JP2015045369A - 粘弾性可変装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 粘弾性可変装置において、電力の消費量を低減する。【解決手段】 粘弾性可変装置１において、磁性粒子１２が内部に分散され、印加される磁場の強さに応じて弾性率が変化する磁気粘弾性エラストマ２と、磁気粘弾性エラストマに磁場を印加する永久磁石３と、磁気粘弾性エラストマに磁場を印加すると共に、印加する磁場を変化させる電磁石４とを有するようにした。また、電磁石は、永久磁石の磁場と同じ向き、又は永久磁石の磁場と反対の向きの磁場を発生するようにした。【選択図】 図１

Description

本発明は、粘弾性可変装置に関する。粘弾性可変装置は、印加される磁場の強さに応じて弾性率が変化する磁気粘弾性エラストマと、磁気粘弾性エラストマに磁場を印加する磁場印加手段とを有する。

磁場の作用により磁気分極する磁性粒子を粘弾性エラストマの内部に分散させた磁気粘弾性エラストマが公知となっている（例えば、特許文献１）。磁気粘弾性エラストマ中の磁性粒子は、磁場が印加されたときに、分極し、互いに磁気的結合を形成する。これにより、粘弾性エラストマは、内部に磁性粒子が連鎖的に結合した網目構造が形成され、弾性率（剛性）及び粘性率が増大する。磁性粒子の分極及び磁気的結合の程度は、印加される磁場の強さに応じて変化するため、印加する磁場の強さ及び向きを制御することによって磁気粘弾性エラストマの粘弾性を制御することができる。磁場を印加する磁場印加手段としては、発生する磁場の強さ及び向きを変更可能な電磁石が用いられる。粘弾性可変装置は、エネルギーの伝達や吸収、防振のための装置として利用され、例えば自動車のエンジンマウントや、ブッシュ、ダンパ、ショックアブソーバ、クラッチ、荷重センサ等に利用される。

特開平４−２６６９７０号公報

上記のような各種装置として粘弾性可変装置を使用する場合には、通常時には基準となる所定の弾性を発現するようにし、外部から加わる荷重や振動に応じて基準値から弾性を増減させるように制御する手法が考えられる。このような手法では、基準となる弾性を発現するために通常時から一定の磁場を磁気粘弾性エラストマに印加し、弾性を変化させる場合に磁場を通常時の強さ及び向きから変化させる。そのため、電磁石を磁気印加手段として使用する場合には、通常時から磁気粘弾性エラストマが基準となる粘弾性を発現するように、電磁石に常に電力を供給して所定の磁場を発生させる必要がある。そのため、粘弾性可変装置は、常に電力を消費することになる。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであって、粘弾性可変装置において、電力の消費量を低減することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、粘弾性可変装置（１）であって、磁性粒子（１２）が内部に分散され、印加される磁場の強さに応じて弾性率が変化する磁気粘弾性エラストマ（２）と、前記磁気粘弾性エラストマに磁場を印加する永久磁石（３）と、前記磁気粘弾性エラストマに磁場を印加すると共に、印加する磁場を変化させる電磁石（４）とを有することを特徴とする。

この構成によれば、永久磁石が発生する磁場が磁気粘弾性エラストマに印加され、磁気粘弾性エラストマは基準となる所定の弾性率（剛性）及び粘性率を発現する。そして、電磁石が発生する磁場が磁気粘弾性エラストマに印加されることによって、磁気粘弾性エラストマは基準となる弾性率から増減した弾性を発現する。永久磁石は外部からのエネルギー供給を必要としないため、粘弾性可変装置は基準となる弾性を発現するために、電力等のエネルギーを消費しない。そのため、粘弾性可変装置は、省エネルギーな装置として構成される。

また、上記の発明において、前記電磁石は、前記永久磁石の磁場と同じ向き、又は前記永久磁石の磁場と反対の向きの磁場を発生するとよい。また、永久磁石のＮ極及びＳ極を結ぶ線分と、電磁石のＮ極及びＳ極を結ぶ線分とが互いに平行となっていることが好ましい。また、永久磁石のＮ極及びＳ極を結ぶ線分と、電磁石のＮ極及びＳ極を結ぶ線分とが、１つの直線上に配置されることが好ましい。

