JPH0781605B2 - 電気粘性流体使用装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、電気粘性流体の見掛け上の粘度を印加電圧で
増減制御して、所定の機能を得るようにした電気粘性流
体使用装置に係り、特に流体温度の上昇による電気粘性
流体の抵抗値の低下に起因して惹起される消費電流の増
大を抑制して、電源等の保護を図るための技術に関する
ものである。

（背景技術） 電気粘性流体は、電界の作用の有無、或いは作用する電
界の大きさによって見掛け上の粘度が変化する流体であ
り、印加電圧の制御によってその見掛け上の粘度（以
下、単に粘度という）を増減制御できることから、近
年、防振装置やショックアブソーバ、流体バルブ或いは
アクチュエータ等において、その特異な性質を利用して
種々の機能を得る試みが為されている。

ところで、かかる防振装置やショックアブソーバ、流体
バルブ或いはアクチュエータ等の、電気粘性流体を用い
た装置（以下、電気粘性流体使用装置と総称する）にお
いては、電気粘性流体を挟んで電気的に対向するように
電極が設けられて、それら電極間に印加される電圧が制
御されることによって、電気粘性流体の粘度が増減制御
されることとなるが、かかる電気粘性流体使用装置に用
いられる電気粘性流体は、一般に、その流体温度が高く
なると、その流体温度の上昇に伴って電気抵抗値が急激
に低下し、その電気抵抗値の低下によって電流密度が増
大すると、その電流密度の増大化に伴って自己発熱し
て、その流体温度が更に上昇し、そのような循環の繰り
返しによって消費電流の著しい増大を招くといった性質
を有していることから、電気粘性流体の流体温度が高く
なり得るような形態で用いられる電気粘性流体使用装置
にあっては、電気粘性流体の流体温度が高くなった場合
において、電源の消費電流が実質的に無制限に増大し
て、電源の過負荷を招き、かかる過負荷現象によって電
源やその周辺機器に支障を来すといった問題があった。

（解決課題） 本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであ
り、その解決すべき課題とするところは、防振装置、シ
ョックアブソーバ、流体バルブ，アクチュエータ，トル
ク伝達装置等の電気粘性流体を使用した電気粘性流体使
用装置において、たとえ電気粘性流体の流体温度が高く
なって、電気粘性流体の抵抗値が著しく低減するような
ことがあっても、電源の消費電流が無制限に増大するよ
うなことを良好に抑制して、電源の過負荷現象を良好に
回避し、もってかかる電源の過負荷現象によって電源や
その周辺機器等に支障が生じないようにする技術を確立
することにある。

（解決手段） そして、かかる課題を解決するために、本発明にあって
は、前述の如き、電気粘性流体を挟んで電気的に対向す
るように電極を設け、該電極に対する電圧の印加状態を
制御して、該電気粘性流体の粘度を実質的に増減せしめ
ることにより、所定の機能を得るようにした電気粘性流
体使用装置において、前記電極のそれぞれを導電率の低
い所定厚さの絶縁材料で被覆して、所定の抵抗値を有す
る抵抗層を各電極表面に形成せしめ、流体温度の上昇に
よる前記電気粘性流体の抵抗値の低減に起因する消費電
流の増大を、かかる抵抗層の電気抵抗に基づいて抑制せ
しめるようにしたのである。

（作用および効果） かかる本発明に従う電気粘性流体使用装置にあっては、
電気粘性流体の流体温度が高くなって、その電気抵抗値
が著しく小さくなっても、電気粘性流体を挟んで電気的
に対向する電極間には、電気抵抗を有する抵抗層が存在
するため、電源の消費電流はその抵抗層の電気抵抗に基
づいてその最大値が規制されることとなる。従って、そ
のときの消費電力が電源の許容容量以下に収まるよう
に、その抵抗層の抵抗値、すなわちその抵抗層の厚さを
設定すれば、電気粘性流体の電気抵抗値の低下による消
費電力の増大に起因して電源が過負荷になることが良好
に防止され、その過負荷現象によって電源やその周辺機
器に支障を来すようなことが良好に回避されることとな
る。つまり、これによって、電気粘性流体使用装置の信
頼性が大幅に向上され得ることとなるのである。

