JP3039997B2 - 電気粘性流体応用装置、電気粘性流体応用振動制御装置および電気粘性流体応用固定装置 - Google Patents
電気粘性流体応用装置、電気粘性流体応用振動制御装置および電気粘性流体応用固定装置Info
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- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気粘性流体の特性を極
めて効率よく応用した電気粘性流体応用装置、電気粘性
流体応用振動制御装置および電気粘性流体応用固定装置
に関する。
めて効率よく応用した電気粘性流体応用装置、電気粘性
流体応用振動制御装置および電気粘性流体応用固定装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】電圧の印加によって粘性が変化する電気
粘性流体を利用した応用装置としては、例えば、特開昭
６３−７２９３４号公報には防振装置が開示され、特開
昭６３−２６５７１５号公報にはサスペンションが開示
されており、密閉流体室に設けた電極オリフィスに電圧
を印加することによってオリフィス内の流体の粘性を変
化させて機械特性を制御している。
粘性流体を利用した応用装置としては、例えば、特開昭
６３−７２９３４号公報には防振装置が開示され、特開
昭６３−２６５７１５号公報にはサスペンションが開示
されており、密閉流体室に設けた電極オリフィスに電圧
を印加することによってオリフィス内の流体の粘性を変
化させて機械特性を制御している。
【０００３】また、特開昭６１−２９６６号公報では、
電気粘性流体を介して入力軸と出力軸を接続し、電圧の
印加によりトルク伝達効率を変化しうる電気粘性流体ク
ラッチが知られており、さらに特開平１−１１９３７７
号公報には、電気粘性バルブを用いた起振装置が知られ
ている。
電気粘性流体を介して入力軸と出力軸を接続し、電圧の
印加によりトルク伝達効率を変化しうる電気粘性流体ク
ラッチが知られており、さらに特開平１−１１９３７７
号公報には、電気粘性バルブを用いた起振装置が知られ
ている。
【０００４】上記に代表される従来の装置では、いずれ
も印加電圧の変化に対応して電気粘性流体の粘度が変化
する現象、すなわち、印加電圧の変化に対応して電極部
に発現する剪断応力が変化する現象を利用して制御する
ものである。
も印加電圧の変化に対応して電気粘性流体の粘度が変化
する現象、すなわち、印加電圧の変化に対応して電極部
に発現する剪断応力が変化する現象を利用して制御する
ものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】印加電圧に対応する剪
断応力の変化は、現在のところ上記の応用装置に要求さ
れるレベルに達しているとは言い難く、そのため、電気
粘性流体の応用は、ごく限られたものになっている。ま
た、剪断方向の微小変形領域では、電極間に生じる電気
粘性流体の剪断応力の変化は極めて少ないために、電気
粘性流体を微小振動の制御へ応用することは困難であっ
た。
断応力の変化は、現在のところ上記の応用装置に要求さ
れるレベルに達しているとは言い難く、そのため、電気
粘性流体の応用は、ごく限られたものになっている。ま
た、剪断方向の微小変形領域では、電極間に生じる電気
粘性流体の剪断応力の変化は極めて少ないために、電気
粘性流体を微小振動の制御へ応用することは困難であっ
た。
【０００６】本発明の目的は、電気粘性流体に発現する
応力を飛躍的に高めると共に微小変形でも大きな応力の
変化を付与することによって種々の分野に応用できる電
気粘性流体応用装置、この電気粘性流体を応用した電気
粘性流体応用振動制御装置および電気粘性流体応用固定
装置を提供することにある。
応力を飛躍的に高めると共に微小変形でも大きな応力の
変化を付与することによって種々の分野に応用できる電
気粘性流体応用装置、この電気粘性流体を応用した電気
粘性流体応用振動制御装置および電気粘性流体応用固定
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１の発明は、電気粘性流体と複数の電極
とを備えた電気粘性液体応用装置において、正電極と負
電極との間に電気粘性流体を介在させると共に、正電極
と負電極との電極間距離を変動可能にし、前記電気粘性
流体は炭素質粉体及びこの炭素質粉体が分散されたシリ
コーンオイルからなることを特徴とする。
ために、請求項１の発明は、電気粘性流体と複数の電極
とを備えた電気粘性液体応用装置において、正電極と負
電極との間に電気粘性流体を介在させると共に、正電極
と負電極との電極間距離を変動可能にし、前記電気粘性
流体は炭素質粉体及びこの炭素質粉体が分散されたシリ
コーンオイルからなることを特徴とする。
【０００８】請求項２の発明は、電気粘性流体と複数の
電極とを備えた電気粘性液体応用装置において、正電極
と負電極との間に電気粘性流体を介在させると共に、正
電極と負電極との電極間距離を変動可能にし、前記電気
粘性流体は炭素質粉体及びこの炭素質粉体が分散された
シリコーンオイルからなり、この電気粘性流体を介して
前記正電極と負電極との一方の電極に作用する力を他方
の電極に伝達させることを特徴とする。請求項３の発明
は、請求項１において、正電極と負電極との間に介在さ
れた電気粘性流体が弾性体により封入されていることを