この構成によれば、永久磁石の磁場と同じ向きの磁場を電磁石が発生することによって、磁気粘弾性エラストマに印加される磁場が強くなり、磁気粘弾性エラストマの弾性率が大きくなる。一方、永久磁石が発生する磁場と反対の向きの磁場を電磁石が発生することによって、永久磁石が発生する磁場と電磁石が発生する磁場とが打ち消し合い、磁気粘弾性エラストマに印加される磁場が弱くなり、磁気粘弾性エラストマの弾性率が小さくなる。永久磁石の磁場と反対の向きの磁場を電磁石が発生する場合においては、電磁石が発生する磁場の強さを調整することによって、磁気粘弾性エラストマに印加される磁場を概ね０とすることができ、磁気粘弾性エラストマの弾性率を最小にすることができる。

また、上記の発明において、前記永久磁石を変位可能に支持する永久磁石支持部材（５２）を有し、前記電磁石が発生する磁場に応じて前記永久磁石が前記磁気粘弾性エラストマに対して変位するようにするとよい。

この構成によれば、電磁石の磁場によって、永久磁石が磁気粘弾性エラストマに対して変位する。そのため、粘弾性可変装置の弾性を低下させたい場合に、永久磁石を磁気粘弾性エラストマから離し、永久磁石から磁気粘弾性エラストマに印加される磁場を弱くすることができる。これにより、永久磁石の磁場を打ち消すために必要な逆向きの磁場を弱くすることができ、電磁石に供給する電力を低減することができる。

また、上記の発明において、前記電磁石は、前記磁気粘弾性エラストマと正対するように配置された環状のコイル（２２）と、コイルの中心部に設けられたコア（５１）とを有し、前記永久磁石支持部材は、前記永久磁石を前記コアに対して変位可能に支持するとよい。

この構成によれば、コアによって電磁石が発生する磁場の強さが大きくなる。また、永久磁石とコアとの間で作用する吸引力又は斥力によって、永久磁石が移動する。

また、上記の発明において、前記電磁石は、前記磁気粘弾性エラストマと正対するように配置された環状のコイル（２２）を有し、前記永久磁石支持部材は、前記永久磁石を前記コイルの中心部に対して出没可能に支持するとよい。

この構成によれば、粘弾性可変装置の大型化を招くことなく、永久磁石の移動ストロークを確保することができる。

また、上記の発明において、前記電磁石は、前記磁気粘弾性エラストマと正対するように配置された環状のコイル（２２）を有し、前記永久磁石は、前記コイルの中心部に配置されているとよい。

この構成によれば、粘弾性可変装置をコンパクトに形成することができる。

また、上記の発明において、前記磁気粘弾性エラストマの側面に沿うように設けられた磁性体（５、６）を更に有し、前記磁性体は、前記永久磁石及び前記電磁石の磁場によって磁化されるようにするとよい。

この構成によれば、磁気粘弾性エラストマの側面に沿うように設けられた磁性体が、永久磁石及び電磁石によって磁化されるため、永久磁石及び電磁石から発生する磁場は磁性体を介して均質に磁気粘弾性エラストマに印加させる。

以上の構成によれば、粘弾性可変装置において、電力の消費量を低減することができる。

第１実施形態に係る粘弾性可変装置を示す構成図 第１実施形態に係る粘弾性可変装置の状態を示す説明図であって、（Ａ）基準状態、（Ｂ）高弾性状態、（Ｃ）低弾性状態 第１実施形態に係る粘弾性可変装置の使用例を示す図であって、（Ａ）縦配置例１、（Ｂ）縦配置例２、（Ｃ）横配置例１ 第２実施形態に係る粘弾性可変装置を示す構成図 第２実施形態に係る粘弾性可変装置の状態を示す説明図であって、（Ａ）基準状態、（Ｂ）高弾性状態、（Ｃ）低弾性状態 第３実施形態に係る粘弾性可変装置を示す構成図 第３実施形態に係る粘弾性可変装置の状態を示す説明図であって、（Ａ）基準状態、（Ｂ）高弾性状態、（Ｃ）低弾性状態

