die Eigenschaften der Zylindervorrichtung passend zu dem Gewicht des oberen Objekts und einem Grad der Relativbewegung zwischen den zwei Objekten (beispielsweise Amplitude und einer Frequenz) geeignet eingestellt werden. Das heißt, dass ein Verfahren zum Konzipieren der Zylindervorrichtung wesentlich dazu ist, die Eigenschaften der Zylindervorrichtung einzustellen, die als ein Kolloiddämpfer dient.
Die in der vorliegenden Form beschriebene Zylindervorrichtung verwendet die Kolloidlösung mit dem porösen Körper und der Arbeitsflüssigkeit. Typen des porösen Körpers und der Arbeitsflüssigkeit sind nicht besonders beschränkt, aber der poröse Körper und die Arbeitsflüssigkeit weisen bevorzugt eine niedrige gegenseitige Affinität auf und kleben nicht leicht aneinander; in einfachen Worten ist es zu bevorzugen, dass der poröse Körper sich nicht leicht in der Arbeitsflüssigkeit löst. Der poröse Körper kann ein partikelförmiger Stoff (beispielsweise ein Mikropartikel oder Korn) in der Größenordnung von Mikrometern (μm) sein, der eine Pore oder Poren in der Größenordnung von Nanometern (nm) aufweist. Beispiele des porösen Körpers umfassen: ein lyophobes Material, das nicht leicht löslich ist, und ein lyophob beschichtetes Material. Insbesondere kann der poröse Körper aus Silikagel, Aerogel, Keramik, Zeolith, porösem Glas und porösem Polystyrol bzw. Styropor als Beispiele bestehen. Außerdem umfassen Beispiele der Arbeitsflüssigkeit: Wasser; eine Mischung aus Wasser und Frostschutzflüssigkeit wie Ethanol, Ethylenglykol, Propylenglykol und Glycerin; Quecksilber; und ein geschmolzenes Metall. Man bemerke, dass Wasser eine vergleichsweise hohe Oberflächenspannung aufweist und demgemäß in einem Fall, in dem Wasser als die Arbeitsflüssigkeit verwendet wird, der Kolloiddämpfer eine große Kraft auf Grund der hohen Oberflächenspannung erzeugt, wenn Wasser in die oder aus den Poren des porösen Körpers fließt. Man bemerke, dass in dem Fall, in dem Wasser als die Arbeitsflüssigkeit verwendet wird, der poröse Körper vorzugsweise aus einem Material mit einer niedrigen Affinität für Wasser oder einem hydrophobierten Material wie vorstehend beschrieben besteht.

(2) Verfahren zum Konzipieren der Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (1), wobei die zwei Objekte eine Fahrzeugkarosserie und ein Radhalter sind, der dazu aufgebaut ist, ein Rad drehbar zu halten, wobei das Gehäuse an eines aus der Fahrzeugkarosserie und dem Radhalter gekoppelt ist und der Kolben an ein anderes aus der Fahrzeugkarosserie und dem Radhalter gekoppelt ist, wobei die Zylindervorrichtung ein Aufhängungszylinder bzw. Stoßdämpfungszylinder ist, der eine Aufhängungsvorrichtung für ein Fahrzeug bildet und dazu aufgebaut ist, die Fahrzeugkarosserie aufzuhängen bzw. abzufedern, und wobei das Verfahren zum Konzipieren der Zylindervorrichtung ein Verfahren zum Konzipieren der Zylindervorrichtung als Aufhängungszylinder ist. In dem Konstruktionsverfahren, das in der vorliegenden Form beschrieben ist, ist eine zu konzipierende Zylindervorrichtung ein bildendes Element der Aufhängungsvorrichtung für ein Fahrzeug. Genauer gesagt ist das Konstruktionsverfahren, das in der vorliegenden Form beschrieben wird, ein Verfahren zum Konstruieren bzw. Konzipieren einer Zylindervorrichtung, die als ein Stoßdämpfer dient, der dazu aufgebaut ist, eine Relativbewegung zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Radhalter zu dämpfen.
(3) Verfahren zur Konzipieren der Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (1) oder (2), wobei die Arbeitsflüssigkeit Wasser ist.
(4) Verfahren zum Konzipieren der Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (3), wobei der poröse Körper ein hydrophobiertes poröses Silikagel ist. Die Formen, die in den vorstehend beschriebenen zwei Formen beschrieben sind, definieren die Arbeitsflüssigkeit und den porösen Körper, die für die Zylindervorrichtung verwendet werden. Wie vorstehend beschrieben weist Wasser eine hohe Oberflächenspannung auf und ist als die für den Kolloiddämpfer verwendete Arbeitsflüssigkeit zu bevorzugen. In einem Fall, in dem Wasser als die Arbeitsflüssigkeit verwendet wird, ist der poröse Körper vorzugsweise hydrophob, und die letztere Form ist eine zu bevorzugende Form desselben.
(5) Verfahren zum Konzipieren der Zylindervorrichtung nach einer der vorstehend erläuterten Formen (1) bis (4), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen Vorgang zum Einstellen eines Brechdrucks, in dem ein Referenzbrechdruck passend zu einem Gewicht des oberen der zwei Objekte eingestellt wird, wobei der Referenzbrechdruck eine Anzeige bzw. ein Richtwert eines Brechdrucks ist, der ein Innendruck in der Kammer zu einem Zeitpunkt ist, zu dem die Arbeitsflüssigkeit damit beginnt, in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers zu fließen; und einen Vorgang zur Bestimmung eines Porendurchmessers, in dem ein Referenzporendurchmesser, der eine Anzeige eines Porendurchmessers des porösen Körpers ist, auf der Grundlage des Referenzbrechdrucks und unter Verwendung einer Beziehung zwischen dem Porendurchmesser des porösen Körpers und dem Brechdruck bestimmt wird, der auf der Grundlage eines Ausgleichs zwischen dem Innendruck in der Kammer und einem Innendruck in der Vielzahl von Poren des porösen Körpers bestimmt wird.

Wenn eine Kraft auf die Zylindervorrichtung ausgeübt wird, steigt ein Hydraulikdruck der Arbeitsflüssigkeit in der Kolloidlösung, die in der Kammer enthalten ist. Wenn der Hydraulikdruck der Arbeitsflüssigkeit auf einen bestimmten Druck angestiegen ist, fließt die Arbeitsflüssigkeit gegen die Oberflächenspannung der Arbeitsflüssigkeit in die Poren des porösen Körpers. Das vorstehend beschriebene Verfahren legt den Innendruck in der Kammer beim Beginn des Fließens der Arbeitsflüssigkeit in die Poren des porösen Körpers auf eine geeignete Größe fest, das heißt, dass das Verfahren den vorstehend erläuterten Brechdruck auf die geeignete Größe festlegt. Man bemerke, dass herkömmliche Studien und Experimente festgestellt haben, dass der herkömmliche Kolloiddämpfer eine Eigenschaft aufweist, in welcher der Innendruck in der Kammer und eine Hubgröße der Zylindervorrichtung eine lineare Beziehung in einem bestimmten Bereich aufweisen, nachdem der Innendruck in der Kammer den Brechdruck erreicht hat. Somit legt die Bestimmung des Brechdrucks eine ungefähre Größe einer Kraft fest, die von der Zylindervorrichtung zu erzeugen ist, um das obere Objekt zu stützen. Außerdem wird die durch die Zylindervorrichtung zum Stützen des oberen Objekts zu erzeugende Kraft durch den Innendruck in der Kammer und den Druckaufnahmebereich des Kolbens bestimmt. Das heißt, dass in dem Vorgang zum Festlegen des Brechdrucks in der vorliegenden Form der Referenzbrechdruck auf irgendeinen Druck eingestellt wird und ein Richtwert für die Größe des Druckaufnahmebereichs des Kolbens auf der Grundlage des Referenzbrechdrucks und des Gewichts des oberen Objekts eingestellt sein kann. Wie später genau beschrieben wird, kann die Anzeige des Druckaufnahmebereichs des Kolbens so eingestellt werden, dass der Referenzbrechdruck auf der Grundlage der Anzeige und des Gewichts des oberen Objekts eingestellt wird.
Der Brechdruck und der Porendurchmesser des porösen Körpers weisen die Beziehung auf, die auf der Grundlage des Ausgleichs des Innendrucks in der Kammer und des Innendrucks in den Poren des porösen Körpers bestimmt ist. Man bemerke, dass der Innendruck in den Poren des porösen Körpers von der Oberflächenspannung der Arbeitsflüssigkeit abhängt, und diese Oberflächenspannung der Arbeitsflüssigkeit wird durch einen Kontaktwinkel und einen Porendurchmesser der Arbeitsflüssigkeit bestimmt. Das heißt, die Bestimmung der Arbeitsflüssigkeit kann den Porendurchmesser des porösen Körpers festlegten, indem der Referenzbrechdruck eingestellt wird. In anderen Worten kann eine Anpassung des Porendurchmessers des porösen Körpers den Brechdruck anpassen. Man bemerke, dass tatsächlich beispielsweise ein poröser Körper, der einen Porendurchmesser in der Nähe des Referenzporendurchmessers aufweist, für die Zylindervorrichtung verwendet werden kann, weil ein Wert, der in dem Vorgang zur Bestimmung des Porendurchmessers in der vorliegenden Form bestimmt wird, nur ein Wert für den Richtwert ist. Wenn der poröse Körper mit dem Referenzporendurchmesser vorliegt und wenn der poröse Körper mit dem Referenzporendurchmesser tatsächlich für die Zylindervorrichtung verwendet wird, ist der Referenzporendurchmesser exakt gleich einem Konstruktionswert. Man bemerke, dass der Referenzbrechdruck, auf Grund dessen der Referenzporendurchmesser bestimmt wird, auch gleich einem eingestellten Wert ist, wenn der poröse Körper mit dem Referenzporendurchmesser tatsächlich für die Zylindervorrichtung verwendet wird.

(6) Verfahren zum Konzipieren der Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (5), wobei in dem Vorgang zum Einstellen des Brechdrucks ein Referenzdruckaufnahmebereich eingestellt wird, der eine Anzeige eines bzw. ein Richtwert für einen Druckaufnahmebereich des Kolbens ist, und der Referenzbrechdruck auf der Grundlage des Referenzdruckaufnahmebereichs und des Gewichts des oberen der zwei Objekte eingestellt wird. Wie vorstehend beschrieben ist eine Kraft, die von der Zylindervorrichtung erzeugt wird, durch den Druckaufnahmebereich und den Innendruck in der Kammer bestimmt. Somit kann der Referenzbrechdruck eingestellt werden, wenn der Referenzdruckaufnahmebereich eingestellt ist. Das heißt, dass das in der vorliegenden Form beschriebene Verfahren in einem Fall effektiv ist, in dem der Druckaufnahmebereich des Kolbens ungefähr bestimmt ist.
(7) Verfahren zum Konzipieren der Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (5) oder (6), weiter mit einem Vorgang zur Bestimmung eines Konstruktionswerts, in dem der poröse Körper, der für die Zylindervorrichtung verwendet wird, auf der Grundlage des Referenzbrechdrucks, des Referenzporendurchmessers und eines Referenzdruckaufnahmebereichs bestimmt wird, der eine Anzeige eines Druckaufnahmebereichs des Kolbens bzw. ein ungefährer Druckaufnahmebereich des Kolbens ist, wobei ein Konstruktionswert des Druckaufnahmebereichs des Kolbens und ein Konstruktionswert des Brechdrucks bestimmt werden, die sich auf den porösen Körper beziehen. Der Wert, der in dem Vorgang zur Bestimmung des Porendurchmessers bestimmt wird, ist ein Wert, der nur als Richtwert dient, bzw. nur ein ungefährer Wert. Daher kann in dem Vorgang zur Bestimmung des Konstruktionswerts, der in der vorliegenden Form beschrieben wird, beispielsweise ein poröser Körper, der einen Porendurchmesser aufweist, der in der Nähe des in dem Porendurchmesserbestimmungsvorgang bestimmten Referenzporendurchmessers liegt, tatsächlich für die Zylindervorrichtung verwendet werden. Außerdem wird in einem Fall, in dem der poröse Körper mit dem Referenzporendurchmesser vorliegt und der poröse Körper, der den Referenzporendurchmesser aufweist, tatsächlich für die Zylindervorrichtung verwendet wird, der Referenzporendurchmesser selbst als der Konstruktionswert bestimmt. Wenn ein tatsächlich für die Zylindervorrichtung verwendeter poröser Körper bestimmt wird, das heißt, wenn ein Porendurchmesser des tatsächlich für die Zylindervorrichtung verwendeten porösen Körpers bestimmt wird, wird der Konstruktionswert des Brechdrucks auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Beziehung zwischen dem Brechdruck und dem Porendurchmesser des porösen Körpers bestimmt, und der Konstruktionswert des Druckaufnahmebereichs des Kolbens wird ebenfalls auf der Grundlage des Konstruktionswerts des Brechdrucks bestimmt. Man bemerke, dass in dem Fall, in dem der poröse Körper mit dem Referenzporendurchmesser tatsächlich für die Zylindervorrichtung wie vorstehend beschrieben verwendet wird, der Referenzbrechdruck selbst als ein den Referenzporendurchmesser bestimmender Parameter auch als der festgelegte Wert bestimmt wird.
