JPH01295045A - 粘度可変流体封入制御型防振体 - 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】 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。