(57)【要約】【課題】発熱を抑え、減衰力の可変応答性を高めることができるようにする。【解決手段】ケーシング１内に、先端側をケーシング１の一端部に摺動自在に貫通させたピストンロッド３付きのピストン４を収納して、ピストン４により仕切られる２つの流体室５ａ，５ｂを形成する。ピストン４の外周面とケーシング１の内壁面との隙間として通路７を形成し、流体室５ａ，５ｂ及び通路７に磁性流体６を充填する。ピストン４の内部に、超磁歪素子２３に圧電素子２２を一体に取り付けてなる磁力発生機構２１を設けて、圧電素子２２に外部電源１０を電線１１を介し接続する。減衰力を変化させる場合は、圧電素子２２に通電し該圧電素子２２を変形させることに伴い超磁歪素子２３に歪みを与えて磁場を発生させ、この磁場を磁性流体６に作用させることで、磁性流体６の粘性を高め、通路７を磁性流体６が通過する際の抵抗を高めることで減衰力を増加させる。【選択図】図１
2005127443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンロッド付きのピストンをケーシング内にスライド自在に収納して、該ケーシン
グ内に上記ピストンにて仕切られる２つの流体室を形成し、且つ上記各流体室同士を所要
の通路で連通させて、該各流体室内に充填した磁性流体が該通路を通し往来するようにし
、更に、超磁歪素子と圧電素子とからなり且つ該圧電素子の通電時における変形により上
記超磁歪素子に歪みを付与して磁場を発生させるようにしてなる磁力発生機構を、上記流
体室の近傍位置又は上記通路の近傍位置に設けた構成を有することを特徴とする可変減衰
装置。
【請求項２】
磁力発生機構は、圧電素子の通電時における変形方向の一端側に、超磁歪素子を配置す
ると共に、上記圧電素子と超磁歪素子を両端側より拘束して、上記圧電素子の通電時にお
ける伸長変形により、上記超磁歪素子に圧縮方向の歪みを付与して磁場を発生させること
ができるものとした請求項１記載の可変減衰装置。
【請求項３】
磁力発生機構は、圧電素子の通電時における変形方向に沿う面に、超磁歪素子を一体と
なるよう接合して、上記圧電素子の通電時における変形に伴い、上記超磁歪素子に歪みを
付与して磁場を発生させることができるものとした請求項１記載の可変減衰装置。
【請求項４】
圧電素子を平板形状とし、超磁歪素子を平板形状として、積層配置し且つ一体に接合し
て磁力発生機構を形成させるようにした請求項３記載の可変減衰装置。
【請求項５】
通電時に軸心方向に変形する筒型の圧電素子の内側に、棒状の超磁歪素子を挿入配置し
て、上記圧電素子の内側面と超磁歪素子の外側面を一体に接合して磁力発生機構を形成さ
せるようにした請求項３記載の可変減衰装置。
【請求項６】
筒型の超磁歪素子の内側に、通電時に軸心方向に変形する棒状の圧電素子を挿入配置し
て、該圧電素子の外側面と上記超磁歪素子の内側面とを一体に接合して磁力発生機構を形
成させるようにした請求項３記載の可変減衰装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種構造物や機器に発生する衝撃や運動、振動を減衰させるための減衰装置
のうち、作動媒体である磁性流体の粘度を変化させて減衰力を可変とする可変減衰装置に
関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の構造物や機器に発生する衝撃や運動、振動のエネルギーを熱に変換して消散させ
ることにより、上記各種構造物や機器等の制震対象物の振幅を減衰させる減衰装置（ダン
パー）の一種として、減衰力を変化させることができるようにした可変減衰装置がある。
かかる可変減衰装置の一つとしては、磁性流体（ＭＲ流体）を作動媒体とする形式のもの
が知られている。
【０００３】
この種の磁性流体を用いた可変減衰装置は、図１０にその一例として両ロッドタイプの
ものの概略を示す如く、以下のような構成としてある。すなわち、両端部の軸心位置にピ
ストンロッド３ａ，３ｂを通すための貫通孔２を設けてなる長尺シリンダ型のケーシング
１内に、ピストン４を軸心方向に往復移動可能に収納して、上記ケーシング１内の軸心方
向両端側に上記ピストン４にて仕切られた２つの流体室５ａ，５ｂを形成させるようにす
る。又、上記ピストン４の両端面には、それぞれケーシング１の貫通孔２にスライド自在
に貫通させたピストンロッド３ａ，３ｂを固定し、上記ピストン４の往復移動に伴い上記
各ピストンロッド３ａ，３ｂが、ケーシング１に対して軸心方向に相対変位できるように
する。更に、上記各流体室５ａと５ｂとの間にて作動媒体となる磁性流体６を所要の抵抗
を生じさせながら相互移動できるようにするための通路７を、上記ピストン４の外周面と
ケーシング１の内壁面との間に設けた隙間により形成させるようにし、上記各流体室５ａ
，５ｂと通路７に、磁性流体６、たとえば、シリコンオイルのような粘性流体中に微少な
鉄粉のような磁性体粒子を均一に分散させて形成してなる磁性流体６を充填する。更に又
、上記ピストン４は、炭素鋼等の軟磁性材料製のピストンコア８に電磁コイル９を巻き付
けてなる構成としてあり、上記電磁コイル９に、外部の電源１０を、一方のピストンロッ
ド３ａの内部及び上記ピストンコア８の内部に導いた電線１１を介し接続してある。その
ため、上記電磁コイル９に通電させることにより、該電磁コイル９にて磁場を発生させ、
上記ピストン４を電磁石として機能させることができるようにしてある。
【０００４】
かかる構成としてある可変減衰装置を用いる場合は、各種構造物又は機器等の衝撃や運
動、振動の減衰を望む減衰対象物（図示せず）と固定側１２との間に上記可変減衰装置を
介在させるよう配置して、両ピストンロッド３ａと３ｂの各外端部及びケーシング１を減
衰対象物と固定側１２にそれぞれ取り付けるようにし、上記減衰対象物が、衝撃や運動、
振動に伴い固定側１２に対し相対変位するときに、上記各ピストンロッド３ａ，３ｂと一
体のピストン４を、上記ケーシング１内にて往復移動させ、このピストン４の往復移動の
際、上記磁性流体６が、流体室５ａと５ｂとの間にて通路７を通して相互移動させられる
ときの抵抗により、減衰作用が行われるようにしてある。
