JPH09264492A - 電気粘性流体制振装置 - Google Patents

電気粘性流体制振装置

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JPH09264492A
JPH09264492A JP8099207A JP9920796A JPH09264492A JP H09264492 A JPH09264492 A JP H09264492A JP 8099207 A JP8099207 A JP 8099207A JP 9920796 A JP9920796 A JP 9920796A JP H09264492 A JPH09264492 A JP H09264492A
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JP
Japan
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slider
cylindrical body
rotating body
lid
oil seal
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JP8099207A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Iwata
義明 岩田
Katsuaki Sagota
勝昭 砂子田
Izumi Tamura
泉 田村
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Sanwa Tekki Corp
Original Assignee
Sanwa Tekki Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 建築物自体或いは機器間の相対的な制振装置
であって、電気粘性流体を用い印加電圧に依って発生減
衰力を可変としたものを創出する。その際、比較的小形
で大きな減衰力が得られ、高速でも広範囲で減衰力を制
御でき、材質的な劣化や制振機能の低下が防止できるこ
との3つを併せ解決する。 【解決手段】 円筒体1の中心軸6の延長に設けたネジ
軸6a、蓋体3に固着したガイド筒12、ガイド筒へ進
退自在なスライダ13、スライダとガイド筒12の間に
設けた滑りキー15、スライダに固定されネジ軸6aと
螺合するナット体14から成る装置を介し、構造物自体
或いは機器間の相対的な振動を中心軸6の往復回転に交
換する。中心軸に回転体7を固定し、その外面を円筒体
1の内面に対応する電極面とする。回転体7と蓋2,3
の間にメカニカルシール9を施し、密閉した流体室10
aを形成し、流体室に流体の容積変化を吸収するアキュ
ムレータ11を設け、電気粘性流体10を充填する。円
筒体1の外周露出部には放熱板1cを形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気粘性流体を用
い印加電圧に依って発生減衰力を可変とした建築物自体
の制振装置、或いは機器間の相対的な制振装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】電気粘性流体は印加電圧に応じて粘度が
変化する流体であり、応答速度が早く消費電力が極めて
少ない特徴がある。これを制振手段に利用したものとし
て特開平6−2731が公知である。これは図1のよう
なシリンダを用い、ピストンの動きとチェック弁の作用
で電気粘性流体に一方向の流れを生じさせ、その流れを
シリンダとシリンダ外側に同心配置されたチューブ間の
制御用隙間に導き、シリンダの外面とチューブの内面を
対応する電極面とし、車両の懸架装置に用いるもので、
路面から伝達される振動に応じて電極面への印加電圧を
制御し、制御用隙間の流体粘度を変化させて減衰力を調
整している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
シリンダを用いたものは、電気粘性流体が高圧、高速で
制御用隙間を流れるため、流体速度に対する強い依存性
を示し、特に電気粘性流体を使用すると、高速では鎖が
切れたような空滑り状態になることがある。また減衰力