(8) Verfahren zum Konstruieren der Zylindervorrichtung nach einer der vorstehend erläuterten Formen (1) bis (7), weiter mit einem Vorgang zum Einstellen einer Anfangsdruckfederkonstante, in dem eine Anfangsdruckfederkonstante eingestellt wird, wobei die Anfangsdruckfederkonstante eine Änderungsrate im Innendruck in der Kammer bezüglich einer Hubgröße ist, die von der Zylindervorrichtung durchgeführt wird, bis die Arbeitsflüssigkeit damit beginnt, in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers zu fließen. Eine Kraft der Zylindervorrichtung zum Lagern des oberen Objekts hängt hauptsächlich vom Innendruck in der Kammer ab, der durch den Fluss der Arbeitsflüssigkeit in die Poren des porösen Körpers erzeugt wird. In einem Fall jedoch, in dem zumindest eines der zwei Objekte in Schwingung versetzt wird, wobei die Zylindervorrichtung wiederholt kontrahiert und expandiert wird, und wenn die Kontraktion und Expansion klein sind, fließt die Arbeitsflüssigkeit nicht oft in die oder aus den Poren des porösen Körpers, so dass die Zylindervorrichtung mit der Änderung in der Kapazität der Kammer kontrahiert und expandiert wird, die hauptsächlich durch die Änderung des Volumens der Arbeitsflüssigkeit verursacht wird. Das heißt, dass in einem solchen Fall der Hub der Zylindervorrichtung hauptsächlich vom Kompressionsmodul der Arbeitsflüssigkeit (das bedeutet, dem Kehrwert der Komprimierbarkeit) abhängt. Der Hub der Zylindervorrichtung, bis die Arbeitsflüssigkeit damit beginnt, in die Poren des porösen Körpers zu fließen, liegt hauptsächlich an der Kompression der Arbeitsflüssigkeit, und es wird angenommen, dass die vorstehend beschriebene Anfangsdruckfederkonstante eine dynamische Federkonstante der Zylindervorrichtung stark beeinflusst. Demgemäß wird in dem Vorgang zum Einstellen der Anfangsdruckfederkonstante, der in der vorliegenden Form beschrieben wird, die vorstehend beschriebene Anfangsdruckfederkonstante auf einen Wert gleich einem Sollwert der dynamischen Federkonstante der Zylindervorrichtung eingestellt.
(9) Verfahren zum Konstruieren der Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (8), wobei in dem Vorgang zum Einstellen der Anfangsdruckfederkonstante die Anfangsdruckfederkonstante auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner als eine Federkonstante ist, die passend zu einem Kompressionsmodul von Wasser bestimmt ist. In dem Verfahren, das in der vorliegenden Form beschrieben ist, wird eine Größe zum Einstellen der Anfangsdruckfederkonstante eingestellt. Die Federkonstante, die passend zum Kompressionsmodul von Wasser bestimmt wird, ist als die dynamische Federkonstante der Zylindervorrichtung zu hoch. In dem in der vorliegenden Form beschriebenen Verfahren wird die Anfangsdruckfederkonstante auf einen Wert festgelegt, der kleiner als die Federkonstante ist, die passend zum Kompressionsmodul von Wasser bestimmt ist. Somit wird die dynamische Federkonstante der Zylindervorrichtung geeignet hergestellt.
(10) Verfahren zum Konstruieren der Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (8) oder (9), weiter mit einem Vorgang zur Bestimmung einer Arbeitsflüssigkeitsmenge, in dem die Arbeitsflüssigkeit ausgewählt wird, ein Druckaufnahmebereich des Kolbens festgelegt wird und die Menge der Arbeitsflüssigkeit auf der Grundlage eines Kompressionsmoduls der gewählten Arbeitsflüssigkeit, des festgelegten Druckaufnahmebereichs des Kolbens und der festgelegten Anfangsdruckfederkonstanten und unter Verwendung einer Beziehung bestimmt wird, in der die Anfangsdruckfederkonstante gleich einem Wert ist, den man durch Division eines Produkts des Kompressionsmoduls der Arbeitsflüssigkeit mit einem Quadrat des Druckaufnahmebereichs des Kolbens durch die Menge der Arbeitsflüssigkeit erhält.
(11) Verfahren zum Konstruieren der Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (8) oder (9), weiter mit: einem Vorgang zur Bestimmung eines Kompressionsmoduls, in dem ein Druckaufnahmebereich des Kolbens und die Menge der Arbeitsflüssigkeit eingestellt werden und ein Kompressionsmodul berechnet und als ein konzipierter Kompressionsmodul auf der Grundlage des eingestellten Druckaufnahmebereichs des Kolbens, der eingestellten Menge der Arbeitsflüssigkeit und der eingestellten Anfangsdruckfederkonstante und unter Verwendung einer Beziehung bestimmt wird, in der die Anfangsdruckfederkonstante gleich einem Wert ist, den man durch Division eines Produkts des Kompressionsmoduls der Arbeitsflüssigkeit mit einem Quadrat des Druckaufnahmebereichs des Kolbens durch die Menge der Arbeitsflüssigkeit erhält; und einem Vorgang zur Bestimmung eines Kompressionsmodulanpassungsmaterials, in dem ein in der Kammer aufzunehmendes Material bestimmt wird, um einen Kompressionsmodul der Kammer, der ein Kehrwert einer Änderung der Kapazität der Kammer bezüglich einer auf die Kammer wirkenden Kraft ist, an den konzipierten Kompressionsmodul anzupassen, wobei das Material einen Kompressionsmodul aufweist, der sich von jenem der Arbeitsflüssigkeit unterscheidet.

Die in den vorstehend beschriebenen zwei Formen beschriebenen Verfahren konkretisieren eine Technik zum Aufnehmen der eingestellten Anfangsdruckfederkonstante. Diese zwei Verfahren verwenden eine Beziehung, in der die Anfangsdruckfederkonstante gleich dem Wert ist, den man erhält, indem man das Produkt des Kompressionsmoduls der Arbeitsflüssigkeit mit dem Quadrat des Druckaufnahmebereichs des Kolbens durch die Menge der Arbeitsflüssigkeit dividiert. Das erstgenannte Verfahren ist eine Technik der Anpassung der Menge der Arbeitsflüssigkeit, um die Anfangsdruckfederkonstante auf eine eingestellte Konstante einzustellen, während das letztere Verfahren eine Technik der Anpassung des Kompressionsmoduls der Kammer ist, das heißt, eine Änderung eines anscheinenden Kompressionsmoduls der Arbeitsflüssigkeit zum Einstellen der Anfangsdruckfederkonstante auf die festgelegte Konstante.
In dem erstgenannten Verfahren kann die Zylindervorrichtung, die die Arbeitsflüssigkeit in der Menge enthält, die in dem Vorgang zur Bestimmung der Arbeitsflüssigkeitsmenge bestimmt wurde, beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Zylindervorrichtung länger hergestellt wird und/oder eine Dimension der Zylindervorrichtung in ihrer Radialrichtung länger hergestellt wird. Verschiedene Beschränkungen betreffen jedoch beispielsweise einen Platz, an dem die Zylindervorrichtung eingebaut ist. Wie später genau beschrieben wird, kann daher ein Untergehäuse, das mit dem Gehäuse gekoppelt wird, unter Verwendung eines Raumteils außerhalb der Zylindervorrichtung vorgesehen sein, um die Zylindervorrichtung zu erzielen, die dazu aufgebaut ist, die Arbeitsflüssigkeit zu enthalten, die die Menge umfasst, die in dem Vorgang zur Bestimmung der Arbeitsflüssigkeitsmenge bestimmt wurde.
Beispiele des Materials, das in dem letzteren Verfahren beschrieben ist, umfassen Gas, Flüssigkeit und Feststoff. Insbesondere umfassen die Beispiele des Materials komprimierte Luft, Gummi und Öl. Man bemerke, dass jedes dieser Materialien einen Kompressionsmodul aufweist, der niedriger als jener von Wasser ist und demgemäß als ein Material zu bevorzugen ist, das die Anfangsdruckfederkonstante auf einen Wert bestimmt, der kleiner als eine Federkonstante ist, die gemäß dem Kompressionsmodul von Wasser bestimmt wird. Man bemerke, dass das Material direkt in der Kammer enthalten sein kann, aber in dem Fall, in dem das Material Gas oder Flüssigkeit ist, kann die Zylindervorrichtung so aufgebaut sein, dass das Material hermetisch beispielsweise in einem Behälter enthalten ist, der in der Kammer angeordnet ist.

(21) Eine Zylindervorrichtung, die als ein Kolloiddämpfer dient und Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das mit einem von zwei Objekten gekoppelt ist, die sich relativ zueinander bewegen; einen Kolben, der mit einem anderen der zwei Objekte gekoppelt ist und in dem Gehäuse gleitfähig ist; einen porösen Körper und Arbeitsflüssigkeit, die innerhalb einer Kammer enthalten sind, die durch das Gehäuse und den Kolben definiert ist, wobei der poröse Körper eine Vielzahl von Poren aufweist; und ein Dichtteil mit einer Flexibilität, das vorgesehen ist, um einen abgedichteten Raum in der Kammer zu definieren, der hermetisch den porösen Körper und einen Teil der Arbeitsflüssigkeit in dem abgedichteten Raum in einem Zustand enthält, in dem der poröse Körper und der Teil der Arbeitsflüssigkeit miteinander vermischt sind, und verformbar ist, um eine Änderung einer Kapazität des abgedichteten Raums zu erlauben, wobei die Zylindervorrichtung dazu aufgebaut ist, ein oberes der zwei Objekte abhängig von einem Druck in dem abgedichteten Raum zu lagern, der durch einen Zustand erzeugt ist, in dem die Arbeitsflüssigkeit in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers geflossen ist, und eine Relativbewegung zwischen den zwei Objekten unter Verwendung einer Änderung einer Menge der Arbeitsflüssigkeit zu dämpfen, die in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers fließt, wobei die Änderung durch die Relativbewegung zwischen den zwei Objekten verursacht wird.

Wie vorstehend erläutert zeigt die vorliegende Form den Aufbau als die Basis der Zylindervorrichtung gemäß der beanspruchbaren Erfindung. Das heißt, dass die Zylindervorrichtung in der vorliegenden Form grundlegende bildende Elemente des Kolloiddämpfers nach der beanspruchbaren Erfindung umfasst.
Die in der vorliegenden Form beschriebene Zylindervorrichtung ist so aufgebaut, dass die Kolloidlösung hermetisch in dem Raum enthalten ist, der durch das Dichtteil gebildet ist, um zu verhindern, dass der poröse Körper und die Arbeitsflüssigkeit aus dem abgedichteten Raum austreten. Das heißt, dass der poröse Körper und der Kolben in der Zylindervorrichtung, die in der vorliegenden Form beschrieben ist, nicht aneinander reiben, was eine Reibung in dem Gehäuse verhindert. Demgemäß erzielt die Zylindervorrichtung, die in der vorliegenden Form beschrieben ist, einen Kolloiddämpfer mit einer hohen Haltbarkeit.
In der Zylindervorrichtung, die in der vorliegenden Form beschrieben wird, ist ein verbleibender Teil der Arbeitsflüssigkeit außer dem Teil der Arbeitsflüssigkeit, der in dem abgedichteten Raum durch das Dichtteil isoliert ist, innerhalb der Kammer und außerhalb des abgedichteten Raums angeordnet. Das heißt, dass die in der vorliegenden Form beschriebene Zylindervorrichtung so konzipiert ist, dass eine Kraft, die auf das Gehäuse und den Kolben wirkt, an das Dichtteil über Arbeitsflüssigkeit außerhalb des gedichteten Raums übertragen wird, die der verbleibende Teil der Arbeitsflüssigkeit ist. Der Teil der Arbeitsflüssigkeit (der nachstehend als „Arbeitsflüssigkeit innerhalb des gedichteten Raums” bezeichnet werden kann) und der verbleibende Teil der Arbeitsflüssigkeit (das heißt, die Arbeitsflüssigkeit außerhalb des gedichteten Raums) in der Zylindervorrichtung, die in der vorliegenden Form beschrieben ist, können einander gleich sein und bzw. oder ihre Eigenschaften können sich voneinander unterscheiden.
