JPH07269630A - 電気粘性流体応用装置 - Google Patents

電気粘性流体応用装置

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JPH07269630A
JPH07269630A JP6061462A JP6146294A JPH07269630A JP H07269630 A JPH07269630 A JP H07269630A JP 6061462 A JP6061462 A JP 6061462A JP 6146294 A JP6146294 A JP 6146294A JP H07269630 A JPH07269630 A JP H07269630A
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electrorheological fluid
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電場を形成する電極板の間隔が変化しても電
極に印加する電圧を、電気粘性流体に流れる電流値によ
って制御するので、つねに所望する電気粘性流体の減衰
性能が得られる。 【構成】 電圧測定部21は、抵抗24の両端電圧を測
定するものであり、制御信号比較部22は、緩衝器に配
置されている電極間に流れる電流値を電圧値(実際には
電界強度)に変換して得られた21の出力信号と指令設
定部23で設定された電圧信号(所望の粘性を与える電
界強度)とを比較して、実際の電界強度が設定電界強度
となるように制御する電気粘性流体応用装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば電気粘性流体
防振マウント、電気粘性流体ダンパー、電気粘性流体ク
ラッチ、電気粘性流体ショックアブソーバ、電気粘性流
体テンションコントローラー、電気粘性流体封入複合材
料などの電気粘性流体応用装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電気粘性流体は電場を印加するとその電
界強度に応じて、可逆的かつ瞬間的に粘度変化を生じる
液体であり、各種の防振、除振装置等への応用が盛んに
進められている。このような電気粘性流体を用いた装置
では、流体収納空間内に電気粘性流体を封入するととも
に、その液体封入空間に電気粘性流体の相対的移動通路
を区画して、その相対移動通路に電極を配設することが
一般的である。
【0003】このような構成を備える装置は、例えばシ
ョックアブソーバ、ダンパーについてみれば、電極への
印加電圧に応じて電気粘性流体の粘度、ひいてはそれが
相対的移動通路における流動抵抗を変化させることが出
来るので、その印加電圧を調整することによってダンパ
ー等の振動減衰力を伝達される振動周波数、振動振幅な
どに応じて適宜に変更することが出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】電気粘性流体の電気粘
性効果は、電極に印加した電圧によって生ずる電場によ
って発生するが、その効果の大きさ(粘度)は電極間の
電場の強さ、すなわち電界強度E(単位:V/mm)によっ
てきまる。しかしながら実際には電極に受けている電界
強度は測定しないで電極に印加している電圧をもって電
界強度の代用値として扱い、前記の印加電圧V(単位:
ボルト)を用いて電気粘性効果を得ている。
【0005】ところで、電界強度Eは電極間の距離d
(単位:mm)に反比例する。すなわち、 E=V/d が成り立つ。このことは電極に印加している電圧が一定
であっても電極間の距離が変化すると、電界強度も変化
してしまうことを意味する。従来の電気粘性流体応用装
置においてはこの電極間の距離dの変化に応じて印加電
圧を制御していなかったので、例えば電極の近接による
放電現象が起こるなど、安定した電気粘性効果を得るの
が困難であった。この発明は、従来技術の有するこのよ
うな問題を解決することを課題として検討した結果なさ
れたものであり、安定して電気粘性効果を維持するでき
る装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決する為の手段】この発明は以上の目的を達
成するために次の手段を採用したものである。すなわち
液体収納空間と、この液体収納空間内に封入した電気粘
性流体と、その液体収納空間内に区画した電気粘性流体
の相対移動通路と、この相対移動通路に設けた対向電極
と、この対向電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備
えた電気粘性流体応用装置において、前記電圧印加手段
は、前記対向電極間の電気粘性流体に流れる電流値に基
づいて印加電圧を制御するよう構成されたことを特徴と
する電気粘性流体応用装置とした。
【0007】さらに電圧印加手段が、前記対向電極間の
電界強度に対応する指令電圧信号を設定するための指令
設定部と、前記対向電極間に電圧を印可する高圧電源
と、前記対向電極間の電気粘性流体に流れる電流値を電
圧値に変換する電流−電圧変換手段と、前記指令設定部
で設定された指令電圧信号と前記電流−電圧変換手段に
よって変換された電圧値とを比較し、前記高圧電源の制
御信号を決定する電圧比較手段とを備えたことを特徴と
する電気粘性流体応用装置とした。
【0008】また、液体収納空間と、この液体収納空間
内に封入した電気粘性流体と、その液体収納空間内に区
