(57)【要約】【課題】横荷重の影響を受けにくい緩衝器を提供すること。【解決手段】作動流体に抵抗を付与することによって減衰力が生じる緩衝器１０であって、作動流体が充填されるシリンダ１１と、シリンダ１１の内周面１１Ａに摺動する外周部を有するピストン１６と、ピストン１６に結合され、シリンダ１１から外部に突出するロッド１５と、ロッド１５の外周面１５Ａを摺動自在に支持するヘッド１９と、を備え、シリンダ１１の内周面１１Ａにアモルファス炭素膜２４が形成される構成とした。【選択図】図１
2015194218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体に抵抗を付与することによって減衰力が生じる緩衝器であって、
作動流体が充填されるシリンダと、
前記シリンダの内周面に摺動する外周部を有するピストンと、
前記ピストンに結合され、前記シリンダから外部に突出するロッドと、
前記ロッドの外周面を摺動自在に支持するヘッドと、を備え、
前記シリンダの内周面と前記ピストンの外周部との少なくとも一方にアモルファス炭素膜が形成されることを特徴とする緩衝器。
【請求項２】
前記ロッドの外周面と前記ヘッドの内周部の少なくとも一方にアモルファス炭素膜が形成されることを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
【請求項３】
作動流体として磁気粘性流体が用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体に抵抗を付与することによって減衰力が生じる緩衝器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、作動流体として気体が充填されるシリンダと、シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されるロッドと、を備える緩衝器が記載されている。
【０００３】
上記緩衝器は、シリンダ内に気体と共に所定量の潤滑油が封入され、シリンダとピストンとの摺動部とロッドと軸受部材との摺動部との間で潤滑油を循環させる通路を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４９１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の緩衝器にあっては、緩衝器に働く横荷重によってシリンダの内周面とピストンの外周部とが摺動する部位に生じる摩擦力が大きくなるため、緩衝器に生じる減衰力が過大になるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、横荷重の影響を受けにくい緩衝器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、作動流体に抵抗を付与することによって減衰力が生じる緩衝器であって、作動流体が充填されるシリンダと、シリンダの内周面に摺動する外周部を有するピストンと、ピストンに結合され、シリンダから外部に突出するロッドと、ロッドの外周面を摺動自在に支持するヘッドと、を備え、シリンダの内周面とピストンの外周部との少なくとも一方にアモルファス炭素膜が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、アモルファス炭素膜の摩擦係数が小さいことにより、緩衝器に働く横荷重によってシリンダの内周面とピストンの外周部とが摺動する部位に生じる摩擦力が小さく抑えられる。これにより、横荷重の影響を受けにくい緩衝器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る緩衝器の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る緩衝器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１に示す緩衝器１０は、車両のサスペンション装置（図示省略）に組み込まれ、車体と車軸を支持するサスペンション部材の間で伸縮作動する。
【００１２】
緩衝器１０は、作動流体が充填される筒状のシリンダ１１と、シリンダ１１内に摺動自在に収容されるピストン１６と、ピストン１６に結合されるロッド１５と、ロッド１５を摺動自在に支持する環状のヘッド１９と、を備える。シリンダ１１内は、ピストン１６によってロッド側室１３とピストン側室１４との２つの流体室に区画される。