また、本発明に従う電気粘性流体使用装置によれば、前
述のように、抵抗層の抵抗値の設定によって最大消費電
流、ひいては最大消費電力を規定できることから、電源
の小容量化並びに小型化を図れるといった利点があり、
また流体温度上昇時において、電気粘性流体の電流密度
の激増を良好に抑制できると共に、電流密度の増大によ
る自己発熱を抑制して、電気粘性流体の熱暴走を良好に
回避でき、更には、電気粘性流体の抵抗値の低下に伴っ
て電気粘性流体に印加される電圧を実質的に低下できる
ことから、電気粘性流体の見掛け上の粘度を大幅に安定
化して、電気粘性流体使用装置の所期の機能をより安定
して得ることができるといった利点もある。

しかも、本発明によれば、各電極が抵抗層で被覆され
て、各電極と電気粘性流体との接触が防止されるように
なっているため、電気粘性流体中の水分によって電極が
腐食せしめられたり、電気粘度流体との接触によって電
極が摩耗せしめられるようなことが未然に回避されて、
電極の寿命、ひいては電気粘性流体使用装置の寿命が大
幅に向上するといった利点もある。

（実施例） 以下、本発明をより一層具体的に明らかにするために、
電気粘性流体に対する電界の作用状態を切換制御するこ
とによって、異なる防振特性が要求される同一周波数域
のアイドリング振動とシェイク振動とを共に有効に防振
し得るようにした自動車用エンジンマウントに本発明を
適用した場合について、その一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

先ず、第１図には、本発明に従う電気粘性流体使用装置
としての自動車用エンジンマウントの一例が例示されて
いる。そこにおいて、10は、ブロック状を呈する上側支
持金具であり、また12は、上方に開口した有底円筒形状
を呈する下側支持金具であって、上下で対向するように
互いに同心的に配置され、環状のゴム弾性体14を介して
弾性的に連結せしめられている。そして、上側支持金具
10の上面には、該金具10をエンジン側に固定するための
取付ボルト16が立設されており、また下側支持金具12の
底壁部には、該金具12を車体側に固定するための取付ボ
ルト18が立設せしめられている。

下側支持金具12は、その底部を構成する底部金具20と、
その開口部を構成する開口部金具22と、それらの間に介
装された２個のスペーサ金具24,26とから成っている。
そして、かかる下側支持金具12の底部金具20と下側のス
ペーサ金具26との間で周縁部を流体密に挟持されて、ゴ
ム弾性膜からなるダイヤフラム28が配設され、かかるダ
イヤフラム28と前記ゴム弾性体14間において密閉空間が
形成されて、かかる密閉空間内に、電界の作用によって
粘度が実質的に変化する所定の電気粘性流体30が封入せ
しめられている。

なお、第１図において、31は、周縁部を開口部金具22と
スペーサ金具24との間で流体密に挟持されてゴム弾性体
14の内面部位に一体的に設けられたNBR等からなる保護
ゴム膜であり、電気粘性流体30からゴム弾性体14を保護
するために設けられている。

電気粘性流体30が封入された密閉空間内には、外周縁部
を前記スペーサ金具24,26間で流体密に挟持されて、環
状のオリフィス形成部材32が配設されており、またかか
るオリフィス形成部材32の内周面に形成された環状溝に
て周縁部を板厚方向に所定量移動可能に保持されて、円
板状の可動板36が配設されている。そして、かかる可動
板36によって、前記電気粘性流体30を収容する密閉空間
が、ゴム弾性体14側の受圧室38とダイヤフラム28側の平
衡室40とに仕切られている。

可動板36を保持するオリフィス形成部材32は、フッソ樹
脂等、電気粘性流体30に対して実質的に電気絶縁材料と
認められ得る、通常、体積抵抗率が10¹⁵Ωcm程度以上の
耐有機溶媒性の材料からなる上オリフィス形成部材42,
下オリフィス形成部材44,内側封止部材46および外側封
止部材48が、一体的に組み付けられて構成されたもので
あり、その内部に環状の空間を備えている。そして、第
２図に示されているように、上オリフィス形成部材42と
下オリフィス形成部材44との互いに異なる位相装置にそ
れぞれ通孔50,52が形成されて、該環状空間内に前記受
圧室38と平衡室40とを連通する長短二つのオリフィス通
路54,56が形成されており、それら二つのオリフィス通
路54,56を通じて受圧室38および平衡室40内の電気粘性
流体30が相互に流動され得るようになっている。