【０００５】
上記において、減衰力を変化させる場合は、上記外部電源１０よりピストン４の電磁コ
イル９へ通電して磁場を発生させ、この電磁コイル９にて発生させた磁場を磁性流体６へ
作用させると共に、上記電磁コイル９における起磁力を制御して発生させる磁場の強度を
変化させることにより、上記磁性流体６を、磁場の作用していない初期状態の粘度から、
磁場の強度に応じて粘性が高まるように粘度を増加させ、更に、電磁コイル９への通電に
伴い電磁石化されるピストン４の外周面部分に、上記磁性流体６中の磁性体粒子を吸着さ
せるようにして、該ピストン４の外周面とケーシング１の内壁面との間に形成されている
通路７の断面積を減少させるようにする。これにより、上記ケーシング１内におけるピス
トン４の往復移動に伴い上記磁性流体６が、流体室５ａと５ｂとの間にて通路７を通して
相互移動させられる際の抵抗を増加させることで、減衰力を高めることができるようにし
てある。
【０００６】
ところで、近年、磁界中において磁化された磁性体に応力を加えることにより内部磁化
を変化させる逆磁歪効果に着目し、電圧を磁化に変換する素子として、図１１（イ）（ロ
）に概要を示す如き磁気力制御用の電磁変換素子が提案されている（たとえば、非特許文
献１参照）。これは、超磁歪素子１３と、圧電素子（ピエゾ素子）１４を、可動ヨーク１
５となる磁性ヨークを挟んで直列に配置し、且つ上記超磁歪素子１３と圧電素子１４を直
列方向の外側から２枚の磁性ヨーク１６，１７で挟み、該各磁性ヨーク１６，１７同士を
、上記超磁歪素子１３に多少の歪みを生じさせた状態にて相対変位を拘束できるよう図示
しない非磁性ステンレスボルトで締め付け、更に、上記超磁歪素子１３と並列となるよう
に、可動ヨーク１５と磁性ヨーク１６との間に長手方向に着磁された磁石（永久磁石）１
８を挿入してなる構成として、上記超磁歪素子１３と磁石１８による第１の磁気回路１９
ａと、磁石１８とギャップ２０による第２の磁気回路１９ｂを並列に形成させてなる構成
としてある。
【０００７】
かかる構成とすることにより、通常は、図１１（イ）に示す如く、磁石１８の発する起
磁力により超磁歪素子１３を磁化させて磁石１８とギャップ２０による第２の磁気回路１
９ｂにおいて適度な吸引力を発生させることができるようになる。又、図１１（ロ）に示
す如く、上記圧電素子１４に正の電圧を印加して該圧電素子１４を伸長変形させるように
すると、この伸長変化の分、上記超磁歪素子１３を圧縮して歪みを減少させて、逆磁歪効
果により該超磁歪素子１３の磁化を減少させることができる。これにより、磁石１８から
発生する磁束が一定だとすると、上記超磁歪素子１３と磁石１８による第１の磁気回路１
９ａの磁束が減少した分、磁石１８とギャップ２０による第２の磁気回路１９ｂの磁束を
増加させることができるようになって、ヨーク間に働く吸引力を増加できるようになる。
一方、圧電素子１４に負の電圧を印加して該圧電素子１４を収縮変形させることにより、
超磁歪素子１３の歪みを増加させて磁化を増加させ、該超磁歪素子１３と磁石１８による
第１の磁気回路１９ａの磁束を増加させることに伴い、その増加分に対応させて磁石１８
とギャップ２０による第２の磁気回路１９ｂの磁束を減少させてヨーク間に働く吸引力を
減少させることができるようになる。
【０００８】
【特許文献１】特表２００１−５０７４３４号公報
【非特許文献１】上野、裘、谷，「超磁歪・圧電の複合化による磁気力制御用電磁変換素子とその電気浮上への応用」，日本機械学会論文集（Ｃ編），２００１年，６７巻，６５８号，ｐ．１８９７−１９０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記特許文献１に示された如き従来の可変減衰装置では、減衰力を変化させ
るべく磁性流体６に磁場を作用させるためには、電磁コイル９に通電する必要があり、こ
のため、長時間の作動では、上記電磁コイル９が、コイル抵抗により発熱し、熱としてエ
ネルギーが外部へ放出されるため、電力損失が大きいという問題がある。又、この電磁コ
イル９の発熱に伴い磁性流体６の温度が上昇すると、該磁性流体６の性状（特性）が変化
してしまい、減衰力の低下を招く虞が生じるという問題もある。
【００１０】
更に、たとえば、宇宙空間のような真空条件や真空に近い条件等、大気放熱ができない
条件の下で用いる機器や、極低温条件下で用いる機器では、熱の発生が不利なため、上記
従来の可変減衰装置を採用することが困難である。
【００１１】
更に又、電磁コイル９への印加電流を変化させて減衰力を可変制御するようにしてある
が、この場合、上記電磁コイル９に発生する逆起電力により、減衰力の可変応答が悪くな
る、すなわち、コイルによる電気回路を構成するため時定数を有し、ローパスフィルタの
特性を有することから、高周波応答が悪いという問題もある。
【００１２】
なお、上記非特許文献１に示されたものは、磁界中に配置された超磁歪素子１３に応力
を加えることにより生じる逆磁歪効果を利用するものであるため、磁石１８を超磁歪素子
１３に対し並列に設ける必要がある。又、上記超磁歪素子１３は、初期状態で多少の歪み
を生じさせた状態、すなわち、多少の磁場を発生させた状態となるようにして、圧電素子
１４と可動ヨーク１５を介し直列に配置して固定したものであるため、後述する本発明の
可変減衰装置のように、減衰力を変化させたい場合にのみ超磁歪素子により磁性流体に作
用させるための磁場を発生させるようにする考えは全く示されておらず、示唆すらなされ
るものではない。
【００１３】
そこで、本発明は、発熱を抑制できて、宇宙空間のような真空条件や真空に近い条件等
、大気放熱ができない条件の下で用いる機器や、極低温条件下で用いる機器に採用するの
に有利なものとすることができ、しかも、制御に対する応答性のよい可変減衰装置を提供
しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するために、ピストンロッド付きのピストンをケーシング内
にスライド自在に収納して、該ケーシング内に上記ピストンにて仕切られる２つの流体室
