JPH05172179A - 振動減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】振動体に応答性が高くかつ最適な振動減衰効果
を付与させる。 【構成】振動体と振動防止体との間に配設されるダンパ
６と、振動体の振動状態を検出する振動検出装置３１
と、振動検出信号によりダンパ６を制御する制御装置３
０とを備え、前記ダンパ６は、ケース７と、ケース７内
に摺動自在に設けられるピストン８と、ピストン８によ
りケース７内に形成される２つの流体室９ａ、９ｂと、
２つの流体室９ａ、９ｂを連通するように設けられる連
通路１０と、連通路１０に設けられる電極１６、１７
と、ケース７内に充填される液晶とを有し、振動体２の
振動状態に応じて電極１６、１７の印加電圧を制御し、
液晶の粘性を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建造物、各種機器、車
両等の振動体に応答性が高くかつ最適な振動減衰効果を
付与させることができる振動減衰装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、振動体に発生する振動を防止する
ため、振動体２をバネＫで支持し、振動体２に図１に示
す如く振動吸収器３を取り付けている。この振動吸収器
３は、振動体２に並列に連結されるバネ４と油圧ダンパ
６と、前記バネ４および油圧ダンパ６に取り付けられる
振動防止体５とから構成される。前記振動吸収器３は、
振動防止体５の質量ｍ、バネ４のバネ定数ｋ、油圧ダン
パ６の減衰係数ｃを適度に定めることにより、振動体２
の振動状態を減衰比

【０００３】

【数１】

【０００４】にて適宜減衰可能とするものである。

【０００５】しかしながら、従来の振動吸収器３におい
ては、その組立後には振動防止体５の質量ｍ、バネ４の
バネ定数ｋおよび油圧ダンパ６の減衰係数ｃがそれぞれ
固定化されるので、その使用状態下でその減衰比ξを調
整することはできない。このため、振動吸収器３が当初
の設計条件と異なる振動体に用いられる場合には、最適
な振動減衰効果が得られない。また、前記振動吸収器３
が経時的に振動状態の変化する振動体に用いられる場合
には、その振動を広い振動数の範囲にわたり、効果的に
減衰させることはできない。

【０００６】これを解決するために、油圧ダンパ６の構
成要素であるピストンのオリフィス径をステッピングモ
ータにより可変とし、減衰比ξを調整する方式が知られ
ているが、機械的構成が複雑化し、また、振動状態の変
化に対する減衰比調整の応答性が悪いという欠点を有し
ている。

【０００７】そこで、本発明者は、特開平１−２８８６
４４号公報に示されるように、電気粘性流体を用いるこ
とにより、簡単な構成により振動減衰特性を制御し、か
つ、応答性に優れた振動減衰装置を提案した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
気粘性流体を用いる振動減衰装置においては、オリフィ
ス通過時に目詰まりが生じたり、高電圧印加による流体
のゲル化が起こりオリフィスが閉塞するという問題を有
している。また、長時間運転しない場合に固体粒子の沈
降が生じたり、温度変化に伴う電気粘性特性の変化が大
きいという問題を有している。

【０００９】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、振動体の振動状態が変化するのに応じて連続的にダ
ンパの減衰係数を調整し、振動体に応答性が高くかつ最
適な振動減衰効果を付与させることができる振動減衰装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのために本発明の振動
減衰装置は、振動体２と振動防止体５との間に配設され
るダンパ６と、振動体２の振動状態を検出する振動検出
装置３１と、振動検出信号によりダンパ６を制御する制
御装置３０とを備え、前記ダンパ６は、ケース７と、ケ
ース７内に摺動自在に設けられるピストン８と、ピスト
ン８によりケース７内に形成される２つの流体室９ａ、
９ｂと、２つの流体室９ａ、９ｂを連通するように設け
られる連通路１０と、連通路１０に設けられる電極１
６、１７と、ケース７内に充填される液晶とを有し、振
動体２の振動状態に応じて電極１６、１７の印加電圧を
制御し、液晶の粘性を制御することを特徴とする。な
お、上記構成に付加した番号は、理解を容易にするため
に図面と対比させるためのもので、これにより本発明の
構成が何ら限定されるものではない。

