JPH01119377A - 起振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ＬＩＬ立皿■且１ 本発明は、電気粘性流体（ＥＲＦ）を利用した起振装置
に関する。この起振装置は、例えば、物体。

構造物等に外部から加わる外乱振動を、該振動に対抗す
る制御振動を前記物体等に加えることにより減衰させる
所謂能動振動制御において、前記制御振動を発生させる
起振装置として好適である。

ど　　の 上記のような能動撮動制御においては、従来、油圧また
は空気圧式のシリンダ装置が起振装置（アクチュエータ
）として使用されており、ピストンの両側に形成された
シリンダ室に油または空気を交互に給排することにより
、ピストンに撮動運動を生じさせ、この撮動を制御振動
として物体等に伝達するようになっていた。このような
従来の起振装置においては、油または空気のシリンダ室
への給排は各種のサーボ弁を機械的に頻繁に開閉させる
ことにより行われ、従ってサーボ弁の機構が複雑となり
、また故障の頻度も多く、さらに使用時間とともに性能
の劣化も進んでくるというような問題があった。

一方、電圧をかけるとほとんど瞬間的に凝固する流体が
電気粘性流体（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａ
ｌｆｌｕｉｄ　）として知られている。

゛　　　　た　　の　　　　゛ 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものである。

すなわち本発明の起振装置は、シリンダと、該シリンダ
内に往復自在に嵌装されたピストンと、該ピストンに連
結され前記シリンダから外部に延出する軸部材とを備え
、前記ピストンにより前記シリンダ内に区画形成された
２室にそれぞれ電気粘性流体の流入口と流出口とを設け
、該流入口および流出口にこれらを通過する電気粘性流
体に電圧を印加できる電圧印加手段をそれぞれ設けると
ともに、一方の室の流入口における電圧印加が他方の室
の流出口における電圧印加と同時に行われ、かつ両室の
流入口における電圧印加が交互に行われるようにしであ
る。

前記流入口および流出口を流れる電気粘性流体は、電圧
印加手段により電圧をかけられるとその場で瞬間的に凝
固して該流体の流れを阻止し、該流入出孔を閉鎖する。

そしてこの電圧が解除されると瞬間的に再び流体となり
流れを再開させる。

すなわち該流入出口を開状態にする。しかして電圧の解
除、印加による上記のような流入出口の開閉は次のよう
に行われる。すなわち各室の流入口はそれぞれ他方の室
の流出口と対をなして同時に開関し、かつ８対の流入出
口は交互に開閉する。

この結果、一方の室の流入口が開かれ該流入口から電気
粘性流体が流入する時にはこの室の流出口は閉鎖されて
おり、該室内に流体圧が発生する。

この時他方の室の流入口は閉鎖され流出口は開かれてい
るので、該室内の流体は排出され、ピストンは前記他方
の室側へ押し動かされる。次いで各流出入口の開閉状態
が逆になることにより、前記他方の室内に流体圧が発生
し、前記一方の室内の流体は排出される。このようにし
てピストンは両側から交互に押圧されて往復動し、かつ
各流出入口の開閉の切替えは電圧の印加、解除により極
めて迅速に行われるので、ピストンは振動状態となり、
この振動が軸部材を介して物体、構造物等に伝達され、
これらを起振させる。

友−１−旦 以下本発明を図示の実施例について説明する。

第１図は本発明による起振装置を構成する起振機１の縦
断面図である。この起振機１はシリンダ２と該シリンダ
２内に往復運動可能に設けられたピストン３とを有し、
該ピストン３に連結された軸部材４がシリンダ２の端壁
２ａを軸受５を介して摺動自在に貫通して外部に延びて
いる。シリンダ２の内部はピストン３によって図におい
て左方のシリンダ室６Ｌと右方のシリンダ室６Ｒとに区
画されている。そしてシリンダ室６Ｌには電気粘性流体
の流入ロアＬと該流体の流出口８Ｌとが設けられており
、他方のシリンダ室６Ｒにも同様に流入ロアＲと流出口
８Ｒとが設けられている。

この起振機１は第２図に示すように電気粘性流体回路９
中に介挿されている。第２図において１０は流体溜め、
１１はポンプで、流体溜め１０には電気粘性流体１２が
貯蔵されており、該流体１２がポンプ１１により吸入管
１３を経て吐出管１４に吐出される。

吐出管１４は中途から２本の流入管１５Ｌ、　１５Ｒに
分岐しており、これらの流入管１５Ｌ、　１５Ｒはそれ
ぞれ前記起振機１の流入ロアｍ、７Ｒに接続されている
。起振１１１の流出口８しは流出管１６１２通じて流体
溜め１０に連通し、流出口８Ｒは流出管１６Ｒを通じて
流体溜め１０に連通している。

