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    公开号:WO1992000469A1
    申请号:PCT/JP1991/000881
    申请日:1991-06-29
    公开日:1992-01-09
    发明作者:Takuri Sakurai；Tadahiro Asada
    申请人:Toyo Tire & Rubber Co., Ltd.；
    IPC主号:G01N11-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 液晶性流動体による動作制御方法及び装置並びに液晶性 流動体の測定装置
    [0003] 産業上の利用分野
    [0004] 本発明は、 液晶性を有する流動体による動作制御方法 及び装置並びに該液晶性流動体の電気レオ口ジー的性質 の測定装置に関する。
    [0005] 従来の技術とその問題点
    [0006] 電界をかけることにより弾性率を変化させる E R流体 を利用して流体動作の制御をする方法又は装置が種々提 案されている。 例えば、 液圧減衰性能をもった 2室形ェ ンジンマウン ト （特開昭 6 0— 1 0 4 8 2 8 ) は、 ェン ジンを支持するゴム製壁とその下のゴム膜とにより形成 された室に仕切り板を設け、 その仕切り板にオリフィ ス を形成すると共に該オリフィ スに対向電極を設け、 該室 内に E R流体を封入したものである。 該エンジンマウン トでは、 電極に通電すると E R流体の粘性が増大してォ リ フィ スの流速が低下することを利用して、 エンジンに よる負荷に応じた減衰性能が得られる。 この他、 クラッ チ、 弁、 振動発生器などについて E R流体の使用が提案 されている。
    [0007] しかしながら、 E R流体を使用したこれらの機器には、 次のような問題点があつた。
    [0008] 1 ) E R流体は、 粘性を変化ざせるのに数 k V Z m mと いう高い電圧が必要であるため、 電源や配線が大形化す o
    [0009] 2 ) E R流体は分散系であるので、 数分から数時間で沈 澱が生じ、 作動特性が著しく悪化する。
    [0010] 3 ) 通常の E R流体は、 分散系に一定量の水を含有させ ており、 また分散粒子が吸湿しやすいので、 E R特性が 変化しやすく、 含水量の増加によっては電気絶縁性が低 下し、 高電圧の印加により絶縁破壊或いは装置そのもの の破壊を生じる虞れがある。
    [0011] 一方、 このような動作制御に使用する物質については 物質及び印加電圧の選択及び調整の上で、 その電気レオ 口ジー的性質、 特に動作状態に対応した動的な性質を知 ることが極めて重要である。 しかしながら、 従来は E R 流体の電気レオ口ジー的性質を測定するための装置とし て、 二重円筒の間に流体を入れ、 その間に電圧を印加し て定常流での電気レオ口ジー的性質を測定するという静 的な測定装置しかなく、 動作制御のために特に重要な動 的性質を測定する手段は存しなかった。 このため、 流動 体の電気レオ口ジー的性質を動的に測定し得る装置が要 請されていた。 本発明は、 このような従来技術の問題点を解決し、 低 電圧で作動させることができ、 しかも動作特性の安定し た流動体による動作制御方法及び装置を提供することを 目的とする。
    [0012] 本発明は、 また前記動作制御に関連する、 流動体の電 気レオ口ジー的性質の動的測定を、 可能にする装置を提 供することを目的とする。
    [0013] 課題を解決するための手段
    [0014] 本発明の前記第一の目的は、 1又は複数の狭隘部を備 えた収容部に液晶性を有する流動体を封入し、 該狭隘部 に電界をかけて前記流動体のレオ口ジー的性質を変化さ せることにより、 該狭隘部での移動に対する抵抗力を変 化させ、 機械的な仕事の制御をなすことを特徽とする液 晶性流動体による動作制御方法、 及び、 1又は複数の狭 隘部を備えた収容部と、 該収容部に封入された液晶性を 有する流動体と、 前記狭隘部に設けられ相互に対向して 対をなす電極とを備えていることを特徵とする液晶性流 動体による動作制御装置により達成される。
    [0015] 本発明の前記第二の目的は、 液晶性を有する流動体を 収容するための上面が開いた容器と、 該容器を支持する 支持台と、 前記容器内側面との間に微小間隔をおいて揷 入され得る揷入部材と、 該揷入部材を前記容器内に挿入 した状態で支持する吊下げ部と、 前記容器を上下方向に 加振するための加振器と、 該加振による容器の振動を検 出する振動検出器と、 該加振により液晶性流動体を経て 前記揷入部材に作用する力を検出するための荷重センサ 一と、 前記容器及び揷入部材の間に電圧を印加するため の電圧印加装置とを備えたことを特徵とする液晶性流動 体の電気レオ口ジー的性質の測定装置により達成される。
    [0016] レオ口ジー的性質としては、 代表的なものとして弾性 率を挙げることができ、 次のもの等がある。
    [0017] ·貯蔵剪断弾性率 （G ' )
    [0018] •損失剪断弾性率 )
    [0019] • t a n 5 (= G# /G ' )
    [0020] • η 一 (= G* / (2 x ^ x F) (poise)
    [0021] ここで Fは電界の周波数 （H z ) 。
    [0022] 前記狭隘部としては、 オリフィ スなどの孔状のもの、 スリ ッ トなどの線状のもの、 対向する 2つの面の間隙の ような面状のものなど、 種々の形態を採用することがで さる。
    [0023] 作用及び効果