を大きくしたり、低電圧でも制御できるように、制御用
隙間の間隔を小さくすると、流路面積が少なくなって印
加電圧とは無関係な絞り効果を発生し、印加電圧で減衰
力を広範囲に制御できないという不具合もある。間隔を
変えずに大きな減衰力を広範囲に制御するためには、制
御用隙間の面積を広く確保する必要があり装置が大型化
してしまう。本発明は、前記した事情を鑑みて創案され
たもので、その目的は、比較的小形で大きな減衰力が得
られ、高速でも広範囲で減衰力を制御できる電気粘性流
体制振装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、蓋体を円筒体の両端に固着して成るケーシングと、
軸受を介し円筒体両端の蓋体に支持され往復回転可能な
中心軸と、中心軸に固着され外面は適当な間隔で円筒体
の内面に臨ませた回転体と、軸受の外周部に於いて蓋体
と回転体との間に設けたオイルシールと、一方の蓋体に
固着したガイド筒と、中心軸の延長部に設けたネジ軸
と、ガイド筒に摺動自在に挿入されたスライダと、ガイ
ド筒とスライダの間に設けた滑りキーと、スライダ先端
部に固着され上記ネジ軸と螺合するナット体と、オイル
シールに閉鎖された軸受外方空間の電気粘性流体を充填
した流体室とを構成し、回転体の外面と円筒体の内面と
を対応する電極面とした。
【0005】
【作用】本装置のスライダが構造物の振動を受けてガイ
ド筒内を伸縮方向に移動すると、滑りキーに依って回転
を拘束されたスライダ先端のナット体がネジ軸と軸受を
介してケーシング両端の蓋体に支持された中心軸と中心
軸に固着された回転体を往復回転させる。電気粘性流体
はオイルシールに依って回転体の外面と円筒体の内面間
の制御用隙間に保持されている。制御用隙間の電極面に
電圧が印加されると電気粘性流体の粘度が上昇し、回転
体の往復回転に制動トルクを与える。回転体の制動トル
クはネジ軸とナット体および滑りキーに依ってスライダ
軸方向の減衰力に変換され、構造物の振動を制振する。
【0006】本装置における電気粘性流体の流れは、高
圧、高速で制御用隙間を流れるシリンダと異なり、回転
体と電気粘性流体との相対移動によって生じる、いわゆ
るせん断流れによる抵抗のため、制動トルクの速度依存
性が少なく、高速度領域まで粘性効果を発揮できる。電
極面は1mm程度の間隔があり、外部電源およびコントロ
ーラから0〜数KVの電圧が印加されるが、電流密度は0
〜数10μA/cm2 と消費電力が極めて少ない。制動
トルクの応答速度は数mSecないし数10mSec
で、多種の振動が重複したランダム波を受けても、振動
数や速度および加速度など刻々と変化する動的挙動に応
じて瞬時に最適減衰力を発生できる。制動トルクは、回
転体の外径と長さおよび印加電圧に比例して発生し、中
心軸に作用するが、中心軸の延長部に設けたネジ軸のリ
ードも減衰力増減の要素となるため装置が小形化でき
る。
【0007】
【発明の実施の形態】図面について説明する。円筒体1
は両端外周部に蓋体2,3を固着してケーシングを構成
し、蓋体2は4つの部材2a,2b,2c,2dを、蓋
体3は2つの部材3a,3bを一体化している。部材2
a,3aはエンジニアリングプラスチック等の絶縁材か
ら成り、円筒体1と回転体7を電気的に絶縁し、部材3
aと部材3bの締結ボルトに備えた端子16は回転体7
に、部材3aと円筒体1の締結ボルトに備えた端子17
は円筒体1に通電可能としている。
【0008】上記部材2b,3bの内径部は、各々軸受
4,5を介し中心軸6を支持している。軸受4,5はグ
リス等に依って潤滑されている。中心軸6には回転体7
が固着され、回転体7の外周は適当な間隔の制御用隙間
10bを隔て円筒体1の内面に臨んでいる。ただし制御
用隙間10bがどのような形状に形成されても、本発明
は拘束されない。一端を大径、他端を小径としたテーパ
状円環の制御用隙間10bは、円筒体1と回転体7の相
対的な軸方向移動によって、制御用隙間10bの間隔を
調整できるメリットがある。
【0009】軸受4,5の外周部には、蓋体2,3と回
転体7との間にオイルシール8を設けた。オイルシール
8は外径部を回転体7の端面凹部に固定し、内径部を部
材2b,3bの凸部と摺動させて、流体室10aの電気
