JPH0544766A

JPH0544766A - 振動減衰装置

Info

Publication number: JPH0544766A
Application number: JP33880991A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Sakate; 英博坂手
Original assignee: Tonen Corp
Current assignee: Tonen General Sekiyu KK
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】電気粘性流体または液晶の粘度変化により振動
を制御し、該流体の流れによる減衰力を小さくすると共
に油の使用量を少なくすることにより、小型の機器、小
型の構造物への適用を可能にする。【構成】内筒３と、内筒３外に摺動自在に嵌合される外
筒２と、外筒２と内筒３の両端をシールするシール部材
４、５と、外筒２と内筒３との間に形成される間隙部６
と、間隙部６に対向して設けらる電極７、８と、間隙部
６内に充填される電気粘性流体または液晶とを備え、振
動の状態により電極７、８の印加電圧を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業機械、車両等の運
輸機械、その他各種機器或いは構造物に広く用いられ、
振動系の振動を減衰させるための振動減衰装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、振動減衰装置として、油や空気の
作動流体を用い、ダンパケース内にピストンを設け、こ
のピストンによりダンパケース内に２つの流体室を形成
し、前記ピストンに前記２つの流体室を連通するオリフ
ィスを設け、ピストンに固定された作動軸をダンパケー
スの内外に延在させ、この作動軸に振動体を連結するも
のが知られている。

【０００３】しかしながら、上記従来の振動減衰装置の
振動減衰特性は、オリフィスの形状、作動流体の特性に
より固定したものとなる。従って、振動減衰装置がその
当初の設計条件と異なる振動系に用いられる場合には、
最適な振動減衰特性が得られない。また、振動減衰装置
が経時的に振動状態の変化する振動系および複数の振動
の連成による振動系等に用いられる場合には、その振動
を効果的に減衰できない。

【０００４】上記問題を解決するために、ダンパケース
内に電気粘性流体を充填し、２つの流体室間を連通する
オリフィス部に電極を配置し、この電極間に電圧をかけ
て電気粘性流体の粘度を制御して減衰力を可変にする装
置が提案されている（例えば特開平１−２６６３３４号
公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電気粘性流体を用いた振動減衰装置においては、間
隙の小さいオリフィス内を電気粘性流体が流れるため、
２つの流体室間の圧力差が大きく減衰力が大きくなりす
ぎすると共に流体の使用量が多く、小型の機器、小型の
構造物への振動減衰装置には適用できないという問題を
有している。

【０００６】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、流体の粘度変化により振動を制御し、該流体の流れ
による減衰力を小さくすると共に油の使用量を少なくす
ることにより、小型の機器、小型の構造物への適用を可
能にする振動減衰装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【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、内筒３と、内筒３外に摺動自在に嵌合され
る外筒２と、外筒２と内筒３の両端をシールするシール
部材４、５と、外筒２と内筒３との間に形成される間隙
部６と、間隙部６に対向して設けらる電極７、８と、間
隙部６内に充填される電気粘性流体とを備え、振動の状
態により電極７、８の印加電圧を制御することを特徴と
する。また、電気粘性流体の代わりに液晶を採用しても
よい。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
本発明の構成が限定されるものではない。

【０００８】

【作用】本発明においては、機器または構造物１１の振
動の状態に応じた電圧が電極７、８に印加され、電極
７、８間に電圧が印加されると、間隙部６内の電気粘性
流体に直交する電界を形成することとなり、電極７、８
に挟まれる電気粘性流体の粘度を増減させることとな
る。従って、外筒２と内筒３間の粘性抵抗が調整せしめ
られるため、機器または構造物１１の振動減衰特性を極
めて容易に調整できる。また、電気粘性流体の代わりに
液晶を採用した場合には、電極７、８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
せることとなる。

【０００９】

【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実施例を示す断
面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿って矢印方向から見た
断面図である。