Das Dichtteil, das in der vorliegenden Form beschrieben wird, dient dazu, eine Änderung eines Volumens der Kolloidlösung mit dem Fluss der Arbeitsflüssigkeit in den und aus dem porösen Körper zuzulassen, während der Zustand beibehalten wird, in dem die Kolloidlösung hermetisch eingeschlossen ist. Der Raum zum hermetischen Einschließen der Kolloidlösung kann durch das Dichtteil alleine oder mit dem Gehäuse gebildet sein. Genauer gesagt kann der Aufbau, in dem das Dichtteil allein den Raum zum hermetischen Einschließen der Kolloidlösung bildet, erreicht werden, indem das Dichtteil so hergestellt wird, dass es eine Form wie ein Behälter aufweist, der beispielsweise mit der Kolloidlösung gefüllt ist. Andererseits kann der Aufbau erreicht werden, in dem das Dichtteil mit dem Gehäuse zusammenwirkt, um den Raum zu bilden, der hermetisch die Kolloidlösung einschließt, indem ein Außenumfangsabschnitt eines flexiblen Teils beispielsweise an einer Innenfläche des Gehäuses befestigt ist. Man bemerke, dass das Dichtteil elastisch verformbar ist, um die Kapazität des gedichteten Raums zu ändern, und wie eine Platte oder eine Tasche gebildet sein oder eine Eigenschaft der Kontraktion und Expansion aufweisen kann. Außerdem kann das Dichtteil aus einem beliebigen Material wie Gummi und/oder Metall hergestellt sein.

(22) Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (21), wobei die Zylindervorrichtung weiterhin ein Material aufweist, das außerhalb des gedichteten Raums und innerhalb der Kammer enthalten ist, und wobei ein Kompressionsmodul des Materials sich von dem der Arbeitsflüssigkeit unterscheidet.
(23) Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (22), wobei die Arbeitsflüssigkeit Wasser ist und der Kompressionsmodul des Materials kleiner als jener von Wasser ist.
(24) Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (22) oder (23), wobei das Material komprimierte Luft ist. In den Zylindervorrichtungen, die in den vorstehend erläuterten drei Formen beschrieben sind, kann das Material den Kompressionsmodul der Kammer anpassen. Das heißt, dass als das Material ein Material verwendet werden kann, das in dem Vorgang zur Bestimmung des Materials zur Anpassung des Kompressionsmoduls bestimmt wurde, und in diesem Aufbau wird die Anfangsdruckfederkonstante geeignet eingestellt, und demgemäß wird die dynamische Federkonstante in den Zylindervorrichtungen geeignet eingestellt, die in den vorstehend beschriebenen drei Formen beschrieben sind.
(25) Zylindervorrichtung nach einer der vorstehend erläuterten Formen (22) bis (24), wobei das Dichtteil ein erstes Dichtteil ist, und wobei die Zylindervorrichtung ein flexibles zweites Dichtteil aufweist, das hermetisch das Material enthält. In der Zylindervorrichtung, die in der vorliegenden Form beschrieben ist, ist es in einem Fall, in dem das Material zur Anpassung des Kompressionsmoduls Flüssigkeit oder Gas ist, möglich, zu verhindern, dass sich das Material zur Anpassung des Kompressionsmoduls in der Form von Flüssigkeit oder Gas mit der Arbeitsflüssigkeit mischt. Das heißt, dass die in der vorliegenden Form beschriebene Zylindervorrichtung in dem Fall zu bevorzugen ist, in dem das Material zur Anpassung des Kompressionsmoduls Flüssigkeit oder Gas ist
(26) Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (21), wobei die Zylindervorrichtung weiterhin ein Untergehäuse aufweist, das mit dem Gehäuse so gekoppelt ist, dass eine Innenseite des Untergehäuses mit einer Innenseite des Gehäuses verbunden ist, um die Kammer zu bilden. In der Zylindervorrichtung, die in der vorliegenden Form beschrieben ist, ist das Untergehäuse dazu aufgebaut, eine Menge einer Arbeitsflüssigkeit, die in der Kammer enthalten ist, an die Menge an Arbeitsflüssigkeit anzupassen, die in dem vorstehend beschriebenen Vorgang zur Bestimmung der Arbeitsflüssigkeitsmenge bestimmt wird. In der Zylindervorrichtung, die in der vorliegenden Form beschrieben ist, wird die Menge der Arbeitsflüssigkeit, die in der Kammer enthalten ist, um eine Kapazität des Untergehäuses größer eingestellt. Im Fall der Zylindervorrichtung unter Verwendung von Wasser als Arbeitsflüssigkeit wird beispielsweise eine Federkonstante derselben vorzugsweise so eingestellt, dass sie kleiner als die Federkonstante ist, die passend zum Kompressionsmodul von Wasser wie vorstehend beschrieben bestimmt wird, was eine Notwendigkeit erzeugt, eine Menge an Wasser als der Arbeitsflüssigkeit zu erhöhen. Das heißt, dass die Zylindervorrichtung in der vorliegenden Form insbesondere in einem Fall effektiv ist, in dem die Arbeitsflüssigkeit eine Flüssigkeit wie Wasser ist, die einen vergleichsweise großen Kompressionsmodul aufweist. Man bemerke, dass in einem Fall, in dem es eine Grenze für die Länge der Zylindervorrichtung gibt oder wenn eine Vorrichtung oder dergleichen um die Zylindervorrichtung angeordnet ist, die in der vorliegenden Form beschriebene Zylindervorrichtung angeordnet werden kann, solange es einen Raum um die Zylindervorrichtung gibt.
(27) Zylindervorrichtung nach der vorstehend erläuterten Form (25), wobei eine Kapazität des Untergehäuses gleich oder größer als 45 Prozent und gleich oder kleiner als 100 Prozent einer Kapazität ist, die man durch Abziehen eines Volumens des porösen Körpers von einer Kapazität des Gehäuses erhält. In der Zylindervorrichtung, die in der vorliegenden Form beschrieben wird, ist die Größe des Untergehäuses bei der Kapazität, die man durch Abziehen des Volumens des porösen Körpers von der Maximalkapazität des Gehäuses erhält, beschränkt und bestimmt, das heißt, die Größe des Untergehäuses wird auf der Grundlage der Maximalmenge der Arbeitsflüssigkeit bestimmt, die in dem Gehäuse enthalten sein kann. In der Zylindervorrichtung in der vorliegenden Form kann die Anfangsdruckfederkonstante bei ungefähr 70–50 Prozent der Federkonstante der Zylindervorrichtung ohne das Untergehäuse eingestellt werden. Das heißt, dass die Zylindervorrichtung in der vorliegenden Form ebenfalls insbesondere in dem Fall effektiv ist, in dem die Arbeitsflüssigkeit eine Flüssigkeit wie Wasser ist, die einen vergleichsweise großen Kompressionsmodul aufweist.
(28) Zylindervorrichtung nach einer der vorstehend erläuterten Formen (21) bis (27), wobei die Zylindervorrichtung so aufgebaut ist, dass ein Betrag, um den die Zylindervorrichtung aus einem Zustand, in dem die zwei Objekte ruhen, einen Hub auf eine Kontraktionsseite durchführen kann, im Vergleich zu einem Betrag groß ist, um den die Zylindervorrichtung einen Hub auf eine Expansionsseite durchführen kann.

In einem Fall, in dem die Zylindervorrichtung aufgrund von Schwingungen von mindestens einem der zwei Objekte wiederholt expandiert und kontrahiert wird, kann es eine Verzögerung der Erhöhung des Innendrucks in der Kammer in dem Kolloiddämpfer in der Nähe einer Mitte eines Bereichs der Expansion und Kontraktion der Zylindervorrichtung und auf einer Seite von der Mitte hin zum Kontraktionsbereich geben. Das heißt, in dem Fall, in dem die Zylindervorrichtung wiederholt expandiert und kontrahiert wird, gibt es ein Risiko, dass die Mitte des Bereichs der Expansion und Kontraktion niedriger als die neutrale Position in dem Ruhezustand angeordnet ist. In der Zylindervorrichtung, die in der vorliegenden Form beschrieben ist, wird jedoch die neutrale Position im Ruhezustand auf der expandierenden Seite eingestellt, wodurch ein Hubbereich während des Betriebs geeignet hergestellt wird.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
1 ist eine Querschnittsansicht von vorne, die eine Zylindervorrichtung mit einem einfachen Aufbau aufweist und als ein Kolloiddämpfer dient.
2 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen porösen Körper veranschaulicht, der in 1 veranschaulicht ist.
3 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Hub des in 1 veranschaulichten Kolloiddämpfers und einem Innendruck in einer Kammer zeigt.
4 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen ausgeglichenen Zustand zwischen dem Innendruck in der Kammer und einem Innendruck in Poren des porösen Körpers zeigt, der in 2 veranschaulicht ist.
5 ist eine Ansicht von vorne oben bzw. Draufsicht von vorn, die eine Aufhängungsvorrichtung veranschaulicht, die als eine Komponente einen Aufhängungszylinder umfasst, der ein Beispiel einer Zylindervorrichtung ist, die durch ein Konstruktionsverfahren nach einer Ausführungsform der beanspruchbaren Erfindung zu konstruieren ist.
6 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Hub und einer Zylinderkraft für jede von Zylindervorrichtungen veranschaulicht, die jeweils drei Typen von hydrophobierten porösen Silikagelen mit unterschiedlichen Porendurchmessern verwenden.
7 ist eine Schnittansicht von vorne, die eine Zylindervorrichtung veranschaulicht, die durch ein Konstruktionsverfahren nach einer ersten Ausführungsform der beanspruchbaren Erfindung konstruiert wird.
8 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Hub und einer Zylinderkraft in einem Fall veranschaulicht, in dem eine Zylindervorrichtung, die kein in 7 veranschaulichtes Material zur Anpassung des Kompressionsmoduls enthält, in Schwingung versetzt wird.
9 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Hub und einer Zylinderkraft in der Zylindervorrichtung in 7 veranschaulicht.
10 ist eine Schnittansicht von vorne, die eine Zylindervorrichtung veranschaulicht, die durch ein Verfahren nach einer zweiten Ausführungsform der beanspruchbaren Erfindung konstruiert wird.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden repräsentative Ausführungsformen der beanspruchbaren Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Man verstehe, dass die beanspruchbare Erfindung nicht auf die nachfolgenden Ausführungsformen beschränkt ist und in anderer Weise mit verschiedenen für Fachleute verständlichen Änderungen und Modifikationen wie jenen ausgeführt werden kann, die in den vorstehenden „FORMEN DER ERFINDUNG” beschrieben sind.
<Konzept des Verfahrens zur Konstruktion der Zylindervorrichtung>
Vor der Erläuterung von Verfahren zur Konstruktion einer Zylindervorrichtung nach den vorliegenden Ausführungsformen werden Eigenschaften eines Kolloiddämpfers genau beschrieben, wobei als ein Beispiel eine Zylindervorrichtung 10 verwendet wird, die in 1 veranschaulicht ist, die einen einfachen Aufbau aufweist und als ein Kolloiddämpfer dient. Die Zylindervorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12 und einen Kolben 14, der in dem Gehäuse 12 gleitet. Die Zylindervorrichtung 10 weist eine Kammer 16 auf, die durch das Gehäuse 12 und den Kolben 14 definiert ist, und diese Kammer 16 ist mit einer Kolloidlösung 24 gefüllt, die aus porösen Körpern 20 und Arbeitsflüssigkeit 22 besteht. 2 ist eine Schnittansicht, die schematisch den porösen Körper 20 veranschaulicht. Jeder der porösen Körper 20 ist ein rundes Partikel mit einem Außendurchmesser D, der im Bereich von mehreren Mikrometern bis mehreren zehn Mikrometern liegt. Jeder poröse Körper 20 weist eine Vielzahl von Poren 30 auf, die jeweils einen Innendurchmesser D aufweisen, der zwischen mehreren Nanometern und mehreren zehn Nanometern liegt.
