JP2858800B2 - 複数の流体室を備えたばね - Google Patents

複数の流体室を備えたばね

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JP2858800B2
JP2858800B2 JP1206592A JP20659289A JP2858800B2 JP 2858800 B2 JP2858800 B2 JP 2858800B2 JP 1206592 A JP1206592 A JP 1206592A JP 20659289 A JP20659289 A JP 20659289A JP 2858800 B2 JP2858800 B2 JP 2858800B2
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
    • F16F13/26—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions
    • F16F13/30—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper characterised by adjusting or regulating devices responsive to exterior conditions comprising means for varying fluid viscosity, e.g. of magnetic or electrorheological fluids

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はばねに関し、特に電気レオロジー流体又は磁
気流体等の流体を使用して可変ばね率と可変負荷支持容
量とを有するばねに関する。
従来の技術 電気レオロジー流体又は磁気流体を使用して作動特性
を制御する機器は既知である。電気レオロジー流体を使
用して作動特性の制御を行う機器は出願人の他の米国特
許願の対象にもなっている。この他の特許願の対象は車
両懸架装置に使用するショックアブソーバと流体ばねで
ある。制御弁はショックアブソーバの２個の流体室間の
流体流を制御してショックアブソーバと流体ばねの作動
特性を変化させる。電気レオロジー流体は制御弁が開位
置に動くのに抵抗する。一方の流体室の流体圧力が制御
弁に作用して電気レオロジー流体の抵抗を克服した時に
制御弁は開位置に動く。
電気レオロジー流体を使用して機器の作動特性の制御
を行う形式の機器は英国特許第2111171号にも記載され
ている。この機器はショックアブソーバであり流体室部
分に電気レオロジー流体を充填する。両流体室部分を流
体通路によって互いに連通させる。各流体通路を通る流
体流量は流体通路内の流体に作用する電界の量の関数と
して変化する。流体通路内の電気レオロジー流体の流通
抵抗が増加すれば流体通路を通る流体量は減少する。流
体通路内の電気レオロジー流体の流通抵抗が減少すれば
流体通路を通る流体量は増加する。各流体通路を通る流
体量を変化させればショックアブソーバの緩衝特性は変
化する。
磁性流体を使用して作動特性を制御する緩衝装置も例
えば米国特許第3059915号に記載されている。この装置
は流体通路を通る磁性流体の流量を制御する。流体通路
を通る流体流量は流体通路内の流体に作用する磁界の値
の関数として変化する。流体通路を通る流体流量に応じ
て装置の緩衝特性が変化する。
発明が解決しようとする課題 上述のように従来の装置では２つの流体室を作って、
相対的に変位する部材が相対的に動いたとき、一方の流
体室から他方に流体が流るようにし、その流路の一部を
佼ってそこに電界又は磁界を作用させる必要があるの
で、その構造は複雑なものとなっていた。
課題を解決するための手段 本発明は電気レオロジー流体又は磁性流体等の流体を
使用してばね率及び負荷支持容量等のばね特性を制御す
るばねを提供する。本発明では、ばねは部品間に連結し
て部品間の動きに抵抗し、部品が離間した時に部品を初
期平衡条件に戻す。ばねはエラストマー手段により少く
とも一部を画成された複数のシールした流体室を有し、
これらは電気レオロジー流体又は磁性流体のように電界
又は磁界により流動特性が変化する流体を充填される。
電気レオロジー流体は二相材料であり、流体に作用する
電界の関数として流通抵抗が変化する。磁性流体は二相
材料であり、流体に作用する電界の関数として流通抵抗
が変化する。シールした流体室内の流体の流通抵抗を制
御することによって、ばね特定は変化可能となる。即
ち、本発明では流体をせまい流路に沿って流すのではな
く、エラストマー手段の変形により流体室自身を変形さ
せ、この変形に対する流体の抵抗の特性を電界又は磁界
により変形させるようにしたものである。