特徴とする。
電極とを備えた電気粘性液体応用装置において、正電極
と負電極との間に電気粘性流体を介在させると共に、正
電極と負電極との電極間距離を変動可能にし、前記電気
粘性流体は炭素質粉体及びこの炭素質粉体が分散された
シリコーンオイルからなり、この電気粘性流体を介して
前記正電極と負電極との一方の電極に作用する力を他方
の電極に伝達させることを特徴とする。請求項３の発明
は、請求項１において、正電極と負電極との間に介在さ
れた電気粘性流体が弾性体により封入されていることを
特徴とする。
【０００９】請求項４の発明は、請求項２において、正
電極と負電極が交互に配置され、これらの電極の間隙に
電気粘性流体が充填されていることを特徴とする。
電極と負電極が交互に配置され、これらの電極の間隙に
電気粘性流体が充填されていることを特徴とする。
【００１０】請求項５の発明は、互に接離可能な正電極
と負電極との間に炭素質粉体及びこの炭素質粉体が分散
されたシリコーンオイルからなる電気粘性流体が充填さ
れ、電極間に電圧を印加して正電極及び負電極の相対位
置を固定するようにしたことを特徴とする。請求項６の
発明は、請求項１において、前記電気粘性流体における
炭素質粉体の平均粒径を５μｍとしたことを特徴とす
る。 請求項７の発明は、請求項２、３又は４において、
前記電気粘性流体における炭素質粉体の平均粒径を５μ
ｍとしたことを特徴とする。 請求項８の発明は、請求項
５において、前記電気粘性流体における炭素質粉体の平
均粒径を５μｍとしたことを特徴とする。
と負電極との間に炭素質粉体及びこの炭素質粉体が分散
されたシリコーンオイルからなる電気粘性流体が充填さ
れ、電極間に電圧を印加して正電極及び負電極の相対位
置を固定するようにしたことを特徴とする。請求項６の
発明は、請求項１において、前記電気粘性流体における
炭素質粉体の平均粒径を５μｍとしたことを特徴とす
る。 請求項７の発明は、請求項２、３又は４において、
前記電気粘性流体における炭素質粉体の平均粒径を５μ
ｍとしたことを特徴とする。 請求項８の発明は、請求項
５において、前記電気粘性流体における炭素質粉体の平
均粒径を５μｍとしたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明は、電極面の法線方向での電圧印加によ
る物性変化は従来から知られていた剪断方向の物性変化
に比べて著しく大きく、しかも微小変形に対しても十分
大きな応力を発現するという従来全く知られていなかっ
た原理を応用することによって上記の課題を解決したも
のである。
る物性変化は従来から知られていた剪断方向の物性変化
に比べて著しく大きく、しかも微小変形に対しても十分
大きな応力を発現するという従来全く知られていなかっ
た原理を応用することによって上記の課題を解決したも
のである。
【００１２】さらに詳述すれば、本発明者等は、電気粘
性流体は電圧を印加することによって電極面の法線方向
の微小変形に対してゴムのような弾性的挙動を示すこ
と、そしてその弾性率は極めて大きい値を有することを
発見した。したがってこの特性を応用すれば、種々の分
野に応用できる。例えば正負の電極間に電圧を印加した
後にこれらの電極を互に接離させると、これらの電極は
もとの相対位置にもどる復元力を生じる。
性流体は電圧を印加することによって電極面の法線方向
の微小変形に対してゴムのような弾性的挙動を示すこ
と、そしてその弾性率は極めて大きい値を有することを
発見した。したがってこの特性を応用すれば、種々の分
野に応用できる。例えば正負の電極間に電圧を印加した
後にこれらの電極を互に接離させると、これらの電極は
もとの相対位置にもどる復元力を生じる。
【００１３】図８は、本発明に係る電気粘性流体の法線
方向及び剪断方向の応力−変位曲線（所定量の強制変位
に対する復元力・・・以下同じ）を示すグラフである。
図８において、電気粘性流体はコールタールを４５０℃
で熱処理した後、処理物をタール系中油で抽出・濾過
し、残留物を５２０℃で再加熱処理して得られた炭素質
粉体に粉砕・分級を行ない、平均粒径５ミクロンに調整
した後、シリコーンオイル（東芝シリコーン（株）製：
ＴＳＦ４５１−１０）に分散させた、粉体の体積分率が
２６％の流体からなる。
方向及び剪断方向の応力−変位曲線（所定量の強制変位
に対する復元力・・・以下同じ）を示すグラフである。
図８において、電気粘性流体はコールタールを４５０℃
で熱処理した後、処理物をタール系中油で抽出・濾過
し、残留物を５２０℃で再加熱処理して得られた炭素質
粉体に粉砕・分級を行ない、平均粒径５ミクロンに調整
した後、シリコーンオイル（東芝シリコーン（株）製：
ＴＳＦ４５１−１０）に分散させた、粉体の体積分率が
２６％の流体からなる。
【００１４】この電気粘性流体に電界強度が２ｋＶ／ｍ
ｍとなるように電圧を印加し、法線方向に電極を相対変
位させたときの応力−変位曲線の一例と同一条件で電極
を剪断方向に変位させたときの応力一変位曲線の一例と
を合わせて図８に示している。このグラフから電極を剪
断方向に変位させたときに生ずる電気粘性液体の剪断方
向の変形に対しては、圧縮変形、引張変形共応力−変位
関係の比例領域は認められず、発現する応力も０．５ｋ
Ｐａに及ばないが、法線方向に対しては、引張変形、圧
縮変形とも２％以下の変位量では電気粘性流体はフック
の法則に従う弾性体としての挙動を示し、弾性率（２％