3 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einem Innendruck P in der Kammer 16 und einer Größe einer Relativbewegung S zwischen dem Gehäuse 12 und dem Kolben 14 (das heißt, einem Hub der Zylindervorrichtung 10). Man bemerke, dass eine Größe der Änderung des Innendrucks P bezüglich einer Größe einer Änderung im Hub S, das heißt, einer Änderungsrate im Innendruck P mit Bezug auf den Hub S, in der nachstehenden Erläuterung als „Federkonstante” bezeichnet wird. Eigenschaften von Punkt A bis Punkt F und bis Punkt B wie in 3 veranschaulicht und ein Vorgang zum Ableiten einer Gleichung werden erläutert, die für ein Konzept der Verfahren zur Konstruktion der Zylindervorrichtung nach den vorliegenden Ausführungsformen repräsentativ sind.
i) A–B
Ein Hub von Punkt A bis zum Punkt B wird durch Elemente wie Luft, die beispielsweise bei der Montage der Zylindervorrichtung 10 in die Kammer 16 eingetreten ist, Luft zwischen einer Vielzahl von porösen Körpern 20 und Luft in einem Spalt, der durch ein Dichtteil abgedichtet ist, verursacht, das heißt, dieser Hub ist ein Verlusthub.
ii) B–C (Berechnung der Anfangsdruckfederkonstante)
Vom Punkt B bis zum Punkt C werden Elemente wie Gummi, Kunststoffe und Dichtungen der Zylindervorrichtung 10, die Arbeitsflüssigkeit 22 in der Kammer 16 und die eingetretene Luft mit einem Hub der Zylindervorrichtung 10 bei ihrem Zusammendrücken komprimiert, was zu einer Erhöhung des Innendrucks P in der Kammer 16 führt. Man bemerke, dass dieser Anstieg hauptsächlich durch die Kompression der Arbeitsflüssigkeit 22 veranlasst wird, und demgemäß wird eine Fahrzeugkarosserie vom Punkt B bis zum Punkt C auf der Grundlage der Komprimierbarkeit β_f der Arbeitsflüssigkeit 22 berechnet. Diese Komprimierbarkeit β_f der Arbeitsflüssigkeit 22 kann wie folgt ausgedrückt werden: β_f = (dV_f/P_intr)·(1/V_f) (1) wobei V_f eine Menge der Arbeitsflüssigkeit ist, dV_f eine Änderung des Volumens der Arbeitsflüssigkeit 22 ist und P_intr wie später genau beschrieben ein Innendruck in der Kammer 16 zu einem Zeitpunkt ist, zu dem die Arbeitsflüssigkeit 22 in die porösen Körper 20 fließt oder in diese eindringt. Wenn die Gleichung (1) umgeformt wird, um die Änderung des Volumens V_f der Arbeitsflüssigkeit 22 wiederzugeben, erhält man die nachstehende Gleichung. dV_f = β_f·P_intr·V_f (2)
Eine Anfangsdruckfederkonstante K₁ als die Federkonstante vom Punkt B bis zum Punkt C kann wie folgt ausgedrückt werden: K₁ = P_intr·Ap/(dV_f/Ap) (3) wobei Ap ein Druckaufnahmebereich des Kolbens 14 ist. Durch Einsetzen von Gleichung (2) in Gleichung (3) erhält man die nachstehende Gleichung. K₁ = P_intr·Ap²/(β_f·P_intr·V_f) = 1/β_f·(Ap²/V_f) (4) wobei 1/β der Kehrwert der Komprimierbarkeit β der Arbeitsflüssigkeit 22 ist und ein Kompressionsmodul G₁ der Arbeitsflüssigkeit 22 ist. Das heißt, dass die Anfangsdruckfederkonstante K₁ wie in Gleichung (5) ausgedrückt gleich einem Wert ist, den man erhält, indem man das Produkt des Kompressionsmoduls G₁ der Arbeitsflüssigkeit 22 mit dem Quadrat des Druckaufnahmebereichs Ap des Kolbens durch die Menge der Arbeitsflüssigkeit V_f dividiert. K₁ = G₁·(Ap²/V_f) (5)
iii) Punkt C (Brechdruck)
Punkt C ist ein Punkt, an dem die Arbeitsflüssigkeit 22 damit beginnt, in die Poren 30 der porösen Körper 20 zu fließen. In der nachstehenden Erläuterung wird der Innendruck in der Kammer 16 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Arbeitsflüssigkeit 22 damit beginnt, in die Poren 30 zu fließen, als „Brechdruck P_intr” bezeichnet. Wie in einer Konzeptansicht in 4(a) veranschaulicht, erhält man diesen Brechdruck P_intr nach einer Gleichung, die einen Ausgleich zwischen dem Innendruck in der Kammer 16 und einem Innendruck in den Poren 30 (das bedeutet, einem Kapillardruck oder einem Laplace-Druck) ausdrückt und die wie folgt ausgedrückt wird: P_intr = –2·σ·cosθ_in/r + P_G (6), wobei σ eine Oberflächenspannung der Arbeitsflüssigkeit 22 ist, θ_in ein Kontaktwinkel der Arbeitsflüssigkeit 22 beim Einfließen ist, r ein Radius der Pore 30 ist und P_G ein Druck ist, der durch Kompression der Luft innerhalb der Pore 30 erzeugt wird. Man bemerke, dass der Druck P_G vernachlässigt werden kann, weil eine Größe des Drucks P_G im Vergleich mit einer Größe einer Komponente abhängig von der Oberflächenspannung der Arbeitsflüssigkeit 22 sehr klein ist. Das heißt, dass beim Bestimmen des Brechdrucks P_intr der Radius r der Pore 30 (das heißt, ein Durchmesser jeder Pore oder ein Porendurchmesser d) ein dominanter Parameter ist. In einem Fall, in dem die Zylindervorrichtung 10 so aufgebaut ist, dass sie ein Objekt, das auf einer Oberseite der Zylindervorrichtung 10 angeordnet ist, durch den Innendruck P in der Kammer 16 hält, der durch den Zustand erzeugt wird, in welchem die Poren 30 mit der Arbeitsflüssigkeit 22 gefüllt sind, bestimmt der Brechdruck P_intr und der Druckaufnahmebereich Ap des Kolbens 14 ein ungefähres Gewicht, das durch die Zylindervorrichtung 10 abstützbar ist.
iv) Punkt C bis zur Nähe von Punkt D (die Federkonstante hängt von der Kolloidlösung ab)
Wenn der Innendruck in der Kammer 16 den Brechdruck erreicht hat und die Zylindervorrichtung 10 eingedrückt wird bzw. einen Hub durchführt, wird die Arbeitsflüssigkeit 22 weiter zusammengedrückt und ein Hydraulikdruck steigt, was zu einer Erhöhung der Menge der Arbeitsflüssigkeit 22 führt, die in die Poren 30 der porösen Körper 20 fließt. Der Fluss der Arbeitsflüssigkeit 30 in die porösen Körper 20 verringert ein Volumen der Kolloidlösung 24, so dass die Zylindervorrichtung 10 einen Hub so erfährt, dass sie zusammengedrückt wird. Das heißt, dass es möglich ist, anzunehmen, dass die Zylindervorrichtung 10 in einem Abschnitt vom Punkt C bis zur Nähe des Punkts D Federeigenschaften aufweist, in denen eine Feder, die Eigenschaften aufweist, die vom Kompressionsmodul G₁ der Arbeitsflüssigkeit 22 abhängen, und eine Feder, die Eigenschaften aufweist, die durch den Fluss der Arbeitsflüssigkeit 22 in die Poren 30 der porösen Körper 20 vorliegen, in Serie geschaltet sind. Das heißt, dass unter der Annahme, dass eine Federkonstante K₂ eine Federkonstante der Feder mit den Eigenschaften ist, die durch den Fluss der Arbeitsflüssigkeit 22 in die Poren der porösen Körper 20 geschaffen werden, eine Federkonstante K_all in dem Abschnitt vom Punkt C bis in die Nähe des Punkts D wie folgt wiedergegeben werden kann. K_all = 1/(1/K₁ + 1/K₂) (7)
In dem Abschnitt vom Punkt C bis in die Nähe des Punkts D sind die Federeigenschaften, die durch den Fluss der Arbeitsflüssigkeit 22 in die Poren 30 der porösen Körper 20 geschaffen werden (die nachstehend als „Federeigenschaften aufgrund der Kolloidlösung” bezeichnet werden können) die Haupteigenschaften. Somit wird die Federkonstante K₂ als die Federeigenschaft aufgrund der Kolloidlösung (die nachstehend als „die Federkonstante K₂ aufgrund der Kolloidlösung” bezeichnet werden kann) wie nachstehend beschrieben berechnet.
In dem Abschnitt vom Punkt C bis in die Nähe des Punkts D erhöht sich der Innendruck in der Kammer 16 mit dem Hub der Zylindervorrichtung 10 beim Zusammenziehen, wodurch die potenzielle Energie E der Zylindervorrichtung 10 erhöht wird. Gleichung (8) gibt eine Beziehung zwischen der potenziellen Energie E und einer Änderung dΩ in einem Gebiet wieder, in dem die Arbeitsflüssigkeit 22 den porösen Körper 20 innerhalb der Poren 30 berührt. Die Federkonstante K₂ aufgrund der Kolloidlösung wird unter Verwendung dieser Gleichung abgeleitet. E = –σ·dΩ·cosθ_in (8)
Die Änderung dΩ im Kontaktbereich kann wie folgt ausgedrückt werden: dΩ = 2·dV/r (9), wobei dV eine Menge der Arbeitsflüssigkeit 22 ist, die durch den Hub der Zylindervorrichtung 10 in die Poren fließt. Außerdem kann die einfließende Menge dV der Arbeitsflüssigkeit 22 wie folgt ausgedrückt werden. dV = Ap·Xp (10), wobei Xp eine Größe der Verschiebung des Kolbens 14 gegenüber dem Gehäuse 12 vom Punkt C ist. Durch Einsetzen von Gleichungen (9) und (10) in Gleichung (8) kann die folgende Gleichung erhalten werden: E = –2·σ·cosθ_in·Ap·Xp/r (11)
In einem Fall, in dem angenommen wird, dass die Zylindervorrichtung 10 als eine Feder dient, die die Federkonstante K₂ aufweist, kann die potenzielle Energie der Zylindervorrichtung 10 wie folgt ausgedrückt werden: E = 1/2·K₂·Xp² (12)
Aus den Gleichungen (11) und (12) kann die nachfolgende Gleichung erhalten werden. –2·σ·cosθ_in·Ap·Xp/r = 1/2·K₂·Xp² (13)
Durch Umwandeln von Gleichung (13) nach der Federkonstante K₂ aufgrund der Kolloidlösung erhält man die nachstehende Gleichung. K₂ = –4·σ·Ap·cosθ_in/(r·Xp) (14)
Man bemerke, dass unter der Annahme, dass Xpr eine Größe der Verschiebung (das heißt, ein effektiver Hub) ist, der vom Punkt C linear wiedergegeben wird, der effektive Hub Xpr wie folgt wiedergegeben werden kann. Xpr = V_pm·δ_vp·ρ/Ap (15), wobei Vpm ein Volumen der porösen Körper 20 ist, δ_vp ein Porenmassenverhältnis der porösen Körper 20 ist, ρ eine Dichte des porösen Körpers ist und Ap der Druckaufnahmebereich des Kolbens 14 ist. Durch Einsetzen der Gleichung (15) in Gleichung (14) erhält man die Gleichung (16) zum Berechnen einer Federkonstante der Kolloidlösung in einem Bereich des effektiven Hubs. K₂ = –4·σ·Ap²·cosθ_in/(r·V_pm·δ_vp·ρ) (16)
Unter der Annahme, dass die Elemente in Gleichung (16), die nur durch die intrinsischen Werte der porösen Körper 20 und der Arbeitsflüssigkeit 22 bestimmt werden, als G₂ definiert werden, kann Gleichung (16) wie folgt vereinfacht werden: K₂ = G₂·(Ap²/V_pm) (17) G₂ = –4·σ·cosθ_in/(r·δ_vp·ρ) (18)
Das heißt, dass man G₂ als einem Kompressionsmodul G₂ der Kolloidlösung entsprechend ansehen kann.
v) Umgebung von Punkt D bis zum Punkt E (nichtlineares Gebiet)
In einem Abschnitt von der Umgebung des Punkts D bis zum Punkt E (das heißt, einem nichtlinearen Gebiet), wenn die Arbeitsflüssigkeit 22 in einer Menge in die porösen Körper 20 geflossen ist, die ungefähr bei einer Menge liegt, die dem Volumen der porösen Körper 20 entspricht, beginnt ein Hydraulikdruck der Arbeitsflüssigkeit 22 damit, beträchtlich anzusteigen. Man bemerke, dass der Grund unklar ist, warum dieses Gebiet das nichtlineare Gebiet ist, aber man nimmt an, dass Folgendes zu den Gründen dafür zählt: ein Porenmassenverhältnis bezüglich des Gewichts des porösen Körpers 20; einen Gradienten des Porendurchmessers; und Veränderungen der Hydrophobierungsverarbeitung in einem Fall, in dem beispielsweise die porösen Körper 20 hydrophobiert sind.