を形成し、且つ上記各流体室同士を所要の通路で連通させて、該各流体室内に充填した磁
性流体が該通路を通し往来するようにし、更に、超磁歪素子と圧電素子とからなり且つ該
圧電素子の通電時における変形により上記超磁歪素子に歪みを付与して磁場を発生させる
ようにしてなる磁力発生機構を、上記流体室の近傍位置又は上記通路の近傍位置に設けた
構成とする。
【００１５】
又、磁力発生機構は、圧電素子の通電時における変形方向の一端側に、超磁歪素子を配
置すると共に、上記圧電素子と超磁歪素子を両端側より拘束して、上記圧電素子の通電時
における伸長変形により、上記超磁歪素子に圧縮方向の歪みを付与して磁場を発生させる
ことができる構成とする。
【００１６】
更に、磁力発生機構は、圧電素子の通電時における変形方向に沿う面に、超磁歪素子を
一体となるよう接合して、上記圧電素子の通電時における変形に伴い、上記超磁歪素子に
歪みを付与して磁場を発生させることができる構成とする。
【００１７】
更に又、圧電素子を平板形状とし、超磁歪素子を平板形状として、積層配置し且つ一体
に接合して磁力発生機構を形成させるようにした構成とする。
【００１８】
更に又、通電時に軸心方向に変形する筒型の圧電素子の内側に、棒状の超磁歪素子を挿
入配置して、上記圧電素子の内側面と超磁歪素子の外側面を一体に接合して磁力発生機構
を形成させるようにした構成、又は、筒型の超磁歪素子の内側に、通電時に軸心方向に変
形する棒状の圧電素子を挿入配置して、該圧電素子の外側面と上記超磁歪素子の内側面と
を一体に接合して磁力発生機構を形成させるようにした構成とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の可変減衰装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）ピストンロッド付きのピストンをケーシング内にスライド自在に収納して、該ケー
シング内に上記ピストンにて仕切られる２つの流体室を形成し、且つ上記各流体室同士を
所要の通路で連通させて、該各流体室内に充填した磁性流体が該通路を通し往来するよう
にし、更に、超磁歪素子と圧電素子とからなり且つ該圧電素子の通電時における変形によ
り上記超磁歪素子に歪みを付与して磁場を発生させるようにしてなる磁力発生機構を、上
記流体室の近傍位置又は上記通路の近傍位置に設けた構成としてあるので、圧電素子に通
電して変形させることにより、上記超磁歪素子に歪みを付与して磁場を発生させ、この磁
場を磁性流体に作用させることで、該磁性流体の粘性を増加させて、ケーシング内におけ
るピストンの往復移動の際に２つの流体室間にて通路を通して流通される磁性流体の抵抗
を高めることができるため、減衰力を変化させることができる。
（２）上記減衰力の変化は、圧電素子に通電して変形させることにより実施でき、この圧
電素子は、電気的にはコンデンサ素子として働くので、一定の歪みを発生させるための直
流印加電圧に対して、電荷保持程度の消費電力で変形状態を維持できるため、超磁歪素子
を所要の歪みを付与した状態で保持して所要の磁場を発生させ続ける場合に、電力をほと
んど消費しないことから、エネルギー効率を、従来の電磁コイルを備えた可変減衰装置に
比して大幅に高めることができる。
（３）又、電磁コイルを用いていないため、コイル発熱を防止することができ、且つ超磁
歪素子及び圧電素子からは発熱がほとんどないため、発熱を、減衰対象物の振動エネルギ
ーを熱に変換して消散させる場合の発熱量とほぼ等しくすることができ、このため、上記
従来の電磁コイルを備えた可変減衰機構に比して、発熱量を大幅に引き下げることができ
て、真空中や宇宙空間のような熱の大気放散が期待できない環境で使用される各種機器や
、極低温環境で用いられる機器等への適用を有利なものとすることができる。
（４）磁性流体が加熱される虞を抑制できるため、該磁性流体の性状が変化して減衰力が
低下する虞を防止できる。
（５）電気回路を、コイルのない回路構成とすることができることから、従来の可変減衰
機構において生じていた如きコイルによる逆起電力の発生がないため、電気的なローパス
フィルタ特性がなく、減衰力の可変応答性が早いものとすることができる。
（６）又、磁力発生機構は、圧電素子の通電時における変形方向の一端側に、超磁歪素子
を配置すると共に、上記圧電素子と超磁歪素子を両端側より拘束して、上記圧電素子の通
電時における伸長変形により、上記超磁歪素子に圧縮方向の歪みを付与して磁場を発生さ
せることができる構成とすることにより、圧電素子の伸長変形により超磁歪素子に歪みを
付与して磁場を発生させることができる磁力発生機構を容易に構成することができる。
（７）更に、磁力発生機構は、圧電素子の通電時における変形方向に沿う面に、超磁歪素
子を一体となるよう接合して、上記圧電素子の通電時における変形に伴い、上記超磁歪素
子に歪みを付与して磁場を発生させることができる構成とすることにより、圧電素子と超
磁歪素子を外部より拘束することなく上記圧電素子の通電時における伸縮変形に伴い超磁
歪素子に歪みを付与して磁場を発生させることができる磁力発生機構を容易に構成できる
。
（８）更に又、圧電素子を平板形状とし、超磁歪素子を平板形状として、積層配置し且つ
一体に接合して磁力発生機構を形成させるようにした構成とすることにより、圧電素子と
超磁歪素子を接合してなる磁力発生機構を容易に形成することができる。
（９）通電時に軸心方向に変形する筒型の圧電素子の内側に、棒状の超磁歪素子を挿入配
置して、上記圧電素子の内側面と超磁歪素子の外側面を一体に接合して磁力発生機構を形
成させるようにした構成、又は、筒型の超磁歪素子の内側に、通電時に軸心方向に変形す
る棒状の圧電素子を挿入配置して、該圧電素子の外側面と上記超磁歪素子の内側面とを一
体に接合して磁力発生機構を形成させるようにした構成とすることにより、圧電素子の変
形により超磁歪素子に均等な歪みを付与することが可能な磁力発生機構を容易に構成する
ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１（イ）（ロ）は本発明の可変減衰装置の実施の一形態として、片ロッド式の可変減