変形時における図８の傾斜）は約１００ｋＰａに達する
ことが分る。
ｍとなるように電圧を印加し、法線方向に電極を相対変
位させたときの応力−変位曲線の一例と同一条件で電極
を剪断方向に変位させたときの応力一変位曲線の一例と
を合わせて図８に示している。このグラフから電極を剪
断方向に変位させたときに生ずる電気粘性液体の剪断方
向の変形に対しては、圧縮変形、引張変形共応力−変位
関係の比例領域は認められず、発現する応力も０．５ｋ
Ｐａに及ばないが、法線方向に対しては、引張変形、圧
縮変形とも２％以下の変位量では電気粘性流体はフック
の法則に従う弾性体としての挙動を示し、弾性率（２％
変形時における図８の傾斜）は約１００ｋＰａに達する
ことが分る。
【００１５】また、本発明者等は前記電気粘性流体に印
加する電圧を変化させることによって、電極の相対変位
に対して法線方向に発現する応力と変位とが比例する比
例領域を拡大させることができることを見出した。図９
は前記電気粘性流体における印加電圧と比例領域との関
係を示している。図９から明らかなように印加電圧を高
めることによって、比例領域が拡大し、その結果として
法線方向に発現する応力を制御することができる。
加する電圧を変化させることによって、電極の相対変位
に対して法線方向に発現する応力と変位とが比例する比
例領域を拡大させることができることを見出した。図９
は前記電気粘性流体における印加電圧と比例領域との関
係を示している。図９から明らかなように印加電圧を高
めることによって、比例領域が拡大し、その結果として
法線方向に発現する応力を制御することができる。
【００１６】さらに応力−変位関係の比例限界を超えて
法線方向に引張変形を続けた場合には、法線応力の最大
値は剪断応力の２０倍にも及ぶことを見出した。すなわ
ち、図１０には電気粘性流体の３ｋＶ／ｍｍの電界によ
る応力の変化が示され、応力−変位曲線から得られた最
大法線応力を、種々の電界強度について同条件での剪断
応力と比較して表１に示す。
法線方向に引張変形を続けた場合には、法線応力の最大
値は剪断応力の２０倍にも及ぶことを見出した。すなわ
ち、図１０には電気粘性流体の３ｋＶ／ｍｍの電界によ
る応力の変化が示され、応力−変位曲線から得られた最
大法線応力を、種々の電界強度について同条件での剪断
応力と比較して表１に示す。
【００１７】表１から電界強度３ｋＶ／ｍｍにおける法
線応力は９９４０Ｐａであり、剪断応力の４８０Ｐａに
対し、約２０倍となっている。
線応力は９９４０Ｐａであり、剪断応力の４８０Ｐａに
対し、約２０倍となっている。
【００１８】
【表１】
【００１９】表２は電気粘性流体中における前記炭素質
粉体の体積分率を変化させたときの電界強度２ｋＶ／ｍ
ｍにおける最大法線応力と剪断応力を示し、いずれの粉
体濃度の場合も剪断応力の約２０倍の法線応力が得られ
ている。
粉体の体積分率を変化させたときの電界強度２ｋＶ／ｍ
ｍにおける最大法線応力と剪断応力を示し、いずれの粉
体濃度の場合も剪断応力の約２０倍の法線応力が得られ
ている。
【００２０】
【表２】
【００２１】図１１は、前記電気粘性流体に対して平板
電極間で電圧を印加し、さらに電極面を法線方向に１％
及び３％の片振幅で１Ｈｚの振動を与えたときの最大変
形時の発現応力と電界強度との関係を示している。図１
１から明らかなように電気粘性流体への印加電圧を変化
させることによって電極の相対変位に対して法線方向に
電気粘性流体に発現する応力を広い範囲にわたって制御
することが可能となる。
電極間で電圧を印加し、さらに電極面を法線方向に１％
及び３％の片振幅で１Ｈｚの振動を与えたときの最大変
形時の発現応力と電界強度との関係を示している。図１
１から明らかなように電気粘性流体への印加電圧を変化
させることによって電極の相対変位に対して法線方向に
電気粘性流体に発現する応力を広い範囲にわたって制御
することが可能となる。
【００２２】したがって、法線応力の作用原理を利用す
るためには、正電極と負電極との間に電気粘性流体を介
在し、正電極と負電極との電極面間距離を変動可能とす
ることによって達成される。
るためには、正電極と負電極との間に電気粘性流体を介
在し、正電極と負電極との電極面間距離を変動可能とす
ることによって達成される。
【００２３】また、上記の構造を有し、正電極及び負電
極に振動発生部と振動受部とを連結し、一方の電極に作
用する力を電気粘性液体を介して他方の電極に伝達する
ことによって電気粘性流体応用振動制御装置とすること
ができる。例えば、このような振動制御装置としては、
振動減衰装置（特に微小振動減衰装置）、衝撃吸収装置
（例えば、高減衰力ダンパー、法線応力作用と剪断応力
作用とを組み合わせた複合ダンパー、弾性特性に異方性
を有する機能性ダンパー等）、免振・除振（特に除振
台）装置等が含まれる。
極に振動発生部と振動受部とを連結し、一方の電極に作
用する力を電気粘性液体を介して他方の電極に伝達する
ことによって電気粘性流体応用振動制御装置とすること
ができる。例えば、このような振動制御装置としては、
振動減衰装置（特に微小振動減衰装置）、衝撃吸収装置
（例えば、高減衰力ダンパー、法線応力作用と剪断応力
作用とを組み合わせた複合ダンパー、弾性特性に異方性
を有する機能性ダンパー等）、免振・除振（特に除振
台）装置等が含まれる。
【００２４】また、電気粘性流体を介して隔てた正電極
と負電極との相対移動を固定できる電気粘性流体応用固