そして、ここでは、第１図に示されているように、流路
長の短い側のオリフィス通路56内において、上下で対向
する壁面に、一定の距離を隔てて対向する状態で、オリ
フィス通路56の略全長にわたって一対の板状電極58,60
が配設され、それら板状電極58,60に昇圧装置（電源）6
2が接続されて、それら電極58,60間に所定の直流高電圧
が印加され得るようになっていると共に、第３図に示さ
れているように、各電極58,60をそれぞれ同一厚さで覆
う状態で、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や熱可塑性
樹脂，絶縁ワニス，マイカ或いはセラミックス等の、導
電率の低い絶縁材料からなる所定抵抗値の抵抗層64,66
が配設され、流体温度の上昇によって電気粘度流体30の
電気抵抗値が著しく低下した場合にあっても、昇圧装置
62の消費電流、すなわち消費電力が、それら抵抗層64,6
6の電気抵抗に基づいて昇圧装置62の許容容量以下に抑
えられるようになっている。なお、抵抗層64,66は、各
電極58,60に対して、それぞれの材料に応じた手法で被
覆せしめられることとなる。

このようなエンジンマウントにおいては、電極58,60間
に電圧が印加されない状態では、オリフィス通路56内に
位置する電気粘性流体30に対して電界が作用されること
はなく、オリフィス通路56内に位置する電気粘性流体30
の粘度は、オリフィス通路54内に位置する電気粘性流体
30のそれと同様に、低く維持される。従って、かかる電
圧無印加状態では、電気粘性流体30は主として、流動抵
抗の小さいオリフィス通路56を通過させられることとな
る。

一方、電極58,60間に電圧が印加されると、オリフィス
通路56内に位置する電気粘性流体30の粘度が実質的に
（見掛け上）著しく大きくなって、オリフィス通路56の
流動抵抗が著しく増大する。従って、この場合には、電
気粘性流体30は主として流路長の長いオリフィス通路54
を通過せしめられるようになる。

つまり、かかるエンジンマウントにおいては、電極58,6
0への電圧の印加状態を制御することにより、電気粘性
流体30が通過するオリフィス通路を実質的に任意に選択
できるのであり、従って、オリフィス通路54をアイドリ
ング振動およびシェイク振動の発生周波数域（10〜30Hz
程度）にチューニングする一方、オリフィス通路56をそ
の周波数域よりも高い周波数域にチューニングして、自
動車走行時とアイドリング時においてそれら電極58,60
への電圧の印加状態を切換制御するようにすれば、アイ
ドリング時において低減衰、高動バネ特性を達成してア
イドリング振動を良好に遮断できると共に、走行時にお
いて高減衰、低動バネ特性を達成して、シェイク振動を
良好に減衰し得るのであり、これによって、異なる防振
特性が要求される同一周波数域のアイドリング振動とシ
ェイク振動とに対して共に良好な防振効果が発揮される
こととなるのである。

なお、かかるエンジンマウントにおいては、前記可動板
36の板厚方向への移動に基づいて、こもり音等の高周波
域の振動が良好に遮断されることとなる。

ところで、前記電気粘性流体30は、その流体温度が上が
ると、電気抵抗値が著しく低下し、例えば常温時のそれ
の２桁以下にも小さくなる。従って、抵抗層64,66が存
在しない場合には、電気粘性流体30の流体温度上昇時に
おいて、電極58,60間の電気抵抗が著しく低下すること
になって、昇圧装置62の出力電流（消費電流）が著しく
増大し、昇圧装置62の許容容量よりもその消費電力が増
大するようになって過負荷現象を惹起し、その過負荷現
象によって昇圧装置62、更にはその周縁機器を損傷させ
る恐れが生じる。

しかしながら、本実施例のエンジンマウントにおいて
は、前述のように、電極58,60をそれぞれ覆う状態で抵
抗層64,66が配設され、それら抵抗層64,66の電気抵抗が
電極58,60間に介在させられた状態となっているため、
たとえ電気粘性流体30の電気抵抗値が著しく小さくなっ
た場合にあっても、電極58,60間の電気抵抗、すなわち
昇圧装置62の負荷抵抗が抵抗層64,66の電気抵抗値以下
になることはなく、その出力電流（消費電流）も抵抗層
64,66の電気抵抗値で規定される電流値以下に抑制され
ることとなる。従って、昇圧装置62の出力電流が実質的
に無制限に増大することによって昇圧装置62が過負荷に
なるようなことが良好に回避され、その過負荷現象によ
って昇圧装置62やその周辺機器が損傷せしめられるよう
なことも良好に回避されることとなる。

