(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に配置されて相対動作する２つの物の間に設けられたシリンダ装置であって、
前記２つの物の一方に連結されるハウジングと、
前記２つの物の他方に連結されて前記ハウジング内を摺動可能なピストンと、
前記ハウジングと前記ピストンとによって区画形成されたチャンバの内部に収容された多数の細孔を有する多孔質体および作動液と、
可撓性を有し、前記チャンバの内部に密封空間を区画形成するとともにその密封空間に前記多孔質体と前記作動液の一部とをそれらが混合した状態で密封し、自身が弾性変形することによって、前記密封空間の容積の変化を許容する密封部材と
を備え、
前記多孔質体の細孔に前記作動液が流入した状態によって生じる前記密封空間内の圧力と前記密封部材の弾性反力とに依存して、前記２つの物のうちの上方側に位置する物を支持する力である支持力を発生させるとともに、
前記２つの物の相対動作に応じて、前記多孔質体の細孔へ流入している前記作動液の量が変化することによって、それら２つの物の相対動作を減衰させることで、コロイダルダンパとして機能するシリンダ装置であって、
当該シリンダ装置が、前記２つの物としての車体と車輪を回転可能に保持する車輪保持部材との間に設けられ、
前記ハウジングが、前記車体と前記車輪保持部材との一方に連結されるとともに、前記ピストンが、前記車体と前記車輪保持部材との他方に連結され、
当該シリンダ装置が、車両用サスペンション装置を構成して、前記車体を懸架する懸架シリンダとされ、
前記支持力によって、自身に対応する車輪の分担荷重のすべてを受け持つように構成されたシリンダ装置。
【請求項２】
前記密封部材が、蛇腹状に形成された蛇腹部を有するものである請求項１に記載のシリンダ装置。
【請求項３】
前記密封部材が、
自身のみによって前記密封空間を形成して前記多孔質体と前記作動液の一部とをそれらが充填された状態で密封する密封容器である請求項１または請求項２に記載のシリンダ装置。
【請求項４】
当該シリンダ装置が、
前記車体と前記車輪保持部材との相対動作が許容される範囲において、前記密封空間内の圧力と前記弾性反力との両者がともに、それら車体と車輪保持部材との相対動作量に比例した大きさとなるように構成された請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のシリンダ装置。
【請求項５】
前記支持力のうちの前記密封空間内の圧力に依存した力を、内圧依存支持力とし、前記支持力のうちの前記弾性反力に依存した力を、弾性反力依存支持力とした場合において、
前記密封部材が、
前記車体と前記車輪保持部材との相対動作が許容される範囲において、それらの相対動作量の変化に対する前記支持力の変化の勾配が設計上要求される設計変化勾配となるように、前記相対動作量の変化に対する前記弾性反力依存支持力の変化の勾配が、前記設計変化勾配と前記相対動作量の変化に対する前記内圧依存支持力の変化の勾配との差分である変化勾配差と等しくなるようにされたものである請求項４に記載のシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下配置されて相対動作する２つの物の間に設けられたシリンダ装置に関し、特に、細孔を有する多孔質体と作動液とが収容されてコロイダルダンパとしても機能するシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献に記載されているシリンダ装置は、疎水化多孔質シリカゲル等の多孔質体と作動液とが混合されたコロイド溶液を内部に収容しており、多孔質体が有する細孔への作動液の流入・流出に伴って、伸縮するように構成されている。そして、その細孔に対して作動液が表面張力に抗して流入することから、作動液の細孔への流入に伴って、シリンダ装置内の圧力が高くなるように構成されている。また、細孔に対し、作動液が表面張力の作用下で繰り返し流入・流出することにより、外部から加えられたエネルギを散逸させて、ダンパとして機能するように構成されている。内部にコロイド溶液を収容するシリンダ装置は、コロイダルダンパと呼ばれ、上述したような特性を有している。
【０００３】
また、このコロイダルダンパは、上述したように、多孔質体の細孔への作動液の流入に伴ってシリンダ装置内の圧力が高くなるように構成されている。このため、コロイダルダンパは、多孔質体の細孔に作動液が流入した状態におけるそのシリンダ装置内の圧力によって、シリンダ装置の上方側に連結された物を支持することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１８５７１号公報
【特許文献２】特開２００８−３０９２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献に記載のコロイダルダンパとして機能するシリンダ装置は、未だ開発途上であり、改良の余地を多分に残すものとなっている。そのため、種々の改良を施すことによって、そのコロイダルダンパとして機能するシリンダ装置の実用性が向上すると考えられる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高いコロイダルダンパとして機能するシリンダ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のシリンダ装置は、上下に配置されて相対動作する車体と車輪保持部材とにそれぞれ連結された(A)ハウジングと(B)ピストンと、(C)それらハウジングとピストンとによって区画形成されたチャンバの内部に収容された多数の細孔を有する多孔質体および作動液と、(D)可撓性を有し、チャンバの内部に密封空間を区画形成するとともにその密封空間に多孔質体と作動液の一部とをそれらが混合した状態で密封し、自身が弾性変形することによって、密封空間の容積の変化を許容する密封部材とを備え、(i)多孔質体の細孔に作動液が流入した状態によって生じる密封空間内の圧力と密封部材の弾性反力とに依存して、自身に対応する車輪の分担荷重のすべてを受け持つように構成されるとともに、(ii)車体と車輪保持部材との相対動作に応じて、多孔質体の細孔へ流入している作動液の量が変化することによって、それら車体と車輪保持部材との相対動作を減衰させるように構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のシリンダ装置は、相対動作する車体と車輪保持部材との間で、バネおよびダンパの両者として機能するものとなっており、そのバネとしての機能を、多孔質体の細孔に作動液が流入した状態によって生じる密封空間内の圧力だけでなく、密封部材の弾性反力にも依存して、発揮させるものとなっている。つまり、本発明のシリンダ装置は、比較的大きな支持力を発生させることが可能となるため、シリンダ装置と並列的なスプリングを別途設けることなく、自身のみによって車輪の分担荷重のすべてを受け持つことが可能となる。そのような利点を有することで、本発明のシリンダ装置は、実用性の高いものとなる。
【発明の態様】
【０００８】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００９】
なお、以下の各項において、（１）項，（１１）項，（１２）項を合わせたものが請求項１に相当し、その請求項１に（２）項の技術的特徴を付加したものが請求項２に、請求項１または請求項２に（３）項の技術的特徴を付加したものが請求項３に、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに（１３）項の技術的特徴を付加したものが請求項４に、請求項４に（１４）項の技術的特徴を付加したものが請求項５に、それぞれ相当する。