定装置とすると、ピックアンドプレイスタイプのロボッ
ト、構造支持体等のための固定装置、固有振動数を制御
しうるスマートマテリアル、回転力等を連結遮断するク
ラッチ等にも応用可能である。
と負電極との相対移動を固定できる電気粘性流体応用固
定装置とすると、ピックアンドプレイスタイプのロボッ
ト、構造支持体等のための固定装置、固有振動数を制御
しうるスマートマテリアル、回転力等を連結遮断するク
ラッチ等にも応用可能である。
【００２５】
【実施例】図１は、本発明の電気粘性流体応用装置の一
実施例を示す概略的構成図である。この装置は、車両エ
ンジンや振動源等の被支持体１が支持される被支持部２
と固定支持部５との間を連結する支持弾性体３が設けら
れており、固定支持部５は土台４に固定されている。
実施例を示す概略的構成図である。この装置は、車両エ
ンジンや振動源等の被支持体１が支持される被支持部２
と固定支持部５との間を連結する支持弾性体３が設けら
れており、固定支持部５は土台４に固定されている。
【００２６】図１中、破線の部分は、振動減衰装置６を
示している。この振動減衰装置６は、被支持部２に絶縁
体７を介して接続されたピストン８と固定支持部５に固
定されたダンパケース９とを備えている。ピストン８と
ダンパケース９の対面する面側には、それぞれ正電極板
１０及び負電極板１１が設けられており、ピストン８と
ダンパケース９との間隙には電気粘性流体１２が充填さ
れている。正電極板１０はスイッチ１３を介して電源１
４に接続され、負電極板１１はアースされている。
示している。この振動減衰装置６は、被支持部２に絶縁
体７を介して接続されたピストン８と固定支持部５に固
定されたダンパケース９とを備えている。ピストン８と
ダンパケース９の対面する面側には、それぞれ正電極板
１０及び負電極板１１が設けられており、ピストン８と
ダンパケース９との間隙には電気粘性流体１２が充填さ
れている。正電極板１０はスイッチ１３を介して電源１
４に接続され、負電極板１１はアースされている。
【００２７】次に上記の作用を説明する。正及び負の電
極板１０、１１間に電圧を印加すると、正電極板１０及
び負電極板１１の間に充填された電気粘性流体１２は、
作動軸方向の微小変形に対して弾性的挙動を示し、しか
も弾性率として１００ｋＰａの値を有することから、装
置の振動減衰特性を大幅に変化させることが可能とな
る。すなわち、ピストン８とダンパケース９との間の相
対位置変化に応じてスイッチ１３をオンオフさせる周期
を変化させるが、スイッチ１３をオンさせたままで電圧
を変化することにより電極１０，１１に印加する電圧を
変化させれば、振動減衰特性を容易に制御することがで
きる。
極板１０、１１間に電圧を印加すると、正電極板１０及
び負電極板１１の間に充填された電気粘性流体１２は、
作動軸方向の微小変形に対して弾性的挙動を示し、しか
も弾性率として１００ｋＰａの値を有することから、装
置の振動減衰特性を大幅に変化させることが可能とな
る。すなわち、ピストン８とダンパケース９との間の相
対位置変化に応じてスイッチ１３をオンオフさせる周期
を変化させるが、スイッチ１３をオンさせたままで電圧
を変化することにより電極１０，１１に印加する電圧を
変化させれば、振動減衰特性を容易に制御することがで
きる。
【００２８】この振動減衰装置６では、電極面の法線方
向に発現する電気粘性流体の法線応力を振動の減衰に利
用しており、従来の電気粘性流体の粘度変化を利用する
方法に比較して１０倍以上の振動減衰効果を発揮するこ
とができ、装置の特性を大幅に向上させることができ
る。さらに、従来の装置と比較して低い印加電圧で作動
させることができるため、システムを大幅に簡素化でき
ることになる。
向に発現する電気粘性流体の法線応力を振動の減衰に利
用しており、従来の電気粘性流体の粘度変化を利用する
方法に比較して１０倍以上の振動減衰効果を発揮するこ
とができ、装置の特性を大幅に向上させることができ
る。さらに、従来の装置と比較して低い印加電圧で作動
させることができるため、システムを大幅に簡素化でき
ることになる。
【００２９】図２は、図１の振動制御装置に使用する電
極の他の実施例を示す断面図である。図２（Ａ）におい
て、この電極は、櫛状の正電極板１５と負電極板１６が
交互に配置されており、それらの間隙に電気粘性流体１
２が充填されると共にゴムシール１７によって密封され
ている。振動減衰装置に上記のような電極を使用する
と、正電極板１５と負電極板１６との間の対応する電極
面積が増大する結果、電気粘性流体１２の法線応力を大
きくすることができる。
極の他の実施例を示す断面図である。図２（Ａ）におい
て、この電極は、櫛状の正電極板１５と負電極板１６が
交互に配置されており、それらの間隙に電気粘性流体１
２が充填されると共にゴムシール１７によって密封され
ている。振動減衰装置に上記のような電極を使用する
と、正電極板１５と負電極板１６との間の対応する電極
面積が増大する結果、電気粘性流体１２の法線応力を大
きくすることができる。
【００３０】図２（Ｂ）において、この電極は、正電極
板１８及び負電極板１９との間に電気粘性流体１２が充
填されると共にゴムシール１７によってシールされてい
る。この実施例においても、正電極板１８と負電極板１
９との間の対応する電極面積が増大する結果、電気粘性
流体１２の法線応力を大きくすることができる。
板１８及び負電極板１９との間に電気粘性流体１２が充