衰装置に適用した場合を示すもので、一端部に貫通孔２を備えたケーシング１内に、ピス
トン４を軸心方向に往復移動可能に収納して、上記ケーシング１内に、ピストン４にて仕
切られた２つの流体室５ａ，５ｂを形成する。且つ上記ピストン４の片面には基端部を一
体に固定したピストンロッド３を、上記貫通孔２をスライド自在に挿通させてケーシング
１の外側へ突出させ、ピストン４とともにロッド３が長手方向に移動できるようにする。
又、上記ピストン４の外周面とケーシング１の内壁面との間には、磁性流体６の通路７と
なる所要間隔の隙間を形成させ、上記２つの流体室５ａ，５ｂ及び通路７に、図１０に示
したものと同様の磁性流体６を充填する。更に、上記ピストン４の軸心部を中空構造とし
て、その内部に、圧電素子２２と超磁歪素子２３とからなる磁力（磁場）発生機構２１を
設け、該磁力発生機構２１の上記圧電素子２２に、外部の電源１０（図１０参照）を、ピ
ストンロッド３の内部を通して配設した電線１１を介して接続する。
【００２２】
上記磁力発生機構２１は、通電時における圧電素子２２の伸長或いは収縮変形する方向
と、磁場を発生させるために超磁歪素子２３を歪ませるべき方向とを同方向に揃えた状態
にて、圧電素子２２と超磁歪素子２３とを、上記圧電素子２２の通電時の変形により上記
超磁歪素子２３を歪ませることができるように直列配置又は並列配置で取り付けてなる基
本構成を備えている。この構成により、上記圧電素子２２の変形に伴って歪みの付与され
る超磁歪素子２３により、ケーシング１内にてピストン４が移動させられるときに通路７
を流通させられる磁性流体６に対して作用させるための磁場を発生させることができるよ
うにしてある。
【００２３】
上記磁力発生機構２１の具体的構成について説明すると、図１（ロ）は圧電素子２２と
超磁歪素子２３とを並列配置する形式のものの一例を示す。すなわち、長手方向に歪みを
与えることで磁場を発生させることができる平板状の超磁歪素子２３の両面側に、通電に
より長手方向に伸長或いは収縮変形するようにしてある２枚の平板状の圧電素子２２を配
置して、上記超磁歪素子２３の両面に、各圧電素子２２を、エポキシ系接着剤等により一
体に接合して固定してなる構成とする。かかる構成とすることにより、上記各圧電素子２
２に通電し、該各圧電素子２２を同期して長手方向に伸長或いは収縮変形させることによ
り、各圧電素子２２の間に挟んで一体化してある上記超磁歪素子２３に対し長手方向に伸
長或いは収縮するような歪みを与えて、磁場を発生させることができるようにしてある。
【００２４】
上記圧電素子２２は、結晶配向性を適宜調整することにより、通電方向と、該通電に伴
って伸長或いは収縮変形する方向とを、同じ方向或いは直交する方向に自在に設定できる
ものである。このため、上記において平板形状の圧電素子２２を長手方向に伸長或いは収
縮変形させる場合に、該平板形状の圧電素子２２に対し厚み方向への通電を行わせる必要
がある場合は、図１（ロ）に示す如く、各圧電素子２２の超磁歪素子２３との接合面側に
、電極の一部を超磁歪素子２３との反接合面側へ回り込ませるようにしてある回り込み電
極２４を一体に取り付けて、該回り込み電極２４を介して超磁歪素子２３と一体に固定す
る接合を行わせると共に、上記圧電素子２２の反超磁歪素子２３側の面と、上記回り込み
電極２４における反超磁歪素子２３側へ回り込ませた電極部分に、電線１１を接続して、
上記外部電源１０に接続するようにすればよい。
【００２５】
その他、図１０に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００２６】
上記構成としてある本発明の可変減衰装置を使用する場合は、各種構造物又は機器等の
衝撃や運動、振動の減衰を望む減衰対象物（図示せず）と、固定側（図示せず）との間に
ケーシング１を配置して、減衰対象物と固定側の一方にケーシング１の一端を、又、減衰
対象物と固定側の他方にピストンロッド３の外端部をそれぞれ取り付ける。この状態にお
いて、上記減衰対象物が、衝撃や運動、振動に伴い固定側に対し相対変位すると、上記ピ
ストンロッド３と一体のピストン４が、上記ケーシング１内にて往復移動させられ、この
ピストン４の往復移動に伴って、磁性流体６が、流体室５ａと５ｂとの間にて通路７を通
して相互移動させられるときの抵抗により、減衰作用が行われるようになる。
【００２７】
上記において、外部電源１０より磁力発生機構２１の圧電素子２２へ電線１１を介した
通電を行なわせると、該圧電素子２２は、上記外部電源１０より供給される電圧に応じた
変形量で長手方向に伸長或いは収縮するように変形させられる。これにより、上記圧電素
子２２の変形量に応じた強度で上記超磁歪素子２３が長手方向に伸長或いは収縮方向への
歪みを与えられるようになるため、該超磁歪素子２３により磁場が発生させられる。上記
磁力発生機構２１の超磁歪素子２３は、ピストン４の内部に設けられているものであるた
め、該ピストン４の周辺に存在する磁性流体６に対して上記超磁歪素子２３により発生さ
せられた磁場が作用させられるようになる。このため、上記磁性流体６は、磁場の作用し
ていない初期状態の粘度から、磁場の強度に応じて粘性が高まるように粘度が増加させら
れると共に、ピストン４の外周面部分に、上記磁性流体６中の磁性体粒子が吸着されて、
該ピストン４の外周面とケーシング１の内壁面との間に形成されている隙間からなる通路
７の断面積が減少させられるようになる。このことから、上記ケーシング１内におけるピ
ストン４の往復移動に伴い上記磁性流体６が、流体室５ａと５ｂとの間にて通路７を通し
て相互移動させられる際の抵抗が増加させられて、減衰力が高められるようになる。
【００２８】
このように、本発明の可変減衰機構によれば、磁力発生機構２１の圧電素子２２へ通電
することにより減衰力を変化させることができ、この際、上記圧電素子２２は、電気的に
はコンデンサと同様に作用し、電荷保持程度（コンデンサの漏れ電流による電荷のリーク
を補う程度）の電力供給で変形状態を維持できるため、超磁歪素子２３に所要の歪みを与
えた状態で保持して所要の磁場を発生させ続ける場合に、電力をほとんど消費しない。し