【００１１】

【作用】本発明においては、ダンパの電極間に電圧を印
加すると連通路における液晶の流れに直交する電界を形
成することとなり、電極間に挟まれる液晶分子の方向や
配列等の状態を変化させ、液晶の粘度を増減させること
になり、結果として連通路における流体の絞り抵抗が調
整せしめられる。

【００１２】本発明で使用する液晶は、市販品を使用す
ればよく、例えばアゾ系、アゾキシ系、安息香酸フェニ
ルエステル系、シアノビフェニル系、シアノターフェニ
ル系、シクロヘキシルカルボン酸フェニルエステル系、
フェニルシクロヘキサン系、ビフェニルシクロヘキサン
系、フェニルピリミジン系、フェニルジオキサン系、シ
クロヘキシルシクロヘキサンエステル系、シクロヘキシ
ルエタン系、シクロヘキセン系、アルキルアルコキシト
ラン系、アルケニル系、２，３−ジフルオロフェニレン
系、シクロヘキシルシクロヘキサン系、ビシクロオクタ
ン系、キューバン系、ジシアノハイドロキノン系、シア
ノチオフェニルエステル系、アゾメチン系等の液晶を使
用することができる。

【００１３】ただし、アゾメチン系のものは、安定性、
増粘効果が小さいためあまり好ましくない。また、必要
に応じて酸化防止剤、摩耗防止剤、腐食防止剤、摩擦調
整剤等の添加剤を配合してもよい。上記液晶は単独でも
また混合して使用してもよい。好ましくは液晶特性を向
上させるために各種液晶物質は混合して使用される。具
体的な液晶の実施例としては、商品名ＲＤＸ−４０６９
（ロディック社製）の液晶を用いた。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。図１は本発明の振動減衰装置の１実施例を示す全
体構成図である。本発明の振動減衰装置１は、質量Ｍ、
バネ定数Ｋの振動体２と、質量ｍの振動防止体５と、振
動体２と振動防止体５との間に取り付けられる振動減衰
器３と、制御装置３０とからなる。振動減衰器３は、バ
ネ定数ｋのバネ４と減衰係数ｃのダンパ６とを並列に組
み合わせて構成される。制御装置３０は、振動体２の振
動数を検出する振動検出装置３１、入出力部３２、ＣＰ
Ｕ３３、ＲＡＭ３４、ＲＯＭ３５、電圧供給装置１９か
ら構成される。

【００１５】次に、図２および図３により前記振動減衰
装置の制御について説明する。図２は、振動体２を外部
から振動させる振動数ωと、振動体の振幅Ｘ１との関係
を減衰比ξ＝０、０．１、１、∞のそれぞれのパラメー
タで示している。なお、振動数ωを振動体２の固有振動
数

【００１６】

【数２】

【００１７】にて無次元化し、振幅Ｘ１を振動体２の固
有振幅ｘ_S ＝Ｍ／Ｋにて無次元化している。

【００１８】おいてＹは路面の変化、αは各車輪の振動
状態（加速度）、ｃは加速度αに対応して各ダンパ６に
設定した減衰係数、ｚは車輪の変位を示し、Ｆは前輪の
データ、Ｒは後輪のデータを示している。

【００１９】振動検出装置３１は、各車輪２の振動数ω
を検出し、検出信号は、入出力部３２を経てＣＰＵ３３
に入力される。ＲＯＭ３５には、振動数ωに対して制御
すべき減衰比ξが予め図３に示すデータとして記憶され
ている。そして、ＣＰＵ３３において、振動体２の振動
数に対応すべき振動減衰器３の減衰比ξを演算し、その
減衰比ξを実現するのに必要なダンパ６の電極（後述）
への印加電圧Ｖを演算し、電圧供給装置１９に出力す
る。