    [0024] 液晶は、 有機棒状分子からなる物質であり、 分子の占 める位置及び分子軸の方向が固体結晶に見られるような 3次元的に完全な規則性をもつ状態と、 通常の等方性液 体に見られるような不規則な状態との中間状態を示す物 質である。 液晶の定義としては、 分子の位置に関しては 長距離的な秩序が失われても、 分子の配向に関する長距 離的な秩序が保たれているものとされている。
    [0025] 本発明によれば、 このような液晶の特性を活用するこ とにより、 以下の効果を奏する液晶性流動体による動作 制御方法及び装置を提供することができる。 すなわち、
    [0026] 1 ) 液晶性流動体は、 例えば 2 0 0 V Z mmから 3 0 0 V 麵という低い電圧で弾性率等のレオ口ジー的性質の変 化が十分に得られるので、 電源や配線が小形化され実用 化が容易である。 例えば、 メルク社製の N P - 1 2 8 9 (シァノビフヱニル系 P型混合液晶） においは、 電界を かけない状態で 0 . 0 9 d y n Zcrfという剪断弾性率の ものが、 5 2 0 Vノ翻で 9 9 d y n Z ciiの剪断弾性率を 示す。
    [0027] 2 ) 液晶性流動体は、 電界強度に応じてレオ口ジー的性 質を変化させるのであり、 E R流体のように流体中を電 流が流れることを、 必ずしも必要としない。 したがって、 液晶性流動体を直接電極に接触させなくてもよく、 例え ば液晶性流動体と電極との間にガラス板を介在させるこ ともでき、 材質及び作動の両面で安定性を得ることがで さ 。 3 ) 弾性率等のレオ口ジー的性質の変化が液晶性流動体 の配向状態に基づいているため、 わずかの電圧変化で急 激な変化を生じさせることができる。 したがって、 高電 圧の O N Z O F Fの際に生じる過渡電流等の影響が起こ り難く、 安定確実な制御を行なうことができる。
    [0028] 4 ) 液晶性流動体は、 液体の混合物又は溶液であるため、 沈澱を生じることがなく、 安定した作動が得られる。
    [0029] 5 ) 液晶性流動体は、 本来電気絶縁性の良好な物質であ り、 しかも作動に必要な電圧が低いので、 絶縁破壊の問 題が生じ難い。
    [0030] また、 液晶性流動体のレオ口ジー的性質には、 温度依 存性ゃ機械的負荷についての周波数依存性がみられ、 温 度条件や負荷周波数によっては電界によるレオ口ジー的 性質の変化が十分でなくなる場合がある。 この場合は、 狭隘部での液晶性流動体の移動に対する抵抗力の変化が 十分でなくなり、 機械的な仕事の制御を適切に行なえな くなる恐れがある。 これに対して、 狭隘部に掛ける電界 の周波数を、 被制御部分への機械的負荷の周波数と適切 な関係、 例えば同一周波数とすることにより、 そのよう な温度依存性や周波数依存性を小さく し、 機械的仕事の 制御をより正確に或いは広範囲にすることができる。
    [0031] また、 前記狭隘部に掛ける電界は、 交流電圧の印加に よるのが望ま しい。 これは、 液晶性流動体が機能する上 での不純物の許容量が、 交流電界の場合、 直流電界より も大きく、 作動の安定性がより良好となるからである。 また、 たとえば 5 0 0 H zから 5 k H z というような、 周波数の高い交流電界とすることにより、 液晶性流動体 の使用寿命が長くなるという利点も得られる。 このよう に、 周囲の温度や機械的負荷、 或いは作動の安定性、 使 用寿命等を考慮して、 制御条件を設定するのが、 望ま し い。
    [0032] 本発明に係る電気レオ口ジー的性質の測定装置は、 容 器と揷入部材との間の微小間隙に、 測定すべき液晶性流 動体を収容し、 その間隙に所定の電界を与えた状態で、 容器の振動状態と揷入部材に作用する力とを検出する構 造となっている。 したがって、 微小間隙での力の伝播特 性から、 所定電場での液晶性流動体の動的なレオロジー 的性質を知ることができる。 これにより、 静的な特性測 定からは得られない貯蔵剪断弾性率 G 、 t a n その 他の力学的諸量の電圧依存性を知ることができる。 特に 電圧印加によるレオ口ジー的性質変化を利用した液晶性 流動体の動作制御を行なう場合には、 動作状態に対応し た動的性質の把握が重要であるので、 この点において本 発明測定装置を使用した測定が極めて有意義である。 なお、 本発明方法及び装置に使用することができる液 晶性物質を例示すると、 以下のとおりである。
    [0033] #サ一モ ト ロ ピッ ク液晶
    [0034] *ネマチッ ク、 スメ クチッ ク液晶
    [0035] ( 1 ) ァゾメチン系化合物
    [0036] ♦ 4ーメ チルー 4' 一 n—プチルーベンジ リ デンァ 二 リ ン （M B B A)
    [0037] • 4—エ トキン一 4' — n—プチルーベンジ リ デン ァニ リ ン （E B B A)
    [0038] · 4—エ トキシー 4' — η—へキシノレ一ベンジリデ ンァニ リ ン
    [0039] • 4一 η—ブ トキシー 4' 一 η—ォクチルー 2—メ チルーベンジリデンァニリ ン
    [0040] • 4一 η—プロポキシ一 4' 一 η—ォクチノレーベン ジリデンァニ リ ン
    [0041] • 4一 η—へキシノレ一 4' 一 シァノ 一ベンジ リ デン ァニ リ ン
    [0042] • 4一 η—へプチル一 4' —シァノ ーベンジ リデン ァニリ ン
    [0043] · 4一 η—ォクチル一 4' — シァノ ーベンジリデン ァニリ ン
    [0044] ♦ 4— シァノ ー 4' ーェチルーベンジリデンァニリ ン
    [0045] • 4—メ トキシー 4 ' ープタノィルォキシ一べンジ リデンァニリ ン
    [0046] • 4—プタノィルォキシ一 4' —メ トキシーベンジ リデンァニリ ン