vi) Punkt E – Punkt F – Punkt B (Eigenschaften bei der Rückkehr)
In Punkt E wird der Hub der Zylindervorrichtung 10 von einer Kontraktionsseite zu einer Expansionsseite umgeschaltet. In Punkt F beginnt die Arbeitsflüssigkeit 22 damit, aus den Poren 30 der porösen Körper 20 herauszufließen oder auszutreten. Wie in der Konzeptansicht in 4(b) veranschaulicht, wird ein Druck in der Kammer in Punkt F entsprechend der Gleichung (19) erhalten, die ein Gleichgewicht zwischen dem Innendruck in der Kammer 16 und dem Innendruck in den Poren 30 ausdrückt. P_extr = –2·σ·cosθ_ex/r + P_G (19), wobei θ_ex ein Kontaktwinkel der Arbeitsflüssigkeit 22 ist, wenn die Arbeitsflüssigkeit 22 ausfließt. Da der Kontaktwinkel θ_ex beim Ausfließen näher bei 90 Grad als der Kontaktwinkel θ_in beim Einfließen liegt, ist cosθ_ex klein, wodurch die Arbeitsflüssigkeit 22 durch eine kleine Kraft aus den Poren 30 herausfließt. Somit wird in einem Abschnitt vom Punkt E bis zum Punkt F der Druck für die eingetretene Luft, die Arbeitsflüssigkeit 22 in der Kammer 16 und die Elemente wie die Gummis, Kunststoffe und Dichtungen der Zylindervorrichtung 10 gelöst, was zu einer plötzlichen Verringerung des Innendrucks in der Kammer 16 führt. Diese Verringerung des Innendrucks in der Kammer 16 veranlasst die Arbeitsflüssigkeit 22 dazu, aus den Poren 30 der porösen Körper 20 in einem Abschnitt vom Punkt F bis zum Punkt B herauszufließen, was zu einer Erhöhung des Volumens der Kolloidlösung 24 führt, so dass die Zylindervorrichtung 10 einen Expansionshub ausführt.
vii) Dämpfungseigenschaften
Gestrichelte Linien in 3 zeigen eine Beziehung zwischen einem Hub S der Zylindervorrichtung 10 und einer Änderung des Innendrucks in der Kammer 16 in einem Arbeitszyklus der Zylindervorrichtung 10 aus einer neutralen Position, die eine Position der Zylindervorrichtung 10 in einem Zustand ist, in dem sich zwei Objekte, die sich relativ zueinander bewegen, in Ruhe befinden. Wie vorstehend erläutert unterscheiden sich der Innendruck in der Kammer 16 beim Einfließen der Arbeitsflüssigkeit (das heißt, beim Zusammenziehen) und der Innendruck in der Kammer 16 beim Ausfließen der Arbeitsflüssigkeit (das heißt, bei der Expansion) voneinander, so dass eine Beziehung zwischen einer Änderung des Hubs S der Zylindervorrichtung 10 und einer Änderung des Innendrucks in der Kammer 16 wie in 3 veranschaulicht eine Hysterese aufweist. Ein Gebiet, das durch die Zweipunktstrichlinien in 3 umschlossen ist, entspricht einer Energie, die in einem Arbeitszyklus verbraucht wird. Man bemerke, dass die vorstehend beschriebenen gestrichelten Linien eine statische Eigenschaft anzeigen, während eine dynamische Eigenschaft eine ovale Form anzeigt, wodurch eine Dämpfungseffizienz bei der dynamischen Eigenschaft geringer als bei der statischen Eigenschaft ist.
<Erste Ausführungsform>
Ein Verfahren zum Konstruieren einer Zylindervorrichtung nach der ersten Ausführungsform wird genau beschrieben. Wie in 5 veranschaulicht, ist eine Zylindervorrichtung 50, die nach dem vorliegenden Verfahren zu konstruieren ist, eine Komponente von Aufhängungsvorrichtungen für ein Fahrzeug in der Form eines Aufhängungszylinders zum Aufhängen bzw. Abfedern einer Karosserie des Fahrzeugs. Insbesondere sind diese Aufhängungsvorrichtungen jeweils für Räder 52 vorgesehen, und jede Aufhängungsvorrichtung ist von einem unabhängigen Typ und einem Mehrgelenk- bzw. Mehrlenkertyp. Jede der Aufhängungsvorrichtungen umfasst einen ersten oberen Arm 60, einen zweiten oberen Arm 62, einen ersten unteren Arm 64, einen zweiten unteren Arm 66 und einen Spursteuerarm 68, die jeweils als ein Aufhängungsarm dienen. Ein Endabschnitt jeder der fünf Arme 60, 62, 64, 66, 68 ist schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie befestigt, während der andere Endabschnitt schwenkbar an einem Achsträger als ein Radhalter befestigt ist, der ein zugehöriges der Räder 52 drehbar hält. Diese fünf Arme 60, 62, 64, 66, 68 ermöglichen es dem Achsträger 70, sich relativ zur Fahrzeugkarosserie entlang einer konstanten Ortskurve vertikal zu bewegen. Die Zylindervorrichtung 50 ist zwischen dem zweiten unteren Arm 66 und einem Montageabschnitt 72 vorgesehen, der an einem Radhaus als einem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist.
Die Zylindervorrichtung 50 verwendet eine Kolloidlösung, die aus einem hydrophobierten porösen Silikagel besteht, und Wasser als Arbeitsflüssigkeit. Das heißt, dass die Zylindervorrichtung 50 so aufgebaut ist, dass jedes der Partikel des hydrophobierten porösen Silikagels als der poröse Körper dient.
<Bestimmung des Brechdrucks, des Porendurchmessers und des Druckaufnahmebereichs>
i) Vorgang zum Einstellen des Brechdrucks
Die Zylindervorrichtung 50 wird erst so konstruiert, dass ein Innendruck in einer Kammer in einem Zustand, in dem Wasser in Poren der Partikel des hydrophobierten porösen Silikagels eingeflossen ist, eine geteilte Last Wcf der Fahrzeugkarosserie (= 6000 N) trägt. Eine Kraft, die von der Zylindervorrichtung 50 erzeugt wird, wird durch das Produkt eines Innendrucks P in der Kammer und einem Druckaufnahmebereich Ap eines Kolbens bestimmt. Somit wurde in Anbetracht eines Druckaufnahmebereichs einer Zylindervorrichtung für ein herkömmliches Fahrzeug ein Referenzdruckaufnahmebereich Ap' (= 2,01 cm²) als ein Richtwert für einen Druckaufnahmebereich des Kolbens eingestellt. Auf der Grundlage des Referenzdruckaufnahmebereichs Ap' wird Wcf/Ap' (= 29,9 MPa) für den Innendruck P in der Kammer in der neutralen Position benötigt. Außerdem wurde in Anbetracht der Tatsache, dass eine Federkonstante K_all in einem Bereich der Relativbewegung zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Rad, das heißt, in dem Abschnitt vom Punkt C bis in die Nähe des Punkts D in 3, als ein Sollwert einer Federkonstante eines herkömmlichen Fahrzeugs bestimmt wurde, ein Referenzbrechdruck P_intr' (= 25 MPa) als ein Richtwert für den Brechdruck bzw. als ungefährer Brechdruck eingestellt.
ii) Vorgang zur Bestimmung des Porendurchmessers
Wie vorstehend beschrieben wird der Brechdruck P_int in Gleichung (6) passend zu der Gleichung ausgedrückt, die den Ausgleich zwischen dem Innendruck in der Kammer 16 und dem Innendruck in den Poren 30 (das heißt, dem Kapillardruck oder dem Laplace-Druck) ausdrückt. P_intr = –2·σ·cosθ_in/r + P_G (6)
Man bemerke, dass der Druck P_G vernachlässigbar ist, weil die Größe des Drucks P_G im Vergleich mit der Größe der von der Oberflächenspannung der Arbeitsflüssigkeit 22 abhängigen Komponente sehr klein ist. Außerdem weisen der Brechdruck P_intr und der Radius r der Pore des porösen Körpers eine vorab festgelegte Beziehung auf, weil sowohl σ als auch θ_in ein intrinsischer Wert von Wasser als der Arbeitsflüssigkeit sind. Das heißt, auf der Grundlage der Oberflächenspannung σ (= 72,8 mN/m) von Wasser, des Kontaktwinkels θ_in (= 128,5 Grad) der Oberflächenspannung beim Einfließen von Wasser und des Referenzbrechdrucks P_intr' wie vorstehend beschrieben wird ein Referenzporendurchmesser r' (= –2·σ·cosθ_in/P_intr' = 3,62 nm) als ein Richtwert für einen Porendurchmesser des hydrophobierten porösen Silikagels als dem porösen Körper gemäß Gleichung (6) bestimmt.
iii) Vorgang zur Bestimmung des Konstruktionswerts
Als Nächstes wurden drei Typen von hydrophobierten porösen Silikagelen mit unterschiedlichen Porendurchmessern vorbereitet. Insbesondere weise diese hydrophobierten porösen Silikagele Porenradien von 3,5 nm, 5,0 nm und 7,5 nm auf. Für jedes der hydrophobierten porösen Silikagele veranschaulicht 6 eine Beziehung zwischen einer Hubgröße und einem Zylinderkraft, die tatsächlich gemessen wurden. Man bemerke, dass ein Kolben einer Zylindervorrichtung, die für die tatsächliche Messung verwendet wurde, den vorstehend beschriebenen Referenzdruckaufnahmebereich Ap' aufweist. 6 zeigt außerdem, dass das hydrophobierte poröse Silikagel mit dem Porenradius von 3,5 nm, der in der Nähe des Referenzporenradius r' liegt, am besten geeignet ist, um die verteilte Last Wcf (= 6000 N) zu tragen. Somit wird ein Konstruktionswert des Porendurchmessers des porösen Silikagels bei 7 nm (das bedeutet, der Radius ist 3,5 nm) bestimmt. Man bemerke, dass ein tatsächlicher Messwert eines Brechdrucks der Zylindervorrichtung unter Verwendung des hydrophobierten porösen Silikagels mit dem Porenradius von 3,5 nm 25,55 MPa betrug (was ein Mittelwert in einem Fall ist, in dem N 9 beträgt). Das heißt, dass der Referenzdruckaufnahmebereich Ap', der für die Berechnung des Referenzbrechdrucks P_intr' verwendet wird, als ein Konstruktionswert des Druckaufnahmebereichs Ap des Kolbens bestimmt wird, weil der tatsächliche Messwert im Wesentlichen gleich dem Referenzbrechdruck P_intr' ist.
