JP6611352B2 - shock absorber - Google Patents
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Description
本発明は、ショックアブソーバに関する。 The present invention relates to a shock absorber.
一般的に、車両には、走行中の振動を短時間で減衰させて、乗り心地や走行安定性を向上するためにショックアブソーバが搭載されている。このようなショックアブソーバの中には、路面状態等に応じて減衰力を制御するために、電気粘性流体(電気レオロジー流体組成物)を用いたショックアブソーバが知られている(特許文献1参照)。 Generally, a shock absorber is mounted on a vehicle in order to attenuate vibration during traveling in a short time and improve riding comfort and traveling stability. Among such shock absorbers, there is known a shock absorber using an electrorheological fluid (electrorheological fluid composition) in order to control the damping force according to the road surface condition or the like (see Patent Document 1). .
特許文献1には、ショックアブソーバなどの装置において、電気絶縁性媒体中に電気レオロジー効果を有する粒子を含有させた電気粘性流体が開示されている。
しかしながら、粒子を含有する粒子分散系の電気粘性流体は、樹脂粒子を分散させた懸濁液であることから粘度の温度依存性が高い。このため、電気粘性流体の温度が変化することで、粘度が変化し、減衰力が変化するので、車両の乗り心地が悪化するおそれがある。特許文献1には、複数種類の材質による粒子や複合粒子を分散した電気粘性流体が開示されているが、電気粘性流体の温度依存性に起因する車両の乗り心地の悪化を改善する技術についての開示はない。
However, the particle-dispersed electrorheological fluid containing particles has a high temperature dependence of viscosity because it is a suspension in which resin particles are dispersed. For this reason, when the temperature of the electrorheological fluid changes, the viscosity changes and the damping force changes, so that the riding comfort of the vehicle may deteriorate.
本発明の一態様によるショックアブソーバは、ピストンロッドと、前記ピストンロッドが挿入される内筒と、前記ピストンロッドと前記内筒との間に設けられた電気粘性流体と、前記電気粘性流体に電圧を印加する電圧印加機構を有するショックアブソーバにおいて、前記電気粘性流体は、ベースオイルと、(前記電気粘性流体の−30℃における粘度/前記電気粘性流体の23℃における粘度)×100により表される温度依存性の値が300%以下となるように平均線膨張係数が1.4×10−4/℃以上の温度膨張性粒子と、を有する。 A shock absorber according to an aspect of the present invention includes a piston rod, an inner cylinder into which the piston rod is inserted, an electrorheological fluid provided between the piston rod and the inner cylinder, and a voltage applied to the electrorheological fluid. In the shock absorber having a voltage application mechanism for applying a pressure, the electrorheological fluid includes base oil and a temperature represented by (viscosity of the electrorheological fluid at −30 ° C./viscosity of the electrorheological fluid at 23 ° C.) × 100. Temperature-expandable particles having an average linear expansion coefficient of 1.4 × 10 −4 / ° C. or more so that the dependence value is 300% or less.
本発明によれば、電気粘性流体の温度変化に起因する車両の乗り心地の変化を抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the change of the riding comfort of the vehicle resulting from the temperature change of an electrorheological fluid can be suppressed.
図面を参照して、ショックアブソーバの一実施形態について説明する。図1は、ショックアブソーバの構造を説明する縦断面模式図である。図示しないが、ショックアブソーバ1は、車両の各車輪に対応して一つずつ設けられている。ショックアブソーバ1は、車両のボディ側にピストンロッド6のヘッドを固定し、車軸側にピストンロッド6が挿入されるベースシェル2の端部を固定することにより、車両のボディ−車軸間の衝撃・振動を緩和する。
An embodiment of a shock absorber will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view illustrating the structure of a shock absorber. Although not shown, one
図1に示すように、ショックアブソーバ1は、一端(図示下端)にピストン9が設けられ、他端(不図示)にヘッドが設けられたピストンロッド6、ショックアブソーバ1の外郭を構成する円筒状のベースシェル2、ピストンロッド6とベースシェル2の間に設けられた円筒状の外筒3および内筒4、ならびに、電圧印加機構20を備えている。ベースシェル2には電気粘性流体8が封入されている。電圧印加機構20は、外筒3の内周面に設けられた電極(以下、外電極3aと記す)と、内筒4の外周面に設けられた電極(以下、内電極4aと記す)と、外電極3aと内電極4aとの間に電圧を印加する制御装置11と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
外電極3aおよび内電極4aは電気粘性流体8に直接触れる。このため、外電極3aおよび内電極4aの材料には、電気粘性流体8に含有される成分に起因した電食や腐食が生じにくい材料を採用することが望ましい。外電極3aおよび内電極4aの材料には、たとえば、ステンレスやチタンなどを採用できる。その他、腐食されやすい金属の表面に腐食されにくい金属をめっき処理などで被覆することで耐食性を向上させた電極材料を採用してもよい。
The
ピストンロッド6はベースシェル2の上端板2aを貫通し、ピストンロッド6の下端に設けられたピストン9が内筒4内に配設されている。ベースシェル2の上端板2aには、内筒4に封入される電気粘性流体8が漏洩することを防止するオイルシール7が配設されている。
The
オイルシール7の材料には、たとえば、ニトリルゴムやフッ素ゴムなどのゴム材料を採用できる。オイルシール7は、電気粘性流体8と直接触れる。このため、オイルシール7の材料には、電気粘性流体8に含有される粒子によってオイルシール7が損傷することのないように、含有される粒子の硬度と同程度かそれ以上の硬度の材料を採用することが望ましい。換言すれば、電気粘性流体8に含有させる粒子は、オイルシール7の硬度と同程度かそれ以下の硬度の材料を採用することが好ましい。
As the material of the oil seal 7, for example, a rubber material such as nitrile rubber or fluorine rubber can be adopted. The oil seal 7 is in direct contact with the
内筒4の内部にはピストン9が上下方向に摺動自在に挿嵌されており、ピストン9によって内筒4の内部がピストン下室9Lとピストン上室9Uに区画されている。ピストン9には、上下方向に貫通する複数の貫通孔9hが周方向に等間隔で配設されている。ピストン下室9Lとピストン上室9Uは、貫通孔9hを介して連通している。なお、貫通孔9hには、逆止弁(不図示)を搭載しており、電気粘性流体8は貫通孔9hを一方向に流れる。
A
内筒4の上端部は、オイルシール7を介してベースシェル2の上端板2aによって閉止されている。内筒4の下端部にはボディ10が設けられ、ボディ10にはピストン9と同様に貫通孔10hが設けられ、貫通孔10hを介してピストン室9Lと後述する流路24とが連通している。内筒4の上端近傍には、径方向に貫通する複数の横穴5が周方向に等間隔で配設されている。外筒3の上端部は、オイルシール7を介してベースシェル2の上端板2aによって閉止され、外筒3の下端部は開口とされている。外筒3の直径は、内筒4の直径よりも大きい。内筒4は、外筒3の内側に配置されている。ピストンロッド6、内筒4、外筒3およびベースシェル2は、同心配置されている。
An upper end portion of the inner cylinder 4 is closed by an
横穴5は、内筒4の内側とピストンロッド6の棒状部分とで画成されるピストン上室9Uと、外筒3の内側と内筒4の外側とで画成される流路22とを連通する。流路22は、下端部において、ベースシェル2の内側と外筒3の外側とで画成される流路23およびボディ10とベースシェル2の底板との間の流路24と連通している。ベースシェル2の内部には電気粘性流体8が充填されており、ベースシェル2の内側と外筒3の外側との間の上部には不活性ガス13が充填されている。
The horizontal hole 5 includes a piston
車両が凹凸のある走行面を走行している際、車両の振動に伴ってピストンロッド6が内筒4に対して上下方向に伸縮する。ピストンロッド6が内筒4に対して伸縮すると、ピストン下室9Lおよびピストン上室9Uの容積がそれぞれ変化する。
When the vehicle is traveling on an uneven traveling surface, the
車体(図示せず)には、加速度センサ25が設けられている。加速度センサ25は、車体の加速度を検出し、検出した信号を制御装置11に出力する。制御装置11は、加速度センサ25からの信号等に基づいて、電気粘性流体8に印加する電圧を決定する。
An
制御装置11は、検出された加速度に基づいて必要な減衰力を発生させるための電圧を演算し、演算結果に基づいて電極間に電圧を印加し、電気粘性効果を発現させる。制御装置11により電圧が印加されると、電気粘性流体8の粘度が電圧に応じて変化する。制御装置11は、加速度に基づいて、印加する電圧を調整することで、電極間流路で発生するショックアブソーバ1の減衰力を制御し、車両の乗り心地を改善する。
The
電気粘性流体8は、絶縁性を有する粒子からなる分散相と、絶縁性を有する液体(以下、ベースオイルと記す)からなる分散媒とを有し、ベースオイル中に絶縁性を有する粒子を分散させた懸濁液である。
The
ベースオイルは、絶縁性を有する粒子を分散することが可能である分散媒であれば、その種類は特に限定されない。具体的には、シリコーンオイルや、パラフィン油およびナフテン油などの鉱物油をベースオイルに採用できる。なお、ベースオイルの粘度は、電気粘性流体8の粘度および粘度の温度依存性に寄与するため、その粘度は、好ましくは50mm2/s以下、さらに好ましくは10mm2/s以下であるとよい。
The type of base oil is not particularly limited as long as it is a dispersion medium capable of dispersing insulating particles. Specifically, silicone oil and mineral oils such as paraffin oil and naphthenic oil can be used as the base oil. Since the viscosity of the base oil contributes to the viscosity of the