填されると共にゴムシール１７によってシールされてい
る。この実施例においても、正電極板１８と負電極板１
９との間の対応する電極面積が増大する結果、電気粘性
流体１２の法線応力を大きくすることができる。
【００３１】図３は、本発明の電気粘性流体応用装置を
衝撃吸収装置（ダンパー）に応用した例を示す概略的構
成図である。図３において、ダンパーケース２０の円筒
側面部２０ａと底面部２０ｂは負電極からなり、ピスト
ン２１の円筒側面部２１ａと底面部２１ｂは絶縁体２２
によって分離されて各々正電極を構成している。ピスト
ン２１内には電源２３が設置されており、この電源２３
はスイッチ２３ａ及びスイッチ２３ｂによって円筒側面
部２１ａと底面部２１ｂのそれぞれの電極に接続されて
いる。なお、１２は電気粘性流体、１４はゴムシールで
ある。また電源２３はピストン２１内に限らず他の場所
に設けてもよい。
衝撃吸収装置（ダンパー）に応用した例を示す概略的構
成図である。図３において、ダンパーケース２０の円筒
側面部２０ａと底面部２０ｂは負電極からなり、ピスト
ン２１の円筒側面部２１ａと底面部２１ｂは絶縁体２２
によって分離されて各々正電極を構成している。ピスト
ン２１内には電源２３が設置されており、この電源２３
はスイッチ２３ａ及びスイッチ２３ｂによって円筒側面
部２１ａと底面部２１ｂのそれぞれの電極に接続されて
いる。なお、１２は電気粘性流体、１４はゴムシールで
ある。また電源２３はピストン２１内に限らず他の場所
に設けてもよい。
【００３２】図３に示すダンパ−では、通常は図３
（Ａ）に示すようにピストン２１の円筒側面部２１ａか
らなる正電極に印加すると、円筒側面部２０ａ間の流体
の粘度が増大するのでピストン２１の上下動に抵抗が生
じて、衝撃の吸収を図ることができる。また、ピストン
２１がダンパーケース２０の底面部２０ｂに近接した場
合、図３（Ｂ）に示すようにスイッチ２３ｂが閉とな
り、ダンパーケース２０の底面部２０ｂに電圧を印加す
ると、ダンパーケース２０の底面部２０ｂとピストン２
１の底面部２１ｂとの間に法線応力が付与され、ピスト
ン２１がダンパーケース２０の底面に衝く、所謂、底突
きを防止することができる。
（Ａ）に示すようにピストン２１の円筒側面部２１ａか
らなる正電極に印加すると、円筒側面部２０ａ間の流体
の粘度が増大するのでピストン２１の上下動に抵抗が生
じて、衝撃の吸収を図ることができる。また、ピストン
２１がダンパーケース２０の底面部２０ｂに近接した場
合、図３（Ｂ）に示すようにスイッチ２３ｂが閉とな
り、ダンパーケース２０の底面部２０ｂに電圧を印加す
ると、ダンパーケース２０の底面部２０ｂとピストン２
１の底面部２１ｂとの間に法線応力が付与され、ピスト
ン２１がダンパーケース２０の底面に衝く、所謂、底突
きを防止することができる。
【００３３】図４は本発明の電気粘性流体応用装置にお
ける振動減衰装置の例を示す概略的構成図である。図４
（Ａ）において、ゴムシール２６によってシールされた
間隙部の正電極板２４と負電極板２５との間に電気粘性
流体１２が充填されている。この場合、振動装置の簡略
化を図ることができると共にゴムシール２６の厚さを厚
くすると、振動制御部分において、荷重の支持が可能と
なる。
ける振動減衰装置の例を示す概略的構成図である。図４
（Ａ）において、ゴムシール２６によってシールされた
間隙部の正電極板２４と負電極板２５との間に電気粘性
流体１２が充填されている。この場合、振動装置の簡略
化を図ることができると共にゴムシール２６の厚さを厚
くすると、振動制御部分において、荷重の支持が可能と
なる。
【００３４】図４（Ｂ）において、正電極板２４と負電
極板２５との間に断面略半環状のゴムシール２７が装着
され、負電極板２５側には絶縁性のスペーサ２８が固着
されている。この場合、電気粘性流体１２に法線方向の
応力が過度に作用した場合にも、両電極板が接触する現
象が回避でき、また、電極に電圧を印加しない場合には
ゴムシール２７を単体として荷重支持及び振動減衰の機
能を発揮させることができる。
極板２５との間に断面略半環状のゴムシール２７が装着
され、負電極板２５側には絶縁性のスペーサ２８が固着
されている。この場合、電気粘性流体１２に法線方向の
応力が過度に作用した場合にも、両電極板が接触する現
象が回避でき、また、電極に電圧を印加しない場合には
ゴムシール２７を単体として荷重支持及び振動減衰の機
能を発揮させることができる。
【００３５】図５は本発明の電気粘性流体応用装置にお
ける振動減衰装置のさらに他の実施例を示す概略的構成
図である。図５において、正電極板２９と負電極板３０
が交互に配置されており、その間隙に電気粘性流体１２
が充填されると共にこれらはゴムスリーブ３１によって
覆われている。このダンパーにおいては、電圧を印加す
ると、垂直方向の弾性率は、水平方向の弾性率よりも極
めて大きくなり、縦振動を著しく抑制することができ、
横振動に対しては、比較的緩慢に減衰させることができ
る。
ける振動減衰装置のさらに他の実施例を示す概略的構成
図である。図５において、正電極板２９と負電極板３０
が交互に配置されており、その間隙に電気粘性流体１２
が充填されると共にこれらはゴムスリーブ３１によって
覆われている。このダンパーにおいては、電圧を印加す
ると、垂直方向の弾性率は、水平方向の弾性率よりも極
めて大きくなり、縦振動を著しく抑制することができ、
