特開 2015-227020 弾性率可変材料及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-227020(P2015-227020A)

(43)【公開日】2015年12月17日

(54)【発明の名称】弾性率可変材料及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 39/18 20060101AFI20151120BHJP

   H01F 1/28 20060101ALI20151120BHJP

   F16F 1/36 20060101ALI20151120BHJP

   C08L 21/00 20060101ALI20151120BHJP

   C08K 3/08 20060101ALI20151120BHJP

   C08K 3/22 20060101ALI20151120BHJP

   C08K 5/29 20060101ALI20151120BHJP

   C08L 79/00 20060101ALI20151120BHJP

【ＦＩ】

   B29C39/18

   H01F1/28

   F16F1/36 C

   F16F1/36 B

   C08L21/00

   C08K3/08

   C08K3/22

   C08K5/29

   C08L79/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-113778(P2014-113778)

(22)【出願日】2014年6月2日

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100169225

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 明

(72)【発明者】

【氏名】井上 敏郎

【テーマコード（参考）】

3J059

4F204

4J002

5E041

【Ｆターム（参考）】

3J059AA09

3J059AD04

3J059BA41

3J059DA32

4F204AA45

4F204AB13

4F204AE10

4F204AG27

4F204AH17

4F204AM29

4F204EA03

4F204EB01

4F204EB11

4F204EB28

4F204EF02

4J002AC011

4J002AC031

4J002AC061

4J002BB151

4J002CM052

4J002CP031

4J002DA086

4J002DC006

4J002DE116

4J002ER006

4J002FD112

4J002FD116

4J002FD202

4J002FD206

4J002GR02

5E041AA01

5E041AA02

5E041AA14

5E041AA17

5E041AB01

5E041AB02

5E041AB12

5E041AC01

5E041BB03

5E041CA10

5E041HB05

(57)【要約】

【課題】母材となる材料に汎用性を持たせることができ、簡単に製造することができ、磁場に対する応答特性のばらつきを抑制しやすい弾性率可変材料を提供する。安定した特性の弾性率可変材料を容易に製造することができる弾性率可変材料の製造方法を提供する。
【解決手段】弾性率可変材料１０は、磁場の作用により磁気分極する粒子１８が分散された第１弾性部材１２と、第１弾性部材１２とは別に、母材として形成される第２弾性部材１４とを備える。第１弾性部材１２は、第２弾性部材１４の内部に配置される。弾性率可変材料１０の製造方法は、第２弾性部材１４の成形型４０の内部で複数の第１弾性部材１２を配列した状態で、成形型４０に第２弾性部材１４の基材４８を供給する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

印加する磁場の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変材料であって、
弾性材料と、前記弾性材料に分散状態で固定されるとともに磁場の作用により磁気分極する粒子とを有する第１弾性部材と、
前記第１弾性部材とは別に、母材として形成される第２弾性部材と、を備え、
前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材の内部に配置される、
ことを特徴とする弾性率可変材料。

【請求項2】

請求項１記載の弾性率可変材料において、
前記第１弾性部材は、細長形状に形成され、
複数の前記第１弾性部材が、前記第２弾性部材の内部に並列配置される、
ことを特徴とする弾性率可変材料。

【請求項3】

請求項１記載の弾性率可変材料において、
前記第１弾性部材は、細長形状に形成され、
長手方向を第１の方向に向けて並列配置された複数の前記第１弾性部材からなる第１方向部と、
長手方向を前記第１の方向に対して交差する第２の方向に向けて並列配置された複数の前記第１弾性部材からなる第２方向部と、が設けられる、
ことを特徴とする弾性率可変材料。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性率可変材料において、
前記第１弾性部材は、細長形状に形成された前記弾性材料からなる軸部の外周部に前記粒子が設けられて構成される、
ことを特徴とする弾性率可変材料。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性率可変材料において、
前記弾性率可変材料は、車両に搭載される弾性支持要素であり、
前記第１弾性部材の長手方向は、前記弾性率可変材料への荷重の入力方向に対して交差する方向に配置される、
ことを特徴とする弾性率可変材料。

【請求項6】

弾性材料と、前記弾性材料に分散状態で固定されるとともに磁場の作用により磁気分極する粒子とを有する第１弾性部材と、前記第１弾性部材とは別に、母材として形成される第２弾性部材と、を備え、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材の内部に配置され、印加する磁場の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変材料の製造方法であって、
前記第１弾性部材を成形する第１成形工程と、
前記第２弾性部材用の成形型の内部で、前記第１成形工程で成形された複数の前記第１弾性部材を、所定方向に配向した状態で配列する工程と、
前記第１弾性部材が配列された状態の前記第２弾性部材用の前記成形型の内部に前記第２弾性部材の基材を供給し、前記第２弾性部材を成形する第２成形工程と、を有する、
ことを特徴とする弾性率可変材料の製造方法。