[電気レオロジー(ER)粒子]
本明細書において、電気レオロジー(以下、ERと記す)粒子とは、絶縁性を有する粒子であって、特にER効果の発現に優れる粒子のことを指す。ER粒子をベースオイルに分散させることで、高いER効果を発現できる。具体的なER粒子の材料としては、メタクリル系樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル系樹脂、イオン交換樹脂、高密度ポリエチレン、高密度ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミドなどの有機粒子、シリカ、アルミナやチアニアなどの導電性を持たない金属酸化物、セラミックスなどが挙げられる。さらに、ER粒子として、有機粒子を金属で被覆した複合粒子や、金属粒子または有機粒子を有機半導体で被覆した複合粒子なども挙げられる。また、ER粒子として、中空の有機粒子を採用することもできる。
[Electrorheology (ER) particles]
In the present specification, the electrorheological (hereinafter referred to as ER) particle refers to a particle having insulating properties and particularly excellent in the expression of the ER effect. By dispersing the ER particles in the base oil, a high ER effect can be expressed. Specific materials for ER particles include methacrylic resin, polyurethane resin, acrylic resin, ion exchange resin, organic particles such as high density polyethylene, high density polypropylene, polyimide, and polyamide, and conductivity such as silica, alumina, and titania. And metal oxides, ceramics, etc. that do not have. Further, examples of the ER particles include composite particles obtained by coating organic particles with metal, and composite particles obtained by coating metal particles or organic particles with an organic semiconductor. Moreover, hollow organic particles can also be employed as the ER particles.
ER粒子の平均粒径は、特に限定されることはない。ER粒子として、平均粒径が0.1μm以下のナノ粒子を採用してもよいし、平均粒径が0.1μmよりも大きい粒子を採用してもよい。電気粘性効果の応答性と効果の大きさを考慮すると、粒子の移動しやすさと粘度増加幅の観点から平均粒径は、好ましくは1μm〜10μm、さらに好ましくは3μm〜7μmの範囲にあるとよい。なお、ER粒子はその線膨張係数によって、特に限定されることはない。 The average particle size of the ER particles is not particularly limited. As the ER particles, nanoparticles having an average particle diameter of 0.1 μm or less may be employed, or particles having an average particle diameter larger than 0.1 μm may be employed. Considering the responsiveness of the electrorheological effect and the magnitude of the effect, the average particle diameter is preferably in the range of 1 μm to 10 μm, more preferably in the range of 3 μm to 7 μm, from the viewpoint of ease of particle movement and increase in viscosity. . In addition, ER particle | grains are not specifically limited by the linear expansion coefficient.
[温度膨張性粒子]
温度膨張性粒子とは、温度による体積の変化率が大きい材料からなる粒子のことを指す。特に、本明細書では、後述する基準Iを満足するための線膨張係数の下限値である1.4×10−4/℃以上の線膨張係数を有する粒子のことを指す。具体的な温度膨張性粒子の材料としては、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ゴム系材料、低密度ポリエチレン、低密度ポリプロピレンなどが挙げられる。ポリエステル樹脂には、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。フッ素系樹脂には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などが挙げられる。ゴム系材料とは、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ポリスルフィドゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ケイ素ゴム、フロロシリコーンゴムなどが挙げられる。
[Temperature expandable particles]
The temperature-expandable particle refers to a particle made of a material having a large volume change rate with temperature. In particular, in the present specification, it refers to a particle having a linear expansion coefficient of 1.4 × 10 −4 / ° C. or more, which is a lower limit value of a linear expansion coefficient for satisfying a criterion I described later. Specific examples of the material for the temperature-expandable particles include fluorine resin, silicone resin, polyester resin, rubber material, low density polyethylene, and low density polypropylene. Examples of the polyester resin include polyethylene terephthalate. Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE). Examples of the rubber material include ethylene propylene rubber, chloroprene rubber (CR), natural rubber, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, polysulfide rubber, isoprene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, silicon rubber, and fluorosilicone rubber.
具体的な線膨張係数の値は、少なくとも1.4×10−4/℃以上、好ましくは1.6×10−4/℃以上、さらに好ましくは2.2×10−4/℃以上であるとよい。たとえば、ポリエチレンの線膨張係数は、1.6×10−4/℃であり、ポリテトラフルオロエチレンの線膨張係数は2.2×10−4/℃である。なお、これらの材料で形成された粒子は線膨張係数が大きいだけでなく、絶縁性を示す誘電体として振る舞いER効果を発現する粒子もある。そのため、温度膨張性粒子であり、かつER粒子でもある1種類の粒子をベースオイルに分散させた懸濁液を本実施形態の電気粘性流体8として採用することもできる。
A specific value of the linear expansion coefficient is at least 1.4 × 10 −4 / ° C. or more, preferably 1.6 × 10 −4 / ° C. or more, more preferably 2.2 × 10 −4 / ° C. or more. Good. For example, the linear expansion coefficient of polyethylene is 1.6 × 10 −4 / ° C., and the linear expansion coefficient of polytetrafluoroethylene is 2.2 × 10 −4 / ° C. Note that particles formed of these materials have not only a large coefficient of linear expansion, but also particles that act as dielectrics exhibiting insulating properties and exhibit an ER effect. Therefore, a suspension in which one kind of particles that are temperature-expandable particles and also ER particles is dispersed in the base oil can be employed as the
なお、n種類(nは1以上の整数)の粒子をベースオイルに分散させた場合、粒子の平均線膨張係数αは、以下の式(1)により求められる。
なお、電気粘性流体8に1種類の粒子しか含まれない場合、その粒子の線膨張係数が平均線膨張係数となる。後述する電気粘性流体8の粘度の温度依存性の低減の効果、およびER効果を1種類の粒子で両立させるために、系内の水分量を制御する、または、電解質をドープするなどしてER効果を付与もしくは向上させることもできる。なお、ベースオイルが著しく温度膨張性粒子に浸透する場合、温度膨張性粒子がベースオイルによって常に膨潤した状態になるため、後述する電気粘性流体8の粘度の温度依存性の低減効果が低下する。そのため、分散媒との相互作用を極力小さくするという観点から、表面張力が小さく、多くの物質との濡れ性が低い、フッ素系樹脂やシリコーン系樹脂、フロロシリコーンゴムなどが特に有効である。
When the
温度膨張性粒子と絶縁分散媒が同質材料の場合、たとえば、絶縁分散媒としてのフッ素系オイルに温度膨張性粒子としてのフッ素系樹脂粒子を分散させる場合、上記の濡れ性の効果が期待できない。このため、粒子に十分な架橋構造を持たせ、分散媒による膨潤を抑制する必要がある。 When the temperature-expandable particles and the insulating dispersion medium are the same material, for example, when the fluorine-based resin particles as the temperature-expandable particles are dispersed in the fluorine-based oil as the insulating dispersion medium, the above wettability effect cannot be expected. For this reason, it is necessary to give the particles a sufficient cross-linking structure to suppress swelling due to the dispersion medium.