【００１０】
（１）上下に配置されて相対動作する２つの物の間に設けられたシリンダ装置であって、
前記２つの物の一方に連結されるハウジングと、
前記２つの物の他方に連結されて前記ハウジング内を摺動可能なピストンと、
前記ハウジングと前記ピストンとによって区画形成されたチャンバの内部に収容された多数の細孔を有する多孔質体および作動液と、
可撓性を有し、前記チャンバの内部に密封空間を区画形成するとともにその密封空間に前記多孔質体と前記作動液の一部とをそれらが混合した状態で密封し、自身が弾性変形することによって、前記密封空間の容積の変化を許容する密封部材と
を備え、
前記多孔質体の細孔に前記作動液が流入した状態によって生じる前記密封空間内の圧力と前記密封部材の弾性反力とに依存して、前記２つの物のうちの上方側に位置する物を支持する力である支持力を発生させるとともに、
前記２つの物の相対動作に応じて、前記多孔質体の細孔へ流入している前記作動液の量が変化することによって、それら２つの物の相対動作を減衰させることで、コロイダルダンパとして機能するシリンダ装置。
【００１１】
本項に記載されている、多孔質体と作動液とが混合されたコロイド溶液が内部に収容されたシリンダ装置は、コロイダルダンパと呼ばれ、多孔質体が有する細孔に対し、表面張力の作用下で作動液が繰り返し流入・流出することにより、外部から加えられたエネルギを散逸させるように構成されるものである。また、コロイダルダンパは、多孔質体の細孔への作動液の流入に伴ってチャンバ内の圧力が高くなるように構成されており、多孔質体に作動液が流入した状態におけるチャンバ内の圧力によって、自身の上方側に位置する物を支持する支持力を発生させることが可能である。
【００１２】
本項に記載のシリンダ装置も、その支持力を発生させるものとされており、さらに、その支持力を、多孔質体の細孔に作動液が流入した状態によって生じる密封空間内の圧力だけでなく、その状態によって生じる密封部材の弾性反力にも依存して、発生させるように構成されている。つまり、本項のシリンダ装置は、自身が発生させる支持力が、上記密封空間内の圧力と密封部材の弾性反力との両者に依存しているため、比較的大きな支持力を発生させることが可能であり、比較的大きな荷重の物を支持することが可能となる。
【００１３】
また、密封空間内の圧力に依存した支持力は、コロイド溶液の特性に依存する。詳しくは、多孔質体の粒子径，それが有する細孔の径や、多孔質体が疎液化処理されたものである場合には、その疎液化処理の程度（疎液化率等）などに依存する。それらには、ばらつきがあるために、多孔質体の細孔への作動液の流入量と密封空間内の圧力との関係、つまり、シリンダ装置のストローク量と密封空間内の圧力との関係が、設計されたものと異なる場合がある。それに対して、密封部材の弾性反力に依存した支持力は、その密封部材の剛性に依存することになる。密封部材は、製造の過程において大きな誤差が生じることはないため、シリンダ装置のストローク量と密封部材の弾性反力との関係は、比較的容易に、設計上要求されるものとすることができる。
【００１４】
したがって、シリンダ装置のストローク量と密封空間内の圧力との関係にばらつきが生じても、シリンダ装置のストローク量と密封部材の弾性反力との関係を適切化することによって、シリンダ装置のストローク量と支持力との関係を、設計上要求されるものとすることが可能である。具体的に言えば、密封部材の剛性を適切化することによって、例えば、シリンダ装置が規定された長さとされている場合に発生させる支持力の大きさを設計された大きさとすることや、シリンダ装置のストローク量の変化に対する支持力の変化の勾配（シリンダ装置のバネ定数と考えることができる。）を設計された変更勾配とすることが可能である。
【００１５】
本項に記載のシリンダ装置には、「多孔質体」および「作動液」が混合されたコロイド溶液が用いられる。それら「多孔質体」および「作動液」の種類は、特に限定されないが、互いに親和性が低く、容易に結合しにくいものどうしであること、平たく言えば、多孔質体が作動液に溶けにくいことが望ましい。その「多孔質体」には、ｎｍ（ナノメータ）オーダの細孔を有するμｍ（マイクロメータ）オーダの粒状物（マイクロ粒子）を採用可能であり、例えば、疎液性を有して作動液に容易に溶けないものや、疎液性の物質により被覆されたものを採用することが可能である。具体的には、例えば、その多孔質体には、シリカゲル，アエロゲル，セラミックス，ゼオライト，多孔質ガラス，多孔質ポリスチレン等を採用可能である。また、「作動液」には、例えば、水，水と不凍剤（エタノール，エチレングリコール，プロピレングリコール，グリセリン等）との混合液，水銀，溶融金属等を採用可能である。なお、水は表面張力が比較的大きいため、作動液として水を採用した場合には、多孔質体の細孔に水が流入・流出する際に、その大きな表面張力によって、大きな力を発生させるコロイダルダンパとなる。なお、作動液に水を用いる場合には、上述したように、多孔質体には、親水性の低いものや、疎水化処理されたものを用いることが望ましい。
【００１６】
本項に記載のシリンダ装置は、コロイド溶液が密封部材によって形成される空間に密封されており、多孔質および作動液がその密封空間外へは流出しないように構成されている。つまり、本項の態様は、多孔質体がピストンと擦れ合うことがなく、ハウジング内の摩耗を防止することが可能である。したがって、本項の態様によれば、耐久性に優れたコロイダルダンパが実現することになる。
【００１７】
本項に記載の態様においては、密封部材によって密封空間内に隔離された作動液の一部を除いた作動液の残部は、チャンバの内部でかつ密封空間の外部に存在することになる。つまり、本項の態様は、ハウジングおよびピストンに加わる力を、密封部材に、作動液の残部である密封空間外作動液を介して伝達するように構成された態様である。本項に記載の「作動液の一部（以下、「密封空間内作動液」という場合がある。）」と、上記の「作動液の残部（密封空間外作動液）」とは、同一の液体であってもよく、性質において互いに異なる液体であってもよい。なお、ハウジングおよびピストンに加えられた力の密封部材への伝え易さという観点からすれば、上記の密封空間外作動液には、粘度の高いものを採用することが望ましい。
【００１８】
本項に記載の「密封部材」は、コロイド溶液を密封した状態を保持しつつ、多孔質体への作動液の流入・流出に伴うコロイド溶液の体積の変化を許容するためのものである。その密封部材は、密封部材のみでコロイド溶液を密封する空間を形成するものであってもよく、ハウジングと協同してコロイド溶液を密封する空間を形成するようなものであってもよい。詳しく言えば、密封部材のみでコロイド溶液を密封する空間を形成する態様は、例えば、コロイド溶液を内部に充填させる容器状の密封部材とすることで実現可能である。また、密封部材がハウジングと協同してコロイド溶液を密封する空間を形成する態様は、例えば、ハウジング内面に可撓性のある部材の外周部を固着させることで実現可能である。なお、密封部材は、弾性変形することによって、密封空間内の容積を変化させるものであり、例えば、板状のもの，袋状のもの，伸縮性を有するもの等を採用可能である。また、それの材質も特に限定されず、ゴムや金属等により製造されたものを採用可能である。ちなみに、比較的大きな荷重を受け持つような場合には、比較的大きな弾性反力を発生させる金属製のものを採用することが望ましい。
【００１９】
（２）前記密封部材が、蛇腹状に形成された蛇腹部を有するものである(1)項に記載のシリンダ装置。
【００２０】