本発明によればばねは更に複数のシールした流体室内
の流体の夫々の流通抵抗を個別に制御する手段わ含む。
流体の流通抵抗を個別に制御する手段は例えば夫々の複
数のシールした流体室内の電極手段を含む。流体室内の
電極手段は電界を生じ、電極が電気エネルギ源に接続さ
れた時に流体に作用する。流体の流通抵抗は流体に作用
する電界の値の関数として変化する。流体の流通抵抗が
変化すれば、ばね特性は変化する。
本発明の好適な例では、ばねは一方の部品に連結する
ハブと、他方の部品に連結する外側円筒とを含む。ハブ
は外側円筒に同心である。更にばねはハブと外側円筒に
同心の内側円筒を含む。第１組のエラストマーばね部材
をハブと内側円筒との間に連結して中間に第１の環状の
シールした流体室を画成する。エラストマーばねの他の
組を内側円筒と外側円筒との間に連結して中間に第２の
環状のシールした流体室を画成する。電気レオロジー流
体を流体室内に充填する。
電気エネルギ源の一方の端子に接続可能の第１の電極
をハブの外周に取付け、第１の流体室に露出させる。電
気エネルギ源の他方の端子に接続可能の第２の電極を内
側円筒の内周に取付け、第１の流体室に露出させる。第
２の電極は第１の電極と同心であり、第１の電極と対向
関係の面積を有する。同様に、電気エネルギ源即ち異な
る電位を有するものの一方の端子に接続可能の第３の電
極を内側円筒の外周に取付け、第２の流体室に露出させ
る。電気エネルギ源の他方の端子に接続可能の第４の電
極を外側円筒の内周に取付け、第２の流体室に露出させ
る。
第１第２の電極を電気エネルギ源に接続した時は第１
の流体室の第１第２の電極付近の流体に電界が作用す
る。第１の流体室内の流体の流通抵抗は流体に作用する
電界の値の関数で変化する。同様に、第３第４の電極を
電気エネルギ源に接続した時は第２の流体室の第３第４
の電極付近の流体に電界が作用する。第２の流体室内の
流体の流通抵抗は流体に作用する電界の値の関数として
変化する。電気エネルギ源は１個でも良いが、２個の電
気エネルギ源を使用できる。２個の電気エネルギ源を使
用する時は、一方の電気エネルギ源は一方の流体室に電
界を作用し、他方の電気エネルギ源は他方の流体室に電
界を作用させる。
流体室内の流体の流通抵抗を変化させれば、ばね特性
は変化する。流体室内の流体の流通抵抗が増加すればば
ね特性は増加する。流体室内の流体の流通抵抗が減少す
ればばね特性は減少する。かくして、流体室内の流体に
作用する電界の値に応答してばねのばね特性を変化し制
御できる。
ばねは両部品間に作用して部品の平衡条件からの軸線
方向、角度、捩り相対運動に抵抗する。ばねは通常は初
期無負荷条件にある。部品の相対運動が生じた時はばね
は初期無負荷条件から動く。このため第１第２の流体室
の形状は変化する。第１第２の流体室内の流体は夫々の
流体室の形状変化に抵抗する。
ばねを連結した部品間の相対運動が生じた時は第１第
２の電極は相対運動する。相対運動の方向に応じて第１
第２の電極の対向関係の面積が変化する。第１第２の電
極間の距離が変化する。対向関係の面積又は電極間の距
離が変化すれば第１の流体室内の流体に作用する電界の
値は変化する。
第１第２の電極が相対運動すれば、第３第４の電極も
相対運動する。相対運動の方向に応じて第３第４の電極
の対向関係の面積が変化する。第３第４の電極間の距離
が変化し得る。対向関係の面積又は電極間の距離が変化
すれば第２の流体室内の流体に作用する電界の値は変化
する。電界の値が変化すれば部品の相対運動に対する抵
抗値は変化する。
両組のエラストマーばね部材の弾性はばねを平衡条件
に戻す。ばねが平衡条件に戻れば電界値は変化する。部
品の相対運動に対する抵抗値は変化する。ばねのばね特
性は部品の相対運動間に変化し、更にばねが平衡条件に
戻る間に変化する。
実施例 本発明を例示とした実施例並びに図面について説明す
る。
本発明は両可動部品間に連結して部品の相対運動に可
撓性に抵抗するばねに関する。ばねの特定の構造と使用
は各種である。第１図に示す例は、ばね10は初期の無負
荷、平衡条件にある。ばね10は部品12と他の部品14との
間に連結される。
第１、２図に示す通り、ばね10は一端を部品14に連結
した円筒ハブ16を含む。ハブ16は内側円筒18に同心で円
筒内に延長する。第１の環状エラストマーばね22をハブ
16と内側円筒18との間に連結して環状流体室24の一部を
形成する。第２の環状エラストマーばね26をハブ16と内
側円筒18との間に連結して流体室24の他部を形成する。
内側円筒18を同心に囲む外側円筒20を部品12に固着す
る。第３の環状エラストマーばね28を内側円筒18と外側
円筒20との間に連結して第２の環状流体室30の一部を形
成する。第４の環状エラストマーばね32を内側円筒18と
外側円筒20との間に連結して流体室30の他部を形成す
る。