粒子の形状に関しては、球形、直方体、立方体などの特定の形状であっても、不定形な塊であっても構わず、特にその形状が限定されることはない。なお、ショックアブソーバ1の構成部材、たとえばオイルシール7などへの影響などを考慮すると、突起のない球形粒子を採用することが望ましい。
The shape of the particles may be a specific shape such as a sphere, a rectangular parallelepiped, or a cube, or may be an irregular lump, and the shape is not particularly limited. In consideration of the influence on the constituent members of the
温度膨張性粒子の平均粒径は、特に限定されることはない。温度膨張性粒子として、平均粒径が0.1μm以下のナノ粒子を採用してもよいし、平均粒径が0.1μmよりも大きい粒子を採用してもよい。温度膨張性粒子がER粒子としても振る舞う場合、電気粘性効果の応答性と効果の大きさを考慮すると、粒子の移動しやすさと粘度増加幅の観点から平均粒径は、好ましくは1μm〜10μm、さらに好ましくは3μm〜7μmの範囲にあるとよい。 The average particle diameter of the temperature-expandable particles is not particularly limited. As temperature-expandable particles, nanoparticles having an average particle size of 0.1 μm or less may be employed, or particles having an average particle size larger than 0.1 μm may be employed. When the temperature-expandable particles behave as ER particles, the average particle size is preferably 1 μm to 10 μm from the viewpoints of the ease of movement of the particles and the increase in viscosity considering the responsiveness of the electrorheological effect and the magnitude of the effect. More preferably, it is in the range of 3 μm to 7 μm.
ところで、ベースオイルの粘度には温度依存性があり、温度が低下するほどベースオイルの粘度は増加する。ここで、ベースオイルに分散されている粒子の線膨張係数が小さいと、粒子が電気粘性流体8の粘度に与える影響が小さく、温度の低下にしたがって電気粘性流体8の粘度が増加する。その結果、温度が高い状態と低い状態とで、車両の乗り心地が変化するおそれがある。たとえば、夏場と冬場で車両の乗り心地が変化するおそれがある。また、同じ日であっても走行中にショックアブソーバ1が振動や衝撃を吸収することで、電気粘性流体8の温度が上昇するので、乗り始めと、走行時間がある程度経過した後とでは車両の乗り心地が変化するおそれがある。
By the way, the viscosity of the base oil has temperature dependence, and the viscosity of the base oil increases as the temperature decreases. Here, if the linear expansion coefficient of the particles dispersed in the base oil is small, the influence of the particles on the viscosity of the
車両に用いるショックアブソーバ1に対する一般的な基準として、以下に示すように、低温におけるショックアブソーバ1の減衰力における温度依存性の基準Iを満たすことが要求される。なお、減衰力と粘度は比例関係であることから、両者を等価と扱って良いと考える。
[基準I]
{(電気粘性流体の−30℃における減衰力(粘度))/(電気粘性流体の23℃における減衰力(粘度))}×100により表される「低温度域における粘度の温度依存性」の値が300%以下
As a general standard for the
[Standard I]
{(Damping force (viscosity) of electrorheological fluid at −30 ° C.) / (Damping force (viscosity) of electrorheological fluid at 23 ° C.)}} 100 of “temperature dependence of viscosity in low temperature range” The value is 300% or less
本発明者らは、線膨張係数の大きい温度膨張性粒子をベースオイル内に分散させることで、上述の基準Iを満足することを見出した。図2は、1種類の粒子(ER粒子としても機能する温度膨張性粒子)をベースオイルに分散させた状態を示す模式図である。図3は、2種類の粒子(ER粒子および温度膨張性粒子)をベースオイルに分散させた電気粘性流体を示す模式図である。なお、図3において一例として示すER粒子15は、温度膨張性粒子12に比べて線膨張係数が小さく、温度変化による電気粘性流体8の粘度への影響が小さいものとして説明する。
The present inventors have found that the above-mentioned standard I is satisfied by dispersing temperature-expandable particles having a large linear expansion coefficient in the base oil. FIG. 2 is a schematic view showing a state in which one kind of particles (temperature-expandable particles that also function as ER particles) is dispersed in the base oil. FIG. 3 is a schematic diagram showing an electrorheological fluid in which two types of particles (ER particles and temperature-expandable particles) are dispersed in base oil. Note that the
図2(a)および図3(a)は温度が高い状態を示し、図2(b)および図3(b)は温度が低い状態を示している。図2(a)および図3(a)に示すように、電気粘性流体8の温度が高い場合、温度が低い場合に比べて温度膨張性粒子12が膨張した状態となっている。このため、ショックアブソーバ1の動作時に、ベースオイル14の流れに対して温度膨張性粒子12が大きな抵抗となる。つまり、電気粘性流体8の温度が上昇すると、温度膨張性粒子12の体積変化(膨張)は、電気粘性流体8の粘度を増加させる方向に作用する。
2A and 3A show a state where the temperature is high, and FIGS. 2B and 3B show a state where the temperature is low. As shown in FIG. 2A and FIG. 3A, when the temperature of the
これに対し、図2(b)および図3(b)に示すように、電気粘性流体8の温度が低い場合、温度が高い場合に比べて温度膨張性粒子12が収縮した状態となっている。つまり、電気粘性流体中における粒子の体積分率が、温度が高い場合に比べて減少する。このため、ショックアブソーバ1の動作時に、ベースオイル14の流れに対して温度膨張性粒子12の抵抗は、温度が高い場合に比べて減少する。つまり、電気粘性流体8の温度が低下すると、温度膨張性粒子12の体積変化(収縮)は、電気粘性流体8の粘度を減少させる方向に作用する。
On the other hand, as shown in FIG. 2B and FIG. 3B, when the temperature of the
電気粘性流体8などの懸濁液の粘度は、たとえば、以下のBrinkmanの式(2)に示すように、絶縁分散媒体であるベースオイルの粘度と、懸濁液に含有される粒子の体積分率で決まる。
電気粘性流体の粘度=(ベースオイルの粘度)/(1−粒子の体積分率)2.5
・・・(2)
The viscosity of the suspension, such as the
Viscosity of electrorheological fluid = (viscosity of base oil) / (1-particle volume fraction) 2.5
... (2)
式(2)で表されるように、温度による体積変化が大きい粒子を含有させた場合、温度による体積変化が小さい粒子を含有させた場合に比べ、電気粘性流体8の粘度に対する影響が大きい。
As represented by Expression (2), when particles having a large volume change due to temperature are contained, the influence on the viscosity of the
そこで、本実施の形態では、線膨張係数が大きく、温度が低下したときに大きく収縮する温度膨張性粒子12をベースオイル14に分散させることで、温度の低下に伴う電気粘性流体8の粘度の増加を抑制する。また、本実施の形態では、線膨張係数が大きく、温度が上昇したときに大きく膨張する温度膨張性粒子12をベースオイル14に分散させることで、温度の上昇に伴う電気粘性流体8の粘度の減少を抑制する。
Therefore, in the present embodiment, the temperature-
このように、温度変化に伴う温度膨張性粒子12の体積の変化は、粒子を形成する材料の線膨張係数に依存する。このため、線膨張係数の高い材料で温度膨張性粒子12を作成すれば、温度低下によるベースオイル14の粘度の増加に起因した電気粘性流体8の粘度の増加を効果的に緩和することができ、電気粘性流体8の粘度の温度依存性を低減できる。電気粘性流体8の粘度の温度依存性を低減できることは、ショックアブソーバ1における減衰力の温度依存性を低減できることを意味する。
Thus, the change in the volume of the temperature-
図4は、低温度域における粘度の温度依存性と、平均線膨張係数との関係を示す図である。横軸はベースオイル14に分散される全粒子の平均線膨張係数αを表し、縦軸は低温度域における粘度の温度依存性(基準I)を表している。図4に示す各直線は、粒子濃度φが50wt%,33wt%,15wt%のそれぞれのときに、平均線膨張係数αを変数として温度依存性の値をプロットし、最小二乗法などで線形近似することで得られる。ここで、粒子濃度φは、電気粘性流体全体の重量に対する粒子の重量の比率を表している(φ=粒子の重量/電気粘性流体の重量)。温度依存性の値は、上述したように、{(電気粘性流体の−30℃における粘度)/(電気粘性流体の23℃における粘度)}×100により求めることができる。なお、電気粘性流体の23℃における粘度、および電気粘性流体の−30℃における粘度については、回転式粘度計法により得た。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the temperature dependence of the viscosity in the low temperature range and the average linear expansion coefficient. The horizontal axis represents the average linear expansion coefficient α of all particles dispersed in the
図4に示すように、各粒子濃度φにおいて、平均線膨張係数αが増加するほど、粘度の温度依存性が低下する。粒子濃度φが大きいほど、平均線膨張係数αの増加による温度依存性の低下率が大きい。図4に示すように、粒子濃度φ毎に、低温度域における粘度の温度依存性の値が300%以下となるための平均線膨張係数αの下限値(×印で示す値)を抽出する。 As shown in FIG. 4, the temperature dependence of the viscosity decreases as the average linear expansion coefficient α increases at each particle concentration φ. The higher the particle concentration φ, the greater the rate of decrease in temperature dependence due to the increase in the average linear expansion coefficient α. As shown in FIG. 4, for each particle concentration φ, a lower limit value (value indicated by x) for extracting the average linear expansion coefficient α for the temperature dependence value of the viscosity in the low temperature range to be 300% or less is extracted. .