本項に記載の態様は、密封部材の形状に限定を加えた態様である。本項の態様は、密封部材が、蛇腹部の伸縮によって弾性反力を発生させるように構成された態様である。本項の態様においては、例えば、蛇腹部が伸縮する方向が、ピストンが摺動する方向と同じになるように、密封部材をハウジング内に収容することで、密封部材が伸縮してもハウジングの内壁にほとんど当接することはなく、密封部材の弾性反力を、確実にハウジングおよびピストンに作用させることが可能である。なお、本項の態様においては、蛇腹部の厚みや蛇腹部を構成する山部と谷部との数を変更することで、密封部材の剛性、つまり、シリンダ装置のストローク量と密封部材の弾性反力との関係を変更することが可能であり、蛇腹部の厚みや蛇腹部を構成する山部と谷部との数を適切化することで、シリンダ装置のストローク量と支持力との関係を適切化することが可能である
【００２１】
（３）前記密封部材が、
自身のみによって前記密封空間を形成して前記多孔質体と前記作動液の一部とをそれらが充填された状態で密封する密封容器である(1)項または(2)項に記載のシリンダ装置。
【００２２】
本項に記載の態様は、密封部材が容器とされ、自身のみによってコロイド溶液を収容するものとされている。そのため、本項の態様のシリンダ装置は、密封容器にコロイド溶液を充填したユニットを先に準備し、そのユニットをハウジングに組み付けるようにすることで、比較的簡便な組立作業によって構成することが可能となる。
【００２３】
（４）前記作動液が、水である(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載のシリンダ装置。
【００２４】
（５）前記多孔質体が、疎水化処理された多孔質シリカゲルである(4)項に記載のシリンダ装置。
【００２５】
上記２つの項に記載の態様は、コロイド溶液の構成に限定を加えた態様である。先にも述べたように、水は表面張力が大きいため、コロイダルダンパの作動液として好適である。そして、作動液を水とした場合には、多孔質体は、疎水性を有するものであることが望ましく、後者の態様は、その望ましい態様である。
【００２６】
（６）前記密封空間に密封された前記作動液の一部を、密封空間内作動液とした場合に、
前記作動液の残部が、密封空間外作動液として、前記チャンバ内部における前記密封空間の外部に収容された(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載のシリンダ装置。
【００２７】
上記「密封空間内作動液」と「密封空間外作動液」とは、先にも述べたように同一の液体であってもよく、例えば、性質，特性，種類等において互いに異なる液体であってもよい。
【００２８】
（７）前記密封空間内作動液と前記密封空間外作動液とが、性質において互いに異なる(6)項に記載のシリンダ装置。
【００２９】
先にも述べたように、コロイド溶液に混合される密封空間内作動液は、大きな表面張力を有するものであることが望ましく、密封空間外作動液は、ハウジングおよびピストンに加わる力を密封空間に効率的に伝達可能なものであることが望ましい。本項の態様は、そのような要望等に応じて、密封空間内作動液と密封空間外外作動液とを、それぞれ適切な液体を採用した態様とすることが可能である。本項の態様において、密封空間内作動液と密封空間外作動液とは、例えば、水とオイルのように種類の異なる液体であってもよく、高粘度のオイルと低粘度のオイルのように、同じ種類の液体で性質，特性が異なるものであってもよい。
【００３０】
（８）前記密封空間外作動液が、オイルである(6)項または(7)項に記載のシリンダ装置。
【００３１】
本項に記載の態様は、密封空間外作動液を限定した態様であり、例えば、鉱物油や、合成油であるシリコンオイル等を採用可能である。例えば、本項の態様と、先に述べた密封空間内作動液を水とした態様とを合わせた構成のコロイダルダンパを考える。一般的に、オイルの粘度は水の粘度より高いため、ハウジングおよびピストンに加わる力を、密封空間内のコロイド溶液に効率的に伝達することが可能である。また、例えば、本シリンダ装置が、上方側に位置する物を支持するような構成であるため、チャンバ内の圧力は比較的高くなる。つまり、本シリンダ装置においては、チャンバ内を高圧に保持するために、ハウジングに設けられるシールの密封性を確保する必要がある。粘度の高いオイルは、シールから漏れにくく、上記のようなチャンバ内を高圧に保持する必要のあるシリンダ装置において、特に有効である。また、一般的に、オイルは、潤滑性も良好であり、ハウジング内におけるピストンの摺動を円滑なものとすることが可能である。
【００３２】
また、一般的に、オイルの凝固温度は、水の凝固温度より低い。例えば、密封空間外作動液が凝固し始めると、ハウジングおよびピストンに加わる力に対して、密封空間内のコロイド溶液に伝達される力が変動してしまう虞がある。しかしながら、本項の態様によれば、その凝固しにくいオイルによって、ハウジングおよびピストンに加わる力をコロイド溶液に確実に伝達することが可能である。
【００３３】
さらに、一般的に、オイルの熱伝導率は、水の熱伝導率より低い。コロイド溶液内の水は、外気温の低下によって凝固する虞があるが、密封空間をオイルで覆うように構成することによって、熱伝導率の低いオイルによってコロイド溶液内の水の温度が外部に逃げることを抑え、水が凝固することを防止することが可能である。
【００３４】
（１１）当該シリンダ装置が、前記２つの物としての車体と車輪を回転可能に保持する車輪保持部材との間に設けられ、
前記ハウジングが、前記車体と前記車輪保持部材との一方に連結されるとともに、前記ピストンが、前記車体と前記車輪保持部材との他方に連結され、
当該シリンダ装置が、車両用サスペンション装置を構成して、前記車体を懸架する懸架シリンダとされた(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載のシリンダ装置。
【００３５】
本項に記載の態様は、シリンダ装置を、車両用サスペンション装置の一構成要素とした態様である。詳しく言えば、本項に記載の態様は、当該シリンダ装置を、車体と車輪保持部材との相対動作を減衰させるショックアブソーバとして機能させるとともに、サスペンションスプリングとして車体を支持する力をも発生させる態様である。
【００３６】
（１２）当該シリンダ装置が、
前記支持力によって、自身に対応する車輪の分担荷重のすべてを受け持つように構成された(11)項に記載のシリンダ装置。
【００３７】
本項に記載の態様は、車輪の分担荷重（いわゆる、１Ｗである）のすべてを受け持つことが可能とされた態様であり、別途、サスペンションスプリングを設ける必要がなく、コンパクトなサスペンション装置が実現することになる。
【００３８】
（１３）当該シリンダ装置が、
前記車体と前記車輪保持部材との相対動作が許容される範囲において、前記密封空間内の圧力と前記弾性反力との両者がともに、それら車体と車輪保持部材との相対動作量に比例した大きさとなるように構成された(11)項または(12)項に記載のシリンダ装置。
【００３９】
本項に記載の態様は、密封空間内の圧力に依存した支持力と、密封部材の弾性反力に依存した支持力との両者がともに、シリンダ装置の全ストローク範囲において、サスペンションスプリングのバネ力として機能する態様となっている。なお、本項の態様においては、上記相対動作量の変化に対する密封空間内の圧力に依存した支持力の変化の勾配が、その密封空間内の圧力に対応するバネ定数と考えることができ、上記相対動作量の変化に対する密封部材の弾性反力に依存した支持力の変化の勾配が、その密封部材の弾性反力に対応するバネ定数と考えることができる。さらに、それらのバネ定数を足し合わせたものが、シリンダ装置のバネ定数と考えることができる。
【００４０】