第１の環状電極34をハブ16の外周に取付け流体室24に
露出させる。第１の電極34はハブ16から電気的に絶縁す
る。第１の電極34は導線38を経て電気エネルギ源36の負
の端子に電気的に接続可能とする。第２の環状電極40を
内側円筒18の内周に取付け、流体室24に露出させる。第
２の電極40は内側円筒18から電気的に絶縁する。第２の
電極40は導線42を経て電気エネルギ源36の正の端子に電
気的に接続可能とする。
第３の環状電極44を内側円筒18の外周に取付け流体室
30に露出させる。第３の電極44は内側円筒18から電気的
に絶縁する。第３の電極は導線48を経て電気エネルギ源
46の正の端子に電気的に接続可能とする。第４の環状電
極50を外側円筒20の内周に取付け、流体室30の露出させ
る。第４の電極50は外側円筒20から電気的に絶縁する。
第４の電極50は導線57を経て電気エネルギ源46の負の端
子に電気的に接続可能とする。
第１第２の電極34、40を電気エネルギ源36に接続すれ
ば第１の電極34と第２の電極40との間に電位が生ずる。
第１第２の電極34、40間に電界が形成される。電界又は
磁界に応答する流体、例えば電気レオロジー流体又は磁
性流体を流体室24に充填する。電気レオロジー流体は二
相材料であり、流通抵抗は流体に作用する電界の関数と
して変化する。磁性流体は二相材料であり、流通抵抗は
流体に作用する磁界の関数として変化する。簡単のため
に、以後は電気レオロジー流体のみに関して説明する。
電気レオロジー流体に作用する電界は第１第２の電極
34、40間の電位に比例する力を有する。電気レオロジー
流体の流通抵抗は流体室24内の流体を横切って作用する
電界の力に比例する。即ち、電気エネルギ源36の電圧が
変化すれば、電気レオロジー流体の流通抵抗は変化す
る。
同様に、第３第４の電極44、50が電気エネルギ源46に
電気的に接続されれば、第３の電極44と第４の電極50と
の間に電位が形成される。第３第４の電極44、50間に電
界が生ずる。流体室30内に電気レオロジー流体を充填す
る。電界は電気レオロジー流体に作用し、第３第４の電
極44、50間の電位に比例した力を有する。電気レオロジ
ー流体の流通抵抗は流体室30内の流体を横切って作用す
る電界の力に比例する。即ち、電気エネルギ源46の電圧
が変化すれば流体室30内の電気レオロジー流体の流通抵
抗は変化する。
流体室24、30の一方の電気レオロジー流体の流通抵抗
が変化すれば、ばね10のばね特性は変化する。流体室2
4、30の一方内の流体の流通抵抗が減少すれば、ばね10
のばね率は増加する。かくしてばね10のばね特性は流体
室24内の流体に作用する電界及び流体室30内の流体に作
用する電界に応答して変化し制御される。
流体室24内の流体に作用する電界の力を変化する方法
として、第１の電極34と第２の電極40間の電位を変化さ
せる。流体室24内の流体に作用する電界の力を変化する
他の方法は第１の電極34と第２の電極40との間の距離を
変化させる。更に、対向関係にある第１の電極34と第２
の電極40の面積を変化させて電界の寸法を変更する。第
１第２の電極34、40間の距離又は対向関係の第１第２の
電極34、40の面積の変化のためには、ハブ16を内側円筒
18に対して動かす。
第１第２の電極34、40間の距離が増加すれば流体室24
内の電気レオロジー流体を横切って作用する電界の力は
減少する。同様に、第１第２の電極34、40間の距離が減
少すれば流体室24内の電気レオロジー流体に作用する電
界の力は増加する。かくして、流体室24内の電気レオロ
ジー流体の流通抵抗は、第１第２の電極34、40間の距離
が増加すれば減少し、距離が減少すれば増加する。
第１第２の電極34、40間の対向関係の面積が増加すれ
ば流体室24内の電気レオロジー流体を横切って作用する
電界の大きさは増加する。同様にして第１第２の電極3
4、40間の対向関係の面積が減少すれば流体室24を横切
って作用する電界の大きさは減少する。かくして、流体
室24内の電気レオロジー流体の流通抵抗は第１第２の電
極34、40間の対向関係の面積が増加すれば増加し、面積
が減少すれば減少する。
同様にして、流体室30内の流体に作用する電界の力を
変化する方法として、第３の電極44と第４の電極50間の
電位を変化させる。流体室30内の流体に作用する電界の
力を変化する他の方法は第３の電極44と第４の電極50と
の間の距離を変化させる。更に、対向関係にある第３の
電極44と第４の電極50の面積を変化させて電界の寸法を
変更させる。第３第４の電極44、50間の距離又は対向関
係の第３第４の電極44、50の面積の変化のためには外側
円筒20を内側円筒18に対して動かす。
第３第４の電極44、50間の距離が増加すれば流体室30
内の電気レオロジー流体を横切って作用する電界の力は