たがって、エネルギー効率を、従来の電磁コイルを備えた可変減衰装置に比して大幅に高
めることができる。
【００２９】
又、電磁コイルを用いていないため、コイル発熱を防止することができ、且つ超磁歪素
子２３及び圧電素子２２からは発熱がほとんどないため、本発明の可変減衰装置からの発
熱は、ピストンロッド３を経て外部より入力される減衰対象物の振動エネルギーが熱に変
換された発熱量とほぼ等しく、上記従来の電磁コイルを備えた可変減衰機構に比して、発
熱量を大幅に引き下げることができ、このため、真空中や宇宙空間のような熱の大気放散
が期待できない環境で使用される各種機器や、極低温環境で用いられる機器等への適用を
有利なものとすることができる。更には、磁性流体６が加熱される虞を抑制できて、該磁
性流体６の性状が変化して減衰力が低下する虞を防止できる。
【００３０】
更に、電気回路を、コイルのない回路構成とすることができるので、従来の可変減衰機
構において生じていた如きコイルによる逆起電力の発生がなく、そのため、電気的なロー
パスフィルタ特性がなく、減衰力の可変応答性が早いものとすることができる。
【００３１】
次に、図２（イ）（ロ）（ハ）は、上記実施の形態の応用例として、圧電素子２２と超
磁歪素子２３とを並列に取り付けた形式の磁力発生機構２１の他の例を示すものである。
【００３２】
すなわち、図２（イ）に示す磁力発生機構２１は、上記図１に示す実施の形態における
圧電素子２２と同様に、通電時に長手方向に伸長或いは収縮変形するようにしてある平板
形状の圧電素子２２として、その両面側に、長手方向に沿って伸長或いは収縮方向へ歪み
を与えることで磁場を発生させることができるようにしてある平板形状の超磁歪素子２３
をそれぞれ重ねるように配置して、上記圧電素子２２の両面に、上記各超磁歪素子２３の
重合面を、エポキシ系接着剤等により一体に接合して固定した構成としたものである。
【００３３】
又、図２（ロ）に示す磁力発生機構２１は、所要寸法の内径を有する円筒形状として通
電時に軸心方向に伸長或いは収縮変形するようにしてある圧電素子２２の内側に、該圧電
素子２２の内径と対応する外径を備えた円柱形状とし且つ軸心方向に沿って伸長或いは収
縮方向へ歪みを与えることで磁場を発生できるようにしてある超磁歪素子２３を、挿入し
て配置し、且つ超磁歪素子２３の外周面と上記圧電素子２２の内周面との重合部をエポキ
シ系接着剤等にて一体に接合して固定してなる構成としたものである。図２（ハ）に示す
磁力発生機構２１は、所要寸法の外径を有する円柱形状として通電時に軸心方向に伸長或
いは収縮変形するようにしてある圧電素子２２の外側に、該圧電素子の外径と対応する内
径を備えた円筒形状とし且つ軸心方向に沿って伸長或いは収縮方向へ歪みを与えることで
磁場を発生できるようにしてある超磁歪素子２３を嵌合させて配置し、且つ該超磁歪素子
２３の内周面と、上記圧電素子２２の外周面との重合部をエポキシ系接着剤等にて一体に
接合して固定してなる構成としたものである。このように、図２（ロ）（ハ）に示す如く
、圧電素子２２と超磁歪素子２３を同心配置することにより、上記圧電素子２２の通電時
の変形により、超磁歪素子２３に均等な歪みを付与できるようにした構成としてもよい。
【００３４】
更に、図３（イ）（ロ）に示す磁力発生機構２１は圧電素子２２と超磁歪素子２３とを
直列配置する例を示すもので、所要形状、たとえば、図３（イ）では所要の直方体形状、
図３（ロ）では円筒形状としてなる圧電素子２２の通電時に伸長変形する方向に沿う一端
側に、該圧電素子２２の変形方向に沿う方向より圧縮歪みを与えることで磁場を発生させ
ることができるように上記圧電素子２２と対応する形状としてある超磁歪素子２３を直列
配置し、且つ上記直列に並べた圧電素子２２と超磁歪素子２３の両端側に、押え板部材２
５をそれぞれ配置すると共に、該各押え板部材２５同士を、ボルト２６を介し連結して該
各押え板部材２５同士の間隔を一定に保持できるようにした構成としたものである。この
ような構成として、上記圧電素子２２に所要の電圧で通電させることにより該圧電素子２
２を伸長するよう変形させ、この圧電素子２２の伸長変形に対応する分、上記超磁歪素子
２３に対して圧縮方向への歪みを付与し、これにより、該超磁歪素子により磁場を発生さ
せることができるようにしたものとしてもよい。
【００３５】
なお、上記図３（イ）（ロ）に示した磁力発生機構２１にて、ボルト２６により各押え
板部材２５同士を連結する際、該各押え板部材２５により直列配置してある圧電素子２２
と超磁歪素子２３とを両端側より押圧して該圧電素子２２と超磁歪素子２３が離れないよ
うに、予圧縮力を作用させるようにする。しかし、この場合、圧電素子２２に通電を行わ
ない初期状態のときに磁性流体６へ作用するほどの磁場が上記超磁歪素子２３より発生し
ないように、超磁歪素子２３にあまり大きな圧縮方向の応力が働かないようにしてある。
【００３６】
上記図２（イ）（ロ）（ハ）及び図３（イ）（ロ）に示したいずれの磁力発生機構２１
においても、圧電素子２２の通電時の変形により超磁歪素子２３に歪みを付与できて、該
超磁歪素子２３により磁性流体６へ作用させるための磁場を発生させるようにすることが
できる。
【００３７】
次いで、図４は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）に示したと同
様の構成において、各流体室５ａ，５ｂ間における磁性流体６の通路７を、ピストン４の
外周面とケーシング１の内壁面との間に、隙間として形成することに代えて、ピストン４
に、軸心方向に貫通する単数又は複数のオリフィス２７を設けて、該オリフィス２７を、
各流体室５ａ，５ｂ間における磁性流体６の通路とすることができるようにしたものであ
る。
【００３８】
その他の構成は図１（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一符号
が付してある。
【００３９】
本実施の形態によれば、ピストン４の内部に設けた磁力発生機構２１の圧電素子２２に
