JPH01295045A - 粘度可変流体封入制御型防振体 - Google Patents

粘度可変流体封入制御型防振体

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JPH01295045A
JPH01295045A JP12109988A JP12109988A JPH01295045A JP H01295045 A JPH01295045 A JP H01295045A JP 12109988 A JP12109988 A JP 12109988A JP 12109988 A JP12109988 A JP 12109988A JP H01295045 A JPH01295045 A JP H01295045A
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JP
Japan
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fluid
orifice
fluid chamber
vibration
electrode orifice
Prior art date
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Pending
Application number
JP12109988A
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English (en)
Inventor
Shigeki Sato
茂樹 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Publication of JPH01295045A publication Critical patent/JPH01295045A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F13/00Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
    • F16F13/04Units 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
    • F16F13/26Units 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
    • F16F13/30Units 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combined Devices Of Dampers And Springs (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は、印加電圧に応じて粘度変化される流体を封入
し、主流体室と副流体室との間に設けられるオリフィス
内の流体粘度を電圧制御することができる粘度可変流体
封入制御型防振体に関する。
従来の技術 この種の粘度可変流体封入制御型防振体としては、例え
ば、特開昭60−104828号公報に開示されたもの
が従来存在する。
即ち、上記公報に開示された粘度可変流体封入制御型防
振体は、支持弾性体く防振弾性体)内に形成された主流
体室(上側室)と、弾性壁で画成された副流体室(下側
室)とを、電極板が設けられたオリフィスで連通ずると
共に、これら主、副流体室内およびオリフィス内に粘度
可変流体としての電気レオロジー流体を封入し、入力振
動に対して上記電極板に印加される電圧を変化させるこ
とにより、オリフィス内の流体の流れ状態が変化され、
もって、人力振動に対して効果的な減衰が可能となって
いる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、かかる従来の粘度可変流体封入制御型防
振体にあっては、例えば、特開昭62−31738号公
報に開示されているように、該防振体を第6図に示すよ
うに1自由度系の振動モデルとして捕らえ、加振体およ
び被加振体側の変位加速度からオリフィス内の流れ状態
を推測して、該オリフィス内の流体粘度が制御される構
成となっていた。
このため、実際にオリフィス内で発生している可動流体
の共振現象を正確に把握しきれず、粘度可変流体封入制
御型防振体が有している振動伝達の低減効果を充分に引
き出すことが出来ないという課題があった。
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、オリフィ
ス内流体の流れ状態を直接検出することにより、振動伝
達の低減効果を充分に発揮させるこ七が出来る粘度可変