横振動に対しては、比較的緩慢に減衰させることができ
る。
【００３６】図６は本発明の電気粘性流体応用装置を評
価するための装置の概略的構成図である。この装置は、
固定支持部３２に連結されたピストン３３と荷重３４が
接続されたケース３５の対応面にそれぞれ正電極板３６
及び負電極板３７が装着されている。そして、これらの
電極間に電気粘性流体１２が充填されると共にスペーサ
３８が設けられている。正電極板３６はスイッチ３９を
介して電源４０に接続され、負電極板３７はアースされ
ている。
価するための装置の概略的構成図である。この装置は、
固定支持部３２に連結されたピストン３３と荷重３４が
接続されたケース３５の対応面にそれぞれ正電極板３６
及び負電極板３７が装着されている。そして、これらの
電極間に電気粘性流体１２が充填されると共にスペーサ
３８が設けられている。正電極板３６はスイッチ３９を
介して電源４０に接続され、負電極板３７はアースされ
ている。
【００３７】この装置においては、両電極間に電圧を印
加したとき、電気粘性流体１２に発現する応力が負荷の
重力と釣り合うことによって電気粘性流体１２が荷重を
保持しうる現象が認めることができる。
加したとき、電気粘性流体１２に発現する応力が負荷の
重力と釣り合うことによって電気粘性流体１２が荷重を
保持しうる現象が認めることができる。
【００３８】電気粘性流体として、シリコーンオイルに
炭素質粉体を２６％（体積分率）含む流体を用いた場
合、２ｋＶ／ｍｍの電界強度で電極面積１ｃｍ2 当た
り、５０グラム以上の重量を保持することができること
を確認した。そして、この荷重３４は電圧を切れば落下
する。ケース３５と荷重３４との間を荷重３４の落下時
に切り離すクラッチ等を設けてもよい。このときの重量
物を保持している間応力が徐々に減少する現象、すなわ
ち応力の緩和については、緩和速度が遅いため実用上は
問題はないが、さらに電気粘性流体中の粉体の体積分率
やオイルの粘度を調整することによって緩和速度をコン
トロールすることができる。この応力の緩和を補うため
に印加電圧を徐々に増大してもよい。また、これらの現
象を利用してピックアンドプレイタイプのロボットや構
造支持体等のための固定装置に応用することができる。
炭素質粉体を２６％（体積分率）含む流体を用いた場
合、２ｋＶ／ｍｍの電界強度で電極面積１ｃｍ2 当た
り、５０グラム以上の重量を保持することができること
を確認した。そして、この荷重３４は電圧を切れば落下
する。ケース３５と荷重３４との間を荷重３４の落下時
に切り離すクラッチ等を設けてもよい。このときの重量
物を保持している間応力が徐々に減少する現象、すなわ
ち応力の緩和については、緩和速度が遅いため実用上は
問題はないが、さらに電気粘性流体中の粉体の体積分率
やオイルの粘度を調整することによって緩和速度をコン
トロールすることができる。この応力の緩和を補うため
に印加電圧を徐々に増大してもよい。また、これらの現
象を利用してピックアンドプレイタイプのロボットや構
造支持体等のための固定装置に応用することができる。
【００３９】図７は本発明の電気粘性流体応用装置にお
ける振動減衰装置のさらに他の実施例を示す概略的構成
図である。図７において、正電極板４１と負電極板４２
が相対面し、正電極板４１にスペーサ４３が固定されて
いる。また、正電極板４１の外周縁部にゴムスリーブ４
４の一端部が固着され、ゴムスリーブ４４の他端部は負
電極板４２の棒状部に固着され、ゴムスリーブ４４内に
電気粘性流体１２が充填されている。
ける振動減衰装置のさらに他の実施例を示す概略的構成
図である。図７において、正電極板４１と負電極板４２
が相対面し、正電極板４１にスペーサ４３が固定されて
いる。また、正電極板４１の外周縁部にゴムスリーブ４
４の一端部が固着され、ゴムスリーブ４４の他端部は負
電極板４２の棒状部に固着され、ゴムスリーブ４４内に
電気粘性流体１２が充填されている。
【００４０】図７に示す装置において、電圧の印加によ
って所望の強度で負電極板４２が連結されるピストンを
正電極板４１に連結されるケースに固定することがで
き、電圧を切ることによって、両電極板４１，４２間の
法線応力が解消され，負電極板４２に連結されるピスト
ンの作動軸は自由に開放される。
って所望の強度で負電極板４２が連結されるピストンを
正電極板４１に連結されるケースに固定することがで
き、電圧を切ることによって、両電極板４１，４２間の
法線応力が解消され，負電極板４２に連結されるピスト
ンの作動軸は自由に開放される。
【００４１】なお、本発明における電気粘性流体は、前
記実施例におけるものに限らず、公知の電気粘性流体を
使用することができる。この電気粘性流体としては、例
えば、オイル等内に含水性もしくは半導体性で所望の粒
径、粉体濃度等が選定された粉体を含有するものが使用
可能である。この場合、分散質粉体としては、例えばポ
リメタクリン酸リチウム、シリカ、ポリアセンキノン、
炭素質粉体等が使用可能であり、また、粉体の粒径とし
ては１〜２０ミクロン程度が好適であり、オイル内の粉
体濃度は１０〜５０％程度でよい。
記実施例におけるものに限らず、公知の電気粘性流体を
使用することができる。この電気粘性流体としては、例
えば、オイル等内に含水性もしくは半導体性で所望の粒
径、粉体濃度等が選定された粉体を含有するものが使用
可能である。この場合、分散質粉体としては、例えばポ
リメタクリン酸リチウム、シリカ、ポリアセンキノン、