    [0047] ♦ 4ーメ トキシー 4' 一 （3—メ チルペンタノィル ォキシ） 一ベンジ リ デンァニリ ン
    [0048] • 4—へキシルォキシ一 4' 一 （ 5—メ チルへキサ ノィルォキシ） 一ベンジ リデンァニリ ン
    [0049] • 4— n—プチル一 4' 一 yS—シァノエチルーベン ジ リデンァニリ ン
    [0050] (2) ァゾ系化合物
    [0051] • 4— n—プチノレ一 4 ' — n—へキシノレォキシァゾ ベンゼン
    [0052] ♦ 4ーェチルー 4' 一 n—へキサノィノレ才キシ ァゾベンゼン
    [0053] ♦ N—プチルー 4— (4 ' 一 n—プチルフ エニルァ ゾ） 一フ エニルカーボネー ト
    [0054] • 4一エ トキシー 4' 一 n—ペンタノイ ノレオキシァ ゾベンゼン
    [0055] • 4— n—ペンチルー 4' —メ トキシァゾベンゼン
    [0056] ( 3 ) ァゾキシ系化合物 • 4, 4 ' —ジメ トキシァゾキシベンゼン （P A A)
    [0057] • 4—メ トキシー 4 ' 一 n—プチル―ァゾキシベン ゼン
    [0058] · 4— n—へキシル— 4' 一ブ トキシァゾキシベン ゼン
    [0059] • 4一エ トキシー 4 ' 一 n—へキサノィルォキシァ ゾキシベンゼン
    [0060] • 4一 n—ペンチル一 4' 一 n—ペンタノィルァゾ キシベンゼン
    [0061] • 4— n—ヘプタノィルォキシ一 4' —シァノアゾ キシベンゼン
    [0062] (4) エステル系化合物
    [0063] • 4一 n—ブチルベンゾイ ツ クアシッ ド一 4 ' - n—へキシルォキシフヱニルエステル
    [0064] • 4一 n—へキシルォキシベンゾイ ツ クァシッ ドー 4 ' 一 n—ヘプ トキシフエ二ルエステル
    [0065] • 4— (4 ' — n—ペンチルォキシベンゾィルォキ シ） ベンズアルデハイ ド
    [0066] · 4一へキシルカーボネー ト一 4 ' —ペン トキシフ ェニルベンゾエー ト
    [0067] • 4—へキシルカーボネー ト 一 4' 一ヘプ トキシフ ェニルベンゾエー ト
    [0068] • 4— ( 4一 n—ブ トキシベンゾィルォキシ） ベン ゾイ ツ クアシッ ド一 4 ' 一 n—へキシルォキシフ ェニルエステノレ
    [0069] · 4 一 （4 ーメ トキシベンゾィルォキシ） ベンゾィ ッ クァシッ ドー 4 ' —— n—プロ ピノレフェニノレエス テル
    [0070] • 4— ( 4 —メ トヰシベンゾィルォキシ） ベンゾィ ッ クアシッ ド一 4 ' 一 （ 4一プチルフヱノキシ力 ルボニル） フユニルエステル
    [0071] • 4一 n—へプチノレべンゾイ ツ クアシッ ド一 4 ' 一 n一シァノ フ エニルエステル
    [0072] • 4 一 （4一 n—ペンチノレフヱ二ノレ） ベンゾイ ツ ク ァシッ ドー 4 ' 一 n—ペンチルフエ二ルエステノレ · 4— ( 4— n —ペンチルフエ二ノレ） ベンゾイ ツ ク ァシッ ドー 4 ' 一 n—シァノ フエニルエステル
    [0073] • 4一 n—へキシノレべンゾイ ツ クアシッ ド一 4 ' ― n—イ ソ シァノ フヱニルエステル
    [0074] • 4— n —ォクチルォキシ一 3 — シァノベンゾイ ツ クアシッ ド一 4 ' — n—ペンチノレフエニルエステ ル
    [0075] • 4— ( 4— n —ォクチルー 3 — シァノベンゾィル ォキン） ベンゾイ ツ クァシッ ドー 4 ' 一 n —ペン チルフエニルエステル
    [0076] • 4一 （4— n—ペンチルベンゾィルォキシ） ベン ゾィ ッ クァシッ ド一 4 ' — n—ペンチルフエ二ノレ エステル
    [0077] • 4— (4— n—ペンチルベンゾィルォキシ） 一 3 一クロ口べンゾイ ツ クアシッ ド一 4 ' — n —ペン チルフヱニルエステル
    [0078] • 4— n—へプチルチオべンゾイ ツ クァシッ ドー 4 ' — n— シァノ フエニルエステル
    [0079] 5 ) スチルベン系化合物
    [0080] • 4， 4' —ジエ トキシ一 トラ ンス一スチルベン
    [0081] • 4—エ トキシ一 4' 一 n—プチルー 一メ チルー トラ ンス一スチルベン
    [0082] · 4—エ トキン一 2—メ チルー 4 ' 一 η—プチルー トラ ンス一スチルベン
    [0083] • 4一エ トキシ一 4' 一 η—プチルー α—ク ロロー トラ ンスースチルベン
    [0084] • 4一エ トキシ一 4' — η—プチルー 一ク ロ口一 トラ ンス一スチルベン
    [0085] • 4一エ トキシ一 4' 一 η—ォクチルー α—メチル 一 トラ ンス一スチルベン , 4—エ トキシ一 4 ' 一 （2—メ チルへキシル） ― 一ク ロロー トランス一スチルベン
    [0086] (6) ビフヱニル、 ターフヱニル系化合物
    [0087] • 4一 n—ペンチル一 4 ' ー シァノ ビフエニル （ C B - 5)
    [0088] • 4— n—へキシノレ一 4' —ニ ト ロ ピフエ二ノレ
    [0089] • 4一 n—へキシル一 4 ' — シァノ ビフエニル • 4一 n—才クチルー 4 ' — シァノ ビフエニル • 4— n—へプチルォキシー 4' ー シァノ ビフエ二 ル
    [0090] • 4一 n—へキシルォキシ一 4' ー シァノ ビフエ二 ル