<Bestimmung der Menge von hydrophobiertem porösem Silikagel als Richtwert>
In dem vorliegenden Konstruktionsverfahren wird die Zylindervorrichtung 50 in einem gesamten Bereich, in dem die Zylindervorrichtung 50 einen Hub auf die Kontraktionsseite erfährt, das heißt, innerhalb eines Abschnitts von einem vollständigen Ausfedern bis zu einem vollständigen Einfedern, so konzipiert, dass sie innerhalb eines Bereichs einen Hub ausführt, in dem der Innendruck P in der Kammer proportional zu einer Wassermenge ist, die in die Poren des hydrophobierten porösen Silikagels fließt. Um die Zylindervorrichtung 50 mit einem solchen Aufbau zu konstruieren, werden eine Menge (ein Volumen) des hydrophobierten porösen Silikalgels und eine Menge (ein Volumen) des Wassers eingestellt. Zuerst erhält man in einem Fall, in dem die Zylindervorrichtung 50 so konstruiert wird, dass sie dazu fähig ist, einen Hub aus der neutralen Position in einem normalen Zustand (das heißt, einem Zustand, in dem sich keine Personen und keine Lasten in dem Fahrzeug befinden, das sich auf einer horizontalen Oberfläche in Ruhe befindet) mit einer Hubgröße S_b (= 70 mm) in einer Einfederrichtung und einer Hubgröße S_r (= 70 mm) in einer Ausfederrichtung auszuführen, eine Änderung der Kapazität ΔV der Kammer vom vollständigen Ausfedern bis zum vollständigen Einfedern durch die nachstehende Gleichung: ΔV = Ap·(S_b + S_r)
Als Nächstes wird die vorliegende Zylindervorrichtung 50 so konstruiert, dass Wasser in einer Menge, die gleich der Änderung der Kapazität ΔV ist, in das hydrophobierte poröse Silikagel fließen kann. Das heißt, wenn ein Verhältnis einer maximalen Wassermenge, die das hydrophobierte poröse Silikagel aufnehmen kann, zu einem Volumen des hydrophobierten porösen Silikagels als η definiert ist, wird eine minimale Menge (ein Volumen) V_Smin des benötigten hydrophobierten porösen Silikagels durch die nachstehende Gleichung bestimmt: V_Smin = ΔV/η
Man bemerke, dass bei der Hydrophobierungsverarbeitung ein Abschnitt des hydrophobierten porösen Silikagels als ein Silikagel verbleiben kann, das eine Wasserabsorption aufweist, ohne hydrophobiert zu sein. Beispielsweise wurde eine Menge (ein Volumen) V_S' von hydrophobiertem porösem Silikagel als ein Richtwert in der nachstehenden Gleichung bestimmt, um beispielsweise mit einer Variation des Hydrophobisierungsverhältnisses zurechtzukommen, wenn ein Verhältnis einer Menge von hydrophobiertem Silikagel ohne eine Menge von nicht hydrophobiertem Silikagel zu einer Gesamtmenge von Silikagel, die der Hydrophobierungsverarbeitung unterzogen wird, als das Hydrophobierungsverhältnis α definiert ist: V_S' = V_Smin/α
<Bestimmung der Anfangsdruckfederkonstanten und des konstruierten Kompressionsmoduls>
i) Vorgang zum Einstellen der Anfangsdruckfederkonstante
In dem vorliegenden Konstruktionsverfahren wird die Anfangsdruckfederkonstante K₁ als die Federkonstante vom Punkt B bis zum Punkt C wie in 3 veranschaulicht festgelegt. Wie später genau erläutert wird, weist diese Anfangsdruckfederkonstante K₁ einen großen Effekt auf die dynamischen Eigenschaften der Zylindervorrichtung 50 auf und muss daher festgelegt werden. In dem vorliegenden Konstruktionsverfahren wurde die Anfangsdruckfederkonstante K₁ auf einen Wert eingestellt, der kleiner als eine Federkonstante ist, die vom Kompressionsmodul G_W von Wasser (= 1/β_W, β_W: die Komprimierbarkeit von Wasser) abhängt, genauer gesagt, auf einen Wert von ungefähr 60 Prozent der Federkonstante, die vom Kompressionsmodul G_W von Wasser (= 1/β_W, β_W: die Komprimierbarkeit von Wasser) abhängt
ii) Vorgang zur Bestimmung des Kompressionsmoduls
Wie vorstehend beschrieben, wird die Anfangsdruckfederkonstante K₁ in Gleichung (5) ausgedrückt. K₁ = G₁·(Ap²/V_f) (5)
Die Menge von Arbeitsflüssigkeit entspricht einer Kapazität, die man durch Abziehen der vorstehend festgelegten Menge des hydrophobierten porösen Silikagels V_S' von einem festgelegten Wert V_H einer Kapazität des Gehäuses der Zylindervorrichtung erhält. Auf der Grundlage einer Menge der Arbeitsflüssigkeit V_f' (= V_H – V_S') als einem Richtwert der Menge der Arbeitsflüssigkeit und des vorstehend erläuterten konstruierten Druckaufnahmebereichs Ap (= 2,01 cm²) des Kolbens wird ein konstruierter Kompressionsmodul G₁ als ein Konstruktionswert eines Kompressionsmoduls der Kammer gemäß Gleichung (5) bestimmt. Das heißt, dass in dem vorliegenden Konstruktionsverfahren der konstruierte Kompressionsmodul G₁ auf einen Wert von ungefähr 60 Prozent des Kompressionsmoduls G_W von Wasser so eingestellt wird, dass die Anfangsdruckfederkonstante K₁ zu einem Wert von ungefähr 60 Prozent der Federkonstante wird, die vom Kompressionsmodul G_W von Wasser (= 1/β_W, β_W: die Komprimierbarkeit von Wasser) abhängt.
ii) Vorgang zur Bestimmung des Kompressionsmodulanpassungsmaterials
Um den vorstehend erläuterten konstruierten Kompressionsmodul G₁ (= 0,6·G_W) in dem vorliegenden Konstruktionsverfahren zu erhalten, wird die Zylindervorrichtung 50 so konstruiert, dass ein Material zum Verringern eines Elastizitätsmoduls von Wasser als der Arbeitsflüssigkeit in der Kammer enthalten ist. Genauer gesagt ist komprimierte Luft wie später genau beschrieben in einem abgedichteten Behälter enthalten, und der Behälter, der hermetisch die komprimierte Luft enthält, ist in der Kammer angeordnet, um den Elastizitätsmodul von Wasser zu verringern. Man bemerke, dass ein Anfangsdruck der komprimierten Luft im abgedichteten Behälter so angepasst wird, dass der Kompressionsmodul der Kammer zum vorstehend beschriebenen konstruierten Kompressionsmodul G₁ wird.
<Bestimmung der Menge von hydrophobiertem porösem Silikagel und der Federkonstante der Kolloidlösung>
i) Vorgang zur Bestimmung der Federkonstante der Kolloidlösung
Als Nächstes wird die Federkonstante K₂ der Kolloidlösung gemäß Gleichung (7) bestimmt. K_all = 1/(1/K₁ + 1/K₂) (7)
Die Federkonstante K_all in dem Abschnitt vom Punkt C bis zu der Nähe des Punkts D in 3 wurde als eine Federkonstante Ktc (= 36010 N/m) einer Aufhängungsfeder für ein herkömmliches Fahrzeug eingestellt. Die Federkonstante K₂ der Kolloidlösung wurde dann gemäß Gleichung (7) auf der Grundlage der Federkonstante Ktc und der Anfangsdruckfederkonstante K₁ wie vorstehend erläutert bestimmt.
ii) Vorgang zur Bestimmung der Menge des hydrophobierten porösen Silikagels
Wie vorstehend beschrieben wird die Federkonstante K₂ der Kolloidlösung wie folgt ausgedrückt: K₂ = G₂·(Ap²/V_pm) (17) wobei G₂ in der nachstehenden Gleichung (18) ausgedrückt wird und nur durch intrinsische Werte des hydrophobierten porösen Silikagels wie dem porösen Körper und Wasser als der Arbeitsflüssigkeit bestimmt wird. G₂ = –4·σ·cosθ_in/(r·δ_vp·ρ) (18)
Das heißt, dass die Menge des hydrophobierten porösen Silikagels V_S nach der Gleichung (17) auf der Grundlage des Kompressionsmoduls der Kolloidlösung, des wie vorstehend bestimmten konstruierten Druckaufnahmebereichs Ap (= 2,01 cm²) des Kolbens und der bestimmten Federkonstante K₂ der Kolloidlösung bestimmt wurde.
<Aufbau der konstruierten Zylindervorrichtung>
7 veranschaulicht eine Zylindervorrichtung 50, die entsprechend den Konstruktionswerten aufgebaut ist, die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Konstruktion der Zylindervorrichtung bestimmt wurden. 7 ist eine Schnittansicht der Zylindervorrichtung 50 von vorne. Als Nächstes wird ein genauer Aufbau der Zylindervorrichtung 50 mit Bezug auf 7 beschrieben.
Die Zylindervorrichtung 50 weist Folgendes auf: ein Gehäuse 80, das allgemein eine zylindrische Form aufweist; und einen Kolben 82, der gleitfähig relativ zum Gehäuse 80 vorgesehen ist. Der Kolben 82 umfasst einen Kolbenkörper 90, der die Innenseite des Gehäuses 80 in eine obere Kammer 92 und eine untere Kammer 94 teilt, die auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbenkörpers 90 angeordnet sind. Der Kolben 82 umfasst weiterhin eine Kolbenstange 98, deren unterer Endabschnitt mit dem Kolbenkörper 90 verbunden ist, und die Kolbenstange 98 steht von einem Kappenabschnitt vor, der an einem oberen Endabschnitt des Gehäuses 80 vorgesehen ist. Ein oberer Endabschnitt der Kolbenstange 98 ist mit einer unteren Fläche des Montageabschnitts 72 über ein oberes Lager 102 verbunden, das einen schwingungsdämpfenden Gummi 100 umfasst. Ein unterer Endabschnitt des Gehäuses 80 ist mit dem zweiten unteren Arm 66 über eine Hülse 104 verbunden.
Das heißt, das Gehäuse 80 und die Kolbenstange 98 und der damit gekoppelte Kolbenkörper 90 sind relativ zueinander in ihrer Axialrichtung mit einer Bewegung der Fahrzeugkarosserie (das bedeutet, des Montageabschnitts 72) und des Rads 52 (das heißt, des Achsträgers 70) hin zu- und weg voneinander bewegbar. In anderen Worten kann die Zylindervorrichtung 50 mit der Bewegung der Fahrzeugkarosserie und der Räder 52 hin zu- und weg voneinander zusammengedrückt und auseinandergezogen werden.
Man bemerke, dass die Zylindervorrichtung 50 ein Abdeckrohr bzw. eine Manschette 110 aufweist, das bzw. die die Kolbenstange 98 und einen oberen Abschnitt des Gehäuses 80 abdeckt, um ein Eintreten von Staub, Schmutz usw. von außen zu verhindern.
Ein Balg 120 ist an einer Innenseite eines unteren Endabschnitts des Gehäuses 80 so befestigt, dass er in der unteren Kammer 94 aufgenommen ist. Der Balg 120 ist hermetisch mit einer Kolloidlösung 126 gefüllt, und diese Kolloidlösung 126 besteht aus einem hydrophobierten porösen Silikagel 122 und Wasser 124. Man bemerke, dass der Balg 120 dazu konzipiert ist, in einer Richtung nach oben und unten in dem Zustand auseinandergezogen und zusammengedrückt zu werden, in dem der Balg 120 an dem Gehäuse 80 befestigt ist. Demgemäß ist der Balg 120 als ein Behälter gebildet, der ganz allein einen abgedichteten Raum definiert und als ein erstes Dichtteil dient, das dazu aufgebaut ist, die Kolloidlösung 126 hermetisch in dem abgedichteten Raum zu enthalten. Die Zylindervorrichtung 50 umfasst einen Kolloidlösungsabdichtkörper 130, der den Balg 120 und die Kolloidlösung 126 umfasst.
Ein anderer Balg 140 ist an dem Kolloidlösungsabdichtkörper 130 befestigt. Dieser Balg 140 enthält hermetisch abgeschlossen komprimierte Luft 142 als das Material zum Anpassen des Kompressionsmoduls, der passend zum Konstruktionsverfahren bestimmt wird. Das heißt, der Balg 140 dient als ein zweites Dichtteil.
Man bemerke, dass die untere Kammer 94 mit Wasser 150 in einem Zustand gefüllt ist, in dem der Kolloidlösungsabdichtkörper 130 und das Material zum Anpassen des Kompressionsmoduls in der unteren Kammer 94 enthalten sind. Die obere Kammer 92 ist ebenfalls mit dem Wasser 50 gefüllt. Mehrere Verbindungsdurchlässe 152 sind durch den Kolbenkörper 90 in seiner Axialrichtung gebildet, um eine Verbindung zwischen der oberen Kammer 92 und der unteren Kammer 94 einzurichten. Das heißt, wenn sich die Kapazitäten der oberen Kammer 92 und der unteren Kammer 94 mit der Gleitbewegung des Kolbens 82 bezüglich des Gehäuses 80 ändern, erlauben es die Verbindungsdurchlässe 152 dem Wasser 150, zwischen der oberen Kammer 92 und der unteren Kammer 94 zu fließen. Man bemerke, dass eine Vielzahl von Hochdruckdichtungen 54 an dem Kappenabschnitt des oberen Endabschnitts des Gehäuses 80 und einem Kappenabschnitt eines unteren Endabschnitts des Gehäuses 80 vorgesehen sind, um ein Austreten des Wassers 150 zu verhindern, weil ein Druck in dem Gehäuse 80 hoch wird. Insbesondere sind zwei Dichtungen 156, die eine gleitende Oberfläche der Kolbenstange 98 berühren, am Kappenabschnitt des oberen Endabschnitts vorgesehen, in dem die Kolbenstange 98 gleitet. Zwischen den zwei Dichtungen 156 ist Fett zur Verbesserung der Dichtleistung vorgesehen.