また、本実施例のエンジンマウントにおいては、上述の
ように、抵抗層64,66によって昇圧装置62の最大消費電
流（最大消費電力）が規定されることから、消費電流が
実質的に無制限に増大することを考慮して昇圧装置（電
源）62を大容量化する必要がなく、それ故、昇圧装置62
を有利に小容量化・小型化できるといった利点があるの
であり、またその最大消費電流の規制によって電気粘性
流体30の電流密度が無制限に増大するようなことが良好
に抑制されると共に、その電流密度の増大化に伴う電気
粘性流体30の自己発熱による熱暴走が良好に回避され、
更には電気粘性流体30の電気抵抗値の低下によってかか
る電気粘性流体30に対する印加電圧が実質的に低下せし
められることから、電気粘性流体30の流体温度上昇時の
見掛け上の粘度、ひいては電気粘性流体30の流体温度上
昇時における電圧印加時のエンジンマウントの防振特性
が、大幅に安定化せしめられるといった利点もあるので
ある。

更に、本実施例のエンジンマウントにおいては、前述の
ように、電極58,60の表面がそれぞれ抵抗層64,66で覆わ
れて、電極58,60が電気粘性流体30と直接接触しないよ
うにされていることから、電気粘性流体30中の水分によ
って電極58,60が早期に腐食せしめられたり、電気粘性
流体30中の微分粒子との接触によって、電極58,60が摩
耗せしめられたりするようなことが未然に回避されるの
であり、従って電極58,60の寿命が大幅に向上して、エ
ンジンマウントの寿命を大幅に向上することが可能にな
るといった利点もあるのである。

なお、前記抵抗層64,66の抵抗値は、電気粘性流体30の
特性等によっても異なるが、それがあまり大き過ぎる
と、常温時におけるそれら抵抗層64,66の分担電圧が大
幅に大きくなり、常温状態の電気粘性流体30に所期の電
圧を印加するために、昇圧装置62の出力電圧を著しく大
きくしなければならないといった不具合を生じ、またそ
れが小さ過ぎると、電気粘性流体30の流体温度が高くな
って、その電気抵抗値が小さくなったとき、消費電流を
小さく抑えることが困難となることから、通常は、電気
粘性流体30の流体温度が最高温度使用時にある場合の電
極58,60間に位置する電気粘性流体30の電気抵抗値の0.1
〜10倍程度に、より好ましくは、１〜５倍程度に設定さ
れることとなる。つまり、抵抗値がそれらの範囲の大き
さとなるように、各抵抗層64,66の厚さが設定されるの
である。

以上、本発明の一実施例を詳細に説明したが、これは文
字通りの例示であり、本発明が、かかる具体例に限定し
て解釈されるべきものではなく、その趣旨を逸脱しない
範囲内において、種々なる変更，修正，改良等を施した
態様で実施できることは、言うまでもないところであ
る。

例えば、前記実施例では、抵抗層64,66の厚さが同一と
されていたが、それら抵抗層64,66の厚さは必ずしも同
一である必要はなく、またそれら抵抗層64,66を互いに
異なる絶縁材料で構成するようにすることも可能であ
り、更には、それら抵抗層64,66を各電極58,60の互いに
対向する面にだけ設けるようにすることも可能である。

また、本発明は、必ずしも例示の構造のエンジンマウン
トに限定されるものではなく、例示の構造のエンジンマ
ウント以外の電気粘性流体を用いたエンジンマウント
や、エンジンマウント以外の電気粘性流体使用装置、例
えばショックバブソーバや流体バルブ、或いはアクチュ
エータやトルク伝達装置等に本発明を適用することも可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う電気粘性流体使用装置の一例と
してのエンジンマウントを示す断面説明図であり、第２
図は、第１図のエンジンマウントのオリフィス形成部材
と可動板との組立体を示す平面図であり、第３図は、第
１図のエンジンマウントの電極構造を説明するための断
面図である。 30:電気粘性流体、58,60:電極 62:昇圧装置（電源） 64,66:抵抗層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気粘性流体を挟んで電気的に対向するよ
   うに電極を設け、該電極に対する電圧の印加状態を制御
   して、該電気粘性流体の粘度を実質的に増減せしめるこ
   とにより、所定の機能を得るようにした電気粘性流体使
   用装置において、 前記電極のそれぞれを導電率の低い所定厚さの絶縁材料
   で被覆して、所定の抵抗値を有する抵抗層を各電極表面
   に形成せしめ、流体温度の上昇による前記電気粘性流体
   の抵抗値の低減に起因する消費電流の増大を、かかる抵
   抗層の電気抵抗に基づいて抑制せしめるようにしたこと
   を特徴とする電気粘性流体使用装置。