【００１０】本発明の振動減衰装置１は、内筒３および
内筒３外に摺動自在に嵌合される外筒２からなり、外筒
２と内筒３の両端はＯリング等のシール部材４、５によ
りシールされ、外筒２と内筒３との間に環状の間隙部６
を形成している。外筒２の内周面と内筒３の外周面に
は、間隙部６に対向するようにそれぞれ円筒形状の電極
７、８が形成されている。電極７、８は、外筒２および
内筒３が金属材料で製造される場合には絶縁材料を介し
て設けられ、樹脂等の絶縁材料で製造される場合には直
接設けられる。

【００１１】内筒３の内部には、リザーバ室９が形成さ
れ、リザーバ室９は間隙部６に連通されている。そし
て、間隙部６およびリザーバ室９内に電気粘性流体が充
填される。このリザーバ室９は、間隙部６内の電気粘性
流体が外部へ洩れた場合これを補充するためのもので、
シール構造を確実にすれば必ずしも必要ではない。内筒
３は支持体１０上に固定され、機器または構造物１１
は、スプリング１２を介して支持体１０に支持されると
共に、スプリング１３を介して外筒２に支持される構成
になっている。

【００１２】次に、上記構成からなる本発明の作用につ
いて説明する。機器または構造物１１の振動は、加速度
センサ等の振動検出センサにより検出され、図示しない
電子制御装置により振動の大きさに応じた電圧が電極
７、８に印加される。電極７、８間に電圧が印加される
と、間隙部６内の電気粘性流体に直交する電界を形成す
ることとなり、電極７、８に挟まれる電気粘性流体の粘
度を増減させることとなる。従って、外筒２と内筒３間
の粘性抵抗が調整せしめられるため、機器または構造物
１１の振動減衰特性を極めて容易に調整できる。なお、
電圧無印加時に１次振動を吸収するようにチューニング
しておき、印加電圧を適当に制御するようにすれば、２
次以上の振動を容易に押さえることができる。本発明に
おいては、従来のように電気粘性流体がオリフィスを通
ることがなく、電気粘性流体自体は流動状態でないた
め、電気粘性流体による減衰力を小さくできると共に、
流体の使用量を少なくすることができ、小型の機器、構
造物への適用が可能になり、広範囲の振動制御が可能と
なる。

【００１３】次に、前記電気粘性流体の実施例について
説明する。電気粘性流体が有するウインズロウ効果は、
米国特許第２，４１７，８５０号に開示されたものであ
り、２つの電極間に、電気絶縁性液体（分散媒）に固体
粒子（分散質）を懸濁させたもの、いわゆる電気粘性流
体を充填し、両電極間に電圧を印加すると、外部電界の
影響により流体粘度を増大する結果となる。この粘度は
外部電界の大きさによって外部的に制御できるだけでな
く、非常に応答性が良いという優れた効果が期待できる
ものである。

【００１４】前記電気粘性流体の実施例について説明す
ると、分散媒としての電気絶縁性液体は、電気絶縁性で
あればいずれでも良く特別の制限を受けるものではない
が、例えば、鉱油や合成油があり、より具体的には、ナ
フテン系鉱油、パラフィン系鉱油、ポリアルファーオレ
フィン、ポリアルキレングリコール、シリコーン、ジエ
ステル、ポリオールエステル、リン酸エステル、珪素化
合物、フッ素化合物、ポリフェニルエーテル、アルキル
ベンゼン、合成炭化水素などが挙げられる。これら電気
絶縁性液体の粘度範囲は、４０℃において５〜３００CP
のものが好ましい。

【００１５】また、分散質としての多孔質固体粒子は、
慣用のものが使用され特別の制限を受けるものではない
が、例えば、シリカゲル、含水性樹脂、ケイソウ土、ア
ルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、イオン交換樹
脂、セルロース等がある。これらの多孔質固体粒子は、
通常、粒径１０ｎｍ〜２００μｍのものが０．１〜５０
重量％の割合で使用される。