粘性流体10をシールしている。オイルシール8はゴム
製で柔軟性がありシール性が高い。電気粘性流体10は
潤滑油ではないため、オイルシール8によって軸受4,
5と電気粘性流体10を隔離している。電気粘性流体1
0に粒子が分散されている場合は、軸受4,5に依る粒
子の破壊、粒子による軸受4,5の損傷が防止できる。
【0010】また、オイルシール8はメカニカルシール
9に変えることも出来る。メカニカルシール9の摺動子
9aは内径部を部材2b,3bのOリング9c装着部に
軸支され、バネ9bの反力と摺動子9aに作用する流体
室10aの内圧を回転体7の側面に押し当てて電気粘性
流体10をシールしている。摺動子9aとバネ9bに金
属などの導電材を使用すると、シール機能の他に通電機
能が付加され、ベアリング4,5を通過せずに電気回路
を形成するため、通電に依るベアリング4,5の損傷を
防止できる。さらに、通電機能を持ったメカニカルシー
ル9のシール機能を補強するためにメカニカルシール9
とオイルシール8を併用することも可能である。
【0011】電気粘性流体10は、雰囲気温度と制振作
用によって温度と体積が変化する。制振装置が構造物の
運動エネルギを吸収すると、その運動エネルギは熱エネ
ルギに変換され、本装置の場合は電気粘性流体の温度が
上昇するためである。そのため、円筒体1の同一半径線
上で流体室10aと連通する複数の貫通穴1aを設け、
ゴム気泡体を集積したものや両端板を付けた蛇腹状金属
ベロー等から成るアキュムレータ11を配置した。アキ
ュムレータ11は、電気粘性流体10の体積変化を吸収
し、電気粘性流体10が不足して気体部分が発生し制御
が出来なくなったり、圧力が上昇して油漏れを起こすこ
となどを防止する。電気粘性流体10は、アキュムレー
タ11の挿入していない貫通穴1aの一つと連通した給
油口1bから補充できる。
【0012】本装置が構造物の運動エネルギを連続的に
吸収する場合、エネルギ変換された熱は装置内に蓄積さ
れる。熱が蓄積すると高温となり、材質的な劣化ひいて
は制振機能の低下が懸念される。制振装置と言えども何
等かの対策が必要となる。本装置は、円筒体1の外周露
出部に放熱板1cを形成し、構造物の運動エネルギを連
続的に吸収しても高温にならないよう配慮した。
【0013】蓋体3に固着したガイド筒12は、摺動自
在にスライダ13を挿入し、ガイド筒12とスライダ1
3の間には回転防止の滑りキー15を備え、中心軸6の
延長部に設けたネジ軸6aは、スライダ13先端部に固
着されたナット体14と螺合して中心軸往復回転装置を
構成している。ネジ軸6aとナット体14は、通常は伝
達効率のよいボールネジを使用する。
【0014】以上のように構成された本装置は、蓋体2
の部材2dとスライダ13の引手13aを構造物や機器
に接続して用いる。本装置のスライダ13が構造物など
の振動を受けてガイド筒12内を伸縮方向に移動する
と、滑りキーに依って回転を拘束されたスライダ13先
端のナット体14が、ネジ軸6aと軸受4,5を介して
ケーシング両端の蓋体2,3に支持された中心軸6と中
心軸6に固着された回転体7を往復回転させる。電気粘
性流体10はオイルシール8またはメカニカルシール9
に依って回転体7の外面と円筒体1の内面間の制御用隙
間10bに保持されている。制御用隙間10bの電極面
に電圧が印加されると電気粘性流体10の粘度が上昇
し、回転体7の往復回転に制動トルクを与える。回転体
7の制動トルクはネジ軸6aとナット体14に依ってス
ライダ軸方向の減衰力に変換され、構造物の振動を制振
する。
【0015】
【発明の効果】本装置における電気粘性流体の流れは、
高圧、高速で制御用隙間を流れる油圧シリンダと異な
り、単純なせん断流れのため、制動トルクの速度依存性
が少なく、印加電圧と関係なく発生する絞り効果もな
い。そのため高速度領域まで粘性効果を発揮でき、大き
な減衰力を広範囲で制御できる。また制動トルクは、回
転体の外径と長さおよび印加電圧に比例して発生し、中
心軸に作用するが、中心軸の延長部に設けたネジ軸のリ
ードも減衰力増減の要素となるため装置の小形化が可能
となった。
【0016】メカニカルシールの摺動子とバネに金属な
どの導電材を使用すると、シール機能の他に通電機能が