図5は、低温度域における粘度の温度依存性の変化率と、粒子濃度との関係を示す図である。横軸は粒子濃度φを表し、縦軸は平均線膨張係数αに対する低温度域における粘度の温度依存性の変化率を表している。図5に示す曲線は、図4に示す各直線の傾き、すなわち平均線膨張係数αに対する低温度域における粘度の温度依存性の変化率を粒子濃度毎にプロットし、最小二乗法などで得られた近似曲線である。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the change rate of the temperature dependence of the viscosity in the low temperature range and the particle concentration. The horizontal axis represents the particle concentration φ, and the vertical axis represents the rate of change of the temperature dependence of the viscosity in the low temperature range with respect to the average linear expansion coefficient α. The curve shown in FIG. 5 is obtained by plotting, for each particle concentration, the slope of each straight line shown in FIG. 4, that is, the change rate of the temperature dependence of the viscosity in the low temperature range with respect to the average linear expansion coefficient α, and is obtained by the least square method or the like. It is an approximate curve.
低温度域における粘度の温度依存性の変化率が小さいほど、すなわち負の絶対値が大きいほど、平均線膨張係数αの増加による温度依存性の減少効果が大きいことを意味する。粒子濃度φが低くなるほど、平均線膨張係数αの増加による温度依存性の減少効果は小さくなる。たとえば、図4に示す粒子濃度φが15wt%のときの平均線膨張係数αの増加による温度依存性の減少効果は、粒子濃度φが50wt%のときに比べて小さい。つまり、粒子濃度φが低い場合には、平均線膨張係数αを少し上げた場合であっても温度依存性の減少効果が出にくい。 It means that the smaller the rate of change of the temperature dependency of the viscosity in the low temperature range, that is, the larger the negative absolute value, the greater the effect of decreasing the temperature dependency by increasing the average linear expansion coefficient α. The lower the particle concentration φ, the smaller the temperature-dependent reduction effect due to the increase in the average linear expansion coefficient α. For example, the effect of decreasing the temperature dependence due to the increase in the average linear expansion coefficient α when the particle concentration φ is 15 wt% shown in FIG. 4 is smaller than when the particle concentration φ is 50 wt%. That is, when the particle concentration φ is low, even if the average linear expansion coefficient α is slightly increased, the effect of decreasing the temperature dependency is hardly exhibited.
図5に示すように、粒子濃度φが高いほど、粒子同士の相互作用が大きくなり、粒子の膨張収縮が粘度に与える影響が大きくなる。そのため、特に図5において破線で示すように粒子濃度φが13wt%以上である場合、粒子濃度φが13%未満の場合と比べて、温度依存性に対する影響、すなわち電気粘性流体8の粘度変化の抑制効果が顕著に現れることがわかった。換言すれば、図5に示すように、粒子濃度φが13%未満では温度依存性の変化率は極めて小さく、粒子濃度φが13wt%から大きくなるにしたがって温度依存性の変化率の絶対値が増加する。すなわち、13wt%は、温度依存性の変化率が変化する粒子濃度の境界値である。粒子同士の相互作用が強まり始め、急激に温度依存性に対する影響が表れ始める粒子濃度φは13%であるので、粒子濃度φを13%以上とすることで効果的に電気粘性流体8の温度依存性を低減できる。粒子濃度φに代えて、ベースオイルを1とした場合の粒子の重量比(粒子の重量/ベースオイルの重量)で説明すれば、重量比が0.2以上である場合、温度依存性に対する影響が顕著に表れるため効果的である。
As shown in FIG. 5, the higher the particle concentration φ, the larger the interaction between particles, and the greater the influence of particle expansion and contraction on the viscosity. Therefore, as shown by the broken line in FIG. 5 in particular, when the particle concentration φ is 13 wt% or more, compared to the case where the particle concentration φ is less than 13%, the influence on the temperature dependency, that is, the viscosity change of the
図6は、低温度域における粘度の温度依存性の基準Iを満足する平均線膨張係数の下限値と、粒子濃度との関係を示す図である。横軸は粒子濃度φを表し、縦軸は基準Iを満足する平均線膨張係数αの下限値を表している。図6に示す直線は、図4で示した各粒子濃度φにおいて基準Iを満足するための平均線膨張係数αの下限値(×印で示す値)をプロットし、最小二乗法などで線形近似することで得られる。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the lower limit value of the average linear expansion coefficient that satisfies the temperature dependence standard I of the viscosity in the low temperature range and the particle concentration. The horizontal axis represents the particle concentration φ, and the vertical axis represents the lower limit value of the average linear expansion coefficient α that satisfies the standard I. The straight line shown in FIG. 6 plots the lower limit value (value indicated by x) of the average linear expansion coefficient α for satisfying the standard I at each particle concentration φ shown in FIG. It is obtained by doing.
上述の基準Iを満足するためには、電気粘性流体8に含有される全ての粒子の平均線膨張係数αおよび粒子濃度φが、次の式(3)の関係を満たす必要があることを発明者らは見出した。式(3)は、図6に示す直線よりも平均線膨張係数αが大きいことが必要であることを表している。
式(3)において、ER粒子の平均線膨張係数をa(/℃)、温度膨張性粒子の平均線膨張係数をb(/℃)、粒子濃度、すなわち電気粘性流体8における温度膨張性粒子およびER粒子の総量を表す重量比をφ、ER粒子の温度膨張性粒子に対する重量比をxとして、式(3)を変形すると、次の式(4)が得られる。温度膨張性粒子とER粒子をベースオイル14に分散させる場合、式(4)を満たすことで、基準Iを満足することができる。
図6に示すように、上述の基準Iを満足するための平均線膨張係数αの下限値は、1.4×10−4/℃である。このため、電気粘性流体8に分散させるER粒子の平均線膨張係数αが1.4×10−4/℃よりも低く、上述の基準Iを満足できない場合には、線膨張係数の高い温度膨張性粒子を添加する。これにより、平均線膨張係数αが1.4×10−4/℃以上となるように、平均線膨張係数αを増加させることができる。
As shown in FIG. 6, the lower limit value of the average linear expansion coefficient α for satisfying the above-mentioned criterion I is 1.4 × 10 −4 / ° C. Therefore, when the average linear expansion coefficient α of the ER particles dispersed in the
1種類の粒子で、ER効果を発現させ、かつ、上述の基準Iを満足させたい場合、ER粒子の線膨張係数を次のようにして大きくすることができる。ポリウレタンにおいて、たとえば、ウレタン結合間の化学構造をジメチルシリコーン骨格またはパーフルオロ骨格にすることで、高い線膨張係数のポリウレタンを得ることができる。また、ポリウレタンにおいて、たとえば、ウレタン結合の密度(架橋密度)を低下させ、モノマ成分であるポリオールの分子量を大きくすることで、高い線膨張係数のポリウレタンを得ることができる。このようにして得られた線膨張係数αが1.4×10−4/℃以上のポリウレタンは、ER粒子としての機能、および温度膨張性粒子としての機能を有する。 When the ER effect is expressed with one kind of particles and the above-mentioned criterion I is to be satisfied, the linear expansion coefficient of the ER particles can be increased as follows. In polyurethane, for example, a polyurethane having a high linear expansion coefficient can be obtained by changing the chemical structure between urethane bonds to a dimethyl silicone skeleton or a perfluoro skeleton. In polyurethane, for example, a polyurethane having a high linear expansion coefficient can be obtained by reducing the density of urethane bonds (crosslinking density) and increasing the molecular weight of the polyol which is a monomer component. Thus obtained polyurethane having a linear expansion coefficient α of 1.4 × 10 −4 / ° C. or more has a function as ER particles and a function as temperature-expandable particles.