炭素質粉体等が使用可能であり、また、粉体の粒径とし
ては１〜２０ミクロン程度が好適であり、オイル内の粉
体濃度は１０〜５０％程度でよい。
【００４２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、正電極及
び負電極間に電圧を印加することにより発現される法線
方向の応力を応用することによって種々の分野の装置に
応用することができる。
び負電極間に電圧を印加することにより発現される法線
方向の応力を応用することによって種々の分野の装置に
応用することができる。
【図１】本発明の電気粘性流体応用装置の一実施例を示
す概略的構成図である。
す概略的構成図である。
【図２】図１に使用する電極の他の実施例を示す断面図
である。
である。
【図３】本発明の電気粘性流体応用装置を衝撃吸収装置
（ダンパー）に応用した例を示す概略的構成図である。
（ダンパー）に応用した例を示す概略的構成図である。
【図４】本発明の電気粘性流体応用装置における振動減
衰装置の他の例を示す概略的構成図である。
衰装置の他の例を示す概略的構成図である。
【図５】本発明の電気粘性流体応用装置における振動減
衰装置のさらに他の実施例を示す概略的構成図である。
衰装置のさらに他の実施例を示す概略的構成図である。
【図６】本発明の電気粘性流体応用装置の評価するため
の装置の概略的構成図である。
の装置の概略的構成図である。
【図７】本発明の電気粘性流体応用装置における振動減
衰装置のさらに他の実施例を示す概略的構成図である。
衰装置のさらに他の実施例を示す概略的構成図である。
【図８】本発明に係る電気粘性流体の法線方向及び剪断
方向の応力−変位曲線を示すグラフである。
方向の応力−変位曲線を示すグラフである。
【図９】本発明に係る電気粘性流体の法線方向の弾性域
と印加電圧との関係を示す特性図である。
と印加電圧との関係を示す特性図である。
【図１０】本発明に係る電気粘性流体の法線方向の引張
変形における応力−変位曲線を示すグラフである。
変形における応力−変位曲線を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る電気粘性流体の特性図である。
１ 被支持体 ２ 被支持部 ３ 支持弾性体 ４ 土台 ５ 固定支持部 ６ 振動減衰装置 ７ 絶縁体 ８ ピストン ９ ダンパーケース １０ 正電極板 １１ 負電極板 １２ 電気粘性流体 １３ スイッチ １４ 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−93303（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−97694（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−169025（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−47896（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−18949（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−745（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−98946（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−98938（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭55−28821（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16F 9/53 C10M 169/04 F16F 15/02 F16F 15/08
Claims (8)
- 【請求項１】 電気粘性流体と複数の電極とを備えた電
気粘性液体応用装置において、正電極と負電極との間に
電気粘性流体を介在させると共に、正電極と負電極との
電極間距離を変動可能にし、前記電気粘性流体は炭素質
粉体及びこの炭素質粉体が分散されたシリコーンオイル
からなることを特徴とする電気粘性流体応用装置。 - 【請求項２】 電気粘性流体と複数の電極とを備えた電
気粘性液体応用装置において、正電極と負電極との間に
電気粘性流体を介在させると共に、正電極と負電極との
電極間距離を変動可能にし、前記電気粘性流体は炭素質
粉体及びこの炭素質粉体が分散されたシリコーンオイル
からなり、この電気粘性流体を介して前記正電極と負電
極との一方の電極に作用する力を他方の電極に伝達させ
ることを特徴とする電気粘性流体応用振動制御装置。 - 【請求項３】 請求項２において、正電極と負電極との
間に介在された電気粘性流体が弾性体により封入されて
いることを特徴とする電気粘性流体応用振動制御装置。 - 【請求項４】 請求項２において、正電極と負電極が交
互に配置され、これらの電極の間隙に電気粘性流体が充
填されていることを特徴とする電気粘性流体応用振動制
御装置。 - 【請求項５】 互に接離可能な正電極と負電極との間に
炭素質粉体及びこの炭素質粉体が分散されたシリコーン
オイルからなる電気粘性流体が充填され、電極間に電圧
を印加して正電極及び負電極の相対位置を固定するよう