減少する。同様に、第３第４の電極44、50間の距離が減
少すれば流体室30内の電気レオロジー流体に作用する電
界の力は増加する。かくして、流体室30内の電気レオロ
ジー流体の流通抵抗は、第３第４の電極44、50間の距離
が増加すれば減少し、距離が減少すれば増加する。
第３第４の電極44、50間の対向関係の面積が増加すれ
ば流体室30内の電極レオロジー流体を横切って作用する
電界の大きさは増加する。同様にして第３第４の電極4
4、50間の対向関係の面積が減少すれば流体室30を横切
って作用する電界の大きさは減少する。かくして、流体
室30内の電気レオロジー流体の流通抵抗は第３第４の電
極44、50間の対向関係の面積が増加すれば増加し、面積
が減少すれば減少する。
第１図に示す通り、ばね10は部品12、14間に連絡さ
れ、互いに垂直の所要相対位置にある。部品14に固着さ
れたハブ16と部品12に固着された外側円筒20は圧縮伸長
ストローク間相対可動であり、部品12、14の相対運動に
可撓性に抵抗する。部品12、14が互いに近接した時にハ
ブ16と外側円筒20とは相対運動して圧縮ストロークを行
う。部品12、14が互いに離れる時にハブ16と外側円筒20
とは相対運動して伸長ストロークを行う。４個のエラス
トマーばね22、26、28、32はハブ16と外側円筒20の相対
運動に可撓性に抵抗する。
エラストマーばね22、26、28、32の弾性特性と、所定
の瞬間に流体室24、30内に生ずる電界とはばね10のばね
特性を定める。各流体室24、30内に生ずる電界は各個に
調節可能である。これはばね10のばね率と負荷支持容量
とを比較的広い範囲で調節できる。
ばね10は圧縮ストロークによって第１図の平衡位置か
ら第３図の位置となり、ハブ16は外側円筒20内に軸線方
向に入いる。圧縮ストローク間に各種の作動が生ずる。
部品12、14は互いに近接する。外側円筒20は部品12に固
着されるため、ハブ16に連結された部品14が部品12の方
向に動く。ハブ16は外側円筒20内に軸線方向に動く。ハ
ブ16と内側円筒18との間の２個のエラストマーばね22、
26は軸線方向に変形する。同様に、両エラストマーばね
28、32は内側円筒18と外側円筒20との間で軸線方向に変
形する。
ハブ16と内側円筒18との間のエラストマーばね22、26
が軸線方向に変形すれば、流体室24の形状は変化する。
圧縮ストローク間、流体室24の流体の容積は一定であ
る。即ち、本発明では、流体室24が流出するものではな
いので流体室内の流体の体積は一定で、これがエラスト
マーばねの変形に応じて流体のマスの形状を変え、この
変形に対する抵抗が調節されるのである。流体室24の形
状が変化するが第１第２の電極34、40の距離は変化しな
い。第１、３図に示す通り、この距離をｄとする。同様
に流体室24内の第１第２の電極34、40の対向関係の面積
は増加する。第１図に示すばね10の初期条件では第１第
２の電極34、40間の対向関係の面積はＡである。ばね10
が圧縮された時は第１第２の電極34、40の対向関係の面
積は第３図のA1となる。
第１第２の電極34、40間の対向関係の面積が増加すれ
ば流体室内の流体を横切って作用する電界の大きさは増
加する。作用電界が増加すれば流体室24内の流体の流通
抵抗は増加する。流体室24内の流体の流通抵抗が増加す
れば、部品12、14の相対運動に対する抵抗は増加する。
かくして、圧縮ストローク間に流体室24の形状が変化す
れば、部品12、14の相対運動に対する抵抗は増加する。
更に、内側円筒18と外側円筒20との間のエラストマー
ばね28、32が軸線方向に変形すれば、流体室30の形状は
変化する。圧縮ストローク間、流体室30の流体の容積は
一定である。流体室30の形状が変化するが第３第４の電
極44、50の距離は変化しない。第１、３図に示す通り、
この距離をｅとする。同時に流体室30内の第３第４の電
極44、50の対向関係の面積は増加する。第１図に示すば
ね10の初期条件では第３第４の電極44、50間の対向関係
の面積はＢである。ばね10が圧縮された時は第３第４の
電極44、50の対向関係の面積は第３図のB1となる。
第３第４の電極44、50間の対向関係の面積が増加すれ
ば流体室内の流体を横切って作用する電界の大きさは増
加する。作用電界が増加すれば流体室30内の流体の流通
抵抗は増加する。流体室30内の流体の流通抵抗が増加す
れば、部品12、14の相対運動に対する抵抗は増加する。
かくして、圧縮ストローク間に流体室30の形状が変化す
れば、部品12、14の相対運動に対する抵抗は増加する。
ばね10の戻りストローク間にエラストマーばね22、2
6、28、32の弾性はばね10を第３図の状態から第１図の
初期平衡条件に向けて押圧する。ハブ16は外側円筒20か
ら外方に動く。ばね10が第３図の圧縮条件から伸長する