以下、図面を参照して、本発明のセンサ装置の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る粘弾性可変装置を示す構成図である。図１に示すように、粘弾性可変装置１は、磁気粘弾性エラストマ２と、永久磁石３と、電磁石４と、第１磁性体５と、第２磁性体６とを有する。

磁気粘弾性エラストマ２は、マトリックスとしての粘弾性を有する基質エラストマ１１と、基質エラストマ１１内に分散された磁性粒子１２とを有する。基質エラストマ１１は、例えば、エチレン−プロピレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、シリコンゴム等の室温で粘弾性を有する公知の高分子材料であってよい。基質エラストマ１１は、所定の中心軸線Ａを有し、一側の外面に軸線Ａに直交する第１主面１４を有し、第１主面１４と相反する側に、第１主面１４と平行に形成された第２主面１５とを有している。基質エラストマ１１は、任意の形状に形成することができ、例えば直方体や円柱形とすることができる。第１主面１４及び第２主面１５は、基質エラストマ１１が直方体の場合には互いに相反する一対の外面であり、基質エラストマ１１が円柱形の場合には、軸線に直交する両端面とすることができる。

磁性粒子１２は、磁場の作用によって磁気分極する性質を有するものであり、例えば、純鉄、電磁軟鉄、方向性ケイ素鋼、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、マグネタイト、コバルト、ニッケル等の金属、４−メトキシベンジリデン−４−アセトキシアニリン、トリアミノベンゼン重合体等の有機物、フェライト分散異方性プラスチック等の有機・無機複合体等の公知の材料から形成された粒子である。磁性粒子１２の形状は、特に限定はなく、例えば球形、針形、平板形等であってよい。磁性粒子１２の粒径は、特に限定はなく、例えば０．０１μｍ〜５００μｍ程度であってよい。

磁性粒子１２は、基質エラストマ１１内において、磁場が印加されていない状態においては互いの相互作用が小さく、磁場が印加された状態においては磁気相互作用によって互いに作用する引力が増大するようになっている。例えば、磁性粒子１２は、基質エラストマ１１内において、磁場が印加されていない状態においては接触部位が少なく、磁場が印加された状態においては磁気的結合によって互いの接触部位が増大し得る様に分散されている。また、磁性粒子１２は、磁場が印加されていない状態においては、基質エラストマ１１内において互いに接触しない程度に分散されていてもよいし、一部が接触して連続するように分散されていてもよい。磁性粒子１２の基質エラストマ１１に対する割合は、任意に設定可能であるが、例えば体積分率で５％〜６０％程度であってよい。磁性粒子１２の基質エラストマ１１に対する分散状態は、基質エラストマ１１の各部において均一にしてもよいし、一部に密度差を設けてもよい。

第１磁性体５及び第２磁性体６は、強磁性体又はフェリ磁性を有する材料から形成され、例えばフェライト等の鉄系金属から形成されている。第１磁性体５及び第２磁性体６は、板状に形成されている。第１及び第２磁性体５、６は、外部磁場が無いときには磁化されず、磁場が印加されたときに、その向きに磁化するようになっている。第１磁性体５は主面が磁気粘弾性エラストマ２の第１主面１４に接合され、第２磁性体６は主面が磁気粘弾性エラストマ２の第２主面１５に接着等によって接合されている。これにより、第１磁性体５及び第２磁性体６は、磁気粘弾性エラストマ２を挟持するように配置されている。

電磁石４は、ボビン２１と、ボビン２１に巻き回されたコイル２２とを有している。ボビン２１は、両端が開口した筒部２４と、筒部２４の両端から径方向外向きに突出した一対のフランジ部２５とを有している。コイル２２は、筒部２４の外周側に巻き回されている。電磁石４は、その中心軸（筒部２４の中心軸）が磁気粘弾性エラストマ２の軸線Ａと一致するように、一方のフランジ部２５が第１磁性体５の主面に接合されている。すなわち、電磁石４は、第１磁性体５及び磁気粘弾性エラストマ２と正対するように配置されている。フランジ部２５と第１磁性体５との接合は、接着剤や機械的な係止手段によって行われてよい。