【請求項7】

請求項６記載の弾性率可変材料の製造方法において、
前記第１成形工程では、前記第１弾性部材用の成形型に設けられた細長形状の溝又はキャビティに、前記粒子を前記第１弾性部材の基材とともに供給する、
ことを特徴とする弾性率可変材料の製造方法。

【請求項8】

請求項６記載の弾性率可変材料の製造方法において、
前記第１成形工程では、細長形状に形成された前記弾性材料からなる軸部の外周部に前記粒子を付着させる、
ことを特徴とする弾性率可変材料の製造方法。

【請求項9】

請求項６記載の弾性率可変材料の製造方法において、
前記第１成形工程では、前記第１弾性部材の基材と前記粒子とを混合した状態で、線状に射出することにより、細長形状の前記第１弾性部材を成形する、
ことを特徴とする弾性率可変材料の製造方法。

【請求項10】

弾性材料と、前記弾性材料に分散状態で固定されるとともに磁場の作用により磁気分極する粒子とを有する第１弾性部材と、前記第１弾性部材とは別に、母材として形成される第２弾性部材と、を備え、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材の内部に配置され、印加する磁場の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変材料の製造方法であって、
前記第１弾性部材の断面形状と前記第２弾性部材の断面形状とを有する層を成形する工程を有し、
成形された前記層の上に別の前記層を積み重ねることを繰り返す、
ことを特徴とする弾性率可変材料の製造方法。

【請求項11】

弾性材料と、前記弾性材料に分散状態で固定されるとともに磁場の作用により磁気分極する粒子とを有する第１弾性部材と、前記第１弾性部材とは別に、母材として形成される第２弾性部材と、を備え、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材の内部に配置され、印加する磁場の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変材料の製造方法であって、
細長形状の複数の隙間が設けられた前記第２弾性部材を成形する工程と、
成形された前記第２弾性部材の前記隙間の各々に、前記第１弾性部材の基材と前記粒子とを混合した液状混合物を充填し、前記第１弾性部材を成形する工程と、を有する、
ことを特徴とする弾性率可変材料の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、印加する磁場の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変材料及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、印加する磁場の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変材料（磁気粘弾性エラストマ）が知られている。例えば、特許文献１には、多数の空孔を有する弾性体の母材と、空孔の一部に埋め込まれた添加材に含まれる磁性粒子とを備える構成が開示されている。

【0003】

また、特許文献１とは別に、弾性率可変材料の製造方法として、いくつかの方法が提案されている。ある製造方法（製法１）は、弾性率可変材料の基材（ゴム）に磁性粒子（鉄粉）を混ぜて磁性粒子を基材中によく分散させ、その混合体に磁場をかけて磁性粒子を所定方向に整列させた状態で固めることで、弾性率可変材料を得る。別の製造方法（製法２）は、ゴムの成形体に多数の穴を開け、各穴に磁性粒子を流し込むことで、弾性率可変材料を得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２２７４１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、母材となる弾性体が多孔質のものに限定されるため汎用性に乏しく、母材の空孔に均一に添加材を含有するのが難しく、しかも、添加材中の磁性粒子の割合の管理も難しいという問題がある。

【0006】

また、上述した製法１では、強い磁場をかけて磁性粒子を整列させた状態を長時間保持する必要があるため、量産するには製造に要する時間が長く（生産性が悪く）、製造コストが嵩むという問題がある。製法２では、細い穴を開ける場合には磁性粒子を挿入することが困難になり、一方、太い穴を開ける場合には弾性率可変材料全体の剛性を調整するように磁場をコントロールすることが困難になる。また、これらの製造方法では、量産する上で製品のばらつきを調整することが難しく、歩留まりが悪くなる場合や、弾性率の制御安定性を確保するために制御効果を下げなければならない場合が発生し得る。

【0007】

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、母材となる材料に汎用性を持たせることができ、簡単に製造することができ、磁場に対する応答特性のばらつきを抑制しやすい弾性率可変材料を提供することを目的とする。また、本発明は、安定した特性の弾性率可変材料を容易に製造することができる弾性率可変材料の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するため、本発明は、印加する磁場の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変材料であって、弾性材料と、前記弾性材料に分散状態で固定されるとともに磁場の作用により磁気分極する粒子とを有する第１弾性部材と、前記第１弾性部材とは別に、母材として形成される第２弾性部材と、を備え、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材の内部に配置される、ことを特徴とする。

【0009】

上記のように構成された本発明の弾性率可変材料によれば、母材として形成される第２弾性部材は、粒子を含む第１弾性部材とは別に設けられる部材であるため、母材となる材料に汎用性を持たせることができる。また、この弾性率可変材料は、粒子が分散された第１弾性部材が母材である第２弾性部材の内部に配置される構成であるため、簡単に製造することができる。さらに、第１弾性部材自体の特性と、第２弾性部材内における第１弾性部材の位置を規定することによって、弾性率可変材料の特性を管理できるため、磁場に対する応答特性のばらつきを抑制しやすい。