流体封入制御型防振体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 かかる目的を達成するために本発明は、加振体と被加振
体との間に配置される支持弾性体と、該支持弾性体の変
形に伴って容積変化される主流体室と、 該主流体室に電極オリフィスを介して連通される容積可
変な副流体室とを備え、 これら主流体室、電極オリフィスおよび副流体室内に、
印加電圧に応じて粘度変化される粘度可変流体を封入し
、上記電極オリフィスに印加される制御電圧をもって該
電極オリフィス内流体の流れ状態を変化させ、加振体と
被加振体との間で伝達される振動の低減が行われる粘度
可変流体封入制御型防振体において、 加振体側の変位加速度を検出する加振体加速度検出手段
と、 副流体室内の圧力を検出する圧力検出手段とを設け、 上記加振体加速度検出手段の検出信号から得られる変位
速度および上記圧力検出手段の検出信号から得られる圧
力変化速度に基づいて上記制御電圧を制御する構成とす
る。
作用 以」−の構成により本発明の粘度可変流体封入制御型防
振体にあっては、加振体側からの振動入力により支持弾
性体が変形されて主流体室内に容積変化、つまり該主流
体室の拡張ばねに起因する圧力変化が発生されると、該
主流体室内の粘度可変流体は電極オリフィスを介して副
流体室との間で移動され、この時、該電極オリフィス内
の可動流体が入力振動に対応して最も太き(移動される
ときに、最も効果的な振動伝達の低減を達成することが
できる。
従って、上記電極オリフィスに制御電圧を印加して流体
粘度を適宜変化させ、最適な流体の流れ状態を作り出す
ことにより、振動伝達の低減効果が瀝しく増大される。
ところで、上記副流体室内の圧力は電極オリフィスを介
して流体が流入されることにより上昇されると共に、流
体が流出されることにより下降される。
つまり、副流体室内の圧力は電極オリフィスの流体移動
に対応して変化されることになり、従って、圧力検出手
段により該副流体室内の圧力変化を検知することにより
、電極オリフィス内の流体の移動状態が直接に検出され
ることになる。
従って、上記圧力検出手段の検出信号から得られる圧力
変化速度を制御要素として、上記電極オリフィスに印加
される電圧を制御することにより、該電極オリフィス内
の実際の流体流れ状態に対応した適確な制御電圧を作る
ことができ、振動の低減効果が著しく向上されることに
なる。
実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。
即ち、第1図は本発明の一実施例を示す粘度可変流体封
入制御型防振体10(以下、制御型防振体と称す。)で
、該制御型防振体10は加振体12と被加振体14との
間に配置され、該被加振体14を該加振体12に緩衝作
用をもって支持する。
上記制御型防振体10は上記加振体12に取り付けられ
る第1ブラケツト16と、上記被加振体14に取り付け
られる第2ブラケツト18とを備え、これら第1.第2
ブラケット16.18間に支持弾性体20が加硫接着等
により取り付けられている。
上記支持弾性体20の第1ブラケット16側内部には、
電極オリフィス22によって画成される主流体室24が
形成されると共に、該電極オリフィス22の該主流体室
24とは反対側はダイヤフラム26で覆われ、これら電
極オリフィス22とダイヤフラム26との間に副流体室
28が形成される。
4−記第1ブラケット16は、テーパ状筒体16aと、
該テーパ状筒体16aの図中下端周縁部にかしめ固定さ
れる皿状のカバー16bとで構成され、かつ、これらテ
ーパ状筒体16aとカバー16bとのかしめ部分には、
上記電極オリフィス22および上記ダイヤフラム26の
周縁部がそれぞれかしめ固定される。
上記電極オリフィス22には、主流体室24と副流体室
28とを連通ずるオリフィス22aが形成されると共に
、該オリフィス22aの上下対抗壁には1対の電極板2
2b、22Cが取り付けられている。
そして、上記主流体室24.副流体室28および電極オ
リフィス22内に、粘度可変流体としての電気レオロジ
ー流体が封入される。
上記電気レオロジー流体は、印加電圧に応じて粘度変化
され、印加電圧により強電場が与えられると粘度が高(
なる性質を有している。
ところで、上記加振体12には加振体加速度検出手段と
しての上下加速度センサ30が設けられ。
該上下加速度センサ30により加振体12から制御型防
振体に入力される振動加速度が検出される。
また、上記副流体室28内には電極オリフィス22の下
端に取り付けられる圧力検出手段としての圧力センサ3
2が設けられ、該圧力センサ32によって逐一変化され
る副流体室28内の圧力が検出される。
そして、上記上下加速度センサ30およヒ上記圧カセン
サ32で検出された加速度信号および圧力信号はコント
ロールユニット34に出力され、該コントロールユニッ