時に流体室24の形状は変化する。流体室24の流体の容積
は一定である。第１第２の電極34、40間の距離ｄは一定
である。同時に第１第２の電極34、40間の対向関係の面
積は減少する。
第１第２の電極34、40間の対向関係の面積が減少すれ
ば流体室24内の流体を横切って作用する電界の大きさは
減少する。流体室24内の電気レオロジー流体の流通抵抗
は減少する。流体室24内の流体の流通抵抗が減少すれ
ば、部品12、14の相対運動に対する抵抗は減少する。か
くして、ばね10が第３図の圧縮条件から戻る特に部品1
2、14の相対運動に対する抵抗は減少する。抵抗は引続
き減少しばね10が第１図の初期条件となり、第１第２の
電極34、40間の対向関係の面積はＡに戻る。
ばね10が第３図の圧縮条件から伸長する時に流体室30
の形状は変化する。流体室30の流体の容積は一定であ
る。第３第４の電極44、50間の距離ｅは一定である。同
時に第３第４の電極44、50間の対向関係の面積は減少す
る。
第３第４の電極44、50間の対向関係の面積が減少すれ
ば流体室30内の流体を横切って作用する電界の大きさは
減少する。流体室30内の電気レオロジー流体の流通抵抗
は減少する。流体室30内の流体の流通抵抗が減少すれ
ば、部品12、14の相対運動に対する抵抗は減少する。か
くして、ばね10が第３図の圧縮条件から戻る時に部品1
2、14の相対運動に対する抵抗は減少する。抵抗は引続
き減少しばね10が第１図の初期条件となり、第３第４の
電磁44、50間の対向関係の面積はＢに戻る。
第１図に示す条件から第４図の条件への伸長ストロー
クの間にハブ16は外側円筒20に対して軸線方向外方に動
く。部品12、14は離れる。外側円筒20は部品12に固着さ
れるため、ハブ16に連結された部品14が部品12から離れ
る。ハブ16は外側円筒20から軸線方向外方に動く。エラ
ストマーばね22、26はハブ16と内側円筒18との間で伸長
する。同時にエラストマーばね28、32は内側円筒18と外
側円筒20との間で伸長する。
ばね22、26がハブ16と内側円筒18との間で伸長すれば
流体室24の形状は変化する。伸長ストローク間に流体室
24の容積は一定である。第１第２の電極34、40間の距離
ｄは一定である。同時に第１第２の電極34、40の対向関
係の面積は減少する。
この面積は第１図に示す面積Ａから第４図に示す面積
A2に減少する。
第１第２の電極34、40間の対向関係の面積が減少すれ
ば、流体室24内の流体を横切って作用する電界の大きさ
は減少する。即ち、伸長ストローク問に流体室24内の流
体の流通抵抗は減少する。流体室24内の流体の流通抵抗
が減少すれば、部品12、14の相対運動に対する抵抗は減
少する。かくして伸長ストローク間に流体室24の形状が
変化すれば部品12、14の相対運動に対する抵抗は減少す
る。
更に、エラストマーばね28、32が内側円筒18と外側円
筒20との間で伸長すれば流体室30の形状は変化する。伸
長ストローク間に流体室30の容積は一定である。同時に
第３第４の電極44、50の対向関係の面積は減少する。こ
の面積は第１図に示す面積Ｂから第４図に示す面積B2に
減少する。
第３第４の電極44、50間の対向関係の面積が減少すれ
ば、流体室30内の流体を横切って作用する電界の大きさ
は減少する。即ち、伸長ストローク問に流体室30内の流
体の流通抵抗は減少する。流体室30内の流体の流通抵抗
が減少すれば、部品12、14の相対運動に対する抵抗は減
少する。かくして伸長ストローク間に流体室30の形状が
変化すれば部品12、14の相対運動に対する抵抗は減少す
る。かくして、ばね10の伸長間に部品12、14の相対運動
に対する抵抗は減少する。ばね10が第４図の条件に伸長
した後に、４個のエラストマーばね22、26、28、32の弾
性はばね10を第１図の初期条件に戻す。
本発明のばね10の上述の説明は圧縮伸長であるが、ば
ね10は他の運動にも抵抗する。第５図はばね10の角度変
形即ち傾斜条件を示す。ばね10が第５図の角度変形条件
になれば、エラストマーばね22の一側62は圧縮され、他
側64は伸長する。エラストマーばね26の一側66は伸長し
他側68は圧縮される。エラストマーばね28の一側70は圧
縮され他側72は伸長する。エラストマーばね32の一側74
は伸長し他側76は圧縮される。
更に、ばね10が角度変形すれば流体室24の形状は変化
する。流体室24の形状は第５図に示す形状に変化する。
第１の電極34の第２の電極40に対する位置は変化する。
流体室24の異なる部分での電界の大きさは増加又は減少
し、流体室24の特定部分の第１の電極34の第２の電極40
に対する位置に応じて変化する。この結果、流体室24の
特定の部分内の流体の流通抵抗は増加し又は減少する。
更に、ばね10が角度変形すれば流体室30の形状は変化
する。流体室30の形状は第５図に示す形状に変化する。