    [0091] • 4— n -ペンタノイノレオキシ一 4' — シァノ ビフ ェニノレ
    [0092] · 4一 n —ヘプチルォキシ— 4 ' 一プロ ピルカルボ 二ルビフヱニル
    [0093] • 4— n—プロ ピノレー 4 ' — シァノ ー p—ターフェ 二ル
    [0094] • 4— n—ォクチノレ一 4 ' — シァノ ー p —ターフェ ニル
    [0095] • 4一デシルー 4 ' —へキサノィルビフエニル
    [0096] • 4—へキシノレオキシ一 4 ' —へキシノレビフエ二ノレ (7) トラ ンス · シク ロへキサン系
    [0097] • 4一 （ トラ ンス一 4—ペンチルシク ロへキシル） ベンゾニ ト リノレ
    [0098] • トラ ンス， トラ ンス一 4' 一プロ ピノレジシク ロへ キシルー 4一カルボキシリ ッ クァシッ ド
    [0099] • トラ ンス， トラ ンス一 4 ' —プロ ピルジシク ロへ キシルー 4—力ルボニ ト リ ル
    [0100] • トラ ンス一 4— ( 4 * 一 n—ペンチノレシク ロへキ シル） 一 4 ' — シァノ ビフエニル
    [0101] · トラ ンス一 1 , 4一 ビス （ 4—プロポキシカルボ ニル） シク ロへキサン
    [0102] • トラ ンス一 1 , 4一 ビス （4一ノニルォキシカル ボニル） シク ロへキサン
    [0103] (8) ピリ ミ ジン系
    [0104] · 5— n—へキシルー 2— （4—へキシノレオキシフ ェニル） ピリ ミ ジン
    [0105] • 5— n—へプチルー 2— （4— シァノ フエニル） ピリ ミ ジン
    [0106] • 5— シァノ 一 2— （4一 n—へキシルフヱニル） ピリ ミ ジン
    [0107] • 5— シァノ ー 2— （4一 n—ペンチルォキシフエ ニル） ピリ ミ ジン • 5 — シァノ フエニル一 2 —ヘプチルフエ二ルー ピ リ ミ ジン
    [0108] • 5 - ( 4— n —ブチルフエニル） — 2— （4 一 シァノ フエニル） ピリ ミ ジン
    [0109] · 5 — シァノ フエニル一 2 —プチルフエ二ルー ピリ ミ ジン
    [0110] • 5— n —プロ ピル一 2— ( 4 ' — シァノ ー 4 — ビ フヱニル） ピリ ミ ジン
    [0111] ♦ 5 — シァノ ー 2— ( 4 ' — n —プロ ピル一 4 — ビ フヱニル） ピリ ミ ジン
    [0112] ( ) その他
    [0113] • 4 ーメ トキシー 4 ' ープタノィルォキシ一ジフエ ニルアセチレン
    [0114] • 4— ( 4 ' — n —テ トラデシルォキシベ ンゾィノレ ォキシ） ベンジ リ デンー 4 * 一 トルイ ジン
    [0115] • トラ ンス一 4 一 π —ブチノレー 一メチノレ一 4 ' 一 シァノ フエニルシンナメ ー ト
    [0116] • 2— n —ォクチルー 5— （4 ーメ トキシベンジ リ デンァ ミ ノ） ピリ ジン
    [0117] · 7— n —プチルー 2 —ァ ミ ノ フルォレン
    [0118] レステリ ッ ク液晶
    [0119] ( 1 ) コ レステロール誘導体 6 コ レステリノレ プロ ミ ド
    [0120] コ レステリノレ一 n—へキシノレエーテノレ
    [0121] コ レステリル一 n—ヘプタノエー ト
    [0122] コ レステリル一 n—へプチルカルボネー ト コレステリル— n—へプチルメルカプトカルボネ 一 ト
    [0123] コ レステリノレ べンゾエー ト
    [0124] コ レステリノレ一 ω—フエニルヘプタノエー ト コ レステリル エルケー ト
    [0125] 4一 η— ドデシルォキシー 1一ナフチリ ジンーコ レステリル一 ρ—ァ ミ ノベンゾエー ト
    [0126] (2) カイラル · メ ソーゲン物質
    [0127] • Ν - (4一エ トキシベンジ リデン） 一 4一 （2— メ チルプチル） ァニリ ン
    [0128] • 4一エ トキシー 4' 一 （2—メチルプチル） ァゾ ベンゼン
    [0129] • 4一エ トキシー 4' 一 （2—メチルプチル） ァゾ キシベンゼン
    [0130] • 4一 （ 2—メ チルブチル） ベンゾイ ツ クァシッ ド - 4 ' 一 η—へキシルォキシフヱニルエステル
    [0131] • 4一 η—ヘプ トキシー 4 ' ― (2—メチルプチル ォキシカルボ二ル） ビフヱニル • 4一 〔4一 （ 2—メ チルプチル） ベンゾィルォキ シ〕 ベンゾイ ツ クァシッ ド一 4 ' 一 n—ペンチノレ フエニルエステル
    [0132] ♦ 4— 〔4一 （ 2—メ チルプチル） ベンゾィルォキ シ〕 ベンゾイ ツ クアシッ ド一 4 ' — シァノ フエ二 ノレエステノレ
    [0133] ♦ 4一 〔4一 （2—メチルプチル） ベンゾィルォキ シ〕 ベンゾイ ツ クアシッ ド一 4 ' 一二 ト ロフヱニ ルエステル
    [0134] · 4 - 〔4— (3—メ チルペンチル） ベンゾィルォ キシ〕 ベンゾイ ツ クァシッ ド一 4 ' 一メ チルフエ ニルエステル
    [0135] • 4一 （2—メチルプチル） 一4 ' ー シァノ ビフエ 二ノレ
    [0136] · 4 - (3—メ チルペンチル） 一4' — シァノ ビフ ェニノレ
    [0137] • 4一 〔4一 （2—メ チルプチル） フエニル〕 ベン ゾイ ツ クァシッ ド一 4 ' — n—プチノレフエニノレエ ステノレ