画した電気粘性流体の相対移動通路と、この相対移動通
路に設け間隔が変化する対向電極と、この対向電極に電
圧を印加する電圧印加手段とを備えた電気粘性流体応用
装置において、前記電圧印可手段は、前記対向電極間の
電気粘性流体に流れる電流値に基づいて印可電圧を制御
するよう構成されたことを特徴とする電気粘性流体応用
装置とした。
【0009】
【作用】上記のように構成された電気粘性流体応用装置
においては、この装置が、所望する電気粘性効果が得ら
れるように電極間の電場の強さ(電解強度)を設定する
と、その設定値に従って電源が電気粘性流体に電圧を印
加する。この時電気粘性流体に流れる電流の値は実際の
電極間の電解強度に対応しているので、この電流値を測
定して、その値によって前記電源の出力電圧を調整す
る。なお、前記の調整手段は、前記電流信号を電圧値に
変換しその値と、前記設定電解強度を与える電圧値とを
比較し、前記電流信号を電圧値に変換した値、すなわち
実際の電解強度が設定電解強度に等しくなるように電源
を制御している。上記の作用となるようにしたので、電
極間の電解強度は、常に設定した電解強度に維持される
ことができるので所望の電気粘性効果が得られる。
【0010】
【実施例】以下本発明を具体的例を挙げて詳細に説明す
る。なお、本実施例においては電気粘性流体として、非
水系で炭素質粉末ベースであるものを使用した。図1
は、本発明に係わる電気粘性流体応用装置の第一の実施
例を示す緩衝器の概略断面図である。緩衝器50のシリ
ンダー1とピストン2は相対的に移動可能構造になって
いる。電気粘性流体Fはピストン2の周囲のシリンダー
1内に満たされており電極板3と電極板4とがこの電気
粘性流体Fを介して相対向して配設されている。従って
電極板3,4に電圧が印加されると電気粘性流体Fに電
場が生じて電気粘性効果が発生する。
【0011】一方、シリンダー1の上部にはリンク状の
ゴムストッパー5が配置されていて、ピストン2の水平
方向の移動を防止している。又シリンダー1Aはピスト
ン2Aと嵌合して上下の相対移動で電極3,4が完全に
接触しない。
【0012】図2は、例えば図1に示した緩衝器を制御
する制御装置を示した図である。指令設定部23は、緩
衝器50が所望の特性になるように印加する電場の強さ
を設定する為のもので、この設定値を連続的又は段階的
に電圧値で設定出来るような構成を持っている。この設
定値は、使用する電気粘性流体の種類やこの流体を使用
する装置の構造などによって固有のものであるから、こ
れらの条件が変わる時には設定値も変えることは当然で
ある。
【0013】高圧電源20は、緩衝器50に配置されて
いる電極板3、4間に電場を印加する為の高圧電源装置
であり、制御信号である電圧値によって出力電圧が決定
される。すなわち例えば数ボルトの入力信号を、電気粘
性流体の粘性制御を行なうのに望しい数キロボルト程度
まで増幅する回路によって構成されている。
【0014】抵抗24は、緩衝器50に配置されている
電極間に流れる電流値を電圧値に変換するために設けら
れ、本実施例においては高圧電源20と緩衝器50との
間に前記抵抗24を配置し、緩衝器の対向電極3,4間
に流れる電流値を測定しているが、例えば緩衝器50の
接地側の電極と接地箇所の間に配置しても良い。
【0015】電圧測定部21は、抵抗24の両端電圧を
測定するものであり、制御信号比較部22は、緩衝器に
配置されている電極間に流れる電流値を電圧値(実際に
は電界強度)に変換して得られた21の出力信号と指令
設定部23で設定された電圧信号(所望の粘性を与える
電界強度)とを比較して、実際の電界強度が設定電界強
度となるように制御する装置である。
【0016】次に上記構成の制御装置の動作を説明す
る。今回使用した電気粘性流体の粘度と印加電場の関
係、および電気粘性流体に流れる電流と印加電場の関係
を図5および図6に示す。これらの図によれば、電気粘
性流体の粘度は印加電場の強さ(電界強度)と対応関係
にある。更に印加する電場の電界強度と電気粘性流体に
流れる電流値とにも対応関係にある。したがって、電気
粘性流体に流れる電流値によって、緩衝器を所望の特性
とすることが可能である。
【0017】そこで緩衝器50に所望の減衰を持たせた
い時には図5及び6から明らかなとうり、緩衝器50に
封入されている電気粘性流体に加わる電場が、あらかじ
め決まっている電界強度になるように、電気粘性流体に
流れる電流を制御信号として、高電圧電源20の出力電
圧を制御することで、例えば電極間距離が初期設定間隔
より小さい方向に移動しても電極間に印加される電場の
電界強度を一定にできる。
【0018】具体的には緩衝器に封入されている電気粘
性流体に流れる実際の電界強度に対応した電流値を抵抗
24で電圧に変換し、抵抗24の両端電圧を電圧測定部
21で電圧値として測定する。そして制御信号比較部2
2で、この抵抗24の両端電圧値は、指令設定部で設定
される緩衝器の対向電極間の所望する電気粘性流体の粘
性が得られるように設定した設定電界強度に対応する指
令電圧と比較され、抵抗24の両端電圧が指令電圧と等
しく成るように出力制御電圧を設定する。そして制御信
号比較部22の出力制御電圧によって高圧電源20の出
力電圧を調整する。
【0019】例えば初期設定時の電極間距離が何らかの
外因によって小さくなった時を考える。この場合、緩衝
器に封入されている電気粘性流体に流れる電流値は、初
期設定時に流れる電流値に比べ、より大きな電流値とな