【0010】

上記の弾性率可変材料において、前記第１弾性部材は、細長形状に形成され、複数の前記第１弾性部材が、前記第２弾性部材の内部に並列配置されてもよい。

【0011】

この構成により、第１弾性部材が細長形状であるため、第１弾性部材において、粒子間に磁気的結合が形成される状態で粒子を分散させることが容易である。従って、磁場に対する応答特性のばらつきを抑制しやすい。また、細長形状の複数の第１弾性部材が第２弾性部材の内部に並列配置されるので、弾性率可変材料に対して第１弾性部材の延在方向に磁場を印加することで、弾性率可変材料のせん断方向の弾性率（剛性）を可変にすることができる。よって、弾性率可変材料の設計が容易となる。

【0012】

上記の弾性率可変材料において、前記第１弾性部材は、細長形状に形成され、長手方向を第１の方向に向けて並列配置された複数の前記第１弾性部材からなる第１方向部と、長手方向を前記第１の方向に対して交差する第２の方向に向けて並列配置された複数の前記第１弾性部材からなる第２方向部と、が設けられてもよい。

【0013】

この構成により、第２弾性部材の内部において、異なる２方向に粒子が配向されるため、使用時に印加する磁場の方向を必要に応じて２方向で制御することで、２方向について弾性率を可変にすることができる。

【0014】

上記の弾性率可変材料において、前記第１弾性部材は、細長形状に形成された前記弾性材料からなる軸部の外周部に前記粒子が設けられて構成されてもよい。

【0015】

この構成により、細長形状に形成された弾性材料を軸部として、軸部に沿って粒子を容易に配置することができる。よって、弾性率可変材料の設計が容易となる。

【0016】

上記の弾性率可変材料において、前記弾性率可変材料は、車両に搭載される弾性支持要素であり、前記第１弾性部材の長手方向は、前記弾性率可変材料への荷重の入力方向に対して交差する方向に配置されてもよい。

【0017】

この構成により、車両に搭載される弾性支持要素（例えば、マウント、ブッシュ、ダイナミックダンパを構成する弾性部材等）として弾性率可変材料が適用される場合に、弾性率可変材料が受ける荷重による変位や振動を、磁場の印加により好適に調整することができる。

【0018】

また、本発明は、弾性材料と、前記弾性材料に分散状態で固定されるとともに磁場の作用により磁気分極する粒子とを有する第１弾性部材と、前記第１弾性部材とは別に、母材として形成される第２弾性部材と、を備え、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材の内部に配置され、印加する磁場の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変材料の製造方法であって、前記第１弾性部材を成形する第１成形工程と、前記第２弾性部材用の成形型の内部で、前記第１成形工程で成形された複数の前記第１弾性部材を、所定方向に配向した状態で配列する工程と、前記第１弾性部材が配列された状態の前記第２弾性部材用の前記成形型の内部に前記第２弾性部材の基材を供給し、前記第２弾性部材を成形する第２成形工程と、を有する、ことを特徴とする。

【0019】

上記の製造方法によれば、粒子を分散させた母材樹脂に磁場をかけて粒子を所定方向に配向しその状態で母材樹脂を固めることによって粒子のばらつきを抑えるという複雑な製法によらずに、粒子のばらつきを好適に抑制した弾性率可変材料を容易に製造することができる。また、弾性率可変材料の設計が容易となり、安定した特性の弾性率可変材料を製造することができる。

【0020】

上記の弾性率可変材料の製造方法において、前記第１成形工程では、前記第１弾性部材用の成形型に設けられた細長形状の溝又はキャビティに、前記粒子を前記第１弾性部材の基材とともに供給してもよい。

【0021】

上記の製造方法によれば、細長形状の溝又はキャビティに、粒子とともに基材を供給するため、第１弾性部材の細長形状に沿って粒子を配向することが容易である。従って、粒子のばらつきを好適に抑制した弾性率可変材料を容易に製造することができ、設計が容易で、安定した特性の弾性率可変材料を製造することができる。

【0022】

上記の弾性率可変材料の製造方法において、前記第１成形工程では、細長形状に形成された前記弾性材料からなる軸部の外周部に前記粒子を付着させてもよい。

【0023】

上記の製造方法によれば、第１弾性部材の成形時に、所定方向に沿って粒子を容易に配向することができる。従って、粒子のばらつきを好適に抑制した弾性率可変材料を容易に製造することができ、設計が容易で、安定した特性の弾性率可変材料を製造することができる。

【0024】

上記の弾性率可変材料の製造方法において、前記第１成形工程では、前記第１弾性部材の基材と前記粒子とを混合した状態で、線状に射出することにより、細長形状の前記第１弾性部材を成形してもよい。

【0025】

上記の製造方法によれば、第１弾性部材の基材と粒子を混合した状態で線状に射出することにより、所定方向に沿って粒子を容易に配向することができる。従って、細長形状の第１弾性部材の成形が容易であり、弾性率可変材料を容易に製造することができる。