電気粘性流体１２は合成オイル、水、高分子微粒子を混
合した流体で、通常は粘性の低い流体であるが、これに
電圧を加えると電圧とともに粘性が高まり、電圧を除く
と粘性が小さくなる。またこの粘度の変化はかなり大き
く、電圧の大きさに比例する。この状態変化は可逆的で
あり瞬間的である。起振機１の前記シリンダ室６Ｌ、６
Ｒへの電気粘性流体１２の給排制御は、電気粘性流体１
２のこの性質を利用して行われ、このため、流入ロアお
よび流出口８にはここを流れる電気粘性流体１２に電圧
をかけるための電圧印加手段が設けられている。第３図
に一例として流入ロアＬに設けられた電圧印加手段１７
が示されているが、この電圧印加手段１７は４枚の電極
板１８を互いに間隔を隔てて電気粘性流体の流れ方向に
平行に配列し、各電極板１８を交互に直流電源の子種お
よび一極に接離自在に接続して構成されている。電極板
１８は例えばステンレス鋼等の金属で作られている。各
電極板１８が電源に接続されていない時には、電極板１
８間に電圧が存在しないので、ここを通過する電気粘性
流体には状態変化が起らず、電気粘性流体は自由に流入
ロアＬを通過する。すなわち流入ロアＬは開状態に在る
。しかし、各電極板１８を電源に接続し各電極板間に例
えば４〜５にＶ程度の電圧をかけると、各電極板１８間
を流れる電気粘性流体は瞬間的に凝固し、流入ロアＬを
閉塞する。すなわち流入ロアＬは閉状態になる。このよ
うにして電圧印加手段１７は流入ロアＬを開閉する弁の
機能を果し、この弁機能は、機械的作動を伴うことなく
、単に電流を遮断、接続することにより極めて迅速に得
られる。

上記同様な電圧印加手段１７が他の流入ロアＲおよび流
出口８Ｌ、８Ｒにも設けられている。そして流入ロアＬ
の電圧印加手段１７の電極板１８と流出口８Ｒの電圧印
加手段１７の電極板１８とは同時に電源に接続されかつ
同時に電源から切離されるようになっている。すなわち
流入ロアＬと流出口８Ｒとは同時に開閉されるようにな
っている。同様に流入ロアＲと流出口８Ｌも同時に開閉
されるようになっており、かつ流入ロアＬ、流出口８Ｒ
の開閉と流入ロアＲ，流出口８Ｌの開閉とが所望の周期
で交互に行われるようになっている。

従ってシリンダ室６Ｌとシリンダ室６Ｒとにはそれぞれ
の流入ロアを経て電気粘性流体が交互に供給され、この
時反対側のシリンダ室内の電気粘性流体は流出口８およ
び流出管１６を経て流体溜め１０に排出される。この結
果、ピストン３は交互に向きを変える両シリンダ室６１
．６Ｒ間の圧力差により、左右に往復振動し、この撮動
が軸部材４を介して外部に取出され、該軸部材４にＭ結
された物体、構造物等に起振力として伝達される。シリ
ンダ２の両端部にはピストン３の必要以上の移動を制止
するためにストッパ１９が設けられている。

第４図および第５図はこの起振装置の周波数特性の一例
を示し、第４図は周波数と軸部材４を介して伝達される
伝達力との関係を示し、た第５図は周波数と、電圧印加
手段１７により印加される電圧の位相および軸部材４を
介して伝達される振動の位相間の位相差との関係を示す
。これらのグラフから、本起撮装置は高い周波数領域ま
で振動を発生させることができ、位相遅れもほとんどな
いことが分る。なお、第５図において実線部分ａは無負
荷時の特性を示し、点線部分すは負荷時の特性を示す。

第６図は本発明による起振装置を、積層ゴムで支えた物
体の横揺れ防止に使用した例を示し、基盤２０上に設置
された外枠２１上に積層ゴム２２を介して台２３が載置
されている。そして台２３の両端部と外枠２１との間に
それぞれ前記したような起振１Ｊ１１が水平方向に取付
けられている。ただし第６図の起振機１においては、軸
部材４がシリンダ２から一方向にだけ延出しており、こ
の軸部材−を台２３に取付け、シリンダ２を外枠２１に
取付けである。