【００１６】また、分極促進効果を高めるために、水、
多価アルコールや酸、塩、塩基等の分極促進剤を添加す
る。特に、分散質である多孔質固体粒子が誘電分極しや
すくなる態様で使用するのが好ましい。分極促進剤とし
ては、例えば多価アルコールまたはその部分誘導体が挙
げられる。多価アルコールとしては、二価アルコール、
三価アルコール、例えばエチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレ
ングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、
プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオー
ル、ヘキサンジオール等を挙げることができる。好まし
い多価アルコールとしてはトリエチレングリコール、テ
トラエチレングリコール等が挙げられる。

【００１７】また、多価アルコールの部分誘導体として
は、少なくとも１つの水酸基を有する多価アルコールの
部分誘導体であり、上記多価アルコールの末端水酸基の
内の幾つかがメチル基、エチル基、プロピル基、アルキ
ル置換フェニル基（フェニル基に置換されたアルキル基
の炭素数は１〜２５）等により置換された部分エーテル
類、またその末端水酸基の内の幾つかが酢酸、プロピオ
ン酸、酪酸等によりエステル化された部分エステル類が
挙げられる。

【００１８】これらの多価アルコールまたはその部分誘
導体は、通常多孔質固体粒子に対して１ｗｔ％〜１００
ｗｔ％、特に好ましくは２ｗｔ％〜８０ｗｔ％使用する
とよい。添加量が１ｗｔ％未満であるとＥＲ効果が少な
く、また１００ｗｔ％を越えると電流が流れやすくなる
ので好ましくない。水や多価アルコールの使用量は多孔
質固体粒子に対して、通常、１〜１００重量％の割合で
使用される。

【００１９】次に、酸、塩、塩基成分について説明す
る。酸成分としては、硫酸、塩酸、硝酸、過塩素酸、ク
ロム酸、リン酸、ホウ酸等の無機酸、或いは酢酸、ギ
酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、シュウ
酸、マロン酸等の有機酸が使用される。

【００２０】塩としては、金属または塩基性基（Ｎ
Ｈ₄ ⁺、Ｎ₂Ｈ₅ ⁺ 等）と酸基からなる化合物であり、これ
らはいずれでも使用することができる。中でも多価アル
コール、多価アルコール部分誘導体の系に溶解して解離
するもの、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属のハ
ロゲン化物などの典型的なイオン結晶を形成するもの、
或いは有機酸のアルカリ金属塩などが好ましい。この種
の塩として、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＭｇＣｌ
₂ 、ＣａＣｌ₂ 、ＢａＣｌ₂ 、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、Ｋ
Ｂｒ、ＭｇＢｒ₂ 、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＡｇＮ
Ｏ₃、Ｃａ（ＮＯ₃）₂、ＮａＮＯ₂、ＮＨ₄ＮＯ₃、Ｋ₂
ＳＯ₄、Ｎａ₂ＳＯ₄、ＮａＨＳＯ₄ 、（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄
或いはギ酸、酢酸、シュウ酸、コハク酸などのアルカリ
酸金属塩がある。

【００２１】塩基としては、アルカリ金属或いはアルカ
リ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アミン
類などであり、多価アルコール、多価アルコール部分誘
導体、或いは多価アルコールおよび／または多価アルコ
ール部分誘導体と水の系に溶解して解離するものが好ま
しい。この種の塩基として、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｃａ
（ＯＨ）₂ 、Ｎａ₂ＣＯ₃、ＮａＨＣＯ₃ 、Ｋ₃ＰＯ₄、Ｎ
ａ₃ＰＯ₄、アニリン、アルキルアミン、エタノールアミ
ンなどがある。なお、前記した塩と塩基を併用すること
もできる。