永久磁石３は、ネオジム磁石やフェライト磁石、アルニコ磁石等の公知の永久磁石である。永久磁石３は、電磁石４の筒部２４の内孔２６に配置される。このとき、永久磁石３は、そのＮ極及びＳ極を結ぶ線分が、磁気粘弾性エラストマ２の軸線Ａと一致するように配置される。永久磁石３は、Ｎ極又はＳ極のいずれかが第１磁性体５に正対するように配置され、当接する。永久磁石３は、第１磁性体５及び電磁石４の少なくとも一方に接合されている。これにより、第１磁性体５、電磁石４、及び永久磁石３は、相対位置が互いに固定されている。第１磁性体５及び電磁石４の少なくとも一方と永久磁石３との接合は、接着剤や機械的な係止手段によって行われてよい。

永久磁石３及び電磁石４は、磁気粘弾性エラストマ２に磁場を印加する磁場印加手段を構成する。永久磁石３が発生する磁場は、向き及び強さが一定である。一方、電磁石４が発生する磁場は、コイル２２に供給される電流の向き及び強さに応じて、向き及び強さが変化する。また、電磁石４は、コイル２２に電力が供給されていない場合には磁場を発生しない。電磁石４は、永久磁石３の磁場と同じ向き、又は前記永久磁石の磁場と反対の向きの磁場を発生することができる。換言すると、電磁石４が形成するＮ極及びＳ極を結ぶ線分は、永久磁石３のＮ極及びＳ極を結ぶ線分と互いに平行になっており、また磁気粘弾性エラストマ２の軸線Ａと互いに平行になっている。本実施形態では、電磁石４が形成するＮ極及びＳ極を結ぶ線分、永久磁石３のＮ極及びＳ極を結ぶ線分、磁気粘弾性エラストマ２の軸線Ａは、１つの直線上に配置されている。

第１及び第２磁性体５、６は、永久磁石３及び電磁石４から生じる磁場によって磁化され、分極して磁石になる。第１及び第２磁性体５、６は、磁気粘弾性エラストマ２の第１主面１４及び第２主面１５を永久磁石３及び電磁石４よりも広範囲にわたって覆うように配置されている。永久磁石３及び電磁石４から生じる磁場は、第１及び第２磁性体５を介することによって磁気粘弾性エラストマ２に一層均質に印加される。

図２は、第１実施形態に係る粘弾性可変装置の状態を示す説明図であって、（Ａ）基準状態、（Ｂ）高弾性状態、（Ｃ）低弾性状態である。図２中の実線矢印は電磁石４から生じる磁力線を表し、破線矢印は永久磁石３から生じる矢印を表す。図２（Ａ）に示すように、粘弾性可変装置１の基準状態では、電磁石４への電力供給が停止され、電磁石４は磁場を発生しない。一方、永久磁石３は、所定の磁場を発生し、第１及び第２磁性体５、６を介して磁気粘弾性エラストマ２に印加する。磁気粘弾性エラストマ２に磁場が印加されると、磁場の強さに応じて磁性粒子１２は分極し、磁気的結合を形成する。磁性粒子１２は、例えば連鎖的に結合して網目構造を形成し、磁気粘弾性エラストマ２の弾性率（剛性）及び粘性率が基質エラストマ１１単独の弾性率及び粘性率よりも増大する。磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場が強いほど、磁気粘弾性エラストマ２の弾性率及び粘性率は増大し、磁気粘弾性エラストマ２は荷重に対して変形し難くなる。

図２（Ｂ）に示すように、粘弾性可変装置１の高弾性状態では、電磁石４が永久磁石３と同方向の磁場を発生するように、電磁石４に電流が供給される。これにより、永久磁石３と電磁石４とを合わせた磁場は、基準状態の磁場と比べて同じ方向に強くなるため、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場が強くなり、磁気粘弾性エラストマ２の弾性が基準状態よりも増大する。電磁石４が発生する磁場の向きと永久磁石３が発生する磁場の向きとが同じ場合には、電磁石４に供給される電流が増大し、電磁石４が発生する磁場が強くなるほど、磁気粘弾性エラストマ２の弾性が増大する。