【００１３】
シリンダ１１は、その基端部（下端部）１１Ｂがブラケット１７を介してサスペンション部材に連結される。ロッド１５は、その先端部（上端部）１５Ｔが車体に連結される。なお、緩衝器１０は、上記構成に限らず、シリンダ１１が車体に連結され、ロッド１５がサスペンション部材に連結される構成としてもよい。
【００１４】
緩衝器１０は、作動流体として作動油を用いるが、作動油の代わりに例えば水溶性代替液または水等の液体を用いてもよい。
【００１５】
緩衝器１０は、伸縮作動時にその内部を流れる作動流体に抵抗を付与する減衰力発生要素を備える。ピストン１６には、減衰力発生要素として、ロッド側室１３とピストン側室１４との間で流れる作動流体の流れに抵抗を付与する伸側減衰弁２１及び圧側減衰弁２２が設けられる。
【００１６】
緩衝器１０の伸長作動時に、圧側減衰弁２２が閉弁し、伸側減衰弁２１が開弁する。伸側減衰弁２１がロッド側室１３からピストン側室１４に流れる作動流体の流れに抵抗を付与することにより、緩衝器１０の伸長作動を抑える伸側減衰力が生じ、車体の振動が抑制される。
【００１７】
緩衝器１０の収縮作動時に、伸側減衰弁２１が閉弁し、圧側減衰弁２２が開弁する。圧側減衰弁２２がピストン側室１４からロッド側室１３に流れる作動流体の流れに抵抗を付与することにより、緩衝器１０の収縮作動を抑える圧側減衰力が生じ、車体の振動が抑制される。
【００１８】
シリンダ１１の底部付近には通孔１８が開口され、通孔１８はリザーバ室（図示省略）に連通される。緩衝器１０が伸縮作動するのに伴って、シリンダ１１内にロッド１５が侵入する体積分の作動流体が通孔１８を通じてリザーバ室に出入りする。
【００１９】
シリンダ１１の先端開口部１１Ｃには、環状のヘッド１９が固定される。ヘッド１９の内周部には、ロッド１５を挿通させるベアリング２７及びシールリング２８が設けられる。
【００２０】
ベアリング２７は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の低摩擦樹脂材によって形成され、ロッド１５の外周面１５Ａを摺動自在に支持する。
【００２１】
シールリング２８は、弾性樹脂材によって形成され、ロッド１５の外周面１５Ａに隙間無く摺接し、ヘッド１９とロッド１５の間を密封する。
【００２２】
ピストン１６は、ロッド１５に連結される円環状のピストン本体部１２と、ピストン本体部１２の外周部に設けられるピストンリング２３と、を備える。ピストン本体部１２の外周面１２Ａには環状の外周溝１２Ｂが形成され、外周溝１２Ｂにピストンリング２３が介装される。
【００２３】
ピストンリング２３は、例えばＰＴＦＥ等の低摩擦樹脂材によって形成される。ピストンリング２３は、シリンダ１１の内周面１１Ａに摺動してピストン本体部１２をシリンダ１１に対して支持する。
【００２４】
シリンダ１１の内周面１１Ａのうちピストンリング２３が摺動する範囲には、アモルファス炭素膜（ＤＬＣ膜）２４が形成される。
【００２５】
アモルファス炭素膜２４は、炭素を主成分とし、特定の結晶構造を持たないアモルファス構造体からなり、その表面が滑らかであり、硬度が高く、耐摩耗性、固体潤滑性、熱伝導性、化学的安定性等に優れる。
【００２６】
アモルファス炭素膜２４は、例えばプラズマＣＶＤ法によって炭化水素ガスを原料として水素を含有する水素化アモルファス炭素膜を形成することができる。プラズマＣＶＤ法は、高周波、マイクロ波等の放電により原料ガスをプラズマ励起させて、ワークにイオン結合やラジカル種の結合によって結晶または非晶質の状態で成長させる方法である。
【００２７】
車両の走行時に、サスペンション装置の作動によって緩衝器１０が軸方向に伸縮作動する際、緩衝器１０を曲げようとする横力が径方向に働く。緩衝器１０では、横力によってシリンダ１１の内周面１１Ａとピストンリング２３との摺動部に摩擦力が生じるとともに、ロッド１５の外周面１５Ａとベアリング２７との摺動部に摩擦力が生じる。
【００２８】
シリンダ１１の内周面１１Ａに摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜２４が形成され、かつピストンリング２３がＰＴＦＥ等の低摩擦樹脂材によって形成されることにより、シリンダ１１の内周面１１Ａとピストンリング２３との摺動部に生じる摩擦力が小さく抑えられる。