ト34はこれら各信号に基づいて上記電極オリフィス2
2b、22Cに出力するべき制御電圧を演算する。
以上の構成により本実施例の制御型防振体lOにあって
は、加振体12から振動入力されると支持弾性体20が
変形されて主流体室24内の容積が変化され、該支持弾
性体20の拡張ばねに応じた圧力変化により、主流体室
24内の粘度可変流体は電極オリフィス22のオリフィ
ス22aを介して副流体室28との間で移動される。
このとき、上記電極オリフィス22で流体振動が生じ、
オリフィス22a内の可動流体を質量とし、支持弾性体
20の拡張弾性をばねとする共振現象が発生する。
従って、かかる制御型防振体10はたとえば第2図に示
すモデル図として表すことができ、同図中、X、は加振
体12の変位tx、は被加振体14の変位量およびX、
は電極オリフィス22内の可動流体の変位量をそれぞれ
示す。
ところで、加振体12によって加振される被加振体14
は、その質量Mと支持弾性体20の支持ばねに8および
拡張ばねK。によって定まる共振周波数をもって共振現
象が生ずるのであるが、その共振周波数に、上述した電
極オリフィス22内の可動流体の等価質量と上記拡張ば
ねK。による共振周波数を一致させておくことによって
、該電極オリスイス内の可動流体が動吸振器として働き
、振動伝達の著しい低減を図ることができる。
従って、本実施例の制御型防振体lOでは、特に振動低
減を図ろうとする周波数領域で上記共振現象を発生させ
るために、支持弾性体20のばね(KW、  KO)お
よび電極オリフィス22内のオリフィス22a形状(断
面積)等を予めチューニングしたうえで、更に振動伝達
力の低減を図るために電極オリフィス22内の流体の動
きを、電極板22b、22Cに印加される電圧で制御す
るようになっている。
即ち、上記第2図に示したモデル図において、オリフィ
ス22a内の01動流体(質1m)による減衰率C0を
小さくすると、オリフィス内共振が発生する周波数領域
では可動流体が動吸振器として働くため、加振体12か
ら被加振体14に入力される振動の内、支持弾性体20
の支持ばねに8を介して伝達される人力F8と、拡張ば
ねK。を介して伝達される入力F。との位相にずれを生
じ、該被加振体14に作用する力の総和(FToTAL
)は小さくなる。
ところが、上記減衰率C0をそのまま小さく一定に設定
しておくと、共振周波数の前後の周波数域で振動伝達率
がかえって悪化することが実験により確かめられている
ここで、振動伝達率を低下させるためには、被加振体1
4に作用するF TOTAL力を小さくすればよいわけ
であるが、そのためには上記可動流体が動吸振器として
働くような上記X、、X、、X3の動きが保たれること
が望ましい。
第3図は加振体12の入力変位x1に対して、オリフィ
ス内の可動流体が共振現象を生じているときのX、およ
びX3の関係を示す特性図で、同図から明らかなように
XtはXlに対して90°の遅れを生じ、更に、第2図
中で拡張ばねK。下端の位相X4を想定すると、該x4
はX、に対して90゜の位相遅れを生じることになる。
すると、X、と180°逆相な可動流体の変位X、は加
振体12の変位X1と同相で変位されることになる。
従って、現実に制御型防振体10を制御する際には、加
振体12の変位XIと可動流体の変位X。
とが位相差なしで、つまり同相に変位されるように可動
流体の減衰率C8を制御すると、最も効率の良い振動伝
達の低減を行う事ができる。
そのために、本実施例ではXIとX、とが同相に動いて
いるときは、可動流体をそのまま動きやすいように電極
オリフィス22には電圧をかけない状態(OFF)に保
ち、一方、これとは逆にX。
とX3との動きが逆相となる場合、たとえばX、とX、
とが共に同相に増加している状態から、X、のみがピー
クを迎えた後X、に先んじて減少し始めたときく大、〉
01文、〈0)には、可動流体の動きを止める意味で電
極オリフィス22に電圧を印加(ON)してオリフィス
22a内の流体粘度を高くし、xlが減少し始めるまで
電圧を印加し続ける。
つまり、X、とX、が逆相のときにのみ電極オリフィス
22に電圧を印加するように制御され、この制御はコン
トロールユニット34によって行われる。
即ち、上記コントロールユニット34では第4図のアナ
ゴリズムに示すように、上下加速度センサ30からの信
号を基に回路Iで加振体12の加速度を検出すると共に
、圧力センサ32からの信号を基に回路■で副流体室2
8の圧力P、を検出し、回路Iで検出された加速度父、
から積分器■を通して加振体12の変位速度大、を求め
ると共に、回路nで検出された圧力Pbから微分器■を
通して圧力変化速度pbを求める。
尚、上記副流体室28の圧力Pbは電極オリフィス22
を介して流体が該副流体室28に流入。
流出されることにより変化されるため、該圧力Pbは電