ちなみに、従来の研究や実験によって、一般的なコロイダルダンパの特性として、コロイド溶液が収容された空間内の圧力と、作動液の多孔質体への流入量とが、ほぼリニアな関係にある範囲が存在することが解っている。したがって、密封空間内の圧力が、車体と車輪保持部材との相対動作量に比例した大きさとなるように構成するには、シリンダ装置のストロークが許容される範囲が、そのコロイド溶液が収容された空間内の圧力と作動液の流入量とがリニアな関係にある範囲内となるように構成することで、実現可能である。
【００４１】
さらに、シリンダ装置のストローク範囲が密封空間内の圧力と作動液の流入量とがリニアな関係にある範囲内となるようにするには、例えば、以下のようにシリンダ装置を構成することで実現可能である。まず、作動液の多孔質体への流入量は、例えば、単一のチャンバにコロイド溶液が充填された構成のコロイダルダンパにおいて、チャンバの容積の減少量に略等しい。また、例えば、シリンダ装置が液圧式ダンパと同様の構成とされた態様においては、ピストンロッドのハウジング内へ進入した体積分が、作動液の多孔質体への流入量に略等しい。そのことを考慮して、まず、多孔質体の量を、シリンダ装置がフルリバウンド位置からフルバウンド位置までストロークした場合のチャンバの容積減少量（あるいは、ピストンロッドのハウジング内へ進入した体積分）と同じ量の作動液を流入させることが可能な量に決定する。次に、作動液の量を、その多孔質体に流入する量（＝チャンバの容積減少量）より多い量に決定する。つまり、それらを混合させたコロイド溶液を備えさせることで、上記の態様のシリンダ装置を構成することができる。
【００４２】
（１４）前記支持力のうちの前記密封空間内の圧力に依存した力を、内圧依存支持力とし、前記支持力のうちの前記弾性反力に依存した力を、弾性反力依存支持力とした場合において、
前記密封部材が、
前記車体と前記車輪保持部材との相対動作が許容される範囲において、それらの相対動作量の変化に対する前記支持力の変化の勾配が設計上要求される設計変化勾配となるように、前記相対動作量の変化に対する前記弾性反力依存支持力の変化の勾配が、前記設計変化勾配と前記相対動作量の変化に対する前記内圧依存支持力の変化の勾配との差分である変化勾配差と等しくなるようにされたものである(13)項に記載のシリンダ装置。
【００４３】
本項に記載の態様は、シリンダ装置のバネ定数を設計値とするために、密封部材の剛性が適切化された態様である。先にも述べたように、コロイド溶液の特性には、ばらつきが生じるため、設計上要求されるものとすることが困難であるが、本項の態様によれば、そのコロイド溶液の特性に応じて、密封部材を設計することで、シリンダ装置のバネ定数を設計値とすることが可能である。
【００４４】
（１５）前記密封部材が、
蛇腹状に形成された蛇腹部を有し、
その蛇腹部の厚みが、前記弾性反力依存支持力の前記相対動作量の変化に対する変化の勾配が前記変化勾配差と等しくなるように、設定されたものである(14)項に記載のシリンダ装置。
【００４５】
（１６）前記密封部材が、
蛇腹状に形成された蛇腹部を有し、
前記蛇腹部を形成する山部と谷部との数が、前記弾性反力依存支持力の前記相対動作量の変化に対する変化の勾配が前記変化勾配差と等しくなるように、設定されたものである(14)項に記載のシリンダ装置。
【００４６】
上記２つの項に記載の態様は、密封部材を蛇腹部を有するものに限定した態様において、シリンダ装置のバネ定数を適切化するための手法を限定した態様である。先にも述べたように、蛇腹部の板厚や、蛇腹部を形成する山部と谷部との数を変更することで、密封部材の剛性を変更することができるため、上記２つの項の態様は、それら蛇腹部の板厚や蛇腹部を形成する山部と谷部との数を適切化した態様である。
【００４７】
（２１）車体と車輪を回転可能に保持する車輪保持部材との間に設けられ、(A)それら車体と車輪保持部材との一方に連結されるハウジングと、(B)それら車体と車輪保持部材との他方に連結されて前記ハウジング内を摺動可能なピストンと、(C)前記ハウジングと前記ピストンとによって区画形成されたチャンバの内部に収容された多数の細孔を有する多孔質体および作動液と、(D)可撓性を有し、前記チャンバの内部に密封空間を区画形成するとともにその密封空間に前記多孔質体と前記作動液の一部とをそれらが混合した状態で密封し、自身が弾性変形することによって、前記密封空間の容積の変化を許容する密封部材とを備え、(i)前記多孔質体の細孔に前記作動液が流入した状態によって生じる前記密封空間内の圧力と前記密封部材の弾性反力とに依存して、前記車体を支持する力である支持力を発生させるとともに、(ii)前記車体と前記車輪保持部材との相対動作に応じて、前記多孔質体の細孔へ流入している前記作動液の量が変化することによって、それら車体と車輪保持部材との相対動作を減衰させることで、コロイダルダンパとして機能するシリンダ装置において、前記車体と車輪保持部材との相対動作量の変化に対する前記支持力の変化の勾配が、設計上要求される設計変化勾配となるようにするためのシリンダ装置設計方法であって、
前記支持力のうちの前記密封空間内の圧力に依存した力を、内圧依存支持力とし、前記支持力のうちの前記弾性反力に依存した力を、弾性反力依存支持力とした場合において、
前記密封空間に密封されることになる前記多孔質体および前記作動液の一部と同じものを同じ量だけ準備する準備工程と、
その準備された多孔質体および作動液が前記シリンダ装置の前記密封空間に密封されたと仮定した場合において、その密封空間の容積の変化に対するその密封空間内の圧力の変化の勾配を測定する測定工程と、
その測定された前記密封空間の容積の変化に対するその密封空間内の圧力の変化の勾配に基づいて、前記相対動作量の変化に対する前記内圧依存支持力の変化の勾配を推定し、その推定された前記相対動作量の変化に対する前記内圧依存支持力の変化の勾配と前記設計変化勾配との差分である変化勾配差を推定する推定工程と、
前記相対動作量の変化に対する前記弾性反力依存支持力の変化の勾配が前記変化勾配差と等しくなるように、前記シリンダ装置に採用される前記密封部材を設計する密封部材設計工程と
を含むシリンダ装置設計方法。
【００４８】
本項に記載の態様は、カテゴリをシリンダ装置の設計方法とした態様である。本項に記載のシリンダ装置設計方法によれば、先に説明したように、シリンダ装置のバネ定数が設計上要求される値とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】請求可能発明の実施例であるシリンダ装置を一構成要素とした車両用サスペンション装置の正面図である。
【図２】請求可能発明の実施例であるシリンダ装置の正面断面図である。
【図３】図２に示す多孔質体を模式的に示す断面図である。
【図４】従来から知られている簡便な構成のコロイダルダンパの正面断面図である。
【図５】図４に示すコロイダルダンパにおけるストロークとチャンバ内の圧力との関係を示す図である。
【図６】請求可能発明の実施例であるシリンダ装置におけるストロークと密封空間内の圧力との関係を示す図である。
【図７】請求可能発明の実施例であるシリンダ装置におけるストロークと発生させる支持力との関係を示す図である。
【図８】他の設計方法によって構成されたシリンダ装置を備えた車両用サスペンション装置の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、請求可能発明の代表的な実施形態を、実施例として、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
【実施例】
【００５１】
＜サスペンション装置の構成＞