図２（Ｃ）に示すように、粘弾性可変装置１の低弾性状態では、電磁石４が発生する磁場の向きが、永久磁石３が発生する磁場の向きと反対になるように、電磁石４に電力が供給される。すなわち、低弾性状態では、高弾性状態に対して、電磁石４に供給する電流の向きが反対になる。これにより、電磁石４が発生する磁場は、永久磁石３が発生する磁場を打ち消す方向に作用する。電磁石４が発生する磁場の強さは、永久磁石３が発生する磁場の強さ以下の範囲で変更可能である。

電磁石４が発生する磁場の強さが、永久磁石３が発生する磁場の強さ以下の範囲では、永久磁石３が生じる磁場の少なくとも一部が、電磁石４が生じる磁場によって打ち消され、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場が基準状態よりも弱くなり、磁気粘弾性エラストマ２の弾性率が基準状態よりも小さくなる。この範囲では、電磁石４に供給する電流を増大させ、電磁石４が発生する磁場を大きくするほど、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場が一層弱くなり、磁気粘弾性エラストマ２の弾性率が一層小さくなる。電磁石４が発生する磁場が、永久磁石３が発生する磁場と同一の強さのときには、電磁石４が発生する磁場と永久磁石３が発生する磁場とは互いに相殺され、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場が略０になる。この状態では、磁気粘弾性エラストマ２の粘弾性は、基質エラストマ１１単独の弾性率と略同一となり、最も小さくなる。

なお、電磁石４が発生する磁場が、永久磁石３が発生する磁場に対して逆向きであり、かつ永久磁石３が発生する磁場より強い場合には、永久磁石３が発生する磁場が完全に打ち消された後も電磁石４が発生する磁場が残り、磁気粘弾性エラストマ２に印加される。そのため、この範囲では、電磁石４が発生する磁場が強くなるほど、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場が強くなり、磁気粘弾性エラストマ２の弾性率が大きくなる。

以上のように、粘弾性可変装置１は、基準状態では電磁石４への電力供給を停止し、永久磁石３によって磁場を印加するため、電力消費量を低減することができる。基準状態における磁気粘弾性エラストマ２の弾性率を所定の値に調整するためには、永久磁石３の素材を変更して発生する磁場の強さを調整する手法や、永久磁石３の形状や永久磁石３と磁気粘弾性エラストマ２との相対位置を変更することによって磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場の強さを調整する手法を用いるとよい。粘弾性可変装置１は、基準状態から、電磁石４によって永久磁石３の磁場と同じ方向の磁場を加えることによって、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場を強くし、磁気粘弾性エラストマ２の弾性率を大きくすることができる。また、粘弾性可変装置１は、基準状態から、電磁石４によって永久磁石３の磁場と反対の方向の磁場を加えることによって、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場を弱くし、磁気粘弾性エラストマ２の弾性率を小さくすることができる。

以上のように構成した粘弾性可変装置１は、例えば車両の車体骨格と内燃機関との間に介装されるエンジンマウントや、車輪を支持するナックルとサスペンションアームとの間に介装されるブッシュとして適用することができる。

図３は、第１実施形態に係る粘弾性可変装置の使用例を示す図であって、（Ａ）縦配置例１、（Ｂ）縦配置例２、（Ｃ）横配置例１である。図３に示すように、粘弾性可変装置１を緩衝装置としてのエンジンマウントに使用する場合には、車体骨格に一体に設けられた第１部材３１と、内燃機関と一体に設けられた第２部材３２との間に粘弾性可変装置１を介装する。このとき、図３（Ａ）の縦配置例１に示すように、磁気粘弾性エラストマ２の軸線Ａと第１部材３１及び第２部材３２が対向する方向とが一致するように、永久磁石３及び電磁石４のボビン２１を第１部材３１に取り付け、第２磁性体６を第２部材３２に取り付ける。また、図３（Ｂ）の縦配置例２に示すように、永久磁石３及び電磁石４を、第１磁性体５に対して小さく形成し、電磁石４よりも外側に延出した第１磁性体５に第１部材３１を取り付け、第２磁性体６を第２部材３２に取り付けてもよい。また、図３（Ｃ）の横配置例１に示すように、磁気粘弾性エラストマ２の軸線Ａと第１部材３１及び第２部材３２が対向する方向とが直交するように、第１部材３１及び第２部材３２の間に磁気粘弾性エラストマ２のみを介装してもよい。粘弾性可変装置１は、内燃機関の振動に応じて、内燃機関の振動を抑制するように、電磁石４に電流を供給し、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場を変化させ、磁気粘弾性エラストマ２の弾性率を変化させる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る粘弾性可変装置５０は、第１実施形態に係る粘弾性可変装置１に比べて永久磁石３の位置及び支持構造が異なる。以下の説明では、第２実施形態に係る粘弾性可変装置５０の構成について、第１実施形態に係る粘弾性可変装置１と同様のものは同一の符号を付して説明を省略する。