基盤２０が地震等により横方向（図の左右方向）に、Ｘ
・で示すような振動を起すと、この振動ＸＯが検知器２
５により検出されて検出信号が制御装置２６に送られる
。！１ｌＩｒＩＪ装置２６はこの検出信号に応動して前
記各流入ロアおよび流出口８に印加される電圧を制御し
、起振機１に振動ｘ６と位相を逆にする振動を発生させ
る。この振動は前述のように軸部材４を介して台２３に
伝達され、基盤２０から台２３、載荷物２４に伝えられ
る撮動Ｘｏを相殺し、この結果、台２３、載荷物２４の
振動×１は振動′；Ｃ１１に比して大幅に減衰されたも
のとなる。台２３の撮動ｘ１を検出し、制御装Ｍ２６が
この検出信号に応動して印加電圧を制御するようにして
もよい。

第７図はこのような能動振動υ制御によって得られた結
果を示し、横軸に周波数をとり、縦軸に振動伝達率２０
Ｉｏｇ、　（ｌ　Ｘ＋　　ｌ／　ｌ　Ｘｏ　ｌ　）をと
っである。実線ａは上記能動振動制御を行った場合の結
果を示し、点線すは起振機１に電圧を印加せずこれを働
らかさなかった場合の結果を示す。起振機１を働かさな
い場合には周波数５Ｈ２で共娠を生じた。

第８図に起振機１を利用した撮動制御の他の一例を示す
。本例においては基盤２０上に積層ゴム２２を介して物
体２７が支持されており、該物体２７上に起振機１が取
付けられている。起振機１は第９図に示すようにシリン
ダ２を止め治具２８によって抱持され、該止め治具２８
をボルト２９で物体２７に固定することによって物体２
７に取付けられている。そしてシリンダ２の両端部から
延出する軸部材４゜４の先端にそれぞれ錘３０（第８図
）が固着されている。第６図の場合と同様に基盤２０の
横振動Ｘ。

または物体２７の横振動父１を検知し、これに応じて印
加電圧を制御して錘３０を適当な周波数、位相で振動さ
せることにより、錘３０がマスダンパとして能動的に機
能し、物体２７の振動を低減させる。

第１０図はこのようなアクティブマヌダンパ方式の振動
制御を採用した場合の結果を示す第７図と同様な線図で
、第６．７図の例と同様に大きな振動低減効果が得られ
ることが分る。本例においては、起振機１を働かせない
場合、周波数８Ｈｚ近傍で共振現象が生じている。

１皿立素１ 以上から明らかなように、本発明の起振装置は作動流体
として、電気粘性流体を利用し、シリンダ室への流体流
入口およびシリンダ室からの流体流出口の開閉を、電圧
を印加しもしくは電圧を解除することにより行うように
したので、２つのシリンダ室の流体給排の切換えが極め
て迅速に行われ周波数の高い振動でも容易に得ることが
できる。

また機械的な弁装置を必要としないので、従来の油、空
気等を作動流体とした起振装置に比して構造が非常に単
純になり、耐久性、コスト等の面でも極めて有利であり
、かつシステム全体としても小型化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による起振装置を構成する起振機の縦断
面図、第２図は同起振機を組込んだ電気粘性流体回路の
回路図、第３図は第１図の一部拡大図、第４図および第
５図は起振機の周波数特性を示す線図、第６図は起振機
による振動制御の一例を示す側面図、第７図はこれによ
る振動低減効果を示す絵図、第８図は起振機による振動
制御の他の例を示す側面図、第９図は第８図の起振機の
拡大斜視図、第１０図は第８図の例における振動低減効
果を示す線図である。 １・・・起振機、２・・・シリンダ、３・・・ピストン
、４・・・軸部材、５・・・軸受、６・・・シリンダ室
、７・・・流入口、８・・・流出口、９・・・電気粘性
流体回路、１０・・・流体溜め、１１・・・ポンプ、１
２・・・電気粘性流体、１３・・・吸入管、１４・・・
吐出管、１５・・・流入管、１Ｇ・・・流出管、１７・
・・電圧印加手段、１８・・・電極板、１９・・・スト
ッパ、２０・・・基盤、２１・・・外枠、２２・・・積
層ゴム、２３・・・台、２４・・・載荷物、２５・・・
検知器、２６・・・制御装置、２７・・・物体、２８・
・・止め治具、２９・・・ボルト、３０・・・錘。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダと、該シリンダ内に往復自在に嵌装されたピス
   トンと、該ピストンに連結され前記シリンダから外部に
   延出する軸部材とを備え、前記ピストンにより前記シリ
   ンダ内に区画形成された２室にそれぞれ電気粘性流体の
   流入口と流出口とを設け、該流入口および流出口にこれ
   らを通過する電気粘性流体に電圧を印加できる電圧印加
   手段をそれぞれ設けるとともに、一方の室の流入口にお
   ける電圧印加が他方の室の流出口における電圧印加と同
   時に行われ、かつ両室の流入口における電圧印加が交互
   に行われるようにして成る起振装置。