【００２９】
アモルファス炭素膜２４は、ピストンリング２３が押し付けられる横荷重が大きくなっても、摩擦係数が低いため、ピストンリング２３との摺動部に生じる摩擦力が小さく抑えられる。これにより、緩衝器１０に働く横荷重が大きくなっても、緩衝器１０の減衰力が過大になることが抑えられ、シリンダ１１及びピストンリング２３の耐摩耗性が確保される。
【００３０】
また、シリンダ１１の内周面１１Ａにアモルファス炭素膜２４が形成され、かつ、ピストン１６の外周部としてピストンリング２３の外周面２３Ａにアモルファス炭素膜２５を形成してもよい。この場合には、シリンダ１１の内周面１１Ａとピストンリング２３の外周面２３Ａとの摺動部において、摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜２４、２５どうしが互いに摺動することにより、摩擦力が小さく抑えられる。
【００３１】
また、緩衝器１０は、シリンダ１１の内周面１１Ａにアモルファス炭素膜が形成されず、ピストンリング２３の外周面２３Ａのみにアモルファス炭素膜２５が形成される構成としてもよい。
【００３２】
この場合には、ピストンリング２３の外周面２３Ａのみに摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜２５が形成されることにより、シリンダ１１の内周面１１Ａとピストンリング２３との摺動部に生じる摩擦力が小さく抑えられる。
【００３３】
ピストンリング２３は、ＰＴＦＥ等の低摩擦樹脂材によって形成される構成に限らず、金属材によって形成される構成としてもよい。
【００３４】
また、緩衝器１０は、ピストンリング２３が廃止され、ピストン１６の外周部としてピストン本体部１２の外周面１２Ａがシリンダ１１の内周面１１Ａに摺動する構成としてもよい。
【００３５】
この場合には、シリンダ１１の内周面１１Ａに摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜２４が形成されることにより、シリンダ１１の内周面１１Ａとピストン１６の摺動部に生じる摩擦力が十分に小さく抑えられる。
【００３６】
また、シリンダ１１の内周面１１Ａにアモルファス炭素膜２４が形成され、かつ、ピストン１６の外周部としてのピストン本体部１２の外周面１２Ａにアモルファス炭素膜２６が形成される構成としてもよい。
【００３７】
この場合に、シリンダ１１の内周面１１Ａとピストン本体部１２の外周面１２Ａとの摺動部は、摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜２４、２６が互いに摺動することにより、摩擦力が小さく抑えられる。
【００３８】
また、緩衝器１０は、ロッド１５の外周面１５Ａとヘッド１９の内周部として設けられるベアリング２７の内周面２７Ａの少なくとも一方にアモルファス炭素膜が形成される構成としてもよい。
【００３９】
この場合に、ロッド１５の外周面１５Ａとベアリング２７の内周面２７Ａとの摺動部は、摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜により摩擦力が小さく抑えられる。
【００４０】
また、緩衝器１０は、ロッド１５の外周面１５Ａとヘッド１９の内周部として設けられるヘッド１９の内周面１９Ａの少なくとも一方にアモルファス炭素膜が形成される構成としてもよい。
【００４１】
この場合に、ロッド１５の外周面１５Ａとヘッド１９の内周面１９Ａとの摺動部は、摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜により摩擦力が小さく抑えられる。
【００４２】
以上の第１実施形態によれば、緩衝器１０は、互いに摺動するシリンダ１１の内周面１１Ａとピストン１６の外周部との少なくとも一方にアモルファス炭素膜（２４、２５、２６）が形成されるため、緩衝器１０に働く横荷重によってシリンダ１１の内周面１１Ａとピストン１６の外周部とが互いに摺動する部位に生じる摩擦力が小さく抑えられる。これにより、緩衝器１０は、横荷重の影響を受けることが抑えられ、所期の減衰力特性が得られるとともに、耐摩耗性を確保することができる。
【００４３】