なお、上述したように、粒子濃度φは13wt%未満であると、基準Iを満足することが難しく、図6に示すように、基準Iを満足するためには粒子濃度φは13%以上とする必要がある。さらに、ER粒子15をベースオイル14に分散させてER効果を適切に発現させるには、ER粒子の粒子濃度(ER粒子の重量/電気粘性流体の重量)を10%以上とすることが好ましい。
As described above, when the particle concentration φ is less than 13 wt%, it is difficult to satisfy the standard I. As shown in FIG. 6, the particle concentration φ is 13% or more to satisfy the standard I. There is a need to. Furthermore, in order to disperse the
たとえば、非特許文献:Jin-Yong Hong, Eunbyul Kwon and Jyongsik Jang, "Fabrication of silica/polythiophene core/shell nanospheresand their electrorheological fluid application", Soft Matter, 2009, 5, 951-953には、5〜30vol%でER効果が増加していくことが記載されている。非特許文献に記載のコア材であるシリカの粒子径は26nm、シェル材であるポリチオフェン層の厚みは2nmである。シリカ(二酸化ケイ素)の密度は2.2g/cm3、ポリチオフェンの密度は1.1g/cm3である。このため、粒子密度は1.9g/cm3となり、5vol%を重量比に換算すると、9.5wt%となる。つまり、非特許文献には、約10wt%以上でER効果が発現することが記載されている。 For example, non-patent literature: Jin-Yong Hong, Eunbyul Kwon and Jyongsik Jang, "Fabrication of silica / polythiophene core / shell nanospheresand their electrorheological fluid application", Soft Matter, 2009, 5, 951-953, 5-30 vol% It is described that the ER effect increases. The particle diameter of silica as a core material described in non-patent literature is 26 nm, and the thickness of the polythiophene layer as a shell material is 2 nm. The density of silica (silicon dioxide) is 2.2 g / cm 3 and the density of polythiophene is 1.1 g / cm 3 . For this reason, the particle density becomes 1.9 g / cm 3 , and when converted to 5 vol% in weight ratio, it becomes 9.5 wt%. That is, the non-patent literature describes that the ER effect appears at about 10 wt% or more.
以下、実施例および比較例を示して具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example are shown and explained concretely, the present invention is not limited to the following examples at all.
[実施例1]
[ベースオイル]
ベースオイル14には、シリコーンオイルを採用した。
[粒子]
ER粒子として、ポリエチレングリコールとトルエンジイソシアネートを用いたポリウレタン系粒子をベースオイル14に分散させ、温度膨張性粒子12として、旭硝子社製のフッ素系樹脂粒子のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)であるFluon(登録商標)をベースオイル14に分散させた。ポリウレタン系粒子の線膨張係数は、1.5×10−4/℃であり、フッ素系粒子の線膨張係数は、2.2×10−4/℃である。
[Example 1]
[Base oil]
Silicone oil was adopted as the
[particle]
Polyurethane particles using polyethylene glycol and toluene diisocyanate as ER particles are dispersed in the
[平均線膨張係数]
電気粘性流体に対するポリウレタン系粒子とフッ素系粒子とを合わせた全粒子の重量比である粒子濃度φは50wt%である。つまり、ベースオイル1に対して全粒子の重量比(粒子/ベースオイル)は1である。フッ素系粒子に対するポリウレタン系粒子の重量比(ER粒子/温度膨張性粒子)は2.3である。このとき、調製された電気粘性流体8の平均線膨張係数αは、式(1)より、1.71×10−4/℃となる。
[Average linear expansion coefficient]
The particle concentration φ, which is the weight ratio of the total particles of the polyurethane particles and the fluorine particles to the electrorheological fluid, is 50 wt%. That is, the weight ratio of all particles to the base oil 1 (particle / base oil) is 1. The weight ratio of polyurethane-based particles to fluorine-based particles (ER particles / temperature-expandable particles) is 2.3. At this time, the average linear expansion coefficient α of the prepared
[比較例1]
温度膨張性粒子としてのフッ素系粒子を含まない電気粘性流体8を比較例1として、本実施例1に係る電気粘性流体8、および本実施例1に係る電気粘性流体8を備えるショックアブソーバ1に対し、以下の検証を行った。
[Comparative Example 1]
An
[検証1(粘度測定)]
電気粘性流体8における粘度の温度依存性をレオメータ(Anton paar社製、MCR502)を用いて回転式粘度計法により測定した。直径25mmの平板プレートを用い、せん断速度200s−1、測定温度範囲−40〜60℃、昇温速度10℃/分の条件で大気中にて測定した。なお、本レオメータにおいて、せん断速度は2/3×(ω×R)/Hで、せん断応力は4/3×M/(π×R3)で算出する値とした。なお、ωは角速度、Rはプレート半径、Hはプレート間距離、Mはモータトルクである。
[Verification 1 (viscosity measurement)]
The temperature dependence of the viscosity in the
上記粘度を測定した結果、フッ素系粒子を含有した実施例1に係る電気粘性流体8は、フッ素系粒子を含まない比較例1に係る電気粘性流体8と比較し、低温度域における粘度の増加が少なく、粘度の温度依存性が減少したことを確認することができた。
As a result of measuring the viscosity, the
低温度域における粘度の温度依存性を、電気粘性流体8の23℃粘度に対する−30℃粘度の百分率で表すと(基準I参照)、比較例1では温度依存性が388%となったのに対し、上述の温度膨張性粒子12を添加した実施例1では温度依存性が238%となった。つまり、実施例1では、比較例に比べて温度依存性が減少し、基準Iを満足することができた。
When the temperature dependence of the viscosity in the low temperature range is expressed as a percentage of the −30 ° C. viscosity with respect to the 23 ° C. viscosity of the electrorheological fluid 8 (see criterion I), in Comparative Example 1, the temperature dependence was 388%. On the other hand, in Example 1 to which the above-described temperature-
[検証2(加振試験)]
電気粘性流体8をショックアブソーバ1に封入し加振試験を実施した。なお、試験条件は、ピストン振幅50mm、ピストン速度0.3m/s、温度23℃および温度−30℃とした。加振試験の結果、フッ素系粒子を含有した実施例1に係る電気粘性流体8を用いたショックアブソーバ1の減衰力は、フッ素系粒子を含まない比較例1に係る電気粘性流体8を用いたショックアブソーバ1と比較して低温度域における粘度の温度依存性が減少し、その値は238%となった。
[Verification 2 (Excitation test)]
An
以上のとおり、実施例1により、線膨張係数の大きな温度膨張性粒子12であるフッ素系粒子を電気粘性流体8に添加することで、電気粘性流体8の粘度ひいては電気粘性流体8を封入したショックアブソーバ1の減衰力における温度依存性を改善できることが分かった。特に、低温度域では、粘度の絶対値が大きいため、温度依存性の改善の効果も大きく表れることが分かった。
As described above, according to Example 1, by adding the fluorine-based particles, which are the temperature-
表1〜表5を参照して、実施例2〜実施例25および比較例2〜比較例6について説明する。なお、以下では、2種類の粒子をベースオイル14に分散させる各実施例および各比較例において、説明の便宜上、2種類の粒子のうち線膨張係数の高い一方の粒子を温度膨張性粒子12と呼び、2種類の粒子のうちER効果の高い他方の粒子をER粒子と呼んでいる。また、1種類の粒子または3種類の粒子をベースオイル14に分散させる実施例では、2種類の粒子をベースオイル14に分散させる他の実施例と整合するように記載している。なお、以下の実施例および比較例では、上述の実施例1と同様の方法で粘度測定を行い、その試験結果(温度依存性の値)を各表にまとめている。
Examples 2 to 25 and Comparative Examples 2 to 6 will be described with reference to Tables 1 to 5. In the following, in each Example and each Comparative Example in which two kinds of particles are dispersed in the
表1は、上述した実施例1および比較例1に加え、実施例2〜実施例12、および比較例2および比較例3に関する、温度膨張性粒子12の有無、温度膨張性粒子12の線膨張係数[/℃]、ER粒子15の有無、ER粒子15の線膨張係数[/℃]、ER粒子15と温度膨張性粒子12の重量比[−]、平均線膨張係数α[/℃]、ベースオイル14の種類、粒子とベースオイル14の重量比[−]、低温度域における粘度の温度依存性の値について示す表である。
Table 1 shows the presence / absence of the temperature-
[比較例2]
ER粒子15であるポリウレタン系粒子と温度膨張性粒子12であるフッ素系粒子との重量比を9として、平均線膨張係数αを1.57×10−4/℃とした以外は、実施例1と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は349%となった。
[Comparative Example 2]
Example 1 except that the weight ratio of the polyurethane particles as the
[実施例2]