付加され、ベアリングを通電せずに電気回路を形成する
ため、通電に依るベアリングの損傷を防止できる。
【0017】流体室にアキュムレータを配置したため、
アキュムレータが雰囲気温度と制振作用によって変化す
る電気粘性流体の体積を吸収し、電気粘性流体が不足し
て気体部分が発生し制御が出来なくなったり、圧力が上
昇して油漏れを起こすことなどが防止できる。
【0018】円筒体の外周露出部に放熱板を形成したた
め、構造物の運動エネルギを吸収して蓄積された熱が放
出され、材質的な劣化や制振機能の低下が防止できる。
【0019】電極面は1mm程度の間隔があり、外部電源
およびコントローラから0〜数kVの電圧が印加される
が、電流密度は0〜数10μA/cm2 と消費電力が極
めて少ない。制動トルクの応答速度は数mSecないし
数10mSceで、多種の振動が重複したランダム波を
受けても、振動数や速度および加速度など刻々と変化す
る動的挙動に応じて瞬時に最適減衰力を発生できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本装置の第一の実施例を示す切断正面図であ
る。
【図2】本装置の第二の実施例を示す切断正面図であ
る。
【図3】シリンダを使用した従来の実施例を示す切断正
面図である。
【符号の説明】
1 円筒体 1a 貫通穴 1b 給油口 1c 放熱板 2 蓋体 2a 蓋体2の部材 2b 蓋体2の部材 2c 蓋体2の部材 2d 蓋体2の部材 3 蓋体 3a 蓋体3の部材 3b 蓋体3の部材 4 軸受 5 軸受 6 中心軸 6a ネジ軸 7 回転体 8 オイルシール 9 メカニカルシール 10 電気粘性流体 10a 流体室 10b 制御用隙間 11 アキュムレータ 12 ガイド筒 13 スライダ 13a 引手 14 ナット体 15 滑りキー 16 端子 17 端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16F 15/02 8312−3J F16F 15/02 F

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓋体を円筒体の両端に固着して成るケー
    シングと、軸受を介し円筒体両端の蓋体に支持され往復
    回転可能な中心軸と、中心軸に固着され外面は適当な間
    隔で円筒体の内面に臨ませた回転体と、軸受の外周部に
    於いて蓋体と回転体との間に設けたオイルシールと、オ
    イルシールに閉鎖された軸受外方空間の電気粘性流体を
    充填した流体室から構成され、回転体の外面と円筒体の
    内面とを対応する電極面としたことを特徴とする電気粘
    性流体制振装置。
  2. 【請求項2】 軸受の外周部に於いて蓋体に軸支されバ
    ネに依って端面を回転体の側面に押し当てているメカニ
    カルシールを請求項1のオイルシールに代えて用いるこ
    とを特徴とする電気粘性流体制振装置。
  3. 【請求項3】 請求項1のオイルシールと請求項2のメ
    カニカルシールを軸受の外周部に於いて蓋体と回転体と
    の間に併用することを特徴とする電気粘性流体制振装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1の制振装置に於いてゴム気泡体
    を集積したものや両端板を付けた蛇腹状金属ベロー等か
    ら成るアキュムレータを流体室の一部に設けたことを特
    徴とする電気粘性流体制振装置。
  5. 【請求項5】 請求項1の制振装置に於いて円筒体の外
    周露出部に放熱板を形成したことを特徴とする電気粘性
    流体制振装置。
  6. 【請求項6】 請求項1に於いて一方の蓋体に固着した
    ガイド筒と、中心軸の延長部に設けたネジ軸と、ガイド
    筒に摺動自在に挿入されたスライダと、ガイド筒とスラ
    イダの間に設けた滑りキーと、スライダ先端部に固着さ
    れ上記ネジ軸と螺合するナット体とから成る中心軸往復
    回転装置を付加したことを特徴とする電気粘性流体制振
    装置。
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