【0026】

また、本発明は、弾性材料と、前記弾性材料に分散状態で固定されるとともに磁場の作用により磁気分極する粒子とを有する第１弾性部材と、前記第１弾性部材とは別に、母材として形成される第２弾性部材と、を備え、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材の内部に配置され、印加する磁場の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変材料の製造方法であって、前記第１弾性部材の断面形状と前記第２弾性部材の断面形状とを有する層を成形する工程を有し、成形された前記層の上に別の前記層を積み重ねることを繰り返す、ことを特徴とする。

【0027】

上記の製造方法によれば、第１弾性部材と第２弾性部材と別々に成形する必要がなく、弾性率可変材料を容易に製造することができる。

【0028】

また、本発明は、弾性材料と、前記弾性材料に分散状態で固定されるとともに磁場の作用により磁気分極する粒子とを有する第１弾性部材と、前記第１弾性部材とは別に、母材として形成される第２弾性部材と、を備え、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材の内部に配置され、印加する磁場の大きさにより弾性率を可変とする弾性率可変材料の製造方法であって、細長形状の複数の隙間が設けられた前記第２弾性部材を成形する工程と、成形された前記第２弾性部材の前記隙間の各々に、前記第１弾性部材の基材と前記粒子とを混合した液状混合物を充填し、前記第１弾性部材を成形する工程と、を有する、ことを特徴とする。

【0029】

上記の製造方法によれば、細長形状の複数の第１弾性部材を第２弾性部材用の成形型に配置する必要がないため、弾性率可変材料を一層容易に製造することができる。

【発明の効果】

【0030】

本発明の弾性率可変材料によれば、母材となる材料に汎用性を持たせることができ、簡単に製造することができ、磁場に対する応答特性のばらつきを抑制しやすい。本発明の弾性率可変材料の製造方法によれば、安定した特性の弾性率可変材料を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の第１実施形態に係る弾性率可変材料の構成を示す斜視図である。

【図2】図２Ａは、第１構成例に係る第１弾性部材の部分断面図であり、図２Ｂは、第２構成例に係る第１弾性部材の部分断面図である。

【図3】図３Ａは、成形型を用いた第１弾性部材の成形方法の説明図であり、図３Ｂは、成形型を用いた第１弾性部材の別の成形方法の説明図である。

【図4】基材と粒子とを混合して線状に射出することによる第１弾性部材の成形方法の説明図である。

【図5】図５Ａは、弾性率可変材料の第１の製造方法における一工程の説明図であり、図５Ｂは、弾性率可変材料の第１の製造方法における別工程の説明図である。

【図6】弾性率可変材料の第２の製造方法の説明図である。

【図7】図７Ａは、弾性率可変材料の第３の製造方法の第１説明図であり、図７Ｂは、弾性率可変材料の第３の製造方法の第２説明図である。

【図8】弾性率可変材料のブッシュへの適用例を示す図である。

【図9】弾性率可変材料のダイナミックダンパへの適用例を示す図である。

【図10】本発明の第２実施形態に係る弾性率可変材料の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、本発明に係る弾性率可変材料について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

【0033】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る弾性率可変材料１０の構成を示す斜視図である。弾性率可変材料１０は、印加される磁場の大きさにより弾性率が可変となっている部材である。図１に示すように、弾性率可変材料１０は、複数の第１弾性部材１２と、第１弾性部材１２とは別に母材として形成される第２弾性部材１４とを備える。弾性率可変材料１０は、いわゆる磁気粘弾性エラストマである。

【0034】

第１弾性部材１２は、直線状且つ細長形状に形成され、第２弾性部材１４の内部に配置される。このような第１弾性部材１２の形状は、細長形状の他、長尺状、線状、糸状、柱状等と表現することもできる。第１弾性部材１２は、細長形状のシート状に形成されてもよい。

【0035】

第２弾性部材１４の内部において、複数（多数）の第１弾性部材１２が並列配置される。具体的には、第１弾性部材１２は、第２弾性部材１４の互いに相反する外面のうち一方面から他方面に向かう方向に、長手方向を揃えて配置されるとともに、長手方向に直交する方向に互いに離間して、第２弾性部材１４の内部に配置されている。

【0036】

第１弾性部材１２同士の間隔は、等間隔でもよく、あるいは、部分的に間隔が異なっていてもよい。

【0037】

図２Ａに示すように、第１弾性部材１２は、第１弾性部材１２の母材を構成する弾性材料１６と、弾性材料１６に分散状態で固定されるとともに磁場の作用により磁気分極する粒子１８（磁性粒子）とを有する。一構成例（第１構成例）に係る第１弾性部材１２ａでは、弾性材料１６中に多数の粒子１８が分散状態で存在する。従って、多数の粒子１８は、第１弾性部材１２の長手方向に沿って配向されている。

【0038】

図２Ｂに示すように、別の構成例（第２構成例）に係る第１弾性部材１２ｂは、細長形状に形成された弾性材料１６からなる軸部１７の外周部に多数の粒子１８が設けられて構成される。従って、多数の粒子１８は、第１弾性部材１２ｂの長手方向に沿って配向されている。