ER粒子15であるポリウレタン系粒子と温度膨張性粒子12であるフッ素系粒子との重量比を1として、平均線膨張係数αを1.85×10−4/℃とした以外は、実施例1と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は230%となった。
[Example 2]
Example 1 except that the weight ratio of the polyurethane particles as the
[実施例3]
ER粒子15であるポリウレタン系粒子を含まないこと以外は、実施例1と同様である。なお、温度膨張性粒子12であるフッ素系粒子のみをベースオイル14に分散させる場合、粒子の平均線膨張係数αはフッ素系粒子の線膨張係数である2.2×10−4/℃となる。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は226%となった。
[Example 3]
Example 1 is the same as Example 1 except that the
[比較例3]
電気粘性流体8に含まれるベースオイル1に対して、全粒子の重量比を0.5とした以外は、比較例1と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は320%となった。
[Comparative Example 3]
The same as Comparative Example 1 except that the weight ratio of all particles to the
[実施例4]
電気粘性流体8に含まれるベースオイル1に対して、全粒子の重量比を0.5とした以外は、比較例2と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は296%となった。
[Example 4]
The same as Comparative Example 2 except that the weight ratio of all particles to the
[実施例5]
電気粘性流体8に含まれるベースオイル1に対して、全粒子の重量比を0.5とした以外は、実施例1と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は270%となった。
[Example 5]
Example 1 is the same as Example 1 except that the weight ratio of all particles to the
[実施例6]
電気粘性流体8に含まれるベースオイル1に対して、全粒子の重量比を0.5とした以外は、実施例2と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は240%となった。
[Example 6]
Example 2 is the same as Example 2 except that the weight ratio of all particles to the
[実施例7]
電気粘性流体8に含まれるベースオイル1に対して、全粒子の重量比を0.5とした以外は、実施例3と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は206%となった。
[実施例8]
電気粘性流体8に含まれるベースオイル1に対して、全粒子の重量比を0.2とした以外は、比較例1や比較例3と同様である。なお、ER粒子15であるポリウレタン系粒子のみをベースオイル14に分散させる場合、粒子の平均線膨張係数αはポリウレタン系粒子の線膨張係数である1.5×10−4/℃となる。本実施例に係るポリウレタン系粒子は、線膨張係数が1.5×10−4/℃のものを採用しており、温度膨張性粒子12としても機能する。ベースオイル1に対して、ポリウレタン系粒子の重量比を0.2とした場合、低温度域における粘度の温度依存性は296%とすることができる。つまり、ポリウレタン系粒子のみをベースオイル14に分散させた場合であっても低温度域における粘度の温度依存性を300%以下とすることができる。すなわち、実施例8では、電気粘性流体8に含有される粒子は、ポリウレタン系粒子のみであるが、基準Iを満足することができる。
[Example 7]
Example 3 is the same as Example 3 except that the weight ratio of all particles to the
[Example 8]
The same as Comparative Example 1 and Comparative Example 3, except that the weight ratio of all particles to the
[実施例9]
電気粘性流体8に含まれるベースオイル1に対して、全粒子の重量比を0.2とした以外は、比較例2や実施例4と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は287%となった。
[Example 9]
The same as Comparative Example 2 and Example 4 except that the weight ratio of all particles to the
[実施例10]
電気粘性流体8に含まれるベースオイル1に対して、全粒子の重量比を0.2とした以外は、実施例1や実施例5と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は272%となった。
[Example 10]
The same as Example 1 and Example 5 except that the weight ratio of all particles to the
[実施例11]
電気粘性流体8に含まれるベースオイル1に対して、全粒子の重量比を0.2とした以外は、実施例2や実施例6と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は230%となった。
[Example 11]
The same as Example 2 and Example 6 except that the weight ratio of all particles to the
[実施例12]
電気粘性流体8に含まれるベースオイル1に対して、全粒子の重量比を0.2とした以外は、実施例3や実施例7と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は190%となった。
[Example 12]
Example 3 and Example 7 except that the weight ratio of all particles to the
比較例1、比較例2、実施例1〜実施例3に示すように、温度膨張性粒子12の重量を1としたときのER粒子15の重量の比率(ER粒子/温度膨張性粒子)が小さいほど、低温度域における粘度の温度依存性を低減できることがわかった。比較例1ではER粒子15のみをベースオイル14に分散させているので最も温度依存性の値が大きく、実施例3では温度膨張性粒子12のみをベースオイル14に分散させているので最も温度依存性の値が小さい。平均線膨張係数αに着目すれば、平均線膨張係数αが大きいほど、低温度域における粘度の温度依存性を低減できることがわかった。同様の傾向は、比較例3および実施例4〜実施例7を比較することでも確認できる。さらに、実施例8〜実施例12を比較することでも確認できる。
As shown in Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Examples 1 to 3, the weight ratio of the ER particles 15 (ER particles / temperature expandable particles) when the weight of the temperature
比較例1および比較例2、実施例1〜実施例3での温度依存性の値は226%〜388%の範囲にあり(表1の上段参照)、比較例3、実施例4〜実施例7での温度依存性の値は206〜320%の範囲にあり(表1の中段参照)、実施例8〜実施例12での温度依存性の値は190〜296%の範囲にある(表1の下段参照)。したがって、ベースオイル1に対する粒子の重量比が小さいほど、低温度域における粘度の温度依存性を低減できる傾向にあることを確認できる。
The temperature dependence values in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 and Examples 1 to 3 are in the range of 226% to 388% (see the upper part of Table 1). Comparative Example 3 and Examples 4 to Example The temperature dependence value at 7 is in the range of 206 to 320% (see the middle of Table 1), and the temperature dependence value in Examples 8 to 12 is in the range of 190 to 296% (see Table 1). 1)). Therefore, it can be confirmed that as the weight ratio of the particles to the
表2は、実施例13〜実施例19に関する、温度膨張性粒子12の有無、温度膨張性粒子12の線膨張係数[/℃]、ER粒子15の有無、ER粒子15の線膨張係数[/℃]、ER粒子15と温度膨張性粒子12の重量比[−]、平均線膨張係数α[/℃]、ベースオイル14の種類、粒子とベースオイル14の重量比[−]、低温度域における粘度の温度依存性の値について示す表である。
[実施例13]
温度膨張性粒子12に線膨張係数が1.8×10−4/℃の低密度ポリエチレンを用いた以外は、実施例1と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は279%となった。
[Example 13]
Example 2 is the same as Example 1 except that low-density polyethylene having a linear expansion coefficient of 1.8 × 10 −4 / ° C. is used for the temperature-
[実施例14]
温度膨張性粒子12に線膨張係数が1.8×10−4/℃の低密度ポリエチレンを用いた以外は、実施例3と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は251%となった。
[Example 14]
Example 3 is the same as Example 3 except that low-density polyethylene having a linear expansion coefficient of 1.8 × 10 −4 / ° C. is used for the temperature-
[実施例15]
温度膨張性粒子12に線膨張係数が2.3×10−4/℃の天然ゴムを用いた以外は、実施例1や実施例13と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は278%となった。
[Example 15]
The same as Example 1 and Example 13 except that natural rubber having a linear expansion coefficient of 2.3 × 10 −4 / ° C. was used for the temperature-
[実施例16]
温度膨張性粒子12に線膨張係数が2.3×10−4/℃の天然ゴムを用いた以外は、実施例3や実施例14と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は260%となった。
[Example 16]
The same as Example 3 and Example 14 except that natural rubber having a linear expansion coefficient of 2.3 × 10 −4 / ° C. was used for the temperature-
[実施例17]
温度膨張性粒子12に線膨張係数が2.0×10−4/℃のクロロプレンゴム(CR)を用いた以外は、実施例1や実施例13、実施例15と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は273%となった。
[Example 17]