緩衝器１０は、作動流体として粘度の低い液体が用いられた場合にも、平滑なアモルファス炭素膜（２４、２５、２６）によってシリンダ１１の内周面１１Ａとピストン１６の摺動部に生じる摩擦力が小さく抑えられる。これにより、緩衝器１０は、所期の減衰力特性が得られるとともに、耐摩耗性を確保することができる。
【００４４】
また、緩衝器１０は、ロッド１５の外周面１５Ａとヘッド１９の内周部（ベアリング２７の内周面２７Ａ、ヘッド１９の内周面１９Ａ）の少なくとも一方にアモルファス炭素膜が形成されるために、ロッド１５の外周面１５Ａとヘッド１９の内周部との摺動部は、摩擦係数が小さいアモルファス炭素膜により摩擦力が小さく抑えられる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、図２を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１実施形態の緩衝器と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】
第２実施形態に係る緩衝器５０は、作動流体として磁場の作用によって流動性が変化する磁気粘性流体が用いられる。磁気粘性流体は、油等の液体中に強磁性を有する例えば鉄系金属等の微粒子を分散させたものであり、磁場の強さによって見かけの粘性が変化する。
【００４７】
緩衝器５０は、減衰力発生要素として、ピストン５６の両端に開口してロッド側室１３とピストン側室１４との間で流れる作動流体が流れるメイン流路５３及びバイパス流路５４と、メイン流路５３を流れる作動流体に作用する磁場を発生する電磁コイル５５と、を備える。
【００４８】
緩衝器５０が発生する減衰力の調節は、電磁コイル５５への通電量を変化させ、メイン流路５３を流れる磁気粘性流体に作用する磁場の強さを変化させることによって行われる。電磁コイル５５に供給される電流が大きくなるほど、電磁コイル５５のまわりに発生する磁場の強さが大きくなり、メイン流路５３を流れる磁気粘性流体の流動性が低下して、緩衝器５０が発生する減衰力が大きくなる。
【００４９】
一方、バイパス流路５４を流通する磁気粘性流体は、電磁コイル５５によって発生する磁場の影響を受けにくく、その流動抵抗によって電磁コイル５５の電流値が調節されるときに生じる圧力変動を緩和する。
【００５０】
緩衝器５０は、ピストンリングが廃止され、ピストン本体５２の外周面５２Ａがシリンダ１１の内周面１１Ａに摺動する。
【００５１】
シリンダ１１の内周面１１Ａに硬度が高いアモルファス炭素膜２４が形成されることにより、磁気粘性流体中に含まれる強磁性微粒子によってシリンダ１１の内周面１１Ａが摩耗することが抑えられる。
【００５２】
さらに、ピストン本体５２の外周面５２Ａにアモルファス炭素膜５７が形成される構成としてもよい。
【００５３】
この場合に、シリンダ１１の内周面１１Ａとピストン本体５２の外周面５２Ａとの摺動部は、アモルファス炭素膜２４、５７が互いに摺動することにより、摩擦力が小さく抑えられ、強磁性微粒子によって摩耗することが抑えられる。
【００５４】
以上の第２実施形態によれば、緩衝器５０は、作動流体として液体中に攻撃性の高い強磁性微粒子を含む磁気粘性流体が用いられるが、硬度の高いアモルファス炭素膜２４、５７によってシリンダ１１の内周面１１Ａとピストン本体５２の外周面５２Ａの耐摩耗性を確保することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００５６】
本発明の緩衝器は、作動流体として液体が用いられるものに限らず、作動流体として気体が用いられるものであってもよい。
【００５７】
本発明の緩衝器は、車両のサスペンション装置に組み込まれる緩衝器に限らず、他の機械、設備等に利用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１０、３０、５０    緩衝器
１１    シリンダ
１１Ａ    シリンダの内周面
１２Ａ    ピストン本体の外周面（ピストンの外周部）
１５    ロッド
１５Ａ    ロッドの外周面
１６、５６    ピストン
１９    ヘッド
１９Ａ    ヘッドの内周面（ヘッドの内周部）
２３Ａ    ピストンリングの外周面（ピストンの外周部）
２４、２５、２６、３１、５７  アモルファス炭素膜
２７Ａ    ベアリングの内周面（ヘッドの内周部）
【図１】
2015194218.tif 000003
【図２】
2015194218.tif 000004