第３の電極44の第４の電極50に対する位置は変化する。
流体室30の異なる部分での電界の大きさは増加又は減少
し、流体室30の特定部分の第３の電極44の第４の電極50
に対する位置に応じて変化する。この結果、流体室30の
特定の部分内の流体の流通抵抗は増加し又は減少する。
かくして、ばね10は連結された部品12、14の相対運動
に抵抗する。電気レオロジー流体の流通抵抗即ち部品1
2、14の相対運動に対する抵抗は部品12、14間の運動量
に応答して変化する。ばね10が第５図に示す角度変形条
件に変形した後に４個のエラストマーばね22、26、28、
32の弾性はばね10を第１図の初期平衡条件に戻す。
第６図に示すばね10は横方向に圧縮される。部品12、
14が横方向に相対変位すればばね10は横方向に圧縮され
る。エラストマーばね22の一側62は圧縮され他側64は伸
長する。エラストマーばね26の一側66は圧縮され他側68
は伸長する。同様に、エラストマーばね28の一側70は圧
縮され他側72は伸長する。エラストマーばね32の一側74
は圧縮され他側76は伸長する。
ばね10が横方向に圧縮された時に流体室24の形状は変
化する。流体室24の一部80では第１の電極34は第２の電
極40の方向に動く。流体室24の一部80では第１第２の電
極34、40間の対向関係の面積は変化しない。流体室24の
一部80の第１第２の電極34、40間の距離は減少する。第
１図に示す距離ｄは第６図の距離d1に減少する。流体室
24の一部80では第１第２の電極34、40が近接するため電
界の大きさは増加する。流体室24の一部80では流体の流
通抵抗は増加する。
流体室24の他部78では第１の電極24は第２の電極40か
ら離れる。流体室の部分78内の第１第２の電極34、40の
対向関係の面積は変化しない。流体室24の部分78内の第
１第２の電極34、40の距離は増加する。第１図に示す距
離ｄは第６図の距離d2に増加する。流体室24の部分78で
は第１第２の電極34、40の距離が増加するため電界の大
きさは減少する。流体室24の部分78では流体の流通抵抗
は城少する。
ばね10が横方向に圧縮された時に流体室30の形状は変
化する。流体室30の一部94では第３の電極44は第４の電
極50の方向に動く。流体室30の一部94では第３第４の電
極44、50間の対向関係の面積は変化しない。流体室30の
一部94の第３第４の電極44、50間の距離は減少する。第
１図に示す距離ｅは第６図の距離e1に減少する。流体室
30の一部94では第３第４の電極44、50が近接するため電
界の大きさは増加する。流体室30の一部94では流体の流
通抵抗は増加する。
流体室30の他部92では第３の電極44は第４の電極50か
ら離れる。流体室の部分92内の第３第４の電極44、50の
対向関係の面積は変化しない。流体室30の部分92内の第
３第４の電極44、50の距離は増加する。第１図に示す距
離ｅは第６図の距離e2に増加する。流体室30の部分92で
は第３第４の電極44、50の距離が増加するため電界の大
きさ減少する。流体室30の部分92では流体の流通抵抗は
減少する。
ばね10はばね10に連結された部品12、14の相対運動に
抵抗する。電気レオロジー流体の流通抵抗即ち部品12、
14の相対運動に対する抵抗は部品12、14の相対運動量に
応答して変化する。ばね10が横方向に圧縮されて第６図
の条件になった後は４個のエラストマーばね22、26、2
8、32の弾性はばね10は第１図に示す初期平衡条件に戻
す。
第７図はばね10に長手方向中心線を中心として捩り負
荷を作用した状態を示す。この条件ではハブ16は外側円
筒20に対して長手方向中心軸線を中心として回動する。
この相対運動が生じた時は、ハブ16の外周に連結された
エラストマーばね22の内周が内側円筒18の内周に連結さ
れたエラストマーばね22の外周に対してばね10の長手方
向中心軸線を中心として反対方向に回転する。同様にハ
ブ16の外周に連結されたエラストマーばね26の内周は内
側円筒18の内周に連結されたエラストマーばね26の外周
に対して反対方向にばね10の長手方向中心軸線を中心と
して回動する。かくしてばね10に捩り負荷が作用した時
にエラストマーばね22、26は変形する。流体とエラスト
マーばね22、26の間の抗力効果がエラストマーばね22、
26の変形に抵抗する。
更に、ばね10に捩り負荷が作用した時は、内側円筒18
の外周に連結されたエラストマーばね28の内周が外側円
筒20の内周に連結されたエラストマーばね28の外周に対
してばね10の長手方向中心軸線を中心として反対方向に
回動する。内側円筒18の外周に連結されたエラストマー
ばね32の内周は外側円筒20の内周に連結されたエラスト
マーばね32の外周に対して反対方向にばね10の長手方向