【００２０】すなわち、振動体２を外部から振動させる
振動数ωが変化するのに応じて、減衰比ξを図３に示す
如く制御すれば、振動体の振幅Ｘ１は広い振動数の範囲
にわたり、図２の点線矢印に示すように低振幅状態に制
御されることになる。従って、振動数検出装置３１によ
り振動体２の振動数を検出し、振動体２の振動数が変化
するのに応じて連続的にダンパ６の減衰係数、ひいては
振動減衰器３の減衰比を調整し、振動体２に応答性が高
くかつ最適な振動減衰効果を付与させるものである。

【００２１】図４は前記ダンパ６の１実施例を示し、図
Ａはダンパの軸方向断面図、図Ｂは図ＡのＢーＢ線に沿
って矢印方向に見た断面図である。ケース７の内部には
ピストン８が摺動自在に配設され、ケース７内にピスト
ン８によって仕切られる２つの流体室９ａ、９ｂが形成
される。ピストン８には、２つの流体室９ａ、９ｂを連
通する複数の連通路１０が設けられ、ピストン８に固定
された作動軸１１をケース７の両端から外方に延在させ
ている。そして、ケース７および作動軸１１が図１の振
動体２または振動防止体５のいずれかに取り付けられ
る。なお、１２はピストンリング、１３はシール部材で
ある。

【００２２】また、ピストン８の連通路１０を挟んで、
対向する内面のそれぞれに電気絶縁体１５を介して一対
の電極１６、１７を設けられると共に、前記２つの流体
室９ａ、９ｂ内に液晶が充填される。本実施例では、商
品名ＲＤＸ−４０６９（ロディック社製）の液晶を用い
た。そして、電極１６と電極１７は、作動軸１１を介し
て電圧供給装置１９に接続される。

【００２３】次に、上記構成からなるダンパ６の作用に
ついて説明する。電極１６、１７間に電圧を印加する
と、連通路１０を流体室９ａから流体室９ｂに向かう液
晶の流れもしくはその逆向きの液晶の流れに直交する電
界を形成することとなり、両電極１６、１７間に挟まれ
る液晶分子の方向や配列等の状態が変化し、液晶の粘度
を増減させることになる。従って、ピストン８の連通路
１０を通過する流体の粘度が制御され、結果として連通
路１０における流体の絞り抵抗が調整せしめられる。

【００２４】図５はダンパ６の他の実施例を示し、図Ａ
は図４Ｂと同様の横方向断面図、図Ｂは図Ａの拡大断面
図である。本実施例においては、ピストン８の作動軸１
１のまわりに２つのリング状絶縁体１５ａ、１５ｂを同
軸的に備え、両リング状絶縁体１５ａ、１５ｂに挟まれ
る領域の周方向に間隔をおいて複数のブロック状絶縁体
１５ｃを配設している。また、ピストン８は、両リング
状絶縁体１５ａ、１５ｂおよび隣り合うブロック状絶縁
体１５ｃにより多数の連通路１０を形成し、ブロック状
絶縁体１５ｃの内面に連通路１０を挟んで一対の電極１
６、１７を設けている。本実施例によれば、ピストン８
に多数の連通路１０を設けることができ、従って、ピス
トン８の移動速度が大となる場合にも、連通路１０を通
過する流体速度を低く設定できる。このため、ピストン
８の移動速度が急激に変化する振動系にあっても、連通
路１０を通過する液晶の電界による粘性増大特性が弱ま
ることを回避させることができる。

【００２５】図７はダンパ６の他の実施例を示し、図Ａ
はダンパの軸方向断面図、図Ｂは図ＡのＢーＢ線に沿っ
て矢印方向に見た断面図である。なお、以下の実施例に
おいて前記実施例と同一の構成については同一番号を付
けて説明を省略する。