図４は、第２実施形態に係る粘弾性可変装置を示す構成図である。図４に示すように、粘弾性可変装置５０では、ボビン２１の筒部２４の内孔２６に、永久磁石３に代えてコア５１が設けられている。コア５１は、強磁性体又はフェリ磁性を有する材料から形成され、例えばフェライト等の鉄系金属であってよい。コア５１は、第１磁性体５及びボビン２１の少なくとも一方に接合されている。他の実施形態では、コア５１は、ボビン２１と一体に形成されていてもよい。

ボビン２１の第１磁性体５側と相反する側のフランジ部２５には、磁石ホルダ５２が接合されている。磁石ホルダ５２は、磁化されず、磁場の影響を受けない非磁性体から形成されている。磁石ホルダ５２は、コア５１と対向する部分に、磁気粘弾性エラストマ２の軸線Ａと同軸になるように、ガイド孔５３が形成されている。ガイド孔５３には、永久磁石３が軸線Ａ方向に摺動可能に挿入されている。また、磁石ホルダ５２は、ガイド孔５３のコア５１側と相反する側の端部に、フック状のストッパ５４を有している。永久磁石３は、コア５１に突き当たる第１位置と、ストッパ５４に係止される第２位置との間で、軸線Ａに沿って変位可能に磁石ホルダ５２に支持されている。

永久磁石３は、ガイド孔５３内において、そのＮ極とＳ極とを結ぶ線分が軸線Ａと平行になるように配置されている。また、本実施形態では、永久磁石３のＮ極とＳ極とを結ぶ線分、電磁石４のＮ極とＳ極とを結ぶ線分、及び軸線Ａは、１つの直線上に配置されている。

図５は、第２実施形態に係る粘弾性可変装置の状態を示す説明図であって、（Ａ）基準状態、（Ｂ）高弾性状態、（Ｃ）低弾性状態である。図５中の実線矢印は電磁石４から生じる磁力線を表し、破線矢印は永久磁石３から生じる矢印を表す。図５（Ａ）に示すように、粘弾性可変装置１の基準状態では、電磁石４への電力供給が停止され、電磁石４は磁場を発生しない。永久磁石３は、所定の磁場を発生し、対向するコア５１と、第１磁性体５及び第２磁性体６とを磁化する。これにより、永久磁石３は、コア５１に吸引され、第１位置に位置する。この状態では、永久磁石３は、コア５１、第１及び第２磁性体５、６を介して磁気粘弾性エラストマ２に印加する。

図５（Ｂ）に示すように、粘弾性可変装置５０の高弾性状態では、電磁石４が永久磁石３と同方向の磁場を発生するように、電磁石４に電流が供給される。これにより、コア５１、第１及び第２磁性体５、６は、電磁石４及び永久磁石３から同方向の磁場を受けて磁化される。これにより、永久磁石３は、コア５１に一層吸引され、第１位置に維持される。永久磁石３と電磁石４とを合わせた磁場は、基準状態の磁場と比べて同じ方向に強くなるため、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場が強くなり、磁気粘弾性エラストマ２の弾性率が基準状態よりも増大する。電磁石４が発生する磁場の向きと永久磁石３が発生する磁場の向きとが同じ場合には、電磁石４に供給される電流が増大し、電磁石４が発生する磁場が強くなるほど、磁気粘弾性エラストマ２の弾性率が増大する。