中心軸線を中心として回動する。かくしてばね10に捩り
負荷が作用した時にエラストマーばね28、32は変形す
る。流体とエラストマーばね28、32の間の抗力効果がエ
ラストマーばね28、32の変形に抵抗する。
ばね10が捩り負荷を受けて第７図の状態になった時
は、第１第２の電極34、40間の対向関係の面積は変化し
ない。流体室24内の第１第２の電極34、40間の距離は変
化しない。この結果、流体室24内の第１第２の電極34、
40間の電界の強度は変化しない。同様に、第３第４の電
極44、50間の対向関係の面積は変化しない。流体室30内
の第３第４の電極44、50間の距離は変化しない。この結
果流体室30内の第３第４の電極44、50間の電界の強度は
変化しない。かくして、部品12、14の相対捩り運動に対
する抵抗は４個のエラストマーばね22、26、28、32の抵
抗と、流体室24内の流体の抗力効果と、流体室30内の流
体の抗力効果とによって生ずる。ばね10が捩り負荷を受
けた後は、エラストマーばね22、26、28、32の弾性がば
ね10を第１図の初期平衡条件に戻す。
上述の説明によって明らかにされた通り、本発明のば
ね10は軸線負荷、角度負荷、横負荷、捩り負荷又はこの
組合せに対して抵抗する。第８図に示すばね10は軸線方
向の圧縮と横圧縮との組合せ条件にある。第８図のばね
10の条件では流体室24の部分78内の第１第２の電極34、
40間の対向関係の面積はばね10が第１図の初期条件にあ
る時よりも大きい。流体室24の部分78の内の第１第２の
電極34、40間の距離は大きい。流体室24の部分80内の対
向関係の面積は大きい。流体室24の部分80内の第１第２
の電極34、40間の距離は小さい。
同様に流体室30の部分94内の第３第４の電極44、50間
の対向関係の面積はばね10が第１図の初期条件にある時
よりも大きい。流体室30の部分94内の第３第４の電極4
4、50間の距離は小さい。流体室30の部分92内の第３第
４の電極44、50間の対向関係の面積は大きい。流体室30
の部分92内の第３第４の電極44、50間の距離は大きい。
夫々の流体室24、30の夫々の部分の電界の強度は各部
分の電極間の距離と対向関係の面積の関数として変化す
る。流体の流通抵抗、部品12、14の相対運動に対する抵
抗は前述の通り電界強度の関数として変化する。流体室
24内の流体の流通抵抗流体室30内の流体の流通抵抗を変
化させてばね10を動的に調節し負荷条件の大きな範囲に
適合させる。ばね10が軸線方向横方向に圧縮された後は
４個のエラストマーばね22、26、28、32の弾性がばね10
を第１図の初期平衡条件に戻す。
好適な例で、電気入力信号に応答して電極34、40、4
4、50に供給する電圧を制御すればばね10のばね特性を
更に制御できる。この電気入力信号はばね10の高さ又は
ばね10の横位置等のばね作動条件を示す。この制御を行
う制御回路は第９図に示される。２個の制御回路100、1
02を電気エネルギ源104に接続する。
制御回路100はセンサ106からのばね作動条件を示す電
気入力信号を監視する。この電気入力信号に応答して制
御回路100は導線108、110の高電圧信号を制御する。導
線108は第１の電極34に電気的に接続し、導線110は第２
の電極40に電気的に接続する。第１第２の電極34、40に
供給する高電圧信号は所要のばね作動条件を変化させ、
又は維持する。
同様に、制御回路102はセンサ112からのばね作動条件
を示す電気入力信号を監視する。この電気入力信号に応
答して制御回路102は導線114、116の高電圧信号を制御
する。導線114は第３の電極44に電気的に接続し、導線1
16は第４の電極50に電気的に接続する。第３第４の電極
44、50に供給する高電圧信号は所要のばね作動条件を変
化させ、又は維持する。
この結果、ばね特性はばね作動条件、即ち第１第２の
電極34、40の相対位置、第３第４の電極44、50の相対位
置、４個のエラストマーばね22、26、28、32の弾性特性
の関数として変化する。ある瞬間における流体室24の所
定部分の流体の流通抵抗は第１第２の電極34、40に供給
される電圧信号と流体室24の特定位置における第１第２
の電極34、40の相対位置によって定まる。同様にある瞬
間における流体室30の所定部分の流体の流通抵抗は第３
第４の電極44、50の供給される電圧信号と流体室30の特
定位置における第３第４の電極44、50の相対位置によっ
て定まる。かくして、各流体室24、30の夫々の電気レオ
ロジー流体の流通抵抗を制御すればばね10の軟いばね率
と最大の負荷支持容量を得られる。
好適な例で、ばね10の一端に圧力室を設ける。この実
施例を第10図に示す。第10図の実施例は第１−８図の実
施例とほぼ同様であるため、同じ符号に添字ａを付して
示す。
ばね10aは円筒部材220を有し、部材220の内周の一部