【0039】

粒子１８は、磁場の作用によって磁気分極する性質を有するとともに、導電性を有する。粒子１８の構成材料としては、例えば、磁気軟鉄、方向性ケイ素鋼、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、マグネタイト、コバルト、ニッケル等の金属、４−メトキシベンジリデン−４−アセトキシアニリン、トリアミノベンゼン重合体等の有機物、フェライト分散異方性プラスチック等の有機・無機複合体等の公知の材料か挙げられる。

【0040】

粒子１８の形状は、特に限定されず、例えば、球形、針形、平板形等であってよい。粒子１８の粒径は、特に限定されず、例えば、０．０１μｍ〜５００μｍ程度であってよい。

【0041】

弾性材料１６の内部又は外周部に設けられる粒子１８は、磁場が印加されていない状態においては互いの相互作用が小さく、磁場が印加された状態においては磁気相互作用によって互いに作用する引力が増大するようになっている。粒子１８は、磁場を印加した際に粒子１８間に磁気的結合が連鎖的に形成されるように分散されているのがよい。

【0042】

例えば、粒子１８は、磁場が印加されていない状態においては接触部位が少なく、磁場が印加されている状態においては磁気的結合によって互いの接触部位が増大し得るように分散されている。粒子１８は、磁場が印加されていない状態においては、互いに接触しない程度に分散されていてもよいし、一部が接触して連続するように分散されていてもよい。すなわち、粒子１８が相互に接触してつながりを持った状態のみでなく、粒子１８が相互に接触していなくても、磁場を印加した際に実質的に相互に接触した状態になればよい。

【0043】

弾性材料１６としては、例えば、エチレン−プロピレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、シリコーンゴム等の室温で粘弾性を有する公知の高分子材料が挙げられる。

【0044】

第２弾性部材１４は、マトリックスとしての粘弾性をもつ部材である。第２弾性部材１４は、互いに相反する側に所定の軸線に直交する主面１４ａ、１４ｂを有する。一方の主面１４ａと他方の主面１４ｂとは、互いに平行である。第２弾性部材１４は、任意の形状とすることができ、例えば、直方体や円柱形とすることができる。図１では、直方体に形成された第２弾性部材１４が示されている。一方の主面１４ａと他方の主面１４ｂは、第２弾性部材１４が直方体の場合には互いに相反する一対の外面であり、第２弾性部材１４が円柱形の場合には軸線に直交する両端面である。

【0045】

第２弾性部材１４の構成材料としては、上述した第１弾性部材１２の弾性材料１６の構成材料が挙げられる。第１弾性部材１２の弾性材料１６と、第２弾性部材１４とは、同じ材料でもよいし、異なる材料でもよい。第２弾性部材１４は、天然ゴムによって構成されてもよい。

【0046】

上記のように構成された弾性率可変材料１０において、図１のＡ方向に磁場が印加されると、磁場の強さに応じて粒子１８は磁気分極し、磁気的結合を形成する。このとき、磁場の磁力線に沿うように粒子１８が並ぼうとする力が作用するため、見かけ上のバネ定数が大きくなる。すなわち、弾性率可変材料１０の弾性率は、母材である第２弾性部材１４自体の弾性率（剛性）よりも増大する。弾性率可変材料１０に印加される磁場が強いほど、粒子１８間の磁気的結合が増大し、弾性率可変材料１０の弾性率が増大する。

【0047】

本実施形態に係る弾性率可変材料１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その作用及び効果について説明する。

【0048】

上記のように構成された弾性率可変材料１０によれば、母材として形成される第２弾性部材１４は、粒子１８を含む第１弾性部材１２とは別に設けられる部材であるため、母材となる材料に汎用性を持たせることができる。第１弾性部材１２は、両端に微弱電流をかけてその電気抵抗を計測することで、第１弾性部材１２単体の特性を管理できる。また、この弾性率可変材料１０は、粒子１８が分散された第１弾性部材１２が母材である第２弾性部材１４の内部に配置される構成であるため、簡単に製造することができる。さらに、第１弾性部材１２自体の特性と、第２弾性部材１４内における第１弾性部材１２の位置を規定することによって、弾性率可変材料１０の特性を管理できるため、磁場に対する応答特性のばらつきを抑制しやすい。

【0049】

本実施形態の場合、第１弾性部材１２が細長形状であるため、第１弾性部材１２において、粒子１８間に磁気的結合が形成される状態で粒子１８を分散させることが容易である。従って、磁場に対する応答特性のばらつきを抑制しやすい。また、細長形状の複数の第１弾性部材１２が第２弾性部材１４の内部に並列配置されるので、弾性率可変材料１０に対して第１弾性部材１２の延在方向に磁場を印加することで、弾性率可変材料１０のせん断方向の弾性率（剛性）を可変にすることができる。よって、弾性率可変材料１０の設計が容易となる。