    [0138] · 4 - 〔4一 （2—メ チルプチル） フエニル〕 ベン ゾイ ツ クァシッ ドー 4 ' 一シァノ フエニルエステ ル • トラ ンス一 4 一 （ 2 —メチルプチル） シク ロへキ シル力ルボキシリ ッ クアシッ ド一 4 ' —シァノ ビ フエ二ノレエステル
    [0139] • 4 一 n —へキシルォキシベンゾイ ツクァシッ ド一 4 ' 一 （ 2 —メチルプトキシカルボニル） フエ二 ルエステノレ
    [0140] ♦ 4一 （4一メチルプチル） 一 4 * ーシァノー p— テルフユニル
    [0141] *主鎖型サーモ トロピック液晶性高分子
    [0142] 第 5図 （ a ) のようにメ ソゲン （液晶形成に必要な剛 直な基） とスぺーサー （柔軟な屈曲鎖） の繰り返し構 造を有する。 ポリエステルの他、 ポリエーテル、 ポリ カーボネー ト等が含まれる。
    [0143] *側鎖型サーモ トロピック液晶性高分子
    [0144] 第 5図 （b ) のように屈曲性主鎖とメ ソゲンを含む側 鎖を持つく し型高分子。 主鎖骨格はビニル系高分子、 ポリ シロキサンなどの非晶性高分子が用いられる。 *剛直主鎖型高分子
    [0145] 第 5図 （ c ) のように高分子種と してポリ グルタ ミ ン 酸エステル、 セルロース誘導体、 ポリイ ソ シァネー ト を用いたリオ トロピック液晶性高分子。
    [0146] #ライオ トロ ピック液晶 *剛直高分子の溶液
    [0147] • ポリ 一 p—フエ二レンテレフタルアミ ド （例えば 商品名 ケプラー） 硫酸
    [0148] • ヒ ドロキシプロピルセル口一ス/水
    [0149] 棒状ビールス 水
    [0150] * 一らせん
    [0151] • ポリ （ベンジルー Lーグルタ ミネー ト） ジォキ サン
    [0152] D N A , t - R N A Z水
    [0153] *プロック共重合物
    [0154] *両親媒性物質
    [0155] •石験 （ソジゥム パルミ テー ト等）
    [0156] •界面活性剤 （ソジゥム ドデシルザルフヱ一 ト 等）
    [0157] ·燐脂質
    [0158] 本発明は、 以下の図面を伴った実施例の説明によって より明らかになろう。
    [0159] 図面の簡単な説明
    [0160] 第 1 A図は、 本発明に係る動作制御装置を装着したェ ンジンマウン トの例の縦断面図、
    [0161] 第 1 B図はその一部の平面図、
    [0162] 第 2図は、 本発明に係る動作制御装置を装着したショ ッ クァブソーバ （ダンバ） の縦断面図、
    [0163] 第 3図は、 本発明に係る動作制御装置を装着したクラッ チの縦断面図、
    [0164] 第 4図は、 本発明に係る動作制御装置を装着したバイプ レー夕の縦断面図、
    [0165] 第 5図は液晶性流動体の例の説明図、
    [0166] 第 6図は本発明の測定装置の 1実施例を概略的に示す斜 視図、
    [0167] 第 7図は本発明測定装置に基づき測定された液晶性流動 体の性質を示すグラフである。
    [0168] 実 施 例
    [0169] 第 1 A図は 2室形エンジンマウントの例である。 図に おいて （ 1 ) は、 エンジンの支持板であり、 ゴム壁 （2) に結合されている。 ゴム壁 （2) の下部はゴム膜 （3) に連なり、 両者により室 （4) が形成されている。 室 (4) は、 オリフィ ス （6) を有する仕切板 （5) によ り仕切られている。 ゴム壁 （2) は外壁 （7) により囲 まれ、 ゴム膜 （3) は空気室 （8) を介してキャ ップ (9) に囲まれており、 キャ ップ （9) は自動車のシャ ーシに結合される。 室 （4) には、 液晶性を有する流動 体 （A) が収容されている。 オリフィ ス （6) は、 第 1 B図に示すように相互に対向する電極 （6 1 ) 及び （6 2) とこれらの間の絶縁部材 （63) とにより構成され ている。 電極 （6 1 ) , (62) は、 図外の電源に接続 されている。 自動車に装着された状態において、 このェ ンジンマウン トは、 エンジンの振動をゴム壁 （2) の変 形で吸収する作用をなすが、 この時室 （4) の容積変化 を伴う。 その際室 （4) 内の液晶性流動体は、 オリフィ ス （6) を通って仕切板 （ 5) の上下に移動し、 その際 の流動抵抗が、 振動吸収をより効率的にする。 したがつ て、 電極 （6 1 ) , (62) への電圧の印加の 0 NZO F F、 或いは印加電圧の調整を行なうと、 液晶性流動体 の弾性率等のレオ口ジー的性質が変化し、 オリフィスを 通過する際の流動抵抗が変化する。 これにより、 振動の 減衰特性を変えることができ、 振動状態に合せた効率的 な振動吸収を行なうことができる。 この場合、 エンジン の振動数と電極 （6 1 ) , (62) への印加電圧の周波 数とを適切な関係、 例えば同一、 とすることにより液晶 性流動体のレオ口ジー的性質の変化の温度依存性や周波 数依存性を小さく して、 温度や周波数の広い範囲に亘っ て、 或いはより低い印加電圧で、 効果的な振動吸収をな すことができる。
    [0170] なお、 オリフィ スを複数個設けて、 別個に電圧制御し、 オリフィスの総通過量をより詳細に調整するようにする こともできる。