【００２２】前記酸、塩、塩基類は、分極効果を増大さ
せることができるものであるが、多価アルコールおよび
／または多価アルコール部分誘導体と組み合わせ使用す
ることにより、より分極効果を増大させることができる
ものであり、電気粘性流体全体で０．０１ｗｔ％〜５ｗ
ｔ％の割合で使用するとよい。０．０１ｗｔ％未満であ
るとＥＲ効果が少なく、また、５ｗｔ％を越えると通電
しやすくなり、消費電力が増大するので好ましくない。
また、本実施例の電気粘性流体に酸、塩、または塩基成
分を添加する場合には、多価アルコールの部分エステル
化物が加水分解しないものであることが必要である。

【００２３】さらに、分散剤が、多孔質固体粒子の分散
媒中での分散状態を均一かつ安定にするために用いられ
る。例えば、スルホネート類、フェネート類、ホスホネ
ート類、コハク酸イミド類、アミン類、エステル類、非
イオン系分散剤等が使用され、具体的には、マグネシウ
ムスルホネート、カルシウムスルホネート、カルシウム
フェネート、カルシウムホスホネート、ポリイソブテニ
ルコハク酸イミド、ソルビタンモノオレート、ソルビタ
ンセスキオレートなどがある。これらは、通常、０．１
〜１５重量％の割合で使用される。ただし、分散剤は固
体粒子の分散性の良い場合には使用しなくても良い。

【００２４】また、酸化防止剤、摩耗防止剤、腐食防止
剤、摩擦調整剤、極圧剤、消包剤等の添加剤を配合して
もよい。

【００２５】本発明の実施例においては、分散媒として
アルキルベンゼン、分散質としてシリカゲル、分極剤と
してトリエチレングリコールからなる電気粘性流体に、
分散剤としてポリブテニルコハク酸イミド、酸化防止剤
として２・６−ジ−ｔ−ブチルフェノールを添加してい
る。

【００２６】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。本実施例においては、電気粘性流体の代わりに液晶
を採用し、電極７、８間に電圧を印加すると、間隙部６
内の液晶に直交する電界を形成することとなり、電極
７、８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ため、電気粘性流体と同
様の効果が奏されるものである。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】本実施例においては、電気粘性流体を用い
た前記実施例と比較して、下記の効果が得られる。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。

【００３０】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。

【００３１】

【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、外筒と、外筒内に摺動自在に嵌合される内筒と、
前記外筒と内筒の両端をシールするシール部材と、前記
外筒と内筒との間に形成される間隙部と、該間隙部に対
向して設けらる電極と、前記間隙部内に充填される電気
粘性流体または、液晶とを備え、振動の状態により前記
電極の印加電圧を制御するようにしたため、電気粘性流
体または液晶の粘度変化により振動を制御し、さらには
流体の流れによる減衰力を小さくすることができると共
に、流体の使用量を少なくすることができ、小型の機
器、小型の構造物への適用が可能になり、広範囲の振動
制御が可能となる。

【００３２】また、電極を外筒の内周面と内筒の外周面
に形成するため、電極を所定間隔に形成することが容易
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の振動減衰装置の１実施例を示す
断面図

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って矢印方向から見た断面
図

【符号の説明】

１…振動減衰装置、２…外筒、３…内筒、４、５…シー
ル部材Ｏリング６…間隙部、７、８…電極、９…リザーバ室、１０…支
持体１１…機器または構造物、１２、１３…スプリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内筒と、内筒外に摺動自在に嵌合される外
筒と、前記外筒と内筒の両端をシールするシール部材
と、前記外筒と内筒との間に形成される間隙部と、該間
隙部に対向して設けらる電極と、前記間隙部内に充填さ
れる電気粘性流体とを備え、振動の状態により前記電極
の印加電圧を制御することを特徴とする振動減衰装置。
【請求項２】内筒と、内筒外に摺動自在に嵌合される外
筒と、前記外筒と内筒の両端をシールするシール部材
と、前記外筒と内筒との間に形成される間隙部と、該間
隙部に対向して設けらる電極と、前記間隙部内に充填さ
れる液晶とを備え、振動の状態により前記電極の印加電
圧を制御することを特徴とする振動減衰装置。