極オリフィス22内の可動流体の変位X。
に比例し、従って、上記圧力変化速度Pbは該可動流体
の変位速度大、に比例した値として検出することができ
る。
そして、上記積分器■、微分器■で求められた文、、p
ゎはチエツク回路■に人力され、該チエツク回路■によ
ってCHECK=又+xPわが求められ、次の判断回路
■ではCHECK≧0かどうかが判断され、Noと判断
された場合は回路■に進んで電極オリフィス22に出力
する電圧をONL、かつ、YESと判断された場合は回
路■に進んで該電圧をOFFする。
従って、上記アナゴリズムで制御される結果をまとめる
と次表に示すようになる。
表 このように制御されることにより、x、、X。
およびX、の位相変化が最適状態若しくはこれに近い状
態になるため、被加振体14に作用するFFとF。の位
相がずれてFToTALが小さくなるため、加振体12
から被加振体14への振動伝達率が著しく低減される。
第5図は、かかる制御により得られる振動伝達率の低減
効果域を示し、同図中、実線が本実施例により達成され
る振動伝達力持性Aを示し、かつ2点鎖線で示す特性B
は従来の非制御型防振体による最適な減衰状態、1点鎖
線で示す特性Cは本実施例の制御型防振体10において
減衰率C8を大き(保った場合、また、破線で示す特性
りは減衰率C8を小さく保った場合である。
従って、同図から明らかなように本実施例の制御型防振
体IOでは、特性B、C,Dが必ず通る2定点(P、Q
)に拘束されることな(、その振動伝達率を大幅に低減
することができる。
ところで、本実施例の制御型防振体10では、電極オリ
フィス22内の可動流体の変位を検出するに当たって、
圧力センサ32を用いて副流体室28内の圧力変化から
該可動流体変位を求めたため、該可動流体変位を直接検
出することができるようになる。
従って、電極オリフィス22に印加するべき電圧制御が
より現実に即したものとなり、上記制御型防振体10の
制御効果を更に向上させることができる。
発明の詳細 な説明したように本発明の粘度可変流体封入制御型防振
体にあっては、電極オリフィス内の流体の流れ状態を検
知するにあたって、該電極オリフィス内の流体移動に伴
って変化する副流体室内の圧力を検出する圧力センサを
設け、該圧力センサから得られる信号を基に圧力変化速
度を検出するようにしたので、該圧力変化速度から上記
電極オリフィス内の流体の流れ状態を正確に検知するこ
とができる。
従って、上記流体の流れ状態に基づいて決定される電極
オリフィスへの印加電圧の制御をより正確に行うことが
できるため、防振体で発揮される振動伝達率の低減効果
を著しく増大することができるという優れた効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は本発
明を概略的に示す形状モデル図、第3図は制御型防振体
の各部の変位を示す特性図、第4図は本発明を制御する
ためのアナゴリズムを示す説明図、第5図は本発明の効
果域を示す特性図、第6図は従来の制御型防振体を概略
的に示す形状モデル図である。 10・・・粘度可変流体封入制御型防振体、12・・・
加振体、14・・・被加振体、20・・・支持弾性体、
22・・・電極オリフィス、24・・・主流体室、28
・・・副流体室、30・・・上下加速度センサ(加振体
加速度検出手段)、32・・・圧力センサ(圧力検出手
段)、34・・・コントロールユニット。 外26 第2図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)加振体と被加振体との間に配置される支持弾性体
    と、 該支持弾性体の変形に伴って容積変化される主流体室と
    、 該主流体室に電極オリフィスを介して連通される容積可
    変な副流体室とを備え、 これら主流体室、電極オリフィスおよび副流体室内に、
    印加電圧に応じて粘度変化される粘度可変流体を封入し
    、上記電極オリフィスに印加される制御電圧をもって該
    電極オリフィス内流体の流れ状態を変化させ、加振体と
    被加振体との間で伝達される振動の低減が行われる粘度
    可変流体封入制御型防振体において、 加振体側の変位加速度を検出する加振体加速度検出手段
    と、 副流体室内の圧力を検出する圧力検出手段とを設け、 上記加振体加速度検出手段の検出信号から得られる変位
    速度および上記圧力検出手段の検出信号から得られる圧
    力変化速度に基づいて上記制御電圧を制御することを特
    徴とする粘度可変流体封入制御型防振体。
JP12109988A 1988-05-18 1988-05-18 粘度可変流体封入制御型防振体 Pending JPH01295045A (ja)

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