    [0171] 第 2図は、 本発明の自動車用ショ ックァブソーバー (ダンパ） への適用例を示す。 このァブソーバーは、 外 筒 （1 1) と内筒 （12) とを備え、 ゴム筒 （13) に より結合されて相互に搢動可能となっている。 内筒 （1 2) の下部にはゴム膜 （14) が設けられ、 その上部及 び外筒 （1 1) 内には、 液晶性流動体 （A) が封入され ている。 内筒 （12) の上端部にはオリフィ ス （1 5) が形成されている。 該オリフィ スは、 縁部を電極 （16) 及び （ 17 ) により構成されており、 これらの電極は導 線により図外の電源に接続されている。 このアブソーバ 一は、 ゴム膜 （14) の変形を伴って内筒と外筒とが搢 動し、 その際オリフィ スを通過する流体の抵抗が振動に 対して作用する。 電極 （16) , (17) に通電すると、 液晶性流動体の弾性率が上昇し、 オリフィ スを通過する 流動抵抗が増大し、 その結果振動減衰特性が変化する。 したがって、 通電を制御することにより、 ばねによる衝 撃緩和作用と適合した適正な振動減衰特性とすることが できる。 例えば、 大きな街撃が加わったときには、 電極 への通電を解きォリ フィ スでの流動抵抗を小さく して、 ばねによる街撃緩和を効果的にし、 その直後に電極に通 電をして流動抵抗を増し振動の減衰を速めるという制御 をすることができる。 なお、 この例においても、 オリフ ィ スを複数個設けて、 別個に電圧制御し、 オリ フィ スの 総通過量をより詳細に調整するようにすることもできる のは勿論である。
    [0172] 第 3図は、 本発明のクラッチへの適用例を示している。 このクラッチは、 入力軸 （23) に接続された入力側ク ラッチ板 （21) と、 出力軸 (24) に接続された出力 側クラッチ板 （22) とを備えている。 出力側クラ ッチ 板 （22) は、 円盤状をなし、 入力側クラッチ板 （21 ) はこの円盤を囲む中空構造をなし、 その先端側はシール 部材 （25) を介して出力軸 （24) に液密に接してい る。 入力側クラッチ板 （22) と出力側クラッチ板 （2 1) との間の間隙は面状の狭隘部を形成しており、 そこ には液晶性流動体 （A) が封入されている。 入力側クラ ツチ板 （22) と出力側クラッチ板 （21 ) とは、 各々 入力軸 (23) 及び出力軸 (24) を経て導線 （27) により図外の電源に接続されている。 このクラッチは、 該液晶性流動体を利用した流体クラツチと して作用する。 両クラッチ板 （21 ) , (22) は、 電極と しても作用 し、 その間に電圧を印加すれば、 液晶性流動体の弾性率 等のレオ口ジー的性質が変化するので、 両クラッチ板の 相対回転移動に対する抵抗力が変化し、 回転力の伝達を 制御することができる。 なお、 入出力軸に結合されるク ラッチ板の数を増して、 各々を電極と して作用させより 詳細な制御をすることも可能のである。
    [0173] 第 4図は、 本発明をバイブレータに適用した例を示す。 このバイブレータは、 シリ ンダ （31) と、 該シリ ンダ を貫通して摺動自在に支持されたピス ト ン （32) と、 シリ ンダ （31) 内に配列されたバルブ （33) , (3 4) , (35) , (36) を備えている。 これらのバル プは、 ピス ト ン （32) と同心状の多層の電極板で構成 されており、 各バルブにおける瞵り合う層は逆電極とな るように配線されている。 層状電極板間の各間隙は、 軸 線方向に流体の通過が可能な狭隘部となつている。 両端 のバルブ （33) , ( 36 ) はシリ ンダ （ 31 ) に固定 され、 その間のバルブ （ 34 ) , ( 35 ) はピス ト ン (32) に固定されている。 シリ ンダ （31 ) は、 バル ブ （34) , (35) の間に相当する位置に供給口 （3 7) を備え、 バルブ （33) , (36) の軸線方向外側 に吐出口 （38) を備えている。 供給口 （37) からは、 液晶性流動体がシリ ンダ内に圧送される。 この状態で、 バルブ （ 33 ) 及び （ 35 ) に通電すると、 これらのバ ルプの電極層間において、 液晶性流動体の弾性率の上昇 等、 レオ口ジー的性質の変化が生じて流動抵抗が増大し、 その結果、 液晶性流動体の圧送力により ピス ト ン （32) は、 右方へ移動する。 次に先の通電を解き、 バルブ （3 4) , (36) に通電すると、 先とは逆の作用により ピ ス トン （32) は、 図において左方に移動する。 した力《 つて、 バルブへの通電を交番させることにより、 ピス ト ンは、 その交番周波数に応じた振動をなす。
    [0174] 以上の各例は、 液晶性を有する流動体を使用して各々 の動作制御を行なうので、 前述のように、 低電圧で安定 した作動が得られる。
    [0175] また、 以上の例と同様にして、 本発明は、 従来 E R流 体を使用していた諸方法及び装置に対し、 液晶性流動体 を使用することにより前述の効果を奏することができる。 本発明の適用が可能な例を列挙すると、 以下の通りであ る （かっ こ内は E R流体を使用した方法乃至装置を掲載 した刊行物を示す） 。
    [0176] • クラッチ （特開昭 63— 318326、 特開昭 63 — 21 5431、 特開昭 63— 1 9993 3、 特開昭 61— 2966、 特開昭 53 - 84 66)
    [0177] •電気機械変換増幅装置 （特開昭 61— 1432 62、 特開昭 48 - 3 5286)
    [0178] •流量制御装置 （特開昭 58 - 16101 0)
    [0179] •水圧弁 （米国特許第 2661 596) ♦振動発生器 （米国特許第 3984086) •減衰軸受 （特開昭 63— 135612)
    [0180] •圧力補償機構 （特開昭 59 - 170593)