【００２６】本実施例においては、ケース７の内周面と
ピストン８の外周面との間に、流体室９ａ、９ｂを連通
する間隙１９（連通路）を設け、該ケース７の内周面と
ピストン８の外周面の全域のそれぞれに、前記間隙１９
を介して相対する一対のリング状電極１６、１７を設け
ている。なお、１５ａ、１５ｂは電気絶縁体である。本
実施例においては、ケース７の内周面とピストン８の外
周面との間に間隙１９を設け、ピストンリングを不要と
しているため、ピストン８が円滑かつ迅速に作動するこ
とになる。また、電極面積を増大させることができるた
め、振動減衰特性を効果的に調整できる。

【００２７】なお、前記実施例に示したようにピストン
８に連通路を付加してもよい。また、ケース７の内周面
に設ける電極１６は、その軸方向に間欠的に複数設けて
もよく、ピストン８の外周面に設ける電極１７は、ピス
トン８の軸方向全域に設ける他、ピストン８の一方の端
部のみ、両側端部のみ、軸方向の中央部のみ、或いは軸
方向に間欠的に複数設けてもよい。

【００２８】図６は、図７の実施例の変更例を示す拡大
断面図である。図Ａにおいては、ケース７の内周面に設
ける電極１６を内歯歯車形状とし、ピストン８の外周面
に設ける電極１７を外歯歯車形状としている。図Ｂにお
いては、ケース７の内周面に設ける電極１６と、ピスト
ン８の外周面に設ける電極１７とを周方向に間欠的とな
る複数位置に設けている。

【００２９】図８はダンパ６の他の実施例を示し、図Ａ
はダンパの軸方向断面図、図Ｂは図ＡのＢーＢ線に沿っ
て矢印方向に見た断面図である。

【００３０】本実施例においては、ダンパ６は、ケース
７の内部にピストン８を摺動自在に嵌合させており、ケ
ース７内にピストン８によって仕切られる２つの流体室
９ａ、９ｂを形成している。ピストン８には、軸方向に
断面矩形状の連通路８ａが形成され、該連通路８ａ内に
多数の電極板２０が間隔をもって並列して配設され、上
下のピストンカバー８ｂ、８ｃをピストン本体８にボル
ト２１にて固定している。前記上下のピストンカバー８
ｂ、８ｃには、連通穴１０ａ、１０ｂを設け、２つの流
体室９ａ、９ｂを連通穴１０ａ、連通路８ａおよび連通
穴１０ｂを介して連通させている。

【００３１】本実施例においては、電極板２０間に電圧
を印加すると、連通穴１０ａ、連通路８ａおよび連通穴
１０ｂを経て流体室９ａから流体室９ｂに向かう液晶の
流れもしくはその逆向きの液晶の流れに直交する電界を
形成することとなり、電極板２０間にそれぞれ挟まれる
液晶の粘度を増減させることになる。従って、ピストン
８の連通路８ａを通過する流体の粘度が制御され、結果
として連通路８ａにおける流体の絞り抵抗が調整せしめ
られる。従って、電極板２０の間に印加される電圧を、
ピストン８の位置、速度、移動方向等に応じて適宜制御
することにより、ダンパ６の振動減衰特性を極めて容易
に調整できる。また、前記電極板２０は、ピストン８の
連通路８ａ内の広い範囲にわたって多数設けられるた
め、電極面積の増大を可能にし大きな振動減衰性能を得
ることができる。

【００３２】なお、上記実施例においては、ピストン本
体に形成される連通路８ａを断面矩形状に形成している
が、連通路８ａを同心円上に断面リング形状とし、より
電極面積を増大させるようにしてもよい。また、連通穴
１０ａ、１０ｂに電極部材を取付け、該連通穴での粘性
制御も可能である。