Die Zylindervorrichtung 50 umfasst einen Mechanismus, nämlich einen Einfederanschlag und einen Ausfederanschlag, zum Beschränken der Bewegung der Fahrzeugkarosserie und des Rads 52 hin zu- und weg voneinander. Insbesondere umfasst der Einfederanschlag einen ringförmigen Federgummi 160, der an einer Innenfläche eines oberen Endes des Abdeckrohrs 110 so angeklebt ist, dass der obere Endabschnitt des Gehäuses 80 mit dem Abdeckrohr 110 über den Federgummi 160 in Kontakt gebracht ist. Der Ausfederanschlag umfasst einen ringförmigen Federgummi 162, der an einer unteren Fläche des Kappenabschnitts des oberen Endabschnitts des Gehäuses 80 so angeklebt ist, dass eine obere Fläche des Kolbenkörpers 90 und der Kappenabschnitt des oberen Endabschnitts des Gehäuses 80 miteinander über den Federgummi 162 in Kontakt gebracht werden.
Man bemerke, dass eine von außen wirkende Kraft über das Wasser 150 auf den Kolloidlösungsdichtkörper 130 übertragen wird, während die Kolloidlösung 126 wie vorstehend beschrieben hermetisch in dem Balg 120 in der Zylindervorrichtung 50 aufgenommen ist. Das heißt, dass ein Hydraulikdruck des Wassers 150 durch die von außen wirkende Kraft erhöht wird, so dass ein Hydraulikdruck des Wassers 124, der in dem Balg 120 enthalten ist, ebenfalls ansteigt. Wenn der Hydraulikdruck des Wassers 124 auf einen bestimmten Druck angestiegen ist, fließt das Wasser 124 gegen die Oberflächenspannung in die Poren des hydrophobierten porösen Silikagels 122. Mit diesem Fließen zieht sich der Balg 120 zusammen, und ein Volumen des Kolloidlösungsdichtkörpers 130 verringert sich. Wenn die Wirkung der Kraft auf das Wasser 124 aufgehört hat, verringert sich der Hydraulikdruck des Wassers 124, so dass das Wasser 124 aus den Poren des hydrophobierten porösen Silikagels 122 fließt. Mit diesem Fließen dehnt sich der Balg 120 aus, und das Volumen des Kolloidlösungsdichtkörpers 130 steigt an.
<Eigenschaften der vorliegenden Zylindervorrichtung>
In der vorliegenden Zylindervorrichtung 50 wird die Anfangsdruckfederkonstante K₁ geeignet passend zum vorstehend erläuterten Konstruktionsverfahren hergestellt. 8 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer Hubgröße und einer Zylinderkraft in einem Fall einer Zylindervorrichtung, die das Material zum Anpassen des Kompressionsmoduls nicht enthält, das heißt, in einem Fall, in dem eine Zylindervorrichtung in Schwingung versetzt wird, deren Anfangsdruckfederkonstante vom Kompressionsmodul G_W von Wasser abhängt. Die Zylindervorrichtung wird unter der Bedingung in Schwingung versetzt, dass eine Schwingungsamplitude A ±15 mm, ±25 mm und ±35 mm ist und eine Frequenz 0,53 Hz ist. Wie aus 8 zu erkennen, fließt eine umso kleinere Menge von Wasser in das oder aus dem hydrophobierten porösen Silikagel, je kleiner die Amplitude ist, was nur einen Hub abhängig von einer Änderung des Wasservolumens als der Arbeitsflüssigkeit veranlasst. Insbesondere ist die dynamische Federkonstante in dem Fall, in dem die Schwingungsamplitude ±15 mm ist, ungefähr gleich einer Federkonstanten, die vom Kompressionsmodul G_W von Wasser als der Anfangsdruckfederkonstanten abhängt. Das heißt, dass die dynamische Federkonstante in einem Fall durch die Anfangsdruckfederkonstante stark beeinflusst wird, in dem eine kleine Schwingung in der Amplitude in der Zylindervorrichtung auftritt, die als der Kolloiddämpfer dient. Dagegen enthält die vorliegende Zylindervorrichtung 50 das Kompressionsmodulanpassungsmaterial, das die Anfangsdruckfederkonstante K₁ kleiner als die Federkonstante einstellt, die vom Kompressionsmodul von Wasser abhängt, was zu einer Verringerung der Verschlechterung der Schwingungsdämpfungsleistung in dem Fall führt, in dem eine kleine Schwingung der Amplitude auftritt.
Die durchgezogene Linie in 9 zeigt eine Beziehung zwischen einer Hubgröße und einer Zylinderkraft in der vorliegenden Zylindervorrichtung 50 an. Eine Größe des maximal möglichen Einfederhubs aus einem Ruhezustand des Fahrzeugs wird im Vergleich zu jener des maximal möglichen Ausfederhubs in der vorliegenden Zylindervorrichtung groß eingestellt. In anderen Worten ist eine Position, an der eine Zylinderkraft erzeugt wird, deren Größe der geteilten Last Wcf entspricht, auf einer Ausfederseite einer Mitte eines Bereichs des maximal möglichen Hubs angeordnet. Das heißt, eine Höhe des Fahrzeugs im Ruhezustand wird vergleichsweise hoch eingestellt. Insbesondere wird eine Oberseite des Gehäuses 80 in einem Zustand geschlossen, in dem ein eingestellter Druck auf den Kolben 82 wirkt, wodurch ein Anfangsdruck auf die Innenseite des Gehäuses 80 wirkt. Als ein Ergebnis wird die Zylinderkraft mit der geteilten Last Wcf auf der Ausfederseite der Mitte des Bereichs des maximal möglichen Hubs ausgeglichen.
Die Zweipunktstrichlinien zeigen eine Änderung der Zylinderkraft in einem Fall an, in dem ein Hub aus dem Ruhezustand zu einer Einfederseite begonnen wird und dann zwei Zyklen in der vorliegenden Zylindervorrichtung 50 verstreichen. Wie aus der Figur zu erkennen, verläuft ein Hub zur Einfederseite im ersten Zyklus entlang einer statischen Kennlinie, die durch die durchgezogenen Linien gezeigt ist, während es im zweiten Zyklus eine Verzögerung der Erhöhung der Zylinderkraft in dem Hub zur Einfederseite gibt. Somit wird in einem Fall, in dem die Fahrzeugkarosserie und das Rad 52 fortgesetzt zueinander bewegt werden, die Fahrzeughöhe niedriger als jene im Ruhezustand gehalten. Weil die Fahrzeughöhe im Ruhezustand wie vorstehend beschrieben in der vorliegenden Zylindervorrichtung 50 relativ hoch eingestellt ist, werden die Größen der maximal möglichen Hübe sowohl zur Einfederseite als auch zur Ausfederseite durch eine verringerte Fahrzeughöhe während der Fahrt geeignet eingestellt.
<Zweite Ausführungsform>
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Konstruktion einer Zylindervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform erläutert. Das Verfahren zur Konstruktion der Zylindervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Konstruktionsverfahren nach der ersten Ausführungsform in einem Vorgang zum Erzielen der Anfangsdruckfederkonstante K₁, die in dem Vorgang zum Einstellen der Anfangsdruckfederkonstante eingestellt wird. Somit wird nur der Vorgang für das Konstruktionsverfahren nach der zweiten Ausführungsform erläutert, und danach wird eine Zylindervorrichtung 200 erläutert, die nach dem Konstruktionsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform konstruiert wird.
<Vorgang zur Bestimmung der Arbeitsflüssigkeitsmenge>
Wie vorstehend beschrieben wird die Anfangsdruckfederkonstante K₁ in Gleichung (5) ausgedrückt. K₁ = G₁·(Ap²/V_f) (5)
Die in der vorliegenden Zylindervorrichtung 200 verwendete Arbeitsflüssigkeit ist wie in der Zylindervorrichtung 50 nach der ersten Ausführungsform Wasser. Somit wird angenommen, dass der Kompressionsmodul G₁ der Kammer gleich dem Kompressionsmodul G_W von Wasser ist. Die Menge der Arbeitsflüssigkeit V_f, also eine Gesamtmenge von Wasser in der Kammer, wurde gemäß Gleichung (5) auf der Grundlage des Kompressionsmoduls G_W von Wasser, des vorstehend beschriebenen konstruierten Druckaufnahmebereichs Ap des Kolbens und einer Anfangsdruckfederkonstante K₁ bestimmt, die auf einen Wert eingestellt wurde, der bei ungefähr 60 Prozent der Federkonstante liegt, die vom Kompressionsmodul G_W von Wasser abhängt.
<Aufbau der konstruierten Zylindervorrichtung>
10 ist eine Schnittansicht von vorne, die die Zylindervorrichtung 200 veranschaulicht, die auf der Grundlage von Konstruktionswerten konstruiert wird, die durch das Verfahren zur Konstruktion der Zylindervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform bestimmt wurden. Man bemerke, dass dieselben Komponenten wie in der Zylindervorrichtung 50 nach der ersten Ausführungsform in der Zylindervorrichtung 200 verwendet werden, und eine Erläuterung derselben ausgelassen wird.
Die vorliegende Zylindervorrichtung 200 weist allgemein denselben Aufbau wie die Zylindervorrichtung 50 nach der ersten Ausführungsform auf, aber die komprimierte Luft 142 als das Kompressionsmodulanpassungsmaterial, das in der Zylindervorrichtung nach der ersten Ausführungsform enthalten ist, ist nicht in der Kammer enthalten. Die Zylindervorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Untergehäuse 210, das mit einem unteren Ende des Gehäuses 80 gekoppelt ist. Eine Innenseite des Untergehäuses 210 steht mit der unteren Kammer 94 des Gehäuses 80 in Verbindung. Das Untergehäuse 210 ist auch mit dem Wasser 150 als der Arbeitsflüssigkeit gefüllt. Eine Kapazität des Untergehäuses 210 wird auf der Grundlage der Menge an Arbeitsflüssigkeit V_f bestimmt, die gemäß dem vorstehend beschriebenen Konstruktionsverfahren bestimmt wird. Das heißt, dass die Kapazität des Untergehäuses 210 so bestimmt wird, dass das Untergehäuse 210 Wasser in einer Menge enthalten kann, die man durch Abziehen einer Wassermenge, die in dem Gehäuse 80 enthalten ist, und einer Wassermenge, die in dem Kolloidlösungsdichtkörper 130 enthalten ist, von der Menge der Arbeitsflüssigkeit V_f erhält.
In der Zylindervorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform wird die Anfangsdruckfederkonstante K1 wie in der Zylindervorrichtung 50 nach der ersten Ausführungsform kleiner als die Federkonstante eingestellt, die vom Kompressionsmodul von Wasser abhängt, was zu einer Verringerung der Verschlechterung der Schwingungsdämpfungsleistung in dem Fall führt, in dem eine kleine Schwingung der Amplitude auftritt.
ERLÄUTERUNG VON BEZUGSZEICHEN

10: Zylindervorrichtung, 12: Gehäuse, 14: Kolben, 16: Kammer, 20: poröser Körper, 22: Arbeitsflüssigkeit, 30: Pore, 50 Zylindervorrichtung (Aufhängungszylinder), 52: Rad, 70: Achsträger (Radhalter), 72: Montageabschnitt (Fahrzeugkarosserie), 80: Gehäuse, 82: Kolben, 92: obere Kammer, 94: untere Kammer (Kammer), 120: Balg (erstes Dichtteil), 122: hydrophobiertes poröses Silikagel (poröser Körper), 124: Wasser (Arbeitsflüssigkeit), 140: Balg (zweites Dichtteil), 142: komprimierte Luft (Material zum Anpassen des Kompressionsmoduls), 150: Wasser (Arbeitsflüssigkeit), 200: Zylindervorrichtung, 210: Untergehäuse
r: Porenradius, r': Referenzporenradius, S: Hub, P: Innendruck in Kammer, P_intr: Brechdruck beim Einfließen, P_intr': Referenzbrechdruck, P_extr: Brechdruck beim Ausfließen, V_f: Menge der Arbeitsflüssigkeit, K₁: Anfangsdruckfederkonstante, G₁: Kompressionsmodul der Arbeitsflüssigkeit, Gw: Kompressionsmodul von Wasser, Ap: Druckaufnahmebereich des Kolbens, Ap': Referenzdruckaufnahmebereich, σ: Oberflächenspannung der Arbeitsflüssigkeit, θ_in: Kontaktwinkel der Arbeitsflüssigkeit beim Einfließen, K₂: Federkonstante der Kolloidlösung, G₂: Kompressionsmodul der Kolloidlösung, θ_ex: Kontaktwinkel der Arbeitsflüssigkeit beim Ausfließen, Wcf: verteilte Last.