    [0181] •差動装置 （特開昭 52— 126829)
    [0182] · シール （特開昭 63— 306288、 特開昭 4 8— 58246)
    [0183] 第 6図は、 液晶性流動体の電気レオ口ジ一的性質の測 定装置を示している。 図において （ 101 ) は、 液晶性 を有する流動体を収容するための上面が開いた容器であ り、 該容器は支持台 （102) により支持されている。 容器 （101 ) には、 容器内側面との間に微小間隔をお いて揷入部材 （1 03) が揷入されており、 該揷入部材 はその挿入状態で吊下げ部 （104) により支持されて いる。 支持台 （1 02) には、 該支持台を容器 （101) と共に上下方向に加振するための加振器 （1 05) が接 続されており、 挿入部材 （103) には、 該揷入部材に 作用する力を検出する荷重センサ （106) が接続され ている。 さらに、 容器 （101 ) には、 高電圧発生装置 (107) の出力部が接続され、 揷入部材 （103) は、 吊下げ部 （1 04) を経て電気的に接地されている。 容 器 （101) 及び揷入部材 （103) は、 高電圧発生装 置 （107) からの出力により両者間に電位差が発生す るように、 少なく とも容器 （ 1 0 1 ) の内面及び揷入部 材 （ 1 0 3) の外面に導電性材料が設けられている。 ま た、 支持台 （ 1 0 2 ) には振動検出器 （ 1 08) が接続 され、 実際の容器 （ 1 0 1 ) の振動状態が検出されるよ うになつている。 荷重センサ （ 1 0 6) 、 高電圧発生装 置 （ 1 0 7) 及び振動検出装置 （ 1 08) には、 さらに コンピュータ （ 1 0 9) が接続され、 これらからの出力 及び検出値に応じた信号が送られる。 コンピュータ （ 1 0 9 ) は、 送られた信号から、 貯蔵剪断弾性率 G '、 損 失剪断弾性率 、 t a n (5. η ' その他の動力学的諸 量を算出する。 この算出式は、 以下のとおりである。
    [0184] ス リ ッ トの幅 ： W ( c m )
    [0185] ス リ ッ トの深さ ： T ( c m)
    [0186] ス リ ッ 卜の間隔 ： C L ( c m)
    [0187] 動的応力 （D. FORCE) ： D F ( r a m)
    [0188] 動的変位 （D. DISP) ： D D ( c m)
    [0189] 位相差 ： P (deg)
    [0190] 周波数： F (H z )
    [0191] 装置定数 （位相差により変わる） ： A
    [0192] とすると、
    [0193] G * = ( D F X 980. 6 C L X A )
    [0194] / (D D X 2 XWX T) (dyne/ cif) G ' = G c o s ( P )
    [0195] G " = G s i n ( P )
    [0196] t a n 5 = / G '
    [0197] η ' = G* / ( 2 x ^r F ) (poise )
    [0198] さらに荷重センサ （ 1 0 6 ) 、 高電圧発生装置 （ 1 0 7 ) 及び振動検出装置 （ 1 0 8 ) からの出力及び検出値 に応じて送られる信号に基づいて加振器 （ 1 0 5 ) を制 御できるように、 コンピュータ （ 1 0 9 ) から加振器 ( 1 0 5 ) に制御信号が送られるようにすることもでき る o
    [0199] 容器 （ 1 0 1 ) 及び揷入部材 （ 1 0 3 ) の寸法、 並び に加振器 （ 1 0 5 ) 及び高電圧発生装置 （ 1 0 7 ) の特 性を以下に例示する。
    [0200] 容器の内距
    [0201] 幅 2 0 mm
    [0202] 奥行き 1. 2 5 mm
    [0203] 问 2 5 mm
    [0204] 揷入部材の寸法
    [0205] 幅 mm
    [0206] 厚さ 0. 2 5 mm
    [0207] 容器内での浸漬深さ 0 mm
    [0208] 加振器の特性 周波数 ： 1. 0〜 1 000 H z
    [0209] 振幅 ： 0. 1〜： L O O O ^m
    [0210] 高電圧発生装置の特性
    [0211] 最大出力電圧 ： 3000 V
    [0212] 交番周波数： 0. l mH z〜： 1. 2MH z 本装 置を使用して測定を行なうには、 第 6図に示す状態で、 容器 （ 101) に測定すべき液晶性流動体を入れ、 揷入 部材 （103) を所定深さに浸潰し、 加振器 （ 1 05) 及び高電圧発生装置 （ 107) を作動させる。 揷入部材 ( 103) は、 容器 （ 1 01 ) 内面との間に例えば約 0. 5 mmという微小間隙をおき、 該間隙は液晶性流動体で 満たされている。 この状態で加振器 （1 05) を加振す ると、 容器 （101 ) 内壁と挿入部材 （1 03) の外面 との間の液晶性流動体に剪断力が作用する。 したがって、 容器 （ 1 01 ) の振動により、 液晶性流動体の剪断に対 する粘弾性に基づいて挿入部材 （1 03) に力が作用し、 荷重センサ （106) により検出される。 加振器 （1 0 5 ) の出力並びに荷重センサ （1 06) 及び振動検出器 (108) の検出値に応じた信号がコンピュータ （10 9 ) に送られ、 該コ ンピュータにより前述の G -、 G" 、 t a n 5その他の力学的諸量が算出される。 高電圧発生 装置 （1 07) により、 所望の電位差及びその印加周波 数に変化させながら、 容器 （ 1 0 1 ) と揷入部材 （ 1 0 3 ) との間に電圧を印加すれば、 上記値の電場依存性を 求めることができる。