Except that chloroprene rubber (CR) having a linear expansion coefficient of 2.0 × 10 −4 / ° C. was used for the temperature-
[実施例18]
温度膨張性粒子12に線膨張係数が2.0×10−4/℃のクロロプレンゴム(CR)を用いた以外は、実施例3や実施例14、実施例16と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は226%となった。
[Example 18]
Except that chloroprene rubber (CR) having a linear expansion coefficient of 2.0 × 10 −4 / ° C. was used for the temperature-
[実施例19]
温度膨張性粒子12に、フッ素系樹脂からなる粒子と天然ゴムからなる粒子の2種類を用いた以外は、実施例1や実施例13、実施例15、実施例17と同様である。なお、フッ素系樹脂粒子の重量と天然ゴム粒子の重量の比率は1:1である。つまり、2種類の温度膨張性粒子12の平均膨張係数は2.25×10−4/℃となり、ポリウレタン系粒子を含む3種類、すなわち全種類の粒子の平均線膨張係数は1.73×10−4/℃となる。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は220%となった。
[Example 19]
Example 2 is the same as Example 1, Example 13, Example 15, and Example 17 except that two kinds of particles made of fluororesin and particles made of natural rubber are used as the temperature-
実施例13〜実施例19に示すように、温度膨張性粒子12として、様々な材料からなる粒子を採用した場合であっても温度膨張性粒子12に線膨張係数が大きいものを採用することで、平均線膨張係数αを大きくすることができ、低温度域における粘度の温度依存性をより低減できることが確認できた。
As shown in Examples 13 to 19, by adopting particles having a large linear expansion coefficient as the temperature-
表3は、実施例20および実施例21に関する、温度膨張性粒子12の有無、温度膨張性粒子12の線膨張係数[/℃]、ER粒子15の有無、ER粒子15の線膨張係数[/℃]、ER粒子15と温度膨張性粒子12の重量比[−]、平均線膨張係数α[/℃]、ベースオイル14の種類、粒子とベースオイル14の重量比[−]、低温度域における粘度の温度依存性の値について示す表である。
Table 3 shows the presence or absence of the temperature-
[実施例20]
ベースオイル14にパラフィン油を用いた以外は、実施例1と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は264%となった。
[Example 20]
Example 1 is the same as Example 1 except that paraffin oil is used as the
[実施例21]
ベースオイル14にナフテン油を用いた以外は、実施例1と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は276%となった。
[Example 21]
Example 1 is the same as Example 1 except that naphthenic oil is used as the
実施例20および実施例21に示すように、パラフィン油およびナフテン油などの鉱物油をベースオイル14に採用した場合であってもシリコーンオイルをベースオイル14に採用した場合と同様、温度膨張性粒子12を含有させることで電気粘性流体8の粘度の温度依存性を低減できることがわかった。
As shown in Example 20 and Example 21, even when mineral oil such as paraffin oil and naphthenic oil is used for the
表4は、実施例22および実施例23に関する、温度膨張性粒子12の有無、温度膨張性粒子12の線膨張係数[/℃]、ER粒子15の有無、ER粒子15の線膨張係数[/℃]、ER粒子15と温度膨張性粒子12の重量比[−]、平均線膨張係数α[/℃]、ベースオイル14の種類、粒子とベースオイル14の重量比[−]、低温度域における粘度の温度依存性の値について示す表である。
Table 4 shows the presence or absence of the temperature-
[実施例22]
温度膨張性粒子12にシリコーンゴムを用い、ベースオイル14にパラフィン油を用いた以外は、比較例2と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は286%となった。
[Example 22]
Similar to Comparative Example 2, except that silicone rubber is used for the temperature-
[実施例23]
温度膨張性粒子12にシリコーンゴムを用い、ベースオイル14にパラフィン油を用いた以外は、実施例3と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は133%となった。
[Example 23]
Example 3 is the same as Example 3 except that silicone rubber is used for the temperature-
実施例22と実施例23を比較することで、ベースオイル14がパラフィン油の場合であっても、平均線膨張係数αが大きい方が低温度域における粘度の温度依存性を低減できることがわかった。
By comparing Example 22 and Example 23, it was found that even when the
表5は、比較例4および比較例5、実施例24、比較例6、実施例25に関する、温度膨張性粒子12の有無、温度膨張性粒子12の線膨張係数[/℃]、ER粒子15の有無、ER粒子15の線膨張係数[/℃]、ER粒子15と温度膨張性粒子12の重量比[−]、平均線膨張係数α[/℃]、ベースオイル14の種類、粒子とベースオイル14の重量比[−]、低温度域における粘度の温度依存性の値について示す表である。
Table 5 shows the presence or absence of the temperature-
[比較例4]
ER粒子15に線膨張係数が0.7×10−4/℃のアクリル粒子を用いた以外は、実施例9と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は431%となった。
[Comparative Example 4]
The same as Example 9 except that acrylic particles having a linear expansion coefficient of 0.7 × 10 −4 / ° C. were used for the
[比較例5]
ER粒子15に線膨張係数が0.7×10−4/℃のアクリル粒子を用いた以外は、実施例10と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は314%となった。
[Comparative Example 5]
The same as Example 10 except that acrylic particles having a linear expansion coefficient of 0.7 × 10 −4 / ° C. were used for the
[実施例24]
ER粒子15に線膨張係数が0.7×10−4/℃のアクリル粒子を用いた以外は、実施例11と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は293%となった。
[Example 24]
The same as Example 11 except that acrylic particles having a linear expansion coefficient of 0.7 × 10 −4 / ° C. were used for the
[比較例6]
ER粒子15に線膨張係数が1.0×10−4/℃のイオン交換樹脂粒子を用いた以外は、実施例9や比較例4と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は392%となった。
[Comparative Example 6]
The same as Example 9 and Comparative Example 4 except that ion exchange resin particles having a linear expansion coefficient of 1.0 × 10 −4 / ° C. were used for the
[実施例25]
ER粒子15に線膨張係数が1.0×10−4/℃のイオン交換樹脂粒子を用いた以外は、実施例11や実施例24と同様である。この場合、低温度域における粘度の温度依存性は282%となった。
[Example 25]
The same as Example 11 and Example 24 except that ion exchange resin particles having a linear expansion coefficient of 1.0 × 10 −4 / ° C. were used for the
実施例9、比較例4および比較例6に示すように、ER粒子15に線膨張係数が大きいものを採用することで、平均線膨張係数αを大きくすることができ、低温度域における粘度の温度依存性をより低減できることがわかった。同様の傾向は、実施例10と比較例5を比較することでも確認できる。さらに、同様の傾向は、実施例11、実施例24および実施例25を比較することでも確認できる。
As shown in Example 9, Comparative Example 4 and Comparative Example 6, by adopting
比較例4、比較例5および実施例24に示すように、ER粒子15にアクリル粒子を用いた場合であっても平均線膨張係数αが大きい方が低温度域における粘度の温度依存性を低減できることがわかった。同様の傾向は、ER粒子15にイオン交換樹脂粒子を用いた場合の比較例6と実施例25を比較することでも確認できる。
As shown in Comparative Example 4, Comparative Example 5 and Example 24, even when acrylic particles are used for the
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)ショックアブソーバ1は、ピストンロッド6と、ピストンロッド6が挿入される内筒4と、ピストンロッド6と内筒4との間に設けられた電気粘性流体8と、電気粘性流体8に電圧を印加する電圧印加機構20を有している。電気粘性流体8は、ベースオイル14と、(電気粘性流体8の−30℃における粘度/電気粘性流体8の23℃における粘度)×100により表される温度依存性の値が300%以下となるように平均線膨張係数αが1.4×10−4/℃以上の温度膨張性粒子12と、を有している。これにより、電気粘性流体8の温度変化に起因する粘度の変化、すなわち減衰力の変化を抑制することができるので、電気粘性流体8の温度変化に起因する車両の乗り心地の変化を抑制できる。このように、本実施の形態によれば、電圧印加機構20により電極間に電圧を印加していない状態、すなわち無電界下であっても車両の乗り心地が改善された実用性の高いショックアブソーバ1を提供できる。
According to the embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The
(2)電気粘性流体8は、温度膨張性粒子12とは異なるER粒子15を有し、温度膨張性粒子12とER粒子15の平均線膨張係数αが1.4×10−4/℃以上である場合、上記(1)と同様、電気粘性流体8の温度変化に起因する車両の乗り心地の変化を抑制できる。1種類の粒子をベースオイル14に分散させる場合、その粒子は絶縁性を有するER粒子15であり、かつ、線膨張係数が1.4×10−4/℃以上の温度膨張性粒子12である必要がある。これに対し、ER粒子15と温度膨張性粒子12の2種類の粒子を備える場合、ER粒子15は線膨張係数が1.4×10−4/℃よりも低くてもよい。線膨張係数の大きい温度膨張性粒子12をベースオイル14に添加し、ER粒子15と温度膨張性粒子12の平均線膨張係数αを1.4×10−4/℃以上とすることで、効果的に電気粘性流体8の粘度の温度依存性を低減することができる。このため、2種類以上の粒子を電気粘性流体8に含有させる場合、ER粒子15の材料の選択の自由度が向上する。