本実施例のシリンダ装置１０は、図１に示すように、車両用サスペンション装置の一構成要素とされている。その車両用サスペンション装置は、車両が有する車輪１２の各々に対応して設けられる独立懸架式のものであり、マルチリンクサスペンション装置とされている。サスペンション装置は、それぞれがサスペンションアームである第１アッパアーム２０，第２アッパアーム２２，第１ロアアーム２４，第２ロアアーム２６，トーコントロールアーム２８を備えている。５本のアーム２０，２２，２４，２６，２８のそれぞれの一端部は、車体に回動可能に連結され、他端部は、車輪１２を回転可能に保持する車輪保持部材としてのアクスルキャリア３０に回動可能に連結されている。それら５本のアーム２０，２２，２４，２６，２８により、アクスルキャリア３０は、車体に対して一定の軌跡に沿った上下動が許容されている。本シリンダ装置１０は、車体の一部であるタイヤハウジングに設けられたマウント部３２と、上記第２ロアアーム２６との間に配設されている。
【００５２】
図２に、シリンダ装置１０の正面断面図を示す。シリンダ装置１０は、概して円筒状のハウジング４２と、そのハウジング４２に対して摺動可能に配設されたピストン４４とを含んで構成されている。ピストン４４は、ピストン本体５０を有しており、そのピストン本体５０が、ハウジング４２の内部を、自身を挟んで２つのチャンバである上室５２と下室５４とに区画している。ピストン４４は、さらに、ピストンロッド５８を有しており、そのピストンロッド５８は、下端部においてピストン本体５０に連結されるとともに、ハウジング４２の上端部に設けられた蓋部から延び出している。そして、ピストンロッド５８は、上端部において防振ゴム６０を含んで構成されるアッパサポート６２を介してマウント部３２の下面側に連結されている。一方、ハウジング４２は、それの下端部において、ブシュ６４を介して第２ロアアーム２６に連結されている。
【００５３】
つまり、ハウジング４２と、ピストンロッド５８およびそれに連結されたピストン４４とは、車体（マウント部３２）と車輪１２（アクスルキャリア３０）との接近・離間に応じて軸線方向に相対移動可能とされている。換言すれば、シリンダ装置１０は、車体と車輪１２との接近・離間に応じて伸縮可能とされているのである。
【００５４】
ちなみに、シリンダ装置１０は、カバーチューブ７０を備えており、そのカバーチューブ７０は、上記ピストンロッド５８およびハウジング４２の上部を収容し、外部からの塵埃，泥等の侵入を防止するようにされている。
【００５５】
ハウジング４２内の下端部には、金属製のベローズ８０が固定されており、下室５４に収容されている。そのベローズ８０には、疎水化多孔質シリカゲル８２と、水８４とが混合されたコロイド溶液９０が充填された状態で密封されている。なお、ベローズ８０は、ハウジング４２内に固定された状態において、上下方向に伸縮するようになっている。したがって、ベローズ８０は、容器状に形成されたものであり、自身のみによって密封空間を形成してその内部にコロイド溶液９０を密封する密封部材として機能するものとなっており、本シリンダ装置１０は、ベローズ８０とコロイド溶液９０とを含んで構成されたコロイド溶液密封体９２を備えたものとなっている。また、水８４は、密封空間内作動液である。
【００５６】
図３に、疎水化多孔質シリカゲル８２の１つの粒子の断面図を模式的に示す。疎水化多孔質シリカゲル粒子１００は、外径Ｄが数μｍ〜数十μｍオーダで、かつ、細孔１０２の内径ｄが数ｎｍ〜数十ｎｍオーダの球形シリカゲル粒子を、それの表面（細孔内も含む）を疎水性物質で疎水化処理したものである。つまり、疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の各々が、多孔質体として機能するものとなっている。
【００５７】
下室５４には、上記コロイド溶液密封体９２が収容された状態で、密封空間外作動液としての鉱物油１１０が充填されている。また、上室５２にも、鉱物油１１０が充填されている。先に述べたピストン本体５０には、それを軸方向に貫通し、上室５２と下室５４とを連通させる複数の連通路１１２が設けられている。つまり、ハウジング４２に対するピストン４４の摺動に伴って上室５２および下室５４の容積が変化する場合に、上記連通路１１２によって、上室５２と下室５４との間で、鉱物油１１０の流通が許容されるのである。ちなみに、後に詳しく説明するが、ハウジング４２の内部は高圧になるため、ハウジング４２の上端部の蓋部、および、下端部の蓋部には、鉱物油１１０の漏れを防止するために、複数の高圧シール１１４，１１６が設けられている。特に、ピストンロッド５８が摺動する上端部の蓋部には、そのピストンロッド５８の摺動面に接する２つのシール１１６が設けられている。それら２つのシール１１６の間にグリースが密封されており、シール性が高められている。
【００５８】
シリンダ装置１０は、車体と車輪との接近離間動作を規制する機構、いわゆるバウンドストッパ、および、リバウンドストッパを有している。具体的には、バウンドストッパは、カバーチューブ７０の内側の上端に貼着された環状の緩衝ゴム１４０を含んで構成され、ハウジング４２の上端部が、緩衝ゴム１４０を介してカバーチューブ７０に当接するように構成されている。また、リバウンドストッパは、ハウジング４２の上方側の蓋部の下面に貼着された環状の緩衝ゴム１４２を含んで構成され、ピストン４４の上面とハウジング４２の上方側の蓋部とが、緩衝ゴム１４２を介して当接するように構成されている。
【００５９】
＜コロイダルダンパとしての特性＞
i）一般的なコロイダルダンパの特性
上述したように、本サスペンション装置は、シリンダ装置１０を主体として構成され、そのシリンダ装置１０は、コロイド溶液９０を内部に収容するコロイダルダンパである。そのシリンダ装置１０のコロイダルダンパとしての機能について、以下に詳しく説明する。まず、本シリンダ装置１０について説明する前に、図４に示す簡便な構成のコロイダルダンパ１５０を例に、コロイダルダンパの一般的な特性について、図５をも参照しつつ詳しく説明する。コロイダルダンパ１５０は、ハウジング１５２と、そのハウジング１５２内を摺動するピストン１５４とを含んで構成されるシリンダ装置１５６を備えている。そして、コロイダルダンパ１５０は、それらハウジング１５２とピストン１５４とによって形成されるチャンバ１５８内に、多孔質体１６０と作動液１６２とが混合されたコロイド溶液１６４が充填されたものである。
【００６０】
図５は、ハウジング１５２とピストン１５４との相対動作量Ｓ（シリンダ装置１５６のストローク）と、チャンバ１５８の内圧ｐとの関係を示す図である。コロイダルダンパ１５０において、シリンダ装置１５６を収縮させる力が外部から加わると、まず、チャンバ１５８内の作動液１６２の液圧が大きく（急な勾配で）上昇する（図５における(I)の範囲）。作動液１６２の液圧が、ある高さ付近まで上昇すると、作動液１６２は、その作動液１６２の表面張力に抗して多孔質体１６０の細孔に流入し始め、加わる力の大きさに比例した量だけ作動液１６２が流入することになる（図５における(II)の範囲）。その多孔質体１６０への作動液１６２の流入によって、コロイド溶液１６４の容積が減少し、シリンダ装置１５６が収縮するようにストロークすることになる。つまり、作動液１６２の流入量とチャンバ１５８の容積変化とは等しいのであり、作動液１６２の流入量とシリンダ装置１５６のストロークとは、リニアな関係にあると言える。また、作動液１６２の流入量が多くなれば、チャンバ１５８の内圧も大きくなる。つまり、図５における(II)の範囲に示すように、シリンダ装置１５６のストロークＳと、チャンバ１５８の内圧ｐとは、リニアな関係となっている。そして、作動液１６２が、流入できる限界付近まで多孔質体１６０内に流入すると、作動液の１６２の液圧が大きく上昇し始めるのである（図５における(III)の範囲）。
【００６１】