対する通電のオフとオンを切換え且つ通電電圧を変化させることにより、上記圧電素子２
２の変形に伴って歪みの付与される超磁歪素子２３より発生させる磁場を、上記ピストン
４のオリフィス２７を流通する磁性流体６に作用させて、該磁性流体６がオリフィス２７
を通過するときの抵抗を変えることができることから、減衰力を可変とさせることができ
て、図１（イ）（ロ）に示した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
更に、図５は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）に示したと
同様の構成において、磁力発生機構２１を、ピストン４の内部に設けることに代えて、ケ
ーシング１の外周部に取り付けるようにしたものである。
【００４１】
この場合、上記磁力発生機構２１は、超磁歪素子２３により発生させる磁場を、ピスト
ン４の外周面とケーシング１の内壁面との間に形成されている磁性流体６の通路７に対し
て効率よく作用させることができるようにするために、たとえば、図３（ロ）に示した磁
力発生機構２１と同様に直列配置した圧電素子２２、超磁歪素子２３及び各押え板部材２
５を、いずれもケーシング１の外径に対応した内径を有するリング状にして、該各リング
状の圧電素子２２と超磁歪素子２３とを直列配置すると共に、軸心方向の両端側より抑え
板部材２５にて軸心方向への変形を拘束してなる磁力発生機構２１を、上記ケーシング１
の外周に嵌合させて、たとえば、一方の押え板部材２５を介しケーシング１の外周面に取
り付けるようにする。
【００４２】
すなわち、超磁歪素子２３をケーシング１の外形に対応した内径を有するリング形状と
すると共に軸心方向に圧縮応力を作用させることで磁場を発生できるものとし、且つ圧電
素子２２も同様のリング形状とすると共に通電時に軸心方向に沿って伸長変形できるもの
としておき、上記ケーシング１の軸心方向所要位置における外周面に固定してある押え板
部材２５の一側に、ケーシング１の外周に嵌合させた超磁歪素子２３と圧電素子２２とを
直列配置し、更にもう一方の押え板部材２５をケーシング１の外周に嵌合させて、該押え
板部材２５を、上記ケーシング１の外周面に固定してある押え板部材２５に、ボルト２６
等により連結することで、上記直列配置してある圧電素子２２と超磁歪素子２３の両端部
位置を拘束できるようにしてある。なお、ケーシング１内の磁性流体６及び通路７に対し
て上記超磁歪素子２３より発生させる磁場を均等に作用させることができるようにする場
合は、上記超磁歪素子２３をケーシング１の軸心方向の中間部に位置させるようにするこ
とが望ましい。
【００４３】
その他の構成は図１（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一符号
が付してある。
【００４４】
本実施の形態によれば、圧電素子２２に通電して該圧電素子２２を伸長方向へ変形させ
ることで、超磁歪素子２３に圧縮方向の歪みを与えて磁場を発生させることができると共
に、該超磁歪素子２３により発生させる磁場を、ケーシング１内の磁性流体６に作用させ
て該磁性流体６の粘度を増加させるよう変化させ、且つ磁性流体６の通路７部分に上記超
磁歪素子２３により発生させた磁場を作用させて、通路７部分に位置する磁性流体６中の
磁性体粒子の吸着作用により通路７の面積の縮小化を図ることができる。このことから、
ケーシング１内におけるピストン４の往復移動に伴い、通路７を流通させられることとな
る磁性流体６の通路７通過時の抵抗を高めて、減衰力を可変とすることができる。したが
って、本実施の形態においても図１（イ）（ロ）の実施の形態と同様の効果を得ることが
できる。
【００４５】
図６は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）に示したと同様の
構成において、磁力発生機構２１を、ピストン４の内部に設けることに代えて、ケーシン
グ１のヘッド側となる一端部に取り付けるようにしたものである。
【００４６】
この場合、上記磁力発生機構２１としては、磁場を発生させるための超磁歪素子２３を
、できるだけケーシング１内の磁性流体に近接させて配置することができるようにするた
めに、ケーシング１のヘッド側端部に、図３（イ）に示したと同様に、直列配置した圧電
素子２２と超磁歪素子２３を両端側より押え板部材２５で拘束する構成としてある磁力発
生機構２１における超磁歪素子２３側の押え板部材２５の外側面を一体に取り付けた構成
としてある。
【００４７】
その他の構成は図１（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一符号
が付してある。
【００４８】
本実施の形態によれば、圧電素子２２に通電して該圧電素子２２を伸長方向に変形させ
ると、その変化量に応じて超磁歪素子２３が圧縮されて歪みを生じ、該歪んだ超磁歪素子
２３により磁場が発生される。この発生された磁場がケーシング１内の磁性流体６に作用
することで、該磁性流体６が、粘度が増すように粘性が変化させられる。そのため、ピス
トン４の移動に伴い上記磁性流体６が通路７を流通させられる際の抵抗が高められ、これ
により、減衰力の変化が行なわれるようになる。
【００４９】
したがって、本実施の形態においても図１（イ）（ロ）に示した実施の形態と同様の効
果を得ることができる。
【００５０】
図７は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）に示した実施の形
態と同様の構成において、磁性流体６の通路７を、ピストン４の外周面とケーシング１の
内壁面との隙間として形成させることに代えて、ケーシング１の軸心方向両端部位置に、
所要口径としてあるバイパス管２８の両端部をそれぞれ連通接続して、該バイパス管２８
の内部を、ピストン４の両側に形成される流体室５ａ，５ｂ同士を連通させる磁性流体６
の通路とさせるようにし、更に、上記バイパス管２８内を流通する磁性流体６に磁場を効
率よく作用させることができるように、磁力発生機構２１を、上記バイパス管２８の中間
部の外周に取り付けたものである。