にしたことを特徴とする電気粘性流体応用固定装置。 - 【請求項６】 前記電気粘性流体における炭素質粉体の
平均粒径を５μｍとしたことを特徴とする請求項１記載
の電気粘性流体応用装置。 - 【請求項７】 前記電気粘性流体における炭素質粉体の
平均粒径を５μｍとしたことを特徴とする請求項２、３
又は４記載の電気粘性流体応用振動制御装置。 - 【請求項８】 前記電気粘性流体における炭素質粉体の
平均粒径を５μｍとしたことを特徴とする請求項５記載
の電気粘性流体応用固定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3022305A JP3039997B2 (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 電気粘性流体応用装置、電気粘性流体応用振動制御装置および電気粘性流体応用固定装置 |
| US07/831,677 US5267633A (en) | 1991-02-15 | 1992-02-05 | Electrorheological fluid-applied apparatus, electrorheological fluid-applied vibration controller, and electrorheological fluid-applied fixing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3022305A JP3039997B2 (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 電気粘性流体応用装置、電気粘性流体応用振動制御装置および電気粘性流体応用固定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04262135A JPH04262135A (ja) | 1992-09-17 |
| JP3039997B2 true JP3039997B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=12079031
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3022305A Expired - Fee Related JP3039997B2 (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 電気粘性流体応用装置、電気粘性流体応用振動制御装置および電気粘性流体応用固定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3039997B2 (ja) |
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| KR100368945B1 (ko) * | 1998-07-28 | 2003-04-03 | 삼성전자 주식회사 | 드럼세탁기 |
| IT1309854B1 (it) * | 1999-06-30 | 2002-02-05 | Consiglio Nazionale Ricerche | Metodo di controllo attivo di vibrazioni mediante materialielettroreologici e dispositivo ammortizzatore che attua tale metodo |
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| US7686848B2 (en) | 2000-06-30 | 2010-03-30 | Freedom Innovations, Llc | Prosthetic foot with energy transfer |
| US7572299B2 (en) | 2000-06-30 | 2009-08-11 | Freedom Innovations, Llc | Prosthetic foot with energy transfer |
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| US7727285B2 (en) | 2007-01-30 | 2010-06-01 | Freedom Innovations, Llc | Prosthetic foot with variable medial/lateral stiffness |
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- 1991-02-15 JP JP3022305A patent/JP3039997B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1992
- 1992-02-05 US US07/831,677 patent/US5267633A/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH04262135A (ja) | 1992-09-17 |
| US5267633A (en) | 1993-12-07 |
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