次に、シリンダ装置１５６に加えていた力を取り除くと、作動液１６２の液圧が大きく（急な勾配で）低下する（図５における(IV)の範囲）。その後、作動液１６２の液圧が低下すると、多孔質体１６０の細孔から作動液１６２が流出するのである（図５における(V)の範囲）。その多孔質体１６０からの作動液１６２の流出によって、コロイド溶液１６４の容積が増加し、シリンダ装置１５６が伸張するようにストローク動作することになる。なお、この図５における(V)の範囲に示す作動液１６２が流出する場合も、作動液１６２が流入するときと同様に、シリンダ装置１５６のストロークＳと、チャンバ１５８の内圧ｐとは、リニアな関係となっている。
【００６２】
多孔質体１６０と作動液１６２との間の状態を、それら多孔質体１６０と作動液１６２との間の接触角を用いて説明すれば、多孔質体１６０へ作動液１６２が流入する際に接触角が大きく、多孔質体１６０から作動液１６２が流出する際に接触角が小さくなる。そのため、図５に示したように、作動液流入時（収縮時）のチャンバ１５８の内圧と、作動液流出時（伸張時）のチャンバ１５８の内圧とには、差が生じる。つまり、図５に示すように、シリンダ装置１５６のストロークＳの変化に対するチャンバ１５８の内圧ｐの変化に、ヒステリシスが生じるのである。そして、そのことによって、コロイダルダンパ１５０は、エネルギを散逸して２つの相対動作する物の相対動作を減衰させる構成とされている。ちなみに、図５のヒステリシスによって囲まれた部分の面積が、散逸したエネルギに相当する。
【００６３】
ii）本シリンダ装置のコロイダルダンパとしての特性
本シリンダ装置１０は、コロイド溶液９０がベローズ８０内に密封されているが、外部から加えられた力は、鉱物油１１０を介してコロイド溶液密封体９２に伝達される。そして、コロイド溶液密封体９２は、自身に力が加わると、ベローズ８０内に収容された水８４の液圧が上昇する。その水８４の液圧が、ある高さまで上昇すると、その水８４は、表面張力に抗して疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の細孔１０２内に流入する。それに伴って、ベローズ８０は収縮しつつ、コロイド溶液密封体９２は、体積が減少することになるのである。一方、自身に加わる力がなくなると、水８４の液圧が低下し、疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の細孔１０２から水８４が流出する。それに伴って、ベローズ８０は伸張しつつ、コロイド溶液密封体９２は、体積が増加することになる。つまり、本シリンダ装置１０も、上述したコロイダルダンパ１５０と同様の特性を有している。なお、図６に、本シリンダ装置１０のストロークＳと、コロイド溶液密封体９２の内圧ｐとの関係を示す。
【００６４】
＜本シリンダ装置の機能＞
i）サスペンションスプリングとしての機能
本シリンダ装置１０は、上述したように、サスペンション装置の構成要素の主体となるものである。まず、本シリンダ装置１０は、サスペンションスプリングとしての機能を有するものとなっている。シリンダ装置１０は、マウント部３２と第２ロアアーム２６との間に配設され、自身に対応する車輪１２の分担荷重（いわゆる、１Ｗである）を受けて、収縮することになる。シリンダ装置１０が収縮する際、疎水化多孔質シリカゲル１００の細孔１０２に水８４がある量だけ流入し、コロイド溶液密封体９２内の圧力が上昇する。また、その疎水化多孔質シリカゲル１００の細孔１０２への水８４の流入に伴って、コロイド溶液９０を密封しているベローズ８０は収縮し、ベローズ８０は、その収縮によって弾性反力を発生させることになる。つまり、下室５４におけるコロイド溶液密封体９２の外部の圧力は、コロイド溶液密封体９２の内圧と、ベローズ８０の弾性反力との両者に依存したものとなっている。したがって、シリンダ装置１０は、コロイド溶液密封体９２の内圧とベローズ８０の弾性反力との両者に依存して、車体を支持する力である支持力Ｆを発生させるように構成されており、その支持力Ｆによって、車輪の分担荷重を受け持つことになる。
【００６５】
まず、コロイド溶液密封体９２の内圧に依存する支持力について、詳しく説明する。本シリンダ装置１０は、図６に示すように、本シリンダ装置１０は、ストロークが許容される範囲において、疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の細孔１０２からすべての水８４が流出しないように、かつ、疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の細孔１０２への水８４の流入量が流入できる限界値には達しないように構成されている。その図６からも分かるように、コロイド溶液密封体９２が収容された下室５４の容積が減少するようにストロークする場合、平たく言えば、シリンダ装置１０が収縮するようにストロークする場合に、コロイド溶液密封体９２の内圧ｐが、疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の細孔１０２への水８４の流入量に比例した大きさとなる。なお、疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の細孔１０２への水８４の流入量は、ピストンロッド５８のハウジング４２内へ進入した体積分に等しい。つまり、コロイド溶液密封体９２の内圧ｐは、シリンダ装置１０のストローク量（車体と車輪保持部材との相対動作量）に比例した大きさとなっている。したがって、本シリンダ装置１０は、リバウンドストッパおよびバウンドストッパによって定まるシリンダ装置１０の全ストローク範囲において、１Ｗを受け持つ力を発生させていると考えることができる。
【００６６】
また、図６に示すように、シリンダ装置１０のストローク範囲においては、ストローク量の変化に対するコロイド溶液密封体９２の内圧ｐの変化の勾配は、ほぼ一定となっている。そのため、コロイド溶液密封体９２の内圧に依存する支持力である内圧依存支持力ＦCのストローク量の変化に対する変化勾配も、ほぼ一定となる。つまり、その内圧依存支持力は、シリンダ装置１０が発生させるバネ力の一部と考えることができ、その内圧依存支持力の変化勾配は、コロイド溶液密封体９２の内圧に依存するバネ力のバネ定数ＫCと考えることができるのである。
【００６７】
次に、ベローズ８０の弾性反力に依存する支持力について説明する。ベローズ８０の弾性反力は、収縮した量に比例したものとなる。ベローズ８０の収縮によってコロイド溶液密封体９２減少した容積は、疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の細孔１０２への水８４の流入量に等しいため、ベローズ８０の収縮量は、疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の細孔１０２への水８４の流入量に比例する。つまり、ベローズ８０の弾性反力も、その水８４の流入量に比例すると考えられる。なお、先にも述べたように、疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の細孔１０２への水８４の流入量は、ピストンロッド５８のハウジング４２内への進入した体積分に等しい。したがって、ベローズ８０の弾性反力も、シリンダ装置１０のストローク量（車体と車輪保持部材との相対動作量）に比例した大きさとなっているのである。ちなみに、ベローズ８０は、シリンダ装置１０がフルバウンドした状態においても、収縮する限界には至らないようになっている。
【００６８】
また、シリンダ装置１０のストローク範囲において、ベローズ８０の弾性反力のストローク量の変化に対する変化勾配は、ほぼ一定であり、ベローズ８０の弾性反力に依存する支持力である弾性反力依存支持力ＦBのストローク量の変化に対する変化勾配も、ほぼ一定となる。つまり、その弾性反力依存支持力は、シリンダ装置１０が発生させるバネ力の一部と考えることができ、その弾性反力依存支持力の変化勾配は、ベローズ８０の弾性反力に依存するバネ力のバネ定数ＫBと考えることができる。