に流体室30を画成する。エラストマーばね28aの外周を
部材220の内周に連結する。エラストマーばね32aの外周
を部材220の内周に連結する。第４の電極50aを部材220
の内周に取付ける。流体室30aの一部は部材220が画成す
る。
部材220の一部は室を形成しエラストマーの袋200によ
って２部分に分割される。第１の室部分202は部材220と
袋200によって画成されガス室を形成する。室部分202に
所要のガス、例えば空気を部材220のポート205に取付け
た弁組立体206を経て充填する。他の室部分204は袋20
0、部材220、ハブ16aエラストマーばね26aエラストマー
ばね32aによって画成される。室部分204は部材220の他
のポート207に取付けた他の弁組立体208を経て所要の流
体を充填する。
ばね10aの圧縮ストローク間、ハブ16aは部材220に向
けて軸線方向に動く。室部分202と室部分204の圧力は増
加する。エラストマーばね22a26a,28a、32aの弾性、室
部分202内の圧力、室部分204内の圧力はばね10aを緩徐
に圧縮する。
本発明は各種の変型が可能であり、実施例並びに図面
は例示であって発明を限定するものではない。
発明の効果 本発明ではエラストマー手段によって一部を画成した
流体室を形成しその内部の流体を外に流出させることな
く容積を一定にしたまま流体のマスの変形を生じせさ、
その変形に対する抵抗を調節するようにしたので、その
構成は簡単で所望のばね特性の制御ができる。さらにエ
ラストマーの変形により、相対的に可動の２つの部品
は、その軸線方向に沿った変位、互いの軸線が傾く方向
の変位、並びに互いに軸線を中心に回転する変位のいづ
れもが許容され、これらの変位に対してばね特性の調節
が可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のばねの初期平衡条件を示す断面図、第
２図は第１図の２−２線に沿う断面図、第３図は第１図
のばねの軸線方向圧縮条件を示す断面図、第４図は第１
図のばねの軸線方向伸長条件を示す断面図、第５図は第
１図のばねの相対角度条件を示す断面図、第６図は第１
図のばねの横圧縮条件を示す断面図、第７図は第２図の
ばねの捩り負荷条件を示す断面図、第８図は第１図のば
ねの軸線方向横方向組合せ圧縮条件を示す断面図、第９
図は第１図のばねに組合せる制御回路のブロック線図、
第10図は一端に圧力室を有するばねの実施例を示す断面
図である。 10……ばね 12、14……部品 16……ハブ 18……内側円筒 20……外側円筒 22、26、28、32……エラストマーばね 24、30……流体室 34、40、44、50……電極 36、46……電気エネルギ源 100、102……制御回路 112……センサ 200……エラストマー袋 202、204……流体室
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−20929（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−16492（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】相対可動部品間に連結してこれら部品の相
    対運動に抵抗するばねであって、 作用する電界又は磁界に応じて変化する流動特性を有す
    る流体を充填した複数の密封された流体室を形成する流
    体室形成手段と、前記複数の密封された流体室内の流体
    の流動特性を前記電界又は磁界を変化させることにより
    夫々別個に制御する手段とを備え、 前記複数の密封された流体室は、各々が少なくとも一部
    がエラストマー手段によって画成され、かつ該エラスト
    マー手段の変形によってその容積を一定に保ったまま該
    流体室の形状を変化させるものであり、 前記流体室形成手段は、密封された第１の環状流体室と
    該第１の環状流体室と同心の密封された第２の環状流体
    室とを含み、該第１の環状流体室は前記第２の環状流体
    室の半径方向内側に配置され該第１の環状流体室の外周
    壁が前記第２の流体室の内周壁に固定され、前記部品の
    相対運動が生じたとき、前記第１及び第２の流体室の両
    方のエラストマー手段が変形するようになっていること
    を特徴とするばね。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のばねであって、前記部品
    の一方は前記第１の環状流体室の内周壁に固定され、ま
    た前記部品の他方は前記第２の環状流体室の外周壁に固
    定されていることを特徴とするばね。
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