Claims

Verfahren zur Konstruktion einer Zylindervorrichtung, die als ein Kolloiddämpfer dient, wobei die Zylindervorrichtung (A) ein Gehäuse, das mit einem von zwei Objekten gekoppelt ist, die sich relativ zueinander bewegen, (B) einen Kolben, der mit einem anderen der zwei Objekte gekoppelt ist und in dem Gehäuse gleitfähig ist, und (C) einen porösen Körper und Arbeitsflüssigkeit umfasst, die innerhalb einer Kammer enthalten sind, die durch das Gehäuse und den Kolben definiert ist, wobei der poröse Körper eine Vielzahl von Poren aufweist, wobei die Zylindervorrichtung dazu aufgebaut ist, (i) ein oberes der zwei Objekte abhängig von einem Innendruck in der Kammer zu lagern, der durch einen Zustand erzeugt wird, in dem die Arbeitsflüssigkeit in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers geflossen ist, und (ii) eine Relativbewegung zwischen den zwei Objekten unter Verwendung einer Änderung einer Menge der Arbeitsflüssigkeit zu dämpfen, die in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers fließt, wobei die Änderung durch die Relativbewegung zwischen den zwei Objekten verursacht wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Vorgang zum Einstellen eines Brechdrucks, in dem ein Referenzbrechdruck passend zu einem Gewicht des oberen der zwei Objekte eingestellt wird, wobei der Referenzbrechdruck ein Richtwert eines Brechdrucks ist, der ein Innendruck in der Kammer zu einem Zeitpunkt ist, zu dem die Arbeitsflüssigkeit damit beginnt, in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers zu fließen; und einen Vorgang zur Bestimmung eines Porendurchmessers, in dem ein Referenzporendurchmesser, der ein Richtwert eines Durchmessers jeder der Vielzahl von Poren des porösen Körpers ist, auf der Grundlage des Referenzbrechdrucks und unter Verwendung einer Beziehung zwischen dem Durchmesser jeder der Vielzahl von Poren des porösen Körpers und dem Brechdruck bestimmt wird, die auf der Grundlage eines Ausgleichs zwischen dem Innendruck in der Kammer und einem Innendruck in der Vielzahl von Poren des porösen Körpers bestimmt werden.
Verfahren zur Konstruktion der Zylindervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem Vorgang zum Einstellen des Brechdrucks ein Referenzdruckaufnahmebereich eingestellt wird, der ein Richtwert eines Druckaufnahmebereichs in dem Kolben ist, und der Referenzbrechdruck auf der Grundlage des Referenzdruckaufnahmebereichs und des Gewichts des oberen der zwei Objekte eingestellt wird.
Ein Verfahren zur Konstruktion einer Zylindervorrichtung, die als ein Kolloiddämpfer dient, wobei die Zylindervorrichtung (A) ein Gehäuse, das mit einem von zwei Objekten gekoppelt ist, die sich relativ zueinander bewegen, (B) einen Kolben, der mit einem anderen der zwei Objekte gekoppelt und in dem Gehäuse gleitfähig ist, und (C) einen porösen Körper und Arbeitsflüssigkeit umfasst, die innerhalb einer Kammer enthalten sind, die durch das Gehäuse und den Kolben definiert ist, wobei der poröse Körper eine Vielzahl von Poren aufweist, wobei die Zylindervorrichtung dazu aufgebaut ist, (i) ein oberes der zwei Objekte abhängig von einem Innendruck in der Kammer zu lagern, der durch einen Zustand erzeugt wird, in dem die Arbeitsflüssigkeit in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers geflossen ist, und (ii) eine Relativbewegung zwischen den zwei Objekten unter Verwendung einer Änderung einer Menge der Arbeitsflüssigkeit zu dämpfen, die in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers fließt, wobei die Änderung durch die Relativbewegung zwischen den zwei Objekten verursacht wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Vorgang zum Einstellen einer Anfangsdruckfederkonstante, in dem eine Anfangsdruckfederkonstante eingestellt wird, wobei die Anfangsdruckfederkonstante eine Änderungsrate im Innendruck in der Kammer bezüglich einer Größe eines Hubs ist, der von der Zylindervorrichtung durchgeführt wird, bis die Arbeitsflüssigkeit damit beginnt, in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers zu fließen; und einen Vorgang zur Bestimmung einer Arbeitsflüssigkeitsmenge, in dem die Arbeitsflüssigkeit ausgewählt wird, ein Druckaufnahmebereich des Kolbens eingestellt wird und die Menge der Arbeitsflüssigkeit auf der Grundlage eines Kompressionsmoduls der gewählten Arbeitsflüssigkeit, des eingestellten Druckaufnahmebereichs des Kolbens und der eingestellten Anfangsdruckfederkonstante und unter Verwendung einer Beziehung bestimmt wird, in der die Anfangsdruckfederkonstante gleich einem Wert ist, den man durch Division eines Produkts des Kompressionsmoduls der Arbeitsflüssigkeit mit einem Quadrat des Druckaufnahmebereichs des Kolbens durch die Menge der Arbeitsflüssigkeit erhält.
Ein Verfahren zur Konstruktion einer Zylindervorrichtung, die als ein Kolloiddämpfer dient, wobei die Zylindervorrichtung (A) ein Gehäuse, das mit einem von zwei Objekten gekoppelt ist, die sich relativ zueinander bewegen, (B) einen Kolben, der mit einem anderen der zwei Objekte gekoppelt ist und in dem Gehäuse gleitfähig ist, und (C) einen porösen Körper und Arbeitsflüssigkeit umfasst, die innerhalb einer Kammer enthalten sind, die durch das Gehäuse und den Kolben definiert ist, wobei der poröse Körper eine Vielzahl von Poren aufweist, wobei die Zylindervorrichtung dazu aufgebaut ist, (i) ein oberes der zwei Objekte abhängig von einem Innendruck in der Kammer zu lagern, der durch einen Zustand erzeugt wird, in dem die Arbeitsflüssigkeit in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers geflossen ist, und (ii) eine Relativbewegung zwischen den zwei Objekten unter Verwendung einer Änderung einer Menge der Arbeitsflüssigkeit zu dämpfen, die in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers fließt, wobei die Änderung durch die Relativbewegung zwischen den zwei Objekten verursacht wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Vorgang zum Einstellen einer Anfangsdruckfederkonstante, in dem eine Anfangsdruckfederkonstante eingestellt wird, wobei die Anfangsdruckfederkonstante eine Änderungsrate im Innendruck in der Kammer bezüglich einer Größe eines Hubs ist, der von der Zylindervorrichtung durchgeführt wird, bis die Arbeitsflüssigkeit damit beginnt, in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers zu fließen; einen Vorgang zur Bestimmung eines Kompressionsmoduls, in dem ein Druckaufnahmebereich des Kolbens und die Menge der Arbeitsflüssigkeit eingestellt werden und ein Kompressionsmodul als ein konstruierter Kompressionsmodul auf der Grundlage des eingestellten Druckaufnahmebereichs des Kolbens, der eingestellten Menge an Arbeitsflüssigkeit und der eingestellten Anfangsdruckfederkonstante und unter Verwendung einer Beziehung berechnet und bestimmt wird, in der die Anfangsdruckfederkonstante gleich einem Wert ist, den man durch Division eines Produkts eines Kompressionsmoduls der Arbeitsflüssigkeit mit einem Quadrat des Druckaufnahmebereichs des Kolbens durch die Menge der Arbeitsflüssigkeit erhält; und einen Vorgang zur Bestimmung eines Kompressionsmodulanpassungsmaterials, in dem ein in der Kammer enthaltenes Material bestimmt wird, um einen Kompressionsmodul der Kammer, der ein Kehrwert einer Änderung der Kapazität der Kammer bezüglich einer auf die Kammer wirkenden Kraft ist, an den konstruierten Kompressionsmodul anzupassen, wobei das Material einen Kompressionsmodul aufweist, der sich von jenem der Arbeitsflüssigkeit unterscheidet.
Verfahren zur Konstruktion der Zylindervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei in dem Vorgang zum Einstellen der Anfangsdruckfederkonstante die Anfangsdruckfederkonstante auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner als die Federkonstante ist, die passend zu einem Kompressionsmodul von Wasser bestimmt wird.
Zylindervorrichtung, die als ein Kolloiddämpfer dient und (A) ein Gehäuse, das mit einem von zwei Objekten gekoppelt ist, die sich relativ zueinander bewegen, (B) einen Kolben, der mit einem anderen der zwei Objekte gekoppelt ist und in dem Gehäuse gleitfähig ist, (C) einen porösen Körper und Arbeitsflüssigkeit, die innerhalb einer Kammer enthalten sind, die durch das Gehäuse und den Kolben definiert ist, wobei der poröse Körper eine Vielzahl von Poren aufweist, und (D) ein Dichtteil aufweist, das flexibel ist, wobei das Dichtteil vorgesehen ist, um einen abgedichteten Raum in der Kammer zu definieren, das Dichtteil hermetisch den porösen Körper und einen Teil der Arbeitsflüssigkeit in dem abgedichteten Raum in einem Zustand enthält, in dem der poröse Körper und der Teil der Arbeitsflüssigkeit miteinander vermischt sind, das Dichtteil verformbar ist, um eine Änderung einer Kapazität des abgedichteten Raums zu ermöglichen, wobei die Zylindervorrichtung dazu aufgebaut ist, (i) ein oberes der zwei Objekte abhängig von einem Druck in dem abgedichteten Raum zu lagern, der durch einen Zustand erzeugt wird, in dem die Arbeitsflüssigkeit in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers geflossen ist, und (ii) eine Relativbewegung zwischen den zwei Objekten unter Verwendung einer Änderung einer Menge der Arbeitsflüssigkeit zu dämpfen, die in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers fließt, wobei die Änderung durch die Relativbewegung zwischen den zwei Objekten verursacht wird, wobei die Zylindervorrichtung weiterhin ein Material umfasst, das außerhalb des abgedichteten Raums und innerhalb der Kammer enthalten ist, und ein Kompressionsmodul des Materials sich von jenem der Arbeitsflüssigkeit unterscheidet, und wobei die Arbeitsflüssigkeit Wasser ist und der Kompressionsmodul des Materials geringer als jener des Wassers ist.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Dichtteil ein erstes Dichtteil ist, und wobei die Zylindervorrichtung ein flexibles zweites Dichtteil aufweist, das hermetisch das Material enthält.
Zylindervorrichtung, die als ein Kolloiddämpfer dient und (A) ein Gehäuse, das mit einem von zwei Objekten gekoppelt ist, die sich relativ zueinander bewegen, (B) einen Kolben, der mit einem anderen der zwei Objekte gekoppelt ist und in dem Gehäuse gleitfähig ist, (C) einen porösen Körper und Arbeitsflüssigkeit, die innerhalb einer Kammer enthalten sind, die durch das Gehäuse und den Kolben definiert ist, wobei der poröse Körper eine Vielzahl von Poren aufweist, und (D) ein Dichtteil aufweist, das flexibel ist, wobei das Dichtteil vorgesehen ist, um einen abgedichteten Raum in der Kammer zu definieren, wobei das Dichtteil den porösen Körper und einen Teil der Arbeitsflüssigkeit in dem abgedichteten Raum hermetisch in einem Zustand enthält, in dem der poröse Körper und der Teil der Arbeitsflüssigkeit miteinander vermischt sind, das Dichtteil verformbar ist, um eine Änderung einer Kapazität des abgedichteten Raums zu ermöglichen, wobei die Zylindervorrichtung dazu aufgebaut ist, (i) ein oberes der zwei Objekte abhängig von einem Druck in dem abgedichteten Raum zu lagern, der durch einen Zustand erzeugt wird, in dem die Arbeitsflüssigkeit in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers geflossen ist, und (ii) eine Relativbewegung zwischen den zwei Objekten unter Verwendung einer Änderung einer Menge der Arbeitsflüssigkeit zu dämpfen, die in die Vielzahl von Poren des porösen Körpers fließt, wobei die Änderung durch die Relativbewegung zwischen den zwei Objekten verursacht wird, wobei die Zylindervorrichtung weiterhin ein Untergehäuse aufweist, das mit dem Gehäuse so gekoppelt ist, dass eine Innenseite des Untergehäuses mit einer Innenseite des Gehäuses in Verbindung steht, um die Kammer zu bilden, und wobei eine Kapazität des Untergehäuses gleich oder größer als 45 Prozent und gleich oder kleiner als 100 Prozent einer Kapazität ist, die man erhält, indem man ein Volumen des porösen Körpers von einer Kapazität des Gehäuses abzieht.
Zylindervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Zylindervorrichtung so aufgebaut ist, dass eine Größe, um die die Zylindervorrichtung einen Hub zu einer Kontraktionsseite aus einem Zustand durchführen kann, in dem die zwei Objekte sich in Ruhe befinden, im Vergleich zu einer Größe groß ist, um die die Zylindervorrichtung einen Hub zu einer Expansionsseite ausführen kann.