【００６９】
図７に、シリンダ装置１０が発生させる支持力Ｆと、シリンダ装置１０のストロークとの関係を示す。シリンダ装置１０が発生させる支持力Ｆは、前述したように、コロイド溶液密封体９２の内圧とベローズ８０の弾性反力の両者に依存しているため、上記の内圧依存支持力ＦCと弾性反力依存支持力ＦBとを足し合わせたものとなり、次式のようになる。
Ｆ＝ＦC＋ＦB
＝ＫC・Ｓ＋ＫB・Ｓ
したがって、シリンダ装置１０が発生させる支持力Ｆのストローク量の変化に対する変化勾配、つまり、シリンダ装置１０がサスペンションスプリングとしての機能する際のバネ定数Ｋは、次式のようになる。
Ｋ＝ＫC＋ＫB
なお、そのシリンダ装置１０のバネ定数Ｋは、設計上要求される設計バネ定数ＫPとされている。
【００７０】
ちなみに、先に述べたように、本シリンダ装置１０は、シリンダ装置１０の内圧ｐが疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の細孔１０２への水８４の流入量に比例する範囲内でストロークするように構成されている。本シリンダ装置１０は、そのような構成とするために、コロイド溶液密封体９２に収容される疎水化多孔質シリカゲル８６の量（体積）と水８４の量（体積）が定められている。まず、シリンダ装置１０において、標準状態（例えば、車両に一人も乗車しておらず、かつ、何も積載しておらず、さらに、水平面上において停車している状態）における中立位置から、バウンド方向にストローク量Ｓb，リバウンド方向にストローク量Ｓrだけストロークできるようにすると、シリンダ装置１０の上室５２と下室５４とを合わせた容積変化ΔＶは、フルバウンド時とフルリバウンド時とで、次式のように求まる。
ΔＶ＝Ａ・（Ｓb＋Ｓr）
ここで、Ａは、ハウジング４２内の圧力がピストン４４に作用する面積である受圧面積であり、シリンダ装置１０においては、ピストンロッド５８の断面積が相当する。
【００７１】
そして、本シリンダ装置１０においては、この容積変化ΔＶに等しい量の水８４を疎水化多孔質シリカゲル８６が流入できる必要がある。つまり、疎水化多孔質シリカゲル８６の容積に対する疎水化多孔質シリカゲル８６の水８４を流入できる限界値の比をηとすれば、疎水化多孔質シリカゲル８６の必要最低量（体積である）ＶSminが、次式によって定まる。
ＶSmin＝ΔＶ／η
なお、疎水化多孔質シリカゲル８６は、疎水化処理の際に、全てが疎水化されずに吸水性を有するシリカゲルが残ってしまう場合がある。例えば、疎水化処理を行った全量に対する、疎水化されなかったシリカゲルの量を除いた疎水化されたシリカゲルの量の割合を、疎水化率βと定義すれば、その疎水化率のばらつき等に対応するために、実際の疎水化多孔質シリカゲル８６の量（体積である）ＶSは、次式によって決められ、疎水化多孔質シリカゲル８６のその必要最低量ＶSminより多くされている。
ＶS＝ＶSmin／β
また、疎水化多孔質シリカゲル８６の量ＶSに対して、水８４の量ＶFは、ΔＶ以上であればよいため、本シリンダ装置１０においては、ＶF＝ＶSとされている。
【００７２】
ii）ショックアブソーバとしての機能
本シリンダ装置１０において、中立位置からの１サイクルの動作におけるコロイド溶液密封体９２の内圧の変化を、シリンダ装置１０のストロークＳとの関係で示せば、図６に示す二点鎖線のようになる。シリンダ装置１０は、先に説明した一般的なコロイダルダンパ１５０と同様に、作動液流入時（収縮時）のコロイド溶液密封体９２の内圧と、作動液流出時（伸張時）のコロイド溶液密封体９２の内圧とに差が生じ、図６に示すように、シリンダ装置１０のストロークＳの変化に対するコロイド溶液密封体９２の内圧ｐの変化に、ヒステリシスが生じる。そして、その図６の二点鎖線によって囲まれた面積が、１サイクルの動作において散逸したエネルギに相当する。つまり、本シリンダ装置１０は、車体と車輪１２との相対動作を減衰させることになるのであり、ショックアブソーバとして機能することとなる。
【００７３】
＜本コロイダルダンパの特徴＞
【００７４】
上述したように、コロイダルダンパとしての機能を有する本シリンダ装置１０は、ショックアブソーバとしての機能だけでなく、サスペンションスプリングとしての機能をも有している。そのことから、本サスペンション装置は、別途、サスペンションスプリングを設ける必要がなく、簡便な構成のものとなっている。
【００７５】
本シリンダ装置１０は、多孔質体と作動液とからなるコロイド溶液が密封容器内に密封されており、作動液がその密封容器外へは流出しないように構成されている。つまり、本シリンダ装置１０は、比較的硬度の高い疎水化多孔質シリカゲル粒子１００がハウジング４２やピストン４４と擦れ合うことがなく、シリンダ装置１０内の摩耗を防止することが可能である。また、例えば、ハウジングのピストンが摺動する部分から、フィルタや容器によって多孔質体を隔離する構成のコロイダルダンパも存在する。しかしながら、そのフィルタや容器によって多孔質体を隔離した構成のコロイダルダンパは、ストレス等によって粉砕されて小さくなった多孔質体が、そのフィルタや容器に目詰まりしたり、それを通過したりしてしまうという問題がある。それに対して、本シリンダ装置１０は、コロイド溶液が密封容器に密封されているため、多孔質体が粉砕されて小さくなったとしても、当然に密封容器外へ流出することがない。したがって、本シリンダ装置１０は、耐久性に優れたコロイダルダンパとなっている。
【００７６】
また、本シリンダ装置１０は、疎水化多孔質シリカゲル粒子１００の細孔１０２に流出入させる密封空間内作動液と、外部から加えられる力をコロイド溶液密封体９２に伝達するためにチャンバ５２，５４内に充填された密封空間外作動液とが、異なる液体とされて、互いに異なる性質，特性を有するものとなっている。具体的に言えば、密封空間外作動液である鉱物油１１０と、密封空間内作動液である水８４とは、動粘度が互いに異なり、密封空間外作動液の動粘度が、密封空間内作動液の動粘度より高いものとなっている。それによって、密封空間外作動液である鉱物油１１０は、シリンダ装置１０に加えられる力をコロイド溶液密封体９２に効率的に伝達することが可能である。また、本シリンダ装置１０は、１Ｗを受け持つために、シリンダ装置１０の内圧を高圧に保持することが必要となる。本シリンダ装置１０は、密封空間外作動液である鉱物油１１０が粘度の高いものとされているため、ハウジング４２に設けられるシール１１４，１１６の密封性が確保されたものとなっている。
【００７７】
また、密封空間外作動液である鉱物油１１０と、密封空間内作動液である水８４とは、熱伝導率が互いに異なり、密封空間外作動液の熱伝導率が、密封空間内作動液の熱伝導率より低いものとなっている。本シリンダ装置１０は、コロイド溶液密封体９２が鉱物油１１０によって覆われるような構成とされている。つまり、本シリンダ装置１０は、密封空間内作動液である水８４は、外気温が低下すると凝固する虞があるが、熱伝導率の低い鉱物油１１０によって水８４の温度が外部に逃げることを抑え、水８４の温度低下を抑制することが可能とされている。
【００７８】
さらに、密封空間外作動液である鉱物油１１０と、密封空間内作動液である水８４とは、凝固温度が互いに異なり、密封空間外作動液の凝固温度が、密封空間内作動液の凝固温度より低いものとなっている。例えば、密封空間外作動液が凝固し始めると、外部からシリンダ装置１０に加わる力に対して、コロイド溶液密封体９２に伝達される力が変動してしまう虞がある。しかしながら、本シリンダ装置１０は、その凝固しにくい鉱物油１１０によって、外部からシリンダ装置１０に加わる力をコロイド溶液密封体９２に確実に伝達することが可能とされている。