図５（Ｃ）に示すように、粘弾性可変装置５０の低弾性状態では、電磁石４が発生する磁場の向きが、永久磁石３が発生する磁場の向きと反対になるように、電磁石４に電力が供給される。すなわち、低弾性状態では、高弾性状態に対して、電磁石４に供給する電流の向きが反対になる。コア５１、第１及び第２磁性体５、６は、電磁石４からの磁場を受けて、基準状態及び高弾性状態とは反対の向きに磁化される。これにより、コア５１における永久磁石３と対向する一面側には、対向する永久磁石３と同極の磁極が発生し、永久磁石３とコア５１との間には斥力が生じる。これにより、永久磁石３は、軸線Ａに沿ってコア５１から離れる方向、すなわち第２位置側に移動する。永久磁石３が第２位置側に移動することによって、永久磁石３と磁気粘弾性エラストマ２との距離が大きくなり、永久磁石３の磁場が磁気粘弾性エラストマ２に与える影響が小さくなる。すなわち、永久磁石３によって磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場が弱くなる。

低弾性状態では、電磁石４が発生する磁場が、永久磁石３が発生する磁場を打ち消す方向に作用するため、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場は弱くなる。このとき、第２実施形態に係る粘弾性可変装置５０は、第１実施形態に係る粘弾性可変装置１に比べて、永久磁石３が磁気粘弾性エラストマ２から離れる方向に移動するため、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場は一層弱くなる。すなわち、永久磁石３から磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場が弱くなるため、電磁石４はより弱い磁場で磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場を打ち消すことができる。これにより、電磁石４に供給する電流を低減することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る粘弾性可変装置７０は、第２実施形態に係る粘弾性可変装置５０に比べてコア５１を省略した点が異なる。以下の説明では、第３実施形態に係る粘弾性可変装置７０の構成について、第１及び第２実施形態に係る粘弾性可変装置１、５０と同様のものは同一の符号を付して説明を省略する。

図６は、第３実施形態に係る粘弾性可変装置を示す構成図である。図６に示すように、第３実施形態に係る粘弾性可変装置７０は、ボビン２１の筒部２４の内孔２６からコア５１が省略されている。内孔２６は、磁石ホルダ５２のガイド孔５３と接続し、連続したガイド通路７１を形成している。内孔２６は、ガイド孔５３と同一の横断面を有し、永久磁石３を摺動可能に収容する。これにより、永久磁石３は、ストッパ５４に係止される第２位置と、内孔２６内に位置し、第１磁性体５に突き当たる第３位置との間で、軸線Ａに沿って変位可能に磁石ホルダ５２及びボビン２１に支持されている。すなわち、永久磁石３は、コイル２２の内部（内孔２６）に対して出没可能に、電磁石４及び磁石ホルダ５２に支持されている。

図７は、第３実施形態に係る粘弾性可変装置の状態を示す説明図であって、（Ａ）基準状態、（Ｂ）高弾性状態、（Ｃ）低弾性状態である。図７中の実線矢印は電磁石４から生じる磁力線を表し、破線矢印は永久磁石３から生じる矢印を表す。図７（Ａ）に示すように、粘弾性可変装置１の基準状態では、電磁石４は磁場を発生せず、永久磁石３は所定の磁場を発生し、第１磁性体５及び第２磁性体６を磁化する。永久磁石３は、第１磁性体５に吸引され、第３位置に位置する。

図７（Ｂ）に示すように、粘弾性可変装置７０の高弾性状態では、電磁石４が永久磁石３と同方向の磁場を発生するように、電磁石４に電流が供給される。これにより、第１及び第２磁性体５、６は、電磁石４及び永久磁石３から同方向の磁場を受けて磁化され、永久磁石３は、第１磁性体５に一層吸引され、第３位置に維持される。永久磁石３と電磁石４とを合わせた磁場は、基準状態の磁場と比べて同じ方向に強くなるため、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場が強くなり、磁気粘弾性エラストマ２の弾性率が基準状態よりも増大する。