(2) The
(3)温度膨張性粒子12は、フッ素樹脂材料、シリコーン樹脂材料、ポリエステル材料、低密度ポリエチレン材料の少なくともいずれかを含む。温度膨張性粒子12は、1種類の粒子をベースオイル14に分散させてもよいし、複数種類をベースオイル14に分散させてもよい。これらの温度膨張性粒子12の重量を調整することで、温度変化による粘度の変化特性および温度依存性の値を調整することができる。
(3) The temperature-
(4)ER粒子15は、ポリウレタン樹脂材料、アクリル樹脂材料、イオン交換樹脂、シリカ、アルミナ、チアニアの少なくともいずれかを含む。ER粒子15は、1種類の粒子をベースオイル14に分散させてもよいし、複数種類をベースオイル14に分散させてもよい。これらのER粒子15の重量を調整することで、電圧が印加されたときの電気粘性流体8の粘度や、温度依存性の値を調整することができる。
(4) The
(5)電気粘性流体8が温度膨張性粒子を13wt%以上有することで、電気粘性流体8の粘度の温度依存性の変化率が小さくなる、すなわち負の絶対値が大きくなるので、平均線膨張係数αの増加による電気粘性流体8の粘度の温度依存性の低減効果を顕著にできる。なお、温度膨張性粒子12とER粒子15をベースオイル1に分散させる場合、電気粘性流体8は、温度膨張性粒子12およびER粒子15を含む全粒子を13wt%以上有することで、平均線膨張係数αの増加による電気粘性流体8の粘度の温度依存性の低減効果を顕著にできる。
(5) Since the
(6)上記(5)と同様、電気粘性流体8に含まれるベースオイル1に対して、温度膨張性粒子12の重量比を0.2以上とすることで、平均線膨張係数αの増加による電気粘性流体8の粘度の温度依存性の低減効果を顕著にできる。
(6) As in (5) above, the weight ratio of the temperature-
(7)ベースオイル14は、シリコーンオイル、鉱物油(たとえば、パラフィン油、ナフテン油)のいずれかを含む。ベースオイル14を適宜選択して電気粘性流体8の粘度の温度依存性の低減効果を調整できるので、ショックアブソーバ1の設計自由度を向上できる。
(7) The
(8)電気粘性流体8は、上述の式(4)を満たすことで、基準Iを満足することができる。式(4)を満たすように、温度膨張性粒子12およびER粒子15の種類、および、粒子濃度φを決定することで、容易に減衰力の温度依存性が低減されたショックアブソーバ1を提供することができる。
(8) The
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
(変形例1)
ショックアブソーバ1の構造や各構成要素は上述したものに限定されない。ピストンロッド6と、ピストンロッド6が挿入される内筒4と、ピストンロッド6と内筒4との間に設けられた電気粘性流体8と、電気粘性流体8に電圧印加する電圧印加機構20を有する種々のショックアブソーバ1に本発明を適用することができる。
The following modifications are also within the scope of the present invention, and one or a plurality of modifications can be combined with the above-described embodiment.
(Modification 1)
The structure and each component of the
(変形例2)
外電極3aおよび内電極4aの材料、オイルシール7の材料は、上述した材料に限定されない。電気粘性流体8の成分等を考慮し、種々の材料を採用できる。
(Modification 2)
The material of the
(変形例3)
電気粘性流体8の温度を検出する温度センサを設け、温度センサで検出された電気粘性流体8の温度に基づいて、制御装置11が電極間に印加する電圧を決定するようにしてもよい。これにより、より適切に路面からの振動に応じた減衰力を発生することができる。
(Modification 3)
A temperature sensor for detecting the temperature of the
(変形例4)
温度膨張性粒子12の材料、ER粒子15の材料は上述した例に限定されない。また、ベースオイル14に分散させる粒子は、1種類や2種類、3種類に限定されることもなく、4種類以上の粒子をベースオイル14に分散させて電気粘性流体8としてもよい。
(Modification 4)
The material of the temperature
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other embodiments conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.
1 ショックアブソーバ、2 ベースシェル、2a 上端板、3 外筒、3a 外電極、4 内筒、4a 内電極、5 横穴、6 ピストンロッド、7 オイルシール、8 電気粘性流体、9 ピストン、9L ピストン下室、9U ピストン上室、9h 貫通孔、10 ボディ、11 制御装置、12 温度膨張性粒子、13 不活性ガス、14 ベースオイル、15 ER粒子、20 電圧印加機構、22 流路、23 流路、24 流路、25 加速度センサ 1 Shock absorber, 2 Base shell, 2a Top plate, 3 Outer cylinder, 3a Outer electrode, 4 Inner cylinder, 4a Inner electrode, 5 Side hole, 6 Piston rod, 7 Oil seal, 8 Electroviscous fluid, 9 Piston, 9L Below piston Chamber, 9U piston upper chamber, 9h through-hole, 10 body, 11 control device, 12 temperature-expandable particles, 13 inert gas, 14 base oil, 15 ER particles, 20 voltage application mechanism, 22 flow paths, 23 flow paths, 24 Flow path, 25 acceleration sensor
Claims (9)
前記電気粘性流体は、ベースオイルと、(前記電気粘性流体の−30℃における粘度/前記電気粘性流体の23℃における粘度)×100により表される温度依存性の値が300%以下となるように平均線膨張係数が1.4×10−4/℃以上の温度膨張性粒子と、を有するショックアブソーバ。 A shock absorber having a piston rod, an inner cylinder into which the piston rod is inserted, an electrorheological fluid provided between the piston rod and the inner cylinder, and a voltage application mechanism for applying a voltage to the electrorheological fluid In
The electrorheological fluid has a temperature dependence value represented by base oil and (viscosity of the electrorheological fluid at −30 ° C./viscosity fluid at 23 ° C.) × 100 is 300% or less. A shock absorber having a temperature-expandable particle having an average linear expansion coefficient of 1.4 × 10 −4 / ° C. or more.
前記電気粘性流体は、前記温度膨張性粒子とは異なるER粒子を有し、
前記温度膨張性粒子と前記ER粒子の平均線膨張係数が1.4×10−4/℃以上であるショックアブソーバ。 The shock absorber according to claim 1,
The electrorheological fluid has ER particles different from the temperature-expandable particles;
A shock absorber in which an average linear expansion coefficient of the temperature-expandable particles and the ER particles is 1.4 × 10 −4 / ° C. or more.
前記温度膨張性粒子は、フッ素樹脂材料、シリコーン樹脂材料、ポリエステル材料、低密度ポリエチレン材料の少なくともいずれかを含むショックアブソーバ。 The shock absorber according to claim 2,
The temperature-expandable particles are shock absorbers including at least one of a fluororesin material, a silicone resin material, a polyester material, and a low density polyethylene material.
前記ER粒子は、ポリウレタン樹脂材料、アクリル樹脂材料、イオン交換樹脂、シリカ、アルミナ、チアニアの少なくともいずれかを含むショックアブソーバ。 The shock absorber according to claim 3,
The ER particle is a shock absorber including at least one of a polyurethane resin material, an acrylic resin material, an ion exchange resin, silica, alumina, and titania.
前記電気粘性流体は、前記温度膨張性粒子を13wt%以上有するショックアブソーバ。 The shock absorber according to claim 1,
The electrorheological fluid is a shock absorber having 13 wt% or more of the temperature-expandable particles.
前記電気粘性流体に含まれる前記ベースオイルに対して、前記温度膨張性粒子の重量比は0.2以上であるショックアブソーバ。 The shock absorber according to claim 1,
For the base oil contained in the electro-rheological fluid, the shock absorber weight ratio is 0.2 or more of the temperature expandable particles.
前記ベースオイルは、シリコーンオイル、鉱物油のいずれかを含むショックアブソーバ。 The shock absorber according to claim 6,
The base oil is a shock absorber containing either silicone oil or mineral oil.
前記電気粘性流体は、以下の式を満たすショックアブソーバ。
The electrorheological fluid is a shock absorber that satisfies the following equation.
前記電気粘性流体は、前記温度膨張性粒子および前記ER粒子を含む全粒子を13wt%以上有するショックアブソーバ。 The shock absorber according to claim 8,
The electrorheological fluid is a shock absorber having 13 wt% or more of all particles including the temperature-expandable particles and the ER particles.
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