    [0213] 次に、 上記実施例装置を用いて液晶性流動体の電気レ ォロジ一的性質を測定した結果を示す。
    [0214] 液晶性流動体として、 M E R C K社製混合液晶 N. P . - 1 2 8 9 (シァノ ビフヱニル系を主成分とする p型ネ マチック液晶 （厶 ε < 0 ) で、 室温において液晶状態を 示す） を用い、 加振器の周波数 2 5 H z . 変位振幅 1 0 O /i m、 電極間隔 0. 5 mm、 室温 24 °Cの条件下で、 容器 （ 1 0 1 ) と揷入部材 （ 1 0 3 ) との間の試料に単 純剪断変形及び電圧を加えて液晶性流動体の電場依存性 を測定した。
    [0215] その測定結果から得られた動的粘弾性特性、 すなわち、 貯蔵剪断弾性率 G '、 損失剪断弾性率 、 t a η άの 電圧依存性のグラフを第 7図に示す。 このグラフから、 G '及び t a η 5については、 特異な電圧依存性を示す が、 G" についてはほとんど変化を示さないことが分か る。 すなわち、 G ' は、 低電圧ではほとんど変化を示さ ないが 2 X 1 02 0. 5 m m付近から増加が認めら れ、 3. 5 1 02 V/ 0. 5 mmで急速に增加する。 さらに電圧を上げると、 5. 5 X 1 02 V / 0. 5 mm で急激に減少し、 それ以上の電圧ではほとんど変化を示 さない。 t a η 5は、 増加及び減少の傾向を逆にして同 様の変化を示す。
    [0216] このよう に、 低い電圧でほとんど変化を示さず、 或る 電圧の範囲に限って急激で且つ著しいレオ口ジー的性質 の変化を示すということは、 液晶性流動体に電界を掛け て動作させるベく制御しょうとする場合、 先ず低いレべ ルの電圧で制御ができること、 次に僅かの電圧変更で動 作を変化させ得ることを意味しており、 これを利用して コンパク トで且つ精度のよい制御システムを構成するこ とができる。
    权利要求:
    Claims

    2 請求の範囲
    1又は複数の狭隘部を備えた収容部に液晶性を有す る流動体を封入し、 該狭隘部に電界をかけて前記流動 体のレオ口ジー的性質を変化させることにより、 該狭 隘部での移動に対する抵抗力を変化させ、 機械的な仕 事の制御をなすことを特徴とする液晶性流動体による 動作制御方法。
    前記液晶性流動体が、 1種以上の液晶成分を含んで いることを特徵とする請求項 1に記載の動作制御方法, 前記液晶性流動体が 1種以上のサーモ ト ロピック液 晶成分からなることを特徵とする請求項 1に記載の動 作制御方法。
    前記液晶成分が、 3 0 w t %以上の低分子液晶から なる請求項 3又は 4に記載の動作制御方法。
    前記液晶成分が、 P型液晶からなる請求項 1 に記載 の動作制御方法。
    前記液晶成分が、 n型液晶からなる請求項 1 に記載 の動作制御方法。
    液晶性流動体が移動する 2つの室の間に、 前記狭隘 部が形成されていることを特徴とする請求項 1に記載 の液晶性流動体による動作制御方法。
    動作の相互作用をする 2つの物体の間に前記狭隘部 が形成されており、 該狭隘部にある液晶性流動体が、 前記動作の伝達により相互作用に寄与することを特徵 とする請求項 1に記載の液晶性流動体による動作制御 方法。
    前記狭隘部に掛けられる電界が、 交流電圧の印加に よるものである請求項 1に記載の液晶性流動体による 動作制御方法。
    1又は複数の狭隘部を備えた収容部と、 該収容部に 封入された液晶性を有する流動体と、 前記狭隘部に設 けられ相互に対向して対をなす電極とを備えているこ とを特徵とする液晶性流動体による動作制御装置。 前記収容部が、 液晶性流動体を相互間で移動させる 2つの室と、 該 2つの室の間に形成された前記狭隘部 とを備えていることを特徵とする請求項 1 0に記載の 液晶性流動体による動作制御装置。
    前記収容部が、 動作の相互作用をする 2つの物体の 間に形成た狭隘部を備えており、 該狭隘部にある液晶 性流動体が、 前記動作の伝達により相互作用に寄与す ることを特徵とする請求項 1 0に記載の液晶性流動体 による動作制御装置。
    前記電極が、 交流電源に接続されていることを特徵 とする請求項 1 0に記載の液晶性流動体による動作制 液晶性を有する流動体を収容するための上面が開い た容器と、 該容器を支持する支持台と、 前記容器内側 面との間に微小間隔をおいて挿入され得る揷入部材と、 該揷入部材を前記容器内に挿入した状態で支持する吊 下げ部と、 前記容器を上下方向に加振するための加振 器と、 該加振による容器の振動を検出する振動検出器 と、 該加振により液晶性流動体を経て前記揷入部材に 作用する力を検出するための荷重センサーと、 前記容 器及び揷入部材の間に電圧を印加するための電圧印加 装置とを備えたことを特徴とする液晶性流動体の電気 レオ口ジー的性質の測定装置。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1992-01-09| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE US |
    1993-04-22| REG| Reference to national code|Ref country code: DE Ref legal event code: 8642 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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