【0050】

図２Ｂのように、第１弾性部材１２は、細長形状に形成された弾性材料１６からなる軸部１７の外周部に多数の粒子１８が設けられて構成されると、軸部１７に沿って粒子１８を容易に配置することができるので、弾性率可変材料１０の設計が容易となる。

【0051】

次に、弾性率可変材料１０のいくつかの製造方法を説明する。

【0052】

弾性率可変材料１０の製造方法（第１の製造方法）は、第１弾性部材１２を成形する第１成形工程と、成形された複数の第１弾性部材１２を所定状態に配列する配列工程と、第２弾性部材１４を成形する第２成形工程とを有する。

【0053】

図２Ａに示す第１弾性部材１２（１２ａ）を成形する場合、第１成形工程では、例えば、図３Ａに示すように、第１弾性部材１２用の成形型２０（金型）に設けられた細長形状の溝２２に、粒子１８を第１弾性部材１２の基材（液状化した材料）とともに供給する。図３Ａの例では、第１弾性部材１２用の成形型２０の上面２１に、上方に開口する細長形状の複数の溝２２が間隔をおいて設けられている。第１成形工程では、第１弾性部材１２の基材と粒子１８とを混合して基材中に粒子１８を分散させた状態の液状混合物２４を予め用意しておく。そして、当該液状混合物２４を溝２２に流し込み、固化させることにより、第１弾性部材１２が得られる。

【0054】

第１成形工程では、図３Ｂに示すように、射出成形法により、細長形状の第１弾性部材１２（１２ａ）を成形してもよい。具体的には、第１金型２６と第２金型２８とによって第１弾性部材１２用の成形型２５が構成され、第１金型２６と第２金型２８との間に、細長形状のキャビティ３０が形成される。この場合、第１金型２６に設けられた注入路３２を介して、基材と粒子１８とを混合した液状混合物２４がキャビティ３０内に充填される。そして、キャビティ３０内で固化させることにより、図２Ａに示す第１弾性部材１２が得られる。

【0055】

上記の方法によれば、細長形状の溝２２又はキャビティ３０に、粒子１８とともに基材を供給するため、第１弾性部材１２ａの細長形状に沿って粒子１８を配向することが容易である。従って、粒子１８のばらつきを好適に抑制した弾性率可変材料１０を容易に製造することができ、設計が容易で、安定した特性の弾性率可変材料１０を製造することができる。

【0056】

図２Ｂに示す第１弾性部材１２ｂを成形する場合、第１成形工程では、細長形状に形成された弾性材料１６からなる軸部１７の外周部に粒子１８を付着させる。この場合、例えば、軸部１７の外周部に接着剤を塗布し、接着剤が塗布された軸部１７の外周部に粒子１８を付着させるとよい。また、軸部１７の外周部に粒子１８を付着させた後に、さらにその外側に、弾性材料のコーティングを保護層として設け、粒子１８の脱落を防止するようにしてもよい。

【0057】

上記の方法によれば、第１弾性部材１２ｂの成形時に、所定方向に沿って粒子１８を容易に配向することができる。従って、粒子１８のばらつきを好適に抑制した弾性率可変材料１０を容易に製造することができ、設計が容易で、安定した特性の弾性率可変材料１０を製造することができる。

【0058】

図４に示すように、第１成形工程では、第１弾性部材１２の基材と粒子１８とを混合した状態で、線状に射出することにより、細長形状の第１弾性部材１２を成形してもいい。この場合、例えば、射出手段としてのノズル３４をＣ方向（水平方向）に直線的に移動させながら、基材（液状化したもの）と粒子１８を予め混合した液状混合物２４をノズル３４から成形ステージ３８に向かって下方に流出させる。そうすると、成形ステージ３８上に液状混合物２４が直線状に載り、これが固化することによって、細長形状の第１弾性部材１２が得られる。図４の場合、複数のノズル３４を有する供給部３６が水平直線移動するとともに、各ノズル３４から液状混合物２４が線状に下方に射出することにより、複数の第１弾性部材１２を同時に成形するようになっている。

【0059】

上記の方法によれば、第１弾性部材１２の基材と粒子１８を混合した状態で線状に射出することにより、所定方向に沿って粒子１８を容易に配向することができる。従って、細長形状の第１弾性部材１２の成形が容易であり、弾性率可変材料１０を容易に製造することができる。

【0060】

配列工程では、図５Ａに示すように、第２弾性部材１４用の成形型４０の内部で、第１成形工程で成形された複数の第１弾性部材１２を、所定方向に配向した状態で配列する。具体的には、第２弾性部材１４用の成形型４０の内部に、互いに平行に離間するように複数の第１弾性部材１２を配置する。図５Ａの場合、第２弾性部材１４用の成形型４０は、第１金型４２（上型）と第２金型４４（下型）とを有し、第１金型４２と第２金型４４によって内部に第２弾性部材１４の形状に対応したキャビティ４６が形成される。