【００７９】
さらにまた、本シリンダ装置１０は、自身が発生させる支持力が、コロイド溶液密封体９２の内圧とベローズ８０の弾性反力との両者に依存しているため、比較的大きな支持力を発生させることが可能であり、比較的大きな分担荷重を受け持つことが可能となる。
【００８０】
また、コロイド溶液密封体９２の内圧に依存した支持力は、コロイド溶液９０の特性に依存する。詳しくは、疎水化多孔質シリカゲル８２の粒子径，それが有する細孔１０２の径や、疎液化処理の程度（疎液化率等）などに依存する。それらには、ばらつきがあるために、コロイド溶液密封体９２の内圧に依存するバネ力のバネ定数ＫCが、設計されたものと異なる場合がある。つまり、コロイド溶液密封体９２の内圧にのみ依存して支持力を発生させるシリンダ装置は、設計上要求されるバネ定数を得ることが難しいという問題がある。それに対して、ベローズ８０の弾性反力に依存するバネ力のバネ定数ＫBは、ベローズ８０の製造の過程において大きな誤差が生じることはないため、比較的容易に、設計上要求されるものとすることができる。本シリンダ装置１０は、コロイド溶液９０の特性の設計に対する誤差を考慮してベローズ８０が設計されているため、シリンダ装置１０のバネ定数Ｋが設計バネ定数ＫPとされたものとなっているのである。つまり、本シリンダ装置１０は、コロイダルダンパとしての機能を有するものであっても、そのバネ定数が設計上要求される値とされた精度の良いものとなっている。
【００８１】
＜密封部材の設計方法＞
以下に、本シリンダ装置１０の設計方法、詳しくは、上述したベローズ８０の設計方法について説明する。上述したように、疎水化多孔質シリカゲル８２の粒子径，それが有する細孔１０２の径のばらつきや、疎液化処理の程度（疎液化率等）によって、コロイド溶液密封体９２の内圧に依存するバネ力のバネ定数ＫCが、設計されたものと異なる場合がある。そこで、まず、実際にシリンダ装置１０に用いられる疎水化多孔質シリカゲル８２および水８４と同じものを、同じ量だけ用意する。（準備工程）
【００８２】
次に、それら疎水化多孔質シリカゲル８２および水８４を、図４に示したシリンダ装置のチャンバに充填する。そのシリンダ装置に、そのシリンダ装置を収縮する力を加え、チャンバの容積変化に対するチャンバ内の圧力を測定する。それにより、疎水化多孔質シリカゲル８２に水８４が流入する場合の、シリンダ装置１０のストローク量の変化に対するコロイド溶液密封体９２の内圧の変化勾配が求められる。（測定工程）
【００８３】
続いて、そのシリンダ装置１０のストローク量の変化に対するコロイド溶液密封体９２の内圧の変化勾配に基づいて、シリンダ装置１０のストローク量の変化に対する内圧依存支持力ＦCの変化の勾配、つまり、コロイド溶液密封体９２の内圧に依存したバネ定数ＫCが求められる。次いで、シリンダ装置１０のバネ定数Ｋが設計バネ定数ＫPとなるように、その設計バネ定数ＫPと、コロイド溶液密封体９２の内圧に依存したバネ定数ＫCとに基づいて、ベローズ８０のバネ定数ＫBが、次式に従って求められる。（推定工程）
ＫB＝ＫP−ＫC
【００８４】
そして、シリンダ装置１０に用いられるベローズは、それのバネ定数が上記のように求められたバネ定数ＫBとなるように、板厚および蛇腹を形成する山部と谷部との数が設定される。その板厚，山部と谷部との数に基づいて、ベローズ８０が製造される。（密封部材設計工程）
【００８５】
このような設計方法により、シリンダ装置１０が発生させるバネ力のバネ定数、つまり、本サスペンション装置が発生させるバネ力のバネ定数が、ほぼ設計された値に設定されているのである。なお、ベローズ８０は、バネ定数がそれぞれ異なる複数のものを準備しておき、その中から上記のように求められたバネ定数ＫBに最も近いバネ定数となっているものを選択するような方法を採用することもできる。ちなみに、その場合、準備しておく複数のベローズは、例えば、板厚がそれぞれ異なるものであってもよく、山部と谷部との数がそれぞれ異なるものであってもよい。
【００８６】
＜コロイダルダンパを有するサスペンション装置のその他の設計方法＞
図８には、上記実施例と同様に、車両用サスペンション装置が発生させるバネ力のバネ定数が、ほぼ設計された値に設定された車両用サスペンション装置２００を示す。その車両用サスペンション装置２００は、上記実施例のシリンダ装置１０と同様に構成されたシリンダ装置２０２を備えたものである。つまり、シリンダ装置２０２は、上記実施例のシリンダ装置１０と同様に、疎水化多孔質シリカゲル８２と水８４とが混合されたコロイド溶液９０を密封するベローズ２０４を有し、そのベローズ２０４の内圧と弾性反力との両者に依存して、車体を支持するための支持力を発生させるように構成されたものである。
【００８７】
ただし、このサスペンション装置２００は、上記実施例のサスペンション装置が受け持つ分担荷重よりも、大きな分担荷重を受け持つものである。つまり、サスペンション装置２００は、その大きな分担荷重を受け持つために、さらに、シリンダ装置２０２と並列的に設けられたコイルスプリング２１０をも備えている。したがって、サスペンション装置２００は、車体を支持するための支持力を、ベローズ２０４内の内圧とベローズ２０４の弾性反力との両者だけでなく、コイルスプリング２１０のバネ力にも依存して、発生させるように構成されている。なお、コイルスプリング２１０は、シリンダ装置１０が発生させる支持力を担保するものであって、コイルスプリング２１０が発生させる支持力は、シリンダ装置１０が発生させる支持力より小さくされている。
【００８８】
したがって、サスペンション装置２００が発生させるバネ力のバネ定数Ｋは、ベローズ２０４の内圧に依存したバネ定数ＫC，ベローズ２０４の弾性反力に依存したバネ定数ＫB，コイルスプリング２１０のバネ定数ＫSを足し合わせたものとなる。
Ｋ＝ＫC＋ＫB＋ＫS
このことから、本サスペンション装置２００において、本サスペンション装置２００のバネ定数Ｋを設定されたバネ定数ＫPとするためには、ベローズ２０４の内圧に依存したバネ定数ＫCとコイルスプリング２１０のバネ定数ＫSとに基づいて、ベローズ２０４のバネ定数ＫBを設計するようにしてもよく、ベローズ２０４の内圧に依存したバネ定数ＫCとベローズ２０４のバネ定数ＫBとに基づいて、コイルスプリング２１０のバネ定数ＫSを設計するようにしてもよい。以上のことから、本サスペンション装置２００は、上記実施例シリンダ装置１０を備えたサスペンション装置と同様に、そのバネ定数が設定された値とされた精度の良いサスペンション装置となっている。
【符号の説明】
【００８９】
１０：シリンダ装置（コロイダルダンパ）    １２：車輪    ２６：第２ロアアーム    ３０：アクスルキャリア（車輪保持部材）    ３２：マウント部（車体の一部）    ４２：ハウジング    ４４：ピストン    ５０：ピストン本体    ５２：上室（チャンバ）    ５４：下室    ５８：ピストンロッド    ８０：ベローズ（密封部材）    ８２：疎水化多孔質シリカゲル    ８４：水（密封空間内作動液）    ９０：コロイド溶液    ９２：コロイド溶液密封体    １００：疎水化多孔質シリカゲル粒子（多孔質体）    １０２：細孔    １１０：鉱物油（密封空間外作動液）    ２００：サスペンション装置    ２０２：シリンダ装置（コロイダルダンパ）    ２０４：ベローズ（密封部材）    ２１０：コイルスプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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