図７（Ｃ）に示すように、粘弾性可変装置７０の低弾性状態では、電磁石４が発生する磁場の向きが、永久磁石３が発生する磁場の向きと反対になるように、電磁石４に電力が供給される。第１及び第２磁性体５、６は、電磁石４からの磁場を受けて、基準状態及び高弾性状態とは反対の向きに磁化され、永久磁石３と第１磁性体５との間には斥力が生じる。これにより、永久磁石３は、軸線Ａに沿って第１磁性体５から離れる方向、すなわち第２位置側に移動し、永久磁石３によって磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場が弱くなる。低弾性状態では、電磁石４が発生する磁場が、永久磁石３が発生する磁場を打ち消す方向に作用するため、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場は弱くなる。このとき、永久磁石３が磁気粘弾性エラストマ２から離れる方向に移動するため、磁気粘弾性エラストマ２に印加される磁場は一層弱くなる。

第３実施形態に係る粘弾性可変装置７０は、第２実施形態に係る粘弾性可変装置５０に比べて、永久磁石３の変位ストロークが長いため、永久磁石３が磁気粘弾性エラストマ２に印加する磁場の強さの可変範囲を大きくすることができる。また、永久磁石３は、基準状態及び高弾性状態において磁気粘弾性エラストマ２に一層接近することができるため、磁気粘弾性エラストマ２に印加する磁場を強くすることができる。永久磁石３はボビン２１の内孔２６内に出没するため、装置の大型化を避けつつ、変位ストロークを長く確保することができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。また、上記実施形態で示した各構成は、適宜取捨選択することができる。例えば、第１実施形態に係る粘弾性可変装置１では、第１及び第２磁性体５、６は、必須の構成ではなく、省略してもよい。また、上記実施形態のボビン２１の構成は例示であり、フランジ部２５は省略することができる。また、第２実施形態では、ボビン２１を省略し、コア５１の外周にコイル２２を直接に設けてもよい。また、ボビン２１と磁石ホルダ５２を一体に形成してもよい。

１、５０、７０…粘弾性可変装置、２…磁気粘弾性エラストマ、３…永久磁石、４…電磁石、５…第１磁性体、６…第２磁性体、１１…基質エラストマ、１２…磁性粒子、１４…第１主面、１５…第２主面、２１…ボビン、２２…コイル、２４…筒部、２５…フランジ部、２６…内孔、３１…第１部材、３２…第２部材、５１…コア、５２…磁石ホルダ（永久磁石支持部材）、５３…ガイド孔、５４…ストッパ、７１…ガイド通路、Ａ…中心軸線

Claims (7)

1. 磁性粒子が内部に分散され、印加される磁場の強さに応じて弾性率が変化する磁気粘弾性エラストマと、
   前記磁気粘弾性エラストマに磁場を印加する永久磁石と、
   前記磁気粘弾性エラストマに磁場を印加すると共に、印加する磁場を変化させる電磁石とを有することを特徴とする粘弾性可変装置。
2. 前記電磁石は、前記永久磁石の磁場と同じ向き、又は前記永久磁石の磁場と反対の向きの磁場を発生することを特徴とする請求項１に記載の粘弾性可変装置。
3. 前記永久磁石を変位可能に支持する永久磁石支持部材を有し、
   前記電磁石が発生する磁場に応じて前記永久磁石が前記磁気粘弾性エラストマに対して変位することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粘弾性可変装置。
4. 前記電磁石は、前記磁気粘弾性エラストマと正対するように配置された環状のコイルと、コイルの中心部に設けられたコアとを有し、
   前記永久磁石支持部材は、前記永久磁石を前記コアに対して変位可能に支持することを特徴とする請求項３に記載の粘弾性可変装置。
5. 前記電磁石は、前記磁気粘弾性エラストマと正対するように配置された環状のコイルを有し、
   前記永久磁石支持部材は、前記永久磁石を前記コイルの中心部に対して出没可能に支持することを特徴とする請求項３に記載の粘弾性可変装置。
6. 前記電磁石は、前記磁気粘弾性エラストマと正対するように配置された環状のコイルを有し、
   前記永久磁石は、前記コイルの中心部に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粘弾性可変装置。
7. 前記磁気粘弾性エラストマの側面に沿うように設けられた磁性体を更に有し、
   前記磁性体は、前記永久磁石及び前記電磁石の磁場によって磁化されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つの項に記載の粘弾性可変装置。

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