【００３３】図９はダンパ６の他の実施例を示し、図Ａ
はダンパの軸方向断面図、図Ｂは図Ａの横方向断面図で
ある。

【００３４】本実施例においては、ピストン８における
作動軸１１を中心とする周方向および半径方向の複数位
置に前述の連通路１０を設け、また、作動軸１１の周囲
にリング状電極２０を同軸的に設け、隣り合うリング状
電極２０に挟まれる領域の周方向に間隔をおいて複数の
ブロック状絶縁体１５を配設している。このように、ピ
ストン８は、隣り合うリング状電極２０および隣り合う
ブロック状絶縁体１５とで、連通路１０を区画形成して
いる。なお、隣り合うリング状電極２０は、相互に異な
る極性を持たせるように接続する。本実施例によれば、
ピストン８の周方向および半径方向に多数の連通路１０
を設けることができ、従って、ピストン８の移動速度が
大となる場合にも、連通路１０を通過する流体速度を低
く設定できる。このため、ピストン８の移動速度が急激
に変化する振動系にあっても、連通路１０を通過する液
晶の電界による粘性増大特性が弱まることを回避させる
ことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明かなように本発明によ
れば、振動体の振動状態が変化するのに応じて連続的に
ダンパの減衰係数を調整し、振動体に応答性が高くかつ
最適な振動減衰効果を付与させることができる。また、
電気粘性流体を用いた従来の装置と比較して、下記の効
果を奏することができる。

【００３６】 印加電圧が小さいため、放電などによ
る局部的損傷が減少し装置の寿命が延びるとともに、電
極の間隔を狭くすることができ装置の小型化を図ること
ができ、また、電源として電池の使用も可能となる。

【００３７】 固体粒子等の沈降の心配がないため、
増粘効果等の低下、フィルタの目詰まりがない。 剪断速度による影響が小さいため制御が容易であ
る。 劣化しにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動減衰装置の１実施例を示す全体構
成図

【図２】本発明の振動減衰装置の制御方法を説明するた
めの図

【図３】本発明の振動減衰装置の制御方法を説明するた
めの図

【図４】本発明に係わるダンパの１実施例を示し、図Ａ
はダンパの軸方向断面図、図Ｂは図ＡのＢーＢ線に沿っ
て矢印方向に見た断面図

【図５】ダンパの他の実施例を示し、図Ａは図４Ｂと同
様の横方向断面図、図Ｂは図Ａの拡大断面図

【図６】図７の実施例の変更例を示す拡大断面図

【図７】本発明に係わるダンパの他の実施例を示し、図
Ａはダンパの軸方向断面図、図Ｂは図ＡのＢーＢ線に沿
って矢印方向に見た断面図

【図８】本発明に係わるダンパの他の実施例を示し、図
Ａはダンパの軸方向断面図、図Ｂは図ＡのＢーＢ線に沿
って矢印方向に見た断面図

【図９】本発明に係わるダンパの他の実施例を示し、図
Ａはダンパの軸方向断面図、図Ｂは図Ａの横方向断面図

【符号の説明】

１…振動減衰装置、２…振動体、３…振動減衰器、５…
振動防止体 ６…ダンパ、７…ケース、８…ピストン、９ａ、９ｂ…
流体室 ８ａ、１０、１９…連通路、１１…作動軸、１６、１
７、２０…電極 １９…電圧供給装置、３０…制御装置、３１…振動数検
出装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】振動体と振動防止体との間に配設されるダ
   ンパと、前記振動体の振動状態を検出する振動検出装置
   と、振動検出信号により前記ダンパを制御する制御装置
   とを備え、前記ダンパは、ケースと、該ケース７内に摺
   動自在に設けられるピストンと、ピストンによりケース
   ７内に形成される２つの流体室と、該２つの流体室を連
   通するように設けられる連通路と、該連通路に設けられ
   る電極と、前記ケース内に充填される液晶とを有し、前
   記振動体の振動状態に応じて前記電極の印加電圧を制御
   し、液晶の粘性を制御することを特徴とする振動減衰装
   置。