【００５１】
上記磁力発生機構２１としては、たとえば、図２（ロ）に示したと同様に、軸心方向に
伸長或いは収縮歪みを与えることで磁場を発生できるようにしてある超磁歪素子２３を中
心側に配置し、且つその外周に、通電時に軸心方向に伸長或いは収縮変形するようにして
ある円筒形状の圧電素子２２を嵌合させて、上記超磁歪素子２３の外周面と圧電素子２２
の内周面とを、エポキシ系接着剤等により一体に接合するようにしてある構成において、
上記超磁歪素子２３の軸心部に、上記バイパス管２８の外径に対応した径の貫通孔２９を
設けてなる構成とする。かかる構成の該超磁歪素子２３の貫通孔２９を、上記バイパス管
２８の外周に嵌合させると共に、図示しない固定手段で該バイパス管２８の外周面の所要
個所に固定することで、該バイパス管２８への磁力発生機構２１の取り付けを行うように
したものを用いるようにしてある。
【００５２】
その他の構成は図１（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一符号
が付してある。
【００５３】
本実施の形態によれば、ピストンロッド３を介して外部より入力される減衰対象の振動
によりケーシング１内にてピストン４が往復移動されるときには、ピストン４両側の流体
室５ａ，５ｂ間における磁性流体６の移動がバイパス管２８を経て行なわれ、このバイパ
ス管２８を磁性流体６が流通する際の抵抗により、減衰効果が発揮される。
【００５４】
この状態において、上記磁力発生機構２１の圧電素子２２に外部電源１０より通電する
と、通電される電圧に応じて上記圧電素子２２が軸心方向に伸長或いは収縮変形させられ
、この変形に伴い、上記超磁歪素子２３が軸心方向へ伸長或いは収縮するように歪まされ
るようになることから、該超磁歪素子２３により磁場が発生させられる。上記超磁歪素子
２３は、バイパス管２８の外周に配置されていることから、該超磁歪素子２３により発生
させた磁場を、上記バイパス管２８内の磁性流体６に効率よく作用させて、該磁性流体６
の粘度を高めるよう粘性を変化させることができると共に、上記バイパス管２８の内面に
磁性流体６中の磁性体粒子を付着させるようにして該バイパス管２８の口径を狭めること
ができることから、磁性流体６がバイパス管２８を流通する際の抵抗を高めることができ
、これにより、減衰力を増加させるように変化させることができる。
【００５５】
したがって、本実施の形態によっても、図１（イ）（ロ）に示した実施の形態と同様の
効果を得ることができる。
【００５６】
図８は、本発明の可変減衰装置による減衰力をコントロールする場合に用いる制御系の
一例として、超磁歪素子２３の歪み量に基くフィードバック制御系のブロック図を示すも
ので、以下のような構成としてある。
【００５７】
すなわち、たとえば、図２（イ）に示したと同様に、圧電素子２２と超磁歪素子２３と
を並列配置して一体化させてなる磁力発生機構２１の上記圧電素子２２に、電源１０とし
ての圧電素子駆動用アンプ１０ａを電線１１を介し接続し、且つ上記圧電素子駆動用アン
プ１０ａに、制御回路３０を接続する。
【００５８】
上記制御回路３０は、超磁歪素子２３の歪み量と、本発明の可変減衰装置における減衰
力との相関性のデータを予め蓄積して保有するようにしておき、減衰力の指令値３１が与
えられたときに、該指令値３１に基づいてアンプ３２より入力される指令信号３３に応じ
て、超磁歪素子２３に与えるべき歪み量を算出し、該超磁歪素子２３の歪み量と対応する
変形量となるよう圧電素子２２を変形させるために要求される電圧を圧電素子駆動アンプ
１０ａより圧電素子２２へ出力させるようにしてある。
【００５９】
更に、上記超磁歪素子２３の所要位置に、歪みゲージ３４を取り付け、該歪みゲージ３
４に接続した動歪アンプ３５より、上記超磁歪素子２３の歪み量の検出信号を、上記制御
回路３０へ補正信号３６として出力できるようにしてある。
【００６０】
上記構成としてある制御ブロックにて、減衰力の指令値３１が与えられると、該指令値
３１に応じた指令信号３３がアンプ３２より制御回路３０へ入力される。制御回路３０で
は、この入力された指令信号３３に応じた減衰力が得られるようになるときの超磁歪素子
２３の歪み量を算出して、該歪み量の算出値と対応した変形量となるように圧電素子２２
を変形させるために必要な電圧を算出し、該算出された電圧値の指令を、圧電素子駆動用
アンプ１０ａへ出力する。その後、該圧電素子駆動用アンプ１０ａが、上記制御回路３０
からの指令に基づいた所望の電圧となるように圧電素子２２に通電を行なう。これにより
、該圧電素子２２は、通電された電圧に応じて変形され、この圧電素子２２の変形に伴い
、一体に取り付けられている超磁歪素子２３が歪みを与えられ、該歪み量に応じた磁場が
発生されることから、ケーシング１内の磁性流体６の粘性が、上記超磁歪素子２３の発生
する磁場の強度に応じて高まることで、本発明の可変減衰装置の減衰力が変化させられる
。
【００６１】
この際、上記歪みゲージ３４により検出される超磁歪素子２３の歪み量が、上記制御回
路３０にて減衰力の指令値３１に基づいて算出される歪み量と相違する場合には、動歪ア
ンプ３５より入力される補正信号３６を基に、上記歪みゲージ３４によって検出される超
磁歪素子２３の歪み量の値が、制御回路３０にて減衰力の指令値３１に基づいて算出され
る歪み量の値と一致するように、該制御回路３０より圧電素子駆動アンプ１０ａへ出力す
る電圧値の指令の値を補正させるようにすればよい。
【００６２】
更に、図９は、本発明の可変減衰装置による減衰力をコントロールする場合に用いる制
御系の他の例として、超磁歪素子２３より発生させる磁力の強度を基にしたフィードバッ
ク制御を行わせることができるようにするための制御系のブロック図を示すものである。
【００６３】
この場合、図８に示したと同様の構成において、制御回路を、上記超磁歪素子２３の歪
み量と発生する磁場の強度の相関性のデータ、及び、超磁歪素子２３より発生させる磁場
の強度と、本発明の可変減衰装置における減衰力との相関性のデータを予め蓄積して保有
する機能を有すると共に、減衰力の指令値３１が与えられたときに、該指令値３１に基づ