【0061】

第２成形工程では、図５Ｂに示すように、第１弾性部材１２が配列された状態の第２弾性部材１４用の成形型４０の内部に第２弾性部材１４の基材４８（液状化したもの）を供給し、第２弾性部材１４を成形する。具体的には、第１金型４２に設けられた注入路４３を介して、キャビティ４６内に液状化した基材４８を充填する。基材４８が固化することによって、複数の第１弾性部材１２が内部に配置された状態の第２弾性部材１４が得られる。

【0062】

上記の第１成形工程、配列工程及び第２成形工程を実施することにより、弾性率可変材料１０が得られる。上記の第１の製造方法によれば、粒子１８を分散させた母材樹脂に磁場をかけて粒子１８を所定方向に配向しその状態で母材樹脂を固めることによって粒子１８のばらつきを抑えるという複雑な製法によらずに、粒子１８のばらつきを好適に抑制した弾性率可変材料１０を容易に製造することができる。また、弾性率可変材料１０の設計が容易となり、安定した特性の弾性率可変材料１０を製造することができる。

【0063】

図６に示すように、弾性率可変材料１０の別の製造方法（第２の製造方法）は、第１弾性部材１２の断面形状Ｓ１と第２弾性部材１４の断面形状Ｓ２とを有する層Ｒを成形する工程を有し、成形された層Ｒの上に別の層Ｒを積み重ねることを繰り返すことによって、弾性率可変材料１０を成形する。当該第２の製造方法は、例えば、３Ｄプリンタを用いて実施することができる。３Ｄプリンタを用いる場合、例えば、熱溶解積層方式やインクジェット方式を採用し得る。

【0064】

熱溶解積層方式は、溶解させた樹脂をプリンタヘッドで押し出しながら少しずつ積み上げて立体物を作る方式である。

【0065】

熱溶解積層方式によって弾性率可変材料１０を成形する場合、プリンタヘッドは、第１弾性部材１２の基材と粒子１８とを混合した液状混合物２４を流出させる第１ノズルと、第２弾性部材１４の基材を流出させる第２ノズルとを有する。第１ノズルからの材料の流出と、第２ノズルからの材料の流出をそれぞれ制御することにより、第１弾性部材１２の断面形状Ｓ１と第２弾性部材１４の断面形状Ｓ２とを有する層Ｒを成形し、層Ｒを積み重ねていくことで、弾性率可変材料１０を成形する。

【0066】

インクジェット方式は、紫外線硬化樹脂の微細粒子をインクジェットヘッドから噴射して積層面を印刷する方式であり、積層面を固化するために紫外線を照射する。

【0067】

インクジェット方式によって弾性率可変材料１０を成形する場合、インクジェットヘッドは、第１弾性部材１２の基材と粒子１８とを混合した液状混合物２４の微細粒子を噴射する第１噴射ノズルと、第２弾性部材１４の基材の微細粒子を噴射する第２噴射ノズルとを有する。第１噴射ノズルからの微細粒子の噴射と、第２噴射ノズルからの微細粒子の噴射をそれぞれ制御することにより、第１弾性部材１２の断面形状Ｓ１と第２弾性部材１４の断面形状Ｓ２とを有する層を成形し、層を積み重ねていくことで、弾性率可変材料１０を成形する。

【0068】

上記の第２の製造方法によれば、第１弾性部材１２と第２弾性部材１４と別々に成形する必要がなく、弾性率可変材料１０を容易に製造することができる。

【0069】

次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照し、弾性率可変材料１０のさらに別の製造方法（第３の製造方法）を説明する。第３の製造方法は、細長形状の複数の隙間５０が設けられた第２弾性部材１４を成形する母材成形工程（図７Ａ）と、成形された第２弾性部材１４の隙間５０の各々に、第１弾性部材１２の基材と粒子１８とを混合した液状混合物２４を充填し、第１弾性部材１２を成形する充填工程（図７Ｂ）と、を有する。

【0070】

母材成形工程では、第２弾性部材１４において、細長形状の複数の隙間５０を、互いに平行に離間するように形成する。この場合、隙間５０が形成されていない第２弾性部材１４を成形した後に、穴あけ加工（例えば、ドリル等の機械加工や、レーザ加工等）によって複数の隙間５０を形成してよい。あるいは、射出成形法や、３Ｄプリンタ等による立体造形法によって、複数の隙間５０が形成された第２弾性部材１４を成形してもよい。

【0071】

充填工程では、第２弾性部材１４に形成された隙間５０の各々に、液状混合物２４を注入し、その後固化させる。これにより、第２弾性部材１４の内部に、互いに平行に離間した複数の第１弾性部材１２が成形される。