る。従って抵抗24の両端電圧も初期設定時の両端電圧
よりも高くなる。そこで、この抵抗24の両端電圧が指
令電圧と等しくなるまで、制御信号比較部22が、高圧
電源20の出力電圧を下げる制御を行うので結果的に緩
衝器の電極間の電界強度は常に設定電界強度となり、所
望の減衰が得られる。また電極が異常接近した場合にお
いても上記の制御により、電場が異常に強くなることが
防げるので、電極間の放電が起こらなくなる。
【0020】さらには電極同士が接触してしまった場合
においても、電極同士が接触する過程において、電極間
印加電圧が0になるまで、制御信号比較部22が高圧電
源20の出力電圧を下げる制御を行なえるので、装置の
破損を防ぐことができる。
【0021】また、一般に知られている駆動用流体クラ
ッチなどに電気粘性流体を応用する場合は、電極間隔は
変化しない固定構造に設計されてはいるが、駆動の過負
荷や外部からの強い振動などによって、電極同士の接触
や電極間隔が変化する可能性はある。このような電気粘
性流体装置にあっても、この発明になる電気粘性応用装
置を使用することによって、電極の放電や装置の損傷を
防止することができる。
【0022】さらには、電気粘性流体に流れる電流は温
度依存性を有しており、図7に示すように、電気粘性流
体の温度が高くなるほど電流値も高くなる。電気粘性流
体装置の使用経過時間が長くなるにつれて、その電気粘
性流体はジュール熱の蓄積によってその液温が上昇して
くる。また、前記電気粘性流体装置の周辺の熱源によっ
てもその液温が上昇する。したがってこのような場合
に、この発明による電気粘性流体応用装置を使用すれ
ば、前記液温の変化に対応する電流の変化に応じて印加
電圧をかえるので、電界強度を一定に保持し続ける。こ
の場合、温度センサー7の信号により指令設定部23に
フイードバックしてもよい。
【0024】
【発明の効果】以上述べたことから明らかなように、本
発明の電気粘性流体応用装置により、電圧を印加する電
極板の間隔や電気粘性流体の液温などが変化しても、常
に所望する電気粘性効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す緩衝器の縦断面図であ
る。
【図2】この発明の実施例を示す電気制御の回路であ
る。
【図3】図2と同じ作用をする別の実施例である。
【図4】従来の電気制御の回路である。
【図5】電気粘性流体の電場に対する粘性の変化のグラ
フである。
【図6】電気粘性流体の電場に対する電流の変化のグラ
フである。
【図7】電気粘性流体の温度に対する電流の変化のグラ
フである。
【符号の説明】
1 シリンダー 2 ピストン 3,4 電極板 7 温度センサー F 電気粘性流体 20 高圧電源 21 電流−電圧変換器(電圧測定部) 22 電圧比較器 23 指令設定部 24 抵抗 40 電気粘性流体制御器 50 緩衝器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体収納空間と、この液体収納空間内に
    封入した電気粘性流体と、その液体収納空間内に区画し
    た電気粘性流体の相対移動通路と、この相対移動通路に
    設けた対向電極と、この対向電極に電圧を印加する電圧
    印加手段とを備えた電気粘性流体応用装置において、前
    記電圧印加手段は、前記対向電極間の電気粘性流体に流
    れる電流値に基づいて印加電圧を制御するよう構成され
    たことを特徴とする電気粘性流体応用装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の電圧印加手段が、前記対向電
    極間の電界強度に対応する指令電圧信号を設定するため
    の指令設定部と、前記対向電極間に電圧を印加する高圧
    電源と、前記対向電極間の電気粘性流体に流れる電流値
    を電圧値に変換する電流−電圧変換手段と、前記指令設
    定部で設定された指令電圧信号と前記電流−電圧変換手
    段によって変換された電圧値とを比較し、前記高圧電源
    の制御信号を決定する電圧比較手段とを備えたことを特
    徴とする電気粘性流体応用装置。
  3. 【請求項3】 液体収納空間と、この液体収納空間内に
    封入した電気粘性流体と、その液体収納空間内に区画し
    た電気粘性流体の相対移動通路と、この相対移動通路に
    設けた間隔が変化する対向電極と、この対向電極に電圧
    を印加する電圧印加手段とを備えた電気粘性流体応用装
    置において、前記電圧印可手段は、前記対向電極間の電
    気粘性流体に流れる電流値に基づいて印可電圧を制御す
    るよう構成されたことを特徴とする電気粘性流体応用装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項3の電圧印加手段が、前記対向電
    極間の電界強度に対応する指令電圧信号を設定するため
    の指令設定部と、前記対向電極間に電圧を印加する高圧
    電源と、前記対向電極間の電気粘性流体に流れる電流値
    を電圧値に変換する電流−電圧変換手段と、前記指令設
    定部で設定された指令電圧信号と前記電流−電圧変換手
    段によって変換された電圧値とを比較し、前記高圧電源
    の制御信号を決定する電圧比較手段とを備えたことを特
    徴とする電気粘性流体応用装置。
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