いてアンプ３２より入力される指令信号３３に応じて、超磁歪素子２３にて発生させるべ
き磁場の強度、並びに、該強度の磁場を発生させるために上記超磁歪素子２３に付与すべ
き歪み量を算出し、この超磁歪素子２３に付与すべき歪み量と対応する変形量となるよう
圧電素子２２を変形させるために要求される電圧を圧電素子駆動アンプ１０ａより圧電素
子２２へ出力させるようにする機能を有する制御回路３０ａとしてある。
【００６４】
更に、上記超磁歪素子２３の近傍位置に、該超磁歪素子２３より発生する磁場の強度を
計測するための磁力計３７を設けて、該磁力計３７により、上記超磁歪素子２３にて発生
する磁場の強度の計測値を、上記制御回路３０ａへ補正信号３６として出力できるように
してある。
【００６５】
上記構成としてある制御ブロックでは、減衰力の指令値３１が与えられると、該指令値
３１に応じた指令信号３３がアンプ３２より制御回路３０ａへ入力される。制御回路３０
ａは、この入力された指令信号３３に応じた減衰力が得られるようになるときの超磁歪素
子２３にて発生させるべき磁場の強度、並びに、該強度の磁場を発生させるために要求さ
れる超磁歪素子２３の歪み量を算出して、該歪み量の算出値と対応した変形量となるよう
に圧電素子２２を変形させるために必要な電圧を算出し、該算出された電圧値の指令を、
圧電素子駆動用アンプ１０ａへ出力する。その後、該圧電素子駆動用アンプ１０ａが、上
記制御回路３０ａからの指令に基づいた所望の電圧となるように圧電素子２２に通電を行
なう。これにより、該圧電素子２２は、通電された電圧に応じて変形されて、この圧電素
子２２の変形に伴い、一体に取り付けられている超磁歪素子２３が歪みを与えられ、該歪
み量に応じた磁場が発生されることから、ケーシング１内の磁性流体６の粘性が、上記超
磁歪素子２３の発生する磁場の強度に応じて高められて、本発明の可変減衰装置の減衰力
が変化させられる。
【００６６】
この際、上記磁力計３７にて計測される超磁歪素子２３より発生する磁場の強度が、上
記制御回路３０ａにて減衰力の指令値３１に基づいて算出される超磁歪素子２３にて発生
させるべき磁場の強度と相違する場合には、上記磁力計３７より入力される補正信号３６
を基に、上記磁力計３７によって計測される超磁歪素子２３より発生する磁場の強度の値
が、制御回路３０ａにて減衰力の指令値３１に基づいて算出される超磁歪素子２３にて発
生させるべき磁場の強度の値と一致するように、該制御回路３０ａより圧電素子駆動アン
プ１０ａへ出力する電圧値の指令の値を補正させるようにすればよい。
【００６７】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図４の実施の形態にお
ける磁力発生機構２１として、図２（イ）（ロ）（ハ）及び図３（イ）（ロ）に示した如
き形式の磁力発生機構２１を採用してもよい。又、圧電素子２２の変形に伴って超磁歪素
子２３に歪みを付与して該超磁歪素子２３により磁性流体６へ作用させるための磁場を発
生させることができるようにすれば、圧電素子２２及び超磁歪素子２３の形状、圧電素子
２２と超磁歪素子２３との接合方法等は、取り付け個所の形状や配置等に応じて自在に決
定してもよい。上記各実施の形態ではいずれも片ロッド式の可変減衰装置として説明した
が、ピストン４の両面に、先端側がそれぞれケーシング１の端部を摺動自在に貫通して外
部に突出するピストンロッドを取り付けてなる両ロッド式の可変減衰装置にも適用できる
こと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の可変減衰装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は概略切断側面図、（ロ）は磁力発生機構を拡大して示す斜視図である。
【図２】（イ）（ロ）（ハ）はいずれも図１の装置における磁力発生機構の他の形式のものを示す斜視図である。
【図３】（イ）（ロ）はいずれも図１の装置における磁力発生機構の更に他の形式のものを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の他の形態を示す概略切断側面図である。
【図５】本発明の実施の更に他の形態を示す概略切断側面図である。
【図６】本発明の実施の更に他の形態を示す概略切断側面図である。
【図７】本発明の実施の更に他の形態を示す概略切断側面図である。
【図８】本発明の可変減衰装置における減衰力を制御するための制御系の一例として、超磁歪素子の歪み量に基くフィードバック制御系を示すブロック図である。
【図９】本発明の可変減衰装置における減衰力を制御するための制御系の他の例として、超磁歪素子より発生させる磁場の強度に基くフィードバック制御系を示すブロック図である。
【図１０】従来用いられている可変減衰装置の一例の概略を示す切断側面図である。
【図１１】従来提案されている逆磁歪効果に基いた磁気力制御用電磁変換素子を示すもので、（イ）は初期状態を、（ロ）は圧電素子に通電して伸長変形させた状態をそれぞれ示す概要図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  ケーシング
３  ピストンロッド
４  ピストン
５ａ，５ｂ  流体室
６  磁性流体
７  通路
２１  磁力発生機構
２２  圧電素子
２３  超磁歪素子
２７  オリフィス（通路）
２８  バイパス管（通路）
【図１】
2005127443.tif 000003
【図２】
2005127443.tif 000004
【図３】
2005127443.tif 000005
【図４】
2005127443.tif 000006
【図５】
2005127443.tif 000007
【図６】
2005127443.tif 000008
【図７】
2005127443.tif 000009
【図８】
2005127443.tif 000010
【図９】
2005127443.tif 000011
【図１０】
2005127443.tif 000012
【図１１】
2005127443.tif 000013