【0072】

次に、弾性率可変材料１０のいくつかの適用例を説明する。

【0073】

例えば、弾性率可変材料１０は、車両に搭載される弾性支持要素であり、第１弾性部材１２の長手方向は、弾性率可変材料１０への荷重の入力方向に対して交差する方向に配置されてよい。車両に搭載される弾性支持要素としては、例えば、車体骨格とエンジンとの間に介装されるエンジンマウントや、サスペンションアームと車輪とを支持するナックルとの間に介装されるブッシュや、振動体の振動を低減するダイナミックダンパが挙げられる。

【0074】

この構成により、車両に搭載される弾性支持要素として弾性率可変材料１０が適用される場合に、弾性率可変材料１０が受ける荷重による変位や振動を、磁場の印加により好適に調整することができる。

【0075】

図８に示すように、弾性率可変材料１０がブッシュ５２に適用される場合には、例えば、弾性率可変材料１０を筒状に形成する。筒状のブッシュ５２の軸方向の両側又は一方側に、磁場印加部としての図示しない電磁石（コイル）を配置し、ブッシュ５２に印加する磁場の強さを調整することによって、ブッシュ５２の弾性率を変更することができる。

【0076】

図９に示すように、弾性率可変材料１０がダイナミックダンパ５４に適用される場合には、例えば、振動体５６に対して、弾性率可変材料１０を有する弾性体ユニット５８を介してマス部材６０を支持する。図９の場合、弾性体ユニット５８は、振動体５６に取り付けられたブラケット６２に支持され、２つの弾性体ユニット５８の間にマス部材６０がＤ方向に揺動可能に懸架される。従って、ダイナミックダンパ５４は、Ｄ方向の振動を低減するように作動する。Ｄ方向は、車両の上下方向、左右方向、あるいは前後方向であり得る。なお、弾性体ユニット５８は１つだけ設けられてもよい。

【0077】

弾性体ユニット５８において、弾性率可変材料１０の両側には、磁場印加部としての電磁石６４、６５（コイル）が配置される。弾性率可変材料１０に印加する磁場の強さを調整することによって、振動体５６の振動周波数と逆位相の振動低減周波数で振動するように弾性率可変材料１０の弾性率を変更し、振動体５６の振動周波数に追従して効果的に振動を低減することができる。なお、弾性体ユニット５８において弾性率可変材料１０の両側に設けられる電磁石６４、６５のうち一方を省略してもよい。

【0078】

［第２実施形態］
図１０は、本発明の第２実施形態に係る弾性率可変材料１０ａの斜視図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0079】

弾性率可変材料１０ａでは、長手方向を第１の方向に向けて並列配置された複数の第１弾性部材１２からなる第１方向部６６と、長手方向を第１の方向に対して交差する第２の方向に向けて並列配置された複数の第１弾性部材１２からなる第２方向部６８とが設けられる。

【0080】

図１０において、具体的には、第１方向部６６を構成する複数の第１弾性部材１２は、第２弾性部材１４の内部で互いに平行に離間して配置される。第２方向部６８を構成する複数の第１弾性部材１２は、第２弾性部材１４の内部で互いに平行に離間して配置される。第１の方向と第２の方向は、互いに直交する。第１方向部６６と第２方向部６８は、それぞれ複数ずつ設けられ、交互に配置される。

【0081】

図１０において、弾性率可変材料１０ａの第１の方向に沿ったＡ方向に沿う両側又は一方側に磁場印加部として電磁石を配置し、弾性率可変材料１０ａに対してＡ方向に印加する磁場の強さにより、Ａ方向に直交する面に沿うせん断方向への変形に対する弾性率を調整することができる。

【0082】

また、弾性率可変材料１０ａの第２の方向に沿ったＢ方向に沿う両側又は一方側に磁場印加部として電磁石を配置し、弾性率可変材料１０ａに対してＢ方向に印加する磁場の強さにより、Ｂ方向に直交する面に沿うせん断方向への変形に対する弾性率を調整することができる。

【0083】

従って、本実施形態に係る弾性率可変材料１０ａによれば、第２弾性部材１４の内部において、異なる２方向（第１の方向及び第２の方向）に粒子１８が配向されるため、使用時に印加する磁場の方向を必要に応じて２方向で制御することで、２方向について弾性率を可変にすることができる。

【0084】

弾性率可変材料１０ａは、第１実施形態に係る弾性率可変材料１０と同様に、ブッシュ、マウント、ダイナミックダンパ等に適用することができる。弾性率可変材料１０ａは、第１実施形態に係る弾性率可変材料１０の製造方法と同様の方法により、製造することができる。

【0085】

第２実施形態において、第１実施形態と共通する各構成部分については、第１実施形態における当該共通の各構成部分がもたらす作用及び効果と同一又は同様の作用及び効果が得られることは勿論である。

【0086】

上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

【符号の説明】

【0087】

１０、１０ａ…弾性率可変材料 １２、１２ａ、１２ｂ…第１弾性部材
１４…第２弾性部材 １６…弾性材料
１７…軸部 １８…粒子
２０、２５…第１弾性部材用の成形型 ４０…第２弾性部材用の成形型
６６…第１方向部 ６８…第２方向部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】